JP4527896B2

JP4527896B2 - 排水処理装置

Info

Publication number: JP4527896B2
Application number: JP2001086918A
Authority: JP
Inventors: ふで子角田
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002282874A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物、特にそのままでは生物処理が行えない難分解性有機物を含有する排水の処理に好適な処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、有機性排水の処理に生物処理が広く利用されている。半導体や液晶工場においても、様々な薬品が使用されるが、その中には有機性のものも多くあり、これらの排水も通常生物処理されている。
【０００３】
しかし、これら有機性排水には、生物処理が困難な難分解性有機物を含む場合も多くある。特に、薬品の中には、難分解性のものも多い。このような場合、物理化学的な酸化処理によって、難分解性有機物を生物易分解性のものにまで分解しておき、その後生物処理を行うという手法が取られる場合が多い。
【０００４】
物理化学的な酸化処理として、オゾン処理や、２価の鉄塩と過酸化水素によるフェントン酸化処理、紫外線照射と過酸化水素の酸化を組合わせた処理などが利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薬品には各種のものがあり、上述のような物理化学処理により容易に分解されるとは限らず、上述のような処理によって十分処理できない排水もある。例えば、半導体や液晶製造工程における剥離剤としてヒドロキシルアミンが各種アルコールと共に利用されるが、このような工程から排出される排水は、上述のような処理では、十分な処理が行えないことが確認されている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、難分解性有機物を効果的に分解処理できる処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機物およびヒドロキシルアミンまたはその塩が含まれている排水に３価の鉄塩を、ヒドロキシルアミンを酸化するための理論量と同量から２倍の量添加混合して反応させ、排水中のヒドロキシアミンを酸化し３価の鉄を２価の鉄に還元する鉄塩反応手段と、鉄塩が添加混合されヒドロキシルアミンと反応された後の排水に過酸化水素を添加混合して還元された２価の鉄を利用したフェントン酸化反応により有機物を分解する過酸化水素反応手段と、過酸化水素が添加混合された後の排水を生物処理する生物処理手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明によれば、最初に３価の鉄塩を添加混合することで、排水中の還元剤を酸化することができる。また、この際、３価の鉄は、排水中の還元剤によって還元され、２価の鉄となる。そして、その後過酸化水素を添加混合することで、還元剤によって還元された２価の鉄を利用したフェントン酸化反応により排水中の難分解性有機物を分解する。そこで、その後に行われる生物処理によって効果的な処理を行うことができる。このため、難分解性有機物および還元剤が含まれている排水について、効果的な処理が行える。
【０００９】
また、半導体あるいは液晶製造工程からは、還元剤としてヒドロキシルアミンが含まれる排水が排出されるが、このような排水を本発明の装置によって効果的に処理することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、実施形態に係る排水処理装置の構成を示す図である。半導体または液晶製造工場からの排水は、まず３価の鉄塩が添加混合される鉄処理槽１０に導入される。この鉄処理槽１０には、３価の鉄塩として、例えば塩化第２鉄（ＦｅＣｌ_３）が利用されるが、硫酸第２鉄（Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３）など各種の鉄塩を利用することができる。また、処理対象となる排水には、ヒドロキシルアミンが含まれている。
【００１２】
この鉄処理槽１０では、３価の鉄とヒドロキシルアミンが混合されることで、ヒドロキシルアミンが鉄によって酸化される。すなわち、
ＮＨ_２ＯＨ＋Ｆｅ^３＋→Ｆｅ^２＋＋（１／２）Ｎ_２＋Ｈ^＋
という反応で、３価の鉄（第２鉄イオンＦｅ^３＋）が２価の鉄（第１鉄イオンＦｅ^２＋）に還元されることで、ヒドロキシルアミンが酸化分解される。
【００１３】
ここで、ヒドロキシルアミンに対するＦｅ^３＋の添加量は、上記式における理論量と同量から２倍程度が好ましいと考えられる。また、３価の鉄塩を添加後、ｐＨを酸性、好ましくは４以下にする。上述の塩化第２鉄などを利用した場合、通常、添加後の液のｐＨは４以下になるため、特に酸の添加などは必要ない。しかし、必要な場合は、酸を添加してｐＨを調整する。そして、反応時間は５分以上として、上記反応を十分に行わせる。
【００１４】
次に、鉄処理槽１０において、還元剤であるヒドロキシルアミンが酸化分解された後の第１鉄イオンＦｅ^２＋を含む排水は、過酸化水素処理槽１２に導入される。この過酸化水素処理槽１２には、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）が添加混合される。上述のように鉄処理槽１０からの排水には、第１鉄イオンが含まれている。ここに、過酸化水素が添加混合されることで、フェントン酸化反応が生起され、排水中に含まれる有機物の酸化処理が行われる。特に、難分解性の有機物の酸化処理が行われ、易分解性の有機物に分解される。
【００１５】
なお、フェントン酸化反応は、
Ｈ_２Ｏ_２＋Ｆｅ^２＋→Ｆｅ^３＋＋ＨＯ⁻＋・ＯＨ
という反応により、ヒドロキシル遊離基（・ＯＨ）を発生し、この・ＯＨにより、酸化反応を生起するものである。
【００１６】
この過酸化水素処理槽１２は、ｐＨ４以下の酸性に維持するのが好ましいが、このｐＨは鉄処理槽１０と同様のｐＨであり、したがって、通常、この槽でのｐＨ調整は不要である。また、反応時間を３０分以上とすることで、確実な処理を行うことができる。鉄イオンに対する過酸化水素の添加量（Ｈ_２Ｏ_２／Ｆｅ）は、上記式における理論量と同量から３倍程度とすることが好適である。
【００１７】
この過酸化水素処理槽１２において、フェントン酸化反応による処理を終了した排水は、アルカリ剤（例えば、ＮａＯＨ）が添加され、ｐＨを７付近に中和された後、沈殿槽１４に導入される。ｐＨが中和されることにより、鉄塩は、水酸化鉄のフロックを形成し、この沈殿槽１４において沈殿分離される。なお、他の浮遊性固形物が含まれていればこれらも一緒に沈殿される。
【００１８】
そして、沈殿槽１４の上澄み液が、生物処理槽１６に導入され、生物処理される。この生物処理槽１６は、例えば活性汚泥処理槽であり、好気的条件に維持された曝気槽において、微生物により有機物が分解される。特に、還元剤が除去された後、フェントン酸化処理によって、排水中の有機物は生物易分解性の有機物になっているため、生物処理槽１６において、効果的な処理が行える。
【００１９】
なお、沈殿槽１４は、省略することも可能であり、またろ過処理など他の固液分離処理を利用してもよい。また、生物処理槽１６は、浸漬ろ床法など他の処理法を利用することも好適である。
【００２０】
このように、本実施形態の装置によれば、排水に第２鉄イオンを添加混合することで、排水中の還元剤を酸化すると共に第１鉄イオンを生成する。そして、この後、過酸化水素を添加混合することでフェントン酸化反応により排水中の難分解性有機物を分解する。そこで、その後に行われる生物処理によって効果的な処理を行うことができる。
【００２１】
なお、本発明は、ヒドロキシルアミンだけでなく、亜硫酸など各種の還元剤が含まれる排水に有効である。また、フェントン酸化が有効な各種の難分解性有機物と還元剤を含む排水に非常に有効である。
【００２２】
【実施例】
（１）実施例
上述の実施形態のフローによって処理実験を行った。被処理水は液晶工場排水であり、おおよその組成は、ＴＯＣ：１０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１０．２、ヒドロキシルアミン：約２５０ｍｇ／Ｌであった。
【００２３】
なお、この液晶工場における使用薬剤は、アルカノールアミン１０％。グライコールエーテル６０％ヒドロキシルアミン１０％、水２０％という組成を有しており、排水中にもこれら物質が含有され、ＴＯＣ物質となっている。
【００２４】
そして、被処理水に対し、第２鉄塩として、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ_３）を１．２ｇ／Ｌ添加し、３０分攪拌した。このときのｐＨは２．６であった。次に、第２鉄塩反応による処理液に３０％過酸化水素水を３ｍＬ／Ｌ添加し、２時間攪拌した。その後、水酸化ナトリウムによりｐＨを７に中和し、静置して沈殿処理し、上澄みを採取した。
【００２５】
この沈殿上澄み液に汚泥（汚泥濃度約３０００ｍｇ／Ｌ）と栄養塩類を添加し、空気により曝気処理して生物処理を行った。曝気処理の経過時間に従った処理水水質を調べた。
【００２６】
（２）比較例１
同一の被処理水について、第２鉄塩に代えて、第１鉄塩を用いて処理を行った。すなわち、被処理水に対し、硫酸第１鉄（ＦｅＳＯ_４）を１．１ｇ／Ｌ添加し、３０分攪拌した。このときのｐＨは、２．７であった。次に、３０％過酸化水素水を３ｍＬ／Ｌ添加し、２時間攪拌した。その後、水酸化ナトリウムによりｐＨを７に中和し、静置して沈殿処理し、上澄みを採取した。
【００２７】
この沈殿上澄み液に汚泥（汚泥濃度約３０００ｍｇ／Ｌ）と栄養塩類を添加し、空気により曝気処理した。曝気処理の経過時間に従った処理水水質を調べた。
【００２８】
（３）比較例２
同一の被処理水のｐＨを水酸化ナトリウム水溶液により１１に調整した後、オゾンを吹き込んだ。反応に使用されたオゾン量は、８００ｍｇ／Ｌであった。その後塩酸水溶液によりｐＨを７に中和した。
【００２９】
その処理水について汚泥（汚泥濃度約３０００ｍｇ／Ｌ）と栄養塩類を添加し、空気により曝気処理した。曝気処理の経過時間に従った処理水水質を調べた。
【００３０】
（４）比較例３
同一の被処理水について、第２鉄塩にての処理後、生物処理した。すなわち、被処理水に対し、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ_３）を１．２ｇ／Ｌ添加し、３０分攪拌した。このときのｐＨは、２．６であった。その後、水酸化ナトリウムによりｐＨを７に中和し、静置して沈殿処理し、上澄みを採取した。
【００３１】
この沈殿上澄み液に汚泥（汚泥濃度約３０００ｍｇ／Ｌ）と栄養塩類を添加し、空気により曝気処理した。曝気処理の経過時間に従った処理水水質を調べた。
【００３２】
（５）処理結果
実施例、比較例１、２、３における物理化学的酸化処理の処理結果を表１に示す。このように、実施例の物理化学的酸化処理によって、ある程度のＴＯＣ除去が図られていることが分かる。
【表１】

【００３３】
そして、図２、３、４、５に実施例、比較例１、２、３の曝気処理における処理水質の経時変化を示す。このように、実施例では、曝気処理によって、ＴＯＣが速やかに減少していることが分かる。なお、曝気処理当初のＴＯＣが６５０であるのは、汚泥および栄養塩を含有する液を添加したことにより、前記物理化学的酸化処理後の処理水（ＴＯＣ：８６８ｍｇ／Ｌ）が希釈されたからである。
【００３４】
また、比較例１では、曝気処理に従い、若干ＴＯＣが減少しているが、その減少の度合いは実施例に比べて非常に小さく、十分な生物処理が行われないことが分かる。さらに、比較例２、３では、ほとんど生物処理が進まないことが分かる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３価の鉄塩を添加混合することで、排水中の還元剤を酸化することができる。そして、その後過酸化水素を添加混合することでフェントン酸化反応により排水中の難分解性有機物を分解する。そこで、その後に行われる生物処理によって効果的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る装置の構成を示す図である。
【図２】実施例の曝気処理の経過時間と処理水質の関係を示す図である。
【図３】比較例１の曝気処理の経過時間と処理水質の関係を示す図である。
【図４】比較例２の曝気処理の経過時間と処理水質の関係を示す図である。
【図５】比較例３の曝気処理の経過時間と処理水質の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０鉄処理槽、１２過酸化水素処理槽、１４沈殿槽、１６生物処理槽。

Claims

有機物およびヒドロキシルアミンまたはその塩が含まれている排水に３価の鉄塩を、ヒドロキシルアミンを酸化するための理論量と同量から２倍の量添加混合して反応させ、排水中のヒドロキシアミンを酸化し３価の鉄を２価の鉄に還元する鉄塩反応手段と、
鉄塩が添加混合されヒドロキシルアミンと反応された後の排水に過酸化水素を添加混合して還元された２価の鉄を利用したフェントン酸化反応により有機物を分解する過酸化水素反応手段と、
過酸化水素が添加混合された後の排水を生物処理する生物処理手段と、
を有することを特徴とする排水処理装置。