JP4985002B2 - 排水処理方法及び排水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造工場等から排出される排水を曝気して、好気性微生物により処理する排水処理方法及び排水処理装置に関するものである。

従来、好気性処理槽（曝気槽）内の被処理水に空気を供給して曝気処理が行われているが、供給する空気の酸素濃度を高めて好気性微生物をより活性化させて浄化処理能力を向上させるとともに、好気性処理槽の省スペース化、酸素を富化した空気の供給手段であるブロア、ポンプ、コンプレッサーの小型化等を図るものが開発されている。従来この排水処理方法、装置の代表的なものとして下記のものが知られている。

曝気槽と、曝気槽内の被処理水を導く被処理水導管と、酸素富化ガスを供給する酸素富化ガス供給管と、酸素富化ガス供給管を通して供給された酸素富化ガスを、被処理水導管を通して導かれた被処理水とともに曝気槽内に噴出させるエジェクタとを備え、曝気槽内には、ブロアに接続された散気管が設けられ、ブロアを用いて散気管を通して曝気槽内に空気を送り込むことができるようになっている。酸素富化ガス供給源は、液化酸素富化ガス貯蔵容器と、容器から取り出した液化酸素富化ガスを気化させる蒸発器を備えている。酸素富化ガスとしては、従来公知の吸着法などの方法により酸素濃度を高めた酸素富化空気や純酸素を用いるものである（例えば、特許文献１参照）。

また、導入された排水中のアンモニア性窒素を硝化菌により硝酸性窒素に酸化処理する密閉可能な硝化槽と、硝化槽内に純酸素又は酸素富化ガスを供給する酸素供給手段と、硝化槽内の排水に対する酸素の溶解を促進させるべく、硝化槽内の排水の液面と硝化槽の天井部との間の空間の気体を取り込み、当該気体を硝化槽内の排水に曝気する曝気手段とを備えることを特徴とする。この構成においては、密閉された硝化槽内に純酸素を供給し曝気することにより、排水への酸素の溶解率を高めて硝化反応を促進するもので、純酸素又は酸素富化ガスを供給する手段としてはＰＳＡ（プレッシャースイング吸着方式）酸素供給装置とを備えているものである（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３１２８９６号公報 特開２００４−２９８６７４号公報

前記、特許文献１、特許文献２に記載された排水処理においては、曝気に用いる酸素富化ガス供給源として、排水処理装置のために専用に設置した液化酸素富化ガス貯蔵容器と液化酸素富化ガスを気化させる蒸発器、またはＰＳＡ（プレッシャースイング吸着方式）酸素供給装置を備えるものである。このため酸素富化空気を得るための設備コストや運転コストも多大なものとなる。さらに設置に大きなスペースを必要とし、日常的なメンテナンスも必要となる。一方、半導体製造設備に併設されている深冷分離式窒素製造装置で副次的に生成される酸素富化空気は、大気に放出されており有効に活用されていない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高純度窒素ガスを使用する半導体製造設備や液晶製造設備等（本発明では、これらを総称して半導体製造設備という）において、洗浄等に用いられて有機物を含む排水の浄化処理にあたり、前記半導体製造設備に備える窒素製造装置の副生成ガスである酸素富化空気を有効に利用し、トータルシステムとしての設備費の削減および省エネルギー化、省スペース化と、浄化処理時間の短縮を図った排水処理方法を提供することを目的とするものである。

本発明の排水処理方法及び排水処理装置は、原料空気から分離して窒素ガスを製造する深冷分離式の窒素製造装置を用いている半導体製造設備から排出される被処理水である有機物を含む排水の浄化処理において、ブロアの吸入口近傍に配管の一端が開放され、この配管の他端部には前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吸引する吸引部を構成し、この吸引部は前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吐出する吐出口を囲うように前記配管の吸引口を位置させ、前記吐出口と前記吸引口は開口を形成させて大気開放状態で連通させ、前記ブロアの吸込み近傍への前記配管から前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気の吐出は前記吸引部と同様の構成とし、前記窒素製造装置で副次的に生成され前記吐出口から吐出した酸素富化空気を前記ブロアの駆動により吸引し、好気性処理槽内に貯留する被処理水に供給して曝気し、前記被処理水の浄化処理を行うことを特徴とするものである。

本発明の排水処理方法によれば、ブロアを駆動し吸引部から酸素富化空気を最大量吸引する状況においても、吐出口は大気開放状態となっていることから、窒素製造装置に接続した吐出口内に圧力変動を生じることがなく、深冷分離式の窒素製造装置における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができ、また、半導体製造設備に備える窒素製造装置の副生成ガスである酸素富化空気を有効に利用し、トータルシステムとしての設備費の削減および省エネルギー化、省スペース化と、浄化処理時間の短縮を図ることができる。

第１の発明は、原料空気から分離して窒素ガスを製造する深冷分離式の窒素製造装置を用いている半導体製造設備から排出される被処理水である有機物を含む排水の浄化処理において、ブロアの吸入口近傍に配管の一端が開放され、この配管の他端部には前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吸引する吸引部を構成し、この吸引部は前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吐出する吐出口を囲うように前記配管の吸引口を位置させ、前記吐出口と前記吸引口は開口を形成させて大気開放状態で連通させ、前記ブロアの吸込み近傍への前記配管から前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気の吐出は前記吸引部と同様の構成とし、前記窒素製造装置で副次的に生成され前記吐出口から吐出した酸素富化空気を前記ブロアの駆動により吸引し、好気性処理槽内に貯留する被処理水に供給して曝気し、前記被処理水の浄化処理を行うことを特徴とする排水処理方法としたものである。これによって、ブロアを駆動し吸引部から酸素富化空気を最大量吸引する状況においても、吐出口は大気開放状態となっていることから、窒素製造装置に接続した吐出口内に圧力変動を生じることがなく、深冷分離式の窒素製造装置における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができ、また、半導体製造設備に備える窒素製造装置の副生成ガスである酸素富化空気を有効に利用し、トータルシステムとしての設備費の削減および省エネルギー化、省スペース化と、浄化処理時間の短縮を図ることができる。窒素製造装置は、深冷式窒素製造方法としたものである。これによって、半導体製造設備において窒素製造装置は常時連続して稼動しており、酸素富化空気も連続して得られ、さらに窒素製造装置を深冷分離式とすることで、酸素富化空気を比較的大量に得られることにより、流量調整槽および好気性処理槽内の被処理水に安定して供給することができる。

第２の発明は、第１の発明において、酸素富化空気を、好気性処理槽の上流側に位置する流量調整槽内の被処理水に供給して曝気することを特徴とする排水処理方法としたものである。これによって、好気性処理槽での曝気負荷の削減、迅速な目標溶存酸素濃度への制御を可能にして、より一層浄化処理時間の短縮を図ることができる。さらに流量調整槽、好気性処理槽内の被処理水への曝気用気体の送風量を抑えられることによるブロアの小型化、消費電力の削減、騒音の抑制を図ることができる。

第３の発明は、第１または２の発明において、被処理水への酸素富化空気の供給量を調節することによって、前記被処理水の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする排水処理方法としたものである。これによって、被処理水の溶存酸素濃度を浄化処理に最適な値に制御することが可能となり処理時間の短縮を図ることができる。

第４の発明は、第３の発明において、酸素富化空気と大気中の空気の混合比率を調節して被処理水に供給することを特徴とする排水処理方法としたものである。これによって、被処理水への酸素富化空気の供給量を調節するとともに、曝気用の気体の総量を調節することを可能として、被処理水の溶存酸素濃度をよりきめ細かく制御することができる。さらに曝気用の気体の総量を調節することで被処理水の攪拌を促進して汚泥の沈降、凝集を防止することができる。

第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、窒素製造装置から大気開放状態において酸素富化空気を吸引手段により吸引して被処理水に供給することを特徴とする排水処理方法としたものである。これによって、窒素製造装置からの酸素富化空気の吐出に対して流路抵抗の増加、圧力変動をなくし、窒素製造装置における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができる。

第６の発明は、原料空気から分離して窒素ガスを製造する深冷分離式の窒素製造装置を用いている半導体製造設備から排出される被処理水である有機物を含む排水の浄化処理において、ブロアの吸入口近傍に配管の一端が開放され、この配管の他端部には前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吸引する吸引部を構成し、この吸引部は前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吐出する吐出口を囲うように前記配管の吸引口を位置させ、前記吐出口と前記吸引口は開口を形成させて大気開放状態で連通させ、前記ブロアの吸込み近傍への前記配管から前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気の吐出は前記吸引部と同様の構成とし、前記窒素製造装置で副次的に生成され前記吐出口から吐出した酸素富化空気を前記ブロアの駆動により吸引し、好気性処理槽内に貯留する被処理水に供給して曝気し、前記被処理水の浄化処理を行うことを特徴とする排水処理装置としたものである。これによって、ブロアを駆動し吸引部から酸素富化空気を最大量吸引する状況においても、吐出口は大気開放状態となっていることから、窒素製造装置に接続した吐出口内に圧力変動を生じることがなく、深冷分離式の窒素製造装置における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができ、また、半導体製造設備に備える窒素製造装置の副生成ガスである酸素富化空気を有効に利用し、トータルシステムとしての設備費の削減および省エネルギー化、省スペース化と、浄化処理時間の短縮を図ることができる。窒素製造装置は、深冷式窒素製造方法としたものである。これによって、半導体製造設備において窒素製造装置は常時連続して稼動しており、酸素富化空気も連続して得られ、さらに窒素製造装置を深冷分離式とすることで、酸素富化空気を比較的大量に得られることにより、流量調整槽および好気性処理槽内の被処理水に安定して供給することができる。

第７の発明は、第６の発明において、酸素富化空気を、好気性処理槽の上流側に位置する流量調整槽内の被処理水に供給して曝気することを特徴とする排水処理装置としたものである。これによって、好気性処理槽での曝気負荷の削減、迅速な目標溶存酸素濃度への制御を可能にして、より一層浄化処理時間の短縮を図ることができる。さらに流量調整槽、好気性処理槽内の被処理水への曝気用気体の送風量を抑えられることによるブロアの小型化、消費電力の削減、騒音の抑制を図ることができる。

第８の発明は、第６または７の発明において、被処理水への酸素富化空気の供給量を調節することによって、前記被処理水の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする排水処理装置としたものである。これによって、被処理水の溶存酸素濃度を浄化処理に最適な値に制御することが可能となり処理時間の短縮を図ることができる。

第９の発明は、第８の発明において、酸素富化空気と大気中の空気の混合比率を調節して被処理水に供給することを特徴とする排水処理装置としたものである。これによって、被処理水への酸素富化空気の供給量を調節するとともに、曝気用の気体の総量を調節することを可能として、被処理水の溶存酸素濃度をよりきめ細かく制御することができる。さらに曝気用の気体の総量を調節することで被処理水の攪拌を促進して汚泥の沈降、凝集を防止することができる。

第１０の発明は、第６〜９のいずれかの発明において、窒素製造装置から大気開放状態において酸素富化空気を吸引手段により吸引して被処理水に供給することを特徴とする排水処理装置としたものである。これによって、窒素製造装置からの酸素富化空気の吐出に対して流路抵抗の増加、圧力変動をなくし、窒素製造装置における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができる。

以下、本発明の実施例の排水処理方法を図１〜図２を参照しながら説明する。図１は排水処理装置の基本構成図、図２は窒素製造装置の構成を示す系統図である。なお図中の実線矢印は酸素富化空気の流れを示す。

図１、図２において、深冷分離式からなる窒素製造装置１で空気を深冷液化分離することによって得られた高純度窒素ガスは、配管２を介して半導体製造設備のユースポイント３へ供給する。このユースポイント３は、シランやアルシンのような半導体材料ガスの希釈用、ドーピングガスのキャリア用、製造ラインのパージ用、基板搬送等の雰囲気用といった種々の機器で様々な用途に使用される。また窒素製造装置１において高純度窒素ガス生成と同時に副次的に生成される酸素富化空気は、窒素製造装置１に付属の配管４の先端部の吐出口４ａから吐出するよう構成している。

半導体製造設備において洗浄等に使用された有機物を含む排水を、配管７を介して流量調整槽５に供給し被処理水６として所定量貯留する。流量調整槽５の被処理水６中に位置して複数の散気孔９を有する散気管８および溶存酸素濃度検出器１３を設け、散気管８は配管１０を介してブロア１１（吸引手段）に接続している。また流量調整槽５の底部には開閉弁１２ａを有する排水用の配管１２を接続している。

流量調整槽５内の被処理水６を、配管１５を介してポンプ１４により好気性処理槽１６に供給し、好気性処理槽１６内に被処理水１７として所定量貯留する。好気性処理槽１６内の被処理水１７中に位置して複数の散気孔１９を有する散気管１８および溶存酸素濃度検出器２４を設け、散気管１８は配管２２を介してブロア２３（吸引手段）に接続している。また好気性処理槽１６の底部には開閉弁２１を有する排水用の配管２０を接続している。

好気性処理槽１６内で生物処理された処理水は、配管２５を介して沈殿槽２６に流れ、処理水２７として所定量貯留する。沈殿槽２６において汚泥分を沈殿させてこれを分離し配管２８より放水する。沈殿槽２６において沈殿した汚泥は配管２９を介してポンプ３０により好気性処理槽１６に適宜返送するか、配管３１を介して開閉弁３２より排出する。

前記ブロア２３の吸入口近傍に配管３３の一端が開放され、この配管３３の他端部には酸素富化空気を吸引する吸引部３４を構成している。この吸引部３４は、窒素製造装置１で得られた酸素富化空気を吐出する配管４の先端部の吐出口４ａを囲うように配管３３の吸引口３３ａを位置させ、吐出口４ａと吸引口３３ａは開口３５を形成させて大気開放状態で連通させている。またブロア２３と吸引部３４とを接続する配管３３の途中には３方調節弁３６を位置させ、吸引部３４から吸引する酸素富化空気と配管３７から吸引する大気との吸引量を調節する。ここでブロア２３の吸込み近傍への、配管３３から酸素富化空気の吐出は図１に示すように、吸引部３４と同様の構成を取っている。

さらに、前記ブロア１１の吸入口近傍に配管３３から分岐した配管３８の一端が開放され、配管３８の途中には３方調節弁３９を位置させ、吸引部３４から吸引する酸素富化空気と配管４０から吸引する大気との吸引量を調節する。なお酸素富化空気を吸引する配管３３、３８は、金属、樹脂等の材質で構成すればよく、また屈曲自在なダクトを用いることができる。ここでブロア１１の吸込み近傍への、配管３８から酸素富化空気の吐出は図１に示すように、吸引部３４と同様の構成を取っている。

次に、原料空気を深冷液化分離することによって高純度窒素ガスおよび酸素富化空気を製造する深冷分離式の窒素製造装置１の基本構成を図２により説明する。フィルター４１で粉塵を除去し、吸入された原料空気は、圧縮機４２で所定の圧力に圧縮され、クーラー４３で圧縮熱を除去された後、配管４４を介して吸着器４５に導入され、ここで空気中の水分、二酸化炭素等の不純物が除去される。吸着器４５を導出した精製原料空気は、配管４６を経て熱交換器４７に導入され、ここで冷流体である高純度窒素ガスの戻りガスと熱交換を行うことによって冷却され、配管４８を経て精留塔４９の下部に導入される。精留塔４９での液化精留により、原料空気は塔上部の窒素ガスと塔下部の酸素富化液化空気とに分離し、精留塔４９の上部に分離した窒素ガスは、通常９９．９９％以上の純度の高純度窒素ガスとなる。

前記窒素ガスは、精留塔４９の上部から配管５０に抜き出され、熱交換器４７に導入される。この窒素ガスは、熱交換器４７で前記原料空気と熱交換を行うことによって冷流体（冷温状態）の窒素ガスからの冷熱を回収された後、熱交換器４７から配管２に導出され、前記配管２を通って各半導体製造装置のユースポイント３にそれぞれ供給される。

一方、精留塔４９の下部には、酸素濃度が略３０％の酸素富化液化空気が分離する。この酸素富化液化空気は、精留塔４９の下部から配管５１に導出され、減圧弁５２で例えば０．２〜０．５ＭＰａに減圧された後、配管５３を経て熱交換器４７に導入され、ここで前記窒素ガスと熱交換を行い、加温されることにより気化して酸素富化空気となる。この酸素富化空気は配管４に導出される。

なお、前記吸引部３４は、窒素製造装置１に付属の配管４の吐出口４ａの近傍に位置させている。さらに吸引部３４は配管４、吐出口４ａには何らの変更を加えずに構成しており、酸素富化空気を吐出する配管４の先端部の吐出口４ａを囲うように配管３３の吸引口３３ａを位置させ、吐出口４ａと吸引口３３ａは開口３５を形成させて大気開放状態で連通させている。これによって、高純度窒素ガスを使用する半導体製造設備に備えている窒素製造装置１自体をそのまま使用することができ、さらに窒素製造装置１からの酸素富化空気の吐出に対して流路抵抗の増加、圧力変動をなくし、窒素製造装置１における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができる。

次に、本実施例の基本的な動作を説明する。窒素製造装置１で得られた酸素富化空気は、配管４を介して送られ先端部の吐出口４ａから吸引部３４に吐出する。さらに吐出口４ａから吐出した酸素富化空気は、ブロア２３の駆動により吸引され、配管２２、散気管１８、散気孔１９を介して好気性処理槽１６内の被処理水１７に供給される。これにより好気性処理槽１６内の被処理水１７に酸素が供給され好気性微生物による浄化作用により被処理水１７中の有機物を分解する。このとき三方調節弁３６は配管３３から酸素富化空気のみを通す通路に制御し、配管３７から大気中の空気の流入は遮断されている。

好気性処理槽１６で有機物を分解し浄化処理した処理水は、配管２５を介して沈殿槽２６に入り汚泥（活性汚泥）を分離し、処理水の浄化レベルを確認した後、配管２８より外部に放水するものである。沈殿槽２６に沈殿した汚泥は、必要に応じ配管２９を介してポンプ３０を駆動し、好気性処理槽１６に返送する。また余剰となった汚泥は、配管３１を介して開閉弁３２を開として外部に排出する。

好気性処理槽１６で有機物を含む被処理水１７の浄化処理量に応じて、流量調整槽５から配管１５を介してポンプ１４を駆動し被処理水６を好気性処理槽１６に供給する。このときポンプ１４を連続駆動または間欠的に駆動し、流量調整槽５から被処理水６を好気性処理槽１６に供給する。

前記したように、吸引部３４の構成は、窒素製造装置１で得られた酸素富化空気を吐出する配管４の先端部の吐出口４ａを囲うように配管３３の吸引口３３ａを位置させ、吐出口４ａと吸引口３３ａは開口３５を形成させて大気開放状態で接続している。吐出口４ａと吸引口３３ａに設けた開口３５は、ブロア２３を停止状態または三方調節弁３６を配管３７から大気中の空気のみをブロア２３で吸引する状況において、窒素製造装置１で得られた酸素富化空気を吐出口４ａから吐出する際に、流路抵抗とならないように十分な開口通路断面積を有するよう設定している。これによりいかなる状況においても、酸素富化空気の吐出に対して流路抵抗の増加をなくし、窒素製造装置１における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができるものである。

また、ブロア２３を駆動し配管３３を介して吸引部３４から酸素富化空気を最大量吸引する状況においても、吐出口４ａは大気開放状態となっていることおよび開口３５が十分な開口通路断面積を有していることから、窒素製造装置１に接続した配管４および吐出口４ａ内に圧力変動を生じることがない。したがって窒素製造装置１における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができるものである。また窒素製造装置１から配管４の吐出口４ａに至る経路に開閉弁を設けていないので、開閉弁およびこの開閉弁を制御する制御器の故障による窒素製造装置１からの酸素富化空気の吐出を遮断してしまう問題を生じることがない。

次に、好気性処理槽１６で有機物を分解し浄化処理する際の、被処理水１７への酸素富化空気の供給方法について説明する。溶存酸素濃度検出器２４により検出した被処理水１７の溶存酸素濃度が所定値よりも低い場合には、ブロア２３の駆動回転数を上げ、吸引部３４に吐出した酸素富化空気を、配管３３を介して吸引し、さらに配管２２、散気管１８、散気孔１９を介して被処理水１７中に供給し曝気を行う。このとき三方調節弁３６は配管３３側からのみの通路を開としてある。

前記状態における吸引部３４において、吐出口４ａから吐出した酸素富化空気は、吐出口４ａと吸引口３３ａとの開口３５部分に滞留し、この滞留した酸素富化空気を配管３３に吸引する。吐出口４ａから吐出した酸素富化空気の量が、配管３３に吸引する酸素富化空気の量よりも多い場合には、開口３５部分から酸素富化空気の一部が大気中に放出される。したがって被処理水１７には、窒素製造装置１で生成した酸素富化空気のみにより曝気を行う。また余剰となった酸素富化空気の一部が大気中に放出されることによって、酸素富化空気の吐出に対して流路抵抗の増加をなくし、窒素製造装置１における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができる。

また、吐出口４ａから吐出した酸素富化空気の量が、配管３３に吸引する酸素富化空気の量よりも少ない場合には、開口３５部分から大気中の空気が吸引され吐出口４ａから吐出した酸素富化空気と大気中の空気との混合空気として被処理水１７中に供給し曝気を行う。このように、ブロア２３を駆動し配管３３を介して吸引部３４から酸素富化空気を最大量吸引する状況においても、吐出口４ａは大気開放状態となっていることおよび開口３５が十分な開口通路断面積を有していることから、窒素製造装置１に接続した配管４内に圧力変動を生じることがない。したがって窒素製造装置１における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができる。

また、溶存酸素濃度検出器２４により検出した被処理水１７の溶存酸素濃度が所定値に近似または高い場合には、ブロア２３の駆動回転数を下げる。これによって吐出口４ａと吸引口３３ａとの開口３５部分に滞留した酸素富化空気の配管３３への吸引量を減少させ、被処理水１７への過剰な曝気を防止する。吸引部３４においては、開口３５部分から酸素富化空気の一部が大気中に放出される。

さらに、この状況における運転においても被処理水１７への過剰な曝気となる場合には、三方調節弁３６を配管３７側からのみの通路を開とし、大気中の空気のみをブロア２３により吸引し被処理水１７に供給する。さらに過剰な曝気となる場合にはブロア２３の駆動を停止する。

吐出口４ａと吸引口３３ａに設けた開口３５は、ブロア２３を停止状態または三方調節弁３６を管３７から大気中の空気のみをブロア２３で吸引する状況において、窒素製造装置１で得られた酸素富化空気を吐出口４ａから吐出する際に、流路抵抗とならないように十分な開口通路断面積を有するよう設定している。これによりいかなる状況においても、酸素富化空気の吐出に対して流路抵抗の増加をなくし、窒素製造装置１における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができるものである。

以上のように、ブロア２３の駆動回転数を制御することによって、被処理水１７への酸素富化空気の供給量を調節し、前記被処理水の溶存酸素濃度を制御する。また被処理水１７への酸素富化空気の供給量の調節は、配管３３側からの酸素富化空気の吸引量と配管３７側からの大気中の空気の吸引量の比率を、三方調節弁３６の開度調節によって行うことができる。この場合には酸素富化空気と大気中の空気との混合気体のうち、三方調節弁３６の開度調節によって酸素富化空気の吸引量を無段階に調節し、酸素富化空気と大気中の空気の混合比率を調節して被処理水に供給することによって、前記被処理水の溶存酸素濃度を制御するものである。

また、被処理水１７へ供給する曝気用の酸素富化空気と大気中の空気との混合気体の量は、ブロア２３の駆動回転数を制御することによって調節する。このように被処理水１７への酸素富化空気の供給量を調節するとともに、曝気用の気体の総量を調節することを可能として、被処理水の溶存酸素濃度をよりきめ細かく制御することができる。さらに曝気用の気体の総量を調節することで被処理水１７の攪拌を促進して汚泥の沈降、凝集を防止し、好気性処理槽１６内の被処理水１７の浄化を促進することができる。

次に、流量調整槽５の被処理水６への酸素富化空気の供給方法について説明する。溶存酸素濃度検出器１３により検出した被処理水６の溶存酸素濃度が所定値よりも低い場合には、ブロア１１（吸引手段）の駆動回転数を上げ、吸引部３４に吐出した酸素富化空気を、配管３３から分岐した配管３８を介して吸引し、さらに配管１０、散気管８、散気孔９を介して被処理水６中に供給し曝気を行う。このとき三方調節弁３９は配管３８側からのみの通路を開としてある。

また、溶存酸素濃度検出器１３により検出した被処理水６の溶存酸素濃度が所定値に近似または高い場合には、ブロア１１の駆動回転数を下げる。これによって酸素富化空気の配管３８への吸引量を減少させ、被処理水６への過剰な曝気を防止する。さらにこの状況における運転においても被処理水６への過剰な曝気となる場合には、三方調節弁３９を配管４０側からのみの通路を開とし、大気中の空気のみをブロア１１により吸引し被処理水６に供給する。さらに過剰な曝気となる場合にはブロア１１の駆動を停止する。

以上のように、ブロア１１の駆動回転数を制御することによって、被処理水６への酸素富化空気の供給量を調節し、前記被処理水の溶存酸素濃度を制御する。また被処理水６への酸素富化空気の供給量の調節は、配管３８側からの酸素富化空気の吸引量と配管４０側からの大気中の空気の吸引量の比率を、三方調節弁３９の開度調節によって行うことができる。この場合には酸素富化空気と大気中の空気との混合気体のうち、三方調節弁３９の開度調節によって酸素富化空気の吸引量を無段階に調節し、酸素富化空気と大気中の空気の混合比率を調節して被処理水に供給することによって、前記被処理水６の溶存酸素濃度を制御するものである。

また、被処理水６へ供給する曝気用の酸素富化空気と大気中の空気との混合気体の量は、ブロア１１の駆動回転数を制御することによって調節する。このように被処理水６への酸素富化空気の供給量を調節するとともに、曝気用の気体の総量を調節することを可能として、被処理水の溶存酸素濃度をよりきめ細かく制御することができる。さらに曝気用の気体の総量を調節することで流量調整槽５内の被処理水６の攪拌を促進して汚泥の沈降、凝集を防止することができる。

ブロア１１、２３、ポンプ１４、３０、三方調節弁３６、３９、溶存酸素濃度検出器１３、２４の全体の制御は、制御器（図示なし）によって行うものである。またブロア１１、２３はこれに限定するものではなく、ポンプ、コンプレッサーを用いてもよい。

以上のように本発明の排水処理方法によれば、半導体製造設備に併設されている窒素製造装置１で副次的に生成される酸素富化空気を、前記半導体製造設備から排出される有機物を含む好気性処理槽１６の被処理水１７に供給することによって、専用の酸素富化空気供給源（例えば、酸素ガス供給設備）を不要とし、トータルシステムとしての設備費の削減および省エネルギー化、省スペース化を図ることができる。さらに浄化処理時間の短縮、曝気用気体の送風量を抑えられることによるブロア２３の小型化、消費電力の削減、騒音の抑制を図ることができる。さらに半導体製造設備において窒素製造装置１は常時連続して稼動しており、酸素富化空気も連続して得られ、さらに窒素製造装置１を深冷分離式とすることで、酸素富化空気を比較的大量に得られることにより、好気性処理槽１６の被処理水１７に安定して供給することができる。

また、流量調整槽５内の被処理水６にも窒素製造装置１で得られた酸素富化空気を供給することによって、好気性処理槽１６での曝気負荷の削減、迅速な目標溶存酸素濃度への制御を可能にして、より一層浄化処理時間の短縮を図ることができる。さらに流量調整槽５、好気性処理槽１６内の被処理水６、１７への曝気用気体の送風量を抑えられることによるブロア２３の小型化、消費電力の削減、騒音の抑制を図ることができる。

また、好気性処理槽１６内の被処理水１７または流量調整槽５内の被処理水６への酸素富化空気の供給量を調節することによって、前記被処理水の溶存酸素濃度を浄化処理に最適な値に制御することが可能となり処理時間の短縮を図ることができる。また酸素富化空気と大気中の空気の混合比率を調節することによって、被処理水６、１７への酸素富化空気の供給量を調節するとともに、曝気用の気体の総量を調節することを可能として、被処理水６、１７の溶存酸素濃度をよりきめ細かく制御することができる。さらに曝気用の気体の総量を調節することで流量調整槽５、好気性処理槽１６内の被処理水６、１７の攪拌を促進して汚泥の沈降、凝集を防止することができる。

また、窒素製造装置１から大気開放状態において酸素富化空気を吸引手段であるブロア１１またはブロア２３により吸引して被処理水６、１７に供給することによって、窒素製造装置１からの酸素富化空気の吐出に対して流路抵抗の増加、圧力変動をなくし、窒素製造装置１における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができる。

以上のように、本発明の排水処理方法、排水処理装置は、原料空気から分離して高純度窒素を製造する深冷分離式の窒素製造装置を用いている半導体製造設備から排出される被処理水である有機物を含む排水の浄化処理において、ブロアの吸入口近傍に配管の一端が開放され、この配管の他端部には前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吸引する吸引部を構成し、この吸引部は前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吐出する吐出口を囲うように前記配管の吸引口を位置させ、前記吐出口と前記吸引口は開口を形成させて大気開放状態で連通させ、前記ブロアの吸込み近傍への前記配管から前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気の吐出は前記吸引部と同様の構成とし、前記窒素製造装置で副次的に生成され前記吐出口から吐出した酸素富化空気を前記ブロアの駆動により吸引し、好気性処理槽内に貯留する被処理水に供給して曝気し、前記被処理水の浄化処理を行うことを特徴とするものである。これによってブロアを駆動し吸引部から酸素富化空気を最大量吸引する状況においても、吐出口は大気開放状態となっていることから、窒素製造装置に接続した吐出口内に圧力変動を生じることがなく、深冷分離式の窒素製造装置における高純度窒素ガスおよび酸素富化空気の生成を安定して行うことができ、また、半導体製造設備に備える窒素製造装置の副生成ガスである酸素富化空気を有効に利用し、トータルシステムとしての設備費の削減および省エネルギー化、省スペース化と、浄化処理時間の短縮を図ることができる。

排水の好気性処理を必要とする広範囲の装置の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１の排水処理装置の基本構成図 窒素製造装置の構成を示す系統図

符号の説明

１ 窒素製造装置
２、４、７、１０、１２、１５、２０、２２、２５、２８、２９、３１、３３、３７、３８、４０、４４、４６、４８、５０、５１、５３ 配管
３ ユースポイント
４ａ 吐出口
５ 流量調整槽
６、１７ 被処理水
８、１８ 散気管
９、１９ 散気孔
１１、２３ ブロア
１３、２４ 溶存酸素濃度検出器
１４、３０ ポンプ
１６ 好気性処理槽
２１、３２ 開閉弁
２６ 沈殿槽
２７ 処理水
３３ａ 吸引口
３４ 吸引部
３５ 開口
３６、３９ 三方調節弁
４１ フィルター
４２ 圧縮機
４３ クーラー
４５ 吸着器
４７ 熱交換器
４９ 精留塔
５２ 減圧弁

Claims (10)

1. 原料空気から分離して窒素ガスを製造する深冷分離式の窒素製造装置を用いた半導体製造設備から排出される被処理水である有機物を含む排水の浄化処理において、ブロアの吸入口近傍に配管の一端が開放され、この配管の他端部には前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吸引する吸引部を構成し、この吸引部は前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吐出する吐出口を囲うように前記配管の吸引口を位置させ、前記吐出口と前記吸引口は開口を形成させて大気開放状態で連通させ、前記ブロアの吸込み近傍への前記配管から前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気の吐出は前記吸引部と同様の構成とし、前記窒素製造装置で副次的に生成され前記吐出口から吐出した酸素富化空気を前記ブロアの駆動により吸引し、好気性処理槽内に貯留する被処理水に供給して曝気し、前記被処理水の浄化処理を行うことを特徴とする排水処理方法。
2. 酸素富化空気を、好気性処理槽の上流側に位置する流量調整槽内の被処理水に供給して曝気することを特徴とする請求項１に記載の排水処理方法。
3. 被処理水への酸素富化空気の供給量を調節することによって、前記被処理水の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理方法。
4. 酸素富化空気と大気中の空気の混合比率を調節して被処理水に供給することを制御することを特徴とする請求項３に記載の排水処理方法。
5. 窒素製造装置から大気開放状態において酸素富化空気を吸引手段により吸引して被処理水に供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水処理方法。
6. 原料空気から分離して窒素ガスを製造する深冷分離式の窒素製造装置を用いている半導体製造設備から排出される被処理水である有機物を含む排水の浄化処理において、ブロアの吸入口近傍に配管の一端が開放され、この配管の他端部には前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吸引する吸引部を構成し、この吸引部は前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気を吐出する吐出口を囲うように前記配管の吸引口を位置させ、前記吐出口と前記吸引口は開口を形成させて大気開放状態で連通させ、前記ブロアの吸込み近傍への前記配管から前記窒素製造装置で得られた酸素富化空気の吐出は前記吸引部と同様の構成とし、前記窒素製造装置で副次的に生成され記吐出口から吐出した酸素富化空気を前記ブロアの駆動により吸引し、好気性処理槽内に貯留する被処理水に供給して曝気し、前記被処理水の浄化処理を行うことを特徴とする排水処理装置。
7. 酸素富化空気を、好気性処理槽の上流側に位置する流量調整槽内の被処理水に供給して曝気することを特徴とする請求項６に記載の排水処理装置。
8. 被処理水への酸素富化空気の供給量を調節することによって、前記被処理水の溶存酸素濃度を制御することを特徴とする請求項６または７に記載の排水処理装置。
9. 酸素富化空気と大気中の空気の混合比率を調節して被処理水に供給することを制御することを特徴とする請求項８に記載の排水処理装置。
10. 窒素製造装置から大気開放状態において酸素富化空気を吸引手段により吸引して被処理水に供給することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の排水処理装置。

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