JP5929987B2 - 生物処理方法及び生物処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体、液晶、プラズマディスプレイ等の電子デバイス製造工程から排出される有機性排水の生物処理方法及び装置に係り、詳しくは、生物処理のためのpH調整に必要な酸又はアルカリ使用量を低減し、更に続く後段の凝集工程における無機凝集剤の使用量や、逆浸透(RO)膜分離、イオン交換処理における塩類負荷を低減する生物処理方法及び装置に関する。
半導体や、液晶、プラズマディスプレイなどの電子ディスプレイといった電子デバイスの製造工程からは、イソプロパノール、エタノール、メタノール等のアルコールや、モノエタノールアミン等のアミンなどの低分子量有機物を含む排水が排出される。これらの有機性排水を回収して再利用する場合、一般的に生物処理が行われており(例えば、特許文献1)、生物処理水は、更に、凝集分離、RO膜分離、イオン交換処理で高度処理されて回収、再利用されている。
有機性排水の生物処理槽では、有機物除去、硝化、脱窒等の各槽内の生物反応に応じて、最適なpHとなるようにpH調整が行われる。その最適pH値は、有機物除去、硝化、脱窒等のいずれの生物反応においても、通常、中性から弱アルカリ性(pH7〜8.5)である。
このため、複数の生物処理槽を多段に設けて生物処理を行う場合には、各生物処理槽にpH計を設置し、各々の生物処理槽のpHが最適pH値の範囲内に入るように、それぞれの生物処理槽において、酸又はアルカリ(以下、「中和剤」と称す場合がある。)添加によるpH調整(以下、「中和」と称す場合がある。)が行われている。
このため、複数の生物処理槽を多段に設けて生物処理を行う場合には、各生物処理槽にpH計を設置し、各々の生物処理槽のpHが最適pH値の範囲内に入るように、それぞれの生物処理槽において、酸又はアルカリ(以下、「中和剤」と称す場合がある。)添加によるpH調整(以下、「中和」と称す場合がある。)が行われている。
一般に有機性排水を生物処理して有機物除去を行うと、有機物の分解に伴って炭酸ガスが発生し、発生した炭酸ガスを中和するために多量のアルカリが必要となる。例えば、グルコースは、下記反応式に従って生物分解され、生成した炭酸ガスを水酸化ナトリウム(NaOH)で中和すると下記反応式に従って重炭酸ナトリウムが生成する。
C6H12O6 + 6O2→ 6H2O + 6CO2
6CO2 + 6NaOH → 6NaHCO3
具体的には、グルコース180mg/Lを分解すると、322mg/Lの炭酸ガスが発生し、その中和のために240mg/Lの水酸化ナトリウムを消費する。中和により生成する重炭酸ナトリウムは、504mg/Lで、後段の凝集処理工程では、この重炭酸ナトリウムの凝集処理のために、ほぼ等量の無機凝集剤が消費され、さらに続くRO膜分離やイオン交換処理の負荷となる。
C6H12O6 + 6O2→ 6H2O + 6CO2
6CO2 + 6NaOH → 6NaHCO3
具体的には、グルコース180mg/Lを分解すると、322mg/Lの炭酸ガスが発生し、その中和のために240mg/Lの水酸化ナトリウムを消費する。中和により生成する重炭酸ナトリウムは、504mg/Lで、後段の凝集処理工程では、この重炭酸ナトリウムの凝集処理のために、ほぼ等量の無機凝集剤が消費され、さらに続くRO膜分離やイオン交換処理の負荷となる。
アミンを含む排水を生物処理して有機物(BOD)除去し、更に硝化・脱窒まで行う場合は、高アルカリ度の原因であるアミンが硝酸にまで酸化されることから、最終生成物はNaNO3となり、完全に硝化するとpHは著しく低下してMアルカリ度がマイナスになってしまうため、アミンと等モルのNaOHを添加してもMアルカリ度がゼロまでしか上がらない。このため、わずかにNaHCO3を生成させてpHを中性に保つようにアルカリ(例えば水酸化ナトリウム)添加が行われる。しかし、反応途中では、有機物分解で炭酸ガスが生成するため、この中和のためにもアルカリが消費される結果、全体として多量のアルカリが必要となる。
また、一般的に、アミンを硝酸に酸化する硝化槽ではアルカリを添加し、硝酸を窒素として脱窒する脱窒槽では酸を添加する必要があるが、前段の硝化槽までのアルカリ添加量が過剰であると、脱窒槽での酸添加量も多く必要とすることとなる。
また、一般的に、アミンを硝酸に酸化する硝化槽ではアルカリを添加し、硝酸を窒素として脱窒する脱窒槽では酸を添加する必要があるが、前段の硝化槽までのアルカリ添加量が過剰であると、脱窒槽での酸添加量も多く必要とすることとなる。
ここで、電子デバイス製造工程から排出される有機性排水は、超純水などを使ってパネルやデバイスの洗浄を行ったり、各製造工程の洗浄廃液等が混合された混合排水である。このため、この有機性排水の塩類の含有率は、例えば塩類濃度として100mg/L以下と低いものである。このように、排水中の塩類濃度が低い場合、排水の生物処理水に含まれる塩類の大部分が排水処理工程において添加した塩類、特に、生物処理工程での中和剤に起因することになる。したがって、このような排水の生物処理における中和剤使用量が多いことは、そのまま後段の処理における塩類負荷の増加につながる。
つまり、生物処理で使用された中和剤を相殺するために後段の処理における薬剤使用量も増える。例えば、生物処理で過剰のアルカリを添加すると、後段の凝集処理工程ではアルカリを消費するため無機凝集剤の使用量も増え、更にその後段のイオン交換処理では再生薬剤の使用量が増える。
通常、電子デバイス製造工程から排出される有機性排水の生物処理での中和剤使用量は全工程での塩類負荷の70%程度を占めるため、生物処理における中和剤使用量の削減によるコスト削減効果は極めて大きい。
本発明は、電子デバイス製造工程から排出される有機性排水の生物処理における中和を効率的に行うことにより、従来の生物処理で過剰に使用されていた中和剤の使用量を低減し、さらに続く後段の凝集工程における無機凝集剤の使用量や、RO膜分離、イオン交換処理における塩類負荷を低減する生物処理方法及び生物処理装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、生物活性が顕著に低下しない範囲内で中和剤使用量を低減する方法を見出した。すなわち、最終段の好気性生物処理槽を含めて少なくとも2槽の好気性生物処理槽を含む2以上の生物処理槽に、電子デバイス製造工程から排出される有機性排水を順次通水して生物処理する際に、最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度が所定値以下となるように他の生物処理槽において中和剤の添加を行うことにより、中和剤使用量を低減することができることを見出した。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
[1] 電子デバイス製造工程から排出される有機性排水を、直列多段に設けられた2以上の生物処理槽に順次通水する生物処理方法において、該2以上の生物処理槽のうち少なくとも2槽が好気性生物処理槽であり、該好気性生物処理槽のうちの1槽は最終段の生物処理槽であり、該最終段の生物処理槽以外の生物処理槽の少なくとも1槽に酸又はアルカリを添加することによりpH調整する生物処理方法であって、該最終段の生物処理槽からの処理水に対して、更に凝集分離、逆浸透膜分離、及びイオン交換処理のいずれか1つ以上の高度処理を行う生物処理方法であり、該最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下に維持され、かつ該高度処理への給水のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO 3 以下となるように、前記酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理方法。
[2] [1]において、前記最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度に基づいて前記酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理方法。
[3] [1]において、前記2以上の生物処理槽として、好気槽、硝化槽、再曝気槽の順で順次通水し、最終段の生物処理槽である再曝気槽内液のM−アルカリ度に相関する指標に基づいて、前記酸又はアルカリの添加量を制御する生物処理方法であって、該M−アルカリ度に相関する指標は、該酸又はアルカリが添加される該好気槽内液のpHであり、予め求められた前記M−アルカリ度と該pHとの相関関係に基づいて、前記酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理方法。
[4] [1]ないし[3]のいずれかにおいて、前記最終段の生物処理槽以外の好気性生物処理槽として硝化槽を有し、該硝化槽のpHが所定値以上となるように制御することを特徴とする生物処理方法。
[5] [1]ないし[4]のいずれかにおいて、前記高度処理水を回収して再利用することを特徴とする生物処理方法。
[6] 電子デバイス製造工程から排出される有機性排水が、直列多段に設けられた2以上の生物処理槽に順次通水される生物処理装置において、該2以上の生物処理槽のうち少なくとも2槽が好気性生物処理槽であり、該好気性生物処理槽のうちの1槽は最終段の生物処理槽であり、該最終段の生物処理槽以外の生物処理槽の少なくとも1槽に、酸又はアルカリを添加することによりpH調整するpH調整手段と、該最終段の生物処理槽からの処理水が導入される、凝集分離手段、逆浸透膜分離手段、及びイオン交換処理手段のいずれか1つ以上の高度処理手段を有し、該最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下に維持され、かつ該高度処理手段への給水のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO 3 以下となるように、該pH調整手段における酸又はアルカリの添加量を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする生物処理装置。
[7] [6]において、前記制御手段は、前記最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度に基づいて前記pH調整手段の酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理装置。
[8] [6]において、前記2以上の生物処理槽として、好気槽、硝化槽、再曝気槽の順で順次通水され、最終段の生物処理槽である再曝気槽内液のM−アルカリ度に相関する指標に基づいて、前記酸又はアルカリの添加量を制御する生物処理装置であって、該M−アルカリ度に相関する指標は、該酸又はアルカリが添加される該好気槽内液のpHであり、前記制御手段は、予め求められた前記M−アルカリ度と該pHとの相関関係に基づいて、前記pH調整手段の酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理装置。
[9] [6]ないし[8]のいずれかにおいて、前記最終段の生物処理槽以外の好気性生物処理槽として硝化槽を有し、該硝化槽のpHが所定値以上となるように制御する制御手段を有することを特徴とする生物処理装置。
[10] [6]ないし[9]のいずれかにおいて、前記高度処理手段の処理水を回収する回収手段を有し、該回収水が再利用されることを特徴とする生物処理装置。
本発明によれば、電子デバイス製造工程から排出される有機性排水の生物処理における中和剤の使用量を従来法に比べて大幅に低減することができ、生物処理における薬剤コストを低減することができる。また、生物処理の後段で凝集処理を行う場合には、凝集処理に必要な無機凝集剤の使用量を削減することができ、後段でイオン交換処理やRO膜分離処理を行う場合には、塩類負荷の低減で、イオン交換処理におけるイオン交換樹脂の再生頻度を低減することができ、また、RO膜分離処理においても、水回収率等の処理効率の向上を図ることができる。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
[原水]
本発明で処理対象とする原水は、電子デバイス製造工程から排出される有機性排水であり、その組成や性状には特に制限はないが、一般的には以下のような性状である。
本発明で処理対象とする原水は、電子デバイス製造工程から排出される有機性排水であり、その組成や性状には特に制限はないが、一般的には以下のような性状である。
<半導体の超純水リンス排水の場合>
導電率:100mS/m以下
塩濃度:0.1重量%以下
<液晶パネル製造工程排水の場合>
pH:8〜12
TOC:30〜2000mg/L
T−N:10〜1000mg/L
導電率:100mS/m以下
塩濃度:0.1重量%以下
<液晶パネル製造工程排水の場合>
pH:8〜12
TOC:30〜2000mg/L
T−N:10〜1000mg/L
このような有機性排水中に生物処理に必要なリン源や窒素源が不足する場合には、必要に応じてリン源、窒素源を添加して生物処理に供する。
[生物処理方式]
本発明における生物処理は、直列多段に設けられた2以上の生物処理槽に上記の原水を順次通水するものである。本発明において、この2以上の生物処理のうち少なくとも2槽は好気性生物処理槽(以下「好気槽」と称す場合がある。)であり、そのうちの1槽は最終段の生物処理槽(以下「最終槽」と称す場合がある。)である。
即ち、最終槽が好気槽で、更に、アルカリの添加を行う好気槽を少なくとも1槽有していないと、最終槽の槽内液のM−アルカリ度の測定に基づく制御が行えないため、本発明では、最終槽として好気槽を設け、この最終槽とは別に少なくとも1槽の好気槽を設けて多段生物処理を行う。
本発明における生物処理は、直列多段に設けられた2以上の生物処理槽に上記の原水を順次通水するものである。本発明において、この2以上の生物処理のうち少なくとも2槽は好気性生物処理槽(以下「好気槽」と称す場合がある。)であり、そのうちの1槽は最終段の生物処理槽(以下「最終槽」と称す場合がある。)である。
即ち、最終槽が好気槽で、更に、アルカリの添加を行う好気槽を少なくとも1槽有していないと、最終槽の槽内液のM−アルカリ度の測定に基づく制御が行えないため、本発明では、最終槽として好気槽を設け、この最終槽とは別に少なくとも1槽の好気槽を設けて多段生物処理を行う。
本発明における生物処理方式は、上記の要件を満たすものであればよく、特に制限はないが、例えば、次のような生物処理方式が挙げられる。なお、硝化槽及び再曝気槽は好気槽であり、脱窒槽は嫌気性生物処理槽(以下「嫌気槽」と称す場合がある。)である。
(1) 好気槽→好気槽(→沈殿槽)
(2) 好気槽→硝化槽→脱窒槽→再曝気槽(→沈殿槽)
(3) 好気槽→硝化槽→再曝気槽(→沈殿槽)
なお、前記の処理方式(1)〜(3)はそれぞれ図1〜3に対応している。また、図には汚泥返送ラインは記載していないが、一過式でも循環式でもよい。
(1) 好気槽→好気槽(→沈殿槽)
(2) 好気槽→硝化槽→脱窒槽→再曝気槽(→沈殿槽)
(3) 好気槽→硝化槽→再曝気槽(→沈殿槽)
なお、前記の処理方式(1)〜(3)はそれぞれ図1〜3に対応している。また、図には汚泥返送ラインは記載していないが、一過式でも循環式でもよい。
「最終槽のM−アルカリ度」
本発明においては、最終槽の好気槽の槽内液のM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3以下を維持するように、この最終槽以外の生物処理槽で中和剤添加によるpH調整を行う。
この最終槽の槽内液のM−アルカリ度は50mg/L as CaCO3以下であればよいが、好ましくは30mg/L as CaCO3以下である。このM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3を上回るようにpH調整を行う場合、前段の生物処理槽におけるアルカリ使用量が極端に多くなり、本発明による中和剤使用量の低減効果を得ることはできない。ただし、M−アルカリ度が0mg/L as CaCO3より小さいと系内の溶存炭酸ガスが不足して硝化細菌の増殖が不良となり、硝化が起こらなくなるため、M−アルカリ度の下限は0mg/L as CaCO3以上、好ましくは10mg/L as CaCO3以上である。
最終槽内液のM−アルカリ度は原水性状に加えて、各生物処理槽の曝気の程度やリン酸濃度等にも影響される。
最終槽は好気槽であるため、溶存酸素濃度は高い方が好ましい。
本発明においては、最終槽の好気槽の槽内液のM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3以下を維持するように、この最終槽以外の生物処理槽で中和剤添加によるpH調整を行う。
この最終槽の槽内液のM−アルカリ度は50mg/L as CaCO3以下であればよいが、好ましくは30mg/L as CaCO3以下である。このM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3を上回るようにpH調整を行う場合、前段の生物処理槽におけるアルカリ使用量が極端に多くなり、本発明による中和剤使用量の低減効果を得ることはできない。ただし、M−アルカリ度が0mg/L as CaCO3より小さいと系内の溶存炭酸ガスが不足して硝化細菌の増殖が不良となり、硝化が起こらなくなるため、M−アルカリ度の下限は0mg/L as CaCO3以上、好ましくは10mg/L as CaCO3以上である。
最終槽内液のM−アルカリ度は原水性状に加えて、各生物処理槽の曝気の程度やリン酸濃度等にも影響される。
最終槽は好気槽であるため、溶存酸素濃度は高い方が好ましい。
[中和剤を添加する生物処理槽]
本発明において、中和剤、即ち、酸又はアルカリを添加する生物処理槽は、最終槽以外の槽であればよく、1槽のみに添加しても2槽以上の複数の槽において添加してもよい。
本発明において、中和剤、即ち、酸又はアルカリを添加する生物処理槽は、最終槽以外の槽であればよく、1槽のみに添加しても2槽以上の複数の槽において添加してもよい。
特に生物処理槽が3段以上の多段槽から構成される場合、最終槽に中和剤としてアルカリを添加して中和しようとすると、その分、原水流入部に近い槽において中和を行えず、処理不全になる場合がある。また、最終槽では生物処理は他の生物処理槽ほど活発ではないことから、生物反応による炭酸ガス発生量が少ないため、中和の必要がない。
通常、生物反応は、1段目の槽ないしは2段目の槽において最も活発であるため、1段目の生物処理槽及び/又は2段目の生物処理槽において中和剤を添加することが望ましい。
通常、生物反応は、1段目の槽ないしは2段目の槽において最も活発であるため、1段目の生物処理槽及び/又は2段目の生物処理槽において中和剤を添加することが望ましい。
従って、前記(1)の処理方式の場合は、前段の好気槽にアルカリを添加し、前記(2)の処理方式の場合は、好気槽、或いは好気槽と硝化槽にアルカリを添加し、脱窒槽に酸を添加することが好ましい。ただし、本発明では、最終槽内液のM−アルカリ度に基づく制御で、硝化槽へのアルカリの添加や脱窒槽における酸の添加を不要とすることもできる。
また、前記(3)の処理方式では、好気槽、或いは好気槽と硝化槽にアルカリを添加することが好ましい。ただし、前記(2)の処理方式と同様、本発明では最終槽内液のM−アルカリ度に基づく制御で硝化槽へのアルカリの添加を不要とすることもできる。
また、前記(3)の処理方式では、好気槽、或いは好気槽と硝化槽にアルカリを添加することが好ましい。ただし、前記(2)の処理方式と同様、本発明では最終槽内液のM−アルカリ度に基づく制御で硝化槽へのアルカリの添加を不要とすることもできる。
<M−アルカリ度に基づく中和制御>
M−アルカリ度は、中性塩由来のアルカリ金属イオンを除いたアルカリ金属イオン濃度を、簡易的にpH4.8における酸消費量を測定して求めることができる。本発明において、最終槽内液のM−アルカリ度は、自動測定装置で連続測定することが望ましい。
M−アルカリ度を求めるには、フェノールフタレインを指示薬として、0.1または0.05Nの硫酸溶液で自動滴定し、pH4.8となるまでに消費した硫酸の量をCaCO3換算すればよい。
本発明では、このようにして測定した最終槽内液のM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3以下、好ましくは0〜50mg/L as CaCO3、より好ましくは10〜30mg/L as CaCO3となるように前段の好気槽でアルカリを添加する。
M−アルカリ度は、中性塩由来のアルカリ金属イオンを除いたアルカリ金属イオン濃度を、簡易的にpH4.8における酸消費量を測定して求めることができる。本発明において、最終槽内液のM−アルカリ度は、自動測定装置で連続測定することが望ましい。
M−アルカリ度を求めるには、フェノールフタレインを指示薬として、0.1または0.05Nの硫酸溶液で自動滴定し、pH4.8となるまでに消費した硫酸の量をCaCO3換算すればよい。
本発明では、このようにして測定した最終槽内液のM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3以下、好ましくは0〜50mg/L as CaCO3、より好ましくは10〜30mg/L as CaCO3となるように前段の好気槽でアルカリを添加する。
本発明においては、上記のように、最終槽の槽内液のM−アルカリ度に基づいて、前段の生物処理槽における中和剤の添加量の制御を行うが、M−アルカリ度に基づく制御と共に、中和剤を添加する生物処理槽におけるpH値に基づく制御を行うことが好ましい。この場合、最終槽の好気槽は、前述の通り、生物反応による炭酸ガス発生量が少ない上に、低pHであることを利用して、生成した炭酸ガスを曝気により揮散させることができ、最終槽では生物反応による炭酸ガス発生量よりも曝気による炭酸ガス揮散量が多くなり、pHはむしろ上昇する傾向があるため、このpHの上昇を見込んで、中和を行う前段の好気槽では、生物活性を維持できる範囲でpHを低く調整するのが、アルカリ添加量の削減に有効である。
この観点から、例えば、前記(1)の処理方式では、第1段目の好気槽のpHを5.0〜7.0、好ましくは5.5〜6.5、換言すれば、生物活性が維持されるようにpH5.0、好ましくは5.5を下回らない程度とし、かつ最終槽のM−アルカリ度が低く抑えられるようにpH7.0、好ましくはpH6.5を上回らない程度に制御すればよく、このような制御でも、後段の最終槽の好気槽では、pHの大きな低下を抑えて良好な生物処理を行える。
また、前記(2),(3)の処理方式のように硝化槽を有する場合、硝化槽は硝化反応で硝酸が生成するためpHが下がり易い槽であるため、硝化槽のpHが、生物活性が維持できる範囲でなるべく低くpH値に制御すれば、他の槽では十分に生物活性を維持できることから、硝化槽のpHが5.5〜6.5、好ましくは6.0〜6.5、換言すれば、生物活性が維持されるようにpH5.5、好ましくは6.0を下回らない程度とし、かつ最終槽のM−アルカリ度が低く抑えられるようにpH6.8、好ましくはpH6.5を上回らない程度に維持することで、アルカリ添加量を低減した上で良好な生物処理を行える。
なお、前述の通り、前記(2)の処理方式では、再曝気槽のpHが6.5以下であれば、最終槽の槽内液のM−アルカリ度を50mg/L as CaCO3以下とすることができることから、この処理方式において、硝化槽のpHは5.5〜6.5、特に6.0〜6.5となるように制御することが好ましい。さらに、硝化槽ではpH調整せず、前段の好気槽のみ、あるいは前段の好気槽および脱窒槽のみでpH調整することもでき、中和剤の使用量を低減できる。
なお、前述の通り、前記(2)の処理方式では、再曝気槽のpHが6.5以下であれば、最終槽の槽内液のM−アルカリ度を50mg/L as CaCO3以下とすることができることから、この処理方式において、硝化槽のpHは5.5〜6.5、特に6.0〜6.5となるように制御することが好ましい。さらに、硝化槽ではpH調整せず、前段の好気槽のみ、あるいは前段の好気槽および脱窒槽のみでpH調整することもでき、中和剤の使用量を低減できる。
また、前記(3)の処理方式で処理する場合、前記(2)の処理方式のように脱窒反応でM−アルカリ度が上がることがないため、原水の性状が安定している状態(例えば、TOC、T−Nの変動幅が共に±15%以内、かつ原水流量の変動幅が±15%以内の状態)であれば、最終槽内液のM−アルカリ度はアルカリを添加する好気槽の槽内液のpHと一定の相関関係があるため、最終槽内液のM−アルカリ度とアルカリを添加する好気槽の槽内液のpHとを測定し、その相関関係を予め求めておき、この相関関係に基づいてアルカリの添加量を制御してもよい。硝化槽のpHと最終槽内液のM−アルカリ度の間には以下の関係がある。したがって、本処理システムでは、硝化槽のpHが6.5を上回らない範囲で、好気槽及び/又は硝化槽にアルカリを自動薬注するように設定してもよい。
pH:5.5 → M−アルカリ度:5〜6
pH:6.0 → M−アルカリ度:21〜25
pH:6.5 → M−アルカリ度:46〜49
pH:7.0 → M−アルカリ度:66〜69
pH:7.5 → M−アルカリ度:148〜154
pH:5.5 → M−アルカリ度:5〜6
pH:6.0 → M−アルカリ度:21〜25
pH:6.5 → M−アルカリ度:46〜49
pH:7.0 → M−アルカリ度:66〜69
pH:7.5 → M−アルカリ度:148〜154
[高度処理]
本発明では、生物処理における中和剤の使用量を低減することができるため、生物処理の後段に凝集分離、RO膜分離、イオン交換処理といった高度処理を行う場合に特に有効であり、前述の通り、凝集処理における無機凝集剤使用量の低減、RO膜分離及びイオン交換処理における塩類負荷の低減といった効果を得ることができる。
本発明では、生物処理における中和剤の使用量を低減することができるため、生物処理の後段に凝集分離、RO膜分離、イオン交換処理といった高度処理を行う場合に特に有効であり、前述の通り、凝集処理における無機凝集剤使用量の低減、RO膜分離及びイオン交換処理における塩類負荷の低減といった効果を得ることができる。
本発明における生物処理水を更に高度処理を施して得られた処理水は、これを回収して、電子デバイス製造工程の洗浄水またはその原水等として再利用することができる。
以下に実施例、参考例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
以下の実施例、参考例及び比較例で処理した有機性排水(原水)は液晶パネル製造工程排水であり、組成及び性状は以下の通りである。
[原水の組成・性状]
<組成>
モノエタノールアミン :300mg/L
ジエチレングリコールモノブチルエーテル :250mg/L
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH):50mg/L
<性状>
pH:10.5
TOC:292mg/L
T−N:77mg/L
なお、上記の原水には、生物処理に必要なリン源をP換算で6mg/L添加して生物処理に供した。
<組成>
モノエタノールアミン :300mg/L
ジエチレングリコールモノブチルエーテル :250mg/L
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH):50mg/L
<性状>
pH:10.5
TOC:292mg/L
T−N:77mg/L
なお、上記の原水には、生物処理に必要なリン源をP換算で6mg/L添加して生物処理に供した。
[実施例1・比較例1]
図1に示す、窒素除去を行わない処理方式(1)で原水の生物処理を行った。即ち、原水を好気槽1A、好気槽1Bに順次通水して生物処理した後、沈殿槽2で固液分離を行った。槽1A,1Bの合計の水滞留時間(HRT)は、24hrとした。
図1に示す、窒素除去を行わない処理方式(1)で原水の生物処理を行った。即ち、原水を好気槽1A、好気槽1Bに順次通水して生物処理した後、沈殿槽2で固液分離を行った。槽1A,1Bの合計の水滞留時間(HRT)は、24hrとした。
<実施例1>
最終槽である好気槽1Bにおいて、M−アルカリ度をモニタリングしながら、好気槽1Bの槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下となるように、前段の好気槽1AにNaOHを添加して処理を行った。その結果、好気槽1AのpHは6.8〜7.0の範囲で変動した。
最終槽である好気槽1Bにおいて、M−アルカリ度をモニタリングしながら、好気槽1Bの槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下となるように、前段の好気槽1AにNaOHを添加して処理を行った。その結果、好気槽1AのpHは6.8〜7.0の範囲で変動した。
<比較例1>
好気槽1A、1Bの各々において、pHが7.0以上となるように、好気槽1A及び1BにNaOHを添加して処理を行った。その結果、好気槽1AのpHは7.0〜7.2の範囲で変動した。
好気槽1A、1Bの各々において、pHが7.0以上となるように、好気槽1A及び1BにNaOHを添加して処理を行った。その結果、好気槽1AのpHは7.0〜7.2の範囲で変動した。
実施例1及び比較例1における、好気槽1A,1BのpH及び好気槽1BのM−アルカリ度と、原水1Lの処理に要したNaOHの使用量を表1に示す。
なお、実施例1と比較例1とで、得られた処理水(沈殿槽の分離水)の水質はほぼ同等であった。
なお、実施例1と比較例1とで、得られた処理水(沈殿槽の分離水)の水質はほぼ同等であった。
以上の結果から次のことが分かる。
処理方式(1)において、実施例1では、中和のためのNaOH使用量が比較例1の30%以上低減され、最終槽のM−アルカリ度に基づくpH制御が中和剤使用量の低減に有効であることが分かる。
この処理方式(1)において、生物処理水(沈殿槽の分離水)に塩化第二鉄を添加して凝集処理を行ったところ、実施例1では比較例1の塩化第二鉄使用量の1/3で凝集処理を行うことができ、生物処理におけるアルカリ使用量の低減で後段の凝集処理における無機凝集剤使用量も削減できることが確認された。
処理方式(1)において、実施例1では、中和のためのNaOH使用量が比較例1の30%以上低減され、最終槽のM−アルカリ度に基づくpH制御が中和剤使用量の低減に有効であることが分かる。
この処理方式(1)において、生物処理水(沈殿槽の分離水)に塩化第二鉄を添加して凝集処理を行ったところ、実施例1では比較例1の塩化第二鉄使用量の1/3で凝集処理を行うことができ、生物処理におけるアルカリ使用量の低減で後段の凝集処理における無機凝集剤使用量も削減できることが確認された。
[参考例2・実施例3〜4・比較例2]
図2に示す窒素除去を行う処理方式(2)で原水の生物処理を行った。即ち、原水を好気槽1、硝化槽(好気槽)3、脱窒槽(嫌気槽)4、再曝気槽(好気槽)5に順次通水した後、沈殿槽2で固液分離を行った。通水条件は槽1,3,4,5の合計のHRTを24hrとした。
図2に示す窒素除去を行う処理方式(2)で原水の生物処理を行った。即ち、原水を好気槽1、硝化槽(好気槽)3、脱窒槽(嫌気槽)4、再曝気槽(好気槽)5に順次通水した後、沈殿槽2で固液分離を行った。通水条件は槽1,3,4,5の合計のHRTを24hrとした。
<参考例2>
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度をモニタリングしながら再曝気槽5の槽内液のM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3以下となるように、かつ好気槽1のpHが6.0を下回らないように、好気槽1にNaOHを添加し、次いで硝化槽3のpHが6.0を下回らないように硝化槽3にNaOHを添加し、さらに脱窒槽4のpHが7.5を超えないように脱窒槽4にHClを添加した。
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度をモニタリングしながら再曝気槽5の槽内液のM−アルカリ度が50mg/L as CaCO3以下となるように、かつ好気槽1のpHが6.0を下回らないように、好気槽1にNaOHを添加し、次いで硝化槽3のpHが6.0を下回らないように硝化槽3にNaOHを添加し、さらに脱窒槽4のpHが7.5を超えないように脱窒槽4にHClを添加した。
<実施例3>
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度をモニタリングしながら、再曝気槽5の槽内液のM−アルカリ度が10mg/L as CaCO3以下となるように、かつ、好気槽1のpHが6.0を下回らないように好気槽1にNaOHを添加し、次いで、脱窒槽4のpHが7.5を超えないように脱窒槽4にHClを添加した。
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度をモニタリングしながら、再曝気槽5の槽内液のM−アルカリ度が10mg/L as CaCO3以下となるように、かつ、好気槽1のpHが6.0を下回らないように好気槽1にNaOHを添加し、次いで、脱窒槽4のpHが7.5を超えないように脱窒槽4にHClを添加した。
<実施例4>
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度をモニタリングしながら再曝気槽5の槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下となるように、かつ、好気槽1のpHが6.0を下回らないように、好気槽1にNaOHを添加した。
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度をモニタリングしながら再曝気槽5の槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下となるように、かつ、好気槽1のpHが6.0を下回らないように、好気槽1にNaOHを添加した。
<比較例2>
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度はモニタリングは行わず、好気槽1及び硝化槽3のpHがいずれも6.5を下回らないように、好気槽1及び硝化槽3にNaOHを添加し、また、脱窒槽4のpHが7.5を超えないように脱窒槽4にHClを添加し、再曝気槽のpHが8.0を超えないように再曝気槽にHClを添加した。
最終槽である再曝気槽5において、M−アルカリ度はモニタリングは行わず、好気槽1及び硝化槽3のpHがいずれも6.5を下回らないように、好気槽1及び硝化槽3にNaOHを添加し、また、脱窒槽4のpHが7.5を超えないように脱窒槽4にHClを添加し、再曝気槽のpHが8.0を超えないように再曝気槽にHClを添加した。
参考例2、実施例3〜4及び比較例2における各反応槽のpH及びM−アルカリ度と、原水1Lの処理に要したHCl及びNaOHの使用量と、得られた生物処理水の水質を表2に示す。
以上の結果から次のこと分かる。
処理方式(2)において、参考例2では比較例2と比較して、最終槽のM−アルカリ度を低く維持しつつ中和のためのNaOHやHClの使用量は低減された。
また、実施例3では参考例2と比較して、中和のためのNaOHの使用量は50%近く低減され、また、HClの使用量も60%程度低減された。さらに、処理水NH4−Nは0.5mg/Lであり参考例2より若干劣るものの十分に低減されていた。
一方、実施例4では実施例3と比較して、最終槽のM−アルカリ度は若干高くなったが中和のためのNaOHの使用量は実施例3と同等であり、またHClの使用量はゼロであり、さらに処理水NH4−Nは実施例3と同等で十分に低減されていた。
以上のことから、実施例3〜4はいずれも比較例2に対して、中和のためのNaOHやHClの使用量を低減することができた。そして、実施例3,4のように硝化槽で中和を行わない方式は、処理水中のNH4−Nの高度処理が要求される場合を除けば生物処理としてはNH4−Nを十分に除去でき、かつ、NaOHやHClの使用量をより低減できることが裏付けられた。
なお、M−アルカリ度が所定範囲におさまる範囲でpH調整できるケースであれば実施例4の方式でよいが、M−アルカリ度が所定範囲を超える場合はpH調整を1槽多くする実施例3の方式を採用することが好ましい。
この処理方式(2)において、生物処理水(沈殿槽の分離水)にポリ硫酸塩を添加して凝集処理を行い、凝集処理水のイオン交換処理を行ったところ、実施例4では比較例2のポリ硫酸塩使用量の1/4で凝集処理を行うことができ、また、その後のイオン交換処理でのイオン交換樹脂の再生頻度を1/4にすることができ、生物処理における中和剤使用量の低減で後段の凝集処理における無機凝集剤使用量の削減と、イオン交換処理におけるイオン交換樹脂の再生頻度の低減を図ることができることが確認された。
処理方式(2)において、参考例2では比較例2と比較して、最終槽のM−アルカリ度を低く維持しつつ中和のためのNaOHやHClの使用量は低減された。
また、実施例3では参考例2と比較して、中和のためのNaOHの使用量は50%近く低減され、また、HClの使用量も60%程度低減された。さらに、処理水NH4−Nは0.5mg/Lであり参考例2より若干劣るものの十分に低減されていた。
一方、実施例4では実施例3と比較して、最終槽のM−アルカリ度は若干高くなったが中和のためのNaOHの使用量は実施例3と同等であり、またHClの使用量はゼロであり、さらに処理水NH4−Nは実施例3と同等で十分に低減されていた。
以上のことから、実施例3〜4はいずれも比較例2に対して、中和のためのNaOHやHClの使用量を低減することができた。そして、実施例3,4のように硝化槽で中和を行わない方式は、処理水中のNH4−Nの高度処理が要求される場合を除けば生物処理としてはNH4−Nを十分に除去でき、かつ、NaOHやHClの使用量をより低減できることが裏付けられた。
なお、M−アルカリ度が所定範囲におさまる範囲でpH調整できるケースであれば実施例4の方式でよいが、M−アルカリ度が所定範囲を超える場合はpH調整を1槽多くする実施例3の方式を採用することが好ましい。
この処理方式(2)において、生物処理水(沈殿槽の分離水)にポリ硫酸塩を添加して凝集処理を行い、凝集処理水のイオン交換処理を行ったところ、実施例4では比較例2のポリ硫酸塩使用量の1/4で凝集処理を行うことができ、また、その後のイオン交換処理でのイオン交換樹脂の再生頻度を1/4にすることができ、生物処理における中和剤使用量の低減で後段の凝集処理における無機凝集剤使用量の削減と、イオン交換処理におけるイオン交換樹脂の再生頻度の低減を図ることができることが確認された。
1,1A,1B 好気槽
2 沈殿槽
3 硝化槽
4 脱窒槽
5 再曝気槽
2 沈殿槽
3 硝化槽
4 脱窒槽
5 再曝気槽
Claims (10)
- 電子デバイス製造工程から排出される有機性排水を、直列多段に設けられた2以上の生物処理槽に順次通水する生物処理方法において、
該2以上の生物処理槽のうち少なくとも2槽が好気性生物処理槽であり、
該好気性生物処理槽のうちの1槽は最終段の生物処理槽であり、
該最終段の生物処理槽以外の生物処理槽の少なくとも1槽に酸又はアルカリを添加することによりpH調整する生物処理方法であって、
該最終段の生物処理槽からの処理水に対して、更に凝集分離、逆浸透膜分離、及びイオン交換処理のいずれか1つ以上の高度処理を行う生物処理方法であり、
該最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下に維持され、かつ該高度処理への給水のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO 3 以下となるように、前記酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理方法。 - 請求項1において、前記最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度に基づいて前記酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理方法。
- 請求項1において、前記2以上の生物処理槽として、好気槽、硝化槽、再曝気槽の順で順次通水し、最終段の生物処理槽である再曝気槽内液のM−アルカリ度に相関する指標に基づいて、前記酸又はアルカリの添加量を制御する生物処理方法であって、該M−アルカリ度に相関する指標は、該酸又はアルカリが添加される該好気槽内液のpHであり、予め求められた前記M−アルカリ度と該pHとの相関関係に基づいて、前記酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記最終段の生物処理槽以外の好気性生物処理槽として硝化槽を有し、該硝化槽のpHが所定値以上となるように制御することを特徴とする生物処理方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記高度処理水を回収して再利用することを特徴とする生物処理方法。
- 電子デバイス製造工程から排出される有機性排水が、直列多段に設けられた2以上の生物処理槽に順次通水される生物処理装置において、
該2以上の生物処理槽のうち少なくとも2槽が好気性生物処理槽であり、
該好気性生物処理槽のうちの1槽は最終段の生物処理槽であり、
該最終段の生物処理槽以外の生物処理槽の少なくとも1槽に、酸又はアルカリを添加することによりpH調整するpH調整手段と、
該最終段の生物処理槽からの処理水が導入される、凝集分離手段、逆浸透膜分離手段、及びイオン交換処理手段のいずれか1つ以上の高度処理手段を有し、
該最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO3以下に維持され、かつ該高度処理手段への給水のM−アルカリ度が30mg/L as CaCO 3 以下となるように、該pH調整手段における酸又はアルカリの添加量を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする生物処理装置。 - 請求項6において、前記制御手段は、前記最終段の生物処理槽内液のM−アルカリ度に基づいて前記pH調整手段の酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理装置。
- 請求項6において、前記2以上の生物処理槽として、好気槽、硝化槽、再曝気槽の順で順次通水され、最終段の生物処理槽である再曝気槽内液のM−アルカリ度に相関する指標に基づいて、前記酸又はアルカリの添加量を制御する生物処理装置であって、該M−アルカリ度に相関する指標は、該酸又はアルカリが添加される該好気槽内液のpHであり、前記制御手段は、予め求められた前記M−アルカリ度と該pHとの相関関係に基づいて、前記pH調整手段の酸又はアルカリの添加量を制御することを特徴とする生物処理装置。
- 請求項6ないし8のいずれか1項において、前記最終段の生物処理槽以外の好気性生物処理槽として硝化槽を有し、該硝化槽のpHが所定値以上となるように制御する制御手段を有することを特徴とする生物処理装置。
- 請求項6ないし9のいずれか1項において、前記高度処理手段の処理水を回収する回収手段を有し、該回収水が再利用されることを特徴とする生物処理装置。
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