JP6531441B2 - 有機物含有水の膜処理方法及び膜処理装置 - Google Patents
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Description
例えば、AOC:N:P=100:15:3(重量比)となるよう、すべてのAOCを完全に除去するための必要量の窒素とリンを有機物含有水に添加して、一般栄養細菌を担持した生物活性炭処理を行っても、RO膜やNF膜のスライムは完全には防止できない。これは、生物活性炭処理水中に残存したわずかなAOCが、RO膜やNF膜の膜面において濃縮されたためと考えられる。
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。
有機物含有水、特に半導体や液晶製造工程から排出される有機性排水は、ほとんどの場合、有機物の生物処理には、窒素およびリンが不足しており、AOC除去のためには窒素源とリン源を添加する必要がある。通常、AOCを完全に分解するには、AOC:N:P=100:10:2(重量比)の窒素、リンが必要である。
本発明では敢えて、AOC:P=100:<2(BOD:P=100:0.2以上〜0.8未満)(重量比)という、有機物分解には僅かにリンが不足するような条件となるように有機物含有水にリン源を添加する。
このように、AOCを完全に分解するには僅かに不足する量のリンを存在させて原水を通水することによって、生物処理槽内に貧栄養細菌を集積させ、生物処理水中には少量のAOCは残留することになるが、リンはほぼ完全に除去されるようになるため、たとえ、その後の膜分離処理で濃度分極により膜面にAOCが10〜20倍程度に濃縮されたとしても、リンが不足するため微生物は増殖せず、この結果スライムの発生は防止される。
即ち、有機物分解には僅かにリンが不足するような条件での生物処理では、AOCが有意量残存する状況でリンが不足すると、微生物は必須の栄養素であるリンをすべて摂取するようになる。このため、生物処理水中のリン濃度は極端に低下し、通常の方法では検出できないほどの低濃度となる。
なお、このようなリン欠乏状態で集積される貧栄養細菌としては、Pseudomons mosseliiやSandaracinobacter sibiricusなどが好ましい。
本発明で処理する有機物含有水(以下「原水」と称す場合がある。)としては、AOC:P=100:<2となるようにリン源を添加するために、リン濃度がAOC濃度に対して0.5重量%以下、特に0.4重量%以下のものが好ましい。
このような有機物含有水としては、半導体製造工程排水や液晶製造工程排水が挙げられる。通常、これらの有機性排水は、AOC濃度:5〜30mg/L、窒素濃度:0〜200mg/L、リン濃度:0〜0.6mg/Lであり、必要に応じて窒素源とリン源を添加して生物処理に供する。
原水に添加するリン源としては、正リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム等、リン酸イオンを含むものであれば何れでもよい。また、窒素源を兼ねるリン源としてリン酸アンモニウムを用いることもできる。リン源として正リン酸を使用する場合、超純水系排水ではpHが低下するため、必要に応じて生物処理に適当なpH値にpH調整する。
リン源と必要に応じて窒素源を添加してAOC:N:P(重量比)を、上記の好適な範囲に調整した原水を生物処理する生物処理手段としては、特に制限はないが、このようなリン欠乏状態において選択的に増殖する貧栄養細菌を保持してその活性を有効に発揮させるのに有利であることから、生物活性炭塔が好ましい。
また、生物活性炭塔の給水の水温は10〜35℃、pHは5〜9、特に4〜8であることが好ましく、従って、必要に応じて、生物活性炭塔の前段に熱交換器やpH調整剤添加手段を設けることが望ましい。
本発明における膜処理に用いる分離膜には特に制限はなく、RO膜、NF膜、UF膜等、各種の分離膜を用いることができる。
本発明では、殺菌剤の使用が不要であるから膜の劣化を防止できる。
また、膜分離装置の安定運転を継続するために水回収率は50〜85%程度とするのが好ましい。
なお、水中のAOC濃度、窒素濃度、リン濃度は、全て上水試験法に従って測定した。
AOC濃度約20mg/L、窒素濃度5.6mg/L、およびリン濃度10μg/Lの半導体製造工程の排水を原水として、流量250m3/hrで生物活性炭処理した後、RO膜分離処理した。原水には、リン源としてリン酸ナトリウムを、添加後のリン濃度が0.1mg/Lとなり、AOC:P=100:0.5(重量比)となるように添加した。
用いた生物活性炭塔及びRO膜分離装置の仕様及び処理条件は以下の通りである。
生物担体:球状活性炭
型式:固定床
通水:上向流通水
水温:29℃
HRT:10min
電子受容体:純O2
貧栄養細菌:通水開始時に植種なし
RO膜:日東電工社製「ES15−D8」
(NaCl除去率99.9%、0.25MPaの低圧RO膜)
水回収率:85%
また、RO膜分離装置において、運転開始直後の運転圧力は0.75MPaであったが、1ヶ月の通水後、運転圧力は0.77MPaとなり、0.02MPaの圧力上昇が認められた。
これらの結果を表1にまとめる。
原水へのリン源の添加量を表1に示す条件に変更したこと以外は実施例1と同様に処理を行い、結果を表1に示した。
なお、いずれもRO膜分離装置の処理水のTOC濃度は1μg/Lであり、半導体洗浄水用に再利用することができた。
実施例1において、生物活性炭塔を用いず、原水を直接RO膜分離装置に通水して処理したこと以外は同様に処理を行い、結果を表1に示した。
なお、実施例1〜4及び比較例1〜5では、RO膜分離装置を用いて膜分離処理を行ったが、RO膜分離装置の代りにNF膜分離装置(日東電工社製「NTR−719HF」)を用いた場合も同様な結果が得られた。
Claims (8)
- 有機物含有水を膜処理する方法において、
リンを欠乏させることにより集積される貧栄養細菌によって、該有機物含有水を生物処理し、該生物処理水を膜分離処理する有機物含有水の膜処理方法であって、
該生物処理に供する有機物含有水のAOC濃度及びリン濃度が、AOC:P=100:0.5以上2未満(重量比)となるように、該有機物含有水にリン源を添加することにより前記貧栄養細菌を集積し、
該生物処理を、生物活性炭を充填した生物活性炭塔に該有機物含有水を上向流通水又は下向流通水することで行い、
該生物処理水にAOCを2〜10mg/L残留させることを特徴とする有機物含有水の膜処理方法。 - 請求項1において、前記有機物含有水のリン濃度がAOC濃度に対して0.5重量%未満であることを特徴とする有機物含有水の膜処理方法。
- 請求項1又は2において、前記膜が逆浸透膜又は精密濾過膜であることを特徴とする有機物含有水の膜処理方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記有機物含有水が半導体製造工程排水又は液晶製造工程排水であり、前記膜分離処理の処理水を再利用することを特徴とする有機物含有水の膜処理方法。
- 有機物含有水を膜処理する装置において、
リンを欠乏させることにより集積される貧栄養細菌によって、該有機物含有水を生物処理する生物処理手段と、該生物処理手段の処理水を膜分離処理する膜分離手段とを有する有機物含有水の膜処理装置であって、
該貧栄養細菌を集積するために、該生物処理手段に導入される有機物含有水のAOC濃度及びリン濃度が、AOC:P=100:0.5以上2未満(重量比)となるように、該有機物含有水にリン源を添加するリン源添加手段を有し、
該生物処理手段は、生物活性炭を充填した生物活性炭塔であり、
該有機物含有水が該生物活性炭塔に上向流通水又は下向流通水されて、AOCが2〜10mg/L残留する生物処理水が得られることを特徴とする有機物含有水の膜処理装置。 - 請求項5において、前記有機物含有水のリン濃度がAOC濃度に対して0.5重量%未満であることを特徴とする有機物含有水の膜処理装置。
- 請求項5又は6において、前記膜分離手段が逆浸透膜分離手段又は精密濾過膜分離手段であることを特徴とする有機物含有水の膜処理装置。
- 請求項5ないし7のいずれか1項において、前記有機物含有水が半導体製造工程排水又は液晶製造工程排水であり、前記膜分離手段の処理水を回収して再利用する手段を有することを特徴とする有機物含有水の膜処理装置。
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