JP6718758B2 - Nitrogen-containing wastewater treatment apparatus and treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、窒素含有排水の処理装置および処理方法に関する。 The present invention relates to a treatment apparatus and a treatment method for nitrogen-containing wastewater.
半導体製造工場において、アンモニアは半導体用のシリコンウエーハおよび半導体デバイス等のウエット洗浄用途等に広く利用されている。半導体製造工場から排出されるアンモニアを含む窒素含有排水は、湖沼や閉鎖性海域における富栄養化の原因物質の要因となり得るため、工場内の排水処理設備で効率的に除去する必要がある。 Ammonia is widely used in semiconductor manufacturing plants for wet cleaning of silicon wafers for semiconductors and semiconductor devices. Nitrogen-containing wastewater containing ammonia discharged from a semiconductor manufacturing factory can be a causative agent of eutrophication in lakes and closed seas, and therefore must be efficiently removed by wastewater treatment facilities in the factory.
アンモニア含有排水の処理方法としては、例えば、アルカリ性条件下にて放散搭で放散処理し、コンデンサを用いて高濃度アンモニア水として回収する方法や、放散搭から放出される排ガスを、アンモニア分解触媒と接触させることによりアンモニアを酸化分解する方法が知られている。また、アンモニア態窒素等を含む窒素含有排水の処理方法としては、微生物を用いた生物処理法が用いられており、硝化工程において、アンモニアがアンモニア酸化微生物によって亜硝酸に酸化され、さらに亜硝酸が亜硝酸酸化微生物によって硝酸に酸化され、そして脱窒工程において有機物を電子供与体とする従属栄養脱窒微生物によって、亜硝酸および硝酸が窒素ガスにまで還元されることで無害化される。 As a method for treating ammonia-containing wastewater, for example, a method of performing diffusion treatment in a diffusion tower under alkaline conditions and collecting as high-concentration ammonia water using a condenser, and exhaust gas discharged from the diffusion tower as an ammonia decomposition catalyst A method of oxidizing and decomposing ammonia by contact is known. Further, as a method for treating nitrogen-containing wastewater containing ammonia nitrogen, a biological treatment method using microorganisms is used, and in the nitrification step, ammonia is oxidized to nitrite by ammonia-oxidizing microorganisms, and further nitrite is It is oxidized to nitric acid by a nitrite-oxidizing microorganism, and is detoxified by reducing nitrite and nitric acid to nitrogen gas by a heterotrophic denitrifying microorganism that uses an organic substance as an electron donor in the denitrification process.
一方、半導体製造工場の洗浄乾燥工程等では、イソプロピルアルコール(IPA)等のアルコールが多量に利用されている。使用後のIPA含有排水等のアルコール含有排水は、含まれるアルコール濃度や他の不純物量等により処理方法が異なる。例えば比較的IPA濃度が高く、不純物量が少ないIPA含有排水は蒸留塔を用いて濃縮処理し、場外回収(有価物回収)することができる。リンス排水や、ウエーハ洗浄装置等から揮発により放出され、除害装置で除去されるような低濃度のIPA含有水は、微生物を利用する生物処理法や促進酸化分解法等により処理される。 On the other hand, a large amount of alcohol such as isopropyl alcohol (IPA) is used in the cleaning and drying process of a semiconductor manufacturing factory. Treatment methods of alcohol-containing wastewater such as IPA-containing wastewater after use differ depending on the concentration of alcohol contained and the amount of other impurities. For example, IPA-containing wastewater having a relatively high IPA concentration and a small amount of impurities can be subjected to concentration treatment using a distillation column and recovered outside the site (recovery of valuables). The low-concentration IPA-containing water that is released by rinsing waste water or from a wafer cleaning device by volatilization and is removed by a detoxification device is treated by a biological treatment method using microorganisms, an accelerated oxidative decomposition method, or the like.
窒素含有排水の処理において、アンモニア分解触媒を用いる方法では、ランニングコストが高いという問題点があった。 In the treatment of nitrogen-containing wastewater, the method using an ammonia decomposition catalyst has a problem of high running cost.
また、生物処理として脱窒工程で水素供与体を用いる従来の方法では、装置の設置スペースが大きく、かつ水素供与体としてメタノール等の有機物を購入し、かつ多量に添加する必要があり、処理費用が高いという問題があった(例えば、特許文献1参照)。 In addition, in the conventional method using a hydrogen donor in the denitrification process as a biological treatment, the installation space of the device is large, and it is necessary to purchase an organic substance such as methanol as a hydrogen donor and to add a large amount thereof. There is a problem that the value is high (for example, refer to Patent Document 1).
アルコール含有排水の処理において、例えば蒸留塔等を用いてIPA等のアルコールを濃縮し、場外回収(有価物回収)する方法もあるが、有価物として回収するには85重量%程度までアルコールを濃縮させるため、装置の設置面積が大きく、かつ処理費用が高くなるという問題があった。また、蒸留塔は被処理水中のアルコール濃度が変動するような系において、回収(濃縮)側のアルコール濃度を一定になるように制御することが難しいという問題がある。 In the treatment of alcohol-containing wastewater, for example, there is a method of concentrating alcohol such as IPA using a distillation column and recovering it outside the site (recovering valuables), but to recover it as valuables, the alcohol is concentrated up to about 85% by weight. Therefore, there is a problem that the installation area of the device is large and the processing cost is high. Further, the distillation column has a problem that it is difficult to control the alcohol concentration on the recovery (concentration) side to be constant in a system in which the alcohol concentration in the water to be treated varies.
本発明の目的は、窒素含有排水およびアルコール含有排水を共に処理することができ、かつ処理費用を削減することができる、窒素含有排水の処理装置および処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a treatment apparatus and a treatment method for nitrogen-containing wastewater, which can treat both nitrogen-containing wastewater and alcohol-containing wastewater and can reduce the treatment cost.
本発明は、水素供与体を用いて窒素含有排水を処理する生物処理手段と;アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理手段と、前記逆浸透膜処理手段により濃縮された濃縮水から、濃縮されたアルコールと、処理水とを得る超音波霧化手段とを含むアルコール濃縮手段と;を備え、前記水素供与体として前記アルコール濃縮手段によって濃縮されたアルコールが用いられる、窒素含有排水の処理装置である。 The present invention provides a biological treatment means for treating nitrogen-containing wastewater using a hydrogen donor ; a reverse osmosis membrane treatment means for concentrating alcohol-containing wastewater, and concentrated water concentrated by the reverse osmosis membrane treatment means. and alcohol, the alcohol concentration means comprises an ultrasonic atomization means for obtaining a treated water; equipped with the alcohol that is concentrated by the alcohol concentration means as the hydrogen donor is used, in the processing apparatus of the nitrogen-containing wastewater is there.
前記窒素含有排水の処理装置において、前記超音波霧化手段により得られた処理水を前記逆浸透膜処理手段の前段に返送する返送手段を備えることが好ましい。 It is preferable that the nitrogen-containing wastewater treatment apparatus further includes a returning means for returning the treated water obtained by the ultrasonic atomizing means to a stage before the reverse osmosis membrane treating means.
前記窒素含有排水の処理装置において、前記窒素含有排水は、半導体製造工場から排出された窒素含有排水であり、前記アルコール含有排水は、前記半導体製造工場から排出されたアルコール含有排水であることが好ましい。 In the treatment device for nitrogen-containing wastewater, the nitrogen-containing wastewater is nitrogen-containing wastewater discharged from a semiconductor manufacturing factory, and the alcohol-containing wastewater is preferably alcohol-containing wastewater discharged from the semiconductor manufacturing factory. ..
前記窒素含有排水の処理装置において、前記生物処理手段が、微生物を造粒させたグラニュールによる生物処理手段であることが好ましい。 In the nitrogen-containing wastewater treatment device, it is preferable that the biological treatment means is a biological treatment means using granules in which microorganisms are granulated.
また、本発明は、水素供与体を用いて窒素含有排水を処理する生物処理工程と;アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理工程と、前記逆浸透膜処理工程により濃縮された濃縮水から、濃縮されたアルコールと、処理水とを得る超音波霧化工程とを含むアルコール濃縮工程と;を含み、前記水素供与体として前記アルコール濃縮工程によって濃縮されたアルコールを用いる、窒素含有排水の処理方法である。 The present invention also provides a biological treatment step of treating nitrogen-containing wastewater using a hydrogen donor ; a reverse osmosis membrane treatment step of concentrating alcohol-containing wastewater, and concentrated water concentrated by the reverse osmosis membrane treatment step. A method for treating nitrogen-containing wastewater, comprising : an alcohol concentration step including a concentrated alcohol and an ultrasonic atomization step for obtaining treated water ; and using the alcohol concentrated by the alcohol concentration step as the hydrogen donor. Is.
前記窒素含有排水の処理方法において、前記超音波霧化工程により得られた処理水を前記逆浸透膜処理工程の前段に返送する返送工程を含むことが好ましい。 It is preferable that the method for treating nitrogen-containing wastewater includes a returning step for returning the treated water obtained by the ultrasonic atomization step to a stage before the reverse osmosis membrane treatment step.
前記窒素含有排水の処理方法において、前記窒素含有排水は、半導体製造工場から排出された窒素含有排水であり、前記アルコール含有排水は、前記半導体製造工場から排出されたアルコール含有排水であることが好ましい。 In the method for treating nitrogen-containing wastewater, the nitrogen-containing wastewater is nitrogen-containing wastewater discharged from a semiconductor manufacturing factory, and the alcohol-containing wastewater is preferably alcohol-containing wastewater discharged from the semiconductor manufacturing factory. ..
前記窒素含有排水の処理方法において、前記生物処理工程が、微生物を造粒させたグラニュールによる生物処理工程であることが好ましい。 In the method for treating nitrogen-containing wastewater, the biological treatment step is preferably a biological treatment step using granules in which microorganisms are granulated.
本発明により、窒素含有排水およびアルコール含有排水を共に処理することができ、かつ処理費用を削減することができる、窒素含有排水の処理装置および処理方法が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a treatment apparatus and a treatment method for nitrogen-containing wastewater, which can treat both nitrogen-containing wastewater and alcohol-containing wastewater and can reduce the treatment cost.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. The present embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施形態に係る窒素含有排水の処理装置1の一例の概略構成を図1に示し、その構成について説明する。 A schematic configuration of an example of a nitrogen-containing wastewater treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and the configuration will be described.
窒素含有排水の処理装置1は、アルコール含有排水を濃縮するアルコール濃縮手段として、アルコール濃縮装置10と、水素供与体を用いて窒素含有排水を処理する生物処理手段として生物処理装置12とを備え、生物処理装置12において、水素供与体としてアルコール濃縮装置10によって濃縮されたアルコールが用いられる。
The nitrogen-containing wastewater treatment apparatus 1 includes an
図1の窒素含有排水の処理装置1において、アルコール濃縮装置10の入口にアルコール含有排水を供給するための配管14が接続され、処理水出口に処理水を排出するための配管16が接続されている。生物処理装置12の窒素含有排水入口に窒素含有排水を供給するための配管18が接続され、出口に生物処理水を排出するための配管20が接続されている。アルコール濃縮装置10のアルコール濃縮液出口と、生物処理装置12のアルコール濃縮液入口とは、配管22により接続されている。
In the nitrogen-containing wastewater treatment apparatus 1 of FIG. 1, a
本実施形態に係る窒素含有排水の処理方法および窒素含有排水の処理装置1の動作について説明する。 The method of treating nitrogen-containing wastewater and the operation of the nitrogen-containing wastewater treatment apparatus 1 according to the present embodiment will be described.
アルコールを含むアルコール含有排水が、配管14を通してアルコール濃縮装置10に供給され、アルコール濃縮装置10においてアルコール含有排水が濃縮される(アルコール濃縮工程)。濃縮されたアルコールを含むアルコール濃縮液は、配管22を通して、生物処理装置12へ供給される。アルコールが低減された処理水は、配管16を通して排出される。
Alcohol-containing wastewater containing alcohol is supplied to the
一方、アンモニア態窒素等を含む窒素含有排水が、配管18を通して生物処理装置12に供給され、生物処理装置12において、アルコール濃縮装置10から供給されるアルコール濃縮液に含まれるアルコールが水素供与体として用いられ、窒素含有排水の生物処理が行われる(生物処理工程)。アンモニア態窒素等が低減された生物処理水は、配管20を通して排出される。
On the other hand, nitrogen-containing wastewater containing ammonia nitrogen or the like is supplied to the
このように、任意の工程で排出された窒素含有排水について、水素供与体を用いて生物(分解)処理を行う工程において、その水素供与体が、任意の工程で排出されたアルコール含有排水を、アルコール濃縮装置を用いて濃縮したアルコールである。水素供与体としてアルコール濃縮装置によって濃縮されたアルコールが用いられることにより、窒素含有排水およびアルコール含有排水を共に処理することができ、かつ処理費用を削減することができる。 Thus, in the step of performing biological (decomposition) treatment using a hydrogen donor on the nitrogen-containing wastewater discharged in any step, the hydrogen donor changes the alcohol-containing wastewater discharged in any step, Alcohol concentrated using an alcohol concentrator. By using the alcohol concentrated by the alcohol concentrator as the hydrogen donor, both the nitrogen-containing wastewater and the alcohol-containing wastewater can be treated, and the treatment cost can be reduced.
本実施形態に係る窒素含有排水の処理方法および処理装置の処理対象となる窒素含有排水は、アンモニア態窒素および硝酸態窒素のうち少なくとも1つを含有する窒素含有水であればよく、特に制限はないが、例えば、半導体製造工場、液晶製造工場、化学工場等から排出された窒素含有排水であり、半導体製造工場における半導体用のシリコンウエーハおよび半導体デバイス等のウエット洗浄工程等から排出されたアンモニア含有排水等の窒素含有排水が挙げられる。 The nitrogen-containing wastewater to be treated by the method and apparatus for treating nitrogen-containing wastewater according to the present embodiment may be nitrogen-containing water containing at least one of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen, with no particular limitation. However, for example, it is nitrogen-containing wastewater discharged from semiconductor manufacturing factories, liquid crystal manufacturing factories, chemical factories, etc., and ammonia-containing wastewater discharged from the wet cleaning process for semiconductor wafers and semiconductor devices etc. in semiconductor manufacturing factories. Examples include nitrogen-containing wastewater such as wastewater.
処理対象となる窒素含有排水中のアンモニア態窒素および硝酸態窒素のうち少なくとも1つの含有量は、例えば、10mg/L〜1,000mg/Lの範囲である。 The content of at least one of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in the nitrogen-containing wastewater to be treated is, for example, in the range of 10 mg/L to 1,000 mg/L.
本実施形態に係る窒素含有排水の処理方法および処理装置において水素供与体の供給源となるアルコール含有排水は、アルコールを含有するアルコール含有水であればよく、特に制限はないが、例えば、半導体製造工場、液晶製造工場、化学工場等から排出されたアルコール含有排水であり、半導体製造工場における洗浄乾燥工程等から排出されたイソプロピルアルコール(IPA)含有排水等のアルコール含有排水等が挙げられる。 In the method and apparatus for treating nitrogen-containing wastewater according to the present embodiment, the alcohol-containing wastewater serving as the supply source of the hydrogen donor may be alcohol-containing water containing alcohol and is not particularly limited. Alcohol-containing wastewater such as isopropyl alcohol (IPA)-containing wastewater discharged from a washing/drying process or the like in a semiconductor manufacturing factory is an alcohol-containing wastewater discharged from a factory, a liquid crystal manufacturing factory, a chemical factory, or the like.
アルコール含有排水に含まれるアルコールとしては、メタノール、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、イソプロピルアルコール(IPA)等の炭素数1〜3のアルコールが挙げられる。 Examples of the alcohol contained in the alcohol-containing wastewater include alcohols having 1 to 3 carbon atoms such as methanol, ethanol, normal propyl alcohol, and isopropyl alcohol (IPA).
上記の通り、半導体製造工場において、半導体用のシリコンウエーハおよび半導体デバイス等のウエット洗浄工程等からアンモニア含有排水が排出され、洗浄乾燥工程等からIPA含有排水が排出されることから、窒素含有排水が半導体製造工場から排出された窒素含有排水であり、アルコール含有排水が半導体製造工場から排出されたアルコール含有排水である場合に、本実施形態に係る窒素含有排水の処理方法および処理装置を好適に適用することができる。例えば同じ敷地内にある半導体製造工場から排出されるアルコール含有排水を生物処理の水素供与体として利用することで、処理費用を低減することができる。 As described above, in a semiconductor manufacturing plant, ammonia-containing wastewater is discharged from the wet cleaning process of semiconductor silicon wafers and semiconductor devices, etc., and IPA-containing wastewater is discharged from the cleaning/drying process. When the nitrogen-containing wastewater discharged from the semiconductor manufacturing factory and the alcohol-containing wastewater is alcohol-containing wastewater discharged from the semiconductor manufacturing factory, the nitrogen-containing wastewater treatment method and the processing apparatus according to the present embodiment are preferably applied. can do. For example, the treatment cost can be reduced by using alcohol-containing wastewater discharged from a semiconductor manufacturing factory on the same site as a hydrogen donor for biological treatment.
アルコール含有排水中のアルコールの含有量は、例えば、100mg/L〜5,000mg/Lの範囲である。 The content of alcohol in the alcohol-containing wastewater is, for example, in the range of 100 mg/L to 5,000 mg/L.
アルコール濃縮液中のアルコール濃度は、例えば、20,000〜600,000mg/L未満の範囲とすればよい。アルコール濃縮液中のアルコール濃度が20,000mg/L未満であると、水素供与体を生物処理装置12へ供給するための供給ポンプが大きくなってしまうことや、中間タンクに一旦貯留する場合にはタンク容量、設置スペースが大きくなることがある。さらに、アルコール供給量が増えることで、後述する固液分離槽46や、それに付随する後段の貯槽タンク容量、処理水を送水するためのポンプが大きくなることがある。また、アルコール濃縮液中のアルコール濃度が600,000mg/L以上まで濃縮する場合、アルコール濃縮装置を防爆仕様とする必要が生じる場合があり、費用が高くなる場合がある。
The alcohol concentration in the alcohol concentrate may be, for example, in the range of 20,000 to less than 600,000 mg/L. When the alcohol concentration in the alcohol concentrate is less than 20,000 mg/L, the supply pump for supplying the hydrogen donor to the
アルコール濃縮手段としてのアルコール濃縮装置10としては、アルコールを濃縮することができるものであればよく、特に制限はないが、超音波霧化装置、逆浸透膜処理装置、蒸留装置、ゼオライト膜処理装置等が挙げられる。設置面積が小さい、処理費用が比較的低い、回収(濃縮)側のアルコール濃度を任意に制御することができる等の点から、アルコール濃縮装置10が超音波霧化装置を含むことが好ましい。超音波霧化装置を用いることにより、被処理水であるアルコール含有水のアルコール濃度が変動しても、アルコール濃縮液中のアルコールを安定的に制御することができる。
The
超音波霧化装置としては、超音波によりアルコール含有排水からミスト(霧状蒸気)を生成できる装置であれば、その構成は特に限定されない。例えば、超音波振動子を有する超音波発生器からアルコール含有排水に超音波を付与してミストを発生させる液相領域と、発生したミストを取り出し可能な状態で保持し得る気相領域を形成するための超音波霧化槽を備える装置を用いることができる(例えば、特開2007−118005号公報参照)。 The structure of the ultrasonic atomizer is not particularly limited as long as it is a device that can generate mist (fog vapor) from the alcohol-containing wastewater by ultrasonic waves. For example, a liquid phase region in which ultrasonic waves are applied to alcohol-containing wastewater from an ultrasonic wave generator having an ultrasonic vibrator to generate mist and a gas phase region in which the generated mist can be retained in a retrievable state are formed. It is possible to use a device provided with an ultrasonic atomization tank for this purpose (for example, refer to JP-A-2007-118005).
超音波霧化装置の構成例として、例えば、図2に示すように、霧化手段として超音波霧化槽24と、気液分離手段としてサイクロン26と、冷却回収手段としてコンデンサ28と、送液ポンプ30と、ブロアポンプ32とを備える構成が挙げられる。
As an example of the configuration of the ultrasonic atomization device, for example, as shown in FIG. 2, an
例えば、超音波霧化槽24の槽底部に超音波振動子が設置され(不図示)、アルコール含有排水が送液ポンプ30により配管14を通して超音波霧化槽24に充填される。超音波振動子が起動されると、超音波霧化槽24内のアルコール含有排水が霧化されて、アルコール含有濃度の高いミストが生成される(霧化工程)。コンデンサ28と超音波霧化槽24の上部とを接続する配管40には、気流形成手段としてブロアポンプ32が設けられており、ブロアポンプ32からの送風により超音波霧化槽24内の上部のミスト生成領域(不図示)、サイクロン26およびコンデンサ28を循環する気流の経路が形成される。この気流経路によって超音波霧化槽24において生成する、アルコール含有排水から生成されたミストは配管34を通してサイクロン26に供給され、サイクロン26において気液分離が行われる(気液分離工程)。分離されたミストを含む気体は配管36を通してコンデンサ28に供給され、コンデンサ28において凝縮液化されて、アルコール濃縮液として回収される(冷却回収工程)。濃縮されたアルコールを含むアルコール濃縮液は、配管22を通して、生物処理装置12へ供給される。超音波霧化槽24に残留した残留水は配管16を通して、サイクロン26において分離された分離水は配管38,16を通して、アルコール含有量の少ない処理水として排出される。
For example, an ultrasonic transducer is installed at the bottom of the ultrasonic atomization tank 24 (not shown), and alcohol-containing wastewater is filled in the
超音波の振動数、超音波霧化槽の温度、気相の圧力等は特に限定されず、アルコール含有排水の種類やその濃度等に応じて設定することができる。超音波の振動数としては、例えば15kHz〜400MHzの範囲から選択することができる。 The frequency of ultrasonic waves, the temperature of the ultrasonic atomization tank, the pressure of the gas phase, and the like are not particularly limited, and can be set according to the type of the alcohol-containing wastewater and its concentration. The frequency of ultrasonic waves can be selected from the range of 15 kHz to 400 MHz, for example.
ミスト中のアルコール濃度を高めるために、複数の超音波霧化槽を直列に配置した多段式の超音波霧化装置を用いてもよい。 In order to increase the alcohol concentration in the mist, a multi-stage ultrasonic atomization device in which a plurality of ultrasonic atomization tanks are arranged in series may be used.
超音波霧化槽24からコンデンサ28までの経路中において、目的とするミストの凝集を防ぐために、必要に応じて経路を構成する装置、配管等の温度制御を行ってもよい。
In the path from the
気液分離手段として、サイクロンの他に、衝突板等のインパクター等を用いてもよい。 In addition to the cyclone, an impactor such as a collision plate may be used as the gas-liquid separating means.
冷却回収手段として、冷却装置を内蔵するコンデンサ等の各種凝縮装置を用いることができる。 As the cooling recovery means, various condensing devices such as a condenser having a built-in cooling device can be used.
アルコール濃縮装置10により濃縮されたアルコール濃縮液は、中間タンク等に貯留し、生物処理装置12の水素供与体として必要な量をポンプ等により送液してもよい。生物処理装置12へのアルコールの供給量は、流量計、比重計、アルコール濃度計等により管理してもよい。
The alcohol concentrate concentrated by the
生物処理手段としての生物処理装置12としては、水素供与体を用いた生物処理によりアンモニア態窒素等を含む窒素含有排水を分解できる装置であれば、その構成は特に限定されない。生物処理装置12としては、例えば、窒素含有排水中のアンモニウムイオンを硝化菌によって硝酸または亜硝酸にまで酸化する硝化手段と、水素供与体を供給し、脱窒菌によって硝酸および亜硝酸のうち少なくとも1つを窒素ガスに還元する脱窒手段とを含む装置等が挙げられる。硝化手段および脱窒手段において、微生物を担持させた担体を用いてもよいし、微生物を含む汚泥が自己造粒したグラニュールを用いてもよい。生物処理装置12としては、処理が効率的である等の点からグラニュールによる生物処理装置であることが好ましい。
The
生物処理装置12の構成例として、例えば、図3に示すように、硝化手段として硝化槽42と、脱窒手段として脱窒槽44と、固液分離手段として固液分離槽46とを備える構成が挙げられる。硝化と脱窒を1つの槽で行ってもよい。
As a configuration example of the
例えば、窒素含有排水は、配管18を通して硝化槽42へ供給され、硝化槽42において好気性条件下で窒素含有排水中のアンモニウムイオンは、独立栄養性の硝化菌であるアンモニア酸化微生物によって亜硝酸に酸化され、さらに亜硝酸が独立栄養性の硝化菌である亜硝酸酸化微生物によって硝酸に酸化される(硝化工程)。
For example, the nitrogen-containing wastewater is supplied to the
硝化処理された硝化処理水は、配管48を通して脱窒槽44へ供給される。一方、アルコール濃縮装置10から配管22を通してアルコール濃縮液が脱窒槽44へ供給される。脱窒槽44において嫌気性条件下で、アルコール濃縮液に含まれるアルコールが水素供与体として用いられ、従属栄養性の脱膣菌である脱窒微生物によって硝酸および亜硝酸のうち少なくとも1つが窒素ガスに還元される(脱窒工程)。
The nitrification-treated water that has been nitrification-treated is supplied to the
脱窒処理された脱窒処理水は、配管50を通して固液分離槽46へ供給され、固液分離槽46において、固液分離が行われる(固液分離工程)。固液分離工程において分離された生物処理水は、配管20を通して排出される。一方、分離された汚泥は下部の配管52を通して排出される。なお、汚泥の少なくとも一部は、配管53を通して硝化槽42へ返送される。
The denitrification-treated water that has been denitrified is supplied to the solid-
アルコール含有排水中のアルコール濃度が例えば100〜5,000mg/L未満と希薄である場合には、アルコール濃縮工程を2段階以上の多段とすることで効率的にアルコールを濃縮することができる。例えば、アルコール濃縮装置10は、アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理手段と、超音波霧化手段を含み、逆浸透膜処理手段により濃縮された濃縮水から、超音波霧化手段によって、濃縮されたアルコールと、処理水とを得ることが好ましい。アルコール含有排水中のアルコール濃度が例えば5,000mg/L以上の場合には、そのまま超音波霧化手段によりアルコールを濃縮することができる。
When the alcohol concentration in the alcohol-containing waste water is low, for example, 100 to less than 5,000 mg/L, the alcohol can be efficiently concentrated by using two or more stages of the alcohol concentration step. For example, the
例えば、図4に示すように、第1のアルコール濃縮工程には逆浸透膜を利用し、第2のアルコール濃縮工程には超音波霧化を利用すればよい。図4の窒素含有排水の処理装置3は、アルコール含有排水を濃縮するアルコール濃縮手段として、逆浸透膜処理装置54および超音波霧化装置56と、水素供与体を用いて窒素含有排水を処理する生物処理手段として生物処理装置12とを備える。
For example, as shown in FIG. 4, a reverse osmosis membrane may be used in the first alcohol concentration step, and ultrasonic atomization may be used in the second alcohol concentration step. The nitrogen-containing
図4の窒素含有排水の処理装置3において、逆浸透膜処理装置54の入口にアルコール含有排水を供給するための配管14が接続されている。逆浸透膜処理装置54の濃縮水出口と超音波霧化装置56の入口とは配管60により接続され、透過水出口には配管58が接続されている。超音波霧化装置56の処理水出口には、処理水を排出するための配管16が接続されている。配管58は配管16と接続されている。配管16における配管58との接続点の上流側と、配管14とは配管62により接続されている。配管16および配管62は、超音波霧化装置56により得られた処理水を逆浸透膜処理装置54の前段に返送する返送手段として機能する。生物処理装置12の窒素含有排水入口に窒素含有排水を供給するための配管18が接続され、出口に生物処理水を排出するための配管20が接続されている。超音波霧化装置56のアルコール濃縮液出口と、生物処理装置12のアルコール濃縮液入口とは、配管22により接続されている。
In the nitrogen-containing
アルコールを含むアルコール含有排水が、配管14を通して逆浸透膜処理装置54に供給され、逆浸透膜処理装置54において逆浸透膜処理が行われる(逆浸透膜処理工程(第1アルコール濃縮工程))。逆浸透膜処理で得られた、アルコールが濃縮された濃縮水は、配管60を通して超音波霧化装置56に供給され、超音波霧化装置56においてアルコールがさらに濃縮される(超音波霧化工程(第2アルコール濃縮工程)(以上、アルコール濃縮工程))。濃縮されたアルコールを含むアルコール濃縮液は、配管22を通して、生物処理装置12へ供給される。逆浸透膜処理で得られた透過水は、配管58を通して、超音波霧化装置56においてアルコールが低減された処理水とともに、配管16を通して処理水として排出される。
The alcohol-containing wastewater containing alcohol is supplied to the reverse osmosis
一方、窒素を含む窒素含有排水が、配管18を通して生物処理装置12に供給され、生物処理装置12において、超音波霧化装置56から供給されるアルコール濃縮液に含まれるアルコールが水素供与体として用いられ、窒素含有排水の生物処理が行われる(生物処理工程)。アンモニア態窒素等が低減された生物処理水は、配管20を通して排出される。
On the other hand, nitrogen-containing wastewater containing nitrogen is supplied to the
超音波霧化処理後に超音波霧化装置56の超音波霧化槽24に残留した残留水、および、サイクロン26において分離された分離水には、アルコールが残存している。例えば、これらに含まれるアルコールの濃度が、逆浸透膜処理装置54に流入するアルコール含有排水の濃度と同程度以上の場合は、配管62、配管14を通して、逆浸透膜処理装置54へ返送してもよい(返送工程)。逆浸透膜処理装置54へ返送することにより、アルコールの回収率を上げることができる。これらに含まれるアルコールの濃度が、逆浸透膜処理装置54に流入するアルコール含有排水の濃度よりも低い場合は、生物処理等でさらに処理してもよい。
Alcohol remains in the residual water remaining in the
第1アルコール濃縮工程の逆浸透膜処理による濃縮水中のアルコール濃度は、原水のアルコール含有排水中のアルコール濃度より高く、例えば、1,000〜40,000mg/Lの範囲とすればよい。濃縮水中のアルコール濃度が1,000mg/L未満であると、後段の超音波霧化装置56の装置サイズが大きくなり、処理費用が高くなる場合がある。また、濃縮水中のアルコール濃度が40,000mg/Lを超えるまで濃縮しようとした場合、逆浸透膜処理装置54でのアルコール回収率が低下してしまう場合がある。
The alcohol concentration in the concentrated water obtained by the reverse osmosis membrane treatment in the first alcohol concentration step is higher than the alcohol concentration in the alcohol-containing wastewater of the raw water, and may be, for example, in the range of 1,000 to 40,000 mg/L. If the alcohol concentration in the concentrated water is less than 1,000 mg/L, the device size of the
逆浸透膜処理は目的のアルコール濃度に到達するように逆浸透膜を複数段設けることで、目的のアルコール濃度の濃縮水を得てもよい。 In the reverse osmosis membrane treatment, concentrated water having a desired alcohol concentration may be obtained by providing a plurality of reverse osmosis membranes so that the desired alcohol concentration is reached.
第2アルコール濃縮工程の超音波霧化処理によるアルコール濃縮液中のアルコール濃度は、逆浸透膜処理による濃縮水中のアルコール濃度より高く、例えば、20,000〜600,000mg/L未満の範囲とすればよい。アルコール濃縮液中のアルコール濃度が20,000mg/L未満であると、水素供与体を生物処理装置12へ供給するための供給ポンプが大きくなってしまうことや、中間タンクに一旦貯留する場合にはタンク容量、設置スペースが大きくなることがある。また、アルコール濃縮液中のアルコール濃度が600,000mg/L以上まで濃縮する場合、超音波霧化装置を防爆仕様とする必要が生じる場合があり、費用が高くなる場合がある。
The alcohol concentration in the alcohol concentrated liquid obtained by the ultrasonic atomization treatment in the second alcohol concentration step is higher than the alcohol concentration in the concentrated water obtained by the reverse osmosis membrane treatment, for example, in the range of 20,000 to less than 600,000 mg/L. Good. When the alcohol concentration in the alcohol concentrate is less than 20,000 mg/L, the supply pump for supplying the hydrogen donor to the
アルコール含有排水中のアルコール濃度が変動する場合(例えば、アルコール含有排水中のアルコール含有量に対して±20%)には、逆浸透膜処理装置54および超音波霧化装置56のうちの少なくとも1つの前段に、濃度調整機構を設けてもよい。濃度調整機構としては、例えば、アルコール濃度の異なるアルコール含有排水をそれぞれ貯留する、複数の中間槽を設け、設定されたアルコール濃度となるように各中間槽から逆浸透膜処理装置54または超音波霧化装置56に供給するアルコール含有排水の混合比(流量比)を変えて、供給する設備を設ければよい。また、アルコール含有排水に希釈水を注入することで濃度を調整してもよい。
When the alcohol concentration in the alcohol-containing wastewater varies (for example, ±20% with respect to the alcohol content in the alcohol-containing wastewater), at least one of the reverse osmosis
このように、本実施形態に係る窒素含有排水の処理方法および処理装置の好ましい形態は、下記(1)〜(5)の構成を有する。
(1)水素供与体を用いて窒素含有排水を処理する生物処理工程の水素供与源として、IPA含有排水等のアルコール含有排水から、アルコール濃縮工程により濃縮したIPA等のアルコールを利用する。
(2)アルコール濃縮工程を2段とする。
(3)第1アルコール濃縮工程を逆浸透膜処理とする。
(4)第2アルコール濃縮工程を超音波霧化処理とする。
(5)超音波霧化工程の処理水を第1アルコール濃縮工程(逆浸透膜処理)の前段に返送する。
As described above, preferred forms of the method for treating nitrogen-containing wastewater and the treatment apparatus according to the present embodiment have the following configurations (1) to (5).
(1) As a hydrogen source of a biological treatment process for treating nitrogen-containing wastewater using a hydrogen donor, alcohol such as IPA concentrated in the alcohol concentration step is used from alcohol-containing wastewater such as IPA-containing wastewater.
(2) The alcohol concentration step has two stages.
(3) The first alcohol concentration step is a reverse osmosis membrane treatment.
(4) The second alcohol concentration step is ultrasonic atomization processing.
(5) The treated water of the ultrasonic atomization step is returned to the previous stage of the first alcohol concentration step (reverse osmosis membrane treatment).
また、アルコール含有排水中のアルコール量が生物処理装置12への水素供与体としての供給必要量を上回る場合は、図5に示すように蒸留装置と超音波霧化装置とを組み合わせてもよい。
Further, when the amount of alcohol in the alcohol-containing wastewater exceeds the required supply amount as a hydrogen donor to the
図5の窒素含有排水の処理装置5は、アルコール含有排水を濃縮するアルコール濃縮手段として、蒸留装置64および超音波霧化装置56と、水素供与体を用いて窒素含有排水を処理する生物処理手段として生物処理装置12とを備える。
The
図5の窒素含有排水の処理装置5において、超音波霧化装置56の入口にアルコール含有排水を供給するための配管14が接続されている。超音波霧化装置56の処理水出口には、処理水を排出するための配管16が接続されている。配管14の途中と蒸留装置64の入口とは、配管66により接続されている。蒸留装置64の回収アルコール出口には、配管68が接続され、回収水出口と配管16とは、配管70により接続されている。生物処理装置12の窒素含有排水入口に窒素含有排水を供給するための配管18が接続され、出口に生物処理水を排出するための配管20が接続されている。超音波霧化装置56のアルコール濃縮液出口と、生物処理装置12のアルコール濃縮液入口とは、配管22により接続されている。
In the
アルコールを含むアルコール含有排水の少なくとも一部が、配管14を通して超音波霧化装置56に供給され、超音波霧化装置56においてアルコールが濃縮される(超音波霧化工程)。濃縮されたアルコールを含むアルコール濃縮液は、配管22を通して、生物処理装置12へ供給される。アルコール含有排水の残りが、配管14,66を通して蒸留装置64に供給され、蒸留装置64において蒸留処理が行われ、濃縮された回収アルコールと、回収水とに分けられる(蒸留工程)。回収アルコールは、配管68を通して排出され、回収水は、配管70を通して、超音波霧化装置56においてアルコールが低減された処理水とともに、配管16を通して処理水として排出される。
At least a part of the alcohol-containing waste water containing alcohol is supplied to the
一方、窒素を含む窒素含有排水が、配管18を通して生物処理装置12に供給され、生物処理装置12において、超音波霧化装置56から供給されるアルコール濃縮液に含まれるアルコールが水素供与体として用いられ、窒素含有排水の生物処理が行われる(生物処理工程)。アンモニア態窒素等が低減された生物処理水は、配管20を通して排出される。
On the other hand, nitrogen-containing wastewater containing nitrogen is supplied to the
図5の窒素含有排水の処理装置5では、生物処理装置12への水素供与体としての供給必要量分のアルコールを含むアルコール含有排水を超音波霧化装置56に供給する。それ以外のアルコール含有排水は蒸留装置64へ送り、濃縮して回収アルコールとして有価回収することができる。なお、アルコール含有排水中のアルコールの濃度が例えば100〜5,000mg/L未満と希薄である場合には、図4と同様に超音波霧化装置56の前段に逆浸透膜処理装置54を設置してもよい。
In the
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
<実施例1>
アルコール濃縮装置10として、図2に示した超音波霧化装置を用いて、IPA含有水の濃縮処理を行った。なお、被処理水であるIPA含有水のIPA濃度は1.8質量%であった。被処理水を送液ポンプ30により超音波霧化槽24へ送り、超音波霧化槽24の内部に備えられた超音波振動子により生じる超音波振動(周波数:2.4MHz)によりミストを発生させた。発生したミストを、超音波霧化槽24に設置したブロアポンプ32により後段のサイクロン26に送り、気液分離を行った。サイクロン26により分離されたIPA濃度の高いミストをさらに後段のコンデンサ28に送り、IPA濃縮液として冷却回収した。超音波霧化槽24およびサイクロン26で得られた水分濃度の高いミストは、処理水として排出した。なお、コンデンサ28の冷却温度は10℃に設定した。上記処理により回収したIPA濃縮液中のIPA濃度は、8.0質量%であった。
<Example 1>
Using the ultrasonic atomizer shown in FIG. 2 as the
なお、IPA濃度は、ガスクロマトグラフ(アジレント・テクノロジー株式会社製、7820A型)を用いて測定した。 The IPA concentration was measured using a gas chromatograph (Model 7820A manufactured by Agilent Technologies, Inc.).
<実施例2>
実施例1の被処理水のIPA濃度を1.2質量%とし、コンデンサ28の冷却温度を0℃に設定したことを除き、実施例1と同様にして検討を行った。上記処理により回収したIPA濃縮液中のIPA濃度は、8.1質量%であった。
<Example 2>
An examination was performed in the same manner as in Example 1 except that the IPA concentration of the water to be treated in Example 1 was 1.2 mass% and the cooling temperature of the
<実施例3>
実施例1の被処理水のIPA濃度を0.9質量%とし、コンデンサ28の冷却温度を−10℃に設定したことを除き、実施例1と同様にして検討を行った。上記処理により回収したIPA濃縮液中のIPA濃度は、8.1質量%であった。
<Example 3>
An examination was conducted in the same manner as in Example 1 except that the IPA concentration of the water to be treated in Example 1 was set to 0.9% by mass and the cooling temperature of the
このように、実施例の超音波霧化装置により、高濃度のIPA濃縮水を回収することができた。この超音波霧化装置を、水素供与体を用いて窒素含有排水を処理する生物処理装置と共に用い、超音波霧化装置で得られた高濃度のIPA濃縮水を、生物処理装置の水素供与体として用いることにより、窒素含有排水およびアルコール含有排水を共に処理することができ、かつ処理費用を削減することができる。また、超音波霧化装置を用いることにより、被処理水であるIPA含有水のIPA濃度が変動しても、IPA濃縮液中のIPA濃度を安定的に制御することができた。 Thus, the high-concentration IPA concentrated water could be collected by the ultrasonic atomizer of the example. This ultrasonic atomizer is used together with a biological treatment device that treats nitrogen-containing wastewater using a hydrogen donor, and the high-concentration IPA concentrated water obtained by the ultrasonic atomizer is used as a hydrogen donor for the biological treatment device. As a result, the nitrogen-containing wastewater and the alcohol-containing wastewater can be treated together, and the treatment cost can be reduced. Further, by using the ultrasonic atomizer, the IPA concentration in the IPA concentrate can be stably controlled even if the IPA concentration of the water to be treated, IPA-containing water, changes.
1,3,5 処理装置、10 アルコール濃縮装置、12 生物処理装置、14,16,18,20,22,34,36,38,40,48,50,52,53,58,60,62,66,68,70 配管、24 超音波霧化槽、26 サイクロン、28 コンデンサ、30 送液ポンプ、32 ブロアポンプ、42 硝化槽、44 脱窒槽、46 固液分離槽、54 逆浸透膜処理装置、56 超音波霧化装置、64 蒸留装置。 1,3,5 treatment device, 10 alcohol concentration device, 12 biological treatment device, 14,16,18,20,22,34,36,38,40,48,50,52,53,58,60,62, 66, 68, 70 Piping, 24 Ultrasonic atomization tank, 26 Cyclone, 28 Condenser, 30 Liquid feed pump, 32 Blower pump, 42 Nitrification tank, 44 Denitrification tank, 46 Solid-liquid separation tank, 54 Reverse osmosis membrane treatment device, 56 Ultrasonic atomizer, 64 distillation device.
Claims (8)
アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理手段と、前記逆浸透膜処理手段により濃縮された濃縮水から、濃縮されたアルコールと、処理水とを得る超音波霧化手段とを含むアルコール濃縮手段と、
を備え、
前記水素供与体として前記アルコール濃縮手段によって濃縮されたアルコールが用いられることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。 A biological treatment means for treating nitrogen-containing wastewater using a hydrogen donor;
Reverse osmosis membrane treatment means for concentrating alcohol-containing wastewater, and alcohol concentration means including ultrasonic atomization means for obtaining concentrated alcohol and treated water from concentrated water concentrated by the reverse osmosis membrane treatment means. ,
Equipped with
An apparatus for treating nitrogen-containing wastewater, wherein alcohol concentrated by the alcohol concentrating means is used as the hydrogen donor.
前記超音波霧化手段により得られた処理水を前記逆浸透膜処理手段の前段に返送する返送手段を備えることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。 The apparatus for treating nitrogen-containing wastewater according to claim 1 ,
A treatment device for nitrogen-containing wastewater, comprising return means for returning the treated water obtained by the ultrasonic atomization means to a stage before the reverse osmosis membrane treatment means.
前記窒素含有排水は、半導体製造工場から排出された窒素含有排水であり、
前記アルコール含有排水は、前記半導体製造工場から排出されたアルコール含有排水であることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。 A treatment apparatus for nitrogen-containing wastewater according to claim 1 or 2 , wherein
The nitrogen-containing wastewater is nitrogen-containing wastewater discharged from a semiconductor manufacturing plant,
The treatment apparatus for nitrogen-containing wastewater, wherein the alcohol-containing wastewater is alcohol-containing wastewater discharged from the semiconductor manufacturing factory.
前記生物処理手段が、微生物を造粒させたグラニュールによる生物処理手段であることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。 The nitrogen-containing wastewater treatment device according to any one of claims 1 to 5 ,
A treatment device for nitrogen-containing wastewater, wherein the biological treatment means is a biological treatment means using granules obtained by granulating microorganisms.
アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理工程と、前記逆浸透膜処理工程により濃縮された濃縮水から、濃縮されたアルコールと、処理水とを得る超音波霧化工程とを含むアルコール濃縮工程と、
を含み、
前記水素供与体として前記アルコール濃縮工程によって濃縮されたアルコールを用いることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。 A biological treatment process for treating nitrogen-containing wastewater using a hydrogen donor;
A reverse osmosis membrane treatment step of concentrating alcohol-containing wastewater, and an alcohol concentration step including an ultrasonic atomization step of obtaining concentrated alcohol and treated water from the concentrated water concentrated by the reverse osmosis membrane treatment step. ,
Including
A method for treating nitrogen-containing wastewater, wherein the alcohol concentrated in the alcohol concentration step is used as the hydrogen donor.
前記超音波霧化工程により得られた処理水を前記逆浸透膜処理工程の前段に返送する返送工程を含むことを特徴とする窒素含有排水の処理方法。 The method for treating nitrogen-containing wastewater according to claim 5 ,
A method for treating nitrogen-containing wastewater, comprising a returning step of returning the treated water obtained by the ultrasonic atomization step to a stage before the reverse osmosis membrane treatment step.
前記窒素含有排水は、半導体製造工場から排出された窒素含有排水であり、
前記アルコール含有排水は、前記半導体製造工場から排出されたアルコール含有排水であることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。 A method for treating nitrogen-containing wastewater according to claim 5 or 6 , wherein
The nitrogen-containing wastewater is nitrogen-containing wastewater discharged from a semiconductor manufacturing plant,
The method for treating nitrogen-containing wastewater, wherein the alcohol-containing wastewater is alcohol-containing wastewater discharged from the semiconductor manufacturing factory.
前記生物処理工程が、微生物を造粒させたグラニュールによる生物処理工程であることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。 A method for treating nitrogen-containing wastewater according to any one of claims 8 to 9 ,
A method for treating nitrogen-containing wastewater, wherein the biological treatment step is a biological treatment step using granules obtained by granulating microorganisms.
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