JPH05305297A - 有機物含有酸性排水の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜分離装置のスライムの発生を防止して、安
定したフラックスを得、かつ紫外線酸化装置における酸
化分解効率を安定させ、これにより有機物のリークを防
止し、高水質の処理水を得る。 【構成】 弱塩基性アニオン交換樹脂層２ａ、強酸性カ
チオン交換樹脂層３ａ、膜分離装置７、紫外線酸化装置
８、過酸化水素除去装置９および強塩基性アニオン交換
樹脂層１０ａを、この順序で接続した有機物含有酸性排
水の処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機物含有酸性排水の処
理装置、特に半導体製造排水のようなアルコール、ケト
ン等の有機物および鉱酸を含む酸性排水の処理装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程から排出される有機物を
含む酸性排水の処理装置として、活性炭層、弱塩基性ア
ニオン交換樹脂層、強酸性カチオン交換樹脂層および強
塩基性アニオン交換樹脂層の順に通水する処理法が知ら
れている（例えば特公昭６１−１１９２号）。

【０００３】この処理装置においては、まず活性炭層で
有機物が除去され、弱塩基性アニオン交換樹脂層でフッ
酸、硫酸等の酸が除去され、強酸性カチオン交換樹脂層
でカルシウム、マグネシウム等のカチオンが除去され、
次いで強塩基性アニオン交換樹脂層で残留するアニオン
性物質が除去される。

【０００４】ところが、このような処理装置では、高分
子量の有機物は活性炭層に吸着されるが、アルコール、
ケトンのような低分子量の有機物は除去されないでリー
クする。このため一般的には、リークする有機物の中で
も比較的高分子量の有機物を膜分離により除去し、比較
的低分子量の有機物を過酸化水素添加紫外線酸化装置に
より酸化分解して除去している。

【０００５】従って従来の有機物を含む酸性排水の処理
装置としては、弱塩基性アニオン交換樹脂層、強酸性カ
チオン交換樹脂層、強塩基性アニオン交換樹脂層、逆浸
透膜分離装置、過酸化水素添加紫外線酸化装置、活性炭
層の順に通水する処理装置が一般的である。

【０００６】ここで逆浸透膜分離装置は、主として原水
中に含まれる、あるいは樹脂から溶出する比較的高分子
量の有機物を除去し、紫外線酸化装置の負荷を軽減す
る。原水水質によっては、前処理として、前記と同様の
活性炭層を設け、比較的高分子量の有機物を除去するこ
とも行われる。最後の活性炭層は主として余剰の過酸化
水素を除去するために設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、このような
従来の処理装置では、膜分離装置にスライムが発生し
て、フラックス（透過水量）が低下するほか、紫外線酸
化装置における分解効率にバラツキが生じ、有機物がリ
ークするなどの問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決するため、膜分離装置におけるスライムの発生を防止
して、安定したフラックスを得ることができ、かつ紫外
線酸化装置における酸化分解効率を安定させ、これによ
り有機物のリークを防止し、高水質の処理水を得ること
が可能な有機物含有酸性排水の処理装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機物を含む
酸性排水の処理装置であって、酸を除去する弱塩基性ア
ニオン交換樹脂層、弱塩基性アニオン交換樹脂層の流出
水からカチオンを除去する強酸性カチオン交換樹脂層、
強酸性カチオン交換樹脂層からリークする比較的高分子
量の有機物を除去する膜分離装置、膜分離装置で除去さ
れなかった有機物を分解する紫外線酸化装置、紫外線酸
化装置から流出する過酸化水素を除去する過酸化水素除
去装置、および残留するアニオン性物質を除去する強塩
基性アニオン交換樹脂層を備えたことを特徴とする有機
物含有酸性排水の処理装置である。

【００１０】従来法において、膜分離装置でスライムが
発生する原因を調べたところ、強酸性アニオン交換樹脂
層を出た処理水は中性ないしアルカリ性となっており、
生物増殖しやすい条件となっているためであることがわ
かった。また紫外線酸化装置における有機物分解効率に
バラツキが生じる原因を調べたところ、ｐＨ８以上にな
ると過酸化水素の自己分解が生じるためであることがわ
かった。

【００１１】これらの対策を検討した結果、膜分離装置
に供給する水を酸性、好ましくはｐＨ５以下にすると、
スライムの増殖を抑制でき、しかも紫外線酸化装置の有
機物分解効率を高く維持できることがわかった。そこで
本発明では、強酸性カチオン交換樹脂層の処理水が酸性
であることを利用し、強酸性カチオン交換樹脂層に続い
て膜分離装置および紫外線酸化装置を設けることによ
り、上記の問題点を解決している。

【００１２】本発明において処理対象となる被処理水
は、有機物を含む酸性排水であり、特に低級アルコール
のような低分子量の有機物、および塩酸、硫酸、硝酸、
フッ酸のような鉱酸を含む排水が処理に適している。も
ちろん高分子量の有機物や有機酸、および他の成分を含
んでいてもよい。このような排水としては、半導体製造
排水などがあげられる。被処理水は酸性であればよい
が、特にｐＨ３〜５のものが好ましい。

【００１３】弱塩基性アニオン交換樹脂層は、排水中に
含まれる塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸等の酸を除去するた
めのものである。強酸性カチオン交換樹脂層は、弱塩基
性アニオン交換樹脂層の流出水からカチオンを除去する
ためのものである。これらはそれぞれの目的に応じて必
要な樹脂量を使用する。これらの樹脂層は別の塔に形成
してもよく、同一の塔に複層として形成してもよい。

【００１４】膜分離装置は、強酸性カチオン交換樹脂層
からリークする比較的高分子量の有機物を主として除去
するものであるが、固形物、無機イオン等も除去するも
のでもよい。ここで用いる分離膜としては、ポリアミド
系、セルロースアセテート系などの逆浸透膜が好ましい
が、ＵＦ膜、ＭＦ膜であってもよい。膜分離の操作圧は
５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ²が好ましい。

【００１５】紫外線酸化装置は膜分離装置で除去されな
かった有機物を酸化分解するものであり、主として低分
子量の有機物の分解を目的としているが、高分子量の有
機物も分解できるものを使用する。この場合、有機物を
炭酸ガスと水にまで分解できるものが好ましいが、有機
酸が残留する程度でもよい。紫外線照射装置としては１
８５ｎｍ以上の波長の紫外線を照射できるものが好まし
い。また紫外線照射の際、過酸化水素を添加すると、有
機物の分解効率が高くなる。過酸化水素の添加量は１０
〜５０ｍｇ／ｌ程度が好ましい。

【００１６】過酸化水素除去装置は、紫外線酸化装置に
おける処理水に残留する過酸化水素を分解するためのも
のであり、活性炭が一般的に使用されるが、アニオン交
換樹脂にパラジウム、二酸化マンガン等を担持させた過
酸化水素分解触媒でもよい。

【００１７】強塩基性アニオン交換樹脂層は、残留する
塩素イオン、硫酸イオン等のアニオン性無機物のほか、
紫外線酸化により炭酸ガスと水にまで分解されないカル
ボン酸等の有機物も除去するためのものであり、その目
的に必要な量の樹脂を使用する。

【００１８】本発明では、原水水質によっては、凝集分
離、濾過、活性炭処理等の前処理装置を設け、あるいは
処理水質によっては、ポリッシャ、膜分離装置等の後処
理装置を設けることができる。

【００１９】

【作用】本発明の有機物含有酸性排水の処理装置におい
ては、被処理水を前記の順序で通水することにより、弱
塩基性アニオン交換樹脂層では、主として酸が除去さ
れ、ｐＨが上昇する。強酸性カチオン交換樹脂層では、
カチオンが除去されて、ｐＨが低下し酸性となる。

【００２０】強酸性カチオン交換樹脂層の処理水は膜分
離装置に導かれ、ここで濃縮液を循環しながら加圧し
て、膜分離することにより、比較的高分子量の有機物が
除去される。膜分離装置に供給する水は酸性、好ましく
はｐＨ５以下、特に好ましくはｐＨ３〜５とすると、ス
ライムの増殖が抑制される。強酸性カチオン交換樹脂層
の処理水は通常このようなｐＨ範囲になるが、この範囲
から外れる場合は、この範囲のｐＨとなるように、ｐＨ
調整するか、あるいは原水組成を調整するのが好まし
い。

【００２１】膜分離装置の透過液は紫外線酸化装置に導
かれ、膜分離装置で除去されなかった有機物が酸化分解
される。このとき過酸化水素を添加することにより、酸
化分解効果は高くなる。比較的高分子量の有機物は膜分
離装置で除去されているので、紫外線酸化装置の負荷は
小さくなる。また紫外線酸化装置では、酸化分解が容易
な比較的低分子量の有機物のみを分解すればよいから酸
化分解の効率が高くなる。前述のようにｐＨ８以上で
は、過酸化水素の自己分解が起こりやすいが、膜分離装
置の分離液は酸性であるため、過酸化水素の自己分解は
なく、有機物分解効率は高く維持される。

【００２２】紫外線酸化装置の処理水は、過酸化水素除
去装置において、残留する過酸化水素が除去される。そ
して強塩基性アニオン交換樹脂層において、残留するア
ニオンが除去される。ここでは最初の弱塩基性アニオン
交換樹脂で除去されなかったアニオンのほか、紫外線酸
化されたカルボン酸等も除去され、処理水のｐＨは上昇
する。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、強酸性カチオン交換樹
脂層を通過した酸性水を膜分離装置に供給して膜分離を
行うようにしたので、ｐＨ調整を行うことなく、膜分離
装置のスライムの増殖を防止して、安定したフラックス
を得ることができる。またこの膜分離装置において透過
した酸性の透過液を紫外線酸化装置に供給して、紫外線
酸化を行うようにしたため、過酸化水素の自己分解を防
止して、有機物の分解効率を高く維持することができ
る。さらに最後に強塩基性アニオン交換樹脂層を配置し
たため、残留するアニオン性物質のほかに、紫外線酸化
装置で炭酸ガスと水に分解されなかったカルボン酸等の
有機物等も除去することができ、高水質の処理水が得ら
れる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は実施例の有機物含有酸性排水の処理装置を示すフロ
ー図である。

【００２５】図において、１は被処理水タンク、２は弱
酸塩基性アニオン交換塔、３は強酸性カチオン交換塔、
４はｐＨ計、５は給水タンク、６は加圧ポンプ、７は膜
分離装置、８は紫外線酸化装置、９は過酸化水素除去装
置、１０は強塩基性アニオン交換塔であり、上記順序で
シリーズに接続されている。

【００２６】弱塩基性アニオン交換塔２、強酸性カチオ
ン交換塔３、過酸化水素除去装置９、強塩基性アニオン
交換塔１０には、それぞれ弱塩基性アニオン交換樹脂層
２ａ、強酸性カチオン交換樹脂層３ａ、活性炭層９ａ、
強塩基性アニオン交換樹脂層１０ａが形成されている。

【００２７】膜分離装置７は透過膜７ａを内蔵し、給水
タンク５から給水１４が加圧ポンプ６により供給され、
その一部が透過水１５として透過し、残部の濃縮液１４
ａは系外に排出されるようになっている。

【００２８】紫外線酸化装置８は紫外線ランプ２１およ
び散気管２２を有しており、透過水１５に過酸化水素２
３を添加して槽内に導入し、攪拌用ガス２４を散気管２
２から散気して攪拌しながら、紫外線ランプ２１から紫
外線を照射して有機物の酸化分解を行うようになってい
る。

【００２９】上記の有機物含有酸性排水の処理装置にお
いては、被処理水タンク１から被処理水１１を弱塩基性
アニオン交換塔２に通水することにより、弱塩基性アニ
オン交換樹脂層２ａにおいて、主として酸が除去され、
ｐＨが上昇する。弱塩基性アニオン交換塔２の処理水１
２は強酸性カチオン交換塔３に供給され、強酸性カチオ
ン交換樹脂層３ａにおいて、カチオンが除去されて、ｐ
Ｈが低下し酸性となる。

【００３０】強酸性カチオン交換塔３の処理水１３はｐ
Ｈ計４でｐＨ検出後、給水タンク５に入る。給水１４は
加圧ポンプ６で加圧されて膜分離装置７に導かれ、比較
的高分子量の有機物が除去される。膜分離装置７に供給
する水は、ｐＨ３〜５に調整されており、スライムの増
殖が抑制される。強酸性カチオン交換樹脂層３ａの処理
水１３は通常このｐＨ範囲になるが、ｐＨ計４の検出値
がこの範囲から外れる場合は、この範囲のｐＨとなるよ
うに、原水組成を調整する。

【００３１】膜分離装置７の透過水１５は紫外線酸化装
置８に導かれ、紫外線ランプ２１から紫外線を照射する
ことにより、膜分離装置７で除去されなかった有機物が
酸化分解される。このとき過酸化水素２３を添加するこ
とにより、酸化分解効果は高くなる。比較的高分子量の
有機物は膜分離装置７で除去されているので、紫外線酸
化装置８の負荷は小さくなる。また紫外線酸化装置８で
は、酸化分解が容易な比較的低分子量の有機物のみを分
解すればよいから、酸化分解の効率は高い。膜分離装置
７の透過水１５は酸性であるため、過酸化水素の自己分
解はなく、有機物分解効率は高く維持される。

【００３２】紫外線酸化装置８の処理水１６は、過酸化
水素除去装置９において、残留する過酸化水素が除去さ
れる。そしてその処理水１７は強塩基性アニオン交換塔
１０に入り、強塩基性アニオン交換樹脂層１０ａにおい
て、残留するアニオン性物質が除去される。ここでは最
初の弱塩基性アニオン交換樹脂で除去されなかったアニ
オンのほか、紫外線酸化されたカルボン酸等も除去さ
れ、ｐＨが上昇した処理水１８として取出される。

【００３３】試験例 塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、イソプロピルアルコー
ルからなる合成排水（ｐＨ３〜４、導電率３００〜４０
０μＳ／ｃｍ、ＴＯＣ ２ｍｇ／ｌ）を、図１の装置に
通水して処理を行った（実施例）。

【００３４】弱塩基性アニオン交換樹脂層２ａとして、
ＯＨ形のダイヤイオン（三菱化成（株）製、商標）ＷＡ
３０を充填し、ＳＶ ２０ｈｒ^-1で通水した。強酸性カ
チオン交換樹脂層３ａとして、Ｈ形のダイヤイオンＳＫ
１Ｂを充填し、ＳＶ ３０ｈｒ^-1で通水した。膜分離装
置７には、ポリアミド系低圧逆浸透膜（東レ（株）製、
ＳＵ−７１０、膜面積７ｍ²）を内蔵し、圧力１５ｋｇ
／ｃｍ²、回収率８０％で膜分離を行った。

【００３５】紫外線酸化装置８として、２ＫＷ高圧水銀
ランプを内蔵した５００ ｌｉｔｅｒのＳＵＳ槽を用
い、過酸化水素を３０ｍｇ／ｌとなるように添加して紫
外線酸化を行った。過酸化水素除去装置９として、活性
炭クラレコールＫＷ（クラレ（株）製、商標）を充填
し、ＳＶ ２０ｈｒ^-1で通水した。強塩基性アニオン交
換樹脂層１０ａとして、ＯＨ形のダイヤイオンＰＡ３１
６を充填し、ＳＶ ３０ｈｒ^-1で通水した。

【００３６】比較例として、強塩基性アニオン交換塔１
０を強酸性カチオン交換塔３とｐＨ計４の間に配置した
装置を用い同条件で通水して処理した。上記実施例と比
較例の運転結果を表１に示す。なお、実施例の強塩基性
アニオン交換塔１０出口のＴＯＣは３０〜４０μｇ／ｌ
であった。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の結果より、実施例の方が比較例より
も紫外線酸化装置におけるＴＯＣ除去効果が高く、かつ
安定しており、また膜分離装置のフラックスの低下もな
く、高水質の処理水が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の有機物含有酸性排水の処理装置のフロ
ー図である。

【符号の説明】

１ 被処理水タンク ２ 弱塩基性アニオン交換塔 ２ａ 弱塩基性アニオン交換樹脂層 ３ 強酸性カチオン交換塔 ３ａ 強酸性カチオン交換樹脂層 ４ ｐＨ計 ５ 給水タンク ６ 加圧ポンプ ７ 膜分離装置 ７ａ 透過膜 ８ 紫外線酸化装置 ９ 過酸化水素除去装置 ９ａ 活性炭層 １０ 強塩基性アニオン交換塔 １０ａ 強塩基性アニオン交換樹脂層 １１ 被処理水 １２、１３、１６、１７、１８ 処理水 １４ 給水 １４ａ 濃縮液 １５ 透過水 ２１ 紫外線ランプ ２２ 散気管 ２３ 過酸化水素 ２４ 攪拌用ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機物を含む酸性排水の処理装置であっ
   て、 酸を除去する弱塩基性アニオン交換樹脂層、 弱塩基性アニオン交換樹脂層の流出水からカチオンを除
   去する強酸性カチオン交換樹脂層、 強酸性カチオン交換樹脂層からリークする比較的高分子
   量の有機物を除去する膜分離装置、 膜分離装置で除去されなかった有機物を分解する紫外線
   酸化装置、 紫外線酸化装置から流出する過酸化水素を除去する過酸
   化水素除去装置、および残留するアニオン性物質を除去
   する強塩基性アニオン交換樹脂層を備えたことを特徴と
   する有機物含有酸性排水の処理装置。