JPH08150400A

JPH08150400A - 有機物含有酸性排水処理装置

Info

Publication number: JPH08150400A
Application number: JP6319220A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sato; 幸雄佐藤; Riichi Ikegami; 理一池上
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1996-06-11
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: JP3200314B2

Abstract

(57)【要約】【構成】有機物を含有する酸性排水を処理する装置で
あり、排水中の有機物の分解処理を行なうための生物処
理装置と、脱イオン処理を行なうための脱イオン処理装
置とを備えている。生物処理装置の前段には、排水のｐ
Ｈを生物処理に適用可能なｐＨ範囲に調整するためのア
ニオン交換装置が設けられ、該装置には弱塩基性アニオ
ン交換樹脂が充填されている。また生物処理装置の後段
には被処理水に混入している微生物を除去するための固
液分離装置が設けられている。【効果】被処理水におけるカチオンの量を増加するこ
となく中和処理が行なえるので、従来装置のように後段
の脱イオン処理においてイオン交換樹脂等に対するイオ
ン負荷を増大するという不具合はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機物を含有する酸性
排水を生物処理及び脱イオン処理によって純水製造若し
くは排水処理を行なう有機物含有酸性排水処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体や液晶等の電子デバイスの製造工
程において、洗浄用水として超純水が使用されている
が、貴重な水資源の保護及び環境保全並びに製造コスト
低減を目的としてイオン量の比較的少ない洗浄排水は、
これを回収し、再利用することが行なわれている。

【０００３】一般に、超純水製造システムは、原水を逆
浸透膜装置、イオン交換装置、紫外線殺菌装置、真空脱
気装置等により処理を行なう一次系システムと、該シス
テムにより得られた一次純水を紫外線酸化装置、イオン
交換装置、限外ろ過装置等により処理を行なって超純水
を製造する二次系システムと、超純水を半導体ウエハ等
の洗浄に用いて生じた洗浄排水を回収し、超純水として
再利用するための回収系システムからなる。

【０００４】上記洗浄排水には、製造工程で使用された
アルコール、界面活性剤等の有機物及びフッ酸、硫酸、
リン酸、酢酸等の酸が含まれているため、回収系システ
ムにおいては有機物除去処理及び脱イオン処理が必要で
あり、そのため、従来からこの回収系システムにおいて
は、有機物除去処理を行なうための生物処理装置と脱イ
オン処理を行なうためのイオン交換装置が設けられてい
る。

【０００５】ここで、図３に基づき、従来の回収系シス
テムにおいて用いられている装置を説明すると、１はｐ
Ｈ調整槽、２は生物処理装置、３は膜分離装置、４はイ
オン交換装置である。この装置において、半導体ウエハ
等の洗浄に用いた超純水の回収水即ち洗浄排水をｐＨ調
整槽１により中和を行なう。洗浄排水（以下、被処理水
という）には上記した如くフッ酸等の酸が含まれてお
り、ｐＨ域は酸性を示すため、この状態で生物処理装置
に流入させると微生物の増殖が阻害され、その働きが失
われる。そのためカセイソーダ等のアルカリ溶液を添加
して被処理水の中和を行ない、該被処理水のｐＨを通常
５〜９の範囲に調整する。

【０００６】中和後の被処理水は生物処理装置２に送ら
れ、ここで微生物により有機物の分解が行なわれる。

【０００７】生物処理終了後の被処理水は次いで膜分離
装置３に送られ、該被処理水中に混入している微生物を
分離除去する。更に膜分離装置３の膜透過水はイオン交
換装置４に送られ、ここで脱イオン処理を行なって最終
処理水が得られる。

【０００８】得られた最終処理水は一次系システムに循
環供給し、超純水を製造するために再利用される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の装置に
おいては、ｐＨ調整槽を設け、回収水にアルカリ溶液を
添加して中和を行なうものであるが、このアルカリ溶液
の添加によって被処理水（回収水）中のカチオンの量が
増加するという問題がある（例えば、アルカリ溶液とし
てカセイソーダ溶液を使用すればＮａイオン量が増加す
る）。

【００１０】被処理水中のカチオンの量が増加すれば、
生物処理の後段において行なわれる脱イオン処理に当た
って、イオン交換樹脂に対するイオン負荷が増大するこ
ととなり、これに対処するためにはイオン交換樹脂量を
増加するか、或いはイオン交換処理時間を短縮して再生
サイクルを早めることが必要となる。

【００１１】しかしながら、イオン交換樹脂量を増加す
れば必然的にイオン交換装置の大型化を招き、それに伴
い再生時に用いる薬品の量及び再生廃液量も増大し、設
備コスト及びランニングコストが上昇するという不具合
がある。また、イオン交換処理時間を短縮して再生サイ
クルを早めれば、同様にランニングコストの上昇という
問題を生じる。尚、脱イオン処理に当たって逆浸透膜装
置が用いられる場合があるが、この場合にあっては、イ
オン負荷増大に伴い、処理水の水質の低下、濃縮廃液の
増加等の不具合を生じるものである。

【００１２】本発明者等は上記従来の欠点を解消するた
め鋭意検討した結果、生物処理装置の前段に弱塩基性ア
ニオン交換樹脂を充填したアニオン交換装置を設けて、
被処理水を該アニオン交換装置によりイオン交換処理す
れば、意外にも、被処理水のｐＨを生物処理に適用可能
なｐＨ範囲に調整できるという知見を得た。これはまさ
に、イオン交換処理による中和処理を実現するものであ
り、本発明はこのような知見に基づき完成されたもので
ある。

【００１３】而して、本発明はイオン負荷を増すことな
く生物処理を行なって被処理水中の有機物を分解し、更
に脱イオン処理を行なうことにより水質良好な処理水を
得ることのできる有機物含有酸性排水処理装置を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）有機物
を含有する酸性排水を処理する装置であって、被処理水
中の酸成分におけるアニオンを除去して被処理水のｐＨ
を生物処理に適用可能なｐＨ範囲に調整するための弱塩
基性アニオン交換樹脂を充填したアニオン交換装置と、
被処理水中の有機物の分解処理を行なうための生物処理
装置と、生物処理後の被処理水に混入している微生物を
除去するための固液分離装置と、前記微生物除去処理後
の被処理水を脱イオン処理するための脱イオン処理装置
とからなることを特徴とする有機物含有酸性排水処理装
置、（２）生物処理装置が、微生物付着担体上に好気性
生物膜を形成したものを用いる好気性生物膜処理装置で
ある上記（１）記載の有機物含有酸性排水処理装置、
（３）固液分離装置が分離膜を備えた膜分離装置である
上記（１）又は（２）記載の有機物含有酸性排水処理装
置、（４）有機物を含有する酸性排水が、半導体や液晶
等の電子デバイスを超純水で洗浄する際に発生する希薄
洗浄排水である上記（１）記載の有機物含有酸性排水処
理装置を要旨とする。

【００１５】本発明は弱塩基性アニオン交換樹脂を充填
したアニオン交換装置と生物処理装置と脱イオン処理装
置を有し、これらの装置により有機物分解処理及び脱イ
オン処理を行なうものであるが、生物処理後の被処理水
には通常、微生物が混入しているので、該微生物を除去
するため生物処理装置の後段に固液分離装置を設ける。

【００１６】生物処理後の被処理水中における微生物の
混入量を極力少なくし、微生物の過剰流出による後段装
置への負荷増大を避けるために、本発明における生物処
理装置としては、微生物付着担体上に好気性生物膜を形
成したものを用いる好気性生物膜処理装置が好ましい。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１に示す如く本発明装置は、弱塩基性アニオン交
換樹脂を充填したアニオン交換装置１０を有し、該装置
１０に連結配管１１を介して生物処理装置１２が連結さ
れている。１３はアニオン交換装置１０に連結された被
処理水供給管である。

【００１８】アニオン交換装置１０は弱塩基性アニオン
交換樹脂を用いるものであり、該弱塩基性アニオン交換
樹脂は塩化ナトリウム等の中性塩を分解してそのアニオ
ンを吸着する能力や、シリカ、重炭酸等の弱アニオンを
吸着する能力はないが、Ｆ^-、ＳＯ₄ ^2-、Ｃｌ^-等の化
学的に酸性状態にあるアニオンを効率よく吸着し、しか
も再生にあたってはイオン交換容量とほぼ同一当量のカ
セイソーダ等のアルカリによって効率よく再生されると
いう特性を有する。

【００１９】本発明において、アニオン交換装置１０に
充填するイオン交換樹脂を弱塩基性アニオン交換樹脂と
したのは、強塩基性アニオン交換樹脂では被処理水中の
中性塩のアニオンまでも吸着するため、例えば中性塩が
塩化ナトリウムである場合、イオン交換によりカセイソ
ーダが生じ、被処理水が強いアルカリ性（通常、ｐＨ９
以上）を呈することとなり、後段の生物処理に適用し得
なくなるからである。

【００２０】生物処理装置１２は微生物の働きによって
被処理水中の有機物を分解する処理を行なわせるもの
で、該装置としては、微生物を微生物付着担体に着生さ
せたものを装置内で流動させる流動床式、又は該着生し
たものを装置内に固定させる固定床式のものと、該担体
に着生させないで微生物を装置内に浮遊状態にしておく
浮遊式のものが挙げられるが、微生物の過剰流出による
後段装置への負荷増大を避けるために流動床式、固定床
式のもの即ち微生物付着担体上に好気性生物膜を形成し
たものを用いる好気性生物膜処理装置が好ましい。

【００２１】このような生物膜処理装置において用いら
れる微生物付着担体としては、繊維状活性炭、粒状活性
炭、球状活性炭等が挙げられるが、なかでも繊維状活性
炭、特に繊維状活性炭のフェルト布状成形体が好まし
い。図中、１４は生物処理に必要な酸素を供給するため
の空気導入管である。

【００２２】生物処理装置１２には連結配管１５を介し
て固液分離装置１６が連結される。固液分離装置１６は
生物処理後の被処理水に混入した微生物を分離除去する
ためのもので、該装置としては、精密ろ過膜（ＭＦ）、
限外ろ過膜（ＵＦ）、逆浸透膜（ＲＯ）等の分離膜を用
いた膜分離装置や凝集沈澱ろ過装置等が挙げられる。生
物処理装置１２として好気性生物膜処理装置を用いる場
合、固液分離装置１６としては通常、膜分離装置が用い
られる。

【００２３】更に、固液分離装置１６の後段には連結配
管１７を介して脱イオン処理装置１８が連結されてい
る。脱イオン処理装置１８は生物処理後の被処理水中の
不純物イオンを除去するためのもので、該装置１８とし
てはイオン交換装置、逆浸透膜装置等が挙げられる。イ
オン交換装置としては、カチオン交換樹脂及びアニオン
交換樹脂を同一の塔内に、或いは別々の塔内に充填した
通常、脱イオン処理の目的のために用いられるものと同
様のものが使用される。尚、脱イオン処理装置１８とし
ては、イオン交換装置、逆浸透膜装置のいずれか一方を
用いる場合に限られず、両装置を併用するものであって
もよい。

【００２４】脱イオン処理装置１８には、脱イオン処理
後の処理水を排出するための処理水排出管１９が連結さ
れている。

【００２５】本発明は、超純水を洗浄用水等として使用
した後の回収水を再利用するための回収系システムにお
いて用いられる排水処理装置、即ち超純水製造装置にお
ける回収系システムに適用される排水処理装置として特
に有益である。しかし本発明はそのような用途に限定さ
れるものではなく、一般的な排水の高度処理等の如く、
比較的有機物濃度の低い排水の処理装置としても適用可
能である。

【００２６】以下、本発明を超純水製造装置における回
収系システムに適用される排水処理装置として用いた場
合を例にとり、図２に基づき本発明の作用を説明する。

【００２７】半導体製造工場等のユースポイント２０に
おいて超純水で半導体ウエハ等の電子デバイスを洗浄す
る際に発生するイオン量の比較的少ない洗浄排水（以
下、被処理水という）が被処理水供給管１３を通して本
発明排水処理装置２１におけるアニオン交換装置１０に
供給される。この被処理水には、アルコール、界面活性
剤等の有機物及びフッ酸、硫酸、リン酸、酢酸等の酸が
含まれ、そのｐＨは通常１〜４である。

【００２８】アニオン交換装置１０においてイオン交換
処理されることにより、被処理水中のＦ^-、ＳＯ₄ ^2-、
ＰＯ₄ ^3-、ＣＨ₃ＣＯＯ^-等の酸成分におけるアニオン
が除去され、それにより被処理水のｐＨは、生物処理に
適用可能なｐＨ範囲（通常、ｐＨ６〜９）に調整され
る。

【００２９】次いで、被処理水は生物処理装置１２に送
られる。該装置１２において、空気導入管１４から被処
理水中に空気が吹き込まれた状態で、装置内の微生物の
働きによって生物処理が行なわれ、これにより被処理水
中の有機物が分解される。

【００３０】生物処理後の被処理水は固液分離装置１６
に供給され、被処理水中に混入した微生物の分離除去が
行なわれる。

【００３１】微生物の分離除去がなされた被処理水は次
いで脱イオン処理装置１８に供給され、ここで被処理水
中の不純物イオン、即ち塩化ナトリウム等の中性塩やシ
リカ、重炭酸等の弱酸成分、その他の不純物イオンが除
去され、純水に近い水質の処理水が得られる。

【００３２】かくして得られた処理水は、処理水排出管
１９を通して超純水製造装置の一次系システムにおけ
る、逆浸透膜装置、イオン交換装置等からなる処理装置
２２に循環され、例えば該処理装置２２における逆浸透
膜装置に供給される。ここで一次系システムにおける各
種処理がなされた後、処理水は二次系システムにおけ
る、紫外線酸化装置、イオン交換装置等からなる処理装
置２３に送られ、ここで各種処理が行なわれ、超純水が
製造される。

【００３３】図２に示した如く、一次系システムに逆浸
透膜装置、イオン交換装置等からなる処理装置２２が設
置されている場合は、脱イオン処理装置１８を省略し、
一次系システム内の逆浸透膜装置やイオン交換装置を脱
イオン処理装置１８として共用することも可能である。

【００３４】アニオン交換装置１０における弱塩基性ア
ニオン交換樹脂がイオンで飽和されると被処理水のｐＨ
は急激に下がり始めるので、それ以前の段階で再生を行
なう必要がある。ここにおいて、アルカリ剤を用いて再
生処理を行なうに当たり、特公平５−４１３００号公報
に示される方法を採用して、アルカリ剤が装置上部まで
行き渡り、装置内を充分に満たすようにアルカリ剤を供
給することが好ましい。このにようにすることにより、
通常、バクテリアが繁殖し易い部分、例えば流入水のデ
ィストリビューターにアルカリ剤を接触させることがで
き、その結果、装置内でのバクテリアの繁殖を防ぐこと
ができ、従来みられたバクテリアの繁殖による流量低下
や差圧上昇という弊害を未然に防止できる効果がある。

【００３５】次に、本発明装置を用いて排水処理を行な
った場合の具体的実施例を示す。実施例図１に示す本発明装置を用いて半導体製造工程における
洗浄排水を処理した。洗浄排水の水質は以下の通りであ
る。ｐＨ：２．５ＴＯＣ：３．５ｍｇＣ／Ｌ全カチオン：１０ｍｇＣａＣＯ₃／Ｌ全アニオン：１１０ｍｇＣａＣＯ₃／Ｌアニオン交換装置１０に弱塩基性アニオン交換樹脂アン
バーライトＩＲＡ−６８（ロームアンドハース社製）を
３０Ｌ充填し、まず５ｗ／ｖ％のカセイソーダ溶液を用
いて再生処理を行ない、押出水によって残留するカセイ
ソーダ溶液を押出し且つ洗浄水（純水）によって洗浄し
た後、上記洗浄排水（以下、被処理水という）を１ｍ³
／ｈｒの流速で通水した。

【００３６】このアニオン交換装置１０にて被処理水の
ｐＨを６〜９の範囲に調整した。次いで被処理水を生物
処理装置１２に供給した。生物処理装置としては、繊維
状活性炭のフェルト布状成形体に微生物を着生したもの
を装置内に充填してなる好気性生物膜処理装置を用い
た。装置下部の空気導入管１４より空気を吹き込み、生
物処理を行なった。曝気空気ＬＶは１０ｍ／ｈｒ、通水
ＳＶは２であった。

【００３７】生物処理後の被処理水を固液分離装置１６
に供給し、微生物を分離除去して処理水を得た。固液分
離装置１６として、日本メムテック株式会社製精密ろ過
膜装置を使用した。得られた処理水の水質を表１に示
す。

【００３８】比較例図３に示す従来装置を用いて上記実施例と同様の洗浄排
水を用い、処理を行なった。まず洗浄排水（被処理水）
をｐＨ調整槽１に１ｍ³／ｈｒの流速で通水した。ｐＨ
調整槽１としては、攪拌器及びｐＨ計を備えた容量０．
５ｍ³のポリエチレン製タンクからなるものを用い、該
槽内において被処理水に０．５ｗ／ｖ％カセイソーダ溶
液を中和用のアルカリ剤として添加し、被処理水のｐＨ
が６〜９になるように調整した。ｐＨ調整後、実施例と
同様の条件にて処理を行ない固液分離処理後の処理水を
得た。得られた処理水の水質を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】上記結果から明らかなように、本発明装置
を用いた場合には、被処理水中のカチオンの量が増加し
ないが、従来装置を用いた場合にはカチオンの量が著し
く増加することが判る。また本発明装置を用いた場合に
は、被処理水中の酸成分におけるアニオンが除去される
ため、アニオンの量が減少している。このように、本発
明によれば、カチオンの量を増やさずに被処理水を中和
できるばかりか、中和の際、同時にアニオンの量を減少
できるという利点があることが判る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は生物処理
装置の前段に弱塩基製アニオン交換樹脂を充填したアニ
オン交換装置を設けたので、被処理水を該アニオン交換
装置にて処理することにより、被処理水中の酸成分にお
けるアニオンを除去して被処理水のｐＨを生物処理に適
用可能なｐＨ範囲に調整することができる。

【００４２】本発明によれば脱イオンによってｐＨを調
整するものであるから、従来装置のようにアルカリ剤の
添加によってｐＨを調整するものとは異なり、被処理水
におけるカチオンの量を増加するという不具合はなく、
従って生物処理の後段において行なわれる脱イオン処理
に当たって、イオン交換樹脂等に対するイオン負荷を増
大するということがない。

【００４３】しかも本発明によれば、被処理水のｐＨ調
整に当たって、該ｐＨ調整と同時にアニオンの量を減少
することができ、後段の脱イオン処理におけるイオン負
荷を減少させることができ、その結果、装置規模の大型
化、再生薬品使用量の増大等従来装置にみられた欠点を
解消でき、経済的にも極めて有利となる効果がある。

【００４４】而して、本発明によれば、イオン負荷を増
すことなく生物処理を行なって被処理水中の有機物を分
解し更に脱イオン処理を行なうことにより水質良好な処
理水を得ることのできる有機物含有酸性排水処理装置を
提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略を示すブロック図である。

【図２】本発明装置を超純水製造装置に適用した場合の
概略を示すブロック図である。

【図３】従来装置の概略を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０アニオン交換装置１２生物処理装置１６固液分離装置１８脱イオン処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 9/00 Ｃ 1/28 ＺＡＢＤ 1/42 Ｄ 1/44 Ｊ 9538−4ＤＺＡＢＦ 9538−4Ｄ 3/06 ＺＡＢ 3/10 ＺＡＢＺ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物を含有する酸性排水を処理する装
置であって、被処理水中の酸成分におけるアニオンを除
去して被処理水のｐＨを生物処理に適用可能なｐＨ範囲
に調整するための弱塩基性アニオン交換樹脂を充填した
アニオン交換装置と、被処理水中の有機物の分解処理を
行なうための生物処理装置と、生物処理後の被処理水に
混入している微生物を除去するための固液分離装置と、
前記微生物除去処理後の被処理水を脱イオン処理するた
めの脱イオン処理装置とからなることを特徴とする有機
物含有酸性排水処理装置。
【請求項２】生物処理装置が、微生物付着担体上に好
気性生物膜を形成したものを用いる好気性生物膜処理装
置である請求項１記載の有機物含有酸性排水処理装置。
【請求項３】固液分離装置が分離膜を備えた膜分離装
置である請求項１又は２記載の有機物含有酸性排水処理
装置。
【請求項４】有機物を含有する酸性排水が、半導体や
液晶等の電子デバイスを超純水で洗浄する際に発生する
希薄洗浄排水である請求項１記載の有機物含有酸性排水
処理装置。