TWI593636B - Drainage treatment method and processing device containing cationic surfactant - Google Patents

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Description

含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法及處理裝置
本發明係關於，將從電子產業製程等排出之含有陽離子界面活性劑的排水效率良好地處理之方法及裝置。
在半導體、LCD等的電子產業製程，近年來，為了減低環境負荷、削減排水成本，是將電子產業製程排水予以回收再利用。將從電子產業製程排出的排水予以回收、再利用之處理方法，一般採用以下(1)或(2)的方法。
(1)將排水利用活性污泥法或載體方式進行生物處理後，藉由凝集上浮過濾、凝集沈澱過濾、或是利用超過濾(UF)膜或精密過濾(MF)膜所實施的膜分離處理，將生物處理水中的菌體、SS予以分離除去，接著利用逆滲透(RO)膜分離而進行脫氯處理，將透過RO膜的水予以回收。
(2)在上述(1)的方法中，省略生物處理，藉由凝集上浮過濾、凝集沈澱過濾、或是利用UF膜或MF膜所 實施之膜分離處理將排水中的SS予以分離除去後，藉由RO膜分離進行脫氯處理，將透過RO膜的水予以回收。
在上述(1),(2)的方法中，於實施RO膜分離處理之前，為了除去RO膜供水中的殘留氯及過氧化氫等的氧化性物質而進行活性碳處理。
在電子產業製程中，作為晶圓、玻璃基板等的洗淨劑可能會使用陽離子界面活性劑。電子產業製程排水中之陽離子界面活性劑，經由上述(1),(2)的處理方法中之生物處理、SS分離、活性碳處理很難除去，而是利用RO膜分離予以除去。由於陽離子界面活性劑屬於RO膜的阻塞物質，當陽離子界面活性劑流入RO膜分離裝置時，會使RO膜阻塞，隨著時間經過導致透過水量減少。陽離子界面活性劑會使RO膜阻塞的理由在於，陽離子界面活性劑是帶正電，相對於此RO膜在pH中性條件下是帶負電，利用静電吸引力會使陽離子界面活性劑附著於RO膜面。
RO膜，在pH酸性條件其界達(Zeta)電位為正值，利用排斥力來防止陽離子界面活性劑附著於膜面。因此，藉由降低RO供水的pH值，能抑制陽離子界面活性劑所導致的膜阻塞。
利用此原理，將食品容器洗淨排水等的含有陽離子界面活性劑之排水調整成pH6以下後實施RO膜處理的方法已被提出(專利文獻1)。
依專利文獻1所記載的方法，將含有作為輸 送機潤滑劑所使用之陽離子界面活性劑的保特瓶之殺菌洗淨排水，經由殺菌劑分解裝置進行處理後，將pH值調整成pH6以下、較佳為pH5~6，然後利用RO膜處理裝置進行處理，以作為洗淨水予以再利用。
[專利文獻1]日本特開2006-247576號公報
在RO膜分離處理中，若將RO供水的pH值降低會使脫氯率降低，因此所獲得的水純度會降低，對於電子產業製程之水回收而言並不適當。
本發明的課題在於，為了提供一種方法及裝置，在將電子產業製程排水等的含有陽離子界面活性劑的排水實施RO膜分離處理而將水回收時，可防止陽離子界面活性劑所導致之RO膜阻塞，並長期穩定地獲得高水質的處理水。
本發明人等，為了解決上述課題而深入探討的結果發現，將含有陽離子界面活性劑的排水在低pH條件下實施RO膜(逆滲透膜)分離處理後，將pH提高再實施RO膜分離處理，藉此可防止陽離子界面活性劑所導致之RO膜阻塞，並獲得高純度的處理水。
本發明是根據上述認知而達成者，其要旨如下。
[1]一種含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法，係具備：將含有陽離子界面活性劑的排水之pH值調整成pH3~5後實施逆滲透膜分離處理之第1逆滲透膜分離步驟、以及將該第1逆滲透膜分離步驟所獲得之透過逆滲透膜的水之pH值調整成pH6.5~10.5後實施逆滲透膜分離處理之第2逆滲透膜分離步驟。
[2]在[1]之含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法中，將前述含有陽離子界面活性劑的排水實施活性碳處理後，在前述第1逆滲透膜分離步驟進行處理。
[3]在[1]或[2]之含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法中，前述含有陽離子界面活性劑的排水為電子產業製程排水，將前述第2逆滲透膜分離步驟的透過逆滲透膜的水予以回收。
[4]一種含有陽離子界面活性劑的排水之處理裝置，係具備：將含有陽離子界面活性劑的排水之pH值調整成pH3~5後實施逆滲透膜分離處理之第1逆滲透膜分離手段、以及將該第1逆滲透膜分離手段所獲得之透過逆滲透膜的水之pH值調整成pH6.5~10.5後實施逆滲透膜分離處理之第2逆滲透膜分離手段。
[5]在[4]之含有陽離子界面活性劑的排水之處理裝置中，在前述第1逆滲透膜分離手段的前段，具有將前述含有陽離子界面活性劑的排水進行處理之活性碳塔。
[6]在[4]或[5]之含有陽離子界面活性劑的排水之處理裝置中，前述含有陽離子界面活性劑的排水為電子產業製程排水，將前述第2逆滲透膜分離手段之透過逆滲透膜的水予以回收。
依據本發明，藉由在pH3~5的酸性條件下進行之第1RO膜分離處理，能防止含有陽離子界面活性劑的排水中之陽離子界面活性劑所導致之膜阻塞並將陽離子界面活性劑予以分離除去，接著，藉由在pH6.5~10.5之中性~鹼性條件進行之第2RO膜分離處理，能將排水中的鹽類予以高程度地除去。在該第2RO膜分離處理中，由於排水中的陽離子界面活性劑已經由第1RO膜分離處理予以除去，而能防止陽離子界面活性劑所導致的膜阻塞。在第1及第2RO膜中，都能長期維持高的透過水量，而能進行穩定且效率良好的處理。
1‧‧‧SS除去處理手段
2‧‧‧活性碳塔
3‧‧‧第1RO膜分離裝置
4‧‧‧第2RO膜分離裝置
圖1係顯示本發明之含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法及處理裝置的實施形態之系統圖。
圖2係顯示實驗例1的結果之圖。
以下參照圖式，詳細地說明本發明之含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法及處理裝置的實施形態。
圖1係顯示本發明之含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法及處理裝置之實施形態的系統圖。
在圖1中，為了將從半導體、LCD等各種的電子產業製程排出之含有陽離子界面活性劑的排水中的SS除去，首先在SS除去處理手段1進行處理，該SS除去處理手段1，是藉由凝集上浮過濾、凝集沈澱過濾、或是利用UF膜或MF膜所實施之膜分離處理等。將該SS除去處理水通入活性碳塔2而實施活性碳處理，在活性碳塔2的處理水中添加鹽酸、硫酸等的酸類而將pH值調整成pH3~5。將活性碳處理水藉由第1RO膜分離裝置3實施RO膜分離處理。在第1RO膜分離裝置3所獲得的透過水中添加氫氧化鈉、氫氧化鉀等的鹼類而將pH值調整成pH6.5~10.5後，藉由第2RO膜分離裝置4實施RO膜分離處理，將第2RO膜分離裝置4的透過水當作回收水予以回收、再利用。
電子產業製程排水，一般而言，除了陽離子界面活性劑以外，還含有IPA(異丙醇)、乙醇、甲醇、醋酸或醋酸鹽、丙酮、TMAH(氫氧化三甲銨)、MEA(單乙醇胺)、DMSO(二甲亞碸)等的低分子量有機物，又通常含有例如膠體氧化矽等的SS(懸浮物質)5~100mg/L左右。因此，首先藉由SS除去處理手段1從 排水中將SS除去。
SS除去處理手段1中之凝集處理，作為凝集劑是使用以下1種或2種以上的無機凝集劑：多氯鋁、硫酸鋁等的鋁系凝集劑，氯化鐵、聚合硫酸鐵等的鐵系凝集劑。該等無機凝集劑的添加量，通常相對於電子產業製程排水為50~500mg/L左右。
來自SS除去處理手段1之SS除去處理水，是經由活性碳塔2將殘留氯、過氧化氫等的氧化性物質予以除去。該活性碳塔2的處理條件沒有特別的制限。
活性碳塔2的處理水為一般pH5~8的中性水。在活性碳處理水中添加酸，於pH3~5的條件下藉由第1RO膜分離裝置3實施RO膜分離處理，藉此將所含的陽離子界面活性劑除去。當該第1RO膜分離裝置3之pH條件超過5時，RO膜成為帶負電而使陽離子界面活性劑吸附，會產生膜阻塞的問題。為了使RO膜帶正電，只要成為pH3~5即可。當pH過低時，除了酸使用量增多，接下來添加鹼來調整pH時的鹼使用量也增多，而使藥劑成本增高。基於RO膜耐酸性的觀點考量，pH較佳為3~5，更佳為3.5~4.5。
作為該第1RO膜分離裝置3之RO膜，較佳為使用聚醯胺膜、聚乙烯醇膜等。第1RO膜分離裝置3之水回收率較佳為60~90%左右。
第1RO膜分離裝置3的透過水，藉由添加鹼而調整成pH6.5~10.5後，藉由第2RO膜分離裝置4實施 脫氯處理。當第2RO膜分離裝置4之條件過低時無法獲得充分的脫氯率。當第2RO膜分離裝置4之pH條件過高時，不適於透過水之回收再利用，此外，基於防止膜劣化的觀點，第2RO膜分離裝置4之pH更佳為7~9。
作為該第2RO膜分離裝置4之RO膜，較佳為聚醯胺膜。第2RO膜分離裝置4之水回收率較佳為80~90%左右。
藉由如此般2段RO膜分離處理，能獲得TOC濃度50μg/L以下、例如20~30μg/L，導電率10mS/m以下、例如2mS/m左右的處理水。能夠將該水作為回收水供給至各使用場所進行再利用。
圖1係顯示本發明的實施形態之一例，本發明在不超出其要旨的範圍內，並不限定於圖示者。例如亦可在SS除去處理手段1的前段設置生物處理手段。亦可省略活性碳塔2。在圖1中，作為含有陽離子界面活性劑的排水雖是例示將電子產業製程排水實施處理的情況，但本發明所處理之含有陽離子界面活性劑的排水並不限定於電子產業製程排水，本發明也能適用於其他含有陽離子界面活性劑的排水。基於進行2段RO膜分離處理可獲得脫氯率提昇效果，本發明特別適用於電子產業製程排水之回收、再利用。
[實施例]
以下舉出實驗例、實施例及比較例來更具體 地說明本發明。
[實驗例1]
使用含有單烷基氯化銨系的陽離子界面活性劑(獅王公司製「ARQUAD T」)2mg/L之排水作為原水，藉由圖1所示的裝置進行處理。將導入第1RO膜分離裝置3之RO供水的pH改變，調查RO供水和第1RO膜分離裝置3之RO膜的透過流通量之經時變化的關係。
藉由SS除去處理手段1，在原水中添加氯化鐵200mg/L而實施凝集上浮過濾。將過濾水經由活性碳塔2處理後，按照需要添加酸(鹽酸)或鹼(氫氧化鈉)而調整成pH4,5,7或9，藉由RO膜分離裝置3實施RO膜分離處理。作為RO膜分離裝置3，是使用裝填有日東電工製芳香族聚醯胺RO膜「ES-20」(NaCl除去率99.5%)者，以水回收率75%的條件運轉。
各pH值的RO供水之RO膜的透過流通量之經時變化如圖2所示。
從圖2可看出，當RO供水的pH為7或9時，透過流通量隨著時間經過大幅降低。當RO供水之pH為4或5時，就算經過30日後透過流通量的降低程度仍很小，可知能防止陽離子界面活性劑所導致之膜阻塞。
[實施例1]
使用含有單烷基氯化銨系的陽離子界面活性劑(獅王 公司製「ARQUAD T」)2mg/L之排水作為原水，藉由圖1所示的裝置進行處理。
藉由SS除去處理手段1，在原水中添加氯化鐵200mg/L而實施凝集上浮過濾。將過濾水經由活性碳塔2處理後，添加酸(鹽酸)而調整成pH4，藉由第1RO膜分離裝置3實施RO膜分離處理。作為第1RO膜分離裝置3，是使用裝填有日東電工製芳香族聚醯胺RO膜「ES-20」(NaCl除去率99.5%)者，以水回收率75%的條件運轉。
接著，在第1RO膜分離裝置3之透過水中添加鹼(氫氧化鈉)而調整成pH7，藉由第2RO膜分離裝置4實施RO膜分離處理。作為第2RO膜分離裝置4，是使用裝填有日東電工製芳香族聚醯胺RO膜「ES-20」(NaCl除去率99.5%)者，以水回收率90%的條件運轉。
調查第1RO膜分離裝置3的透過水及第2RO膜分離裝置4的透過水的水質，結果如表1所示。調查從處理開始起算通水30日運轉後之第2RO膜分離裝置4的透過流通量之降低率，結果如表1所示。
[比較例1]
在實施例1中，不調整第1RO膜分離裝置3的透過水(pH4.2)之pH，就那樣藉由第2RO膜分離裝置4實施RO膜分離處理，除此外是進行同樣的處理。調查第1RO膜分離裝置3的透過水及第2RO膜分離裝置4的透 過水的水質，結果如表1所示。調查從處理開始起算通水30日運轉後之第2RO膜分離裝置4的透過流通量之降低率，結果如表1所示。
根據實施例1之第1RO膜分離裝置的透過水的水質可知，利用1段的RO膜分離處理，無法獲得能作為回收水有效利用之良好水質的處理水。
根據比較例1之第2RO膜分離裝置的透過水的水質可知，縱使進行2段RO膜分離處理，若不進行第1RO膜分離裝置之透過水的pH調整，就無法獲得良好水質的處理水。
相對於此，依據本發明之進行pH3~5的第1RO膜分離處理及pH6.5~10.5的第2RO膜分離處理，不致發生膜阻塞，能長期穩定地獲得良好水質的處理水。
雖是使用特定態樣來詳細地說明本發明，但在不脫離本發明的意圖和範圍內可實施各種變更，這對所屬技術領域具有通常知識者而言是相當明白的。
本申請是基於2013年7月2日提出申請之日本特許出願2013-138915，將其全體內容以引用的方式援用於此。
1‧‧‧SS除去處理手段
2‧‧‧活性碳塔
3‧‧‧第1RO膜分離裝置
4‧‧‧第2RO膜分離裝置

Claims (4)

  1. 一種含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法，其特徵在於，係具備：將含有陽離子界面活性劑的排水之pH值調整成pH3~5後實施逆滲透膜分離處理之第1逆滲透膜分離步驟、以及將該第1逆滲透膜分離步驟所獲得之透過逆滲透膜的水之pH值調整成pH6.5~10.5後實施逆滲透膜分離處理之第2逆滲透膜分離步驟；前述含有陽離子界面活性劑的排水為電子產業製程排水，在前述第1逆滲透膜分離步驟之逆滲透膜為聚醯胺膜或聚乙烯醇膜且水回收率為60~90%，在前述第2逆滲透膜分離步驟之逆滲透膜為聚醯胺膜且水回收率為80~90%，將該第2逆滲透膜分離步驟的透過逆滲透膜的水予以回收。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之含有陽離子界面活性劑的排水之處理方法，其中，將前述含有陽離子界面活性劑的排水實施活性碳處理後，在前述第1逆滲透膜分離步驟進行處理。
  3. 一種含有陽離子界面活性劑的排水之處理裝置，其特徵在於，係具備：將含有陽離子界面活性劑的排水之pH值調整成pH3~5後實施逆滲透膜分離處理之第1逆滲透膜分離手段、以及 將該第1逆滲透膜分離手段所獲得之透過逆滲透膜的水之pH值調整成pH6.5~10.5後實施逆滲透膜分離處理之第2逆滲透膜分離手段；前述含有陽離子界面活性劑的排水為電子產業製程排水，在前述第1逆滲透膜分離手段之逆滲透膜為聚醯胺膜或聚乙烯醇膜且水回收率為60~90%，在前述第2逆滲透膜分離手段之逆滲透膜為聚醯胺膜且水回收率為80~90%，將前述第2逆滲透膜分離手段之透過逆滲透膜的水予以回收。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之含有陽離子界面活性劑的排水之處理裝置，其中，在前述第1逆滲透膜分離手段的前段，具有將前述含有陽離子界面活性劑的排水進行處理之活性碳塔。
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