(57)【要約】【課題】本発明の目的は、アルキルアンモニウム塩、炭素数６以下の有機物等を含有する排水、特に半導体製造工場等から排出されるＴＭＡＨ、コリン等を含有する排水を良好に処理する嫌気性生物処理方法及び嫌気性生物処理装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、アルキルアンモニウム塩を含有する排水、炭素数６以下の有機物を含有する排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理方法であって、前記生物処理の立ち上げ時及び立ち上げ後に、糖蜜を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキルアンモニウム塩を含有する排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理方法であって、前記排水に糖蜜を供給することを特徴とする嫌気性生物処理方法。
【請求項２】
炭素数６以下の有機物を含有する排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理方法であって、前記排水に糖蜜を供給することを特徴とする嫌気性生物処理方法。
【請求項３】
前記生物処理の立ち上げ時及び立ち上げ後に、前記糖蜜を供給することを特徴とする請求項１又は２記載の嫌気性生物処理方法。
【請求項４】
前記生物処理を行う反応槽に、嫌気性汚泥を投入し、前記生物処理の立ち上げを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の嫌気性生物処理方法。
【請求項５】
前記排水は、半導体製造工場から排出されるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の嫌気性生物処理方法。
【請求項６】
前記アルキルアンモニウム塩又は前記炭素数６以下の有機物は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）であることを特徴とする請求項１又は２記載の嫌気性生物処理方法。
【請求項７】
前記生物処理の立ち上げを行う際に、前記生物処理を行う反応槽に担体を充填することを特徴とする請求項４に記載の嫌気性生物処理方法。
【請求項８】
アルキルアンモニウム塩を含有する排水を嫌気的に生物処理する反応槽と、
前記排水に糖蜜を供給する糖蜜供給手段と、を備えることを特徴とする嫌気性生物処理装置。
【請求項９】
炭素数６以下の有機物を含有する排水を嫌気的に生物処理する反応槽と、
前記排水に糖蜜を供給する糖蜜供給手段と、を備えることを特徴とする嫌気性生物処理装置。
【請求項１０】
前記糖蜜供給手段は、前記生物処理の立ち上げ時及び立ち上げ後に、前記糖蜜を供給することを特徴とする請求項８又は９記載の嫌気性生物処理装置。
【請求項１１】
前記生物処理の立ち上げを行う際、前記反応槽には、嫌気性汚泥が投入されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の嫌気性生物処理装置。
【請求項１２】
前記排水は、半導体製造工場から排出されるものであることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の嫌気性生物処理装置。
【請求項１３】
前記アルキルアンモニウム塩又は前記炭素数６以下の有機物は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）であることを特徴とする請求項８又は９に記載の嫌気性生物処理装置。
【請求項１４】
前記生物処理の立ち上げを行う際、前記反応槽には、担体が充填されていることを特徴とする請求項１１に記載の嫌気性生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（以下、単にＴＭＡＨと呼ぶ場合がある）、コリン等のアルキルアンモニウム塩、又は炭素数の小さい有機物等を含有する排水を嫌気的に生物処理する生物処理方法及び生物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルプ製造排水工程や化学工場から排出される炭素数４以下、具体的には酢酸、エタノール、アセトアルデヒド等の炭素数２以下の有機物を主成分とする排水を嫌気処理する場合、グラニュール汚泥が解体して小粒径化するため、汚泥量が減少し処理が不安定になるとされている。
【０００３】
通常の嫌気処理では、高分子の糖質、タンパク質、脂質を低分子に分解する嫌気性加水分解菌、有機酸を生成する酸生成菌が生成するバイオポリマー等の架橋効果がグラニュールの生成、維持に重要な働きをしていると考えられている。さらに、糸状性のメタン生成細菌であるＭｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属がグラニュール化の骨格となるとも言われており、グラニュール形成に重要な存在である。
【０００４】
ところが、炭素数の小さい有機物を分解する場合、加水分解菌や酸生成細菌が少なくメタン生成細菌が主要な生物相となる。さらに、メタノールやＴＭＡＨ等では糸状性のメタン生成細菌であるＭｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属より、糸状性でないメタン生成細菌であるＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ属やＭｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｕ属が優占し易く、グラニュール汚泥が微細化し崩れる傾向がある。グラニュール汚泥が微細化し崩れると反応槽内の汚泥が流出し処理が不安定となる。
【０００５】
従来、これらの対策の具体例としては、例えば、特許文献１〜４の方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１９３３１０号公報
【特許文献２】特開２００８−２７９３８３号公報
【特許文献３】特許第２５６３００４号公報
【特許文献４】特開２００８−２７９３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法は、グラニュール汚泥を投入して処理を立ち上げた後に、グラニュール汚泥の崩壊を防止するための高分子凝集剤を添加する嫌気性生物処理方法に関するものであるが、嫌気性汚泥を投入して処理を立ち上げること、及び嫌気性汚泥からグラニュール汚泥を形成する場合の適用は困難である。また、長期にわたって高分子凝集剤を添加する場合、高分子凝集剤同士の荷電が反発し、グラニュール汚泥が分散する懸念がある。また、高分子凝集剤が価格的に高いことも問題となる。
【０００８】
また、特許文献２の方法は、硝酸、亜硝酸を添加する嫌気性生物処理方法であるが、本来排水処理の対象物質である硝酸、亜硝酸を積極的に添加するため、原水変動、装置トラブル、運転管理等で不具合が生じた場合、処理水と共に窒素が排出され、水質汚染を引き起こす懸念がある。また、該方法では、脱窒細菌とメタン生成細菌とを共存させる必要があり、脱窒反応が生じてから嫌気反応が始まることを考慮すると、原水変動等で処理水質が悪化すること、硝酸等が処理水にリークする可能性が懸念される。
【０００９】
また、特許文献３の方法は、立ち上げ時に酢酸を処理対象物質であるメタノールの４倍添加する嫌気性処理方法であるが、対象排水よりも多い酢酸を注入するのは、実機スケールにおいて、現実的ではない。また、該方法では、立ち上げ後に酢酸注入を停止するため、酢酸注入停止から所定期間後のグラニュール安定性、処理安定性が問題となる。
【００１０】
また、特許文献４の方法は、糖質を添加する嫌気性処理方法である。ここで、糖質は炭水化物のことで、単体である単糖類、数個の縮合体であるオリゴ糖、多数の単糖からなる多糖類（デンプン、セルロース、チキン等）がある。そして、単糖は、炭素数３のトリオース、炭素数４のテトロース、炭素数５のペントース、炭素数６のヘキソース等がある。このような単糖を添加する嫌気性生物処理では、逆にグラニュール汚泥の崩壊が懸念されるため、糖質の添加が必ずしもグラニュール汚泥の崩壊防止に役立つとは考えられない。また、該方法では、糖質の中でデンプンの具体例が示されているのみである。そして、デンプンを用いる場合、デンプンは水に難溶であるため、湯に一度溶解させ溶液化しなくてはならい等の運転管理面等に課題がある。
【００１１】
このように、上記各方法にはいずれも各課題があるため、実用化は困難である。また、上記各方法は、パルプ製造過程で排出されるメタノール等の炭素数１の有機物含有排水を事例とするものであり、半導体製造工場等において純水、超純水を使用する工程から排出される炭素数４の使用済みＴＭＡＨ含有排水等のアルキルアンモニウム塩含有排水（レジスト由来の樹脂や界面活性剤を含有する場合がある）の嫌気性生物処理についての事例はない。
【００１２】
本発明の目的は、アルキルアンモニウム塩、又は炭素数６以下の有機物等を含有する排水、特に半導体製造工場等から排出されるＴＭＡＨ、コリン等を含有する排水を良好に処理する嫌気性生物処理方法及び嫌気性生物処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、アルキルアンモニウム塩を含有する排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理方法であって、前記排水に糖蜜を供給する。
【００１４】
また、本発明は、炭素数６以下の有機物を含有する排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理方法であって、前記排水に糖蜜を供給する。
【００１５】
また、前記嫌気性生物処理方法において、前記生物処理の立ち上げ時及び立ち上げ後に前記糖蜜を供給することが好ましい。
【００１６】
また、前記嫌気性生物処理方法において、前記生物処理を行う反応槽に、嫌気性汚泥を投入し、前記生物処理の立ち上げを行うことが好ましい。
【００１７】
また、前記嫌気性生物処理方法において、前記排水が、半導体製造工場から排出されることが好ましい
【００１８】
また、前記嫌気性生物処理方法において、前記アルキルアンモニウム塩又は前記炭素数６以下の有機物が、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）であることが好ましい。
【００１９】
また、前記嫌気性生物処理方法において、前記生物処理の立ち上げを行う際に、前記生物処理を行う反応槽に担体を充填することが好ましい。
【００２０】
また、本発明の嫌気性生物処理装置は、アルキルアンモニウム塩を含有する排水を嫌気的に生物処理する反応槽と、前記排水に糖蜜を供給する糖蜜供給手段と、を備える。
【００２１】
また、本発明の嫌気性生物処理装置は、炭素数６以下の有機物を含有する排水を嫌気的に生物処理する反応槽と、前記排水に糖蜜を供給する糖蜜供給手段と、を備える。
【００２２】
また、前記嫌気性生物処理装置において、前記糖蜜供給手段は、前記生物処理の立ち上げ時及び立ち上げ後に、糖蜜を供給することが好ましい。
【００２３】
また、前記嫌気性生物処理装置において、前記生物処理の立ち上げを行う際、前記反応槽には、嫌気性汚泥が投入されていることが好ましい。
【００２４】
また、前記嫌気性生物処理装置において、前記排水が、半導体製造工場から排出されることが好ましい。
【００２５】
また、前記嫌気性生物処理装置において、前記アルキルアンモニウム塩又は前記炭素数６以下の有機物が、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）であることが好ましい。
【００２６】
また、前記嫌気性生物処理装置において、前記生物処理の立ち上げを行う際、前記反応槽には、担体が充填されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、アルキルアンモニウム塩、又は炭素数６以下の有機物等を含有する排水、特に半導体製造工場等から排出されるＴＭＡＨ、コリン等を含有する排水を良好に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る嫌気性生物処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る嫌気性生物処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る嫌気性生物処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図４】通水前及び通水日数３６日後の汚泥粒径を示す図である。
【図５】通水前の汚泥、通水日数３６日後の実施例及び比較例１〜３の汚泥の５０倍拡大写真を示す図である。
【図６】通水前と通水日数５５日後のカラム内の汚泥濃度を示す図である。
【図７】通水前と通水日数５５日後のカラム内の汚泥界面高さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施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。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る嫌気性生物処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、嫌気性生物処理装置１は、原水第１ライン１０、調整槽１２、原水第２ライン１４、反応槽１６、処理水排出ライン２０、ガス排出ライン２２、処理水循環ライン２４、糖蜜供給手段、栄養剤供給手段、ｐＨ調整剤供給手段、を備える。糖蜜供給手段は、糖蜜貯槽２６、糖蜜供給ライン２８から構成されており、栄養剤供給手段は、栄養剤貯槽３０、栄養剤供給ライン３２から構成されており、ｐＨ調整剤供給手段は、ｐＨ調整剤貯槽３４、ｐＨ調整剤供給ライン３６から構成されている。但し、各供給手段の構成は、溶液を排水に供給することができるものであれば上記構成に制限されるものではなく、例えば、溶液の流量を自在に調節するために、各供給ラインにポンプを設置することが好ましい。調整槽１２内には、撹拌装置３８が設けられており、撹拌装置３８等で濃度の均一化を行うことが好ましい。
【００３１】
調整槽１２の原水導入口（不図示）には、原水第１ライン１０が接続されている。糖蜜貯槽２６の糖蜜排出口（不図示）と調整槽１２の糖蜜供給口（不図示）間は、糖蜜供給ライン２８により接続され、栄養剤貯槽３０の栄養剤排出口（不図示）と調整槽１２の栄養剤供給口（不図示）間は、栄養剤供給ライン３２により接続され、ｐＨ調整槽１２のｐＨ調整剤排出口（不図示）と調整槽１２のｐＨ調整剤供給口（不図示）間は、ｐＨ調整剤供給ライン３６により接続されている。また、調整槽１２の原水排出口（不図示）と反応槽１６間は、原水第２ライン１４により接続されている。なお、反応槽１６側の原水第２ライン１４の接続位置は反応槽１６の下部であることが好ましい。
【００３２】
反応槽１６内には、気固液分離装置（以下、ＧＳＳと呼ぶ場合がある）が設けられている。気固液分離装置は、互いに逆方向に傾斜する仕切り板４０ａ，４０ｂを備え、その上部内側に固液分離部４２が形成される。仕切り板４０ａ，４０ｂの下端部は隔離しており、連通路４４が形成され、また、仕切り板４０ａ，４０ｂの一方の下端部は他方の下端部の下側を覆い、浮上するガスが連通路４４から固液分離部４２に入るのを阻止する構造となっている。固液分離部４２には越流式の処理水取出部４６が設けられており、処理水取出部４６の処理水排出口（不図示）には、処理水排出ライン２０が接続されている。また、処理水取出部４６の処理水返送口（不図示）と調整槽１２の処理水供給口（不図示）間は、処理水循環ライン２４が接続されている。また、反応槽１６の頂部には、ガス排出ライン２２が接続されている。
【００３３】
反応槽１６としては、主にアルキルアンモニウム塩を嫌気的に生物処理することができるものであればよく、ＵＡＳＢ方式、ＥＧＳＢ方式等に代表されるグラニュールを利用した上向流汚泥床式の反応槽や、担体を使用した固定床式又は流動床式の反応槽等が利用可能である。
【００３４】
以下に、本実施形態の嫌気性生物処理装置１の動作及び嫌気性生物処理方法について説明する。
【００３５】
アルキルアンモニウム塩含有排水を原水第１ライン１０から調整槽１２に供給すると共に、糖蜜貯槽２６内の糖蜜を糖蜜供給ライン２８から調整槽１２に供給する。攪拌装置３８により混合された混合液（アルキルアンモニウム塩含有排水と糖蜜）を原水第２ライン１４から反応槽１６内へ導入し、上向流で通液する。本発明者の知見によれば、反応槽１６では、アルキルアンモニウム塩（例えば、ＴＭＡＨ）が嫌気性生物によって、メタン、炭酸イオン、アンモニウムイオン等に分解されると考えられる。嫌気性生物処理に利用される種汚泥としては、特に制限されるものではないが、例えば、食品工場、飲料工場、製紙工場、化学工場、畜産排水処理等で使用される嫌気性汚泥、グラニュール、又は下水処理場の消化汚泥等が挙げられる。
【００３６】
従来技術では、生物処理の立ち上げ時から、嫌気性微生物を含むグラニュール汚泥を反応槽１６内に投入して、嫌気性処理を行うことが開示されているが、本実施形態は、糖蜜を添加することで嫌気性汚泥からグラニュール汚泥を形成することが可能であるため、反応槽１６に嫌気性汚泥を投入し、生物処理の立ち上げを行うこともできる。
【００３７】
本実施形態において、糖蜜の供給は、生物処理の立ち上げ時及び立ち上げ後に行われることが好ましい。糖蜜の供給量は、特に制限されるものではないが、例えば、全有機体炭素比で対象排水の０．５〜２０％となるように糖蜜を供給することが好ましく、全有機体炭素比で対象排水の１〜１０％となるように糖蜜を供給することがより好ましい。
【００３８】
本発明者らは、嫌気性生物処理において糖蜜を添加することにより、嫌気性汚泥からグラニュール汚泥を形成することができること、グラニュール汚泥の微細化を抑制することができることを見出し、本発明に至った。糖蜜添加によって上記効果を奏する原因としては、例えば、糖蜜は高分子有機物であることから加水分解菌や酸生成細菌の増殖を促進し、グラニュールの架橋構造を有するバイオポリマーを産出すること、及び酢酸資化性のメタン生成細菌である糸状性Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属を増殖させることができるためであると考えられる。また、例えば、糖蜜には有機物の他に微生物の生育に必要な必須の微量元素が含まれており、この微量元素がグラニュール化の促進に寄与しているとも考えられる。半導体製造工場等の純水、超純水を使用する工場排水中には上記微量元素が不足しているが、糖蜜を添加することによって、微生物の生育に必要な必須の微量元素が補充されるため、グラニュール汚泥の微細化等が抑制され、安定した処理が可能となる。
【００３９】
なお、生物処理の立ち上げ時にグラニュール量を増加させるために、活性炭、鉄やカルシウム塩、フライアッシュ等の核となる物質、または凝集剤、有機物等のグラニュールの形成を促進する物質を添加してもよい。
【００４０】
ここで、本明細書における「糖蜜（廃糖蜜も含む）」とは、甘しゃ（Ｃａｎｅ）の糖汁から原糖（粗糖）を製造、または原糖を精製する際や、てん菜からてん菜糖を生産する際などの砂糖製造時に発生する副産物（比重の大きい粘着性のある茶褐色の液体）である。糖蜜の中には４０〜６０％の糖分が含まれている。また、一般的に糖蜜は砂糖の精製過程の副産物であるため、スクロース（グルコースとフルクトースの２糖）が主成分である。さらに、糖蜜の中にはタンパク、脂肪、ミネラル、アミノ酸、ビタミン等も含まれている。糖蜜の原料は特に制限されるものではないが、甘しゃ（さとうきび）、甘藷、黒糖、コーン、原糖、てん菜等が挙げられる。本実施形態で使用する糖蜜は廃糖蜜であってもよく、コスト的に廃糖蜜の方が好ましい。なお、特許文献４（特開２００８−２７９３８５号公報）で用いられるデンプンとは、Ｄ−グルコピラノースがα−１・４結合で連なったグルコース重合物の総称である。
【００４１】
上記でも説明したように、反応槽１６では、（主に生物処理立ち上げ後）アルキルアンモニウム塩（例えば、ＴＭＡＨ）が嫌気性生物によって、メタン、炭酸イオン、アンモニウムイオン等に分解される。そして、嫌気性生物処理された排水が連通路４４から固液分離部４２に入り、固液分離された処理水は越流して処理水取出部４６へ流れ、処理水排出ライン２０から取り出される。反応槽１６で発生するメタン等のガスは、仕切り板４０ａ，４０ｂに遮られて固液分離部４２には流入せず、反応槽１６を上昇し、ガス排出ライン２２から取り出される。
【００４２】
また、本実施形態では、生物処理後の処理水の一部を処理水循環ライン２４から調整槽１２に供給して、反応槽１６に流入する際（生物処理する際）のアルキルアンモニウム塩含有排水中のアルキルアンモニウム塩濃度を２００００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましく、１００００ｍｇ／Ｌ以下の範囲とすることが好ましい。特に、水質変動、共存物質の影響が懸念される場合には、反応槽１６に流入する際（生物処理する際）のアルキルアンモニウム塩含有排水中のアルキルアンモニウム塩濃度を５０００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましく、１０００〜３０００ｍｇ／Ｌの範囲とすることがより好ましい。ここで、本実施形態では、アルキルアンモニウム塩含有排水中のアルキルアンモニウム塩濃度が、少なくとも２００００ｍｇ／Ｌを超える場合に、処理水を供給して２００００ｍｇ／Ｌ以下の濃度に希釈すればよい。但し、アルキルアンモニウム塩含有排水中のアルキルアンモニウム塩濃度が、２００００ｍｇ／Ｌ以下（例えば、１００００ｍｇ／Ｌ以上）であっても、処理水を供給して、例えば、１００００ｍｇ／Ｌ以下又は１０００〜３０００ｍｇ／Ｌの範囲に希釈してもよい。反応槽１６に流入する際のアルキルアンモニウム塩含有排水中のアルキルアンモニウム塩濃度が、２００００ｍｇ／Ｌを超えると、生物処理の際、アルキルアンモニウム塩の分解反応速度が遅くなる場合がある。
【００４３】
本実施形態では、例えば、処理水排出ライン２０等に生物処理後の処理水中のアンモニウムイオン濃度を検出するセンサを設置してもよい。そして、検出したアンモニウムイオン濃度からアルキルアンモニウム塩濃度を推定し、該推定値に基づいて、反応槽１６に流入する際のアルキルアンモニウム塩濃度が上記範囲となるように、処理水の添加量を決定することが好ましい。また、例えば、調整槽１２又は原水第１ライン１０等にアルキルアンモニウム塩濃度を検出するセンサを設置してもよい。そして、検出したアルキルアンモニウム塩濃度に基づいて、反応槽１６に流入する際のアルキルアンモニウム塩濃度が上記範囲となるように、処理水の添加量を決定してもよい。
【００４４】
また、反応槽１６内のアンモニウムイオン濃度が５０００ｍｇ／Ｌを超えると、分解反応速度が低下するため、生物処理後の処理水の一部を処理水循環ライン２４から調整槽１２に供給して、反応槽１６内のアンモニウムイオン濃度を５０００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以下とすることがより好ましい。
【００４５】
また、上記生物処理した処理水に代えて、例えば、工業用水、放流水、又は工場内で設備がある場合にはアンモニア廃液、ＩＰＡ廃液の蒸留等から得られる蒸留処理水（凝縮水）等の希釈水を用いて、アルキルアンモニウム塩含有排水の希釈を行ってもよい。蒸留処理水は、水温が４０℃と高いことから、反応槽１６を加温し、アルキルアンモニウム塩の分解反応を促進させることができる点で好ましい。
【００４６】
本実施形態では、アルキルアンモニウム塩含有排水を生物処理するに当たり、好ましくはｐＨが６．５〜９．０の範囲、より好ましくは７．０〜８．０の範囲となるように、ｐＨ調整剤供給ライン３６から調整槽１２にｐＨ調整剤を供給することが好ましい。アルキルアンモニウム塩含有排水のｐＨが上記範囲外であると、生物処理によるアルキルアンモニウム塩の分解反応速度が低下する場合がある。また、従来、嫌気性生物処理においては、アンモニア阻害を抑制するために、ｐＨ６．５〜７の弱酸性が好ましいとされていたが、アルキルアンモニウム塩の処理に関しては、ｐＨ７〜８の弱アルカリ側で、最も処理性能が良くなる。これは、本発明者らが初めて明らかにしたことである。ここで、上記範囲にｐＨ調整する際には、アルキルアンモニウム塩含有排水中のアルキルアンモニウム塩濃度を２００００ｍｇ／Ｌ以下、アンモニウムイオン濃度を５０００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。
【００４７】
本実施形態で用いられるｐＨ調整剤としては、塩酸等の酸剤、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤等特に制限されるものではない。また、ｐＨ調整剤は、例えば、緩衝作用を持つ重炭酸ナトリウム、燐酸緩衝液等であってもよい。
【００４８】
本実施形態では、嫌気性生物の分解活性を良好に維持するために、例えば、栄養剤供給ライン３２から調整槽１２に栄養剤を供給することが好ましい。栄養剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、炭素源、窒素源、その他無機塩類等が挙げられる。
【００４９】
本実施形態では、アルキルアンモニウム塩含有排水を生物処理するに当たり、反応槽１６内の水温を２０℃以上となるように温度調整することが好ましく、２８〜３５℃の範囲となるように温度調整することがより好ましい。嫌気性生物処理によるアルキルアンモニウム塩の分解は、２０℃未満でも可能であるが、２０℃未満であると、分解反応速度が低下してしまうため、水温を上記範囲に調整することが好ましい。上記温度調整方法は、特に制限されるものではないが、例えば、蒸気を調整槽１２に供給することで、反応槽１６内の水温を調整してもよいし、反応槽１６にヒータを設置して、ヒータの熱により反応槽１６内の水温を調整しても良い。また、例えば、加温した希釈水を供給することで、反応槽１６内の水温を調整してもよい。また、例えば、アルキルアンモニウム塩の分解によりメタンガスが発生するが、通常の嫌気処理同様に脱硫処理を実施後、メタンガスボイラーで熱エネルギとして回収し、該熱エネルギを反応槽１６に供給し、水温を調整してもよい。ここで、上記範囲に反応槽１６内の水温を調整する際には、アルキルアンモニウム塩含有排水中のアルキルアンモニウム塩濃度を２００００ｍｇ／Ｌ以下、アンモニウムイオン濃度を５０００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。
【００５０】
本実施形態において嫌気性処理する排水として、アルキルアンモニウム塩含有排水を例に説明したが、炭素数６以下の有機物含有排水でも同様に嫌気性処理が可能である。
【００５１】
半導体製造工場等の純水、超純水を使用する工程等から排出されるアルキルアンモニウム塩含有排水や炭素数６以下の有機物含有排水（例えば、イソプロピルアルコール、モノエタノールアミン等）を処理する上で、従来の嫌気性生物処理方法では、立ち上げ時のグラニュール汚泥の生成、立ち上げ後のグラニュール汚泥の維持（すなわち、グラニュール汚泥の微細化の抑制）、長期的な処理性能の維持に問題がある。また、嫌気性生物処理方法以外の従来の処理方法としては、蒸留濃縮処理、イオン交換樹脂を用いた処理、膜処理等の各種の処理方法が提案されているが、経済面、運転管理面、環境面に問題がある。しかし、本実施形態のように、半導体製造工場等の純水、超純水を使用する工程等から排出されるアルキルアンモニウム塩含有排水や炭素数６以下の有機物含有排水でも、糖蜜を添加することで、例えば、立ち上げ時のグラニュール汚泥の生成、立ち上げ後のグラニュール汚泥の維持、長期的に安定した処理を実現すると共に、経済面、運転管理面、環境面においても良好な嫌気性生物処理を実現することが可能となる。ここで、本明細書における半導体製造工場から排出される排水には、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体や液晶パネル等の製造等を行う工場から排出される排水が含まれる。
【００５２】
本実施形態の処理対象となるアルキルアンモニウム塩は、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド、メチルトリエチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルエチルアンモニウムハイドロオキサイド、ジメチルジエチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリメチル（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド（即ち、コリン）、トリエチル（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド、ジメチルジ（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド、ジエチルジ（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド、メチルトリ（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド、エチルトリ（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド、テトラ（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド、及びその塩類等が挙げられる。本実施形態では、特に、半導体製造工場等から排出されるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）、トリメチル（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムハイドロオキサイド（即ち、コリン）の処理に好適である。
【００５３】
本実施形態の処理対象は、炭素数６以下の有機物の処理にも適用可能であり、例えば、炭素数６以下の上記アルキルアンモニウム塩、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メタノール、モノエタノールアミン、酢酸、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等が挙げられる。
【００５４】
図２は、本実施形態に係る嫌気性生物処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図２に示す嫌気性生物処理装置２において、図１に示す嫌気性生物処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示す嫌気性生物処理装置２には、反応槽１６の後段に分離槽１８が設置され、分離槽１８により分離された汚泥を必要に応じて反応槽１６に返送する返送ライン４８が設けられている。返送ライン４８は分離槽１８と反応槽１６との間に設けられている。上記構成により、生物処理の立ち上げ時、原水変動等によって処理水に流出した汚泥を分離槽１８で回収し、再び返送ライン４８から反応槽１６に戻すことが可能となる。分離槽１８としては、例えば、凝集剤を添加して処理する凝集沈殿処理、加圧浮上処理等、特に制限されるものではない。また、処理水の発泡が著しい場合には、分離槽１８に供給される際等において、消泡剤を添加することが好ましい。
【００５５】
また、アルキルアンモニウム塩含有排水に、レジスト、界面活性剤等のＳＳ成分が含まれている場合には、反応槽１６の前段に、ＳＳ成分を分離除去することができる分離槽をさらに設置することが好ましい。アルキルアンモニウム塩含有排水を反応槽１６で処理するに当たり、レジストや界面活性剤が混入していても、生物処理に影響を与えることはないため、特に事前除去等の処理は必要ではないが、分離槽を設置することにより、ＳＳ成分による処理装置の詰まり等を防止することができる。
【００５６】
図３は、本実施形態に係る嫌気性生物処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図３に示す嫌気性生物処理装置３において、図２に示す嫌気性生物処理装置２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す嫌気性生物処理装置３の反応槽１６内には担体５０が充填される。生物処理の立ち上げを行う際に、反応槽１６内に担体５０を充填することにより、グラニュール汚泥の形成、保持、生物処理の立ち上げ期間の短縮、排水の処理安定性を向上させることができる。本実施形態で用いられる担体の種類は、特に制限されるものではないが、例えば、ポリウレタン等のスポンジ担体、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のゲル担体、繊維状担体、不織布成型品、ポリプロピレン製等の成型品等が挙げられる。成型品の形態としては、特に制限されるものではなく、例えば、ハニカム型、Ｖ型等の網状骨格体、網状マット状、網様パイプ状、網様ボール状等様々な形態が可能である。また、図示はしていないが担体を充填した反応槽内上部に気固液分離装置を設置することがより好ましい。
【００５７】
また、アルキルアンモニウム塩含有排水を反応槽１６で生物処理した処理水には、アンモニア性窒素が含有されているため、反応槽１６の後段には、窒素処理槽を設置することが好ましい。窒素処理槽としては、一般的に知られている窒素処理装置であればよく、例えば、硝化−脱窒−再酸化処理、亜硝酸化−アナモックス処理等の生物処理又はアンモニア蒸留、ストリッピング処理等の物理化学処理等を行うことができる装置が挙げられる。また、処理水を一部循環して排水と混合し、ストリッピング処理後にＴＭＡＨ処理することにより、後段での窒素生物処理の負荷を下げることもできる。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例および参考例を挙げ、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。
【００５９】
（実施例）
半導体工場から排出されたＴＭＡＨ含有の実排水を２０００ｍｇＴＭＡＨ／Ｌになるように調整し、内容積０．８Ｌのカラムに種汚泥として嫌気性汚泥（汚泥濃度２５１４８ｍｇ／Ｌ）をカラムの半量添加後、上記実排水を５ｋｇＴＭＡＨ／ｍ３／ｄの負荷で通水した。通水時の温度は３５℃、ｐＨは７〜８となるように調整した。また、栄養剤（オルガノ（株）製のオルガミンＮＰ−５１）、微量元素（オルガノ（株）製のオルガミン１０を１．２ｍＬ／Ｌ）、Ｎｉ、Ｃｏ（各０．１ｍｇ／Ｌ）添加した。また、廃糖蜜（原料としてさとうきび及び甘藷）を２００ｍｇ／Ｌ（５７ｍｇＣ／Ｌ、ＴＯＣ比でＴＭＡＨに対して５．３％）となるように、立ち上げ時から連続して上記実排水に添加した。実施例で使用した廃糖蜜の成分は、糖度３０〜４０％以上、純糖率３５％以上、還元糖１５％以上、純糖分５５％以上である。その他の成分を表１に示す。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
（比較例１）
比較例１は、糖蜜を添加しないこと以外は実施例と同様の処理を行った。
【００６２】
（比較例２）
比較例２は、糖蜜の代わりに塩化第二鉄（無機凝集剤）を１９ｍｇ／Ｌ（鉄として６．５ｍｇＦｅ／Ｌ）となるように添加したこと以外は実施例と同様の処理を行った。
【００６３】
（比較例３）
比較例３は、糖蜜の代わりにカチオンポリマー（高分子凝集剤：オルガノ（株）製ＯＸ−６０６）を０．５ｍｇ／Ｌ添加したこと以外は実施例と同様の処理を行った。
【００６４】
図４は、通水前及び通水日数３６日後の汚泥粒径を示す図である。図５は、通水前の汚泥、通水日数３６日後の実施例及び比較例１〜３の汚泥の５０倍拡大写真を示す図である。図６は、通水前と通水日数５５日後のカラム内の汚泥濃度を示す図である。図７は、通水前と通水日数５５日後のカラム内の汚泥界面高さを示す図である。
【００６５】
図４及び図５から判るように、実施例は比較例１〜３に比べて汚泥の粒径が大きくなっており、グラニュール化が促進されていることを確認した。また、図６及び図７から判るように、実施例は比較例１〜３に比べて汚泥濃度、汚泥界面高さが増加しており、カラム内に維持した汚泥量が増加していることを確認した。特に、従来メタノールの嫌気処理において有効とされていたカチオンポリマーの添加効果が明確ではなかったのに対し、本実施例の効果は明確であり、グラニュールの形成促進、維持に非常に有効であることを確認した。
【符号の説明】
【００６６】
１〜３  嫌気性生物処理装置、１０  原水第１ライン、１２  調整槽、１４  原水第２ライン、１６  反応槽、１８  分離槽、２０  処理水排出ライン、２２  ガス排出ライン、２４  処理水循環ライン、２６  糖蜜貯槽、２８  糖蜜供給ライン、３０  栄養剤貯槽、３２  栄養剤供給ライン、３４  ｐＨ調整剤貯槽、３６  ｐＨ調整剤供給ライン、３８撹拌装置、４０ａ，４０ｂ  仕切り板、４２  固液分離部、４４  連通路、４６  処理水取出部、４８  返送ライン、５０  担体。
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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