(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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１２と、アルコール含有排水を濃縮するアルコール濃縮装置１０と、を備え、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、窒素含有排水の処理装置１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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手段と、
アルコール含有排水を濃縮する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。
【請求項２】
請求項１に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
前記アルコール濃縮手段は、超音波霧化手段を含むことを特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
前記アルコール濃縮手段は、前記アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理手段をさらに含み、
前記逆浸透膜処理手段により濃縮された濃縮水から、前記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を特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
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を特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
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を特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
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を特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項７】
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。
【請求項８】
請求項７に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
前記アルコール濃縮工程は、超音波霧化工程を含むことを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
前記アルコール濃縮工程は、前記アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理工程をさらに含み、
前記逆浸透膜処理工程により濃縮された濃縮水から、前記超音波霧化工程によって、濃縮されたアルコールと、処理水とを得ることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
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を特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
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を特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
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を特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３５５３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
前記窒素含有排水の処理装置において、前記アルコール濃縮手段は、超音波霧化手段を含むことが好ましい。
【００１２】
前記窒素含有排水の処理装置において、前記アルコール濃縮手段は、前記アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理手段をさらに含み、前記逆浸透膜処理手段により濃縮された濃縮水から、前記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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
前記窒素含有排水の処理方法において、前記アルコール濃縮工程は、超音波霧化工程を含むことが好ましい。
【００１８】
前記窒素含有排水の処理方法において、前記アルコール濃縮工程は、前記アルコール含有排水を濃縮する逆浸透膜処理工程をさらに含み、前記逆浸透膜処理工程により濃縮された濃縮水から、前記超音波霧化工程によって、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る窒素含有排水の処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアルコール濃縮装置として超音波霧化装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る生物処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る窒素含有排水の処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る窒素含有排水の処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【実施例】
【００７１】
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。
【００７２】
＜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。
【００７３】
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。
【００７４】
＜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。
【００７５】
＜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。
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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