(57)【要約】【課題】有機物含有排水を嫌気性生物処理及び逆浸透膜処理によって、効率よく処理することができる有機物含有排水の処理方法を提供する。【解決手段】有機物含有排水を嫌気性生物処理し、この嫌気性生物処理により得られた処理液を第１の膜分離液で膜分離し、この第１の膜分離からの透過水を逆浸透膜で処理する有機物含有排水の処理方法において、該第１の膜分離手段からの透過水を脱炭酸処理した後、好ましくはアンモニアストリッピング処理し、その後、前記逆浸透膜で処理する。【選択図】図１
2011212585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有排水を嫌気性生物処理し、この嫌気性生物処理により得られた処理水を第１の膜分離手段で膜分離し、この第１の膜分離手段からの透過水を逆浸透膜で処理する有機物含有排水の処理方法において、
該第１の膜分離手段からの透過水を脱炭酸処理した後、前記逆浸透膜で処理することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の膜分離手段からの透過水をｐＨ９．５以下で曝気又は減圧処理することにより脱炭酸処理を行うことを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、脱炭酸処理した水にアルカリを添加してｐＨ９．５以上として前記逆浸透膜で処理することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項４】
請求項３において、脱炭酸処理した水にアルカリを添加してｐＨ９．５以上とした後、曝気してアンモニアを除去し、その後、前記逆浸透膜で処理することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項５】
有機物含有排水を嫌気性生物処理する嫌気性生物処理手段と、該嫌気性生物処理手段からの処理水を膜分離する第１の膜分離手段と、
該第１の膜分離手段からの透過水を処理する逆浸透膜装置と
を有する有機物含有排水の処理装置において、
該第１の膜分離手段からの処理水を脱炭酸手段で脱炭酸処理した後、前記逆浸透膜装置で処理することを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【請求項６】
請求項５において、前記脱炭酸手段からの脱炭酸水に対しｐＨ９．５以上となるようにアルカリを添加するアルカリ添加手段を備えたことを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【請求項７】
請求項６において、前記脱炭酸手段からの脱炭酸水に対しｐＨ９．５以上となるようにアルカリを添加した後、曝気してアンモニアを除去するアンモニア除去手段を備えたことを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機物含有排水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造、液晶製造等の電子産業工場においては、イソプロピルアルコール、メタノールなどのアルコール類、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなどの窒素含有有機物、ジメチルスルホキシドのような硫黄含有有機物がプロセス工程において、洗浄剤、剥離剤などとして使用されている。近年、これら電子産業工場では、有機物を含む排水を生物処理し、その処理水を純水製造の原料として用いる水回収が進んでいる。
【０００３】
生物処理水を純水製造に再利用する場合、処理水を固液分離装置で処理して微生物体を分離した後、逆浸透膜分離装置で脱塩処理することがある（例えば、特開２００７−１７５５８２号公報）。また、特開２００９−１４８７１４号公報には、有機物含有排水を嫌気ＭＢＲ（メンブレンバイオリアクター）で処理し、処理水を直接ＲＯ（逆浸透膜）装置に供給して排水回収する方法が記載されている。特開２００２−３３６８８６号公報には、有機物含有排水を生物活性炭で処理した後、逆浸透膜処理することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７５５８２号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８７１４号公報
【特許文献３】特開２００２−３３６８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
嫌気ＭＢＲは簡単な構成で汚泥を固液分離できるため、特開２００９−１４８７１４の様に処理水を直接ＲＯに供給できるが、嫌気ＭＢＲ処理水には、炭酸、アンモニウムイオン、硫化物イオンが高濃度に含まれていることが多く、ＲＯの塩類負荷が高くなるため、ＲＯのフラックスが低くなってしまう。また、これらアンモニア、炭酸、硫化水素は、処理水の通常のｐＨである７〜８においては非解離で存在するものが多く、低分子量であるためＲＯ膜を透過し、回収水に残留してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、有機物含有排水を嫌気性生物処理及び逆浸透膜処理によって、効率よく処理することができる有機物含有排水の処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の有機物含有排水の処理方法は、有機物含有排水を嫌気性生物処理し、この嫌気性生物処理により得られた処理水を第１の膜分離手段で膜分離し、この第１の膜分離手段からの透過水を逆浸透膜で処理する有機物含有排水の処理方法において、該第１の膜分離手段からの透過水を脱炭酸処理した後、前記逆浸透膜で処理することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の有機物含有排水の処理方法は、請求項１において、前記第１の膜分離手段からの透過水をｐＨ９．５以下で曝気又は減圧処理することにより脱炭酸処理を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の有機物含有排水の処理方法は、請求項１又は２において、脱炭酸処理した水にアルカリを添加してｐＨ９．５以上として前記逆浸透膜で処理することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の有機物含有排水の処理方法は、請求項３において、脱炭酸処理した水にアルカリを添加してｐＨ９．５以上とした後、曝気してアンモニアを除去し、その後、前記逆浸透膜で処理することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の有機物含有排水の処理装置は、有機物含有排水を嫌気性生物処理する嫌気性生物処理手段と、該嫌気性生物処理手段からの処理水を膜分離する第１の膜分離手段と、該第１の膜分離手段からの透過水を処理する逆浸透膜装置とを有する有機物含有排水の処理装置において、該第１の膜分離手段からの処理水を脱炭酸手段で脱炭酸処理した後、前記逆浸透膜装置で処理することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６の有機物含有排水の処理装置は、請求項５において、前記脱炭酸手段からの脱炭酸水に対しｐＨ９．５以上となるようにアルカリを添加するアルカリ添加手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７の有機物含有排水の処理装置は、請求項６において、前記脱炭酸手段からの脱炭酸水に対しｐＨ９．５以上となるようにアルカリを添加した後、曝気してアンモニアを除去するアンモニア除去手段を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
嫌気性生物処理水を脱炭酸したり、あるいはさらに脱アンモニア処理することにより、嫌気性生物処理水に溶解する主なイオンである炭酸イオン、硫化物イオン、アンモニウムイオンが減少し、ＲＯへの塩類負荷が大幅に低減され、ＲＯのフラックス（透過流束）を高くすることができる。
【００１５】
脱炭酸処理した脱炭酸水にアルカリを添加してｐＨ９．５以上の条件でＲＯ処理することにより、殺菌剤などの添加なしにＲＯ膜でのスライムの増殖が抑制されるうえに、界面活性剤などの有機物の吸着による汚染を少なくすることができる。また、前段で除去されなかった炭酸、硫化物も高ｐＨ条件では多くがイオンとして存在するため、ＲＯで高い除去率で除去され、回収水に残留することがなくなる。この際、予め脱炭酸処理しているので、嫌気性生物処理水のｐＨ緩衝能が低下しており、嫌気性生物処理水に直接にアルカリを添加するよりも少ない添加量でｐＨ９．５以上とすることができる。アルカリ添加量が少ないため、添加したアルカリによるＲＯへの塩類負荷も低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一例を示すフロー図である。
【図２】実施例及び比較例の結果を示すグラフである
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の有機物含有排水の処理方法及び装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、第１図は本発明方法及び装置の一例を示すフロー図である。
【００１８】
［有機物含有排水］
本発明において、処理対象となる有機物含有排水は、特に限定されるものではないが、例えば、電子産業排水、化学工場排水などが挙げられる。半導体、液晶などの電子部品製造プロセスでは、現像工程、剥離工程、エッチング工程、洗浄工程などから各種の有機性排水が多量に発生し、しかも排水を回収して純水レベルに浄化して再使用することが望まれているので、これらの排水は本発明の処理対象排水として適している。
【００１９】
このような有機物含有排水中の有機物は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エチルアルコールなどのアルコール類のほか、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などの有機態窒素、アンモニア態窒素を含有する有機性排水や、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの有機硫黄化合物などが例示されるが、これらに限定されない。
【００２０】
［嫌気性生物処理］
排水を嫌気的に生物処理するための嫌気性生物処理手段としては、有機物の分解効率に優れるものであれば良く、各種の嫌気性生物処理方式の生物反応槽が使用できる。
【００２１】
嫌気性生物処理手段は、酸生成反応とメタン生成反応とを同一槽で行う１槽式でも、各反応を別の槽で行う２槽式でも良い。各反応槽は浮遊方式（撹拌方式）、汚泥床方式（スラッジブランケット方式）など任意の方式でよく、また、担体添加型、造粒汚泥型であってもよい。
【００２２】
嫌気性生物処理手段としては特に限定されないが、ＵＡＳＢ（上向流式嫌気性スラッジブランケット）やＭＢＲ（メンブレンバイオリアクター）方式、特にＭＢＲ方式の反応槽が、高負荷運転が可能であることから好ましい。
【００２３】
嫌気槽のＣＯＤＣｒ負荷は１〜３０ｋｇ／ｍ３・ｄ、特には２〜１０ｋｇ／ｍ３・ｄが好ましい。嫌気槽の温度は２５〜４０℃、もしくは４５〜６０℃が好ましく、ＨＲＴは６〜７２ｈｒ程度、特には１２〜４８ｈｒが好ましい。
【００２４】
嫌気性生物処理水の固液分離を行う手段としては膜分離が好適である。この膜は、ＭＦ、ＵＦ、もしくはＮＦ（ナノフィルタ）膜が好適である。膜形状は平膜、チューブラ膜、中空糸膜などのいずれでもよい。膜の配置も浸漬型、槽外型などのいずれであってもよい。
【００２５】
［脱炭酸処理］
本発明では、この嫌気性生物処理した後固液分離した嫌気性生物処理水を脱炭酸処理する。脱炭酸を行うには、嫌気性生物処理水に必要に応じキレート剤を添加した後、好ましくはｐＨ９．５以下、特に好ましくは８．０以下で曝気又は減圧吸引する。これにより、溶解している炭酸ガス、硫化水素が除去される。曝気する場合、用いるガスは、空気、窒素、酸素など、炭酸ガス、硫化水素を含まないガスであればよいが、望ましくは窒素ガスや、嫌気槽の発生ガスから炭酸ガスを除去したものなど、酸素を含まないガスがよい。良好に運転されている嫌気ＭＢＲ処理水のｐＨは７〜８であり、通常の場合、脱炭酸工程でのｐＨ調整は不要であるが、塩酸、硫酸などの無機酸を添加し、ｐＨを下げて脱炭酸処理しても良い。
【００２６】
嫌気性生物処理水が脱炭酸されることにより、この処理水のｐＨは（元の排水の種類にもよるが）、９前後まで上昇する。ｐＨが９．５を超えるようであれば酸を添加してｐＨ９．５以下に調整するのが好ましい。
【００２７】
なお、脱炭酸処理される水のｐＨが低いほど、脱炭酸処理により炭酸ガス及び硫化水素は除去されやすくなるが、後段でｐＨ９．５以上に調整するのに大量のアルカリが必要となり、不経済であるだけでなく、塩類濃度が上昇し、後段のＲＯの負荷となるため望ましくない。
【００２８】
［アンモニアストリッピング］
本発明では、脱炭酸した嫌気性生物処理水をＲＯ処理するのに先立って、ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリを添加し、ｐＨを９．５以上、望ましくは１０〜１１に調整した後、曝気することで溶解しているアンモニアを除去するのが好ましい。
【００２９】
このようにアンモニアストリッピングを行うことにより、後段のＲＯ処理の塩類負荷が低減され、ＲＯのフラックスが高くなる。また、ｐＨ９．５以上の高ｐＨの水をＲＯ処理することにより、殺菌剤を添加しなくてもＲＯ装置でのスライムの増殖が抑制されると共に、界面活性剤などの有機物の吸着による汚染を少なくすることができる。また、前段で除去されなかった炭酸、硫化物も高ｐＨ条件では多くがイオンとして存在するため、ＲＯで高い除去率が得られ、回収水に残留することがなくなる。予め脱炭酸処理しているので、処理水のｐＨ緩衝能が低くなっており、嫌気性生物処理水に直接アルカリを添加するよりも、アルカリ添加量が少なくて済む。添加アルカリが少ないので、ＲＯへの塩類負荷も低減される。
【００３０】
［プレフィルター］
上記のアンモニアストリッピング処理水は、プレフィルターで濾過された後、ＲＯ装置に供給されるのが好ましい。このプレフィルターとしてはＭＦ膜などを用いることができるが、これに限定されない。
【実施例】
【００３１】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３２】
［実施例１］
第１図に示すフロー（ただしプレフィルターは省略）に従って原水を処理した。主な条件は次の通りである。
＜原水＞
ＴＯＣ  ６００ｍｇ／Ｌ、ＴｈＯＤ  ２，４００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ  １５０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ  ３．０ｍｇ／Ｌ
有機物の組成
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド  １，０００ｍｇ／Ｌ
ジメチルスルホキシド  ２５０ｍｇ／Ｌ
＜嫌気ＭＢＲ＞
温度  ３７℃
実容量  １０Ｌ
ＨＲＴ  ９．５ｈｒ（ＴｈＯＤ負荷  ６ｋｇ／ｍ３・ｄ）
下水浄化汚泥を種汚泥として６ヶ月馴養
槽内ＭＬＳＳ  １２，０００ｍｇ／Ｌを維持するように汚泥を引き抜いて運転を継続する。
膜：内圧式槽外型チューブラＵＦ（孔径０．０３μｍ、日本ノリット製）
＜脱炭酸槽＞
ＨＲＴ  ３０ｍｉｎ
スケール分散剤（栗田工業製ウェルクリンＡ８０１）を３０ｐｐｍになるように添加
ｐＨ調整なし（８．８〜９．０で推移）
曝気：嫌気槽から発生するガスを水洗した後、鉄系脱硫剤で処理したガスを使用
ＣＯ２  ３％、Ｈ２Ｓ  １０ｐｐｍ
曝気量  ０．５Ｎｍ３／ｍ３／ｈｒ
温度：３０〜３３℃
＜アンモニアストリッピング槽＞
ＨＲＴ  ３０ｍｉｎ
２Ｎ  ＮａＯＨでｐＨ１０．５に調整
曝気：嫌気槽から発生するガスを水に通した後、鉄系脱硫剤を充填したカラムに通気したガスを使用
ＣＯ２  ３％、Ｈ２Ｓ  １０ｐｐｍ
曝気量  ０．５Ｎｍ３／ｍ３／ｈｒ
温度：３０〜３３℃
＜ＲＯ装置＞
平膜セル型ＲＯ装置（膜は日東電工（株）ＥＳ−２０を使用）
２Ｎ  ＮａＯＨでｐＨ１０．５に調整
圧力  １．５ＭＰａ
温度  ２５℃
【００３３】
嫌気ＭＢＲ処理水、脱炭酸処理水、アンモニアストリッピング処理水及びＲＯ処理水の水質を表１に示す。表１においてＩＣは無機炭素を表す。また、ＲＯ装置の透過流束（フラックス）の経時変化を第２図に示す。
【００３４】
【表１】
2011212585.tif 000003
【００３５】
［比較例１］
実施例１において、嫌気ＭＢＲ処理水のＵＦ透過水をそのまま（即ち、脱炭酸及びアンモニアストリッピングなしに）ＲＯ装置に供給した。それ以外は実施例１と同一条件にて処理を行った。このときのＲＯ給水及びＲＯ透過水の水質及びＲＯフラックスを表１及び第２図に示す。
【００３６】
表１に示すように、実施例１では、嫌気ＭＢＲ処理水中の炭酸、アンモニア、硫化物が低減されることで、ＲＯ給水の導電率が約３／４に低下した。その結果、第２図に示すように、１００時間通水後のＲＯフラックスは比較例１の０．４６ｍ／ｄに対し、実施例１では０．７０ｍ／ｄとなり、１．５倍に向上した。また、その過程で使用したＮａＯＨの量も比較例の２３．４ｍｍｏｌ／Ｌ−処理水に対し、実施例１では１４．３ｍｍｏｌ／Ｌであり、約６割に低減された。
【図１】
2011212585.tif 000004
【図２】
2011212585.tif 000005