(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾材として粒状の活性炭及び／又はアンスラサイトが充填された濾過層に、ＴＯＣ成分を含む原水を下向流で通水して、該濾材に付着した微生物により原水中のＴＯＣ成分を生物分解する方法において、
該原水のＴＯＣ成分濃度が１ｍｇ／Ｌ以下であり、
該原水に酸化剤として次亜塩素酸塩を有効成分濃度で０．５〜１００ｍｇ／Ｌ添加して前記濾過層に通水することを特徴とするＴＯＣ成分の生物分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原水を生物濾過層に通水して、原水中のＴＯＣ成分を生物分解する方法に係り、特に、生物濾過層への下向流通水を可能として生物濾過装置を小型化すると共に、その後の膜分離手段を不要とするＴＯＣ成分の生物分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程の使用済超純水（回収水）中には、少量の有機物、その他の不純物が含有されていることから、この回収水は、活性炭、逆浸透膜、紫外線酸化、生物処理等の処理を経て超純水製造用水として再使用されている。
【０００３】
このような回収水中に含まれる有機物の大部分は、メタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン等の有機溶媒であり、活性炭、逆浸透膜による完全除去は困難であることから、酸化剤を併用した紫外線酸化と生物処理が行われている。このうち、紫外線酸化はエネルギーコストが高くつくことから、最近では、生物処理による分解法が広く採用されつつある。
【０００４】
従来、ＴＯＣ成分の生物分解法としては、活性炭等の濾材を充填した濾過層に原水を上向流で通水し、濾材を流動させながら、原水中のＴＯＣ成分を濾材に付着した微生物に接触させて分解する方法が一般的である。
【０００５】
従来において、固定床ではなく、流動床で処理を行う理由は、固定床で処理を行うと、固定床の入口部表層（下向流通水の場合は最上層）で生物膜が生成し、生成した生物膜により濾材同士が固着して通水不可能となるためである。しかも、このように生物膜が形成されると、通常の水逆洗では、これを除去することが難しく、回復は非常に困難であった。
【０００６】
特開平５−６４７８２号公報には、濾過層に形成された生物膜を次亜塩素酸ナトリウムを含む水で定期的に逆洗することにより除去することが記載されているが、このような逆洗を行っても、一旦生物膜が形成されるとその除去は非常に困難であった。
【０００７】
このようなことから、従来においては、生物膜の生成を防止するために、生物濾過層に原水を上向流通水することにより濾材を流動させる流動床での処理が行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流動床による処理では、
(1)  接触時間を長くとる必要があり、通水速度を上げることができないために、装置が大型化する。
(2)  菌体の流出量が多く、このため、生物濾過装置の後段に限外濾過膜分離装置等を設けて流出した菌体を除去する必要がある。
といった欠点があった。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、原水を生物濾過層に下向流通水して原水中のＴＯＣ成分を生物分解する方法において、濾過層表面の生物膜の生成を防止して、生物濾過装置の小型化を図ると共に、後段の膜分離手段を不要とするＴＯＣ成分の生物分解方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のＴＯＣ成分の生物分解方法は、濾材として粒状の活性炭及び／又はアンスラサイトが充填された濾過層に、ＴＯＣ成分を含む原水を下向流で通水して、該濾材に付着した微生物により原水中のＴＯＣ成分を生物分解する方法において、該原水のＴＯＣ成分濃度が１ｍｇ／Ｌ以下であり、該原水に酸化剤として次亜塩素酸塩を有効成分濃度で０．５〜１００ｍｇ／Ｌ添加して前記濾過層に通水することを特徴とする。
【００１１】
前述の如く、濾過層に原水を下向流で通水する場合、生物膜は濾過層の最上層部分に形成される。
【００１２】
本発明では、原水に酸化剤を添加して濾過層に通水するため、この最上層部分での生物膜の形成は防止される。そして、原水に添加された酸化剤は、この濾過層の最上層部分の菌体又は濾材の活性炭により分解されて無害化されるため、濾過層の内部の菌体活性は保持され、この濾過層内部の菌体により原水中のＴＯＣ成分は有効に分解除去される。
【００１３】
本発明では、このように下向流通水により固定床での処理が可能となることから、通水速度を高くとることができ、生物濾過装置を小型化することができる。また、菌体の流出が少ないため、流出した菌体の捕捉のための膜分離手段等を不要とすることができる。
【００１４】
本発明の方法は、ＴＯＣ成分濃度が１ｍｇ／Ｌ以下の原水の処理に有効である。
【００１５】
また、酸化剤としては次亜塩素酸塩を用いる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明のＴＯＣ成分の生物分解方法の実施の形態を示す系統図である。
【００１８】
原水は原水タンク１で酸化剤が添加された後、ポンプＰにより生物濾過塔２に下向流で通水されて処理される。
【００１９】
添加する酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の次亜塩素酸塩を用いる。Ｈ２Ｏ２やＯ３は微生物の酸素源ともなるため、濾過層内の微生物の増殖にも有効である。なお、酸化剤は２種以上を併用しても良く、酸化剤と殺菌剤とを併用しても良い。
【００２０】
酸化剤の添加量は、少な過ぎると生物膜の形成を防止し得ず、過度に多いと菌体活性に影響を及ぼしＴＯＣ成分の除去効率が低下することから、用いる酸化剤の酸化力や殺菌力に応じて適量を添加する。酸化剤はその有効成分濃度で０．５〜１００ｍｇ／Ｌ添加する。
【００２１】
生物濾過塔２は、塔内に、粒状の活性炭及び／又はアンスラサイトが濾材として充填された濾過層２Ａが形成されたものである。
【００２２】
この活性炭、アンスラサイトとしては、原水との接触効率、取り扱い性等の面から粒径１０〜３２メッシュ程度のものが好適である。
【００２３】
本発明では、このような濾過層２Ａに対して原水を下向流通水するため、上向流流動床処理の場合に比べて通水速度を高くとることができ、通水ＳＶ５〜５０ｈｒ−１程度での処理が可能である。
【００２４】
また、このような下向流処理を行うことで、生物濾過塔２の流出水（処理水）中への菌体の流出を防止することができることから、従来設備のような後段の膜分離装置を不要とした上で、後段の純水装置等への負荷の増大を引き起こすことなく、効率的なＴＯＣ成分の分解除去を行える。
【００２５】
なお、このように原水に酸化剤を添加して処理を行っても、濾過層２Ａの内部において生物膜が形成される恐れがある。即ち、前述の如く、原水に添加された酸化剤は濾過層２Ａの入口側（最上層）において微生物に分解されたり活性炭に吸着されて分解され、このため濾過層２Ａの内部においては菌体活性は保持され、ＴＯＣ成分の分解が行われるが、この濾過層２Ａ内部で菌体が増殖して生物膜を形成し、濾材同士を固着させて通水抵抗を大きくする恐れがある。
【００２６】
このため、本発明では、このような濾過層２Ａ内部の生物膜の形成を防止するために、定期的に空気逆洗や水逆洗を行うことが好ましい。この逆洗は、原水の通水条件や原水中の酸化剤濃度等によっても異なるが、０．５〜１０日間の原水の通水毎に１回の頻度で行うのが好ましい。
【００２７】
なお、本発明では、この逆洗は、生物膜の形成の予防のためと一部の過剰生物膜を除去するために行うものであり、既に生成した生物膜を完全剥離除去するためのものではないことから、特別な薬剤処理は不要であり、水又は空気による逆洗で十分な効果を得ることができる。
【００２８】
このような本発明のＴＯＣ成分の生物分解方法は、半導体製造工程の回収水のように、ＴＯＣ成分濃度が１ｍｇ／Ｌ以下の原水の処理に有効である。即ち、原水中のＴＯＣ成分濃度が１ｍｇ／Ｌを超える場合には、濾材が塊状になって通水負荷が過大となったり、塊形成のため表面積が小さくなって処理水ＴＯＣが悪化したり、生物体のリークにより後段の設備に負荷がかかるなど、本発明による効果を十分に得ることができない場合がある。
【００２９】
【実施例】
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。
【００３０】
実施例１
図１に示す方法に従って、低濃度ＴＯＣの実機回収原水（ＴＯＣ成分は主にＩＰＡ）に、ＮａＣｌＯを０．５ｍｇ／Ｌ添加し、生物濾過塔２に下向流で通水した。
この原水の水質は次の通りである。
［原水水質］
ｐＨ：３．８〜４．３
導電率：３．５〜４．８ｍＳ／ｍ
ＴＯＣ：１００〜１５０μｇ／Ｌ
生物濾過塔２には、新品のコール炭系活性炭（粒径１０〜３２メッシュ）を２５００ｍＬ充填し、原水は通水ＳＶ１０ｈｒ−１で下向流通水した。
【００３１】
このときの処理水（生物濾過塔２の流出水）のＴＯＣ濃度を調べ、ＴＯＣ除去率の経時変化を図２に示した。
【００３２】
図２に示されるように、通水初期は、活性炭で吸着処理できないＩＰＡの９０％以上が流出するが、通水開始より、３日程度で約３３％のＴＯＣ除去率、２１日で９０％のＴＯＣ除去率が得られた。また、この処理水中の生菌数の測定では、通水開始から３日後で８００個／ｍＬ程度であったものが、２１日後には、２００個／ｍＬまで減少していた。
【００３３】
この結果から、ＮａＣｌＯを含む原水を通水しても、担体である活性炭に生菌が担持され、ＴＯＣ除去に何ら阻害を受けることはなく、一方で生物膜の生成は防止され、長期に亘り安定にＴＯＣの生物分解が可能であることが確認された。
【００３４】
比較例１
実施例１において、原水にＮａＣｌＯを添加しなかったこと以外は同様にして処理を行ったところ、通水開始から１４日後に、処理水量が半減し、２５日後には濾過層の閉塞で通水不可能となった。
【００３５】
生物濾過塔を解体して内部を調べたところ、生物膜により濾材同士が固着したために、閉塞が起こったことが確認された。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、原水を生物濾過層に下向流通水するＴＯＣ成分の生物分解方法において、濾過層表面の生物膜の生成を防止することができる。このため、固定床による処理が可能となり、従来の流動床処理に比べて、生物濾過装置を小型化することができる。また、菌体の流出を防止することができるため、流出した菌体の捕捉のための後段の膜分離手段を不要とすることができ、設備の小型化、設備コストの低減、保守管理の軽減を図った上で、ＴＯＣ成分を効率的に分解除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＴＯＣ成分の生物分解方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】  実施例１におけるＴＯＣ除去率の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  原水タンク
２  生物濾過塔
２Ａ  濾過層
【図１】
0004608765.tif 000002
【図２】
0004608765.tif 000003