(57)【要約】【課題】電子デバイス製造工場、その他各種の分野から排出される高濃度ないし低濃度有機物含有排水をＲＯ膜分離装置を用いて処理・回収する際、ＲＯ膜分離装置内での有機物の膜面付着によるフラックスの低下、バイオファウリングを防止して長期にわたり安定な処理を行うと同時に、水中ＴＯＣ濃度を効率的に低減して高水質の処理水を得る。【解決手段】有機物含有排水にアルカリを添加してｐＨ９．５以上に調整して第１ＲＯ膜分離装置２に通水した後、アルカリを添加して再びｐＨを９．５以上に調整して、第２ＲＯ膜分離装置３に通水する。ＲＯ給水のｐＨを９．５以上にすることによりＲＯ膜分離装置２，３でのバイオファウリングを防止し、非イオン性界面活性剤の膜面付着を防止してフラックスの低下を防止する。２段ＲＯ膜分離処理を行うことによりＴＯＣ値を低減する。【選択図】図１
2005081268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有排水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第１のｐＨ調整工程と、
該第１のｐＨ調整工程で得られたｐＨ調整水を逆浸透膜分離処理する第１の膜分離処理工程と、
該第１の膜分離処理工程の透過水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第２のｐＨ調整工程と、
該第２のｐＨ調整工程で得られたｐＨ調整水を逆浸透膜分離処理する第２の膜分離処理工程と、
を備えてな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、該第１のｐＨ調整工程及び／又は第２のｐＨ調整工程において、ｐＨを１０．５以上に調整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３】
有機物含有排水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第１のｐＨ調整手段と、
該第１のｐＨ調整手段で得られたｐＨ調整水が導入される第１の逆浸透膜分離装置と、
該第１の逆浸透膜分離装置の透過水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第２のｐＨ調整手段と、
該第２のｐＨ調整手段で得られたｐＨ調整水が導入される第２の逆浸透膜分離装置と、
を備えてなる有機物含有排水の処理装置。
【請求項４】
請求項３において、該第１のｐＨ調整手段及び／又は第２のｐＨ調整手段において、ｐＨを１０．５以上に調整する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、電子デバイス製造工場等から排出される高濃度ないし低濃度有機物（ＴＯＣ）含有排水を逆浸透（ＲＯ）膜分離装置を用いて処理・回収する際、ＲＯ膜分離装置内での有機物の膜面付着によるフラックスの低下や、バイオファウリングを防止して長期にわたり安定な処理を行うと同時に、水中ＴＯＣ濃度を効率的に低減して高水質の処理水を得る有機物含有排水の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境基準ないし水質基準は益々厳しくなる傾向にあり、放流水についても高度に浄化することが望まれている。一方で、水不足解消の目的から、各種の排水を回収して再利用するためにも、高度な水処理技術の開発が望まれている。
【０００３】
このような状況において、ＲＯ膜分離処理は水中の不純物（イオン類、有機物、微粒子など）を効果的に除去することが可能であることから、近年、多くの分野で使用されるようになってきた。例えば、半導体製造プロセスから排出されるアセトン、イソプロピルアルコールなどを含む高濃度ＴＯＣあるいは低濃度ＴＯＣ含有排水を回収して再利用する場合、これをまず生物処理してＴＯＣ成分を除去し生物処理水をＲＯ膜処理して浄化する方法が広く採用されている（例えば、特開２００２−３３６８８６号公報）。
【０００４】
しかしながら、近年、生物処理排水をＲＯ膜分離装置に通水した場合、微生物による有機物分解で生成される生物代謝物により、ＲＯ膜の膜面が閉塞され、フラックスが低下するという問題が顕在化し始めるようになってきた。
【０００５】
一方、生物処理を用いず、これらのＴＯＣ含有排水を直接ＲＯ膜分離装置に通水した場合には、ＲＯ膜分離装置に流入するＴＯＣ濃度が高いため、ＲＯ膜分離装置内では微生物が繁殖しやすい環境となる。そこでＲＯ膜分離装置内でのバイオファウリングを抑制する目的から、通常はＴＯＣ含有排水にスライムコントロール剤を多量に添加することが行われているが、スライムコントロール剤は高価であるため、より安価なバイオファウリング抑制方法が求められている。
【０００６】
また、電子デバイス製造工場から排出される排水には、ＲＯ膜分離装置の膜面に付着し、フラックスを低下させる恐れのある非イオン性界面活性剤が混入する場合があるため、従来、このような非イオン性界面活性剤含有排水には、ＲＯ膜分離処理を適用することはできなかった。
【０００７】
なお、特開平１１−１２８９２３号公報には、ホウ素含有水にアルカリを添加してｐＨ９．２以上とした後ＲＯ膜分離処理し、その透過水にアルカリを添加してｐＨ９．２以上とした後ＲＯ膜分離処理することによりホウ素を除去する方法が記載されている。しかし、この方法はホウ素濃度の低減を目的とするものであって、有機物の除去については全く記載がなく、しかも、実施例で実際に採用されている調整ｐＨ値も９．２であり、本発明の有機物の高度処理技術とは異なるものである。
【特許文献１】特開２００２−３３６８８６号公報
【特許文献２】特開平１１−１２８９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、電子デバイス製造工場、その他各種の分野から排出される高濃度ないし低濃度有機物含有排水をＲＯ膜分離装置を用いて処理・回収する際、ＲＯ膜分離装置内での有機物の膜面付着によるフラックスの低下、バイオファウリングを防止して長期にわたり安定な処理を行うと同時に、水中ＴＯＣ濃度を効率的に低減して高水質の処理水を得る有機物含有排水の処理方法及び処理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】
【０００９】
本発明の有機物含有排水の処理方法は、有機物含有排水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第１のｐＨ調整工程と、該第１のｐＨ調整工程で得られたｐＨ調整水を逆浸透膜分離処理する第１の膜分離処理工程と、該第１の膜分離処理工程の透過水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第２のｐＨ調整工程と、該第２のｐＨ調整工程で得られたｐＨ調整水を逆浸透膜分離処理する第２の膜分離処理工程と、を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の有機物含有排水の処理装置は、有機物含有排水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第１のｐＨ調整手段と、該第１のｐＨ調整手段で得られたｐＨ調整水が導入される第１の逆浸透膜分離装置と、該第１の逆浸透膜分離装置の透過水にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整する第２のｐＨ調整手段と、該第２のｐＨ調整手段で得られたｐＨ調整水が導入される第２の逆浸透膜分離装置と、を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、第１のＲＯ膜分離装置に導入する被処理水（以下「第１ＲＯ給水」と称す場合がある。）のｐＨを９．５以上に調整して第１段目のＲＯ膜分離装置（以下「第１ＲＯ膜分離装置」と称す場合がある。）に通水した後、この第１ＲＯ膜分離装置の透過水（以下「第１ＲＯ透過水」と称す場合がある。）にアルカリを添加してｐＨを９．５以上に調整し、この水を第２段目のＲＯ膜分離装置（以下「第２ＲＯ膜分離装置」と称す場合がある。）の給水（以下「第２ＲＯ給水」と称す場合がある。）に通水する。
【００１２】
第１ＲＯ給水のｐＨを９．５以上に調整する理由は以下の通りである。
【００１３】
即ち、微生物はアルカリ性域では生息することができない。そのため、ＲＯ給水のｐＨを９．５以上調整することにより、ＲＯ膜分離装置内において、栄養源はあるが微生物が生息できない環境を作り出すことが可能となり、従来のような高価なスライムコントロール剤の添加を必要とすることなく、ＲＯ膜分離装置でのバイオファウリングを抑制することができる。
【００１４】
また、フラックスを低下させる恐れのある非イオン性界面活性剤はアルカリ性領域では膜面から脱着することが知られており、ＲＯ給水のｐＨを９．５以上にすることによりＲＯ膜面へのこれらの成分の付着を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、第２ＲＯ給水のｐＨを９．５以上に調整する理由は以下の通りである。
【００１６】
即ち、被処理水のＴＯＣ濃度が高くなればなるほど第１ＲＯ透過水のＴＯＣ値は悪化し、この透過水を回収、再利用するにあたりＴＯＣが無視できない程度となる。そこで、本発明では、よりＴＯＣが低減化された処理水を得る手段として、ＲＯ膜分離装置を２段直列に並べ、２段ＲＯ処理方式を採用するが、ｐＨ９．５以上に調整した第１ＲＯ給水を第１ＲＯ膜分離装置で処理して得られた第１ＲＯ透過水をそのまま第２ＲＯ膜分離装置に通水すると、第２ＲＯ膜分離装置が微生物によるバイオファウリング又は非イオン性界面活性剤の膜面付着により膜面閉塞を起こす恐れがある。即ち、ｐＨ９．５以上の第１ＲＯ給水をＲＯ膜分離処理して得られる第１ＲＯ透過水のｐＨは通常８．０〜９．０程度であり、バイオファウリングや非イオン性界面活性剤の膜面付着を引き起こす。そこで、このようなトラブルを抑制する目的から、第１ＲＯ透過水のｐＨを再び９．５以上に調整して第２ＲＯ給水とする必要がある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の有機物含有排水の処理方法及び処理装置によれば、電子デバイス製造工場、その他各種の分野から排出される高濃度ないし低濃度有機物含有排水、特に非イオン性界面活性剤を含有する排水をＲＯ膜分離装置を用いて処理・回収する際、ＲＯ膜分離装置内での有機物の膜面付着によるフラックスの低下、バイオファウリングを防止して長期にわたり安定な処理を行うと同時に、水中ＴＯＣ濃度を効率的に低減して高水質の処理水を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して本発明の有機物含有排水の処理方法及び処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の有機物含有排水の処理方法及び処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００２０】
タンク１を経て導入される原水（有機物含有排水）に、まずアルカリ剤を添加してｐＨ９．５以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１０．５以上、例えばｐＨ１０．５〜１１に調整して第１ＲＯ膜分離装置２に導入する。ここで使用するアルカリ剤としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど、原水のｐＨを９．５以上に調整できる無機物系アルカリ剤であれば良く、特に限定されない。
【００２１】
第１ＲＯ膜分離装置２の透過水は、次いでアルカリ剤を添加してｐＨ９．５以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１０．５以上、例えばｐＨ１０．５〜１１に調整して第２ＲＯ膜分離装置３に導入する。ここで使用するアルカリ剤としても水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど、原水のｐＨを９．５以上に調整できる無機物系アルカリ剤であれば良く、特に限定されない。
【００２２】
なお、第１，第２ＲＯ膜分離装置２，３の濃縮水は必要に応じて酸を添加してｐＨ中性に調整した後、系外へ排出される。
【００２３】
第１，第２ＲＯ膜分離装置２，３のＲＯ膜としては耐アルカリ性を有するもの、例えば、ポリエーテルアミド複合膜、ポリビニルアルコール複合膜、芳香族ポリアミド膜などが好適に使用される。このＲＯ膜は、スパイラル型、中空糸型、管状型等、いかなる型式のものであっても良い。
【００２４】
図１に示すように、原水をｐＨ９．５以上に調整した後ＲＯ膜分離処理し、その後再びｐＨを９．５以上に調整して２段目ＲＯ膜分離処理することにより、ＲＯ膜分離装置２，３におけるフラックスの低下を引き起こすことなく、長期に亘り安定な処理を行って、ＴＯＣが高度に除去された高水質処理水を得ることができる。
【００２５】
なお、図１は、本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。例えば、ＲＯ膜分離装置による処理は２段処理に限らず、３段以上の多段処理であっても良い。また、電子デバイス製造工場から排出されるＴＯＣ含有排水等では、基本的にはスケールの原因となるカルシウムイオンなどが混入するケースは少ないが、原水中にカルシウムイオンなどが混入する場合は、ＲＯ膜分離装置の前段に軟化装置を設置しても良い。また、ｐＨ調整のための混合槽を設けても良い。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例、比較例及び実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２７】
実施例１
非イオン系界面活性剤を含む電子デバイス製造工場排水（ｐＨ７．２，ＴＯＣ１０ｍｇ）を原水としてＮａＯＨを添加してｐＨ１０．５とした後、ＲＯ膜分離装置（日東電工製低圧芳香族ポリアミド型ＲＯ膜「ＮＴＲ−７５９」）で回収率９０％の条件で１段目ＲＯ膜分離処理を行った。このＲＯ透過水（ｐＨ９．２）にＮａＯＨを添加して再びｐＨ１０．５に調整した後、ＲＯ膜分離装置（日東電工製超低圧芳香族ポリアミド型ＲＯ膜「ＥＳ−２０」）で回収率９０％の条件で２段目ＲＯ膜分離処理を行った。
【００２８】
このときの第１段目ＲＯ膜分離装置のフラックスとＲＯ濃縮水中の生菌数の経時変化を調べ、結果を図２，３に示した。
【００２９】
なお、各ポイントでのＴＯＣ値は表１に示す通りであった。
【００３０】
【表１】
2005081268.tif 000003
【００３１】
比較例１
第１，第２ＲＯ給水のｐＨを７としたこと以外は実施例１と同条件で処理を行い、第１段目ＲＯ膜分離装置の膜フラックスとＲＯ濃縮水中の生菌数の経時変化をそれぞれ図２，３に示した。
【００３２】
比較例２
第１，第２ＲＯ給水のｐＨを７とし、第１ＲＯ給水にイソチアゾリン系スライムコントロール剤（栗田工業（株）製「クリバータＥＣ−５０３」）を５ｍｇ／Ｌ添加したこと以外は実施例１と同条件で処理を行い、ＲＯ膜分離装置の膜フラックスと生菌数の経時変化をそれぞれ図２，３に示した。
【００３３】
図２より明らかな通り、実施例１においては通水開始５００ｈｒ後においてもフラックスの低下は観測されなかったのに対し、比較例１では通水開始３００ｈｒ後ですでに初期フラックスに対し半分程度に減少した。また、スライムコントロール剤を添加した比較例２においても通水開始３００ｈｒで初期フラックスの６０％程度に低下した。
【００３４】
また、図３より、実施例１及び比較例２においては、生菌数の増加は観測されなかったのに対し、比較例１では通水時間の増加と共に生菌数が増加している。
【００３５】
以上の結果から、比較例１においてはＲＯ膜内での微生物の繁殖及び非イオン性界面活性剤の膜面付着の相乗効果によりフラックスが低下し、比較例２ではスライムコントロール剤の添加により微生物の繁殖は抑制できても、非イオン性界面活性剤の膜面付着によりフラックスが低下するが、本発明に係る実施例１では、ＲＯ膜分離装置内での微生物の繁殖及び非イオン性界面活性剤の膜面付着の両方を同時に抑制できることが明らかである。
【００３６】
なお、図２，３は、第１段目ＲＯ膜分離装置のフラックスと生菌数の経時変化を示したが、第２段目ＲＯ膜分離装置についても、第１段目ＲＯ膜分離装置とほぼ同様の傾向を示し、第２ＲＯ給水のｐＨを１０．５とした実施例１では、第２段目ＲＯ膜分離装置においても、微生物の繁殖及び非イオン性界面活性剤の膜面付着の両方を同時に抑制でき、フラックスは通水開始５００ｈｒ後においても低下しなかったが、第２ＲＯ給水のｐＨを７とした比較例１，２では経時によるフラックスの低下、生菌数の増加が認められ、通水開始３００ｈｒ後にはフラックスは初期フラックスの８０％程度にまで低下した。
【００３７】
また、表１より明らかな通り、第１ＲＯ透過水中には０．５ｍｇ／ＬあったＴＯＣ値が、２段目ＲＯ膜分離処理により０．０５ｍｇ／Ｌ程度に低減しており、２段ＲＯ膜分離処理を行うことにより、更なるＴＯＣ値の低減化を図れることが分かる。
【００３８】
実験例１
非イオン系界面活性剤を含む電子デバイス製造工場排水（ｐＨ７．２，ＴＯＣ１０ｍｇ）を原水としてＮａＯＨを添加してｐＨを９．５（Ｎｏ．１）、９．２（Ｎｏ．２）、９（Ｎｏ．３）又は８．５（Ｎｏ．４）とした後、ＲＯ膜分離装置（日東電工製低圧芳香族ポリアミド型ＲＯ膜「ＮＴＲ−７５９」）で回収率９０％の条件でＲＯ膜分離処理を行った。このときの各ＲＯ膜分離装置におけるフラックスの経時変化を調べ、結果を図４に示した。
【００３９】
図４よりＲＯ給水のｐＨを９．５以上とすることにより非イオン性界面活性剤の膜面付着及び微生物の増殖によるバイオファウリングを抑え、ＲＯ膜分離装置のフラックスの低下を抑制できることがわかる。なお、ＲＯ給水をｐＨ９．２としたＮｏ．２の結果から、前述の特開平１１−１２８９２３号公報の技術を適用しても、有機物含有排水の長期安定処理は不可能であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、電子デバイス製造分野、半導体製造分野、その他の各種産業分野で排出される高濃度ないし低濃度ＴＯＣ含有排水の放流、又は回収・再利用のための水処理に有効に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の有機物含有排水の処理方法及び処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】実施例１及び比較例１，２における第１段目ＲＯ膜分離装置のフラックスの経時変化を示すグラフである。
【図３】実施例１及び比較例１，２における第１段目ＲＯ膜分離装置の生菌数の経時変化を示すグラフである。
【図４】実験例１におけるＲＯ膜分離装置のフラックスの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１  タンク
２  第１ＲＯ膜分離装置
３  第２ＲＯ膜分離装置
【図１】
2005081268.tif 000004
【図２】
2005081268.tif 000005
【図３】
2005081268.tif 000006
【図４】
2005081268.tif 000007