(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機物含有排水中の揮発性有機物を除去する方法において、
該排水を７５〜９５℃に調節する第１工程と、該第１工程で温度調節した水をガスと向流接触させる第２工程とを備え、
該第２工程におけるガスとの向流接触前の水に対する向流接触後の水の水温低下が１２℃以下であり、該ガスが空気又は窒素ガスであることを特徴とする揮発性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２工程における向流接触に供される水の流量に対するガス流量の割合（Ｇ／Ｌ比）が５０〜８０であることを特徴とする揮発性有機物含有排水の処理方法。
【請求項３】
揮発性有機物含有排水中の揮発性有機物を除去する装置において、
該排水を７５〜９５℃に調節する排水温度調節手段と、該排水温度調節手段の処理水をガスと向流接触させるガス向流接触手段とを備え、
該ガス向流接触手段は、該ガス向流接触手段の入口の水温に対する出口の水温低下を１２℃以下に調節するための水温差調節手段を備え、該ガスが空気又は窒素ガスであることを特徴とする揮発性有機物含有排水の処理装置。
【請求項４】
請求項３において、該ガス向流接触手段における向流接触に供される水の流量に対するガス流量の割合（Ｇ／Ｌ比）が５０〜８０であることを特徴とする揮発性有機物含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は揮発性有機物含有排水の処理方法及び処理装置に係り、特に、半導体製造工場等のプロセス排水の回収再利用に当たり、該排水中のアルコールやケトン類を効率的に除去して水回収する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、シリコン基板などの洗浄のために大量の超純水が使用されており、環境への負荷低減、水資源の有効活用の観点から、この洗浄排水（リンス排水）の回収再利用が広く行われている。このリンス排水中には、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などといった揮発性有機物が含まれている場合が多く、リンス排水を再利用するためにはこれらの有機物を除去する必要がある。
【０００３】
従来、リンス排水中に含まれる有機物を除去する技術として、オゾン／過酸化水素、オゾン／ＵＶ（紫外線）、ＵＶ／過酸化水素、オゾン／アルカリなどを組み合わせることにより非常に強い酸化力を有するＯＨラジカルを生じさせ、この強力な酸化力によって有機物を除去する促進酸化法；過硫酸ナトリウム等の酸化剤を用いて高温で反応させる湿式酸化法；微生物を利用する生物的処理方法などが用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、促進酸化法、湿式酸化法は共に原水のＴＯＣ濃度の増加に伴い酸化剤添加量を増加させなければならず、高濃度ＴＯＣ成分を含む原水を処理するには不向きであった。また、生物的処理による場合は、原水ＴＯＣの濃度変動に十分に対応しきれず、また、発生する余剰菌体の処理に負担がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、排水中のＩＰＡのような揮発性有機物を酸化剤や生物処理によることなく、容易かつ効率的に除去して、超純水製造用原水とすることができる高水質の処理水を回収することが可能な揮発性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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の揮発性有機物含有排水の処理方法は、揮発性有機物含有排水中の揮発性有機物を除去する方法において、該排水を７５〜９５℃に調節する第１工程と、該第１工程で温度調節した水をガスと向流接触させる第２工程とを備え、該第２工程におけるガスとの向流接触前の水に対する向流接触後の水の水温低下が１２℃以下であり、該ガスが空気又は窒素ガスであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の揮発性有機物含有排水の処理装置は、揮発性有機物含有排水中の揮発性有機物を除去する装置において、該排水を７５〜９５℃に調節する排水温度調節手段と、該排水温度調節手段の処理水をガスと向流接触させるガス向流接触手段とを備え、該ガス向流接触手段は、該ガス向流接触手段の入口の水温に対する出口の水温低下を１２℃以下に調節するための水温差調節手段を備え、該ガスが空気又は窒素ガスであることを特徴とする。
【０００８】
本発明により、所定温度に加熱した水をストリッピングガスと向流接触させることにより、揮発性有機物を効率的にストリッピングガス側へ移行させて除去することができる。
【０００９】
特に、この向流接触に当たり、向流接触前の水に対する向流接触後の水の水温低下が１２℃以下となるように水温の低下を抑えるため、揮発性有機物を効率的に除去することができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は本発明の揮発性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。
【００１２】
図１の方法では、原水をまず回収用熱交換器１で後段の放散塔３の処理水と熱交換して予備加熱した後、加熱用熱交換器２で加熱する。この回収用熱交換器１は必ずしも必要とされないが、このように回収用熱交換器１を設けて処理水で原水を予熱すると共に、処理水を冷却することにより、熱回収が図れ、加熱コストの低減の面で有利である。また、加熱用熱交換器２の型式としては特に制限はないが、スチームを用いた熱交換器等を用いることができる。この原水の加熱温度は、低過ぎると揮発性有機物を効率的に除去し得ず、高過ぎると水が揮発性有機物側へ移行してしまい、揮発性有機物のみを選択的に分離することが困難となることから、７５〜９５℃とする。
【００１３】
加熱用熱交換器２で加熱した水は、次いで、放散塔３の塔上部から散水し、塔下部から導入したストリッピングガスと向流接触させる。この散水方式には特に制限はないが、均一分散による気液接触効率を高めるために、スプレー式とするのが好ましい。放散塔３は充填材を充填したものであっても、充填材のない空塔式のものであっても良く、また、整流のための棚を設けた多段式のものであっても良いが、気液接触効率を高めるためには、ラシヒリング、ベルルサドル等の充填材を充填するのが好ましい。ストリッピングガスとしては、空気又は窒素ガスが好適である。このストリッピングガスの流量は、原水流量に対するガス流量の割合（Ｇ／Ｌ比）で２０〜１００、特に５０〜８０程度とするのが好ましい。
【００１４】
図１の装置では、放散塔３にスチームが導入されることにより、放散塔３内での水の温度低下が防止されている。即ち、放散塔３でのストリッピングガスとの向流接触に当たり、Ｇ／Ｌ比は大きい程、揮発性有機物の除去率が高くなるが、このＧ／Ｌ比が過度に大きいと、気化熱による放散塔３内での水の温度低下が著しくなり、放散塔３の入口で加熱した水の温度低下で揮発性有機物が揮発し難くなり、その除去効率が悪くなる。
【００１５】
このため、図１の装置では、この放散塔３内での水温低下による揮発性有機物の除去効率の悪化を防止するために、放散塔３の下部からスチームを導入して塔内を加熱する。
【００１６】
このように、水温の低下を防止することにより、Ｇ／Ｌ比を高くして揮発性有機物を効率的に除去することができる。このような水温の調整は、放散塔３の入口側での加熱温度によっても異なるが、放散塔３の入口の水温に対する放散塔３の出口の水温の温度差（以下「放散塔内水温差」と称す場合がある。）が１２℃以下、好ましくは５℃以下となるように行う。
【００１７】
なお、この放散塔３の水温差調整手段としては、特に制限はなく、スチームを添加する方法の他、電磁誘導加熱により放散塔を外部から加温する方法などを採用することができる。
【００１８】
放散塔３から排出される揮発性有機物を含むストリッピングガスは、冷却して凝縮水を分離し、その後活性炭と接触させるなどして有機物を除去した後大気に放出するのが好ましい。一方、揮発性有機物を含む凝縮水は生物処理するのが好ましい。
【００１９】
また、放散塔３で揮発性有機物を除去した後の処理水は、回収用熱交換器１で冷却後又は冷却前に必要に応じオゾン及び／又は過酸化水素により残留有機物を除去することが好ましい。この水は、この酸化分解による有機物の除去の他、逆浸透（ＲＯ）膜分離処理で残留有機物の除去を行っても良い。
【００２０】
このような本発明の方法は、特に、含有される有機物の殆どがアルコールやアセトン等の揮発性有機物である半導体や液晶製造工場等のプロセス排水の処理に有効であり、揮発性有機物を効率的に除去して、回収再利用が可能な高水質の処理水を得ることができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
実施例１，２
ＩＰＡをＴＯＣとして１００ｍｇ／Ｌ含む水を原水として、図１に示す装置で処理を行った。
【００２３】
この水を８７℃に加熱した後、放散塔（直径８５ｍｍ、高さ２ｍ、充填材なし）に５０Ｌ／ｈｒで通水し、ストリッピングガス（Ｎ２ガス）４００〜３０００ＮＬ／ｈｒを表１に示すＧ／Ｌ比となるように向流接触させた。また、この放散塔にはスチームを導入して、放散塔入口及び出口の水温を表１に示す水温となるように調整した。
【００２４】
得られた処理水のＴＯＣ濃度からＧ／Ｌ比に対するＴＯＣ残留率を調べ、結果を図２に示した。
【００２５】
比較例１
原水を６０℃に加熱したこと以外は実施例１と同様にして処理を行い、同様にＧ／Ｌ比に対するＴＯＣ残留率を調べ、結果を図２に示した。
【００２６】
比較例２
放散塔において、スチームの導入を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして処理を行い、同様にＧ／Ｌ比に対するＴＯＣ残留率を調べ、結果を図２に示した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
図２より次のことが明らかである。
【００２９】
即ち、実施例１，２と比較例１とを対比することにより、少ないガス流量でＩＰＡを確実に処理するためには、原水水温は高い方がよいことがわかる。しかしながら、水の沸点が１００℃であるため原水水温は１００℃以下に調整しなければならず、安全性を考慮した場合、７５〜９５℃に調整することが好ましいと言える。
【００３０】
また、実施例１，２と比較例２とを対比することにより、スチームを添加しないと、表１から明らかなようにＧ／Ｌ比が大きくなるにつれて放散塔内水温差が大きくなることがわかる。これは、ガス吹き込みにより原水中の熱量が気化熱として奪われるために起こる。この水温差がＴＯＣ除去率に影響を及ぼし、スチームなしの場合、ＴＯＣ残留率３０％で横ばいとなる（比較例２）。そこで気化熱として奪われる熱量分をスチームで補うことにより、Ｇ／Ｌ比６０でＩＰＡ除去率９５％（ＴＯＣ残留率５％）に達するという結果が得られた（実施例１，２）。
【００３１】
また、実施例１，２より放散塔内水温差を約１２℃にするのも約３℃にするのも除去率に大差がないことから、放散塔内水温差は１２℃以内で適宜調整するのが好ましいと言える。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の揮発性有機物含有排水の処理方法及び処理装置によれば、揮発性有機物含有排水中のアルコール、ケトン類等の揮発性有機物を容易かつ効率的に除去することができる。
【００３３】
従って、本発明の方法によれば、半導体製造工程等のプロセス排水の回収再利用に当たり、揮発性有機物を効率的に除去することにより、低コストで効率的な水処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の揮発性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１，２及び比較例１，２におけるＧ／Ｌ比とＴＯＣ残留率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  回収用熱交換器
２  加熱用熱交換器
３  放散塔
【図１】
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【図２】
0004399959.tif 000004