(57)【要約】【課題】酸成分を含有する排水を処理するに際し、省スペース化しつつ、とくに安定して良好な処理水（高純度の処理水）を得ることのできる排水の処理方法および装置を提供する。【解決手段】酸成分を含有する排水を、活性炭塔、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔、および強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔にて、この順に処理することを特徴とする排水の処理方法および装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸成分を含有する排水を、活性炭塔、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔、および強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔にて、この順に処理することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項２】
前記複層塔の上流側の層が強酸性陽イオン交換樹脂層であることを特徴とする、請求項１に記載の排水の処理方法。
【請求項３】
前記複層塔への被処理水の通水を下降流で行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の排水の処理方法。
【請求項４】
被処理水である排水の性状として、導電率が１００〜２０００μＳ／ｃｍ、ｐＨが２〜６であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の排水の処理方法。
【請求項５】
酸成分を含有する排水を処理する処理塔として、活性炭塔、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔、および強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔を、この順に配置したことを特徴とする排水の処理装置。
【請求項６】
前記複層塔の上流側の層が強酸性陽イオン交換樹脂層であることを特徴とする、請求項５に記載の排水の処理装置。
【請求項７】
前記複層塔への被処理水の通水が下降流で行われることを特徴とする、請求項５または６に記載の排水の処理装置。
【請求項８】
被処理水である排水の性状として、導電率が１００〜２０００μＳ／ｃｍ、ｐＨが２〜６であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載の排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩酸やふっ酸などの酸成分を含有する排水を処理して、各種用水（特に、純水製造用）の原水として回収するための排水の処理方法および装置に関し、特に、半導体デバイス、フラットパネルディスプレイ、シリコンウエハ、プリント基板等の電子部品産業において発生する排水の処理に好適な方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ2 Ｏ2 等の酸化剤、塩酸やふっ酸などの酸成分を含有する排水を処理して回収する方法として、各種の方法が知られている。例えば、特許文献１には、半導体製造工程等から排出される排水を、活性炭塔（以下、ＣＦと略称することもある。）、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔（以下、ＷＡと略称することもある。）、強酸性陽イオン交換樹脂塔（以下、ＳＣと略称することもある。）、強塩基性陰イオン交換樹脂塔（以下、ＳＡと略称することもある。）の順に処理した後、純水製造装置に通水処理して回収再利用するようにした方法が開示されている。特許文献２には、ＷＡとして第四級アンモニウム基が３０当量％超５０当量％以下である（メタ）アクリル−ジビニルベンゼン共重合体を母体とすることを特徴とした方法が開示されている。特許文献３には、酸と純水で前処理したＣＦを用いてＣＦ＋ＷＡで処理する方法が開示されている。特許文献４には、有機アルカリを含む排水について、ＣＦ＋ＷＡ＋ＳＡ＋ＳＣの順に処理する方法が開示されている。また、回収処理水の純度を上げるために、ＣＦ＋ＷＡ＋ＭＢ（強塩基性陰イオン交換樹脂と強酸性陽イオン交換樹脂を混合した混床に形成した塔）とすることもある。更に、特許文献２に開示されている、ＵＶ（紫外線処理装置）＋ＣＦ＋ＭＦ（精密ろ過装置）のように、ＴＯＣ成分除去を目的とした紫外線酸化装置などを後段に設置することもある。
【０００３】
このような従来方法には、以下のような問題がある。代表的な従来形態についてみるに、ＣＦ＋ＷＡ＋ＳＣ＋ＳＡの順に処理する方法では、
・処理水の導電率は１０μＳ／ｃｍ程度以下（比抵抗：０．１ＭΩｃｍ程度以上）で回収水としているものの、純度が十分ではない。
・ＳＣ＋ＳＡがそれぞれの塔を設置する複床構成のため大きな設置スペースが必要となる。
【０００４】
また、ＣＦ＋ＷＡ＋ＭＢの順に処理する方法では、
・ＳＣ＋ＳＡの２塔分をＭＢ１塔とするため、省スペース化でき、かつ、処理水の初期の純度は比抵抗で３〜５ＭΩｃｍ程度と良好ではあるが、クランピングによる再生逆洗時の樹脂分離不良が原因で処理水の純度不良が起こることがあり（例えば、導電率が１００μＳ／ｃｍ以上〔比抵抗にて０．０１ＭΩｃｍ以下〕）、良好な処理水（高純度の処理水）を安定して得ることが困難であった。
【０００５】
一方、本出願人は、一つの塔内を上部と下部に仕切り、それぞれに別種のイオン交換樹脂がフリー空間の無い状態で充填（満充填）されている、つまり、別種のイオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔（以下、ＳＢと略称することもある。）を製作している。このＳＢにおいては、通水は一般に上向流であり、向流再生が行われている。ＳＢの特徴としては、（１）採水時に樹脂を流動させることがなく、かつ、向流再生できるため効率よく高度に再生できる。よって、シリカ除去率がＭＢに対して優れている（例えば、ＳＢ：＜１.0ｐｐｂ、ＭＢ：０．５〜２．０ｐｐｂ）。（２）逆洗・混合工程がないため再生排水量が削減できる（約２０％低減）。（３）樹脂を混合しないため樹脂の機械的な消耗がなく、長期間安定して使用できる。欠点としては、（１）逆洗工程がないためＳＳなどの濁質成分がある水を処理する場合、通水差圧が上昇しやすいこと、（２）処理水の純度がＭＢに比べて若干低いことである。
【特許文献１】特公昭６１−１１９２号公報
【特許文献２】特開２０００−１５３１６５号公報
【特許文献３】特開平８−２８１２５６号公報
【特許文献４】特開平８−３９０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上記のような複層塔（ＳＢ）の特徴に着目してこれを処理システムに組み込むことにより、酸成分を含有する排水を処理するに際し、省スペース化しつつ、とくに安定して良好な処理水（高純度の処理水）を得ることのできる排水の処理方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る排水の処理方法は、酸成分を含有する排水を、活性炭塔、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔、および強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔（以下、単にＳＢと略称することもある。）にて、この順に処理することを特徴とする方法からなる。
【０００８】
また、本発明に係る排水の処理装置は、酸成分を含有する排水を処理する処理塔として、活性炭塔、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔、および強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔を、この順に配置したことを特徴とする装置からなる。
【０００９】
上記本発明に係る排水の処理方法および装置においては、強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔（ＳＢ）を用いるので、従来のＣＦ＋ＷＡ＋ＳＣ＋ＳＡ方式に比べて塔数が削減され、システム全体として省スペース化が可能になる。また、ＣＦ＋ＷＡ＋ＭＢ方式に比べると、処理水の水質変動を抑えることができ、目標とする良好な水質を安定して得ることが可能になる。
【００１０】
上記複層塔の上流側の層は強酸性陽イオン交換樹脂層であることが好ましい。ＳＢの上流側の層を強酸性陽イオン交換樹脂層とする利点としては、ＷＡ処理水は弱アルカリ性であるために、強酸性陽イオン交換樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂の順に処理することが最適であることが挙げられる。
【００１１】
また、上記複層塔への被処理水の通水は下降流で行うことが好ましい。このようにＳＢを下降流とする利点としては、回収系の処理は高水質（導電率）を得る必要が少なく、ＯＮ／ＯＦＦ運転となるために、任意の段階で停止が可能な下降流運転が適していることが挙げられる。
【００１２】
さらに、被処理水である排水の性状としては、（酸化剤及び）酸成分あるいは酸成分および酸化剤を含有する排水である限りとくに限定されないが、排水導電率が１００〜２０００μＳ／ｃｍ、ｐＨが２〜６である排水を処理対象とする場合に、とくに本発明による効果が大きい。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明に係る排水の処理方法および装置によれば、省スペースにて、とくに安定して良好な処理水（高純度の処理水）を得ることのでき、電子部品産業等において発生する排水を安定して回収することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに、詳細に説明する。
本発明に係る排水の処理方法および装置においては、酸成分を含有する排水が、活性炭塔（ＣＦ）、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔（ＷＡ）、および強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を一つの塔内に個別の層として形成した複層塔（ＳＢ）にて、この順に処理される。好ましくは、複層塔の上流側の層は強酸性陽イオン交換樹脂層とされ、複層塔への被処理水の通水は下降流とされる。
【００１５】
例えば半導体工場をはじめとする電子部品工場では、（酸化剤および）酸成分を含有する排水が排出される。例えば、硫酸／Ｈ2 Ｏ2 、塩酸／Ｈ2 Ｏ2 、ＨＦ／Ｈ2 Ｏ2 等の混合液を用いた洗浄工程等からの排水で、酸成分としては、希ふっ酸、硝酸、酢酸、りん酸などを含有している。活性炭塔では、酸化剤の分解除去や有機物の吸着除去が行われる。Ｈ2 Ｏ2 は活性炭塔でその大部分が除去される。また、活性炭はオゾンや塩素系の酸化剤を分解除去することもできる。弱塩基性陰イオン交換樹脂塔では酸成分の除去が行われる。酸成分を含んでいるため排水のｐＨは通常２から６程度の酸性を示すので、ＷＡで効率的に酸成分の除去が行える。排水といっても工程排水のＳＳはもともと低い。また、ＷＡ自身がろ過器としても機能するため、ＳＳが混入しても除去できる。ＷＡに捕捉されたＳＳは逆洗により除去できる。従って、ＳＢへのＳＳ負荷はほとんどないので、長期間運転してもＳＢの差圧が大きく上昇することはない。つまり、ＳＢの適用になんら問題は生じない。
【００１６】
本発明のシステムによる処理水質は、比抵抗にて１ＭΩｃｍ程度であり、初期のＭＢ処理水質（３〜５ＭΩｃｍ）に比べると若干劣るが、処理水質としては十分に満足できる水質である。そして、ＭＢに代えてＳＢとしたことにより、長期間安定した水質を確保でき（つまり、前述の如くＭＢでは水質が安定しない）、本発明による極めて優れた効果、つまり、省スペース化を達成しつつ良好な水質を安定して維持できるという効果が得られることになる。また、処理水の水質（例えば、比抵抗にて１ＭΩｃｍ程度）は、回収水として十分高い純度（純水装置に受け入れられて、２床３塔式装置や逆浸透膜装置（ＲＯ）、ＭＢなどで処理される）なので、初期のＭＢ処理水と比較しても全く問題はない。
【００１７】
図１に、本発明の一実施態様に係る排水の処理装置の概略機器系統図を示す。図１に示した排水の処理装置１においては、被処理水としての原水が活性炭塔（ＣＦ）２に導入され、そこから、弱塩基性陰イオン交換樹脂塔（ＷＡ）３、下降流方式の、強酸性陽イオン交換樹脂層４と強塩基性陰イオン交換樹脂層５が一つの塔内に個別の層として形成された複層塔（ＳＢ）６へとこの順に送られて処理される。複層塔（ＳＢ）６からの処理水は、純水原水や雑用水に再利用可能であり、ＴＯＣ除去装置７（例えば、ＵＶ酸化装置やオゾン処理装置、ＲＯ（逆浸透膜装置）等）を通せば、より高純度な純水原水として再利用可能である。
【００１８】
より具体的な実施形態としては、例えば以下のような条件を採用できる。
（１）活性炭としては、特に限定されないが、例えば三菱化学社製”Ｄｉａｈｏｐｅ”００６Ｎが使用できる。活性炭塔の設計条件としては、ＳＶ：１〜５０での使用を採用できる。特に、ＳＶ：１０〜２０程度が好適である。
（２）ＷＡとしては、特に限定されないが、例えばロームアンドハース社製ＩＲＡ−９６ＲＦを使用できる。設計条件としては、ＬＶ：１０〜１００ｍ／Ｈでの使用を採用できる。特に、ＬＶ：２０〜３０ｍ／Ｈ程度が好適である。
（３）ＳＢとしては、特に限定されないが、例えばロームアンドハース社製”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”１５００Ｈおよび”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”４４００ＯＨを使用できる。設計条件としては、ＬＶ：１０〜１００ｍ／Ｈでの使用を採用できる。特に、ＬＶ：２０〜３０ｍ／Ｈ程度でも良好な水質（比抵抗にて１ＭΩｃｍ以上）を得ることができる。
（４）このような本発明に係る装置による処理水は、純水用原水のほか多目的用途（ボイラー、クーリングタワー等）に使用できる。しかし、原水ＴＯＣ濃度が高い場合や高純度な水質を求められた場合は、図１に示したように、後段にＴＯＣ除去を目的とした装置（ＵＶ酸化＋活性炭、オゾン酸化＋活性炭、ＲＯ等）を設置する場合もある。その処理水は純水装置の原水として再利用できる。
【実施例】
【００１９】
次に、実施例に基づいて本発明を説明する。
実施例１
半導体製造工程からの排水（導電率：１０００〜１５００μＳ／ｃｍ、ｐＨ２〜４、Ｈ2 Ｏ2 ：１ｐｐｍ、フッ素イオン：５ｐｐｍを含む）を、三菱化学社製”ＤＩＡＨＯＰＥ”００６Ｎを充填した活性炭塔にてＳＶ１０の条件で処理し、次いでロームアンドハース社製ＩＲＡ−９６ＲＦを充填したＷＡでＬＶ３０ｍ／Ｈの条件で処理した。その水を、ロームアンドハース社製”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”１５００Ｈおよび”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”４４００ＯＨを充填したＳＢでＬＶ３０ｍ／Ｈの条件で処理した。
【００２０】
比較例１
実施例１と同じ半導体製造工程からの排水を、三菱化学社製”ＤＩＡＨＯＰＥ”００６Ｎを充填した活性炭塔にてＳＶ１０の条件で処理し、次いでロームアンドハース社製ＩＲＡ−９６ＲＦを充填したＷＡでＬＶ３０ｍ／Ｈの条件で処理した。その水を、ロームアンドハース社製”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”１５００Ｈおよび”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”４４００ＯＨを充填したＭＢでＬＶ３０ｍ／Ｈの条件で処理した。
【００２１】
比較例２
実施例１と同じ半導体製造工程からの排水を、三菱化学社製”ＤＩＡＨＯＰＥ”００６Ｎを充填した活性炭塔にてＳＶ１０の条件で処理し、次いでロームアンドハース社製ＩＲＡ−９６ＲＦを充填したＷＡでＬＶ３０ｍ／Ｈの条件で処理した。その水を、ロームアンドハース社製”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”１５００Ｈを充填したＳＣでＬＶ３０ｍ／Ｈの条件で処理し、更にロームアンドハース社製”ＡＭＢＥＲＪＥＴ”４４００ＯＨを充填したＳＡでＬＶ３０ｍ／Ｈの条件で処理した。
【００２２】
結果、実施例１では、１年以上にわたり、比抵抗にて２〜３ＭΩｃｍの水質が安定して得られた。また、比較例２と比べ、一塔なので設置スペースが小さい。比較例１では、初期は５ＭΩｃｍ程度の水質が得られたものの、再生サイクルを繰り返すにつれて水質が悪化し、１カ月後には、再生しても水質が０．０１ＭΩｃｍ程度しか上がらず採水できなくなった（再生不良）。比較例２は、長期間にわたり０．０３〜０．０５ＭΩｃｍ以上の水質が安定して得られたが、実施例１に比べて、水質ははるかに劣り、しかも、設置スペースが大きいという問題が残されたままであった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施態様に係る排水の処理装置の概略機器系統図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  排水の処理装置
２  活性炭塔（ＣＦ）
３  弱塩基性陰イオン交換樹脂塔（ＷＡ）
４  強酸性陽イオン交換樹脂層
５  強塩基性陰イオン交換樹脂層
６  複層塔（ＳＢ）
７  ＴＯＣ除去装置
【図１】
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