(57)【要約】【課題】炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の炭酸アルキレンを含む排水を排出する電子デバイス製造工場の排水処理を効率化する。【解決手段】排水の生物処理装置１０は、好気槽１２、脱窒槽１４、および再曝気槽１６を備える。好気槽１２には窒素含有水路３１からアンモニア態窒素等を含むケルダール窒素含有水が供給され、好気的にケルダール窒素が酸化される。好気槽１２から取り出された硝化処理液は脱窒槽１４に送られ、炭酸アルキレン含有水路３２から供給される炭酸アルキレン含有水に含まれる炭酸エチレン等を水素供与体とする脱窒工程で脱窒される。このように、ケルダール窒素含有水と炭酸アルキレン含有水とは別々に収集され、ケルダール窒素含有水は好気槽１２に導入され、炭酸アルキレン含有水は脱窒槽１４にそれぞれ導入される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケルダール窒素を含むケルダール窒素含有水を、酸素供給手段を備える好気槽に導入し、硝化細菌の存在下に前記ケルダール窒素を硝化して硝化処理液を得る好気工程と、
前記硝化処理液と、炭酸アルキレンを含みケルダール窒素を実質的に含まない炭酸アルキレン含有水と、を脱窒槽に導入し、脱窒細菌の存在下に脱窒する脱窒工程と、を含む排水の生物的処理方法。
【請求項２】
前記脱窒工程からの流出液を、酸素供給手段を備える再曝気槽に導入し、好気性微生物の存在下に前記脱窒工程からの流出液に含まれる有機物を分解する再曝気工程をさらに含む請求項１に記載の排水の生物的処理方法。
【請求項３】
前記ケルダール窒素含有水と、前記炭酸アルキレン含有水と、を排出する電子デバイス製造工程から、該ケルダール窒素含有水と該炭酸アルキレン含有水とを別々に収集し、前記ケルダール窒素含有水を前記好気槽に導入し、前記炭酸アルキレン含有水を前記脱窒槽に導入する請求項１または２に記載の排水の生物的処理方法。
【請求項４】
ケルダール窒素を含むケルダール窒素含有水が供給される窒素含有水路、および酸素供給手段を備え、硝化細菌の存在下に前記ケルダール窒素を硝化して硝化処理液を得る好気槽と、
一端が前記好気槽に接続され前記硝化処理液が供給される硝化処理液路、および炭酸アルキレンを含みケルダール窒素を実質的に含まない炭酸アルキレン含有水が供給される炭酸アルキレン含有水路を備え、脱窒細菌の存在下に脱窒する脱窒槽と、を含む排水の生物的処理装置。
【請求項５】
一端が前記脱窒槽に接続され前記脱窒槽からの流出液が供給される脱窒処理液路、および酸素供給手段を備え、好気性微生物の存在下に前記脱窒槽からの流出液に含まれる有機物を分解する再曝気槽をさらに含む請求項４に記載の排水の生物的処理装置。
【請求項６】
前記再曝気槽は、前記炭酸アルキレン含有水に含まれる全ＢＯＤ成分の９０質量％以上を分解できるように設計されたものである請求項４または５に記載の排水の生物的処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸エチレンを含む排水の生物的処理方法に関し、特に、炭酸エチレンを含む剥離液が用いられる電子デバイスの製造工程から排出される排水の生物的処理方法および生物的処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、または液晶素子等の電子デバイスの製造工程では、リソグラフィ工程、エッチング等の加工工程、剥離工程、洗浄工程等において種々の薬品が使用され、各工程から様々な性状の排水が発生する。例えば、基板を研磨する基板の前処理工程では、化学機械的研磨剤（Chemical-Mechanical  Polishing、以下「ＣＭＰ」）等を含む排水が排出され、基板等をエッチングするエッチング工程では酢酸等を含む排水が排出される。
【０００３】
こうした排水は、必要に応じて適宜、他工程から排出される排水と混合され、排水の性状に応じて物理化学的、または生物的に処理される。例えば従来、ＣＭＰ含有排水のような無機系の排水であれば凝集沈殿、ろ過、活性炭吸着、イオン交換、あるいは膜分離等の物理化学的方法で処理される。一方、酢酸、エタノール、またはアセトン等を含む有機系の排水は、生物的に処理されることが多い。
【０００４】
ところで、電子デバイスの製造工程の一つである剥離工程では、基板等に塗布されたフォトレジストを基板等から除去するため、様々な種類の剥離液が用いられている。従来、剥離液としては、硫酸と過酸化水素との混合液、フッ化水素酸等のフッ素化合物を含むフッ酸系の液体、またはモノエタノールアミン等を含む有機アミン系の液体等が用いられている。また、近年では炭酸エチレンまたは炭酸プロピレン等（以下、「炭酸アルキレン」と称する）を含む液体も用いられるようになっている。
【０００５】
このため近時では電子デバイスの製造工程から、炭酸アルキレンを含む炭酸アルキレン含有水も排出されるようになっている。炭酸アルキレンは有機物であるが、安定であるため、排水の生物的処理に関与する微生物に資化されにくいと考えられている。すなわち、従来、炭酸アルキレン含有水は通常の活性汚泥法では処理することが困難であると考えられ、炭酸アルキレンの生物的分解を促進するため、所定の条件下で馴養された炭酸アルキレン分解菌を用いて生物的処理を行う方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１３９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献１に記載された方法では、電子デバイス製造工場の排水処理施設内に、炭酸アルキレン含有水を処理するために馴養された炭酸アルキレン分解菌を高濃度に保持する処理槽を別途設ける必要がある。このため、電子デバイス製造工場の排水処理設備が大型化する。
【０００７】
また上述したとおり、電子デバイス製造工場では炭酸アルキレン含有水以外にも様々な種類の排水が発生しているため、炭酸アルキレン含有水を単独で処理する特許文献１の方法では、電子デバイス製造工場全体の排水処理効率を向上させることができない。一方で、炭酸アルキレン含有水を、他の工程等から排出される排水と混合して処理する場合、他工程から排出される排水の流量または汚染物質濃度等の変動の影響により、処理水の水質が不安定になる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされ、炭酸アルキル含有水を排出する電子デバイス製造工場の排水処理設備の大型化を防止し、工場全体の排水処理効率の改善に寄与し、かつ、安定した水質の処理水を得ることができる排水の生物的処理方法、および排水の生物的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】
本発明の発明者は、従来、生物的に分解されがたいと考えられていた炭酸アルキレン含有水が、生物的脱窒工程の電子供与体として有効であることを見出し、本発明を完成させた。すなわち本発明は、炭酸アルキレン含有水が従属性脱窒細菌のエネルギー源となることに着目し、ケルダール窒素含有水の処理工程の中に炭酸アルキレン含有水の処理を組み込むことにより、窒素を含む排水の生物的処理と炭酸アルキル含有水の生物的処理とを有機的に結合させて合理的な処理を行うものである。具体的には本発明は以下を提供する。
【００１０】
（１）  ケルダール窒素を含むケルダール窒素含有水を、酸素供給手段を備える好気槽に導入し、硝化細菌の存在下に前記ケルダール窒素を硝化して硝化処理液を得る好気工程と、  前記硝化処理液と、炭酸アルキレンを含みケルダール窒素を実質的に含まない炭酸アルキレン含有水と、を脱窒槽に導入し、脱窒細菌の存在下に脱窒する脱窒工程と、を含む排水の生物的処理方法。
【００１１】
本発明では、ケルダール窒素含有水と、炭酸アルキル含有水とは混合されず、別々に生物処理装置に導入される。ケルダール窒素含有水は、アンモニア源となるケルダール窒素、すなわちケルダール法により測定されるアンモニア態窒素および／または有機性窒素化合物を含む。好気工程では、有機性窒素化合物は好気性微生物の働きによりアンモニア態窒素に分解される。このため、ケルダール窒素含有水はアンモニア態窒素のみを含む場合のみならず、有機性窒素化合物のみを含む場合、またはアンモニア態窒素と有機性窒素化合物とを含む場合でも、そのまま本発明方法による処理に供することができる。
【００１２】
ケルダール窒素含有水は、ケルダール窒素以外の生物分解可能な汚染物質、例えば亜硝酸態窒素および／または硝酸態窒素（以下、「非ケルダール窒素」と称する）、およびＢＯＤ（生物学的酸素要求量として測定される有機物成分）等を含んでいてもよい。
【００１３】
電子デバイス製造工程の中で排出されるケルダール窒素含有水の具体例としては、例えば以下が挙げられる。半導体用シリコンウェハ、または液晶用ガラス基板といった基板等にフォトレジスト等を塗布してパターンを転写するリソグラフィ工程から排出されるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）を含む排水、転写されたパターンに従って基板等をエッチング等する加工工程から排出されるアンモニアを含む排水、および剥離工程から排出される排水であって、モノエタノールアミン等のアルカノールアミン等を含む排水等である。
【００１４】
一方、炭酸アルキレン含有水は、炭酸アルキレンを含み、ケルダール窒素を実質的に含まない。ここで本明細書において、「炭酸アルキレン」とは、具体的には炭酸エチレンおよび／または炭酸プロピレンを意味する。また、「ケルダール窒素を実質的に含まない」とは、ケルダール窒素濃度がＢＯＤ濃度の２０質量％未満であることを意味する。
【００１５】
炭酸アルキレン含有水に含まれる炭酸アルキレン濃度は、任意であり特に限定されず、排水として排出される濃度のまま、処理することができる。炭酸アルキレン含有水は、炭酸アルキレン以外の有機物、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エタノール、アセトン、酢酸、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等を含んでもよい。また、炭酸アルキレン含有水は、ケルダール窒素以外の汚染物質、例えば非ケルダール窒素を任意の濃度で含んでもよい。
【００１６】
炭酸アルキレン含有水は、ケルダール窒素含有水が好気槽で処理されて得られる硝化処理液に含まれる非ケルダール窒素を窒素ガスに還元する際の電子供与体として用いられる。このため、炭酸アルキレン含有水を生物的に処理するための特別の工程及び設備を設ける必要がない。また、従来、従属栄養性脱窒微生物による脱窒反応の際に添加されていたメタノール、またはＩＰＡ等を添加する必要がなく、あるいはメタノール等の添加量を低減することができる。
【００１７】
具体的には、従属栄養性脱窒微生物による脱窒反応では、脱窒槽に流入する非ケルダール窒素の２．５倍量のメタノール等の有機物が理論上必要となる。しかし、脱窒反応に利用される有機物の利用率は１００％とはならないため、通常、理論上の必要量の１１０〜１３０質量％の有機物が脱窒槽に添加される。
【００１８】
ここで、電子デバイス製造工程の中で排出されるケルダール窒素含有水は、ケルダール窒素濃度が３０〜５００ｍｇ／Ｌ、排出水量が５００〜５，０００ｍ３／日であるのに対し、炭酸アルキレンを使用する剥離工程から排出される排水に含まれる炭酸アルキレンの濃度は１００〜３，０００ｍｇ−as  ＢＯＤ／Ｌ、排出水量は５００〜５，０００ｍ３／日である。このため本発明によれば、炭酸アルキレンを使用する剥離工程から排出される排水を脱窒槽に添加することにより、脱窒反応に必要な有機物量の３０〜３００質量％程度をまかなうことができる。なお、以下において、炭酸アルキレンを使用する剥離工程から排出され、汚染物質の主体（例えば７０質量％以上）が炭酸アルキレンである排水と、炭酸アルキレン以外の有機物をも含む炭酸アルキレン含有水とを区別するため、前者を「アルキレン排液」、後者を「混合アルキレン排液」と称する場合がある。
【００１９】
ケルダール窒素含有水の窒素濃度が高い場合、または排出量が多い場合等、アルキレン排液の添加のみでは脱窒反応の際に必要な有機物量が不足する場合、アルキレン排液に他の工程から排出される有機物含有水を混合してなる混合アルキレン排液を脱窒槽に流入させてもよい。アルキレン排液に混合される他工程からの排水としては、電子デバイスの洗浄工程およびラビング工程から排出されるＩＰＡ含有水、エタノール含有水、アセトン含有水、並びにエッチング工程から排出される酢酸含有水等が挙げられる。
【００２０】
（２）  前記脱窒工程からの流出液を、酸素供給手段を備える再曝気槽に導入し、好気性微生物の存在下に前記脱窒工程からの流出液に含まれる有機物を分解する再曝気工程をさらに含む（１）に記載の排水の生物的処理方法。
【００２１】
従属性微生物による脱窒反応では、反応に必要な量の有機物を過不足なく脱窒槽に供給するために、酸化還元電位（ＯＲＰ）またはＮＯｘ−Ｎ等の測定による有機物添加量の制御法が提案されている。しかし、かかる制御法は追従性または測定精度等が必ずしも十分でない場合がある。このため、理論上の必要量の１１０〜１３０％程度の一定量の有機物が脱窒槽に供給される場合が多い。このような場合、ケルダール窒素含有水のケルダール窒素濃度が減少する等して好気槽のケルダール窒素負荷が低下すると、脱窒槽からの流出液に有機物が残留するおそれがある。
【００２２】
（２）記載の発明では、脱窒工程の後段に好気的処理を行なう再曝気工程を設けることにより、好気槽のケルダール窒素負荷が低下した場合でも、脱窒槽からの流出液の水質悪化を防止できる。
【００２３】
（３）  前記ケルダール窒素含有水と、前記炭酸アルキレン含有水と、を排出する電子デバイス製造工程から、該ケルダール窒素含有水と該炭酸アルキレン含有水とを別々に収集し、前記ケルダール窒素含有水を前記好気槽に導入し、前記炭酸アルキレン含有水を前記脱窒槽に導入する（１）または（２）に記載の排水の生物的処理方法。
【００２４】
本発明では、電子デバイスの製造工程の中に、少なくともケルダール窒素含有水を排出する工程と、アルキレン排液を排出する工程とを含む電子デバイス製造工程からの排水処理を合理化する。すなわち本発明では、電子デバイス製造工場から排出される排水のうち、主としてケルダール窒素を含む排水（窒素系排水）は窒素含有水路を介して好気槽に導入する。一方、アルキレン排液および他の有機物を含む排水（有機物系排水）は、窒素系排水とは別に収集し、炭酸アルキレン含有水路を介して好気槽に導入することなく脱窒槽に導入する。このように窒素系排水と有機物系排水とを別々に収集し、それぞれを異なる生物処理槽に供給して別々の処理工程で処理することで、好気槽の有機物負荷を低くできるため、好気槽の大型化を防止できる。
【００２５】
また、電子デバイス製造工程から排出される排水の性状、つまり汚染物質の濃度または排水の発生量等は、電子デバイスの製造工程ごとに変動する。このため、複数の製造工程からの排水を無分別に混合して好気槽に導入すると、好気槽の大型化を招く。さらに好気槽に対するケルダール窒素負荷が低下すると、脱窒槽での脱窒反応が進まなくなることから、脱窒槽での有機物除去が進まずに、脱窒槽からの流出液の水質が悪化する。
【００２６】
これに対し、本発明に従って窒素系の排水と有機物系の排水とを別々に収集するようにすれば、複数の電子デバイス製造工程から排出され異なるタイミングで性状が変化する複数種類の排水の処理を合理化することが容易となる。具体的には、生物的処理装置への窒素系排水の流入と、有機物系排水の流入のタイミングをそれぞれ調整することにより、容易に脱窒槽からの流出液の水質悪化を防止できる。より具体的な手段としては、例えば炭酸アルキレン含有水路の途中に、炭酸アルキレン含有水の貯槽を設けて脱窒槽に流入する炭酸アルキレン含有水の流量を調整する等が挙げられる。
【００２７】
（４）  ケルダール窒素を含むケルダール窒素含有水が供給される窒素含有水路、および酸素供給手段を備え、硝化細菌の存在下に前記ケルダール窒素を硝化して硝化処理液を得る好気槽と、  一端が前記好気槽に接続され前記硝化処理液が供給される硝化処理液路、および炭酸アルキレンを含みケルダール窒素を実質的に含まない炭酸アルキレン含有水が供給される炭酸アルキレン含有水路を備え、脱窒細菌の存在下に脱窒する脱窒槽と、を含む排水の生物的処理装置。
【００２８】
（５）  一端が前記脱窒槽に接続され前記脱窒槽からの流出液が供給される脱窒処理液路、および酸素供給手段を備え、好気性微生物の存在下に前記脱窒槽からの流出液に含まれる有機物を分解する再曝気槽をさらに含む（４）に記載の排水の生物的処理装置。
【００２９】
（６）  前記再曝気槽は、前記炭酸アルキレン含有水に含まれる全ＢＯＤ成分の９０質量％以上を分解できるように設計されたものである（４）または（５）に記載の排水の生物的処理装置。
【００３０】
本発明では、電子デバイス製造工程から排出される炭酸アルキレン含有水を、脱窒槽における脱窒反応の主たる有機物源とする。このため、脱窒槽は好気槽の処理条件、好気槽に導入されるケルダール窒素含有水の性状の変動、および炭酸アルキレン含有水の性状の変動等を考慮して設計されたものであることが好ましい。具体的には、脱窒槽は、好気槽に対するケルダール窒素負荷が最大になった場合に硝化処理液に含まれて脱窒槽に持ち込まれる非ケルダール窒素のほぼ全量を脱窒できるように、槽容積等が決定されたものであることが好ましい。
【００３１】
また再曝気槽は、脱窒槽の非ケルダール窒素負荷が低下した場合でも、炭酸アルキレン含有水に含まれるＢＯＤ成分を一定の値（例えば５ｍｇ／Ｌ未満）まで低減できるように設計されたものであることが好ましい。特に、再曝気槽は脱窒槽の非ケルダール窒素負荷が最小値となった場合でも、炭酸アルキレン含有水に含まれるＢＯＤ成分の９０質量％以上を分解してＢＯＤ濃度が５ｍｇ／Ｌ未満の処理水を得られるように設計されたものであることが好ましい。
【００３２】
好気槽、脱窒槽、および再曝気槽（以下、これらをまとめて「生物処理槽」と称する場合がある）の形式は特に限定されない。具体的には、活性汚泥を浮遊状態で槽内に保持する浮遊式、活性汚泥を担持体に付着させて保持する生物膜式、活性汚泥を粒状化したグラニュール汚泥として保持する上向流汚泥床（ＵＳＢ）式等があり、生物膜式では、担持体に保持された活性汚泥床が固定された状態で被処理水と接触させられる固定床式、担持体に保持された活性汚泥床を流動化させて被処理水と接触させる流動床式、および担持体に保持された活性汚泥床を膨張させて被処理水と接触させる展開床式等の種々の生物処理槽を使用できる。
【００３３】
浮遊式の生物処理槽を用いる場合は、処理水と活性汚泥とを分離するため、生物処理槽の後段に固液分離手段を設ける。固液分離手段は、少なくとも最後端の生物処理槽の後段に設ければよい。しかし、各生物処理槽の汚泥濃度を所定範囲に保つため、各生物処理槽の後段に設け、それぞれの生物処理槽に分離された汚泥を返送するようにしてもよい。固液分離手段としては特に限定されず、例えば沈殿池、または膜分離装置等を用いることができる。
【００３４】
活性汚泥を保持する担持体を用いる場合、担持体の種類は特に限定されない。具体的には、活性炭、プラスチック、ゲル、またはスポンジ等を素材とする担持体を使用することができ、特にエステル系ポリウレタン等のスポンジ担体は微生物を高濃度に保持するため、好ましい。担持体の大きさおよび形状は特に限定されないが、１０ｍｍ四方以下であることが好ましく、特に好気槽および再曝気槽に充填する担持体については３〜７ｍｍ四方程度であることが好ましい。担持体の充填量は、好気槽については槽容量の２０〜５０％、脱窒槽、再曝気槽についても同程度であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、電子デバイス製造工場の排水処理の全体の処理効率の向上を図り、排水処理設備の大型化を防止して安定した水質の処理水を得ることができる。また、脱窒反応のために添加される有機物の添加コストを低減し、排水処理コストを低減化できる。また、電子デバイス製造工場の複数の工程から排出される各種排水を窒素系排水と有機物排水とに分けて生物的処理装置で処理するため、生物的処理装置を構成する複数の生物処理槽の設計を容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明について説明する。以下において同一部材については同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態に係る排水の生物処理装置（以下、単に「処理装置」）１０の模式図である。処理装置１０は、好気槽１２と、脱窒槽１４と、再曝気槽１６と、をこの順で並べて構成されている。なお、処理装置１０の後段には、処理装置１０の処理水を回収して超純水製造装置（図示せず）等の原水として利用するため、水回収装置２０が設けられている。水回収装置２０は、凝集処理装置２２と、濾過装置２４と、精密濾過膜（ＭＦ膜）装置２６と、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置２８とで構成されている。
【００３８】
好気槽１２と脱窒槽１４とは、硝化処理液路３３で接続され、脱窒槽１４と再曝気槽１６とは脱窒処理液路３５で接続され、再曝気槽１６と水回収装置２０とは処理水路３７で接続されている。好気槽１２には、ケルダール窒素含有水が供給される窒素含有水路３１の一端が接続され、窒素含有水路３１の他端は、ケルダール窒素含有水を排出するリソグラフィ工程等の排水集水路（図示せず）と接続されている。また、脱窒槽１４には、硝化処理液路３３とは別に炭酸アルキレン含有水路（以下、「アルキレン含有水路」と省略する）３２の一端が接続され、アルキレン含有水路３２の他端は、炭酸アルキレンを含有する剥離液を用いる剥離工程の排水集水路（図示せず）と接続されている。
【００３９】
好気槽１２には、エステル系ポリウレタン製のスポンジ担体１１が充填され、酸素供給手段として、空気等の酸素含有気体を供給する散気管１３が設けられている。この好気槽１２には、アンモニア酸化細菌または／および亜硝酸酸化菌（以下、「硝化細菌」）を主体とする活性汚泥がスポンジ担体１１に保持された状態でＭＬＳＳ濃度３，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度、保持されている。本実施形態における好気槽１２は、散気管１３から吹き込まれた気体によりスポンジ担体１１が流動化される流動式の生物処理槽である。硝化工程の処理条件としては、溶存酸素濃度（ＤＯ）０．５〜４ｍｇ／Ｌ、特に１〜３ｍｇ／Ｌ、ケルダール窒素容積負荷０．２〜１．０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日、ケルダール窒素含有水に有機物が含まれる場合にはＢＯＤ容積負荷１〜２ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日とすることが好ましい。
【００４０】
脱窒槽１４にはポリエチレングリコール製のゲル担体１５が充填されている。この脱窒槽１４には、脱窒細菌を主体とする活性汚泥がゲル担体１５に保持された状態でＭＬＳＳ濃度３，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度、保持されている。本実施形態における脱窒槽１４は、攪拌機によりゲル担体１５が流動化される流動式の生物処理槽であり、嫌気的条件下で脱窒反応が行われる。脱窒工程の処理条件としては、実質的にＤＯが存在しない嫌気的条件で、硝酸態窒素負荷０．５〜２ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日とすることが好ましい。
【００４１】
再曝気槽１６には、エステル系ポリウレタン製のスポンジ担体１１が充填され、酸素供給手段として、散気管１３が設けられている。散気管１３は好気槽１２の散気管１３と同様の構成であるが、散気管１３の気体供給能力は槽の容積等に応じて適宜設定される。本実施形態では再曝気槽１６の散気管１３の気体供給能力は、好気槽１２の散気管１３より大きいものとされている。この再曝気槽１６には、活性汚泥がスポンジ担体１１に保持された状態でＭＬＳＳ濃度３，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度、保持されている。本実施形態における再曝気槽１６は、散気管１３から吹き込まれた気体によりスポンジ担体１１が流動化される流動式の生物処理槽である。
【００４２】
再曝気槽１６は、特に炭酸アルキレン含有水に含まれる全ＢＯＤ量の大部分（例えば約９０％以上）を生物的に分解することにより、ＢＯＤ濃度が５ｍｇ／Ｌ未満の処理水を得られるように設計されていることが好ましい。具体的には、再曝気工程の処理条件が、溶存酸素濃度（ＤＯ）０．５〜４ｍｇ／Ｌ、特に１〜３ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ窒素容積負荷１〜２ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日となるように設計されていることが好ましい。
【００４３】
再曝気槽１６と凝集処理装置２２とは処理水路３７で接続されている。本実施形態では再曝気槽１６にはスポンジ担体１１が保持されていることから、再曝気槽１６から流出する処理水に含まれる汚泥を分離する固液分離装置は必要ない。しかし、再曝気槽１６を浮遊式にした場合は、凝集処理装置２２に代えて沈殿池を設け、沈殿池と再曝気槽１６とを汚泥返送路で接続して凝集処理装置２２で分離された汚泥を、再曝気槽１６に返送することが好ましい。なお、硝化処理液路３３および脱窒処理液路３５の途中にも沈殿池を設け、各沈殿池で分離された汚泥を好気槽１２および脱窒槽１４にそれぞれ返送してもよい。
【００４４】
水回収装置２０を構成する凝集処理装置２２は、生物処理装置１０の処理水を被処理水とし、被処理水に鉄塩、アルミニウム塩、または高分子ポリマー等の凝集剤を添加し、必要に応じてｐＨ調整等を行なって、被処理水に含まれる不溶解性の懸濁物（ＳＳ）を凝集させて除去する。凝集処理装置２２としては、加圧浮上式、または凝集沈殿式等任意の形式のものを用いることができる。
【００４５】
濾過装置２４は、凝集処理液路４１を介して凝集処理装置２２と接続され、凝集処理装置２２により処理水のＳＳが除去されて得られる凝集処理液のＳＳをさらに除去する。濾過装置２４は、粒状の濾材を備え濾過圧のかけ方としては重力または圧力、濾層の数として単層、二層、または三層、濾過の方向として下向流または上向流等の種々の方式を組み合わせた形式の構成とできる。
【００４６】
ＭＦ膜装置２６は、濾過液路４３を介して濾過装置２４と接続され、濾過装置２４で凝集処理液が清澄化されて得られる濾過液をＭＦ膜で膜濾過する。ＭＦ膜としては、孔径３０μｍ以下のものが好ましく、ＭＦ膜の膜モジュール形式としては、平膜型または中空糸型等を用いることができる。
【００４７】
ＲＯ膜装置２８は、ＭＦ処理液路４５を介してＭＦ膜装置２６と接続され、ＭＦ膜装置２６で濾過液が膜濾過されて得られるＭＦ処理液をＲＯ膜で処理して脱塩する。ＲＯ膜としては、ポリアミド膜等が好ましく、膜モジュールの形式としてはスパイラル型等の任意の形式のものを用いることができる。ＲＯ膜装置２８には脱塩水路４７が接続され、ＲＯ膜でＭＦ処理液が脱塩されてなる脱塩水が取り出される。
【００４８】
本実施形態では、凝集処理装置２２でＳＳが除去されて得られる処理水を、濾過装置２４およびＭＦ膜装置２６でさらに処理してＳＳ濃度が極めて低減された清澄な水をＲＯ膜装置２８に供給する。このため、ＲＯ膜装置２８の負荷が少なく、ＲＯ膜の汚染が低減され、ＲＯ膜装置２８の性能を安定化できる。特に本発明に係る生物処理装置１０によれば、窒素および有機物濃度が低減された処理水が安定して得られるため、水回収装置２０の汚染が防止され、ＲＯ膜装置２８から得られる脱塩水は、電子デバイスの洗浄用水等として利用できる。
【実施例】
【００４９】
以下、電子デバイスとして液晶を製造する液晶工場から排出される排水を用いた実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。
【００５０】
〔実施例１〕
実施例１として、図１に示す処理装置１０を用い、リソグラフィ工程、洗浄工程および緩衝フッ酸を用いたエッチング工程から排出される排液を混合したケルダール窒素含有水と、剥離工程、ラビング工程、およびエッチング工程から排出される排液を混合した炭酸アルキレン含有水（混合アルキレン排液）とを処理した。
【００５１】
ケルダール窒素含有水は、ＴＭＡＨを５０ｍｇ−as  Ｎ／Ｌの濃度で含むリソグラフィ工程排液と、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を含む洗浄剤が用いられる洗浄工程からの排液（ＮＭＰを５０ｍｇ−as  Ｎ／Ｌ含む）と、緩衝フッ酸を用いたエッチング工程から排出される排液（アンモニア態窒素を２００ｍｇ−as  Ｎ／Ｌ含む）と、を混合したものである。ケルダール窒素含有水のＢＯＤ濃度は６００ｍｇ／Ｌ、ケルダール窒素濃度は３００ｍｇ／Ｌ、非ケルダール窒素としての硝酸態窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度は１１１ｍｇ／Ｌであった。
【００５２】
ケルダール窒素含有水は、窒素含有水路３１を介してＢＯＤ流入量６００ｋｇ／日、ＮＯ３−Ｎ流入量２００ｋｇ／日、Ｋｊ−Ｔ流入量３００ｋｇ／日となるように好気槽１２に導入した。好気槽１２の条件は以下とした。
［好気槽条件］
容量                  ；１，８００ｍ３
ケルダール窒素流入負荷；３００ｋｇ／ｍ３／日
ケルダール窒素容積負荷；０．２５ｋｇ／ｍ３／日
ＢＯＤ流入負荷        ；６００ｋｇ／ｍ３／日
ＢＯＤ容積負荷        ；１ｋｇ／ｍ３／日
ＭＬＳＳ              ；３，０００ｍｇ／Ｌ
スポンジ担体充填量    ；槽容量の３０％
ｐＨ                  ；５．８〜８．６
ＤＯ                  ；２ｍｇ／Ｌ
【００５３】
炭酸アルキレン含有水は、剥離工程から排出されるアルキレン排液（炭酸アルキレンとして炭酸エチレンを１，０００ｍｇ／Ｌを含む）と、ＩＰＡを６００ｍｇ／Ｌの濃度で含むラビング工程排液と、ＰＧＭＥを８０ｍｇ／Ｌの濃度で含む洗浄工程排液と、ＰＧＭＥＡを２０ｍｇ／Ｌの濃度で含む洗浄工程排液とを混合したものである。炭酸アルキレン含有水のＢＯＤ濃度は２，０００ｍｇ／Ｌである。
【００５４】
脱窒槽１４は、好気槽１２の処理条件を考慮して以下の処理条件となるように設計した。また脱窒槽１４に流入する非ケルダール窒素の全量を脱窒するために必要な理論量の１２０質量％の有機物が添加されるよう、アルキレン含有水路３２からＢＯＤ流入量２，０００ｋｇ／日で脱窒槽１４に炭酸アルキレン含有水を供給した。
【００５５】
［脱窒槽条件］
容量              ；１，０００ｍ３
硝酸態窒素流入負荷；５００ｋｇ／ｍ３／日
硝酸態窒素容積負荷；０．５ｋｇ／ｍ３／日
ＭＬＳＳ          ；３，０００ｍｇ／Ｌ
ゲル担体充填量    ；槽容量の３０％
ｐＨ              ；５．８〜８．６
ＤＯ              ；０ｍｇ／Ｌ
【００５６】
再曝気槽１６は、処理装置１０に持ち込まれる炭酸アルキレン含有水に含まれる有機物（ＢＯＤ）の全量を分解できるように設計され、具体的には処理条件を以下とした。
【００５７】
［再曝気槽条件］
容量              ；２，０００ｍ３
ＢＯＤ流入負荷    ；２，０００ｋｇ／ｍ３／日
ＢＯＤ容積負荷    ；１ｋｇ／ｍ３／日
ＭＬＳＳ          ；３，０００ｍｇ／Ｌ
スポンジ担体充填量；槽容量の３０％
ｐＨ              ；５．８〜８．６
ＤＯ              ；２ｍｇ／Ｌ
【００５８】
実施例１では、窒素含有水路３１からケルダール窒素含有水を好気槽１２に導入し、散気管１３から槽内液のＤＯが２ｍｇ／Ｌとなるように空気を吹き込み、ケルダール窒素および有機物を酸化する好気工程を行った。
【００５９】
好気槽１２から流出する硝化処理液は、硝化処理液路３３を介して脱窒槽１４に導入した。脱窒槽１４では、アルキレン含有水路３２から炭酸アルキレン含有水をＢＯＤ流入負荷２，０００ｋｇ／日となるように一定量で添加しながら、硝化処理液に含まれる非ケルダール窒素を脱窒する脱窒工程を行った。
【００６０】
脱窒槽１２から流出する脱窒処理液は、脱窒処理液路３５を介して再曝気槽１６に導入した。再曝気槽１６では、散気管１３から槽内液のＤＯが２ｍｇ／Ｌとなるように空気を吹き込み、脱窒処理液を好気的に処理して処理水を得た。
【００６１】
処理水は、処理水路３７を介して加圧浮上式の凝集処理装置２２に導入し、凝集剤として塩化第２鉄を５００ｍｇ／Ｌで添加して加圧浮上によりＳＳを除去して凝集処理液を得た。凝集処理液は、凝集処理液路４１からアンスラサイトおよび砂を濾材とする下向流式二層濾過装置２４に導入し、濾過装置２４でＳＳを除去して濾過液を得た。濾過液は濾過液路４３からカートリッジ式ＭＦ膜装置２６に導入し、ＭＦ処理液をＭＦ処理液路４５から取り出した。ＭＦ処理液は、スパイラル式のＲＯ膜を備えるＲＯ膜装置２８で処理して脱塩水を得た。表１に各処理段階における処理液について、ＢＯＤ、Ｓ−ＴＯＣ、ＴＯＣ、Ｋｊ−Ｎ、ＮＯ３−Ｎ、ＳＳ濃度、単位をｍｇ／Ｌとして示す。なお、以下の表において※は汚泥を含む値である。
【００６２】
【表１】
2007050312.tif 000003
【００６３】
〔実施例２〕
処理装置１０に持ち込まれるケルダール窒素の流入量が低下した場合の影響を調べるため、実施例２として、実施例１を次の点で変更した実験を行なった。まず、好気槽１２へ供給するケルダール窒素含有水について、Ｋｊ−Ｎ濃度１００ｍｇ／Ｌとなるように緩衝フッ酸を用いたエッチング工程排液を除いた。これにより、好気槽１２へのＫｊ−Ｎ流入量を１００ｋｇ／日に低減した。かかる変更により変更された好気槽１２および脱窒槽１４の処理条件は以下である。
【００６４】
［好気槽条件］
ケルダール窒素流入負荷；１００ｋｇ／ｍ３・日
［脱窒槽条件］
硝酸態窒素流入負荷    ；３００ｋｇ／ｍ３・日
【００６５】
実施例２の実験条件は上記に示す点以外は実施例１と同様とした。結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2007050312.tif 000004
【００６７】
〔比較例１〕
比較例１として、図２に示す処理装置１００を用いて試験を行なった。処理装置１００は、アルキレン含有水路３２が脱窒槽１４に接続される代わりに窒素含有水路３１に接続され、脱窒槽１４にＩＰＡを注入するためのＩＰＡ路３６が接続されている点で図１の処理装置１０と構成が異なる。
【００６８】
比較例１では、実施例１と同じ性状のケルダール窒素含有水と炭酸アルキレン含有水とを被処理水としたが、ケルダール窒素含有水と炭酸アルキレン含有水とはともに好気槽１２に導入した。これに伴い、脱窒槽１４においては脱窒反応の際に必要な有機物源としてＩＰＡをＩＰＡ路３６から１，５００ｋｇ／日で添加した。
【００６９】
好気槽１２、脱窒槽１４、および再曝気槽１６の構成は処理装置１０の好気槽１２等と同様の構成である。ただし、比較例１においては、ケルダール窒素含有水および炭酸アルキレン含有水をともに好気槽１２に導入するため、ケルダール窒素含有水と炭酸アルキレン含有水との混合被処理液が供給される好気槽１２へのＢＯＤ流入量は２，６００ｋｇ／日とした。かかる変更に伴い、好気槽１２および再曝気槽１６の処理条件を以下のように変更した。
【００７０】
［好気槽条件］
容量          ；３，８００ｍ３
ＢＯＤ流入負荷；２，６００ｋｇ／ｍ３・日
［再曝気槽条件］
容量          ；２５０ｍ３
ＢＯＤ流入負荷；２５０ｋｇ／ｍ３・日
【００７１】
比較例１の実験条件は上記に示す点以外は実施例１と同様とした。結果を表３に示す。
【００７２】
【表３】
2007050312.tif 000005
【００７３】
〔比較例２〕
処理装置１００に持ち込まれるケルダール窒素の流入量が低下した場合の影響を調べるため、実施例２に倣い比較例１を次の点で変更した実験として比較例２を行なった。まず、好気槽１２へ供給するケルダール窒素含有水について、Ｋｊ−Ｎ濃度１００ｍｇ／Ｌとなるように緩衝フッ酸を用いたエッチング工程排液を除いた。これにより、好気槽へのケルダール窒素含有水に由来するＫｊ−Ｎ流入量を１００ｋｇ／日に低減した。かかる変更により、好気槽１２および脱窒槽１４について処理条件を比較例１に対して以下のように変更した。
【００７４】
［好気槽条件］
ケルダール窒素流入負荷；１００ｋｇ／ｍ３・日
［脱窒槽条件］
硝酸態窒素流入負荷    ；３００ｋｇ／ｍ３・日
【００７５】
比較例２の実験条件は上記に示す点以外は比較例１と同様とした。結果を表４に示す。
【００７６】
【表４】
2007050312.tif 000006
【００７７】
表１および表３に示すように、比較例１では処理水のＢＯＤ値が１０ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＣＯＤ値が９ｍｇ／Ｌであったのに対し、実施例１では処理水のＢＯＤ値は６ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＴＯＤ値は４ｍｇ／Ｌであり、当業者にとって充分有意な差異があることが示された。この値は、特に処理装置１０の後段にＲＯ膜装置２８を有する水回収装置２０を設けて処理水を再利用する場合には、膜汚染の程度を大きく左右する。
【００７８】
また、表１〜４に示すように、実施例１および実施例２では、処理装置１０に対するケルダール窒素含有水の性状が変化しても処理水の水質は一定であったのに対し、比較例１および比較例２では処理装置１００に対するケルダール窒素含有水の性状が変化した場合、脱窒槽１４で添加されたＩＰＡが再曝気槽１６で分解されきらず、処理水の水質が大幅に悪化した。
【００７９】
さらに、実施例１および実施例２では処理装置１０全体の生物処理槽の容量は４，８００ｍ３であったのに対し、比較例１および比較例２では処理装置１００全体の生物処理層の容量は５，０５０ｍ３と大きくなった。このように本発明によれば、小型で被処理液の性状変動に対して安定した水質の処理水を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、電子デバイス製造工場等から排出される排水の処理に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係る排水の生物的処理装置の模式図である。
【図２】比較例に用いた従来例に係る排水の生物処理装置の模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  排水の生物処理装置
１２  好気槽
１３  散気管（酸素供給手段）
１４  脱窒槽
１６  再曝気槽
３１  窒素含有水路
３２  炭酸アルキレン含有水路
３５  脱窒処理液路
【図１】
2007050312.tif 000007
【図２】
2007050312.tif 000008