(57)【要約】【課題】ＤＭＳＯとＤＭＳＯ以外の有機物を含有するＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理と好気性生物処理で処理するに当たり、ＤＭＳＯ濃度が高い場合や負荷変動が大きい場合であってもＤＭＳＯを検出限界値以下まで安定して処理する。【解決手段】ＤＭＳＯ含有有機性排水を、減圧蒸留等で前処理してＤＭＳＯ含有量を低減した後、嫌気性生物処理及び好気性生物処理で順次処理する。嫌気性生物処理はメタン発酵による嫌気性消化処理が好ましい。本発明によれば、ＤＭＳＯを検出限界値以下にまで低減した高水質の処理水を得ることができるため、液晶製造排水や半導体製造排水等のＤＭＳＯ含有有機性排水を処理して処理水を回収、再利用する場合の処理として好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＭＳＯとＤＭＳＯ以外の有機物を含有するＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理した後、好気性生物処理するＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法において、該ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯ含有量を低減する前処理を行った後、該前処理水に対して、前記嫌気性生物処理を行うことを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記前処理が、蒸留による処理であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記前処理により、前記ＤＭＳＯ含有有機性排水のＤＭＳＯ濃度を、全有機物濃度の１／１０以下とすることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記嫌気性生物処理がメタン発酵による嫌気性消化処理であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記ＤＭＳＯ含有有機性排水が、液晶製造排水及び／又は半導体製造排水であり、前記好気性生物処理の処理水を回収、再利用することを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【請求項６】
ＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理する嫌気性生物処理手段と、該嫌気性生物処理手段の処理水を好気性生物処理する好気性生物処理手段とを有するＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置において、該ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯ含有量を低減する前処理手段を有し、該前処理手段の処理水が前記嫌気性生物処理手段で処理されることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【請求項７】
請求項６において、前記前処理手段が、蒸留塔であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記前処理手段の処理水のＤＭＳＯ濃度が、該処理水の全有機物濃度の１／１０以下であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか１項において、前記嫌気性生物処理手段がメタン発酵による嫌気性消化手段であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれか１項において、前記ＤＭＳＯ含有有機性排水が、液晶製造排水及び／又は半導体製造排水であり、前記好気性生物処理手段の処理水が回収、再利用されることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル製造工程や半導体製造工程から排出される、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）と、ＤＭＳＯ以外の有機物とを含むＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理と好気性生物処理で安定かつ効率的に処理する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造、液晶製造等の電子産業工場のように、純水を使用してその排水を排出する設備では、プロセス工程で洗浄剤、剥離剤などとして使用されるＤＭＳＯなどの有機物を含む排水を生物処理し、その処理水を純水製造の原料として用いる水回収が進んでいる。
【０００３】
ＤＭＳＯは馴養された菌体を用いることで生物分解が可能であり、通常、好気性生物処理で処理されるが、ＤＭＳＯ含有排水を、活性汚泥法、接触酸化法、膜分離活性汚泥法等の好気性生物処理法により処理すると、ＤＭＳＯの生分解の過程で発生する代謝物のうち、ＤＭＳ（硫化メチル）やＭＭ（メチルメルカプタン）による臭気発生の問題がある（例えば、特許文献１，２）。また、わずかな負荷変動でＤＭＳＯが処理されずに残存する問題もある。
【０００４】
これに対して、好気性生物処理の前段で嫌気性生物処理を行う方法も提案されている（例えば、特許文献３）。この方法でも、嫌気性生物処理で生成するＤＭＳやＭＭが臭気発生の原因となるが、好気性生物処理の前段の嫌気性生物処理をメタン発酵による消化処理とすることにより、ＤＭＳＯを硫化水素にまで還元できるため、ＤＭＳやＭＭによる臭気を低減することができる。
また、処理の安定性に関しては、嫌気性生物処理とこれに続く好気性生物処理という除去機構の異なる生物処理法を２段直列に接続するため、多少の負荷変動には対応することはできるが、時として処理水中にＤＭＳＯが残留することがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３７４７９号公報
【特許文献２】特開平７−２６５８９０号公報
【特許文献３】特開平６−９１２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶製造工程や半導体製造工程から排出されるＤＭＳＯ含有排水は、ＤＭＳＯだけでなく、ＤＭＳＯと同様に洗浄剤、剥離剤として利用されるモノエタノールアミン（ＭＥＡ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ＤＢＧ）などの有機物を含むＤＭＳＯ含有有機性排水である。
【０００７】
このようにＤＭＳＯとＤＭＳＯ以外の有機物を含むＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理と好気性生物処理で処理すると、処理水中にＤＭＳＯが残存し、特にこのＤＭＳＯの残存の問題は、排水のＤＭＳＯ濃度が高い場合や、負荷変動が激しい場合に大きいものとなっていた。
ＤＭＳＯは、凝集、逆浸透膜装置、イオン交換装置等といった生物処理以外の処理では除去し難いため、生物処理水中にＤＭＳＯが残存すると、これが処理水のＴＯＣ濃度上昇の原因となり、処理水を回収して再利用することが困難となる。
このようなことから、生物処理によりＤＭＳＯを安定に処理する技術の開発が望まれる。
【０００８】
本発明は、ＤＭＳＯとＤＭＳＯ以外の有機物を含有するＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理と好気性生物処理で処理するに当たり、ＤＭＳＯ濃度が高い場合や負荷変動が大きい場合であってもＤＭＳＯを検出限界値以下まで安定して処理することができる方法と装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、生物処理水中にＤＭＳＯが残存する理由について、以下の知見を得た。
即ち、嫌気性生物処理、好気性生物処理を問わず、微生物は優先的に排水中のＤＭＳＯ以外の有機物（例えば、液晶、半導体製造排水の場合、前述の通り、ＭＥＡ等の低分子アミン類や各種グリコールエーテル等が含まれる。）を摂取、分解する。このため、排水中にＤＭＳＯだけでなく、ＤＭＳＯ以外の有機物が含まれている場合、微生物はＤＭＳＯ以外の他の分解しやすい有機物を優先的に摂取、分解し、ＤＭＳＯの分解が後回しになって、処理が不安定になる。この傾向は、排水のＤＭＳＯ濃度が高い場合や負荷変動が大きい場合には、より顕著なものとなる。
本発明者らは、この問題を解決すべく更に検討した結果、ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯを、望ましくは他の有機物よりも少なくなるように予め除去した後、嫌気性生物処理及び好気性生物処理を行うことにより、このような処理の不安定性を回避できることを見出した。
【００１０】
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１１】
［１］  ＤＭＳＯとＤＭＳＯ以外の有機物を含有するＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理した後、好気性生物処理するＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法において、該ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯ含有量を低減する前処理を行った後、該前処理水に対して、前記嫌気性生物処理を行うことを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【００１２】
［２］  ［１］において、前記前処理が、蒸留による処理であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【００１３】
［３］  ［１］又は［２］において、前記前処理により、前記ＤＭＳＯ含有有機性排水のＤＭＳＯ濃度を、全有機物濃度の１／１０以下とすることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【００１４】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記嫌気性生物処理がメタン発酵による嫌気性消化処理であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【００１５】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記ＤＭＳＯ含有有機性排水が、液晶製造排水及び／又は半導体製造排水であり、前記好気性生物処理の処理水を回収、再利用することを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理方法。
【００１６】
［６］  ＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理する嫌気性生物処理手段と、該嫌気性生物処理手段の処理水を好気性生物処理する好気性生物処理手段とを有するＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置において、該ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯ含有量を低減する前処理手段を有し、該前処理手段の処理水が前記嫌気性生物処理手段で処理されることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【００１７】
［７］  ［６］において、前記前処理手段が、蒸留塔であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【００１８】
［８］  ［６］又は［７］において、前記前処理手段の処理水のＤＭＳＯ濃度が、該処理水の全有機物濃度の１／１０以下であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【００１９】
［９］  ［６］ないし［８］のいずれかにおいて、前記嫌気性生物処理手段がメタン発酵による嫌気性消化手段であることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【００２０】
［１０］  ［６］ないし［９］のいずれかにおいて、前記ＤＭＳＯ含有有機性排水が、液晶製造排水及び／又は半導体製造排水であり、前記好気性生物処理手段の処理水が回収、再利用されることを特徴とするＤＭＳＯ含有有機性排水の処理装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＤＭＳＯとＤＭＳＯ以外の有機物を含有するＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理と好気性生物処理で処理するに当たり、ＤＭＳＯ濃度が高い場合や負荷変動が大きい場合であっても、ＤＭＳＯを検出限界値以下まで安定して処理することができる。
本発明によれば、ＤＭＳＯを検出限界値以下にまで低減した高水質の処理水を得ることができるため、本発明は、液晶製造排水や半導体製造排水等のＤＭＳＯ含有有機性排水を処理して処理水を回収、再利用する場合の処理として極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１における処理方法を説明する系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
＜ＤＭＳＯ含有有機性排水＞
本発明において、処理するＤＭＳＯ含有有機性排水は、ＤＭＳＯとＤＭＳＯ以外の有機物を含有するものであり、例えば、ＤＭＳＯを含む洗浄剤や剥離剤が使用される液晶製造排水、半導体製造排水等の電子産業排水が挙げられる。
【００２５】
本発明は、特にＤＭＳＯ濃度が高く、また、ＤＭＳＯ以外の有機物よりもＤＭＳＯを多く含み、生物処理において、ＤＭＳＯよりもＤＭＳＯ以外の有機物が優先して分解される傾向にあるＤＭＳＯ含有有機性排水、例えば、ＤＭＳＯを全有機物の１０重量％以上含み、ＴＯＣが１００〜５０００ｍｇ／Ｌ程度のＤＭＳＯ含有有機性排水の処理に有効である。
【００２６】
＜前処理＞
本発明においては、上記のようなＤＭＳＯ含有有機性排水を嫌気性生物処理と好気性生物処理で処理するに先立ち、ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯ含有量を低減する前処理を行う。
【００２７】
この前処理としては、ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯを選択的に除去してＤＭＳＯ含有量を低減できるものであればよく、特に制限はないが、例えば、融点差を利用した晶析や、沸点差を利用した蒸留などが挙げられる。
【００２８】
蒸留によるＤＭＳＯの分離の場合、分別蒸留、膜蒸留などを採用できる。
特に、ＤＭＳＯ含有有機性排水に硫酸等の無機酸を添加して排水中のＭＥＡ等のアミン類を無機酸塩として固定化した後、ＤＭＳＯを減圧蒸留により留出させることにより、効率的にＤＭＳＯを分離して、ＤＭＳＯ濃度の低い前処理水を得ることができる。
【００２９】
この場合、酸の添加量は、ＤＭＳＯ含有有機性排水中のＭＥＡ等のアミン類を中和するに十分な量であればよく、従って、硫酸等の酸は、ｐＨ８〜１０程度のＤＭＳＯ含有有機性排水がｐＨ７．５以下の中性〜酸性、特にｐＨ７．０〜６．０の中性〜弱酸性となるように添加される。
【００３０】
ＤＭＳＯ含有有機性排水に酸を添加して中和した後の減圧蒸留の条件としては、蒸留塔温度６０〜１１０℃、圧力２０〜１５０ｋＰａ程度とすることが蒸留効率の面で好ましい。
【００３１】
このような減圧蒸留を行うことで、蒸留塔の塔頂（塔上部）からＤＭＳＯが濃縮された蒸留水を得ると共に、蒸留塔の下部からＭＥＡ等のＤＭＳＯ以外の有機物が濃縮された濃縮水を前処理水として得ることができる。
【００３２】
本発明においては、このようにして得られた前処理水を嫌気性生物処理に供するが、前処理で得られるＤＭＳＯが濃縮された上記の蒸留水は、そのまま、もしくはイオン交換樹脂等で処理することによりＤＭＳＯを回収して再利用することもできる。
【００３３】
本発明においては、このような前処理によりＤＭＳＯ含有有機性排水中のＤＭＳＯの９０％以上を分離除去して、ＤＭＳＯ濃度０．１重量％以下で、ＤＭＳＯ濃度が全有機物濃度の１／１０以下、例えば１／２０〜１／１００程度の前処理水を得ることが、後段の嫌気性生物処理及び好気性生物処理におけるＤＭＳＯ除去効率を高める上で好ましい。
【００３４】
＜嫌気性生物処理＞
上記の前処理水は、次いで嫌気性生物処理した後好気性生物処理する。
嫌気性生物処理は、ＤＭＳＯをメタン、二酸化炭素、及び硫化水素にまで分解することができるメタン発酵による嫌気性消化処理で行うことが、ＤＭＳやＭＭ等に起因する悪臭の問題を低減する上で好ましい。
メタン発酵で生成した硫化水素は、これを含む排ガスを硫化鉄等の脱硫剤で処理することにより、効率的に除去することができる。
【００３５】
メタン発酵処理の方式として特に制限はなく、固定床、流動床、ＵＡＳＢ（上向流式嫌気性スラッジブランケット）、浮遊汚泥方式、ＭＢＲ（メンブレンバイオリアクター）等、各種の方式を採用することができる。また、メタン発酵処理は、酸生成槽と嫌気反応槽とを用いる２相式、酸生成槽を設けることなく直接嫌気反応槽で処理する１相式のいずれであってもよい。
【００３６】
メタン発酵処理の処理条件としては、ＵＡＳＢの場合、温度２０〜４０℃、ｐＨ６．５〜８．５、槽容量１ｍ３に対する１日のＴＯＣ負荷量２．０〜１０ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ３・ｄａｙとすることが好ましく、このようなメタン発酵処理により、前処理水中のＴＯＣ成分の５０％以上、好ましくは７０〜９０％を分解することが好ましい。
【００３７】
＜好気性生物処理＞
上記の嫌気性生物処理水は、次いで好気性生物処理に供する。この好気性生物処理に当っては、嫌気性生物処理水に、他系統の希薄有機性排水を混合して処理してもよい。
【００３８】
好気性生物処理の方式として特に制限はなく、活性汚泥法、接触酸化法、流動床、散水濾床法、ＭＢＲ等、各種の方式を採用することができる。
【００３９】
また、好気性生物処理の処理条件としては、温度１５〜３５℃、ｐＨ６．０〜８．５、槽容量１ｍ３に対する１日のＴＯＣ負荷量０．１〜１．０ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ３・ｄａｙとすることが好ましく、このような好気性生物処理により、嫌気性生物処理水中に残留するＤＭＳＯを検出限界値以下（＜１０μｇ／Ｌ）にまで分解除去すると共に、他の有機物についても効率的に分解除去することができ、ＴＯＣ２〜１０ｍｇ／Ｌの処理水を得ることができる。
【００４０】
この好気性生物処理水は、ＤＭＳＯが十分に低減された高純度水であるため、必要に応じて、更に、凝集沈殿、濾過、ＲＯ膜処理やイオン交換処理、活性炭等の処理を行った後、回収して半導体製造、液晶製造工程等のプロセス水として再利用することができる。
【実施例】
【００４１】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４２】
［実施例１］
図１に示す方法で、下記水質のＤＭＳＯ含有液晶製造排水と、希薄系液晶製造排水の処理を行った。
【００４３】
＜ＤＭＳＯ含有液晶製造排水＞
ＤＭＳＯ：０．２５重量％
ＭＥＡ：０．７５重量％
ＴＯＣ：３，０００ｍｇ／Ｌ
ｐＨ：１１．５
＜希薄系液晶製造排水＞
ＴＯＣ：１２０ｍｇ／Ｌ
（ＴＭＡＨ、ＤＢＧ等を主体とする有機性排水）
【００４４】
ＤＭＳＯ含有液晶製造排水に硫酸を添加してｐＨ７に調整し、流量２０Ｌ／ｄａｙで減圧蒸留塔１に導入して温度８０℃、圧力３０ｋＰａの条件で減圧蒸留した。減圧蒸留塔１の塔頂からは、ＤＭＳＯ濃度２．４５重量％の蒸留水を流量２Ｌ／ｄａｙで得ると共に、塔下部からＤＭＳＯ濃度０．０１５重量％、ＭＥＡ濃度０．８４重量％の濃縮水を１８Ｌ／ｄａｙで得た。この濃縮水１８Ｌ／ｄａｙを、酸生成槽２Ａと嫌気反応槽２Ｂとからなるメタン発酵嫌気性生物処理装置２で処理してＴＯＣ成分の約９０％を分解した後、中継槽３にて、希薄系液晶製造排水３００Ｌ／ｄａｙと混合し、混合排水を３１８Ｌ／ｄａｙの流量で担体流動床方式の好気性生物処理装置４に導入してＴＯＣ分解と硝化処理を行った。
【００４５】
嫌気性生物処理装置２及び好気性生物処理装置４における処理条件は以下の通りとした。
＜嫌気性生物処理装置＞
水温：３０℃
ｐＨ：７
負荷：６．０ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ３・ｄａｙ
＜好気性生物処理装置＞
水温：２８℃
ｐＨ：７
負荷：０．２ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ３・ｄａｙ
【００４６】
好気性生物処理装置４からの臭気の発生、発泡は無く、処理水の水質はＴＯＣ６ｍｇ／Ｌ、硝酸体窒素１０ｍｇ／Ｌであり、処理水のＤＭＳＯ濃度は検出限界値以下（＜１０μｇ／Ｌ）であった。
この処理水は、液晶製造工程の一次純水製造の原水として再利用することができた。
なお、減圧蒸留塔１から得られたＤＭＳＯ濃度２．４５重量％の蒸留水は、５０℃で蒸留濃縮し、廃棄処分した。
【００４７】
［比較例１］
実施例１において、減圧蒸留塔を用いず、ＤＭＳＯ含有液晶製造排水を流量１８Ｌ／ｄａｙで直接メタン発酵嫌気性生物処理装置２で処理したこと以外は、同様に処理を行った。
その結果、好気性生物処理装置４の処理水の水質は、ＴＯＣ８ｍｇ／Ｌ、硝酸体窒素１２ｍｇ／Ｌで、ＤＭＳＯ濃度は２７ｍｇ／Ｌであり、ＤＭＳＯを検出限界値以下にまで除去することはできなかった。
【００４８】
［参考例１］
実施例１において、嫌気性生物処理を、メタン発酵菌によるメタン発酵処理ではなく、脱窒反応を用いた嫌気性生物処理としたこと以外は同様に行ったところ、好気性生物処理装置における曝気でＤＭＳやＭＭによる臭気が発生した。
【符号の説明】
【００４９】
１  減圧蒸留塔
２  嫌気性生物処理装置
２Ａ  酸生成槽
２Ｂ  嫌気反応槽
３  中継槽
４  好気性生物処理装置
【図１】
2016117000.tif 000003