電子エ業向けの排水回収システム事例の紹介
A

Wastewater

Recycling

Systemfor theElectronicIndustry環)技術部

阿計画第4課野真隆

Masataka.Ano

The

afor manufacturing
electronic industry
requlreS
COnSiderable
amountof waterProcesses
anddischarges
Moreover,the wastewaterof wastewater･
various types
sometimes
contains
refractry
The
organic
matter･designedwastewater
recycling
Pantecby Shinkosystem
andisconstructedto the characteristics
for to retlSe
composedof treating
units
weu
suitedof wastewater
it source

し●まwaterforThis

paper

がきえ

purewater
describes

aas

cooling

protection

andsuccessful

exampleofwater.
thesystem

recently

deliveredtoa

commercialplant.

ド化を目指す過程において,工場では排水を回収再利用し,非回収排水を極力少量に削減するとともに,十分に処理を工場から排出される産業排水は年々増加する傾向にあるが,環境保全,排水総量規制の点から排水削減への社会的して環境に適合した水質にして排出するセミクローズドシ要請は強くなってきている｡加えて渇水等による水資源の不足も深刻化してきており,排水の再利用化による取水量ステムが採用されている例も多い｡このシステムは,排水回収率の適切な設計によって,水処理コスト削減が企てらの低減化対策が必要となっている｡l)れるというメリットもある｡2)

このような情勢の中,半導体,液晶製造等の電子工業においても水処理設備はクローズド化の方向に進んでいる｡

本稿では,電子工業に納入した排水回収システムの一例を取り,その概要を紹介する｡

これは電子工業の急成長と共に,排水の環境に与える影響が大きいためである｡電子工業排水は他の産業排水と比べ

1.設備フローと排水内容

フッ素,窒素等の無機薬品排水や,難分解性の有機排水が排出される等の特性がある｡現在このような完全クローズの概略フローを,第1表にその排水内容の概略を示す｡

City 甘aterPrimar), pureproduction

ROiwaterunit

第1園に今回紹介する液晶製造工場の排水回収システム
この工場の場合,製造工程から排出される洗浄排水は,Secondarypure

production

unit

water

plant

unit

Dilute rinsingt

WaSteWater

Liquid waste

recycling unit

Inorganic

wastewater

Organic

wastewater

recyclingu□itDischarge

VVastewater
treatment

recycling tlnit

Fig･

marlufacturlng

rejectionwater

recycling

第1園

Electronic

Reclaimed

unit

Solid wastewater

排水回収システムのフロー
1Vol. 39

SchematicNo.

2

diagram(1996/3)or the wastewater

recyclingsystem

神鋼パンテツク技報49

第1表
Table.

電子工業の排水例
1Classification

or wastewaterinelectronic

Typeofwastewater
Inorganicwastewater

OrganicwastewaterA

industry

Mainprocess

Contents･Etching･HF,BHF,HNO3･Alkali‑&Acid‑rinse･NaOH,NH40H･Development･TMAH(Ionized)･Electrolyte
etc

OrganicwastewaterB･Abrasiverinse･Chemicalcleanser(Non‑ionized)･Organiccleansing･IPA･Phenol
etc

Diluterinsing･Pre‑rinse

wastewater･Rubbingrinse･Neutralcleanser･Finishingrinse･Regenerationwastewater･Ionexchange･ROrejectionwater･ROtreatment･Pipingcleansing･Sterilizationetc･HCl,NaOE,H2SO4'も･H202

wastewater

薬品の種類が比較的少なく,濃厚と希薄排水が分けやすいといった特長がある｡そのため排水を回収する場合の設備無機系排水は, ■HF, HNO｡等の成分が多く含まれた酸性の排水である｡処理方法は,無機イオンをイオン交換樹費及びランニングコストは,排水性状により分別回収した脂により除去し,電導度を数〟S/cm以下にする方法が採方が安価となる｡このような理由により,洗浄排水はあら用されている｡

かじめ工場内で系統別,濃度別に分別排出される｡その排1. 4

水は製造工程によって性状が異なるが,回収水原水としてRO濃縮水は,純水設備の主力装置である｢ⅢPLP+(2段RO装置)の濃縮水であり,純水原水の数倍のイオ

有機系排水,希薄洗浄排水,無機系排水に分別される｡また超純水の製造設備からも,ブロー水や洗浄排水が排出される｡そのうちRO濃縮水は回収水原水として回収される｡
回収された排水は各々の性状に適した処理が施され,紘水原水あるいは空調機等の補給水として再利用される｡
1.

1有機系排水の性状と処理方法
有機系排水は化学洗浄排水,IPA,フェノール等の非イオン性でTOC成分を含んだ排水である｡このような成分

RO濃縮水の性状と処理方法

ン濃度である｡処理方法は,イオン類をイオン交換樹脂により除去し,電導度を数〝S/cm以下にする方法が採用されている｡

2.設
備 概 要
排水回収システムは,製造工程から排出される洗浄排水を処理する有機系排水回収設備,希薄洗浄排水回収設備,無機系排水回収設備と純水製造工程からのブロー水を処理はRO膜による除去が困難であり,イオン交換樹脂の汚染物質ともなり易いため,超純水製造設備の原水としては不するRO濃縮水回収設備から構成されている｡また回収設適合である｡そのため有機系排水の処理は,回収処理シス備えている｡

テムを設計する上での重要なポイントとなっている｡処理方法は数百mg/1のTOC成分を生物処理により分解し数mg

このシステムにより,純水原水や空調機等の補給水に使用する市水の低減化が企てられている｡/1にした後,2.

MF膜にて除歯し,RO膜により脱イオンする方法が採用されている｡
1. 2
希薄洗浄排水の性状と処理方法
希薄洗浄排水は,低濃度のTOC成分を含んだ最終洗浄排水である｡最終洗浄排水に含まれるイオン濃度は,純水備の保護のために,洗浄排水を水質により分別する機構を

1有機系排水回収設備
本設備は,生物膜ろ過装置(当社商標:バイオ･コンタ

クト･フィルター｢BCF+)による生物処理設備と,精密ろ過膜装置(略称:SP‑MEMCOR)及びRO装置による膜処理設備によって構成される｡第2図に有機系排水回収レベルに近い値であるが,超純水製造設備で処理が難しいTOC成分が微量に含まれている｡従って,希薄洗浄排水設備のフローを示す｡の処理もTOC除去がポイントとなる｡処理方法は数皿g/1

BCFは,好気性生物膜処理により排水中の有機物質を生物化学的反応によって分解除去し,同時に懸濁物質もろのTOC成分を紫外線酸化分解により0.2mg/1以下にする方法が採用されている｡この方法は,水質及びコスト面から低濃度のTOC処理に対して有効である｡
無機系排水の性状と処理方法

1. 3502.

1.

1生物処理設備

過機能によって除去するといった2つの機能を備えた装置である｡

BCFは次の特長を有している｡

1)処理水水質が安定している

神鋼パンテツク技報

Vol.

39 No.

2 (1996/3)

Alkali

Nutrient

agent

Organic wastewater
recycling tank

pH control
tank

salt

Measurlng

Distribution

tank

tank

E□

BlowerTreated

water

tank

Backwash

Wast ewater
treatmenttankwastewater

unit

PAC

Air

Åut?

Rawstralner

tank

NaCIO

Treatedwater

SP‑MEMCOR

tank
Backwash

しl第2図
Fig･

wastewater

Fl ushtanktankTreated
water

tank

Reclaimed＼vatertank

有機系排水回収設備のフロー
2

Schematic

diagramorrecycling

unitfororganic

ろ材は生物付着面積が大きいセラミック製の粒子媒体を使用しているため,多量の微生物を付着保持でき,粒wastewater

され,汚泥は脱水されて廃棄物として引取される｡

子媒体の微粉化によるトラブルがない｡その結果,負荷変動に対し高い安定性を示し,他の生物処理と比べ,幅

この設備の設計値は,原水水質CODIOOmg/1以下,
BOD600mg/1以下,TOC250mg/1以下,SS20mg/1以下,処理水質はCODIOmg/1以下,TOCIO
BOD5mg/1以下,広いBOD容積負荷に対応することができ,常に良好なmg/1以下,水質が得られる｡

2.

2)運転維持費が少ない
ろ層中で排水と空気とが向流接触するため酸素溶解効率が高く,動力費は活性汚泥法の約半分に低減される｡
また効率的な洗浄方法により洗浄排水が低減される｡
3)設置面積が小さい

1.2

SSl mg/1以下である｡
膜処理設備

BCF処理水はオートストレーナーで0.8mm以上の異物が除去された後,PAC注入により濁質を凝集し,精密ろ過膜装置｢SP‑MEMCOR+へ送水される｡
SP‑MEMCORは次の特長を有している｡
1)有機性SS処理に最適
生物処理後の有機性SSに対して優れた除去性能があ

BOD容積負荷が高く酸素溶解効率が高いため,高負￠

巨]

water

誓票差孟孟票雲芸警告書,く蓋歪孟oG孟宗…苧警芸芸.Aり, FI値で2‑3以下の処理水を安定して得ることが出来るため, RO装置の前処理として適している｡
2)省スペース4)維持管理が容易である
活性汚泥法と異なり,返送汚泥がなくバルキング等の発生もないので,複雑な汚泥管理が不要である｡

0.2〟mのポリプロピレン性中空糸膜を使用し,大型膜モジュール化されている｡設置面積は凝集沈殿･砂ろ

原水はまずpH調整槽へ送水され,アルカリ剤を注入しpH調整される｡また同槽には有機物の分解に携わる生物に必要な栄養塩(窒素とリンの混合液)を注入している｡
pH調整された原水は分配計量槽,分配槽により各BCF槽
BCF槽を下向流で通過するうちに生へ均等に分配され,物分解を受ける｡
生物分解は槽内のろ材表面に馴養させた生物膜により行
われ,原水中の有機物はCO2,H20及びイオン類やその他の生成物に分解されるとともに,一部生物体に転換され過方式の1/2‑1/3である｡
3)回収率が高いろ過方式は濃縮水をブローしない全量ろ過方式であるため,回収率が高い｡
4)長期安定運転
高圧エアによる強制逆洗方式により,中空糸膜を膨張させ,膜表層に堆積した濁質を完全に剥離し,洗浄水とともに除去することが出来る｡この結果,長期にわたり高い透水性が維持出来る｡

る｡また分解に必要な酸素はろ層下部より曝気され,原水とろ層問で向流に接触する｡この結果,ろ材表面の生物膜毎に自動で行われ,逆洗排水はフラッシュタンクで高圧エが成長していくが,処理機能の適性維持のために定期的に自動逆洗を行い,生物膜の厚み調整を行っている｡逆洗排

アブローの衝撃と騒音を吸収した後,BCFの原水として再回収される｡また高圧エアは膜保護のため,0.2〃mの水は排水処理設備に送水され,凝集沈殿後,処理水は放流

除菌フィルターを通したオイルフリードライエアを使用しVol.

39

No.

2 (1996/3)

第3図にエア逆洗方法を示す｡エア逆洗は10‑20分通水

神鋼パンテツク技報

51

ている｡

い再生が出来る｡また洗浄も下向流で行うため,少ない水量で洗浄が行える｡

この様に数々の優れた特長を持っSP‑MEMCORにより,原水中の0.2 〟m以上の濁質及び微生物が除去され,処理

2)高純度な処理水水はRO装置により脱イオンされる｡

イオン交換樹脂の流動を防ぐため塔内の中間位置に特殊機構を設け,上向流通水を可能としている｡それと下ROエレメントほスパイラル型の低圧合成複合膜であり,15 kg/cⅡ戸以下の低圧運転で脱塩率は99 %以上である｡

向流再生の併用により,原水は処理水出口のフレッシュ

RO処理水はNaCIOを注入し滅菌され,空調機等の補なイオン交換樹脂と接触する｡その結果,イオンリーク給水として回収される｡
膜処理設備の設計値ほ,処理水水質TOC2TDS
2.の少ない高純度な水質が安定して得られる｡
mg/1以下,150mg/1以下である｡
希薄洗浄排水回収設備

2圧]

本設備は,高圧UV酸化装置と活性炭塔によって構成される｡第4図に希薄洗浄排水回収設備のフローを示す｡
原水はまず高圧UV酸化槽‑送られる｡槽内にはTOC分∵一Ⅲ011ow fiber●●M icropore.‑ ●●Filtrati on

1｢解を促進させるためにH202が添加され,空気にて携拝されながら紫外線により,

●●
■
●.p＋

SS〉丁ー‑

TOC成分はCO2とH20に分解される｡

UV酸化の原理は,高圧UVランプより発生する365nmの紫外線のエネルギーによって励起された酸化剤(ヒドロキンラジカル)による有機物の酸化と,紫外線のエネルギー[劃による有機物の分解との相乗効果により,有機物の分子間結合を切断し有機酸とし,最終的にはCO2とH20に分解

B.護/倭
●.

ll

H202が残存し‑■＼､Watereshin〒..
心(強硬性カチオン樹脂)塔,SAWA(弱塩基(強塩基性アニオン樹脂)塔を直列に通水するいわゆる三床三塔(3B3T)方式で構成される｡またSC,SA塔はスーパーフロ‑型を採用しており,次の特長を有している｡=.1:1/jSS1 )運転維持費の低減

再生薬品は下向流でイオン交換樹脂と接触するいわゆ第3図

る下向流再生である｡そのためイオン交換樹脂の流動がなく効果的な反応が行われ,少ない再生薬品で効率の良Fig.

Dilute rinsing

3

Mechanismof air backwash‑iin

SP‑MEMCOR.

NaCIO

H igh pressure
UVtank‑‑㌔SP‑MEMCORのエア逆洗方法

H202

wastewaterL■

無機系排水回収設備性アニオン樹脂)描,】.

●

この設備の設計値は,原水水質TOC数mg/1以下,処理水水質はTOC0.2 mg/1以下である｡

recycling‑r･･････‑}ても,分解除去出来るようにしている｡活性炭塔処理水はNaCIOを注入し滅菌され,純水原水として回収される｡

3Il

UV酸化処理水は活性炭塔へ通水され,本設備はSClゝ

藻空ヲIすることである｡

2.

Air‑

Activated

Treatedoxidatioll tankwater

PrirrlaryPure Water
production unit

carb()nfiltertank

Wa stewater
treatment

unit

39

2

Blower

第4囲
Fig.

52

希薄洗浄排水回収設備のフロー
4

Schematic

diagramof recycling

unit

for

diluterinsing

wastewater

神鋼パンテツク技報

Vol.

No.

(1996/3)

HClNaOH

NaCIO

InorganicSCwastewater

towerWA

towerSA

tower

recycling tank

Treatedwatertank

Regenerated
wastewater

第5国
Fig･Wastewatertanktreatment

unit

無機系排水回収設備のフロー
5

SchematicuJ

diagramof recycling

unit

for

inorganicfJClwastewater

NaOH
BeatROPrimary pure.waterproduction unlt

exchanger

rejection

water

SC

tower

Degasifi erSA

recycling tank

tower

Dilute rinslng
wastewater

recycling unit

Wastewater
treatⅡlerlt

第6園
Fig･

RO濃縮水回収設備のフロー
6

Schematic

diagramofrecycling

unit

for

ROwater

rejection

WA塔は,再生効率の良い弱塩基性アニオン交換樹脂を使用し,下向流通水,再生による並流方式の構造を採用している｡また再生にはSA塔の一部の再生廃液を使用し,ounit

SA塔処理水は希薄洗浄排水回収設備へ送水され,高圧UV酸化処理される｡
設備の設計値は,原水水質TC230
TAmg/1asCaCO｡以下,260血g/1as CaCO3以下,処理水水質は電導度20〟 S/cm

霊芝#,J冨竺警禁書㌘つているo第5図に無機系排水回収設
原水はまずSC塔内でNH4＋等の陽イオンが除去される｡

以下である｡
2. 5
洗浄排水の分別

次にWA塔内でF￣,

SO42‑,Cl￣,等の鉱酸性の陰イオンが除去される｡最後にSA塔内でWA塔を少量リークしたアニオンやSiO2,HCO3￣等のWA塔では除去出来ない弱洗浄排水には,有機系排水,希薄洗浄排水,無機系排水があり,これらの排水は,工場内で分別排出される｡しかし排水水質は,時間変動及び生産装置の改善等による変動アニオン性の陰イオンが除去される｡
3B.3T処理水はNaCIOを注入し滅菌され,純水原水として回収される｡
設備の設計値は原水水質TC50mg/1asCaCO3以下,TAや,トラブル,操作ミス等により,回収設備の設計値を越llO

水が回収原水槽に混入するのを防ぎ,回収設備の保護及びmg/1as CaCO3以下,処理水水質ほ電導度20FES/cm以下える可能性がある｡そのため,回収設備側では,TOC計,電導度計等により自動弁の切替を行い,設計値を越えた排である｡

処理水水質の安定化を行っている｡第7図に洗浄排水の分

2. 4

別方法のフローを示す｡

SA塔を直列に通水するいわゆる二沫三塔(2B3T)方式で構成されている｡第6
図にRO濃縮系排水回収設備のフローを示す｡

2.

RO濃縮水団収設備
本設備は, SC塔,脱ガス塔,

5.

1有機系排水の分別
有機系排水は有機系排水回収原水槽へ全量受入れられる｡

SA塔は無機系排水回収設備と同様,スーパーフロー型を採用している｡またSiO2濃度が高いため,加温再生

これは回収設備が生物処理のため,多少の負荷変動に対する許容性があるためである｡回収原水槽が高水位時は,振分により排水処理設備へ送水可能である｡

を行っている｡

2.

SC,

この設備は, TOC成分を除去する機能を持たないため,Vol.

39 No.

2 (1996/3)

5. 2

希薄洗浄排水の分別
希薄洗浄排水はまずTOC計で分別し,高濃度時は有機

神鋼パンテツク技報∂∂Water treated by
RO rejection water
recycling

unit
TOCIA

CIA

Dilute rinslng
wastewater

Dilute rinsing
wastew

LIA

ater

recyclingtarlk

Orgatlic
wastewater

Organiwc

rもLIA

astewater

recycling

tank

CIA

Inorganic
wastewater

Inorgani c
LIA

wastewater

recyclingtank

Wastewater
treatment

第7囲
Fig.

LIA
tank

洗浄排水の分別方法
7Schematic

diagramof fraction

systemforrinsing

wastewater

系排水回収原水槽へ,低濃度時は希薄洗浄排水回収原水槽

第2表に設備毎の回収率(受入排水量に対する回収水量)‑送水される｡希薄洗浄排水回収設備で処理された後,電導度が許容値以上の場合は,無機系排水回収原水槽へ送水

杏,第3表に設備毎の受入排水水質とその回収水質を示す｡
有機系排水回収設備,希薄洗浄排水,無機系排水及びされる｡回収原水槽が高水位時は,無機系排水回収原水槽

RO濃縮水回収設備の回収率はそれぞれ71%,または有機系排水回収原水槽へ送水可能である｡
無機系排水の分別%,

2. 5. 3

無機系排水は電導度計で分別し,高濃度時は排水処理設100%,

備へ送水され,処理後,放流される｡低濃度時は無機系排ことが確認された｡これは純水,超純水製造設備に対する負荷低減にも寄与している｡

水回収原水槽へ送水される｡回収原水槽が高水位時は,排4.運転管理上のポイント

水処理設備へ送水可能である｡
3.運54

転結果

94

90%と満足した値であることが確認された｡
回収水質は各設備とも設計水質以下の良好な水質である

現状の回収率及び回収水質を維持するためにも,運転管理方法が重要なポイントになってくる｡運転管理上のポイ

神鋼パンテツク技報vol.

39 No.

2(1996/3)

2

表Table.

2

第各回収設備の回1Ⅸ率せた場合は,配管内及び閉塞した装置を全て洗浄しなけ

Recycling

ればならない｡

rate

残留塩素計による殺菌剤注入の監視,生菌数の測定及Rreactye?lan)どび装置の差圧の監視とトレンド把握等により,バクテリ

Recyclingunit
Organicwastewaterrecyclingunit

71

Diluterinsingwastewaterrecyclingunit

100

Inorganicwastewaterrecyclingunit

94

ROreJeCtionwaterrecyclingunit

90

3

表Table.

3

第アの異常繁殖に留意することが大切である｡
2)洗浄排水の管理
回収設備は,洗浄排水が正常に分別されて成立つ設備である｡そのため,分別する水質計器が正常でないと回収設備だけではなく,TOC成分が生産装置へ通水され重大なトラブルを引き起こす可能性もある｡
計器の適正時期での校正や,メンテナンスを行い管理受入排水水質と回収水質
Comparisonofすることが大切である｡また必要個所へは,計器の二重quality

water化による対策も大切である｡製造プロセスの変更等によRecyclingunit
DiluteOrganic

Item

wastewater
Feed

BCFROFeed

SS(mg/1)

1526(5(1pH

9,87.0rejection

wastewate

wastewate
Treated

Feed

water

Treated

(16.9

3.0

り,洗浄排水の水質及び水量は変化する事がある｡そのため常時水質,水量を監視しておくことや排水条件の変R9

Inorganic

rinslngFeed

更に関する情報が,生産サイドからタイムリーに提供さTreatedいくことが大切である｡

(16.5

7.8

れることが重要であり,常に設備設計条件内で管理して5.8

これらの運転管理の基本を守り,現状の排水回収システ
ムは安定して運転されている｡そのため,将来,ユーザー

TOC(mg/1)

142

1.8

COD(mg/1)

318.2BOD(mg/1)

140(0.5700.05

3.3

0.5

1.40.83.90.7の水使用量増加あるいは無排水化計画に対応して,さらに完全クローズド化へシステムアップする場合も比較的容易に移行が可能である｡
むすび(5con(duucst/l三悪TDS(mg/1)

0.7

980

25

2.06944.0(11.9504361.6(13281.1267(1最新の電子工業に納入したこの排水回収システムは,設計条件を満足し,大幅な市水使用量の低減効果をもたらした｡今後も適切な運転管理を行うとともに,ユーザーの要望に見合った設備の増強,改善を提案していく所存である｡

ントを次に記す｡
1)バクテリア汚染防止対策

また本事例の紹介が各ユーザーへの参考となり,今回の成バクテリア汚染による設備への影響は大きい｡これは排水中のTOC成分によって,バクテリアが繁殖し易い果を生かした設備の提案ができれば幸いである｡

ためである｡バクテリアは膜や塔内へ付着すると通水量

1)地上ほか:超純水の科学,の低下等のトラブルを引き起こす原因となる｡また配管中に繁殖したバクテリアが剥離し,後置の装置を閉塞さ

2)土居ほか:クリーンテクノロジー,〔参考文献〕(1990/9),p.163

Vol.3,

No.1(1993/1)

p.54

○Vol.

39

No.

2

(1996/3)

神鋼パンテツク技報55