JP2008023475A - 排水処理方法および排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膨大なコストをかけずにカビの発生を抑制し、排水処理装置の故障を防止しつつ適正な排水処理を継続して行える、排水処理方法および排水処理装置を提供する。
【解決手段】生活排水及び有機系排水の少なくとも何れか一つを有機系排水槽に貯め、無機系排水及び有機スクラバー排水を、無機系排水槽に貯めた後、前記各排水槽の排水中の汚濁物質の不溶化処理を、各々別個に行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造工場から排出される数種類の排水に対する、排水処理方法および排水処理装置に関する。

図５に、一般的な半導体製造工場における排水処理方法および排水処理装置の系統図を示す。当該排水処理装置の概要は、後述する複数の排水導入経路、この排水導入経路から流入する排水を貯める排水槽２、排水中の汚濁物質の不溶化処理を行う反応槽３、反応槽３の排水に対し凝集処理を行う凝集槽４、固液分離を行う沈殿槽５、及び、微生物処理を行う微生物処理槽６を備えている。各槽の処理内容は、非特許文献１に準じている。

半導体製造工場では、一般的に、生活排水と有機系排水の少なくとも何れか一つ、無機系排水、および有機スクラバー排水の、大きく分けて4種類の排水が出る。ここで、生活排水とは、浄化槽を経由した排水である。有機系排水とは、有機薬品を使用する洗浄装置の排水や、りん、窒素、アンモニアもしくは硝酸等を含む排水である。無機系排水とは、主に酸やアルカリ等からなり、ボロンやフッ素を含む排水である。また、半導体製造工場では各種の有機系生産装置を使用している為、これらの筐体や配管から有機物を含有する排気ガスが発生する。この有機含有排気ガスは、スクラバーにおいて集中回収され、さらに活性炭によって吸着処理されるが、この活性炭の再生を行う際に、高濃度（概ね10,000ppm以上）の生物化学的酸素要求量（Biochemical Oxygen Demand、以下略してBODと記す。）を有する排水が排出される。これを有機スクラバー排水と呼んでいる。

無機系排水は、無機系排水導入経路１１により無機系排水槽２１に流入し、一担貯水される。その後、排水はポンプ７１により第１反応槽３１へ送られ、その後、凝集槽４、沈殿槽５の順に送られて、処理済排水として放流される。沈殿槽５には、汚泥処理槽５１があり、汚泥はここで処理される。

一方、有機系排水と生活排水は、共に微生物処理が必要な排水であることから、同じ排水槽で合流させて処理を行う。即ち、それぞれ有機系排水導入経路１２と生活排水導入経路１３により有機系排水槽２２へ流入し、ここで一旦貯水される。その後、排水はポンプ７２により第２反応槽３２へ送られ、更に、微生物処理槽６に送られて、処理済排水として放流される。

さて、有機スクラバー排水は、これを単独で回収して専用の処理を行うほどには、そのBOD濃度は高くなく、処理効率が悪い。一方、有機スクラバー排水に対して微生物処理を行うには、BOD濃度が高く、この場合も処理効率が悪い。そのため、有機系排水と生活排水の少なくとも何れか一つと混合して、一緒に処理する方法が採られる。これは、有機系排水と生活排水のBOD濃度は、概ね10ppmから1,000ppmであることから、この排水に有機スクラバー排水を混合しても、少量であれば希釈されて微生物処理能力内のBOD濃度となり、問題は生じないとの考え方に基づくものである。図５では、有機系排水槽２２において混合する例を示している。

しかし、図５に示した方法では、有機系排水槽２２内の排水中に、大量のカビが発生することが判明した。時間の経過と共に、有機系排水槽２２内に大量のカビが堆積するだけでなく、排水を搬送するポンプ７２や周辺配管内にもカビが発生してしまい、ポンプ７２の故障や排水量の低下が起こり適正な排水処理が困難となった。カビの発生や蓄積を防止する為に、通常行われている圧縮空気のブローや薬液注入等の方法も試したが、一時的な効果に留まるに過ぎなかった。

このような排水中のカビの発生を防止する方法として、例えば、特許文献１には、食品工場内で生じる排水を流すための排水溝の内面もしくは水溜部の内面に、光触媒機能体を設置する技術が開示されている。また、特許文献２には、排水に光触媒半導体を添加し、それに太陽光および／または紫外線を照射する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、酸化チタンを配置した固定床光触媒反応器に水を送液し、該固定床光触媒反応器内で、紫外線を含有した光の存在下、水流をカスケード制御しながら水を処理する技術が開示されている。

なお、上述の各文献のカビには、他の微生物、例えばプランクトンや藻類等も混在するものと思われる。しかし、微生物処理槽６内の処理用微生物と区別する為などの理由から、本発明においては、槽内に堆積し、ポンプ７１、７２や配管を閉塞させるような微生物を、便宜上「カビ」と記すことにする。
特開２００２−０５９１７８号公報 特開２０００−１６７５７３号公報 特開平０８−０４７６８７号公報 公害防止の技術と法規編集委員会編、「五訂・公害防止の技術と法規［水質編］」、第１１版、（社）産業環境管理協会、平成１７年４月１０日、ｐ１９４−３０３

しかしながら、特許文献２では、超微粒子の酸化チタンを個々に分散した状態で処理を行っている。このため、酸化チタンを処理系から分離、回収する必要があるが、その操作は、技術的に極めて困難を伴う。また、特許文献１と特許文献３は、排水槽の内面に光触媒機能体を設置する点に加え、さらに、紫外線を照射できる光源を多数設置する必要があり、コスト面において非常に不利である。しかも、カビの発生・生育スピードが速い場合は、十分な効果を期待することができない。よって、カビの発生自体を抑制する方法が望ましい。

本発明の目的は、膨大なコストをかけずにカビの発生を抑制し、排水処理装置の故障を防止しつつ適正な排水処理を継続して行うことができる、排水処理方法および排水処理装置を提供することである。

上記課題を解決する為に、先ずカビの発生条件を検討した。前述の4種類の排水を混合し、カビの発生状況を調査した。表１に、混合条件と結果を示す。

なお、混合排水の混合比は、No.4、5、6、8が1：1、No.7が1：1：1である。また、カビの発生状況の「発生せず」は、「15日間以上」発生しない場合を示している。

この調査結果から、有機スクラバー排水が、有機系排水と生活排水のうち、何れか1つと混合された場合に、1日から2日でカビが発生することが分かった。一方、各々単独での排水、有機系排水と生活排水との混合排水、及び、無機系排水と有機スクラバー排水との混合排水では、カビは発生しなかった。

この調査結果が得られた原因の理論的解明は、現在、十分になされてはいないが、以下の2点の条件が偶然にも上手く重なって、カビの繁殖に非常に良好な環境が生まれたことに基づくと考えられる。
ａ）有機スクラバー排水を、有機系排水と生活排水の少なくとも何れか一つと混合することによって、カビの繁殖に適切なBOD濃度となったこと。
ｂ）有機系排水や生活排水中の汚濁物質として、カビの栄養源（リン、窒素、その他有機物等）が豊富に含まれていること。

以上の調査結果に基づき、カビの発生を抑制するための手段として、有機スクラバー排水を、生活排水と有機系排水の何れとも混合せずに、排水処理を行う方法に、発明者等は想到した。本発明の特徴は、以下のとおりである。
（１）本発明に係る排水処理方法は、生活排水及び有機系排水の少なくとも何れか一つを有機系排水槽に貯め、無機系排水及び有機スクラバー排水を、無機系排水槽に貯めた後、前記各排水槽の排水中の汚濁物質の不溶化処理を、各々別個に行うことを特徴とする。
（２）本発明に係る排水処理装置は、無機系排水導入経路及び有機スクラバー排水導入経路が接続された無機系排水槽と、該無機系排水槽の排水を送り、該排水中の汚濁物質の不溶化処理を行う第１の反応槽と、生活排水導入経路と有機系排水導入経路の何れか一つが接続された有機系排水槽と、該有機系排水槽の排水を送り、該排水中の汚濁物質の不溶化処理を行う第２の反応槽とを備えていることを特徴とする。
（３）上記（２）において、前記第１の反応槽で処理された排水を処理する凝集槽と、該凝集槽で処理された排水を処理する微生物処理槽とをさらに備え、前記第２の反応槽が、前記凝集槽から前記微生物処理槽の間にある処理槽の何れかに接続されていることを特徴とする。
（４）上記（２）または（３）において、更に前記第２の反応槽が、前記微生物処理槽に接続されていることを特徴とする。
（５）本発明に係る排水処理装置は、生活排水、有機系排水、及び、有機スクラバー排水を処理する排水処理装置において、生活排水導入経路と有機系排水導入経路の少なくとも一つが接続された有機系排水槽と、該有機系排水槽の排水を送り、該排水中の汚濁物質の不溶化処理を行う反応槽と、該反応槽の排水に対し微生物処理を行う微生物処理槽とを備え、該微生物処理槽に有機スクラバー排水導入経路が接続されていることを特徴とする。

本発明により、有機スクラバー排水を、生活排水と有機系排水の何れとも混合しないことにより、排水処理装置に発生するカビを抑制し、排水処理装置における故障を防止することができる、という効果が得られる。また、従来例に比較して、排水導入経路を少なくとも1箇所変更するだけで対応することができるため、膨大な費用を要すること無く、安価に上記効果を得ることができる。

図に示した実施の形態を元に、本発明を詳細に説明する。なお、図５の従来例と同じものには、同じ符号を付した。

先ず、第１の実施の形態の一例を、図１に系統図で示す。この例においては、有機系スクラバー排水導入経路１４を無機系排水槽２１に接続し、有機系スクラバー排水と無機系排水を混合して処理する構成にしている。

即ち、先ず、無機系排水は無機系排水導入経路１１により、また、有機スクラバー排水は有機スクラバー排水導入経路１４により、各々、無機系排水槽２１へ流入し、水量及び水質が適切に調整された後に、ポンプ７１によって第１反応槽３１へ移送される。

次に、第１反応槽３１において消石灰を添加し、溶解している汚濁物質（特に、ボロン、フッ素等）を不溶化反応させる。

次に、凝集槽４において、第１反応槽３１における反応により生じた微細な不溶化された汚濁物質のフロックに、高分子凝集剤を添加することによって、より大きなフロックを形成させる。さらに、次の沈殿槽５で固液分離を行う。この際に、沈殿槽５において固液分離されるフロック等のスラリーは、汚泥処理槽５１を経て、規定の含水率のケーキとして処理される。

一方、沈殿槽５で固液分離されて得られた液部分は、第１微生物処理槽６１へ送られ、微生物処理により、主としてBOD濃度が規制濃度の範囲内となるように処理が行われる。この槽における微生物処理が可能な範囲内のBOD濃度となるように、無機系排水槽２１への有機スクラバー排水の流入量を調節する。なお、微生物処理後の排水は処理済排水として、放流される。

他方、有機系排水導入経路１２と生活排水導入経路１３は、有機系排水槽２２に接続されている。したがって、先ず、有機系排水は有機系排水導入経路１２により、生活排水は生活排水導入経路１３により、有機系排水槽２２へ流入し、水量及び水質が適切に調整された後、ポンプ７２によって第２反応槽３２へ移送される。

次に、第２反応槽３２においてポリ塩化アルミニウムを添加し、溶解している汚濁物質（特に、リンやシリコン等のコロイド状粒子、有機系微粒子等）を不溶化反応させると共に、不溶化された汚濁物質、油又は固形物等を除去し、固液分離する。

次に、第２反応槽３２で固液分離されて得られた液部分は、第２微生物処理槽６２へ送られ、微生物処理により、主として、窒素の除去とBOD濃度が規制濃度範囲内となるように処理が行われる。なお、微生物処理済の排水は、処理済排水として放流される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、排水処理装置に発生するカビを抑制し、カビに起因する排水処理装置の故障を防止することができる。また、排水導入経路１を1箇所変更することのみにより、実現することができ、膨大なコストをかけること無く、安価に処理することができる。

次に、第２の実施の形態の一例を、図２に系統図で示す。この例においては、第１の実施の形態において分離されていた微生物処理槽６１、６２を、1つの微生物処理槽６によって、処理するように構成されている。

即ち、有機系排水と生活排水を、有機系排水槽２２と第２反応槽３２で処理した後に、第２反応槽３２で固液分離されて得られた液部分を、微生物処理槽６へ送り、別途、無機系排水及び有機スクラバー排水を処理して得られた処理水に混合して微生物処理を行う。微生物処理済の排水は、処理済排水として放流される。

以上説明したように、本実施の形態においては、微生物処理槽を1つ設置するだけの構成であり、また、従来例に比較して、排水導入経路１を1箇所変更するだけで実現することができるため、膨大なコストをかけること無く、安価に処理することができる。また、BOD濃度の低い有機系排水と生活排水とが混合されて希釈されるため、相対的に微生物処理への負担を軽くすることができる。

なお、本実施の形態において、無機系排水と有機スクラバー排水からなる混合排水、及び、有機系排水と生活排水からなる混合排水を、さらに混合する槽を、微生物処理槽６としたが、本発明はこれに限定されない。他に、図２中の経路Aにより接続される凝集槽４、又は、図２中の経路Bにより接続される沈殿槽５を使用しても良い。要は、有機スクラバー排水中に、有機系排水中および生活排水中からの汚濁物質が、ある程度除去されていれば良い。なお、何れを選択するかは、装置レイアウトや排水の含有物により、適宜選択することができる。

また、本実施の形態において、無機系排水と有機スクラバー排水からなる混合排水、及び、有機系排水と生活排水からなる混合排水を、さらに混合する箇所を、微生物処理槽６内としたが、本発明はこれに限定されない。他に、両混合排水の配管同士を接続して、配管内で混合しても良い。なお、これについても、装置レイアウトや排水の含有物により、適宜選択することができる。

次に、第３の実施の形態の一例を、図３に系統図で示す。この例においては、第１の実施の形態において無機系排水槽２１に流入させていた有機スクラバー排水を、微生物処理槽６に直接流入させて処理する構成としている。

即ち、有機系排水と生活排水を、有機系排水槽２２と第２反応槽３２で処理した後に、第２反応槽３２で固液分離されて得られた液部分を、微生物処理槽６へ送り、この微生物処理槽６で、有機スクラバー排水を混合して微生物処理を行う。なお、微生物処理済の排水は処理済排水として、放流される。

本実施の形態は、有機スクラバー排水中の汚濁物質に、油や固形物が少なく、反応槽３によって固液分離する必要が無い場合に有効である。有機系排水中および生活排水中より汚濁物質が、ある程度除去されている状態で混合されるため、カビの発生を防止することができる。

以上に説明のとおり、本実施の形態においては、第２の実施の形態と同様の構成であり、また、従来例に比較して、排水導入経路を1箇所変更するだけで対応することができる。このため、処理コストを低減することができる。また、BOD濃度の低い有機系排水と生活排水とが混合されて希釈されるため、相対的に微生物処理への負担を軽くすることができる。

図１に示す排水処理装置（本発明例）の有機系排水槽用のポンプ７２と、図５に示す排水処理装置（従来例）の有機系排水槽用のポンプ７２とにおいて、ポンプ吐出流量の時間変化を比較した。排水槽２とポンプ７２が洗浄された直後をポンプ稼働時間＝0Hrとし、ポンプの吐出流量が元の9m³/Hrから低下すれば、カビが発生及び堆積しているものと判断する。

図４に、得られた結果をグラフにより示す。縦軸は、1時間当たりの有機系排水槽用のポンプ７２の吐出流量（m³/Hr）、横軸は、ポンプ稼働時間（Hr）を示している。

有機スクラバー排水を無機系排水槽２１に流入して処理した場合は、ポンプ吐出量は殆ど変化しなかった。無機排水槽２１と有機排水槽２２においては、目視による槽内のカビ発生は、いずれも確認されなかった。一方、有機スクラバー排水を、有機系排水と生活排水と共に有機系排水槽２２で処理した場合は、ポンプ吐出量は4時間で約半分、9時間後には約1/9にまで低下した。実際に有機排水槽２２を目視によって確認したところ、槽内に多量のカビが発生しており、ポンプ７２の内部及び周辺配管は、これらのカビにより閉塞していた。以上の結果から、本発明の有効性が確認された。

本発明は、半導体製造工場のみならず、有機溶剤や無機系薬品を使用し、生活排水、有機系排水、無機系排水および有機スクラバー排水の、大きく分類してこれら4種類の排水が排出される工場においても適用することができる。

本発明に係る排水処理方法および排水処理装置の、第１の実施の形態の系統図である。 本発明に係る排水処理方法および排水処理装置の、第２の実施の形態の系統図である。 本発明に係る排水処理方法および排水処理装置の、第３の実施の形態の系統図である。 本発明例と従来例における有機系排水槽用のポンプの、吐出量の時間変化を示したグラフである。 一般的な半導体製造工場における排水処理方法および排水処理装置の系統図である（従来例）。

符号の説明

１１ 無機系排水導入経路
１２ 有機系排水導入経路
１３ 生活排水導入経路
１４ 有機スクラバー排水導入経路
２ 排水槽
２１ 無機系排水槽
２２ 有機系排水槽
３ 反応槽
３１ 第１反応槽（無機系反応槽）
３２ 第２反応槽（有機系反応槽）
４ 凝集槽
５ 沈殿槽
５１ 汚泥処理槽
６ 微生物処理槽
６１ 第１微生物処理槽
６１ 第２微生物処理槽
７１ ポンプ（無機系排水槽用）
７２ ポンプ（有機系排水槽用）

Claims (5)

1. 生活排水及び有機系排水の少なくとも何れか一つを有機系排水槽に貯め、無機系排水及び有機スクラバー排水を、無機系排水槽に貯めた後、前記各排水槽の排水中の汚濁物質の不溶化処理を、各々別個に行うことを特徴とする排水処理方法。
2. 無機系排水導入経路及び有機スクラバー排水導入経路が接続された無機系排水槽と、該無機系排水槽の排水を送り、該排水中の汚濁物質の不溶化処理を行う第１の反応槽と、生活排水導入経路と有機系排水導入経路の何れか一つが接続された有機系排水槽と、該有機系排水槽の排水を送り、該排水中の汚濁物質の不溶化処理を行う第２の反応槽とを備えていることを特徴とする排水処理装置。
3. 前記第１の反応槽で処理された排水を処理する凝集槽と、該凝集槽で処理された排水を処理する微生物処理槽とをさらに備え、前記第２の反応槽が、前記凝集槽から前記微生物処理槽の間にある処理槽の何れかに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の排水処理装置。
4. 更に、前記第２の反応槽が、前記微生物処理槽に接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の排水処理装置。
5. 生活排水、有機系排水、及び、有機スクラバー排水を処理する排水処理装置において、
   生活排水導入経路と有機系排水導入経路の少なくとも一つが接続された有機系排水槽と、該有機系排水槽の排水を送り、該排水中の汚濁物質の不溶化処理を行う反応槽と、該反応槽の排水に対し微生物処理を行う微生物処理槽とを備え、該微生物処理槽に有機スクラバー排水導入経路が接続されていることを特徴とする排水処理装置。

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