JP7703739B2

JP7703739B2 - 廃水処理方法及び廃水処理装置

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Publication number: JP7703739B2
Application number: JP2024076033A
Authority: JP
Inventors: スンジュンチャン，; ハンウクイ，
Original assignee: サムスンイーアンドエーカンパニーリミテッド
Priority date: 2023-06-19
Filing date: 2024-05-08
Publication date: 2025-07-07
Anticipated expiration: 2044-05-08
Also published as: CN119161037A; JP2025000549A; TWI884814B; TW202500513A; KR102719421B1; US12286372B2; US20240417300A1

Description

本発明は、廃水処理方法及び廃水処理装置に係り、さらに詳細には、無機物処理の安定性、及び有機物処理時の硝酸化速度を向上させうる廃水処理方法及び廃水処理装置に関する。

電子産業においては、湿式エッチング工程において、過酸化水素、有機溶媒及び無機酸（フッ酸など）を含む廃水が生じる。そのような成分を含む電子産業において排出された廃水を処理するために、従来技術は、凝集沈澱工程と生物反応工程とを結合した工程を使用した。しかしながら、過酸化水素除去剤を使用して過酸化水素を除去する場合には、酸素気泡が生じることになり、廃水内に過量の酸素気泡が残留する場合には、沈殿槽において、スラッジが浮上する問題点がある。また、廃水内に、難分解性有機物が存在するために、微生物の活動が阻害され、生物反応工程においては、硝酸化速度が阻害される問題点がある。

なお、放流水中のフッ素濃度規制強化が、２０２５年ごろ、環境汚染施設の統合管理に係わる法律によって規定され、法制化されると予想されている。それにより、フッ素除去剤の注入量を最小化させ、副作用を最小化させる高効率フッ素除去工程の必要性が大きくなっている。フッ素除去剤を増量して投入する場合には、スラッジ発生量が増大し、スラッジ処理設備及びその処理容量が増大するだけではなく、沈殿物の沈澱速度が低下され、沈澱地の敷地面積が増大することになり、塩素（Ｃｌ）濃度が上昇するために、塩素による腐食を防止するために、配管／ポンプの材質を変更するか、あるいは環境に及ぼす否定的な影響を最小化させるための対策が要求される。

本発明が解決しようとする課題は、無機物処理の安定性、及び有機物処理時の硝酸化速度を向上させうる廃水処理方法を提供することである。

本発明が解決しようとする課題は、また無機物処理の安定性、及び有機物処理時の硝酸化速度を向上させうる廃水処理装置を提供することである。

本発明の一側面は、
廃水をＵＶ（ultraviolet）反応槽に通過させ、一次処理水を生成する段階（Ｓ１０－１）と、
前記一次処理水をｐＨ調整槽に通過させ、二次処理水を生成する段階（Ｓ１０－２）と、
前記二次処理水を第１凝集槽に通過させ、三次処理水を生成する段階（Ｓ１０－３）と、
前記三次処理水を第２凝集槽に通過させ、四次処理水を生成する段階（Ｓ１０－４）と、
前記四次処理水を無機沈殿槽に通過させ、五次処理水及びスラッジを生成する段階（Ｓ１０－５）と、
前記五次処理水を生物処理反応槽に通過させ、六次処理水を生成する段階（Ｓ１０－６）と、
前記六次処理水を有機沈殿槽に通過させ、七次処理水を生成する段階（Ｓ１０－７）と、を含む廃水処理方法を提供する。

前記段階（Ｓ１０－１）において、前記ＵＶ反応槽のＵＶの照射強度は、前記廃水中の過酸化水素濃度、前記廃水中の難分解性有機物濃度、及び前記無機沈殿槽から排出された処理水中の難分解性有機物濃度のうち少なくとも一つの濃度によって調節されうる。

前記ｐＨ調整槽には、第１薬品が投入され、前記第１凝集槽には、第１薬品及び第２薬品が投入され、前記第２凝集槽には、第３薬品が投入されうる。

前記第１薬品は、消石灰を含み、前記第２薬品は、フッ素除去剤を含み、前記第３薬品は、高分子凝集剤を含むものでもある。

前記フッ素除去剤は、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）、アルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌＯ_２）、またはそれらの組み合わせを含み、前記高分子凝集剤は、陰イオン性ポリアクリルアミド、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸コポリマー、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。

前記ＵＶ反応槽のｐＨは、２．０～３．０でもある。

前記ｐＨ調整槽のｐＨは、３．５～６．０の範囲に調節されうる。

前記第１凝集槽の前記第２薬品濃度は、８００～１，７００ｐｐｍに調節されうる。

前記第１凝集槽のｐＨは、６．５±０．５の範囲に調節されうる。

前記第２凝集槽の前記第３薬品の濃度は、３．０±１．０ｐｐｍの範囲に調節されうる。

本発明の他の側面は、
廃水にＵＶ（ultraviolet）を照射し、一次処理水を生成するように構成されたＵＶ反応槽と、
前記一次処理水のｐＨを調整し、二次処理水を生成するように構成されたｐＨ調整槽と、
前記二次処理水を部分的に凝集させ、三次処理水を生成するように構成された第１凝集槽と、
前記三次処理水を追加して部分的に凝集させ、四次処理水を生成するように構成された第２凝集槽と、
前記四次処理水を部分的に沈澱させ、五次処理水及びスラッジを生成するように構成された無機沈殿槽と、
前記五次処理水を追加して生物処理し、六次処理水を生成するように構成された生物処理反応槽と、
前記六次処理水を部分的に沈澱させ、七次処理水及びスラッジを生成するように構成された有機沈殿槽と、を含む廃水処理装置を提供する。

前記ｐＨ調整槽は、３．５～６．０のｐＨ範囲でもって運転されるように構成されうる。

前記第１凝集槽は、８００～１，７００ｐｐｍのフッ素除去剤濃度範囲でもって運転されるように構成されうる。

前記第１凝集槽は、６．５±０．５のｐＨ範囲でもって運転されるように構成されうる。

前記第２凝集槽は、３．０±１．０ｐｐｍの高分子凝集剤濃度範囲でもって運転されるように構成されうる。

前記廃水処理装置は、ＵＶランプ、第１センサ、第２センサ、整流器、光触媒、またはそれらの組み合わせをさらに含み、前記ＵＶランプは、前記ＵＶ反応槽にＵＶを照射するように構成され、前記第１センサは、前記廃水中の過酸化水素濃度を測定するように構成され、前記第２センサは、前記廃水中の難分解性有機物濃度、及び前記無機沈殿槽から排出された処理水中の難分解性有機物濃度のうち少なくとも一つの濃度を測定するように構成され、前記整流器は、前記第１センサ及び前記第２センサのうち少なくとも１つのセンサの信号により、前記ＵＶランプのＵＶの照射強度を調節するように構成され、前記光触媒は、ＵＶ照射時、前記廃水中の難分解性有機物の分解を促進させるように構成されうる。

本発明の一具現例による廃水処理方法及び装置によれば、無機廃水処理設備及び有機廃水処理設備の安定性が向上されるだけではなく、敷地節減のための高速処理が可能であり（硝酸化速度が最大２５％向上される）、自動制御システムを利用し、過酸化水素除去及び難分解性有機物除去に必ず必要なほどの適正運転でもって、運転費用を最小化させうる。

一具現例による廃水処理方法及び装置を概略的に示した図である。図１の廃水処理装置に設けられた光分解ユニットを示した図である。ＵＶ処理時の滞留時間による処理水内の残留過酸化水素の濃度変化を示したグラフである。ＵＶ処理時及び生物処理時、難分解性有機物の除去率を示したグラフである。

以下、本発明の一具現例による廃水処理方法について詳細に説明する。

本明細書において、「廃水」とは、未処理廃水（すなわち、原水または流入水）を意味する。

また本明細書において、「ＵＶ（ultraviolet）」とは、１００ｎｍないし４００ｎｍの波長領域の電磁波を意味する。

また本明細書において、「処理水」とは、未処理廃水中の不純物が除去され、前記未処理廃水より少量の不純物を含む全段階の処理された廃水を意味する。

また本明細書において、「被処理水」とは、ある段階において、処理対象になる水を意味し、各段階の被処理水は、それぞれ異なる処理率を有する。

また本明細書において、単位「ｐｐｍ（parts per million）」は、ｍｇ／Ｌを意味する。

また本明細書において、「前端または前端部」は、相対的に廃水の流れ方向の逆方向に位置した部分または端部を意味し、「後端または後端部」は、相対的に廃水の流れ方向の順方向に位置した部分または端部を意味する。

本発明の一具現例による廃水処理方法及び装置は、廃水中の過酸化水素、難分解性有機物、フッ素、リン、浮遊物質（ＳＳ：suspended solid）、総窒素（Ｔ－Ｎ：total nitrogen）、ＢＯＤ（biochemical oxygen demand）、粒子性物質及びイオン性物質を除去しうる。

本発明の一具現例による廃水処理方法は、廃水をＵＶ反応槽に通過させ、一次処理水を生成する段階（Ｓ１０－１）、前記一次処理水をｐＨ調整槽に通過させ、二次処理水を生成する段階（Ｓ１０－２）、前記二次処理水を第１凝集槽に通過させ、三次処理水を生成する段階（Ｓ１０－３）、前記三次処理水を第２凝集槽に通過させ、四次処理水を生成する段階（Ｓ１０－４）、前記四次処理水を無機沈殿槽に通過させ、五次処理水及びスラッジを生成する段階（Ｓ１０－５）、前記五次処理水を生物処理反応槽に通過させ、六次処理水を生成する段階（Ｓ１０－６）、及び前記六次処理水を有機沈殿槽に通過させ、七次処理水を生成する段階（Ｓ１０－７）を含む。

前記段階（Ｓ１０－１）は、ＵＶの照射により、廃水中の過酸化水素を分解し、ＯＨラジカルを生成し、前記生成されたＯＨラジカルを利用し、廃水中の難分解性有機物を除去し、従来技術のように、過酸化水素除去剤を利用し、過酸化水素を分解する場合に生じる酸素気泡によるスラッジ浮上憂慮を解消する役割を行いうる。

また、前記段階（Ｓ１０－１）は、低いｐＨでもって運営され、消石灰が投入されず、スケール発生憂慮を低減させうる。

また前記段階（Ｓ１０－１）において、前記ＵＶ反応槽のＵＶの照射強度は、前記廃水中の過酸化水素濃度、前記廃水中の難分解性有機物濃度、及び前記無機沈殿槽から排出された処理水中の難分解性有機物濃度のうち少なくとも１つの濃度によって調節されうる。

前記ＵＶ反応槽のｐＨは、２．０～３．０でもある。そのようなＵＶ反応槽のｐＨは、廃水のｐＨによって定められうる。

前記段階（Ｓ１０－２）は、廃水中のフッ素を９５％以上除去し、リンを５０％未満除去する役割を行いうる。

前記ｐＨ調整槽には、第１薬品が投入されうる。

前記第１薬品は、消石灰を含むものでもある。

前記ｐＨ調整槽のｐＨは、３．５～６．０の範囲に調節されうる。前記ｐＨ調整槽のｐＨが、前記範囲以内であるならば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

前記段階（Ｓ１０－３）及び前記段階（Ｓ１０－４）は、被処理水中のフッ素を３％以上追加して除去し（累積９８％以上除去）、リンを４５％以上追加して除去し（累積９５％以上除去）、薬品投入量及びスラッジ発生量を最小化させる役割を行いうる。

前記第１凝集槽には、前記第１薬品及び前記第２薬品が投入されうる。

前記第１凝集槽の前記第２薬品濃度は、８００～１，７００ｐｐｍに調節されうる。前記第１凝集槽の前記第２薬品濃度が、前記範囲以内であるならば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

前記第１凝集槽のｐＨは、６．５±０．５の範囲に調節されうる。前記第１凝集槽のｐＨが、前記範囲以内であるならば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

前記第２薬品は、フッ素除去剤を含むものでもある。

前記フッ素除去剤は、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）、アルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌＯ_２）、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。

前記第２凝集槽には、第３薬品が投入されうる。

前記第２凝集槽の前記第３薬品の濃度は、３．０±１．０ｐｐｍの範囲に調節されうる。前記第２凝集槽の前記第３薬品の濃度が、前記範囲以内であるならば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

前記第３薬品は、高分子凝集剤を含むものでもある。

前記高分子凝集剤は、陰イオン性ポリアクリルアミド、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸コポリマー、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。

前記段階（Ｓ１０－５）は、被処理水中の有機物を処理し、固液分離が起こるようにする役割を行う。

前記段階（Ｓ１０－６）は、微生物を利用し、被処理水中の総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤを除去する役割を行う。

前記生物処理反応槽は、生物学的廃水処理工程である活性スラッジ工程を具現した反応器でもあり、微細濾過または限外濾過のような分離膜工程と、活性スラッジ工程とを結合した工程を具現した反応器でもある。

また、前記段階（Ｓ１０－６）の前記生物処理反応槽においては、脱窒微生物により、下記反応式１のような脱窒反応が起こりうる。
２ＮＯ_３ ^－＋１０ｅ^－＋１２Ｈ^＋→Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ

前記脱窒微生物は、シュードモナス（Pseudomonas）、バシラス（Bacillus）、スピリルム（Spirillum）、ヒフォミクロビウム（Hyphomicrobium）、アグロバクテリウム（Agrobacterium）、アシネトバクタ（Acinetobacter）、プロピオニバクテリウム（Propionibacterium）、リゾビウム（Rhizobium）、コリネバクテリウム（Corynebacterium）、サイトファガ（Cytophaga）、チオバシラス（Thiobacillus）、アルカリゲネス（Alcaligenes）、シュードモナスフルオレッセンス（Pseudomonas fluorescens）、緑膿菌（P. Aeruginosa）、Ｐ．デニトリフィカンス（P. denitrificans）、アルカリゲネス属（Alcaligenes sp.）、Curvibacter delicatus、Acidovorax defluvii、Dokdonella koreensis、Dokdonella koreensis、Flavobacterium limicola、Terrimonas ferruginea、Terrimonas lutea、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一具現例による廃水処理装置１００について詳細に説明する。図１は、本発明の一具現例による廃水処理方法及び装置１００を概略的に示した図であり、図２は、図１の廃水処理装置１００に設けられた光分解ユニットを示した図である。

図１を参照すれば、本発明の一具現例による廃水処理装置１００は、ＵＶ反応槽１１０、ｐＨ調整槽１２０、第１凝集槽１３０、第２凝集槽１４０、無機沈殿槽１５０、生物処理反応槽１６０及び有機沈殿槽１７０を含むものでもある。

ＵＶ反応槽１１０は、廃水ＷＷにＵＶを照射し、一次処理水を生成するように構成されうる。

また、図１と共に図２を参照すれば、廃水処理装置１００は、ＵＶランプＵＬＰ、第１センサＳ１、第２センサＳ２、整流器ＲＴＦ、光触媒ＢＰＣ、またはそれらの組み合わせのような光分解ユニットをさらに含むものでもある。

ＵＶランプＵＬＰは、ＵＶ反応槽１１０に、ＵＶを照射するように構成されうる。

第１センサＳ１は、廃水ＷＷ中の過酸化水素濃度を測定するように構成されうる。

第２センサＳ２は、廃水ＷＷ中の難分解性有機物濃度及び無機沈殿槽１５０から排出された処理水ＴＷ５中の難分解性有機物濃度のうち少なくとも１つの濃度を測定するように構成されうる。

整流器ＲＴＦは、第１センサＳ１及び第２センサＳ２のうち少なくとも１つのセンサの信号により、ＵＶランプＵＬＰのＵＶの照射強度を調節するように構成されうる。

光触媒ＢＰＣは、ＵＶ照射時、廃水ＷＷ中の難分解性有機物の分解を促進させるように構成されうる。例えば、光触媒ＢＰＣは、廃水ＷＷ中に過酸化水素が存在しないか、あるいは無視する程度の微量に存在する場合に使用されうる。そのような光触媒ＢＰＣは、バッフル形態に作製されたものでもある。

ｐＨ調整槽１２０は、３．５～６．０のｐＨ範囲でもって運転されるように構成されうる。ｐＨ調整槽１２０が、前記ｐＨ範囲でもって運転されるように構成されれば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

第１凝集槽１３０は、８００～１，７００ｐｐｍのフッ素除去剤濃度範囲でもって運転されるように構成されうる。第１凝集槽１３０が、前記フッ素除去剤濃度範囲でもって運転されるように構成されれば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

また、第１凝集槽１３０は、６．５±０．５のｐＨ範囲でもって運転されるように構成されうる。第１凝集槽１３０が、前記ｐＨ範囲でもって運転されるように構成されれば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

第２凝集槽１４０は、３．０±１．０ｐｐｍの高分子凝集剤濃度範囲でもって運転されるように構成されうる。第２凝集槽１４０が、前記高分子凝集剤濃度範囲でもって運転されるように構成されれば、フッ素濃度、リン濃度、塩素イオン濃度、有機物濃度、総窒素（Ｔ－Ｎ）及びＢＯＤが低い高品質の処理水を得ることができるだけではなく、スラッジ発生量を少なくしうる。

前述のような構成を有する本発明の一具現例による廃水処理方法及び装置は、従来技術対比で、薬品の総使用量７５重量％節減、塩素イオン濃度２８％低減、窒素除去速度２５％増大、敷地面積９．７％節減、及びスラッジ発生量低減の効果を提供しうる。

以下、実施例を挙げ、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は、そのような実施例に限定されるものではない。

製作例：装置の作製
図１の構成を有する廃水処理装置を作製した。

前述の作製された廃水処理装置は、ＵＶ反応槽、ｐＨ調整槽、第１凝集槽、第２凝集槽、無機沈殿槽、生物処理反応槽及び有機沈殿槽によって構成される。

実施例１：廃水処理装置の運転
廃水においては、ｐＨが２．５であり、フッ素イオン濃度（Ｆ）が５６８ｐｐｍであり、塩素イオン濃度（Ｃｌ）が５０ｐｐｍであり、ＰＯ_４－Ｐが２００ｐｐｍであり、有機物の濃度が４００ｐｐｍであり、総窒素（Ｔ－Ｎ）濃度が４００ｐｐｍであり、ＢＯＤが７００ｐｐｍである半導体工程廃水を使用した。前記ｐＨ調整槽には、消石灰が投入され、前記第１凝集槽には、消石灰及び塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）が投入され、前記第２凝集槽には、陰イオン性ポリアクリルアミドが投入される。前記ｐＨ調整槽に投入される消石灰の含量は、前記ｐＨ調整槽のｐＨ（Ｒ２－ｐＨ）が５．０に維持されるようにする量である。前記第１凝集槽に投入される塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）の含量は、前記第１凝集槽の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）濃度（Ｒ３－Ｃ２）が１，２００ｐｐｍになるようにする量である。前記第１凝集槽に投入される消石灰の含量は、前記第１凝集槽のｐＨ（Ｒ３－ｐＨ）が６．５に維持されるようにする量である。前記第２凝集槽に投入される陰イオン性ポリアクリルアミドの含量は、前記第２凝集槽の陰イオン性ポリアクリルアミド濃度（Ｒ４－Ｃ３）が３ｐｐｍになるようにする量である。

実施例２：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される消石灰の含量を、前記ｐＨ調整槽のｐＨ（Ｒ２－ｐＨ）が３．５に維持されるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

実施例３：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される消石灰の含量を、前記ｐＨ調整槽のｐＨ（Ｒ２－ｐＨ）が６．０に維持されるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

実施例４：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）の含量を、前記第１凝集槽の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）濃度（Ｒ３－Ｃ２）が８００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

実施例５：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）の含量を、前記第１凝集槽の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）濃度（Ｒ３－Ｃ２）が１，７００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

参考例１：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される消石灰の含量を、前記ｐＨ調整槽のｐＨ（Ｒ２－ｐＨ）が３．０に維持されるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

参考例２：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される消石灰の含量を、前記ｐＨ調整槽のｐＨ（Ｒ２－ｐＨ）が６．５に維持されるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

参考例３：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）の含量を、前記第１凝集槽の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）濃度（Ｒ３－Ｃ２）が７００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

参考例４：廃水処理装置の運転
前記第１凝集槽に投入される塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）の含量を、前記第１凝集槽の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）濃度（Ｒ３－Ｃ２）が１、８００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

比較例１：廃水処理装置の運転
前記ＵＶ反応槽を過酸化水素除去槽で代替し、前記過酸化水素除去槽に投入される過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の含量を、前記過酸化水素除去槽の過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の濃度が５００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例１と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

比較例２：廃水処理装置の運転
前記ＵＶ反応槽を過酸化水素除去槽で代替し、前記過酸化水素除去槽に投入される過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の含量を、前記過酸化水素除去槽の過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の濃度が５００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例２と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

比較例３：廃水処理装置の運転
前記ＵＶ反応槽を過酸化水素除去槽で代替し、前記過酸化水素除去槽に投入される過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の含量を、前記過酸化水素除去槽の過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の濃度が５００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例３と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

比較例４：廃水処理装置の運転
前記ＵＶ反応槽を過酸化水素除去槽で代替し、前記過酸化水素除去槽に投入される過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の含量を、前記過酸化水素除去槽の過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の濃度が５００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例４と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

比較例５：廃水処理装置の運転
前記ＵＶ反応槽を過酸化水素除去槽で代替し、前記過酸化水素除去槽に投入される過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の含量を、前記過酸化水素除去槽の過酸化水素除去剤（カタラーゼ）の濃度が５００ｐｐｍになるようにする量に変更したことを除いては、前記実施例５と同一方法により、廃水処理装置を運転した。

前記実施例１～５、参考例１～４及び比較例１～５の廃水処理装置の運転条件（ｐＨ、薬品投入量、及び薬品の種類）を整理し、下記表１に示した。

評価例１：ＵＶ処理時の滞留時間による処理水内の残留過酸化水素の濃度変化測定
ＵＶ反応槽における、ＵＶ処理時の滞留時間による処理水内の残留過酸化水素の濃度変化を測定し、その結果を図３にグラフで示した。このとき、ＵＶ照射量は、４５Ｗ／ｍ２であり、ＵＶランプは、１個のみ使用した。
図３を参照すれば、滞留時間が２０分であるとき、過酸化水素除去率が約７３％であることを示している。

評価例２：ＵＶ処理時及び生物処理時の難分解性有機物の除去率
ＵＶ反応槽で実施したＵＶ処理時、及び生物処理反応槽で実施した生物処理時の難分解性有機物の除去率をＬＣ－ＯＣＤ（liquid chromatography-organic carbon detector）で測定し、その結果を図４に示した。

図４の（ａ）は、廃水（すなわち、原水）のピークであり、（ｂ）は、初日ＵＶ処理水のピークであり、（ｃ）は、初日生物学的処理水のピークであり、（ｄ）は、２日目ＵＶ処理水のピークであり、（ｅ）は、２日目生物学的処理水のピークである。

図４を参照すれば、生物学的処理時には、難分解性有機物がほとんど除去されなかったが、ＵＶ処理時には、滞留時間が２０分であるとき、硝酸化を阻害する難分解性有機物が１００％除去されたと示された。

評価例３：廃水処理装置の性能評価
前述の実施例１～５、参考例１～４及び比較例１～５の廃水処理装置の運転による最終処理水（すなわち、有機沈殿槽から排出された処理水）の水質を評価し、その結果を下記表２に示した。下記表２において、「ＳＳ」は、「suspended solid」の略語であり、「ＮＭ」は、「not measured」の略語である。

前記表２を参照すれば、実施例１～５の廃水処理装置は、参考例１～４及び比較例１～５の廃水処理装置に比べ、最終処理水の水質にすぐれると示された。

本発明は、図面及び実施例を参照して説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、本技術分野の通常の知識を有する者であるならば、それらから、多様な変形、及び均等な他の具現例が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。

１００廃水処理装置
１１０ＵＶ反応槽
１２０ｐＨ調整槽
１３０第１凝集槽
１４０第２凝集槽
１５０無機沈殿槽
１６０生物処理反応槽
１７０有機沈殿槽
ＢＰＣ光触媒
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３薬品
ＲＴＦ整流器
ＴＷ５，ＴＷ７処理水
ＵＬＰＵＶランプ
ＷＷ廃水

Claims

廃水中の過酸化水素、難分解性有機物、フッ素、リン、浮遊物質（ＳＳ：suspended solid）、総窒素（Ｔ－Ｎ：total nitrogen）、ＢＯＤ（biochemical oxygen demand）、粒子性物質及び塩素イオンを除去するように構成された廃水処理方法であって、前記廃水処理方法は、
前記廃水をＵＶ反応槽に通過させ、一次処理水を生成する段階（Ｓ１０－１）と、
前記一次処理水をｐＨ調整槽に通過させ、二次処理水を生成する段階（Ｓ１０－２）と、
前記二次処理水を第１凝集槽に通過させ、三次処理水を生成する段階（Ｓ１０－３）と、
前記三次処理水を第２凝集槽に通過させ、四次処理水を生成する段階（Ｓ１０－４）と、
前記四次処理水を無機沈殿槽に通過させ、五次処理水及びスラッジを生成する段階（Ｓ１０－５）と、
前記五次処理水を生物処理反応槽に通過させ、六次処理水を生成する段階（Ｓ１０－６）と、
前記六次処理水を有機沈殿槽に通過させ、七次処理水を生成する段階（Ｓ１０－７）と、を含み、
前記段階（Ｓ１０－１）において、前記ＵＶ反応槽のＵＶの照射強度は、前記廃水中の過酸化水素濃度、前記廃水中の難分解性有機物濃度、及び前記無機沈殿槽から排出された前記五次処理水中の難分解性有機物濃度のうちの少なくとも１つによって調節され、
前記ＵＶ反応槽は、ＵＶ照射時、廃水中の難分解性有機物の分解を促進させるように構成された光触媒を含み、
前記ｐＨ調整槽には、第１薬品が投入され、前記第１凝集槽には、第１薬品及び第２薬品が投入され、前記第２凝集槽には、第３薬品が投入され、
前記第１薬品は、消石灰を含み、前記第２薬品は、フッ素除去剤を含み、前記第３薬品は、高分子凝集剤を含み、
前記ｐＨ調整槽のｐＨは、３．５～６．０の範囲に調節され、
前記第１凝集槽の前記第２薬品の濃度は、８００～１，７００ｐｐｍに調節される、廃水処理方法。
前記フッ素除去剤は、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）、アルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌＯ_２）、またはそれらの組み合わせを含み、前記高分子凝集剤は、陰イオン性ポリアクリルアミド、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸コポリマー、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の廃水処理方法。
前記ＵＶ反応槽のｐＨは、２．０～３．０である、請求項１に記載の廃水処理方法。
前記第１凝集槽のｐＨは、６．５±０．５の範囲に調節される、請求項１に記載の廃水処理方法。
前記第２凝集槽の前記第３薬品の濃度は、３．０±１．０ｐｐｍの範囲に調節される、請求項４に記載の廃水処理方法。
廃水中の過酸化水素、難分解性有機物、フッ素、リン、浮遊物質（ＳＳ：suspended solid）、総窒素（Ｔ－Ｎ：total nitrogen）、ＢＯＤ（biochemical oxygen demand）、粒子性物質及び塩素イオンを除去するように構成された廃水処理装置であって、前記廃水処理装置は、
前記廃水にＵＶを照射し、一次処理水を生成するように構成されたＵＶ反応槽と、
前記一次処理水のｐＨを調整し、二次処理水を生成するように構成されたｐＨ調整槽と、
前記二次処理水を部分的に凝集させ、三次処理水を生成するように構成された第１凝集槽と、
前記三次処理水を追加的に部分的に凝集させ、四次処理水を生成するように構成された第２凝集槽と、
前記四次処理水を部分的に沈澱させ、五次処理水及びスラッジを生成するように構成された無機沈殿槽と、
前記五次処理水を追加して生物処理し、六次処理水を生成するように構成された生物処理反応槽と、
前記六次処理水を部分的に沈澱させ、七次処理水及びスラッジを生成するように構成された有機沈殿槽と、を含み、
前記ｐＨ調整槽は、３．５～６．０のｐＨ範囲でもって運転されるように構成され、
前記第１凝集槽は、８００～１，７００ｐｐｍのフッ素除去剤濃度範囲でもって運転されるように構成され、
前記廃水処理装置は、ＵＶランプ、第１センサ、第２センサ、整流器及び光触媒をさらに含み、前記ＵＶランプは、前記ＵＶ反応槽にＵＶを照射するように構成され、前記第１センサは、前記廃水中の過酸化水素濃度を測定するように構成され、前記第２センサは、前記廃水中の難分解性有機物濃度、及び前記無機沈殿槽から排出された前記五次処理水中の難分解性有機物濃度のうち少なくとも１つの濃度を測定するように構成され、前記整流器は、前記第１センサ及び前記第２センサのうち少なくとも１センサの信号により、前記ＵＶランプのＵＶの照射強度を調節するように構成され、前記光触媒は、ＵＶ照射時、前記廃水中の難分解性有機物の分解を促進させるように構成された、廃水処理装置。
前記第１凝集槽は、６．５±０．５のｐＨ範囲でもって運転されるように構成される、請求項６に記載の廃水処理装置。
前記第２凝集槽は、３．０±１．０ｐｐｍの高分子凝集剤濃度範囲でもって運転されるように構成される、請求項７に記載の廃水処理装置。