JP3271322B2 - ジメチルスルホキシドを含む排水の処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はジメチルスルホキシド
（ＤＭＳＯ）を含む排水の処理法に係り、特に、ＤＭＳ
Ｏ含有排水を低コストにて効率的に生物処理するＤＭＳ
Ｏ含有排水の処理法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶パネル製造や半導体製造分野
で、ＤＭＳＯを含有した洗浄剤が用いられている。ＤＭ
ＳＯは馴養した細菌を用いることで生物分解が可能であ
り、基本的に活性汚泥処理が可能である。

【０００３】近年、半導体製造工程や液晶パネル製造工
程でＤＭＳＯが多く使用されるようになり、これらＤＭ
ＳＯ含有排水の処理方法が重要となっているが、一般的
な活性汚泥処理により、これらのＤＭＳＯ含有排水を処
理すると、ＤＭＳＯの生分解の過程で発生する代謝物の
うち、硫化メチル（ＤＭＳ）及びメチルメルカプタン
（ＭＭ）が残留し、曝気槽や処理水から臭気が発生す
る。このため、従来、ＤＭＳＯ含有排水の活性汚泥処理
は困難であるとされており、現在、ＤＭＳＯ含有排水の
処理には焼却処理や酸化剤による酸化処理が行なわれて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焼却処
理では、燃料や中和剤を要し、また、酸化処理では酸化
剤や凝集剤を要し、いずれも処理コストが高くつくとい
う問題がある。

【０００５】このため、維持管理コストの低減が可能な
生物処理により、ＤＭＳＯ含有排水を工業的有利に処理
する方法が要望されているが、上述の如く、活性汚泥処
理方式を基本とした処理方式では、負荷量を高めた効率
的な運転は臭気の発生を増加させることにつながり、大
掛かりな脱臭設備が必要となる。そのため、臭気の発生
量が少なく、処理効率が高く、また、処理装置がコンパ
クトな生物処理方式の開発が要望されている。

【０００６】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、ＤＭＳＯ含有排水を生物処理により処理
するにあたり、臭気発生の問題を解決し、高い処理効率
にて、低コストに処理することができるＤＭＳＯを含む
排水の処理法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のＤＭＳＯを含む
排水の処理法は、ジメチルスルホキシドを含む排水を、
ジメチルスルホキシド以外の有機物を含有する排水と混
合し、該混合排水を嫌気性処理槽で嫌気性処理した後、
曝気が行なわれている好気性処理槽で好気性処理し、次
いで固液分離処理して処理水を得る方法であって、該固
液分離処理により分離された汚泥の少なくとも一部を、
返送汚泥として前記嫌気性処理槽及び好気性処理槽に返
送することを特徴とする。

【０００８】

【作用】ＤＭＳＯの生分解は、図２に示す如く、ＤＭ
Ｓ、ＭＭを経由し最終的には硫酸イオンまで、或いは、
ＤＭＳからアルデヒド、ギ酸を経由して炭酸ガスまで、
分解されることが一般的に知られている。

【０００９】本発明者らの検討においても、都市下水処
理場やし尿処理場の活性汚泥を用いることで、ＤＭＳＯ
はＤＭＳ、ＭＭ、Ｈ₂ Ｓ（硫化水素）を経由して硫酸イ
オンまで分解が可能であった。しかして、これらの分解
経路を詳細に検討した結果、ＤＭＳＯからＤＭＳへの分
解は還元反応に近いこと、一方、ＤＭＳ以降の分解は酸
化分解であること、従って、ＤＭＳＯの生分解は還元反
応と酸化反応とを組み合わせることで効率的な処理が可
能であることが予想された。

【００１０】以下に本発明における検討結果から得られ
たＤＭＳＯの生分解の特徴を詳述する。

【００１１】 ＤＭＳＯからＤＭＳへの分解 ＤＭＳＯからＤＭＳへの生分解は、ＤＭＳＯ単独では行
なわれにくいが、生分解性が良好なグルコース、エタノ
ール等の有機物をＤＭＳＯと混合することで、好気性下
の条件より嫌気性下の条件において、約１．７倍高い分
解速度が得られた。嫌気性下の分解反応は、ＤＭＳＯに
混合された他の有機物が水素の供給源となり、ＤＭＳＯ
からＤＭＳへの還元反応が速やかに進行したものと予想
される（図３参照）。

【００１２】 ＤＭＳからＭＭ、Ｈ₂ Ｓ、硫酸イオン
への分解 ＤＭＳからＭＭ、Ｈ₂ Ｓを経由して硫酸イオンへの分解
は好気性下で進行し、その際にＤＭＳ以外の有機物を混
合しても分解速度の増加は生じなかった（図４参照）。

【００１３】従って、ＤＭＳＯを生分解する方法とし
て、ＤＭＳＯ排水に生分解性が良好な有機物を混合し、
まず、嫌気性処理を行なってＤＭＳＯをＤＭＳに分解し
た後、好気性処理を行なって、嫌気性処理で生じたＤＭ
Ｓを硫酸イオンにまで分解することにより、ＤＭＳＯを
効率的に処理することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明のＤＭＳＯを含有する排水の
処理法の一実施方法を示す系統図である。

【００１６】図中、１は攪拌機１Ａを備える嫌気性処理
槽、２は曝気管２Ａを備える好気性処理槽、３は沈殿
槽、４は生物脱臭装置である。

【００１７】本実施例の方法においては、配管１１より
ＤＭＳＯ含有排水を、また配管１２よりＤＭＳＯ以外の
有機物含有水をそれぞれ嫌気性処理槽１に送給し、嫌気
性処理槽１内で両者を混合すると共に嫌気性処理する。

【００１８】ここで、ＤＭＳＯ含有排水に混合するＤＭ
ＳＯ以外の有機物としては、生分解性が良好な糖類やア
ルコール、アミン等の有機物、一般に、ＢＯＤとＣＯＤ
ｃｒとの比ＢＯＤ／ＣＯＤｃｒが０．５以上のもの（具
体的にはイソプロピルアルコ−ルやエタノ−ル含有洗浄
排水）が好ましく、その混合比率は、ＤＭＳＯのＴＯＣ
換算濃度に対して１０％以上とするのが好ましい。即
ち、この有機物の混合比率が少ない場合には、嫌気性下
におけるＤＭＳＯのＤＭＳへの分解速度が低下するおそ
れがあることから、上記比率は１０％以上、特に１０〜
１００％とするのが好ましい。

【００１９】嫌気性処理槽１内において、有機物が混合
されたＤＭＳＯ含有排水中のＤＭＳＯは、該槽内におい
て、酸素（空気）の供給を行なわない嫌気性条件下に
て、ＤＭＳに分解される。

【００２０】この嫌気性処理槽１は、槽内液のｐＨを
６．０〜７．５の範囲に調整すると共に、液温を２０〜
３５℃に調整するのが好ましい。また、槽内は攪拌機１
Ａにより緩やかな攪拌を行なって、原水と汚泥とを十分
に混合する。

【００２１】この嫌気性処理槽１の負荷量は汚泥のＤＭ
ＳＯ分解能力や汚泥濃度、ＤＭＳＯ含有排水に添加混合
した有機物の生分解性の程度等によっても異なるが、槽
容量１ｍ³ に対する１日のＴＯＣ負荷量として、２．０
ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ³ ・ｄａｙ以下とするのが適当であ
る。

【００２２】この嫌気性処理槽１における嫌気性処理で
発生するガス中には、ＤＭＳＯの分解により発生したＤ
ＭＳが含まれているため、この嫌気性処理槽１は完全密
閉構造とし、発生ガスはすべて配管１３より吸引し、生
物脱臭装置４に導いて脱臭処理を行なう。

【００２３】なお、この嫌気性処理槽１の発生ガスは、
後述の好気性処理槽２に吹き込んでも良い。

【００２４】有機物の共存下における嫌気性処理によ
り、ＤＭＳＯがＤＭＳに分解した嫌気性処理槽１の流出
液は、次いで、配管１４より好気性処理槽２に移送し、
ＤＭＳ以降の酸化分解を行なう。この好気性処理槽２
は、一般に、活性汚泥処理装置の完全混合方式とされる
が、槽内部に充填材を設置した接触曝気方式とすること
もできる。この好気性処理槽は１槽でも良いが、複数の
好気性処理槽を直列に連結したものであっても良い。

【００２５】好気性処理槽の負荷量は、前段の嫌気性処
理槽の性能にもよるが、槽容量１ｍ³ に対する１日の原
水のＴＯＣ濃度として、１．０ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ³ ・ｄ
ａｙ以下とするのが適当である。

【００２６】好気性処理槽の内液のｐＨと液温は嫌気性
処理槽と同様な範囲に調整するのが好ましい。

【００２７】この好気性処理槽への通気量は、原水中の
有機物が炭酸ガスと水に分解される酸素量と、硫黄成分
が硫酸イオンまで分解される酸素量が十分供給される程
度とする。

【００２８】なお、ＤＭＳＯ含有排水に添加する有機物
として、アミン類等の含窒素有機物を用いた場合は、硝
化に要する酸素量も考慮する必要がある。

【００２９】また、前段嫌気性処理槽からの臭気成分を
含んだ臭気ガスを好気性処理槽に吹き込んで生物脱臭を
行なう場合は、臭気ガスの吹き込み位置に注意し、臭気
ガスが十分に汚泥に接触できるように考慮する必要があ
る。

【００３０】好気性処理槽からの排ガスは、配管１５よ
り生物脱臭装置４に通気し、ガス中の臭気成分を完全に
除去する。生物脱臭装置４で臭気成分が完全に除去され
たガスは配管１６より系外へ排出される。

【００３１】好気性処理槽２の処理水は、次いで配管１
７より沈殿槽３に送給し、固液分離する。汚泥槽３で分
離された汚泥は、配管１８を経て抜き出され、返送汚泥
として、配管１８ａより嫌気性処理槽１へ、配管１８ｂ
より好気性処理槽２へそれぞれ返送される。この返送汚
泥は、嫌気性処理槽１と好気性処理槽２とに分離して返
送する他、嫌気性処理槽に返送した汚泥の一部を好気性
処理槽に送給するようにしても良い。

【００３２】沈殿槽３の上澄水は配管１９より処理水と
して系外へ排出される。

【００３３】なお、図１に示す実施方法は本発明の一実
施例であって、本発明は何ら図示の方法に限定されるも
のではない。

【００３４】例えば、好気性処理槽は、前述の如く、複
数、好ましくは３槽以上の好気性処理槽を直列に連絡し
たものとすることができるが、この場合、特に次のよう
な構成とするのが好ましい。

【００３５】即ち、３槽以上の曝気槽を直列に連絡し、
嫌気性処理水が流入する第１の曝気槽に酸素含有ガスを
散気すると共に、下流側の曝気槽が連絡されている上流
側の各曝気槽から排出された散気排ガスを次の下流側の
曝気槽に散気する。

【００３６】このような好気性処理槽構成とすることに
より、３段以上の多段曝気処理でより一層確実な分解反
応を行なうことができ、高水質処理水を得ることができ
ると共に、前段の曝気槽の排ガス中に含まれるＤＭＳや
ＭＭ等の悪臭成分は、後段の曝気槽に散気されて当該曝
気槽で処理されることにより、最後段の曝気槽からは悪
臭のない排ガスが得られるようになる。

【００３７】以下に実験例、比較実験例及び具体的な実
施例、比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

【００３８】実験例１、比較実験例１ ＤＭＳＯをＴＯＣ換算で３００ｍｇ／ｌ、グルコースを
ＴＯＣ換算で２００ｍｇ／ｌ含む原水を嫌気性処理槽
（実験例１）又は好気性処理槽（比較実験例１）で下記
表１に示す条件で処理し、槽内のＤＭＳ濃度の経時変化
を調べ、結果を図３に示した。

【００３９】

【表１】

【００４０】図３より、ＤＭＳＯからＤＭＳへの生分解
は、グルコースの共存下で良好に進行するが、特に、嫌
気性下の条件（実験例１）においては、好気性下の条件
（比較実験例１）におけるよりも約１．７倍もの高い分
解速度が得られることが明らかである。

【００４１】実験例２、比較実験例２ ＤＭＳをＴＯＣ換算で５０ｍｇ／ｌ含む原水（実験例
２）、及び、ＤＭＳをＴＯＣ換算で５０ｍｇ／ｌ、グル
コースをＴＯＣ換算で５０ｍｇ／ｌ含む原水（比較実験
例２）について、それぞれ好気性処理槽（汚泥濃度：４
７００ｍｇ／ｌ、水温：２５℃、ｐＨ：７．０）で処理
を行ない、槽内の硫酸イオン濃度の経時変化を調べ、結
果を図４に示した。

【００４２】図４より、ＤＭＳから硫酸イオンに至る分
解は、好気性下で良好に進行するが、その際、ＤＭＳ以
外の有機物を混合しても（比較実験例２）、分解速度の
増加は起こらないことが明らかである。

【００４３】実施例１ 図１に示す方法に従って、ＤＭＳＯ含有排水の処理を行
なった。

【００４４】ＴＯＣ換算で３００ｍｇ／ｌに溶解したＤ
ＭＳＯ液に、ＴＯＣ２００ｍｇ／ｌの２−アミノエタノ
ールを混合し、全体のＴＯＣ濃度を５００ｍｇ／ｌに調
整すると共に、リン酸緩衝液でｐＨを７に調整した合成
排水を１リットル容の嫌気性処理槽及び２リットル容の
好気性処理槽（曝気槽）に順次通水して処理した。活性
汚泥としては、都市下水処理場の余剰汚泥を用いた。ま
た、各槽の負荷量、水温は表２に示す通りとした。

【００４５】なお、本法は、小型装置であるため、前段
の嫌気性反応槽の臭気ガスを後段の好気性反応槽には吹
き込まず、生物脱臭装置にて脱臭処理を行なった。

【００４６】その結果、ＤＭＳＯの分解反応が１５日後
に認められ、好気性反応槽の処理水中の残留ＤＭＳは図
５に示す如く、検出下限値以下であり、また、好気性反
応槽からの排ガス中のＤＭＳ濃度も０．１ｐｐｍ以下と
著しく低かった。これらの結果は表２に併記した。

【００４７】比較例１ 嫌気性処理槽を用いず、５リットル容の好気性処理槽
（曝気槽）１槽のみを用い、表２に示す負荷量及び水温
にて処理を行なったこと以外は実施例１と同様にして処
理を行なった。

【００４８】その結果、図５に示す如く、処理水中には
８〜１７ｍｇ／ｌのＤＭＳが残留しており、好気性処理
槽の排ガス中のＤＭＳ濃度も１５〜５０ｐｐｍと高濃度
であり、臭気が激しかった。これらの結果は表２に併記
した。

【００４９】

【表２】

【００５０】表２より、本発明の方法によれば、従来の
好気性処理のみの処理法に比べて、３．３倍の負荷量に
て、著しく高水質な処理水を得ることができ、しかも排
ガスの臭気も大幅に低減されることが明らかである。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の排水の処理
法によれば、嫌気性処理槽において、ＤＭＳＯが他の有
機物との共存下において、高効率的にＤＭＳに分解され
た後、このＤＭＳが好気性処理槽において、効率的に硫
酸イオンに分解される。

【００５２】このため、ＤＭＳＯ含有排水を生物処理に
より効率的に処理することが可能とされることから、 焼却、酸化剤による酸化等の一般的な処理法に比べ
て、維持管理費を大幅に低減することができる。 通常の活性汚泥処理法に比べて、処理槽当りの負荷
量を高めることができる。また、臭気の発生も低減され
る。 といった効果が奏され、ＤＭＳＯ含有廃水を低コストに
て効率的に処理して、高水質の処理水を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＤＭＳＯを含む排水の処理法の一実施
方法を示す系統図である。

【図２】ＤＭＳＯの生分解代謝経路を示す説明図であ
る。

【図３】実験例１及び比較実験例１で求めたＤＭＳＯか
らＤＭＳへの分解反応の進行状況を示すグラフである。

【図４】実験例２及び比較実験例２で求めたＤＭＳから
硫酸イオンへの分解反応の進行状況を示すグラフであ
る。

【図５】実施例１及び比較例１における処理により得ら
れた処理水中のＤＭＳ濃度の経時変化を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 嫌気性処理槽 ２ 好気性処理槽 ３ 沈殿槽 ４ 生物脱臭装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジメチルスルホキシドを含む排水を、ジ
   メチルスルホキシド以外の有機物を含有する排水と混合
   し、該混合排水を嫌気性処理槽で嫌気性処理した後、曝
   気が行なわれている好気性処理槽で好気性処理し、次い
   で固液分離処理して処理水を得る方法であって、 該固液分離処理により分離された汚泥の少なくとも一部
   を、返送汚泥として前記嫌気性処理槽及び好気性処理槽
   に返送することを特徴とするジメチルスルホキシドを含
   む排水の処理法。