JPS6253785A - 菌体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は菌体分離装置に係り、特に純水等の原水中の菌
体をマグネタイトの菌体吸着能により効率的に分離拳除
去する菌体分離装置に関する。

［先行技術］ ＬＳＩや超ＬＳＩの製造においては、多量の純水や超純
水が用いられている。超純水は理論純水（Ｈ２Ｏのみか
らなる水）の比抵抗１８．２４ＭΩ＠Ｃｍに極めて近く
、１７〜１８ＭΩｅｃｍの比抵抗を有する純水である。

このような超純水や純水のような貧栄養の水中において
も、微生物は極めて微量ではあるが存在し、純水中にＰ
Ｐｂオーダーでも有機物質が存在すると、微生物は増殖
して、ＲＯ装置等の純水製造装置にトラブルが生じる原
因となる。

本出願人は、菌体の増殖による問題を解決し。

膜処理装置及びイオン交換塔を有する超純水製造装置に
おいて、更に、微量のエネルギー源及び／又は栄養源の
存在のもとに生物処理する生物反応槽と、この生物反応
槽で増殖した菌体を分離・除去するための菌体分離器と
からなる生物処理手段を付加した超純水製造装置につい
て、先に特許出願した（特願昭５９−２３１７３８、以
下「先願」という）。

第２図は、先願の純水製造装置を、超純水を用いた半導
体ウェーハ洗浄システムからの洗浄廃液回収工程に採用
した場合の系統図である。

第２図において、半導体洗浄工程ｌからの排水を、まず
回収システムＡの活性炭吸着塔２において活性炭吸着処
理し、イオン交換塔３で処理して脱塩した後、更に必要
なときには逆浸透膜装置（図示せず）を介して紫外線酸
化装置４で処理している。紫外線醸化装置４においては
、有機物をほぼ完全に酸化分解させるために、一般に、
酸化剤として過酸化水素を添加し、過酸化水素存在下で
紫外線を照射して処理が行なわれる。

このような活性炭吸着塔２．イオン交換塔３及び紫外線
酸化装置４からなる回収システムＡからの処理水は、生
物処理システムＦの生物反応槽１３に導入され、好気的
に生物処理される。生物反応槽１３における反応により
、有機炭素はＣＯ２あるいは菌体となる。菌体は後続の
菌体分離器１４において捕捉され分離される。菌体が分
離された水はＴＯＣが極めて低濃度であるため、微生物
の増殖能力は殆どない、この水はその後、前処理システ
ムＣ（凝集槽５及び二槽瀘過器６からなる。）、１次純
水システムＤ（逆浸透膜装置７、脱気塔８及びイオン交
換装置９からなる。）及びサブシステムＥ（紫外線殺菌
装置１０、混床式交換装置１１及び限外濾過膜装置１２
からなる。）からなる純水製造システムＢの、１次純水
システムＤの供給側に導入される。

先願の純水製造装置によれば、ＴＯＣ及び／又はり゛ン
成分を、低コストで極めて低濃度にまで除去することが
できるため、製造される純水は、微生物増殖の要因であ
るＴＯＣ及び／又はリン成分の濃度が極めて低く、微生
物の増殖が確実に抑制される。

ところで、このような純水製造装置の菌体分離器、その
他の従来の水処理分野における菌体分離器としては、一
般に精密濾過装置や限外濾過装置等の膜分離装置が用い
られる。これらの膜分離装置によれば、原水中のＩＩＩ
数が低レベルの場合には、良好な分離効率で菌体の分離
を行なうことができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、原水中の菌数が高レベル、例えばｌｏ’
Ｎ／ｍｕ以上の場合には、膜の閉塞が著しく、膜分離装
置を長期間連続運転することは困難となる。

特に、第２図に示す先願の装置においては、有機物の除
去のために生物的処理法を採用しているところから、菌
体分離器１４に送給される原水中の生菌数が増加し、原
水は高濃度に菌体を含有するものとなる。（ＴＯＣがｌ
　ｍ　ｇ　／　ｌの場合で、菌数が１０’　〜ｌ　Ｏ’
　Ｎ／ｍｌ程度になる。）シかして、このように高濃度
に菌体を含有する原水から、菌体を長期間連続的に、効
率良く、かつ安価に除去することは容易ではない。

Ｅ問題点を解決するための手段１ 本発明は、粉末マグネタイト層をタンク内に設け、マグ
ネタイトの菌体吸着特性を利用し、菌体を効率的に分離
するものである。

なお、マグネタイト等の磁性体を濾過助剤として用い、
プレコートフィルタ法により粒状物を除去する方法はい
くつか報告されている（公開昭５４−２０４６６、公開
昭５２−１２９０６３、公開昭５２−１８２６３）、Ｌ
かしながら、これらは、いずれも磁性体の濾過助剤の回
収・再利用に関するものであって、マグネタイトにより
菌体を除去し得ることについては何ら言及していない。

［作用］ マグネタイトは菌体を吸着し、これを保持する能力を有
する０本発明の菌体分離装置によれば、１０５〜ＩＯ’
Ｎ／ｍ見以上の高濃度の菌体含有水中の菌数を１／１０
０〜ｌ／１０００程度に容易に低下させることが可能で
ある。（マグネタイト菌体吸着機構の詳細については、
現在のところ、十分には明らかではない、） なお、本発明の菌体分離装置は、マグタイトの菌体吸着
特性を利用するものであって、磁場におけるマグネタイ
トの凝集性を利用する所謂磁気処理法とは異なり、処理
に際し、磁場をかける必要はない。

［実施例］ 以下に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は、実施例に係る菌体分離装置２０を示す断面図
である。この実施例は第２図に示す純水製造装置の菌体
分離器として用いられている。

図において、タンク２１に原水の導入口２２及び処理水
の排出口２３が設けられており、これら導入口２２及び
排出口２３を隔てるように、粉末マグネタイトを含むプ
レコート層２５と、それを支持するための板状支持手段
２４が設けられている。

導入口２２にはバルブＶ＋を有する配管２６が接続され
、原水が導入可能とされている。配管２６の途中には、
バルブＶ２．Ｖ３を有する配管２７．２８が接続され、
硅藻土及び粉末マグネタイトが、それぞれ供給可能とさ
れている。

また、処理水の排出口２３にはバルブｖ４を有する処理
水の排出用の配管２９が接続されている。

さらに、各配管２９．２６は、それぞれ分岐管３０．３
１が接続され、タンク２１内への逆洗水。

の導入及び排出を可能としている。Ｖｓ、Ｖｓは分岐管
３０．３１に設けられたバルブである。

支持手段２４は、タンク２１の底板を多孔板で構成し、
その上にサランネットを貼って形成されている。この支
持手段２４にプレコート層を形成するには、まず、バル
ブｖ３及びｖ２を開として粉末マグネタイト及び硅藻土
をタンクに供給する０次いでバルブｖ５を開として逆洗
水、又は。

バルブＶ＋を開として原水をプレコート層２５面付近ま
で供給する。そしてバルブｖ５を開にし。

分岐管３０から清澄な空気（ｆｉ！ｉフィルターを通し
た空気）を供給し、粉末マグネタイトと硅藻土を均一に
混合する。なお、この空気混合時には、バルブｖ６を開
にして、排気を行わせる。これにより、均一なプレコー
ト層２５が形成される。

プレコート層は、粉末マグネタイトを良好に支持して、
水の通水性を保ち、濾過抵抗を小さくするために、粉末
マグネタイトと他の粉末体との混合層とするのが好まし
い、他の粉末体としては。

硅藻土の他、無機質の繊維状物質等が用いられる。

粉末マグネタイトの粒径としては、０．２〜５ｇｍ程度
が好ましく、また、他の粉末体の粒径としては１０〜１
００ｇ、ｍ程度が好ましい、これらの粒径が大きすぎる
と菌体吸着効果が低下し、また逆に小さすぎると濾過抵
抗が大きくなり、処理効率が低下することとなる。

粉末マグネタイトと他の粉末体との混合割合は、ｌ：３
〜ｌ　：　１０’（体積比）程度とするのが好ましい。

このような粉末マグネタイトと他の粉末体との混合物の
プレコート量は、菌体分離装置の規模、原水の水質等に
応じて適宜決定される。

原水の処理にあたっては、まず、バルブＶ７、Ｖｌ、Ｖ
４　、Ｖｓを閑、ｔ＜ルプＶ＋、Ｖｓを開として、原水
（生物反応層１３の処理水）を導入口２２よりタンク２
１内に供給し、プレコート層２５を通過させる。したが
ってプレコート層２５を通過した液は、配管３０より排
水される。この排水を所定時間行ったら、バルブｖ５を
閉、バルブｖ４を開にし、処理工程に移る。この処理工
程では、プレコート層２５の粉末マグネタイトにより菌
体を十分に分離・除去され、処理水排出口２３、配管２
９より排出して、後工程の１火線水システムＤに送給す
る。

原水の通水により、差圧が上昇した場合には。

バルブＶｓ、Ｖａを開として洗浄水をタンク２１内に供
給して逆洗する。逆洗のＬＶ（線速度）は、プレコート
剤が流出しない程度で行う、これにより、プレコート層
２５で捕捉した菌体をタンク外へ排出することができる
。

逆洗後、プレコート層２５の表面近くまでバルブＶ５を
介して水抜きし、当初のプレコート層形成と同様に清澄
な空気供給により混合攪拌を行い、均一なプレコート層
２５を作る。その後は。

原水の処理の工程で述べた排水工程を経て再び処−理工
程に移る。

本発明の装置において、差圧の上昇はマグネタイトの菌
体吸着量が飽和量に達する前に、主にプレコート層の目
づまりによりおこるものと考えられ、このように逆洗を
行なうことにより、粉末マグネタイトを再使用すること
が可能となる。

なお、本発明の菌体分離装置としては、第１図に示す構
成のものに限られず、その他の型式のものでも良いが、
濾過効果の高いプレコート型式とするのが好ましい、プ
レコート型式のものとしては１図示のものの他１例えば
、タンクの底板に。

多数の多孔性の筒部材を立て、この筒の囲りにサランネ
ットあるいはステンレス製金網等を巻き付けて支持手段
を構成し、この支持手段上にプレコート層を形成したも
のでも良い、このような構成とした場合には、濾過面積
が大きくなるという効果が奏される。

本発明の菌体分離装置は、必要に応じて通常の膜分離装
置を後段側に設置し、処理水を更に膜処理することによ
り、処理水水質を更に向上させることができる。

上記の説明では、半導体洗浄工程からの排出水を処理し
て超純水に再生するプロセスにおける菌体分離器として
本発明の菌体分離装置を用いる場合について説明したが
、本発明の装置は、当然ながら、他のプロセスからの回
収水処理設備、あるいは、王水、井水等から純水を製造
する設備などの各種の設備に適用し得る。

以下に実験例を挙げて、本発明をより具体的に説明する
。

実験例１ 第１図に示す本発明の菌体分離装置を用いて菌体を含有
する原水の処理を行なった。

なお、マグネタイト層はマグネタイトと硅藻土との混合
層とし、そのプレコート量はマグネタイト０．４ｋｇ／
ＩＴＩ’、硅藻土０．８ｋｇ／ＩＴ１′とした。また、
原水の生菌数は３〜５ＸＩＯ５Ｎ／ｍ文であり、原水の
通水量（ＬＶ）は６　ｍ　／　ｈ　ｒとした。

処理水中の生菌数及び通水差圧の経時変化を第３図に示
す。

第３図から明らかなように、処理水中の生菌数はｔｏ”
〜１０’Ｎ／ｍｌとなり、平均菌体除去率は９９％であ
った。

また、第３図から明らかなように、マグネタイト層は差
圧が１．７ｋｇ／ｃｍ″程度になったときに、処理水で
逆洗し、再プレコートするのみで、その菌体除去率を低
下させることなく再使用することが可能であり、原水の
積算通水量４０ｍ″／ｒｒ１′以上となっても高い菌体
除去率を示した。

（効果１ 以上詳述した通り、本発明の菌体分離装置は、マグネタ
イト自体の菌吸着性を利用するために。

磁場をかける必要もなく、低コストで効率的に菌体の分
離除去を行なうことができる。また、高濃度の菌体を含
有する原水であっても、長期間メンテナンスフリーで連
続処理することが可能である。

本発明の菌体分離装置によれば、菌体を１０６〜ＩＯ”
Ｎ／ｍＪ１以上の高濃度に含有する原水であっても、そ
の菌数をｌ／１００−１／１０００に大幅に低下させる
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の菌体分離装置を示す断面図、第２図は
純水製造・回収システムを示す系統図、第３図は実験例
１で得られた結果を示し、原水と処理水との生菌数の変
化及び積算通水量と差圧との関係を対応させて示すグラ
フである。 Ａ・・・回収システム、　Ｂ・・・純水製造システム、
Ｃ・・・前処理システム、Ｄ・・・１次純水システム。 Ｅ・・・サブシステム、　　Ｆ・・・生物処理システム
、４・・・紫外線酸化装置、７・・・逆浸透膜装置、９
・・・イオン交換装置、１２・・・限外濾過膜装置、１
３・・・生物反応槽、　　１４・・・菌体分離器、２０
・・・菌体分離装置、２１・・・タンク、２２・・・原
水導入口、　　２３・・・処理水排出口、２４・・・支
持手段、　　　２５・・・プレコート層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）菌体を含有する原水から菌体を分離するための装
   置であって、粉末マグネタイト層及び該粉末マグネタイ
   ト層の支持手段を、原水の導入口及び処理水の排水口を
   有するタンク内に、該導入口と排出口とを隔てるように
   設けたことを特徴とする菌体分離装置。
2. （２）粉末マグネタイト層は粉末マグネタイトと他の粉
   末体との混合層であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の菌体分離装置。
3. （３）他の粉末体は硅藻土であることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の菌体分離装置。