(57)【要約】【課題】本発明の目的は、酸性廃液の処理時に装置の汚損を防止することが可能な酸性廃液用ミキサを提供することである。【解決手段】本発明に係る酸性廃液用ミキサ１０は、反応槽１２、廃液投入部１６、固化剤投入部１８、排出部１４および撹拌部２０を備えている。反応槽１２は、酸性廃液に対して酸化カルシウムを添加して反応させることによって、酸性廃液を中性汚泥化するように構成される。廃液投入部１６は、酸性廃液を反応槽１２に投入するように構成される。固化剤投入部１８は、酸化カルシウムを反応槽１２に投入するように構成される。撹拌部２０は、反応槽１２の周面方向に沿って回転することによって酸性廃液および酸化カルシウムを混合するように構成される。さらに、固化剤投入部１８は、排出部１４を基準として撹拌部３０の回転方向に対して廃液投入部１６よりも前段に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性廃液に対して酸化カルシウムを添加して反応させることによって、前記酸性廃液を中性汚泥化するように構成された反応槽と、
前記酸性廃液を前記反応槽に投入する廃液投入部と、
前記酸化カルシウムを前記反応槽に投入する固化剤投入部と、
前記反応槽から前記中性汚泥を排出する排出部と、
前記反応槽の周面方向に沿って前記反応槽内で回転することによって前記酸性廃液および前記酸化カルシウムを混合する撹拌部と、
を少なくとも備える酸性廃液用ミキサであって、
前記固化剤投入部は、前記排出部を基準として前記撹拌部の回転方向に対して前記廃液投入部よりも前段に配置されることを特徴とする酸性廃液用ミキサ。
【請求項２】
前記廃液投入部および前記固化剤投入部が、前記撹拌部を挟んで前記排出部と相対するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の酸性廃液用ミキサ。
【請求項３】
前記反応槽から発生する気体および粉塵を吸引する吸引部をさらに備え、
前記吸引部は、前記排出部の上部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の酸性廃液用ミキサ。
【請求項４】
前記酸化カルシウムが一定量添加された後に、前記酸性廃液を前記反応槽に投入するように前記廃液投入部および前記固化剤投入部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸性廃液用ミキサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置の腐食や汚損を防止しつつ、酸性廃液を中性汚泥化することが可能な酸性廃液用ミキサに関する。
【背景技術】
【０００２】
廃液に含まれる有害物質等を分離する固液分離処理は一般的に行われる廃液処理方法の一つである。固液分離処理は、廃液に応じた薬液を添加することで、反応生成物を発生させる。その後、凝集沈殿法や脱水装置等を使用し、反応生成物が汚泥として固液分離される。
【０００３】
この汚泥は、産業廃棄物として廃棄されるが、廃棄時に汚泥の含水率が高いと運搬等の取り扱いが困難になったり、処理費用が高額になったりすることがある。そこで、汚泥の含水率を低下させるために、生石灰を用いて汚泥の含水率を低下させる方法があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この方法では、ミキサ内に投入された汚泥や廃液に生石灰を添加して、混合している。汚泥や廃液と生石灰の反応熱により、汚泥に含まれる水分を蒸発するので、汚泥の含水率を低下させることが可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９６４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような廃液処理方法では、汚泥の生成と生石灰の添加という多段階の処理が必要であり、作業効率が低下してしまう。また、廃液をミキサに投入する場合も、ガラス基板のエッチング廃液のような酸性廃液をミキサに投入すると、酸性廃液によりミキサの腐食等の不具合が発生するため、処理することが可能な廃液が限定されていた。さらに、生石灰との急激な反応により粉塵が発生するため、作業環境が悪化してしまう。このため、酸性廃液を安全かつ効率的に処理することが可能な装置が求められていた。
【０００７】
本発明の目的は、酸性廃液の処理時に装置の汚損を防止することが可能な酸性廃液用ミキサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る酸性廃液用ミキサは、反応槽、廃液投入部、固化剤投入部、排出部および撹拌部を備えている。反応槽は、酸性廃液に対して酸化カルシウムを添加して反応させることによって、酸性廃液を中性汚泥化するように構成される。廃液投入部は、酸性廃液を反応槽に投入するように構成されており、タンク、ポンプおよび配管等を適宜備えている。また、本発明における酸性廃液とは、フッ酸、ケイフッ化水素酸、フッ化アンモニウム、硫酸、硝酸、塩酸等を含有する廃液であり、ガラス基板のエッチング、半導体の製造、金属メッキ等の工程から排出される廃液である。固化剤投入部は、酸化カルシウムを反応槽に投入するように構成される。撹拌部は、反応槽の周面方向に沿って反応槽内で回転することによって酸性廃液および酸化カルシウムを混合するように構成される。さらに、固化剤投入部は、排出部を基準として撹拌部の回転方向に対して廃液投入部よりも前段に配置されている。
【０００９】
固化剤投入部と廃液投入部をこのように配置することにより、反応槽の腐食や汚損を防止することが可能になる。つまり、廃液よりも前段で投入された酸化カルシウムが撹拌部により撹拌されることで、廃液投入部から投入された酸性廃液がただちに酸化カルシウムと反応して中和されるため、強酸が反応槽と接触するおそれが軽減される。
【００１０】
また、廃液投入部および固化剤投入部が、撹拌部を挟んで排出部と相対するように配置されていることが好ましい。排出部から離れた位置で酸性廃液を投入することにより、流動性の高い廃液が撹拌部によって排出部まで撹拌される間に酸化カルシウムと反応し、粘度が上昇するため、排出部から漏洩するおそれが軽減される。
【００１１】
また、排出部の上部に配置され、反応槽から発生する気体および粉塵を吸引する吸引部をさらに備えることが好ましい。酸性廃液と酸化カルシムが急激に反応することにより、水蒸気および粉塵が発生するため、吸引部にて吸引する必要がある。さらに、吸引部が排出部の上部に配置されることにより、中性汚泥の排出する際に排出部を開放しても、反応槽内の気体や粉塵が反応槽の外部に流出することが防止される。
【００１２】
また、酸化カルシウムが一定量添加された後に、酸性廃液を反応槽に投入するように廃液投入部および固化剤投入部を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。事前に酸化カルシウムを反応槽に投入しておくことにより、撹拌部にて撹拌された酸化カルシウムが反応槽の内壁に付着する。これにより、酸性廃液が反応槽に投入されると、すぐに中和反応が進行するため、反応槽が腐食したり汚損したりすることが防止される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、酸性廃液の処理時に装置の汚損を防止することが可能な酸性廃液用ミキサを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】廃液処理システムの概要を示す図である。
【図２】ミキサの概略を示す図である。
【図３】撹拌部の回転の様子を示す平面図である。
【図４】制御部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここから、図面を用いて本発明の一実施形態に係る酸性廃液用ミキサを備えた廃液処理システムについて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るミキサ１０を含む廃液処理システムである。廃液処理システムは、ミキサ１０の他にも、サイクロン装置５０および湿式集塵機６０を備えている。廃液処理システムは、エッチング装置１００において使用したガラス基板のエッチング廃液を中性汚泥化するためのシステムである。
【００１６】
なお、以下の実施形態では、ガラス基板に対してエッチング処理を行うエッチング装置１００の廃液を処理する例を説明するが、半導体ウェハ等へのエッチング処理を行ったエッチング廃液や金属のめっき処理の廃液を処理する際にも本発明を利用することが可能である。また、本発明に係る酸性廃液用ミキサで処理することが可能な酸性廃液の一例としては、フッ化アンモニウム含有廃液、硫酸含有廃液、硝酸含有廃液または塩酸含有廃液等が挙げられるがこれだけには限定されない。
【００１７】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、ミキサ１０は、反応槽１２、排出部１４、廃液投入部１６、固化剤投入部１８、撹拌部２０および吸引部２２を備えている。ミキサ１０は、反応槽１２にてエッチング廃液と酸化カルシウムを反応させることにより、エッチング廃液を全量中性汚泥化するように構成される。
【００１８】
反応槽１２は、図２（Ａ）に示すように、エッチング廃液および固化剤が収容される有底円筒状の槽である。反応槽１２は、図１に示すようにエッチング装置１００と接続されており、エッチング装置１００で使用したエッチング廃液が反応槽１２に送液されるように構成される。エッチング廃液には、ケイフッ化水素酸（H2SiF6）が含まれており、ミキサ１０は、反応槽１２内でエッチング廃液と酸化カルシウムを反応させることにより、中性汚泥が生成される。
【００１９】
排出部１４は、反応槽１２の底面に設けられており、廃液の中性汚泥化が完了した後に中性汚泥を反応槽１２から排出するように構成される。上記中和反応が進行し、中性汚泥が所望の含水率になると、排出部１４を開放し、反応槽１２から排出される。排出部１４の下部には、コンテナ等の汚泥収容部が配置されており、反応槽１２から排出された汚泥を回収するように構成される。
【００２０】
廃液投入部１６は、エッチング装置１００で使用されたエッチング液を反応槽１２に投入するように構成される。廃液投入部１６は、配管の一端が反応槽１２内に延出しており、廃液収容タンク１６１に収容されたエッチング廃液をポンプにより反応槽１２に送液する。
【００２１】
固化剤投入部１８は、反応槽１２に酸化カルシウムを投入するように構成される。酸化カルシウムは、エッチング廃液と反応して、中性汚泥を生成するための薬品である。酸化カルシウムは、サイロ１８１に収容されており、配管を介して反応槽１２に投入される。
【００２２】
撹拌部２０は、混練スクリュとして機能する耐酸性および耐熱性を備えており、反応槽１２内に投入されたエッチング廃液および酸化カルシウムを混合するように構成される。撹拌部２０は、支柱３０、撹拌羽根３２およびモータ３４を有している。支柱３０は、反応槽１２の中央部で垂直方向に設けられた円柱状部材であり、モータ３４からの動力により、反応槽１２の周方向に回転するように構成される。撹拌羽根３２は、支柱３０の周面に設けられており、支柱３０の回転によって、図３に示すように反応槽１２の周方向に回転することで、反応槽１２に投入されたエッチング廃液および酸化カルシウムを混合するように構成される。また、撹拌羽根３２の形状や数は適宜変更することが可能である。モータ３４は、反応槽１２の下部に設けられており、エッチング廃液の酸雰囲気で汚損されないように保護されている。
【００２３】
ここから、反応槽１２内でのエッチング廃液と酸化カルシウムの反応について説明する。なお、本実施形態におけるエッチング廃液は、Ｈ2ＳｉＦ6を含んだ酸性廃液であるが、本発明に係る酸性廃液用ミキサで処理できる廃液は、これに限定されない。エッチング廃液に酸化カルシウムを添加することにより、以下の蒸発反応および中和反応が発生するものと考えられる。
蒸発反応：ＣａＯ  ＋  Ｈ2Ｏ  →  Ｃａ（ＯＨ）2
中和反応：Ｈ2ＳｉＦ6  ＋  ３Ｃａ（ＯＨ）2  →  ３ＣａＦ2  ＋  ＳｉＯ2  ＋  ４Ｈ2Ｏ
【００２４】
上記反応が進行すると、ｐＨが徐々に大きくなって酸性度が緩和されるとともに、ＳｉＯ2 ゲルの生成によりエッチング廃液の粘性が高まる。また、エッチング廃液と酸化カルシウムの反応による水和熱により、水分が蒸発していき、エッチング廃液の全量が中性汚泥化する。出願人の分析によると、エッチング廃液中の水分の３０％程度が蒸発していることが把握されている。
【００２５】
廃液投入部１６および固化剤投入部１８からエッチング廃液および酸化カルシウムが反応槽１２に注入され、撹拌部２０によって撹拌されることで、上記中和反応が促進される。これにより、上記中和反応および蒸発反応が徐々に進行していき、エッチング廃液から中性汚泥が生成される。
【００２６】
固化剤投入部１８は、排出部１４を基準にして、撹拌羽根３２の回転方向に対して廃液投入部１６よりも前段に設けられている。なお、本発明における前段とは、固化剤投入部１８から投入された酸化カルシウムがエッチング廃液とすぐに反応できる程度に近傍に配置されることを意味する。図３は、反応槽１２の平面図であるが、撹拌羽根３２は、図３中に示す矢印方向に回転しており、固化剤投入部１８から投入された酸化カルシウムは、廃液投入部１６側へ搬送される。少なくともエッチング廃液が投入される間は、酸化カルシウムも同時に投入し続けられており、エッチング廃液よりも前段で投入された酸化カルシウムがエッチング廃液と反応し、酸性度を低下させることにより、反応槽１２の腐食や汚損を防止することが可能になる。このため、固化剤投入部１８と廃液投入部１６が過剰に離れた位置にあると、酸性廃液と酸化カルシウムが混合されにくくなる。固化剤投入部１８を配置する範囲は、反応槽１２の大きさや酸性廃液の性質等によって、適宜調整しても良い。
【００２７】
また、廃液投入部１６および固化剤投入部１８は、撹拌部２０を挟んで排出部１４と相対するように設けられている。エッチング廃液は、反応槽１２に投入されると、固化剤投入部１８から投入された酸化カルシウムと反応することでSiO2ゲルの発生および蒸発によって、流動性が低下する。これにより、排出部１４の隙間等からエッチング廃液の漏洩することが防止される。このため、廃液投入部１６および固化剤投入部１８を排出部１４からできるだけ遠ざけることにより、エッチング廃液が反応する時間が確保され、反応槽１２からの液漏れ防止に寄与することとなる。
【００２８】
吸引部２２は、反応槽１２の上部に設けられており、反応槽１２内の気体を吸引するように構成される。エッチング廃液と酸化カルシウムが反応すると、水蒸気と粉塵が発生する。この水蒸気と粉塵は、そのまま大気に放出することができないため、吸引部２２にて吸引し、サイクロン装置５０および湿式集塵機６０にて中和処理等が行われる。吸引部２２は、公知の吸引機構を用いることが可能である。なお、本実施形態では、１つの吸引部２２が設けられているが、粉塵が多量に発生する場合には、複数の吸引部を設けても良い。
【００２９】
さらに、吸引部２２は、図２（B）に示すように、排出部１４の上部に設けられる。吸引部２２を排出部１４の上部に設けることにより、吸引部２２から廃液投入部１４および固化剤投入部１８を遠ざけることが可能になり、吸引部２２による廃液や酸化カルシウムの吸引を防止することが可能になる。さらに、排出部１４が開放される際には、一時的に吸引圧力が低下するが、反応槽１２内の粉塵が外部に飛散することが防止される。
【００３０】
ミキサ１０は、制御部７０によって各工程の制御が行われる。ここから、制御部７０の制御について説明する。ミキサ１０の制御部７０は、図４に示すように、排出部１４、廃液投入部１６、固化剤投入部１８およびモータ３４に対して、事前に設定されたプログラムに基づいて指示を送るように構成される。
【００３１】
まず、ミキサ１０を起動させると、固化剤投入部１８から酸化カルシウムを投入する。また、同時にモータ３４を起動させ、撹拌羽根３２を回転させる。反応槽１２内に添加された酸化カルシウムが撹拌羽根３２で撹拌されることで、反応槽１２の底面や側面が酸化カルシウムで被覆される。これにより、エッチング廃液が投入された際に、ただちに酸化カルシウムと反応するため、反応槽１２の汚損防止や排出部１４からの液漏れ防止が可能になる。制御部７０は、エッチング廃液が投入される前に、あらかじめ設定された添加量で酸化カルシウムを反応槽１２に添加するように、固化剤投入部１８を制御する。
【００３２】
酸化カルシウムが所定量添加されると、エッチング廃液が廃液投入部１６から投入される。また、エッチング廃液が投入される間は、酸化カルシウムを投入し続けるように制御される。エッチング廃液と酸化カルシムを同時に添加することによって、速やかに中性汚泥が形成され、処理効率が向上する。エッチング廃液の投入量は、反応槽１２のサイズによって適宜決定される。
【００３３】
撹拌部３０に撹拌されたエッチング廃液が全量中性汚泥化されると、酸化カルシウムの投入およびモータ３４を停止する。反応槽１２内で形成された中性汚泥は、排出部１４から排出される。本実施形態では、排出部１４の下部にコンテナを配置し、排出された中性汚泥を回収するように構成される。
【００３４】
反応槽１２では、上記のように、水和熱による水蒸気と消石灰からなる粉塵が発生する。この水蒸気および粉塵をそのまま大気に放出することはできないため、吸引部２２にて吸引し、サイクロン装置５０および湿式集塵機６０において中和処理した後に、大気に放出される。
【００３５】
サイクロン装置５０は、配管４０によってミキサ１０と接続されており、ミキサ１０で発生した水蒸気を含む気体を導入するように構成される。サイクロン装置５０内では、旋回流が発生しており、遠心力により粉塵を壁面に衝突させることで、気体と粉塵を分離する。
【００３６】
サイクロン装置５０で粉塵が分離された気体は、サイクロン装置５０の上面に接続された配管４２から排出される。排出された気体は、湿式集塵機６０に導入される。湿式集塵機６０は、サイクロン装置５０から排出された気体を液体と接触させることにより、気体の中和およびサイクロン装置５０で分離しきれなかった粉塵の除去を行うように構成される。湿式集塵機６０としては、公知のウェットスクラバーを使用することが可能である。
【００３７】
ミキサ１０から排出された気体は、サイクロン装置５０および湿式集塵機６０で処理されることによって無害化された状態で大気に放出される。特に、サイクロン装置５０で粉塵を除去することによって排気ラインにおいて粉塵の付着による配管閉塞等の不具合が防止され、生産効率を落とすことなくエッチング廃液の処理が可能になる。
【００３８】
本発明に係る酸性廃液用ミキサを使用することで、反応熱を利用してエッチング廃液の水分を蒸発させるため、エッチング廃液の状態に関わらず、中性汚泥の減量化を行うことが可能になり、費用の抑制が可能になる。しかも、廃液処理の過程で排出する排水を処理する設備を別途設ける必要がなくなるため、廃液処理のための設備の簡素化を図ることが可能になる。
【００３９】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１０‐ミキサ
１２‐反応槽
１４‐排出部
１６‐廃液投入部
１８‐固化剤投入部
２０‐撹拌部
２２‐吸引部
５０‐サイクロン装置
６０‐湿式集塵機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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