(57)【要約】【課題】効率的に水溶性有機物含有水を処理することができる、水溶性有機物含有水の処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】塩析装置１０において、水溶性有機物含有水中に塩を添加して水溶性有機物と濃厚塩水とを分離し、得られた濃厚塩水を正浸透膜処理装置１２の誘引溶液として使用する、水溶性有機物含有水の処理方法および処理装置１である。【選択図】図１
2020062624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性有機物含有水中に塩を添加して水溶性有機物と濃厚塩水とを分離し、得られた前記濃厚塩水を正浸透膜処理の誘引溶液として使用することを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水溶性有機物含有水の処理方法であって、
前記水溶性有機物は、イソプロパノールを含み、前記塩は、炭酸カリウムおよびフッ化カリウムのうちの少なくとも１つであることを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水溶性有機物含有水の処理方法であって、
前記正浸透膜処理は、前記水溶性有機物含有水とは別の水を濃縮する処理であることを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水溶性有機物含有水の処理方法であって、
前記水溶性有機物含有水は、半導体製造工場から排出され、前記得られた濃厚塩水を前記半導体製造工場における正浸透膜処理の誘引溶液として使用することを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理方法。
【請求項５】
水溶性有機物含有水中に塩を添加して水溶性有機物と濃厚塩水とを分離するための塩析手段を備え、得られた前記濃厚塩水を正浸透膜処理の誘引溶液として使用することを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水溶性有機物含有水の処理装置であって、
前記水溶性有機物は、イソプロパノールを含み、前記塩は、炭酸カリウムおよびフッ化カリウムのうちの少なくとも１つであることを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の水溶性有機物含有水の処理装置であって、
前記正浸透膜処理は、前記水溶性有機物含有水とは別の水を濃縮する処理であることを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の水溶性有機物含有水の処理装置であって、
前記水溶性有機物含有水は、半導体製造工場から排出され、前記得られた濃厚塩水を前記半導体製造工場における正浸透膜処理の誘引溶液として使用することを特徴とする、水溶性有機物含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性有機物含有水の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工場等の各種の製造工場等からは、様々な種類、性状の排水が発生する。有機物はほとんど含まれていないが、各種の塩が含まれている一般排水の他、水溶性有機物が主成分であり、ＴＯＣやＢＯＤが高い水溶性有機物含有排水等がある。
【０００３】
排水の放流が環境に与える影響を低減するため、排水の浄化や減容化等の処理を行ってから、放流、廃棄する動きが進んでおり、排水の性状によって、最適な浄化方法または減容化方法がとられる。
【０００４】
例えば半導体製造工程におけるウエハー洗浄工程では、ウエハーの洗浄にイソプロパノール（ＩＰＡ）が使用される場合がある。排出されたＩＰＡ含有排水はＴＯＣが高く、そのままでは放流ができないため、通常、産業廃棄物として廃棄する。多量のＩＰＡ含有排水を産業廃棄物として廃棄するためには、処理費用の低減のために排水を減容化する必要がある。また、放流するためには、排水中のＴＯＣを低減する必要がある。
【０００５】
一方、水溶性有機物を含む水溶液に塩を添加することで、いわゆる塩析効果によって水溶性有機物と水（濃厚塩水）とを分離する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、水溶性有機物が濃縮、減容化される。この塩析を水溶性有機物含有排水に適用することが考えられるが、多量の濃厚塩水が発生するという問題がある。濃厚塩水を放流するには希釈する必要があるが、濃厚塩水を放流するためだけに希釈するのは非効率的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７５３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、効率的に水溶性有機物含有水を処理することができる、水溶性有機物含有水の処理方法および処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、水溶性有機物含有水中に塩を添加して水溶性有機物と濃厚塩水とを分離し、得られた前記濃厚塩水を正浸透膜処理の誘引溶液として使用する、水溶性有機物含有水の処理方法である。
【０００９】
前記水溶性有機物含有水の処理方法において、前記水溶性有機物は、イソプロパノールを含み、前記塩は、炭酸カリウムおよびフッ化カリウムのうちの少なくとも１つであることが好ましい。
【００１０】
前記水溶性有機物含有水の処理方法において、前記正浸透膜処理は、前記水溶性有機物含有水とは別の水を濃縮する処理であることが好ましい。
【００１１】
前記水溶性有機物含有水の処理方法において、前記水溶性有機物含有水は、半導体製造工場から排出され、前記得られた濃厚塩水を前記半導体製造工場における正浸透膜処理の誘引溶液として使用することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、水溶性有機物含有水中に塩を添加して水溶性有機物と濃厚塩水とを分離するための塩析手段を備え、得られた前記濃厚塩水を正浸透膜処理の誘引溶液として使用する、水溶性有機物含有水の処理装置である。
【００１３】
前記水溶性有機物含有水の処理装置において、前記水溶性有機物は、イソプロパノールを含み、前記塩は、炭酸カリウムおよびフッ化カリウムのうちの少なくとも１つであることが好ましい。
【００１４】
前記水溶性有機物含有水の処理装置において、前記正浸透膜処理は、前記水溶性有機物含有水とは別の水を濃縮する処理であることが好ましい。
【００１５】
前記水溶性有機物含有水の処理装置において、前記水溶性有機物含有水は、半導体製造工場から排出され、前記得られた濃厚塩水を前記半導体製造工場における正浸透膜処理の誘引溶液として使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、効率的に水溶性有機物含有水を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る水溶性有機物含有水の処理装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の実施形態に係る水溶性有機物含有水の処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。
【００２０】
水溶性有機物含有水の処理装置１は、水溶性有機物含有水中に塩を添加して水溶性有機物と濃厚塩水とを分離するための塩析手段として塩析装置１０を備え、得られた濃厚塩水を正浸透膜処理の誘引溶液として使用する装置である。
【００２１】
図１の処理装置１において、塩析装置１０の入口には、水溶性有機物含有水配管１６が接続され、塩析装置１０の濃厚塩水出口と、正浸透膜処理を行う正浸透膜処理手段としての正浸透膜処理装置１２の誘引溶液入口とは誘引溶液配管１８により接続されている。正浸透膜処理装置１２の希薄誘引溶液出口には、希薄誘引溶液配管２０が接続されている。正浸透膜処理装置１２の正浸透膜被処理水入口には、正浸透膜被処理水配管２２が接続され、正浸透膜処理装置１２のＦＯ濃縮水出口には、ＦＯ濃縮水配管２４が接続されている。塩析装置１０には、水溶性有機物含有水に塩を添加する塩添加手段として塩添加配管２６が接続されている。正浸透膜処理装置１２は、正浸透膜１４を備える。
【００２２】
本実施形態に係る水溶性有機物含有水の処理方法および処理装置１の動作について説明する。
【００２３】
水溶性有機物含有水は、水溶性有機物含有水配管１６を通して塩析装置１０へ送液され、塩析装置１０において、例えば、塩添加配管２６を通して塩が添加され、必要に応じて撹拌手段により所定の温度で所定の時間、撹拌された後、所定の時間、放置されることにより、水溶性有機物を含む水溶性有機物層と濃厚塩水層とに相分離される（塩析工程）。濃厚塩水層として得られた濃厚塩水は、誘引溶液配管１８を通して正浸透膜処理装置１２の正浸透膜１４の２次側へ送液され、正浸透膜処理装置１２における正浸透膜処理の誘引溶液として使用される。水溶性有機物層として得られた水溶性有機物を含む水溶性有機物含有液は、塩析装置１０から排出される。
【００２４】
正浸透膜処理装置１２では、濃縮処理対象の正浸透膜被処理水が、正浸透膜被処理水配管２２を通して正浸透膜処理装置１２の正浸透膜１４の１次側へ送液され、正浸透膜処理装置１２において正浸透膜処理される（正浸透膜処理工程）。正浸透膜処理装置１２において、上記の通り塩析装置１０で得られた濃厚塩水が誘引溶液として誘引溶液配管１８を通して正浸透膜１４の２次側へ送液され、正浸透膜を介して、正浸透膜被処理水と誘引溶液とを存在させることにより、浸透圧で正浸透膜被処理水中の水が誘引溶液に移動される。
【００２５】
正浸透膜処理工程で使用された濃厚塩水は希薄化されて希薄塩水となり、希薄誘引溶液として希薄誘引溶液配管２０を通して排出される。正浸透膜処理工程で得られたＦＯ濃縮水は、ＦＯ濃縮水配管２４を通して排出される。
【００２６】
このように、水溶性有機物含有水中に塩を添加して水溶性有機物と濃厚塩水とを分離し、得られた濃厚塩水を正浸透膜処理の誘引溶液として使用することによって、正浸透膜処理の処理対象である正浸透膜被処理水の濃縮をしつつ、濃厚塩水を希釈することができ、効率的に水溶性有機物含有水を処理することができる。
【００２７】
塩析処理では、水溶性有機物含有水を水溶性有機物と水とに分離するために塩を添加するため、濃厚塩溶液が発生する。濃厚塩溶液を放流するには希釈する必要があるが、濃厚塩溶液を放流するためだけに希釈するのは非効率的である。従来、この濃厚塩水の排水方法、再利用については検討がされていなかった。一方、正浸透膜処理は、正浸透膜を介して、正浸透膜被処理水と誘引溶液（ドロー溶液）とを接触させることで、それぞれの濃度差を利用して正浸透膜被処理水を濃縮、減容化する方法である。本発明者らは、塩析工程で得られた濃厚塩水の塩濃度が、正浸透膜処理の誘引溶液として適した濃度であること、また、濃厚塩水中に存在する水溶性有機物の含有濃度が正浸透膜に通液するために十分低減していることから、塩析工程で得られた濃厚塩水を正浸透膜処理の誘引溶液として再利用することができることを見出した。
【００２８】
水溶性有機物含有水としては、水溶性有機物を含有する水であればよく、特に制限はない。水溶性有機物としては、例えば、アルコール化合物、ケトン化合物、エーテル化合物、エポキシド化合物、アルデヒド化合物、アミン化合物、ニトリル化合物、有機酸、フェノール化合物等が挙げられる。
【００２９】
アルコール化合物としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、１−プロパノール、２−プロパノール（イソプロパノール（ＩＰＡ））、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブチルアルコール、アリルアルコール、アルドール、フルフリールアルコール、２−アミノエタノール等が挙げられる。アルコールは、ヒドロキシル基を２個以上有する多価アルコールであってもよく、例えば、エチレングリコール、グリセリン、トリエタノールアミン、トリエチレングリコール、１，２−プロパンジオール等が挙げられる。部分的にフッ素等のハロゲン原子に置換されたものでもよく、例えば、２−クロロエタノール等が挙げられる。
【００３０】
ケトン化合物としては、例えば、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、アセトン等が挙げられる。
【００３１】
エーテル化合物としては、例えば、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン等が挙げられる。
【００３２】
エポキシド化合物としては、例えば、エチレンオキシド、１，２−プロピレンオキシド等が挙げられる。
【００３３】
アルデヒド化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ホルムアミド等が挙げられる。
【００３４】
アミン化合物としては、例えば、エチルアミン、トリエチルアミン、ベンジルアミン等が挙げられる。
【００３５】
ニトリル化合物としては、例えば、アセトニトリル等が挙げられる。
【００３６】
有機酸としては、例えば、ギ酸、グリセリン酸、酢酸、ビニル酢酸、ピリジン酸、プロピオン酸、酪酸等が挙げられる。
【００３７】
フェノール化合物としては、例えば、フェノール等が挙げられる。
【００３８】
水溶性有機物含有水に含まれる水溶性有機物は、１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。
【００３９】
水溶性有機物含有水中の水溶性有機物の濃度は、特に制限はなく、例えば、１０〜５０質量％であり、好ましくは２０〜３０質量％である。
【００４０】
水溶性有機物含有水としては、例えば、半導体製造工場、化成品製造工場等の各種の製造工場等から排出される水溶性有機物含有排水であり、例えば、半導体製造工場の半導体製造工程におけるウエハー洗浄工程で排出されるイソプロパノール（ＩＰＡ）含有排水である。本実施形態に係る水溶性有機物含有水の処理方法および処理装置は、半導体製造工程におけるウエハー洗浄工程で排出されるイソプロパノール（ＩＰＡ）含有排水に好適に適用される。
【００４１】
水溶性有機物含有水が半導体製造工程におけるウエハー洗浄工程で排出されるイソプロパノール（ＩＰＡ）含有排水の場合、水溶性有機物含有水中のＩＰＡの濃度は、例えば、１０〜５０質量％であり、好ましくは２０〜３０質量％である。
【００４２】
塩析工程で得られる濃厚塩水中の塩濃度は、例えば、１０〜４５質量％である。
【００４３】
塩析工程で得られる水溶性有機物含有液中の水溶性有機物濃度は、例えば、８０〜１００質量％である。
【００４４】
塩析工程で得られる水溶性有機物含有液は、そのまま廃棄してもよいし、減容化処理後に廃棄してもよいし、必要に応じて精製処理を行った後に例えばウエハー洗浄用溶媒（例えば、ウエハー洗浄用ＩＰＡ）として再利用してもよい。
【００４５】
塩析工程で用いられる塩としては、特に制限はないが、通常は無機塩であり、塩析工程において水溶性有機物の回収率を高めるために、水に対する溶解度が３０質量％以上であり、かつ回収する水溶性有機物に対する溶解度が１質量％以下の塩であることが好ましく、水に対する溶解度が４０質量％以上であり、かつ回収する水溶性有機物に対する溶解度が０．５質量％以下であることがより好ましく、水に対する溶解度が５０質量％以上であり、かつ回収する水溶性有機物に対する溶解度が０．１質量％以下の塩であることがさらに好ましい。水および水溶性有機物に対する塩の溶解度を上記溶解度範囲に変化させるために、水溶性有機物含有水を加熱または冷却してもよい。
【００４６】
塩析工程で用いられる塩は、水溶性有機物の回収率を高めるために、水溶性有機物含有水に対して飽和に添加することが好ましく、過飽和に添加することがより好ましい。塩を添加した水溶性有機物含有水を飽和状態または過飽和状態にするために、水溶性有機物含有水を加熱または冷却してもよい。
【００４７】
塩析工程で用いられる塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム等の炭酸塩、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウム、フッ化カリウム等のフッ化物、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム等の塩化物、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム等の水酸化物等が挙げられる。
【００４８】
これらのうち、水溶性有機物としてイソプロパノールを含む場合、塩析効果が高い等の点から、水溶性有機物含有水に、炭酸カリウムおよびフッ化カリウムのうち少なくとも１つを添加して、水溶性有機物含有水を水溶性有機物と濃厚塩水とに分離することが好ましい。
【００４９】
塩析工程において、水溶性有機物含有水の温度は、例えば、２０℃〜４０℃の範囲とすればよい。
【００５０】
塩析装置１０は、例えば、水溶性有機物含有水を貯留する貯留手段として貯留槽と、水溶性有機物含有水に塩を添加する塩添加手段と、水溶性有機物と濃縮塩水とを相分離して回収する分離回収手段とを備える。塩析装置１０は、水溶性有機物含有水と添加した塩とを混合するための撹拌手段として、例えばモータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置を有していてもよい。水溶性有機物含有水への塩の添加、水溶性有機物と濃縮塩水との相分離は、同じ槽で行われてもよいし、別の槽で行われてもよい。
【００５１】
正浸透膜処理の処理対象である正浸透膜被処理水は、特に制限はないが、例えば、塩析工程で処理する水溶性有機物含有水とは別の水である。正浸透膜被処理水としては、例えば、溶解性シリカ含有水、硬度成分含有水、フッ素含有水等が挙げられる。
【００５２】
正浸透膜処理の処理対象である正浸透膜被処理水は、半導体製造工程から排出されるＩＰＡ含有排水等の水溶性有機物含有水とは別の水であり、例えば、半導体製造工場の半導体製造工程で排出される酸アルカリ排水、除害系排水、ＣＭＰ（化学機械研磨）排水、冷却塔ブロー排水等が挙げられる。また、これらの排水に対して、凝集処理、砂ろ過処理、活性炭処理、還元処理、軟化処理、ｐＨ調整等の前処理工程や、逆浸透膜や膜蒸留等による前濃縮工程を実施したものを正浸透膜処理の被処理水としてもよい。
【００５３】
水溶性有機物含有水は、半導体製造工場から排出され、得られた濃厚塩水を半導体製造工場における正浸透膜処理の誘引溶液として使用することが好ましい。すなわち、水溶性有機物含有水は、半導体製造工場の半導体製造工程におけるウエハー洗浄工程で排出されるイソプロパノール（ＩＰＡ）含有排水であり、正浸透膜被処理水は、半導体製造工程から排出されるＩＰＡ含有排水等の水溶性有機物含有水とは別の水であり、半導体製造工場の半導体製造工程で排出される酸含有排水、アルカリ含有排水等の水であることが好ましい。
【００５４】
正浸透膜被処理水として、ｐＨ＝３〜１０程度であることが好ましい正浸透膜被処理水に溶解性シリカが含まれる場合、溶解性シリカの濃度は、例えば、５〜４０ｐｐｍである。正浸透膜被処理水に硬度成分が含まれる場合、硬度成分の濃度は、例えば、１〜２０ｐｐｍである。
【００５５】
正浸透膜処理工程で得られるＦＯ濃縮水中の溶質濃度は、例えば、１００〜１００００ｐｐｍである。
【００５６】
正浸透膜処理工程で得られるＦＯ濃縮水は、そのまま廃棄してもよいし、減容化処理後に廃棄してもよい。
【００５７】
正浸透膜処理工程で得られる希薄塩水中の塩濃度は、例えば、０．５〜５質量％である。
【００５８】
正浸透膜処理工程で得られる希薄塩水は、そのまま廃棄してもよいし、減容化処理後に廃棄してもよいし、再利用してもよい。希薄塩水は、例えば、軟化樹脂の再生に用いる再生溶液として再利用してもよいし、酸排水の中和剤（ｐＨ調整剤）として再利用してもよい。また、希薄塩水は、例えば、濃縮処理を行った後に、塩析工程の塩として再利用してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  処理装置、１０  塩析装置、１２  正浸透膜処理装置、１４  正浸透膜、１６  水溶性有機物含有水配管、１８  誘引溶液配管、２０  希薄誘引溶液配管、２２  正浸透膜被処理水配管、２４  ＦＯ濃縮水配管、２６  塩添加配管。
【図１】
2020062624.tif 000003