(57)【要約】【課題】簡易な構成で、かつ、コストを抑えつつ酸性廃棄物を脱水処理することが可能な酸性廃棄物処理システムを提供する。【解決手段】  廃酸処理システム１０は、酸性廃棄物を脱水処理するように構成され、コンテナ１２、送液部１４、混練ユニット１６を少なくとも備える。コンテナ１２は、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む粉末状のアルカリ性固化剤を敷設してなる。送液部１４は、コンテナ１２に敷設されたアルカリ性固化剤の上部に酸性廃棄物を設定量ずつ供給するように構成される。混練ユニット１６は、アルカリ性固化剤の上部と酸性廃棄物とを混練するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性廃棄物を脱水処理するように構成された酸性廃棄物処理システムであって、
アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む粉末状のアルカリ性固化剤を敷設してなる固化剤敷設部と、
前記固化剤敷設部に敷設された前記アルカリ性固化剤の上部に酸性廃棄物を設定量ずつ供給するように構成された廃棄物供給手段と、
前記アルカリ性固化剤の上部と前記酸性廃棄物とを混練するように構成された混練手段と、
を少なくとも備えたことを特徴とする酸性廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記混練手段が、前記アルカリ性固化剤の上部を上から混練するように構成されたシャベル部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の酸性廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記固化剤敷設部において発生する塵埃および蒸気を無害化処理するように構成された無害化処理手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の酸性廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記酸性廃棄物が酸性廃液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸性廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、フッ化水素酸を用いたエッチング処理で発生するエッチング廃液等の酸性廃棄物を脱水処理するように構成された酸性廃棄物処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体分野や液晶表示装置用ガラス基板製造分野においては、フッ化水素酸等を用いた酸性のエッチング処理廃液が大量に発生する。このような酸性廃液（廃酸）は、無害化処理設備を介して無害化した上で適正に処分する必要があった。一般的な無害化処理設備においては、処分すべき酸性廃液がアルカリ性固化剤等によって中和およびスラリー化され、フィルタープレス等の固液分離手段によって固液分離され、固液分離後の固体（脱水ケーキ）と液体（濾液等の処理水）とをそれぞれ別々に処分することが多かった。
【０００３】
ところが、このような従来の無害化処理設備では、酸性廃液とアルカリ性固化剤とを混合するための反応槽や、この反応槽からのスラリー等の排出物を固液分離する設備や、固液分離後の液体および固体をそれぞれ回収する設備等が必要となる。その結果、従来の無害化処理設備は、設備の構造が複雑化したり工程数が多くなったりすることが多かった。
【０００４】
そこで、従来技術の中には、反応槽に送られた酸性廃液に対してアルカリ性固化剤を添加しつつ、そのまま固化する技術が採用されることがあった（例えば、特許文献１参照。）。このような技術を用いることによって、酸性廃液を処理する反応槽からの排出物を固液分離するための設備が不要になる等、設備の簡素化を図ることが可能になるとされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１５８３１２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、上述の従来技術においては、酸性廃液に浸漬させることが可能な耐酸性および耐水性を備えるとともに酸性廃液を適正に撹拌可能であり、かつ、処理中に徐々に増粘していく酸性廃液を適正に混練できるような機能を備えた機構が必要となる。
【０００７】
このような機構は、一般的に高額になる。このため、上述の従来技術係る設備について、さらなる低コスト化が望まれていた。
【０００８】
本発明の目的は、簡易な構成で、かつ、コストを抑えつつ酸性廃棄物を脱水処理することが可能な酸性廃棄物処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る廃棄物処理システムは、酸性廃棄物を脱水処理するように構成されている。酸性廃棄物の例としては、酸性廃液（廃酸）や酸汚泥が挙げられる。これら以外であっても、脱水による減容化を行うことが好ましい酸性の廃棄物であれば、この廃棄物処理システムによって好適に処理することが可能である。廃酸処理システムは、例えば、ガラス基板や半導体ウェハやその他の半導体基板等を処理するためのフッ化水素酸を用いたエッチング処理で発生するエッチング廃液を好適に処理するように構成される。
【００１０】
この廃棄物処理システムは、固化剤敷設部、廃棄物供給手段、および混練手段を少なくとも備える。固化剤敷設部は、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む粉末状のアルカリ性固化剤を敷設するように構成される。アルカリ土類金属は、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）の４種の金属元素を意味することもあるが、この発明では、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）も含んだ６種の金属元素を意味するものとする。アルカリ性固化剤に好適に用いられる化合物の例としては、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2 、ＣａＣＯ３、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2 、およびＭｇＣＯ3が挙げられるが、これらには限定されない。
【００１１】
廃棄物供給手段は、固化剤敷設部に敷設された前記アルカリ性固化剤の上部に酸性廃棄物を設定量ずつ供給するように構成される。廃棄物供給手段の例としては、廃酸や酸汚泥を制御された量だけ送り出すように構成された送り出しポンプ等が挙げられるが、これには限定されない。
【００１２】
混練手段は、アルカリ性固化剤の上部と酸性廃棄物とを混練するように構成される。混練手段の例としては、上から固化剤敷設部にアプローチしつつ酸性廃棄物が混合されたアルカリ性固化剤の上部を混練するためのシャベル部やアーム部を備えたユニットの構成が挙げられる。また、混練手段として、バックホウ、油圧ショベル、パワーショベル等と称呼される掘削用建設機械を採用することも可能である。
【００１３】
混練手段が、敷設されたアルカリ性固化剤の上部に設定量ずつ供給された酸性廃棄物を混練するように構成されることによって、混練手段に厳格な耐水性や耐酸性が要求されなくなるため、混練手段の低コスト化が図り易くなる。
【００１４】
この廃棄物処理システムは、酸性廃棄物に対してアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含むアルカリ性固化剤を添加して混練することによって、酸性廃棄物（廃酸、酸汚泥等）を中性化しつつ、反応熱によって脱水することが可能である。しかも、酸性廃棄物を脱水固化する際に廃水が発生しないため、フィルタープレス等の固液分離設備が不要になる。さらに、アルカリ性固化剤の上部と酸性廃棄物とを混練する際には、混練箇所の下にはアルカリ性固化剤が敷設されているため、廃水等が漏れるような不都合が極めて発生しにくい。
【００１５】
上述の構成において、固化剤敷設部において発生する塵埃および蒸気を無害化処理するように構成された無害化処理手段をさらに備えることが好ましい。無害化手段は、少なくとも固化剤敷設部から発生する蒸気を無害化したり塵埃を捕捉したりするように構成される。無害化手段の代表例としては、酸性のガスを無害化するように構成された酸性スクラバや湿式集塵装置等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
また、酸性廃棄物が酸性廃液であることが好ましい。その理由は、廃棄物処理システムは、液状の酸性廃棄物をそのまま廃水を出すことなく中和し、かつ、固化することが最大の強みであるからである。
【００１７】
上述のように、廃棄物処理システムにおいては、水分との反応性が高く、水分蒸発および中和を同時に行い易いアルカリ性固化剤が用いられることによって、廃酸や酸汚泥等の酸性廃棄物の中性固化および減容化が実現する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、酸性廃棄物処理システムにおいて、簡易な構成で、かつ、コストを抑えつつ酸性廃棄物を脱水処理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃酸処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】廃酸処理システムの動作の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る廃酸処理システム１０の概略を示している。廃酸処理システム１０は、送られてくる酸性廃棄物（ここでは、廃酸）を中性化しつつ脱水・固化するように構成されている。この実施形態においては、処理すべき廃酸は、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において発生するエッチング廃液である。
【００２１】
エッチング装置１００では、フッ化水素酸を含むエッチング液を用いてガラス基板をエッチング処理しており、エッチング装置１００から酸性のエッチング廃液が排出され、廃酸処理システム１０に受け入れられる。ただし、廃酸処理システム１０で脱水処理される廃棄物はこれには限定されず、半導体ウェハやその他の半導体基板の製造設備で発生する酸性廃液や酸汚泥を脱水処理する際にも廃酸処理システム１０を利用することが可能である。
【００２２】
この実施形態においては、廃酸処理システム１０は、ガラス基板をエッチングするエッチング装置１００から送られてくる酸性廃液（廃酸）を受け入れて、廃酸ではなく汚泥として処分するために必要な脱水処理を施している。
【００２３】
廃酸処理システム１０は、コンテナ１２、送液部１４、混練ユニット１６、排気部１８、廃酸供給部２０、制御部２２、固化剤供給部２４、およびブース２６を備えている。コンテナ１２は、本発明の固化剤敷設部に対応するものであり、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む粉末状のアルカリ性固化剤を敷設している。コンテナ１２の底部には、フッ素樹脂ライニング等の耐薬品部材を配置することが好ましい。
【００２４】
送液部１４は、コンテナ１２のアルカリ性固化剤の上に酸性廃棄物（ここでは酸性廃液）を設定量ずつ供給するように構成された送液ポンプを備えている。送液部１４は、制御部２２によって動作が制御されており、制御部２２からの制御信号に基づいて酸性廃液を送り出している。
【００２５】
混練ユニット１６は、コンテナ１２に受け入れられた酸性廃液を中性汚泥化するために混練するように構成される。混練ユニット１６は、回転可能な本体と、この本体に対して回動自在な部材が連結されたアーム部と、このアーム部に回動自在に取り付けられたシャベル部を備えている。シャベル部は、粉末状のアルカリ性固化剤をすくったり混ぜたりするように構成されている。
【００２６】
ここでは、コンテナ１２にアルカリ性固化剤としてのＣａＯ（酸化カルシウム）が敷設されており、混練ユニット１６による混練処理動作によって、コンテナ１２において以下のような反応が行われる。
（式）  Ｈ2ＳｉＦ6  ＋  ３ＣａＯ    →  ３ＣａＦ2   ＋  ＳｉＯ2    ＋    Ｈ2Ｏ
【００２７】
混練ユニット１６も制御部２２の制御信号によって動作が制御されており、酸性廃液の中性固化に必要な所定時間だけ混練処理動作をするように制御部２２によって適宜制御されている。
【００２８】
排気部１８は、コンテナ１２上の酸性廃液から発生する気体を無害化するように構成されている。コンテナ１２上において酸性廃液の温度が９０℃近くまで上昇し多くの気体を発生させるため、コンテナ１２の上方には排気部１８が配置される。排気部１８の例として、酸スクラバや湿式集塵装置が挙げられる。また、チラーまたはクーリングタワー等の冷却装置も併せて配置されることが好ましい。
【００２９】
ここでは、酸スクラバがコンテナ１２の上方を覆うように配置されており、コンテナ１２における化学反応で発生する蒸気や塵埃は、酸スクラバおよび湿式集塵装置によって無害化された後に大気中に排出される。
【００３０】
廃酸供給部２０は、エッチング装置１００から排出されるエッチング廃液を収容するように構成された廃酸タンクと、廃酸タンク内の廃酸をコンテナ１２に導入するための配管等を備える。この実施形態では、廃酸タンクにおいて、ガラス基板のエッチング処理後に発生するケイフッ化水素酸等を含むエッチング廃液を適正に収容できるように構成されている。
【００３１】
制御部２２は、廃酸処理システム１０の動作を統括的に制御するように構成されている。
【００３２】
固化剤供給部２４は、コンテナ１２に敷設するためのアルカリ性固化剤（この実施形態では、ＣａＯ（酸化カルシウム））を貯蔵するためのサイロ部、およびこのサイロ部からコンテナ１２に対して制御された量のアルカリ性固化剤を供給するための供給部等を備えている。
【００３３】
廃酸処理システム１０は、上述の構成要素以外にも、必要に応じてｐＨ計や温度計等の測定機器や計測機器を設置することが好ましい。
【００３４】
ここで、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を用いて、廃酸処理システム１０の動作を簡単に説明する。まず、図２（Ａ）に示すように、廃酸が導入される前には、固化剤導入部２４からコンテナ１２内にアルカリ性固化剤が導入され、必ずアルカリ性固化剤が敷設された状態が形成される。
【００３５】
コンテナ１２内に充分な量のアルカリ性固化剤が敷設された後に、図２（Ｂ）に示すように、廃酸供給部２０からアルカリ性固化剤の上部に予め設定された量の廃酸が導入される。導入される廃酸の量は、アルカリ性固化剤の上部に完全に吸収されてコンテナ１２の底部にまで到達しない程度の量が好ましい。
【００３６】
続いて、図２（Ｃ）に示すように、コンテナ１２のアルカリ性固化剤の上部における廃酸が浸み込んだ部分が混練ユニット１６によって混練される。コンテナ１２における混練作業が進むと、廃酸の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。さらに、増粘されたエッチング廃液とアルカリ性固化剤としてのＣａＯ（酸化カルシウム）とを混練することによって、エッチング廃液が中性汚泥化する。
【００３７】
この実施形態では、水分との反応性が高いＣａＯを添加することによって、中和熱を利用してエッチング廃液の水分を蒸発させることが可能になる。全量を含水率の低い中性汚泥にすることによって、廃棄物の減量化を図ることが可能になる。ここでは、以下の蒸発反応と中和反応が同時に発生してい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
【００３８】
また、この実施形態によれば、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、混練によって生成する中性汚泥の脱水化・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。従来のようにフッ素をカルシウム系化合物で除去し、ホウフッ化物をアルミニウム系化合物で分解し、さらにカルシウム系化合物でフッ素およびホウ素を除去するといった多段階の処理を行うことなく、エッチング廃液を適正に処理することが可能になる。
【００３９】
コンテナ１２に敷設されたアルカリ性固化剤のうち、廃酸と混練されて固化（中性汚泥化）された上部は、混練ユニット１６によってコンテナ１２から取り出されて汚泥収容部（図示省略）に移される。ただし、連続して混練処理を行う場合には、既に混練された部分をコンテナ１２に残したまま、再び廃酸やアルカリ性固化剤を導入して混練ユニット１６による混練処理動作を繰り返すようにすることも可能である。
【００４０】
比較的少量で固化剤として機能し、かつ安価なことから、酸化カルシウム（ＣａＯ）を使用する例を説明したが、固化および中和の機能を同時に発揮する固化剤であれば、特定の固化剤に限定されない。例えば、固化剤として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の他のアルカリ土類金属酸化物や、その他アルカリ土類金属水酸化物やアルカリ土類金属炭酸塩を固化剤として用いることが可能である。固化剤は、粒度の小さいものが接触性、撹拌混合性の点から好ましい。また、粒径の大きさによって反応性が変わるため、反応に好適な粒径になるように適宜調整することが好ましい。
【００４１】
さらには、２種類以上のアルカリ土類金属酸化物等を混ぜることによって固化剤を生産することも可能である。一般的には、酸化カルシウム（ＣａＯ）の配合量が多いと固化時の発熱が大きく、固化物が固形状となりやすい。酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の配合量が多いと固化時発熱が少なく、固化物は小さな粒状物となりやすい。酸化カルシウムと酸化マグネシウムを適当な比率で配合することによって、安全で固化効果が高い固化剤をカスタマイズすることが可能になる。
【００４２】
ＭｇＯ等の他のアルカリ土類金属酸化物を用いる場合には、Ｓｉ濃度が高い方が固化し易いとか、フッ素濃度が高い方が固化し易い等、固化し易い条件が異なっているため、固化すべき廃液の状態を考慮して、適宜固化剤を選択するようにすると良い。必要に応じて、架橋型高吸水性ポリマー等を適量添加するようにしても良い。
【００４３】
上述の実施形態では、廃酸処理システム１０が、酸性廃液を固化（中性汚泥化）および減容化処理する例を説明したが、含水率が高い酸汚泥等を脱水する目的で廃酸処理システム１０を活用することも可能である。
【００４４】
上述の実施形態においては、混練ユニット１６を完全に廃酸に浸漬させることがないため、混練ユニット１６の全体に厳格な耐水性や耐酸性が要求されることがない。このため、混練ユニット１６の全体に厳格な耐水性や耐酸性を持たせる場合に比較して、混練ユニット１６の製造コストを抑えることが可能になる。
【００４５】
また、コンテナ１２においても、アルカリ性固化剤が敷設されたことによって、コンテナ１２の底部から漏水が発生する可能性が低くなっている。このため、コンテナ１２の防水対策に多大なコストがかかることがない。なお、コンテナ１２に代えて、適宜ライニングを行った床面上で混練処理作業を行うことも可能である。
【００４６】
さらには、予め大量に敷設されたアルカリ性固化剤の上に少量ずつ廃酸を導入して混練する構成を採用することから、アルカリ性固化剤の供給量を厳密に調整する必要がない。そのため、アルカリ性固化剤の供給量が足りなくて十分な脱水ができなかったり、供給量が多すぎて無駄にコスト高になったりすることが防止される。
【００４７】
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】
【００４８】
１０−廃酸処理システム
１２−コンテナ
１４−送液部
１６−混練ユニット
１８−排気部
２０−廃酸供給部
２２−制御部
２４−固化剤供給部
２６−ブース
１００−エッチング装置
【図１】
2020151664.tif 000003
【図２】
2020151664.tif 000004