(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ケイフッ化水素酸を含む廃液の処理によって生成される汚泥の含水率を制御しつつ、廃液処理を行うことである。【解決手段】本発明に係るケイフッ化水素酸を廃液の処理方法は、スラリ生成工程、凝集工程および固液分離工程を含む処理方法である。スラリ生成工程は、少なくともケイフッ化水素酸を含む廃液にナトリウム化合物およびカルシウム化合物を添加することによって、SiO2ゲルを含むスラリを形成する工程である。凝集工程は、スラリ生成工程で得られたスラリに高分子凝集剤を添加する工程である。固液分離工程は、凝集工程で得られた溶液を、汚泥と濾液とに固液分離する工程である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともケイフッ化水素酸を含む廃液にナトリウム化合物およびカルシウム化合物を添加することによって、SiO2ゲルを含むスラリを形成するスラリ生成工程と、
前記スラリ生成工程で得られたスラリに高分子凝集剤を添加する凝集工程と、
前記凝集工程で得られた溶液を、汚泥と濾液とに固液分離する固液分離工程と、
を含むケイフッ化水素酸含有廃液の処理方法。
【請求項２】
前記固液分離工程で得られた汚泥の含水率が２０〜４０％であることを特徴とする請求項１に記載のケイフッ化水素酸含有廃液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケイフッ化水素酸含有廃液の処理方法に関し、特に廃液の固液分離処理によって発生する汚泥の含水率を制御する処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケイフッ化水素酸を含む廃液はガラスの表面処理分野、半導体のエッチング分野等の様々な産業分野から排出される。ケイフッ化水素酸に含まれるフッ素は、下水道法や水質汚濁防止法等の環境関連法令によって、排水基準値が厳しく制限されているため、廃液処理方法について様々な研究が行われてきた。処理方法としては、適宜薬品を添加してフッ素を不溶性の反応物として生成させた後に、固液分離を行うことで廃液のフッ素濃度を低下させることによって排水処理が行われていた。
【０００３】
ケイフッ化水素酸を除去するための処理としては、廃液に対してナトリウム化合物およびカルシウム化合物を添加することで汚泥の発生量を削減する方法があった（例えば、特許文献１。）。この処理方法では、カルシウム化合物を添加する前処理として、ナトリウム化合物を使用することで含水率の低いケイフッ化ナトリウムを汚泥として生成している。シリカ（SiO2）と比較して含水率の低いケイフッ化ナトリウムを汚泥として生成することで、廃液処理によって発生する汚泥の量を削減す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】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１‐１５２５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固液分離処理によって発生する汚泥の含水率が低下することによって不具合が発生することもある。特に汚泥の含水率が１０％以下になると、汚泥を脱水機から回収する際や運搬時に粉塵が飛散することによって作業環境が悪化することがある。また、含水率が低い汚泥は脱水機等に固着してしまうため、剥離作業が必要な場合があり、作業工程が増えてしまっていた。さらに、汚泥の処理を委託する場合も、含水率が低く飛散するおそれのある汚泥は、受け入れを拒否されるおそれがあった。
【０００６】
含水率を調整するために、フィルタプレス等の固液分離装置の圧力や脱水時間を変更することも考えられるが、そのような調整は非常に難しく、十分に脱水が行えないおそれがある。含水率が高すぎる汚泥は取り扱いが難しく、後工程での処理が困難になったり、処理業者等へ委託する場合も引き取りを拒否されたりすることもある。このため、汚泥の含水率を取り扱いが容易になるように制御する処理方法が求められていた。
【０００７】
本発明の目的は、ケイフッ化水素酸含有廃液の固液分離処理によって発生する汚泥の含水率を制御することが可能な処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るケイフッ化水素酸を廃液の処理方法は、スラリ生成工程、凝集工程および固液分離工程を含む処理方法である。スラリ生成工程は、少なくともケイフッ化水素酸を含む廃液にナトリウム化合物およびカルシウム化合物を添加することによって、SiO2ゲルを含むスラリを形成する工程である。凝集工程は、スラリ生成工程で得られたスラリに高分子凝集剤を添加する工程である。固液分離工程は、凝集工程で得られた溶液を、汚泥と濾液とに固液分離する工程である。
【０００９】
本発明では、ケイフッ化水素酸を含有する廃液に対してナトリウム化合物と共にカルシウム化合物および高分子凝集剤を添加することによってSiO2ゲルを含む汚泥を生成している。汚泥にSiO2ゲルが含まれることによって汚泥の含水率の制御が容易になる。本発明では、あえてカルシウム化合物と高分子凝集剤を使用することによって汚泥の含水率を増加させているが、汚泥の含水率を取り扱いが容易な範囲で制御することによって、作業員や設備への負荷を軽減することを可能にしている。
【００１０】
また、固液分離工程で得られた汚泥の含水率が２０〜４０％であることが好ましい。ナトリウム化合物のみで処理が行われた廃液の含水率は、１０％以下になり処理作業時や運搬時に飛散するおそれが高かった。少なくとも２０％以上の含水率に制御することによって、汚泥の取り扱いが容易になる。また、汚泥の含水率が４０％を超えると、汚泥の重量が増加するだけでなく、運搬等の取り扱いが非常に困難となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ケイフッ化水素酸含有廃液の固液分離処理によって発生する汚泥の含水率を制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃液処理システムの概略示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によって生成される汚泥と低含水率の汚泥を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態として、液晶表示パネル等に利用されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板のエッチング処理に使用された強酸性廃液を処理する方法について説明する。ガラス基板のエッチング処理は、フッ酸を含むエッチング液が使用されており、フッ酸とガラス基板に含まれるケイ素が反応することでエッチング廃液にはケイフッ化水素酸（H2SiF6）が含まれている。
【００１４】
図１は、ガラスエッチング廃液を処理するための廃液処理システムの概略を示す図である。このシステムでは、ガラス基板のエッチング装置１０にて使用されたエッチング廃液からケイフッ化水素酸を除去するように構成される。エッチング装置１０は、ガラス基板に対してエッチング液を噴射することによって薄型化等の表面処理を行うための枚葉式のエッチング装置である。
【００１５】
エッチング装置１０で使用されたエッチング廃液は、反応槽１２に供給される。反応槽１２は、エッチング装置１０と接続されており、エッチング処理で使用されたエッチング廃液を収容するように構成される。反応槽１２は、エッチング廃液に対してナトリウム化合物およびカルシウム化合物を添加することによって、廃液に含まれるケイフッ化水素酸を難溶性物質として析出させるための槽である。ナトリウム化合物の一例としては、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムが挙げられ、カルシウム化合物の一例としては、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム等が挙げられる。ナトリウム化合物およびカルシウム化合物は、反応槽１２に接続されたナトリウム収容槽１４およびカルシウム収容槽１６にそれぞれ収容されている。
【００１６】
エッチング廃液が反応槽１２に収容されると、ナトリウム収容槽１４から反応槽１２にナトリウム化合物が供給される。ナトリウム化合物が添加されることによって、廃液中のケイフッ化水素酸と反応し、難溶性のケイフッ化ナトリウムが生成される。下記化学式は、ナトリウム化合物とケイフッ化水素酸の反応の一例として炭酸ナトリウムとケイフッ化水素酸の反応を示すものである。また、廃液中に遊離フッ素が含まれる場合も、難溶性のフッ化ナトリウムが生成されるため、効率的にフッ素を除去することができる。ナトリウム化合物の添加量は、廃液中のフッ素のモル濃度によって決定され、フッ素イオン１.０モルに対して、ナトリウム化合物を0.3〜0.5当量添加することが好ましい。
【００１７】
（化１）
Na2CO3 + H2SiF6 → Na2SiF6 + H2O + CO2
【００１８】
廃液に対してナトリウム化合物が添加された後に、カルシウム化合物が反応槽１２に供給される。カルシウム化合物を添加することによって廃液中のケイフッ化水素酸と反応し、フッ化カルシウムとシリカ(SiO2)ゲルを含むスラリが生成される（下記反応式参照。）。シリカゲルは、固液分離をした際にケイフッ化ナトリウムよりも含水率の高い汚泥となる。また、カルシウム化合物の添加量は、廃液に対して０.５〜５.０重量％であることが好ましい。この範囲で添加することによって固液分離処理によって発生する汚泥の含水率を取り扱いが容易な範囲に調整することが可能になる。
【００１９】
（化２）
3CaCO3 + H2SiF6 → 3CaF2 + SiO2 + H2O + 3CO2
【００２０】
また、ナトリウム化合物とカルシウム化合物を添加した後の廃液のｐＨが３〜７の範囲に調整されることが好ましい。ｐＨを調節することによって、脱水処理によって発生する汚泥や濾液のｐＨが中性領域に近づくので、廃液処理設備や作業者にかかる負担を軽減することができる。このため、ナトリウム化合物およびカルシウム化合物は、アルカリ性のものを使用することが好ましい。
【００２１】
反応槽１２でナトリウム化合物およびカルシウム化合物が添加されたエッチング廃液は、凝集槽１８に送液される。凝集槽１８は、廃液に対して高分子凝集剤を添加するように構成された槽である。高分子凝集剤は、凝集槽１８と接続された凝集剤収容槽２０に収容されている。ケイフッ化水素酸含有廃液に添加する高分子凝集剤としては、アニオン系またはノニオン系凝集剤を使用することが好ましい。アニオン系凝集剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物等を使用することができる。ノニオン系の高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルホルムアミド、ポリビニルアセトアミド、ポリエチレンオキサイド等を使用することができる。
【００２２】
高分子凝集剤を添加することによって、脱水処理の効率が向上するだけでなく、シリカゲルを含むスラリの粘性が高まり、脱水処理時に汚泥の含水率を維持することができる。このため、フィルタプレス等の固液分離装置で処理を行ったとしても、含水率が極端に低下するといったことがなく、汚泥の含水率を制御しやすくなる。高分子凝集剤の添加量としては、廃液に対して０.０１〜１.００重量％であることが好ましい。なお、凝集槽１８は、攪拌機等で被処理溶液を撹拌してスラリの凝集を促進することが好ましい。
【００２３】
高分子凝集剤が添加されたエッチング廃液はフィルタプレス２２に送られ、固液分離処理が行われる。脱水処理によって発生する濾液は、濾液回収部２４に回収される。また、脱水処理された汚泥は、汚泥回収部２６に回収される。回収された濾液および汚泥は、必要に応じて後工程でさらに処理が行われたりしても良い。また、フィルタプレス以外にも、ベルトプレスやスクリュープレス等の脱水設備を使用することも可能である。
【００２４】
脱水処理された汚泥は、SiO2ゲルを含むため、ケイフッ化ナトリウムが主成分の汚泥と比較して含水率が高くなる。また、高分子凝集剤によってSiO2からの水分が漏出することを抑制することができるので、脱水処理後も汚泥の含水率を維持することができる。汚泥が適度に水分を含んでいることによって、フィルタプレスからの剥離性も改善される。従来は、汚泥の重量を軽減するために、含水率の低い汚泥を形成することが求められていたが、補助的にカルシウム化合物を添加することによって汚泥の含水率を２０〜４０％に制御することができ、汚泥の運搬や処理時の粉塵の飛散を防止することが可能になる。
【００２５】
図２（Ａ）は、本実施形態によって処理されたエッチング廃液から生成された汚泥の様子を示す写真である。汚泥の含水率が約２０％に制御されることによって汚泥がブロック状となる。この状態の汚泥は飛散するおそれもなく、運搬等の取り扱いも容易になる。なお、汚泥の含水率の調整は、高分子凝集剤とカルシウム化合物の添加量によって調整することができるため、フィルタプレスの圧力や脱水時間の調整等の作業を行う必要もなく、効率的な処理を行うことができる。
【００２６】
図２（Ｂ）は、ケイフッ化水素酸を含む廃液に対して、炭酸ナトリウムのみを添加することによって生成されたケイフッ化ナトリウムが主成分の汚泥の様子を示す写真である。図２（Ｂ）に示す汚泥の含水率は１０％以下である。含水率が１０％以下の汚泥は粒状となり、脱水処理後の後工程や運搬時に飛散するおそれがあり、取り扱いや管理が難しい。
【００２７】
また、上記実施形態では、凝集槽１８にて高分子凝集剤を添加しているが、凝集剤の添加処理をナトリウム化合物およびカルシウム化合物を添加する処理槽と同じ処理槽で添加しても良い。なお、高分子凝集剤は、ナトリウム化合物およびカルシウム化合物を添加し、SiO2ゲルを含むスラリを生成した後に添加する必要がある。
【００２８】
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】
【００２９】
１０‐エッチング装置
１２‐反応槽
１４‐ナトリウム化合物収容槽
１６‐カルシウム化合物
１８‐凝集槽
２０‐凝集剤収容槽
２２‐フィルタプレス
２４‐濾液回収部
２６‐汚泥回収部
【図１】
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【図２】
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