(57)【要約】【課題】  揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を、高効率且つ低コストで再利用可能に処理することができる希薄排水の処理方法を提供する。【解決手段】  揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を再利用可能に処理する方法であって、希薄排水を含む被処理液を蒸発室に貯留する貯留工程（Ｓ１）と、蒸発室の被処理液を蒸発濃縮する濃縮工程（Ｓ２）と、濃縮工程で生成された濃縮水を蒸発室から回収する回収工程（Ｓ３）と、濃縮工程で生成された蒸気を水洗室に導入し、該水洗室に貯留された溶解用水に接触させて溶解させることにより、酸又はアルカリ溶解液を生成する溶解工程（Ｓ４）とを備え、貯留工程は、回収工程において濃縮水を回収した後、希薄排水と共に酸又はアルカリ溶解液を蒸発室に供給する工程を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を再利用可能に処理する方法であって、
希薄排水を含む被処理液を蒸発室に貯留する貯留工程と、
前記蒸発室の被処理液を蒸発濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮工程で生成された濃縮水を前記蒸発室から回収する回収工程と、
前記濃縮工程で生成された蒸気を水洗室に導入し、該水洗室に貯留された溶解用水に接触させて溶解させることにより、酸又はアルカリ溶解液を生成する溶解工程とを備え、
前記貯留工程は、前記回収工程において濃縮水を回収した後、希薄排水と共に酸又はアルカリ溶解液を前記蒸発室に供給する工程を備える希薄排水の処理方法。
【請求項２】
前記濃縮工程において、生成される濃縮水の酸又はアルカリ濃度が１０〜３５％の範囲となるように濃度制御を行う請求項１に記載の希薄排水の処理方法。
【請求項３】
前記溶解工程において、前記蒸発室に希薄排水のみを供給した場合の被処理液濃度に対する、前記蒸発室に希薄排水と酸又はアルカリ溶解液とを供給した場合の被処理液濃度の比が０．８〜１．０の範囲となるように、酸又はアルカリ溶解液の濃度制御を行う請求項１又は２に記載の希薄排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希薄排水の処理方法に関し、より詳しくは、フッ酸や硝酸、アンモニア等の揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を再利用可能に処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶などの電子部品の製造工程で排出されるフッ酸や硝酸、アンモニアを含む排水は、一般に濃度が低く再利用が困難であるため、中和処理及び沈殿処理により汚泥を生成して分離した後、放流することが通常行われていた。ところが、このような方法では、沈殿や脱水に要する設備スペースが過大になるだけでなく、多量の廃棄物が生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１には、フッ酸等を含む排水に水酸化ナトリウムを添加してフッ化ナトリウム（ＮａＦ）にした後、蒸発器及び逆浸透膜装置で処理することにより、フッ酸等を回収して再利用できるように構成された排水処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１４３８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１に開示された排水処理装置を用いた処理方法によれば、蒸発器において得られた濃縮水にＮａＦが溶解しているので、この濃縮水からフッ酸を回収して再利用することができず、回収効率が十分でないという問題があった。また、蒸発器で生成された蒸留水からのフッ酸の回収を逆浸透膜装置により行うため、設備コストやメンテナンス負担の増大を招いていた。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を、高効率且つ低コストで再利用可能に処理することができる希薄排水の処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の前記目的は、揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を再利用可能に処理する方法であって、希薄排水を含む被処理液を蒸発室に貯留する貯留工程と、前記蒸発室の被処理液を蒸発濃縮する濃縮工程と、前記濃縮工程で生成された濃縮水を前記蒸発室から回収する回収工程と、前記濃縮工程で生成された蒸気を水洗室に導入し、該水洗室に貯留された溶解用水に接触させて溶解させることにより、酸又はアルカリ溶解液を生成する溶解工程とを備え、前記貯留工程は、前記回収工程において濃縮水を回収した後、希薄排水と共に酸又はアルカリ溶解液を前記蒸発室に供給する工程を備える希薄排水の処理方法により達成される。
【０００７】
この希薄排水の処理方法は、前記濃縮工程において、生成される濃縮水の酸又はアルカリ濃度が１０〜３５％（より好ましくは１５〜３０％）の範囲となるように濃度制御を行うことが好ましい。
【０００８】
また、前記溶解工程において、前記蒸発室に希薄排水のみを供給した場合の被処理液濃度に対する、前記蒸発室に希薄排水と酸又はアルカリ溶解液とを供給した場合の被処理液濃度の比が０．８〜１．０（より好ましくは０．８５〜０．９５）の範囲となるように、酸又はアルカリ溶解液の濃度制御を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の希薄排水の処理方法によれば、揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を、高効率且つ低コストで再利用可能に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る希薄排水の処理方法に用いる排水処理装置を示す概略構成図である。この排水処理装置は、図１に示すように、濃縮装置１と、水接触装置２とを備えており、フッ酸や硝酸、アンモニア等の揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水の処理に用いられる。
【００１２】
濃縮装置１は、例えばフラッシュ式蒸発濃縮装置であり、被処理液を収容する蒸発室を備える蒸発缶１１と、電子部品工場などで排出された希薄排水を蒸発缶１１に供給する排水供給ライン１２と、蒸発缶１１に収容された被処理液を加熱し蒸発させる加熱装置１３と、被処理液の蒸発濃縮により生成された濃縮水を回収する排水回収ライン１４とを備えている。
【００１３】
加熱装置１３は、蒸発缶１１内の被処理液が循環ライン１５に設けた加熱器１６を通過するように構成され、加熱器１６で加熱された被処理液は、減圧下においてノズル（図示せず）を介して蒸発缶１１内に散布される。排水回収ライン１４又は循環ライン１５における排水の搬送は第１のポンプ１７によって行われ、各ラインの切り替えは第１の切替弁１８の手動操作又は自動操作によって行われる。
【００１４】
水接触装置２は、例えば、スプレー式、充填塔式、トレー式など各種の純水スクラバーを使用することができる。水接触装置２は、純水などの溶解用水を貯留する水洗室を備える水洗塔２１と、蒸発缶１１で生じた蒸気を水洗塔２１に供給する蒸気供給ライン２２と、水洗塔２１に収容された溶解用水を散布する溶解用水散布装置２３と、水洗塔２１内の溶解用水を蒸発缶１１に供給する戻しライン２４とを備えている。水洗塔２１への溶解用水の供給は、溶解用水供給ライン（図示せず）を介して行うことができる。
【００１５】
溶解用水散布装置２３は、散布ライン２５を介して水洗塔２１内の溶解用水を上方へ搬送し、散布ライン２５の先端に設けたノズル２６から散布することにより、水洗塔２１内の蒸気をミスト状の微小液滴に溶解させることができるように構成されている。戻しライン２４又は散布ライン２５における溶解用水の搬送は第２のポンプ２７によって行われ、各ラインの切り替えは第２の切替弁２８の手動操作又は自動操作によって行われる。
【００１６】
次に、以上の構成を備えた排水処理装置を用いて希薄排水を処理する方法を、図２に示すフローチャートに沿って説明する。水洗塔２１には、予め所定量の溶解用水（本実施形態では純水）を供給しておき、第１のポンプ１７及び第２のポンプ２７は、いずれも停止しておく。
【００１７】
まず、希薄排水を排水供給ライン１２から蒸発缶１１に供給し、希薄排水を含む被処理液を蒸発缶１１内に貯留する貯留工程を行う（ステップＳ１）。希薄排水としては、例えば、半導体や液晶などの製造工程で排出されるフッ酸や硝酸、アンモニア等の揮発性の酸又はアルカリを含む、重量濃度が０．１〜３ｗｔ％程度のものが好適である。
【００１８】
次に、蒸発缶１１に貯留された被処理液を蒸発濃縮する濃縮工程を行う（ステップＳ２）。具体的には、被処理液の温度が飽和温度となるように蒸発缶１１の圧力を調整し、第１のポンプ１７を作動させて被処理液が循環ライン１５を通過するように第１の切替弁１８を操作することにより、被処理液を加熱器１６で加熱して５℃程度の過飽和液にする。この過飽和液は、ノズル（図示せず）から散布されて過飽和分が蒸気となり、蒸発缶１１に貯留された被処理液が徐々に濃縮される。蒸発缶１１内の圧力は、被処理液が例えばフッ酸水の場合、飽和温度が４０℃程度の飽和圧力に相当する０．００７４ＭＰａ程度に設定することが好ましい。この場合、缶内液濃度が約３％におけるフッ酸含有蒸気のフッ酸濃度は０．２％程度である。
【００１９】
上述した濃縮工程を、所定時間が経過するまで、或いは、被処理液の濃度が所定濃度に達するまで行うことにより、蒸発缶１１内に濃縮水が生成される。この後、第１の切替弁１８を操作して、排水回収ライン１４から濃縮水を排出する回収工程を行う（ステップＳ３）。回収工程で回収される濃縮水の濃度は、１０〜３５ｗｔ％が好ましく、１５〜３０ｗｔ％がより好ましい。濃縮水の濃度を、例えば上述した所望の濃度範囲に制御することにより、金属の洗浄用など各種用途に再利用することができる。
【００２０】
一方、蒸発缶１１において生成される酸又はアルカリ含有蒸気は、蒸気供給ライン２２を経て水洗塔２１に導入される。水洗塔２１においては、蒸気を溶解用水に接触させて溶解させる溶解工程を行う（ステップＳ４）。すなわち、第２のポンプ２７を作動させて、溶解用水を散布ライン２５に通過させることにより、ノズル２６から散布されて水洗塔２１内に充満した純水などの溶解用水の液滴に酸又はアルカリ含有蒸気が接触する。この結果、蒸気中に含まれる酸又はアルカリの大部分（缶内液濃度条件などによって異なるが、例えば６０〜９０％程度）が溶解用水に溶解して除去される。
【００２１】
水洗塔２１に貯留される溶解用水の濃度は徐々に増加し、希薄濃度の酸又はアルカリ溶解液となる。この酸又はアルカリ溶解液は、上記回収工程において濃縮水を蒸発缶１１から全て回収した後、第２の切替弁２８を操作して、散布ライン２５から戻しライン２４に流路を切り替えることにより、蒸発缶１１に供給する。
【００２２】
ついで、希薄排水を排水供給ライン１２から蒸発缶１１に再び供給することにより、終了まで上述したステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返し行う。すなわち、ステップＳ１においては、希薄排水と共に酸又はアルカリ溶解液を蒸発缶１１に供給することにより、希薄排水と酸又はアルカリ溶解液とが混合された被処理液を蒸発缶１１に貯留する。こうして、揮発性の酸又はアルカリを含む希薄排水を、バッチ方式により順次処理することができる。
【００２３】
このように、本実施形態に係る希薄排水の処理方法によれば、被処理液の濃縮工程において生成された蒸気を、溶解工程において溶解用水に溶解させて酸又はアルカリ溶解液を生成し、濃縮水の回収工程を経た後に、この酸又はアルカリ溶解液を希薄排水と共に蒸発室内に供給するので、従来のように逆浸透膜装置などを用いることなく濃縮工程で生成された蒸気の大部分を回収することができ、揮発性の酸又はアルカリの回収を高効率且つ低コストで行うことができる。
【００２４】
上述した溶解工程は、蒸発缶１１に供給する酸又はアルカリ溶解液の濃度が、蒸発缶１１に供給する希薄排水の濃度と同程度になるように行うことが好ましい。すなわち、蒸発缶１１に希薄排水のみを貯留した場合の被処理液濃度に対する、蒸発缶１１に希薄排水と酸又はアルカリ溶解液とを貯留した場合の被処理液濃度の比が、０．８〜１．０の範囲にあることが好ましく、０．８５〜０．９５の範囲にあることがより好ましい。
【００２５】
酸又はアルカリ溶解液の濃度をこのように制御することにより、上述したステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返し行った場合でも、被処理液の濃度を略一定に維持することができ、所望濃度の濃縮水の回収を効率良く行うことができる。
【００２６】
また、酸又はアルカリ溶解液の濃度が、蒸発缶１１に供給する希薄排水の濃度と同程度になるまでの時間は、回収可能な濃度の濃縮水が生成されるまでの時間とほぼ同じであることが好ましい。これにより、濃縮水を回収後すぐに蒸発缶１１に酸又はアルカリ溶解液を供給することができるので、希薄排水の良好な処理速度を得ることができる。
【００２７】
水洗塔２１で生成される酸又はアルカリ溶解液の濃度上昇速度は、蒸発缶１１に供給する希薄排水の量や濃度などに応じて水洗塔２１への溶解用水の貯留量やノズル２６からの散布流量などを適宜設定することにより、制御可能である。
【００２８】
本実施形態に係る希薄排水の処理方法の実施例として、図１に示す排水処理装置を用いて実際に排水処理を行った。希薄排水はフッ酸排水として、溶解用水には純水を使用した。排水処理装置の作動時間は、１日あたり２２時間として、そのうちの１９時間を蒸発缶１１への給液時間とした。給液時間においては、フッ酸排水を蒸発缶１１に供給しながら、水洗塔２１に貯留された全てのフッ酸溶解液を蒸発缶１１に供給した後、水洗塔２１に溶解用水を供給した。給液時間の最後の１時間は、蒸発缶１１における真空立ち上げなどの運転準備時間とした。この結果、蒸発缶１１には、フッ酸濃度が１．２８ｗｔ％の希薄フッ酸水が１９８０Ｌ貯留され、水洗塔２１には、９９０Ｌの純水が貯留された。
【００２９】
ついで、蒸発缶１１への給液を停止し、蒸発缶１１のフッ酸水の蒸発濃縮を２時間行った。この結果、蒸発缶１１において、フッ酸濃度が１４．４３ｗｔ％の濃縮フッ酸水が６４９Ｌ生成された。また、水洗塔２１には、純水にフッ酸蒸気が溶解することにより、フッ酸濃度が１．５６５ｗｔ％の希薄フッ酸水が９９０Ｌ生成された。
【００３０】
次に、蒸発缶１１における蒸発濃縮を停止し、１時間程度で濃縮フッ酸水の回収を行った。尚、水洗塔２１で生成された希薄フッ酸水は、翌日の給液時間において、蒸発缶１１に供給される。
【００３１】
このような希薄排水の処理方法におけるフッ酸の回収率を測定したところ、投入したフッ酸量が１１２．５ｋｇであるのに対し、回収できたフッ酸量は１０９．１ｋｇであり、回収率は９６．９９％と良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る希薄排水の処理方法に用いる排水処理装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す排水処理装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１  濃縮装置
１１  蒸発缶
１２  排水供給ライン
１３  加熱装置
１４  排水回収ライン
２  水接触装置
２１  水洗塔
２２  蒸気供給ライン
２３  溶解用水散布装置
２４  戻しライン
【図１】
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【図２】
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