(57)【要約】【課題】懸濁微粒子および溶存ヒ素成分を、一度にかつ十分に、排水から除去することのできる方法と、その方法の実施に好適なヒ素除去装置を提供する。【解決手段】不溶性の懸濁微粒子と溶存ヒ素成分（ヒ酸イオン、亜ヒ酸イオンなど）を含む排水１に、水素イオン濃度がｐＨ２以上ｐＨ６未満となる量の酸性のＦｅＣｌ３水溶液１２を加える。次に、ＮａＯＨ水溶液１０を加えて排水１を中和し、Ｆｅ（ＯＨ）３の沈殿を生成させ、このＦｅ（ＯＨ）３とともに懸濁微粒子および溶存ヒ素成分をヒ素含有沈殿物として共沈させる。その後、排水１の上澄みと、ヒ素含有沈殿物とを固液分離する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不溶性の懸濁微粒子と溶存ヒ素成分とを含む排水に、前記溶存ヒ素成分の不溶化が妨げられる水素イオン濃度の酸性状態に達する量を超える量の酸性の第二鉄塩を加える工程と、水酸化第二鉄の沈殿が生成するのに必要な量の塩基を前記排水に加え、前記水酸化第二鉄とともに前記懸濁微粒子および前記溶存ヒ素成分をヒ素含有沈殿物として沈殿させる工程と、前記ヒ素含有沈殿物を固液分離する工程とを、この順番で行なうことを特徴とするヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項２】
前記第二鉄塩を、前記排水の水素イオン濃度がｐＨ２以上ｐＨ６未満となるように前記排水に加えることを特徴とする請求項１記載のヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項３】
不溶性の懸濁微粒子と溶存ヒ素成分とを含む排水に塩基を加える工程と、水酸化第二鉄の沈殿が生成するまで酸性の第二鉄塩を前記排水に加え、前記水酸化第二鉄とともに前記懸濁微粒子および前記溶存ヒ素成分をヒ素含有沈殿物として沈殿させる工程と、前記ヒ素含有沈殿物を固液分離する工程とを、この順番で行なうことを特徴とするヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項４】
前記溶存ヒ素成分は、ヒ酸、亜ヒ酸、ヒ酸イオンおよび亜ヒ酸イオンの少なくとも一種の水溶性ヒ素化合物であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項５】
前記第二鉄塩は、塩化第二鉄および硫酸第二鉄の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項６】
前記塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化アンモニウムからなる塩基群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項７】
前記ヒ素含有沈殿物を固液分離する工程は、下部が錐状の沈殿槽に収容した前記排水を静置し、前記沈殿槽の下部に設けられた沈殿物回収部より前記ヒ素含有沈殿物を排出させて別容器に移し替える操作を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項８】
前記排水は、化合物半導体棒の切断工程、化合物半導体ウェーハの面取り工程、化合物半導体ウェーハの機械研磨工程および化合物半導体ウェーハの切断工程の工程群から選ばれる、１つ以上の工程で排出されるものであり、前記懸濁微粒子は、ヒ素を構成元素に含む化合物半導体単結晶の加工屑であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のヒ素を含む排水の処理方法。
【請求項９】
不溶性の懸濁微粒子と溶存ヒ素成分を含む排水を収容するための、少なくとも下部が錐状の沈殿槽と、酸性の第二鉄塩の供給口と、塩基の供給口と、前記沈殿槽の下部に設けられ、前記排水から沈殿するヒ素含有沈殿物を回収するための沈殿物回収部と、上澄みを回収するための上澄み回収部とを備えたことを特徴とするヒ素除去装置。
【請求項１０】
前記沈殿槽内の排水を攪拌するための攪拌機構をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載のヒ素除去装置。
【請求項１１】
錐状の前記沈殿槽の下部における内面の仰角が４０°以上であることを特徴とする請求項９または１０記載のヒ素除去装置。
【請求項１２】
前記沈殿槽は、少なくとも前記上澄み回収部の設けられた高さにおいて、前記沈殿槽の中を視認可能な覗き窓を有することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のヒ素除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒ素を含む排水の処理方法と、その方法の実施にかかるヒ素除去装置に関するものである。特に、第二鉄塩を用いてヒ素含有沈殿物を生成させ、このヒ素含有沈殿物を排水から固液分離する方法に関連している。
【０００２】
【従来の技術】
排水からヒ素を除去する方法は、いくつか知られている。たとえば、排水に塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）や硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）などの第二鉄塩を添加し、ヒ酸イオン（ＡｓＯ４３−）、亜ヒ酸イオン（ＡｓＯ３３−）などの溶存ヒ素成分を不溶化させて、沈殿除去する方法がよく知られている（下記非特許文献１）。
【０００３】
ところで、溶存イオンの形態だけでなく、懸濁微粒子の形態で排水にヒ素が含まれる場合がある。半導体産業においては、たとえばＧａＡｓ単結晶棒を切断、面取り、研磨することなどにより得られたＧａＡｓ単結晶基板を用いて、トランジスタやＬＥＤなどの電子デバイスが作製される。ＧａＡｓ単結晶棒またはＧａＡｓ単結晶基板は、切断、面取り、機械研磨の各工程において、水で冷却されながら物理的に加工される。このとき、ヒ素を含んだ排水が大量に発生する。この排水中に含まれるヒ素は、亜ヒ酸（Ｈ３ＡｓＯ３）やヒ酸（Ｈ３ＡｓＯ４）となってイオン、あるいは分子状の形態で水に溶解しているものと、不溶性の懸濁微粒子として浮遊するものとがある。後者の懸濁微粒子は非常に安定であり、排水を長時間放置してもほとんど沈殿しない。
【０００４】
【非特許文献１】
村田徳治著、廃棄物のやさしい化学  第一巻  有害物質の巻  日報  ７８ページ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した懸濁微粒子は、イオン性または分子性の溶存ヒ素成分を不溶化させる、従来の方法では除去できない。そこで、珪藻土などのろ過助剤をろ紙の上にケーキ状に堆積させたフィルタに排水を流通させて、懸濁微粒子を除去する方法が採用される。
【０００６】
しかしながら、懸濁微粒子の量が極めて多い場合には、上記フィルタの交換サイクルが早まることにより費用が高くつくという問題がある。さらに、粒子径が１μｍ以上の比較的大きい微粒子はフィルタに捕集されるが、粒子径が１μｍよりも小さい微粒子は、フィルタを通過してしまい除去しきれないという問題がある。また、粒子径が１μｍよりも小さい場合には、珪藻土などのろ過助剤の微粒子自体がろ紙を通過したり、研磨砥粒の微粒子がフィルタを通過したりする。高分子の凝集剤などを排水に添加して、径の小さい懸濁微粒子を回収する方法もあるが、この方法は、凝集剤自体の体積が膨大になるため、ヒ素を含んだ廃棄物が大量に発生するという問題を抱えている。そのうえ、多くの凝集剤は高価である。
【０００７】
本発明は、懸濁微粒子および溶存ヒ素成分を、一度にかつ十分に、排水から除去することのできる方法と、その方法の実施に好適なヒ素除去装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明のヒ素を含む排水の処理方法の第一は、不溶性の懸濁微粒子と溶存ヒ素成分とを含む排水に、溶存ヒ素成分の不溶化が妨げられる水素イオン濃度の酸性状態に達する量を超える量の酸性の第二鉄塩を加える工程と、水酸化第二鉄の沈殿が生成するのに必要な量の塩基を排水に加え、水酸化第二鉄とともに懸濁微粒子および溶存ヒ素成分をヒ素含有沈殿物として沈殿させる工程と、ヒ素含有沈殿物を固液分離する工程とを、この順番で行なうことを特徴とする。
【０００９】
上記した本発明の方法は、まず第二鉄塩を大量に加えることによって、溶存ヒ素成分の不溶化が妨げられるｐＨ領域まで排水のｐＨを低下させ、そのあとで、塩基を加えて中和するというものである。すなわち、排水を略中性に保ちながら第二鉄塩を加えて溶存ヒ素成分を不溶化する、という従来の方法とは異なる。予め排水中に酸性の第二鉄塩を十分に溶存させておき、後から塩基を十分に加えて中和させると、懸濁微粒子を包囲ないし吸着するための水酸化第二鉄の発生密度を大きくすることができる。この結果、水酸化第二鉄とともに懸濁微粒子および溶存ヒ素成分ならびに上記中和時に固体として析出するヒ酸鉄や塩基性ヒ酸鉄が沈殿する現象、すなわち共沈現象が起こりやすくなる。
【００１０】
具体的には、第二鉄塩を、排水の水素イオン濃度がｐＨ２以上ｐＨ６未満となるように排水に加えることが望ましい。排水の水素イオン濃度がｐＨ２未満になるまで第二鉄塩を加えると、中和に必要な塩基が大量に必要となり、不経済である。他方、ｐＨ６以上の中性領域では、第二鉄塩の添加により溶存ヒ素成分の不溶化が若干起きるが、懸濁微粒子が共沈するほどではない。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明のヒ素を含む排水の処理方法の第二は、不溶性の懸濁微粒子と溶存ヒ素成分とを含む排水に塩基を加える工程と、水酸化第二鉄の沈殿が生成するまで酸性の第二鉄塩を排水に加え、水酸化第二鉄とともに懸濁微粒子および溶存ヒ素成分をヒ素含有沈殿物として沈殿させる工程と、ヒ素含有沈殿物を固液分離する工程とを、この順番で行なうことを特徴とする。
【００１２】
上記した本発明の方法は、塩基を加えた後に酸性の第二鉄塩を加えて中和するというものである。この方法によれば、第一の方法と同様に、水酸化第二鉄とともに懸濁微粒子および溶存ヒ素成分が沈殿する現象、すなわち共沈現象が起こりやすくなる。
【００１３】
なお、排水に含まれる溶存ヒ素成分を具体的にいえば、ヒ酸、亜ヒ酸、ヒ酸イオンおよび亜ヒ酸イオンの少なくとも一種の水溶性ヒ素化合物である。
【００１４】
排水に加える第二鉄塩としては、塩化第二鉄および硫酸第二鉄の少なくとも一方が、保存容易性やコスト面で優れているので好適である。塩化第二鉄および硫酸第二鉄を水に溶解させると、塩化第二鉄および硫酸第二鉄が加水分解し、水溶液は酸性を示す。加水分解を抑えるために予め塩酸を加えた塩酸酸性の塩化第二鉄水溶液を用いることが望ましい。同様の理由から、排水に添加する塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化アンモニウムからなる塩基群より選ばれる少なくとも一種を好適に採用することができる。
【００１５】
好適な態様において、ヒ素含有沈殿物を固液分離する工程は、下部が錐状の沈殿槽に収容した排水を静置し、沈殿槽の下部に設けられた沈殿物回収部よりヒ素含有沈殿物を排出させて別容器に移し替える操作を含む。このようにすると、ヒ素含有沈殿物の回収が容易であるし、最終的な固形廃棄物の量を低減することにもつながる。
【００１６】
また、本発明の方法は、化合物半導体棒の切断工程、化合物半導体ウェーハの面取り工程、化合物半導体ウェーハの機械研磨工程および化合物半導体ウェーハの切断工程の工程群から選ばれる、１つ以上の工程で発生する排水を処理するのに有効である。化合物半導体棒は、単結晶棒であっても多結晶棒であってもよい。特に、懸濁微粒子がヒ素を構成元素に含む化合物半導体単結晶の加工屑である場合には、排水から懸濁微粒子を除去することが必須であるから、本発明の方法が極めて有効であるといえる。
【００１７】
また、本発明のヒ素除去装置は、不溶性の懸濁微粒子と溶存ヒ素を成分含む排水を収容するための、少なくとも下部が錐状の沈殿槽と、酸性の第二鉄塩の供給口と、塩基の供給口と、沈殿槽の下部に設けられ、排水から沈殿するヒ素含有沈殿物を回収するための沈殿物回収部と、上澄みを回収するための上澄み回収部とを備えたことを特徴とする。上記のヒ素除去装置は、沈殿槽内の排水を攪拌するための攪拌機構をさらに備えていることが望ましい。錐状の沈殿槽の下部における内面の仰角は、４０°以上に調整されていることが望ましい。沈殿槽には、少なくとも上澄み回収部の設けられた高さにおいて、沈殿槽の中を視認可能な覗き窓を設けることが望ましい。このような装置によれば、排水から沈殿するヒ素含有沈殿物と、含有ヒ素濃度が減じられた上澄みとを、容易に固液分離することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
図１は、化合物半導体ウェーハのラッピング工程で発生する排水の処理方法の説明図である。ラッピング工程は、化合物半導体ウェーハＷと研磨定盤３との間に砥粒を含む研磨水２を流しながら化合物半導体ウェーハＷを研磨定盤３に押し付け、両者を相対運動させることにより行なわれる。ラッピングされる化合物半導体ウェーハＷとしては、ＧａＡｓ単結晶基板が代表的である。排水１は、ＧａＡｓ単結晶の構造がほぼ保たれた不溶性の懸濁微粒子と、イオン性または分子性の溶存ヒ素成分とを含んでいる。具体的な溶存ヒ素成分としては、ヒ酸、亜ヒ酸、ヒ酸イオン、亜ヒ酸イオンなどの水溶性ヒ素化合物を示せる。本発明において、化合物半導体ウェーハとは、主に化合物半導体により構成されているウェーハのことであり、単結晶基板、エピタキシャルウェーハおよびそれらに電極などの素子構造が形成されたものを含む。
【００１９】
ヒ素を含む排水１は、ＧａＡｓ単結晶棒に代表される化合物半導体単結晶棒の切断工程、構成元素にヒ素が含まれるＧａＡｓ単結晶基板等の化合物半導体ウェーハの面取り工程、ＧａＡｓ単結晶基板等にＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ等のエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウェーハの切断工程でも発生する。すなわち、排水１に含まれる懸濁微粒子は、ヒ素が構成元素の化合物半導体単結晶の加工屑である。各工程で発生した排水１は、以下に説明する本発明の方法により、懸濁微粒子および溶存ヒ素成分が除去される。
【００２０】
まず、フィルタ４に排水１を流通させて、研磨水２に含まれる砥粒を除去する。フィルタ４は、珪藻土などのろ過助剤をろ紙の上にケーキ状に堆積させたものである。このようなフィルタ４は、約１μｍ以上の径を有する懸濁微粒子については除去効果がある。逆に、１μｍ未満の砥粒に対する除去効果は小さい。また、径が１μｍ未満のろ過助剤は、それ自体がろ紙を通過することもある。したがって、排水１中には、化合物半導体単結晶の加工屑だけでなく、砥粒やろ過助剤が懸濁微粒子の形態で混入している可能性がある。しかしながら、後述する本発明の方法によれば、どのような組成の懸濁微粒子であっても相違なく除去することができる。
【００２１】
次に、排水１は、流通管５とバルブ７を通じて反応槽９に案内される。反応槽９に収容された排水１には、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）水溶液１２と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液１０とが添加される。ＦｅＣｌ３水溶液１２としては、ＦｅＣｌ３の加水分解を抑えるために予め塩酸が加えられたものを使用するとよい。排水に含まれるヒ素を除去するための、従来の不溶化処理は、排水の水素イオン濃度（ｐＨ）をｐＨ６以上ｐＨ９以下の中性領域に保ちながら行なわれる。しかしその条件では、ヒ酸イオンや亜ヒ酸イオンなどの溶存ヒ素成分を不溶化させることはできても、懸濁微粒子を十分に沈殿させることはできない。懸濁微粒子を十分に沈殿させるために、以下に説明する本発明の方法を行なう。
【００２２】
（第１の方法）
まず、反応槽９に収容された排水１に、ＦｅＣｌ３水溶液１２を、溶存ヒ素成分の化学当量よりも過剰に加えて十分に攪拌する。ヒ酸イオンや亜ヒ酸イオンを含む排水にＦｅＣｌ３を加えると、ヒ酸鉄（ＦｅＡｓＯ４）、塩基性ヒ酸鉄（ｘＦｅＡｓＯ４・ｙＦｅ（ＯＨ）３；ｘ，ｙは自然数）などの難溶性のフロック（凝集物）が生成することが知られている。ところが、強い塩酸酸性のＦｅＣｌ３水溶液１２を過剰に加えると、排水１は強い酸性状態に変化し、フロックの発生を確認できなくなる。
【００２３】
排水１に加えるＦｅＣｌ３水溶液１２の具体的な量は、排水１の水素イオン濃度がｐＨ２以上ｐＨ６未満を示すように調整するとよい。排水１がｐＨ２よりも低い強酸性を示す量のＦｅＣｌ３水溶液１２を加えたとしても、懸濁微粒子および溶存ヒ素成分を排水１から除去する効果に顕著な差が現れないので、不経済である。他方、ｐＨ６以上になるような量では、ヒ酸鉄のフロックが若干発生することはあっても、ヒ素成分を完全に除去するには不足する。さらに、ほぼ中性領域にあるため通常は中和しないが、Ｆｅ（ＯＨ）３を生じさせるためにＮａＯＨを無理に加えると、今度は排水がアルカリ領域に入ってしまう恐れがある。アルカリ領域に入らないようにするには、微量のＮａＯＨを注意深く加える必要性が生じ、非常に面倒である。このような問題を無くするため、且つヒ素を完全に除去するために、ｐＨ６未満となるように多量のＦｅＣｌ３水溶液１２を排水に加える必要がある。
【００２４】
なお、ＦｅＣｌ３は、水溶液の形態だけでなく、結晶状態の塩化第二鉄六水和物（ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ）などを使用することもできる。さらに、ＦｅＣｌ３に替えて、またはこれとともに硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）を使用してもよい。
【００２５】
次に、Ｆｅ（ＯＨ）３が生成するのに十分な量のＮａＯＨ水溶液１０を排水１に加えて、十分に攪拌し、排水１を中和する。これにより、Ｆｅ（ＯＨ）３とともに懸濁微粒子および溶存ヒ素成分ならびにヒ酸鉄や塩基性ヒ酸鉄が、ヒ素含有沈殿物１３として共沈する。ヒ酸イオンや亜ヒ酸イオン等の溶存ヒ素成分は、Ｆｅ（ＯＨ）３に吸着して共沈、あるいは前述したようにヒ酸鉄や塩基性ヒ酸鉄となって共沈する。ＮａＯＨ水溶液１０の添加量は、排水１の水素イオン濃度がｐＨ６．０以上ｐＨ８．５以下となるように調整するとよい。このｐＨ領域を大きく外れると、Ｆｅ（ＯＨ）３の発生が不十分となって、懸濁微粒子および溶存ヒ素成分との共沈が不十分になる恐れがある。
【００２６】
なお、ＮａＯＨ水溶液の替わりに、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液または水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）水溶液を使用することもできる。あるいは、それらの塩基性水溶液の２種以上を混合して使用してもよい。また、ＮａＯＨおよびＫＯＨなどの固体として入手可能な塩基は、固体の状態のものを排水１に加えるようにしてもよい。
【００２７】
ところで、一般に、化合物半導体単結晶棒の切断工程、化合物半導体ウェーハの面取り工程および切断工程など、化合物半導体の加工工程で発生する排水には、溶存ヒ素成分の形態で０．１ｍｇ／ｌｉｔｅｒ以上１０ｍｇ／ｌｉｔｅｒ以下、懸濁微粒子の形態で１ｍｇ／ｌｉｔｅｒ以上１ｇ／ｌｉｔｅｒ以下の濃度のヒ素が含まれる。このような場合、排水に加えるＦｅＣｌ３の量を０．００５質量％以上１質量％以下に調整すると、排水の水素イオン濃度がほぼｐＨ２以上ｐＨ６未満となる。さらにＮａＯＨ等の塩基を加えて中和することにより、懸濁微粒子および溶存ヒ素成分を十分に除去することができる。
【００２８】
（第２の方法）
第２の方法は、第二鉄塩と塩基とを排水１に加える順序を、上記第１の方法と逆にする方法である。加えるべきＮａＯＨ水溶液１０の量は、次のようにして決定することができる。まず、第１の方法を予め試験的に行なって、使用したＮａＯＨ水溶液１０の量から第２の方法において排水１に加えるべきＮａＯＨ水溶液１０の量を求める。このようにして求めた量のＮａＯＨ水溶液１０を排水１に加え、十分に攪拌する。次に、Ｆｅ（ＯＨ）３の沈殿が十分に生成するまでＦｅＣｌ３水溶液１２を排水１に加えて、排水１を中和する。そして、Ｆｅ（ＯＨ）３とともに懸濁微粒子および溶存ヒ素成分をヒ素含有沈殿物として沈殿させる。
【００２９】
第２の方法の有効性は、反応系を常にアルカリ側か中性領域に保つことができるという点である。設備の材質や、あるいは排水中の他の溶解物質の関係で反応系を酸性側にできない事情がある場合は、この第２の方法を採用せざるを得ない。たとえば、強酸に弱い金属で設備を構成した場合などは、第２の方法の採用が推奨される。
【００３０】
（固／液分離）
次に、排水１を十分に静置して上澄み１１を除去し、反応槽９の底部に溜まったヒ素含有沈殿物１３をスラリーポンプなどの移送手段により、沈殿槽１７に移送する。上澄み１１については、再利用を図ることができる。沈殿槽１７では、ヒ素含有沈殿物１３の含水率が低減される。沈殿槽１７は、固／液分離に有利な形状と機構とを有する。たとえば図２に示すようなヒ素除去装置２００を用いると、反応槽９と沈殿槽１７とを兼用することも可能である。
【００３１】
ヒ素除去装置２００は、沈殿槽１７、沈殿回収部１９、上澄み回収部１８および攪拌機構２１を備えている。沈殿槽１７の上部１７１は、たとえば柱状の形態をなし、排水１、ＦｅＣｌ３水溶液等の第二鉄塩およびＮａＯＨ水溶液等の塩基を沈殿槽１７内に導入するための開口部１７ｋを有する。沈殿槽１７の下部１７２は、円錐または角錐など錐状の形態を有する。沈殿槽１７は、たとえばステンレスや塩化ビニル樹脂などの耐薬品性の高い材質により構成される。また、ＦｅＣｌ３水溶液１２を沈殿槽１７内に供給するための供給口２２ａ（供給管）、ＮａＯＨ水溶液１０を沈殿槽１７内に供給するための供給口２２ｂ（供給管）が、開口部１７ｋから沈殿槽１７内に引き込まれている。また、攪拌機構２１は、沈殿槽１７内の排水を攪拌するための攪拌翼２１１と、攪拌翼２１１が連結される軸を回転駆動するモータ等のアクチュエータ２１０により構成されている。
【００３２】
沈殿回収部１９は、沈殿槽１７の錐の先端に接続されたノズル１９２と、ボールバルブ１９１などの開閉装置とを含んで構成されている。ボールバルブ１９１を開放すれば、沈殿槽１７内のヒ素含有沈殿物１６（図１参照）が自然落下し、沈殿槽１７の外に排出される。上澄み回収部１８は、沈殿槽１７の上部１７１に接続されたノズル１８２と、ボールバルブ１８１などの開閉装置とを含んで構成されている。ボールバルブ１８１を開放すれば、沈殿槽１７内の上澄み１５（図１参照）が選択的に沈殿槽１７の外に排出される。
【００３３】
図３に示すように、沈殿槽１７の下部１７２は、内面１７２ｐの仰角θ（水平基準線ＨＳＬからの傾き角）が４０°以上に調整されていることが好ましい。このようにすると、ヒ素含有沈殿物が内面を伝わってスムーズに沈降し、圧縮効果で沈殿物の含水率を下げる効果がある。また、反応槽１７を金属製とする場合、下部１７２の内面１７２ｐに溶接ビードが形成されていない平滑面とすれば、ヒ素含有沈殿物をよりスムーズに沈降させることができる。
【００３４】
また、沈殿槽１７には、少なくとも上澄み回収部１８の設けられる高さにおいて、沈殿槽１７の内部を視認できるように、透明な覗き窓１７３を設けておくことが望ましい。覗き窓１７３で沈殿槽１７の中を確認した後で、ボールバルブ１８１を操作すれば、ヒ素含有沈殿物１６が上澄み回収部１８から排出されてしまうことを防げる。
【００３５】
最後に、図１に戻って説明する。沈殿槽１７からパレット３０に移し替えられたヒ素含有沈殿物１６は、たとえば含水率が３０％以下となるまで風干される。この際、天日干しにすれば乾燥時間も短く済む。
【００３６】
【実験例】
本発明の効果を確かめるために、以下に説明する実験を行なった。
まず、ＧａＡｓ単結晶ウェーハのラッピング工程および切断工程で発生した排水を、ろ過装置で処理して大粒のラップ砥粒を除去したのち、試料番号０〜９を付したビーカに各々２０００ｍｌ採取した。試料番号０の排水（原水）についてｐＨとヒ素濃度を測定した。なお、排水中のヒ素の定量は、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）発光法  により行なった。また、実験は全て室温にて行なった。
【００３７】
次に、試料番号１〜９の排水に、工業用のＦｅＣｌ３水溶液（濃度：３０ｗｔ％）を加えた。排水に加えるＦｅＣｌ３水溶液の量は、試料番号の順に増大させた。排水にＦｅＣｌ３水溶液を加えて十分に攪拌した後、ｐＨを測定した。このうち、フロック（凝集物：溶存ヒ素成分が不溶化したもの）が発生した試料番号３の排水については、排水を十分に静置した後、濁りが懸かった上層水のヒ素濃度を測定した。
【００３８】
試料番号４〜９の排水については、ＦｅＣｌ３水溶液を加えた後、ＮａＯＨ水溶液（濃度：１ｗｔ％）をそれぞれ適量加えて中和し、十分に攪拌および静置した後、上澄みのヒ素濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
試料番号１の排水は、ＦｅＣｌ３水溶液を加えた後のｐＨが６．４であったが、フロックの発生は観察されなかった。すなわち、ＦｅＣｌ３の添加量が不十分であり、溶存ヒ素成分の不溶化が起こらなかった。
【００４１】
試料番号２および試料番号３の排水は、ＦｅＣｌ３水溶液を加えた後のｐＨがそれぞれ６．２、６．０であり、フロックの発生が観察された。試料番号３の排水から採取された上澄みのヒ素濃度は０．０７ｍｇ／ｌｉｔｅｒであった。
【００４２】
試料番号４の排水は、ＦｅＣｌ３水溶液を加えた後のｐＨが６．０であり、かつフロックの発生が観察された。さらに、ＮａＯＨ水溶液をｐＨが７．４に達するまで添加すると、黄褐色沈殿が大量に発生し、静置後の上澄みは無色透明であった。さらに、上澄みのヒ素濃度はＩＣＰ発光法の検出限界の０．０１ｍｇ／ｌｉｔｅｒ未満であった。ちなみに、この試料番号４に加えたＦｅＣｌ３の量は、排水に含まれるヒ素が、全てヒ酸鉄（ＦｅＡｓＯ４）に変化すると仮定したときの化学当量の１０倍量であった。
【００４３】
試料番号５〜９の排水は、ＦｅＣｌ３水溶液を加えた後、フロックの発生は観察されなかった。ところが、ＮａＯＨ水溶液を添加すると、赤褐色沈殿が大量に発生し、静置後の上澄みは無色透明となった。さらに、上澄みのヒ素濃度は、全てＩＣＰ発光法の検出限界０．０１ｍｇ／ｌｉｔｅｒ未満であった。
【００４４】
以上の結果より、試料番号５から試料番号９の排水に施した手順は、排水からヒ素を除去するのに好適であったといえる。なお、試料番号４の排水に施した手順でも許容できないことはないが、排水に含有される不可避不純物の種類や量、さらには温度条件などによって、ヒ素除去不十分となる可能性もあるため、良否判定は△とした。
【００４５】
次に、ＮａＯＨ水溶液を先行添加する手順の実験を行った。まず、表１の各試料として使用した排水に、ｐＨが９．９に達するまでＮａＯＨ水溶液（濃度：１ｗｔ％）を加えた。次に、ｐＨが７．５に達するまでＦｅＣｌ３水溶液（濃度：３０ｗｔ％）を加え、排水を中和した。排水を十分に攪拌して、赤褐色沈殿の生成を確認した。排水を十分に静置したのち、上澄みは無色透明となった。この上澄みのヒ素濃度は、ＩＣＰ発光法の検出限界の０．０１ｍｇ／ｌｉｔｅｒ未満であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】化合物半導体ウェーハのラッピング工程で発生するヒ素含有排水の処理方法の説明図。
【図２】ヒ素除去装置の模式図。
【図３】図２の沈殿槽の下部内面の仰角を示す説明図。
【符号の説明】
１  排水
２  研磨水
１０  ＮａＯＨ水溶液（塩基）
１２  ＦｅＣｌ３水溶液（第二鉄塩）
１１，１５  上澄み
１３，１６  ヒ素含有沈殿物
１７  沈殿槽
１７１  沈殿槽の上部
１７２  沈殿槽の下部
１７２ｐ  沈殿層の下部の内面
１８  上澄み回収部
１９  沈殿物回収部
２２ａ，２２ｂ  供給管
３０  パレット
２００  ヒ素除去装置
Ｗ  化合物半導体ウェーハ
θ  仰角
【図１】
2005021723.tif 000004
【図２】
2005021723.tif 000005
【図３】
2005021723.tif 000006