(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカとＳＳ成分を含む廃水を処理するに当たり、該廃水を中性にして溶解シリカが析出し易くするとともに、凝集剤を添加してＳＳ成分をフロック化し、沈降槽でフロックを分離し、フロック分離後の上澄み液をアルカリ性に調整し、蒸発器で処理し、蒸留水を回収再利用し、濃縮液を冷却器で冷却した後廃水側へ返送して処理する廃水回収再利用方法。
【請求項２】
シリカとアンモニアを含む廃水を処理するに当たり、廃水をアルカリ性に調整し、アンモニアストリッピング塔でアンモニアを除去し、アンモニア除去後の液を蒸発器で処理し、蒸留水を回収再利用し、濃縮液を廃水設備で処理する廃水回収再利用方法。
【請求項３】
シリカ、アンモニアとＳＳ成分を含む廃水を処理するに当たり、廃水を中性にして溶解シリカが析出し易くするとともに、凝集剤を添加してＳＳ成分をフロック化し、沈降槽でフロックを分離し、フロック分離後の上澄み液をアルカリ性に調整し、アンモニアストリッピング塔でアンモニアを除去し、アンモニア除去後の液を蒸発器で処理し、蒸留水を回収再利用し、濃縮液を冷却器で冷却した後廃水側へ返送して処理する廃水回収再利用方法。
【請求項４】
蒸発器として多重効用蒸発器を用いる請求項１〜３のいずれか１項記載の廃水回収再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガラス基板、液晶、半導体工業等の電子工業で排出され、シリカを多量に含む廃水の回収再利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の廃水は凝集沈殿法により処理され、液成分は性状によりそのまま放流されるか、または更に生物処理されて放流され、固形物は脱水機でスラッジとして取り出され、産業廃棄物処理業者に引き取り処分されていた。
【０００３】
半導体のＣＭＰ（chemical mechanical polishing ）廃水の一般的な処理方法を図５に示す。この処理方法では、廃水は、薬品注入装置(51)からＨ2 ＳＯ4 等の酸あるいはＮａＯＨ等のアルカリの添加により中和されるとともに、凝集剤注入装置(52)から高分子凝集剤あるいは無機系凝集剤の添加によって反応槽(53)内でフロックを生成する。発生したフロックは沈降槽(54)で沈降分離され、上澄み液は、必要に応じて更に廃水処理施設で生物処理され、排水として放流される。沈降槽(54)で分離されたフロック（フロック）は槽底部から引き抜かれ、フィルタープレス等の脱水機(55)で脱水され、ケーキ（スラッジ）として産業廃棄物処理業者に引き取られ処分される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境問題への関心の高まりから、工場からの産業廃棄物排出ゼロ化が求められており、特に半導体製造工場ではその意識が高い。また、ＩＳＯ14001 （環境管理システムの国際規格）を満足するため、発生源である製造プロセスでの廃水対策が重要であり、排水についても有効利用（再利用化）による低減が望まれている。さらに、新規工場設置に当たっては、取水条件・排水条件とも厳しく規制されており、全体の水の有効利用が求められている。
【０００５】
上述した従来の処理方法では、使用された水は排水として放流されている。
【０００６】
ガラス基板、液晶、半導体とも生産性および歩留りを向上させるために、製造対象品はサイズの大きなものとなってきており（例えば液晶用ガラスは６０ｍｍ×６０ｍｍのものが１００ｍｍ×１００ｍｍに、ウエハは２００ｍｍφのものが３００ｍｍφになりつつある）、それに伴い使用される純水量が多くなっている。
【０００７】
さらに、半導体分野では、製品の高度化に対応するため、ＣＭＰ処理適用の対象範囲が広くなっていて、シリカを多量に含む排水の量が多くなりつつある。
【０００８】
本発明の目的は、多量に使用されている水を回収して、純水製造の原水や、冷却塔補給水等の雑用水として再利用し、水を有効利用することができる廃水の回収再利用方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、シリカとＳＳ成分を含む廃水を処理するに当たり、該廃水を中性にして溶解シリカが析出し易くするとともに、凝集剤を添加してＳＳ成分をフロック化し、沈降槽でフロックを分離し、フロック分離後の上澄み液をアルカリ性に望ましくはｐＨ９．５以上に調整し、蒸発器で処理し、蒸留水を回収再利用し、濃縮液を冷却器で冷却した後廃水側へ返送して処理する廃水回収再利用方法である。この方法は、廃水を中性にするｐＨ調整装置と凝集剤を添加する凝集剤注入装置、これらの下流の凝集反応槽、上記フロックを分離する沈降槽、上記澄み液をアルカリ性にする薬品注入装置、上記蒸発器、上記冷却器から構成される廃水回収装置で実施され得る。
【００１１】
請求項２記載の発明は、シリカとアンモニアを含む廃水を処理するに当たり、廃水をアルカリ性に望ましくはｐＨ９以上に調整し、アンモニアストリッピング塔でアンモニアを除去し、アンモニア除去後の液を蒸発器で処理し、蒸留水を回収再利用し、濃縮液を廃水設備で処理する廃水回収再利用方法である。この方法は、廃水をアルカリ性にするｐＨ調整槽、該廃水を熱回収する熱交換器、上記アンモニアストリッピング塔および上記蒸発器から構成される廃水回収装置で実施され得る。
【００１２】
請求項３記載の発明は、シリカ、アンモニアとＳＳ成分を含む廃水を処理するに当たり、廃水を中性にして溶解シリカが析出し易くするとともに、凝集剤を添加してＳＳ成分をフロック化し、沈降槽でフロックを分離し、フロック分離後の上澄み液をアルカリ性に望ましくはｐＨ９．５以上に調整し、アンモニアストリッピング塔でアンモニアを除去し、アンモニア除去後の液を蒸発器で処理し、蒸留水を回収再利用し、濃縮液を冷却器で冷却した後廃水側へ返送して処理する廃水回収再利用方法である。この方法は、廃水を中性にするｐＨ調整装置と凝集剤を添加する凝集剤注入装置、これらの下流の凝集反応槽、上記フロックを分離する沈降槽、上記澄み液をアルカリ性にする薬品注入装置、該廃水を熱回収する熱交換器、上記アンモニアストリッピング塔、上記蒸発器、上記冷却器から構成される廃水回収装置で実施され得る。
【００１３】
請求項４記載の発明は、蒸発器として多重効用蒸発器を用いる請求項１〜３のいずれか１項記載の廃水回収再利用方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
参考例１
図１はシリカを含む廃水の回収再利用方法を示すものである。
【００１５】
ｐＨが酸性あるいは中性でありシリカを飽和溶解度に近い濃度まで含む廃水を対象液として、これに薬品注入装置(1) からＮａＯＨを添加し、ｐＨを９以上に調整する。廃水中のシリカは、ｐＨをアルカリにすることにより溶解度を増す。廃水の１／２量を回収再利用したい場合はｐＨ９．１、２／３量を回収したい場合はｐＨ９．７、３／４量を回収したい場合はｐＨ１０にそれぞれｐＨを調整する。
【００１６】
こうしてｐＨ調整した廃水を蒸留器(2) に供給する。蒸留器(2) として、この例では蒸気エジェクター式の３効用蒸発器を使用するが、これ以外の多段フラッシュ、単効用蒸発器等を用いても良い。蒸発器(2) の蒸留水は処理水槽(3) に貯えられ、その一部はボイラ(4) へ送られ、ここで得られた蒸気が蒸発器(2) の蒸気エジェクターに供給される。蒸発器(2) における蒸気の凝縮は冷却塔(5) から来る冷却水によって行われる。蒸発器(2) の蒸留水は、１／２量回収の場合、導電率１０μＳ／ｃｍ以下の高純度であるので、これを純水製造の原水として再利用する。回収率が高くなっても水質的にはある程度高純度が保たれるので、上記蒸留水は純水製造の原水や、冷却塔補給水等の他の雑用水に再利用される。
【００１７】
蒸発器(2) の濃縮水は、既設の排水処理設備へ送られて他の廃水と混合された後、適切に処理され放流される。
【００１８】
実施例１
図２はシリカとＳＳ成分を含む廃水の回収再利用を示す。
【００１９】
ｐＨがアルカリ性でありシリカを飽和溶解度に近い濃度まで含む廃水を対象液として、これに集水槽(6) において後述する蒸発器(12)の濃縮水が混合される。この混合液に薬品注入装置(7) からＮａＯＨまたはＨ2 ＳＯ4 を添加し、ｐＨを中性に調整する。ｐＨを中性にすることによりシリカの溶解度を小さくし、シリカを凝集沈殿し易くするとともに、後工程への溶解シリカの持ち込み量をできるだけ少なくする。ついで、この混合液に凝集剤注入装置(8) から凝集剤例えば高分子凝集剤（ＰＡＣ）、無機系凝集剤（塩化第二鉄）を注入し、全体を反応槽(9) で攪拌しＳＳフロックを生成させる。ＳＳフロックを含む廃水を沈降槽(10)に送り、ＳＳフロックを沈降分離する。沈降槽(10)で分離されたＳＳフロックは槽底部から引き抜かれ、脱水機(14)で脱水されスラッジ（ケーキ）として取り出される。このスラッジは、産業廃棄物処理業者により引き取り処分される。
【００２０】
沈降槽(10)の上澄み液に薬品注入装置(11)からＮａＯＨを添加し、ｐＨを９．５以上に調整する。ｐＨ調整した上澄み液を蒸発器(12)に供給する。
【００２１】
蒸発器(12)として、この例では蒸気エジェクター式の３効用蒸発器を使用するが、これ以外の多段フラッシュ、単効用蒸発器等を用いても良い。
【００２２】
蒸発器(12)の蒸留水としてその１／２量が回収される。その水質は導電率１０μＳ／ｃｍ以下の高純度であるので、これを純水製造の原水あるいは雑用水として再利用される。
【００２３】
蒸発器(12)の濃縮水は、冷却器(13)へ送られて３５℃に冷却される。冷却器(13)は、この例では冷却塔タイプのものであるが、シェル・アンド・チューブ式、プレート式のものであっても良い。
【００２４】
廃水から持ち込まれるＢＯＤ、ＣＯＤ、ＴＯＣ成分や添加薬品の塩濃度が系内である濃度以上にならないように、冷却された濃縮水の一部が強制的にブローされる。ブロー量は廃水中の不純物の量によって決まるが、例えば廃水流量の１／１０量がブローされる。このブロー液は廃水タンク(18)に集められ、既設の廃水処理設備へ送られて他の廃水と混合された後、適切に処理され放流される。冷却され一部ブローされた残りの濃縮水は、集水槽(6) に返送される。
【００２５】
実施例２
図３はシリカとアンモニアを含む廃水の回収再利用を示す。
【００２６】
シリカを飽和溶解度に近い濃度まで含みしかもアンモニアを数百ｐｐｍまで含む廃水を対象液とし、これに薬品注入装置(19)からＮａＯＨを添加し、ｐＨを９以上に調整する。廃水中のアンモニアは、ｐＨをアルカリにすることにより液中の気体成分の比率が大きくなるため、蒸気ストリッピングで除去し易くなる。
【００２７】
ｐＨ調整した廃水を熱交換器(20)で熱回収し、アンモニアストリッピング塔(21)に供給する。同ストリッピング塔(21)は、下部からストリッピング蒸気を供給し、減圧下で操作する。減圧操作するために真空ポンプ(23)が設けてある。
【００２８】
アンモニアストリッピング塔(21)でアンモニアを除去する。アンモニアを含む蒸気は塔頂から出て、熱交換器(20)で凝縮される。ストリッピング蒸気が多い場合は、これは更に熱交換器(22)で凝縮される。
【００２９】
アンモニアを含むこの凝縮液は蒸発器(24)の濃縮水とともに廃水タンク(28)に貯えられた後、他の廃水と混合され、既設の排水処理設備で適切に処理され放流される。
【００３０】
このアンモニアストリッピング塔でアンモニアを１ｐｐｍ以下まで取り除いた廃水が蒸発器(24)に供給される。蒸発器(24)としてはこの例では蒸気エジェクター式の３効用蒸発器を使用するが、これ以外の多段フラッシュ、単効用蒸発器等を用いても良い。蒸留水として蒸発器(24)の供給水の１／２量が回収される。この回収蒸留水は、導電率１０μＳ／ｃｍ以下の高純度であるので、純水製造の原水や他の雑用水（冷却塔補給水等）として再利用される。
【００３１】
蒸発器(24)の濃縮水は、上述のようにアンモニアを含む凝縮液とともに既設の排水処理設備へ送られて他の廃水と混合された後、適切に処理され放流される。
【００３２】
実施例３
図４は、シリカ、アンモニア、ＳＳ成分を含む廃水の回収再利用を示す。
【００３３】
シリカとＳＳ成分を多量に含みしかもアンモニアを数百ｐｐｍまで含む廃水を対象液とし、これを集水槽(29)で後述する蒸発器(39)の濃縮水と混合する。この混合液に薬品注入装置(30)からＮａＯＨまたはＨ2 ＳＯ4 を添加し、ｐＨを中性に調整する。こうしてｐＨを中性にすることにより、シリカの溶解度を小さくし、シリカを凝集沈殿し易くするとともに、後工程への溶解シリカの持ち込み量をできるだけ少なくする。
【００３４】
上記混合液に凝集剤注入装置(31)から凝集剤例えば高分子凝集剤（ＰＡＣ）、無機系凝集剤（塩化第二鉄）を注入する。凝集剤と廃水を反応槽(32)で攪拌しＳＳフロックを生成させる。ＳＳフロックを含む廃水を沈降槽(33)に輸送し、ＳＳフロックを沈降分離する。沈降槽(33)で分離されたＳＳフロックは引き抜かれ、脱水機(45)で脱水されスラッジとして取り出される。このスラッジは、産業廃棄物処理業者により引き取り処分される。
【００３５】
沈降槽(33)の上澄み液に、薬品注入装置(34)からＮａＯＨを添加し、ｐＨ９．５上に調整する。
【００３６】
アンモニアは、ｐＨをアルカリにすることにより液中の気体成分の比率が大きくなるため、蒸気ストリッピングで除去し易くなる。
【００３７】
ｐＨ調整した上澄み液を熱交換器(35)で熱回収し、アンモニアストリッピング塔(36)に供給する。同ストリッピング塔(36)は、下部からストリッピング蒸気を供給し、減圧下で操作する。減圧操作するために真空ポンプ(38)が設けてある。
【００３８】
アンモニアストリッピング塔でアンモニアを除去する。アンモニアを含む蒸気は熱交換器(35)で凝縮される。ストリッピング蒸気が多い場合は、更に熱交換器(37)で凝縮される。
【００３９】
アンモニアを含むこの凝縮液は、後述の強制ブロー水とともに既設の排水処理設備へ送られて他の廃水と混合された後、適切に処理され放流される。
【００４０】
このアンモニアストリッピング塔でアンモニアを１ｐｐｍ以下まで取り除いた廃水が蒸発器(24)に供給される。蒸発器(39)としてはこの例では蒸気エジェクター式の３効用蒸発器を使用するが、これ以外の多段フラッシュ、単効用蒸発器等を用いても良い。
【００４１】
蒸留水として蒸発器(39)の供給水の１／２量が回収される。この回収蒸留水は、導電率１０μＳ／ｃｍ以下の高純度であるので、純水製造の原水や、冷却塔補給水等の他の雑用水として再利用される。
【００４２】
蒸発器(39)の濃縮水は、冷却器(40)へ送られて３５℃に冷却される。冷却器(40)は、この例では冷却塔タイプのものを使用しているが、シェル・アンド・チューブ式、プレート式のものを用いても良い。
【００４３】
廃水から持ち込まれるＢＯＤ、ＣＯＤ、ＴＯＣ成分や添加薬品の塩濃度が系内である濃度以上にならないように、冷却された濃縮水の一部が強制的にブローされる。ブロー量は廃水中の不純物の量によって決まるが、例えば廃水流量の１／１０量がブローされる。このブロー液は、廃水タンク(44)に集められ、既設の排水処理設備へ送られて他の廃水と混合された後、適切に処理され放流される。冷却され一部ブローされた残りの濃縮水は、集水槽(29)に返送される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、シリカを含む廃水を純水製造の原水や雑用水として再利用することができる。この再利用率は、実施例１では９０％、実施例２では５０〜７５％、実施例３では６０％である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１（シリカを含む廃水の回収再利用例）を示すフローシートである。
【図２】  実施例１（シリカとＳＳ成分を含む廃水の回収再利用例）を示すフローシートである。
【図３】  実施例２（シリカとアンモニアを含む廃水の回収再利用例）を示すフローシートである。
【図４】  実施例３（シリカ、アンモニア、ＳＳ成分を含む廃水の回収再利用例）を示すフローシートである。
【図５】  ＣＭＰ廃水の一般的な処理方法を示すフローシートである。
【符号の説明】
６，29：集水槽
１，７，11，19，，30，，34，51：薬品注入装置
８，31，52：凝集剤注入装置
９，32，53：反応槽
10，33，54：沈降槽
２，12，20，22，24，35，37：熱交換器
５，17，27，：冷却塔
13，40：冷却器
14，55：脱水機
３，15，25：処理水槽
４，16，26：ボイラ
18，28：廃水タンク
21，36：アンモニアストリッピング塔
23，38：真空ポンプ
39：蒸発器
【図１】
0003861191.tif 000002
【図２】
0003861191.tif 000003
【図３】
0003861191.tif 000004
【図４】
0003861191.tif 000005
【図５】
0003861191.tif 000006