CN101573298A - 废水处理系统和废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废水处理系统(20)，其具有：在硅加工废水中注入二氧化碳气体制成被处理废水的二氧化碳气体注入设备(3)；废水容器(2)；过滤被处理废水的过滤膜(11)；将被处理废水送液至过滤膜(11)的送液泵(9)；以及循环送液控制设备(30)，该设备能够在废水容器(2)中的被处理废水的量减少到基准量以下时，将浓缩水或浓缩水和过滤水送液至废水容器(2)，并同时将被处理废水的pH调整至4.0～6.5，送液至过滤膜(11)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从在硅的磨削加工或研磨加工等中产生的硅加工废水中除去硅加工屑的废水处理系统，以及使用该废水系统的废水处理方法。
背景技术
硅单晶通过进行磨削加工或切断加工等机械加工而被制成硅晶片。例如，首先，磨削单晶硅棒的外面后，切割成容易操作的规定长度的切割棒，然后供给到用于拾取晶片的切片加工中。
在单晶硅棒的磨削加工或切断加工(硅加工)时，使用工业用水、井水、市政用水或纯水等的磨削水。因此，在硅加工中产生的硅加工废水中，含有含硅微细粉的大量硅加工屑。该硅加工废水在废物处理或再利用时，由于需要分离所含有的硅加工屑，因此，一般要进行使用带有各种过滤膜的废水处理系统进行过滤处理。
作为关联的以往技术，公开了以下的废水处理方法和处理系统：通过注入特定的酸性成分使处理对象的硅加工废水成为酸性后，用过滤膜过滤，抑制堵塞过滤膜成分的生成(例如，参照专利文献1～3)。
专利文献1：日本特公平6-69551号公报
专利文献2：日本特开2002-50596号公报
专利文献3：日本特开2005-21805号公报
发明内容
在作为处理对象的硅加工废水的供给量或过滤水等的注入量等受到限制的情况，或在进行废水处理系统的维修的情况等时，需要停止废水处理系统的运转。但是，短时间或长时间的停止废水处理系统的运转后，如果再次开动，即使使用专利文献1～3中公开的处理系统，也会有在过滤膜中产生急剧堵塞的情况。
本发明是鉴于像这样的以往技术中存在的问题而完成的发明，本发明的课题是，提供一种极难收到作为处理对象的硅加工废水的供给量或过滤水等的注入量等的限制、或运转停止等外界因素影响的、在过滤膜中不会产生急剧堵塞的、能够以长期稳定状态进行硅加工废水的处理的废水处理系统，和废水处理方法。
本发明人等对应实现的上述课题进行了深入研究，其结果为，在对过滤膜产生急剧堵塞时的体系内的硅加工废水进行分析时，发现在注入二氧化碳气体后即刻，具有充分酸性状态的硅加工废水的pH上升至中性(＝7)附近。另外，对于在硅加工废水中含有的固体成分中金属硅所占的比例进行分析时，发现与注入二氧化碳气体后即刻相比，过滤膜产生急剧堵塞时的硅加工废水的金属硅的浓度减少。从这些分析结果可知，即使是注入有二氧化碳气体的硅加工废水，如果在用过滤膜进行过滤处理之前经过相当长的时间，液性也从中性变为碱性，容易渐渐地生成胶状的高分子析出物。
即，由本发明提供一种以下所示的废水处理系统和废水处理方法。
[1]一种废水处理系统，其为过滤处理含有硅加工屑的硅加工废水的废水处理系统，其特征在于，具备：在所述硅加工废水中注入酸性流体，得到pH为4.0～6.5的被处理废水的酸性流体注入设备；贮存所述被处理废水的废水贮存设备；过滤所述被处理废水，分离成所述硅加工屑含有比例增加的浓缩水和过滤水的过滤设备；将所述被处理废水从所述废水贮存设备送液至所述过滤设备的送液设备；以及循环送液控制设备，该设备能够在所述废水贮存设备中的所述被处理废水的量降低到基准量以下时，或被分离的浓缩水和/或过滤水的量超过基准量时，将所述被处理废水的pH调整至4.0～6.5，连续地或间歇地送液至所述过滤设备的同时，将所述浓缩水、或所述浓缩水和所述过滤水送液至所述废水贮存设备。
[2]根据前述[1]所述的废水处理系统，其中，与即将流入到所述过滤设备的所述被处理废水的pH联动，将所述被处理废水的pH调整至4.0～6.5，送液至所述过滤设备。
[3]一种废水处理系统，其为过滤处理含有硅加工屑的硅加工废水的废水处理系统，其特征在于，具备：在所述硅加工废水中注入酸性流体，得到pH为4.0～6.5的被处理废水的酸性流体注入设备；贮存所述被处理废水的废水贮存设备；过滤所述被处理废水，分离成所述硅加工屑的含有比例增加的浓缩水和过滤水的过滤设备；将所述被处理废水从所述废水贮存设备送液至所述过滤设备的送液设备；以及送液再开控制设备，该设备能够在从所述废水贮存设备向所述过滤设备的所述被处理废水的送液停止了规定期间时，在将至少从所述废水贮存设备的紧邻其后到所述过滤设备的紧邻其前这段流路内部滞留的所述被处理废水的一部分或全部排出到所述流路的外部后，再开始进行从所述废水贮存设备到所述过滤设备的所述被处理废水的送液。
[4]根据前述[1]～[3]中任一项所述的废水处理系统，其中，所述酸性流体为二氧化碳气体。
[5]根据前述[1]～[4]中任一项所述的废水处理系统，其中，所述硅加工屑为由硅锭的外周磨削而生成的物质。
[6]一种废水处理方法，其为过滤处理含有硅加工屑的硅加工废水的废水处理方法，其特征在于，使用前述[1]～[5]中任一项所述的废水处理系统。
本发明的废水处理系统获得以下效果：极难受到作为处理对象的硅加工废水的供给量或过滤水等的注入量等的限制、或运转停止等外界因素的影响，在过滤膜中不会产生急剧堵塞的，能够以长期稳定的状态进行硅加工废水的处理。
根据本发明的废水处理方法，极难受到作为处理对象的硅加工废水的供给量或过滤水等的注入量等的限制、或运转停止等外界因素的影响，在过滤膜中不会产生急剧堵塞，能够以长期稳定的状态进行硅加工废水的处理。
附图说明
图1为表示本发明的废水处理系统的一实施方式的概念图。
图2为表示本发明的废水处理系统的一实施方式的工作状态的一部分的概念图。
图3为表示本发明的废水处理系统的一实施方式的工作状态的一部分的概念图。
符号说明
1：硅加工机
2：废水容器
3：二氧化碳气体注入设备
4：二氧化碳气体储罐
5：流量控制阀
6：二氧化碳气体注入部
7，10：pH感应器
8：液位开关
9，16：送液泵
11：过滤膜
12，13，14：流路切换阀
15：过滤水容器
20：废水处理系统
30：循环送液控制设备
40：送液再开控制设备
具体实施方式
以下，说明有关本发明的优选实施方式，但是本发明不受以下实施方式的限定，在不脱离本发明宗旨的范围内，基于本领域技术人员的公知常识，对以下实施方式增加适宜的改变，改良等的实施方式也应理解为落入本发明范围内。
图1为表示本发明的废水处理系统的一实施方式的概念图。如图1所示，本实施方式的废水处理系统20具有碳酸注入设备3、废水容器2、过滤膜11、送液泵9和循环送液控制设备30。以下，参照图面，进行详细的说明。
二氧化碳气体注入设备3是能够在硅加工废水中注入酸性流体，制备pH为5.0～6.5的被处理废水的设备。硅加工废水是由于使用硅加工机1等对硅锭或硅晶片进行磨削、切断、研磨等产生并排出的工业废水。作为在硅锭等的加工中使用的加工水，可以举出工业用水、井水、市政用水或纯水等。在排出的硅加工废水中含有硅加工屑。
作为注入到硅加工废水中的酸性流体，例如可以举出二氧化碳气体等酸性气体或盐酸、硝酸等酸性液体等。其中，从容易从由过滤处理而得到的过滤水中除去，以及过滤水的再利用等的角度出发，优选使用二氧化碳气体。
二氧化碳气体注入设备3具备二氧化碳气体储罐4、流量控制阀5、以及二氧化碳气体注入部6。通过流量控制阀5使来自二氧化碳气体储罐4的流出量受到控制的二氧化碳气体从设置在废水容器2内的二氧化碳气体注入部6中放出。二氧化碳气体注入部6例如可以由树脂制的多孔制软管等构成，通过将排出为泡状的二氧化碳气体进行鼓泡，立刻注入到硅加工废水中。另外，通过一边监控用设置在废水容器2的pH感应器7测定的pH，一边由流量控制阀5控制二氧化碳气体的流出量，可以容易地调整被制备的被处理废水的pH。另外，即使不使用pH感应器7，例如也可以具有事先掌握为了使得到的被处理废水的pH成为规定值所需的二氧化碳气体的量，用流量控制阀5注入一定流量的机构。
废水容器2是作为贮存被处理废水的废水贮存设备而发挥作用的部分。另外，图1所示的废水处理系统20中，虽然显示为二氧化碳气体注入设备3设置在废水容器2中的状态，但是，废水容器2和二氧化碳气体注入设备3也可以分别为独立的。
送液泵9是作为将被处理废水从废水容器2送液至过滤膜11的送液设备而发挥作用的部分。另外，在图1所示的废水处理系统20中，虽然显示为在废水容器2和过滤膜11之间的流路上设置有送液泵9的状态，但是，送液泵9的设置位置只要是能够将废水容器2中的被处理废水送液至过滤膜11的位置就可以。
过滤膜11是作为能够过滤从废水容器2送液来的被处理废水的过滤设备而发挥作用的部分，是可以将流入的被处理废水分离成硅加工屑的含有比例增加的浓缩水和过滤水的部分。对过滤膜11的材质没有特别的限定，例如可以举出高分子膜、陶瓷膜、金属膜等。另外，作为过滤膜11的形状例如可以举出中空系膜、平膜、软管膜、蜂窝结构膜、柱式膜(多腔膜)等。另外，对于过滤方式也没有特别的限定，作为优选例可以举出使用使被处理废水的一部分透过过滤膜，残余部分作为未透过的浓缩水来得到的横流型的过滤膜的过滤方式(横流方式)；使被处理水的全部透过的直滤式，或浸渍膜过滤方式等。
没有被过滤膜11过滤而流出的未过滤水(浓缩水)返回到废水容器2中。另外，优选通过切换流路切换阀12，返回到送液泵9的上游。返回到废水容器2等中的未过滤水由于在体系内部循环，随着时间的推移，硅加工屑的浓度上升。因此，应将含在被处理废水中的硅加工屑维持在适当的量，连续地或间歇地将未过滤水的一部分作为浓缩水排出到系统外。
从过滤膜11生成的过滤水可以贮存在过滤水容器15中。另外，贮存在过滤水容器15中的过滤水可以用送液泵16等送液至硅加工机1中进行再利用。过滤水可以通过操作流路切换阀14，将其一部分或全部返回到废水容器2中，要么供给到硅加工用的水以外的用途中，要么作为废水处理掉。
图1和图2所示的循环送液控制设备30是能够实现以下操作的设备：当贮存在所述废水容器2中的被处理废水的量减少到基准量以下时，或被分离的浓缩水和/或过滤水的量超过基准量时(以下，称为“运转待机要求时(1)”)，和即将流入到过滤膜11的被处理废水的pH联动，连续地或间歇地，将浓缩水、或浓缩水和过滤水送液至所述废水容器2的同时，调节被处理废水的pH为5.0～6.5，送液至过滤膜11。
作为“运转待机要求时(1)”，例如可以举出，由于硅加工机1的运转速度的降低或运转停止，硅加工废水的量降低这样的情况，或由于过滤水容器15等为满水状态，不能排出过滤水或浓缩水的情况等。
贮存在废水容器2中的被处理废水的量可以通过液位开关8等来检测。可以预先将成为循环送液控制设备30开始起动的基准的被处理废水的量设定为基准量。
作为循环送液控制设备30，作为优选例可以举出如图1和图2所示那样的，连接pH感应器10、二氧化碳气体注入设备3、送液泵9、以及流路切换阀13、14，编制程序使各个设备与pH感应器10测定的pH值联动的控制系统。
在运转待机要求时(1)中，可以如图2所示，与用pH感应器10检测的pH联动，分别切换流路切换阀13、14使过滤水和浓缩水送液至废水容器2中。被送液至废水容器2的过滤水和浓缩水混合到废水容器2中的被处理废水中，同时，与用pH感应器10检测的pH联动，从而可以使二氧化碳气体注入设备3起动。通过起动二氧化碳气体注入设备3，可以将废水容器2中的被处理废水的pH调整至为4.0～6.5，优选为5.0～6.0，通过送液泵9的运转送液(循环)至过滤膜11。被处理废水的送液(循环)可以是连续的，也可以是间歇的。另外，为了掌握即将流入到过滤膜11的被处理废水的pH，也可以不使用pH感应器10，优选例如事先掌握被处理废水的送液(循环)时间和pH变化的相关关系等，通过定时器监控来控制被处理废水的送液(循环)。
像这样，即使是运转待机要求时(1)，通过维持在特定pH的被处理废水在系统内循环，解除运转待机要求(1)而成为“运转待机解除时”，即使再次开始废水处理系统的运转时，过滤膜也不会产生急剧的堵塞，能够以长期稳定的状态进行硅加工废水的处理。
另一方面，图1和图3所示的送液再开控制设备40是能够实现以下操作的设备：从废水容器2向过滤膜11的被处理废水的送液停止规定期间时(以下，称为“运转待机要求时(2)”)，在将至少从废水容器2的紧邻其后到过滤膜11的紧邻其前这段流路内部中滞留的被处理废水的一部分或全部排出到流路的外部后，再开始进行从废水容器2到过滤膜11的被处理废水的送液。
作为“运转待机要求时(2)”例如可以举出长期停止(停止加工工厂的运转)硅加工机1的运转的情况等。
作为送液再开控制设备40，作为优选例可以举出如图1和图3所示那样的，连接pH感应器10、二氧化碳气体注入设备3、送液泵9、以及流路切换阀12、13、14，编制程序使各个设备与用pH感应器10测定的pH值联动的控制系统。
在运转待机要求时(2)中，从废水容器2向过滤膜11的被处理废水的送液停止规定期间。其后，如果解除运转待机要求(2)而变成“运转待机解除时”，如图3所示，分别切换流路切换阀12、13使浓缩水(未过滤水)排出到系统外。另外，以不进行用过滤膜11过滤的方式切换流路切换阀14。优选连续地或间歇地起动二氧化碳气体注入设备3。在这样的状态下，起动送液泵9，将至少在从废水容器2之后到过滤膜11之前这段流路内部中滞留的被处理废水的一部分或全部排出到流路的外部。其后，再开始进行从废水容器2到过滤膜11的被处理废水的送液。
另外，优选一边通过pH感应器10监控在过滤膜11的紧邻其前的流路内停留的被处理废水的pH，一边将被处理废水排出到外部。另外，即使不使用pH感应器10，例如由定时器监控来控制被处理废水的送液也是适宜的。
像这样，即使在运转待机要求时(2)长期停止系统的运转后，再开始起动废水处理系统时，由于在再开始起动运转之前，将从废水容器2的紧邻其后到过滤膜11的紧邻其前这段流路内部滞留的被处理废水排出到流路的外部，因此，能够在过滤膜不产生急剧的堵塞且长期稳定的状态下，进行硅加工废水的处理。
实施例
以下，基于实施例具体说明本发明，但是，本发明不受这些实施例的限定。
实施例1
准备图1所示构成的废水处理系统20、以及表1所示的硅加工废水(被处理废水)。然后，使运转待机要求时(1)和运转待机解除时(15分钟后)的运转状态为表2所示的状态，进行硅加工废水的处理。即，在运转待机要求时(1)中，分别切换流路切换阀13、14将过滤水和浓缩水送液至废水容器2中，同时，将废水容器2中的被处理废水的pH调整为5.2，连续地送液(连续循环运转)至过滤膜11。确认运转待机解除后(运转再开始后)的废水处理系统20的运转状态的结果作为“运转再开始结果”示于表2中。
实施例2、3、比较例1
除了使运转待机要求时和运转待机解除时(15分钟后)的运转状态为表2所示的状态，进行硅加工废水的处理以外，按照与所述实施例1同样的操作，进行硅加工废水的处理。确认运转待机解除后(运转再开始后)的废水处理系统20的运转状态的结果作为“运转再开始结果”示于表2中。
表1
| 硅加工废水(二氧化碳气体注入前) | 被处理废水(二氧化碳气体注入后) | |
| 二氧化碳气体注入量(mg/L) | - | 20 |
| pH | 6.2 | 5.3 |
| 固体成分中的金属硅含量(重量％) | 83 | 83 |
实施例4
使用图1所示构成的废水处理系统20、以及表1所示的硅加工废水(被处理废水)，使运转待机要求时(2)和运转待机解除时(15分钟后)的运转状态为表2所示的状态，进行硅加工废水的处理。即，在运转待机要求时(2)中，首先，只连续地注入二氧化碳气体，停止这以外的运转，同时，在运转待机解除时，分别切换流路切换阀12、13、14使浓缩水排出到系统外，将从废水容器2的紧邻其后到过滤膜11的紧邻其前这段流路内部滞留的被处理废水排出到系统外。然后，再开始进行通常的废水处理系统的运转。确认运转待机解除后(运转再开始后)的废水处理系统20的运转状态的结果作为“运转再开始结果”示于表3中。
表3
如表2和表3所示，使用实施例1～4的废水处理系统进行废水处理时，不会像使用比较例1的废水处理系统进行废水处理时那样在运转再开始后产生急剧的膜堵塞，可以在3个月以上稳定的状态下，持续运转。
工业上的可应用性
本发明的废水处理系统，可以适用于含有由硅加工，特别是硅锭的外周磨削加工产生的硅加工屑的硅加工废水的处理中。
Claims (6)
1.一种废水处理系统，其为过滤处理含有硅加工屑的硅加工废水的废水处理系统，其特征在于，具备：
在所述硅加工废水中注入酸性流体，得到pH为4.0～6.5的被处理废水的酸性流体注入设备；
贮存所述被处理废水的废水贮存设备；
过滤所述被处理废水，分离成所述硅加工屑的含有比例增加的浓缩水和过滤水的过滤设备；
将所述被处理废水从所述废水贮存设备送液至所述过滤设备的送液设备；以及
循环送液控制设备，该设备能够在所述废水贮存设备中贮存的所述被处理废水的量减少到基准量以下时，或被分离的浓缩水和/或过滤水的量超过基准量时，连续地或间歇地，将所述被处理废水的pH调整至4.0～6.5，送液至所述过滤设备，并同时将所述浓缩水、或所述浓缩水和所述过滤水送液至所述废水贮存设备。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，与即将流入到所述过滤设备的所述被处理废水的pH联动，将所述被处理废水的pH调整至4.0～6.5，送液至所述过滤设备。
3.一种废水处理系统，其为过滤处理含有硅加工屑的硅加工废水的废水处理系统，其特征在于，具备：
在所述硅加工废水中注入酸性流体，得到pH为4.0～6.5的被处理废水的酸性流体注入设备；
贮存所述被处理废水的废水贮存设备；
过滤所述被处理废水，分离成所述硅加工屑的含有比例增加的浓缩水和过滤水的过滤设备；
将所述被处理废水从所述废水贮存设备送液至所述过滤设备的送液设备；以及
送液再开控制设备，该设备能够在从所述废水贮存设备向所述过滤设备的所述被处理废水的送液停止了规定期间时，在将至少从所述废水贮存设备的紧邻其后到所述过滤设备的紧邻其前这段流路内部滞留的所述被处理废水的一部分或全部排出到所述流路的外部后，再开始进行从所述废水贮存设备到所述过滤设备的所述被处理废水的送液。
4.根据权利要求1～3任一项所述的废水处理系统，其中，所述酸性流体为二氧化碳气体。
5.根据权利要求1～4任一项所述的废水处理系统，其中，所述硅加工屑为由硅锭的外周磨削而生成的物质。
6.一种废水处理方法，其为过滤处理含有硅加工屑的硅加工废水的废水处理方法，其特征在于，使用权利要求1～5任一项所述的废水处理系统。
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