CN101970137A - 溶气水供给系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可以高效率地制造高浓度的溶气水、并将其循环供给使用地点的溶气水供给系统。用溶有气体(氧)的水清洗被清洗物后的废水(清洗废水)经由配管15积存在贮留槽1中,再经由补给水配管1a向贮留槽1中供给补给水。贮留槽1内的水经由压送泵2和用于保持水温恒定的热交换器3输送到纯化装置4中。通过纯化装置4除去了杂质的水经由流量计5输送到脱气装置6中。之后,通过气体溶解装置7溶解气体,添加药品后供给使用地点。
Description
技术领域
本发明涉及溶气水供给系统,特别是涉及适于半导体用硅晶片、平板显示器用玻璃基板等的清洗水供给系统等的溶气水供给系统。
背景技术
为了从半导体用硅基板、液晶用玻璃基板、光掩模用石英基板等电子材料的表面除去微粒、有机物、金属等,进行被称为所谓的RCA清洗法的、利用以过氧化氢为基质的浓药液在高温下的湿法清洗。RCA清洗法是用于除去电子材料表面的金属等的有效方法,但由于大量使用高浓度的酸、碱或过氧化氢,所以这些药液被排放到废液中,废液处理时中和或沉淀处理等要花费很大的精力,同时产生大量的污泥。
于是,人们将特定气体溶于超纯水中,根据需要添加微量的药品,制成功能性清洗水,并逐渐使用该清洗水来代替高浓度药液。功能性清洗水中使用的特定气体有:氢气、氧气、臭氧气体、稀有气体、二氧化碳等。特别是添加有极微量的氨的溶氢水、溶氧水、溶有氩气等稀有气体的水、溶有二氧化碳的水,在结合使用超声波的清洗步骤中使用时,发挥极高的除去微粒的效果。
利用溶气水制造装置制造溶气水后,将其暂且贮留在贮留罐中,之后通过配管输送到使用地点。在使用地点未使用的剩余溶气水通过循环配管被返送回来(例如专利文献1)。
专利文献1:日本特开2000-271549
发明内容
本发明的目的在于:提供可以高效率地制造高浓度的溶气水、并将其循环供给使用地点的溶气水供给系统。
第1种方式的溶气水供给系统,具有将气体溶解于原水中的气体溶解装置和将来自该气体溶解装置的溶气水供给使用地点的供给装置,该供给系统的特征在于:具备废水返送装置,该返送装置将该使用地点使用的废水的至少一部分返送到上述原水中以进行利用。
第2种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第1种方式中具备未使用溶气水返送装置,该返送装置将来自上述使用地点的未使用的溶气水的至少一部分返送到上述原水中以进行利用。
第3种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第1种或第2种方式中,设有用于贮留供给上述气体溶解装置的原水的水槽,并将来自上述返送装置的水导入该水槽中。
第4种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第3种方式中,具备用于将来自该水槽的水供给上述气体溶解装置的泵。
第5种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第4种方式中,将来自该泵的水通过纯化装置纯化后供给上述气体溶解装置。
第6种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第1~5任一种方式中,具备用于将导入上述气体溶解装置中的水脱气的脱气装置。
第7种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第6种方式中,该脱气装置为膜脱气装置。
第8种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第1~7的任一种方式中,上述气体溶解装置是通过膜隔开气相室与水室的气体溶解膜组件(モジユ一ル),为了排出积存在该气体溶解膜组件的气相室中的凝缩水,向该气体溶解膜组件中供给较此时的通水量所溶解的气体量多的量的气体,边将所供给的气体中未溶解的剩余部分排放到该气体溶解膜组件外边溶解气体。
第9种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第1~8的任一种方式中,上述气体至少含有氧。
第10种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第1~8的任一种方式中,上述气体含有氮、氩、臭氧、二氧化碳、氢、清洁空气和稀有气体中的至少1种。
第11种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第1~10的任一种方式中,具备向循环水和补给水的至少一方中添加药品的装置。
第12种方式的溶气水供给系统,其特征在于:在第11种方式中,设有计测部和药品注入部,所述计测部计测该水中的药品浓度或基于其的浓度,以使添加有药品的水中的药品浓度保持恒定。
将使用地点未使用的溶气水循环再利用时,通过将使用地点使用的溶气水的至少一部分循环再利用,可以高效率地制造高浓度的溶气水以供给使用地点。此外,通过一并进行使用地点未使用水的循环再利用,可以以极高的效率供给高浓度的溶气水。
需要说明的是,由于使用地点所使用的水中含有微粒等杂质,所以通过将该水通过纯化装置纯化后再供给气体溶解装置,可以向使用地点供给纯净的溶气水。
将来自整个系统的循环用的泵的吐出水通入该纯化装置中,然后通入气体溶解装置中,从而可以兼用纯化装置通水用的泵和整个系统的循环用的泵,实现设备的简化。
附图说明
图1是实施方式所涉及的溶气水供给系统的流程图。
图2是另一实施方式所涉及的溶气水供给系统的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图来说明实施方式。
图1、图2分别是本发明的实施方式所涉及的溶气(在该实施方式中为氧)水供给装置的一实施方式的说明图。首先,对图1进行说明。
用溶有气体(氧)的水清洗被清洗物后的废水(清洗废水)经由配管15被返送到贮留槽1中,另外,经由补给水配管1a向贮留槽1中供给补给水。作为补给水,优选具有可用于清洗的程度的洁净度的纯水或超纯水或利用其他装置制造的溶气(氧)水。
为了保持贮留槽1的洁净度,由吹扫气体配管1b供给吹扫气体,再利用压力调整装置1c调节贮留槽1内的压力,使达到较大气压稍高、例如高10~50mmAq左右、优选高30mmAq左右的压力,可以按照不混入外部气体的方式来操作。需要说明的是,当清洗物所要求的洁净度不高时,未必需要吹扫气体。另外,考虑到安全性,作为吹扫气体,当使用与溶解的气体相同的气体(氧)时,可以抑制贮留槽1中该气体自水中的扩散,因此优选。
贮留槽1还可以和后述的清洗处理槽14并立。此时,清洗处理槽上连接有补给水配管1a。
贮留槽1内的水经由压送泵2和用于保持水温恒定的热交换器3输送到纯化装置4中。在该纯化装置4中,将水中存在的、对清洗产生实质上影响的杂质和一部分水同时除去。
需要说明的是,热交换器3主要用于冷却在循环中升温的部分,也可以不设置热交换器,将已升温的水用于清洗。反之,还可以加热。热交换器3的设置位置优选纯化装置4的上游侧。
作为纯化装置4,例如使用UF膜、MF膜等,杂质与盐水被一同排放到系统外。
补给水的补给位置可以是自贮留槽1到纯化装置4的二次侧之间的任一位置。从减少纯化装置4的处理水量以有效除去杂质的角度考虑,补给位置优选为纯化装置4的二次侧,但由于装置运行中伴有复杂的控制,所以优选补给到容易控制补给水的贮留槽1中。例如,调整补给水量以使贮留槽1内的水位保持恒定时,实质上可以与排放到系统外的水量相称,控制也变得容易。
通过纯化装置4除去了杂质的水经由流量计5输送到脱气装置6中。作为该脱气装置6,优选为具备脱气膜6a的脱气膜装置。通过脱气膜6a将气相室与水室隔开。通过用真空泵6b吸引该气相室内的气体,水中的溶存气体被除去。为了使气相室的凝缩水排放平稳,优选从气相室的下端进行吸引。对真空泵6b没有限制,可以使用水封式或涡旋式真空泵等,但由于在使用油来产生真空的真空泵中,有时油会发生反扩散而污染脱气膜,所以优选无油真空泵。
来自脱气装置6的脱气水被输送到气体溶解装置7中。作为气体溶解装置7,优选为通过膜7a将气相室与水室隔开的气体溶解膜组件。从氧供给源8经由调整阀8a、流量计8b将氧气导入气相室中。氧气透过膜7a,溶于水室内的水中。余下的氧气从具有排气阀9a的排气管线9排放到系统外。
为了排出积存在气体溶解膜组件的气相室中的凝缩水,向溶解膜组件中供给较以其水量溶解的气体量多的气体,将膜组件的下端开放于大气中,边排出所供给的气体中未溶解的剩余部分边使气体溶解时,优选打开排气阀9a,边从排出管线9排出一部分气体,边进行气体溶解运转。就此时的气体供给量而言,当以该水量、水温下的饱和气体量为1时,优选1.1~1.5倍左右;从经济性的角度和排出性方面考虑,优选1.2~1.4倍左右。溶存气体浓度的调整优选通过改变供给气体的浓度来进行。
需要说明的是,可以在关闭排气阀9a的状态下使气体溶解,此时,从氧供给源8供给符合用流量计5计测的水量和要求浓度的量的氧气。氧气流量通过气体流量计8b来计测,通过调整阀8a调整其气体流量,使流量计8b的指示值达到所期望的值。可以使用流量计与调整阀一体化的质流控制仪。另外,可以调整氧气量,使按照溶存气体浓度计12的指示值运转,以达到所期望的指示值。
作为氧供给源8,可以使用PSA(变压吸附,Pressure SwingAdsorption)、液态氧、水电解得到的氧等,但优选使用适于连续运转的PSA。
之后,对于来自气体溶解装置7的溶气水,利用pH计11确认pH在预定范围内,再利用溶存气体浓度计12确认溶存氧浓度为预定浓度后,经由供给配管13供给清洗处理槽14。
需要说明的是,为了提高清洗效果,还可以通过添加装置10向溶气水中添加药品。作为药品,可以使用:氨、NaOH、KOH、四甲基氢氧化铵、胆碱等碱;HF、HCl、H2SO4等酸;螯合剂、表面活性剂或它们的组合物等。药品的添加浓度通过各药品用浓度计、pH计、ORP计、电导率计等来测定,调整其供给量使达到所期望的浓度。作为其调整方法,当用泵注入药品时,可以调整其脉冲数或冲程长度;通过气体压入药品时,通过调整其气体压力可以调整注入量。无论是哪一种方法,均可通过阀的开度来调整注入量。注入位置并没有这种限制,但为了利于控制注入(提早响应),优选紧靠近浓度计测器(图1中为pH计)之前或其稍上游侧。药品可以添加在补给水中。
来自清洗处理槽14的清洗废水通过返送配管15被返送到贮留槽1中。
在图1中,来自气体溶解装置7的全部溶气水通过供给配管13供给清洗处理槽14,但在图2中,该供给配管13的末端与贮留槽1连接,从供给配管13的中途分出分支供给配管15,从该分支供给配管15向各清洗处理槽14中供给溶气水。
来自各清洗处理槽14的清洗废水经由配管16被返送到贮留槽1中。清洗中未使用的剩余溶氧水也被返送到贮留槽1中,该未使用的水也作为溶气水的原水被再利用。
需要说明的是,通过气体溶解装置溶解的气体可以是氮、氩、臭氧、二氧化碳、氢、清洁空气和稀有气体等的至少一种。还可以是使上述气体的至少一种与氧溶解。
实施例
以下,对实施例和比较例进行说明。
实施例1
在图1所示的溶气水供给系统中,按照下述条件运行。
纯化装置栗田工业(株)UF膜组件KU-1510HUT
供给贮留槽的吹扫气体 氮
贮留槽压力 +30mmAq
送水量 200L/分钟
补给水量 20L/分钟
送水压力 0.2MPa
目标溶存氧浓度 36mg/L(25℃)
注入药品及浓度(pH) 氨pH10
氧供给源为PSA。氧气纯度为90%左右。来自纯化装置4的水经脱气膜组件脱气后,通过溶解膜组件使氧气溶解。需要说明的是,通过开放排气阀9a,将溶解膜组件的下端开放于大气中。氧供给量为必需量的约1.2倍、即6.05L(标准状态)/分钟。
溶存氧浓度维持在36mg/L不变,可以连续运转。
比较例1
在实施例1中,除了废弃来自清洗处理槽14的清洗废水、而未返送到贮留槽1中以外,进行同样的操作,进行运转。
其结果,补给水量必需为200L/分钟。
实施例2
在图2所示的溶气水供给系统中,来自气体溶解装置7的送水量与实施例1相同,为200L/分钟,其中有30L/分钟未使用而返送到贮留槽1中,余下的170L/分钟供给清洗处理槽14,将全部清洗废水返送到贮留槽1中。其他条件与实施例1相同,进行运转。
其结果,补给水量为20L/分钟、氧供给量为6.05L/分钟。
比较例2
在实施例2中,除了废弃来自各清洗处理槽14的清洗废水、而未返送到贮留槽1中以外,进行同样的操作,进行运转。
其结果,补给水量必需为170L/分钟。
如上述的实施例和比较例所示,根据本发明例,可以减少补给水量,高效率地将溶气水供给使用地点。
虽然采用特定方式来详细说明本发明,但在不偏离本发明的意图和范围的情况下可以进行各种变更,这为本领域技术人员所自明。
需要说明的是,本申请基于2008年3月14日申请的日本专利申请(日本特愿2008-066269),其全部内容通过引用而援引于本申请中。
Claims (12)
1.溶气水供给系统,具有使气体溶解于原水中的气体溶解装置和将来自该气体溶解装置的溶气水供给使用地点的供给装置,
该供给系统的特征在于:具备废水返送装置,该返送装置将该使用地点中使用的废水的至少一部分返送到上述原水中以进行利用。
2.权利要求1所述的溶气水供给系统,其特征在于:具备未使用溶气水返送装置,该返送装置将来自上述使用地点的未使用的溶气水的至少一部分返送到上述原水中以进行利用。
3.权利要求1或2所述的溶气水供给系统,其特征在于:设有用于贮留供给上述气体溶解装置的原水的水槽,将来自上述返送装置的水导入该水槽中。
4.权利要求3所述的溶气水供给系统,其特征在于:具备用于将来自该水槽的水供给上述气体溶解装置的泵。
5.权利要求4所述的溶气水供给系统,其特征在于:将来自该泵的水通过纯化装置纯化后供给上述气体溶解装置。
6.权利要求1或2所述的溶气水供给系统,其特征在于:具备用于将导入上述气体溶解装置中的水脱气的脱气装置。
7.权利要求6所述的溶气水供给系统,其特征在于:该脱气装置为膜脱气装置。
8.权利要求1或2所述的溶气水供给系统,其特征在于:上述气体溶解装置是通过膜隔开气相室与水室的气体溶解膜组件,
为了排出积存在该气体溶解膜组件的气相室中的凝缩水,向该气体溶解膜组件中供给较此时的通水量所溶解的气体量多的量的气体,边将所供给的气体中未溶解的剩余部分排放到该气体溶解膜组件外边溶解气体。
9.权利要求1或2所述的溶气水供给系统,其特征在于:上述气体至少含有氧。
10.权利要求1或2所述的溶气水供给系统,其特征在于:上述气体含有氮、氩、臭氧、二氧化碳、氢、清洁空气和稀有气体中的至少1种。
11.权利要求1或2所述的溶气水供给系统,其特征在于:具备向循环水和补给水的至少一方中添加药品的装置。
12.权利要求11所述的溶气水供给系统,其特征在于:设有计测部和药品注入部,所述计测部计测该水中的药品浓度或基于其的浓度,以使添加有药品的水中的药品浓度保持恒定。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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