CN102815774A

CN102815774A - 工业排水的处理方法和处理装置

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Publication number: CN102815774A
Application number: CN2012101839503A
Authority: CN
Inventors: 田口和之; 中田荣寿
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: JP2012250219A; CN102815774B; JP5532017B2; TW201302625A

Abstract

本发明提供将处理药剂的使用量控制在所需最小限、且可靠地处理处理对象成分而能经济地处理工业排水的工业排水的处理方法和处理装置。使用如下处理装置进行排水处理，该处理装置包括：测量工业排水中的处理对象成分的浓度的处理对象成分浓度测量装置；取得对处理对象成分浓度的测量结果带来影响的共存成分的浓度数据的共存成分浓度数据取得机构；取得工业排水流量和排水时间的数据的取得机构；向工业排水添加处理药剂的处理药剂添加机构；运算装置，基于共存成分的浓度修正处理对象成分的测量浓度，基于该修正后的浓度和工业排水流量及排水时间计算出处理药剂的添加量；控制装置，接受来自运算装置的信号按上述计算出的添加量添加处理药剂。

Description

工业排水的处理方法和处理装置

技术领域

本发明涉及从各种生产设备排出的工业排水的处理方法和处理装置。

背景技术

在各种工业中，从有限的水资源的节约和地球环境保全的观点出发，正在积极地进行工业排水的回收。另外，根据生产中的产品使用了各种各样的药品，因此必须进行排水处理。

例如，在半导体制造工厂中，为了半导体的蚀刻处理而使用大量的氢氟酸，含有氟离子的工业排水被大量地排出。

含有氟离子的工业排水的处理，历来进行的是以下方法，即，加入氯化钙、氢氧化钙、碳酸钙、硫酸钙等钙盐使排水中的氟离子不溶解，然后进行固液分离将氟从排水中除去。

由于氟离子的排出标准值为8mg/L以下，所以各制造商实施不超过该标准值那样的排水处理。

在专利文献1中，已公开如下含氟水的处理方法，即，在向含氟水中添加钙盐使氟形成氟化钙而进行沉淀分离的方法中，特征在于，基于该含氟水中的氟离子量和与钙产生难溶性盐的氟离子以外的离子量，设定上述钙盐的添加量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－212574号公报

发明内容

发明要解决的课题

如果能够正确地把握工业排水中所含的氟离子等处理对象成分的浓度，则能够使处理药剂的使用量最适合化。例如，作为测定氟离子的测量仪器，有使用选择性地透过氟离子的氟化镧的离子电极方式的测量仪器。该测量仪器价格低、操作容易，被广泛用于排水处理的监视，但容易受排水中的阴离子或金属离子等共存成分的影响，很多时候实际的浓度和测量浓度产生乖离。只要是离子色谱法等精密分析，就能够正确地测量处理对象成分的浓度，但测量需要时间和劳力，在处理对象成分的浓度发生变动的情况下，不能立即对应。因此，目前存在如下问题，即，以过剩地添加处理药剂来满足排水标准值的方式进行处理，处理药剂的消耗成本和污泥处理成本增加。

因而，本发明的目的在于提供工业排水的处理方法和工业排水的处理装置，能够将处理药剂的使用量控制在所需最小限，并且对处理对象成分可靠地进行处理，经济地处理工业排水。

用于解决课题的方法

本发明提供一种工业排水的处理方法，对工业排水中所包括的处理对象成分用处理药剂处理后进行排水，其特征在于，包括：测量上述工业排水中的上述处理对象成分的浓度的工序；取得对上述处理对象成分浓度的测量结果带来影响的共存成分的浓度数据的工序；求得修正浓度的工序，上述修正浓度是基于上述共存成分的浓度对上述处理对象成分的测量浓度进行修正后的浓度；取得上述工业排水的流量和排水时间的数据的工序；基于上述处理对象成分的修正浓度和上述工业排水的流量及排水时间，计算出上述处理药剂的添加量的工序；和按上述算出的添加量添加上述处理药剂的工序。

根据本发明的工业排水的处理方法，对工业排水中的处理对象成分的测量浓度，基于对该测量结果带来影响的共存成分的浓度进行修正，基于其修正浓度和工业排水的流量及排水时间计算处理药剂的添加量，按算出的添加量添加处理药剂，由此将处理药剂的使用量控制在所需最小限，并且能够可靠地处理处理对象成分，能够进行经济的排水处理。

优选本发明的工业排水的处理方法的取得上述共存成分的浓度数据的工序，是通过取得作为上述工业排水之源的水溶液的配合数据和/或上述共存成分的测量数据而完成的；取得上述工业排水的流量和排水时间的数据的工序，是通过取得产生上述工业排水的生产工序的工艺数据而完成的。根据该方式，通过取得作为工业排水之源的水溶液的配合数据和/或共存成分的测量数据，对于容易变动的成分能够根据测量数据而求得，对于不易变动的成分能够由配合数据求得，所以能够简便迅速地求得共存成分的浓度。另外，通过取得产生工业排水的生产工序的工艺数据，能够简便迅速地求得工业排水的流量和排水时间。

本发明的工业排水的处理方法的求得所述修正浓度的工序优选如下所述那样完成，即，对每个共存成分预先求得修正率，对各共存成分的浓度乘以各自的修正率而计算出由该共存成分引起的误差量，计算出由各共存成分引起的误差量的总量，并根据该总量修正上述测量浓度。根据该方式，通过对每个共存成分预先求得修正率，能够迅速地求得由共存成分引起的修正量。

本发明的工业排水的处理方法，优选上述处理对象成分为氟离子，上述处理药剂为钙盐。

另外，本发明提供一种工业排水的处理装置，对工业排水中所含的处理对象成分用处理药剂处理后进行排水，其特征在于包括：处理对象成分浓度测量装置，其测量上述工业排水中的上述处理对象成分的浓度；取得对上述处理对象成分浓度的测量结果带来影响的共存成分的浓度数据的共存成分浓度数据取得机构；取得上述工业排水的流量和排水时间的数据的取得机构；向上述工业排水添加上述处理药剂的处理药剂添加机构；运算装置，其基于上述共存成分的浓度修正上述处理对象成分的测量浓度，并且基于该修正后的浓度和上述工业排水的流量及排水时间，计算出上述处理药剂的添加量；控制装置，其接受来自上述运算装置的信号，按上述计算出的添加量添加上述处理药剂。

优选本发明的工业排水的处理装置的上述共存成分浓度数据取得机构，由作为上述工业排水之源的水溶液的配合数据库和/或上述共存成分的测量装置构成；取得上述工业排水的流量和排水时间的数据的取得机构，由产生上述工业排水的生产工序的工艺数据库构成。

优选本发明的工业排水的处理装置，还具有对每个上述共存成分预先求得修正率的修正数据库，上述运算装置对各共存成分的浓度乘以从上述修正数据库获得的各自的修正率，计算出由该共存成分引起的误差量，且计算出由各共存成分引起的误差量的总量，根据该总量修正上述处理对象成分的测量浓度，由此获得上述修正后的浓度。

优选本发明的工业排水的处理装置中，上述工业排水是在半导体制造工序的蚀刻处理中产生的、含有氟离子的排水，上述处理药剂为钙盐，上述处理对象成分浓度测量装置是使用了选择性地透过氟离子的氟化镧的离子电极方式的简易型氟化物离子浓度计。

发明效果

根据本发明，对工业排水中的处理对象成分的测量浓度，基于对该测量结果带来影响的共存成分的浓度进行修正，且基于其修正浓度和工业排水的流量及排水时间，计算出处理药剂的添加量，按计算出的添加量添加处理药剂，由此将处理药剂的使用量控制在所需最小限，并且能够可靠地处理处理对象成分，能够进行经济的排水处理。

附图说明

图1是本发明的工业排水的处理装置的概略结构图；

图2是相同排水处理装置中的运算装置的流程图；

符号说明

1半导体制造设备

3原水水箱

4沉淀槽

5钙盐箱

6凝聚剂箱

11工艺数据信号发送器

12氟离子浓度计

20运算装置

21氟离子渡度计算部

22处理药剂添加量计算部

30控制装置

L1～L4配管

P1、P2泵

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的工业排水的处理装置的实施方式进行说明。但是，这些例子不限定本发明的范围。

在图1、2中，表示适用于在半导体制造设备1的半导体制造工序的蚀刻处理中产生的、含有氟离子的工业排水的处理的一实施方式。因此，在本实施方式中，氟离子相当于本发明中的处理对象成分。另外，作为工业排水，不限定于从半导体制造设备排出的排水，而且还能够适用于从例如液晶制造、太阳能电池制造、金属表面加工等生产设备排出的工业排水的处理。

如图1所示，该工业排水处理装置被适用于半导体制造设备1的排水处理。半导体制造设备1进行蚀刻处理工序和洗净处理工序，含氟离子的工业排水通过配管L1流出到装置外。

在半导体制造设备1设置有存储有原料和洗净液的配合组成等的配合数据库10。另外，设置有发送该设备中的工艺数据信号的工艺数据信号发送器11。作为该工艺数据信号，例如能够举出：产生排水的各处理的处理时间（开始时间、结束时间等）、通过各处理而产生的排水时间（开始时间、结束时间等）、通过各处理而产生的排水量等。

配管L1设置有氟离子浓度计12，且连结于原水水箱3。在本实施方式中，氟离子浓度计12相当于本发明中的处理对象成分浓度测量装置。作为氟离子浓度计，只要是能够连续地进行测量的浓度计即可，能够使用目前在排水处理中通常使用的浓度计。例如，使用了选择性地透过氟离子的氟化镧的离子电极方式的简易型氟化物离子浓度计，由于其便宜且操作性良好，所以能够优选使用。

配管L2自原水水箱3延伸与沉淀槽4连接。钙盐箱5内的钙盐经由泵P1流入配管L2。通过接受来自运算装置20的信号、利用控制装置30控制泵P1来调节钙盐的添加量，使得钙盐的添加量成为由运算装置20算出的添加量。作为钙盐，使用氯化钙、氢氧化钙、碳酸钙、硫酸钙等。在本实施方式中，钙盐相当于本发明中的处理药剂。

凝聚剂箱6内的凝聚剂经由泵P2流入沉淀槽4中。作为凝聚剂，能够举出聚氯铝等。在沉淀槽4的底部设有配管L3，沉淀在底部的污泥通过配管L3被排出到系统外。另外，在沉淀槽4的上部侧壁设有配管L4，上部澄清的水被排放到下水（下水道）。

接着，举出使用上述的处理装置对在半导体制造设备1的半导体制造工序的蚀刻处理中产生的、含有氟离子的工业排水进行处理的情况为例，对本发明的工业排水的处理方法的一实施方式进行说明。

使从半导体制造设备1排出的工业排水通过配管L1暂时地贮存在原水水箱内。

用氟离子浓度计12测量流过配管L1的工业排水的氟离子浓度，输入运算装置20。

另外，将半导体制造设备1的工艺数据信号，从工艺数据信号发送器11输入运算装置20。

另外，从配合数据库10取得对氟离子浓度计12的氟离子浓度的测量结果带来影响的共存成分的浓度数据，输入运算装置20。作为共存成分的浓度数据，除配合数据库10以外，也可以使用取出从半导体制造设备1排出的工业排水的一部分并进行分析后的测量值。另外认为，如果在生产工序中使用的原料和洗净液被确定，则共存成分的浓度数据大体上就不会变动，因此不需要每次进行工业排水的分析，仅在有使用原料的变更或产品变更的情况下进行测量即可。进而，作为共存成分的浓度数据，仅仅一部分的共存成分使用对工业排水进行分析后的测量值，关于其他成分也可以使用配合数据库10的值。

贮存在原水水箱3的工业排水被从配管L2抽出，添加钙盐并输送到沉淀槽4。

接受来自运算装置20的信号，通过利用控制装置30控制泵P1来调节钙盐的添加量，使得钙盐的添加量成为由运算装置20算出的添加量。下面，对在运算装置20进行的钙盐的添加量的计算处理，参照图2进行说明。

该运算装置20具备氟离子浓度计算部21和处理药剂添加量计算部22。

在氟离子浓度算出部21，参照对每个共存成分预先求出了修正率的修正数据库，将各共存成分的浓度乘以各自的修正率计算误差量，将由各共存成分引起的误差量的总量和氟离子浓度计12的测量值进行合计，计算被修正后的氟离子浓度，即计算推测的真的氟离子浓度。即，进行下式（1）、（2）的运算，计算推测的真的氟离子浓度。

（各共存成分引起的误差量的总量）

=（成分A₁的浓度×成分A₁的修正率）＋（成分A₂的浓度×成分A₂的修正率）……+（成分A_n的浓度×成分A_n的修正率）……（1）

（真的氟离子浓度）=（氟离子浓度计11的测量值）＋（各共存成分引起的误差量的总量）……（2）

在此，修正数据库的修正率，根据共存的成分的浓度Xi，在以氟离子浓度计12的测量受到真的氟离子浓度影响的值（真的浓度－测量值）为Xf时，能够用Xf/Xi求得。

例如，简易型氟化物离子传感器（东亚DKK制）的钙离子、镁离子、铝离子、铁离子、磷酸离子、硫酸离子、硝酸离子的修正率，为表1所示的值。

表1

Ca^2＋

Mg^2＋

Al^3＋

Fe^3＋

PO₄ ^3－

SO₄ ²

NO³

修正率

1

0.1

10

－0.001

－0.0001

例如，在含有1摩尔（mol）钙离子的情况下，对于氟离子浓度计11的测量值，作为误差量加上1摩尔（钙离子浓度）×1（修正率）=1摩尔。另外在含有1摩尔镁离子的情况下，对于氟离子浓度计11的测量值，作为误差量加上1摩尔（镁离子浓度）×0.1（修正率）=0.1摩尔。另外，在含有1摩尔磷酸离子的情况下，对于氟离子浓度计11的测量值，作为误差量加上1摩尔（磷酸离子浓度）×（－0.001）（修正率）=－0.001摩尔。即，将各自的修正率与各共存成分的浓度相乘，计算由共存成分引起的误差量，根据其总量修正测量浓度，由此能够计算真的浓度。但是，由于磷酸离子、硫酸离子、硝酸离子等阴离子的误差量非常小，在这些阴离子的浓度低的工业排水的情况下，实质上可以忽略不计。

另外，共存成分的浓度不仅可以使用配合数据库10，例如，对于像钙等那样在制造工序中容易变动的成分，也可以使用在实际中测量了工业排水中的相应成分浓度的值。

在处理药剂添加量计算部22，被输入在氟离子浓度计算部21的计算结果和来自工艺数据信号发送器11的工艺数据信号，基于这些数据计算出钙盐的添加量。即，基于计算出的氟离子浓度和工业排水的流量及排水时间，计算出应添加的钙盐的量。

这样，将在运算装置20中计算出的添加量输入到控制装置30。在控制装置30控制泵P1调节钙盐的添加量，使得其成为由运算装置20计算出的添加量。

这样，将添加有规定量的钙盐的工业排水输送到沉淀槽4，在此，添加聚氯铝等凝聚剂，使钙离子与氟离子反应而生成的氟化钙凝聚沉淀。

从设置于沉淀槽4的底部的配管L3将污泥排出，并且从设置于上部侧壁的配管L4将上部澄清的水排出进行下水（污水）排放。

这样，根据本发明，对工业排水中的处理对象成分（在本实施方式中为氟离子）的测量浓度，基于对该测量结果带来影响的共存成分（在本实施方式中，为钙离子、镁离子、铝离子、铁离子、磷酸离子、硫酸离子、硝酸离子等）的浓度进行修正，求出真的处理对象成分的浓度，基于该浓度数据，计算出处理对象成分的处理中所需的处理药剂（在本实施方式中为钙盐）的添加量，因此能够将处理药剂的使用量控制在所需最小限，并且能够对处理对象成分可靠地进行处理。

实施例

对于含有下面表2所示的共存成分的工业排水A、B，将用简易型氟化物离子传感器（东亚DKK制）测量的值（修正前的值）、通过本发明的方法将该氟离子浓度修正由共存成分引起的误差量而算出的值（修正后的值）、通过离子色谱法测量的值（分析值）统一记录于表3。

表2

表3

如从上述结果了解的那样，用简易型氟化物例子传感器（东亚DKK制）测量的氟离子浓度，通过修正由共存成分引起的误差量，能够获得与分析值非常接近的值。

Claims

1.一种工业排水的处理方法，对工业排水中所包含的处理对象成分用处理药剂处理后进行排水，其特征在于，包括：

测量所述工业排水中的所述处理对象成分的浓度的工序；

取得对所述处理对象成分浓度的测量结果带来影响的共存成分的浓度数据的工序；

求得修正浓度的工序，所述修正浓度是基于所述共存成分的浓度对所述处理对象成分的测量浓度进行修正后的浓度；

取得所述工业排水的流量和排水时间的数据的工序；

基于所述处理对象成分的修正浓度和所述工业排水的流量及排水时间，计算出所述处理药剂的添加量的工序；和

按所述计算出的添加量添加所述处理药剂的工序。

2.如权利要求1所述的工业排水的处理方法，其特征在于：

取得所述共存成分的浓度数据的工序，是通过取得作为所述工业排水之源的水溶液的配合数据和/或所述共存成分的测量数据而完成的，取得所述工业排水的流量和排水时间的数据的工序，是通过取得产生所述工业排水的生产工序的工艺数据而完成的。

3.如权利要求1或2所述的工业排水的处理方法，其特征在于：

求得所述修正浓度的工序是如下完成的，即，对每个共存成分预先求得修正率，对各共存成分的浓度乘以各自的修正率而计算出由该共存成分引起的误差量，计算出由各共存成分引起的误差量的总量，并根据该总量来修正所述测量浓度。

4.如权利要求1～3中任一项所述的工业排水的处理方法，其特征在于：

所述处理对象成分为氟离子，所述处理药剂为钙盐。

5.一种工业排水的处理装置，对工业排水中所包含的处理对象成分用处理药剂处理后进行排水，其特征在于，包括：

处理对象成分浓度测量装置，其测量所述工业排水中的所述处理对象成分的浓度；

取得对所述处理对象成分浓度的测量结果带来影响的共存成分的浓度数据的共存成分浓度数据取得机构；

取得所述工业排水的流量和排水时间的数据的取得机构；

向所述工业排水添加所述处理药剂的处理药剂添加机构；

运算装置，其基于所述共存成分的浓度修正所述处理对象成分的测量浓度，并且基于该修正后的浓度和所述工业排水的流量及排水时间，计算出所述处理药剂的添加量；和

控制装置，其接受来自该运算装置的信号，按所述计算出的添加量添加所述处理药剂。

6.如权利要求5所述的工业排水的处理装置，其特征在于：

所述共存成分浓度数据取得机构，由作为所述工业排水之源的水溶液的配合数据库和/或所述共存成分的测量装置构成，取得所述工业排水的流量和排水时间的数据的取得机构，由产生所述工业排水的生产工序的工艺数据库构成。

7.如权利要求5或6所述的工业排水的处理装置，其特征在于：

还具有对每个所述共存成分预先求得修正率的修正数据库，所述运算装置，对各共存成分的浓度乘以从所述修正数据库获得的各自的修正率，计算出由该共存成分引起的误差量，且计算出由各共存成分引起的误差量的总量，并根据该总量来修正所述处理对象成分的测量浓度，由此获得所述修正后的浓度。

8.如权利要求5~7中任一项所述的工业排水的处理装置，其特征在于：

所述工业排水是在半导体制造工序的蚀刻处理中产生的、含有氟离子的排水，所述处理药剂为钙盐，所述处理对象成分浓度测量装置是使用了选择性地透过氟离子的氟化镧的离子电极方式的简易型氟化物离子浓度计。