CN102815816A - 排水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于处理从各种生产设备排出的排水的有效的排水处理方法。排水处理装置具备：用于处理处理对象成分的浓度低的排水的低浓度排水处理机构；用于处理处理对象成分的浓度高的排水的高浓度排水处理机构；排水通道，将排水从生产设备送到低浓度排水处理机构和高浓度排水处理机构；流路切换机构，使通过排水通道的排水切换为上述低浓度排水处理机构或上述高浓度排水处理机构以进行排水；工艺数据信号发送机构，发送在生产设备实施的生产工序的工艺数据信号；和控制机构，接收工艺数据信号，基于该工艺数据信号判断通过排水通道的排水的处理对象成分的浓度，基于该浓度向流路切换机构发送动作信号。

Description

排水处理装置

技术领域

本发明涉及一种排水处理装置，适用于处理从各种生产设备排出的排水，该排水中的处理对象成分的浓度根据生产工序而变化。

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再利用。另外，由于根据生产中的产品而使用各种各样的药品，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，在其处理中进行利用了钙盐的凝聚沉淀处理。该处理是通过在混入氟离子的排水中添加钙盐而生成不溶性的氟化钙并且使其凝聚沉淀，由此除去工业排水中的氟离子的处理方法。在该凝聚沉淀处理中，氟的不溶解是氟与钙的化学反应，所以两者的浓度较浓的一方反应速度快，能够以短时间且高效率地除去氟离子。由于氟离子的排出标准值为8mg/L以下，因此各制造商实施不超过该标准值那样的排水处理。

另一方面，在半导体制造工厂的半导体的蚀刻处理中，在氢氟酸的处理后要进行使用大量的纯净水的洗净。因此，从生产设备排出的排水中从大的方面分开，产生氢氟酸浓度浓的使用完的氢氟酸和氢氟酸浓度低的洗净排水。

历来，该从半导体制造工厂排出的排水，例如利用如图5所示的排水处理装置1进行处理。该排水处理装置1具备：半导体制造设备2、对从该设备排出的排水进行处理的排水处理机构3、将在半导体制造设备2中产生的排水送到排水处理机构3的排水通道4。半导体制造设备2构成为对衬底等原料至少进行蚀刻处理工序A和洗净处理工序B，而获得产品，通过蚀刻处理工序A而产生的高浓度排水和通过洗净处理工序B而产生的低浓度排水，都通过排水通道4送到排水处理机构3。在排水处理机构3中，向排水中添加钙盐或/和凝聚剂使氟凝聚沉淀，以减少排水中的氟浓度。

但是，由于从半导体制造设备2排出的氢氟酸浓度低的洗净排水比高浓度排水的量大，因此在氟的凝聚沉淀处理中，必须过剩地投入钙盐或/和凝聚剂。因此，药品的使用量和污泥的产生量增大，关系到处理费用的增加和地球环境的污染。另外，有可能因处理不良而超过氟离子的排水标准。

针对这种问题，在专利文献1中，已公开一种有关半导体工厂中的排水处理系统的发明。在该排水处理系统中，构成为能够根据由排水的电导率和氟离子浓度及pH值的相互关系所设定的电导率，自动且连续地控制将各工序排水在中间槽进行分离且向适合的排水处理设施送水，因此具有能够减轻各处理设施的负荷，且不需要人工能够安全地进行分离的效果（参照专利文献1的［发明效果］）。

另外，在专利文献2中，已公开一种有关排水处理方法的发明，该排水处理方法能够减轻排水处理的负担、降低排水处理成本，且能够减少工厂设备等的水源水的使用量。在其排水处理方法中，构成为具备：测定从各种生产装置排出的排水的杂质浓度的工序；基于所述杂质浓度的测定结果，分离为杂质浓度为标准值以上的排水和杂质浓度低于标准值的排水的工序；对杂质浓度为标准值以上的排水实施规定的排水处理而进行排放的工序；将杂质浓度低于标准值的排水进行回收的工序（参照专利文献2的［权利要求10］）。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平1－123685号公报

专利文献2：日本特开2000－176434号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，由于上述现有的排水处理方法测定排水的电导率、排水中的处理对象成分及杂质的浓度以进行排水处理的控制，所以需要考虑测量仪器的对于高浓度排水的性能方面的耐久性等。另外，不能进行与生产设备的各种工序的处理时间、排水的排出时间、排出量等对应的有效的排水处理。

因此，本发明的目的在于提供一种排水处理装置，其适用于处理从各种生产设备排出的排水，该排水中的处理对象成分的浓度根据生产工序而变化，能够进行与生产工序的处理情况相适应的有效的排水处理。

用于解决课题的方法

为了实现上述目的，本发明提供一种排水处理装置，其适用于处理从各种生产设备排出的排水，该排水中的处理对象成分的浓度根据生产工序而变化，上述排水处理装置的特征在于，包括：

低浓度排水处理机构，其用于处理上述处理对象成分的浓度低的排水；

高浓度排水处理机构，其用于处理上述处理对象成分的浓度高的排水；

排水通道，其将排水从上述生产设备送到实施低浓度排水处理机构和实施高浓度排水处理机构；

流路切换机构，其使通过上述排水通道的排水切换为上述低浓度排水处理机构或上述高浓度排水处理机构以进行排水；

工艺数据信号发送机构，其发送工艺数据信号，该工艺数据信号包括在上述生产设备实施的生产工序的上述处理对象成分浓度数据；

控制机构，其接收上述工艺数据信号，基于该工艺数据信号判断通过上述排水通道的排水的上述处理对象成分的浓度，判定该浓度低于规定值还是高于规定值，并且对上述流路切换机构发送动作信号，使得在判定为该浓度低于规定值时使该排水流到上述低浓度排水处理机构，在判定为该浓度高于规定值时使该排水流到上述高浓度排水处理机构。

根据本发明的排水处理装置，工艺数据信号发送机构发送在生产设备实施的生产工序的工艺数据信号，控制机构接收该工艺数据信号，基于该工艺数据信号判断通过排水通道的排水的处理对象成分的浓度，判定该浓度低于规定值还是高于规定值，对流路切换机构发送动作信号，使得在判定为该浓度低于规定值时使该排水流到低浓度排水处理机构，在判定为该浓度高于规定值时使该排水流到高浓度排水处理机构，因此，即使不测定排水的电导率、排水中的处理对象成分的浓度等，根据排水中的处理对象成分的浓度，也能够将排水有效地划分流到低浓度排水处理机构和高浓度排水处理机构。

在本发明的排水处理装置中，优选构成为，上述工艺数据信号发送机构发送的工艺数据包括上述处理对象成分浓度数据、在上述生产设备实施的各处理的处理时间、由该处理而产生的排水的排出时间、和该排水的排水量，上述控制机构，在上述生产设备所做的处理发生改变而进行上述处理对象成分的浓度变化了的排水时，求得由于该排水而通过所述排水通道的排水的处理对象成分的浓度变化的时间，在考虑了上述时间的基础上向上述流路切换机构发送动作信号。

根据上述方式，当进行根据在生产设备所做的各处理的处理时间、由于该处理而产生的排水的排出时间和该排水的排水量而处理对象成分的浓度发生了变化的排水时，能够求得由于该排水而通过排水通道的排水的处理对象成分的浓度发生变化的时间，因此能够正确地划分为低浓度排水和高浓度排水，并使其流入各自对应的排水处理机构。

在本发明的排水处理装置中，优选在上述排水通道中设置有直接或间接地测定上述排水中的处理对象成分的浓度的浓度测定机构，上述控制装置基于上述工艺数据信号和由上述浓度测定机构所测定的浓度，向上述流路切换机构发送动作信号。

根据上述方式，基于工艺数据信号，能够迅速地判断通过排水通道的排水的处理对象成分的浓度而高效地切换流路，并且即使是排水中的处理对象成分的浓度突然发生变化的情况等，也能够基于由浓度测定机构所测定的浓度，将路径切换为适当的方向。

在本发明的排水处理装置中，优选构成为，上述浓度测定机构设于从上述流路切换机构至上述低浓度排水处理机构的排水通道的中途，上述控制机构对上述流路切换机构发送动作信号，使得在由所述浓度测定机构测定的排水中的处理对象成分的浓度高于规定值时，使该排水流到上述高浓度排水处理机构。

根据上述方式，由于浓度测定机构被设于从流路切换机构至低浓度排水处理机构的排水通道的中途，所以浓度测定机构尽可能地不与高浓度排水接触，从而能够提高浓度测定机构的耐久性，并且在排水被输送向低浓度排水处理机构的状态下，在排水的处理对象成分的浓度突然上升的情况下，能够以将排水输送到高浓度排水处理机构的方式进行切换。

在本发明的排水处理装置中，优选上述生产设备为半导体生产设备，上述处理对象成分为氢氟酸。

发明效果

根据本发明的排水处理装置，工艺数据信号发送机构发送在生产设备实施的生产工序的工艺数据信号，控制机构接收该工艺数据信号，并基于该工艺数据信号判断通过排水通道的排水的处理对象成分的浓度，判定该浓度低于规定值还是高于规定值，对流路切换机构发送动作信号，使得在判定为该浓度低于规定值时使排水流到低浓度排水处理机构，在判定为该浓度高于规定值时使该排水流到高浓度排水处理机构，因此即使不测定排水的电导率、排水中的处理对象成分的浓度等，也能够根据排水中的处理对象成分的浓度，将排水高效地划分流到低浓度排水处理机构和高浓度排水处理机构。

附图说明

图1是表示本发明的排水处理装置的第一实施方式的概略结构图；

图2是相同排水处理装置中的控制机构的流程图；

图3是表示本发明的排水处理装置的第二实施方式的概略结构图；

图4是相同排水处理装置中的控制机构的流程图；

图5是现有排水处理装置的概略结构图。

符号说明

2  半导体制造设备

4  配管

10、10a  排水处理装置

11、12  分支管

13  低浓度排水处理机构

14  高浓度排水处理机构

15、16  阀

17  工艺信号发送机构

18  控制机构

19  浓度测定机构

A  蚀刻处理工序

B  洗净处理工序

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的排水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，表示将本发明适用于半导体制造设备中的排水处理的一实施方式。另外，本发明中的生产设备不限于半导体制造设备，也能够适用于例如液晶制造、太阳能电池制造、金属表面加工等的生产设备的排水处理。

如图1所示，该业排水处理装置10是被适用于半导体制造设备2的排水处理的排水处理装置，半导体制造设备2进行蚀刻处理工序A和洗净处理工序B。而且，在进行蚀刻处理工序A时排出氢氟酸浓度高的高浓度排水，在进行洗净处理工序B时排出氢氟酸浓度比较低的低浓度排水。在本实施方式中，氢氟酸成为本发明的处理对象成分。这些排水通过配管4流出。

配管4分为分支配管11、12，一分支配管11连结于低浓度排水处理机构13，另一配管12连结于高浓度排水处理机构14。这些配管4、11、12构成本发明的排水通道。低浓度排水处理机构13在本实施方式的情况下是由从活性碳处理和使用了阴离子交换树脂、阳离子交换树脂的排水中进行离子成分的去除的机构构成，在其中被处理过的排水能够作为洗净水再利用。另外，高浓度排水处理装置14例如由向含氢氟酸的排水中加入氯化钙使排水中的氟变为氟化钙而析出、进而利用聚氯铝等凝聚剂使氟化钙沉淀而进行除去的机构构成，处理过的排水作为下水（污水）被排放。

在分支管11设置有阀15，在分支管12设置有阀16，上述阀15、16形成本发明中的流路切换机构。但是，作为流路切换机构，不限于如上所述的阀，也能够使用设置于分支配管11、12的分支部的三通阀等。

在半导体制造设备2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机构17。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、处理中使用的氢氟酸的浓度、处理中使用的氢氟酸溶液量等。

另外，设有接收从上述工艺数据信号机构17发送的工艺数据信号，并向上述阀15、16发送动作信号的控制机构18。控制机构18与作为流路切换机构的阀15、16连接，基于上述工艺数据信号，向阀15、16发送动作信号。

基于图2对控制机构18中的控制流程进行说明，首先，接收工艺数据信号（步骤S1），基于该工艺数据信号判断排水中的氢氟酸浓度（步骤S2）。例如，接收了产生排水的各处理的处理时间（开始时间、结束时间等）、由该处理而产生的排水时间（开始时间、结束时间等）、和由该处理而产生的排水量作为工艺数据信号的情况下，基于这些信号，由处理中使用的氢氟酸的浓度和氢氟酸的使用量计算排水中的氢氟酸的总量，通过用接收的排水量除排水中的氢氟酸的总量的方法，能够判断排水中的氢氟酸浓度。

进行该判断时，优选的是，当在半导体制造设备2所做的处理变更而成为氢氟酸浓度变化了的排水时，求得因该排水而通过配管4、11、12的排水的处理对象成分的浓度发生变化的时间，换言之，求得直到残留在配管4、11、12中的排水流出而浓度发生了变化的排水流入的时间，在考虑该时间的基础上判断上述氢氟酸浓度。

而且，判断上述氢氟酸浓度是否为规定以上（步骤S3），在氢氟酸浓度为规定以上的情况下，关闭阀15，打开阀16（步骤S4），结束程序（routine）。其结果是，排水被送到高浓度排水处理机构14，在那接受如下处理，即，向含氢氟酸的排水中加入氯化钙，使排水中的氟作为氟化钙而析出，进而利用聚氯铝等凝聚剂使氟化钙沉淀而将其除去，从而降低氢氟酸浓度后排放到下水（下水道）。

另外，在氢氟酸浓度不足规定值的情况下，打开阀15，关闭阀16（步骤S5），结束程序。其结果是，排水被送到低浓度排水处理机构13，在那接受如下处理，即，活性碳处理和从使用了阴离子交换树脂、阳离子交换树脂的排水中将离子成分除去的处理，从而作为洗净水被再利用。

这样，根据该排水处理装置10，基于半导体制造设备2的工艺数据信号，判断排水是氢氟酸浓度低的低浓度排水还是氢氟酸浓度高的高浓度排水，为低浓度排水的情况下送到低浓度排水处理机构13，为高浓度排水的情况下送到高浓度排水处理机构14，因此能够利用简单的装置即能够高效地进行流路切换，尽可能减轻排水处理机构的负荷，并且能够实现洗净水的再利用。另外，低浓度排水在低浓度排水处理机构13中进行处理后，也可以直接排放到下水。

在图3、图4中，表示将本发明适用于半导体制造设备的排水处理的另一实施方式。另外，对图中和图1、2所示的实施方式实质上相同的部分，附加相同符号并省略其说明。

如图3所示，该排水处理装置10a基本上为和图1、2所示的排水处理装置10同样的结构。但是，不同点是：在分支管11的阀15和低浓度排水处理机构13之间，设有直接或间接地测定排水中的氢氟酸浓度的浓度测定机构19，该浓度测定机构19与控制机构18连接，控制机构18基于从工艺数据信号发送机构17发送的工艺数据信号和从浓度测定机构19发送的氢氟酸浓度两者，来控制阀15、16。

作为上述浓度测定机构19，例如采用如使用了氟离子电极的氟离子测定装置那样的直接测定氢氟酸浓度的装置、或测定排水中的氯浓度、电导率、pH等而间接地测定氢氟酸浓度的装置等。作为这种测定装置，已知有例如氢氟酸浓度监控器（堀场制作所）。

基于图4对控制机构18中的控制流程进行说明，首先，接收工艺数据信号（步骤S1），基于该工艺数据信号，和上述实施方式同样地判断排水中的氢氟酸浓度（步骤S2）。

进行该判断时，优选的是，求得当在半导体制造设备2所做的处理变更而成为氢氟酸浓度变化了的排水时，因该排水而通过配管4、11、12的排水的处理对象成分的浓度发生变化的时间，换言之，求得直到残留在配管4、11、12的排水流出而浓度发生了变化的排水流入的时间，在考虑该时间的基础上判断上述氢氟酸浓度。

而且，判断上述氢氟酸浓度是否为规定以上（步骤S3），在氢氟酸浓度为规定以上的情况下，关闭阀15，打开阀16（步骤S4），结束程序。其结果是，排水被送到高浓度排水处理机构14，降低氢氟酸浓度后被排放到下水。

另外，在氢氟酸浓度不足规定值的情况下，接收浓度测定机构19的信号，判断其氢氟酸浓度是否为规定值以上（步骤S6）。然后，在氢氟酸浓度为规定值以上的情况下，和在步骤S3中判定为氢氟酸浓度为规定值以上的情况同样地，关闭阀15，打开阀16（步骤S4）。其结果是，排水被送到高浓度排水处理机构14，降低氢氟酸浓度后被排放到下水。

另外，在氢氟酸浓度未满规定值的情况下，打开阀15，关闭阀16（步骤S7）。其结果是，排水被送到低浓度排水处理机构13，在那接受再生处理，作为洗净水再利用。

因此，在本实施方式中，仅在基于工艺数据信号所判断的氢氟酸浓度和由浓度测定机构19所测定的氢氟酸浓度两者不足规定值时，使排水流到低浓度排水处理机构13。因此，在使排水流到低浓度排水处理机构13的状态下，突发性地流入含有高浓度的氢氟酸的排水时，立即切换路径，使排水流到高浓度排水处理机构14，由此能够更安全且可靠地进行排水处理。

另外，由于浓度测定机构14配置在分支管11的阀15和低浓度排水处理机构13之间，所以通常不会暴露在高浓度排水中，能够保护其免受高浓度的氢氟酸排水的腐蚀。另外，即使是性能方面不能在高浓度排水中使用的测量仪器，也可以使用。

Claims (5)

1.一种排水处理装置，适用于处理从各种生产设备排出的排水，该排水中的处理对象成分的浓度根据生产工序而变化，所述排水处理装置的特征在于，包括：

低浓度排水处理机构，其用于处理所述处理对象成分的浓度低的排水；

高浓度排水处理机构，其用于处理所述处理对象成分的浓度高的排水；

排水通道，其将排水从所述生产设备送到所述低浓度排水处理机构和所述高浓度排水处理机构；

流路切换机构，其使通过所述排水通道的排水切换到所述低浓度排水处理机构或者所述高浓度排水处理机构以进行排水；

工艺数据信号发送机构，其发送工艺数据信号，所述工艺数据信号包括在所述生产设备实施的生产工序的所述处理对象成分浓度数据；和

控制机构，其接收所述工艺数据信号，基于该工艺数据信号判断通过所述排水通道的排水的所述处理对象成分的浓度，判定该浓度低于还是高于规定值，并且对所述流路切换机构发送动作信号，使得在判定为该浓度低于规定值时使该排水流到所述低浓度排水处理机构，在判定为该浓度高于规定值时使该排水流到所述高浓度排水处理机构。

2.如权利要求1所述的排水处理装置，其特征在于：

所述工艺数据信号发送机构发送的工艺数据，包括所述处理对象成分浓度数据、在所述生产设备所做的各处理的处理时间、由于该处理而产生的排水的排出时间、和该排水的排水量，

所述控制机构，在所述生产设备所做的处理发生改变而进行所述处理对象成分的浓度变化了的排水时，求得由于该排水而通过所述排水通道的排水的处理对象成分的浓度变化的时间，在考虑了所述时间的基础上向所述流路切换机构发送动作信号。

3.如权利要求1或2所述的排水处理装置，其特征在于：

在所述排水通道设置有直接或间接地测定所述排水中的处理对象成分的浓度的浓度测定机构，

所述控制装置，基于所述工艺数据信号和由所述浓度测定机构所测定的浓度，向所述流路切换机构发送动作信号。

4.如权利要求2所述的排水处理装置，其特征在于：

所述浓度测定机构设于从所述流路切换机构至所述低浓度排水处理机构的排水通道的中途，

所述控制机构，对所述流路切换机构发送动作信号，使得在由所述浓度测定机构测定的排水中的处理对象成分的浓度高于规定值时，使该排水流到所述高浓度排水处理机构。

5.如权利要求1～4中任一项所述的排水处理装置，其特征在于：

所述生产设备为半导体生产设备，所述处理对象成分为氢氟酸。

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