JP2002316023A

JP2002316023A - 流体中の被除去物除去装置

Info

Publication number: JP2002316023A
Application number: JP2001120580A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Emori; 光男江森; Norikazu Onda; 了司恩田; Takeomi Yamazaki; 猛臣山崎
Original assignee: HANYU SANYO ELECTRONICS CO Ltd; ZENKEN KK
Current assignee: HANYU SANYO ELECTRONICS CO Ltd; ZENKEN KK
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】被除去物を含んだ流体を濾過装置で濾過した
残りの、有害物質を含んだ濃縮廃液は、特別産業廃棄物
の処理が必要となり、大きな管理負担と処理費用がかか
っていた。また処理される濃縮廃液の被除去物濃度は５
〜６％位で、特別産業廃棄物として処理される量が多
く、減容化が必要となっていた。【解決手段】流体中の被除去物除去フィルタで構成さ
れたモジュール１８を、被除去物を含む流体の量の増減
により上下する液面に連動して被除去物濃度が比較的低
い中間層１３に位置するように、水平方向にセットし、
モジュール１８を構成している被除去物除去フィルタが
全て接続されているパイプ１９を介してポンプ２０で吸
引濾過を行う。吸引濾過は被除去物濃度が５０％以上に
なるまで行い、５０％以上になったら濃縮汚泥として取
り出し、乾燥、粉砕処理をして微粉末資源有価物として
再利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体中に含まれる
被除去物を除去する被除去物除去装置に関するものであ
る。

【０００２】一般に、金属、セラミック等の無機固形
物、有機系の固形物は、研削、研磨または粉砕等の処理
が施され、その際に微粒子が発生する。そしてこれらの
微粒子は、一般に水等の流体により流され排水や汚水と
して放出される。本発明は、この排水の再利用システム
に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】現在、産業廃棄物を減らす事は、エコロ
ジーの観点から重要なテーマであり、２１世紀の企業課
題である。この産業廃棄物の中には、色々な排水や汚水
がある。

【０００４】以下、水や薬品、油等の流体中に被除去物
である物質が含まれているものを排水と呼び説明する。
これらの排水は、高価な濾過処理装置等で前記被除去物
が取り除かれ、排水がきれいな流体となり再利用された
り、除去できずに残ったものを産業廃棄物として処理し
ている。特に水は、きれいな状態にして川や海等の自然
界に戻されたり、再利用される。

【０００５】しかし、濾過処理等の設備費、ランニング
コスト等の問題から、これらの装置を採用することが非
常に難しく、環境問題にもなっている。

【０００６】この事からも判るように、汚水処理の技術
は、環境汚染の意味からも、またリサイクルの点からも
重要な問題であり、低イニシャルコスト、低ランニング
コストのシステムが早急に望まれている。

【０００７】一例として、半導体分野に於ける排水処理
を以下に説明していく。一般に、金属、半導体、セラミ
ック等の板状体を研削または研磨する際、加工部の温度
上昇防止、潤滑性向上、研削屑または切削屑の板状体へ
の付着等が考慮され、水等の流体が供給されている。

【０００８】例えば、半導体材料の板状体である半導体
ウエハをダイシングしたり、バックグラインドする際、
純水を流す手法が取られている。ダイシング装置では、
ダイシングブレードの温度上昇防止のために、またダイ
シング屑がウエハに付着するのを防止するために、半導
体ウエハ上に純水の流れを作ったり、ブレードに純水が
当たるように放水用のノズルが取り付けられている。ま
たバックグラインドでウエハ厚を薄くする際も、同様な
理由により純水が流されている。ここで純水の代わり
に、蒸留水でも良い。

【０００９】一方、「環境に優しい」をテーマに、前記
半導体ウエハの研削屑または研磨屑が混入された排水
は、濾過されてきれいな水にして自然界に戻したり、あ
るいは再利用され、濃縮された排水は、回収されてい
る。

【００１０】例えば、図３に示すように、純水タンク５
１に蓄えられた純水は、ポンプ５２によりフィルタ（捕
獲粒径規格：１μｍ）５３を通した後、配管５４により
研磨装置５５やダイシング装置５６等に供給される。各
装置に供給された純水は、その役割を終えた時点で、ウ
エハ等の切削屑や研磨屑等が混入された排水となり、配
管５７を通して排水タンク５８に回収される。

【００１１】排水タンク５８に回収された排水は、圧送
ポンプ５９により濾過装置（捕獲粒径規格：０．０２μ
ｍ）６０を通して濾過され、濾過されたきれいな水は純
水タンク５１に戻され、再利用される。

【００１２】残りの濃縮された排水は、被除去物濃度が
５〜６％になると廃液として回収される。

【００１３】この回収された廃液は、酸化アンチモンや
ビスフェノールＡ等の有害物を含んでいるので、その処
理には特別産業廃棄物の処理が必要である。

【００１４】これらの方法は、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａ
ｌ等の金属材料を主材料とする固形物または板状体、セ
ラミック等の無機物から成る固形物や板状体等の研削、
研磨の際に発生する屑を回収する際も同様な方法が採用
されていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】濾過装置で濾過された
残りの濃縮廃液は、例えば酸化アンチモン、ビスフェノ
ールＡ等の有害物質を含んでいるので、特別産業廃棄物
の処理が必要となり、大きな管理負担と処理費用がかか
っている。

【００１６】また濃縮廃液の濃度は５〜６％位であり、
廃棄処理される廃液量が多く、減容化が必要となってい
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、排水原水を１次濾過装置で濾過した後の１
次濃縮排水を、更に２次濾過装置で処理し、この２次濾
過装置の濾過方法を工夫することにより、２次濃縮排水
の被除去物濃度を限りなく高くし、廃液として取り出し
た後、乾燥、粉砕処理をして、微粉末資源有価物として
回収することにより、特別産業廃棄物の処理を不要とす
る流体中の被除去物除去装置を提供する。

【００１８】第１に、排水原水を従来の濾過装置（１次
濾過装置）に通し、従来は産業廃棄物処理をしていた１
次濃縮廃液を、２次濾過装置に通すことで解決するもの
である。

【００１９】第２に、流体中の被除去物除去フィルタを
排水槽の排水の中間層に置くことで解決するものであ
る。

【００２０】排水槽の排水は、表面近くの層では浮遊物
高濃度層が形成されており、また底面近くの層では沈降
物高濃度層が形成されているので、被除去物除去フィル
タを比較的被除去物濃度の低い排水の中間層に置くこと
で、濾過を効率的に行うことができる。

【００２１】第３に、フィルタを排水槽の排水の中間層
に置くのは、浮子を利用して実現させることで解決する
ものである。

【００２２】第４に、排水をフィルタに通すのは吸引濾
過で実現することで解決するものである。

【００２３】第５に、濾過スピードは超低速（０．１cc
／m²・分〜１，０００cc／m²・分）で行うことで解決す
るものである。

【００２４】第６に、排水を静止状態で一定時間保持す
ることで、高濃度層の濃度はさらに高く、低濃度層の濃
度はさらに低くなるので、濾過運転を一定時間保持して
から行うことで解決するものである。

【００２５】第７に、流体中の被除去物除去フィルタの
濾過能力を維持するために、被除去物除去フィルタの濾
過表面に付着した被除去物を取り除く手段を取り入れる
ことで解決するものである。

【００２６】第８に、２次濾過装置の２次濃縮排水の被
除去物濃度が、５０％以上になるまで濾過を続けること
で解決するものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明は、金属、無機物または有
機物等の被除去物が混入された流体（排水）から、被除
去物を除去するフィルタの設置方法を工夫することによ
り、排水中の被除去物を除去するものであり、例えば、
被除去物は、結晶インゴットをウエハ状にスライスする
時、半導体ウエハをダイシングする時、バックグライン
ドする時、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）
またはウエハポリッシングする時等で発生する。

【００２８】この被除去物は、Ｓｉ、酸化Ｓｉ、Ａｌ、
ＳｉＧｅ、封止樹脂等の有機物およびその他の絶縁材料
や金属材料が該当する。また化合物半導体では、ＧａＡ
ｓ等の化合物半導体が該当する。

【００２９】また最近では、ＣＳＰ（チップスケールパ
ッケージ）の製造に於いてダイシングを採用している。
これはチップの表面に樹脂を被覆し、最後に封止された
樹脂をダイシングするものである。またセラミック基板
の上に半導体チップをマトリックス状に配置し、セラミ
ック基板も含めて樹脂を被覆し、最後に封止された樹脂
とセラミック基板をダイシングするものもある。これら
もダイシングする際に被除去物が発生する。

【００３０】一方、半導体分野以外でも被除去物が発生
する所は数多くある。例えばガラスを採用する産業に於
いて、液晶パネル、ＥＬ表示装置のパネル等は、ガラス
基板のダイシング、基板側面の研磨等で発生するガラス
屑が被除去物に該当する。また電力会社や鉄鋼会社では
燃料として石炭を採用しており、石炭から発生する粉体
が該当し、更には煙突から出る煙の中に混入される粉体
も被除去物に相当する。また鉱物の加工、宝石の加工、
墓石の加工から発生する粉体もそうである。更には、旋
盤等で加工した際に発生する金属屑、セラミック基板等
のダイシング、研磨等で発生するセラミック屑等も被除
去物に該当する。

【００３１】これらの被除去物は、研磨、研削または粉
砕等の加工により発生し、被除去物を取り去る事を目的
として水や薬品、油等の流体を流す。そのためこの流体
の中に被除去物が混入されてしまう。

【００３２】では、本発明の概要を図１、図２を参照し
て説明する。尚、前述したように流体、被除去物は、色
々なものがあるが、ここでは流体として水が採用され、
水の中に切削された被除去物が含まれたものとして説明
してゆく。

【００３３】図１は本発明による２次濾過装置を説明す
るための断面図であり、本発明のポイントとなる部分で
ある。

【００３４】２次濾過装置の排水槽１０には１次濾過装
置からの濃縮排水が送られてくる。排水槽１０の底面部
分の濃縮排水層は被除去物濃度が比較的高い沈降物高濃
度層１１が形成されている。また排水槽１０の上面部分
の濃縮排水層も被除去物濃度が比較的高い浮遊物高濃度
層１２が形成されている。

【００３５】排水槽１０内の濃縮排水層で、沈降物高濃
度層１１と浮遊物高濃度層１２の間の中間層１３は、被
除去物濃度が比較的低い領域となっている。

【００３６】排水槽１０内にはモジュール固定特殊浮子
ケース１５が浮かべられている。モジュール固定特殊浮
子ケース１５の周辺部の浮子１６は、排水槽１０内の排
水量の増減で上下する液面に応じてモジュール固定特殊
浮子ケース１５が、上下に移動するように機能させるも
のである。

【００３７】浮子１６として、例えば浮き輪のように浮
子の内部に空気を満たし一定の浮力を持たせ、モジュー
ル固定特殊浮子ケース１５を常に所定の状態で浮かせる
ようにしたものあるいは浮子１６の内部を真空状態にし
てモジュール固定特殊浮子ケースが常に所定の状態で浮
いているように真空状態になっている浮子１６の内部に
水等の液体を注入すると言うようなことが考えられる。

【００３８】またモジュール固定特殊浮子ケース１５の
底面１７は、排水槽１０内の排水が通過できるような構
造、例えば網状底で形成されている。

【００３９】更にまたモジュール固定特殊浮子ケース１
５の底面１７には、モジュール１８が水平方向に置かれ
ている。モジュール１８は流体中の被除去物除去フィル
タで構成されており、水平方向にセットできるように工
夫してある。またモジュール１８を構成している被除去
物除去フィルタは全てパイプ１９に接続されており、パ
イプ１９はポンプ２０を介してパイプ２１に接続されて
おり、更にパイプ２１は濾過水タンク２２に接続されて
いる。

【００４０】前述のモジュール固定特殊浮子ケース１５
の周辺部の浮子１６が、排水槽１０内の排水量の増減で
上下する液面に応じてモジュール固定特殊浮子ケース１
５を上下に移動させるのは、モジュール１８が排水の中
間層１３に位置するように調節するものである。

【００４１】ここで２次濾過装置の濾過方法について、
詳しく述べる。

【００４２】第１に、排水の濾過運転は、ポンプ２０
を、排水を吸引する方向に回転させて行う。ポンプ２０
を回転させるとモジュール１８を構成している流体中の
被除去物除去フィルタを、排水が吸引されて通過すると
きに濾過され、きれいな濾過水となってパイプ１９に吸
い上げられ、ポンプ２０を介してパイプ２１から濾過水
タンク２２に送られる。

【００４３】この時流体中の被除去物除去フィルタによ
り構成されているモジュール１８が、排水中の被除去物
濃度が比較的低い位置にセットされているので、濾過運
転による被除去物除去フィルタの目詰まりを大きく遅延
させることができるので、モジュール１８の性能を長く
維持することができる。

【００４４】また排水を静止状態で一定時間保持するこ
とで、浮遊物高濃度層および沈降物高濃度層の両高濃度
層の濃度はさらに高く、両高濃度層間の低濃度層の濃度
はさらに低くなる。従って本発明の流体中の被除去物除
去装置は、排水を一定時間保持した後に濾過運転するこ
とで、高い濾過効率と濾過により残された廃液の高濃縮
化を可能にしている。

【００４５】第２に、吸引濾過を続けると流体中の被除
去物除去フィルタの濾過表面に、被除去物が付着、積
層、固形化してくるので濾過能力が低下する。従って濾
過を開始してから一定時間経過後、流体中の被除去物除
去フィルタの濾過表面に付着、積層、固形化した被除去
物を取り除く必要がある。

【００４６】流体中の被除去物除去フィルタの濾過表面
に付着、積層、固形化した被除去物を取り除く方法とし
て、吸引濾過に使用しているポンプ２０を逆回転に切り
替えて、濾過水タンク２２に貯められたきれいな濾過水
をパイプ２１を通して汲み上げ、パイプ１９を介してモ
ジュール１８を形成している流体中の被除去物除去フィ
ルタに逆圧送して、被除去物除去フィルタの濾過表面に
付着、積層、固形化した被除去物を取り除く。この操
作、即ちポンプ２０を逆回転させてきれいな濾過水を逆
流させることにより、被除去物除去フィルタの濾過表面
を洗浄する操作を、以下逆洗と呼ぶこととする。

【００４７】濾過運転を行うポンプ２０として、吸引で
使用できるものを選ぶが、同時に正・逆回転の切り替え
が可能なポンプを採用することで、吸引濾過と逆洗を１
台のポンプで出来るので経済的であり、自動化も容易で
ある。

【００４８】第３に、流体中の被除去物除去フィルタの
濾過表面に付着、積層、固形化した被除去物を取り除く
別な方法として、流体中の被除去物除去フィルタで構成
されているモジュール１８を回転、振動またはゆすり等
を単独または組み合わせて行うことで、被除去物除去フ
ィルタの濾過表面に付着、積層、固形化した被除去物を
取り除く。このモジュール１８を回転、振動またはゆす
り等を単独または組み合わせて行う方法は、前記逆洗と
同時に行うと特に有効である。また被除去物除去フィル
タの濾過表面の排水を流動化するためのスクリューやバ
ブリング等の攪拌機構が不要なので、排水槽１０をシン
プルな構造に出来るので、設置面積、コスト等で大きな
メリットがある。

【００４９】第４に、濾過を行うときの濾過スピードを
超低速（0.1cc/m²・分〜1,000cc/m²・分）で行うことによ
り、排水中の被除去物が被除去物除去フィルタの濾過表
面に固着して目詰まりを起こすのを抑えている。

【００５０】第５に、流体中の被除去物除去フィルタで
構成されているモジュール１８は、通常は垂直方向（縦
方向）に置いて使用しなければならないが、本発明によ
る装置では水平方向（横方向）に置いて使用できるよう
工夫してある。水平方向に設置することにより、モジュ
ール１８の位置が排水の浮遊物高濃度層１２と沈降物高
濃度層１１の両高濃度層の間の比較的濃度の薄い中間層
１３の範囲内で行う濾過運転の範囲、容積を大きく取れ
るので、排水槽１０のサイズの縮小および濾過運転の効
率化と廃液の高濃縮化が図れる。

【００５１】第６に、第１から第５で説明した内容の結
果として、排水中の被除去物濃度が５０％以上になるま
で濾過運転が可能となった。この排水の高濃縮化によ
り、最終的に廃液として処理する量の大幅な減容化がは
かれ、乾燥、粉砕処理して微粉末資源有価物としての再
利用を容易にしている。また廃液の高濃縮化により、き
れいな濾過水の割合が増加し排水の再利用率が大幅に上
昇した。

【００５２】第７に、濾過装置の構成は、外圧全量濾過
方式で構成されているが、吸引ポンプ２０を採用するこ
とで運転エネルギー効率を大きく向上させている。（消
費電力は、内圧または外圧クロスフロー方式の1/25以下
となり、超省エネを実現している。）第８に、モジュー
ル１８として、耐薬品性、耐油性に優れた材質（ポリプ
ロピレン樹脂等）の製品を採用することで、本発明によ
る流体中の被除去物除去装置は、あらゆる液体で使用が
可能となる。従って本装置を利用することにより、高価
な薬品、油等の再生、再利用が可能となる。またモジュ
ール１８の材料を工夫することで、殆どの細菌、バクテ
リアと一部のウィルスの除去装置としても利用できる。

【００５３】図２は本発明による流体中の被除去物除去
装置の除去方法のフロー図である。このフロー図に従
い、本発明の被除去物除去装置の除去方法の全体につい
て説明する。

【００５４】先ず排水原水（例えば被除去物濃度：５Ｐ
ＰＭ）を、従来の濾過装置である１次濾過装置に通
し、濾過されたきれいな水である１次濾過水は、従来
通り再利用される。また従来特別産業廃棄物として処理
されていた１次濃縮排水（例えば被除去物濃度：６２，
４００ＰＰＭ）は、本発明による２次濾過装置に送ら
れる。

【００５５】２次濾過装置で濾過されたきれいな水であ
る２次濾過水は、１次濾過水と同じレベルの水質が
確保されており、１次濾過水と同様に再利用される。
また２次濾過装置の濾過後の残りの濃縮された排水は、
被除去物濃度が５００，０００ＰＰＭ（５０％）以上に
高められた後に、２次濃縮汚泥として取り出す。２次
濾過装置の濾過運転の詳細は前述の通りである。

【００５６】取り出した２次濃縮汚泥は乾燥装置で乾
燥し、含水率０％の乾燥汚泥として取り出す。取り出
された乾燥汚泥は粉砕装置で粉砕し、微粉末資源有価
物として再利用される。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、第１に、特別産業廃棄
物として処理していた、有害物質を含んだ濃縮廃液がな
くなり、大きな負担となっていた管理費用や処理費用が
かからなくなった。

【００５８】第２に、流体中の被除去物濃度を５０％以
上に高濃縮化できるので、濃縮汚泥として処理する量の
大幅な減容化が図れた。

【００５９】第３に、濃縮汚泥を乾燥、粉砕処理して、
微粉末資源有価物として再利用できるので１００％リサ
イクルが可能となった。

【００６０】第４に、流体中の被除去物濃度を５０％以
上に高濃縮化できるので、従来の流体中の被除去物濃度
５〜６％前後に比して、流体の再利用率を大幅に向上す
ることができた。

【００６１】第５に、吸引濾過方式の採用および濾過槽
内の流体の攪拌機構が不要等により、濾過装置全体をコ
ンパクトに、またエネルギー効率が高く省エネ設計とす
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾過装置を説明する断面図である。

【図２】本発明の濾過装置を説明するフロー図である。

【図３】従来の濾過装置を説明するフロー図である。

【符号の説明】

１０排水槽１１沈降物高濃度層１２浮遊物高濃度層１３中間層１４パイプ１５モジュール固定特殊浮子ケース１６浮子１７底面１８モジュール１９パイプ２０ポンプ２１パイプ２２濾過水タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２４Ｂ 55/03 Ｈ０１Ｌ 21/78 ＺＨ０１Ｌ 21/301 Ｂ０１Ｄ 29/38 ５２０Ａ 21/304 ６４８５２０Ｄ５８０Ｃ (72)発明者恩田了司埼玉県羽生市大字秀安476番地羽生三洋電子株式会社内 (72)発明者山崎猛臣千葉県船橋市二和東６丁目32番５号株式会社全研内Ｆターム(参考） 3C047 FF00 GG17 4D006 GA07 HA93 KA31 KB13 KC03 KC13 KC20 KE05Q KE05R KE21Q MB02 MC23 PA01 PA02 PB15 PB22 PB23 PC01 PC80

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被除去物を含む流体が入っている槽にお
いて、流体中の被除去物除去フィルタで形成されている
モジュールが、被除去物を含む流体の量の増減により上
下する液面に連動して、常に流体の中間層内に位置する
ようにして濾過することを特徴とする流体中の被除去物
除去装置。
【請求項２】前記モジュールは、モジュール固定特殊
浮子ケース内に設置されていることを特徴とする請求項
１記載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項３】前記モジュールは、前記モジュール固定
特殊浮子ケース内の底面に沿って水平方向に設置されて
いることを特徴とする請求項１記載の流体中の被除去物
除去装置。
【請求項４】前記モジュール固定特殊浮子ケースの底
面は、槽内の流体が通過できることを特徴とする請求項
１記載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項５】前記モジュール固定特殊浮子ケースは、
その周辺部に浮力を発生させる機能を有する浮子の機構
を備えていることを特徴とする請求項１記載の流体中の
被除去物除去装置。
【請求項６】前記浮子は、前記モジュール固定特殊浮
子ケースの浮く位置を調節する機能を有していることを
特徴とする請求項１記載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項７】前記モジュール固定特殊浮子ケースの浮
く位置の調節は、前記モジュール固定特殊浮子ケース内
に設置されている前記モジュールが、槽内の流体の中間
層に位置するようにすることを特徴とする請求項１記載
の流体中の被除去物除去装置。
【請求項８】前記槽内の流体を静止状態で一定時間保
持することを特徴とする請求項１記載の流体中の被除去
物除去装置。
【請求項９】前記流体を、流体中の被除去物除去フィ
ルタを介して吸引により濾過することを特徴とする請求
項１記載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項１０】前記濾過するスピードは超低速（0.1c
c/m²・分〜1,000cc/m ²・分）で行うことを特徴とする請求
項１記載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項１１】前記濾過は間欠的に行うことを特徴と
する請求項１記載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項１２】前記流体中の被除去物除去フィルタの
濾過能力を維持するために、被除去物除去フィルタの濾
過表面に付着した被除去物を取り除く手段を取り入れる
ことを特徴とする請求項１記載の流体中の被除去物除去
装置。
【請求項１３】前記被除去物除去フィルタの濾過表面
に付着した被除去物を取り除く手段は、前記吸引による
濾過と同じ経路を用いて、吸引で濾過されたきれいな流
体を逆方向に圧送することであることを特徴とする請求
項１記載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項１４】前記被除去物除去フィルタの濾過表面
に付着した被除去物を取り除く手段は、前記流体中の被
除去物除去フィルタで構成されているモジュールに外力
を与えることであることを特徴とする請求項１記載の流
体中の被除去物除去装置。
【請求項１５】前記外力は、モジュールの回転、振動
またはゆすりを用いて行うことを特徴とする請求項１記
載の流体中の被除去物除去装置。
【請求項１６】前記請求項１３および前記請求項１４
を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の流体中の
被除去物除去装置。
【請求項１７】前記流体中の被除去物濃度が、５０％
以上になるまで濾過を行うことを特徴とする請求項１記
載の流体中の被除去物除去装置。