JP2003236571A - 銅含有有機性廃水の処理方法 - Google Patents

銅含有有機性廃水の処理方法

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JP2003236571A
JP2003236571A JP2002036407A JP2002036407A JP2003236571A JP 2003236571 A JP2003236571 A JP 2003236571A JP 2002036407 A JP2002036407 A JP 2002036407A JP 2002036407 A JP2002036407 A JP 2002036407A JP 2003236571 A JP2003236571 A JP 2003236571A
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organic wastewater
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treatment
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Makiko Udagawa
万規子 宇田川
Yasuyuki Yagi
康之 八木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】CMP廃水など、化学的に安定な有機成分と銅
とが共存する銅含有有機性廃水に対して、処理性能の優
れた処理方法を提供する。 【解決手段】本発明の廃水処理設備10は、有機性廃水
のpHを調整するpH調整槽12と、その処理液の有機
成分を酸化分解する酸化分解槽14と、その処理液を固
液分離する固液分離槽16と、固液分離した汚泥の一部
をpH調整槽12に返送する汚泥返送ライン26を備え
ている。汚泥返送ライン26で銅含有の汚泥を返送する
ことによって、pH調整槽12内の有機性廃水が高い銅
濃度に保持され、この状態で酸化分解槽14内における
酸化分解処理が行われる。酸化分解処理の際、銅は触媒
として作用し、酸化分解反応は大幅に促進される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は銅含有有機性廃水の
処理方法に係り、特に半導体の製造工程などから排出さ
れる銅含有有機性廃水の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体の製造工程には、半導体基板(ウ
ェハ)の表面を研磨剤を用いて化学機械研磨(Chemical
Mechanical Polish 、以下CMPと称す) することによ
って、ウェハ表面を平坦化する工程がある。この工程か
らは、銅を含有する有機性廃水が排出される。
【0003】ところで、銅配線を研磨するCMPでは、
銅の防錆剤であるベンゾトリアゾール(BTA)、有機
酸、アルコールなどの有機成分、及び過酸化水素などの
酸化剤を高濃度に含有する研磨スラリが使用される。こ
のため、銅配線を研磨するCMPによって排出される廃
水を既存の廃水処理設備に直接導入すると、処理性能が
著しく低下し、良質な放流水を得ることが困難になる。
【0004】一般にメッキ廃水などから濃厚廃水として
排出されるBTAは焼却処理されることが多い。しか
し、半導体の製造工程から排出されるCMP廃水は、含
有されるBTAの濃度が数十から数百ppmと比較的低
く、焼却処理には不向きであるので、廃水処理設備で処
理することが必要である。ただし、BTAは化学的に安
定していて生物分解されにくく、さらに、銅が共存物と
して存在するので、CMP廃水中の有機成分はオゾンや
過酸化水素等の酸化剤で分解する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化学的
に安定しているBTAは、酸化分解反応が非常に遅いた
め、設備全体の処理能力が低下してコストが向上するお
それがあり、実用化が困難であった。近年、CMPは、
半導体の集積度が向上してLSIの多層構造化が進むに
伴って多用される傾向にあるため、CMP廃水の量は今
後増加することが予想され、処理性能の優れた処理設備
が必要になっている。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、CMP廃水など、化学的に安定な有機成分と銅
とが共存する銅含有有機性廃水に対して、処理性能の優
れた処理方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明は
前記目的を達成するために、銅を含有する有機性廃水の
処理方法であって、前記有機性廃水を酸化剤に接触させ
て有機成分を酸化分解し、該酸化分解した処理液を固液
分離するとともに、該固液分離によって得られた汚泥の
一部を前記有機性廃水中に返送し、前記有機性廃水の銅
濃度を高めて前記酸化分解を行うことを特徴としてい
る。
【0008】本発明の発明者は、銅含有の有機性廃水を
酸化分解処理した際、有機性廃水中の銅濃度の違いによ
って有機成分の分解効率が大きく変化することに着目し
た。そして、廃水処理の妨げになると考えられていた銅
が酸化分解反応を促進させる触媒として作用しているこ
とを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて成
されたもので、有機性廃水を高い銅濃度に保持して酸化
分解処理を行うことによって、酸化分解反応を大幅に促
進させ、処理性能の向上を図るものである。
【0009】請求項1に記載の発明によれば、酸化分解
後の固液分離によって濃縮された汚泥の一部を返送し、
この汚泥中に含まれる銅を利用して、有機性廃水を高い
銅濃度に保持しながら酸化分解処理を行うので、酸化分
解反応が大幅に促進し、処理時間を短縮することができ
る。
【0010】請求項2に記載の発明によれば、酸化分解
処理を行う有機性廃水の銅濃度を500mg/L以上の
高濃度に調節するので、酸化分解反応が大幅に促進され
る。
【0011】請求項3に記載の発明によれば、有機性廃
水のpHを7.5〜9の弱アルカリ性領域に調整してか
ら酸化分解処理を行うので、酸化分解反応が大幅に促進
される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る銅含有有機性排水の処理方法の好ましい実施の形態に
ついて詳説する。
【0013】図1は本発明を適用した廃水処理設備10
の全体構成を模式的に示す側面図である。
【0014】同図に示すように廃水処理設備10は主と
して、pH調整槽12、酸化分解槽14、固液分離槽1
6、生物処理槽18、砂濾過塔20、活性炭処理塔22
で構成されている。CMP廃水などの銅を含有する有機
性廃水は、まず、pH調整槽12に導入される。pH調
整槽12には、添加ライン24が接続されており、pH
計(不図示)の値に応じて水酸化カルシウム、または水
酸化ナトリウム等のpH調整剤を、この添加ライン24
から添加することによって有機性廃水のpHが調整され
る。調整後のpHは、弱アルカリ性領域である7.5〜
9が好ましく、銅の溶解度が低い8〜9がより好まし
い。また、有機性廃水のpHが予め弱アルカリ性領域で
あることが分かっている場合には、pH調整を行わなく
てもよい。
【0015】pH調整槽12でpH調整された処理液
は、酸化分解槽14に導入される。酸化分解槽14に
は、オゾンや過酸化水素水などの酸化剤が供給され、こ
の酸化剤に有機性廃水を接触させることによって有機性
廃水の有機成分が酸化分解される。
【0016】酸化分解槽14で酸化分解された処理液
は、固液分離槽16に導入され、この固液分離槽16で
固液分離される。固液分離後の上澄み液は生物処理槽1
8、砂濾過塔20、活性炭処理塔22を順に通過した
後、処理水として排出される。生物処理槽18、及び活
性炭処理塔22では、有機成分の残留分を除去するため
の仕上げ処理が行われ、これによって工業用水レベルの
水質の処理水を得ることができる。なお、生物処理槽1
8と活性炭処理塔22は、いずれか一方のみを設けても
よい。
【0017】一方、固液分離槽16における固液分離後
の沈殿汚泥は、一部が汚泥変送ライン26を介してpH
調整槽12に返送され、残りの沈殿汚泥が系外に排出さ
れる。pH調整槽12に返送される沈殿汚泥の返送量
は、酸化分解槽14内の銅濃度、或いはSS等の分析値
に基づいて定期的に調整され、酸化分解槽14内の銅濃
度が設定範囲になるように制御される。酸化分解槽14
内の銅濃度の設定値としては、例えば、500〜200
00mg/Lにすることが好ましく、1000〜500
0mg/Lにすることがより好ましい。なお、沈殿汚泥
は、酸化分解槽14に直接返送してもよいが、pH調整
槽12に返送すると、銅が有機性廃水に分散されて酸化
分解槽14に導入されるので好ましい。
【0018】次に上記の如く構成された廃水処理設備1
0の作用について説明する。
【0019】固液分離槽16で濃縮された水酸化銅を高
濃度に含む汚泥の一部が汚泥返送ライン26を介してp
H調整槽12内に返送されると、pH調整槽12内の有
機性廃水は、高い銅濃度に維持される。このため、酸化
分解槽14内では、有機性廃水が高い銅濃度に保持され
た状態で酸化分解処理が行われる。酸化分解処理の際、
銅は触媒として作用するので、有機性廃水を高い銅濃度
に保持することによって酸化分解反応は大きく促進され
る。
【0020】図2は、銅の触媒作用を示す試験結果であ
る。同図における試験では、有機成分としてTOCを約
200mg/L、銅を約20mg/L含有したCMP廃
水を使用した。そして、このCMP廃水に硫酸銅を添加
して、銅濃度が500mg/L、1000mg/Lの有
機性廃水を作成し、これをそれぞれオゾンで酸化分解し
て、TOC除去率の経時変化を測定した。また、比較例
として、銅を添加しないCMP廃水で試験を行った。
【0021】図2から分かるように、銅を添加しない場
合は、一定の割合でしか酸化分解反応が促進しないのに
対し、銅濃度が500mg/Lの場合、1000mg/
Lの場合は、酸化分解反応が反応開始と同時に大幅に進
行し、短時間で高いTOC除去率が得られる。これによ
り、銅が有機成分の酸化分解反応の触媒として作用して
いることが分かる。
【0022】また、図2から分かるように、銅濃度が5
00mg/Lの場合よりも銅濃度が1000mg/Lの
場合の方が、酸化分解反応が大幅に促進した。これによ
り、銅濃度が高いほど、有機成分の酸化分解速度が大き
いことが分かる。なお、銅濃度は、500mg/L以上
にした際に、酸化分解反応の十分な促進効果が得られ
た。
【0023】以上の結果から、図1の汚泥返送ライン2
6を介して汚泥を返送し、有機性廃水を高い銅濃度に保
持しながら酸化分解槽14で酸化分解処理を行うと、銅
が触媒として作用し、酸化分解反応が大幅に促進するこ
とが分かる。
【0024】このように本実施の形態の廃水処理設備1
0によれば、固液分離槽16で得られた汚泥の一部を汚
泥返送ライン26を介してpH調整槽12に返送するよ
うにしたので、触媒として作用する銅を高い濃度で保持
しながら有機成分の酸化分解反応を行うことができ、酸
化分解反応を大幅に促進させて処理時間を短縮すること
ができる。なお、処理時間としては、20L規模リアク
タで連続通水しながらオゾン酸化法で酸化分解を行って
試験した結果、従来装置(すなわち、固液分離槽16の
汚泥をpH調整槽12に返送しない場合)に対して、約
1/5にまで処理時間を短縮することを確認できた。し
たがって、約5倍の高性能化を図ることができるので、
オゾン使用量を大幅に削減できるとともに、装置規模を
大幅に縮小することができる。
【0025】また、廃水処理設備10は、有機性廃水を
処理して得られた銅を利用しているので、ランニングコ
ストを大きく向上させることなく、処理性能を大幅に向
上させることができる。
【0026】さらに、廃水処理設備10は、pH調整槽
12で有機性廃水のpHを弱アルカリ性領域である7.
5〜9に調整しているので、酸化分解槽14での酸化分
解反応を大きく促進させることができる。
【0027】図3は、pHを調整した効果を示す試験結
果であり、酸化分解時の処理液のpHとTOC除去率の
関係を示している。
【0028】同図から分かるように、酸化分解槽14内
の処理液のpHが大きくなるにつれてTOC除去率が大
きくなり、酸化分解性能が向上している。特に酸化分解
槽14内の処理液が弱アルカリ領域である7.5〜9で
は、酸化分解性能が非常に大きくなっている。これは、
pHが上昇するにつれてオゾンや過酸化水素の分解・O
Hラジカルの生成や液中の水酸化銅濃度が作用している
と考えられる。
【0029】以上の結果により、有機性廃水のpHを
7.5〜9に調整した本実施の形態では、酸化分解反応
が大きく促進し、処理時間が大幅に短縮される。特に、
有機性廃水のpHを8〜9に調整した際には、銅の溶解
度を低くできるため、固液分離槽16での固液分離効率
が向上する。これによって、廃水処理設備10全体とし
ての処理能力を向上させることができる。
【0030】なお、銅含有有機性廃水がCMP廃水であ
る場合には、SiO2 等の砥粒を含むことが一般的であ
るので、砥粒の分離装置をpH調整槽12の前段に配置
することが好ましい。
【0031】また、上述した実施の形態は、沈殿分離式
の固液分離槽16を用いたが、図4に示す如く、膜分離
式の固液分離槽28を用いてもよい。
【0032】さらに、上述した実施の形態は、酸化分解
槽14内の有機性廃水の銅濃度を高めるために、固液分
離槽16又は28で得られた銅を利用したが、有機性廃
水中の銅濃度が低い場合には、運転初期時にまたは定常
運転時に、それ以外の銅を補給するようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る銅含有
有機性排水の処理方法によれば、銅の濃度を高めたり、
pHをアルカリ性領域に調整して酸化分解処理を行った
ので、酸化分解反応を大幅に促進させることができる。
これにより、処理時間の短縮や装置の小型化を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る処理装置の全体構成を模式的に示
す側面図
【図2】銅濃度に対するTOC除去率の経時変化を示す
【図3】酸化分解反応槽内のpHとTOC除去率を示す
【図4】膜分離式の固液分離槽を用いた処理装置の全体
構成を模式的に示す側面図
【符号の説明】
10…廃水処理設備、12…pH調整槽、14…酸化分
解槽、16…固液分離槽、18…生物処理槽、20…砂
濾過塔、22…活性炭処理塔、24…添加ライン、26
…汚泥返送ライン、28…膜分離式の固液分離槽

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅を含有する有機性廃水の処理方法であっ
    て、 前記有機性廃水を酸化剤に接触させて有機成分を酸化分
    解し、該酸化分解した処理液を固液分離するとともに、
    該固液分離によって得られた汚泥の一部を前記有機性廃
    水中に返送し、前記有機性廃水の銅濃度を高めて前記酸
    化分解を行うことを特徴とする銅含有有機性廃水の処理
    方法。
  2. 【請求項2】前記酸化分解を行う有機性廃水の銅濃度を
    500〜20000mg/L以上に調節することを特徴
    とする請求項1に記載の銅含有有機性廃水の処理方法。
  3. 【請求項3】前記有機性廃水のpHを7.5〜9に調整
    して前記酸化分解を行うことを特徴とする請求項1また
    は2に記載の銅含有有機性廃水の処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010501349A (ja) * 2006-08-25 2010-01-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板研磨液のユースポイント処理のための方法及びシステム
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