JP2003275747A - フッ化アンモニウム含有排水の処理方法及び装置 - Google Patents
フッ化アンモニウム含有排水の処理方法及び装置Info
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Abstract
量が少ないフッ化アンモニウム含有排水の処理方法及び
装置を提供する。 【解決手段】フッ化アンモニウム含有排水を、アルカリ
性条件下に放散塔で放散処理し、放散塔から排出される
排ガスを、アンモニア分解触媒と接触させることを特徴
とするフッ化アンモニウム含有排水の処理方法、並び
に、フッ化アンモニウム含有排水のpH調整手段、放散塔
及びアンモニア分解触媒反応器を有することを特徴とす
るフッ化アンモニウム含有排水の処理装置。
Description
ム含有排水の処理方法及び装置に関する。さらに詳しく
は、本発明は、処理装置を小型化することができ、汚泥
の発生量が少ないフッ化アンモニウム含有排水の処理方
法及び装置に関する。
属材料、単結晶材料、光学材料などの表面処理工程で
は、フッ化アンモニウムとフッ化水素を含有するバッフ
ァードフッ酸と呼ばれるエッチング剤が使用され、フッ
化アンモニウム含有排水が排出される。フッ化水素は腐
食性が強く、管渠を損傷し、フッ素は、終末処理場で生
物処理機能を阻害するので、排水中のフッ素を除去しな
ければならない。また、アンモニウムイオンは、閉鎖性
水域の富栄養化の源となるので、排水中のアンモニウム
イオンも除去しなければならない。従来より、フッ素ア
ンモニウム含有排水は、水酸化カルシウム、塩化カルシ
ウムなどのカルシウム化合物を添加して、フッ素イオン
を不溶性のフッ化カルシウムとして沈殿させて除去した
のち、水中に含まれるアンモニウムイオンを硝化脱窒法
により処理していた。しかし、硝化脱窒法は、非常に大
きい硝化反応槽と脱窒槽が必要であり、また、生物処理
であるために多量の生物汚泥が発生していた。このため
に、小型の装置で処理することができ、汚泥の発生量が
少ないフッ化アンモニウム含有排水の処理方法及び装置
が求められていた。
小型化することができ、汚泥の発生量が少ないフッ化ア
ンモニウム含有排水の処理方法及び装置を提供すること
を目的としてなされたものである。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、フッ化アンモニウ
ム含有排水中に含まれるアンモニウムイオンをアンモニ
アとして放散させたのち、水中に残存するカルシウムイ
オンをフッ化カルシウムとして沈殿除去することによ
り、小型の装置を用いて多量の生物汚泥を発生させるこ
となく、フッ化アンモニウム含有排水を処理し得ること
を見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明は、（１）フッ化アンモニウム
含有排水を、アルカリ性条件下に放散塔で放散処理し、
放散塔から排出される排ガスを、アンモニア分解触媒と
接触させることを特徴とするフッ化アンモニウム含有排
水の処理方法、（２）放散塔において加温下に放散処理
するとともに、放散塔へ供給するフッ化アンモニウム含
有排水にアルカリ剤を添加したのち、放散塔からの流出
水と熱交換する第１項記載のフッ化アンモニウム含有排
水の処理方法、及び、（３）フッ化アンモニウム含有排
水のpH調整手段、放散塔及びアンモニア分解触媒反応器
を有することを特徴とするフッ化アンモニウム含有排水
の処理装置、を提供するものである。
ンモニウム含有排水を、アルカリ性条件下に放散塔で放
散処理し、放散塔から排出される排ガスを、アンモニア
分解触媒と接触させる。本発明装置は、フッ化アンモニ
ウム含有排水のpH調整手段、放散塔及びアンモニア分解
触媒反応器を有する。本発明方法を適用するフッ化アン
モニウム含有排水としては、例えば、フッ化水素とフッ
化アンモニウムを含有するエッチング剤の廃液や、該エ
ッチング剤を用いるエッチング工程後の洗浄工程で排出
される洗浄排水などを挙げることができる。このような
フッ化アンモニウム含有排水は、ＮＨ4Ｆ又はＮＨ4ＨＦ
2を含有し、さらにＨＦを含有する場合もある。ＮＨ4 +
の含有量は、０.１〜１重量％である場合が多い。本発
明方法においては、フッ化アンモニウム含有排水にアル
カリ剤を添加してアルカリ性条件とする。フッ化アンモ
ニウム含有排水のpH調整手段に特に制限はなく、例え
ば、pH計を備えたpH調整槽を設けて排水にアルカリ剤を
添加することができ、あるいは、排水を輸送する配管に
アルカリ剤注入口、ミキサー及びpH計を設けて、配管に
アルカリ剤を注入することもできる。アルカリ性条件
は、放散塔出口の水のpHが９以上であることが好まし
く、pHが１１以上であることがより好ましい。pH調整に
使用するアルカリ剤に特に制限はなく、例えば、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウムなどの水酸化物、炭酸ナト
リウム、炭酸カリウムなどの炭酸塩などを挙げることが
できる。フッ化アンモニウム含有排水をアルカリ条件と
することにより、式［１］で示す平衡が右辺に移行し
て、フッ化アンモニウム含有排水からアンモニアを容易
に放散して除去することができる。
く、例えば、充填塔、スプレー塔、サイクロンスクラバ
ー、ベンチュリースクラバー、流動層式放散塔、濡れ壁
塔などの液分散型放散塔や、段塔、気泡塔などのガス分
散型放散塔などを挙げることができる。フッ化アンモニ
ウム含有排水をアルカリ条件下に放散塔で放散処理する
ことにより、処理水中のアンモニア性窒素の濃度を２０
mg／Ｌ以下にすることができる。本発明方法において
は、放散塔において加温下に放散処理するとともに、放
散塔へ供給するフッ化アンモニウム含有排水にアルカリ
剤を添加したのち、放散塔からの流出水と熱交換するこ
とが好ましい。放散塔における加温は、フッ化アンモニ
ウム含有排水の温度が４０〜１００℃であることが好ま
しく、６０〜９０℃であることがより好ましい。加温下
に放散処理することにより、アンモニアの除去率を高
め、アンモニア濃度の低い処理水を得ることができる。
放散塔における加温の方法に特に制限はなく、例えば、
放散塔内へ蒸気を供給して加温することができ、あるい
は、熱媒により放散塔を加温することもできる。放散塔
において加温下に放散処理すると、放散塔からの流出水
は高温であるので、放散塔へ供給するフッ化アンモニウ
ム含有排水と放散塔からの流出水の間で熱交換を行い、
熱エネルギーを回収することが好ましい。フッ化アンモ
ニウム含有排水にアルカリ剤を添加し、アルカリ条件と
したのち熱交換することにより、熱交換器などの腐食を
抑制することができる。
れるアンモニアを含む排ガスをアンモニア分解触媒と接
触させる。排ガスとアンモニア分解触媒を接触させる触
媒反応器に特に制限はなく、例えば、固定層触媒反応
器、流動層触媒反応器のいずれをも用いることができ
る。使用するアンモニア分解触媒に特に制限はなく、例
えば、チタニア、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ゼオ
ライトなどの担体に、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、イリジウム、白金、鉄、ニッケル、コバルト、チタ
ン、バナジウムなど、又は、その塩若しくは酸化物など
の触媒活性成分を担持させた触媒を挙げることができ
る。アンモニアを含む排ガスとアンモニア分解触媒との
接触は、２５０〜５００℃で行うことが好ましく、３５
０〜４５０℃で行うことがより好ましい。アンモニアを
含む排ガスをアンモニア分解触媒と接触させることによ
り、式［２］で示す反応により、アンモニアを無害な窒
素と水に酸化分解して、アンモニア濃度３０ppm（容量
比）以下、ＮＯx濃度１０ppm（容量比）以下の処理ガス
を得ることができる。 ４ＮＨ3 ＋ ３Ｏ2 → ２Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ …［２］
除去された放散塔の流出水は、さらにフッ素を除去する
ことが好ましい。フッ素の除去方法に特に制限はなく、
例えば、水酸化カルシウム、塩化カルシウムなどのカル
シウム化合物を添加して難溶性のフッ化カルシウムとし
て沈殿させることができ、炭酸カルシウム充填塔に通水
してフッ化カルシウムを生成させることができ、フッ素
をフッ化カルシウムとして固液分離したのち、さらに硫
酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどのアルミニ
ウム化合物を添加して固液分離することもでき、あるい
は、フッ素をフッ化カルシウムとして固液分離した水を
フッ素吸着体と接触させて残存するフッ素を吸着除去す
ることもできる。放散塔の流出水に添加するカルシウム
化合物の量は、フッ素イオン１モルに対して０.５〜３
モルであることが好ましく、１〜２.５モルであること
がより好ましい。放散塔の流出水にカルシウム化合物を
添加したのち、pHを６〜１１に調整することが好まし
く、６.５〜１０に調整することがより好ましい。カル
シウム化合物を添加し、pHを調整してフッ化カルシウム
を沈殿させた水は、凝集槽に移送して凝集剤を添加し、
フッ化カルシウムの沈殿を凝集させることが好ましい。
フッ素吸着体としては、例えば、セリウム、ハフニウ
ム、チタン、ジルコニウム、鉄、アルミニウム、ランタ
ニドなどのフッ素イオンと錯化合物を形成する金属イオ
ンを吸着したフッ素吸着樹脂や、活性炭、活性アルミ
ナ、含水酸化チタン、ゼオライト、マグネシアなどの吸
着剤などを挙げることができる。本発明方法において、
高濃度のフッ化アンモニウム含有排水であってその発生
量が少ない場合は、放散塔からの流出水をそのまま廃棄
物として処理することができ、あるいは、流出水を蒸発
して減容化し、廃棄物として処理することもできる。
である。フッ化アンモニウム含有排水をpH計１を備えた
pH調整槽２へ送り、アルカリ剤を添加して所定のアルカ
リ条件に調整する。アルカリ条件となったフッ化アンモ
ニウム含有排水を、ポンプ３により送り出し、熱交換器
４において放散塔５の流出水と熱交換して余熱を回収し
たのち、放散塔の塔頂の液分散器６に供給する。放散塔
の下部には、キャリアガスとしての空気と加熱用の蒸気
を供給し、流下する排水と向流に接触させる。アンモニ
アが気相に移行して除去された処理水は、塔底よりポン
プ７により送り出し、熱交換器４を経由して、フッ素処
理工程に送られる。放散塔の塔頂より流出する排ガス
は、触媒反応器８においてアンモニア分解触媒と接触さ
せ、含有されるアンモニアを酸化分解し、無害な処理ガ
スとして放出する。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ フッ化水素約１重量％とフッ化アンモニウム約１重量％
を含有するpH３の半導体製造工程排水の処理を行った。
この排水のフッ素の含有量は１５,０００mg／Ｌであ
り、アンモニア性窒素の含有量は３,８５０mg／Ｌであ
った。この排水５００mLを三つ口フラスコにとり、水酸
化ナトリウム水溶液を添加してpHを１２.０に調整し、
７５℃に加温し、３Ｌ／minの流量で空気を吹き込んで
２ｈ曝気した。曝気処理後の水のpHは１１.２であり、
アンモニア性窒素濃度は１５mg／Ｌであり、フッ素濃度
は１５,０００mg／Ｌであった。捕集した曝気排ガス３
６０Ｌは、アンモニア０.８６容量％を含有していた。
この曝気排ガスを４００℃に加熱して、チタニア系触媒
１５０mLを充填した触媒反応器に流量３.１Ｌ／minで送
り込んだ。触媒反応器から流出する処理ガス中のアンモ
ニア濃度は２０ppm（容量比）であり、ＮＯx濃度は５pp
m（容量比）であった。曝気終了後の水を、平均粒径０.
３２mmの炭酸カルシウム５０ｇを充填したカラムを３塔
直列に連結した炭酸カルシウム充填塔に、流速０.１Ｌ
／ｈで通水した。炭酸カルシウム充填塔から流出する処
理水のフッ素濃度は、１,５００mg／Ｌであった。 比較例１ 実施例１と同じ半導体洗浄剤工程排水に、水酸化ナトリ
ウム水溶液を添加してpHを７.３に調整した以外は、実
施例１と同じ条件で曝気を行った。曝気処理後の水のpH
は７.２であり、アンモニア性窒素濃度は３,１００mg／
Ｌであり、フッ素濃度は１５,０００mg／Ｌであった。
実施例１及び比較例１の結果を、第１表に示す。
を発生させることなく、小規模な装置を用いて効果的に
フッ化アンモニウム含有排水中のアンモニア性窒素を除
去することができる。
る。
Claims (3)
- 【請求項１】フッ化アンモニウム含有排水を、アルカリ
性条件下に放散塔で放散処理し、放散塔から排出される
排ガスを、アンモニア分解触媒と接触させることを特徴
とするフッ化アンモニウム含有排水の処理方法。 - 【請求項２】放散塔において加温下に放散処理するとと
もに、放散塔へ供給するフッ化アンモニウム含有排水に
アルカリ剤を添加したのち、放散塔からの流出水と熱交
換する請求項１記載のフッ化アンモニウム含有排水の処
理方法。 - 【請求項３】フッ化アンモニウム含有排水のpH調整手
段、放散塔及びアンモニア分解触媒反応器を有すること
を特徴とするフッ化アンモニウム含有排水の処理装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002086942A JP3912157B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | フッ化アンモニウム含有排水の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002086942A JP3912157B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | フッ化アンモニウム含有排水の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|---|
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| CN103449591A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-18 | 中山大学 | 一种高浓度氨氮废水处理装置 |
| CN114436459A (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-06 | 伊斯拓通用设备江苏有限公司 | 氟化铵生产工艺排放废水的处理方法 |
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- 2002-03-26 JP JP2002086942A patent/JP3912157B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN103449591B (zh) * | 2013-08-19 | 2015-06-10 | 中山大学 | 一种高浓度氨氮废水处理装置 |
| CN114436459A (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-06 | 伊斯拓通用设备江苏有限公司 | 氟化铵生产工艺排放废水的处理方法 |
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