JP2003300072A - 研磨排水の処理方法 - Google Patents
研磨排水の処理方法Info
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- JP2003300072A JP2003300072A JP2002106649A JP2002106649A JP2003300072A JP 2003300072 A JP2003300072 A JP 2003300072A JP 2002106649 A JP2002106649 A JP 2002106649A JP 2002106649 A JP2002106649 A JP 2002106649A JP 2003300072 A JP2003300072 A JP 2003300072A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】膜面積を少なくする事が出来、イニシャルコス
ト、ランニングコスト、設置面積を小さくする事が可能
な研磨排水の処理方法を提供する。 【解決手段】研磨排水をクロスフロー濾過で処理するに
あたり、膜１の濾液側の透過流速を定流速で濾過する研
磨排水の処理方法において、膜１を多段に構成し、研磨
排水を各膜１に順次通過させることにより、再利用する
透過液と廃棄する濃縮液とに分離して処理する。
ト、ランニングコスト、設置面積を小さくする事が可能
な研磨排水の処理方法を提供する。 【解決手段】研磨排水をクロスフロー濾過で処理するに
あたり、膜１の濾液側の透過流速を定流速で濾過する研
磨排水の処理方法において、膜１を多段に構成し、研磨
排水を各膜１に順次通過させることにより、再利用する
透過液と廃棄する濃縮液とに分離して処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン研磨排水
（ダイサー排水、バックグラインダー排水、ポリッシン
グ排水）やＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）
排水（酸化膜系ＣＭＰ排水、メタル系ＣＭＰ排水（Ｗ、
Ａｌ、Ｃｕ配線））などの研磨排水の処理方法に関する
ものである。
（ダイサー排水、バックグラインダー排水、ポリッシン
グ排水）やＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）
排水（酸化膜系ＣＭＰ排水、メタル系ＣＭＰ排水（Ｗ、
Ａｌ、Ｃｕ配線））などの研磨排水の処理方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、研磨排水をセラミック膜などの膜
を利用して処理する場合、定圧濾過で行うのが一般的だ
った。しかし、この方法では、濾過が進み循環液中の懸
濁物質濃度（ＳＳ濃度）が経時的に上昇し、透過流速が
低下するため、処理が追いつかなくなり、その都度膜の
洗浄を行う必要が生じていた。ダイサー排水、バックグ
ラインダー排水、ポリッシング排水及びＣＭＰ排水など
は、ダイサー、バックグラインダー、ポリッシャー及び
ＣＭＰ装置自身が連続稼動しており、排水は絶えず排出
されている。そのため、製造工程を停止させることなく
排水処理を行うには、膜を洗浄している期間中は膜処理
の前段に予備タンクを設けて一旦排水を貯留するか、又
は、更に同規模の膜処理装置が必要となっていた。
を利用して処理する場合、定圧濾過で行うのが一般的だ
った。しかし、この方法では、濾過が進み循環液中の懸
濁物質濃度（ＳＳ濃度）が経時的に上昇し、透過流速が
低下するため、処理が追いつかなくなり、その都度膜の
洗浄を行う必要が生じていた。ダイサー排水、バックグ
ラインダー排水、ポリッシング排水及びＣＭＰ排水など
は、ダイサー、バックグラインダー、ポリッシャー及び
ＣＭＰ装置自身が連続稼動しており、排水は絶えず排出
されている。そのため、製造工程を停止させることなく
排水処理を行うには、膜を洗浄している期間中は膜処理
の前段に予備タンクを設けて一旦排水を貯留するか、又
は、更に同規模の膜処理装置が必要となっていた。
【０００３】上述した問題を解決するための処理方法と
して、セラミック膜の濾液側の透過流速を定流速で濾過
する方法が、本発明者の発表による「ＣＭＰ排水処理技
術」、電子材料、Ｖｏｌ．３８、Ｎｏ．８、１９９９年
８月において提案されている。この方法では、定速で濾
過を行うため、透過流速は常に一定流量になるように透
過液側にて流量調整を行い、更に濃縮液を定量的に排出
して処理装置内のＳＳ濃度を絶えず一定濃度にしてい
る。透過流速は、濃縮液のＳＳ濃度と透過流速の関係か
ら、目標とする循環液のＳＳ濃度を決めたら、それに対
する透過流速が判る。設計では、それに対し透過流速以
下の流速で透過させるようにする事により、安全率を得
る事が出来、又、処理装置内を一定濃度に保つ事によ
り、洗浄間隔も伸ばす事が出来る。本方法を用いる事
で、従来の定圧濾過では最短１回／日であった洗浄頻度
が、１回／３ヶ月〜１回／年以上と伸ばす事が出来るよ
うになった。
して、セラミック膜の濾液側の透過流速を定流速で濾過
する方法が、本発明者の発表による「ＣＭＰ排水処理技
術」、電子材料、Ｖｏｌ．３８、Ｎｏ．８、１９９９年
８月において提案されている。この方法では、定速で濾
過を行うため、透過流速は常に一定流量になるように透
過液側にて流量調整を行い、更に濃縮液を定量的に排出
して処理装置内のＳＳ濃度を絶えず一定濃度にしてい
る。透過流速は、濃縮液のＳＳ濃度と透過流速の関係か
ら、目標とする循環液のＳＳ濃度を決めたら、それに対
する透過流速が判る。設計では、それに対し透過流速以
下の流速で透過させるようにする事により、安全率を得
る事が出来、又、処理装置内を一定濃度に保つ事によ
り、洗浄間隔も伸ばす事が出来る。本方法を用いる事
で、従来の定圧濾過では最短１回／日であった洗浄頻度
が、１回／３ヶ月〜１回／年以上と伸ばす事が出来るよ
うになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た処理方法では、定速濾過で処理する場合、最終の濃縮
液のＳＳ濃度に対する透過を用いて設計を行う。研磨排
水では、透過流速はＳＳ濃度に対し、その濃度が高いほ
ど透過流速は低くなり、ＳＳ濃度を片対数とした場合、
直線的に低下する。この場合、最終的なＳＳ濃度のみで
設計を行うと、洗浄間隔は長く伸ばせる反面、低い透過
流速で設計を行うため、膜面積が大きくなる問題があっ
た。
た処理方法では、定速濾過で処理する場合、最終の濃縮
液のＳＳ濃度に対する透過を用いて設計を行う。研磨排
水では、透過流速はＳＳ濃度に対し、その濃度が高いほ
ど透過流速は低くなり、ＳＳ濃度を片対数とした場合、
直線的に低下する。この場合、最終的なＳＳ濃度のみで
設計を行うと、洗浄間隔は長く伸ばせる反面、低い透過
流速で設計を行うため、膜面積が大きくなる問題があっ
た。
【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
膜面積を少なくする事が出来、イニシャルコスト、ラン
ニングコスト、設置面積を小さくする事が可能な研磨排
水の処理方法を提供しようとするものである。
膜面積を少なくする事が出来、イニシャルコスト、ラン
ニングコスト、設置面積を小さくする事が可能な研磨排
水の処理方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨排水の処理
方法は、研磨排水をクロスフロー濾過で処理するにあた
り、膜の濾液側の透過流速を定流速で濾過する研磨排水
の処理方法において、膜を多段に構成し、研磨排水を各
膜に順次通過させることにより、再利用する透過液と廃
棄する濃縮液とに分離して処理することを特徴とするも
のである。
方法は、研磨排水をクロスフロー濾過で処理するにあた
り、膜の濾液側の透過流速を定流速で濾過する研磨排水
の処理方法において、膜を多段に構成し、研磨排水を各
膜に順次通過させることにより、再利用する透過液と廃
棄する濃縮液とに分離して処理することを特徴とするも
のである。
【０００７】本発明では、定流速のクロスフロー濾過に
おいて、膜を多段に構成し、研磨排水を各膜に順次通過
させることで、膜面積を少なくする事が出来、イニシャ
ルコスト、ランニングコスト、設置面積を小さくする事
ができる。
おいて、膜を多段に構成し、研磨排水を各膜に順次通過
させることで、膜面積を少なくする事が出来、イニシャ
ルコスト、ランニングコスト、設置面積を小さくする事
ができる。
【０００８】本発明の好適な具体例としては、各膜を透
過した透過液の流速を定流量弁または流量計と制御弁と
の組み合わせで一定の速度に制御すること、および、各
膜の内部を通過した濃縮液の一部を次段の膜に供給する
とともに残りの濃縮液を自段の原液に混合することでク
ロスフロー濾過を行うことがある。いずれの場合も本発
明をより効果的かつ具体的に実行することができる。
過した透過液の流速を定流量弁または流量計と制御弁と
の組み合わせで一定の速度に制御すること、および、各
膜の内部を通過した濃縮液の一部を次段の膜に供給する
とともに残りの濃縮液を自段の原液に混合することでク
ロスフロー濾過を行うことがある。いずれの場合も本発
明をより効果的かつ具体的に実行することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の研磨排水の処理方
法を説明するための図である。図１に示す例では、セラ
ミック膜を複数個一体に構成した膜モジュール１をｎ段
で構成している。各段の膜モジュール１に原液を循環ポ
ンプ２により通過させ、クロスフロー濾過により透過液
と濃縮液とを得ている。各膜モジュール１の濾過側の透
過流速を定流速とするため、各膜モジュール１の濾過側
に制御弁３と流量計４とを設け、透過流速の制御を行っ
ている。また、ｎ段目の濃縮液側の最終的な濃縮液の取
り出し量を制御するため、ｎ段目の膜モジュール１の濃
縮側にも制御弁５と流量計６とを設けている。制御弁
３、５および流量計４、６の代わりに定流量バルブを利
用することもできる。７は原液を装置に供給する昇圧ポ
ンプである。得られた透過液は純水製造の原水として再
利用し、濃縮液は外部へ排出する。
法を説明するための図である。図１に示す例では、セラ
ミック膜を複数個一体に構成した膜モジュール１をｎ段
で構成している。各段の膜モジュール１に原液を循環ポ
ンプ２により通過させ、クロスフロー濾過により透過液
と濃縮液とを得ている。各膜モジュール１の濾過側の透
過流速を定流速とするため、各膜モジュール１の濾過側
に制御弁３と流量計４とを設け、透過流速の制御を行っ
ている。また、ｎ段目の濃縮液側の最終的な濃縮液の取
り出し量を制御するため、ｎ段目の膜モジュール１の濃
縮側にも制御弁５と流量計６とを設けている。制御弁
３、５および流量計４、６の代わりに定流量バルブを利
用することもできる。７は原液を装置に供給する昇圧ポ
ンプである。得られた透過液は純水製造の原水として再
利用し、濃縮液は外部へ排出する。
【００１０】図１に示す例のように、定速濾過との組み
合わせにおいて多段で処理する場合、最終段（ｎ段）の
濃縮液排出量は、目標回収率により決まり、連続又は断
続的に定量で排出させる。更に、透過流速も定速濾過で
決定されるので、ｎ−１段からｎ段への供給量は定量的
となる。すなわち、ｎ−１段においては、定量的に濃縮
液が排出される事になる。ｎ段と同様にｎ−１段におい
ても透過流速は定速で行うため、ｎ−２段からｎ−１段
への供給液量は定量的となる。これを繰り返すと、１段
目でもｎ段目同様定量的に濃縮液が２段目へ送られ、透
過液も定流量で処理される。
合わせにおいて多段で処理する場合、最終段（ｎ段）の
濃縮液排出量は、目標回収率により決まり、連続又は断
続的に定量で排出させる。更に、透過流速も定速濾過で
決定されるので、ｎ−１段からｎ段への供給量は定量的
となる。すなわち、ｎ−１段においては、定量的に濃縮
液が排出される事になる。ｎ段と同様にｎ−１段におい
ても透過流速は定速で行うため、ｎ−２段からｎ−１段
への供給液量は定量的となる。これを繰り返すと、１段
目でもｎ段目同様定量的に濃縮液が２段目へ送られ、透
過液も定流量で処理される。
【００１１】１段のみで濾過を行った場合は、高いＳＳ
濃度における透過流速で設計を行うため、膜面積が大き
くなる。１段目、２段目、…、ｎ段目へ排水が送られる
毎にＳＳ濃度は上昇していく。すなわち、１段目ではＳ
Ｓ濃度が低いため、透過流速を大きく取ることが出来、
２段目では１段目よりもＳＳ濃度が高くなるため、透過
流速が１段目よりは低くなる。これらを繰り返す事で、
多段では、高いＳＳ濃度における透過流速のみで設計す
る必要が無くなり、低いＳＳ濃度における透過流速でも
設計する事が出来るため、膜面積を小さくする事が可能
となる。通常は、２段ないし３段程度の段数で濾過を行
うが、実機導入後計画変更が起き、更に回収率を増やす
とともに濃縮液量を低減させたい場合、既設装置に更に
膜モジュールユニットを追加する事で処理する事が可能
となる。
濃度における透過流速で設計を行うため、膜面積が大き
くなる。１段目、２段目、…、ｎ段目へ排水が送られる
毎にＳＳ濃度は上昇していく。すなわち、１段目ではＳ
Ｓ濃度が低いため、透過流速を大きく取ることが出来、
２段目では１段目よりもＳＳ濃度が高くなるため、透過
流速が１段目よりは低くなる。これらを繰り返す事で、
多段では、高いＳＳ濃度における透過流速のみで設計す
る必要が無くなり、低いＳＳ濃度における透過流速でも
設計する事が出来るため、膜面積を小さくする事が可能
となる。通常は、２段ないし３段程度の段数で濾過を行
うが、実機導入後計画変更が起き、更に回収率を増やす
とともに濃縮液量を低減させたい場合、既設装置に更に
膜モジュールユニットを追加する事で処理する事が可能
となる。
【００１２】図１に示すように、原液の流量をＱ０、濃
度をＣ０とし、透過液の１段目の流量をＱｐ１、濃度を
Ｃｐ１とするとともに、最終のｎ段目の流量をＱ ｐｎ、
濃度をＣｐｎとし、更に、ｎ段目の濃縮液の流量をＱ
ｃｎ、濃度をＣｃｎとしたときの、物質収支は以下の式
のようになる。ここで、Ｑ０は流量収支と、Ｑ０Ｃ０は
重量収支を示している。 Ｑ０＝Ｑｃｎ＋Ｑｐ１＋Ｑｐ２＋‥‥＋Ｑｐｎ−１＋Ｑ
ｐｎＱ０Ｃ０＝ＱｃｎＣｃｎ＋Ｑｐ１Ｃｐ１＋Ｑｐ２Ｃ
ｐ２＋‥＋Ｑｐｎ−１Ｃｐ ｎ−１＋ＱｐｎＣｐｎ
度をＣ０とし、透過液の１段目の流量をＱｐ１、濃度を
Ｃｐ１とするとともに、最終のｎ段目の流量をＱ ｐｎ、
濃度をＣｐｎとし、更に、ｎ段目の濃縮液の流量をＱ
ｃｎ、濃度をＣｃｎとしたときの、物質収支は以下の式
のようになる。ここで、Ｑ０は流量収支と、Ｑ０Ｃ０は
重量収支を示している。 Ｑ０＝Ｑｃｎ＋Ｑｐ１＋Ｑｐ２＋‥‥＋Ｑｐｎ−１＋Ｑ
ｐｎＱ０Ｃ０＝ＱｃｎＣｃｎ＋Ｑｐ１Ｃｐ１＋Ｑｐ２Ｃ
ｐ２＋‥＋Ｑｐｎ−１Ｃｐ ｎ−１＋ＱｐｎＣｐｎ
【００１３】図２は本発明の研磨排水の処理方法を２段
の膜モジュールで実行する装置の一例の構成を示す図で
ある。図１に示す例において、図１に示す例と同一の部
材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に
示す例では、装置として構成するため、装置の上流側に
原液タンク１１を設けるとともに、透過液を貯留する透
過液タンク１２を設け、その一部を逆洗／送液ポンプ１
３により逆洗または再利用のため膜モジュール１または
外部へ送ることができるよう構成している。
の膜モジュールで実行する装置の一例の構成を示す図で
ある。図１に示す例において、図１に示す例と同一の部
材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に
示す例では、装置として構成するため、装置の上流側に
原液タンク１１を設けるとともに、透過液を貯留する透
過液タンク１２を設け、その一部を逆洗／送液ポンプ１
３により逆洗または再利用のため膜モジュール１または
外部へ送ることができるよう構成している。
【００１４】次に、図２に示す本発明の処理方法に係る
２段構成の装置と従来の処理方法に係る１段構成の装置
との比較で、本発明の研磨排水の処理方法においてどの
程度膜面積（使用する膜モジュールの数）を少なくする
ことが出来るかについて説明する。
２段構成の装置と従来の処理方法に係る１段構成の装置
との比較で、本発明の研磨排水の処理方法においてどの
程度膜面積（使用する膜モジュールの数）を少なくする
ことが出来るかについて説明する。
【００１５】例えば、ある半導体工場から排出される２
００ｍ３／日の排出量で原液のＳＳ濃度が１５００ｍｇ
／ｌで９０％回収を行いたい場合、１段のみの濃縮濾過
では、設計は９０％回収を行う事から濃縮液のＳＳ濃度
は１５００×１００／（１００−９０）＝１５０００ｍ
ｇ／ｌとなる。この時の予備テスト時における透過流速
は、１段で定圧濾過の場合のＳＳ濃度と透過流速との関
係を表す図３から１６０ｌ／ｍ２ｈとなる。設計は、予
備テスト時に対して安全率３０から５０％を考慮した透
過流速で行うため、この範囲に入る膜面積を計算すると
７８ｍ２となり、出願人は「セフィルト（商標名）」と
して販売している膜モジュール１１本組みを用いた場
合、１５基必要となる。
００ｍ３／日の排出量で原液のＳＳ濃度が１５００ｍｇ
／ｌで９０％回収を行いたい場合、１段のみの濃縮濾過
では、設計は９０％回収を行う事から濃縮液のＳＳ濃度
は１５００×１００／（１００−９０）＝１５０００ｍ
ｇ／ｌとなる。この時の予備テスト時における透過流速
は、１段で定圧濾過の場合のＳＳ濃度と透過流速との関
係を表す図３から１６０ｌ／ｍ２ｈとなる。設計は、予
備テスト時に対して安全率３０から５０％を考慮した透
過流速で行うため、この範囲に入る膜面積を計算すると
７８ｍ２となり、出願人は「セフィルト（商標名）」と
して販売している膜モジュール１１本組みを用いた場
合、１５基必要となる。
【００１６】一方、２段で濃縮濾過を行う場合、１段目
では２．４倍まで、２段目で２．４倍から１０倍まで濃
縮を行うと、各段におけるマスバランスは、１段目で
は、供給液量が２００ｍ３／日、透過液量が１１７ｍ３
／日、濃縮液（２段目への供給液量）が８３ｍ３／日と
なり、２段目では、透過液量が６３ｍ３／日、濃縮液量
が２０ｍ３／日となる。又、各段における濃縮液のＳＳ
濃度は１段目で３６００ｍｇ／ｌ、２段目で１５０００
ｍｇ／ｌとなる。
では２．４倍まで、２段目で２．４倍から１０倍まで濃
縮を行うと、各段におけるマスバランスは、１段目で
は、供給液量が２００ｍ３／日、透過液量が１１７ｍ３
／日、濃縮液（２段目への供給液量）が８３ｍ３／日と
なり、２段目では、透過液量が６３ｍ３／日、濃縮液量
が２０ｍ３／日となる。又、各段における濃縮液のＳＳ
濃度は１段目で３６００ｍｇ／ｌ、２段目で１５０００
ｍｇ／ｌとなる。
【００１７】この２段で濃縮濾過を行う場合の設計モジ
ュール数を、安全率を考慮して算出すると、１段目では
１１本組みモジュールが６基、２段目では１１本組みモ
ジュールが５基となり、トータルで１１基のモジュール
で済む。よって、１段のみの場合に比較して２段にした
場合では、必要モジュール数を２７％低減させる事が出
来る。この事より、イニシャルコストも、膜交換にかか
るランニングコストも、さらには、設置面積も低減する
事が可能となる。
ュール数を、安全率を考慮して算出すると、１段目では
１１本組みモジュールが６基、２段目では１１本組みモ
ジュールが５基となり、トータルで１１基のモジュール
で済む。よって、１段のみの場合に比較して２段にした
場合では、必要モジュール数を２７％低減させる事が出
来る。この事より、イニシャルコストも、膜交換にかか
るランニングコストも、さらには、設置面積も低減する
事が可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、定流速のクロスフロー濾過において、膜を多
段に構成し、研磨排水を各膜に順次通過させているた
め、膜面積を少なくする事が出来、イニシャルコスト、
ランニングコスト、設置面積を小さくする事ができる。
によれば、定流速のクロスフロー濾過において、膜を多
段に構成し、研磨排水を各膜に順次通過させているた
め、膜面積を少なくする事が出来、イニシャルコスト、
ランニングコスト、設置面積を小さくする事ができる。
【図１】本発明の研磨排水の処理方法を説明するための
図である。
図である。
【図２】本発明の研磨排水の処理方法を２段の膜モジュ
ールで実行する装置の一例の構成を示す図である。
ールで実行する装置の一例の構成を示す図である。
【図３】１段で定圧濾過の場合のＳＳ濃度と透過流速と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１ 膜モジュール、２ 循環ポンプ、３、５ 制御弁、
４、６ 流量計、７ 昇圧ポンプ、１１ 原液タンク、
１２ 透過液タンク、１３ 逆洗／送液ポンプ
４、６ 流量計、７ 昇圧ポンプ、１１ 原液タンク、
１２ 透過液タンク、１３ 逆洗／送液ポンプ
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG17
4D006 GA06 KA53 KA54 KA56 KA63
KA66 KE03P KE03Q KE06Q
KE22Q MB02 MC18 MC18X
MC54 MC54X PA01 PB02
PB15 PB22 PC01
Claims (3)
- 【請求項１】研磨排水をクロスフロー濾過で処理するに
あたり、膜の濾液側の透過流速を定流速で濾過する研磨
排水の処理方法において、膜を多段に構成し、研磨排水
を各膜に順次通過させることにより、再利用する透過液
と廃棄する濃縮液とに分離して処理することを特徴とす
る研磨排水の処理方法。 - 【請求項２】各膜を透過した透過液の流速を定流量弁ま
たは流量計と制御弁との組み合わせで一定の速度に制御
する請求項１記載の研磨排水の処理方法。 - 【請求項３】各膜の内部を通過した濃縮液の一部を次段
の膜に供給するとともに残りの濃縮液を自段の原液に混
合することでクロスフロー濾過を行う請求項１または２
記載の研磨排水の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002106649A JP2003300072A (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 研磨排水の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002106649A JP2003300072A (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 研磨排水の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003300072A true JP2003300072A (ja) | 2003-10-21 |
Family
ID=29390907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002106649A Pending JP2003300072A (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 研磨排水の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003300072A (ja) |
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