JP2014233684A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコン屑等の被除去物を含む被処理水を処理する際のフラックスが大きく、且つ、高いレベルで被処理水を脱水することを可能とする濾過装置を提供する。
【解決手段】本発明の濾過装置１０では、処理タンク１４に貯留された被処理水３４に、セラミック等の硬質材料から成る濾過膜１６を浸漬している。また、この濾過膜１６の内部空間にポンプ２４で所定の吸引圧を加えることで、濾過膜１６で被処理水３４を濾過しつつ、濾過膜１６の濾過面１６Ａに被除去物から成る堆積層３２を積層している。更に、濾過水の流量が低減したら、濾過膜１６に加圧を加えて、堆積層３２を濾過膜から離脱させて処理タンク１４の下方に沈殿させている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコン屑等の被除去物を含む水からなる被処理水の濾過および脱水を行う濾過装置に関する。

半導体製造工程では、水を使用しつつ半導体を研削加工する工程が含まれ、この工程では半導体屑を含む水からなる排水が大量に排出される。

例えば、シリコンインゴットをスライスして半導体ウェハを切り出す工程、半導体ウェハをバックグラインドする工程、半導体ウェハを各素子にダイシングする工程等では、ダイシングブレードの温度上昇を抑制するために水が用いられる。具体的には、半導体ウェハの上面に純水の流れを作り、放水用のノズルからダイシングブレードに純水を噴射している。この結果、切削されたシリコン屑を含む水（排水）が大量に排出される。

図８を参照して、このように発生した排水の浄化処理を行う装置の一例を説明する。ダイシング時に発生する排水は、原水タンク１０１に集められ、ポンプ１０２で濾過装置１０３に送られる。濾過装置１０３には、セラミック系や有機物系のフィルタＦが装着されているので、濾過された水は、配管１０４を介して回収水タンク１０５に送られ、再利用される。

一方、濾過装置１０３は、フィルタＦに目詰まりが発生するため、定期的に洗浄が施される。例えば、原水タンク１０１側のバルブＢ１を閉め、バルブＢ３とバルブＢ２が開けられ、回収水タンク１０５の水で、フィルタＦが逆洗浄される。これにより発生した高濃度のシリコン屑が混入された排水は、原水タンク１０１に戻される。濃縮水タンク１０６の濃縮水は、ポンプ１０８を介して遠心分離器１０９へ輸送され、遠心分離器１０９により汚泥（スラッジ）と分離液に分離される。シリコン屑から成る汚泥は、汚泥回収タンク１１０に集められ、分離液は分離液タンク１１１に集められる。更に分離液が集められた分離液タンク１１１の排水は、ポンプ１１２を介して原水タンク１０１に輸送される。

上記した排水の処理方法として、排水に含まれる被除去物から成る自己形成フィルタで濾過を行う濾過方法が提案されている（下記特許文献１）。この文献の図１および〔００４６〕−〔００６３〕等を参照すると、樹脂材料から成る第１のフィルタ膜１０の表面に、堆積したシリコン屑から成る第２のフィルタ膜１３が生成され、この第２のフィルタ膜１３を用いて濾過処理が行われていた。更に、図９および〔００９６〕を参照して、原水タンク５０の内部にて、濾過装置５３の下方に気泡発生装置５４を配置し、濾過装置５３が濾過を行なっている間は、気泡発生装置５４が濾過装置５３に向かって気泡を発生させている。この濾過装置を採用することにより、自己形成膜である第２のフィルタ膜の目詰りが防止され、シリコン屑等を含む排水の濾過を、長期間に渡り連続して行うことが可能となった。

特許第３２９１４８７号公報

しかしながら、上記した濾過装置であっても、次のような課題が存在していた。

上記特許文献に記載された発明では、濾過装置として樹脂から成る樹脂膜を採用しており、この樹脂膜は機械的強度が大きくないので、逆洗を行うために濾過膜の内部空間に圧力を加えることが出来ない問題があった。更にまた、上記発明では、タンク内でシリコン屑が濃縮される被処理水を再利用することが可能ではある。しかしながら、被処理水にシリコン屑が含まれる濃度が十分でなく、更にフラックスが十分でない問題があった。

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シリコン屑等の被除去物を含む被処理水を処理する際のフラックスが大きく、且つ、高いレベルで被処理水を脱水することを可能とする濾過装置を提供することに有る。

本発明の濾過装置は、被除去物を含む水である被処理水が貯留されるタンクと、前記被除去物よりも小さい濾過孔と、前記濾過孔と連通する内部空間とを有し、前記被処理水に浸漬されるセラミック濾過膜と、パイプを経由して前記セラミック濾過膜の前記内部空間と連通し、前記内部空間に吸引圧を与える吸引手段と、前記パイプを経由して前記セラミック濾過膜の内部空間と連通し、前記内部空間に加圧を与える加圧手段と、を備え、前記被処理水を濾過する際には、前記吸引手段で前記セラミック濾過膜に吸引圧を与えることで、前記セラミック濾過膜により濾過された濾過水を前記タンクから取り出し、前記セラミック濾過膜が有する濾過面の全体に前記被除去物から成る堆積層を積層させて脱水し、前記濾過水の流量が低減したら、前記吸引手段による吸引を解除した後に、前記加圧手段で前記セラミック濾過膜の前記内部空間に加圧を与えることで、前記堆積層を前記濾過面から離脱させて前記タンクの下部に下降させることを特徴とする。

本発明によれば、機械的強度の高いセラミック濾過膜を採用したので、濾過膜の内部空間に比較的高い加圧を与えることができる。よって、この加圧により、濾過膜に堆積した被除去物から成る堆積層を、濾過膜から容易に離脱させてタンク内部に下降させることができる。

本発明の濾過装置を全体的に示す図である。 本発明の濾過装置を示す図であり、（Ａ）は濾過膜を示す斜視図であり、（Ｂ）は濾過面を示す断面図であり、（Ｃ）は濾過工程での濾過膜の状態を示す断面図であり、（Ｄ）は堆積層を離脱させる工程を示す断面図である。 本発明の濾過装置を用いて被処理水の濾過脱水処理を行う方法を示すフローチャートである。 本発明の濾過装置で濾過処理される被除去物の粒径分布を示すグラフである。 本発明の濾過装置を説明する図であり、（Ａ）は本発明の濾過装置で被除去物を濾過した際のフラックスと吸引圧との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）を部分的に拡大して示すグラフである。 本発明の濾過装置を説明する図であり、（Ａ）および（Ｂ）は濾過時間、フラックおよび処理水濃度の関係を示すグラフである。 本発明の濾過装置を説明する図であり、他の形態の濾過装置を示す図である。 背景技術に係る濾過装置を示す図である。

図１を参照して、本形態に係る濾過装置１０の構成を説明する。

本発明の濾過装置１０は、被処理水３４が貯留される処理タンク１４と、被処理水３４に浸漬された濾過膜１６と、被処理水３４を濾過するために濾過膜１６に吸引圧を加えるポンプ２４と、逆洗に用いられる濾過水が一時的に貯留される逆洗水タンク２３と、これらを相互に連通させるパイプとを主要に備えている。ここで、ポンプ２４は、濾過のために濾過膜１６に対して吸引圧を与える吸引手段として機能するだけではなく、濾過膜１６を逆洗するために濾過膜１６に対して、加圧を加える加圧手段としても機能している。

尚、この図では各タンク等を連通するパイプを太い実線で示しており、濾過時での流体の経路を白抜きの矢印で示しており、逆洗時での流体の経路をハッチング付きの矢印にて示している。

濾過装置１０の主な機能は、導入された被処理水３４を濾過膜１６で濾過して濾過水３６を取り出し、処理タンク１４の下部に沈殿して脱水された被除去物を回収することにある。本形態の濾過装置１０を採用することにより、背景技術よりも多くのフラックスが得られ、処理タンク１４の内部で被除去物の濃度を極めて高めて脱水処理を行うことが可能となる。

本形態で処理される被処理水に含まれる被除去物は、例えば、半導体製造工程にて、インゴットから半導体ウェハを切り出す工程、半導体ウェハをバックグラウンドする工程、半導体ウェハをチップに分割する工程等で発生するシリコン研削屑である。しかしながら、被除去物は、シリコン以外の他の物質でも良い。例えば、被除去物として、シリコン以外の半導体、インジウム、セリア、アルミナ、ゼオライト、金属粉または金属水酸化物が採用されても良い。

排水タンク１２は、このような被除去物を含む被処理水が暫定的に貯留されるタンクである。排水タンク１２に貯留された被処理水はポンプ２２の駆動力を用いて所定量が処理タンク１４に導入される。

処理タンク１４は、ステンレス等から成る金属製の容器であり、濾過される被処理水３４を収納する役割を有する。被処理水３４の濾過、濃縮、脱水は処理タンク１４で行われる。処理タンク１４の下部の側壁は、下方が狭まる漏斗形状を構成する傾斜面となっている。これにより、濾過処理により濃縮および脱水された堆積層が、この傾斜面に沿って移動することで、処理タンク１４の底部中央付近に集合し、被除去物からなる堆積物の回収処理が容易となる。

濾過膜１６は、硬質材料から成る平膜の硬質濾過膜であり、処理タンク１４に収納された被処理水３４に浸漬されている。ここで、濾過膜１６は、実質的に濾過を行う濾過面が被処理水３４に浸漬される状態となっている。濾過膜１６の内部空間は、パイプを経由してポンプ２４と連通しており、ポンプ２４が濾過膜１６の内部空間に所定の吸引圧を加える事で、濾過膜１６により被処理水３４が濾過される。これにより、濾過された被処理水３４である濾過水が処理タンク１４から取り出される。

濾過膜１６の材料としては、濾過膜１６を逆洗する際に与えられる圧力に耐えられる強度を備えたものが採用される。具体的には、セラミックが濾過膜１６の材料として採用される。上記した背景技術では、濾過膜の濾過面に付着した自己形成膜で被除去物を濾過したが、本形態では濾過膜１６の濾過面自体で精密濾過を行なっている。また、図では１つのみの濾過膜１６が被処理水３４に浸漬されているが、実際は、所定の間隔で離間された複数の濾過膜１６が被処理水３４に浸漬される。

濃縮水タンク１８は、濾過膜１６の作用により処理タンク１４の底部に沈殿した被除去物を含む濃縮水が貯留されるタンクである。本形態では、濾過膜１６の濾過・脱水作用により処理タンク１４の底部に集合した処理水の濃度が所定以上となったら、ポンプ２６を稼働させて、極めて高濃度に脱水された状態の被処理水を濃縮水タンク１８に導入している。

逆洗水タンク２３は、濾過膜１６で被処理水３４を濾過することで得られた濾過水の一部が暫定的に収納されるタンクである。逆洗水タンク２３に貯留された濾過水は、濾過膜１６を透過する濾過水のフラックスが低減した際に、濾過膜１６を逆洗するために用いられる。ここで、逆洗水タンク２３を不要にして、外部から供給される純水等を逆洗に用いても良い。

符号２８、３０で示すのは圧力計である。圧力計２８は、濾過ステップの際に、濾過膜とタンクとを連通するパイプの内部の圧力を計測している。濾過を行なっている間は、圧力計２８で計測される吸引圧が所定の範囲となるようにポンプ２４の駆動力が調整される。圧力計３０は、逆流の際に、ポンプ２４と濾過膜１６とを連通するパイプの内部の圧力を計測している。圧力計３０で計測される加圧力の値が所定の範囲と成るように、ポンプ２４の駆動力が調整される。

図２を参照して、上記した濾過装置に備えられる濾過膜および濾過・脱水方法を詳述する。図２（Ａ）は濾過膜を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は濾過面を拡大して示す断面図であり、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は濾過膜で濾過を行う工程を示す断面図である。

図２（Ａ）を参照して、平膜状のセラミック濾過膜が濾過膜１６として採用された場合、紙面上にて左右方向に対向する主面が濾過面１６Ａとなる。この濾過面１６Ａの全体に濾過孔１６Ｃが形成されている。また、濾過膜１６の内部には縦方向に細長く直方体形状に伸びる多数の空隙部１６Ｂ（内部空間）が形成されている。これらの空隙部１６Ｂは、濾過膜１６の上端部付近に接続するパイプと連通している。そして、濾過面１６Ａに形成された濾過孔１６Ｃは空隙部１６Ｂと連通している。よって、濾過時には、濾過面１６Ａを透過した被処理水である濾過水が、空隙部１６Ｂを経由してパイプに供給される。一方、逆洗時には、パイプを経由して濾過膜１６に供給された逆洗水が、空隙部１６Ｂを経由して濾過面１６Ａを透過して膜外に放出される。

濾過膜１６で濾過を行う際には、濾過面１６Ａの表面に被除去物が補足され、濾過孔１６Ｃを通過した被処理水が濾過水として濾過膜１６の空隙部１６Ｂに進入する。そして、各空隙部１６Ｂに進入した濾過水は、濾過膜１６の上端に接続するパイプ（不図示）に導入される。

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）にて点線の円で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。この図に示すように、濾過面１６Ａに設けられる濾過孔１６Ｃの幅Ｌ２は、シリコン屑等である被除去物３８の幅Ｌ１よりも短い。よって、濾過膜の濾過面１６Ａにて被処理水３４を濾過すると、殆ど全ての被除去物３８が、濾過面１６Ａの濾過孔１６Ｃを通過すること無く、濾過面１６Ａの表面に付着する。この濾過を進行させることにより、図に示すように、堆積した被除去物３８から成る堆積層３２が濾過面１６Ａの表面に形成される。

図２（Ｃ）を参照して、本形態で濾過膜１６を用いた濾過を進行させると、濾過膜１６の濾過面１６Ａに上記した堆積層３２が堆積する。本形態では、堆積層３２は濾過に寄与する自己形成膜でないものの、堆積層３２が存在する状況であっても濾過処理を続行することは可能である。しかしながら、この堆積層３２がある程度以上の厚さとなると、この堆積層３２により濾過が阻害され、得られるフラックスが低減されてしまう。

図２（Ｄ）を参照して、堆積層３２が濾過を阻害するほど厚くなった場合は、上記した逆洗を行い、濾過膜１６の内部空間に圧力を加え、濾過水の一部である逆洗水を濾過膜１６の内部空間に注入している。これにより、堆積層３２は濾過膜１６の濾過面１６Ａから崩れ落ちるように離脱して沈降する。よって、処理タンク１４の底部付近には沈降した堆積層３２から成る凝縮水が生成される。逆洗が終了したら、フラックスが回復した状態で再び濾過を行う。

上記したように、処理タンク１４の下部の側面は、底部付近で幅が狭くなる漏斗形状を呈している。よって、沈降した堆積層３２は処理タンク１４の底部の中央付近に集合する。従って、処理タンク１４の底部付近には、沈降した堆積層３２から成る極めて高濃度の濃縮水が存在することに成る。

次に、図３に示すフローチャートおよび上記した各図を参照して、本形態の濾過装置を用いた被除去物の濾過・脱水方法を説明する。

先ず、排水タンク１２に、半導体製造工程に含まれるダイシング工程にて発生するシリコン研削屑を含む被処理水（排水）が貯留される（ステップＳ１０）。本形態では、自己形成膜を用いた濾過ではなく、セラミック等なら成る硬質濾過膜自体で濾過を行う。よって、自己形成膜を生成するために被処理水を循環させる準備工程が不要であり、装置を稼働させたら直ちに濾過処理を行える利点がある。

次に、ポンプ２２によりパイプを経由して被処理水３４を処理タンク１４に導入する（ステップＳ１１）。具体的には、処理タンク１４の内部に配置された濾過膜１６の濾過面１６Ａが浸漬される程度まで、排水タンク１２から処理タンク１４に被処理水を導入する。また、濾過を行う次工程に於いても、被処理水は連続して排水タンク１２から処理タンク１４に導入される。

処理タンク１４に収納された被処理水３４は濾過膜１６で濾過される（ステップＳ１２）。具体的には、ポンプ２４で所定の吸引圧を濾過膜１６の内部空間に与えることにより、濾過膜１６の表面で被除去物を補足して濾過水を取り出す。取り出された濾過水３６は、濾過水タンク２０に貯留され、その後に再利用されるか自然界に放出される。このステップでは、バルブＶ１とＶ４が開放されており、これらのバルブが介装されたパイプを経由して濾過水３６は濾過膜１６から濾過水タンク２０まで輸送される。尚、このステップでは、バルブＶ３は閉じられており、バルブＶ２は濾過水を逆洗水タンク２３に貯留可能な程度に開放されている。

本形態では、ポンプ２４から濾過膜１６に与えられる吸引圧を所定の範囲とすることで、濾過水のフラックスを一定以上に確保しつつ、連続して濾過を行うことを可能としている。この吸引圧の範囲は、例えば８５ｋＰａ以上１００ｋＰａ未満である。吸引圧を８５ｋＰａ以上９５ｋＰａ以下とすることにより、フラックスを所定以上に大きくして濾過効率を向上させることができる。また、吸引圧を９０ｋＰａ未満とすることにより、図２（Ｂ）に示す濾過孔１６Ｃが被除去物３８で閉塞してしまうことが抑止される。これにより、吸引圧を所定の範囲とする効果が更に大きくなる。

本形態では、ステップＳ１２の濾過ステップを所定時間経過するまで行なっている（ステップＳ１３のＮＯ）。そして、所定時間が経過したら（ステップＳ１３のＹＥＳ）、濾過処理を停止して（ステップＳ１４）、逆洗を行う（ステップＳ１５）。この理由は、上記した被処理水３４の濾過処理を継続すると、被除去物から成る堆積層が濾過膜１６の濾過面１６Ａに堆積してフラックスが徐々に少なくなるからである。

逆洗では、図１を参照して、ポンプ２４から濾過膜１６に与えている吸引圧を解除し、バルブＶ１およびバルブＶ４を閉める。次に、バルブＶ２とバルブＶ３を開放し、この状態でポンプ２４を稼働させることで、逆洗水タンク２３に貯留された濾過水を、パイプを経由して濾過膜１６の内部空間に導入する。これにより、濾過膜１６の濾過面１６Ａに堆積した被除去物から成る堆積層３２が離脱して処理タンク１４の底部付近に沈殿する。堆積層３２が離脱した後に再び濾過膜１６による濾過を行う（ステップＳ１２）。

この時、ポンプ２４から濾過膜１６に与えられる加圧の圧力は、濾過膜１６の内部空間の圧力が、ポンプ２４が停止している際よりも高くなるように設定される。この圧力は、例えば、２０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下であり、この範囲にすることで、濾過膜に堆積した堆積層３２を濾過膜１６から離脱させて沈降され、更に、逆洗水タンク２３から処理タンク１４に多量の濾過水が流入することが抑制されて被処理水３４の過度な希釈が抑制される。この圧力の更に好適な範囲は４０ｋＰａ以上８０ｋＰａ以下であり、特に好適な範囲は５０ｋＰａ以上７０ｋＰａ以下である。上記の圧力をこのような範囲に限定することで、得られる効果が更に大きくなる。

このような処理に要する時間の一例としては、濾過を行うステップＳ１２の時間は９分５０秒であり、逆洗を行うステップＳ１５の時間は１０秒である。よって、本形態の濾過装置の運転率は９８％であり非常に効率が優れている。

上記した濾過のステップと、逆洗のステップを繰り返すことで、多量の堆積層３２が処理タンク１４の底部付近に沈殿したら、ポンプ２６を稼働させて、処理タンク１４の底部付近に存在する濃縮水を濃縮水タンク１８に移動させる（ステップＳ１６）。濃縮水タンク１８に貯留された濃縮水はシリコン屑等の被除去物を極めて高濃度に含み、脱水された状態である。よって、被除去物を減量された状態で回収することが可能であり、シリコン屑を例えば太陽電池等に再利用するためのコストが低減される。

図４を参照して、上記したシリコン屑は１．００μｍ付近にピークを示す粒子径であり極めて微細なものである。本形態では、上記した構成を有する濾過膜で精密に濾過を行うことで、シリコン屑が微粒子の状態であっても、被処理水から効率よく除去することを可能とする。

図５を参照して、上記した濾過装置を用いて行った実験結果の一例を説明する。図５（Ａ）はフラックスおよび吸引圧の経時変化を示すグラフであり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）で四角の点線で囲む部分を拡大して示す図である。

図５（Ａ）に示すグラフでは、横軸が濾過時間を示し、左側の縦軸がフラックス（流量）を示し、右側の縦軸が吸引圧力を示している。更にこのグラフでは、フラックスを白抜きの円で示し、吸引圧を白抜きの四角で示している。このグラフを参照して、吸引圧力およびフラックスが共に周期的に減少と増加を繰り返している。これらの値が減少する原因は、濾過膜で被処理水を濾過することで、図２（Ｂ）に示すように濾過面１６Ａに堆積層３２が生成されるからである。また、減少した吸引圧力およびフラックスが急激に回復する原因は、図２（Ｄ）に示すように、逆洗により堆積層３２を濾過膜１６から離脱させるからである。

図５（Ｂ）の拡大されたグラフを参照すると、濾過ステップを続行することで堆積層３２が濾過膜に付着することによりフラックスが暫時減少しても、逆洗ステップにて堆積層３２を濾過膜から離脱させることでフラックスを元に戻すことが可能なことが読み取れる。

更にこのグラフでは、上記した特許文献１（背景技術）に記載された濾過装置によるフラックスを点線で示し、本形態の濾過装置によるフラックスの平均値を一点鎖線で示している。グラフからも明らかなように、背景技術でのフラックスは０．４ｍ３／ｍ２／ｄａｙ程度であるのに対し、本形態でのフラックスは１．１ｍ３／ｍ２／ｄａｙ程度であり、本形態でのフラックスは背景技術の２倍以上となっている。

図６のグラフを参照して、本形態の濾過装置を用いて処理タンクの内部で被処理水を濃縮した結果を説明する。図６（Ａ）はフラックスが若干低下するまで濾過を行った結果を示すグラフであり、図６（Ｂ）は濾過膜を交換して再び濾過を続行した結果を示すグラフである。両グラフに於いて、横軸は濾過時間を示し、左側の縦軸はフラックスを示し、右側の縦軸は被除去物のタンク底部付近での濃度を示している。更に、これらのグラフでは、フラックスを白抜きの円で示し、濃度を白抜きの四角で示している。

図６（Ａ）を参照して、上記した濾過ステップと逆洗ステップとを繰り返し行うことにより濾過を行うと、処理タンクの底部付近における被処理水の濃度は徐々に上昇し、濾過時間が１２０分となると濃度は１０万ｍｇ／Ｌ程度に達する。一方、得られる濾過水の量を示すフラックスは時間の経過と共に徐々に低下していき、経過時間が１２０分では、０．５ｍ３／ｍ２／ｄａｙとなる。これは、濾過膜が若干の閉塞を起こしていることを示している。

図６（Ｂ）に濾過膜を新品に交換して濾過を継続させた実験結果を示す。このグラフからも明らかなように、濾過膜の交換によりフラックスは２．０ｍ３／ｍ２／ｄａｙまで回復し、その後、１５０分間連続して濾過装置を稼働させると、濃度は１９万ｍｇ／Ｌに達し、フラックは０．５ｍ３／ｍ２／ｄａｙまで低下する。

このような実験結果から、タンク内部に於ける被除去物の濃度が高くなると、濾過膜の閉塞が若干発生してフラックスが減少するものの、濾過自体は続行することが可能なことが判明した。

ここで、上記した特許文献１に記載された濾過方法（背景技術）と、本形態の濾過方法とでは、基本的な濾過の原理が異なる。

具体的には、背景技術では、濾過膜の表面に堆積した被除去物から成る自己形成膜を生成し、この自己形成膜で被除去物の補足を行なっていた。即ち、実質的に濾過処理を行なっているのは自己形成膜であり、濾過膜はそのための土台の如き機能を有していた。一方、本願発明では、濾過孔１６Ｃを被除去物３８よりも小さくすることで、濾過孔１６Ｃを被除去物３８が実質的に通過せず、濾過膜１６自体で濾過を行なっている。よって、背景技術で必須とされた自己形成膜を生成するための循環工程が不要となるので、濾過装置の運転プロセスが簡単となる。

更に、背景技術と本形態とを比較すると、使用される濾過膜が大きく異なる。上記した背景技術では、ポリオレフィン等の樹脂から成る濾過膜が採用されていた。しかしながら、このような樹脂製の濾過膜に対して本形態の逆洗を行うと、逆洗の際の圧力に耐えられず膜が破壊されてしまう恐れがあった。一方、本形態では、セラミック等の硬質材料から成る濾過膜を採用している。これにより、硬質な濾過膜１６は機械的強度が高いので、上記した逆洗の為に濾過膜１６の内部空間にポンプで圧力を与えたとしても、濾過膜１６が破壊されることはない。同様の理由により、濾過膜１６の内部空間に加圧を加えた場合でも、濾過膜１６の表面は外部に向かって膨張することなく平坦な状態を維持しているので、この平坦な濾過面１６Ａに沿って堆積層３２を下方に離脱させることが可能となる。

また、本願発明では、微細な濾過孔１６Ｃが設けられた硬質濾過膜の全面に被除去物から成る堆積層３２を形成することで、精密濾過と脱水とを同時に行なっており、この点が従来のＵＦ（Ultrafiltration Membrane）等とは異なる。従来のＵＦでは、極めて高い負圧をＵＦ膜の内部に作用させることにより精密な濾過を行い、ＵＦ膜の濾過孔が目詰りしたら、ＵＦ膜の内部に高い圧力で流体を噴射して、この目詰りを解消させていた。よって、ＵＦ膜では、精密濾過は可能となるものの、被処理水の濃縮や脱水を行うことは困難であった。一方、本形態では、図２（Ｂ）を参照して、微細な濾過孔を有する濾過面１６Ａの表面に、被除去物３８を堆積させている。即ち、被除去物３８が濾過孔１６Ｃに深く侵入しない程度の圧力で濾過を行うことで、濾過面１６Ａの全体に被除去物３８から成る堆積層３２を生成している。よって、本形態では、被除去物３８が濾過孔１６Ｃに深く侵入していないので、高圧力での逆洗作業が不要である。このことから、弱い圧力で逆洗を行うことで、堆積層３２を容易に濾過面１６Ａから離脱させて、この結果、被除去物の濃縮および脱水が行われる。

更に本発明では、濾過膜１６としてセラミック濾過膜を採用しているので、被処理水として強酸または強アルカリの性質を示す液体を採用した場合でも、これらの液体により濾過膜１６の濾過能力が劣化することが抑制されている。よって、濾過膜１６を、長期間に渡りメンテナンスを不要にして使用することが可能となる。

上記した本形態は以下のように変更することも可能である。

図１を参照して、本形態では、逆洗時においては圧力計３０で計測される圧力が一定範囲となるようにポンプ２４を稼働させたが、濾過膜１６の内部空間に導入される逆洗水の流量が一定と成るようにポンプ２４を制御しても良い。この場合でも堆積層３２を離脱させることができる。

図２（Ａ）を参照して、本形態では濾過膜１６として平膜型のものを採用したが、他の形状を呈する濾過膜１６が採用されても良い。例えば、濾過膜１６として円筒形のフィルタを採用しても良い。

図７を参照して、処理タンク１４に貯留された内部において、濾過膜１６の下方に傾斜板４０を配置しても良い。具体的には、傾斜板４０はステンレス等の金属やプラスチック等からなる板状のものであり、その主面は重力が作用する方向に対して傾斜して配置されている。ここでは、複数の傾斜板４０が配置されており、各傾斜板は上部が下部よりも左側に位置するように傾斜して配置されている。各傾斜板４０の主面は平坦な平滑面となっている。よって、上方に配置された濾過膜１６から離脱した堆積層３２（シリコン屑）は、傾斜板４０の主面に沿って移動し、処理タンク１４の底部に沈殿する。また、堆積した被除去物から成る堆積物４２は、その上方に傾斜板４０が配置されているので、一旦堆積したら基本的にはそのままの状態であり、再び上方に移動することはない。

更に、図１を参照して、ポンプ２４は吸引手段および加圧手段として機能するが、両手段として別々のポンプが備えられても良い。

１０ 濾過装置
１２ 排水タンク
１４ 処理タンク
１６ 濾過膜
１６Ａ 濾過面
１６Ｂ 空隙部
１６Ｃ 濾過孔
１８ 濃縮水タンク
２０ 濾過水タンク
２２ ポンプ
２３ 逆洗水タンク
２４ ポンプ
２６ ポンプ
２８ 圧力計
３０ 圧力計
３２ 堆積層
３４ 被処理水
３６ 濾過水
３８ 被除去物
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ バルブ
４０ 傾斜板
４２ 堆積物

Claims (6)

1. 被除去物を含む水である被処理水が貯留されるタンクと、
   前記被除去物よりも小さい濾過孔と、前記濾過孔と連通する内部空間とを有し、前記被処理水に浸漬されるセラミック濾過膜と、
   パイプを経由して前記セラミック濾過膜の前記内部空間と連通し、前記内部空間に吸引圧を与える吸引手段と、
   前記パイプを経由して前記セラミック濾過膜の内部空間と連通し、前記内部空間に加圧を与える加圧手段と、を備え、
   前記被処理水を濾過する際には、前記吸引手段で前記セラミック濾過膜に吸引圧を与えることで、前記セラミック濾過膜により濾過された濾過水を前記タンクから取り出し、前記セラミック濾過膜が有する濾過面の全体に前記被除去物から成る堆積層を積層させて脱水し、
   前記濾過水の流量が低減したら、前記吸引手段による吸引を解除した後に、前記加圧手段で前記セラミック濾過膜の前記内部空間に加圧を与えることで、前記堆積層を前記濾過面から離脱させて前記タンクの下部に下降させることを特徴とする濾過装置。
2. 前記セラミック濾過膜は、平膜状であることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記吸引手段が前記セラミック濾過膜に与える吸引圧は、−１０ｋＰａ以上０ｋＰａ未満であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
4. 前記加圧手段が前記セラミック濾過膜に与える加圧は、２０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の濾過装置。
5. 前記被除去物はシリコン屑であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の濾過装置。
6. 前記濾過膜の下方で傾斜して配置される傾斜板を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の濾過装置。
   

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