JP3252521B2 - リンス排水の処理方法 - Google Patents

リンス排水の処理方法

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JP3252521B2
JP3252521B2 JP06656693A JP6656693A JP3252521B2 JP 3252521 B2 JP3252521 B2 JP 3252521B2 JP 06656693 A JP06656693 A JP 06656693A JP 6656693 A JP6656693 A JP 6656693A JP 3252521 B2 JP3252521 B2 JP 3252521B2
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征弘 古川
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  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリンス排水の処理方法に
係り、特に、半導体製造工程から排出されるリンス排水
をアニオン交換樹脂で処理するに当り、その再生廃液を
効率的に処理して高純度処理水を得ると共に、含有され
るフッ素分をCaF2 (フッ化カルシウム)として効率
的に回収してその有効再利用を可能とするリンス排水の
処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工場では、水の有効利用を図
るために、フッ素及び珪酸、硝酸、リン酸、アンモニア
等を含む希薄なリンス排水を回収して処理し、再び超純
水として使用している。通常の場合、リンス処理に使用
した超純水の50%ないしはそれ以上のリンス排水が回
収再使用されている。
【0003】回収されたリンス排水の処理装置として
は、通常、弱塩基性アニオン交換樹脂と強塩基性アニオ
ン交換樹脂と強酸性カチオン交換樹脂を組み合わせたイ
オン交換装置が使用されている。この場合、弱塩基性ア
ニオン交換樹脂によりフッ素の除去が、強塩基性アニオ
ン交換樹脂により珪酸、硼酸、硝酸などの酸の除去が、
また、強酸性カチオン交換樹脂によりアンモニアの除去
が行なわれる。そして、この処理装置のイオン交換樹脂
の再生廃液は、従来、無機系(フッ素含有排水系)排水
槽に送給され、カルシウム塩、又は、カルシウム塩と共
にアルミニウム塩が添加されて凝集沈澱処理されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
凝集沈澱処理法で、処理水のフッ素濃度を排水基準値以
下に処理するためには、大過剰のカルシウム塩の添加が
必要である。しかも、このカルシウム塩を添加するだけ
では、短時間で効率良く処理することは極めて困難であ
った。また、凝集沈澱処理では排汚泥発生量が大きく、
汚泥処理の面でも問題があった。
【0005】本発明は上記従来の問題点を解決し、半導
体製造工程から排出されるリンス排水をアニオン交換樹
脂で処理する方法において、樹脂の再生廃液を短時間で
低コストかつ効率的に処理して高純度処理水を得ると共
に、フッ素を効率的に回収するリンス排水の処理方法を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のリンス排水の処
理方法は、半導体製造工程から排出されるリンス排水を
アニオン交換樹脂塔に通液して処理する方法であって、
該リンス排水の通液後にアニオン交換樹脂の再生を行な
う方法において、得られる再生廃液をフッ素濃厚再生廃
液とフッ素希薄再生廃液とに分別し、該フッ素濃厚再生
廃液は炭酸カルシウム充填塔に通液し、該フッ素希薄再
生廃液は凝集処理することを特徴とする。
【0007】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明
する。図1は本発明のリンス排水の処理方法の一実施方
法を示す系統図である。
【0008】図1において、1Aは弱塩基性アニオン交
換樹脂塔、1Bは強塩基性アニオン交換樹脂塔、2はカ
チオン交換樹脂塔である。3、4は貯留槽、5Aは凝集
槽、5Bは濾過塔、6はフッ素吸着樹脂塔、7はCaC
3 (炭酸カルシウム)充填塔である。11〜28の各
符号は配管である。
【0009】本実施例において、半導体製造工程のリン
ス排水回収系から送給される、通常、導電率1500μ
s/cm程度の回収リンス排水は、まず、配管11より
弱塩基性アニオン交換樹脂塔1Aに通水され含有される
フッ素分が回収除去される。次いで、配管12より強塩
基性アニオン交換樹脂塔1Bに通液され珪酸、硼酸、硝
酸などの酸が除去された後、配管13より強酸性カチオ
ン交換樹脂塔2に通液されアンモニアが除去される。強
塩基性カチオン交換樹脂塔2の流出水は、pH6〜8、
導電率10μm/cm以下、フッ素濃度1mg/l以下
の低純水であり、配管14より超純水製造プラントに送
給され、更に処理されて再使用される。
【0010】このような処理を継続することにより、イ
オン交換樹脂の吸着能力が低下傾向となった時は、リン
ス排水の通液を止め、樹脂の再生を行なう。
【0011】アニオン交換樹脂の再生は、再生剤を配管
15よりまず強塩基性アニオン交換樹脂塔1Bに通し、
次いで配管12を経て弱塩基性アニオン交換樹脂塔1A
に通して行なう。この場合の再生剤としては、1.5〜
5重量%程度の水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液等
のアルカリ水溶液が使用される。
【0012】このアニオン交換樹脂の再生において、弱
塩基性アニオン交換樹脂塔1Aから排出される再生廃液
のうち、高濃度にフッ素を含有するフッ素濃厚再生廃液
は、配管10より貯留槽(以下「濃厚貯留槽」と称
す。)4に送給された後、配管17を経てCaCO3
填塔7に導入される。このCaCO3 充填塔7におい
て、液中のフッ素の殆ど(約98%程度)はCaF2
して配管27より回収される。CaCO3 充填槽7にて
フッ素が除去された液は、配管18より貯留槽(以下
「希薄貯留槽」と称す。)3に送給され、後述のフッ素
希薄再生廃液等と共に処理される。
【0013】ここで、CaCO3 充填塔7としては、粒
径0.1〜0.5mm程度のCaCO3 結晶種を充填し
たものが用いられ、その通液条件は特に限定されない
が、例えば、SV0.1〜5hr-1程度で処理される。
【0014】一方、アニオン交換樹脂再生廃液のうち、
フッ素濃度の低いフッ素希薄再生廃液は、配管19より
希薄貯留槽3に送給される。また、強酸性カチオン交換
樹脂の再生は、強酸性カチオン交換樹脂塔2に配管20
より再生剤を通して行なわれるが、この再生廃液は、配
管21より希薄貯留槽3に送給され、上記フッ素希薄再
生廃液と共に処理される。なお、ここで再生剤として
は、2〜5重量%程度の塩酸(HCl)水溶液等を用い
ることができる。
【0015】希薄貯留槽3内の液は配管22より凝集槽
5Aに導入され、配管23からの凝集剤と混合されて凝
集処理される。ここで、凝集剤としては、水酸化カルシ
ウム(Ca(OH)2 )等のカルシウム化合物と有機高
分子凝集剤とが添加される。通常の場合、カルシウム化
合物は300〜900ppm程度、有機高分子凝集剤は
0.5〜2ppm程度添加する。凝集槽5Aにおける反
応条件は特に制限はないが、通常の場合、滞留時間15
分〜30時間程度とされる。
【0016】凝集槽5Aで凝集沈澱した沈澱物は配管2
4より系外へ排出される。
【0017】一方、凝集槽5Aの凝集分離水は、好まし
くは濾過塔5Bを通した後、図示しない配管からの塩酸
(HCl)等の酸により、pH3〜5程度に調整された
後、フッ素吸着樹脂塔6に送給され、フッ素吸着樹脂と
接触して吸着処理される。これにより、フッ素希薄再生
廃液等から得られる凝集分離水は、もとよりそのフッ素
含有量が少ないことから、容易に放流水基準値(15m
g−F/リットル)以下(通常2mg−F/リットル以
下)に処理される。
【0018】フッ素吸着樹脂塔6で吸着処理されて得ら
れる処理水は、配管28より系外に排出され、必要に応
じてNaOH等のアルカリを添加してpH調整した後、
このまま放流される。
【0019】なお、フッ素吸着樹脂としては、例えば、
セリウム、ランタンの水和酸化物を高分子物質と混練し
た樹脂あるいはセリウム、ハフニウム、チタン、ジルコ
ニウム、アルミニウム、ランタニド等フッ素イオンと錯
化合物を形成する金属イオンを吸着した樹脂が挙げられ
る。これ以外のフッ素吸着材として、活性炭、酸化アル
ミナ、含水酸化チタン、ゼオライト、マグネシア等を用
いても良い。また、吸着処理条件は特に限定されない
が、例えば、SV0.5〜30hr-1程度で処理され
る。
【0020】本実施例の方法によれば、アニオン交換樹
脂の再生廃液をフッ素濃厚再生廃液とフッ素希薄再生廃
液とに分別し、フッ素濃厚再生廃液をCaCO3 結晶種
で処理することにより、フッ素をCaF2 として効率的
に回収することができる。一方、フッ素希薄再生廃液と
カチオン交換樹脂の再生廃液とCaCO3 充填塔の処理
水とを凝集処理した後、フッ素吸着樹脂と接触させるこ
とにより、高水質の処理水を効率的に回収することが可
能とされる。
【0021】本発明においては、前記アニオン交換樹脂
の再生廃液のうち、フッ素イオン濃度100ppm以上
の分画をフッ素濃厚再生廃液としてCaCO3 充填塔に
通液し、フッ素イオン濃度100ppm未満の分画をフ
ッ素希薄再生廃液として凝集処理するのが好ましい。こ
の再生廃液の分別には、フッ素イオン電極によるモニタ
リングで行なうか、或いは、予め、フッ素濃厚再生廃液
として分別する分画を決めておき、例えば、タイマーの
設定により0.5〜3B.V.の分画分のみをフッ素濃
厚再生廃液として分別するなどの方法を採用することが
できる。
【0022】なお、図1に示す方法は本発明の一実施例
であって、本発明は何ら図示の方法に限定されるもので
はない。
【0023】例えば、フッ素吸着樹脂塔6は、必要に応
じて、吸着処理を停止すると共にNaOH水溶液等の再
生剤を供給して再生処理するが、この再生処理により得
られる再生廃液についても、フッ素濃厚再生廃液とフッ
素希薄再生廃液とに分別し、フッ素濃厚再生廃液は濃厚
貯留槽4に送給してCaCO3 充填塔で処理し、一方、
フッ素希薄再生廃液は希薄貯留槽3に送給して凝集処理
しても良い。
【0024】また、凝集槽5Aから配管24を経て排出
された沈澱物は更に、脱水機で脱水処理されるが、ここ
で得られる分離水も希薄貯留槽3に返送して凝集処理す
ることができる。
【0025】更に、凝集槽5Aの前段に混合槽を設けた
り、凝集槽5Aの後段に沈澱槽及び砂濾過槽などを設け
ても良い。また、砂濾過槽の代りに限外濾過膜又は精密
濾過膜を用いた膜分離装置を用いても良い。
【0026】
【作用】本発明のリンス排水の処理方法においては、半
導体製造工程から排出されるリンス排水を処理した後の
アニオン交換樹脂の再生廃液を、フッ素濃厚再生廃液と
フッ素希薄再生廃液とに分別し、各々のフッ素濃度に応
じて、最適な処理を行なえる。即ち、フッ素濃厚再生廃
液は、CaCO3 との反応で、含有されるフッ素をCa
2 として効率的に回収することができる。回収したC
aF2 は極めて高純度であることから、フッ化水素酸製
造用原料等として有効に再使用することができる。一
方、フッ素希薄再生廃液は凝集処理とこれに続く吸着処
理により、容易に放流水基準値以下の高純度水とするこ
とができる。しかも、フッ素希薄再生廃液の凝集処理に
おいて汚泥(スラッジ)発生量は非常に少ない。
【0027】因に、本発明の方法によれば、装置負荷の
軽減及びCaF2 回収効率の向上が可能となり、従来法
と比較して、処理装置の運転費を60〜65%程度低減
することができる。また、処理効率の向上により、設置
面積を約30%低減することができる。更に、従来排水
処理されていたフッ素のうち、10〜20%をCaF2
として回収し、再利用することが可能とされる。
【0028】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。
【0029】実施例1 半導体製造工程から排出される下記水質のリンス排水を
図1に示す装置により処理した。
【0030】リンス排水水質 pH 2.8 半導体(μs/cm) 1200 F- (mg/l) 140 即ち、このリンス排水をOH型弱塩基性アニオン交換樹
脂を8リットル充填した塔1AにSV=5hr-1の流速
で通水し、次いでOH型強塩基性アニオン交換樹脂を1
リットル充填した塔1BにSV=40hr-1で通水し、
更にH型強酸性カチオン交換樹脂を1.4リットル充填
した塔2にSV=32hr-1で通水した。この結果、p
H6〜8、導電率<10μs/cm,F- <0.05m
g/lの低純水が得られたので、系外の超純水製造プラ
ントへ供給した。
【0031】この処理を550B.V.続けた後、通水
を止め、樹脂の再生処理を行なった。まず、4重量%N
aOH水溶液を60g−NaOH/l−樹脂の割合で強
塩基性アニオン交換樹脂、次いで弱塩基性アニオン交換
樹脂の順で通液した。その際、弱塩基性アニオン交換樹
脂塔から排出される排水再液を、0.5〜3B.V.の
分だけ分別回収し、濃厚貯留槽4に供給した。残部につ
いては希薄貯留槽3に送給した。
【0032】濃厚貯留槽4内の再生廃液中のF- は17
50ppmであった。
【0033】一方、強酸性カチオン交換樹脂は5重量%
HCl水溶液で再生し、再生廃液は全量希薄貯留槽3に
供給した。
【0034】濃厚貯留槽4内の再生廃液は次にCaCO
3 粒子(粒径0.1〜0.3mm)を1リットル充填し
たカラム5にSV=1hr-1の流速で通水した。流出水
中のF- 濃度は0.5ppm以下であり、これは希薄貯
留槽3へ送給した。このCaCO3 による処理の結果、
98%以上のフッ素分をCaF2 として回収することが
できた。得られたCaF2 結晶中にはNaOH等の不純
物は全く含まれていなかった。
【0035】他方、希薄貯留槽3中の再生廃液は、凝集
槽5Aへ移し、ここで有機高分子凝集剤を1ppm、C
a(OH)2 800ppmを添加し、更にpH=7にす
るまで硫酸を添加した後、固液分離した。この流出水に
HClを加えてpH3とし、フッ素吸着樹脂(水和酸化
セリウム担持樹脂)塔6にSV=20hr-1で通水し、
流出水は超純水の原水槽に戻した。この流出水のF-
度は1ppm未満であった。
【0036】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のリンス排水
の処理方法によれば、半導体製造工程から排出されるリ
ンス排水をアニオン交換樹脂で処理するに当り、その再
生廃液を低コストにて効率的に処理して高純度処理水を
得ると共に、含有されるフッ素分をCaF2 として効率
的に回収してその有効再利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリンス排水の処理方法の一実施例方法
を示す系統図である。
【符号の説明】
1A 弱塩基性アニオン交換樹脂塔 1B 強塩基性アニオン交換樹脂塔 2 カチオン交換樹脂塔 3,4 貯留槽 5A 凝集槽 5B 濾過塔 6 フッ素吸着樹脂塔 7 CaCO3 充填槽
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 9/00 502 C02F 9/00 502J 503 503B 504 504B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/42 B01J 49/00 C02F 1/52 C02F 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造工程から排出されるリンス排
    水をアニオン交換樹脂塔に通液して処理する方法であっ
    て、該リンス排水の通液後にアニオン交換樹脂の再生を
    行なう方法において、 得られる再生廃液をフッ素濃厚再生廃液とフッ素希薄再
    生廃液とに分別し、該フッ素濃厚再生廃液は炭酸カルシ
    ウム充填塔に通液し、該フッ素希薄再生廃液は凝集処理
    することを特徴とするリンス排水の処理方法。
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