JP3334142B2 - フッ素含有水の処理方法 - Google Patents

フッ素含有水の処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフッ素含有水の処理方法
に係り、特に、低濃度フッ素含有水及び高濃度フッ素含
有水が排出される系において、各々のフッ素含有水を効
率的に処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造分野やその関連分野、各種金
属材料、単結晶材料、光学系材料等の表面処理分野で
は、多量のエッチング剤が使われる。このエッチング剤
としては、主として、フッ化水素或いはフッ化水素及び
フッ化アンモニウムを主成分とするエッチング剤が使用
されている。
【0003】フッ化水素を主成分とするエッチング剤
は、フッ素をHFとして0.9%程度含むエッチング剤
であって、大量に使用される。一方、フッ化水素及びフ
ッ化アンモニウムを含むエッチング剤(バッファードフ
ッ酸)は、その使用量は少ないものの、フッ素をHFと
して7%程度含有するものであり、廃水系統へ移行した
際問題となる。即ち、廃水系統へは、これらのエッチン
グ剤がそのまま流出し、高濃度フッ素含有廃液となる。
【0004】一方、エッチング途中や終了時にはこれら
のエッチング剤で処理された材料を大量の洗浄水で洗浄
するため、その洗浄工程からは、大量の低濃度フッ素含
有廃液が排出される。
【0005】従来、これらの高濃度フッ素含有廃液及び
低濃度フッ素含有廃液は、混合されて一括処理されてい
た。このフッ素含有廃水の処理には、水酸化カルシウム
(Ca(OH)2 )等のカルシウム塩を添加してフッ化
カルシウム(CaF2 )として沈殿除去する方法が一般
に用いられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法によ
り、フッ素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。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決し、低濃
度フッ素含有廃水及び高濃度フッ素含有廃水が排出され
る系において、これらフッ素含有廃水を短時間で効率的
に処理し、高純度処理水を得る方法を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1のフッ素含有水
の処理方法は、フッ素含有水をカルシウム化合物とフッ
素吸着樹脂とを用いて処理するフッ素含有水の処理方法
において、フッ素含有水を、フッ素濃度50mg−HF
/lit.よりもフッ素濃度の低い低濃度フッ素含有水とそ
れよりもフッ素濃度の高い高濃度フッ素含有水に分別す
る工程、低濃度フッ素含有水を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吸着剤であるフッ素吸
着樹脂と接触させる工程、フッ素吸着樹脂を再生処理す
る工程、高濃度フッ素含有水に前記フッ素吸着樹脂の再
生廃液を添加した後、pHをアルカリ側に調整し、カル
シウム化合物を加えて凝集処理し、次いで固液分離する
工程、及び固液分離により得られる汚泥の一部を前記
前の凝集処理の反応槽へ返送する工程、を備えることを
特徴とする。
【0009】請求項2のフッ素含有水の処理方法は、請
求項1の方法において、固液分離して得られた分離水を
フッ素吸着樹脂と接触させることを特徴とする。
【0010】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
【0011】図1は本発明のフッ素含有水の処理方法の
一実施方法を示す系統図である。
【0012】図中、1は吸着塔、2は第1の反応槽、3
は第1の沈殿槽、4は第2の反応槽、5は第2の沈殿槽
である。11は低濃度フッ素含有水を吸着塔1に導入す
る配管、12は高濃度フッ素含有水を第1の反応槽2に
導入する配管、13は第1の反応槽2内の反応液を第1
の沈殿槽3に送給する配管、14は第1の沈殿槽3の分
離水を第2の反応槽4に送給する配管、15は第2の反
応槽4内の反応液を第2の沈殿槽5に送給する配管、1
6は第2の沈殿槽5の分離水を吸着塔1に送給する配管
である。17は吸着塔1に再生剤を送給する配管であ
り、18は再生廃液を第1の反応槽2に送給する配管で
ある。19は第1の沈殿槽3の汚泥の抜き出し配管であ
り、汚泥処理系へ排出する配管19Aと、第1の反応槽
2に汚泥を返送する配管19Bとに分岐している。20
は第2の沈殿槽5の汚泥の抜き出し配管であり、汚泥処
理系へ排出する配管20Aと、第2の反応槽4に汚泥を
返送する配管20Bとに分岐している。21、22はそ
れぞれ第1の反応槽2及び第2の反応槽4にカルシウム
化合物を添加する配管である。また、23は処理水の排
出管である。
【0013】本発明においては、高濃度フッ素含有水と
低濃度フッ素含有水とを混合することなく、分別処理す
る。
【0014】ここで、高濃度フッ素含有水及び低濃度フ
ッ素含有水としては、例えば、前述したエッチング剤を
用いる処理工程廃水とその洗浄廃水が挙げられる。な
お、高濃度フッ素含有水の目安は、50mg−HF/li
t.以上の廃水、低濃度フッ素含有水の目安は、50mg
−HF/lit.以下の廃水である。
【0015】図示の実施例においては、低濃度フッ素含
有廃水は、配管11を経て吸着塔1に送給し、フッ素吸
着樹脂と接触させて吸着処理する。これにより、低濃度
フッ素含有廃水は、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(15mg/lit.)以下
に処理され、処理水は排出管23より排出される。
【0016】ここで、フッ素吸着樹脂は、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吸着剤であ
、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、ランタニド等のフッ素イオン
と錯化合物を形成する金属イオンを吸着した樹脂、活性
炭、活性アルミナ、含水酸化チタン、ゼオライト、マグ
ネシア系吸着剤などが挙げられる。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。
【0017】吸着塔1は、必要に応じて、吸着処理を停
止すると共に配管17より再生剤を供給して再生処理す
る。再生剤としては、水酸化カリウム、塩酸、炭酸ナト
リウム等の水溶液が用いられる。この再生処理により得
られる、フッ素成分を多量に含有する濃厚再生廃液は、
配管18を経て後述の第1の反応槽2に送給され高濃度
フッ素含有水と共に処理される。
【0018】一方、高濃度フッ素含有水は、配管12よ
り第1の反応槽2に送給され、配管18からの再生廃液
と共に処理される。この第1の反応槽では、pHをアル
カリ側に調整し、配管21より被処理液中のフッ素
(F)量に対して1〜2倍当量程度のカルシウム化合物
を添加すると共に、配管19Bより次工程の第1の沈殿
槽3で得られた汚泥の一部を添加して、被処理液中のF
をCaF2 として凝集させる。
【0019】ここで、第1の沈殿槽3からの汚泥の循環
により、凝集性が向上し、固液分離時間が大幅に短縮さ
れるため、極めて有利である。
【0020】カルシウム化合物としては、酸化カルシウ
ム(CaO)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2 )等
の塩基性カルシウム化合物の他、塩化カルシウム(Ca
Cl2 )を用いることができる。CaCl2を用いる場
合には、必要に応じて、適当なアルカリ剤を併用してp
H調整を行なう。
【0021】第1の反応槽2における反応条件には特に
制限はないが、通常の場合、滞留時間10分〜2時間程
度で、急速撹拌下処理される。
【0022】第1の反応槽2の反応液(懸濁液)は、次
いで配管13より第1の沈殿槽3に送給されて固液分離
され、分離された上澄水は配管14を経て第2の反応槽
4に送給される。一方、汚泥は配管19より抜き出さ
れ、一部は配管19Bより第1の反応槽2に返送され、
残部は配管19Aより排出されて、常法に従ってCaF
2 の回収処理等の処理に付される。ここで得られる汚泥
は、高濃度フッ素含有水の凝集処理により得られたもの
であるため、CaF2 含有率が高く、容易にCaF2
回収してフッ化水素酸製造用原料等として再使用するこ
とができる。
【0023】配管14を経て第2の反応槽4に導入され
た液は、配管22よりカルシウム化合物が添加されると
共に、配管20Bより次工程の第2の沈殿槽5で得られ
た汚泥の一部が添加されて、液中のFがCaF2 として
凝集される。
【0024】この第2の反応槽4で使用されるカルシウ
ム化合物、反応条件等は、第1の反応槽2におけるもの
と同様である。
【0025】第2の反応槽4の反応液(懸濁液)は、次
いで配管15より第2の沈殿槽5に送給されて固液分離
される。そして、分離された上澄水は配管16を経て吸
着塔1に送給されて吸着処理され、処理水は排出管23
より排出される。一方、汚泥は配管20より抜き出さ
れ、一部は配管20Bより第2の反応槽4に返送され、
残部は配管20Aより排出されて、配管19Aからの汚
泥と同様に常法に従って処理される。
【0026】排出管23より排出される、低濃度フッ素
含有水及び/又は第2の沈殿槽5の上澄水を吸着塔1で
処理して得られる処理水は、放流水基準値以下であるの
で、このまま放流しても良く、また、超純水製造用原
水、その他工業用水として回収再使用することも可能で
ある。
【0027】なお、図1に示す例は、本発明のフッ素含
有水の処理方法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。
【0028】例えば、図示の方法では、反応槽及び沈殿
槽をそれぞれ2槽設けて凝集沈殿、固液分離処理を2段
階で行なっているが、この凝集沈殿、固液分離処理は1
段処理でも十分な効果を得ることができる場合には、1
段処理でも良い。或いは、必要に応じて3段以上処理を
繰り返しても良い。また、沈殿槽の上澄水が放流水基準
値以下まで処理されていれば、更に吸着塔1に送給する
必要はなく、そのまま放流しても良い。さらに、固液分
離手段も沈殿槽5を用いて行なっているが、それに限ら
れず、例えば逆浸透膜や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。
【0029】
【作用】本発明のフッ素含有水の処理方法においては、
低濃度フッ素含有水と高濃度フッ素含有水とを混合する
ことなく分別処理し、各々のフッ素濃度に応じて、最適
な処理を行なえる。即ち、低濃度フッ素含有水は吸着処
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。一方、高濃度フッ素含有水は、高濃度フッ
素含有再生廃液と混合してカルシウム化合物を添加する
ことにより、効率的に凝集沈殿処理することができる。
この場合、カルシウム化合物は高濃度フッ素含有水及び
再生廃液の処理のみに用いるため、その使用量を低減で
きる。しかも、同時に再生廃液の処理も行なえる。しか
して、得られる汚泥は、高濃度フッ素含有水を適量のカ
ルシウム化合物で凝集処理してなるものであるため、C
aF2 含有量が多く、不純物含有量が少ないため、容易
にCaF2 を回収して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。また、吸着処理により
得られる処理水も、極めて高純度であることから、超純
水製造用原水等として有効に再使用することができる。
【0030】特に、高濃度フッ素含有水の凝集、固液分
離処理により得られた分離水(上澄水)を更に吸着処理
することにより、より一層高純度な処理水を確保するこ
とが可能とされる。
【0031】
【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。なお、以下において、フッ素濃度はHF換
算値で示す。
【0032】実施例1 フッ化水素酸とバッファードフッ酸を含むエッチング剤
を使用する工程から排出された、0.8%のフッ素を含
む高濃度フッ素含有廃液10kg/hrと、エッチング
後の洗浄工程で発生した、フッ素を35mg/lit.含む
pH3.5の低濃度フッ素廃液1500kg/hrとを
本発明の方法により処理した。
【0033】まず、低濃度フッ素含有水はセリウム系フ
ッ素吸着剤(旭硝子(株)製のREAD−F)を50m
lit.充填した吸着塔にSV15hr-1で通水したとこ
ろ、フッ素濃度10mg/lit.以下の処理水が得られ
た。通水25時間後に通水を止め、1.6%のNaOH
水溶液1lit.を用いてSV5hr-1で再生したところ、
フッ素を650mg/lit.含む再生廃液が得られた。
【0034】一方、高濃度フッ素廃液に上記再生廃液を
添加し、廃液の分離汚泥50gを混合したものにCa
(OH)2 を液中のフッ素と当量添加し(pH7.
2)、急速撹拌下30分間凝集処理した後、沈殿槽に送
って固液分離した。
【0035】上澄水のフッ素濃度は50mg/lit.であ
ったのでもう一度Ca(OH)2 を添加して固液分離す
る工程(再生廃液を添加しないこと以外、条件は上記工
程と同様)を繰り返したところ、フッ素濃度10mg/
lit.の上澄液が得られた。
【0036】実施例2 実施例1において、高濃度フッ素含有水に再生廃液を添
加した後凝集沈殿、固液分離処理して得られたフッ素濃
度50mg/lit.の上澄水を吸着塔に送給して処理した
こと以外は同様にして処置を行なった。その結果、フッ
素濃度1.1mg/lit.の処理水が得られた。
【0037】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のフッ素含有
水の処理方法によれば、高濃度フッ素含有水及び低濃度
フッ素含有水が排出される系において、各フッ素含有水
をそれぞれ最適な方法により短時間で効率的かつ低コス
トに処理し、高純度処理水及び高濃度フッ素含有汚泥を
回収することが可能とされる。しかも、吸着塔の再生廃
液も同時に処理することができ、工業的に極めて有利で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフッ素含有水の処理方法の一実施方法
を示す系統図である。
【符号の説明】
1 吸着塔 2 第1の反応槽 3 第1の沈殿槽 4 第2の反応槽 5 第2の沈殿槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前野 又五郎 大阪府大阪市西区西本町2丁目3番6号 橋本化成株式会社内 (72)発明者 後藤 忠一 東京都新宿区西新宿3丁目4番7号 栗 田工業株式会社内 (72)発明者 恵藤 良弘 東京都新宿区西新宿3丁目4番7号 栗 田工業株式会社内 (72)発明者 阪田 正博 東京都新宿区西新宿3丁目4番7号 栗 田工業株式会社内 審査官 宮坂 初男 (56)参考文献 特開 昭54−121561(JP,A) 特公 昭62−1797(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/28 C02F 1/42 C02F 1/52 C02F 1/58 C02F 9/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素含有水をカルシウム化合物とフッ
    素吸着樹脂とを用いて処理するフッ素含有水の処理方法
    において、 フッ素含有水を、フッ素濃度50mg−HF/lit.より
    もフッ素濃度の低い低濃度フッ素含有水とそれよりもフ
    ッ素濃度の高い高濃度フッ素含有水に分別する工程、 低濃度フッ素含有水を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吸着剤であるフッ素吸着樹脂と
    接触させる工程、 フッ素吸着樹脂を再生処理する工程、 高濃度フッ素含有水に前記フッ素吸着樹脂の再生廃液を
    添加した後、pHをアルカリ側に調整し、カルシウム化
    合物を加えて凝集処理し、次いで固液分離する工程、 及び固液分離により得られる汚泥の一部を前記直前の
    集処理の反応槽へ返送する工程、 を備えることを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法において、固液分離して
    得られた分離水をフッ素吸着樹脂と接触させることを特
    徴とするフッ素含有水の処理方法。
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