JP5869371B2

JP5869371B2 - シリコン含有排水の処理方法

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Publication number: JP5869371B2
Application number: JP2012041606A
Authority: JP
Inventors: 鳥羽　裕一郎; 裕一郎鳥羽; 俊一大越; 寿円田澤
Original assignee: Organo Corp; YBM Co Ltd
Current assignee: Organo Corp; YBM Co Ltd
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: JP2013176721A

Description

本発明は、電子機器等で使用されるシリコン製品の加工で生じるシリコン含有排水からシリコン屑等を除去するための処理方法に関する。さらに詳しくは、ウェハーを製造する過程で発生するシリコン単結晶の屑等を加工排水から除去するための処理方法に関する。

半導体デバイス等に使用されるウェハーは、シリコンの単結晶で構成されている。ウェハーはシリコン単結晶のインゴットをブロックに切断し、その後、このブロックをワイヤソー等で薄く切断（スライス）したもので、半導体デバイス等の種々の電子機器等に利用されている。このシリコンにおけるスライス切断は、一般的には、複数の溝を有するローラにワイヤをこの溝に沿って巻きかけ、走行させながら、このワイヤをシリコンのブロックに押し当て、複数のディスク状のウェハーを同時にスライスさせて行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

また、単結晶シリコンインゴットの切断は、前述のようにワイヤソー等によるブロック切断により行われているが、インゴットが大口径化すると、マルチワイヤソーによる切断が主流になっている。マルチワイヤソーによる切断は、研磨材とクーラントを混合したスラリー状の液体を用いて行われており、その加工排水にはこれに加え、切断に伴って発生するシリコン屑等が混入する。

この切断過程において、ワイヤ切断に伴い水溶性等の研削液が使用されるが、切断後の研削液は加工排水となる。この加工排水にはシリコン屑等が混入している。この混入した加工排水はこのままの状態では環境汚染を招く可能性があるので、この加工排水を排出するためには、シリコン屑等をこの排水から除去することが望ましい。この加工排水は微細なシリコン屑を含んでおり、通常の除去処理方法ではこのシリコン屑を完全に除去することは困難である。

このため、このシリコン除去処理については、従来から種々の改良がなされた処理が行われており、一般的にはフィルタ等を有する濾過装置によって濾過して浄化されている。また、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の無機凝集剤や酸性白土等の凝集助剤を使用した凝集沈殿処理が行われている（例えば、特許文献３参照）。この酸性白土は、モンモリロナイトを主成分とする白色または灰色の粘土で、酸性反応を示すものである。

以上記載した従来の処理方法は、例えば、濾過処理については、排水そのものの処理以外に濾過膜の処理が付随して行われる。この濾過膜においては、濾過過程で濾過膜の表面に処理対象物が付着することから目詰まりを起こす場合がある。このため濾過能力の低下が生じやすく、定期的な点検を余儀なくされている。したがって目詰まりを起こしたときには、濾過膜から処理対象物を除去するか、あるいは濾過膜の交換を要していた。

また、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や酸性白土等を使用したシリコン含有排水の凝集沈殿処理は、排水が微細なシリコン粒子（粒径０．１μｍ〜１．１μｍ程度）を含むため、フロックの沈降速度が遅く、大型の沈殿槽が必要となってしまうという問題があった。さらに、スラッジの濃縮性が悪く、スラッジが多量に発生した汚泥処理にも多大なコストがかかるという問題があった。

加えて、上記のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を使用して浄化処理した排水を加工液として循環再利用すると、凝集剤による電解質濃度（塩化物イオン等）の上昇による錆の発生等、加工品に対して悪影響が生じる可能性がある。このため、この排水はこのままでは循環再利用することは困難であった。

特開平１１−１９８０１６号公報特開平８−７２７２号公報特開２００４−２６１７０８号公報

本発明の目的は、シリコン屑等のシリコンを含むシリコン含有排水を、容易な手段で、特にＰＡＣを使用しなくても、低コストで短時間に処理が可能であり、かつ、スラッジの発生量を抑制することができるシリコン含有排水の処理方法を提供することにある。

本発明は、シリコン屑を含むシリコン含有排水の処理方法であって、前記シリコン含有排水にシラスを主成分とする凝集剤を注入して処理し、前記凝集剤の平均粒径が、１００μｍ〜３００μｍの範囲であり、前記凝集剤の添加量が、前記シリコン含有排水に対して、５０ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌの範囲であり、前記凝集剤は、シラスを焼成して得られたものであるシリコン含有排水の処理方法である。

また、前記シリコン含有排水の処理方法において、前記シリコン含有排水がワイヤソーまたはバンドソーによる切断で発生したシリコン加工排水である場合に好適に適用することができる。

また、前記シリコン含有排水の処理方法において、前記シリコンが太陽電池を構成するシリコンである場合に好適に適用することができる。

また、前記シリコン含有排水の処理方法において、得られた処理液を再利用することが好ましい。

本発明では、シリコン含有排水にシラスを主成分とする凝集剤を注入して処理することにより、シリコン屑等のシリコンを含むシリコン含有排水を、容易な手段で、特にＰＡＣを使用しなくても、低コストで短時間に処理が可能であり、かつ、スラッジの発生量を抑制することができる。

本発明の実施形態におけるシリコン含有排水の処理方法の一例を示す概略図である。本発明の実施形態において、シリコン含有排水にシラスを主成分とする凝集剤を注入して浄化処理を行う場合の処理過程の一例を示す概略図である。本発明の実施形態におけるシリコン含有排水の発生形態に応じての処理方法の一例を示す概略図である。実施例１で使用したワイビーマックスの粒径分布を示す図である。実施例１、比較例１におけるスラッジの沈降状況を示す図である。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るシリコン含有排水の処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。シリコン含有排水処理装置１は、凝集処理槽１０を備える。

図１のシリコン含有排水処理装置１において、被処理水であるシリコン含有排水を凝集処理槽１０に導入する被処理水配管１４が凝集処理槽１０の入口に接続され、処理水を排出する処理水配管１６が凝集処理槽１０の出口に接続され、凝集物を排出する凝集物配管２０が凝集処理槽１０の下部出口に接続されている。また、凝集剤槽１２から凝集剤を凝集処理槽１０に供給する凝集剤配管１８が凝集処理槽１０に接続されている。

シリコン含有排水処理装置１において、被処理水は被処理水配管１４を通して凝集処理槽１０に導入され、凝集剤槽１２から凝集剤が凝集剤配管１８を通して凝集処理槽１０に注入され、撹拌、混合により凝集処理が行われる（凝集処理工程）。その後、自然沈降等による分離処理が行われて、処理水と凝集物とに分離される（分離工程）。分離処理が行われた処理水は処理水配管１６を通して排出され、凝集物は凝集物配管２０を通して排出される。凝集処理槽１０の後段側に沈殿槽を設置して、凝集処理槽１０において凝集剤を添加した後に、沈殿槽において処理水と凝集物とに分離してもよい。

図２は、シリコン屑等を含むシリコン含有排水にシラスを主成分とする凝集剤を注入して浄化処理を行う場合の処理過程の一例を示す概略図である。図２では、シリコン加工工場等から排出された加工排水等のシリコン含有排水が凝集処理槽１０へ貯留され、この凝集処理槽１０において処理されることを実施の形態として示している。シリコン加工工場等においては、通常、機械設備に加工後の加工排水等のシリコン含有排水を流動させて回収する回収装置が付随している。

この凝集処理槽１０は排水処理のため、機械設備から加工後に回収された所定量の加工排水等のシリコン含有排水を貯留するものである。シリコン含有排水は、通常、水溶性のシリコン含有排水として取り扱われる。この凝集処理槽１０には、シリコン含有排水を浄化処理するための凝集剤供給装置としての凝集剤槽１２が設けられている。この凝集剤槽１２には、粉末状等のシラスを主成分とする凝集剤が所定量貯留されている。通常、凝集剤は袋状の荷姿で収納されているが、凝集剤供給装置は凝集剤の所定量をまとめて収納するケースであってもよく、袋状のままであってもよい。

図２（ａ）は、所定量のシリコン含有排水を貯留する凝集処理槽１０に、所定量の凝集剤が注入される工程（凝集剤注入工程）を示している。シリコン含有排水は汚濁水の一種である。シリコン含有排水中のシリコン屑等の粒子は、通常、マイナス−に帯電して、水中で互いに反発しあって漂っており、汚濁物は重力だけでは沈降しにくい。これに対し、一方の添加物であるシラスを主成分とする凝集剤は、通常、プラス＋に帯電しているものである。

本実施形態において使用される凝集剤は、シラスを主成分とする凝集剤である。本明細書において、「シラスを主成分とする」とは、凝集剤全体の５０重量％以上をシラスが占めることをいう。シラスを主成分とする凝集剤は、蛍光Ｘ線分析により検出される成分として、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）５〜２０重量％程度、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）１〜２０重量％程度、ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）１〜３０重量％程度、無機炭素（ＣＯ_２）５〜３５重量％程度、カルシウム（ＣａＯ）１〜２５重量％程度、硫黄（ＳＯ_３）１０〜４０重量％程度、その他鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、カリウム（Ｋ_２Ｏ）、マグネシウム（ＭｇＯ）等をあわせて０〜５重量％程度含有するものである。望ましくは、シリカ（ＳｉＯ_２）１０〜２０重量％、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）５〜１５重量％、ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）２０〜３０重量％、無機炭素（ＣＯ_２）２５〜３５重量％、カルシウム（ＣａＯ）１〜１０重量％、硫黄（ＳＯ_３）１０〜２０重量％、その他鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、カリウム（Ｋ_２Ｏ）、マグネシウム（ＭｇＯ）等をあわせて０〜３重量％含有するものである。ここで、「シラス」とは、主成分としてシリカやアルミナ等を含む火山灰であり、主に九州南部一帯に地層として分布するものである。シラスは、具体的には、蛍光Ｘ線分析により検出される成分として、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）１０〜８０重量％程度、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）１０〜８０重量％程度、ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）１〜５０重量％程度、無機炭素（ＣＯ_２）１〜５０重量％程度、カルシウム１〜５０重量％程度、硫黄（ＳＯ_３）１〜５０重量％程度、鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、カリウム（Ｋ_２Ｏ）、マグネシウム（ＭｇＯ）等をあわせて０〜１０重量％程度含有するものである。シラスを主成分とする凝集剤としては、鹿児島県産の天然シラスを主原料とした凝集剤である商品名「ワイビーマックス」（株式会社ワイビーエム製品、略称「ＹＢＭＡＸ」）等として入手可能な凝集剤が挙げられる。この「ワイビーマックス」は、無機系スーパー凝集剤として市販されているものであり、高濃度（２００，０００ｐｐｍ以上）の泥水やセメント排水処理も可能とされるものである。

これまで、シラスを主成分とする凝集剤を、シリコン屑等を含むシリコン含有排水の処理に適用することについては実績がなく、適用された例はない。この「ワイビーマックス」等は、有害物質の検出事例はなく、蛍光Ｘ線分析による成分分析においても重金属の検出事例がないことが確認されている。さらに、魚類急性毒性試験においても死亡率が０％の結果が出ており、安全性の確認された凝集剤である。したがって、河川等へ放流されてもほとんど無害であり、安全である。

本実施形態におけるシラスを主成分とする凝集剤は、シラスの他に、消石灰、炭酸カルシウム等を含んでもよい。また、本実施形態におけるシラスを主成分とする凝集剤は、塩化物イオンをほとんど含まず、塩化物イオンの含有量は、例えば、１重量％以下である。

本実施形態におけるシラスを主成分とする凝集剤の平均粒径は、例えば、５０μｍ〜６００μｍの範囲であり、１００μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。シラスを主成分とする凝集剤の平均粒径が１００μｍ未満であると、短時間での処理が困難となる場合があり、３００μｍを超えると沈殿処理水のＳＳ濃度が悪化する場合がある。

本実施形態におけるシラスを主成分とする凝集剤の添加量は、シリコン含有排水に対して、例えば、５０ｍｇ／Ｌ〜１，０００ｍｇ／Ｌの範囲であり、１００ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。シラスを主成分とする凝集剤の添加量が５０ｍｇ／Ｌ未満であると、フロックの沈降速度が小さく沈殿処理に多大な時間を要する場合があり、１，０００ｍｇ／Ｌを超えると、それ以下の添加量に比べて処理水質はあまり向上しないが凝集剤コストが大きくなることがある。

本実施形態におけるシラスを主成分とする凝集剤は、例えば、天然シラスを粗大粒子を除去するために分級して所定の範囲の粒径分布とした後、６００℃〜９００℃程度の温度で６０分〜１２０分程度焼成し、冷却することにより得られる。また、粒径分布の異なるシラスを２種類以上混合して用いてもよい。

また、凝集処理工程において、高分子凝集剤を併用してもよい。高分子凝集剤としては、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物等が挙げられる。高分子凝集剤の市販品としては、商品名：オルフロックＡＰ−１（オルガノ株式会社製）等が挙げられる。高分子凝集剤の添加量は、シリコン含有排水に対して、例えば、０．５ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌの範囲であり、１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。高分子凝集剤の添加量が０．５ｍｇ／Ｌ未満であると、フロックの沈降速度の向上にほとんど効果がない場合があり、５ｍｇ／Ｌを超えると、それ以下の添加量に比べて沈降速度はあまり向上しないが凝集剤コストが大きくなる場合がある。

図２（ｂ）は、シラスを主成分とする凝集剤が添加された凝集処理槽１０中のシリコン含有排水が撹拌、混合される工程（撹拌混合工程）を示している。プラス＋に帯電している凝集剤とマイナス−に帯電しているシリコン含有排水は撹拌、混合されることにより、互いに引き合い凝集する。このことによりシリコン含有排水に含まれるシリコン屑等のシリコンは急速に凝集、沈降し、水と凝集物を容易に分離することができる。

図２（ｃ）は、撹拌、混合後、静置されることにより、凝集処理槽１０内の被処理水が凝集物と水とに分離する工程（沈殿工程）を示し、凝集処理槽１０の底に凝集物が沈殿している状態を示している。このときの凝集物はプラス＋とマイナス−の帯電が引き合った状態で凝集し、沈殿した形態となっている。

図２（ｄ）は、凝集処理槽１０において水と分離した凝集物が外部に取り出された形態の工程（分離工程）を示している。凝集物は固形物であり、必要に応じて加熱乾燥処理した後、廃棄処理されてもよいし、土壌改良材等にリサイクルされて使用されてもよい。凝集処理槽１０内の処理水は、浄化された清澄水となり再生水となる。この処理水は再利用または下水、河川等に放流される。

図３は、シリコン含有排水として、シリコン切断加工で発生する加工排水の発生形態に応じての処理方法をブロック図で示す概略図である。図３はシリコン加工工場内における、３つの処理工程を示したものである。（ｅ）はシリコン切断加工の排水処理の前工程、（ｆ）はシリコン切断加工の排水処理の後工程を示し、（ｇ）は工場内から排出される他の設備も含めた加工液の洗浄、その他排水処理の工程を示す。

前工程（ｅ）は、シリコンインゴットがバンドソー等で切断され、ブロックとされる加工で発生した排水の処理工程を示している。洗浄水の循環利用のための工程水（加工液）の一部が引き抜かれ、浄化処理後に再利用される。これは処理設備の沈砂槽で行われる。この排水処理においてシラスを主成分とする凝集剤が使用され、洗浄水に含まれるシリコン屑等の切削粉等が除去される。この工程で凝集剤による固液分離が行われ、凝集、沈降が行われる。

後工程（ｆ）は、シリコンブロックのマルチワイヤソーによるスライス加工、研磨等が行われ、洗浄されて、製品のウェハーとされる切断で発生する排水の処理工程を示している。この場合も前工程（ｅ）と同様に洗浄水に含まれるシリコン屑等の切削粉等が除去されることになる。この工程でも排水処理にシラスを主成分とする凝集剤が使用され、凝集剤による固液分離が行われ、凝集、沈降が行われる。この後工程（ｆ）の場合のシリコン屑は通常、微細で、０．１μｍ〜２０μｍ程度の粒径のシリコン粒子を含んでいる。前工程（ｅ）と同様に、工程水の一部は浄化処理後に再利用される。これは処理設備の沈砂槽で行われる。

また、工場の排水処理には通常、シリコン以外のものも含まれているので一般的な浄化処理が施され、リンス中継槽でプレ洗浄水とされ、吸収塔、冷却塔ブロー水の処理が行われる。これが工程（ｇ）である。最終的には工場から排出される全ての排水は、前工程（ｅ）、後工程（ｆ）、工程（ｇ）からの排水を含め排水処理施設でシラスを主成分とする凝集剤が使用され、浄化処理が行われる。このように処理された排水は排出基準が満たされ、または下水、河川等に放流される。

本実施形態に係るシリコン含有排水の処理方法は、基本的に以上説明した処理であり、その処理方法は容易で、短時間で、低コストの処理方法となっている。このため、容易な手段で、特にＰＡＣを使用することなく低コストで、短時間に処理が可能であり、かつ、スラッジの発生量を抑制することができる。

「ワイビーマックス」等のシラスを主成分とする凝集剤は、用途の広い凝集剤で、本実施形態におけるシリコンを含むシリコン含有排水以外に、土木建設工事の汚水処理、セメント系排水処理、浚渫工事現場の排水処理、湖沼、河川水の処理、各種工場排水の処理、塗料排水の処理等に適用されるものである。

上記の通り、凝集剤の主原料は天然成分のシラスである。したがって、安全性が高く、環境負荷が小さい。凝集速度が速く、フロックの沈降速度も速い。したがって、処理設備の小型化、省スペース化等が可能である。凝集したフロックは強靭で粘性が少ないので、脱水が容易である。安全性が高く、凝集能力が高い上、ランニングコストの低減化が図られる。凝集された凝集物は、土壌の埋め戻し等への再利用ができる。

次に、このシリコンを含むシリコン含有排水の処理に「ワイビーマックス」等のシラスを主成分とする凝集剤を適用する処理方法の特徴を説明する。これは従来の処理に対して改善された特徴でもある。この処理では、従来のようにＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、ｐＨ調整剤等を使用しなくてもよい。このため、塩化物イオン等の電解質による弊害がほとんどなく、加工液の循環再利用での弊害が解消される。また、このシラスを主成分とする凝集剤の利用により、加工液からの凝集物等の抜き取り量が減少するので、排水処理設備を小型にすることができる。

さらに、排水処理装置等の配管内等のスケーリングを抑制することができる。加工液の凝集処理量を増すことで、シリカの濃度上昇が抑えられ、結果的にスケールの付着を抑制することができる。また、凝集物の含水率が低下するため、脱水性がよくなり、脱水ケーキの再生処理（溶融）時のエネルギーコストが低減でき、再生処理（溶融）時の環境負荷を低減することができる。さらに、ＰＡＣのように塩化物イオンをほとんど含まないため、ダイオキシン等の発生がほとんどない。また、沈砂槽や処理設備等の施設を小さくすることができる。

さらに、この処理方法では、凝集反応および沈降速度が速い。凝集反応は従来に比べて例えば１／２以下であり、結果的に凝集スラッジの沈降面積が例えば１／２以下になる。また、処理する排水量を増加させることができる。凝集剤の使用濃度は低濃度であり、良好な反応性を有する。したがって比較的低濃度で凝集剤を利用することができるので、運用コストを軽減することができる。また、微細なシリコン粒子であっても、容易に処理することができる。

以上の通り、本実施形態に係るシリコン屑等のシリコンを含むシリコン含有排水の処理方法では、シラスを主成分とする凝集剤をシリコン含有排水に注入することで、特にＰＡＣを使用しなくてもよく、沈降速度が速く、スラッジの発生量も少ない排水の浄化処理が可能となった。この結果、シラスを主成分とする凝集剤を使用してのシリコン含有排水の処理は従来に比べて、短時間で、低コストでシリコンを除去することができる処理方法となった。

また、本実施形態において、加工液、洗浄用水、冷却水等として得られた処理液が再利用されることが好ましい。上記の通り、シラスを主成分とする凝集剤が塩化物イオン等の電解質をほとんど含まないため、凝集剤による電解質濃度（塩化物イオン等）の上昇による錆の発生等、加工品に対する悪影響が抑制される。

本実施形態において、処理対象となるシリコン含有排水としては、シリコンを含む排水であればよく、特に制限はないが、電子機器等で使用されるシリコン製品の加工で生じるシリコン屑等を含むシリコン含有排水に好適に適用することができ、特に、ワイヤソーまたはバンドソーによる切断で発生したシリコン加工排水に好適に適用することができる。また、前記シリコンとしては、特に制限はないが、例えば、太陽電池を構成するシリコンである。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１、比較例１＞
工場排水に適用したスラッジの沈降試験を行った結果を示す。
排水：シリコン屑含有工場排水（水道水で２００倍希釈）
試料：ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、酸性白土、ワイビーマックス（型番：ＹＢＭａｘＯＳ、粒径８５０ｎｍを超える粗大粒子を分級により除去したもの）
なお、ＹＢＭａｘＯＳの組成については、蛍光Ｘ線分析および強熱減量（６００℃）測定により求めた。結果を表１に示す。

［凝集剤の粒径分布］
ワイビーマックスの粒径分布の測定は、１サンプル５０個の粒子について、顕微鏡観察（４０〜１００倍）による粒径測定を行い、分布を求める方法により行った。実施例１で使用したワイビーマックスの粒径分布を図４に示す。

［ジャーテスト試験］
１．ＰＡＣ、酸性白土を投入した場合（比較例１−１〜１−８、従来方法の適用、表２参照）
原水１Ｌをビーカに採り、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を所定量とＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）をｐＨ７になるように投入し、１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った。次いで、オルフロックＡＰ−１（商品名：オルガノ株式会社製、高分子凝集剤）を所定量添加後、６０ｒｐｍで５分間緩速撹拌を行った（比較例１−１〜１−２）。または、原水１Ｌをビーカに採り、まず酸性白土を投入して１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った。次いで、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を投入し、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）で中和後、１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った（比較例１−３〜１−８）。最後に、オルフロックＡＰ−１（商品名：オルガノ株式会社製、高分子凝集剤）を投入して、再び６０ｒｐｍで５分間急速撹拌を行った。その後、凝集剤を用いて沈降速度を測定した。

２．ワイビーマックスを投入した場合（実施例１−１、表２参照）
原水１Ｌをビーカに採り、ワイビーマックス（型番：ＹＢＭａｘＯＳ）を投入して１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った。次いで、オルフロックＡＰ−１を投入して、再び６０ｒｐｍで５分間急速撹拌を行った。フロックは粗大化し、無色透明な上澄水が得られた。その後、凝集剤を用いて沈降速度を測定した。

３．まとめ（表２参照）
試験結果は、表２にまとめとして表示した。また、スラッジの沈降状況を図５に示す。

ワイビーマックスを用いた実施例１−１では、ＰＡＣ、酸性白土を用いた比較例１−１〜１−８に比べて、沈降性が優れていた。ワイビーマックスを用いた実施例１−１では、ＰＡＣを用いなくても、単独で凝集可能であり２００ｍｇ／Ｌの投入量で１５．４ｍ／ｈの沈降速度が得られた。

したがって、シラスを主成分とする凝集剤を用いると、ＰＡＣを用いなくても、良好な沈降速度が得られ、発生スラッジ量も少ないことがわかった。

＜実施例２、比較例２＞
工場排水に適用したスラッジの沈降試験を行った結果を示す。
排水：シリコン屑含有工場排水、
試料：ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、酸性白土、ワイビーマックス（型番：ＹＢＭａｘＯＳ、平均粒径３０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍに分級したもの）

［凝集剤の平均粒径］
凝集剤の平均粒径は、１サンプル５０個の粒子について、顕微鏡観察（４０〜１００倍）による粒径測定を行い、その平均値を平均粒径とした。

［ジャーテスト試験］
１．ＰＡＣ、酸性白土を投入した場合（比較例２−１〜２−３、従来方法の適用、表３参照）
原水１Ｌをビーカに採り、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を所定量とＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）をｐＨ７になるように投入し、１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った。次いで、オルフロックＡＰ−１（商品名：オルガノ株式会社製、高分子凝集剤）を所定量添加後、６０ｒｐｍで５分間緩速撹拌を行った（比較例２−１）。または、原水１Ｌをビーカに採り、まず酸性白土を投入して１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った。次いで、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を投入し、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）で中和後、１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った（比較例２−２，２−３）。最後に、オルフロックＡＰ−１（商品名：オルガノ株式会社製、高分子凝集剤）を投入して、再び６０ｒｐｍで５分間急速撹拌を行った。その後、凝集剤を用いて沈降速度を測定した。

２．ワイビーマックスを投入した場合（実施例２−２〜２−４、比較例２−４，２−５、表３参照）
原水１Ｌをビーカに採り、ワイビーマックス（型番：ＹＢＭａｘＯＳ）を投入して１５０ｒｐｍで１０分間急速撹拌を行った。次いで、オルフロックＡＰ−１を投入して、再び６０ｒｐｍで５分間急速撹拌を行った。フロックは粗大化し、無色透明な上澄水が得られた。その後、凝集剤を用いて沈降速度を測定した。

３．まとめ（表３参照）
試験結果は、表３にまとめとして表示した。

比較例の実験では、いずれの条件でも反応後、フロックが形成されたが、その沈降速度は高くても６．９ｍ／ｈであった。静置５分後のスラッジの容積は１３０〜２６０ｍＬと大きなものであった。静置５分後の上澄水ＳＳは、ＰＡＣ単独では２．３ｍｇ／Ｌと比較的高かった（比較例２−１）が、酸性白土が増えると低下する傾向にあり、酸性白土２００ｍｇ／Ｌ（比較例２−３）ではＳＳは１ｍｇ／Ｌ未満であった。

実施例２−２〜２−４、比較例２−４，２−５の実験では、沈降速度は、比較例２−４（平均粒径３０μｍ）を除き、１０ｍ／ｈ以上であり、比較例２−１〜２−３よりも速いことが確認された。上澄水ＳＳは、比較例２−５（平均流径４００μｍ）でやや高かったが、他の条件（平均粒径３００μｍ以下）では良好であった。沈降スラッジの容積は、比較例２−４（平均粒径３０μｍ）を除き、８０ｍＬ以下であり、比較例２−１〜２−３よりも少ないことが確認された。比較例２−４（平均粒径３０μｍ）の場合は、比較例２−３と同等の処理結果であったが、塩化物イオンを含むＰＡＣを使用する比較例２−１〜２−３に対して、凝集剤が塩化物イオンをほとんど含まないため、処理水が塩化物イオン等の電解質をほとんど含まず、循環再利用が可能であった（比較例２−３の処理水中の塩化物イオン濃度が１５０ｍｇ／Ｌであったのに対して、実施例２−２〜２−４、比較例２−４，２−５の処理水中の塩化物イオン濃度が１２ｍｇ／Ｌであった）。

このように、シリコン屑含有排水の処理に、シラスを主成分とする凝集剤を使用することで、フロック沈降速度、処理水質、スラッジ体積のいずれにおいても優れた効果が得られることが確認された。特に平均粒径１００〜３００μｍのシラスを主成分とする凝集剤を使用することで、フロック沈降速度、処理水質、スラッジ体積のいずれにおいてもより優れた効果が得られることが確認された。

以上の結果により、シラスを主成分とする凝集剤投入分の排水処理においては、ＰＡＣを投入しなくてもよく、単独で凝集可能であり、沈降結果は従来処理とのデータ比較で効果のあることを確認した。したがって、シラスを主成分とする凝集剤投入の場合の排水処理は、沈降速度が速く、発生スラッジ量も少なくなり、極めて有効な処理方法であることが実証された。

１シリコン含有排水処理装置、１０凝集処理槽、１２凝集剤槽、１４被処理水配管、１６処理水配管、１８凝集剤配管、２０凝集物配管。

Claims

シリコン屑を含むシリコン含有排水の処理方法であって、
前記シリコン含有排水にシラスを主成分とする凝集剤を注入して処理し、
前記凝集剤の平均粒径が、１００μｍ〜３００μｍの範囲であり、
前記凝集剤の添加量が、前記シリコン含有排水に対して、５０ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌの範囲であり、
前記凝集剤は、シラスを焼成して得られたものであることを特徴とするシリコン含有排水の処理方法。
請求項１に記載のシリコン含有排水の処理方法であって、
前記シリコン含有排水は、ワイヤソーまたはバンドソーによる切断で発生したシリコン加工排水であることを特徴とするシリコン含有排水の処理方法。
請求項１または２に記載されたシリコン含有排水の処理方法であって、
前記シリコンは、太陽電池を構成するシリコンであることを特徴とするシリコン含有排水の処理方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載されたシリコン含有排水の処理方法であって、
得られた処理液を再利用することを特徴とするシリコン含有排水の処理方法。