JPH08224572A - クローズドシステムの超純水製造および排水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 超純水使用後の排水のうち濃厚排水を濃縮用
多重効用蒸発装置によって濃縮し、同装置から出た濃縮
排水をさらに高濃縮用多重効用蒸発装置によって高濃縮
し、濃縮用多重効用蒸発装置から回収した蒸留水を１次
純水製造装置へ供給水の一部としてリサイクルし、高濃
縮用多重効用蒸発装置から回収した蒸留水を冷却装置へ
補給水として供給し、超純水使用後の排水のうち希薄排
水を１次純水製造装置へ供給水の一部としてリサイクル
し、熱源としてボイラまたはコージェネレーション装置
からの加熱蒸気を用いる、クローズドシステムの超純水
製造および排水処理方法である。 【効果】 プロセスが大幅に簡略化される。設備全体の
建設費、設置面積が低減できる。要素技術数、要素機器
・装置数が少なくなり、その運転および維持管理が容易
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工場、液
晶製造工程などの電子工業において使用される超純水の
製造と、超純水使用後の排水、すなわち酸、アルカリや
酸化剤などの無機薬品、イソプロピルアルコールなどの
有機溶剤、現像液やレジスト剥離剤に含まれる高沸点有
機物などを含む排水の処理とを、クローズドシステムに
よって一貫して行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造工場においては、超純
水、有機溶剤、無機薬品などを大量に消費しており、そ
の処理システムをクローズド化するためには、図５に示
すような複雑なプロセスとする必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の超純水製造・排
水処理クローズドシステムは、上記の如く複雑なプロセ
スを必要とし、そのため下記の問題を有する。

【０００４】 プロセスが大型化する場合、単位操作
一つ一つが大型化し、設備全体の建設費、設置面積が莫
大なものになる。

【０００５】 要素技術数、要素機器・装置数が非常
に多く、その運転および維持管理が容易でない。

【０００６】 将来の半導体の飛躍的な微細構造化に
伴って高温超純水による洗浄が進められた場合に、これ
に対応できない要素技術が多い。例えばイオン交換、活
性炭吸着のように高温で操作することが困難な要素技術
がメインとなっている。

【０００７】この発明は、上記の実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は上記のような問題を克服し
た、クローズドシステムの方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決すべく工夫されたもので、請求項１の発明は、１次純
水製造装置と２次純水製造装置によって原水から超純水
を製造するに当たり、超純水使用後の排水のうち濃厚排
水を濃縮用多重効用蒸発装置によって濃縮し、同装置か
ら出た濃縮排水をさらに高濃縮用多重効用蒸発装置によ
って高濃縮し、濃縮用多重効用蒸発装置から回収した蒸
留水を１次純水製造装置へ供給水の一部としてリサイク
ルし、高濃縮用多重効用蒸発装置から回収した蒸留水を
冷却装置へ補給水として供給し、高濃縮用多重効用蒸発
装置から出た高濃縮排水を必要に応じて蒸発乾燥装置に
よって固化し、超純水使用後の排水のうち希薄排水を１
次純水製造装置へ供給水の一部としてリサイクルし、１
次および２次純水製造装置、濃縮用および高濃縮用多重
効用蒸発装置、並びに必要に応じて設けられる蒸発乾燥
装置の熱源として、ボイラまたはコージェネレーション
装置からの加熱蒸気を用いることを特徴とする、クロー
ズドシステムの方法である。

【０００９】請求項２の発明は、１次純水製造装置とし
て多重効用蒸発装置による蒸留法純水製造装置を使用す
ることを特徴とする、請求項１に記載の方法である。

【００１０】請求項３の発明は、１次純水製造装置とし
ての多重効用蒸発装置の前流に供給水中の揮発性不純物
除去用の真空脱気器が配設されていることを特徴とす
る、請求項２に記載の方法である。

【００１１】請求項４の発明は、原水を逆浸透膜処理装
置で前処理することを特徴とする、請求項１〜３のうち
いずれか１記載の方法である。

【００１２】請求項５の発明は、濃厚排水および／また
は希薄排水をアルカリで中和するとを特徴とする、請求
項１〜４のうちいずれか１記載の方法である。

【００１３】請求項６の発明は、濃厚排水を濃縮用多重
効用蒸発装置の前流で蒸留塔によって処理することを特
徴とする、請求項１〜５のうちいずれか１記載の方法で
ある。

【００１４】請求項７の発明は、蒸留塔の塔頂から水蒸
気と共に排出された揮発性不純物を気相触媒酸化装置で
無害化することを特徴とする、請求項６に記載の方法で
ある。

【００１５】請求項８の発明は、逆浸透膜処理装置から
出た濃縮水を蒸留塔の前流で濃厚排水に合流することを
特徴とする、請求項４〜７のうちいずれか１記載の方法
である。

【００１６】請求項９の発明は、１次純水製造装置の多
重効用蒸発装置から出た濃縮水を濃縮用多重効用蒸発装
置の前流かつ蒸留塔の後流で濃厚排水に合流することを
特徴とする、請求項２〜８のうちいずれか１記載の方法
である。

【００１７】請求項１０の発明は、希薄排水を１次純水
製造装置へ供給水の一部としてリサイクルする前にスト
リッピング塔で処理することを特徴とする、請求項１〜
９のうちいずれか１記載の方法である。

【００１８】請求項１１の発明は、ストリッピング塔の
塔頂から出た水蒸気を、濃厚排水を処理する蒸留塔の塔
底に吹き込み、蒸留塔の塔頂から出た水蒸気の一部を濃
縮用多重効用蒸発装置の熱源として利用し、水蒸気の凝
縮水を蒸留塔の塔頂へリサイクルすることを特徴とす
る、請求項１０記載の方法である。

【００１９】請求項１２の発明は、排水の中和に使用す
るアルカリとして、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリ
ウムを使用することを特徴とする、請求項５に記載の方
法である。

【００２０】請求項１３の発明は、高濃縮用多重効用蒸
発装置によって高濃縮された高濃縮排水に消石灰を添加
して難溶性無機塩を析出させ、生成した上澄み液を分離
して同液からアルカリを回収することを特徴とする、請
求項１２に記載の方法である。

【００２１】以下に、本発明によるクローズドシステム
の方法をさらに詳しく説明する。

【００２２】超純水製造の原水としては、市水、工業用
水、地下水などが使用される。近年、工場規模の拡張な
どに当たって、地域の水需要の増大のために良質な原水
を安定して入手することが困難となるケースが増えてき
ている。このため、あらゆる種類の排水を処理回収して
供給水の少なくとも一部として使用することが望まれて
きている。

【００２３】原水の水質は多種多様であるが、一般的に
は、原水は各種のイオン類を始めとする不純物を多量に
含んでいる。例えば、標準的な工業用水の水質基準で
は、全蒸発残留物として、２５０ｍｇ／ｌの不純物が含
まれている。そのためこれをそのまま純水製造装置に供
給すると、イオン交換法純水製造装置の負荷を過大にし
たり、蒸留法純水製造装置の伝熱面にスケール付着を生
じるなどの不具合を生じる。

【００２４】この原水に含まれる不純物の除去には、原
水を逆浸透膜装置で前処理するのが最適である。最新の
高性能膜を使用すれば、９９％以上の不純物阻止率（原
水と濃縮水中の平均不純物濃度に対して、透過水中の不
純物濃度は１％以下になる）が得られる。しかし、膜性
能を良好に保つには濃縮水を余り高濃度にすべきでない
ので、濃縮水量は必然的に増大する。そのため、この逆
浸透膜処理濃縮水も回収対象とし、濃厚排水の処理・回
収系統へ合流して、これと一緒に処理する。

【００２５】逆浸透膜処理装置から出た濃縮水を後述の
回収工程で処理することができるように、濃縮工程およ
び高濃縮工程の多重効用蒸発装置の伝熱面に難溶性無機
塩（主として炭酸カルシウム）が析出付着してスケール
の生成を招くことを防止する。これは、原水中の炭酸根
を除去することによって可能となるので、逆浸透膜処理
装置から出た濃縮水を、超純水使用後の濃厚排水に蒸留
塔の前流で合流するのが好ましい。

【００２６】１次純水製造装置としては、従来法のイオ
ン交換純水製造装置の適用を否定するものではないが、
薬液を殆ど使用せず完全な連続運転によって水質の変動
を生じない多重効用蒸発装置による蒸留法純水製造装置
の使用が最適である。多重効用蒸発装置による蒸留法純
水製造装置では、揮発性不純物の極く一部が純水中に再
溶解する可能性があるが、有機物、無機物、イオン性、
非イオン性、コロイド状物質の何れもが、単一の要素操
作・機器で一挙に除去される。蒸留法純水製造装置は、
無酸素状態で高温で操作されるため、バクテリアの発生
も皆無である。

【００２７】揮発性不純物の影響を極小化するために
は、供給水を真空脱気器で処理するのが最適である。供
給水を処理する真空脱気器は、多重効用蒸発装置による
蒸留法純水製造装置に一体に付設されても、これとは別
体に前流に設けられてもよい。最適に設計された充填塔
型真空脱気器により、供給水中の溶存酸素は１０ｐｐｂ
以下にすることができ、その他の揮発性不純物も高除去
率で除去することが可能である。

【００２８】したがって、脱気器付きの蒸留法純水製造
装置では、逆浸透処理後の原水の他に、後述するストリ
ッピング処理後の希薄排水や、高濃縮用多重効用蒸発装
置から回収した蒸留水をも供給水として使用でき、水質
的に十分な純度を有する１次純水を得ることができる。

【００２９】２次純水製造装置としては、従来法で使用
している紫外線酸化・ポリッシャーをメインとする常温
２次純水製造装置が使用できるが、ウエハ洗浄プロセス
の高温洗浄化の進展などに応じて、蒸留法による高温超
純水製造装置を使用することももちろん可能である。後
述する実施例では、洗浄用途での需要量に応じて、両者
を併用した例を示している。

【００３０】２次純水製造装置によって製造された超純
水および高温超純水は、半導体製造工場、液晶製造工程
などのユースポイントに供給されて、電子素子の洗浄な
どに使用される。ユースポイントで各種洗浄工程に使用
された後の排水は、各工程に特有の不純物成分を様々な
レベルで含有している。これらは、不純物の成分と濃度
に応じて分別収集されれば、各々に最適な処理プロセス
と回収後の用途を選定することが容易となり、合理的で
あると言える。しかし、理想的な分別収集を考えても、
システムが余りにも複雑となり、設備コスト的にも運転
管理面からも実用化が困難である。

【００３１】本発明による排水処理方法では、排水を単
に総不純物濃度５００〜１０００ｐｐｍ程度の濃厚排水
と、１０〜２０ｐｐｍ程度の希薄排水の２系統に分ける
のみである。そして、本発明方法によれば、酸、アルカ
リや酸化剤などの無機薬品、イソプロピルアルコールな
どの有機溶剤、現像液やレジスト剥離剤中の成分などを
含んだ排水を処理し、回収した蒸留水を再利用すること
ができるシンプルなシステムが提供される。

【００３２】一般に、半導体製造工場や液晶製造工場の
排水中に含まれる酸とアルカリ成分のバランスについて
は、酸性物質の濃度の方がはるかに大きいので、排水は
強い酸性を示す。後述する揮発性不純物除去過程で処理
が厄介な酸性ガスが発生することを防止するために、お
よびプロセス機器の腐食を防止するために、排水にアル
カリを注入して酸性の排水を中和することが好ましい。
この場合に使用するアルカリの種類としては、濃縮用多
重効用蒸発装置や高濃縮用多重効用蒸発装置でスケール
の生成を招く恐れのある難溶性無機塩を生じないものが
よい。具体的には、アルカリ金属の水酸化物、特に水酸
化ナトリウムまたは水酸化カリウムを使用すれば、フッ
酸などとの反応生成物の溶解度が大きく好都合である。

【００３３】前述したように、１次純水製造装置として
蒸留法純水製造装置を使用すれば、揮発性不純物の極一
部が純水中に再溶解する可能性があるが、有機物、無機
物、イオン性、非イオン性、コロイド状物質の何れも
が、一挙に除去される。したがって、濃厚排水を処理し
て回収した蒸留水を１次純水製造装置への供給水として
リサイクルして使用することができるように、揮発性不
純物成分の除去・低減を行うのが好ましい。除去対象成
分としては、揮発性不純物、例えば炭酸根、イソプロピ
ルアルコールなどの有機溶剤、アンモニアのような塩基
性ガス成分、過酸化水素や炭酸ガスのような揮発性成分
などがある。これらは濃厚排水中にはかなり高濃度で存
在するので、完全な除去のためには蒸留塔を使用するの
が最適である。したがって、濃厚排水を濃縮用多重効用
蒸発装置に供給する前に、蒸留塔によって処理して、上
記のような揮発性不純物を除去することが好ましい。

【００３４】蒸留塔の塔頂から出た水蒸気には上述の揮
発性不純物が高濃度で含有される。この水蒸気の一部を
濃縮用多重効用蒸発装置へ送って凝縮させ、凝縮潜熱を
同装置の熱源の一部として利用することによって、熱効
率を高めることができる。生じた凝縮液は還流液として
同装置から蒸留塔の塔頂へリサイクルする。また、スト
リッピング塔の塔頂から出た水蒸気を該蒸留塔の底部に
吹き込み、その熱源の一部として利用することも好まし
い。蒸留塔の塔頂から出た水蒸気の残部は気相触媒酸化
塔に送って無害化処理するのが好ましい。

【００３５】前処理の逆浸透膜処理装置から出た濃縮水
中には、炭酸カルシウムなどの難溶性無機塩が含まれて
いる。これは、さらに濃縮・減容する過程でスケール生
成の原因となる可能性のある物質である。スケールの生
成は、上記濃縮水を脱炭酸処理することによって防止で
きる。このために、逆浸透膜処理濃縮水を蒸留塔の前流
で濃厚排水に合流させ、同濃縮水を蒸留塔で脱炭酸処理
する。

【００３６】さらに、１次純水製造装置から出た濃縮水
は揮発性不純物を殆ど含んでいないので、これを蒸留塔
の後流で濃厚排水に合流させ、濃縮工程の多重効用蒸発
装置の供給水とすることが好ましい。

【００３７】濃縮用多重効用蒸発装置には、上述したよ
うに、濃厚排水と、これに逆浸透膜処理から合流された
濃縮水と、１次純水製造装置から合流された濃縮水とが
供給される。この供給水中には、半導体製造工程で使用
される現像液やレジスト剥離液中の高沸点有機物、例え
ばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭ
ＡＨ）やモノエタノールアミン（ＭＥＡ）などが混入し
ており、これらの中には濃縮用多重効用蒸発装置での濃
縮工程で微量蒸発して蒸留水を汚染する可能性のある物
質も含まれている。この濃縮工程で回収した蒸留水は１
次純水製造装置の供給水として使用したい水であるの
で、上述の高沸点有機物による汚染は避けるべきであ
る。高沸点有機物の蒸発速度は蒸発液中の濃度に依存す
るので、蒸発液中の高沸点有機物濃度を過大にすべきで
はない。このため、濃縮工程では、供給水濃度と濃縮水
濃度の比を２程度までにとどめることが好ましい。

【００３８】前述したように、濃縮用多重効用蒸発装置
の熱源には、前流の蒸留塔の塔頂水蒸気の一部の凝縮潜
熱を使用して省エネルギー化を図ることができる。

【００３９】濃縮用多重効用蒸発装置から出た濃縮排水
はまだ流量も大きく不純物濃度もそれほど大きくないの
で、これを高濃縮用多重効用蒸発装置によって、更に濃
縮・減容すると同時に、蒸留水の回収を行う。ここで排
出される高濃縮排水は、数％〜１０％の総不純物濃度を
有し、高濃縮工程での濃縮比は数十〜５０倍程度とな
る。高濃縮用多重効用蒸発装置によって回収された蒸留
水は、１０ｐｐｍ程度の総不純物濃度を有するが、これ
は冷却装置の補給水として使用されるので、水質的には
十分である。

【００４０】高濃縮用多重効用蒸発装置によって元の排
水量に対して約１００分の１程度まで減容された高濃縮
排水は、このまま廃棄物として外部の処理場で集中処理
してもよい。あるいは、これに消石灰スラリーなどを加
えて溶存無機物を難溶性無機塩として析出沈降させ、濃
厚排水および／または稀薄排水中和用に使用した水酸化
ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリを含む
上澄み液を分離回収し、これを原排水中和用に再利用す
ることもできる。この場合、過剰の消石灰の添加を避
け、化学当量の注入にとどめれば、後述する廃棄物量は
最少の量となる。

【００４１】上澄み液から分離された難溶性無機塩含有
スラリーを、ドラムドライヤなどの乾燥装置によって乾
燥固形廃棄物化することもできる。これにより、廃棄物
量が最少の量となり、また廃棄物の化学的形態も排水中
のフッ酸成分がフッ化カルシウムになるなど、最も安定
なものとすることができる。この乾燥工程は高沸点有機
物の蒸発を伴ない、廃蒸気は悪臭などの有害性を有する
ので、蒸留塔に付設された気相触媒酸化塔に廃蒸気を送
って、無害化処理を行うことが好ましい。

【００４２】一方、希薄排水については、全量を１次純
水製造装置の供給水として回収するのが最適である。１
次純水製造装置として蒸留法純水製造装置が使用される
場合には、揮発性不純物の負荷をできるだけ下げてやる
ことが重要である。この場合、希薄排水を先ず水酸化ナ
トリウムなどのアルカリで中和し、その後スチームスト
リッピング塔で処理してイソプロピルアルコール、アン
モニア、過酸化水素などの揮発性不純物を除去する。塔
底から吹き込む水蒸気としては、ボイラー水蒸気を直接
使用してもよいが、ボイラーの水系統と純水・排水系統
を分離しておくために、排水の一部を間接的に加熱して
発生する水蒸気を使用してもよい。ストリッピング塔の
塔頂から出た水蒸気は不純物を微量含むので、これを濃
厚排水処理系の蒸留塔のリボイラーの代わりとして用い
てもよい。

【００４３】ストリッピング塔で処理された希薄排水
は、蒸留法純水製造装置の処理能力に見合う濃度以下の
不純物含有濃度を有したものとなる。このストリッピン
グ処理水は、排水処理系の濃縮用多重効用蒸発装置から
出た蒸留水と合流されて、合流回収水が１次純水製造装
置の供給水として再利用される。

【００４４】上述のシステムにおいては、１次純水製造
装置としての多重効用蒸発装置、２次純水製造装置の一
部としての高温超純水製造装置、濃厚排水処理系統での
濃縮用多重効用蒸発装置、高濃縮用多重効用蒸発装置、
スラリー液の蒸発乾燥装置、および希薄排水処理系統で
のスチームストリッピング塔などではいずれも水蒸気を
使用する。これらの加熱蒸気として、電力と水蒸気を同
時に供給できるコージェネレーション装置から発生する
水蒸気を使用すれば、半導体製造工場における電力と熱
のエネルギーバランスを改善することができ、コージェ
ネレーション設備導入の投資効率を大幅に向上すること
ができる。この水蒸気としてボイラからのものを用いる
ことももちろんできる。

【００４５】

【作用】請求項１の発明によれば、半導体製造工場など
の電子産業において、電力と熱と水の有機的な結合が可
能となり、排水のない経済的なシステムが構築できる。

【００４６】また、１次および２次純水製造装置、濃縮
用および高濃縮用多重効用蒸発装置、並びに必要に応じ
て設けられる蒸発乾燥装置の熱源として、コージェネレ
ーション装置からの加熱蒸気を用いる場合、半導体製造
工場における電力と熱のエネルギーバランスを改善する
ことができ、コージェネレーション設備導入の投資効率
を大幅に向上することができる。

【００４７】請求項２の発明によれば、１次純水製造装
置として多重効用蒸発装置による蒸留法純水製造装置を
使用するので、有機物、無機物、イオン性、非イオン
性、コロイド状物質の何れもが、単一の要素操作・機器
で一挙に除去される。蒸留法純水製造装置は、無酸素状
態で高温で操作されるため、バクテリアの発生も皆無で
ある。

【００４８】請求項３の発明によれば、１次純水製造装
置としての多重効用蒸発装置の前流に真空脱気器が配設
されているので、供給水中の溶存酸素その他の揮発性不
純物を高除去率で除去することができる。

【００４９】請求項４の発明によれば、原水を逆浸透膜
処理装置で前処理するので、高い不純物阻止率（原水と
濃縮水中の平均不純物濃度に対する、透過水中の不純物
濃度）が得られる。したがって、原水としては、市水、
工業用水、地下水などを使用できる上に、本発明方法で
排出された排水からの回収液をも使用することができ
る。

【００５０】請求項５の発明によれば、濃厚排水および
／または希薄排水をアルカリで中和するので、排水中の
酸性成分の分圧を下げてこれを揮散し難くし、アルカリ
成分の分圧を上げてこれを後流の蒸留塔およびスチーム
ストリッピング塔において揮散し易くすることができ
る。また、揮発性不純物除去過程で処理が厄介な酸性ガ
スが発生することを防止すると共に、プロセス機器の腐
食を防止することができる。

【００５１】請求項６の発明によれば、濃厚排水を濃縮
用多重効用蒸発装置の前流で蒸留塔によって処理するの
で、濃厚排水中にはかなり高濃度で存在する揮発性不純
物、例えば炭酸根、イソプロピルアルコールなどの有機
溶剤、アンモニアのような塩基性ガス成分、過酸化水素
や炭酸ガスのような揮発性成分などを除去することがで
きる。

【００５２】請求項７の発明によれば、蒸留塔の塔頂か
ら水蒸気と共に排出された揮発性不純物を気相触媒酸化
装置で無害化することができる。

【００５３】請求項８の発明によれば、逆浸透膜処理装
置から出た濃縮水を、蒸留塔の前流で濃厚排水に合流す
るので、濃縮水中に含まれる炭酸カルシウムなどの難溶
性無機塩がスケールを形成するのを蒸留塔による脱炭酸
処理で防止することができる。

【００５４】請求項９の発明によれば、１次純水製造装
置の多重効用蒸発装置から出た濃縮水を、濃縮用多重効
用蒸発装置の前流かつ蒸留塔の後流で濃厚排水に合流す
るので、揮発性不純物を含まない上記濃縮水を濃縮用多
重効用蒸発装置へそのまま供給することができる。

【００５５】請求項１０の発明によれば、希薄排水を１
次純水製造装置へ供給水の一部としてリサイクルする前
にストリッピング塔で処理するので、揮発性不純物、例
えばイソプロピルアルコール、アンモニア、過酸化水素
などを除去して希薄排水の純度を高めることができる。

【００５６】請求項１１の発明によれば、ストリッピン
グ塔の塔頂から出た水蒸気を、濃厚排水を処理する蒸留
塔の底部に吹き込み、蒸留塔の塔頂から出た水蒸気を濃
縮用多重効用蒸発装置の熱源として使用し、この水蒸気
の凝縮液を還流液として蒸留塔の塔頂へリサイクルする
ので、熱効率を高めることができる。

【００５７】請求項１２の発明によれば、排水の中和に
使用するアルカリとして、水酸化ナトリウムまたは水酸
化カリウムを使用するので、フッ酸などとの反応生成物
の溶解度が大きく好都合である。

【００５８】請求項１３の発明によれば、高濃縮用多重
効用蒸発装置によって高濃縮された高濃縮排水に消石灰
を添加して難溶性無機塩を析出させ、生成した上澄み液
を分離して同液からアルカリを回収するので、回収アル
カリを排水中和用に再使用することができる。また、廃
棄物量を最少の量とすることができると共に、廃棄物の
化学的形態も排水中のフッ酸成分をフッ化カルシウムな
どの最も安定なものとすることができる。

【００５９】このようにして、本発明方法によれば、超
純水製造・排水処理クローズドシステムにおいて、プロ
セスを大幅に簡略化でき、工場の生産規模が大型化して
も、各要素技術、要素装置を複合化できるため、設備全
体の建設費、設置面積を低く抑えることができる。ま
た、要素技術数、要素機器・装置数が少なくなり、運転
と維持管理が容易となり、将来の半導体の飛躍的な微細
構造化に伴って高温超純水洗浄化が進められた場合で
も、本発明方法はこれに対応できる要素技術のみから構
成される。そして、工場全体の電力と熱と水に関して有
機的な結合システムが構成され、省エネルギー、廃棄物
ミニマム化、環境改善が進められる。

【００６０】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を示す。

【００６１】実施例１ 図１から図４において、図１および図２中のは図３
(a)(b)中のに、図１および図２中のは図４中の
に、図１中のは図２中のに、図２中のは
図４中のに、図２中の(A) は同図中の(A) に、図２中
の(B) は同図中の(B) に、図１中の(C) は図２中の(C)
に、それぞれ接続していることを示す。

【００６２】原水として工業用水が逆浸透膜処理装置
(1) に供給され、得られた前処理水が１次純水製造装置
としての多重効用蒸発装置(2) へ送られる。得られた１
次純水は常温２次純水製造装置(3) と高温超純水製造装
置(4) に分けて供給され、こうして製造された２次純水
すなわち超純水はユースポイント(5) へ供給される。

【００６３】ユースポイント(5) で洗浄などに使用した
超純水の排水のうち濃厚排水は、水酸化ナトリウム水溶
液の添加の後、熱交換器(6) を経て蒸留塔(7) の塔頂へ
導入される。蒸留塔(7) の塔底から出た留分は次いで上
記熱交換器(6) を経て濃縮用多重効用蒸発装置(8) へ供
れる。蒸留塔(7) の塔底には、後述するストリッピング
塔(10)の塔頂から出た水蒸気(A) が熱源として吹き込ま
れる。蒸留塔(7) の塔頂から出た水蒸気の一部は濃縮用
多重効用蒸発装置(8) の熱源として利用され、水蒸気の
凝縮水は同装置(8) から蒸留塔(7) の塔頂へリサイクル
される。蒸留塔(7) の塔頂から出た水蒸気の残部は気相
触媒酸化装置(9) で無害化処理される。

【００６４】逆浸透膜処理装置(1) から出た濃縮水は、
蒸留塔(7) の前流で濃厚排水に合流される。また、１次
純水製造装置の多重効用蒸発装置(2) から出た濃縮水
(C) は、濃縮用多重効用蒸発装置(8) の前流かつ蒸留塔
(7) の後流で濃厚排水に合流される。 他方、ユースポ
イント(5) で洗浄などに使用した超純水の排水のうち希
薄排水は、やはり水酸化ナトリウム水溶液の添加の後、
熱交換器(11)を経てストリッピング塔(10)に通される。
ついでこのストリッピング処理水は、上記熱交換器(11)
を経た後、濃縮用多重効用蒸発装置(8) で回収された蒸
留水と合流され、合流回収水は逆浸透膜処理装置(1) の
後流かつ多重効用蒸発装置(2) の前流で１次純水製造装
置へ供給水の一部としてリサイクルされる。

【００６５】濃縮用多重効用蒸発装置(8) から出た濃縮
排水はついで高濃縮用多重効用蒸発装置(12)へ送られ、
さらに高濃縮される。高濃縮用多重効用蒸発装置(12)で
回収された蒸留水は図４に示す冷却装置(13)へ補給水と
して送られる。高濃縮用多重効用蒸発装置(12)から出た
高濃縮排水は沈殿槽(14)に移され、同排水に消石灰スラ
リーが添加される。これにより溶存無機物が難溶性無機
塩として析出沈降するので、先に添加した水酸化ナトリ
ウムを含む上澄み液が分離装置(15)で分離回収される。
上澄み液から分離された難溶性無機塩含有スラリーは、
ドラムドライヤ(16)によって乾燥固形廃棄物化される。
これにより生じた廃蒸気は、前記気相触媒酸化塔(9) へ
送られて、無害化処理される。

【００６６】１次純水製造装置としての多重効用蒸発装
置(2) 、２次純水製造装置の一部としての高温超純水製
造装置(4) 、濃厚排水処理系統での濃縮用多重効用蒸発
装置(8) 、高濃縮用多重効用蒸発装置(12)、スラリー液
の乾燥固形化用のドラムドライヤ(16)、および希薄排水
処理系統でのスチームストリッピング塔(10)では、加熱
水蒸気として、図３(a) に示すコージェネレーション装
置(17)から発生する水蒸気が使用される。この水蒸気と
して、図３(b) に示すボイラ(18)からのものを用いるこ
とももちろんできる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、従来のシステムに比較
して下記の効果が発揮される。

【００６８】超純水製造・排水処理クローズドシステム
において、 プロセスが大幅に簡略化される。

【００６９】 工場の生産規模が大型化しても、各要
素技術、要素装置を複合化することが可能となるため、
設備全体の建設費、設置面積が低減できる。

【００７０】 要素技術数、要素機器・装置数が少な
くなり、その運転および維持管理が容易となる。

【００７１】 将来の半導体の飛躍的な微細構造化に
伴って高温超純水洗浄化が進められた場合でも、本発明
方法はこれに対応できる要素技術のみから構成すること
ができる。

【００７２】 １次および２次純水製造装置、濃縮用
および高濃縮用多重効用蒸発装置、並びに必要に応じて
設けられる蒸発乾燥装置の熱源として、コージェネレー
ション装置からの加熱蒸気を用いることにより、半導体
製造工場における電力と熱のエネルギーバランスを改善
することができ、コージェネレーション設備導入の投資
効率を大幅に向上することができ、工場全体の電力、
熱、水に関して有機的な結合システムが構成され、省エ
ネルギー、廃棄物ミニマム化、環境改善が進められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の超純水製造および排水処理システム
の一部を示すフローシートである。

【図２】 実施例の超純水製造および排水処理システム
の残部を示すフローシートである。

【図３】 図３(a) はコージェネレーション装置による
加熱方式を示すフローシートである。図３(b) はボイラ
による加熱方式を示すフローシートである。

【図４】 冷却方式を示すフローシートである。

【図５】 従来の超純水製造および排水処理システムを
示すフローシートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/66 ５１０Ｋ 1/66 ５１０ ５２１Ｂ ５２１ ５４０Ｚ ５４０ ５４０Ｄ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＧ (72)発明者 平野 隆 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立 造船株式会社内 (72)発明者 森山 忠浩 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立 造船株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次純水製造装置と２次純水製造装置に
   よって原水から超純水を製造するに当たり、 超純水使用後の排水のうち濃厚排水を濃縮用多重効用蒸
   発装置によって濃縮し、同装置から出た濃縮排水をさら
   に高濃縮用多重効用蒸発装置によって高濃縮し、濃縮用
   多重効用蒸発装置から回収した蒸留水を１次純水製造装
   置へ供給水の一部としてリサイクルし、 高濃縮用多重効用蒸発装置から回収した蒸留水を冷却装
   置へ補給水として供給し、 高濃縮用多重効用蒸発装置から出た高濃縮排水を必要に
   応じて蒸発乾燥装置によって固化し、 超純水使用後の排水のうち希薄排水を１次純水製造装置
   へ供給水の一部としてリサイクルし、 １次および２次純水製造装置、濃縮用および高濃縮用多
   重効用蒸発装置、並びに必要に応じて設けられる蒸発乾
   燥装置の熱源として、ボイラまたはコージェネレーショ
   ン装置からの加熱蒸気を用いることを特徴とする、クロ
   ーズドシステムの超純水製造および排水処理方法。
2. 【請求項２】 １次純水製造装置として多重効用蒸発装
   置による蒸留法純水製造装置を使用することを特徴とす
   る、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 １次純水製造装置としての多重効用蒸発
   装置の前流に供給水中の揮発性不純物除去用の真空脱気
   器が配設されていることを特徴とする、請求項２に記載
   の方法。
4. 【請求項４】 原水を逆浸透膜処理装置で前処理するこ
   とを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか１記載の
   方法。
5. 【請求項５】 濃厚排水および／または希薄排水をアル
   カリで中和することを特徴とする、請求項１〜４のうち
   いずれか１記載の方法。
6. 【請求項６】 濃厚排水を濃縮用多重効用蒸発装置の前
   流で蒸留塔によって処理することを特徴とする、請求項
   １〜５のうちいずれか１記載の方法。
7. 【請求項７】 蒸留塔の塔頂から水蒸気と共に排出され
   た揮発性不純物を気相触媒酸化装置で無害化することを
   特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 逆浸透膜処理装置から出た濃縮水を蒸留
   塔の前流で濃厚排水に合流することを特徴とする、請求
   項４〜７のうちいずれか１記載の方法。
9. 【請求項９】 １次純水製造装置の多重効用蒸発装置か
   ら出た濃縮水を濃縮用多重効用蒸発装置の前流かつ蒸留
   塔の後流で濃厚排水に合流することを特徴とする、請求
   項２〜８のうちいずれか１記載の方法。
10. 【請求項１０】 希薄排水を１次純水製造装置へ供給水
    の一部としてリサイクルする前にストリッピング塔で処
    理することを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか
    １記載の方法。
11. 【請求項１１】 ストリッピング塔の塔頂から出た水蒸
    気を、濃厚排水を処理する蒸留塔の塔底に吹き込み、蒸
    留塔の塔頂から出た水蒸気の一部を濃縮用多重効用蒸発
    装置の熱源として利用し、水蒸気の凝縮水を蒸留塔の塔
    頂へリサイクルすることを特徴とする、請求項１０記載
    の方法。
12. 【請求項１２】 排水の中和に使用するアルカリとし
    て、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを使用する
    ことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
13. 【請求項１３】 高濃縮用多重効用蒸発装置によって高
    濃縮された高濃縮排水に消石灰を添加して難溶性無機塩
    を析出させ、生成した上澄み液を分離して同液からアル
    カリを回収することを特徴とする、請求項１２に記載の
    超純水製造および排水処理方法。