JPWO2013015163A1 - 排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水又は銅エッチング排水とを同時に処理することができ、処理設備が１系統で足りると共に、発生するスラッジ量も少ない排水の処理方法を提供する。アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水又は銅エッチング排水とを混合し、カルシウム化合物を添加した後、固液分離する。アルミエッチング排水にはリン酸成分が含まれているため、アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水又は銅エッチング排水を混合した後、カルシウム化合物を添加すると、リン酸カルシウムが生成し、水酸化アルミニウムと、濁質又は水酸化銅がリン酸カルシウムと共沈し、アルミニウム及び各種金属が同時に水中から除去される。

Description

本発明は、排水の処理方法に係り、特にカラーフィルタ排水又は銅エッチング排水とアルミエッチング排水とを混合して処理する方法に関する。

テレビジョン受像機やＯＡ用の表示装置に用いられるカラーフィルタは、一般にガラス等からなる透明基板上に、金属クロム（Ｃｒ）あるいは黒色顔料を含有するレジスト剤等からなる遮光層がフォトリソグラフィ法によって所定パターンに形成され、この遮光層上に透明な着色層が形成され、この着色層上に透明導電膜、配向膜が順次積層して形成されている。着色層と透明導電膜との間に透明保護膜が形成されることもある。

ブラックマトリックス、着色画素、及び付随する各層をフォトリソグラフィ法によりパターンとして形成する際には、例えば、先ずガラス基板に対して必要に応じた洗浄処理を施し、続いて塗布装置によるフォトレジストの塗布、減圧乾燥装置による予備乾燥処理、プリベーク装置によるプリベーク処理、露光装置によるパターン露光、現像装置による現像処理、ポストベーク装置によるポストベーク処理が順次に施され、ガラス基板に所定のパターンを形成する。

特許文献１には、カラーフィルタ製造装置からの廃水を処理する廃水処理方法として、顔料成分を分離した後、オゾンを注入して有機成分を除去し、次いで逆浸透膜分離処理した後、生物処理することが記載されている。

プリント配線基板は、金属箔がラミネートされた金属張積層板やめっきが施された基板をエッチング液を用いてエッチングすることにより製造される。金属がアルミニウムである場合、エッチング液としては、塩酸などが用いられる。

銅などの金属箔がラミネートされた金属張積層板や予め無電解銅めっき等のめっきが施されたプリント配線基板をエッチング液を用いてエッチングする場合、エッチング液としては、塩化第二銅を含むエッチング液や硫酸及び過酸化水素を含むエッチング液などが用いられる。

金属成分を含有するエッチング排水の処理方法としては、ｐＨ調整により金属成分を不溶化し、固液分離することが広く行われている。

アルミエッチング工程排水の処理方法として、特許文献２には、排水を蒸留濃縮してリン酸以外の酸を留出させた後、リン酸を晶析させ、アルミを水溶液として分離回収することが記載されている。

特許文献３の０００４段落には、銅エッチング排水に水酸化ナトリウムを添加し、水酸化物として沈殿除去する方法が知られているが、生成するスラッジ量が多いことが記載されている。

特許文献４には、銅エッチング排水に希土類元素を添加した後、アルカリを添加して銅を沈殿分離することが記載されている。

特許文献５には、銅を含むフォトレジスト含有排水を、まず酸性に調整してフォトレジストを不溶化し、次いでｐＨ８〜９に調整して銅を水酸化銅として析出させて分離することが記載されている。

アルミエッチング排水と銅エッチング排水をｐＨ調整により処理する場合、アルミニウムと銅の析出ｐＨが異なるので、従来は別々に処理されている。

特開２００８−６４２ 特開２００６−６９８４５ 特開２０１０−７７５２１ 特開２００４−１８３０３６ 特開２００６−２５５６６８

アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水又は銅エッチング排水を処理する場合、従来は別々に処理されていた。そのため、処理設備が２系統必要になると共に、各設備からそれぞれ多量のスラッジが発生する。

本発明は、アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水又は銅エッチング排水とを処理することができ、処理設備が１系統で足りると共に、発生するスラッジ量も少ないエッチング排水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明の排水の処理方法では、カラーフィルタ排水又は銅エッチング排水とアルミエッチング排水とを混合し、カルシウム化合物を添加した後、固液分離する。

このカルシウム化合物としては塩化カルシウム又は水酸化カルシウムが好適である。カルシウム化合物を添加した後、ｐＨを７〜１２とし、高分子凝集剤を添加してもよい。

アルミエッチング排水にはリン酸成分が含まれている。そのため、アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水を混合した後、カルシウム化合物を添加すると、リン酸カルシウムが生成し、水酸化アルミと、カラーフィルタ中の濁質がリン酸カルシウムと共沈するので、アルミ及び各種金属を同時に水中から除去することができる。

アルミエッチング排水と銅エッチング排水を混合した後、カルシウム化合物を添加すると、リン酸カルシウムが生成し、水酸化銅及び水酸化アルミニウムがリン酸カルシウムと共沈するので、アルミニウム及び銅を同時に水中から除去することができる。

［カラーフィルタ排水とアルミエッチング排水とを混合して処理する第１形態］
第１形態で処理対象となる通常のカラーフィルタ排水には、濁度１００〜５０００度、色度１０００〜５００００度、ＴＯＣ成分１００〜５０００ｍｇ／Ｌが含まれており、ｐＨ８〜１４である。

第１形態で処理対象となるアルミエッチング排水は、集積回路、プリント基板、カラーフィルター、液晶ディスプレイ等の電子部品の製造工程からの排水である。通常のアルミエッチング排水にはアルミニウム１〜５０ｍｇ／Ｌ、酢酸に由来するＴＯＣ成分５０〜１０００ｍｇ／Ｌ、リン酸に由来するＰＯ_４−Ｐ成分５０〜３０００ｍｇ／Ｌが含まれており、ｐＨ１〜５である。

第１形態では、このカラーフィルタ排水とアルミエッチング排水とを好ましくは容量比で２０：１〜１：２０、特に好ましくは５：１〜１：５の範囲で混合する。この混合は槽内で攪拌機を用いて行われてもよく、ラインミキサで行われてもよい。

この混合排水に対しカルシウム化合物を添加し、アルミエッチング排水に含まれていたＰＯ_４−Ｐ成分と該カルシウム化合物とを反応させてリン酸カルシウムを生成させる。カルシウム化合物としては、塩化カルシウム、又は水酸化カルシウムが好適である。カルシウム化合物の添加量は、排水中のＰＯ_４−Ｐ成分の化学当量の０．５〜２０倍特に０．５〜１０倍とりわけ１〜５倍程度が好適である。塩化カルシウムを添加する場合、その水溶液として添加するのが好ましい。

カルシウム化合物を添加した後、水酸化ナトリウム又は水酸化カルシウムなどのアルカリを添加してｐＨを７〜１２特に９〜１１に調整するのが好ましい。これにより、アルミニウム及びその他の金属（例えば、クロム、銅）が水酸化物として析出し、先に析出しているリン酸カルシウムに付着ないし吸着し、共沈する。

第１形態では、ｐＨ調整の後、さらに高分子凝集剤を添加して凝集物を成長させ、沈降を促進させるのが好ましい。高分子凝集剤としては、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などが好適である。高分子凝集剤の添加量は１〜５０ｍｇ／Ｌ、特に１〜２０ｍｇ／Ｌ、とりわけ１〜１０ｍｇ／Ｌ程度が好適である。

凝集処理後の液を固液分離してスラッジを分離する。固液分離手段としては、沈降槽、膜分離装置、遠心分離機など各種の固液分離装置を用いることができる。

［銅エッチング排水とアルミエッチング排水とを混合処理する第２形態］
第２形態で処理対象となるアルミエッチング排水、銅エッチング排水は、集積回路、プリント基板、カラーフィルター、液晶ディスプレイ等の電子部品の製造工程からの排水である。通常のアルミエッチング排水にはアルミニウム１〜５０ｍｇ／Ｌ、酢酸に由来するＴＯＣ成分５０〜１０００ｍｇ／Ｌ、リン酸に由来するＰＯ_４−Ｐ成分５０〜３０００ｍｇ／Ｌが含まれており、ｐＨ１〜５である。また、通常の銅エッチング排水には、銅１〜５０ｍｇ／Ｌ、感光性有機物に由来するＴＯＣ成分１０〜１０００ｍｇ／Ｌが含まれており、ｐＨ２〜８である。

第２形態では、このアルミエッチング排水と銅エッチング排水とを好ましくは容量比で２０：１〜１：２０、特に好ましくは５：１〜１：５の範囲で混合する。この混合は槽内で攪拌機を用いて行われてもよく、ラインミキサで行われてもよい。

この混合排水に対しカルシウム化合物を添加し、アルミエッチング排水に含まれていたＰＯ_４−Ｐ成分と該カルシウム化合物とを反応させてリン酸カルシウムを生成させる。カルシウム化合物としては、塩化カルシウム、又は水酸化カルシウムが好適である。カルシウム化合物の添加量は、排水中のＰＯ_４−Ｐ成分の化学当量の０．５〜２０倍特に０．５〜１０倍とりわけ１〜５倍程度が好適である。塩化カルシウムを添加する場合、その水溶液として添加するのが好ましい。

カルシウム化合物を添加した後、水酸化ナトリウム又は水酸化カルシウムなどのアルカリを添加してｐＨを７〜１２特に９〜１１に調整するのが好ましい。これにより、アルミニウム及び銅のいずれもが水酸化物として析出し、先に析出しているリン酸カルシウムに付着ないし吸着し、共沈する。リン酸カルシウムは、アルミニウムや銅の水酸化物に比べて沈降性が良好であり、該水酸化物がリン酸カルシウムと共沈する。

第２形態では、ｐＨ調整の後、さらに高分子凝集剤を添加して凝集物を成長させ、沈降を促進させるのが好ましい。高分子凝集剤としては、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などが好適である。高分子凝集剤の添加量は１〜５０ｍｇ／Ｌ、特に１〜２０ｍｇ／Ｌ、とりわけ１〜１０ｍｇ／Ｌ程度が好適である。

凝集処理後の液を固液分離してスラッジを分離する。固液分離手段としては、沈降槽、膜分離装置、遠心分離機など各種の固液分離装置を用いることができる。

＜第１形態の実施例及び比較例＞
実施例Ｉ−１〜Ｉ−８及び比較例Ｉ−１〜Ｉ−９で用いたアルミエッチング排水及びカラーフィルタ排水の性状は表１の通りである。

［実施例Ｉ−１，Ｉ−２，Ｉ−３］
上記カラーフィルタ排水とアルミエッチング排水とを容量比で４：１（実施例Ｉ−１）、１：１（実施例Ｉ−２）又は１：４（実施例Ｉ−３）の割合で混合し、塩化カルシウムを表２で示す添加量にて添加した後、水酸化ナトリウムにてｐＨを１０．０に調整し、アニオン系高分子凝集剤（栗田工業（株）クリフロックＰＡ３３１）を５ｍｇ／Ｌ添加し、沈降分離した。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表２に示す。

［実施例Ｉ−４，Ｉ−５］
実施例Ｉ−３において、ｐＨを８（実施例Ｉ−４）又は６（実施例Ｉ−５）に調整したこと以外は同様にして処理を行った。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表２に示す。

［実施例Ｉ−６，Ｉ−７，Ｉ−８］
塩化カルシウムの添加量を実施例Ｉ−１，Ｉ−２，Ｉ−３よりも少なくしたこと以外は同様にして処理を行った。塩化カルシウムの添加量、上澄水の水質、沈降したスラッジ濃度を表３に示す。

［比較例Ｉ−１］
上記カラーフィルタ排水にポリ硫酸鉄を７０００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを８．５に調整し、スラッジを沈降させた。上澄水の水質と沈降したスラッジ濃度とを表４に示す。

［比較例Ｉ−２］
ポリ硫酸鉄の添加量を１００００ｍｇ／Ｌとしたこと以外は比較例Ｉ−１と同様にしてカラーフィルタ排水を処理した。上澄水の水質と沈降したスラッジ濃度とを表４に示す。

［比較例Ｉ−３］
上記アルミエッチング排水にポリ硫酸鉄を６６００００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを７．０に調整し、アニオン系高分子凝集剤（栗田工業（株）クリフロックＰＡ３３１）を５ｍｇ／Ｌ添加しスラッジを沈降させた。上澄水の水質と沈降したスラッジ濃度とを表４に示す。

［比較例Ｉ−４］
上記カラーフィルタ排水に塩化カルシウムを１０００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを６に調整し、スラッジを沈降させた。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表５に示す。

［比較例Ｉ−５，Ｉ−６］
比較例Ｉ−４において、ｐＨを８（比較例Ｉ−５）又は１０（比較例Ｉ−６）に調整したこと以外は同様にして処理を行った。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表５に示す。

［比較例Ｉ−７］
上記アルミエッチング排水に塩化カルシウムを５０００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを６に調整し、スラッジを沈降させた。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表５に示す。

［比較例Ｉ−８，Ｉ−９］
比較例Ｉ−７において、ｐＨを８（比較例Ｉ−８）又は１０（比較例Ｉ−９）に調整したこと以外は同様にして処理を行った。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表５に示す。

表１〜５の通り、本発明方法によると、アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水とを同時に処理し、色度、濁度及びリン濃度の低い処理水を得ることができる。また、本発明方法によるとスラッジ量を減らすことができる。

＜第２形態の実施例及び比較例＞
以下の実施例II−１〜II−８及び比較例II−１〜II−９で用いたアルミエッチング排水及び銅エッチング排水の性状は表６の通りである。

［実施例II−１，II−２，II−３］
上記銅エッチング排水とアルミエッチング排水とを容量比で４：１（実施例II−１）、１：１（実施例II−２）又は１：４（実施例II−３）の割合で混合し、塩化カルシウムを表７で示す添加量にて添加した後、水酸化ナトリウムにてｐＨを８．０（実施例II−１及びII−２）又は１０（実施例II−３）に調整し、アニオン系高分子凝集剤（栗田工業（株）クリフロックＰＡ３３１）を２ｍｇ／Ｌ添加し、沈降分離した。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表７に示す。

［実施例II−４，II−５］
実施例II−３において、水酸化ナトリウムによりｐＨを８（実施例II−４）又は６（実施例II−５）に調整したこと以外は同様にして処理を行った。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表７に示す。

［実施例II−６，II−７，II−８］
塩化カルシウムの添加量を実施例II−１，II−２，II−３よりも５００ｍｇ／Ｌずつ少なくしたこと以外は同様にして処理を行った。塩化カルシウムの添加量、上澄水の水質、スラッジ濃度を表８に示す。

［比較例II−１］
上記銅エッチング排水に３８重量％濃度の塩化第二鉄水溶液を２００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを９．０に調整し、スラッジを沈降させた。上澄水の水質と沈降したスラッジ濃度とを表９に示す。

［比較例II−２］
塩化第二鉄水溶液の添加量を１００ｍｇ／Ｌとしたこと以外は比較例II−１と同様にして銅エッチング排水を処理した。上澄水の水質と沈降したスラッジ濃度とを表９に示す。

［比較例II−３］
上記アルミエッチング排水に３８重量％濃度の塩化第二鉄水溶液を５５０，０００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを７．０に調整し、アニオン系高分子凝集剤（栗田工業（株）クリロックＰＡ３３１）を５ｍｇ／Ｌ添加し、スラッジを沈降させた。上澄水の水質とスラッジ濃度とを表９に示す。

［比較例II−４］
上記カラーフィルタ排水に塩化カルシウムを１０００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを６に調整し、スラッジを沈降させた。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表１０に示す。

［比較例II−５，II−６］
比較例II−４において、ｐＨを８（比較例II−５）又は１０（比較例II−６）に調整したこと以外は同様にして処理を行った。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表１０に示す。

［比較例II−７］
上記アルミエッチング排水に塩化カルシウムを５０００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを６に調整し、スラッジを沈降させた。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表１０に示す。

［比較例II−８，II−９］
比較例II−７において、ｐＨを８（比較例II−８）又は１０（比較例II−９）に調整したこと以外は同様にして処理を行った。上澄水の水質と沈降したスラッジの濃度を表１０に示す。

表６〜１０の通り、本発明方法によると、アルミエッチング排水と銅エッチング排水とを同時に処理し、アルミ濃度及び銅濃度の低い処理水を得ることができる。また、本発明方法によるとスラッジ量を減らすことができる。

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。

なお、本出願は、２０１１年７月２２日付で出願された日本特許出願（特願２０１１−１６１１０５）及び日本特許出願（特願２０１１−１６１１０６）に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (10)

1. アルミエッチング排水とカラーフィルタ排水又は銅エッチング排水とを混合し、カルシウム化合物を添加した後、固液分離することを特徴とする排水の処理方法。
2. 請求項１において、カルシウム化合物は塩化カルシウム又は水酸化カルシウムであることを特徴とする排水の処理方法。
3. 請求項１又は２において、カルシウム化合物を添加した後、ｐＨを７〜１２とすることを特徴とする排水の処理方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、固液分離に先立って高分子凝集剤を添加することを特徴とする排水の処理方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、アルミエッチング排水はアルミニウムを１〜５０ｍｇ／Ｌ、ＰＯ_４−Ｐを５０〜３０００ｍｇ／Ｌ含み、ｐＨ１〜５であることを特徴とする排水の処理方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、カルシウム化合物を排水中のＰＯ_４−Ｐの化学当量の０．５〜２０倍添加することを特徴とする排水の処理方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、カラーフィルタ排水とアルミエッチング排水とを容量比で２０：１〜１：２０の範囲で混合することを特徴とする排水の処理方法。
8. 請求項７において、カラーフィルタ排水がＴＯＣを１００〜５０００ｍｇ／Ｌ含み、ｐＨ８〜１４であることを特徴とする排水の処理方法。
9. 請求項１ないし６のいずれか１項において、銅エッチング排水とアルミエッチング排水とを容量比で２０：１〜１：２０の範囲で混合することを特徴とする排水の処理方法。
10. 請求項９において、銅エッチング排水は、銅を１〜５０ｍｇ／Ｌ含み、ｐＨ２〜８であることを特徴とする排水の処理方法。