JPH0753275B2 - ウエーハプロセス排水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体工業より排出されるウエーハプロセス排
水の処理方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、半導体工場の排水は、排水源より分類すると、
ウエーハプロセス排水、排ガス処理装置排水、空
調設備排水、超純水製造装置排水、生活排水に分類
される。

これらの中で一番処理の難しいのがウエーハプロセス排
水で、この排水は水量が多く、フッ酸、塩酸、硝酸、リ
ン酸、酢酸、フッ化アンモニウム、過酸化水素などを含
んでいる。

ウエーハプロセス排水の処理方法としては、消石灰など
のアルカリ性カルシウム含有化合物を添加することによ
り、pHを中性域とし、フッ素を難溶性フッ化カルシウム
として沈殿分離するか、あるいはアルカリ性のアルミニ
ウム塩または、マグネシウム塩を添加することにより、
フッ素を吸着させて沈殿分離したのち上澄水を生物処理
し、排出する方法が一般的である。

しかしこれらの方法には、排水中に過酸化水素が存在す
ると、フッ素を沈殿分離する際、沈殿物と過酸化水素が
反応し、フロック中に気泡を抱き込み、沈殿分離に不具
合を生じるという問題点がある。

このような問題点を解消するため、酵素であるカタラー
ゼを使用して過酸化水素を分解する方法が提案されてい
る（特開昭63−270595号）。この方法によれば、ウエー
ハプロセス排水中に、アルカリ性カルシウム含有化合物
を添加して排水中のフッ素イオンをフッ化カルシウムに
した後、pH5〜９において、カタラーゼを添加して過酸
化水素を分解し、ついで固液分離してウエーハプロセス
排水を処理している。

しかし、この方法の場合、排水中のSS（懸濁固形物）濃
度が低いと、カタラーゼによる過酸化水素分解時に発生
する酵素のマイクロエアがフロックに付着してフロック
を浮上させ、沈殿分離に不具合が生じるという問題点が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は上記のような問題点を解決するため、排
水中のSS濃度が低い場合でも、フロックが浮上すること
なく、沈殿分離を容易に行うことができるウエーハプロ
セス排水の処理方法を提案することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ウエーハプロセス排水中に、アルカリ性カル
シウム含有化合物を添加して排水中のフッ素イオンをフ
ッ化カルシウムにした後、pH5〜９において、カタラー
ゼを添加して過酸化水素を分解し、ついで固液分離する
ウエーハプロセス排水の処理方法において、前記固液分
離により分離された汚泥を前記固液分離する前の排水の
混合することを特徴とするウエーハプロセス排水の処理
方法である。

本発明のウエーハプロセス排水の処理方法では、排水中
にアルカリ性カルシウム含有化合物を添加して排水中の
フッ素イオンをフッ化カルシウムとして沈殿除去する
が、沈殿の際不具合を生じさせる過酸化水素をカタラー
ゼで分解し、さらにカタラーゼによる過酸化水素分解の
際に生じる酸素のフロックに対する影響を小さくするた
めに、一旦固液分離した汚泥を固液分離する前の排水と
混合するものである。

本発明で使用するアルカリ性カルシウム含有化合物とし
ては、消石灰、生石灰などがあげられる。

本発明では過酸化水素の分解に、過酸化水素を特異的に
分解する酵素であるカタラーゼを使用するが、カタラー
ゼはフッ素イオンによりその作用が阻害されるので、ア
ルカリ性カルシウム含有化合物はカタラーゼを使用する
前に排水中に添加しておく必要がある。

アルカリ性カルシウム含有化合物の添加量は、排水中の
イオン濃度が目的とする濃度以下になるように添加しな
ければならないが、少なくともカタラーゼの利用に支障
がないフッ素イオン濃度（一般には20ppm）以下になる
ように添加するので好ましい。

カタラーゼの添加量は５万ユニットのカタラーゼの場
合、ほぼつぎのとおりである。

排水中の過酸化水素濃度が10〜100mg/のときの添加
量:50mg/、排水中の過酸化水素濃度が100〜250mg/
のときの添加量:100mg/、排水中の過酸化水素濃度が2
50〜500mg/のときの添加量:150mg/、排水中の過酸
化水素濃度が500〜1,000mg/のときの添加量:200mg/
、排水中の過酸化水素濃度が1,000〜5,000mg/のと
きの添加量:300mg/、排水中の過酸化水素濃度が5,000
〜10,000mg/のときの添加量:500mg/。

カタラーゼ添加時のpHは５〜９、好ましくは７〜８、ま
た水温は０〜50℃、好ましくは10〜30℃が好ましい。こ
のような条件においてカタラーゼの活性は高くなる。pH
の調節は、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
塩酸、硫酸などを使用して行えばよい。

本発明では、固液分離に際して凝集処理を行うのが好ま
しい。ここで使用する凝集剤は排水中に分散しているフ
ッ化カルシウムを凝集できるものであれば特に制限され
ず、例えばポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムな
どをあげることができる。凝集剤の添加量も特に限定さ
れないが、通常300mg/以上添加する。また凝集剤とと
もに凝集助剤を添加するのが好ましく、例えばポリアク
リルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミ
ド部分加水分解などのノニオン性またはアニオン性高分
子凝集助剤を適宜量使用すればよい。凝集剤および凝集
助剤はアルカリ性カルシウム含有化合物を添加した後に
添加する。

凝集処理を行う場合、カタラーゼは凝集剤添加の前後ま
たは同時の任意の時点で添加することができるが、凝集
剤添加と同時に添加するのが好ましい。

本発明では、固液分離により分離された汚泥を固液分離
する前な排水に返送して混合する。汚泥を混合する段階
はアルカリ性カルシウム含有化合物を添加した後から固
液分離する前の段階のどの段階で添加してもよいが、カ
タラーゼ添加前に添加するのが好ましい。また返送して
混合した汚泥が大きいフロックを形成するように添加す
るのが好ましく、アルカリ性カルシウム含有化合物を添
加後、凝集剤を添加し、続いてカタラーゼを添加する場
合、返送する汚泥は凝集剤を添加する凝集反応槽に添加
するのが好ましい。このように凝集反応槽に汚泥を添加
すると、返送中に破砕した汚泥が再び凝集剤により凝集
して大きなフロックを形成し、カタラーゼによる過酸化
水素分解時に発生する酸素のマイクロエアの影響を小さ
くすることができる。

返送する汚泥は、固液分離された汚泥をそのまま使用し
てもよいし、濃縮した汚泥を用いてもよい。返送量は凝
集過程におけるSS濃度が200mg/以上になるようにする
のが好ましい。

このように固液分離により発生した汚泥を固液分離する
前の排水に返送して混合することにより凝集過程におけ
るフロックの絶対量が増えるので、フロック一個当りに
付着するカタラーゼ添加による過酸化水素分解時の酸素
ガスの量を少なくすることができる。このためフロック
の沈降速度が大きくなり、このフロックの浮上を抑制す
ることができる。

以下、本発明のウエーハプロセス排水の処理方法の具体
的な例を図を用いて説明する。

第１図は本発明に係るウエーハプロセス排水の処理方法
を示す系統図であり、１は排水処理装置、２は反応槽、
３は凝集反応槽、４はフロック化槽、５は沈殿槽、６は
汚泥濃縮槽を示す。処理しようとするウエーハプロセス
排水（被処理排水）７を反応槽２に連続的に供給し、攪
拌機8aで攪拌しながらアルカリ性カルシウム含有化合物
９を連続的に添加して反応させ、フッ素イオンを水に不
溶のフッ化カルシウムに転換してフッ素イオンを除去す
る。

次に、反応槽２からオーバーフローした流出水10aを連
続的に凝集反応槽３に導き、攪拌機8bで攪拌しながら凝
集剤11とカタラーゼ12を連続的に加えて過酸化水素を分
解するとともに、汚泥濃縮槽６の濃縮汚泥13を一部を返
送汚泥14として連続的に返送して混合しSS濃度を調節す
る。

次に凝集反応槽３からオーバーフローした流出水10bを
連続的にフロック化槽４に導き、攪拌機8cで攪拌しなが
ら凝集助剤15を連続的に添加してSSを凝集させる。

次にフロック化槽４からオーバーフローした流出水10c
を連続的に沈殿槽５に導き固液分離する。分離された上
澄水16は処理水パイプ17を通して排出し、沈殿した汚泥
18は汚泥移送パイプ19を通して汚泥濃縮槽６に導き濃縮
する。濃縮された濃縮汚泥13の一部は前記のように返送
汚泥14として凝集反応槽３に返送して混合する。

第１図では、濃縮汚泥13を返送汚泥14として凝集反応槽
３に返送して混合しているが、フロック化槽４に返送し
て混合してもよい。また汚泥濃縮槽６の濃縮汚泥13の代
りに、沈殿槽５で沈殿した濃縮する前の汚泥18を返送し
て混合してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウエーハプロセス排水中に、アルカリ
性カルシウム含有化合物を添加して排水中のフッ素イオ
ンをフッ化カルシウムにした後、pH5〜９において、カ
タラーゼを添加して過酸化水素を分解し、ついで固液分
離するウエーハプロセス排水の処理方法において、前記
固液分離により分離された汚泥を前記固液分離する前の
排水と混合するようにしたので、SS濃度が低いウエーハ
プロセス排水の場合でも、カタラーゼによる過酸化水素
分解時にフロックが浮上することはなく、沈殿分離を容
易に行うことができる。

〔実施例〕

以下に実験例、実施例を示して説明する。

実験例１ ウエーハプロセス排水（pH2.0、H₂O₂含有量200mg/）
に水酸化カルシウムを添加して排水中のフッ素イオンを
水不溶性のフッ化カルシウムに変化させ、ついで希薄硫
酸水溶液を加えてpHを７に微調整したのち、所定濃度に
なるようにカタラーゼを添加し、機械的に20分間攪拌し
た。カタラーゼ添加前後の過酸化水素濃度およびpHを測
定した。結果を第１表に示す。

実施例１および比較例１ ウエーハプロセス排水（pH2.0、H₂O₂含有量100mg/）
に水酸化カルシウムを添加して排水中のフッ素イオンを
水不溶性のフッ化カルシウムに変化させ、ついで希薄硫
酸を加えてpHを７に微調整した。

次に汚泥濃縮槽よりサンプリングしたスラリー（2wt/v
％）を所定量添加した。

次に５万ユニットのカタラーゼを50mg/添加し、その
後市販の10重量％ポリ塩化アルミニウム水溶液（PAC）
を300mg/添加し、さらに市販のアニオン系凝集助剤を
2mg/添加した。

次にジャーテスト装置により150rpmで90秒間、その後50
rpmで80秒間攪拌後、フロックの沈降速度および浮上の
有無を確認した。なお、スラリー添加前の排水中のSS濃
度は80mg/であった。結果を第２表に示す。

実施例２ 第１図に示すウエーハプロセスの排水処理装置１を使用
した。20m³容量の反応槽２にウエーハプロセス排水を60
m³/hrの割合で供給し、消石灰を５重量％水性スラリー
として2m³/hrの割合で連続添加した。20m³容量の凝集反
応槽３にpHが７〜８になるように10重量％塩酸を、ポリ
塩化アルミニウムの濃度が400mg/になるように10重量
％ポリ塩化アルミニウムを、また５万ユニットカタラー
ゼを50mg/の濃度になるようにそれぞれ連続添加し
た。さらに汚泥濃縮槽６よりSSの濃度が１重量％の汚泥
を1m³/hrの割合でポンプにより返送して混合した。20m³
容量のフロック化槽４に市販のアニオン系凝集助剤クリ
フロックPA362（栗田工業（株）製、登録商標）を2mg/
の濃度になるように連続添加した。この結果有効容積
約100m³の沈殿槽５では水面へのフロックの浮上はなく
なった。

なお、カタラーゼを添加する前の排水中の過酸化水素濃
度は約150mg/、カタラーゼ添加後の凝集反応槽３にお
ける濃度は10mg/以下であった。またフロック化槽４
におけるSS濃度は約200mg/であった。

比較例２ 汚泥濃縮槽６の汚泥を返送して混合しない以外は実施例
２と同様に行った。その結果凝集反応槽３における過酸
化水素濃度は10mg/以下となったが、沈殿槽５の水面
にフロックが浮上しキャリオーバーした。

なお、フロック化槽４におけるSS濃度は50mg/であっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るウエーハプロセス排水の処理方法
の例を示す系統図である。 2:反応槽、3:凝集反応槽、4:フロック化槽、5:沈殿槽、
6:汚泥濃縮槽、7:被処理排水、9:アルカリ性カルシウム
含有化合物、11:凝集剤、12:カタラーゼ、13:濃縮汚
泥、14:返送汚泥、15:凝集助剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエーハプロセス排水中に、アルカリ性カ
   ルシウム含有化合物を添加して排水中のフッ素イオンを
   フッ化カルシウムにした後、pH5〜９において、カタラ
   ーゼを添加して過酸化水素を分解し、ついで固液分離す
   るウエーハプロセス排水の処理方法において、前記固液
   分離により分離された汚泥を前記固液分離する前の排水
   と混合することを特徴とするウエーハプロセス排水の処
   理方法。