JP2003047971A

JP2003047971A - 排水処理方法

Info

Publication number: JP2003047971A
Application number: JP2001234787A
Authority: JP
Inventors: Toshiko Shinmyo; 寿子新明; Minoru Tomita; 実冨田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】銅などの重金属および有機酸を含有する排水
を効果的に処理する。【解決手段】銅および有機酸を含む原水は、無機凝集
剤添加槽１０に導入され、ここで鉄系凝集剤と共にカル
シウム化合物が添加される。そして、高分子凝集剤添加
槽１２において高分子凝集剤が添加され、凝集された
後、沈殿槽１４において、フロックが沈殿分離される。
これによって、銅が除去された排水は生物処理槽１６に
おいて有機酸が除去され、浄化された処理水が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機酸および重金
属を含む排水を処理する排水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工場排水にはその製造工程に
よって種々の物質が含まれている。例えば、半導体製造
工程においては、シリコンウエハーにフォトレジストを
塗り、マスクパターンを転写し、露光した後エッチング
を行って半導体の回路パターンを形成している。従っ
て、このような工程で、様々な薬品が使用され、様々な
物質を含む排水が排出される。

【０００３】特に、メッキ工程などの排水は、銅などの
重金属類を含んでいる。銅などの重金属除去には、ｐＨ
を例えば９以上として重金属を水酸化物にすると共に、
無機凝集剤を併用して凝集沈殿処理するアルカリ凝集沈
殿法が利用される。すなわち、水酸化ナトリウムなどの
アルカリを添加することで、ｐＨを上昇させると共に、
鉄系や、アルミ系の無機凝集剤を添加して、重金属を除
去していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
アルカリ凝集沈殿により重金属の除去が十分に行えない
場合が増えてきた。これについて、検討したところ、排
水中に有機酸が含まれていることが原因であることが分
かった。

【０００５】すなわち、以前は半導体製造工程で利用さ
れる酸は鉱酸であり、排水は無機系排水であったが、製
造工程において使用される薬品が変更されクエン酸、蟻
酸、酢酸、コハク酸、酪酸等の有機酸が含まれるように
なった。

【０００６】そして、これらの有機酸は錯イオン形成剤
あるいは分散剤として機能し、アルカリ凝集沈殿による
重金属の除去に悪影響を及ぼす。また、半導体製造工程
においては表面平坦化プロセスにおいて、研磨剤スラリ
ーを用いるＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉ
ｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスが広く採用され
るようになってきているが、このＣＭＰプロセスでは、
通常、砥粒として懸濁させたシリカ（ＳｉＯ_２）、アル
ミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、セリア（ＣｅＯ_２）等の微粒子
と、該微粒子を均一に分散させるための分散剤とを含有
するＣＭＰスラリーが使用される。そして、このＣＭＰ
スラリー中の分散剤も凝集を阻害する要因となる。従っ
て、ＣＭＰプロセスからの排水もアルカリ凝集沈殿によ
る重金属の除去に悪影響を及ぼす。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、有機酸および重金属を含む排水について効果的に
重金属除去が行える排水処理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】本発明は、有機酸および
重金属を含む排水を処理する排水処理方法であって、排
水にカルシウム化合物を添加すると共に、このカルシウ
ム化合物の添加に併せて、またはその後に無機凝集剤を
添加し凝集処理を行うことで、重金属を除去することを
特徴とする。

【０００９】重金属は通常、排水のｐＨを７以上に調整
すると共に無機凝集剤を併用して凝集沈殿することによ
って水酸化物として除去することができるが、有機酸が
存在すると重金属が錯イオンを形成し、ｐＨを７以上と
しても水酸化物として析出しにくくなる。カルシウム化
合物を添加することで、重金属が有機酸によって錯イオ
ン化して析出しにくくなることを防止することができ、
それによって重金属を水酸化物として析出させることが
でき、効果的に凝集処理することが可能になる。

【００１０】また、前記凝集処理の後に、生物処理を行
うことが好適である。重金属イオンは生物の活性を阻害
するが、本発明方法により重金属イオンを除去すること
ができるため、生物処理において有機酸を効果的に処理
することができる。

【００１１】また、前記重金属は銅であることが好適で
ある。半導体製造工程から排出される排水中には銅が含
まれる場合が多い。本発明によりこのような排水を効果
的に処理することができる。

【００１２】また、前記排水は、ＣＭＰスラリーを含む
ことが好適である。ＣＭＰスラリーは分散剤を含み、こ
れを利用した研磨処理後の排水は銅を含む。本発明は、
このような排水の処理に好適である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る
排水処理の一例を示す図である。原水は、半導体製造工
程からの排水でであり、銅イオンおよび有機酸を含んで
いる。

【００１４】原水は、無機凝集剤添加槽１０に導入され
る。この無機凝集剤添加槽１０には、無機凝集剤として
塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）が添加されると共に、カルシ
ウム化合物として水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）
が添加混合される。これによって、ｐＨは７以上のアル
カリ性になり、水酸化鉄のフロックが形成されると共に
原水中の銅イオンが水酸化物となりフロックに取り込ま
れ、無機凝集フロックが形成される。この例では、水酸
化カルシウムによって、ｐＨを上昇することができるた
め、通常アルカリ剤を別に添加する必要はないが、必要
であれば水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤を適宜添加
するとよい。

【００１５】特に、原水中には、有機酸が含まれてお
り、そのままでは重金属イオンはキレートや錯イオンを
作り、ｐＨを上昇させても水酸化物として析出しない。
ところが、カルシウム化合物が添加されているため、カ
ルシウムが重金属イオンがキレートや錯イオンを形成す
るのを妨害する。そこで、重金属イオンの水酸化物が効
果的に形成される。

【００１６】無機凝集剤添加槽１０で無機凝集剤とカル
シウム化合物が添加され凝集フロックが形成された無機
凝集処理水は、次に高分子凝集剤添加槽１２に導入され
る。この高分子凝集剤添加槽１２には、アニオン系やノ
ニオン系の有機高分子凝集剤が添加される。これによっ
て、無機凝集フロックがさらに結合粗大化された凝集フ
ロックが形成される。

【００１７】そして、高分子凝集剤添加槽１２において
粗大化された凝集フロックを含む高分子凝集処理水は、
沈殿槽１４に導入され、ここで凝集フロックが沈殿分離
され、沈殿汚泥は、系外に排出される。原水中に含まれ
る銅などの重金属は、沈殿汚泥中に取り込まれ、上澄み
水から除去される。

【００１８】一方、沈殿槽１４において得られる重金属
が除去された上澄み水は、有機酸が含まれている。そこ
で、この沈殿処理水は、生物処理槽１６に導入され、こ
こで有機物が処理される。この生物処理槽１６として
は、活性汚泥処理や、浸漬ろ床処理が適用される。

【００１９】この生物処理によって、有機酸などの有機
物が除去され、浄化された処理水が得られる。特に、前
段の凝集処理によって、重金属が除去されているため、
生物処理槽１６における生物に対する悪影響はなく、好
適な処理が行える。

【００２０】図２には、変形例を示しており、この例で
は無機凝集剤添加槽１０において、水酸化カルシウムに
代えて、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_３）と、水酸化ナト
リウム（ＮａＯＨ）が添加される。これによっても、無
機凝集剤添加槽１０において、ｐＨを７以上のアルカリ
性とすることができ、またカルシウムイオンが存在する
ために、重金属イオンを凝集フロックに取り込むことが
できる。

【００２１】なお、上述の例では、無機凝集剤として塩
化第二鉄を利用したが、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウ
ム）などのアルミ系の凝集剤を利用することができる。
また、鉄系の無機凝集剤としては、日鉄鉱業（株）製の
鉄系凝集剤で、ポリ硫酸第二鉄溶液からなるポリテツ
（登録商標）なども好適である。

【００２２】また、アルカリ性にして、カルシウムイオ
ンを供給できれば、アルカリ剤は水酸化カリウムなどを
使用することもでき、カルシウム化合物としては炭酸カ
ルシウムなども利用することができる。さらに、沈殿槽
１４に代えて、浮上槽やろ過槽などの固液分離槽を利用
することもできる。

【００２３】さらに、排水中に含まれる重金属として
は、タングステン（Ｗ）などが考えられ、これについて
も同様に処理が可能である。

【００２４】

【実施例】上述の図２および図１に示すフローにより、
半導体工場の排水を想定した模擬排水の処理を行った。
また、カルシウムを添加しない比較例についても処理を
行った。比較例をＲｕｎ１、図２のフローをＲｕｎ２、
図１のフローをＲｕｎ３と称する。

【００２５】ここで、各槽の滞留時間は、無機凝集剤添
加槽１０：５分、高分子凝集剤添加槽：５分、沈殿槽１
４：３０分とした。また、生物処理槽１６には、多孔パ
イプ状の接触材を充填した接触曝気槽であって滞留時間
４時間のものを利用した。

【００２６】また、無機凝集剤としては、ポリテツ（Ｆ
ｅ含有量１１．３％，比重１．４５）を用い、添加量
は、３００ｍｇ／Ｌとした。さらに、無機凝集剤添加槽
１０におけるｐＨは、１１程度に調整した。また、高分
子凝集剤としては弱アニオン系高分子凝集剤であるオル
フロックＯＡ−２３（オルガノ（株）製）を用いた。

【００２７】原水（模擬排水）の水質を表１に示す。ま
た、沈殿槽１４への流入水の凝集状態、沈殿分離後の上
澄み水の銅濃度、生物処理槽１６の処理水のＴＯＣ濃度
を表２に示す。

【表１】

【表２】

【００２８】このように、カルシウム化合物を添加する
Ｒｕｎ２、Ｒｕｎ３においては、凝集状態が良好にな
り、沈殿上澄み水における銅濃度が０．５ｍｇ／Ｌにま
で減少する。そして、銅が除去されているため、生物処
理への阻害がなく、生物処理水のＴＯＣが５０ｍｇ／Ｌ
にまで減少する。

【００２９】一方、カルシウム化合物を添加しない場合
には、フロックが形成されず、銅が減少しない。そこ
で、生物処理水のＴＯＣ３５０ｍｇ／Ｌは原水の５００
ｍｇ／Ｌと比べて余り減少していない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カルシウム化合物を添加することで、重金属が有機酸に
よって錯イオン化して分離しにくくなることを防止する
ことができ、重金属を効果的に凝集処理することが可能
になる。

【００３１】また、前記凝集処理の後に、生物処理を行
うことで有機酸を効果的に処理することができる。

【００３２】また、半導体製造工程から排出される排水
中には銅が含まれる場合が多いが、本発明によりこのよ
うな排水を効果的に処理することができる。

【００３３】さらに、ＣＭＰスラリーは分散剤を含み、
これを利用した研磨処理後の排水は銅を含む。本発明
は、このような排水の処理に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の一例の処理フローを示す図であ
る。

【図２】実施形態の他の例の処理フローを示す図であ
る。

【符号の説明】

１０無機凝集剤添加槽、１２高分子凝集剤添加槽、
１４沈殿槽、１６生物処理槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ＥＦターム(参考） 3C047 FF08 GG17 4D003 AA01 AB01 BA02 CA03 EA15 EA19 4D015 BA12 BA19 BB09 BB12 CA01 CA17 DA04 DA13 DA22 DA24 DA39 DC06 DC08 EA32 FA02 FA26 4D038 AA08 AB68 AB79 BA04 BB13 BB18 BB19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機酸および重金属を含む排水を処理す
る排水処理方法であって、排水にカルシウム化合物を添加すると共に、このカルシ
ウム化合物の添加に併せて、またはその後に無機凝集剤
を添加し凝集処理を行うことで、重金属を除去すること
を特徴とする排水処理方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記凝集処理の後に、生物処理を行うことを特徴とする
排水処理方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の方法におい
て、前記重金属は銅であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つに記載の方
法において、前記排水は、ＣＭＰスラリーを含むことを特徴とする排
水処理方法。