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半導体廃棄水の処理方法: 隔離,化学処理,水の再利用

2026-07-23

半導体排水処理

半導体排水の処理方法：分離、化学処理、水再利用

半導体排水は単一の産業排水ではありません。半導体工場では、フッ化物含有水、酸性およびアルカリ性排水、アンモニア排水、有機排水、CMPスラリー排水、銅、ニッケル、その他の金属を含む排水が排出される可能性があります。

これらの排水は化学的性質が異なり、単一の万能処理プロセスで処理することはできません。

発生源を特定し、排水を分離し、適切な処理プロセスを選択し、実験室での試験を通じて化学プログラムを最適化してください。

生産プロセスから始める

排水処理システムの設計または最適化を行う前に、オペレーターはすべての排水ストリームの生産源、化学組成、および下流への影響を特定する必要があります。

発生源と化学組成

どの製造プロセスが排水を生成するか
そのプロセスで使用される化学物質は何か
ストリームにキレート剤が含まれているかどうか

プロセスの安定性

生産バッチ間で排水が変動するかどうか
どの汚染物質が下流システムに影響を与えるか

回収と再利用

価値のある材料を回収できるかどうか
処理水を再利用できるかどうか

この生産ベースの分析は、混合排水が最終処理ユニットに到達した後にのみ化学物質を調整するよりも効果的です。

推奨される半導体排水の分類

実用的な分類システムは、主要な汚染物質と必要な処理メカニズムに従って排水を分離します。

排水ストリーム	典型的な汚染物質	一般的な処理アプローチ
フッ化物排水	フッ化物イオン、酸、微細沈殿物	塩化カルシウム沈殿、凝集、フロック形成
酸性およびアルカリ性排水	鉱酸、アルカリ、溶解塩	均等化と中和
アンモニア排水	アンモニア窒素とアルカリ性化合物	ストリッピング、生物学的窒素除去、または複合処理
有機排水	フォトレジスト、現像液、溶剤、界面活性剤	物理化学的前処理と生物学的処理
CMP排水	シリカ、アルミナ、セリア、金属粒子、研磨剤	凝集、フロック形成、澄清、ろ過
重金属排水	銅、ニッケル、その他の金属	化学沈殿、金属捕捉、またはイオン交換
低汚染すすぎ水	低懸濁固形物と溶解性汚染物質	膜処理と水再利用

フッ化物排水

汚染物質フッ化物イオン、酸、微細沈殿物

処理塩化カルシウム沈殿、凝集、フロック形成

処理ストリッピング、生物学的窒素除去、または複合処理

有機排水

汚染物質フォトレジスト、現像液、溶剤、界面活性剤

処理物理化学的前処理と生物学的処理

CMP排水

汚染物質シリカ、アルミナ、セリア、金属粒子、研磨剤

フッ化物排水処理

フッ化物含有排水は、ウェーハ製造における最も一般的なストリームの1つです。

水酸化カルシウム、塩化カルシウム、またはその他のカルシウム系試薬を添加して、溶解性フッ化物をフッ化カルシウム沈殿物に変換できます。

しかし、新しく形成されたフッ化カルシウム粒子は小さく、沈降しにくい場合があります。したがって、固液分離を強化するために、凝集剤やフロック剤がよく使用されます。

主要な運転原理

排水組成は生産ライン間で変動する可能性があるため、最適なpHと化学薬品の用量は試験によって確認する必要があります。

CMP排水処理

CMP排水には、シリカ、アルミナ、酸化セリウムなどの非常に微細な研磨粒子が含まれています。これらの粒子は、表面に同様の電気的電荷を帯びているため、懸濁状態のまま残る可能性があります。

ステージ1

電荷中和

カチオン性凝集剤は、粒子間の反発を低減し、懸濁液を不安定化させることができます。

PolyDADMAC
ポリアミン
ポリ塩化アルミニウム
その他の無機または有機凝集剤

ステージ2

フロック形成

不安定化後、ポリアクリルアミドは微細粒子を架橋し、より容易に沈降または浮上する大きなフロックを形成できます。

凝集剤を分散させるために通常強い混合が使用されますが、フロックが壊れることなく成長するように、より遅い混合が行われます。

重金属排水処理

重金属排水には、めっき、エッチング、パッケージング、IC基板プロセスからの銅、ニッケル、亜鉛、その他の金属が含まれる場合があります。

従来の処理では、通常、pHを調整して、溶解性金属が不溶性水酸化物を形成するようにします。その後、凝集とフロック形成を使用して沈殿粒子を除去します。

従来の沈殿が失敗する理由

EDTA、アンモニア、クエン酸塩、その他のキレート剤は、金属を溶解したままにし、沈殿効率を低下させる可能性があります。

追加の処理オプション

金属錯体の分解または弱化
特殊な重金属捕捉剤
硫化物ベースの沈殿
イオン交換または選択的吸着
膜濃縮
金属回収技術

Bluwat重金属捕捉剤は、従来の沈殿のみでは必要な金属濃度を一貫して達成できない排水に対して評価できます。

酸、アルカリ、アンモニア排水処理

酸性およびアルカリ性排水

酸性およびアルカリ性排水は、一般的に均等化と中和によって処理されます。

中和は、十分な混合を行いながら徐々に実行する必要があります。目標pHを超えると、化学薬品の消費量が増加し、特定の汚染物質が再溶解する可能性があります。

pH制御が重要な理由

金属沈殿
フッ化物除去
凝集効率
ポリマー性能
生物学的処理の安定性

アンモニア窒素排水

低濃度から中程度の濃度は、硝化と脱窒による生物学的処理で処理できます。高濃度ストリームは、アンモニアストリッピングまたは個別の前処理が必要になる場合があります。

安定したpH、アルカリ度、温度、溶存酸素が重要です。毒性有機物と高塩分濃度も監視する必要があります。

有機排水処理

半導体有機排水には以下が含まれる場合があります。

フォトレジスト残渣
現像液
溶剤
界面活性剤
洗浄剤
イソプロピルアルコール
その他の溶解性有機化合物

処理の選択

生分解性のある排水は、均等化とpH調整後に生物学的プロセスで処理できます。

高濃度の溶剤、毒性化合物、または難分解性有機物を含むストリームは、物理化学的前処理、高度酸化、または個別の回収が必要になる場合があります。

凝集剤は、コロイド状および部分的に不溶性の有機物を除去するのに役立ちますが、すべての溶解性有機汚染物質を除去することは期待できません。

汚泥脱水

半導体排水処理では、フッ化カルシウム、水酸化金属、CMP粒子、無機凝集剤沈殿物、生物固体を含む汚泥が生成される可能性があります。

典型的な脱水装置

フィルタープレス
ベルトフィルタープレス
遠心分離機
スクリュープレス

ポリマー選択の目的

カチオン性またはアニオン性ポリアクリルアミドは、汚泥の組成と脱水装置に応じて選択できます。

適切な製品は、強いフロック、澄んだろ液、速い排水、低い汚泥水分をもたらすはずです。

最も低いポリマー用量が常に最も経済的な選択肢とは限りません。汚泥の総取り扱いおよび処分費用を考慮する必要があります。

水再利用の機会

すべての半導体排水を同じ最終放流システムに送るべきではありません。比較的きれいなすすぎ水と処理されたプロセス水は、段階的な処理ラインを通じて回収できます。

前処理

澄清、多媒体ろ過、またはカートリッジろ過。

膜分離

限外ろ過および逆浸透。

高度研磨

必要に応じて、高度研磨、消毒、または酸化。

潜在的な再利用

冷却塔、スクラバー、施設清掃、ユーティリティシステム、またはさらなる精製のための給水。

水処理薬品の選択

化学薬品の選択は、キログラムあたりの価格ではなく、完全な処理目標を考慮する必要があります。

Bluwat Chemicalsは、実験室評価のために、PAC、PolyDADMAC、ポリアミン、ポリアクリルアミド、重金属捕捉剤のさまざまなグレードを提供できます。

推奨されるジャーテスト手順

実験室でのジャーテストは、分離された各排水ストリームに対して最も効果的な化学薬品の組み合わせを特定するのに役立ちます。

実際の生産ラインから代表的な排水を採取します。

pH、濁度、懸濁固形物、主要な汚染物質を測定します。

目標沈殿または凝集条件に従ってpHを調整します。

選択した凝集剤を急速混合下で添加します。

希釈したPAMを添加し、混合速度を下げます。

フロック形成、沈降速度、上澄みの透明度を観察します。

処理水をフッ化物、金属、COD、またはその他の目標パラメータについて試験します。

総処理コストと汚泥の特性を比較します。

手順は排水の種類に応じて調整する必要があります。金属またはフッ化物の沈殿は、最終的なフロック形成効果を評価する前に発生する必要があります。

半導体排水向けのBluwat化学ソリューション

ポリ塩化アルミニウム

凝集、懸濁固形物除去、澄清、および特定のフッ化物またはCMP排水ストリームの処理に使用されます。

PolyDADMAC

電荷中和、微粒子不安定化、澄清に使用される高電荷カチオン性有機凝集剤。

ポリアミン

凝集および特定のコロイド状または有機汚染物質の除去に適しています。

ポリアクリルアミド

フロック形成、澄清、汚泥濃縮、脱水のために、アニオン性、カチオン性、非イオン性のグレードで利用可能です。

重金属捕捉剤

特に従来の沈殿だけでは不十分な場合に、銅、ニッケル、その他の重金属の除去をサポートするように設計されています。

消泡剤

均等化タンク、生物処理ユニット、その他の排水プロセスでの泡の制御に使用されます。

結論

効果的な半導体排水処理は、生産と水管理のつながりに依存します。

フッ化物、CMP粒子、有機汚染物質、アンモニア、重金属は異なる挙動を示し、異なる処理戦略が必要です。分離収集は、化学薬品の消費量を削減し、処理の安定性を向上させ、資源回収をサポートし、水再利用の機会を増やします。

Bluwat Chemicalsは、化学薬品の選択、サンプル試験、および困難な産業排水の用量最適化を通じて、半導体排水処理プロジェクトをサポートします。