集成电路产业含氟废水处理工程

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1、集 成 电 路 产 业 含 氟 废 水 处 理 工 程戴 荣 海(中 船 第 九 设 计 研 究 院 ,上 海 200063)摘 要 介 绍 采 用 三 级 反 应 一 级 沉 淀 为 主 体 工 艺 ,处 理 集 成 电 路 产 业 含 氟 废 水 的 实 际 应 用 情 况 和 工 程 治 理 效 果 。 实 践表 明 ,采 用 本 处 理 技 术 ,能 确 保 出 水 水 质 氟 离 子 浓 度 达 到 上 海 市 污 水 综 合 排 放 标 准 (DB31P19921997) 的 二 级 标 准 ,即F - 浓 度 10 mgPL。关 键 词 处 理 工 程 含 氟 废 水 反 应 沉

2、 淀0 引 言目 前 国 内 许 多 集 成 电 路 生 产 企 业 含 氟 废 水 的 治理 设 施 是 从 国 外 引 进 的 ,工 程 投 资 较 大 ,日 常 运 行 、 设备 维 护 管 理 费 用 亦 较 高 ,普 通 国 内 企 业 难 以 承 受 。目 前 ,国 内 外 含 氟 废 水 的 处 理 方 法 主 要 有 沉 淀 法和 吸 附 法 两 大 类 。 对 于 高 浓 度 含 氟 废 水 一 般 可 采 用钙 盐 沉 淀 法 ,而 在 实 际 工 程 运 行 中 ,要 确 保 氟 离 子 浓度 (F- 10 mgPL)稳 定 达 标 ,往 往 比 较 困 难 。本 工 程

3、 提 出 了 三 级 反 应 一 级 沉 淀 的 工 艺 ,并 结 合工 程 实 例 对 其 运 行 进 行 了 较 为 详 细 的 论 证 。1 工 程 概 况根 据 上 海 市 部 分 集 成 电 路 企 业 的 现 场 调 查 ,该 类企 业 所 排 放 的 废 水 均 包 括 含 氟 废 水 和 酸 碱 废 水 ,另 外根 据 不 同 的 产 品 和 生 产 工 艺 的 不 同 ,部 分 企 业 也 将 排放 含 氨 废 水 。芯 片 刻 蚀 过 程 中 排 放 二 股 含 氟 废 水 :高 浓 度 含 氟废 水 和 低 浓 度 含 氟 废 水 ,其 中 高 浓 度 含 氟 废 水 为

4、 刻 蚀初 期 排 放 的 废 水 ,氟 离 子 浓 度 可 高 达 10 000 mgPL ;低浓 度 含 氟 废 水 为 后 续 冲 洗 废 水 ,氟 离 子 浓 度 约 为500 mgPL。上 海 某 微 电 子 制 造 公 司 废 水 主 要 包 括 含 氟 废 水和 酸 碱 废 水 ,其 中 含 氟 废 水 量 为 5 m3Ph ,酸 碱 废 水 为23 m3Ph。 原 水 水 质 情 况 如 表 1 所 示 。 按 照 环 保 主 管部 门 要 求 ,出 水 执 行 上 海 市 污 水 综 合 排 放 标 准 (DB31P19921997)的 三 级 标 准 ,其 中 氟 离 子

5、浓 度 按 二 级标 准 ,出 水 水 质 见 表 1。2 含 氟 废 水 处 理 工 艺211 含 氟 废 水 处 理 工 艺 机 理集 成 电 路 产 业 中 含 氟 废 水 量 相 对 较 大 ,且 氟 离 子浓 度 较 高 ,一 般 采 用 化 学 沉 淀 与 絮 凝 沉 淀 相 结 合 的 处表 1 原 水 水 质 情 况 及 出 水 水 质 要 求 mgPL (pH除 外 )指 标 pH CODCr F - SS含 氟 废 水 2 4 500 1 000 150酸 碱 废 水 2 200 10 300处 理 出 水 要 求 6 9 300 10 300理 方 法 ,沉 淀 剂 通

6、常 选 用 石 灰 (生 石 灰 或 熟 石 灰 均可 ) ,絮 凝 剂 选 用 聚 合 氯 化 铝 ( PAC) 和 聚 丙 烯 酰 胺(PAM) ,必 要 时 投 加 一 定 量 的 CaCl2 代 替 石 灰 增 加Ca2 + 的 浓 度 ,同 时 调 整 pH 值 。 另 外 又 利 用 了 铝 盐 投加 到 废 水 中 ,铝 离 子 与 氟 离 子 的 络 合 以 及 铝 盐 水 解 中间 产 物 和 最 后 生 成 的 Al (OH) 3 矾 花 对 氟 离 子 的 配 体交 换 ,物 理 吸 附 ,卷 扫 等 作 用 来 去 除 废 水 中 的 氟 离 子 ,从 而 确 保 处

7、理 后 出 水 水 质 氟 离 子 浓 度 低 于 10 mgPL。212 含 氟 废 水 处 理 工 艺 确 定采 用 三 级 反 应 一 级 沉 淀 的 处 理 工 艺 ,对 此 ,进 行了 相 应 废 水 处 理 站 工 程 设 计 ,工 艺 流 程 如 图 1 所 示 。图 1 含 氟 废 水 处 理 工 艺 流 程213 工 艺 说 明车 间 排 放 的 含 氟 废 水 通 过 管 路 系 统 自 流 进 入 含氟 废 水 收 集 池 ,含 氟 废 水 通 过 废 水 泵 提 升 后 进 入 一 级反 应 槽 ,在 该 槽 内 投 加 Ca (OH) 2 溶 液 和 CaCl2 溶

8、液 ,使 氟 离 子 生 成 CaF2 沉 淀 ,并 粗 调 pH 值 至 8 9 ;然 后废 水 自 流 入 二 级 反 应 槽 ,在 该 槽 内 投 加 混 凝 剂 PAC、NaOH溶 液 或 H2 SO4 溶 液 ,使 CaF2 沉 淀 生 成 较 大 颗粒 ,并 将 pH值 调 至 6 7 ;然 后 废 水 自 流 入 三 级 反 应槽 ,在 该 槽 内 投 加 絮 凝 剂 PAM ,增 加 CaF2 沉 淀 效 果 。92环 境 工 程2007 年 2 月 第 25 卷 第 1 期经 絮 凝 反 应 后 的 废 水 自 流 入 斜 管 沉 淀 池 ,通 过 沉 淀 作用 达 到 固

9、液 分 离 ,同 时 使 污 泥 得 到 沉 淀 和 浓 缩 。 斜 管沉 淀 池 出 水 自 流 入 排 放 水 槽 ,当 氟 离 子 浓 度 达 标 时 排入 厂 区 废 水 排 水 管 网 ,当 氟 离 子 浓 度 超 过 排 放 标 准 时回 流 至 含 氟 废 水 收 集 池 继 续 处 理 。3 主 要 工 艺 设 计311 含 氟 废 水 收 集 池该 池 采 用 钢 混 凝 土 结 构 ,内 净 尺 寸 为 4 300 mm 2 200 mm 3 700 mm ,有 效 水 深 2120 m ,有 效 容 积2018 m3 ,水 力 停 留 时 间 412 h ,池 内 设 穿

10、 孔 管 进 行 空气 搅 拌 ,池 壁 内 衬 玻 璃 钢 防 腐 ,1 座 。 废 水 池 内 设 置2 台 CFY652502160 型 液 下 泵 ,1 用 1 备 。312 化 学 反 应 系 统本 工 程 共 设 三 级 反 应 槽 ,每 级 反 应 槽 结 构 相 同 ,反 应 槽 槽 体 为 钢 结 构 ,且 内 衬 玻 璃 钢 防 腐 。 净 尺 寸 为1 200 mm 1 200 mm 2 500 mm ,有 效 水 深 2135 m ,泥 斗 高 0195 m ,有 效 容 积 314 m3 ,水 力 停 留 时 间0168 h ,附 搅 拌 装 置 。313 斜 管 沉

11、 淀 槽槽 体 为 钢 结 构 ,且 内 衬 玻 璃 钢 防 腐 。 净 尺 寸 为4 000 mm 2 500 mm 4 400 mm , 1 只 。 表 面 负 荷015 m3P(m2 h) ,沉 淀 时 间 3 h ,重 力 排 泥 ,分 设 2 个泥 斗 。314 排 放 水 槽槽 体 为 钢 结 构 ,且 为 内 衬 玻 璃 钢 防 腐 。 净 尺 寸 为2 000 mm 1 000 mm 2 500 mm , 1 只 。 有 效 水 深2100 m ,有 效 容 积 410 m3 ,槽 内 设 穿 孔 管 进 行 空 气搅 拌 。315 污 泥 处 理 系 统污 泥 以 含 水 率

12、 9915 %计 ,总 产 量 约 为 4 m3Pd ,经厢 式 压 滤 机 (型 号 XM15P8002UB ,1 台 )脱 水 后 ,每 天 产生 含 水 率 80 %的 泥 饼 0115 t 左 右 ,最 终 将 其 外 运 送 有资 质 的 固 废 处 理 单 位 委 托 处 置 。4 治 理 效 果工 程 2003 年 调 试 完 成 后 ,该 公 司 委 托 当 地 有 关部 门 进 行 采 样 监 测 分 析 ,其 结 果 如 表 2 所 示 。表 2 废 水 治 理 检 测 结 果 mgPL (pH除 外 )指 标 pH CODCr F - SS原 水 水 质 1184 310

13、2 91 150 388 109处 理 出 水 6196 8153 44 5185 8162 101监 测 结 果 表 明 ,本 工 艺 对 氟 化 物 的 去 除 率 可 达95 %以 上 ,各 主 要 工 艺 处 理 单 元 均 达 到 预 期 的 设 计 功能 和 目 标 。5 结 论(1)集 成 电 路 产 业 废 水 主 要 以 含 氟 废 水 为 特 征 ,在 废 水 收 集 中 应 将 高 浓 度 和 低 浓 度 分 道 收 集 ,同 时 应与 酸 碱 废 水 、 其 他 废 水 分 道 ,从 而 降 低 废 水 运 行 成 本 ,确 保 废 水 处 理 系 统 稳 定 达 标

14、排 放 。(2)集 成 电 路 产 业 含 氟 废 水 宜 采 用 三 级 反 应 一 级沉 淀 工 艺 ,首 级 反 应 可 投 加 Ca (OH) 2 及 CaCl2 ,控 制pH值 至 8 9 范 围 ,第 二 级 反 应 可 投 加 PAC溶 液 控 制pH值 至 6 9 范 围 ,最 后 一 级 反 应 可 投 加 PAM 溶 液 ,反 应 后 的 絮 凝 颗 粒 经 沉 淀 后 ,上 层 清 液 能 达 标 排 放 。(3)含 氟 废 水 经 处 理 后 与 酸 碱 废 水 混 合 后 ,由 于盐 析 作 用 出 水 中 将 含 有 较 多 的 悬 浮 物 ,建 议 增 设 过 滤

15、系 统 ,降 低 出 水 中 悬 浮 物 含 量 。(4)含 氟 废 水 处 理 过 程 中 产 生 的 污 泥 一 般 可 采 用板 框 压 滤 脱 水 ,但 污 泥 泵 选 用 时 需 考 虑 泵 的 耐 磨 性 ,建 议 采 用 气 动 隔 膜 泵 ,以 减 少 泵 的 维 护 工 作 量 。参 考 文 献 1 张 超 杰 等 .含 氟 废 水 治 理 研 究 进 展 . 给 水 排 水 , 2002 , ( 12) :26229. 2 卢 建 杭 等 . 铝 盐 混 凝 法 去 除 氟 离 子 的 一 般 作 用 规 律 . 化 工 环 保 ,2000 (6) :7211. 3 武 丽

16、 敏 等 .含 氟 工 业 废 水 处 理 的 一 种 新 方 法 . 工 业 水 处 理 ,1995 , (3) :20222. 4 李 雪 玲 等 .石 灰 沉 淀 法 除 氟 的 应 用 . 水 处 理 技 术 , 2002 , ( 6) :3592361.作 者 通 讯 处 戴 荣 海 200063 上 海 市 武 宁 路 303 号 1208 室 中 船第 九 设 计 研 究 院电 话 (021) 62549700E2mail hjingone ndri. sh. cn2006 - 04 - 06 收 稿03环 境 工 程2007 年 2 月 第 25 卷 第 1 期THE EFFECTS OF RECIRCULATION PARAMETERS ON LEACHATE FRO