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芯片行业三废(废水 / 废气 / 粉尘)处理全解析

芯片行业作为高端制造业的核心领域,生产流程涉及晶圆制造、光刻、蚀刻、掺杂、封装测试等多道精密工序,全程伴随各类化工原料使用、物理研磨与高温反应,由此产生的废水、废气粉尘成为行业生产过程中的主要污染物。这类污染物成分复杂、毒性强、处理精度要求高,其合规处置不仅关系到企业的环保达标,更直接影响生产工艺稳定性与产品良率。本文将从芯片三废的来源、特点危害、处理难点、针对性解决方案及经典应用案例展开全方面详细解析,为行业环保治理提供参考。

一、芯片废水、废气、粉尘的来源与所属行业

芯片三废主要产生于半导体芯片制造行业,涵盖集成电路(IC)、分立器件、光电子器件、传感器等芯片的全产业链生产环节,上游的硅材料加工、中游的晶圆制造与封装测试、下游的芯片成品检测等环节均会产生污染物,其中以晶圆制造和封装测试环节的三废排放量最大、成分最复杂。此外,为芯片行业提供配套的半导体材料生产企业(如光刻胶、湿电子化学品、特种气体生产),因生产工艺与芯片制造高度关联,也会产生同类特征污染物,归属于芯片相关产业链的三废排放范畴。

具体来看,废水主要来源于湿法清洗、蚀刻、显影、化学机械抛光(CMP)等工序;废气产生于光刻、干法蚀刻、离子注入、气相沉积(CVD/PVD)、高温退火等工序;粉尘则主要来源于硅片切割、研磨、抛光、晶圆划片、封装打线等物理加工工序,同时部分气相反应过程中产生的颗粒状副产物也会形成工艺性粉尘。

二、芯片废水、废气、粉尘的特点与危害

(一)芯片废水的特点与危害

芯片废水的核心特点为成分复杂、污染物浓度波动大、含盐量高、含有毒有害重金属与有机污染物、水质精细化程度要求高,不同工序产生的废水水质差异显著,如清洗废水水量大但污染物浓度低,蚀刻废水含高浓度氟化物、重金属,CMP 废水含大量研磨颗粒与化学添加剂,显影废水含高浓度有机碱与光刻胶残渣。废水中常见污染物包括氟化物、铜、镍、铬、砷等重金属离子,氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等无机氮,异丙醇、乙二醇、光刻胶有机溶剂等有机污染物,以及高浓度的硫酸钠、氯化铵等无机盐。

其危害体现在三个方面:一是重金属离子与有毒有机物若直接排放,会造成水体富营养化、土壤重金属污染,破坏生态系统,且部分有机物具有致畸、致癌、致突变的 “三致” 效应,通过食物链富集危害人体健康;二是高含盐废水会导致水体盐度升高,抑制水生生物生长,造成土壤盐碱化;三是废水中的悬浮颗粒与化学添加剂若回流至生产环节,会污染超纯水系统,影响芯片晶圆的表面洁净度,直接降低产品良率。

(二)芯片废气的特点与危害

芯片废气属于复合型工业废气,兼具无机废气、有机废气、含氟废气、含硅废气、酸性废气等多种类型,核心特点为成分复杂、毒性强、部分废气具有腐蚀性与易燃易爆性、排放浓度低但要求处理效率高、含微量特种有害气体,且不同工艺产生的废气针对性强,如干法蚀刻产生含氟化物、氯化物的无机废气,光刻与显影产生苯系物、醇类、酯类等挥发性有机化合物(VOCs),离子注入产生含砷、磷的有毒废气,气相沉积产生含硅烷、硼烷的易燃易爆废气。

其危害主要表现为:一是酸性、含氟废气具有强腐蚀性,会腐蚀生产设备与厂房管道,若泄漏会刺激人体呼吸道与皮肤,造成黏膜损伤;二是 VOCs 废气部分属于有毒有害空气污染物,长期接触会损害人体神经系统与造血系统,且部分 VOCs 在光照下会形成光化学烟雾,污染大气环境;三是硅烷、硼烷等特种气体属于易燃易爆剧毒气体,若处理不当发生泄漏,易引发火灾、爆炸事故,造成人员伤亡;四是废气中的微量有害杂质若直接排放,会对周边大气环境造成持续污染,同时若废气处理不达标回流至生产车间,会影响光刻、蚀刻等精密工序的工艺环境,导致芯片图形失真、良率下降。

(三)芯片粉尘的特点与危害

芯片粉尘为超细工业粉尘,核心特点为粒径小(多在 0.1-10μm)、比表面积大、吸附性强、部分粉尘含硅化物与重金属、分散性好,主要分为硅基粉尘(单晶硅、多晶硅颗粒)、研磨粉尘(氧化铝、二氧化硅研磨剂颗粒)、金属粉尘(铜、铝、金、银等金属颗粒)三类,其中晶圆切割与抛光环节产生的硅基粉尘粒径最小,多为可吸入颗粒物(PM2.5)甚至可入肺颗粒物(PM1.0)。

其危害体现在:一是超细粉尘易在空气中悬浮,被人体吸入后会沉积在呼吸道与肺部,长期接触会引发矽肺病、尘肺病等职业病,金属粉尘还会通过呼吸道进入血液循环,损害人体内脏器官;二是粉尘若沉积在芯片生产车间的精密设备(如光刻机、蚀刻机)与晶圆表面,会造成设备光路堵塞、晶圆表面划痕与杂质污染,直接导致芯片报废,大幅降低生产良率;三是粉尘在车间内堆积,若遇静电或高温,易引发粉尘爆炸,存在重大安全生产隐患;四是未处理的粉尘排放至外界,会造成大气颗粒物污染,影响周边空气质量。

三、芯片废水、废气、粉尘的处理难点

芯片三废的处理难度远高于传统工业污染物,核心难点源于芯片生产的精密性、工艺多样性与污染物的特殊性,具体分述如下:

(一)芯片废水处理难点

水质复杂性高,不同工序废水需分类处理,若混合排放会导致污染物之间发生化学反应,增加处理难度,且企业生产工艺调整会造成废水浓度与水量大幅波动,对处理系统的抗冲击能力要求极高;

污染物去除精度要求严苛,芯片行业废水排放标准远高于普通工业废水,如重金属离子排放浓度需达到 ppb 级(10-9),氟化物排放浓度需低于 10mg/L,常规处理工艺难以实现高精度去除;

高含盐废水处理与资源化矛盾突出,芯片废水中的无机盐多为生产过程中添加的化学试剂,直接排放会造成资源浪费,但若进行资源化回收,需解决脱盐过程中能耗高、产水水质要求高的问题;

废水中的光刻胶等有机污染物具有难生物降解性,常规生化处理工艺对其去除效率低,且部分有机污染物会抑制微生物活性,影响生化处理系统稳定性;

CMP 废水含大量超细研磨颗粒,这类颗粒表面带电荷,不易絮凝沉淀,常规固液分离工艺难以实现高效去除。

(二)芯片废气处理难点

废气成分复合型强,单股废气中常同时含无机、有机、有毒、腐蚀性污染物,不同污染物的处理工艺相互制约,需设计分级处理流程,工艺复杂度高;

部分特种废气(如硅烷、硼烷、砷化氢)浓度低但毒性极强,处理效率需达到 99.9% 以上,常规处理工艺难以满足高精度去除要求,且这类气体易燃易爆,处理过程中需做好防爆、防泄漏措施;

VOCs 废气多为低浓度、大风量排放,且成分中含难降解的卤代烃、苯系物,常规吸附、催化燃烧工艺需解决吸附剂易饱和、催化效率低的问题;

废气处理系统需与生产工艺联动,芯片生产为连续化作业,废气处理系统需保证 24 小时稳定运行,且处理后的尾气不能含有害杂质,避免回流至生产车间影响工艺环境;

含氟废气处理后产生的副产物(如氟化钙)需妥善处置,避免二次污染,同时部分含氟废气中含氢氟酸,易与处理设备发生反应,对设备材质的耐腐蚀性要求极高。

(三)芯片粉尘处理难点

粉尘粒径超细,常规除尘设备(如布袋除尘器、旋风除尘器)对 PM2.5 以下超细粉尘的捕集效率低,需采用高精度除尘工艺;

粉尘吸附性强,易附着在除尘设备管道与滤料表面,造成滤料堵塞、管道结垢,影响除尘系统的通风量与捕集效率,且难以清理;

部分粉尘含硅化物与重金属,除尘后的粉尘属于危险固体废物,需进行无害化处置与资源化回收,常规处置方式易造成二次污染;

芯片生产车间为洁净室环境,除尘系统需满足洁净室的压力、温湿度要求,不能对车间的洁净度产生负面影响,且除尘设备的密封性要求极高;

粉尘产生点多且分散,晶圆切割、研磨、封装等工序的生产设备多为精密设备,除尘罩的设计需兼顾捕集效率与设备操作空间,避免影响生产工艺。

四、芯片废水、废气、粉尘的针对性解决方案

针对芯片三废的处理难点,结合行业生产工艺与污染物特征,采用分类收集、分级处理、精准去除、资源回收、工艺联动的核心思路,设计针对性的处理方案,同时兼顾处理系统的稳定性、高效性与经济性,实现污染物达标排放与生产资源循环利用。

(一)芯片废水的针对性解决方案

芯片废水处理的核心原则为清污分流、分质处理、精准去除、资源化回用,首先将不同工序产生的废水进行分类收集,如将清洗废水、蚀刻废水、CMP 废水、显影废水分别导入独立收集系统,避免混合污染,再针对不同水质特征设计专属处理工艺,最终实现达标排放或生产回用。

含氟废水处理:采用 “钙盐沉淀 + 铝盐深度除氟 + 过滤” 工艺,先向废水中投加氢氧化钙,使氟离子与钙离子生成氟化钙沉淀,再投加聚合氯化铝,利用铝离子的吸附架桥作用去除水中残留的氟离子,最后通过精密过滤实现氟离子浓度降至 10mg/L 以下,若需更高精度去除,可增加反渗透(RO)深度处理单元;

重金属废水处理:采用 “pH 调节 + 化学沉淀 + 重金属捕集剂 + 膜分离” 工艺,先调节废水 pH 值,使重金属离子生成氢氧化物沉淀,再投加高效重金属捕集剂,与水中微量重金属离子生成稳定的螯合物沉淀,最后通过超滤(UF)+ 反渗透(RO)膜分离工艺,实现重金属离子浓度降至 ppb 级,处理后的清水可回用至生产清洗环节;

CMP 废水处理:采用 “混凝絮凝 + 离心分离 + 精密过滤 + 膜分离” 工艺,先向废水中投加专用混凝絮凝剂,中和研磨颗粒表面电荷,使其形成絮体,再通过高速离心分离去除大部分颗粒杂质,随后经精密过滤去除细微颗粒,最后通过膜分离工艺实现固液彻底分离,分离后的研磨废渣可进行资源化回收,清水可回用;

有机废水处理:采用 “芬顿氧化 / 臭氧氧化 + 生化处理 + 深度过滤” 工艺,先通过芬顿氧化或臭氧氧化将难生物降解的有机污染物(如光刻胶)氧化分解为小分子有机物,提高其可生化性,再进入厌氧 + 好氧生化处理系统,利用微生物降解有机污染物,最后通过深度过滤去除水中残留的微生物与有机物,实现 COD 达标排放;

高含盐废水处理:采用 “纳滤(NF)+ 反渗透(RO)+ 蒸发结晶” 工艺,先通过纳滤去除水中的二价离子与部分有机物,再通过反渗透进行脱盐处理,产水回用至生产环节,浓水进入蒸发结晶系统,结晶出的无机盐可进行资源化回收或无害化处置,实现高含盐废水的零排放;

综合废水处理:将经分质处理后的各股废水汇入综合调节池,进行水质水量均化,再通过 “生化处理 + 深度过滤 + 消毒” 工艺进行最终处理,确保各项水质指标达到《半导体工业污染物排放标准》(GB 31573-2015)要求,处理后的尾水可达标排放或回用至厂区绿化、冷却等环节。

同时,在废水处理系统中设置在线监测设备,实时监测 pH、COD、氟化物、重金属离子等指标,实现水质异常时的自动报警与工艺参数调整,提升系统的抗冲击能力与稳定性。

(二)芯片废气的针对性解决方案

芯片废气处理的核心原则为分类收集、分级处理、防爆防毒、高效净化、达标排放,根据废气的类型、浓度、风量设计专属处理工艺,对易燃易爆、有毒有害废气进行预处理,再通过主处理工艺实现污染物高效去除,同时配备完善的防爆、防泄漏、在线监测系统,确保处理过程的安全性。

酸性 / 含氟无机废气处理:采用 “碱液吸收 + 水洗 + 除雾” 工艺,将废气导入喷淋吸收塔,通过氢氧化钠、氢氧化钙等碱液进行逆向喷淋,使酸性气体、氟化物与碱液发生中和反应,生成无害的盐类物质,再经水洗去除废气中残留的碱液与颗粒物,最后通过除雾器去除水雾,实现废气达标排放,对于高浓度含氟废气,可采用 “两级碱液吸收 + 活性炭吸附” 工艺,提升去除效率;

VOCs 有机废气处理:针对低浓度、大风量 VOCs 废气,采用 “活性炭吸附浓缩 + 催化燃烧” 工艺,先通过活性炭吸附废气中的 VOCs,实现废气浓缩,再将饱和后的活性炭进行脱附,脱附出的高浓度 VOCs 废气进入催化燃烧炉,在催化剂作用下,于 200-400℃低温下氧化分解为二氧化碳和水,催化剂可选用贵金属催化剂(铂、钯)或非贵金属催化剂(锰、钴),根据废气成分选择;针对高浓度 VOCs 废气,直接采用 “蓄热式催化燃烧(RCO)” 或 “蓄热式热力燃烧(RTO)” 工艺,利用蓄热体回收燃烧产生的热量,降低系统能耗,实现 VOCs 高效分解;

特种有毒 / 易燃易爆废气处理:对于硅烷、硼烷等易燃易爆剧毒废气,采用 “干式化学吸附 + 惰性气体保护” 工艺,将废气导入干式化学吸附塔,通过专用吸附剂(如氧化铜、氧化铝)与废气发生化学反应,将有毒气体转化为无害的固体化合物,同时整个处理系统充入氮气进行惰性气体保护,设置防爆阀、泄漏检测仪,防止火灾、爆炸事故;对于砷化氢、磷化氢等含砷磷有毒废气,采用 “氧化吸收 + 化学沉淀” 工艺,先通过氧化剂将废气中的有毒气体氧化为无机化合物,再通过碱液吸收,生成的沉淀物进行无害化处置;

复合型废气处理:对于同时含无机、有机、腐蚀性污染物的复合型废气,采用 “预处理 + 主处理 + 深度处理” 分级工艺,先通过水洗去除废气中的颗粒物与腐蚀性杂质,再根据废气主要成分选择碱液吸收或活性炭吸附进行主处理,最后通过催化燃烧或深度吸附进行深度处理,确保各污染物均达到排放标准;

废气收集与联动:采用 “点对点密闭收集 + 车间整体排风” 的收集方式,对各生产设备的废气产生点进行密闭罩收集,减少废气泄漏,收集后的废气通过专用管道导入处理系统,同时将废气处理系统与生产工艺联动,实现生产设备启停时废气处理系统的同步启停,确保废气无组织排放得到有效控制。

处理后的废气需经在线监测系统监测 VOCs、氟化物、氯化物等指标,确保达标排放,同时处理系统产生的固废(如废吸附剂、反应副产物)需按照危险固体废物管理要求进行处置。

(三)芯片粉尘的针对性解决方案

芯片粉尘处理的核心原则为源头捕集、高精度除尘、固废回收、洁净保障,采用 “源头密闭收集 + 高精度除尘 + 滤料清理 + 固废资源化” 的工艺思路,从粉尘产生源头进行高效捕集,通过高精度除尘设备实现超细粉尘的捕集去除,同时做好除尘设备的维护与滤料清理,确保除尘效率,捕集后的粉尘进行无害化处置或资源化回收。

超细粉尘除尘工艺:采用 “布袋除尘器(覆膜滤料)+ 静电除尘器” 组合工艺,或直接采用 “湿式电除尘器”,覆膜滤料布袋除尘器对 PM2.5 以下超细粉尘的捕集效率可达 99.9% 以上,通过选用耐温、耐腐蚀、抗静电的覆膜滤料(如 PTFE 覆膜滤料),解决粉尘吸附堵塞问题,同时设置脉冲喷吹清灰系统,定期对滤料进行清灰,恢复滤料的捕集性能;静电除尘器通过高压电场使粉尘颗粒带电,吸附至集尘极,实现粉尘与气体的分离,适用于大风量、高浓度粉尘处理;湿式电除尘器则通过水雾捕捉超细粉尘,形成泥浆,除尘效率高且无二次扬尘,适用于芯片生产洁净室的粉尘处理;

粉尘源头收集:对晶圆切割、研磨、抛光等生产设备的粉尘产生点设计专用密闭除尘罩,采用负压收集方式,确保粉尘无组织泄漏,除尘罩的设计兼顾设备操作空间与捕集效率,同时对车间进行分区排风,保持车间微负压,防止粉尘在车间内扩散;

除尘后固废处理:捕集后的粉尘进行分类收集,硅基粉尘、研磨粉尘可进行资源化回收,经提纯、研磨后重新用于生产环节;含重金属的金属粉尘属于危险固体废物,需委托有资质的单位进行无害化处置,如固化稳定化后安全填埋,或进行重金属回收利用;

洁净室除尘保障:芯片生产洁净室的粉尘处理需与洁净室空调系统联动,采用 “初效 + 中效 + 高效(HEPA/ULPA)” 三级过滤系统,对进入洁净室的空气进行高精度过滤,同时设置洁净室排风除尘系统,确保室内粉尘浓度控制在生产工艺要求的范围内(如百级、千级洁净室)。

除尘系统需定期进行性能检测,确保粉尘捕集效率与车间空气质量达标,同时做好设备的密封与防泄漏措施,避免除尘过程中产生二次污染。

五、芯片废水、废气、粉尘处理经典案例解析

案例一:某国内头部晶圆制造企业 12 英寸晶圆产线三废处理项目

项目基本情况

该企业位于国内半导体产业园区,主营 12 英寸逻辑晶圆与存储晶圆制造,年产晶圆数十万片,生产流程涵盖光刻、蚀刻、离子注入、CMP、掺杂等全工序,三废排放具有 “水量大、水质复杂、废气成分多、粉尘粒径超细” 的特点。项目建设前,企业原有三废处理系统因工艺落后,难以满足新版环保排放标准与生产工艺升级后的处理需求,存在废水重金属去除精度不足、废气 VOCs 排放浓度偏高、车间粉尘影响产品良率等问题。为解决上述问题,企业投资建设全新的三废处理系统,设计处理规模为废水 1000m³/d、废气 50000m³/h、粉尘捕集效率 99.9% 以上,要求处理后三废均达到《半导体工业污染物排放标准》(GB 31573-2015)一级标准,且实现生产用水与部分原料的资源化回用。

处理工艺设计

废水处理工艺:采用 “清污分流 + 分质处理 + 资源化回用” 工艺,将蚀刻废水、CMP 废水、显影废水、清洗废水分别收集,含氟废水采用 “钙盐沉淀 + 铝盐深度除氟 + RO 膜分离” 工艺,重金属废水采用 “pH 调节 + 重金属捕集剂 + UF+RO 膜分离” 工艺,CMP 废水采用 “混凝絮凝 + 离心分离 + 精密过滤 + RO 膜分离” 工艺,有机废水采用 “芬顿氧化 + A/O 生化 + 深度过滤” 工艺,高含盐废水采用 “NF+RO + 蒸发结晶” 工艺,经分质处理后的废水汇入综合处理系统进行最终处理,处理后的清水 80% 回用至生产清洗环节,剩余 20% 达标排放,蒸发结晶产生的无机盐进行资源化回收。

废气处理工艺:采用 “分类收集 + 分级处理 + 防爆防毒” 工艺,酸性 / 含氟废气采用 “两级碱液吸收 + 水洗 + 除雾” 工艺,VOCs 废气采用 “活性炭吸附浓缩 + RCO 催化燃烧” 工艺,硅烷、硼烷等特种废气采用 “干式化学吸附 + 氮气保护” 工艺,复合型废气采用 “水洗预处理 + 碱液吸收 + 活性炭吸附 + 催化燃烧” 工艺,所有废气经处理后通过 30m 高排气筒达标排放,系统配备防爆阀、泄漏检测仪、在线监测系统,实现 24 小时稳定运行。

粉尘处理工艺:采用 “源头密闭负压收集 + PTFE 覆膜布袋除尘器 + 车间高效过滤排风” 工艺,对各晶圆加工设备的粉尘产生点设计专用密闭除尘罩,采用负压收集方式,收集后的粉尘进入 PTFE 覆膜布袋除尘器,通过脉冲喷吹清灰系统实现滤料清灰,除尘效率达 99.95% 以上,车间内设置 “初效 + 中效 + ULPA 高效” 三级过滤排风系统,确保洁净室粉尘浓度满足百级洁净度要求,捕集后的硅基粉尘进行资源化回收,金属粉尘委托有资质单位无害化处置。

核心处理设备优点

废水处理设备:选用一体化膜分离设备(UF+RO),设备集成度高、占地面积小,膜组件采用抗污染型材质,使用寿命长,且配备在线清洗系统,可实现自动清洗,降低维护成本;蒸发结晶设备采用 MVR 机械式蒸汽再压缩技术,能耗较传统蒸发设备降低 60% 以上,结晶效率高,实现无机盐的高效回收。

废气处理设备:选用不锈钢材质的喷淋吸收塔,耐腐蚀性强,使用寿命长,喷淋系统采用雾化喷嘴,碱液与废气接触面积大,吸收效率高;RCO 催化燃烧设备采用蜂窝状贵金属催化剂,催化效率高,起燃温度低,且配备蓄热体,热回收效率达 95% 以上,大幅降低系统运行能耗;干式化学吸附塔采用专用吸附剂,吸附容量大,与特种废气反应速度快,且设备密封性好,配备氮气保护系统,安全性高。

粉尘处理设备:选用 PTFE 覆膜布袋除尘器,滤料对超细粉尘的捕集效率高,抗静电、耐温、耐腐蚀,脉冲喷吹清灰系统采用高压脉冲气流,清灰效果好,可有效防止滤料堵塞;车间高效过滤系统选用 ULPA 超高效过滤器,对 0.1μm 以上粉尘的过滤效率达 99.999% 以上,确保洁净室环境达标。

最终处理效果

项目建成后,经环保部门监测,废水各项指标均达到 GB 31573-2015 一级标准,其中氟化物排放浓度≤5mg/L,重金属离子浓度均降至 ppb 级,生产用水回用率达 80%;废气中 VOCs 排放浓度≤20mg/m³,氟化物排放浓度≤1mg/m³,酸性气体去除效率达 99% 以上,无组织废气排放浓度远低于标准限值;车间粉尘捕集效率达 99.95% 以上,洁净室粉尘浓度满足百级洁净度要求,粉尘无组织排放得到有效控制。

案例二:某外资芯片封装测试企业高端封装产线三废处理项目

项目基本情况

该企业为全球知名半导体企业,在国内建设高端芯片封装测试产线,主营晶圆划片、芯片封装、打线、测试等环节,产品涵盖手机芯片、汽车芯片、工业控制芯片等高端领域。生产过程中产生的废水主要为封装清洗废水、电镀废水、显影废水,废气主要为 VOCs 有机废气、酸性电镀废气,粉尘主要为晶圆划片粉尘、封装研磨粉尘,具有 “废水含高浓度电镀重金属、废气 VOCs 成分复杂、粉尘超细且分散” 的特点。企业对三废处理要求极高,不仅要求达到国内环保排放标准,还需满足欧盟 RoHS、WEEE 等国际环保标准,同时要求处理系统与生产工艺高度适配,不影响生产效率与产品品质。

处理工艺设计

废水处理工艺:采用 “分质收集 + 高精度去除 + 零排放” 工艺,电镀废水采用 “化学沉淀 + 重金属捕集剂 + 膜分离 + 电渗析” 工艺,实现铜、镍、金等重金属离子的高精度去除与回收;封装清洗废水采用 “混凝絮凝 + 精密过滤 + RO 膜分离” 工艺,显影废水采用 “臭氧氧化 + 生化处理 + 深度过滤” 工艺,所有经分质处理后的废水汇入 “NF+RO + 蒸发结晶” 深度处理系统,实现废水零排放,产水全部回用至生产环节,浓缩液经蒸发结晶后产生的固废进行无害化处置,回收的重金属经提纯后重新用于电镀工艺。

废气处理工艺:采用 “点对点收集 + 专项处理 + 深度净化” 工艺,酸性电镀废气采用 “碱液喷淋吸收 + 活性炭吸附” 工艺,VOCs 有机废气采用 “沸石转轮吸附浓缩 + RTO 蓄热式热力燃烧” 工艺,沸石转轮选用疏水性沸石,对 VOCs 的吸附容量大,脱附效率高,RTO 蓄热式热力燃烧设备采用三室结构,热回收效率达 98% 以上,VOCs 去除效率达 99.5% 以上,处理后的废气经在线监测达标后排放。

粉尘处理工艺:采用 “设备集成式除尘 + 车间集中除尘 + 洁净室过滤” 工艺,在晶圆划片、研磨设备上集成小型湿式电除尘器,从源头捕集粉尘,避免粉尘扩散;车间设置集中式 PTFE 覆膜布袋除尘器,对车间内无组织扩散的粉尘进行二次捕集;封装测试洁净室设置 “初效 + 中效 + HEPA 高效” 三级过滤系统,确保室内粉尘浓度满足千级洁净度要求,捕集后的粉尘进行分类收集,硅基粉尘回用,含重金属粉尘委托专业单位进行重金属回收。

核心处理设备优点

废水处理设备:选用电渗析重金属回收设备,可实现电镀废水中重金属离子的高效分离与回收,回收的重金属纯度高,可直接回用至生产工艺,设备运行能耗低,操作简便;MVR 蒸发结晶设备采用进口压缩机,运行稳定,结晶效率高,且配备自动排渣系统,降低人工维护成本;抗污染型 RO 膜组件,可耐受废水中的微量有机物与颗粒物,使用寿命较普通膜组件提升 50% 以上。

废气处理设备:选用沸石转轮吸附浓缩设备,沸石转轮为模块化设计,占地面积小,吸附与脱附可连续进行,适配企业连续化生产需求;三室 RTO 蓄热式热力燃烧设备,热回收效率高,无需额外补充燃料,运行成本低,且设备配备自动点火、温度监测、防爆等系统,安全性与稳定性高;喷淋吸收塔采用填料式结构,增加了碱液与废气的接触时间,吸收效率大幅提升。

粉尘处理设备:设备集成式湿式电除尘器,体积小,可直接安装在生产设备上,不占用车间空间,除尘效率高,无二次扬尘;集中式 PTFE 覆膜布袋除尘器,滤料更换方便,脉冲喷吹清灰系统可实现智能控制,根据滤料阻力自动清灰;洁净室 HEPA 高效过滤器,过滤精度高,密封性好,可有效保证洁净室环境。

最终处理效果

项目投运后,经第三方检测机构监测,废水实现零排放,回用水水质满足芯片封装测试生产工艺要求,电镀废水中重金属回收效率达 95% 以上,各项污染物指标均满足 GB 31573-2015 一级标准与欧盟国际环保标准;废气中 VOCs 去除效率达 99.5% 以上,排放浓度≤10mg/m³,酸性废气去除效率达 99% 以上,无组织废气排放得到全面控制;粉尘源头捕集效率达 99.9% 以上,车间粉尘浓度满足千级洁净度要求,粉尘资源化回收效率达 90% 以上。

案例三:某半导体材料配套企业芯片用湿电子化学品生产三废处理项目

项目基本情况

该企业为芯片行业配套的湿电子化学品生产企业,主营光刻胶、显影液、蚀刻液等芯片用高端湿电子化学品生产,生产过程中产生的废水主要为合成工艺废水、清洗废水,含高浓度有机物、氟化物、微量重金属;废气主要为 VOCs 有机废气、含氟工艺废气,成分复杂且毒性强;粉尘主要为原料研磨粉尘、产品包装粉尘,含硅化物与有机添加剂。企业位于半导体产业园区,环保要求严格,需实现三废达标排放,同时要求处理系统具有良好的兼容性,可适配不同产品生产的三废排放变化。

处理工艺设计

废水处理工艺:采用 “清污分流 + 芬顿氧化 + 生化处理 + 膜分离 + 深度过滤” 工艺,合成工艺废水先经芬顿氧化分解难生物降解有机物,再与清洗废水混合进入 A²/O 生化处理系统,降解有机污染物,随后经 UF+RO 膜分离去除氟化物、重金属与残留有机物,最后通过深度过滤实现达标排放,部分回用水经抛光处理后回用至生产清洗环节。

废气处理工艺:采用 “分类收集 + 碱液吸收 + 沸石转轮吸附浓缩 + RCO 催化燃烧” 工艺,含氟工艺废气经碱液吸收塔去除氟化物后,与 VOCs 有机废气混合进入沸石转轮吸附浓缩设备,浓缩后的高浓度废气进入 RCO 催化燃烧设备氧化分解,处理后的废气达标排放。

粉尘处理工艺:采用 “源头密闭收集 + 旋风除尘器 + PTFE 覆膜布袋除尘器” 组合工艺,原料研磨粉尘先经旋风除尘器去除大颗粒粉尘,再经布袋除尘器捕集超细粉尘,产品包装粉尘采用密闭罩负压收集后直接进入布袋除尘器,捕集后的粉尘进行无害化处置。

核心处理设备优点

废水处理设备:选用一体化芬顿氧化设备,自动控制加药比例,氧化效率高,操作简便;A²/O 生化处理设备采用模块化设计,可根据水质变化调整运行参数,抗冲击能力强;抛光处理设备采用离子交换树脂,可实现回用水的高精度提纯,满足生产清洗要求。

废气处理设备:选用一体化沸石转轮 + RCO 催化燃烧设备,集成度高,占地面积小,可实现智能控制,适配不同废气浓度的变化;碱液吸收塔采用雾化喷淋系统,吸收效率高,设备耐腐蚀性强。

粉尘处理设备:选用旋风 + 布袋组合除尘设备,分级处理粉尘,降低滤料负荷,延长滤料使用寿命,脉冲喷吹清灰系统实现自动清灰,维护成本低。

最终处理效果

项目建成后,废水 COD 排放浓度≤50mg/L,氟化物排放浓度≤8mg/L,重金属离子浓度达标,回用水回用率达 50%;废气 VOCs 排放浓度≤15mg/m³,氟化物排放浓度≤0.8mg/m³,去除效率均达 99% 以上;粉尘捕集效率达 99.9% 以上,无组织排放浓度满足园区环保要求。