在半导体生产领域,由于生产流程复杂、工艺繁多且用水量巨大,所产生的半导体废水具有废水量大、污染物种类多、浓度高等显著特点。
一、分质分系统预处理的重要性
半导体废水采取分质分系统预处理至关重要。不同工艺产生的废水水质差异极大,例如含氟废水、含磷废水、含氨废水、含铜废水等。
若将这些废水混合处理,不但会增加处理难度,比如可能出现交叉感染等问题,而且容易忽略混合后污染物的浓度变化,不利于实现更精细化的处理。只有对不同类型的废水进行分质分系统预处理,才能更好地针对各种污染物采取特定的处理方法,提高处理效率和效果。
二、预处理工艺及原理
化学沉淀法是通过向废水中加入特定的化学药剂,使废水中的污染物与化学药剂发生化学反应,生成难溶性的沉淀物质,然后通过固液分离的方法将沉淀去除。
去除含氟废水
在半导体生产过程中,含氟废水是一种常见的废水类型。含氟废水的处理通常采用化学沉淀法,以氯化钙作为化学药剂。氟离子与氯化钙反应生成氟化钙沉淀,反应式为:F- + Ca2+ → CaF2↓。然后通过絮凝沉淀的方法,加入聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)等絮凝剂,使沉淀形成矾花,在沉淀池中进行固液分离,从而达到去除氟离子的目的。
去除重金属离子
半导体废水中的重金属离子如铜、锌、镉、铅等,也可以采用化学沉淀法进行去除。对于不同的重金属离子,可以选择不同的化学药剂进行沉淀反应。例如,对于含铜废水,可以加入氢氧化钠(NaOH),使铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,反应式为:Cu2+ + 2OH- → Cu (OH) 2↓。同样,通过固液分离的方法将沉淀去除,实现对重金属离子的有效处理。
半导体废水会排放出高浓度氨氮废水,处理高浓度氨氮废水的工艺有氧化法、吹脱法、生物法等。某企业采用两级吹脱的方式处理氨氮浓度超过 1000mg/L 的废水,使其达标排放。
吹脱法脱除水中氨氮的原理是利用 NH4 + 和 NH3 之间的动态平衡,在碱性条件下将气体通入水中,使气液相互充分接触。此时,水中溶解的游离氨会穿过气液界面,向气相转移,从而达到去除氨氮的目的。
响吹脱效率的要因素包括 pH 值、水温、布水负荷、气液比以及足够的气液分离空间。通过调节这些因素,可以提高吹脱法的处理效果。
三、半导体废水处理方案总结
半导体废水处理方案主要是分质分系统预处理。通过对不同类型的废水进行分类收集和预处理,可以针对每种废水的特点选择合适的处理方法,提高处理效率和达标率。同时,不断探索和优化处理工艺,结合先进的技术和设备,才能更好地解决半导体废水处理难题,实现半导体产业的可持续发展。
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