CN105621733A - 含氟废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含氟废水的处理方法，此方法包含以下步骤：首先，执行进水步骤至调匀槽；接着，借助于氟离子探测单元以控制调匀槽内的待处理水的氟离子浓度；而后，导入该待处理水与铝盐溶液至流体化床结晶槽，混合而得到冰晶石结晶体。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，尤其涉及一种含氟废水的处理方法。
背景技术
随着生活水准及工业化程度提高，在消费性电子产业、高科技产业、半导体产业及电子产业的迅速发展之下，相对地提升了中国台湾的经济发展，但是也带来了环境的污染。
在上述产业中，氟系废水是半导体产业主要的废水排放之一。而废水的主要来源例如为，晶圆清洗及湿蚀刻时使用氢氟酸后所产生的废水，或者，回收水系统中再生树脂后所产生的废水，再或者，机台端局部废气处理设施(LocalScrubber)与中央废气洗涤塔(CenterScrubber)所排放的废水。在巴塞尔公约中，将含氟废水与污泥归类为有害废弃物，必须在境内妥善处理并不得运送出境。如此可见，含氟废水处理方法与技术研究是环保领域的重要课题。
发明内容
本发明提供一种含氟废水的处理方法，其能得出高纯度的冰晶石结晶体，从而提升回收价值。
本发明提供一种含氟废水的处理方法，包括以下步骤：执行进水步骤至调匀槽，其中是将待处理水以批次式操作进入至调匀槽，调匀槽内的待处理水包含高浓度含氟废水与低浓度含氟废水。借助于一氟离子探测单元以控制调匀槽内的待处理水的氟离子浓度，其中当待处理水的氟离子浓度至一预定浓度时，停止供高浓度含氟废水进入至调匀槽，当待处理水的水位达一预定液位时，停止供应低浓度含氟废水进入至调匀槽。导入待处理水与铝盐溶液至流体化床结晶槽，混合而得到冰晶石结晶体。
在本发明的一实施例中，流体化床结晶槽中的铝与氟的摩尔浓度比例在0.8：6至1.2：6的范围间。
在本发明的一实施例中，氟离子探测单元包括一氟离子选择电极与一氟离子探测槽。借助于氟离子探测单元以控制调匀槽内的待处理水的氟离子浓度的步骤中，更包括以下步骤：导入高浓度含氟废水及一离子液至氟离子探测槽；接着，借助于氟离子选择电极以检测氟离子探测槽中的氟离子浓度。
在本发明的一实施例中，导入待处理水与铝盐溶液至流体化床结晶槽，混合而得到冰晶石结晶体的步骤中，更包括以下步骤：进行一分离步骤，以得到冰晶石结晶体、低浓度含氟废水与污泥；接着，借助于氟离子探测单元控制一回流泵，以将低浓度含氟废水导入至调匀槽。
在本发明的一实施例中，导入待处理水与铝盐溶液至流体化床结晶槽，混合而得到冰晶石结晶体的步骤中，更包括以下步骤：借助于一pH控制器以控制流体化床结晶槽内的pH值达到一预定pH值；接着，当流体化床结晶槽内的pH值未在预定pH值的范围内时，导入碱液以使流体化床结晶槽内的pH值达到预定pH值。
在本发明的一实施例中，预定pH值的范围在5.0～5.5之间。
基于上述，本发明的含氟废水处理方法，使待处理水是以批次式而非连续式的方式进入调匀槽，可避免因进水水质变化过大而造成后续结晶效能不佳。再者，借助于上述氟离子探测单元控制氟离子浓度在一定的范围内，以维持在适合冰晶石结晶体的条件下，而得到高纯度的冰晶石结晶体。
附图说明
图1为本发明的含氟废水处理方法的流程示意图；
图2为本发明的含氟废水处理方法的系统示意图；
图3为氟离子探测单元的探测方式的流程示意图；
图4为控制流体化床结晶槽内的PH值的流程示意图；
图5为含氟废水处理方法进一步的流程示意图。
附图标记说明：20-调匀槽；22-液位计；24-泵；30-氟离子探测单元；32-氟离子选择电极；34-氟离子探测槽；36-回流泵；40-流体化床结晶槽；60-PH控制器；62-PH电极；64-隔膜式泵；80-沉淀池；90-三相分离器；AL-铝盐溶液；ALF-冰晶石结晶体；L1-预定液位；ND-碱液；S100-含氟废水处理方法；S110～S150-步骤；S122～S124-步骤；S132～S134-步骤；SF-离子液；SL-污泥；WA-待处理水；WF-高浓度含氟废水；WR-低浓度含氟废水。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
请参阅图1以及图2所示，其中图1为本发明的含氟废水处理方法的流程示意图。图2为本发明的含氟废水处理方法的系统示意图。本实施例的含氟废水处理方法S100，是添加铝盐溶液，如硫酸铝、硝酸铝、氯化铝等。
与氟离子而形成冰晶石(Cryolite，Na3AlF6)结晶体，以达到处理含氟废水及废液的效果。所述含氟废水处理方法S100，其至少包括以下步骤S110至S130。
进行步骤S110，执行进水步骤至调匀槽20，其中所述进水步骤是将一待处理水WA以批次式操作进入至调匀槽20，调匀槽20内的待处理水WA包含一高浓度含氟废水WF与一低浓度含氟废水WR。需说明的是，低浓度含氟废水WR的来源例如为经后续工艺而得出的回收处理水。
接着进行步骤S120，借助于一氟离子探测单元30以控制调匀槽20内的待处理水WA的氟离子浓度，其中当待处理水WA的氟离子浓度至一预定浓度(2000-8000mg/l)时，停止供高浓度含氟废水WF进入至调匀槽20，当待处理水WA的水位达一预定液位L1(2-5米)时，停止供应低浓度含氟废水WR进入至调匀槽20。
此外，本实施例还包括一液位计22，连接于氟离子探测单元30。液位计22得以显示调匀槽20内的水位，并将该水位的讯息提供给氟离子探测单元30。
再来进行步骤S130，导入待处理水WA与一铝盐溶液，如硫酸铝、硝酸铝、氯化铝等。AL至一流体化床结晶槽(fluidizedcrystallizationbed)40，混合而得到一冰晶石结晶体(cryolitecrystallization)40。
在上述的方法之下，本发明的含氟废水处理方法，将待处理水WA以批次式操作进入至调匀槽20的步骤，详细而言，将第一批的高浓度含氟废水WF与低浓度含氟废水WR导入至调匀槽20，而高浓度含氟废水WF与低浓度含氟废水WR混合成待处理水WA。当调匀槽20的待处理水WA的水位达预定液位L1时，停止供低浓度含氟废水WR进入至调匀槽20，与此同时，待处理水WA是持续导入至流体化床结晶槽40，直到调匀槽20的待处理水WA的水位未达预定液位L1，才再执行上述进水步骤，也就是将第二批的高浓度含氟废水WF与低浓度含氟废水WR导入至调匀槽20，如此将待处理水WA以批次式操作进入至调匀槽20的步骤，而不是将待处理水WA连续操作而进入至调匀槽20。此外，借助于上述氟离子探测单元30，当待处理水WA的氟离子浓度至预定浓度时，亦停止供高浓度含氟废水WF进入至调匀槽20，如此一来，本实施例是以批次式的方式将待处理水WA导入至调匀槽20内，控制调匀槽20内的水质的氟离子浓度维持在预定浓度内，以避免将待处理水WA以连续操作的方式进入至调匀槽20时水质的氟离子浓度变化过大而造成后续结晶效能不佳。
以下将进一步说明本实施例的含氟废水处理方法S100中，对于氟离子探测单元30的探测方式。需说明的是，氟离子探测单元30例如是用可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)来执行，但本发明不以此为限。
图3为图1中的氟离子探测单元的探测方式的流程示意图。请参阅图3及图2。上述氟离子探测单元30包括一氟离子选择电极32与一氟离子探测槽34。在借助于氟离子探测单元30以控制调匀槽20内的待处理水WA的氟离子浓度的步骤S120中，含氟废水处理方法S100更包括以下步骤S122至步骤S124。
进行步骤S122，导入高浓度含氟废水WF及一离子液SF(如冰醋酸、氯化钠、1,2-环己烯二胺四醋酸等)至氟离子探测槽34。接着进行步骤S124，借助于氟离子选择电极32以检测氟离子探测槽34中的氟离子浓度。
进行上述步骤之后，进行控制高浓度含氟废水WF与离子液SF的体积比(比例为1：100)的步骤。此外，在本实施例中，高浓度含氟废水WF例如是含有质量百分比浓度为20％的含氟废水，但本发明不以此为限，视实际情况而定。由于氟离子选择电极32本身无法承受如质量百分比浓度为20％如此高浓度(或中浓度以上)含氟废水，在控制与探测期间例如是用泵24定量定速抽取调匀槽20内的高浓度含氟废水WF，并确保高浓度含氟废水WF与离子液SF的体积比的比例为1：100，换言之，本实施例是以稀释起始的高浓度含氟废水WF的方式来探测调匀槽20内高浓度含氟废水WF的氟离子浓度。如此一来，不仅可达到探测并确保调匀槽20内高浓度含氟废水WF的氟离子浓度在一定的范围内(3000±500mg/L)，还能够延长氟离子选择电极32的寿命，进而节省成本。
另外，在本实施例中，流体化床结晶槽40中的铝与氟的摩尔浓度比例在0.8：6至1.2：6的范围间。由于过量的铝盐溶液AL添加与不当的pH值环境，皆会降低回收的冰晶石结晶体ALF的纯度。详言之，当添加过量的铝盐溶液AL时，过量的铝盐溶液AL会沉淀，使得冰晶石结晶体ALF的纯度下降。而当添加的铝盐溶液AL不足时，所形成的沉淀物才会以冰晶石结晶体ALF为主。进一步而言，当pH值大于7时，即便添加的铝盐溶液AL不足，所形成的沉淀物仍以氢氧化铝为主。由此可知，如何让流体化床结晶槽40中的铝与氟的摩尔浓度比例维持在0.8～1.2:6之间，以及适当的pH值环境(5.0～5.5)，对于冰晶石结晶体ALF的纯度与氟离子去除效率有很大的影响。
关于控制铝盐溶液AL的添加，本实施例还包括，控制调匀槽20内的待处理水WA的氟离子浓度在3000±500mg/L，如此将待处理水WA导入至流体化床结晶槽40后，能确保并精准控制流体化床结晶槽40内铝与氟的稳定摩尔浓度比例在0.8：6至1.2：6的范围间，以得到高纯度的冰晶石结晶体ALF。需说明的是，本实施例还包括以下步骤，使流体化床结晶槽40中的铝与氟的摩尔浓度比例在0.8：6至1.2：6的范围间。
图4为控制流体化床结晶槽内的pH值的流程示意图。请参阅图4及图2。在本实施例中，关于pH值的控制方式，为导入待处理水WA与铝盐溶液AL至流体化床结晶槽40，混合而得到冰晶石结晶体ALF的步骤S130，其还包括以下步骤S132至步骤S134。
进行步骤S132，借助于一pH控制器60以控制流体化床结晶槽40内的pH值达到一预定pH值，其中所述预定pH值的范围例如在5.0～5.5间。接着进行步骤S134，当流体化床结晶槽40内的pH值未在预定pH值的范围内时，导入一碱液ND以使流体化床结晶槽40内的pH值达到预定pH值，其中本实施例所采用的碱液ND例如是氢氧化钠(NaOH)，但本发明不以此为限，视实际使用情况而采用。
在本实施例中，可借助于一pH电极62即时探测流体化床结晶槽40内水质性质变化(如pH值)，并经由pH控制器60控制一隔膜式泵64的开关，以控制碱液ND导入至流体化床结晶槽40的流量，由此控制流体化床结晶槽40内的pH值在5.0～5.5间。
图5为图1中的含氟废水处理方法进一步的流程示意图。请参阅图5及图2。在本实施例中，在上述步骤S130中，导入待处理水WA与铝盐溶液AL至流体化床结晶槽40，混合而得到冰晶石结晶体ALF的步骤中，含氟废水处理方法S100更包括以下步骤S140至步骤S150。
接着进行步骤S140，进行一分离步骤，以得到低浓度含氟废水WR与污泥SL。在本实施例中，分离而产生的污泥SL会被排出。此外，上述步骤S140中，如图2所示，本实施例还包括一三相分离器90，其设于流体化床结晶槽40上方，主要是防止气泡进入沉淀池80。需说明的是，在实际操作上，由于不需要添加混凝剂，因此，本实施例所产生的污泥是非常少的。据此，本实施例除了能达到处理含氟废水WF的目的之外，所得出的冰晶石结晶体ALF含水率在10％以下。并且，不需要添加混凝剂，因此能大幅降低排放产生的污泥SL量，更能减少弃置污泥SL的成本。
再来进行步骤S150，借助于氟离子探测单元30控制一回流泵36，以将低浓度含氟废水WR导入至调匀槽20。换言之，经上述步骤得出的回收处理水即可作为低浓度含氟废水WR会在沉淀池80中，而若调匀槽20内的待处理水WA的水位未达预定液位L1(2-5米)，低浓度含氟废水WR即可导入至调匀槽20。
综上所述，本发明的含氟废水处理方法，将高浓度含氟废水与低浓度含氟废水导入至调匀槽。当调匀槽的待处理水的水位达预定液位时，停止供低浓度含氟废水进入至调匀槽，与此同时，待处理水是持续导入至流体化床结晶槽，直到调匀槽的待处理水的水位未达预定液位，才再次执行上述进水步骤。此外，借助于上述氟离子探测单元，当待处理水的氟离子浓度至预定浓度时，亦停止供高浓度含氟废水进入至调匀槽，如此一来，本发明是以批次式的方式将待处理水导入至调匀槽内，控制调匀槽内的水质的氟离子浓度维持在预定浓度，以避免进水步骤时水质的氟离子浓度变化过大而造成后续结晶效能不佳。
以上这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种含氟废水处理方法，其特征在于，包括：
执行进水步骤至调匀槽，其中待处理水以批次式操作进入至该调匀槽，该调匀槽内的该待处理水包含高浓度含氟废水与低浓度含氟废水；
借助于氟离子探测单元以控制该调匀槽内的该待处理水的氟离子浓度，其中当该待处理水的氟离子浓度至一预定浓度时，停止供该高浓度含氟废水进入至该调匀槽，当该待处理水的水位达一预定液位时，停止供应低浓度含氟废水进入至该调匀槽；以及
导入该待处理水与铝盐溶液至流体化床结晶槽，混合而得到冰晶石结晶体。
2.如权利要求1所述的含氟废水处理方法，其特征在于，该流体化床结晶槽中的铝与氟的摩尔浓度比例在0.8：6至1.2：6的范围间。
3.如权利要求1所述的含氟废水处理方法，其特征在于，该氟离子探测单元包括一氟离子选择电极与一氟离子探测槽，在借助于该氟离子探测单元以控制该调匀槽内的该待处理水的氟离子浓度的步骤中，更包括：
导入该高浓度含氟废水及一离子液至该氟离子探测槽；以及
借助于该氟离子选择电极以检测该氟离子探测槽中的氟离子浓度。
4.如权利要求1所述的含氟废水处理方法，其特征在于，在导入该待处理水与该铝盐溶液至该流体化床结晶槽，混合而得到该冰晶石结晶体的步骤中，更包括：
进行一分离步骤，以得到该低浓度含氟废水与一污泥；以及
借助于该氟离子探测单元控制一回流泵，以将该低浓度含氟废水导入至该调匀槽。
5.如权利要求1所述的含氟废水处理方法，其特征在于，在导入该待处理水与该铝盐溶液至该流体化床结晶槽，混合而得到该冰晶石结晶体的步骤中，更包括：
借助于一pH控制器以控制该流体化床结晶槽内的pH值达到一预定pH值；以及
当该流体化床结晶槽内的pH值未在该预定pH值的范围内时，导入碱液以使该流体化床结晶槽内的pH值达到该预定pH值。
6.如权利要求5所述的含氟废水处理方法，其特征在于，该预定pH值的范围在5.0～5.5之间。
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