CN108017183A - 一种半导体行业含双氧水废水的处理方法及处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体行业含双氧水废水的处理方法及处理装置，所述处理装置包括：调节槽，用于调节所述废水的pH值；反应塔，连接所述调节槽，用于使从所述调节槽出来的废水中的双氧水分解；吹脱塔，连接所述反应塔，用于对从所述反应塔出来的废水进行氨氮吹脱；吸收塔，连接所述吹脱塔，所述氨氮吹脱产生的氨气进入所述吸收塔中被吸收；其中，经所述吹脱后的废水进入与吹脱塔相连接的氢氟系统后再排放。本发明的处理装置及处理方法无需新建系统，且运行成本非常低；锰砂价低易得，更换方便；另外，催化反应放热，有助于提高氨气的吹脱效果；且解决了废水中生成的氧气对离心泵的气蚀作用，提高了泵浦的运行寿命。

Description

一种半导体行业含双氧水废水的处理方法及处理装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体行业含双氧水废水的处理方法及处理装置。

背景技术

半导体制造中会产生含氨废液，其主要成分的比例约为NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶2∶50，可看出其中含有较高浓度的双氧水，且一般不会对双氧水进行去除处理，但是随着目前国内最先进的12英寸芯片工艺40/45纳米项目的产能释放，造成了许多问题：

a.含双氧水废水的排放量不断上升。

b.其中双氧水浓度高达1500～3000mg/L。

c.传统调节pH值进行搅拌吹脱的工艺对该废水中双氧水没有良好的处理效果。

d.双氧水会严重影响COD(化学需氧量)的测值，使之偏高。

e.双氧水自发分解出O2造成废水中气体较多，气蚀影响泵浦正常运行及寿命。

f.双氧水带有挥发性，污染环境，影响员工身体健康。

由此带来的主要问题是排放口COD超标的风险很高。

因此，有必要提出一种新的半导体行业含双氧水废水的处理方法及处理装置，以解决现有的技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明的一方面提供一种半导体行业含双氧水废水的处理装置，包括：

调节槽，用于调节所述废水的pH值；

反应塔，连接所述调节槽，用于使从所述调节槽出来的废水中的双氧水分解；

吹脱塔，连接所述反应塔，用于对从所述反应塔出来的废水进行氨氮吹脱；

吸收塔，连接所述吹脱塔，所述氨氮吹脱产生的氨气进入所述吸收塔中被吸收；

其中，经所述吹脱后的废水进入与吹脱塔相连接的氢氟系统后再排放。

在一个实施例中，所述调节槽中所用调节剂为氢氧化钠。

在一个实施例中，所述pH值被调节为10.0～11.0。

在一个实施例中，所述反应塔为两个。

示例地，两个所述反应塔的连接方式为串联连接或并联连接，且通过阀门进行控制。

在一个实施例中，所述反应塔中所用填料为锰砂，其有效成分为二氧化锰，所述二氧化锰催化所述双氧水分解为氧气和水。

在一个实施例中，所述锰砂中二氧化锰的含量为35％～45％。

在一个实施例中，所述调节槽包括搅拌装置。

在一个实施例中，所述搅拌装置的转速为50～100转/分钟。

进一步地，还包括连接在所述反应塔和所述吹脱塔之间的蓄水槽，用于存储来自所述反应塔的废水。

在一个实施例中，所述吸收塔中的吸收剂为硫酸溶液。

本发明的另一方面还提供了一种半导体行业含双氧水废水的处理方法，包括如下步骤：

调节所述含双氧水废水的pH值；

去除经调节pH值的废水中的双氧水；以及

对去除双氧水后的废水进行氨氮吹脱。

进一步地还包括步骤：吸收吹脱出的氨气，并排放达标的废水。

在一个实施例中，所述pH值被调节为10.0～11.0。

在一个实施例中，实施两次去除经调节pH值的废水中的双氧水的步骤。

在一个实施例中，所述去除经调节pH值的废水中的双氧水的步骤采用锰砂。

在一个实施例中，所述锰砂中二氧化锰的含量为35％～45％。

本发明的处理装置和处理方法基于现有的氨氮处理系统和方法，无需新建系统，且运行成本非常低，每天几十元人民币；反应塔中利用锰砂催化剂催化双氧水自我分解，锰砂价低易得，更换方便，且其有效成分二氧化锰流失率非常低，而双氧水的去除率可达到99％以上；另外，双氧水催化反应放热，废水温度较高，尤其在冬天，有助于提高氨气的吹脱效果；且本发明的处理系统解决了废水中生成的氧气对离心泵的气蚀作用，提高了泵浦的运行寿命。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1是现有的含双氧水废水的处理工艺流程示意图；

图2是根据本发明的含双氧水废水的处理装置示意图；

图3是图2中两个反应塔的连接方式示意图；

图4是根据本发明的含双氧水废水的处理方法的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

现有的含双氧水废水的处理工艺流程示意图如图1所示，其中含双氧水废水首先进入调节槽，在其中调节废水的pH值，然后进入吹脱塔1、吹脱塔2进行两次氨氮吹脱，然后进入吸收塔进行氨气吸附，最后进入氢氧系统再排放。

该处理工艺能够较好地去除废水中的氨，但废水中双氧水的浓度高达1500～3000mg/L，上述处理工艺没有对废水中所含的双氧水进行去除的工艺，因此双氧水的去除率很低，这造成总排口COD的波动，会增加超标的风险；并且氨气的吹脱效果受温度影响明显，冬天时吹脱效果明显变差。

为此本发明提供了一种半导体行业含双氧水废水的处理装置，能够有效去除废水中的双氧水，确保了总排口COD的达标排放。如图2所示为根据本发明的半导体行业含双氧水废水的处理装置，包括调节槽1、反应塔2、蓄水槽3、吹脱塔4和吸收塔5。

其中，含双氧水废水首先进入调节槽1，在其中调节废水的pH值。示例地，废水的pH值调节为大于10，此时后续步骤中双氧水去除率可达到99％以上。优选地，废水的pH值调节为10.0～11.0。

在调节槽1中，在废水中加入碱性物质，如氢氧化钠等，以调节废水的pH值。在一个实施例中，所述调节槽1包括搅拌装置，用于在加入碱性物质后将混合物搅拌均匀。优选地，搅拌装置的转速控制在50～100转每分钟(r/min)。

所述反应塔2连接调节槽1，用于使废水中的双氧水分解为氧气和水。在反应塔2中填充有填料，含双氧水废水进入反应塔2中，通过循环，填料与含双氧水废水充分接触，使双氧水分解，生成水和氧气。

优选地，所述填料为催化剂，用于催化双氧水分解为水和氧气。在一个实施例中，催化剂优选为锰砂，其有效成分为二氧化锰(MnO2)。示例地，所用锰砂中二氧化锰的含量为35％～45％。也可选用其他可作为催化剂的填料，本发明对填料的成分并不进行限制，只要其有效成分能够催化双氧水分解为氧气和水即可。

在一个实施例中，以填料为锰砂为例，调节同等浓度废水的进水流量，控制pH为10.2，测量反应后的H2O2浓度可知，在过滤时间大于1分钟(min)时，去除效率达到99％以上。所以优选地废水的过滤时间大于1min。并且考虑到水流对锰砂的冲刷作用，为防止锰砂流失，流速不宜过快。

具体地，可以包括多个反应塔2，以更加有效地处理废水。优选地，可包括两个反应塔2，在图2中示出为反应塔21和反应塔22。反应塔21和反应塔22通过多个阀门连接，如图3所示，通过控制各个阀门的开启和关闭，反应塔21和反应塔22可实现串联连接和并联连接。具体地，当阀门V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7和V8打开，V9、V10和V11关闭时，反应塔21和反应塔22串联使用同时去除双氧水，可提高系统去除双氧水的能力；当当阀门V1、V2、V10、V3、V5、V6、V11、V7和V8打开，V4和V9关闭时，反应塔21和反应塔22并联使用去除双氧水，可提高系统的废水处理量。

所述蓄水槽3连接反应塔，用于储存来自反应塔2的废水。

吹脱塔4连接蓄水槽4，蓄水槽4中的废水进入吹脱塔4进行氨氮吹脱。优选地，可包括两个吹脱塔4，在图2中示出为吹脱塔41和吹脱塔42。示例地，可通过电机将蓄水槽4中的废水抽至吹脱塔4。吹脱塔41和吹脱塔42可以为本领域公知的任何合适类型的吹脱塔，示例地，吹脱塔41和吹脱塔42可以为填料塔或筛板塔。吹脱气体也可以为本领域公知的任何合适的吹脱气体。优选地，吹脱气体为空气。

所述吸收塔5连接吹脱塔，其中进行吹脱处理后吹脱出的氨气进入吸收塔5进行氨气吸收。示例地，吸收塔5中所用吸收剂为本领域公知的酸性水溶液。在一个实施例中，所述吸收剂为硫酸(H2SO4)。

另外，氢氟系统也连接吹脱塔4，其中进行吹脱处理后达标的废水进入氢氟系统再排放。

根据本发明的另一实施例提供了一种半导体行业含双氧水废水的处理方法，该处理方法可以用上述实施例中的处理装置实现，具体地，包括如下步骤：

步骤S0：调节含双氧水废水的pH值。

示例地，该步骤可以在调节槽中进行。在调节槽中，在废水中加入碱性物质，如氢氧化钠等，并用搅拌装置进行搅拌，以调节废水的pH值。为了提高后续步骤中双氧水的去除率，废水的pH值可以调节为大于10，此时后续步骤中双氧水去除率可达到99％以上。优选地，废水的pH值调节为10.0～11.0。其中优选地，搅拌装置的转速为50～100r/min。

步骤S1：去除废水中的双氧水。

示例地，该步骤可以在反应塔中进行。优选地，可以采用催化分解方法去除废水中的双氧水。优选地，所用催化剂为锰砂。在反应塔中，将锰砂填充到废水中，使锰砂与含双氧水废水充分接触，锰砂催化双氧水分解为水和氧气。其中，当废水的pH值为10.0～11.0时，该步骤中双氧水的去除率可达到99％以上。示例地，所用锰砂中二氧化锰的含量为35％～45％。可选地，该步骤可实施多次，以提高双氧水的去除率。优选地，该步骤实施两次。

步骤S2：对废水进行氨氮吹脱。

示例地，该步骤可以在吹脱塔中进行。在吹脱塔中，吹脱气体自吹脱塔底部进入，自下而上流动，而废水从塔顶自上而下喷淋，从而吹脱出废水中溶解的氨气和氮气。其中，吹脱气体可以为本领域公知的任何合适的吹脱气体。优选地，吹脱气体为空气。

步骤S3：吸收吹脱出的氨气，并排放达标的废水。

示例地，吸收吹脱出的氨气可在吸收塔中进行。示例地，吸收塔5中所用吸收剂为本领域公知的酸性水溶液。在一个实施例中，所述吸收剂为硫酸(H2SO4)。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的处理系统基于现有的氨氮处理系统，无需新建系统；

2.本发明的处理系统运行成本非常低，每天几十元人民币；

3.反应塔中利用锰砂催化剂催化双氧水自我分解，锰砂价低易得，更换方便，且其有效成分二氧化锰流失率非常低；

4.双氧水的去除率可达到99％以上；

5.双氧水催化反应放热，废水温度较高，尤其在冬天，有助于提高氨气的吹脱效果；

6.解决了废水中生成的氧气对离心泵的气蚀作用，提高了泵浦的运行寿命。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (17)

1.一种半导体行业含双氧水废水的处理装置，其特征在于，包括：

调节槽，用于调节所述废水的pH值；

反应塔，连接所述调节槽，用于使从所述调节槽出来的废水中的双氧水分解；

吹脱塔，连接所述反应塔，用于对从所述反应塔出来的废水进行氨氮吹脱；

吸收塔，连接所述吹脱塔，所述氨氮吹脱产生的氨气进入所述吸收塔中被吸收；

其中，经所述吹脱后的废水进入与吹脱塔相连接的氢氟系统后再排放。

2.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述调节槽中所用调节剂为氢氧化钠。

3.如权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，所述pH值被调节为10.0～11.0。

4.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述反应塔为两个。

5.如权利要求4所述的处理装置，其特征在于，两个所述反应塔的连接方式为串联连接或并联连接，且通过阀门进行控制。

6.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述反应塔中所用填料为锰砂，其有效成分为二氧化锰，所述二氧化锰催化所述双氧水分解为氧气和水。

7.如权利要求6所述的处理装置，其特征在于，所述锰砂中二氧化锰的含量为35％～45％。

8.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述调节槽包括搅拌装置。

9.如权利要求8所述的处理装置，其特征在于，所述搅拌装置的转速为50～100转/分钟。

10.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，还包括连接在所述反应塔和所述吹脱塔之间的蓄水槽，用于存储来自所述反应塔的废水。

11.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述吸收塔中的吸收剂为硫酸溶液。

12.一种半导体行业含双氧水废水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

调节所述含双氧水废水的pH值；

去除经调节pH值的废水中的双氧水；以及

对去除双氧水后的废水进行氨氮吹脱。

13.如权利要求12所述的双氧水废水的处理方法，其特征在于，还包括步骤：

吸收吹脱出的氨气，并排放达标的废水。

14.如权利要求12所述的双氧水废水的处理方法，其特征在于，所述pH值被调节为10.0～11.0。

15.如权利要求12或14所述的双氧水废水的处理方法，其特征在于，实施两次去除经调节pH值的废水中的双氧水的步骤。

16.如权利要求12所述的双氧水废水的处理方法，其特征在于，所述去除经调节pH值的废水中的双氧水的步骤采用锰砂。

17.如权利要求16所述的双氧水废水的处理方法，其特征在于，所述锰砂中二氧化锰的含量为35％～45％。