CN110498543A - 一种半导体废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体废水的处理方法，其包括：将半导体废水的pH值至8‑9后依次经混凝处理、浓缩处理、管式微滤膜系统处理、活性炭处理、一级反渗透处理、二级反渗透处理、连续电除盐方法处理，获得可直接应用的回用水，其中将管式微滤膜产水调节pH至6.5‑7后再采用活性炭处理，控制管式微滤膜系统处理所得部分泥水混合物回流至浓缩槽，一级反渗透浓水、二级反渗透浓水分别通入螯合树脂离子交换器，处理后可直接应用于工艺；本发明能够实现有效且高效地处理半导体废水，出水水质稳定，可直接将废水制成纯水而应用于生产上，水质电阻率达到15MΩ·cm以上，实现生产的闭路循环。

Description

一种半导体废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种半导体废水的处理方法。
背景技术
近些年随着经济水平的逐渐提高，我国各项发展项目正在进行积极稳定的开展，这对于国家现代化建设具有积极的影响作用。其中半导体行业是受到较为重视的一项内容，但是在半导体快速发展与进步的同时，还存在一些有待进一步解决的问题，例如半导体行业生产废水处理就是我国下一阶段需要进行解决的基本内容，只有将废水合理处理并且回用，才能使我国半导体行业的生产竞争能力更强。
在半导体行业生产产生的重金属是较多的，过多的重金属离子经过排放流入外界的土壤中对于植物的生长十分不利。故目前行业内均考虑对半导体废水进行回用，目前对半导体行业含重废水常规的回用方法主要有：1)混凝沉淀+砂滤+离子交换法；2)混凝沉淀+UF超滤 +RO反渗透。然而第一种方法制取的回用水水质指标不高，仅能满足杂用水要求，而企业对杂用水的需求量比较有限，多余的回用水最终只能通过排口排走，对水资源造成很大的浪费；第二种方法制取的回用水水质指标比第一种相对要好些，但也仅仅能达到接近自来水的标准，仍然不能直接使用于生产，水的利用率没有达到最大化。
发明内容
基于上述问题，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的处理半导体废水的方法，其能够实现有效且高效地处理半导体废水，出水水质稳定，同时可直接将废水制成纯水而应用于生产上，水质电阻率达到15MΩ·cm以上，实现生产的闭路循环。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种半导体废水的处理方法，所述处理方法包括如下步骤：
(1)将半导体废水的pH值调整至8-9，加入混凝剂进行混凝反应，再经浓缩槽浓缩；
(2)将经步骤(1)处理的半导体废水通入管式微滤膜系统进行处理，获得管式微滤膜产水和泥水混合物，控制部分泥水混合物回流至所述浓缩槽；
(3)将步骤(2)所得管式微滤膜产水调节pH至6.5-7后通入活性炭过滤器进行处理，获得活性炭产水；
(4)将步骤(3)所得活性炭产水通入一级反渗透系统进行处理，一级反渗透膜的压力控制在0.9-1MPa，获得一级反渗透产水和一级反渗透浓水，所得一级反渗透浓水通入螯合树脂离子交换器；
(5)将步骤(4)所得一级反渗透产水通入二级反渗透系统进行处理，获得二级反渗透产水和二级反渗透浓水，所得二级反渗透浓水通入所述螯合树脂离子交换器中进行处理；
(6)将步骤(5)所得二级反渗透产水通入连续电除盐系统进行处理，获得回用水。
根据本发明的一些具体方面，步骤(1)中，所述混凝剂为聚合氧化铝。
根据本发明的一些具体且优选的方面，步骤(1)中，经所述浓缩槽浓缩后的浓缩水进入所述管式微滤膜系统，经所述浓缩槽浓缩后的污泥进入污泥浓缩池。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，控制泥水混合物回流至所述浓缩槽的回流量为所述管式微滤膜产水通入活性炭过滤器流量的5-6倍。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，将剩余泥水混合物通入所述污泥浓缩池中，控制所述部分泥水混合物的量大于所述剩余泥水混合物的量。
根据本发明的一些优选且具体的方面，步骤(2)中，所述管式微滤膜系统采用的管式微滤膜的孔径控制为0.04-0.06μm。
根据本发明的一些优选且具体的方面，步骤(3)中，所述活性炭过滤器具有至少两个且相互之间并联。
根据本发明的一些优选方面，步骤(4)中，所述一级反渗透膜为海德能PROC10反渗透膜，出水率为60-70％，脱盐率为92-97％。
根据本发明，步骤(4)中，所述一级反渗透产水的电导率下降至所得活性炭产水的1-10％，优选下降至2-6％。
根据本发明的一些具体方面，步骤(5)中，所述二级反渗透系统的二级反渗透膜的出水率为75-85％。
根据本发明，步骤(5)中，所述二级反渗透系统所得的所述二级反渗透产水的电导率为 3-8μs/cm。
根据本发明，步骤(6)中，所述回用水的电阻率为15MΩ·cm以上。
根据本发明的一些具体且优选的方面，步骤(4)或步骤(5)中，将经所述螯合树脂离子交换器处理后所得的水作为工艺用水。
根据本发明的一些优选方面，所述处理方法所采用的处理系统包括依次连通的半导体废水pH值调节池、混凝反应池、浓缩槽、管式微滤膜系统、管式微滤膜产水水箱、活性炭过滤器、一级反渗透系统、二级反渗透系统和连续电除盐系统，还包括回流管、螯合树脂离子交换器，所述回流管的两端分别连通所述浓缩槽与所述管式微滤膜系统，所述一级反渗透系统的浓水出口、所述二级反渗透系统的浓水出口分别与所述螯合树脂离子交换器连通。
进一步地，所述处理系统还包括碱液储槽、混凝剂储罐、污泥浓缩池、活性炭产水水箱、一级反渗透系统产水水箱、二级反渗透系统产水水箱和回用水箱，所述碱液储槽与所述半导体废水pH值调节池连通，所述混凝剂储罐与所述混凝反应池连通，所述污泥浓缩池分别与所述浓缩槽、所述管式微滤膜系统连通，所述活性炭产水水箱位于所述活性炭过滤器与所述一级反渗透系统之间，所述一级反渗透系统产水水箱位于所述一级反渗透系统与所述二级反渗透系统之间，所述二级反渗透系统产水水箱位于所述二级反渗透系统与所述连续电除盐系统之间，所述回用水箱与所述连续电除盐系统连通。
由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明创新地采用多种处理装置或系统进行有机的组合，克服了现有技术中处理后水质不达标或者水质指标不高的缺陷，本发明不仅能够实现有效且高效地处理半导体废水，出水水质稳定，同时可直接将废水制成纯水而应用于生产上，水质电阻率达到15MΩ·cm以上，实现生产的闭路循环；同时通过合理设计废水的处理顺序，不仅能够在除去半导体废水中重金属、有机物的基础上，实现对反渗透系统的较好保护，既可以避免污堵又可以延长反渗透膜的使用寿命。
附图说明
图1为本发明半导体废水的处理方法所采用处理系统的结构示意图；
其中；1、半导体废水pH值调节池；2、混凝反应池；3、浓缩槽；4、管式微滤膜系统；5、管式微滤膜产水水箱；6a、第一活性炭过滤器；6b、第二活性炭过滤器；7、活性炭产水水箱；8、一级反渗透系统；9、一级反渗透系统产水水箱；10、二级反渗透系统；11、二级反渗透系统产水水箱；12、连续电除盐系统；13、回用水箱；14、螯合树脂离子交换器；15、污泥浓缩池；16、碱液储槽；17、混凝剂储罐；18、回流管；19、工艺水进水管。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案及其优点做详细的说明。
COD是Chemical Oxygen Demand的简写，指化学需氧量，指用强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，它是表示水中还原性物质多少的一个指标，水中的还原性物质主要指有机物，因此，COD是衡量水中有机物质含量多少的指标，COD值越大，说明水体受有机物的污染越严重，COD的测定方法可以采用重铬酸钾标准法，原理是：在水样中加入一定量的重铬酸钾和催化剂硫酸银，在强酸性介质中加热回流，部分重铬酸钾被水样中可氧化物质还原，用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾，根据消耗重铬酸钾的量计算COD的值，记为CODCr。
Cu2+含量的测定方法：采用氧化还原滴定法：先将Cu(2+)转化为I2，即2Cu(OH)2+4H(+) +4I(-)＝I2+2CuI，再用Na2S2O3来滴定I2的浓度，从而确定含量。该方法简单,含量准确,使用仪器简单,试剂成本低。
实施例1
某企业主要含铜的半导体废水，经取样分析，其水质的指标如下：CODCr：40mg/L；Cu2+：30mg/L；电导率：600μs/cm。
处理方法如下：
(1)将半导体废水的pH值调整至8.5，加入混凝剂聚合氧化铝进行混凝反应，再经浓缩槽浓缩，经所述浓缩槽浓缩后的浓缩水进入所述管式微滤膜系统，经所述浓缩槽浓缩后的污泥进入污泥浓缩池；
(2)将经步骤(1)处理的半导体废水通入管式微滤膜系统(采用的管式微滤膜的孔径控制为0.05μm)进行处理，获得管式微滤膜产水和泥水混合物，控制部分泥水混合物回流至所述浓缩槽(控制泥水混合物回流至所述浓缩槽的回流量为所述管式微滤膜产水通入活性炭过滤器流量的5.5倍)，将剩余泥水混合物通入所述污泥浓缩池中，控制所述部分泥水混合物的量大于所述剩余泥水混合物的量；
(3)将步骤(2)所得管式微滤膜产水调节pH至6.8后通入活性炭过滤器进行处理，获得活性炭产水，所述活性炭过滤器具有至少两个且相互之间并联，可以实现常用与备用的替换，进而能够确保在活性炭反洗或更换时不影响系统运行使用，有利于进一步保护后续的反渗透系统；
(4)将步骤(3)所得活性炭产水通入一级反渗透系统进行处理，一级反渗透膜的压力控制在0.9-1MPa，获得一级反渗透产水和一级反渗透浓水，所得一级反渗透浓水通入螯合树脂离子交换器；其中，一级反渗透膜为海德能PROC10反渗透膜，出水率为65％，脱盐率为 95％；
(5)将步骤(4)所得一级反渗透产水通入二级反渗透系统进行处理，获得二级反渗透产水和二级反渗透浓水，所得二级反渗透浓水通入所述螯合树脂离子交换器中进行处理；二级反渗透系统采用的二级反渗透膜为海德能CPA3反渗透膜，出水率为85％左右；
其中，上述经螯合树脂离子交换器处理后所获得的水可直接应用于生产工艺中，例如冷却塔等等；
(6)将步骤(5)所得二级反渗透产水通入连续电除盐系统进行处理，获得回用水。
上述处理方法具体可采用如下处理系统具体进行操作：如图1所示，处理系统包括依次连通的半导体废水pH值调节池1、混凝反应池2、浓缩槽3、管式微滤膜系统4、管式微滤膜产水水箱5、活性炭过滤器、活性炭产水水箱7、一级反渗透系统8、一级反渗透系统产水水箱9、二级反渗透系统10、二级反渗透系统产水水箱11、连续电除盐系统12(简称EDI 系统)、回用水箱13，还包括回流管18、螯合树脂离子交换器14(其采用的螯合树脂对于重金属离子有着非常好螯合配位吸附作用)，回流管18的两端分别连通浓缩槽3与管式微滤膜系统4，一级反渗透系统8的浓水出口、二级反渗透系统10的浓水出口分别与螯合树脂离子交换器14连通；其中，活性炭过滤器具有至少两个且相互并联设置(本例中包括两个，具体为第一活性炭过滤器6a、第二活性炭过滤器6b)。
本例中采用的管式微滤膜系统4无需沉淀和预过滤，可直接进行过滤实现固体颗粒和液体的分离，水中污染物不需要沉淀就能有效去除；同时其产水浊度低，将其设置在反渗透的前面可以有效地保护后续一级反渗透系统8、二级反渗透系统10，既可以避免污堵又可以延长反渗透膜的使用寿命，且耐化学性与耐摩擦性，有利于长久稳定地保持对含有重金属离子和有机污染物的半导体废水的高效处理。
本例中借用反渗透技术在高于溶液渗透压的压力作用下，借助于只允许水透过而不允许其他物质透过的半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分离特性，有效地除去了半导体废水中的溶解盐、胶、有机物、细菌和微生物等等，不仅能耗低、无污染，且操作维护均较简单；然后再结合连续电除盐技术，将电渗析技术和离子交换技术融为一体，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，进而能够连续地获得高品质工艺用水，能够完全回用，实现生产的闭路循环。
本例中活性炭过滤器设置两个且并联设置的目的在于可以实现常用与备用的替换，进而能够确保在活性炭反洗或更换时不影响系统运行使用，有利于进一步保护反渗透系统。
本例中，处理系统还包括污泥浓缩池15、碱液储槽16、混凝剂储罐17、与管式微滤膜产水水箱5连通的用于调节管式微滤膜产水水箱5内体系pH值的工艺水进水管19，碱液储槽16与半导体废水pH值调节池1连通，混凝剂储罐17与混凝反应池2连通，工艺水进水管19与回用水箱13连通，污泥浓缩池15分别与浓缩槽3、管式微滤膜系统4连通。
将经检测取样分析过的废水经上述方法处理后，其处理过程以及处理结束后指标如下表所示：
实施例2
某企业主要含铜的半导体废水，经取样分析，其水质的指标如下：CODCr：35mg/L；Cu2+：25mg/L；电导率：5540μs/cm。
经实施例1同样的方法处理后，其处理过程以及处理结束后指标如下表所示：
综上，本发明创新地采用多种处理装置或系统进行有机的组合，克服了现有技术中处理后水质不达标或者水质指标不高的缺陷，本发明不仅能够实现有效且高效地处理半导体废水(半导体行业的含重废水，废水进水的电导率比一般的自来水要高，该废水不仅含有重金属离子，还含一定的有机物)，出水水质稳定，同时可直接将废水制成纯水而应用于生产上，水质电阻率达到15MΩ·cm以上，实现生产的闭路循环；同时通过合理设计废水的处理顺序，不仅能够在除去半导体废水中重金属、有机物的基础上，实现对反渗透系统的较好保护，既可以避免污堵又可以延长反渗透膜的使用寿命。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体废水的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：
（1）将半导体废水的pH值调整至8-9，加入混凝剂进行混凝反应，再经浓缩槽浓缩；
（2）将经步骤（1）处理的半导体废水通入管式微滤膜系统进行处理，获得管式微滤膜产水和泥水混合物，控制部分泥水混合物回流至所述浓缩槽；
（3）将步骤（2）所得管式微滤膜产水调节pH至6.5-7后通入活性炭过滤器进行处理，获得活性炭产水；
（4）将步骤（3）所得活性炭产水通入一级反渗透系统进行处理，一级反渗透膜的压力控制在0.9-1MPa，获得一级反渗透产水和一级反渗透浓水，所得一级反渗透浓水通入螯合树脂离子交换器；
（5）将步骤（4）所得一级反渗透产水通入二级反渗透系统进行处理，获得二级反渗透产水和二级反渗透浓水，所得二级反渗透浓水通入所述螯合树脂离子交换器中进行处理；
（6）将步骤（5）所得二级反渗透产水通入连续电除盐系统进行处理，获得回用水。
2.根据权利要求1所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述混凝剂为聚合氧化铝；和/或，步骤（1）中，经所述浓缩槽浓缩后的浓缩水进入所述管式微滤膜系统，经所述浓缩槽浓缩后的污泥进入污泥浓缩池。
3.根据权利要求2所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，控制泥水混合物回流至所述浓缩槽的回流量为所述管式微滤膜产水通入活性炭过滤器流量的5-6倍；和/或，步骤（2）中，将剩余泥水混合物通入所述污泥浓缩池中，控制所述部分泥水混合物的量大于所述剩余泥水混合物的量。
4.根据权利要求1或3所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述管式微滤膜系统采用的管式微滤膜的孔径控制为0.04-0.06μm。
5.根据权利要求1所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，步骤（3）中，所述活性炭过滤器具有至少两个且相互之间并联。
6.根据权利要求1所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，步骤（4）中，所述一级反渗透膜为海德能PROC10反渗透膜，出水率为60-70%，脱盐率为92-97%；和/或，步骤（4）中，所述一级反渗透产水的电导率下降至所得活性炭产水的1-10%，优选下降至2-6%。
7.根据权利要求1所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，步骤（5）中，所述二级反渗透系统的二级反渗透膜的出水率为75-85%；和/或，步骤（5）中，所述二级反渗透系统所得的所述二级反渗透产水的电导率为3-8μs/cm。
8.根据权利要求1所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，步骤（6）中，所述回用水的电阻率为15MΩ·cm以上；和/或，步骤（4）或步骤（5）中，将经所述螯合树脂离子交换器处理后所得的水作为工艺用水。
9.根据权利要求1所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，所述处理方法所采用的处理系统包括依次连通的半导体废水pH值调节池、混凝反应池、浓缩槽、管式微滤膜系统、管式微滤膜产水水箱、活性炭过滤器、一级反渗透系统、二级反渗透系统和连续电除盐系统，还包括回流管、螯合树脂离子交换器，所述回流管的两端分别连通所述浓缩槽与所述管式微滤膜系统，所述一级反渗透系统的浓水出口、所述二级反渗透系统的浓水出口分别与所述螯合树脂离子交换器连通。
10.根据权利要求1所述的半导体废水的处理方法，其特征在于，所述处理系统还包括碱液储槽、混凝剂储罐、污泥浓缩池、活性炭产水水箱、一级反渗透系统产水水箱、二级反渗透系统产水水箱和回用水箱，所述碱液储槽与所述半导体废水pH值调节池连通，所述混凝剂储罐与所述混凝反应池连通，所述污泥浓缩池分别与所述浓缩槽、所述管式微滤膜系统连通，所述活性炭产水水箱位于所述活性炭过滤器与所述一级反渗透系统之间，所述一级反渗透系统产水水箱位于所述一级反渗透系统与所述二级反渗透系统之间，所述二级反渗透系统产水水箱位于所述二级反渗透系统与所述连续电除盐系统之间，所述回用水箱与所述连续电除盐系统连通。
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