CN114057315A - 一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备及其使用方法，属于半导体废水处理技术领域。设备包括研磨设备、竖流式沉淀池、沉淀池A、沉淀池B、平流式沉淀池和过滤器，其中，研磨设备排水口连接至竖流式沉淀池，竖流式沉淀池通过絮凝剂添加器分别连接至沉淀池A和沉淀池B，沉淀池A和沉淀池B均连接至平流式沉淀池，平流式沉淀池通过水泵连接至过滤器，过滤器连接至研磨设备进水口。本发明实现冷却水的循环使用，有效降低总用水量，降低废水总量的产生，提高冷却水净化效率，同时避免砷化镓碎屑对研磨的速率、破片率产生不良影响。

Description

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备及其使用方法，属于半导体废水处理技术领域。

背景技术

基于自身材料和生产工艺，在砷化镓芯片生产过程中排放的废水中含有砷化合物，其含砷废水的处理成为砷化镓生产项目亟待解决的问题之一，砷及其化合物对人体及其他生物体均有广泛的毒害作用，已被国际防癌研究机构和美国疾病控制中心确定为第一类致癌物。由于砷的高毒性和致癌性，在GB8978-1996《污水综合排放标准》中砷被列为第一类污染物，最高允许排放浓度为0.5mg/L，半导体行业排放监管日趋严格，对含砷废水的处理工艺也提出了更高的要求。

在砷化镓研磨过程中为改善研磨效果，通常使用水对设备和晶片进行冷却，因此冷却水中会掺入大量的砷化镓研磨碎屑，碎屑直径在5-50um，如果此类水直接排放，其中砷含量会超标10-50倍，因此需要进行水处理，达标后排放，考虑到生产过程冷却用水，日用水量会达到5-10m3，如果不将冷却水循环利用，会需要大规模水处理设备来进行水处理排放，工作量大，费用高。

中国专利文件CN105645645A公开了一种富含砷、铅重金属的酸性污水的循环处理方法。酸性污水送入预处理反应槽与8～12％的石灰乳进行中和后，将处理液送入浓密机，沉淀的污泥经压滤处理以备循环利用，清液送入二级中和反应槽，与絮凝剂及碱金属氢氧化物中和药剂反应。生成的污泥经压滤处理以备循环使用，清液送入一级中和反应槽，与压滤机滤出液混合，反应后的处理液送入电化学一体化深度处理集成装置，经电化学处理形成絮凝团。清液经曝气处理，并与助凝剂反应形成大絮凝团。所得处理液送入斜板区分离，达标清液溢流到清水池以备循环使用，污泥送入二级中和反应槽进行循环处理。该方法适用于富含砷、铅重金属的酸性污水的循环处理，制作成本高，不适用于单纯的只含砷的废水处理。

有鉴于此，设计一种可以将砷化镓研磨冷却水循环利用的设备是十分有必要的，有效降低总用水量，降低废水总量的产生，提高冷却水净化效率，延长滤芯等耗材的使用寿命，同时避免砷化镓碎屑对研磨的速率、破片率产生不良影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备，有效降低总用水量，降低废水总量的产生，提高冷却水净化效率，延长滤芯等耗材的使用寿命，同时避免砷化镓碎屑对研磨的速率、破片率产生不良影响。

本发明还提供上述一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备，包括研磨设备、竖流式沉淀池、沉淀池A、沉淀池B、平流式沉淀池和过滤器，其中，研磨设备排水口连接至竖流式沉淀池，竖流式沉淀池通过絮凝剂添加器分别连接至沉淀池A和沉淀池B，沉淀池A和沉淀池B均连接至平流式沉淀池，平流式沉淀池通过水泵连接至过滤器，过滤器连接至研磨设备进水口。

优选的，竖流式沉淀池形状为圆桶形，桶底设置反射板，反射板把冷却水向四周反射，使冷却水均匀分布，有利于冷却水沿整个水平面缓慢上升，桶口设置集水槽，集水槽形状为圆环形，集水槽通过水泵连接至絮凝剂添加器。

进一步优选的，竖流式沉淀池内的管道出口与反射板间距小于5cm。

优选的，竖流式沉淀池直径为50-70cm，高度为100-120cm。

优选的，絮凝剂添加器连接沉淀池A和沉淀池B的管道交叉处设置定时开关A，定时开关A用于控制冷却水分别流向沉淀池A和沉淀池B。

优选的，沉淀池A和沉淀池B连接平流式沉淀池的管道交叉处设置定时开关B，定时开关B用于控制沉淀池A和沉淀池B内的冷却水分别流向平流式沉淀池。

优选的，定时开关A和定时开关B均由双延时时间继电器和2个电磁阀组成，定时开关A的2个电磁阀分别设置于沉淀池A和沉淀池B连接絮凝剂添加器的管道上，定时开关B的2个电磁阀分别设置于沉淀池A和沉淀池B连接平流式沉淀池的管道上，通过双延时时间继电器控制2个电磁阀的开关，进而控制不同管道的冷却水流向。

优选的，沉淀池A和沉淀池B的宽度为70cm-100cm，长度为100-120cm，高度60-80cm。

优选的，沉淀池A和沉淀池B内并列设置斜管，斜管采用六边形蜂窝管，管壁厚度0.4mm，管径25-35mm，斜管与池底呈60°放置。

优选的，过滤器为袋式过滤器，过滤精度为5-100um。

优选的，絮凝剂添加器包括漏斗和弹簧调节阀，漏斗底部设置弹簧调节阀，通过弹簧调节阀控制絮凝剂的添加量。

优选的，絮凝剂添加器内填充的絮凝剂为硫酸亚铁或明矾或铝盐。

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备的使用方法，操作步骤如下：

(1)一级沉淀：将研磨设备内的冷却水导入竖流式沉淀池，冷却水在竖流式沉淀池内上升流速≤0.03cm/s，液面缓慢上升后溢出到集水槽；

(2)二级沉淀：水泵将集水槽中的冷却水通过絮凝剂添加器泵至沉淀池A和沉淀池B，通过调节絮凝剂添加器实现每升水添加5-20g的絮凝剂，先将沉淀池A注满水，单次注水时间至少为30min，在沉淀池A注满前的3-5min，定时开关B打开沉淀池A的通路，沉淀池A内经过絮凝的冷却水流入平流式沉淀池，然后定时开关A打开通向沉淀池B的管道，转向沉淀池B注水，沉淀池B注满水前3-5min，定时开关B打开沉淀池B的通路，沉淀池B内经过絮凝的水流入平流式沉淀池，然后定时开关A打开通向沉淀池A的管道，转向沉淀池A注水，如此循环；

(3)过滤：水泵将平流式沉淀池内的冷却水经过滤器泵入研磨设备，实现冷却水的循环使用。

优选的，所述砷化镓研磨冷却水循环使用设备的使用方法还包括步骤(4)清理：根据研磨设备使用时间，当竖流式沉淀池、沉淀池A、沉淀池B和过滤器出现大量沉积或堵塞时进行人工清理。

本发明的有益效果在于：

1、本发明实现冷却水的循环使用，有效降低总用水量，降低废水总量的产生，提高冷却水净化效率，同时避免砷化镓碎屑对研磨的速率、破片率产生不良影响。

2、本发明通过絮凝剂沉淀，降低了砷化镓碎屑对过滤器的损伤，进而降低了滤芯、滤袋等耗材的使用量，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的使用流程图；

图3为本发明的竖流式沉淀池结构示意图；

图4为本发明的絮凝剂添加器结构示意图；

其中：1、研磨设备；2、竖流式沉淀池；3、沉淀池A；4、沉淀池B；5、平流式沉淀池；6、过滤器；7、反射板；8、集水槽；9、排水口；10、进水口；11、絮凝剂添加器；12、定时开关A；13、定时开关B；14、斜管；15、漏斗；16、弹簧调节阀。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1-4所示，本实施例提供一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备，包括研磨设备1、竖流式沉淀池2、沉淀池A3、沉淀池B4、平流式沉淀池5和过滤器6，其中，研磨设备1排水口9连接至竖流式沉淀池2，竖流式沉淀池2通过絮凝剂添加器11分别连接至沉淀池A3和沉淀池B4，沉淀池A3和沉淀池B4均连接至平流式沉淀池5，平流式沉淀池5通过水泵连接至过滤器6，过滤器连接至研磨设备进水口10。

竖流式沉淀池2形状为圆桶形，桶底设置反射板7，反射板7把冷却水向四周反射，使冷却水均匀分布，有利于冷却水沿整个水平面缓慢上升，桶口设置集水槽8，集水槽8形状为圆环形，集水槽8通过水泵连接至絮凝剂添加器11，竖流式沉淀池1内的管道出口与反射板7间距为5cm。

竖流式沉淀池2直径为50cm，高度为100cm，絮凝剂添加器11连接沉淀池A3和沉淀池B4的管道交叉处设置定时开关A12，定时开关A12用于控制冷却水分别流向沉淀池A3和沉淀池B4。沉淀池A3和沉淀池B4连接平流式沉淀池的管道交叉处设置定时开关B13。定时开关B13用于控制沉淀池A3和沉淀池B4内的冷却水分别流向平流式沉淀池。

沉淀池A和沉淀池B的宽度为70cmcm，长度为100cm，高度60cm。

过滤器6为袋式过滤器，过滤精度为5um。

絮凝剂添加器11包括漏斗15和弹簧调节阀16，漏斗15底部设置弹簧调节阀16，通过弹簧调节阀16控制絮凝剂的添加量。絮凝剂添加器11内填充的絮凝剂为硫酸亚铁。

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备的使用方法，使用流程如图2所示，具体操作步骤如下：

(1)一级沉淀：将研磨设备内的冷却水导入竖流式沉淀池2，冷却水在竖流式沉淀池2内上升流速为0.03cm/s，液面缓慢上升后溢出到集水槽8；

(2)二级沉淀：水泵将集水槽8中的冷却水通过絮凝剂添加器11泵至沉淀池A3和沉淀池B4，通过调节絮凝剂添加器11实现每升水添加5g的絮凝剂，先将沉淀池A3注满水，单次注水时间为30min，在沉淀池A3注满前的3min，定时开关B13打开沉淀池A3的通路，沉淀池A3内经过絮凝的冷却水流入平流式沉淀池5，然后定时开关A12打开通向沉淀池B4的管道，转向沉淀池B4注水，沉淀池B4注满水前3min，定时开关B13打开沉淀池B4的通路，沉淀池B4内经过絮凝的水流入平流式沉淀池5，然后定时开关A12打开通向沉淀池A的管道，转向沉淀池A注水，如此循环；

(3)过滤：水泵将平流式沉淀池2内的冷却水经过滤器6泵入研磨设备1，实现冷却水的循环使用；

(4)清理：根据研磨设备使用时间，当竖流式沉淀池、沉淀池A、沉淀池B和过滤器出现大量沉积或堵塞时进行人工清理。

实施例2：

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备，结构如实施例1所述，不同之处在于，沉淀池A3和沉淀池B4内并列设置斜管14，斜管14采用六边形蜂窝管，管壁厚度0.4mm，管径25mm，斜管与池底呈60°放置，保证冷却水中的砷化镓碎屑附着于斜管不会下滑，竖流式沉淀池2直径为70cm，高度为120cm，沉淀池A和沉淀池B的宽度为100cm，长度为120cm，高度80cm，过滤器过滤精度为100um，絮凝剂添加器内填充的絮凝剂为明矾。

实施例3：

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备，结构如实施例2所述，不同之处在于，斜管14管径为35mm，絮凝剂添加器11内填充的絮凝剂为铝盐。

实施例4：

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备，结构如实施例2所述，不同之处在于，定时开关A12和定时开关B13均由双延时时间继电器和2个电磁阀组成，定时开关A12的2个电磁阀分别设置于沉淀池A3和沉淀池B4连接絮凝剂添加器11的管道上，定时开关B13的2个电磁阀分别设置于沉淀池A3和沉淀池B4连接平流式沉淀池的管道上，通过双延时时间继电器控制2个电磁阀的开关，进而控制不同管道的冷却水流向。

实施例5：

一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备的使用方法，结构及使用方法如实施例1所述，不同之处在于，步骤(2)二级沉淀：水泵将集水槽中的冷却水通过絮凝剂添加器泵至沉淀池A和沉淀池B，通过调节絮凝剂添加器实现每升水添加20g的絮凝剂，先将沉淀池A注满水，单次注水时间为30min，在沉淀池A注满前的5min，定时开关B打开沉淀池A的通路，沉淀池A内经过絮凝的冷却水流入平流式沉淀池，然后定时开关A打开通向沉淀池B的管道，转向沉淀池B注水，沉淀池B注满水前5min，定时开关B打开沉淀池B的通路，沉淀池B内经过絮凝的水流入平流式沉淀池，然后定时开关A打开通向沉淀池A的管道，转向沉淀池A注水，如此循环。

对比例：

对比例提供一种无冷却水循环的研磨设备，冷却水经研磨设备使用后直接排出，对比例与实施例1的冷却水使用数据对比如表1所示，实施例1每月使用的用水量及产生的废水量均远低于对比例，且实施例1每天的净化率可达96.8％，极大的降低了废水的产生，减少了对环境的污染。

表1：对比例与实施例1的冷却水使用数据对比

	总用水量/月	废水总量/月	净化率/天
				实施例1	5m<sup>3</sup>	4.8m<sup>3</sup>	96.8％
对比例	144m<sup>3</sup>	144m<sup>3</sup>	0％

Claims (10)

1.一种砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，包括研磨设备、竖流式沉淀池、沉淀池A、沉淀池B、平流式沉淀池和过滤器，其中，研磨设备排水口连接至竖流式沉淀池，竖流式沉淀池通过絮凝剂添加器分别连接至沉淀池A和沉淀池B，沉淀池A和沉淀池B均连接至平流式沉淀池，平流式沉淀池通过水泵连接至过滤器，过滤器连接至研磨设备进水口。

2.如权利要求1所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，竖流式沉淀池形状为圆桶形，桶底设置反射板，桶口设置集水槽，集水槽形状为圆环形，集水槽通过水泵连接至絮凝剂添加器；

优选的，竖流式沉淀池内的管道出口与反射板间距小于5cm。

3.如权利要求2所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，竖流式沉淀池直径为50-70cm，高度为100-120cm。

4.如权利要求2所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，絮凝剂添加器连接沉淀池A和沉淀池B的管道交叉处设置定时开关A，定时开关A用于控制冷却水分别流向沉淀池A和沉淀池B，沉淀池A和沉淀池B连接平流式沉淀池的管道交叉处设置定时开关B，定时开关B用于控制沉淀池A和沉淀池B内的冷却水分别流向平流式沉淀池；

优选的，定时开关A和定时开关B均由双延时时间继电器和2个电磁阀组成，定时开关A的2个电磁阀分别设置于沉淀池A和沉淀池B连接絮凝剂添加器的管道上，定时开关B的2个电磁阀分别设置于沉淀池A和沉淀池B连接平流式沉淀池的管道上。

5.如权利要求1所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，沉淀池A和沉淀池B的宽度为70cm-100cm，长度为100-120cm，高度60-80cm。

6.如权利要求1所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，沉淀池A和沉淀池B内并列设置斜管，斜管采用六边形蜂窝管，管壁厚度0.4mm，管径25-35mm，斜管与池底呈60°放置。

7.如权利要求1所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，过滤器为袋式过滤器，过滤精度为5-100um。

8.如权利要求1所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，絮凝剂添加器包括漏斗和弹簧调节阀，漏斗底部设置弹簧调节阀。

9.如权利要求1所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备，其特征在于，絮凝剂添加器内填充的絮凝剂为硫酸亚铁或明矾或铝盐。

10.一种如权利要求4所述的砷化镓研磨冷却水循环使用设备的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：

(1)一级沉淀：将研磨设备内的水导入竖流式沉淀池，水在竖流式沉淀池内上升流速≤0.03cm/s，液面缓慢上升后溢出到集水槽；

(2)二级沉淀：水泵将集水槽中的水通过絮凝剂添加器泵至沉淀池A和沉淀池B，通过调节絮凝剂添加器实现每升水添加5-20g的絮凝剂，沉淀池的选择由定时开关A确定，根据水量大小，先将沉淀池A注满水，单次注水时间至少为30min，在定时开关A转换前的3-5min，定时开关B打开沉淀池A的通路，沉淀池A内中经过絮凝的水流入平流式沉淀池，然后定时开关A打开通向沉淀池B的管道，转向沉淀池B注水，沉淀池B注满水前3-5min，定时开关B打开沉淀池B的通路，沉淀池B内中经过絮凝的水流入平流式沉淀池，然后定时开关A打开通向沉淀池A的管道，转向沉淀池A注水，如此循环；

(3)过滤：水泵将平流式沉淀池内的水经过滤器泵入研磨设备，实现冷却水的循环使用；

优选的，所述砷化镓研磨冷却水循环使用设备的使用方法还包括步骤(4)清理：根据研磨设备使用时间，当竖流式沉淀池、沉淀池A、沉淀池B和过滤器出现大量沉积或堵塞时进行人工清理。

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