CN114477545B - 含硅研磨废水的处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含硅研磨废水的处理方法及装置，在有机物降解槽内，有机物去除剂TZH02通过强烈的电场效应吸附粘附在废水中的含硅颗粒物上的带电有机物，形成TZH02胶体颗粒物；在混凝槽内，在聚合氯化铝的作用下，TZH02胶体颗粒物、废水中的含硅颗粒物团聚成密实的较大颗粒物；在絮凝槽内，高分子凝集剂TZH01将废水中的较大颗粒物、其他传统聚丙烯酰胺不能捕捉的细小颗粒物团聚形成絮状物。创新性地采用有机物去除剂TZH02可有效去除含硅研磨废水中的有机物，提高絮凝效率及出水浊度。采用高分子凝集剂TZH01可以降低高分子聚合物的添加量，降低高分子聚合物富集堵塞后端的膜的风险。

Description

含硅研磨废水的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种含硅研磨废水的处理方法及装置。
背景技术
工业生产中，很多半导体企业均会在生产工艺中涉及到研磨工艺，该工艺一般采用处理成本较高的高纯水作为冲洗水，而产生的硅晶粉末颗粒粒径细小，且可能含有有机清洗剂，易形成难以絮凝的悬浮物。传统工艺一般采用简单的絮凝工艺去除，硅晶粉末颗粒去除效率较低，出水指标浊度较高，仅能排放处理。而清洗水相对其他工业废水产生量大且杂质较少，直接排放造成浪费，在国家节能节水政策的要求下，许多企业开始回用含硅研磨废水，这就对工艺技术的要求越来越高。
回用工艺中膜处理是关键工艺，物化处理阶段对水处理剂的选型及参数控制要求极高，传统工艺无法解决该技术难题。传统工艺中，通常采用氧化性物质，例如，双氧水、次氯酸钠等做为有机物降解剂，这类有机物降解剂只能去除研磨水中的部分有机物，同时，通过这类有机物降解剂的氧化性性质影响研磨水中的CODcr指标检测，这类有机物降解剂还容易在废水中残留，容易对后端的膜进行氧化，进而破坏膜的结构，影响出水效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含硅研磨废水的处理方法及装置，与传统工艺相比，本发明中，在絮凝阶段，创新性地采用有机物去除剂TZH02，可有效地去除含硅研磨废水中的有机物，提高絮凝效率及出水浊度。其次，絮凝阶段采用高分子凝集剂TZH01可以降低高分子聚合物的添加量，进而降低高分子聚合物富集堵塞后端的膜的风险。
具体地，本发明提供了一种含硅研磨废水的处理方法，其特征在于，在絮凝阶段所述含硅研磨废水依次流经pH调节槽、有机物降解槽、混凝槽、絮凝槽，
在有机物降解槽内，有机物去除剂TZH02通过电场效应吸附粘附在废水中的含硅颗粒物上的带电有机物，形成小的、具有较强结合力的TZH02胶体颗粒物；
在所述混凝槽内，在聚合氯化铝的作用下，所述TZH02胶体颗粒物、废水中的含硅颗粒物团聚成密实的较大颗粒物A；
在所述絮凝槽内，高分子凝集剂TZH01所包含的多糖类植物成分精华液将所述废水中的较大颗粒物A、其他传统聚丙烯酰胺不能捕捉的细小颗粒物团聚形成絮状物；
其中，所述有机物去除剂TZH02由烷基二甲基甜菜碱和聚合物A聚合而成组成，且烷基二甲基甜菜碱：聚合物A的质量比为1:1~3:1，优选3:2，其中聚合物A由四甲基乙二胺和1,10-二溴癸烷组成，且四甲基乙二胺：1,10-二溴癸烷质量比为1:（0.53~0.75），优选1:0.67；
所述高分子凝集剂TZH01由多糖类植物成分精华液和聚丙烯酰胺组成，且多糖类植物成分精华液：聚丙烯酰胺的质量比为（0.8~2.8）:99，优选1:99。
优选的，所述烷基二甲基甜菜碱：聚合物A的质量比为3:2；所述四甲基乙二胺：1,10-二溴癸烷质量比为1:0.67；所述多糖类植物成分精华液：聚丙烯酰胺的质量比为1:99。
优选的，所述有机物去除剂TZH02的投加量为50~500mg/L，或者100~300mg/L，或者120~200mg/L；
进一步地，所述有机物去除剂TZH02被投放时，有机物去除槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为65转/min，或者50~90转/min，或者55~75转/min，或者60~70转/min。
优选的，所述pH调节槽的pH值控制在pH=8.9~9.2。
优选的，所述含硅研磨废水在流经所述混凝槽内时与聚合氯化铝进行反应，该聚合氯化铝中Al2O3的质量占比为10%；
进一步地，所述聚合氯化铝的在所述混凝槽内的投加浓度为50~1000mg/L，或者80~500mg/L，或者100~300mg/L；
进一步地，所述聚合氯化铝被投放在所述混凝槽内时，所述混凝槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为75转/min，或者60~120转/min，或者65~100转/min，或者70~80转/min。
优选的，所述含硅研磨废水在流经所述絮凝槽内时与所述高分子凝集剂TZH01进行反应，该高分子凝集剂TZH01是含有多糖组分的高分子聚合物，其水解度为25~30%，分子量为1600~1700万。
优选的，所述高分子凝集剂TZH01在所述絮凝槽内的投加浓度为0.1~10mg/L，或者0.3~5mg/L，或者0.5~1.5mg/L；
进一步地，所述高分子凝集剂TZH01被投放在所述絮凝槽内时，所述絮凝槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为55转/min，或者40~90转/min，或者45~65转/min，或者50~60转/min。
优选的，所述含硅研磨废水采用对角绕流的形式在所述pH调节槽、所述有机物降解槽、所述混凝槽、所述絮凝槽之间依次流通。
优选的，从所述絮凝槽内流出的所述含硅研磨废水被泵入沉淀设备，经由设置在该沉淀设备2/3高度处、孔径为0.5um或0.15um~0.65um或0.35~0.55um或0.45~0.5um的沉浸式帘式超滤膜对水进行过滤处理；
进一步地，所述沉浸式帘式超滤膜采用外压式过滤，跨膜压差控制在50kPa，或者30~75kPa，或者40~65kPa，或者45~55kPa。
优选的，经由所述沉淀设备处理后的所述含硅研磨废水被泵入由孔径为0.02um的高压管式超滤膜构成的精细膜过滤设备进行过滤处理；
进一步地，所述高压管式超滤膜采用外压式死端过滤的方式，所述跨膜压差为0.15~0.2MPa，操作压力0.2~0.35MPa，产水浊度＜0.01NTU。
优选的，其中，经由所述精细膜过滤设备处理后的所述含硅研磨废水进入超纯水制备系统被制备成超纯水；经由所述沉淀设备处理所形成的污泥以及经由所述精细膜过滤设备处理所形成的浓液分别进入污泥池被进行后处理。
本发明还提出了一种含硅研磨废水的处理装置，包括絮凝设备，其特征在于，所述絮凝设备包括依次连通的pH调节槽、有机物去除槽、混凝槽、絮凝槽，各个槽之间均采用对角绕流的形式连通，其中，
在所述有机物降解槽内设有有机物去除剂TZH02投加机构，用以向流经所述有机物降解槽的含硅研磨废水中投加有机物去除剂TZH02，该有机物去除剂TZH02通过强烈的电场效应吸附粘附在废水中的含硅颗粒物上的带电有机物，形成TZH02胶体颗粒物；
在所述混凝槽中设有聚合氯化铝投加机构，用以向流经所述混凝槽的含硅研磨废水中投加聚合氯化铝，在该聚合氯化铝（PAC）的作用下，所述TZH02胶体颗粒物、废水中的含硅颗粒物团聚成密实的较大颗粒物A；
在所述絮凝槽中设有高分子凝集剂TZH01投加机构，用以向流经所述絮凝槽的含硅研磨废水中投加高分子凝集剂TZH01，该高分子凝集剂TZH01将所述废水中的较大颗粒物A、其他传统聚丙烯酰胺（PAM）不能捕捉的细小颗粒物团聚形成絮状物。
优选的，所述有机物去除槽的溢流口二和所述絮凝槽的溢流口四的设置位置均明显高于所述pH调节槽的溢流口一和混凝槽的溢流口三的设置位置，且溢流口一、溢流口二、溢流口三、溢流口四均采用半开半闭结构，设置在所述絮凝槽上供废水流出的溢流口五采用全开结构。
优选的， 所述聚合氯化铝中Al2O3的质量占比为10%。
优选的，还包括与所述絮凝设备连通的沉淀设备，在所述沉淀设备内的2/3高度处设置有沉浸式帘式超滤膜，进一步地，所述沉浸式帘式超滤膜的孔径为0.15um~0.65um，或者0.35~0.55um，或者0.45~0.5um。
优选的，还包括与所述沉浸式帘式超滤膜的出口连通的精细膜过滤设备，所述精细膜过滤设备由孔径为0.02um，或者0.005~0.1um，或者0.01~0.035um，或者0.015~0.025um的高压管式超滤膜构成。
附图说明
图1是本发明所述含硅研磨废水的处理方法的流程示意图。
图2是本发明所述含硅研磨废水的处理装置的絮凝设备的对角绕流设置示意图，其中图2（A）为絮凝设备的俯视图，图2（B）为絮凝设备的主视图，图2（C）为溢流口的结构示意图。
图3是与未添加TZH02、添加传统有机物降解剂等现有技术相比，本发明通过添加TZH02可实现的沉降速率效果对比图。
图4是与传统PAM相比，本发明高分子凝聚剂TZH01在同等加药浓度下的浊度去除效果对比图。
图5是与其它工艺相比，本发明所述方法的出水浊度示意图。
图6是高分子凝集剂TZH01进行废水处理的原理示意图。
具体实施方式
下面，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
参照图1所示，本发明所述含硅研磨废水的处理装置，包括絮凝设备、与该絮凝设备连通的沉淀设备、与该沉淀设备连通的纯水系统再利用设备，其中，在所述沉淀设备内设置有沉浸式帘式超滤膜；在所述沉淀设备与所述纯水系统再利用设备之间设有连通两者的精细膜过滤设备，经由所述沉浸式帘式超滤膜处理后的水进入所述精细膜过滤设备过滤后再进入所述纯水系统再利用设备。另外，还包括分别与所述沉淀设备、所述精细膜过滤设备连通的污泥池，所述污泥池用以对所述沉淀设备排出的污泥、所述精细膜过滤设备排出的浓液进行后处理。
具体地，如图2所示，所述絮凝设备包括依次连通的pH调节槽10、有机物降解槽20、混凝槽30、絮凝槽40，各个槽之间均采用对角绕流的形式连通。具体地，本发明所述各个槽之间均采用对角绕流的形式连通的具体结构如图2（A）~图2（B）所述，依据反应的状态及时间，不同槽内的溢流口高度不同，本发明中，pH调节槽10及混凝槽40的反应时间短，故pH调节槽10的溢流口一1和混凝槽30的溢流口三3设置的位置较低，如此有利于废水尽快进入下一阶段。有机物降解槽20及絮凝槽40反应决定整个工艺的去除效果，需要药剂与废水充分接触，故这两个槽内的所以反应时间长，则有机物降解槽20的溢流口二2和絮凝槽40的溢流口四4设置的位置较高，如此，废水从左向右溢流，形成对角绕流。另外，溢流口结构如图2（C）所示，溢流口的形状不同，pH调节槽10、有机物降解槽20、混凝槽30、絮凝槽40这四个槽对应的溢流口一1~溢流口四4采用半开半闭结构，可以增加废水溢流冲击速度及绕流速度，使废水与药剂需要充分接触以发生不同的反应，进而提高药剂与废水的接触反应效率。而絮凝槽40的相反于混凝槽30的一侧设置有供反应后的废水流出的溢流口五5，该溢流口五5采用传统的全开结构的溢流口，如此不会破坏所形成的絮体。
其中，所述有机物降解槽设有有机物去除剂TZH02投加机构，用以向含硅研磨废水中投加有机物去除剂TZH02。本发明中，TZH02是一种混合物药剂，它主要由烷基二甲基甜菜碱、聚合物A聚合而成，它们的质量比为，烷基二甲基甜菜碱：聚合物A为1:1~3:1，优选3:2，其中聚合物A由四甲基乙二胺和1,10-二溴癸烷组成，四甲基乙二胺：1,10-二溴癸烷的质量比为1:（0.53~0.75），优选1:0.67，其聚合度为2，产物分子量为949g/mol。本发明中，有机物去除剂TZH02可以有效降低有机物含量，而不影响CODcr（CODcr是采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量，即重铬酸盐指数）检测指标；TZH02与PAC（聚合氯化铝，简称聚铝）搭配，将粘附在含硅颗粒物上的带电有机物通过强烈的电场效应吸附到TZH02上，形成小的结合力更强更密实的胶体颗粒物，通过PAC的卷扫网捕作用，将TZH02胶体颗粒物、含硅颗粒物等，团聚成密实的较大颗粒物A，最终通过高分子凝集剂团聚成絮状物，通过沉淀实现快速固液分离，进而降低废水浊度；疏松的有机物存在容易导致絮状物沉降速度慢。因此，要么使有机物变得密实，提高胶体颗粒物的比重，要么直接降解。
本发明中，有机物去除剂TZH02中的聚合物A的聚季铵盐基团（阳离子基团）吸附带负电荷的有机物，烷基二甲基甜菜碱为两性表面活性剂，降低表面张力，使络合吸附穿透性更强，胶体颗粒物团聚性更强，更瓷实，可提高有机物在胶体颗粒物中的密实度，增加最后絮状物的比重，而实现含硅废水有机物及浊度的去除。如图3所示，与现有技术中未添加TZH02相比，本发明通过添加TZH02，可以使沉降速率提高30%以上，与添加传统有机物降解剂效果相当。絮体沉降速率越快，说明沉降效果越好，固液分离效果越好，上清液浊度越低，处理效果越好。
所述混凝槽中设有聚合氯化铝投加机构，用以向含硅研磨废水中投加Al2O3质量比为10%的聚合氯化铝。特别注意的是，本发明中，聚合氯化铝中Al2O3的质量比为10%。
所述絮凝槽中设有高分子凝集剂TZH01投加机构，用以向含硅研磨废水中投加高分子凝集剂TZH01。本发明中，高分子凝集剂TZH01由含有多糖类植物成分精华液和聚丙烯酰胺组成，且多糖类植物成分精华液：聚丙烯酰胺的质量比为（0.8~2.8）:99，优选1:99，，它的水解度为25~30%，分子量为1600~1700万，优选水解度为29%，分子量为1650万。
高分子凝集剂TZH01进行废水处理的原理示意图如图6所示，高分子凝集剂TZH01中所含有的多糖类植物成分精华液可以抑制前述步骤所形成的较大颗粒物A间的排斥作用，使这些较大颗粒物A彼此之间可以靠拢聚集，然后该高分子凝集剂TZH01通过捕捉、架桥作用将PAC（聚合氯化铝，简称聚铝）形成的较大颗粒物A形成絮状物，进而快速沉降实现固液分离。该高分子凝集剂的优势是含有多糖类植物成分精华液，电荷分布均匀，可以充分发挥其絮凝作用，能够捕捉到传统聚丙烯酰胺（PAM）不能捕捉到细小颗粒物。传统的絮凝剂无法抑制较大颗粒物A间的排斥作用，直接架桥卷扫网捕，絮体易松散且捕捉不彻底，影响絮凝沉淀效果。与传统PAM相比，如图4所示，同等加药量条件下，高分子凝聚剂TZH01的浊度去除率可提高15%以上，特别是投加浓度＜2mg/L条件下。由于絮凝槽中是絮凝设备的最后一段，处理效果直接决定后端沉浸式超滤膜的处理效果和能力，以及精密膜过滤设备的处理效果及污堵情况（高分子凝集剂过量投加容易污堵孔径细小的过滤设备或纯水用RO膜等），加药量越低，浊度越低越好。
所述沉浸式帘式超滤膜的孔径为0.5um，可选为0.15um~0.65um，优选为0.35~0.55um，更有选为0.45~0.5um。特别需要说明的是，本发明中，所述沉浸式帘式超滤膜设置在所述沉淀设备内的2/3高度处。
所述精细膜过滤设备由耐污染的高压管式超滤膜构成，其孔径为0.02um，可选为0.005~0.1um，优选为0.01~0.035um，更有选为0.015~0.025um。
下面参照图1所示，详细说明一下本发明所述含硅研磨废水的处理方法。
步骤1，含硅研磨废水被泵入絮凝设备，依次流经絮凝设备的pH调节槽10、有机物降解槽20、混凝槽30、絮凝槽40，并且，含硅研磨废水在流经各个槽时均采用对角绕流的形式进行流通。
由于含硅研磨废水在流经各个槽时均采用对角绕流的形式进行流通，使废水与水处理剂充分接触反应（见图2所示）且形成的絮体矾花密实不易破损，在沉淀设备中不易上浮，降低对沉浸式超滤膜富集污堵的风险。
步骤1中，含硅研磨废水在流经所述pH调节槽时，所述pH调节槽的pH值控制在pH=8.9~9.2。
本发明的主要创新之处在于，步骤1中，含硅研磨废水在流经所述有机物降解槽内时，所述含硅研磨废水与被投放在有机物降解槽内的有机物去除剂TZH02进行反应。本发明中，TZH02是一种混合物药剂，它主要由烷基二甲基甜菜碱、聚合物A聚合而成，它们的质量量比为，烷基二甲基甜菜碱：聚合物A为1:1~3:1，优选3:2，其中聚合物A由四甲基乙二胺和1,10-二溴癸烷组成，它们的质量比为1:（0.53~0.75），优选1:0.67，其聚合度为2，产物分子量为949g/mol。本发明中，有机物去除剂TZH02可以有效降低有机物含量，而不影响CODcr检测指标；TZH02与PAC搭配，将粘附在含硅颗粒物上的带电有机物通过强烈的电场效应吸附到TZH02上，形成小的结合力更强更密实的TZH02胶体颗粒物，通过PAC的卷扫网捕作用，将TZH02胶体颗粒物、含硅颗粒物等，团聚成密实的较大颗粒物A，最终通过高分子凝集剂团聚成絮状物，通过沉淀实现快速固液分离，进而降低废水浊度；疏松的有机物存在容易导致絮状物沉降速度慢。因此，要么使有机物变得密实，提高胶体颗粒物的比重，要么直接降解。
本发明中，有机物去除剂TZH02中的聚合物A的聚季铵盐基团（阳离子基团）吸附带负电荷的有机物，烷基二甲基甜菜碱为两性表面活性剂，降低表面张力，使络合吸附穿透性更强，胶体颗粒物团聚性更强，更瓷实，可提高有机物在胶体颗粒物中的密实度，增加最后絮状物的比重，而实现含硅废水有机物及浊度的去除。如图3所示，与现有技术中未添加TZH02相比，本发明通过添加TZH02，可以使沉降速率提高30%以上，与添加传统有机物降解剂效果相当。絮体沉降速率越快，说明沉降效果越好，固液分离效果越好，上清液浊度越低，处理效果越好。
这类有机物去除剂（例如，氧化性物质，优选TZH02）可以提供大量的络合离子，且能强烈吸附微小有机胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使水中有机物质凝聚，有机物质包裹的硅晶粒子同时凝集，形成TZH02胶体颗粒物。
进一步地，所述有机物去除剂TZH02的投加量为50~500mg/L，优选100~300mg/L，更优选120~200mg/L。
进一步地，所述有机物去除剂TZH02被投放时，有机物降解槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为80转/min，可选80转/min，优选80转/min，更优选80转/min。
步骤1中，在有机物降解槽内与有机物去除剂TZH02反应后的含硅研磨废水进入所述混凝槽，在所述混凝槽中废水与被投加的聚合氯化铝进行反映，其中，该聚合氯化铝中Al2O3的质量比最优选为10%。（本发明中，需严格控制Al2O3的质量比为10%）。通过所述聚合氯化铝将TZH02胶体颗粒物吸附凝集，形成较大颗粒物A。
进一步地，所述聚合氯化铝的投加浓度为100~120mg/L，可选100~120mg/L，优选100~120mg/L，更优选100~120mg/L。
进一步地，所述聚合氯化铝被投放时，混凝槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为75转/min。可选80转/min，优选80转/min，更优选80转/min。
步骤1中，在混凝槽内与所述聚合氯化铝反应后的含硅研磨废水进入所述絮凝槽，在所述絮凝槽中含硅研磨废水与被投加的高分子凝集剂TZH01反应。本发明中，高分子凝集剂TZH01由含有多糖类植物成分精华液和聚丙烯酰胺组成，且多糖类植物成分精华液：聚丙烯酰胺的质量比为（0.8~2.8）:99，优选1:99，，它的水解度为25~30%，分子量为1600~1700万，优选水解度为29%，分子量为1650万，该高分子凝集剂通过捕捉、架桥作用将PAC（聚合氯化铝）形成的较大颗粒物A形成絮状物，进而快速沉降实现固液分离。本发明中，高分子凝集剂TZH01进行废水处理的原理示意图如图6所示，高分子凝集剂TZH01中所含有的多糖类植物成分精华液可以抑制前述步骤所形成的较大颗粒物A间的排斥作用，使这些较大颗粒物A彼此之间可以靠拢聚集，然后该高分子凝集剂TZH01通过捕捉、架桥作用将PAC（聚合氯化铝，简称聚铝）形成的较大颗粒物A形成絮状物，进而快速沉降实现固液分离。
高分子凝集剂TZH01的优势是含有多糖类植物成分精华液，电荷分布均匀，可以充分发挥其絮凝作用，能够捕捉到传统聚丙烯酰胺（PAM）不能捕捉到细小颗粒物。传统的絮凝剂无法抑制较大颗粒物A间的排斥作用，直接架桥卷扫网捕，絮体易松散且捕捉不彻底，影响絮凝沉淀效果。如图3所示，与传统PAM相比，同等加药量条件下，高分子凝聚剂TZH01的浊度去除率可提高15%以上，特别是投加浓度＜2mg/L条件下。由于絮凝槽是絮凝设备的最后一段，处理效果直接决定后端沉浸式超滤膜的处理效果和能力，以及精密膜过滤设备的处理效果及污堵情况（高分子凝集剂过量投加容易污堵孔径细小的过滤设备或纯水用RO膜等），加药量越低，浊度越低越好。
这类有机物去除剂或水处理剂是植物多糖类提取精华液与水溶性高分子配合物，可以捕捉传统高分子凝集剂难以捕捉的微细颗粒物，絮体凝集力强，较传统的高分子凝集剂投加量降低30%以上，同时该水处理剂粘性小，电荷性强，不易在膜表面粘连富集，大大提高膜的使用寿命及效率，特别适用于含硅含有机物的研磨废水回用处理。
进一步地，所述有机物去除剂TZH01的投加量为0.5~0.7mg/L，可选0.5~0.7mg/L，优选0.5~0.7mg/L，更优选0.5~0.7mg/L。
进一步地，所述有机物去除剂TZH01被投放时，所述絮凝槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为65转/min，可选65转/min，优选65转/min，更优选65转/min。
步骤2，经由所述絮凝设备处理后的废水被泵入沉淀设备，在该沉淀设备内设有沉浸式帘式超滤膜（孔径0.5um），经由该沉浸式帘式超滤膜对废水进行过滤处理。本发明中，沉淀设备较传统的沉淀设备，增设了沉浸式超滤膜设备，大大提高沉淀设备的出水指标。
进一步地，步骤2中，所述沉浸式帘式超滤膜（孔径0.5um）设置在所述沉淀设备的2/3高度处。由于沉浸式帘式超滤膜安装在所述沉淀设备内的2/3高度处，该位置处沉淀池水浊度低，絮体少，对超滤膜的影响最小。
进一步地，步骤2中，沉浸式帘式超滤膜采用外压式过滤，跨膜压差控制在45~50kPa，可选的45~50kPa，优选的45~50kPa，更优选的45~50kPa。采用该跨膜压差既可以出水流量高，又能有效避免微细颗粒物对超滤膜的堵塞出水；微细悬浮物>2μm 截留率100%，产水浊度 ≤0.05NTU。
步骤3，经由所述沉淀设备处理后的废水被泵入精细膜过滤设备，本发明中，该精细膜过滤设备由耐污染的高压管式超滤膜构成，该设备膜的孔径为0.02um。与传统的管式超滤膜相比，本发明中，该高压管式超滤膜的孔径小，且过滤精度高。
进一步地，步骤3中，所述高压管式超滤膜采用外压式死端（即一端是封闭的，增大压力）过滤的方式，所述跨膜压差为0.15~0.2MPa，操作压力0.2~0.35MPa，产水浊度＜0.01NTU。
步骤4，经由步骤3所述精细膜过滤设备处理后的废水进入超纯水制备系统被制备成超纯水。被制备的超纯水进入研磨车间清洗半导体硅晶片等，由此实现水资源的高效回用。
还包括步骤5，经由步骤2所述沉淀设备处理所形成的污泥、经由步骤3所述精细膜过滤设备处理所形成的浓液分别进入污泥池被进行后处理。这里所述后处理为，污泥经板框压滤脱水设备进行脱水处理，该脱水处理所形成的干污泥委外处理，压滤出水被泵入含硅研磨废水处理端。
综上可以看出，本发明的主要改进之处在于废水处理方法的絮凝阶段，在絮凝阶段，废水依次流经絮凝设备的pH调节槽10、有机物降解槽20、混凝槽30、絮凝槽40，在该过程，废水依次与有机物去除剂TZH02、聚合氯化铝、高分子凝集剂TZH01先后进行反应。在有机物降解槽20内，有机物去除剂TZH02可以提供大量的络合离子，可以通过强烈的电场效应将粘附在含硅颗粒物上的带电有机物吸附到有机物去除剂TZH02上，通过吸附、桥架、交联作用，从而使水中有机物质凝聚，有机物质包裹的硅晶粒子同时凝集，形成小的结合力更强更密实的TZH02胶体颗粒物；在混凝槽30内，在聚合氯化铝（PAC）的卷扫网捕作用，将前述过程中在废水里所形成的TZH02胶体颗粒物、含硅颗粒物等，团聚成密实的较大颗粒物A；絮凝槽40，高分子凝集剂TZH01含有多糖类植物成分精华液，电荷分布均匀，该高分子凝集剂TZH01通过捕捉、架桥作用将前述过程所形成的废水中的较大颗粒物A、其他传统聚丙烯酰胺（PAM）不能捕捉到细小颗粒物团聚形成絮状物，这些絮状物通过后续的沉淀设备实现快速固液分离，进而降低废水浊度。
本发明中，有机物去除剂TZH02可提高有机物在胶体颗粒物中的密实度，增加最后絮状物的比重，而实现含硅废水有机物及浊度的去除。与现有技术中未添加TZH02相比，本发明通过添加TZH02，可以使沉降速率提高30%以上，与添加传统有机物降解剂效果相当。
本发明中，该高分子凝集剂的优势是含有多糖类植物成分精华液，电荷分布均匀，可以充分发挥其絮凝作用，能够捕捉到传统聚丙烯酰胺（PAM）不能捕捉到细小颗粒物；如图3所示，与传统PAM相比，同等加药量条件下，高分子凝聚剂TZH01的浊度去除率可提高15%以上，特别是投加浓度＜2mg/L条件下。
如图5所示，本发明所述水处理方法的最终出水浊度平均0.01NTU，其他工艺一般0.05NTU，远远高于其他工艺，同时该工艺出水可以作为纯水系统的原水，浊度越低对纯水系统的影响越小，同时降低综合处理成本。
由上可以得出，本发明所述水处理方法具有如下技术效果：
1. 采用特殊的水处理药剂，严格控制加药量及控制参数，提高不同含硅研磨废水的絮凝处理效果，降低后续膜处理的负担及影响；
2. 选择两级适宜孔径的超滤膜设备及控制参数，梯度截留细小絮体颗粒，既可以使出水满足回用要求，又有效避免对膜的损伤，提高使用寿命及效率；
3. 该工艺技术既可以处理不含有机物的含硅研磨废水，又可以处理含有不同量不同种类有机物的含硅研磨废水，适用范围广；
4. 该工艺技术采用整体内循环的方式可有效去除废水中的含硅研磨颗粒及有机物，实现系统的真正回用，大大降低水资源的浪费；
5. 该工艺技术与传统的处理技术相比，工艺先进，水处理剂选型绿色环保，通过科学控制工艺参数，大大提高膜的处理效率及出水品质，实现高效回用的目的，综合降低成本，在半导体含硅研磨废水处理领域有很广阔的应用前景。
具体实施例一
某半导体企业含硅研磨废水，原水浊度6500NTU，悬浮物1950mg/L，CODcr 630mg/L，二氧化硅670mg/L。采用本发明所述处理方法，原水（即指含硅研磨废水）被泵入絮凝设备，pH调节槽控制pH=9.0，有机物降解槽中投加103mg/L水处理剂TZH02，控制搅拌速率80转/min；混凝槽中投加109mg/L 聚合氯化铝，控制搅拌速率75转/min；絮凝槽中投加植物抽取物复合水溶性高分子凝集剂TZH01，投加量0.5mg/L，控制搅拌速率65转/min；絮凝设备出水泵入沉淀设备，控制超滤膜跨膜压差在48kPa，产水浊度 0.045NTU；沉淀设备出水泵入精细膜过滤设备控制超滤膜跨膜压差0.23MPa，操作压力0.32MPa，产水浊度0.008NTU，高于自来水浊度。含硅研磨废水回用系统稳定运行90天以上，较传统工艺稳定运行率提高50%以上，出水稳定。
具体实施例二
某液晶玻璃企业含硅研磨废水，原水浊度9500NTU，悬浮物3550mg/L，CODcr1060mg/L，二氧化硅1170mg/L。采用本发明所述处理方法，原水（即指含硅研磨废水）被泵入絮凝设备，pH调节槽控制pH=9.0，有机物降解槽中投加130mg/L水处理剂TZH02，控制搅拌速率80转/min；混凝槽中投加250mg/L 聚合氯化铝，控制搅拌速率75转/min；絮凝槽中投加植物抽取物复合水溶性高分子凝集剂TZH01，投加量1.0mg/L，控制搅拌速率65转/min；絮凝设备出水泵入沉淀设备，控制超滤膜跨膜压差在45kPa，产水浊度 0.065NTU；沉淀设备出水泵入精细膜过滤设备控制超滤膜跨膜压差0.28MPa，操作压力0.35MPa，产水浊度0.01NTU，高于自来水浊度。含硅研磨废水回用系统稳定运行95天以上，较传统工艺稳定运行率提高35%以上，出水稳定。
具体实施例三
某含硅含有机物研磨废水，原水浊度3700NTU，悬浮物1080mg/L，CODcr 1108mg/L，二氧化硅370mg/L。采用本发明所述处理方法，原水（即指含硅研磨废水）被泵入絮凝设备，pH调节槽控制pH=9.0，有机物降解槽中投加50mg/L水处理剂TZH02，控制搅拌速率75转/min；混凝槽中投加100mg/L 聚合氯化铝，控制搅拌速率70转/min；絮凝槽中投加植物抽取物复合水溶性高分子凝集剂TZH01，投加量1.2mg/L，控制搅拌速率60转/min；絮凝设备出水泵入沉淀设备，控制超滤膜跨膜压差在40kPa，产水浊度 0.075NTU；沉淀设备出水泵入精细膜过滤设备控制超滤膜跨膜压差0.3MPa，操作压力0.4MPa，产水浊度0.015NTU，高于自来水浊度。含硅研磨废水回用系统稳定运行80天以上，较传统工艺稳定运行率提高30%以上，出水稳定。
具体实施例四
某含硅研磨废水，原水浊度1700NTU，悬浮物580mg/L，CODcr 108mg/L，二氧化硅260mg/L。采用本发明所述处理方法，原水（即指含硅研磨废水）被泵入絮凝设备，pH调节槽控制pH=9.0，有机物降解槽中投加200mg/L水处理剂TZH02，控制搅拌速率70转/min；混凝槽中投加300mg/L 聚合氯化铝，控制搅拌速率70转/min；絮凝槽中投加植物抽取物复合水溶性高分子凝集剂TZH01，投加量0.5mg/L，控制搅拌速率65转/min；絮凝设备出水泵入沉淀设备，控制超滤膜跨膜压差在30kPa，产水浊度 0.035NTU；沉淀设备出水泵入精细膜过滤设备控制超滤膜跨膜压差0.15MPa，操作压力0.25MPa，产水浊度0.005NTU，高于自来水浊度。含硅研磨废水回用系统稳定运行60天以上，较传统工艺稳定运行率提高25%以上，出水稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种含硅研磨废水的处理方法，其特征在于，在絮凝阶段所述含硅研磨废水依次流经pH调节槽、有机物降解槽、混凝槽、絮凝槽，
在有机物降解槽内，有机物去除剂TZH02通过电场效应吸附粘附在废水中的含硅颗粒物上的带电有机物，形成小的、具有较强结合力的TZH02胶体颗粒物；
在所述混凝槽内，在聚合氯化铝的作用下，所述TZH02胶体颗粒物、废水中的含硅颗粒物团聚成密实的较大颗粒物A；
在所述絮凝槽内，高分子凝集剂TZH01所包含的多糖类植物成分精华液将所述废水中的较大颗粒物A、其他传统聚丙烯酰胺不能捕捉的细小颗粒物团聚形成絮状物；
其中，所述有机物去除剂TZH02由烷基二甲基甜菜碱和聚合物A组成，且烷基二甲基甜菜碱：聚合物A的质量比为1:1~3:1，其中聚合物A由四甲基乙二胺和1,10-二溴癸烷聚合而成，且四甲基乙二胺：1,10-二溴癸烷质量比为1:（0.53~0.75）；
所述高分子凝集剂TZH01由多糖类植物成分精华液和聚丙烯酰胺组成，且多糖类植物成分精华液：聚丙烯酰胺的质量比为（0.8~2.8）:99。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机物去除剂TZH02的投加量为50~500mg/L；
所述有机物去除剂TZH02被投放时，有机物去除槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为50~90转/min。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机物去除剂TZH02的投加量为100~300mg/L。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机物去除剂TZH02的投加量为120~200mg/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH调节槽的pH值控制在pH=8.9~9.2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硅研磨废水在流经所述混凝槽内时与聚合氯化铝进行反应，该聚合氯化铝中Al2O3的质量占比为10%；
所述聚合氯化铝在所述混凝槽内的投加浓度为50~1000mg/L；
所述聚合氯化铝被投放在所述混凝槽内时，所述混凝槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为60~120转/min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚合氯化铝在所述混凝槽内的投加浓度为80~500mg/L。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚合氯化铝在所述混凝槽内的投加浓度为100~300mg/L。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硅研磨废水在流经所述絮凝槽内时与所述高分子凝集剂TZH01进行反应，该高分子凝集剂TZH01是含有多糖组分的高分子聚合物，其水解度为25~30%，分子量为1600~1700万；
所述高分子凝集剂TZH01在所述絮凝槽内的投加浓度为0.1~10mg/L；
所述高分子凝集剂TZH01被投放在所述絮凝槽内时，所述絮凝槽中搅拌反应设备的搅拌速率被控制为40~90转/min。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高分子凝集剂TZH01在所述絮凝槽内的投加浓度为0.3~5mg/L。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高分子凝集剂TZH01在所述絮凝槽内的投加浓度为0.5~1.5mg/L。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硅研磨废水采用对角绕流的形式在所述pH调节槽、所述有机物降解槽、所述混凝槽、所述絮凝槽之间依次流通。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述絮凝槽内流出的所述含硅研磨废水被泵入沉淀设备，经由设置在该沉淀设备2/3高度处、孔径为0.15um~0.65um的沉浸式帘式超滤膜对水进行过滤处理；
所述沉浸式帘式超滤膜采用外压式过滤，跨膜压差控制在30~75kPa;
经由所述沉淀设备处理后的所述含硅研磨废水被泵入由孔径为0.02um的高压管式超滤膜构成的精细膜过滤设备进行过滤处理；
所述高压管式超滤膜采用外压式死端过滤的方式，所述跨膜压差为0.15~0.2MPa，操作压力0.2~0.35MPa，产水浊度＜0.01NTU。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，从所述絮凝槽内流出的所述含硅研磨废水被泵入沉淀设备，经由设置在该沉淀设备2/3高度处、孔径为0.35~0.55um的沉浸式帘式超滤膜对水进行过滤处理。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，从所述絮凝槽内流出的所述含硅研磨废水被泵入沉淀设备，经由设置在该沉淀设备2/3高度处、孔径为0.45~0.5um的沉浸式帘式超滤膜对水进行过滤处理。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，从所述絮凝槽内流出的所述含硅研磨废水被泵入沉淀设备，经由设置在该沉淀设备2/3高度处、孔径为0.5um的沉浸式帘式超滤膜对水进行过滤处理。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基二甲基甜菜碱：聚合物A的质量比为3:2；所述四甲基乙二胺：1,10-二溴癸烷质量比为1:0.67；所述多糖类植物成分精华液：聚丙烯酰胺的质量比为1:99。
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