CN1699193A

CN1699193A - 挥发性有机废水浓缩处理系统

Info

Publication number: CN1699193A
Application number: CN 200410045343
Authority: CN
Inventors: 刘世尹
Original assignee: Huamao Science & Technology Co ltd
Current assignee: Huamao Science & Technology Co ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-11-23

Abstract

本发明为一种挥发性有机废水浓缩宿处理系统，为工业挥发性有机废水问题解得一经济有效的低成本解决方案，其组成包括：一进水储槽，一废水进水泵，一蒸发器，一浓缩废液储槽，一冷凝器，一废液储槽，一加压泵，一低沸点挥发性有机物处理器；由蒸发器加热蒸发废水中低沸点的有机化学物质及水，同时予以收集留下在蒸发器内下层的浓缩高沸点有机化合物，并使用冷凝器冷凝前述被蒸发出的低沸点有机化学物质及水，收集于废液储槽，再将其经由加压泵输送进入低沸点挥发性有机物处理器，将低沸点有机化合物分解或与水分离，处理过的水则予以排放。

Description

挥发性有机废水浓缩处理系统

技术领域

本发明是一种废水处理系统，具体地说是一种挥发性有机废水浓缩处理系统。

背景技术

含有挥发性有机物(volatile organic compounds)工业废水为近来许多先进工业所遭过的环保问题，例如电子业、半导体业、液晶显示制造业等。举例而言，电子业为台湾经济发展的重点工业，先进的电子工业，如半导体工业使用紫外光，深紫外光步进曝光技术，做为制程重要步骤需要用到上光阻、显影、蚀刻、去光阻等化学药剂，附带的工业废水主要成分也含有此类光阻剂及去光组剂、显影剂、蚀刻化学物等成分，基于环保考量，造成废水处理的需要。废液或废水部分的化学成分是其中最大及最需环保关心的部分，废液或废水必须加以处理，符合环保排放水法规规定的TOC＜10mg/L，COD＜100mg/L，BOD＜30mg/L，才能排放。上述这些制程废水通常都装桶外包合格的专业废水环保公司处理，目前专业废水处理厂处理这类电子业废水，是以每吨计算处理费用，每吨约需要新台币八千至一万二千元的价格，所费不赀，但又不得不处理。典型的废液成分中的化学物质举例如下：

甲基异丁酮([(CH₃)₂CHCH₂COCH₃])，乙醇胺(Ethanolamine[(CH₂CH₂OH)NH₂])，异丙醇胺(Isopropanolamine[C₅H₉NO])；邻苯二酚(Pyrocatechol[C₆H₄(OH)₂])，庚酚[2](Methyl amyl Ketone(2-Heptanone)[CH₃(CH₂)₄COCH₃])，单甲基醚丙二醇(Propylene Glycol Monomethyl EtherAcetate[C₃H₈O，C₅H₁₃O])，乳酸乙酯([C₅H₁₀O₃])，热塑性酚甲醛类树脂(Novolak Resin，N-Methyl-2-Pyrrolidone[C₅H₉NO])，环戊酮(Cyclopentanon[C₅H₈O])，异丙醇(Isopropyl Alcohol[C₃H₈O])，丙酮(Acetone[C₃H₆O])，乙醇(Ethanol[C₂H₆O])，1，2，4-三甲基苯(1，2，4-Trimethyl Benzene[C₉H₁₂])，有机聚合物(Organic polymer)，水(water)等。

本发明有感于工业挥发性有机废水问题亟待未得一经济有效的低成本解决方案，特别分析半导体业的废水成分及含水率，费心思考研究而建构出挥发性有机废水浓缩处理系统。以往常用的废水处理系统，均为将废水集中后，送往废水处理厂或是送交甲级环保废水处理机构，再施以例如：高温焚化处理，以高温彻底分解挥发性有机物。然而此一方式甚为耗费能源，例如加热必须加热至730或800度摄氏以上，才能有效分解，所耗热能需由瓦斯或由柴油加热，将空气及废水自室温或常温升温，花去许多燃料费用。在此，发明人特别研究分析此等废水中，主要成分，分析得到是水及各有机化合物，而水分含量又相当地高，因各厂制程不同，含水率均超过90％，通常含水率约95％至97％，如果能够设计将水先分离，再处理所余的挥发性有机物浓缩液，那么处理容量及处理费用可大幅的降低。举某半导体厂废水分析例而言，TOC约为8000-16000mg/L，水分的比例则为含水率大于97％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挥发性有机废水浓缩处理系统，本发明主要是利用蒸馏及逆渗透过滤，光触媒分解等原理及技术，有效及成功地分离或分解水与其他化学物质，分离出来的水，占九成以上重量比率，可符合环保排放，浓缩而得的为原重量10％以下的含较浓化学物质废水，再依现有电子业废水处理方式，如焚化处理，如此半导体业化学物质废水处理总重量减少，可节省委外处理费用约90％以上，既环保又具可行性又节省处理费用具可行性，实用性及经济性。

本发明提供的挥发性有机废水浓缩处理系统，其组成包括，

一进水储槽；

一废水进水泵；

一蒸发器；

一浓缩废液储槽；

一冷凝器；

一废液储槽；

一加压泵；

一低沸点挥发性有机物处理器；

由利用蒸发器加热蒸发废水中低沸点的有机化学物质及水，同时予以收集留下在蒸发器内下层的浓缩高沸点有机化合物，并使用冷凝器冷凝前述被蒸发出的低沸点的有机化学物质及水，收集于废液储槽，再将其经由加压泵输送进入低沸点挥发性有机物处理器，将低沸点有机化合物分解或与水分离，处理过的水则予以排放。

其中一低沸点挥发性有机物处理器，是使用逆渗透过滤器。

其中一低沸点挥发性有机物处理器，是使用光触媒分解器。

其中一低沸点挥发性有机物处理器，是使用灌入臭氧作为氧化破坏低沸点挥发性物质。

其中一废液储槽可配置一酸碱值pH控制器，调整废液储槽内酸碱值。

其中一废水进水泵是采用隔模式。

其中一加压泵是采用隔模式。

其中一加压泵与以移除而采用高度差重力供水。

附图说明

为更明了本发明的运作设计，特举较佳的实施例并结合附图说明如下，以说明其可行性及实用优越性：

图1为挥发性有机废水浓缩处理系统实施例示意图；

图2为挥发性有机废水浓缩处理系统第二实施例示意图。

具体实施方式

如图1所示的挥发性有机废水浓缩处理系统实施例示意图，工厂产生的挥发性有机废水引入一进水储槽10，用以做为废水进入的暂存容器，再通过一废水进水泵20，将废水自进水储槽加压输进一蒸发器30，蒸发器30附有一加热器31加热废水，温度设定于水的沸点略高处，将其中的水及低沸点物质蒸发，蒸发器30中剩余的高沸点挥发有机物质，将其导入一浓缩废液储槽40，浓缩废液储槽40用以储放蒸发器30中沸点较水高的废液，待储满后，由排放阀41的控制，再与以装桶或装车载运至专业废液处理厂。以半导体业而言此一浓缩废液储槽40的浓缩倍数估计约在10-20倍，稍后将另作经济效益分析。而被蒸发器30蒸发的水及低沸点物质则使通过一冷凝器50，冷凝器50具有一冷却用热交换器51，经过冷凝器50后，水及低沸点物质被冷凝成液态，再进入一废液储槽60，废液储槽60作为水及低沸点物质混合物的暂存容器用，于本实施例中，采用逆渗透过滤器80作为一低沸点挥发性有机物处理器，分离废水中低沸点的有机化合物，在废液储槽60之后设有一加压泵70，加压液体进入逆渗透过滤器80，提供逆渗透过滤器80所需操作压力，由于某些逆渗透膜在酸性条件下过滤有机物质能得到较佳的操作效率，因此可在废液储槽60处设置一酸碱度pH值控制器62，用以喷加酸碱液如稀盐酸等增进处理效率。如此，由利用蒸发器30加热蒸发废水中低沸点的有机化学物质及水，同时予以收集留下在蒸发器30内下层的浓缩高沸点有机化合物，并使用冷凝器50冷凝前述被蒸发出的低沸点的有机化学物质及水，收集于废液储槽60，再将其经由加压泵61输送进入逆渗透过滤器80，将低沸点有机化合物分解或与水分离，处理过的水则予以排放，逆渗透回流水则导回废液储槽60。如此，高沸点有机物被浓缩存在浓缩废液储槽40，再送给专业处理厂处理减少处理容积及费用，而低沸点物质则与水分离被隔离在逆渗透过滤器80的逆渗透过滤膜上，定期送往专业处理厂处理，由于低沸点物质在实务上水分比例在99％以上，即低沸点挥发性溶质多为ppm等级，因此逆渗透膜依情形数月至半年或一年更换一次即可，逆渗透膜属于耗材，在本发明设计中不逆洗不回收。

如图2所示挥发性有机废水浓缩处理系统第二实施例示意图，其流程与图1所示的挥发性有机废水浓缩处理系统实施例示意图，仅最后的一低沸点挥发性有机物处理器不同，即图1所采用的低沸点挥发性有机物处理器为逆渗透过滤器80分离低沸点挥发有机物质的处理，而图2则采用光触媒分解器85作为一低沸点挥发性有机物处理器直接分解低沸点挥发有机物质，采用光触媒的好处在于，当低沸点挥发性有机物浓度在数百ppm以下时，直接用光触媒法采用紫外光作为光源，即可有效分解，因此当低沸点有机物溶质流过光触媒分解器85后，由于低沸点物质在实务上水分比例在99％以上，即低沸点挥发性溶质多为ppm等级，因此可易以光触媒分解，低沸点挥发性溶质被分解而只剩下合于排放标准的水被释出，此水即可无害排放的。光触媒分解器的作用以其化学作用方程式解说，并以丙酮C₃H₆O为例：

如图2所示的光触媒分解器85亦可以臭氧氧化机代替，即是以臭氧打入通过的废水溶液中，由于臭氧可氧化破坏低浓度的低沸点挥发性有机物，因此经臭氧氧化机处理后，灌入臭氧作为氧化破坏低沸点挥发性物质，可以得到合乎排放标准的排放水。同样的以丙酮为例说明臭氧分解挥发性有机物的作用，

。

经济效益分析：

为能明了本发明的实用性及其优越性，特就本发明实施例图1的较佳实施例分析其经济效益如下。本较佳实施例应用于某半导体厂，半导体厂的有机废水量约为每天10公吨(Ton)，废水TOC＝8000-16000mg/L，经过本发明处理后并以抽样实验分析，水及沸点低于100度摄氏的低沸点挥发性有机物重量占95％，其TOC＜10mg/L，COD＜100mg/L，BOD＜30mg/L，另沸点高于100度摄氏的挥发性有机物浓缩液体，重量占5％，其TOC＞250,000mg/L，实验发现的浓缩比约15-20倍。本发明实施例为处理量300liter/hr，系统设置成本为新台币8,000,000，操作费用如表一：

表一：本发明一较佳实施例的操作费用一览表

项目规格容量操作费用：NT$/Ton废水

电力 10KW 100

蒸发器的加热蒸气 15Psig，

0.5t/hr 1,120

冷却器的冷却水 50ton/hr 50

化学药品适量酸碱 30

逆渗透膜 70

维修费 3％设备设置费用 100

总计 1,470

以市场废水处理费用行每吨NT$8,000为参考，本发明的每吨废水处理费用为：

(1,470×100％)+8,000×5％＝1,870(NT$/Ton)

每吨较常用的废水处理费用节省为：

8,000-1,870＝6,130(NT$/Ton)

设备投资的回收期间计算为：

8,000,000(NT$)/6130(NT$/Ton)/0.300(ton/hr)/24(hr/day)＝181.25day＝约六个月。

在设备费用回收后，每半年又可节省新台币八百万元的废水处理费用。

由以上分析可以得知本发明在产业界的经济优越性，较常用的废水全数直接委外处理为佳，且于学理上即实务上应用证明具有可行性。

Claims

1.一种挥发性有机废水浓缩处理系统，其组成包括：

一进水储槽；

一废水进水泵；

一蒸发器；

一浓缩废液储槽；

一冷凝器；

一废液储槽；

一加压泵；

一低沸点挥发性有机物处理器；

2.如权利要求1所述的挥发性有机废水浓缩处理系统，其特征在于，其中一低沸点挥发性有机物处理器，是使用逆渗透过滤器。

3.如权利要求1所述的挥发性有机废水浓缩处理系统，其特征在于，其中一低沸点挥发性有机物处理器，是使用光触媒分解器。

4.如权利要求1所述的挥发性有机废水浓缩处理系统，其特征在于，其中一低沸点挥发性有机物处理器，是使用灌入臭氧作为氧化破坏低沸点挥发性物质。

5.如权利要求1所述的挥发性有机废水浓缩处理系统，其特征在于，其中一废液储槽可配置一酸碱值pH控制器，调整废液储槽内酸碱值。

6.如权利要求1所述的挥发性有机废水浓缩处理系统，其特征在于，其中一废水进水泵是采用隔模式。

7.如权利要求1所述的挥发性有机废水浓缩处理系统，其特征在于，其中一加压泵是采用隔模式。

8.如权利要求1所述的挥发性有机废水浓缩处理系统，其特征在于，其中一加压泵与以移除而采用高度差重力供水。