废水处理工艺简介

WWTPSystem

BasicallyIntroduction

廢水處理工藝

基本介紹

2/3/20231.概論2.各類廢水處理工藝2.1重金屬廢水處理2.2氨系廢水處理2.3化學銅廢水處理2.4.顯影、去膜廢水處理2.5鉻系廢水處理2.6含氟硼酸廢水處理2/3/20231.概論

半導體製造過程中,需使用各種性質不同的酸、鹼、有機溶劑等化學品,在生產工藝過程中,將產生大量的廢水,若處理不當,將對環境造成極大污染,同时,隨著社會不斷進步,環境問題日益受到人類關注,其中,工業廢水污染防治是環境保護重點之一,因此,為配合國家法規,推行清潔生產及污染防治,企業必須設置與企業規模、生產工藝相匹配之污染防治設施,作到廢水有效處理,達標排放,降低污染因素對環境之衝擊.2/3/20232.各類廢水處理工藝2.1重金屬廢水處理重金屬廢水主要包含製程連續排出之一般清洗廢水及各類定量納入廢水處理系統之高濃度重金屬廢液,主要重金屬污染物以銅離子為主,如製程採用氯化鐵蝕刻液,則還會有鐵離子污染,另含有少量的鉛、鎳、錳等金屬離子.

2/3/20232.1.1重金屬氫氧化物沉澱法1.基本原理重金屬氫氧化物沉澱法主要處理工藝為添加氫氧化鈉或石灰,提升廢水之PH值達到某一範圍,使廢水中的重金屬離子形成溶解性極低的固體氫氧化物而加以沉澱分離去除,反應原理如下:Mn++n(OH-)=M(OH)n2/3/20232處理流程及技術使用化學混凝沉澱法處理之重金屬廢水,大致可分為三個處理過程,即加藥PH調整、混凝反應、固液分離.處理方式的選擇可依據水量的大小來決定,一般來說,廢水水量如果每日小於50噸,可採用批式處理較為經濟簡便,如果每日處理水量超過50噸,則以連續處理為佳.2/3/20232.2氨系廢水處理氨系廢水主要來源有二:其一來源為制程採用鹼性蝕刻技術,其於蝕刻後清洗過程因蝕刻帶出液所造成之清洗水的污染,另一主要來源為在微蝕表面處理過程中採用過硫酸氨之微蝕溶液,廢水中含有氨銅廢液,銅離子與氨產生錯合鍵接,並以氨銅錯離子的型態存在於廢水中,無法以傳統的重金屬氫氧化物沉澱法加以去除,同时因廢水中含過量之氨成分,其與含銅廢水混合,將與游離銅離子產生錯合作用,影響廢水中銅離子去除效果,故氨系廢水必須單獨收集,避免對重金屬廢水處理系統產生干擾.2/3/20232.2.1硫化物沉澱法1.基本原理因硫化物離子之活性高且大多數金屬硫化物的溶解度比金屬氫氧化物小很多,故硫化物沉澱法比一般氫氧化物沉澱法更能有效去除廢水中之重金屬,且金屬硫化物不但溶解度小,其處理时PH操作範圍亦較寬,當廢水中含有錯氨或鰲合劑时,一般重金屬氫氧化物沉澱法無法有效去除,而硫化物沉澱法則可有效處理,處理反應如下:Cu(NH3)42++Na2S=CuS+4NH3+2Na+2/3/20232.處理流程及技術製程產生之氨系廢水由單獨之排放管線收集於單獨廢水儲槽中以備進行處理,通常採用批式處理方式,反應槽採用密閉型式,主要為防止處理過程中因操作不當或其它意外原因造成大量H2S有毒氣體逸散,影響操作安全,處理时需加入氫氧化鈉將廢水之PH調整至8以上,再依廢水中銅離子濃度加入相等化學劑量的硫化鈉,並進行均勻攪拌,使其與廢水中的銅離子完全反應生成硫化銅不溶性的膠羽顆粒.2/3/20232.2.2折點加氯法1基本原理廢水中之NH3可在適當之PH值,利用氯系的氧化劑(如CL2,NaoCL)使之氧化成氨胺後,再氧化分解成N2氣體而達去除之目的,反應原理如下:CL2+H2O=HOCL+HCLNH3+HOCL=NH2CL+H2ONH2CL+HOCL=NHCL2+H2O4NH2CL+3HOCL=N2+N2O+7HCL+2H2O2NHCL2+HOCL=N2+3HCL+H2O2/3/20232.處理流程及技術此處理方式可採用批式處理方法,製程產生之氨系廢水由單獨之排放管線收集於單獨廢水儲槽中,當收集槽至高液位时,輸送至反應槽加入NaOCL氧化劑,進行氧化處理,以去除水中氨成分,在加氯氧化過程中,PH值宜保持在4左右,NaOCL加藥可採用氧化還原電位計或余氯指示控制計進行控制,使廢水中之氨完全去除.2/3/2023

2.3化學銅廢水處理在鍍通孔製程中大都採用化學鍍銅方式在孔壁鍍銅,以連接各板面之線路,故有化學銅廢液產生,由於化學銅廢水中含有螯合劑成分,廢水中的重金屬銅離子與螯合劑產生螯合作用,無法直接以重金屬氫氧化物沉澱法去除,故需單獨收集進行處理2/3/20232.3.1硫酸亞鐵處理法1基本原理利用亞鐵離子與螯合劑EDTA的螯合能力比銅離子強的基本原理,在適宜的反應條件下,加入硫酸亞鐵進行置換反應,將Cu-EDTA改變成Fe-EDTA,使廢水中的銅離子游離,再運用重金屬氫氧化物沉澱法去除銅離子.2/3/2023

2.處理流程及技術製程產生之化學銅廢水由單獨之排放管線收集於單獨廢水儲槽中,當收集槽至高液位时,輸送至反應槽,加入硫酸使PH值調節至2.7左右,加入硫酸亞鐵,進行均勻攪拌,加入氫氧化鈉,調節PH值至11左右,使廢水中的銅離子形成沉澱物,加入混凝劑攪拌,使之形成大顆粒膠羽以利沉澱.2/3/20232.3.2鈣鹽處理法1.基本原理鈣鹽處理法是應用鈣離子與螯合劑EDTA的螯合鍵結能力比銅離子強且穩定性高的原理來處理化學銅廢水的處理方法.在正常操作狀況下,製程排出之化學銅廢液PH值約在10-13之間,溶液中的銅離子與EDTA成螯合狀態,完全溶解在水中,由於鈣離子與螯合劑EDTA的螯合鍵結能力比銅離子強且穩定性高,因此,加入適量的Ca(OH)2,PH值控制在11.5左右,鈣離子將取代銅離子與EDTA螯合,而使銅離子形成氫氧化銅沉澱去除.2/3/20232.處理流程及技術製程產生之化學銅廢水由單獨之排放管線收集於單獨廢水儲槽中,當收集槽至高液位时,輸送至反應槽,加入適量的Ca(OH)2,PH值控制在11.5左右,鈣離子將取代銅離子與EDTA螯合,而使銅離子形成氫氧化銅沉澱去除,加入混凝劑攪拌,使之形成大顆粒膠羽以利沉澱.

2/3/20232.3.3.其它處理方法化學銅廢水處理方法尚有硼氫化鈉還原法、鋁催化還原法、銅催化還原法等,在此將不一一介紹.2/3/20232.4.顯影、去膜廢水處理製程在顯影、去膜過程中,將排放出高濃度有機廢液,如顯影廢液、剝膜廢液,另外,在不良品外層防焊油墨、幹膜剝除過程中,將產生綠漆清洗廢液,此類廢液雖量少,但有機污染濃度極高,約占整廠廢水COD污染量的60-80%,為有效處理此類廢水,必須單獨收集採用相應方法進行處理.2/3/20232.4.1酸化混凝沉澱法1.基本原理顯影、去膜廢水中溶解大量的油墨或干膜,其主要成分為含羥基之壓克力樹脂、環氧樹脂等,其可與鹼性的顯影廢液發生反應,生成有機酸鹽溶解在水溶液中,但此類含羥基樹脂不易溶解於酸性溶液中,基於此原理,在處理此類廢水时,加入酸進行酸化,將廢水由鹼性調節至酸性,使有機酸鹽發生逆反應恢復成樹脂狀的膜渣析出,若有效去除此類膜渣,可大幅降低廢水之COD污染濃度.2/3/20232.處理流程及技術因廢水量不大,採用批次處理方法較符合經濟原則,將顯影廢液收集於單獨儲槽內,當高液位时,輸送至酸化槽進行酸化處理,向廢水中加入硫酸將PH值降至6左右,分別加入PAC及PAM,並進行變頻攪拌,加強混凝效果,混合均勻後靜止,使沉澱物完全沉澱後將上清液排入接觸氧化池處理,污泥排入濃縮池脫泥.2/3/20232.4.2生物接觸氧化法基本原理接觸氧化法是將耐腐蝕性且比表面積很大的接觸濾材浸於曝氣池內,並進行充分曝氣,使流入池內的廢水均勻攪拌循環流動,而與接觸濾材相接觸,經一段時間後,接觸濾材表面開始生長生物膜,利用生物膜在好氧狀態下吸附、氧化水中的污染物質而達到淨化水質的一種處理方法.2/3/20232.處理流程及技術說明顯影廢水經酸化處理後,上清液收集儲存,定量輸送至接觸氧化池進行生物處理,因酸化後廢水酸性偏低,有機濃度過高,且缺乏氮、磷等營養成分,因此需先添加適量的氮、磷鹽類,使水中具有足夠的營養成分,然後加入酸鹼等藥劑調整廢水中的PH值至中性,使廢水符合生物處理之進流水資條件後輸送至生物接觸氧化池進行處理.2/3/20232.5鉻系廢水處理部分製程採用重鉻酸法,在鍍通孔前的除膠渣製程中使用高濃度的六價鉻溶液將孔壁表面的膠渣去除,使孔壁平整,故在處理過程中將產生鉻系廢水,此類廢水需單獨收集,進行還原處理,在排入綜合廢水進行重金屬氫氧化物沉澱法加以處理.2/3/20232.5.1亞硫酸鹽還原處理法1.基本原理以亞硫酸鹽為還原劑來處理含六價鉻是最為安全且被廣泛使用的一種處理方法,主要是在酸性條件下,投加適量的亞硫酸鹽還原劑,使六價鉻還原為三價鉻,一般常用的硫酸鹽有亞硫酸氫鈉,亞硫酸鈉等,反應式如下:2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4=2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+8H2OH2Cr2O7+3Na2SO3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3Na2SO4+4H2O2/3/20232.處理流程及技術製程產生之鉻系廢水由單獨之排放管線收集於單獨廢水儲槽中,當收集槽至高液位时,輸送至反應槽內進行還原處理,處理时先加入硫酸將廢水的PH值調整至3以下,再加入亞硫酸鹽進行還原,使六價鉻還原為三價鉻,待反應完成後,將廢水排入重金屬廢水處理系統中,以重金屬氫氧化物沉澱法處理,使Cr3+生成Cr(OH)3沉澱而加以去除.2/3/20232.6含氟硼酸廢水處理在外層線路鍍錫鉛製程中使用氟硼酸系列的電鍍液,在清洗過程中,會產生連續性排放之低濃度清洗廢水,此類廢水含濃度高低不一的鉛、錫及氟硼酸離子等污染物,其中主要的有害成分是鉛和氟,鉛離子可採用重金屬氫氧化物沉澱法進行處理,對於氟的去除則較為困難,因廢水中的氟與硼結合,形成穩定的螯合物,因此不能以傳統的氟化物鈣鹽處理,需採用特殊方法進行處理2/3/20232.6.1離子交換法1.基本原理此處理方法適用於低濃度含氟硼酸廢水處理,由於清洗廢水水量大且含BF4-濃度低,採用鋁鹽-石灰處理法不經濟,可先使用離子交換法將BF4-濃縮,再以鋁鹽-石灰處理法處理濃縮廢液,其廢水中的BF4-及F-可被鹽基性的陰離子交換樹脂吸附,其反應如下:2R-OH+BF4-+F-=R-BF4+R-F+2OH-2/3/20232.處理流程及技術將氟硼酸廢水輸送至陽離子交換柱,先行去除Pb2+、Sn2+等陽離子,再流入陰離子交換柱,以去除廢水中的BF4-、F4-等陰離子,在離子交換過程中,陰離子交換柱中的樹脂顏色由灰色變成白色,當出流水PH值降至3-3.5时,氟濃度接近10mg/l,應停止處理,進行樹脂再生.2/3/20232.6.2高溫鋁鹽-石灰處理法1.基本原理處理原理為先破壞安定的BF4-螯合物,再使之形成CaF2沉澱,安定的BF4-可於高溫下以鋁鹽為觸媒進行水解,使形成HF,再加入Ca2+以生成CaF2沉澱,反應如下:HBF4+H2O=HBF3(OH)+HFHBF3(OH)+H2O=HBF2(OH)2+HFHBF2(OH)2+H2O=HBF(OH)3+HFHBF(OH)3+H2O=H3BO