集成电路产业含氟废水处理工程.pdf

集成电路产业含氟废水处理工程 戴荣海 中船第九设计研究院, 上海 200063 摘要 介绍采用三级反应一级沉淀为主体工艺, 处理集成电路产业含氟废水的实际应用情况和工程治理效果。 实践 表明, 采用本处理技术, 能确保出水水质氟离子浓度达到上海市污水综合排放标准 DB31 199 -1997 的二级标准, 即 F-浓度≤10 mg L。 关键词 处理工程 含氟废水 反应 沉淀 0 引言 目前国内许多集成电路生产企业含氟废水的治 理设施是从国外引进的, 工程投资较大 ,日常运行 、 设 备维护管理费用亦较高, 普通国内企业难以承受。 目前 ,国内外含氟废水的处理方法主要有沉淀法 和吸附法两大类。对于高浓度含氟废水一般可采用 钙盐沉淀法 ,而在实际工程运行中, 要确保氟离子浓 度 F - 10 mg L 稳定达标 ,往往比较困难 。 本工程提出了三级反应一级沉淀的工艺 ,并结合 工程实例对其运行进行了较为详细的论证。 1 工程概况 根据上海市部分集成电路企业的现场调查,该类 企业所排放的废水均包括含氟废水和酸碱废水,另外 根据不同的产品和生产工艺的不同 ,部分企业也将排 放含氨废水。 芯片刻蚀过程中排放二股含氟废水 高浓度含氟 废水和低浓度含氟废水, 其中高浓度含氟废水为刻蚀 初期排放的废水 , 氟离子浓度可高达10 000 mg L; 低 浓度含氟废水为后续冲洗废水 , 氟离子浓度约为 500 mg L 。 上海某微电子制造公司废水主要包括含氟废水 和酸碱废水 ,其中含氟废水量为 5 m 3 h, 酸碱废水为 23 m 3 h。原水水质情况如表 1 所示。按照环保主管 部门要求 , 出水执行上海市污水综合排放标准 DB31 199- 1997 的三级标准 ,其中氟离子浓度按二级 标准 ,出水水质见表 1。 2 含氟废水处理工艺 2. 1 含氟废水处理工艺机理 集成电路产业中含氟废水量相对较大,且氟离子 浓度较高 ,一般采用化学沉淀与絮凝沉淀相结合的处 表 1 原水水质情况及出水水质要求mg L pH 除外 指标pHCODCr F- SS 含氟废水2～ 4≤500≤1 000≤ 150 酸碱废水2≤200≤10≤ 300 处理出水要求6～ 9≤300≤10≤ 300 理方法 , 沉淀剂通常选用石灰 生石灰或熟石灰均 可 , 絮凝剂选用聚合氯化铝 PAC 和聚丙烯酰胺 PAM , 必要时投加一定量的 CaCl2代替石灰增加 Ca 2的浓度,同时调整 pH 值。另外又利用了铝盐投 加到废水中 ,铝离子与氟离子的络合以及铝盐水解中 间产物和最后生成的Al OH3矾花对氟离子的配体 交换 ,物理吸附 ,卷扫等作用来去除废水中的氟离子, 从而确保处理后出水水质氟离子浓度低于 10 mg L 。 2. 2 含氟废水处理工艺确定 采用三级反应一级沉淀的处理工艺, 对此, 进行 了相应废水处理站工程设计, 工艺流程如图 1 所示。 图 1 含氟废水处理工艺流程 2. 3 工艺说明 车间排放的含氟废水通过管路系统自流进入含 氟废水收集池, 含氟废水通过废水泵提升后进入一级 反应槽, 在该槽内投加 Ca OH2溶液和 CaCl2溶液, 使氟离子生成 CaF2沉淀,并粗调 pH 值至 8 ～ 9; 然后 废水自流入二级反应槽, 在该槽内投加混凝剂 PAC、 NaOH 溶液或 H2SO4溶液, 使 CaF2沉淀生成较大颗 粒,并将 pH 值调至 6 ～ 7; 然后废水自流入三级反应 槽,在该槽内投加絮凝剂 PAM ,增加 CaF2沉淀效果。 29 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 经絮凝反应后的废水自流入斜管沉淀池 ,通过沉淀作 用达到固液分离 ,同时使污泥得到沉淀和浓缩 。斜管 沉淀池出水自流入排放水槽, 当氟离子浓度达标时排 入厂区废水排水管网 ,当氟离子浓度超过排放标准时 回流至含氟废水收集池继续处理。 3 主要工艺设计 3. 1 含氟废水收集池 该池采用钢混凝土结构 ,内净尺寸为4 300 mm 2 200 mm 3 700 mm, 有效水深 2. 20 m , 有效容积 20. 8 m 3 , 水力停留时间 4. 2 h , 池内设穿孔管进行空 气搅拌 ,池壁内衬玻璃钢防腐, 1 座 。废水池内设置 2 台CFY65- 50-160 型液下泵,1 用 1备 。 3. 2 化学反应系统 本工程共设三级反应槽, 每级反应槽结构相同, 反应槽槽体为钢结构 ,且内衬玻璃钢防腐。净尺寸为 1 200 mm 1 200 mm 2 500 mm, 有效水深 2. 35 m, 泥斗高 0. 95 m , 有效容积 3. 4 m 3 , 水力停留时间 0. 68 h ,附搅拌装置。 3. 3 斜管沉淀槽 槽体为钢结构, 且内衬玻璃钢防腐。净尺寸为 4 000 mm 2 500 mm 4 400 mm, 1 只 。表 面负荷 0. 5 m 3 m2 h , 沉淀时间 3 h , 重力排泥, 分设 2 个 泥斗 。 3. 4 排放水槽 槽体为钢结构, 且为内衬玻璃钢防腐。净尺寸为 2 000 mm 1 000 mm 2 500 mm, 1 只 。有 效水深 2. 00 m ,有效容积 4. 0 m 3 , 槽内设穿孔管进行空气 搅拌 。 3. 5 污泥处理系统 污泥以含水率 99. 5计, 总产量约为 4 m 3 d, 经 厢式压滤机 型号XM15 800 -UB,1 台 脱水后 ,每天产 生含水率 80的泥饼0. 15 t 左右 ,最终将其外运送有 资质的固废处理单位委托处置 。 4 治理效果 工程 2003 年调试完成后, 该公司委托当地有关 部门进行采样监测分析, 其结果如表2 所示。 表 2 废水治理检测结果mg L pH 除外 指标pHCODCrF-SS 原水水质1 . 84～ 3 . 0291150～ 388109 处理出水6 . 96～ 8 . 53445. 85～ 8. 62101 监测结果表明, 本工艺对氟化物的去除率可达 95以上 ,各主要工艺处理单元均达到预期的设计功 能和目标。 5 结论 1 集成电路产业废水主要以含氟废水为特征, 在废水收集中应将高浓度和低浓度分道收集 ,同时应 与酸碱废水 、 其他废水分道,从而降低废水运行成本, 确保废水处理系统稳定达标排放。 2 集成电路产业含氟废水宜采用三级反应一级 沉淀工艺, 首级反应可投加 Ca OH2及 CaCl2, 控制 pH 值至 8～ 9 范围 ,第二级反应可投加 PAC 溶液控制 pH 值至 6～ 9 范围 ,最后一级反应可投加 PAM 溶液, 反应后的絮凝颗粒经沉淀后, 上层清液能达标排放 。 3 含氟废水经处理后与酸碱废水混合后 ,由于 盐析作用出水中将含有较多的悬浮物,建议增设过滤 系统 ,降低出水中悬浮物含量 。 4 含氟废水处理过程中产生的污泥一般可采用 板框压滤脱水, 但污泥泵选用时需考虑泵的耐磨性, 建议采用气动隔膜泵 ,以减少泵的维护工作量 。 参考文献 [ 1] 张超杰等. 含氟废水治理 研究进展. 给水排 水, 2002, 12 26 -29. 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Keywords landfill leachate, leachate recirculation, recirculation hydraulic load and recirculation frequency THE CASE OF APPLYING AUTOTROPHIC DENITRIFICATION TO HIGH CONCENTRATION STARCHWASTEWATER TREATMENTMei Rongwu FangJianmin 26 Abstract Starch wastewater contains high concentration of organic nitrogen. The process of “ regulating anaerobic treatment full autotrophic denitrification coagulating sedimentation” was used to treat the starch wastewater and fully met the expected requirements. The effluent CODCrand NH3-N were below 100 mg L and 10mg L respectively while the influent CODCrbelow 10 000 mg L andTN below 700mg L. So far the technology of full autotrophic denitrification for treating low C N wastewater is still in laboratory stage and is seldom applied in the real project in China. This successful project is valuable for the application of the technology . Keywords starchwastewater, denitrification, full autotrophic denitrification and oxidation of anaerobic ammonia FLUORIDE WASTEWATER TREATMENT PROJECT IN INTEGRATED CIRCUIT INDUSTRY Dai Ronghai 29 Abstract It is introduced the application and effect of a new to the treatment of IC fluoride wastewater. The primary process of this includes three -stage reaction and first-order deposition. The practical result proves that this new can ensure the concentration of fluorinion of the treatedwater agree with the second-class limit of “Integrated Wastewater Discharge Standard” DB31 199 -1997in Shanghai. Keywords treatment project, fluoride wastewater, reaction and deposition THE DESIGN OF TREATMENT AND REUSE PROJECT OF DOMESTIC WASTEWATER Fang Xiaoli Zhao Peng 31 Abstract The applicaiton of biological oxidation -flocculation sedimentation -filtration-disinfection process in treating domestic wastewater was presented. It is indicated by the practical operation project that the process hasthe characteristics such as less land occupied, convenient to operate and manage, and the effluent can be used for landscape, greenbelt and car -washing etc. The project has high efficiency of treatment and low construciton cost. Keywords reclaimed water reuse, biological contact oxidation tank, filtration and chlorine dioxide TREATMENT OF TANNERY WASTEWATER BY PRETREATMENT -COAGULATION -ANAEROBIC HYDROLYSIS -CYCLIC ACTIVATED SLUDGE TECHNOLOGY C -TECH PROCESS Chen Yongcun Fu Xianghui Pan Xiexie 33 Abstract The tannery wastewater is difficult to treat because of its fluctuant quality and volume, high pollution load capacity and its virulence. This project uses pretreatment-coagulation-anaerobic hydrolysis -cyclic activated sludge technology C -TECHprocess to treat tannery wastewater. It is studied the change rule of C -TECH pond aeration time with CODCr, NH3-N and DO. The result indicates that it will reach the first level discharge standard with controlling the HRT of the pond12. 5 h, aeration time8 h, sludge density in C -TECH pond4. 5 g L, chemical oxygen demand load0. 4 kg kgdand ammonia nitrogen load0. 07 kg kgd. It can control the dissolvaed oxygen concentration through programmable logical controller PLC, the on -line DO tester and the air blower frequency conversion. Using the DO density as the control parameter of C-TECH pond process and the reaction time, the energy consumption can be reduced. Keywords pretreatment, coagulation, anaerobic hydrolysis, cyclic activated sludge technology C -TECHprocess, tannery wastewater, chemical oxygen demand, ammonia nitrogen and dissolved oxygen PILOT -SCALE RESEARCH ON DRYING TREATMENT SYSTEM FOR PRINTING DYEING SLUDGE USING WASTE HEAT OF FLUE GASGe Shifu Lu Weijia Guo Hongwei et al 36 Abstract It is described a pilot -scale system of drying treatment for printing and dyeing sludge. By using waste heat of flue gas, the system is able to dry 35 tons per day of printing dyeing sludge with about 80 water content directly into small particles with 10～ 40 water content. The treatment operation is safe due to the lower oxygen content in the drying medium avoiding exploding and about 4 mm thickness dried sludge coated in the surface preventing from corrosion of equipments and pipes. The drying and treatment system can also be used for treatment of 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 1,Feb. , 2007