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二氧化碳液位計(jì)在廢水和反洗廢水中的運(yùn)行結(jié)果與討論

發(fā)布時(shí)間:2021-01-11 14:04:22??點(diǎn)擊次數(shù):1436次

摘要: 二氧化碳液位計(jì)制造過(guò)程中產(chǎn)生的晶背研磨廢水具有有機(jī)物濃度低, 懸浮物含量高的特點(diǎn), 針對(duì)某二氧化碳液位計(jì)廠的晶背研磨廢水和反洗廢水, 設(shè)計(jì)采用 UF-RO 工藝處理。 工程應(yīng)用表明: 在晶背研磨廢水 TOC 質(zhì)量濃度為 0.5 ~ 5.0 mg /L, 濁度為 80 ~ 100 NTU, SiO2 質(zhì)量濃度為 2 ~ 4 mg / L, 反 洗 廢 水 TOC 質(zhì) 量 濃 度 為 1.5 ~ 3.0 mg / L, 濁 度 為 4 ~ 8NTU 時(shí), 處理出水 TOC 質(zhì)量濃度低于 1 mg / L, 濁度低于 0.1 mg / L, SiO2 質(zhì)量濃度低于 1 mg / L, 完全可以回用至超純水預(yù)處理系統(tǒng)。
二氧化碳液位計(jì)的制造工藝復(fù)雜, 需要消耗大量的水,且隨著先進(jìn)制程的推進(jìn), 單位耗水量也在不斷上升。 二氧化碳液位計(jì)的水種類很多, 大部分成分復(fù)雜, 需分類收集后進(jìn)行相應(yīng)處理。 晶背研磨廢水(BG)主要來(lái)源于芯片制造過(guò)程中晶背研磨制程的清洗廢水,主要污染物為懸浮顆粒。 反洗廢水(BWW)主要為超純水制取工藝中多介質(zhì)過(guò)濾塔和活性炭塔反洗產(chǎn)生。
膜處理工藝常用于自來(lái)水和廢水的深度處理,UF-RO 處理工藝已廣泛應(yīng)用于鋼鐵廢水、 化工廢水、 印染廢水和冷卻水的處理和回用, 取得了良好的效果[4-6]。 針對(duì)晶背研磨廢水和反洗廢水的特點(diǎn),采用膜工藝進(jìn)行處理及回用, 具有處理效果穩(wěn)定、維護(hù)方便等明顯優(yōu)勢(shì)。 通過(guò)工程應(yīng)用, 旨在探尋和推廣二氧化碳液位計(jì)制造行業(yè)廢水回用的新途徑。
1 工程設(shè)計(jì)
1.1 設(shè)計(jì)水量、 水質(zhì)
國(guó)內(nèi)某二氧化碳液位計(jì)廠, 晶背研磨廢水產(chǎn)生量為 150 ~160 m3 / d, 反洗廢水產(chǎn)生量 為 500 ~ 700 m3 / d, 主要污染物為懸浮物, UF-RO 處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水和出水主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表 1。

1.2 工藝流程
該 UF-RO 處理系統(tǒng)的工藝流程見(jiàn)圖 1。

晶背研磨廢水在排放機(jī)臺(tái)附近設(shè)置簡(jiǎn)易平流式沉淀池, 經(jīng)初沉后進(jìn)入調(diào)節(jié)槽, 經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器過(guò)濾后, 再進(jìn)超濾膜組, 產(chǎn)水流入產(chǎn)水槽; 反洗廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)槽, 經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器過(guò)濾后, 再進(jìn)超濾膜組, 產(chǎn)水流入產(chǎn)水槽。 兩種超濾產(chǎn)水混合后, 經(jīng)保安過(guò)濾器, 進(jìn)入反滲透膜組, 產(chǎn)水回用至超純水預(yù)處理系統(tǒng), 濃水排放至廢水系統(tǒng)。
2 主要設(shè)備和控制程序
2.1 主要設(shè)備
BG 調(diào)節(jié)槽選用碳鋼(CS)并內(nèi)襯玻璃鋼(FRP)防腐, 設(shè)攪拌器。 BG 產(chǎn)水槽和 BWW 產(chǎn)水槽選用FRP 材質(zhì)。
具體的規(guī)格參數(shù)和附屬設(shè)備見(jiàn)表 2。
超濾膜組件和反滲透膜組件前均設(shè)置保安過(guò)濾器, 濾芯和膜組件規(guī)格參數(shù)見(jiàn)表 3。

2.2 主要控制儀表
數(shù)據(jù)采集和過(guò)程監(jiān)控采用ADA 系統(tǒng), PLC等硬件設(shè)備以總線方式連接到服務(wù)器上, 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。 操作人員可以在ADA 系統(tǒng)上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)、 閥門(mén)進(jìn)行操作, 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守。各控制點(diǎn)實(shí)時(shí)記錄運(yùn)行數(shù)據(jù), 生成系統(tǒng)各設(shè)備和在線儀表的運(yùn)行曲線, 便于分析系統(tǒng)運(yùn)行狀況。主要控制儀表見(jiàn)表 4。
3 膜的清洗
3.1 超濾膜反洗
膜處理工藝應(yīng)用中, 通量下降過(guò)快是影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素。 而人工清洗需要耗費(fèi)大量人力, 為此通過(guò)程序設(shè)定實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反洗。BG 和 BWW 超濾膜采用先氣洗后水洗的清洗模式, 程序設(shè)定見(jiàn)表 5。

3.2 反滲透膜清洗
反滲透膜運(yùn)行一定時(shí)間后, 污染物會(huì)在膜表面沉積, 需要定期進(jìn)行化學(xué)清洗以完全恢復(fù)膜性能。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)清洗周期為 3 個(gè)月, 清洗包括循環(huán)、 浸泡、 沖洗 3 個(gè)過(guò)程, 將清洗劑引入反滲透膜 組 , 按 每 支 膜 11.4 L / min 的 流 量 循 環(huán) 5 ~ 15min, 再將單支膜流量調(diào)至 22.8 L / min 循環(huán) 5 ~ 15min, 然后再將單支膜流量調(diào)至 35 L / min 循環(huán) 30 ~60 min, 隨后進(jìn)入浸泡階段, 1 ~ 2 h 后進(jìn)行沖洗,直至濃水電導(dǎo)率與進(jìn)水電導(dǎo)率相同。 反滲透膜采用先酸洗后堿洗的步驟進(jìn)行, 酸洗和堿洗均經(jīng)過(guò)上述過(guò)程, 酸洗劑可選用檸檬酸或 HCl, 堿洗劑選用 NaOH。 清洗劑選擇見(jiàn)表 6。

 4 運(yùn)行結(jié)果與討論
經(jīng)過(guò) 1 年的連續(xù)運(yùn)行, 晶背研磨廢水進(jìn)水 TOC質(zhì)量濃度為 0.5 ~ 5.0 mg / L, 濁度為 80 ~ 100 NTU,SiO2 質(zhì) 量 濃 度 為 2 ~ 4 mg / L, 反 洗 廢 水 進(jìn) 水 TOC質(zhì) 量 濃 度 為 1.5 ~ 3.0 mg / L, 濁 度 為 4 ~ 8 NTU,UF-RO 處理出水 TOC 質(zhì)量濃度低于 1 mg / L, 濁度低于 0.1 mg / L, SiO2 質(zhì) 量 濃 度 低 于 1 mg / L, 完 全可以回用至超純水預(yù)處理系統(tǒng)。 UF-RO 處理系統(tǒng)出水電導(dǎo)率和 TOC 濃度見(jiàn)圖 2 ~ 圖 3。


 5 效益分析
本工程總投資約為 420 萬(wàn)元, 年能耗費(fèi)為 69 890元, 年耗材更換費(fèi)用為 12 000 元, 運(yùn)行成本約為 3 元 / m3, 低于自來(lái)水價(jià)格。 工程實(shí)施后, 年回收并回用水量 154 260 m3, 節(jié)約了相應(yīng)量的自來(lái)水。
6 結(jié)語(yǔ)
采用 UF-RO 工藝處理二氧化碳液位計(jì)晶背研磨廢水和反洗廢水, 出水 TOC 質(zhì)量濃度低于 1 mg / L, 濁度低于 0.1 mg / L, SiO2 質(zhì) 量 濃 度 低 于 1 mg / L, 完 全達(dá)到設(shè)計(jì)要求并回用于超純水預(yù)處理系統(tǒng)。 本工程實(shí)施后, 年回收并回用水量達(dá)到 154 260 m3, 有效降低了自來(lái)水消耗量。 同時(shí), 該系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單, 處理成本低, 取得了良好的節(jié)水效果和經(jīng)濟(jì)效益。

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