中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)掀起一輪投資熱潮，然而關(guān)于芯片生產(chǎn)廢水排放的地方標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)。本文結(jié)合芯片生產(chǎn)廢水處理工程實(shí)例，通過(guò)調(diào)研分析得出優(yōu)芯片生產(chǎn)廢水處理工藝。

1、廢水分類(lèi)與來(lái)源

集成電路芯片制造生產(chǎn)工藝復(fù)雜，包括硅片清洗、化學(xué)氣相沉積、刻蝕等工序反復(fù)交叉，生產(chǎn)中使用了大量的化學(xué)試劑如HF、H2SO4、NH3·H2O等，廢水的主要污染物分類(lèi)和來(lái)源情況見(jiàn)表1。

2、廢水處理工藝

根據(jù)生產(chǎn)廢水的排放情況及各股廢水的主要污染指標(biāo)，將生產(chǎn)廢水處理分為：含氨廢水處理系統(tǒng)、含氟廢水處理系統(tǒng)、CMP研磨廢水處理系統(tǒng)及酸堿廢水處理系統(tǒng)。

2.1含氨廢水處理系統(tǒng)

含氨廢水有兩部分，一部分是濃氨氮廢水，主要含氨氮和雙氧水，氨氮濃度達(dá)400～1200mg/L；另一部分是稀氨廢水，主要含氟化氨，氨氮濃度低于100mg/L。

2.1.1濃氨廢水吹脫吸收工藝

該工藝大優(yōu)點(diǎn)是去除效率高，運(yùn)行成本低。從A公司二期工程(濃氨廢水水量10m3/h，NH3-N400～800mg/L)的運(yùn)行情況來(lái)看，經(jīng)一級(jí)吹脫，氨氮的去除率在70%左右，二級(jí)吹脫后達(dá)90%以上。其主要缺點(diǎn)是一次性投資成本相對(duì)較高；由于控制系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)(溫度、流量、風(fēng)速、pH等)較多，系統(tǒng)調(diào)試的難度相對(duì)較大；當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)較頻繁、較大(加藥量的突增或突減)時(shí)，系統(tǒng)出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

2.1.2稀氨廢水化學(xué)氧化工藝

因該工藝在處理過(guò)程中需要投加大量的化學(xué)藥劑，稀氨廢水化學(xué)氧化工藝的運(yùn)行成本相對(duì)濃氨吹脫工藝要高得多。其主要優(yōu)點(diǎn)是一次性投資較低；控制簡(jiǎn)單，通常采用檢測(cè)各池內(nèi)的氧化還原電位來(lái)控制加藥量；運(yùn)行比較穩(wěn)定。

2.2含氟廢水處理系統(tǒng)

因該工藝處理過(guò)程中需要投加大量的化學(xué)藥劑，故運(yùn)行成本較高。工藝中采用CaCl2溶液代替?zhèn)鹘y(tǒng)去氟采用的消石灰，可減少氟化鈣污泥量、原料用量和堿液，同時(shí)，可避免粉態(tài)消石灰的逸散，防止管道堵塞，易于控制投加量，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

若含氟廢水的水量很高，從節(jié)省成本角度考慮，可采用CaCl2與Ca(OH)2固定配比的混和溶液。由于該工藝較成熟、出水較易控制，通常采用二級(jí)混合反應(yīng)→一級(jí)助凝→一級(jí)沉淀，系統(tǒng)出水氟離子濃度基本達(dá)到小于20mg/L的要求。當(dāng)受到較大、較頻繁的水質(zhì)沖擊負(fù)荷時(shí)，通過(guò)過(guò)量投加藥劑即可確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。該工藝易于改進(jìn)，可改為二級(jí)反應(yīng)→沉淀→一級(jí)混合反應(yīng)→沉淀的兩階段沉淀工藝。

2.3CMP研磨廢水處理系統(tǒng)

研磨廢水處理與含氟廢水處理很相近，若從節(jié)省投資的角度考慮，可以采用同一系統(tǒng)同時(shí)處理含氟和CMP研磨兩股廢水，否則，將增加額外的投資。

2.4酸堿廢水處理系統(tǒng)

pH的調(diào)節(jié)是該工藝的關(guān)鍵。一方面，從pH調(diào)節(jié)和加藥量的控制角度考慮，反應(yīng)級(jí)數(shù)越多越好、藥劑濃度越低越有利于控制；另一方面，從投資成本的角度考慮，反應(yīng)器、藥劑儲(chǔ)槽越少越好，兩方面互相矛盾

5、結(jié)論

芯片廢水是伴隨著工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型廢水，通過(guò)對(duì)廢水的分類(lèi)收集和單獨(dú)處理，可以實(shí)現(xiàn)芯片廢水的總達(dá)標(biāo)排放的目的。通過(guò)對(duì)各股廢水處理工藝的實(shí)際處理情況的比較，以及各自的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析，得出芯片廢水處理的佳組合方案：濃氨吹脫吸收工藝—含氟廢水兩階段沉淀工藝(含氟廢水與CMP研磨廢水混合處理)—三級(jí)酸堿中和處理工藝。

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