某半导体芯片生产项目含砷废水处理方案
含砷的污水处理方法

含砷的污水处理方法一、引言含砷的污水是一种常见的工业废水,其中砷元素对环境和人体健康都具有严重的危害。
因此,研究和开发高效的含砷污水处理方法对于环境保护和人类健康至关重要。
本文将介绍几种常见的含砷污水处理方法,并对其工作原理、适用范围和效果进行详细阐述。
二、化学沉淀法化学沉淀法是一种常用的含砷污水处理方法。
其基本原理是通过添加化学药剂使砷离子与沉淀剂反应生成难溶的沉淀物,从而达到砷的去除效果。
常用的沉淀剂包括氢氧化铁、硫化铁等。
该方法具有操作简单、成本低廉等优点,但对于高浓度的含砷污水处理效果较差。
三、吸附法吸附法是一种常见且有效的含砷污水处理方法。
其原理是利用吸附剂的特性将砷离子吸附在表面,从而实现砷的去除。
常用的吸附剂包括活性炭、氧化铁等。
吸附法具有处理效果好、适用范围广、操作简便等优点,但吸附剂的再生和废弃物处理是一个需要考虑的问题。
四、离子交换法离子交换法是一种常用的含砷污水处理方法。
其基本原理是通过将砷离子与离子交换树脂上的其他离子进行交换,从而实现砷的去除。
离子交换法具有处理效果好、操作简单等优点,但需要定期更换离子交换树脂,并且废弃的树脂处理也是一个需要考虑的问题。
五、生物法生物法是一种新兴的含砷污水处理方法。
其原理是利用特定的微生物将砷离子转化为难溶的沉淀物或者将其还原为无毒的元素砷。
生物法具有处理效果好、对环境友好等优点,但需要一定的培养和维护微生物的条件,并且对于高浓度的含砷污水处理效果较差。
六、电化学法电化学法是一种高效的含砷污水处理方法。
其原理是通过电解污水中的砷离子,使其在阳极或阴极上发生氧化或还原反应,从而实现砷的去除。
电化学法具有处理效果好、操作简便等优点,但设备成本较高,需要定期维护和更换电极。
七、结论综上所述,含砷的污水处理方法有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法和电化学法等。
不同的方法适用于不同的情况,选择合适的处理方法需要考虑到污水的砷浓度、处理效果、成本等因素。
含砷的污水处理方法

含砷的污水处理方法一、背景介绍污水中含有砷是一种常见的环境问题,砷是一种有毒物质,对人体健康和生态环境都具有潜在的危害。
因此,研究和开发含砷污水处理方法具有重要的意义。
本文将介绍几种常见的含砷污水处理方法,以及其原理、应用范围和效果评价。
二、常见的含砷污水处理方法1. 化学沉淀法化学沉淀法是一种常见的含砷污水处理方法。
其原理是通过加入适量的化学药剂,使砷形成不溶于水的沉淀物,从而实现砷的去除。
常用的沉淀剂包括氢氧化铁、氢氧化铝等。
该方法适用于砷浓度较高的污水处理,但对于低浓度的砷污水效果较差。
2. 吸附法吸附法是一种常用的含砷污水处理方法。
其原理是利用吸附剂对砷进行吸附,从而实现砷的去除。
常用的吸附剂包括活性炭、陶瓷颗粒等。
吸附法具有操作简单、效果稳定的优点,适用于砷浓度较低的污水处理。
3. 离子交换法离子交换法是一种常见的含砷污水处理方法。
其原理是通过将砷离子与其他离子进行交换,从而实现砷的去除。
常用的离子交换材料包括树脂、纤维素等。
离子交换法具有去除效果好、处理效率高的特点,适用于砷浓度较高的污水处理。
4. 活性污泥法活性污泥法是一种常用的含砷污水处理方法。
其原理是利用活性污泥中的微生物对砷进行降解和转化,从而实现砷的去除。
活性污泥法具有处理效果稳定、操作简单的优点,适用于砷浓度较低的污水处理。
三、各种方法的应用范围和效果评价1. 化学沉淀法适用于砷浓度较高的污水处理,但对于低浓度的砷污水效果较差。
此方法操作简单,但沉淀后的砷废渣处理也是一个需要考虑的问题。
2. 吸附法适用于砷浓度较低的污水处理,具有操作简单、效果稳定的优点。
但吸附剂的选择和再生也是需要考虑的问题。
3. 离子交换法适用于砷浓度较高的污水处理,具有去除效果好、处理效率高的特点。
但离子交换材料的成本较高,需要定期更换。
4. 活性污泥法适用于砷浓度较低的污水处理,具有处理效果稳定、操作简单的优点。
但微生物的培养和维护也是一个需要考虑的问题。
含砷的污水处理方法

含砷的污水处理方法一、背景介绍污水处理是保护环境、维护生态平衡的重要环节。
然而,某些工业废水中含有砷元素,其高毒性对环境和人体健康造成严重威胁。
因此,开辟高效的含砷污水处理方法具有重要意义。
二、问题描述含砷污水处理过程中的主要问题是如何将砷元素从废水中去除,以达到环境排放标准。
本文将介绍两种常见的含砷污水处理方法,分别是化学沉淀法和生物吸附法。
三、化学沉淀法化学沉淀法是一种通过添加化学药剂使砷元素沉淀下来的方法。
常用的药剂有氢氧化铁、氢氧化铝等。
具体步骤如下:1. 调节pH值:将废水的pH值调节到适宜范围,通常为8-10,以提供最佳沉淀条件。
2. 添加药剂:逐渐加入适量的化学药剂,搅拌均匀,使其与废水中的砷元素发生反应生成沉淀。
3. 沉淀分离:等待一定时间,让沉淀充分沉淀下来,然后通过过滤或者离心等方式将沉淀物与废水分离。
4. 沉淀处理:对沉淀物进行处理,可以选择焚烧、填埋或者回收利用等方式进行处理。
化学沉淀法的优点是操作简单、效果稳定,能够快速去除废水中的砷元素。
然而,该方法存在一定的缺点,如药剂成本较高、产生的沉淀物处理成本较高等。
四、生物吸附法生物吸附法利用微生物或者生物材料对废水中的砷元素进行吸附,达到去除的目的。
常见的生物吸附材料有活性炭、菌株等。
具体步骤如下:1. 材料准备:选择合适的生物吸附材料,如活性炭,进行预处理,去除杂质。
2. 废水处理:将废水与生物吸附材料充分接触,使砷元素被吸附到材料表面。
3. 吸附分离:将废水与吸附材料分离,可以通过过滤或者离心等方式进行。
4. 吸附材料再生:对吸附材料进行再生,使其恢复吸附能力,可以通过酸碱洗等方式进行。
生物吸附法的优点是成本较低、对环境友好,且可以实现废水的资源化利用。
然而,该方法的吸附效率受到生物吸附材料的选择和使用条件的影响。
五、比较分析化学沉淀法和生物吸附法各有优劣,根据实际情况选择合适的方法进行处理。
化学沉淀法适合于砷浓度较高的废水处理,操作简单,但处理成本较高;生物吸附法适合于砷浓度较低的废水处理,成本较低,但吸附效率受到材料选择和使用条件的限制。
含砷废水的去除技术

含砷废水的去除技术1概述含砷废水常见于半导体工业、采矿工业、农药、玻璃、硫酸工业中,砷和砷化合物大多具有强毒性,并认为是一个致癌因素。
某些地区的地表水中也含有砷,因此废水中砷的去除对环境保护是相当重要的。
2回收利用废水中的三价砷可以用沉淀法进行回收,如硫酸厂中的废水,可用硫化钠在20~40℃下进行处理,所得的硫化砷用硫酸铜在70℃进行处理,冷却后进行分离,分出硫化铜后,再与硫酸铜溶液反应,并在>70℃通入空气或氧,使砷成为五价,再分出硫化铜,溶液通入二氧化硫或硫酸厂的尾气,使五价砷还原成三价砷,并结晶,过滤干燥,即可回收三氧化二砷[1]。
在从蒽醌磺酸制备氨基蒽醌过程中,以前曾用过Na2HAsO4作为催化剂,其废水可以先在90℃加入过氧化氢,再通过一个阳离子交换树脂处理,出水中形成的H3AsO4可以用20%的NR3(R=C8~16的烷基)在二甲苯中的溶液进行萃取,约有95%以上的砷被回收,其纯度可达97~98%,可以回用于氨基蒽酯的生产。
而出水中砷的最终浓度可降至0.005~0.007mg/L[2]。
3沉淀及混凝沉降法砷的主要处理方法有硫化物沉淀法, 或与多价重金属如三价铁等络合并与金属氢氧化物进行共沉定。
第二种方法是水处理技术中常采用的传统混凝沉降法。
此外也可采用活性炭和矾土吸附或离子交换。
3.1 铁盐法铁盐法是处理含砷废水主要方法,由于砷(V)酸铁的溶解度极小,所以除直接用铁盐处理[3][4][5][6][7][8][9][10]外,也可在处理含砷废水时,先进行氧化处理,使废水中的三价砷先氧化成五价砷,使沉淀或混凝沉降法的效果更好。
由于空气对三价砷的氧化速度很慢,所以常用氧化剂进行氧化,常用的氧化剂有氯,臭氧,过氧化氢,漂白粉,次氯酸钠[11][12][13]或高锰酸钾,也可以在亚硫酸钠存在下进行光催化氧化[14][15]。
如在活性炭存在下也可以进行空气催化氧化,再与镁,铁,钙或锰等盐作用,脱砷能力可以提高10~30倍[16]。
半导体生产含砷废水处理回用工程

半导体生产含砷废水处理回用工程柳廷龙;肖祥江;单吉云;李苏滨;惠峰;李雪峰;田东;卢纪军【摘要】The four-section combined process,chemical precipitation-electrocoagulation-DAF-membrane separation, has been applied to the treatment of arsenic-containing wastewater. After the raw water ,whose arsenic content is 180-230 mg/L,has been treated by this process,the arsenic content of effluent is reduced to less than 0.03 mg/L, and the removing rate is more than 99.9%. The running result of the project shows that the system runs stably ,and has high treatment efficiency. The produced clear water can be used as circulating cooling water ,lowering the pro-duction cost greatly.%采用沉淀法—电絮凝法—气浮法—膜分离法四段组合工艺对含砷废水进行处理,原水含砷180~230 mg/L,经该工艺处理后出水含砷<0.03 mg/L,去除率>99.9%.工程运行实践证明:该系统运行稳定、处理效果高,产出的清水用作生产用循环冷却水,大大降低了生产成本.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】3页(P96-98)【关键词】含砷废水;回用;半导体材料【作者】柳廷龙;肖祥江;单吉云;李苏滨;惠峰;李雪峰;田东;卢纪军【作者单位】云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503;云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503;云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503;云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503;云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503;云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503;云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503;云南中科鑫圆晶体材料有限公司,云南昆明650503【正文语种】中文【中图分类】X703砷化镓(GaAs)是目前最成熟的化合物半导体材料之一,广泛运用于高频及无线通讯领域。
含砷的污水处理方法

含砷的污水处理方法引言概述:污水中含有砷是一种常见的环境污染问题。
砷是一种有毒物质,对人类健康和生态环境造成严重威胁。
因此,研究和应用含砷污水处理方法至关重要。
本文将介绍五种常见的含砷污水处理方法,包括物理处理、化学处理、生物处理、电化学处理和吸附剂处理。
一、物理处理方法:1.1 沉淀法:通过加入适量的沉淀剂,如氢氧化铁或者氢氧化铝,将砷转化为不溶于水的沉淀物,然后进行沉淀和过滤,从而实现砷的去除。
1.2 过滤法:利用特殊的过滤材料,如活性炭或者陶瓷膜,将污水中的砷颗粒截留下来,从而达到去除砷的目的。
1.3 蒸发法:通过加热污水,使水分蒸发,而砷则留在残渣中,通过采集并处理残渣,达到去除砷的效果。
二、化学处理方法:2.1 氧化法:利用强氧化剂,如高锰酸钾或者过氧化氢,将砷氧化为易于沉淀的形式,然后进行沉淀和过滤,最终去除砷。
2.2 还原法:通过加入还原剂,如亚硫酸钠或者亚硫酸氢钠,将砷还原为无毒的形式,然后采用沉淀或者过滤的方式去除砷。
2.3 中和法:通过加入适量的中和剂,如氢氧化钠或者氢氧化钙,将污水中的砷中和为无毒的物质,然后进行沉淀或者过滤,实现砷的去除。
三、生物处理方法:3.1 微生物还原法:利用某些特殊的微生物,如硫酸盐还原菌,将砷还原为无毒的形式,然后通过沉淀或者过滤的方式去除砷。
3.2 植物吸收法:通过种植一些对砷具有较高吸收能力的植物,如水稻或者菊花,将砷从污水中吸收到植物体内,从而达到去除砷的目的。
3.3 生物吸附法:利用某些特殊的微生物或者生物材料,如生物炭或者海藻,将砷吸附到其表面,然后进行沉淀或者过滤,实现砷的去除。
四、电化学处理方法:4.1 电沉积法:通过在电极上施加电流,使砷离子在电极上还原为金属砷,然后进行沉淀和过滤,最终去除砷。
4.2 电吸附法:利用电极表面的电荷吸引砷离子,将砷吸附到电极上,然后进行沉淀或者过滤,实现砷的去除。
4.3 电解法:通过在电极上施加电流,使砷离子在阳极上氧化为易于沉淀的形式,然后进行沉淀和过滤,最终去除砷。
含砷的污水处理方法

含砷的污水处理方法一、背景介绍污水中的砷是一种有害物质,它会对环境和人体健康造成严重的危害。
因此,寻找一种高效、经济、环保的含砷污水处理方法具有重要意义。
本文将介绍一种含砷污水处理的标准方法,以实现砷的有效去除。
二、含砷污水处理方法1. 预处理阶段在含砷污水处理过程中,预处理阶段是非常关键的一步。
首先,对污水进行初步的筛分和沉淀,以去除较大的杂质和悬浮物。
然后,将污水进行调节,使其达到适宜的PH值和温度。
这样可以为后续的处理步骤提供更好的条件。
2. 氧化还原法氧化还原法是一种常用的含砷污水处理方法。
它通过氧化还原反应,将砷离子转化为不溶于水的沉淀物,从而实现砷的去除。
常用的氧化剂包括氯化铁、高锰酸钾等。
在处理过程中,适量的氧化剂被加入到污水中,并与砷离子反应生成沉淀物。
随后,通过沉淀物的沉淀、过滤等步骤,将砷离子从污水中分离出来。
3. 吸附法吸附法是另一种常见的含砷污水处理方法。
它利用吸附剂对砷离子进行吸附,从而使其从污水中得到去除。
常用的吸附剂包括活性炭、氧化铁等。
在处理过程中,将吸附剂与污水充分接触,使砷离子被吸附到吸附剂表面。
随后,通过过滤等步骤,将含有砷的吸附剂从污水中分离出来。
4. 膜分离法膜分离法是一种高效的含砷污水处理方法。
它利用特殊的膜材料,通过渗透、过滤等方式,将砷离子从污水中分离出来。
常用的膜材料包括反渗透膜、超滤膜等。
在处理过程中,将污水通过膜材料,使砷离子无法通过膜孔,从而实现砷的去除。
这种方法具有处理效率高、操作简便等优点。
5. 植物吸收法植物吸收法是一种生物技术方法,通过植物对砷离子的吸收作用,实现砷的去除。
常用的植物包括竹子、水稻等。
在处理过程中,将植物种植在含砷污水中,通过植物的根系吸收砷离子,并将其转化为植物体内的有机物。
随后,通过收割植物等步骤,将砷离子从污水中去除。
三、含砷污水处理效果评估在含砷污水处理过程中,对处理效果进行评估是非常重要的。
常用的评估指标包括砷离子去除率、COD(化学需氧量)去除率等。
含砷的污水处理方法

含砷的污水处理方法污水处理是一种关键的环境保护措施,它可以有效地减少污水中的有害物质对环境和人类健康的影响。
其中,含砷的污水处理是一个具有挑战性的任务,因为砷是一种有毒物质,对生态系统和人体健康都具有潜在的危害。
本文将详细介绍几种常见的含砷污水处理方法,包括物理方法、化学方法和生物方法。
一、物理方法1. 沉淀法:沉淀法是一种常用的物理处理方法,通过添加沉淀剂,将砷以固体沉淀的形式从污水中去除。
常用的沉淀剂包括氢氧化铁、氢氧化铝等。
此方法适合于砷浓度较高的污水处理,但处理效果受到pH值、温度等因素的影响。
2. 吸附法:吸附法是利用吸附剂将砷离子吸附在其表面,从而实现砷的去除。
常用的吸附剂包括活性炭、氧化铁等。
吸附法具有高效去除砷的能力,但吸附剂的再生和处理成本较高。
二、化学方法1. 氧化法:氧化法是一种通过氧化反应将砷离子氧化为砷酸根离子,从而实现砷的去除。
常用的氧化剂包括高锰酸钾、过氧化氢等。
氧化法具有高效去除砷的能力,但氧化剂的使用量较大,处理成本较高。
2. 还原法:还原法是一种通过还原反应将砷酸根离子还原为砷离子,从而实现砷的去除。
常用的还原剂包括亚硫酸盐、亚铁盐等。
还原法具有较低的处理成本,但对于高浓度的砷污水处理效果较差。
三、生物方法1. 微生物还原法:微生物还原法是一种利用特定微生物将砷酸根离子还原为砷离子的方法。
常用的微生物包括硫酸盐还原菌、铁还原菌等。
微生物还原法具有较低的处理成本和较高的处理效果,但对于高浓度的砷污水处理能力有限。
2. 植物吸收法:植物吸收法是一种利用植物对砷具有吸收能力的特性,将污水中的砷通过植物的根系吸收并固定在植物体内。
常用的植物包括水稻、菊花等。
植物吸收法具有较低的处理成本和较高的处理效果,但对于高浓度的砷污水处理能力有限。
综上所述,含砷的污水处理方法包括物理方法、化学方法和生物方法。
根据实际情况,可以选择合适的方法进行处理。
物理方法适合于砷浓度较高的污水处理;化学方法具有高效去除砷的能力,但处理成本较高;生物方法具有较低的处理成本和较高的处理效果,但对于高浓度的砷污水处理能力有限。
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某半导体芯片生产项目含砷废水处理方案浅析摘要:随着半导体行业的高速发展,半导体芯片生产将产生大量的含砷废水。
同时,日趋严格的废水排放标准对含砷废水处理提出了更高的要求。
本文针对半导体集成电路芯片生产产生的含砷废水,结合工程实际情况,分析了袋滤-氢氧化钙-氯化铁混凝沉淀的处理方法,并采用膜分离技术及离子交换技术对废水进行深度处理,取得了良好的除砷效果,将出水总砷稳定地控制在0.1mg/L以下,达到污染排放标准,降低了对环境的影响。
关键词:半导体;砷化镓;含砷废水;共沉淀;超滤;离子交换随着信息技术和通讯产业的高速发展,化合物半导体材料在微电子和光电子领域发挥越来越重要的作用。
在半导体材料发展过程中,半导体材料主要经历了以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代元素半导体,以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表的第二代化合物半导体,以及以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的第三代宽禁带半导体材料三大阶段[1]。
作为第二代半导体材料,砷化镓是除硅之外研究最深入、应用最广泛的半导体材料。
相对于硅,砷化镓具有较大的禁带宽度,更高的电子迁移率和饱和迁移速率[2],其不仅可直接研制光电子器件,以砷化镓为衬底制备的集成电路芯片是实现高速率光线通信及高频移动通信必不可少的关键部件[3],在光电子、微电子及移动通信中应用愈加广泛。
近年来,砷化镓半导体材料市场需求迅速增长。
我国的砷化镓产业也在不断发展,近几年成立了多家砷化镓芯片生产企业。
基于自身材料和生产工艺,在砷化镓芯片的生产过程中排放的废气和废水中均含有砷化合物,其含砷废水的处理也成为砷化镓生产项目亟待解决的问题之一。
砷及其化合物对人体及其他生物体均有广泛的毒害作用,已被国际防癌研究机构和美国疾病控制中心确定为第一类致癌物[4]。
由于砷的高毒性和致癌性,在GB8978-1996《污水综合排放标准》[5]中总砷被列于第一类污染物,最高允许排放浓度为0.5mg/L。
而一些经济较为发达的城市和地区针对废水中总砷制定了更为严格的地方标准。
DB31/374-2006《上海市地方标准——半导体行业污染物排放标准》[6]中,砷化镓工艺的总砷最高允许排放浓度为0.3mg/L。
DB11/307-2013《北京市地方标准——水污染物综合排放标准》[7]中,排入公共污水处理系统的砷排放限值为0.1 mg/L,均高于国家标准。
半导体行业排放监管的日趋严格,对含砷废水的处理工艺也提出了更高的要求。
本文以某半导体芯片生产项目为例,浅析其含砷废水综合处理方案,以期为含砷废水处理达标排放提供思路。
1 含砷废水来源半导体集成电路芯片制造是采用半导体平面工艺在衬底上形成电路并具备电学功能的生产过程,其生产工艺十分复杂,包括外延片清洗、光刻、湿法蚀刻、去光阻、离子注入、干法蚀刻、化学气相沉积、抛光、溅镀、背面减薄等一系列工序[3]。
本项目主要产品为砷化镓集成电路芯片,即以砷化镓作为衬底进行芯片生产。
其生产过程中产生的含砷废水主要来源于抛光、背面减薄工艺产生的无机颗粒态砷化镓研磨废水,清洗工艺产生的含砷废水,以及含砷废气洗涤塔产生的吸收废液。
由于清洗工艺主要以大量超纯水及各种酸碱有机清洗剂清洗芯片,因此该过程产生的含砷废水成分复杂,但污染物浓度较低。
而含砷废气洗涤塔吸收废液则废水量小,污染物浓度高。
由于总水量较少,将这两股废水经由同一套管路收集,使洗涤塔吸收废液得到稀释,同时节省投资。
这两股废水含颗粒物较少,而砷化镓研磨废水则所含砷化镓固体颗粒物浓度较高,容易堵塞管路,因此单独收集。
根据工艺部门提供数据,本项目产生含砷废水总量45t/d,主要污染物为pH、总砷,总砷源强70~80mg/L。
表1 含砷废水进出水水量及水质Table 1 Water quantity and quality of arsenic waste water be treated before and after项目含砷废水排放水质水量45.0 t/d 45.0 t/dCOD Cr<200 mg/L <100 mg/Lmg/L<70mg/LSS <500总砷<80 mg/L <0.1mg/LpH 8~12 6~9 2 含砷废水处理流程图1 含砷废水处理工艺流程Fig. 1 Arsenic waste water treatment technological process本项目含砷废水首先经过分类收集,研磨废水经袋滤后,与其他含砷废水一起,采用“氯化铁-氢氧化钙混凝共沉淀法”进行处理,可使大部分As生成沉淀物而从废水中去除;而后进入UF超滤以及离子交换树脂进行进一步吸附过滤处理,保证出水中总砷含量能够稳定达标,合格排放。
设计废水处理量为50m3/d,5m3/h,设计出水浓度As<0.1mg/L,pH=6~9。
含砷污泥经脱水、浓缩后外运,委托有资质的危废处置单位统一处置。
含砷废水处理工艺流程如图1所示。
含砷废水处理系统中,砷废水依靠泵输送依次流过pH调整池,氧化池,混凝池,絮凝池,斜管沉淀池,还原池,澄清池,而后经过多介质过滤器及活性炭过滤器后,进入外压式超滤以及离子交换树脂吸附过滤处理,最后进入放流监测池。
在放流监测池中在线连续检测出水pH值和总砷,如果水质检测达到废水排放标准,出水直接排入室外污水管网;如果水质检测没达到废水排放标准,则关闭排水阀并打开含砷事故水池进水阀,将不达标废水引入含砷事故水池暂时贮存,然后用水泵将该废水打回砷废水处理系统再次进行处理直至达标排放。
中和药剂的投加均由pH计控制电磁阀自动投加。
化学药剂的输配管路采用环状管路。
化学药剂输送泵为磁力离心泵。
为保证废水在各中和反应槽中与处理药剂均能得到有效混合,各中和反应槽均装有搅拌器。
斜管沉淀池加装刮泥驱动系统。
应急设施:项目废水处理站配备含砷废水事故应急池,有效容积45m3,满足一天排放的含砷废水事故应急需要。
事故应急池配备的抽水泵等事故应急设施电源接入到厂区UPS应急电源系统。
在线监控:项目排放废水中含有第一类污染物砷,企业在生产废水处理站设施出口安装在线监控装置,监控项目为总砷、流量。
2.1 粗滤项目排放的含砷废水可分为砷化镓研磨废水和其他含砷废水两大类,前者来源于晶片研磨、抛光等操作,总砷主要以颗粒态存在于废水中,悬浮物浓度高、易堵塞,因此首先经过袋式过滤器进行粗滤,过滤精度100μm。
滤袋每2~3周更换,滤袋中的砷化镓颗粒可回收用于前端砷化镓晶棒生产。
其他含砷废水主要来源于清洗废水,砷大部分以离子态存在于废水中,水量大,污染物浓度低,废水中通常还有其他氧化剂、酸碱清洗剂等生产线废水。
此部分废水直接经收集罐泵送至废水站调节槽。
含砷废水收集罐储存2h含砷废水,有效容积4m3。
收集罐内含砷废水经由两台气动隔膜泵(Q=2m3/h, H=30m,一用一备)泵送至废水处理站处理。
2.2 水量及pH调节生产废水的排放具有周期性,调节池的主要作用是均化水质水量。
因此,设置有效容积45m3的调节池。
同时,对于后续混凝沉淀处理,pH值的控制对保证反应的彻底进行非常关键,对混凝剂、助凝剂添加量也有较大的影响。
设置有效容积2.5m3的pH调节槽,通过H2SO4和NaOH的投加控制槽中pH。
采用在线监测仪表对化学药剂添加进行自动控制,避免药剂浪费,确保达到处理效果。
2.3 氯化铁-氢氧化钙混凝共沉淀化学沉淀作为实际工程中最广泛使用的技术手段,成熟可靠,对砷的去除具有很好的效果[8]。
本项目采用铁盐与钙盐相结合的共沉淀法综合处理含砷废水。
2.3.1 氧化废水中的砷主要以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形式存在。
大量研究表明[9-12], As(Ⅴ)比As(Ⅲ)更容易去除。
首先,亚砷酸盐沉淀物的溶解度大于砷酸盐沉淀物,因此亚砷酸盐更难沉淀。
在铁盐沉淀法中,As(Ⅲ)适宜的砷铁比在10左右,As(Ⅴ) 适宜的砷铁比在5左右[13]。
其次,不同pH条件下,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)分别以不同的化合物形式出现在废水中。
根据As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的电离平衡常数和分布系数,可以得出不同pH条件下,各类亚砷酸、砷酸离子的比例,如下图所示[14]:图2 砷酸和亚砷酸不同pH下的离子分布图(25℃,总砷浓度为0.1mg/L)Fig. 2 As ion profile under different pH (25℃, [As]= 0.1mg/L)从图中可以看出,在pH=4~14范围内,As(Ⅴ)均以离子形式存在,而仅当pH>10时,As(Ⅲ)才以离子心态存在,pH<7时,均以中性分子的形态存在。
而中性分子在水中更难与沉淀剂发生化学反应和物理吸附。
在实际工程中,将反应pH 控制在5~7.5,保证水中砷以As(Ⅴ)形式存在,更利于砷的去除[15]。
此外,As(Ⅲ)对人体的毒性是As(Ⅴ)的60倍,因此将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)从一定意义上也更加安全[16]。
研究表明,氯气、次氯酸或次氯酸盐具有强氧化性,能将As(Ⅲ)迅速氧化成As(Ⅴ),反应时间在毫秒量级[17,18]。
因此,本项目向废水中投加NaClO,将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ),同时投加H2SO4和NaOH控制氧化槽中pH在5~7.5范围内。
2.3.2 混凝共沉淀本项目采用石灰-铁盐共沉淀法去除水中总砷。
铁盐共沉淀是指利用铁盐的水解产物对砷的特定吸附和共沉淀作用去除水中砷的化学方法。
铁盐在pH适当的溶液中水解产生大量Fe(OH)3,既能够与水中砷化物反应,同时可以高效吸附溶液中的砷。
同时,铁盐能形成[Fe(H2O)6]3+、[Fe2(OH)3]3+、[Fe2(OH)3]4+等多种形式的络合物,强烈吸附废水中的胶体微粒,通过吸附、架桥、交联等作用促使胶粒相互碰撞而絮凝,发生吸附共沉淀,从而提高除砷效率。
相较于其他化学沉淀法,铁盐共沉淀在不同起始砷浓度下均有极高的除砷效率[19]。
周源[20]等的研究表明,氯化铁的最佳pH值范围为7~9,Fe/As最佳摩尔比为4,在此条件下,氯化铁对砷的去除率可以稳定达到95%以上。
在此基础上,添加钙盐能够在一定程度上提高As的去除效率,且费用低廉[21]。
将氢氧化钙添加进废水中,与As(Ⅲ)和As(Ⅴ)生成砷酸钙、亚砷酸钙沉淀,从而将其除去。
另外,适当地添加高分子絮凝剂,如聚丙烯酰胺PAM,降低胶体粒子表面的电位,使粒子失去稳定性逐渐与水分离。
同时絮凝剂还能起到吸附架桥作用,使水中的粒子逐渐凝聚,形成肉眼可见的粗大絮凝体。
然后利用絮凝体与水的比重差异在重力作用下与水分离,大大强化了除砷效率。
废水经过絮凝后,采用沉淀法能有效去除反应形成的矾花。
设计中采用了效率较高的斜管沉淀池,处理效果稳定,操作简单。
沉淀池的污泥定期外排至污泥处理设施进行处理。