(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202111010917.6
(22)申请日 2021.08.31
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 113716775 A
(43)申请公布日 2021.11.30
(73)专利权人 四川恒泰环境技术有限责任公司
地址 621000 四川省绵阳市科创园区园艺
街20号
(72)发明人 杨红梅 孙冬 向迎洪 杨汉军
黄文凤 肖德龙 刘世林 黄莉
蒲柳 杨永见 张伟才
(74)专利代理机构 成都为知盾专利代理事务所
(特殊普通合伙) 51267
代理人 李汉强
(51)Int.Cl.
C02F 9/10(2006.01)
C02F 1/04(2006.01)C02F 1/52(2006.01)C02F 1/56(2006.01)C02F 1/66(2006.01)C02F 1/72(2006.01)C02F 1/78(2006.01)C02F 101/10(2006.01)C02F 101/14(2006.01)C02F 101/16(2006.01)(56)对比文件CN 109867415 A ,2019.06.11CN 102765859 A ,2012.11.07CN 108314242 A ,2018.07.24CN 109879477 A ,2019.06.14US 2003030800 A1,2003.02.13审查员 刘静 (54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种砷化镓芯片高砷高盐废
水和含砷研磨废水综合处理方法，目的在于解决
砷化镓芯片的高砷高盐和含砷研磨废水的处理
问题。该方法包括如下步骤：(1)高砷高盐废水结
晶脱盐及单效蒸发预处理；(2)含砷研磨废水沉
(4)芬顿臭氧二级氧化及沉淀处理；(5)氨氮去
除；(6)树脂吸附(7)污泥处理。本发明工艺合理，
能够解决高砷高盐砷化镓芯片废水结晶堵塞、难
沉淀的问题，消除高盐和研磨液超细悬浮物对树
脂吸附的不利影响，保证处理后的废水达标排
放，具有显著的经济价值、环境价值，对于促进半
导体产生的发展，
具有现实的意义。权利要求书2页 说明书7页 附图6页CN 113716775 B 2022.05.03
C N 113716775
B
1.一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）高砷高盐废水结晶脱盐并单效蒸发预处理：当环境温度≤10℃时，先进行结晶脱盐预处理，脱水后的滤液送入高砷高盐废水调节池；当环境温度＞10℃时，将高砷高盐砷化镓废水直接送入高砷高盐废水调节池内； （2）高砷高盐废水调节池的废水被送入pH 调节池，调节pH 后再进行蒸发处理，分别得到冷凝液、结晶盐和母液；将冷凝液送入综合调节池；结晶盐作为危废外运处置；母液返回蒸发器，并根据COD浓度的多少定期委外处理；
（3）含砷研磨废水沉淀预处理：含砷研磨废水首先进入絮凝沉淀池，投加絮凝剂进行一段混凝沉淀，去除大部分研磨悬浮物和磷后被送入综合调节池内；
（4）综合废水除砷除磷除氟沉淀处理，将综合调节池内pH 值调节为中性后，将废水送入除砷除磷除氟反应池，加入沉淀剂沉淀砷、磷和氟离子后，投加絮凝剂进行二段混凝沉淀，凝絮沉淀后将废水送入芬顿氧化池；
（5）芬顿臭氧二级氧化及沉淀处理：将废水pH 值调节为3 后，投入A 组物料进行芬顿反应，芬顿反应完成后，将废水pH 值调节为8，投入助凝剂进行三段混凝沉淀，沉淀完成，将废水引入中间水池，投加B 组物料进行臭氧催化氧化反应；待臭氧催化氧化完成，再向废水中投入絮凝剂，进行四段混凝沉淀；
（6）氨氮处理：向完成四段混凝沉淀后的废水中投入氧化剂，去除氨氮，再投入还原剂去除多余氧化剂，后投加强碱将pH 值调为7；
（7）树脂吸附处理：利用离子吸附树脂对pH 值为7 的废水进行吸附，检测，实现达标排放；
（8）污泥处理： 将一至四段混凝沉淀中产生的污泥送入污泥浓缩池，定期投入离心脱水机内，脱水后的滤液进入高砷高盐废水调节池继续处理，滤饼作为危废处置。
2.根据权利要求1 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述结晶脱盐预处理，即将高砷高盐砷化镓废水送入结晶罐内进行结晶，结晶后通过离心机进行脱水处理，脱水后的滤液送入高砷高盐废水调节池。
3.根据权利要求1 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，在蒸发处理前，先通过氢氧化钠将pH 调节为7，所述蒸发处理为使用单效蒸发器进行蒸发处理，单效蒸发器采用导热油炉作为热源。
4.根据权利要求1 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其
特征在于，所述絮凝剂为碱式氯化铝和聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求1 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，所述沉淀剂为硫酸亚铁和氯化钙。
6.根据权利要求5 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，步骤（5）中，所述A 组物料为硫酸亚铁和双氧水，所述B 组物料为硫酸亚铁和臭氧。
7.根据权利要求1 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，所述步骤（5）中，将pH 升高所用pH 调节剂为氢氧化钠，pH 值降低所用pH
值调节剂为硫酸。
8.根据权利要求1 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，所述步骤（5）中，臭氧催化氧化完成后，在四段混凝沉淀前，将废水pH 值调节为8。
9.根据权利要求1 所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述氧化剂为次氯酸钠，所述还原剂为亚硫酸氢钠。
10.根据权利要求1‑9 任一项所述的一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其特征在于，所述步骤（7）中，可排放废水中砷含量为0.1mg/L 以下。
一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法
技术领域
[0001]本发明属于含砷废水处理技术领域，具体涉及一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法。
背景技术
[0002]以砷化镓为衬底制作的集成电路芯片是实现高速率光纤通信及高频移动通信必不可少的关键部件。砷化镓(化学式GaAs)基于自身优越的特性，已成为目前最重要、最成熟的化合物半导体材料，被广泛应用于光电子和微电子领域。
[0003]砷化镓芯片生产是采用半导体平面工艺的方法，在衬底砷化镓片上形成电路图形的生产过程；在生产过程中会，产生刻蚀废水和含砷研磨废水；其中，刻蚀废水含有大量的砷 (1500‑2000mg/L)、磷(1500mg/L)、少量的氨氮(50mg/L)和大量的盐(12％)，pH为3‑4，为高砷高盐高磷废水；含砷研磨废水含有少量的砷(10mg/L)、氟(11.4mg/L)、大量的悬浮物(100mg/L)、COD(300mg/L)、少量氨氮(26.6mg/L)、磷(15mg/L)。大量的砷等污染物会对人类身体健康和环境造成极大的危害，也会限制砷化镓芯片行业的发展。因此，该类废水必须将污染物处理达标后排放(即排放废水中，As＜0.1mg/L、F＜8mg/L、SS＜10mg/L、COD ＜30mg/ L、氨氮＜8mg/L、总磷＜0.5mg/L)。
[0004]目前，常用的除砷除磷方法为铁盐沉淀法、离子交换法、萃取法、膜分离法、吸附法。其中，铁盐沉淀法通过投加铁盐等药剂将砷和磷进行沉淀。
[0005]发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：
[0006]对于高浓度的砷和磷，投加沉淀剂后，不但投药量大且沉淀效果不好，会出现泥水不好分离的现象。
[0007]同时，铁盐沉淀法只能将砷降到0.5mg/L，不能达标(＜0.1mg/L)，还需要进行离子交换法、萃取法、膜分离法、吸附法等对微量砷的进行深度处理，而高浓度的盐(12％)和研磨超细悬浮物会对砷的深度处理产生影响，所以高盐和研磨超细悬浮物必须先去除。[0008]进一步，对于该类高砷高盐废水，在冬天温度小于10℃时，废水里的盐会结晶进而堵塞管道和设备，所以在冬天需考虑盐结晶问题。
[0009]含砷研磨液废水中的有机污染物主要是较难处理的有机添加剂(异丙醇、丙酮)，这些有机污染物质稳定性高，氧化分解难度大，B/C值较低，可生化性较差。
[0010]生物法难以满足含砷研磨废水中有机污染物的处理需求，无法正常运行，必须选择有效的高级氧化手段，对其中有机物进行直接降解。进一步，研磨废水中含有大量的超细悬浮物，颗粒表面电位一般为‑40mV左右，处于胶体稳定状态，常规的絮凝沉淀处理方法很难将其脱稳，主要原因有可能是细小颗粒胶体吸附了大量COD，导致胶体形成空间稳定状态或空位稳定状态；而一般的电解质很难絮凝沉淀，只有通过氧化反应，将COD降解，使颗粒物的Zeta 电位绝对值逐渐变小，才能将超细悬浮颗粒的成功脱稳。因此，COD的氧化非常必要。常用的高级氧化方法有芬顿氧化和臭氧氧化，发明人通过实验发现，单一的芬顿氧化和臭氧氧化均不能将COD降至30mg/L以下，因而需采用联合高级氧化法。
发明内容
[0011]针对现有技术中存在的冬天高盐结晶堵塞管道、高浓度砷和磷沉淀困难、有机添加剂难以降解、超细悬浮物难以沉淀等问题，本发明提出了一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，其目的为：解决改善冬日处理高砷高盐砷化镓芯片废水结晶堵塞管道问题、难沉淀的问题，消除高盐和研磨液超细悬浮物对树脂吸附的不利影响，更进一步处理废水中COD成分和砷含量，降低排出水中砷含量，保证处理后的废水达标排放。[0012]为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种砷化镓芯片高砷高盐废水和含砷研磨废水综合处理方法，包括如下步骤：
[0013](1)高深高盐废水结晶脱盐并单效蒸发预处理：当环境温度≤10℃时，先进行结晶脱盐预处理，脱水后的滤液送入高砷高盐废水调节池；当环境温度＞10℃时，将高砷高盐砷化镓废水直接送入高砷高盐废水调节池内；
[0014](2)高砷高盐废水调节池的废水被送入pH调节池，调节pH后再进行蒸发处理，分别得到冷凝液、结晶盐和母液；将冷凝液送入综合调节池；结晶盐作为危废外运处置；母液返回蒸发器，并定期外运部分作为危废处置；
[0015](3)含砷研磨废水沉淀预处理：含砷研磨废水首先进入絮凝沉淀池，投加絮凝剂进行一段混凝沉淀，去除大部分研磨悬浮物和磷后被送入综合调节池内；
[0016](4)综合废水除砷除磷除氟沉淀处理，将综合调节池内PH值调节为中性后，将废水送入除砷除磷除氟反应池，加入沉淀剂沉淀砷、磷和氟离子后，投加絮凝剂进行二段混凝沉淀，凝絮沉淀后将废水送入芬顿氧化池；
[0017](5)芬顿臭氧二级氧化及沉淀处理：将废水PH值调节为3后，投入A组物料进行芬顿反应，芬顿反应完成后，将废水PH值调节为8，投入助凝剂进行三段混凝沉淀，沉淀完成，将废水引入中间水池，投加B组物料进行臭氧催化氧化反应；待臭氧催化氧化完成，再向废水中投入絮凝剂，进行四段混凝沉淀；
[0018](6)氨氮处理：向完成四段混凝沉淀后的废水中投入氧化剂，去除氨氮，再投入还原剂去除多余氧化剂，后投加强碱将PH值调为7；
[0019](7)树脂吸附处理：利用离子吸附树脂对PH值为7的废水进行吸附，检测，实现达标排放；
[0020](8)污泥处理：将一至四段混凝沉淀中产生的污泥送入污泥浓缩池，定期投入离心脱水机内，脱水后的滤液进入高砷高盐废水调节池继续处理，滤饼作为危废处置。[0021]其进一步的优选技术方案为：所述步骤(1)中，所述结晶脱盐预处理，即将高砷高盐砷化镓废水送入结晶罐内进行结晶，结晶后通过离心机进行脱水处理，脱水后的滤液送入高砷高盐废水调节池。
[0022]其进一步的优选技术方案为：所述步骤(2)中，在蒸发处理前，先通过氢氧化钠将PH 调节为7，所述蒸发处理为使用单效蒸发器进行蒸发处理，单效蒸发器采用导热油炉作为热源。
[0023]其进一步的优选技术方案为：所述絮凝剂为碱式氯化铝，聚丙烯酰胺
[0024]其进一步的优选技术方案为：所述步骤(4)中，综合调节池内的水可为步骤(1)、步骤 (2)和步骤(3)的混合水，所述沉淀剂为硫酸亚铁和氯化钙。
[0025]其进一步的优选技术方案为：步骤(5)中，所述A组物料为硫酸亚铁和双氧水，所述
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