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1、芯片生产废水处理技术探讨蒋卫刚季连芳甘晓明邢绍文(上海市环境科学研究院,上海200233)摘要通过实地调研,结合工程经验,采用比较分析的方法,就芯片生产废水中典型的含氨废水、含氟废水、研磨废水和酸碱废水的处理分别给出了较优的处理工艺流程,即浓氨吹脱—两段沉淀—三级酸碱中和处理工艺,其处理效果较好,将含氟废水与CMP研磨废水混合处理可节省投资。同时,介绍了设备选型中应注意的问题。关键词芯片生产废水氟氨设备选型自2000年国家“十五”规划的行业鼓励性政策含氨废水有两部分,一部分是浓氨氮废水,主要出台,中国芯片产业掀起一轮前所未有的投资热潮,含氨氮和双氧水,氨氮浓度达40
2、0～1200mg/L;另全球著名的芯片厂商,如德州仪器、英特尔、AMD一部分是稀氨废水,主要含氟化氨,氨氮浓度低于等,纷纷在中国建立合资或独资公司。然而关于芯100mg/L。片生产废水排放的国家和地方标准尚未出台。本文2.1.1浓氨废水吹脱吸收工艺(见图1)结合工程实例,通过调研分析得出最优工艺流程,并指出设备选型中应注意的问题。1废水分类与来源集成电路芯片制造生产工艺复杂,包括硅片清洗、化学气相沉积、刻蚀等工序反复交叉,生产中使图1浓氨废水处理系统流程用了大量的化学试剂如HF、H2SO4、NH3·H2O等,该工艺最大优点是去除效率高,运行成本低。从废水的主要污染物
3、分类和来源情况见表1。3A公司二期工程(浓氨废水水量10m/h,NH3-N表1芯片生产废水污染物分类与来源400～800mg/L)的运行情况来看,经一级吹脱,氨氮废水类别主要工艺来源主要污染物的去除率在70%左右,二级吹脱后达90%以上。其含氨废水清洗、刻蚀、去胶氨氮、双氧水主要缺点是一次性投资成本相对较高;由于控制系氟化物、磷酸、氨含氟废水清洗、腐蚀去胶统运行的参数(温度、流量、风速、pH等)较多,系统氮、pH等BG/CMP研磨废水CMP过程SiO2粉末调试的难度相对较大;当进水水质水量波动较频繁、硫酸、硝酸、少量酸碱废水清洗、光刻、去胶较大(加药量的突增或突减)
4、时,系统出水水质不稳有机溶剂有机物(酚醛树定。A公司的一期浓氨废水处理系统(处理量是二有机废水光刻、均胶脂等)期的一半),因受到水质、水量冲击负荷的影响(水量HF、HCl、硫酸废气洗涤塔废水35～8m/h,NH3-N600～1000mg/L),出水雾、NOx、氟、氨氮等NH3-N基本都在100mg/L以上。2废水处理工艺2.1.2稀氨废水化学氧化工艺(见图2)根据生产废水的排放情况及各股废水的主要污染指标,将生产废水处理分为:含氨废水处理系统、含氟废水处理系统、CMP研磨废水处理系统及酸碱废水处理系统。图2稀氨废水处理系统流程2.1含氨废水处理系统因该工艺在处理过程
5、中需要投加大量的化学药给水排水Vol.32No.7200659剂,稀氨废水化学氧化工艺的运行成本相对浓氨吹子浓度基本达到小于20mg/L的要求。当受到较脱工艺要高得多。其主要优点是一次性投资较低;大、较频繁的水质冲击负荷时,通过过量投加药剂即控制简单,通常采用检测各池内的氧化还原电位来可确保水质达标。该工艺易于改进,可改为二级反控制加药量;运行比较稳定。B公司(稀氨废水水量应→沉淀→一级混合反应→沉淀的两阶段沉淀工315m/h,NH3-N80～120mg/L)和C公司(稀氨艺。C公司采用了两阶段沉淀的改进工艺,其出水3废水水量10m/h,NH3-N80～180mg/
6、L)均采用氟离子浓度可控制在10mg/L以下。了此工艺,但是运行效果相差很大。B公司在一期2.3CMP研磨废水处理系统(见图4)中,采用了氧化还原电位计进行反应过程的控制,同时还采用了氨离子分析仪来检测出水;在一期运行经验的基础上,B公司的二期仍然采用稀氨氧化工艺,但减少了氧化还原电位计和氨离子分析仪表,通过对进水的控制与调节(减小氨浓度变化幅度),来图4CMP研磨废水处理系统流程实现系统的正常运行。而C公司一期同样采用此研磨废水处理与含氟废水处理很相近,若从节3工艺,在未达到设计水量时(仅为7m/h),运行效省投资的角度考虑,可以采用同一系统同时处理含果尚可,但是
7、随着废水量的增加,其运行效果并不理氟和CMP研磨两股废水,否则,将增加额外的投想(出水经常超标),现在二期已改用浓氨吹脱吸收资。上文提到的A公司和B公司均是如此。但A工艺。两公司运行效果相差大的原因,很可能是稀公司在运行过程中出现了一些问题:不易控制,运行氨废水中混入的浓氨废水的比例相差较大(B公司和出水不稳定,药剂投加量和产泥量都大大增加,运仅含10%不到,而C公司超过25%),C公司的稀氨行成本也大增,其原因可能是前端的调节池太小,不废水中的氨氮浓度波动相对较大。能很好地调节进水水质,尤其是pH。2.2含氟废水处理系统(见图3)2.4酸碱废水处理系统(见图5
