重金属废水处理原理及控制条件

去除率。

化学沉淀法可与絮凝、重力沉降、过滤或气浮等分离过程相结合。这些后续操作可增加硫化汞沉淀的去除效果,但不能提高溶解汞本身的沉淀效率。

当初始汞浓度较高时 ,硫化汞沉淀法可以达到99.9%以上的去除率。但即使经过滤或活性炭深度处理 ,出水中汞的最低含量也有10~20μg/L。在不增加硫化物用量的前提下,在中性 pH值范围内沉淀效果最佳 ,当 pH值 >9.0时,沉淀效率会急剧降低。除了不能把汞含量降至10g/L以下的缺点外,该法还有其他不足之处:

⑴在硫化物过量较多时会形成可溶性汞硫络合物,特别在S2-过量时,由于有生成HgS22-络离子的倾向,从而使HgS的溶解度增大,不利于汞的去除,因而必须控制沉淀剂S2-的浓度,不要过量太多;

⑵硫化物过量程度的监测较困难;

⑶处理后出水的残余硫会产生污染问题。近年来,各国为了使该法更加完善和提高,进行了广泛研究,使该法与其他方法联合使用,取得了很好的效果。例如:与还原法、电解法等并用,可以提高沉淀速度和除汞效率;加入适量FeSO4等可以消除加入硫化物过量时带来的H2S污染;与气浮法等联合使用,可以大大缩短处理时间和提高效率。

由于硫化物沉淀颗粒非常微细,大部分悬浮于废水中,尤其在低温生成的硫化汞极细,或成分散体,不易沉淀和过滤除去,据溶度积规则加入适量铁盐或锌盐的硫化物沉淀转化法和加入铁系或铝系混凝剂的絮凝沉淀法。

有的工厂用硫化氢钠、明矾二步处理汞含量为25mg/L的废水,处理后排出水汞的含量可降至0.006~0.05mg/L。

由于产生共沉淀,故加入明矾可提高沉淀效率硫化物沉淀法处理所引起的环境问题是富汞沉淀污泥的不断积累,这种污泥或者以环境可接受的方式处置,或者进一步用以回收汞。有机汞废水需要先用氯进行氧化分解,再用硫化物沉淀法进行脱汞处理。

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11.氢氟酸回收

氢氟酸在光伏、冶金、玻璃行业中被广泛用于蚀刻和清洗过程中,使用过的氢氟酸废液一般还存1—10%有效浓度,但是含有大量的悬浮固体和颗粒物,造成该废液无法回用,并且传统的沉淀分离工艺也无法实现氢氟酸废液中悬浮物与氢氟酸的有效分离。因为氢氟酸废液中悬浮颗粒物浓度很高,不适合采用传统过滤器,滤芯、袋滤器进行截留,也不适用于超滤分离,同时颗粒物的沉淀性极差,也不适合采用沉淀或气浮方式进行固液分离。因为氢氟酸要回收使用,不可添加药剂,所以无法采用传统沉淀池工艺进行固液分离。

12.研磨废水

化学机械研磨(CMP)制程已经广泛使用于半导体业晶圆的制造程序,对于晶圆表面全面性平坦化是有效的制程。CMP废水包含來自于研磨液、晶圆本身以及CMP 后续清洗程序所产生的各种无机及有机污染物质,大部份的无机物质系以氧化物存在,主要的非溶解性无机物來自研磨液的砥粒,包含SiO2、Al2O3及CeO2(氧化铈),还有一些在研磨时从晶圆本身掉下來的无机物质(例如:金属、金属氧化物及低介电材料等)。溶解性的无机物质包含溶解性硅酸盐与氧化剂。

晶体硅产生的废水主要包含切割液、 聚乙二醇、碱性清洗剂、硅粉和碳化硅。其特点是COD、SS 含量较高,BOD严重不足,可生化性非常差。

CMP废水中的有机物包含界面活性剂、金属错合剂以及其他物质。为了移除在晶圆表面的上述物质,需要使用大量超纯水于CMP后续清洗程序。研磨废水是通过机械研磨所产生的,其中废水中的主要污染因子为SS、浊度、研磨液等。

针对该类废水,目前国内运用较为广泛和技术较成熟的方法是采用混凝法处理,运用碱调节PH值、加入铝盐混凝剂处理,使其中的SS以沉淀形式与溶液主体分离而得以净化。

絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。运用碱调节PH值(8~9.5、偏碱性、使Cu+2、Fe+2、Fe+3以及其它离子完全形成氢氧物)、在水中投加混凝

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剂后,其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚,其尺寸和质量不断变大,沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度,而且与沉淀深度有关。

13.晶体硅废水

晶体硅是制造集成电路、光伏太阳能电池的关键基础材料,是国家发展信息产业和光伏新能源产业的重要基石。然而在生产过程中,硅片生产企业产生大量成分复杂的工业废水。例如,将单晶硅棒切成片,一般片厚约0.3毫米。硅片经过成形、抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。

由于生产所使用的化学品为清洗腐蚀、以及掺杂用的无机酸性、碱性, 包括: H2 SO4、NH3、H2O2、HCl、HF、H3 PO4、NaOH、IP4 等。所以在太阳能光伏电池的生产中生产产生的水污染物包括酸碱污水、含氟污水等。以下是污水产生的主要环节:

( 1 )表面腐蚀:在制造电池之前要先进行硅片的表面准备,包括硅片的化学清洗和硅片的表面腐蚀。通过化学清洗去除玷污在硅片上的各种杂质。通过表面腐蚀除去硅片表面的切割损伤,获得适合制结要求的硅表面。

( 2 )制绒: 单晶硅的制绒工艺是碱制绒, 利用氢氧化钠(混合)溶液对单晶硅片进行各向异性腐蚀来制备绒;多晶硅的制绒工艺是酸制绒,通过加入铬酸和氢氟

酸,利用铬酸的强氧化性

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将切割后硅片上的污物清除,导致硅片表面产生球形腐蚀坑,从而使硅片表面对光线的吸收增强,降低表面反射率,达到在硅片上形成减反机构的目的。 ( 3 )去磷硅玻璃( PSG)及去边缘P - N 结:一般是将硅片侵入稀释的HF中,以去除磷硅玻璃。与此同时,去除扩散过程中硅片周边表面形成的扩散层,以消除电池正负极短路。

生产污水的成分十分复杂, 包括含氟、酸碱、有机污水,同时存在大量的SS。所以处理工艺的原理应从脱氟、中和为突出点,配合去除有机物的处理工艺,从而达到较好的处理效果。

工艺的原理为: 在污水中加入可与氟生成沉淀的物质,如:钙离子与氟离子结合生成难溶于水氟化钙(氟化钙的溶度积为31 4 ×10-11 ) 。CaCl2 与氟离子的交换反应:

CaCl2 + 2F- = CaF2(沉淀) + 2Cl-

再加入絮凝剂,使其絮凝沉淀。如: 氟化钙溶于铝盐或铁盐时形成络合物。同时,加入OH - 或水解呈碱性物质,达到中和污水的目的,最后通入微生物处理系统,去除水中的有机物,从而使污水达标排放。(可参照含氟废水处理)

? 废水产生的部门不同,其特点各异:

1.多晶硅废水:是三氯硅烷还原生成多晶硅过程中产生的尾气经水淋洗产生的.主要反应 为: SiHCl3+H2Si+HCl (产品反应) SiHCl3+H2OSiO2+HCl (尾气淋洗) 废水中主要物质为:SiO2.HCl 硅醇及脱水成聚硅氧烷和硅酸,偏硅酸等.废呈强酸性, SiO2 的粒径极小,大部分聚成团漂浮的水面. 2.切.磨.抛废水来自三个工序:

(1)切片工序主要为:粘石腊,冷却水等, 废水中主要物质为: 石腊,硅粉. (2)磨片工序的磨液成分为:洗液和肥皂制成浮液. 废水中主要物质为:表面活性剂. 硅粉.

(3)抛光工序的抛光液的成分:环烷烃, 废水中主要物质为:硅粉和烃类有机物.三种废水 混合中灰色有乳状体.

3.有机硅废水是:由氯丙烷在铂酸作催化剂的条件下,与三氯硅烷加成反应生成氯丙基 三氯硅烷然后经粗精馏后产生的残液和氯丙烯瓶中的残液,用水冲洗产

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