关于废水处理站- 升级达标（物化处理法）

概况：

某废水站目前使用的是二级废水站，现因废水排放无法满足环评要求，需要进行提标改造。

该工程改造主旨是在整体设计在满足工艺设备要求的基础上，应充分考虑投资成本及长期运行费用。应按要求完成本项目的详细布置及各项设计方案，并按要求详细对工期质量保证和服务做出具体承诺等。

本项目污水污染物主要来自电池片制备过程中产生的废水，水中含有氟化物、COD、氨氮、总磷、总氮、SS, 如果直接排放或处理不达标，将会对当地环境造成污染。

生产工艺废水分析：

1-1硅片腐蚀（制绒废水）

制绒工艺废水主要产生碱性废水和酸性废水，碱性废水PH≥12，流量为：800m³/d。主要成份为：KOH；废水总碱度的高低是由KOH浓度所决定的；将酸中和到含KOH碱性废水中，可得到盐和水；一般工艺处理方法是直接中和法。

反应式：KOH+HCl→KCl+H2O    KOH+HNO3→KNO3+H2O

2KOH+H2SO4→K2SO4+H2O  KOH+HF→KF+H2O

或者：2KOH+CO2→K2CO3+H2O

从反应式可知：碱性废水的中和反应，可使用多种无机酸进行中和反应，较理想的反应应该选择HCl。原因在于负反应小。反应后水体PH中性时Cl¯离子容易挥发，从而减少后续处理的难度。

而实际生产中，酸洗工序使用HCl+HF的混合酸洗液，将酸性废水和碱性废水中和反应后，水体中留存着高浓度的F¯离子，所以，在酸碱中和后，仍然需要在后续处理中，脱除废水中的F¯离子。

1-2：酸性废水分析：酸性废水主要从酸洗工序和纯水冲洗工序中产生，酸性废水流量为55m³/d，PH值约：3.67、F¯离子浓度：2800mg/L，另外多晶硅制绒废水F¯离子浓度：1450mg/L，水量240m³/d；酸性废水的主要污染物为：F¯离子。问题的严重性在于F¯离子的存在，而且浓度非常之高，这股酸废水的治理，除PH值调节外，还需要脱除F¯离子，因此，较碱性废水处理更加复杂。

2：磷片扩散工艺废水

磷扩散在扩散炉中完成，是在硅片表面掺入杂质原子。形成硅片中的p-n结过程，化学原料三氯氧磷POCl3液体由氧气和氮气带入炉中，在硅片表面形成薄层，成为N结。硅片本体为P结，该工艺的反应式如下：

4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2

2P2O5+5Si→5SiO2+4P

从反应式可知此工序中，主要排放POCl3、P2O5、Cl2等污染性气体，原有的废气喷淋吸收塔工艺产生酸性液废水；由于湿法吸收塔工艺，在喷淋吸收过程，POCl3和水反应，分解出HCl，HPO3等吸收塔饱和液呈酸性，废水量为2000kg/d，这些强酸性废水中存在着P和磷酸根，在碱中和后，仍需将废水中的磷脱除。

3:刻蚀工艺废水

经过磷扩散工序后，并完成对硅片的背面刻蚀和边缘刻蚀，将p-n结周围的材料选择性去除，以防止短路。工艺过程中主要使用HNO3、HF的混合酸，产生含氮、氟的浓酸废水，化学反应式如下：

刻蚀反应：SiO2+4HF→SiF4+2H2O        中和吸收塔反应：KOH+HNO3→KNO3+H2O

SiF4+2HF→H2SiF6                             NaOH+HNO2→NaNO2+H2O

SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O                      NaOH+HF→NaF+H2O

Si+4HNO3→SiO2+4NO2↑+2H2O

2NO2+H2O→HNO3+HNO2

Si+4HNO2→SiO2+4NO↑+2H2O

HNO3+2NO+H2O→3HNO2

从反应式中可知，刻蚀工艺过程使用硝酸+氢氟酸，会产生NOx、HF等污染气体，使工序产生大量的含硝态氮和氟离子的酸性废水废气。原有的酸性废气吸收塔，将废气收集后以喷淋方式处理，吸收饱和液形成强酸性高浓度含氮、含氟废水。由刻蚀工艺产生的废水PH≤1，F¯浓度≥1000mg/L，COD>100mg/L，TN≥350mg/L,废水流量≈800㎥/d。

污染物成份复杂，废水流量大，酸度高，尤其是氟离子，总氮浓度高，使处理工艺路线加长，处理难度大。

4:退火、背钝化PECVD镀膜工序废水

在硅晶片镀膜工艺中，爱康公司采用的等离子体化学气相沉积工艺（PECVD），使硅片表面沉积氮化硅，以减少硅片短路的可能，同时增强硅片表面电压的承受压力。该工序使用的化学品主要是：NH3、CH4、SiH4、N2等，这个高温化学反应（300°C-450°C），使硅片表面覆盖深蓝色的Si3N4。

退火、钝化镀膜工艺复杂，使用化学品多，所产生的污染物气体气量较大，从而使用吸收液消耗量大，污染物浓度高。废水源于高温焙烧塔产生的废气处理系统吸收液，爱康公司厂里8台Si3H4废气燃烧塔系统，燃烧废气吸收塔的吸收液排放量达到21m³/d；饱和吸收液废水NH3-N：11379mg/L；TN：14582mg/L；PH=9.8。

废水的污染程度非常严重，NH3-N，TN的治理难度非常大。

5: 酸雾吸收塔和酸洗废水

该废水处理站共设有7个酸雾吸收塔，都排放高浓度含氨氮废水，其成份主要有：F¯、NO3¯、HCl、PH<1。废水排放量≈60㎥/d，由于有NO3¯，NO2¯的存在，废水中的硝态氮浓度较高，TN含量:1325mg/L。属于高浓度含氮废水；使废水处理难度加大。

（2）原有废水处理站工艺分析

原有的废水处理站分二级（二阶）处理废水，其主要功能使PH值控制和氟离子脱除，而没有氨氮，TN脱除工艺，废水站排出口水中氟离子浓度，COD等能达标排放，而，氨氮TN却未能达标；该系统的深度处理也是不完善的，在氟离子排放浓度上如何做到稳定控制，脱磷达标控制方面，仍需加以优化改造。

（3）酸碱废水分流与整合

前面描述的各工序废水可以分为酸性废水和碱性废水两类；从分析中可知，酸废水中的污染物主要是:F¯、NO3¯、NO2¯、NOx、P、TN等，而且污染物浓度高；而碱废水中，一般污染物较少，只做PH控制和COD，SS等脱除即可，所以，必须将酸废水和碱废水分而治之。

从提供的相关工艺可知，制绒工序中6台常温碱液槽，6台高温碱液槽的碱性冲洗水，是可以统一收集的；也是可以统一处理的；（同类型生产厂碱废水收集已有案例）碱废水的日排放量800-900m³/d。

酸废水共有：制绒工序后段冲洗酸废水；磷扩散工序酸废水；刻蚀工序酸反应酸废水；化学气相沉积工序废气吸收液酸废水；以及工厂内7台酸雾洗涤塔排放的酸性废水。另外，8台SiH4废气燃烧塔尾气吸收液高浓度氨氮废水。以上共5股酸性废水，每天排放量约为800m³/d，所含污染物较多，需要多段工艺处理才能使废水达标排放。

来源于PECVD工序的8台硅烧废气燃烧尾气吸收液，也是一种高污染，高浓度的氨氮废水，废水排放量约为;20-25m³/d。废水氨氮：11300mg/L，总氮：15000mg/L。PH≈8-9。

不同性质的废水，分别收集处理是污水处理的基本工艺方法，因此，需将酸性废水，碱性废水，高浓度氨氮废水，分流治理是爱康公司现有工业废水治理的基本工艺流程，也是瀚邦公司污水治理方案的工艺路线安排。