摘要： 磁翻柱液位計制造過程中產(chǎn)生的晶背研磨廢水具有有機物濃度低， 懸浮物含量高的特點， 針對某磁翻柱液位計廠的晶背研磨廢水和反洗廢水， 設(shè)計采用 UF-RO 工藝處理。 工程應(yīng)用表明： 在晶背研磨廢水 TOC 質(zhì)量濃度為 0．5 ~ 5.0 mg ／L， 濁度為 80 ~ 100 NTU， SiO2 質(zhì)量濃度為 2 ~ 4 mg ／ L， 反 洗 廢 水 TOC 質(zhì) 量 濃 度 為 1．5 ~ 3.0 mg ／ L， 濁 度 為 4 ~ 8NTU 時， 處理出水 TOC 質(zhì)量濃度低于 1 mg ／ L， 濁度低于 0．1 mg ／ L， SiO2 質(zhì)量濃度低于 1 mg ／ L， 完全可以回用至超純水預(yù)處理系統(tǒng)。

 

    磁翻柱液位計的制造工藝復(fù)雜， 需要消耗大量的水，且隨著xianjin制程的推進(jìn)， 單位耗水量也在不斷上升。 磁翻柱液位計的水種類很多， 大部分成分復(fù)雜， 需分類收集后進(jìn)行相應(yīng)處理。 晶背研磨廢水（BG）主要來源于芯片制造過程中晶背研磨制程的清洗廢水，主要污染物為懸浮顆粒［1］。 反洗廢水（BWW）主要為超純水制取工藝中多介質(zhì)過濾塔和活性炭塔反洗產(chǎn)生。

 

    膜處理工藝常用于自來水和廢水的深度處理［2－3］，UF-RO 處理工藝已廣泛應(yīng)用于鋼鐵廢水、 化工廢水、 印染廢水和冷卻水的處理和回用， 取得了良好的效果［4－6］。 針對晶背研磨廢水和反洗廢水的特點，采用膜工藝進(jìn)行處理及回用， 具有處理效果穩(wěn)定、維護(hù)方便等明顯優(yōu)勢。 通過工程應(yīng)用， 旨在探尋和推廣磁翻柱液位計制造行業(yè)廢水回用的新途徑。

 

    1 工程設(shè)計

    1．1 設(shè)計水量、 水質(zhì)

    國內(nèi)某磁翻柱液位計廠， 晶背研磨廢水產(chǎn)生量為 150 ～160 m3 ／ d， 反洗廢水產(chǎn)生量 為 500 ～ 700 m3 ／ d， 主要污染物為懸浮物， UF-RO 處理系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)水和出水主要水質(zhì)指標(biāo)見表 1。

 

 

    1．2 工藝流程

    該 UF-RO 處理系統(tǒng)的工藝流程見圖 1。

 

 

    晶背研磨廢水在排放機臺附近設(shè)置簡易平流式沉淀池， 經(jīng)初沉后進(jìn)入調(diào)節(jié)槽， 經(jīng)過保安過濾器過濾后， 再進(jìn)超濾膜組， 產(chǎn)水流入產(chǎn)水槽； 反洗廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)槽， 經(jīng)過保安過濾器過濾后， 再進(jìn)超濾膜組， 產(chǎn)水流入產(chǎn)水槽。 兩種超濾產(chǎn)水混合后， 經(jīng)保安過濾器， 進(jìn)入反滲透膜組， 產(chǎn)水回用至超純水預(yù)處理系統(tǒng)， 濃水排放至廢水系統(tǒng)。 

 

    2 主要設(shè)備和控制程序

    2．1 主要設(shè)備

    BG 調(diào)節(jié)槽選用碳鋼（CS）并內(nèi)襯玻璃鋼（FRP）防腐， 設(shè)攪拌器。 BG 產(chǎn)水槽和 BWW 產(chǎn)水槽選用FRP 材質(zhì)。

    具體的規(guī)格參數(shù)和附屬設(shè)備見表 2。

    超濾膜組件和反滲透膜組件前均設(shè)置保安過濾器， 濾芯和膜組件規(guī)格參數(shù)見表 3。

 

 

 

    2．2 主要控制儀表

    數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控采用 SCADA 系統(tǒng)， PLC等硬件設(shè)備以總線方式連接到服務(wù)器上， 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運算。 操作人員可以在 SCADA 系統(tǒng)上對現(xiàn)場的開關(guān)、 閥門進(jìn)行操作， 實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守。各控制點實時記錄運行數(shù)據(jù)， 生成系統(tǒng)各設(shè)備和在線儀表的運行曲線， 便于分析系統(tǒng)運行狀況。主要控制儀表見表 4。 

 

    3 膜的清洗

    3．1 超濾膜反洗

    膜處理工藝應(yīng)用中， 通量下降過快是影響系統(tǒng)正常運行的主要因素。 而人工清洗需要耗費大量人力， 為此通過程序設(shè)定實現(xiàn)自動反洗。BG 和 BWW 超濾膜采用先氣洗后水洗的清洗模式， 程序設(shè)定見表 5。

 

 

 

    3．2 反滲透膜清洗

    反滲透膜運行一定時間后， 污染物會在膜表面沉積， 需要定期進(jìn)行化學(xué)清洗以完全恢復(fù)膜性能。 本系統(tǒng)設(shè)計清洗周期為 3 個月， 清洗包括循環(huán)、 浸泡、 沖洗 3 個過程， 將清洗劑引入反滲透膜 組 ， 按 每 支 膜 11．4 L ／ min 的 流 量 循 環(huán) 5 ～ 15min， 再將單支膜流量調(diào)至 22．8 L ／ min 循環(huán) 5 ～ 15min， 然后再將單支膜流量調(diào)至 35 L ／ min 循環(huán) 30 ～60 min， 隨后進(jìn)入浸泡階段， 1 ～ 2 h 后進(jìn)行沖洗，直至濃水電導(dǎo)率與進(jìn)水電導(dǎo)率相同。 反滲透膜采用先酸洗后堿洗的步驟進(jìn)行， 酸洗和堿洗均經(jīng)過上述過程， 酸洗劑可選用檸檬酸或 HCl， 堿洗劑選用 NaOH。 清洗劑選擇見表 6。

 

 

    4 運行結(jié)果與討論

    經(jīng)過 1 年的連續(xù)運行， 晶背研磨廢水進(jìn)水 TOC質(zhì)量濃度為 0．5 ~ 5.0 mg ／ L， 濁度為 80 ~ 100 NTU，SiO2 質(zhì) 量 濃 度 為 2 ~ 4 mg ／ L， 反 洗 廢 水 進(jìn) 水 TOC質(zhì) 量 濃 度 為 1．5 ~ 3.0 mg ／ L， 濁 度 為 4 ~ 8 NTU，UF-RO 處理出水 TOC 質(zhì)量濃度低于 1 mg ／ L， 濁度低于 0．1 mg ／ L， SiO2 質(zhì) 量 濃 度 低 于 1 mg ／ L， 完 全可以回用至超純水預(yù)處理系統(tǒng)。 UF-RO 處理系統(tǒng)出水電導(dǎo)率和 TOC 濃度見圖 2 ～ 圖 3。 

 

 

 

 

 

    5 效益分析

    本工程總投資約為 420 萬元， 年能耗費為 69 890元， 年耗材更換費用為 12 000 元， 運行成本約為 3 元 ／ m3， 低于自來水價格。 工程實施后， 年回收并回用水量 154 260 m3， 節(jié)約了相應(yīng)量的自來水。 

 

    6 結(jié)語

    采用 UF-RO 工藝處理磁翻柱液位計晶背研磨廢水和反洗廢水， 出水 TOC 質(zhì)量濃度低于 1 mg ／ L， 濁度低于 0．1 mg ／ L， SiO2 質(zhì) 量 濃 度 低 于 1 mg ／ L， 完 全達(dá)到設(shè)計要求并回用于超純水預(yù)處理系統(tǒng)。 本工程實施后， 年回收并回用水量達(dá)到 154 260 m3， 有效降低了自來水消耗量。 同時， 該系統(tǒng)運行維護(hù)簡單， 處理成本低， 取得了良好的節(jié)水效果和經(jīng)濟(jì)效益。