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      揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):4883007閱讀:241來源:國知局
      專利名稱:揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明是一種廢水處理系統(tǒng),具體地說是一種揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      含有揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds)工業(yè)廢水為近來許多先進(jìn)工業(yè)所遭過的環(huán)保問題,例如電子業(yè)、半導(dǎo)體業(yè)、液晶顯示制造業(yè)等。舉例而言,電子業(yè)為臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)工業(yè),先進(jìn)的電子工業(yè),如半導(dǎo)體工業(yè)使用紫外光,深紫外光步進(jìn)曝光技術(shù),做為制程重要步驟需要用到上光阻、顯影、蝕刻、去光阻等化學(xué)藥劑,附帶的工業(yè)廢水主要成分也含有此類光阻劑及去光組劑、顯影劑、蝕刻化學(xué)物等成分,基于環(huán)??剂?,造成廢水處理的需要。廢液或廢水部分的化學(xué)成分是其中最大及最需環(huán)保關(guān)心的部分,廢液或廢水必須加以處理,符合環(huán)保排放水法規(guī)規(guī)定的TOC<10mg/L,COD<100mg/L,BOD<30mg/L,才能排放。上述這些制程廢水通常都裝桶外包合格的專業(yè)廢水環(huán)保公司處理,目前專業(yè)廢水處理廠處理這類電子業(yè)廢水,是以每噸計(jì)算處理費(fèi)用,每噸約需要新臺(tái)幣八千至一萬二千元的價(jià)格,所費(fèi)不貲,但又不得不處理。典型的廢液成分中的化學(xué)物質(zhì)舉例如下甲基異丁酮([(CH3)2CHCH2COCH3]),乙醇胺(Ethanolamine[(CH2CH2OH)NH2]),異丙醇胺(Isopropanolamine[C5H9NO]);鄰苯二酚(Pyrocatechol[C6H4(OH)2]),庚酚[2](Methyl amyl Ketone(2-Heptanone)[CH3(CH2)4COCH3]),單甲基醚丙二醇(Propylene Glycol Monomethyl EtherAcetate[C3H8O,C5H13O]),乳酸乙酯([C5H10O3]),熱塑性酚甲醛類樹脂(Novolak Resin,N-Methyl-2-Pyrrolidone[C5H9NO]),環(huán)戊酮(Cyclopentanon[C5H8O]),異丙醇(Isopropyl Alcohol[C3H8O]),丙酮(Acetone[C3H6O]),乙醇(Ethanol[C2H6O]),1,2,4-三甲基苯(1,2,4-Trimethyl Benzene[C9H12]),有機(jī)聚合物(Organic polymer),水(water)等。
      本發(fā)明有感于工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢水問題亟待未得一經(jīng)濟(jì)有效的低成本解決方案,特別分析半導(dǎo)體業(yè)的廢水成分及含水率,費(fèi)心思考研究而建構(gòu)出揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)。以往常用的廢水處理系統(tǒng),均為將廢水集中后,送往廢水處理廠或是送交甲級(jí)環(huán)保廢水處理機(jī)構(gòu),再施以例如高溫焚化處理,以高溫徹底分解揮發(fā)性有機(jī)物。然而此一方式甚為耗費(fèi)能源,例如加熱必須加熱至730或800度攝氏以上,才能有效分解,所耗熱能需由瓦斯或由柴油加熱,將空氣及廢水自室溫或常溫升溫,花去許多燃料費(fèi)用。在此,發(fā)明人特別研究分析此等廢水中,主要成分,分析得到是水及各有機(jī)化合物,而水分含量又相當(dāng)?shù)馗?,因各廠制程不同,含水率均超過90%,通常含水率約95%至97%,如果能夠設(shè)計(jì)將水先分離,再處理所余的揮發(fā)性有機(jī)物濃縮液,那么處理容量及處理費(fèi)用可大幅的降低。舉某半導(dǎo)體廠廢水分析例而言,TOC約為8000-16000mg/L,水分的比例則為含水率大于97%。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提供一種揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),本發(fā)明主要是利用蒸餾及逆滲透過濾,光觸媒分解等原理及技術(shù),有效及成功地分離或分解水與其他化學(xué)物質(zhì),分離出來的水,占九成以上重量比率,可符合環(huán)保排放,濃縮而得的為原重量10%以下的含較濃化學(xué)物質(zhì)廢水,再依現(xiàn)有電子業(yè)廢水處理方式,如焚化處理,如此半導(dǎo)體業(yè)化學(xué)物質(zhì)廢水處理總重量減少,可節(jié)省委外處理費(fèi)用約90%以上,既環(huán)保又具可行性又節(jié)省處理費(fèi)用具可行性,實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性。
      本發(fā)明提供的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其組成包括,一進(jìn)水儲(chǔ)槽;一廢水進(jìn)水泵;一蒸發(fā)器;一濃縮廢液儲(chǔ)槽;一冷凝器;一廢液儲(chǔ)槽;
      一加壓泵;一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器;由利用蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)廢水中低沸點(diǎn)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,同時(shí)予以收集留下在蒸發(fā)器內(nèi)下層的濃縮高沸點(diǎn)有機(jī)化合物,并使用冷凝器冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點(diǎn)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,收集于廢液儲(chǔ)槽,再將其經(jīng)由加壓泵輸送進(jìn)入低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,將低沸點(diǎn)有機(jī)化合物分解或與水分離,處理過的水則予以排放。
      其中一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,是使用逆滲透過濾器。
      其中一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,是使用光觸媒分解器。
      其中一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,是使用灌入臭氧作為氧化破壞低沸點(diǎn)揮發(fā)性物質(zhì)。
      其中一廢液儲(chǔ)槽可配置一酸堿值pH控制器,調(diào)整廢液儲(chǔ)槽內(nèi)酸堿值。
      其中一廢水進(jìn)水泵是采用隔模式。
      其中一加壓泵是采用隔模式。
      其中一加壓泵與以移除而采用高度差重力供水。


      為更明了本發(fā)明的運(yùn)作設(shè)計(jì),特舉較佳的實(shí)施例并結(jié)合

      如下,以說明其可行性及實(shí)用優(yōu)越性圖1為揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)實(shí)施例示意圖;圖2為揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)第二實(shí)施例示意圖。
      具體實(shí)施例方式
      如圖1所示的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)實(shí)施例示意圖,工廠產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)廢水引入一進(jìn)水儲(chǔ)槽10,用以做為廢水進(jìn)入的暫存容器,再通過一廢水進(jìn)水泵20,將廢水自進(jìn)水儲(chǔ)槽加壓輸進(jìn)一蒸發(fā)器30,蒸發(fā)器30附有一加熱器31加熱廢水,溫度設(shè)定于水的沸點(diǎn)略高處,將其中的水及低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā),蒸發(fā)器30中剩余的高沸點(diǎn)揮發(fā)有機(jī)物質(zhì),將其導(dǎo)入一濃縮廢液儲(chǔ)槽40,濃縮廢液儲(chǔ)槽40用以儲(chǔ)放蒸發(fā)器30中沸點(diǎn)較水高的廢液,待儲(chǔ)滿后,由排放閥41的控制,再與以裝桶或裝車載運(yùn)至專業(yè)廢液處理廠。以半導(dǎo)體業(yè)而言此一濃縮廢液儲(chǔ)槽40的濃縮倍數(shù)估計(jì)約在10-20倍,稍后將另作經(jīng)濟(jì)效益分析。而被蒸發(fā)器30蒸發(fā)的水及低沸點(diǎn)物質(zhì)則使通過一冷凝器50,冷凝器50具有一冷卻用熱交換器51,經(jīng)過冷凝器50后,水及低沸點(diǎn)物質(zhì)被冷凝成液態(tài),再進(jìn)入一廢液儲(chǔ)槽60,廢液儲(chǔ)槽60作為水及低沸點(diǎn)物質(zhì)混合物的暫存容器用,于本實(shí)施例中,采用逆滲透過濾器80作為一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,分離廢水中低沸點(diǎn)的有機(jī)化合物,在廢液儲(chǔ)槽60之后設(shè)有一加壓泵70,加壓液體進(jìn)入逆滲透過濾器80,提供逆滲透過濾器80所需操作壓力,由于某些逆滲透膜在酸性條件下過濾有機(jī)物質(zhì)能得到較佳的操作效率,因此可在廢液儲(chǔ)槽60處設(shè)置一酸堿度pH值控制器62,用以噴加酸堿液如稀鹽酸等增進(jìn)處理效率。如此,由利用蒸發(fā)器30加熱蒸發(fā)廢水中低沸點(diǎn)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,同時(shí)予以收集留下在蒸發(fā)器30內(nèi)下層的濃縮高沸點(diǎn)有機(jī)化合物,并使用冷凝器50冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點(diǎn)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,收集于廢液儲(chǔ)槽60,再將其經(jīng)由加壓泵61輸送進(jìn)入逆滲透過濾器80,將低沸點(diǎn)有機(jī)化合物分解或與水分離,處理過的水則予以排放,逆滲透回流水則導(dǎo)回廢液儲(chǔ)槽60。如此,高沸點(diǎn)有機(jī)物被濃縮存在濃縮廢液儲(chǔ)槽40,再送給專業(yè)處理廠處理減少處理容積及費(fèi)用,而低沸點(diǎn)物質(zhì)則與水分離被隔離在逆滲透過濾器80的逆滲透過濾膜上,定期送往專業(yè)處理廠處理,由于低沸點(diǎn)物質(zhì)在實(shí)務(wù)上水分比例在99%以上,即低沸點(diǎn)揮發(fā)性溶質(zhì)多為ppm等級(jí),因此逆滲透膜依情形數(shù)月至半年或一年更換一次即可,逆滲透膜屬于耗材,在本發(fā)明設(shè)計(jì)中不逆洗不回收。
      如圖2所示揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)第二實(shí)施例示意圖,其流程與圖1所示的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng)實(shí)施例示意圖,僅最后的一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器不同,即圖1所采用的低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器為逆滲透過濾器80分離低沸點(diǎn)揮發(fā)有機(jī)物質(zhì)的處理,而圖2則采用光觸媒分解器85作為一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器直接分解低沸點(diǎn)揮發(fā)有機(jī)物質(zhì),采用光觸媒的好處在于,當(dāng)?shù)头悬c(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物濃度在數(shù)百ppm以下時(shí),直接用光觸媒法采用紫外光作為光源,即可有效分解,因此當(dāng)?shù)头悬c(diǎn)有機(jī)物溶質(zhì)流過光觸媒分解器85后,由于低沸點(diǎn)物質(zhì)在實(shí)務(wù)上水分比例在99%以上,即低沸點(diǎn)揮發(fā)性溶質(zhì)多為ppm等級(jí),因此可易以光觸媒分解,低沸點(diǎn)揮發(fā)性溶質(zhì)被分解而只剩下合于排放標(biāo)準(zhǔn)的水被釋出,此水即可無害排放的。光觸媒分解器的作用以其化學(xué)作用方程式解說,并以丙酮C3H6O為例
      如圖2所示的光觸媒分解器85亦可以臭氧氧化機(jī)代替,即是以臭氧打入通過的廢水溶液中,由于臭氧可氧化破壞低濃度的低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物,因此經(jīng)臭氧氧化機(jī)處理后,灌入臭氧作為氧化破壞低沸點(diǎn)揮發(fā)性物質(zhì),可以得到合乎排放標(biāo)準(zhǔn)的排放水。同樣的以丙酮為例說明臭氧分解揮發(fā)性有機(jī)物的作用,。
      經(jīng)濟(jì)效益分析為能明了本發(fā)明的實(shí)用性及其優(yōu)越性,特就本發(fā)明實(shí)施例圖1的較佳實(shí)施例分析其經(jīng)濟(jì)效益如下。本較佳實(shí)施例應(yīng)用于某半導(dǎo)體廠,半導(dǎo)體廠的有機(jī)廢水量約為每天10公噸(Ton),廢水TOC=8000-16000mg/L,經(jīng)過本發(fā)明處理后并以抽樣實(shí)驗(yàn)分析,水及沸點(diǎn)低于100度攝氏的低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物重量占95%,其TOC<10mg/L,COD<100mg/L,BOD<30mg/L,另沸點(diǎn)高于100度攝氏的揮發(fā)性有機(jī)物濃縮液體,重量占5%,其TOC>250,000mg/L,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的濃縮比約15-20倍。本發(fā)明實(shí)施例為處理量300liter/hr,系統(tǒng)設(shè)置成本為新臺(tái)幣8,000,000,操作費(fèi)用如表一表一本發(fā)明一較佳實(shí)施例的操作費(fèi)用一覽表項(xiàng)目 規(guī)格容量操作費(fèi)用NT$/Ton廢水電力 10KW 100蒸發(fā)器的加熱蒸氣 15Psig,0.5t/hr1,120冷卻器的冷卻水50ton/hr 50化學(xué)藥品 適量酸堿 30逆滲透膜 70維修費(fèi)3%設(shè)備設(shè)置費(fèi)用100總計(jì) 1,470
      以市場(chǎng)廢水處理費(fèi)用行每噸NT$8,000為參考,本發(fā)明的每噸廢水處理費(fèi)用為(1,470×100%)+8,000×5%=1,870(NT$/Ton)每噸較常用的廢水處理費(fèi)用節(jié)省為8,000-1,870=6,130(NT$/Ton)設(shè)備投資的回收期間計(jì)算為8,000,000(NT$)/6130(NT$/Ton)/0.300(ton/hr)/24(hr/day)=181.25day=約六個(gè)月。
      在設(shè)備費(fèi)用回收后,每半年又可節(jié)省新臺(tái)幣八百萬元的廢水處理費(fèi)用。
      由以上分析可以得知本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)界的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性,較常用的廢水全數(shù)直接委外處理為佳,且于學(xué)理上即實(shí)務(wù)上應(yīng)用證明具有可行性。
      權(quán)利要求
      1.一種揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其組成包括一進(jìn)水儲(chǔ)槽;一廢水進(jìn)水泵;一蒸發(fā)器;一濃縮廢液儲(chǔ)槽;一冷凝器;一廢液儲(chǔ)槽;一加壓泵;一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器;由利用蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)廢水中低沸點(diǎn)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,同時(shí)予以收集留下在蒸發(fā)器內(nèi)下層的濃縮高沸點(diǎn)有機(jī)化合物,并使用冷凝器冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點(diǎn)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,收集于廢液儲(chǔ)槽,再將其經(jīng)由加壓泵輸送進(jìn)入低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,將低沸點(diǎn)有機(jī)化合物分解或與水分離,處理過的水則予以排放。
      2.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其特征在于,其中一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,是使用逆滲透過濾器。
      3.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其特征在于,其中一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,是使用光觸媒分解器。
      4.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其特征在于,其中一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,是使用灌入臭氧作為氧化破壞低沸點(diǎn)揮發(fā)性物質(zhì)。
      5.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其特征在于,其中一廢液儲(chǔ)槽可配置一酸堿值pH控制器,調(diào)整廢液儲(chǔ)槽內(nèi)酸堿值。
      6.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其特征在于,其中一廢水進(jìn)水泵是采用隔模式。
      7.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其特征在于,其中一加壓泵是采用隔模式。
      8.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮處理系統(tǒng),其特征在于,其中一加壓泵與以移除而采用高度差重力供水。
      全文摘要
      本發(fā)明為一種揮發(fā)性有機(jī)廢水濃縮宿處理系統(tǒng),為工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢水問題解得一經(jīng)濟(jì)有效的低成本解決方案,其組成包括一進(jìn)水儲(chǔ)槽,一廢水進(jìn)水泵,一蒸發(fā)器,一濃縮廢液儲(chǔ)槽,一冷凝器,一廢液儲(chǔ)槽,一加壓泵,一低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器;由蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)廢水中低沸點(diǎn)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,同時(shí)予以收集留下在蒸發(fā)器內(nèi)下層的濃縮高沸點(diǎn)有機(jī)化合物,并使用冷凝器冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點(diǎn)有機(jī)化學(xué)物質(zhì)及水,收集于廢液儲(chǔ)槽,再將其經(jīng)由加壓泵輸送進(jìn)入低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物處理器,將低沸點(diǎn)有機(jī)化合物分解或與水分離,處理過的水則予以排放。
      文檔編號(hào)C02F1/04GK1699193SQ20041004534
      公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
      發(fā)明者劉世尹 申請(qǐng)人:華懋科技股份有限公司
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