專利名稱：一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷裝置及方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在砷化鎵晶片生產(chǎn)加工過程中涉及到的晶體合成、生長、切割、研磨、拋光、清洗等工序均會產(chǎn)生大量含砷廢水，砷濃度最高可達100mg/L，主要以三價砷形態(tài)存在，廢水呈乳白色，含有大量懸浮顆粒，粒徑大多分布在50 200nm之間，具有極好的懸浮性和分散性，不易被凝集和沉淀。目前，處理含砷廢水的方法主要有化學(xué)沉淀法、物化法和生物法?；瘜W(xué)沉淀法是通 過加入化學(xué)藥品，生成不溶性沉淀的途徑去除廢水中的砷。物化法主要利用離子交換、吸附、膜過濾等原理將砷去除，此類方法在污染物濃度低、水量大的廢水或飲用水除砷中應(yīng)用較多，直接應(yīng)用于砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水除砷一般需復(fù)雜的預(yù)處理，難度較大。生物法主要通過生物體對砷進行吸收和富集而去除，同時可通過生物氧化和甲基化等生化過程降低砷的存在形態(tài)和生物毒性。但是，由于砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水中存在的高濃度的三價砷及其它污染物對生物具有很大的毒性，直接應(yīng)用此類方法可行性也不大。由此可見，化學(xué)沉淀法相對而言是砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水除砷比較合適的方法，也是目前處理廢水的主流工藝，其中以鐵鹽絮凝沉降法應(yīng)用最為廣泛。然后，從除砷過程和效果來看，化學(xué)沉淀法處理此類廢水時遇到的最大問題是廢水懸浮物濃度高、分散性好，從而導(dǎo)致絮凝沉降效果穩(wěn)定性不佳，砷的去除效率也會受到較大的干擾。而且，根據(jù)我國《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，處理后廢水砷濃度滿足日夜嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)的同時還需要實行更嚴(yán)格的總量控制要求，這對砷的去除效率提出了更大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述化學(xué)沉淀法處理砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水時絮凝沉降效果不穩(wěn)定、除砷效率受限的問題，提出了一種高效穩(wěn)定的砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷裝置及方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷裝置，該裝置包括一級除砷罐、二級除砷罐、中間池、砂濾池和清水池五個單元。其中，一級除砷罐配備一級除砷罐攪拌機和一級提升泵，反應(yīng)后的廢水經(jīng)一級提升泵輸送至二級除砷罐；二級除砷罐配備二級除砷罐攪拌機和二級提升泵，反應(yīng)后的廢水經(jīng)二級提升泵輸送至中間池；中間池配備三級提升泵，廢水經(jīng)三級提升泵連續(xù)輸送至砂濾池；砂濾池濾料為石英砂，過濾出水自流至清水池；清水池配備反沖泵，定期對砂濾池進行反沖洗。本發(fā)明的一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷方法，其步驟為I)通過自流或泵提，將原水輸送至一級除砷罐，進行序批式絮凝沉淀除砷，基本過程包括進水、pH調(diào)節(jié)、絮凝、沉淀和出水；2)經(jīng)過步驟I)處理后的上清液進入二級除砷罐，首先進行氧化反應(yīng)，將三價砷氧化成五價砷，然后再進行序批式絮凝沉淀除砷，基本過程包括進水、氧化、PH調(diào)節(jié)、絮凝、沉淀和出水；3)經(jīng)過步驟2)處理的上清液首先匯入中間池，然后通過三級提升泵輸送至砂濾池進行重力過濾，過濾后最終出水進入清水池，最后外排；4)砂濾池需利用反沖泵定期進行反沖洗，反沖洗水取自清水池。上述一級除砷罐和二級除砷罐中產(chǎn)生的沉淀物經(jīng)濃縮脫水后作為危險廢物由專門的危廢處置中心處置。
上述一級除砷罐中所用的絮凝劑為氯化鐵，pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈣和氫氧化鈉，助凝劑為水解度為25的陰離子聚丙酰胺；反應(yīng)液中鐵離子濃度為800 1200mg/L，氫氧化鈣濃度為400 500mg/L，聚丙酰胺濃度為3 5mg/L，用氫氧化鈉將絮凝沉淀pH調(diào)至6. 5 7. O。上述二級除砷罐中所用的氧化劑為次氯酸鈉，絮凝劑為氯化鐵，pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉，助凝劑為水解度為25的陰離子聚丙酰胺；反應(yīng)液中有效氯濃度為100 200mg/L，鐵離子濃度為20 30mg/L，陰離子聚丙酰胺濃度為2 3mg/L，用氫氧化鈉將絮凝沉淀pH調(diào)至 6. 5 7. O。上述砂濾采用重力過濾，以去除二級除砷罐出水中剩余懸浮態(tài)砷。有益效果本發(fā)明砷去除率高，出水砷濃度可控制在O. 02mg/L以下，易于操作，運行穩(wěn)定，適用于處理砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水及相關(guān)行業(yè)的含砷廢水。


圖I是本發(fā)明的除砷裝置示意圖；其中，I-原水進水口，2- —級除砷罐，3- 一級除砷罐攪拌機，4- 一級提升泵，5- 二級除砷罐，6- 二級除砷罐攪拌機，7- 二級提升泵，8-中間池，9-三級提升泵，10-砂濾池，11-清水池，12-反沖泵，13- 一級除砷罐排泥口，14- 二級除砷罐排泥口，15-反沖水出口，16-清水出水口。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，但實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。實施例本發(fā)明的一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷裝置，該裝置包括一級除砷罐2、一級除砷罐攪拌機3、二級除砷罐5、二級除砷罐攪拌機6、二級提升泵7、中間池8、三級提升泵9、砂濾池10、清水池11和反沖泵12。其中，一級除砷罐2出水口經(jīng)一級提升泵4與二級除砷罐5進水口連通；二級除砷罐5出水口經(jīng)二級提升泵7與中間池8進水口連通；中間池8出水口經(jīng)三級提升泵9與砂濾池10進水口連通；砂濾池10與清水池11通過管道連通；清水池11經(jīng)反沖泵12與砂濾池10反沖水進口連通。
本發(fā)明的一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷方法，其步驟為I)通過自流將原水從原水進水口 I輸送至一級除砷罐2，進行序批式絮凝沉淀除砷，基本過程包括進水、pH調(diào)節(jié)、絮凝、沉淀和出水。2)經(jīng)過步驟I)處理后的上清液進入二級除砷罐5，首先進行氧化反應(yīng)，將三價砷氧化成五價砷，然后再進行序批式絮凝沉淀除砷，基本過程包括進水、氧化、PH調(diào)節(jié)、絮凝、沉淀和出水。3)經(jīng)過步驟2)處理的上清液首先匯入中間池8，然后通過三級提升泵9輸送至砂濾池10進行重力過濾，過濾后最終出水進入清水池11。4)砂濾池10需利用反沖泵12定期進行反沖洗，反沖洗水取自清水池11。上述一級除砷罐2和二級除砷罐5中產(chǎn)生的沉淀物經(jīng)濃縮脫水后作為危險廢物由 專門的危廢處置中心處置。上述一級除砷罐2中所用的絮凝劑為氯化鐵，pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈣和氫氧化鈉，助凝劑為水解度為25的陰離子聚丙酰胺；反應(yīng)液中鐵離子濃度為1000mg/L，氫氧化鈣濃度為400mg/L,陰離子聚丙酰胺濃度為4mg/L,用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為6. 7 ;其中進水時間約為8min，絮凝反應(yīng)時間約為20min，沉淀時間約為15min，排水排泥時間約為lOmin。上述二級除砷罐5中所用的氧化劑為次氯酸鈉，絮凝劑為氯化鐵，pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉，助凝劑為水解度為25的陰離子聚丙酰胺；反應(yīng)液中有效氯濃度為150mg/L，鐵離子濃度為25mg/L，陰離子聚丙酰胺濃度為2mg/L，調(diào)節(jié)pH為6. 8 ;其中進水時間約為6min，氧化反應(yīng)時間約為lOmin，絮凝反應(yīng)時間約為lOmin，沉淀時間約為15min，排水排泥時間約為IOmin0上述砂濾采用石英砂重力過濾，石英砂粒徑分布為O. 8 I. 2mm，濾層厚O. 8m，濾速控制在5m/h。上述一級除砷罐2和二級除砷罐5沉淀物根據(jù)實際需要可經(jīng)數(shù)個周期后集中排放I次，達到充分利用化學(xué)藥劑和簡化操作的目的。經(jīng)過上述裝置和方法對砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷效果如表I所示。表I除砷效果
權(quán)利要求
1.一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷裝置，其特征在于該裝置包括一級除砷罐(2)、一級除砷罐攪拌機(3)、一級提升泵(4)、二級除砷罐(5)、二級除砷罐攪拌機(6)、二級提升泵(7)、中間池(8)、三級提升泵(9)、砂濾池(10)、清水池(11)和反沖泵(12);其中，一級除砷罐(2)出水口經(jīng)一級提升泵(4)與二級除砷罐(5)進水口連通；二級除砷罐(5)出水口經(jīng)二級提升泵(7)與中間池⑶進水口連通；中間池⑶出水口經(jīng)三級提升泵(9)與砂濾池(10)進水口連通；砂濾池(10)與清水池(11)通過管道連通；清水池(11)經(jīng)反沖泵(12)與砂濾池(10)反沖水進口連通。
2.一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷方法，其特征在于步驟為 1)通過自流或泵提，將原水輸送至一級除砷罐(2)，進行序批式絮凝沉淀除砷，沉淀除 砷過程包括進水、PH調(diào)節(jié)、絮凝、沉淀和出水； 2)經(jīng)過步驟I)處理后的上清液進入二級除砷罐(5)，首先進行氧化反應(yīng)，將三價砷氧化成五價砷，然后再進行序批式絮凝沉淀除砷，沉淀除砷過程包括進水、氧化、PH調(diào)節(jié)、絮凝、沉淀和出水； 3)經(jīng)過步驟2)處理的上清液首先匯入中間池(8)，然后通過三級提升泵(9)輸送至砂濾池(10)進行重力過濾，過濾后最終出水進入清水池(11)，最后外排； 4)砂濾池(10)需利用反沖泵(12)定期進行反沖洗，反沖洗水取自清水池(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷方法，其特征在于步驟I)中絮凝沉淀所用的絮凝劑為氯化鐵，PH調(diào)節(jié)時先用氫氧化鈣進行調(diào)節(jié)，然后再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH調(diào)至6. 5 7. O ;絮凝過程中所用到的助凝劑為水解度為25的陰離子聚丙酰胺；反應(yīng)液中鐵離子濃度為800 1200mg/L，氫氧化鈣濃度為400 500mg/L，聚丙酰胺濃度為3 5mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷方法，其特征在于步驟2)中氧化反應(yīng)所用的氧化劑為次氯酸鈉，絮凝劑為氯化鐵，pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉，助凝劑為水解度為25的陰離子聚丙酰胺；反應(yīng)液中有效氯濃度為100 200mg/L，鐵離子濃度為20 30mg/L，陰離子聚丙酰胺濃度為2 3mg/L，用氫氧化鈉將絮凝沉淀pH調(diào)至6. 5 7.O。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷方法，其特征在于步驟3)中砂濾采用重力過濾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水的除砷裝置及方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。將原水輸送至一級除砷罐，進行序批式絮凝沉淀除砷，基本過程包括進水、絮凝、沉淀和出水；經(jīng)過上述處理后的上清液進入二級除砷罐，首先進行氧化反應(yīng)，然后再進行序批式絮凝沉淀除砷，基本過程包括進水、氧化、絮凝、沉淀和出水；經(jīng)過上述處理的上清液首先匯入中間池，然后通過三級提升泵輸送至砂濾池進行重力過濾，過濾后最終出水進入清水池，最后外排；砂濾池需利用反沖泵定期進行反沖洗，反沖洗水取自清水池。本發(fā)明砷去除率高，出水砷濃度可控制在0.02mg/L以下，易于操作，運行穩(wěn)定，適用于處理砷化鎵晶片生產(chǎn)加工廢水及相關(guān)行業(yè)的含砷廢水。
文檔編號C02F1/52GK102774991SQ20121028496
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者徐文江, 李安峰, 潘濤, 袁陽洋, 駱堅平 申請人:北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院