專利名稱：廢水處理系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理系統(tǒng)及其方法，且特別是涉及一種化學(xué)機(jī)械
研磨(chemical mechanical polishing, CMP)廢水處理系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制程中產(chǎn)生的廢水包括蝕刻廢水、反滲透廢水及化學(xué)機(jī)械研磨 廢水等，其中化學(xué)機(jī)械研磨廢水可以說(shuō)是最難處理的廢水之一。由于化學(xué) 機(jī)械研磨廢水的組成十分復(fù)雜，且廢水中的納米級(jí)顆粒的粒徑很細(xì)微，再 加上顆粒濃度不高，使得化學(xué)機(jī)械研磨廢水不易處理。
一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)機(jī)械研磨廢水主要可分為金屬類的化學(xué)機(jī)械研磨廢水 以及氧化膜類的化學(xué)機(jī)械研磨廢水。金屬類的化學(xué)機(jī)械研磨廢水呈酸性，
其主要成分包括金屬膜研磨液、金屬膜氧化顆粒以及過氧化氫(11202)。而氧
化膜類的化學(xué)機(jī)械研磨廢水則呈堿性，其主要成分包括氧化膜研磨液、介
電膜料顆粒以及銨根離子(NH/)。由于兩大類的化學(xué)機(jī)械研磨廢水特性相 異，若將其分開處理，所耗費(fèi)的人力與成本相當(dāng)可觀。
現(xiàn)有技術(shù)常用以處理化學(xué)機(jī)械研磨廢水的方法包括化學(xué)混凝加藥法 以及陶乾膜過濾法。然而，上述兩種方法皆有其缺點(diǎn)。
化學(xué)混凝加藥法為去除水中顆粒及膠體的傳統(tǒng)技術(shù)，其機(jī)制是利用添 加化學(xué)混凝藥劑的方式，將微小粒子凝聚成大顆粒，再以重力的方式將其 沉降以分離。由于化學(xué)機(jī)械研磨廢水中的顆粒過于細(xì)小， 一般典型的混凝 加藥無(wú)法使顆粒有效地沉降。而且細(xì)小的顆粒容易造成監(jiān)測(cè)儀器卡垢和污 泥餅機(jī)的濾布堵塞，不但難以清理并會(huì)縮短濾布的使用年限。再者，化學(xué) 機(jī)械研磨廢水中的顆粒濃度低且呈穩(wěn)定分散，會(huì)使得化學(xué)藥品的消耗量增 加，并造成大量污泥產(chǎn)生。此外，若將化學(xué)機(jī)械研磨廢水和含氟廢水一起 處理，常常需要額外加入大量的鈣鹽，才能有較佳的處理效率。
另一方面，陶資膜過濾法的去除機(jī)制是利用外加的壓力，使水分子能 穿透陶瓷膜，留下大分子的顆粒。此技術(shù)雖然可以有效分離水中的微粒，但化學(xué)機(jī)械研磨廢水中的顆粒屬于高硬度顆粒，容易造成陶瓷膜的孔隙堵 塞，且會(huì)因長(zhǎng)期的摩擦而使孔隙尺寸變大，導(dǎo)致使用壽命大幅縮短。此外， 使用陶瓷膜過濾法的處理成本會(huì)遠(yuǎn)高于化學(xué)混凝加藥法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種廢水處理方法，適用于化學(xué)機(jī)械研磨廢水，可以使化 學(xué)機(jī)械研磨廢水中的顆粒有效地沉降。
本發(fā)明另提供一種廢水處理方法，可以減少化學(xué)混凝反應(yīng)所需的時(shí)間， 并降低沉降過程受到的干擾。
本發(fā)明再提供一種廢水處理系統(tǒng)，能夠降低運(yùn)轉(zhuǎn)操作費(fèi)用，并提高處 理效能。
本發(fā)明提出一種廢水處理方法，適用于處理化學(xué)機(jī)械研磨廢水，此化 學(xué)機(jī)械研磨廢水含有過氧化氫與銨根離子。首先，在化學(xué)機(jī)械研磨廢水中 加入堿性溶液，以調(diào)控化學(xué)機(jī)械研磨廢水的pH值。之后，在化學(xué)機(jī)械研磨 廢水中加入助凝劑。接著，進(jìn)行曝氣步驟，以除去過氧化氫與銨根離子。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在進(jìn)行曝氣步驟之后，進(jìn)一步包括進(jìn)行沉降 步驟，以形成上層澄清廢液以及污泥。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在加入堿性溶液之前，進(jìn)一步包括在化學(xué)機(jī) 械研磨廢水中加入廢水。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的廢水例如是晶背研磨廢水或活性碳逆 洗廢水。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的廢水例如是含氟廢水。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在進(jìn)行沉降步驟之后，進(jìn)一步包括利用樹脂 床對(duì)上層澄清廢液進(jìn)行離子交換反應(yīng)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，加入堿性溶液之后，上述的化學(xué)機(jī)械研磨廢
水的pH值例如介于8.0至9.0之間。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的i威性溶液例如是氫氧化鈉。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的助凝劑例如是陽(yáng)性助凝劑或陰性助凝劑。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的陽(yáng)性助凝劑的成分例如是強(qiáng)陽(yáng)性有機(jī) 低分子聚合物。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的陰性助凝劑的成分例如是陰性聚丙烯 酰胺聚合物。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的化學(xué)機(jī)械研磨廢水中的顆粒的粒徑例
如介于20 nm至1 (im之間。
本發(fā)明另提出一種廢水處理方法。首先，提供第一廢水，其中第一廢 水包括粒徑小于1 !im的顆粒。之后，在第一廢水中加入44性溶液，以調(diào)控 第一廢水的pH值。接著，進(jìn)行第一混凝反應(yīng)。然后，進(jìn)行第一曝氣步驟。 隨后，進(jìn)行第二混凝反應(yīng)。之后，再進(jìn)行第二曝氣步驟。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在進(jìn)行第二曝氣步驟之后，進(jìn)一步包括進(jìn)行 沉降步驟。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在加入i威性溶液之前，進(jìn)一步包括在第一廢 水中加入第二廢水。
在本發(fā)明的一 實(shí)施例中，上述的第二廢水例如是晶背研磨廢水或活性 )碳逆洗廢水。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，加入堿性溶液之后，上述的第一廢水的pH值 例如介于8.0至9.0之間。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第 一混凝反應(yīng)例如在第 一廢水中加入 陽(yáng)性助凝劑。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第二混凝反應(yīng)例如在第一廢水中加入 陰性助凝劑。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一廢水例如是化學(xué)機(jī)械研磨廢水。 本發(fā)明再提出一種廢水處理系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括廢水供給裝置、廢水中 和槽、第一混凝槽以及第一曝氣槽。廢水供給裝置與廢水中和槽相連接。 廢水中和槽與第一混凝槽相連接。第一曝氣槽則與第一混凝槽相連接。而 廢水供給裝置是用來(lái)提供待處理的廢水，其中廢水包括化學(xué)機(jī)械研磨廢水。 廢水中和槽則是用來(lái)調(diào)控廢水的pH值。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二混凝槽以及第 二曝氣槽。第二混凝槽例如連接第一曝氣槽。第二曝氣槽例如連接第二混 凝槽。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括分離處理裝置。分 離處理裝置例如連接第二曝氣槽。分離處理裝置例如用以將廢水中的上層澄清廢液及污泥分離。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的廢水中和槽調(diào)控廢水的pH值例如介于
8.0至9.0之間。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的廢水包括晶背研磨廢水或活性碳逆洗 廢水。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的廢水包括含氟廢水。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括樹脂床。樹脂床例
如連接分離裝置。樹脂床例如用來(lái)對(duì)廢水中的上層澄清廢液進(jìn)行離子交換反應(yīng)。
本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)先采用廢水中和槽來(lái)調(diào)控化學(xué)機(jī)械研磨廢水的 pH值，再將化學(xué)機(jī)械研磨廢水注入混凝槽，使顆粒形成膠羽后，通過曝氣 槽使會(huì)干擾后續(xù)污泥沉降的過氧化氫與銨根離子排出。因此，本發(fā)明可以 改善化學(xué)機(jī)械研磨廢水中顆粒不易沉降的情況，以使顆粒有效地被分離出 來(lái)。
本發(fā)明的廢水處理方法利用改變化學(xué)機(jī)械研磨廢水中顆粒的特性，亦 即增大顆粒的晶種，且在加入助凝劑之后，借助曝氣的方式將會(huì)影響污泥 沉降的過氧化氫及銨根離子去除。因此，本發(fā)明可以大幅提高污泥的沉降 速率，并有效地減少混凝反應(yīng)所需的時(shí)間，減少化學(xué)混凝藥物的添加量， 且進(jìn)一 步降低污泥產(chǎn)生量。
此外，本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)及其方法還可進(jìn)一步利用樹脂床吸附含 氟物質(zhì)，可以避免化學(xué)機(jī)械研磨廢水和含氟廢水同時(shí)處理時(shí)所導(dǎo)致鈣鹽加 藥量大增的情況。整體而言，本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)及其方法可以達(dá)到省 時(shí)、省藥及增加反應(yīng)效率的功效，并有效地提高廢水處理的效能，且能夠 降低處理成本。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例， 并結(jié)合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的廢水處理系統(tǒng)的配置示意圖。 圖2為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的廢水處理方法的步驟流程圖。主要附圖標(biāo)記說(shuō)明
100:廢水處理系統(tǒng)130、132、 134、 136:攪拌器
102:廢水供給裝置140、142、 144、 146、 148、 150、 156:輸送管
104:廢水中和槽152:廢液排放管
106:反應(yīng)裝置154:污泥處理管
108:分離處理裝置160、162、 164:泵
110:第一混凝槽170、172:酸堿度計(jì)
112:第一曝氣槽174:懸浮固體計(jì)
114:第二混凝槽180、182:曝氣盤
116:第二曝氣槽190:廢水進(jìn)料管
118:化學(xué)沉淀槽192、194、 196:加藥管
120:放流暫存槽200、202、 204、 206、 208、 210、 212、 214、 216、
122:污泥濃縮槽218:步驟
具體實(shí)施例方式
圖1為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的廢水處理系統(tǒng)的配置示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1,本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)100適用于處理化學(xué)機(jī)械研磨廢 水，其中化學(xué)機(jī)械研磨廢水含有過氧化氫與銨根離子。廢水處理系統(tǒng)100 包括廢水供給裝置102、廢水中和槽104、反應(yīng)裝置106、分離處理裝置108。 廢水中和槽104連接至廢水供給裝置102。反應(yīng)裝置106連接至廢水中和槽 104。分離處理裝置108則連接至反應(yīng)裝置106。
廢水供給裝置102上例如配置有廢水進(jìn)料管190。廢水進(jìn)料管190例如 將制程中所產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)械研磨廢水注入到廢水供給裝置102中。廢水供 給裝置102例如用來(lái)盛裝制程中所產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)械研磨廢水，并將化學(xué)機(jī) 械研磨廢水供給至廢水處理系統(tǒng)100以進(jìn)行后續(xù)處理之用。在本實(shí)施例中， 除了化學(xué)機(jī)械研磨廢水外，廢水供給裝置102所提供的廢水中進(jìn)一步包括 含氟物質(zhì)。此外，在本實(shí)施例中，是以廢水供給裝置102連接一組廢水進(jìn) 料管190為例進(jìn)行說(shuō)明，但并不用以限制本發(fā)明，可視需求對(duì)廢水進(jìn)料管 的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。
廢水中和槽104與廢水供給裝置102之間例如配置有輸送管140,以連 接廢水供給裝置102與廢水中和槽104。輸送管140上進(jìn)一步可配置有泵160,將廢水自廢水供給裝置102導(dǎo)入廢水中和槽104中。廢水中和槽104 上還可以配置有加藥管192,以連接堿性液體加藥系統(tǒng)(未繪示)。在廢水和 槽104中，例如通過石威性液體加藥系統(tǒng)提供堿性液體，經(jīng)由加藥管192將 堿性液體加到廢水中和槽104中，使堿性液體與注入的廢水作用，以調(diào)控 注入廢水中和槽104中的廢水的pH值。上述的i威性液體例如是氫氧化鈉 (NaOH)。廢水中和槽104中的廢水經(jīng)堿性液體作用后例如將其pH值調(diào)整為 介于8.0至9.0之間。
承上述，廢水供給裝置102與廢水中和槽104中還可進(jìn)一步分別配置 有攪拌器130與攪拌器132，以均勻混合注入的廢水。
反應(yīng)裝置106則是用來(lái)使注入的廢水進(jìn)行混凝反應(yīng)及曝氣步驟之用。 反應(yīng)裝置106例如是由第一混凝槽110、第一曝氣槽112、第二混凝槽114 以及第二曝氣槽116所組成。第一混凝槽110例如是通過輸送管144連接 至第一曝氣槽112。第一曝氣槽112例如是通過輸送管146連接至第二混凝 槽114。第二混凝槽114例如是通過輸送管148連接至第二曝氣槽116。而 第一混凝槽110與廢水中和槽104之間例如配置有輸送管142，以連接廢水 中和槽104與反應(yīng)裝置106。輸送管142上可進(jìn)一步配置泵162,使廢水注 入第 一 混凝槽110以開始進(jìn)行反應(yīng)。
第一混凝槽110上例如配置有加藥管194,與陽(yáng)性助凝劑加藥系統(tǒng)(未 繪示)相連接。陽(yáng)性助凝劑加藥系統(tǒng)例如提供陽(yáng)性助凝劑，再經(jīng)由加藥管194 將陽(yáng)性助凝劑加入第一混凝槽110中，并與注入的廢水作用。上述的陽(yáng)性 助凝劑例如是液態(tài)陽(yáng)離子性助凝劑(K-polymer)，其主要成分例如是強(qiáng)陽(yáng)性 有機(jī)低分子聚合物，而其濃度例如介于10%至12%之間。
而第二混凝槽U4上則例如配置有加藥管196，以連接陰性助凝劑加藥 系統(tǒng)(未繪示)。陰性助凝劑加藥系統(tǒng)例如提供陰性助凝劑，使陰性助凝劑經(jīng) 由加藥管196加入第二混凝槽114中，并與注入的廢水作用。上述的陰性 助凝劑例如是液態(tài)陰性高分子凝集劑(A-polymer),其主要成分例如是陰性 聚丙烯酰胺聚合物(polyacrylamide),而其濃度例如約為3%。
再者，第一混凝槽110與第二混凝槽114中例如分別配置有攪拌器134 與攪拌器136,可以分別將注入第一混凝槽110與第二混凝槽114的廢水與 助凝劑充分混合，使混凝反應(yīng)能夠進(jìn)行完全。此外，第一混凝槽110中進(jìn) 一步可以選4奪性地配置酸堿度計(jì)170，用以測(cè)量第一混凝槽110中廢水的pH值，以利于反應(yīng)的進(jìn)行。
承上所述，第一曝氣槽112與第二曝氣槽116中例如配置有曝氣盤180 與曝氣盤182,以將空氣導(dǎo)入至第一曝氣槽112與第二曝氣槽116中。第一 曝氣槽112與第二曝氣槽116分別連接于第一混凝槽110與第二混凝槽114 之后。借助曝氣盤180與曝氣盤182的作用，能夠除去廢水中的過氧化氫 與銨根離子，避免干擾后續(xù)進(jìn)行沉降步驟。因此，第一曝氣槽112與第二 曝氣槽116可以改善現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)混凝加藥法中無(wú)法使顆粒有效地沉降 的情形。
分離處理裝置108是用來(lái)使廢水在進(jìn)行混凝反應(yīng)及曝氣步驟之后，能 夠?qū)U水中的顆粒分離出來(lái)。分離處理裝置108例如是由化學(xué)沉淀槽118、 放流暫存槽120以及污泥濃縮槽122所組成?；瘜W(xué)沉淀槽118與放流暫存 槽120之間例如配置有廢液排;改管152相連接。而化學(xué)沉淀槽118與污泥 濃縮槽122之間例如配置有污泥處理管154相連接。
化學(xué)沉淀槽118中例如配置有斜管(未繪示)、溢流堰(未繪示)以及浮渣 擋板(未繪示)，有助于廢水中的顆?？梢栽诙虝r(shí)間之內(nèi)被沉降下來(lái)。而分離 過后位于上層的澄清廢液例如通過由廢液排放管152排放至放流暫存槽120 中。
另一方面，在化學(xué)沉淀槽118中被沉降下來(lái)的顆粒例如可以通過污泥 處理管154，排放至污泥濃縮槽122中。污泥處理管154上還可以配置有泵 164,以助于將化學(xué)沉淀槽118中殘留的污泥排放至污泥濃縮槽122。污泥 濃縮槽122例如用來(lái)去除被沉降下來(lái)的顆粒中的水分，也就是使分離出來(lái) 的污泥體積有效地減小。
而放流暫存槽120中還可以配置有酸石威度計(jì)172與懸浮固體(suspended solids, SS)計(jì)174。酸堿度計(jì)172可用來(lái)測(cè)量澄清廢液的pH值。懸浮固體計(jì) 174則是用來(lái)測(cè)量澄清廢液中的懸浮物。通過酸堿度計(jì)172以及懸浮固體計(jì) 174所測(cè)量出來(lái)的數(shù)值，可以作為判斷澄清廢液水質(zhì)的依據(jù)。而放流暫存槽 120上例如配置有輸送管156排放澄清廢液，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的處理步驟，以 完成放流或是回收的目的。在一實(shí)施例中，廢水處理系統(tǒng)100還可以選擇 性地配置過濾裝置(未繪示)，進(jìn)一步過濾澄清廢液，使澄清廢液能夠回收再 利用。
在本實(shí)施例中，若廢水供給裝置102所提供的廢水中包括含氟物質(zhì)，則廢水處理系統(tǒng)100還可以在放流暫存槽120之后配置樹脂床(未繪示)。樹 脂床的材料例如是離子交換樹脂，可以吸附含氟物質(zhì)。上述的樹脂床與放 流暫存槽120之間例如配置有輸送管(未繪示)，使放流暫存槽120中的澄清 廢液注入樹脂床，以去除澄清廢液中的含氟物質(zhì)。之后，再進(jìn)一步視水質(zhì) 來(lái)決定進(jìn)行放流或是回收。
值得一提的是，在本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)100中，廢水中和槽104能 夠預(yù)先將待處理廢水的pH值調(diào)整成堿性的范圍。之后，由于第一混凝槽 IIO與第二混凝槽114之后分別配置有第一曝氣槽112與第二曝氣槽116, 在廢水中的顆粒與助凝劑進(jìn)行混凝反應(yīng)之后，通過曝氣步驟可以將會(huì)干擾 后續(xù)沉降的過氧化氬與銨根離子以氣體的形式將其去除。接著，再于分離 處理裝置108將污泥分離出來(lái)。因此，廢水處理系統(tǒng)100能夠減少混凝反 應(yīng)的作用時(shí)間，并可以使顆粒有效地沉降，且提高污泥沉降速率。
在本實(shí)施例中，反應(yīng)裝置106是以配置兩組使用不同助凝劑的混凝槽 及其相對(duì)應(yīng)的曝氣槽來(lái)做說(shuō)明。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，反應(yīng)裝置106也 可以只配置一組混凝槽及曝氣槽，或是配置兩組以上的混凝槽及曝氣槽， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可視其需求來(lái)進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明在此不作特別限定。
接下來(lái)將說(shuō)明利用上述廢水處理系統(tǒng)100所進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械研磨廢水 的處理方法。圖2為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的廢水處理方法的步驟流 程圖。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1與圖2,本發(fā)明的廢水處理方法是先利用廢水進(jìn)料管 190將制程中所產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)械研磨廢水排放至廢水供給裝置102中(步驟 200)。此化學(xué)機(jī)械研磨廢水含有過氧化氬與銨根離子。在本實(shí)施例中，廢水 供給裝置102內(nèi)進(jìn)一步包括含氟廢水。
接著，在廢水供給裝置102中導(dǎo)入具有較大顆粒的廢水(步驟202)。上 述具有較大顆粒的廢水例如是晶背研磨廢水或是活性碳逆洗廢水。通過攪 拌器130將晶背研磨廢水或是活性碳逆洗廢水與化學(xué)機(jī)械研磨廢水混合均 勻，以形成混合廢水。在化學(xué)機(jī)械研磨廢水中加入晶背研磨廢水或是活性 碳逆洗廢水能夠改變化學(xué)機(jī)械研磨廢水中顆粒的特性。也就是說(shuō)，形成混 合廢水后除了可以增加顆粒的種類及濃度外，亦能夠改變顆粒的分布特性， 還可以使顆粒的晶種增大，以利于進(jìn)行后續(xù)的反應(yīng)。
之后，進(jìn)行中和步驟(步驟204),以調(diào)控混合廢水的pH值?；旌蠌U水由廢水供給裝置102流經(jīng)輸送管140，導(dǎo)入廢水中和槽104中。接著，在廢 水中和槽104中加入石威性溶液來(lái)調(diào)整混合廢水的pH值。經(jīng)由加藥管192注 入廢水中和槽104中的堿性溶液例如是氫氧化鈉，使得與堿性溶液作用的 混合廢水的pH值調(diào)整到例如介于8.0至9.0之間。上述混合廢水的pH值可 在后續(xù)將混合廢水導(dǎo)入第一混凝槽110時(shí)，利用配置于第一混凝槽110中 的酸堿度計(jì)170進(jìn)行測(cè)量。
接著，將混合廢水從廢水中和槽102經(jīng)輸送管142導(dǎo)入第一混凝槽110 中。在第一混凝槽110中加入陽(yáng)性助凝劑(步驟206),用在混合廢水中的顆 粒制造電性。上述的陽(yáng)性助凝劑例如是液態(tài)陽(yáng)離子性助凝劑，其主要成分 例如是強(qiáng)陽(yáng)性有機(jī)低分子聚合物，其濃度例如介于10%至12%之間。在混 合廢水中加入陽(yáng)性助凝劑可以通過壓縮電雙層(double layer compression)的 效果來(lái)達(dá)到電荷中和，使原本帶負(fù)電的顆粒與陽(yáng)性助凝劑作用而呈正電， 并混凝形成初凝膠羽。
然后，將混合廢水經(jīng)輸送管144導(dǎo)入第一曝氣槽112中。利用配置于 第一曝氣槽112中的曝氣盤180產(chǎn)生微細(xì)氣泡，將空氣導(dǎo)入第一曝氣槽112 進(jìn)行曝氣步驟(步驟208)。通過曝氣及攪拌作用能夠使初凝膠羽形成較大膠 羽。此外，進(jìn)行曝氣步驟還可以去除混合廢水中會(huì)對(duì)后續(xù)反應(yīng)造成干擾的 氣體，其例如是過氧化氫。
也就是說(shuō)，第一曝氣槽112可以使金屬類的化學(xué)機(jī)械研磨廢水中的過 氧化氫有效地被分解，以避免在后續(xù)進(jìn)行沉降步驟時(shí)，造成污泥的凝集性 低且易上浮。
在完成上述步驟之后，混合廢水中會(huì)分布有數(shù)量極多的細(xì)小成熟膠羽。 在一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明還可進(jìn)一步再重復(fù)進(jìn)行步驟206以及步驟208, 使上述細(xì)小成熟膠羽形成大型膠羽，可有助于后續(xù)欲進(jìn)行的沉降步驟。
將混合廢水從第一曝氣槽112經(jīng)輸送管146導(dǎo)入第二混凝槽114中。 在第二混凝槽114加入陰性助凝劑(步驟206)。陰性助凝劑例如是液態(tài)陰性 高分子凝集劑，其主要成分例如是陰性聚丙烯酰胺聚合物，而其濃度例如 約為3%。由于先前步驟所形成的膠羽較小且量多，通過和陰性助凝劑反應(yīng)， 會(huì)發(fā)生掃泄作用，能夠使原先帶正電的顆粒呈電性中和，因而可以形成凝 膠狀的大型膠羽。
承上所述，將形成有大型膠羽的混合廢水經(jīng)輸送管148導(dǎo)入第二曝氣槽116中。第二曝氣槽116中配置有曝氣盤182，可以產(chǎn)生微細(xì)氣泡，并將 空氣導(dǎo)入第二曝氣槽116進(jìn)行曝氣步驟(步驟208)。通過微細(xì)氣泡的曝氣與 攪拌作用會(huì)使上述的大型膠羽形成致密膠羽。此外，曝氣步驟還可進(jìn)一步 去除混合廢水中的銨根離子，使銨根離子形成氨氣(NH3)以排出，避免后續(xù) 進(jìn)行污泥沉降時(shí)受到干擾。再者，先前未完全排出的過氧化氬亦可以通過 第二次的曝氣步驟將殘余的過氧化氫除去。
也就是說(shuō)，第二曝氣槽116可以使氧化膜類的化學(xué)機(jī)械研磨廢水中的 銨根離子通過空氣的導(dǎo)入而形成氨氣，以從混合廢水中排出。因此，在后 續(xù)進(jìn)行沉降步驟時(shí)，可以避免銨根離子造成污泥的凝集性低且易上浮。
之后，進(jìn)行沉降步驟(步驟210)，以將顆粒分離出來(lái)。將形成有致密膠 羽的混合廢水通過輸送管150導(dǎo)入化學(xué)沉淀槽118中。當(dāng)混合廢水中的顆 粒在化學(xué)沉淀槽118中沉降下來(lái)后，化學(xué)沉淀槽118的上部配置的廢液排 放管152可以將上層的澄清廢液排放至放流暫存槽120中(步驟212)。留在 化學(xué)沉淀槽118中的污泥例如經(jīng)由污泥處理管154排放到污泥濃縮槽122 中，進(jìn)行脫水以減少污泥的體積(步驟214)。
而排放至放流暫存槽120的澄清廢液，可以通過放流暫存槽120中配 置的酸堿度計(jì)172與懸浮固體計(jì)174，來(lái)測(cè)量澄清廢液的pH值以及澄清廢 液中的懸浮物。根據(jù)澄清廢液的水質(zhì)，可以判斷后續(xù)要進(jìn)行放流步驟或是 回收處理(步驟218),以完成廢水處理的目的。
值得注意的是，在本實(shí)施例中，若廢水供給裝置102所提供的廢水包 括含氟廢水，也就是說(shuō)分離出來(lái)的澄清廢液中亦包括含氟物質(zhì)，則須在進(jìn) 行廢液排放步驟(步驟212)之后以及進(jìn)行放流或回收處理(步驟218)之前，將 澄清廢液中的含氟物質(zhì)去除(步驟216)。澄清廢液例如由放流暫存槽120經(jīng) 輸送管(未繪示)注入樹脂床(未繪示)。上述的樹脂床能夠通過離子交換反應(yīng) 來(lái)吸附含氟物質(zhì)，因此可以完成將含氟物質(zhì)從澄清廢液中去除的目的。之 后，還可以進(jìn)一步包括進(jìn)行檢測(cè)步驟(未繪示)，以測(cè)量澄清廢液中的氟離子 濃度，其例如利用氟離子濃度探測(cè)器(未繪示)來(lái)測(cè)量澄清廢液中的氟離子濃 度。若氟離子濃度符合廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，則將繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的處理程序，例 如進(jìn)行放流或回收處理(步驟218)。若氟離子濃度不符合廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，則 需將澄清廢液進(jìn)行再次處理，以去除殘留的含氟物質(zhì)。
為證實(shí)本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)及其方法確有其功效，以下特舉出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)例來(lái)說(shuō)明利用本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)與廢水處理方法來(lái)處理化學(xué)機(jī)械 研磨廢水，廢水在處理前以及經(jīng)過處理后的部分指標(biāo)的比較。 實(shí)驗(yàn)例一
將化學(xué)機(jī)械研磨廢水與晶背研磨廢水以水量5:1的比例混合，經(jīng)本發(fā)明 的廢水處理系統(tǒng)及其方法處理之后，可以使混合廢水中所測(cè)得的懸浮固體 含量從處理前的245 mg/L降至處理后的3 mg/L以下；而二氧化硅的含量亦 從處理前的731 mg/L減少到處理后的210 mg/L。此外，混合廢水的導(dǎo)電率 則是從處理前的76 )iS/cm提高至處理后的108 pS/cm。
實(shí)驗(yàn)例二
將化學(xué)機(jī)械研磨廢水與晶背研磨廢水以水量3:1的比例混合，經(jīng)本發(fā)明 的廢水處理系統(tǒng)及其方法處理之后，從混合廢水中所測(cè)得的懸浮固體含量 從處理前的386mg/L降低至處理后的3mg/L以下；而二氧化硅的含量亦從 處理前的1078 mg/L減少至處理巖的320 mg/L。此外，混合廢水的導(dǎo)電率 則是從處理前的68 ^S/cm提高至處理后的101 pS/cm。
綜上所述，本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)及其方法利用改變廢水中顆粒的種 類及分布來(lái)增大顆粒晶種，有利于混凝反應(yīng)的進(jìn)行。并且在加入助凝劑之 后，通過曝氣的方式將過氧化氫以及氨氣去除，可以改善污泥沉降所受到 的干擾。因此，本發(fā)明可以減少化學(xué)混凝的時(shí)間，并降低化學(xué)混凝藥劑的 加藥量，還可以進(jìn)一步使污泥的產(chǎn)生量降低，而達(dá)到提高處理效能以及減 少運(yùn)轉(zhuǎn)操作費(fèi)的功效。
此外，本發(fā)明還可通過樹脂床將含氟物質(zhì)從混合廢水中分離出來(lái)，能 夠避免同時(shí)處理化學(xué)機(jī)械研磨廢水和含氟廢水所導(dǎo)致鈣鹽加藥量大增的情 形。因此，本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)及其方法可以有效地降低處理成本。
另 一方面，本發(fā)明可以同時(shí)應(yīng)用于金屬類化學(xué)機(jī)械研磨廢水以及氧化 膜類化學(xué)機(jī)械研磨廢水，而不需要分別處理，可有助于簡(jiǎn)化廢水處理的過 程。再者，顆粒被有效地分離可以改善監(jiān)測(cè)儀器卡垢的情況，有效地延長(zhǎng) 其使用年限。因此，本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)及其方法具有較廣的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍， 并可以減少耗費(fèi)的人力與金錢成本。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任 何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)可作些許的更 改與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求書所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理方法，適用于化學(xué)機(jī)械研磨廢水，該化學(xué)機(jī)械研磨廢水含有過氧化氫與銨根離子，該方法包括在該化學(xué)機(jī)械研磨廢水中加入堿性溶液，以調(diào)控該化學(xué)機(jī)械研磨廢水的pH值；在該化學(xué)機(jī)械研磨廢水中加入助凝劑；以及進(jìn)行曝氣步驟，以除去過氧化氫與銨根離子。
2. 如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中在進(jìn)行該曝氣步驟之后，進(jìn) 一步包括進(jìn)行沉降步驟，以形成上層澄清廢液以及污泥。
3. 如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中在加入該堿性溶液之前進(jìn)一 步包括在該化學(xué)機(jī)械研磨廢水中加入廢水。
4. 如權(quán)利要求3所述的廢水處理方法，其中該廢水包括晶背研磨廢水或 活性碳逆洗廢水。
5. 如權(quán)利要求3所述的廢水處理方法，其中該廢水包括含氟廢水。
6. 如權(quán)利要求5所述的廢水處理方法，其中在進(jìn)行該沉降步驟之后，進(jìn) 一步包括利用樹脂床對(duì)該上層澄清廢液進(jìn)行離子交換反應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中加入該堿性溶液之后，該化 學(xué)機(jī)械研磨廢水的pH值介于8.0至9.0之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的廢水處理方法，其中該堿性溶液包括氫氧化鈉。
9. 如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中該助凝劑包括陽(yáng)性助凝劑或 陰性助凝劑。
10. 如權(quán)利要求9所述的廢水處理方法，其中該陽(yáng)性助凝劑的成分包括 強(qiáng)陽(yáng)性有機(jī)低分子聚合物。
11. 如權(quán)利要求9所述的廢水處理方法，其中該陰性助凝劑的成分包括 陰性聚丙烯酰胺聚合物。
12. 如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中該化學(xué)機(jī)械研磨廢水中顆 粒的粒徑介于20 nm至1 pm之間。
13. —種廢水處理方法，包括提供第一廢水，該第一廢水包括粒徑小于1 (im的顆粒； 在該第一廢水中加入石咸性溶液，以調(diào)控該第一廢水的pH值；進(jìn)行第一混凝反應(yīng)； 進(jìn)行第一曝氣步驟；進(jìn)行第二混凝反應(yīng)；以及 進(jìn)行第二曝氣步驟。
14. 如權(quán)利要求13所述的廢水處理方法，其中在進(jìn)行該第二曝氣步驟之 后進(jìn)一步包括進(jìn)行沉降步驟。
15. 如權(quán)利要求13所述的廢水處理方法，其中在加入該堿性溶液之前進(jìn) 一步包括在該第 一廢水中加入第二廢水。
16. 如權(quán)利要求15所述的廢水處理方法，其中該第二廢水包括晶背研磨 廢水或活性碳逆洗廢水。
17. 如權(quán)利要求13所述的廢水處理方法，其中加入該堿性溶液之后，該 第 一廢水的pH值介于8.0至9.0之間。
18. 如權(quán)利要求13所述的廢水處理方法，其中該第一混凝反應(yīng)包括在該 第 一廢水中加入陽(yáng)性助凝劑。
19. 如權(quán)利要求13所述的廢水處理方法，其中該第二混凝反應(yīng)包括在該 第 一廢水中加入陰性助凝劑。
20. 如權(quán)利要求13所述的廢水處理方法，其中該第一廢水包括化學(xué)機(jī)械 研磨廢水。
21. —種廢水處理系統(tǒng)，包括廢水供給裝置，以提供廢水，該廢水包括化學(xué)機(jī)械研磨廢水； 廢水中和槽，連接該廢水供給裝置，以調(diào)控該廢水的pH值； 第一混凝槽，連接該廢水中和槽；以及 第一曝氣槽，連接該第一混凝槽。
22. 如權(quán)利要求21所述的廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二混凝槽以及第 二曝氣槽，其中該第二混凝槽連接該第一曝氣槽，該第二曝氣槽連接該第 二混凝槽。
23. 如權(quán)利要求21所述的廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括分離處理裝置，該 分離處理裝置連接該第二曝氣槽，以將該廢水中的上層澄清廢液及污泥分 離。
24. 如權(quán)利要求21所述的廢水處理方法，其中該廢水中和槽調(diào)控該廢水 的pH值介于8.0至9.0之間。
25. 如權(quán)利要求21所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該廢水包括晶背研磨廢水 或活性碳逆洗廢水。
26. 如權(quán)利要求21所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該廢水包括含氟廢水。
27. 如權(quán)利要求26所述的廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括樹脂床，該樹脂床 連接該分離裝置，以對(duì)該廢水中的上層澄清廢液進(jìn)行離子交換反應(yīng)。
全文摘要
一種廢水處理方法，適用于處理化學(xué)機(jī)械研磨廢水，此化學(xué)機(jī)械研磨廢水含有過氧化氫與銨根離子。首先，在化學(xué)機(jī)械研磨廢水中加入堿性溶液，以調(diào)控化學(xué)機(jī)械研磨廢水的pH值。之后，在化學(xué)機(jī)械研磨廢水中加入助凝劑。接著，進(jìn)行曝氣步驟，除去過氧化氫與銨根離子，以減少化學(xué)沉降的干擾。
文檔編號(hào)C02F9/04GK101306886SQ20071010399
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者宋坤森, 林志鴻, 黃政忠 申請(qǐng)人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司