[发明专利]废水处理系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理系统及其方法，且特别是涉及一种化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)废水处理系统及其方法。

背景技术

半导体制程中产生的废水包括蚀刻废水、反渗透废水及化学机械研磨废水等，其中化学机械研磨废水可以说是最难处理的废水之一。由于化学机械研磨废水的组成十分复杂，且废水中的纳米级颗粒的粒径很细微，再加上颗粒浓度不高，使得化学机械研磨废水不易处理。

一般来说，化学机械研磨废水主要可分为金属类的化学机械研磨废水以及氧化膜类的化学机械研磨废水。金属类的化学机械研磨废水呈酸性，其主要成分包括金属膜研磨液、金属膜氧化颗粒以及过氧化氢(H₂O₂)。而氧化膜类的化学机械研磨废水则呈碱性，其主要成分包括氧化膜研磨液、介电膜料颗粒以及铵根离子(NH₄⁺)。由于两大类的化学机械研磨废水特性相异，若将其分开处理，所耗费的人力与成本相当可观。

现有技术常用以处理化学机械研磨废水的方法包括：化学混凝加药法以及陶瓷膜过滤法。然而，上述两种方法皆有其缺点。

化学混凝加药法为去除水中颗粒及胶体的传统技术，其机制是利用添加化学混凝药剂的方式，将微小粒子凝聚成大颗粒，再以重力的方式将其沉降以分离。由于化学机械研磨废水中的颗粒过于细小，一般典型的混凝加药无法使颗粒有效地沉降。而且细小的颗粒容易造成监测仪器卡垢和污泥饼机的滤布堵塞，不但难以清理并会缩短滤布的使用年限。再者，化学机械研磨废水中的颗粒浓度低且呈稳定分散，会使得化学药品的消耗量增加，并造成大量污泥产生。此外，若将化学机械研磨废水和含氟废水一起处理，常常需要额外加入大量的钙盐，才能有较佳的处理效率。

另一方面，陶瓷膜过滤法的去除机制是利用外加的压力，使水分子能穿透陶瓷膜，留下大分子的颗粒。此技术虽然可以有效分离水中的微粒，但化学机械研磨废水中的颗粒属于高硬度颗粒，容易造成陶瓷膜的孔隙堵塞，且会因长期的摩擦而使孔隙尺寸变大，导致使用寿命大幅缩短。此外，使用陶瓷膜过滤法的处理成本会远高于化学混凝加药法。

发明内容

本发明提供一种废水处理方法，适用于化学机械研磨废水，可以使化学机械研磨废水中的颗粒有效地沉降。

本发明另提供一种废水处理方法，可以减少化学混凝反应所需的时间，并降低沉降过程受到的干扰。

本发明再提供一种废水处理系统，能够降低运转操作费用，并提高处理效能。

本发明提出一种废水处理方法，适用于处理化学机械研磨废水，此化学机械研磨废水含有过氧化氢与铵根离子。首先，在化学机械研磨废水中加入碱性溶液，以调控化学机械研磨废水的pH值。之后，在化学机械研磨废水中加入助凝剂。接着，进行曝气步骤，以除去过氧化氢与铵根离子。

在本发明的一实施例中，在进行曝气步骤之后，进一步包括进行沉降步骤，以形成上层澄清废液以及污泥。

在本发明的一实施例中，在加入碱性溶液之前，进一步包括在化学机械研磨废水中加入废水。

在本发明的一实施例中，上述的废水例如是晶背研磨废水或活性碳逆洗废水。

在本发明的一实施例中，上述的废水例如是含氟废水。

在本发明的一实施例中，在进行沉降步骤之后，进一步包括利用树脂床对上层澄清废液进行离子交换反应。

在本发明的一实施例中，加入碱性溶液之后，上述的化学机械研磨废水的pH值例如介于8.0至9.0之间。

在本发明的一实施例中，上述的碱性溶液例如是氢氧化钠。

在本发明的一实施例中，上述的助凝剂例如是阳性助凝剂或阴性助凝剂。

在本发明的一实施例中，上述的阳性助凝剂的成分例如是强阳性有机低分子聚合物。

在本发明的一实施例中，上述的阴性助凝剂的成分例如是阴性聚丙烯酰胺聚合物。

在本发明的一实施例中，上述的化学机械研磨废水中的颗粒的粒径例如介于20nm至1μm之间。

本发明另提出一种废水处理方法。首先，提供第一废水，其中第一废水包括粒径小于1μm的颗粒。之后，在第一废水中加入碱性溶液，以调控第一废水的pH值。接着，进行第一混凝反应。然后，进行第一曝气步骤。随后，进行第二混凝反应。之后，再进行第二曝气步骤。

在本发明的一实施例中，在进行第二曝气步骤之后，进一步包括进行沉降步骤。

在本发明的一实施例中，在加入碱性溶液之前，进一步包括在第一废水中加入第二废水。