[发明专利]一种砷化镓晶片生产加工废水的除砷装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种砷化镓晶片生产加工废水的除砷装置及方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

在砷化镓晶片生产加工过程中涉及到的晶体合成、生长、切割、研磨、抛光、清洗等工序均会产生大量含砷废水，砷浓度最高可达100mg/L，主要以三价砷形态存在，废水呈乳白色，含有大量悬浮颗粒，粒径大多分布在50～200nm之间，具有极好的悬浮性和分散性，不易被凝集和沉淀。

目前，处理含砷废水的方法主要有化学沉淀法、物化法和生物法。化学沉淀法是通过加入化学药品，生成不溶性沉淀的途径去除废水中的砷。物化法主要利用离子交换、吸附、膜过滤等原理将砷去除，此类方法在污染物浓度低、水量大的废水或饮用水除砷中应用较多，直接应用于砷化镓晶片生产加工废水除砷一般需复杂的预处理，难度较大。生物法主要通过生物体对砷进行吸收和富集而去除，同时可通过生物氧化和甲基化等生化过程降低砷的存在形态和生物毒性。但是，由于砷化镓晶片生产加工废水中存在的高浓度的三价砷及其它污染物对生物具有很大的毒性，直接应用此类方法可行性也不大。

由此可见，化学沉淀法相对而言是砷化镓晶片生产加工废水除砷比较合适的方法，也是目前处理废水的主流工艺，其中以铁盐絮凝沉降法应用最为广泛。然后，从除砷过程和效果来看，化学沉淀法处理此类废水时遇到的最大问题是废水悬浮物浓度高、分散性好，从而导致絮凝沉降效果稳定性不佳，砷的去除效率也会受到较大的干扰。而且，根据我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》，处理后废水砷浓度满足日夜严格的排放标准的同时还需要实行更严格的总量控制要求，这对砷的去除效率提出了更大的挑战。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述化学沉淀法处理砷化镓晶片生产加工废水时絮凝沉降效果不稳定、除砷效率受限的问题，提出了一种高效稳定的砷化镓晶片生产加工废水的除砷装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种砷化镓晶片生产加工废水的除砷装置，该装置包括一级除砷罐、二级除砷罐、中间池、砂滤池和清水池五个单元。其中，一级除砷罐配备一级除砷罐搅拌机和一级提升泵，反应后的废水经一级提升泵输送至二级除砷罐；二级除砷罐配备二级除砷罐搅拌机和二级提升泵，反应后的废水经二级提升泵输送至中间池；中间池配备三级提升泵，废水经三级提升泵连续输送至砂滤池；砂滤池滤料为石英砂，过滤出水自流至清水池；清水池配备反冲泵，定期对砂滤池进行反冲洗。

本发明的一种砷化镓晶片生产加工废水的除砷方法，其步骤为：

1)通过自流或泵提，将原水输送至一级除砷罐，进行序批式絮凝沉淀除砷，基本过程包括进水、pH调节、絮凝、沉淀和出水；

2)经过步骤1)处理后的上清液进入二级除砷罐，首先进行氧化反应，将三价砷氧化成五价砷，然后再进行序批式絮凝沉淀除砷，基本过程包括进水、氧化、pH调节、絮凝、沉淀和出水；

3)经过步骤2)处理的上清液首先汇入中间池，然后通过三级提升泵输送至砂滤池进行重力过滤，过滤后最终出水进入清水池，最后外排；

4)砂滤池需利用反冲泵定期进行反冲洗，反冲洗水取自清水池。

上述一级除砷罐和二级除砷罐中产生的沉淀物经浓缩脱水后作为危险废物由专门的危废处置中心处置。

上述一级除砷罐中所用的絮凝剂为氯化铁，pH调节剂为氢氧化钙和氢氧化钠，助凝剂为水解度为25的阴离子聚丙酰胺；反应液中铁离子浓度为800～1200mg/L，氢氧化钙浓度为400～500mg/L，聚丙酰胺浓度为3～5mg/L，用氢氧化钠将絮凝沉淀pH调至6.5～7.0。

上述二级除砷罐中所用的氧化剂为次氯酸钠，絮凝剂为氯化铁，pH调节剂为氢氧化钠，助凝剂为水解度为25的阴离子聚丙酰胺；反应液中有效氯浓度为100～200mg/L，铁离子浓度为20～30mg/L，阴离子聚丙酰胺浓度为2～3mg/L，用氢氧化钠将絮凝沉淀pH调至6.5～7.0。

上述砂滤采用重力过滤，以去除二级除砷罐出水中剩余悬浮态砷。

有益效果

本发明砷去除率高，出水砷浓度可控制在0.02mg/L以下，易于操作，运行稳定，适用于处理砷化镓晶片生产加工废水及相关行业的含砷废水。

附图说明

图1是本发明的除砷装置示意图；