半导体化度废水成分复杂,不同工序产生的废水特性差异明显。扩散和CMP工序产生的含氟废水,以氟离子形式存在,浓度高且处理难度大;蚀刻工序的含氮废水,氨氮含量高,生物降解性差;铝刻蚀工序的含磷废水,磷酸盐浓度波动大,处理工艺需准确适配;硅片清洗、光刻显影和CMP工序产生的有机废水,含有异丙醇、丙二醇单甲醚乙酸酯等难降解有机溶剂,COD值高且生物毒性大;电化学镀膜和CMP工序产生的重金属废水,以铜、钴等鳌合态重金属形式存在,处理不当易造成二次污染。此外,酸碱废水pH值极端,需进行三级中和技术处理,才能避免对环境造成危害。
这些特性导致废水回用面临诸多挑战。高浓度污染物增加了处理难度和成本,不同污染物之间的相互作用可能影响处理效果,回用水质需满足半导体制造的高纯度要求,对处理工艺的精度和稳定性提出了极高要求。
废水回用主要处理技术体系
(一)预处理技术
预处理是废水回用的基础,通过物理沉淀、过滤、混凝沉淀等工艺,去除废水中的大颗粒悬浮物、油脂和部分重金属离子。调节池可均衡水量和水质,为后续处理创造稳定条件。格栅过滤可去除较大悬浮物,化学沉淀法利用硫化物、氢氧化物等沉淀剂,将重金属离子转化为难溶性沉淀物,通过固液分离技术去除。混凝沉淀工艺加入混凝剂和絮凝剂,促进细小颗粒聚集形成大颗粒絮体,便于后续分离。
(二)高级净化技术
膜分离技术:反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)等膜技术是废水回用的关键。RO膜可有效截留溶解性固体、盐分及部分有机物,实现高纯度回用水;NF膜针对特定分子大小的有机物和部分无机盐进行筛选去除;UF膜可去除水中的大分子有机物、悬浮物等,保留较小的溶质分子。
高级氧化工艺:臭氧氧化、紫外线/过氧化氢(AOP)、Fenton反应、光催化等技术,可高效分解难降解有机物。臭氧氧化具有强氧化性,能破坏有机物的分子结构;紫外线/过氧化氢协同作用,可产生具有强氧化性的羟基自由基,加速有机物降解。
电化学处理技术:电解槽等设备通过电化学反应去除废水中的重金属离子和其他污染物。在电场作用下,离子发生迁移和氧化还原反应,实现污染物的去除。
(三)深度处理与消毒技术
活性炭吸附可去除残留的有机污染物和微量有害物质,利用活性炭的多孔结构和强大吸附能力,确保出水质量满足严格标准。紫外线消毒或臭氧消毒可消灭潜在的微生物污染,保证回用水质安全无菌。