摘要： 磁翻柱液位計制造過程中產生的晶背研磨廢水具有有機物濃度低， 懸浮物含量高的特點， 針對某磁翻柱液位計廠的晶背研磨廢水和反洗廢水， 設計采用 UF-RO 工藝處理。 工程應用表明： 在晶背研磨廢水 TOC 質量濃度為 0．5 ~ 5.0 mg ／L， 濁度為 80 ~ 100 NTU， SiO2 質量濃度為 2 ~ 4 mg ／ L， 反 洗 廢 水 TOC 質 量 濃 度 為 1．5 ~ 3.0 mg ／ L， 濁 度 為 4 ~ 8NTU 時， 處理出水 TOC 質量濃度低于 1 mg ／ L， 濁度低于 0．1 mg ／ L， SiO2 質量濃度低于 1 mg ／ L， 完全可以回用至超純水預處理系統。

 

    磁翻柱液位計的制造工藝復雜， 需要消耗大量的水，且隨著xianjin制程的推進， 單位耗水量也在不斷上升。 磁翻柱液位計的水種類很多， 大部分成分復雜， 需分類收集后進行相應處理。 晶背研磨廢水（BG）主要來源于芯片制造過程中晶背研磨制程的清洗廢水，主要污染物為懸浮顆粒［1］。 反洗廢水（BWW）主要為超純水制取工藝中多介質過濾塔和活性炭塔反洗產生。

 

    膜處理工藝常用于自來水和廢水的深度處理［2－3］，UF-RO 處理工藝已廣泛應用于鋼鐵廢水、 化工廢水、 印染廢水和冷卻水的處理和回用， 取得了良好的效果［4－6］。 針對晶背研磨廢水和反洗廢水的特點，采用膜工藝進行處理及回用， 具有處理效果穩定、維護方便等明顯優勢。 通過工程應用， 旨在探尋和推廣磁翻柱液位計制造行業廢水回用的新途徑。

 

    1 工程設計

    1．1 設計水量、 水質

    國內某磁翻柱液位計廠， 晶背研磨廢水產生量為 150 ～160 m3 ／ d， 反洗廢水產生量 為 500 ～ 700 m3 ／ d， 主要污染物為懸浮物， UF-RO 處理系統設計進水和出水主要水質指標見表 1。

 

 

    1．2 工藝流程

    該 UF-RO 處理系統的工藝流程見圖 1。

 

 

    晶背研磨廢水在排放機臺附近設置簡易平流式沉淀池， 經初沉后進入調節槽， 經過保安過濾器過濾后， 再進超濾膜組， 產水流入產水槽； 反洗廢水進入調節槽， 經過保安過濾器過濾后， 再進超濾膜組， 產水流入產水槽。 兩種超濾產水混合后， 經保安過濾器， 進入反滲透膜組， 產水回用至超純水預處理系統， 濃水排放至廢水系統。 

 

    2 主要設備和控制程序

    2．1 主要設備

    BG 調節槽選用碳鋼（CS）并內襯玻璃鋼（FRP）防腐， 設攪拌器。 BG 產水槽和 BWW 產水槽選用FRP 材質。

    具體的規格參數和附屬設備見表 2。

    超濾膜組件和反滲透膜組件前均設置保安過濾器， 濾芯和膜組件規格參數見表 3。

 

 

 

    2．2 主要控制儀表

    數據采集和過程監控采用 SCADA 系統， PLC等硬件設備以總線方式連接到服務器上， 進行數據處理和運算。 操作人員可以在 SCADA 系統上對現場的開關、 閥門進行操作， 實現現場無人值守。各控制點實時記錄運行數據， 生成系統各設備和在線儀表的運行曲線， 便于分析系統運行狀況。主要控制儀表見表 4。 

 

    3 膜的清洗

    3．1 超濾膜反洗

    膜處理工藝應用中， 通量下降過快是影響系統正常運行的主要因素。 而人工清洗需要耗費大量人力， 為此通過程序設定實現自動反洗。BG 和 BWW 超濾膜采用先氣洗后水洗的清洗模式， 程序設定見表 5。

 

 

 

    3．2 反滲透膜清洗

    反滲透膜運行一定時間后， 污染物會在膜表面沉積， 需要定期進行化學清洗以完全恢復膜性能。 本系統設計清洗周期為 3 個月， 清洗包括循環、 浸泡、 沖洗 3 個過程， 將清洗劑引入反滲透膜 組 ， 按 每 支 膜 11．4 L ／ min 的 流 量 循 環 5 ～ 15min， 再將單支膜流量調至 22．8 L ／ min 循環 5 ～ 15min， 然后再將單支膜流量調至 35 L ／ min 循環 30 ～60 min， 隨后進入浸泡階段， 1 ～ 2 h 后進行沖洗，直至濃水電導率與進水電導率相同。 反滲透膜采用先酸洗后堿洗的步驟進行， 酸洗和堿洗均經過上述過程， 酸洗劑可選用檸檬酸或 HCl， 堿洗劑選用 NaOH。 清洗劑選擇見表 6。

 

 

    4 運行結果與討論

    經過 1 年的連續運行， 晶背研磨廢水進水 TOC質量濃度為 0．5 ~ 5.0 mg ／ L， 濁度為 80 ~ 100 NTU，SiO2 質 量 濃 度 為 2 ~ 4 mg ／ L， 反 洗 廢 水 進 水 TOC質 量 濃 度 為 1．5 ~ 3.0 mg ／ L， 濁 度 為 4 ~ 8 NTU，UF-RO 處理出水 TOC 質量濃度低于 1 mg ／ L， 濁度低于 0．1 mg ／ L， SiO2 質 量 濃 度 低 于 1 mg ／ L， 完 全可以回用至超純水預處理系統。 UF-RO 處理系統出水電導率和 TOC 濃度見圖 2 ～ 圖 3。 

 

 

 

 

 

    5 效益分析

    本工程總投資約為 420 萬元， 年能耗費為 69 890元， 年耗材更換費用為 12 000 元， 運行成本約為 3 元 ／ m3， 低于自來水價格。 工程實施后， 年回收并回用水量 154 260 m3， 節約了相應量的自來水。 

 

    6 結語

    采用 UF-RO 工藝處理磁翻柱液位計晶背研磨廢水和反洗廢水， 出水 TOC 質量濃度低于 1 mg ／ L， 濁度低于 0．1 mg ／ L， SiO2 質 量 濃 度 低 于 1 mg ／ L， 完 全達到設計要求并回用于超純水預處理系統。 本工程實施后， 年回收并回用水量達到 154 260 m3， 有效降低了自來水消耗量。 同時， 該系統運行維護簡單， 處理成本低， 取得了良好的節水效果和經濟效益。