半導(dǎo)體行業(yè)在制造過程中，會產(chǎn)生含有重金屬的廢水。這些廢水成分復(fù)雜，含銅、鉛、鎳、鎘、鉻等重金屬離子，其廢水處理的難題包括系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差、藥劑消耗高、運行成本高、后段生化工藝處理效率低下、重金屬難回收、達(dá)標(biāo)排放困難。
傳統(tǒng)沉淀工藝存在的問題：
(1)傳統(tǒng)沉淀使用重捕劑作為精處理，但藥劑仍需要過量投加才能保證出水精度，整體藥劑投加量大。
(2)水質(zhì)波動大時，常規(guī)投加重捕劑的沉淀，會出現(xiàn)兩種問題：相對于變化的進(jìn)水金屬濃度，藥量投加少——出水不達(dá)標(biāo)，藥量投加大——運行成本高。
(3)污泥金屬占比低(0.5%重量比以下)，污泥處理費用高昂，不可回收產(chǎn)生收益。
(4)建設(shè)投入成本低，工藝單元少。
自研沉淀與離子交換復(fù)合工藝介紹
重金屬廢水處理中的藥劑過耗問題，其核心挑戰(zhàn)源自于沉淀物的溶解度特性和藥劑與金屬離子之間的結(jié)合效率。在傳統(tǒng)處理工藝中，為了確保出水水質(zhì)達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，往往需要過量投加沉淀藥劑，這不僅增加了處理成本，還可能產(chǎn)生過多的污泥，形成二次污染問題。
科海思創(chuàng)新性地引入了沉淀與離子交換復(fù)合工藝，該工藝巧妙地分擔(dān)了精處理階段的負(fù)擔(dān)，通過優(yōu)化藥劑的使用，實現(xiàn)更高效、更經(jīng)濟(jì)的廢水處理。在這一工藝中，初步處理階段通過適當(dāng)加藥，利用沉淀作用去除大部分重金屬離子，而后續(xù)的深度處理階段則引入離子交換吸附技術(shù)，對殘留的重金屬離子進(jìn)行高效捕獲。離子交換具有高選擇性和高吸附容量的特點，能夠針對特定的金屬離子進(jìn)行深度凈化，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時顯著減少了藥劑的總體消耗。
在無錫某集成電路板制造工廠，技改復(fù)合工藝在低運行成本的情況下，做出了比傳統(tǒng)捕集劑加藥更佳的效果。隨著除重工藝段出水的穩(wěn)定性提高，后端生化工藝段效果也變得更好。
沉淀與離子交換復(fù)合工藝的出水精度遠(yuǎn)高于重金屬捕集劑的沉淀工藝，且投藥成本更少、出水更穩(wěn)定。
智能投藥系統(tǒng)
加藥沉淀法在處理含重金屬工業(yè)廢水時，盡管其基本原理是通過化學(xué)反應(yīng)形成不溶性金屬沉淀物以去除水中的重金屬離子，但實際操作中出水水質(zhì)的穩(wěn)定性常常波動很大。這主要歸因于幾個關(guān)鍵因素的相互作用和控制難度。首先，化學(xué)藥劑的選擇必須精確匹配目標(biāo)重金屬種類，不同的重金屬離子對沉淀劑的響應(yīng)各異，錯誤的選擇會導(dǎo)致去除效率低下。即使選對了藥劑，投加量的控制也非常關(guān)鍵，不足或過量都會影響沉淀反應(yīng)的完整性，進(jìn)而影響去除效果。此外，pH值的適宜范圍對于確保重金屬離子與沉淀劑有效反應(yīng)至關(guān)重要，偏離最佳pH范圍會顯著降低沉淀物的生成率和穩(wěn)定性。此外，操作條件的波動，如溫度、攪拌強(qiáng)度、沉淀時間等，也會影響沉淀物的形成和沉降速度，進(jìn)一步加劇出水水質(zhì)的不穩(wěn)定性。
綜上所述，確保各項指標(biāo)能被控制在預(yù)定的設(shè)計范圍內(nèi)，能夠極大地減少沉淀出水水質(zhì)的波動。
科海思研發(fā)一種實時監(jiān)測聯(lián)動加藥系統(tǒng)的智能投藥技術(shù)，投藥能跟隨水質(zhì)變化投加不同劑量的藥劑，最終出水水質(zhì)，無論穩(wěn)定性和效果均優(yōu)于常規(guī)加藥沉淀工藝。
在北京某儲存芯片制造企業(yè)的實際含鎳廢水處理案例中，啟用智能投藥和人工設(shè)定唯一值投藥技術(shù)相對比，在相近出水結(jié)果下智能投藥加藥量明顯更少，一定程度上減少了藥劑消耗。
重金屬回收工藝
在半導(dǎo)體行業(yè)中，重金屬雖然作為污染物需要處理，但其本身往往具有較高的回收價值。然而，傳統(tǒng)的廢水處理工藝，如沉淀法，面臨著回收效率低下的挑戰(zhàn)。這是因為半導(dǎo)體生產(chǎn)中重金屬離子的濃度通常較低，一般在廢水中的占比不超過1%，導(dǎo)致通過沉淀生成的污泥中，重金屬成分的濃度同樣偏低。這種低濃度的重金屬在污泥中難以直接回收利用，不僅回收成本高昂，且往往只能作為危險廢物處理，經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性均不理想。
為了解決這一難題，科海思創(chuàng)新性地開發(fā)了選擇性吸附金屬技術(shù)，該技術(shù)利用高分子材料對特定金屬離子的高選擇性吸附能力，實現(xiàn)了對低濃度金屬離子的有效捕獲。吸附后的金屬離子，通過特定的解析溶液進(jìn)行釋放，隨后可通過電解或再次沉淀的方式，獲得高純度、高濃度的金屬產(chǎn)品。這一過程不僅顯著提高了金屬的回收率，而且由于產(chǎn)品金屬含量高，滿足了工業(yè)回收條件，從而產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
此技術(shù)對于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)出的含有價金屬的廢水，利用預(yù)處理技術(shù)除去不溶物質(zhì)，然后通過離子交換系統(tǒng)將有價金屬吸附在離子交換上，通過排空、沖洗和解析，產(chǎn)出一定濃度且純凈的有價金屬溶液。此技術(shù)適用于金屬價值較高，或有一定價值但濃度較低的廢水中，相對于混凝沉淀、氣浮、膜法工藝等，離子交換吸附工藝可選擇性吸附水中特定金屬，且精度高、處理效果好。在此過程中，產(chǎn)出的金屬溶液經(jīng)過簡單處理可以再次投入生產(chǎn)使用，產(chǎn)生二次價值，使廢水處理的運行成本減少，對于一些貴金屬的回收，甚至能完全回收運行投入成本，產(chǎn)生盈利。
科海思在金屬吸附工藝有豐富的項目經(jīng)驗，針對不同的水質(zhì)信息，剖析金屬的存在形式，匹配不同的特種吸附離子交換回收有價金屬。在回收制成高價值產(chǎn)品時，整體回收系統(tǒng)可制成智能控制系統(tǒng)，通過計算和程序精細(xì)控制，制得可直接投入生產(chǎn)或售賣的產(chǎn)品。
科海思與傳統(tǒng)半導(dǎo)體重金屬廢水處理工藝對比
當(dāng)前，同行業(yè)多數(shù)公司采用的傳統(tǒng)重金屬廢水處理工藝，普遍存在出水濃度難以達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的問題。特別是對于那些直接向地表水排放廢水的工廠，為了確保排放達(dá)標(biāo)，不得不大幅增加藥劑投入，導(dǎo)致運行成本異常高昂。更為棘手的是，處理后的重金屬殘留往往不具備經(jīng)濟(jì)價值，只能作為危險廢物，通過外部處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行處置，這不僅加重了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也未能實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。
以成都某電路板鎳廢水處理系統(tǒng)的運行為例，綜合藥劑投加噸水成本4.8元，出水可穩(wěn)定在0.05mg/L以下，出水鎳含量在0.03mg/L。
科海思復(fù)合工藝的研發(fā)，打破了重金屬廢水處理運行成本高、產(chǎn)水精度低的困境。該工藝中的離子交換吸附段能夠?qū)⒊恋砦菜械闹亟饘儆行Х蛛x并濃縮，形成高濃度可回收利用的重金屬溶液，這不僅大幅降低了藥劑的使用量，減少了化學(xué)處理成本，更關(guān)鍵的是，實現(xiàn)了重金屬資源的循環(huán)利用，變廢為寶。
以無錫某封裝測試廠技改后的鎳廢水處理系統(tǒng)為例，綜合藥劑投加噸水成本3.09元，高濃度含鎳解析液提純后營收合計噸水1.24元，總計噸水運行成本為1.85元，穩(wěn)定出水可做到0.1mg/L以下，最佳效果可做到未檢出(0.05mg/L以下)。
沉淀與離子交換復(fù)合工藝的技術(shù)優(yōu)勢
(1)自研實現(xiàn)監(jiān)測水質(zhì)波動實時調(diào)節(jié)投藥量，同時不需要在預(yù)處理階段大量投藥保持出水精度，通過這兩種手段降低加藥量，投藥量大約為重捕劑沉淀工藝的60%~70%。
(2)離子交換技術(shù)可產(chǎn)出濃度可達(dá)到20g/L(以鎳為例)的純凈解析液，經(jīng)過電解得到粗鎳產(chǎn)生收益。
(3)通過降低加藥量，減少污泥產(chǎn)生量，從而減少污泥處置費用;再加上金屬回收的收益，整體運行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)沉淀。
(4)離子交換出水穩(wěn)定，精度高，以鎳為例，最低可做到常規(guī)監(jiān)測未檢出(0.05mg/L以下)。
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