專利名稱：制備硅晶片的工藝廢水之處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種含高濃度微粒及難分解有機(jī)物質(zhì)之廢水的處理方法，尤其是一種制備硅晶片時(shí)所產(chǎn)生的廢水的處理方法。
背景技術(shù)：
隨著原油價(jià)格不斷上漲以及環(huán)境氣候變遷問題持續(xù)加劇，發(fā)展綠色替代能源已成為國際共識，其中太陽能電池(photovoltaic cells)就被視為技術(shù)最成熟、最具工業(yè)化潛力之新能源產(chǎn)業(yè)，更被許多先進(jìn)國家視為應(yīng)當(dāng)前金融危機(jī)的重要產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)振興策略。以新能源觀點(diǎn)，太陽能光電屬于綠色替代能源產(chǎn)業(yè)，但以資源及環(huán)境保護(hù)觀點(diǎn)，其生產(chǎn)制造過程會使用并排放特定化學(xué)污染物，大量排放時(shí)對環(huán)境仍將帶來相當(dāng)程度的沖擊，同時(shí)其用水量相當(dāng)可觀。以新竹科學(xué)園區(qū)作比較，區(qū)內(nèi)有400余家廠商，整園區(qū)的廢水排放量在13萬噸一天，但一家IGW的太陽能長晶廠耗水量約需I萬噸一天，因此對于相對區(qū)域內(nèi)的水資源供給造成很大的擠壓，同時(shí)對于相對區(qū)域內(nèi)廢水的排放也造成很大的負(fù)荷；因此相關(guān)議題皆是發(fā)展綠色太陽能電池產(chǎn)業(yè)需同時(shí)兼顧之環(huán)境保護(hù)課題，以收發(fā)展綠色新能源產(chǎn)業(yè)之效益與美意。太陽能產(chǎn)業(yè)之硅晶圓工藝屬于污染程度較大的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生之廢水性質(zhì)復(fù)雜且處理不易，其中包括硅料清洗(含HF，HCl或HNO3的廢水)、切方(去頭尾/倒角/拋光)、切片、及清洗(預(yù)洗/脫膠/洗凈)等工藝會排放多股廢水，屬于新的產(chǎn)業(yè)水污染課題。在硅晶棒切方工藝中，會排放含高濃度顆粒性廢水，其中也可能包含切削油之有機(jī)物污染；在晶圓切片工藝中則會排放含SiC研磨砥礪和Si之高濃度微粒廢水，以及高分子有機(jī)聚合物切削油廢液(如聚丙二醇(Propylene Glycol),聚乙二醇(Polyethylene Glycol),及未被公開之商業(yè)配方等)，不同工藝使用不同的聚合物配方。此類高分子聚合物屬于不易分解物質(zhì)，其B0D/C0D比值極低(B0D/C0D < 0. I 10% )。晶片清洗工藝則會排放含表面活性劑及脫膠劑(乳酸，檸檬酸或磷酸)之有機(jī)廢水。目前業(yè)界及研究單位嘗試以不同流程進(jìn)行上述廢水之處理，包括以傳統(tǒng)活性污泥生物統(tǒng)處理之案例，但活性污泥法之體積負(fù)荷低且COD去除效率低(根據(jù)工廠操作，效率數(shù)據(jù)低于40%);也有嘗試結(jié)合不同化學(xué)氧化程序做預(yù)處理，諸如以03、Fenton或活性炭等方法預(yù)處理，之后再進(jìn)行生物處理，但此類流程其COD總?cè)コ式缘陀?0%，而且相關(guān)預(yù)處理方法在考量初設(shè)費(fèi)用、操作費(fèi)用以及最終處理水質(zhì)問題，都不是效能可靠、成本可行之工程化方案。同時(shí)前述相關(guān)處理方法都有其適用的濃度范圍，例如O3作為預(yù)處理較適用于較低濃度(例如COD < 500ppm)廢水，其系統(tǒng)初設(shè)費(fèi)用高、操作費(fèi)用高、處理后出水水質(zhì)不易符合排放要求。Fenton作為預(yù)處理結(jié)合生物程序適用于中低濃度(例如COD < IOOOppm)廢水，其系統(tǒng)雖初設(shè)費(fèi)用較低，但污泥產(chǎn)生量大，操作費(fèi)用極高。活性碳作為預(yù)處理結(jié)合生物程序亦適用于較低濃度(例如COD < 500ppm)廢水，其系統(tǒng)初設(shè)費(fèi)用低、但活性碳易飽和，需經(jīng)常更換，操作費(fèi)用高。此股廢水處理是業(yè)界面臨頭疼的課題，尋找處理效果有效且低操作成本的處理方法是太陽能之硅晶圓產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)。臺灣發(fā)明專利313187揭示一種含有機(jī)污染物之廢水處理系統(tǒng)，包含一厭氧反應(yīng)槽，一好氧反應(yīng)槽，及一薄膜分離槽；其中前述好氧反應(yīng)槽系設(shè)置于厭氧反應(yīng)槽之后，前述薄膜分離槽系設(shè)置于前述好氧反應(yīng)槽之后，該系統(tǒng)系利用生物處理法去除廢水中的有機(jī)污染物，并以薄膜分離固液兩相。此前的專利發(fā)明之重點(diǎn)在于解決薄膜表面結(jié)垢與積垢問題，其中特別提及該好氧反應(yīng)槽可提高其中被處理水的PH值，使其中的金屬離子形成碳酸結(jié)晶顆粒，并藉生物膠凝作用將此碳酸金屬結(jié)晶顆粒嵌入好氧微生物的絮體中，以減少金屬結(jié)晶物在薄膜分離槽之薄膜上形成結(jié)垢之傾向。此前案的實(shí)施例僅以含葡萄糖及醋酸鈉為人工基質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此前的專利的處理方法對含切削油/表面活性劑之有機(jī)污染物但不含金屬粒子之硅晶片切片與拋光工藝廢水是否有效并不明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一主要目的在于提供一種含高濃度微粒及難分解有機(jī)物質(zhì)之廢水的處理方法，尤其是一種制備硅晶片的工藝廢水的處理方法。依本發(fā)明內(nèi)容所完成的一種制備硅晶片的工藝廢水之處理方法，包含下列步驟 a)確認(rèn)該廢水不含HF，包含當(dāng)清洗硅晶棒的廢水含HF時(shí)，將該股含HF的廢水單獨(dú)處理而不直接與制備硅晶片的其它股工藝廢水合并；b)從該廢水中分離出其中所含的微粒，而得到的一實(shí)質(zhì)上不含微粒的水；c)以厭氧微生物分解方式處理來自步驟b)的實(shí)質(zhì)上不含微粒的水，使得其中所含的有機(jī)物被部份分解，而得到一第一部份凈化水 '及d)以好氧微生物分解方式處理來自步驟c)的第一部份凈化水，使得殘留于其中的有機(jī)物被進(jìn)一步分解，而得到一第二部份凈化水。本發(fā)明的發(fā)明人出乎意料地發(fā)現(xiàn)在步驟c)的厭氧微生物分解方式處理下，步驟
d)的好氧微生物分解方式的COD去除率比在相同條件下的單獨(dú)好氧微生物分解方式的COD去除率提高20 85%。于本發(fā)明一較佳的具體實(shí)施例中，步驟c)的厭氧微生物分解方式的COD去除率在28小時(shí)總停留時(shí)間可高達(dá)94%。優(yōu)選的，步驟a)被確認(rèn)的廢水具有下列性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種硅晶片切片與拋光工藝廢水之處理方法，包含下列步驟 a)確認(rèn)該廢水不含HF，包含當(dāng)清洗硅晶棒的廢水含HF時(shí)，將該股含HF的廢水單獨(dú)處理； b)從該廢水中分離出其中所含的微粒，而得到一實(shí)質(zhì)上不含微粒的水； c)以厭氧微生物分解方式處理來自步驟b)的實(shí)質(zhì)上不含微粒的水，使得其中所含的有機(jī)物被部份分解，而得到一第一部份凈化水 '及 d)以好氧微生物分解方式處理來自步驟c)的第一部份凈化水，使得殘留于其中的有機(jī)物被進(jìn)一步分解，而得到一第二部份凈化水； 其中，步驟d)的好氧微生物分解方式的COD去除率比在相同條件下但未使用步驟c)的厭氧微生物分解方式者提高20 85%。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟a)的被確認(rèn)的廢水具有下列性質(zhì)
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于其進(jìn)一步包含下列步驟 e)將來自步驟d)的第二部份凈化水導(dǎo)入一污泥截留槽，使第二部份凈化水在該污泥截留槽滯留一段時(shí)間并且使其中污泥被截留而由該污泥截留槽排出一上層或被過濾的清凈水。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該污泥截留槽為包含一薄膜過濾模組的一薄膜生物反應(yīng)槽，該步驟e)包含將該第二部份凈化水導(dǎo)入該薄膜生物反應(yīng)槽內(nèi)，并透過該過濾模組從該薄膜生物反應(yīng)槽排出一被過濾的清凈水，其中該第二部份凈化水中的污泥被截留于該薄膜生物反應(yīng)槽中，且該第二部份凈化水中的有機(jī)物在該滯留時(shí)間中為該污泥中的微生物所進(jìn)一步分解。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于其進(jìn)一步包含下列步驟 f)將來自步驟e)的被過濾的清凈水以一或多種選自下列群組的純化方式進(jìn)一步處理而得到一超純水，該群組是由反滲透，紫外線加臭氧，紫外線加H2O2，及活性碳吸附方式。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟f)包含將來自e)的被過濾的清凈水以反滲透方式進(jìn)一步處理而得到一超純水。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于其進(jìn)一步包含將步驟e)的薄膜生物反應(yīng)槽內(nèi)滯留的污泥的一部份再循環(huán)用作為步驟d)的好氧微生物分解方式的好氧微生物污泥的一部份來源。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟b)包含將混凝劑加入于該廢水中，使其中的微粒凝聚成膠體；及以沉淀、過濾、離心方式或其組合處理該含凝聚成膠體微粒的廢水，而得到該實(shí)質(zhì)上不含微粒的水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含高濃度微粒及難分解有機(jī)物質(zhì)之廢水的處理方法，例如一種制備硅晶片時(shí)所產(chǎn)生的廢水的處理方法，包含從該廢水中分離出其中所含的微粒，而得到的一實(shí)質(zhì)上不含微粒的水；以厭氧微生物分解方式處理該實(shí)質(zhì)上不含微粒的水，使得其中所含的有機(jī)物被部份分解，而得到一第一部份凈化水；及以好氧微生物分解方式處理該第一部份凈化水，使得殘留于其中的有機(jī)物被進(jìn)一步分解，而得到一第二部份凈化水，其中該好氧微生物分解方式的COD去除率比在相同條件下但未使用厭氧微生物分解方式者提高20～85％。
文檔編號C02F9/14GK102653433SQ20121005253
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者陳秋美 申請人:陳秋美