公布日：2024.12.27
申请日：2024.12.02
分类号：C02F1/04(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I
摘要
本发明公开了一种半导体工业废水处理设备及处理方法，与废水输入管道连接，包括蒸发装置、过滤装置和有机分离膜系统，所述蒸发装置与废水输入管道连接，所述过滤装置与蒸发装置之间通过管道进行循环连接；所述有机分离膜系统与蒸发装置之间通过管道进行循环连接；所述有机分离膜系统的出口处设置有终端收集装置；还包括浓缩液收集装置，所述浓缩液收集装置收集蒸发装置产出的蒸发器浓缩液和过滤装置产出的过滤装置浓缩液。本发明通过蒸发装置、过滤装置和有机分离膜系统的结合的形式对半导体工业废水进行处理，整个处理过程无需加入任何化学药剂，能够将整个废水处理设备维持宏观上的动态平衡，能够在提升处理效果的同时提升处理效率。
权利要求书
1.一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，与废水输入管道连接，包括蒸发装置、过滤装置和有机分离膜系统，所述蒸发装置与废水输入管道连接，所述过滤装置与蒸发装置之间通过管道进行循环连接以收集过滤装置产出的过滤清液进行循环过滤，所述过滤装置回流至蒸发装置进行循环过滤的过滤清液量根据过滤装置的过滤量而定，使所述过滤装置每日吸附的污染物量为固定值；所述有机分离膜系统与蒸发装置之间通过管道进行循环连接以收集有机分离膜系统产出的有机分离膜浓缩液进行循环浓缩；所述有机分离膜系统回流至蒸发装置进行循环浓缩的比例为60%~90%；所述有机分离膜系统的出口处设置有终端收集装置对有机分离膜系统处理后的水进行收集；还包括浓缩液收集装置，所述浓缩液收集装置与蒸发装置进行连接以收集蒸发装置产出的蒸发器浓缩液，所述浓缩液收集装置和过滤装置进行连接以收集过滤装置产出的过滤装置浓缩液。
2.根据权利要求1所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述废水输入管道与蒸发装置之间设置有原水收集装置，所述原水收集装置包括第一收集桶、水表和第一控制单元，所述水表用于统计进水量；所述第一收集桶内设有第一低液位点、第一中液位点和第一高液位点，当第一收集桶内废水位于第一中液位点时，第一控制单元控制蒸发装置启动；当第一收集桶内废水位于第一低液位点时，第一控制单元控制蒸发装置停止运行；当第一收集桶内废水位于第一高液位点时，第一控制单元控制废水输入管道停止向第一收集桶内输送废水。
3.根据权利要求1所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述蒸发装置包括低温蒸发器、蒸馏水收集装置，低温蒸发器一端与蒸馏水收集装置连接，另一端与浓缩液收集装置连接以向浓缩液收集装置输送蒸发器浓缩液；蒸馏水收集装置与过滤装置之间通过管道进行循环连接以收集过滤装置产出的过滤清液进行循环过滤，蒸馏水收集装置与有机分离膜系统之间通过管道进行循环连接以收集有机分离膜系统产出的有机分离膜浓缩液进行循环浓缩。
4.根据权利要求3所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述低温蒸发器的蒸发温度为30℃~45℃。
5.根据权利要求3所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述蒸馏水收集装置包括第二收集桶、水表和第二控制单元，所述水表用于统计进水量；所述第二收集桶内设有第二低液位点、第二中液位点和第二高液位点，当第二收集桶内废水位于第二中液位点时，第二控制单元控制过滤装置和有机分离膜系统启动；当第二收集桶内废水位于第二低液位点时，第二控制单元控制过滤装置和有机分离膜系统停止运行；当第二收集桶内废水位于第二高液位点时，第二控制单元控制低温蒸发器停止向第二收集桶内输送废水。
6.根据权利要求3所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述过滤装置包括分子筛COD过滤器和蒸汽发生器，所述蒸汽发生器向分子筛COD过滤器内输送蒸汽以对分子筛COD过滤器进行清洗，所述分子筛COD过滤器与蒸馏水收集装置之间通过管道实现循环连接，所述分子筛COD过滤器与浓缩液收集装置连接以向浓缩液收集装置输送过滤装置浓缩液。
7.根据权利要求6所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述分子筛COD过滤器包括分子筛过滤罐、分子筛备用罐和第一保安过滤器，根据时间设定自动切换分子筛过滤罐和分子筛备用罐实现连续循环过滤。
8.根据权利要求1所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述有机分离膜系统包括第二保安过滤器、有机分离膜；所述有机分离膜包括全芳香高交联度聚酰胺，所述有机分离膜的通量为20LMH。
9.根据权利要求8所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述第二保安过滤器设置于有机分离膜的前端，所述第二保安过滤器用于对有机分离膜进行保护。
10.根据权利要求1所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述有机分离膜系统内置浓水循环管路，通过控制浓水内循环的比例来实现大流量冲刷有机分离膜降低膜系统淤堵风险的目的。
11.根据权利要求1所述的一种半导体工业废水处理设备，其特征在于，所述终端收集装置包括第三收集桶、回用水泵、水表和第三控制单元，所述水表用于统计进水量；所述第三收集桶内设有第三低液位点、第三中液位点和第三高液位点，当第三收集桶内废水位于第三中液位点时，第三控制单元控制回用水泵启动；当第三收集桶内废水位于第三高液位点时，第三控制单元控制有机分离膜系统停止运行；当第三收集桶内废水位于第三低液位点时，第三控制单元控制回用泵水停止运行。
12.一种半导体工业废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-11任一项所述的半导体工业废水处理设备，包括以下步骤：S1、废水经废水输入管道进入蒸发装置中，经蒸发装置处理后产出蒸发器处理后废水和蒸发器浓缩液，蒸发器浓缩液流入浓缩液收集装置，蒸发器处理后废水流入过滤装置或有机分离膜系统，若流入过滤装置则跳转至步骤S2，若流入有机分离膜系统则跳转至步骤S3；S2、过滤装置将步骤S1中的蒸发器处理后废水进行处理，处理完毕后产出过滤装置浓缩液和过滤清液，过滤清液流回蒸发装置进行循环过滤，过滤装置浓缩液流入浓缩液收集装置；根据所述每日的废水输入量以及废水中污染物的浓度，设定所述过滤装置每日吸附的污染物量为一固定值，并使该固定值不小于每日废水中的污染物含量；当所述过滤装置内的废水过滤量达到上述固定值时，流入过滤装置内未经过滤处理的蒸发器处理后废水及由过滤装置处理后产生的过滤清液均回流至蒸发装置中，使整个半导体工业废水处理设备达到动态平衡；S3、有机分离膜系统将步骤S1中的蒸发器处理后废水进行处理，处理完毕后产出有机分离膜浓缩液和处理后的水，有机分离膜浓缩液流回蒸发装置循环浓缩，处理后的水流入终端收集装置；S4、终端收集装置将步骤S3中的处理后的水收集后回用。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体工业废水处理设备及处理方法，通过蒸发装置、过滤装置和有机分离膜系统的结合的形式提升过滤精度及过滤效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：与废水输入管道连接，包括蒸发装置、过滤装置和有机分离膜系统，所述蒸发装置与废水输入管道连接，所述过滤装置与蒸发装置之间通过管道进行循环连接以收集过滤装置产出的过滤清液进行循环过滤，所述过滤装置回流至蒸发装置进行循环过滤的过滤清液量根据过滤装置的过滤量而定，使所述过滤装置每日吸附的污染物量为固定值；所述有机分离膜系统与蒸发装置之间通过管道进行循环连接以收集有机分离膜系统产出的有机分离膜浓缩液进行循环浓缩；所述有机分离膜系统回流至蒸发装置进行循环浓缩的比例为60%~90%；所述有机分离膜系统的出口处设置有终端收集装置对处理后的水进行收集；还包括浓缩液收集装置，所述浓缩液收集装置与蒸发装置进行连接以收集蒸发装置产出的蒸发器浓缩液，所述浓缩液收集装置和过滤装置进行连接以收集过滤装置产出的过滤装置浓缩液。
上文中，所述过滤装置回流至蒸发装置进行循环过滤的过滤清液量根据过滤装置的过滤量而定是指：当过滤装置处于过滤状态时，过滤装置产出的过滤清液回流至蒸发装置中；当过滤装置内的废水过滤量达到设定值或达到过滤装置过滤极限时，流入过滤装置内未经过滤处理的蒸发器处理后废水及由过滤装置处理后产生的过滤清液均回流至蒸发装置中。
上文中，所述过滤装置内的废水过滤量的设定值为人为设定的固定值。
上文中，所述废水输入管道每天输入蒸发装置的废水量为人为设定的固定值。
优选地，所述废水输入管道与蒸发装置之间设置有原水收集装置，所述原水收集装置包括第一收集桶、水表和第一控制单元，所述水表用于统计进水量；所述第一收集桶内设有第一低液位点、第一中液位点和第一高液位点，当第一收集桶内废水位于第一中液位点时，第一控制单元控制蒸发装置启动；当第一收集桶内废水位于第一低液位点时，第一控制单元控制蒸发装置停止运行；当第一收集桶内废水位于第一高液位点时，第一控制单元控制废水输入管道停止向第一收集桶内输送废水。
优选地，所述第一高液位点的上方设置有溢流口，当第一收集桶内废水到达溢流口时，废水从溢流口流出第一收集桶外；以控制第一收集桶内废水量。
优选地，所述第一收集桶的一侧的底端设置有第一排空低阀以将第一收集桶内的废水排空。
优选地，所述蒸发装置包括低温蒸发器、蒸馏水收集装置，低温蒸发器一端与蒸馏水收集装置连接，另一端与浓缩液收集装置连接以向浓缩液收集装置输送蒸发器浓缩液；蒸馏水收集装置与过滤装置之间通过管道进行循环连接以收集过滤装置产出的过滤清液进行循环过滤，蒸馏水收集装置与有机分离膜系统之间通过管道进行循环连接以收集有机分离膜系统产出的有机分离膜浓缩液进行循环浓缩。
上文中，所述低温蒸发器主要负责去除高沸点的有机物。
优选地，所述低温蒸发器的蒸发温度为30℃~45℃。
优选地，所述蒸馏水收集装置包括第二收集桶、水表和第二控制单元，所述水表用于统计进水量；所述第二收集桶内设有第二低液位点、第二中液位点和第二高液位点，当第二收集桶内废水位于第二中液位点时，第二控制单元控制过滤装置和有机分离膜系统启动；当第二收集桶内废水位于第二低液位点时，第二控制单元控制过滤装置和有机分离膜系统停止运行；当第二收集桶内废水位于第二高液位点时，第二控制单元控制低温蒸发器停止向第二收集桶内输送废水。
优选地，所述第二高液位点的上方设置有溢流口，当第二收集桶内废水到达溢流口时，废水从溢流口流出第二收集桶外；以控制第二收集桶内废水量。
优选地，所述第二收集桶的一侧的底端设置有第二排空低阀以将第二收集桶内的废水排空。
优选地，所述蒸馏水收集装置的出口与过滤装置的进口之间设置的管道上设置有分子筛COD过滤器进水手动球阀和分子筛COD过滤器进水止回阀。所述蒸馏水收集装置的出口与有机分离膜系统的出口之间设置的管道上设置有手动球阀。
优选地，所述过滤装置包括分子筛COD过滤器和蒸汽发生器，所述蒸汽发生器向分子筛COD过滤器内输送蒸汽以对分子筛COD过滤器进行清洗，所述分子筛COD过滤器与蒸馏水收集装置之间通过管道实现循环连接，所述分子筛COD过滤器与浓缩液收集装置连接以向浓缩液收集装置输送过滤装置浓缩液。
上文中，所述分子筛COD过滤器主要负责去除低沸点的小分子有机物。
优选地，所述分子筛COD过滤器包括分子筛过滤罐、分子筛备用罐和第一保安过滤器，根据时间设定自动切换分子筛过滤罐和分子筛备用罐实现连续循环过滤。具体地，当所述分子筛过滤罐进入清洗阶段时，自动切换分子筛备用罐进行过滤作业，以实现分子筛COD过滤器对蒸馏水收集装置内废水连续循环过滤。
优选地，所述第一保安过滤器设置于分子筛过滤罐前端用于对分子筛材料的保护。
优选地，所述蒸汽发生器在分子筛过滤罐清洗阶段自动启动，对分子筛过滤罐清洗。
优选地，所述分子筛过滤罐和分子筛备用罐内均设置有分子筛，所述分子筛的材料包括高分子有机材料为主的有机高分子共聚体，所述高分子有机材料包括苯乙烯、二乙烯苯，所述分子筛材料比表面积为450~600m2/g。
优选地，所述过分子筛过滤罐的数量可以设置为多个串联，以提高过滤装置的效率。
优选地，所述有机分离膜系统包括第二保安过滤器、有机分离膜。
优选地，所述有机分离膜的一端与终端收集装置连接以向终端收集装置输送有机分离膜产水，另一端与蒸馏水收集装置连接以向蒸馏水收集装置输送有机分离膜浓缩液循环浓缩。
优选地，所述有机分离膜包括全芳香高交联度聚酰胺，所述有机分离膜的通量为20LMH。
上文中，所述有机分离膜的截流率为90~99%。
上文中，所述有机分离膜主要负责去除低沸点的大分子有机物。
优选地，所述第二保安过滤器设置于有机分离膜的前端，所述第二保安过滤器用于对有机分离膜的保护。
优选地，所述有机分离膜系统内置浓水循环管路，通过控制浓水内循环的比例来实现大流量冲刷有机分离膜降低膜系统淤堵风险的目的。
优选地，所述浓水循环管路控制浓水内循环的比例为60%。
优选地，所述终端收集装置包括第三收集桶、回用水泵、水表和第三控制单元，所述水表用于统计进水量；优选地，所述第三收集桶内设有第三低液位点、第三中液位点和第三高液位点，当第三收集桶内废水位于第三中液位点时，第三控制单元控制回用水泵启动；当第三收集桶内废水位于第三高液位点时，第三控制单元控制有机分离膜系统停止运行；当第三收集桶内废水位于第三低液位点时，第三控制单元控制回用泵水停止运行。
优选地，所述第三高液位点的上方设置有溢流口，当第三收集桶内废水到达溢流口时，废水从溢流口流出第三收集桶外；以控制第三收集桶内废水量。
优选地，所述第三收集桶的一侧的底端设置有第三排空低阀以将第三收集桶内的废水排空。
优选地，所述终端收集装置与有机分离膜系统之间设置有取样装置；所述取样装置用于将有机分离膜系统流入终端收集装置的废水进行取样。
本申请还要求保护一种半导体工业废水处理方法，采用上文所述的半导体工业废水处理设备，包括以下步骤：S1、废水经废水输入管道进入蒸发装置中，经蒸发装置处理后产出蒸发器处理后废水和蒸发器浓缩液，蒸发器浓缩液流入浓缩液收集装置，蒸发器处理后废水流入过滤装置或有机分离膜系统，若流入过滤装置则跳转至步骤S2，若流入有机分离膜系统则跳转至步骤S3；S2、过滤装置将步骤S1中的蒸发器处理后废水进行处理，处理完毕后产出过滤装置浓缩液和过滤清液，过滤清液流回蒸发装置进行循环过滤，过滤装置浓缩液流入浓缩液收集装置；根据所述每日的废水输入量以及废水中污染物的浓度，设定所述过滤装置每日吸附的污染物量为一固定值，并使该固定值不小于每日废水中的污染物含量；当所述过滤装置内的废水过滤量达到上述固定值时，流入过滤装置内未经过滤处理的蒸发器处理后废水及由过滤装置处理后产生的过滤清液均回流至蒸发装置中，使整个半导体工业废水处理设备达到动态平衡；S3、有机分离膜系统将步骤S1中的蒸发器处理后废水进行处理，处理完毕后产出有机分离膜浓缩液和处理后的水，有机分离膜浓缩液流回蒸发装置循环浓缩，处理后的水流入终端收集装置；S4、终端收集装置将步骤S3中的处理后的水收集后回用。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1.本发明开辟了一条打破传统工艺的针对半导体工业废水的全新处理方法，现有半导体废水处理技术均以生化处理工艺为主，本发明采用蒸发、分子筛过滤、有机分离膜组合成一个全新的半导体废水处理工艺；本发明为全物理工艺，其中不需要投加任何药剂，是真正意义上的环保处理方法；2.本发明通过将蒸发装置与过滤装置之间进行循环、将蒸发装置与有机分离膜系统之间进行循环，能够将整个废水处理设备维持宏观上的动态平衡，能够将废水的污染物浓度控制在较低的数值的状态时进行循环；3.本发明工艺流程简单，完全自动化运行，用户界面友好，与现有生化工艺相比，大大减少了人力成本的投入；可以实现标准化生产和模块化导入，降低生产成本和用户投资，无需重复建设，可跟随产线随时搬迁。
（发明人：徐杨帆;王志伟）