专利名称：制备硅晶片的工艺废水之处理方法
技术领域：
本发明系关于一种含高浓度微粒及难分解有机物质之废水的处理方法，尤其是一种制备硅晶片时所产生的废水的处理方法。
背景技术：
随着原油价格不断上涨以及环境气候变迁问题持续加剧，发展绿色替代能源已成为国际共识，其中太阳能电池(photovoltaic cells)就被视为技术最成熟、最具工业化潜力之新能源产业，更被许多先进国家视为应当前金融危机的重要产业经济振兴策略。以新能源观点，太阳能光电属于绿色替代能源产业，但以资源及环境保护观点，其生产制造过程会使用并排放特定化学污染物，大量排放时对环境仍将带来相当程度的冲击，同时其用水量相当可观。以新竹科学园区作比较，区内有400余家厂商，整园区的废水排放量在13万吨一天，但一家IGW的太阳能长晶厂耗水量约需I万吨一天，因此对于相对区域内的水资源供给造成很大的挤压，同时对于相对区域内废水的排放也造成很大的负荷；因此相关议题皆是发展绿色太阳能电池产业需同时兼顾之环境保护课题，以收发展绿色新能源产业之效益与美意。太阳能产业之硅晶圆工艺属于污染程度较大的产业，产生之废水性质复杂且处理不易，其中包括硅料清洗(含HF，HCl或HNO3的废水)、切方(去头尾/倒角/抛光)、切片、及清洗(预洗/脱胶/洗净)等工艺会排放多股废水，属于新的产业水污染课题。在硅晶棒切方工艺中，会排放含高浓度颗粒性废水，其中也可能包含切削油之有机物污染；在晶圆切片工艺中则会排放含SiC研磨砥砺和Si之高浓度微粒废水，以及高分子有机聚合物切削油废液(如聚丙二醇(Propylene Glycol),聚乙二醇(Polyethylene Glycol),及未被公开之商业配方等)，不同工艺使用不同的聚合物配方。此类高分子聚合物属于不易分解物质，其B0D/C0D比值极低(B0D/C0D < 0. I 10% )。晶片清洗工艺则会排放含表面活性剂及脱胶剂(乳酸，柠檬酸或磷酸)之有机废水。目前业界及研究单位尝试以不同流程进行上述废水之处理，包括以传统活性污泥生物统处理之案例，但活性污泥法之体积负荷低且COD去除效率低(根据工厂操作，效率数据低于40%);也有尝试结合不同化学氧化程序做预处理，诸如以03、Fenton或活性炭等方法预处理，之后再进行生物处理，但此类流程其COD总去除率皆低于60%，而且相关预处理方法在考量初设费用、操作费用以及最终处理水质问题，都不是效能可靠、成本可行之工程化方案。同时前述相关处理方法都有其适用的浓度范围，例如O3作为预处理较适用于较低浓度(例如COD < 500ppm)废水，其系统初设费用高、操作费用高、处理后出水水质不易符合排放要求。Fenton作为预处理结合生物程序适用于中低浓度(例如COD < IOOOppm)废水，其系统虽初设费用较低，但污泥产生量大，操作费用极高。活性碳作为预处理结合生物程序亦适用于较低浓度(例如COD < 500ppm)废水，其系统初设费用低、但活性碳易饱和，需经常更换，操作费用高。此股废水处理是业界面临头疼的课题，寻找处理效果有效且低操作成本的处理方法是太阳能之硅晶圆产业的目标。台湾发明专利313187揭示一种含有机污染物之废水处理系统，包含一厌氧反应槽，一好氧反应槽，及一薄膜分离槽；其中前述好氧反应槽系设置于厌氧反应槽之后，前述薄膜分离槽系设置于前述好氧反应槽之后，该系统系利用生物处理法去除废水中的有机污染物，并以薄膜分离固液两相。此前的专利发明之重点在于解决薄膜表面结垢与积垢问题，其中特别提及该好氧反应槽可提高其中被处理水的PH值，使其中的金属离子形成碳酸结晶颗粒，并藉生物胶凝作用将此碳酸金属结晶颗粒嵌入好氧微生物的絮体中，以减少金属结晶物在薄膜分离槽之薄膜上形成结垢之倾向。此前案的实施例仅以含葡萄糖及醋酸钠为人工基质进行实验，此前的专利的处理方法对含切削油/表面活性剂之有机污染物但不含金属粒子之硅晶片切片与抛光工艺废水是否有效并不明。
发明内容
本发明的一主要目的在于提供一种含高浓度微粒及难分解有机物质之废水的处理方法，尤其是一种制备硅晶片的工艺废水的处理方法。依本发明内容所完成的一种制备硅晶片的工艺废水之处理方法，包含下列步骤 a)确认该废水不含HF，包含当清洗硅晶棒的废水含HF时，将该股含HF的废水单独处理而不直接与制备硅晶片的其它股工艺废水合并；b)从该废水中分离出其中所含的微粒，而得到的一实质上不含微粒的水；c)以厌氧微生物分解方式处理来自步骤b)的实质上不含微粒的水，使得其中所含的有机物被部份分解，而得到一第一部份净化水 '及d)以好氧微生物分解方式处理来自步骤c)的第一部份净化水，使得残留于其中的有机物被进一步分解，而得到一第二部份净化水。本发明的发明人出乎意料地发现在步骤c)的厌氧微生物分解方式处理下，步骤
d)的好氧微生物分解方式的COD去除率比在相同条件下的单独好氧微生物分解方式的COD去除率提高20 85%。于本发明一较佳的具体实施例中，步骤c)的厌氧微生物分解方式的COD去除率在28小时总停留时间可高达94%。优选的，步骤a)被确认的废水具有下列性质
权利要求
1.一种硅晶片切片与抛光工艺废水之处理方法，包含下列步骤 a)确认该废水不含HF，包含当清洗硅晶棒的废水含HF时，将该股含HF的废水单独处理； b)从该废水中分离出其中所含的微粒，而得到一实质上不含微粒的水； c)以厌氧微生物分解方式处理来自步骤b)的实质上不含微粒的水，使得其中所含的有机物被部份分解，而得到一第一部份净化水 '及 d)以好氧微生物分解方式处理来自步骤c)的第一部份净化水，使得残留于其中的有机物被进一步分解，而得到一第二部份净化水； 其中，步骤d)的好氧微生物分解方式的COD去除率比在相同条件下但未使用步骤c)的厌氧微生物分解方式者提高20 85%。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于步骤a)的被确认的废水具有下列性质
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于其进一步包含下列步骤 e)将来自步骤d)的第二部份净化水导入一污泥截留槽，使第二部份净化水在该污泥截留槽滞留一段时间并且使其中污泥被截留而由该污泥截留槽排出一上层或被过滤的清净水。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于该污泥截留槽为包含一薄膜过滤模组的一薄膜生物反应槽，该步骤e)包含将该第二部份净化水导入该薄膜生物反应槽内，并透过该过滤模组从该薄膜生物反应槽排出一被过滤的清净水，其中该第二部份净化水中的污泥被截留于该薄膜生物反应槽中，且该第二部份净化水中的有机物在该滞留时间中为该污泥中的微生物所进一步分解。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于其进一步包含下列步骤 f)将来自步骤e)的被过滤的清净水以一或多种选自下列群组的纯化方式进一步处理而得到一超纯水，该群组是由反渗透，紫外线加臭氧，紫外线加H2O2，及活性碳吸附方式。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤f)包含将来自e)的被过滤的清净水以反渗透方式进一步处理而得到一超纯水。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于其进一步包含将步骤e)的薄膜生物反应槽内滞留的污泥的一部份再循环用作为步骤d)的好氧微生物分解方式的好氧微生物污泥的一部份来源。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于步骤b)包含将混凝剂加入于该废水中，使其中的微粒凝聚成胶体；及以沉淀、过滤、离心方式或其组合处理该含凝聚成胶体微粒的废水，而得到该实质上不含微粒的水。
全文摘要
本发明提供一种含高浓度微粒及难分解有机物质之废水的处理方法，例如一种制备硅晶片时所产生的废水的处理方法，包含从该废水中分离出其中所含的微粒，而得到的一实质上不含微粒的水；以厌氧微生物分解方式处理该实质上不含微粒的水，使得其中所含的有机物被部份分解，而得到一第一部份净化水；及以好氧微生物分解方式处理该第一部份净化水，使得残留于其中的有机物被进一步分解，而得到一第二部份净化水，其中该好氧微生物分解方式的COD去除率比在相同条件下但未使用厌氧微生物分解方式者提高20～85％。
文档编号C02F9/14GK102653433SQ20121005253
公开日2012年9月5日 申请日期2012年3月2日 优先权日2011年3月3日
发明者陈秋美 申请人:陈秋美