一种三五族化合物半导体外延工艺产生的高浓度含砷、磷废水的处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种三五族化合物半导体外延工艺产生的高浓度含砷、磷废水的处理工艺，包括步骤：向废水中加入氢氧化钙进行搅拌反应；之后加入三氯化铁进行搅拌反应；反应完成后，经压滤得到一级处理废水；向一级处理废水中加入三氯化铁，调节pH为4

【技术实现步骤摘要】
一种三五族化合物半导体外延工艺产生的高浓度含砷、磷废水的处理工艺


[0001]本专利技术涉及一种高浓度含砷、磷废水的处理工艺，尤其是涉及一种三五族化合物半导体外延工艺产生的高浓度含砷、磷废水的处理工艺，属于废水处理


技术介绍

[0002]发光二管(LED)、激光二极管(LD)等外延材料生长过程，会产生含砷含磷废水。外延材料生长过程中需要将砷化氢、磷化氢等反应气体送入MOCVD(金属有机化合物气相外延)设备反应室，在700
‑
900℃的温度下反应气体与三甲基镓、二乙基镓反应在芯片基板上形成砷化镓、磷化镓单晶层，构成具有发光功能的外延层。反应过程中砷化氢、磷化氢气体利用率在5％
‑
20％，剩余气体进入尾气处理装置，经次氯酸钠等强氧化剂氧化处理成砷酸盐、磷酸盐，进而形成高浓度含砷、含磷废水。该类废水含砷、磷浓度很高，通常砷含量高达1000mg/L，含磷量3000mg/L，远超过0.5mg/L、5mg/L的国家排放标准。砷是第一类污染物，砷及其化合物是具有较大的毒性的致癌物质，因此，若不加控制其极易对环境造成污染，且污染一旦形成很难消除，特别是一旦砷对水体和土壤造成污染，会通过食物链或地面水、地下水进入人体，危害人类健康，由此引起人畜中毒的事件也时有发生。磷是第二类污染物，水体中如果磷含量超过20mg/L，就会导致水体富营养化，造成藻类大量繁殖，藻体死亡后分解会使水体产生霉味和臭味，影响鱼类等水生生物的生存，磷的国家排放标准为5mg/L。
[0003]目前，能够有效治理含砷、磷废水处理主要方法有：化学法、物化法、生化法三大类。化学法包括化学沉淀法、絮凝沉淀法等；物化法包括：离子交换法、膜法、电渗析法、光催化氧化法、吸附法等；生化法包括：微生物胞外转化法、植物吸收法、微生物胞内转化法、微生物死细胞吸附法等。物化法一般都是采用离子交换法、膜法、电渗析法、光催化氧化法、吸附法等方法除去废液中的砷、磷，物化法多半是近年来发展起来的方法，不适于高浓度砷、磷废水处理；生化法多用于低浓度含砷、磷废水处理并且维持微生物生命需要加入营养源，往往会造成COD超标。
[0004]化学沉淀法是目前在工业生产中常用的除砷、除磷方法，化学沉淀法又细分有氢氧化钙沉淀法、铁盐沉淀法、钙盐铁盐共沉淀法、硫化物沉淀法等。氢氧化钙沉淀法是利用氢氧化钙与水中的砷酸根离子和亚砷酸根离子反应，生成砷酸钙和亚砷酸钙沉淀，达到去除水中砷的目的，与水中的磷酸根离子形成磷酸钙、羟磷酸钙沉淀，实现水中磷的去除。由于砷酸钙及亚砷酸钙以及磷酸钙、羟磷酸钙在水中溶解度较大，所以单一氢氧化钙法难以将水中砷、磷处理达到排放要求；硫化物沉淀法是加入硫化物使砷生成硫化砷沉淀，达到去除水中砷的目的，硫化沉淀法只有在酸性条件下才能够达到有效去除砷的目的，无法同时除去水中的磷，并且硫化物沉淀法在酸性范围内，很容易产生有毒刺激性H2S气体，造成二次污染，因而限制了它在废水处理中的应用。而现有的铁盐沉淀法、钙盐铁盐共沉淀法同时除磷、砷的效率低，稳定性较差，较难分离澄清。
[0005]中国专利文献CN110304757A提供了一种用于处理含砷废水的工艺，采用“双氧水+
铁盐”法除砷，先向废水中添加石灰提高pH，钙离子与废水中砷反应生成亚砷酸钙、砷酸钙盐沉积物，经沉淀、过滤除去砷，然后在所得的滤液中加入亚铁盐和双氧水，采用压缩气充分曝气氧化，将废水中的Fe
2+
氧化为Fe
3+
，As
3+
氧化成As
5+
，生成砷酸钙/铁、砷酸亚钙/铁渣沉淀，过滤去除砷后达标排放。但此工艺需要曝气并添加双氧水，将会造成反应气体外溢形成二次污染，该专利技术未涉及对废水中同时存在高浓度磷的处理。
[0006]因此，开发一种高去除率的、能够同时去除三五族化合物半导体外延工艺所产生废水中的砷、磷的废水处理工艺，具有重要的意义。为此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种三五族化合物半导体外延工艺产生的高浓度含砷、磷废水的处理工艺。本专利技术的处理工艺能同时去除砷和磷，具有高的去除率，可实现砷、磷复合废水的高效处理，使得出水含砷、磷指标达到国家排放标准。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种三五族化合物半导体外延工艺产生的高浓度含砷、磷废水的处理工艺，采用废水处理系统，包括步骤如下：
[0010](1)向三五族化合物半导体外延工艺所产生的高浓度含砷、磷废水中加入氢氧化钙进行搅拌反应；之后加入三氯化铁进行搅拌反应，所述氢氧化钙投料当量高于三氯化铁；反应完成后，将所得泥水混合物进行压滤，所得滤液即为一级处理废水；
[0011](2)向一级处理废水中加入三氯化铁，调节pH为4
‑
7，进行搅拌反应；反应完成后，进行静置，得到上清液和沉淀物，将沉淀物进行压滤，所得滤液与上清液混合，得到二级处理废水；
[0012](3)向二级处理废水中依次加入硫酸铝溶液、六水合三氯化铁溶液、絮凝剂，调节pH值至6
‑
7，进行反应；反应完成后，静置，取上清液测试其砷、磷含量，若上清液中砷、磷含量达标则排放；若未达标，则根据所测砷、磷含量，继续向其中加入硫酸铝溶液、六水合三氯化铁溶液、絮凝剂，调节pH值至6
‑
7进行循环处理，直至上清液达标后排放。
[0013]根据本专利技术，步骤(1)中所述三五族化合物半导体外延工艺所产生的高浓度含砷、磷废水为三五族化合物半导体外延工艺产生的尾气洗涤废水，该废水是外延工艺含砷化氢、磷化氢的尾气，经尾气洗涤装置用强氧化剂次氯酸钠分解为砷酸盐Na2HAsO4和磷酸盐Na2HPO4的废水，废水pH值为6
‑
7，废水中含砷量为800
‑
1000mg/L、含磷量为2500
‑
3000mg/L。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述氢氧化钙的摩尔数与废水中砷、磷的总摩尔数之比为2
‑
5:1，进一步优选为2
‑
3:1；加入氢氧化钙后搅拌反应的时间为25
‑
30min。
[0015]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述三氯化铁的摩尔数与废水中砷、磷的总摩尔数之比为1
‑
1.5:1；加入三氯化铁后搅拌反应的时间为25
‑
30min。
[0016]根据本专利技术，步骤(1)中，氢氧化钙投料当量高于三氯化铁，确保整个反应过程pH≥10，只有在pH≥10的条件下，才具有较高的除砷、磷效率；并且随着pH升高，除砷、磷效率越高。
[0017]根据本专利技术，步骤(1)中所述一级处理废水中砷含量为50
‑
90mg/L，磷含量为100
‑
200mg/L。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述三氯化铁的摩尔数与一级处理废水中砷、磷的
总摩尔数之比为2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三五族化合物半导体外延工艺产生的高浓度含砷、磷废水的处理工艺，包括步骤如下：(1)向三五族化合物半导体外延工艺所产生的高浓度含砷、磷废水中加入氢氧化钙进行搅拌反应；之后加入三氯化铁进行搅拌反应，所述氢氧化钙投料当量高于三氯化铁；反应完成后，将所得泥水混合物进行压滤，所得滤液即为一级处理废水；(2)向一级处理废水中加入三氯化铁，调节pH为4
‑
7，进行搅拌反应；反应完成后，进行静置，得到上清液和沉淀物，将沉淀物进行压滤，所得滤液与上清液混合，得到二级处理废水；(3)向二级处理废水中依次加入硫酸铝溶液、六水合三氯化铁溶液、絮凝剂，调节pH值至6
‑
7，进行反应；反应完成后，静置，取上清液测试其砷、磷含量，若上清液中砷、磷含量达标则排放；若未达标，则根据所测砷、磷含量，继续向其中加入硫酸铝溶液、六水合三氯化铁溶液、絮凝剂，调节pH值至6
‑
7进行循环处理，直至上清液达标后排放。2.根据权利要求1所述的高浓度含砷、磷废水的处理工艺，其特征在于，步骤(1)中所述氢氧化钙的摩尔数与废水中砷、磷的总摩尔数之比为2
‑
5:1，优选为2
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3:1；加入氢氧化钙后搅拌反应的时间为25
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30min。3.根据权利要求1所述的高浓度含砷、磷废水的处理工艺，其特征在于，步骤(1)中所述三氯化铁的摩尔数与废水中砷、磷的总摩尔数之比为1
‑
1.5:1；加入三氯化铁后搅拌反应的时间为25
‑
30min。4.根据权利要求1所述的高浓度含砷、磷废水的处理工艺，其特征在于，步骤(2)中所述三氯化铁的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永波，李金良，
申请(专利权)人：山东华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：