深爱半导体废水处理方案 47页

第一章总论1.1概述半导体技术与产业是电子技术和产业的基础和核心，对当今社会的信息化进程起着举足轻重的作用。一个国家或地区半导体技术的发展水平体现了该国或地区在高技术领域的竞争能力，从一个侧面反映了其综合经济实力。半导体市场的主要产品——功率半导体器件以处理高电压、大电流为对象，它的开发和生产是电力电子技术的核心。近年来，由于半导体微细加工技术与高压、大电流的电力半导体技术的结合，产生了一批高频化、全控型、集成化的新型电力电子器件，如纵向双扩散型场效应管（VDMOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等,它们的应用可实现对电力的功率、电流、电压、频率和相位等参数进行精确控制和有效处理，成为现代电源技术、绿色照明技术的关键器件。深圳深爱半导体有限公司（以下简称深爱公司）成立于1988年2月，是一家专门从事功率半导体芯片及成品生产的企业。公司最初由深圳赛格集团公司和IBDTC亚洲）有限公司合资成立，股本结构为：赛格集团72.95%,IBDT27.05%o1995年后，公司股东结构发生了变化，赛格（香港）有限公司收购了IBDT的股份，以后深圳市投资管理公司又对公司一期技改项目进行了投资。目前，公司股本结构变动为：赛格集团62.03%,赛格（香港）有限公司25.18%,深圳市投资管理公司12.79%o深爱公司是深圳市的大型高新技术企业，地处珠江三角洲地区，毗邻香港，目前是该地区唯一具有前、后工序生产线的功率半导体器件制造企业，现已具备加工4英寸功率半导体芯片3万片/月，封装TO-92.TO-126.TO・220、TO・3P、TO・3、TO-66等各类功率半导体器件3亿只/年的生产能力。主导产品包括用于电子整流器和节能灯产品的MJE13000.BUL6800系列功率晶体管，用于彩色电视机的高反压管和用于电源的肖特基二极管等。公司自1997年3月生产出深圳市第一片功率半导体芯片以来，经不断发展，现已成为广东省、深圳市大功率晶体管生产基地，是国内节能灯用大功率晶体管最大供应商，节能灯用大功率晶体管产量居国内同行首位。但是，公司在现阶段发展过程中有一些问题，如产能和产品的限制、技术发展和竞争发展的需要，急需得到解决。n近年來，国际半导体市场已经从低谷期进入复苏和兴旺期，为发展半导体工业提供了良好的市场机遇。为满足市场需求和公司持续发展的需要，深爱公司拟购买国外半导体生产设备，结合公司现有技术水平和技术储备能力，适当购买国外成熟的功率半导体器件(集成电路)生产技术，在深圳高新技术产业带龙岗区宝龙工业城使用政府提供的土地105493.9m2,新建厂房及动力设施，形成5英寸、线宽0.35〜0.8gm的功率器件芯片24万片/年的生产能力，项目产品包括VDMOS、IGBT和功率电路(PIC)等。木项目总投资14356.01万元，预计达产年销售收入2.28亿元，利润总额3223.76万元，项目内部收益率13.61%,投资回收期6.04年。为加快信息化产业建设的进程，我国各级政府都把集成电路产业作为重点支持和扶持的行业，制定、颁布了许多特殊优惠政策，旨在为集成电路及相关企业创造良好的发展环境。2000年6月24H,国务院发布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，充分体现了国家对发展集成电路产业的高度重视和大力支持。作为国内最有条件发展集成电路芯片制造业的城市之一，深圳市也专门出台了一系列重点支持和扶持集成电路及相关产业发展的优惠政策及相关文件，鼓励发展集成电路芯片制造业。本项FI在深圳市龙岗区建设，将有利于提升深圳市功率集成电路的生产水平，促进深圳市电子信息产业结构调整，符合国家产业政策。木项目拟建设一条5〃、0.8pn、月投片量2万片(24万片/年)的功率半导体器件生产线，产品定位于功率集成电路(PIC)和具有发展前景的VDMOS、IGBT,主要包括手机电源、电脑主板、节能灯运用等产品，分别为：20V/6A(9926)手机电源、PDA30V/60A(60N03)电脑主板500V/8A(IRF840)开关电源500V/4.5A(IRF830)节能灯500V/14A(IRF450)通讯电源、直流焊机本项冃仅生产器件芯片，以销售芯片的方式提供给器件封装公司；产品的设计采取两种方式，第--种是公司根据市场需求自行设计、投片，第二种是用户自行设计或委托第三方设计，生产线进行定制加工生产。生产线初期投片以400-600V的中压产品为主，其运用主要为500V/4.5An（IRF830）节能灯产品和变频空调、冰箱系列产品。在功率器件的屮压产品生产技术成熟和掌握后，产品生产将向低压和高压产品延伸，特别是生产需求量较大的低压手机电源系列产品和电脑主板系列产品。本项目建成投产后，产生的废水主要有生产废水及生活污水两大类。根据我国建设项目环境保护管理的有关法规，深圳深爱半导体有限公司已经委托信息产业电子第十一设计研究院为该项目编制了环境影响报告书。目前，深圳深爱半导体有限公司已开始准备废水治理工程的各项工作，并委托深圳市金达莱环保有限公司就该项目产生的废水进行方案设计。受厂方委托，我们按照厂方要求，做岀废水治理设计方案。1-2废水状况分析1.2.1项目生产工艺集成电路是通过一定的工艺技术，将一些元器件（如晶体管、电阻、电容等）制作在一块晶片上，能完成一定功能的电子器件。集成电路制造的简化生产流程见图3-1所示。n2.硅片制造工序1—理论设计一电i各设一图形疫1［制造丸掩酸iA1.掩膜设计工序拉单品切割研磨超净空间作业清洗氧化（微振控制空间）显影刻蚀扩散离子注入CVD金属化OS电造重序M成制为工在集路屮复麒检验3.组装工序3配〈II封装键塑---//4.检验工序4图3-1集成电路生产简化工艺流程从图中可见，完整的集成电路生产包括掩膜设计，硅片制造，芯片加工（前工序）,芯片封装（后工序）、检验等工序。深圳深爱半导体有限公司5”功率集成电路生产线项目一期工程仅涉及芯片加工（前工序，即图中虚线框内所示部分），即在硅片的表面制出晶体三极管和二极管，并在相互之间接线，做成电路，形成一个独立的集成电路单元，称为芯片。集成电路芯片制造生产工艺本项n生产产品定位在量大和具有发展前景的VDMOS和IGBT,同时根据市场需求和技术储备状况，进行功率集成电路（PIC）的生产。主要工艺技术指标为：生产硅片尺寸：5英寸n器件生产最小线宽：0.35〜0.8微米平均光刻次数：7次投片量：20000片/月生产成品率：95%本项目拟建的功率集成电路芯片生产线按5英寸、0.35〜0.8微米，月投片量2万片的工艺技术进行配备。木项目功率集成电路芯片牛产的工艺流程如图3・2所示。图3-2VDMOS生产工艺流程图（简化）从图屮可见，与其它集成电路芯片制造一样，功率集成电路芯片制造的生产工艺也由硅片清洗、热氧化、扩散、化学气相沉积（CVD）、光刻、离子注入、刻蚀、金属沉积、CMP等工序反复交叉，包括检测和测试在内达到100左右的工艺步数组成,生产过程中使用多种化学试剂和特殊气体。现将集成电路芯片加工的主要生产工艺的内容介绍如下：1、清洗集成屯路芯片生产的清洗包括硅片的清洗和工器具的清洗。由于半导体生产污染要求非常严格，清洗工艺需要消耗大量的高纯水；且通过特殊过滤和纯化的半导体级n化学试剂、有机溶剂等被广泛使用。在硅片的加工工艺中，硅片先按各自的要求放入各种药液槽进行表面化学处理，再送入清洗槽，将其表面粘附的药液清洗干净后进入下一道工序。常用的清洗方式是将硅片沉浸在液体槽内或使用液体喷雾清洗，同时为有更好的清洗效果，通常使用超声波激励和擦片措施，一般在有机溶剂清洗后立即采用无机酸将其氧化去除，最后用超纯水进行清洗，如图3-3所示。清洗排水清洗排水图3—3硅片清洗工艺清洗排水工具的清洗基木采用硅片清洗同样的方法。2、热氧化热氧化是在800-1250°C高温的氧气气氛和惰性携带气体（N2）下使硅片表而的硅氧化生成二氧化硅膜的过程，产生的二氧化硅用以作为扩散、离子注入的阻挡层，或介质隔离层。典型的热氧化化学反应为：Si+02=SiO23、扩散扩散是在硅表面掺入纯杂质原子的过程。通常是使用乙硼烷（B?H6）作为N■源和磷烷（PH3）作为P+源。工艺生产过程中通常分为沉积源和驱赶两步，典型的化学反应为：2PH3-2P+3H2阻挡层n4、离子注入n离子注入也是一种给硅片掺杂的过程。它的基本原理是把掺杂物质(原子)离子化后，在数千到数百万伏特电压的电场下得到加速，以较高的能量注入到硅片表面或其它薄膜中。经高温退火后，注入离子活化，起施主或受主的作用。5、光刻光刻包括涂胶、曝光、显影。涂胶是在硅片表面通过硅片高速旋转均匀涂上光刻胶的过程；曝光是使用光刻机，并透过光掩膜版对涂胶的硅片进行光照，使部分光刻胶得到光照，另外部分光刻胶得不到光照，从而改变光刻胶性质；显影是对曝光后的光刻胶进行去除，由于光照后的光刻胶和未被光照的光刻胶将分别溶于显影液和不溶于显影液，这样就使光刻胶上形成了沟槽。光刻胶曝光后某片基片涂胶后基片显影后:某片6、湿法腐蚀和等离子刻蚀通过光刻显影后，光刻胶下面的材料要被选择性地去除，使用的方法就是湿法腐蚀或干法刻蚀。湿法腐蚀或干法刻蚀后，要去除上面的光刻胶。湿法腐蚀是通过化学反应的方法对基材腐蚀的过程，对不同的去除物质使用不同的材料。对不同的对象，典型使用的腐蚀材料为：腐蚀硅(Si)——使用氢氟酸加硝酸(HF+HNO3)腐蚀二氧化硅(SiO2)——使用氢氟酸(HF)腐蚀氮化硅(SisN4)——使用热磷酸(热H3PO4)干法刻蚀是在等离子气氛中选择性腐蚀基材的过程，刻蚀气氛通常含有F等离子体或碳等离子体，因此刻蚀气体通常使用CF4这一类的气体。7、化学气相沉积(CVD)CVD被使用来在硅片上沉积氧化硅、氮化硅、氧化铝和多晶硅等半导体器件材料，是在300-900°C的温度下通过化学反应产生以上物质的过程。典型的化学反应为:SiH4+O2—SiO。+2H^On400〜450°C"生长过程中掺磷吋加磷烷的反应为：4PH3+502-2P2O5+6H2650〜750°CSiH2Cl2+2N2O—SiO2+2N2+2HC1化学气相沉积根据CVD反应的气氛和气压可分为低压CVD（LPCVD）、常压CVD（APCVD）和离子增强CVD（PECVD）等。8、金属沉积在硅基片上沉积金属以作为电路的内引线的方法有蒸发、溅射、CVD或电镀等,亚微米集成电路生产通常采用溅射的方法。铝是常用的金属沉积材料，其它的材料包括金、钛、钥、鸭、钛钩合金、耙、铜也在一些器件上采用。9、化学机械抛光（CMP）CMP是类似机械抛光的一种抛光方式，一般用于具有三层或更多层金属的集成电路芯片制造生产。在已形成图案的芯片上进行化学机械抛光，使之形成整体平面，以减轻多层结构造成的严重不平的表面形态，满足光刻时对焦深的要求。1.2.2废水种类及水量（由厂方提供）从上述生产工艺流程可以看出，项目建成投产后，主要产生的生产废水主要包括工艺酸碱废水、含氟废水、含氨废水、废气洗涤塔排水等。另外还有少量生活污水。各种废水水量及如下：（一）生产废水生产废水总水量为：581t/d（二）生活污水水量：57t/do（三）生产废水和生活废水水量为综合为：638t/don1.2.3生产废水分析废水排放量581t/d,生活污水排放量57t/d,排放方式为连续排放。主要来源于以下程序：1、芯片加工过程中使用硫酸、盐酸等超纯试剂以及超纯水对生产硅片进行清洗的过程，包括对生产工具、器具、石英制品的清洗等。2、集成电路芯片加工对硅片的清洁度要求极高，几乎每道工序都穿插有清洗工序，清洗介质使用高纯水或超纯试剂，包括硫酸、盐酸、氢氧化鞍、异丙醇、丙酮等酸、碱和有机溶剂。3、自刻蚀工序使用氢氟酸及用高纯水清洗过程，主要污染物为氟化物、氨氮、磷酸、pHo4、生产上使用氟化钱和氢氧化钱，使产生的废水中含有氨。5、废气洗涤塔：排放量5t/d,排放方式为间歇排放，芯片加工过程中排放的HF、HC1、硫酸雾、NO%、NH3等酸碱废气，工程上设置有碱（酸）液喷淋吸收塔吸收处理，排放的废水为吸收塔中多次循环使用的吸收废液。6、生活污水排放量57t/d,主要来自厂区职工卫生间污水、餐厅废水以及洁净区净衣洗洁废水等。1.2.4废水水质（由厂方提供）1、生产废水生产废水水质可参考环境影响报告书中有关生产废水中主要污染物处理情况表，具体情况如下：废水处理量主要污染物排放浓度mg/L581t/d厂8.80nh3-n7.49磷酸盐（以P计）0.395CODcr116BOD528.3SS46pH*pH无单位。n2、生活污水生活污水水质可参考环境影响报告书中有关生活污水中主要污染物处理情况表,具体情况如下：废水处理量主要污染物排放浓度mg/L57t/dCODcr278BOD576NH3-N15.3SS164磷酸盐（以P计）1.14动植物油15.2LAS4.54pH*n3.1排放标准及排放形式经处理后的生产废水中的主要污染物指标均能达到《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)一级排放标准。达标后的废水经公司生产废水排放口排放，经宝龙工业城污水管网排入同斥河。在宝龙工业城污水处理厂建成以前，卫生间粪便污水拟采用化粪池预处理，食堂污水拟设置隔油池作撇油处理后，再与其它生活污水合并经生物法处理达到《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)一级标准后，由公司生活污水总排放口经工业城市政污水管网排入同乐河。在宝龙工业城污水处理厂建成以后，本项目生活污水经预处理达到《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)三级标准后，由公司生活污水总排口排入工业城市政污水管网，经宝龙工业城污水处理厂集屮处理。相关污染物排放标准如下表:污染物名称一级标准单位三级标准CODcr90mg/L500BOD520mg/L300PH6-9—6-9SS60mg/L400氨氮10mg/L—氟化物10mg/L磷酸盐0.5mg/Ln3.2设计依据及原则(-)、设计依据1、厂方提供有关资料2、《深圳深爱半导体有限公司5”功率集成电路生产线项目一期工程环境影响报告书》3、广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)4、《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88)5、《建筑结构设计统一标准》(GBJ68・84)6、《钢筋混凝土结构设计规范》(JJ1-74)7、《建筑电气设计技术规范》(JGJ16-83)8、《室外排水设计规范》(GBJ14-87)(二)、设计原则1、废水排放达标原则严格执行国家及地方有关环境保护的各项规定，确保出水指标达到国家及地方有关污染物排放标准，本项目执行广东省《水污染物排放限值》(DB44/26・2001)Z—级标准。2、经济与效益原则污水处理相对其它行业来说是只投入，不产出，因此必须要以最小的投资，取得最大的效益，确保岀水水质达标排放。3、采用先进成熟可靠、节省投资的技术原则随着工农业的迅猛发展，环境污染□趋严重，越来越引起人们的关注，环保工作人员也在不断地研究开发新的废水处理技术，然而许多环保技术仍需实践检验，以确定其优势和效果的稳定性，以及投资成木的可操作性。因此，在选择处理技术时，必须采用先进成熟可靠、节省投资的技术。4、建筑布局实用美观的原则水处理构筑物建筑布局首先考虑的是其实用性，但构筑物在厂区内占有一席Z地，其布局和外形也要有一定的美观性，即要和当地环境及建筑相协调，又要独树一帜，别具一格。5、节省运行费用原则n水处理工程除了一次性投资外，建成后运行费用也要有一定的投资。运行费用主要包括能源消耗、药品消耗、设备损耗和维修费用及员工工资。为了降低运行费用，设计时，结合我们已完工工程情况，选择一些性能好、能耗低，使用寿命长的设备，在工艺条件许可和确保岀水水质的情况下，尽量减少或不投加药品。6、自动控制原则为了减轻操作人员的劳动强度，最大限度地减少人为因素的影响，在设计过程中针对工艺的需要配置自动控制系统，以提高操作条件和管理水平。本着使厂方投资小，运行稳定，收益佳的基木原则设计废水治理工艺流程。3.3编制范围本设计方案编制的范围为：确定污水处理站的规模及处理程度，确定处理工艺，对处理工艺进行设计及说明，进行工程投资估算，技术经济分析等。3.4参考文献1、《工业污染源达标排放技术》中国环境科学出版社；2、《环境工程手册》高等教育岀版社；3、《废水处理工程》化学工业岀版社；4、《工业水污染控制》华东化工学院出版社；5、《有机废水处理技术及应用》化学工业岀版社；6、《工业废水中专项污染物处理手册》化学工业出版社；7、《水污染防治手册》上海科学岀版社；8、《环境工程师手册》中国建筑工业岀版社；9、《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社；n第二章工艺设计2.1设计规模据厂方介绍，由于生产线上各种药品大都混合使用，很难严格的按照上述分类进行分流，且目前生产线装配及排污管道的设计图纸将酸碱废水和含氨废水合并在一起，该部分工作难以变更。在生产过程中，各种药剂由于使用失效后需要更新，该部分废液污染物浓度较高，对废水处理冲击较大，使得废水处理不能稳定达标，增加运行成木，且大多为危险废物，必须单独收集，委托废物处理站进行处理。因此，按照厂方实际情况及分质分流处理的原则，本方案进行生产废水工艺设计时，主要将其分为以下几类进行处理：1、生产废水（含酸碱及含氟、含氨废水）：水量为581t/d,设计小时流量为24.2t/h,24小时运行。2、废液：收集后交深圳市废物处理站进行处理3、生活污水：主要来自厂区职工卫生间污水、餐厅废水以及洁净区净衣洗洁废水等。考虑人数变化，取设计量70t/d,设计小时流量为3t/h,24小时运行。n2.2处理工艺确定2.3.1氟处理工艺含氟废水处理主要有沉淀法和吸附法，但目前运用较多的方法是沉淀法，其中直接加石灰是处理含氟废水的经典技术。在水中投加石灰后，就造成氟化钙的沉淀，反应方程式如下：2HF+Ca(OH)2-＞CaF2I+2H20钙离子与氟离子反应生成氟化钙。在钙的化学计量浓度下，氟化钙的理论最大溶解度约为8mg/L,超过此溶解度即产牛沉淀物。一般所报道的沉淀处理中，氟化物的浓度仅降至10〜20mg/L,这是由于沉降物的形成速率较慢所致。某电子企业的研究表明，在石灰处理后加入混凝剂和助凝剂，出水的残留氟的浓度可低于10mg/Lo石灰沉淀法的优点是可适用于不同浓度(4-93000mg/L)的含氟废水的处理，其处理出水中的氟离子浓度可低至0.8〜8.8mg/L,并II废水处理费用较低。由于集成电路芯片制造工艺排放的含氟废水中含有一定量的磷酸，因此在加入石灰的情况下，亦同时可以去除废水中的磷酸：HF+3H3P04+Ca(OH)2-＞CaF(P04)3I+2H20+4H2f2H3P04+3Ca(0H)2^Ca3(P04)2!+3H20综上所述，对于本工程除氟工艺拟采用石灰絮凝沉淀法。2.3.2氨处理工艺本项冃产生的废水中的氨氮主要为NH/。氨氮处理技术的选择与浓度有着密切的关系，大致可分为：4.高浓度(氨氮浓度＞500mg/L):用吹脱法、吹脱+石灰+蒸气法、中和折点氯化法等；5.中浓度(氨氮浓度50〜500mg/L):常用蒸气吹脱法、离子交换法、氧化塘等。6.低浓度(氨氮浓度＜50mg/L):折点氯化法、空气吹脱法、生物法等，以生物处理法应用较多。从该项目环境影响报告书可知，当高浓度含氨废液不进行收集处理时，含氨浓度为v400mg/L,当含氨废液收集另行处理时，含氨浓度为＜120mg/Lo本方案拟采用含氨n废液收集另行处理,加上含氨废水和酸碱废水混合处理，使得其原始浓度为＜30.6mg/L,该浓度已属低浓度含氨废水。可见，含氨废液收集另行处理吋，废水中氨浓度将极大的降低，从而方便运行管理，降低运行费用。低浓度含氨废水，通常采用的方法有：物理法、化学法、离子交换法、生物法等。下面就各种方法加以简单介绍，从而选择一种适合本工程的处理工艺。1、物化法吹脫法：投加一定量的碱，将废水pH值调到11.5左右，使氨离子(NH4+)形成NH3形式。让污水流过吹脱塔，使NH3逸出，以达到脱氮目的。该法虽然操作简便易控，但存在以下儿个问题：pH值过高，易生成水垢；游离氨逸出造成二次污染；处理水达不到排放标准，仍需加后续处理设施。电渗析和反渗透法：这两种方法脱氮效果较好，但对原水水质要求较高，处理成本高，一般极少在工程中使用，也不适合本工程水质要求。2、化学法5.2折点加氯法：折点加氯法是将氯气通入水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量最低，而氨含量降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此该点成为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。利用水中的游离氯与废水中氨作用，生成氮气而将废水中的氨去除。主要反应如下：2NH「+3HCL0-N?+3CL+3H2O+5H+该法可将氨转化为无害的氮气。出水中残留有氯，可以利用活性炭进行反氯化，去除排放废水中的残留氯，同时可以去除其他有机物的优点。折点加氯法适用于屮低浓度含氨废水，具有处理效果好，效果稳定可靠，操作管理方便，但运行成本较高、设备运行稳定性差。5.3化学混凝法：脱氮效果不理想，产生大量污泥，一般不单独釆用该法脱氮。3、离子交换法常用斜发沸石作为除氨的离子交换体，该法对原水水质有一定要求，且脱氮成本高，不经济，此外还存在再生液处理及离子交换体的供应等问题。4、生化法n牛物法主要原理是利用微牛物硝化一反硝化处理，把污水中的氮转化为氮气排出体系。早在19世纪末，人们就清楚地认识到：自然界屮存在着硝化和反硝化作用现彖。而在污水处理领域，对于硝化和反硝化生物脱氮技术的研究大约始于二十世纪三十年代；到六七十年代，一些工业发达国家大力开展废水生物脱氮技术的研究和应用。七十年代出现的生物除氮脱磷工艺，至今已开发出许多处理工艺，如SBR工艺、CASS工艺、CAST工艺、缺氧■好氧生物脱氮工艺（Ai/O工艺）、厌氧■缺氧■好氧生物脱氮除磷工艺（A?/0工艺）等，并被广泛采用。硝化-反硝化生物法处理含氨废水，是使废水中的氨在生物处理过程中被NO?还原转化为N?,从而达到除氨的目的。硝化作用是指NH3氧化成NO2~,然后再氧化成NO3一的过程。硝化作用由两类细菌参与，亚硝化菌将NH3氧化成NO?—,硝化菌将NO?—氧化成NO3—。它们都能利用氧化过程释放能量。硝化菌是以亚硝酸作为唯一能源的特种自养菌。整个硝化过程可以用概括的方程式来表示：2NH：+30?诃化单踊〉2心0一+2H2+4H十2N2O~+O2硝化杆菌〉2NO；生物反硝化作用是指污水中的硝态氮（NO”N）和亚硝态氮（NO厂N）,在无氧或低氧条件下，被生物还原成氮气（N2）和氧化亚氮（NO?）的过程，参与这一过程的菌称为反硝化菌。反硝化菌利用硝酸盐作为电子受体，进行无氧呼吸。反硝化反应又叫作脱氮反应或硝酸呼吸。这个过程可以用下式来表示：NO；+3H（电子供给休一有机物）——-N2-^H2O+OH-2NO；+5H（电子供给体一有机物）——-N2+2H2O+OH~2由于硝化和反硝化工艺赖以依托的两类微生物在环境及营养要求上有很大的差异。在运行管理吋，应创造适合于自养性的硝化菌生长繁殖的条件，而硝化作用的程度往往是牛物脱氮的关键。从上述分析可以看出，对于含氨废水，采用生化法除胺是比较稳定、成熟的工艺。而对于本工程的含氟、胺废水，宜采用先除氟、再用生化法除胺的工艺。n2.3.3生活污水处理工艺生活污水的处理是水污染控制措施的一个重要方面。国内外在生活污水的处理上开始都是从解决粪便污水的处理着手，用化粪池的沉淀、厌氧消化作用來对粪便的病原微生物进行部分地杀灭和减少污泥量。据有关资料，经营管理得好的化粪池可使BOD约降低20%；可沉物质和较重的病原微生物数量可减少55%左右(处理效果相当于城市污水处理厂的一级处理)。随着科学技术和经济的发展，环境污染日益严重，以及人们对环境质量与生活水平的口益提高。传统的化粪池的功能局限性和运行管理问题口见突出。为有效的解决小型生活污水的处理问题，国内外均致力于研究新型的污水处理工艺，并取得了卓越的成效。本项目生活污水在宝龙工业城污水处理厂建成以前，经生物法处理达到《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)一级标准后，由公司生活污水总排放口经工业城市政污水管网排入同乐河。在宝龙工业城污水处理厂建成以后，本项口生活污水经预处理达到《水污染物排放限值》(DB44/26・2001)三级标准后，由公司生活污水总排口由公司生活污水总排口排入工业城市政污水管网，经宝龙工业城污水处理厂集中处理。生活污水中存在的各种有机物，主要以胶体状，溶解状的有机物为主，作为微生物的营养源。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下來，达到无害化的要求，以便进一步回到白然环境和妥善处理。有机物被微牛物摄取之后，通过代谢活动，有机物一方面被分解、稳定，并提供微生物生命活动所需的能量；另一方面被转化，合成为新的原生质，(或称细胞质)的组成部分，即微生物自身生长繁殖。这一部分就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分。本方案中，将生活污水并入除氟后的生产废水进行生化处理，生活污水同吋可以作为碳源的补充。n2.4工艺流程根据上述所作的工艺分析，确定以下工艺流程图:生产废水投药/pH计/搅拌投药/pH计7搅拌生活污水投药/pH计/搅拌调节池1沉淀池1aPH调整池兼性池好氧池反应池2沉淀池2取样池废水达标排放n高浓度废液一废液池＞收集后交深圳市废物处理站进行处理2.5工艺流程介绍（-）生产废水生产废水主要污染物为氟、氟化氨、氢氧化鞍及酸碱，先考虑除氟，在调节池1中调节水质水量，经提升泵打入反应池1,加入氢氧化钠调整废水的pH值，同时加入石灰，使废水中的氟离子和钙生成氟化钙沉淀。生成的氟化钙沉淀在混凝剂和助凝剂的作用下，将细小的氟化钙沉淀凝结成大颗粒状易沉的絮凝物，从而使得废水在沉淀池1中快速而有效的进行固液分离。沉淀池1中上清液流入pH调整池中进行pH调整后，进入牛化池，采用兼性+好氧的方法除胺和COD,同时将牛活污水并入兼性池，与除氟后的生产废水一并处理。经生化后的生产废水和生活污水大幅度除去胺和COD,经过混凝反应后进入沉淀池2,进行二次固液分离后达标排放。沉淀池1、2底部的污泥分别打入污泥池1、2,经浓缩后打入脱水机脱水形成泥饼外运，滤液和污泥池上清液回流至调节池1、2。（二）高浓度废液废液定期排放至废液池贮存，由厂方交由有资质的环保收购站处理n第三章主要构筑物及附属设备设计说明(-)生产废水3.1调节池1作用：调节含酸碱及氨废水水质水量形式：地下收集池，有效水深取2.5m尺寸：8.5mX7.0mX3.5m废水停留时间：6.0小时容积：208m3构造：土建+防腐附属设备：提升泵：2台(1用1备)形式：卧式离心泵流量：25m3/h扬程：15m功率：2.2KW产地：上海流量计：1台型号：LZB-100F范围：0-40m3/h材质：ABS产地：浙江余姚液位计：1个产地：大连空气搅拌系统：1组材质：穿孔PVC管n3.2调节池2作用：调节生活污水水质水量形式：地下收集池，有效水深取2.5米尺寸:4.3mX2.7mX3.5m废水停留时间：9.7小时容积：40m3构造：土建+防腐附属设备：提升泵：2台（1用1备）形式：卧式离心泵流量:3m3/h扬程：12.5m功率：O.55KW产地：上海流量计：1台型号：LZB-8OF范围：1.0-10m3/h材质:ABS产地：余姚液位计：1个产地：大连空气搅拌系统：1组材质：穿孔PVC管3.3废液收集池作用：收集高浓度含氟废液形式：地下收集池尺寸：3.0mX2.5mX3.5m容积：26m3构造：土建+防腐附属设备：提升泵：1台形式：卧式离心泵流量：5m'/h扬程：10m产地：上海n液位计：1个产地：大连3.4反应池1作用：投加钙盐、混凝剂、助凝剂和废水中氟发生发生反应。数S：4格尺寸：2.0mX1.8mX2.5m容积：9m'7格构造：土建+防腐反应时间：19min/格附属设备：搅拌机：3台型号：CH750-25或同等型号功率：1.1KW转数：70RPM/30RPM产地：台湾品牌:城邦药剂计量泵：3台型号：AHA-42或同等型号形式：机械隔膜式功率：0.2KW流量：4.6L/min产地：H本品牌：口装机NIKKISO离心加药泵：1台流量：10〜30L/minpH计：2台型号：pH-V5666或同等型号范围：pH0-14仪表：金达莱n探头:美国B.J,E13123.5沉淀池1作用：废水经混凝后进行固液分离。尺寸：14.5mX3.8mX4.5m容积：250m3构造：土建表面负荷率：0.44m3/m2.h沉淀池表而积：55m2附属设备：污泥输送泵：1台型号：KF80-15或同等型号流量：40m3/h扬程：15m功率：3.0KW产地：广州斜管：60m3材质：PVC产地：江苏3.6pH调整池作用：调整废水的pH值至中性使其适合生化处理。数fi：2格尺寸：1.7mX1.7mX2.5m容积:71『构造：土建+防腐反应时间：15min/格附属设备：搅拌机：1台型号：CH750-25或同等型号功率：1.1KW转数：70RPMn产地：台湾品牌：城邦药剂计量泵：1台型号：AHA-42或同等型号形式：机械隔膜式功率：0.2KW流量：4.6L/min产地：□本品牌：日装机NIKKISOpH计：1台型号：pH-V5666或同等型号范围：pH0-14仪表：金达莱探头：美国B・J,E13123.7兼性池作用：利用兼性细菌处理除氟后的含胺废水和生活污水。数量：1座尺寸：14.5mX3.7mX4.5m容积：240m3构造：土建停留时间：8.3h附属设备：生物填料：220m3牛物填料支架：220m3曝气管：1套3.8好氧池作用：利用好氧细菌处理除氟后的含胺废水和生活污水。数量：1座尺寸：22.5mX3.5mX4.5m容积：354m3n构造：土建停留时间：12.3h附属设备：生物填料：320m3生物填料支架：320ni3曝气管：1套鼓风机：2台Q=10~12m3/min3.9反应池2作用：投加适量混凝剂、助凝剂去除生化后废水中残余污染物数S：2格尺寸：2.1mX1.7mX2.5m容积：8.5m7格构造：土建+防腐反应时间：18min/格附属设备：搅拌机：1台型号：CH75O-25或同等型号功率：1.1KW转数：60RPM产地：台湾品牌：城邦药剂计量泵：2台型号：AHA-42或同等型号形式：机械隔膜式功率：0.2KW流量：4.6L/min产地：日本n品牌：H装机NIKKISO3.10沉淀池2作用：废水经混凝后进行进一步的固液分离。尺寸：5.8mX5.5mX4.5m容积：144m3构造：土建表面负荷率：0.85mW.h沉淀池表面积：32m2附属设备：污泥输送泵：1台型号：KF80-15或同等型号流量：40m'/h扬程：15m功率：3.0KW产地:广州3.11污泥池1作用:浓缩污泥尺寸：4.75mX2.0mX4.5m容积：43m3构造：土建附属设备:污泥压滤泵：1台型号：M20或同等型号流量：0〜20m3/h形式：气动隔膜式产地：美国品牌：MARATHON（马拉松）注：压缩空气由厂方提供。脱水机：1台型号：XMY32/630或同等型号形式：箱式n功率：1.5KW过滤面积：32m2产地：杭州3.12污泥池2作用：浓缩污泥尺寸：2.5mX2.0mX4.5m容积：22.5m3构造：土建附属设备：污泥压滤泵：1台型号：M20或同等型号流量：0〜20rrP/h形式：气动隔膜式产地：美国品牌：MARATHON（马拉松）注：压缩空气由厂方提供！脱水机：1台（合用）型号：XMY32/630或同等型号形式：箱式n功率：1.5KW过滤面积：32m2产地：杭州3.13贮药系统1、碱药箱作用:贮碱尺寸：1.OmX1.OmX1.2m容积：1.5m3构造：PP附属设备：空气搅拌系统：1组混凝剂药箱作用：贮存混凝剂尺寸:l.OmX1.OmX1.2m容1.5m3构造：PP附属设备：空气搅拌系统：1组助凝剂药箱作用：贮存助凝剂尺寸:l.OmX1.OmX1.2m容1.5m3构造：PP附属设备：空气搅拌系统：1组酸药箱作用:贮酸尺寸:l.OmX1.5mX1.5m容1.5m3构造：PPn5、石灰溶解池作用：溶解石灰尺寸：2.0mX2.OmX1.5m容积：6.0m3构造：土建附屈设备：搅拌机：1台型号：CH750-25或同等型号功率：0.75KW转数：70RPM产地：台湾品牌：城邦6、右灰加药箱作用：贮存溶解后的石灰清液尺寸：l.OmXl.OmX1.2m容积:1.2m3构造：PP3.14控制室/备品间/石灰间作用：放置中央控制系统。尺寸：5.0mX3.5mX3.0m构造：砖混厂方负责3.15取样池作用：废水取样监测。尺寸：4.0mX0.8mXl,2m容积：3.8m3构造：土建3.16测流槽n作用：测量废水排放流量尺寸:2.0mX0.5mX0.5m容积：0.5m3构造：土建附属设备：微电脑流量计：1台n第四章控制系统4.1概述随着自动化技术的广泛应用，废水处理监控系统也日趋成熟，并在该领域发挥出明显的经济效益和社会效益，实践已经证明，废水处理过程的自动监测和控制，能够解放生产力，提高生产效率，从而保障出水水质达标，提升环保监控科学管理水平。因此既经济又合理的监控系统，对整个废水处理安全、可靠、科学的运行起了重要的作用。4.2系统组成和工作原理系统主要由控制单元PLC和上位机PC组成，控制单元PLC主要完成对废水处理系统数据的采集和发送，并接收来自上位机PC的控制指令；上位机PC通过控制单元PLC采集的实吋数据进行分析、处理、贮存，并对相应数据做出趋势曲线，在线修改和设置控制参数，向控制单元PLC发送事件控制命令。可以直观显示工艺流程图，带有动态参数显示，趋势曲线显示，自动生成报表，显示和打印事件实时记录。设有警报系统，一旦设备和仪表发生异常，将发出声光警报，及时通知工作人员作相应处理；系统自动记录、贮存警报事件发生吋间及事件恢复吋间，并分类打印事件记录。监控软件是基于Window平台MCGS组态软件，该软件具有操作简便、直观易懂、显示美观等特点，在监控室电脑显示屏上可直接观察到废水处理流程情况。4.3控制方式在控制盘面板上设有“自动停手动”选择开关，自动吋，将由控制单元PLC和上位机PC负责控制；手动时，直接操控设备的启停。控制方式以手动方式优先。4.4控制室环境为在控制室内，为了保障系统可靠、稳定、良性运行，必须使得控制室环境温度保持在室温20°C左右，因此需要在控制室安装一台空调来满足以上环境条件。n4.5系统结构示意图1——5昨监控骨理层祁控制单敕叫现场控制层11口匚蜩设备嘶丄丄丄丄3□□□…凌現场设备躺繰郦备n第五章防腐措施5.1管道所有内部连接污水管道均采用UPVC管，加药管采用PVC管，有很好的耐腐蚀性。污泥压虑管采用镀锌钢管。5.2阀门采用UPVC球阀，很好的耐腐蚀性。5.3防腐构筑物内支架均进行防腐处理。工业废水调节池、废液池、反应池、pH调整池内壁采用坏氧树脂防腐。5.4搅拌机材料搅拌机轴及浆叶均SUS材料，放置于酸性较强废水中的搅拌机，其轴及桨叶均需防腐处理。n第六章技术经济指标6.1占地面积占地面积约为468n?6.2耗电设备名称常用功率(kw)备用功率(kw)总功率(kw)开机时间电耗(kw.h)调节池1提升泵2.2X12.2X14.424h39.6调节池2提升泵0.55X10.55X1LI24h9.9废液池提升泵0.55X100.55l.Oh0.4pH调整池搅拌机1」X101.124h19.8反应池1搅拌机1.1X404.424h79.2反应池2搅拌机1」X101」24h19.8石灰溶解箱搅拌机0.75X100.752h1.1pH调整池加药泵0.2X100.224h3.6反应池1加药泵0.2X400.824h14.4反应池2加药泵0.2X100.224h3.6沉淀池污泥输送泵3.0X206.0lh4.5鼓风机15X115X11520h225脫水机1.5X101.58h9合计37.1429.9处理1吨水耗电量为：429.9kw.h/581吨水=0.74kw.h/吨水以每kw.h电费为0.7元计，则吨水处理电费为0.52元/吨水n6.3生产废水药剂用量名称PH调整池反应池1反应池2总计硫酸加药量（g/n?水）200使用水量m‘581费用（元）69.7269.72碱加药量（g/n?水）100使用水量m3581费用（元）87.1587.15石灰加药量（g/m3水）400使用水量m3581费用（元）92.9692.96混凝剂加药量（g/m3水）100使用水量m370费用（元）11.211.2助凝剂加药量（g/m?水）53使用水量m?58170费用（元）43.631.174.7335.73以上药费折算为吨水费用为：335.73/581=0.58元/吨水注：以上药品加药量可根据厂方废水情况，做相应的调整。6.4人工费生产废水处理站拟安排员工2人，兼管生活污水处理站，每人工资以800元/月计,则折合为吨水成木费为：0.09元/吨水6.5总运行费用生产废水/生活污水总运行费用为：n电费+药剂费+人工费=0.52+0.58+0.09=1.19元/吨水n第七章土建构筑物、设备及材料表7.1土建构筑物序号名称尺寸容积数量备注1调节池18.5mX7.0mX3.5m208m31座内壁防腐调节池24.3mX2.7mX3.5m40m31座内壁防腐废液收集池3.0mX2.5mX3.5m26m31座内壁防腐2pH调整池1.8mX1.8mX2.5m8.1m31格内壁防腐3反应池12.0mX1.8mX2.5m9.0m34格内壁防腐4反应池22.6mX1.7mX2.5m11m32格内壁防腐5沉淀池114.5mX3.8mX4.5m248m31座土建6沉淀池25.8mX5.5mX4.5m144m31座土建7兼性池14.5mX3.7mX4.5m241m31座土建8好氧池22.5mX3.5mX4.5m354m31座土建9污泥池14.75mX2.0mX4.5m43m31座土建10污泥池22.5mX2.0mX4.5m23m31座土建11取样池0.8mX0.8mX1.2m1.0m31座砖混12测流槽2.0mX0.5mX0.5m0.5m31座砖混13石灰溶解池2.0mX2.0mX1.5m6.0m31座土建14楼梯、走道板36m3土建15栏杆扶手150m不锈钢16预埋件1批17石灰及药品间5.0mX4.0mX3.5m20m21座厂方负责18备品间5.0mX3.0mX3.5m15m21座厂方负责19控制室5.0mX4.0mX3.5m20m21座厂方负责注：以上不含地基处理n7.2设备及控制仪表序号名称规格数量备注产地1调节池1提升泵Q=25m3/h,H=10m2台SUS上海调节池2提升泵Q=3m3/h,H=10m2台SUS上海废液提升泵Q=5m3/h,H=10m1台SUS上海2污泥输送泵Q=40m3/h2台SUS广州3污泥压滤泵Q=0~20rr?/h2台气动隔膜式美国4反应池1加碱泵4.6L/min1台机械隔膜式口本反应池1石灰泵110〜30L/minH=10m1台离心式广州反应池1石灰泵24.6L/min1台机械隔膜式日本反应池1助凝剂泵4.6L/min1台机械隔膜式日本PH调整池加酸泵4.6L/min1台机械隔膜式口本反应池2混凝剂泵4.6L/min1台机械隔膜式H本反应池2助凝剂泵4.6L/min1台机械隔膜式日本5pH调整池搅拌机70rmp,1.1kw1台SUS桨叶台产反应池1搅拌机170rmp,l」kw1台SUS桨叶台产反应池1搅拌机270rmp,1.1kw1台SUS桨叶台产反应池1搅拌机330rmp,Llkw1台SUS桨叶台产反应池2搅拌机170rmp,1.1kw1台SUS桨叶台产石灰溶解池搅拌机70rmp,0.75kw1台SUS桨叶台产6反应池IpH计0〜14pH2台美国探头pH调整池pH计0~14pH1台美国探头7液位计3个大连8鼓风机Q=10~12m'/min2台台产9生物填料组合式540m3PVC金达莱10生物填料支架540m3SS+FRP金达莱11流量计l-10m3/h1台接管PVC浙江8-40m3/h1台接管PVC浙江n12中央控制系统法国TE公司元器件1套合资PLC控制系统1套日本三菱PC主机P4/2.4G/256M/60G1套合资液晶显示器Philips17,?1套飞利浦彩喷打印机EPSONphoto8101套爱普牛阻态软件MCGS1套合资电脑操作台1台国产电脑椅1台国产13斜管及支架4>50XL100060m3PVC江苏14管材、管件1批PVC台湾15管支架1批SS+FRP金达莱16空气搅拌系统药箱4组金达莱17配电及辅材1批合资18脱水机过滤面积32m21台杭州19碱药箱1.0X1.0X1.21个PP金达莱20酸药箱1.0X1.0X1.21个PP金达莱21混凝剂药箱1.0X1.0X1.21个PP金达莱22助凝剂药箱1.0X1.0X1.21个PP金达莱23石灰药箱1.0X1.0X1.21个PP金达莱24防腐600m2环氧树脂金达莱25曝气系统4组PVC金达莱26人工格栅1套金达莱27微电脑流量计1套28氟离子在线仪1套厂方负责注：1、以上设备材料为系统内部2、压缩气源由厂方提供n第八章质量保证体系8.1依照深圳市金达莱环保有限公司“质量第一信誉至上同心同德务实求成开拓创新共创未来”的质量方针，严格按IS09001质量体系进行施工操作，保证工程质量。8.2公司技术部作为技术服务部门，为客户提供技术咨询、技术培训，解决废水处理过程中遇到的各种疑难问题。8.3公司运营部负责整套系统投入运行初期的调试，并为客户提供现场工作人员操作培训。8.4公司售后服务机构一一运营部负责为客户终身提供废水处理系统的质量跟踪及维修服务。8.5公司具有国家级运营资质证书，可根据客户需求接受委托，代理运营整个废水处理系统，实现运营专业化。8.6可根据客户要求提供废水处理过程中所需的各种试剂和化工药品，并对处理效果进行跟踪。8.7对所承接废水治理工程屮的机电设备、管材及各种辅件质保二年。在质保期内发生的确属质量问题的机电设备、管材及各种辅件等免费进行维修或更换。8.8协助客户做好废水处理站的验收准备工作，宜至领取排放许可证。n第九章工程供应范围表序号项目甲方乙方1工程前期设计资料2工程勘查VV3工程施工图纸设计V4工程设备供应、运输、安装、调试V5设备签收V6工程土建、防腐及栏杆V7化粪池、隔油池8处理系统内管路系统（调节池至排放口）V9处理系统外管路系统（车间至调节池）10处理系统自来水供应管路11处理系统外废水收集及提升12一次电源至中央控制柜V13系统内配电V14系统内设备仪表安装测试V15系统内照明V16系统试运转及操作培训V17试运转期内水电、药品、水质监测V18系统止式运转n第十章验收条款1、设备到位安装后必须取得深圳市深爱半导体有限公司的验收认可。2、废水处理系统建成后需向深圳市环保局中请预验收。3、预验收通过后，申请试运转，系统运转正常后向深圳市环保局申请监测验收。4、正式验收后可正常运转，并可取得排污许可证。n第一章，也论1概述1废水状况分析33.1项目生产工艺31.2.2废水种类及水量81•2.3类废水分9(1)4废水水质9排放标准及排放形式113设计依据及原则12编制范围13参考文献13第二章工艺设计142.1设计规模142.2生产废水分类治理错误!未定义书签。2.3处理工艺确定1597/氟〃卜押丁芳1斤厶•U•J.一J