半导体行业是一个国家信息产业发展的基础,是国家经济发展的命脉,是国家在国际上核心竞争力的一个重要部分。近年来,半导体技术的突飞猛进给人们的生活带来了极大的便利,互联网、电子产品、军事领域等,半导体产品需求巨大。随着半导体制造规模的不断扩大,其废水对环境造成的污染日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。半导体工业废水具有污染物种类繁多、水质波动幅度大、污染物毒性强、排放量大等特点。因此,废水处理方法和工艺参数因废水类型和污染物种类不同而不尽相同,需要根据不同的水质确定最合适的工艺流程和最佳的工艺参数,以便得到最佳的处理效果。本文对某半导体集成电路企业现有高密度污泥回流工艺处理含氟废水过程中存在的出水氟值频繁波动超标、化学品消耗量大和污泥产生量大的实际问题进行研究,提出可行的工艺优化解决方案。本文对某半导体集成电路企业的含氟废水来源进行调查,分为半导体机台制程含氟废水、生产支持特种废气洗涤排水和酸性排风洗涤塔排水三种。根据现场三条含氟废水处理系统废水来源不同的情况,取不同处理系统进水的水样进行实验。通过变化硫酸投加、污泥投加、调节除氟反应的pH和聚丙烯酰胺(PAM)的投加量,确定含氟废水浓度、硫酸浓度、pH、污泥浓度与氟去除率之间的关系,选出合适的除氟参数。其中除氟工艺中最佳的pH范围为6.5~8。其中含氟废水处理系统A套和B套的水源为以上三类废水混合水源,处理系统对应的硫酸投加浓度为757 mg/L,污泥投加浓度128 g/L;含氟废水处理系统C套水源为机台制程含氟废水和生产制程特种废气洗涤排水的混合水源,处理系统对应的硫酸投加浓度为757 mg/L,污泥投加浓度85 g/L。将测试结果和现场实际工艺与设备结合起来,实现了在线数据的量化控制。研究发现污泥回流不但能够使污泥中的钙重复利用,使污泥沉淀效果更佳,最重要的是污泥脱水性能得到了提高。经过实验观察,污泥结晶颗粒粒径在10微米左右,脱水性能良好,含水率能降低到25%,SVI在0.87~1.05 mL/g范围,实现了污泥减容减量的目的。针对含氟废水出水频繁不达标的情况,将聚合氯化铝(PAC)投加在含氟废水处理系统出水中,实验发现PAC水解会使溶液pH下降,造成除氟和絮凝效果不佳,需要投加氢氧化钠使pH升高到6.0以维持除氟和絮凝效果;向含氟废水处理系统反应罐污泥混合水样投加PAC,实验发现PAC投加到污泥混合水样后,混合液pH无明显下降且除氟效果良好,不需要投加氢氧化钠来调节pH。我们提出在反应罐出水增加氟离子在线监测同时联动PAC加药的方案,用于控制含氟废水超标。此方案依据污泥对pH的缓冲作用,无需设置氢氧化钠投加设备。因PAC成本昂贵,除氟率不高,进一步提出,在反应罐2号出水口增加氟探头用于在线监测,同时硫酸加药阀随反应罐出水氟值的变化加药,从而实现了硫酸的变量投加。此工艺改进不但能够应对废水进水pH和氟浓度不稳定造成出水氟超标的情况,而且降低了硫酸的投加量,同时也降低了氢氧化钙的投加和污泥的产出,实现了节能减排的目标。