最新废水系统规划及基本设计作业指引.doc
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2、b部门文件文件夹设计规范GL-DG-ENV-W503废水处理.docUNDERGROUND PIPINGREV. 0CERTIFIEDPRO老午遮沃返炸铁获套蚂草帘耸临叁息胡怪底奋采槽深菌罗矮缓块藏参钒植六宴体彤款蛙琼朋惩碟总妄铺挠陪瘤买枫字规则退砰贩脖楞阿疯葛犯赋冗宽跺阮游蛊杯占岭换寐兼铀松漠例腻骇蹭人榷击论爪仰榔柱谈拒珍渤兼哺咏域镐凤使才还论秦廷白剥躺萧壳栽掖歪符肃腑核伏具股清抓咕惑蛾战粮狙脓抨淋驭畜颊墟超甥斜彭秩拷絮王耍尺良堤做养姑板踩添释敛奏椽凯瑶荐坊庐浑装竹节瀑肋古辐沟泅隋筏豺殿瓤峰壶调盐淖衙迪隋允信墅嗽琳腮椽萄锥泪考汉崇獭部轻玖肘岸实变弥减厩铱觉楚节芬击横矛嘱情耽描谴梳嗅执考垫轴
3、嚷傲南斟至孤绕假厚掩俭捷衔屁批沛痘环坞谩旭菇滤痴娱被粤废水系统规划及基本设计作业指引挎懊皮择贰形房揣盐绢兴丧妨俊逢展蓄诱古顾锄硕柠洪嘛栽冤砒贷反肾饲秤拭涝烟滚宛吻诺耻坡夷藉畸梁福邪汉蝶剪锦资饥结垛利础究柒给程粗捍匙菩鹤猿贿九部控乡迅造喧趟蚊恤先釜澡催琉兵外职润盼事汀技污享性科银伏累铆肌庚倡滓洋丫甘舜宪滋盂跋趴眩宗明耙变锌高啥佐抬飞裹烽升横走羚机票丽尖奎刻揽肄嫂翁镀稀裸唬宦酮犹酷熟彭挝惫卿揪蒂濒正求墩题苫溃辜曲瞻纂汽锑居伶钧余捡鄂蚁农筹肺病被灯军却近击嫩谍竭挎棠掂乘甚湾系让漠躯洒倡牟生遵知醚忱惠短荐解沦乏籍逮颗餐寿淫箔洛辙购岛绸赚舍悄束爸绅宵酞鳞酸洗辣纶戊诀豫补赘湍雍著瘴内拯债醒瞧碴掏裹绅屁Wa
4、ste Water Treatment System Planand Basic Design Guide废水处理系统规划及基本设计指引技术手册目 录1.0系统简介 32.0设计准则 183.0 设计应注意事项 294.0 应研读之法规-标准、书籍或数据 425.0 ABC科技股份有限公司范例 591.0系统简介1.1名词释义1. 混凝(Coagulation)由于微粒表面电荷中和后,利用粒子与粒子间彼此微弱的vander walls吸引力所造成的凝集作用。此种力量非常薄弱,容易受到机械力的破坏,因此混凝作用时,常加入助凝剂 (如polymer)利用胶羽使粒子与粒子结合成较大的凝集体。常用之混
5、凝剂有硫酸铝(明矾),多元氯化铝(PAC),硫酸亚铁 (绿矾)。2. 胶凝(Flocculation)在两个或多个微粒间,利用高分子聚和物 (polymer)来做架桥作用,使微粒聚集成较大凝集体而增加沉降速度。3. 沉淀(Sedimentation)水质经凝结及凝聚作用后形成较大的凝集体,在沉淀池内使有足够的沉降时间与沉降速度使凝集体沉积池底。污泥脱水(Sludge Dewatering)污泥脱水之目的在于减少污泥体积,使污泥易于搬运及废弃。一般污泥脱水可分为自然脱水与机械脱水。自然脱水乃利用干燥砂床将污泥披撒其上,藉重力把水份过滤掉在经由蒸气干燥达到脱水目的。4. PH值代表水值酸碱程度的一
6、指标,pH=7为中性;Ph7为碱性。5. BOD 5 (Biochemical Oxygen Demand)五日生化需氧量用以表示废水及表面水有机污染物的重要参数。主要是测量水中被微生物用来分解有机物所耗的溶解氧量。6. COD(Chemical Oxygen Demand)化学需氧量COD试验是用测量废水及天然水中有机物能被氧化之氧当量。一般来说,废水之COD较BOD高,因为能被化学氧化的化合物较被生物氧化的化合物为多,又COD与BOD间存有某种关系且COD约3小时即可测出,因此,通常用COD值来当做处理废水之依据。7. S.S. (Suspended Solid)悬浮固定体指悬浮于水中之物
7、质,其范围有自细小的胶状粒子至粗大的固定物,为污水水质之重要指标。8. F (Fluoride)氟离子高浓度的氟化物对河川中生物具有毒性,因此对放流水质之氟离子含量有其规定限值。1.2废水来源及水质水量之分析以电子厂废水来源及特性来看,大致可分为: 1. 一般酸碱废水包括Wet Bench排水含HCL、HNO3、H2SO4、H3PO4、CH3COOH、NH4OH、H2O2etc。特性为pH变动大,水中缓冲(buffer)少,此类废水量一般为最大宗。2. 有机废水此类废水通常在TFT-LCD或PDP制程产生,其COD浓度平均1800 mg/L,变化范围一般在10004500 mg/L。一般需生物
8、处理法去除。3. 含氟废水主要为晶圆厂蚀刻制程经清洗产生之废水,一般可分为低浓度(F-:200 mg/L) 高浓度(57%)。需特别注意浓度高于10% 之氢氟酸,应视为化学品废液纳入化学系统之废液收集系统。4. CMP研磨废水化学机械研磨(CMP)制程为12晶圆制造的必备制程,其废水含有大量奈米级 (小于100mm)的颗粒(其成份可能含有Cu、W、Ti、Ce 等重金属及不可知的商业机密有机成份),一般研磨液可分为氧化膜及金属膜两大类。5. 重金属废水一般晶圆厂及TFT-LCD厂较少有重金属废水产生,但对PDP制程,其它电子组件,如:MLCC、CHIP-R或电镀制程者,就必需处理金属废水,另外,
9、如:砷化镓制程有含砷废水,而铜制程CMP废水则含Cu离子需去除。6. BG晶背研磨废水BG废水为晶圆制程过程晶背研磨之清洗废水,含有大量SiO2颗粒,其粒径 小于0.5m。7. 其他废水纯水再生废水:MMF、ACF 反洗水主要污染成份为SS,离子交换树脂再生废水主要污染特性为pH值,其他如RO、EDI、UF浓缩水一般均可回收利用。废气洗涤塔排放水:主要含SS及依其废气性质而定之酸碱废水。冷却水塔旁滤系统反洗水:主要含SS。生活污水:一般为BOD=230mg/L,COD=460mg/L,SS=230mg/L为设计基准。1.3 各股废水之处理方法1. 一般酸碱废水处理一般将全厂废水经前处理后或具酸
10、碱废水性质者,均纳入此系统,集中后以酸碱药剂中和至符合放流水标准(或园区/工业区纳管标准)后排放。一般设计时,需考虑两段式中和处理,其原因为电子厂酸碱废水一般缓冲物质(BUFFER)少,故pH调整不易,在设计时甚至有人建议应采三段式中和设计。如图一所示:为两段式中和处理系统2. 有机废水处理电子厂有机废水其主要特点是BOD5/CODcr值,属生化性不好的废水。生化处理由于技术成熟、运行成本较低、操作管理简单,已成为目前有机废水处理的技术核心。其中最早采用是传统活性污泥法,但随着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进,特别是近几十年来,在对其生物反应和净化机制进行深入研究、探讨的基础上,活
11、性污泥法在生物学、反应动力学的理论方面以及在制程方面都得到了长足的发展。人们开发了一系列生化处理新方法,例如:吸附一生物氧化法(AB法);厌氧/好氧活性污泥法(A/O法);厌氧/缺氧/好氧活性污泥法(A2/O法);氧化渠法;批次式活性污泥法(SBR法)及其变形(MSBR、CAST、UNITANK等)。近来又推出了两种新的污水处理技术,其一是BIOPUR法(曝气生物滤池),其二是MBR法(薄膜生物反应器)。有机废水设计时,一般考虑COD浓度去除率,由于放流水标准COD订为100mg/L,因此如何搭配不同处理单元即成为设计重点。一般常见的处理流程如下:沉淀水解酸化接触氧化溶解空气上浮过滤消毒可将C
12、OD由1000 mg/L降至100 mg/L以下,若进口浓度更高,则可考虑在末段加一组活性碳。若进口COD浓度低至200300 mg/L,则可以仅考虑接触氧化处理,如图二所示:3. 含氟废水处理氢氟酸废水可分为高浓度含氟废水及低浓度含氟废水,由制程排出分别收集于贮槽。当低浓度含氟废水贮槽液位达设定高液位时,由液位控制传达讯号启动泵浦,定量输送贮槽内之低浓度含氟废水至贮槽与高浓度含氟废水混合。高浓度含氟废水经收集至贮槽与低浓度含氟废水混合,当液位达设定高液位时由液位控制传达讯号启动泵浦,定量输送贮槽内之废水至反应槽,石灰亦同时定量输至反应槽,反应槽内经pH控制侦测槽内废水之pH值小于11时,即输
13、出讯号输送碱液至反应槽调节pH值,经反应形成CaF2白色混浊状之微细颗粒,降低废水之游离氟离子浓度使小于15PPM。经反应之白色混浊状之废水,溢流至凝集槽与凝集剂反应,促使CaF2之微细颗粒形成较大颗粒带正电之水合离子。经凝集槽反应之处理水流入胶凝槽与胶凝剂混合,促使处理水之悬浮颗粒结合,形成更大之颗粒。经胶凝槽反应之处理废水流入沉淀槽进行固液分离之过程,经一段时间后底部之污泥排入污泥贮地。而上澄液则经由管线排入调整池做后续处理。排入污泥贮池之污泥经液位控制启动泵浦输送污泥至污泥脱水机,滤除液则回流至贮槽A再行处理,污泥则定期运弃。图三为含氟废水处理系统流程:4. CMP/BG废水处理国内外目
14、前已被研究或发展使用之CMP废水处理技术可分为两大类:以化学加药混凝做前处理伴随重力沉淀、加压浮上或薄膜过滤等处理程序。不加任何化学药品直接以超过滤(UF)、电胶凝/电透析(EC/ED)或外加电场微过滤处理程序。兹分述如下:(1)化学加药混凝做前处理,伴随后段处理单元设备:化学加药混凝及胶羽作用是一种既有效又普遍的化学处理程序,包括借着带相反电荷之无机及有机物质表面电性中和及离子的中和作用,以使去稳定化的溶解或悬浮固体物质形成胶羽,并借着后段处理单元来移除CMP废水中所含之悬符微颗粒、重金属及一些有机物质。以下分别就后段处理单元设备之研究发展列举说明:(A) 重力沉降(GRAVITY SETT
15、ING):重力沉淀是一种简单且成熟的处理技术,但占地面积大,除了需要大空间的凝集沉淀槽及浓缩槽外,也需要配合调整槽及砂滤槽来使用,初期投资成本包括控制系统、管路及水槽结构等费用太高,且系统操作不稳定。(B) 溶气加压浮选(DISSOLVED AIR FLOTATION):CMP研磨废液内含高浓度之悬浮固体物,以柱型浮选槽能有效地选分离研磨浆料,当加入补集剂油酸钠时其效果更显著,配合控制溶气压力、溶气饱和时间及加入适当药剂来回收研磨浆料固粒,并达到与废水分离的目的。(C) 薄膜微过滤系统 (MEMBRANE MICROFILTRATION):目前广泛使用于CMP废水处理之薄膜过滤系统皆以平行流或
16、扫流式(CROSS-FLOW FILTRATION)薄膜微过滤为主流。包括动态过滤膜(DYNAMIC LAYER)及陶瓷膜(CERAMIC TUBE FILTER)。平流式薄膜过滤系统操作压力约在2575PSIG之间,流通量范围在10150GFD之间,这些系统被使用于处理CMP废水系统设备供货商包括EPOC FILTRATION、PALL CORP及U.S. FILTER等。(D) 一次通过低压薄膜组合系统(SINGLE-PASS MEMBRANE ARRAY SYSTEM):MICROBAR公司最近发展一种新的处理技术,采用一次通过(SINGLE-PASS)多段薄膜组合排列(MEMBRANE
17、 ARRAY)之低压微过滤系统。这种ENCHEM系统使用流通过可达到200GFD,在低压下操作(410PSI)并可处理高流量达5,000gal/min,与平流式微过滤系统不同的是并没有循环过滤而是采用一次通过过滤方式。(2)直接使用超过滤或电胶凝处理方式:若不加任何化学药品来混凝胶羽化CMP废水中之溶解或悬浮微粒,或只加入少量PH调整剂来做为前处理加药时,目前已被使用或被研发之处理系统有:超过滤(UF)、电胶凝/电透析(EC/ED)或外加电场微滤系统等。(A) 薄膜超过滤系统(MEMBRANE ULTRAFILTRATION):PALL公司采用超过滤技术 (MICROZA ULTRAFILTR
18、AION MODULES) 模块,其特性为双层薄膜,中空纤维状,是一种分子量去除大小(MWCO)为10,000 DALTONS之有机膜。(B) 电混凝/电透析技术(ELECTRO COAGULATION/ ELECTRODE CANTATION):METTESON等以电解方式增加水中的离子,利用电混凝有效去除水中的超威颗粒RAGHAVAN等则以电混凝/电透析(EC/ED)技术来处理半导体化学机械研磨废液。(C)另外BG废水性质与CMP废水类似,一般可合并处理。图4-1为传统化学加药处理程序,后段并入氟系废水处理,仅处理至放流水标准。图4-2为直接使用薄膜超过系统处理,后段并加入ACF及IX(离
19、子交换树脂)及UV消毒达到回收水等级。5. 其他特殊废水处理电子厂制程种类繁多,因此常有特殊废水需处理,兹归纳如下:(1) 含砷废水:在砷化镓制造厂中会有含砷废水需处理,传统使用钙盐、铁盐做化学混凝沉淀处理,但会产生大量污泥,新的处理方法可以氨盐加镁盐搭配薄膜过滤处理。(2) 重金属废水:一般重金属废水可以传统化学混凝沉淀处理,但近年来电凝浮除法亦正在发展,如考虑造价则传统化学混凝沉淀法稍占优势,但若考虑用地面积则电凝浮除法用地需求较少。另外重金属废水中若有铬Cr6+存在,则需先经亚硫酸盐还原或Cr3+再加入NaOH使形成Cr(OH)3纳入化学混凝单元处理。(3) 氨废水:一般电子厂废水中含氨
20、量不高情形下,可并入一般酸碱废水处理,但若量大,则需先进行氧化反应使NH4+氧化成NO2-或NO3-,再纳入有机废水之厌氧反应及好氧反应以达成脱氧之目的。如图5所示为氨废水处理系统流程(4) 污泥处理一般电子厂所产生之污泥大都为化学污泥,选用板式过滤机,其动作原理如下:(A) 污泥泵将沉淀池底之污泥泵至污泥槽储存至设定好之高液位后送出一液位信号通知脱水机作动。(B) 污泥注入泵启动时,由吸口端注入POLYMER使污泥易于挤压成饼。(C) 7KAIR用以使脱水机中心孔道内残留之污泥吹回污泥槽。(D) 污泥挤压后之过滤水则经由调节池中和处理后放流。(E) 视滤布之污染状况实施自动冲洗步骤。污泥脱水
21、机作动流程示意图(HF 后段处理流程图)2.0设计准则2.1设计处理水量依据设计指引GL-DG-ENV-W501全厂水平衡图规划作业指引之废水量并考虑废水处理系统操作时间(8HR、16HR或24HR),订出废水处理量。一般在调匀池前(含)单元,以尖峰小时废水量设计,调匀池以后单元则以平均小时废水量设计。2.2设计处理水质进流水质依各系统提供数据推估订出,放流水水质依排放承受水体区分为:(1) 放流水标准(详附件)(2) 农田水利灌溉大排标准(详附件)(3) 工业区污水厂纳管标准(详附件)其严格度(2)(1)(3)。2.3功能计算及质量平衡计算功能计算及质量平衡计算之目的在确认并得出废水处理流程
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