MBR膜處理半導(dǎo)體行業(yè)廢水

　　1、概況

　　半導(dǎo)體制造行業(yè)作為用水大戶，每日耗水以千噸計。隨著國內(nèi)環(huán)保要求，工廠每日耗水量有所要求，因而必須對排放的廢水進(jìn)行回收。

　　MBR膜生物反應(yīng)器是膜分離技術(shù)和生物降解技術(shù)的結(jié)合，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)凈水單元的二沉池，是一種高效的凈水處理技術(shù)。膜分離反應(yīng)器的分類方式有很多種，其中，浸沒式膜生物反應(yīng)器的運行能耗較低、管理方便靈活，因此被廣泛用于水處理工藝中[1]。

　　MBR作為一種新型的凈水工藝，與傳統(tǒng)的活性污泥法相比具有如下特點[2]：

　　a.固液分離效率高，凈水效果好，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

　　由于膜的高效截留作用，MBR工藝可有效截留水中的懸浮物、細(xì)菌、大分子有機(jī)物等。微生物在生物反應(yīng)器內(nèi)不斷積累，系統(tǒng)內(nèi)微生物濃度可達(dá)活性污泥法的5~10倍，降低了污泥負(fù)荷，提高了容積負(fù)荷，使得難降解有機(jī)物可以得到更好的去除，并且具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。

　　b.污泥泥齡長，污泥產(chǎn)量少。

　　膜的分離作用可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)水力停留時間和固體停留時間的完全分離。反應(yīng)器內(nèi)泥齡長，排泥量少，不僅減少了污泥處置費用，而且使得一些增殖緩慢的細(xì)菌如硝化菌及難降解有機(jī)物分解菌得到很好的生長，提高了凈水效果。

　　c.設(shè)備緊湊，占地面積小，自動化程度高，操作管理便捷。

　　MBR也存在一些缺點：

　　a.膜污染。

　　膜污染直接導(dǎo)致膜通量下降，操作成本增加。目前，膜污染問題是制約膜技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一，如何緩解膜污染成為當(dāng)前膜技術(shù)研究領(lǐng)域的一個研究熱點。

　　b.膜的生產(chǎn)及運行成本高。

　　由于較高的生產(chǎn)和運行成本，膜技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用得到了很大的限制[3]。

　　針對半導(dǎo)體廢水的特殊性、多樣性。我們針對其排放的DWWA(一般酸漿廢水)、DOWW(一般有機(jī)廢水)進(jìn)行回收，并設(shè)計相應(yīng)的MBR處理系統(tǒng)。

　　2、工程設(shè)計

　　2.1 水質(zhì)狀況及設(shè)備參數(shù)

　　選用上海某大型半導(dǎo)體制造公司車間排放液，廢水總量為3090m3/d，水質(zhì)狀況見表1。

　　2.2 工藝流程

　　DWWA/DOWW廢水進(jìn)入原水調(diào)整池，經(jīng)調(diào)解PH調(diào)整池調(diào)節(jié)后，進(jìn)入曝氣池進(jìn)行生物處理，然后經(jīng)MBR膜進(jìn)行固水分離后進(jìn)入連續(xù)活性炭塔，深度去除TOC后，再經(jīng)過重力式過濾器除去顆粒物，最后通過RO去除水中剩余離子，最后回收至純水系統(tǒng)。

　　2.3 主要處理構(gòu)筑物和控制程序

　　原水調(diào)整池、pH調(diào)整池、曝氣池及MBR池、過濾器水槽采用RC+FRP材質(zhì)，連續(xù)活性炭、重力過濾器采用CS/RL材質(zhì)，重力過濾器采用CS/TEP材質(zhì)。

　　MBR槽內(nèi)設(shè)9組MBR膜，選用三菱，為PVDF材質(zhì)，孔徑為0.4um。

　　MBR膜參數(shù)如表2：

　　主要控制儀表：

　　ORP主要用于檢測廢水中氧化性物質(zhì)，防止大量氧化性物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，對細(xì)菌造成不可逆的損傷；PH計主要用于監(jiān)控水中PH值并控制NaOH投加量；MLSS用于監(jiān)控水中污泥濃度；TOC/Turb(濁度計)用于監(jiān)控MBR產(chǎn)水水質(zhì)狀況；DO用于監(jiān)控水中溶解氧濃度；負(fù)壓表用于監(jiān)控MBR產(chǎn)水泵的吸入口壓力。

　　3、MBR膜運行

　　3.1 MBR運行情況

　　經(jīng)過兩年的連續(xù)運行，控制系統(tǒng)進(jìn)水PH在9.3左右，控制MBR污泥濃度在5000mg/L左右，DO在2mg/L左右，MBR產(chǎn)水泵負(fù)壓在-20kpa~-25kpa，MBR產(chǎn)水TOC穩(wěn)定在5mg/L以下，平均去除率達(dá)到95%以上，MBR產(chǎn)水PH在4.5左右，Turb在0.1mg/L以下。

　　MBR運行條件控制：

　　a.由于半導(dǎo)體行業(yè)排放的DWWA、DOWW廢水營養(yǎng)不足，難以維持高濃度的MLSS，故實際運行中控制在5000mg/L左右

　　b.由于MBR膜易受無機(jī)金屬垢堵塞，故降低系統(tǒng)運行PH值，控制在4.5左右，既可以降低系統(tǒng)NaOH投加量以降低運行成本，又可以預(yù)防MBR膜堵塞，降低MBR膜清洗頻率。在兩年的運行中，僅進(jìn)行檸檬酸清洗1次。

　　c.MBR膜產(chǎn)水泵吸入口負(fù)壓控制在-20kpa~-25kpa，實際運行中每月進(jìn)行一次NaClO清洗，此時負(fù)壓在-25kpa左右。清洗濃度為3000ppm。

　　d.MBR膜運行模式：吸7min停1min，根據(jù)負(fù)壓增長趨勢可做調(diào)節(jié)。

　　e.由于曝氣管長時間使用，變干的污泥會堵塞曝氣孔，因此要進(jìn)行定期清洗。清洗方式如下：停止MBR產(chǎn)水泵及曝氣風(fēng)機(jī)，打開管路泄氣閥，曝氣管內(nèi)流入池水并關(guān)閉泄氣閥，再打開曝氣風(fēng)機(jī)和產(chǎn)水泵。一般每1~6小時清洗一次。

　　3.2 MBR出水水質(zhì)

　　MBR產(chǎn)水TOC在3.5mg/L左右，Tubr濃度小于0.1mg/L系統(tǒng)產(chǎn)水TOC小于0.1mg/L，電導(dǎo)率小于100us/cm，PH在4.5左右，SiO2小于0.1mg/L。

　　4、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　此系統(tǒng)在舊有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，投入成本約20,000K，運行成本約3.8RMB/m3。(來源：中芯國際集成電路制造(上海)有限公司)