عملية معالجة مياه الصرف الصحي شبه الموصل

مع التغيرات المستمرة في تكنولوجيا المعلومات الإلكترونيةصناعة تكنولوجيا أشباه الموصلات أصبحت بشكل متزايد "قلب" التنمية وتستخدم على نطاق واسع في الإنتاج الاقتصادي الوطني والحياةومع ذلك ، فإن صناعة أشباه الموصلات هي صناعة تستهلك الكثير من المياه. كلما تقدمت عملية التصنيع ، كلما ارتفعت متطلبات نظافة سطحها ،و كلما زاد استهلاك المياه و تصريف مياه الصرف الصحي.

على سبيل المثال، شركة أشباه الموصلات في بكين وشركة أشباه الموصلات في تايوان تستهلك 1346 × 104m23 و 7000 × 104m2 من المياه على التوالي، في حين أن مصادر المياه للفرد الواحد في الصين هي 2300m2^,وهو ما يعادل إجمالي استهلاك المياه المنزلية لمدينة يبلغ عدد سكانها 250 ألف و 1.3 مليون نسمة على التوالي.

إذا تمت إعادة تدوير مياه الصرف الصحي الناتجة عن تصنيع أشباه الموصلات، فلن يقلل الأمر من الطلب على الموارد المائية وتكاليف الإنتاج فحسب،ولكن أيضا تقليل انبعاثات الملوثات والعبء على البيئةشاركت "شانتشينغ إنواينمنت" في عملية معالجة مياه الصرف الصحي من أشباه الموصلات التي تحتوي على الفلور والنيتروجين والفوسفور والمواد العضوية وأيونات المعادن الثقيلة والحمض والقليوكذلك مزايا العمليات المختلفة في إزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي شبه الموصل .

خصائص وتصنيف مياه الصرف الصحي شبه الموصل

1.1 خصائص مياه الصرف الصحي

• تكوين شديد الضبابية والمعقدة، تتكون من الملوثات مثل المركبات الفلورية، والمواد العضوية، مركبات النيتروجين، وأيونات المعادن الثقيلة،ويحتوي على مستويات عالية من الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) وكميات كبيرة من (السيليكات) و (الألومينات) .

(2) اللون القوي، و COD عالية، ومحتوى مرتفع من المركبات العضوية المتطايرة، وغنية في أيونات المعادن الثقيلة، المواد العضوية السامة،والمواد السامة مثل حمض الهيدروفلوريك تجعل أداء التدهور البيولوجي لمياه الصرف الصحي منخفضة، وهو غير مناسب لمعالجة باستخدام طريقة الوحل النشط التقليدية.

(3) أيونات الفلوريد (F^-) والمواد الحمضية الفولفيكية يمكن أن تتفاعل مع أيونات المعادن الثقيلة لتشكيل مجمعات مستقرة، وأيونات المعادن الثقيلة سهلة التفاعل مع المواد العضوية والسيليكات والمواد الأخرى،لذلك الملوثات في مياه الصرف الصحي معقدة ومتنوعة.

لذلك، من المهم اختيار العملية وتحويل المعالجة وفقا لنوع جودة مياه الصرف الصحي.

1.2مياه الصرف الصحيالتصنيف والمعالجة

1.2.1معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفلورايد

مياه الصرف الصحي التي تحتوي على فلوريد أشباه الموصلات تأتي بشكل رئيسي من عمليات الانتشار و CMP في عملية تصنيع الشريحة.التطبيقات الصناعية الحالية لطرق إزالة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفلورايد تشمل بشكل رئيسي هطول المياه الكيميائية، الامتصاص، فصل الغشاء، الخ

الشكل 1 عملية معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفلوريد ومزاياها وعيوبها

a.الترسب الكيميائي مناسب لمعالجة مياه الصرف الصحي عالية التركيز التي تحتوي على الفلورايد. بالمقارنة مع المستنقعات الأخرى ، تكون أملاح الكالسيوم رخيصة نسبياً و^-ينتج التفاعل CaF2 غير القابل للذوبان. لذلك ، تستخدم طريقة هطول ملح الكالسيوم على نطاق واسع في مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفلورايد في صناعة أشباه الموصلات.

b.هناك طريقتان للإمتصاص: الإمتصاص المباشر والإمتصاص الكهربائي. الإمتصاص الكهربائي ، المعروف أيضًا باسم تكنولوجيا إزالة الأيونات السعة ،هي طريقة تستخدم الأقطاب الكهربائية المشحونة لاستيعاب الأيونات والجسيمات المشحونة في مياه الصرف الصحي، بحيث يتم تخصيب الملوثات والتركيز على سطح الأقطاب الكهربائية لتحقيق الغرض من تنقية المياه.مثل الكربون المنشط والطين، لديها مشاكل مثل انخفاض القدرة على الامتصاص، وضعف الانتقائية، التلوث الثانوي للبيئة، وجودة السائل الصحي السيئة.

c.تشمل طرق فصل الغشاء بشكل رئيسي التحليل الكهربائي والتناضح العكسي.التحليل الكهربائي هو استخدام الأقطاب الكهربائية لتطبيق التيار على جانبي الغشاء الخارق الانتقائي لتوليد الفرق المحتمل، والتي تعزز الانتشار الانتقائي للأنيونات والكاتيونات من خلال الغشاء. التناضح العكسي هو استخدام فرق الضغط على جانبي الغشاء لتصفية جزيئات الماء و F^{-الوسيلة}من الانفصال.

1.2.2معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على النيتروجين

وتأتي مياه الصرف الصحي التي تحتوي على النيتروجين بشكل رئيسي من مياه الأمونيا وفلورايد الأمونيوم المستخدمة في عملية الحفر، وتوجد بشكل رئيسي في شكل نيتروجين الأمونيا.وتشمل طرق المعالجة الرئيسية لمياه الصرف الصحي النيتروجينية للأمونيا إزالة الهواء.، الامتصاص، المحايدة، الكلور عند نقطة الانقطاع، الطريقة البيولوجية، الخ

الصورة 2 عملية معالجة مياه الصرف الصحي من النيتروجين الأمونيا ومزاياها وعيوبها

a.هناك نوعان من أساليب التخلص: التخلص الهوائي والتخلص البخارية. بالمقارنة مع التخلص الهوائي، التخلص البخارية لديها معدل إزالة النيتروجين الأمونيا أعلى، والتي يمكن أن تصل إلى أكثر من 90٪،وهي مناسبة لمياه الصرف الصحي ذات تركيزات أعلى.

b.طريقة الامتصاص قابلة للتطبيق بشكل عام فقط على مياه الصرف الصحي من النيتروجين الأمونيا بتركيز منخفض. في مياه الصرف الصحي من النيتروجين الأمونيا بتركيز عال،غالباً ما يتم تنسيقها مع عمليات أخرى لإجراء معالجة نزع النترات العميقة..

c. يمكن استخدام عملية نزع النيتريت من خلال الكلور عند نقطة الانقطاع لعملية نزع النيتريت مرة واحدة أو لعملية معالجة عميقة لعملية نزع النيتريت.

1.2.3معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفوسفور

يأتي بشكل رئيسي من سائل الحفر الألومنيوم في عملية الإنتاج.^-وتشمل طرق معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفوسفور عمليات هبوط كيميائية، وطريقة بيولوجية، وطريقة امتصاص، وطريقة تبلور وطريقة تبادل الأيونات.

الصورة 3 عملية معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفوسفور ومزاياها وعيوبها

(1) تعاني المستنشاقات التقليدية من مشاكل مثل ارتفاع تكلفة استبدالها وانخفاض قدرة الامتصاص.العديد من الباحثين أعدوا مُصغّرات عالية الأداء عن طريق تعديل النفايات الصناعية منخفضة التكلفة كيميائياً..

(2) بالمقارنة مع الاصطدام الكيميائي ، فإن الاصطدام الذي ينتج عن الاصطدام التبلورية له قيمة استخدام ثانوية أعلى ويمكن استخدامه كسماد نباتي.يمكن أن تظهر أيضاً أداءً جيدًا في إزالة الفوسفور.

1.2.4معالجة مياه الصرف الصحي العضوية

وعملية CMP في الإنتاج ، ويتضمن بشكل رئيسي المذيبات مثل الكحول الإيزوبروبيل، البروبيلين غليكول أحادي إيثير ميسيل أسيتات، الأسيتون، الزيلين، الخ، مع ارتفاع COD وانخفاض قابلية التحلل البيولوجي.في الوقت الحالي، وتشمل الطرق الرئيسية لمعالجة مياه الصرف الصحي العضوية الطرق البيولوجية وطرق الأكسدة المتقدمة.

(1)غالباً ما تستخدم المفاعلات الحيوية والطرق الكيميائية والبيولوجية المشتركة لمعالجة مياه الصرف الصحي.

(2) تعتبر عملية معالجة الأكسدة المتقدمة (AOP) أفضل طريقة لمعالجة مياه الصرف الصحي العضوية بسبب معدل الأكسدة السريع وكفاءة التمعدن العالية.

الشكل 4 عملية معالجة مياه الصرف الصحي العضوية ومزاياها وعيوبها

1.2.5معالجة مياه الصرف الصحي للمعادن الثقيلة

مياه الصرف الصحي من المعادن الثقيلة في أشباه الموصلات تأتي بشكل رئيسي من عمليات التصفية الكهروكيميائية (ECP) وCMP ، وخاصة النحاس والكوبالت ،والتي توجد بشكل رئيسي في شكل مجمعات تتكون من العوامل الكيليةوتشمل طرق المعالجة الرئيسية لمياه الصرف الصحي المعقدة من المعادن الثقيلة الامتصاص، والترسب الكيميائي، وتبادل الأيونات، والأكسدة والحد من، الخ.

الشكل 5 عملية معالجة مياه الصرف الصحي المعدنية الثقيلة ومزاياها وعيوبها

(1) تساقط الكيلات هو طريقة لإزالة المعادن الثقيلة باستخدام عوامل كيلات المعادن الثقيلة (مثل المجموعات الأمينية والديتيوكاربوكسيل) لتشكيل أملاح غير قابلة للذوبان مع المعادن الثقيلة.

(2) طريقة الأكسدة المتقدمة تستخدم الجذور الحرة الأكسدة القوية لتدمير الروابط الكيميائية القوية بين أيونات المعادن الثقيلة وبعض المجموعات الوظيفية في الليغاند لتحرير أيونات المعادن الثقيلة.

(3) تشمل طرق الامتصاص إزالة المعادن الثقيلة والأحماض العضوية واستخراج المعادن الثقيلة.تكنولوجيا إزالة الأحماض العضوية هي عملية إزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي عن طريق امتصاص المجمع بأكمله على مادة امتصاص..

1.2.6معالجة مياه الصرف الصحي الحمضية والقلوية

عملية تصنيع أشباه الموصلات سوف تصدر كمية كبيرة من المواد الحمضية أو القائمة على القلويات مما سيجعل قيمة حمض الهيدروجين في مياه الصرف الصحي منخفضة جداً أو مرتفعة جداًمن السهل أن يسبب الضرر للبيئةفي الوقت الحاضر ، عادة ما تستخدم معالجة هذا النوع من مياه الصرف الصحي تقنية تحييد ثلاثية المراحل لضبط قيمة الـ pH. القيمة هي 6.0-7.5 انبعاثات الخلفية.

صناعة أشباه الموصلات هي صناعة تستهلك الكثير من المياه، وإعادة تدوير مياه الصرف الصحي هي وسيلة فعالة لحل أزمة المياه في صناعة أشباه الموصلات.بسبب التكاليف والقضايا التقنيةويمكن إعادة تدوير مياه الصرف الصحي ذات جودة مياه جيدة نسبيا، في حين يمكن إعادة تدوير مياه الصرف الصحي ذات جودة مياه معقدة نسبيا.