4.5.1 廢水分流及調勻之重要性
如果不能將高低含氟廢水給予適當的分流並漸序處理,或是有一 個夠大的含氟廢水儲槽將廢水給予充分調勻,則廢水處理系統的含氟 廢水進流濃度將會有很大的變化,於機台排酸時將會使廢水中的氫氟 酸濃度瞬間拉高,而非排酸時間則廢水中氫氟酸濃度則偏低,藉由排 水管路連續分析氟離子濃度如圖4.11 所示,這樣會導致廢水處理系統 處理的含氟廢水氟離子濃度忽高忽低,系統之加藥量也無法很精確去 控制,如何使廢水處理濃度均勻且穩定,是系統可否穩定操作的第一 要素;故晶圓廠排水的分流是有其必要性,規劃完善的分流除了可以 使系統操作更加穩定,同時也可以降低廢水廠化學品的加藥量。
圖4.11 排水管路連續監測氟離子濃度變化圖
以目前園區的含氟廢水處理流程設計,是由廢水儲槽液位來控制
0 500 1000 1500 2000
氟離子濃度 (ppm)
以實廠之操作經驗來看在處理高濃度含氟廢水時所需添加之加藥 比實際上比處理低濃度含氟廢水要為低,以現場運轉經驗來看,處理 高於500 ppm 氟離子濃度之廢水,所需添加的加藥比約為 2.5,而若處 理小於 100 ppm 的含氟廢水,所需添加的氯化鈣加藥比則增加為 3~
5,才可以將出流水之氟離子濃度處理至 15 ppm 以下。
以目前操作之含氟廢水調勻槽的氟離子濃度監測發現,目前12 吋 晶圓廠之含氟廢水處理系統處理的濃度平均值落在300~600 ppm 的範 圍,如圖 4.13 所示,如果能將含氟廢水的氟離子濃度控制在一定的範 圍內,對於系統之穩定性及氯化鈣加藥量的控制會有很大的幫助。
若在含氟廢水中混入H3PO4及H2SO4等混酸者,使原本要固定氟的 鈣鹽被磷酸根給消耗掉,過量的鈣鹽又與硫酸根形成硫酸鈣,不僅嚴 重影響氟離子的去除效率,且導致污泥脫水性不佳,要解決此一問題,
實有將含氟廢水單獨處理之必要,方為根本解決之道。
圖4.13 含氟廢水調勻槽氟離子濃度趨勢圖
4.5.2 含氟廢水處理系統操作策略
(I)反應槽 pH 操作範圍:
由4.2 及 4.3 節的實驗結果,建議將第一反應槽之 pH 控制在 4~
5 左右,在低 pH 時操作時,可降低磷酸根離子與鈣離子反應的比例,
減少污泥產生量;而第二及第三反應槽則視各廠所添加的混凝劑及膠 凝劑種類而有所不同。在筆者目前操作之廢水系統所採用的混凝劑及 膠凝劑種類分別為多元氯化鋁及陰電性高分子聚合物,其操作之pH 設 定範圍分別為5.5~6.5 及 6.5~7.5。
(II)含氟廢水原水氟離子操作範圍:
因 12 吋晶圓廠含氟廢水濃度變化很大;氟離子濃度由數十至數萬 的變化,如果能有效在機台端將高低濃度氟離子分流來處理,能夠達 到最佳的處理效果,一般最佳處理含氟廢水之原水氟離子控制的濃度 在500 ppm~2000 ppm 之間。
(III)線上氟離子分析儀位置:
較舊的半導體廠含氟廢水處理設施設計時,將分析進流廢水氟濃 度的氟離子選擇電極放在第一反應槽廢水入口處,而第一反應槽有添 加氯化鈣及進行pH 調整,所以氟離子選擇電極放在第一反應槽常會有 因結垢而需更換的現象,且第一反應槽會先進行進流廢水之pH 調整,
當進流廢水pH 變化大時,氟離子選擇電極是否可以準確分析廢水中的 氟離子濃度是一個大問號;所以大部分的廠商表示,氟離子選擇電極 放置於第一反應槽的壽命極短,而氟選擇電極又非常昂貴且無法準確 分析氟離子濃度,廠商在前端裝設氟離子選擇電極意願極低。
在近幾年新設的含氟廢水處理設施,在前端氟離子偵測部分已有 新的方案,目前各廠採用的措施大致可分為下列兩方案:方案一:於
處理系統前端增設一個小型廢水採樣槽,將少量廢水導入採樣槽後調
如圖 4.15;所以目前筆者所設計及操作之廢水處理設施,是採取前饋