一种半导体硫酸废液、TMAH废液的综合处理系统及方法与流程

专利检索2025-06-16  31


本公开涉及半导体行业废液的资源化回收利用,尤其涉及一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统及方法。


背景技术:

1、近年来,以晶圆制造、封装测试为代表的半导体行业发展迅速。然而,这些产业在生产过程中需要的原料之一就是硫酸。硫酸(h2so4)加入双氧水(h2o2),形成为一强氧化剂,从而将芯片、晶圆等产品中的有机污染物氧化分解为co2和h2o,最后产生了所谓的硫酸废液。该废液中除硫酸(h2so4)含量约为60%、双氧水(h2o2)占比5%左右,还有一些清洗过程中带进来的水分及杂质等。因此,该废液很难在半导体的生产过程中再次利用。硫酸废液的排放量逐年增加,且硫酸废液属于危险废物,具有酸度高且腐蚀性强,处理难度大、环保要求高、处理成本高的特点。而双氧水在硫酸的环境下稳定性差,其存在容易引发爆炸,因此含有双氧水的废硫酸需要进行回收处理。

2、另外,四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide,下文简称tmah)作为光电显影剂和晶片显影剂也广泛应用在半导体的生产过程中。其具有强碱性、腐蚀性和毒性,是一种有机氮化合物。tmah在水中会成解离成tma+及oh-,oh-是使形成碱性的主要原因,也提升水中的ph值。而tma+是有机氮,具有生物毒性、可生化性差的特点。目前,很多生产厂将tmah废液作为危险废弃物直接外运,但会产生高昂的处置费。随着行业快速发展,tmah废液产生量逐年增多,渐渐出现了一些处理方法。例如:将tmah废液直接排入有机废水处理单元,但是由于tma+具有强碱性、生物毒性、可生化性差,往往造成现有有机废水处理单元的瘫痪。因此,无论从经济还是环保的角度选择合理的废硫酸、tmah废液处理方式,实现废硫酸安全可靠的再利用,tmah废液的进一步优化处理,是亟待解决的问题。

3、现有的已公开专利号:cn113788563a,名称为:一种含tmah显影废液的处理装置及其处理工艺,其采用硫酸溶液调节废液ph至酸性,采用过硫酸钾+硫酸亚铁反应体系催化氧化tmah显影废液,同时降解废液cod指标含量,最后使用氢氧化钙和氢氧化钠调节体系ph至弱碱性,反应全程对体系的三废进行有效的收集和处理,以达到处置含tmah显影废液时操作环境安全的一种组合式工艺装置及其处理方法。但tmah自身在水中会成解离成tma+及oh-,造成ph值的上升。无论采取哪种物化处理方式,都会消耗大量的药剂调节到合适的ph值。并且其并不能同时利用硫酸废液,仍需添加多种材料,需要额外的处理方式,增加了处理成本,无法有效消除危害物,不能同时处理多种废液,无法适应更多的应用场景,无法保证委外处理过程中不会存在安全隐患。


技术实现思路

1、为此,本公开提出了一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统及方法用以解决上述问题。

2、根据本公开的一方面,提供了一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,包括以下内容:预处理单元、厌氧单元、深度处理单元、脱氮单元和硫酸处理单元;

3、所述预处理单元、所述厌氧单元、所述深度处理单元和所述脱氮单元均通过动力泵顺次连接为一个处理部,所述硫酸处理单元连接于所述处理部;

4、所述硫酸处理单元包括第一热交换器、第一反应槽、第二反应槽、第二热交换器及再生硫酸存储槽,所述热交换器、所述第一反应槽、所述第二反应槽、所述第二热交换器及所述再生硫酸存储槽顺次链接;

5、所述预处理单元包括预反应槽、气浮槽和第一中间槽,所述预反应槽、所述气浮槽和所述第一中间槽顺次连接;

6、所述厌氧单元包括uasb反应槽和沉淀槽,所述uasb反应槽连接于所述沉淀槽;

7、所述深度处理单元包括过滤器、超滤结构、第二中间槽,所述过滤器、所述超滤结构和所述中间槽顺次连接;

8、所述脱氮单元包括两段脱气膜,所述两段脱气膜串联;

9、其中,所述硫酸处理单元向所述处理部提供再生硫酸。

10、优选地,所述硫酸处理单元接收硫酸废液,所述硫酸处理单元前端还设置有动力泵,所述动力泵设置于所述第一热交换器上游,所述第一热交换器连接所述动力泵和第一反应槽,所述第一热交换器还连接于热源;

11、所述第一热交换器连接所述第一反应槽,所述第一反应槽连接所述第二反应槽,所述第二反应槽连接所述再生硫酸存储槽;

12、所述第二加热器设施与所述第二反应槽下游,所述第二热交换器输出第二反应槽的热量;

13、所述第一反应槽和所述第二反应槽还连接有废气洗剂塔,所述第一反应槽和所述第二反应槽中均添加盐酸;

14、所述再生硫酸存储槽上下游均设置有动力泵,所述第一热交换器和所述第二热交换器为板式热交换器,和/或管式热交换器。

15、优选地,所述第一反应槽和所述第二反应槽中均加入盐酸,所述盐酸的体积浓度为0.3%-0.5%,所述第二反应槽加入盐酸的反应时间长于所述第一反应槽加入盐酸的反应时间。

16、优选地,所述硫酸处理单元的所述第一热交换器的热源采用所述第二热交换器中的废热,将所述硫酸处理单元中的硫酸废液加热至35℃-40℃。

17、优选地,所述预反应槽连接所述再生硫酸存储槽,所述预反应槽中还添加pac药剂、氢氧化钠和pam药剂;

18、所述预反应槽接收所述tmah废液,所述tmah废液在所述预反应槽中将ph值调节至6-8,所述气浮槽包括过滤结构,所述第一中间槽连接所述再生硫酸存储槽,所述第一中间槽中还添加氢氧化钠,调节所述第一中间槽的ph值为6.5-7.5。

19、优选地,所述厌氧单元的所述uasb反应槽连接所述再生硫酸存储槽、添加氢氧化钠,所述uasb反应槽连接沼气收集系统,所述uasb反应槽toc处理负荷为1-4kg/(m3·d)。

20、优选地,所述深度处理单元的所述第二中间槽中添加氢氧化钠,并将ph值调节至10-12。

21、优选地,所述脱氮单元连接所述再生硫酸存储槽,所述脱氮单元连接输出结构,和/或,生化单元;

22、所述脱氮单元的两段脱气膜分别连接了硫酸铵收集装置。

23、根据本公开的一方面,提供了一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理方法,用于上述的一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,包括以下步骤:

24、s110、同时收集硫酸废液送至硫酸处理单元和收集tmah废液送至预处理单元,所述硫酸处理单元中的硫酸废液在所述第一反应槽和所述第二反应槽中与盐酸进行反应,所述废气洗剂塔收集所述第一反应槽与所述第二反应槽产生的废气,所述再生硫酸存储槽用于收集再生硫酸液体;所述tmah废液在所述预反应槽接收所述再生硫酸存储槽中的再生硫酸液体,再加入pac药剂、氢氧化钠和pam药剂并将所述tmah废液的ph值调节至6-8,调节后的液体进去所述气浮槽去除所述浮渣,去除浮渣后的液体进入所述第一中间槽中,所述第一中间槽也加入再生硫酸和氢氧化钠将液体ph值稳定在6.5-7.5;

25、s120、去除废液中的杂质,将所述第一中间槽中的废液收集至所述厌氧单元中,在所述uasb反应槽中添加再生硫酸和氢氧化钠后,将tmah废液中的沼气送至沼气收集系统,再将大分子有机物变成小分子物质后,将废液送至所述沉淀槽中进行固液分离;

26、s130、进行深度净化操作,所述过滤器先将所述沉淀槽中有机物和悬浮物进行过滤,过滤后的液体进入所述超滤结构,液体自所述超滤结构中输出后在所述第二中间池中添加氢氧化钠进行ph值调节,将所述ph值调节至10-12;

27、s140、进行脱氮操作,调节ph之后的液体进入脱单单元的相串联的两段脱气膜中,生成的氨气与所述再生硫酸存储槽中的再生硫酸进行混合反应,形成硫酸铵废液送至硫酸铵收集装置中,液体进一步脱除氨氮后输出至外部设备。

28、优选地,在所述步骤s110中,所述第一热交换器接收所述第二热交换器中的废热,促进所述第一反应槽中的反应。

29、在本公开实施例中所公开的一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统及方法与现有技术相比的有益效果在于:本公开的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统及方法可以充分净化半导体硫酸废液,并将在生成的硫酸废液进行利用;同时处理硫酸废液和tmah废液,无需增设其他处理设备,极大程度地减少了设备成本;无需委托外部工厂进行处理,减少了处理成本和运输成本,避免出现废液泄露污染环境的安全隐患。在利用该系统实现半导体行业废液的减量排放及资源化回收利用,减少环境污染的同时实现了废水的资源化回收利用及节能减排。

30、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,而非限制本公开。

31、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。


技术特征:

1.一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,包括以下内容:预处理单元、厌氧单元、深度处理单元、脱氮单元和硫酸处理单元;

2.根据权利要求1所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,所述硫酸处理单元接收硫酸废液,所述硫酸处理单元前端还设置有动力泵,所述动力泵设置于所述第一热交换器上游,所述第一热交换器连接所述动力泵和第一反应槽,所述第一热交换器还连接于热源;

3.根据权利要求2所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,所述第一反应槽和所述第二反应槽中均加入盐酸,所述盐酸的体积浓度为0.3%-0.5%,所述第二反应槽加入盐酸的反应时间长于所述第一反应槽加入盐酸的反应时间。

4.根据权利要求3所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,所述硫酸处理单元的所述第一热交换器的热源采用所述第二热交换器中的废热,将所述硫酸处理单元中的硫酸废液加热至35℃-40℃。

5.根据权利要求4所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,所述预反应槽连接所述再生硫酸存储槽,所述预反应槽中还添加pac药剂、氢氧化钠和pam药剂;

6.根据权利要求5所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,所述厌氧单元的所述uasb反应槽连接所述再生硫酸存储槽、添加氢氧化钠,所述uasb反应槽连接沼气收集系统,所述uasb反应槽toc处理负荷为1-4kg/(m3·d)。

7.根据权利要求6所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,所述深度处理单元的所述第二中间槽中添加氢氧化钠,并将ph值调节至10-12。

8.根据权利要求7所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,所述脱氮单元连接所述再生硫酸存储槽,所述脱氮单元连接输出结构,和/或,生化单元;

9.一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理方法,用于上述权利要求1-8所述的一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统,其特征在于,包括以下步骤:

10.根据权利要求7所述的半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理方法,其特征在于,在所述步骤s110中,所述第一热交换器接收所述第二热交换器中的废热,促进所述第一反应槽中的反应。


技术总结
本公开涉及半导体行业废液的资源化回收利用技术领域,具体公开半导体硫酸废液、TMAH废液的综合处理系统及方法,包括以下内容:预处理单元、厌氧单元、深度处理单元、脱氮单元和硫酸处理单元。预处理单元、厌氧单元、深度处理单元和脱氮单元顺次连接为一个处理部,硫酸处理单元连接于处理部,硫酸处理单元向处理部提供再生硫酸。本公开的系统及方法可以充分净化半导体硫酸废液,并将在生成的硫酸进行利用;同时处理硫酸废液和TMAH废液,无需增设其他处理设备,极大程度地减少了设备成本;无需委托外部工厂进行处理,减少了运输成本,避免出现废液泄露污染环境的安全隐患和环境污染。实现半导体行业废液的减量排放及资源化回收利用。

技术研发人员:郝风波,杜永勋,丛日国,罗志刚,曹海燕,陈爽
受保护的技术使用者:高频(北京)科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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