一、核心处理原则

1. 分质预处理：半导体废水常按来源分为酸碱废水、含氟废水、重金属废水、有机废水等，优先分质收集后针对性预处理，再混合处理（小型设备可简化为 “混合 + 靶向处理”）。
2. 紧凑化设计：10 吨 / 天属于小型规模，采用集成化设备（如一体化反应池、模块化膜组件），减少占地面积。
3. 达标导向：需满足《电子工业水污染物排放标准（GB 13458-2013）》，重点控制指标：pH 6-9、COD≤50mg/L、氟化物≤10mg/L、重金属（总 Cu≤0.5mg/L，总 Ni≤0.1mg/L 等）。

二、具体处理环节及工艺

（一）预处理环节：稳定水质，去除粗颗粒

1. 格栅 / 滤网
   • 作用：去除废水中的大颗粒悬浮物（如硅片碎屑、纤维、塑料杂质），防止堵塞后续泵体或管道。
   • 设备：采用 1-5mm 孔径的机械格栅或自清洗滤网（小型设备可手动清理）。
2. 调节池
   • 作用：缓冲水质水量波动（半导体废水排放常呈间歇性，pH、污染物浓度波动大），通过搅拌（机械搅拌或曝气搅拌）使水质均匀，为后续处理提供稳定进水条件。
   • 设计：停留时间 4-8 小时，配套 pH、液位在线监测仪，便于后续精准加药。

（二）主处理环节：靶向去除特征污染物

1. 酸碱中和
   • 作用：调节废水 pH 至中性（6-9），为后续重金属沉淀、氟化物去除提供适宜反应环境（酸性或碱性过强会破坏沉淀反应）。
   • 工艺：
     • 酸性废水（如酸洗废水）：投加 NaOH、Ca (OH)₂等碱性药剂；
     • 碱性废水（如碱洗废水）：投加 H₂SO₄、HCl 等酸性药剂；
   • 设备：中和反应池（停留时间 30-60 分钟），配套 pH 在线反馈加药系统（自动调节药剂投加量）。
2. 重金属去除
   • 污染物：主要为 Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等（来自蚀刻、电镀工序），需降至 0.1-0.5mg/L 以下。
   • 工艺：化学沉淀法（小型设备首选，成本低、操作简单）
     • 投加药剂：碱性条件下（pH 8-10）投加 NaOH（生成氢氧化物沉淀，如 Cu (OH)₂），或投加 Na₂S（生成硫化物沉淀，如 CuS，沉淀更稳定）；
     • 强化沉淀：加 PAC（聚合氯化铝）作为混凝剂，PAM（聚丙烯酰胺）作为絮凝剂，使细小沉淀聚集成大絮体，提高分离效率。
   • 设备：反应池（停留 30 分钟）+ 沉淀池（斜管沉淀池，表面负荷 1-2m³/(m²・h)）。
3. 氟化物去除
   • 污染物：来自氢氟酸刻蚀工序，浓度通常 50-500mg/L，需降至≤10mg/L。
   • 工艺：钙盐沉淀法（主流）+ 深度吸附（可选）
     • 一级沉淀：投加 CaCl₂或 Ca (OH)₂，生成 CaF₂沉淀（Ksp=3.4×10⁻¹¹，溶解度低），反应 pH 控制在 8-9，Ca²⁺过量投加（理论量的 1.2-1.5 倍）；
     • 二级强化：若一级处理后氟化物仍超标（如＞15mg/L），可加活性氧化铝或羟基磷灰石吸附柱，进一步去除残留氟离子。
   • 设备：氟化物反应池（停留 40 分钟）+ 沉淀池（与重金属沉淀池可合并，节省空间）。
4. 有机物去除
   • 污染物：光刻胶、异丙醇、乙二醇等难降解有机物（COD 通常 50-300mg/L），需降至≤50mg/L。
   • 工艺：高级氧化（AOPs）（小型设备首选，无需复杂生物系统）
     • 芬顿氧化：投加 FeSO₄+H₂O₂（pH 3-4），生成・OH 自由基，氧化分解有机物（如光刻胶大分子），COD 去除率可达 60-80%；
     • 若有机物浓度低（＜100mg/L）：可简化为 “混凝气浮”，通过 PAC/PAM 吸附胶体态有机物，气浮分离。
   • 设备：芬顿反应池（停留 1-2 小时，配套搅拌和 pH 调节）+ 沉淀池（或气浮机）。

（三）深度处理环节：确保达标排放 / 回用

1. 过滤
   • 作用：去除主处理后残留的细小悬浮物、胶体（如未沉淀的氟化物颗粒、有机物絮体），降低浊度至＜1NTU。
   • 工艺：
     • 石英砂过滤（去除粒径＞10μm 颗粒）→ 活性炭过滤（吸附残留有机物、异味，进一步降低 COD）；
   • 设备：小型过滤器（直径 0.5-1m，滤速 5-10m/h），可集成一体化。
2. 膜分离（可选，如需回用）
   • 作用：若废水需回用（如冲洗用水），需去除溶解盐和微量污染物（如残留重金属、氟化物）。
   • 工艺：超滤（UF，去除胶体和大分子）→ 反渗透（RO，脱盐率＞98%），产水可回用，浓水返回前端处理。

（四）污泥处理环节：危废合规处置

• 来源：重金属沉淀、氟化物沉淀、混凝污泥等（含重金属和氟化物，属于危险废物）。
• 工艺：
  • 污泥浓缩（浓缩池或板框压滤机，含水率降至 80% 以下）；
  • 委托有资质单位按危废（HW17、HW22 等）合规处置（填埋或固化后填埋）。

三、典型工艺流程图（10 吨 / 天规模）

格栅 → 调节池 → 中和池（pH调节） → 重金属/氟化物反应池（加药沉淀） → 芬顿氧化池 → 沉淀池 → 砂滤+活性炭过滤 → 清水池（排放/回用）  
          ↓                  ↓                  ↓  
        搅拌系统        混凝剂/絮凝剂        污泥 → 压滤机 → 危废处置  

四、关键注意事项

1. 水质适配：需先检测实际废水的 pH、重金属浓度、氟化物、COD 等参数，调整药剂投加量（如高氟废水需增加钙盐投加量）；
2. 自动化控制：小型设备可简化为 “手动 + 关键参数自动”（如 pH 自动加药、液位控制），降低操作难度；
3. 应急设计：设置应急池（容积为 1-2 天水量），应对突发水质超标或设备故障。