一种废液回收利用装置的应用研究

摘要：本文以某专利产品黑硅片项目建设为例，围绕一种废液回收处理装置的研发应用进行探究。先介绍了项目技术应用背景，明确缩短反洗时间、提高过滤速率的项目研发要求。而后，归纳了废液回收利用的工艺流程，主要涉及反复过滤、沉降、反洗等工艺环节。最后分析了废液回收利用装置的结构，包括壳体、废液管和回收液管、第一过滤器和第二过滤器等主要部分。最终经济效益及运行效果较好，达到预期的装置研发目的。希望本文研究能够为工业废水处理技术领域的从业人员提供参考。

关键词：废液回收利用装置；工艺流程设计；结构分析；运行效果

引言

伴随半导体行业的快速发展，工业废水处理问题愈加深受重视。因为工业废水的处理关系着能源的再利用，同时影响环境效益以及经济效益等。故此有必要加强工业废水处理。然而，在工业废水处理过程中，常常存在资源利用率较低、过滤堵塞、清洁不彻底等情况，有关企业需要结合实际情况加强新型实用装置的研究。基于此，本文针对一种废液回收利用装置进行探讨，总结该废液回收利用装置的设计要点以及投入应用效果，这将对于工业废液回收利用起到一定的借鉴作用。

1、应用背景

某黑硅片量产工厂生产运行阶段，需要使用大量硝酸，涉及到硝酸废气处理环节。具体废气处理过程中，选择添加硫化钠进行处理，以便去除废气中的氧化物污染因子。同时，当洗涤塔内废水盐度或者电导到达一定程度需要换水，置换出的废液将进入废水站。由于此废液中存在大量硫化钠，容易造成资源浪费。故此，拟采用常规过滤方法进行废液收集处理。但是，常规过滤器过滤精度较低，仅能够去除少量固体颗粒，选用高精度滤芯前提下仍存在诸多问题，比如回收一次使用量后即出现颗粒杂质堵塞滤芯严重的情况，且对滤芯清洁时所需反洗时间较长，甚至长达6小时以上，严重影响工艺生产正常开展，还容易减少滤芯使用寿命，造成滤芯使用资源浪费。对此，成立的某专利产品黑硅片项目，投资资金多达投资10多亿元，致力于将一条不完整的实验线转化为32条自动生产线，重点加强一种废液回收利用装置的设计研究，要求借助国外先进技术，将一套废弃的德国膜法过滤硅酸盐系统设计为一套废液回收利用装置。

2、废液回收利用的工艺流程设计

2.1 工艺流程设计

本次废液回收利用装置设计过程中，采用多级过滤的工艺设计思路，通过多级过滤实现废液的回收利用，具体关键工艺步骤如下：第一步，先排出废液，将废液导入废液管；第二步，利用废液泵将废液泵入第一过滤器加以过滤处理[1]；第三步，当废液流进废液收集通后，对废液进行沉降工艺处理；第四步，再利用废液泵将废液泵入第二过滤器加以过滤处理；第五步，进入关键反洗阶段，实现第一滤芯和第二滤芯交替清洗。最后实现废液回收利用。

2.2 工艺原理分析

先让洗涤塔内排出的废液流入废液管，最初过滤过程中，使用第一输送泵将废液泵入第一过滤器，完成初始阶段的废液过滤，此时将去除大颗粒的杂质。当大部分杂质去除后，剩余废液将被流入收集桶内，通过沉降处理等，部分颗粒杂质将被沉于桶底。完成第二阶段的沉降过滤后，再使用第二输送泵，将桶内废液泵入第二过滤器持续过滤，此第三过滤阶段较为复杂。因为第二过滤器设置了第一滤芯和第二滤芯，废液将先经过第一滤芯，当去除部分杂质后，残留的少量粒径较小的杂质被截留在第二滤芯部分。其中，第一滤芯过滤的杂质堆积在第一内流通道内部，而经过第二滤芯过滤出的杂质则堆积在第二内流通道内部，使得杂质分散在壳体内部，满足反洗工艺的使用需要。多级过滤后，进入反洗阶段，因为第一滤芯和第二滤芯可拆卸安装在壳体上，所以能够满足交替清洗的需要，整个反洗工艺过程中，介质流动速度有所加快，还能降低反洗时间，提高第一滤芯和第二滤芯的重复利用率，有助于延长其使用寿命[2]。最后，反冲洗结束后，冲洗后的污水将从反洗出水管排出。

3、废液回收利用装置的结构分析

3.1 废液回收利用装置整体结构

如图1所示，为本次研发的新型实用废液回收利用装置结构示意图，该废液回收利用装置主要由废液管、回收液管、废液收集桶、第一过滤器、第二过滤器等构成。其中，废液管连通洗涤塔，第一过滤器和第二过滤器安装在废液管上，第一过滤器和第二过滤器之间设有废液收集桶，通过设置废液收集桶，实现初次过滤后废液的收集处理，进而在桶内集中沉降。此外，第二过滤器中的壳体部分，壳体两端分为设置废液进口和回收液出口。同时以隔板为间隔，被分为第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体分别可拆装第一滤芯和第二滤芯，附近分别留有第一外流通通道和第二内流通通道，且隔板端侧设有接通第一外流通通道和第二外流通通道的若干流通口。

3.2 废液回收利用装置主要结构

3.2.1 壳体

壳体是本次废液回收利用装置中的重要结构组成部分，壳体的一侧设置了便于第一滤芯取出的第一开口，此位置可便于安装拆卸第一观察窗，其第一观察窗主要由透明材质制作而成，主要利用紧固件安装在壳体上面；壳体的另一侧则设置了便于第二滤芯取出的第二开口，同样可拆卸安装由透明材质制成的第二观察窗，其安装方式与第一观察窗安装方式相同。

3.2.2 废液管和回收液管

首先，装置结构中包含废液管，主要位于第一过滤器和第二过滤器之间，用于废液的输送。具体而言，在第一过滤器和洗涤塔之间设置第一输送泵，在废液收集桶和第二过滤器之间设置第二输送泵。同时，废液管设置了第一三通截止阀，一侧端口连通第二输送泵，另一侧端口连通第二过滤器和反洗出水管。其次，废液回收利用装置中还包含回收液管，用于回收过滤后的废液[3]。在结构设置上，主要在回收液管上设置了第二三通截止阀，其中，第二三通截止阀的一侧端口连通第二过滤器，另一侧的端口连通回收液管和反洗进水管，而反洗进水管另一端则连通清洗液箱，并设置相应反洗水泵，满足回收液管的使用需要。

3.2.3 第一过滤器和第二过滤器

废液回收处理装置的废液管上设置了第一过滤器和第二过滤器，其中第一过滤器为Y型过滤器，水平设置第二过滤器。作为重要的结构组成部分，第二过滤器的设计为重点环节，如图2所示，第二过滤器包含中空的壳体，用隔板分隔为第一腔体和第二腔体。在管路连通设计方面，第二过滤器的一端通过废液管连接到洗涤塔，将其作为废液进口使用，而另一端则联通回收液管，用作回收液出口使用。

第二过滤器设计时，将第一滤芯和第二滤芯均水平布置且处于同一水平线上，以便缩短第一滤芯与第二滤芯的长度，降低二者的过滤面积，为后续反洗工艺环节提供便利，有效缩短反洗时间。具体而言，第一滤芯设计时，主要将其按照可拆卸安装原则设置在第一腔体内部，一端卡接在壳体上，处于废液进口位置，另一端卡与隔板连接，且第一滤芯和壳体之间设置第一密封圈。可接通废液进口的第一内流通通道设置在第一滤芯中心位置，第一外流通通道设置在第一滤芯的外壁与第一腔体内壁之间；第二滤芯设置时，相比于第一滤芯，第二滤芯的过滤精度更高，同样遵循可拆卸安装原则，将其设置在第二腔体内部，一端卡接在壳体上，处于回收液出口位置，另一端与隔板卡接，且在第二滤芯与壳体之间设置第二密封圈。可接通回收液出口的第二内流通通道被设置在第二滤芯的中心位置，第二外流通通道设置在第二滤芯的外壁与第二腔内壁之间。

4、 经济效益及运行效果分析

4.1 经济效益

本次废液回收利用装置的研发过程中，结合国外先进技术进行设计，基于其工作原理进行工艺流程设计，最终历时7个月顺利投产使用。投产一段时间后，其经济效益十分明显。不仅氢氧化钠液碱用量降低了30%，而且预估年节省费用320万元。因此，本次项目废液回收利用装置的研发具有一定的经济效益，能够帮助企业节省成本，实现能源资源的节约和高效利用。

4.2 运行效果

4.2.1 延长滤芯使用寿命

装置研发设计过程中，主要在壳体内部设置了第一滤芯与第二滤芯，以便减少过滤面积，缩短反洗的时间。与此同时，壳体上安装的第一滤芯和第二滤芯均具有可装卸特点。所以，反洗工艺中，能够实现第一滤芯和第二滤芯的交替清洗，使得介质流动速度有所加快，在短时间内达到清洗干净的目的，而且第一滤芯与第二滤芯还能重复利用，大大延长了滤芯的使用寿命。最终经过装置使用验证，本次研发的新型实用废液回收利用装置整体运行效果较好，滤芯使用寿命有所延长。

4.2.2 提高过滤速率和过滤效果

新型实用废液回收利用装置设计时，采用了多级过滤设计手段，大大提高了过滤效果与过滤速度。实际投入运行时，废液先经过第一过滤器，用于去除大颗粒杂质，以防杂质堵塞第二过滤器[4]。再通过第二过滤器，用于进行废液的精密过滤。精密过滤阶段，先经过第一滤芯去除部分杂质，再经过第二滤芯，截留少量残留粒径较小的杂质，进一步提升第一滤芯与第二滤芯的过滤速度，最终取得较好的过滤效果。

5、 结束语

本文从颗粒杂质堵塞滤芯严重、反洗时间较长等问题入手，依托半导体行业的国外先进技术，将一套废弃的德国膜法过滤硅酸盐系统设计为一套废液回收利用装置。该废液回收利用装置主要由壳体、废液管和回收液管、第一过滤器和第二过滤器等共同组成，经过过滤、沉降、反洗、回收等工艺流程，最终新型实用废液回收利用装置顺利投入使用，其过滤速度有所提升，还大大降低反洗时间，有效提高资源的重复利用率，装置使用寿命得以延长，证明了本文项目研发成果具有应用可行性。综上所述，本文撰写取得了值得借鉴和应用的专利研究成果，对于推动半导体行业的可持续发展具有重要的现实意义。

参考文献

[1]邵东贝，秦敏锐，刘占祥，蔡黄菊. 减压蒸馏装置的改进及其在有机废液回收中的应用[J]. 化工管理，2021，（31）：119-120.

[2]谭良锋. 含铂废液回收利用工艺研究[J]. 现代经济信息，2017，（15）：345-346+348.

[3]邬锦斌，董晓朋，林汉池. 搅拌站废水的回收利用及处理[J]. 广东建材，2015，31（09）：86-88.

[4]石鑫，孙绪云，钱林霞，钱大林. 酒精废液蒸发浓缩装置热能综合利用的研究应用[J]. 化工与医药工程，2014，35（03）：38-42.