臭氧處理硅清洗廢水的研究

馬 瑾

（陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300）

臭氧處理硅清洗廢水的研究

馬 瑾

（陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300）

探討了臭氧應用于硅清洗廢水的處理中，單獨臭氧氧化及協同氧化預處理硅清洗廢水的試驗方法，對不同清洗廢水的處理效果。結果表明，臭氧對硅清洗廢水的CODCr降低有良好的效果。單獨臭氧氧化時，CODCr的去除率達54.69%；臭氧與H2O2協同氧化時，CODCr的去除率達72.3%。

臭氧；處理；硅清洗廢水

在硅片加工過程中，清洗步驟占到了整個工藝的 20%[1]。在整個硅片清洗過程中產生的清洗廢水具有排量大，pH變化較大、成分復雜等特點，尤其是含有毒有害物質及難降解物質，如果采用傳統的生化處理法處理[2-5]，造成生化池有機負荷過重，出水水質不達標等問題，因此，需要對其進行預處理，以提高清洗廢水的可生化性。

廢水的預處理方法很多，臭氧因其極強的氧化性和在水中分解產生的羥基自由基可以有效的降解有機物，且不產生二次污染[6]等特性在各類廢水處理領域的研究和應用日益增多[7]，但是目前有關臭氧在硅清洗廢水預處理方面的研究報道較少，本文采用單獨臭氧氧化和協同氧化預處理清洗廢水，研究對不同清洗廢水的處理效果。

1 實驗部分

1.1 實驗流程

本文采用GY-10臭氧發生器（臭氧發生量10 g/h），臭氧發生器產生的臭氧化氣進入盛有清洗廢水的反應槽底部，由陶瓷微孔曝氣器釋放，與廢水接觸并進行氧化反應，與此同時，污水槽根據污水處理時間定期向處理槽中補充污水。為防止在氣流的作用下使表面活性劑產生的泡沫向反應槽外溢出，特在反應槽的上邊緣安裝了噴淋頭，噴淋所用的水來自臭氧處理后的凈水回流至噴淋頭。

1.2 實驗裝置

臭氧處理廢水實驗裝置見圖1。

圖1 臭氧處理廢水的實驗裝置及流程圖Fig.1 Ozone wastewater treatment experimental device and flow chart

2 結果與討論

2.1 臭氧單獨氧化對CODCr去除效果的研究

原水為清洗廢水，CODCr為1 457.2 mg/L，通過改變臭氧與廢水的反應時間，研究在中性條件和堿性條件下，臭氧對清洗廢水CODCr去除率的影響，實驗結果如圖2-5所示。

圖2 pH=7時臭氧對CODCr的去除效果Fig.2 Removal efficiency of CODCrby ozone under pH=7

圖3 pH=9.56時臭氧對CODCr的去除效果Fig.3 Removal efficiency of CODCrby ozone under pH=9.56

由圖2和圖3可以看出，隨著反應時間的延長，廢水的CODCr值逐漸下降，去除率逐漸增大，經處理70 min，pH=7時，出水的CODCr值為676.3 mg/L，去除率53.59%，pH=9.56時，出水的CODCr值為660.2 mg/L，去除率54.69%，但是再隨著時間的延長，出水的CODCr值下降速率緩慢，去除率變化不大，曲線趨于平緩。

圖4 不同pH值下CODCr值下降效果對比Fig.4 CODCrvalue under different pH

由圖4和圖5對比圖可以看出，pH=9.56時，臭氧對CODCr的去除效果比pH=7時略好一些，可能是在堿性條件下,臭氧被會更多的分解成?OH自由基,由于?OH自由基具有很高的氧化還原電位, 其具有很強的氧化作用, 使廢水中CODCr值降低更多。

圖5 不同pH值下CODCr去除率對比Fig.5 CODCrremoval rates under different pH

2.2 臭氧協同氧化對CODCr去除效果的研究

向原水中加入 0.1%的 H2O2，通過改變臭氧與廢水的反應時間，研究 pH=9.56，在臭氧協同氧化的作用下，清洗廢水CODCr的去除效果，實驗結果如圖6、7所示。

圖6 臭氧協同氧化對CODCr的去除效果Fig.6 CODCrremoval efficiency by co-oxidation

圖7 單獨氧化與協同氧化對CODCr去除效果的對比Fig.7 CODCrremoval efficiency of alone ozone method or combined ozone and co-oxidation method

由圖6可以看出，隨著反應時間的延長，廢水的CODCr值逐漸下降，去除率逐漸增大，經處理60 min時，出水的 CODCr值為 403.7 mg/L，去除率72.3%，但是再隨著時間的延長，出水的CODCr值下降速率緩慢，曲線趨于平緩。

此外，在雙氧水的協同作用下（圖7），臭氧對廢水的去除效果比單獨臭氧氧化的效果明顯，去除速率高，這可能是由于H2O2促進了臭氧分解成羥基自由基（?OH）的速度加快，從而使得反應速率加快，處理廢水的能力增強。

2.3 臭氧協同氧化對不同CODCr去除效果的研究

取不同CODCr的清洗廢水，在反應時間60 min，pH=9.56，加入0.1%的H2O2的條件下，研究清洗廢水CODCr的去除效果，實驗結果如圖8所示。

由圖8可知，在臭氧協同氧化的作用下，硅清洗廢水的CODCr有很大的下降趨勢，可達以50%以上，可作為生化處理的預處理，為后續生化處理提供條件。但是隨著CODCr增大，當CODCr在2 600 mg/L以后，去除率逐漸下降，這是由于在固定反應時間內，臭氧的消耗量有限，部分有機物還未被分解，導致處理效率降低。

圖8 臭氧協同氧化對不同CODCr的去除效果Fig.8 CODCrremoval efficiency of combined ozone and co-oxidation method

2.4 不同條件下臭氧處理清洗廢水的TOC值

由表1可以看出，不同條件下清洗廢水的TOC值也在降低，說明臭氧對硅清洗廢水中的有機物有一定的去除效果，可以減輕后續生化處理的負荷。

表1 不同條件下清洗廢水的TOC值Table 1 Cleaning wastewater TOC value under different conditions

3 結 論

（1）單獨臭氧氧化對硅清洗廢水的CODCr降低有良好的效果，堿性條件下去除率達54.69%；

（2）在臭氧與H2O2協同作用下，臭氧對廢水的去除率更高，硅清洗廢水的CODCr降低效果明顯，去除率達72.3%；

（3）在臭氧與 H2O2協同作用下，處理不同CODCr的硅清洗廢水，去除率可達 50%以上，可作為生化處理的預處理，為后續生化處理提供條件。

［1］杜虎明，牛進毅，王莉，等.光伏太陽能硅片清洗工藝的探索[J]．電子工業專用設備，2010，185：37-39．

［2］劉宇. 光伏行業硅切片廢水預處理研究[D]．廣州：華南理工大學，2012.

［3］周建民,張國嶺,端木合順，等.光伏電池單晶硅生產廢水處理工程實例[J].水處理技術，2009, 35(4):116-119.

［4］張睿,梅凱,孫國亮，等.微電解+UASB+生物接觸氧化工藝處理聚乙二醇生產廢水[J].西南給排水，2011，33(6):33-34.

［5］熊建輝.酸化-好氧工藝處理硅生產廢水的應用研究[D].黑龍江:哈爾濱工業大學,2011.

［6］李軍，劉清毅，井良宵.臭氧技術在廢水處理中的研究進展[J].當代化工，2014，43(10):2191-2195.

［7］劉穎.臭氧氧化處理廢乳化液試驗研究[D].四川:西南交通大學,2010.

Study on Treatment of Silicon Cleaning Wastewater by Ozone

MA Jin
（Shaanxi Institute of Technology, Shaanxi Xi’an 710300，China）

Ozone was applied to treat silicon cleaning wastewater; treatment effect of silicon cleaning wastewater by alone ozone method or combined ozone and co-oxidation pretreatment method was investigated. Influence of ozone on the treatment effect of cleaning wastewater was discussed. The results show that the ozone has a good effect on reducing CODCrof silicon cleaning wastewater. When using the ozonation independently, CODCrremoval rate is 54.69%; and combined the co-oxidation, CODCrremoval rate is 72.3%.

Ozonation; Treatment; Silicon cleaning wastewater

X 703

A

1671-0460（2016）03-0498-03

陜西國防工業職業技術學院2015年科研基金項目，項目號：Gfy15-02。

2015-12-23

馬瑾（1984-），女，陜西省西安市人，助教，碩士，研究方向：精細化工。E-mail：majin_345@126.com。