馬 瑾

（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

臭氧處理硅清洗廢水的研究

馬 瑾

（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

探討了臭氧應(yīng)用于硅清洗廢水的處理中，單獨(dú)臭氧氧化及協(xié)同氧化預(yù)處理硅清洗廢水的試驗(yàn)方法，對(duì)不同清洗廢水的處理效果。結(jié)果表明，臭氧對(duì)硅清洗廢水的CODCr降低有良好的效果。單獨(dú)臭氧氧化時(shí)，CODCr的去除率達(dá)54.69%；臭氧與H2O2協(xié)同氧化時(shí)，CODCr的去除率達(dá)72.3%。

臭氧；處理；硅清洗廢水

在硅片加工過(guò)程中，清洗步驟占到了整個(gè)工藝的 20%[1]。在整個(gè)硅片清洗過(guò)程中產(chǎn)生的清洗廢水具有排量大，pH變化較大、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，尤其是含有毒有害物質(zhì)及難降解物質(zhì)，如果采用傳統(tǒng)的生化處理法處理[2-5]，造成生化池有機(jī)負(fù)荷過(guò)重，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，因此，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，以提高清洗廢水的可生化性。

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

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)流程

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

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

臭氧處理廢水實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

圖1 臭氧處理廢水的實(shí)驗(yàn)裝置及流程圖Fig.1 Ozone wastewater treatment experimental device and flow chart

2 結(jié)果與討論

2.1 臭氧單獨(dú)氧化對(duì)CODCr去除效果的研究

原水為清洗廢水，CODCr為1 457.2 mg/L，通過(guò)改變臭氧與廢水的反應(yīng)時(shí)間，研究在中性條件和堿性條件下，臭氧對(duì)清洗廢水CODCr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2-5所示。

圖2 pH=7時(shí)臭氧對(duì)CODCr的去除效果Fig.2 Removal efficiency of CODCrby ozone under pH=7

圖3 pH=9.56時(shí)臭氧對(duì)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(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，廢水的CODCr值逐漸下降，去除率逐漸增大，經(jīng)處理70 min，pH=7時(shí)，出水的CODCr值為676.3 mg/L，去除率53.59%，pH=9.56時(shí)，出水的CODCr值為660.2 mg/L，去除率54.69%，但是再隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，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(duì)比Fig.4 CODCrvalue under different pH

由圖4和圖5對(duì)比圖可以看出，pH=9.56時(shí)，臭氧對(duì)CODCr的去除效果比pH=7時(shí)略好一些，可能是在堿性條件下,臭氧被會(huì)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(qiáng)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(duì)比Fig.5 CODCrremoval rates under different pH

2.2 臭氧協(xié)同氧化對(duì)CODCr去除效果的研究

向原水中加入 0.1%的 H2O2，通過(guò)改變臭氧與廢水的反應(yīng)時(shí)間，研究 pH=9.56，在臭氧協(xié)同氧化的作用下，清洗廢水CODCr的去除效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6、7所示。

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

圖7 單獨(dú)氧化與協(xié)同氧化對(duì)CODCr去除效果的對(duì)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(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，廢水的CODCr值逐漸下降，去除率逐漸增大，經(jīng)處理60 min時(shí)，出水的 CODCr值為 403.7 mg/L，去除率72.3%，但是再隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，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(xié)同作用下（圖7），臭氧對(duì)廢水的去除效果比單獨(dú)臭氧氧化的效果明顯，去除速率高，這可能是由于H2O2促進(jìn)了臭氧分解成羥基自由基（?OH）的速度加快，從而使得反應(yīng)速率加快，處理廢水的能力增強(qiáng)。

2.3 臭氧協(xié)同氧化對(duì)不同CODCr去除效果的研究

取不同CODCr的清洗廢水，在反應(yīng)時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，在臭氧協(xié)同氧化的作用下，硅清洗廢水的CODCr有很大的下降趨勢(shì)，可達(dá)以50%以上，可作為生化處理的預(yù)處理，為后續(xù)生化處理提供條件。但是隨著CODCr增大，當(dāng)CODCr在2 600 mg/L以后，去除率逐漸下降，這是由于在固定反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，臭氧的消耗量有限，部分有機(jī)物還未被分解，導(dǎo)致處理效率降低。

圖8 臭氧協(xié)同氧化對(duì)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(shuō)明臭氧對(duì)硅清洗廢水中的有機(jī)物有一定的去除效果，可以減輕后續(xù)生化處理的負(fù)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(jié) 論

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

（2）在臭氧與H2O2協(xié)同作用下，臭氧對(duì)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(dá)72.3%；

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

［1］杜虎明，牛進(jìn)毅，王莉，等.光伏太陽(yáng)能硅片清洗工藝的探索[J]．電子工業(yè)專用設(shè)備，2010，185：37-39．

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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(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2015年科研基金項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：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(xì)化工。E-mail：majin_345@126.com。