阅读说明：本技术 一种碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法 (Alkaline silicon washing alkaline sewage treatment device and use method thereof ) 是由 石坚 李�杰 于友 朱棣 于 2019-09-07 设计创作，主要内容包括：一种碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法,属于碱洗硅处理技术领域,包括控制箱、底架和固定安装在底架上的反应罐,所述反应罐侧壁底部通过二氧化碳进管安装有二氧化碳液罐,反应罐侧壁上部安装有二氧化碳出管,反应罐的底面左右两侧分别安装有进液管和排液管,所述排液管出口端连接有压滤装置。控制箱接收各个传感器、检测计的信号,实现对各个阀门和循环泵的自动控制,通过二氧化碳进管向反应罐内输送二氧化碳,进液管向反应罐输送碱性污水,在反应罐内二氧化碳与碱性污水反应,生成PH接近中性,无污染、无毒的物质,环保性高,且二氧化碳成本低廉,安全性好。(The alkaline silicon washing treatment alkaline sewage treatment device comprises a control box, a bottom frame and a reaction tank fixedly mounted on the bottom frame, wherein a carbon dioxide liquid tank is mounted at the bottom of the side wall of the reaction tank through a carbon dioxide inlet pipe, a carbon dioxide outlet pipe is mounted at the upper part of the side wall of the reaction tank, a liquid inlet pipe and a liquid outlet pipe are respectively mounted at the left side and the right side of the bottom surface of the reaction tank, and the outlet end of the liquid outlet pipe is connected with a filter pressing device. The control box receives signals of each sensor and the detector, realizes automatic control of each valve and the circulating pump, and carbon dioxide is conveyed into the reaction tank through the carbon dioxide inlet pipe, alkaline sewage is conveyed into the reaction tank through the liquid inlet pipe, and the carbon dioxide reacts with the alkaline sewage in the reaction tank to generate a substance with pH close to neutrality, no pollution and no toxicity, and the control box is high in environmental protection, low in cost and good in safety.)

一种碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法

技术领域

本发明属于碱洗硅处理技术领域，具体地说是一种碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法。

背景技术

在半导体器件生产中，硅片是不可缺少的材料，硅片须严格保证清洁，即使微量的污染也会导致半导体器件的失效。在长时间使用后，硅片表面易被污染，硅片清洗的目的在于清除硅片表面的污染杂质，包括有机物和无机物，以实现硅材料的循环再利用，保证资源利用效率。这些杂质有的以原子状态或离子状态，有的以薄膜形式或颗粒形式附存于硅片的表面，在正常使用时，会导致各种缺陷。

在硅处理清洗技术中，通常使用碱性溶液对硅片表面杂质进行反应、反复冲洗，以达取出杂质的目的，在此工艺中，碱性溶液需求量大，冲洗后的污水中含有大量碱性溶液和偏硅酸离子混合强碱溶液，产出量多，现今处理技术是通过盐酸进行中和反应，从而实现碱性污水处理的目的，但是在中和过程中，采用的是强酸性物质，环保性低，危险性高，原料昂贵，反应工艺严格，且产生大量氯离子反应物，直接排放会对环境产生严重不良影响，需要另增加其他处理工艺，增加处理成本。

发明内容

为解决现今硅处理清洗后的碱性污水的处理中，使用盐酸中和，环保性低，危险性高，原料昂贵，反应工艺严格，且产生大量氯离子反应物，直接排放会对环境产生严重不良影响，需要另增加其他处理工艺，增加处理成本的问题，本发明提供一种碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法。

本发明一方面是通过下述技术方案来实现的。

一种碱洗硅处理碱性污水处理装置，包括控制箱、底架和固定安装在底架上的反应罐，所述反应罐侧壁底部通过二氧化碳进管安装有二氧化碳液罐，反应罐侧壁上部安装有二氧化碳出管，反应罐的底面左右两侧分别安装有进液管和排液管，所述排液管出口端连接有压滤装置。控制箱接收各个传感器、检测计的信号，实现对各个阀门的自动控制，通过二氧化碳进管向反应罐内输送二氧化碳，进液管向反应罐输送碱性污水，在反应罐内二氧化碳与碱性污水中的碱性物质、偏硅酸离子物质反应，生成无污染、无毒的碳酸氢盐和可通过压滤装置分离的偏硅酸氢离子盐，环保性高，二氧化碳成本低廉，安全性好。

本发明的进一步改进还有，上述二氧化碳出管、进液管和排液管上分别安装有出气阀、进液阀和排液阀，所述二氧化碳进管的前后端分别安装有进气阀和截止阀。通过控制箱控制各个阀门的自动开合实现自动化控制工艺流程。

本发明的进一步改进还有，上述二氧化碳出管通过循环泵与进气阀和截止阀间的二氧化碳进管连通。通过循环泵循环充入反应罐的二氧化碳，使二氧化碳与内部溶液反应更加充分、彻底，节约二氧化碳原料用量，不浪费二氧化碳气体，节省成本。

本发明的进一步改进还有，上述反应罐顶面安装有排气管，所述排气管上安装有氧气传感器和排气阀。通过排气管可排出反应罐内部多余空气，并通过氧气传感器检测排出空气程度，由排气阀进行封闭。

本发明的进一步改进还有，上述反应罐侧壁和底面分别安装有液位计和PH计。液位计检测内部溶液液位，便于控制进液量，PH计检测反应液PH值，检测是否反应充分完全，自动化程度高。

本发明的进一步改进还有，上述反应罐内部安装有与二氧化碳进管连通的曝气管。通过曝气，增加二氧化碳与污水的接触反应程度，使反应更加充分、彻底。

本发明的进一步改进还有，上述反应罐顶部安装有压力检测装置。通过压力检测装置检测反应罐内部充气压力，便于控制器控制自动补充二氧化碳，实现压力自适应功能。

本发明的进一步改进还有，上述压力检测装置包括通过连通管安装在反应罐顶面上方的膨胀气球，所述膨胀气球左右两侧分别安装有发射光栅和接收光栅。通过膨胀气球的膨胀和缩小，遮挡接收光栅接收发射光栅的信号量，从而检测反应罐内部是否需要补充二氧化碳，便于控制箱控制自动补充二氧化碳量，使反应充分、高效。

本发明的进一步改进还有，上述二氧化碳出管位置低于排气管位置。即使排出空气不彻底，也不影响二氧化碳循环，不影响反应效果。

本发明另一方面是通过下述技术方案来实现的。

一种碱洗硅处理碱性污水处理装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：排气；进液管连接碱洗硅处理碱性污水排出管道，控制箱控制进液阀和排气阀打开，进液管向反应罐内输送碱洗硅处理碱性污水并通过液位计实时监测液位，当碱洗硅处理碱性污水达到设定液位时，控制箱控制进液阀关闭，控制箱控制截止阀和进气阀打开，并通过二氧化碳液罐向反应罐内充入二氧化碳，反应罐内部原先空气从顶部排气管排出，氧气传感器检测排出气体的含氧量，当氧气传感器检测含氧量低于预设值时，控制箱控制排气阀关闭；

S2：反应；二氧化碳液罐向反应罐持续充入二氧化碳，膨胀气球鼓起，当接收光栅无法接收到发射光栅信号时，控制箱控制截止阀关闭，控制箱控制出气阀打开和控制循环泵运转，循环泵抽取反应罐内部的二氧化碳，并从二氧化碳进管循环至反应罐内，二氧化碳通过曝气管与反应罐内部碱洗硅处理碱性污水接触反应；反应罐内的二氧化碳被持续消耗，膨胀气球变小，当接收光栅接收到发射光栅的信号低于三分之二时，控制箱控制截止阀打开，向反应罐内重复充入二氧化碳；当PH计检测内部溶液PH值低于9时，控制箱控制进气阀和排气阀关闭，控制箱控制循环泵停止运行；

S3：排出；控制箱控制排液阀和排气阀打开，反应罐内部的反应溶液经排液管进入压滤装置，压滤装置把反应溶液内的可压滤物质进行压滤、分离，控制箱控制排液阀关闭；

S4：清洗；进液管接通清水管，控制箱控制进液阀和排气阀打开，清水管向反应罐内部注入清水，控制箱控制出气阀和进气阀打开，控制箱控制循环泵运行，对曝气管位置的结晶进行反复清洗，经过预设时间后，控制箱控制循环泵停止运行，控制箱控制出气阀和进气阀关闭，控制箱控制排液阀打开，反应罐内部冲洗液通过排液管排出。

本发明的有益效果是：1、通过二氧化碳与碱洗硅处理碱性污水充分反应，反应产出物无毒、无污染的碳酸氢盐和可通过压滤装置分离的偏硅酸氢离子盐，环保性高，实现对碱性污水的良好处理；2、使用原料二氧化碳比原先采用原料盐酸更加节省成本，且工艺简单，使用二氧化碳比使用强酸性盐酸更加安全可靠；3、结构简单，通过控制箱接收各个检测端的检测信号，从而控制各个阀门的开合，自动化程度高；4、内循环方式，节约二氧化碳原料用量，不浪费二氧化碳气体，反应充分，运行稳定可靠，大大节省碱洗硅处理碱性污水处理的成本。

附图说明

图1为本发明

具体实施方式

的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式的膨胀气球放大结构示意图。

附图中：1、反应罐，2、底架，3、二氧化碳进管，4、二氧化碳出管，5、排液管，6、进液管，7、排气管，8、二氧化碳液罐，9、膨胀气球，10、氧气传感器，11、循环泵，12、进气阀，13、截止阀，14、出气阀，15、排气阀，16、排液阀，17、进液阀，18、PH计，19、液位计，20、曝气管，21、连通管，22、发射光栅，23、接收光栅。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明。

如附图所示，一种碱洗硅处理碱性污水处理装置，包括控制箱、底架2和固定安装在底架2上的反应罐1，所述反应罐1的侧壁底部通过二氧化碳进管3安装有二氧化碳液罐8，二氧化碳进管3的前后端(反应罐进口端和二氧化碳液罐出口端)分别安装有进气阀12和截止阀13，反应罐1的侧壁上部安装有二氧化碳出管4，二氧化碳出管4上安装有出气阀14，反应罐1的底面左右两侧分别安装有进液管6和排液管5，进液管6和排液管5上分别安装有进液阀17和排液阀16，排液管5出口端连接有压滤装置。

所述反应罐1顶面安装有排气管7，反应罐1内部的二氧化碳出管4安装位置低于排气管7安装位置，即使内部有极少空气残留，也能避免空气通过循环泵循环，避免降低反应效果。所述排气管7上安装有检测空气含量的氧气传感器10和排气阀15，反应罐1侧壁和底面分别安装有检测内部溶液液位的液位计19和检测反应充分的PH计18。反应罐1顶部安装有压力检测装置。

上述压力检测装置可采用以下两种实施方式。

1、反应罐1顶面上方通过连通管21连通安装有膨胀气球9，所述膨胀气球9左右两侧分别安装有发射光栅22和接收光栅23，通过膨胀气球9大小影响光栅的接收信号，从而用于检测反应罐1内部压力的大小，便于控制箱控制自动补充二氧化碳量，使反应充分、高效。

2、压力检测装置设置为压力传感器，实时检测反应罐1内部压力，当检测压力值超过某一较大设定值时，停止充入二氧化碳，当随着反应的二氧化碳消耗，内部压力变小，检测压力值小于某一较小设定值时，打开阀门继续向内充入二氧化碳。

上述二氧化碳出管4通过循环泵11与进气阀12和截止阀13间的二氧化碳进管3连通。在反应罐1内部安装有与二氧化碳进管3连通的曝气管20，大大增加曝气程度，使二氧化碳与溶液充分接触，反应更充分、彻底。

上述控制箱检测端口分别与氧气传感器10、PH计18、液位计19、接收光栅23连接，控制箱控制端口分别与循环泵11、进气阀12、截止阀13、出气阀14、排气阀15、排液阀16、进液阀17连接。控制箱采集检测端口的各个信号，与设定值相比较，然后实现对控制端的各个阀门和循环泵11的动作的控制。

本碱洗硅处理碱性污水处理装置的使用方法分为四个过程：排气、反应、排出和清洗。

实施例1

在碱洗硅处理中，采用氢氧化钠溶液进行冲洗。

首先为排气过程，进液管6预先连接碱洗硅处理氢氧化钠溶液的排出管道，控制箱控制进液阀17和排气阀15打开，从进液管6向反应罐1内输送碱洗硅处理氢氧化钠溶液，通过液位计19实时监测，直到达到设定液位(低于二氧化碳进管3的位置，防止循环泵11运行时溶液回吸)，控制箱控制进液阀17关闭。控制箱控制截止阀13和进气阀12打开，二氧化碳液罐8向反应罐1内充入二氧化碳，随着二氧化碳的充入，反应罐1内部的原先空气从反应罐1顶部的排气管7慢慢排出(空气密度小于二氧化碳密度)，氧气传感器10检测排出气体的含氧量，直到检测无含氧量或含氧量极低时，控制箱控制排气阀15关闭，完成排气过程。

然后为反应过程，继续通过二氧化碳液罐8向反应罐1内充入二氧化碳，膨胀气球9鼓起，遮挡发射光栅22信号，直到接收光栅23接收不到发射光栅22信号为止(或采用压力传感器，检测压力大于某一较大设定值时)，控制箱控制截止阀13关闭，控制箱控制出气阀14打开和并控制循环泵11开始运转，循环泵11抽取反应罐1内上部的二氧化碳气体，二氧化碳气体再从二氧化碳进管3循环充入反应罐1内，二氧化碳通过曝气管20充分与反应罐1内部碱洗硅处理氢氧化钠溶液接触反应，使反应更加充分、彻底，随着反应的循环进行，反应罐1内的二氧化碳被不断消耗，膨胀气球9变小，直到接收光栅23接收到发射光栅22的信号低于三分之二(或压力传感器检测压力小于某一较小设定值时)，控制箱控制截止阀13打开，重复向反应罐1内充入二氧化碳，进行往复充入、循环和反应；当PH计18检测到反应罐1内部溶液PH值低于9时(设定值)，表明反应罐1内部氢氧化钠和偏硅酸钠已经反应较充分、彻底，控制箱控制进气阀12和排气阀15关闭，控制箱控制循环泵11停止运行。

其次为排出过程，控制箱控制排液阀16和排气阀15打开，反应罐1内部的反应溶液(成分含有碳酸氢钠和偏硅酸氢钠)通过排液管5进入后续的压滤装置，通过压滤装置把排出溶液内的偏硅酸氢钠压滤、分离出来，进行回收处理，而剩余的碳酸氢钠(俗称小苏打)为无毒、无污染的物质，进行另外工序的利用或回收，控制箱控制排液阀16关闭。

最后为清洗过程，在反应过程中，曝气管20位置易产生碳酸钠和碳酸氢钠结晶，排净反应溶液后，进液管6接通清水管道，控制箱控制进液阀17和排气阀15打开，向反应罐1内部注入清水，然后控制箱控制出气阀14和进气阀12打开，并控制循环泵11运行，通过循环气体对清水的冲击实现对曝气管20位置的结晶(碳酸钠和碳酸氢钠)进行反复清洗，循环一定时间后，控制箱控制循环泵11停止运行，控制箱控制出气阀14和进气阀12关闭，控制箱控制排液阀16打开，反应罐1内的冲洗废液通过排液管5排出。清洗过程中，注入清水量的最优方案是清水液面完全没过曝气管20，并通过液位计19检测液位，能使曝气管20通过循环气体持续冲洗，使碳酸钠和碳酸氢钠结晶清洗的更加充分、干净。

本碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法，能有效充分、彻底处理氢氧化钠污水，使用原料为二氧化碳，二氧化碳价格低廉，易于获取，使用安全可靠，且反应产物为碳酸氢钠和偏硅酸氢钠，碳酸氢钠俗称小苏打，无毒、无污染，偏硅酸氢钠可以通过压滤装置进行分离、回收处理，环保性高，工艺简单，易于实现，自动化程度高，大大降低处理工艺成本。

本碱洗硅处理碱性污水处理装置及其使用方法，同样适用于利用其他的碱性溶液对碱洗硅处理的冲洗。

实施例2

在碱洗硅处理中，采用氢氧化钙溶液进行冲洗。

氢氧化钙污水处理。具体处理方法与实施例1中的氢氧化钠污水处理相同，不同之处为反应原理：氢氧化钙与充足二氧化碳在反应罐内反应，生成弱碱性碳酸氢钙溶液(也叫硬水)，无毒无污染，环保性好，处理效果良好，原料成本低，节省开支。

实施例3

在碱洗硅处理中，采用氢氧化镁溶液进行冲洗。

氢氧化镁污水处理。同样的，具体处理方法与实施例1中的氢氧化钠污水处理相同，不同之处为反应原理：氢氧化镁与二氧化在反应罐内反应，生成弱碱性碳酸氢镁溶液，环保性好，处理效果良好，原料成本低，节省开支。

实施例4

在碱洗硅处理中，采用碳酸钠溶液进行冲洗。

碳酸钠污水处理。同样的，具体处理方法与氢氧化钠污水处理相同，不同之处为反应原理：碳酸钠与二氧化碳在反应罐内反应，生成碳酸氢钠，俗称小苏打，为无毒、无污染的物质。

实施例5

在碱洗硅处理中，采用碳酸钾溶液进行冲洗。

碳酸钾污水处理。同样的，具体处理方法与氢氧化钠污水处理相同，不同之处为反应原理：碳酸钾与二氧化碳在反应罐内反应，生成碳酸氢钾，为无毒、无污染的物质。

上述实施例2-5中，反应后均产生偏硅酸氢离子盐，可通过压滤装置进行压滤、分离。

对于其他工艺、用途产生的碱性污水的处理，本装置及其使用方法同样适用，因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同、相似部分互相参见即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。