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摘要：该文章主要叙述了半导体行业的废水种类、来源、处理方法，并预测废水处理的未来发展方向。
关键词：含氟废水；含磷废水；有机废水；研磨废水；氨氮废水；酸碱废水
从国家经济发展、工业布局和产业导向的变化来看，信息产业将是未来重点发展的行业之一。其中，半导体行业作为信息产业的基础，将会有迅猛的发展。而随着该行业的快速发展，其对环境的影响及压力势必有所增加。半导体行业的废水处理形势也必然越来越严峻。
沃威沃公司面对的主要是半导体行业，兼做纯水处理和废水处理。纯水是用于生产工程的供水，废水则是生产线上形成的清洗水。目前，半导体行业的废水以处理后排放为主。本文章主要叙述目前半导体行业产生的废水种类、来源和处理方法。
1.废水的种类及来源
1.1.废水的种类
由于半导体公司的最终产品不同，各公司生产过程中产生的废水种类都不一样，各公司对产生的废水来源不一样所进行的分类也不一样。总的来水，半导体行业的废水可以分为含氟废水、含磷废水、有机废水、研磨废水、氨氮废水和酸碱废水。如无锡华润上华没有含磷废水，上海天马没有研磨废水。
1.2.废水的来源
含氟废水主要来源于来自于自芯片制造过程中的扩散工序及化学机械研磨工序，在对硅片及相关器皿的清洗过程中也多次用到氢氟酸。对粘膜、上呼吸道、眼睛、皮肤组织有极强的破坏作用。污染物主要为氟离子。
含磷废水主要来源于生产工程中的铝刻蚀液。
有机废水，由于生产工艺的不同，有机溶剂的使用量对于半导体行业而言具有很大的差距。但是作为清洗剂，有机溶剂仍然广泛使用在制造封装的各个环节上。部分溶剂则成为有机废水排放。有机废水主要来源于IPA溶剂、显影液、ITO刻蚀液、酸洗塔酸碱废水、酸洗塔有机废水。
研磨废水主要来源于晶圆切割抛光后的后续清洗制程。主要污染物为悬浮固体。
氨氮废水主要来源于刻蚀过程中使用的氨水、氟化铵及用高纯水清洗。
酸碱废水主要来源于制造过程中的清洗工艺；纯水系统中多介质过滤器、活性炭过滤器的反冲洗水，混床再生后的清洗水；冷却塔排水。
2.废水处理技术
2.1.含氟废水处理
含氟废水的治理技术主要为化学沉淀+混凝沉淀法，即投加化学药品形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共沉淀，然后分离固体沉淀物即可除去氟化物。在半导体行业中，投加Ca(OH)2或NaOH和CaCl2的混合物产生难溶于水的CaF2沉淀。由于半导体厂对环境要求比较高，我们常存在用CaCl2作为反应物。CaCl2沉淀的化学反应为：
2F+Ca2+→CaF2↓
在钙的化学计量浓度下，氟化钙的理论最大溶解度约为8mg/l。因此，氟化钙浓度超过此溶解度极限后即产生沉淀物。一般考虑停留时间为0.5hr。CaF2沉淀的缺陷是沉淀物的沉降特性较差，因此在化学沉淀后，一般加混凝剂(PAC和PAM)进一步形成更大的沉淀体，最后在沉淀池中去除沉淀物。若加多过量石灰或CaCl2，可进一步降低氟化物浓度。通常，会在反应池中设氟表控制钙剂的投加量。
2.2.含磷废水处理
含磷废水处理目前应用较多的主要是化学沉淀法和生物法，生产处理多数用于处理有机磷废水，半导体行业中产生的含磷废水主要以磷酸盐的形式存在，采用化学沉淀法处理。沉淀剂采用钙剂或铝剂。我们采用的方法是先用CaCl2沉淀磷酸盐，后加PAC混凝处理。
CaCl2和PO43-的反应式为：
Ca2++PO43-→Ca3(PO4)2↓
磷酸钙的理论溶解度约为20mg/L。后续混凝处理进一步形成更大的沉淀体，最后在沉淀池中去除沉淀物。一般控制pH在8-10的条件下进行反应。
2.3.有机废水处理
有机废水的处理方法很多，如活性污泥法、生物膜法、MBR膜法等。目前，我们主要采用接触氧化法进行处理，厌氧+好氧的处理方式，该方法处理效果稳定，投入低，受业主青睐。
2.4.研磨废水处理
研磨废水中的主要污染物为固体，但是这些固体颗粒细小，比较难沉淀，一般通过混凝的方法增大颗粒的直径，使颗粒更易于沉降。
2.5.氨氮废水
氨氮废水的处理方法有吹脱法、氯折点法、生物法、中和法、沉淀法、离子交换法、蒸汽气提法。吹脱法用于处理高浓度氨氮废水具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，实用性较强。当氨氮废水的浓度比较高(几百以上)时，采用吹脱法将氨氮的浓度降低至100mg/L以下，吹脱出的氨氮用加酸吸收成硫酸铵外运。半导体行业中的氨氮废水含碳量低，生化法不适用。吹脱法和沉淀法适合于高浓度的氨氮废水。中和法不能完全去除氨氮的污染，将氨氮从废水中驱逐出来，但是需要另外配置吸收塔进行吸收，这对于处理量小的项目来说，投入比较高。有的半导体厂氨氮废水水量小，浓度不高，在100-200mg/L时，采用氯折点法对氨氮废水进行处理，该种方法要求的投入低、占地面积小、设备比较简单。在反应池设置氯表控制氯和还原剂的投加。
2.6.酸碱废水
酸碱废水的处理方法很简单，酸碱中和法就可以满足要求，控制反应池中的pH为6-9即可达到排放标准。反应池中设置pH计控制药剂投加量。
3.未来的发展趋势
随着水源的紧张和水费的提高，半导体公司也对未来的水处理有了更深层次的要求，现在处理达标排放的废水将来会进行深处理以达到回用的要求。在我们公司做回收水的过程中，有部分业主要求将多介质过滤器、活性炭过滤器和RO浓水处理作为预处理水源，这样可以减少自来水的用水量。
将来，会有越来越多的行业废水会被回用作为生产用水的原水。各种清洗水通过膜处理法降低水中的污染物浓度，如COD、BOD和SS。半导体厂的酸碱废水是水量最大的，这部分水中COD、BOD和SS的浓度都不高，将会成为半导体行业废水回用的一个最大的亮点，也是最容易实现回用的。原本适用于高浓度有机废水的MBR也将目光投向了半导体行业的低浓度有机废水，这将会是一个契合点，在国外MBR应用于半导体行业的废水处理结合RO膜处理实现废水的回收已经有了应用。目前MBR的费用比较高，但是当他们发现了半导体这个日益庞大的市场后，也许费用问题也可以得到比较圆满地解决。
目前国内已经有些半导体公司将研磨废水或SS比较高的废水回用的实例，如上海安靠、北京康宁等。
随着半导体行业产品的快速升级换代，生产过程中用到的药剂越来越多样化，将来可能还会出现越来越多种类的废水，如现在很少特别设立重金属处理系统，但是现在的潜在项目也将重金属的处理提上了日程，甚至考虑将处理后的重金属废水用于回用水。重金属废水的回用在技术上可以实现，金属废水，特别是含铜废水经过离子交换树脂的处理后，浓度可降低到检测限以下。但是资金的耗费比较大，这要用到专门用于重金属回收的树脂，投资费用和水价的比较将会成为最关键的抉择点。
随着半导体组件尺寸的缩减，铜金属联机的普及率也逐渐增加，铜金属将取代铝合金成为新世代的金属联机。若要大量采用铜制程时，必须要有足够的铜离子回收设置。但现在半导体厂的废弃回收系统多无此项功能，故必须单独的设置。目前半导体设备商在铜制程设备上，直接设置一套铜离子回收系统，处理电镀废液及其洗涤水内的铜离子，使其铜的含量低于0.01mg/L，远低于排放标准值。
参考文献：
[1]工业废水处理技术[M].化学工业出版社,邹家庆主编,2003.
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