半导体厂含砷废水处理案例

苏州某半导体企业低浓度含砷废水处理项目（离子交换深度除砷工艺）

一、项目背景

苏州某半导体企业专注砷化镓晶片切割、蚀刻与研磨工序，生产过程中产生低浓度含砷冲洗废水，日处理量 120m³（5m³/h）。原水水质：总砷 0.4-0.6mg/L（平均 0.5mg/L）、pH 6.5-7.5、悬浮物 50-80mg/L、含微量氟离子与磷酸盐。行业排放标准（GB 39731-2020）总砷限值 0.5mg/L，企业内控标准≤0.01mg/L，传统化学沉淀法出水波动大、难以稳定达标，且污泥产量高，需开发高精度、低污泥的处理工艺。

二、工艺选择与设计

经小试对比化学沉淀、吸附、离子交换等工艺，最终采用机械过滤 + 活性炭吸附 + Tulsimer A-62MP 特种离子交换树脂组合工艺，核心优势为处理精度高、运行稳定、污泥量极少、自动化程度高。

机械过滤单元：采用石英砂过滤器，去除废水中悬浮物、胶体颗粒及部分大分子有机物，进水压力 0.2-0.3MPa，过滤流速 8m/h，截留粒径≥20μm，防止杂质堵塞后续树脂，降低树脂污染速率。

活性炭吸附单元：选用柱状椰壳活性炭（碘值≥1000mg/g），吸附水中微量有机物、余氯及部分砷的络合形态，进一步净化水质，保护离子交换树脂，吸附接触时间 30min，活性炭填充量 1.2m³，每 3 个月再生一次。

离子交换单元：核心为 Tulsimer A-62MP 大孔强碱性阴离子交换树脂，该树脂对砷酸根（AsO₄³⁻）、亚砷酸根（AsO₂⁻）具有高选择性吸附能力，不受常规阴离子（Cl⁻、SO₄²⁻）干扰。树脂填充量 2.5m³，交换柱直径 1.2m、高度 2.4m，水力停留时间 15min，运行流速 5m/h；树脂饱和后用 4% NaOH 溶液再生，再生液用量为树脂体积的 2 倍，再生时间 4h，再生后用清水冲洗至中性，循环使用，再生周期约 7 天。

三、详细运行流程

废水收集：生产含砷废水经管网汇入调节池，均质均量，调节池有效容积 50m³，停留时间 10h，池内设置曝气搅拌装置，防止悬浮物沉淀，稳定进水水质水量。

机械过滤：调节池废水经泵提升至石英砂过滤器，去除悬浮物后，出水悬浮物≤5mg/L，自流进入活性炭吸附罐。

活性炭吸附：废水与活性炭充分接触，去除有机物与杂质后，出水进入离子交换柱，进行深度除砷。

离子交换除砷：废水自上而下流经树脂层，砷酸根、亚砷酸根与树脂上 Cl⁻发生交换反应，砷离子被树脂吸附，出水总砷≤0.01mg/L，达标后回用至生产工序或排放。

树脂再生：当出水砷浓度＞0.008mg/L 时，启动再生程序：先反洗（清水自下而上冲洗树脂层，去除表面杂质，反洗流速 10m/h，时间 15min）→再生（4% NaOH 溶液自上而下流经树脂层，洗脱吸附的砷离子，再生流速 2m/h）→正洗（清水自上而下冲洗树脂，去除残留再生液，正洗流速 5m/h，时间 30min）→备用，再生废液收集后集中处理，避免二次污染。

四、运行效果与数据分析

项目连续运行 12 个月，各项指标稳定达标，核心数据如下：

进水总砷：0.4-0.6mg/L（平均 0.5mg/L）；

出水总砷：0.003-0.008mg/L（平均 0.005mg/L），去除率≥99%；

出水 pH：6.8-7.2，符合回用标准；

树脂再生周期：7±1 天，再生液砷浓度约 15-20mg/L，再生废液经化学沉淀处理后达标排放；

污泥产量：仅为传统化学沉淀法的 5%，大幅减少污泥处置成本。

五、成本与效益分析

投资成本：总投资 180 万元，其中设备费 120 万元（过滤罐、吸附罐、离子交换柱、泵、自控系统等）、安装费 30 万元、调试及其他费用 30 万元。

运行成本：约 2.8 元 /m³，包括树脂损耗（0.5 元 /m³，树脂使用寿命 3-5 年）、药剂费（0.8 元 /m³，NaOH、盐酸等）、电费（0.6 元 /m³）、人工及维护费（0.9 元 /m³）。

效益：出水稳定满足内控标准，避免环保超标风险；处理后废水回用率达 80%，年节约自来水费用约 40 万元；污泥减量 95%，年减少污泥处置费用约 25 万元，综合年净收益约 60 万元，投资回收期 3 年。

六、案例总结

本项目针对半导体低浓度含砷废水 “低浓度、高精度要求、水质复杂” 特点，采用离子交换组合工艺，成功解决传统工艺出水波动、污泥量大的痛点。工艺自动化程度高，操作简便，运行稳定，除砷效果优异，出水总砷稳定≤0.01mg/L，同时实现废水回用与污泥减量，兼具环境效益与经济效益，为电子行业低浓度含砷废水深度处理提供可复制的技术方案。