汙染與環保的抉擇,工廠廢氣是怎麼達標排放的?酸鹼廢氣處理

半導體的製造中會用到大量的化學品及氣體,包括酸類、鹼,有機及顯影液,這些不能直接排放到大氣中,如何處理呢?今天就來介紹酸、鹼性廢氣的排放處理。
 

半導體制造中產生的酸性和鹼性廢氣採用分別收集、分別處理的方法,但處理設備和處理原理基本相同。對於含有酸性/鹼性物質的廢氣,半導體廠大都採用大型洗滌式中央廢氣處理系統進行處理 。由於半導體制造工作區域離中央廢氣處理系統距離較遠,因此部分酸性/鹼性 廢氣在輸送至中央廢氣處理系統前,常因氣體特性導致在管路中結晶或粉塵堆積,造成管路堵塞後導致氣體外洩,嚴重者甚至引發爆炸,危害現場工作人員的工作安全 。因此在工作區域需配置適合製程氣體特性的就地廢氣處理設備(local scrubber)進行就地處理後再排人中央處理系統,而一些特殊的廢氣,包括劇毒、自燃、易爆等廢氣則需要先通過乾式洗滌塔等設備通過吸附或氧化/燃燒等方法(如PECVD尾氣)就地處理,再排入中央廢氣處理系統。

中央廢氣處理系統的核心設備是一種採用水洗式的洗滌塔,它的主要功能是通過控制洗滌塔中循環水的酸鹼度、電導度等參數,在廢氣與水交叉流過時使廢氣在洗滌塔中與水進行充分接觸,吸收其中的酸性或鹼性物質。

洗滌塔內安裝有填料床,用於增大廢氣與水的接觸面積 ,延長接觸時間。填料床下面是循環水池,通過循環水泵使液體不停的循環。還設有加藥泵、pH計用於控制pH值 ;液位計、電導度計用於排水和補水控制;壓差開關、壓力傳感器用於監控系統的運行情況。通過調整酸性排氣洗滌塔循環水的pH值發現,淋洗塔內的物理吸收是一個不穩定的可逆,吸收水中的酸,並在淋洗過程中很容易再被脫附出來 。

汙染與環保的抉擇,工廠廢氣是怎麼達標排放的?酸鹼廢氣處理

填料

當 pH低於 7.6時 ,即使將循環水的電導度調至低於 5 mS/cm,系統的處理效率仍然不超過60%;而當pH值高於8時,系統處理效率通常高於90%;當 pH值達到10時,系統處理效率甚至超過99%。因此控制pH值是保證系統處理效率的關鍵參數,雖然酸性排氣洗滌塔,pH值越高處理效率越好 ,但實際運行中pH過高會增加運行成本,並會產生結晶等問題,危及生產安全,因此pH值通常控制在pH8~pH10。同樣,對於鹼性排氣洗滌塔,pH值通常控制在pH3~pH6。

在系統實際操作運行中發現,影響系統處理效率的另一個主要因素是循環水量的問題。洗滌塔在連續運轉一定時期後 (一般為 6個月)開始出現處理效率下降,即使調高pH值也收效甚微,原因在於洗滌塔循環水中的鹽類很容易在噴嘴處形成結晶,造成堵塞,使循環水量下降,而水量不足使得廢氣和水不能充分接觸,因而影響系統的處理效率。因此運行中要把洗滌塔循環水的電導度嚴格控制在 20mS/cm 以下,減少鹽類堵塞噴嘴的情況,定期對噴嘴進行清理,對循環水泵和淋洗塔進行保養,將循環水壓力控制在1.5×10^5Pa以下,保證充足的循環水量。

典型的酸鹼廢氣處理流程設備如圖:

汙染與環保的抉擇,工廠廢氣是怎麼達標排放的?酸鹼廢氣處理

酸鹼廢氣處理設備

汙染與環保的抉擇,工廠廢氣是怎麼達標排放的?酸鹼廢氣處理

酸鹼廢氣處理流程

日常保養需要檢查工作:

酸鹼洗滌塔一般是由FRP材料所製成的專業洗滌系統,對於大部分之霧狀,氣狀,液狀之酸鹼物質均有耐腐蝕之功能,此設備的外部或內部不需要任何塗裝保護,若有需要與業主的設備顏色做整體搭配的話,可進行外部塗裝。

1、塔體

在正常操作狀況下,洗滌塔本體不需任何保養,若洗滌塔在太乾燥的狀況下長期使用,容易產生汙垢,結晶鹽堆積或其它外來的問題,這些囤積物通常可用化學循環清潔劑來去除,以這個方式能將囤積物先溶解再衝刷,但是,清洗前應確定化學清洗劑不會腐蝕塔壁。

洗滌塔內外清洗時可用熱水或一般清潔劑即可,也可使用蒸氣清洗,清洗方式是將蒸氣充滿洗滌塔內部,但是使用蒸氣不要超過半小時。

2、噴灑系統

噴嘴至少三個月檢查一次,若有阻塞物須清理乾淨。

3、循環水系統

循環泵過濾器(通常為過濾網二道)至少每星期清潔一次(或視情況減少天數),避免因雜質過濾不乾淨而阻塞噴嘴。

循環洗滌水至少每星期更換一次,以避免水中之鹽類濃度過高影響處禮理效果,且可減少雜質阻塞過濾網。

4、PH控制器校正

不超過1-2個星期校正一次,使用標準校正液,pH值為7.00和4.00。

注:

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