在半導體制造、電子元器件清洗等下游產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景之下,電子級雙氧水的市場需求逐步提升,蒽醌法作為當下制備雙氧水的主流工藝路徑,完整覆蓋氫化、氧化、萃取、凈化整套工序,行業(yè)內(nèi)多數(shù)電子級雙氧水均基于該工藝完成基礎生產(chǎn),再開展后續(xù)電子級雙氧水純化處理。整套生產(chǎn)流程中,烷基蒽醌搭配重芳烴、磷酸三辛酯構成工作溶液,在特定壓力與溫度環(huán)境,輔以催化劑完成氫化反應,之后在控溫條件下接觸空氣或者氧氣實現(xiàn)氧化,再經(jīng)過純水萃取、再生、精制濃縮環(huán)節(jié),得到相應濃度的雙氧水水溶液,為后續(xù)電子級產(chǎn)品制備提供原料基礎。
整套生產(chǎn)裝置運行期間,氫化白土床與后處理白土床承擔著十分關鍵的工藝職能,床體內(nèi)裝填大量活性氧化鋁球。氫化白土床主要實現(xiàn)氫化液內(nèi)部環(huán)氧蒽醌降解物的轉化,將這類降解物還原為可以參與循環(huán)反應的有效蒽醌組分,保障工作液內(nèi)部有效物料占比維持在合理區(qū)間。后處理白土床一方面對氫化過程生成的蒽醌降解物完成再生處理,另一方面吸附工作液夾帶的碳酸鉀溶液與水分,同時對體系內(nèi)殘留的雙氧水實現(xiàn)分解處理。氧化鋁球在持續(xù)運行過程中會逐步吸附各類雜質(zhì),吸附位點趨于飽和,為維持整套裝置平穩(wěn)連續(xù)生產(chǎn),床內(nèi)裝填的活性氧化鋁球需要按周期完成更換作業(yè)。
白土床進入停機更換流程時,需要先將設備腔體內(nèi)部留存的工作液向外排出,再通入蒸汽開展吹掃作業(yè),借助高溫蒸汽將氧化鋁球孔隙中吸附滯留的工作液沖洗剝離,設備腔體充分降溫之后,才可以開展氧化鋁球的卸料操作。整套蒸汽吹掃工序會生成體量可觀的生產(chǎn)污水,該部分污水占整套雙氧水裝置工業(yè)廢水總量六成以上。污水內(nèi)部混溶大量從氧化鋁表面洗脫下來的有機工作液組分,水體化學需氧量處于高位,給后端廢水處置帶來不小挑戰(zhàn)。常規(guī)處置手段很難把水體 COD 調(diào)整至排放合規(guī)區(qū)間,持續(xù)運行會帶來較高的生產(chǎn)處置成本,同時被沖洗進入污水體系的工作液無法回收,造成生產(chǎn)物料的流失浪費,給企業(yè)帶來物料損耗與環(huán)保處置的雙重壓力。

實際生產(chǎn)場景中,針對該類廢水,很多企業(yè)會采用重力隔油搭配催化氧化、絮凝、沉淀分離的組合處置流程,催化氧化環(huán)節(jié)多選用芬頓法完成污染物降解。整套工藝以間歇模式開展操作,最終出水 COD 數(shù)值往往難以滿足排放管控的要求。間歇操作模式對現(xiàn)場操作人員實操熟練度、工藝把控能力存在較高要求,人為干預會對整套處置單元運行效果帶來直接影響,出水水質(zhì)指標容易出現(xiàn)波動,很難穩(wěn)定達成排放管控標準。部分生產(chǎn)現(xiàn)場會在隔油除油工序完成之后,結合催化氧化與生物處理串聯(lián)的方式開展處置,但高負荷有機廢水進入生化單元,同樣會給微生物體系帶來沖擊,對預處理單元出水穩(wěn)定性提出嚴苛條件,生產(chǎn)現(xiàn)場需要投入較多精力做工況管控。
電子級雙氧水純化,不只是針對雙氧水本體內(nèi)部金屬、有機雜質(zhì)開展脫除,生產(chǎn)工段伴生廢水的處置同樣屬于純化工藝配套不可忽略的環(huán)節(jié)。很多生產(chǎn)企業(yè)將關注點集中在成品料液的精制環(huán)節(jié),而忽略白土床吹掃廢水的處理,一旦廢水處置單元運行失穩(wěn),不僅會帶來環(huán)保合規(guī)風險,流失的工作液也會反向增加原料消耗。從工藝運行邏輯來看,生產(chǎn)端可以結合物料回收與廢水處理協(xié)同的思路,在吹掃廢水進入后端處置單元之前,增設物料回收環(huán)節(jié),對分散懸浮在水體中的工作液組分做富集回收,減少有機負荷進入廢水處理系統(tǒng),降低后續(xù)氧化、絮凝單元藥劑投加壓力,緩解間歇工藝帶來的水質(zhì)波動問題。
電子級雙氧水對料液內(nèi)部各類雜質(zhì)含量有著嚴格管控,前端生產(chǎn)工序的雜質(zhì)管控水平,直接決定后續(xù)純化單元負荷大小。白土床的運行周期管控,氧化鋁球更換時機把控,蒸汽吹掃工序參數(shù)的優(yōu)化,都會直接影響吹掃廢水的污染物濃度,間接對后續(xù)純化工段造成影響。生產(chǎn)運維過程中,需要把前端裝置運維、吹掃工序管控、廢水處置與料液純化作為整體系統(tǒng)看待,而不是單獨看待成品精制工序。通過對上游工藝環(huán)節(jié)精細化管控,從源頭削減污染物產(chǎn)生量,降低后端純化與廢水處置的壓力,幫助整套裝置實現(xiàn)穩(wěn)定運行,同時控制物料損耗與運維投入,適配電子級雙氧水規(guī)模化生產(chǎn)的實際工況需求。