專利名稱：揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種廢水處理系統(tǒng)，具體地說是一種揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
含有揮發(fā)性有機物(volatile organic compounds)工業(yè)廢水為近來許多先進工業(yè)所遭過的環(huán)保問題，例如電子業(yè)、半導(dǎo)體業(yè)、液晶顯示制造業(yè)等。舉例而言，電子業(yè)為臺灣經(jīng)濟發(fā)展的重點工業(yè)，先進的電子工業(yè)，如半導(dǎo)體工業(yè)使用紫外光，深紫外光步進曝光技術(shù)，做為制程重要步驟需要用到上光阻、顯影、蝕刻、去光阻等化學(xué)藥劑，附帶的工業(yè)廢水主要成分也含有此類光阻劑及去光組劑、顯影劑、蝕刻化學(xué)物等成分，基于環(huán)?？剂?，造成廢水處理的需要。廢液或廢水部分的化學(xué)成分是其中最大及最需環(huán)保關(guān)心的部分，廢液或廢水必須加以處理，符合環(huán)保排放水法規(guī)規(guī)定的TOC＜10mg/L，COD＜100mg/L，BOD＜30mg/L，才能排放。上述這些制程廢水通常都裝桶外包合格的專業(yè)廢水環(huán)保公司處理，目前專業(yè)廢水處理廠處理這類電子業(yè)廢水，是以每噸計算處理費用，每噸約需要新臺幣八千至一萬二千元的價格，所費不貲，但又不得不處理。典型的廢液成分中的化學(xué)物質(zhì)舉例如下甲基異丁酮([(CH3)2CHCH2COCH3])，乙醇胺(Ethanolamine[(CH2CH2OH)NH2])，異丙醇胺(Isopropanolamine[C5H9NO])；鄰苯二酚(Pyrocatechol[C6H4(OH)2])，庚酚[2](Methyl amyl Ketone(2-Heptanone)[CH3(CH2)4COCH3])，單甲基醚丙二醇(Propylene Glycol Monomethyl EtherAcetate[C3H8O，C5H13O])，乳酸乙酯([C5H10O3])，熱塑性酚甲醛類樹脂(Novolak Resin，N-Methyl-2-Pyrrolidone[C5H9NO])，環(huán)戊酮(Cyclopentanon[C5H8O])，異丙醇(Isopropyl Alcohol[C3H8O])，丙酮(Acetone[C3H6O])，乙醇(Ethanol[C2H6O])，1，2，4-三甲基苯(1，2，4-Trimethyl Benzene[C9H12])，有機聚合物(Organic polymer)，水(water)等。
本發(fā)明有感于工業(yè)揮發(fā)性有機廢水問題亟待未得一經(jīng)濟有效的低成本解決方案，特別分析半導(dǎo)體業(yè)的廢水成分及含水率，費心思考研究而建構(gòu)出揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)。以往常用的廢水處理系統(tǒng)，均為將廢水集中后，送往廢水處理廠或是送交甲級環(huán)保廢水處理機構(gòu)，再施以例如高溫焚化處理，以高溫徹底分解揮發(fā)性有機物。然而此一方式甚為耗費能源，例如加熱必須加熱至730或800度攝氏以上，才能有效分解，所耗熱能需由瓦斯或由柴油加熱，將空氣及廢水自室溫或常溫升溫，花去許多燃料費用。在此，發(fā)明人特別研究分析此等廢水中，主要成分，分析得到是水及各有機化合物，而水分含量又相當(dāng)?shù)馗撸蚋鲝S制程不同，含水率均超過90％，通常含水率約95％至97％，如果能夠設(shè)計將水先分離，再處理所余的揮發(fā)性有機物濃縮液，那么處理容量及處理費用可大幅的降低。舉某半導(dǎo)體廠廢水分析例而言，TOC約為8000-16000mg/L，水分的比例則為含水率大于97％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，本發(fā)明主要是利用蒸餾及逆滲透過濾，光觸媒分解等原理及技術(shù)，有效及成功地分離或分解水與其他化學(xué)物質(zhì)，分離出來的水，占九成以上重量比率，可符合環(huán)保排放，濃縮而得的為原重量10％以下的含較濃化學(xué)物質(zhì)廢水，再依現(xiàn)有電子業(yè)廢水處理方式，如焚化處理，如此半導(dǎo)體業(yè)化學(xué)物質(zhì)廢水處理總重量減少，可節(jié)省委外處理費用約90％以上，既環(huán)保又具可行性又節(jié)省處理費用具可行性，實用性及經(jīng)濟性。
本發(fā)明提供的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其組成包括，一進水儲槽；一廢水進水泵；一蒸發(fā)器；一濃縮廢液儲槽；一冷凝器；一廢液儲槽；
一加壓泵；一低沸點揮發(fā)性有機物處理器；由利用蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)廢水中低沸點的有機化學(xué)物質(zhì)及水，同時予以收集留下在蒸發(fā)器內(nèi)下層的濃縮高沸點有機化合物，并使用冷凝器冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點的有機化學(xué)物質(zhì)及水，收集于廢液儲槽，再將其經(jīng)由加壓泵輸送進入低沸點揮發(fā)性有機物處理器，將低沸點有機化合物分解或與水分離，處理過的水則予以排放。
其中一低沸點揮發(fā)性有機物處理器，是使用逆滲透過濾器。
其中一低沸點揮發(fā)性有機物處理器，是使用光觸媒分解器。
其中一低沸點揮發(fā)性有機物處理器，是使用灌入臭氧作為氧化破壞低沸點揮發(fā)性物質(zhì)。
其中一廢液儲槽可配置一酸堿值pH控制器，調(diào)整廢液儲槽內(nèi)酸堿值。
其中一廢水進水泵是采用隔模式。
其中一加壓泵是采用隔模式。
其中一加壓泵與以移除而采用高度差重力供水。


為更明了本發(fā)明的運作設(shè)計，特舉較佳的實施例并結(jié)合

如下，以說明其可行性及實用優(yōu)越性圖1為揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)實施例示意圖；圖2為揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)第二實施例示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)實施例示意圖，工廠產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢水引入一進水儲槽10，用以做為廢水進入的暫存容器，再通過一廢水進水泵20，將廢水自進水儲槽加壓輸進一蒸發(fā)器30，蒸發(fā)器30附有一加熱器31加熱廢水，溫度設(shè)定于水的沸點略高處，將其中的水及低沸點物質(zhì)蒸發(fā)，蒸發(fā)器30中剩余的高沸點揮發(fā)有機物質(zhì)，將其導(dǎo)入一濃縮廢液儲槽40，濃縮廢液儲槽40用以儲放蒸發(fā)器30中沸點較水高的廢液，待儲滿后，由排放閥41的控制，再與以裝桶或裝車載運至專業(yè)廢液處理廠。以半導(dǎo)體業(yè)而言此一濃縮廢液儲槽40的濃縮倍數(shù)估計約在10-20倍，稍后將另作經(jīng)濟效益分析。而被蒸發(fā)器30蒸發(fā)的水及低沸點物質(zhì)則使通過一冷凝器50，冷凝器50具有一冷卻用熱交換器51，經(jīng)過冷凝器50后，水及低沸點物質(zhì)被冷凝成液態(tài)，再進入一廢液儲槽60，廢液儲槽60作為水及低沸點物質(zhì)混合物的暫存容器用，于本實施例中，采用逆滲透過濾器80作為一低沸點揮發(fā)性有機物處理器，分離廢水中低沸點的有機化合物，在廢液儲槽60之后設(shè)有一加壓泵70，加壓液體進入逆滲透過濾器80，提供逆滲透過濾器80所需操作壓力，由于某些逆滲透膜在酸性條件下過濾有機物質(zhì)能得到較佳的操作效率，因此可在廢液儲槽60處設(shè)置一酸堿度pH值控制器62，用以噴加酸堿液如稀鹽酸等增進處理效率。如此，由利用蒸發(fā)器30加熱蒸發(fā)廢水中低沸點的有機化學(xué)物質(zhì)及水，同時予以收集留下在蒸發(fā)器30內(nèi)下層的濃縮高沸點有機化合物，并使用冷凝器50冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點的有機化學(xué)物質(zhì)及水，收集于廢液儲槽60，再將其經(jīng)由加壓泵61輸送進入逆滲透過濾器80，將低沸點有機化合物分解或與水分離，處理過的水則予以排放，逆滲透回流水則導(dǎo)回廢液儲槽60。如此，高沸點有機物被濃縮存在濃縮廢液儲槽40，再送給專業(yè)處理廠處理減少處理容積及費用，而低沸點物質(zhì)則與水分離被隔離在逆滲透過濾器80的逆滲透過濾膜上，定期送往專業(yè)處理廠處理，由于低沸點物質(zhì)在實務(wù)上水分比例在99％以上，即低沸點揮發(fā)性溶質(zhì)多為ppm等級，因此逆滲透膜依情形數(shù)月至半年或一年更換一次即可，逆滲透膜屬于耗材，在本發(fā)明設(shè)計中不逆洗不回收。
如圖2所示揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)第二實施例示意圖，其流程與圖1所示的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)實施例示意圖，僅最后的一低沸點揮發(fā)性有機物處理器不同，即圖1所采用的低沸點揮發(fā)性有機物處理器為逆滲透過濾器80分離低沸點揮發(fā)有機物質(zhì)的處理，而圖2則采用光觸媒分解器85作為一低沸點揮發(fā)性有機物處理器直接分解低沸點揮發(fā)有機物質(zhì)，采用光觸媒的好處在于，當(dāng)?shù)头悬c揮發(fā)性有機物濃度在數(shù)百ppm以下時，直接用光觸媒法采用紫外光作為光源，即可有效分解，因此當(dāng)?shù)头悬c有機物溶質(zhì)流過光觸媒分解器85后，由于低沸點物質(zhì)在實務(wù)上水分比例在99％以上，即低沸點揮發(fā)性溶質(zhì)多為ppm等級，因此可易以光觸媒分解，低沸點揮發(fā)性溶質(zhì)被分解而只剩下合于排放標(biāo)準(zhǔn)的水被釋出，此水即可無害排放的。光觸媒分解器的作用以其化學(xué)作用方程式解說，并以丙酮C3H6O為例
如圖2所示的光觸媒分解器85亦可以臭氧氧化機代替，即是以臭氧打入通過的廢水溶液中，由于臭氧可氧化破壞低濃度的低沸點揮發(fā)性有機物，因此經(jīng)臭氧氧化機處理后，灌入臭氧作為氧化破壞低沸點揮發(fā)性物質(zhì)，可以得到合乎排放標(biāo)準(zhǔn)的排放水。同樣的以丙酮為例說明臭氧分解揮發(fā)性有機物的作用，。
經(jīng)濟效益分析為能明了本發(fā)明的實用性及其優(yōu)越性，特就本發(fā)明實施例圖1的較佳實施例分析其經(jīng)濟效益如下。本較佳實施例應(yīng)用于某半導(dǎo)體廠，半導(dǎo)體廠的有機廢水量約為每天10公噸(Ton)，廢水TOC＝8000-16000mg/L，經(jīng)過本發(fā)明處理后并以抽樣實驗分析，水及沸點低于100度攝氏的低沸點揮發(fā)性有機物重量占95％，其TOC＜10mg/L，COD＜100mg/L，BOD＜30mg/L，另沸點高于100度攝氏的揮發(fā)性有機物濃縮液體，重量占5％，其TOC＞250,000mg/L，實驗發(fā)現(xiàn)的濃縮比約15-20倍。本發(fā)明實施例為處理量300liter/hr，系統(tǒng)設(shè)置成本為新臺幣8,000,000，操作費用如表一表一本發(fā)明一較佳實施例的操作費用一覽表項目 規(guī)格容量操作費用NT$/Ton廢水電力 10KW 100蒸發(fā)器的加熱蒸氣 15Psig，0.5t/hr1,120冷卻器的冷卻水50ton/hr 50化學(xué)藥品 適量酸堿 30逆滲透膜 70維修費3％設(shè)備設(shè)置費用100總計 1,470
以市場廢水處理費用行每噸NT$8,000為參考，本發(fā)明的每噸廢水處理費用為(1,470×100％)+8,000×5％＝1,870(NT$/Ton)每噸較常用的廢水處理費用節(jié)省為8,000-1,870＝6,130(NT$/Ton)設(shè)備投資的回收期間計算為8,000,000(NT$)/6130(NT$/Ton)/0.300(ton/hr)/24(hr/day)＝181.25day＝約六個月。
在設(shè)備費用回收后，每半年又可節(jié)省新臺幣八百萬元的廢水處理費用。
由以上分析可以得知本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)界的經(jīng)濟優(yōu)越性，較常用的廢水全數(shù)直接委外處理為佳，且于學(xué)理上即實務(wù)上應(yīng)用證明具有可行性。
權(quán)利要求
1.一種揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其組成包括一進水儲槽；一廢水進水泵；一蒸發(fā)器；一濃縮廢液儲槽；一冷凝器；一廢液儲槽；一加壓泵；一低沸點揮發(fā)性有機物處理器；由利用蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)廢水中低沸點的有機化學(xué)物質(zhì)及水，同時予以收集留下在蒸發(fā)器內(nèi)下層的濃縮高沸點有機化合物，并使用冷凝器冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點的有機化學(xué)物質(zhì)及水，收集于廢液儲槽，再將其經(jīng)由加壓泵輸送進入低沸點揮發(fā)性有機物處理器，將低沸點有機化合物分解或與水分離，處理過的水則予以排放。
2.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其特征在于，其中一低沸點揮發(fā)性有機物處理器，是使用逆滲透過濾器。
3.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其特征在于，其中一低沸點揮發(fā)性有機物處理器，是使用光觸媒分解器。
4.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其特征在于，其中一低沸點揮發(fā)性有機物處理器，是使用灌入臭氧作為氧化破壞低沸點揮發(fā)性物質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其特征在于，其中一廢液儲槽可配置一酸堿值pH控制器，調(diào)整廢液儲槽內(nèi)酸堿值。
6.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其特征在于，其中一廢水進水泵是采用隔模式。
7.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其特征在于，其中一加壓泵是采用隔模式。
8.如權(quán)利要求1所述的揮發(fā)性有機廢水濃縮處理系統(tǒng)，其特征在于，其中一加壓泵與以移除而采用高度差重力供水。
全文摘要
本發(fā)明為一種揮發(fā)性有機廢水濃縮宿處理系統(tǒng)，為工業(yè)揮發(fā)性有機廢水問題解得一經(jīng)濟有效的低成本解決方案，其組成包括一進水儲槽，一廢水進水泵，一蒸發(fā)器，一濃縮廢液儲槽，一冷凝器，一廢液儲槽，一加壓泵，一低沸點揮發(fā)性有機物處理器；由蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)廢水中低沸點的有機化學(xué)物質(zhì)及水，同時予以收集留下在蒸發(fā)器內(nèi)下層的濃縮高沸點有機化合物，并使用冷凝器冷凝前述被蒸發(fā)出的低沸點有機化學(xué)物質(zhì)及水，收集于廢液儲槽，再將其經(jīng)由加壓泵輸送進入低沸點揮發(fā)性有機物處理器，將低沸點有機化合物分解或與水分離，處理過的水則予以排放。
文檔編號C02F1/04GK1699193SQ20041004534
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者劉世尹 申請人:華懋科技股份有限公司