公布日：2023.10.24
申请日：2023.06.30
分类号：C02F1/48(2023.01)I;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本发明涉及半导体研磨废水处理技术领域，尤其为一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理设备及工艺，该设备包括带有支撑柱的沉淀筒，所述沉淀筒的顶端连通有进水管，所述沉淀筒的底端中心处通过密封轴承转动连接有排污管，所述排污管的底端连通有排污阀，所述排污管的顶端外侧开设有排污口，所述排污管的顶端外侧固定连接有刮板，所述刮板与沉淀筒的底端内侧滑动连接，所述刮板的外缘位置设置有朝向转动方向的卷曲，所述刮板与排污管的连接夹角为锐角，通过所述刮板的转动使Fe3O4‑SiO2污泥向沉淀筒的底端中心处迁移，将混合液通过进水管进入到沉淀筒的内侧，在静置一段时间之后，Fe3O4磁性颗粒与研磨废水中的悬浮颗粒发生碰撞凝聚沉积在底部。
权利要求书
1.一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：该设备包括带有支撑柱（1）的沉淀筒（3），所述沉淀筒（3）的顶端连通有进水管（4），所述沉淀筒（3）的底端中心处通过密封轴承转动连接有排污管（23），所述排污管（23）的底端连通有排污阀（26），所述排污管（23）的顶端外侧开设有排污口（29），所述排污管（23）的顶端外侧固定连接有刮板（30），所述刮板（30）与沉淀筒（3）的底端内侧滑动连接，所述刮板（30）的外缘位置设置有朝向转动方向的卷曲（6），所述刮板（30）与排污管（23）的连接夹角为锐角，通过所述刮板（30）的转动使Fe3O4 SiO2污泥向沉淀筒（3）的底端中心处迁移；所述沉淀筒（3）的内侧中心处上下滑动设置有遮挡盖（18），所述遮挡盖（18）与刮板（30）同步旋转，所述遮挡盖（18）的底端开设有凹槽（20），所述凹槽（20）的位置和大小与刮板（30）的内缘位置相对应，凹槽（20）处设置橡胶密封件用于密封，所述遮挡盖（18）和凹槽（20）向下运动与刮板（30）的内缘吻合后，遮挡盖（18）形成密封的空间，通过打开所述排污阀（26）实现对Fe3O4 SiO2污泥的定量排出，该设备还包括水泵（17），所述水泵（17）的输入端与沉淀筒（3）的底端内侧相连通。
2.如权利要求1所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：所述沉淀筒（3）的底端通过支撑杆（2）固定设置有外盘（5），所述外盘（5）的内侧边缘距离外盘（5）中心处的距离沿着逆时针方向逐渐变小，所述排污管（23）的外侧固定连接有第三限位杆（46），所述第三限位杆（46）的外侧滑动连接有圆形的滑块（28），所述第三限位杆（46）的外侧设置有第二弹簧（45），所述第二弹簧（45）的两端分别与排污管（23）的外侧和滑块（28）的外侧固定连接，所述滑块（28）的外侧与外盘（5）内侧滑动连接，所述滑块（28）的顶端固定连接有电磁铁（31），所述电磁铁（31）的顶端与沉淀筒（3）的底端滑动连接，所述沉淀筒（3）的底端由玻璃材质制成，所述电磁铁（31）能够跟随滑块（28）沿着外盘（5）的内侧边缘移动。
3.如权利要求2所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：所述外盘（5）的内侧边缘距离外盘（5）中心的最近处设置有触敏开关（44），所述触敏开关（44）用于控制电磁铁（31）的启停。
4.如权利要求3所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：所述外盘（5）底端固定连接有电机（24），所述排污管（23）的外侧固定连接有转盘（27），所述转盘（27）的上侧呈齿环状设置，所述电机（24）的主轴末端固定连接有齿轮（25），所述齿轮（25）与转盘（27）的上侧相啮合。
5.如权利要求4所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：所述排污管（23）的顶端转动连接有螺杆（22），所述螺杆（22）的外侧与遮挡盖（18）的顶端内侧螺旋连接，所述螺杆（22）的顶端与沉淀筒（3）的内壁固定连接，所述刮板（30）的顶端固定连接有第一限位杆（21），所述第一限位杆（21）的外侧与遮挡盖（18）的内侧滑动连接，所述遮挡盖（18）的顶端设置有上出口单向阀（19）。
6.如权利要求5所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：该设备还包括外筒（9），所述外筒（9）的内侧固定连接有内筒（43），所述内筒（43）的一端与进水管（4）的输入端相连通，所述外筒（9）和内筒（43）之间形成外腔（14），所述内筒（43）内侧形成内腔（15），所述内筒（43）的一端内侧均匀的开设有混水管（32），所述混水管（32）将外腔（14）和内腔（15）相连通，所述外筒（9）的外侧固定连接有电动推杆（10），所述电动推杆（10）的活动端固定连接有连接板（11），所述连接板（11）的一端固定连接有外环活塞（12）和内活塞（13），所述外环活塞（12）和内活塞（13）分别与外腔（14）和内腔（15）的内侧滑动连接，通过所述电动推杆（10）的伸缩实现沉淀筒（3）的进水，所述外腔（14）和内腔（15）分别通过单向进水阀与废水池（7）和Fe3O4悬浮液池（8）连通。
7.如权利要求6所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：所述混水管（32）向进水管（4）的方向倾斜，所述混水管（32）在内筒（43）的内侧逆时针倾斜，所述混水管（32）的内侧设置有阶梯型的流通通道，所述混水管（32）的内侧固定连接有连接杆（33），所述混水管（32）的内侧滑动连接有堵球（35），所述连接杆（33）与堵球（35）之间固定连接有第一拉簧（34），所述堵球（35）能够在第一拉簧（34）的拉力作用下将流通通道堵住。
8.如权利要求7所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：所述内筒（43）的一端内侧滑动设置有滑筒（38），所述滑筒（38）能够向左运动将混水管（32）的出口端堵住，所述滑筒（38）能够向右运动将混水管（32）的出口端打开，所述内筒（43）的一端内侧固定设置有限位块（16）和限位环（41），所述滑筒（38）滑动设置在限位块（16）和限位环（41）之间，所述滑筒（38）的内侧固定连接有固定杆（47），所述固定杆（47）的一端固定连接有第二限位杆（37），所述第二限位杆（37）的外侧滑动连接有堵头（39），所述堵头（39）呈锥形状设置，所述第二限位杆（37）的外侧设置有第二拉簧（36），所述第二拉簧（36）的两端分别与堵头（39）的一端和第二限位杆（37）的一端固定连接，所述限位环（41）与堵头（39）的另一端之间固定连接有第一弹簧（40）。
9.如权利要求8所述的半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，其特征在于：所述堵头（39）上均匀的开设有滑槽（42），所述滑槽（42）呈逆时针设置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用的设备，以解决上述背景技术中提出的“在采用磁种絮凝法进行沉淀凝聚的过程中，Fe3O4 SiO2污泥会在重力以及磁力作用下沉积在底层，上层出现处理后的澄清液，将澄清液与底部进行Fe3O4 SiO2污泥进行分离，可以获得处理后的污水，因为上层澄清液与Fe3O4 SiO2污泥存在模糊不清的临界面，分离时，如果对上层澄清液进行完全分离，临界面处的胶状Fe3O4 SiO2污泥与上侧污水会因为水的粘带作用被带离，造成上层澄清液的二次污染”的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺，其步骤在于；
步骤1；通过共沉淀法制备Fe3O4磁性颗粒，得到纳米Fe3O4磁性颗粒；
步骤2；按照3：100的份量比将纳米Fe3O4磁性颗粒与水混合，得到Fe3O4悬浮液；
步骤3；按照1：5的分量比将Fe3O4悬浮液与研磨废水进行混合，得到混合液；
步骤4；将混合液静置沉淀，分离澄清液和Fe3O4 SiO2污泥。
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，该设备包括带有支撑柱的沉淀筒，所述沉淀筒的顶端连通有进水管，所述沉淀筒的底端中心处通过密封轴承转动连接有排污管，所述排污管的底端连通有排污阀，所述排污管的顶端外侧开设有排污口，所述排污管的顶端外侧固定连接有刮板，所述刮板与沉淀筒的底端内侧滑动连接，所述刮板的外缘位置设置有朝向转动方向的卷曲，所述刮板与排污管的连接夹角为锐角，通过所述刮板的转动使Fe3O4 SiO2污泥向沉淀筒的底端中心处迁移；
在上述设置下，本发明使用时，将混合液通过进水管进入到沉淀筒的内侧，在静置一段时间之后，Fe3O4磁性颗粒与研磨废水中的悬浮颗粒发生碰撞凝聚沉积在底部，使排污管以较为缓慢的转速转动，排污管的转动带动刮板进行转动，因为刮板与排污管的连接处为锐角，刮板的转动会带动Fe3O4 SiO2污泥向沉淀筒的底端中心处迁移；刮板的外缘位置设置有朝向转动方向的卷曲，因为此处的刮板运动线速度较快，设置的卷曲能够起到对Fe3O4 SiO2污泥进行包裹的作用，防止Fe3O4 SiO2污泥被干扰流动到上处；
同时的，在刮板的转动过程中，刮板还会同步带动第一限位杆进行转动，第一限位杆的转动会带动遮挡盖进行转动，在螺杆的配合下，随着刮板的转动，遮挡盖同步缓慢下降，遮挡盖下降能够将向中心处迁移的Fe3O4 SiO2污泥罩住，设置的凹槽向下运动后与刮板的内缘相吻合，遮挡盖内部形成密封的空间；然后打开排污阀实现对Fe3O4 SiO2污泥的定量排出，可以在排污阀下侧设置收集筒，实现对Fe3O4 SiO2污泥的收集，便于实现重复利用；遮挡盖外侧的澄清水会被水泵抽走，从而避免了上层澄清液与Fe3O4 SiO2污泥存在模糊不清的临界面，分离时，如果对上层澄清液进行完全分离，临界面处的胶状Fe3O4 SiO2污泥与上侧污水会因为水的粘带作用被带离，造成上层澄清液的二次污染的问题，从而实现对半导体研磨废水的处理，便于半导体回收废水的回收使用；
所述沉淀筒的内侧中心处上下滑动设置有遮挡盖，所述遮挡盖与刮板同步旋转，所述遮挡盖的底端开设有凹槽，所述凹槽的位置和大小与刮板的内缘位置相对应，凹槽处设置橡胶密封件用于密封，所述遮挡盖和凹槽向下运动与刮板的内缘吻合后，遮挡盖形成密封的空间，通过打开所述排污阀实现对Fe3O4 SiO2污泥的定量排出，该设备还包括水泵，所述水泵的输入端与沉淀筒的底端内侧相连通。
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，所述沉淀筒的底端通过支撑杆固定设置有外盘，所述外盘的内侧边缘距离外盘中心处的距离沿着逆时针方向逐渐变小，所述排污管的外侧固定连接有第三限位杆，所述第三限位杆的外侧滑动连接有圆形的滑块，所述第三限位杆的外侧设置有第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别与排污管的外侧和滑块的外侧固定连接，所述滑块的外侧与外盘内侧滑动连接，所述滑块的顶端固定连接有电磁铁，所述电磁铁的顶端与沉淀筒的底端滑动连接，所述沉淀筒的底端由玻璃材质制成，所述电磁铁能够跟随滑块沿着外盘的内侧边缘移动。
在上述设置下，为了增加Fe3O4 SiO2污泥的沉淀效果和便于Fe3O4 SiO2污泥向沉淀筒的底端中心处迁移，本发明还在沉淀筒的底端设置可在第三限位杆外侧自由滑动的电磁铁，电磁铁对Fe3O4 SiO2污泥产生向下的吸附力，使Fe3O4 SiO2污泥下沉，电磁铁在跟随排污管转动的过程中，还会在外盘的内侧作用下将Fe3O4 SiO2污泥带向沉淀筒的底端中心处，从而增加遮挡盖对Fe3O4 SiO2污泥的覆盖效果，增加Fe3O4 SiO2污泥的排出效果；当电磁铁滑动到触敏开关处时，会短暂断电，消除磁力，随着电磁铁的持续转动，当电磁铁滑过触敏开关后，第二弹簧用于电磁铁向内运动后的复位，电磁铁重新通电，实现持续的吸附和带动Fe3O4 SiO2污泥迁移的作用；
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，所述外盘的内侧边缘距离外盘中心的最近处设置有触敏开关，所述触敏开关用于控制电磁铁的启停。
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，所述外盘底端固定连接有电机，所述排污管的外侧固定连接有转盘，所述转盘的上侧呈齿环状设置，所述电机的主轴末端固定连接有齿轮，所述齿轮与转盘的上侧相啮合。
在上述设置下，本发明中排污管的转动方式为，电机带动齿轮转动，齿轮的转动带动转盘和排污管转动，从而实现对排污管的转动；
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，所述排污管的顶端转动连接有螺杆，所述螺杆的外侧与遮挡盖的顶端内侧螺旋连接，所述螺杆的顶端与沉淀筒的内壁固定连接，所述刮板的顶端固定连接有第一限位杆，所述第一限位杆的外侧与遮挡盖的内侧滑动连接，所述遮挡盖的顶端设置有上出口单向阀，设置的上出口单向阀，便于遮挡盖向下运动时其内部液体的排出，减少遮挡盖向下运动时产生的紊流，便于Fe3O4 SiO2污泥的沉淀。
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，该设备还包括外筒，所述外筒的内侧固定连接有内筒，所述内筒的一端与进水管的输入端相连通，所述外筒和内筒之间形成外腔，所述内筒内侧形成内腔，所述内筒的一端内侧均匀的开设有混水管，所述混水管将外腔和内腔相连通，所述外筒的外侧固定连接有电动推杆，所述电动推杆的活动端固定连接有连接板，所述连接板的一端固定连接有外环活塞和内活塞，所述外环活塞和内活塞分别与外腔和内腔的内侧滑动连接，通过所述电动推杆的伸缩实现沉淀筒的进水，所述外腔和内腔分别通过单向进水阀与废水池和Fe3O4悬浮液池连通。
在上述设置下，本发明中的外筒和内筒等结构可以实现Fe3O4悬浮液和废水的比例混合，并在进水管的进料时，实现均匀的同步混合，减少了后续的搅拌操作，节省了设备成本；
本发明上料时，通过电动推杆的往复运动实现，电动推杆的活动端向左运动时，设置的外腔和内腔分别向废水池和Fe3O4悬浮液池进行抽水，电动推杆的活动端向右运动时，设置的外腔和内腔内的水会同步由进水管进入到沉淀筒的内侧；在抽水时，混水管的出口端被滑筒关闭，防止外腔内的水进入到内腔，排水时，滑筒在压力的作用下向右运动，混水管的出口端被打开，实现外腔和内腔内水的混合；
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，所述混水管向进水管的方向倾斜，所述混水管在内筒的内侧逆时针倾斜，所述混水管的内侧设置有阶梯型的流通通道，所述混水管的内侧固定连接有连接杆，所述混水管的内侧滑动连接有堵球，所述连接杆与堵球之间固定连接有第一拉簧，所述堵球能够在第一拉簧的拉力作用下将流通通道堵住。
在上述设置下，混水管向进水管的方向倾斜，所述混水管在内筒的内侧逆时针倾斜，使得混水管流出的水沿着混水管的倾斜方向带有一定的旋转初始力，从而增加外腔和内腔内水混合的效果，实现初次混合；
堵球、连接杆和第一拉簧的设置可以起到“单向阀”的作用，使混水管只能出水，不能进水；
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，所述内筒的一端内侧滑动设置有滑筒，所述滑筒能够向左运动将混水管的出口端堵住，所述滑筒能够向右运动将混水管的出口端打开，所述内筒的一端内侧固定设置有限位块和限位环，所述滑筒滑动设置在限位块和限位环之间，所述滑筒的内侧固定连接有固定杆，所述固定杆的一端固定连接有第二限位杆，所述第二限位杆的外侧滑动连接有堵头，所述堵头呈锥形状设置，所述第二限位杆的外侧设置有第二拉簧，所述第二拉簧的两端分别与堵头的一端和第二限位杆的一端固定连接，所述限位环与堵头的另一端之间固定连接有第一弹簧。
在上述设置下，设置的限位块和限位环用于实现对滑筒位置的限制，排水时，堵头受压力向右运动，滑筒右端被打开，被初次混合的水由堵头的表面流过，在滑槽的作用下，再次反方向旋转，从而进一步增加混合效果，并实现二次混合；设置的第一弹簧用于滑筒向左侧的及时复位，在抽水时，及时将混水管的出口处挡住；
作为本发明一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理工艺所使用设备优选的，所述堵头上均匀的开设有滑槽，所述滑槽呈逆时针设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理设备，本发明使用时，将混合液通过进水管进入到沉淀筒的内侧，在静置一段时间之后，Fe3O4磁性颗粒与研磨废水中的悬浮颗粒发生碰撞凝聚沉积在底部，使排污管以较为缓慢的转速转动，排污管的转动带动刮板进行转动，因为刮板与排污管的连接处为锐角，刮板的转动会带动Fe3O4 SiO2污泥向沉淀筒的底端中心处迁移；刮板的外缘位置设置有朝向转动方向的卷曲，因为此处的刮板运动线速度较快，设置的卷曲能够起到对Fe3O4 SiO2污泥进行包裹的作用，防止Fe3O4 SiO2污泥被干扰流动到上处。
2、该一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理设备，在刮板的转动过程中，刮板还会同步带动第一限位杆进行转动，第一限位杆的转动会带动遮挡盖进行转动，在螺杆的配合下，随着刮板的转动，遮挡盖同步缓慢下降，遮挡盖下降能够将向中心处迁移的Fe3O4 SiO2污泥罩住，设置的凹槽向下运动后与刮板的内缘相吻合，遮挡盖内部形成密封的空间；然后打开排污阀实现对Fe3O4 SiO2污泥的定量排出，可以在排污阀下侧设置收集筒，实现对Fe3O4 SiO2污泥的收集，便于实现重复利用；遮挡盖外侧的澄清水会被水泵抽走，从而避免了上层澄清液与Fe3O4 SiO2污泥存在模糊不清的临界面，分离时，如果对上层澄清液进行完全分离，临界面处的胶状Fe3O4 SiO2污泥与上侧污水会因为水的粘带作用被带离，造成上层澄清液的二次污染的问题，从而实现对半导体研磨废水的处理，便于半导体回收废水的回收使用。
3、该一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理设备，为了增加Fe3O4 SiO2污泥的沉淀效果和便于Fe3O4 SiO2污泥向沉淀筒的底端中心处迁移，本发明还在沉淀筒的底端设置可在第三限位杆外侧自由滑动的电磁铁，电磁铁对Fe3O4 SiO2污泥产生向下的吸附力，使Fe3O4 SiO2污泥下沉，电磁铁在跟随排污管转动的过程中，还会在外盘的内侧作用下将Fe3O4 SiO2污泥带向沉淀筒的底端中心处，从而增加遮挡盖对Fe3O4 SiO2污泥的覆盖效果，增加Fe3O4 SiO2污泥的排出效果；当电磁铁滑动到触敏开关处时，会短暂断电，消除磁力，随着电磁铁的持续转动，当电磁铁滑过触敏开关后，第二弹簧用于电磁铁向内运动后的复位，电磁铁重新通电，实现持续的吸附和带动Fe3O4 SiO2污泥迁移的作用。
4、该一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理设备，本发明中的外筒和内筒等结构可以实现Fe3O4悬浮液和废水的比例混合，并在进水管的进料时，实现均匀的同步混合，减少了后续的搅拌操作，节省了设备成本；本发明上料时，通过电动推杆的往复运动实现，电动推杆的活动端向左运动时，设置的外腔和内腔分别向废水池和Fe3O4悬浮液池进行抽水，电动推杆的活动端向右运动时，设置的外腔和内腔内的水会同步由进水管进入到沉淀筒的内侧；在抽水时，混水管的出口端被滑筒关闭，防止外腔内的水进入到内腔，排水时，滑筒在压力的作用下向右运动，混水管的出口端被打开，实现外腔和内腔内水的混合。
5、该一种半导体超纯水循环使用的研磨废水处理设备，混水管向进水管的方向倾斜，所述混水管在内筒的内侧逆时针倾斜，使得混水管流出的水沿着混水管的倾斜方向带有一定的旋转初始力，从而增加外腔和内腔内水混合的效果，实现初次混合，设置的限位块和限位环用于实现对滑筒位置的限制，排水时，堵头受压力向右运动，滑筒右端被打开，被初次混合的水由堵头的表面流过，在滑槽的作用下，再次反方向旋转，从而进一步增加混合效果，并实现二次混合；设置的第一弹簧用于滑筒向左侧的及时复位，在抽水时，及时将混水管的出口处挡住。
（发明人：张永健;谢海;孙佳君;张家晖）
