[发明专利]废水处理方法及其设备

说明书

技术领域

本发明是有关于一种废水（waste water）的处理方法及其设备，且特别是有关于一种包含有硫酸（sulfuric acid,化学式为H₂SO₄）与过氧化氢（hydrogen peroxide,化学式为H₂O₂，俗称双氧水）的废水的回收处理方法及其设备。

背景技术

随着气候变迁日益剧烈，全球各地发生涝灾与旱灾的机率也逐渐升高，进而导致越来越不容易有效地保存与利用人类生存所不可或缺的干净水资源。更重要的是，全球人口数量急速成长与工业科技的迅速发展，导致人类对于环境污染日益严重，更使得水资源的保存与利用问题越来越恶化。因此，如何能够有效地回收工业废水（industrial waste water）中的污染物质，以降低污染物质对于环境的污染，已逐渐成为世界各国政府亟待解决的问题之一。

举例来说，在半导体制造（semiconductor fabrication）过程中，每一道制程都可能会有微粒（particle）、有机残留物（organic remains）、无机残留物（inorganic residue）等潜在性的污染物（contamination）残留在硅晶圆（silicon wafer）或者是硅芯片（silicon chip）的表面上。因此，在每一道制程之前及之后都必须要以不同的溶液（solution）进行多道清洗晶圆的步骤，以移除这些污染物，并且在硅晶圆或者是硅芯片表面上生成一层氧化薄膜（oxide thin film），以避免这些污染物导致缺陷生成（defect generation）以及元件特性失效（device characteristic failure）。

在上述的污染物中，有机残留物会在硅晶圆或者是硅芯片的表面上形成一个疏水性表面（hydrophobic surface），进而大幅降低最后一道纯水清洗步骤的清洗效率。因此，在纯水清洗步骤之前，通常还会有一道硫酸清洗步骤，以便利用硫酸的强氧化性来破坏有机残留物的碳氢键结（hydrocarbon bonds），进而造成有机残留物脱水而形成碳化物（carbide）。另外，过氧化氢则因为可用来将碳化物氧化成一氧化碳（carbon monoxide）或者是二氧化碳（carbon dioxide）气体而经常被用来稀释硫酸。

值得注意的是，由于硫酸与过氧化氢皆具有强氧化性，因此二者对于环境及生物而言皆为有害物质。也因此，若未能有效回收硫酸清洗步骤的制程废水，则排放至环境中的硫酸与过氧化氢将会对环境造成污染。除此之外，目前部分国家已经立法，或者是倾向于立法，来限制制程废水中的硫酸与过氧化氢含量。因此，亟需提供新的废水处理方法及设备，以便能够更有效处理包含有硫酸与过氧化氢的制程废水。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种废水处理方法以及一种废水处理设备，以去除酸性废水中的过氧化氢，并且将酸性废水中的硫酸转换为可回收再利用的硫酸化合物（sulfuric compound）。

本发明提供一种废水处理方法，用以处理包含有硫酸与过氧化氢的一种酸性废水（acid waste water），其包括下列步骤。首先，将碱性溶剂（alkaline solvent）加入酸性废水中，以与硫酸反应而从酸性废水中去除硫酸，进而形成包含有硫酸化合物以及过氧化氢的产物（product）。接着，再利用催化剂（catalyst）去除产物中的过氧化氢。然后，将产物分离为低浓度废水以及硫酸化合物，以回收硫酸化合物。

在本发明的一实施例中，在上述酸性废水中加入上述碱性溶剂之前，还包括将上述酸性废水中的硫酸稀释至特定浓度（predetermining concentration）。在一特定实施例中，上述至少部分的硫酸可利用上述低浓度废水稀释至上述特定浓度。而且，在一特定实施例中，在将上述酸性废水中的硫酸稀释至上述特定浓度的过程中，还可包括冷却上述酸性废水的步骤。

在本发明的一实施例中，在上述酸性废水中加入上述碱性溶剂的过程中，还包括冷却上述酸性废水的步骤。

在本发明的一实施例中，上述碱性溶剂包括氢氧化钙（calcium hydroxide,化学式为Ca(OH)₂，俗称熟石灰（hydrated lime））、氧化钙（calcium oxide,化学式为CaO，俗称生石灰（quicklime））以及氢氧化镁（magnesium oxide,化学式为Mg(OH)₂）至少其中之一。