半导体材料的发展经历了三个阶段:阶段以硅基材料为代表，第二阶段以砷化镓材料为代表，第三阶段以氮化镓材料为代表。在砷化镓晶片生产过程中，晶片表面清洗、湿法刻蚀、减薄及划片等环节会产生含砷(As)废水，废水中主要污染物为酸碱和总砷。目前处理高浓度含砷废水的方法主要是化学沉淀法，包括硫化物沉淀法、中和沉淀法和铁盐沉淀法等。硫化物沉淀法是通过投加硫化钠(Na2S)，与废水中的亚砷酸根(AsO33－)和砷酸根(AsO43－)反应，形成硫化砷(As2S5)和硫化亚砷(As2S3)沉淀。中和沉淀法主要是通过投加钙盐，tisheng废水pH值，并使废水中AsO33－和AsO43－与钙盐形成难溶于水的亚砷酸钙和砷酸钙沉淀。铁盐沉淀法主要是通过投加铁盐，形成不溶性的亚砷酸铁(FeAsO3)和砷酸铁(FeAsO4)化合物，同时利用投加铁盐后产生的水合铁氧化物的絮凝性能，进一步吸附游离的砷化物，形成共沉淀。因此，与硫化物沉淀法和中和沉淀法相比，铁盐沉淀法的除砷效率较高。由于AsO33－所带的负电荷较AsO43－少，因此AsO33－较AsO43－更难于被水合铁氧化物吸附。此外，由于As(Ⅲ)的毒性远高于As(V)，因此在采用铁盐沉淀法时宜先将废水中的As(Ⅲ)氧化为As(V)，然后再加入铁盐。
将As(Ⅲ)氧化成As(V)，常用的氧化方法包括空气氧化和化学药剂氧化。空气氧化是通过向废水中鼓入空气，利用空气中的氧气将As(Ⅲ)氧化成As(V)。化学药剂氧化是废水中加入化学氧化剂来进行As(Ⅲ)的氧化，目前常用的化学氧化剂有次氯酸钠(NaClO)、过氧化氢(H2O2)以及臭氧(O3)等。赖兰萍等分别采用NaClO、H2O2和空气来氧化处理钨冶炼含砷废水，比较了氧化剂用量、反应时间以及达到同样去除效率时氧化剂的费用，结果显示H2O2要明显优于NaClO和空气。因此，本文采用预氧化－铁盐沉淀法，以H2O2为氧化剂，氯化铁(FeCl3)为铁源，处理砷化镓晶片生产过程中产生的高浓度含砷废水，首先确定了氧化剂H2O2的投加量，然后考察了n(Fe)与n(As)比值、pH值和反应时间等试验条件对砷去除效果的影响，以期为高浓度含砷废水的处理提供参考。
1、材料与方法
1.1 试验材料
试验过程中采用的化学药剂均为分析纯，购自国药集团。试验废水取自扬州某砷化镓半导体生产企业的生产废水，废水产生量为40m3/d，废水为半透明白色浊液，有刺激性气味，pH值为12.07，总砷含量为884mg/L。
1.2 水质分析方法
pH值采用PHS－3C精密pH计进行测定，总砷含量采用原子荧光法进行测定。
1.3 试验方法
取一定量的试验废水，向废水中加入一定量的30%H2O2溶液;反应30min后，用10%H2SO4溶液调节废水pH值至2.0;加热蒸干，冷却至常温后加纯水定容至100mL;然后再利用碳酸氢钠(NaHCO3)溶液调节pH值至8.0;滴加I2－KI溶液，如此时溶液由棕色变为无色，则证明废水中的As(Ⅲ)被氧化剂完全氧化成As(V)。利用此方法来确定氧化剂H2O2的投加量，预试验结果表明，30%H2O2佳的投加量为1.5mL/L。
取一定量的试验废水，向废水中加入1.5mL/L30%H2O2溶液进行预氧化，在设定试验条件(n(Fe)/n(As)、pH值、反应时间)下向废水中加入FeCl3溶液和氢氧化钠(NaOH)溶液。待反应完成后，过滤分离，采用原子荧光法测定滤液中砷的质量浓度。
以上四种废水、废液在蒸发浓缩原水槽混合后，通过蒸发浓缩原水槽进行水质和水量的调节，然后用泵打入到蒸发浓缩单元进行浓缩（浓缩倍率为10倍），浓缩出来的蒸馏水排至蒸发处理水槽，浓缩液排至蒸发干燥原水槽，蒸馏水由蒸发处理水泵经过热交换器将温度降至常温，流入到MBR水槽，使用MBR膜通过微生物降解水中的BOD，后续再通过RO进行进一步的深化去盐处理。
蒸发干燥原水槽由三股废液组成：蒸发浓缩单元的浓缩水、MBR的剩余污泥、RO浓水。这些废液经过蒸发干燥原水泵混合后打入蒸发干燥单元进行蒸发减排出来，蒸发出的蒸馏水流入蒸发处理水槽，和蒸发浓缩单元的蒸馏水一起进行后续处理，蒸发干燥单元干燥出来的污泥由客户作为危险废弃物委外处理。
1.2.2 蒸发浓缩单元
蒸发浓缩单元运行详细说明如下：
原液通过供给泵和自动阀间歇性进液到蒸发罐内，同时，一定压力（0.3MPa）的蒸汽喷入蒸发罐内，原液在蒸发罐内的真空状态下（21kPa）循环，并在水平加热管表面被蒸发（60℃），蒸发后的水排入到冷凝器里，在冷凝器里和冷却水热交换，降温并冷凝成液态水积存到冷凝器底部，通过浓缩水泵把冷凝水打入到蒸发处理水槽后进入MBR水槽进行后续处理。
蒸发罐内的一定倍率的浓缩液积存在蒸发罐的下端，通过循环泵使一定浓缩倍率的浓缩液从蒸发罐顶部喷淋而下，继续在加热管表面蒸发，如此重复，直至浓缩到预定倍率后（10倍），自动阀自动打开，浓缩废液排出到蒸发干燥原水槽，排液完成后自动进入下一个批次。
蒸发罐内热交换后的蒸汽在加热管内形成凝缩水排入到冷凝器底部，和冷凝水一起，经由凝缩水泵打出。蒸发罐内残余的部分蒸汽可以重新被喷射器吸收、作为热源再利用，从而尽可能地降低蒸汽用量。由单元内的真空泵保持蒸发罐、冷凝器内的负压状态，达到负压蒸发的效果，同时，真空泵的出口有一个气液分离罐，罐内液体排入处理水槽或者蒸发处理水槽，而气体则通过镀锌配管接入MBR水槽液面以下，通过生物降解处理气体中的有机成分。
蒸发浓缩单元运行中途如果出现不满足运行条件的时候，发出警报并自动待机。
1.2.3 蒸发干燥单元
蒸发干燥单元运行详细说明如下：
蒸发干燥原水槽内废液通过泵打入到蒸发干燥单元内的计量罐，计量罐计量废水容积，通过浮动感应开关管理液位，供应废水到蒸馏罐，同时，一定压力的蒸汽通入蒸馏罐，在负压的状态下利用蒸汽的热值将水蒸发至气态，气态的水流入冷凝器里（管式换热器），32℃的冷却水将气态的水冷凝成液态，积存在冷凝器下端的蒸馏水混合着冷凝器里气态的水、和缓冲液罐里的水一起经由真空泵（通过此真空泵保持蒸馏罐里负压约-80kPa~-90kPa）打入到片式热交换器，经由冷却水换热，出水60℃左右，流入到缓冲液罐，缓冲罐里的水除了供应真空泵使用，多余的经由回收水泵打出去，即蒸发干燥单元产水。缓冲液罐的上部通过镀锌配管接入到MBR水槽液面以下，通过生物降解处理气体中的有机成分。
蒸馏罐内设有搅拌机，搅拌机的边缘与罐体紧密接触，可清除罐体内壁的污物，干燥处理结束后，干燥处理后的残渣（约60℃）由蒸馏罐排出，为了避免有机气体逸出，残渣排出口和残渣储存罐之间通过密封垫密封，尽可能地降低逸出可能。
2、运行分析
2.1 蒸发浓缩设备试运行问题点
在蒸发浓缩设备试运行中出现如下问题：
（1）蒸发浓缩设备异常停机
现象：蒸发浓缩设备在试运行时，出现经常性的停机。
原因：凝缩水接受水槽（蒸发处理水槽）经常L4，导致系统停机。
对策：调整蒸发处理水泵出口liuliang，使系统水量平衡，保证蒸发浓缩设备连续运行。
（2）发泡
现象：蒸发浓缩设备在试运行时，出现发泡报警导致系统停机。
原因：水质易起泡。
对策：调整“消泡剂阀”的相关参数来抑制起泡。
（3）真空泵异响，真空运行不稳定
现象：真空泵间隙异响，真空压力变化较大，在10-45kPa之间变化。
原因：真空压力PIC531运行不稳定，导致真空泵异响。
对策：延长“真空调节阀开度改变监视时间”，可以使真空压力PIC531维持在21kPa左右。试运行时该数据调整记录为：3s→5s→10s→20s。
（4）蒸发量偏大
现象：由于后端处理能力不足，导致前段处理能力富余。
原因：水量不平衡，前段能力偏大。
对策：调整阀门，降低蒸汽的瞬时进入量，使入口压力维持在0.1MPa时，可维持蒸发量在350L/h。实际运行半个月后蒸发量仍维持在350L/h。
（5）化学清洗时易起泡
现象：采用3%的硝酸进行酸洗时，起泡现象严重。
原因：不明，可能是管壁残留的碱性脱脂液等易起泡物质。
对策：清洗过程中，加大消泡剂的投入时间；后期再次清洗时建议采用氨基磺酸。
