[發明專利]半導體行業工廠節水用水系統

無效

• 申請號: 201310095394.9
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103145268A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 丁少華;孫葉鳳
• 申請（專利權）人: 上海華強環保設備工程有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 陳志良

技術領域

本發明涉及一種節水用水工程，特別是公開一種半導體行業工廠節水用水系統，改變了傳統的末端凈化處理回用節水技術，是一種有益環境的節約用水系統。本發明涉及純水處理、研磨廢水處理和節水管理數學模型等領域，是當今符合國家重點支持的高新技術領域和當前優先發展的高新技術產業化重點領域的關鍵技術。

背景技術

當今微電子信息技術水平的高低已被視為一個國家現代化水平的重要標志。單晶硅（Si）材料是半導體工業的基礎，在高速發展的微電子信息（IC）產業和太陽能光伏（PV）產業中，據不完全統計，6″晶圓耗水1噸/片，8″晶圓和12″晶圓耗水量分別為3噸/片和12噸/片，同時切割（Wafersaw）和減薄（Granding）過程中還會產生含大量高濃度硅粉的乳白色或黑色混濁廢水，其中懸浮物（SS）高達400-600mg/L，平均粒徑0.19μm，高消耗、高污染已經成為妨礙這一行業發展的瓶頸，眾多企業紛紛在尋求節水和減排的有效方法和途徑，但是節水率一般也只有30%左右，純水回收率不超過60%。研究一種經濟合理的一水多用和硅粉分離技術，不僅可以提高節約用水率，還可以減少污染物排放，并實現資源回用，將大大降低企業運營成本，有利于半導體產業朝著綠色環保方向健康發展。

半導體及集成電路制備過程中硅片需進行嚴格的潔凈清洗，需要大量超純水，水質15～18MΩ·cm?(25℃)。超純水制備會涉及到反滲透裝置，會有產生大量的排放水，利用率只有40～70%，這種排水硬度較高，沒有很好的利用前途，一般都是排放的。

半導體工廠大量使用冷卻塔，補水消耗大量市政自來水。

工廠員工生活區大量使用生活用水，大量市政自來水除供飲水、食堂用水外，幾乎很大一部分是用于地面沖水、沖廁等雜用水，其水質要求并不高，可以使用一些回收水來替代新鮮自來水，具有節水潛力。

半和體電子行業超純水經生產線使用后，會產生含硅粉廢水，但除固雜外，無離子攝入，電阻率并未受到很大影響，簡單說是帶些固體雜質的純水，而目前的廢水一般采用化學絮凝沉淀法，不但涉入化學品影響水質純度，導致水質利用前途受限，同時還由于化學絮凝劑的投入，造成污泥量增加。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術的缺陷，公開一種半導體行業工廠節水用水系統，改變了傳統的末端凈化處理回用節水技術（即市政自自來水進入工廠經各部門使用直接排放后再集流做各種處理，實現回收的方法），本發明通過分析工廠內不同部門的用水水質要求，進行全廠統籌平衡，采用運籌學這一數學和社會科學交叉的學科理論，從水量平衡和適用水質角度建立水資源管理模型，實現水資源的重復利用。將一些可以不使用新鮮市政自來水的部門或者場合直接或間接地利用處理過程中的排水（一般都采用排放處理后已使用過的市政自來），大量減少新鮮自來水的使用。

本發明是這樣實現的：一種半導體行業工廠節水用水系統，其特征在于：所述的節水用水系統首先對原水（即市政自來水）采用離子交換劑作軟化處理，離子交換劑水質軟化技術是一項公知技術，經軟化后的水進入超純水UPW系統，大部分制成超純水供企業半導體生產用水；超純水UPW系統的排水進入第一收集槽后分為三路利用，一路供企業冷卻塔系統補水用，一路供企業生活區沖廁所用，還有一路供給預處理過濾器的反沖洗用，所述半導體生產用水經使用后的排水進入第二收集槽進行膜過濾將固液分離，膜過濾后的水回收作為超純水UPW系統中的第二級反滲透補給水。所述固液分離用的膜過濾器為管式或者平板式超濾膜過濾器，膜過濾后的排泥水再進行壓濾機處理，處理后的水進入第二收集槽，污泥外運并委托有資質的單位處理，膜過濾后的清水返回超純水UPW系統。所述對原水（即市政自來水）進行軟化處理的離子交換劑為市售的強酸陽離子樹脂，經軟化處理后的水作為制備超純水（UPW）系統的給水，使其進入超純水UPW系統后的排水擴展利用的渠道。所述企業冷卻塔系統補水用水經過市售的水質穩定劑處理后再供給冷卻塔，所述水質穩定劑的投加量為80-120mg/L。

本發明的有益效果是：

1、超純水制備系統中反滲透裝置排放的硬度高不能直接再利用，本發明技術采用了傳統的離子交換水質軟化技術，使其出水符合預處理反洗水水質要求，是節水途徑之一。

2、上述排水可作為冷卻塔補水用，只不過有缺陷，由于反滲透濃縮，含鹽量被提高2-3倍，可利用傳統的掛片試驗，通過改變常規市售循環冷卻水水質穩定劑配比和用量來彌補這一缺陷，是本發明方法節水途徑之二。

3、上述的排水可用于半導體工廠的生活區沖廁用水，是節水途徑之三。