專利名稱：半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水處理系統(tǒng)，本實(shí)用新型尤其涉及半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超 純水的處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械研磨是半導(dǎo)體行業(yè)集成電路板制作過程中晶圓全面平坦化的關(guān)鍵技術(shù)， 在晶圓研磨后的后續(xù)過程中使用超純水對其進(jìn)行清洗產(chǎn)生大量的研磨廢水，此類廢水中含 有高濃度以各種狀態(tài)存在的微小的研磨含硅顆粒物、化學(xué)藥劑、超純水以及金屬離子物質(zhì)。 該廢水的危害性是顯而易見的，在當(dāng)今水源污染破壞情況日益加劇的情況下，響應(yīng)節(jié)能減 排要求，如何利用此類廢水水質(zhì)進(jìn)行充分合理有效的深度回用，緩解水資源匱乏成為一個 比較急迫的課題。半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中對硅圓片進(jìn)行研磨時(shí)使用純水進(jìn)行沖洗 而產(chǎn)生的含有孔徑很小的納米級的水溶性硅顆粒物質(zhì)和清洗劑的工業(yè)廢水，因?yàn)樵擃悘U水 所含其他雜質(zhì)很少，如果能夠?qū)⑵渲械脑擃愇镔|(zhì)和清洗劑去除，重新進(jìn)行再利用會產(chǎn)生。目 前現(xiàn)有的研磨廢水大多是通過化學(xué)混凝沉淀進(jìn)行污泥脫水，后作為工業(yè)用的雜用水如綠 化，消防等用途。該種處理占地面積較大，運(yùn)行費(fèi)用與能耗也較高，期間要添加許多化學(xué)藥 劑會產(chǎn)生大量有害污泥，而且出水水質(zhì)極不穩(wěn)定。針對巨大的應(yīng)用機(jī)遇，半導(dǎo)體制造商在日常經(jīng)營中，非常依賴于超純水連續(xù)流。由 于全球水資源的日益缺乏，因此超純水的生產(chǎn)成本在不斷地上升，如何做到節(jié)約成本，保護(hù) 環(huán)境成了每個企業(yè)家注重的細(xì)節(jié)。溶解固體和懸浮固體在含量、酸堿度和金屬雜質(zhì)方面的差異，使半導(dǎo)體廢水對常 規(guī)技術(shù)處理造成了挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用 為超純水的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是模塊化的系統(tǒng)，其處理能力可以進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，占地面積 小，能夠適應(yīng)原水水質(zhì)的變化，污泥產(chǎn)出量小，化學(xué)藥品需求量最小，水的回收利用率較高。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)，它包括彼此之間通過連接管路依 次串聯(lián)相連的研磨廢水水箱、膜生物反應(yīng)器、離子交換系統(tǒng)、清水箱、超濾系統(tǒng)、紫外線消毒 系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、脫氣裝置、二級反滲透系統(tǒng)、中間水箱、連續(xù)電去離子系統(tǒng)和產(chǎn)水 箱，膜生物反應(yīng)器的濃水出口通過第一濃水管路與污泥處理系統(tǒng)的濃水進(jìn)水口相連，污泥 處理系統(tǒng)的水出口通過出水管與研磨廢水水箱的進(jìn)水口相連并且其污泥排出口與污泥管 線相連，所述的離子交換系統(tǒng)連接有再生系統(tǒng)，膜生物反應(yīng)器的清水出水口通過出水管線 與清水箱的進(jìn)水口相連，在所述的紫外線消毒系統(tǒng)和一級反滲透系統(tǒng)之間的連接管路上通 過加藥管線連接有加藥系統(tǒng)并裝有第一反滲透進(jìn)水泵，在所述的脫氣裝置和二級反滲透系統(tǒng)之間的連接管路上裝有第二反滲透進(jìn)水泵，二級反滲透系統(tǒng)的濃水出口通過第二濃水管 路與超濾系統(tǒng)的進(jìn)水口相連，中間水箱的進(jìn)水口通過中間水管路與脫氣裝置的出水口相 連，在所述的中間水箱和連續(xù)電去離子系統(tǒng)之間的連接管路上裝有連續(xù)電去離子系統(tǒng)進(jìn)水
高壓泵。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于針對原水為半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水之水質(zhì)的特點(diǎn)，以膜生物反應(yīng)器作為前預(yù)處理， 通過離子交換系統(tǒng)和超濾系統(tǒng)，加以紫外線消毒系統(tǒng)，每套設(shè)備系統(tǒng)獨(dú)到的組合，將原本只 能自來水水質(zhì)制備超純水的水處理系統(tǒng)改進(jìn)為可以將原本廢棄無法利用的半導(dǎo)體行業(yè)研 磨廢水水制備為超純水；根據(jù)生產(chǎn)過程中由于各種原因變化引起的原水水質(zhì)波動帶來的影響，通過自動化 控制系統(tǒng)調(diào)控，水質(zhì)差的時(shí)間減少進(jìn)水量或者增加泵的壓力，保證設(shè)備低能耗安全正常運(yùn) 行，維護(hù)方便，和出水水質(zhì)的穩(wěn)定，成本較低。結(jié)合季節(jié)帶來的水質(zhì)變化，采用了反滲透系統(tǒng)進(jìn)水泵雙泵串聯(lián)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蒸汽加 熱系統(tǒng)，大大減少了設(shè)備運(yùn)行所需能耗和生產(chǎn)成本。采用本系統(tǒng)可得到電阻高達(dá)18M0hm-cm以上的高品質(zhì)純水。該套系統(tǒng)整體回收率 高達(dá)75%，整體投資成本較低。

附圖是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。如附圖所示的半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)，它包括彼此之間通 過連接管路依次串聯(lián)相連的研磨廢水水箱1、膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)2、離子交換系統(tǒng)4、清水箱 6、超濾系統(tǒng)8、紫外線消毒系統(tǒng)9、一級反滲透系統(tǒng)11、脫氣裝置13、二級反滲透系統(tǒng)12、中 間水箱14、連續(xù)電去離子系統(tǒng)16和產(chǎn)水箱17，膜生物反應(yīng)器的濃水出口通過第一濃水管路 與污泥處理系統(tǒng)3的濃水進(jìn)水口相連，污泥處理系統(tǒng)3的水出口通過出水管與研磨廢水水 箱1的進(jìn)水口相連并且其污泥排出口與污泥管線相連，所述的離子交換系統(tǒng)4連接有再生 系統(tǒng)5，膜生物反應(yīng)器2的清水出水口通過出水管線與清水箱6的進(jìn)水口相連，在所述的紫 外線消毒系統(tǒng)和一級反滲透系統(tǒng)之間的連接管路上通過加藥管線連接有加藥系統(tǒng)7并裝 有第一反滲透進(jìn)水泵10-1，在所述的脫氣裝置13和二級反滲透系統(tǒng)之間的連接管路上裝 有第二反滲透進(jìn)水泵10-2，二級反滲透系統(tǒng)的濃水出口通過第二濃水管路與超濾系統(tǒng)8的 進(jìn)水口相連，中間水箱14的進(jìn)水口通過中間水管路與脫氣裝置的出水口相連，在所述的中 間水箱和連續(xù)電去離子系統(tǒng)之間的連接管路上裝有連續(xù)電去離子系統(tǒng)進(jìn)水高壓泵15。作為優(yōu)選，膜生物反應(yīng)器2的膜組件使用高效率的外壓式超濾中空纖維膜系統(tǒng)。作為優(yōu)選，膜生物反應(yīng)器2的膜組件使用高效率的內(nèi)壓式超濾中空纖維膜系統(tǒng)。作為優(yōu)選，膜生物反應(yīng)器2的膜組件使用臥式中空纖維膜系統(tǒng)時(shí)要求雙向進(jìn)水， 雙向反沖洗，化學(xué)加強(qiáng)反洗能夠有效的延長過濾周期。作為優(yōu)選，膜生物反應(yīng)器2的膜組件使用立式中空纖維膜系統(tǒng)，進(jìn)行CIP清晰，使
4用原水正沖洗，有效減少產(chǎn)水用量，大大提高回收率。作為優(yōu)選，膜生物反應(yīng)器2的膜組件使用浸沒式超濾系統(tǒng)。采用先進(jìn)的紫外線消毒系統(tǒng)作為進(jìn)入深化處理系統(tǒng)前的消毒殺菌裝置。反滲透系統(tǒng)包含多套一級和二級反滲透膜系統(tǒng)裝置和相關(guān)輔助裝置，以并聯(lián)或者 串聯(lián)方式連接組成該系統(tǒng)裝置，一級反滲透膜系統(tǒng)裝置產(chǎn)水經(jīng)由脫氣裝置進(jìn)一步做去除二 氧化碳含量處理，然后進(jìn)入下一個深度處理過程。所述的第一、二反滲透進(jìn)水泵和連續(xù)電去離子系統(tǒng)進(jìn)水高壓泵優(yōu)選的為雙泵串聯(lián)設(shè)置。本裝置的工作過程如下整套處理系統(tǒng)各個組成部分和壓力，流量，時(shí)間的控制由可編程控制器(PLC)連 接自動化控制。原水為研磨廢水，ph7-8.5，濁度(NTU)為 50，C0D1800, SS (mg/L)為 2200，Si (mg/ L)為 50 ；原水先由研磨廢水水箱1，經(jīng)過膜生物反應(yīng)器2進(jìn)行預(yù)處理，濃水以及沉淀物經(jīng) 由污泥處理系統(tǒng)3進(jìn)行處理，泥水分離后水回到研磨廢水水箱1，污泥直接排放；膜生物反 應(yīng)器2出水進(jìn)入離子交換系統(tǒng)4去除水中水存在的溶解硅后進(jìn)入清水箱6，離子交換系統(tǒng) 定期由再生系統(tǒng)5進(jìn)行離子樹脂再生，膜生物反應(yīng)器2沉淀后的清水通過其上設(shè)置的清水 出水口流入清水箱的進(jìn)水口，產(chǎn)水進(jìn)入超濾系統(tǒng)8進(jìn)行處理，產(chǎn)水經(jīng)過紫外線消毒系統(tǒng)9 進(jìn)行消毒處理后，由化學(xué)加藥裝置7進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過反滲透進(jìn)水泵10-1進(jìn)入一級反滲透系 統(tǒng)11，出水經(jīng)過脫氣裝置13，一部分直接進(jìn)入中間水箱14，另一部分進(jìn)入二級反滲透裝置 12繼續(xù)處理后進(jìn)入中間水箱14，二級反滲透系統(tǒng)濃水返回超濾系統(tǒng)8再次處理以增加水 利用回收率，進(jìn)入中間水箱14中水的電導(dǎo)率為2. 95M0hm-cm，經(jīng)連續(xù)電去離子系統(tǒng)進(jìn)水高 壓泵15進(jìn)入連續(xù)電去離子系統(tǒng)(EDI) 16深度處理后進(jìn)入產(chǎn)水水箱17，最終產(chǎn)水電阻率為 18.25M0hm-cmo
權(quán)利要求半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)，其特征在于它包括彼此之間通過連接管路依次串聯(lián)相連的研磨廢水水箱、膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)、離子交換系統(tǒng)、清水箱、超濾系統(tǒng)、紫外線消毒系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、脫氣裝置、二級反滲透系統(tǒng)、中間水箱、連續(xù)電去離子系統(tǒng)和產(chǎn)水箱，膜生物反應(yīng)器的濃水出口通過第一濃水管路與污泥處理系統(tǒng)的濃水進(jìn)水口相連，污泥處理系統(tǒng)的水出口通過出水管與研磨廢水水箱的進(jìn)水口相連并且其污泥排出口與污泥管線相連，所述的離子交換系統(tǒng)連接有再生系統(tǒng)，在所述的紫外線消毒系統(tǒng)和一級反滲透系統(tǒng)之間的連接管路上通過加藥管線連接有加藥系統(tǒng)并裝有第一反滲透進(jìn)水泵，在所述的脫氣裝置和二級反滲透系統(tǒng)之間的連接管路上裝有第二反滲透進(jìn)水泵，二級反滲透系統(tǒng)的濃水出口通過第二濃水管路與超濾系統(tǒng)的進(jìn)水口相連，中間水箱的進(jìn)水口通過中間水管路與脫氣裝置的出水口相連，在所述的中間水箱和連續(xù)電去離子系統(tǒng)之間的連接管路上裝有連續(xù)電去離子系統(tǒng)進(jìn)水高壓泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)，其特征在 于所述的膜生物反應(yīng)器的膜組件為外壓式超濾中空纖維膜系統(tǒng)、內(nèi)壓式超濾中空纖維膜 系統(tǒng)、臥式中空纖維膜系統(tǒng)、立式中空纖維膜系統(tǒng)或者浸沒式超濾系統(tǒng)中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)，其特征在 于所述的第一、二反滲透進(jìn)水泵和連續(xù)電去離子系統(tǒng)進(jìn)水高壓泵為雙泵串聯(lián)設(shè)置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了半導(dǎo)體行業(yè)研磨廢水回用為超純水的處理系統(tǒng)，它包括彼此之間通過連接管路依次串聯(lián)相連的研磨廢水水箱、膜生物反應(yīng)器、離子交換系統(tǒng)、清水箱、超濾系統(tǒng)、紫外線消毒系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、脫氣裝置、二級反滲透系統(tǒng)、中間水箱、連續(xù)電去離子系統(tǒng)和產(chǎn)水箱，離子交換系統(tǒng)連接有再生系統(tǒng)，膜生物反應(yīng)器的清水出水口通過出水管線與清水箱的進(jìn)水口相連，二級反滲透系統(tǒng)的濃水出口通過第二濃水管路與超濾系統(tǒng)的進(jìn)水口相連，中間水箱的進(jìn)水口通過中間水管路與脫氣裝置的出水口相連。采用本系統(tǒng)可得到電阻高達(dá)18MOhm-cm以上的高品質(zhì)純水。該套系統(tǒng)整體回收率高達(dá)75％，整體投資成本較低。
文檔編號C02F1/20GK201634548SQ201020123520
公開日2010年11月17日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者張武龍, 趙其, 韋相亮, 顧曉勇 申請人:安納社環(huán)保工程(蘇州)有限公司