專利名稱：清洗逆滲透膜的方法及應(yīng)用該方法的廢水回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制程中的廢水處理程序，特別是有關(guān)于一種快速清洗廢水回收系統(tǒng)中的逆滲透膜的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制程的廢水分成IC制造以及封裝制程中所產(chǎn)生的廢水，在IC制造時(shí)，由于產(chǎn)品種類繁雜，制程組合多不相同，因此，排出的廢水中所含化學(xué)物質(zhì)種類變化也相當(dāng)復(fù)雜，其中大部分是以純水清洗芯片、去光阻、蝕刻及溫室效應(yīng)氣體燃燒破壞的洗滌等程序所排放的，一般可略分為酸堿廢水及含氟廢水，其中主要成份為有機(jī)物、金屬離子、懸浮固體、強(qiáng)氧化物及氟離子。
另外，在IC封裝的過程中所產(chǎn)生的污染廢水則包括切割、電鍍、浸錫、清洗過程所產(chǎn)生的廢水，依廢水種類可分成研磨廢水、脫脂廢水、酸堿廢水、氰化物廢水及重金屬廢水等，而水中主要的污染物質(zhì)包括了懸浮固體、油脂、有機(jī)物及重金屬(Cu、Ni)。
上述的制程廢水，若能通過有效的廢水回收系統(tǒng)加以處理，將可恢復(fù)產(chǎn)生水質(zhì)合乎標(biāo)準(zhǔn)的回收水，繼續(xù)供應(yīng)廠區(qū)例如制程用水、間接冷卻用水、產(chǎn)品與半成品或原料清洗用水、空間與生產(chǎn)機(jī)械清洗用水、傳輸用水、原料用水、鍋爐用水、直接冷卻用水、空調(diào)或溫濕度控制用水等的使用，而大幅降低IC制造業(yè)的生產(chǎn)成本，并避免對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重危害。
一般來說，半導(dǎo)體廠區(qū)所使用的廢水回收系統(tǒng)，包括下列數(shù)個(gè)步驟。首先，將一制程廢水導(dǎo)入一第一過濾塔中，該第一過濾塔濾膜的孔洞尺寸大體為20～100毫米，接著，將自該第一過濾塔流出的過濾液繼續(xù)導(dǎo)入另一過濾塔中，即一第二過濾塔，而該第二過濾塔濾膜的孔洞尺寸大體為2～10毫米。
經(jīng)該第一過濾塔及該第二過濾塔的過濾程序后，原廢水中的較大顆粒的雜質(zhì)，應(yīng)大體可被初步的濾除。接著，將自該第二過濾塔流出的過濾液繼續(xù)導(dǎo)入一逆滲透膜的過濾系統(tǒng)，由于該逆滲透膜為一孔洞尺寸更微小的濾膜系統(tǒng)，例如為1～10埃，因此，可獲得水質(zhì)合乎制程再利用標(biāo)準(zhǔn)的回收水，而完成此一制程廢水的回收程序。
但因回收系統(tǒng)中的逆滲透膜的高頻率使用，遂在孔洞表面處極易形成結(jié)垢而阻塞濾膜，此時(shí)若無法提供一有效清洗逆滲透膜的技術(shù)，將使濾膜的壽命因此快速終止，而嚴(yán)重影響整體回收系統(tǒng)的運(yùn)作。現(xiàn)有清洗逆滲透膜的方法如下所述，首先，將逆滲透膜通入一藥劑，大體20分鐘，此處的藥劑可為一特定濃度的強(qiáng)堿，接著，靜置該逆滲透膜，傳統(tǒng)上大體需要一日的時(shí)間，之后，先以慢壓沖洗，再改以快壓沖洗逆滲透膜，而完成此一清洗程序。
上述的清洗步驟，由于前后過程大體需要耗費(fèi)兩日的時(shí)間，且經(jīng)常在清洗完成后，該濾膜仍存有阻塞的現(xiàn)象，實(shí)為一既不經(jīng)濟(jì)又無效率的清洗方法。面對(duì)半導(dǎo)體的制程日益繁復(fù)，亟須更大用水量的同時(shí)，勢(shì)必要開發(fā)出一種有效清洗逆滲透膜的方法，使濾膜雖因負(fù)載水量的增加，由于實(shí)施一有效、得宜的清洗步驟，仍可在廢水回收的系統(tǒng)中繼續(xù)提供可過濾水質(zhì)的功能。
目前諸多半導(dǎo)體廠，為延長(zhǎng)逆滲透膜壽命，降低其對(duì)雜質(zhì)的負(fù)載程度，在前處理階段例如上述所提到的第一過濾塔以及第二過濾塔過濾程序的前后，會(huì)加設(shè)如活性碳塔、離子交換樹脂塔、微過濾膜、超過濾膜或紫外光燈等的設(shè)備，以期提升過濾液在此階段時(shí)的水質(zhì)。但同時(shí)卻須負(fù)擔(dān)增加設(shè)備及操作運(yùn)轉(zhuǎn)上額外多出的成本或是如活性碳、離子交換樹脂塔、微過濾膜、超過濾膜等耗材的大量使用，這些均不符合產(chǎn)業(yè)上要求低成本的考慮。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)逆滲透膜的快速清洗技術(shù)，除可大幅改善清洗效果，延長(zhǎng)濾膜的使用壽命外，也可免去加設(shè)其它過濾儀器造成的繁復(fù)程序及成本的耗損。
本發(fā)明提供一種清洗逆滲透膜的方法，由特殊的清洗技術(shù)，使逆滲透膜得以迅速回復(fù)其原本的濾水功效。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種清洗逆滲透膜的方法，包括下列步驟將一藥劑通入一逆滲透膜中，將含有該藥劑的該逆滲透膜靜置處理，接著，依序由低壓至高壓，進(jìn)行對(duì)該逆滲透膜的沖洗，之后，維持一高壓狀態(tài)，并使該逆滲透膜產(chǎn)生一微震現(xiàn)象，且于產(chǎn)生微震現(xiàn)象的同時(shí)，進(jìn)行對(duì)排出水質(zhì)導(dǎo)電度的測(cè)量。
本發(fā)明清洗逆滲透膜的步驟，大體僅耗費(fèi)兩小時(shí)的時(shí)間，與現(xiàn)有技術(shù)動(dòng)輒一、兩天的清洗時(shí)間相較，具有省時(shí)、高效率的優(yōu)點(diǎn)，且清洗效果也較傳統(tǒng)方法為佳。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明另提供一種廢水回收的方法，包括下列步驟將廢水導(dǎo)入一過濾裝置，然后將流出該過濾系統(tǒng)的廢水導(dǎo)入一逆滲透膜，其中該逆滲透膜為一純水系統(tǒng)淘汰的逆滲透膜，且該逆滲透膜可由一快速清洗步驟的清洗而達(dá)到再利用的目的。將廢水經(jīng)該過濾裝置以及該逆滲透膜過濾后所得的回收水導(dǎo)入一產(chǎn)水塔，以完成廢水回收的程序。
本發(fā)明中使用于前處理階段的過濾系統(tǒng)，僅包括一第一過濾塔以及一第二過濾塔，為一極簡(jiǎn)化的過濾單元，并無在其中加設(shè)例如活性碳塔、離子交換樹脂塔、微過濾膜、超過濾膜或紫外光燈等任何額外的過濾設(shè)備，明顯可降低制程操作上的成本。
此外，由于使用的逆滲透膜為一純水系統(tǒng)淘汰的濾膜，不僅無須購置新的逆滲透膜組件，最終濾出的回收水水質(zhì)也可獲得更佳品質(zhì)的保證，這是由于純水系統(tǒng)的濾膜均較一般廢水系統(tǒng)所使用的濾膜具更細(xì)微的過濾孔洞。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下


圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例，廢水回收系統(tǒng)的示意圖。
圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例，逆滲透膜的清洗機(jī)構(gòu)圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下100～過濾裝置；105、110～過濾塔；120～逆滲透膜；130～產(chǎn)水塔；140～暫存塔；150～中和廢水處理系統(tǒng)；
200～高壓泵；220～清洗泵；230～清洗塔；240～清洗藥劑；250～過濾水；F1、F2、F3、F4～流量計(jì)；P1～壓力表；V1～V16～操作閥。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖2，是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，清洗逆滲透膜的方法。本方法在清洗逆滲透膜120之前，會(huì)先進(jìn)行一清洗藥劑的準(zhǔn)備工作，步驟如下所述，首先，啟動(dòng)一高壓泵200，并開啟閥1，使過濾液250流經(jīng)壓力表P1，進(jìn)入逆滲透膜120-1。
若此時(shí)自逆滲透膜120-1排出的過濾液的水質(zhì)合乎制程用水的標(biāo)準(zhǔn)，則直接經(jīng)閥11通過流量計(jì)F4，進(jìn)入產(chǎn)水塔130儲(chǔ)存，以供制程上使用，或是由分支管線(經(jīng)閥8通過流量計(jì)F3以及閥10)，進(jìn)入暫存塔140儲(chǔ)存，期間也可開啟閥9，將廢水導(dǎo)入一中和廢水處理系統(tǒng)150。其余無法通過逆滲透膜120-1的廢液則繼續(xù)導(dǎo)入另一逆滲透膜120-2再過濾一次，此時(shí)自逆滲透膜120-2排出的過濾液導(dǎo)入上述逆滲透膜120-1排出的過濾液中，另無法通過逆滲透膜120-2的廢液，則經(jīng)閥3、流量計(jì)F1以及閥4流入一中和廢水處理系統(tǒng)150。另一分支管線經(jīng)閥5、流量計(jì)F2以及閥6注入一清洗塔230，作為清洗逆滲透膜120時(shí)使用。清洗藥劑240準(zhǔn)備工作的前置作業(yè)是清洗清洗塔230，開啟閥5，使流經(jīng)閥5、流量計(jì)F2以及閥6進(jìn)入一清洗塔230，同時(shí)開啟閥16。上述過程中將調(diào)整閥5，使流量計(jì)F2的計(jì)數(shù)范圍保持在3～5噸/小時(shí)，較佳值為4噸/小時(shí)。
待清洗塔230內(nèi)壁無積垢且流入塔內(nèi)的過濾液無氣泡時(shí)，可進(jìn)行下一步驟。以上清洗清洗塔230的時(shí)間，大體為0.5～3小時(shí)，較佳控制在1小時(shí)。
接著，調(diào)制特定濃度的清洗藥劑240存放于清洗塔230中，步驟如下，首先，關(guān)閉閥16，待流入清洗塔230中的過濾液體積累積至大體1000～1400升時(shí)，再關(guān)閉閥5，然后開啟閥15，加入大體60～100升，較佳為80升的清洗藥劑240于清洗塔230中，加入清洗藥劑240的體積量，可由加藥機(jī)的設(shè)定加以控制，例如加藥速率4升/分鐘，持續(xù)20分鐘。之后，關(guān)閉加藥機(jī)及閥15。
此處所使用的清洗藥劑240，原為例如氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)等的強(qiáng)堿，經(jīng)稀釋調(diào)制后始成為酸堿度大體介于12～14，重量百分濃度大體介于2～5％，較佳為2.8％的清洗藥劑240。
之后，關(guān)閉閥12，開啟閥13、閥14以及清洗泵220，進(jìn)行一內(nèi)循環(huán)程序，以使清洗塔230中的清洗藥劑240得以充分混合，持續(xù)大體5～10分鐘，完成后關(guān)閉清洗泵220。以上即完成此清洗藥劑240的準(zhǔn)備工作。
接下來，開始進(jìn)行對(duì)逆滲透膜120的清洗程序，首先，進(jìn)行通藥，關(guān)閉閥1、閥3、閥8、閥11及閥13，開啟閥2、閥5及閥12，確認(rèn)所有閥開、關(guān)無誤，再開啟清洗泵220，使清洗藥劑240進(jìn)入逆滲透膜系統(tǒng)120，為避免清洗藥劑240流入產(chǎn)水塔130破壞水質(zhì)，關(guān)閉閥3，開啟閥5，可使清洗藥劑240導(dǎo)回清洗塔230得以在此循環(huán)的回路中徹底執(zhí)行清洗的工作，此通藥步驟歷時(shí)大體20～40分鐘，清洗泵的工作功率大體為7～10噸/小時(shí)。隨后，關(guān)閉清洗泵220，靜置含有清洗藥劑240的逆滲透膜120大體20～40分鐘，之后，開啟閥16排水。
然后由對(duì)閥1的調(diào)整，達(dá)到進(jìn)水壓力P1逐步升高的效果。首先，關(guān)閉閥2，開啟高壓泵200及閥1，其中對(duì)閥1的調(diào)整依序?yàn)?1)壓力3～7公斤/平方厘米，時(shí)間2～5分鐘。(2)壓力7～10公斤/平方厘米，時(shí)間2～5分鐘。(3)壓力9～13公斤/平方厘米，時(shí)間2～5分鐘。同時(shí)觀察流量計(jì)F2內(nèi)的流體顏色，若由淡變濃再變淡，則表示已完成此一階段的壓力調(diào)節(jié)。隨即關(guān)閉閥5，開啟閥3排水，將清洗藥劑240及逆滲透膜120上的雜質(zhì)一并排出。
接著，將閥11微開，并調(diào)整閥1，使壓力表P1維持在大體10～13公斤/平方厘米持續(xù)大體0.5～1.5小時(shí)，此時(shí)，由于閥11的開啟，逆滲透膜組件120會(huì)產(chǎn)生微震現(xiàn)象并將其上的結(jié)垢物同時(shí)帶出。上述清洗程序大體少于一天，較佳控制為40分鐘～2小時(shí)。
期間間隔一段時(shí)間后，可開啟閥5大體5秒再關(guān)閉，讓流經(jīng)流量計(jì)F2的結(jié)構(gòu)物沉積再觀察流量計(jì)F2內(nèi)的結(jié)垢物是否逐漸變少，并對(duì)水質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)電度的觀察，若導(dǎo)電度的測(cè)量值介于250～350毫秒/厘米，較佳為250毫秒/厘米以下時(shí)，即表示完成了逆滲透膜120的清洗工作。
待該逆滲透膜120的清洗工作完成后，繼續(xù)進(jìn)行廢水回收的程序。請(qǐng)參閱圖1，廢水回收的方法包括下列步驟首先，將制程廢水10導(dǎo)入一過濾裝置100，該過濾裝置100為此廢水回收程序的前處理階段。過濾裝置100是由一第一過濾塔105以及一第二過濾塔110所組成，且第二過濾塔110連接于第一過濾塔105之后，其中第一過濾塔105濾膜的孔洞尺寸大體為20～100毫米，第二過濾塔110濾膜的孔洞尺寸大體為2～10毫米。
制程廢水10的組成分包含例如金屬離子、酸性物、堿性物、有機(jī)物、強(qiáng)氧化物或懸浮固體物等物質(zhì)，且其導(dǎo)電度不小于100毫秒/厘米，總有機(jī)碳含量(toc)不小于1厘克/升，酸堿值大體介于2～4，強(qiáng)氧化物含量如雙氧水不小于1厘克/升。上述酸性物包含如磷酸、硝酸、硫酸或鹽酸，金屬離子包含如各種堿金屬離子、重金屬及其它金屬離子，堿性物包含如氨水或甲基氨，有機(jī)物包含如光阻液、顯影液、清洗液、甲醇或異丙醇，強(qiáng)氧化物包含如雙氧水或臭氧，而懸浮固體物包含如二氧化硅、氧化鍺、氧化鎢、氟化硅、氧化硼、氧化鋁、氧化磷、硅晶圓破片或清洗液。
經(jīng)第一過濾塔105及第二過濾塔110的過濾程序后，原制程廢水10中的較大顆粒的雜質(zhì)，應(yīng)大體可被初步的濾除。另在過濾裝置100中并無加設(shè)額外的過濾設(shè)備例如活性碳塔、離子交換樹脂塔、微過濾膜、超過濾膜或紫外光燈，以簡(jiǎn)化前處理階段的步驟，節(jié)省成本及運(yùn)作時(shí)間。
接著，將自第二過濾塔110排出的過濾液導(dǎo)入一逆滲透膜系統(tǒng)120，以進(jìn)行另一過濾程序。該逆滲透膜120是取自純水系統(tǒng)淘汰的濾膜，其中該純水系統(tǒng)是指一可將自來水過濾為純水的過濾系統(tǒng)，而逆滲透膜120的材質(zhì)可例如為聚醯胺(polyamide，PA)。
一般來說，純水系統(tǒng)濾膜的孔洞尺寸會(huì)較廢水系統(tǒng)濾膜的孔洞尺寸為小，因此，使用純水系統(tǒng)濾膜過濾制程廢水10時(shí)，理當(dāng)可獲得一水質(zhì)較佳的過濾液，且本發(fā)明使用已屆淘汰階段的逆滲透膜120，而不須另購新的濾膜，也可大幅降低在選材、購材上的成本。
使用逆滲透膜120過濾的過程中，雜質(zhì)會(huì)隨過濾時(shí)間的延展而再度累積、阻塞在濾膜的孔洞處，此時(shí)，通過上述快速、有效的清洗逆滲透膜的技術(shù)，可使逆滲透膜迅速回復(fù)其原本的濾水功效。此清洗技術(shù)大體僅須耗費(fèi)兩小時(shí)的時(shí)間，與現(xiàn)有技術(shù)動(dòng)輒一、兩天的清洗時(shí)間相較，實(shí)具省時(shí)、高效率的優(yōu)點(diǎn)，且清洗完后的效果也較傳統(tǒng)方法為佳。
最后，將制程廢水10經(jīng)過濾裝置100以及逆滲透膜120過濾后所得的回收水導(dǎo)入一產(chǎn)水塔130，即完成此廢水回收的程序。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然是并非用以限定本發(fā)明，任何本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所做出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種清洗逆滲透膜的方法，其特征在于，包括下列步驟將一藥劑通入一逆滲透膜中；將含有該藥劑的該逆滲透膜靜置處理；依序由低壓至高壓，進(jìn)行對(duì)該逆滲透膜的沖洗；以及維持一高壓狀態(tài)，并使該逆滲透膜產(chǎn)生一微震現(xiàn)象。
2.如權(quán)利要求1所述的清洗逆滲透膜的方法，其特征在于，將該逆滲透膜大體靜置20～40分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的清洗逆滲透膜的方法，其特征在于，該沖洗步驟大體少于一天。
4.如權(quán)利要求1所述的清洗逆滲透膜的方法，其特征在于，該沖洗步驟大體介于40分鐘～2小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1所述的清洗逆滲透膜的方法，其特征在于，還包括在產(chǎn)生微震現(xiàn)象的同時(shí)，進(jìn)行對(duì)排出水質(zhì)導(dǎo)電度的測(cè)量。
6.一種廢水回收的方法，其特征在于，包括下列步驟將廢水導(dǎo)入一過濾裝置；然后將流出該過濾裝置的廢水導(dǎo)入一逆滲透膜，其中該逆滲透膜為一純水系統(tǒng)淘汰的逆滲透膜，且該逆滲透膜經(jīng)過如權(quán)利要求1所述的清洗方法的處理；以及將廢水經(jīng)該過濾系統(tǒng)以及該逆滲透膜過濾后所得的回收水導(dǎo)入一產(chǎn)水塔，以完成廢水回收的程序。
7.如權(quán)利要求6所述的廢水回收的方法，其特征在于，該逆滲透膜大體靜置20～40分鐘。
8.如權(quán)利要求6所述的廢水回收的方法，其特征在于，該沖洗步驟大體少于一天。
9.如權(quán)利要求6所述的廢水回收的方法，其特征在于，該該沖洗步驟大體介于40分鐘～2小時(shí)。
10.如權(quán)利要求6所述的廢水回收的方法，其特征在于，還包括在產(chǎn)生微震現(xiàn)象的同時(shí)，進(jìn)行對(duì)排出水質(zhì)導(dǎo)電度的測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種清洗逆滲透膜的方法，包括下列步驟將一藥劑通入一逆滲透膜中，將含有該藥劑的該逆滲透膜靜置處理，接著，依序由低壓至高壓，進(jìn)行對(duì)該逆滲透膜的沖洗，之后，維持一高壓狀態(tài)，并使該逆滲透膜產(chǎn)生一微震現(xiàn)象。本發(fā)明也提供一應(yīng)用此清洗方法的廢水回收的方法。
文檔編號(hào)B01D29/66GK1618741SQ20031011613
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2003年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月17日
發(fā)明者劉凱溢, 陳奎麟, 徐國(guó)明 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司