[发明专利]半导体行业工厂节水用水系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种节水用水工程，特别是公开一种半导体行业工厂节水用水系统，改变了传统的末端净化处理回用节水技术，是一种有益环境的节约用水系统。本发明涉及纯水处理、研磨废水处理和节水管理数学模型等领域，是当今符合国家重点支持的高新技术领域和当前优先发展的高新技术产业化重点领域的关键技术。

背景技术

当今微电子信息技术水平的高低已被视为一个国家现代化水平的重要标志。单晶硅（Si）材料是半导体工业的基础，在高速发展的微电子信息（IC）产业和太阳能光伏（PV）产业中，据不完全统计，6″晶圆耗水1吨/片，8″晶圆和12″晶圆耗水量分别为3吨/片和12吨/片，同时切割（Wafersaw）和减薄（Granding）过程中还会产生含大量高浓度硅粉的乳白色或黑色混浊废水，其中悬浮物（SS）高达400-600mg/L，平均粒径0.19μm，高消耗、高污染已经成为妨碍这一行业发展的瓶颈，众多企业纷纷在寻求节水和减排的有效方法和途径，但是节水率一般也只有30%左右，纯水回收率不超过60%。研究一种经济合理的一水多用和硅粉分离技术，不仅可以提高节约用水率，还可以减少污染物排放，并实现资源回用，将大大降低企业运营成本，有利于半导体产业朝着绿色环保方向健康发展。

半导体及集成电路制备过程中硅片需进行严格的洁净清洗，需要大量超纯水，水质15～18MΩ·cm (25℃)。超纯水制备会涉及到反渗透装置，会有产生大量的排放水，利用率只有40～70%，这种排水硬度较高，没有很好的利用前途，一般都是排放的。

半导体工厂大量使用冷却塔，补水消耗大量市政自来水。

工厂员工生活区大量使用生活用水，大量市政自来水除供饮水、食堂用水外，几乎很大一部分是用于地面冲水、冲厕等杂用水，其水质要求并不高，可以使用一些回收水来替代新鲜自来水，具有节水潜力。

半和体电子行业超纯水经生产线使用后，会产生含硅粉废水，但除固杂外，无离子摄入，电阻率并未受到很大影响，简单说是带些固体杂质的纯水，而目前的废水一般采用化学絮凝沉淀法，不但涉入化学品影响水质纯度，导致水质利用前途受限，同时还由于化学絮凝剂的投入，造成污泥量增加。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，公开一种半导体行业工厂节水用水系统，改变了传统的末端净化处理回用节水技术（即市政自自来水进入工厂经各部门使用直接排放后再集流做各种处理，实现回收的方法），本发明通过分析工厂内不同部门的用水水质要求，进行全厂统筹平衡，采用运筹学这一数学和社会科学交叉的学科理论，从水量平衡和适用水质角度建立水资源管理模型，实现水资源的重复利用。将一些可以不使用新鲜市政自来水的部门或者场合直接或间接地利用处理过程中的排水（一般都采用排放处理后已使用过的市政自来），大量减少新鲜自来水的使用。

本发明是这样实现的：一种半导体行业工厂节水用水系统，其特征在于：所述的节水用水系统首先对原水（即市政自来水）采用离子交换剂作软化处理，离子交换剂水质软化技术是一项公知技术，经软化后的水进入超纯水UPW系统，大部分制成超纯水供企业半导体生产用水；超纯水UPW系统的排水进入第一收集槽后分为三路利用，一路供企业冷却塔系统补水用，一路供企业生活区冲厕所用，还有一路供给预处理过滤器的反冲洗用，所述半导体生产用水经使用后的排水进入第二收集槽进行膜过滤将固液分离，膜过滤后的水回收作为超纯水UPW系统中的第二级反渗透补给水。所述固液分离用的膜过滤器为管式或者平板式超滤膜过滤器，膜过滤后的排泥水再进行压滤机处理，处理后的水进入第二收集槽，污泥外运并委托有资质的单位处理，膜过滤后的清水返回超纯水UPW系统。所述对原水（即市政自来水）进行软化处理的离子交换剂为市售的强酸阳离子树脂，经软化处理后的水作为制备超纯水（UPW）系统的给水，使其进入超纯水UPW系统后的排水扩展利用的渠道。所述企业冷却塔系统补水用水经过市售的水质稳定剂处理后再供给冷却塔，所述水质稳定剂的投加量为80-120mg/L。

本发明的有益效果是：

1、超纯水制备系统中反渗透装置排放的硬度高不能直接再利用，本发明技术采用了传统的离子交换水质软化技术，使其出水符合预处理反洗水水质要求，是节水途径之一。

2、上述排水可作为冷却塔补水用，只不过有缺陷，由于反渗透浓缩，含盐量被提高2-3倍，可利用传统的挂片试验，通过改变常规市售循环冷却水水质稳定剂配比和用量来弥补这一缺陷，是本发明方法节水途径之二。

3、上述的排水可用于半导体工厂的生活区冲厕用水，是节水途径之三。