CN104150624A

CN104150624A - 半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法

Info

Publication number: CN104150624A
Application number: CN201410305570.1A
Authority: CN
Inventors: 伍松海; 刘静
Original assignee: Lingue Environmental Technologies (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Lingue Environmental Technologies (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2014-11-19

Abstract

本发明的一种半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法属于半导体制造和工业废水处理技术。该废水回用的处理方法包括如下步骤：S1，通过废水收集箱收集硅片研磨产生的废水；S2，利用水泵将废水泵入多介质过滤器进行第一次过滤；S3，将经过第一次过滤的水送入保安过滤器进行第二次过滤；S4，将经过第二次过滤的水送入超滤膜过滤装置中进行第三次过滤；S5，通过SDI测定仪或者浊度仪测定并判断经过第三次过滤的水是否符合欲先设定的标准要求，如符合标准要求，送入产水箱；如不符合标准的要求，送入废水收集箱重复步骤S1至S4。该方法处理的水可直接利用，且无需添加药剂，系统占地面积小，减轻膜堵塞，使用效果稳定。

Description

半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法

技术领域

本发明涉及半导体制造和工业废水处理技术领域，尤其涉及一种利用超滤膜法对半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法。

背景技术

在集成电路封装制造过程中会对晶片进行切割和研磨，并且会使用超纯水进行洗净，这样就产生了大量的切割研磨废水。目前国内大部分的厂家是采用加药混凝沉淀和滤袋过滤方式处理的，出水达到污水综合处理达标排放的标准。有一些厂家虽然是采用膜法过滤处理废水，但膜堵塞严重，清洗频繁，大量使用化学药剂，运行成本高昂。

现有技术中，申请号为CN201220177850.5，发明创造名称为“切割研磨废水的超过滤过滤装置”的中国专利公开了一种切割研磨废水的超过滤(UF)过滤装置，该超过滤(UF)过滤装置包括有一UF滤膜全流过滤模组、一连通至UF滤膜全流过滤模组的供气模组、一连通至UF滤膜全流过滤模组的供药模组、以及用以控制进水、排水、供气、供药等的阀控制模组，并由此提供自动或手动控制的正洗、逆洗或药洗流程。较佳地，UF滤膜竖直放置，还包括逆洗泵、初滤模组等。该过滤装置在过滤过程中需要添加药剂，成本大大提高了。

另一个现有技术是申请号为CN201020123520.9，发明创造名称为“半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统”的中国专利，该专利公开了半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统，它包括彼此之间通过连接管路依次串联相连的研磨废水水箱、膜生物反应器、离子交换系统、清水箱、超滤系统、紫外线消毒系统、一级反渗透系统、脱气装置、二级反渗透系统、中间水箱、连续电去离子系统和产水箱，离子交换系统连接有再生系统，膜生物反应器的清水出水口通过出水管线与清水箱的进水口相连，二级反渗透系统的浓水出口通过第二浓水管路与超滤系统的进水口相连，中间水箱的进水口通过中间水管路与脱气装置的出水口相连。该系统结构复杂(例如，包括紫外线消毒系统等)，占地面积大。

申请号为CN200710134796.X，发明创造名称为“半导体工业废水的处理方法”的中国发明专利公开了一种半导体工业废水的处理方法，其处理步骤如下：(1)将半导体器件制造中产生的电镀废水和研磨废水进行混合，形成混合废水；(2)将步骤(1)的混合废水泵入浸没式膜过滤装置过滤；(3)将经过步骤(2)过滤的水泵入纳滤膜过滤装置过滤，经过纳滤膜过滤装置过滤的水即可直接回用。该技术方案采用两次过滤，即浸没式膜过滤装置过滤及纳滤膜过滤装置过滤处理，但其处理的回用水虽然达到了回用的程度，但还是无法达到超纯水的标准要求。

总之，从以上公开的文献以及现有技术来看，很多处理方法并没有达到回用的目的，只是做到了达标排放标准，这造成水源的极度浪费。在社会经济日益发展的情况下，与目前所倡导的节能减排，节约用水的法律法规大相径庭。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种不需要投加絮凝剂等药剂、系统占地面积小、减轻膜堵塞，降低更换频率和膜的使用寿命更长的利用超滤膜法对半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法。该方法主要针对研磨废水的如下特点：即研磨水的主要成分是SS，水质好(原水为超纯水，废水电导率100us/cm以下)，通过使用超滤膜法能解决好颗粒物的去除拦截问题，产品水质优于自来水指标。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，通过废水收集箱收集硅片研磨产生的废水；

S2，利用水泵将废水泵入多介质过滤器进行第一次过滤；

S3，将经过第一次过滤的水送入保安过滤器进行第二次过滤，所述的保安过滤器用于保护超滤膜；

S4，将经过第二次过滤的水送入超滤膜过滤装置中进行第三次过滤；

S5，通过SDI测定仪或者浊度仪测定并判断经过第三次过滤的水是否符合欲先设定的标准要求，如符合标准要求，送入产水箱；如不符合标准的要求，送入废水收集箱重复步骤S1至S4。

通过上述本发明的技术方案，经过本发明处理的半导体行业硅片研磨废水净化效果更好，出水可以直接进反渗透装置继续生产超纯水。且该方法整体回收率高达90％，所用设备的整体投资成本和运行成本较低。

附图说明

图1为本发明的处理方法的流程框图；

图2为本发明的废水处理系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：

如图1和图2所示，一种半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，包括如下步骤：

S1，通过废水收集箱1收集硅片研磨产生的废水。为了进行循环生产，该废水收集箱1也收集来自整个系统的步骤S5的不符合标准的废水。所以整个系统包括一个自循环系统。同时，经过过滤达标的超纯水也可以用于进行硅片的研磨用水，这样整个系统还可以包括另一个自循环系统。

S2，利用水泵2将废水泵入多介质过滤器3进行第一次过滤。多介质过滤器3主要作用是去除管道或者生产过程中掉入的大颗粒的杂质。其中，所述的多介质过滤器3与第一反洗装置31相连接，利用第一反洗装置31的反洗水箱的水对多介质过滤器3进行反冲洗。

所述的多介质过滤器3使用石英砂滤料去除废水中的颗粒杂质。所述的大颗粒杂质粒径大于100μm。

S3，将经过第一次过滤的水送入保安过滤器4进行第二次过滤。所述的保安过滤器包括自清洁过滤器或者袋式过滤器。其主要功能是保护超滤膜，防止介质过滤器3(砂滤)的滤料泄露等原因造成超滤膜堵塞及断丝。

S4，将经过第二次过滤的水送入超滤膜过滤装置5中进行第三次过滤。

所述的超滤膜过滤装置5分别与化学清洗装置51和第二反洗装置相连接，利用反洗水箱的水对超滤膜过滤装置5进行反冲洗，并视情况定期进行化学清洗。

所述的超滤膜过滤装置5的进水压为0.1-0.15MPa，进超滤的压力值为0.1-0.15MPa，这样低压运行有利于保护超滤膜，减少堵塞、断丝等风险，延长其使用寿命。

如图2所述，所述的水泵2的出水端、多介质过滤器3的出水端和保安过滤器4的出水端均设有压力表12，同时，超滤膜过滤装置5的出水端也设有压力表12。用以控制和测量各装置的水压压力，实际运行过程中也需要压力表(压差)来控制介质过滤器3(砂滤)和超滤膜过滤装置5的自动反洗(即第一反洗装置31和第二反洗装置)。

其中，超滤膜过滤装置5超滤膜选用外压式超滤膜。过滤精度为0.01-0.03μm，而半导体研磨废水的主要杂质颗粒物大小呈正态分布，大部分颗粒的粒径为2-4μm，所以所有的颗粒物均在超滤膜过滤装置拦截去除。特别优选荷兰产的IMT七孔超滤膜。该七孔抗污染膜具有高强度膜丝，高均匀膜结构，高透水性，高通量，低堵塞，高精密过滤效果，具有此单孔膜更高的机械强度，IMT为荷兰创新膜技术有限公司的简称。

S5，通过SDI测定仪13或者浊度仪13测定并判断经过第三次过滤的水是否符合欲先设定的标准要求，如符合标准要求，送入产水箱6。如不符合标准的要求，送入废水收集箱1重复步骤S1至S4。

在流经SDI测定仪13或者浊度仪13的水流管道的下一阶段设有分流装置14，所述的分流装置14为电磁阀，所述的电磁阀通过PLC15进行控制。PLC15也与SDI测定仪13或者浊度仪13连接，用以收集SDI测定仪13或者浊度仪13的数据并对水质进行判断。

本发明的废水收集1箱、水泵2、多介质过滤器3、保安过滤器4、超滤膜过滤装置5、产水箱6彼此之间通过连接管路11依次串联相连。采用本方法处理的出水可以直接进反渗透装置7继续生产超纯水。该套系统整体回收率高达90％，整体投资成本和运行成本较低。

实现该方法的系统配置全自动阀门，系统采用低压运行，通过压力控制，保证进膜系统时的压力在0.1-0.15MPa。采用错流过滤，根据进出水压差进行自动反洗。系统各运行步骤由PLC程序控制，操作简单，维护方便。对操作素质要求不高。

如图2所示，运行过程如下：研磨废水通过管道11收集到收集箱1(管道都是现成的，现有半导体生产企业大多通过管道排到工厂污水站)，然后通过水泵2提升进入多介质过滤器3(主要滤料为石英砂)，去除管道或者生产过程中掉入的大颗粒的杂质(去除＞100μm的颗粒)；砂滤出水进入保安过滤器4(自清洗或者袋式过滤器)，主要是保护超滤膜，防止砂滤的滤料泄露等原因造成超滤膜堵塞；保安过滤器4出水进入超滤系统5，进行低压错流运行，去除所有的颗粒杂质(过滤精度为0.03μm)；出水安装SDI仪13(或者浊度仪13)，通过设置控制点(SDI值或者浊度值)来控制产水水质，利用PLC15输入输出来控制出水(回流电磁阀)分流，不合格水回流到收集箱1，合格水到产水箱6，产水可根据企业的需求进行利用，可以作为循环冷却水补水，也可以作为超纯水的原水或者直接进入预处理水箱，供反渗透装置继续生产超纯水。

现有技术采用的是传统的混凝沉淀过滤和膜过滤的方法，系统需要投加大量的药剂，系统占地大，出水处理效果不稳定，出水达不到循环利用的目的，严重的浪费水资源。

本发明相对于现有技术具有以下有益的技术效果：

1、提高出水水质至循环回用(纯水水源或循环冷却水)；

2、不需要絮凝剂等药剂的投加；

3、缩减系统占地；

4、降低操作难度，自动化运行，管理方便；

5、减轻膜堵塞，降低更换频率；

6、低压错流运行，膜的使用寿命长；

7、产水的水质比自来水要好，可以直接用于循环冷却水补水和纯水原水。

本发明的技术方案经过实际运行检验，研磨废水进水SS含量大约600mg/l，经过本方法处理后的出水SDI＜3，SS去除率达到99％以上，原水进水量2.9m³/h，出水水量2.6～2.7m³/h，水的回收率达90％以上。出水可直接作用后续超纯水系统反渗透(RO)的进水水源。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，通过废水收集箱收集硅片研磨产生的废水；

S2，利用水泵将废水泵入多介质过滤器进行第一次过滤；

2.根据权利要求1所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S2中的水泵出水端、多介质过滤器的出水端、步骤S3中的保安过滤器的出水端和S4中超滤膜过滤装置的出水端均设有压力表。

3.根据权利要求1所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S2中的多介质过滤器与第一反洗装置连接。

4.根据权利要求1或3所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S2中的多介质过滤器使用石英砂滤料去除废水中的大颗粒杂质。

5.根据权利要求4所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S2中的大颗粒杂质粒径大于100μm。

6.根据权利要求1所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S3中的保安过滤器包括自清洁过滤器或者袋式过滤器。

7.根据权利要求1所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S4中的超滤膜过滤装置选用外压式超滤膜，过滤精度为0.01-0.03μm。

8.根据权利要求1所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S4中的超滤膜过滤装置分别与第二反洗装置和化学清洗装置连接。

9.根据权利要求1所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S4中的超滤膜过滤装置的进水压为0.1-0.15MPa。

10.根据权利要求1所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S5中在流经SDI测定仪或者浊度仪的水流管道的下一阶段设有分流装置，所述的分流装置为电磁阀，所述的电磁阀通过PLC进行控制。

11.根据权利要求10所述的半导体行业硅片研磨废水回用的处理方法，其特征在于，所述的步骤S5中在流经SDI测定仪或者浊度仪与PLC连接。