CN114368858A - 一种芯片电子超纯水系统工艺及其系统装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理与回收利用设备，特别涉及芯片电子超纯水系统工艺及其系统装置。它包括芯片电子废水收集箱和增压泵、增压泵的出水端连通有叠片过滤器的进水端，叠片过滤器的出水端连通有耐污染UF装置的进水端，耐污染UF装置的出水端连通有中间水箱的进水端，中间水箱的出水端连通有RO增压泵的进水端，RO增压泵的出水端连通有超滤水净化装置的进水端，超滤水净化装置的出水端连通有保安过滤器的进水端，保安过滤器的出水端连通有高压泵的进水端，高压泵的出水端连通有抗污染RO装置的进水端，抗污染RO装置的出水端连通有RO产水水箱；耐污染UF装置的浓水端连接有硅粉回收集成装置，本发明设备可利用芯片研磨废水进行回用制备芯片电子超纯水。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理与回收利用设备，特别涉及芯片电子超纯水系统工艺及其系统装置。
背景技术
电子芯片大力发展，市场大，产生的废水多，固体悬浮物SS高，但废水中只含有硅粉、少量表面活性剂、含盐量极低等，污染并不大，有良好的可回收利用价值。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种可解决高SS问题且能同时有效回收硅粉的利用芯片研磨废水进行回用的芯片电子超纯水系统工艺。
本发明的第二目的是提供一种可解决高SS问题且能同时有效回收硅粉的利用芯片研磨废水进行回用的芯片电子超纯水系统工艺用系统装置。
本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种芯片电子超纯水系统工艺，其芯片电子超纯水系统包括芯片电子废水收集箱，芯片电子废水收集箱的出水端连通有增压泵的进水端、增压泵的出水端连通有叠片过滤器的进水端，叠片过滤器的出水端连通有耐污染UF装置的进水端，耐污染UF装置的出水端连通有中间水箱的进水端；
芯片电子废水通过增压泵提升后经过叠片过滤器过滤，然后进入超滤装置进行过滤；所述超滤装置为聚砜材质的有机内压管式超滤装置，有机内压管式超滤装置过滤方式为死端过滤或错流过滤，有机内压管式超滤装置浓水端采用浓水循环方式，以加大管式膜内流速，防止沉积堵塞。
本发明芯片电子超纯水系统工艺采用有机内压管式超滤装置对研磨废水进行回收处理，充分保证了水中直径较大的颗粒，如胶体、固体颗粒、病菌、隐性孢子等被完全过滤掉，进而保证了出水不含悬浮物，可以直接使用，过滤效果较好。而且，有机内压管式超滤装置采用聚砜材质，具有优异的耐化学腐蚀的性能，因此可以在广泛的pH值范围内进行操作，并且耐氧化，可以用来处理加氯处理后的水，以及用强氧化剂进行清洗。
作为优选，所述耐污染UF装置进水量为产水量的2-4倍，耐污染UF装置连接的循环泵的循环量为总进水量60-70%，耐污染UF装置浓水量约为总进水量2-4%；
过滤精度≤30nm；
出水浊度≤0.2 NTU；
出水SDI<2.5；
悬浮物0.5mg/L。
本发明的第二技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
中间水箱的出水端还连接有反洗泵，反洗泵的出水端连接有耐污染UF装置的进水端，耐污染UF装置的出水端还连接有循环泵，循环泵的出水端与叠片过滤器和耐污染UF装置之间的连接管路连通。
作为优选，中间水箱的出水端连通有RO增压泵的进水端，RO增压泵的出水端连通有超滤水净化装置的进水端，超滤水净化装置的出水端连通有保安过滤器的进水端，保安过滤器的出水端连通有高压泵的进水端，高压泵的出水端连通有抗污染RO装置的进水端，抗污染RO装置的出水端连通有RO产水水箱；所述超滤水净化装置与所述保安过滤器之间的连接管路连通有氢氧化钠加药管；耐污染UF装置的浓水端连接有硅粉回收集成装置。
以往回收装置通常是先混凝沉淀再回收利用，与以往不同，本发明是先回用，然后少量的浓水或清洗水再处理排放。本发明设备通过对UF浓水进行压滤，对UF浓水循环进行错流循环，可以大幅度提高减薄划片废水的回收利用率，解决“高SS问题”，回收的纯水纯水较高，同时回收硅粉。抗污染RO装置的产水的回收率率达90%；产水电导率：0.5-1us/cm；出水浊度≤0.05NTU。
作为优选，所述硅粉回收集成装置包括浓水收集箱、气动隔膜泵、压滤机、滤液水箱、滤液水泵和硅泥外运机；所述压滤机包括压滤机出水端和压滤机出泥端。
本发明的硅粉回收集成装置将含硅粉的浓缩水进行压滤分离，能收集纯度较高的硅粉，然后由钢厂进行回收，进入新的产品线使用。
作为优选，所述浓水收集箱的进水端与耐污染UF装置的浓水端连通，浓水收集箱的出水端与气动隔膜泵的进水端连通，气动隔膜泵的出水端与压滤机的进水端连通，压滤机出水端与滤液水箱的进水端连通，滤液水箱的出水端与滤液水泵的进水端连通，滤液水泵的出水端与芯片电子废水收集箱的进水端相连通，压滤机出泥端连接有硅泥外运机。
作为优选，中间水箱的出水端还连接有反洗泵，反洗泵的出水端连接有耐污染UF装置的进水端，耐污染UF装置的出水端还连接有循环泵，循环泵的出水端与叠片过滤器和耐污染UF装置之间的连接管路连通。
作为优选，所述超滤水净化装置与所述保安过滤器之间的连接管路连通有氢氧化钠加药管。
作为优选，所述耐污染UF装置中的中空纤维超滤膜的材料为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚丙烯氰，中空纤维超滤膜的平均截留分子量为6000道尔顿-100000道尔顿。
作为优选，抗污染RO装置的出水端连接有2B3T设备，所述的2B3T设备为阳离子交换床、阴离子交换床及脱气塔设备，所述阳离子交换床和阴离子交换床采用双室浮动床结构，阳树脂采用Marathon-C，阴树脂采用Marathon-A，混床树脂采用4500CL配套1500H，颗粒为550±50um，填充密度为750g/l。
本发明阴阳树脂床的结构采用双室浮动床，优点是交换容量大，减少树脂的装填量，流速快，水量大，节约吨水成本。
更优选地，双室浮动床包括罐体，所述罐体的内腔中设有三个多孔板，靠上的二个所述多孔板与所述罐体的侧壁之间形成上浮动室，所述上浮动室内装填有强性树脂；靠下的二个所述多孔板与所述罐体的侧壁之间形成下浮动室，所述下浮动室内装填有弱性树脂，待处理水从进水口进入罐体内，水中的离子大部分可被下浮动室中的弱性树脂交换除去，剩余的离子再经上浮动室中的强性树脂交换除去，相当于精制作用，从而达到较好的交换效果。
更优选地，所述上浮动室内装填有第一强性树脂层和第二强性树脂层；所述下浮动室内装填有第一弱性树脂层和第二弱性树脂层；所述上浮动室和所述下浮动室的上方分别设置有惰性树脂层；所述上浮动室的上部侧壁设置有第一上层树脂进口，所述上浮动室的下部侧壁设置有第一上层树脂出口；所述下浮动室的上部侧壁设置有第一下层树脂进口，所述下浮动室的下部侧壁设置有第一下层树脂出口；罐体下端设置有进水管，进水管的一端为进水口；罐体上端设置有产水管，产水管的一端为产水口，产水管上连接设置有再生口；所述多孔板上设置有水帽。
作为优选，所述叠片过滤器包括过滤罐、连接在所述过滤罐侧部的进水管、装设在所述进水管伸入所述过滤罐内一端的上端的滤筒、装设在所述滤筒上的存渣滤桶；
所述存渣滤桶内转动配合与提升机构，所述提升机构底端装设有与所述滤筒内壁贴合的刮渣机构，所述刮渣机构底端装设有叶轮。
通过叠片过滤较大颗粒，减少药剂消耗和处理设备体积，降低投资成本，通过水流带动叶轮转动，水通过滤筒、存渣滤桶过滤，叶轮带动提升机构和刮渣机构转动，带动刮渣机构刮除滤筒上杂质，进而提高了滤筒的过滤效率，提升机构将滤筒内杂质提升暂存在存渣滤桶内，降低了存渣滤桶中杂质向下落回滤筒影响滤筒过滤的几率，同时进一步提高了滤筒的过滤效率。
作为优选，所述提升机构包括转动配合在所述存渣滤桶内的螺旋轴，所述刮渣机构装设在所述螺旋轴的底端。
作为优选，所述刮渣机构包括与所述螺旋轴连接的转动轴、周向阵列在所述转动轴周侧且与所述滤筒内壁贴合的刮板、装设在所述刮板与所述转动轴之间的多个连接件。
作为优选，过滤罐底端连接有净水管，净水管内设有与进水管和滤筒连接的三通截止阀连接，且三通截止阀另一端连接有排污管。
综上所述，本发明的优点为：
1、本发明利用芯片研磨废水进行处理，然后回用制备芯片电子超纯水系统，特定设备实现循环使用的工艺，对UF浓水进行压滤，对UF浓水循环进行错流循环，可以大幅度提高减薄划片废水的回收利用率，解决“高SS问题”，回收的纯水纯水较高，同时回收硅粉。水的回收率率达80%以上；回收硅粉85%；出水电导率：2um/cm；浊度≤0.1NTU。另外通过对水中少量的表面活性剂进行降解和吸附去除，还可以解决“表面活性剂堵塞膜问题”：采用分批次、高低浓度进行清洗，还可以解决“化学清洗的放热问题”；
2、通过叠片过滤较大颗粒，减少药剂消耗和处理设备体积，降低投资成本，通过水流带动叶轮转动，水通过滤筒、存渣滤桶过滤，叶轮带动提升机构和刮渣机构转动，带动刮渣机构刮除滤筒上杂质，进而提高了滤筒的过滤效率，提升机构将滤筒内杂质提升暂存在存渣滤桶内，降低了存渣滤桶中杂质向下落回滤筒影响滤筒过滤的几率，同时进一步提高了滤筒的过滤效率；
3、本发明阴阳树脂床的结构采用双室浮动床，优点是交换容量大，减少树脂的装填量，流速快，水量大，节约吨水成本；待处理水从进水口进入罐体内，水中的离子大部分可被下浮动室中的弱性树脂交换除去，剩余的离子再经上浮动室中的强性树脂交换除去，相当于精制作用，从而达到更好的交换效果。
附图说明
图1是本发明芯片电子超纯水系统工艺示意图之一；
图2是本发明芯片电子超纯水系统装置示意图；
图3是本发明叠片过滤器示意图；
图4是本发明叠片过滤器剖视图；
图5是本发明双室浮动床结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，芯片电子超纯水系统工艺及其系统装置包括芯片电子废水收集箱1，芯片电子废水收集箱1的出水端连通有增压泵2的进水端、增压泵2的出水端连通有叠片过滤器3的进水端，叠片过滤器3的出水端连通有耐污染UF装置4的进水端，耐污染UF装置4的出水端连通有中间水箱5的进水端，中间水箱5的出水端连通有RO增压泵6的进水端，RO增压泵6的出水端连通有超滤水净化装置7的进水端，超滤水净化装置7的出水端连通有保安过滤器8的进水端，保安过滤器8的出水端连通有高压泵9的进水端，高压泵9的出水端连通有抗污染RO装置10的进水端，抗污染RO装置10的出水端连通有RO产水水箱11；耐污染UF装置4的浓水端连接有硅粉回收集成装置12。
硅粉回收集成装置12包括浓水收集箱121、气动隔膜泵122、压滤机123、滤液水箱124、滤液水泵125和硅泥外运机126；压滤机123包括压滤机出水端1231和压滤机出泥端1232。浓水收集箱121的进水端与耐污染UF装置4的浓水端连通，浓水收集箱121的出水端与气动隔膜泵122的进水端连通，气动隔膜泵122的出水端与压滤机123的进水端连通，压滤机出水端1231与滤液水箱124的进水端连通，滤液水箱124的出水端与滤液水泵125的进水端连通，滤液水泵125的出水端与芯片电子废水收集箱1的进水端相连通，压滤机出泥端1232连接有硅泥外运机126。
中间水箱5的出水端还连接有反洗泵15，反洗泵15的出水端连接有耐污染UF装置4的进水端，耐污染UF装置4的出水端还连接有循环泵13，循环泵13的出水端与叠片过滤器3和耐污染UF装置4之间的连接管路连通。超滤水净化装置7与保安过滤器8之间的连接管路连通有氢氧化钠加药管14。耐污染UF装置4中的中空纤维超滤膜的材料为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚丙烯氰，中空纤维超滤膜的平均截留分子量为6000道尔顿-100000道尔顿。
如图3和4所示，叠片过滤器3包括过滤罐31、连接在过滤罐31侧部的进水管32、装设在进水管32伸入过滤罐31内一端的上端的滤筒33、装设在滤筒33上的存渣滤桶34；存渣滤桶34内转动配合与提升机构，提升机构底端装设有与滤筒33内壁贴合的刮渣机构，刮渣机构底端装设有叶轮35。提升机构包括转动配合在存渣滤桶34内的螺旋轴36，刮渣机构装设在螺旋轴36的底端。刮渣机构包括与螺旋轴36连接的转动轴37、周向阵列在转动轴37周侧且与滤筒33内壁贴合的刮板38、装设在刮板38与转动轴37之间的多个连接件39。过滤罐31底端连接有净水管311，净水管311内设有与进水管32和滤筒33连接的三通截止阀连接，且三通截止阀另一端连接有排污管310。
芯片研磨废水回收处理后的水的回收率率达85.5%以上，回收硅粉95%，出水电导率：2um/cm，浊度≤0.1NTU。
如图5所示，抗污染RO装置10的出水端连接有2B3T设备，2B3T设备为阳离子交换床、阴离子交换床及脱气塔设备，阳离子交换床和阴离子交换床采用双室浮动床结构，阳树脂采用Marathon-C，阴树脂采用Marathon-A，混床树脂采用4500CL配套1500H，颗粒为550±50um，填充密度为750g/l。
双室浮动床16包括罐体，罐体的内腔中设有三个多孔板167，靠上的二个多孔板167与罐体的侧壁之间形成上浮动室，上浮动室内装填有强性树脂；靠下的二个多孔板167与罐体的侧壁之间形成下浮动室，下浮动室内装填有弱性树脂。待处理水从进水口进入罐体内，水中的离子大部分可被下浮动室中的弱性树脂交换除去，剩余的离子再经上浮动室中的强性树脂交换除去，相当于精制作用，从而达到较好的交换效果。上浮动室内装填有第一强性树脂层169和第二强性树脂层1610；下浮动室内装填有第一弱性树脂层1611和第二弱性树脂层1612；上浮动室和下浮动室的上方分别设置有惰性树脂层1613；上浮动室的上部侧壁设置有第一上层树脂进口1614，上浮动室的下部侧壁设置有第一上层树脂出口1615；下浮动室的上部侧壁设置有第一下层树脂进口1616，下浮动室的下部侧壁设置有第一下层树脂出口1617；罐体下端设置有进水管165，进水管165的一端为进水口166；罐体上端设置有产水管163，产水管163的一端为产水口1620，产水管163上连接设置有再生口1618；多孔板167上设置有水帽168。
采用本发明芯片电子超纯水系统工艺及其系统装置处理后的产水能够达到：
8寸工艺用水要求：
1、晶圆生产工艺线宽65nm
2、电阻率＞18 MΩ•cm
3、出水硼离子要求＜500ppt
4、出水二氧化硅要求＜500ppt
5、TOC＜10.0ppb
6、＞0.1um颗粒数量需要＜50个/L
7、溶解氧＜20.0ppb
12寸工艺用水要求：
1、晶圆生产工艺线宽28nm
2、电阻率≥18.18 MΩ•cm
3、出水硼离子要求＜50ppt
4、出水二氧化硅要求＜50ppt
5、TOC＜1.0ppb
6、＞0.05um颗粒数量需要＜200个/L
7、溶解氧＜3.0ppb。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种芯片电子超纯水系统工艺，其特征在于：
芯片电子超纯水系统包括芯片电子废水收集箱（1），芯片电子废水收集箱（1）的出水端连通有增压泵（2）的进水端、增压泵（2）的出水端连通有叠片过滤器（3）的进水端，叠片过滤器（3）的出水端连通有耐污染UF装置（4）的进水端，耐污染UF装置（4）的出水端连通有中间水箱（5）的进水端；
芯片电子废水通过增压泵（2）提升后经过叠片过滤器（3）过滤，然后进入耐污染UF装置（4）进行过滤；所述耐污染UF装置（4）为聚砜材质的有机内压管式超滤装置，有机内压管式超滤装置过滤方式为死端过滤或错流过滤，有机内压管式超滤装置浓水端采用浓水循环方式。
2.根据权利要求1所述的一种芯片电子超纯水系统工艺，其特征在于：所述耐污染UF装置（4）进水量为产水量的2-4倍，超滤装置（4）连接的循环泵（13）的循环量为总进水量60-70%，超滤装置（4）浓水量约为总进水量2-4%；
过滤精度≤30nm；
出水浊度≤0.2 NTU；
出水SDI<2.5；
悬浮物0.5 mg/L。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：中间水箱（5）的出水端还连接有反洗泵（15），反洗泵（15）的出水端连接有耐污染UF装置（4）的进水端，耐污染UF装置（4）的出水端还连接有循环泵（13），循环泵（13）的出水端与叠片过滤器（3）和耐污染UF装置（4）之间的连接管路连通。
4.根据权利要求3所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：中间水箱（5）的出水端连通有RO增压泵（6）的进水端，RO增压泵（6）的出水端连通有超滤水净化装置（7）的进水端，超滤水净化装置（7）的出水端连通有保安过滤器（8）的进水端，保安过滤器（8）的出水端连通有高压泵（9）的进水端，高压泵（9）的出水端连通有抗污染RO装置（10）的进水端，抗污染RO装置（10）的出水端连通有RO产水水箱（11）；所述超滤水净化装置（7）与所述保安过滤器（8）之间的连接管路连通有氢氧化钠加药管（14）；耐污染UF装置（4）的浓水端连接有硅粉回收集成装置（12）。
5.根据权利要求4所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：所述硅粉回收集成装置（12）包括浓水收集箱（121）、气动隔膜泵（122）、压滤机（123）、滤液水箱（124）、滤液水泵（125）和硅泥外运机（126）；所述压滤机（123）包括压滤机出水端（1231）和压滤机出泥端（1232）。
6.根据权利要求5所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：所述浓水收集箱（121）的进水端与耐污染UF装置（4）的浓水端连通，浓水收集箱（121）的出水端与气动隔膜泵（122）的进水端连通，气动隔膜泵（122）的出水端与压滤机（123）的进水端连通，压滤机出水端（1231）与滤液水箱（124）的进水端连通，滤液水箱（124）的出水端与滤液水泵（125）的进水端连通，滤液水泵（125）的出水端与芯片电子废水收集箱（1）的进水端相连通，压滤机出泥端（1232）连接有硅泥外运机（126）。
7.根据权利要求6所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：抗污染RO装置（10）的出水端连接有2B3T设备，所述的2B3T设备为阳离子交换床、阴离子交换床及脱气塔设备，所述阳离子交换床和阴离子交换床采用双室浮动床结构，阳树脂采用Marathon-C，阴树脂采用Marathon-A，混床树脂颗粒为550±50um，填充密度为750±50g/L；
双室浮动床（16）包括罐体，所述罐体的内腔中设有三个多孔板（167），靠上的二个所述多孔板（167）与所述罐体侧壁之间形成上浮动室，所述上浮动室内装填有强性树脂；靠下的二个所述多孔板（167）与所述罐体的侧壁之间形成下浮动室，所述下浮动室内装填有弱性树脂。
8.根据权利要求7所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：所述上浮动室内装填有第一强性树脂层（169）和第二强性树脂层（1610）；所述下浮动室内装填有第一弱性树脂层（1611）和第二弱性树脂层（1612）；所述上浮动室和所述下浮动室的上方分别设置有惰性树脂层（1613）；所述上浮动室的上部侧壁设置有第一上层树脂进口（1614），所述上浮动室的下部侧壁设置有第一上层树脂出口（1615）；所述下浮动室的上部侧壁设置有第一下层树脂进口（1616），所述下浮动室的下部侧壁设置有第一下层树脂出口（1617）；罐体下端设置有进水管（165），进水管（165）的一端为进水口（166）；罐体上端设置有产水管（163），产水管（163）的一端为产水口（1620），产水管（163）上连接设置有再生口（1618）；所述多孔板（167）上设置有水帽（168）。
9.根据权利要求8任一项所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：所述叠片过滤器（3）包括过滤罐（31）、连接在所述过滤罐（31）侧部的进水管（32）、装设在所述进水管（32）伸入所述过滤罐（31）内一端的上端的滤筒（33）、装设在所述滤筒（33）上的存渣滤桶（34）；
所述存渣滤桶（34）内转动配合与提升机构，所述提升机构底端装设有与所述滤筒（33）内壁贴合的刮渣机构，所述刮渣机构底端装设有叶轮（35）。
10.根据权利要求9所述的一种芯片电子超纯水系统工艺用系统装置，其特征在于：所述提升机构包括转动配合在所述存渣滤桶（34）内的螺旋轴（36），所述刮渣机构装设在所述螺旋轴（36）的底端；
所述刮渣机构包括与所述螺旋轴（36）连接的转动轴（37）、周向阵列在所述转动轴（37）周侧且与所述滤筒（33）内壁贴合的刮板（38）、装设在所述刮板（38）与所述转动轴（37）之间的多个连接件（39）。
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