CN201634548U - 半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型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。采用本系统可得到电阻高达18MOhm-cm以上的高品质纯水。该套系统整体回收率高达75％，整体投资成本较低。

Description

半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及水处理系统，本实用新型尤其涉及半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统。

背景技术

化学机械研磨是半导体行业集成电路板制作过程中晶圆全面平坦化的关键技术，在晶圆研磨后的后续过程中使用超纯水对其进行清洗产生大量的研磨废水，此类废水中含有高浓度以各种状态存在的微小的研磨含硅颗粒物、化学药剂、超纯水以及金属离子物质。该废水的危害性是显而易见的，在当今水源污染破坏情况日益加剧的情况下，响应节能减排要求，如何利用此类废水水质进行充分合理有效的深度回用，缓解水资源匮乏成为一个比较急迫的课题。

半导体行业研磨废水因为在生产过程中对硅圆片进行研磨时使用纯水进行冲洗而产生的含有孔径很小的纳米级的水溶性硅颗粒物质和清洗剂的工业废水，因为该类废水所含其他杂质很少，如果能够将其中的该类物质和清洗剂去除，重新进行再利用会产生。目前现有的研磨废水大多是通过化学混凝沉淀进行污泥脱水，后作为工业用的杂用水如绿化，消防等用途。该种处理占地面积较大，运行费用与能耗也较高，期间要添加许多化学药剂会产生大量有害污泥，而且出水水质极不稳定。

针对巨大的应用机遇，半导体制造商在日常经营中，非常依赖于超纯水连续流。由于全球水资源的日益缺乏，因此超纯水的生产成本在不断地上升，如何做到节约成本，保护环境成了每个企业家注重的细节。

溶解固体和悬浮固体在含量、酸碱度和金属杂质方面的差异，使半导体废水对常规技术处理造成了挑战。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的不足，提供一种半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统，该系统是模块化的系统，其处理能力可以进行快速调节，占地面积小，能够适应原水水质的变化，污泥产出量小，化学药品需求量最小，水的回收利用率较高。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

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，膜生物反应器的浓水出口通过第一浓水管路与污泥处理系统的浓水进水口相连，污泥处理系统的水出口通过出水管与研磨废水水箱的进水口相连并且其污泥排出口与污泥管线相连，所述的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，在所述的紫外线消毒系统和一级反渗透系统之间的连接管路上通过加药管线连接有加药系统并装有第一反渗透进水泵，在所述的脱气装置和二级反渗透系统之间的连接管路上装有第二反渗透进水泵，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，在所述的中间水箱和连续电去离子系统之间的连接管路上装有连续电去离子系统进水高压泵。

本实用新型的优点在于：

针对原水为半导体行业研磨废水之水质的特点，以膜生物反应器作为前预处理，通过离子交换系统和超滤系统，加以紫外线消毒系统，每套设备系统独到的组合，将原本只能自来水水质制备超纯水的水处理系统改进为可以将原本废弃无法利用的半导体行业研磨废水水制备为超纯水；

根据生产过程中由于各种原因变化引起的原水水质波动带来的影响，通过自动化控制系统调控，水质差的时间减少进水量或者增加泵的压力，保证设备低能耗安全正常运行，维护方便，和出水水质的稳定，成本较低。

结合季节带来的水质变化，采用了反渗透系统进水泵双泵串联代替传统的蒸汽加热系统，大大减少了设备运行所需能耗和生产成本。

采用本系统可得到电阻高达18MOhm-cm以上的高品质纯水。该套系统整体回收率高达75％，整体投资成本较低。

附图说明

附图是本实用新型的半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如附图所示的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1、膜生物反应器系统2、离子交换系统4、清水箱6、超滤系统8、紫外线消毒系统9、一级反渗透系统11、脱气装置13、二级反渗透系统12、中间水箱14、连续电去离子系统16和产水箱17，膜生物反应器的浓水出口通过第一浓水管路与污泥处理系统3的浓水进水口相连，污泥处理系统3的水出口通过出水管与研磨废水水箱1的进水口相连并且其污泥排出口与污泥管线相连，所述的离子交换系统4连接有再生系统5，膜生物反应器2的清水出水口通过出水管线与清水箱6的进水口相连，在所述的紫外线消毒系统和一级反渗透系统之间的连接管路上通过加药管线连接有加药系统7并装有第一反渗透进水泵10-1，在所述的脱气装置13和二级反渗透系统之间的连接管路上装有第二反渗透进水泵10-2，二级反渗透系统的浓水出口通过第二浓水管路与超滤系统8的进水口相连，中间水箱14的进水口通过中间水管路与脱气装置的出水口相连，在所述的中间水箱和连续电去离子系统之间的连接管路上装有连续电去离子系统进水高压泵15。

作为优选，膜生物反应器2的膜组件使用高效率的外压式超滤中空纤维膜系统。

作为优选，膜生物反应器2的膜组件使用高效率的内压式超滤中空纤维膜系统。

作为优选，膜生物反应器2的膜组件使用卧式中空纤维膜系统时要求双向进水，双向反冲洗，化学加强反洗能够有效的延长过滤周期。

作为优选，膜生物反应器2的膜组件使用立式中空纤维膜系统，进行CIP清晰，使用原水正冲洗，有效减少产水用量，大大提高回收率。

作为优选，膜生物反应器2的膜组件使用浸没式超滤系统。

采用先进的紫外线消毒系统作为进入深化处理系统前的消毒杀菌装置。

反渗透系统包含多套一级和二级反渗透膜系统装置和相关辅助装置，以并联或者串联方式连接组成该系统装置，一级反渗透膜系统装置产水经由脱气装置进一步做去除二氧化碳含量处理，然后进入下一个深度处理过程。

所述的第一、二反渗透进水泵和连续电去离子系统进水高压泵优选的为双泵串联设置。

本装置的工作过程如下：

整套处理系统各个组成部分和压力，流量，时间的控制由可编程控制器(PLC)连接自动化控制。

原水为研磨废水，ph7-8.5，浊度(NTU)为50，COD1800，SS(mg/L)为2200，Si(mg/L)为50；

原水先由研磨废水水箱1，经过膜生物反应器2进行预处理，浓水以及沉淀物经由污泥处理系统3进行处理，泥水分离后水回到研磨废水水箱1，污泥直接排放；膜生物反应器2出水进入离子交换系统4去除水中水存在的溶解硅后进入清水箱6，离子交换系统定期由再生系统5进行离子树脂再生，膜生物反应器2沉淀后的清水通过其上设置的清水出水口流入清水箱的进水口，产水进入超滤系统8进行处理，产水经过紫外线消毒系统9进行消毒处理后，由化学加药装置7进行调节，通过反渗透进水泵10-1进入一级反渗透系统11，出水经过脱气装置13，一部分直接进入中间水箱14，另一部分进入二级反渗透装置12继续处理后进入中间水箱14，二级反渗透系统浓水返回超滤系统8再次处理以增加水利用回收率，进入中间水箱14中水的电导率为2.95MOhm-cm，经连续电去离子系统进水高压泵15进入连续电去离子系统(EDI)16深度处理后进入产水水箱17，最终产水电阻率为18.25MOhm-cm。

Claims (3)

1.半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统，其特征在于：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、膜生物反应器系统、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，膜生物反应器的浓水出口通过第一浓水管路与污泥处理系统的浓水进水口相连，污泥处理系统的水出口通过出水管与研磨废水水箱的进水口相连并且其污泥排出口与污泥管线相连，所述的离子交换系统连接有再生系统，在所述的紫外线消毒系统和一级反渗透系统之间的连接管路上通过加药管线连接有加药系统并装有第一反渗透进水泵，在所述的脱气装置和二级反渗透系统之间的连接管路上装有第二反渗透进水泵，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，在所述的中间水箱和连续电去离子系统之间的连接管路上装有连续电去离子系统进水高压泵。

2.根据权利要求1所述的半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统，其特征在于：所述的膜生物反应器的膜组件为外压式超滤中空纤维膜系统、内压式超滤中空纤维膜系统、卧式中空纤维膜系统、立式中空纤维膜系统或者浸没式超滤系统中的一种。

3.根据权利要求1所述的半导体行业研磨废水回用为超纯水的处理系统，其特征在于：所述的第一、二反渗透进水泵和连续电去离子系统进水高压泵为双泵串联设置。

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