CN201801404U - 清洗逆渗透膜的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种清洗逆渗透膜的自动控制系统包括：逆渗透产水装置，又包含输入阀门、逆渗透机组与至少输出阀门；清洗装置，又包含输入通道与输出通道；计时装置；流量检测装置；导电度检测装置以及控制装置连接于该计时装置、该流量检测装置与该导电度检测装置，当该控制装置接收到清洗信号时，则驱动该清洗装置进入该清洗模式。本实用新型是通过流量计监控产水率是否维持固定比例；当产水量降低至水量门坎值时，则切换为清洗模式并将药剂通入逆渗透膜；将含有药剂的逆渗透膜静置处理；再依序由低压至高压，进行对逆渗透膜的冲洗；维持高压状态，并使逆渗透膜产生微震现象；当清洗时间大于时间门坎值时，则停止清洗的动作，并将切换为产水模式进行产水动作。

Description

清洗逆渗透膜的自动控制系统 

技术领域

本实用新型涉及一种半导体工艺废水的处理系统，特别涉及一种废水回收系统中的逆渗透膜的清洗逆渗透膜的自动控制系统。 

背景技术

半导体工艺的废水是分成IC制造以及封装工艺中所产生的废水，在IC制造时，由于产品种类繁杂，工艺组合多不相同，因此，排出的废水中所含化学物质种类变化也相当复杂，其中大部分是以纯水清洗芯片、去光阻、蚀刻及温室效应气体燃烧破坏的洗涤等程序所排放的，一般可略分为酸碱废水及含氟废水，其中主要成份为有机物、金属离子、悬浮固体、强氧化物及氟离子。 

另外，在IC封装的过程中所产生的污染废水则包括切割、电镀、浸锡、清洗过程所产生的废水，依废水种类可分成研磨废水、脱脂废水、酸碱废水、氰化物废水及重金属废水等，而水中主要的污染物质包括了悬浮固体、油脂、有机物及重金属(Cu、Ni)。 

上述的工艺废水，若能通过有效的废水回收系统加以处理，将可恢复产生水质合乎标准的回收水，继续供应厂区例如工艺用水、间接冷却用水、产品与半成品或原料清洗用水、空间与生产机械清洗用水、传输用水、原料用水、锅炉用水、直接冷却用水、空调或温湿度控制用水等的使用，而大幅降低IC制造业的生产成本，并避免对环境的严重危害。 

一般来说，半导体厂区所使用的废水回收系统，包括下列多个步骤。首先，将一工艺废水导入一第一过滤塔中，该第一过滤塔滤膜的孔洞尺寸约为20～100毫米，接着，将自该第一过滤塔流出的过滤水续导入另一过滤塔中，即一第二过滤塔，而该第二过滤塔滤膜的孔洞尺寸约为2～10毫米。 

经该第一过滤塔及该第二过滤塔的过滤程序后，原废水中的较大颗粒的杂质，应约可被初步的滤除。接着，将自该第二过滤塔流出的过滤水续导入一逆渗透膜的过滤系统，由于该逆渗透膜为一孔洞尺寸更微小的滤膜系统，例如为 1～10埃，因此，可获得水质合乎工艺再利用标准的回收水，而完成此一工艺废水的回收程序。 

但因回收系统中的逆渗透膜的高频率使用，遂在孔洞表面处极易形成结垢而阻塞滤膜，此时若无法提供一有效清洗逆渗透膜的技术，将使滤膜的寿命因此快速终止，而严重影响整体回收系统的运作。现有清洗逆渗透膜的方法如下所述，首先，将逆渗透膜通入一药剂，约20分钟，此处的药剂可为一特定浓度的强碱，接着，静置该逆渗透膜，传统上约需要一日的时间，之后，先以慢压冲洗，再改以快压冲洗逆渗透膜，而完成此一清洗程序。 

上述的清洗步骤，由于前后过程约需要耗费两日的时间，且经常于清洗完成后，该滤膜仍存有阻塞的现象，实为一既不经济又无效率的清洗方法。面对半导体的工艺日益繁复，亟须更大用水量的同时，势必要开发出一种有效清洗逆渗透膜的方法，使滤膜虽因负载水量的增加，由于实施一有效、得宜的清洗步骤，仍可在废水回收的系统中继续提供可过滤水质的功能。 

目前诸多半导体厂，为延长逆渗透膜寿命，降低其对杂质的负载程度，在前处理阶段例如上述所提的第一过滤塔以及第二过滤塔过滤程序的前后，会加设如活性碳塔、离子交换树脂塔、微过滤膜、超过滤膜或紫外光灯等的设备，以期提升过滤水于此阶段时的水质。但同时却须负担增加设备及操作运转上额外多出的成本或是如活性碳、离子交换树脂塔、微过滤膜、超过滤膜等耗材的大量使用，此些均不符合产业上要求低成本的考虑。 

实用新型内容

鉴于以上的问题，本实用新型的主要目的在于提供一种清洗逆渗透膜的自动控制系统，除可延长逆渗透膜的使用寿命外，亦可根据逆渗透膜的状态调整清洗时的运转功率与运转时间。 

为达到上述目的，本实用新型揭露一种清洗逆渗透膜的自动控制系统包括： 

一逆渗透产水装置，其包含一输入阀门、一逆渗透机组与至少一输出阀门，当该逆渗透产水装置设定为一产水模式时，该逆渗透产水装置通过该输入阀门将一中间水槽的液体注入该逆渗透机组进行逆渗透处理，并将已处理后的液体借由该输出阀门排出； 

一清洗装置，其包含一输入通道与一输出通道，当该清洗装置设定为一清洗模式时，将该输入通道连接于该输出阀门，该输出通道连接于该输入阀门，使得该逆渗透产水装置与该清洗装置形成循环结构，并该清洗装置将一清洗药剂注入于该逆渗透机组； 

一计时装置，当该逆渗透产水装置在该产水模式中每经过一预设时间时，则该计时装置发送一清洗信号； 

一流量检测装置，当该逆渗透产水装置在该产水模式的输出水量低于一水量门坎值时，则该流量检测装置发送该清洗信号； 

一导电度检测装置，当该逆渗透产水装置在该产水模式所输出水的导电率高于一导电率门坎值时，则该导电度检测装置发送该清洗信号；以及 

一控制装置，其连接于该计时装置、该流量检测装置与该导电度检测装置，当该控制装置接收到该清洗信号时，则驱动该清洗装置进入该清洗模式。 

上述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其中，该逆渗透机组中设置至少一逆渗透膜，将注入该逆渗透机组的液体通过该逆渗透膜进行静置过滤。 

上述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其中，该逆渗透膜的材质为聚酰胺。 

上述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其中，该清洗药剂为一强碱。 

上述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其中，该计时装置在该清洗模式中经过一运转时间后，该计时装置发送一停止信号至该控制装置，借以停止该清洗装置对该逆渗透产水装置进行清洗。 

上述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其中，还包括一离子化装置，其连接于该输入阀门与该逆渗透机组之间，该离子化装置用以对所通过的液体施加一电场，使得液体中的胶体粒子间产生一互斥力，借以降低胶体粒子的聚合。 

控制装置分别电性连接于逆渗透(Reverese Osmosis，简称RO)产水装置、清洗装置、计时装置、流量检测装置与导电度检测装置。控制装置用以控制逆渗透产水装置的清洗处理。 

逆渗透产水装置包括有：高压泵、逆渗透机组与逆渗透产水桶。清洗装置包括有：药桶、进药泵、CIP(cleaning in-place，简称CIP)清洗桶、第七电动阀门、第八电动阀门、与排药泵。 

逆渗透产水装置与清洗装置相互连接，其中逆渗透产水装置系利用第四电动阀门与第五电动阀门控制对清洗装置的进水。当清洗装置在进行清洗的过程 中，清洗装置系通过第七电动阀门将CIP清洗桶的清洗药剂输出至逆渗透高压泵，借以对逆渗透机组进行循环式的清洗动作。清洗装置在完成清洗后，则开启第八电动阀门并启动排药泵，排出CIP清洗桶中的清洗药剂，直至CIP清洗桶中的清洗药剂水位到达一水位门坎值为止。 

计时装置在每经过一预设时间后，计时装置会发送清洗信号至控制装置，借以驱动控制装置对逆渗透产水装置进行清洗的处理。流量检测装置实时的监测逆渗透机组的产水率。当产水率下跌到一水量门坎值时，流量检测装置发送清洗信号至控制装置，借以驱动控制装置对逆渗透产水装置进行清洗的处理。导电度检测装置用以检测逆渗透机组所产生的水的导电率。当逆渗透机组所产生的水的导电率高于一导电率门坎值时，则导电度检测装置发送清洗信号至控制装置，借以驱动控制装置对逆渗透产水装置进行清洗的处理。 

本实用新型的功效在于，所提供的一种清洗逆渗透膜的自动控制系统，当符合上述条件时，可以自动的执行对逆渗透产水装置的清洗处理，借以降低人力控管外，也可以提高逆渗透膜的使用寿命。 

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。 

附图说明

图1为本实用新型的架构示意图； 

图2为本实用新型的流程示意图。 

其中，附图标记 

210    中间水槽 

220    控制装置 

225    离子化装置 

230    逆渗透产水装置 

231    高压泵 

232    逆渗透机组 

233    逆渗透产水桶 

234    逆渗透废水桶 

240    清洗装置 

241    药桶 

242    进药泵 

243    CIP清洗桶 

244    排药泵 

250    计时装置 

260    流量检测装置 

270    导电度检测装置 

291    第一电动阀门 

292    第二电动阀门 

293    第三电动阀门 

294    第四电动阀门 

295    第五电动阀门 

296    第六电动阀门 

297    第七电动阀门 

298    第八电动阀门 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述： 

请参考图1所示，其为本实用新型的架构示意图。本实用新型的一较佳实施态样中包括有：中间水槽210、控制装置220、离子化装置225、逆渗透产水装置230、清洗装置240、计时装置250、流量检测装置260、与导电度检测装置270。控制装置220分别电性连接于逆渗透产水装置230、清洗装置240、计时装置250、流量检测装置260与导电度检测装置270。控制装置220用以决定逆渗透产水装置230的清洗处理的时机(详细运作请参考后文)、与驱动各电动阀门的进水控制。并为方便说明，将欲进行过滤的水定义为输入水，已过滤后的水定义为过滤水。 

逆渗透产水装置230包括有：高压泵231、逆渗透机组232、逆渗透产水桶233、逆渗透废水桶234、第一电动阀门291、第二电动阀门292、第三电动阀门293、第四电动阀门294与第五电动阀门295。清洗装置240包括有：药桶241、进药泵242、CIP清洗桶243、排药泵244、第六电动阀门296、第七 电动阀门297与第八电动阀门298。 

在正常的产水模式中，逆渗透产水装置230是根据下述动作进行产水： 

离子化装置225连接于第一电动阀门291与逆渗透机组232之间。在产水模式时，离子化装置225用以对所通过的输入水施加一电场，使得输入水中的胶体粒子间产生一互斥力，借以降低胶体粒子的聚合。这是因为所施加的电场可以改变胶体粒子的凡德瓦尔引力(此为相互间的吸引力)与静电力(此为静电力)。若提高胶体粒子间的静电力时，则能让胶体粒子保持不结垢且悬浮于水中的状态。如此一来，就可以降低逆渗透机组232的阻塞机率。 

开启第一电动阀门291，由中间水槽210提供输入水至逆渗透机组232，并通过高压泵231控制输入水的注水量。在逆渗透机组232中包括至少一逆渗透膜。逆渗透膜的材质为聚酰胺。逆渗透机组232分别将过滤水与废水传输至逆渗透产水桶233与逆渗透废水桶234中存放。在逆渗透机组232与逆渗透产水桶233中还设置有第二电动阀门292；在逆渗透机组232与逆渗透废水桶234中还设置有第三电动阀门293。 

在本实用新型中逆渗透产水装置230与清洗装置240，其连接方式如图1所示。在逆渗透机组232与逆渗透产水桶233(且逆渗透废水桶234)间另有一管线连接于CIP清洗桶243。逆渗透机组232连接CIP清洗桶243的管线通道上分别设置第四电动阀门294与第五电动阀门295。当第二电动阀门292开启时，则是由逆渗透机组232对逆渗透产水桶233进行注水，并且将第四电动阀门294关闭。同理，当第三电动阀门293开启时，则是由逆渗透机组232对逆渗透废水桶234进行注水，并且将第五电动阀门295关闭。当第四电动阀门294开启(与第五电动阀门295)时，则是由逆渗透机组232对CIP清洗桶243进行注水，并且将第二电动阀门292(与第三电动阀门293)关闭。因此，在清洗模式中，逆渗透产水装置230与清洗装置240会形成一个循环结构。 

除了上述产水模式外，本实用新型对于以下状况发生时随即会切换为清洗模式。请参考图2所示，其是为本实用新型的流程示意图。 

步骤S310.在产水模式中判断经过一预设时间中是否执行过清洗处理； 

步骤S320.在产水模式中判断产水率是否小于一水量门坎值； 

步骤S330.在产水模式中判断水的导电率是否高于一安全门坎值；以及 

S340.对逆渗透机组进行清洗处理。 

以下对清洗模式的各项步骤做更进一步的说明： 

计时装置250在产水模式下每经过一预设时间后，计时装置250会发送清洗信号至控制装置220，借以驱动控制装置220对逆渗透产水装置230进行清洗的处理；或当清洗装置240处于清洗模式时，计时装置250会根据不同的清洗条件下进行相应的计时，换言之，在不同清洗条件中，清洗的时间是不同的。流量检测装置260会实时的监测逆渗透机组232的过滤水的产水率。当产水率下跌到一水量门坎值时，流量检测装置260发送清洗信号至控制装置220，借以驱动控制装置220对逆渗透产水装置230进行清洗的处理。导电度检测装置270用以检测逆渗透机组232所产生的过滤水的导电率。当逆渗透机组232所产生的过滤水的导电率高于一导电率门坎值时，则导电度检测装置270发送清洗信号至控制装置220，借以驱动控制装置220对逆渗透产水装置230进行清洗的处理。 

在开始进行清洗处理前，控制装置220会关闭第一电动阀门291，借以禁止对逆渗透机组232注水。同时，控制装置220也会关闭第二电动阀门292与第三电动阀门293，并开启第四电动阀门294与第五电动阀门295。当开启第四电动阀门294时，即可开始对CIP清洗桶243进行清洗。在开启第四电动阀门294过程中，使注入水流量保持在3～5吨/小时，较佳值为4吨/小时。待CIP清洗桶243内壁无积垢且流入塔内的过滤水无气泡时，可进行下一步骤。以上清洗CIP清洗桶243的时间，约为0.5～3小时，较佳控制在1小时。 

并开始对清洗药剂前置处理，其前置处理步骤包括有：首先，关闭第八电动阀门298，待流入CIP清洗桶243中的过滤水体积累积至约1000～1400升时，再关闭第四电动阀门294，续开启第六电动阀门296，加入约60～100升，较佳为80升的清洗药剂于CIP清洗桶243中，加入清洗药剂的体积量，可由进药泵242的设定加以控制，例如加药速率4升/分钟，持续20分钟。之后，关闭进药泵242及第六电动阀门296。本实用新型所使用的清洗药剂，原为例如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)等的强碱，经稀释调制后始成为酸碱度约介于12～14，重量百分浓度约介于2～5％，较佳为2.8％的清洗药剂。以使CIP清洗桶243中的清洗药剂得以充分混合，持续约5～10分钟，完成此清洗药剂的准备工作。 

当完成上述清洗药剂的前置处理后，则清洗装置开始进行清洗的处理。控 制装置220会开启第六电动阀门296，借以将药桶241与CIP清洗桶243相连接。并且，控制装置220会驱动进药泵242，将药桶241中的清洗药剂以固定注入量注入CIP清洗桶243中。接下来，开始进行对逆渗透机组232中的逆渗透膜的清洗程序：控制装置220再将第七电动阀门297开启，使得CIP清洗桶243的清洗药剂可以输出至逆渗透机组232，借以对逆渗透机组232进行循环式的清洗动作。其中，控制装置220可以驱动高压泵231施加不同的压力，用以产生不同压力的清洁效果。更进一步的话，控制装置220可以对每一种压力模式设定相应的运转时间。举例来说，当高压的清洁状态时，可以设定为较短的清洗时间；在低压的清洁状态可以设定为较长的清洗时间。一般而言，通药步骤历时约20～40分钟，高压泵231的工作功率约为7～10吨/小时。随后，静置含有清洗药剂的逆渗透机组232约20～40分钟。 

在完成各种不同的清洁状态后，则开启第八电动阀门298并启动排药泵244，用以排出CIP清洗桶243中的清洗药剂，直至CIP清洗桶243中的清洗药剂水位到达一水位门坎值时停止排药泵244继续排水的动作。随后，控制装置220会关闭第七电动阀门297，并开启第一电动阀门291。控制装置220驱动高压泵231，使得中间水槽210得以开始向逆渗透机组232进行注水。同时间，将排药泵244开始运作，使得逆渗透机组232的产水与废水持续的注入CIP清洗桶243中。借由对第一电动阀门291的调整，达到进水压力逐步升高的效果。首先，关闭第七电动阀门297，开启高压泵231及第一电动阀门291，其中对第一电动阀门291的调整依序为(1)压力：3～7公斤/平方厘米，时间：2～5分钟。(2)压力：7～10公斤/平方厘米，时间：2～5分钟。(3)压力：9～13公斤/平方厘米，时间：2～5分钟。同时观察流量计F2内的流体颜色，若由淡变浓再变淡，则表示已完成此一阶段的压力调节。将清洗药剂及逆渗透机组232的杂质通过第八电动阀门298排出。 

接着，将第二电动阀门292微开，并调整第一电动阀门291，使注水压力维持在约10～13公斤/平方厘米并持续约0.5～1.5小时。于此同时，由于第二电动阀门292的开启，逆渗透机组232会产生微震现象可以使得逆渗透膜上的结垢物同时带出。上述清洗程序大约小于一天，较佳控制为40分钟～2小时。 

期间间隔一段时间后，可开启第四电动阀门294约5秒再关闭，让流经第四电动阀门294的结构物沉积再观察第四电动阀门294内的结垢物是否逐渐变 少，并对水质进行导电度的观察，若导电度计量测值介于250～350毫秒/厘米，较佳为250毫秒/厘米以下时，即表示完成此一逆渗透膜的清洗工作。 

当导电度检测装置270检测到的导电率低于标准门坎值时，则发送一停止信号给控制装置220。控制装置220会将高压泵231与排药泵244禁能并关闭第八电动阀门298，并开始执行产水模式。 

本实用新型所提供的一种清洗逆渗透膜的自动控制系统，当符合上述条件时，可以自动的执行对逆渗透产水装置230的清洗处理，借以降低人力控管外，也可以提高逆渗透膜的使用寿命。 

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。 

Claims (5)

1.一种清洗逆渗透膜的自动控制系统，其特征在于，包括：

一逆渗透产水装置，其包含一输入阀门、一逆渗透机组与至少一输出阀门，当该逆渗透产水装置设定为一产水模式时，该逆渗透产水装置通过该输入阀门将一中间水槽的液体注入该逆渗透机组进行逆渗透处理，并将已处理后的液体借由该输出阀门排出；

一清洗装置，其包含一输入通道与一输出通道，当该清洗装置设定为一清洗模式时，将该输入通道连接于该输出阀门，该输出通道连接于该输入阀门，使得该逆渗透产水装置与该清洗装置形成循环结构，并该清洗装置将一清洗药剂注入于该逆渗透机组；

一计时装置，其该计时装置连接于该逆渗透产水装置，该计时装置发送一清洗信号；

一流量检测装置，其该流量检测装置连接于该逆渗透产水装置该流量检测装置发送该清洗信号；

一导电度检测装置，当该逆渗透产水装置在该产水模式所输出水的导电率高于一导电率门坎值时，则该导电度检测装置发送该清洗信号；以及

一控制装置，其连接于该计时装置、该流量检测装置与该导电度检测装置，当该控制装置接收到该清洗信号时，则驱动该清洗装置进入该清洗模式。

2.根据权利要求1所述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其特征在于，该逆渗透机组中设置至少一逆渗透膜，将注入该逆渗透机组的液体通过该逆渗透膜进行静置过滤。

3.根据权利要求2所述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其特征在于，该逆渗透膜的材质为聚酰胺。

4.根据权利要求1所述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其特征在于，该清洗药剂为一强碱。

5.根据权利要求1所述的清洗逆渗透膜的自动控制系统，其特征在于，还包括一离子化装置，其连接于该输入阀门与该逆渗透机组之间。 

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