Очистка сточных вод полупроводникового производства
Как очищать сточные воды полупроводникового производства: сегрегация, химическая обработка и повторное использование воды
Сточные воды полупроводникового производства не являются единым типом промышленных сточных вод. Завод по производству полупроводников может сбрасывать воду, содержащую фториды, кислые и щелочные потоки, аммиачные сточные воды, органические сточные воды, сточные воды от суспензий для полировки (CMP) и сточные воды, содержащие медь, никель или другие металлы.
Эти потоки имеют различные химические свойства и не должны обрабатываться одним универсальным процессом очистки.
Определите источник, разделите сточные воды, выберите соответствующий процесс очистки и оптимизируйте химическую программу посредством лабораторных испытаний.
01
Начните с производственного процесса
Перед проектированием или оптимизацией системы очистки сточных вод операторы должны определить источник производства, химический состав и влияние каждого потока сточных вод на последующие этапы.
Источник и химия
- Какой производственный процесс генерирует сточные воды
- Какие химикаты используются в этом процессе
- Содержит ли поток комплексообразователи
Стабильность процесса
- Колеблются ли сточные воды между производственными партиями
- Какие загрязнители влияют на последующие системы
Рекуперация и повторное использование
- Можно ли извлечь ценные материалы
- Можно ли повторно использовать очищенную воду
Этот анализ, основанный на производстве, более эффективен, чем корректировка химикатов только после того, как смешанные сточные воды достигнут конечного блока очистки.
02
Рекомендуемая классификация сточных вод полупроводникового производства
Практическая система классификации разделяет сточные воды по их доминирующим загрязнителям и требуемому механизму очистки.
| Поток сточных вод |
Типичные загрязнители |
Общий подход к очистке |
| Сточные воды с фторидами |
Ионы фторидов, кислоты и мелкие осадки |
Осаждение солей кальция, коагуляция и флокуляция |
| Кислые и щелочные сточные воды |
Минеральные кислоты, щелочи и растворенные соли |
Уравнивание и нейтрализация |
| Аммиачные сточные воды |
Аммиачный азот и щелочные соединения |
Отдувка, биологическое удаление азота или комбинированная очистка |
| Органические сточные воды |
Фоторезист, проявитель, растворители и поверхностно-активные вещества |
Физико-химическая предочистка и биологическая очистка |
| Сточные воды CMP |
Кремнезем, оксид алюминия, оксид церия, металлические частицы и полировочные химикаты |
Коагуляция, флокуляция, осветление и фильтрация |
| Сточные воды с тяжелыми металлами |
Медь, никель и другие металлы |
Химическое осаждение, улавливание металлов или ионный обмен |
| Промывочная вода с низким содержанием загрязнителей |
Низкое содержание взвешенных твердых веществ и растворенных загрязнителей |
Мембранная очистка и повторное использование воды |
Сточные воды с фторидами
ЗагрязнителиИоны фторидов, кислоты и мелкие осадки
ОчисткаОсаждение солей кальция, коагуляция и флокуляция
Кислые и щелочные сточные воды
ЗагрязнителиМинеральные кислоты, щелочи и растворенные соли
ОчисткаУравнивание и нейтрализация
Аммиачные сточные воды
ЗагрязнителиАммиачный азот и щелочные соединения
ОчисткаОтдувка, биологическое удаление азота или комбинированная очистка
Органические сточные воды
ЗагрязнителиФоторезист, проявитель, растворители и поверхностно-активные вещества
ОчисткаФизико-химическая предочистка и биологическая очистка
Сточные воды CMP
ЗагрязнителиКремнезем, оксид алюминия, оксид церия, металлические частицы и полировочные химикаты
ОчисткаКоагуляция, флокуляция, осветление и фильтрация
Сточные воды с тяжелыми металлами
ЗагрязнителиМедь, никель и другие металлы
ОчисткаХимическое осаждение, улавливание металлов или ионный обмен
Промывочная вода с низким содержанием загрязнителей
ЗагрязнителиНизкое содержание взвешенных твердых веществ и растворенных загрязнителей
ОчисткаМембранная очистка и повторное использование воды
03
Очистка сточных вод с фторидами
Сточные воды, содержащие фториды, являются одним из наиболее распространенных потоков при производстве пластин.
Гидроксид кальция, хлорид кальция или другие реагенты на основе кальция могут добавляться для преобразования растворенных фторидов в осадки фторида кальция.
Однако вновь образованные частицы фторида кальция могут быть мелкими и трудно оседающими. Поэтому коагулянты и флокулянты часто используются для усиления разделения твердой и жидкой фаз.
Ключевой принцип работы
Оптимальный pH и дозировка химикатов должны быть подтверждены испытаниями, поскольку состав сточных вод может варьироваться между производственными линиями.
01Уравнивание сточных вод
02Регулировка pH
03Добавление кальциевого реагента
04Реакция и осаждение
05Добавление коагулянта
06Флокуляция полиакриламидом
07Осветление или флотация с растворенным воздухом
08Сгущение и обезвоживание осадка
04
Очистка сточных вод CMP
Сточные воды CMP содержат чрезвычайно мелкие абразивные частицы, такие как кремнезем, оксид алюминия или оксид церия. Эти частицы могут оставаться во взвешенном состоянии, поскольку их поверхности несут одинаковые электрические заряды.
Этап 1
Нейтрализация заряда
Катионный коагулянт может снизить отталкивание частиц и дестабилизировать суспензию.
- ПолиДЭДАМАК
- Полиамин
- Полиалюминиевый хлорид
- Другие неорганические или органические коагулянты
Этап 2
Образование хлопьев
После дестабилизации полиакриламид может связывать мелкие частицы и образовывать более крупные хлопья, которые легче оседают или всплывают.
Обычно используется интенсивное перемешивание для диспергирования коагулянта, в то время как более медленное перемешивание позволяет хлопьям расти, не разрушаясь.
05
Очистка сточных вод с тяжелыми металлами
Сточные воды с тяжелыми металлами могут содержать медь, никель, цинк или другие металлы из процессов гальваники, травления, упаковки и производства подложек ИС.
Обычная очистка обычно включает регулировку pH таким образом, чтобы растворенные металлы образовывали нерастворимые гидроксиды. Затем коагуляция и флокуляция используются для удаления осажденных частиц.
Почему обычное осаждение может не сработать
ЭДТА, аммиак, цитрат или другие комплексообразователи могут удерживать металлы в растворенном состоянии и снижать эффективность осаждения.
Дополнительные варианты очистки
- Разрушение или ослабление комплексов металлов
- Специализированные агенты для улавливания тяжелых металлов
- Осаждение сульфидами
- Ионный обмен или селективная адсорбция
- Мембранная концентрация
- Технологии рекуперации металлов
Агенты для улавливания тяжелых металлов Bluwat могут быть оценены для сточных вод, где обычное осаждение гидроксидами не обеспечивает стабильно требуемую концентрацию металлов.
06
Очистка кислых, щелочных и аммиачных сточных вод
Кислые и щелочные сточные воды
Кислые и щелочные сточные воды, как правило, обрабатываются путем уравнивания и нейтрализации.
Нейтрализацию следует проводить постепенно с адекватным перемешиванием. Превышение целевого pH может увеличить расход химикатов и привести к повторному растворению некоторых загрязнителей.
Почему контроль pH важен
- Осаждение металлов
- Удаление фторидов
- Эффективность коагуляции
- Производительность полимеров
- Стабильность биологической очистки
Аммиачно-азотные сточные воды
Низкие и умеренные концентрации могут обрабатываться биологически путем нитрификации и денитрификации. Потоки с высокой концентрацией могут потребовать отдувки аммиака или отдельной предочистки.
Важны стабильный pH, щелочность, температура и растворенный кислород. Также следует контролировать токсичные органические вещества и высокую соленость.
07
Очистка органических сточных вод
Органические сточные воды полупроводникового производства могут содержать:
- Остатки фоторезиста
- Проявители
- Растворители
- Поверхностно-активные вещества
- Чистящие химикаты
- Изопропиловый спирт
- Другие растворенные органические соединения
Выбор метода очистки
Биоразлагаемые сточные воды могут обрабатываться биологическими процессами после уравнивания и регулировки pH.
Потоки, содержащие высокие концентрации растворителей, токсичных соединений или плохо биоразлагаемых органических веществ, могут потребовать физико-химической предочистки, продвинутого окисления или отдельной рекуперации.
Коагулянты могут помочь удалить коллоидные и частично нерастворимые органические вещества, но не следует ожидать, что они удалят все растворенные органические загрязнители.
08
Обезвоживание осадка
Очистка сточных вод полупроводникового производства может приводить к образованию осадка, содержащего фторид кальция, гидроксиды металлов, частицы CMP, неорганические осадки коагулянтов и биологические твердые вещества.
Типичное оборудование для обезвоживания
- Фильтр-прессы
- Ленточные фильтр-прессы
- Центрифуги
- Шнековые прессы
Цель выбора полимера
Катионный или анионный полиакриламид может быть выбран в зависимости от состава осадка и оборудования для обезвоживания.
Правильный продукт должен обеспечивать прочные хлопья, прозрачный фильтрат, более быструю дренаж и более низкую влажность осадка.
Самая низкая дозировка полимера не всегда является самым экономичным выбором. Следует учитывать общую стоимость обработки и утилизации осадка.
09
Возможности повторного использования воды
Не все сточные воды полупроводникового производства должны направляться в одну и ту же конечную систему сброса. Относительно чистая промывочная вода и очищенная технологическая вода могут быть восстановлены через поэтапную очистку.
Предочистка
Осветление, мультимедийная фильтрация или картриджная фильтрация.
Мембранное разделение
Ультрафильтрация и обратный осмос.
Продвинутая полировка
Продвинутая полировка, дезинфекция или окисление при необходимости.
Потенциальное повторное использование
Градирни, скрубберы, уборка помещений, инженерные системы или питательная вода для дальнейшей очистки.
10
Выбор химикатов для очистки воды
При выборе химикатов следует учитывать полную цель очистки, а не цену за килограмм.
Требуемая дозировка
Размер и прочность хлопьев
Скорость оседания
Прозрачность супернатанта
Объем осадка
Влажность осадка
Влияние на проводимость
Совместимость с мембранами
Остаточная концентрация металлов
Стабильность от партии к партии
Bluwat Chemicals может предоставить различные марки ПАК, ПолиДЭДАМАК, полиамина, полиакриламида и агентов для улавливания тяжелых металлов для лабораторной оценки.
11
Рекомендуемая процедура испытания в колбах
Лабораторное испытание в колбах может помочь определить наиболее эффективную комбинацию химикатов для каждого сегрегированного потока сточных вод.
Соберите репрезентативные сточные воды из фактической производственной линии.
Измерьте pH, мутность, взвешенные твердые вещества и основные загрязнители.
Отрегулируйте pH в соответствии с целевыми условиями осаждения или коагуляции.
Добавьте выбранный коагулянт при быстром перемешивании.
Добавьте разбавленный ПАМ и уменьшите скорость перемешивания.
Наблюдайте за образованием хлопьев, скоростью оседания и прозрачностью супернатанта.
Протестируйте очищенную воду на содержание фторидов, металлов, ХПК или других целевых параметров.
Сравните общую стоимость очистки и характеристики осадка.
Процедура должна быть скорректирована в зависимости от типа сточных вод. Осаждение металлов или фторидов должно произойти до оценки конечного эффекта флокуляции.
12
Химические решения Bluwat для очистки сточных вод полупроводникового производства
Полиалюминиевый хлорид
Используется для коагуляции, удаления взвешенных твердых веществ, осветления и очистки определенных сточных вод с фторидами или сточных вод CMP.
ПолиДЭДАМАК
Высокозаряженный катионный органический коагулянт, используемый для нейтрализации заряда, дестабилизации мелких частиц и осветления.
Полиамин
Подходит для коагуляции и удаления некоторых коллоидных или органических загрязнителей.
Полиакриламид
Доступен в анионной, катионной и неионогенной формах для флокуляции, осветления, сгущения и обезвоживания осадка.
Агент для улавливания тяжелых металлов
Предназначен для содействия удалению меди, никеля и других тяжелых металлов, особенно там, где обычное осаждение само по себе недостаточно.
Пеногаситель
Используется для контроля пены в уравнительных резервуарах, установках биологической очистки и других процессах очистки сточных вод.
Заключение
Эффективная очистка сточных вод полупроводникового производства зависит от связи между производством и управлением водными ресурсами.
Фториды, частицы CMP, органические загрязнители, аммиак и тяжелые металлы ведут себя по-разному и требуют различных стратегий очистки. Сегрегированный сбор может снизить расход химикатов, улучшить стабильность очистки, поддержать рекуперацию ресурсов и создать больше возможностей для повторного использования воды.
Bluwat Chemicals поддерживает проекты по очистке сточных вод полупроводникового производства посредством выбора химикатов, тестирования образцов и оптимизации дозировки для сложных промышленных сточных вод.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski
