حل معالجة مياه الصرف الناتجة عن معجون التسوية الكيميائية الميكانيكية (CMP)

١. مصادر مياه الصرف، الملوثات النموذجية وخصائص المياه

مياه الصرف الناتجة عن معجون التسوية الكيميائية الميكانيكية (سي إم بي) تُعَدُّ مياه صرف حيوية تنشأ أثناء تصنيع رقائق أشباه الموصلات. وتنشأ أساسًا من عمليات التسوية الكيميائية الميكانيكية (سي إم بي)، وغسل الرقائق بعد التسوية، وإفراغ المعجون المستهلك، وغسل أرضيات غرف النظافة العالية.

وبالمقارنة مع مياه الصرف الصناعية التقليدية، تتميَّز مياه الصرف الناتجة عن معجون التسوية الكيميائية الميكانيكية (سي إم بي) بخصائص متخصصة جدًّا. وأهم الملوِّثات فيها جسيمات كاشطة نانوية من السيليكا (SiO₂) والسيريا (CeO₂)، إلى جانب أيونات معادن أثرية مثل النحاس (Cu) والألومنيوم (Al)، ومُعطِّلات المعجون المستخدمة في التلميع، ومثبِّطات التآكل مثل بنزوترايازول (بي تي إيه)، والأحماض والقواعد المتبقية.

تتميَّز مياه الصرف بعكارةٍ مرتفعةٍ جدًّا وجسيمات غرويةٍ مستقرةٍ بشكلٍ استثنائي. وبسبب الحجم النانوي الضئيل للجسيمات، يصعب ترسيب المواد العالقة، ولا يمكن فصلها بكفاءةٍ باستخدام تقنيات المعالجة التقليدية. وعلى الرغم من أن مجموع الأكسجين الكيميائي المطلوب (COD) منخفضٌ نسبيًّا، فإن مياه الصرف تتميَّز بلزوجةٍ عاليةٍ وإمكانيةٍ كبيرةٍ للتَّرسيب، وتتقلَّب جودتها تقلُّبًا متكرِّرًا، ما يجعل انسداد الأنابيب وتلوُّث الأغشية من التحديات التشغيلية الشائعة.

وعلاوةً على ذلك، تتطلَّب صناعة أشباه الموصلات مياهًا معاد تدويرها فائقة النقاء تتوافق مع مواصفات مياه العمليات الصارمة جدًّا، حيث تفوق متطلبات نوعية المياه تلك المتطلبات المعمول بها في إعادة استخدام مياه الصرف الصناعي التقليدية.

٢. التحديات الشائعة التي تواجه العملاء

إن معالجة مياه الصرف الناتجة عن عملية التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP) تطرح عدة تحديات تقنية متخصصة جدًّا، وهي تحديات فريدة لصناعة أشباه الموصلات.

الكولوييدات السيليكا النانوية المستقرة يصعب إزالتها باستخدام العمليات التقليدية للتثفلة، مما يؤدي إلى تراكم الحمأة، والتلوث الشديد لأغشية الترشيح، واستبدال الأغشية بشكل متكرر، وإيقاف النظام غير المخطط له الذي يؤثر بشكل مباشر على استمرارية إنتاج الرقائق.

قد تؤدي الكيماويات المتبقية من التلميع والمعادن الثقيلة الأثرية إلى مخاطر عدم الامتثال البيئي إذا لم تُزال تمامًا.

بما أن منشآت تصنيع أشباه الموصلات تتطلب مياه معالجة عالية النقاء بشكل استثنائي، فإن أنظمة معالجة المياه التقليدية غالبًا ما تكون غير قادرة على تحقيق جودة المياه المطلوبة باستمرار، مما يؤدي إلى معدلات منخفضة لإعادة استخدام المياه وزيادة في تكاليف التشغيل.

معدات معالجة مياه الصرف القياسية لم تُصمم عادةً لخصائص اللزوجة العالية والجسيمات فائقة الدقة لمياه الصرف من عجينة CMP، مما يوفر مقاومة غير كافية ضد الانسداد والتآكل.

وبالإضافة إلى ذلك، توسّع مصانع أشباه الموصلات إنتاجها بشكل متكرر، في حين أن أنظمة المعالجة التقليدية تحتل مساحات كبيرة ولا توفر مرونة كافية لترقية الطاقة الإنتاجية. ونتيجةً لذلك، يزداد الطلب على حلول متكاملة ومخصصة لمعالجة مياه الصرف الصحي، صُمّمت خصيصاً للتصنيع المتقدم لأشباه الموصلات.

٣. عملية المعالجة وتكوين المعدات الأساسية

ولمواجهة التحديات الرئيسية لمياه الصرف الناتجة عن عملية التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP)—مثل الغرويات المستقرة والجسيمات فائقة الدقة وتلوث الأغشية—نستخدم عملية معالجة مخصصة تتكون من:

الجمع المنفصل → تنقية المياه الدقيقة وتخثيرها → التجلط عالي الكفاءة والترسيب → الترشيح الدقيق → التنقية المتقدمة بالأغشية → إعادة استخدام مياه الفائق النقاء

يتم جمع مياه الصرف الناتجة عن عملية التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP) بشكل منفصل ثم موازنتها للحفاظ على ظروف معالجة مستقرة.

ضبط درجة الحموضة بدقة يؤدي إلى عدم استقرار الجسيمات الغروية، بينما يقوم نظام التخثير والتلبد عالي الأداء بتجميع الجسيمات الكاشطة النانوية وترسيبها بسرعة.

بعد عملية الترسيب، تُزال الغالبية العظمى من المواد العالقة والملوِّثات الغروية قبل أن يمرَّ الماء عبر مرشحات دقيقة وامتصاص بالفحم النشط، ما يؤدي إلى إزالة المركبات العضوية المتبقية والشوائب المعدنية الدقيقة.

وفي النهاية، يوفِّر نظام الترشيح الفائق (UF) المدمج مع نظام غشاء التناضح العكسي (RO) المقاوم للتلوُّث تنقيةً متقدِّمةً وإزالةً للأملاح، لإنتاج ماءٍ معادٍ عالي الجودةٍ يناسب عمليات تلميع وتنظيف الرقائق.

تشمل المعدات الأساسية:

• أنظمة ذكية لضبط درجة الحموضة وتجهيز المواد الكيميائية
• مفاعلات عالية الكفاءة للتخثير والتلبد
• وحدات ترشيح دقيقة
• أنظمة ترشيح الأغشية المضادة للتلوث
• أنظمة تنقية الفحم النشط
• أنظمة إضافات المواد الكيميائية الآلية بالكامل
• أنظمة مراقبة جودة المياه عبر الإنترنت بدقة عالية

٤. مزايا الحل

تم تصميم هذا الحل خصيصًا لمياه الصرف الناتجة عن معاجين التلميع الكيميائي-الميكانيكي (CMP) المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات، وهو يعالج بفعالية أصعب التحديات التي تواجهها هذه الصناعة، مثل صعوبة فصل الغرويات والتلوث الشديد لأغشية الترشيح.

تتيح عملية المعالجة الحصرية إزالة جسيمات السيليكا فائقة الدقة والمعادن الثقيلة على شكل آثار والملوثات العضوية المتبقية بكفاءة، مع ضمان إنتاج ماء معاد تدويره يتوافق باستمرار مع معايير إعادة استخدام ماء العمليات في صناعة أشباه الموصلات.

نقدّم حلول معدات مخصصة بالكامل لتلبية متطلبات بيئات غرف النظافة الخاصة بأشباه الموصلات، وتخطيط المصنع، وخصائص مياه الصرف. وتضمن قنوات التدفق المُصممة خصيصًا لمنع الانسداد، والغلاف الخارجي للمعدات المقاوم للتآكل، وهياكل الترشيح الدقيقة الأداء الأمثل في ظروف تشغيل مياه الصرف الناتجة عن عمليات التلميع الكيميائي-الميكانيكي (CMP) الصعبة.

جميع أنظمة التحكم الكهربائية الأساسية والمعدات الميكانيكية ومكونات معالجة المياه معتمدة وفق معايير سي إي (CE) وأول (UL) وإسو (ISO)، وتتوافق مع متطلبات السلامة الدولية الخاصة بالمرافق المتقدمة للتصنيع في أوروبا وأمريكا الشمالية.

يُظهر النظام مقاومة ممتازة لتقلبات الضغط الهيدروليكي وجودة المياه، مما يقلل بشكل كبير من انسداد الأغشية وتكرار الصيانة ووقت توقف المعدات.

معدلات استرداد المياه تتجاوز ٩٥٪، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك المياه العذبة وتكاليف التشغيل.

ويقلل التصميم المدمج الوحدوي من مساحة التركيب مع السماح بتوسيع مستقبلي مرن. وتدعم عملية التشغيل الذكية الكاملة الأتمتة متطلبات الإنتاج المستمر عالي الدقة لمصانع تصنيع رقائق أشباه الموصلات الحديثة.

٥. المشاريع المرجعية والوثائق الداعمة

لقد أكملنا بنجاح عدة مشاريع لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن معاجين التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP) لمصانع تصنيع رقائق أشباه الموصلات.

ويُمثل مشروع نموذجي مشروع إعادة تدوير مياه الصرف الناتجة عن عمليات التلميع الكيميائي-الميكانيكي (CMP) في مصنع رقائق أشباه الموصلات بقطر ١٢ بوصة، وبطاقة معالجة تبلغ ١٠٠٠ متر مكعب/يوم.

وقد أثبت النظام تشغيله المستقر على المدى الطويل، وحلّ بشكل كامل مشكلات تراكم الغرويات وتلوث الأغشية وعدم استقرار جودة المياه الخارجة. كما تتوافق المياه المعاد تدويرها باستمرار مع معايير إعادة استخدام المياه فائقة النقاء في صناعة أشباه الموصلات، وقد نجحت بنجاح في اجتياز عمليات التفتيش البيئي للامتثال والاختبارات الخاصة بقبول المشروع من قِبل المصنع.

تشمل الوثائق الداعمة:

• براءات اختراع خاصة بعملية معالجة مياه الصرف الناتجة عن عمليات التلميع الكيميائي الميكانيكي
• شهادات الاعتماد من الاتحاد الأوروبي (CE) ومن شركة UL ومن المنظمة الدولية للمعايير (ISO)
• تقارير اختبارات جودة المياه عالية الدقة الصادرة عن جهات خارجية
• وثائق إنجاز المشروع وقبوله
• مشاريع مرجعية داخل قطاع أشباه الموصلات

٦. نطاق الخدمة وعملية التعاون

نقدّم حلولاً شاملة جاهزة للتسليم (EPC) لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن معاجين التلميع الكيميائي-الميكانيكي (CMP)، تشمل دراسة الموقع وأخذ عينات مياه الصرف وتحليلها، وهندسة العمليات المخصصة، وتصميم المعدات غير القياسية، وتصنيع المعدات، والتركيب، والتشغيل التجريبي، والتشغيل والصيانة، وتحديثات النظام، وتوفير المستهلكات مدى الحياة.

عملية التعاون القياسية

• دراسة الموقع وأخذ عينات المياه – إجراء تحقيق ميداني، وجمع عينات مياه الصرف، وإصدار تقرير تحليل شامل لجودة المياه.
• تصميم هندسي مخصص – تطوير عملية معالجة مخصصة، وحل معدات مخصص، وعرض تجاري بناءً على ظروف تشغيل المصنع الفعلية.
• تصنيع المعدات والبناء – البدء في تصنيع المعدات المخصصة والبناء في الموقع بعد تأكيد العقد.
• التثبيت والتشغيل التجريبي – إنجاز التثبيت، والتشغيل التكاملي، والتشغيل التجريبي حتى تحقيق استقرارٍ يتوافق مع متطلبات جودة المياه.
• قبول المشروع والتدريب – المساعدة في إجراءات قبول المشروع وتوفير تدريب احترافي للمشغلين.
• الدعم الفني طويل الأمد – تقديم عمليات فحص دورية، وصيانة وقائية، وتحسين النظام، وترقيات المعدات، ودعم فني على مدار ٢٤ ساعة يوميًا و٧ أيام أسبوعيًا.