Halvlederwaferfabrik-spildevandsbehandlingsløsning

1. Kilder til spildevand, typiske forureninger og vandkvalitetskarakteristika

Spildevand fra fremstilling af halvlederwafer (Wafer Fab) er meget komplekst og består af flere processtrømme. Det dannes primært under waferætsning, tyndfilmdeposition, ionimplantation, fotolitografi, kemisk-mekanisk planering (CMP), syre- og basisk rengøring samt rensning af udstødte gasser. Disse spildevandsstrømme klassificeres generelt i fem kategorier: fluoridholdigt spildevand, surt og basiske spildevand, organisk spildevand, tungmetal-spildevand og koncentrat med høj saltindhold.

Typiske forurenende stoffer omfatter fluorider, silikater, bor- og fosforforbindelser, spor mængder af tungmetaller (som kobber, nikkel og zink), fotomodstandsrester, organiske opløsningsmidler, overfladeaktive stoffer, ultrafine suspenderede partikler samt kolloidale urenheder.

Affaldsvand fra halvlederwaferfabrikker er kendetegnet ved betydelige svingninger i strømningshastighed, skiftende sure og basiske forhold, meget stabile kolloidale partikler, dårlig biologisk nedbrydelighed samt en høj risiko for udskillelse af aflejringer og korrosion. Nogle tungmetaller forekommer som stabile metalkomplekser, som er svære at fjerne med konventionelle behandlingsmetoder.

Derudover er halvlederproduktionsfaciliteter underlagt yderst strenge miljømæssige udlednings- og genbrugsstandarder for vand, hvilket gør affaldsvand fra waferfabrikker til en af de mest teknisk udfordrende industrielle affaldsvandsstrømme at behandle.

2. Almindelige kundeudfordringer

Affaldsvandbehandling i halvlederwaferfremstilling indebærer adskillige meget specialiserede tekniske udfordringer.

Komplekserede tungmetaller og stabile fluorid-silikatforbindelser er svære at fjerne med konventionelle behandlingsprocesser, hvilket gør det svært at overholde stadig strengere udledningsstandarder, når affaldsvandets egenskaber svinger.

Ultrafine kolloidale partikler og fotolakrestarter forårsager ofte slamopbygning, rørtilstopning og alvorlig membranforurening, hvilket resulterer i hyppige udstyrstop, der afbryder den kontinuerlige waferproduktion.

Da halvlederfremstilling omfatter mange fremstillingsprocesser, der producerer forskellige spildevandsstrømme, kræver kombineret behandling ofte overdreven tilsætning af kemikalier og genererer store mængder slam, hvilket fører til høje drifts- og bortskaffelsesomkostninger.

Standard spildevandsbehandlingsudstyr mangler generelt korrosionsbestandighed, anti-forureningsevne og renhed, som kræves i halvlederfremstilling, hvilket øger risikoen for sekundær forurening.

Desuden udvider halvlederfabrikkerne løbende deres produktionskapacitet, samtidig med at de opretholder kompakte renrumslayouts. Konventionelle civile spildevandsbehandlingsanlæg optager store arealer og tilbyder begrænset fleksibilitet til fremtidig udvidelse, hvilket skaber efterspørgsel efter fuldt integrerede og tilpassede spildevandsbehandlingsløsninger.

3. Behandlingsproces og konfiguration af kerneudstyr

For at imødegå de mangfoldige og teknisk krævende karakteristika ved halvlederwaferfabrikkers spildevand anvender vi en fuldt integreret behandlingsproces, som består af:

Adskilt indsamling → Dekompleksering og vandtilpasning → Flerid- og kiseldioxidfjernelse → Koagulation og sedimentation → Biologisk behandling → Avanceret membranrensning → Koncentratvolumenreduktion

Enkelte spildevandsstrømme indsamles og udliges separat for at minimere hydrauliske og vandkvalitetsudsving.

En dedikeret dekomplekseringsproces nedbryder stabile tungmetal-komplekser, inden et præcist fluorid- og kiseldioxid-fjerningssystem selektivt fjerner karakteristiske forureninger.

Spildevandet gennemgår derefter koagulation og sedimentation, efterfulgt af avanceret oxidation til nedbrydning af modstandsdygtige organiske forbindelser.

Et biologisk rensesystem fjerner yderligere resterende COD, inden vandet ledes gennem et ultrafiltrations- (UF-) system og et anti-fouling omvendt osmose- (RO-) membransystem til avanceret rensebehandling.

Genanvendeligt vand af høj kvalitet genbruges i rengøringsprocesser til halvlederproduktion, mens koncentreret spildevand underkastes yderligere volumenreduktion til effektiv bortskaffelse og ressourcegenindvinding.

Kernemateriel omfatter:

• Korrosionsbestandige adskilte samlingssystemer og udligevningsanlæg
• Reaktorer til tungmetaldekomplesering
• Højtydende fluorid-fjerningsreaktorer
• Intelligente kemikaliedoseringssystemer
• Anti-foulings membranfiltrationssystemer
• Online-vandkvalitetsmåleinstrumenter
• Fuldt automatiserede elektriske styringssystemer

4. Løsningsfordele

Denne løsning er specielt udviklet til at håndtere de komplekse spildevandsforhold, der opstår i halvlederwafer-fremstillingens produktionsfaciliteter.

Den eksklusive behandlingsproces fjerner effektivt tungmetaller, fluorid-silikatforbindelser og modstandsdygtige organiske forureninger, samtidig med at den konsekvent producerer renset vand, der opfylder både miljømæssige udledningsregler og kravene til genbrug af vand i anlægget.

Vi lever fuldt tilpassede udstyrsopløsninger baseret på renrummets layout, spildevandets egenskaber, produktionskapaciteten og det tilgængelige installationsareal. Tilpassede korrosionsbestandige udstyrshus, slidstærke materialer, anti-tilstoppings strømningskanaler og kompakte modulære udstyr sikrer optimal ydelse under de krævende driftsforhold, der er karakteristiske for halvlederindustrien.

Alle kerneudstyr, elektriske styringskomponenter og vandbehandlingsystemer er certificeret i henhold til CE-, UL- og ISO-standarder og opfylder de strenge sikkerheds- og overholdelseskrav, der gælder for avancerede halvlederproduktionsfaciliteter verden over.

Den adskilte behandlingsproces giver fremragende modstandsevne over for hydrauliske og vandkvalitetsvariationer og reducerer betydeligt vedligeholdelsesfrekvensen, membranforurening og slamdannelse.

Vandgenbrugsraterne overstiger 95 %, hvilket betydeligt reducerer forbruget af frisk vand og driftsomkostningerne samt forbedrer den samlede produktionseffektivitet.

Den modulære, integrerede designminimerer installationspladsen, muliggør fleksibel fremtidig udvidelse og understøtter fuldautomatisk drift til kontinuerlig, højvolumen halvlederproduktion.

5. Projektreferencer og dokumentationsstøtte

Vi har succesfuldt gennemført projektet for spildevandsbehandling for flere 12-toms- og 8-toms halvlederwaferfabrikationsfaciliteter.

Et repræsentativt projekt er et omfattende system til spildevandrensning og genbrug af vand til en avanceret waferproduktionsfacilitet med en rensningskapacitet på 1.200 m³/dag.

Systemet har vist langvarig stabil drift og har succesfuldt løst problemer relateret til for høje koncentrationer af fluorid og kiseldioxid, resterende tungmetaller samt membranforurening. Projektet bestod både miljømæssige godkendelsesinspektioner og strenge fabriksmæssige verifikationer af vandkvaliteten, hvilket sikrer stabil waferproduktion og uafbrudt fremstilling.

Understøttende dokumentation omfatter:

• Egenudviklede patenterede processer til rensning af halvlederspildevand
• CE-, UL- og ISO-certificeringscertifikater
• Vandkvalitetstestsrapporter fra akkrediterede tredjeparter
• Dokumentation for projektafslutning og godkendelse
• Referenceprojekter for ledende halvlederproducenter

6. Serviceomfang og samarbejdsproces

Vi leverer komplette EPC-løsninger med nøgle-i-hånden til spildevandsrensning for halvlederwafer-fremstilling, herunder stedundersøgelse, spildevandsprøvetagning og -analyse, tilpasset procesingeniørarbejde, design af ikke-standardudstyr, fremstilling, installation, idriftsætning, drift og vedligeholdelsesservice, systemopgraderinger samt levering af forbrugsartikler i hele systemets levetid.

Standard samarbejdsgang

• Stedundersøgelse og spildevandsanalyse – Udfør undersøgelse på stedet, indsamling af spildevandsprøver og udarbejdelse af en omfattende rapport over vandkvalitetsanalysen.
• Tilpasset ingeniørdesign – Udvikling af en dedikeret renseproces, en tilpasset udstyrsopløsning og et kommercielt tilbud baseret på kravene til wafer-fremstillingsprocessen.
• Udstyrsfremstilling og byggeaktiviteter – Påbegynd tilpasset fremstilling af udstyr og installation på stedet efter bekræftelse af kontrakten.
• Installation og idriftsættelse – Fuldstændig installation, integreret idriftsættelse og vedvarende prøvedrift, indtil alle behandlingspræstationsmål konsekvent opnås.
• Projektgodkendelse og teknisk træning – Hjælp med miljømæssige godkendelsesprocedurer og lever omfattende operatørtræning.
• Langsigtede tekniske supportydelser – Levering af rutinemæssige inspektioner, forebyggende vedligeholdelse, systemoptimering, udstyrsopgraderinger og 24/7 teknisk support.