1. Sources d’eaux usées, polluants typiques et caractéristiques de l’eau
Les eaux usées provenant de la fabrication de wafers en silicium photovoltaïque sont principalement générées lors de la découpe, de la texturation et du nettoyage des wafers, du polissage acide et alcalin, de l’élimination des adhésifs, du refroidissement lors de la découpe des wafers et du nettoyage des ateliers. Elles constituent la plus importante source d’eaux usées tout au long du processus de production de wafers en silicium.
Contrairement aux eaux usées issues de la fabrication de cellules solaires, les eaux usées issues de la fabrication de wafers en silicium se caractérisent par une forte teneur en fluorure, une concentration élevée de silice, une turbidité importante et des flux alternés d’eaux usées acides et alcalines.
Les polluants typiques comprennent le fluorure, la silice colloïdale en suspension (SiO₂), des sels acides et alcalins, des résidus de fluide de coupe en traces, ainsi que des ions responsables de la dureté, tels que le calcium et le magnésium. Bien que le taux global de DCO soit relativement faible, ces eaux usées contiennent une concentration exceptionnellement élevée de silice colloïdale.
Le volume des eaux usées est important et soumis à des fluctuations hydrauliques importantes. Les eaux usées issues de la découpe des tranches contiennent de grandes quantités de fines particules de silicium qui se déposent facilement et provoquent des encrassements. L’évacuation alternée d’eaux usées de rinçage acides et basiques entraîne des variations brutales de pH et une augmentation continue de la salinité. En l’absence de traitement adéquat, des encrassements sévères, un colmatage important des membranes et des concentrations excessives de fluorure dans l’effluent traité peuvent survenir.
Les systèmes de traitement des eaux usées doivent respecter la réglementation applicable en matière de rejet industriel d’eaux usées ainsi que les normes relatives à la réutilisation des eaux recyclées.
2. Défis courants rencontrés par les clients
Le traitement des eaux usées dans l’industrie des tranches de silicium soulève plusieurs défis hautement spécialisés.
Les procédés conventionnels de traitement sont généralement inefficaces pour éliminer la silice colloïdale ultrafine, ce qui entraîne une sédimentation lente, une accumulation de boues dans les bassins d’égalisation, un colmatage sévère des membranes et un remplacement prématuré de celles-ci.
Les technologies traditionnelles d’élimination du fluor présentent également une adaptabilité limitée aux conditions variables des eaux usées, ce qui accroît le risque de dépasser les limites autorisées de rejet de fluor.
La fabrication de tranches de silicium nécessite de grands volumes d’eau de procédé, tandis que les systèmes de traitement conventionnels atteignent souvent des taux de récupération d’eau relativement faibles, entraînant une forte consommation d’eau douce et des coûts d’exploitation élevés.
En outre, les équipements de traitement standardisés s’avèrent fréquemment inadaptés aux conditions opératoires fortement acides, alcalines, favorables à l’entartrage et corrosives propres à la fabrication de tranches, ce qui provoque des pannes fréquentes des équipements et augmente les besoins en maintenance.
À mesure que la capacité de production continue de s’accroître, les installations conventionnelles de traitement des eaux usées civiles exigent de grandes surfaces d’installation et offrent une flexibilité limitée pour les mises à niveau de capacité, ce qui les rend inadaptées à la fabrication moderne, à grande échelle et continue de tranches de silicium.
3. Procédure de traitement et configuration des équipements principaux
Pour traiter les eaux usées provenant de la découpe des wafers en silicium, caractérisées par une teneur élevée en silice, en fluorure et en turbidité, nous utilisons un procédé éprouvé composé de :
Collecte séparée → Coagulation pour l’élimination de la silice et du fluorure → Adoucissement de l’eau → Filtration de précision → Réutilisation avancée de l’eau par membranes → Réduction du volume de concentré
Les eaux usées issues de la découpe des wafers, fortement turbides, ainsi que les eaux usées de procédé acides ou alcalines sont collectées et homogénéisées séparément afin de minimiser les fluctuations hydrauliques et qualitatives.
Un système dédié de coagulation et de décantation désactive les colloïdes de silice tout en assurant simultanément une élimination très efficace du fluorure.
L’eau traitée traverse ensuite une filtration sur sable puis une filtration sur charbon actif afin d’éliminer les matières en suspension résiduelles et les traces de contaminants organiques.
Enfin, un système d’ultrafiltration (UF) combiné à un système de membranes d’osmose inverse (OI) anti-encrassement produit une eau recyclée de haute qualité, adaptée au nettoyage des tranches et aux applications de refroidissement.
Le concentrât restant est traité ultérieurement par des procédés de réduction de volume, garantissant ainsi le fonctionnement stable à long terme de l’ensemble du système de traitement.
Les équipements principaux comprennent :
- Cuves de régulation sur mesure résistantes à la corrosion
- Réacteurs hautement efficaces pour l’élimination de la silice et du fluorure
- Systèmes entièrement automatiques d’adoucissement de l’eau
- Unités de filtration de précision
- Systèmes de membranes d’osmose inverse anti-encrassement
- Systèmes intelligents de dosage chimique
- Instruments de surveillance en ligne de la qualité de l’eau
4. Avantages de la solution
Notre solution est spécifiquement conçue pour l’industrie des tranches de silicium photovoltaïque, offrant des solutions ciblées pour l’élimination de la silice, l’élimination du fluorure et la prévention des incrustations, tout en assurant systématiquement la production d’eau traitée conforme aux exigences tant de rejet qu’à la réutilisation dans les procédés.
Nous fournissons des équipements entièrement personnalisés et non standard, conçus en fonction de la capacité de l’usine, des caractéristiques des eaux usées, de l’espace d’installation disponible et des conditions de fonctionnement. Des carter renforcés anti-corrosion, des canalisations résistant à l’usure et des structures de filtration anti-obstruction sont spécifiquement conçus pour les conditions à débit élevé, fortement corrosives et abrasives rencontrées dans la fabrication de plaquettes de silicium, améliorant ainsi de façon significative la fiabilité et la durée de vie des équipements.
Tous les systèmes électriques centraux, les équipements mécaniques et les composants de traitement des eaux sont certifiés selon les normes CE, UL et ISO.
- La certification CE garantit la conformité aux directives de l’Union européenne couvrant la compatibilité électromagnétique (CEM), la directive basse tension (DBT) et les exigences environnementales.
- La certification UL démontre la conformité aux normes nord-américaines rigoureuses en matière de protection contre l’incendie et de sécurité électrique.
Ces certifications internationalement reconnues garantissent une sécurité opérationnelle élevée, la conformité réglementaire et une acceptation fluide tant pour les projets nationaux qu’internationaux.
Notre technologie propriétaire d’élimination de la silice en prétraitement élimine efficacement l’encrassement colloïdal des membranes, réduisant considérablement la fréquence de maintenance et prolongeant la durée de vie utile des membranes.
Le système atteint des taux de réutilisation de l’eau supérieurs à 95 %, réduisant ainsi considérablement la consommation d’eau douce et les coûts liés au rejet des eaux usées.
Sa conception modulaire intégrée minimise les besoins en espace d’installation tout en permettant une extension future flexible. Son fonctionnement entièrement automatisé et intelligent réduit les besoins en main-d’œuvre et assure un fonctionnement stable et à long terme, tout en respectant des normes strictes de conformité environnementale.
5. Références de projet et documents justificatifs
Nous avons mené à bien avec succès de nombreux projets de traitement des eaux usées pour des fabricants leaders de wafers photovoltaïques en silicium et possédons une vaste expérience dans le traitement des eaux usées issues de la fabrication de wafers en silicium ainsi que dans la réutilisation de l’eau.
Un projet phare est un projet de traitement des eaux usées et de réutilisation de l’eau issu du sciage et du nettoyage de wafers en silicium, d’une capacité de 15 GW, avec une capacité de traitement de 1 500 m³/jour.
Le système a fonctionné de façon fiable sur le long terme, résolvant totalement les problèmes liés à l’accumulation de poudre de silicium, à l’entartrage des membranes et aux concentrations excessives de fluorure. Le projet a réussi avec succès les inspections d’acceptation environnementale tout en économisant plus de 350 000 m³ d’eau douce par an.
Les documents justificatifs comprennent :
- Brevets exclusifs de procédés d’élimination de la silice et du fluorure
- Certifications CE, UL et ISO
- Rapports d’analyses de qualité de l’eau certifiés par des tiers accrédités
- Documents relatifs à l’achèvement du projet et à l’acceptation environnementale
- Références de performance issues de projets de référence dans le secteur photovoltaïque
6. Périmètre des services et processus de coopération
Nous fournissons des solutions clés en main EPC complètes de traitement des eaux usées destinées aux fabricants de wafers en silicium, couvrant l’investigation sur site, l’analyse de la qualité de l’eau, l’ingénierie de procédés sur mesure, la conception d’équipements non standard, la fabrication, l’installation, la mise en service, l’assistance à la conformité environnementale, les services d’exploitation et de maintenance, ainsi que les projets de modernisation des systèmes.
Processus standard de coopération
- Enquête sur site et prélèvement d’échantillons d’eau – Réaliser une investigation sur site, prélever des échantillons d’eaux usées et établir un rapport complet d’analyse de la qualité de l’eau.
- Conception technique personnalisée – Développer un procédé de traitement dédié et une solution d’équipements sur mesure, fondée sur les conditions de fonctionnement de l’usine.
- Fabrication des équipements et construction – Lancer la fabrication sur mesure des équipements et les travaux de construction sur site après confirmation du contrat.
- Installation et mise en service – Réaliser l’installation complète, la mise en service intégrée et l’exploitation d’essai jusqu’à l’obtention d’une conformité stable.
- Acceptation du projet et formation – Assister aux procédures d’acceptation environnementale et dispenser une formation professionnelle aux opérateurs.
- Soutien technique à long terme – Assurer les inspections régulières, la maintenance préventive, l’optimisation du système, la modernisation des équipements, ainsi que la fourniture à vie de consommables et de soutien technique.
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