Løsning for behandling av avløpsvann fra CMP-slurry

1. Kilder til avløpsvann, typiske forurensende stoffer og vannkarakteristika

CMP (kjemisk-mekanisk planariserings) slurryavfallsvann er et viktig prosessavfallsvann som oppstår under halvlederwaferprodusjon. Det stammer hovedsakelig fra kjemisk-mekanisk polering (CMP), post-CMP-waferrensing, brukte slurryutslipp og rengjøring av renromsgulv.

I forhold til konvensjonelt industriavfallsvann viser CMP-slurryavfallsvann svært spesialiserte egenskaper. De viktigste forurensningene består av nanoskala silika (SiO₂) og ceria (CeO₂) slibepartikler, sammen med spor av metallioner som kobber (Cu) og aluminium (Al), slurrydispersanter, benzotriazol (BTA)-korrosjonsinhibitorer samt rester av syrer og baser.

Avløpsvannet kjennetegnes av ekstremt høy turbiditet og utmerket stabile kolloidale partikler. På grunn av de ultrafine partikkelstørrelsene er suspenderte faste stoffer vanskelige å felle ut og kan ikke effektivt separeres ved hjelp av konvensjonelle behandlingsteknologier. Selv om den totale COD-verdien er relativt lav, viser avløpsvannet høy viskositet, betydelig skaleringspotensiale og hyppige svingninger i vannkvaliteten, noe som gjør rørledningsblokkering og membranfouling til vanlige driftsutfordringer.

Videre krever halvlederproduksjon ultrarent gjenbruksvann som oppfyller svært strenge prosessvannsspesifikasjoner, der kravene til vannkvalitet langt overgår de for konvensjonell industriell avløpsvannsgjenbruk.

2. Vanlige kundeutfordringer

Behandling av CMP-avløpsvann stiller flere svært spesialiserte tekniske utfordringer som er unike for halvlederproduksjon.

Stabile nano-skala silika-kolloider er vanskelige å fjerne ved hjelp av konvensjonelle sedimenteringsprosesser, noe som fører til slamopphoping, alvorlig membranforurensning, hyppig membranskifte og uplanlagte systemnedstillinger som direkte påvirker kontinuiteten i vafersproduksjonen.

Residuelle poleringskjemikalier og spor av tungmetaller kan føre til risiko for manglende overholdelse av miljøkrav hvis de ikke fjernes fullstendig.

Siden halvlederprodusenter krever gjenvunnet vann av eksepsjonelt høy renhet, klarer konvensjonelle vannbehandlingsanlegg ofte ikke å oppnå den nødvendige vannkvaliteten jevnlig, noe som resulterer i lave vannresirkuleringsrater og økte driftskostnader.

Standardiserte avløpsvannbehandlingsanlegg er vanligvis ikke utformet for den høye viskositeten og de ultrafine partiklene i CMP-slammavfallet, og tilbyr utilstrekkelig tett- og korrosjonsbestandighet.

I tillegg utvider halvlederfabrikker ofte produksjonskapasiteten, mens konvensjonelle renseanlegg tar opp mye plass og gir begrenset fleksibilitet for kapasitetsutvidelser. Som et resultat øker behovet for integrerte og tilpassede avløpsvannsrensingsløsninger som er spesielt utformet for avansert halvlederproduksjon.

3. Behandlingsprosess og konfigurasjon av kjerneutstyr

For å håndtere de viktigste utfordringene med CMP-avløpsvann – inkludert stabile kolloider, ultrafine partikler og membranforurensning – bruker vi en dedisert renseprosess som består av:

Adskilt innsamling → Presis vannbehandling og koagulering → Høyeffektiv flokkulering og sedimentering → Presis filtrering → Avansert membranrensing → Gjenbruk av ultrarent vann

CMP-avløpsvann samles inn separat og jevnføres for å sikre stabile renseforhold.

Nøyaktig pH-justering destabiliserer kolloidale partikler, mens et høytytende koagulasjons- og flokkulasjonssystem raskt samler og settert nanoskala-abrasive partikler.

Etter sedimentering fjernes majoriteten av suspenderte faste stoffer og kolloidale forurensninger før vannet går gjennom presisjonsfiltrering og aktive kulladsorpsjon, som fjerner resterende organiske forbindelser og sporav metallforurensninger.

Til slutt gir et ultrafiltreringssystem (UF) kombinert med et anti-fouling revers osmosemembransystem (RO) avansert desalinasjon og renseprosess, og produserer gjenbrukbart vann av høy kvalitet egnet for polering og rengjøring av wafer.

Kjerneutstyr inkluderer:

• Intelligente pH-justerings- og kjemiske tilsetningsystemer
• Høyeffektive koagulasjons- og flokkulasjonsreaktorer
• Presisjonsfiltreringsenheter
• Anti-fouling membranfiltreringsanlegg
• Systemer for rense med aktivt kull
• Fullt automatiserte kjemikaliedoseringssystemer
• Systemer for høypresisjons online overvåking av vannkvalitet

4. Løsningsfordeler

Denne løsningen er spesifikt utviklet for avløpsvann fra slurry i halvleder-CMP-prosesser og takler effektivt bransjens mest utfordrende problemer, inkludert vanskelig separasjon av kolloider og alvorlig membranfouling.

Den proprietære behandlingsprosessen fjerner effektivt ultrafine silikapartikler, spor av tungmetaller og resterende organiske forurensninger, samtidig som den konsekvent produserer gjenbrukbart vann som oppfyller standardene for prosessvann i halvlederindustrien.

Vi tilbyr fullstendig tilpassede utstyrsløsninger som er tilpasset halvlederens rene rom, anleggets plassering og avløpsvannets egenskaper. Tilpassede strømningskanaler som ikke tetter til, utstyrshus med korrosjonsbestandighet og presisjonsfiltreringsstrukturer sikrer optimal ytelse under kravstillende driftsforhold for CMP-avløpsvann.

Alle sentrale elektriske kontrollsystemer, mekanisk utstyr og komponenter for vannbehandling er sertifisert i henhold til CE-, UL- og ISO-standardene og oppfyller internasjonale sikkerhetskrav for avanserte produksjonsanlegg i Europa og Nord-Amerika.

Systemet viser utmerket motstand mot hydrauliske og vannkvalitetsendringer, noe som reduserer membranforurensning, vedlikeholdsfrekvens og utstyrsnedgang betydelig.

Vannresirkuleringsraten overstiger 95 %, noe som betydelig reduserer forbruket av ferskvann og driftskostnadene.

Dens modulære integrerte design minimerer installasjonsareal samtidig som det tillater fleksibel fremtidig utvidelse. Fullt automatisert intelligent drift støtter de kontinuerlige, høy-nøyaktige produksjonskravene til moderne halvlederwaferfabrikker.

5. Prosjektreferanser og støttedokumentasjon

Vi har fullført flere CMP-slurryavfallsbehandlingsprosjekter for halvlederwaferfabrikker med suksess.

Et representativt prosjekt er et CMP-avfallsvann-gjenbrukprosjekt for en 12-tommers halvlederwaferfabrikk, med en behandlingskapasitet på 1 000 m³/dag.

Systemet har vist langvarig stabil drift og løst problemene med kolloidal akkumulering, membranforurensning og ustabil avløpsvannskvalitet fullstendig. Gjenbrukt vann oppfyller konsekvent standardene for ultraren vannkvalitet i halvlederindustrien og har bestått både miljømyndighetenes etterprøving og fabrikksakseptansetesting.

Støttedokumentasjon inkluderer:

• Egenutviklede patenter for CMP-avfallsvannbehandlingsprosesser
• CE-, UL- og ISO-sertifikater
• Uavhengige, høy-nøyaktighets-testrapporter for vannkvalitet
• Dokumentasjon for prosjektfullføring og godkjenning
• Referanseprosjekter innen halvlederindustrien

6. Tjenesteområde og samarbeidsprosess

Vi leverer omfattende EPC-turnkey-løsninger for behandling av CMP-slurryavfallsvann, inkludert stedsskanning, avfallsvannsprøvetaking og analyse, tilpasset prosessteknisk utforming, design av ikke-standardutstyr, utstyrstilvirkning, installasjon, igangsetting, drift og vedlikehold, systemoppgraderinger og levertilførsel av forbruksvarer i hele systemets levetid.

Standard samarbeidsprosess

• Stedsskanning og vannprøvetaking – Utfør stedsskanning på stedet, samle inn avfallsvannsprøver og utgi en omfattende analyse av vannkvaliteten.
• Tilpasset ingeniørdesign – Utvikle en dedisert behandlingsprosess, tilpasset utstyrslosning og kommersiell forslag basert på faktiske driftsforhold i fabrikken.
• Utstyrproduksjon og bygging – Start tilpasset utstyrproduksjon og bygging på stedet etter kontraktbekreftelse.
• Installasjon og igangsetting – Fullføre installasjon, integrert igangsetting og prøvedrift inntil stabil overholdelse av vannkvalitetskravene er oppnådd.
• Prosjektaksept og opplæring – Gi støtte under prosjektakseptprosedyrer og gi faglig opplæring til operatører.
• Langvarig teknisk støtte – Levere rutinemessige inspeksjoner, forebyggende vedlikehold, systemoptimering, utstyrsoppgraderinger og teknisk støtte døgnet rundt.