Rozwiązanie do oczyszczania ścieków z fabryk wafli półprzewodnikowych

1. Źródła ścieków, typowe zanieczyszczenia oraz cechy jakości wody

Ścieki powstające w trakcie produkcji płytek półprzewodnikowych (Wafer Fab) są bardzo złożone i składają się z wielu strumieni procesowych. Powstają głównie podczas trawienia płytek, osadzania cienkich warstw, implantacji jonów, litografii światłoczułej, chemiczno-mechanicznego szlifowania (CMP), oczyszczania kwasami i zasadami oraz oczyszczania gazów wydechowych. Te strumienie ścieków klasyfikuje się zwykle do pięciu kategorii: ścieki zawierające fluor, ścieki kwasowe i zasadowe, ścieki organiczne, ścieki zawierające metale ciężkie oraz skoncentrat o wysokiej zawartości soli.

Typowymi zanieczyszczeniami są m.in. związki fluoru, krzemiany, związki boru i fosforu, śladowe ilości metali ciężkich (np. miedzi, niklu i cynku), pozostałości rezystów, rozpuszczalniki organiczne, środki powierzchniowo czynne, nadmiernie drobne cząstki zawieszone oraz zanieczyszczenia koloidalne.

Ścieki z fabryk wafli półprzewodnikowych charakteryzują się znacznymi wahaniami przepływu, naprzemiennymi warunkami kwasowymi i zasadowymi, wysoce stabilnymi cząstkami koloidalnymi, niską biodegradowalnością oraz dużym ryzykiem powstawania osadów i korozji. Niektóre metale ciężkie występują w postaci stabilnych kompleksów metalicznych, które trudno usunąć za pomocą konwencjonalnych metod oczyszczania.

Dodatkowo zakłady produkujące półprzewodniki podlegają wyjątkowo surowym standardom dotyczącym odprowadzania ścieków i ponownego wykorzystywania wody, co czyni ścieki z fabryk wafli jednym z najtrudniejszych technicznie przepływów ścieków przemysłowych do oczyszczania.

2. Typowe wyzwania klientów

Oczyszczanie ścieków w fabrykach wafli półprzewodnikowych wiąże się z kilkoma wysoko specjalizowanymi wyzwaniami technicznymi.

Złożone metale ciężkie oraz stabilne związki fluoru i krzemionki trudno usunąć za pomocą konwencjonalnych procesów oczyszczania, co utrudnia spełnianie coraz surowszych standardów odprowadzania ścieków przy zmieniających się parametrach tych ścieków.

Ultra drobne cząstki koloidalne oraz pozostałości pozytywu często powodują gromadzenie się osadu, zatory w rurociągach oraz poważne zanieczyszczenie membran, co skutkuje częstymi wyłączeniami urządzeń i przerywa ciągłą produkcję płytek krzemowych.

Ponieważ produkcja półprzewodników obejmuje wiele procesów technologicznych generujących różne strumienie ścieków, ich łączne oczyszczanie często wymaga nadmiernego dozowania chemikaliów i powoduje powstawanie dużych objętości osadu, co prowadzi do wysokich kosztów eksploatacji i zagospodarowania.

Standardowe urządzenia do oczyszczania ścieków zazwyczaj nie posiadają wystarczającej odporności na korozję, zdolności anty-zanieczyszczającej oraz czystości wymaganej w produkcji półprzewodników, co zwiększa ryzyko wtórnego zanieczyszczenia.

Ponadto fabryki półprzewodników stale zwiększają moc produkcyjną, zachowując przy tym zwartą konstrukcję czystych pomieszczeń. Konwencjonalne obiekty do oczyszczania ścieków cywilnych zajmują duże powierzchnie i zapewniają ograniczoną elastyczność w zakresie przyszłej rozbudowy, co generuje zapotrzebowanie na w pełni zintegrowane i dostosowane do indywidualnych potrzeb rozwiązania do oczyszczania ścieków.

3. Proces oczyszczania i konfiguracja kluczowego wyposażenia

Aby odpowiedzieć na różnorodne i technicznie wymagające cechy ścieków z fabryk wafli półprzewodnikowych, stosujemy w pełni zintegrowany proces oczyszczania składający się z następujących etapów:

Oddzielne zbieranie → Dezakompleksowanie i kondycjonowanie wody → Usuwanie fluoru i krzemionki → Koagulacja i sedymentacja → Oczyszczanie biologiczne → Zaawansowana membranowa filtracja wody → Redukcja objętości pozostałości po oczyszczaniu

Poszczególne strumienie ścieków są zbierane i wyrównywane oddzielnie, aby zminimalizować wahania przepływu i jakości wody.

Dedykowany proces dekompleksacji rozkłada stabilne kompleksy metali ciężkich przed zastosowaniem precyzyjnego systemu usuwania fluoru i krzemionki, który selektywnie eliminuje charakterystyczne zanieczyszczenia.

Ścieki poddawane są następnie koagulacji i sedymentacji, a następnie zaawansowanej oksydacji w celu degradacji trudno rozkładalnych związków organicznych.

System biologicznego oczyszczania dalszego usuwa pozostały COD, po czym woda przepływa przez system ultrafiltracji (UF) oraz membranowy system odwróconej osmozy (RO) odpornego na zanieczyszczenia w celu zaawansowanej oczyszczania.

Odtworzona woda wysokiej jakości jest ponownie wykorzystywana w procesach czyszczenia w produkcji półprzewodników, podczas gdy skoncentrowane ścieki podlegają dalszemu redukowaniu objętości w celu efektywnego usuwania i odzysku zasobów.

Główne wyposażenie obejmuje:

• Korozji odporno systemy zbiorcze i wyrównawcze z oddzielną segregacją
• Reaktory do dekompleksacji metali ciężkich
• Reaktory do usuwania fluoru o wysokiej wydajności
• Inteligentne systemy dozowania chemikaliów
• Systemy filtracji membranowej zapobiegające zanieczyszczeniom
• Przyrząd do monitorowania jakości wody w czasie rzeczywistym
• W pełni zautomatyzowane systemy sterowania elektrycznego

4. Zalety rozwiązania

To rozwiązanie zostało specjalnie zaprojektowane, aby radzić sobie z złożonymi warunkami ścieków występującymi w zakładach produkujących płytki półprzewodnikowe.

Własny proces oczyszczania skutecznie usuwa metale ciężkie, związki fluorowo-krzemowe oraz trudno rozkładalne zanieczyszczenia organiczne, zapewniając przy tym stałą produkcję oczyszczonej wody spełniającej zarówno przepisy dotyczące odprowadzania ścieków do środowiska, jak i wymagania zakładu dotyczące ponownego wykorzystania wody.

Dostarczamy w pełni spersonalizowane rozwiązania sprzętowe, dostosowane do układu czystej strefy, charakterystyki ścieków, mocy produkcyjnej oraz dostępnej przestrzeni montażowej. Spersonalizowane obudowy sprzętu odpornego na korozję, materiały odporne na zużycie, kanały przepływowe odporno na zapychanie oraz kompaktowe, modułowe urządzenia gwarantują optymalną wydajność w wymagających warunkach eksploatacji zakładów półprzewodnikowych.

Wszelkie podstawowe wyposażenie, elementy sterowania elektrycznego oraz systemy oczyszczania wody posiadają certyfikaty zgodności z normami CE, UL i ISO, spełniając rygorystyczne wymagania bezpieczeństwa i zgodności obowiązujące w zaawansowanych zakładach produkcyjnych półprzewodników na całym świecie.

Oddzielony proces oczyszczania zapewnia doskonałą odporność na wahania przepływu i jakości wody, znacznie zmniejszając częstotliwość konserwacji, zanieczyszczenie membran oraz generowanie osadu.

Stopień odzysku wody przekracza 95%, co znacznie obniża zużycie wody słodkiej i koszty eksploatacji, jednocześnie poprawiając ogólną wydajność produkcji.

Modułowa, zintegrowana konstrukcja minimalizuje powierzchnię instalacyjną, umożliwia elastyczną rozbudowę w przyszłości oraz wspiera w pełni zautomatyzowaną pracę w trybie ciągłym, niezbędną przy masowej produkcji półprzewodników.

5. Przykładowe projekty oraz dokumentacja wspierająca

Zakończyliśmy z powodzeniem projekty oczyszczania ścieków dla wielu fabryk wytwarzających płytki półprzewodnikowe o średnicy 12 cali i 8 cali.

Przykładowym projektem jest kompleksowy system oczyszczania ścieków i ponownego wykorzystania wody dla zaawansowanej fabryki wafli półprzewodnikowych o zdolności przetwarzania 1200 m³/dzień.

System zapewnia długotrwałą, stabilną pracę i skutecznie rozwiązuje problemy związane z nadmierną zawartością fluoru i krzemionki, pozostałościami metali ciężkich oraz zanieczyszczeniem membran. Projekt zaliczył zarówno inspekcje środowiskowe, jak i rygorystyczne weryfikacje jakości wody w zakładzie, co gwarantuje stabilną produkcję wafli i ciągłość procesów produkcyjnych.

Dokumentacja wspierająca obejmuje:

• Pateny na własny proces oczyszczania ścieków z sektora półprzewodników
• Certyfikaty zgodności CE, UL oraz ISO
• Raporty z badania jakości wody wydane przez niezależne, akredytowane laboratoria
• Dokumentacja zakończenia i akceptacji projektu
• Projekty referencyjne dla wiodących producentów półprzewodników

6. Zakres usług i proces współpracy

Zapewniamy kompleksowe, gotowe do użytkowania rozwiązania EPC w zakresie oczyszczania ścieków dla zakładów produkujących płytki półprzewodnikowe, w tym badania terenowe, pobieranie próbek ścieków i ich analizę, inżynierię procesową dostosowaną do konkretnych potrzeb, projektowanie urządzeń niestandardowych, produkcję, montaż, uruchomienie, usługi eksploatacyjne i serwisowe, modernizacje systemów oraz dostawę materiałów eksploatacyjnych przez cały okres użytkowania.

Standardowy proces współpracy

• Badania terenowe i analiza ścieków – Przeprowadzamy badania na miejscu, pobieramy próbki ścieków oraz przygotowujemy szczegółowy raport z analizy jakości wody.
• Dostosowane projektowanie inżynieryjne – Opracowujemy dedykowany proces oczyszczania, indywidualne rozwiązanie sprzętowe oraz ofertę handlową, bazując na wymaganiach procesu produkcji płytek.
• Produkcja sprzętu i budowa – Rozpoczynamy produkcję urządzeń dostosowanych do specyfiki zamówienia oraz montaż na miejscu po potwierdzeniu umowy.
• Instalacja i wprowadzenie do eksploatacji – pełna instalacja, zintegrowane wprowadzenie do eksploatacji oraz ciągła próba eksploatacji aż do osiągnięcia wszystkich celów wydajnościowych oczyszczania w sposób spójny.
• Akceptacja projektu oraz szkolenie techniczne – pomoc w procedurach akceptacji środowiskowej oraz kompleksowe szkolenie operatorów.
• Długoterminowa obsługa techniczna – przeprowadzanie regularnych inspekcji, konserwacji zapobiegawczej, optymalizacji systemu, modernizacji sprzętu oraz 24/7 obsługi technicznej.