超純水設(shè)備系統(tǒng)在半導(dǎo)體晶片制造過程中重起到至關(guān)重要的作用。在一個生產(chǎn)周期內(nèi)，一個晶片與超純水的接觸超過35次，在任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生供水中斷或者水質(zhì)不合格都會影響晶片的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品的報廢。水處理之家網(wǎng)認(rèn)為，穩(wěn)定可靠的超純水設(shè)備系統(tǒng)是保障半導(dǎo)體晶片可持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵。
一、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)簡介
本方案以半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)用超純水設(shè)備系統(tǒng)為案例，詳細(xì)講解205T/H的超大型超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計特點、工藝流程、超純水供水網(wǎng)管設(shè)計等。
對于原水中的各種雜質(zhì)，可以選用的去除方式多種多樣，每一種凈化設(shè)備基于不同的凈化原理，對各種雜質(zhì)的去除效率各不相同，甚至某些設(shè)備在去除特定雜質(zhì)的同時會引起其他雜質(zhì)數(shù)值的上升。超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計的過程就是在滿足水質(zhì)要求的前提下尋找一個投資與操作優(yōu)化的凈化設(shè)備組合方案的過程。不同凈化設(shè)備對各種雜質(zhì)的去除效率。對超純水水質(zhì)的指標(biāo)要求：
二、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計特點
典型的超純水設(shè)備系統(tǒng)流程可分為部分：預(yù)處理、初級制水、精制水。在全球水資源日益匱乏的今日，超純水的回收再利用已經(jīng)成為超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計必不可缺的一部分。一般而言，經(jīng)工藝機臺使用的超純水除了PH值，電導(dǎo)率，TOC等指標(biāo)較差外，大部分指標(biāo)都優(yōu)于市政供水，只要有針對性地設(shè)計一些凈化設(shè)備，完全可以將超過70％的超純水供水回收再利用，達(dá)到節(jié)水環(huán)保的目的。當(dāng)然，回收率越高，其設(shè)備投資及操作運行成本也越高。本系統(tǒng)的流程設(shè)計充分考慮到工程水質(zhì)要求高，水量超過250噸小時的特點，各部分的設(shè)計兼顧經(jīng)濟(jì)性和可操作性，巧妙地將超純水回收利用系統(tǒng)融合于制備系統(tǒng)。
三、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)工藝流程
自來水—加藥—多介質(zhì)過濾器—常壓脫氣塔—換熱器—10μm過濾器—一級反滲透 —預(yù)處理水箱—活性炭過濾器—離子交換器—去離子水箱—紫外線殺菌燈—1μm過濾器—二級反滲透—中間水箱—去有機物紫外線—混床—0.45μm過濾器—膜脫氣裝置—純水設(shè)備—冷卻箱—去有機物紫外線—拋光床—超濾系統(tǒng)—輸送管網(wǎng)—用水點
四、半導(dǎo)體晶片超純水設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計方案
預(yù)處理：
1.PAC、NaCl0加藥：絮凝劑PAC有助于原水中的膠體粒子和懸浮固體凝集成易被多介質(zhì)過濾器的大基團(tuán)，而NaCl0具有殺菌，分解有機物的作用。
2.多介質(zhì)過濾器：去除原水中經(jīng)絮凝的膠體粒子和懸浮固體，可通過反沖洗再生。H，S0 加藥，常壓脫氣塔：加H，S0 可將原水中的HC0 一生成C02在常壓脫氣塔中脫除，常壓脫氣塔是針對本工程大水量的特點而設(shè)計的，可以提高真空膜脫氣的除氧效率，減少昂貴的脫氣膜組的使用量。
3.熱交換器：在冬季原水水溫較低時使用熱交換器加熱反滲透進(jìn)水以提高反滲透系統(tǒng)的除鹽率，保證出水水質(zhì)。
4.10 u m預(yù)過濾器：過濾顆粒雜質(zhì)，保護(hù)反滲透膜。
5.一級反滲透：反滲透對除了溶解氣體以外的大部分雜質(zhì)都有較好的脫除效果。不同材質(zhì)的反滲透膜操作條件不同，脫除雜質(zhì)的效率也不同。醋酸纖維(CA)膜。醋酸纖維(CA)膜脫除率比復(fù)合(TFC)膜低，本設(shè)計用于一級反滲透，作為預(yù)處理階段去除大量離子等雜質(zhì)之用。反滲透膜需定期加藥清洗以去除表面污染及結(jié)垢，保證反滲透效率并延長膜的壽命。
6.預(yù)處理水箱：儲存一級反滲透產(chǎn)水，收集工藝機臺使用過的回收純水。
7.活性炭過濾器：表面具有無數(shù)10—10 A微孔的活性炭吸附預(yù)處理水尤其是回收純水中的有機物，并通過反沖洗再生。
8.離子交換塔：離子交換塔包括陽離子樹脂床和陰離子樹脂床，主要為去除回收純水中的各種陰陽離子，降低電導(dǎo)率而設(shè)計，同時可進(jìn)一步純化預(yù)處理水，保證水質(zhì)離子交換樹脂定時用酸堿再生后可反復(fù)使用。
初級制水：
1.去離子水箱：儲存去離子水，調(diào)節(jié)和平衡預(yù)處理系統(tǒng)和初級制水系統(tǒng)的運行。
2.紫外線殺菌：波長254nm的紫外線燈可達(dá)到殺菌的作用。
3.1um過濾器：過濾顆粒雜質(zhì)，保護(hù)反滲透膜。
4.二級反滲透： 采用復(fù)合(TFC)膜的二級反滲透可去除高達(dá)95％ 以上的各種離子和有機物。
5.中間水箱：儲存二級反滲透產(chǎn)水，充普通氮氣，隔絕空氣，以保護(hù)水質(zhì)不受污染。
6.去有機物紫外線： 波長1 85mm 的紫外線燈可分解有機物至二氧化碳和水。
7.混床：不同于離子交換塔中陰陽離子樹脂，混床中使用的樹脂可以在較低的離子濃度下獲得很好的脫除效率，混床出水電阻率已達(dá)1 7M Q．cm以上，接近超純水電阻率要求。
8.0.45um過濾器：去除去離子水中的顆粒雜質(zhì)，并捕捉水中可能帶出的破碎的混床樹脂微粒，以保護(hù)膜脫氣裝置的脫氣膜不受損害。
9.膜脫氣裝置：加真空氮氣吹掃的膜脫氣裝置可保證產(chǎn)水中溶氧達(dá)到小于lppb的要求，與早期的真空氮氣吹掃的填料塔相比，具有脫氣率高，占空間小，節(jié)省氮氣的優(yōu)點。

設(shè)備介紹
超濾水處理系統(tǒng)(UF) 通常作為預(yù)處理用，不過也有直接作為終端過濾凈化水用，比如做礦泉水的，都可以采用超濾工藝，像一般的河水，湖泊水處理，經(jīng)過過濾器后也可進(jìn)入超濾進(jìn)行進(jìn)-步的凈化水質(zhì)。
超濾礦泉水設(shè)備
超濾技術(shù)是去除水中懸浮物、原水動物、、和部分膠體的過濾方法。這一技術(shù)是保證飲水安全的重要手段，目前多的還是體現(xiàn)在工業(yè)水處理中，無論是做純水還是廢水，超濾都占據(jù)不可替代的位置。
而近幾年國內(nèi)超濾膜的生產(chǎn)工藝也是不斷提高，在滿足用戶需求的情況下也成本也同時在降低。超濾膜有分為4寸(UF90)、6寸(UF160) 、8寸(UF200)、10寸(UF250) ，不同尺寸的超濾膜它的產(chǎn)水量也不一樣，通常設(shè)計單位會根據(jù)用戶需求以及其原水水質(zhì)情況來選用不同型號不同尺寸的膜，雖然超濾具有除懸浮物，等的作用，但是無論是自來水或是其它水體都需要配備預(yù)處理，以保證超濾膜的性能及使用壽命。
超濾的預(yù)處理一般都是石英砂過濾器、混凝、活性炭過濾器、保安過濾器等等。具體工藝過程說明如下:
1、石英砂/錳砂過濾器
性能:采用多層不同粒徑的石英砂濾料以能除去原水中較大顆粒的懸浮物、泥沙、雜質(zhì)等降低水的混濁度。使水中的有機物質(zhì)、、等隨著濁度的降低而大量去除;錳砂濾器能有效降低進(jìn)水的硬度。
特點:罐體采用玻璃纖維鋼材料，耐酸堿腐蝕。手動控制過濾器的反洗、正洗與運行。
超濾礦泉水生產(chǎn)設(shè)備
2.活性炭過濾器
活性炭過濾器主要是用來吸附水中的余氯，保證產(chǎn)水無余氯，還能部分去除或降低水中的色、嗅、味、有機物、重金屬和農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)。通常其過濾精度為100μm左右，出水濁度≤5NTU。
3、精密過濾器
內(nèi)部填充PP棉濾芯，過濾孔徑5μm,去除水中固體物質(zhì)，減少雜志對滲透膜的劃傷。
4、超濾設(shè)備
超濾膜可用于除去水中的懸浮微粒、膠體、微生物等。在水壓的作用下水分子及小分子物質(zhì)透過超濾膜，水中的懸浮微粒、膠體、微生物等則被截留在超濾膜的內(nèi)表面。由于絕大多數(shù)和微生物的直徑都大于0.1微米，比超濾膜孔徑大10倍以上，因此超濾膜能有效截留、等，從而產(chǎn)水水良。
5、反洗
經(jīng)過一段時間的過濾，超濾膜上截留物會越來越多，為了維持超濾組件產(chǎn)水量的穩(wěn)定，要定期進(jìn)行水反洗/化學(xué)加強反洗，通過反洗使超濾膜產(chǎn)水通量得以恢復(fù)，使設(shè)備穩(wěn)定運行。

產(chǎn)品介紹
反滲透是60年代發(fā)展起來的高新膜分離技術(shù)，它的孔徑很小，能去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機物，如、病毒、熱源等。它已廣泛用于海水或苦咸水淡化、電子、醫(yī)藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產(chǎn)，還應(yīng)用于生物、工程。我公司生產(chǎn)的反滲透設(shè)備以進(jìn)口的復(fù)合膜組件為主，輔以多級離心泵、不銹鋼高壓管路、閥門、儀表、電氣控制系統(tǒng)等組成。
工作原理
反滲透亦稱逆滲透（RO）。是用足夠的壓力使溶液中的溶劑（通常指水）通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料不同的滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達(dá)到分離、提純、純化和濃縮的目的。
選用要求
用戶在采用反滲透裝置前，應(yīng)提供遠(yuǎn)水水質(zhì)分析報告，我公司設(shè)計人員根據(jù)用戶水質(zhì)情況可幫助用戶確定原水預(yù)處理方案，以便合理選用反滲透設(shè)備確保反滲透長期、穩(wěn)定地正常運行。
應(yīng)用領(lǐng)域
1、制藥行業(yè)用水
大輸液、注劑、生化制品用水、無菌水
2、電子工業(yè)用水
單晶半導(dǎo)體、集成電路塊、顯象管用超純水系統(tǒng)
3、電力行業(yè)用水
熱力、火力、鍋爐動力給水系統(tǒng)
4、化工行業(yè)用水
化工工藝、化學(xué)藥劑、精細(xì)化工、化妝品制造過程用水系統(tǒng)
5、工業(yè)產(chǎn)品及涂裝用水汽車、家用電器、建材產(chǎn)品表面涂裝、清洗、鍍膜玻璃及蓄電池用純水系統(tǒng)
6、化工、醫(yī)藥分離濃縮
抗生素分離提純、活性染料脫鹽、電鍍廢水回收、大豆蛋白回收、海帶提取。

反滲透設(shè)備：
包括兩級RO裝置、清洗系統(tǒng)和中間水箱。
RO反滲透主要去除水中溶解鹽類、有機物、二氧化硅膠體、大分子物質(zhì)及預(yù)處理未去除的顆粒物等。采用兩級RO工藝可有效去除水中離子同時使出水滿足后續(xù)EDI裝置工藝進(jìn)水要求。
反滲透系統(tǒng)由1臺5μ過濾器、2臺高壓泵和壓力容器及反滲透膜組成。級反滲透裝置RO按2∶1排列采用6支8寸膜串聯(lián)排列方式產(chǎn)水量為m3/h回收率75%第二級反滲透裝置RO按1∶1排列采用3支8寸膜串聯(lián)排列方式產(chǎn)水量為m3/h回收率85%。膜元件級選擇海德能公司低壓復(fù)合膜CPA3第二級選擇海德能公司壓復(fù)合膜ESPA2。(選用ESPA3膜)
為確保RO裝置的穩(wěn)定運行在RO前設(shè)置了UV消毒器和阻垢劑加藥系統(tǒng)。UV消毒器1臺處理量為17.6m3/h主要作用是殺死水中的避免RO膜受到污堵。紫外燈發(fā)射波長為254 nm強度為30000 μWs/cm2殺菌率為99%。
為防止RO裝置中濃水側(cè)結(jié)垢須在進(jìn)水中投加阻垢劑阻垢劑采用FLOCON260設(shè)計投加量為2.4 mg/L?；虿捎肞TP0100阻垢劑設(shè)計投加量為1 mg/L。
為去除水中的CO2在兩級RO之間投加NaOH調(diào)節(jié)一級RO出水的pH值為7.83NaOH的設(shè)計投加量為4.5 mg/L。
RO清洗系統(tǒng)為撬裝設(shè)備包括清洗箱、5 μm過濾器和清洗泵。當(dāng)RO系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢或污堵時可對RO裝置進(jìn)行清洗同時也可清洗EDI。
中間水箱的功能為儲存RO產(chǎn)水、調(diào)節(jié)水量使系統(tǒng)運行可以靈活調(diào)節(jié)。
兩級RO系統(tǒng)產(chǎn)水的電導(dǎo)率<10 μs/cmSiO2含量<500 μg/LTOC<50 μg/L。[1]
折疊工藝流程
原水加壓泵多介質(zhì)過濾器活性炭過濾器軟水器保安過濾器級反滲透機第二級反滲透機儲水罐純水輸送泵用水點
折疊反滲透裝置的應(yīng)用范圍
1.純凈水、蒸餾水、食品和配置飲料用水的凈化。
2.電子、、食品等工業(yè)中純水超純水的制備。
3.輕紡、化工、食品等工業(yè)用于分離、濃縮、液體脫色為目的工藝工程。[1]
4.海水、苦咸水的淡化。
反滲透特點
1.透水量大脫鹽率高。正常情況下≥98%
2.對有機物膠體、微粒、、、熱源等有很高的截留去除作用。
3.能耗小水利用率高運行費用低于其它脫鹽設(shè)備。
4.分離過程沒有相變具有可靠穩(wěn)定性。
5.設(shè)備體積小操作簡單、容易維護(hù)適應(yīng)性強使用壽命長
反滲透設(shè)備安裝條件
1.裝置運到現(xiàn)場后應(yīng)放置于室內(nèi)周圍環(huán)境溫度不得低于5℃不得高于38℃。當(dāng)溫度高于35℃時應(yīng)加強通風(fēng)措施。
2.裝置到達(dá)后應(yīng)在一個月內(nèi)安裝完畢并應(yīng)立即進(jìn)行通水試車運行。
3.裝置在未進(jìn)行通水試車之前任何閥門均不得開啟以免保護(hù)溶液流出致使元件損壞。
4.裝置就位后應(yīng)調(diào)整裝置支承點使組件處于基本水平的位置且與基礎(chǔ)接觸可靠。
5.裝置與供水泵相接的管路及閥門在連接之前應(yīng)進(jìn)行脫脂處理供水泵過流部份也應(yīng)進(jìn)行脫脂處理。
6.裝置的產(chǎn)水輸出管輸出高度應(yīng)小于8米。
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