电子芯片企业工业用水重复利用相关措施研究

电子芯片企业工业用水重复利用相关措施研究

杨慧

顶彩耗材（深圳）科技有限公司 广东深圳 518000

摘要：电子芯片企业对我国经济和科技的发展至关重要，但是该行业用水要求具有高水质和高需求等特点。在落实水资源管理的具体工作要求中，随着各个居于内电子芯片企业水平衡测试工作的不断开展，充分了解企业各个系统单元的用水工艺和特点的基本工作上，进一步分析电子芯片企业工业用水重复利用相关措施，目的是为了满足企业日常用水需求之外，能够实现水资源的优化配置，进一步节约水资源的使用，也为同类型的企业节水工作提供借鉴。

关键词：电子芯片行业，工业用水；重复利用；水平衡测试；节约用水

1水平衡测试简介

水平衡指的是企业内部的供需关系，它要求每个用水单位的供给量必须与其产生的产出量相匹配，从而保证供需的均衡。而通过水平衡测试，可以确定用水单位与其所处的环境之间的水量平衡，并通过数据统计、分析等方法来实现这一目标。每个公司都有自己独特的特点，包括公司类型、生产方法、使用的水源以及它们的复杂程度。然而，它们的平衡原则都一样，与它们的化学组成和物理状况没有任何关系。

在水平衡测试中，有多种不同的方法可以用来衡量水的数量，例如使用水表来进行测量。在这些方法中，使用水表来进行测量是最常见的。企业应当按照管径、流量和管道方向，为不同的用水区域安装DN25~DN100的多种型号的水表。在本文的研究中，所有典型企业皆是采用水表计量法作为水量测定方法。

根据《企业水平衡测试通则》（GB/T12452-2008）和《节水型企业评价导则》（GB/T7119-2006），需要在企业生产运行状况良好、具有可比性的时期，对72h的持续时间内，24小时内完成一次测试，并从中获得4次测量结果；经过系统的测试和分析，可以准确地衡量企业的用水状况，其中的关键指标有：间接冷却水的循环效率、可再生能力、可再生能源的使用效率、可替代的非常规水资源的比例以及达到污染物的比例。

2行业用水特点

2.1清洗用水量大

制造电子芯片的过程非常复杂，需要经过许多不同的步骤。这些步骤包括：硅片清洁、氧化/扩散、CVD沉积、光刻、去除胶质、刻蚀、离子注射、金属化、CMP研磨、检测。为了确保质量，还需要使用各种化学试剂和特定的气体。

经过多次的清洗、刻蚀、研磨等步骤，产生的污染物包括有机物、无机物以及研磨废液，其中的污染物含量较多，而且污染物的种类繁多，因此，采取分类收集、处理利用的措施是十分必要的。

2.2冷却循环系统规模大

为了维持电子芯片的恒温恒湿环境，企业经常会选择水冷式间接循环冷却塔系统，以降低主要生产设备及其他辅助设备（如空压机）的温度波动，然而，这种方法的实施需要投入大量的资源，比如冷却塔、循环水泵等，因此，整个循环系统的体积将会变得非常庞大。许多公司的间接冷却系统的循环水量都超过了总用水量的90%，甚至有些公司的循环水量更高，超过了98%。这些公司的冷却系统都很庞大，因此它们的补水率通常在0.6%~1.0%之间，这表明了它们的主要用水来源。

2.3纯水需求量大

在电子芯片的生产过程中，为了获得高质量的冲洗水，通常会使用纯净的或者更加优质的水，但是这也会带来大量的污染物，因此，必须要求较高的原水量。

3工业用水重复利用方法

3.1生产废水回用

通过对电子芯片企业的清洗废水进行处理，不仅能够将其进行分类收集，而且还能够将其重新应用到纯净水系统、冷却循环系统、洗涤塔等多个领域，从而实现巨大的节约。

例如，在上海市松江区，某圆晶生产企业的总用水量达到22288m3/d，但是，在多次的节水改造之后，该企业采取了先进的技术，如超滤、反渗透等，建立起一套可靠的、可持续的污水回收利用体系，以保证其可持续发展。

通过对废水的处理，某公司的节约能力达到了8602m3/d，这一比例高达38.6%，表明其节约能源的成果非常显著。

3.2浓水利用

电子行业的大多数公司都会选择二级RO净化器来净化水。根据《上海市用水定额（补充）》，二级RO净化器的最高净化效率通常在25%~40%之间，而“纯水设备二级RO制水率”规定的最高净化效率则是75%。

经过分析，对5家典型的电子芯片企业进行了数据统计，它们的纯水综合制水率仅有65%~75%，远低于国际先进水平，这意味着，即使是最低的水资源要求，也会导致大量的污水排放。通过采用一级RO和二级RO的浓水处理技术，能够将高纯度的水样品收集起来，再经过适当的处理，最终实现再利用。一级RO浓水具有较低的杂质和盐分，但是仍然具有一定的优势，因此，它可以通过反渗透技术，将其回收到纯净的水中，以便进一步利用，如砂炭反冲洗；二级RO浓水具有极高的电导率，几乎没有任何杂质，其出水质量优良，且可以被大量应用，从一级RO到冷却塔、洗涤塔，都能获得满足要求的清洁饮用水。通过对结果进行分析整理后，可以发现RO浓水的回收率能够超过机组的总处理水量的10%，甚至更高。

3.3砂滤、炭滤冲洗水回用

在纯水处理系统中，预处理、反渗透膜的正反冲洗以及滤芯的定期更换都是不可或缺的，但是，由于多介质过滤器和活性炭塔的运行，会产生大量的污染物，因此，必须采取有效措施来控制这些污染物的排放，以保证系统的有效运行。这种废水通常会出现周期性、集中性和一次性排放，因此容易被收集；废水中的污染物，如颗粒物、胶状物和悬浮物，可以通过沉淀、过滤等技术进行净化，从而将其转化为清洁的饮用水，或者作为纯净水的储存容器。

3.4废气洗涤塔排水重复利用

在电子芯片制造过程中，会释放出大量的有毒和有害气体，因此必须使用湿式废气净化器来进行净化，净化后的废气可以通过管道进行排放。净化器的数量取决于企业的生产能力，同时，净化器的补水量也会显著提高。

通过采用先进的过滤、吸附、反渗透/离子交换等技术，能够有效地去除废气洗涤塔排放的水中的污染物，包括悬浮物、颗粒物、酚类、油胶体、氨、氮、硫化物等，使其达到更高的净化标准，同时也能够将其再次利用来进行洗涤塔补水。区域内某企业设置了多个废气洗涤塔系统，通过水平衡测试，我们发现废气洗涤塔的总补水量为2879.6m3/d，但在进行自我排水处理之后，它的回用量增加到1631.7m3/d，占比高达56.7%。从结果可以看出，这种方法不仅能够有效地降低对自来水的依赖，同时也能够显著提升水资源的利用率。

4结语

由于中国采取了最严格的水资源管理政策，企业在节约用水和减少污染方面取得了长足进步。经过对当地电子芯片生产企业的系统性检查，管理机构已经深入了解到这些企业的用水情况和节约用水的方法，从而为政府的节约用水政策的落实和水资源的合理利用提供了强大的依据。

电子芯片制造企业的生产和运输需要大量的水资源，因此，必须积极推动工业水的再生利用，以发挥其最大的节约效益，并且以此为基础，为各个行业的可持续发展提供可靠的技术支撑，以实现更加可持续的发展。

参考文献

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