專利名稱：一種減薄劃片廢水的回用工藝和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水的處理工藝和系統(tǒng)，尤其涉及一種在半導(dǎo)體工業(yè)制造中產(chǎn)生的減薄 劃片廢水的回用工藝和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工業(yè)制造過程中需要大量高水質(zhì)純水，水的電阻率一般需大于10MQ *Cm，所產(chǎn) 生的廢水大致可區(qū)分為蝕刻廢水、光刻廢水、濾管清洗廢水、反滲透廢水、離子交換樹脂廢 水及化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical MechanicalPolishing， CMP)廢水等等。電子封裝是集成電 路芯片生產(chǎn)完成后不可缺少的一道工序，是器件到系統(tǒng)的橋梁。其中CMP過程中減薄劃片廢 水因含有大量的納米級(jí)微粒，在處理上較復(fù)雜，是目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)廢水處理最常遭遇的難題 。此類廢水主要產(chǎn)生的途徑，在于電子封裝工藝中晶圓減薄劃片階段，需采用大量的超純水 來洗凈晶圓表面上所殘留的懸浮微顆粒或金屬離子污染物，純水用量如作為漂洗水可達(dá)總工 序用水量的15-20%左右，用水量大。車間排放廢水中含有大量的不易沉降的極細(xì)微納米級(jí)單 晶硅體膠體和少量粗硅外無其他雜質(zhì)，C0D<5mg/L、含鹽量極低，電導(dǎo)〈100y s/cm，相比 于地下水或自來水的導(dǎo)電度約250y s/cm為低，水質(zhì)較好，主要污染物為懸浮固體(SS)。 現(xiàn)有國內(nèi)企業(yè)一般把減薄劃片廢水經(jīng)過大量清洗水稀釋后直接排入市政管網(wǎng)，在浪費(fèi)大量水 資源的同時(shí)，廢水中的硅雜質(zhì)對(duì)環(huán)境也造成一定的污染。
中國專利CN200710037681. 9公開了一種半導(dǎo)體封裝工藝中碾磨劃片的廢水處理系統(tǒng)，包 括收集半導(dǎo)體封裝工藝中碾磨和/或劃片的廢水的收集槽；將所述廢水中的懸浮物通過物 理過濾分離出來的物理過濾裝置，該物理過濾裝置與所述收集槽流體性連接；接收所述物理 過濾裝置處理后廢水的接收裝置，該接收裝置與所述物理過濾裝置流體性連接。該處理系統(tǒng) 雖然能回收一部分廢水，但是由于基本采用的是機(jī)械過濾或微濾，處理效果不是很好，限制 了回用水的使用范圍。
中國專利CN200510041374. 9公開了一種纖維超過濾方法和設(shè)備，涉及到處理切割研磨廢 水的纖維超過濾方法和設(shè)備，切割研磨廢水經(jīng)過纖維預(yù)過濾步驟和超過濾步驟獲得可回收純 凈水，在運(yùn)行一段時(shí)間后，利用可回收純凈水對(duì)超過濾膜和纖維過濾層進(jìn)行反洗步驟。但是 ，該種處理工藝所回收的水質(zhì)依然達(dá)不到半導(dǎo)體工業(yè)用水的水質(zhì)要求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是提供一種可以回收廢水中的粗硅和硅粉，同時(shí)回收的產(chǎn)水可以作為半導(dǎo)體 工藝生產(chǎn)用水，節(jié)能環(huán)保，節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用的減薄劃片廢水的回用工藝和系統(tǒng)；解 決現(xiàn)有技術(shù)所存在的產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)不到工業(yè)用水的水質(zhì)要求，而且回用率低，回用綜合成本高 的技術(shù)問題。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的 一種減薄劃片廢水的回用 工藝，首先將減薄劃片廢水經(jīng)過過濾器，截留廢水中的粗硅；然后將過濾后的水經(jīng)過第一級(jí) 超濾裝置，產(chǎn)水作為深度脫鹽裝置進(jìn)行脫鹽后供生產(chǎn)用水，濃水進(jìn)入濃縮液水箱，經(jīng)過了深 度脫鹽后的廢水排出到廢水池內(nèi)。通過過濾器將廢水先過濾不但可以去除大的雜志，同時(shí)過 濾了粗硅可以方便的將粗硅回收，節(jié)約能源和成本，為企業(yè)帶來十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境 效益。過濾后的水經(jīng)過超濾裝置濾去硅粉等其他細(xì)小雜質(zhì)后進(jìn)行深度脫鹽，提高產(chǎn)水水質(zhì)， 使得產(chǎn)水可以滿足半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)的要求，可以將產(chǎn)水直接作為工藝生產(chǎn)用水。本發(fā)明的工 藝步驟簡(jiǎn)單，卻可以達(dá)到有效回用廢水中的粗硅和硅粉，提高廢水的利用率，同時(shí)進(jìn)行深度 脫鹽處理提高產(chǎn)水水質(zhì)和回收效率。本發(fā)明利用超濾膜分離技術(shù)對(duì)減薄劃片廢水進(jìn)行回收利 用，含硅廢液排放量減少至原廢液總量的0.2 1%，即水資源利用率達(dá)到99%，節(jié)約水資源， 節(jié)省工業(yè)用水量降低生產(chǎn)成本。
作為優(yōu)選，經(jīng)過第一級(jí)超濾裝置處理后的濃水作為第二級(jí)超濾裝置的進(jìn)水，經(jīng)過了第二 級(jí)超濾裝置的產(chǎn)水與第一級(jí)超濾裝置的產(chǎn)水混合作為深度脫鹽裝置的進(jìn)水，經(jīng)過第二級(jí)超濾 裝置的濃水則回流至硅粉濃縮液水箱，循環(huán)濃縮。兩級(jí)過濾可以提高產(chǎn)水的水質(zhì)，同時(shí)對(duì)于 二級(jí)超濾產(chǎn)生的廢水進(jìn)行循環(huán)濃縮，可以提高廢水的回用效率，最大程度的回收廢水。
作為優(yōu)選，經(jīng)過第一級(jí)超濾裝置和第二級(jí)超濾裝置的濃縮液內(nèi)包含有含量大于3g/L的硅 粉濃縮液，所述的硅粉濃縮液可以經(jīng)過烘干回收硅粉。
作為優(yōu)選，第一級(jí)超濾裝置和第二級(jí)超濾裝置均采用中空纖維膜構(gòu)成；第一級(jí)的超濾裝 置的中空纖維膜組件采用錯(cuò)流過濾、頻繁反洗的全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式；第二級(jí)超濾裝置內(nèi)的 中空纖維組件采用全回流過濾的運(yùn)行方式。
作為優(yōu)選，中空纖維超濾膜的材料為聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚丙烯氰，中空纖維 超濾膜的平均截留分子量為6000道爾頓-100000道爾頓。中空纖維超濾膜其表面活化層致密 ，光滑；支撐層為海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，耐壓、抗污染、使用壽命長(zhǎng)，能長(zhǎng)期保證產(chǎn)水水質(zhì)，對(duì) 膠體、懸浮顆粒及高分子物質(zhì)具有良好的分離能力。
深度脫鹽過程可以采用現(xiàn)有技術(shù)所公知的裝置和方法，包括電除鹽裝置(EDI)，電滲 析裝置(ED)，以及離子交換床。作為優(yōu)選，所述的深度脫鹽采用混合離子交換床進(jìn)行處理，處理的水的電阻率大于10MQ ，。使得產(chǎn)水水質(zhì)滿足半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)的要求。
作為優(yōu)選，所述的過濾器采用過濾精度為50^m -lOOPm的精密過濾器，當(dāng)精密過濾器 進(jìn)出口壓差達(dá)到O. 1 MPa，清洗濾元以恢復(fù)性能，并將精密過濾器底部的粗硅回收。通過精 密過濾器可以將粗硅過濾，粗硅集中在過濾器底部，方便粗硅的回收利用，同時(shí)達(dá)到節(jié)能、 減排、降低生產(chǎn)成本的效果。
一種減薄劃片廢水的回用系統(tǒng)，廢水收集池、超濾水箱和高純水箱，在廢水收集池后連 接有精密過濾器，精密過濾器連接有第一級(jí)超濾裝置，第一級(jí)超濾裝置的清水口連接有深度 脫鹽裝置，深度脫鹽裝置的清水口連接著高純水箱，深度脫鹽裝置的濃水口連接著廢水處理 池。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，超濾裝置連接深度脫鹽裝置，將廢水的粗硅和硅粉有效回收，同時(shí)提高產(chǎn)水 水質(zhì)，系統(tǒng)的整體占地面積小，節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，回用綜合成本低。
作為優(yōu)選，所述的第一級(jí)超濾裝置的濃水口通過管道連接到第二級(jí)超濾裝置，第二級(jí)超 濾裝置的清水口通過管道及高壓泵與所述的深度除鹽裝置的進(jìn)水口連接，第二級(jí)超濾濃水口 與廢水處理池連接。方便超濾裝置的濃水反復(fù)回收，提高廢水利用率和產(chǎn)水量。
作為優(yōu)選，所述的深度脫鹽裝置采用兩臺(tái)填充陰陽離子交換樹脂的混床，混床內(nèi)襯為橡 膠，外壁為鋼結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明的一種減薄劃片廢水的回用工藝及其系統(tǒng)具有下述優(yōu)點(diǎn)l.利用精密過濾 器的預(yù)處理工序過濾掉廢水中的粗硅和其他有用成分，達(dá)到了節(jié)能、減排和降低生產(chǎn)成本的 目的；2.通過兩級(jí)超濾工序，不但提高廢水回收率，同時(shí)提高產(chǎn)水水量， 一級(jí)超濾后的廢水 進(jìn)入二級(jí)超濾裝置進(jìn)行循環(huán)回收，提高了回收率，使得回收率達(dá)到99%; 3.采用深度除鹽裝 置制得高純水，使得產(chǎn)水可以直接應(yīng)用在半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝中，提高了產(chǎn)水水質(zhì)；4.超濾裝 置的超濾膜采用聚砜或聚醚砜材料，耐壓、抗污染、使用壽命長(zhǎng)，對(duì)膠體懸浮顆粒及高分子 物質(zhì)具有良好的分離能力。


圖l是本發(fā)明的一種減薄劃片廢水凈化和回用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的另一種減薄劃片廢水凈化和回用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。 實(shí)施例
如圖1所示，廢水取自甘肅某市的某大型電子廠生產(chǎn)二極管芯片中減薄劃片工藝廢水，
其中含有大量的粗硅和硅粉膠體，其他雜質(zhì)極少，電導(dǎo)率小于等于4us/cm，硅粉膠體含量50-100mg/L。首先將減薄劃片廢水放置在廢水收集池l內(nèi)，廢水收集池連接有增壓泵2，增壓 泵2連接著精密過濾器3，精密過濾器3的孔徑為50齙，經(jīng)過精密過濾器3截留廢水中的粗硅， 當(dāng)過濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到O. lMPa，清洗濾元以恢復(fù)性能，粗硅集中在過濾器底部，可方便回 收。然后將過濾后的水經(jīng)過第一級(jí)超濾裝置，精密過濾器3通過管道10連接有超濾裝置4，超 濾裝置4采用親水性改性的聚砜材料制成的中空纖維膜組件，中空纖維組件采用錯(cuò)流過濾、 頻繁反洗的全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式。中空纖維超濾膜的截留分子量為50000，平均孔徑為O.Ol 能。超濾裝置4的產(chǎn)水通過管道12流入超濾水箱5，超濾水箱5經(jīng)過增壓泵6連接到混床深度除 鹽裝置7，深度除鹽裝置7采用兩臺(tái)填充陰陽離子交換樹脂的混床，混床內(nèi)襯為橡膠，外壁為 鋼結(jié)構(gòu)，填充的樹脂為爭(zhēng)光牌樹脂，型號(hào)為001x7MB (陽樹脂)和201x7MB (陰樹脂)。超濾 裝置4的產(chǎn)水電導(dǎo)率小于等于4y s/cm作為深度脫鹽裝置的進(jìn)水，經(jīng)過深度脫鹽處理的水的電 阻率大于10M俜cm，將產(chǎn)水通過管道13輸入到高純水箱8內(nèi)，高純水箱內(nèi)的產(chǎn)水通過管道14回 收，回收的產(chǎn)水可以直接作為半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)用水；經(jīng)過了深度脫鹽后的廢水通過管道21排 出到廢水池內(nèi)。超濾濃水約原廢水總量的10 — 20%，直接排到污水站處理后排放。
超濾裝置進(jìn)水、出水、濃水、反洗口各設(shè)一臺(tái)電動(dòng)閥，裝置運(yùn)行由PLC控制運(yùn)行30分 鐘，反沖洗3(T60秒。反沖洗超濾膜的水城為反沖洗污水進(jìn)入硅粉濃縮水箱，2-3個(gè)月要進(jìn)行 一次化學(xué)清洗，化學(xué)清洗污水進(jìn)入污水站處理后排放。
實(shí)施例2:
如圖2所示，廢水取自甘肅某市的某大型電子廠生產(chǎn)二極管芯片中減薄劃片工藝廢水， 其中含有大量的粗硅和硅粉膠體，其他雜質(zhì)極少，電導(dǎo)率小于等于4us/cm，硅粉膠體含量 50-100mg/L。首先將減薄劃片廢水經(jīng)過精密過濾器，截留廢水中的粗硅，當(dāng)過濾器進(jìn)出口壓 差達(dá)到O. lMPa，清洗濾元以恢復(fù)性能，粗硅集中在過濾器底部，可方便回收。然后將過濾后 的水作為第一級(jí)超濾裝置4的進(jìn)水，濃水口通過管道11連接濃縮水箱17，濃水水箱17再經(jīng)過 增壓泵18連接到第二級(jí)超濾裝置15，經(jīng)過第一級(jí)超濾裝置4處理后的濃水作為第二級(jí)超濾裝 置15的進(jìn)水，第二級(jí)超濾裝置15采用中空纖維超濾組件，中空纖維膜采用聚砜材料制成，采 用全回流過濾的運(yùn)行方式，其截留分子量為20000，平均孔徑0.01ym。第二級(jí)超濾裝置15的 清水口通過管道19連接到超濾水箱5，使得經(jīng)過了第二級(jí)超濾裝置的產(chǎn)水與第一級(jí)超濾裝置 的產(chǎn)水混合作為深度脫鹽裝置7的進(jìn)水，經(jīng)過第二級(jí)超濾裝置的濃水則回流至硅粉濃縮液水 箱，第二級(jí)超濾裝置15的濃水口通過管道20連接到濃縮水箱17，進(jìn)行循環(huán)濃縮；經(jīng)過深度脫 鹽的產(chǎn)水通過管道14回收，可以直接作為生產(chǎn)工藝用水，經(jīng)過了深度脫鹽后的廢水通過管道 21排出到廢水池內(nèi)。濃縮水箱17的濃水口通過管道16連接著廢水處理池。
權(quán)利要求
1.一種減薄劃片廢水的回用工藝，其特征在于首先將減薄劃片廢水經(jīng)過過濾器，截留廢水中的粗硅；然后將過濾后的水經(jīng)過第一級(jí)超濾裝置，產(chǎn)水作為深度脫鹽裝置進(jìn)行脫鹽后供生產(chǎn)用水，濃水進(jìn)入濃縮液水箱，經(jīng)過了深度脫鹽后的廢水排出到廢水池內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種減薄劃片廢水的回用工藝，其特征在于 :經(jīng)過第一級(jí)超濾裝置處理后的濃水作為第二級(jí)超濾裝置的進(jìn)水，經(jīng)過了第二級(jí)超濾裝置的 產(chǎn)水與第一級(jí)超濾裝置的產(chǎn)水混合作為深度脫鹽裝置的進(jìn)水，經(jīng)過第二級(jí)超濾裝置的濃水則 回流至硅粉濃縮液水箱，循環(huán)濃縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種減薄劃片廢水的回用工藝，其特征在于 :經(jīng)過第一級(jí)超濾裝置和第二級(jí)超濾裝置的濃縮液內(nèi)包含有含量大于3g/L的硅粉濃縮液，所 述的硅粉濃縮液可以經(jīng)過烘干回收硅粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種減薄劃片廢水的回用工藝，其特征在于 :第一級(jí)超濾裝置和第二級(jí)超濾裝置均采用中空纖維膜構(gòu)成；第一級(jí)的超濾裝置的中空纖維 膜組件采用錯(cuò)流過濾、頻繁反洗的全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式；第二級(jí)超濾裝置內(nèi)的中空纖維組件 采用全回流過濾的運(yùn)行方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種減薄劃片廢水的回用工藝，其特征在 于所述的中空纖維超濾膜的材料為聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚丙烯氰，中空纖維超濾 膜的平均截留分子量為6000道爾頓-100000道爾頓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的一種減薄劃片廢水的回用工藝 ，其特征在于所述的深度脫鹽采用混合離子交換床進(jìn)行處理，處理的水的電阻率大于10M 俜cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的一種減薄劃片廢水的回用工藝 ，其特征在于所述的過濾器采用過濾精度為50^m -lOOPm的精密過濾器，當(dāng)精密過濾器 進(jìn)出口壓差達(dá)到O. 1 MPa，清洗濾元以恢復(fù)性能，并將精密過濾器底部的粗硅回收。
8. 一種減薄劃片廢水的回用系統(tǒng)，廢水收集池、超濾水箱和高純水 箱，其特征在于在廢水收集池后連接有精密過濾器，精密過濾器連接有第一級(jí)超濾裝置， 第一級(jí)超濾裝置的清水口連接有深度脫鹽裝置，深度脫鹽裝置的清水口連接著高純水箱，深 度脫鹽裝置的濃水口連接著廢水處理池。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種減薄劃片廢水的回用系統(tǒng)，其特征在于 :所述的第一級(jí)超濾裝置的濃水口通過管道連接到第二級(jí)超濾裝置，第二級(jí)超濾裝置的清水 口通過管道及高壓泵與所述的深度除鹽裝置的進(jìn)水口連接，第二級(jí)超濾濃水口與廢水處理池 連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種減薄劃片廢水的回用系統(tǒng)，其特征 在于所述的深度脫鹽裝置采用兩臺(tái)填充陰陽離子交換樹脂的混床，混床內(nèi)襯為橡膠，外壁 為鋼結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明利用膜分離技術(shù)處理硅片減薄劃片廢水，將廢水中的單晶硅濃縮回收，其中膜透過液作為混床進(jìn)水回用到生產(chǎn)工藝上。根據(jù)本發(fā)明的一種硅片減薄劃片廢水處理方法，包括先采用精密過濾器所述硅片減薄劃片廢水，再采用中空纖維超濾裝置進(jìn)行處理，獲得超濾透過液和濃縮液，最后所述超濾透過液進(jìn)行深度脫鹽處理的過程。減薄劃片廢水經(jīng)過本發(fā)明回用處理，使水資源充分利用回收，節(jié)省了大量工業(yè)用水。
文檔編號(hào)C02F1/42GK101549913SQ20081030530
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者沈海軍 申請(qǐng)人:浙江東洋環(huán)境工程有限公司