玻璃光学电子半导体18兆欧超纯水设备系统简介

在大型平板、玻璃光学及半导体制造工艺中，大约有80％以上的工艺直接或间接需要用到超纯水，并且大约有一半以上工序，如硅片直接与水接触后，紧接着就进入高温过程，此时水中含有的杂质就会进入硅片而导致IC器件性能下降、成品率降低。确切一点说，向生产线提供稳定的超纯水将涉及到企业的成本问题。

1.预处理系统

预处理系统作为反渗透的前处理，主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质。

预处理的设备主要包括：原水箱、原水泵、多介质过滤器、活性炭过滤器等。

原水箱

原水首先流入原水箱。原水箱对原水的供给起到缓冲作用，协调原水的供给量与原水泵的输入量。当原水的供应量超过原水泵的输水量时，原水箱水满，通过原水箱的液位元元控制使用原水供给停止。当原水供应量小于原水泵的输水量时，原水箱空，原水泵停止运行，起到保护原水泵的作用。

原水泵

用于对原水加压，为预处理系统提供动力源，该泵具有体积小，高效率，低噪音等特点。

加药系统：(絮凝剂)

原水中投加入絮凝剂与原水中胶体、颗粒形成絮凝体，有利于在多介质过滤器中被过滤掉，提高过滤效果，进一步降低出水浊度，保证RO进水SDI≤2。

该设备占地小，安装移动方便。就位后，只要接上水、电，即可使用，操作管理简便，大大地减少操作人员的劳动强度。药剂的投加随高压水泵的启停而自动投加,药剂添加量是可调的。

多介质过滤器

本系统是对原水中悬浮物、颗粒物及胶体等物质进行去除，同时对原水中的浊度、色度起到降低作用，它完全可能滤掉原水带来的颗粒、藻类等可见物。

多介质过滤是一种先进的微絮凝过滤方式，佳洁提供的多介质过滤器含有材质各异的多层过滤介质，完全能滤除不溶于水中的杂质，保证SDI值不大于3，是后级RO的强有力保护屏。能更好的去除水中的悬浮物或非溶解性粒子（氧化物、浊度、颗粒物等），具有低成本，操作维护、管理方便等特点，特别是在降低原水中的浊度、污染指数等方面具有很好的效果。

多介质过滤器反洗周期时间为16-24小时。反洗以压力参数设备来控制反冲洗周期，当进出水母管上的压力差达到0.5kg/cm2时即停止运行进行反冲洗，反洗水可由单独设置的反洗水泵供水控制和调节反洗水流量，反洗水强度应使滤层膨胀15-25%。反洗时送入压缩空气，擦洗滤料，其强度为30-50升/秒·米2，反洗水可用反渗透的浓水。

活性炭过滤器

市政自来水在经过消毒处理后，管网末梢的残余余氯是一种强氧化剂，如果不加以去除，会对树脂和反渗透造成不可逆转的损坏.用活性炭进行吸附处理，可以非常彻底地去除余氯。活性炭不仅吸附能力强，而且吸附容量大，其主要原因就是其多孔结构，其比表面积高达500-700m2/g。正是由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，因此可以完全吸附水中的余氯及吸附部分有机物，而且对色度、臭味也有较好的去除效果。

2.反渗透脱盐水系统

反渗透系统承担了主要的脱盐任务。反渗透系统设备包括阻垢剂加药装置、保安过滤器、一级高压泵、一级反渗透膜组、NaOH加药装置、二级高压泵、二级反渗透膜组、化学清洗系统等。

2.2.1阻垢剂加药装置

阻垢剂加药系统在反渗透进水中加入阻垢剂，防止反渗透浓水中碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢，堵塞反渗透膜。从而损坏膜元件的应用特性，因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。阻垢剂是一种有机化合物质，除了能在朗格利尔指数（LSI） ＝2.6情况下运行之外，还能阻止SO42-的结垢，它的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的阻碍，同时它也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。

本系统推荐使用进口PTP-0100复合阻垢剂，它具有：

1）抑制析出作用。

2）分散作用。

3）晶格扭曲作用。

4）络合作用。

2.2.2 保安过滤器

经过前面的石英过滤器、活性炭过滤器之后，原水中大颗粒悬浮物已基本被除去，而一些小颗粒悬浮物则没有被除去。在这里，再进行一次微滤，去除5μm以上的悬浮物，以保护RO膜不被堵塞。同时，一些活性炭细沫也被截留在反渗透系统之外。保安装过滤器进出口设压力指示表，当压差增大到设定值时更换滤芯。

2.2.3 NaOH加药装置

在二级反渗透高压泵前加入NaOH，用以中和水中的CO2形成易于被RO膜脱除的Na2CO3。二氧化碳有两种效果：首先CO2和Ca2+、Mg2+形成碳酸盐类结垢，这种垢的形成与给水的离子浓度和PH有关。第二，由于CO2的电荷变化与PH值有关，而其被RO和EDI的除去都依赖于其电荷，它的去除效率是有变化的。即使较低的CO2都能显著地降低产品水的电阻率。所以本工艺设计了加碱调PH值技术，大大提高了RO系统的产水水质，满足EDI 装置对其进水水质的要求，真正的发挥出EDI的先进性。

2.2.4高压泵

高压泵是反渗透设备的主要动力设备，高压泵设置有过热保护，泵前后分别设置低、高压保护开关。当高压泵进水压力低于设定值后，高压泵停运，以保护高压泵，当高压泵出口压力高于设定值后，高压泵停运，以保护反渗透膜。

2.2.5清洗装置

反渗透膜在长期运行中，表面会逐渐有进水中存在的各种污染物的沉积而引起膜的污染，这造成系统性能（脱盐率和产水量）的下降，组件进出口压差的升高；膜的定期清洗是防治膜污染的主要措施之一。

反渗透装置在停运和化学清洗前，都需要进行低压水冲洗；

在运行较长时间后，若压差明显增大，产水量明显下降，则需要进行化学清洗。

清洗剂选用膜专用清洗药剂，无污染、无化学药剂残留；清洗装置包括清洗水泵、清洗水箱以及清洗用精密过滤器等。

2.2.6反渗透装置

反渗透系统主要去除水中溶解盐类，同时去除一些有机大分子，前阶段未去除的小颗粒等。包括：高压泵、反渗透装置、反渗透清洗系统等。

预处理系统产水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。

在反渗透装置停运时，自动冲洗3-5分钟，以去除沉积在膜表面的污垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。

反渗透膜经过长期运行后，会积累某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢等，造成反渗透膜性能下降。这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除，以恢复反渗透膜的性能。化学清洗使用反渗透清洗装置进行，装置包括一台清洗液箱、清洗过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表。当膜组件受污染时,可以用它进行RO系统的化学清洗。

2.2.7 RO产水箱

用于储存反渗透产水，起到缓冲和调节水量的作用，防止进水压力波动，保证高压泵的安全稳定运行，并通过控制系统实现与高压泵的连锁。通过水箱的调节可保证RO系统在清洗时有足够的水量供应后段用水，实现24小时连续运行。

3.EDI高纯水系统

EDI精处理系统主要功能是深一层除去水中的盐类和离子，使水的纯度提高（电阻率≥15.0MΩ.CM）；该装置产出水水质稳定，产出的水质的电阻率可达16.0MΩ左右。

设备主要包括：EDI给水泵、紫外线杀菌器、精密滤器、EDI 装置等。

3.3.1紫外线杀菌器

设置紫外线杀菌灯，将水中余留的少量细菌杀死，确保进入EDI系统的细菌指标达到进水要求。其紫外线波长为254nm，照射强度30000μws/cm2，使用寿命大于8000 h，杀菌率>99%。

紫外线杀菌的特点是：杀菌能力强，接触时间短：设备简单，操作管理方便，处理时不改变水的物理和化学性质；处理后的水无色、无味、无中毒的危害；不会增加像氯气杀生时出现的氯离子，因此不会因带入附加物而造成二次污染。

3.3.2精密过滤器

0.22μm 过滤器的作用是截留经紫外线杀菌器杀死的细菌尸体，防止进入EDI系统。过滤器中的滤芯，当过滤器进出口压差大于设定值（通常为0.07～0.1Mpa）时应当更换。安装滤芯时应上下对中，否则会损坏滤芯，更严重的会失去过滤作用。

3.3.3 EDI装置

EDI装置是应用在反渗透系统之后，取代混合离子交换床的成熟技术具有产水品质稳定，运行费用低，操作管理方便。占地面积小及无有害废水排放等优点。超纯水制备工艺的发展方向，已被全世界主要水处理工程公司所认证。自1986年EDI技术工业化以来，已有数千套EDI投入支行，尤其在制药、半导体、电力和光电等工业中得到了非常广泛的应用。

EDI正常运行的条件：

以下是保证EDI正常运行的条件。为了使系统运行效果更佳，系统设计时应适当提高这些条件。

★给水：RO纯水，一般水的电导率为4-30us/cm。

★PH：5.0-8.0(在此PH条件下，水硬度不能太高)

★温度：5-35℃

★进水压力：蕞大为4kg/cm2(60psi)，蕞小为1.5kg/cm2(25psi)。

注意：组件压力损失取决于流量和水温。

EDI组件标准配置：

★出水压力：浓水和电极水的出口压力必须低于产品的出口压力。

★硬度（以CaCO3计）：蕞大为1.0ppm，建议采用0.1ppm。

★有机物：蕞大为0.05ppm。

★氧化剂：蕞大为0.05ppm（CL2），0.02ppm（03）。

★变价金属：蕞大为 0.01 ppm Fe。

★二氧化硅：50-150ppb。

★二氧化碳CO2的总量：二氧化碳含量和PH值将明显影响产品水电阻率。在大于10ppm时般应在EDI设备前安装脱气装置。

4.抛光混床（SMB）系统

设置抛光混床是为了更好地降低EDI系统过程中未脱尽的阳离子、阴离子，防止管路系统的二次污染，满足生产给水的需要，保证出水电阻率≥17.5-18.0MΩ.cm。抛光混床内装填的树脂为核级树脂，失效后无需再生，直接更换。

在后续的水处理工艺中推荐采用抛光混合离子交换系统。这样，一方面既可发挥树脂交换容量大、无需再生等优越性，另一方面有利于保证出水水质（出水电阻率≥17.5-18.0MΩ），降低设备运行成本。

终端过滤器

终端采用过滤精度为0.1微米的终端过滤装置，以截留水中的微细颗粒和细菌尸体，保证出水的颗粒物含量指标满足要求。该装置滤芯采用0.1μm过滤芯,并且过滤器罐体采用不锈钢材质。

超纯水的储存、分配及灭菌

对于一个有经验的水处理公司来讲，确定科学合理的纯水制备工艺流程，才能制备出既可以达到用户所需纯水的化学指标，又能满足其物理质量标准的纯水。实践证明，如果出水水质不合格，多数情况出现在纯水在储存及分配过程中的细菌二次污染。科学的设计纯水储存和分配二环节，是保证纯水不受二次污染的重要手段。为此，佳洁设计了真正的大循环供水方式，设计了20-30%的循环量，且回水管路加装回水紫外线，可有效的预防微生物污染。大循环管道采用低溶出物的C-PVC材质，减少纯水在输送过程中的微离子析出。