Introduction
Les acheteurs demandent souvent « une usine de traitement des eaux usées des semi-conducteurs » ou « un système de traitement des eaux usées de PCB » comme si le nom de l'industrie était une base de conception complète. Ce n'est pas le cas. Deux installations électroniques peuvent avoir des eaux usées très différentes, car leurs étapes de production, leurs produits chimiques, leurs pratiques de rinçage, leur gamme de produits, leurs heures d'ouverture et leurs exigences locales en matière de décharge diffèrent.
Une installation de fabrication de plaquettes peut générer des rinçages acides fluorés, des eaux usées CMP, des déchets acides mélangés, des flux de cuivre et de grands volumes d'eau de rinçage relativement diluée. Une usine de circuits imprimés peut générer du cuivre, du nickel, de l'étain ou d'autres eaux usées métalliques, des agents de complexation, des déchets acides et alcalins, des matières organiques liées à la photorésistance, de l'eau de nettoyage et des décharges de bain concentrées. L'assemblage, le panneau d'affichage, les centrales solaires et électroniques créent encore d'autres combinaisons.
La première décision d'approvisionnement n'est donc pas de savoir s'il faut acheter les précipitations, l'ultrafiltration, l'osmose inverse ou un évaporateur. La première décision est de savoir quels cours d'eau doivent rester séparés, ce que chaque flux contient et quel objectif de qualité de l'eau s'applique après le traitement.
Ce guide soutient les acheteurs évaluant une solution de traitement des eaux semi-conductrices, électroniques et PCB ou un système de traitement des eaux usées industrielles. Il fournit un cadre pour la cartographie des eaux usées, la sélection des étapes du processus, la préparation d'un appel d'offres, la révision des tests d'usine et la planification de l'installation. Il ne prescrit pas de processus universel ou de valeur d'effluent garanti. L'équipement final, le dosage, les matériaux et les conditions de performance doivent être confirmés à partir des données du projet et des exigences locales applicables.
Pourquoi la ségrégation des flux vient généralement avant la sélection de l'équipement
La Semiconductor Industry Association décrit des flux d'eaux usées de fabrication de grands volumes qui peuvent inclure des acides et des bases mélangés, des solvants solubles dans l'eau, des rinçages ultrapurs, des déchets corrosifs, des déchets de placage de cuivre et des déchets de CMP. Il note également que ces courants nécessitent une ségrégation et un traitement avant la sortie. Cette observation au niveau de l'industrie est importante pour l'approvisionnement : le système de collecte fait partie du système de traitement.
La ségrégation peut offrir quatre avantages pratiques.
1. Il préserve la chimie nécessaire à l'enlèvement
La précipitation des métaux et la précipitation au fluorure ne fonctionnent pas nécessairement au même pH ou avec la même séquence de réactifs. Les agents complexants peuvent garder les métaux dissous même lorsqu'un calcul conventionnel de précipitation à l'hydroxyde suggère qu'ils devraient précipiter. Le mélange de chaque flux peut transformer une réaction contrôlable en une réaction variable.
2. Il évite le traitement inutile de l'eau propre
Des rinçages relativement propres, de l'eau de refroidissement, un rejet de RO ou d'autres flux à faible risque peuvent avoir un potentiel de réutilisation, de récupération ou de décharge séparée. Une fois mélangé avec du fluorure concentré, des métaux ou des matières organiques, le flux combiné complet peut nécessiter un traitement plus intensif.
3. Il réduit les charges de choc
Les décharges de bain concentrées, les événements de nettoyage et les rejets d'entretien peuvent être faibles en débit moyen mais importants dans la masse polluante. Une collection dédiée ou une stratégie d'alimentation contrôlée peut protéger le principal train de traitement contre les changements rapides de pH, de conductivité ou de contaminants.
4. Il rend possible le dépannage
Lorsque la surveillance des entrées et les enregistrements de sources identifient la zone de production modifiée, les opérateurs peuvent enquêter sur un traitement bouleversé. Une seule ligne d'eaux usées mixtes sans information de source rend l'analyse des causes profondes beaucoup plus difficile.
Cartographier les principales familles d'eaux usées
Les groupes suivants sont un point de départ, et non un substitut à une enquête sur les établissements.
Eaux usées fluorescentes
L'acide fluorhydrique et les produits chimiques contenant du fluorure peuvent être utilisés pour la gravure et le nettoyage. L'eau au fluorure peut nécessiter une précipitation à base de calcium, une clarification ou une flottation, une filtration et, lorsqu'une cible résiduelle inférieure est requise, une étape de polissage supplémentaire. La voie réelle dépend de la concentration de fluorure, du pH, des ions concurrents, des solides en suspension, de la cible de décharge et du comportement des boues.
Eaux usées porteurs de métaux
Le cuivre est important dans de nombreuses opérations électroniques et de circuits imprimés, mais le nickel, le zinc, l'étain, le plomb, le chrome ou d'autres métaux peuvent également être pertinents en fonction du processus. Le traitement conventionnel peut utiliser un ajustement du pH, une précipitation chimique, une coagulation, une floculation et une séparation des solides. Les métaux complexés, les états d'oxydation mixtes et les faibles limites finales peuvent nécessiter des réactifs différents, un traitement par étapes ou un polissage.
Eaux usées CMP
Les flux de CMP peuvent contenir de la silice fine, de l'alumine ou d'autres particules de polissage ainsi que des produits chimiques de procédé et des métaux traces. Les particules fines peuvent mal s'installer et peuvent encrasser les membranes en aval si la coagulation, la floculation et la séparation solide-liquide ne sont pas conçues autour du comportement réel des particules. Un test JAR ou un test pilote peut être plus utile que de sélectionner un coagulant à partir d'une table de dosage générique.
Eaux usées acides et alcalines
Les courants acides et alcalins peuvent parfois être égalisés pour une neutralisation contrôlée, mais cela devrait être examiné pour la libération de chaleur, la formation de gaz, les précipitations, la compatibilité des matériaux et les interactions avec les contaminants. Les décharges concentrées ne doivent pas être envoyées automatiquement dans un réservoir conçu pour les rinçages dilués.
Eaux usées organiques
La photorésistance, le révélateur, les solvants, les nettoyants, les agents tensioactifs et les agents chélatants peuvent modifier la morue, la toxicité, la formation de moussage et la traitabilité biologique. Certains déchets organiques concentrés peuvent nécessiter une collecte séparée ou une gestion externe. Les flux biodégradables dilués peuvent être candidats à un traitement biologique après avoir confirmé le risque d'inhibition et les conditions nutritives.
Eau potentiellement réutilisable
Le rejet du système UPW, les rinçages finaux ou d'autres flux de contaminants à faible teneur en contaminants peuvent être candidats à la cascade, à la réutilisation ou au traitement par les membranes. Leur valeur de réutilisation dépend de la stabilité de la source, du risque de contamination croisée, de la conductivité, de la silice, des produits organiques, des particules, des micro-organismes et de la qualité requise à la destination.
Comment les principales étapes du traitement s'emboîtent
Égalisation et alimentation contrôlée
La péréquation vise à réduire les variations hydrauliques et chimiques, mais le volume des réservoirs à lui seul ne rend pas les eaux usées uniformes. Examiner le mélange, le temps de rétention, la protection haute/basse niveau, la ventilation, la surveillance du pH, la résistance à la corrosion, le stockage d'urgence et la libération contrôlée des lots concentrés. Des réservoirs de péréquation séparés peuvent être nécessaires pour les familles de flux incompatibles.
Précipitation au fluorure et séparation des solides
Les sels de calcium sont couramment utilisés pour former du fluorure de calcium, suivis de la coagulation, de la floculation et de la clarification ou de la flottation. Le résultat pratique dépend du pH de la réaction, de la dose de calcium, de l'énergie de mélange, du temps de réaction, des solides de graines, d'autres ions et de l'étape de séparation en aval. La solubilité publiée ou un résultat de bécher de laboratoire ne doit pas être traitée comme une concentration garantie d'effluents à pleine échelle.
Si la valeur de fluorure requise est inférieure à ce que la précipitation primaire peut atteindre de manière fiable, les options peuvent inclure une deuxième étape de précipitation, une adsorption, un échange d'ions, une séparation par membrane ou un autre processus de polissage spécifique au projet. Chacun crée une exigence de coût d'exploitation et de prétraitement résiduelle différente.
Précipitation des métaux
La précipitation à l'hydroxyde est largement utilisée, mais le meilleur pH varie selon la chimie des métaux et des eaux usées. Augmenter le pH pour enlever un métal peut redissoudre un métal amphotère ou créer des boues excessives. Les sulfures ou les précipitants spéciaux peuvent être évalués pour les métaux difficiles, mais ils introduisent des considérations de sécurité chimique, d'odeur, de résidus et de contrôle. Une oxydation ou une réduction peut être nécessaire avant la précipitation pour des formes métalliques spécifiques.
L'acheteur doit demander la base de réaction, le type de boues attendue, la logique de contrôle chimique et la limite de polissage, et non pas simplement "l'enlèvement des métaux lourds inclus".
Coagulation, clarification, DAF et filtration
La coagulation déstabilise la matière fine ou colloïdale ; La floculation construit des flocs séparables. Un clarificateur utilise la décantation, tandis que la flottaison d'air dissous utilise de fines bulles pour flotter des solides appropriés. Le choix dépend de la densité des particules, du comportement du floc, de l'empreinte, du chargement hydraulique et des caractéristiques des boues. La filtration multimédia, la filtration par cartouche ou l'ultrafiltration peuvent suivre lorsque des membranes en aval ou des objectifs de réutilisation nécessitent un meilleur contrôle des solides.
Traitement biologique
Le traitement biologique est pertinent lorsqu'une fraction de matière de la DCO est biodégradable et non inhibitrice au chargement proposé. Il ne remplace pas les métaux ou le traitement du fluorure. Un prétraitement peut être nécessaire pour protéger la biomasse des chocs de pH, des métaux, des solvants, des oxydants, de la salinité ou des désinfectants. La respirométrie, les tests de biodégradabilité ou un pilote peuvent réduire l'incertitude pour un processus nouveau ou variable.
Traitement et réutilisation des membranes
L'ultrafiltration peut améliorer la séparation des solides ; L'osmose inverse peut réduire les sels dissous et de nombreux autres constituants dissous. Le RO ne fait pas disparaître les contaminants : il crée un pénétration et un concentré. La récupération, la mise à l'échelle, l'encrassement, le nettoyage, la manipulation des concentrés et la spécification du point de réutilisation doivent être évalués ensemble.
Pour une réutilisation de meilleure qualité, une voie peut inclure le prétraitement, le traitement biologique ou physico-chimique, l'UF, le RO et le polissage. La séquence exacte dépend de la source et du point d'utilisation. L'eau destinée au rinçage, au maquillage de la tour de refroidissement, au maquillage de lave-linge ou à un train de génération de haute pureté ne partagera aucune spécification.
Stages de concentration ou de décharge zéro liquide
L'évaporation peut être envisagée pour le concentré de membrane, les eaux usées à haute salinité ou un objectif de décharge zéro liquide. Il doit être évalué après le bilan massique, le prétraitement, la tendance à l'échelle, l'élévation du point d'ébullition, la corrosion, le moussage, les composés volatils, la qualité des condensats, la source d'énergie et la gestion finale des solides. ZLD est une stratégie de gestion résiduelle complète, pas seulement un achat d'évaporateur.
Comparaison des itinéraires de traitement pour les acheteurs
| problème des eaux usées | Rôle de processus couramment évalué | Question de conception clé | Limite résiduelle ou opérationnelle |
|---|---|---|---|
| Eau fluorée | Précipitation de calcium, séparation solide-liquide, polissage en option | Quelle gamme de fluorure, chimie concurrente et cible finale s'appliquent-elles ? | Boues de fluorure de calcium, utilisation de réactifs et de polissage ou concentré |
| ions métalliques libres | Contrôle du pH, précipitation, coagulation et séparation | Les métaux sont-ils exempts de métaux, complexés ou à plusieurs états d'oxydation ? | Boues de métal et manipulation chimique |
| Particules de CMP | coagulation/floculation, clarification/DAF, UF le cas échéant | Quelle est la taille des particules, le comportement zêta, la teneur en silice et en métal ? | Boues chimiques et remontées mécaniques |
| Biodégradables | Traitement biologique protégé | Le flux est-il biodégradable et non inhibiteur à la charge de conception ? | Biomasse des déchets, aération et équilibre des nutriments |
| Réutiliser le candidat | Filtration, UF, RO et polissage spécifique à l'application | Quelle qualité est requise à quel point de réutilisation ? | RO Concentré, nettoyage des déchets et eau hors spécification |
| Concentré à haute salinité | Réduction de volume ou traitement thermique | Quels sont les sels, les espèces d'échelle, la voie de l'énergie et des solides s'appliquent ? | Concentré, cristaux ou solides mixtes et gestion des condensats |
Ce sont des rôles de processus plutôt que des packages standard. Un fournisseur doit expliquer pourquoi chaque étape est présente et quelle entrée contrôle sa conception.
Quelles sont les données à collecter avant une demande de demande ?
Informations sur le flux au niveau du flux
Fournir un débit moyen, un débit de pointe, un volume de lots, une fréquence des lots, des heures d'exploitation et un calendrier de production pour chaque flux important. Une seule moyenne quotidienne peut cacher une décharge concentrée de 20 minutes.
Analyse représentative
Selon le flux, les paramètres utiles peuvent inclure le pH, la température, la conductivité ou le TDS, le TSS, la turbidité, la COD, le COT, le fluorure, la silice, la dureté, l'alcalinité, le sulfate, le chlorure, l'ammoniac, l'azote total, le phosphore et pertinents. métaux. Identifiez les valeurs dissoutes par rapport aux valeurs totales là où cela est important. Inclure le point d'échantillonnage, la date, la condition de production et la méthode de laboratoire.
Inventaire chimique et source de processus
Énumérez les produits chimiques de processus qui peuvent pénétrer dans les eaux usées, y compris les nettoyants, les gravures, les produits chimiques de placage, les agents complexants, les tensioactifs, les oxydants et les agents réducteurs. Les fiches de données de sécurité aident à identifier les ingrédients mais ne remplacent pas l'analyse des eaux usées.
Cible de traitement
Indiquez si le projet concerne le rejet d'égout, le rejet d'eau de surface, la réutilisation interne, la récupération avant un système de haute pureté, la réduction de volume ou le ZLD. Fournir la limite ou la spécification de réutilisation applicables et le point d'échantillonnage requis. Les règlements diffèrent selon les pays et les permis.
Site and utility conditions
Inclure l'encombrement et la hauteur disponibles, l'installation intérieure/extérieure, la température ambiante, la norme électrique, l'eau, l'air comprimé, la vapeur, le cas échéant, le drainage, la ventilation, l'accès au levage, les règles de stockage des produits chimiques, l'interface d'automatisation et la disponibilité de l'opérateur.
Performance du système existante
Pour une mise à niveau, fournissez un diagramme de flux de processus, les volumes des réservoirs, les données d'équipement, les dossiers de dosage, la production de boues, l'historique des nettoyages des membranes, les alarmes et les tendances des influents/effluents. Les moyennes seules peuvent dissimuler la cause des défaillances.
Essais de pots, essais pilotes et confiance en matière de conception
Les tests de JAR peuvent dépister le pH de la précipitation, la séquence de réactifs, la sélection des coagulants ou des flocons, la décantation et le volume des boues. Ils sont utiles pour les étapes physico-chimiques mais ne reproduisent pas toutes les conditions hydrauliques, recyclées ou à long terme.
Un pilote peut être justifié lorsque les eaux usées varient de manière significative, que des agents complexants sont présents, que l'inhibition biologique est incertaine, que l'encrassement de la membrane est un risque majeur, qu'une cible de polissage faible est requise ou que le comportement des concentrés n'est pas clair. Le protocole pilote doit définir la source d'alimentation, la durée, la plage de fonctionnement, les méthodes analytiques et les critères de réussite avant le début des tests.
Ni un test de jar ni un pilote ne doivent être présentés comme une garantie universelle. Sa valeur vient de la réduction des incertitudes spécifiques des projets.
Factory Testing and Shipment Inspection
Les tests d'usine doivent confirmer ce qui est pratique avant l'expédition :
- étiquettes d'équipement et composants principaux par rapport à la liste approuvée ;
- Réservoir, tuyauterie, vanne, pompe, instrument et installation de panneaux de commande;
- Contrôles de fuite ou de pression appropriés ;
- rotation de la pompe et fonctionnement fonctionnel à l'eau propre, le cas échéant;
- alarmes, interverrouillages, autorisations et simulation de séquences;
- Certificats d'instruments et sauvegarde logicielle ;
- Statut de la documentation, liste de poinçonnage et critères de version.
Si l'eau d'essai d'usine ne représente pas les eaux usées du site, la graisse ne peut pas prouver les performances finales du fluorure, du métal, de la COD, de la récupération ou des boues. Ces résultats appartiennent à une mise en service de site ou à un test de performance convenu dans des conditions définies.
L'inspection des expéditions doit examiner les connexions propres et bouchées, la protection contre la corrosion, la conservation, les articles en vrac, les pièces de rechange, les exigences de stockage des produits chimiques ou de membrane, les points de levage, la liste de colisage, les dimensions et les enregistrements photographiques. Les instruments fragiles et les équipements à revêtement interne nécessitent une attention particulière.
Préparation et mise en service de l'installation
Avant la livraison, confirmez les fondations, les diguettes, l'accès, les drains, la ventilation, la zone chimique, les utilitaires, les interfaces de câble, les tuyauteries d'interconnexion, les connexions d'échappement, la route des boues et le stockage d'urgence. Confirmez que le site peut recevoir le plus grand module et que les autorisations de maintenance restent après l'installation.
La mise en service doit distinguer l'achèvement mécanique, le rinçage à l'eau, l'étalonnage de l'instrument, les essais de séquences, la préparation chimique, l'introduction des eaux usées humides, l'optimisation du dosage, la déshydratation des boues, le démarrage de la membrane, la formation des opérateurs et les tests de performances. L'exploitation précoce devrait inclure un plan de gestion de l'eau hors spécifications pendant la stabilisation du processus.
Erreurs d'approvisionnement courant
- Mélanger toutes les eaux usées avant de terminer une enquête sur les sources.
- Conception à partir d'un échantillon composite sans contexte de production.
- Spécification uniquement du débit quotidien et omettant les charges de crête ou de lot.
- En supposant qu'un point de consigne de pH supprime chaque métal et fluor.
- Ignorer les agents chélatants, les solvants, les tensioactifs et les oxydants.
- Sélection de RO sans définition de la gestion des concentrés.
- Traiter une cible de réutilisation comme "eau claire" au lieu d'une liste de paramètres à un point indiqué.
- Omettre la quantité de boues, la déshydratation et l'élimination du coût du cycle de vie.
- exiger une garantie d'effluent sans définir les limites et les méthodes d'essai de l'influent.
- Traiter les résultats des graisses de l'eau propre comme une preuve de la performance du traitement du site.
Foire aux questions
Les eaux usées des semi-conducteurs doivent-elles être combinées avant le traitement ?
Pas automatiquement. Le fluorure, les métaux, le CMP, les produits organiques, les produits chimiques concentrés et les rinçages relativement propres peuvent nécessiter une collecte et un traitement différents. Combinez les flux uniquement après avoir examiné la compatibilité, la chimie du traitement, la variabilité et la valeur de réutilisation.
Comment le fluorure est-il retiré des eaux usées des semi-conducteurs ?
La précipitation à base de calcium suivie d'une séparation solide-liquide est couramment évaluée. La performance finale dépend de la concentration d'aliment, des ions concurrents, du pH, des conditions de réaction et de la séparation. Les cibles inférieures peuvent nécessiter un traitement par étapes ou un polissage.
Le RO peut-il traiter directement les eaux usées non traitées des PCB ?
Habituellement, ce n'est pas la première étape lorsque l'eau contient des métaux, des colloïdes, des solides en suspension, des oxydants ou des espèces de détartrage. Ceux-ci peuvent encrasser ou endommager les membranes. La gestion du prétraitement et du concentré doit être définie à partir des eaux usées réelles.
Les eaux usées CMP sont-elles les mêmes que les eaux usées au fluor ?
Non. Les eaux usées CMP sont généralement caractérisées par des particules fines de polissage et peuvent contenir des métaux ou des produits chimiques de procédé. Les eaux usées au fluor proviennent de produits chimiques fluorés. Ils peuvent interagir, mais doivent être caractérisés séparément avant toute décision de les mélanger.
Quand un test pilote est-il nécessaire ?
Considérez un pilote lorsque la composition varie, les métaux complexes ou l'inhibition biologique sont incertains, le risque d'encrassement de la membrane est élevé, la cible requise est exigeante ou la voie proposée dépend des hypothèses qu'un test de JAR ne peut résoudre.
Que doit garantir un fournisseur ?
Les garanties doivent être liées à une enveloppe d'influent, débit, température, conditions de fonctionnement, services publics, qualité chimique, point d'échantillonnage, méthode analytique et période d'essai. La disponibilité des équipements, les consommables et les responsabilités de l'acheteur doivent également être définies, le cas échéant.
Conclusion
La décision la plus importante pour les eaux usées de semi-conducteurs et de PCB est souvent prise avant la sélection du patin de traitement : définir et séparer les cours d'eau. Le fluorure, les métaux, les solides de CMP, les matières organiques, les décharges chimiques concentrées et la réutilisation créent des risques techniques différents. Une voie saine relie chaque risque à une étape de traitement et identifie le résidu que crée.
Les acheteurs doivent fournir des flux au niveau des cours d'eau, des analyses représentatives, des sources chimiques, des objectifs de rejet ou de réutilisation, les conditions du site et les exigences d'exploitation. Les fournisseurs doivent répondre avec un bilan de masse, une justification du processus, des hypothèses de conception, un plan de gestion résiduelle, des limites de test et des responsabilités claires. Cette approche produit une proposition plus défendable que la sélection d'équipements uniquement à partir d'un label de l'industrie.
Envoyez vos besoins en matière d'eaux usées à semi-conducteurs ou de circuits imprimés
Envoyez à Baihuipu votre liste de flux d'eaux usées, analyses disponibles, débits moyens et de pointe, calendrier de production, inventaire chimique, objectif de rejet ou de réutilisation, les utilitaires de site et l'emplacement du projet. L'équipe technique peut examiner comment structurer la ségrégation, le prétraitement, la séparation des solides, le traitement par membrane ou la concentration pour une discussion plus approfondie du projet. Les conditions de configuration et de performance finales restent soumises aux données de projet confirmées.
Pour les étapes de préparation connexes, consultez la Liste de contrôle des eaux usées industrielles RFQ et le guide de Jar, banc et essais pilotes.
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