1. 半导体工业产生的废水主要来源
从半导体行业产业链图中可知,半导体行业废水主要由两部分组成,即切割研磨等工艺废水和部件表面电镀废水。其中切割研磨废水中含有大量亚微米级硅颗粒,纳米级金刚沙磨料颗粒、部分清洗剂以及纯水系统反洗RO浓水。部件表面电镀废水即表面处理环节产生的酸碱清洗废水、含氟废水,主要有酸、碱及锡、铅、铜、镍等金属离子,有机物和有机络合物等污染物。

半导体行业产业链图(图片来源于互联网,如有问题联系作者删除)
2. 从法规和企业生存发展及企业的社会责任的角度看,半导体行业废水处理的必要性
在努力发展国家生产力的同时,也要有效保护和利用我们的资源。坚持节约优先,加强源头管控,转变发展方式,推动传统产业智能化、清洁化改造,加快发展节能环保产业,全面节约能源资源,协同推动经济高质量发展和生态环境高水平保护是我们国家的环保绿色发展方式。半导体行业作为国家计算力的基石,企业如要在发展也要遵循这一原则。其废水中所含重金属及其他污染物必须进行有效处理,合格达到行业废水排放标准方可排放。
随着行业竞争力度加大,芯片工艺要求提升,制造难度复杂,技术创新的同时,企业需精密且精确的计算到每片芯片所耗费的成本,才能在行业综合竞争中取得优势。半导体行业作为一个大量耗水和危废排放的行业,拥有先进稳定的中水回用系统及废水处理系统,大量节约人力、用水能耗,委外处置费用,更易达到行业标准,提高企业竞争力,在上下游竞争中,更具优势。
3. 以半导体含镍废水为例,企业废水处理面临的挑战
鉴于以上因素,半导体行业对废水回收利用及达标处理非常重视。但是在实际处理中,企业废水处理及回用面临各项挑战。以半导体含镍废水处理为例,传统处理电镀表面处理废水主要使用化学还原,沉淀,吸附、微电解、蒸发以及离子交换等方法。此类处理方法由于处理工艺环节多,流程繁琐,需要占用大量空间及人力成本。特别是化学法,需要额外增加大量氢氧化钠絮凝剂等药剂,次生出大量有害重金属泥,增加委外处置费用。 由于人工参与多,工艺长且操作复杂,导致最终出水质量不稳定,无法完成对处理后净水资源利用,不达标废液一旦排出,企业又将面临高额罚款或追究法律责任的风险。
经过传统工艺处理后,产生的一部分浓废液,企业一般采取危废委外处置处理。近5年来我国因”“两高”司法解释和新环保法的横空出世,危废处置量迅猛增长,对有资质处置危废的企业需求不断增加,但是由于危废业处理技术资质规模均有较高的要求,从事相关行业的企业数量和体量不足,危废处理能力存在缺口。危废处置的不均衡,导致危废委外费用居高不下。以含镍废水委外价格为例,根据合盾公司相关行业客户调查数据可知,综合废水浓度不同及地区差异因素,委外费用最高可达9000元/吨。以每天产生2T化学镍废液为例,单化学镍废水处理一项,企业年委外成本约为500万元,加上其他废水处置成本,企业需支付大量资金成本来保证生产经营。
4. 针对半导体行业废水特点,合盾采用EV系列设备,以蒸发浓缩方式处理此类废水,帮助客户解决废水处理难题同时降低企业处理费用。
合盾自2011年成立以来专注工业废水处理设备研发及生产,积累了大量废水处理经验。根据半导体行业废水特点,以热泵或MVR原理,研发制造出EV系列蒸发处理设备,减少处理环节,撬装结构,体积小,操作便捷,更易于半导体行业废液安全智能稳定处理。
此系列设备,以真空蒸发方式,配合合盾强制循环系统,选用国外原装进口组件,保障设备出水质量及废水浓度率。对于含铜,镍,锡等重金属废水可根据企业环评要求分流处理或综合处理;含氟废水,进行除氟后,设备选用耐腐蚀材质处理;研磨及反渗透RO浓水,前置过滤系统,搭配不同设备模块综合处理。通过蒸发浓缩处理后,废液浓缩率最高可达95%,出水不含重金属,简单过滤后即可回用工厂,实现企业内水资源循环利用,废水处理成本大大减少。
以上海某半导体公司500L/D 硅片表面处理产生的化学镍废液废水量为例,月委外含镍废液约15T,选用EVLO-25热泵强制循环蒸发器,蒸发浓缩处理后,浓缩率达到80-85%,蒸馏水出水经检测不含重金属,经过碳滤处理后排入污水处理站,月委外镍浓废液减少至2吨,大幅降低客户镍废液委外费用。EVLO系列是热泵系列强制循环蒸发器,特别适用于溶解固含量高及对温度敏感性高的液体,通过选用不同材质,可以处理部分具有腐蚀性的含盐废水(例如酸性PH ,含氯含氟,重金属等废水)。此设备运行稳定,人工点检操作,占地面积不到5平方,获得客户好评。

合盾蒸发设备处理半导体行业化学镍废液效果图
5.结论
半导体的发展,为人类计算力解放做出巨大贡献,未来随着科技的发展这一行业还将大放异彩。半导体企业因生产材料和工艺决定其产业会产生一系列废水,传统废水处理方法,已无法满足现阶段环保及生态要求,更环保,更经济,更智能的帮半导体企业解决其生产工艺产业链的废水处理难题,对于我国半导体行业快速发展具有重要意义。合盾蒸发设备目前已在半导体大厂推广应用,帮助企业减少废水处理压力,同时达到工艺水循环利用或达标排放,助力半导体企业集中优势资源,增加市场竞争力。未来半导体发展,值得我们期待。
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