半導體產業廢水處理永續解決方案

永續廢水處理與回收方案有助半導體製造商減少淡水消耗並保護資源。我們提供量身打造的高效能廠房,實現更潔淨的水源與閉環循環再利用。​

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半導體產業廢水處理永續解決方案​

DAS Environmental Experts 提供針對半導體產業量身打造的永續廢水處理解決方案及再利用規劃。我們以高品質標準及客製化專案管理,為廢水處理設施提供可靠的合作夥伴服務,協助晶片生產實現高效用水。

鑑於全球水資源短缺,半導體工廠的水資源管理至關重要。全球水資源中僅不到 3% 為淡水,而其中大部分已受到污染與過度使用的影響。作為重要用水產業,半導體產業面臨優化用水需求的挑戰。對半導體工廠而言,創新的廢水處理技術與環保的水處理設施,對減輕淡水資源負擔具有關鍵作用。

DAS Environmental Experts 開發永續的水處理系統,以因應工業對潔淨水日益增加的需求,同時有助於保護全球水資源。透過在半導體生產中採用創新的水資源再利用技術,企業能顯著降低新鮮水的使用量。我們的工業廢水處理解決方案可協助半導體工廠建立完整的水資源循環,確保對這一重要資源的永續管理。

洁净室

半導體產業用水

在矽晶圓上製造微處理器是半導體生產中高度資源密集的過程。微晶片製造消耗大量能源、水、化學品及氣體。尤其是高用水量,對半導體產業的永續發展帶來巨大挑戰。在芯片製程中,矽晶片(Wafer)需經過千餘個Clean Room內的獨立製程步驟,並需要定期清洗。為此會使用超純水(Ultrapure Water, UPW),其亦用於蝕刻製程中。超純水的使用,是半導體生產中資源效率的關鍵因素。

微電子對環境的影響,特別表現在危險廢棄物的產生,如重金屬、酸及溶劑。如果處理不當,這些廢棄物可能造成嚴重環境破壞。在不同製程步驟中,水會被硝酸、硫酸、氫氟酸、氨水、過氧化氫及異丙醇等化學物質污染,亦含有來自晶片製程各階段的顆粒。因此,對晶片工廠而言,有效的廢水處理至關重要。優化這些流程,在提升微晶片生產永續性及降低半導體產業生態足跡方面,扮演核心角色。

工業廢水及廢氣處理三十年經驗

DAS Environmental Experts 在工業廢水及廢氣處理領域擁有逾三十年的經驗,體現德國精密工程與高品質製造的精神。我們經驗豐富且可擴充的解決方案,能為高科技製造業以及食品與飲料、化學、製藥及化妝品等多個行業提供可靠的廢水處理服務。

我們的專案方法涵蓋客戶的個別需求,包括廢水量與水質組成、能源與化學品使用要求、占地與其他設計需求,以及回收用水、間接排放與直接排放的水質標準。透過在德勒斯登預製設備組件,我們確保廢水處理設施達到最高的品質與效率。

一站式整体解决方案

一站式完整解決方案

我們的完整服務範圍涵蓋各個環節:從諮詢(包含實驗室與中試測試)、規劃、工廠建造、調試,到廢水處理設施的優化與維護。我們多元的生物、機械及化學物理製程,使我們能將客戶製程用水、工業用水及廢水中的特定污染物降至可排放或回收的標準範圍內。

主要服務包括:

  • 有機污染物去除

  • 重金屬及其他有毒化合物去除

  • 化學機械研磨/平整(CMP)廢水處理

  • 研磨殘渣處理

  • 含氟與砷廢水處理

  • 異丙醇(IPA)及其他揮發性有機物(VOC)處理

  • 廢水回用(再生水)

  • 廢水中貴金屬回收與再利用

在半導體產業中採用生物處理:以移動床生物膜反應器(MBBR)為例

移動床生物膜反應器(MBBR)是一種生物反應器,因其靈活性與高效率,能去除工業廢水中多種有機污染物。它在去除氮、磷及以 COD/BOD/TOC 表示的有機物方面表現良好。該製程穩定、操作簡便,且易於放大,可依客戶特定需求進行調整。使用承載材料並維持較高的污泥齡,有助於適應各類甚至難降解的有機物。此外,由於非以活性污泥形式存在,產生的剩餘污泥較少,可降低運營成本。

MBBR 廢水處理系統

用於蝕刻製程廢水的多段式生物處理

一座现代化集中式污水处理厂的3D模型展示了其各个组成部分,包括均衡池、膜生物反应器(MBRR)、混合池、过滤室、鼓风机房、化学品室、膜处理控制室(MTC)、脱水室、污泥排放室、除臭装置及控制中心。

承載材料

MBBR 內裝有鬆散填充的塑膠承載材料,供專門微生物附著形成生物膜。這些懸浮承載材料表面積大,可維持高生物量濃度。微生物負責分解有機污染物與氮化合物,並藉由廢水中長時間停留與承載材料提供的保護空間,使 MBBR 製程比其他生物處理技術更穩定且具有適應性。

曝氣與混合

空氣被引入反應器,提供氧氣並為微生物供應養分。與活性污泥法相比,由於固體濃度較低,氧氣傳輸效率高。同時,曝氣亦可促進反應器內廢水與承載材料的充分混合。

生物膜生長

廢水中的微生物(如細菌)會附著在承載材料表面,形成生物膜。該生物膜含有多種微生物,能分解廢水中的有機化合物。

污染物去除

生物膜中的微生物以廢水中的有機化合物及其他污染物為養分,將其分解。此去除過程透過生化反應進行,包括好氧與厭氧呼吸以及反硝化作用。

淨化

微生物將污染物分解後,淨化後的水便從反應器中流出。大部分生物質仍留在反應器中,可繼續用於生物分解其他污染物。由於生物質並非以活性污泥的形式存在,最終產生的剩餘污泥量也較少。

MBBR

DAS 在不同產業中擁有多年 MBBR 經驗

針對半導體產業應用此技術,我們建議以下製程組合作為範例:

  • 混合與調節槽:用於緩衝與調節(pH 調整、必要養分投加、H₂O₂ 催化)

  • 兩座好氧 MBBR:COD 降解與硝化

  • 一座缺氧(無溶解氧)MBBR:硝酸鹽還原

  • 氣浮設備:固體分離

  • 污泥壓濾機:剩餘污泥脫水

MBBR-System

膜生物反應器(MBR)

另一種可應用於半導體產業的廢水處理方法是膜生物反應器(MBR)。該技術將活性污泥法與膜過濾結合,以在排放生物淨化水前截留顆粒與活性污泥。

廢水首先流入含有微生物的生物反應器,這些微生物在分解廢水中有機污染物方面扮演關鍵角色。與 MBBR 不同,MBR 中的微生物不是以生物膜形式存在,而是以活性污泥形式懸浮於廢水中。此外,系統中設有厭氧、缺氧及好氧區域,利用不同微生物的特性進行處理;不同於 MBBR,這些污泥會依序通過所有區域,而非停留在單一區域。

為維持好氧微生物活性,空氣被引入反應器,促進其好氧生長並加速污染物分解。厭氧或缺氧區域則在無曝氣的情況下混合。處理後的廢水接著通過 MBR 系統的膜過濾,特殊膜可有效截留顆粒與活性污泥。

膜需定期反洗以去除沉積物與堵塞,通常透過水流反向或化學清洗完成。依污染物不同,可能使用鹼、酸、酵素清潔劑或含氯次氯酸鹽。活性污泥會回流至前端工序,以避免膜腔中過度濃縮,回流中同時會抽出過程產生的剩餘污泥。最終,淨化水可依應用需求回用或排入廠務端廢水處理系統。

此方法亦可配合其他處理製程,以達到更高的水質標準。其優點包括:排放水幾乎無固體物、由於活性污泥濃度較高可減少反應器體積、可分階段增加過濾能力,以及與重力沉降相比,固體截留設備佔地較小。

半導體產業的化學物理式廢水處理

化學物理式廢水處理結合多種製程,用以去除製程用水中的重金屬、有機化合物、酸與鹼以及固體顆粒。根據客戶需求,我們的專家團隊會決定採用哪些製程組合,以達到最佳處理效果。

化學物理式廢水處理

DAS 提供的製程處理:

過濾

過濾是一種利用機械方法將液體中的固體分離的製程。在半導體產業中,特別適合使用膜過濾,包括微濾、超濾、奈米濾與逆滲透,可有效截留特定尺寸的顆粒與分子。此方法也可去除膠體物質及細菌,並對水進行脫鹽處理。

氣浮

氣浮透過投加凝聚劑(如硫酸鋁或氯化鐵)及絮凝劑,將分散或懸浮的微小顆粒從液體中移除。此製程能有效去除來自其他處理階段(如 MBBR 活性污泥分離)的固體污染物,為後續水處理工序做好準備。

沉降

沉降是一種利用重力在淺、幾乎無流動的池中分離固體顆粒的製程。容器通常依停留時間設計,也就是水必須在容器中停留至顆粒沉降為止。依顆粒大小不同,沉降是一種可靠、低能耗且簡單的固體分離方法。透過斜板沉澱池,可進一步優化空間利用。

氧化/還原

氧化製程可用於去除生物難降解的有機污染物,特別是利用紫外光產生的羥基自由基,配合過氧化氫或臭氧進行光化學淨化(AOP)。該方法亦能分解重金屬絡合物。

吸附與化學吸附

吸附是物質透過范德瓦耳斯力富集於固體表面。活性碳吸附劑可將多種物質結合到其多孔表面,有效去除有機污染物(如 PFAS)及其他溶解物質。掺雜活性碳與氫氧化鐵顆粒則用於去除砷與重金屬。化學吸附則是透過化學鍵將物質結合於表面,通常為不可逆。

中和

中和用於調整 pH 值,特別是在沉澱或絮凝等製程後,可依需求投加酸或鹼。亦可在生物處理前使用,以維持中性 pH,避免破壞微生物。

化學沉澱

化學沉澱是一種化學製程,用於從溶液中去除溶解的物質。可透過投加適當物質將重金屬轉化為難溶的金屬氫氧化物沉澱。陰離子(如氟離子)可與鈣鹽、鐵鹽或鋁鹽反應沉澱。鐵鹽與鋁鹽亦可用於磷的沉澱。

絮凝

絮凝用於去除水中懸浮或膠體微粒。透過投加絮凝劑與助凝劑,使微粒聚集形成較大絮體,加速沉降,提高剩餘物的沉降與脫水效率。

離子交換

離子交換劑是一種能夠用其他離子置換溶液中離子的材料。例如,鈣離子可以被鈉離子取代。當離子交換劑失效時,必須進行再生。離子交換劑可用於針對性地去除重金屬和離子,例如在沉澱/絮凝後用作「過濾層」。它們也用於水的軟化、再鹽化和脫鹽。在半導體產業,它們對於生產超純水(去離子水)至關重要。

半導體產業面臨著有效且高效處理廢水的挑戰,以滿足環保要求並節約資源。DAS Environmental Experts 提供針對工業廢水處理的客製化解決方案,包括廢水處理設施的規劃、建設與投運。這些方案為提升生產流程的可持續性提供多種可能性,尤其適用於半導體產業。

技術手段包括生物處理製程,如移動床生物膜反應器(MBBR)及膜生物反應器(MBR),以及化學物理法,如過濾、氣浮、中和與吸附。合適製程的選擇取決於多種因素,包括污染物種類、生產需求以及當地環保法規。

聯絡我們的環境專家,讓我們為您推薦最適合的解決方案!