CN1260140C - 清洗逆渗透膜的方法及应用该方法的废水回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清洗逆渗透膜的方法，包括下列步骤：将一酸碱度大体介于12～14的碱性溶液通入一逆渗透膜中，将含有该碱性溶液的该逆渗透膜静置处理，接着，开启并调整一第一阀的压力，使其压力由一初始压力逐步增加，进行对该逆渗透膜的冲洗，之后，开启并调整一第二阀，以使该逆渗透膜产生微震。本发明也提供一应用此清洗方法的废水回收的方法。

Description

清洗逆渗透膜的方法及应用该方法的废水回收方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制程中的废水处理程序，特别是有关于一种快速清洗废水回收***中的逆渗透膜的方法。

背景技术

半导体制程的废水分成IC制造以及封装制程中所产生的废水，在IC制造时，由于产品种类繁杂，制程组合多不相同，因此，排出的废水中所含化学物质种类变化也相当复杂，其中大部分是以纯水清洗芯片、去光阻、蚀刻及温室效应气体燃烧破坏的洗涤等程序所排放的，一般可略分为酸碱废水及含氟废水，其中主要成份为有机物、金属离子、悬浮固体、强氧化物及氟离子。

另外，在IC封装的过程中所产生的污染废水则包括切割、电镀、浸锡、清洗过程所产生的废水，依废水种类可分成研磨废水、脱脂废水、酸碱废水、氰化物废水及重金属废水等，而水中主要的污染物质包括了悬浮固体、油脂、有机物及重金属(Cu、Ni)。

上述的制程废水，若能通过有效的废水回收***加以处理，将可恢复产生水质合乎标准的回收水，继续供应厂区例如制程用水、间接冷却用水、产品与半成品或原料清洗用水、空间与生产机械清洗用水、传输用水、原料用水、锅炉用水、直接冷却用水、空调或温湿度控制用水等的使用，而大幅降低IC制造业的生产成本，并避免对环境的严重危害。

一般来说，半导体厂区所使用的废水回收***，包括下列数个步骤。首先，将一制程废水导入一第一过滤塔中，该第一过滤塔滤膜的孔洞尺寸大体为20～100毫米，接着，将自该第一过滤塔流出的过滤液继续导入另一过滤塔中，即一第二过滤塔，而该第二过滤塔滤膜的孔洞尺寸大体为2～10毫米。

经该第一过滤塔及该第二过滤塔的过滤程序后，原废水中的较大颗粒的杂质，应大体可被初步的滤除。接着，将自该第二过滤塔流出的过滤液继续导入一逆渗透膜的过滤***，由于该逆渗透膜为一孔洞尺寸更微小的滤膜***，例如为1～10埃，因此，可获得水质合乎制程再利用标准的回收水，而完成此一制程废水的回收程序。

但因回收***中的逆渗透膜的高频率使用，遂在孔洞表面处极易形成结垢而阻塞滤膜，此时若无法提供一有效清洗逆渗透膜的技术，将使滤膜的寿命因此快速终止，而严重影响整体回收***的运作。现有清洗逆渗透膜的方法如下所述，首先，将逆渗透膜通入一药剂，大体20分钟，此处的药剂可为一特定浓度的强碱，接着，静置该逆渗透膜，传统上大体需要一日的时间，之后，先以慢压冲洗，再改以快压冲洗逆渗透膜，而完成此一清洗程序。

上述的清洗步骤，由于前后过程大体需要耗费两日的时间，且经常在清洗完成后，该滤膜仍存有阻塞的现象，实为一既不经济又无效率的清洗方法。面对半导体的制程日益繁复，亟须更大用水量的同时，势必要开发出一种有效清洗逆渗透膜的方法，使滤膜虽因负载水量的增加，由于实施一有效、得宜的清洗步骤，仍可在废水回收的***中继续提供可过滤水质的功能。

目前诸多半导体厂，为延长逆渗透膜寿命，降低其对杂质的负载程度，在前处理阶段例如上述所提到的第一过滤塔以及第二过滤塔过滤程序的前后，会加设如活性碳塔、离子交换树脂塔、微过滤膜、超过滤膜或紫外光灯等的设备，以期提升过滤液在此阶段时的水质。但同时却须负担增加设备及操作运转上额外多出的成本或是如活性碳、离子交换树脂塔、微过滤膜、超过滤膜等耗材的大量使用，这些均不符合产业上要求低成本的考虑。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种对逆渗透膜的快速清洗技术，除可大幅改善清洗效果，延长滤膜的使用寿命外，也可免去加设其它过滤仪器造成的繁复程序及成本的耗损。

本发明提供一种清洗逆渗透膜的方法，由特殊的清洗技术，使逆渗透膜得以迅速回复其原本的滤水功效。

根据上述目的，本发明提供一种清洗逆渗透膜的方法，包括下列步骤：将一酸碱度大体介于12～14的碱性溶液通入一逆渗透膜中，将含有该碱性溶液的该逆渗透膜静置处理，接着，开启并调整一第一阀的压力，使其压力由一初始压力逐步增加，进行对该逆渗透膜的冲洗，之后，开启并调整一第二阀，以使该逆渗透膜产生微震，且于产生微震现象的同时，进行对排出水质导电度的测量。

本发明清洗逆渗透膜的步骤，大体仅耗费两小时的时间，与现有技术动辄一、两天的清洗时间相较，具有省时、高效率的优点，且清洗效果也较传统方法为佳。

根据上述目的，本发明另提供一种废水回收的方法，包括下列步骤：将废水导入一过滤装置，然后将流出该过滤***的废水导入一逆渗透膜，其中该逆渗透膜为一纯水***淘汰的逆渗透膜，且该逆渗透膜可由一快速清洗步骤的清洗而达到再利用的目的。将废水经该过滤装置以及该逆渗透膜过滤后所得的回收水导入一产水塔，以完成废水回收的程序。

本发明中使用于前处理阶段的过滤***，仅包括一第一过滤塔以及一第二过滤塔，为一极简化的过滤单元，并无在其中加设例如活性碳塔、离子交换树脂塔、微过滤膜、超过滤膜或紫外光灯等任何额外的过滤设备，明显可降低制程操作上的成本。

此外，由于使用的逆渗透膜为一纯水***淘汰的滤膜，不仅无须购置新的逆渗透膜组件，最终滤出的回收水水质也可获得更佳品质的保证，这是由于纯水***的滤膜均较一般废水***所使用的滤膜具更细微的过滤孔洞。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明的第一实施例，废水回收***的示意图。

图2是本发明的一实施例，逆渗透膜的清洗机构图。

其中，附图标记说明如下：

100～过滤装置；

105、110～过滤塔；

120～逆渗透膜；

130～产水塔；

140～暂存塔；

150～中和废水处理***；

200～高压泵；

220～清洗泵；

230～清洗塔；

240～清洗药剂；

250～过滤水；

F1、F2、F3、F4～流量计；

P1～压力表；

V1～V16～操作阀。

具体实施方式

请参阅图2，是根据本发明的一实施例，清洗逆渗透膜的方法。本方法在清洗逆渗透膜120之前，会先进行一清洗药剂的准备工作，步骤如下所述，首先，启动一高压泵200，并开启阀1，使过滤液250流经压力表P1，进入逆渗透膜120-1。

若此时自逆渗透膜120-1排出的过滤液的水质合乎制程用水的标准，则直接经阀11通过流量计F4，进入产水塔130储存，以供制程上使用，或是由分支管线(经阀8通过流量计F3以及阀10)，进入暂存塔140储存，期间也可开启阀9，将废水导入一中和废水处理***150。其余无法通过逆渗透膜120-1的废液则继续导入另一逆渗透膜120-2再过滤一次，此时自逆渗透膜120-2排出的过滤液导入上述逆渗透膜120-1排出的过滤液中，另无法通过逆渗透膜120-2的废液，则经阀3、流量计F1以及阀4流入一中和废水处理***150。另一分支管线经阀5、流量计F2以及阀6注入一清洗塔230，作为清洗逆渗透膜120时使用。清洗药剂240准备工作的前置作业是清洗清洗塔230，开启阀5，使流经阀5、流量计F2以及阀6进入一清洗塔230，同时开启阀16。上述过程中将调整阀5，使流量计F2的计数范围保持在3～5吨/小时，较佳值为4吨/小时。

待清洗塔230内壁无积垢且流入塔内的过滤液无气泡时，可进行下一步骤。以上清洗清洗塔230的时间，大体为0.5～3小时，较佳控制在1小时。

接着，调制特定浓度的清洗药剂240存放于清洗塔230中，步骤如下，首先，关闭阀16，待流入清洗塔230中的过滤液体积累积至大体1000～1400升时，再关闭阀5，然后开启阀15，加入大体60～100升，较佳为80升的清洗药剂240于清洗塔230中，加入清洗药剂240的体积量，可由加药机的设定加以控制，例如加药速率4升/分钟，持续20分钟。之后，关闭加药机及阀15。

此处所使用的清洗药剂240，原为例如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)等的强碱，经稀释调制后始成为酸碱度大体介于12～14，重量百分浓度大体介于2～5％，较佳为2.8％的清洗药剂240。

之后，关闭阀12，开启阀13、阀14以及清洗泵220，进行一内循环程序，以使清洗塔230中的清洗药剂240得以充分混合，持续大体5～10分钟，完成后关闭清洗泵220。以上即完成此清洗药剂240的准备工作。

接下来，开始进行对逆渗透膜120的清洗程序，首先，进行通药，关闭阀1、阀3、阀8、阀11及阀13，开启阀2、阀5及阀12，确认所有阀开、关无误，再开启清洗泵220，使清洗药剂240进入逆渗透膜***120，为避免清洗药剂240流入产水塔130破坏水质，关闭阀3，开启阀5，可使清洗药剂240导回清洗塔230得以在此循环的回路中彻底执行清洗的工作，此通药步骤历时大体20～40分钟，清洗泵的工作功率大体为7～10吨/小时。随后，关闭清洗泵220，静置含有清洗药剂240的逆渗透膜120大体20～40分钟，之后，开启阀16排水。

然后由对阀1的调整，达到进水压力P1逐步升高的效果。首先，关闭阀2，开启高压泵200及阀1，其中对阀1的调整依序为(1)压力：3～7公斤/平方厘米，时间：2～5分钟。(2)压力：7～10公斤/平方厘米，时间：2～5分钟。(3)压力：9～13公斤/平方厘米，时间：2～5分钟。同时观察流量计F2内的流体颜色，若由淡变浓再变淡，则表示已完成此一阶段的压力调节。随即关闭阀5，开启阀3排水，将清洗药剂240及逆渗透膜120上的杂质一并排出。

接着，将阀11微开，并调整阀1，使压力表P1维持在大体10～13公斤/平方厘米持续大体0.5～1.5小时，此时，由于阀11的开启，逆渗透膜组件120会产生微震现象并将其上的结垢物同时带出。上述清洗程序大体少于一天，较佳控制为40分钟～2小时。

期间间隔一段时间后，可开启阀5大体5秒再关闭，让流经流量计F2的结构物沉积再观察流量计F2内的结垢物是否逐渐变少，并对水质进行导电度的观察，若导电度的测量值介于250～350毫秒/厘米，较佳为250毫秒/厘米以下时，即表示完成了逆渗透膜120的清洗工作。

待该逆渗透膜120的清洗工作完成后，继续进行废水回收的程序。请参阅图1，废水回收的方法包括下列步骤：首先，将制程废水10导入一过滤装置100，该过滤装置100为此废水回收程序的前处理阶段。过滤装置100是由一第一过滤塔105以及一第二过滤塔110所组成，且第二过滤塔110连接于第一过滤塔105之后，其中第一过滤塔105滤膜的孔洞尺寸大体为20～100毫米，第二过滤塔110滤膜的孔洞尺寸大体为2～10毫米。

制程废水10的组成分包含例如金属离子、酸性物、碱性物、有机物、强氧化物或悬浮固体物等物质，且其导电度不小于100毫秒/厘米，总有机碳含量(toc)不小于1厘克/升，酸碱值大体介于2～4，强氧化物含量如双氧水不小于1厘克/升。上述酸性物包含如磷酸、硝酸、硫酸或盐酸，金属离子包含如各种碱金属离子、重金属及其它金属离子，碱性物包含如氨水或甲基氨，有机物包含如光阻液、显影液、清洗液、甲醇或异丙醇，强氧化物包含如双氧水或臭氧，而悬浮固体物包含如二氧化硅、氧化锗、氧化钨、氟化硅、氧化硼、氧化铝、氧化磷、硅晶圆破片或清洗液。

经第一过滤塔105及第二过滤塔110的过滤程序后，原制程废水10中的较大颗粒的杂质，应大体可被初步的滤除。另在过滤装置100中并无加设额外的过滤设备例如活性碳塔、离子交换树脂塔、微过滤膜、超过滤膜或紫外光灯，以简化前处理阶段的步骤，节省成本及运作时间。

接着，将自第二过滤塔110排出的过滤液导入一逆渗透膜***120，以进行另一过滤程序。该逆渗透膜120是取自纯水***淘汰的滤膜，其中该纯水***是指一可将自来水过滤为纯水的过滤***，而逆渗透膜120的材质可例如为聚醯胺(polyamide，PA)。

一般来说，纯水***滤膜的孔洞尺寸会较废水***滤膜的孔洞尺寸为小，因此，使用纯水***滤膜过滤制程废水10时，理当可获得一水质较佳的过滤液，且本发明使用已届淘汰阶段的逆渗透膜120，而不须另购新的滤膜，也可大幅降低在选材、购材上的成本。

使用逆渗透膜120过滤的过程中，杂质会随过滤时间的延展而再度累积、阻塞在滤膜的孔洞处，此时，通过上述快速、有效的清洗逆渗透膜的技术，可使逆渗透膜迅速回复其原本的滤水功效。此清洗技术大体仅须耗费两小时的时间，与现有技术动辄一、两天的清洗时间相较，实具省时、高效率的优点，且清洗完后的效果也较传统方法为佳。

最后，将制程废水10经过滤装置100以及逆渗透膜120过滤后所得的回收水导入一产水塔130，即完成此废水回收的程序。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然是并非用以限定本发明，任何本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所做出的等效结构变化，均包含在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种清洗逆渗透膜的方法，其特征在于，包括下列步骤：

将一酸碱度介于12～14的碱性溶液通入一逆渗透膜中；

将含有该碱性溶液的该逆渗透膜静置处理；

开启并调整一第一阀的压力，使其压力由一初始压力逐步增加，进行对该逆渗透膜的冲洗；以及

开启并调整一第二阀，以使该逆渗透膜产生微震。

2.如权利要求1所述的清洗逆渗透膜的方法，其特征在于，将该逆渗透膜大体静置20～40分钟。

3.如权利要求1所述的清洗逆渗透膜的方法，其特征在于，该冲洗步骤大体少于一天。

4.如权利要求1所述的清洗逆渗透膜的方法，其特征在于，该冲洗步骤大体介于40分钟～2小时。

5.如权利要求1所述的清洗逆渗透膜的方法，其特征在于，还包括在产生微震现象的同时，进行对排出水质导电度的测量。

6.一种废水回收的方法，其特征在于，包括下列步骤：

将废水导入一过滤装置；

然后将流出该过滤装置的废水导入一逆渗透膜，其中该逆渗透膜为一纯水***淘汰的逆渗透膜，且该逆渗透膜经过如权利要求1所述的清洗方法的处理；以及

将废水经该过滤***以及该逆渗透膜过滤后所得的回收水导入一产水塔，以完成废水回收的程序。

7.如权利要求6所述的废水回收的方法，其特征在于，该逆渗透膜大体静置20～40分钟。

8.如权利要求6所述的废水回收的方法，其特征在于，该冲洗步骤大体少于一天。

9.如权利要求6所述的废水回收的方法，其特征在于，该该冲洗步骤大体介于40分钟～2小时。

10.如权利要求6所述的废水回收的方法，其特征在于，还包括在产生微震现象的同时，进行对排出水质导电度的测量。

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