UPW系统介绍(培训学习资料)PPT课件

1 UPW系统工艺介绍动力技术部UT科2009 5 18 2 前言第一章超纯水制备系统第二章回收水处理系统 3 前言 超纯水 UPW Ultra PureWater 系统是最重要的动力支持系统之一 分别为阵列 Array 成盒 Cell 彩膜 ColorFilter 等主要制造工艺提供合格的超纯水 在各个制造工艺中 主要用作玻璃基板的冲洗 和较高浓度的化学品原液混合配制工艺制造所需特定浓度的化学品 换句话说 超纯水在制造工艺中将直接和产品或产品部件发生直接接触 鉴于此 必须借助于一些特殊的方法将存在于原水 自来水 中的将可能对制造工艺造成影响的污染因子去除 比如TDS 总溶解固形物 TOC 总有机碳 细菌 二氧化硅 DO 溶解氧 以及一些金属离子 Na K Ca Cu 等 为了降低原水中的这些污染因子 超纯水系统采用了一系列的设备 比如多介质过滤器 MMF 活性炭过滤器 ACF 反渗透 RO 离子交换器 紫外灯 UV 混床 MB 膜脱气 MDG 和超滤等 同时 为了保证提供稳定合格的超纯水 防止超纯水在长距离输送过程中滋长细菌而导致水质变坏 超纯水设计了循环供应抛光回路 并且保证管路中一定的水流速度 我们的系统设计了两个循环抛光供水回路 回路一设计供水能力为100m3 h 主要为彩膜 C F Cell CCSS QE实验室 可靠性实验室设备以及更衣室洗手干手器等提供超纯水 回路二设计供水能力为130m3 h 主要为阵列工序的蚀刻和显影等的工艺设备供应超纯水 TFT LCD是一个高耗水的行业 如果使用过的水完全作为废水排放掉的话 将会增加制造成本 也就是说产品在市场上将会失去成本优势 事实上 在制造工艺中 很多冲洗用水都是可以回用的 所以我们设计了两套回用水处理系统 分别处理不同污染程度的回收水 4 废水排放 5 第一章超纯水制备系统 6 第一节超纯水水质指标和原水自来水水质指标对比表 7 第一节水中污染物质 1 1溶解性固体TDS 总溶解固形物 包括所有无机成盐离子 溶解在水中的盐离子化为其相应的阳离子和阴离子 并使水的电导率升高 下表显示了电阻率 电导率和TDS之间的关系 电导率以 Megohm cm 计时与电导率以 s cm 成倒数关系 例 如果水样测得电阻率为2500ohm cm 那水样的电导率是多少 2500ohm cm 1000000 0 0025megohm cm1 0 0025 400 S cm 水中阳离子有Na K Ca Mg Fe Al 等 同时还含有微量的铅 铜 锌等 水中的阴离子有Cl SO4 NO3 CO3 HCO3 等 二氧化硅是土壤中最常见的一种物质 所以其在水中的含量也很高 二氧化硅的存在可能引起RO膜的结垢 二氧化硅在水中的存在形态有两种 一种是离子化的二氧化硅 一种是胶体颗粒状的二氧化硅 离子化的二氧化硅能很容易地通过离子交换 RO 蒸馏等方法去除掉 胶体二氧化硅可以通过超滤 RO 蒸馏的方法去除 8 第一节水中污染物质 1 2溶解性有机物水中的溶解性有机物多是由植物 动物尸体等通过自然降解形成的 同时也有人工合成的有机成分 像农药和工业排放的化学品废水等 诸如丹宁酸 木质素 腐植酸 褐菌素等 这些化合物会使水呈现一定的颜色 工艺中会使离子交换树脂被污染 1 3溶解性气体1 4颗粒物1 5微生物 9 第二节超纯水系统工艺流程示意图 Rawwatertank MMF3sets Filteredwatertank ACF4sets CIX3sets AIX3sets ROStage1 ROStage2 ROpermeatewatertank ROrejectwatertank SecurityFilter ROHighPress Pump VFD MBX3sets MDG UPWTank 2pcs 50m3each Exhaust CO2 O2 Vacuumpump UVUnit 185Nm UVUnit 185Nm HEX HEX Coldwatersupply Coldwaterreturn Coldwaterreturn PMB PMB Loop1toFAB Loop2toFAB UFModule UFModule VFD VFD Pre treatmentSection Make upSection PolishingSection Loop1Return Loop2Return FromReclaimSys PN2氮封 PN2氮封 23 25 23 25 On linemonitoring Resistivity Particle TOC SiO2 DO On linemonitoring Resistivity Particle TOC SiO2 DO 5sets 5 mMicronFilter 5sets 9units PN2 2sets 2sets 2sets 2sets 8units 10units 272m3 h 1500m3 300m3 272m3 h 272m3 h 272m3 h 27m3 h 245m3 h 300m3 245m3 h 245m3 h 245m3 h 126m3 h 164m3 h 126m3 h 164m3 h 126m3 h 164m3 h 120m3 h 156m3 h 8m3 h 6m3 h 100m3 h 130m3 h HEX 10 第三节多介质过滤器 MMF P FilteredwaterTank 运行 反洗 BackToPID Rawwaterfeedpump Backwashpump 图例 1 上部检修人孔2 上部进水口3 无烟煤4 细沙层5 粗砂层6 过滤出口7 砾石垫层8 集水水帽9 侧面检修人孔 Backwashdrainage Forwardwashdrainage AirBlower FromFilteredWaterTank FromRawWaterTank MMF MultimediaFilter 多介质过滤器 原水从过滤器顶部进入 通过罐体内的过滤介质 由下部的集水水帽收集 通过底部总管排出 水中不溶于水的大颗粒 悬浮物 SS 将会被有效地内部填装的过滤介质所拦截 同时 MMF在防止后面的ACF床体被污染起到关键的作用 运行序列举例 11 第四节活性炭过滤器 ACF ActivatedCarbonFilter 活性炭过滤器 过滤后水从过滤器顶部进入 经过内部填充滤料 下部集水水帽收集后从底部出水总管流出 水通过活性炭过滤器 水中的部分TOC被吸附 另一个主要的作用是去除水中的余氯 以保护后面的离子交换树脂和RO膜免受氧化而损坏 活性炭过滤器的运行方式 运行序列和多介质过滤器基本相同 只是反洗时没有气冲擦洗 BackToPID Note Abovetableisabstractedfrom TheNalcoWaterHandbook2ndEdition 12 第五节阴阳离子交换器 BackToPID Ca Mg K Na K H H WaterInlet Wateroutlet Ca K H H H H H H H Regenerant HCl Wastewateroutlet CaCl2 KCl 产水 再生 SO42 CO32 HCO3 CO32 Cl OH OH Wateroutlet CO32 Cl OH OH OH OH OH OH OH 产水 再生 WaterInlet H2SO4 HCl Regenerant NaOH 阳离子交换器 阴离子交换器 Wastewateroutlet NaCl2 NaCO3 通过阴阳离子交换器 水中的TDS 无机成盐离子基本上被去除掉 同时二氧化硅胶体也被有效去除掉 运行过程中主要依靠阴床出水电导率来判断交换床是否失效 阴阳离子交换器是整个工艺中最重要的设备 其稳定运行和有效的再生才能保证整个系统的连续稳定运行 阴阳离子交换器的再生需要消耗大量的化学品 所以阴阳离子交换器的高效运行可以降低单位纯水的制水成本 13 第六节反渗透单元 SecurityFilter FromAIX 高压泵 9barg Stage1 Stage2 一段产品水 二段产品水 一段浓水 二段浓水 至浓水箱 产品水总管 至RO产水水池 RO ReverseOsmosis 反渗透 反渗透膜是一种半透膜 它只允许水通过 而水中的无机成盐离子和二氧化硅胶体是不能通过的 本工艺中的RO的设计回收率在90 以上 本工艺RO系统设计为一级两段式 BackToPID 272m3 h 245m3 h 27m3 h 膜最大设计运行压力为300psi 21bar 5微米微滤器其中滤芯是消耗品 需要定期更换 或根据进出口压差来决定 14 第七节初级混床 FromROpermeatepump Serviceinlet NitrogenInlet 再生剂 HCl 入口 再生剂入口 NaOH Serviceoutlet 投运前排水至ROpermeatetank 慢洗入口 再生废液排放至REGwastewatertank 取样回流至ROpermeatetank 快洗入口 排气 反洗排水 正洗排水 再生废液排放 MBX MixedBedIonExchanger 混床 混床 混合离子交换器 内部填充了阴阳两种混合均匀的树脂 有的还会填充一种密度介于阴阳树脂之间的惰性树脂 混床相当于无数个串联在一起的阴床和阳床 当水通过混床时 水中的阳离子和阳树脂上的氢离子发生交换 从而置换出氢离子 而阴离子和附近的阴树脂发生交换将氢氧根离子置换下来 这时分别被置换下来的氢离子和氢氧根离子立即结合而生成稳定的水分子 BackToPID 15 第八节膜脱气单元 MDG BackToPID 基于亨利定律 气体在不同相中具有不同的气体分压 气体有从分压高的一侧向分压低的一侧扩散的 包括气 气相和气 液相 16 BackToPID 第九节降TOC紫外线单元UV 185nm UPWPump FromUPWTank 185nm TOCReductionUnit ToHeatExchanger UV UltraViolet 185nm 降TOC紫外线单元 由于后面抛光混床树脂在运行过程中 不可避免地一些树脂会发生分解 从而使水中TOC浓度升高 同时所有的循环管路以及管件材质都是PVC 虽是洁净PVC 但也不可避免地会溶出一些有机成分到水中 也会是TOC浓度升高 所以在抛光工序设置降TOC紫外线单元是非常必要的 降TOC紫外灯波长为185nm 而一般杀菌用紫外灯波长为254nm 当然185nm的紫外灯也是具有一定的杀菌能力的 17 第十节超滤膜组 UF UltraFiltration 超滤 膜孔径为0 2微米 超滤主要作用是控制水中微粒物质 它可以截留溶解性大分子和所有大于0 2微米的离子 有机溶剂和其他小的溶解性物质 18 第二章回收水处理系统 19 LiftStation FAB2F RACF1 RACF1 RACF2 R