GB 50747-2024 中文版 电子工业纯水系统设计规范（2024 修订版）

GB50747-2024中文版电子工业纯水系统设计规范（2024修订版）前言本标准为中华人民共和国国家标准GB50747-2024《电子工业纯水系统设计规范》（2024修订版），由住房和城乡建设部、国家市场监督管理总局联合发布，2024年10月1日正式实施。本标准为电子工业纯水、超纯水工程专属强制性设计规范，替代旧版GB50747-2012版本，是国内电子制造领域纯水系统规划、方案设计、工艺选型、系统配置、机房布局、节能设计的法定核心依据。本次2024版修订紧密适配国内半导体先进制程、新型显示、光伏新能源、精密电子元器件产业升级需求，深度衔接GB/T30306-2023《电子工业超纯水系统通用技术规范》、GB50987-2024《微电子工厂纯水与废水处理工程设计标准》、GB51132-2025《电子工业纯水系统施工及验收规范》形成上下游标准闭环。修订重点优化了先进制程微量污染物设计控制指标、分质供水体系、系统冗余配置、智能化监测设计、节水节能参数、生物膜防控设计及老旧系统提质改造设计要求，彻底解决旧版标准适配制程落后、水质管控宽泛、节能指标偏低、智能化设计缺失、改造无规范依据等行业痛点。本标准立足电子工业高精密、连续性、低污染、高稳定的生产特性，兼顾设计科学性、工程落地性、运维便捷性、绿色低碳性，覆盖全品类电子制造用水场景，统一行业纯水系统设计技术体系，杜绝过度设计、配置不足、水质不达标、系统稳定性差等工程通病，适用于各类电子工业纯水、超纯水系统新建、改建、扩建及升级改造工程设计。1总则1.1编制目的1.1.1统一电子工业纯水与超纯水系统的设计原则、工艺架构、设备选型、水质参数、管网配置、自控设计标准，规范行业设计乱象，从源头规避设计缺陷导致的水质衰减、制程污染、设备频繁故障、水资源浪费等问题。1.1.2适配7nm及以下先进晶圆制程、高端显示面板、高效光伏电池等高精度电子制造工艺，建立ppt/ppb级微量污染物专项设计管控体系，保障电子生产良率与产品精度。1.1.3构建分级分质、按需供水的纯水设计体系，区分高端精密制程、常规制程、辅助制程用水配置，平衡工程品质与投资运维成本。1.1.4规范纯水系统节能节水、安全防护、洁净防腐、应急冗余设计，契合电子行业绿色工厂、智能工厂建设要求，提升系统长期运行稳定性与合规性。1.1.5明确老旧纯水系统提质改造设计准则，填补行业改造设计标准空白，指导存量系统升级适配新型电子制程需求。1.2适用范围1.2.1本标准规定了电子工业纯水、超纯水系统的术语定义、水质分级、设计基础参数、总体工艺设计、单元设备设计、输配管网设计、仪表自控设计、机房布局、节能节水、安全防护、冗余应急、老旧系统改造等全套设计技术要求。1.2.2适用于集成电路晶圆、半导体分立器件、TFT-LCD/OLED显示面板、光伏电池、电子封装、精密电子清洗、微纳元器件制造等电子工业的纯水、超纯水制备、储存、循环分配系统工程设计。1.2.3覆盖新建、改建、扩建、产能扩容、工艺升级、老旧系统提质改造等全场景设计工作，是设计院、工程公司、设备厂商、建设单位、监理单位的核心设计依据。1.2.4本标准不适用于实验室微量特种超高纯水、电子工业废水处理系统设计，可作为精密机械、光电行业高纯用水系统设计的参考依据。1.3基本设计原则1.3.1分级适配原则：根据生产制程精度划分纯水水质等级，匹配对应工艺路线、设备精度与管网标准，杜绝低配失效、高配浪费。1.3.2微量严控原则：针对电子制程敏感的痕量金属离子、TOC、溶解氧、超微颗粒物、微生物、生物膜，开展专项针对性设计，实现全流程污染阻断。1.3.3稳定冗余原则：核心制水单元、动力设备、自控系统、供水管网具备负荷冗余与故障冗余，适配24h连续量产、水质水量波动工况。1.3.4节水节能原则：优化工艺回收率、管网损耗、设备能耗，推行浓水回收、梯次用水设计，满足电子行业绿色节水考核指标。1.3.5智能可控原则：配套全参数在线监测、自动联锁、故障预警、数据追溯设计，实现系统可视化、智能化管控。1.3.6洁净防腐原则：全流程无析出、无死角、无滞留设计，材质与结构适配高纯水环境，杜绝二次污染与腐蚀隐患。1.4规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB5749生活饮用水卫生标准、GB/T11446.1-2021电子级水、GB/T30306-2023电子工业超纯水系统通用技术规范、GB50987-2024微电子工厂纯水与废水处理工程设计标准、GB50472电子工业洁净厂房设计规范、GB51132-2025电子工业纯水系统施工及验收规范、GB50013室外给水设计标准、GB50131自动化仪表工程施工及验收规范、SEMIF11-0310半导体工艺用水系统设计规范2术语和定义2.1电子工业纯水系统以市政自来水或达标工业净水为原水，通过预处理、深度除盐、精密过滤、消毒净化等工艺制备，满足电子工业辅助制程、常规精密制程用水的成套水处理系统，包含制备、储存、输送、监测配套单元。2.2电子工业超纯水系统在纯水系统基础上配置连续电除盐、真空脱气、抛光精处理、终端超滤等高端精制单元，可稳定产出18.0MΩ·cm以上超高纯水，适配半导体先进制程、高端光电制程的高精密水处理系统。2.3分质供水设计根据车间不同工序用水精度、用水量、用水特性，设计多等级纯水独立制备、独立管网、独立循环的供水体系，实现高精度水专供高精密制程、低精度水用于辅助工序，优化资源配置。2.4管网生物膜防控设计通过闭环循环、恒定流速、定期消毒、无死角结构、低析出材质组合设计，抑制管网内壁微生物附着、繁殖及生物膜生成的专项系统设计方案。2.5系统负荷冗余设计系统设计水量、设备出力、管网通量、泵组流量预留富余系数，可覆盖生产峰值用水、季节水质波动、远期产能扩容及设备检修工况的设计配置。2.6微量污染物阻断设计针对ppt/ppb级金属离子、痕量TOC、超微颗粒物、低浓度溶解氧等微量污染因子，通过多级逐级去除、终端精滤、密闭隔绝、材质钝化的全流程阻断设计。2.7老旧系统提质改造设计针对存量纯水系统水质不达标、能耗偏高、稳定性不足、智能化缺失等问题，在原有结构基础上开展工艺增补、设备升级、管网改造、自控更新的专项优化设计。3水质分级与基础设计参数本章统一规定25℃标准工况下电子工业纯水分级水质指标、原水设计条件、水量负荷参数、系统性能基准，为全系统设计提供量化依据，指标体系对标国标及SEMI国际标准。3.1纯水分级水质设计指标3.1.1一级超纯水（先进制程专用）：适配7nm及以下晶圆、高端光刻、薄膜沉积、精密刻蚀工序。电阻率≥18.25MΩ·cm，TOC≤5ppb，溶解氧≤3ppb，0.05μm颗粒物≤0.5个/mL，单项金属离子≤0.05ppb，微生物≤0.001CFU/mL，总硅≤0.1ppb。3.1.2二级超纯水（精密制程专用）：适配成熟制程晶圆、OLED面板、高效光伏电池工序。电阻率18.0~18.25MΩ·cm，TOC≤20ppb，溶解氧≤8ppb，0.1μm颗粒物≤3个/mL，单项金属离子≤0.5ppb，微生物≤0.01CFU/mL。3.1.3三级纯水（常规制程专用）：适配普通元器件、面板辅助制程、设备精密清洗工序。电阻率17.0~18.2MΩ·cm，TOC≤100ppb，溶解氧≤15ppb，0.2μm颗粒物≤10个/mL，微生物≤0.1CFU/mL。3.1.4四级工艺纯水（辅助公用专用）：适配设备冷却补水、车间地面洁净、预处理清洗等辅助场景。电阻率≥1.0MΩ·cm，浊度≤0.1NTU，无肉眼可见杂质，无微生物超标问题。3.2原水设计条件3.2.1设计原水必须符合GB5749生活饮用水卫生标准，严禁采用未达标非常规水源作为纯水系统进水。3.2.2常规设计进水参数：电导率≤500μS/cm，TDS≤800mg/L，SDI≤3，浊度≤0.5NTU，余氯≤0.05mg/L，硬度≤0.03mmol/L。3.2.3进水设计温度10℃~35℃，工作压力0.2MPa~0.4MPa，设计需考虑雨季高浊、冬季低温、管网水质波动的冲击工况。3.3水量与负荷设计参数3.3.1系统设计富余系数：连续量产工厂≥1.2，中小型间歇生产工厂≥1.15，兼顾峰值用水、管网损耗、冲洗损耗、检修备用水量。3.3.2系统综合回收率：一级超纯水系统≥88%，二级超纯水系统≥90%，三级、四级纯水系统≥92%，浓水需设置回收利用设计。3.3.3系统连续运行稳定性：全年无故障运行时长≥8000h，24h水质参数波动幅度≤±1%，无突发性超标波动。3.3.4单位产水能耗：一级超纯水≤1.4kW·h/m³，二级及以下纯水≤1.2kW·h/m³。4总体工艺设计规范4.1工艺设计总体要求4.1.1纯水系统工艺必须采用“逐级净化、分级去除、梯次提质”的设计逻辑，从前置预处理到终端精制逐级降低污染物浓度，避免单一单元负荷过载，保障系统长期稳定。4.1.2不同等级纯水必须独立设计制备系统，严禁高低水质混制、混输，高等级超纯水系统可降级供给低等级用水点，低等级纯水严禁反向供给高精密制程。4.1.3所有超纯水系统必须配置闭环循环设计，禁止末端死水静置结构，从工艺架构上杜绝水质衰减与生物膜滋生。4.2分级标准工艺路线设计4.2.1一级超纯水工艺（先进制程）：原水增压→多介质过滤→活性炭过滤→软水预处理→精密保安过滤→一级反渗透→二级反渗透→EDI连续脱盐→真空脱气→核级抛光混床→0.02μm终端超滤→超纯水密闭储罐→恒压变频闭环循环分配系统。4.2.2二级超纯水工艺（精密制程）：原水预处理→双级反渗透→EDI精制→膜脱气→精密抛光处理→终端超滤→储存循环系统。4.2.3三级纯水工艺（常规制程）：预处理→单级反渗透→EDI初级精制→精密过滤→供水循环系统。4.2.4四级工艺纯水工艺（辅助公用）：预处理→单级反渗透→精密过滤→稳压供水系统。4.3工艺设计禁忌4.3.1高等级超纯水系统禁止省略双级反渗透、抛光精处理、真空脱气核心单元。4.3.2所有电子纯水系统禁止采用离子交换酸碱再生工艺作为主脱盐单元，避免药剂残留与水质波动。4.3.3超纯水循环系统禁止设计盲管、死管、末端敞口结构，禁止低速滞留管段。5各工艺单元专项设计5.1预处理单元设计5.1.1多介质过滤器：设计滤速8~10m/h，具备全自动压差反洗、定时反洗、手动冲洗三重模式，有效截留泥沙、胶体、悬浮物，保护后端膜系统。5.1.2活性炭过滤器：选用食品级柱状活性炭，设计吸附容量适配余氯、有机物去除，杜绝余氯氧化反渗透膜，配置自动冲洗功能。5.1.3软化预处理：高硬度原水必须配置软水单元，降低进水硬度，防止膜元件结垢污堵，保障反渗透系统长期脱盐效率。5.1.4保安过滤器：精密滤芯精度5μm，作为前置最后屏障，拦截细小杂质，保护高压泵与膜元件，滤芯配置压差报警设计。5.2反渗透单元设计5.2.1选用电子级低压高通量反渗透膜，一级反渗透设计脱盐率≥99.2%，二级反渗透≥99.5%，膜元件排列均匀、通量匹配。5.2.2系统配置浓水回流回收、自动冲洗、停机自动冲洗功能，防止膜面污染物沉积结垢。5.2.3高压泵采用变频节能设计，缓启动、稳压运行，降低膜元件冲击损耗，适配水量波动工况。5.3EDI脱盐单元设计5.3.1采用无酸碱再生连续电除盐模块，适配24h连续运行，稳定去除反渗透残留微量离子，保障产水电阻率基线稳定。5.3.2EDI模块设计负荷预留1.2倍余量，配置进水压力、流量、水质保护联锁，杜绝干烧、超压、水质冲击损坏模块。5.4脱气单元设计5.4.1一级、二级超纯水系统必须配置脱气单元，高端制程选用真空脱气，常规精密制程可选用膜脱气，精准去除溶解氧、二氧化碳。5.4.2脱气单元需与TOC、溶解氧在线仪表联动，根据水质参数自动调节运行负荷，保障气体指标稳定达标。5.5终端精处理单元设计5.5.1高端超纯水系统配置核级抛光混床树脂，无离子析出、吸附性能优异，深度去除ppt级痕量金属离子。5.5.2终端配置0.02μm精密超滤滤芯，截留超微颗粒物与微生物，作为水质最后屏障，滤芯具备完整性检测设计接口。5.6储罐单元设计5.6.1超纯水储罐采用316L电子级不锈钢或高纯PVDF材质，内壁粗糙度Ra≤0.4μm，无死角、无析出、无吸附。5.6.2储罐有效容积按系统1~2h峰值产水量设计，兼顾缓冲调蓄、水量均衡作用，底部采用圆弧自流结构，完全自排尽。5.6.3顶部配置0.01μm无菌除菌呼吸器、压力平衡阀，杜绝外界粉尘、微生物侵入，预留在线消毒接口。6输配管网系统设计6.1管网总体设计要求6.1.1所有超纯水供水系统必须采用**全闭环循环管网设计**，无盲管、无死区、无末端滞留，所有用水点接入循环回路。6.1.2高低等级纯水管网独立布设、标识清晰，严禁互通、混接、错接，杜绝交叉污染。6.1.3管网水力工况均衡，压力、流速稳定，无负压、无湍流、无低速沉积区段。6.2流速与管径设计6.2.1主管网设计流速1.2~2.5m/s，利用水流剪切力抑制生物膜滋生与颗粒物沉积。6.2.2分支管网流速不低于1.0m/s，用水点支管杜绝流速过低造成水质滞留劣化。6.2.3管径按峰值流量核算，满负荷管网总压降≤0.05MPa，保障全厂供水压力均衡稳定。6.3管网结构与精度设计6.3.1管网统一设置≥0.3%自流坡度，停机可完全排空积水，无残留死水。6.3.2管网死角长度严格控制≤2倍管径，满足电子超纯水无滞留设计标准。6.3.3管网支架间距规范，设置绝缘防腐隔离结构，防止管道电化学腐蚀与振动偏移。6.3.4各工艺节点、用水终端、设备进出口预留标准化无菌取样口，便于日常检测与水质追溯。6.4管网材质设计选型6.4.1一级、二级超纯水系统管网：优先选用高纯PVDF管材，或316L电子级不锈钢抛光管材。6.4.2三级、四级纯水系统管网：可选用UPVC高纯洁净管材，材质必须无析出、无异味、耐老化。6.4.3所有密封垫片、阀门密封件采用PTFE高纯卫生级材质，杜绝橡胶材质离子析出污染。7仪表与自动化控制系统设计7.1在线监测仪表配置设计7.1.1一级、二级超纯水系统标配：在线电阻率（带温度补偿）、在线TOC、在线溶解氧、在线颗粒计数器、压力、流量、液位、温度全套高精度仪表。7.1.2三级、四级纯水系统标配：在线电阻率、浊度、压力、流量、液位监测仪表。7.1.3所有仪表具备高精度、可校准、可溯源特性，传感器安装位置避开死角、震动、高温干扰区域，保障监测数据精准。7.2自控系统功能设计7.2.1采用PLC+上位机集中智能控制系统，实现系统全自动启停、自动冲洗、自动循环、自动消毒、变频稳压运行。7.2.2设置全维度联锁保护：高低压联锁、缺水联锁、水质超标联锁、设备故障联锁，异常工况自动报警、自动切断不合格产水、自动应急切换。7.2.3数据自动采集、存储、曲线生成、报表导出，数据留存周期≥5年，满足生产质量追溯、环保审计、行业核查要求。7.2.4配置远程监控、参数调试、故障预警功能，适配智能工厂无人化运维模式。7.3自控逻辑设计要求7.3.1停机休眠逻辑：系统短时间停机自动维持低流量循环，杜绝水体静置劣化。7.3.2水质异常逻辑：终端水质超标自动回流、自动排空、禁止接入生产管网，同步声光报警。7.3.3耗材预警逻辑：滤芯、膜元件、树脂耗材寿命预判预警，提前提示更换，避免隐性水质超标。8机房布局与设备配置设计8.1机房总体布局8.1.1纯水机房宜紧邻洁净生产车间布置，缩短输送管网长度，降低管路损耗与水质污染风险。8.1.2机房分区明确：预处理区、膜处理区、精处理区、储罐循环区、电控区独立划分，布局规整、流程顺畅。8.1.3预留充足运维通道、检修空间、耗材堆放区域，设备间距满足拆装、清洗、检修操作需求。8.2设备冗余配置设计8.2.1连续量产工厂核心设备（高压泵、循环泵、EDI模块、主膜系统）必须一用一备或两用一备，支持不停机检修切换。8.2.2精密过滤支路、消毒单元设置备用接口，可实现在线不停机更换耗材、维护设备。8.2.3大型纯水系统设置双路供电设计，杜绝停电导致系统停机、水质劣化。8.3机房环境设计8.3.1机房温度控制15℃~35℃，湿度40%~80%，通风良好、防尘防潮、无腐蚀性气体。8.3.2机房地面、墙面采用防腐、防水、防尘洁净材质，设置排水坡度与应急地漏，杜绝积水潮湿隐患。8.3.3电控区域与水处理区域物理隔离，防水防尘、抗干扰，保障电气系统安全稳定。9节能节水与绿色设计9.1节水设计9.1.1反渗透浓水、设备冲洗废水分级回收设计，可回用于预处理进水、厂区公用用水，大幅降低原水消耗量。9.1.2优化管网设计，降低沿程损耗、末端损耗，杜绝跑冒滴漏与无效排水。9.1.3采用智能按需供水模式，根据车间用水量自动调节系统负荷，避免满负荷空载浪费。9.2节能设计9.2.1所有动力泵组采用变频节能配置，稳压运行、按需调频，降低空载与变负荷能耗。9.2.2优化工艺设备匹配，杜绝大马拉小车的能耗浪费，提升系统运行能效比。9.2.3机房余热、废水冷量合理回收利用，辅助车间温度调节，降低配套能耗。9.3绿色环保设计9.3.1系统采用无酸碱再生工艺，无大量化学废液排放，清洁生产。9.3.2废弃滤芯、膜元件、树脂等耗材分类合规收集，统一处置，杜绝环境污染。9.3.3系统运行低噪音、无无组织排放，符合洁净厂房绿色生产要求。10安全、防腐与洁净设计10.1安全设计10.1.1系统电气设备符合洁净车间防爆、防尘、防水等级要求，设置过载、漏电、超压、缺水多重安全保护。10.1.2药剂投放、清洗作业区域独立隔离，配备应急防护、应急冲洗设施。10.1.3系统设置应急排空、应急切换回路，突发故障可快速隔离处置，保护生产管网安全。10.2防腐设计10.2.1所有与纯水接触的设备、管道、管件无腐蚀、无析出、无氧化风险，适配长期高纯水环境运行。10.2.2碳钢设备、机房金属构件做防腐防锈处理，杜绝锈蚀污染环境与水体。10.2.3管道支架、固定件设置绝缘隔离，防止电化学腐蚀损坏管网。10.3洁净防污染设计10.3.1全系统无死角、无滞留、无盲端结构，从结构上杜绝污染物沉积与微生物滋生。10.3.2