技术标纯废水部分REV2.docx
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技术标纯废水部分REV2
八章纯水专业设计方案
1.纯水系统设计说明
1.1设计依据、标准及规范
国外采购的设备和部件的制造工艺和材料符合中国国家工业法规中涉及的标准或相当标准。
国产设备的制造及材料应符合下列标准和规定的最新版本的要求，但不仅限于此。
GB150《钢制压力容器》
JB2932《水处理设备制造技术条件》
HGJ32《橡胶衬里化工设备》
《压力容器安全技术监察规程》
对外接口法兰符合下列要求
JB/T74-94《管路法兰技术条件》
JB/T74-94《管路法兰类型》
JB/T81-94《凸面板式平焊钢制法兰》
JB/T87-94《管法兰用石棉橡胶垫片》
HG21501《衬胶钢管和管件》
HG20538《衬塑（PP、PE、PVC）钢管和管件》
GBJ115-87《工业电视系统工程设计规范》
GBJ93-86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
GBJ131-90《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》
GB50168～173-92《电气装置安装工程施工及验收规范》
HG20507-92《自动化仪表选型规定》
HG20508-92《（ISOSP60）控制室设计规定》
HG20509-92《仪表供电设计规定》
HG20515-92《仪表接地设计规定》
1.2编制原则
采用技术先进、成熟可靠、高效节能、易于管理的处理工艺，尽可能降低工程投资和运行成本。
设备选型做到合理、可靠、先进，关键设备选择国内外信誉良好品牌，监测仪器仪表选择国内外先进产品。
1.3系统说明
本方案基于充分考虑了系统的初期投资成本及运行成本的基础上，选择的最优化和最节能方案。
该方案整体上体现了对外排水量最少（即减少进水水量，更有效利用系统水源）、初期投资成本最少的工艺特征。
同时，工艺内部还进行了进一步的优化减排，即回用了后端RO的浓水做为各前处理设备的反洗水源，再次增加了系统的回用率。
提高了系统的有效的用水率，使整个系统，更经济和稳定
2.纯水质及用量说明
2.1系统概述
本次工程的施工范围主要是300mm硅片项目UPW484m³/h处理系统及DIW116m³/h处理系统的设计、各种桶槽及泵体的设计、设备填料的灌装、设备内附件安装的设计、共用管架及各类管路设计、以及电气盘柜设计、电气装置及仪表设计、电气桥架及配管配线、电缆接线设计等。
建设绿色系统，采用成熟稳定工艺进行设计，在概念设计阶段充分考虑当地自来水的特点、工艺生产需求、建设和运营成本的需求，提出优化方案为原则制定系统。
2.2.设计进、出水水质
2.2.1原水水质预估
项目
参数
单位
电导率
17.6
mS/m
PH
7.8
-
浊度
<1
度
TOC
3.8
mg/L
总硬度
114
mg/LasCaCO3
Na
2.9
mg/L
K
1.5
mg/L
SiO2
6
mg/L
2.2.2纯水出水质
项目
参数
单位
备注
压力（使用点）
0.2—0.4
MPa
电阻率（UPW）
18.2
MΩ.cm
≥
电阻率（DIW）
4
MΩ.cm
≥
温度
25±2
℃
2.32.4设计处理规模
序号
纯水种类
水量
m3/d
m3/h
1
UPW
11616
484
2
DIW
2784
116
3.纯水工艺流程及说明
3.1工艺流程
3.2工艺说明
1）原水槽
作用：
对自来水的缓冲作用，以保证系统连续、稳定运行，满足生产需要。
2）热交换器
通过二次侧的热水对一次侧水源持续的升温，再通过一次侧的温度开关，使系统水温度保持在设定温度之上，以保证一般温度下，RO系统的产水能力的稳定性，同时保证后端对水温的要求。
3）MMF过滤器
MMF过滤器将除去进水中的沉淀物，悬浮固体颗粒以及有机物质。
根据直径由大变小的原则，滤料的排列从上往下一般依次是无烟煤、粗砂、细砂和砾石。
但是在各层滤料中，粒径是由小到大依次排列。
各自的粒径为：
无烟煤：
1.2~0.8mm
细沙：
0.5mm
沙砾：
2~4mm
沙砾：
4~3mm
沙砾：
8~12mm
沙砾：
12~20mm
MMF过滤器运行过程中，会有污堵物质截留在滤层表面，过滤器配备自动控制器，通过程序设定，自动实现过滤器的运行、反洗、正洗功能的转换。
为增加反洗的效果，增加了风机的反冲洗，以保证后续反洗时，增加反冲洗的效果。
反洗过程中，滤层在水压的作用下全部托起膨胀，污堵物质在大水流带动下与滤层分离，排出罐体。
本系统MMF过滤器设计为N+1台。
4）过滤水槽
作用：
起缓冲作用，以保证系统连续、稳定运行，满足生产需要。
5）ACF过滤器
设置活性碳过滤器，内装精选的活性炭，目的是为了去除水中的各种胶体、色素、异味、大量生化有机物、余氯。
随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。
此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内填料悬浮松动，从而使粘附于填料表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。
过滤器配备自动控制器，通过程序设定，自动实现过滤器的运行、反洗、正洗功能的转换。
罐体内部填料从上而下以次为活性炭和石英砂，粒径约为：
活性炭：
椰壳或石炭系活性碳
碘值：
≥1000mg/g
沙砾：
2~5mm
本系统ACF过滤器设计为N+1台.
6）2B3T装置
离子交换是以离子交换剂上的可交换离子与液相中离子间发生交换为基础的分离方法。
广泛采用人工合成的离子交换树脂作为离子交换剂，它是具有网状结构和可电离的活性基团的难溶性高分子电解质。
根据树脂骨架上的活性基团的不同，可分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、两性离子交换树脂、螯合树脂和氧化还原树脂等。
用于离子交换分离的树脂要求具有不溶性、一定的交联度和溶胀作用，而且交换容量和稳定性要高。
按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）或苯酚基（-C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。
例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R-SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为
2R-SO3H+Ca2+----（R-SO3）2Ca+2H+
这也是硬水软化的原理。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（-NH2）或亚胺基（-NH2）等碱性基团。
它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为
R-N（CH3）3OH+Cl-----RN（CH3）3Cl+OH-
阳塔、阴塔系统，即由2床（阳床、阴床）。
阳塔阴塔系统的树脂塔，采用复床式填充。
将同性（阳性或阴性）的弱、强不同类型的树脂分别填充在同一树脂塔的上、下填充层。
在离子交换过程中，树脂的交换能力随着时间的延续而下降，当其交换能力下降到产水水质合格的临界线时，需要对树脂进行再生。
树脂的再生也是通过离子交换的方式来完成，其过程与上述的产水过程的离子交换过程相反。
采水时，水流从树脂塔的上部流入，原水中需要去除的离子，先通过树脂塔上层的弱性离子树脂层，与该层的弱性离子树脂进行部分的离子交换，再经过下层的强性离子树脂层，与该层的强性离子树脂进行的离子交换。
水流经过强性离子树脂层后，其中的绝大部分的需要去除的离子都能得以去除，从树脂塔下部流出的即是最终产水——去离子水。
阳离子的再生：
用HCl中的H+离子来交换出被吸附的原水中的阳离子。
阴离子的再生：
用NaOH中的OH-离子来交换出被吸附的原水中的阴离子。
再生时，再生液由树脂塔的下部进入。
树脂塔下层的强性离子层，其再生难度较大。
再生时，用过量的再生液首先对树脂塔下层的强性离子树脂层进行再生。
由于树脂塔的复床结构，其再生液对该层树脂的搅拌力较小，再生时，其再生液基本保持层流状态，其树脂层的结构基本保持不变。
过量的再生液通过平整的树脂层，能使强性离子树脂层得到充分的再生。
再生系统由再生用药品槽、再生泵以及连接管路等组成。
阳离子树脂再生时，再生用HCl注入泵将再生用药品槽内的HCl溶液注入阳床。
HCl溶液经过射流器的稀释后，由阳床的下部进入，从阳床的上部流出，对阳床进行再生。
阴离子树脂再生时，再生用NaOH注入泵将再生用药品槽内的NaOH溶液注入阴床。
NaOH溶液首先通过再生用热交换器对NaOH溶液进行加热，再经过射流器的稀释后，由阴床的下部进入，从阴床的上部流出，对阴床进行再生。
7）DI水槽
DI水槽储存前处理产水。
水箱内设液位控制系统，具备自动补水及低水位报警功能。
8）UV装置；
UV技术已经成功运用于医药、半导体、能源、食品饮料、化妆品、水
产以及卫生行业。
主要用于消毒，由于其产生的巨大光能，同样可以用于去除TOC和臭氧。
光是一种电磁辐射能量,或者是以电磁波的形式存在，波长位于可视光和X光的波长之间。
UV技术中常用的两种波长是254nm和185nm。
254nm波长的UV用于杀菌，185nm波长的UV主要运用于TOC的去除,分解有机分子。
185nm波长的光携带的能量要高于254nm波长的光.同样可以用于分解水分子为羟基。
254nm波长的光主要用于消毒和去除臭氧,它可以穿透细胞的外壁,到达DNA区域,并破坏遗传控制基因.因此蛋白物质可以在无化学药剂添加的情况下被破坏。
9）RO保安过滤器
在进入到反渗透系统之前，经过预处理之后的水需要进行进一步的过滤。
一方面避免残留的固体颗粒以及细菌都将有可能造成反渗透系统的污堵，另一方面避免较大的颗粒在高压泵的加速下，导致膜表面的破损。
10）反渗透高压泵
为了满足反渗透系统进水压力，预处理水在进入到反渗透压力容器前通过高压泵进行压力提升。
反渗透装置的每一级各配一台高压泵。
11）反渗透系统
反渗透被认为是分子级的过滤过程，这种“过滤作用”能够从水中除去99%溶解性矿物质，95-97%大多数不溶解性有机物和98%以上的生物和胶体物质。
反渗透膜是一种半透膜，仅能让某些物质（如水）容易通过，而其它物质（如溶解盐）则不让通过。
如果纯水与盐溶液被一张半透膜隔开，纯水就会通过膜进入盐溶液。
每种溶液都有特定的渗透压力，其大小决定于水中溶解物的种类和浓度，这个压力就是引起溶液流过半透膜的驱动力。
反渗透就是与自然渗透流向相反的一个过程，通过向浓溶液端施加足够的压力克服稀溶液（纯水）的自然渗透压使其反向流动。
在实际应用中，需要的与自然渗透流动反方向的力是由高压泵提供的。
水通过高压泵被送入装有半透膜的滤筒（压力容器），高压下产品水从系统中流出，被膜截留的溶解性固体通过调节阀不断地从系统中冲走，这就是浓缩水。
反渗透最常用的两个术语是“除盐率”和“回收率”。
被膜除去的TDS量称除盐率，用百分数表示，99%的除盐率意味着水中可溶性固体的99%被膜除去。
用下面公式计算除盐率:
除盐率（％）＝（原水的TDS－产品水的TDS）／原水的TDS×100。
上式原水TDS是指进入膜壳的水中总溶解性固体的含量，产品水TDS是指产品中水总溶解性固体的含量。
例如，原水TDS是35000ppm，产品水TDS是350ppm:
除盐率（%）=
×100=99%
产品水流量占原水流量的百分比叫回收率。
用下列公式计算回收率：
回收率（％）＝产品水流量／原水流量×100
注：
原水流量等于产品水流量加上浓缩水流量，两者很容易测量。
例如，如果产品水流量是0.4Gpm，浓水流量是3.60Gpm，应这样计算：
回收率（%）=
×100=10%
半透膜的除盐量与原水的TDS浓度成正比，而与使用压力无关。
然而产品水产量与膜的使用压力成正比。
增加操作压力会增加产品水的产量而不影响除盐量。
因此在使用压力允许范围内压力愈高意味着水质愈好、产水量愈多。
可以考虑采用高回收率下运行来降低系统的运行成本。
12）MB系统阴阳离子交换树脂塔
混床是混合阴阳离子交换树脂塔是针对离子交换技术所设计的设备。
是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。
由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。
阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便，具有以下优点：
（1）出水水质优良，出水pH值接近中性。
（2）出水水质稳定，短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运行流速等）对混床出水水质影响不大。
（3）间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间比较短。
13）抛光混床系统
抛光混床系统采用离子交换的原理,对纯水进行进一步脱盐处理,提升水的电阻率.此种树脂均是不可再生树脂,使用寿命在1~2年以上
在抛光混床出水设置有电阻率监测探头以保证产水质量.
14）UFUNIT终端过滤器
通过Ultra Filter可以去除UPW中的微粒子和生菌，满足客户产线用水对微粒子和生菌的要求。
15）脱气膜MDG
通过MDG可以去除UPW中的溶解氧，满足客户产线用水溶解氧的要求。
第九章废水专业设计方案
1.废水系统设计说明
1.1设计依据、标准及规范
《污水综合排放标准》（GB8978-2002）
《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）
《机械设备安装工程施工及验收通用规范》（GB50231-98）
《建设工程安全生产管理条例》中华人民共和国国务院令第393号
《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2011年版）
《工业建筑防腐设计规范》（GB50046-95）
《供配电系统设计规范》（GB500052-2009）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-2008）
《自动化仪表选型规定》HG/T20507-2000
《仪表配管、配线设计规定》HG/T20512-2000
《仪表系统接地设计规定》HG/T20513-2000
《控制室设计规定》HG/T20508-2000
《仪表供电设计规定》HG/T20509-2000
《电力工程电缆设计规定》GB50217-2007
1.2编制原则
①根据国民经济和社会发展规划需要，根据《中华人民共和国环境影响评价法》和《建设项目环境保护管理条例》的要求，保证经济发展与环境保护的协调。
②执行国家关于环境保护的政策，符合国家及地方的有关法规、规范和标准。
③充分利用水源，最大限度地实现废水资源化，有效降低污染物总量。
④采用技术先进、成熟可靠、高效节能、易于管理的处理工艺，尽可能降低工程投资和运行成本。
⑤设备选型做到合理、可靠、先进，关键设备选择国内信誉良好品牌，监测仪器仪表选择国内外先进产品。
⑥妥善处理出水净化过程中产生的污泥等污染物，避免二次污染。
1.3系统说明
本项目废水处理系统包括废水收集及提升系统、化学品废液收集及提升系统、废水处理系统以及相配套的化学品加药系统、电气自控系统及其他。
2.废水质及用量说明
2.1系统概述
2.1.1进水水质
序号
废水种类
废水水质
pH
SS
BOD
--
Mg/L
Mg/L
1
酸碱废水
2～10
10
<30
2
含氟废水
2～10
265
<300
含NH4+废水
2～10
--
--
低浓度研磨废水
2～10
150
≤30
高浓度研磨废水
2～10
650
≤150
2.2.2出水水质
排放标准
pH
CODcr
BOD5
总磷
总氮
氨氮
SS
色度
--
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
《GB8978-1996》表4三级标准
6~9
100
20
--
20
12
70
--
2.4设计处理规模
序号
废水种类
一期废水量
m3/d
m3/h
1
酸碱废水
8733
364
2
含氟废水
3777
157
3
含NH4+废水
1962
182
4
低浓度研磨废水
6309
263
5
高浓度研磨废水
3228
135
3.废水工艺流程及说明
3.1工艺流程说明
3.1.1废水收集及提升系统
在FAB区内设置废水收集及提升系统，将FAB区运转产生的不同水质废水分别收集至相应废水提升槽，再经由提升泵定量进入输送至废水站综合废水调节池内。
3.1.2废水处理系统
（1）低浓度研磨废水经各自提升系统汇入低研磨废水均衡池，然后依次进入反应池、絮凝池、沉淀池，最终进入中和池,经过上述絮凝沉淀物化系统，满足中和条件。
（2）酸碱废水经各自提升系统汇入酸碱均衡池，然后依次进入二级中和水池，经过酸碱处理水池，最终进入监测槽。
（3）高浓度研磨废水经各自提升系统汇入高浓度研磨废水均衡池，然后依次进入反应池、絮凝池、沉淀池，最终并入氨氮处理水池。
（4）含NH4+废水经各自提升系统汇入含NH4+均衡池，然后依次进入氨氮处理水池、硝化反硝化反应、中和池-1、中和池-2、检测水池，经过上述生化系统和物化系统，最终达标合格排放。
（5）含氟废水经各自提升系统汇入含氟废水均衡池，然后依次进入反应池-1、反应池-2、絮凝池、沉淀池、反应池、絮凝池、沉淀池、含氟废水处理水池、氨氮处理水池、硝化反硝化反应、中和池-1、中和池-2、检测水池，最终达标合格排放，相应的污泥通过压滤机产水泥饼外运。
以下为化学品废液收集系统流程图
废水收集及提升系统及废水处理系统工艺流程
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