一、 系統(tǒng)核心功能
潔凈廠房超純水系統(tǒng)是為高科技制造業(yè)(如半導(dǎo)體、微電子、光伏、顯示面板、生物制藥)的生產(chǎn)流程提供關(guān)鍵工藝用水的基礎(chǔ)設(shè)施。其核心功能是通過(guò)多重純化單元的組合,將市政自來(lái)水或地下水逐級(jí)提純,最終產(chǎn)出在電阻率、總有機(jī)碳、顆粒物、微生物及離子含量等方面均達(dá)到極高標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì),以滿(mǎn)足精密清洗、刻蝕、摻雜、光刻等敏感工藝的嚴(yán)格要求,確保產(chǎn)品良率與性能。
二、 系統(tǒng)關(guān)鍵組成與工藝流程
一套完整的超純水系統(tǒng)通常由預(yù)處理、初級(jí)除鹽、深度除鹽和后級(jí)拋光純化四個(gè)單元組成。
1、預(yù)處理系統(tǒng)
目的:去除原水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物、余氯及部分硬度,保護(hù)下游核心膜元件與樹(shù)脂免受污染、氧化或結(jié)垢。
關(guān)鍵設(shè)備:
多介質(zhì)過(guò)濾器:填充石英砂、無(wú)煙煤等,通過(guò)深層過(guò)濾去除懸浮物和顆粒?;钚蕴窟^(guò)濾器:填充活性炭,有效吸附余氯、有機(jī)物、異味和色度。軟化器:填充鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,通過(guò)離子交換去除鈣、鎂離子,防止反滲透膜結(jié)垢。精密過(guò)濾器:安裝5μm保安濾芯,作為最終保護(hù),確保進(jìn)入反滲透膜的水質(zhì)。加藥系統(tǒng):投加阻垢劑(防止膜結(jié)垢)、還原劑(去除余氯)、非氧化性殺菌劑(抑制微生物滋生)。
2、初級(jí)除鹽系統(tǒng)(反滲透單元 - RO)
目的:去除水中絕大部分(>99%)的溶解鹽類(lèi)、離子、有機(jī)物、微生物和膠體,是系統(tǒng)脫鹽的核心。
關(guān)鍵設(shè)備:
高壓泵:為RO膜提供所需的操作壓力。反滲透膜組:采用聚酰胺復(fù)合膜,在高壓驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)溶劑(水)與溶質(zhì)的分離。通常配置一段、二段或多段排列以提高回收率。清洗系統(tǒng)(CIP):用于定期對(duì)RO膜進(jìn)行化學(xué)清洗,恢復(fù)膜性能。核心參數(shù):系統(tǒng)脫鹽率≥98%,單支膜元件脫鹽率≥99.5%;系統(tǒng)回收率75%-85%。
3、深度除鹽系統(tǒng)
目的:進(jìn)一步去除RO產(chǎn)水中殘余的微量離子,將水質(zhì)提升至兆歐級(jí)。
關(guān)鍵技術(shù):
電去離子裝置(EDI):結(jié)合離子交換樹(shù)脂和選擇性離子膜,在直流電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)離子的連續(xù)遷移與樹(shù)脂的連續(xù)電再生,無(wú)需化學(xué)再生即可生產(chǎn)高達(dá)18 MΩ·cm的超純水。是當(dāng)前主流技術(shù)。
混床離子交換(MB):填充氫型陽(yáng)樹(shù)脂和氫氧型陰樹(shù)脂,通過(guò)離子交換深度去除離子。需定期使用酸堿進(jìn)行化學(xué)再生,常用于備用或小型系統(tǒng)。
4、后級(jí)拋光純化與輸送系統(tǒng)
目的:維持超純水在產(chǎn)出點(diǎn)的最終極高水質(zhì),并防止在分配過(guò)程中受到二次污染。
關(guān)鍵設(shè)備:拋光混床(Treated Water MB / Post-Polisher):緊接在EDI之后,進(jìn)一步穩(wěn)定和提升水質(zhì),捕獲痕量離子。紫外殺菌器(UV):采用185nm和254nm雙波長(zhǎng)紫外燈,有效殺滅微生物并氧化分解殘余總有機(jī)碳(TOC)。超濾裝置(UF):使用0.05μm或更小孔徑的膜,絕對(duì)去除細(xì)菌、內(nèi)毒素和微顆粒。終端精密過(guò)濾器:通常為0.2μm或0.1μm孔徑的膜過(guò)濾器,位于用水點(diǎn)前,確保最終屏障。
5、循環(huán)輸送系統(tǒng):由純水儲(chǔ)罐、輸送泵、循環(huán)管道組成。設(shè)計(jì)為24小時(shí)閉路循環(huán),并維持>0.5m/s的回流速度,防止微生物滋生。管路通常采用316L EP級(jí)不銹鋼,并進(jìn)行內(nèi)表面電拋光(EP)或鈍化處理(Passivation)以降低析出物。
三、 核心產(chǎn)水水質(zhì)參數(shù)
超純水水質(zhì)需滿(mǎn)足以下典型指標(biāo),具體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定:
電阻率(25℃)≥18.18 MΩ·cm;總有機(jī)碳(TOC)≤5 ppb(μg/L);顆粒物(≥0.05μm)≤1個(gè)/mL;微生物(細(xì)菌總數(shù))≤1 CFU/100mL;二氧化硅(Total SiO?)≤3 ppb;溶解氧(DO)根據(jù)工藝要求,可配置脫氧裝置至≤10 ppb。
四、 運(yùn)維核心要點(diǎn)
日常監(jiān)控與巡檢:連續(xù)監(jiān)測(cè)并記錄各單元進(jìn)出口壓力、流量、水質(zhì)(SDI、電導(dǎo)率/電阻率、TOC、pH)。檢查RO系統(tǒng)一段/二段壓力、脫鹽率、回收率。檢查水泵運(yùn)行狀態(tài)、噪音、振動(dòng)及泄漏情況。檢查化學(xué)品儲(chǔ)罐液位及加藥泵運(yùn)行狀態(tài)。觀察預(yù)處理設(shè)備自動(dòng)反洗/再生程序是否正常執(zhí)行。
定期預(yù)防性維護(hù):每日:記錄全系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及水質(zhì)數(shù)據(jù)。每周:對(duì)多介質(zhì)、活性炭過(guò)濾器進(jìn)行手動(dòng)加強(qiáng)反洗;校準(zhǔn)在線(xiàn)水質(zhì)儀表(pH、電導(dǎo)率、TOC);測(cè)試UV燈管強(qiáng)度。每月:清洗RO膜(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后壓差和產(chǎn)水量下降情況決定);更換保安過(guò)濾器、精密過(guò)濾器濾芯;檢查EDI模塊運(yùn)行電流電壓及產(chǎn)水水質(zhì)。每季度:對(duì)EDI模塊進(jìn)行化學(xué)清洗;對(duì)軟化器樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇處理;校驗(yàn)壓力、流量傳感器。每半年/每年:更換RO膜元件(視性能而定,通常3-5年);對(duì)純水儲(chǔ)罐及分配管道系統(tǒng)進(jìn)行完整的清潔、消毒與完整性檢查(如純蒸汽滅菌、臭氧消毒或化學(xué)清洗);更換UV燈管;對(duì)拋光混床樹(shù)脂進(jìn)行更換或再生。
關(guān)鍵性能表征測(cè)試: silt密度指數(shù)(SDI)測(cè)試:監(jiān)測(cè)RO進(jìn)水中膠體和顆粒物污染傾向,確保<5( ideally <3)。RO膜完整性測(cè)試:確保膜無(wú)泄漏。高效過(guò)濾器完整性測(cè)試:對(duì)終端過(guò)濾器進(jìn)行起泡點(diǎn)測(cè)試,確保無(wú)缺陷。
安全與文檔:操作涉及化學(xué)品(酸、堿、阻垢劑、殺菌劑)時(shí)必須佩戴個(gè)人防護(hù)裝備(PPE)。維護(hù)時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行掛牌上鎖(LOTO)程序。完整保存系統(tǒng)PID圖、設(shè)備手冊(cè)、SOP、SMP。詳細(xì)記錄所有運(yùn)行日志、維護(hù)活動(dòng)、清洗記錄、儀表校準(zhǔn)報(bào)告、水質(zhì)分析報(bào)告及更換備件清單。

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