有機聚合管式膜過濾技術（PTMF）應用於晶圓研磨廢水處理
發布日期: 115 - 08 - 28
技術導入與流程
某半導體製造業於晶圓切割與研磨等製程中，會產生主要由含矽顆粒組成之高濃度懸浮固體的高濁度（>800 NTU）廢水。此類廢水若採傳統末端混合並以混凝沉澱方式處理，不僅需投入大量的化學藥劑，更會產生大量難以回收的雜質污泥，大幅增加操作維護及後續污泥處置成本。
為配合產業對水資源循環利用、廢水減量及綠色製程的需求，該廠採取製程分流策略，導入有機聚合管式膜過濾技術（Polymeric Tubular Membrane Filtration, PTMF），其薄膜材質為聚苯乙烯（polystyrene, PS），孔徑大小為 20 nm，PTMF 採用錯流過濾操作模式，進料流向與過濾面平行，濾液垂直穿透濾材，此機制使濾除物不易累積於薄膜表面導致阻塞，且由於流體流經濾材表面時所產生的剪應（切）力會抑制粒子的附著與濾餅的成長，使過濾阻力不會持續增加，在適當操作及維護條件下，可維持一定過濾通量，且所需之反洗頻率較低；濃縮液依操作需求，部分排出並送至壓濾單元處理，部分則回流 (圖 1)。
此案例藉由 PTMF 技術提升晶圓切割與研磨廢水的濃度，回收大量回收水的同時，將濃縮回流水透過壓濾機產生污泥餅，以自系統中移除高濃度懸浮固體。
技術成果與效益
技術導入後，系統處理量達每日 100 立方公尺，水回收率約 90%，實際運轉結果顯示，原廢水濁度由 800 NTU 以上降至 1 NTU 以下，並經廠內水質評估後回用於特定用水單元 (圖 2)。
此外，依該廠操作經驗，相較針對含矽廢水的混凝沉澱程序，採用 PTMF 過濾技術，化學藥劑用量有所減少，污泥產生量亦有降低，同時降低廢水排放量，進而提升整體水資源循環利用效益。
本案例顯示，管式膜技術可應用於高濁度及高懸浮固體廢水處理，除可提升回收水水質外，亦有助於降低化學藥劑使用及污泥產生量，對於具有製程回收用水需求或高濃度無機顆粒廢水處理需求之事業而言，可作為廢水處理之參考案例。導入前仍應綜合評估進流水組成、膜污染與清洗需求、循環泵能耗、膜材使用壽命、濃縮液及污泥餅處置方式，以及建置與操作成本。
圖1 半導體廠導入有機聚合管式膜過濾技術處理流程圖
圖2 有機聚合管式膜過濾技術照片
