半导体行业可持续废水处理解决方案
可持续的废水处理与循环利用方案助力半导体制造商减少淡水消耗,保护资源。我们提供定制化高效处理设备,实现更洁净的水质与闭环循环利用。
DAS Environmental Experts 为半导体行业提供量身定制的、可持续的废水处理解决方案和再处理方案。凭借高品质标准和针对废水处理厂的个性化项目管理,我们是您在芯片生产中实现高效用水方面的可靠合作伙伴。
在全球水资源日益紧缺的背景下,半导体工厂的水资源管理至关重要。全球水储备中只有不到 3% 是淡水,其中大部分受到污染和过度开采的影响。半导体行业作为重要的水资源消耗者,面临着优化用水需求的挑战。创新性的废水处理技术和环保型半导体工厂水处理设施对于减轻淡水资源负担至关重要。
DAS Environmental Experts 开发了可持续水处理系统,旨在满足工业对清洁水日益增长的需求,同时助力保护全球水资源。通过在半导体生产中应用创新的水循环利用技术,企业能够显著降低自来水消耗。我们的工业废水处理解决方案帮助半导体工厂实现水资源循环利用,保障这一重要资源的可持续管理。
半导体行业的用水现状
在半导体生产中,硅晶片上的微处理器制造是一个资源密集型过程。微芯片制造消耗大量能源、水、化学品和气体。特别是高水消耗量给半导体行业的可持续发展带来了巨大挑战。在芯片制造过程中,硅片(晶圆)在洁净室中经过 1000 多个单独的工艺步骤,需要定期进行清洁。为此,需要使用超纯水 (UPW),该水也用于蚀刻工艺。超纯水的使用是半导体生产中资源效率的关键因素。
微电子对环境的影响尤其体现在危险废物的产生上,如重金属、酸和溶剂。如果处理不当,这些废物会对环境造成严重破坏。在不同的生产步骤中,水会受到硝酸、硫酸、氟化氢、氨、过氧化氢和异丙醇等化学物质以及芯片制造不同阶段产生的颗粒的污染。因此,对芯片工厂而言,有效的废水处理至关重要。优化这些流程对于提高微芯片生产的可持续性、减少半导体行业的生态足迹至关重要。
三十年工业废水与废气处理经验
凭借逾 30 年的行业经验,DAS Environmental Experts 已成为德国工程技术与品质制造的典范。我们经过验证且可扩展的解决方案能够可靠地满足高科技制造业的废水处理需求,同时广泛适用于食品饮料、化工、制药及日化等多个行业。
我们的项目方法涵盖客户的全流程需求——从废水水量与水质组成、能源和化学品使用要求,到设备占地及其他设计规范,再到满足回用、间接排放或直接排放所需的出水水质标准。所有系统核心组件均在德累斯顿进行预制装配,确保项目始终保持最高的质量和运行效率。

一站式整体解决方案
我们的全面服务范围覆盖废水处理项目的各个阶段:从咨询(包括实验室和试点试验)到规划、设备制造、调试,直至废水处理设备的优化和维护。我们提供各种生物、机械和化学物理工艺,能够将客户工艺水、工业用水和污水中的特定污染物减少到允许的排放或回收限值。
其中包括:
去除有机污染物
去除重金属或其他有毒化合物
处理化学机械抛光/平整废水(CMP)
处理研磨残留物
处理含氟和砷的废水
处理异丙醇(IPA)或其他挥发性有机化合物 (VOCs)
处理后废水的再利用(水回收)
废水中有价金属的回收与再利用
以移动床生物膜反应器(MBBR)为例的生物废水处理在半导体行业中的应用
移动床生物膜反应器(MBBR)是一种高效且灵活的生物处理反应器,能够有效去除工业废水中多种类型的有机污染物。该工艺在去除氮、磷等营养盐方面表现优异,同时能够显著降低以 COD/BOD/TOC 表征的有机物含量。MBBR 具有工艺稳健、操作简便、易于扩容的特点,非常适合根据客户的特定需求进行灵活配置。通过使用生物载体并实现较高的污泥龄,MBBR 能够有效适应各种难降解有机物的处理需求。由于其并非传统活性污泥工艺,MBBR 产生的剩余污泥量更低,从而帮助企业降低后续污泥处理相关的运营成本。
MBBR 废水处理系统
用于蚀刻工艺废水的多级生物处理

生物载体
在 MBBR 系统中,松散投加的塑料生物载体为专性微生物的附着与生长提供表面。这些悬浮式生物载体具有较大的比表面积,可形成高浓度的生物量。微生物负责降解废水中的有机污染物和含氮化合物。由于生物载体在水中的停留时间极长,微生物得以实现选择性富集与高度特化,再加上载体内部结构所提供的保护空间,使得 MBBR 工艺相比其他生物处理技术具有显著更高的稳定性和适应性。
曝气与混合
空气被引入反应器,以提供微生物代谢所需的氧气,并为微生物提供必要的营养物质。由于与传统活性污泥工艺相比,反应器内固体含量较低,氧气传递效率更高。同时,曝气还可实现废水与生物载体的充分混合,保证生物膜均匀作用,避免反应器出现死区,从而提升整体处理效率。
生物膜生长
废水中的微生物(如细菌)会附着在生物载体表面,形成生物膜。该生物膜中包含多种微生物,能够有效降解废水中的有机物。
污染物降解
生物膜中的微生物通过将废水中的有机物及其他污染物作为营养来源进行降解。这一过程依赖于多种生化反应,包括有氧呼吸、厌氧呼吸以及反硝化作用,从而实现废水中污染物的有效去除。
净化
微生物降解废水中的污染物后,净化水从反应器中流出。大部分生物量仍保留在反应器内,可用于进一步降解其他污染物。由于生物量并非以活性污泥形式存在,因此最终产生的剩余污泥量较少。
DAS 在各行业 MBBR 应用方面的多年经验
针对半导体行业,我们推荐以下技术工艺组合:
混合与调节池:用于废水缓冲与调节,包括 pH 值调整、必要营养物质投加及过氧化氢催化处理。
两个好氧 MBBR 系统:用于 COD 降解及硝化反应。
一个缺氧(无溶解氧)MBBR 系统:用于硝酸盐还原。
气浮装置:用于固体颗粒分离。
污泥压滤机:用于剩余污泥脱水处理。

膜生物反应器(MBR)
另一种可应用于半导体行业的废水处理技术是 膜生物反应器(MBR)。该工艺将活性污泥法与膜分离技术相结合,可在排放生物处理废水前,有效截留悬浮颗粒和活性污泥。
废水首先进入含有微生物的生物反应器。这些微生物在降解废水中的有机污染物中起关键作用。与 MBBR 中的生物膜不同,MBR 中的微生物以悬浮污泥(活性污泥)的形式存在,即以水中絮状悬浮物形式存在。在生物反应器中,同样设置厌氧、缺氧和好氧区/池,以充分利用不同微生物群落的特性,但与 MBBR 不同的是,活性污泥会循环通过各个反应区,而不是固定在某一位置。
为了维持好氧微生物的活性,向反应器中引入空气,使其进行有氧生长,从而加速污染物降解。厌氧或缺氧区则在无空气注入的情况下通过混合维持水流均匀。随后,处理后的废水在 MBR 系统中通过膜过滤,特殊膜可有效截留悬浮颗粒和活性污泥。
膜需要定期反冲洗,以去除沉积物和堵塞,通常通过水流反向冲洗或化学清洗实现。根据废水污染物类型,清洗剂可能为碱液、酸液、酶制剂或含氯次氯酸盐。活性污泥通过循环回流至前端反应器,以避免膜室内污泥浓度过高。多余的剩余污泥则从循环系统中排出。最终,处理后的水可根据需要回用或排入中央污水处理系统,必要时可进一步进行深度处理以获得更高水质。
MBR 工艺的优势包括:
出水几乎无悬浮固体
由于可实现较高活性污泥浓度,反应器体积可相对较小
可分阶段简单增加膜过滤能力
相比重力沉淀法,固体分离占地面积更小
半导体行业的化学-物理废水处理
化学-物理废水处理是通过多种工艺组合,实现对工艺水中重金属、有机物、酸碱以及悬浮颗粒的去除。根据客户的具体需求,我们的专家团队会选择合适的工艺组合,以确保获得最佳处理效果。
化学-物理废水处理解决方案

DAS 提供以下处理工艺:
过滤
过滤是一种用于从液体中去除固体颗粒的机械处理方法。在半导体行业,特别适合采用膜过滤技术,包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO),可截留特定尺寸的颗粒和分子。该方法还可去除胶体物质和细菌,并可对水进行脱盐处理。
气浮
气浮是一种通过向液体中投加混凝剂(如硫酸铝或氯化铁)和絮凝剂,从而去除分散或悬浮物的工艺。该方法可有效去除来自其他处理环节的颗粒污染物,例如 MBBR 系统中活性污泥分离产生的悬浮颗粒,从而为后续水处理工艺提供清洁水源。
沉降
沉降是利用重力在几乎无流的浅池中分离固体颗粒的工艺。沉淀池通常按水力停留时间设计,即水在池中停留足够时间,使颗粒充分沉降。根据颗粒尺寸的不同,沉淀是一种稳健、低能耗且操作简便的固体分离方法。通过设置斜板沉淀池,可进一步优化占地空间。
氧化/还原
氧化工艺用于去除难以生物降解的有机物,尤其是通过紫外光下过氧化氢或臭氧产生羟基自由基的光化学净化效果尤为显著。这些高级氧化工艺(AOP)可可靠地破坏痕量污染物。此外,该工艺还可分解所谓的重金属络合物。
吸附与化学吸附
吸附是物质通过范德华力在固体表面富集的过程。活性炭吸附剂可以将多种物质吸附到其多孔表面,从而有效去除废水中的有机化合物(如 PFAS)和其他溶解性物质。掺杂活性炭和氢氧化铁颗粒用于去除砷和重金属。与吸附不同,化学吸附是物质通过化学键结合到表面,通常具有不可逆性。
中和
中和用于调节废水的 pH 值。尤其在沉淀和絮凝等工艺后,可根据需要投加酸或碱。中和也可在生物处理工艺前使用,以调节废水至中性 pH,从而避免对微生物造成破坏。
化学沉淀
化学沉淀是一种化学工艺,用于从溶液中去除先前溶解的物质。通过投加适当物质,可将重金属沉淀,使其转化为难溶的金属氢氧化物。阴离子,例如氟离子,可通过与钙盐、铁盐或铝盐反应沉淀。铁盐和铝盐也可用于磷的沉淀。
絮凝
絮凝用于去除水中以悬浮或胶体形式存在的微细颗粒。通过投加适当的化学药剂,即絮凝剂和助凝剂,这些颗粒可以聚集形成大颗粒絮状物,从而沉降。这有助于改善剩余物的沉降性能和脱水效果。
离子交换器
离子交换器是一种能够将溶液中的离子置换为其他离子的材料。例如,钙离子可以被钠离子置换。当离子交换器耗尽后,需要进行再生。离子交换器用于有针对性地去除重金属和其他离子,例如作为沉淀/絮凝后的“精密过滤器”。它们还可用于水的软化、换盐和脱盐。在半导体行业,离子交换器对于生产超纯去离子水(超纯水)至关重要。
半导体行业面临着有效且高效处理废水的挑战,以满足环保要求并节约资源。DAS Environmental Experts 提供针对工业废水处理的定制化解决方案,包括废水处理设施的规划、建设和投运。这些方案为提升生产过程的可持续性提供了多种可能性,尤其适用于半导体行业。
技术手段包括生物处理工艺,如移动床生物膜反应器(MBBR)和膜生物反应器(MBR),以及化学-物理方法,如过滤、气浮、中和和吸附。合适工艺的选择取决于多种因素,包括污染物类型、生产要求以及当地环保法规。


