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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蘇一誠
研究生(外文):I-ChengSu
論文名稱:沉浸式微過濾系統對去除晶圓封裝廢水懸浮固體顆粒效能之實驗研究
論文名稱(外文):Experimental Study on the Performance of the Immersion Microfiltration System in Removing Suspended Solids from Wafer- Packaging Wastewater
指導教授:詹錢登詹錢登引用關係
指導教授(外文):Chyan-Deng Jan
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程學系專班
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:沉浸式微過濾膜晶背研磨切割廢水薄膜滲透壓力
外文關鍵詞:microfiltration(MF)backside grinding saw (BGS)transfer membrane pressure(TMP)
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本研究係以半導體封裝電子廠節約用水及回收廢水再利用為主要對象,使用沉浸式微過濾(Microfiltration,MF)中空絲膜pilot系統,處理南科某封裝廠晶背研磨切割(Back-side Grand Saw,BGS)廢水,以其BGS進流廢水與沉浸式微過濾膜產水之水質與產水率評估比較,沉浸式微過濾膜系統對BGS晶背研磨切割廢水其懸浮顆粒去除效能及適合長期運轉之沉浸式微過濾膜操作條件及回收再利用的可行性。研究結果顯示,封裝廠BGS晶背研磨切割廢水屬中高濁度(1050~1750NTU)或懸浮固體物濃度SS(100~650mg/L)性質,且85%以上的濁度顆粒,其粒徑小於1μm,且水中的溶解性物質,大部分來自晶背磨奈米級顆粒及清潔用超純水。而以住友公司沉浸式微過濾膜(0.08 μm )處理BGS廢水後,發現濁度去除率為99.8%,懸固體物SS去除率為98.3%,二氧化矽SiO2去除率為97.1%,廢水中懸浮顆粒大於80奈米粒徑去除率為99.8%,明顯可知沉浸式微過濾膜去除其懸浮顆粒效能非常好。另一方面在BGS進流廢水水質不變及不加生物菌種及不加藥混凝處理下,以0.03 kg/cm2 (2.94 kpa)MF膜滲透壓力(TMP)及每30分鐘反洗30秒及Air blow 330 L/min之操作條件下,可獲得穩定的滲透產水量2.5 L/min及80%產水率且長期運轉下MF膜不易阻塞。而沉浸式微過濾膜過濾後的水質極佳,符合次級回收水及自來水供水標準。但如考量作為純水系統進水使用,基於生產用水品質考量,為避免0.2%極少部分水體中微粒,建議須搭配逆滲透膜(RO)處理後再回到純水系統當進水使用。
In this research we focus on water conservation and recycling wastewater re-use as the main object to the semiconductor packaging electronics factory and how to wastewater treatment for back-side grinding and saw (BGS) process of someone semiconductor wafer packaging plant in Tainan Science Park by using immersion type of microfiltration (MF) hollow fiber membrane pilot system. Further we discuss the removal performance of suspended particles and water quality status of the BGS wastewater with immersion MF system. Thus we can use microfiltration permeate filtered production flux rate of different system operation parameter to estimate of the MF system long-term operation conditions and membrane filtered water reclaim and recycling feasibility for comparative evaluation. As this study result, the wastewater of BGS wafer back-side grinding in IC assembly plant is classified as high turbidity (1050~1750NTU) and the high suspended solid (SS) matter concentrated level (100~650mg/L), and more than 85% of the turbidity level pieces of particle size is less than 1 μm. The most of soluble substances in BGS wastewater come from nano-scale particle of wafer back-side grinding and ultra-pure water for process clean without CMP (Chemical Mechanical Polish) slurry. After the MF membrane filtration process operation conditions by using SUMITOMO 0.08μm MF membrane filtration, the BGS wastewater gets results as 99.8% removal efficiency of turbidity, 98.3% SS removal rate of suspended solids, 97.1% removal rate of silicon dioxide SiO2, 99.8% removal rate of suspended particles that are larger than 80nm particle size. From these data we can obviously know that MF membrane filtration has quite well performance of removal suspended particle (〉80nm). On the other hand,the BGS system on the condition of the same wastewater quality and non-adding biological and non-adding chemical coagulation material,used 0.03kg/cm2 (2.94kpa) MF membrane pressure (TMP) and per 30 minutes washing with reverse-washing 30 seconds and air blow rate 60L/min as operation condition, thus the test gets stable permeate flux amount 2.5L/min and 80%water production reclaim rate and long-term operation under the MF membrane clogging issue.The water quality of MF membrane filtration treatment is very good, and arrives at the standards of secondary recovery water criteria and tap water supply. However, reverse osmosis membrane (RO) filter is recommended to add before ultra-pure water inlet supply to avoid the 0.2% rarely of nano-scale particles that penetrate membrane or pollution risk issue.
摘要 Ⅱ
ABSTRACT Ⅲ
誌謝 V
目錄 VI
表目錄 Ⅷ
圖目錄 Ⅹ
第一章 前言 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究範圍與目的 1
第二章 文獻回顧及前人研究 3
2.1 封裝工業廢水處理回收再利用現況 3
2.2 封裝研磨廢水原理介紹 5
2.3 封裝晶圓研磨切割廢水水質特性 6
2.4 封裝廢水處理種類 7
2.5 化學加葯混凝處理 9
2.6 目前處理晶背研磨廢水研究 12
2.7 薄膜過濾處理廢水技術 14
2.8 沉浸式中空絲膜MBR廢水處理技術 16
2.9 薄膜種類與型式 19
2.10 沉浸式MF薄膜原理與過濾機制 22
2.11 MF薄膜材質種類 23
2.12 MF薄膜分類 24
2.13 MF薄膜阻塞機制與臨界通量 27
2.14 MF薄膜操作條件影響 30
2.15 薄膜程序應用的限制 30
第三章 實驗方法及設備 32
3.1 測試地點及實驗方法 32
3.2 實驗設備與測試內容 32
3.3 實驗設備處理流程圖與實驗設備照片 34
3.4 實驗方法流程圖 35
3.5 實驗方法步驟內容 35
3.6 水質分析項目及方法 37
第四章 結果分析與討論 40
4.1 半導體廠與封裝廠晶背研磨廢水水質特性及分析結果 40
4.2 探討不同前處理模式對MF膜產水水質及濁度去除影響分析結果 42
4.3 探討不同濁度BGS廢水對MF微濾膜產水率影響分析 55
4.4 探討不同操作膜壓力對MF膜微濾產水率影響 56
4.5 過濾反洗頻率對MF膜處理產水率影響分析 57
第五章 回收水利用比較分析 60
5.1 化學混凝與沉浸式MF膜產水回收利用之評估 60
5.2 化學混凝與沉浸式MF膜產水操作成本綜合比較 62
第六章 結論與建議 65
6.1 結論 65
6.2 建議 66
參考文獻 67

參考文獻
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