A eletrodiálise reversa (EDR) fornece uma solução de reúso superior para resíduos com alto teor de sílica
Desafio
A fabricação de dispositivos semicondutores depende cada vez mais da recuperação de água devido a fatores econômicos e regulatórios. Em tal instalação, existem inúmeros purificadores locais que geram efluentes que poderiam ser reciclados. Embora os fluxos de resíduos do purificador local geralmente tenham qualidade de água e locais diferentes na fábrica, há semelhanças nos tipos de compostos que exigem tratamento para recuperação.
Devido ao uso de ácido fluorídrico (HF) para limpar wafers, muitos fluxos de efluentes do purificador local incluem altas concentrações de flúor e sílica. O tratamento convencional de resíduos HF (HFW) requer precipitação, floculação e sedimentação, bem como espaço substancial (área ocupada) dentro da fábrica. Está comprovado que o HFW é altamente variável, o que pode resultar em instabilidade nos processos de tratamento convencionais e potencialmente violações da autorização de descarga.
A Veolia firmou uma parceria com um fabricante de semicondutores em Cingapura para segregar e recuperar uma parte de seus resíduos de purificadores locais. O tratamento e o reúso segregados permitiram a expansão da planta dentro de uma área ocupada restrita, aumentaram a recuperação geral de água da fábrica e reduziram o risco de conformidade ambiental.
Resumo do projeto
Usuário final: unidade de fabricação de semicondutores
Localização: Cingapura
Contratação: 2016
Aplicação: recuperação de efluentes do purificador local
Tecnologias: filtros de cartucho de eletrodiálise reversa (EDR), cloro
Capacidade: 150 m3/hora
Fatores que impactam a seleção da tecnologia: fluoreto de 50-100 ppm; 65 ppm de sílica total na alimentação (após reciclagem implementada); SDI5min. > 19, SDI1min. >90, principalmente sílica; temperatura elevada e orgânicos de baixo peso levando a potencial crescimento biológico
Resultados operacionais: os efluentes atendem aos requisitos de qualidade da água de alimentação do purificador local; 80% de remoção de flúor; 70% de recuperação; ausência de incrustação/remoção de sílica; crescimento biológico controlado e intervalo de limpeza no local de 2-3 meses
Proposta de valor vencedora: alta recuperação; área ocupada de tamanho pequeno; sílica e tolerância orgânica; controle de crescimento biológico; baixo custo operacional
Palavras-chave: microeletrônicos; semicondutores; recuperação do purificador local (LSR); efluentes com ácido fluorídrico; reúso de efluentes; industrial; flúor; sílica; eletrodiálise reversa; filtros Z.Plex*
Solução
Os efluentes do purificador local apresentam alguns desafios únicos de tratamento que influenciam a seleção da tecnologia. Além de uma concentração de fluoreto de alimentação de mais de 50 ppm, os fluxos de efluentes são propensos a incrustação biológica e têm alta concentração de partículas finas de sílica. Tanto a bioincrustação quanto a sílica são conhecidas por serem problemáticas para sistemas baseados em osmose reversa (OR) se não forem adequadamente pré-tratadas.
Para enfrentar esses desafios, a Veolia desenvolveu um fluxograma de processo integrado (Figura 2) que inclui dosagem de cloro e pré-filtros de cartucho (Z.Plex SWRO. Zs 50-40) e eletrodiálise reversa (EDR). O processo combinado permite 70% de recuperação e redução na concentração de flúor de 50-100 ppm para menos de 28 ppm. A água do produto EDR é reciclada para o tanque de alimentação do purificador local, onde é misturada com o NEWater para balanceamento de fluxo.
O processo baseado em EDR tem várias vantagens em relação a uma alternativa de ultrafiltração (UF) e OR, incluindo:
- Tolerância a partículas finas de sílica que são difíceis de remover com pré-tratamento de UF baseado em membrana e podem sujar as membranas de OR (como muitos purificadores locais não têm requisitos restritivos de sílica, essas partículas de sílica podem ser devolvidas aos purificadores na água do produto de EDR)
- Capacidade de manter resíduos de cloro em todo o sistema para controle de crescimento biológico
- Área ocupada reduzida
- Capacidade de atingir mais de 70% de recuperação sem a dosagem química significativa necessária para sistemas de troca iônica e OR
Custo de capital menor em comparação com sistemas de OR de pH alto que podem incluir UF, troca iônica e OR.
Resultado
O sistema baseado em EDR opera com sucesso desde 2016 de dezembro. A vida útil projetada da membrana EDR é de mais de 7 anos, e a frequência de limpeza no local é de apenas 2-3 meses. No sistema de pré-tratamento, o uso combinado de filtros Z.Plex SWRO e um resíduo de cloro aumentou a vida útil do filtro em 4 vezes. Esse desempenho permitiu que o cliente desviasse o fluxo do sistema de tratamento HFW convencional para o sistema LSR baseado em EDR, o que exigiu menos área ocupada e contribuiu para a expansão da capacidade de fabricação. Um benefício adicional é que o sistema HFW convencional opera de forma mais estável sem os fluxos de efluentes do purificador local.