集成電路企業(yè)節(jié)水管理和水平衡測試案例分析

吳瀚

摘 要：集成電路的生產(chǎn)過程中需要消耗大量的純水，用于設備冷卻、晶片清洗和切割定型等工藝流程。純水機組是用水量最大的設備，在制備純水的同時也產(chǎn)生了大量的濃水。某企業(yè)經(jīng)過改造，將產(chǎn)出的濃水充分利用于冷卻塔補水、綠化噴淋、如廁用水等用水點，取得了較好的效果。該文以該企業(yè)作為考察案例，通過企業(yè)水平衡測試，準確地分析了企業(yè)的用水情況和評價企業(yè)的用水管理水平，為進一步挖掘節(jié)水潛力，為企業(yè)制定用水目標和計劃提供科學的依據(jù)。

關鍵詞：集成電路企業(yè) 節(jié)水管理 水平衡測試 回收利用

中圖分類號：F406 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0209-02

我國是一個水資源貧乏的國家，人均水資源量僅為1785 m3，約為世界人均水平的1/4[1]。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)用水需求呈增長趨勢，進一步凸顯水資源短缺的矛盾。加強企業(yè)節(jié)水意識，提高節(jié)水管理水平，實現(xiàn)有效地節(jié)約用水的同時，降低企業(yè)的經(jīng)費開支，對我國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，增強可持續(xù)發(fā)展能力具有十分重要的意義。

該文以某集成電路企業(yè)為考察對象，通過水平衡測試，準確地分析該企業(yè)的用水情況，正確地評價對企業(yè)的目前的管理水平和提出進一步挖掘節(jié)水潛力的建議，可為企業(yè)的節(jié)水工作提供參考。

1 水平衡測試方法

企業(yè)的水平衡是指各用水單元或系統(tǒng)的輸入水量之和應等于輸出水量之和。水平衡測試是對用單元和用水系統(tǒng)的水量進行系統(tǒng)的測試、統(tǒng)計、分析得出水量平衡關系的過程[2]。水平衡測試結果能夠真實反映用水單位的取水量、用水量、重復利用水量，進而分析得出企業(yè)用水的重復率、單位產(chǎn)品新水量等指標，幫助企業(yè)摸清其用水情況，科學評價節(jié)水管理水平，明確節(jié)水潛力，并制定相應的節(jié)水措施[3]。

針對該文所考察的集成電路企業(yè)，采用的水平衡測試方法包括：對于一級水表進水量用統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析；對于循環(huán)用水量采用超聲波流量計現(xiàn)場測量，有在線監(jiān)測流量的測點采用現(xiàn)場測試與監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)相對比統(tǒng)計的方法；供水管道的查漏采用聽音桿、聽漏儀、管線儀相結合進行。

2 水平衡測試結果及考核指標分析

2.1 企業(yè)用水概況

該企業(yè)取水為市政自來水，主要用水部門包括由封裝廠、晶圓廠、辦公樓、宿舍、飯?zhí)谩⒕G化六部分。封裝廠和晶圓廠是消耗自來水的主要部門，主要耗水設備是5臺冷卻塔、1臺酸霧塔以及一些晶片清洗設備；除了封裝廠和晶圓廠外，公司其余部門消耗的自來水量不大，主要是飯?zhí)煤退奚岬纳钣盟?/p>

2.2 企業(yè)已采取的節(jié)水管理措施

企業(yè)內(nèi)重復利用水主要是冷卻塔的循環(huán)冷卻水和回用的濃水。其中，冷卻塔的補水的主要來源為反滲透純水機組產(chǎn)出的濃水，當濃水量不夠時，才使用自來水進行補給。同時，廠區(qū)綠化、車間的洗手間沖廁用水和洗手均是使用濃水。企業(yè)生產(chǎn)工藝廢水主要是晶片清洗后排出的廢水，這部分廢水被收集到污水處理站，處理達標后排放到市政污水管網(wǎng)。

在用水計量方面，企業(yè)對所有二級用水戶都安裝了自來水水表進行計量，晶圓廠冷卻塔和酸霧塔分別安裝了三級水表，且每日對一級、二級和三級水表進行抄讀并進行詳細的記錄和分析。

2.3 水平衡測試結果

測試期間，企業(yè)每天的總用水量為14 614.2 m3，包括新（取）水量302.1 m3和重復利用水量14 312.1，其中重復利用水量包括濃水和冷卻循環(huán)水，占總用水量的絕大部分。各部門日均取水量表如表1所示，其中封裝廠、辦公樓、晶圓廠三個部門的用水量較大，占據(jù)了總用水量的88.68%。

企業(yè)最大的用水設備——反滲透純水機組的水量平衡圖如圖1所示，其每日的總用水量為258 m3，產(chǎn)生的純水量和濃水量分別為201.7m3和56.3 m3。企業(yè)將反滲透純水機組產(chǎn)出的濃水全部回收，用于晶圓廠和封裝廠的冷卻塔補水、洗手間沖廁、洗手以及廠區(qū)內(nèi)的綠化噴淋，既減少了市政自來水的取水量，又達到提高水資源重復利用率的目的。

2.4 用水考核指標分析

測試期間，企業(yè)用水考核指標如表2所示。其中，間接冷卻水循環(huán)率為99.6%，工業(yè)用水重復利用率為97.9%。根據(jù)《廣東省工業(yè)行業(yè)取水定額》，電子元件制造業(yè)的用水重復利用率為80.0%，可見該企業(yè)的工業(yè)用水重復利用率遠高于行業(yè)平均水平。公司職工人均日生活新水量（自來水）為70 L/d·人，遠低于DB 44/T 1461-2014《廣東省用水定額》規(guī)定的200L/d·人。

由此可見，該企業(yè)在節(jié)約用水工作中取得了較好的成效。得益于此，該企業(yè)單位產(chǎn)品新水量為17.7 m3/萬顆，萬元產(chǎn)值新水量為24.5 m3/萬元，比上一年度下降了24.6%。

3 進一步節(jié)水的措施

從上述分析中發(fā)現(xiàn)企業(yè)的考核指標較優(yōu)，但同時從表1所示的測試結果也可注意到，測試期間，該企業(yè)的管網(wǎng)滲漏率為2.91%，仍有待改善。因此，企業(yè)進一步節(jié)水潛力可主要從以下兩個方面進行挖掘。

（1）加強用水設備日常維護保養(yǎng)。

在測試過程中發(fā)現(xiàn)，冷卻塔收水器損壞，致使冷卻塔循環(huán)水在循環(huán)過程中飛濺現(xiàn)象較嚴重，建議對主要用水設備及儲水點進行定期的巡查和維護，建立完善的維修記錄，對已損壞的用水設備進行保養(yǎng)或者更換，杜絕用水設施出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”的現(xiàn)象。

（2）減少軟膠管的使用。

采用較長銜接水管時，每次使用之后都有一部分水殘留在管內(nèi)并且溢出，未能充分利用，加上長期拽動拖拉，造成膠管磨損甚至出現(xiàn)裂口，造成浪費。同時，減少軟膠管的使用也可以為安全生產(chǎn)提供保障。

4 結語

總體而言，該企業(yè)對用水比較重視，較好地控制了生產(chǎn)和生活用水量，尤其反滲透純水機組所產(chǎn)出的濃水全部利用起來，用于冷卻塔補水等各個方面，大大提高了自來水的重復利用率。通過水平衡測試，明確了企業(yè)在節(jié)水工作上取得了不錯的成效，同時也發(fā)現(xiàn)了進一步節(jié)水的潛力所在。

參考文獻

[1] 工業(yè)和信息化部關于進一步加強工業(yè)節(jié)水工作的意見[Z].工信部節(jié)[2010]218號.

[2] GB/T12452-2008企業(yè)水平衡測試通則[S].北京：中國標準出版社，2009.

[3] 張傳海，張傳河.企業(yè)水平衡測試技術的應用[J].水利科技與經(jīng)濟，2011，17（9）：71-72.