集成電路企業節水管理和水平衡測試案例分析

吳瀚

摘 要：集成電路的生產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生了大量的濃水。某企業經過改造，將產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。該文以該企業作為考察案例，通過企業水平衡測試，準確地分析了企業的用水情況和評價企業的用水管理水平，為進一步挖掘節水潛力，為企業制定用水目標和計劃提供科學的依據。

關鍵詞：集成電路企業 節水管理 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]。隨著經濟的快速發展，工業用水需求呈增長趨勢，進一步凸顯水資源短缺的矛盾。加強企業節水意識，提高節水管理水平，實現有效地節約用水的同時，降低企業的經費開支，對我國建設資源節約型、環境友好型社會，增強可持續發展能力具有十分重要的意義。

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

1 水平衡測試方法

企業的水平衡是指各用水單元或系統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的水量進行系統的測試、統計、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，進而分析得出企業用水的重復率、單位產品新水量等指標，幫助企業摸清其用水情況，科學評價節水管理水平，明確節水潛力，并制定相應的節水措施[3]。

針對該文所考察的集成電路企業，采用的水平衡測試方法包括：對于一級水表進水量用統計數據進行分析；對于循環用水量采用超聲波流量計現場測量，有在線監測流量的測點采用現場測試與監測歷史數據相對比統計的方法；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 企業用水概況

該企業取水為市政自來水，主要用水部門包括由封裝廠、晶圓廠、辦公樓、宿舍、飯堂、綠化六部分。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，主要是飯堂和宿舍的生活用水。

2.2 企業已采取的節水管理措施

企業內重復利用水主要是冷卻塔的循環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，廠區綠化、車間的洗手間沖廁用水和洗手均是使用濃水。企業生產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。

在用水計量方面，企業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，占據了總用水量的88.68%。

企業最大的用水設備——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，產生的純水量和濃水量分別為201.7m3和56.3 m3。企業將反滲透純水機組產出的濃水全部回收，用于晶圓廠和封裝廠的冷卻塔補水、洗手間沖廁、洗手以及廠區內的綠化噴淋，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，企業用水考核指標如表2所示。其中，間接冷卻水循環率為99.6%，工業用水重復利用率為97.9%。根據《廣東省工業行業取水定額》，電子元件制造業的用水重復利用率為80.0%，可見該企業的工業用水重復利用率遠高于行業平均水平。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》規定的200L/d·人。

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

3 進一步節水的措施

從上述分析中發現企業的考核指標較優，但同時從表1所示的測試結果也可注意到，測試期間，該企業的管網滲漏率為2.91%，仍有待改善。因此，企業進一步節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。

在測試過程中發現，冷卻塔收水器損壞，致使冷卻塔循環水在循環過程中飛濺現象較嚴重，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或者更換，杜絕用水設施出現“跑、冒、滴、漏”的現象。

（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裂口，造成浪費。同時，減少軟膠管的使用也可以為安全生產提供保障。

4 結語

總體而言，該企業對用水比較重視，較好地控制了生產和生活用水量，尤其反滲透純水機組所產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，明確了企業在節水工作上取得了不錯的成效，同時也發現了進一步節水的潛力所在。

參考文獻

[1] 工業和信息化部關于進一步加強工業節水工作的意見[Z].工信部節[2010]218號.

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

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