תהליך ובנייה של מערכת מים טהורים

בהתבסס על הבנייה בפועל של מתקן לייצור מים טהורים עם התנגדות העולה על 18.2 MΩ·cm, מאמר זה מציג את התהליכים הבסיסיים של ייצור מים טהורים. היא שמה דגש מיוחד על חומרי הצנרת המשמשים בשלבים שונים של טיפול במים ומספקת תיאור מפורט של התקנת צנרת מים טהורים בהתבסס על ניסיון מעשי.

I. סקירה כללית של מערכת המים האולטרה-טהורים
עם התפתחות תעשיית האלקטרוניקה, הדרישות לאיכות המים במהלך ייצור ועיבוד שבבים הפכו מחמירות יותר ויותר. כדי להבטיח ייצור של מעגלים משולבים-גדולים במיוחד,-מים בטוהר-בצד-חומרי גלם, גזים וכימיקלים-בטוהר גבוהים הם גורם קריטי. מערכות מים טהורים הופכות מים עירוניים סטנדרטיים למים טהורים במיוחד העומדים בתקנים מחמירים לגבי תכולת יונים וגודל החלקיקים.

באופן כללי, מערכת מים טהורים מורכבת משלושה חלקים עיקריים:

אזור ייצור מים טהורים במיוחד (קטע CUB),

אזור ליטוש ומחזור מים טהורים במיוחד (חלק FAB),

רשת צנרת חלוקת מים טהורה במיוחד (אזורי שימוש שונים בתוך ה-FAB).

אזור הפקת המים האולטרה-טהורים הוא המורכב ביותר וניתן לחלק אותו לשלושה חלקים:

טרום-טיפול,

טיהור ראשוני,

טיפול במים טהורים במיוחד.

סעיף הטיפול המקדים כולל בעיקר סינון חול ומגדלי פחם פעיל (יצרנים מסוימים מוסיפים גם מיכלי תגובה ומיכלי ציפה של אוויר מומס לפני סינון חול);

סעיף הטיהור העיקרי כולל בעיקר מגדלי חילופי אניונים/קטונים, מגדלי דה-גזיפיקציה (DG), מסנני בטיחות, מעקרי UV ויחידות אוסמוזה הפוכה רב-שלבית;

קטע המים האולטרה-טהורים כולל בעיקר MDG (מודולי שחרור ממברנה), מעקרי TOC-UV, מחליפי יונים מעורבים-במיטה (MB) ומסנני-נקודת-שימוש.

עם זאת, מכיוון שצנרת יכולה- לזהם מחדש את המים במהלך ההובלה לציוד תהליך, מערכת ליטוש ומחזור מותקנת בדרך כלל בתוך ה-FAB. מערכת זו מתמקדת ביחידות משולבות- במיטה (MB) בתוספת ציוד אולטרה-פילטרציה (UF) להסרת זיהומים שנשטפו למים מרשת הצנרת במהלך ההפצה לקווי הייצור.

II. חומרי צנרת המשמשים בדרך כלל בכל שלב של מערכת המים האולטרה-טהורים
בחירת חומרי הצנרת הנכונים היא חיונית עבור מערכות מים טהורים במיוחד; הבחירה חייבת להבטיח את איכות המים תוך שמירה על סבירה כלכלית. חומרי צנרת נפוצים במערכות מים טהורים כוללים PVC, SGP, SGP (RL), SUS304, CPVC, SUS316 ו-PVDF. צנרת PVC או SUS304 משמשת בדרך כלל בשלב הטיפול המקדים של ייצור מים טהורים במיוחד. צנרת פלדה מרופדת-בגומי (SGP-RL) משמשת בדרך כלל לחיבורי צד-לציוד, בעוד שצנרת SUS304 משמשת סביב מכונות רוטטות כגון משאבות מים; צנרת CPVC או SUS304 משמשת לקווי הזרימה הראשיים בשלב הטיהור הראשוני. עקב לחץ גבוה, הקטע שבין משאבת הלחץ הגבוה- ליחידת האוסמוזה ההפוכה (RO) דורש צנרת SCH80 SUS304 ואוגנים בדירוג של 2.0 MPa. מכיוון שלתהליכי RO יש דרישות ספציפיות של טמפרטורת מים, מחליפי חום מותקנים בדרך כלל במעלה הזרם של יחידת ה-RO, ויש להשתמש בצנרת SUS304 בסביבתם. צנרת SUS316 ו-CPVC משמשות בדרך כלל לקווי הזרימה הראשיים בשלב ייצור המים האולטרה-טהורים. קווי הזרימה העיקריים באזור זרימת הליטוש משתמשים בדרך כלל בצנרת SUS316 (חיבורים מרותכים המחייבים חדירה מלאה/יצירת חרוז ריתוך דו-צדדי) וצנרת PVDF, בעוד שצנרת CPVC משמשת לקווי שחזור מים טהורים במיוחד. צנרת PVC סטנדרטית משמשת לקווי הזרמת שפכים בכל שלבי הטיפול במים הנ"ל. נדרשת צנרת PVC עמידה-לפגיעה עבור קווי מינון כימיים (כגון אלו לחומצות ואלקליות) בתהליך ייצור המים הטהורים. צנרת SUS304 משמשת למערכת החנקן המשרתת את מערכת המים הטהורים, ואילו צנרת SUS316 משמשת לקווי החנקן במערכת ליטוש המים האולטרה-טהורים. צנרת SUS304 או SGP משמשת בדרך כלל עבור מערכות אוויר דחוס המניעות שסתומים פניאומטיים; אם נעשה שימוש בצנרת SGP, יש להתקין מסנן לפני שהקו נכנס ללוח בקרה חשמלי כלשהו.

III. בניית מערכת מים טהורה במיוחד

בניית תחנת המים האולטרה-טהורים מהווה את האתגר הגדול ביותר וכוללת שלושה מרכיבים עיקריים: אספקת והתקנה של ציוד, ייצור והתקנה של מדפי צינורות משותפים והתקנת צנרת. בעת העברת ציוד פנימה, יש להכין תוכנית הרמה מפורטת-במיוחד עבור ציוד בעל משקל עודף, גדול מדי או שביר-כדי להימנע לחלוטין משיטות התקנה פזיזות או מסוכנות. שני היבטים מרכזיים דורשים תשומת לב במהלך בניית מדפי תמיכה משותפים: ראשית, החיבור בין המתלה למבנה האזרחי חייב להיות חזק, תוך ניצול אידיאלי של לוחות פלדה משובצים. אם הטמעה מראש אינה אפשרית מסיבה כלשהי, יש להשתמש בבריחי עיגון כימיים כדי להדק את התומכים לקורות; ברגים סטנדרטיים ופשוטים אינם מותרים. בשום פנים ואופן אין להשתמש בפלטות ברזל וברגי הרחבה פשוטים לעיגון התומכים ללוח הרצפה. שנית, יש לשמור על חלק מדף הצינורות בצורה ישרה כדי למנוע כיפוף צינור או נזק שנגרם על ידי מתח לא אחיד בנקודות המגע בין הצינור לבין המתלה. לגבי התקנת צנרת בתחנת המים, בעוד ש-CDA, חנקן וקווי קיטור מחליף חום או מים חמים/קרים ניתנים להתקנה מערכת-לאחר-מערכת, התקנת צנרת תחנה אחרת מחולקת לשני חלקים עיקריים: צנרת מתלים וציוד-צמודות. שני חלקים אלה יכולים להתקדם בו זמנית במהלך השלב הראשוני של הבנייה. לאחר השלמת הקטעים הישרים על המתלה והצנרת שמקיפה את הציוד, יש לבצע את החיבור בין הציוד-הצנרת הסמוכה לצנרת המתלה כדי ליצור מערכת צנרת סגורה. התקנת צנרת של מערכת מים טהורה שונה באופן משמעותי מזו של צנרת שירות כללית; מעבר להבטחת אטימות המערכת, דרישה קריטית היא שמירה על ניקיון הצינורות לאורך תהליך ההתקנה. להלן, אדון בטכניקות ההתקנה הספציפיות עבור צנרת CPVC (כלור פוליוויניל כלוריד) ו-PVDF (פוליווינילידן פלואוריד) במערכות מים טהורים במיוחד.

IV. התקנת צנרת CPVC ו-PVDF במערכות מים טהורים
חומרי צנרת CPVC ו-PVDF עומדים בדרישות המחמירות של מערכות מים טהורים בנוגע לשטיפה של יוני מתכת ופחמן אורגני, היעדר חלקיקים עדינים ומניעת צמיחת חיידקים בת קיימא. מכיוון שחומרי הצנרת והאביזרים מעובדים ונארזים בסביבות נקיות במיוחד, ההתקנה שלהם כרוכה בהליכים ספציפיים. עבור צנרת CPVC, יש להשתמש בדבק צינור פלסטיק "לא. 85" מתוצרת יפנית. חיתוך צנרת צריך להתבצע באמצעות מסור פס חשמלי או חותך צינורות סיבובי; יש להימנע משימוש במסורים ידניים במידת האפשר (כיוון שהם מותירים-קשה-להסיר כתמים בקצוות החתוכים). יש להסיר ביסודיות כתמים בקצוות החתוכים, ולמרוח שיפוע 2-3 מ"מ על קצה הצינור. זה מונע מגרד של דבק לתוך השקע במהלך ההדבקה-שגיאה שעלולה להקטין את שטח ההדבקה ולהוביל לדליפות במפרק. יש למרוח דבק באופן שווה על משטחי ההדבקה של אביזרי צינור וצינורות. לפני היישום, הסר אבק משטח מהמשטח הפנימי של האביזרים והמשטח החיצוני של הצינורות באמצעות מטלית לבנה, ולאחר מכן הסר שומנים ונקה אותם עם מטלית נטולת מוך- ספוג אצטון. מעבר לכך, שמירה על הניקיון במהלך ההתקנה היא קריטית-זה ההבדל העיקרי בין התקנת צנרת CPVC לזו של צנרת PVC רגילה. באופן קפדני, הצמדת צינורות CPVC צריכה להתבצע בסביבת חדר נקי, עם חיבורים סופיים-שנעשים באתר באמצעות אוגנים. עם זאת, עקב תנאי האתר הספציפיים, חיתוך, הדבקה והתקנה מתבצעים לעתים קרובות- באתר. במקרים כאלה יש לשמור על אזור העבודה נקי יחסית (ללא אבק כבד). אין לבצע פעולות הדבקה ישירות על הקרקע; במקום זאת, יש להשתמש בפלטפורמת ייצור ייעודית. עובדים חייבים ללבוש כפפות מיוחדות לחדר נקי חד פעמי; נגיעה בקירות הצינור הפנימיים בידיים חשופות אסורה (כיוון שקשה לשטוף את שמני העור המועברים לקיר הפנימי). השתמש במחלץ כבלים או בכלי דומה בעת הכנסת צינורות, וסמן את הצינור כדי לוודא עומק החדרה מספק. PTFE (polytetrafluoroethylene) חייב לשמש כחומר האיטום בין האוגנים. יש להגן על צינורות במהלך האחסון על ידי הנחתם על יריעות ברזנט או יריעות פלסטיק.

מערכות צנרת PVDF מסתמכות לחלוטין על חיבורים מרותכים. ניקיון במהלך ההפעלה ובקרה קפדנית על סביבת ההתקנה הם מעל הכל. ריתוך צינורות PVDF חייב להתבצע בתוך מארז נקי ייעודי; סביבות חדר כללי אינן מתאימות. כוח אדם הנכנס לאזור הייצור הנקי חייב להחליף לנעליים מיוחדות, וקצוות צינור ואביזרים חייבים להישאר אטומים עד שהם נמצאים בתוך האזור הנקי. יש להסיר חומרי אריזה לאביזרים רק מיד לפני ההתקנה. יש ללבוש כפפות PVC נקיות חד פעמיות במהלך הריתוך, ויש להסיר שומנים לקצוות הצינור ולנקות אותם באלכוהול איזופרופיל, אתנול או אצטון לפני תחילת הריתוך. יש להשתמש רק במטליות חדרים נקיים ללא מוך- לניקוי, ויש להחליף את המטליות המלוכלכות מיד. צוות המסייע בתהליך הריתוך חייב גם ללבוש כפפות כותנה נקיות. יש לבצע בדיקה ויזואלית מיד לאחר השלמת כל ריתוך; חרוז הריתוך סביב המפרק חייב להיות אחיד בגובה ולבלוט מעל פני השטח החיצוניים של הצינור. לאחר ריתוך צנרת PVDF, יש לאטום את קצוות הצינור מיד לפני ההובלה לאתר ההתקנה, שם משתמשים בחיבורי אוגן-המשתמשים באטמי PTFE-. במהלך ההתקנה, נלקחות מדידות מדויקות- באתר כדי לייצר שרטוטי ייצור והתקנה מפורטים, ולאחר מכן צוותים מיוחדים מבצעים את הריתוך והייצור. צוותי ריתוך והתקנה פועלים עם אחריות מוגדרת בבירור כדי למקסם את היעילות התפעולית.

V. מסקנה
לסיכום, בניית מערכות מים טהורים דורשת לא רק עמידה בתקני אטימות-מערכת מחמירים אלא, חשוב מכך, התמקדות בטיפוח "מודעות לניקיון" בקרב אנשי הבנייה. על העובדים לעקוב אחר פרוטוקולים להתקנת צנרת נקייה ולבצע משימות בהתאם לדרישות הספציפיות של כל שלב בטיפול במים. גישה זו מונעת זיהום הנגרם על ידי שיטות בנייה לא נאותות-אשר עלולות לפגוע באיכות המים, לא לעמוד במפרטי הלקוח ולהוביל לאירועים הקשורים לאיכות-.