La reversión de electrodiálisis (EDR) proporciona una solución de reutilización superior para aguas residuales con alto contenido de sílice
Desafío
La fabricación de dispositivos semiconductores depende cada vez más de la recuperación del agua debido a factores económicos y normativos. En una instalación de este tipo, hay numerosos depuradores locales que generan aguas residuales que podrían reciclarse. Si bien los flujos de residuos de los depuradores locales a menudo tienen diferentes calidades de agua y ubicaciones dentro de la fábrica, existen similitudes en los tipos de compuestos que requieren tratamiento para su recuperación.
Debido al uso de ácido fluorhídrico (HF) para limpiar las obleas, muchos flujos de aguas residuales de los depuradores locales incluyen altas concentraciones de fluoruro y sílice. El tratamiento convencional de residuos de ácido fluorhídrico (HFW) requiere precipitación, floculación y sedimentación, así como un espacio considerable (huella) dentro de la fábrica. Está bien establecido que los residuos de ácido fluorhídrico son altamente variables, lo que puede generar inestabilidad dentro de los procesos de tratamiento convencionales y posiblemente violaciones de los permisos de descarga.
Veolia se asoció con un fabricante de semiconductores en Singapur para segregar y recuperar una parte de sus residuos de depuradores locales. El tratamiento y la reutilización segregados permitieron la expansión de la planta con un impacto limitado, aumentaron la recuperación general de agua de la fábrica y redujeron el riesgo de cumplimiento ambiental.
Resumen del proyecto
Usuario final: planta de fabricación de semiconductores
Ubicación: Singapur
Certificado: 2016
Aplicación: recuperación de aguas residuales de depuradores locales
Tecnologías: filtros de cartucho de reversión de electrodiálisis (EDR), cloro
Capacidad: 150 m3/hora
Factores que inciden en la selección de la tecnología: 50-100 ppm de fluoruro; 65 ppm de sílice total en la alimentación (después de la implementación del reciclaje); SDI5min > 19, SDI1min >90, principalmente sílice; temperatura elevada y sustancias orgánicas de bajo peso que conducen a un potencial de biocrecimiento
Resultados operativos: el efluente cumple con los requisitos de calidad del agua de alimentación de los depuradores locales; 80 % de eliminación de fluoruro; 70 % de recuperación; sin incrustación/eliminación de sílice; biocrecimiento controlado e intervalo de limpieza en el lugar de 2 a 3 meses
Propuesta de valor ganadora: alta recuperación; poco impacto; tolerancia orgánica y del sílice; control del biocrecimiento; bajo costo operativo
Palabras clave: microelectrónica; semiconductor; recuperación de depuradores locales (LSR); aguas residuales con ácido fluorhídrico; reutilización de aguas residuales; industrial; fluoruro; sílice; reversión de electrodiálisis; filtros Z.Plex*
Solución
Las aguas residuales de los depuradores locales presentan algunos desafíos de tratamiento únicos que influyen en la selección de la tecnología. Además de una concentración de fluoruro de alimentación de más de 50 ppm, los flujos de aguas residuales son propensos a la incrustación biológica y tienen una alta concentración de partículas finas de sílice. Se sabe que tanto la bioincrustación como la sílice son problemáticas para los sistemas basados en ósmosis inversa (RO) si no reciben el tratamiento previo adecuado.
Para hacer frente a estos desafíos, Veolia desarrolló un diagrama de flujo de proceso integrado (Figura 2) que incluye dosificación de cloro, prefiltros de cartucho (Z.Plex SWRO. Zs 50-40) y reversión de electrodiálisis (EDR). El proceso combinado permite una recuperación del 70 % y una reducción en la concentración de fluoruro de 50-100 ppm a menos de 28 ppm. El agua producto de la reversión de electrodiálisis se recicla al tanque de alimentación del depurador local, donde se mezcla con NEWater para equilibrar el flujo.
El proceso basado en reversión de electrodiálisis tiene varias ventajas sobre una alternativa de ultrafiltración (UF) y ósmosis inversa (RO), que incluyen las siguientes:
- Tolerancia a partículas finas de sílice que son difíciles de eliminar con un tratamiento previo de ultrafiltración basado en membranas y que podrían incrustarse en las membranas de ósmosis inversa (dado que muchos depuradores locales no tienen requisitos restrictivos de sílice, estas partículas de sílice pueden devolverse a los depuradores dentro del agua producto de la reversión de electrodiálisis)
- Capacidad de mantener un residuo de cloro en todo el sistema para el control del biocrecimiento
- Impacto reducido
- Capacidad de lograr más del 70 % de recuperación sin la dosificación química significativa que se requiere para los sistemas de ósmosis inversa y de intercambio iónico
Menor costo de capital en comparación con los sistemas de ósmosis inversa de pH alto que podrían incluir ultrafiltración, intercambio iónico y ósmosis inversa.
Resultado
El sistema basado en reversión de electrodiálisis ha estado funcionando con éxito desde diciembre de 2016. La vida útil proyectada de la membrana reversión de electrodiálisis es de más de 7 años y la frecuencia de limpieza en el lugar es de solo 2-3 meses. Dentro del sistema de tratamiento previo, el uso combinado de filtros de ósmosis inversa de agua de mar Z.Plex y un residuo de cloro ha aumentado 4 veces la vida útil del filtro. Este desempeño ha permitido al cliente desviar el flujo del sistema de tratamiento convencional de residuos de ácido fluorhídrico al sistema de recuperación de depuradores locales (LSR) basado en reversión de electrodiálisis, que requirió menos impacto y contribuyó a la expansión de la capacidad de la fábrica. Un beneficio adicional es que el sistema convencional de residuos de ácido fluorhídrico funciona de manera más estable sin los flujos de aguas residuales de los depuradores locales.