并行反馈水净化系统及方法

技术领域

本发明涉及水净化系统技术领域，特别涉及一种并行反馈水净化系统及方法。

背景技术

在高端芯片制造的全部工艺流程中有许多制约最终成品率的关键点，而厂房内的工艺水质量无疑是其中最基础也是最重要的关键点之一。集成电路的集成度越高，线宽越窄，对水质的要求也越高。高纯水的国家标准为：GB1146.1-89至GB1146.11-89，目前我国电子工业部把电子级水质技术分为五个行业等级，分别为18MΩ.cm、15MΩ.cm、10MΩ.cm、2MΩ.cm、0.5MΩ.cm，以区分不同水质，其中TOC(总有机碳)小于1ppb～10ppb，DO(溶解氧)小于1ppb～10ppb，颗粒0.05微米小于200个/升，离子含量大部分小于20ppt～50ppt。但对于高纯水来说这些指标是不够的，还应该检测纯水中某项杂质的含量。这是因为电阻率是衡量水中电介质总和的参数，不能表征某一单项杂质的含量，而高纯水所关心的不仅仅是杂质的总含量，而且要关注某单项杂质元素的含量。

随着芯片工艺进步，芯片的线宽逐渐减小，对于能够造成线间短路的工艺水中杂质颗粒尺寸和数目，以及某一单项杂质的去除要求不断增加，现有的多级净化过滤器增加级数的方法不但会增加成本，而且也会降低可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种并行反馈水净化系统及方法，以降低成本，提高水净化系统的可靠性。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种并行反馈水净化系统，包括沿水流方向依次设置的前级净化系统与主净化系统，其特征在于，还包括：旁路净化系统，所述旁路净化系统与所述主净化系统相连，用于将所述主净化系统出水口的至少部分水再次过滤净化，之后进入所述主净化系统的进水口进行重复过滤净化。

可选的，所述旁路净化系统的净化部件与所述主净化系统的净化部件相同。

可选的，所述旁路净化系统沿水流方向依次包括：精密过滤器、高效反渗透器、中间水箱、EDI水泵、EDI系统以及微孔过滤器。

可选的，所述旁路净化系统还包括变频调速水泵，位于所述主净化系统的出水口与所述精密过滤器之间，用于调节流经所述旁路净化系统的水的回流比。

可选的，所述并行反馈水净化系统还包括控制系统，用于根据所述主净化系统出水口的水的质量来控制所述变频调速水泵的转速以调节回流比。

可选的，所述控制系统包括水质传感器与PID变频控制器，所述水质传感器用于检测所述主净化系统出水口的水的质量并传输至所述PID变频控制器，所述PID变频控制器用于控制所述变频调速水泵的转速。

为解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，还提供了一种并行反馈水净化方法，包括：

采用前级净化系统对自来水进行初步过滤净化之后流入主净化系统的进水口；

采用所述主净化系统对水进行进一步过滤净化；以及

采用旁路净化系统对所述主净化系统的出水口的至少部分水再次进行过滤净化，之后进入所述主净化系统的进水口。

可选的，采用变频调速水泵调节流经所述旁路净化系统的水的回流比。

可选的，采用水质量传感器检测所述主净化系统出水口的水的质量并传输至PID变频控制器；采用所述PID变频控制器控制所述变频调速水泵的转速。

可选的，若水的质量低于设定值，所述PID变频控制器控制变频调速水泵提高转速，以提高回流比；若水的质量高于设定值，所述PID变频控制器控制所述变频调速水泵降低转速，以降低回流比；若水的质量达到设定值，所述PID变频控制器控制所述变频调速水泵维持当前转速。

综上所述，在本发明提供的并行反馈水净化系统及方法中，通过并行反馈使得主净化系统出水口的至少部分水经过旁路净化系统再次过滤净化，之后进入所述主净化系统的进水口进行重复过滤净化，形成多次循环过滤，使得即使主净化系统或旁路净化系统中的部分净化部件失效，也不会影响整个水净化系统的水的质量，水净化系统的稳定性、可靠性得到了提高。同时，也避免了水净化系统中水的质量降低时需要同时更换所有的净化部件，提高了水净化系统的使用寿命，降低了更换频率，从而避免浪费，降低工艺用水净化系统的运营成本。

进一步的，采用水质量传感器检测所述主净化系统出水口的水的质量并传输至PID变频控制器，采用PID变频控制器根据水的质量调节变频调速水泵的转速以调节流经所述旁路净化系统的水的回流比，使水的质量可以通过回流比得到控制，从而提高了并行反馈水净化系统的可控性，进一步降低并行反馈水净化系统的运营成本。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例提供的并行反馈水净化系统的结构示意图。

图2是本发明一实施例提供的前级净化系统的结构示意图。

图3是本发明一实施例提供的主净化系统、旁路净化系统以及控制系统的结构示意图。

附图中：

10-前级净化系统；20-主净化系统；30-旁路净化系统；31-变频调速水泵；40-控制系统；41-水质传感器；42-PID变频控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。

本发明的核心思想在于提供一种并行反馈水净化系统及方法，以降低成本，提高水净化系统的可靠性。

所述并行反馈水净化系统包括：沿水流方向依次设置的前级净化系统与主净化系统，还包括：旁路净化系统，所述旁路净化系统与所述主净化系统相连，用于将所述主净化系统出水口的至少部分水再次过滤净化，之后进入所述主净化系统的进水口进行重复过滤净化。

所述并行反馈水净化方法包括：采用前级净化系统对自来水进行初步过滤净化之后流入主净化系统的进水口；采用所述主净化系统对水进行进一步过滤净化；采用旁路净化系统对所述主净化系统的出水口的至少部分水再次进行过滤净化，之后进入所述主净化系统的进水口。

本发明通过并行反馈使得主净化系统出水口的至少部分水经过旁路净化系统再次过滤净化，之后进入所述主净化系统的进水口进行重复过滤净化，形成多次循环过滤，使得即使主净化系统或旁路净化系统中的部分净化部件失效，也不会影响整个水净化系统的水的质量，水净化系统的稳定性、可靠性得到了提高。同时，也避免了水净化系统中水的质量降低时需要同时更换所有的净化部件，提高了水净化系统的使用寿命，降低了更换频率，从而避免浪费，降低工艺用水净化系统的运营成本。

图1是本发明一实施例提供的并行反馈水净化系统的结构示意图。请参考图1所示，所述并行反馈水净化系统包括沿水流方向依次设置的前级净化系统10与主净化系统20，还包括旁路净化系统30，所述旁路净化系统30与所述主净化系统20相连，用于将所述主净化系统20出水口的至少部分水再次过滤净化，之后进入所述主净化系统20的进水口进行重复过滤净化。

在以往技术的逐级串联的净化装置中，一个净化过滤器出现失效就会影响整个系统的净化效果，而本实施例中，所述旁路净化系统30的引入，使得即使所述主净化系统20或所述旁路净化系统30中的部分净化部件失效，也不会影响整个水净化系统的水的质量，与现有技术相比，水净化系统的稳定性、可靠性得到提高。同时也避免了水净化系统中水的质量降低时需要更换所有的净化部件，提高了水净化系统的使用寿命，降低了更换频率，从而避免浪费，降低工艺用水净化系统的运营成本。

图2是本发明一实施例提供的前级净化系统的结构示意图，请参考图2所示，所述前级净化系统10包括沿水流方向依次设置的电动阀、多介质过滤器、活性炭过滤器、软化水器、中间水箱、低压泵、PH(potential of hydrogen，酸碱度)值调节系统以及高效混合器。自来水从所述前级净化系统10的进水口进入，经过所述前级净化系统10的初步过滤净化之后从出水口流出。

图3是本发明一实施例提供的主净化系统、旁路净化系统以及控制系统的结构示意图。请参考图3所示，所述主净化系统20包括沿水流方向依次设置的精密过滤器、高效反渗透器、中间水箱、EDI(Electrodeionization，连续电除盐技术)水泵、EDI系统以及微孔过滤器。从所述前级净化系统10的出水口流出的水进入所述主净化系统20的进水口，经过所述主净化系统20的过滤净化从出水口流出至用水点。

所述旁路净化系统30的进水口连接至所述主净化系统20的部分出水口，用于将所述主净化系统20出水口的至少部分水再次过滤净化，之后进入所述主净化系统20的进水口。本发明一实施例中，所述旁路净化系统30的净化部件与所述主净化系统20的净化部件相同。在本发明另一实施例中，所述旁路净化系统30的净化部件与所述主净化系统20的净化部分不相同，只要所述旁路净化系统30可以起到过滤净化的作用即可，本发明对其净化部件不做限定。

示例性的，请参考图3所示，所述旁路净化系统30沿水流方向依次包括：精密过滤器、高效反渗透器、中间水箱、EDI水泵、EDI系统以及微孔过滤器。即从所述主净化系统20的出水口流出的部分水依次经过精密过滤器、高效反渗透器、中间水箱、EDI水泵、EDI系统以及微孔过滤器之后再次进入所述主净化系统20的进水口，由此使得部分水形成多次循环过滤，提高了用水点的水的质量。

所述旁路净化系统30还包括变频调速水泵31，所述变频调速水泵31位于所述主净化系统20的出水口与所述精密过滤器之间，用于调节流经所述旁路净化系统30的水的回流比。所述回流比是指回流的水体积(即流入所述旁路净化系统30的水体积)与所述主净化系统20的出水口出水总体积之比。

请继续参考图1所示，所述并行反馈水净化系统还包括控制系统40，用于根据所述主净化系统20出水口的水的质量来控制所述变频调速水泵31的转速以调节回流比。所述控制系统40根据水的质量通过控制所述变频调速水泵31的转速以调节回流比，例如：如果水的质量差则增大回流比，如果水的质量好则降低回流比，使水质量可以通过回流比得到控制，从而提高并行反馈水净化系统的可控性，进一步降低并行反馈水净化系统的运营成本。如何判断水的质量差还是好，后续会进行详细说明。

请继续参考图3所示，本实施例中，所述控制系统40包括水质传感器41与PID(比例、积分、微分)变频控制器42，所述水质传感器41用于检测所述主净化系统20出水口的水的质量并传输至所述PID变频控制器42，所述PID变频控制器42用于控制所述变频调速水泵31的转速以调节回流比，即调节流经所述旁路净化系统30的水的体积。示例性，在所述PID变频控制器42内设置有设定值，所述PID变频控制器42根据接收到的水的质量进行判断，当水的质量有低于设定值的趋势时，所述PID变频控制器42控制所述变频调速水泵31提高转速，从而提高回流比，使得比较多的水进行循环过滤净化，最终提高水的质量；当水的质量有高于设定值的趋势时，所述PID变频控制器42控制所述变频调速水泵31降低转速，从而降低回流比，使得比较少的水进行循环过滤净化，在保证水的质量的前提下，降低运转成本；当水的质量达到设定值并且维持在设定值没有明显变化趋势时，所述PID变频控制器42控制所述变频调速水泵31维持当前转速。所述设定值可以根据实际的用水需求进行确定，本发明对此不作限定。

示例性的，从所述主净化系统20的进水口进入的水通常为单级反渗透或二极反渗透的渗透水，其指标例如为：TEA(总可交换阴离子，以CaCO

通电运行本实施例所述的并行反馈水净化系统，通过控制系统40设定不同的水净化级别以判断是否能够满足要求，以下通过具体实施例进行说明。

【实施例一】

控制系统40设定水净化级别为0.5MΩ.cm级，TOC(总有机碳)小于10ppb，DO(溶解氧)小于10ppb；Particle(颗粒)：0.05微米小于200个/升；离子含量小于50ppt；所关注的单项杂质的含量检验合格，细菌检测：无。运行24小时，整个水的质量稳定且达到要求的水质洁净度，表明本实施例提供的并行反馈水净化系统可以完全达到0.5MΩ.cm级的水质洁净度要求，且满足所关注的单项杂质的含量要求。

【实施例二】

控制系统40设定水净化级别为2MΩ.cm级，TOC(总有机碳)小于8ppb，DO(溶解氧)小于8ppb；Particle(颗粒)：0.05微米小于200个/升；离子含量小于40ppt；所关注的单项杂质的含量检验合格，细菌检测：无。运行24小时，整个水的质量稳定且达到要求的水质洁净度，表明本实施例提供的并行反馈水净化系统可以完全达到2MΩ.cm级的水质洁净度要求，且满足所关注的单项杂质的含量要求。

【实施例三】

控制系统40设定水净化级别为10MΩ.cm级，TOC(总有机碳)小于6ppb，DO(溶解氧)小于6ppb；Particle(颗粒)：0.05微米小于200个/升；离子含量小于30ppt；所关注的单项杂质的含量检验合格，细菌检测：无。运行24小时，整个水的质量稳定且达到要求的水质洁净度，表明本实施例提供的并行反馈水净化系统可以完全达到10MΩ.cm级的水质洁净度要求，且满足所关注的单项杂质的含量要求。

【实施例四】

控制系统40设定水净化级别为15MΩ.cm级，TOC(总有机碳)小于4ppb，DO(溶解氧)小于4ppb；Particle(颗粒)：0.05微米小于200个/升；离子含量小于25ppt；所关注的单项杂质的含量检验合格，细菌检测：无。运行24小时，整个水的质量稳定且达到要求的水质洁净度，表明本实施例提供的并行反馈水净化系统可以完全达到15MΩ.cm级的水质洁净度要求，且满足所关注的单项杂质的含量要求。

【实施例五】

控制系统40设定水净化级别为18MΩ.cm级，TOC(总有机碳)小于1ppb，DO(溶解氧)小于1ppb；Particle(颗粒)：0.05微米小于200个/升；离子含量小于20ppt；所关注的单项杂质的含量检验合格，细菌检测：无。运行48小时，整个水的质量稳定且达到要求的水质洁净度，表明本实施例提供的并行反馈水净化系统可以完全达到18MΩ.cm级的水质洁净度要求，且满足所关注的单项杂质的含量要求。

综上所述，本发明提供的并行反馈水净化系统中，通过并行反馈使得主净化系统出水口的至少部分水经过旁路净化系统再次过滤净化，之后进入所述主净化系统的进水口进行重复过滤净化，形成多次循环过滤，使得即使主净化系统或旁路净化系统中的部分净化部件失效，也不会影响整个净化系统的水的质量，水净化系统的稳定性、可靠性得到提高。同时，也避免了水净化系统中水的质量降低时需要同时更换所有的净化部件，提高了水净化系统的使用寿命，降低了更换频率，从而避免浪费，降低工艺用水净化系统的运营成本。

进一步的，水质量传感器检测所述主净化系统出水口的水的质量并传输至PID变频控制器，所述PID变频控制器根据水的质量控制变频调速水泵的转速以调节流经所述旁路净化系统的水的回流比，使水的质量可以通过回流比得到控制，从而提高了并行反馈水净化系统的可控性，进一步降低并行反馈水净化系统的运营成本。

相应的，本发明还提供一种并行反馈水净化方法，采用如上所述的并行反馈水净化系统对自来水进行净化，以满足高端芯片制造的工艺水质量。

请参考图1至图3所示，所述并行反馈水净化方法包括：

采用前级净化系统10对自来水进行初步过滤净化之后流入主净化系统20的进水口；

采用所述主净化系统20对水进行进一步过滤净化；

采用旁路净化系统30对所述主净化系统20的出水口的至少部分水再次进行过滤净化，之后进入所述主净化系统20的进水口。

本发明通过将所述主净化系统20的出水口的一部分水经过所述旁路净化系统30过滤净化，之后进入所述主净化系统20的进水口进行重复过滤净化，形成多次循环过滤，使得即使所述主净化系统20或所述旁路净化系统30中的部分净化部件失效，也不会影响整个水净化系统的水的质量，水净化系统的稳定性、可靠性得到提高。同时，也避免了水净化系统中水的质量降低时需要同时更换所有的净化部件，提高了水净化系统的使用寿命，降低了更换频率，从而避免了浪费，降低了工艺用水净化系统的运营成本。

另外，采用水质量传感器41检测所述主净化系统20出水口的水的质量并传输至PID变频控制器42，采用PID变频控制器42调节变频调速水泵31的转速以调节流经所述旁路净化系统30的水的回流比。具体的，若水的质量低于设定值(或者有低于设定值的趋势)，所述PID变频控制器42控制变频调速水泵31提高转速，以提高回流比，最终提高水的质量；若水的质量高于设定值(或者有高于设定值的趋势)，所述PID变频控制器42控制所述变频调速水泵31降低转速，以降低回流比，在保证水的质量的前提下，降低运转成本；若水的质量达到设定值(或者维持在设定值没有明显变化)，则所述PID变频控制器42控制所述变频调速水泵31维持当前转速。

采用水质量传感器41检测所述主净化系统20出水口的水的质量，根据水的质量采用PID变频控制器42控制变频调速水泵31的转速以调节流经所述旁路净化系统30的水的回流比，使水的质量可以通过回流比得到控制，从而提高了并行反馈水净化系统的可控性，进一步降低并行反馈水净化系统的运营成本。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。