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三、工程分析$lesson$
(一)工艺流程
1.工艺技术方案的确定
本项目的技术发展和集成电路制造的重点将以互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺为主。芯片生产工序主要有外购硅片清洗、氧化(Si+O：一SiO：)、光刻、蚀刻、扩散、离子植入、化学气相沉积、金属化、后加工等九部分。
全厂生产总流程图见图3，图中展示了所有生产厂房的功能(工艺生产区域、支持区域)和相互之间的原则关系。在生产厂房中的工艺生产区域中，产品在通过产品质量检测流至支持区域后道工序前，某些工艺步骤将被重复多次。
2、生产流程及排污节点分析
生产工艺流程和"三废"排放节点示意图，见图4。
(二)工程污染源分析
本次环境影响评价工程污染源分析的原则和依据是建设单位提交的初步设计，经评价单位进行物料衡算、类比调查与监测得㈩的。但应该指出的是本次环境影响评价提出的工程污染源数据是依据前文提到的：工艺路线和产量界定的，但该项目实质是芯片的代加工厂，所有产品是根据市场的需求进行制作的，产品种类、规格多早不固定，原材料会因产品工艺和类型不同而使用非常多的不同种类，且使用时间、使用量具有波动性的特点，因此，污染物的产生、排放量也具有不确定性。
1、大气污染源分析
(1)酸性废气酸性废气主要来自于扩散区、离子植入区、薄膜区、化学研磨区及光罩制作区，包括含氟废气、盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、硅烷(SiHd)、磷烷(阳，)、砷烷(AsH，)等所排出之废气。
(2)碱性气体碱性气体主要来自扩散区、薄膜区及化学研磨区产生之含氨废气排放。
(3)有机废气有机废气主要来自于光刻区、扩散区的光阻剂及清洗用之异丙醇等有机溶剂废气。
(4)VOC使用天然气燃烧废气芯片生产后加工工序会有VOC产生，其处理工艺使用天然气助燃方式解决。使用天然气燃烧时NO。的产生量参照北京市环境保护科学研究院编制的《北京环境总体规划研究》中确定的排放因子，即燃烧1 000m3天然气NO：的排放量为1.76kS。S02的产生量根据天然气的用量和含硫率求得，即燃烧1 000m3天然气SO：的排放量约为5.71X10-3kg。
燃烧VOC使用的天然气100m3/h，年总用量为864000m3/a(一年按360d，一天按24h计)，烟气排放量为10644480m3/a，则本项目FAB VOC使用的天然气燃烧产生的大气污染物排放量为：
(5)化学品输送过程中的极微量泄漏管道输送液体的过程中，在管道接口处有极微量液体泄漏。根据类比数据，化学材料在运输过程中，在罐装、管道等接口处可能的极微量泄漏约为总量的0.05%。本评价考虑的是使用量较大的氟化氢，年使用量按52075kg/a计，泄漏量按最坏情况来考虑，为总量的0.8%计，可得到氟化氢极微量泄漏约为0.048kg/h。
2、水污染源分析
本项目水污染源主要包括生产废水和生活污水。
根据本项目的生产工艺和废水水质特征，在生产过程中产生的废水主要可分为含氟废水、研磨废水(分为金属研磨废水、氧化研磨废水、晶背研磨废水)、酸碱废水(包括工艺酸碱废水、洗涤塔废水、纯水系统再生废水)和含氨废水。
此外还有纯水站浓缩废水、工艺设备冷却水、冷冻水和冷却塔排水，为较清洁麦水，作为回用水。
废水处理站主体部分位于CUB2一层，主要包括含氟废水处理系统、酸碱废水中和处理系统、污泥处理系统、加药系统、部分废液收集系统、废水处理站控制室及部分处理设施的预留位置;另一部分位于生产厂房FAB4/FAB 5/FAB 6C的一楼，主要包括化学机械研磨废水、芯片背面研磨废水收集及输送设施。
3、固体废物
固体废物产生量及其组分，详见表2。
4、噪声污染源
本项目噪声源污染状况可分为两个部分：一个为生产厂房(FAB4/FAB5/FAB6C)噪声污染源;另一个为动力设施(变电站PS2、动力站CUB2)及其他辅助设施产生的噪声污染源。
噪声污染主要在动力房室内，如冰水机、动力泵及其他产生噪声的动力设备;另外柴油发电机(紧急用)、冷却塔风扇、空调风扇与生产用的真空泵都会产生噪声污染。
(三)平衡分析
1、水平衡
水平衡图见图5。每天实际耗水量为206 884m3/d，其中新鲜水(自来水)量为4500m3/d，废水回用量为3424m3/d，循环水量为198960m3/d。
纯水回用率为：(2200+170+170)/4150=61.2%
项目水复用率为：(2200+170+170+150+150+250+50+284+198960)/(3424+198960+4500)=97.8%
2、物料平衡
本项目在生产过程中使用50多种化学原料，根据中芯国际集成电路制造(上海)有限公司的经验，对拟建项目所涉及的主要物料流失在废水、废气及固体废物和回收废液中情况进行分析。
3、氟平衡
拟建项目氟的投加以无机氟和有机氟原料进入生产线，根据使用含氟原料中氟的含量计算氟的投加量，其中无机氟87 956.62kg/a、有机氟17 315.9kg/a。项目氟的产出主要以废气、废水、废渣中氟化物方式流失到环境中，该项目采取了含氟废气洗涤，废水除氟治理措施，因此大部分的氟以固体废物排出，主要是以氟化钙方式排放。生产中有机氟化物用电浆法将其电离成氟离子，电离率一般5%一20%，其余未电离部分和未用尽的离子氟均进入区域除害装置，主要采用是碳纤维吸附，处理效率95%，然后进入酸气洗涤塔，洗涤后排入大气。氟平衡图见图6，氟平衡计算结果如下：
进入废气量：855kg/a;
进入废水量：5112.9kg/a：
进入废渣量：生产工艺中含氟废水、酸碱废水、含氨废水处理前总含氟量
84535.2kg/a;处理后进入固体废物的含氟量：79423.2kS/a;
理论值：81 988.7kg/a：
平衡误差：3.1%。
需要指出的是有机氟化物经电离后(约5%，即865.8kg/a)用于工艺清洗，但最终是先进入炭纤维吸附装置处理后排入酸气洗涤塔，然后放入大气，这部分含氟废弃主要是有机大分子氟化物，比较稳定。带入废水中经过含氟废水处理装置后，排到固体废弃物中约有95%即16450kg/a，进入区域除害装置，由炭纤维剂吸附，这部分固体废物本厂不作处理，由炭纤维吸附剂专门厂商进行回收处理。
4、其他物料平衡
六氟化钨有85%流失到大气、水环境和污泥中;存在钢瓶(桶)退回原厂的占10%。
异丙醇工艺中使用后，100%流失到大气、水环境和废液中。
氨在工艺中使用量为112129.65kg/a，0.04%流失到大气中，5.2%流失到废水中，其余94.76%以(NH3)2504形式流失到废液中;存在钢瓶(桶)退回原厂的占10%。
三氧乙基硼有80%流失到大气、水环境和污泥中：存在钢瓶(桶)退回原厂的占3%。
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