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TSMC/ Facility Published
前言 文獻探討
半導體製程所產生之氨氮廢水藉由脫氣膜與再生硫酸 再生廢硫酸與氨氮廢水形成硫酸銨廢液，其中再生廢
結合產生硫酸銨廢液，再將硫酸銨廢液委外清運處理， 硫酸含離子雜質，如氯離子 ( 廢硫酸回收系統加鹽酸而
此舉雖能減少外排廢水中氨氮含量，但也使硫酸銨廢 來 )。因硫酸銨結晶系統為連續式操作，會使這些離子
液躍升為廠區最大宗廢棄物，且其委外處理成本高。 雜質在母液中累積，若母液離子雜質濃度超出臨界值，
因此中科 F15A 於 2018 年建置台積首座硫酸銨蒸發結 會影響晶體生長速度、晶體型態。其中推進式脫水機的
晶系統，將硫酸銨廢液再生活化，並於年底成功產出 穩定性，取決於晶體顆粒大小、晶體含水率與母液雜質
台積第一批工業級硫酸銨成品委外銷售；而竹科每月 含量；細小顆粒會穿越濾籃柵網滯留於濾網內，使脫
約產生 2200 噸硫酸銨廢液，其亦為竹科廢棄物之冠， 水效果降低，晶體含水率提升；而高含水率晶體會產
年處理費用高達六千萬，因此於 2021 年將此蒸發結晶 生阻力，於推進時產生反作用力至設備，加速脫水機
技術導入至竹科 F12B，冀能完成硫酸銨廢液資源化， 設備零件耗損；若未維持脫水機高潔淨度，則易影響
落實綠色製造目標。 後段流化床烘乾程序。因此穩定離子雜質濃度與推進
式脫水機運轉，為提升硫酸銨結晶系統產能一大瓶頸。
F12B 硫酸銨結晶系統在實務運轉上，數次因結晶高含
水率、原母液內雜質量，使推進式脫水機穩定度不佳；
系統因長時間蒸發結晶，結晶罐內無法排出的雜質持續 2.1 高濃度離子廢液影響硫酸銨結晶
堆積，且硫酸銨回流濃縮密度上升，導致蒸發量減少
使熱回收量大幅降低，兩者成為產能提升的阻礙。為 Buchfink [01] 提到硫酸銨液體在不同濃度鐵離子下，
此針對脫水機入料顆粒大小、含水率、設備運行程序 如圖1( 本篇以鐵離子為例 )，對結晶生長速率有強
研究探討，經測試穩定的入料顆粒大小，可減少脫水 烈影響，對溶解速率影響較小。當鐵離子濃度增加
機運轉負荷、提升脫水機轉速則能改善再生產品含水 至 10ppm 時，硫酸銨結晶生長速率降低 50%，大
率；母液內雜質量可經由定期排放高濃度廢液來降低， 於 100ppm 後生長速率趨近於 0。硫酸銨液體溶解
經測試當每日固定排放 3 噸以上之高濃度廢液，可有 度在含有 10ppm 鐵離子濃度時大幅降低 25%，大於
效增加處理產能，高濃度離子廢液排放路徑，則修正 10ppm 後，對硫酸銨溶解度則較無明顯影響。
原廠設計，原為高溫、高濃度廢液定量直接排放至氨
氮處理系統，改以低溫、固定濃度少量多餐方式排放，
有效利用脫氣膜將硫酸銨廢液中氨氮與離子雜質分離，
提升硫酸銨系統處理量，且對氨氮系統影響降至最低。
圖 1：鐵離子對生長速率 ( 左 ) 和溶解速率 ( 右 ) 的影響
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