日月光中水厂中设有多道机制来记录和追踪每一层过滤和处理过程,中水厂甚至设立了一个专人即时监控的中控室,所有数据最后会集中到厂房三楼的中控室进行管理和监控。管理人员可以即时从萤幕上查看并分析这些数据,确保水资源的高效利用,一旦回收系统出现状况,也能第一时间介入处理,避免影响到后续的制程。(图片来源/日月光)
「一滴水可用4.18次。」这是日月光水资源管理去年的新进展。
日月光的一滴水旅程,从自来水进厂区开始,经过制程使用,再经中水回收厂回收后再运用,整个过程每滴水可重复循环使用4.18次后才放流,离开工厂。这个数字显示出日月光在水资源运用高效率,背后的关键是IT的运用。
水在半导体制程中非常重要,不论是在切割和研磨制程中,都需要大量的纯水,进行清洗和冷却,日月光工厂每天所需的水量非常庞大,因此,如何节水和改善水质,来减少废水排放、降低环境冲击,是日月光在水资源永续发展中的重要目标。
自2018年起,日月光将数位科技融入永续转型,也应用于水资源管理,透过这些措施提升用水效率,降低水资源的耗用,达到更高效的水资源管理。
在废水回收再利用方面,除了各厂自行循环用水之外,日月光还透过一座大型中水回收厂,将制程废水进一步净化过滤,再回送产线使用。这座废水回收厂中结合了许多数位科技、AI技术,持续提升其回水再利用效率。从这座中水厂能一窥日月光运用IT提高中水回收效率的做法。
半导体制成所用的纯水,水质纯净度得达到4个9,才能避免杂质影响到制程。所以,水厂中的每一滴水,皆需经过多道过滤机制,包括多层过滤系统(MMF),超滤膜系统(UF),以及逆渗透系统(RO)等,才能将净化后的回收水再利用于制程中。
流程上,当制程废水进入回收厂后,首先经过底层的生物池降解,再进到上一层的MMF,去除水中的颗粒物质,接著经由UF进一步滤除细小颗粒及胶态物质,最后进到RO除去剩余颗粒杂质。经过层层过滤处理后,水质才可达到几乎99.99%的纯净度,最后再回送至产线制程使用。这些关键设施的处理效率,都会直接影响最后计算出来的每滴水再利用次数。
为了提高回收利用率,日月光中水厂中设有多道机制来记录和追踪每一层过滤和处理过程,中水厂甚至设立了一个专人即时监控的中控室,所有数据最后会集中到厂房三楼的中控室进行管理和监控。管理人员可即时从萤幕上查看并分析这些数据,确保水资源的高效利用,一旦回收系统出状况,也能第一时间介入处理,避免影响到后续的制程。
搭配控制中心,日月光有一套监控及资料撷取系统,全程监控废水处理过程中的各项指数,同时搭配排水监测系统,持续监控放流水的品质。
日月光的一滴水旅程,从自来水进厂区开始,经过制程使用,再经中水回收厂回收后再运用,整个过程每滴水可重复循环使用4.18次后才放流,中水回收厂回收率可达75%,等于厂区每送出1,000吨制程废水,经日月光中水回收厂处理后平均可释出750吨中水再运用。图片来源/日月光
监控用水数据确保水质与跨厂调度
除了监控废水处理状况外,日月光中水回收厂兼具有调度中心功能,可以随时掌握各厂的水使用状况,以便在水情吃紧时,可以透过厂内水网络支援。
日月光过去已有建立一套水资源管理e化平台,可搭配用水/ 回收水资料库、各厂区水平衡图等资料,监看每日水情资讯。
去年,日月光导入一套水情灯号预警系统,不仅能够监控外部水源供应资讯,还能即时掌握每栋工厂的用水及蓄水量资讯,强化供水调配支援能力,此外,还结合行动化应用,一旦发生停水和水情异动,相关人员可透过手机查看,以便迅速应对处理。
值得一提的是,在这套系统中,日月光还建立厂区缺水韧性机制,利用AI模型分析工厂每天的用水量和现有储水量,推估每间工厂的水存量可使用时间,以便提前调度水网进行支援。这些措施让日月光可以智慧化地管理水资源风险,应对气候异常带来的水资源不足的挑战。
日月光去年导入一套水情灯号预警系统,不仅能够监控外部水源供应资讯,还能即时掌握每栋工厂的用水及蓄水量资讯,包括中水回收的数据,强化供水调配支援能力,此外,还结合行动化应用,一旦发生停水和水情异动,相关人员可透过手机查看,以便迅速应对处理。图片来源/日月光
结合AI提高回水厂回水利用和管理效率
随著日月光永续计划开始引进AI,这几年,日月光也用AI来提高回水厂水资源利用和管理效率。像是用来辅助回收厂设备的维修,如决定何时替UF设备清洗,这类作业过去往往需要现场检查,以确认是否存在堵塞情况,若是没有即时清洗,就会影响流速,一段时间后,也会导致出现UF设备堵塞情况,而影响回水再利用效率。
可是,在中水厂厂内很多套UF设备,人员常常需要花很多时间逐一检查,也较缺乏效率。为了改善这个问题,他们开始结合数据分析与数位图表工具,将水压力变化等资讯视觉化,协助人员可以更容易地掌握每天这些数据的趋势变化,了解各设备的堵塞情况,而不需要到现场查看,也减轻人员负担,甚至他们也开始用AI辅助进行预警,透过这样的方式,来预防堵塞,提升回水再利用效率。不过,即使借助AI判断,最后也都会由人工确认才会展开行动。
不只设备维修,在回收流程中也用AI来优化。例如在废水处理上,日月光自行开发了一款AI废水智能化加药控制模组,掌握废水厂水质状况,并且可预测放流水水质,提前预警水质异常,缩短异常应变反应时间。导入 AI 模组后,日月光表示,废水系统加药量降低30%,污泥也减量35%。
又如日月光厂区会用离子交换树脂(2B3T)来吸附流水中的离子,提升中水的纯净度,后来,日月光也用AI模型计算2B3T再生时间,取代传统人工定时操作,不只减少人为失误风险,也达到最佳产水能力,他们评估,每年可减少工厂自来水使用水量560万吨。
这座中水厂全天运作,控制中心采24小时,两班制轮班,为提升作业便利性,在中水厂中导入了行动平板,便于人员巡视可以记录与查看设施运作状况。
日月光持续扩充中水厂的硬体设施与优化系统,目前每日可以处理多达3万吨的水,都是靠数位科技和AI来提高回收效率。从2015年启用,统计至2023年3月,累计已回收的生产用水达3千万吨,相当于省下高雄市民约一个半月的用水量。
光是在2023年,这座中水回收厂一年就提供了日月光高雄厂,约561万吨的回收水,回收率达75%。