KR20000000457A - 초순수제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원수를 고순도의 초순수로 정화처리하기 위한 초순수제조방법에 관한 것으로, 수돗물 및 지하수는 지하수저장조(1)로 집수되어 전처리여과장치(2)를 통과하면서 전처리여과되는 한편, 하천, 호수, 댐, 강물과 같은 하천수는 하천수집수조(8)로 집수되어 가압부상조(9)와 화학처리조(10)를 통해 상등수로 1차 정화처리된 후에 상기 지하수저장조(1)의 원수와 같이 상기 전처리여과장치(2)를 통과하면서 2차 정화처리되어 전처리여과되는 전처리공정과; 상기 전처리공정을 통해 여과처리된 여과수는 전처리집수조(12)로 집수되어 열교환기(13)에 의해 온도보정되면서 마이크로필터(14)를 통해 정밀여과처리된 다음, 미생물 번식이 억제되도록 자외선살균기(15)를 거쳐 탈이온처리장치(32)를 통과하면서 양·음이온을 초함한 이물질이 제거되는 탈이온처리공정과; 상기 탈이온처리공정을 거친 처리수는 열교환기(22)를 통해 온도보정되면서 탈이온집수조(23)에 집수된 다음, 고순도화처리장치(24)를 통해 고순도화되면서 열교환기(33)에 의해 온도보정되어 초순수집수조 (34)로 집수되고, 한외여과막분리기(35) 또는 폴리싱역삼투막분리기(36)로 선택통과되면서 최종 사용지점의 배관 단부에 설치된 멤브레인콘택터(37)를 통해 초순도화되는 고순도화처리공정과; 아울러 상기 각 처리공정을 통해 처리투과되지 못하고 농축된 농축수가 상기 전처리공정으로 반송되는 재회수공정을 포함한다.
Description
본 발명은 부유물질이 비교적 적은 수돗물 및 지하수와 부유물질이 상대적으로 많은 하천, 호수, 댐 및 강물을 분리 집수하여 초순수로 여과처리하는 초순수제조방법에 관한 것으로, 특히 수질농도에 따라 분리 집수되는 원수를 전처리시킨 후에 탈이온처리 및 고순도화처리를 통해 원수에 포함된 이물질 및 유해성분을 확실하게 제거하여 초순도가 요구되는 제약산업이나 반도체산업 및 원자력발전소 등에 사용될 수 있는 고품질의 초순수로 정화처리하는 초순수제조방법에 관한 것이다.
현대의 첨단기술산업은 반도체산업과 원자력산업 및 생명공학산업을 근간으로 하는 제약산업 등이라 할 수 있으며, 이러한 산업분야에 필수적으로 사용되는 초순수기술은 물 속에 용해성 실리카(Silica), 기체류, 총유기성 탄소화합물(TOC) 등을 ppb(parts per billion : 단위 ㎍/ℓ)이하로 관리하는 것으로, 이온성물질은 수온이 25℃에서 18,000,000 Ω-㎝(18MΩ-㎝) 이상이고 미생물이 완전 제거된 상태로 부유물질의 미립자크기가 0.01㎛ 이하까지 관리되어야 한다.
국내의 경우에는 1980년대 초에 반도체산업이 본격적으로 생산체제에 진입하면서부터 대부분의 제조관련장비 및 시설을 외국에서 수입 설치하여 사용하였으며, 초순수 제조시설 또한 1980년대부터 지금까지 미국의 정수처리업체에서 국내시장을 독점하여 오고 있어, 그에 따른 막대한 기술료를 지불하면서 외국업체의 초순수제조시설을 의존하는 것이 지금까지의 국내 초순수기술의 현실이었다.
또한, 1990년대 들어서면서 국내 정수업체들도 특정 핵심기술을 제외한 대부분의 기술을 개발 국산화시키고 있는 실정으로 대략 80% 이상의 독자적인 기술력을 보유하고 있으나, 특히 반도체산업의 경우에는 고집적도화 강화와 따른 초순수제조 기술수준이 다시 선진국과 크게 벌어지고 있는 현실이다.
따라서. 외국의 초순수기술 사용에 따른 막대한 외화낭비가 초래되고 있는 현시점에서 국내의 초순수 사용업체의 국제적 경쟁력 강화와 효과적인 초순수 제조시설의 개발에 대한 필요가 요구되고 있다.
한편, 초순수의 기술발전은 1965-1975년에는 활성탄 등을 이용한 전처리와 이온교환수지를 거친 후에 0.2㎛ 크기의 정밀여과기를 통과시키는 정도의 처리기술이었으며, 1980년까지는 전처리 후에 역삼투막분리시키는 역삼투처리기술이 도입되고 반면에 이온교환수지기술이 소용량으로 시설되면서 자외선살균기가 추가사용되었다.
그리고, 1990년까지는 다양한 막분리기술이 발달되면서 정밀여과막으로 여과처리하지 못하는 유기물질을 제거할 수 있는 한외여과막이 최종공정에 도입되었으며, 특히 1990년 중반부터 반도체산업의 집적도(Integration scale)의 고밀도화 추세에 따라 초순수의 고품질에 대한 필요가 더욱 요구되고 있어, 이에 따른 비저항, 미생물, 미립자, 나트륨과 염소이온과 같은 이온성물질 및 용존산소 등의 기체류 제거를 위한 초순수 제조기술의 개발이 계속되어 왔다.
최근에는 초순수를 사용하는 반도체산업 등에서 오염물질 관리기준을 매년 강화하지 않으면 무역제제 등이 따르므로 초순수 제조에 있어서도 그 동안 각종 화공약품이나 폐기물의 발생이 적지 않았을 뿐만 아니라, 특히 이온교환수지의 재생에 따른 염산과 수산화나트륨 등의 화공약품 사용과 폐이온교환수지 처분 등이 문제로 대두되었다.
이에 본 발명은 기존의 초순수처리과정의 화공약품 사용과 폐이온교환수지 처분 등에 따른 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 수질농도에 따라 부유물질이 비교적 적은 수돗물 및 지하수와 부유물질이 상대적으로 많은 하천, 호수, 댐 및 강물을 분리 집수하여 전처리시킨 후에 탈이온처리 및 고순도화처리를 통해 원수에 포함된 이물질 및 유해성분을 확실하게 제거하여 초순도가 요구되는 반도체산업 등에 사용될 수 있는 고품질의 초순수로 정화처리할 수 있도록 하기 위한 초순수제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a와 도 1b는 본 발명의 따른 초순수제조방법의 처리과정을 보인 공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 지하수저장조 2 : 전처리여과장치
3 : 다층여과기 4 : 활성탄여과기
5 : 양이온교환수지탑 6 ; 역세용정밀여과기
7 : 회전 또는 진동막분리기 8 : 하천수집수조
9 : 가압부상조 10 : 화학처리조
11 : 농축조 12 : 전처리집수조
13,22,33 : 열교환기 14 : 마이크로필터
15,31 : 자외선살균기 16 : 양이온교환수지탑
17,21,25,30,37 : 멤브레인콘텍터 18 : 음이온교환수지탑
19,20 : 1,2차 역삼투막분리기 23 : 탈이온집수조
24 : 고순도화처리장치 26 ; 전기적탈이온교환막분리기
27,28 : 혼상식이온교환수지기 29 : 순수저장조
34 : 초순수집수조 35 : 한외여과막분리기
36 : 폴리싱역삼투막분리기 38 : 탈수기
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수돗물 및 지하수는 지하수저장조 (1)로 집수되어 전처리여과장치(2)를 통과하면서 전처리여과되는 한편, 하천, 호수, 댐, 강물과 같은 하천수는 하천수집수조(8)로 집수되어 가압부상조(9)와 화학처리조(10)를 통해 상등수로 1차 정화처리된 후에 상기 지하수저장조(1)의 원수와 같이 상기 전처리여과장치(2)를 통과하면서 2차 정화처리되어 전처리여과되는 전처리공정과; 상기 전처리공정을 통해 여과처리된 여과수는 전처리집수조(12)로 집수되어 열교환기(13)에 의해 온도보정되면서 마이크로필터(14)를 통해 정밀여과처리된 다음, 미생물 번식이 억제되도록 자외선살균기(15)를 거쳐 탈이온처리장치(32)를 통과하면서 양·음이온을 포함한 이물질이 제거되는 탈이온처리공정과; 상기 탈이온처리공정을 거친 처리수는 열교환기(22)를 통해 온도보정되면서 탈이온집수조 (23)에 집수된 다음, 고순도화처리장치(24)를 통해 고순도화되면서 다시 열교환기 (33)에 의해 온도보정되어 초순수집수조(34)로 집수되고, 한외여과막분리기(35) 또는 폴리싱역삼투막분리기(36)로 선택통과되면서 최종 사용지점의 배관 단부에 설치된 멤브레인콘택터(37)를 통해 초순도화되는 고순도화처리공정과; 아울러 상기 각 처리공정을 통해 처리투과되지 못하고 농축된 농축수가 상기 전처리공정으로 반송되는 재회수공정을 포함하여 원수를 초순수로 정화처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 전처리공정의 전처리여과장치(2)는 원수가 다층여과기(3)와 활성탄여과기(4) 및 양이온교환수지탑(5)을 순차통과하는 전처리여과방법과, 역세용정밀여과기(4) 또는 역세용한외여과분리기를 순차통과하는 전처리여과방법과, 회전 또는 진동막분리기(7)를 통과하는 전처리여과방법 중 어느 하나의 전처리여과방법으로 선택통과되면서 원수의 이온물질을 포함하여 이물질이 제거되도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 가압부상조(9)와 상기 화학처리조(10)에는 유산반토와 같은 무기응집제와 고분자응집제가 사용된 것을 특징으로 한다.
상기 전처리여과장치(2)의 양이온교환수지탑(5)은 재생제로 염화나트륨이 사용된 것을 특징으로 한다.
상기 전처리여과장치(2)의 역세용정밀여과기(6)는 폴리슐폰, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아크릴니트릴 및 폴리아마이드 등의 막재질로 중공사형이나 관형 또는 평판형으로 0.01-1㎛ 기공의 정밀여과막 또는 한외여과막으로 형성되면서, 각각의 막이 1-2㎜ 두께의 도너츠형 모양이나 꽃잎모양의 앞뒷면에 1-40㎛ 크기의 미로가 형성되어 서로 포기어 봉에 끼운 캔들형태로 구성된 특징으로 한다.
상기 탈이온처리공정의 탈이온처리장치(2)는 처리수가 양이온교환수지탑(16)과 멤브레인콘텍터(17) 및 음이온교환수지탑(18)을 순차통과하는 탈이온처리방법과, 1,2차 역삼투막분리기(19)(20) 및 멤브레인콘텍터(21)를 순차통과하는 탈이온처리방법중 어느 하나의 탈이온처리방법으로 선택통과되면서 처리수의 양·음이온을 포함한 이물질이 제거되도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 탈이온처리장치(2)의 멤브레인콘텍터(17)(21)는 중공사형의 폴리에틸렌 또는 테프론재질로써 0,01㎛ 기공의 막을 통해 용존가스가 제거될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 탈이온처리장치(2)의 1,2차 역삼투막분리기(19)(20)는 통과되는 처리수의 폐화농도(pH)를 7 이상으로 조절하여 용존 CO2의 기체발생을 억제할 수 있도록 2단 직렬설치된 것을 특징으로 한다.
상기 고순도화처리공정의 고순도화처리장치(24)는 처리수가 멤브레인콘텍터 (25)와 전기적탈이온교환막분리기(26) 및 혼상식이온수지기(27)를 순차통과하는 고순도화처리방법과, 혼상식이온교환수지(28)와 순수저장조(29) 및 멤브레인콘텍터 (30)와 자외선살균기(31)를 순차통과하는 고순도화처리방법중 어느 하나의 탈이온처리방법으로 선택통과되면서 최종적으로 고순도의 초순수로 정화되도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 고순도화처리장치(24)의 혼상식이온교환수지기(27)(28)는 이온성실리카와 중탄산이온을 포함한 이물질이 제거될 수 있도록 양이온수지와 음이온수지가 1:2.25 또는 1:1.5의 충진비율로 혼합된 것을 특징으로 한다.
상기 고순도화처리공정의 초순수집수조(34)는 외부로부터의 N2공급시에 제거될 수 있도록 0.01㎛ 이하 기공의 필터로 제거될 수 있도록 구성되면서 초순수가 대기와 접촉되지 못하도록 질소가스로 실링처리된 것을 특징으로 한다.
상기 고순도화처리공정의 한외여과막분리기(35)는 60℃ 이상의 열수에도 견딜 수 있도록 테프론 또는 폴리니트로아크릴재질로 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 초순수제조방법에 따른 수돗물 및 지하수와 하천, 호수, 댐 및 강물을 집수하여 초순수로 여과처리하는 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1a와 도 1b는 비교적 부유물질이 적은 수돗물 및 지하수 이외에 상대적으로 부유물질이 많은 하천, 호수, 댐, 강물 등의 하천수를 전처리공정(Pre- treatment) 및 탈이온처리공정(Make-up)과 고순도화처리공정(Polishing)을 통해 초순수로 여과처리하면서 재회수공정(Reclamation)을 통해 여과처리되지 않은 농축수를 재회수하여 여과처리하는 본 발명의 초순수제조공정을 도시한 것이다.
도면에서 보는 바와같이, 부유물질이 비교적 적은 수돗물 및 지하수는 지하수저장조(1)로 집수되는 한편, 부유물질이 상대적으로 많은 하천, 호수, 댐, 강물과 같은 하천수는 하천수집수조(8)로 집수되어 상기 지하수저장조(1)의 원수와 별도로 가압부상조(9)에 보내어 일정시간 체류되면서 오염물질 부유물질을 포함한 오염물질이 표층에 부상되어 분리제거된 다음, 화학처리조(10)를 통해 중화 및 응집 또는 침전되면서 상등수로 1차 정화되어 상기 지하저장조(1)로 집수되는 지하수와 같이 전처리여과장치(2)로 보내져 전처리여과된다.
또한, 상기 가압부상조(9)와 화학처리조(10)를 통해 이물질들이 부상 분리되지 못하고 침전된 침전물은 농축조(11)로 이송된 다음에 탈수기(38)를 통해 고형물이 탈수처리되며, 상기 가압부상조(9)와 화학처리조 (10)에는 원수와의 응집반응을 가속시켜 이물질을 부상 분리시키면서 침전물을 침강 분리시킬 수 있도록 황산알루미늄{Al2(SO4)3}과 같은 무기응집제와 고분자응집제가 주로 이용된다.
따라서, 상기 지하저장조(1)로부터의 지하수는 상기 전처리여과장치(2)를 통해 곧바로 1차 여과처리되는 데 반해, 상기 하천수집수조(8)로부터의 하천수는 1차적으로 가압부상조(9) 및 화학처리조(10)를 거쳐서 상기 전처리여과장치(2)를 보내져 2차 여과처리되며, 경우에 따라서는 하천수를 지하수와 같이 예비처리공정인 상기 전처리여과장치(2)로 곧바로 이송시켜 여과처리시킬 수도 있다.
그리고, 상기 전처리여과장치(2)로 이송된 지하수와 함께 하천수인 원수는 우선 다층여과기(3)와 활성탄여과기(4) 및 양이온교환수지탑(5)을 순차 통과하면서 전처리되거나, 또는 역세용정밀여과기(6) 또는 역세용한외여과분리기를 통과하는 전처리여과방법 외에 회전 또는 진동막분리기(7)를 통과하는 전처리방법 등 3가지 전처리여과방법을 선택적으로 사용하여 원수의 이온물질을 포함하여 전반적인 이물질을 제거시킬 수 있다.
즉, 상기 전처리여과장치(2)의 첫 번째 여과처리구조는 여과재로 모래와 무연탄 및 자갈을 혼합시킨 1차 여과기인 다층여과기(3)와 모래와 무연탄 및 활성탄을 혼합 또는 단독 사용한 2차 여과기인 활성탄여과기(4)를 원수가 통과한 다음, 원수의 경도성분이 50ppm 이상일 때 재생제로 염화나트륨(NaCl)를 사용하는 양이온교환수지탑(3)을 통과되면서 전처리여과처리된다.
그리고, 상기 전처리여과장치(2)의 두 번째 여과처리구조로 사용되는 역세용정밀여과기(6) 또는 역세용한외여과분리기는 원수에 포함된 0.01-1㎛ 정도의 유기성물질인 이물질을 제거시킬 수 있도록, 폴리슐폰, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아크릴니트릴 및 폴리아마이드 등의 막재질로 중공사형(Hollow fiber)이나 관형(Tubular) 또는 평판형(Plate and Frame)이고, 원수가 막의 표면이나 안쪽으로 통과되면서 이물질이 이들 1-5㎛ 기공의 정밀여과막이나 0.01-0.1㎛ 기공의 한외여과막에 의해 제거될 수 있으며, 아울러 투과된 투과수는 전처리집수조(12)로 보내지면서 막 표면에 달라붙은 이물질은 공급반대방향으로 물과 압축공기로써 역세 (Back flush)시켜 제거함으로써 반영구적으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 역세용정밀여과기(6)는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌과 같은 1-2㎜ 두께의 도너츠형 모양이나 꽃잎모양의 앞뒷면에 1-40㎛ 크기의 미로를 형성시켜 서로 포개어 봉에 끼운 캔들형태로 구성하여 사용하게 되며, 이때 캔들모양의 표면에 다공질의 여과재인 규조토를 물에 녹여서 코팅처리하여 사용함으로써 보다 깨끗한 양질의 수질을 얻을 수 있도록 처리효율을 증대시킬 수 있다.
그리고, 상기 전처리여과장치(2)의 세 번째 여과처리구조로 사용되는 회전 또는 진동막분리기(7)를 통해 원수를 직접적으로 여과처리할 수 있으며, 이때 상기 회전 또는 진동막분리기(7)는 그 형태가 원형(Disc type)으로 미생물, 미립자, 유기물질, 이온물질, 탁도성분 등을 사용되는 막의 제거범위에 따라 제거시킬 수 있는 데, 즉 진동막으로 정밀여과막을 사용할 경우에는 미립자나 탁도성분 및 미생물을 제거할 수 있지만 한외여과막을 사용할 경우에는 유기물질까지도 제거될 수 있고, 아울러 역삼투막을 사용할 경우에는 이온물질을 포함하여 전반적인 이물질을 제거할 수 있으나, 본 발명의 전처리여과공정의 진동막분리기(7)로는 정밀여과막 또는 한외여과막을 사용함이 바람직하도록 하였다.
또한, 상기 하천수집수조(8)로 집수되는 하천수는 협작물이 계절에 따라 변동이 심한 관계로 가압부상조(9)나 화학처리조(10)를 통해 상등수로 1차 여과처리 한 다음, 상술한 전처리여과장치(2)의 3가지 여과처리구조 중에서 적절하게 선택하여 2차 여과처리하면 된다.
그리고, 상술한 전처리공정의 전처리여과장치(2)를 거친 원수는 전처리집수조(12)에 모아져 열교환기(13)에 의해 20-25℃로 온도보정되어 유지되면서 마이크로필터(14)를 통해 좀더 정밀하게 여과처리된다.
그리고, 상기 마이크로필터(14)를 통과한 원수는 미생물 번식에 의한 오염이 억제되도록 254㎚의 자외선살균기(15)를 거친 후에 탈이온처리장치(38)를 거치면서 중금속을 포함한 이물질이 제거되는 탈이온처리공정이 이루어진다.
상기 탈이온처리장치(32)는 처리수의 비저항치 및 용량에 따라 양이온교환수지탑(16)을 통해 멤브레인콘텍터(17)와 음이온교환수지탑(18)을 순차통과하게 되는 첫 번째의 탈이온처리방법과, 처리수의 수질순도 및 이온교환수지 재생에 따라 1,2차 역삼투분리기(19)(20)를 거쳐 맴브레인콘택터(21)를 통과하게 되는 두 번째의 탈이온처리방법으로 선택구별될 수 있다.
즉, 자외선살균기(15)를 통과한 처리수의 비저항치가 15,000,000Ω-㎝ 정도로 대용량 사용시에 적용할 경우, 먼저 양이온교환교환수지탑(16)을 통과한 처리수가 중공사형의 폴리에틸렌재질로써 소수성막인 멤브레인콘텍터(17)로 확산 (Diffusion)에 의해 기체류만이 통과되어 음이온교환수지탑(18)을 거치면서 탈이온처리된 다음, 열교환기(22)를 통해 10-15℃로 온도하강되어 미생물의 번식이 억제유지될 수 있도록 온도관리되면서 탈이온집수조(23)로 이송되거나 또는 상기 열교환기(22)로 이송되지 않고 곧바로 보일러나 도금산업 등의 일반세척수로 사용될 수 있다.
또한, 상기 자외선살균기(15)를 통과한 처리수가 고순도의 수질요구 및 이온교환수지 재생에 따른 폐수발생의 예방을 위해 적용될 경우에는, 양이온교환교환수지탑(16)을 통과한 처리수가 다수의 역삼투막이 2단 직렬배열된 1,2차 역삼투막분리기(19)(20)를 통해 용존 CO2의 기체발생이 억제되면서 용존가스 제거막분리기인 멤브레인콘택터(21)를 거쳐 열교환기(22)로 이송된다.
또한, 상기의 멤브레인콘텍터(17)(21)는 중공사형의 폴리에틸렌 또는 테프론 (PVDF)재질로써 형성되어 확산원리에 의해 기체류만이 0.01㎛ 기공의 막을 투과되면서 용존가스가 제거되며, 아울러 2단 직렬설치된 역삼투막분리기(19)(20)는 pH를 상기 2차 역삼투막분리기(20)에서 7-8 이상으로 조절하여 막의 오염이나 원수에 포함된 중탄산이온 및 용존 CO2의 기체발생이 억제되도록 하면서 투과되지 않은 농축수는 원수저장조인 지하수저장조(1)로 반송시켜 재사용할 수 있도록 한다.
그리고, 상술한 탈이온처리공정의 탈이온처리장치(32)를 거친 투과수는 열교환기(22)를 통해 온도보정되어 탈이온집수조(23)로 집수된 후에 고순도화처리공정의 해당 고순도화처리장치(24)로 이송된다.
상기 고순도화처리장치(24)는 탈이온된 처리수가 멤브레인콘텍터(21)를 통해 전기적탈이온교환막분리기(26)와 비재생형 혼상식이온교환수지기(27)를 순차통과하는 첫 번째의 고순도화처리구조와 함께, 비재생형 혼상식이온교환수지기(28)를 통해 순수저장조(29)로 모여진 후에 멤브레인콘텍터(30)와 총유기성 탄소화합물(TOC)제거용 자외선살균기(31)를 순차통과하게 되는 두 번째의 고순도화처리구조를 통해 고품질의 초순수화될 수 있는 고순도화처리공정이 이루어지게 된다.
즉, 첫 번째의 고순도화처리과정에서는 멤브레인콘텍터(21)에 의해 용존산소 (DO)와 이산화탄소(CO2) 등이 제거되고, 전기적 탈이온화장치로 회공약품을 사용하지 않고 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 직류를 통과시켜 물 속에 함유된 양,음이온을 제거시키는 전기적탈이온교환막분리기(26)를 거친 다음, 양이온수지와 음이온교환수지가 1:2.25 정도의 충진비율로 혼합된 비재생형 혼상식이온교환수지기 (27)를 통해 이온성실리카 등이 제거되면서 최종적으로 고순도화된다.
또한, 두 번째의 고순도화처리과정으로 선택될 경우에는 양이온수지와 음이온수지가 1:15의 충진비율로 혼합된 비재생형 혼상식이온교환수지기(28)를 통해 이온성실리카와 중탄산이온 등이 제거되고, 질소가스로 외부 이산화탄소 등의 오염물질 유입을 막기 위해 질소가스로 실링처리된 순수저장조(29)로 유입된 후에 멤브레인콘택터(30)를 통과하면서 펌프가동중에 발생된 처리수의 용존가스가 제거되며, 아울러 물 속의 미생물을 조사하면 물 속의 CO2가 HCO3 -등으로 변화되는 탄소화합물제거용 자외선살균기(31)를 통해 185㎚의 총유기성 탄소화합물이 제거된다.
그리고, 상술한 고순도화처리공정의 고순도화처리장치(24)를 거친 처리수가 열교환기(33)를 통해 수온이 일정하게 관리유지되면서 대기와 접촉하지 못하도록 질소가스로 실링처리되고, 이때 질소가스가 초순수집수조(34)로 주입시에 0.01㎛ 이하 기공으로 구성된 필터를 통과하도록 함으로써 초순수가 초순수집수조(34)로 집수되면서 최상의 수질로 관리된다.
또한, 상기 초순수집수조(34)를 통과여과된 초순수는 수질의 사용중요도에 따라 한외여과막분리기(35)나 폴리싱역삼투막분리기(36)로 선택통과하게 되며, 이때 사용되는 상기 한외여과막분리기(35)는 60℃ 이상의 열수에도 견딜 수 있도록 테프론(PVDF) 또는 폴리니트로아크릴(PAN) 등의 재질로 형성되며, 아울러 상기 폴리싱역삼투막분리기(36)는 미립자, 미생물 뿐만 아니라 총유기성 탄소화합물(TOC)과 이온물질을 최종적으로 완벽하게 처리하게 된다.
그리고, 상기 한외여과막분리기(35) 또는 폴리싱역삼투막분리기(36)를 선택통과한 초순수는 최종 사용지점의 배관 단부에 설치연결된 멤브레인콘택터(37)를 통해 공급되어, 최초 원수에 포함된 이물질 및 유해성분이 확실하게 제거되면서 초순도가 요구되는 반도체산업 등에 사용될 수 있는 고품질의 초순수로 최종 정화처리될 수 있으며, 특히 상기 멤브레인콘텍터(37)는 초순수가 공급되는 배관길이가 길어 이송도중에 용존산소 내지 용존이산화탄소 등이 증가되는 것을 막도록 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 초순수제조방법에 의하면, 수질농도에 따라 부유물질이 비교적 적은 수돗물 및 지하수와 부유물질이 상대적으로 많은 하천, 호수, 댐 및 강물을 분리 집수하여 전처리시킨 후에 탈이온처리 및 고순도화처리를 통해 원수에 포함된 이물질 및 유해성분을 확실하게 제거하여 초순도가 요구되는 반도체산업 등에 사용될 수 있는 고품질의 초순수로 정화처리할 수 있도록 함으로써, 외국의 초순수기술 사용에 따른 막대한 외화낭비를 줄일 수 있는 것을 물론 국내의 초순수 사용업체의 국제적 경쟁력 강화와 함께 그 동안 초순수제조과정에서 발생되었던 이온교환수지의 재생에 따른 염산과 수산화나트륨 등의 화공약품 사용에 따른 각종 폐기물 및 폐이온교환수지 처분 등의 문제를 구조적을 해소시킬 수 있는 등의 효과가 제공될 것으로 기대된다.
Claims (12)
- 수돗물 및 지하수는 지하수저장조(1)로 집수되어 전처리여과장치(2)를 통과하면서 전처리여과되는 한편, 하천, 호수, 댐, 강물과 같은 하천수는 하천수집수조 (8)로 집수되어 가압부상조(9)와 화학처리조(10)를 통해 상등수로 1차 정화처리된 후에 상기 지하수저장조(1)의 원수와 같이 상기 전처리여과장치(2)를 통과하면서 2차 정화처리되어 전처리여과되는 전처리공정과;상기 전처리공정을 통해 여과처리된 여과수는 전처리집수조(12)로 집수되어 열교환기(13)에 의해 온도보정되면서 마이크로필터(14)를 통해 정밀여과처리된 다음, 미생물 번식이 억제되도록 자외선살균기(15)를 거쳐 탈이온처리장치(32)를 통과하면서 양·음이온을 포함한 이물질이 제거되는 탈이온처리공정과;상기 탈이온처리공정을 거친 처리수는 열교환기(22)를 통해 온도보정되면서 탈이온집수조(23)에 집수된 다음, 고순도화처리장치(24)를 통해 고순도화되면서 다시 열교환기(33)에 의해 온도보정되어 초순수집수조(34)로 집수되고, 한외여과막분리기(35) 또는 폴리싱역삼투막분리기(36)로 선택통과되면서 최종 사용지점의 배관 단부에 설치된 멤브레인콘택터(37)를 통해 초순도화되는 고순도화처리공정과;아울러 상기 각 처리공정을 통해 처리투과되지 못하고 농축된 농축수가 상기 전처리공정으로 반송되는 재회수공정을 포함하여 원수를 초순수로 정화처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 전처리공정의 전처리여과장치(2)는 원수가 다층여과기(3)와 활성탄여과기(4) 및 양이온교환수지탑(5)을 순차통과하는 전처리여과방법과, 역세용정밀여과기(4) 또는 역세용한외여과분리기를 순차통과하는 전처리여과방법과, 회전 또는 진동막분리기(7)를 통과하는 전처리여과방법 중 어느 하나의 전처리여과방법으로 선택통과되면서 원수의 이온물질을 포함하여 이물질이 제거되도록 된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 가압부상조(9)와 상기 화학처리조(10)에는 유산반토와 같은 무기응집제와 고분자응집제가 사용된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항 및 제 2항에 있어서, 상기 전처리여과장치(2)의 양이온교환수지탑(5)은 재생제로 염화나트륨이 사용된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항 및 제 2항에 있어서, 상기 전처리여과장치(2)의 역세용정밀여과기(6)는 폴리슐폰, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아크릴니트릴 및 폴리아마이드의 막재질로 중공사형이나 관형 또는 평판형으로 0.01-1㎛ 기공의 정밀여과막 또는 한외여과막으로 형성되면서, 각각 1-2㎜ 두께의 도너츠형 모양이나 꽃잎모양의 앞뒷면에 1-40㎛ 크기의 미로가 형성되어 서로 포기어 봉에 끼운 캔들형태로 구성된 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 탈이온처리공정의 탈이온처리장치(2)는 처리수가 양이온교환수지탑(16)과 멤브레인콘텍터(17) 및 음이온교환수지탑(18)을 순차통과하는 탈이온처리방법과, 1,2차 역삼투막분리기(19)(20) 및 멤브레인콘텍터(21)를 순차통과하는 탈이온처리방법중 어느 하나의 탈이온처리방법으로 선택통과되면서 처리수의 양·음이온을 포함한 이물질이 제거되도록 된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항 및 제 6항에 있어서, 상기 탈이온처리장치(2)의 멤브레인콘텍터 (17)(21)는 중공사형의 폴리에틸렌 또는 테프론재질로써 0,01㎛ 기공의 막을 통해 용존가스가 제거될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 초순수처리방법.
- 제 1항 및 제 6항에 있어서, 상기 탈이온처리장치(2)의 1,2차 역삼투막분리기(19)(20)는 통과되는 처리수의 폐화농도(pH)를 7 이상으로 조절하여 용존 CO2의 기체발생을 억제할 수 있도록 2단 직렬설치된 것을 특징으로 하는 초순수처리방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고순도화처리공정의 고순도화처리장치(24)는 처리수가 멤브레인콘텍터(25)와 전기적탈이온교환막분리기(26) 및 혼상식이온수지기(27)를 순차통과하는 고순도화처리방법과, 혼상식이온교환수지(28)와 순수저장조(29) 및 멤브레인콘텍터(30)와 자외선살균기(31)를 순차통과하는 고순도화처리방법중 어느 하나의 탈이온처리방법으로 선택통과되면서 최종적으로 고순도의 초순수로 정화되도록 된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항 및 제 9항에 있어서, 상기 고순도화처리장치(24)의 혼상식이온교환수지기(27)(28)는 이온성실리카와 중탄산이온을 포함한 이물질이 제거될 수 있도록 양이온수지와 음이온수지가 1:2.25 또는 1:1.5의 충진비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고순도화처리공정의 초순수집수조(34)는 외부로부터의 N2공급시에 제거될 수 있도록 0.01㎛ 이하 기공의 필터로 제거될 수 있도록 구성되면서 초순수가 대기와 접촉되지 못하도록 질소가스로 실링처리된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고순도화처리공정의 한외여과막분리기(35)는 60℃ 이상의 열수에도 견딜 수 있도록 테프론 또는 폴리니트로아크릴재질로 형성된 것을 특징으로 하는 초순수제조방법.
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