KR0142580B1

KR0142580B1 - Non-stop Reverse Osmosis Device Configuration

Info

Publication number: KR0142580B1
Application number: KR1019950004991A
Authority: KR
Inventors: 정일승
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1998-07-01
Also published as: KR960034087A

Abstract

본 발명은 현재 일괄 생산후 정기적 시기에 생산을 중단후 세정을 해야하는 역삼투압 장치에 의한 초순수 제조 공정에 있어서, 초순수의 생산을 중단하지 않고 세정을 할 수 있는 역삼투압 구성에 관한 것으로서, 역삼투압막 모듈을 2개 이상 병렬 배합하고, 고압 펌프와 각각의 역삼투압막 모듈 사이에 원수 공급을 통제하는 밸브를 설치하고, 세정 시스템의 흐름 계통에서 역삼투압 모듈으로의 세정액 공급 파이프를 원수 공급 밸브 후부에 위치하도록 하고 밸브를 설치하여 세정액의 흐름을 통제하고, 역삼투압막 모듈의 초순수 생성물 배출 파이프 및 오염물 농축수 배출 파이프상에 각 흐름을 통제하는 밸브를 설치하고 이 밸브들의 각각의 전방에 개개의 밸브가 설치되어 있는 세정수 회수 파이프가 접록되도록 한 것이다.The present invention relates to a reverse osmosis membrane that can be cleaned without stopping the production of ultrapure water in the ultrapure water production process by the reverse osmosis device that must be cleaned after stopping the production at a regular time after the batch production, the reverse osmosis membrane Combine two or more modules in parallel, install a valve to control the water supply between the high pressure pump and each reverse osmosis membrane module, and connect the cleaning liquid supply pipe from the flow system of the cleaning system to the reverse osmosis module at the rear of the water supply valve. Position valves and valves to control the flow of cleaning liquids, and to control each flow on the ultrapure product discharge pipe and contaminant condensate discharge pipe of the reverse osmosis membrane module, each valve in front of each of these valves. The washing water recovery pipe which is installed is made to fold.

Description

Non-stop Reverse Osmosis Device Configuration

제1도는 본 발명에 따른 논 스톱 역삼투압 장치 구성의 개념적인 구성도를 나타낸 것이며,Figure 1 shows a conceptual diagram of the configuration of the non-stop reverse osmosis apparatus according to the present invention,

제2도는 75% 순수 생산 25% 세정의 구성을 갖는 논 스톱 역삼투압 장치 구성도 이며,2 is a schematic diagram of a non-stop reverse osmosis system having a composition of 75% pure production and 25% cleaning,

제3도는 50% 순수 생산 50% 세정의 구성을 논 스톱 역삼투압 장치 구성도 이며,3 is a non-stop reverse osmosis device configuration of the composition of 50% pure production 50% cleaning,

제4도는 종래의 역삼투압 장치의 구성도를 나타낸 것이며,Figure 4 shows the configuration of a conventional reverse osmosis device,

제5도는 역삼투압 장치의 원리를 개략적으로 나타낸 개념도 이며,5 is a conceptual diagram schematically showing the principle of the reverse osmosis device,

제6도는 역삼투압 장치의 세정 공정을 개념적으로 나타낸 공정도이다.6 is a process diagram conceptually showing a washing process of the reverse osmosis apparatus.

본 발명은 역삼투압 장치 구성에 관한 것이다. 산업 및 의학의 발달로 대량의 초순수를 사용하게 되었다. 특히 반도체 산업에 있어서는 세정 공정중에 대량의 초순수가 필요하다. 대량의 초순수를 생산하기 위하여 역삼투압 장치가 이용되어 진다.The present invention relates to a reverse osmosis device configuration. The development of industry and medicine has led to the use of large amounts of ultrapure water. Especially in the semiconductor industry, a large amount of ultrapure water is required during the cleaning process. Reverse osmosis systems are used to produce large quantities of ultrapure water.

역삼투압 장치는 제5도에 나타낸 바와 같이 반투막을 경계로 하여 형성되는 삼투압이상의 압력을 가하여 반투막을 경계로 하여 자연수중에 포함되어 있는 무기성 및 유기성의 이온 성분들을 제거하여 탈염화된물(deionized water)를 제조하는 장치로서 주요하게는 펌프, 반투막으로 구성되어 있다.The reverse osmosis device is deionized by removing the inorganic and organic ions contained in natural water by applying a pressure greater than the osmotic pressure formed on the semipermeable membrane as shown in FIG. As a device for producing water, it is mainly composed of a pump and a semipermeable membrane.

역삼투압 장치의 반투막은 0.01 내지 수 mu mThe semipermeable membrane of the reverse osmosis device is 0.01 to several mu m

의 극세 기공들이 형성되어 있어, 역삼투압 장치의 운전은 적절한 전처리와 적절한 유량, 압력, 수질, 염 제거율을 변수로 하여 삼투막의 오염이 최소한으로 되도록 하고 있으나, 원수 수질의 변동, 전처리 장치 성능 변화, 장기간의 운전으로 막의 오염이 필연적으로 이루어지게 된다.The micro oscillation of the osmosis system is designed to minimize the osmosis of the osmosis membrane by using proper pretreatment and proper flow rate, pressure, water quality, and salt removal rate.However, changes in raw water quality, changes in pretreatment device performance, Long-term operation inevitably leads to membrane fouling.

막의 오염에 의한 역삼투압 장치의 성능 저하를 방지하기 위하여 제6도에서 나타낸 바와 같은 방식에 의한 세정을 하게된다. 통상적으로 행하여 지고 있는 역삼투압 장치의 세정 방식은 초순수의 생산을 6 내지 10시간 중단하고 세정 시스템으로 유기물 제거 세정제 및 무기물 제거 세정제를 순차적으로 가하여 막내에 침착된 오염원들을 제거하게는 세정을 2 내지 3개월에 1번씩 실시하는 것이다. 이를 역삼투압 장치의 일반적인 구성으로 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.In order to prevent the deterioration of the reverse osmosis apparatus due to contamination of the membrane, cleaning is performed in the manner as shown in FIG. The cleaning method of the conventional reverse osmosis system stops the production of ultrapure water for 6 to 10 hours, and sequentially removes the pollutants deposited in the membrane by sequentially adding the organic removing agent and the inorganic removing detergent to the cleaning system. It is done once a month. This will be described in more detail as a general configuration of the reverse osmosis apparatus as follows.

제4도는 역삼투압 장치의 일반적인 구성도를 나타낸 것으로서, 원수를 삼투압 모듈에 역삼투압 이상으로 공급하기 위한 고압 펌프, 역삼투압 1차 모듈, 역삼투압 2차 모듈, 역삼투압막 세정 시스템, 이들을 연결하기 위한 파이프 및 제어하기 위한 밸브들로 이루어져 있다. 1차 모듈은 도면에는 나타내지 않은 예비 여과 장치에서 1차적으로 정수되어진 원수중에 포함되어 있는 미세 부유물 및 이온을 제거하기 위한 삼투압막의 모듈으로서 통상적으로 2차 모듈보다 많은 개수로 형성되며 생산성의 향상을 위하여 병렬 연결되어지며 고압의 환경에서 운전되어 진다. 2차 모듈은 1차 모듈에서 1차적으로 탈염된 원수를 재차 정제하기 위한 삼투압의 모듈으로서 1차 모듈의 삼투압막과 동일한 기공을 갖는 삼투압막으로 구성되어 있고 보다 고압의 환경으로 운전되어진다. 고압 펌프에서 공급되어진 원수는 1차 모듈에서 1차 정제수와 오염물 농축수로 분리되어지고 2차 모듈에서도 동일하게 분리되어 1.2차 분리된 것이 합하여 초순수 생성물과 오염물 농축수로 분리되어진다. 제4도에서는 이의 흐름 계통을 초순수 생성물인 경우에는 점선으로, 오염물 농축수의 경우에는 실선으로 나타나 있다. 또한 세정 시스템의 흐름 계통은 일점쇄선으로 나타나 있다. 이와 같은 구조로 된 역삼투압 장치의 삼투막의 세정은 초 순수 생성물 흐름과 오염물 농축수 흐름 계통을 차단하고(-●-), 세정 시스템의 흐름 계통을 열어(-○-) 삼투압막 모듈내를 순환하는 과정으로 행하여진다. 이러한 역삼투압 장치의 세정공정은 원수의 수질, 전처리 방법, 처리 유량, 운전압, 초순수 생성물의 규격의 정도에 따라 다르기는 하지만 2 내지 3개월에 1번씩 실시한다.Figure 4 shows the general configuration of the reverse osmosis device, a high pressure pump for supplying raw water to the osmosis module beyond the reverse osmosis, reverse osmosis primary module, reverse osmosis secondary module, reverse osmosis membrane cleaning system, connecting them It consists of a pipe for control and valves for control. The primary module is a module of an osmotic membrane for removing fine suspended matter and ions contained in raw water purified primarily by a preliminary filtration device not shown in the drawings. It is connected in parallel and operated in high pressure environment. The secondary module is an osmotic module for repurifying primary desalted water from the primary module. The secondary module is composed of an osmotic membrane having the same pores as the osmotic membrane of the primary module, and is operated in a higher pressure environment. The raw water supplied from the high pressure pump is separated into primary purified water and contaminant concentrated water in the primary module, and the same as in the secondary module, and 1.2 times separated into ultrapure water and contaminant concentrated water. In FIG. 4, its flow system is shown in dashed lines for ultrapure water products and in solid lines for contaminant concentrates. The flow system of the cleaning system is also indicated by a dashed line. The osmosis membrane of the reverse osmosis device having such a structure blocks the ultra pure product stream and the contaminant concentrated water flow system (-●-), and opens the flow system of the cleaning system (-○-) to circulate the osmosis membrane module. It is done by the process. The washing process of the reverse osmosis apparatus is carried out once every two to three months, depending on the quality of the raw water, the pretreatment method, the treatment flow rate, the operating pressure, and the degree of specification of the ultrapure water product.

이에 따라 역삼투압 정수 장치에 의한 초순수의 생산은 세정이 행하여지는 기간내에 중단될 수밖에 없다. 초순수 장치를 정기적 또는 문제시 생산을 중단하는 것은 30 내지 40일의 안정된 환경 및 제조공정이 요구되어 지는 반도체 제조 산업에 있어서 생산성과 품질의 관리에 매우 불리하다. 또한, 이를 보완하기 위하여서는 실제 필요량 이상의 스텐바이 역삼투압 정수 장치를 구입해야 하는 경제적인 부담이 생기게 된다.As a result, the production of ultrapure water by the reverse osmosis water purification device is inevitably interrupted within the period of washing. Discontinuing production of the ultrapure water system on a regular basis or in trouble is very disadvantageous in the management of productivity and quality in the semiconductor manufacturing industry where a stable environment and manufacturing process of 30 to 40 days are required. In addition, to compensate for this, there is an economic burden of purchasing a standby reverse osmosis water purification device more than the actual amount required.

본 발명은 현재 일괄 생산후 정기적 시기에 생산을 중단후 세정을 해야하는 역삼투압 장치에 의한 초순수 제조 공정에 있어서, 초순수의 생산을 중단하지 않고 세정을 할 수 있는 역삼투압 장치를 제공하려는 데에 그 목적이 있다.The present invention is to provide a reverse osmosis apparatus that can be cleaned without stopping the production of ultrapure water in the ultrapure water production process by the reverse osmosis device that must be cleaned after stopping the production at a regular time after the batch production. There is this.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원수를 삼투압 모듈에 역삼투압 이상으로 공급하기 위한 고압 펌프, 투입된 원수중의 오염원과 순수를 역삼투압으로 분리하기 위한 역삼투압막 모듈 및 역삼투압막의 세정을 위한 시스템으로 구성되어 있고 고압 펌프으로부터 공급되어진 원수가 역삼투압막 모듈을 거쳐 초순수 생성물과 오염물 농축수가 분리되도록 파이프와 밸브로 초순수 생성물 흐름 계통과 오염물 농축수 흐름 계통이 형성되고 원수 공급 펌프와 역삼투압막 모듈의 사이의 원수 공급 파이프와 역삼투압 모듈의 초순수 생성물 배출 파이프 및 오염물 농축수 배출 파이프 사이에 역삼투압 모듈에 대하여 병렬 구조로 세정시스템 흐름 계통이 형성되어 있는 역삼투압 장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention, the high-pressure pump for supplying the raw water to the osmotic pressure module more than reverse osmosis, the reverse osmosis membrane module and the reverse osmosis membrane for separating the contaminated source and pure water in the injected raw water by reverse osmosis The ultra pure product flow system and the contaminant concentrate water flow system are formed by pipes and valves so that the raw water supplied from the high pressure pump is separated through the reverse osmosis membrane module and the ultrapure product and the contaminant concentrate are formed. In a reverse osmosis system in which a cleaning system flow system is formed in parallel to a reverse osmosis module between a raw water supply pipe between a membrane module, an ultrapure product discharge pipe of a reverse osmosis module, and a contaminant condensate discharge pipe,

역삼투압막 모듈을 2개 이상 병렬 배열하고, 고압 펌프와 각각의 역삼투압막 모듈 사이에 원수 공급을 통제하는 밸브를 설치하고, 세정 시스템의 흐름 계통에서 역삼투압 모듈으로의 세정액 공급 파이프를 원수 공급 밸브 후부에 위치하도록 하고 밸브를 설치하여 세정액의 흐름을 통제하고, 역삼투압막 모듈의 초순수 생성물 배출 파이프 및 오염물 농축수 배출 파이프상에 각 흐름을 통제하는 밸브를 설치하고 이 밸브들의 각각의 전방에 개개의 밸브가 설치되어 있는 세정수 회수 파이프가 접속되도록 하는 것을 특징으로 하는,Arrange two or more reverse osmosis membrane modules in parallel, install a valve to control the water supply between the high pressure pump and each reverse osmosis membrane module, and supply the raw water to the cleaning liquid supply pipe from the flow system of the cleaning system to the reverse osmosis module. Located at the rear of the valve and installed a valve to control the flow of the cleaning liquid, a valve to control each flow on the ultrapure product discharge pipe and contaminant condensate discharge pipe of the reverse osmosis membrane module, and in front of each of these valves Characterized in that the washing water recovery pipe is provided with an individual valve,

논 스톱 역삼투막 장치 구성을 제공한다.Provides a non-stop reverse osmosis membrane device configuration.

본 발명에 따른 논 스톱 역삼투막 장치 구성의 또 다른 형태는 각 분리된 역삼투압 모듈과 별도의 유량계, 콘트롤 밸브 및 리제션 모니터를 설치하는 것이다.Another form of non-stop reverse osmosis membrane device configuration according to the present invention is to install a separate flow osmosis module and a separate flow meter, control valve and a restriction monitor.

본 발명의 또 다른 한 형태는, 생산과 세정중 오염을 막기 위하여 그중 밸브를 설치하고 중간에 드레인 밸브를 설치하는 것이다. 본 발명의 또 다른 형태는, 세정의 자동화를 위하여 조작 공압 밸브 및 피엘씨(PLC)를 이용하여 자동조작하는 것이다.Another aspect of the present invention is to install a valve therein and a drain valve in between to prevent contamination during production and cleaning. Still another aspect of the present invention is to automatically operate by using a pneumatic valve and a PLC for automation of cleaning.

본 발명의 가장 큰 특성은 역삼투압 모듈으로의 세정액 공급 파이프를 원수 공급 밸브 후부에 위치하도록 하고 밸브를 설치하여 세정액의 흐름을 통제하고, 역삼투압막 모듈의 초순수 생성물 배출 파이프 및 오염물 농축수 배출 파이프상에 각 흐름을 통제하는 밸브를 설치하고 이 밸브들의 각각의 전방에 개개의 밸브가 설치되어 있는 세정수 회수 파이프가 접속되도록 한 세정 시스템의 작동은 역삼투막 모듈의 각각을 다른 역삼투막 모듈에 대하여 독립적으로 이루어 질 수 있다는 것에 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 역삼투막 정수 장치는 각각의 역삼투막 모듈이 각기 독립적으로 정수 또는 세정 공정을 수행할 수 있게 되어 제4도로 대표되는 종래의 역삼투막 정수 장치에 있어서 세정시 정수의 공정을 중단해야 하는 불편함을 극복할 수 있게 된다.The greatest feature of the present invention is to position the cleaning liquid supply pipe to the reverse osmosis module after the raw water supply valve and install the valve to control the flow of the cleaning liquid, ultrapure water product discharge pipe and contaminant condensate discharge pipe of the reverse osmosis membrane module The operation of the cleaning system, with valves for controlling each flow on the bed and connecting the cleaning water recovery pipes with individual valves in front of each of these valves, allows each of the reverse osmosis membrane modules to be independently of the other reverse osmosis membrane modules. It can be done. Accordingly, in the reverse osmosis membrane water purification device according to the present invention, each reverse osmosis membrane module can perform a water purification or cleaning process independently of each other, so that inconvenience of having to stop the water purification process in the conventional reverse osmosis membrane water purification device represented by FIG. You can overcome it.

다음에 본 발명의 몇 가지 바람직한 구성의 예들을 도면에 따라 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Next, examples of some preferred configurations of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제2도는 75% 순수 생산 25% 세정의 구성을 갖는 논 스톱 역삼투압 장치 구성도이며,2 is a schematic diagram of a non-stop reverse osmosis device having a composition of 75% pure production and 25% cleaning,

제3도는 50% 순수 생산 50% 세정의 구성을 논 스톱 역삼투압 장치 구성도이다.3 is a non-stop reverse osmosis device configuration of 50% pure water production 50% cleaning.

제1도는 본 발명에 따른 역삼투막 장치 구성의 가장 기본적인 개념적 구성도를 나타낸 것으로서, 원수를 삼투압 모듈에 역삼투압 이상으로 공급하기 위한 고압 펌프, 투입된 원수중의 오염원과 순수를 역삼투압으로 분리하기 위한 역삼투압막 모듈 및 역삼투압막의 세정을 위한 시스템으로 구성되어 있고, 고압 펌프로부터 공급되어진 원수가 역삼투압막 모듈을 거쳐 초순수 생성물과 오염물 농축수 분리되도록 파이프와 밸브로 초순수 생성물 흐름 계통과 오염물 농축수 흐름 계통이 형성되어 있고, 원수 공급 펌프와 역삼투압막 모듈의 사이의 원수 공급 파이프와 역삼투압 모듈의 초순수 생성물 배출 파이프 및 오염물 농축수 배출 파이프 사이에 역삼투압 모듈에 대하여 병렬 구조로 세정 시스템 흐름 계통이 형성되어 있다.Figure 1 shows the most basic conceptual diagram of the reverse osmosis membrane device configuration according to the present invention, a high pressure pump for supplying the raw water to the osmotic pressure over the reverse osmosis module, the reverse for separating the contaminated source and pure water in the raw water into the reverse osmosis It consists of a system for cleaning the osmosis membrane module and the reverse osmosis membrane, and the ultrapure product flow system and the contaminant concentrate water flow through pipes and valves so that the raw water supplied from the high pressure pump is separated through the reverse osmosis membrane module to the ultrapure water product and the contaminant concentrate. A system is formed and the cleaning system flow system is arranged in parallel to the reverse osmosis module between the raw water supply pipe between the raw water supply pump and the reverse osmosis membrane module and the ultrapure water product discharge pipe of the reverse osmosis module and the contaminant concentrate water discharge pipe. Formed.

또한, 2개의 역삼투압막 모듈이 병렬 배열되어 있고, 고압 펌프와 각각의 역삼투압막 모듈 사이에 원수 공급을 통제하는 밸브가 설치되어 있으며, 세정 시스템의 흐름 계통에서 역삼투압 모듈으로의 세정액 공급 파이프는 원수 공급 밸브 후부에 위치하며, 밸브가 설치되어 세정액의 흐름을 통제하며, 역삼투압막 모듈의 초순수 생성물 배출 파이프 및 오염물 농축수 배출 파이프상에 각 흐름을 통제하는 밸브가 설치되어 있고, 이 밸브들의 각각의 전방에 개개의 밸브가 설치되어 있는 세정수 회수 파이프가 접속되어, 하나의 역삼투막 모듈이 세정중에 있더라도 또 다른 하나의 역삼투막 모듈은 여전히 정수 공정에 있을 수 있게 된다.In addition, two reverse osmosis membrane modules are arranged in parallel, and a valve for controlling the supply of raw water is installed between the high pressure pump and each reverse osmosis membrane module, and the cleaning liquid supply pipe from the flow system of the cleaning system to the reverse osmosis module. Is located at the back of the raw water supply valve, and the valve is installed to control the flow of the cleaning liquid, and the valve is installed to control each flow on the ultrapure product discharge pipe and the contaminant condensate discharge pipe of the reverse osmosis membrane module. The washing water recovery pipes, with individual valves installed in front of each of them, are connected so that one reverse osmosis membrane module can still be in the water purification process even if one reverse osmosis membrane module is being cleaned.

제2도는 75% 순수 생산 25% 세정의 구성을 갖는 논 스톱 역삼투압 장치 구성도로서, 4쌍의 역삼투압막 모듈이 병렬 조합으로 배열되어 있다. 하나의 역삼투압 모듈이 세정 구성을 갖는 동안 나머지 세 개의 역삼투압 모듈은 순수 생산 구성을 갖게 된다.2 is a non-stop reverse osmosis device configuration having a configuration of 75% pure water production and 25% cleaning, in which four pairs of reverse osmosis membrane modules are arranged in a parallel combination. While one reverse osmosis module has a cleaning configuration, the other three reverse osmosis modules have a pure production configuration.

제3도는 50% 순수 생산 50% 세정의 구성을 논 스톱 역삼투압 장치 구성도로서, 기본적으로는 제1도와 같은 배열로 구성되어 있다.FIG. 3 is a non-stop reverse osmosis device configuration diagram of 50% pure water production 50% cleaning, and basically, the configuration is the same as that of FIG.

Claims

It consists of a high pressure pump for supplying raw water to the osmotic module beyond reverse osmosis, a reverse osmosis membrane module for separating the contaminated source and pure water into reverse osmosis, and a system for cleaning the reverse osmosis membrane and supplied from a high pressure pump. The ultrapure product flow system and the contaminant concentrate water flow system are formed by pipes and valves so that the raw water is separated through the reverse osmosis membrane module and the ultrapure water product and the contaminant concentrated water, and the raw water supply pipe and the reverse osmosis pressure between the raw water supply pump and the reverse osmosis membrane module. In a reverse osmosis system in which a cleaning system flow system is formed in parallel with a reverse osmosis module between an ultrapure water product discharge pipe of a module and a contaminant condensate discharge pipe, two or more reverse osmosis membrane modules are arranged in parallel, and Circle between the pump and each reverse osmosis membrane module Supply control valve is installed, and the cleaning liquid supply pipe from the flow system of the cleaning system to the reverse osmosis module is located at the back of the raw water supply valve, and the valve is installed to control the flow of the cleaning liquid, and the ultrapure water of the reverse osmosis membrane module is installed. Valves for controlling each flow are installed on the product discharge pipe and the contaminant condensate discharge pipe, and a washing water recovery pipe having individual valves installed in front of each of these valves is connected so that one reverse osmosis membrane module is cleaned. The reverse osmosis membrane device, characterized in that another reverse osmosis membrane module can still be in the water purification process.

The reverse osmosis membrane device as set forth in claim 1, wherein a separate flowmeter control valve and a reject monoter are provided for each separated reverse osmosis module.

The reverse osmosis device according to claim 1, wherein a double valve and a drain valve are provided in the middle to prevent contamination during production and cleaning.

The reverse osmosis membrane device as set forth in claim 1, wherein the operation process valve is constituted by use of an automatic pneumatic valve and a PLC for cleaning automobiles.