KR100462897B1 - 초순수제조장치 및 이를 이용한 초순수제조방법 - Google Patents

Abstract

초순수제조장치 및 이를 이용한 초순수제조방법을 제공한다. 이러한 장치는 제1펌프에 의해 고압으로 펌핑되어 원수공급조로부터 공급되는 원수에 포함된 미립자를 1차 여과하는 전처리필터와; 상기 전처리필터를 투과한 투과수를 제2펌프에 의해 공급받아 그 투과수에 포함된 염류를 제거하는 제1역삼투막장치와; 상기 제1역삼투막장치에 의해 분리된 농축수를 투과시켜 염류를 제거하는 제2역삼투막장치와; 상기 제1,2역삼투막장치를 통과한 처리수가 배출되는 처리수공급라인상에 설치되어 처리수의 염제거율을 체크하는 염제거율검사기와; 상기 처리수공급라인상에 마련되어 그 처리수공급라인을 온/오프하는 처리수공급밸브와; 상기 처리수공급밸브 및 상기 제2역삼투막장치간의 처리수공급라인으로부터 인출되어 원수공급조로 연결된 리턴라인을 개폐시키는 리턴밸브와; 상기 제2역삼투막장치에 의해 분리된 농축수가 통과하는 농축수밸출라인상에 마련된 농축수조절밸브; 및 상기 염제거율검사기에 의해 검측된 염제거율에 대한 데이터를 비교 판단하여 상기 처리수공급밸브, 리턴밸브, 농축수조절밸브 개폐신호를 발생시키는 제어기를 구비한다.

Description

초순수제조장치 및 이를 이용한 초순수제조방법{WATER CLEANING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 초순수제조장치 및 이를 이용한 초순수제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 처리된 처리수의 염제거율을 기준치와 비교하여 이상상태 발생 시 그 처리수를 원수공급조로 회수하거나, 공급되는 처리수 및 농축수 배출량을 자동으로 조절하도록 하는 초 순수 제조장치 및 이를 이용한 초순수 제조방법에 관한 것이다.

반도체장치 제조분야, 약품제조분야, 식품제조분야 등등의 다양한 분야에서 용수로서 초순수가 요구되고 있고, 대량의 초순수를 생산하기 위하여 역삼투장치가 이용되어진다.

역삼투장치는 반투막을 경계로 하여 형성되는 삼투압이상의 압력을 가하여 자연수중에 포함되어 있는 무기성 및 유기성의 이온 성분들을 제거하여 탈염화된 물(DEIONIZED WATER)을 제조하는 장치이다.

역삼투장치의 반투막은 0.01 내자 수 ㎛의 극세기공들이 형성되어 있어 역삼투장치의 운전은 적절한 전처리와 적절한 유량, 압력, 수질염 제거율을 변수로 하여 삼투막의 오염이 최소한으로 되도록 하고 있으나, 원수 수질의 변동, 전처리장치 성능변화, 장기간의 운전으로 막의 오염이 필연적으로 이루어지게 된다.

이러한 역삼투장치를 이용한 초초순수처리장치에 관한 것으로서, 일본공개특허공보 특개평10-137757호(발명의 명칭 : 수처리방법 및 수처리장치)에 개시된 바 있다.

그 구성을 살펴보면, 염류를 포함하는 원수를 투과시켜서 처리수와 염류를 포함하는 농축수로 분리하는 역삼투막장치(1)와, 그 역삼투막장치(1)에 의해서 분리된 농축수를 여과하는 투과막장치(2)와, 그 투과막장치에 의해서 여과 된 투과수를 투과시키는 농축수처리용역삼투막장치(3)와, 상기 투과막장치(2)에 의해서 여과된 농축수가 도입되는 정석조(4)를 구비함과 동시에 그 정석조(4)에 의하는 정석처리는 정석촉진수단에 의해서 촉진 처리되도록 하고 있다.

일본공개특허공보 특개평10-137758호( 발명의 명칭 ; 수처리방법 및 수처리장치)에서는 염류를 포함하는 원수를 투과시켜서 처리수와 염류를 포함하는 농축수로 분리하는 역삼투막장치의 상류측에 원수를 소정의 온도까지 냉각하는 냉각탑을 마련하고 있다.

일본공개특허공보 특개평10-137759호(발명의 명칭 : 수처리방법 및 수처리장치)에서는 저용해도염류를 포함하는 원수를 투과시켜서 처리수와 염류를 포함하는 농축수를 분리하는 역삼투막장치의 상류측에 원수로부터 저용해도염류를 제거하는 저용해도염류제거수단을 마련하고 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 종래의 초순수 제조장치는 최종적으로 처리된 처리수의 염제거율과는 관계없이 일정량의 초순수를 연속적으로 생산하는 구조로 되어 있다.

그러나, 상술한 역삼투막장치는 원수 수질의 변동, 전처리장치 성능변화, 장기간의 운전으로 막의 오염이 필연적으로 이루어지게 되며, 그와 같은 경우 초순수 품질저하로 실질적인 생산제품(예컨대 반도체 장치등)에 직접적인 영향을 미칠 수 있게 된다.

심지어는 역삼투막장치 자체의 오염으로 인해 실제 원수보다 더 악화된 오염상태의 처리수를 생산할 수 도 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 초순수제조장치를 통해 처리된 처리수의 염제거율을 체크하여 이상상태 여부를 판단하고 이상상태 발생 시 처리수를 원수공급조로 다시 회수되도록 하거나 또는 처리수 공급량 및 농축수 배출량을 자동으로 조절하도록 하여 처리수 품질을 안정적으로 관리하도록 하는 초순수제조장치 및 이를 이용한 초순수제종방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 초순수제조장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1의 구성에 의해 초순수가 제조되는 과정을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 초순수제조장치 3 : 원수공급조

5 : 제1펌프 7 : 전처리필터

9 : 제2펌프 11 : 1차역삼투막장치

13 : 2차역삼투막장치 15 : 처리수공급라인

19 : 염제거율검사기 21 : 처리수공급밸브

23 : 리턴라인 25 : 리턴밸브

27 : 농축수배출라인 29 : 농축수조절밸브

31 : 제어기

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제1펌프에 의해 고압으로 펌핑되어 원수공급조로부터 공급되는 원수에 포함된 미립자를 1차 여과하는 전처리필터와; 상기 전처리필터를 투과한 투과수를 제2펌프에 의해 공급받아 그 투과수에 포함된 염류를 제거하는 제1역삼투막장치와; 상기 제1역삼투막장치에 의해 분리된 농축수를 투과시켜 염류를 제거하는 제2역삼투막장치와; 상기 제1,2역삼투막장치를 통과한 처리수가 배출되는 처리수공급라인상에 설치되어 처리수의 염제거율을 체크하는 염제거율검사기와; 상기 처리수공급라인상에 마련되어 그 처리수공급라인을 온/오프하는 처리수공급밸브와; 상기 처리수공급밸브 및 상기 제2역삼투막장치간의 처리수공급라인으로부터 인출되어 원수공급조로 연결된 리턴라인을 개폐시키는 리턴밸브와; 상기 제2역삼투막장치에 의해 분리된 농축수가 통과하는 농축수밸출라인상에 마련된 농축수조절밸브; 및 상기 염제거율체크수단에 의해 체킹된 염제거율에대한 데이터를 비교 판단하여 상기 처리수공급밸브, 리턴밸브, 농축수조절밸브 개폐신호를 발생시키는 제어기를 구비한다.

상술한 구성에 의해 제1펌프의 펌핑동작에 의해 원수공급조로부터 원수를 공급하는 단계와; 상기 공급된 원수에 포함된 미립자의 부유물을 여과하는 전처리여과단계와; 상기 전처리단계를 거친 여과수를 투과시켜 염류를 포함하는 1차농축수 및 1차처리수로 분리하는 제1역삼투압여과단계와; 상기 제 1역삼투압여과단계에 의해 분리된 농축수를 투과시켜 2차농축수 및 2차처리수로 분리하는 제2역삼투압여과단계와; 상기 제1,2역삼투압여과단계에 의해 처리된 처리수의 염제거율을 체크하는 단계; 및 그 염제거율을 기준치와 비교 판단하여 이상상태 발생 시 처리수공급밸브, 농축수조절밸브, 리턴밸브에 대한 개폐신호를 발생시켜 처리수를 원수공급조로 회수하거나 처리수의 공급량 및 농축수 배출량의 조절을 자동으로 이루도록 하는 단계를 구비한다.

다음, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 초순수제조장치의 구성 및 그 초순수제조방법에 대해서 좀더 자세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 의한 초순수제조장치(1)는 원수공급조(3)와, 상기 원수공급조(3)의 원수를 고압으로 펌핑하는 제1펌프(5)와, 상기 제1펌프(5)를 통해 공급된 원수를 투과시켜 그 원수에 포함된 미립자 예컨대 5㎛ ~10㎛의 부유물을 1차 여과하는 전처리필터(7)와, 상기 전처리필터(7)를 투과한 투과수를 2차 펌핑하는 제2펌프(9)와, 상기 제2펌프(9)에 의해 고압으로 공급된 투과수를 공급받아 1차처리수 및 염류를 포함하는 1차농축수로 분리하는 제1역삼투막장치(11)와, 상기 제1역삼투막장치(11)를 통해 분리된 1차농축수를 공급받아 그 1차농축수에 포함된 염류를 2차농축수 및 2차처리수로 분리하는 제2역삼투막장치(13)로 구성된다.

상기 1차처리수 및 2차처리수는 처리수공급라인(15)을 통해 예컨대 반도체 제조설비(17)로 공급되며, 상기 처리수공급라인(15)에는 처리수의 염제거율을 검사하는 염제거율검사기(19)이 설치된다.

상기 처리수공급라인(15)에는 처리수공급밸브(21)가 설치되고, 상기 제1,2차역삼투막장치(11,13) 및 상기 처리수공급밸브(21)의 사이의 위치로 하는 처리수공급라인(15)에는 상기 처리수를 원수공급조(3)로 회수하는 리턴라인(23)이 연결되고, 상기 리턴라인(23)에는 상기 리턴라인(23)을 개폐시키는 리턴밸브(35)가 설치된다.

상기 2차역삼투막장치(13)의 농축수배출라인(27)상에는 농축수조절밸브(29)가 설치된다.

상기 처리수공급밸브(21), 리턴밸브(25), 농축수조절밸브(27)는 제어기(31)에 연결되며, 상기 제어기(31)은 상기 염제거율검사기(19)을 통해 검측 된 데이터를 받아 기준치와 비교하여 이상상태 유무를 판단하고 이상상태 발생 시 처리수를 회수할 것인가 여부를 판단하여 상기 리턴밸브(25), 농축수조절밸브(29), 처리수공급밸브(21)의 개폐신호를 전달하도록 구성된다.

상기 제1펌프(5) 및 전처리필터(7)의 사이의 단계에서는 열교환기(33)가 추가로 설치된다.

상기 열교환기(33)는 원수의 온도를 적정온도로 유지시켜 처리설비 예컨대 반도체제조설비에 필요한 요구 온도를 맞추기 위한 것과 상기 제1,2역삼투막장치(11,13)의 운전조건을 맞추어 주기 위해서 적용된다.

즉, 원수의 온도가 낮으면 압력이 저하되어 상기 제1,2역삼투막장치(11,13)로 공급되는 물의 압력에 영향을 미치게 되기 때문에 이러한 요인를 고려하여 적용된 것이다.

다음은 상술한 구성에 의해 초순수가 제조되는 상태에 대해서 도 2를 참조로 하여 설명한다.

먼저, 제1펌프(5)가 동작되어 원수공급조(3)로부터 원수를 공급(S10)하면, 전처리필터(7)는 공급된 원수에 포함된 미립자의 부유물을 여과(S20)한다.

다음, 상기 전처리필터(7)를 투과한 투과수를 공급받아 1차처리수 및 염류를 포함하는 1차농축수를 분리(S30)하고, 상기 1차농축수는 다시 2차역삼투막장치(13)로 공급되어 염류를 포함하는 2차농축수 및 2차처리수로 분리(S40)된다.

그 처리된 1차처리수 및 2차처리수(이하 “처리수”라 통칭함)는 처리수공급라인(15)을 통해 반도체제조설비(17)측으로 공급되는 데, 이때, 상기 처리수공급라인(15)에 마련된 염제거율검사기(19)에 의해 처리수의 염제거율이 체크(S50)된다.

상기 염제거율검수단(19)에 의해 측정된 데이터는 제어기(31)으로 전달되고 제어기(31)에서는 그 염제거율을 기준치와 비교하여 이상상태 유무를 판단(S60)한다. 정상상태인 경우 처리수는 반도체제조설비(S70)로 공급된다.

이때, 리턴밸브(25)는 폐쇄된 상태이고, 처리수공급밸브(21) 및 농축수조절밸브(29)는 소정의 조건으로 개방된 상태를 유지한 상태이다.

상기 판단(S60)단계에서 이상상태가 발생되면, 다시 처리수를 원수공급조(3)로 회수하는 지 여부를 판단(S80)하여 회수로 판단된 경우에는 처리수공급밸브(21)를 폐쇄(S90)시켜 처리수가 반도체제조설비(17)측으로 더 이상 공급되지 못하도록 하고, 리턴밸브(25)를 개방(S100)하여 원수공급조(3)로 회수(S110)한다.

다음, 상기 단계(80)에서 그 처리수의 염제거율 수치가 농축수조절밸브(29) 및 처리수공급밸브(21)의 개폐조절에 의해 가능한 상태로 판명되면, 처리수공급밸브(21)의 개문정도를 줄이고, 농축수조절밸브(29)의 개문정도를 증대시켜 반도체제조설비(17)측으로 공급되는 처리수의 염제거율이 상승되는 조건을 만족시켜 상기 반도체제조설비(17)로 공급한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 역삼투막장치에 의해 분리된 처리수의 염제거율을 검사하여 그 검사결과에 따라 처리수를 원수공급조로 회수하거나 처리수공급량 및 농축수배출량 조절에 의해 처리수의 품질을 향상시키는 이점이 있다.

이와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (2)

1. 제1펌프에 의해 고압으로 펌핑되어 원수공급조로부터 공급되는 원수에 포함된 미립자를 1차 여과하는 전처리필터;

   상기 전처리필터를 투과한 투과수를 제2펌프에 의해 공급받아 그 투과수에 포함된 염류를 제거하는 제1역삼투막장치;

   상기 제1역삼투막장치에 의해 분리된 농축수를 투과시켜 염류를 제거하는 제2역삼투막장치;

   상기 제1,2역삼투막장치를 통과한 처리수가 배출되는 처리수공급라인상에 설치되어 처리수의 염제거율을 체크하는 염제거율검사기;

   상기 처리수공급라인상에 마련되어 그 처리수공급라인을 온/오프하는 처리수공급밸브;

   상기 처리수공급밸브 및 상기 제2역삼투막장치간의 처리수공급라인으로부터 인출되어 원수공급조로 연결된 리턴라인을 개폐시키는 리턴밸브;

   상기 제2역삼투막장치에 의해 분리된 농축수가 통과하는 농축수밸출라인상에 마련된 농축수조절밸브; 및

   상기 염제거율체크수단에 의해 검측된 염제거율에 대한 데이터를 비교 판단하여 상기 처리수공급밸브, 리턴밸브, 농축수조절밸브 개폐신호를 발생시키는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 순수제조장치.
2. 제1펌프의 펌핑동작에 의해 원수공급조로부터 원수를 공급하는 단계;

   상기 공급된 원수에 포함된 미립자의 부유물을 여과하는 전처리여과단계;

   상기 전처리단계를 거친 여과수를 투과시켜 염류를 포함하는 1차농축수 및 1차처리수로 분리하는 제1역삼투압여과단계;

   상기 제 1역삼투압여과단계에 의해 분리된 농축수를 투과시켜 2차농축수 및 2차처리수로 분리하는 제2역삼투압여과단계;

   상기 제1,2역삼투압여과단계에 의해 처리된 처리수의 염제거율을 체크하는 단계; 및

   그 염제거율을 기준치와 비교 판단하여 이상상태 발생 시 처리수공급밸브, 농축수조절밸브, 리턴밸브에 대한 개폐신호를 발생시켜 처리수를 원수공급조로 회수하거나 처리수의 공급량 및 농축수 배출량의 조절을 자동으로 이루도록 하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 순수제조방법.