KR101036880B1 - Wastewater recycling apparatus and method of preparing ultrapure water using reusable water prepared by the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for reusing wasted water and a method for manufacturing ultra-pure water are provided to effectively eliminate non-degradable low molecule organic materials and improve the quality of the ultra-pure water. CONSTITUTION: An apparatus for reusing wasted water includes a reverse osmotic membrane unit(420) and a catalyst oxidation unit(440). The reverse osmotic membrane unit processes introduced water. The catalyst oxidation unit includes catalyst and oxidant and decomposes organic materials in processed water from the reverse osmotic membrane. The catalyst is a support catalyst. At least one transition metal of Fe and Cu and at least one metal selected from a group including Al, Ce, Mn, and Zn are used for the catalyst respectively as a main catalyst and an auxiliary catalyst. The oxidant reacts with the catalyst to generate radical.

Description

폐수 재이용 장치 및 상기 폐수 재이용 장치에 의해 제조된 재이용수를 이용하는 초순수의 제조방법{Wastewater recycling apparatus and method of preparing ultrapure water using reusable water prepared by the same}Wastewater recycling apparatus and method of preparing ultrapure water using reusable water prepared by the same}

폐수 재이용 장치 및 초순수의 제조방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 역삼투막 장치 및 촉매산화장치를 포함하는 폐수 재이용 장치, 및 상기 폐수 재이용 장치에 의해 제조된 재이용수를 이용하는 초순수의 제조방법이 개시된다. Disclosed are a wastewater recycling apparatus and a method of producing ultrapure water. More specifically, a wastewater recycling apparatus including a reverse osmosis membrane apparatus and a catalytic oxidation apparatus, and a method for producing ultrapure water using recycled water produced by the wastewater recycling apparatus are disclosed.

최근 반도체 제조장치의 증설에 따라 초순수 사용량이 급격하게 늘어나고 있으며, 이에 따라 새로운 수원(水源) 확보의 필요성이 증대되고 있다. 이에 대한 해결방법으로, 하폐수처리장의 처리수를 초순수 제조장치의 원수(原水)로 재이용하는 폐수 재이용방법이 개발되고 있다. 현재 폐수 및 하수를 재이용하는 기술로는, 하폐수처리장의 처리수를 역삼투장치와 같은 막분리 기술을 이용하여 추가로 정제하는 기술 등이 알려져 있다. 역삼투장치는 수중의 이온성 물질의 제거 및 TOC(total organic carbon) 유발 물질을 제거하는데 효과적이다. 그러나, 역삼투장치만을 사용하여 다양한 종류의 유기물을 함유하는 반도체 폐수를 정제할 경우에는 초순수 제조설비의 원수로 이용할 수 있을 정도의 수질을 갖는 재이용수를 얻을 수 없는 것으로 알려져 있다. 그 이유는, 역삼투장치로는 반도체 폐수에 함유되어 있는 아세톤과 같은 난분해성 저분자 유기물질을 효율적으로 제거할 수 없기 때문이다. 기존의 초순수 제조설비에서도 이러한 난분해성 저분자 유기물질을 처리하는데 많은 어려움이 따른다. 따라서, 이러한 저분자 유기물을 효율적으로 제거할 수 있는 새로운 공정이 필요하다. Recently, the use of ultrapure water is rapidly increasing due to the expansion of semiconductor manufacturing apparatuses. Accordingly, the necessity of securing a new water source is increasing. As a solution to this problem, a wastewater recycling method for recycling wastewater treatment plant as raw water of an ultrapure water production apparatus has been developed. As a technology for recycling wastewater and sewage, a technique for further purifying the treated water of the sewage treatment plant using a membrane separation technique such as a reverse osmosis device is known. Reverse osmosis devices are effective in removing ionic substances in water and in removing TOC (total organic carbon). However, when refining semiconductor wastewater containing various kinds of organic matter using only reverse osmosis apparatus, it is known that reusable water having a water quality that can be used as raw water of ultrapure water production equipment cannot be obtained. The reason is that the reverse osmosis device cannot efficiently remove low-degradability low molecular organic substances such as acetone contained in semiconductor wastewater. Existing ultrapure water production facilities have a lot of difficulties in treating such hardly decomposable low molecular weight organic materials. Thus, there is a need for a new process that can efficiently remove these low molecular weight organics.

일반적으로 저분자 유기물을 제거하는 방법으로는 활성탄을 이용한 흡착방법과 고도산화공정(advanced oxidation process)을 이용한 산화방법이 있다. 활성탄을 이용한 흡착방법은 활성탄의 흡착능이 제한되어 있어서 활성탄을 주기적으로 재생하거나 교환해 주어야 하는 단점이 있다. 또한 UV 또는 오존을 이용하는 고도산화공정은 초기 투자비와 운전비가 높으며 운전이 어려운 단점이 있다. 따라서, 날로 증가하는 환경보호의 요구에 부응하면서 반도체 폐수를 경제적이고 효율적으로 재이용할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.In general, there are two methods for removing low molecular weight organic substances: adsorption using activated carbon and oxidation using an advanced oxidation process. Adsorption using activated carbon has a disadvantage in that the activated carbon has a limited adsorption capacity, and thus the activated carbon must be periodically regenerated or exchanged. In addition, the advanced oxidation process using UV or ozone has a high initial investment and operating costs, and difficult operation. Accordingly, there is a demand for the development of new technologies that can economically and efficiently reuse semiconductor wastewater while meeting the increasing demands for environmental protection.

본 발명의 일 구현예는 역삼투막 장치 및 촉매산화장치를 포함하는 폐수 재이용 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a wastewater recycling apparatus comprising a reverse osmosis membrane device and a catalytic oxidation device.

본 발명의 다른 구현예는 상기 폐수 재이용 장치에 의해 제조된 재이용수를 이용하는 초순수의 제조방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a method of producing ultrapure water using recycled water produced by the wastewater recycling apparatus.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the invention,

유입수를 처리하는 역삼투막 장치; 및Reverse osmosis membrane device for treating influent; And

상기 역삼투막 장치에서 배출된 처리수 중의 유기물질을 촉매산화(catalytic oxidation)에 의해 분해시키는 것으로, 촉매와 산화제를 포함하는 촉매산화장치를 구비하는 폐수 재이용 장치를 제공한다. The organic material in the treated water discharged from the reverse osmosis membrane device is decomposed by catalytic oxidation, thereby providing a wastewater recycling apparatus having a catalytic oxidation device including a catalyst and an oxidizing agent.

상기 유입수는 반도체 제조장치에서 배출된 폐수를 적어도 1회 처리한 것일 수 있다. The influent may be at least one treatment of the wastewater discharged from the semiconductor manufacturing apparatus.

상기 촉매는 다공성 담체에 담지된 담지촉매일 수 있다. The catalyst may be a supported catalyst supported on a porous carrier.

상기 촉매는 적어도 1종의 전이금속을 포함할 수 있다.The catalyst may comprise at least one transition metal.

상기 촉매는 주촉매로서 Fe 및 Cu 중 적어도 1종의 전이금속을 포함할 수 있다.The catalyst may include at least one transition metal of Fe and Cu as the main catalyst.

상기 주촉매의 함량은 상기 다공성 담체의 중량을 기준으로 0.12~0.62중량%일 수 있다.The content of the main catalyst may be 0.12 to 0.62% by weight based on the weight of the porous carrier.

상기 촉매는 조촉매로서 Al, Ce, Mn 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속을 추가로 포함할 수 있다.The catalyst may further include at least one metal selected from the group consisting of Al, Ce, Mn and Zn as cocatalysts.

상기 조촉매의 함량은 상기 주촉매의 중량을 기준으로 0중량% 초과 10중량% 이하일 수 있다.The content of the cocatalyst may be more than 0% by weight and 10% by weight or less based on the weight of the main catalyst.

상기 다공성 담체는 활성탄, 제올라이트, 이온교환수지 및 알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.The porous carrier may include at least one compound selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, ion exchange resin, and alumina.

상기 산화제는 과산화수소 및 오존 중 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.The oxidant may include at least one compound of hydrogen peroxide and ozone.

상기 촉매산화장치의 유입수는 pH 3 이하로 유지될 수 있다.Influent water of the catalytic oxidation device may be maintained at pH 3 or less.

상기 촉매산화장치는 서로 직렬연결된 복수개의 촉매산화조를 포함할 수 있다.The catalytic oxidation device may include a plurality of catalytic oxidation tanks connected in series with each other.

본 발명의 다른 측면은,Another aspect of the invention,

상기 폐수 재이용 장치에 의해 제조된 재이용수를 이용하는 초순수의 제조방법을 제공한다. Provided is a method for producing ultrapure water using recycled water produced by the wastewater recycling apparatus.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 역삼투막 장치 및 촉매산화장치를 포함함으로써 반도체 초순수 제조장치의 원수로 사용할 수 있을 정도의 수질을 갖는 재이용수를 생산할 수 있는 폐수 재이용 장치가 제공될 수 있다. 또한, 상기 폐수 재이용 장치는, 100㎍/L 수준의 낮은 TOC를 함유하는 재이용수를 생산할 수 있다. 또한, 상기 폐수 재이용 장치는 분자량이 100 이하인 난분해성 저분자 유기물질을 효율적으로 제거할 수 있다. 이러한 저분자 유기물은 기존의 초순수 제조장치에서 제거되지 않는 물질로서, 재이용수를 이용한 초순수의 생산시 수질 악화의 원인으로 지목되는 물질이다. According to one embodiment of the present invention, by including a reverse osmosis membrane device and a catalytic oxidation device can be provided a waste water recycling apparatus capable of producing recycled water having a water quality enough to be used as raw water of the semiconductor ultrapure water production apparatus. In addition, the wastewater recycling apparatus can produce recycled water containing a low TOC at the level of 100 μg / L. In addition, the wastewater recycling apparatus can efficiently remove the hardly decomposable low molecular weight organic substance having a molecular weight of 100 or less. These low molecular weight organic materials are materials that are not removed from the existing ultrapure water production apparatus, and are substances that are considered as a cause of deterioration of water quality in the production of ultrapure water using recycled water.

본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 폐수 재이용 장치에 의해 제조된 재이용수를 이용하는 초순수의 제조방법이 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a method for producing ultrapure water using recycled water produced by the wastewater reuse device may be provided.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 장치 및 이에 연결된 초순수 제조장치를 포함하는 반도체 제조장치의 수순환(水循環) 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 장치 및 이에 연결된 초순수 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 폐수 재이용 장치에 포함된 촉매산화장치의 일 구현예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 초순수 제조장치의 일 구현예를 나타낸 도면이다.
1 is a view schematically illustrating a water circulation path of a semiconductor manufacturing apparatus including an apparatus for recycling wastewater and an ultrapure water manufacturing apparatus connected thereto according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing an apparatus for recycling wastewater and an ultrapure water producing apparatus connected thereto according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an embodiment of the catalytic oxidation device included in the wastewater recycling apparatus of FIG.
4 is a view showing an embodiment of the ultrapure water producing apparatus of FIG.

이어서, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 장치 및 상기 폐수 재이용 장치에 의해 제조된 재이용수를 이용하는 초순수의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. Next, with reference to the drawings will be described in detail with respect to the wastewater recycling apparatus and the method for producing ultrapure water using the recycled water produced by the wastewater recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 장치(400) 및 이에 연결된 초순수의 장치(100)를 포함하는 반도체 제조장치(200)의 수순환(水循環) 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a view schematically illustrating a water circulation path of a semiconductor manufacturing apparatus 200 including a wastewater recycling apparatus 400 and an ultrapure water apparatus 100 connected thereto according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 공업용수가 초순수 제조장치(100)로 공급되어 초순수로 정제된 후, 반도체 제조장치(200)의 원수로 사용된다. 상기 공업용수의 TOC 농도 및 전도도는 각각 1~1.5㎎/L 및 150~200μS/cm일 수 있다. 또한, 상기 초순수의 TOC 농도 및 비저항은 각각 1㎍/L 이하 및 18.1㏁·cm 이상이다.Referring to FIG. 1, after the industrial water is supplied to the ultrapure water producing apparatus 100 and purified into ultrapure water, it is used as raw water of the semiconductor manufacturing apparatus 200. TOC concentration and conductivity of the industrial water may be 1 ~ 1.5mg / L and 150 ~ 200μS / cm respectively. The TOC concentration and the specific resistance of the ultrapure water are 1 µg / L or less and 18.1 Pa · cm or more, respectively.

반도체 제조장치(200)에서 배출된 폐수(이하, 반도체 폐수라고도 함)는 폐수처리장치(300)에서 정화되어 1차 처리수를 생성하고, 상기 1차 처리수 중 일부는 폐수 재이용 장치(400)로 공급되며 나머지는 하천 등으로 방류 된다. Wastewater discharged from the semiconductor manufacturing apparatus 200 (hereinafter, also referred to as semiconductor wastewater) is purified by the wastewater treatment apparatus 300 to generate primary treated water, and a part of the primary treated water is a wastewater reuse apparatus 400. The rest is discharged to rivers, etc.

폐수 재이용 장치(400)에서는 상기 1차 처리수 중의 유기물질(특히, 저분자 유기물질) 등이 추가로 제거되어 상기 공업용수와 비슷한 수질을 갖는 2차 처리수가 생성된다. 상기 2차 처리수의 TOC 농도 및 전도도는 각각 40~50㎍/L 및 400μS/cm 이하일 수 있다. 상기 2차 처리수의 전도도가 상기 공업용수의 전도도 보다 높은 이유는, 상기 2차 처리수에 산(acid)이 포함되어 있기 때문이다. 상기 산은 폐수 재이용 장치(400)의 피처리수(예를 들어, RO 처리수)의 pH를 조절하기 위해 첨가된 것이다. 본 명세서에서, ‘저분자 유기물질’이란, 아세톤 또는 이소프로필 알코올(IPA)과 같이 분자량이 100 이하인 유기물질을 의미한다. In the wastewater recycling apparatus 400, organic substances (particularly, low molecular weight organic substances) and the like in the primary treated water are further removed to generate secondary treated water having a similar water quality to the industrial water. The TOC concentration and conductivity of the secondary treated water may be 40-50 μg / L and 400 μS / cm or less, respectively. The reason why the conductivity of the secondary treated water is higher than that of the industrial water is that acid is contained in the secondary treated water. The acid is added to adjust the pH of the treated water (eg, RO treated water) of the wastewater recycling apparatus 400. In the present specification, "low molecular weight organic material" means an organic material having a molecular weight of 100 or less, such as acetone or isopropyl alcohol (IPA).

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 장치(400) 및 이에 연결된 초순수 제조장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 2 is a view schematically showing an apparatus for recycling wastewater 400 and an ultrapure water producing apparatus 100 connected thereto according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 장치(400)는 MF(micro-filter) 장치(410), RO(reverse osmosis) 장치(420), RO(reverse osmosis) 처리수조(430) 및 촉매산화장치(440)를 포함할 수 있다.2, the wastewater recycling apparatus 400 according to an embodiment of the present invention is a micro-filter (MF) device 410, reverse osmosis (RO) device 420, reverse osmosis (RO) treatment tank ( 430 and the catalytic oxidation apparatus 440.

MF 장치(410)는 도 1의 1차 처리수로부터 60㎛ 이상의 콜로이드 입자, 현탁질, 조류 및 박테리아 등의 오염물질을 제거하는 것으로, 50㎛의 공극 크기를 갖는 멤브레인(미도시)을 구비할 수 있다.The MF apparatus 410 removes contaminants such as colloidal particles, suspensions, algae and bacteria of 60 μm or more from the primary treated water of FIG. 1, and may include a membrane (not shown) having a pore size of 50 μm. Can be.

RO 장치(420)는 MF 장치(410)에서 배출된 처리수로부터 분자량이 10~1000 정도인 작은 용질을 제거하는 것으로, 3~10Å의 공극 크기를 갖는 멤브레인(미도시)을 구비할 수 있다. 상기 RO 장치(420)로부터 RO 농축수와 RO 처리수가 배출되는데, 상기 RO 처리수는 RO 처리수조(430)로 보내어져 후술하는 촉매산화장치(440)로 공급되고 상기 RO 농축수는 배수관(미도시)으로 보내어진다. 상기 RO 처리수의 유량을 RO 장치(420)로 유입되는 1차 처리수의 유량으로 나눈 백분율을 회수율이라고 한다. 상기 RO 장치(420)는, 예를 들어, 80% 이상의 회수율로 운전될 수 있다. 상기 RO 처리수의 TOC 농도 및 전도도는 각각 100~200㎍/L 및 150~200μS/cm일 수 있다. 상기 RO 처리수의 TOC는 상기 공업용수의 TOC와는 달리 저분자 유기물질을 다량 함유하고 있어서, 이를 그대로 초순수 제조장치(100)의 원수로 사용할 경우에는 원하는 수질의 초순수를 얻을 수 없다(비교예 4 참조). 즉, RO 장치(420) 및 초순수 제조장치(100) 중 어느 것도 원수 중의 저분자 유기물질을 효과적으로 제거할 수 없다.The RO device 420 removes a small solute having a molecular weight of about 10 to 1000 from the treated water discharged from the MF device 410, and may include a membrane (not shown) having a pore size of 3 to 10 mm 3. RO concentrated water and RO treated water are discharged from the RO device 420, and the RO treated water is sent to the RO treated water tank 430 and supplied to the catalytic oxidation device 440 which will be described later, and the RO concentrated water is drained. Is sent). The percentage obtained by dividing the flow rate of the RO treated water by the flow rate of the primary treated water flowing into the RO apparatus 420 is called a recovery rate. The RO device 420 may be operated, for example, at a recovery rate of 80% or more. The TOC concentration and conductivity of the RO treated water may be 100 to 200 µg / L and 150 to 200 µS / cm, respectively. Unlike the TOC of the industrial water, the TOC of the RO-treated water contains a large amount of low-molecular organic substances, and when it is used as raw water of the ultrapure water producing system 100, ultrapure water of desired water quality cannot be obtained (see Comparative Example 4). ). That is, neither the RO apparatus 420 nor the ultrapure water producing system 100 can effectively remove the low molecular organic material in the raw water.

RO 처리수조(430)는 생략될 수도 있으며, 이때 상기 RO 처리수는 촉매산화장치(440)으로 직접 공급된다.The RO treated water tank 430 may be omitted, and the RO treated water is directly supplied to the catalytic oxidation device 440.

촉매산화장치(440)는 상기 RO 처리수 중의 유기물질을 촉매산화(catalytic oxidation)에 의해 분해시키는 것으로, 촉매와 산화제를 포함한다. The catalytic oxidation device 440 decomposes organic materials in the RO treated water by catalytic oxidation, and includes a catalyst and an oxidizing agent.

상기 촉매는 다공성 담체에 담지된 담지촉매일 수 있다. The catalyst may be a supported catalyst supported on a porous carrier.

상기 다공성 담체는 활성탄, 제올라이트, 이온교환수지 및 알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.The porous carrier may include at least one compound selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, ion exchange resin, and alumina.

상기 촉매는 적어도 1종의 전이금속을 포함할 수 있다. 상기 촉매는 주촉매로서 Fe 및 Cu 중 적어도 1종의 전이금속을 포함할 수 있다. 상기 주촉매의 함량은 상기 다공성 담체의 중량을 기준으로 0.12~0.62중량%일 수 있다. 상기 주촉매의 함량이 상기 다공성 담체의 중량을 기준으로 0.12중량% 미만이면, 활성금속의 양이 적어 유기물질을 충분히 분해할 수 없고, 0.62중량%를 초과하면 발생되는 수산화라디칼이 유기물질을 분해하지 않고 수산화라디칼끼리 서로 반응하여 소모될 수 있어서 오히려 유기물질의 제거효율이 저하될 수 있다.The catalyst may comprise at least one transition metal. The catalyst may include at least one transition metal of Fe and Cu as the main catalyst. The content of the main catalyst may be 0.12 to 0.62% by weight based on the weight of the porous carrier. When the content of the main catalyst is less than 0.12% by weight based on the weight of the porous carrier, the amount of the active metal is small enough to decompose the organic material sufficiently, when exceeding 0.62% by weight, the radical radicals generated decompose the organic material. Hydroxide radicals can be consumed by reacting with each other without degrading the removal efficiency of organic materials.

또한, 상기 촉매는 조촉매로서 Al, Ce, Mn 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속을 추가로 포함할 수 있다. 상기 조촉매의 함량은 상기 주촉매의 중량을 기준으로 0중량% 초과 10중량% 이하일 수 있다. 상기 조촉매의 함량이 상기 범위이내이면, 주촉매의 효과를 높게 유지하면서도 조촉매의 역할을 충분히 발휘할 수 있다. In addition, the catalyst may further include at least one metal selected from the group consisting of Al, Ce, Mn and Zn as a promoter. The content of the cocatalyst may be more than 0% by weight and 10% by weight or less based on the weight of the main catalyst. When the content of the promoter is within the above range, the role of the promoter can be sufficiently exhibited while maintaining the effect of the main catalyst.

상기 촉매의 구성은 상기 주촉매/조촉매 조합으로 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 조합이 가능하다.The configuration of the catalyst is not limited to the main catalyst / cocatalyst combination, and various other combinations are possible.

상기 촉매를 다공성 담체에 담지시키는 방법의 일례는 하기와 같다. 즉, 다공성 담체를 산성용액으로 세척한 후 증류수로 충분히 헹군다. 또한, 촉매로 사용할 금속을 함유하는 금속염을 증류수에 녹여 1~10중량%의 금속염 수용액을 제조한다. 이후, 상기 금속염 수용액에 다공성 담체를 함침시킨다. 이어서, 상기 함침된 다공성 담체를 건조하고(예를 들어, 50℃) 소결한다(예를 들어, 150~300℃). An example of a method for supporting the catalyst on a porous carrier is as follows. That is, the porous carrier is washed with an acidic solution and then rinsed sufficiently with distilled water. In addition, a metal salt containing a metal to be used as a catalyst is dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of metal salt of 1 to 10% by weight. Then, the porous carrier is impregnated with the aqueous metal salt solution. The impregnated porous carrier is then dried (eg 50 ° C.) and sintered (eg 150-300 ° C.).

상기 산화제는 과산화수소 및 오존 중 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다. 다만, 오존의 경우 별도의 오존 발생 장치가 필요하고, 라디칼 발생 효율도 저하되는 것으로 알려져 과산화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 산화제의 첨가량은 유입되는 폐수에 함유된 TOC 농도의 30배이면 충분하다. 상기 산화제로서 과산화수소(H2O2)가 사용될 경우, 상기 과산화수소는 소정 pH 조건(예를 들어, pH ≤ 3)에서 상기 촉매와 접촉하여 수산화라디칼을 생성하고, 이 수산화라디칼이 피처리수(RO 처리수 또는 촉매산화조(443) 처리수) 중의 저분자 유기물질을 산화분해시킨다. The oxidant may include at least one compound of hydrogen peroxide and ozone. However, ozone requires a separate ozone generating device, and it is more preferable to use hydrogen peroxide, which is known to reduce the radical generation efficiency. The amount of the oxidant added is sufficient to be 30 times the concentration of TOC contained in the inflowing wastewater. When hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is used as the oxidizing agent, the hydrogen peroxide is in contact with the catalyst at a predetermined pH condition (for example, pH ≤ 3) to generate radicals, and the radicals are treated with water (RO). The low molecular organic substance in the treated water or the treated water of the catalytic oxidation tank 443) is oxidatively decomposed.

본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 장치(400)는 서로 직렬연결된 복수개의 촉매산화조(예를 들어, 도 3의 443 및 444)를 포함할 수 있다.Wastewater recycling apparatus 400 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of catalytic oxidation tank (for example, 443 and 444 of FIG. 3) connected in series.

도 3은 도 2의 폐수 재이용 장치(400)에 포함된 촉매산화장치(440)의 일 구현예를 나타낸 도면이다. 3 is a view showing an embodiment of the catalytic oxidation device 440 included in the wastewater recycling apparatus 400 of FIG.

도 3을 참조하면, 상기 촉매산화장치(440)는 산화제 저장조(441), 산(acid) 저장조(442) 및 서로 직렬연결된 2개의 촉매산화조(442, 443)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the catalytic oxidation apparatus 440 may include an oxidant reservoir 441, an acid reservoir 442, and two catalytic oxidation tanks 442 and 443 connected in series with each other.

산화제 저장조(441)의 산화제는 마그네틱 펌프(P2A, P2B)에 의해 인라인 믹서(IM1, IM2)의 전단으로 주입된 후, 인라인 믹서(IM1, IM2)에서 피처리수(RO 처리수 또는 촉매산화조(442) 처리수) 및 산(acid)과 혼합된다.The oxidant of the oxidant reservoir 441 is injected into the front end of the inline mixers IM 1 and IM 2 by the magnetic pumps P 2A and P 2B and then treated with water (RO) in the inline mixers IM 1 and IM 2 . Treated water or catalytic oxidation tank 442) and mixed with acid.

산 저장조(442)의 산(acid)은 마그네틱 펌프(P3A, P3B)에 의해 인라인 믹서(IM1, IM2)의 전단으로 주입된 후, 인라인 믹서(IM1, IM2)에서 피처리수 및 산화제와 혼합된다. 마그네틱 펌프(P3A)는 인라인 믹서(IM2)의 후단에서 측정된 pH값에 의해 제어되고, 마그네틱 펌프(P3B)는 인라인 믹서(IM1)의 후단에서 측정된 pH값에 의해 제어된다. 이러한 마그네틱 펌프(P3A, P3B)에 의해 피처리수 중의 pH값이 3 이하로 조절되어 상기 산화제의 산화능을 높게 유지할 수 있다. 상기 산은 질산, 염산, 과염소산, 인산 및 황산로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 무기산을 포함할 수 있다. 유기산의 경우 그 자체가 유기물이어서, 피처리수의 오염원이 되므로 바람직하지 않다.Acid of the acid reservoir 442 is injected into the front end of the inline mixers IM 1 and IM 2 by the magnetic pumps P 3A and P 3B and then treated in the inline mixers IM 1 and IM 2 . Mixed with water and oxidizing agent. The magnetic pump P 3A is controlled by the pH value measured at the rear end of the inline mixer IM 2 , and the magnetic pump P 3B is controlled by the pH value measured at the rear end of the inline mixer IM 1 . By the magnetic pumps P 3A and P 3B , the pH value in the water to be treated can be adjusted to 3 or less to maintain a high oxidizing ability of the oxidant. The acid may include at least one inorganic acid selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, perchloric acid, phosphoric acid and sulfuric acid. In the case of an organic acid, since it is an organic substance by itself and becomes a pollution source of to-be-processed water, it is not preferable.

상기 RO 처리수는 펌프(P1)에 의해 인라인 믹서(IM1)로 공급되어 상기 산화제 및 산과 혼합된 후 촉매산화조(443)로 공급된다. The RO treated water is supplied to the inline mixer IM 1 by a pump P1, mixed with the oxidizing agent and the acid, and then supplied to the catalytic oxidation tank 443.

촉매산화조(443)에는 다공성 담체에 촉매가 담지된 담지촉매가 충진될 수 있다. 촉매산화조(443)에서는 전술한 바와 같이 피처리수에 함유된 유기물질(특히, 저분자 유기물질)의 산화분해반응이 일어난다. The catalytic oxidation tank 443 may be filled with a supported catalyst on which a catalyst is supported on a porous carrier. In the catalytic oxidation tank 443, as described above, the oxidative decomposition reaction of the organic substances (especially low molecular organic substances) contained in the water to be treated occurs.

촉매산화조(443)의 후단에는 촉매산화조(444)가 직렬로 연결되어 피처리수 중의 유기물질을 추가로 산화분해시킨다. 촉매산화조(444)의 구체적인 구성은 촉매산화조(443)와 동일하거나 유사할 수 있다.At the rear end of the catalytic oxidation tank 443, the catalytic oxidation tank 444 is connected in series to further oxidatively decompose organic substances in the water to be treated. The specific configuration of the catalytic oxidation tank 444 may be the same as or similar to the catalytic oxidation tank 443.

촉매산화조(444)에서 배출된 처리수(즉, 도 1의 2차 처리수)는 초순수 제조장치(100)에 재이용될 수 있다. The treated water discharged from the catalytic oxidation tank 444 (that is, the secondary treated water of FIG. 1) may be reused in the ultrapure water producing apparatus 100.

도 3에서 미설명된 부호 M1, M2A, M2B, M3A, M3B는 각각 모터이고, AI 101은 표시기(indicator)이며, AE 101은 계측기이다. In FIG. 3, reference numerals M 1 , M 2A , M 2B , M 3A , and M 3B are motors, AI 101 is an indicator, and AE 101 is a measuring instrument.

도 4는 도 2의 초순수 제조장치(100)의 일 구현예를 나타낸 도면이다. 4 is a view showing an embodiment of the ultrapure water producing apparatus 100 of FIG.

도 4를 참조하면, 초순수 제조장치(100)는 전처리 블록(110), Make-Up 블록(120) 및 Polishing 블록(130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the ultrapure water producing apparatus 100 may include a pretreatment block 110, a make-up block 120, and a polishing block 130.

전처리 블록(110)은 상기 2차 처리수 중의 부유물, 유기물질, 용해 고형물 및 가스를 제거한다. 전처리 블록(110)은 불순물을 흡착하여 제거하는 활성탄 흡착조(111), 부유물을 여과하여 제거하는 MF 장치(112), 양이온을 제거하고 pH를 조절하는 양이온교환조(113) 및 CO2를 제거하는 탈기조(114)를 포함할 수 있다. The pretreatment block 110 removes suspended matter, organic matter, dissolved solids and gas in the secondary treated water. Pretreatment block 110 is activated carbon adsorption tank 111 for adsorbing and removing impurities, MF apparatus 112 for filtering and removing suspended solids, cation exchange tank 113 for removing cations and adjusting pH and CO 2 Degassing tank 114 may be included.

Make-Up 블록(120)은 전처리 블록(110)으로부터 배출된 처리수에 잔류하는 유기물질, 용해 고형물 및 이온 등의 불순물을 추가로 제거한다. Make-Up 블록(120)은 불순물을 여과하여 제거하는 RO 장치(121), 미량 유기물질을 분해하여 제거하는 UV 처리조(122), 미량 이온을 제거하는 혼상이온교환조(123) 및 용존산소를 제거하는 진공 탈기조(124)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, ‘혼상이온교환조’란 양이온교환수지와 음이온교환수지가 함께 충진된 수지탑을 의미한다. The make-up block 120 further removes impurities such as organic substances, dissolved solids, and ions remaining in the treated water discharged from the pretreatment block 110. The make-up block 120 includes a RO apparatus 121 for filtering and removing impurities, a UV treatment tank 122 for decomposing and removing trace organic materials, a mixed ion exchange tank 123 for removing trace ions, and dissolved oxygen. It may include a vacuum degassing tank 124 to remove. As used herein, the term "mixed ion exchange tank" refers to a resin tower filled with a cation exchange resin and an anion exchange resin.

Polishing 블록(130)은 Make-Up 블록(120)으로부터 배출된 처리수에 잔류하는 미세 유기물질, 산화제, 이온 및 미세입자 등을 추가로 제거하여 초순수를 생산한다. Polishing 블록(130)은 극미량의 유기물질을 분해하여 제거하는 UV 처리조(131), 극미량의 음이온 및 산화제(e.g. 과산화수소)를 제거하는 음이온교환조(132), 극미량의 이온을 제거하는 혼상이온교환조(133) 및 미세입자를 여과하여 제거하는 UF(ultra-filter) 장치(134)를 포함할 수 있다. The polishing block 130 further removes fine organic substances, oxidants, ions and fine particles remaining in the treated water discharged from the make-up block 120 to produce ultrapure water. Polishing block 130 is a UV treatment tank 131 that decomposes and removes trace amounts of organic substances, anion exchange vessel 132 that removes trace amounts of anions and oxidants (eg hydrogen peroxide), mixed phase ion exchange to remove trace amounts of ions Bath 133 and ultra-filter (UF) device 134 for filtering and removing microparticles.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these embodiments.

실시예Example

실시예Example 1~14 1 to 14

(활성탄에 촉매가 담지된 담지촉매와 과산화수소를 사용한 저분자 유기물질의 제거: 표준용액 사용)(Removal of Low Molecular Organic Matter Using Catalyst Supported on Activated Carbon and Hydrogen Peroxide: Standard Solution)

산화제인 과산화수소 및 하기 표 1과 같이 다양한 종류의 담지촉매를 사용하여 저분자 유기물질인 아세톤과 IPA의 제거율을 조사하였다. 다공성 담체로는 활성탄(삼천리활성탄소, SLS-100)을 사용하였으며, 촉매의 총 함량(즉, 주촉매의 함량+조촉매의 함량)은 다공성 담체의 중량을 기준으로 0.62중량%이었다. 또한, 주촉매 외에 조촉매도 사용한 경우, 조촉매의 함량은 주촉매의 중량을 기준으로 10중량%이었다. 먼저, 250 mL 플라스틱 용기에, 탈이온수 200mL 및 상기 각 담지촉매를 0.3g을 투입하였다. 이후, 상기 용기에 질산을 첨가하여 상기 용기 내용물의 pH를 3으로 조절하였다. 이후, 상기 용기에 과산화수소를 첨가하되, 피처리수(즉, 용기 내용물) 중의 과산화수소 농도가 5mg/L가 되도록 첨가하였다. 이는 첨가되는 아세톤이 완전 분해되는데 필요한 과산화수소의 이론상 소요량의 약 1.5배에 해당하는 것으로서 촉매의 활성을 확인하기에 적절한 양이다. 이어서, 상기 용기에 아세톤을 더 첨가하되, 피처리수 중의 아세톤 농도가 300㎍/L가 되도록 첨가하였다. 상기 용기 내용물을 30분 동안 교반기(대한과학제, Wisekskake SHR-2D)를 사용하여 혼합하였다. 이후, 상기 용기 내용물 중의 아세톤의 농도를 가스크로마토그래피를 사용하여 측정하고, 아세톤의 제거율을 계산하여 하기 표 1에 나타내었다. 한편, IPA의 제거율 조사도 상기 방법과 동일한 방법으로 수행하였다. 다만 이 경우, IPA의 첨가량은 150㎍/L이었다.The removal rate of acetone and IPA, which are low molecular weight organic materials, was investigated using hydrogen peroxide as an oxidant and various kinds of supported catalysts as shown in Table 1 below. Activated carbon (Samcheonri activated carbon, SLS-100) was used as the porous carrier, and the total content of the catalyst (ie, the content of the main catalyst + the content of the cocatalyst) was 0.62 wt% based on the weight of the porous carrier. In addition, when the promoter was used in addition to the main catalyst, the content of the promoter was 10% by weight based on the weight of the main catalyst. First, 200 mL of deionized water and 0.3 g of each supported catalyst were added to a 250 mL plastic container. Thereafter, nitric acid was added to the vessel to adjust the pH of the vessel contents to three. Thereafter, hydrogen peroxide was added to the vessel, such that the concentration of hydrogen peroxide in the water to be treated (ie, the vessel contents) was 5 mg / L. This corresponds to about 1.5 times the theoretical requirement of hydrogen peroxide required for complete decomposition of the added acetone, which is an appropriate amount to confirm the activity of the catalyst. Subsequently, acetone was further added to the vessel, so that the acetone concentration in the water to be treated was 300 µg / L. The vessel contents were mixed for 30 minutes using a stirrer (DK, Wisekskake SHR-2D). Thereafter, the concentration of acetone in the contents of the container was measured using gas chromatography, and the removal rate of acetone was calculated and shown in Table 1 below. In addition, the removal rate investigation of IPA was also performed by the same method as the said method. In this case, however, the amount of IPA added was 150 µg / L.

비교예Comparative example 1 One

담지촉매 대신에 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1~14와 동일한 방법으로 아세톤 및 IPA의 제거율을 조사하였다. 즉, 비교예 1에서는 촉매를 사용하지 않았다. The removal rate of acetone and IPA was investigated in the same manner as in Examples 1 to 14 except that activated carbon was used instead of the supported catalyst. That is, in Comparative Example 1, no catalyst was used.

구분division 주촉매Main catalyst 조촉매Promoter 아세톤 제거율
(중량%)
Acetone Removal Rate
(weight%)
IPA 제거율
(중량%)
IPA removal rate
(weight%)
실시예 1Example 1 CuCu -- 41.741.7 100100 실시예 2Example 2 FeFe -- 37.537.5 100100 실시예 3Example 3 MnMn -- 33.933.9 100100 실시예 4Example 4 CoCo -- 31.031.0 100100 실시예 5Example 5 FeFe AlAl 58.658.6 100100 실시예 6Example 6 FeFe CuCu 53.353.3 100100 실시예 7Example 7 FeFe MnMn 48.348.3 100100 실시예 8Example 8 FeFe CeCe 45.145.1 100100 실시예 9Example 9 FeFe ZnZn 47.447.4 100100 실시예 10Example 10 CuCu FeFe 51.851.8 100100 실시예 11Example 11 CuCu AlAl 56.856.8 100100 실시예 12Example 12 CuCu CeCe 52.152.1 100100 실시예 13Example 13 CuCu MnMn 47.747.7 100100 실시예 14Example 14 CuCu ZnZn 46.346.3 100100 비교예 1Comparative Example 1 -- -- 27.927.9 2828

상기 표 1을 참조하면, 담지촉매를 사용한 실시예 1~14의 경우가 활성탄만을 사용한 비교예 1의 경우에 비해 아세톤 및 IPA의 제거율이 높은 것으로 나타났다.
Referring to Table 1, it was found that the removal rate of acetone and IPA of Examples 1 to 14 using the supported catalyst was higher than that of Comparative Example 1 using only activated carbon.

실시예Example 15 15

(활성탄에 촉매가 담지된 담지촉매와 과산화수소를 사용한 유기물질의 제거: 실제 폐수 사용)(Removal of Organic Matter Using Catalyst Supported on Activated Carbon and Hydrogen Peroxide: Actual Wastewater Use)

상업 반도체 제조공정에서 배출된 실제 폐수를 도 2의 구성을 갖는 폐수 재이용 장치에 공급하여 처리하였다. 실제 폐수는 TOC의 평균 농도가 103㎍/L이었고, 아세톤 농도가 2.3㎍/L이었으며, 전도도는 150μS/cm이었다. 또한, 상기 폐수 재이용 장치에 구비된 촉매산화장치의 구성은 도 3과 같았고, 실시예 5에서 사용된 것과 동일한 담지촉매를 사용하였다. 또한, MF 장치로는 Woongjin社의 MF module (pore size: 50㎛, Cartridge 타입)을 사용하였으며, RO 장치로는 Woongjin社의 RE-2540Fe-n(Spiral wound 타입)을 사용하였다. 또한, 직렬 연결된 1단 촉매산화조 및 2단 촉매산화조로는 각각 100ml 칼럼에 30g씩의 담지촉매를 충진한 것을 사용하였으며, 각 촉매산화조에서 피처리수(즉, 상기 각 촉매산화조로 유입된 액체 혼합물)의 체류시간을 각각 10분으로 유지하였다. 또한, 질산을 첨가하여 상기 피처리수의 pH를 3으로 조절하였다. 또한, 상기 각 촉매산화조에 과산화수소를 연속적으로 첨가하되, 피처리수 중의 과산화수소 농도가 3㎎/L이 되도록 첨가하였다. 상기 각 촉매산화조에서 배출된 처리수를 TOC 계측기(GE社, Sievers-900)로 확인하여 정상상태 도달한 이후에, 상기 각 처리수에 포함되어 있는 과산화수소의 농도, TOC 농도 및 아세톤의 농도를 하기 표 2에 나타내었다. 여기서, 과산화수소의 농도는 CHEMETRICS社의 Chemets 앰플을 사용하여 측정하였으며, 아세톤의 농도는 가스크로마토그래피 (GC)를 사용하여 측정하였다.The actual wastewater discharged from the commercial semiconductor manufacturing process was supplied to the wastewater recycling apparatus having the configuration of FIG. 2 and treated. In actual wastewater, the average concentration of TOC was 103 µg / L, the acetone concentration was 2.3 µg / L, and the conductivity was 150 µS / cm. In addition, the configuration of the catalytic oxidation apparatus provided in the wastewater recycling apparatus was the same as that of FIG. 3, and the same supported catalyst as used in Example 5 was used. In addition, Woongjin's MF module (pore size: 50㎛, Cartridge type) was used as the MF device, and Woongjin's RE-2540Fe-n (Spiral wound type) was used as the RO device. In addition, the serially connected one-stage catalytic oxidation tank and the two-stage catalytic oxidation tank were each filled with 30 g of a supported catalyst in a 100 ml column, and the treated water from each catalytic oxidation tank (ie The residence time of the liquid mixture) was maintained at 10 minutes each. In addition, nitric acid was added to adjust the pH of the treated water to 3. In addition, hydrogen peroxide was continuously added to each of the catalytic oxidation tanks, but was added so that the concentration of hydrogen peroxide in the water to be treated was 3 mg / L. After confirming the treated water discharged from each catalytic oxidation tank with a TOC measuring instrument (GE, Sievers-900) and reaching a steady state, the concentration of hydrogen peroxide, TOC and acetone contained in the treated water were measured. It is shown in Table 2 below. Here, the concentration of hydrogen peroxide was measured using a Chemets ampoule of CHEMETRICS, and the concentration of acetone was measured using gas chromatography (GC).

1단 촉매산화조1 stage catalytic oxidation tank 2단 촉매산화조2-stage catalytic oxidation tank 유입수Influent 유출수Runoff 유입수Influent 유출수Runoff 운전조건 Operating conditions 체류시간 (분)Retention time (minutes) 1010 1010 pHpH 3.13.1 3.13.1 3.13.1 3.13.1 과산화수소 농도- (mg/L)The hydrogen peroxide concentration - (mg / L) 33 0.50.5 33 0.50.5 운전결과Driving results TOC 농도
(㎍/L)
TOC concentration
(Μg / L)
103103 3838 3838 3434
아세톤 농도
(㎍/L)
Acetone concentration
(Μg / L)
2.32.3 0.670.67 0.670.67 0.390.39

상기 표 2를 참조하면, 1단 촉매산화조에 의한 TOC 및 아세톤 제거율은 각각 약 63% 및 약 71%이었으며, 1단 촉매산화조에 유입된 과산화수소는 80% 이상이 제거되었다. 또한, 1단 및 2단 촉매산화조에 의한 TOC의 총 제거율 및 아세톤의 총 제거율은 각각 약 67% 및 약 83%이었다.
Referring to Table 2, the removal rate of TOC and acetone by the first stage catalytic oxidation tank was about 63% and about 71%, respectively, and the hydrogen peroxide introduced into the first stage catalytic oxidation tank was removed by 80% or more. In addition, the total removal rate of TOC and total removal rate of acetone by the 1st stage and 2nd stage catalytic oxidation tank were about 67% and about 83%, respectively.

실시예Example 16  16

(초순수의 제조)(Production of ultrapure water)

상기 실시예 15에서 제조된 재이용수(즉, 2단 촉매산화조의 유출수)를 도 4 의 구성을 가지며 처리용량이 1m3/hr인 초순수 제조장치에 공급하여 처리하였다. 여기서, 전처리 블록의 활성탄 흡착조에는 삼천리활성탄소社의 SLS-100을 사용하였으며, MF 장치로는 Woongjin社의 MF module (pore size: 1㎛, Cartridge 타입)을 사용하였으며, 양이온교환조로는 Rohm&Hass社의 IR120H을 사용하였으며, 탈기조로는 Liqui-cell社의 Extra-flow를 에어하이테크社의 Air-blower에 연결한 것을 사용하였다. 또한, Make-Up 블록의 RO 장치로는 Woongjin社의 RE-8021(Spiral wound 타입)을 사용하였으며, UV 처리조로는 Aquafine社의 MP-2을 사용하였으며, 혼상이온교환조로는 Rohm&Hass사의 UP6040을 사용하였으며, 진공 탈기조로는 Liqui-cell社의 Extra-flow를 효성社의 DHF2 진공펌프에 연결한 것을 사용하였다. 또한, Polishing 블록의 UV 처리조로는 Aquafine社의 MP-2를 사용하였으며, 음이온 교환조로는 Rohm&Hass社의 UP4000을 사용하였으며, 혼상이온교환조로는 Rohm&Hass社의 UP6040을 사용하였으며, UF 장치로는 Asahi社의 OLT-3026을 사용하였다. 상기 초순수의 제조장치에서 배출된 최종 처리수 중의 TOC 농도를 30분 마다 분석하여, 정상상태 도달한 이후, 상기 최종 처리수에 포함되어 있는 TOC 농도 및 상기 최종 처리수의 전기저항을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, TOC 농도 및 전기저항은 Anatel社의 XP-1000을 사용하여 측정하였다.
The recycled water prepared in Example 15 (ie, the effluent of the two-stage catalytic oxidation tank) was treated by supplying it to the ultrapure water producing apparatus having the configuration of FIG. 4 and having a treatment capacity of 1 m 3 / hr. Here, Samchully activated carbon company's SLS-100 was used for the activated carbon adsorption tank of the pretreatment block, Woongjin's MF module (pore size: 1㎛, Cartridge type) was used as the MF device, and Rohm & Hass Corp. was used as the cation exchange tank. IR120H was used, and a degassing tank was used to connect Liqui-cell's Extra-flow to Air Hi-Tech's Air-blower. In addition, Woongjin's RE-8021 (Spiral wound type) was used as the RO device of the make-up block, Aquafine's MP-2 was used as the UV treatment tank, and Rohm &Hass's UP6040 was used as the mixed phase ion exchange tank. As the vacuum degassing tank, an extra-flow of Liqui-cell was connected to the DHF2 vacuum pump of Hyosung. In addition, Aquafine's MP-2 was used as the UV treatment tank for the polishing block, Rohm &Hass's UP4000 was used as the anion exchanger, Rohm &Hass's UP6040 was used as the mixed ion exchanger, and Asahi's as the UF device. OLT-3026 was used. The TOC concentration in the final treated water discharged from the ultrapure water production apparatus is analyzed every 30 minutes, and after reaching a steady state, the TOC concentration included in the final treated water and the electrical resistance of the final treated water are measured. It is shown in Table 3 below. At this time, the TOC concentration and electrical resistance were measured using Anatel XP-1000.

비교예Comparative example 2 2

(초순수의 제조)(Production of ultrapure water)

재이용수 대신에 공업용수(평균 TOC 농도: 1350㎍/L, 평균 전기전도도: 175μS/cm)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 초순수를 제조하였다. 상기 초순수에 포함되어 있는 TOC 및 상기 초순수의 전기저항을 측정하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Ultrapure water was prepared in the same manner as in Example 16, except that industrial water (average TOC concentration: 1350 µg / L, average electrical conductivity: 175 µS / cm) was used instead of reused water. TOC contained in the ultrapure water and the electrical resistance of the ultrapure water were measured, and the results are shown in Table 3 below.

비교예Comparative example 3 3

(초순수의 제조)(Production of ultrapure water)

재이용수 대신에 반도체 제조장치에서 배출된 반도체 폐수(평균 TOC 농도: 1500㎍/L, 평균 전기전도도: 4750μS/cm)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 초순수의 제조를 시도하였다. 최종 처리수에 포함되어 있는 TOC 및 상기 최종 처리수의 전기저항을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
An ultrapure water was produced in the same manner as in Example 16, except that semiconductor wastewater (average TOC concentration: 1500 µg / L, average electrical conductivity: 4750 µS / cm) discharged from the semiconductor manufacturing apparatus was used instead of reused water. It was. TOC contained in the final treated water and the electrical resistance of the final treated water was measured and the results are shown in Table 3 below.

비교예Comparative example 4 4

(초순수의 제조)(Production of ultrapure water)

상기 실시예 15에서 제조된 재이용수 대신에 실시예 15의 RO 장치에서 제조된 RO 처리수(평균 TOC 농도: 105㎍/L, 평균 전기전도도: 175μS/cm)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 초순수의 제조를 시도하였다. 최종 처리수에 포함되어 있는 TOC 및 상기 최종 처리수수의 전기저항을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The above-mentioned operation was carried out except that the RO treated water (average TOC concentration: 105 µg / L, average electrical conductivity: 175 µS / cm) manufactured in the RO apparatus of Example 15 was used instead of the recycled water prepared in Example 15. Ultrapure water was tried in the same manner as in Example 16. TOC contained in the final treated water and the electrical resistance of the final treated water was measured and the results are shown in Table 3 below.

구분division 실시예 16Example 16 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 반도체 초순수 수질 기준Semiconductor ultra pure water quality standards TOC 농도
(㎍/L)
TOC concentration
(Μg / L)
0.7740.774 0.7530.753 5.115.11 4.44.4 < 1<1
전기저항
(㏁·㎝)
Electrical resistance
(Cm)
18.218.2 18.218.2 16.516.5 18.218.2 < 18.1<18.1

상기 표 3을 참조하면, 실시예 16에서 제조된 최종 처리수는 공업용수를 이용한 비교예 2의 경우와 거의 동일하게 반도체 초순수의 수질 기준을 충족하는 것으로 나타났다. 반면에, 비교예 3(반도체 폐수 이용) 및 비교예 4(RO 처리수 이용)에서 제조된 최종 처리수는 반도체 초순수의 수질 기준을 충족하지 못하는 것으로 나타났다. 특히, 반도체 폐수를 이용한 비교예 3의 경우에는 처리수의 생산유량이 0.73m3/hr로 감소하였다. 이와 달리, 실시예 16에서 제조된 최종 처리수를 이용한 실시예 16 및 공업용수를 이용한 비교예 2의 경우에는 처리수의 생산유량이 1m3/hr로 각각 유지되었다. 또한, RO 처리수를 이용한 비교예 4의 경우에는 전기저항 기준은 충족하지만, TOC 농도 기준은 충족하지 못하는 것으로 나타났는데, 이는 전술한 바와 같이 RO 장치만으로는 반도체 폐수 중의 저분자 유기물을 효과적으로 제거할 수 없었기 때문이다.
Referring to Table 3, the final treated water prepared in Example 16 was found to meet the water quality standards of semiconductor ultrapure water almost the same as the case of Comparative Example 2 using the industrial water. On the other hand, the final treated water prepared in Comparative Example 3 (using semiconductor wastewater) and Comparative Example 4 (using RO treated water) did not meet the water quality standards of semiconductor ultrapure water. In particular, in the case of Comparative Example 3 using semiconductor wastewater, the production flow rate of the treated water decreased to 0.73 m 3 / hr. In contrast, in the case of Example 16 using the final treated water prepared in Example 16 and Comparative Example 2 using the industrial water, the production flow rate of the treated water was maintained at 1 m 3 / hr, respectively. In addition, in the case of Comparative Example 4 using RO treated water, the electrical resistance criterion was satisfied, but the TOC concentration criterion was not satisfied. As described above, the low molecular organic matter in the semiconductor wastewater could not be effectively removed by the RO device alone. Because.

이상에서 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings and embodiments, these are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. You will understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

100: 초순수 제조장치 110: 전처리 블록
111: 활성탄 흡착조 112, 410: MF 장치
120: Make-Up 블록 121, 420: RO 장치
113, 123, 132, 133: 이온교환조 114, 124: 탈기조
122, 131: UV 처리조 130: Polishing 블록
134: UF 장치 200: 반도체 제조장치
300: 폐수처리장치 400: 폐수 재이용 장치
430: RO 처리수조 440: 촉매산화장치
441: 산화제 저장조 442: 산 저장조
443, 444: 촉매산화조
100: ultrapure water production apparatus 110: pretreatment block
111: activated carbon adsorption tank 112, 410: MF apparatus
120: Make-Up blocks 121, 420: RO unit
113, 123, 132, 133: ion exchange tank 114, 124: degassing tank
122, 131: UV treatment tank 130: Polishing block
134: UF device 200: semiconductor manufacturing device
300: wastewater treatment apparatus 400: wastewater recycling apparatus
430: RO treatment tank 440: catalytic oxidation device
441: oxidant reservoir 442: acid reservoir
443, 444: catalytic oxidation tank

Claims (12)

유입수를 처리하는 역삼투막 장치; 및
상기 역삼투막 장치에서 배출된 처리수 중의 유기물질을 촉매산화(catalytic oxidation)에 의해 분해시키는 것으로, 촉매와 산화제를 포함하는 촉매산화장치를 구비하고,
상기 촉매는 주촉매로서 Fe 및 Cu 중 적어도 1종의 전이금속 및 조촉매로서 Al, Ce, Mn 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속이 다공성 담체에 담지된 담지촉매이며,
상기 산화제는 상기 촉매와 반응하여 라디칼을 생성하는 폐수 재이용 장치.
Reverse osmosis membrane device for treating influent; And
Decomposing the organic material in the treated water discharged from the reverse osmosis membrane device by catalytic oxidation, comprising a catalytic oxidation device including a catalyst and an oxidizing agent,
The catalyst is a supported catalyst in which at least one transition metal of Fe and Cu as a main catalyst and at least one metal selected from the group consisting of Al, Ce, Mn and Zn as a promoter are supported on a porous carrier,
And said oxidant reacts with said catalyst to produce radicals.
제1항에 있어서,
상기 유입수는 반도체 제조장치에서 배출된 폐수를 적어도 1회 처리한 것인 폐수 재이용 장치.
The method of claim 1,
The inflow water is a wastewater recycling apparatus that has at least once treated the wastewater discharged from the semiconductor manufacturing apparatus.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 주촉매의 함량은 상기 다공성 담체의 중량을 기준으로 0.12~0.62중량%인 폐수 재이용 장치.
The method of claim 1,
Content of the main catalyst is 0.12 ~ 0.62% by weight based on the weight of the porous carrier waste water recycling apparatus.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 조촉매의 함량은 상기 주촉매의 중량을 기준으로 0중량% 초과 10중량% 이하인 폐수 재이용 장치.
The method of claim 1,
The amount of the promoter is greater than 0% by weight 10% by weight based on the weight of the main catalyst recycling apparatus.
제1항에 있어서,
상기 다공성 담체는 활성탄, 제올라이트, 이온교환수지 및 알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함하는 폐수 재이용 장치.
The method of claim 1,
The porous carrier is waste water recycling apparatus comprising at least one compound selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, ion exchange resin and alumina.
제1항에 있어서,
상기 촉매산화장치의 유입수는 pH 3 이하로 유지되는 폐수 재이용 장치.
The method of claim 1,
Influent water of the catalytic oxidation device is maintained at pH 3 or less wastewater recycling apparatus.
제1항에 있어서,
상기 촉매산화장치는 서로 직렬연결된 복수개의 촉매산화조를 포함하는 폐수 재이용 장치.
The method of claim 1,
The catalytic oxidation device is a wastewater recycling apparatus comprising a plurality of catalytic oxidation tanks connected in series with each other.
제1항, 제2항, 제6항 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 폐수 재이용 장치에 의해 제조된 재이용수를 이용하는 초순수의 제조방법.A method for producing ultrapure water using recycled water produced by the wastewater recycling apparatus according to any one of claims 1, 2, 6, and 8-11.
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