KR101790875B1 - System for treatment of ultra pure water including reuse of waste water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초순수가 사용되는 반도체 제조 공장과 같은 산업시설에서 배출되는 비교적 고순도의 폐수를 초순수 생산 공정에 재이용하되, 재이용되는 폐수를 전기화학적 방법으로 처리하여 폐수에 포함되어 있는 실리카(Si), 붕소(B) 및 유기물(TOC)의 함량을 낮춰 초순수 생산 공정의 부하를 경감시킴으로써 최종 생산수질을 확보할 수 있는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 원수가 저장되는 제1 저장탱크와; 상기 제1 저장탱크로부터 유입되는 원수를 전처리하는 전처리부와; 상기 전처리부에서 전처리된 처리수가 저장되는 제2 저장탱크와; 상기 제2 저장탱크로부터 유입되는 처리수를 순수로 처리하는 순수처리부와; 상기 순수처리부에서 처리된 순수를 초순수로 처리하는 초순수처리부와; 상기 초순수처리부에서 처리된 초순수가 사용되는 산업시설과; 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수를 전기화학적 처리 공정을 통해 처리하여 상기 제2 저장탱크로 보내는 전기화학적 처리부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an ultra pure water treatment system including reuse of wastewater, and more particularly, to a process for reusing relatively high purity wastewater discharged from an industrial facility such as a semiconductor manufacturing factory where ultrapure water is used for ultrapure water production, (B), and organic matter (TOC) contained in the wastewater by reducing the amount of the ultrapure water production process by reducing the content of silica (Si), boron (B) Processing system.
An ultrapure water treatment system including waste water reuse according to the present invention includes: a first storage tank for storing raw water; A pretreatment unit for pretreating the raw water introduced from the first storage tank; A second storage tank for storing the pretreated water in the pretreatment unit; A pure water treatment unit for treating the treated water flowing from the second storage tank with pure water; An ultrapure water treatment unit for treating the pure water treated in the pure water treatment unit with ultrapure water; An industrial facility in which ultra pure water treated in the ultra pure water processing unit is used; An electrochemical treatment unit for treating ultrapure water discharged from the industrial facility through an electrochemical treatment process and sending it to the second storage tank; .
Description
본 발명은 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초순수가 사용되는 반도체 제조 공장과 같은 산업시설에서 배출되는 비교적 고순도의 폐수를 초순수 생산 공정에 재이용하되, 재이용되는 폐수를 전기화학적 방법으로 처리하여 폐수에 포함되어 있는 실리카(Si), 붕소(B) 및 유기물(TOC)의 함량을 낮춰 초순수 생산 공정의 부하를 경감시킴으로써 최종 생산수질을 확보할 수 있는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra pure water treatment system including reuse of wastewater, and more particularly, to a process for reusing relatively high purity wastewater discharged from an industrial facility such as a semiconductor manufacturing factory where ultrapure water is used for ultrapure water production, (B), and organic matter (TOC) contained in the wastewater by reducing the amount of the ultrapure water production process by reducing the content of silica (Si), boron (B) Processing system.
반도체 제조 공정 및 의약품 제조 공정과 같은 고부가가치 산업 공정에는 다량의 초순수가 사용된다. High-value-added industrial processes such as semiconductor manufacturing processes and drug manufacturing processes use a large amount of ultrapure water.
초순수는 제조 공정에 유입된 화학물 및 제품 표면의 불순물을 씻어내는 데에 사용되며, 불순물에 의해 전기 전도도 변화 등 제품 성능의 큰 문제점을 야기할 수 있는 반도체 제조공정에서 가장 엄격한 수질을 요구한다. Ultrapure water is used to wash impurities from the chemicals and product surface in the manufacturing process and requires the most stringent quality in the semiconductor manufacturing process, which can cause great problems in product performance such as electrical conductivity change due to impurities.
즉, 세정공정과 같이 처리 중의 웨이퍼 또는 기판은 물을 이용하여 처리되는 경우가 많이 있으며, 단일공정으로서는 공기 이외에서 가장 많은 시간 동안 웨이퍼가 노출된 상태를 유지하게 된다. That is, a wafer or a substrate in a process such as a cleaning process is often treated with water, and as a single process, the wafer remains exposed for a longer time than in the air.
따라서, 이러한 반도체장치의 제조에 사용되는 물은 초순수가 아니면 수중의 수용성 광물, 불순물의 입자 및 박테리아 등의 오염물질이 상당히 용해 또는 분산되어 있기 때문에 그 자체로서 하나의 오염원이 될 수 있다.Therefore, the water used in the production of such a semiconductor device can be a source of pollution by itself because water contaminants such as water-soluble minerals, particles of impurities and bacteria in the water are dissolved or dispersed in water.
도 1에는 종래기술로 건설기술신문(2013.08.12.)에 개시된 초순수 제조 공정을 도시하였다.Fig. 1 shows the ultrapure water production process disclosed in the Construction Technology Newspaper (December 23, 2013) as a prior art.
도 1을 살펴보면, 종래기술에 따른 초순수 제조 공정은 크게 전처리 공정과, 순수 처리 공정과, 초순수 처리 공정으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, the ultrapure water production process according to the related art includes a pre-treatment process, a pure water treatment process, and an ultrapure water treatment process.
다양한 수처리 공정들은 최종 수질을 안정적으로 유지하기 위하여 그 목표 제거물이 중복되더라도 공정 구성에 관여하고, 이러한 공정을 통해 제조된 초순수는 반도체 공정수로 이용되게 된다.Various water treatment processes are involved in the process configuration even if the target elimination products are duplicated in order to stably maintain the final water quality, and the ultrapure water produced through such a process is used as the semiconductor process water.
한편, 지난 몇 년간 반도체의 집약도가 증가함과 함께 초순수의 요구수질과 요구량이 급증하고 있어 이에 대응하는 초순수 생산공정의 변화가 요구되는 실정이다.On the other hand, as the concentration of semiconductors has increased in recent years, the required water quality and demand of ultrapure water have been rapidly increasing, and a corresponding change in the ultrapure water production process is required.
또한, 전세계적으로 물부족 현상의 심각함이 대두되면서, 다양한 수자원 확보와 물 재이용의 중요성이 강조되고 있다. In addition, as the global water shortage becomes serious, the importance of securing various water resources and reusing water is emphasized.
이에 초순수 공정에서도 폐수 재이용이 일반화(의무화)되고 있는 실정이다. Therefore, wastewater reuse is becoming common in the ultrapure water process.
초순수 사용 공정의 폐수는 일반적인 산업폐수와 비교하면 고순도라 할 수 있으나, 완벽히 제거가 어려운 실리카(Si), 붕소(B), 유기물(TOC) 등을 다량 함유하고 있어 재이용 공정을 통한 최종 수질 확보를 위해서는 더욱 엄격한 처리가 필요하다. The wastewater used in the ultra pure water process can be said to be high purity compared with general industrial wastewater, but it contains a large amount of silica (Si), boron (B) and organic matter (TOC) More rigorous processing is required.
앞서 언급한 바와 같이 더욱 높아지는 요구수질과 폐수재이용을 수용하기 위해서는, 기존의 공정만으로는 처리가 어려운 물질들에 대한 효율적인 대응을 통해 처리기준을 만족해야 한다. As mentioned above, in order to meet the higher water quality requirements and wastewater reuse, treatment standards must be met through efficient response to substances that are difficult to process only by conventional processes.
이에 상응하여, 재이용수를 전처리하여 본 공정으로 회수하고, 이 때 재이용수에 다량 함유된 불순물 제거에 적합한 공정을 적용함으로써 효과적인 공정운영이 가능하다. In accordance with this, the reused water is pretreated and recovered in the present process, and effective process operation can be performed by applying a process suitable for removing impurities contained in a large amount in the reused water.
그러나 초순수 폐수의 성상은 제조 공정의 단계에 따라 상이하므로 재이용수에 따른 회수율 및 효율적인 공정 설계가 전제되어야할 것이다. However, the characteristics of the ultrapure wastewater vary depending on the stage of the manufacturing process, so the recovery rate and efficient process design according to the number of reused water should be premised.
이러한 초순수 폐수를 재이용하기 위한 종래기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0509320호(2005.09.05. 공고)에는 "디스플레이 부품제조공정에서 발생되는 고도순수제조 및 폐수 재이용 방법"이 개시되어 있다.As a conventional technique for reusing such ultrapure wastewater, Korean Patent Registration No. 10-0509320 (issued on September 5, 2005) discloses a method for highly pure water production and wastewater reuse in a display component manufacturing process.
상기 종래기술은 다양한 처리 공정의 연쇄 효과를 통해 초순수를 제조하는 공정을 포함하고 있으며, 특히 공정 내에서 발생한 폐수를 원수와 블렌딩하여 정수처리한 후 다시 사용하는 과정을 포함하고 있다.The prior art includes a process for producing ultrapure water through a chain effect of various treatment processes. In particular, the conventional process includes a process of blending wastewater generated in a process with raw water, treating the wastewater with a purified water, and reusing it.
하지만, 상기의 종래기술은 소비되는 물의 총량을 감소시키는 효과는 있으나 폐수의 성상에 대한 효율적인 운영 방식을 포함하지는 않고 있는 한계가 있고, 경우에 따라서는 순수에 가까운 고순도 폐수의 경우, 지표수와 같은 수준의 전처리를 거치는 것은 오히려 비효율적이며 필요 이상의 전처리 비용을 발생시키는 문제점이 있었다.However, the above-mentioned prior art has the effect of reducing the total amount of water consumed, but does not include an efficient operation method for the properties of wastewater. In some cases, in the case of high purity wastewater close to pure water, It is rather inefficient, and there is a problem that a pretreatment cost more than necessary is generated.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 초순수 폐수의 성상에 따라 차별화된 폐수 재이용 공정을 거칠 수 있는 초순수 처리 시스템을 제공하기 위하여 발명되었다. 특히, 재이용되는 초순수 폐수를 전기화학적 방법으로 처리하여 폐수에 포함되어 있는 실리카(Si), 붕소(B) 및 유기물(TOC)의 함량을 낮춰 초순수 생산 공정의 부하를 경감시킴으로써 최종 생산수질을 확보할 수 있는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템를 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide an ultrapure water treatment system capable of undergoing differentiated wastewater reuse process according to the characteristics of ultrapure water wastewater. In particular, by treating the reused ultra pure wastewater with electrochemical methods, the content of silica (Si), boron (B) and organic matter (TOC) contained in the wastewater is lowered to reduce the load on the ultrapure water production process, Which is capable of reusing waste water.
본 발명의 다른 목적은 전기화학적 처리 공정에 알카리성분을 주입하여 pH 조절을 통해 실리카(Si), 붕소(B) 등의 높은 제거율을 달성함은 물론, 순수처리부로 유입되는 원수의 pH 또한 높아짐으로써 순수처리부의 역삼투 공정에서 실리카(Si), 붕소(B)의 높은 제거율을 위해 주입되는 화학물의 양을 감소시킬 수 있는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템을 제공하는 데에 있다.It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for purifying water by injecting an alkaline component into an electrochemical treatment process to achieve a high removal rate of silica (Si), boron (B) and the like through pH control, Which is capable of reducing the amount of chemicals injected for high removal rates of silica (Si) and boron (B) in a reverse osmosis process of a pure water treatment section.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 원수가 저장되는 제1 저장탱크와; 상기 제1 저장탱크로부터 유입되는 원수를 전처리하는 전처리부와; 상기 전처리부에서 전처리된 처리수가 저장되는 제2 저장탱크와; 상기 제2 저장탱크로부터 유입되는 처리수를 순수로 처리하는 순수처리부와; 상기 순수처리부에서 처리된 순수를 초순수로 처리하는 초순수처리부와; 상기 초순수처리부에서 처리된 초순수가 사용되는 산업시설과; 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수를 전기화학적 처리 공정을 통해 처리하여 상기 제2 저장탱크로 보내는 전기화학적 처리부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrapure water treatment system comprising: a first storage tank for storing raw water; A pretreatment unit for pretreating the raw water introduced from the first storage tank; A second storage tank for storing the pretreated water in the pretreatment unit; A pure water treatment unit for treating the treated water flowing from the second storage tank with pure water; An ultrapure water treatment unit for treating the pure water treated in the pure water treatment unit with ultrapure water; An industrial facility in which ultra pure water treated in the ultra pure water processing unit is used; An electrochemical treatment unit for treating ultrapure water discharged from the industrial facility through an electrochemical treatment process and sending it to the second storage tank; .
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 상기 전기화학적 처리부에서의 전기화학적 처리 공정이 전기 탈이온(Electro Deionization), 축전식 탈염(Capacitive Deionization) 또는 전기 응고(Electro Coagulation) 공정인 것을 특징으로 한다.In addition, the ultrapure water treatment system including waste water reuse according to the present invention is characterized in that the electrochemical treatment process in the electrochemical treatment unit is an electrodeposition process, a capacitive deionization process or an electrocoagulation process .
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 상기 순수처리부가 역삼투 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ultrapure water treatment system including waste water reuse according to the present invention is characterized in that the pure water treatment section includes a reverse osmosis process.
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 상기 전기화학적 처리부가 유입된 초순수 폐수에 알카리 성분을 주입하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ultra pure water treatment system including waste water reuse according to the present invention is characterized in that the alkaline component is injected into the ultrapure water wastewater into which the electrochemical treatment unit is introduced.
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수를 필터를 통해 여과한 상태로 상기 제1 저장탱크로 보내 원수와 블렌딩하는 여과 처리부와; 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수를 그대로 상기 제1 저장탱크로 보내 원수와 블렌딩하는 혼합 처리부와; 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수가 상기 전기화학적 처리부, 상기 여과 처리부 또는 상기 혼합 처리부 중 어느 하나를 통하도록 제어하는 재이용 제어부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ultrapure water treatment system including waste water reuse according to the present invention includes: a filtration processing unit for filtering ultrapure wastewater discharged from the industrial facility through a filter to be sent to the first storage tank for blending with raw water; A mixing treatment unit for directly feeding ultrapure wastewater discharged from the industrial facility to the first storage tank and blending the wastewater with raw water; A reuse control unit for controlling ultrapure water discharged from the industrial facility to pass through either the electrochemical treatment unit, the filtration treatment unit or the mixing treatment unit; And further comprising:
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 상기 재이용 제어부가 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값 미만인 경우 상기 초순수 폐수가 상기 전기화학적 처리부를 통하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Further, in the ultra pure water treatment system according to the present invention, the reuse control unit controls the ultrapure water wastewater to pass through the electrochemical treatment unit when the conductivity of the ultrapure water wastewater discharged from the industrial facility is less than a set reference value .
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 상기 재이용 제어부가 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값 이상인 경우로서 단위 부피당 고형물량이 설정된 기준값 이상인 경우 상기 초순수 폐수가 상기 여과 처리부를 통하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The ultra pure water treatment system according to the present invention is characterized in that when the conductivity of the ultrapure water wastewater discharged from the industrial facility is equal to or greater than a predetermined reference value and the amount of solids per unit volume is equal to or greater than a set reference value, And controls the filter to pass through the filter processing unit.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 초순수 폐수의 재이용에 전기화학적 처리 방법을 이용함으로써 오존공법 및 이온교환수지를 이용하는 종전의 기술과는 달리 화학물 사용이 없고 낮은 에너지 사용량으로 친환경적인 방법을 제시함은 물론, 폐수에 포함되어 있는 실리카(Si), 붕소(B) 및 유기물(TOC)의 함량을 효율적으로 낮춰 초순수 생산 공정의 부하를 경감시킴으로써 경제적으로 최종 생산수질을 확보할 수 있는 장점이 있다.According to the above-described structure, the ultra pure water treatment system including the reuse of wastewater according to the present invention uses an electrochemical treatment method for reutilization of ultrapure wastewater, so that there is no chemical use unlike the conventional technology using an ozone process and an ion exchange resin It is also possible to reduce the load of the ultrapure water production process by effectively reducing the content of silica (Si), boron (B) and organic matter (TOC) contained in the wastewater, There is an advantage of securing water quality.
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 전기화학적 처리 공정에 알카리성분을 주입하여 pH 조절을 통해 실리카(Si), 붕소(B) 등의 높은 제거율을 달성함은 물론, 순수처리부로 유입되는 원수의 pH 또한 높아짐으로써 순수처리부의 역삼투 공정에서 실리카(Si), 붕소(B)의 높은 제거율을 위해 주입되는 화학물의 양을 감소시켜, 결과적으로 같은 양의 알카리성분의 투입으로 더 높은 제거효과를 볼 수 있는 장점이 있다.In addition, the ultra pure water treatment system including waste water reuse according to the present invention not only achieves a high removal rate of silica (Si), boron (B) and the like through pH control by injecting an alkaline component into the electrochemical treatment process, The amount of chemicals injected for high removal efficiency of silica (Si) and boron (B) is reduced in the reverse osmosis process of the pure treatment section, and as a result, the same amount of alkaline component is added It has the advantage of high removal efficiency.
또한, 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 재이용 제어부의 구성에 의해 폐수의 성상에 따라 차별화된 처리 공정 즉, 전기화학적 처리부, 여과 처리부 또는 혼합 처리부를 통하게 되어 주요 오염원 제거에 효율적인 방법이 선택 적용됨으로써 총 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.In addition, the ultra pure water treatment system according to the present invention can be applied to an ultrapure water treatment system in which an effluent treatment process is performed according to characteristics of wastewater, that is, an electrochemical treatment unit, a filtration treatment unit or a mixing treatment unit, This option has the advantage of lowering the total cost.
도 1은 종래기술에 따른 초순수 제조 공정도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템의 구성도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학적 처리부의 개념도Fig. 1 is a schematic view showing a process for producing ultrapure water according to the prior art
2 is a block diagram of an ultrapure water treatment system including waste water reuse according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of an electrochemical processing unit according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an ultrapure water treatment system including waste water reuse according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학적 처리부의 개념도이다.FIG. 2 is a configuration diagram of an ultrapure water treatment system including waste water reuse according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram of an electrochemical treatment unit according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 원수로부터 초순수를 제조하고, 사용된 초순수 폐수를 회수하여 재이용하기 위한 시스템으로 제1 저장탱크(10)와, 전처리부(20)와, 제2 저장탱크(30)와, 순수처리부(40)와, 제3 저장탱크(50)와, 초순수처리부(60)와, 산업시설(70)과, 재이용 제어부(80)와, 전기화학적 처리부(91)와, 여과 처리부(92)와, 혼합 처리부(93)를 포함하여 구성된다.2 and 3, the ultrapure water treatment system including the reuse of wastewater according to an embodiment of the present invention is a system for producing ultrapure water from raw water and recovering and reusing the used ultrapure water, The
상기 제1 저장탱크(10)는 전처리부(20)로 유입되기 위한 원수가 저장되는 구성이다.The
한편, 본 발명의 일실시예에서의 상기 제1 저장탱크(10)는 재이용 제어부(80)의 제어에 따라 여과 처리부(92)를 통해 필터를 통해 여과한 상태의 초순수 폐수가 상기 제1 저장탱크(10) 내부에서 원수와 블렌딩되거나, 혼합 처리부(93)를 통한 초순수 폐수가 상기 제1 저장탱크(10) 내부에서 원수와 블렌딩될 수 있다.In the
상기 전처리부(20)는 상기 제1 저장탱크(10)로부터 유입되는 원수를 전처리하는 구성으로 도 1에 도시된 바와 같이 원수의 전처리를 위해 다중여과탑, 침지형MF막 등이 사용될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
상기 제2 저장탱크(30)는 상기 전처리부(20)에서 전처리된 처리수가 저장되는 구성이다.The
한편, 본 발명의 일실시예에서의 상기 제2 저장탱크(30)는 재이용 제어부(80)의 제어에 따라 전기화학적 처리부(91)를 통해 처리된 초순수 폐수가 그 내부로 유입될 수 있다.In the
상기 순수처리부(40)는 상기 제2 저장탱크(30)로부터 유입되는 처리수를 순수로 처리하는 구성으로, 도 1에 도시된 바와 같이 다양한 장치가 사용될 수 있고, 본 발명의 일실시예에서는 역삼투 공정을 포함한다.The pure
초순수 생산 공정의 최종 수질은 초순수처리부(60)에서 결정이 되기는 하지만, 그 전단의 순수처리부(40)의 처리수 수질에 따라 차이를 보이는데, 특히 역삼투 공정의 높은 제거율이 요구되는 실정이며, 그러기 위해서는 안정적인 역삼투 공정 운영을 위해 본 발명의 전기화학적 처리부(91)와 같은 적절한 전처리가 설계되어야 하는데, 역삼투 공정과 전기화학적 처리부(91)의 유기적인 관계는 후술하기로 한다.Although the final water quality of the ultrapure water production process is determined by the ultrapure water treatment unit 60, the final water quality of the ultrapure water production process differs depending on the quality of the treated water of the pure
상기 제3 저장탱크(50)는 상기 순수처리부(40)에서 처리된 순수를 저장하는 구성이다.The
물론, 상기 제3 저장탱크(50) 없이 상기 순수처리부(40)에서 처리된 순수가 그대로 상기 초순수처리부(60)로 유입되도록 구성할 수도 있다.Of course, pure water treated in the pure
상기 초순수처리부(60)는 상기 순수처리부(40)에서 처리되어 상기 제3 저장탱크(50)에 저장된 순수를 유입하여 초순수로 처리하는 구성이다.The ultrapure water processing unit 60 is configured to process pure water that has been processed in the pure
상기 초순수처리부(60)는 도 1에 도시된 바와 같이 열교환기, 자외선산화, 비재생형 음이온탑, 비재생형 혼상이온탑, 막탈기장치, 한외여과막 등의 다양한 장치가 사용될 수 있다.As shown in FIG. 1, the ultrapure water treatment unit 60 may include various apparatuses such as a heat exchanger, an ultraviolet oxidation, an unreproducible anion tower, a non-regenerated mixed-phase ion column, a membrane degasser, and an ultrafiltration membrane.
상기 산업시설(70)은 상기 초순수처리부(60)에서 처리된 초순수가 사용되는 반도체, 의약품 등을 제조하는 시설이다.The industrial facility 70 is a facility for manufacturing semiconductors, medicines, etc. in which ultra pure water processed in the ultrapure water processing unit 60 is used.
배경기술에서 설명한 바와 같이 초순수는 제조 공정에 유입된 화학물 및 제품 표면의 불순물을 씻어내는 데에 사용되며, 불순물에 의해 전기 전도도 변화 등 제품 성능의 큰 문제점을 야기할 수 있는 반도체 제조공정에서 가장 엄격한 수질을 요구한다. As described in the Background Art, ultrapure water is used to wash away impurities on the surface of chemicals and products introduced into the manufacturing process. In the semiconductor manufacturing process, which may cause a great problem of the product performance such as a change in electric conductivity due to impurities, Requires strict water quality.
상기 재이용 제어부(80)는 상기 산업시설(70)로부터 배출되는 초순수 폐수의 재이용을 위해 상기 초순수 폐수가 전기화학적 처리부(91), 여과 처리부(92) 또는 혼합 처리부(93) 중 어느 하나를 통하도록 제어하는 구성이다.The
상기 초순수 폐수의 성상에 따른 상기 재이용 제어부(80)의 구체적인 제어 방법에 대해서는 후술하기로 한다.A concrete control method of the
상기 전기화학적 처리부(91)는 상기 산업시설(70)로부터 배출되는 초순수 폐수를 전기화학적 처리 공정을 통해 처리하여 상기 제2 저장탱크(30)로 보내는 구성이다.The
전기화학적 처리공정은 화학물이 아닌 전기적 인력을 이용하여, 원수에 미량으로 존재하는 오염원을 효율적으로 제거하는 것을 골자로 한다.The electrochemical treatment process utilizes electrical attraction, not chemicals, to efficiently remove contaminants present in the raw water.
상기 전기화학적 처리부(91)에서의 전기화학적 처리 공정은 도 3에 개념적으로 도시된 (a)전기 탈이온(Electro Deionization), (b)축전식 탈염(Capacitive Deionization) 또는 (c)전기 응고(Electro Coagulation) 공정으로 이루어진다.The electrochemical treatment process in the
전기화학적 처리 공정에 대한 각각의 공정은 산업현장에서 일반적으로 사용되는 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 본 공정들은 낮은 에너지 비용으로 98% 이상의 높은 성능을 보임이 입증되었다 (차례대로 < 0.26 kWh/m3, < 0.1 kWh/m3, < 1.15 kWh/m3).Since each process for the electrochemical treatment process is a commonly used technique in the industrial field, a detailed explanation is omitted and these processes have been proved to have a high performance of 98% or more at a low energy cost (<0.26 kWh / m 3 , ≪ 0.1 kWh / m 3 , ≪ 1.15 kWh / m < 3 >).
상기 초순수 폐수가 상기 전기화학적 처리부(91)를 거치는 경우 상기 초순수 폐수에 함유된 실리카(Si), 붕소(B) 및 유기물(TOC) 등이 효과적으로 제거된다. When the ultrapure water is passed through the
한편, 상기 재이용 제어부(80)는 상기 산업시설(70)로부터 배출되는 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값(예를들면, 1㎲/㎝) 미만인 경우 상기 초순수 폐수가 상기 전기화학적 처리부(91)를 통하도록 제어한다.On the other hand, when the conductivity of the ultrapure water discharged from the industrial facility 70 is less than a predetermined reference value (for example, 1 s / cm), the
즉, 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값(예를들면, 1㎲/㎝) 미만인 경우와 같이 고순도 초순수 폐수의 경우에까지 상기 전처리부(20)를 통하도록 하는 것은 비효율적이라고 할 수 있는데, 이 경우 상기 전기화학적 처리부(91)를 통한 후 상기 전처리부(20)를 거치지 않고 바로 상기 제2 저장탱크(30)로 유입되도록 함으로써 상기 전처리부(20)의 부하를 감소시키면서도 최종 생산수질은 확보할 수 있게 되는 것이다.That is, it is ineffective to pass through the
한편, 아래의 [표 1]은 반도체 제조 공정에서 발생하는 초순수 폐수의 성상을 예시한 것이다(Reference: Recovery, Reuse, and Recycle of Water in Semiconductor Wafer Fabrication Facilities, John Degenova (Environmental Progress, Vol.16, No.3, 1997) ).Table 1 below illustrates the characteristics of ultrapure wastewater generated in the semiconductor manufacturing process (Reference: Recovery, Reuse, and Recycle of Water in Semiconductor Wafer Fabrication Facilities, John Degenova (Environmental Progress, Vol. 16, No. 3, 1997).
parameterparameter
상기 [표 1]을 살펴보면 산업시설에서 배출된 초순수 폐수에는 실리카(Si)가 다량 함유되어 있음을 확인 할 수 있다.As shown in Table 1, it can be confirmed that silica (Si) is contained in a large amount in the ultrapure wastewater discharged from the industrial facility.
상기 순수처리부(40)의 역삼투 공정에서는 초순수 폐수에 다량 함유되어 있는 실리카(Si), 붕소(B)와 같은 유기물이 심각한 문제를 야기할 수 있는데, 상기 순수처리부(40)로 초순수 폐수가 유입되기 전 상기 전기화학적 처리부(91)에서 실리카(Si,) 붕소(B)와 같은 유기물이 효율적으로 제거됨으로써 상기 순수처리부(40)가 원활하게 동작될 수 있게 된다.In the reverse osmosis process of the pure
한편, 본 발명의 일실시예에서의 상기 전기화학적 처리부(91)는 유입된 초순수 폐수에 가성소다와 같은 알카리 성분이 주입된다.Meanwhile, in the
상기 전기화학적 처리부(91)에 주입된 알카리 성분으로 인하여 실리카(Si), 붕소(B) 등의 높은 제거율을 달성할 수 있게 되고, 나아가 상기 순수처리부(40)의 역삼투 공정에서 실리카(Si), 붕소(B)의 높은 제거율을 위해 주입되는 화학물의 양을 감소시킬 수 있게 되어, 결과적으로 같은 양의 알카리 성분 투입으로 더 높은 제거효과를 볼 수 있게 되는 것이다.A high removal rate of silica (Si), boron (B), and the like can be achieved owing to the alkali component injected into the
상기 여과 처리부(92)는 상기 산업시설(70)로부터 배출되는 초순수 폐수를 필터를 통해 여과한 상태로 상기 제1 저장탱크(10)로 보내 원수와 블렌딩하는 구성이다.The
한편, 상기 재이용 제어부(80)는 상기 산업시설(70)로부터 배출되는 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값(예를들면, 1㎲/㎝) 이상인 경우로서 단위 부피당 고형물량이 설정된 기준값(예를들면, 5000 ㎎/L) 이상인 경우 상기 초순수 폐수가 상기 여과 처리부(92)를 통하도록 제어한다.The
즉, 상기 전기화학적 처리부(91)에서 처리할 수 있는 고순도 초순수 폐수보다는 오염되어 있고, 단위 부피당 고형물량이 설정된 기준값(예를들면, 5000 ㎎/L) 이상인 TS와 SS 등이 높은 폐수에 대해서는 바로 제1 저장탱크(10)로 보내 원수와 블렌딩하는 것보다는 필터를 통해 1차 전처리를 거쳐 원수와 블렌딩한 후 상기 전처리부(20)에 의해 처리되도록 하기 위함이다.That is, for wastewater having TS or SS, which is contaminated rather than the high purity ultrapure wastewater which can be treated by the
왜냐하면, 위와 같이 높은 오염원이 함유된 폐수를 필터링 하지 않고 상기 전처리부(20)에 그대로 보낼 경우에는 상기 전처리부(20)에 과부하가 걸림으로써 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문이다.This is because, if the wastewater containing a high pollutant source as described above is directly sent to the
상기 혼합 처리부(93)는 상기 산업시설(70)로부터 배출되는 초순수 폐수를 그대로 상기 제1 저장탱크(10)로 보내 원수와 블렌딩하는 구성이다.The mixing
한편, 상기 재이용 제어부(80)는 상기 산업시설(70)로부터 배출되는 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값(예를들면, 1㎲/㎝) 이상인 경우로서 단위 부피당 고형물량이 설정된 기준값(예를들면, 5000 ㎎/L) 이하인 경우 상기 초순수 폐수가 상기 혼합 처리부(92)를 통하도록 제어한다.The
즉, 상기 전기화학적 처리부(91)에서 처리할 수 있는 고순도 초순수 폐수보다는 오염되어 있으나, 단위 부피당 고형물량이 설정된 기준값(예를들면, 5000 ㎎/L) 이하인 지표수와 같은 수준의 폐수는 필터링하지 않고 바로 제1 저장탱크(10)에서 원수와 블렌딩하여 상기 전처리부(10)에서 처리하는 것이 바람직하기 때문이다.That is, wastewater having a level equal to that of a surface water having a level of solid matter per unit volume equal to or less than a predetermined reference value (for example, 5000 mg / L) is polluted rather than the high purity ultrapure wastewater that can be treated by the
본 발명은 상기 전기화학적 처리부(91), 여과 처리부(92), 혼합 처리부(93) 및 재이용 제어부(80)의 유기적인 결합관계에 의하여 생산시설에서 배출되는 초순수 폐수의 성상에 따라 차별화된 폐수 재이용 공정을 거칠 수 있게 되어 즉, 주요 오염원 제거에 효율적인 방법이 선택 적용됨으로써 총 비용을 낮출 수 있게 되는 것이다.The present invention is based on the organic coupling relationship between the
앞에서 설명되고 도면에서 도시된 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.The ultrapure water treatment system including the wastewater recycling described above and shown in the drawings is only one embodiment for practicing the present invention and should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is defined only by the matters set forth in the following claims, and the embodiments improved and changed without departing from the gist of the present invention are obvious to those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs It will be understood that the invention is not limited thereto.
10 제1 저장탱크 20 전처리부
30 제2 저장탱크 40 순수처리부
50 제3 저장탱크 60 초순수처리부
70 산업시설 80 재이용 제어부
91 전기화학적 처리부 92 여과 처리부
93 혼합 처리부10
30
50 Third storage tank 60 Ultrapure water treatment section
70
91
93 Mix processing section
Claims (7)
상기 제1 저장탱크로부터 유입되는 원수를 전처리하는 전처리부와;
상기 전처리부에서 전처리된 처리수가 저장되는 제2 저장탱크와;
상기 제2 저장탱크로부터 유입되는 처리수를 순수로 처리하는 순수처리부와;
상기 순수처리부에서 처리된 순수를 초순수로 처리하는 초순수처리부와;
상기 초순수처리부에서 처리된 초순수가 사용되는 산업시설과;
상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수를 전기화학적 처리 공정을 통해 처리하여 상기 제2 저장탱크로 보내는 전기화학적 처리부와;
상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수를 필터를 통해 여과한 상태로 상기 제1 저장탱크로 보내 원수와 블렌딩하는 여과 처리부와;
상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수를 그대로 상기 제1 저장탱크로 보내 원수와 블렌딩하는 혼합 처리부와;
상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수가 상기 전기화학적 처리부, 상기 여과 처리부 또는 상기 혼합 처리부 중 어느 하나를 통하도록 제어하는 재이용 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템.
A first storage tank in which raw water is stored;
A pretreatment unit for pretreating the raw water introduced from the first storage tank;
A second storage tank for storing the pretreated water in the pretreatment unit;
A pure water treatment unit for treating the treated water flowing from the second storage tank with pure water;
An ultrapure water treatment unit for treating the pure water treated in the pure water treatment unit with ultrapure water;
An industrial facility in which ultra pure water treated in the ultra pure water processing unit is used;
An electrochemical treatment unit for treating ultrapure water discharged from the industrial facility through an electrochemical treatment process and sending it to the second storage tank;
A filtration unit for filtering ultrapure wastewater discharged from the industrial facility through a filter to be sent to the first storage tank to blend with raw water;
A mixing treatment unit for directly feeding ultrapure wastewater discharged from the industrial facility to the first storage tank and blending the wastewater with raw water;
A reuse control unit for controlling ultrapure water discharged from the industrial facility to pass through either the electrochemical treatment unit, the filtration treatment unit or the mixing treatment unit; Wherein the ultrapure water treatment system comprises:
상기 전기화학적 처리부에서의 전기화학적 처리 공정은 전기 탈이온(Electro Deionization), 축전식 탈염(Capacitive Deionization) 또는 전기 응고(Electro Coagulation) 공정인 것을 특징으로 하는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the electrochemical treatment process in the electrochemical treatment unit is an electrodeposition process, a capacitive deionization process, or an electrocoagulation process.
상기 순수처리부는, 역삼투 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the pure water treatment section includes a reverse osmosis process.
상기 전기화학적 처리부는, 유입된 초순수 폐수에 알카리 성분을 주입하는 것을 특징으로 하는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the electrochemical treatment unit injects an alkaline component into the ultrapure water wastewater.
상기 재이용 제어부는, 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값 미만인 경우 상기 초순수 폐수가 상기 전기화학적 처리부를 통하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the reuse control unit controls the ultrapure water wastewater to pass through the electrochemical processing unit when the conductivity of the ultrapure wastewater discharged from the industrial facility is less than a set reference value.
상기 재이용 제어부는, 상기 산업시설로부터 배출되는 초순수 폐수의 전도도(Conductivity)가 설정된 기준값 이상인 경우로서 단위 부피당 고형물량이 설정된 기준값 이상인 경우 상기 초순수 폐수가 상기 여과 처리부를 통하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 폐수 재이용을 포함하는 초순수 처리 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the reuse control unit controls the conductivity of the ultrapure wastewater discharged from the industrial facility to be equal to or greater than a predetermined reference value and controls the ultrapure wastewater to pass through the filtration processing unit when the amount of solids per unit volume is equal to or greater than a set reference value. And an ultrapure water treatment system.
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