KR20070114114A

KR20070114114A - Ｕｖ 제염 시스템의 보호 슬리브의 반응계내 세정 시스템및 세정방법

Info

Publication number: KR20070114114A
Application number: KR1020077015373A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 이. 버터스; 앤토니 엘. 파웰
Original assignee: 퓨리픽스 인바이로멘탈 테크놀러지스 인코포레이티드.
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2007-11-29
Also published as: EP1744790A4; EP1744790B1; CA2582467A1; BRPI0513449A; ATE555816T1; WO2006100534A1; CA2582467C; EP1744790A1; JP2008534254A

Abstract

본 발명은 UV 제염 시스템의 보호 슬리브의 세정 시스템 및 세정방법에 관한 것이다. 하나의 양태에서, 오염 매질을 제염하는 시스템은 광원을 둘러싼 반투명 슬리브 및 슬리브를 수용하도록 형태의 하우징을 포함한다. 슬리브의 외부 표면과 하우징의 내부 표면 사이의 거리는 오염 유체를 유동시키는 환형부의 경계를 정한다. 시스템은 또한 환형부를 통하여 오염 유체를 유동시키는 펌프를 포함한다. 또한, 이러한 양태에서 시스템은, 슬리브의 외부 표면에 대해 호닝 물질을 유동시켜 반투명 슬리브의 외부 표면에 결집된 파편을 제거하도록, 오염 유체 내에 호닝 물질을 포함할 수 있다.

제염 시스템, 반투명 슬리브, 오염 유체, 호닝 물질, 하우징, 환형부.

Description

ＵＶ 제염 시스템의 보호 슬리브의 반응계내 세정 시스템 및 세정방법{Systems and methods for in-situ cleaning of protective sleeves in UV decontamination systems}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2004년 3월 24일자로 출원되고, 본원과 함께 일반 지정되어 모든 목적에 대해 본원에 참조로 포함된, "UV 제염 시스템의 보호 슬리브의 반응계내 세정 시스템 및 방법을 발명의 명칭으로 하는 미국 가출원 제60/556,034호의 이권을 주장한다.

본원에 기재된 양태들은 일반적으로 제염 시스템의 세정에 관한 것이며, 보다 특히 UV 제염 시스템의 보호 슬리브의 반응계내 세정 시스템 및 세정방법에 관한 것이다.

전통적인 UV-산화(UV/Ox) 시스템은 환형 반응기에 설치된 석영 슬리브 내부에 UV 램프를 사용한다. 이러한 스타일의 반응기는 널리 공지되어 있다. 석영 슬 리브는 폐수로부터 UV 램프를 보호하지만, 처리 과정 동안, 석영 슬리브가 통상적으로 금속 및 다른 산화물 층으로 오염된다. 이러한 피막은 UV 광을 흡수하므로 최적 사용을 위해 제거되어야 한다.

과거에는, 다양한 형태의 와이퍼 기계장치가 석영 슬리브로부터 이러한 층을 제거하도록 고안되었다. 이러한 모든 형태의 기계장치는 슬리브 외부 표면으로부터 산화물 층을 '닦아내는(wiping off)' 작용을 한다. 불행하게도, 이러한 와이퍼 기계장치는 UV 램프를 하우징한 슬리브의 외부 표면과 와이퍼 기계장치를 수용하기 위하여 슬리브를 하우징하는 주위 배관 사이의 큰 환형 공간을 필요로 하는 대체로 매우 복잡한 장치라는 사실을 포함하여 다수의 단점들로 손해를 입는다. UV/Ox 시스템은 물의 투과율(transmissivity)에 의존하여 UV 광자가 슬리브와 하우징 사이의 환형 영역을 통과하는 유체 내의 오염 물질에 도달하게 한다. 그러나, 슬리브와 슬리브를 둘러싼 배관 사이의 환형 영역의 크기가 증가함에 따라 환형 영역의 외부 가장자리에서 자외선의 유효성이 감소하여 종종 시스템의 효율성에 영향을 미친다. 추가적으로, 통상적인 와이퍼 기계장치는 물속에 침지되는 수많은 이동 부분을 함유하여, 신뢰성 문제를 발생시킨다. 또한, 이러한 와이핑 기계장치는 와이핑 작업 동안 석영 슬리브의 표면을 에칭할 수 있어서, 슬리브의 조기 파손이 발생할 수 있다. 더욱이, 몇몇의 와이퍼 기계장치는 세정 공정에서 산성 용액을 사용하여 부식 문제점을 발생시킨다.

본 출원에 의해 일반 지정되어 모든 목적에 대해 참조로 본원에 포함된, 미국 특허 제5,462,674호에 기재된 바와 같이, 와이퍼에 대한 요구를 극복하기 위해 사용된 선행 기술에는 오염 매질의 광촉매 처리가 제공된다. 특히, 이러한 시스템에 광촉매를 사용하면 통상 석영 슬리브에 연속적인 세정 이점을 제공한다. 그러나, 통상적인 처리 시스템에서 발생하는 광분해 처리에 대해 광촉매를 이용하는 데 대한 이점이 최소이거나 전혀 없는 일부 처리 적용들이 있다. 따라서, 광촉매 시스템에 광분해를 사용하는 것은, 광촉매 회수 장비(photocatalyst recovery equipment) 등이 필요하지 않기 때문에, 훨씬 더 비용 효율적이다. 일례로 자외선(즉, 200nm - 270nm)에 의해서만 파괴되는 오염 물질인, 니트로소디메틸아민(NDMA)의 처리방법이 있다. NDMA에 대한 광촉매 모드의 처리를 이용하는 것은, 광분해에 대한 파괴 효율을 증가시키지 않기 때문에 최적이 아니고, 또한 촉매 회수 작업 대한 추가적인 비용을 필요로 한다.

동일한 비용 이점 분석은 쉽게 광분해되는 많은 다른 유기 또는 무기 오염 물질에 대해 유효할 수 있다. 전형적인 광분해 공정에 비해 광촉매 시스템을 작업시키는데 이점이 거의 또는 전혀 없는 또 다른 예는 UV 살균에서이다. 다시 말하면, 자외선 살균을 수행하는 것은 자외선 에너지이므로, 여전히 추가적인 촉매 회수 작업(및 비용)을 공정에 추가하고 있지만, 광촉매(및 추가적인 장비)의 추가가 시스템 효율에 거의 또는 전혀 보탬이 되지 않는다. 그러나, 불행하게도, 광촉매 시스템에서 더 많은 비용 효율의 광분해 시스템으로 전환할 때, 광촉매 결핍은 통상 광분해 공정에서 사용되는 UV 램프를 하우징하는 석영 슬리브의 외부 표면에 오염된 다른 잔사를 축적하는 결과를 가져오므로, 전술된 와이퍼 기계장치를 필요로 한다. 따라서, 기술 분야에서 필요한 것은 통상의 기술과 관련된 결함으로 손상받 지 않는 UV 제염 시스템에서 UV 램프를 하우징하는 슬리브를 세정하기 위한 시스템 및 방법이다.

요약

UV 제염 시스템의 보호 슬리브를 세정하는 시스템 및 방법이 기재된다. 본 명세서에 기재된 세정 시스템 및 방법은 슬리브의 외부 표면에서 수행되는 전용 세정 공정 동안 전단 응력(shear stress)의 이점의 적용을 제공한다. 이러한 표면에서 증가된 전단 응력은 선택된 호닝 물질(honing material)이 환형부에서 유동하는 유체에 첨가될 때 슬리브의 외부 표면에 축적된 오염 물질의 유리한 세정을 제공한다. 석영 슬리브의 외부 표면을 세정하기 위한 본 시스템 및 방법은 외부 표면으로부터 응결된 입자를 제거하는 고속 작업에서 환형부를 통한 소정의 연마로 호닝 물질을 제공한다는 인식을 기본으로 한다. 결과적으로, 본 시스템 및 방법은 호닝 물질이 유체에 첨가될 때, 환형부를 통과하는 유체의 유량의 증가를 제공하여, 결집된 오염 물질 및 기타 입자를 제거하기 위해 슬리브의 외부 표면과 연삭 접촉한다. 본 시스템 및 방법에 대한 출원은 광분해 제염 시스템에서 발견되는 전형적인 슬리브 세정 장비 및 이러한 세정 장비의 결점을 대체하는 것을 포함한다.

한 양태에서, 오염 매질을 제염하기 위한 시스템은 광원을 둘러싼 반투명 슬리브 및 슬리브를 수용하는 형태의 하우징을 포함한다. 슬리브의 외부 표면과 하우징의 내부 표면 사이의 거리는 오염 유체를 유동시키기 위한 환형부의 경계를 정한다. 시스템은 또한 환형부를 통해 오염 유체를 유동시키기 위한 펌프를 포함한 다. 추가적으로, 이러한 양태에서, 시스템은 오염 유체에 호닝 물질을 포함할 수 있는데, 슬리브의 외부 표면에 대해 호닝 물질을 유동시키는 것은 반투명 슬리브의 외부 표면에 결집된 파편이 제거된다.

또 다른 양태에서, 오염 매질을 제염하는 방법은 광원을 둘러싼 반투명 슬리브를 제공하는 단계 및 하우징 내에 슬리브를 위치시키는 단계를 포함하며, 여기서 슬리브의 외부 표면과 하우징의 내부 표면 사이의 거리는 오염 유체를 유동시키기 위한 환형부의 경계를 정한다. 이러한 양태에서, 당해 방법은 추가로 오염 유체 내에 호닝 물질을 분산시키고, 환형부를 통해 오염 유체를 유동시키는 공정을 포함한다. 슬리브의 외부 표면에 대한 호닝 물질의 유동은 반투명 슬리브의 외부 표면에 결집된 파편을 제거한다.

본 명세서의 시스템 및 방법의 이점에 대한 더 상세한 이해를 위해, 첨부된 도면에 관하여 다음과 같이 상세한 설명에 참조된다.

도 1은 본 명세서에 기재된 세정 시스템 및 방법에 대한 환경을 제공할 수 있는 연속적인 광분해 정화 시스템의 하나의 양태에 대한 공정 흐름도이고,

도 2는 도 1에 나타낸 바와 같은 전형적인 연속 광분해 정화 시스템에서 발견되는 통상의 반응기 셀의 측면도이고,

도 3은 본 명세서에 기재된 세정 시스템 및 방법에 의해 세정되는 광분해 반응기 셀의 한 양태의 횡단면도이고,

도 4는 도 3에 나타낸 광분해 셀의 측면 횡단면도이고,

도 5는 도 4에 나타낸 셀의 환형부 일부에 대한 확대도이고,

도 6은 본 명세서의 원리에 따른 오프-라인 세정 공정을 수행하는 처리 시스템의 하나의 양태에 대한 등축도이며,

도 7은 본 명세서의 원리에 따른 온-라인 세정 공정을 수행하는 처리 시스템의 또 다른 양태에 대한 정면도이다.

본 명세서에서 "오염 유체(contaminated fluid)"는 바람직하지 않은 유기, 무기 생성물, 금속, 및 가능하게는 세균 셀(microbial cells) 또는 다른 미생물을 포함한다. 오염 물질은 사람이 섭취하거나 접촉했을 때 통상 독성이 있다는 의미에서 바람직하지 않지만, 용어 "바람직하지 않은(undesirable)"은 이러한 독성 물질에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서, 용어 "제염 유출물(decontaminated effluent)"은 제염 유체 내의 바람직하지 않은 물질이 바람직하거나 허용되는 물질로 변경 또는 개질되는 것, 즉 비독성인 물질을 의미한다. 이러한 변경 또는 개질은 오염 물질의 산화, 오염 물질의 감소, 박테리아의 살균 및/또는 소독 등등으로부터 이루어질 수 있다. 통상적으로 어떠한 유기 물질의 이러한 변경 또는 개질이라도 물질을 원래의 오염 유체보다 더 작은 분자량을 갖는 부산물로 분해하여 수득할 수 있다. "유체" 및 "유출물"은 액체에 국한되는 것으로 판독하거나 해석하지 않아야 한다는 것을 알아야 한다. 오히려, 이러한 용어는 또한 공기와 같은 기체를 포함한다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 명세서에 기재된 세정 시스템 및 방법에 대한 환경을 제공할 수 있는 연속적인 광분해 정화 시스템(100)의 하나의 양태에 대한 공정 흐름도가 나타나 있다. 도시된 시스템은 표준 광분해 공정을 이용하여 오염 유체 및 다른 매질을 제염하기 위해 작동될 수 있다. 광촉매 시스템보다는 광분해 시스템(100)을 사용함으로써, 정화 시스템(100)의 전체 자본 비용은 전술한 바와 같이, 실질적으로 감소될 수 있다.

오염수와 같은 오염 유체는 펌프(106)에서 시스템(100)에 유입된다. 펌프(106)는 유량계(108)에 이어서 압력계(110)를 통하여 오염 유체를 펌핑한다. 압력계(110)를 통과하면, 오염 유체는 처리 시스템(116)으로 유동한다. 처리 시스템(116)은 유체의 오염물에 광분해 반응을 이용하여 오염물을 파괴시켜 유입 유체를 제염시킨다. 더욱이, 첨가물을 광분해 반응에 조력할 수 있도록 첨가 시스템(118)으로부터 오염 유체 내로 주입할 수 있다. 이러한 화학 첨가물은 바람직하게 오존 및 과산화수소와 같은 산화물이다. 이러한 산화물은 하이드록실 라디칼(hydroxyl radicals)로 광분해된 후, 광분해 공정 동안 오염물을 산화시킨다. 광분해 반응을 수행한 후, 제염된 유체는 처리 시스템(116)을 유출하여 광학 압력계(120)를 관통한 후, 유출구(122)로 나간다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "오염된(contaminated)" 및 "오염물(contaminants)"은 독성 또는 그렇지 않은 위험한 입자 또는 분자에 제한되지 않으며, 오히려 유체 내에 존재할 수 있는 해롭거나 그렇지 않은 어떠한 형태의 분자 또는 입자를 포함한다는 것을 이해해야 한다. 따라서, "오염 유체"는 반드시 독성 유체는 아니며, 대신 유체 자체에 함유된 입자라기보다 단지 단순히 그속에 분산된 상이한 입자를 가지는 유체일 수 있다.

이제 도 2를 보면, 도 1에 도시된 시스템(100)과 같이, 종래 광분해 정화 시스템(200)의 측면도가 나타나 있다. 오염수 또는 다른 유체는 유입구(210)를 이용하여 시스템(200)에 입력되며, 유출구(211)를 이용하여 시스템(200)으로부터 배출된다. 도시된 정화 시스템(200)은 미국 펜실베니아, 피츠버그의 칼곤 산화 시스템(Calgon Oxidation Systems of Pittsburgh, Pennsylvania, USA)으로부터 이용 가능한 형태와 같이, 공중에 이미 이용 가능한 형태이다.

시스템(200)은 또한 UV 램프(205)를 둘러싼 배관(204) 내에 동심으로 배치된 슬리브(202)를 구비한 광분해 셀(201)을 포함한다. 슬리브(202)는 석영 슬리브일 수 있으나, 본 명세서의 세정 시스템 및 방법에 대한 환경은 그렇게 제한되지 않는다. 동심의 슬리브(202)와 배관(204) 사이에 형성된 공간은 환형부(annulus)로 명명한다. 환형부는 참조 번호(206)으로 나타난다.

전술한 바와 같이, 배관 슬리브(202)의 외부 표면에서 파편 기타 같은 종류의 것을 세정을 위한 많은 종래 세정 장치는 이러한 표면에서 물리적으로 오염물을 닦아 내기 위해 와이핑 장치(와이퍼; 207)를 사용한다. 이러한 와이퍼(207) 기계장치를 사용하기 위해서는 와이퍼(207) 기계장치의 크기를 수용할 수 있는 환형부(206)의 큰 환형 공간이 통상적으로 요구된다. 그러나, 환형부(206)의 크기가 증가함에 따라, 전체 환형부 거리의 투과율(transmissivity)이 감소하며, 이것은 종종 환형부에 걸쳐 광전자 감소(photon degradation)로 인해 시스템(200) 효율에 영향을 준다. 따라서, 이러한 와이퍼가 슬리브(202)의 외부 표면을 세정하기 충분하다고 하더라도, 자외선 광전자가 환형부(206)를 통과하는 유체 내의 오염물에 도착하게 하는 시스템은 대체로 손해가 지속된다.

특히, 이러한 시스템(200)은 환형부(206)를 차지하는 물의 투과율에 돠우되며, 일반적으로 말하자면, 환형부(206)가 더 크면 클수록 자외선 광전자에 의해 통과되는 환형부 지역의 전체 투과율은 더 적어진다. 결과적으로, 이러한 단점에 불구하고, 이러한 시스템(200)의 사용자가 와이퍼(207) 기계장치의 세정 능력에 만족한다 할지라도, 시스템의 UV 제염 효율은 여전히 와이퍼(207, 소위"채널링")를 수용하기 위해 요구되는 큰 환형부(206) 때문에 손해를 본다. 따라서, 본 명세서의 시스템 및 방법은 와이퍼 기계장치의 부족함을 극복하고, 환형부(206)에서 거리의 현저한 감소를 허용하여, 도 2에 도시된 시스템(200)과 같은 정화 시스템의 전체 조작 효율을 개선한다.

이제 도 3을 보면, 본 명세서의 세정 시스템 및 방법에 의해 세정되는 광분해 반응기 셀(300)의 한 양태의 단면도가 나타나 있다. 광분해 셀(300)은 배관(304) 내에 동심으로 설치되어 배관에 의해 하우징되는 슬리브(302)를 포함한다. 슬리브(302)는 석영 슬리브일 수 있으나, 본 명세서에 기재된 세정 시스템 및 방법에 대한 환경은 그렇게 제한되지 않는다. 슬리브(302)의 외부 표면은 참조 번호(302o)로 표시되며, 배관(304)은 참조 번호(304i)로 표시된 내부 표면을 갖는다. 동심 표면(302o)과 (304i) 사이에 형성된 공간은 환형부(306)의 경계를 정하고, "d"로 표시된 거리로 한정된 크기를 갖는다.

광원(308)은 배관(304) 내 중심에 설치된다. 광원(308)은 바람직하게는, 저압력 수은 UV 램프와 같은 UV 램프이다. 광원(308)은 통상적으로 광분해 제염 공정을 수행하기 위한 소정의 파장으로 자외선을 방출하도록 구성된다. 전자 밸러스트(Electronic ballasts)(나타내지 않음)는 광원(308)의 수명, 효율 및 역률을 증가시키기 위해 이용된다. 전자 밸러스트는 램프에 공급되는 전류를 조절하는데 적합하다. 전자 밸러스트에서 작동시, 광원(308)의 효율은 표준 공심 코일(core-coil) 형의 사용에 비해 실질적으로 더 높다. 전자 밸러스트는 프로그램 논리 회로(나타내지 않음)에 의해 제어될 수 있다.

전술한 바와 같이, 슬리브(302)의 외부 표면에서 파편 및 그와 유사한 종류의 것을 세정하기 위한 종래의 많은 세정 장치는 이러한 표면(302o)에서 오염물을 물리적으로 닦아내기 위해 와이핑 장치를 사용한다. 따라서, 와이퍼 기계장치의 크기를 수용하기 위한 큰 환형 공간(즉, 큰 'd')이 요구된다. 시스템을 이용하는 동안, 환형 지역(300)은 오염 유체 내에 통과되는 오염물 분자를 포함한다. 오염 유체가 100% 반투명하지 않기 때문에 예를 들면, 와이퍼 기계장치를 수용하기 위해 환형부(306)가 증가됨에 따라, 전체 환형부를 가로지르는 전체 투과율은 광전자가 자외선 광원(308)로부터 멀리 떨어질수록 광전자 감소(photon degradation)로 인해 줄어든다. 결과적으로, 오염물 입자가 자외선 광원으로부터 떨어져 이동할 때, 자외선속(UV flux)이 큰 환형부(306) 내에서 현져히 감소하기 때문에 이러한 오염물 입자는 감소된 광분해 반응 기회를 갖는다. 대조적으로, 슬리브(302)에 더 가까운 오염물 입자는 자외선 광원(308)에 대한 근접 때문에 더 큰 광분해 반응을 갖는다. 따라서, 더 큰 농도의 오염물 입자가 환형 지역(306)의 외부를 통하여 유동한다.

본 명세서의 시스템 및 방법은 광분해 정화 시스템의 이러한 와이퍼 기계장치 단점을 극복하고, 환형부(306)를 한정하는 거리(d)의 최적화를 허용하여, 전체 시스템 작동 효율을 개선한다. 보다 구체적으로, 본 명세서의 사상에 일치하여, 환형부(306)의 크기는 환형 지역의 와이퍼를 갖는 종래 시스템에 기초한 전형적인 크기로부터 크게 감소된다. 예를 들면, 몇몇 양태의 환형부(306)는 d가 단지 약 6 내지 12mm일 수 있으며, 이는 와이퍼 기계장치를 슬리브에 제공하는데 필요한 환형부 크기보다 훨씬 더 작다. 이러한 더 작은 환형부(306) 크기를 제공하여, 슬리브(302) 및 광원(308) 근처를 통과할 때 오염 유체의 오염물은 완전히 혼합되어 혼합물의 농도가 석영 슬리브나 근처에서 증가되거나 최대화되어 광분해 비율을 증가시키는 반면, 여전히 최적 광전자 사용에 대한 충분한 투과율을 허용한다.

통상의 환형 디자인에서는, 전형적인 큰 크기는 (광원(308)에 더 가까운)슬리브(302)에서 (광원(308)으로부터 원위(distal)) 배관(304)으로 이동할 때 광전자 농도의 기울기를 발생시킨다. 종래 시스템에서 이러한 농도가 변하기 때문에, 자외선이 슬리브(302) 근처의 오염물에 더 쉽게 도착할 수 있어서 오염물의 농도는 일반적으로 광원(308)으로부터 떨어지면서 더 커지는 경향이 있다. 오염물 농도는 자외선속이 최저인 곳에서 더 높기 때문에 배관(304) 근처의 오염물의 더 큰 농도는 감소된 광분해율을 발생시킨다.

대조적으로, 상당히 작은 환형 크기를 제공하면, 오염 유체가 셀(300)의 길이를 가로질러 UV 광원(308)을 통과시 연속적으로 혼합될 수 있다. 그 결과, 오염 유체 전체의 오염물 농도는 유체가 셀(300) 주위를 통과함에 따라 실질적으로 동일하게 되고, 오염물 농도는 자외선속이 최고인 부분에서 최대화된다. 그러나, 이러한 디자인이 오염물 입자 보다 오히려 배관(404)의 내부 표면(404i)에 부딪쳐서 광원(308)으로부터 광전자가 큰 비율(%)로 손실되는 결과를 가져올 수 있기 때문에 환형부(306)의 크기는 또한 지나치게 작게 만들지 않는다. 이러한 라인을 따라, 환형부(306)는 오염 유체의 유량, 오염 유체의 점도, 광원(308)의 출력 등과 같은 반응기의 기하적 형태에 관한 추가적인 요소를 고려하여 이러한 목표되는 혼합되는 양을 제공하도록 최적화시킬 수 있다. 요약하면, 오염 유체의 오염물에 대한 충분한 혼합이 일어나서 환형부(306)를 가로지르는 오염물의 농도 변화가 거의 없을 때 환형부(306)의 크기는 최적화된다. 그러므로, 유체가 셀(300)의 길이를 통과하여 유동함에 따라 반응기는 더 큰 양의 오염물을 광분해하여 전체 반응 효율을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 환형부(306)의 크기를 최적화시켜 제공되는 혼합은 또한 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 와이퍼를 필요로 하지 않고 슬리브(402)의 외부 표면(402o)을 세정한다.

도 4는 본 명세서의 세정 시스템 및 방법에 의해 세정될 광분해 셀(300)의 측면 횡단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 광분해 셀(300)은 슬리브(302)를 둘러싸는 배관(304)의 형태로 하우징을 포함하여, 이는 광원(308)을 차례로 둘러싼다. 슬리브(302)는 전술한 바와 같이, 대체로 석영으로 구성되는 반면, 배관(304)은 바람직하게 플라스틱 스테인레스 강, 또는 내식성의 또 다른 적합한 물질로 구성된다. 또한 유체를 배출하기 위한 유출구(404) 및 제염될 오염 유체를 수용하기 위해 배관(304)을 관통하는 유입구(402)는 도 4에 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 광분해 반응기 셀은 충분히 넓은 환형부를 구비한다. 따라서, 자외선 광원에 밀접히 근접하여 이동하는 오염물의 입자들만이 대체로 광분해 반응에 의해 영향을 받는 반면, 광원에 밀접하게 근접하여 이동하지 않는 입자는 종종 영향을 받지 않는다. 본 명세서의 원리에 따라, 환형부(306)의 크기는 반응기 셀(300)을 통하여 유동하는 유체의 오염물 농도가 유체 혼합을 통해 실질적으로 동일하도록 최적화된다. 환형부(306) 크기를 최적화하여, 반응기 셀(300) 내에서 원인이 된 난류(turbulence)는 환형부(306) 내에 유동하는 유체에 의해 제공되는 전단 응력을 증가시킨다. 가깝게 이격되는 표면(302o 및 304i) 상의 전단 응력의 존재는 환형부(306)를 통해 완전한 난류(turbulence)가 유동하도록 한다.

전술한 오염 유체를 혼합하는 이점 이외에, 본 명세서의 세정 시스템 및 장치는 또한 반응기가 작동하는 동안, 셀(300)에서 수행된 세정 공정에 해당하는 것에 전단 응력의 이점을 적용하는 것을 제공한다. 특히, 표면(302o 및 304i) 상의 증가된 전단 응력은 선택된 호닝 물질이 환형부(306)의 유체 유동에 첨가되는 때 슬리브(302)의 외부 표면(302o) 상에 쌓이는 오염물의 유리한 세정을 제공한다. 전술한 바와 같이, 오염물이 슬리브(302)의 외부 표면(302o) 상에 결집함에 따라, 슬리브(302)를 통과하여 통과 유체를 제염하는 환형부(306) 내로 통과하는 UV 광전자 등은 감소한다. 결과적으로, 기재된 기술은, 호닝 물질이 유체에 첨가될 때 결집된 오염물 및 다른 입자를 제거하기 위해 슬리브(302)의 외부 표면(302o)을 접촉하여 연마할 수 있도록 환형부(306)를 통과하는 유체의 유량 증가를 제공한다. 예시적인 양태에서, 호닝 물질은 산화티탄(TiO₂)과 같은 광촉매이나, 당업자는 어떤 적절한 호닝 물질이라도 쉽게 선택할 수 있다.

요약하면, 석영 슬리브(302)의 외부 표면(302o)을 세정하는 본 명세서의 시스템 및 방법은 광분해 셀(300)의 더 작은 환형부(306)를 통하여 고속으로 소정의 연마로 호닝 물질을 제공하면 외부 표면(302o)으로부터 결집된 입자를 제거하는 작용을 하는 유체에 난류 또는 교반(agitation)이 발생된다는 인식을 기본으로 한다. 이러한 세정 시스템 및 방법으로, 세정을 수행하는 와이퍼 기계장치가 사용될 필요가 없으므로, 석영 슬리브(302)를 세정하기 위해 이용되는 운동 부분이 없다. 결과적으로 광분해 시스템의 비용 및 유지는 실질적으로 감소하는 반면, 시스템 신뢰도는 크게 강화된다. 추가적으로, 와이퍼 기계장치에 대한 필요를 제거하여, 와이퍼 에칭 또는 슬리브 파손으로 인한 슬리브(302) 교체는 외부 표면(302o)에 대한 와이퍼 마찰의 응력 때문에 감소되거나 제거된다. 물론, 슬리브 교체에 대한 요구가 감소되면, 시스템에 관한 유지 비용도 감소된다.

또 다른 양태에서, 본 명세서의 세정 기술은 많은 경우에 시스템의 압력 강하를 증가시키지 않고 셀(300)의 석영 슬리브(302)를 중심에 위치시키는 데 도움이 되도록 사용될 수 있다. 이러한 접근은 예를 들면 석영 슬리브(302)의 외부 표면으로부터 돌출되거나 배관(304)의 내부 표면으로부터 돌출되는 딤플(dimple; 410)을 형성하는 것에 의해 이용될 수 있다. 또는, 이러한 표면의 한쪽 또는 양쪽에 스페이서가 사용될 수 있다. 한쪽 또는 양쪽 표면의 원주 주위에 미리 결정된 공간에 이러한 아이템을 위치시켜서, 여전히 고난류 유동(highly turbuluent flow)이 각각의 셀(300)의 환형부(306)를 통과하도록 하는 동안, 셀(300)의 슬리브(302)는 더 일관되게 배관(304)의 중심에 위치될 수 있다.

도 5는 도 4에 나타낸 셀(300) 환형부(306)의 일부(500)에 대한 확대도이다. 이러한 도면(500)으로부터, 광원(308)을 둘러싼 슬리브(302) 및 슬리브(302)를 둘러싼 배관(304)을 여전히 볼 수 있다. 전술한 대로, 배관(304)의 내부 표면에서 슬리브(302)의 외부 표면까지의 거리 'd'는 환형부(306)를 한정한다. 이러한 확대도는 본 명세서의 사상에 따라, 호닝 물질(502)이 슬리브(302)의 외부 표면으로부터 파편(504)을 어떻게 제거하는지 보여준다. 이러한 양태에서 호닝 물질(502)은 석영 슬리브(302)의 외측면을 넘어 또는 주위를 통과하는 교반 또는 난류 유체에 제공된다. 이때 호닝 물질은 전단 응력을 통해, 슬리브(302)의 외부 표면에 축적될 수 있는 파편(504)을 닦아내거나 연마한다.

도 5에 나타낸 양태에서 호닝 물질(502)은 환형부(306)를 통해 유동하는 오염 유체에서 발생되는 기포를 포함한다. 이러한 양태에서, 통기 장치(나타내지 않음)는 셀(300)의 상류(upstream)로 시스템에 부가되어 환형부(306)를 통해 유동하도록 오염 유체 내로 예를 들면 산소 또는 균일한 표준 공기(even regular air)의 기포를 주입시킬 수 있다. 따라서, 오염 유체가 높은 유량, 예를 들면, 1m/s로 환형부(306)를 통해 유동하는 경우, 호닝 물질(502)로서 작용하는 기포는 파편(504)에 접촉하여 축적된 파편(504)을 연삭 제거시키도록 작용한다. 구체적으로, 호닝 물질(502)이 슬리브(302)의 외부 표면으로부터 파편(504)을 제거하도록 허용하는 것은 호닝 물질(502)과 오염 유체의 잔여물 사이의 밀도, 농도(consistency), 조직(texture)의 변화, 및 유량이다. 더욱이, 환형부(306) 내의 오염물 농도를 균등하게 하는 전술된 혼합이, 추가적으로 축적된 입자를 연마하도록 슬리브(402)에 대해 전단 응력을 발생시키는데 조력한다.

몇몇 양태에서, 호닝 물질(502)로서 작용하는 기포(502)는 또한 광원(308)으로부터 조명한 광에 광반응성일 수 있다. 보다 구체적으로는, 기포(502)가 산소를 포함한다면, 그 후 광분해 공정을 통해 기포(502) 상으로 광(506)의 조명으로부터 하이드록실 라디칼이 발생될 수 있다. 전술한 바와 같이, 새로 발생된 하이드록실 라디칼은 그 후 슬리브(302)의 표면에 축적되는 파편(504)을 포함하는 오염물에 부착되어 파편 입자를 산화시킨 후 시스템으로부터 제거될 수 있다. 이러한 양태에서, (기계장치의 와이퍼를 결합한 종래 시스템보다 더 작은) 환형부(306)의 축소된 크기는 또한 파편(504) 및 오염물을 산화시키는데 유익하다. 구체적으로, 환형부(306)의 크기(즉, 'd')는 훨씬 더 작기 때문에, 광원(308)으로부터 광전자가 환형부(306) 내로 멀리 이동할 필요가 없어져서 통과하는 유체의 투과율은 덜 중요하게 된다. 더욱이, 환형부(306)의 크기가 전술한 바와 같이 최적화되면 슬리브(302) 주위를 통과할 때 완전히 혼합될 수 있어서, 오염 유체, 이에 따른 오염물 및 호닝 물질(502)은, 파편(502)에 분배된 전단 응력을 추가적으로 증가시킨다. 요약하면, 투과율이 덜 중요해지기 때문에 더 작은 환형부(306)는 증가된 유량을 허용한다. 차례로, 높은 유량은 시스템의 셀에 세정 특성을 제공하는데 도움이 된다.

도 5의 또 다른 양태에서, 사용되는 호닝 물질(502)은 반응기에서 제염되는 실제 생성물이다. 이러한 양태에서, 호닝 물질(502)은 석영 슬리브(302)의 외부를 통과하거나 그 주위의 교반 또는 난류 유체에 제공된다. 그리고나서 통과하는 호닝 물질의 전단 응력은 슬리브(302) 외부 표면에 축적될 수 있는 파편(504)을 긁어내거나 연마한다. 예시적인 하나의 양태에서, 산화되는 생성물은 예를 들면, 종이 제조에 사용되는 전분이다. 이러한 예시적 앙태에서, 전분은 "오염" 화학종으로서 유체에 첨가되어 산화되며, 과산화수소와 같은 산화제가 전분에 첨가되어 전분을 산화시키 위해 하이드록실 라디칼로 광분해된다. 구체적으로, 유체가 슬리브(302)를 통과할 때 광원(308)에서 나오는 광은 과산화수소 입자와 충돌하여, 전분(또는 다른 생성물)을 산화시키기 위해 유체에 하이드록실 라디칼을 발생시킨다. 그다음 하이드록실 라디칼은 전분 입자와 반응하여, 보통 입자를 더 작은 입자로(즉, 얇게) 부순다. 그러나, 이러한 양태에서, 본 명세서에 설명된 슬리브(302)의 세정을 제공하는 것은 전분 자체의 연마 특성이다. 이러한 예에서, 슬리브(302)의 외부 표면 주위를 통과하는 전분 입자의 전단 응력은 하이드록실 라디칼에 의해 제공되는 제염과 마찬가지로, 축적된 파편(404)을 제거하는데 조력한다. 따라서, 이러한 하나의 양태에서, 시스템이 산화를 통해 전분을 엷게 하기 위해 전분을 산화하는데 사용되는 동안, 유체(및 유체에 분산된 전분)가 높은 유량으로 슬리브(302) 주위를 통과하여 교반될 때 전분 자체는 또한 호닝 물질(502)로 작용하여 슬리브(302)를 계속해서 세정한다.

본 명세서의 시스템의 또 다른 이점은 오존을 발생시키는 능력이다. 보다 구체적으로, 산소(예를 들면 순수 산소 기포 또는 부분적으로 산소를 포함하는 기포)를 포함하는 미세기포가 통과 유체 내에 주입되는 양태에서, 광원(308)으로부터 광(506)이 특정한 파장으로 기포에 조명된다면 기포로부터 오존을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 조명 광이 약 185nm이면, 기포의 산소는 그 파장의 광전자에 의해 접촉할 때 오존을 발생시킨다. 특정의 양태에서, 광원은 발생된 두 개의 파장은 185nm 및 254nm으로 두 색을 띨 수 있다. 물론, 다른 파장이 또한 원하는 어플리케이션에 의존하여 사용될 수 있다.

이러한 양태의 중요한 이점은 오존의 반응계내(in-situ) 발생이 유체의 입자를 제염하는 작용을 한다는 것이다. 몇몇의 종래 시스템은 조명을 위해 오염 매질에 오존을 주입하거나 발생시키기 위해 추가적인 오존 발생기를 사용하여 하이드록실 라디칼을 발생시키는 광의 특정 파장이 조명될 때 차례로 산화되어 매질을 제염하는데 작용한다. 그러나, 본 양태에서, 오존이 시스템에서 반응계내로 발생되기 때문에 어떠한 개별적인 오존 발생기가 요구되지 않으며, 발생된 오존은 매질의 제염에 도움을 준다. 결과적으로, 오존으로 다양한 매질을 제염하는 이점은 남는 반면, 오존 발생기를 부과하고 유지하는 비용은 절약된다. 더욱이, 반응계내 오존 발생의 이러한 기술은 기포가 통과 유체에 존재하는 양태에 제한되지 않는다. 구체적으로, 조명 광(506)은 또한 용존 산소(예를 들면, 물분자 내의 것과 같이 또 다른 형태로 유체에 존재하는 산소)를 광분해하여 오존을 발생시킬 수 있다. 이러한 양태에서, 오염 유체에 공기를 불어넣는 개별 수단(separate means for aerating)은 요구되지 않는다.

오존을 발생시키는 양태는 염소와 같은, 제염하는 동안 존재하는 냄새 등을 줄이기 위해 자주 포함되는 첨가물이 공정으로부터 삭제될 수 있기 때문에 추가적으로 유익하다. 더욱이, 염소(또는 다른) 첨가제를 이용하는 시스템에서, 트리할로메탄(trihalomethane)과 같은 부산물은 처리 또는 추가적인 저리를 요하는 첨가자로부터 자주 생성되며, 이는 전체 비용을 추가적으로 증가시킬 수 있다. 더욱이, 이러한 첨가물로부터 부산물을 취급할 필요가 없으면, 전체 시스템의 제염 유량은 증가될 수 있고, 시스템 내의 혼합물은 어떠한 그런 부산물이 존재하지 않기 때문에 간단히 재활용될 수 있다.

이제 도 6을 보면, 본 명세서의 원리에 따른 오프 라인 세정 공정을 수행하는 광분해 처리 시스템(116a)의 하나의 양태에 대한 등축도가 나타나 있다. 본 명세서의 광분해 처리 시스템(116a)은 도 1을 참조하여 설명되고 논의된 처리 시스템(116)에서 구체화될 수 있다. 당해 양태에서, 처리 시스템(116a)은 상세하게 전술된 광분해 반응이 제염 공정 동안 발생하는 반응기(605)를 포함한다. 반응기(605)는 수많은 랙(rack; 610으로 도시된 것)으로 구성되며, 각각의 랙은 도 3, 도 4 및 도 5의 참조 번호로 표시된 것과 같이 다중 반응기 셀(300)을 포함한다.

각각의 랙(610)에 분리 밸브(615)가 연결되며, 각각의 분리 밸브(615)는 오염 유체가 유입되어 광분해 공정을 이용하는 반응기(605)에 의해 제염되는 유입구(620)에 연결된다. 각각의 랙(610)은 또한 본 명세서의 세정 기술 공정 동안 이용을 위한 각각의 유입구에 연결되는 세정 밸브(625)를 구비한다. 또한, 각각의 랙(610)은 또한 각각 각자의 랙 유출구(645)에 연결된 대응하는 유출구 밸브(630)를 구비한다. 분리 밸브(615) 및 유출구 밸브(630)의 사용으로, 각각의 랙(610)은 개별적으로 유입되는 오염 유체로부터 선택적으로 격리되어 오프 라인이 될 수 있다.

저장 탱크(635)가 시스템(116a)에 또한 도시된다. 저장 탱크(635)는 반응기(605) 셀(300)의 슬리브를 세정하는데 이용되는 연마 특성을 갖는 호닝 물질을 수용하는 형태일 수 있다. 특정 양태에서, 호닝 물질은 산화티탄(TiO₂)과 같은, 광촉매 슬러리이다. 슬러리는 본 명세서의 사상과 일치하여 수행되는 셀의 세정 공정 동안 저장 탱크(635)로부터 펌핑될 수 있다. 다른 양태에서, 호닝 물질은 전술된 미세기포일 수 있으며, 저장 탱크(635)는 유체가 반응기로 진입하기 전에 기체를 유체로 펌핑(즉, 통기)시키는 데 사용하기 위한 압축기를 포함하고/하거나 기체를 저장하는 형태의 탱크일 수 있다.

이러한 예시된 양태에서, 셀(300)의 석영 슬리브에 대한 세정은 오프-라인 방식으로 달성될 수 있다. 보다 구체적으로, 선택 분리 밸브(615) 및 유출구 밸브(630)는 셀(300)을 세정하는 특정 랙(610)을 격리하기 위해 폐쇄된다. 슬러리 또는 다른 호닝 물질(예를 들면, 전술된 과산화수소)은 셀(300)을 통해 석영 슬리브의 표면을 가로질러 강제로 밀어 넣어져서 슬리브 표면으로부터 결집된 오염물을 제거한다. 보다 구체적으로, 연마 호닝 물질은 고속으로 랙(610)을 통해 난류가 최대화되도록 펌핑된다. 예시적인 양태에서, 세정 공정 동안 환형부를 통해 유동하는 슬러리의 속도(예를 들면, 선형 속도)는 약 1m/sec이다. 이러한 특정한 유량/속도(flow rate/velocity)에 제한되지 않는다 할지라도, 약 6 내지 12mm의 환형부 크기 및 약 75와트의 광원이 사용될 때, 석영 슬리브의 외부 표면에 대해 약 0.5m/sec 이상의 속도가 결집된 오염물을 효과적으로 세정하는데 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 물론, 본 명세서의 세정 시스템 및 방법의 효율로 인해, 환형부가 최적화될 때(전술 참조), 물질을 관통해 이동시키기 위해 환형부가 더 적은 부피로 되기 때문에 호닝 물질의 최소 유량/속도를 제공하는데 필요한 장치의 크기와 파워는 또한 감소될 수 있다.

선택된 랙(610)을 세정할 때, 호닝 물질은 어느 한 쪽의 방향으로 랙(610)을 통해 펌핑될 수 있다. 또 다른 양태에서, 오염 유체에 대한 광분해 정화 공정이 온-라인 랙(610) 상에서 계속되는 동안, 호닝 물질은 대응하는 세정 밸브(625)를 이용하여 셀(300)을 관통해 펌핑되며, 차이점은 유입되는 오염 매질이 분리 밸브(615)을 이용하여 오프-라인 랙(610)으로부터 격리된다는 점이다. 설명된 양태에서 연결이 이러한 접근을 허용하는 반면, 다른 양태는 반응기(605)에 유입되는 오염 유체 또는 세정 작동 동안 호닝 물질이 따르는 다른 유동 경로를 포함할 수 있다. 몇몇의 양태에서, 호닝 물질은 광촉매일 수 있다. 호닝 물질이 광촉매이면, 광촉매에 의해 제공되는 오염된 입자의 광촉매 반응 때문에 슬리브의 UV 램프가 켜진다면, 결집된 오염물의 슬리브에 필요한 시간은 대체로 더 짧아진다.

더욱이, 이러한 호닝 물질을 갖는 광촉매 슬러리의 pH는, 예를들면, 슬리브 상의 오염물의 산화 비율을 증가시킨는 것에 의해, 석영 슬리브 세정 비율을 증가시키도록 변화될 수 있다. 보다 구체적으로, 호닝 물질이 광 반응하는지와 관계 없이, 호닝 물질의 pH 수준은 파편이 오염 유체에 용해될 수 있도록 하기 위해 슬리브의 외부 표면에 결집된 파편의 pH 수준을 감소시키도록 선택될 수 있다. 이러한 특정한 양태에서, 슬리브 상에 결집된 파편이 철이면, 광촉매 슬러리 같은, 호닝 물질의 pH는 약 3.5 이하로 낮아질 수 있다. 철은 pH 약 3.8 이하에서 수용성이기 때문에, 이러한 방식으로 호닝 물질의 pH를 낮추는 것은 이러한 용해점 이하로 철의 pH를 낮추게 하여 슬리브로부터 더 용이하게 제거될 수 있다. 따라서, 낮추어진 pH 수준으로 결합된 호닝 물질의 연마는 철의 pH가 이러한 용해 수준 이상일 때보다 슬리브로부터 철을 더 효과적으로 제거하게 될 것이다. 호닝 물질이 사실상 광 반응성이 있다면, 추가적으로 아래에서 설명한 대로, 파편의 산화를 증가시킬 자외선의 이용은 훨씬 더 시스템의 효율을 증가시킬 것이다. 물론, pH 수준은 각각의 특별한 적용에 포함된 호닝 물질 및 파편에 따라 변화할 수 있다.

관련된 양태에서, 광분해 반응에 종속되는 호닝 물질 또한 사용될 수 있으며(예를 들면, 과산화수소), 광분해 반응을 제공하여 도한 세정 비율을 증가시키기 위해 켜진 자외선 광원이 사용될 수 있다. 그러나, UV 램프가 켜지지 않는다 하더라도, 본 명세서의 세정 기술은 호닝 물질, 환형부의 크기, 및 호닝 물질이 환형부를 통해 슬리브 표면을 통과하는 높은 속도의 연마 특성을 이용하여 슬리브의 외부 표면을 세정하는 작용을 여전히 할 것이다. 사실상, 고난류 방식으로 펌핑될 때 연마 특성을 갖고 있는 거의 모든 형태의 불용성 물질이 호닝 물질용으로 선택될 수 있다. 몇몇의 양태에서, 호닝 물질은 전술한 바와 같이 전혀 광 반응성이 없다. 보다 구체적으로, 이러한 양태에서, 호닝 물질은 실제로 시스템에 의해 제염되는 생성물일 수 있다. 결과적으로, 슬리브의 세정은 특정한 랙을 격리시켜 명백한 세정을 수행할 때보다 오히려 장비의 정상적으로 작동하는 동안 발생한다. 물론, 세부적인 세정 사이클을 제거하여 절약된 시간은 전체 생산성을 증가시키는데 조력할 수 있다.

호닝 물질이 광촉매를 포함하는 양태에서, 셀(300)의 슬리브가 세정된 후, 광촉매 슬러리 혼합물은 촉매 회수 유닛(CRU 560, 점선으로 도시)을 사용하여 분리될 수 있는데, (예를 들면, 광촉매 없는) 투과액(permeate)이 셀(300)로 보내져서 잔존하는 광촉매 호닝 물질을 밀어낼(flush out) 수 있게 한다. CRU(650)은 그 후 나중에 재활용될 수 있도록 그리고 랙(610)이 온-라인으로 되돌아갈 때 어떠한 광촉매도 배출되지 않도록 하기 위해 슬러리로부터 광촉매를 분리하는데 이용될 수 있다. 광촉매가 적합한 랙(610)의 모든 셀(300)에서 플러싱되어 나오면, 그 후 그러한 랙(610)은 온-라인으로 되돌려지고 반응기(605)에서 다음 랙(610)이 오프-라인으로 되어 세정된다. 또는, 물론 CRU(650)는 플러싱된 슬러리를 수집하는 것이 필요하지 않다. 물론, 광촉매가 호닝 물질에 사용되지 않는다 할지라도, CRU(650)은 세정 공정 동안 잔존하는 유체로부터 여전히 어떠한 형태의 호닝 물질, 예를 들면, 실리카-기초 연마 호닝 물질을 분리하는데 사용될 수 있다. 이러한 CRU의 세부적인 예는 전술된 미국 특허 5,462,674호, 및 미국 특허 번호 5,589,078호, 미국 특허 번호 6,136,203호, 미국 특허번호 6,398,971호, 및 미국 특허 출원 일련번호 10/683,077호(2003년 10월 10일 출원)에서 발견될 수 있으며, 이러한 모두는 통상적으로 모든 목적을 위해 본 명세서의 명세서에 인용되고 양도되었다.

석영 슬리브를 세정하는 이러한 오프-라인 접근이 사용될 때, 유익한 양태는 반응기(605) 셀(300)에 여분 랙(extra rack; 610)을 제공하여서, 하나의 랙(610)이 세정을 위해 오프-라인으로 될 때, 남아있는 랙(610)은 목표된 용량으로 제염 시스템을 작동시킨다. 예를 들면, 제염 시스템이 목표된 양의 제염을 대처하기 위해 언제라도 셀(300)의 열개의 랙(610)을 온-라인으로 사용한다면 반응기(605)는 11개의 랙(610)을 갖는 것으로 구축될 수 있다. 그러므로, 이러한 양태에서, 랙(610) 중 하나가 세정을 위해 오프-라인이 될 때, 광분해 제염 공정을 작동시키는 목표된 10개의 랙(610)이 여전히 존재할 것이다. 물론, 어떠한 수의 추가적인 랙(610)도 어플리케이션 및 원하는 제염 비율에 따라 또한 제공될 수 있다.

최종적으로, 도 7을 살펴보면, 본 명세서의 원리에 따른 온-라인 세정 공정을 수행하는 광분해 처리 시스템(116b)의 또 다른 양태에 대한 정면도가 나타나 있다. 역시, 광분해 처리 시스템(116b)은 도 1에 도시된 종래의 정화 시스템(100)의 처리 시스템(116)으로 구현될 수 있다. 또한, 처리 시스템(116b)는 반응기(705)를 포함하며 그 안에서 상세하게 전술된 광분해 반응이 제염 공정동안 발생한다. 반응기(705)는 수많은 랙(이중 일부는 (710)으로 표시)으로 구성되며, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 것과 같이 각각의 랙은 다중 반응기 셀(300)을 포함한다.

각각의 랙(710)의 출력에 분리 밸브(715)가 연결되며, 각각의 분리 밸브(715)는 유출구(720)에 연결된다. 본 명세서의 세정 기술 공정 동안 이용하기 위해 각각의 랙(710)은 또한 각각의 유입구 및 유출구에 연결된 상응하는 세정 밸브(725)를 갖는다. 유출구 측상의 세정 밸브(725)는 제염 유체를 출력하기 위한 단일 유출구(720)에 병렬 연결되는 반면, 유입구 측 상의 세정밸브(725)는 반응기(705) 내로 오염 유체를 입력하기 위한 단일 유입구에 병렬 연결된다. 또한 저장 탱크(735)가 시스템(116b)에 도시된다. 저장 탱크(735)는 본 명세서의 세정 기술에서 사용되는 호닝 물질을 보유하도록 형성된다. 호닝 물질은 도시된 바와 같이, 펌프(740)로 반응기 셀(300)에 저장 탱크(735)로부터 펌핑될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 호닝 물질은 또한 셀(300)의 슬리브를 세정하는데 조력하는 광촉매를 포함할 수 있으나, 이것은 필요하지 않다.

도 7에 도시된 시스템(116b)을 갖는 하나의 양태에서 세정을 수행하기 위해, 하나의 랙(710)은 한 번에 정상적인 광분해 정화 및 제염 모드로 작동될 수 있다. 그다음, 선택된 랙(710)에 대한 유입구 세정 밸브(725)는 연마 호닝 물질이 그 랙(710)에 첨가될 수 있도록 개방될 수 있다. 더 세부적인 양태에서, 호닝 물질은 다시 광촉매 슬러리이다. 이러한 양태에서, 광촉매 반응과 높은 슬러리 속도를 보이는 연마 특성의 결합은 이러한 랙(710)의 셀(300)의 슬리브를 세정한다. 이러한 방식으로, 세정을 위한 오프-라인으로 된 것을 보상하기 위한 여분 랙(710)의 부가가 회피될 수 있다. 세정 중인 랙(710)을 빠져나간 유출물은 그 후 보유 탱크에 보내질 수 있으며, 여기서 광촉매를 회수하기 위해 펌프(740)을 사용하여 CRU(750) 내로 펌핑될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 광촉매 물질을 포함하지 않는 호닝 물질은 또한 CRU(750)에 의해 회수되어 분리될 수 있다.

이러한 양태에서, 또한, 처리되는 유체의 유량 및 투과액은 세정되고 있는 랙(710)을 관통하는 유량과 균등하다. 이러한 방식으로, 랙(710)의 각각의 유출물 유동 경로 상의 단일 분리 밸브(715)가 사용될 수 있다. 이러한 밸브(715)는 정상적으로 열려 있으나, 그 후 랙(710)이 세정되고 있을 때 폐쇄된다. 랙(710)이 세정된 후, 슬러리 복귀 밸브(즉, 세정 밸브(725))는 폐쇄될 수 있으며 모든 광촉매(또는 표준 호닝 물질)가 랙(710)에서 플러싱될 때까지 CRU(750)는 약간 길게 작동된다. 다음 랙(710)은 그 후 동일한 방식으로 세정될 수 있다. 이러한 양태의 이점은 세정되고 있는 랙(710)의 유입하는 유량(F₁)과 실질적으로 균등한 용량을 가지므로, 시스템(116b)에 관한 전체 비용을 감소시킨다. 선택적으로, CRU(750)은 플러싱되는 슬러리를 수집하는 것을 항상 요구하는 것은 아니다. 물론 전술한 바와 같이, 광반응하지 않는 호닝 물질이 사용된다면, 실제 생성물이 제염되는 것과 같이, 어떤 랙도 오프-라인이 될 필요 없어서, 시스템이 정상적인 제염 작동에서 작용하는 동안 세정이 일어날 수 있다.

또 다른 양태에서, 본 명세서의 시스템 및 방법은 또한 세라믹 물질처럼 다른 형태의 물질을 세정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 제염 시스템은 오염 매질로부터 와포자충(cryptosporidium) 또는 다른 여과 가능한 물질의 제거를 위해 세라믹 여과를 이용한다. 따라서, 본 명세서의 고속 세정 기술은 반응계내 세정 기술로 세라믹 물질로부터 무기 재료를 산화/감소시켜서 연마할 수 있다.

UV 제염 시스템의 보호 슬리브에 대한 반응계내 세정 시스템 및 방법에 대한 다양한 양태가 전술된 반면, 이것은 오직 양태의 방식에 의해 제공되거나 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 발명의 범위는 상기 기술된 예시적인 양태의 어느 것에 의해 제한되지 않으며, 본 명세서의 어떠한 청구항 및 균등물로 오직 일치하게만 한정되지 않아야 한다. 또한 상기 이점 및 특징은 기재된 양태로 제공되지만, 상기 모든 어떠한 이점을 달성하는 공정 및 구조에 대한 출원된 청구항의 어플리케이션에 제한되지 않는다.

추가적으로, 본 섹션의 표제는 미국연방기재요건(CFR) 1.77의 37조 하의 제안서와 일관되게 제공되며 그렇지 않으면 조직적인 단서를 제공한다. 이러한 제목은 본 명세서로부터 출원된 어떠한 청구항에 기재된 발명을 제한하거나 특징화되지 않을 것이다. 구체적으로 및 양태에 의해, 표제가 기술분야를 참조하더라도, 이러한 청구항은 소위 기술 분야를 설명하기 위해 이러한 표제 하에 선택된 언어에 의해 제한되지 않아야 한다. 추가적으로, "배경기술"의 기술의 설명은 기술이 본 명세서의 어떠한 발명에 대한 종래 기술이라고 해석되지 않아야 한다. 또한 "요약"은 출원된 청구항에 기재된 발명의 특징으로 고려되지 않는다. 더욱이, 단일 "발명"에 대한 본 명세서의 어떠한 참조도 본 명세서의 진보성에 대한 유일한 단일 사항라고 주장하는데 이용되지 않아야 한다. 다중 발명은 본 명세서로부터 출원된 다중 청구항의 제한에 따라 설명될 수 있으며, 이러한 청구항은 보호되는 발명, 및 그 균등물을 그에 알맞게 한정한다. 모든 양태에서, 이러한 청구범위는 본 명세서의 관점에서 자신의 이점으로 고려되어야 하며, 본 명세서에 설명된 표제에 의해 구속되지 않아야 한다.

Claims

광원을 둘러싼 반투명 슬리브(sleeve),

슬리브를 수용하는 형태의 하우징(housing)(슬리브의 외부 표면과 하우징의 내부 표면 사이의 거리는 오염 유체를 유동시키기 위한 환형부의 경계를 정한다),

환형부를 통하여 오염 유체를 유동시키는 펌프 및

오염 유체 속의 호닝 물질(honing material)(슬리브의 외부 표면에 대해 호닝 물질을 유동시켜 외부 표면에 결집된 파편을 제거한다)을 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 환형부의 크기가 약 6 내지 12mm인 경우, 펌프가 환형부를 통하여 오염 유체를 약 1m/sec 이상의 유량으로 유동시키는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 호닝 물질이 기포를 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제3항에 있어서, 기포가 광원으로부터 조명한 광과의 광 반응시, 오염 유체 속의 오염물 및 외부 표면에 결집된 파편을 산화시키는 오존 및/또는 하이드록실 라디칼을 생성하는 산소를 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 호닝 물질이 광원으로부터 조명된 광과 광 반응하는 형태의 광 반응성 성분을 포함하여, 오염 유체 속의 오염물 및 외부 표면에 결집된 파편을 산화시키는, 오염 매질의 제염 시스템.
제5항에 있어서, 광이 자외선인, 오염 매질의 제염 시스템.
제5항에 있어서, 호닝 물질이 광촉매 슬러리를 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제7항에 있어서, 광촉매 슬러리가 TiO₂을 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 오염 유체가 광원으로부터 조명한 광과의 광 반응시 오염 유체 속의 오염물 및 외부 표면에 결집한 파편을 산화시키는 오존 및/또는 하이드록실 라디칼을 생성하는 용존 산소를 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 호닝 물질이 시스템에 의해 산화되는 오염 유체 내에 생성물을 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제10항에 있어서, 생성물이 전분을 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 호닝 물질의 pH가, 외부 표면에 결집된 파편이 오염 유체에 용해되도록 선택되는, 오염 매질의 제염 시스템.
제12항에 있어서, 파편의 가용성 pH가 약 3.8인 경우, 호닝 물질의 pH가 약 3.5 이하로 선택되는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 외부 표면 및 내부 표면에 분산되어 있고, 환형부를 통한 오염 유체의 유동을 기본으로 하여 하우징 내에서 슬리브를 실질적으로 중심에 위치시키는 형태의 형상부를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제14항에 있어서, 형상부가 돌출부를 포함하는, 오염 매질의 제염 시스템.
제1항에 있어서, 환형부의 크기와 환형부를 관통하는 오염 유체의 유량이, 크기 약 6 내지 약 12mm의 환형부에 오염 유체가 유동하는 동안 오염 유체 속의 오염물의 농도가 오염 유체 내에서 실질적으로 동일하도록 하는, 오염 매질의 제염 시스템.
광원을 둘러싼 반투명 슬리브를 제공하는 단계,

슬리브의 외부 표면과 하우징의 내부 표면 사이의 거리가 내부에서 오염 유 체를 유동시키기 위한 환형부의 경계를 정하도록 하여, 하우징 내에 슬리브를 위치시키는 단계,

오염 유체 내에 호닝 물질을 분산시키는 단계 및

슬리브의 외부 표면에 대한 호닝 물질의 유동이 외부 표면에 결집된 파편을 제거하도록, 환형부를 통하여 오염 유체를 유동시키는 단계를 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 환형부의 크기가 약 6 내지 12mm인 경우, 오염 유체를 약 1m/sec 이상의 유량으로 환형부를 통하여 유동시키는 단계를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 호닝 물질이 기포를 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제19항에 있어서, 기포가 광원으로부터 조명한 광과의 광 반응시 오염 유체 속의 오염물 및 외부 표면에 결집된 파편을 산화시키는 오존 및/또는 하이드록실 라디칼을 생성하는 산소를 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 호닝 물질이 광 반응 성분을 포함하고, 광 반응 성분에 광원으로부터 광을 조명하여 오염 유체 속의 오염물 및 외부 표면에 결집된 파편을 산화시키는 단계를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제21항에 있어서, 자외선을 조명하는 단계를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제21항에 있어서, 호닝 물질이 광촉매 슬러리를 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제23항에 있어서, 광촉매 슬러리가 TiO₂을 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 오염 유체가 광원으로부터 조명한 광과의 광 반응시, 오염 유체 속의 오염물 및 외부 표면에 결집된 파편을 산화시키는 오존 및/또는 하이드록실 라디칼을 생성하는 용존 산소를 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 호닝 물질이 시스템에 의해 산화되는 오염 유체 내에 생성물을 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제26항에 있어서, 생성물이 전분을 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 외부 표면에 결집된 파편이 오염 유체에 용해되도록 호닝 물질의 pH를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제28항에 있어서, 파편의 가용성 pH가 약 3.8인 경우, 호닝 물질의 pH를 약 3.5 이하로 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 환형부를 통하여 오염 유체의 유동을 기본으로 하여 하우징 내에 슬리브를 실질적으로 중심에 위치시키는 형태의 형상부를 외부 표면 및 내부 표면에 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제30항에 있어서, 형상부가 돌출부를 포함하는, 오염 매질의 제염방법.
제17항에 있어서, 환형부에서 오염 유체가 유동하는 동안 오염 유체 속의 오염물의 농도가 오염 유체 내에서 실질적으로 동일하도록, 환형부의 크기 및 환형부를 통한 오염 유체의 유량을 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 오염 매질의 제염방법.