KR20110029910A - 무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법 - Google Patents

무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 무기성 폐수 재활용 장치는, 생산공정으로부터 발생하는 저농도의 무기성 폐수가 유입되는 집수조; 상기 생산공정으로부터 발생하는 고농도의 무기성 폐수가 유입되는 증발농축기; 상기 집수조로부터 유입되는 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하는 제1 이온교환부; 상기 제1 이온교환부로부터 유입되는 상기 불순물 이온이 제거된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 오염물을 분리하는 역삼투압 처리부; 및 상기 역삼투압 처리부로부터 유입되는 상기 오염물이 분리된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하여 초순수를 제조하는 제2 이온교환부를 포함하되, 상기 초순수는 상기 생산공정으로 유입되는 것을 특징으로 한다.

Description

무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법{recycling device of inorganic wastewater and the recycling method of inorganic wastewater}
본 발명은 반도체, 도금, PCB(인쇄회로기판), LCD(액정표시장치) 공정 등에서 발생하는 무기성 폐수를 정화하여 다시 공정수로 재활용하는 무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무기성 폐수를 이온교환수지, 역삼투압 처리부, 전기 분해식 이온교환장치 및/또는 혼상식 이온교환장치를 이용하여 정화하고 다시 공정수로 재활용할 수 있는 무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
현재, 반도체, 도금, PCB, LCD 공정 등에서 발생하는 무기성 폐수는 무기성 중금속 물질을 다량으로 포함하고 있다. 무기성 중금속이란, 일반적으로 비중 4 이상의 무거운 금속원소를 의미하며, 예를 들어, 동, 니켈, 금, 은, 비소, 안티모니, 납, 수은, 카드뮴, 크로뮴, 주석, 아연, 바륨, 비스무트, 니켈, 코발트, 망가니즈, 바나듐, 셀레늄 등을 포함한다. 이러한 무기성 중금속 물질 중 일부는 암을 유발하는 등 인체에 매우 유해한 것으로 알려져 있으며, 이러한 무기성 중금속 물질을 포 함하는 무기성 폐수가 외부로 배출되는 경우, 환경오염을 유발시킨다는 문제가 있다. 따라서, 상술된 무기성 폐수를 적절하게 정화하기 위한 기술들이 개발되고 있는 추세이다.
최근에는, 반도체, 도금, PCB, LCD 공정 등에서 발생하는 무기성 폐수는 화학약품을 이용하여 폐수 내에 용존되어 있는 무기성 중금속 물질을 화학반응으로 응집, 집전 처리하여 하수종말처리장 또는 하천으로 방류하는 방법이 주로 사용된다.
도 1은 종래의 무기성 폐수의 처리방법을 도시한다.
도 1을 참조하면, 상기 종래의 무기성 폐수의 처리방법은 무기성 폐수가 발생하면, 폐수를 1차적으로 스크린, 침사 여과하는 단계; 여과된 폐수를 산화, 환원 처리하는 단계; 산화, 환원처리된 폐수를 화학약품을 이용하여 화학, 응집처리하는 단계; 화학, 응집처리된 폐수를 침전, 탈수하는 단계; 및 이를 여과하여 하천 또는 하수종말처리장으로 방류하는 단계로 구성된다.
그러나, 이러한 방법은 화학반응을 이용함으로써 인체에 유해한 메탄가스와 암모니아, 황화수소 같은 자극성 가스 및 부식성 가스가 배출되게 되며, 그로 인해 환기되지 않는 곳에 축적될 경우에는 질식 등을 일으켜 뇌에 영향을 주거나 호흡 곤란을 유발할 수도 있다는 문제점이 있다.
또한, 상기 방법에 의하면 결과적으로 고형성 폐기물이나 슬러지와 같은 2차 오염물이 다량으로 발생하게 되어 그로 인해 또다른 환경오염을 유발한다는 문제점이 있다.
더욱이, 상기 방법에 의해 무기성 폐수를 처리하는 설비장치를 설치하기 위해서는 넓은 공간이 필요하게 된다는 문제점이 있으며, 다양한 종류의 화학약품을 다량으로 사용하기 때문에 부식성 가스가 배출되어 설비장치의 마모도를 증가시켜 설비장치의 수명이 단축되며, 그로 인해 높은 운영 비용이 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 다양한 종류의 화학약품을 다량으로 사용해야 한다는 점으로 인하여 경제적으로도 효율이 낮다는 문제점이 있으며, 폐수를 하천 및 하수종말처리장으로 방류하게 됨으로써 폐수가 재활용되지 않는다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은, 무기성 폐수를 여과하여 다시 재활용할 수 있고, 그로 인해 수자원의 고갈을 보다 감소시킬 수 있고 환경오염을 보다 억제할 수 있는 무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 생산공정에서 발생하는 무기성 폐수를 정화하는 동안에 발생하는 불순물 이온, 오염물, 폐수 등을 다시 무기성 폐수 재활용 장치에 유입시킴으로써 고형성 폐기물이나 슬러지와 같은 2차 오염물의 발생을 보다 감소시킬 수 있는 무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 목적은 무기성 폐수를 처리하는 펌프, 집수조 등의 설비장치를 보다 간소화할 수 있고, 그로 인해 운용비용의 절감, 유지 및 보수의 용이화를 실현할 수 있는 무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 다양한 종류의 화학약품을 소량 사용함으로써 부식이 발생하는 정도가 보다 감소하고, 또한 종래의 무기성 폐수 처리 방법과 비교했을 때 펌프와 같은 장치 등의 사용이 보다 감소하여 소비되는 전력을 감소시킬 수 있는 무기성 폐수 재활용 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 무기성 폐수 재활용 장치는, 생산공정으로부터 발생하는 저 농도의 무기성 폐수가 유입되는 집수조; 상기 생산공정으로부터 발생하는 고농도의 무기성 폐수가 유입되는 증발농축기; 상기 집수조로부터 유입되는 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하는 제1 이온교환부; 상기 제1 이온교환부로부터 유입되는 상기 불순물 이온이 제거된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 오염물을 분리하는 역삼투압 처리부; 및 상기 역삼투압 처리부로부터 유입되는 상기 오염물이 분리된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하여 초순수를 제조하는 제2 이온교환부를 포함하되, 상기 초순수는 상기 생산공정으로 유입되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 집수조에는 상기 고농도의 무기성 폐수의 양에 상응하는 보충수 및 상기 역삼투압 처리부에서 분리된 상기 오염물이 더 유입되고, 상기 증발농축기에는 상기 제1 이온교환부에서 제거된 불순물 이온 및 상기 제2 이온교환부에서 제거된 불순물 이온이 더 유입되어, 상기 증발농축기는 상기 불순물 이온 및 상기 고농도의 무기성 폐수를 증발시켜 농축하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 집수조와 상기 제2 이온교환부 사이에, 상기 집수조로부터 유입되는 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물을 여과하는 여과장치; 및 상기 여과장치에서 유입되는 여과된 상기 저농도의 무기성 폐수를 오존에 의해 산화처리하는 오존처리기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제2 이온교환부는 혼상식 이온교환장치(MBD, Mixed Bed Deionizer) 또는 전기 분해식 이온교환장치(EDI, Electrodeionization)인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 여과장치는 마이크로(micro) 필터, 샌드(sand) 필터 및 활성탄(Active Carbon) 필터 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기성 폐수 재활용 방법은,
(1) 생산공정으로부터 발생하는 무기성 폐수를 저농도의 무기성 폐수 및 고농도의 무기성 폐수로 분리하는 단계;
(2) 상기 저농도의 무기성 폐수에 상기 고농도의 무기성 폐수의 양에 상응하는 보충수를 보충하는 단계;
(3) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제1 이온교환부에서 제거하는 단계;
(4) 상기 (3) 단계에서 불순물 이온이 제거된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 역삼투압을 사용하여 오염물을 분리하는 단계;
(5) 상기 (4) 단계에서 상기 오염물이 분리된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제2 이온교환부에서 제거하여 초순수를 제조하는 단계; 및
(6) 상기 (5) 단계에서 제조된 상기 초순수를 상기 생산공정으로 유입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (4) 단계에서 분리된 오염물을 상기 (2) 단계의 상기 저농도의 무기성 폐수에 유입시키는 단계; 및 상기 (3) 단계에서 제거된 불순물 이온 및 상기 (5) 단계에서 제거된 불순물 이온을 상기 고농도의 무기성 폐수와 함께 증발시켜 농축하는 것을 특징으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (2) 단계와 상기 (3) 단계 사이에, (a) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수 내의 불순물을 여과하는 단계; 및 (b) 상기 여과된 상기 저농도의 무기성 폐수를 오존에 의하여 산화처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (5) 단계는 혼상식 이온교환장치(MBD, Mixed Bed Deionizer) 또는 전기 분해식 이온교환장치(EDI, Electrodeionization)에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계는 마이크로(micro) 필터, 샌드(sand) 필터 및 활성탄(Active Carbon) 필터 중 어느 하나 이상에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 무기성 폐수를 여과하여 다시 재활용할 수 있고, 그로 인해 수자원의 고갈을 보다 감소시킬 수 있고 환경오염을 보다 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 생산공정에서 발생하는 무기성 폐수를 정화하는 동안에 발생하는 불순물 이온, 오염물, 폐수 등을 다시 무기성 폐수 재활용 장치에 유입시킴으로써 고형성 폐기물이나 슬러지와 같은 2차 오염물의 발생을 보다 감소시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 기존의 무기성 폐수를 처리하는 펌프, 집수조 등의 설비장치를 보다 간소화할 수 있고, 그로 인해 운용비용의 절감, 유지 및 보수의 용이화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 적은 종류의 화학약품을 소량 사용함으로써 부식이 발생하는 정도가 보다 감소하고, 펌프와 같은 설비장치 등의 사용이 보다 감소하여 소비되는 전력을 감소시킬 수 있어 경제적으로 무기성 폐수를 정화 및 재활용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 무기성 폐수 재활용 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
<실시예>
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 장치의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2를 참조하면, 무기성 폐수 재활용 장치(100)는 집수조(120), 제1 이온교환부(130), 역삼투압 처리부(RO SYSTEM, Reverse Osmosis System)(140), 제2 이온교환부(150) 및 증발농축기(160)를 포함한다. 또한, 무기성 폐수 재활용 장치(100) 는 생산공정(110)과 연계되어 있다.
도 3을 참조하면, 무기성 폐수 재활용 방법은 아래와 같이, (1) 생산공정으로부터 발생하는 무기성 폐수를 저농도의 무기성 폐수 및 고농도의 무기성 폐수로 분리하는 단계(S100); (2) 상기 저농도의 무기성 폐수에 상기 고농도의 무기성 폐수의 양에 상응하는 보충수를 보충하는 단계(S110); (3) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제1 이온교환부에서 제거하는 단계(S120); (4) 상기 (3) 단계에서 불순물 이온이 제거된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 역삼투압을 사용하여 오염물을 분리하는 단계(S130); (5) 상기 (4) 단계에서 상기 오염물이 분리된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제2 이온교환부에서 제거하여 초순수를 제조하는 단계(S140); 및 (6) 상기 (3) 단계에서 제거된 불순물 이온 및 상기 (5) 단계에서 제거된 불순물 이온을 상기 고농도의 무기성 폐수와 함께 증발시켜 농축하는 단계(S150)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 무기성 폐수 재활용 장치(100) 및 그 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
(1) 생산공정으로부터 발생하는 무기성 폐수를 저농도의 무기성 폐수 및 고농도의 무기성 폐수로 분리하는 단계(S100).
본 발명에서 "생산공정"이라 함은 공정 중에 사용되어 방출되는 폐수가 재활용될 수 있는 모든 종류의 공정을 의미한다. 바람직하게는, 생산공정은 반도체, 도 금, PCB, LCD 공정을 포함할 수 있다.
본 발명에서 "저농도의 무기성 폐수"라 함은 상기 생산공정에서 발생하는 무기성 중금속 물질을 다량으로 포함하고 있는 폐수를 의미한다. 바람직하게는, 무기성 폐수는 비중 4 이상의 무거운 금속원소를 다량으로 함유하는 폐수를 의미한다. 예를 들어, 무기성 중금속 물질은 동, 니켈, 금, 은 비소, 안티모니, 납, 수은, 카드뮴, 크로뮴, 주석, 아연, 바륨, 비스무트, 니켈, 코발트, 망가니즈, 바나듐, 셀레늄 등을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 총용존고형물량(TDS)이 150 ~ 200 mg/L의 범위를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 "고농도의 무기성 폐수"라 함은 상기 생산공정에서 발생하는 화학약품을 다량으로 포함하고 있는 폐수를 의미한다. 바람직하게는, 총용존고형물량(TDS)이 500 mg/L 이상의 범위를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 단계는 생산공정(110)에서 수행되며, 생산공정(110)에서 발생하는 무기성 폐수를 저농도의 무기성 폐수 및 고농도의 무기성 폐수로 분리하는 것은 공지의 기술이 사용되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 후술되는 바와 같이, 생산공정(110)으로부터 발생하는 저농도의 무기성 폐수는 집수조(120)로 유입되고, 생산공정(110)으로부터 발생하는 고농도의 무기성 폐수는 증발농축기(160)로 유입된다.
(2) 상기 저농도의 무기성 폐수에 상기 고농도의 무기성 폐수의 양에 상응하는 보충수를 보충하는 단계(S110).
본 발명에서 "보충수"라 함은 저농도의 무기성 폐수와는 별도로 집수조(120)에 유입되는 물을 지칭한다.
상기 단계는 집수조(120)에서 수행된다. 집수조(120)는 저농도의 무기성 폐수를 저장하는 역할을 한다. 한편, 집수조(120)에는 무기성 폐수의 총량이 일정해지도록 생산공정(110)에서 발생한 고농도의 무기성 폐수에 상응하는 양의 물, 예를 들어 시수가 공급된다.
또한, 후술되는 바와 같이 역삼투압 처리부(140)에서 분리된 오염물은 집수조(120)로 유입된다.
(3) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제1 이온교환부에서 제거하는 단계(S120).
상기 단계는 제1 이온교환부(130)에서 수행된다. 제 1 이온교환부는 예를 들어, 단상탑(2B2T,2B3T)으로 이루어지는 단상식 이온 교환 수지이다. 제1 이온교환부(130)는 집수조(120)와 연결되고, 집수조(120)에서 유입되는 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하는 역할을 한다. 제1 이온교환부(130)는 이온교환을 할 수 있는 이온을 지닌 이온교환 수지(또는 불용성 합성수지)를 복수개 포함한다. 상기 이온교환 수지는 양이온교환 수지, 음이온교환 수지, 양쪽성수지, 전자 교환 수지, 킬레이트 수지 등으로 이루어 질 수 있다. 이온교환 수지를 이용하여 불순을 이온을 제거하는 방법은 공지의 방법을 이용하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 일실시예에서는, 제1 이온교환부(130)는 불순물 이온이 제거된 저농도의 무기성 폐수의 총용존고형물량이 10 ~ 50 mg/L 범위에 존재하도록 설정될 수 있므며, 이러한 범위는 사용자가 임의적으로 설정할 수 있음을 유의한다.
제1 이온교환부(130)에서 불순물 이온이 제거된 저농도의 무기성 폐수는 역삼투압 처리부(140)로 유입된다. 또한, 후술되는 바와 같이 제1 이온교환부(130)에서 제거된 불순물 이온은 증발농축기(160)로 유입된다.
(4) 상기 (3) 단계에서 불순물 이온이 제거된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 역삼투압을 사용하여 오염물을 분리하는 단계(S130).
본 발명에서 "오염물"이란 역삼투압 처리에 의해 분리될 수 있는 모든 종류의 무기 이온, 유기물, 발열성물질(Pyrogen), 1um이상의 콜로이드 또는 미립자, 미생물 등을 의미한다.
상기 단계는 역삼투압 처리부(140)에서 수행된다. 역삼투압 처리부(140)는 역삼투압을 이용한 정수 시스템으로서, 일반적인 작동 원리는 초산셀룰로오즈(Cellulose Acetate) 또는 폴리아미드(Polyamide)등과 같은 반투막을 사용하여 원수중에 포함되어 있는 오염물을 분리 제거하는 방법이다.
현재 역삼투압을 이용한 정수 시스템에 사용되는 역삼투막 또는 반투막은 재 질별로 2종류가 있고 모양별로 2종류가 있다. 재질별로는 초산셀룰로오즈 반투막와 폴리아미드 반투막이 있고, 모양별로는 나선형(Spiral) 반투막과 중공사(Hollow Fiber) 반투막이 있다.
제1 이온교환부(130)에서 불순물 이온이 제거된 저농도의 무기성 폐수는 역삼투압 처리부(140)에 유입된다. 그리고 유입된 저농도의 무기성 폐수는 10Kg/cm2 ~ 42Kg/cm2으로 가압되어 반투막을 통과하지만 반투막의 작은 포어(Pore)를 통과하는 과정에서 오염물은 분리되고, 오염물이 제거된 무기성 폐수만이 반투막을 통과하게 된다. 한편, 이 과정에서 분리된 오염물은 집수조(120)로 유입된다.
본 발명에 따른 일실시예에서는, 역삼투압 처리부(140)는 오염물이 제거된 무기성 폐수의 총용존고형물량이 2.5 ~ 4.5 mg/L 범위에 존재하도록 설정될 수 있므며, 이러한 범위는 사용자가 임의적으로 설정할 수 있음을 유의한다.
(5) 상기 (4) 단계에서 상기 오염물이 분리된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제2 이온교환부에서 제거하여 초순수를 제조하는 단계(S140).
본 발명에서 "초순수"란 10 ~ 18 Mohm·cm의 비저항 범위를 가지는 물을 의미한다. 하지만, 반드시 비저항의 범위가 이에 제한되지 않음을 유의한다.
상기 단계는 제2 이온교환부(150)에서 수행된다. 제2 이온교환부(150)는 혼상식 이온교환장치(MBD, Mixed Bed Deionizer) 또는 전기 분해식 이온교환장 치(EDI, Electrodeionization)를 포함할 수 있다.
전기 분해식 이온교환장치(EDI)는 역삼투압 처리부(140)로부터 오염물이 제거된 저농도의 무기성 폐수로부터 2차적으로 불순물 이온을 제거하는 역할을 한다. 전기 분해식 이온교환장치(EDI)는 일반적으로 이온교환막, 이온교환 수지, 직류 전원으로 구성되며, 전기적인 방식으로 연속적이고 균일하게 오염물이 제거된 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하여 초순수(Ultra pure water)를 생산한다.
혼상식 이온교환장치(MBD) 역시 역삼투압 처리부(140)로부터 오염물이 제거된 저농도의 무기성 폐수로부터 2차적으로 불순물 이온을 제거하는 역할을 한다. 혼상식 이온교환장치(MBD)는 일반적으로 강산성 양이온교환수지와 강염기성 음이온교환수지를 단일탑에 혼합 충진시킨후 무기성 폐수에 함유되어 있는 양이온과 음이온 성분을 완전히 제거하여 초순수를 생산한다. 이러한 혼상식 이온교환장치(MBD)는 일정 용량을 생산한 후 가성 소다(NaOH)와 염산 (HCI)으로 재생 반복 사용할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 역삼투압 처리부(140)에서 오염물이 제거된 저농도의 무기성 폐수로부터 초순수를 제조하기 위해 사용자는 전기 분해식 이온교환장치(EDI) 및 혼상식 이온교환장치(MBD) 중 어느 하나 이상를 임의적으로 선택할 수 있음을 유의한다.
전기 분해식 이온교환장치(EDI) 및/또는 혼상식 이온교환장치(MBD)에서 생산된 초순수는 다시 생산공정(110)으로 유입된다. 따라서, 본 발명에 따르면 생산공정(110)에서 발생한 무기성 폐수는 초순수로 정화되어 상기 공정에서 다시 재활 용될 수 있게 된다.
한편, 후술되는 바와 같이, 전기 분해식 이온교환장치(EDI) 또는 혼상식 이온교환장치(MBD)에서 제거된 불순물 이온은 증발농축기(160)로 유입된다.
(6) 상기 (3) 단계에서 제거된 불순물 이온 및 상기 (5) 단계에서 제거된 불순물 이온을 상기 고농도의 무기성 폐수와 함께 증발시켜 농축하는 단계(S150).
상기 단계는 증발농축기(160)에서 수행된다. 증발농축기(160)는 생산공정(110)에서 발생하는 고농도의 무기성 폐수 저장하고, 이를 증발시켜 농축하는 역할을 한다.
한편, 증발농축기(160)에는 제1 이온교환부(130)에서 제거된 불순물 이온 및 전기 분해식 이온교환장치(EDI) 또는 혼상식 이온교환장치(MBD)에서 제거된 불순물 이온이 유입된다. 이러한 불순물 이온은 고농도의 무기성 폐수와 함께 증발되어 농축된다. 그 결과 소량의 폐기물이 발생된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 장치의 개략도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 방법에 관한 개략적인 순서도이다.
도 4를 참조하면, 무기성 폐수 재활용 장치(200)는 집수조(220), 제1 이온교환부(230), 역삼투압 처리부(240), 제2 이온교환부(250), 증발농축기(260), 여과장치(270) 및 오존 처리기(280)를 포함한다. 또한, 무기성 폐수 재활용 장치(200)는 생산공정(210)과 연계되어 있다.
도 4에 도시된 무기성 폐수 재활용 장치(200)는 도 2에 도시된 무기성 폐수 재활용 장치(100)와 비교했을 때, 집수조(210)와 이온교환부(220) 사이에 여과장치(270) 및 오존 처리기(280)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 구성요소를 가지므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도 5에 도시된 무기성 폐수 재활용 방법은 도 3에 도시된 무기성 폐수 재활용 방법과 비교했을 때, S110 단계와 S120 단계 사이에, (a) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수를 여과하여 상기 저농도 무기성 폐수 내에 함유된 불순물을 여과하는 단계; 및 (b) 상기 여과된 상기 저농도의 무기성 폐수를 오존에 의하여 산화처리하는 단계를 더 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 구성단계를 가지므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하여 무기성 폐수 재활용 장치(200) 및 그 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
(a) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수를 여과하여 상기 저농도 무기성 폐수 내에 함유된 불순물을 여과하는 단계(S220).
상기 단계는 여과장치(270)에 의해 수행된다. 여과장치(270)는 집수조(210)와 연결되어 있으며, 집수조(210)로부터 유입되는 무기성 폐수 내에 존재하는 불순물을 여과장치에 의해 1차적으로 여과한다. 불순물이 여과되는 원리는 공지된 것으 로서 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 여과장치(270)는 마이크로(micro) 필터, 샌드(sand) 필터 및 활성탄 (Active Carbon) 필터 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 여과장치(270)에 포함되는 필터는 무기성 폐수 내에 함유된 불순물을 여과할 수 있는 한 특별히 제한되지 않음을 유의한다.
(b) 상기 여과된 상기 저농도의 무기성 폐수를 오존에 의하여 산화처리하는 단계(S230).
상기 단계는 오존 처리기(280)에 의해 수행된다. 오존 처리기(280)는 여과장치(270)와 연결되어 있으며, 여과장치(270)에서 1차적으로 불순물이 여과된 무기성 폐수를 오존에 의하여 산화처리하는 역할을 한다. 오존 처리기(280)는 오존의 산화성을 이용하여 무기성 폐수 내에 용존되어 있는 무기성 중금속 물질 및 유기물 제거하는 한편, 살균을 하는 역할을 한다. 그리고, 오존 처리기(280)에서 오존에 의해 산화처리된 무기성 폐수는 이온교환부(220)로 유입되어 도 3에 도시된 무기성 폐수 재활용 장치(100)와 동일한 과정으로 재활용된다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
도 1은 종래의 무기성 폐수의 처리방법을 도시하며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 장치의 개략도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 방법의 개략적인 순서도이며,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 장치의 개략도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기성 폐수 재활용 방법에 관한 개략적인 순서도이다.

Claims (10)

  1. 생산공정으로부터 발생하는 저농도의 무기성 폐수가 유입되는 집수조;
    상기 생산공정으로부터 발생하는 고농도의 무기성 폐수가 유입되는 증발농축기;
    상기 집수조로부터 유입되는 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하는 제1 이온교환부;
    상기 제1 이온교환부로부터 유입되는 상기 불순물 이온이 제거된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 오염물을 분리하는 역삼투압 처리부; 및
    상기 역삼투압 처리부로부터 유입되는 상기 오염물이 분리된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제거하여 초순수를 제조하는 제2 이온교환부를 포함하되,
    상기 초순수는 상기 생산공정으로 유입되는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집수조에는 상기 고농도의 무기성 폐수의 양에 상응하는 보충수 및 상기 역삼투압 처리부에서 분리된 상기 오염물이 더 유입되고,
    상기 증발농축기에는 상기 제1 이온교환부에서 제거된 불순물 이온 및 상기 제2 이온교환부에서 제거된 불순물 이온이 더 유입되어, 상기 증발농축기는 상기 불순물 이온 및 상기 고농도의 무기성 폐수를 증발시켜 농축하는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 집수조와 상기 제2 이온교환부 사이에,
    상기 집수조로부터 유입되는 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물을 여과하는 여과장치; 및
    상기 여과장치에서 유입되는 여과된 상기 저농도의 무기성 폐수를 오존에 의해 산화처리하는 오존처리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 이온교환부는 혼상식 이온교환장치(MBD, Mixed Bed Deionizer) 또는 전기 분해식 이온교환장치(EDI, Electrodeionization)인 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 여과장치는 마이크로(micro) 필터, 샌드(sand) 필터 및 활성탄(Active Carbon) 필터 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 장치.
  6. (1) 생산공정으로부터 발생하는 무기성 폐수를 저농도의 무기성 폐수 및 고농도의 무기성 폐수로 분리하는 단계;
    (2) 상기 저농도의 무기성 폐수에 상기 고농도의 무기성 폐수의 양에 상응하는 보충수를 보충하는 단계;
    (3) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제1 이온교환부에서 제거하는 단계;
    (4) 상기 (3) 단계에서 불순물 이온이 제거된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 역삼투압을 사용하여 오염물을 분리하는 단계;
    (5) 상기 (4) 단계에서 상기 오염물이 분리된 상기 저농도의 무기성 폐수로부터 불순물 이온을 제2 이온교환부에서 제거하여 초순수를 제조하는 단계; 및
    (6) 상기 (5) 단계에서 제조된 상기 초순수를 상기 생산공정으로 유입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (4) 단계에서 분리된 오염물을 상기 (2) 단계의 상기 저농도의 무기성 폐수에 유입시키는 단계; 및
    상기 (3) 단계에서 제거된 불순물 이온 및 상기 (5) 단계에서 제거된 불순물 이온을 상기 고농도의 무기성 폐수와 함께 증발시켜 농축하는 것을 특징으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 (2) 단계와 상기 (3) 단계 사이에,
    (a) 상기 보충수가 보충된 상기 저농도의 무기성 폐수 내의 불순물을 여과하는 단계; 및
    (b) 상기 여과된 상기 저농도의 무기성 폐수를 오존에 의하여 산화처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 (5) 단계는 혼상식 이온교환장치(MBD, Mixed Bed Deionizer) 또는 전기 분해식 이온교환장치(EDI, Electrodeionization)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 마이크로(micro) 필터, 샌드(sand) 필터 및 활성탄(Active Carbon) 필터 중 어느 하나 이상에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 무기성 폐수 재활용 방법.
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