KR20130080588A

KR20130080588A - 실리콘 폐수의 수처리 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20130080588A
Application number: KR1020120001462A
Authority: KR
Inventors: 이동진; 윤희성; 정호찬; 이재명; 최우승
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2013-07-15

Abstract

폐수의 수처리 시스템을 개시한다. 개시된 폐수의 수처리 시스템은 반도체 공정에서 발생되는 실리콘 폐수를 정화 처리하기 위한 것으로서, ⅰ)폐수 저장 탱크로부터 공급되는 상기 폐수를 수용하는 수처리조와, ⅱ)상기 수처리조 내부의 폐수에 잠기며 상기 폐수 중의 이물질을 제거하는 침지식 분리막과, ⅲ)상기 분리막을 통해 폐수 중의 이물질이 제거된 생산수를 저장하는 생산수 저장조와, ⅳ)상기 수처리조 내부의 고형 물질이 분산된 농축수를 배출하는 농축수 펌프를 포함할 수 있다.

Description

실리콘 폐수의 수처리 시스템 및 방법 {WATER TREATMENT SYSTEM OF SILICON WASTEWATER AND METHOD OF THE SAME}

본 발명의 실시예는 폐수의 수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 공정에서 발생되는 실리콘 폐수를 정화 처리하는 수처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체를 제조하는 후 공정인 백 랩핑(back-lapping), 그라인딩(grinding), 다이-소잉(die-sawing) 공정 등에서는 각종 이물질이 포함된 폐수(폐슬러리)를 발생시킨다.

산업의 발달에 의하여 반도체의 사용량은 점점 증가 되고 있으며, 이로 인하여 발생하는 폐수는 더욱더 증가하고 있는 실정이다.

이러한 폐수에는 고형분인 실리콘, 카본, 실리카 등의 이물질을 포함하고 있으며, 고형분인 실리콘, 카본, 실리카 등의 입자는 아주 미세하여 자연 상태에서 침전이 잘 일어나지 않는 특징으로 가진다.

상기와 같이 침전이 잘 이루어지지 않는 고형분을 포함하는 폐수를 자연 침전시켜 정화시키기 위해서는 많은 시간과, 폐수를 저장하는 큰 공간을 필요로 함으로써 자연 상태의 침전 방식으로는 사실상 아주 미세한 입자 상태의 고형분을 포함하는 폐수를 정화시킬 수 없는 실정이다.

또 다른 방법으로는 폐수를 원심 분리하여 폐수에서 이물질을 회수하는 방법이 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 방법은 폐수에 여전히 다량의 실리콘 등이 포함되어 있기 때문에, 처리수를 그대로 외부로 방류할 경우 수질 오염을 초래할 수 있다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 분리막을 이용하여 폐수의 여과를 계속하게 되면 분리막 표면 또는 세공 표면에 입자성 또는 용존성 물질이 부착되어 분리막의 세공이 막히게 되고 분리막을 통과하는 여과액의 유량이 점차적으로 감소하게 되는 막오염이 발생한다.

따라서, 이러한 막오염을 방지하기 위하여 분리막 여과 운전 도중에 주기적으로 분리막의 표면을 세척하거나 분리막 세공을 통하여 세척수를 여과 방향의 역방향으로 통과시키는 역세정으로 막의 여과 성능을 회복하여야 한다.

상기 역세정은 일반적으로 여과된 생산수, 화학약품 등의 세정제가 이용된다. 그러나, 운전 및 역세정이 반복됨에 따라 분리막 표면에 고형물질이 점점 고착되는 현상이 발생하고, 이에 따라 역세정 간격을 단축하게 되며 나중에는 분리막을 분해하여 고형물질을 제거해야 하는 단점이 있다.

따라서, 장기간 분리막의 여과 성능을 유지하기 위한 폐수 처리 시스템 및 처리방법의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예들은 침지식 분리막의 여과 성능이 장기간 유지될 수 있도록 화학 약품과 분리막에 의해 생산된 생산수를 이용하여 분리막에 축적되어 있는 각종 이물질을 세정할 수 있도록 한 실리콘 폐수의 수처리 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 실리콘 폐수의 수처리 시스템은, 반도체 공정에서 발생되는 실리콘 폐수를 정화 처리하기 위한 것으로서, ⅰ)폐수 저장 탱크로부터 공급되는 상기 폐수를 수용하는 수처리조와, ⅱ)상기 수처리조 내부의 폐수에 잠기며 상기 폐수 중의 이물질을 제거하는 침지식 분리막과, ⅲ)상기 분리막을 통해 폐수 중의 이물질이 제거된 생산수를 저장하는 생산수 저장조와, ⅳ)상기 수처리조 내부의 고형 물질이 분산된 농축수를 배출하는 농축수 펌프를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템은, 상기 폐수 저장 탱크에 저장된 폐수를 상기 수처리조로 공급하는 제1 펌프와, 상기 분리막을 거치며 이물질이 제거된 생산수를 상기 생산수 저장조로 공급하는 제2 펌프와, 상기 수처리조 내부의 폐수에 공기를 공급하여 상기 분리막에 축적되어 있는 고형 물질을 제거하는 블로워를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템은, 상기 생산수 저장조에 저장된 생산수를 상기 제2 펌프를 통해 상기 분리막으로 공급하여 상기 분리막을 생산수로서 역세정 하는 생산수 세정유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 분리막은 제1 연결 라인을 통해 상기 제2 펌프의 전단 측과 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 생산수 저장조는 제2 연결 라인을 통해 상기 제2 펌프의 후단 측과 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 제2 연결 라인에는 제1 밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 제2 연결 라인에는 상기 제2 펌프의 후단과 상기 수처리조를 선택적으로 연결하는 제7 연결 라인이 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 생산수 세정유닛은 상기 생산수 저장조와 상기 제1 연결 라인을 연결하는 제3 연결 라인과, 상기 제2 연결 라인과 제1 연결 라인을 연결하는 제4 연결 라인과, 상기 제3 연결 라인에 설치되는 제2 밸브와, 상기 제4 연결 라인에 설치되는 제3 밸브와, 상기 제1 연결 라인과 제3 연결 라인을 연결하는 연결 지점의 전단에서 상기를 포제1 연결 라인에 설치되는 제3A 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템은, 상기 제2 펌프를 통해 화학 약품을 상기 분리막으로 공급하여 상기 분리막을 화학 세정하는 화학 세정유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 화학 세정유닛은 상기 화학 약품을 수용하는 약품 저장조와, 상기 분리막과 상기 제2 펌프의 전단 측과 후단 측을 연결하는 연결 라인과 연결되며 제4 밸브가 설치되는 제5 연결 라인을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 수처리조에는 수위를 감지하는 수위 센서와, 수소 이온 농도를 감지하는 pH 센서가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템은, 청수를 상기 수처리조에 공급하고, 상기 화학 세정유닛을 통해 공급된 화학 약품으로서 상기 분리막을 회복 세정하는 회복 세정유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 회복 세정유닛은 상기 청수로서 탈 이온수를 저장하는 청수 탱크와, 상기 청수 탱크와 수처리조를 연결하는 제6 연결 라인과, 상기 제6 연결 라인에 설치되는 제4 펌프 및 제5 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템에 있어서, 상기 화학 약품은 NaOH, KOH, Ca2CO3, HF, HNO₃로 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 방법은, 반도체 공정에 발생된 실리콘 폐수를 수용하는 수처리조와, 상기 수처리조의 내부에 잠기게 설치되는 침지식 분리막과, 상기 분리막을 통해 이물질이 제거된 생산수를 저장하는 생산수 저장조를 포함하는 폐수의 수처리 시스템에서, (a) 상기 수처리조에 수용된 폐수의 이물질을 상기 분리막을 통해 제거하고, 이물질이 제거된 생산수를 생산수 저장조에 저장하는 과정과, (b) 상기 생산수 저장조에 저장된 생산수를 상기 분리막으로 공급하여 상기 분리막을 역세정 하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법은, 상기 (a) 과정에서, 상기 수처리조에 공기를 공급하여 상기 분리막에 축적되어 있는 고형 물질을 분산시키고, 상기 고형 물질이 포함된 농축수를 상기 수처리조로부터 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법은, 상기 수처리 시스템의 정상 모드에서 상기 (a) 과정이 이루어지고, 상기 분리막의 역세정 모드에서 상기 (b) 과정이 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법은, (c) 적어도 1일 1회 이상 상기 수처리조에 화학 약품을 공급하여 상기 분리막을 화학 약품으로서 화학 세정하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 수처리조로 일정 시간 동안 공기를 주입하고, 상기 화학 약품을 상기 수처리조에 공급하며 상기 분리막을 화학 약품으로서 화학 세정하며, 일정 시간 동안의 휴지기를 가지며 상기 화학 세정과 휴지 과정을 수회 반복할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법은, 상기 (c) 과정 이후에 상기 생산수로서 상기 분리막을 역세정 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법은, (d) 일정 기간 마다 상기 수처리조 내부의 폐수를 배출하고, 상기 수처리조에 청수와 화학 약품을 공급하여 상기 분리막의 여과 성능을 회복하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법에 있어서, 상기 (d) 과정에서는 상기 청수를 상기 수처리조에 공급하고 배출하는 과정을 수회 반복하며, 상기 수처리조를 비운 상태에서 상기 청수와 화학 약품을 상기 수처리조에 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 방법은, 상기 수처리조에 저장된 청수와 화학 약품의 저장수에 대한 수소 이온 농도를 일정하게 유지시키고, 상기 저장수에 상기 분리막을 일정 시간 동안 침지시킨 후, 상기 저장수를 배출할 수 있다.

본 발명의 실시예는 침지식 분리막을 이용하여 실리콘 폐수에 포함된 실리콘, 카본, 실리카 등의 이물질을 제거함으로써 실리콘 폐수에 의한 수질 오염 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 사용되는 침지식 분리막을 생산수로서 역세정 하고, 화학 약품을 이용하여 화학 세정함으로써 침지식 분리막의 여과 성능을 유지시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 일정 기간 또는 침지식 분리막의 정화 성능에 문제가 있는 경우, 청수와 화학 약품을 이용하여 침지식 분리막을 세정함으로써 침지식 분리막을 원래 대로 회복/재생시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 생산수로서의 역세정, 화학 약품을 이용한 화학 세정, 청수와 화학 약품을 이용한 회복 세정이 시스템화 되어 자동으로 제어 가능하므로 별도의 관리인원 없이 처리시설을 운영할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 방법을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 시스템(100)은 오/폐수, 산업 폐수 등을 정화 처리하기 위한 것이다.

예를 들면, 상기 수처리 시스템(100)은 반도체를 제조하는 후 공정인 백 랩핑(back-lapping), 그라인딩(grinding), 다이-소잉(die-sawing) 공정 등에서 발생된 실리콘 폐수 중의 이물질을 제거하는데 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 폐수의 수처리 시스템(100)은 실리콘 폐수(이하에서는 편의상 "폐수" 라고 한다) 중의 이물질을 침지식의 분리막 모듈로서 제거하여 정화된 생산수를 생산하고, 분리막 모듈을 생산수로서 역세정 할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 수처리 시스템(100)은 화학 약품을 이용하여 분리막 모듈을 화학 세정함으로써 분리막 모듈의 정화 성능을 유지시키고, 청수와 화학 약품을 이용하여 분리막 모듈을 세정함으로써 분리막 모듈을 회복/재생시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 수처리 시스템(100)은 기본적으로, 수처리조(10)와, 침지식 분리막(30)과, 생산수 저장조(50)와, 생산수 세정유닛(70)과, 화학 세정유닛(80)과, 분리막 재생유닛(90)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에서, 상기 수처리조(10)는 정화처리 되지 않은 폐수를 수용하는 반응조로, 폐수를 저장하는 폐수 저장 탱크(1)와 공급 라인(3)을 통해 연결될 수 있다.

여기서, 상기 공급 라인(3)에는 폐수 저장 탱크(1)에 저장된 폐수를 수처리조(10)로 공급할 수 있는 제1 펌프(P1)가 설치되며, 제1 펌프(P1)의 후단에 원수 밸브(5)가 설치된다.

그리고, 상기 수처리조(10)에는 수위를 감지하는 수위 센서(S1)와, 수소 이온 농도(pH)를 감지하는 pH 센서(S2)가 설치된다.

이러한 수위 센서와 pH 센서는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 수위 센서 및 pH 센서로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 침지식 분리막(30)은 수처리조(10) 내부의 폐수에 잠기게 설치되며, 폐수 중의 각종 이물질을 제거하는 분리막 모듈로서 이루어진다.

즉, 상기 침지식 분리막(30)은 폐수 중에 포함된 실리콘, 카본, 실리카 등과중금속 같은 이물질을 멤브레인을 통해 제거할 수 있다.

이들의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 모든 무기막 및 유기막 재질이 사용 가능하다. 대표적으로 세라믹, 및 금속막을 포함하는 무기막; 폴리프로필렌(PP), 폴리아마이드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF), 폴리슐폰(PS), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라 플루오르에틸렌(PTFE), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리술포네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 유기막; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.

상기한 침지식 분리막(30)은 위에서 언급한 바 있는 각종 폐수를 정화 처리하기 위한 공지 기술의 침지식 분리막 모듈로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 수처리조(10) 내부의 폐수에 공기를 공급하여 침지식 분리막(30)에 축적되어 있는 고형 물질을 제거하기 위한 블로워(11)와, 수처리조(10) 내부에서의 고형 물질이 분산된 농축수를 배출하는 배출 라인(13)과, 배출 라인(13)에 설치되는 농축수 펌프(P3)를 포함하고 있다.

따라서, 상기 블로워(11)를 통해 수처리조(10)의 내부에 공기를 주입하게 되면, 폐수 중에 기포가 발생하면서 침지식 분리막(30)에 고착되어 있는 고착 물질을 공기 방울로 분산시키게 되고, 이렇게 고착 물질이 분산된 농축수는 농축수 펌프(P3)에 의해 배출 라인(13)을 따라 배출될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 생산수 저장조(50)는 침지식 분리막(30)에 의해 폐수 중의 이물질이 제거된 생산수를 저장하기 위한 것이다.

이를 위해 생산수를 생산수 저장조(50)로 공급하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는 제2 펌프(P2)를 포함하고 있다.

상기 제2 펌프(P2)는 전단 측(흡입구)이 제1 연결 라인(L1)을 통해 침지식 분리막(30)과 연결되게 설치되며, 후단 측(토출구)이 제2 연결 라인(L2)을 통해 생산수 저장조(50)와 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제2 연결 라인(L2)에는 전기적인 신호에 의해 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브 타입의 제1 밸브(V1)가 설치될 수 있다. 마찬가지로 이하에서 개시하는 각종 밸브들도 제1 밸브(V1)와 같이 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 생산수 세정유닛(70)은 생산수 저장조(50)에 저장된 생산수를 제2 펌프(P2)를 통해 침지식 분리막(30)으로 공급하여 그 침지식 분리막(30)을 생산수로서 역세정 하기 위한 것이다.

이러한 생산수 세정유닛(70)은 생산수 저장조(50)와 제1 연결 라인(L1)을 연결하는 제3 연결 라인(L3)과, 제2 연결 라인(L2)과 제1 연결 라인(L1)을 연결하는 제4 연결 라인(L4)과, 제3 연결 라인(L3)에 설치되는 제2 밸브(V2)와, 제4 연결 라인(L4)에 설치되는 제3 밸브(V3)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 제1 연결 라인(L1)과 제3 연결 라인(L3)의 연결 지점을 기준으로, 그 연결 지점의 전단에서 제1 연결 라인(L1)에는 생산수가 다시 제2 펌프(P2)로 유입되는 것을 저지하는 제3A 밸브(V3A)가 설치된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 화학 세정유닛(80)은 화학 약품으로서 침지식 분리막(30)을 화학 세정하여 그 분리막(30)의 여과 성능을 유지시키기 위한 것이다.

상기 화학 세정유닛(80)은 위에서 언급한 바 있는 제2 펌프(P2)를 통해 화학 약품을 침지식 분리막(30)으로 공급하여 그 침지식 분리막(30)을 화학 약품으로서 화학 세정할 수 있다.

상기 화학 세정유닛(80)은 화학 약품으로서 알칼리성 물질을 수용하는 약품 저장조(81)와, 제4 연결 라인(L4)과 연결되는 제5 연결 라인(L5)과, 제5 연결 라인(L5)에 설치되는 제4 밸브(V4)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 제5 연결 라인(L5)은 제4 연결 라인(L4)에서 제3 밸브(V3)의 후단에 설치되며, 약품 저장조(81)로부터 배출되는 화학 약품이 다른 라인에 섞이지 않도록 한다.

이때 상기 알칼리성 물질은 NaOH, KOH, Ca2CO3, HF, HNO₃ 등이 가능하며, 바람직하기로 NaOH를 사용한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 회복 세정유닛(90)은 청수와 화학 약품을 이용하여 침지식 분리막(30)을 세정함으로써 그 침지식 분리막(30)을 회복/재생시키기 위한 것이다.

상기 회복 세정유닛(90)은 탈 이온수인 청수를 수처리조(10)에 공급하고, 화학 세정유닛(80)을 통해 공급된 화학 약품으로서 침지식 분리막(30)을 회복/재생시킬 수 있다.

이러한 회복 세정유닛(90)은 청수를 저장하는 청수 탱크(91)와, 청수 탱크(91)와 수처리조(10)를 연결하는 제6 연결 라인(L6)과, 제6 연결 라인(L6)에 설치되는 제4 펌프(P4)와, 제6 연결 라인(L6)에서 제4 펌프(P4)의 전단에 설치되는 제5 밸브(V5)를 포함하고 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 생산수 저장조(50)에 저장된 생산수를 침지식 분리막(30)으로 공급하여 그 분리막(30)을 역세정하지 않고, 생산수를 수처리조(10)로 공급(충수)하기 위한 제7 연결 라인(L7)과 제6 밸브(L6)를 더 포함하고 있다.

상기 제7 연결 라인(L7)은 제2 펌프(P2)의 후단에서 제2 연결 라인(L2)과 수처리조(10)를 연결하고, 제6 밸브(V6)는 제7 연결 라인(L7)에 설치된다.

여기서, 상기 제7 연결 라인(L7)은 침지식 분리막(30)의 세정 시, 화학 약품의 내부 순환 및 세정 후의 배관 세척에 활용될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 시스템(100)에 의한 수처리 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 방법을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

본 발명의 실시예에서는 상기 수처리 시스템(100)에 의한 폐수의 수처리 과정을 폐수 중의 이물질을 제거하는 정상 모드(도 2 참조)와, 생산수로서 침지식 분리막(30)을 역세정 하는 역세정 모드(도 3 참조)와, 침지식 분리막(30)을 화학 약품으로서 화학 세정하는 화학 세정 모드(도 4 참조)와, 침지식 분리막(30)을 청수와 화학 약품으로서 세정하는 분리막 회복 세정 모드(도 5 참조)로 구분할 수 있다.

우선, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 정상 모드에서는 제어기(도면에 도시되지 않음)에 의해 제1 내지 제5 밸브(V1~V5)가 폐쇄된 상태에 있고, 제1 및 제2 펌프(P1, P2)와 농축수 펌프(P3)가 작동하는 상태에 있다.

이 상태에서, 폐수 저장 탱크(1)에 저장된 실리콘 폐수는 제1 펌프(P1)의 구동으로서 공급 라인(3)을 통해 수처리조(10)로 공급된다.

그러면, 폐수가 수처리조(10)에 수용되는데, 수처리조(10) 내부의 침지식 분리막(30)은 폐수에 잠기게 되며, 폐수 중의 각종 이물질을 제거한다.

즉, 수처리조(10)에 저장된 폐수가 제2 펌프(P2)의 펌핑 압력에 의해 침지식 분리막(30)으로 흡입되며, 폐수가 침지식 분리막(30)을 통과하면서 그 폐수 중에 포함된 각종 이물질이 침지식 분리막(30)에 의해 제거될 수 있다.

이렇게 침지식 분리막(30)을 거치며 폐수 중의 이물질이 제거된 생산수는 제2 펌프(P2)에 의해 제1 연결 라인(L1)을 따라 유동하며, 제2 연결 라인(L2)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

여기서, 상기 제2 연결 라인(L2)을 통해 배출되는 생산수는 제1 밸브(V1)를 개방함으로써 생산수 저장조(50)에 저장될 수 있다.

이 경우, 상기 제1 밸브(V1)는, 생산수 저장조(50)에 설치된 수위 센서(도면에 도시되지 않음)가 생산수 저장조(50)에 대한 기설정된 수위를 감지하게 되면, 생산수 저장조(50)로 유입되는 생산수를 차단할 수 있다.

상기한 과정을 거치는 동안, 블로워(11)를 통해 수처리조(10)의 내부에 공기를 주입한다. 그러면, 폐수 중에 기포가 발생하면서 침지식 분리막(30)에 고착되어 있는 고착 물질이 공기 방울에 의해 분산되고, 이렇게 고착 물질이 분산된 농축수는 농축수 펌프(P3)에 의해 배출 라인(13)을 따라 배출될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 수처리 시스템(100)의 정상 운전이 일정 시간 이루어진 후, 본 발명의 실시예에서는 도 3에서와 같이 생산수 역세정 모드로 변환될 수 있다.

우선, 상기 역세정 모드에서는 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)가 개방되고, 제2 펌프(P2)와 농축수 펌프(P3)가 작동하고 있는 상태에 있다.

그러면, 생산수 저장조(50)에 저장된 생산수는 제2 펌프(P2)의 펌핑 압력에 의해 제3 연결 라인(L3)으로 배출되며, 제1 및 제4 연결 라인(L1, L4)을 경유하여 다시 제1 연결 라인(L1)을 통해 침지식 분리막(30)으로 공급될 수 있다.

이 때, 상기 제1 및 제4 연결 라인(L1, L4)을 경유하여 다시 제1 연결 라인(L1)으로 유입되는 생산수는 제3A 밸브(V3A)에 의해 제2 펌프(P2)로 다시 유입되지 않고 침지식 분리막(30)으로 유입될 수 있다.

따라서, 상기 침지식 분리막(30)에 고착되어 있는 고착 물질은 생산수에 의해 수처리조(10)의 폐수 중으로 분산되며, 이렇게 수처리조(10)의 내부에서 고착 물질이 분산된 농축수는 농축수 펌프(P3)에 의해 배출 라인(13)을 따라 배출될 수 있다.

이 과정에서도, 앞서 설명한 바와 같이 블로워(11)를 통해 수처리조(10)의 내부로 공기를 주입하여 침지식 분리막(30)에 고착된 고착 물질을 공기 방울로 분산시킬 수 있다.

다른 한편으로, 상기에서와 같이 침지식 분리막(30)으로 폐수 중의 이물질을 제거하고, 이물질이 제거된 생산수로서 침지식 분리막(30)을 역세정 하는데, 본 발명의 실시예에서는 도 4에서와 같이 1일에 1회 정도 침지식 분리막(30)을 화학 약품으로 화학 세정할 수 있다.

본 실시예에 의한 상기 화학 세정 모드에서는 전체 밸브(V1~V5)를 폐쇄하고, 블로워(11)를 작동시킨 상태에서 그 블로워(11)를 통해 수처리조(10)의 내부로 2분여간 공기를 주입한다.

그리고 나서, 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4)를 개방하고, 제2 펌프(P2)를 작동시키게 되면, 약품 저장조(81)에 저장된 알칼리성 화학 약품(NaOH)은 제5 연결 라인(L5)을 통해 배출되며, 제1 및 제4 연결 라인(L1, L4)을 통해 수처리조(10)로 공급된다.

이 때, 상기 제5 연결 라인(L5)은 제4 연결 라인(L4)에서 제3 밸브(V3)의 후단에 설치되어 있기 때문에, 약품 저장조(81)로부터 배출되는 화학 약품이 다른 라인에 섞이지 않게 된다.

따라서, 상기 수처리조(10) 내부의 침지식 분리막(30)은 화학 약품에 의해 화학 세정될 수 있게 되는데, 이러한 침지식 분리막(30)의 화학 세정은 30여초 동안 이루어진다.

이 후, 전체 밸브(V1~V5)와 블로워(11)를 오프시킨 상태에서, 일정 시간(대략 1~3분) 동안의 휴지기를 가지며, 상술한 바와 같은 화학 세정과 휴지 과정을 3~5회 반복한다.

이렇게 화학 세정과 휴지 과정을 수회 반복한 후, 본 발명의 실시예에서는 화학 약품을 사용하지 않고, 전술한 바와 같은 침지식 분리막(30)의 생산수 역세정 과정을 90여초 동안 실시한다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 화학 약품으로서 침지식 분리막(30)을 화학 세정하여 그 분리막(30)의 여과 성능을 유지시킬 수 있게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 생산수 저장조(50)에 저장된 생산수를 침지식 분리막(30)으로 공급하지 않고, 제7 연결 라인(L7)을 통해 수처리조(10)로 공급할 수도 있다.

그리고 상기 제7 연결 라인(L7)은 침지식 분리막(30)의 세정 시, 화학 약품의 내부 순환 및 세정 후의 배관 세척에 활용될 수도 있다.

또 다른 한편으로, 지금까지 설명한 바와 같이 수처리 시스템(100)의 정상 모드, 생산수 역세정 모드, 및 화학 세정 모드를 반복하게 되더라도, 침지식 분리막(30)의 정화 성능에 문제가 발생할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 일정 기간(한 달에 1회) 마다 침지식 분리막(30)을 회복 세정시킬 필요가 있다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 도 5에서와 같이, 전체 밸브(V1~V5)를 폐쇄하고, 제1 및 제2 펌프(P1, P2)를 정지시키며, 농축수 펌프(P3)를 가동시킨다.

그러면, 상기 수처리조(10)에 수용된 폐수는 농축수 펌프(P3)에 의해 배출 라인(13)을 따라 배출된다.

이렇게 수처리조(10)를 비운 상태에서, 제5 밸브(V5)를 개방하고, 제4 펌프(P4)를 가동시켜 청수 탱크(91)에 저장된 청수, 예컨대 탈 이온수를 제6 연결 라인(L6)을 통해 수처리조(10)로 공급한다.

그리고 나서, 상기에서와 같이 수처리조(10)를 비우고 그 수처리조(10)에 청수를 채우는 과정을 2~3회 반복하여 침지식 분리막(30)에 고착된 고착 물질(실리콘 입자)을 플러싱 한다.

상기한 과정에, 수처리조(10)에 채워지는 청수의 레벨은 수위 센서(S1)에 의해 감지되는데, 본 발명의 실시예에서는 수위 센서(S1)에 의해 제5 밸브(V5)와 제1 펌프(P1)가 연동하면서 수처리조(10)의 내부에 청수를 채울 수 있다.

이 후, 상술한 바와 같은 과정으로 청수를 수처리조(10)에 충진하고, 약품 저장조(81)에 저장된 화학 약품을 전술한 바 있는 과정을 통해 수처리조(10)로 주입한다.

본 발명의 실시예에서는 이와 같은 과정을 통해 수처리조(10)에 청수를 충진하고, 화학 약품을 주입한 상태로, 수처리조(10)의 저장수에 최소 6시간 정도 침지식 분리막(30)을 침지시킨다.

알칼리성 물질인 화학 약품을 통해 침지식 분리막(30)에 고착된 실리콘 등의 고형물질을 효과적으로 세정할 수 있다. 그러나, 세정시 pH 조건이 pH 11~11.5를 벗어나는 경우 침지식 분리막(30)이 경화되거나 갈변되는 문제가 있다.

이에 수처리조(10) 내 저장수의 pH는 pH 센서(S2)에 의해 pH 11~11.5로 유지될 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 pH 센서(S2)에 의해 제4 밸브(V4)와 제2 펌프(P2)가 연동하면서 수처리조(10)의 내부로 화학 약품이 공급될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 일정 시간이 지난 후, 수처리조(10)에 저장된 저장수를 농축수 펌프(P3)를 통해 외부로 배출시키게 되면, 침지식 분리막(30)의 여과 성능을 회복시킬 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 폐수의 수처리 시스템(100)에 의하면, 침지식 분리막(30)을 이용하여 실리콘 폐수에 포함된 실리콘, 카본, 실리카 등의 이물질을 제거함으로써 실리콘 폐수에 의한 수질 오염 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 사용되어지는 침지식 분리막(30)을 생산수로서 역세정 하고, 화학 약품을 이용하여 화학 세정함으로써 침지식 분리막(30)의 여과 성능을 유지시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 일정 기간 또는 침지식 분리막(30)의 정화 성능에 문제가 있는 경우, 청수와 화학 약품을 이용하여 침지식 분리막(30)을 세정함으로써 회복 세정할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1… 폐수 저장 탱크 3… 공급 라인
10… 수처리조 11… 블로워
13… 배출 라인 30… 침지식 분리막
50… 생산수 저장조 70… 생산수 세정유닛
80… 화학 세정유닛 81… 약품 저장조
90… 회복 세정유닛 91… 청수 탱크
P1, P2, P3… 펌프 L1~L7… 연결 라인
S1,S2… 센서 P1,P2,P3,P4… 펌프
V1,V2,V3,V3A,V4,V5,V6… 밸브

Claims

반도체 공정에서 발생되는 실리콘 폐수를 정화 처리하기 위한 폐수의 수처리 시스템으로서,
폐수 저장 탱크로부터 공급되는 상기 폐수를 수용하는 수처리조;
상기 수처리조 내부의 폐수에 잠기며 상기 폐수 중의 이물질을 제거하는 침지식 분리막;
상기 분리막을 통해 폐수 중의 이물질이 제거된 생산수를 저장하는 생산수 저장조; 및
상기 수처리조 내부의 고형 물질이 분산된 농축수를 배출하는 농축수 펌프
를 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 폐수 저장 탱크에 저장된 폐수를 상기 수처리조로 공급하는 제1 펌프와,
상기 분리막을 거치며 이물질이 제거된 생산수를 상기 생산수 저장조로 공급하는 제2 펌프와,
상기 수처리조 내부의 폐수에 공기를 공급하여 상기 분리막에 축적되어 있는 고형 물질을 제거하는 블로워
를 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 생산수 저장조에 저장된 생산수를 상기 제2 펌프를 통해 상기 분리막으로 공급하여 상기 분리막을 생산수로서 역세정 하는 생산수 세정유닛
을 더 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 분리막은 제1 연결 라인을 통해 상기 제2 펌프의 전단 측과 연결되며,
상기 생산수 저장조는 제2 연결 라인을 통해 상기 제2 펌프의 후단 측과 연결되고,
상기 제2 연결 라인에는 제1 밸브가 설치되며,
상기 제2 연결 라인에는 상기 제2 펌프의 후단과 상기 수처리조를 선택적으로 연결하는 제7 연결 라인이 연결되는 폐수의 수처리 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 생산수 세정유닛은,
상기 생산수 저장조와 상기 제1 연결 라인을 연결하는 제3 연결 라인과,
상기 제2 연결 라인과 제1 연결 라인을 연결하는 제4 연결 라인과,
상기 제3 연결 라인에 설치되는 제2 밸브와,
상기 제4 연결 라인에 설치되는 제3 밸브와,
상기 제1 연결 라인과 제3 연결 라인을 연결하는 연결 지점의 전단에서 상기를 포제1 연결 라인에 설치되는 제3A 밸브
를 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 제2 펌프를 통해 화학 약품을 상기 분리막으로 공급하여 상기 분리막을 화학 세정하는 화학 세정유닛
을 더 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 화학 세정유닛은,
상기 화학 약품을 수용하는 약품 저장조와,
상기 분리막과 상기 제2 펌프의 전단 측과 후단 측을 연결하는 연결 라인과 연결되며, 제4 밸브가 설치되는 제5 연결 라인
을 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 수처리조에는 수위를 감지하는 수위 센서와, 수소 이온 농도를 감지하는 pH 센서가 설치되는 폐수의 수처리 시스템.
제6 항에 있어서,
청수를 상기 수처리조에 공급하고, 상기 화학 세정유닛을 통해 공급된 화학 약품으로서 상기 분리막을 회복 세정하는 회복 세정유닛
을 더 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 회복 세정유닛은,
상기 청수로서 탈 이온수를 저장하는 청수 탱크와,
상기 청수 탱크와 수처리조를 연결하는 제6 연결 라인과,
상기 제6 연결 라인에 설치되는 제4 펌프 및 제5 밸브
를 포함하는 폐수의 수처리 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 화학 약품이 NaOH인 폐수의 수처리 시스템.
반도체 공정에 발생된 실리콘 폐수를 수용하는 수처리조와, 상기 수처리조의 내부에 잠기게 설치되는 침지식 분리막과, 상기 분리막을 통해 이물질이 제거된 생산수를 저장하는 생산수 저장조를 포함하는 폐수의 수처리 시스템에서,
(a) 상기 수처리조에 수용된 폐수의 이물질을 상기 분리막을 통해 제거하고, 이물질이 제거된 생산수를 생산수 저장조에 저장하는 과정; 및
(b) 상기 생산수 저장조에 저장된 생산수를 상기 분리막으로 공급하여 상기 분리막을 역세정 하는 과정
을 포함하는 폐수의 수처리 방법.
제12 항에 있어서,
상기 (a) 과정에서,
상기 수처리조에 공기를 공급하여 상기 분리막에 축적되어 있는 고형 물질을 분산시키고,
상기 고형 물질이 포함된 농축수를 상기 수처리조로부터 배출하는 폐수의 수처리 방법.
제12 항에 있어서,
상기 수처리 시스템의 정상 모드에서 상기 (a) 과정이 이루어지고, 상기 분리막의 역세정 모드에서 상기 (b) 과정이 이루어지는 폐수의 수처리 방법.
제13 항에 있어서,
(c) 적어도 1일 1회 이상 상기 수처리조에 화학 약품을 공급하여 상기 분리막을 화학 약품으로서 화학 세정하는 과정
을 더 포함하는 폐수의 수처리 방법.
제15 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서는,
상기 수처리조로 일정 시간 동안 공기를 주입하고, 상기 화학 약품을 상기 수처리조에 공급하며 상기 분리막을 화학 약품으로서 화학 세정하고,
일정 시간 동안의 휴지기를 가지며 상기 화학 세정과 휴지 과정을 수회 반복하는 폐수의 수처리 방법.
제16 항에 있어서,
상기 (c) 과정 이후에 상기 생산수로서 상기 분리막을 역세정 하는 폐수의 수처리 방법.
제15 항에 있어서,
(d) 일정 기간 마다 상기 수처리조 내부의 폐수를 배출하고, 상기 수처리조에 청수와 화학 약품을 공급하여 상기 분리막을 회복 세정하는 과정
을 더 포함하는 폐수의 수처리 방법.
제18 항에 있어서,
상기 (d) 과정에서는,
상기 청수를 상기 수처리조에 공급하고 배출하는 과정을 수회 반복하며, 상기 수처리조를 비운 상태에서 상기 청수와 화학 약품을 상기 수처리조에 공급하는 폐수의 수처리 방법.
제19 항에 있어서,
상기 수처리조에 저장된 청수와 화학 약품의 저장수에 대한 수소 이온 농도를 일정하게 유지시키고,
상기 저장수에 상기 분리막을 일정 시간 동안 침지시킨 후, 상기 저장수를 배출하는 폐수의 수처리 방법.