KR20190100161A - 수처리 장치의 운전 방법 - Google Patents

Abstract

병렬 설치된 복수의 동종 또한 동 처리 용량의 수처리기를 갖는 수처리 장치를 운전하는 방법으로서, 각 수처리기에 동일한 피처리수를 통수시켜 처리수를 채수하는 수처리 장치의 운전 방법에 있어서, 일부의 수처리기 A 에 대한 통수를 다른 수처리기 B 보다 고부하로 하고, 그 수처리기 A 의 처리수의 수질 악화가 발생한 경우, 그때까지의 수처리기 A 에 대한 적산 부하로부터 수처리기 B 의 수명을 예측하고, 이 예측 결과에 기초하여, 그 후의 각 수처리기에 대한 통수량 및 통수 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.

Description

수처리 장치의 운전 방법

본 발명은, 이온 교환 수지탑, 활성탄탑 등의 수처리기가 복수 개 병렬 설치되어 있는 수처리 장치를 운전하는 방법에 관한 것이다.

보일러 용수 등의 일반 산업용 순수, 발전소에서 사용되는 고도의 순수, 반도체 공장·액정 공장 등에서 웨이퍼나 기판의 세정수·린스수로서 사용되는 초순수는, 거의 전부가 피처리수 중에 함유되는 불순물을 제거하는 수처리기를 복수 조합하여 사용하는 수처리 시스템에 의해 제조되고 있다. 수처리기로는, 이온 교환 수지탑, 활성탄탑, RO 막 장치, UF 막 장치, 이온 교환 필터 등이 널리 사용되고 있다.

이들 수처리기의 사용 방법으로는, 불순물 제거 공정과 재생 공정을 반복하여 사용하는 방법 이외에, 일정 수준까지 사용한 단계에서 신품으로 갱신하는 일과식의 사용 방법 등이 있다. 어느 경우에도, 원하는 처리 수질을 유지하면서 불순물 제거 공정 (통수 공정) 을 오래 유지하는 것이 바람직하다.

수처리기는, 처리 수질의 악화 경향이 확인된 경우에도, 신속하게 재생 혹은 신품으로의 갱신으로 이행하는 것이 곤란한 경우가 많다. 그 때문에, 실제로는 일정 기간마다, 혹은 일정 처리량마다, 계획적으로 재생·갱신을 실시하는 것이 실시되고 있다.

그러나, 피처리수의 수질은 연중 일정하다고 한정할 수 없기 때문에, 일정 기간마다, 혹은 일정 처리량마다의 재생·갱신을 실시하는 경우에는, 피처리수의 수질이 심한 (제거해야 하는 불순물 농도가 높은) 상태를 전제로 조건 설정되므로, 결과적으로 어느 정도 여유가 있는 시점에서의 재생·갱신이 되는 경우가 많다. 또, 그렇게 하지 않으면 원하는 수질을 확보할 수 없을 리스크가 있다.

특허문헌 1 에는, 실기의 이온 교환 수지 장치와 병렬로 소형의 이온 교환 수지 충전 칼럼을 설치하고, 이 소형의 이온 교환 수지 충전 칼럼에 동일한 원수 (피처리수) 를 통수시키고 그 처리 수질을 감시하여, 이온 교환 수지 장치의 잔수명을 추정하는 방법이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2012-154634호

소형의 이온 교환 수지 충전 용기에 의한 수명 예측에 있어서는, SV, LV 등을 실기에 최대한 접근시키고, 또한 약간 엄격한 조건에서의 통수로 하는 것이 일반적이지만, 실기에 대한 부하 상황을 정확하게 반영하는 것은 곤란하고, 여기서도 어느 정도의 여유분을 고려한 취급이 필요해졌다.

본 발명은, 수처리기의 수처리 능력을 충분히 다 사용하도록 운전하는 수처리 장치의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는 다음과 같다.

[1] 병렬 설치된 복수의 동종 또한 동 처리 용량의 수처리기를 갖는 수처리 장치를 운전하는 방법으로서, 각 수처리기에 동일한 피처리수를 통수시켜 처리수를 채수 (採水) 하는 수처리 장치의 운전 방법에 있어서, 일부의 수처리기 A 에 대한 통수를 다른 수처리기 B 보다 고부하로 하고, 그 수처리기 A 의 처리수의 수질 악화가 발생한 경우, 그때까지의 수처리기 A 에 대한 적산 부하로부터 수처리기 B 의 수명을 예측하고, 이 예측 결과에 기초하여, 그 후의 각 수처리기에 대한 통수량 및 통수 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.

[2] [1] 에 있어서, 상기 수처리기의 수질 악화가 발생할 때까지는, 상기 수처리기 A 에 대한 통수 속도를 수처리기 B 의 통수 속도의 1.05 ∼ 1.3 배로 하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.

[3] [1] 또는 [2] 에 있어서, 수처리기 A 의 처리수의 수질이 소정값으로까지 악화된 시점까지의 수처리기 A 에 대한 적산 부하를 수명 부하로 하고, 당해 시점까지의 수처리기 B 에 대한 적산 부하와 그 수명 부하의 차 (이하, 부하차라고 한다) 를 구하고, 당해 시점부터 채수 종료까지의 동안에 수처리기 B 에 가해지는 부하가 그 부하차가 되도록, 그 시점 이후의 수처리기 B 에 대한 통수 속도와 통수 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.

[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 시점 이후에는 수처리기 A 에 대한 통수를 정지시키고, 수처리 장치 전체에 있어서의 단위 시간당의 필요 처리 수량을 수처리기 B 의 수로 나눈 단위 시간당 통수량을 각 수처리기 B 에 대한 통수 속도로 하고,

이 통수 속도와, 상기 시점부터 채수 종료까지의 통수 시간의 곱에서 구해지는 부하가 상기 부하차가 되도록, 그 통수 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.

[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 수처리기는, 용기와, 그 용기에 충전된 이온 교환 수지, 활성탄, 이온 교환 필터, 킬레이트 수지 또는 촉매를 갖는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.

본 발명에서는, 일부 (1 개 또는 소수 개) 의 수처리기 A 를, 처리 수질 저하를 검출하기 위한 파일럿용으로 하고, 다른 수처리기 B 보다 약간 고부하 (예를 들어 고통수 속도) 통수시키고, 이 파일럿용의 수처리기의 처리수의 수질의 악화의 징조로부터 수처리기의 수명을 예측한다. 그리고, 각 수처리기를 수명 직전까지 소진하도록, 그 후의 통수 조건을 설정한다.

이로써, 통상적인 수처리 시스템에 대해 특별한 측정 기기, 제어 기기 등을 추가 설치하지 않고, 원하는 수질을 유지하면서, 각 수처리기를 수명 직전까지 소진할 수 있다. 고부하 통수시킨 일부의 수처리기에서 수질 악화 징조를 알아낸 경우에도, 바로는 수처리 장치 전체의 수명에는 이르지 않기 때문에, 수처리기의 재생·갱신의 준비를 갖춘 후의 대응이 무리없이 실시될 수 있다.

도 1 은 본 발명 방법이 적용되는 수처리 장치의 구성도이다.

이하, 도 1 을 참조하여 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이 실시형태의 설명에서는, 수처리기는 이온 교환 수지탑으로 되어 있지만, 활성탄탑, 킬레이트 수지탑, 촉매탑, 이온 교환 필터, MF 막 장치, UF 막 장치, RO 막 장치 등이어도 된다. 바람직하게는 수명이 명확한 이온 교환 수지탑, 이온 교환 필터, 킬레이트 수지탑, 활성탄탑, 촉매탑 등을 들 수 있다. 또, 초순수 제조를 위해서, 수중 불순물을 제거하는 수처리 이외에, 순수 제조 이외의, 액중 불순물 제거에도 적용할 수 있다.

도 1 과 같이, 복수의 이온 교환 수지탑 (3) 이 병렬로 설치되어 있다. 각 이온 교환 수지탑 (3) 은, 동일 형상 및 동일 용적의 용기와, 그 용기 내에 동일량 충전된, 동일 종류의 이온 교환 수지를 갖는다. 각 이온 교환 수지탑 (3) 에는, 배관 (1) 및 밸브 (2) 를 통하여 피처리수가 통수 가능하게 되고, 처리수가 밸브 (4) 및 배관 (5) 을 통하여 유출 가능하게 되어 있다. 각 이온 교환 수지탑 (3) 에 대한 통수량을 유량계 (도시 생략) 로 측정함과 함께, 각 이온 교환 수지탑 (3) 의 처리수의 수질을 수질 측정기 (6) 에 의해 측정한다. 수질 측정기로는, 도전율계, 탁도계, 잔류 염소 농도계, pH 계, 비저항계 등을 사용할 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다. 수처리기의 종류에 적합한 수질 측정기가 적절히 선택된다.

복수의 이온 교환 수지탑 (3) 중 일부 (도 1 에서는, 가장 좌측의 하나의 탑) A 를 파일럿용의 탑 A 로 하고, 다른 탑 B 보다 약간 과혹 (이 경우에는 고유속 조건) 하게 통수시킨다. 그리고, 이온 교환 수지탑 A 의 처리수의 수질을 연속적으로 또는 단속적으로 감시하여, 안정 상태로부터 악화의 징조를 파악한다. 또한, 이 동안의 탑 A 에 대한 통수 SV 는, 탑 B 에 대한 통수 SV 의 1.05 ∼ 1.3 배 정도가 바람직하다.

탑 A 에 대한 통수 SV 가 탑 B 보다 크기 때문에, 탑 A 는 탑 B 보다 조기에 파과 (破過) (처리 수질 악화) 된다.

탑 A 에 있어서의 처리수의 수질 악화의 징조를, 탑 B 의 처리수의 수질 악화에 앞서 파악한 후에는, 탑 A, B 의 전체의 능력을 충분히 (즉, 수명 직전까지) 이용하기 위해서, 탑 B 의 잔수명을 예측하고, 채수 종료에 이르기까지, 양 (良) 수질의 처리수가 최대한 얻어지도록 유량 조정한다. 즉, 탑 A 에 대해 통수 유량을 감소시키거나, 혹은 통수를 정지시키고, 이 탑 A 에 대한 통수량의 감소분 (또는 정지분) 을 다른 탑 B 에 대한 통수량에 추가한다. 각 탑 B 에 대한 통수량은 균등하게 해도 되지만, 탑 B 중의 일부의 탑 (탑 C) 의 유량의 추가분을 다른 것보다 약간 높게 하고, 탑 C 의 처리 수질의 악화 징조를 감시하여 나머지의 탑 B 의 잔수명을 예측해도 된다 (기호 C 는 도시 생략).

이상의 방법에 의해, 통상적인 수처리 시스템에 대해 특별한 측정 기기나 제어 기기를 추가 설치하지 않고, 목적으로 하는 처리수 수질을 유지하면서, 모든 이온 교환 수지탑에 대해 수명 직전까지 통수시킬 수 있다. 탑 A (또는 탑 C) 에서 수질 악화 징조를 알아낸 경우에도 바로는 수처리 장치 전체의 수명에는 이르지 않기 때문에, 수처리기의 재생·갱신을, 준비를 갖춘 다음 무리없이 실시할 수 있다.

도 1 에서는, 1 개의 이온 교환 수지탑을 파일럿용의 탑 A 로 하고 있지만, 다수의 탑을 병렬 설치한 시스템에 있어서, 잔수명 예측의 정밀도를 보다 높게 하기 위해서는, 다소 가혹한 조건으로 통수시키는 파일럿용의 탑 A 를 복수 형성하여, 표준 조건에 대한 가혹함 (고유속의 정도) 에 차이를 내도 된다.

실시예

본 발명의 일례를 보다 상세하게 서술한다.

일반적으로, 이온 교환 수지 등의 수처리 기능재의 수명은, 유량 (SV 등) 등의 통수 조건이 적정한 범위이면, 부하량 즉 제거되는 피처리수 중의 불순물 농도와, 적산 통수 유량의 곱으로 거의 정해진다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 이온 교환 수지탑을 10 탑 병렬 설치한 수처리 장치에 있어서, 통수 개시 당초에는, 1 대의 탑 A 에 표준보다 10 ％ 고유속으로 통수시키고, 다른 탑 B 에 대해서는, 잔부를 균등 분할한 유속으로 통수시킨다. 즉, 수처리 장치에 대한 단위 시간당 총 통수량의 11 ％ 의 통수 속도로 탑 A 에 통수시킨다. 나머지 9 대의 탑 B 에 대해서는, 각각, 단위 시간당 총 통수량의 89 ％ 를 서로 균등하게 나눈 통수 속도 (단위 시간당의 수처리 장치 전체의 총 통수량의 9.89 ％ 씩의 통수 속도) 로 통수시킨다 (89/9 ＝ 9.89).

탑 A 의 유출수의 수질이 악화의 징조를 나타낸 시점까지의 통수 시간이 100 일이었을 경우, 100 일째까지의 탑 A 에 대한 적산 통수량은, 표준 조건 (총 통수량의 10 ％ 를 각 탑에 균등하게 통수시키는 조건) 의 적산 통수량보다 10 ％ 많다. 따라서, 탑 (3) 에 그 표준 조건으로 통수되었을 경우, 처리 수질이 악화되기 시작할 때까지의 통수 시간 (수명) 은 110 일이라고 추정할 수 있다.

그래서, 100 일째 이후에는, 1 대의 탑 A 와 그 외의 9 대의 탑 B 에서 10 대분의 총 통수량을 확보하도록 탑 A 의 통수량을 감소 (또는 정지) 시키고 또한 탑 B 의 통수량을 증가시킴과 함께, 탑 A, B 중 어느 것에 있어서도 적산 부하 (통수 개시 ∼ 채수 종료 동안의 적산 부하) 가 각각 표준 조건 통수인 경우의 110 일분의 부하가 되도록 각각에 대한 통수 일수를 설정한다.

예를 들어, 처리수의 수질 요구가 엄격하고, 약간의 징조 이상의 불순물도 허용되지 않는 경우에는, 상기 1 대의 탑 A 에 대해서는 이 단계 (100 일째) 에서 통수 종료로 한다. 그 밖의 9 대의 탑 B 에 대해서는, 표준 조건 10 대분의 단위 시간 통수량을 9 등분한 통수 속도, 구체적으로는, 표준 조건 통수 속도의 11.1 ％ 증가의 통수 속도로 한다 (100 ％/9 ＝ 11.1 ％).

100 일 시점에서의 탑 B 의 적산 부하는, 표준 조건 통수의 경우로 환산하여 98.9 일분이고, 표준 조건 통수의 경우에서 11.1 일분의 잔존 용량이 있다. 그래서, 11.1 ％ 증가시킨 통수 속도로, 이 표준 조건 11.1 일분의 적산 부하가 되도록, 100 일째 이후의 통수 일수를 설정한다. 이 경우에는, 앞으로 10 일 통수시킴으로써, 이 적산 부하가 된다. 따라서, 탑 B 에 대해서는, 110 일째까지 채수한다.

이상의 요령으로 수명 예측과 통수량 제어를 실시함으로써, 각 탑 A, B 의 수명을 최대한 활용할 수 있다.

1 대의 탑 A 를 20 ％ 증가시켜 고유속 통수, 다른 1 대의 탑 A 를 10 ％ 증가시켜 고유속 통수, 나머지 8 대의 탑 B 를 균등 통수로 하는 운전으로 해도 된다.

탑 A 를 항상 동일한 탑으로 하는 것이 아니라, 소정 기간마다 교대시켜도 된다. 예를 들어, 3 대의 탑 a, b, c 를 병렬 설치한 수처리 장치에 있어서, 표준 통수 속도를 K 로 한 경우, 일례에서는, 탑 a, b 의 통수 속도를 1.0K 로 하고, 탑 c 를 1.2K 로 하고, 탑 c 가 수질 악화의 징조를 나타냈을 때에는 탑 a, b 의 통수 속도를 1.1K, 탑 c 의 통수 속도를 0.8K 로 하여, 각 탑 a, b, c 의 수명을 소진한다. 다른 일례에서는, 탑 a, b 의 통수 속도를 1.0K, 탑 c 의 통수 속도를 1.2K 로 하고, 탑 c 가 수질 악화의 징조가 나타났을 때에는, 탑 a 의 통수 속도를 1.0K, 탑 b 의 통수 속도를 1.2K, 탑 c 의 통수 속도를 0.8K 로 하고, 탑 b 를 탑 a 보다 고부하로 하여 탑 b 의 처리수 수질을 감시하도록 해도 된다.

본 발명을 특정의 양태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.

본 출원은, 2017년 1월 10일자로 출원된 일본 특허출원 2017-001990호에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

2, 4 : 밸브
3 : 이온 교환 수지탑

Claims (5)

1. 병렬 설치된 복수의 동종 또한 동 처리 용량의 수처리기를 갖는 수처리 장치를 운전하는 방법으로서,
   각 수처리기에 동일한 피처리수를 통수시켜 처리수를 채수하는 수처리 장치의 운전 방법에 있어서,
   일부의 수처리기 A 에 대한 통수를 다른 수처리기 B 보다 고부하로 하고,
   그 수처리기 A 의 처리수의 수질 악화가 발생한 경우, 그때까지의 수처리기 A 에 대한 적산 부하로부터 수처리기 B 의 수명을 예측하고, 이 예측 결과에 기초하여, 그 후의 각 수처리기에 대한 통수량 및 통수 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수처리기의 수질 악화가 발생할 때까지는, 상기 수처리기 A 에 대한 통수 속도를 수처리기 B 의 통수 속도의 1.05 ∼ 1.3 배로 하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   수처리기 A 의 처리수의 수질이 소정값으로까지 악화된 시점까지의 수처리기 A 에 대한 적산 부하를 수명 부하로 하고,
   당해 시점까지의 수처리기 B 에 대한 적산 부하와 그 수명 부하의 차 (이하, 부하차라고 한다) 를 구하고,
   당해 시점부터 채수 종료까지의 동안에 수처리기 B 에 가해지는 부하가 그 부하차가 되도록, 그 시점 이후의 수처리기 B 에 대한 통수 속도와 통수 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 시점 이후에는 수처리기 A 에 대한 통수를 정지시키고, 수처리 장치 전체에 있어서의 단위 시간당의 필요 처리 수량을 수처리기 B 의 수로 나눈 단위 시간당 통수량을 각 수처리기 B 에 대한 통수 속도로 하고,
   이 통수 속도와, 상기 시점부터 채수 종료까지의 통수 시간의 곱에서 구해지는 부하가 상기 부하차가 되도록, 그 통수 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수처리기는, 용기와, 그 용기 내에 충전된 이온 교환 수지, 활성탄, 이온 교환 필터, 킬레이트 수지 또는 촉매를 갖는 것을 특징으로 하는 수처리 장치의 운전 방법.

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