KR0150748B1 - 살균처리에 의하여 막 폐색을 억제하는 수처리 방법 - Google Patents
살균처리에 의하여 막 폐색을 억제하는 수처리 방법Info
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Abstract
본 발명은 막을 사용하는 수처리 방법에 관한 것으로서 특히, 살균처리 공정을 포함하여 막 폐색을 억제하여 막 수명을 늘일 수 있는 살균처리에 의하여 막 폐색을 억제하는 수처리 방법에 관한 것으로서 본 발명에 의하면 첫째, 종래의 공기세정 공정을 살균력있는 오존에 의한 세정 공정으로 대체하여 오염물질을 탈리시키면서 살균을 하는 방식 또는 둘째로 막 하우징에 유입되기 전의 원수를 자외선으로 미리 살균하는 방식을 도입하여 막 표면에 세균의 증식에 의한 막의 폐색을 억제시킴에 의하여 막의 수명을 연장시킬 수 있는 수처리 방법을 제공한다.
Description
제1도는 일반적인 전여과(Dead-End Filteration) 방식에 의한 수처리 장치를 설명하는 도면.
제2도는 원수의 자외선 조사가 없고 공기에 의한 세정공정이 포함된 일반적인 수처리 방법의 플로우챠트,
제3도는 본 발명에 의한 오존세정에 의한 살균공정이 포함된 수처리 방법의 플로우챠트,
제4도는 본 발명에 의하여 원수에 자외선을 조사한 살균공정이 포함된 수처리 방법의 플로우챠트,
제5도는 본 발명에 의한 오존세정에 의한 살균공정이 포함된 수처리 방법과 종래의 공기세정의 의한 수처리 방법의 막 수명을 비교한 그래프,
제6도는 본 발명에 의한 오존세정에 의한 살균공정이 포함된 수처리 방법과 종래의 공기세정의 의한 수처리 방법에서의 막 표면의 일반세균수를 비교한 그래프,
제7도는 본 발명에 의하여 원수에 자외선을 조사한 살균공정을 포함한 수처리 방법과 종래의 수처리 방법에서의 막 수명을 비교한 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:막 하우징 11:막(membrane)
12:원수조 13:처리수조
14:원수펌프 15:원수전자변
16:처리수 전자변 17:배수 전자변
18:역세정 펌프 19:공기세정 펌프
본 발명은 막을 사용하는 수처리 방법에 관한 것으로서 특히, 살균처리 공정을 포함하여 막 폐색을 억제하여 막 수명을 늘일 수 있는 살균처리에 의하여 막 폐색을 억제하는 수처리 방법에 관한 것이다.
막(membrane)을 사용하는 수처리 방법은 막에 의한 분리현상을 이용하여 원수를 여과하는 방법으로서 이러한 막 분리 기술을 정수 처리에 이용하면 원수를 침사, 스크리닝한 후 막분리, 살균만으로도 음용수를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 막 구조가 침전지 여과지를 대체할 수 있으므로 막 구조를 사용하지 않는 다른 수처리 장치에 비하여 구조가 간단하고 조작이 용이한 장점이 있다. 따라서, 이러한 막분리 기술에 의한 수처리 방법은 차세대 수처리 방법으로서 주목받고 있다.
일반적으로 사용되는 막 구조는 중공사 막으로, 중공사란 빨대와 같이 중간에 구멍이 있고 표면에는 미세한 구멍이 형성된 실로서 중공사 막이란 이러한 중공사에 의하여 형성된 막 구조이다.
막 구조를 사용하는 수처리 방법은 상기한 바와 같은 중공사의 특이한 구조로 인하여 원수가 효과적으로 여과되는 성질을 이용하는 것이다.
그러나, 수처리가 진행됨에 따라서 막에 의하여 여과되는 물질에 의한 막의 폐색은 수처리 효율을 떨어뜨리게 되고 이는 막의 수명과 직접적으로 관련되므로 막 구조를 사용하는 수처리 방법에서는 막의 폐색을 억제하여 막의 수명을 늘이는 문제가 매우 중요시되고 있는 실정이다.
본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서 종래의 기술에 의한 수처리 방법을 먼저 설명한다.
제1도는 일반적인 전여과(Dead-End Filteration) 방식에 의한 수처리 장치를 설명하는 도면이고, 제2도는 공기에 의한 세정공정이 포함된 일반적인 수처리 방법의 플로우챠트이다.
전여과 방식에 의한 수처리는 원수를 막 하우징(10)에 통과시켜서 원수중의 오염물질이 막(11)에 의하여 여과되도록 하는 방법으로서 다음과 같은 과정을 거친다.
원수가 원수펌프(14)에 의하여 원수조(12)로부터 전기적인 신호에 의하여 조절되는 원수전자변(15)에 의하여 막 구조를 포함하고 있는 막 하우징(10)내로 유입된다. 막 구조(11)에 의하여 오염물질이 걸러진 처리수는 처리수 전자변(16)에 의하여 처리수조(13)에 모이게 된다.
수처리가 진행됨에 따라서 막 하우징(10)내에 축적되는 오염물질을 막구조로부터 탈리시키기 위하여 처리수를 사용하는 역세정방식이나 공기세정 방식을 사용한다.
공기세정 방식은 공기압축기로부터 배출되는 공기를 공기세정 전자변(19)을 통하여 막 하우징(10)으로 유입시키는 방식이고 역세정 방식은 오염 물질이 제거된 처리수를 역세정 펌프(18)에 의하여 막 하우징(10)내로 유입시켜서 막 구조(11)에 부착된 오염물질을 세척하는 방식이다.
그러나, 상기와 같은 세정과정에 의하여도 막 구조에 축적되는 오염물질이 효과적으로 탈리되지 못한다.
이러한 공기세정 방식이나 역세정방식을 개선한 것으로는 크로스플로우여과(Cross Flow Filteration) 방식이 있다.
크로스플로우여과 방식은 순환전자변을 통하여 물을 계속 순환시킴에 의하여 막 하우징내에 오염물질이 축적되는 것을 방지하고자 하는 방법으로서, 순환수의 유속을 충분히 높여야 소기의 목적을 달성할 수 있으므로 수처리되는 물의 양보다 훨씬 많은 양의 순환수를 충분히 높은 유속으로 유지시키면서 순화시킴으로 인하여 전력 소모가 커서 수처리 효율이 매우 낮은 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 수처리 효율이 낮은 크로스플로우여과 방식을 사용하지 않고서도 막 구조에 오염물질이 축적되는 것을 방지시켜 막의 폐색을 억제시킴에 의하여 막 구조의 수명이 연장되는 수처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는 오염물질에 의한 막의 폐색은 여과된 오염물질 중에 존재하는 세균의 증식에 의한 것이라는 판단하에, 막의 폐색을 방지하기 위하여 본 발명에 의한 수처리 방법에 있어서의 특징적인 살균처리 공정을 도입하였다.
상기와 같은 판단의 근거는 살균처리 공정이 포함되지 않은 종래의 기술들에 의한 수처리 방법에 의하여 오염물질을 막 구조로부터 탈리시킨다하여도, 막구조에 미량 남아있는 세균에 의한 증식에 의하여 막구조가 단시간에 폐색된다는 점에 있다.
본 발명에서 도입한 살균처리 방식은 첫째, 제3도의 플로우챠트에서 보이는 바와 같이 종래의 공기세정 공정을 살균력있는 오존에 의한 세정 공정으로 대체하여 오염물질을 탈리시키면서 살균을 하는 방식과 둘째, 제4도의 플로우챠트에서 보이는 바와 같이, 막 하우징에 유입되기 전의 원수를 자외선으로 미리 살균하는 방식이 있다.
이하에서 본 발명에 의한 수처리 방법의 구체적인 실시예와 그 효과를 상세하게 설명한다.
[제1실시예]
오존세정 공정에 의한 살균처리
세정을 위하여 오존화된 공기(공기중 산소성분이 오존화된 공기)만을 사용하는 경우에는 오존 발생기가 대형화하기 때문에 오존화된 공기(시간당 70ℓ)와 공기(분당 12ℓ)를 혼합하여 세정한다. 안정된 농도의 오존을 주입하기 위하여 오존 발생기의 작동 후 5분 후에 발생하는 오존을 주입하였다. 폐오존은 활성탄 처리를 거쳐서 대기중으로 배출시킨다.
제5도는 본 발명인 제1실시예에 의한 오존세정에 의한 살균공정이 포함된 수처리 방법과 종래의 공기세정에 의한 수처리 방법의 막 수명을 비교한 그래프이다.
막에 의한 여과시 투과플럭스와 막간차압력(Transmembrane Pressure, TMP)은 비례하며, 막의 폐색에 의한 여과 저항이 클수록 차압력이 커진다.
제5도의 그래프를 얻기 위한 실험은 세가지의 경우에 있어서 투과플럭스를 0.06 m/h로 일정하게 하고 배수 간격을 1시간으로 하여 여과→세정→배수→만수의 순서로 반복 연속 실험을 행한 결과이다.
시행 1은 공기만으로 30초간 시행한 경우이고, 시행 2는 공기+오존화된 공기로 30초간 세정한 경우이고, 시행 3은 공기+오존화된 공기로 20초간 세정한 경우이다.
시행 1의 경우에는 25일만에 차압이 1.0kgf/cm2이 되는 것에 비하여 시행 2는 같은 기간에 차압이 0.32kgf/cm2이 되어서 약 68%의 막 폐색억제 효과를 보이고 있다. 시행 3의 경우는 시행 1과 거의 같은 경향의 차압 변화를 보이고 있어서 이 경우에는 오존에 의한 세정 시간이 충분하지 않아서 막 폐색 효과가 없음을 알 수 있다.
또한 시행 1에 의하여 차압이 1.0kgf/cm2이 된 25일 째부터 시행 2에서와 같이 30초간 세정을 하여도 차압이 계속 상승하는 것을 관찰할 수 있는데, 이는 일단 폐색이 일어난 막에서는 오존에 의한 세정 효과가 없음을 알 수 있다.
제6도는 본 발명의 제1실시예인 오존세정에 의한 살균공정이 포함된 수처리 방법과 종래의 공기세정에 의한 수처리 방법에서의 막 표면의 일반 세균수를 비교한 그래프이다.
막 표면에서의 오존에 의한 살균 효과를 알아보기 위하여 공기만으로 세정한 막과 오존을 주입하여 세정한 막 표면의 일반세균수를 조사하였다.
막면의 균체를 분리시키는 방법으로서 초음파를 이용하였고, 세정 간격 1시간에 1회씩 30초간 세정한 실험에서 공기만으로 세정한 막의 차압이 1.0kgf/cm2이 된 막과 주입된 농도가 0.04g/m3인 오존으로 세정한 막의 차압이 0.32kgf/cm2이 된 막의 단위 cm3당 일반세균수를 조사하였다.
원수 중의 일반 세균의 수가 약 145개/㎖로 상당한 양 존재한다는 점과 제6도에서 보이는 바와 같이 오존에 의한 세정공정을 포함하는 경우 일반세균수가 상대적으로 적은 점으로 보아, 오존 세정에 의한 막 폐색 억제 효과는 막면에서의 균체의 살균효과라는 것을 알 수 있다.
[제2실시예]
자외선 조사에 의한 살균처리
제2실시예에서는 원수를 자외선으로 미리 살균하여 막 하우징으로 공급하는 공정을 포함한다.
원수를 자외선으로 미리 살균하는 경우에는 공기세정 공정만으로도 막 폐색을 억제할 수 있으므로 세정공정은 종래의 공기세정 방식을 사용한다.
제7도는 본 발명의 제2실시예인 원수에 자외선을 조사한 살균공정을 포함한 수처리 방법과 종래의 수처리 방법에서의 막 수명을 비교한 그래프이다.
투과플럭스는 0.06m/h로 유지하였고 자외선을 조사하여 원수를 살균한 경우에는 세정간격을 2시간으로, 살균하지 않는 경우는 세정간격을 1시간으로 하였다. 그 결과 제7도에서 보는 바와 같이, 자외선을 조사하여 원수를 살균한 경우에는 원수를 살균하지 않은 경우에 비하여 세정간격을 2배로 하여도 차압 상승이 훨씬 느리게 진행된다.
막간차압이 1.0kgf/cm2가 되는데 원수를 살균하지 않은 경우에는 25일이 걸리고, 자외선을 조사하여 원수를 살균하는 경우에는 약 47일이 걸렸다.
상기의 결과로 보아, 자외선을 조사하여 원수를 살균하는 경우는 세정간격을 2배로 하여도, 세균의 증식에 의한 막의 폐색을 억제하여, 막간차압의 상승을 느리게 하여 막의 수명을 약 2배로 늘리는 효과가 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 첫째, 종래의 공기세정 공정을 살균력있는 오존에 의한 세정 공정으로 대체하여 오염물질을 탈리시키면서 살균을 하는 방식 또는 둘째로 막 하우징에 유입되기 전의 원수를 자외선으로 미리 살균하는 방식을 도입하여 막 표면에 세균의 증식에 의한 막의 폐색을 억제시킴에 의하여 막의 수명을 연장시킬 수 있는 수처리 방법을 제공한다.
Claims (2)
- 오염물질을 막구조로부터 탈리시키는 공기 세정 공정을 포함하는 막구조를 이용한 전여과방식의 수처리 방법에 있어서, 상기 공기 세정 공정에서, 공기 중에 포함된 산소가 오존화되어 있는 오존화된 공기와 일반 공기를 혼합하여 주입하는 것임을 특징으로 하는 살균 처리에 의하여 막 폐색을 억제하는 수처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 수처리 방법에서 원수가 막구조에 유입되기 이전에 원수에 자외선을 조사하는 공정을 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 살균 처리에 의하여 막 폐색을 억제하는 수처리 방법.
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