KR100225240B1 - Method of desalinating saline water and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 중공섬유형의 역침투막을 이용한 함수(鹹水)나 해수의 담수화법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로서, 역침투막의 장수명화를 도모함과 동시에 간편하고 경제성이 뛰어난 새로운 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명은, 중공섬유형의 역침투막을 이용한 염류함유수의 담수화법에 있어서, 종형(縱型) 원통형의 역침투막장치를 사용하고, 통수(通水)시 역침투막장치에 전처리(前處理)하지 아니한 원해수(原海水)를 공급하여, 원수(原水)를 역침투막장치의 중심축에 따라 배치된 심관에서 심관과 역침투막장치 섬유층의 내주면 사이에 설치된 내주공간을 경유하여 섬유층에 유입시키고, 그 섬유층의 외주면과 역침투막장치의 외통(外筒) 사이에 설치된 외주공간을 경유하여 유출시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a desalination method of a hydrous or seawater using a hollow fiber reverse osmosis membrane, and a device therefor. It aims to provide. In the desalination of salt-containing water using a hollow fiber-type reverse osmosis membrane, the present invention uses a vertical cylindrical reverse osmosis membrane apparatus, and pretreatment to the reverse osmosis membrane apparatus at the time of water passage. The raw water is supplied to the fibrous layer through the inner circumferential space provided between the core tube and the inner circumferential surface of the fibrous layer of the reverse osmosis membrane device in the core tube disposed along the central axis of the reverse osmosis membrane apparatus. It is made to flow in, and it flows out through the outer peripheral space provided between the outer peripheral surface of the fiber layer, and the outer cylinder of a reverse osmosis membrane apparatus.
Description
제5도에 도시된 바와 같이, 역침투막법을 사용한 종래의 염류함유수(이하, 특별히 언급하지 아니하는 한, 해수를 예로들어 설명한다.)의 담수화법에 있어서는, 역침투막장치(6)에 염류함유수(이하 원수라고 한다)를 공급할때에는 사전에 전처리하는 시스템을 채용하는 것이 보통이었다. 여기서전처리라는 것은, ①역침투막장치(6)의 압손상승인자가 되는 원해수중의 현탁(懸濁)물질을 제거하기 위한 로과처리(보통은, 약제, 예를들면 FeCL3등의 응집제(CL2)를 첨가해서 그 현탁물질을 응집·조대화(粗大化)시킨후, 모래로과장치(3)에 여과시킨다)나 ②역침투막의 생물오염을 방지하기 위한 전염소처리 (대상이 되는 미생물을 사멸시킨다. 보통은, 로과처리전에 약제, 예를들면, Cl2나 NaC10등(CL1)을 첨가한다. 또한 전염소용의 약제를 기피하는 역침투막을 사용하는 경우에는, 그 약제를 환원처리하기 위한 약제, 예를들면, NaHSO3등의 환원제(CL3)의 첨가가 필요하다) 등을 가르킨다.As shown in FIG. 5, in the desalination method of the conventional salt-containing water (hereinafter, sea water is described as an example unless otherwise specified) using the reverse osmosis membrane method, the reverse
이와 같은 전처리유니트를 전체시스템속에 깔아 넣으면, 이니셜코스트(전처리장치의 자체 코스트는 물론 전처리장치와 역침투막장치의 처리량의 정합을 도모하기 위한 유량제어변 및 전기 계측장비 설비코스트를 포함한다)의 상승을 초래하는 것은 물론, 런닝코스트(투입약제의 코스트 및 전처리장치 자체의 저항분 및 라인(C)에 설치하는 유량제어변(도시없음)의 저항분을 이기기위한 펌프(2)의 동력코스트)의 상승, 나아가서는 생산수 제조코스트의 상승을 초래하게 된다.If such a pretreatment unit is placed in the whole system, the initial cost (including the flow control valve and the electrical measurement equipment equipment cost) to match the throughput of the pretreatment device and the reverse osmosis membrane device as well as its own cost of the pretreatment device. Not only cause the rise, but also the running cost (the power coast of the
이 외에도, 상기 전처리는, 로과부재에 포착된 원수중의 현탁물질 및 현탁물질을 응집, 조대화시키기 위하여 첨가된 응집제(CL2)의 블록을 정기적으로 계외로 배출하여야만 하고, 환경대책상 이것들을 폐기물로 처리하여야 한다.In addition, the pretreatment must periodically discharge the block of added flocculant (CL2) to the outside of the system to agglomerate and coarse the suspended matter and suspended matter in the raw water captured by the furnace member, and these are disposed of as a waste for environmental measures. Should be treated as
또한, 역침투막장치(6)의 압손이 소정치를 초월하였을 경우에는, 담수의 생산을 일시정지하고, 역침투막장치를 세정하였다. 이러한 세정은, 제5도에 도시된 담수의 생산시스템과는 별도로 설치된 세정유니트를 사용하여, 그 세정유니트에서 구연산 암모늄이나 유기세제를 함유하는 세정액을 전용펌프로 라인(D2)역침투막장치(원수측)라인(F1)의 경로로 순환시켜 행하였다. 이 세정시스템은, 담수생산시스템과는 별도로 세정유니트를 설치하고 전용세정액을 준비하여야 하기 때문에, 이러한 점도 전체 시스템의 코스트상승 요인이 되었다. 또한, 세정효과가 미치는 대상도, 금속수산화물등 세정액에 용해하는 것에 한정된다.In addition, when the pressure loss of the reverse
이 외에도 새로운 세정법으로서, 정침투현상을 이용하여 처리수측으로부터 원수측에 담수를 역류시키는 방법도 제안되어 있으나(특공소 제54-40232호, 특개소 제63-59312호 및 특개평 제1-119306호의 각 공보), 이러한 제안들은, 단순히 막면 부착 미립자의 물리적박리력으로 담수의 역류를 이용하고 있는 것에 그치고 있어서, 그 세정효과가 충분하지 아니하다.In addition, as a new cleaning method, a method of reflowing fresh water from the treated water side to the raw water side using a static osmosis phenomenon has been proposed (Japanese Patent Application No. 54-40232, Japanese Patent Application No. 63-59312, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-19306). These publications merely use the countercurrent of fresh water as the physical peeling force of the fine particles attached to the membrane, so that the cleaning effect is not sufficient.
본 발명은, 중공섬유형의 역침투막을 이용한 함수나 해수의 담수화법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a desalination method of a hydrous or seawater using a hollow fiber reverse osmosis membrane, and an apparatus therefor.
제1도는 본 발명방법의 일실시예장치의 선도적 설명도이다.1 is a schematic diagram of an embodiment of the method of the present invention.
제2도는 본 발명의 일실시예장치인 역침투막장치의 심관과 섬유층의 관계를 모식적으로 도시한 부분확대단면도(심관축선에 따른 절단)이다.2 is a partially enlarged cross-sectional view (cutting along a cardiovascular axis) schematically showing the relationship between the core pipe and the fibrous layer of the reverse osmosis membrane device which is one embodiment of the present invention.
제3도는 제2도에 도시한 장치의 일부분(심관 및 내주공간)의 확대단면도이다.FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion (core tube and inner space) of the apparatus shown in FIG.
제4도는 본 발명의 일실시예장치인 역침투막장치의 모듈내의 물흐름을 모식적으로 도시한 단면도(섬유층은 한쪽만 표시)이다.4 is a cross-sectional view (fiber layer shows only one side) schematically showing the water flow in the module of the reverse osmosis membrane device which is one embodiment apparatus of the present invention.
제5도는, 종래시스템의 선도적 설명도이다.5 is a diagram illustrating a diagram of a conventional system.
제6도는, 종래의 역침투막장치의 심관과 섬유층과의 관계를 모식적으로 도시한 부분확대단면도이다.6 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing the relationship between the core pipe and the fiber layer of the conventional reverse osmosis membrane device.
제7도는 제6도에 도시한 장치 일부분의 확대단면도이다.FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the apparatus shown in FIG.
본 발명은, 상기 종래기술의 과제를 해결한, 간편하면서도 경제적인 함수나 해수같은 염류함유수의 담수화법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 만들어진 것이다.The present invention has been made to provide a simple and economical desalination method of a salt-containing water such as seawater and an apparatus for solving the problems of the prior art.
본 발명자는, 시스템전체의 압손요인은 물론 역침투막장치의 압손상승을 포함한 성능저하요인을 주의깊게 고찰, 검증함으로써 본 발명을 완성하기게 이르렀다.The present inventors came to complete this invention by carefully considering and verifying the deterioration factors of the whole system as well as the deterioration factors including the deterioration of the reverse osmosis membrane apparatus.
우선, 시스템전체의 압손요인으로서는, 전처리장치 자체의 저항분 및 전처리장치와 역침투막장치 사이에 설치한 유량제어변의 저항분을 무시할 수 없으므로, 이것을 생략하기로 하였다. 왜냐 하면, 종래의 사고방식에 의하면, 전처리를 생략하면 압손상승을 포함한 역침투막장치의 장해가 발생한다고 되어 있으나. 역침투막장치에 장치적인 고안을 실시함과 동시에 역침투막장치의 운용을 배려해 줌으로써 전처리가 필수적인 것은 아니라는 것을 발견하였기 때문이다.First, as the pressure loss factor of the whole system, the resistance of the pretreatment device itself and the resistance of the flow control valve provided between the pretreatment device and the reverse osmosis membrane device cannot be ignored. Because, according to the conventional way of thinking, if the pretreatment is omitted, the reverse osmosis membrane apparatus including the pressure loss rises. This is because the pretreatment is not essential by considering the operation of the reverse osmosis membrane device at the same time as designing a device for the reverse osmosis membrane device.
즉, 본 발명은, 중공섬유형의 역침투막을 이용한 염류함유수의 담수화법에 있어서, 종형 원통형의 역침투막장치를 사용하고, 통수시, 이 역침투막장치에 전처리하지 아니한 원해수를 공급하여, 원수를 역침투막장치의 중심축에 따라 배치된 심관에서 심관과 역침투막장치 섬유층의 내주면 사이에 설치된 내주공간을 경유하여 섬유층에 유입시키고, 섬유층의 외주면과 역침투막장치 외통사이에 설치된 외주공간을 경유하여 유출시키는 것을 특징으로 한다. 전처리를 생략한 경우에 예상되는 역침투막의 장해는 하기와 같다.That is, the present invention, in the desalination of salt-containing water using a hollow fiber-type reverse osmosis membrane, by using a vertical cylindrical reverse osmosis membrane device, when the water is supplied, the raw sea water that has not been pretreated to the reverse osmosis membrane device The raw water is introduced into the fibrous layer through the inner circumferential space installed between the core tube and the inner circumferential surface of the reverse osmosis membrane apparatus in the core pipe disposed along the central axis of the reverse osmosis membrane apparatus, and is installed between the outer circumferential surface of the fibrous layer and the outer osmosis membrane apparatus. It is characterized by flowing through the outer space. The obstacle of the reverse osmosis membrane which is anticipated when pretreatment is omitted is as follows.
① 제6도 및 제7도에 도시된 바와 같이, 종래의 역침투막장치에서는, 섬유층(중공섬유형의 역침투막이므로, 이하, 각 막을 「섬유(65)」, 그리고 이 섬유들이 집합된 것을 「섬유층(64)」 이라고 한다)입구부는, 내부스크린(63)을 개재하여 심관(61)의 외주면에 당접하고 있으므로, 섬유층입구부, 즉 심관에 천공된 원수의 스루홀(through-hole(62))(이하, 구멍이라 한다)의 출구부에서 비교적 거친 입자가 포획됨으로써 그 부분이 폐색되어, 유로저항이 증가함(역침투막장치 자체의 압손의 대부분은 이 요인에 의한다)과 동시에 편류가 발생하여 성능저하가 일어난다. 또한, 구멍(62)의 통과유속을 낮추면 당해부분에서의 폐색발생 가능성을 줄일 수도 있으나, 그러기 위하여는 구멍의 전개구면적을 크게 하여야 하고, 그렇게 하면 원수의 공급압력이 걸리는 심관(61)의 강도(휨에 저항하는 힘)가 저하하므로 비현실적이다.1 and 6, in the conventional reverse osmosis membrane apparatus, the fiber layer (the hollow fiber type reverse osmosis membrane, so that each membrane is referred to as "
② 장시간 운전을 계속하면 미립자가 서서히 섬유층내에 축적되기 시작하여, 이것이 저항이 되어 담수화의 효율(생산수량/원수량)을 저하시킨다. 물론 압손도 상승한다.(2) If operation continues for a long time, fine particles gradually start to accumulate in the fibrous layer, which becomes a resistance and lowers the efficiency of desalination (production volume / raw volume). Of course, the pressure loss also rises.
③ 물이 섬유를 투과할 때, 섬유층내에 섞여 들어온 미립자가 섬유표면에 침착하여 겔층이 형성되고, 이것이 저항이 되어 담수화의 효율을 저하시키거나 농도 분극이 발생하여 처리수측에의 투과염량이 증가한다. 물론 압손도 상승한다.(3) When water penetrates the fiber, fine particles mixed into the fiber layer are deposited on the surface of the fiber to form a gel layer, which becomes a resistance, deteriorating the efficiency of desalination or generating concentration polarization, thereby increasing the amount of permeated salt on the treated water side. . Of course, the pressure loss also rises.
④ 상기 겔층에 번식하기 시작한 미생물, 특히 그 중에서도 섬유표면 근방에 서식하고 있는 미생물은, 종래, 전염소용으로서 원수에 주입되는 Cl2또는 NaC10에서도 완전히는 소멸되지 아니하므로 이에 의하여(미생물자체 또는 미생물의 분비물이 바인다가 되어 침착한 미립자는, 섬유표면에 견고히 부착되기 때문) 상기 ③의 장해가 증폭된다.(4) Microorganisms that start to multiply in the gel layer, especially those that live near the fiber surface, are not completely extinguished even in Cl 2 or NaC 10 injected into raw water for the whole chlorine. The fine particles deposited by the secretion and are deposited firmly on the surface of the fiber) are amplified.
⑤ 상기 박테리아 등에 의하여 섬유자체가 손상을 입는다.⑤ The fiber itself is damaged by the bacteria.
이러한 장해에 대처하기 위하여, 본 발명에서는 하기의 대책을 채택했다.In order to deal with such obstacles, the following measures have been adopted in the present invention.
[장해①의 대책][Measures of obstacle ①]
역침투막장치(6)의 섬유층(64)(정확히는 내부스크린(63))과 심관(61) 사이에 공간(67a)(이하 내주공간이라 한다)을 설치하여, 구멍(62)으로부터 나온 원수를 이 내주공간에 일단 끌어들이고, 이 공간을 경유하여 균일하게 또한 저유속(1∼5㎜/sec가 바람직하다)으로 섬유층에 유입시킨다. 여기에서, 상기 내주공간(67a)은, 심관(61)의 외주면상에 심관 축방향으로 뻗어 늘여진 복수의 립(66)을 배설함으로써 필연적으로 형성된다. 즉, 상기 립 상단면에 내부스크린(63)을 개재하여 섬유층(64)의 내주면이 당접하기 때문이다(제2도 및 제3도 참조). 또한, 구멍(62)의 전개구면적은 종래법보다 작아도 되고, 구멍(62)은 심관(61) 상부와 하부에 집중적으로 배치한다(결과적으로, 내주공간(67a)에 있어서 심관의 축방향으로 원소의 분산이 촉진됨과 동시에 립의 배설과도 서로 어울려 심관자체의 강도저하도 피할 수가 있다). 구멍의 전개구면적을 작게 하면 당연히 구멍부에서의 압손은 커지나, 섬유층(64)으로의 원수유입이 균일하게 되고, 또한 저유속으로 행하여짐으로써 당해부분의 폐색발생 가능성이 대폭 저하되므로, 그 결과로써 저감되는 압손에 비하면 무시할 수 있다.A
이 외에도, 본 발명장치는, 종형, 즉 상기 심관이 수직으로 배설되어, 원수는 심관축선에 따라 유입되므로(상→하, 하→상의 어느 방향이라도 된다), 내부스크린(63) 및 섬유층(64) 내주면에서 유입을 저지당하는 입자(원수 유입방향과는 무관계) 및 침강속도가 빠른 대입자(원수를 상→하로 유입할 경우에 한함)는, 내주공간(67a) 및 그 심관의 통수방향 하부에 퇴적하게 되나, 전자에 대하여는, 후술하는 섬유층(64)의 역세정 및 공기세정으로 대처가능(장치적인 배려, 즉 구멍(62)을 심관(61) 상하부에 집중배치 하는 것도, 내주공간(67a)을 퇴적물 배송로로서 유효하게 사용한다는 점에 있어서 효과가 있다)하고, 후자에 대하여는, 하부에 설치한 배수용 배관(밸브 부착)으로부터 계외 또는 농축수라인에 원수의 수압으로써 퇴적물을 배출시킴으로써 처리하면 된다(밸브는 상시 개).In addition, the device of the present invention has a vertical type, that is, the core pipe is vertically excreted, and raw water flows along the core tube axis (which may be in any direction from top to bottom and bottom to top), so that the
필요에 따라서, 역침투막장치(6)의 통수를 정지시키고, 역침투막의 원수측(섬유(65)의 외측)에 통수시의 흐름과는 역방향으로 원수 또는 농축수를 흐르게 하여, 역침투막장치의 섬유층(64)를 세정한다(이하 이 조작을 역세정이라고 한다). 이 장해는, 미립자가 단순히 섬유에 부착된 것이므로, 그 미립자는 역세정으로 용이하게 제거할 수 있다. 세정빈도는, 원수의 수질에 따라 적절히 설정하면 되나, 이러한 장해는 조속히 대처하는 것이 효과가 있으므로 수일에 한 번 정도가 바람직하다.If necessary, the water permeation of the reverse
[장해②의 대책][Measures of obstacle ②]
섬유층(64)의 내부공간은 충분히 크므로, 장해① 및 ③에 비해 그 발생이 늦다. 따라서, 장해① 및 ③의 대책을 시행함으로써 필연적으로 처치된다.Since the internal space of the
[장해③의 대책][Measures of obstacle ③]
장해④의 대책도 겸하여 상기 장해①의 대책(역세정)을 행할 때에, 역침투막의 처리수측(섬유(65)의 중공부)에 Cl2또는 SO2를 첨가한 생산수, 또는 여기에 CO2를 첨가한 생산수를 통수시와는 역방향으로 공급함으로써 역침투막장치의 섬유(65)의 표면세정을 행한다. Cl2, SO2, CO2는 가스상의 물질이기 때문에 역침투막을 용이하게 투과하므로, 역침투막을 처리수측에서 원수측으로 투과한 가스상물질로써 섬유의 원수측 표면 근방에 서식하고 있는 미생물을 우선 변질시킨 후 사멸시킨다(따라서, 통수시 원수의 살균은 불필요하다). 그 결과, 겔층 막면으로의 부착력이 상실되고, 이어 생산수의 정침투현상(역침투막의 원수측에 농축수를 흘려보냄으로써 염류함유수가 함수의 경우에도 충분한 침투압을 얻을 수 있다)으로써 그 겔층은 막면으로부터 박리되게 된다. 이 박리된 겔층은, 역행하는 원수 또는 농축수를 타고 빠르게 계외로 배출된다. 여기에서, SO2는, 역침투막장치(6)에 Cl2를 기피하는 역침투막을 사용하는 경우에 유효하다. CO2는, CaCO3의 스케일등이 있는 경우에 그 용해제로써 작용한다. 당연한 일이지만, 장해③의 대책을 실시함으로써 장해④ 및 장해⑤도 해소된다.In addition to the countermeasure of the obstacle ④, when the countermeasure (backwashing) of the above-mentioned
또한, 본 발명에서는, 상기 각 대책에 추가로 섬유층(64)의 공기세정을 실시(횡형 역침투막장치에서는 이 조작을 할 수 없다)하여 세정의 완벽을 기하였다. 구체적으로 설명하면, 상기의 정침투병용역세정 후, 공기세정 공정의 적정시점에서, 일단 역침투막장치(6) 모듈내의 보유수를 빼내고, 역침투막장치의 원수측에 통수시와는 역방향으로 농축수를 주입하면서 섬유층(64) 하부로부터 공기를 주입시킨다. 그렇게 하면, 본 발명장치는 종통이므로 역침투막장치(6)의 모듈내를 밑쪽으로부터 윗쪽으로 이동하는 수면근방은 격렬하게 유동하는 기액혼합류가 되어 섬유층(64)이 맥동하므로, 섬유층 내부의 각 섬유표면에 부착된 입자는 밑쪽으로부터 윗쪽을 향해 순서대로 또한 용이하게 섬유로부터 박리된다. 여기에서, 역침투막장치(6)의 외주공간(67b)을 세정용의 공기가 밑쪽으로부터 윗쪽으로 직접 관통하는 것을 방지하기 위하여 외주공간에서는, 유로를 폐쇄할 수 있는 스페이서(spacer, 69)가 역침투막장치의 축방향으로 소정의 간격을 가지고 적어도 2개 배치되어 있다. 이 외에도 섬유(65)의 건조방지와 정침투현상에 의한 부착입자의 박리력을 유효하게 이용하기 위하여, 이 공정중, 역침투막 처리수측으로의 Cl2또는 SO2를 첨가한 생산수, 또는 여기에 CO2를 더 첨가한 생산수의 공급은 계속한다(결과적으로, 섬유표면은 상시 젖은 상태가 되므로 부착입자가 하방에 미끄러지기 쉽게 되어 있다). 공기세정 종료후의 역침투막장치(6)내의 보유수중에는 박리된 다량의 입자가 포함되어 있으므로, 일단 그 보유수를 계외로 빼낸후, 재차 상기 정침투병용역세정을 행하여 역침투막장치(6)내에 잔존해 있는 박리입자를 씻어 낸다.In addition, in the present invention, in addition to the countermeasures described above, the
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도1에 도시된 것은, 본 발명의 기본흐름(염류함유수로부터 담수를 얻는 본래의 목적을 위한 흐름, 즉 통수시의 흐름)이다. 본 발명방법에서는, 피처리 염류함유수(원수)는, 모래로과 등의 전처리를 행하지 아니하고 역침투막장치(6)에 공급된다. 단, 고압펌프(5a) 및 역침투막장치의 물리적 손상을 초래하는 이물질의 유입을 방지하기 위하여 여과기(4b)를 고압펌프(5a)앞에 설치한다(장치의 안전을 기하여 추가로 마이크로필터를 설치하여도 된다). 통수시의 흐름을 라인으로 표시하면,Shown in Fig. 1 is the basic flow of the present invention (the flow for the original purpose of obtaining fresh water from salt-containing water, i.e. flow at the time of passage). In the method of the present invention, the salt-containing water (raw water) to be treated is supplied to the reverse
이다.to be.
본 발명장치는, 제2도 및 제3도에 도시된 구조를 가진다. 제6도 및 제7도와 비교하여 보면 잘 알 수 있듯이, 본 발명장치는 종형이다(종래는 횡형, 제6도 및 제7도에서, 긴쪽방향의 좌측이 왼쪽이고, 우측이 오른쪽인 것에 비하여, 제2도 및 제3도에 있어서는, 긴쪽방향의 좌측이 위쪽, 우측이 밑쪽이다). 이 외에도, 본 발명장치에서는, 심관(61)과 섬유층(64(정확히는 내부스크린(63) 사이에 내주공간(67a)을 설치함과 동시에 물의 통과가 가능한 구멍(62)을 이 심관 벽의 상부와 하부에 집중적으로 설치한 점이 주된 상이점이다. 고압펌프(5a)로 가압시켜 심관(61)의 축방향으로 도입된 원수(압력:약65㎏/㎠)는, 대부분이 상부의 구멍(62)을 통하여 내주공간(67a)에 유입되고, 이 내주공간을 하방으로 흐르면서(일부는 이 심관내를 하방으로 흐른 후, 하부구멍(62)를 통하여 내주공간(67a)에 유입된다) 내부스크린(63)을 통하여 섬유층(64) 내주면전체에 저유속으로 흘러 들어가고, 그리고 대부분은 반경방향으로 흐르면서 탈염되어(일부는 심관(61)축방향으로 흐른다), 생산수는 섬유(65)의 중공부를 통하여 역침투막장치(6)의 상부로부터, 농축수는 외부스크린(68)으로부터 외주공간(67b)으로 유입되어 이 역침투막장치의 하부로 나온다(제4도 참조. 여기에서는 원수를, 심관(61)내를 위에서 밑으로 흘려 보내는 예로써 도시되어 있다). 소정시간동안 운전을 계속한 역침투막장치(6)는 통수가 정지되고, 세정조작에 들어간다(공정으로 구분하여 설명한다. 번호는 공정순서를 나타낸다).The apparatus of the present invention has the structures shown in FIGS. 2 and 3. As can be seen in comparison with FIGS. 6 and 7, the apparatus of the present invention is a vertical type (conventionally, in the horizontal, 6 and 7 degrees, the left side of the longitudinal direction is left and the right side is right, In FIG. 2 and FIG. 3, the left side of the longitudinal direction is upper side and the right side is lower side). In addition, in the apparatus of the present invention, an inner
(1) 역세정(1) backwashing
고압펌프(5a) 및 회수터어빈(5b) 그리고 라인(F3)에 설치하는 배압변(도시없음) 등의 저항을 바이패스시킨 경로, 즉 라인(H1F1D3H2)으로(흐름을 나타낸 것으로, 실제배관은 반드시 공용하지 않아도 된다. 이하 동) 원수 또는 농축수를 흘려 보내어, 섬유층(64)내부 및 입구부를 세정한다(별도로 설치한 세정펌프-도시없음-를 이용). 여기에서, 농축수중에는 통수시에 섬유층(64)을 통과하여 온 입자가 포함되어 있으므로, 이 입자가 섬유층으로 재유입되는 것을 저지하기 위하여 세정펌프 출구에 카트리지필터(도시없음)를 설치한다.A path through which resistance such as a
동시에 역침투막장치(6)의 처리수측(섬유(65)의 중공부)에 생산수펌프(8)에서 라인(E)을 경유하여 생산수저조(7)에 저장되어 있는 생산수를 공급한다[장해③∼⑤의 대책]. 원수측에는, 통수시와 같은 고수압이 걸려있지 않으므로 원수 또는 농축수의 침투압으로써 역침투막의 처리수측에서 원수측으로 담수가 투과한다(정침투현상). 원수에도 27㎏/㎠의 침투압(해수의 경우)이 있기 때문에, 플러싱(flushing)용의 농축수 수압이 1㎏/㎠라 하더라도 정침투를 위한 충분한 구동력이 얻어진다. 당연한 것이지만, 공급할 담수량은, 원수측에 투과하는 량을 보충하는 량이면 된다. 여기서, CL4 대신에 Cl2또는 SO2(Cl2를 기피하는 역침투막의 경우)를 사용하고, 경우에 따라서는 CO2(CaCO3의 스케일 침착이 예상되는 경우)를 병용한다. 사용량은 특별히 규정하지 아니 하지만 조작의 번잡함을 피하는 의미에서 포화농도라도 된다. 첨가를 위한 장소는, 생산수저조(7)라도 상관없고, 이 생산수저조의 용량이 너무 클 경우에는 전용조를 설치하여 이 전용조에 첨가하여도 된다. 또한 생산수를 역송하는 라인에 방출기를 설치하고, 소요량을 생산수에 흡인·혼합시켜도 된다.At the same time, the production water stored in the
(2) 공기세정(2) air cleaning
① 배수① Drainage
섬유층(64)의 하부로부터 공기를 유입시켜 역침투막장치(6)의 상부(원수의 입구-통수시 원수를 위로부터 밑으로 흘리는 경우)로부터 역침투막장치내의 물의 일부를 공기와 함께 베수시키고, 역침투막장치내에 기포층을 형성한다. 이 과정에서도 어느 정도의 세정효과는 얻어진다. 그러나, 섬유층(64)내의 공기의 흐름은 균일하지 아니 하므로 이에 의한 세정만으로는 불충분하다.Air is introduced from the lower portion of the
② 가압② pressurization
상기 배수구를 폐쇄하여 공기의 공급을 속행하여, 역침투막장치(6)내를 가압상태로 한다(2㎏/㎠).The drain port is closed to continue supply of air, and the inside of the reverse
③ 배출③ discharge
공기의 흐름을 정지시킨 후, 역침투막장치(6)의 하부에 설치한 블로우밸브(도시없음)를 열어, 역침투막장치내의 물을 한꺼번에 계외로 배출한다. 물살의 방향이 하방향이고 각 섬유(65)의 표면은 섬유내로부터 삼출(渗出)되는 생산수(역세정공정에 이어 공기세정 공정중에도, 상시, 역침투막장치(6)의 처리수측에 공급된다)에 의하여 부착입자가 미끄러지기 쉬운 상태로 되어 있으므로, 배출수의 급격한 물결에 의하여 상당량의 부착입자가 제거·배출된다.After stopping the flow of air, a blow valve (not shown) provided in the lower part of the reverse
④ 공기세정④ Air cleaning
속이 비게 된 역침투막장치(6)의 모듈에, 모듈하부(농축수의 출구)로부터 원수 또는 농축수(역세정공정과 마찬가지로 캐트리지필터를 거친 것)와 같이 공기를 불어넣는다. 이 과정에 있어서, 섬유층(64)내의 공기의 흐름은 균일함에도 불구하고, 수면은 격렬하게 요동치면서 상승한다. 따라서 섬유층(64)내부에 보충되어 채워진 입자도 용이하게 떨어지게 된다. 또한, 이 과정중 섬유층(64)내의 물과 심관(61)내의 물사이에는, 기포의 유무에 기인하여 밀도차가 발생하기 때문에 순환류가 발생하여, 결과적으로 먼저 떨어진 입자의 부유를 돕는다. 여기에서, 주입된 물은 상기과정(배수)과 마찬가지로 원수의 입구로부터 유출된다. 본 발명장치에서는, 외주공간(67b)에 심관(61)의 축방향, 즉 이 외주공간의 상하방향의 직접적인 흐름을 저지할 수 있는 스페이서(69)를 배설하고 있으므로 공기가 이 외주공간을 우선적으로 관통하는 일은 없다.The module of the hollow reverse
(3) 역세정(3) backwashing
상기공정(2)(공기세정)의 과정②와③을 재차 반복한 후, 상기공정(1)(역세정)을 재차 행한다. 이는 계내에 잔존하여 있는 입자의 워시아웃을 위해서이다.After repeating process (2) and (3) of the said process (2) (air cleaning), the said process (1) (back washing) is performed again. This is for the washout of particles remaining in the system.
본 발명장치는, 종형이므로 세정조작에서 박리시킨 계내에 잔존하는 입자가 통수시 서서히 하방으로 이동한다. 결과적으로 섬유층의 상부에는 항시 압손이 낮은 부분이 존재하게 되어 압손상승은 전체적으로 완곡한 모양이 된다. 이 외에도 섬유층내에서도 밀도에 의한 하강류가 발생하여 상부의 폐색을 방지함과 동시에 농도분극도 감소시켜 주므로 물이 투과하는데 있어서도 유리하여 진다. 물론, 직접적으로는 공기세정이 가능하여진 것에 의한 운전가능시간의 연장을 포함한 이익도 크다. 구체적인 이익으로서는, 건설비를 종래 시스템의 약 60%로 저하시킬 수 있는 것과 동시에 동력소비량도 약 10% 저하시킬 수 있다. 또한 본 발명의 시스템에서 생산한 담수의 코스트는, 종래시스템의 약 75%로 감소하였다. 이 외에도 압력손실의 상승경과로부터 추측하여 보면, 본 발명의 방법 및 장치에 의하면 전처리없이 2∼4년이라는 막모듈의 장수명화를 기대할 수 있고, 간편하며 경제성이 풍부한 새로운 염류함유수의 담수화법을 제공할 수 있다.Since the apparatus of the present invention is a vertical type, the particles remaining in the system peeled off by the washing operation gradually move downward when passing through. As a result, the lower part of the pressure loss always exists in the upper part of the fiber layer, so that the increase in the pressure loss becomes a totally curved shape. In addition, it is advantageous in the permeation of water because a downward flow due to density occurs in the fiber layer to prevent the blockage at the top and at the same time reduce the concentration polarization. Of course, there is also a significant benefit, including the extension of the operational time, which is directly possible by air cleaning. As a specific benefit, the construction cost can be reduced to about 60% of the conventional system and the power consumption can also be reduced by about 10%. In addition, the cost of fresh water produced in the system of the present invention was reduced to about 75% of the conventional system. In addition, inferred from the rise of the pressure loss, the method and apparatus of the present invention can expect a long life of the membrane module of 2 to 4 years without pretreatment, and a simple and economical desalination method of new salt-containing water. Can provide.
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