KR100241588B1

KR100241588B1 - 분리막을 이용한 수처리 장치

Info

Publication number: KR100241588B1
Application number: KR1019970012627A
Authority: KR
Inventors: 김정학; 신성철
Original assignee: 조민호; 에스케이케미칼주식회사
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 2000-02-01
Also published as: KR19980076086A

Abstract

본 발명은 정수용 필터 또는 수처리용 분리막모듈 등에 사용되는 중공사막을 중공사형(Holldw Fiber Type) 한외여과막(Ultrafiltration Membrane) 또는 정밀 여과막(Microfiltratidn Membrane)에 사용한 수처리장치에 관한 것으로, 특히 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택함으로써 설비비 및 유지 관리비용의 감소, 오염물 부착정도의 최소화를 기할 수 있는 것이며, 분리막의 오염시 세정작업을 운전중에도 수행할 수 있는 것이므로 작동시간의 손실이 없으며, 분리막의 화학 세정시 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있도록 한 것이다.

Description

분리막을 이용한 수처리 장치

본 발명은 중공사형(Holldw Fiber Type) 한외여과막(Ultrafiltration Membrane) 또는 정밀 여과막(Microfiltratidn Membrane)에 사용한 수처리장치에 관한 것으로, 특히 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택함으로써 오염물의 부착정도를 최소화 할 수 있으며, 처리량의 증가시에는 하우징과 배관의 크기만 변경하면 되는 것이므로 설비비 및 유지 관리비용의 감소시킬 수 있으며, 또한 분리막의 오염시 세정작업을 운전중에도 수행할 수 있는 것이므로 작동시간의 손실이 없으며, 분리막의 화학 세정시 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있도록 한 것이다.

기존의 수처리 장치는 분리막 모듈을 사용하여 제3도에서와 같은 구성도를 갖는 것으로 수러치 즉 여과를 행할 때는 탱크(T)내의 처리액을 공급펌프(P)를 이용하여 모듈(M)로 압송시켜 여과를 행한 후 모듈(M)의 여과액출구로 배출시켜 공정에 투입하게 되는 것이며, 분리막이 오염되어 세정을 행할 때에는 공급 펌프(P)를 정지시키거나 운전상태에서 점선의 세척액 공급라인(IL)라인에서와 같이 역세펌프(CP)를 가동시켜 역세척 탱크(CT)내의 세척액을 모듈(M)로 유입시켜 분리막 내부의 이물질을 분리, 이탈시킨 다음 탱크(T)로 유입되도록 하는 것이며, 세척의 완료후 모듈(M)내에 남은 세척액은 일점쇄선과 같은 별도의 세척액 회수라인(RL)을 통하여 역세척 탱크(CT)내로 유입 회수되어 재사용되어 지는 것으로 이와같은 구조는 다음과 같은 많은 문제점이 노출되는 것이다.

공정에 적용시 설비비가 증가되는 것으며, 모듈마다 매니폴드의 제작이 필요하고 자동화로 구성되기 위해서는 큰 비용이 요구되며,

대용량으로 제작하기 위해서는 모듈을 병렬로 연결하여야 하며 이때 벨브, 매니폴드 등의 구성이 추가되므로 제조원가의 상승을 초래하여 소비자들의 구매의욕을 상실하게 되는 폐단이 있으며,

분리막의 오염에 따른 세정작업시 오염의 정도가 심하여 화학약품을 이용하여 세정할 경우 분리막의 분리가 불가능하므로 시스템 전체에 화학약품을 투여하여 세정하게 되는 것인 바, 내부에 많은 화학약품이 잔존하게 되므로 화학약품의 소모량이 증가되며, 또한 세정후 폐액의 처리에 많은 비용이 소요되고, 잔존약품의 제거를 위해 수세를 하여야 하는 바 많은 량의 순수한 물이 필요하게 되며, 오염상태를 가시적으로 확인할 수 없어 세척효과의 완벽성을 기할 수 없으며,

장시간의 설비정지가 초래되는 것이므로 연속운전이 요구되는 공정에서는 큰 부담요인이 되며, 장치의 운전시 소비자들의 일일이 각종 밸브의 조작과 세정작업을 수행하여야 하므로 번거로움과 불편함을 유발시키는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 수처리 장치에서 기인되는 제반 문제점을 해결 보완하기 위한 것으로 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택함으로써 설비비 및 유지 관리비용의 감소, 오염물 부착정도의 최소화를 기할 수 있으며, 분리막의 오염시 세정작업을 운전중에도 수행할 수 있으므로 작동시간의 손실이 없으며, 분리막의 화학 세정시 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있도록한 것으로 이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 개략 구성도.

제2도는 본 발명의 일요부인 여과용 카트리지의 세척과정을 보이는 단면도.

제3도는 기존 수처리 장치의 개략 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압력수조 2 : 배플(baffle)판

2A : 배플 공간 2B : 기포 발생용 미세공

3 : 격리판 4 : 여과용 카트리지

4A : 하우징 4B : 중공사막 다발

5 : 교반날개 6 : 원수공급탱크

7 : 원수공급라인 8 : 수위센서

9 : 공급펌프 10 : 세척용 에어 콤프레샤

11 : 에어공급라인 12 : 처리수배출라인

13 : 오염물 배출라인 14 : 미처리수회수라인

15 : 배출밸브

개폐가 가능한 덮개(1′)를 갖는 압력수조(1)와; 상기 압력수조(1)의 내벽면에 다수의 미세공(2B)이 천공된 배플(baffle)판(2)과; 상기 압력수조(1)의 상측에 형성되며 형성부위를 중심으로 처리수존재부(1A)와 원수존재부(1B)가 격리 구획지도록함과 동시에 여과용 카트리지(4)를 지지시키기 위한 격리판(3)과; 상기 격리판(3)에 긴밀하게 설치되며 상측은 처리수 배출을 위해 개방되고 투수(透水)가 가능한 하우징(4A)의 내부에는 U자형의 여과용 중공사막 다발(4B)이 설치되는 다수개의 여과용 카트리지(4)와; 상기 여과용 카트리지(4)의 저부에 위치되도록 압력수조(1)의 바닥에 설치되며 원수를 교반시켜 난류를 촉진시킴으로써 중공사막의 외부에 오염물질이 부착되는 것을 억제하기 위한 교반날개(5)와; 원수공급라인(7)을 이용하여 상기 압력수조(1)의 내부와 연통되게 설치되며 수위센서(8)에 의해 수위자동조절이 가능한 원수공급탱크(6)와; 상기 압력수조(1)와 원수공급탱크(6)의 사이에 위치되도록 원수공급라인(7)에 연결 설치되며 원수공급탱크(6)의 원수를 압력수조(1)로 압송시켜 주기 위한 공급펌프(9)와; 에어공급라인(11)을 이용하여 중공사막의 오염시 외부 표면을 기포로 세척하기 위한 체척용 에어콤프레샤(10)와; 상기 압력수조(1)의 처리수존재부(1B)에 연결되도록 설치되며 처리수를 소정의 공정으로 안내 이송하기 위한 처리수 배출라인(12)과; 세척용 에어콤프레샤(10)에 의해 여과용 카트리지(4)에서 제거시킨 오염물질을 외부로 배출시키기 위한 오염물 배출라인(13)과; 상기 오염물 배출라인(13)과 원수공급라입(7)사이에 연결 설치되며 여과 공정중의 미여과 상태의 미처리수를 공급펌프(9)로 회수시켜 주기위한 미처리수 회수라인(14)과; 상기 압력수조(1)의 저부에 설치되며 세정하거나 주기적으로 정수할 때 발생되는 오염물질을 외부로 배출시켜주기 위한 배출밸브(15)를 각각 결합 구성하여서 되는 것이다.

도면중 미설명부호(20)는 개폐밸브이고, (21)는 압력 게이지이며, (22)는 유량계이고, (23)는 처리수의 샘플채취용 밸브를 보인 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

원수 공급탱크(6)내의 원수를 본 발명의 수처리장치를 이용하여 여과하기 위해서 공급펌프(9)를 구동시켜 원수공급탱크(6)내의 원수를 압력수조(1)로 공급시킨다.

이때 교반날개(5)는 공급되는 원수의 수압에 의해서 별도의 동력장치가 없이도 자연적으로 회전되는 것으로 공급된 원수를 난류상태를 촉진하게 되는 것이다.

경우에 따라서는 탱크외부에 동력장치를 두어 강제교반시킬 수 있는 것이다.

압력수조(1)의 원수존재부(1B)내의 수용체적 이상의 미처리수가 유입되는 시점부터 여과용 카트리지(4)의 중공사막 다발(4B)을 통해 정화된 처리수가 압력수조(1)의 처리수존재부(1A)내로 상승 유입되며 이에 유입되는 처리수는 유량계(22)를 거쳐 여과량이 측정되며, 처리수 배출라인(12)을 통하여 소정의 공정으로 안내 이송되거나 샘플채취용 밸브(23)를 통해 시료로 유출된다.

한편 공급된 원수중 여과되고 남은 양은 미처리수 회수라인(14)을 통해 원수로서 공급펌프(9)에 제공급된다.

이때는 오염물 배출라인(13)의 개폐밸브(20)를 폐쇄시키고 미처리수 회수라인(14)의 개폐밸브(20)를 개방시켜 미처리수가 다시금 원수공급탱크(6)내의 미처리수와 함께 합류되어 공급펌프(9)로 하여금 압력수조(1)로 재유입되게 하는 것이다.

이와같이 운전하는 이유는 중공사막 필터의 표면에 오염물이 축적되지 않게하기 위해서이며, 고속으로 공급수를 순환시킴으로써 중공사막의 표면에 부착된 오염물질을 떼어 낼수도 있고 농도분극현상을 예방할 수 있도록 하기 위한 것이다.

한편 원수를 여과하는 여과용 카트리지(4)표면에 부착되는 오염물질에 의해 여과효율이 일정치 이하로 저하되었을 경우에는 여과 공정을 가동시키는 상태에서 세척용 에어콤프레샤(10)를 이용하여 배플(baffle)공간(2A)에 에어압을 공급하여 공기압이 배플(baffle)판(2)에 천공된 다수의 미세공(2B)을 통해 원수내에 기포를 발생시켜 줌으로써 이 기포에 의해 중공사막 다발(4B)표면에 부착된 오염물질을 탈리시켜 세척되도록 하는 것이다.

중공사막 표면의 오염물질제거를 위하여 에어콤프레샤외에 에어블로어(Airblower) 또는 유틸리티로부터 제공된 압축공기를 이용할 수 있는 것이다.

설정된 시간만큼 여과용 카트리지(4)가 세척되면 미처리수 회수라인(14)의 개폐밸브(20)를 잠그고 오염물 배출라인(13)의 개폐밸브(20)를 열어 기포 세척에 의해 분리된 오염물질이 오염물 배출라인(13)을 통해 외부로 배출시키게 되는 것이다.

한편 압력수조(1)에 저부에 계속적으로 침적되는 원수의 오염물질은 배출밸브(15)를 통해 정기적으로 외부로 배출시켜주게 되는 것이다.

여과용 카트리지(4) 표면에 오염물질이 과도하게 부착되어 기포로 세척하여도 투수량의 회복이 잘되지 않는 경우에는 최종적으로 화학약품을 이용하여 세척하게 되는 바 이때는 여과공정을 정지시킨 다음 압력수조(1)의 덮개(1′)를 개방시킨 다음 격리판(3)에서 여과용 카트리지(4)만을 분리시켜 내어 세척약액이 수용된 별도의 세척용기에 넣어 교반시키면서 세척과정을 행하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택함으로써 설비비 및 유지 관리비용의 감소는 물론 오염물 부착정도의 최소화를 기할 수 있는 것이며, 여과용 카트리지만을 외부로 인출시켜 세척할 수 있게 되는 것이므로 여과용 카트리지의 오염상태를 가시적으로 확인할 수 있게 되어 세척효과의 완벽성을 기할 수 있는 것이고, 시스템 전체에 화학약품을 투여할 필요가 없게되는 것이므로 화학약품의 소모량이 감소되고 또한 세정후 폐약의 처리비용과 잔존약품의 제거를 위한 수세용수를 대폭적으로 절감하게 되는 것이므로 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있는 것이며, 여과용 카트리지의 오염시 운전중에도 세정작업을 수행할 수 있는 것이므로 작동시간의 손실을 억제할 수 있는 등 대단히 많은 특장점을 발휘하는 발명인 것이다.

Claims

내벽면에 다수의 미세공(2B)이 천공된 배플(baffle)판(2)이 형성되고 격리판(3)에는 하우징(4A)의 내부에 여과용 중공사막 다발(4B)이 구비되는 여과용 카트리지(4)가 설치되며 하부에는 배출밸브(15)가 형성된 압력수조(1)를 원수공급라인(7)을 이용하여 수위자동조절이 가능한 원수공급탱크(6)와 연결 구성하며 상기 원수공급탱크(6)의 원수를 압력수조(1)로 압송시켜 주기 위한 공급펌프(9)와; 중공사막 외부표면을 세척하는 세척용 에어콤프레샤(10)으로 이루어진 분리막을 이용한 수처리 장치에 있어서, 상기 여과용 카트리지(4)의 저부에 위치되도록 압력수조(1)의 바닥에 설치되며 원수를 교반시켜 난류를 촉진시킴으로써 중공사막의 외부에 온염물질이 부착되는 것을 억제하기 위한 교반날개(5)와; 상기 세척용 에어 콤프레샤(10)에 의해 여과용 카트리지(4)에서 제거시킨 오염물질을 외부로 배출시키기 위한 오염물 배출라인(13)과; 상기 오염물 배출라인(13)과 원수공급라인(7)사이에 연결 설치되며 여과 공정중의 미여과 상태의 원수를 공급펌프(9)로 회수시켜 주기위한 미처리수 회수라인(14)이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 수처리 장치.