KR100262264B1 - 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법에 관한 것으로서, 사용되는 여과막에 따라서 처리 효율을 극대화하는 최적 설계 조건 및 운전 조건을 제시한다. 본 발명에서는 폴리술폰 재질의 한외여과막 및 불소 재질의 정밀여과 관상막을 정수 처리에 사용하는 경우에 관하여, 여과막의 평균 여과 압력, 순환수의 막면유속, 회수율 및 투과플럭스 조건을 제시한다.
Description
본 발명은 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 불소 재질의 정밀여과 관상막을 정수 처리에 사용하는 경우, 처리 효율을 극대화하는 최적 설계 조건 및 운전 조건을 제시한다.
분리막은 여러 물질이 혼합된 다성분계 물질로부터 특정 물질을 분리하는데 사용된다. 수처리 공정에서 분리막은 원수에 포함되어 있는 수질오염을 유발하는 현탁 물질, 유기 물질, 균류, 금속염, 이온성 물질 등을 분리하여 여과된 여과수의 수질을 향상시키는 역할을 한다.
분리막을 사용하는 수처리공정에서 처리효율을 높이기 위하여, 사용되는 막 특성에 따라서, 평균 여과압력, 순환수의 막면 유속, 회수율, 회수율에 따른 투과 플럭스 등과 같은 설계 조건 및 운전 조건등을 결정하는 것이 필요하다. 특히, 처리수량의 용량이 클 경우, 상기한 설계 조건 및 운전 조건은 매우 중요하며, 다수의 시험을 통하여 결정되어진다.
본 발명에서는 막분리 기술을 사용하는 정수 처리 방법에서, 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막을 사용하는 경우 및 불소 재질의 정밀여과 관상막을 사용하는 경우에 있어서, 처리 효율을 높일 수 있는 설계 조건 및 운전 조건을 제시하고자 한다.
도1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법의 공정도.
* 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 농축수조 20 : 가압펌프
30 : 분리막
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 막분리 기술을 사용하는 정수 처리 방법은, 막면적이 0.5㎡이고, 초기 순수 투과플럭스가 시간당 300 내지 600 ℓ/㎡ 범위인 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막을 사용하는 정수 처리 방법에 있어서, 막모듈의 직렬 연결 개수를 6 내지 10개로하고, 한외여과 관상막의 평균 여과 압력을 0.5 내지 2.5 ㎏f/㎠, 순환수의 막면유속을 2.5 내지 3.5 m/s, 회수율을 97 내지 99 부피%로 하고, 투과플럭스는 시간당 80 내지 150 ℓ/㎡로 하는 것임을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 막분리 기술을 사용하는 정수 처리 방법은, 막면적이 0.5㎡이고, 불소 재질의 정밀여과 관상막을 사용하는 정수 처리 방법에 있어서, 막모듈의 직렬 연결 개수를 2 내지 10개로 하고, 정밀여과 관상막의 평균 여과 압력을 1 내지 2 ㎏f/㎠, 순환수의 막면유속을 2.5 내지 3.5m/s, 회수율을 97 내지 99 부피%로 하고, 투과플럭스를 시간당 100 내지 180ℓ/㎡로 하는 것임을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법을 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법의 공정도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 농축수조(10)에 공급되는 원수는 가압펌프(20)에 의하여 가압되어 분리막(30)에 유입되고, 분리막(30)을 통과한 처리수는 배출되고, 분리막(30)에 의하여 걸러진 농축된 원수는 순환수가 되어 순환수 배관을 거쳐서 농축수조(10)로 유입된다. 따라서, 시간이 경과함에 따라서, 농축수조(10)내의 오염물질의 농도가 커진다. 이때 막면유속은 가압된 원수가 공정을 순환하는 유속을 말한다.
막분리 기술을 사용하는 정수 처리 방법에서 막모듈은 복수개의 분리막을 직렬로 또는 병렬로 연결하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 복수개의 분리막이 직렬로 연결되어 사용되는 경우에 관한 설계 조건 및 운전 조건을 제시하고자 한다.
즉, 도1에 도시된 기본적인 공정도에 분리막(30)은 복수개의 분리막이 직렬로 연결된 것을 나타낸다.
본 발명에 의한 정수 처리 방법에서 사용되는 분리막은 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막과 불소 재질의 정밀여과 관상막이다. 한외여과 관상막은 막면적이 0.5㎡이고, 분획분자량이 30,000 Dalton이고, 초기 순수 투과플럭스가 시간당 300 내지 600 ℓ/㎡인 것이다. 불소 재질의 정밀여과 관상막은 막면적이 0.5㎡이고, 분리막 표면의 포아 사이즈가 0.22 내지 0.45㎛이다.
아래의 실시예들에서는 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막을 사용하는 경우와, 불소 재질의 정밀여과 관상막을 사용하는 경우에 있어서, 설계조건 및 운전조건을 시험한 예이다.
＜제1 실시예: 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막을 사용하는 경우＞
본 실시예에서는 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막을 사용하여 막모듈의 직렬 연결 개수를 10개로 하여 시험한 것이다. 평균 여과 압력, 순환수의 막면유속, 회수율에 따른 투과플럭스의 변화를 시간이 경과함에 따라서 측정하였다.
탁도가 4 내지 20㎎/ℓ, 부유물질이 5 내지 20㎎/ℓ, 총유기탄소가 3 내지 5㎎/ℓ의 원수를 사용하고, 농축수의 수질은 탁도가 최고 800㎎/ℓ, 부유물질이 최고 300㎎/ℓ, 총유기탄소가 최고 40㎎/ℓ로 하였다. 한편, 처리수의 수질은 탁도가 0.1 내지 0.2㎎/ℓ, 부유물질은 없고, 총유기탄소가 1.0 내지 2.0㎎/ℓ가 되도록 한다.
평균 여과압력을 2.0㎏/㎠, 순환수의 막면유속을 3.0m/s, 회수율을 99%로 하는 경우, 운전 시간이 850시간이 경과할 때까지 평균 투과플럭스는 시간당 70ℓ/㎡이다. 회수율이 99%에 달하여 농축수의 탁도가 설정 최고치인 800㎎/ℓ가 되어도 투과플럭스나 처리수의 수질에는 변화가 없었다.
＜제2 실시예: 불소 재질의 정밀여과 관상막을 사용하는 경우＞
본 실시예에서는 불소 재질의 정밀여과 관상막을 사용하여 막모듈의 직렬 연결 개수를 2개로 하여 시험한 것이다. 평균 여과 압력, 순환수의 막면유속, 회수율에 따른 투과플럭스의 변화를 시간이 경과함에 따라서 측정하였다.
탁도가 4 내지 20㎎/ℓ, 부유물질이 5 내지 20㎎/ℓ,총유기탄소가 3 내지 5㎎/ℓ의 원수를 사용하고, 농축수의 수질은 탁도가 최고 900㎎/ℓ, 부유물질이 최고 200㎎/ℓ, 총유기탄소가 최고 40㎎/ℓ로 하였다. 한편, 처리수의 수질은 탁도가 0.1 내지 0.2㎎/ℓ, 부유물질은 없고, 총유기탄소가 1.5 내지 2.5㎎/ℓ가 되도록 한다.
평균 여과압력을 1.3㎏/㎠, 순환수의 막면유속을 3.0m/s, 회수율을 99%로 하는 경우, 운전 시간이 600시간이 경과할 때까지 평균 투과플럭스는 시간당 150ℓ/㎡이다. 농축수의 탁도가 설정 최고치인 900㎎/ℓ가 되어도 투과플럭스나 처리수의 수질에는 변화가 없었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법에 의하면, 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막 및 불소 재질의 정밀여과 관상막에 대하여 처리 효율을 높일 수 있는 설계 조건 및 운전 조건을 알 수 있다.
Claims (2)
- 막면적이 0.5㎡이고, 초기 순수 투과플럭스가 시간당 300 내지 600 ℓ/㎡ 범위인 폴리술폰 재질의 한외여과 관상막을 사용하는 정수 처리 방법에 있어서,막모듈의 직렬 연결 개수를 6 내지 10개로하고, 한외여과 관상막의 평균 여과 압력을 0.5 내지 2.5 ㎏f/㎠, 순환수의 막면유속을 2.5 내지 3.5 m/s, 회수율을 97 내지 99 부피%로 하고, 투과플럭스는 시간당 70 내지 150 ℓ/㎡로 하는 것임을 특징으로 하는 막분리 기술을 이용한 정수 처리 방법.
- 막면적이 0.5㎡이고, 불소 재질의 정밀여과 관상막을 사용하는 정수 처리 방법에 있어서,막모듈의 직렬 연결 개수를 2 내지 10개로 하고, 정밀여과 관상막의 평균 여과 압력을 1 내지 2 ㎏f/㎠, 순환수의 막면유속을 2.5 내지 3.5m/s, 회수율을 97 내지 99 부피%로 하고, 투과플럭스를 시간당 100 내지 180ℓ/㎡로 하는 것임을 특징으로 하는 막분리 기술을 이용하는 정수 처리 방법.
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