KR100328067B1 - 역세가능형 정밀여과막과 역삼투막 시스템을 이용한 폐수처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 역세가능형 정밀여과막과 역삼투막 시스템을 이용한 폐수 처리 방법에 관한 것으로,
모래 및 활성탄 흡착탑을 사용한 전처리, 정밀 여과막 및 역삼투법을 이용하여 순차적으로 폐수를 처리하는데 있어서,
상기 전처리 단계를 거친 폐수를 정밀 여과막대신 역세가능형 정밀여과막에 통과시켜 폐수중의 미세 부유 물질을 완전히 제거함으로써 추후 공정에서 역삼투막에 오염을 줄이면서 용존 이온 제거 효율을 높이는 단계;로 이루어지는 폐수 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 폐수를 효과적으로 공업용수로 재이용할 수 있을 뿐만 아니라 그 수질도 일반 공업 용수보다 훨씬 우수하며 폐수 방류량도 저감된다. 또한 역삼투막의 세정 주기와 교체 주기가 증가하여 운전비를 삭감할 수 있다.
Description
본 발명은 역세가능형 정밀여과막과 역삼투막 시스템을 이용한 폐수 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수중에 탁질 성분이 많이 존재하는 경우에 역삼투막의 오염을 줄이도록 역세가능형 정밀 여과막으로 처리한 다음 역삼투막 시스템을 이용하여 수질이 개선된 공업 용수로 재이용하면서 폐수 방류량을 저감시킬 수 있는 폐수 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 폐수 처리장에서는 응집ㆍ침전, 생물학적 처리 및 여과 등의 방법을 이용하여 법적으로 배출 허용 기준내로 처리하여 방류한다. 그러나 이들 방류수 중에는 배관의 부식과 스케일 발생 등의 요인이 되는 무기 이온들의 함량이 높아 공업 용수로 직접 재이용할 수는 없다. 따라서 이들 폐수를 재이용하기 위해서는 분리막법, 증발법, 전기 투석법 등을 이용하여 무기 이온들을 제거한 다음 공업 용수로 재이용하고 있다.
정밀 여과(micro filtration)란 수중에 존재하는 0.01-10㎛ 사이의 입자성 물질을 제거할 수 있는 공정으로 주로 전여과(dead-end filtration) 방식을 채택하고 있으며, 또한 카트리지 타입이므로 일정 기간 사용한 다음에는 운전양이 증가하고 채수량이 감소하면 교체하는 방식으로 되어 있다.
또한 역삼투법이란 역삼투 현상을 이용하여 수중의 무기 이온을 제거하는 기술이다. 삼투 현상이란 반투막을 사이에 두고 저농도의 용매가 고농도측의 용액으로 이동하는 현상을 말하며, 이때 고농도측의 용액에 삼투압차 이상의 압력을 가하면 고농도측의 용매가 저농도측의 용액으로 이동하는 현상을 역삼투 현상이라 한다.
폐수 처리를 위해 역삼투막 시스템을 이용한 예는 많다. 그 대표적인 예로서는 "역삼투막법에 의한 제철 폐수의 처리 방법(대한민국 특허 공개 제95-8371), "역삼투압과 페라이트법의 혼성 시스템에 의한 도금 폐수 처리 방법과 장치(대한민국 특허 공개 제95-17747), "역삼투막과 한외여과막의 결합 공정을 이용한 방사성 세탁폐액의 처리 방법과 장치(대한민국 특허 공개 제93-20489) 및 "화학침전-정밀 및 나노여과의 혼성시스템에 의한 폐수의 무방류-재이용 기술(대한민국 특허 공개 제95-11344)"등이 제시되어 있다.
그러나 이와같은 종래의 방법들은 거의 대부분 전처리 장치가 모래 필터, 활성탄 필터 또는 마이크로필터 등의 조합으로 이루어져 폐수중에 탁질 성분이 많이 존재하는 경우에는 효율적인 전처리가 되지 못한다. 즉 일반 정밀 여과법(마이크로필터)은 운전시간이 경과됨에 따라 필터 표면에 이물질이 축적되어 채수량이 줄어들어 필터를 자주 교체하여야 하는 문제가 있으며, 또한 제거할 수 있는 입자 크기가 제한되어 있으므로 역삼투막의 오염이 심화된다.
이로 인한 빈번한 막세정으로 인해 막 수명이 급격히 단축되어 막을 자주 교체하여야 하는 문제를 안고 있다. 따라서 마이크로필터의 교체 비용, 역삼투막의 세정 비용 및 막교체 비용 등의 운전비 증가로 적용이 곤란한 문제점이 있다.
이에 본 발명의 목적은 폐수중에 탁질 성분이 많이 존재하는 경우에 폐수를 역세가능형 정밀여과막과 역삼투막 시스템을 이용하여 공업 용수로 재이용하는 보다 효과적인 폐수 처리 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 방법에 사용되는 장치의 배열을 개략적으로 도시한 공정도, 및
도 2는 본 발명의 방법에 있어서의 역세가능형 정밀 여과막과 일반 정밀 여과막을 사용할 때 운전시간에 따른 최종 투과수의 유량 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명에 의하면,
모래 및 활성탄 흡착탑을 사용한 전처리, 정밀 여과막 및 역삼투법을 이용하여 순차적으로 폐수를 처리하는데 있어서,
상기 전처리 단계를 거친 폐수를 정밀 여과막대신 역세가능형 정밀여과막에 통과시켜 폐수중의 미세 부유 물질을 완전히 제거함으로써 추후 공정에서 역삼투막에 오염을 줄이면서 용존 이온 제거 효율을 높이는 단계;로 이루어지는
역세가능형 정밀여과막과 역삼투막 시스템을 이용한 폐수처리 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명에 의한 폐수 처리는 폐수중의 입자성 물질, 유기 물질 등을 1차 제거하는 전처리 과정을 거친다.
상기 전처리는 통상의 방법으로 수행되는 것으로, 그 일례로는 0.35-0.5mm의 유효 직경을 갖는 모래를 이용하여 폐수중에 존재하는 입자 직경이 큰 물질을 제거하고, 활성탄 흡착탑을 이용하여 폐수중의 유기물 성분을 흡착 제거한다.
상기 전처리 단계를 거친 폐수를 역세가능형 정밀 여과막을 통과시켜 폐수중의 미세 입자성 부유 물질을 제거한다.
상기 정밀 여과막은 통상 이용되는 카트리지 형태의 마이크로필터가 아니고 세공 크기가 0.01㎛인 외압식 중공사형 분리막의 일종으로 공기 및 물을 이용하여 역세가 가능한 정밀 여과막이다.
즉 폐수를 1-2kg/㎠의 운전 압력으로 10분정도 통수시킨 다음 2-4kg/㎠의 공기 압력으로 약 1분간 공기 역세(Back wash)한 후 다시 1분간 공기 취입(Air blowing)을 실시하여 여과막 표면에 축적된 이물질을 이탈시킨 다음 막모듈밖으로 배출시킨다.
상기 공정을 일정 시간 간격으로 반복하면서 장치내에서 역세가 일어나 연속 운전이 가능한 것이다.
또한 본 발명에서는 상기 정밀 여과막을 통과한 처리수를 역삼투 시스템을 이용하여 페수중의 이온 성분을 제거하는 과정을 거치게 된다. 전단계인 역세가능한 정밀 여과막을 거친 처리수는 0.01㎛ 이상의 입자성 물질이 전부 제거되어 일반 나선형 역삼투막 모듈의 유입 전처리 조건인 SDI(Silt Density Index)가 5이하의 기준치를 만족한다. 따라서 상기 역삼투막의 오염을 줄일 수 있다.
상기 역삼투 시스템을 통과한 투과수는 대부분의 이온이 제거되어 존재하지 않으므로 공업 용수로 직접 재이용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
실시예
폐수처리장에서 배출되는 방류수를 도 1에 도시된 장치를 이용하여 처리하였다.
상기 도 1에서 역세가능형 정밀여과막은 모듈 2개가 병렬로 구성되어 있는 것으로 일본 TORAY사 제품을 사용하였고, 역삼투막은 모듈 2개가 직렬로 구성되어 있는 것으로 미국 FILMTEC사제를 사용하였다.
폐수를 모래 및 활성탄 흡착탑을 이용하여 전처리한 다음, 역세가능형 정밀여과막에 20ℓ/min의 유량으로 유입하였으며, 1-2kg/㎠의 압력으로 운전하였다.
여기서 배출되는 미세 부유물이 제거된 폐수의 역삼투 시스템의 유입량은 20ℓ/min이었고, 투과량은 5ℓ/min으로 회수하여 그 회수율이 25%가 되도록 운전하였으며, 그 운전 압력은 15-25kg/㎠였다.
이어서 상기 조건에서 운전된 폐수의 수질 변화를 살펴보았다. 원폐수의 부유 물질은 20mg/l이며, 전처리 장치를 통과한 폐수의 부유물질은 5mg/l이었는데 반해, 역세가능형 정밀 여과막 통과수는 0mg/l로 거의 완전히 부유 물잘을 제거하였다.
또한 역삼투 시스템 유입수의 총용존 고형분의 농도는 700mg/l이었는데 반해, 투과수는 6mg/l로 용존 이온의 처리율은 99.1%였다.
상기한 바에 따르면, 폐수를 효과적으로 공업용수로 재이용할 수 있을 뿐만 아니라 그 수질도 일반 공업 용수보다 훨씬 우수하며 폐수 방류량도 저감된다. 또한 역삼투막의 세정 주기와 교체 주기가 증가하여 운전비를 삭감할 수 있다.
Claims (2)
- 모래 및 활성탄 흡착탑을 사용한 전처리, 정밀 여과막 및 역삼투법을 이용하여 순차적으로 폐수를 처리하는데 있어서,상기 전처리 단계를 거친 폐수를 정밀 여과막대신 역세가능형 정밀여과막에 통과시켜 폐수중의 미세 부유 물질을 완전히 제거함으로써 추후 공정에서 역삼투막에 오염을 줄이면서 용존 이온 제거 효율을 높이는 단계;로 이루어지는역세가능형 정밀여과막과 역삼투막 시스템을 이용한 폐수처리 방법
- 제1항에 있어서, 상기 역세가능형 정밀 여과막으로는 공기와 물로서 역세가 가능하며, 0.01㎛의 세공을 갖는 중공사형 외압식 모듈을 사용함을 특징으로 하는 방법
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