KR100407180B1 - 나선형 분리막의 세정방법 및 장치 - Google Patents
나선형 분리막의 세정방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 나선형 분리막의 세정방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세정 약품조의 세정액을 제2 파이프를 통하여 오염된 분리막이 삽입된 분리막용기의 전면부로 투입시켜 분리막에 부착된 오염물질을 제거하도록 되면서, 오염물질과 혼합된 세정액은 분리막용기의 후측상부와 연결된 제4 파이프를 통하여 세정 약품조로 회류하고, 오염물질과 혼합되지 않은 세정액은 분리막용기의 후면부에 연결된 제3 파이프를 통하여 세정 약품조로 회류하도록 하여 상기 오염된 분리막을 일방향으로 세정하는 단계와; 상기 일방향 세정이 어느정도 행하여지면 상기 분리막용기의 전면부 및 후측상부에 연결된 제2 파이프의 제1 개폐밸브 및 제4 파이프의 제2 개폐밸브를 폐쇄한 다음, 세정액을 분리막용기의 후측상부로 투입시켜 분리막에 부착된 오염물질을 제거하도록 하면서 오염물질과 혼합된 세정액은 분리막용기의 전면부에 연결된 제6 파이프를 통하여 세정 약품조로 회류토록하고, 오염물질과 혼합되지 않은 세정액은 분리막용기의 후면부에 연결된 제3 파이프를 통하여 세정 약품조로 회류하도록 하여 오염된 분리막을 역방향으로 세정하는 단계와; 상기 역방향 세정이 어느정도 행하여 지면 상기 분리막용기의 전면부 및 후측상부에 연결된 제6 파이프의 제4 개폐밸브 및 제5 파이프의 제3 개폐밸브를 폐쇄한 다음 상기 일방향 세정을 행하는 단계로 이루어지되, 상기 일방향 세정과 역방향 세정은 교대로 수차례 반복되는 것을 특징으로 하는 나선형 분리막의 세정방법 및 장치이다.
이러한 본 발명은 밸브의 개폐작용에 의하여 일방향과 역방향으로 세정액이분리막용기에 유입되어 분리막에 생성되어 있는 오염물질을 용이하게 이탈, 배출시킬 수 있어 폐기되는 분리막을 재사용할 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 이온 및 탁질성분을 제거하기 위한 정수처리 및 초순수제조, 폐수재활용처리 공정에 적용하고 있는 나선형 분리막의 세정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리막용기에 일측방향의 흐름에 의해 형성된 오염물질을 양측방향의 흐름을 발생시켜 용이하게 이탈, 배출되도록 하며 이에 부가하여 세정중 일정량의 기체를 구비된 관에 의해 투입하여 와류를 발생시켜 이에 의해 상기 분리막의 세정효과를 현저히 향상시킬 수 있도록 한 나선형 분리막의 세정방법에 관한 것이다.
역삼투막, 한외여과막 등의 분리막을 이용한 정수처리 기술은 이온제거 성능은 뛰어나나 오염속도가 빠르고 비교적 그 설치비와 유지관리비가 높은 단점이 있다.
일반적으로 역삼투막, 한외여과막 등으로 된 분리막을 사용하는 장치에서는 그 사용빈도에 따라서 분리막의 투과유량이 현저히 감소하게 되어 통상적으로 분리막의 세척 및 세정장치를 구성하여 주기적으로 또는 필요에 따라서 세정공정을 수행해야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 분리막의 세정과정을 보인 공정도로서, 분리막(3)을 세정하기 위해 세정 약품조(1)에서 분기되어 나온 파이프에 세정액을 관내유입시키면 이 관에 연결되며 상기 세정 약품조(1) 후방에 설치된 세정펌프(2)의 압력작용에 의해서 상기 관에 유입된 세정액이 이송된다.
상기 세정펌프(2)를 경유한 세정액은 관을 통하여 분리막용기(3) 내에 유입되어 이 분리막용기(3) 내측에 삽입되어 있는 분리막(3') 표면의 오염물질을 유체마찰에 의하여 이탈시켜 일부는 혼합액을 형성하여 상기 분리막 용기(3) 일측의 파이프(10)를 통하여 상기 세정 약품조(1)에 회류되고, 일부 분리막(3')을 통과한 세정액은 상기 분리막 용기(3) 타측의 파이프(9)를 통하여 상기 세정 약품조(1)에 회류된다.
그러나 상기와 같은 세정액의 일측방향 순환에 의한 세정방법으로는 이 세정액이 분리막용기(3) 내에서 단일방향으로 유동되어 분리막(3')의 망에 수직으로 퇴적된 오염물과 이 망의 눈 테두리에 퇴적되어 응집력이 강한 오염물질을 세정액에 용해시켜 이탈시키는 것이 용이하지 않아 세척효과의 완벽성을 기할 수 없는 폐단이 존재한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 분리막용기 내측에 삽입된 다수의 분리막에 형성된 오염물질을 양측방향의 흐름을 발생시켜 이 분리막의 망에서 용이하게 이탈, 배출되도록 하며 또한 세정중 일정량의 기체를 구비된 관에 의해 투입하여 와류를 발생시켜 이에 의해 상기 분리막용기 내측에 삽입된 다수의 분리막의 세정효과를 현저히 향상시킬 수 있도록 한 나선형 분리막의 세정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 상술한 목적은 세정 약품조의 세정액을 제2 파이프를 통하여 오염된 분리막이 삽입된 분리막용기의 전면부로 투입시켜 분리막에 부착된 오염물질을 제거하도록 되면서, 오염물질과 혼합된 세정액은 분리막용기의 후측상부와 연결된 제4 파이프를 통하여 세정 약품조로 회류하고, 오염물질과 혼합되지 않은 세정액은 분리막용기의 후면부에 연결된 제3 파이프를 통하여 세정 약품조로 회류하도록 하여 상기 오염된 분리막을 일방향으로 세정하는 단계와; 상기 일방향 세정이 어느정도 행하여지면 상기 분리막용기의 전면부 및 후측상부에 연결된 제2 파이프의 제1 개폐밸브 및 제4 파이프의 제2 개폐밸브를 폐쇄한 다음, 세정액을 분리막용기의 후측상부로 투입시켜 분리막에 부착된 오염물질을 제거하도록 하면서 오염물질과 혼합된 세정액은 분리막용기의 전면부에 연결된 제6 파이프를 통하여 세정 약품조로회류토록하고, 오염물질과 혼합되지 않은 세정액은 분리막용기의 후면부에 연결된 제3 파이프를 통하여 세정 약품조로 회류하도록 하여 오염된 분리막을 역방향으로 세정하는 단계와; 상기 역방향 세정이 어느정도 행하여 지면 상기 분리막용기의 전면부 및 후측상부에 연결된 제6 파이프의 제4 개폐밸브 및 제5 파이프의 제3 개폐밸브를 폐쇄한 다음 상기 일방향 세정을 행하는 단계로 이루어지되, 상기 일방향 세정과 역방향 세정은 교대로 수차례 반복되는 것을 특징으로 하는 나선형 분리막의 세정방법 및 장치에 의해 달성된다.
도 1은 종래기술에 따른 분리막의 세정과정을 도시한 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 나선형 분리막의 세정방법을 도시한 공정도,
도 3은 본 발명에 따른 나선형 분리막의 일방향 세정방법을 도시한 공정도,
도 4은 본 발명에 따른 나선형 분리막의 역방향 세정방법을 도시한 공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 세정 약품조 2: 세정펌프
3: 분리막 용기 6: 기체공급장치
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 나선형 분리막의 세정방법을 도시한 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 나선형 분리막의 일방향 세정방법을 도시한 공정도이고, 도 4은 본 발명에 따른 나선형 분리막의 역방향 세정방법을 도시한 공정도이다.
도 2 내지 도 4에 따르면, 세정액이 집수된 세정 약품조(1) 일측에서 분기되어 나온 제1 파이프(7)는 세정펌프(2)의 일측에 연결되고 타측은 중간부에 제1 개폐밸브(14)가 개재된 제2 파이프(8)의 일측이 연결된다.
상기 제2 파이프(8)의 타측은 분리막 및 분리막 용기(3)의 일측에 연결되고 이 분리막 및 분리막 용기(3)의 타측에는 제3 파이프(9)가 연결되어 세정 약품조(1)에 연결된다.
상기 분리막 및 분리막 용기(3)의 후측상부에는 제4 파이프(10)가 제2 개폐밸브(15)가 개재되어 상기 세정약품조(1)에 연결되고, 상기 제2 파이프(8) 중 상기 세정펌프(2)와 제1 개폐밸브(14)의 전단부에서 분기되어 나온 제5 파이프(11)에는 제3 개폐밸브(16)가 개재되어 상기 제4 파이프(10)의 제2 개폐밸브(15)와 분리막 및 분리막 용기(3) 사이의 연결부에 연결된다.
상기 제2 파이프(8)의 제1 개폐밸브(14)와 분리막 및 분리막 용기(3) 사이의 연결부에서 분기된 제6 파이프(12)는 제4 개폐밸브(17)가 개재되어 상기 제4 배관(10)의 제2 개폐밸브(15)와 세정 약품조(1) 사이의 연결부에 연결된다.
상기 세정펌프(2)와 분기된 제5 파이프(11) 사이에는 제7 파이프(13)의 일측이 연결되고 타측에는 기체공급장치(6)가 연결되어 근방에 정치된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같이 작동된다.
먼저 제1 개폐밸브(14)와 제2 개폐밸브(15)는 개방되고 제3 개폐밸브(16)와 제4 개폐밸브(17)는 폐쇄된 상기의 구성에서 분리막용기(3)에 오염된 분리막(3')을 바람직하게 3 ~ 6개를 투입하고 세정펌프(2)를 구동시키면 압력작용에 의하여 세정 약품조(1)에서 흡입된 세정액이 제2 파이프(8)의 제1 개폐밸브(14)를 통하여 분리막용기(3) 내부에 유입된다.
이 유입된 세정액은 분리막용기(3) 내부에 삽입된 분리막(3')의 망에 고압으로 작용되어 퇴적된 오염물질을 유체마찰에 의하여 이탈시켜 일부는 혼합된 농축액을 형성하여 제4 파이프(10)로 관이송되어 세정 약품조(1)로 회류되고 혼합되지 않은 일부의 세정액은 제3 파이프(9)를 경유하여 상기 세정 약품조(1)에 회류된다.
이후, 2 ~ 4분의 시간간격을 두고 상기 세정액의 유동경로를 제1개폐밸브(14)와 제2 개폐밸브(15)는 폐쇄시키고 제3 개폐밸브(16)와 제4 개폐밸브(17)를 개방시키면 상기 세정액의 순환경로가 바뀌게 되어 세정 약품조(1)에서 유출된 세정액은 세정펌프(2)를 경유하여 제5 파이프(11)를 통하여 분리막용기(3) 내로 유입되고 이후 유입된 세정액은 분리막용기(3) 내부에 삽입된 분리막(3')의 망에 고압으로 반대방향에서 작용되어 잔존해 있는 퇴적된 오염물질을 유체마찰에 의하여 이탈시키고, 오염물질이 혼합된 세정액은 제6 파이프(12)로 이송되어 세정 약품조(1)로 회류되고, 오염물질이 혼합되지 않은 세정액은 제3 파이프(9)를 경유하여 상기 세정 약품조(1)에 회류된다.
또한, 이와 동시에 기체공급장치(6)에서 제7 파이프(13)를 통하여 기체를 공급하면 이 기체의 방울이 상기 분리막(3')의 오염물질과 충돌하여 이 오염물질이 박리되면서 동시에 오염물질을 망으로부터 이탈되는 것을 더욱 촉진시키게 된다.
상기 기체공급장치(6)로부터 공급되는 기체량이 50ℓ이하 일때는 오염물질의 세정효과가 미비하며, 200ℓ이상 일때는 분리막에 손상을 가하게 되어 바람직하게 50 ~ 200ℓ/Min 으로 상기 분리막용기(3)에 공급된다.
(실시예)
실시예의 세정공정에 사용된 분리막은 전자회사 및 화학회사에서 사용된 후 성능의 감소에 의해 폐기되는 상태의 것을 수거하여 실시하였다.
세정공정은 도 2에 도시된 것과 같이 제1 개폐밸브(14)와 제2 개폐밸브(15)는 개방시키고 제3 개폐밸브(16)와 제4 개폐밸브(17)는 폐쇄시킨 후,기체공급장치(6)에 의해서 기체를 분리막용기(3)에 삽입된 분리막(3')에 50 ~ 200ℓ/Min의 비율로 주입시키며 세정펌프(2)를 작동시킨다.
그리고 일정시간 경과 후, 제1 개폐밸브(14)와 제2 개폐밸브(15)는 폐쇄시키고 제3 개폐밸브(16)와 제4 개폐밸브(17)는 개방시키고, 기체공급장치(6)에 의해서 기체를 분리막용기(3)에 삽입된 분리막(3')에 50 ~ 200ℓ/Min의 비율로 주입시키며 세정펌프(2)를 작동시킨다.
상기와 같은 방법을 수회 반복실시한 후, 청수에 의해 분리막에 잔류된 세정액을 수세하여 종료된다.
상기의 도 2에 도시된 본 발명에 의한 세정결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
여기서 ΔP는 세정액이 분리막을 통과하기 전과 농축수로 나오는 압력차로서 분리막 한개당 여과할 수 있는 여과능력이고, 백분율로 나타낸 염제거율은 오염물질을 제거할 수 있는 능력이며, 생산유량은 표준조건 225Psi, NaCl 2000PPM, 온도 25°C 일때 막을 통과해서 나가는 유량이다.
표1
| 시료 | 세정전 | 세정후 | ||||
| 생산유량(GPM) | 염제거율(%) | ΔP(PSI) | 생산유량(GPM) | 염제거율(%) | ΔP(PSI) | |
| 1 | 2.74 | 98.9 | 5.0 | 4.45 | 98.6 | 4.5 |
| 2 | 2.67 | 98.6 | 5.7 | 4.78 | 97.9 | 4.0 |
| 3 | 2.81 | 98.8 | 11.6 | 4.63 | 98.3 | 4.0 |
| 4 | 2.43 | 98.9 | 12.0 | 4.58 | 98.6 | 4.0 |
| 5 | 2.86 | 98.2 | 5.5 | 6.14 | 98.2 | 3.0 |
| 6 | 2.78 | 98.9 | 12.0 | 4.54 | 98.7 | 4.0 |
| 7 | 1.69 | 98.0 | 20.0 | 4.98 | 98.7 | 5.0 |
| 8 | 2.78 | 98.5 | 13.0 | 4.50 | 98.8 | 4.5 |
| 9 | 2.57 | 97.0 | 16.0 | 6.78 | 98.1 | 5.5 |
| 10 | 3.01 | 98.4 | 7.5 | 6.28 | 98.3 | 3.5 |
| 11 | 2.92 | 98.3 | 13.0 | 5.78 | 98.2 | 5.0 |
| 12 | 2.62 | 98.3 | 14.6 | 5.30 | 98.0 | 5.5 |
| 13 | 3.20 | 98.8 | 5.8 | 4.47 | 98.4 | 4.0 |
| 14 | 1.86 | 98.4 | 13.5 | 4.26 | 98.5 | 4.5 |
| 15 | 1.67 | 97.8 | 17.5 | 4.32 | 98.1 | 5.5 |
| 16 | 1.78 | 98.4 | 13.0 | 4.33 | 98.2 | 5.0 |
| 17 | 5.00 | 87.0 | 7.5 | 6.70 | 79.0 | 8.0 |
| 18 | 4.60 | 92.0 | 6.5 | 7.60 | 87.0 | 6.8 |
| 19 | 3.50 | 94.0 | 10.5 | 5.60 | 89.0 | 6.5 |
| 20 | 4.00 | 96.0 | 5.5 | 6.00 | 94.0 | 7.7 |
| 21 | 4.20 | 99.0 | 21.5 | 5.10 | 97.0 | 14.9 |
상기의 실시예에 의하면 세정전후로 생산유량은 증가의 폭이 컸으며, 염제거율은 약간 줄어 들었고, 차압은 대폭 줄어들어 신제품과 거의 동일한 수준에 도달하는 것을 알수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 밸브의 개폐작용에 의하여 일방향과 역방향으로 세정액이 분리막용기에 유입되어 분리막에 생성되어 있는 오염물질을 용이하게 이탈, 배출시킬 수 있어 폐기되는 분리막을 재사용할 수 있는 효과를 제공한다.
Claims (4)
- 세정 약품조(1)의 세정액을 제2 파이프(8)를 통하여 오염된 분리막(3')이 삽입된 분리막용기(3)의 전면부로 투입시켜 분리막(3')에 부착된 오염물질을 제거하도록 되면서, 오염물질과 혼합된 세정액은 분리막용기(3)의 후측상부와 연결된 제4 파이프(10)를 통하여 세정 약품조(1)로 회류하고, 오염물질과 혼합되지 않은 세정액은 분리막용기(3)의 후면부에 연결된 제3 파이프(9)를 통하여 세정 약품조(1)로 회류하도록 하여 상기 오염된 분리막(3')을 일방향으로 세정하는 단계와;상기 일방향 세정이 어느정도 행하여지면 상기 분리막용기(3)의 전면부 및 후측상부에 연결된 제2 파이프(8)의 제1 개폐밸브(14) 및 제4 파이프(10)의 제2 개폐밸브(15)를 폐쇄한 다음, 세정액을 분리막용기(3)의 후측상부로 투입시켜 분리막(3')에 부착된 오염물질을 제거하도록 하면서 오염물질과 혼합된 세정액은 분리막용기(3)의 전면부에 연결된 제6 파이프(12)를 통하여 세정 약품조(1)로 회류토록하고, 오염물질과 혼합되지 않은 세정액은 분리막용기(3)의 후면부에 연결된 제3 파이프(9)를 통하여 세정 약품조(1)로 회류하도록 하여 오염된 분리막(3')을 역방향으로 세정하는 단계를 포함하여 이루어지고;상기 역방향 세정이 어느정도 행하여지면 상기 분리막용기(3)의 전면부 및 후측상부에 연결된 제6 파이프(12)의 제4 개폐밸브(17) 및 제5 파이프(11)의 제3 개폐밸브(16)를 폐쇄한 다음 상기 일방향 세정을 행하되, 상기 일방향 세정과 역방향 세정이 교대로 수차례 반복되게 하고;상기 일방향 및 역방향 세정시 분리막용기(3)로 향하는 세정액에 기체를 공급하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 분리막의 세정방법.
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- 세정액을 저장하기 위한 세정 약품조(1)와, 세정액을 제2 파이프(8)를 통하여 오염된 분리막(3')이 다수 삽입된 분리막용기(3)로 이송하기 위한 세정펌프(2)와, 이를 연결하는 제1, 8 파이프(7, 8)와, 상기 분리막용기(3)의 분리막(3')에 부착된 오염물질을 혼합한 세정액을 세정 약품조(1) 까지 이송하기 위한 제4 파이프(10)와 오염물질이 혼합되지 않은 세정액을 세정 약품조(1) 까지 이송하기 위한 제3 파이프(9)로 구성된 나선형 분리막 세정장치에 있어서,상기 제2 파이프(8)의 제1 개폐밸브(14) 전단부와 제4 파이프(10)의 제2 개폐밸브(15) 후단부에는 제3 개폐밸브(16)가 부착되어 있는 제5 파이프(11)가 연결되어 있고, 상기 제2 파이프(8)의 제1 개폐밸브(14) 후단부와 제4 파이프(10)의 제2 개폐밸브(15) 전단부에는 제4 개폐밸브(17)가 부착되어 있는 제6 파이프(12)가 연결되어 있으며, 상기 제2 파이프(8)에는 분리막용기(3)에 공급되는 세정액에 기체를 공급하기 위한 기체공급장치(6)가 제7 파이프(13)로 연결 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 나선형 분리막 세정장치.
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