KR100493371B1 - 고온용 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염색공정에서 발생되는 폐수에 막 분리기술을 적용한 염색폐수의 재이용시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 염색 공정에서 발생되는 폐수조를 집수조에 저장되었다가 원폐수를 이송펌프로 미세 스크린을 통과하여 회전 막분리장치나 드럼형 막분리장치에 공급되게 설치되고, 이 회전 막분리장치나 드럼형 막분리장치의 처리수는 전처리집수조를 통해 전처리수펌프에 의해 다층여과장치와 안전용 정밀여과기순으로 공급되게 설치되며, 상기 안전용 정밀여과기의 투과수는 이송펌프에 의해 고온용 한외여과 막분리장치를 거쳐 투과수집수조 공급된 다음 승압펌프에 의해 고온용 나노/역삼투 막분리장치를 거쳐 재이용수 집수조로 공급되게 설치된 것을 그 특징이 있다.

Description

고온용 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템{Dyeing Waste Water Recycling System}

본 발명은 염색 폐수를 막 분리기술로 재이용할 수 있는 염색폐수의 재이용시스템에 관한 것이다.

급속적인 산업발전에 경제정책이 역점을 두다보니 자연환경보다는 인간생활의 편리함과 이윤추구를 우선으로 한 결과, 우리의 자연은 많이 훼손되어 우리의 삶의 질의 저하는 물론 환경의 오염에 따른 부작용 등이 여러 도처에서 나타나고 있는 실정이다. 자연환경을 보호하려는 움직임이 각 산업 분야에서 더욱 높아지고 있는 것은 다행이나, 국내의 환경정화 속도에 비해 외국은 이미 무역과 연계한 환경규제가 심화되고 있다.

의식주중 의생활의 의류는 대부분이 해당 천에 염색하여 착용을 하고 있다. 현재, 관련 염료 및 염색관련 섬유업계에 있어서도 강화되어 안전하면서도 환경 친화력이 있는 제품의 사용과 공정개발에 비상이 걸려 있다. 즉, 국내적으로는 낙동강, 금강, 영산강, 섬진강 등의 4 대강에 대하여 오염물질 총량제 실시와, 국제적으로는 섬유산업의 수출의 약 72%가 유럽으로 수출을 하고 있는데 독일을 중심으로 에코라벨 인증(Eco-Tex Standard)제도를 엄격히 적용하므로 저오염성 염색기술의 개발이 요구되고 있다. 그런데, 그 동안 환경문제가 발생할 때마다 염색 산업체는 근본적인 개선 없이 임기 응변식 보완으로 그치다보니 환경오염물질 배출량은 오히려 늘어나는 추세이다.

염색 산업은 다량의 물과 여러 화학약품들을 사용해야 하는 염색가공의 특성 중 하나는 환경오염이 유발되는 각종 폐수를 다량 발생시키는 것이다. 따라서, 섬유제품의 고기능화와 고감성화 추구에 못지 않게 환경에 대한 나쁜 영향을 줄이려는 연구들이 세계적으로 활발히 진행되고 있음으로, 이제 염료의 개발에 있어 중요한 부분인 환경친화성을 염두한 기술의 개발이 시급하다 할 수 있다.

따라서, 염색 산업은 다른 어떤 산업보다 환경과 밀접한 관계를 맺고 있어 환경비용지출이 크게 감소시켜, 국제적인 환경경쟁력을 갖추지 못하면 생존할 수 없는 심각한 상황에 직면해 왔다. 전 세계적으로 생산되는 염료는 약 50만 톤이며, 염료업체에서 생산시 2∼5%의 염료가 폐수로 방출되고 있는 바, 이는 연간 약 1∼2.5만 톤에 해당한다. 또한, 염색가공 공정에서는 10∼50%의 염료가 미염착되어 폐수에 함유된다. 이때 미염착되는 염료량은 염료의 화학적인 특성에 의하여 큰 차이를 보인다.

실례로서, 주염색 소재 아크릴은 염기성염료를 사용하고 염(고)착률이 95 - 100%이며 폐수유입률이 0 - 5%이다. 폴리에스테르는 분산염료를 사용하고 염(고)착률이 90 - 100%이며 폐수유입률이 0 - 10%이고, 울은 합금속염료를 사용하고 염(고)착률이 90 - 98%이며 폐수유입률이 2 - 10%이며, 울과 나일론은 산성염료를 사용하고 염(고)착률이 80 - 95%이며 폐수유입률이 5 - 20%이다.

또한, 주염색 소재를 셀룰로오스로 하여 배트염료일 때 염(고)착률 80 - 95%와 폐수유입률 5 - 20%이고, 직접염료일 때 염(고)착률 70 - 95%와 폐수유입률 5 - 30%이며, 황화염료일 때 염(고)착률 60 - 90%와 폐수유입률 10 - 40%이고, 반응성염료일 때 염(고)착률 50 - 90%와 폐수유입률 10 - 50%이다.

따라서, 면 섬유용 염료가 가장 심각하여 반응성염료 및 황화염료는 10∼50%의 염료가 폐수로 방출된다. 반면에 염기성염료, 분산염료 및 산성염료는 상대적으로 낮은 폐수 함유율을 가지고 있어서 폐수발생에 의한 환경오염문제는 약한 편이다.

그러므로, 환경보호 및 환경 친화적인 요구가 점차 강해지고 있는 현재 상황에서, 염색 산업의 환경은 곧 입는 옷의 품질과 함께 건강과 직결이 된다고 할 수 있다. 먼저, 염색 산업 발전현황을 보면, 염색하고자 하는 천의 종류에 따라 사용되는 염료와 폐수의 발생량 등이 차이가 있다.

한편, 유럽 및 일본의 주요 염료 제조업계간 통합 등의 많은 변화가 있었지만 그들의 개발 활동은 지속적으로 진행되고 있으며, 국내 염료업체들도 날이 갈수록 환경 문제가 대두되고 고품질의 유럽 메이저 염료업체들과 중저가 염료를 양산하는 중국과 인도 업체의 틈바구니에서 경쟁력을 확보하기 위하여 고가의 외산 염료의 국산화 및 신규염료의 개발도 중요하지만 환경친화성을 우선적으로 염두한 염료 개발이 요구되고 있다.

그 뿐만 아니라, 전 세계적으로 확산되고 있는 환경관련 규제와 에너지 절감정책에 부응하기 위해, 그 동안 반응성 염료의 취약점으로 알려졌던 낮은 고착률로 인하여 염색 폐수 중에 다량의 염료가 잔류하여 폐수를 현저하게 착색시키는 문제점과, 많은 양의 용수와 중성염의 사용에 따른 생산비 상승 및 에너지 과다 사용 등을 합리적으로 극복해 보려는 시도로 인하여 반응성 염료의 개발사례가 크게 증가하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는, 크게 염료 및 조제의 분자설계 기술, 공장 관리 기술 및 염색 응용기술의 세 가지가 종합적으로 확립되어야 한다. 반응성 염료의 분자설계에 있어 어려운 것은, 염료의 친화력을 높임으로써 적은 중성염을 사용하더라도 흡수율과 고착률을 향상시킬 수 있지만, 이에 따른 균염성과 세정성의 저하를 막기 어려운 점이 있다.

도 3 는 염료의 추구성능 성향을 도시해 놓은 특성 그래프인 데, 환경친화성과 재현성, 사용성, 염착율, 저에너지, 견뢰도, 선명성, 작업성, 농색성 혼방동색상, 오염도(혼방), 균염성 및 경제성 등을 구분하게 된다.

먼저, 환경친화성은 반응성·직접염료가 10, 분산염료가 6, 산성염료가 1, 천연염료가 2, 기타 1로서 합계 20이다. 재현성은 반응성·직접염료가 7, 분산염료가 4 로서 합계 11이다. 상용성은 반응성·직접염료가 3, 분산염료가 5, 산성염료가 1로서 합계 9이다. 염착율은 반응성·직접염료가 9, 분산염료가 2, 산성염료가 2, 기타 1로서 합계 14이다. 저에너지는 반응성·직접염료가 8, 분산염료가 2, 기타 1로서 합계 11이다.

견뢰도는 반응성·직접염료가 9, 분산염료가 11, 산성염료가 2, 천연염료가 1로서 합계 23이다. 선명성은 반응성·직접염료가 4, 분산염료가 1, 산성염료가 2, 천연염료가 1로서 합계 8이다. 작업성은 반응성·직접염료가 5, 분산염료가 4, 기타 5로서 합계 14이다. 농색성은 반응성·직접염료가 5, 분산염료가 3로서 합계 8이다. 혼방동색상은 반응성·직접염료가 1, 분산염료가 2, 산성염료가 1로서 합계 4이다. 오염도(혼방)는 반응성·직접염료가 1, 분산염료가 2, 산성염료가 1로서 합계 4이다. 균염성은 반응성·직접염료가 4, 분산염료가 1, 산성염료가 2, 기타 7로서 합계 14이다. 경제성은 반응성·직접염료가 5, 분산염료가 3, 천연염료가 1, 기타 2로서 합계 11이다.

따라서, 반응성·직접염료는 71, 분산염료는 46, 산성염료는 12, 천연염료는 5, 기타 10으로 총합 144이다. 그러므로, 염색 산업에서 발생되는 폐수 등의 발생량을 현저히 저감하는 친화적인 환경기술인 청정기술을 개발을 할 경우에는 IT, ET, BT, NT, CT, 및 ST등과 같이 고부가가치를 창출하는 산업이라 생각하며, 선진국 등을 보더라도 원료를 저오염성, 저에너지 등에 근거한 신염료 개발로 제품 품질과 건강을 향상하는 기술이 주된 분야이다.

그 일례로 독일이나 스위스 등의 일부 섬유선진국에서 날염폐수의 재회수 사용이나 효과적인 정화대한 연구는 있으나, 산업적으로 적용된 사례는 그다지 많지 않으나 매년 날염 폐수의 슬러지 감소나 탈색성 향상에 대하여 연구가 진행이 되고 있다.

국토는 적고 인구밀도는 높은 한국에서는 염색 산업이 21세기 산업임에도 환경오염문제의 심각성에 마땅한 대안이 없어, 중국이나 아프리카 등으로 공장을 이전을 하던 1990년대에서 중국 등은 각종 세계적인 행사와 비약적인 경제성장으로 염색 업체들에 대하여 환경적 규제를 가하고 있는 실정이다.

즉, 한 대규모 단지에서는 약 10,000톤/일의 폐수가 발생되며, 폐수처리방식은 전형적인 물리적, 화학적 및 생물학적처리에 의존하며 100% 방류를 하고 있으나, 법정기준치를 안정적으로 관리가 어려움에 따라 하천 하수종말처리시설로 유입시켜 재처리를 하고 있는 실정이다. 이렇게 단지 내에 종합적으로 염색폐수를 처리를 하는 것은 그나마 오염물질을 최소화하기 위하여 정상적으로 가동을 하고 있으나, 단지를 벗어난 해당 지역의 염색업체는 고농도 및 난분해성인 폐수처리에 재정적 및 기술적으로 한계 내지 어려움이 있어 자연환경을 오염시키고 있다.

본 출원인은 예컨데 란제리산업의 염색공정에서 발생되는 폐수에 대하여 수년여 걸쳐 청정기술을 개발하여, 오염물질을 사전에 예방하고 현장시험을 통하여 염색폐수의 재이용기술을 발명하게 되었다.

이에 본 발명은, 기존의 염색폐수처리 과정에서 사용되는 각종 화공약품 저감과 폐기물을 감량하고 처리된 물은 염색공정의 수세용과 보일러의 급수로 사용하며 염색폐수의 고온을 회수하는 고온용 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 염색 공정에서 발생되는 염색폐수는 염색폐수집수조에 저장되었다가 원폐수스크린과 미세스크린순으로 통과하여 회전 막분리장치나 드럼형 막분리장치에 공급되게 설치되고, 이 회전 막분리장치나 드럼형 막분리장치의 처리수는 전처리집수조를 통해 전처리수 펌프에 의해 다층여과장치와 안전용 정밀여과기순으로 공급되게 설치되며, 상기 안전용 정밀여과기의 투과수는 이송펌프에 의해 고온용 한외여과 막분리장치를 거쳐 투과수집수조 공급된 다음 승압펌프에 의해 고온용 나노/역삼투 막분리장치를 거쳐 재이용수 집수조로 공급되게 설치된 것을 그 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템을 설명하기 위한 각 구성도인 바, 먼저 염색 공정(1)에서 발생되는 염색폐수는 염색폐수집수조(2)에 저장되었다가 원폐수스크린(3)과 미세스크린(4)순으로 통과하도록 되어 있다.

상기 폐수에 함유된 협잡물과 염료덩어리 및 이물질 등을 제거하는 미세스크린(4)을 설치한 다음, 원형막 위에 "S"나 "I"형태의 회전체 올리고 나서 처리하고자하는 용량을 고려하여 막의 수량을 결정하고 원형막을 포갠 후 가운데 축에 연결하여 회전시키는 회전 막분리장치(5)나, 원형으로 된 여과막을 축에 연결하여 지상 또는 60%정도가 물속에 잠기도록 하여 염색폐수를 막의 안쪽으로 보내어 처리된 물은 막 반대쪽으로 나오게 하고 투과치 않는 물질들은 물속에서 잠긴 막 부위가 대기 중으로 노출 될 때 막의 바깥쪽에서 막을 투과(여과)한 물과 공기를 혼압하여 막 안쪽 표면에 부착된 물질을 탈리하여 이물질이 함유한 물은 상부에 설치된 배수 집수관을 통하여 외부로 유출 되게 하는 드럼형 막분리장치(6)로 구성하고 있다.

상기 회전 막분리장치(5)는 지름이 5㎝∼150㎝의 원형으로 된 막 위에 "S", 또는 "I"형의 회전체를 회전시키게 하여, 여러 층으로 적층하여 원형막 하부에서 회전축을 가변적으로 회전을 가능하게 한다. 이 회전 막분리장치(5)로 사용하는 막의 재질은 PAN(폴리아크릴 니트릴), PVDF(폴리비닐디플루오라이드), PES(폴리에스테르), PP(폴리프로필렌) 및 PE(폴리에틸렌) 등을 사용한다.

상기 드럼형 막분리장치(6)는 지름이 20㎝∼350㎝의 원형으로 된 유기성막 또는 세라믹이나 스텐레스 스틸과 같은 금속으로 된 무기성막을 장착하여 수중에 50∼60%정도 담그거나 대기 중에 설치하여 회전하면서 처리된 깨끗한 물이 하부나 옆으로 떨어지게 하고 막 외부에서 물과 공기 그리고 화공약품으로 막의 안쪽에 부착된 오염물질을 탈리, 탈착 및 용해하는 기능을 갖춘다. 이들 회전 막분리장치(5)나 드럼형 막분리장치(6)에서 통과치 못하고 발생된 폐수는 농축수집수조(7)로 보내어진다.

상기 회전 막분리장치(5)나 드럼형 막분리장치(6)에서 처리된 물은 전처리집수조(8)에 보관하면서 집수조 하부와 측면으로 블로워를 통하여 공기를 주입하여 폭기를 하면서 전처리수 펌프(9)로 이송을 하는 과정에서, 수소이온농도(pH)를 관리하기 위해 산 또는 알카리 약제를 주입하는 정량펌프를 가동하며, 모래, 무연탄, 그리고 활성탄 등의 여재를 단일 또는 2 내지 3 가지로 조합한 다층여과장치(11)의 상부에서 하부로 폐수가 흐르도록 하여, 통과된 물은 안전용 정밀여과기(12)를 통과하여 이송펌프(13)로 한외여과 막분리장치(14)를 보낸다. 이 때 염색종류에 따라 급속여과장치의 효율도 좌우되므로 철염의 응집제를 주입하는 응집제 탱크와 정량펌프를 설치한다.

따라서, 염색수를 직접 또는 회전 막분리장치(5)나 드럼형 막분리장치(6) 또는 디켄터를 통과한 물을 모래, 무연탄, 활성탄을 단일이나 복합하여 형성된 여재층의 상부에서 하부로 물을 통과하게 하는 바, 이때 상부에서 모타로 여재층 내부를 완속 회전시키거나 하부에서 역세시 공기를 주입하는 것을 자동 또는 수동으로 조작이 가능한 다층 여과장치(11)와, 염색폐수의 성상에 따라 다층 여과장치(11)의 유입 전에 무기 또는 응집제, 그리고 산이나 알카리를 주입하여 pH를 조정하는 약품 주입장치(10)가 설치되어 있다.

사용되는 한외여과 막분리장치(14)는 기존의 대부분 유기성고분자 막들이 40℃전후의 수온에 적용이 되지만, 본 발명에서는 발생되는 염색폐수의 수온이 50℃이상이어서 사용되는 막모듈이 80℃에도 견디도록 막의 지지하는 스페샤(Spacer)를 특별하게 개발된 막을 적용하고 있다. 또한, 폐수에 함유된 이물질들로 인하여 한외여과막의 유량감소와 압력상승 등에 따른 막의 오염을 최소화하기 위하여 한외여과막분리장치(14)의 유입수와 농축수의 압력차를 3.5 ㎏/㎠이하로 유지하도록 하고, 적정압력이 유지되도록 유입수를 농축대비 1:7로 유지시키기 위해 자동글로브 밸브를 설치하여 유량을 조절할 수 있게 하였다. 그리고, 이송펌프(13)가 최소압력이 1 ㎏/㎠이하가 되거나 최대 10 ㎏/㎠가 되면 자동 정지하도록 하여 한외여과 막분리장치(14)의 부하를 받지 않도록 하였다.

상기 한외여과 막분리장치(14)에 투과된 물은 투과수집수조(15)로 보내어 폭기를 시키며 승압펌프(16)를 설치하여 직접 고온용(80℃) 나노 또는 역삼투 막분리장치(17)로 보내어 처리한다. 나노 또는 역삼투 막분리장치(17)를 투과한 물은 재이용수집수조(18)로 보내어 공급펌프(19)를 통하여 염색공정이나 보일러용수로 보내어 재사용을 하며 농축수는 화학처리를 한 후 전처리집수조(8)로 보내 재처리하거나 방류한다.

상기 한외여과 막분리장치(14)는 원형, 중공사형 또는 나권형으로 기공(Pore Size)이 1㎛∼0.01㎛의 크기를 가진 정밀여과막이나 한외여과막으로 폴리비닐디플루오라이드, 폴리테트라 플루로로 에틸렌, 폴리아크릴니트릴 등과 같은 유기성고분자 막의 재질로, 막의 기공형태가 "∧" , "∨ 또는 "I" 형태로 친수성이거나 소유성으로 40∼90℃의 온도에 견디게 제조되어 있다.

상기 나노/역삼투 막분리장치(17)는 원형, 중공사형 또는 나권형으로 기공이 0.01㎛∼0.001㎛의 크기를 가진 나노막분리나 역삼투막으로 재질이 폴리아마이드(PA), 셀룰로오스아세테이트(CA, Regenerated Cellulose 또는 CTA), 등과 같은 복합 유기성고분자 막으로 40℃∼90℃의 온도에 견디게 막의 스페셔(Spacer) 등을 특별하게 제조되어 있다..

따라서, 회전 막분리장치(5), 한외여과 막분리장치(14) 및 나노/역삼투막분리장치(17)의 농축수 측에 자동 글로브 또는 게이트 밸브를 설치하여 압력스위치와 연계하여 유량을 조절할 수 있다.

한편, 상기 한외여과 막분리장치(14)에서 발생된 농축수나 다층여과기 역세수 그리고 탈수기의 여액 등은, 도 2 에 도시된 바와 같이 모두 농축수집수조(21)로 보내어 농축수펌프(22)를 통하여 화학반응장치(23)로 보내어 중화, 응결 및 응집반응을 시킨 후 침전조(24)로 자연 이송되게 하여 침전물질을 분리하여 상등수를 처리수조(31)로 보낸다. 상기 화학반응장치(23)에는 산, 알카리, 염화제2철 및 고분자 응집제가 각기 공급되어진다.

상기 침전조(24)하부로의 침전물질은 모노펌프(25)를 통하여 농축조(26)에 모은 후, 다시 슬러지 펌프(27)를 통하여 가압탈수기(28)로 탈수하여 고형성 폐기물을 위탁 처리한다.

반면에 상기 침전조(24)를 통한 압리수조(31)의 물은 수소이온농도를 자동조절이 되도록 하여 방류펌프(32)를 통하여 모래여과기(33)와 활성탄여과기(34)를 순차적으로 통과시켜 방류수조(35)를 두거나 직접 방류(36)시킨다.

(실시예)

10 개월동안 어느 란제리회사에서 염색 폐수에 대하여 모형시험(Pilot Test)과 실증시설을 설계, 제작설치 및 운전을 일괄적으로 수주하여 운영을 하고 있으며, 다음은 운영 중에 있는 실제의 수질오염 저감 및 경제적인 효과로 아래 표 1과 같다.

처리수질

처리공정	원폐수조	회전막분리	드럼형막여과	다층여과기	한외막분리	나노 및 역삼투막분리	방류수
pH	8.2	8.2	8.2	7.0	7.05 ~ 7.5	6.0 ~ 7.1	5.8 ~ 8.5
COD	1,200	840	< 1,000	750 ~ 940	74 ~ 120	< 1	30 ~ 50
BOD	520	347	498	281	98	0.9	< 20
SS	398	< 5	20	< 5	< 1	-	< 5
n-H	43	41	42	32.8	24.3	-	< 10
T-N	39	38	38	22.5	17	0.1	17
T-P	3.7	3.7	3.7	3.08	3.0	-	0.4
전도도	8,400	8,040	8,390	8,038	7,011	51	1,000 ~ 9,400
경도	36	36	36	34	26	0.3	47

*상기에서 수소이온농도(pH)와 전도도를 제외한 항목의 단위는 피피엠(ppm, mg/ℓ)이다.

경제적인 효과에 있어, 8개월간 현장 운전결과 원 폐수의 수질은 수소이온농도(pH) 6.5∼9.8, 화학적 산소요구량(COD) 300∼1,500㎎/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 300∼740㎎/ℓ, 부유물질(SS) 180∼840㎎/ℓ, n-H 30∼49㎎/ℓ, 총질소(T-N) 10∼170㎎/ℓ,총인(T-P) 5㎎/ℓ, 전도도 1000∼9,400㎲/㎝, 경도 43∼64.2㎎/ℓ을 나타내고 있다.

방류수는 전체폐수의 10∼30%를 기존의 화학적처리 방법으로 처리 후 방류되는 것이다. 다층여과장치의 수질은 회전 막분리장치를 통한 물을 기준으로 실시한다. 회전 막분리장치의 막은 폴리에테르슐폰(PES)으로 분획 분자량이 200K를 사용하고, 한외여과 막분리장치의 막은 폴리아크릴니트릴(PAN)을 사용하고 있다.

종래의 폐수처리비용은 톤당 1,000원 정도며, 보일러의 연수시설의 운전비용은 톤당 300원 정도이다. 한편, 지하수는 톤당 150원 임을 감안할 때 염색폐수를 막분리를 이용하여 재이용할 경우, 운전비용은 톤당 362원이 예상되어 년간 절감효과는 800톤/일을 재이용할 경우에 약 2억 5천만원정도의 경제적인 효과를 가져오는 것을 알 수 있다.

뿐만 아니라, 염색폐수를 재이용하므로 안정적인 수자원 확보, 기업 이미지 상승, 쾌적한 근무 환경조건 등의 효과도 기대된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템에 의하면, 그 동안 염색 산업에서 가장 문제 되어왔던 폐수를 사전오염기술의 하나인 막 분리기술을 통하여 청정기술로 개발하므로 국가적으로나 사회적으로 대두되어진 수질오염을 획기적으로 개선할 수 있으며, 침체된 섬유산업의 활성화와 더불어 경쟁력 강화에서 선점하게 하여 본 발명의 기술을 사업화하므로 부존자원이 없는 한국이 추진 중인 21세기의 환경산업에서 고부가가치를 창출할 수 있다.

본 발명은 염색 산업의 환경적 문제로 도외시되어 특정지역으로 집중화시키므로 물류비용과 원활한 인력수급에도 기여할 수 있을 것이며, 대용량의 용수를 사용하는 염색 산업의 특수성을 고려하여 볼 때 경기호황에 있어 가동율의 일시적인 급격한 상승에도 재이용수를 사용하므로, 안정적인 수자원 확보와 기업의 이미지상승은 물론 경제성 효과가 클 것이다. 또한, 본 발명은 선진국에서 최근에 개발된 첨단 막분리기술을 염색분야에서는 적절히 적용하므로 향후 연계적으로 막분리 산업에도 영향이 크다고 할 수 있다.

도 1 및 도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템을 설명하기 위한 구성도,

도 3 는 염료의 추구성능 성향을 도시해 놓은 특성 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 미세스크린 5 : 회전막 분리장치

6 : 드럼형 막분리장치 11 : 다층 여과장치

12 : 안전용 정밀여과기 14 : 한외여과 막분리장치

17 : 나노/역삼투 막분리장치 23 : 화학반응장치

Claims (8)

1. 염색 공정에서 발생되는 염색폐수는 폐수 집수조에 저장되었다가 협잡물등을 제거하는 원폐수스크린과 2차로 미세스크린순으로 통과하여 회전 막분리장치나 드럼형 막분리장치에 공급되게 설치되고,

   이 회전 막분리장치나 드럼형 막분리장치의 처리수는 전처리집수조를 통해 전처리수펌프에 의해 다층여과장치와 안전용 정밀여과기순으로 공급되게 설치되며,

   상기 안전용 정밀여과기는 역세형 또는 1회용을 사용하고 통과된 물은 이송펌프에 의해 고온용 한외여과 막분리장치를 거쳐 투과수집수조 공급된 다음 승압펌프에 의해 고온용 나노/역삼투 막분리장치를 거쳐 재이용수 집수조로 공급되게 설치된 것을 특징으로 하는 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 막분리장치는, 지름이 5㎝∼150㎝의 원형으로 된 막 위에 "S", 또는 "I"형의 회전체를 회전시키게 하여 여러 층으로 적층하여 원형막 하부에서 회전축을 가변적인 회전 가능하고, 사용 막의 재질이 폴리아크릴 니트릴, 폴리비닐디플루오라이드, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등을 사용하고;

   상기 드럼형 막분리장치는, 지름이 20㎝∼350㎝의 원형으로 된 유기성막 또는 세라믹이나 스텐레스스틸과 같은 금속으로 된 소성(Sinter)이나 그물형 무기성막을 장착하여 수중에 50∼60%정도 담그거나 대기 중에 설치하여 회전하면서 처리된 깨끗한 물 또는 투과수를 하부나 옆으로 떨어지게 하고 여과체 또는 막 외부에서 물과 공기 그리고 화공약품으로 막의 안쪽에 부착된 오염물질을 탈리, 탈착 및 용해하는 기능을 갖춘 것을 특징으로 하는 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전막 분리장치나 드럼형 막분리장치를 통과한 물은 상부에서 모타로 여재층 내부을 완속 회전시키거나 하부에서 역세시 공기를 주입하는 것을 자동 또는 수동으로 조작이 가능한 다층 여과장치의 모래, 무연탄 및 활성탄을 단일이나 복합하여 형성된 여재층의 상부에서 하부로 물을 통과하게 한 것을 특징으로 하는 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 염색폐수의 성상에 따라 상기 다층 여과장치의 유입 전에 무기 또는 응집제 그리고 산이나 알카리를 주입하여 pH를 조정하는 약품 주입장치를 설치한 것을 특징으로 하는 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 한외여과 막분리장치는, 원형, 중공사형 또는 나권형으로 기공이 1㎛∼0.01㎛의 크기를 가진 정밀여과막이나 한외여과막으로 폴리비닐디플루오라이드, 폴리테트라 플루로로 에틸렌, 폴리아크릴니트릴 등과 같은 유기성고분자 막의 재질로 막의 기공형태가 "∧" , "∨" 또는 "I" 형태로 친수성이거나 소유성으로 40℃∼90℃의 온도에 견디게 제조되고;

   상기 나노/역삼투 막분리장치는, 원형, 중공사형 또는 나권형으로 기공이 0.01㎛∼0.001㎛의 크기를 가진 나노막분리나 역삼투막으로 재질이 폴리아마이드, 셀룰로오스아세테이트 등과 같은 복합 유기성고분자 막으로 40℃∼90℃의 온도에 견디게 제조된 것을 특징으로 하는 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 막분리장치, 한외여과 막분리장치 및 나노/역삼투막분리장치의 농축수측에 자동 글로브 또는 게이트 밸브를 설치하여 압력스위치와 연계하여 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 미세 스크린을 경사각이 10에서 90도로 설치하여 하부에서 상부로 이물질을 갈고리 형태의 도구를 이용하여 자동제거하며 수평형 원통에 스텐레스스틸등의 금속성과 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌등의 재질을 그물 모양으로 하여 원통형 드럼의 표면을 피복시켜 회전하면서 처리코저하는 유체를 안쪽으로 넣어서 처리된 물이 밖으로 통과케 하고 공기와 물 그리고 화학약품을 단독 또는 혼합하여 밖에서 안으로 가압하여 흡착 및 부유성 물질등을 탈리 또는 탈착이 되게 하는 미세스크린 드럼여과기를 사용한 것을 특징으로 하는 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 한외 여과막분리,나노여과막분리 또는 역삼투막분리에서 발생된 농축수를 화학적 처리 후 스러리상의 물질을 탈수시에 원심탈수기(데칸타)나 고무나 세라믹등의 재질로 된 판형 또는 드럼 형으로 된 초정밀 진공여과기를 이용하여 고형물을 제거하는 것을 특징으로 막분리를 이용한 염색폐수의 재이용 시스템.