KR100515849B1 - Leachate and Sewage Recycling Method - Google Patents

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KR100515849B1
KR100515849B1 KR10-2003-0042248A KR20030042248A KR100515849B1 KR 100515849 B1 KR100515849 B1 KR 100515849B1 KR 20030042248 A KR20030042248 A KR 20030042248A KR 100515849 B1 KR100515849 B1 KR 100515849B1
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Abstract

본 발명은 침출수 및 하수를 이용한 순수화 재이용방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for reusing purified water using leachate and sewage.

이를 위한 본 발명은, 지정폐기물, 가정이나 사업장에서 발생된 생활폐기물(건축폐기물 포함)을 매립하는 매립지에서 발생하는 침출수나 가정이나 사업체에서 나오는 하수(분뇨, 오수, 축산폐수등 포함)를 처리하기 위해, 침출수 집수조로부터 공급펌프에 의해 전처리투과수조로 공급하여 전처리하는 전처리공정; 상기 전처리공정에 의해 전처리된 처리수를 역삼투막분리모듈을 통과시켜 처리하는 역삼투막분리공정; 미생물 제거 및 이온교환을 위한 폴리싱공정으로 이루어진 막분리를 이용한 하수 및 침출수의 순수화 재이용 방법에 있어서, 상기 전처리공정의 공급펌프를 통해 공급되는 원수는 스크린필터와 회전막분리장치를 통과한 후 전처리투과수조로 공급되고; 상기 회전막분리장치의 막 재질은 폴리에테르슐폰 또는 재생형 셀룰로오즈인 것; 을 특징으로 한다. To this end, the present invention, the treatment of leachate generated from landfills containing landfill waste (including construction waste) generated from designated waste, home or business or sewage (including manure, sewage, livestock wastewater, etc.) from the home or business For the pretreatment step of pretreatment by supplying the pretreatment permeation tank by the feed pump from the leachate collection tank; A reverse osmosis membrane separation process of treating the treated water pretreated by the pretreatment through a reverse osmosis membrane separation module; In the method for repurifying sewage and leachate using membrane separation consisting of a polishing process for removing microorganisms and ion exchange, raw water supplied through a feed pump of the pretreatment process is passed through a screen filter and a rotary membrane separation device and then pretreated. Supplied to the permeate tank; The membrane material of the rotary membrane separator is polyethersulfone or regenerated cellulose; It is characterized by.

Description

막분리를 이용한 하수 및 침출수의 순수화 재이용 방법{Leachate and Sewage Recycling Method}Purification and reuse of sewage and leachate using membrane separation {Leachate and Sewage Recycling Method}

본 발명은 침출수 및 하수를 이용한 순수화 재이용방법에 관한 것이다.       The present invention relates to a method for reusing purified water using leachate and sewage.

전국에서 발생되는 생활오수량은, 예컨데 1일 15,441천 톤으로 170 여개의 하수종말처리장과 7만 6천여개소의 오수처리시설을 통하여 처리되고 있고, 생활오수 처리율은 73%로부터 처리효율을 80%로 높일 계획으로 있다. 이외에도 산업폐수가 예컨데 1일 4,068천 톤 그리고 축산폐수가 1일 125천톤이 발생되고 있으나, 대부분이 그대로 방류를 하고 있다.      The amount of domestic sewage generated throughout the country is 15,441 thousand tons per day, and is treated through 170 sewage treatment plants and 76,000 sewage treatment facilities. The rate of living sewage is 80% from 73%. I plan to increase it. In addition, industrial wastewater, for example, 4,068 thousand tons per day and livestock waste is generated 15,000 thousand tons per day, but most of it is discharged as it is.

폐기물은 폐기물 관계법에 의하면, 사업장에서 발생되는 지정폐기물과 이 지정폐기물외의 것인 생활폐기물로 분류하고 있는 바, 이들 폐기물은 폐기물관리법에 의해 관리체계가 통합되어 일원화된 이후에 재활용활성화 및 폐기물처리시설 설치촉진을 위한 분법화 됨에 따라 법률체계가 세분화ㆍ전문화되었다.      According to the Waste Law, wastes are classified into designated wastes generated at workplaces and household wastes other than these designated wastes.These wastes are activated and recycled after the unified management system is integrated under the Waste Management Act. The legal system for the promotion of installation has been broken down and specialized.

이에 따라 환경부는 폐기물의 발생에 대한 감량화와 매립시설유치 등의 있어서 어려움이 있으며, 특히 소각시설은 대기로 방출되는 다이옥신 등의 유해성문제로 유치에 어려움이 있다. 또한 매립시설은 비산 먼지, 매립가스발생, 악취 및 침출수 등의 환경오염문제로 인근 주민들과 생활환경에 심각한 영향 등으로 분쟁이 적지 않게 일어나고 있다.       Accordingly, the Ministry of Environment has difficulty in reducing waste generation and attracting landfill facilities. In particular, the incineration facility has difficulty in attracting toxic substances such as dioxins released into the atmosphere. In addition, landfill facilities are experiencing a number of disputes due to severe environmental impacts such as fugitive dust, landfill gas generation, odors and leachate, and serious impacts on residents and living environment.

세계에서 가장 큰 규모의 매립지인 수도권매립지는 예컨데 약 650만평으로 30년동안 약 2억5천만 톤을 매립할 예정이나, 이 매립지에서 발생된 메탄과 같은 매립가스를 활용하여 매립가스를 통하여 발전시설을 추진하고 있으며, 넓은 매립지에 풍차발전시설 설치 등을 추진하여 매립위주의 처리방식에서 자원화를 통한 고부가 가치창조로 쾌적한 매립지, 폐기물 감량화 및 자원화단지를 통한 높은 사업성을 수도권 매립지의 미래 비젼으로 제시하고 적극적으로 추진을 하고 있다.      The metropolitan landfill, the world's largest landfill, is expected to land about 250 million tons over 30 years, for example, about 6.5 million pyeong, but it uses landfill gas such as methane generated from the landfill to generate electricity through landfill gas. In addition, by installing windmill power generation facilities in large landfills, high-value added value is created through reclamation of landfill-oriented disposal methods. I am pushing forward.

매립지에서 발생되는 침출수의 양은 계절에 따라 차이가 있지만, 일일 약 5,000톤 이상의 대용량이 발생되어 생물학적 및 화학적 처리를 한 후 100% 방류와 고형화 물질은 다시 매립을 하므로, 인근 서해 바다의 생태계에 적잖은 영향은 물론 높은 운영비를 지출하고 있는 실정이다. 이러한 침출수를 조경수나 반입폐기물 차량의 세륜수, 더 나아가서는 설치예정인 발전소의 순수로 재이용하는 자원화를 계획으로 추진하고 있다.      The amount of leachate from landfill varies depending on the season, but a large amount of more than 5,000 tons per day is generated and 100% discharged and solidified material is reclaimed after biological and chemical treatment. Of course, they are spending high operating costs. The plan is to recycle resources such as landscaping water, three wheels of imported waste vehicles, and even pure water from power plants that will be installed.

한편, 하수는 오ㆍ폐수발생 전체에 78.8%를 차지하고 있으나 처리공법이 생물학적 처리와 화학적 처리를 변형하여 100%를 방류를 하므로, 하천오염과 더 나아가서는 바다오염 등의 생태계에 영향을 주고 있다. 또한, 침출수에 대하여 조사를 하여보면, 여러 개소의 생활폐기물 매립지과 지정폐기물 매립지에서는 다량의 악성 침출수가 발생을 하고 있다.       On the other hand, sewage accounts for 78.8% of all sewage and wastewater generation, but the treatment method modifies biological treatment and chemical treatment to discharge 100%, thus affecting ecosystems such as river pollution and even sea pollution. In addition, when surveying leachate, a large amount of malignant leachate is generated in several municipal waste landfills and designated waste landfills.

매립지 대부분의 침출수는, 생물학적(혐기성, 호기성, 회전원판 등) 및 화학적(중화, 응집, 침천, 펜톤산화 등) 방법에 의해 처리 후 인근 해안이나 강으로 100%방류를 하고 있으나, 선진국에서는 침출수를 막 분리기술 등으로 처리하여 다용도로 재이용을 하고 있다. 그래서, 본 출원인은 침출수 재이용프로젝트 공모에 선정되어 일정기간 동안 모형시험에서 우수한 결과를 얻을 수 있었으며, 모형시험기간에 시행착오와 더불어 경제적인 침출수 재이용방법의 개발을 하게 되었다.      Most of the landfill leachate is 100% discharged to the nearby coast or river after treatment by biological (anaerobic, aerobic, rotating disc, etc.) and chemical (neutralization, flocculation, sedimentation, fenton oxidation, etc.). Membrane separation technology is used for multipurpose reuse. Therefore, the applicant was selected for the leachate reuse project, and it was possible to obtain excellent results in the model test for a certain period of time. In addition, trial and error was developed in the model test period, and economical leachate reuse method was developed.

본 발명은 하수와 침출수에 다양한 막 분리를 이용하여 재이용화시키는 침출수 재이용방법을 발명한 것으로, 하수보다는 침출수가 난분해성이고 고농도로 악성이어서 침출수를 중점적으로 전처리공정, 역삼투막분리공정, 그리고 후처리공정으로 폴리싱공정 등으로 구성하여 상수도 수질의 처리 뿐만 아니라 고순도를 요구하는 발전용수 등으로 사용할 수 있수 있도록 하는, 하수 및 침출수 순수화 재이용방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.       The present invention invented a leachate reuse method for reusing the sewage and leachate using various membrane separations. The leachate is hardly degradable and highly malignant than sewage, so the leachate is pre-processed, reverse osmosis membrane separation process, and post-treatment process. The purpose of the present invention is to provide a method for reusing sewage and leachate purified water, which can be used for power generation water requiring high purity as well as treatment of tap water.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지정폐기물, 가정이나 사업장에서 발생된 생활폐기물(건축폐기물 포함)을 매립하는 매립지에서 발생하는 침출수나 가정이나 사업체에서 나오는 하수(분뇨, 오수, 축산폐수등 포함)를 처리하기 위해, 침출수 집수조로부터 공급펌프에 의해 전처리투과수조로 공급하여 전처리하는 전처리공정; 상기 전처리공정에 의해 전처리된 처리수를 역삼투막분리모듈을 통과시켜 처리하는 역삼투막분리공정; 미생물 제거 및 이온교환을 위한 폴리싱공정으로 이루어진 막분리를 이용한 하수 및 침출수의 순수화 재이용 방법에 있어서, 상기 전처리공정의 공급펌프를 통해 공급되는 원수는 스크린필터와 회전막분리장치를 통과한 후 전처리투과수조로 공급되고; 상기 회전막분리장치의 막 재질은 폴리에테르슐폰 또는 재생형 셀룰로오즈인 것;을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object, including the leachate generated from the landfill to bury the land waste (including construction waste) generated from the designated waste, home or business or sewage (manure, sewage, livestock wastewater, etc.) from the home or business Pretreatment step of pretreatment by feeding from the leachate collection tank to the pretreatment permeation tank by means of a feed pump; A reverse osmosis membrane separation process of treating the treated water pretreated by the pretreatment through a reverse osmosis membrane separation module; In the method for repurifying sewage and leachate using membrane separation consisting of a polishing process for removing microorganisms and ion exchange, raw water supplied through a feed pump of the pretreatment process is passed through a screen filter and a rotary membrane separation device and then pretreated. Supplied to the permeate tank; Membrane material of the rotary membrane separator is polyethersulfone or regenerated cellulose.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.        Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 하수와 침출수에 막 분리를 이용하여 재이용화 하는 침출수 재이용방법으로서, 하수보다는 침출수가 난분해성이고 고농도로 악성이어서 이하에서는 침출수를 중점적으로 재이용하는 방법을 구성하고자 한다. 침출수 재이용방법은 크게 전처리공정(Pretreatment block), 역삼투막분리공정(Reverse Osmosis block) 그리고 후처리공정으로 폴리싱공정(Polishing block)등 3분야로 나누어 구성하고 있다.        The present invention is a leachate reuse method for reusing the sewage and leachate by using membrane separation, leachate is less degradable than the sewage and is highly malignant because it is intended to configure a method for intensively reuse the leachate. The leaching method of leachate is divided into three areas, pretreatment block, reverse osmosis block, and polishing block.

본 발명의 침출수 재이용방법에서 이용되는 원수로써 매립지에서 발생되는 침출수는 폐기물종류, 매립연수, 매립방법, 기후조건, 매립량, 매립지형, 강우량, 그리고 매립지의 다짐정도에 따라 수질의 특성이 다르게 되며, 이러한 침출수는 지하수와 지표수 환경오염과 생태계 파괴를 가져오게 된다. 따라서, 침출수는 높은 유기성 물질이 함유되어 있고, 암모니아성 질소나 메탄가스등이 내포되어 심한 악취가 발생을 하며, 염분 함유농도도 높으며 점성과 색도를 나타낸다.      The leachate generated at the landfill as raw water used in the leachate reuse method of the present invention has different characteristics of water quality depending on the type of waste, the number of landfills, the landfill method, climatic conditions, landfill amount, landfill type, rainfall, and the degree of compaction of the landfill. However, these leachates lead to groundwater and surface water pollution and ecosystem degradation. Therefore, the leachate contains high organic substances, contains ammonia nitrogen, methane gas, etc., causing severe odor, high salt content, and high viscosity and color.

이러한 사정에 따른 적용 막(Membrane: 膜)선정 절차에 있어서는, 침출수는 난분해성이고 고농도 오염물질을 함유하고 있음으로 기존의 생물학적 및 화학적 처리 기술로는 효율성 등에 문제가 많아, 선진국에서 적용하는 막 분리를 이용한 침출수 처리기술은 식생활문화가 달라서 발생되는 폐기물성상이나 기후적인 조건이 한국과 차이가 있어, 침출수 성상에 맞는 막 분리기술의 발명이 요구되어 왔다.      In the membrane selection procedure according to this situation, leachate is hardly decomposable and contains high concentrations of pollutants. Therefore, existing biological and chemical treatment techniques have many problems in efficiency. The leachate treatment technology using is different from the waste characteristics and climatic conditions caused by the different dietary cultures of Korea. Therefore, the invention of membrane separation technology suitable for the leachate characteristics has been required.

먼저, 처리하고자하는 침출수의 성상, 즉 부유물질 입자, 용질의 이온, 분자량, 유분, 계면활성제, 점도, pH 등을 파악한 다음, 막의 투과유속, 강도 및 내성 등을 고려하여 막을 선정한다. 그런데, 전처리공정으로는 유기성물질을 제거할 수 있는 한외여과막(Ultrafiltration:UF)으로 재질을 재생형 셀룰로오스(Regenerated Cellulose)와 폴리에테르슐폰(Poly Ether Sulfone: PES)등의 막들을, 역삼투막분리공정으로는 나권형으로 셀룰로오스 아세테이트와 폴리아마이드재질들을 각기 실험할 수 있다.      First, the characteristics of the leachate to be treated, that is, suspended matter particles, solute ions, molecular weight, fraction, surfactant, viscosity, pH, etc. are determined, and the membrane is selected in consideration of the permeation flux, strength, and resistance of the membrane. By the way, the pretreatment process uses ultrafiltration (UF) to remove organic substances, and the membranes such as regenerated cellulose and poly ether sulfone (PES) are reverse osmosis membrane separation process. Is spiral wound and can be tested for cellulose acetate and polyamide materials, respectively.

막의 선정 기준은 제거효율과 막의 오염성 및 약품세정시의 회복, 그리고 투과량 등을 평가한다. 특히, 전처리공정으로서 모래, 무연탄, 활성탄과 같은 여재를 충진한 급속여과방식은 초기에는 부유물질, 탁도, 색도 등의 제거를 보이다가 급속도로 처리효율이 떨어지고 있다. 따라서, 막분리에 있어서 가장 중요한 오염지표지수(Silt Density Index : SDI)가 0.45㎛여과지를 이용하여 2.5㎏/㎠에서 초기 500㎖ 투과하는데 소요시간과, 15분후에 다시 500㎖을 통과하는데 소요되는 시간을 통하여 오염지표 지수값이 5 이하이어야 함에도 수분이내에 급격히 투과량이 감소하여 측정이 불가능하다.      Membrane selection criteria assess removal efficiency, membrane fouling, recovery from chemical cleaning, and permeation. In particular, as a pretreatment process, a rapid filtration method filled with media such as sand, anthracite coal and activated carbon shows initial removal of suspended solids, turbidity, color, etc., but the treatment efficiency is rapidly decreasing. Therefore, the most important contamination index (SDI) for membrane separation is the time required to penetrate 500ml initially at 2.5㎏ / ㎠ using 0.45㎛ filter paper, and then to pass 500ml again after 15 minutes. Although the pollution index index value should be 5 or less through time, it is impossible to measure the permeation rate rapidly decreases within a few minutes.

그러므로, 전처리공정으로 한외여과막분리를 이용한 방법이 가장 적절한 것으로 판단되어, 관련 막 11종류에 예비실험을 실시하여 아래 표 2와 같은 결과를 얻을 수 있다.      Therefore, the method using ultrafiltration membrane separation is considered most suitable as a pretreatment process, and preliminary experiments are performed on 11 kinds of membranes to obtain the results shown in Table 2 below.

즉, 전처리공정에서 막분리 방식으로 막의 재질은 폴리아크릴니트릴(PAN), 폴리슐폰(PS), 리에테르슐폰(PES), 폴리테트라 플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐디플루오라이드(PVDF), 폴리폴에틸렌(PE), 폴리아마이드(PA) 및 셀룰로오스아세테이트(CA)등으로 나누어진다. 막의 형태는 중공사형(Hollow Fiber), 튜브형(TUBULAR), 원형(DISC) 및 나권형(Spiral Wound)으로 가압식과, 완전침지 및 반침지형으로 진공이나 회전에 의한 역세 가능한 유기성 인공막(Organic Membranes)이거나 스텐레스 스틸과 같은 금속재료나 세라믹재질을 조성하여 직접 또는 규조토나 점토 등을 피복(Precoat) 하여 사용하는 무기성막(Inorganic Membranes)으로 정밀여과(MF) 한외여과(UF) 및 나노여과(NF) 범위를 사용하는 것이다.       In other words, in the pretreatment process, the membrane material is polyacrylonitrile (PAN), polysulfone (PS), liethersulfone (PES), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyldifluoride (PVDF), poly Polyethylene (PE), polyamide (PA), cellulose acetate (CA), and the like. Membranes are hollow fiber, TUBULAR, DISC and Spiral Wounds, and can be backwashed organic membranes by vacuum or rotation with fully immersed and semi-immersed. Inorganic Membranes, which are made of metal or ceramic materials such as stainless steel or directly coated with diatomaceous earth or clay, are used for filtration (MF) ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF). Is to use

전처리용 막선정 실험 종류Type of membrane selection experiment for pretreatment 전처리 공정Pretreatment process 막 종류Membrane type 막 재질Membrane material 비 고Remarks 침지형(Backwashable)Backwashable Hollow Filter↓MF, UFHollow Filter ↓ MF, UF PVDF, PE, PSPANPVDF, PE, PSPAN ·막의 오염성·운전 및 유지관리 애로(CIP등)·고점성, 고농도인 침출수적용에 부적절Membrane contamination, operation and maintenance difficulties (CIP, etc.), inadequate application of leachate with high viscosity and high concentration 진동형(Vibration)Vibration Disc(Plate & Frame)↓MF, UF, NF, RODisc (Plate & Frame) ↓ MF, UF, NF, RO PE, PS, PVDFPAN, PA, CA등 다양PE, PS, PVDFPAN, PA, CA, etc. ·막 오염시 막 Pack을 전량 교체하는 부담·범용성에 문제·국내설치사례The burden of replacing all the membrane packs in case of membrane contamination 관형(Tubular)Tubular Tubular↓MF, UFTubular ↓ MF, UF PE with PVDFCoated PP 등PE with PVDFCoated PP etc ·투자비·동력비·설치면적문제· Investment cost, power cost, area of installation 가압식 역세형(Backwashable)Pressurized Backwashable Hollow Filter↓MF, UFHollow Filter ↓ MF, UF PE, PS, PAN등PE, PS, PAN, etc. ·막의 오염성·신뢰성·유지 관리성·고점성, 고농도에 부적합.Not suitable for membrane fouling, reliability, maintenance, high viscosity and high concentration. 회전형(Rotating)Rotating Disc(Plate & Frame)↓MF, UF, NFDisc (Plate & Frame) ↓ MF, UF, NF PES, PS, PANPVDF, CA 등다양PES, PS, PANPVDF, CA, etc. ·고점성 고농도에 적용목적으로 개발·내오염성·설치면적이 적음·낮은 운전비등Developed for application to high viscosity and high concentration, pollution resistance, low installation area, low operating cost, etc.

전처리용 막실험 결과Pretreatment membrane test result 막 종류Membrane type 막 재질Membrane material 처리유량(GFD)Treatment flow rate (GFD) 제거 범위Removal range 평 막(PES-050)Flat membrane (PES-050) PESPES 145∼290ℓ/㎡h145 ~ 290ℓ / ㎡h 50K Da50K Da 평 막(G-50)Flat membrane (G-50) G-50G-50 4545 8,000 Da8,000 Da 평 막NTR-7450Flat membraneNTR-7450 SulfonatedSulfoneSulfonatedSulfone 2525 50% NaCl rej50% NaCl rej 평 막C-10FFlat membrane C-10F RegeneratedCelluloseRegeneratedCellulose 5050 10,000 Da10,000 Da 평 막C-30FFlat membrane C-30F RegeneratedCelluloseRegeneratedCellulose 424424 30,000 Da30,000 Da 평 막AS-100Flat membrane AS-100 PolysulfonePolysulfone 418418 40,000 Da40,000 Da 평 막C-100FFlat membrane C-100F RegeneratedCelluloseRegeneratedCellulose 270270 100,000 Da100,000 Da 평 막PS-1000HFlat membrane PS-1000H PolysulfonePolysulfone 390390 100,000 Da100,000 Da 평 막T-135Flat membrane T-135 PTFE TeflonePTFE Teflone -- 0.45㎛0.45㎛ 평 막AES-5Flat membrane AES-5 PolyethersulfonePolyethersulfone 8484 2,000 Da2,000 Da 평 막AS-100Flat membrane AS-100 PolysulfonePolysulfone 418418 40,000 Da40,000 Da

이상의 유량과 압력관계 및 막의 오염성 등을 고려하여 폴리에테르슐폰(PES)막이 가장 우수함을 알 수 있다.      In view of the above flow rate and pressure relationship and membrane fouling, it can be seen that the polyethersulfone (PES) membrane is the best.

또한, 역삼투막분리(RO라 칭함)공정에서 적용할 막 선정은 표 3과 같이 7 가지를 대상으로 실시하여 본다.      In addition, the membrane to be applied in the reverse osmosis membrane separation (RO) process is carried out for seven as shown in Table 3.

RO막의 종류Type of RO membrane 막(상품명)Membrane (brand name) 재 질material 유량(GFD)Flow rate (GFD) 압력(psi)Pressure (psi) 막제조 회사Filmmaking company DS-3SEDS-3SE TFCTFC 55 400∼600400-600 DesalDesal X-20X-20 PA/ureaPA / urea 99 400∼1000400-1000 TrispeTrispe ESPAESPA Composite PAComposite PA 1313 500∼2000500-2000 HydranauticsHydranautics BW-30BW-30 TFCTFC -- 300∼500300-500 FilmTecFilmtec SC/SESC / SE TFCTFC 10.6/2210.6 / 22 800/600800/600 DesalDesal AEAE TFCTFC 3030 800800 DesalDesal CDCD GTA/diacetateBlendGTA / diacetateBlend 17.117.1 450450 DesalDesal

RO막의 실험 결과는 다음과 같다.The experimental results of the RO membrane are as follows.

투과유량      Permeate flow rate

대 ←--------------------------------------→소Large ← -------------------------------------- → Small

SESE AEAE SLSL ESPAESPA X-20X-20 CDCD BWBW DSDS

막의 오염성         Membrane Contamination

대 ←---------------------------------------→소Large ← --------------------------------------- → Small

BWBW DSDS X-20X-20 ESPAESPA SCSC SESE AEAE CDCD

화학세정 후 막의 안정성(Cleanability & Stability)Cleanliness & Stability after Chemical Cleaning

대←--------------------------------------→소Large ← -------------------------------------- → Small

SESE SCSC AEAE X-20X-20 DSDS CDCD ESPAESPA BWBW

예비 실험결과 SC와 SE 막이 투과유량, 막오염성 그리고 화학세정후 안정성에서 우수함을 알 수 있다.       Preliminary results show that SC and SE membranes are superior in permeation flux, membrane fouling and stability after chemical cleaning.

도 1 에 도시된 침출수 재이용시스템의 구성은, 처리 하고자하는 침출수에 대하여 철저한 성상분석을 실시한 후 적용 가능성이 높은 막을 선정하여 예비실험(Lab. Test)을 거친 후 시스템을 아래와 같이 구성한다.       In the leachate reuse system shown in FIG. 1, after performing thorough property analysis on the leachate to be treated, a membrane having high applicability is selected and subjected to a lab test, and the system is configured as follows.

지정폐기물, 가정이나 사업장에서 발생된 생활폐기물(건축폐기물 포함)을 매립하는 매립지에서 발생하는 침출수나 가정이나 사업체에서 나오는 하수(분뇨, 오수, 축산폐수등 포함)를 처리한다.       Dispose of leachate from landfills that contain designated waste, household waste (including construction waste) from homes or workplaces, and sewage from households or businesses (including manure, sewage, and livestock wastewater).

전처리공정 (Pretreatment Block)은 침출수 집수조 ⇒ 공급펌프 ⇒ 회전막분리장치 ⇒ 전처리투과수조로 구성된다.      The pretreatment block consists of a leachate collection tank ⇒ feed pump ⇒ rotary membrane separator ⇒ pretreatment permeation tank.

침출수 집수조로써 원수집수조(1)는 처리하고자하는 원수(침출수)를 저장하는 기능을 갖추고 있는 것이고, 공급펌프로써 원수펌프(P1)는 원수를 이송한다. 이때 원수내에 함유된 협잡물질 등을 제거하기 위해 100㎛ 크기의 스크린 필터(2)를 거치게 한다. 이 스크린 필터(2)에서 협잡물질 등이 제거된 침출수는 회전막분리장치(3)를 통해 전처리수조(4)에 공급되게 된다.       The raw water collecting tank 1 as a leachate collecting tank 1 has a function of storing raw water (leaching water) to be treated, and the raw water pump P1 as a supply pump transfers raw water. At this time, the screen filter (2) having a size of 100㎛ is passed to remove impurities and the like contained in the raw water. The leachate from which the contaminants and the like are removed from the screen filter 2 is supplied to the pretreatment tank 4 through the rotary membrane separator 3.

상기 회전막분리장치(3)는 도 2 에 도시된 바와 같이, 기공이 50 마이크론(㎛)에서 0.01 ㎛의 막(23-1)을 원형(Disc Type)으로 하여 스텐레스 스틸이나 플라스틱재질로 만들어진 원형 지지링(Support Ring; 24) 안에 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 망의 배수지지층(Drainage Support; 22)을 놓고, 여과된 물이 통과할 수 있는 스텐레스 스틸로 된 필터카세트(Filter Cassets; 21)를 올린 다음 선정된 막을 얹고 나서 "S" 또는 직사각형의 플라스틱이나 스텐레스 스틸과 같은 금속 재질로 된 회전체(20)를 중앙의 회전봉에 연결하여 모터를 가동하면, 막 위에서 돌게 한다.       As shown in FIG. 2, the rotary membrane separator 3 is made of stainless steel or plastic with a pore of 50 microns (μm) and a membrane (23-1) of 0.01 μm as a disc (Disc Type). Place a drainage support layer of polyethylene or polypropylene in the support ring 24 and place the filter cassettes 21 made of stainless steel through which filtered water can pass. When the motor is operated by connecting the rotating body 20 made of metal such as "S" or rectangular plastic or stainless steel to the rotating rod in the center, the motor is rotated on the membrane.

이때 처리하고자하는 물은 원형 지지링(24)의 가장자리의 원형으로 된 입구를 통하여 막 위로 공급되며(26), 막에서 투과 또는 여과되는 물은 배수지지층(22)을 통하여 나오게 되고, 막(23-2)을 통과하지 못한 물질들은 배수지지층(22)의 투과수의 입구 반대편의 출구(27)로 빠져나와 전처리 수조(4 ; 도 1 참조)로 모이게 되며, 농축되어 투과치 못한 물은 배수되게 한다. 여기서, 도면중 부호 25는 농축수측, 부호 26은 유입수측, 부호 27은 투과수측을 각기 표시하고 있다.       At this time, the water to be treated is supplied onto the membrane through the circular inlet at the edge of the circular support ring 24 (26), and the water permeated or filtered from the membrane is discharged through the drainage support layer 22, the membrane 23 -2) material that has not passed through exits the outlet 27 opposite the inlet of the permeate of the drainage support layer 22 and is collected in a pretreatment bath (4; see FIG. 1), and the concentrated and impervious water is drained. do. Here, reference numeral 25 denotes the concentrated water side, 26 denotes the influent water side, and 27 denotes the permeate side.

따라서, 막의 재질들을 사용하여 정밀여과, 한외여과 그리고 나노여과막을 원형으로 하여 원판의 지지층 위에 배수원판을 두고 그 위에 처리하고자 하는 원형막을 장착하고 원형막 가운데에 회전축을 설치하고, 막 위에 회전하는 "S" 또는 직사각형의 회전체를 연결하여 막의 표면에서 오염물질이 쌓이거나 흡착이 되지 않게 하는 회전막 분리기술인 것이다.       Therefore, by using the membrane materials, the microfiltration, ultrafiltration, and nanofiltration membranes are made into a circular shape, the drain disc is placed on the support layer of the disc, and the circular membrane to be treated is mounted thereon, the rotation axis is installed in the center of the circular membrane, It is a rotating membrane separation technology that connects S ″ or rectangular rotors so that contaminants do not accumulate or adsorb on the surface of the membrane.

또한, 막을 나뭇잎처럼 포갠 후에 경화성 에폭시로 고정을 한 유기성막을 장착한 원통형 막 팩케이지 하부를 뒤틀림(토션스프링)축으로 연결하여 하부에서 막 펙케이지에 좌우로 1cm 에서 3cm간격으로 움직이게 진동을 주는 막분리장치이다.       In addition, the membrane vibrates to move from 1cm to 3cm from side to side on the membrane peg cage by connecting the lower part of the cylindrical membrane package with the organic membrane fixed with curable epoxy to the torsion spring axis after the membrane is folded like a leaf. Separation device.

상기 전처리공정의 전처리수조(4)에는 농축수(A), 회전막분리장치(3)의 투과수 및 후술할 2차 역삼투막분리(10)의 순환수가 공급되는 바, 이 전처리수조(4)의 전처리수는 이송펌프(P2)로 이송되는 상태에서 각 펌프(P3 - P5)를 통한 PH조정, 스케일억제제 및 산화방지제가 혼합되어 역삼투막분리공정의 안전정밀여과기(7)에 공급된다.       The pretreatment tank 4 of the pretreatment step is supplied with concentrated water A, the permeate of the rotary membrane separator 3 and the circulating water of the secondary reverse osmosis membrane separation 10 to be described later. The pretreatment water is fed to the safety precision filter (7) of the reverse osmosis membrane separation process by mixing the pH adjustment, scale inhibitor and antioxidant through each pump (P3-P5) while being transferred to the transfer pump (P2).

상기 역삼투막분리공정(Reverse Osmosis Block)은 전처리수 이송펌프 ⇒ 안전 정밀여과기(1-10㎛) ⇒ 고압펌프 ⇒ 1차 역삼투막분리모듈 ⇒ 1차 투과수 저장조 ⇒ 승압펌프 ⇒ 2차 역삼투막분리모듈 ⇒ 2차 투과수 저장조로 구성된다.       The reverse osmosis block is a pre-treatment water transfer pump ⇒ safety precision filter (1-10㎛) ⇒ high pressure pump ⇒ primary reverse osmosis membrane separation module ⇒ primary permeate storage tank ⇒ boosting pump ⇒ secondary reverse osmosis membrane separation module ⇒ 2 It consists of a secondary permeate reservoir.

상기 전처리공정에서 회전막분리를 투과한 물은 전처리수조(4)로부터 이송펌프(P2)를 통하여 저장 과정에서 박테리아 등의 증식 및 오염으로 인하여 슬라임 등을 제거하기 위하여 1㎛에서 10㎛ 크기의 입자들을 제거하는 안전용 1회용 또는 역세형 정밀여과기(7)를 사용하며, 원수가 가지고 있는 염농도 이상의 압력을 가하는 수중어뢰형, 플란쟈 또는 피스톤형의 고압 펌프(P6)를 구동하여 고압용 역삼투막분리모듈(8)에 공급되어진다. 이 고압용 1차 역삼투막분리모듈(8)에 원형, 나권형, 튜브형 또는 중공사형을 사용하여 투과된 물은 균등조로써 1차 투과수 저장조(5)로부터 이송펌프(P7)와 승압펌프(9)를 통하여 염제거율이 높은 2차 역삼투막분리모듈(10)로 보내어 투과수(처리수)와 농축수(11)로 분리한다.      In the pretreatment process, the water that has passed through the rotary membrane separation is particles having a size of 1 μm to 10 μm to remove slime due to growth and contamination of bacteria and the like in the storage process through the transfer pump P2 from the pretreatment tank 4. Separation for high pressure reverse osmosis membrane by using safety disposable or backwash type precision filter (7) to remove them and driving high pressure pump (P6) of underwater torpedo type, flannel or piston type to apply pressure over salt concentration of raw water The module 8 is supplied. The water permeated by using a circular, spiral wound, tubular, or hollow fiber type in the high-pressure primary reverse osmosis membrane separation module (8) is transferred to the pump (P7) and the boost pump (9) from the primary permeate reservoir (5) as an equalization tank. ) Is sent to the secondary reverse osmosis membrane separation module 10 having a high salt removal rate and separated into permeate (treated water) and concentrated water (11).

특히, 원수로 사용되는 침출수는 현장시험결과 계절별로 염농도의 차이가 10,000∼25,000㎎/ℓ으로 심한 것을 알 수 있다. 따라서, 염농도가 15,000 ㎎/ℓ 이하인 경우에는 1차 역삼투막분리모듈(8)에서 분리되어 나오는 농축수를 2차 역삼투막분리모듈(10)로 보내어 처리한다. 상기 1차 역삼투막분리모듈(8)을 통과한 농축수를 2차 역삼투막분리모듈(10)로 보내어 발생되는 농축수는 화학적 처리를 하거나 증발건조 또는 매립지의 복토시에 비산먼지 등의 방지를 위하여 살포하게 하고 1차와 2차 역삼투막분리를 투과한 물은 용도에 맞게 재이용한다. 이때 재이용수의 수질은 원수인 침출수를 직접 또는 생물학적처리후에 적용함에 따라 100∼500 ㎎/ℓ정도로 차이가 있다.      In particular, the leachate used as raw water shows that the difference in salt concentration by season is severe as 10,000 ~ 25,000㎎ / ℓ. Therefore, when the salt concentration is 15,000 mg / L or less, the concentrated water separated from the primary reverse osmosis membrane separation module 8 is sent to the secondary reverse osmosis membrane separation module 10 for processing. The concentrated water generated by passing the concentrated water that has passed through the first reverse osmosis membrane separation module 8 to the second reverse osmosis membrane separation module 10 is sprayed for chemical treatment or to prevent scattering dust during evaporation drying or cover landfill. The water that has passed through the primary and secondary reverse osmosis membrane separation is reused according to the purpose. At this time, the water quality of the recycled water is about 100 ~ 500 mg / ℓ depending on whether the raw leachate is applied directly or after biological treatment.

반면에, 원수의 염농도가 15,000 ㎎/ℓ 이상일 경우는 1차 역삼투막분리모듈(8)에서 투과된 물을 2차 역삼투막분리모듈(10)로 제거한다. 이때 1차 역삼투막분리모듈(8)의 농축수(11)는 15∼20%을 유출시키고, 2차 역삼투막분리모듈(10)의 농축수는 전처리수조(4)로 보내고 투과된 물은 세륜 및 조경용수의 처리수(12)로써 재이용이 가능하다. 이때 처리수질은 약 500∼1000 ㎎/ℓ로 특히 원침출수를 직접 막분리에 적용시에는 암모니아, 메탄 등이 함유되어 처리수가 취가 있으나 조경수나 세륜용수로 사용하는데는문제가 없었다.On the other hand, when the salt concentration of the raw water is 15,000 mg / L or more to remove the water permeated from the first reverse osmosis membrane separation module (8) to the second reverse osmosis membrane separation module (10). At this time, the concentrated water 11 of the first reverse osmosis membrane separation module 8 flows out 15 to 20%, and the concentrated water of the second reverse osmosis membrane separation module 10 is sent to the pretreatment water tank 4, and the permeated water is used for washing and landscaping. The water can be reused as the treated water 12. At this time, the treated water quality was about 500∼1000 ㎎ / ℓ, especially when the raw leachate was applied directly to the membrane separation, it contained ammonia, methane, etc.

또한, 원수에 역삼투막분리 기술을 적용시에는 고압이 요구되므로 전력소모가 많으며, 농축수측의 압력을 고압펌프의 터빈을 통과하여 나가게 하므로 후술되는 바와 같이 에너지를 회수하게 하는 장치를 부착하고 있다.In addition, when the reverse osmosis membrane separation technology is applied to the raw water, high power is required, and thus, power consumption is increased, and the pressure on the concentrated water side passes through the turbine of the high pressure pump, and thus, a device for recovering energy is attached as described below.

뿐만 아니라 유입수의 수질변동에 대응하기 위하여 고압펌프의 회전수를 조절할 수 있는 인버터를 설치하여 pH, 수온, 염농도 등에 따라 회전수를 달리하도록 되어 있다. 1차와 2차 역삼투막분리모듈(8, 10)을 투과한 물의 수질은 상수도(City Water)의 수질과 비슷하였고 그대로 조경용수나 매립지를 출입하는 폐기물운반 차량의 세륜 및 세차로 사용하는데 문제가 없음을 실제로 적용하여 확인할 수 있다.      In addition, by installing an inverter that can control the rotational speed of the high-pressure pump in order to cope with the water quality fluctuations of the inflow water is to change the rotational speed according to pH, water temperature, salt concentration. The water quality of the first and second reverse osmosis membrane separation modules (8, 10) was similar to that of City Water, and it is no problem to use it for washing and washing of land transport water or landfill vehicles. You can actually apply it and check it.

전술한 바와 같이 전처리공정과 역삼투막분리 공정순으로 통과한 처리수는 폴리싱공정의 투과수저장조(13)에 공급되는 바, 이 폴리싱공정(Polishing Block)은 공급펌프 ⇒ 자외선 산화 및 살균장치 ⇒ 폴리싱 역삼투막분리모듈 ⇒ 혼상식이온교환수지장치 또는 전기화학적 탈이온화장치(Electrochemical deionization: EDI) ⇒ 막 접촉기(Membrane Contactor) ⇒ 한외여과막모듈(Ultrafiltration Module)로 구성된다.       As described above, the treated water passing through the pretreatment process and the reverse osmosis membrane separation process is supplied to the permeate storage tank 13 of the polishing process. The polishing block is a feed pump ⇒ ultraviolet oxidation and sterilization device ⇒ polishing reverse osmosis membrane separation. It consists of a module ⇒ mixed ion exchange resin or electrochemical deionization (EDI) ⇒ membrane contactor ⇒ ultrafiltration module.

막 재질의 사용은 처리하고자 하는 원수의 염 농도(TDS)에 따라 1차로 역삼투막분리모듈을 통과하여 나오는 물(투과수)을 다시 2차로 역삼투막분리모듈로 처리를 하는 방법과 1차로 역삼투막분리모듈로 처리 후 발생되는 농축수를 다시 2차로 고압용 역삼투막분리모듈로 처리한다.       Membrane material is used to treat the water (permeate) coming through the reverse osmosis membrane separation module firstly according to the salt concentration (TDS) of raw water to be treated again with the reverse osmosis membrane separation module and to the reverse osmosis membrane separation module firstly. The concentrated water generated after the treatment is treated again with a high pressure reverse osmosis membrane separation module.

1차와 2차 역삼투막분리모듈(8, 10)을 통과한 처리수는 투과수저장조(13)에 저장하게 되며, 이 투과수저장조(13)의 일정기간 저장에 따라 미생물의 번식 등이 우려되므로 공급펌프(P8)를 이용하여 파장이 185㎚와 254㎚의 자외선 살균기(14, 14')를 통과하도록 하여 제거하게 하며, 다시 고염제거율의 폴리싱 역삼투막분리모듈(15)을 통과하게 되면 비저항값이 0.5에서 1㏁ (Megaohm. cm)정도의 순수를 얻게 한다.      The treated water that has passed through the first and second reverse osmosis membrane separation modules (8, 10) is stored in the permeate storage tank (13), and the growth of microorganisms may occur due to the storage of the permeate storage tank (13) for a certain period of time. Using a feed pump (P8) to pass through the UV sterilizer (14, 14 ') of wavelength 185nm and 254nm, and remove, and when passed through the polishing reverse osmosis membrane separation module 15 of high salt removal rate, the specific resistance value is Obtain pure water from 0.5 to 1 ㏁ (Megaohm. Cm).

또한, 폴리싱 역삼투막분리모듈(15)을 투과한 물은 소수이온 농도가 낮아 CO2(이산화탄소) 등의 기체류가 잔존하므로 막접촉기(16)를 통과하여 혼상식이온교환수지나 전기적 탈이온화장치(17, 18)의 효율에 영향을 주지 않도록 한다. 일반적으로 순수한 물에는 용존산소와 이산화탄소등이 함유되어 있어, 보일러나 발전용수(6)등으로 사용하기 위해서는 탈산소제의 화공약품을 주입을 되는데, 주로 사용되는 약제는 하이드라진(Hydrazine : N2H4)으로 물속에 용존가스와 반응하여 N 2와 H2O로 분리가 되게 된다.In addition, the water that has passed through the polishing reverse osmosis membrane separation module 15 has a low concentration of hydrophobic ions, and thus a gas flow such as CO 2 (carbon dioxide) remains. 17, 18) do not affect the efficiency. In general, pure water contains dissolved oxygen and carbon dioxide, and in order to use it as a boiler or power generation water (6), a deoxidant chemical is injected. Hydrazine (N 2 H 4) is mainly used. Reacts with dissolved gas in water to separate into N 2 and H 2 O.

이러한 방법은 약제의 배합농도와 배합 후 경과시간 등에 따라 효율 관리가 어려우므로, 본 발명에서는 탈기를 하는 방법으로 폴리에틸렌 재질로 된 중공사형 소수성막을 이용하여 순수에 함유된 기체류만을 투과시켜 제거하는 막접촉기(16)를 사용하고 있다      Since this method is difficult to manage the efficiency according to the formulation concentration of the drug and the elapsed time after the compounding, in the present invention, a membrane that penetrates and removes only the gas contained in pure water by using a hollow fiber hydrophobic membrane made of polyethylene as a degassing method. The contactor 16 is used

이러한 폴리싱 투과수를 양이온 및 음이온 이온교환수지가 따로 또는 혼합되어있는 혼상식 이온교환수지장치(17)나 전기화학적 탈이온화장치(18)를 통과하면, 10 ㏁.cm 이상의 양질의 순수(Deionized Water: DI Water)를 얻을 수 있다. 최근에는 이온교환수지장치(17)는 정기적으로 염산(또는 황산)이나 수산화나트륨을 사용하여 이온교환수지장치를 재생하여야 하므로 2차적인 재생(오염)폐수가 발생하는 문제가 있음을 알 수 있다.      When the polishing permeate is passed through a mixed-phase ion exchange resin device (17) or an electrochemical deionization device (18) in which cation and anion ion exchange resins are separately or mixed, deionized water of 10 kPa or more. : DI water) can be obtained. Recently, since the ion exchange resin device 17 needs to periodically regenerate the ion exchange resin device using hydrochloric acid (or sulfuric acid) or sodium hydroxide, there is a problem that secondary regeneration (contamination) wastewater occurs.

특히, 화공약품을 사용하지 않고 물속의 무기물질을 제거할 수 있는 전기화학적 탈이온화장치(Electrochemical Deionization : EDI : 도 3 참조)를 이용하여 순수를 만드는 기술이 개발되어 있다. 이 전기화학적 탈이온화장치(18)를 이용하면 화공약품 등을 사용하지 않고, 재생을 위한 가동정지 시간도 없이 연속적으로 운전을 하는 방식으로 일정 용기안에 양이온을 띠는 이온교환막과 음이온을 띠는 이온교환막을 설치하고 전류를 흐르게 하면, 물 속에 함유되어 있던 양ㆍ음이온물질들이 양쪽의 이온교환막으로 이동하여 제거되는 것으로 기전력에 의하여 순수한 물만이 나오게 된다.      In particular, a technology for making pure water using an electrochemical deionization (EDI: see FIG. 3) capable of removing inorganic substances in water without using chemicals has been developed. This electrochemical deionizer 18 allows ion exchange membranes with cations and anions to be ionized in certain containers in such a way that they are operated continuously without the use of chemicals or the like and without downtime for regeneration. When the exchange membrane is installed and the current flows, the positive and negative ions contained in the water are removed by moving to both ion exchange membranes, and only pure water is released by electromotive force.

최종적으로 순수 속에 함유된 미립자 또는 박테리아 등을 제거하기 위하여 0.1㎛에서 0.01㎛ 크기의 1회용 또는 역세가 가능한 침지형 중공사막이나 가압형 중공사막 그리고 나권형의 한외여과기(19)를 설치하게 하고, 본 발명에서는 가압하는 역세형 한외여과기(19)를 설치하고 있다.      Finally, in order to remove particulates or bacteria contained in the pure water, a disposable or backwashable submerged hollow fiber membrane, a pressurized hollow fiber membrane, and a spiral wound ultrafiltration device 19 having a size of 0.1 µm to 0.01 µm are installed. In this invention, the backwash type ultrafiltration 19 which pressurizes is provided.

사용되는 고압펌프를 콘크리트구조물 집수조나 플라스틱 탱크 속에 수직으로 설치하거나 에프알피(FRP) 재질이나 금속성 재질로 원통형 하우징에 펌프와 모타를 설치하고 원통형 하우징으로 처리하고자 하는 물을 유입시키는 어뢰형 무소음, 무진동으로 모타에서 발생되는 열이 원수에 온도를 상승시켜 막의 투과율을 향상하게 하는 기술과 입단 수직형 또는 수평 피스톤, 플란쟈 등의 고압펌프를 사용하여 나노여과 또는 역삼투막분리에서 발생되는 농축수의 압력을 고압펌프 입구측 터보를 통과하게 하므로 에너지를 회수하는 농축수 에너지회수장치 (Concentration water pressure Recovery Unit: CWPRU)를 적용할 수 있다.      Torpedo type noiseless and vibration-free to install the high pressure pump to be used vertically in a concrete structure sump or plastic tank, or to install a pump and motor in a cylindrical housing made of FRP or metallic material and introduce water to be treated by the cylindrical housing. The heat generated from the motor increases the temperature of the raw water to improve the permeability of the membrane, and the pressure of the concentrated water generated in the nanofiltration or reverse osmosis membrane separation using a high-pressure pump such as the vertical or horizontal piston and the pliers. Concentration water pressure recovery unit (CWPRU), which recovers energy, can be applied because it passes through the high-pressure pump inlet turbo.

농축수의 에너지 회수장치는 침출수나 하수의 염분농도가 높아서 높은 압력이 요구된다. 이때 막 표면에서 이물질로 인한 퇴적(Deposit)을 예방하기 위하여 난류(Turbulent flow)를 일으키게 하므로서 농축수로 나오는 흐름에는 수십㎏/㎠ 이상의 압력이 발생된다.Energy recovery systems for concentrated water require high pressure due to high salt concentrations in leachate and sewage. At this time, the turbulent flow (Turbulent flow) in order to prevent the deposition due to foreign substances on the surface of the membrane, the pressure coming out of the concentrated water is generated several tens of kg / ㎠.

따라서 본 발명에서는 농축수의 압력을 회수하기 위하여 도 5와 같이 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 농축수를 이용하는 에너지 회수장치를 부착하여 전기료를 절감하게 하였다. 여기서 에너지회수장치는 막분리에서 나오는 농축의 압력을 막분리측으로 공급되는 물과 교환을 시켜서 농축수가 가지고 있는 압력을 공급되는 물(침출수나 하수)에 전달을 하여 에너지 비용을 절감하도록 한 것이다.Therefore, in the present invention, to recover the pressure of the concentrated water attached to the energy recovery device using the concentrated water as shown in Figures 6 and 7 as shown in Figure 5 to save the electricity bill. Here, the energy recovery device exchanges the pressure of the concentration from the membrane separation with the water supplied to the membrane separation side to transfer the pressure of the concentrated water to the supplied water (leached water or sewage) to reduce the energy cost.

여기서 도 6은 농축수의 압력을 회수하기 위하여 공급되는 유량의 50%이상을 에너지회수장치(40)에서 교환시켜 농축수 압력을 공급수측에 전달되게 하는 방법이고 도 7은 터보펌프(42)를 사용할 경우 막분리기(8)에서 발생되는 농축수측의 압력을 터보(44)에 전달하여 압력을 회수하는 방식의 사례를 나타내는 것이다. 여기서, 각 장치의 아래에 표시된 도표상의 원문자는 각 장치의 구성도내에 표시된 원문자와 대응되어 해당 배관위치를 나타내는 것으로, 도 6 및 도 7에 도시된 도표는 각 배관위치에서 처리되는 물의 유량과 압력을 나타낸다.6 is a method for exchanging more than 50% of the flow rate supplied to recover the pressure of the concentrated water in the energy recovery device 40 to transfer the concentrated water pressure to the supply water side and FIG. 7 shows the turbopump 42. When used, the case of recovering the pressure by transferring the pressure of the concentrated water side generated in the membrane separator 8 to the turbo 44 is shown. Here, the original characters on the diagram displayed below each device correspond to the original characters displayed in the configuration diagram of each device to indicate the corresponding pipe position, and the diagrams shown in FIGS. 6 and 7 show the flow rate of the water treated at each pipe position. Indicates pressure.

한편, 역삼투막분리를 투과한 물을 순수화 하기 위하여 고염분 제거 및 저압용 역삼투막분리를 거치는 폴리싱역삼투막분리모듈과 투과된 물을 양이온 교환수지 또는 음이온 교환수지를 별도로 충진하거나 혼합 또는 충진하여 물을 통과하는 이온교환수지장치(17)나 양이온교환막과 음이온교환막을 조합하여 전류를 통하게 하면 양이온교환막은 음이온활성기를 가지고 있어 정전기적으로 양이온만을 선택적으로 통과시키고 반대로 음이온교환막은 양이온 활성기를 가지고 있어 정전기적으로 음이온만을 선택적으로 통과시키게 된다. 이온교환 막사이에 양.음이온 교환수지를 충전하면 이온의 이동속도를 증가시키는 매개체로 작용하고 전기저항을 감소시켜 전기저항을 감소시키게 하여 직류전류를 공급하여 수중의 양이온은 양이온교환막을 통과하여 음극방향으로 이동하고 음이온은 음이온교환막을 통과하여 양극방향으로 이동하여 탈염을 하는 전기화학적 탈이온화장치(18)와 순수 속에 함유된 용존산소와 이산화탄소등의 기체류를 제거하기 위하여 소수성 폴리에틸렌 중공사형막을 이용하여 중공사막 안쪽으로 질소가스나 진공을 가하여 용존기체류를 제거하는 막접촉기(16)에 이어 침지형, 중공사형, 나권형, 회전 또는 진동형의 한외여과 및 나노여과 막분리 장치를 설치하여 순수 속에 박테리아, 미립자, 슬라임(Slime), 유기물질(TOC등)을 제거한다. Meanwhile, in order to purify the water that has passed through the reverse osmosis membrane separation, the polishing reverse osmosis membrane separation module undergoing high salt removal and low pressure reverse osmosis membrane separation and permeated water are separately filled, mixed, or filled with cation exchange resin or anion exchange resin to pass through the water. When the ion exchange resin device 17 or the cation exchange membrane and the anion exchange membrane are combined to pass a current, the cation exchange membrane has an anion activator to electrostatically pass only cations, and on the contrary, the anion exchange membrane has a cation activator electrostatically Pass the bay selectively. When positive and negative ion exchange resin is charged between ion exchange membranes, it acts as a medium to increase the movement speed of ions, and decreases the electrical resistance to reduce the electrical resistance, thereby supplying a direct current, and cations in the water pass through the cation exchange membrane Direction and the anion moves through the anion exchange membrane to the anode direction to desalinate and use an electrochemical deionization device (18) and a hydrophobic polyethylene hollow fiber membrane to remove gases such as dissolved oxygen and carbon dioxide contained in pure water. By applying nitrogen gas or vacuum inside the hollow fiber membrane to remove dissolved gas flow, followed by immersion type, hollow fiber type, spiral wound type, rotary or vibration type ultrafiltration and nanofiltration membrane separation device. Removes fine particles, slimes, and organic materials (TOC).

즉, 도 4 에 도시된 중공사형 막접촉기에는 도 4(a)에 도시된 바와 같이 원통형 하우징(33)으로 유입수측(30), 진공 또는 질소가스출구(31) 및 질소가스 흡입구(32)가 형성되어 있고, 상기 하우징(33)내 카트리지(34)에서 중앙의 베플(Buffled)(35)을 매개로 분배관(36)과 표집관(37)이 형성되어 있다.       That is, in the hollow fiber membrane contactor shown in FIG. 4, the inlet side 30, the vacuum or nitrogen gas outlet 31, and the nitrogen gas inlet 32 are provided in the cylindrical housing 33 as shown in FIG. 4 (a). The distribution pipe 36 and the sampling pipe 37 are formed in the cartridge 34 in the housing 33 via a central buffled 35.

이렇게 형성되는 카트리지(34)내에는 다수의 중공사막(38)이 설치되어 있는 바, 이는 도 4(b)에 도시된 바와 같이 상하막에서 유체흐름 방향이 동일하고 이 상하막사이에 반대방향의 진공 또는 흡입가스가 흐르도록 되어 있다.      In the cartridge 34 thus formed, a plurality of hollow fiber membranes 38 are provided, as shown in FIG. 4 (b), in which the direction of fluid flow in the upper and lower membranes is the same, and in the opposite direction between the upper and lower membranes. Vacuum or suction gas is allowed to flow.

(실시예)(Example)

표 4는 수도권 매립지현장에서 생물학적 처리수와 원침출수등 2가지에 대하여 약 9개월간을 시험과 성능 분석을 실시한 것이다.Table 4 shows the test and performance analysis of two types of biological treated water and raw leachate at the Seoul metropolitan landfill site.

시험대상 시료의 수질분석Water Quality Analysis of Test Samples 분석 항목Analysis item 원침출수Leachate 생물학적 처리수Biologically treated water 수소이온농도(pH)Hydrogen ion concentration (pH) 8.18.1 8.2 8.2 화학적산소요구량(COD), ㎎/ℓ Chemical oxygen demand (COD), mg / ℓ 17101710 497497 생물학적산소요구량(BOD), ㎎/ℓBiological Oxygen Demand (BOD), mg / l 200200 2828 부유물질(SS), ㎎/ℓ Suspended matter (SS), mg / ℓ 5151 235235 암모니아성질소(NH3-N), ㎎/ℓAmmonia nitrogen (NH 3 -N), mg / l 517.6517.6 4.04.0 메탄올(Methanol), ㎎/ℓ Methanol, mg / l 1,5501,550 3.463.46 색도(Color),도 Color, degree 1,2001,200 1,1501,150 전도도(Conductivity),㎲/㎝ Conductivity, ㎲ / ㎝ 25,00025,000 9,000∼22,0009,000-22,000 입도분포(㎛) Particle Size Distribution (㎛) 0.1∼220.1-22 2∼2332 to 233 총질소(T-N), ㎎/ℓTotal Nitrogen (T-N), mg / l 2,0172,017 60.860.8

원침출수 시험결과Original Leachate Test Results 분석 항목Analysis item RMS처리수RMS treatment water 1차RO 후 After 1st RO 2차RO 후After 2nd RO Polishing RO 후After Polishing RO MB 후After MB UF 후After UF 수소이온농도(pH)Hydrogen ion concentration (pH) 8.18.1 7.37.3 6.86.8 -- -- -- 화학적 산소요구량(COD), ㎎/ℓ Chemical oxygen demand (COD), mg / l 1,5001,500 < 20<20 < 5<5 -- -- -- 생물학적 산소요구량(BOD), ㎎/ℓBiological Oxygen Demand (BOD), mg / l 184184 < 10<10 22 -- -- -- 총질소(T-N), ㎎/ℓ Total Nitrogen (T-N), mg / l 2,0082,008 4242 3.53.5 -- -- -- 부유물질(SS), ㎎/ℓ Suspended matter (SS), mg / ℓ < 1<1 -- -- -- -- -- 암모니아성질소(NH3-N), ㎎/ℓAmmonia nitrogen (NH 3 -N), mg / l 508508 2.52.5 -- -- -- -- 메탄올(Methanol), ㎎/ℓ Methanol, mg / l 1,5001,500 130.5130.5 17.917.9 -- -- -- 색도(Color),도 Color, degree 340340 -- -- -- -- -- 전도도(Conductivity),㎲/㎝ Conductivity, ㎲ / ㎝ < 25,000<25,000 < 1,200<1,200 < 500<500 < 5<5 < 0.07<0.07 < 0.07<0.07

생물학적 처리수 시험결과Biological Treatment Water Test Results 분석 항목Analysis item RMS처리수RMS treatment water 1차RO 후 After 1st RO 2차RO 후After 2nd RO Polishing RO 후After Polishing RO MB 후After MB UF 후After UF 수소이온농도(pH)Hydrogen ion concentration (pH) 8.28.2 7.07.0 6.56.5 -- -- -- 화학적 산소요구량(COD), ㎎/ℓ Chemical oxygen demand (COD), mg / l 370370 16.216.2 -- -- -- -- 생물학적 산소요구량(BOD), ㎎/ℓBiological Oxygen Demand (BOD), mg / l 1111 0.70.7 -- -- -- -- 총질소(T-N), ㎎/ℓ Total Nitrogen (T-N), mg / l 43.543.5 3.053.05 0.250.25 -- -- -- 부유물질(SS), ㎎/ℓ Suspended matter (SS), mg / ℓ < 5<5 -- -- -- -- -- 암모니아성질소(NH3-N), ㎎/ℓAmmonia nitrogen (NH 3 -N), mg / l 2.12.1 -- -- -- -- -- 메탄올(Methanol), ㎎/ℓ Methanol, mg / l 0.20.2 -- -- -- -- -- 색도(Color),도 Color, degree 6262 -- -- -- -- -- 전도도(Conductivity),㎲/㎝ Conductivity, ㎲ / ㎝ 6,000 ∼ 17,0006,000-17,000 700 ∼800700-800 200 ∼750200-750 1.431.43 < 0.068<0.068 < 0.068<0.068

여기서, 표 5 및 표 6의 RMS는 Rotating Membrane System(회전막분리장치)이고, RO는 Reverse Osmosis (역삼투막분리)이며, MBD 는 Mixed Bed Deionizer(혼상식 이온교환장치)이고, MC 는 Membrane Contactor (막접촉기)이며, UF 는 Ultrafiltration (한외여과)이다.      Here, RMS of Table 5 and Table 6 is a Rotating Membrane System, RO is Reverse Osmosis, MBD is Mixed Bed Deionizer, MC is Membrane Contactor ( Membrane contactor) and UF is Ultrafiltration.

시험결과 상기의 원침출수와 생물학적처리수의 시험결과를 보아서 알 수 있듯이, 고농도 난분해성 침출수도 본 발명의 기술을 적용을 하면, 상수도(수돗물) 뿐만 아니라 고순도를 요구하는 발전용수 등으로 사용이 가능함을 알 수 있다.      Test Results As can be seen from the test results of the above-described raw leachate and biologically treated water, high concentration hardly leachable leachate can be used for power generation (tap water) as well as power generation water requiring high purity if the technique of the present invention is applied. It can be seen.

분석 항목Analysis item 2차 RO처리수2nd RO treatment water 최종 처리수(UF 후)Last treated water (after UF) 생활용수(농업용수)Living Water (Agricultural Water) 먹는 물 기준(수돗물)Drinking water standard (tap water) 발전용수Power generation 총용해성 고형물질 (Total Dissolved Solids),㎎/ℓTotal Dissolved Solids, ㎎ / ℓ 200 ∼ 1,200200-1,200 0.03 ∼ 0.050.03 to 0.05 -- < 500<500 < 0.05<0.05 미립자(Particles),(>0.1㎛ in size)Particles, (> 0.1㎛ in size) -- < 20<20 -- -- -- 박테리아(Live Bacteria), CFU/ ㎖Bacteria (Live Bacteria), CFU / mL -- 0.050.05 5,0005,000 < 100 <100 -- 나트륨(Na+),㎎/ℓSodium (Na + ), mg / l -- 0.050.05 -- -- < 1<1 염소이온(Cℓ-),㎎/ℓChloride ion (Cℓ -), ㎎ / ℓ -- 0.050.05 < 250<250 < 150 <150 < 1<1 용존산소(DO),㎎/ℓDissolved oxygen (DO), mg / ℓ -- -- -- -- < 5<5 수소이온농도(pH)Hydrogen ion concentration (pH) 6.5 ∼ 7.56.5 to 7.5 -- 5.8 ∼ 8.5(6.0∼8.5)5.8 to 8.5 (6.0 to 8.5) 5.8 ∼ 8.55.8 to 8.5 -- 색도(Color), 도Color, degree 00 00 -- < 5 도<5 degrees -- 화학적산소요구량(COD),㎎/ℓChemical oxygen demand (COD), mg / ℓ -- -- < 6(< 8)<6 (<8) -- -- 질산성질소 (NO3-N),㎎/ℓNitric Acid Nitrogen (NO 3 -N), mg / l -- -- < 20(< 20)<20 (<20) < 10<10 --

상기 표 7에서 생활용수는 가정용 및 가정에 준하는 목적으로 이용되는 용수로서 음용수, 농업용수, 공업용수 이외의 모든 용수를 말한다. (지하수의 수질보전 등에 관한 규칙 제6조 관련)      In Table 7, living water refers to all water other than drinking water, agricultural water, and industrial water as water used for home and home purposes. (Related to rule Article 6 about water conservation of groundwater)

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 하수보다는 침출수가 난분해성이고 고농도로 악성이어서 침출수를 중점적으로 전처리공정, 역삼투막분리공정, 그리고 후처리공정으로 폴리싱공정 등으로 구성하여 상수도뿐만 아니라 고순도를 요구하는 발전용수 등으로 사용할 수 있는 침출수 재이용방법을 제공할 수 있다.       As described above, according to the present invention, leachate is hardly degradable and highly malignant rather than sewage, so the leachate is composed of pretreatment, reverse osmosis membrane separation, and post-treatment as polishing processes. It is possible to provide a leachate reuse method that can be used as water.

본 발명은 침출수 재이용방법에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.      Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, the technical idea of the leachate reuse method, which is intended to illustrate the best embodiment of the present invention by way of example and not to limit the claims of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and imitations can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

도 1 은 본 발명에 따른 순수화 재이용시스템을 설명하기 위한 구성도,1 is a block diagram for explaining the purification system for reuse according to the present invention;

도 2 는 도 1 에 도시된 회전 막분리장치를 상세히 도시해 놓은 분리사시도,Figure 2 is an exploded perspective view showing in detail the rotary membrane separator shown in Figure 1,

도 3 은 폴리싱 공정에서 전기화학적 탈이온화장치를 도시해 놓은 상태도, 3 is a state diagram showing an electrochemical deionization apparatus in a polishing process,

도 4 는 중공사형 막접촉기를 도시해 놓은 도면,4 is a view showing a hollow fiber membrane contactor,

도 5는 도 1의 시스템에 에너지회수장치가 부착된 순수화 재이용시스템 구성도,5 is a configuration diagram of the purified water recycling system to which the energy recovery device is attached to the system of FIG. 1;

도 6은 도 5중 농축수 압력을 이용한 에너지 회수장치의 설명도,6 is an explanatory diagram of an energy recovery apparatus using the concentrated water pressure in FIG. 5;

도 7은 도 5중 농축수 압력을 이용한 터보펌프의 에너지 절감장치의 설명도이다. 7 is an explanatory diagram of an energy saving device of a turbopump using the concentrated water pressure in FIG. 5.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명      * Explanation of symbols on the main parts of the drawing

3 : 회전 막분리장치 7 : 안전 정밀여과기      3: rotary membrane separator 7: safety precision filter

8 : 1차 역삼투 막분리모듈 10 : 2차 역삼투 막분리모듈      8: 1st reverse osmosis membrane separation module 10: 2nd reverse osmosis membrane separation module

14, 14' : 자외선 살균기 15 : 폴리싱 역삼투막분리모듈      14, 14 ': UV sterilizer 15: polishing reverse osmosis membrane separation module

16 : 막접촉기 17 : 이온교환수지장치       16 membrane contactor 17 ion exchange resin device

18 : 전기화학적 탈이온화장치 19 : 한외여과기      18: electrochemical deionization device 19: ultrafiltration

Claims (7)

지정폐기물, 가정이나 사업장에서 발생된 생활폐기물(건축폐기물 포함)을 매립하는 매립지에서 발생하는 침출수나 가정이나 사업체에서 나오는 하수(분뇨, 오수, 축산폐수등 포함)를 처리하기 위해, 침출수 집수조로부터 공급펌프에 의해 전처리투과수조로 공급하여 전처리하는 전처리공정; 상기 전처리공정에 의해 전처리된 처리수를 역삼투막분리모듈을 통과시켜 처리하는 역삼투막분리공정; 미생물 제거 및 이온교환을 위한 폴리싱공정으로 이루어진 막분리를 이용한 하수 및 침출수의 순수화 재이용 방법에 있어서,Supplied from leachate collection tanks to treat leachate from landfills that contain designated waste, domestic waste generated from homes or businesses (including construction waste), or sewage from households or businesses (including manure, sewage, and livestock wastewater). A pretreatment step of pretreatment by supplying a pretreatment permeation tank by a pump; A reverse osmosis membrane separation process of treating the treated water pretreated by the pretreatment through a reverse osmosis membrane separation module; In the method for repurifying sewage and leachate using membrane separation consisting of a polishing process for removing microorganisms and ion exchange, 상기 전처리공정의 공급펌프를 통해 공급되는 원수는 스크린필터와 회전막분리장치를 통과한 후 전처리투과수조로 공급되고; 상기 회전막분리장치의 막 재질은 폴리에테르슐폰 또는 재생형 셀룰로오즈인 것; 을 특징으로 하는 하수 및 침출수 순수화 재이용방법.The raw water supplied through the feed pump of the pretreatment process is supplied to the pretreatment permeation tank after passing through the screen filter and the rotary membrane separator; The membrane material of the rotary membrane separator is polyethersulfone or regenerated cellulose; Sewage and leachate purification method for recycling. 제1항에 있어서, 상기 회전막분리장치는 정밀여과, 한외여과 그리고 나노여과막을 원형으로 하여 원판의 지지층 위에 배수원판을 두고 그 위에 처리하고자 하는 원형막을 장착하고, 이 원형막 가운데에 회전축을 설치하고 막 위에 회전하는 "S" 또는 직사각형의 회전체를 연결하여 막의 표면에서 오염물질이 쌓이거나 흡착이 되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 하수 및 침출수 순수화 재이용방법.According to claim 1, The rotary membrane separator is a microfiltration, ultrafiltration, and nanofiltration membrane in a circular shape to place a circular disk to be disposed on the support layer of the disk and to be disposed thereon, and install a rotating shaft in the center of the circular membrane And connecting the rotating "S" or rectangular rotating body on the membrane to prevent the accumulation of contaminants or adsorption on the surface of the membrane. 제1항에 있어서, 상기 역삼투막분리공정은 사용되는 고압펌프를 콘크리트구조물 집수조나 플라스틱 탱크 속에 수직으로 설치하거나 에프알피 재질이나 금속성 재질로 원통형 하우징에 펌프와 모타를 설치하고 원통형 하우징으로 처리하고자 하는 물을 유입시키는 어뢰형 무소음, 무진동으로 모타에서 발생되는 열이 원수에 온도를 상승시켜 막의 투과율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 하수 및 침출수 순수화 재이용 방법.The method of claim 1, wherein the reverse osmosis membrane separation process is to install the high pressure pump to be used vertically in a concrete tank or plastic tank, or to install a pump and a motor in a cylindrical housing made of FRP or metallic material and to be treated with a cylindrical housing. A torpedo-type noiseless and vibration-free torpedo which increases the temperature of raw water to the raw water to improve the permeability of the sewage and leachate. 제1항에 있어서, 상기 역삼투막분리모듈에서 발생되는 농축수의 압력을 고압펌프 출구측 터보를 통과하게 하여 에너지를 회수하도록 한 것을 특징으로 하는 하수 및 침출수 순수화 재이용 방법.The method of claim 1, wherein the pressure of the concentrated water generated in the reverse osmosis membrane separation module is passed through the high-pressure pump outlet side turbo to recover energy. 제1항에 있어서, 막표면 전하가 기존의 음성외에 중성 및 양성으로 막재질이 사용하여 처리하고자 하는 원수의 염 농도에 따라 1차로 나노여과나 역삼투막분리장치를 통과하여 나오는 투과수를 다시 2차로 역삼투막분리장치로 처리하고, 상기 2차 역삼투막분리모듈에서 나오는 농축수를 전처리수조를 거쳐 1차역삼투막분리모듈로 보내며 상기 1차역삼투막분리모듈에서 발생된 농축수를 10∼20%를 배출하는 농도인자(Concentration Factor: CF)를 증가시키거나, 1차로 저압용으로 나노 및 역삼투막분리 장치로 처리 후 발생되는 농축수를 다시 2차로 고압용 역삼투막분리로 처리하고 1, 2차 투과수를 혼합하여 재이용하고 1,2차 역삼투막분리에서 발생한 농축수의 비율이 10∼30%가 되도록 하되, 상기의 농축수의 압력을 회수하기 위해 농축수를 유입구측의 고압펌프의 터빈을 경유시켜 에너지를 10∼30%까지 회수할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 하수 및 침출수 순수화 재이용방법. According to claim 1, wherein the membrane surface charge is neutral and positive, in addition to the conventional negative, the first permeate water passing through the nano-filtration or reverse osmosis membrane separation device according to the salt concentration of the raw water to be treated again to the second Treatment with a reverse osmosis membrane separation device, the concentrated water from the second reverse osmosis membrane separation module to the first reverse osmosis membrane separation module through a pre-treatment tank, and a concentration factor for discharging 10 ~ 20% of the concentrated water generated in the primary reverse osmosis membrane separation module Increase the Concentration Factor (CF), or primarily treat the concentrated water produced by the nano and reverse osmosis membrane separation device for low pressure, and then treat the concentrated water again by high pressure reverse osmosis membrane separation and mix the primary and secondary permeate water for reuse. The ratio of the concentrated water generated in the 1st and 2nd reverse osmosis membrane separation is 10-30%, and the concentrated water is pumped to the inlet side to recover the pressure of the concentrated water. A method of reusing sewage and leachate purified water, characterized in that to recover energy from 10 to 30% via a turbine. 삭제delete 삭제delete
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