KR100666831B1

KR100666831B1 - 침지식 막여과를 이용한 고도정수처리 방법

Info

Publication number: KR100666831B1
Application number: KR1020040052785A
Authority: KR
Inventors: 이평호; 허형우; 박재형; 이현영; 한정헌; 김정열; 이호성; 홍신표; 한종인; 윤태광
Original assignee: 주식회사 한화건설; 주식회사 새 한
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2007-01-10
Also published as: KR20060003770A

Abstract

본 발명은 분말활성탄 흡착, 혼화응집의 전처리 공정과 침지식 막여과 공정을 조합한 고도정수처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분말활성탄 처리조에서 맛, 냄새 유발 물질과 농약 등 미량 유기화합물을 제거하고, 혼화응집조에서는 소독부산물 전구물질, 색도, 부유물질 등을 고도응집(enhanced coagulation) 처리한 후, 침전지를 거치지 않고 침지식 막여과조에서 응집된 고형물질과 병원성 세균, 바이러스 등을 직접 여과하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 고도정수처리 수질을 유지하면서 고탁도에서도 직접여과가 가능한 침지식 막여과 정수처리 장치를 이용하여 막여과 성능을 안정적으로 유지하고, 침전지를 생략하여 설치부지 소요면적이 작으며, 응집제 등 약품사용량을 줄임으로써 경제적이고 컴팩트한 막여과 고도정수처리 방법에 관한 것이다.

막여과, 한외여과(UF), 중공사막, 침지식, 고도정수처리, 분말활성탄, 고도응집(enhanced coagulation), 막 파울링 (membrane fouling), 소독부산물, 병원성 세균

Description

침지식 막여과를 이용한 고도정수처리 방법{A METHOD FOR ADVANCED DRINKING WATER TREATMENT USING A SUBMERGED UF MEMBRANE FILTRATION}

도 1은 본 발명의 고도정수처리 방법의 공정도

도 2는 본 발명의 침지식 막여과조의 구성도

<*도면에 사용된 부호에 대한 설명*>

1 : 침지형 중공사막이 설치된 여과조

2 : 막세정을 위한 처리수 저장조(Permeate storage tank)

3 : 부대설비로서 여과펌프(permeate pump)

4 : 배수펌프(reject pump)

5 : 블로어(blower)

6 : 침지식 중공사 한외여과(UF)막

11, 12, 13, 14, 15 : 공압 솔레노이드 자동밸브(pneumatic solenoid valve)

본 발명은 분말활성탄 흡착, 혼화응집의 전처리 공정과 침지식 막여과 공정을 조합한 고도정수처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분말활성탄 처리조에서 맛, 냄새 유발 물질과 농약 등 미량 유기화합물을 제거하고, 혼화응집조에서는 소독부산물 전구물질, 색도, 부유물질 등을 고도응집(enhanced coagulation) 처리한 후, 침전지를 거치지 않고 침지식 막여과조에서 응집된 고형물질과 병원성 세균, 바이러스 등을 직접 여과하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 고도정수처리 수질을 유지하면서 고탁도에서도 직접여과가 가능한 침지식 막여과 정수처리 장치를 이용하여 막여과 성능을 안정적으로 유지하고, 침전지를 생략하여 설치부지 소요면적이 작으며, 응집제 등 약품사용량을 줄임으로써 경제적이고 컴팩트한 막여과 고도정수처리 방법에 관한 발명이다.

현재 국지적인 물 부족 현상과 더불어 상수원수의 오염, 먹는 물 수질기준의 강화에 따라 양질의 상수원수의 확보 및 고도처리 도입에 대한 필요성이 크게 요구되고 있다.

통상 먹는 수돗물은 응집, 침전, 모래여과, 소독을 거치는 공정으로 처리하여 공급되었으나, 이러한 종래의 정수 방법으로는 맛, 냄새 유발물질, 트리할로메탄 전구물질, 농약 등의 미량 유해 유기 물질이나, 지아디아, 크립토스포리디움과 같은 병원성 미생물을 충분히 정화하기 어렵다.

따라서, 종래의 정수처리시설에서는 원수에 포함된 각종 오염원과 맛, 냄새의 문제 해결을 위해 기존 공정에 분말 활성탄을 추가적으로 사용하거나, 기술적으로 진보한 오존 접촉 산화법, 입상활성탄 흡착법, 생물처리 등을 부수적으로 이용하였다.

상기한 공정 중에서 오존, 입상활성탄 프로세스는 오존에 의한 유기물의 산화와 입상활성탄에 의한 유기물의 흡착으로, 그 동안의 국내 고도정수처리 시설 도입에 큰 부분을 차지하였다.

그러나, 상기한 고도 정수처리 공법에서는 유해한 2차 생성물이 발생할 수 있는 문제점과 함께, 고도 정수처리시설의 설치 및 운영 및 유지 관리가 어렵다는 점이 지적되어 왔다.

따라서, 1980년대부터 모래 여과의 수백에서 수천배의 고액분리 기능을 가지고 있고, 시설의 운영 및 유지가 간편한 막여과 공법이 기존 응집ㆍ침전ㆍ모래여과의 정수처리 공정을 대체할 수 있는 차세대 정수기술로 각광을 받아왔다.

막여과 정수처리시설은 막여과 프로세스가 갖는 높은 제탁, 제균 기능을 이용하여 원수 또는 처리수중의 탁질과 병원성 미생물을 기존의 일반 정수처리공정보다 효율적으로 제거할 수 있다.

그러나, 정수처리에서 실용적으로 평가되어 온 MF(micro filtration)막 또는 UF(ultra filtration)막은 공칭공경(nominal pore size) 또는 분획분자량(molecular weight cut-off)의 제한 때문에 기본적으로 용존성 물질의 제거에 한계가 있는 문제점이 있었다. 즉, MF막이나 막으로는 원수에 미량으로 포함된 유기물 등의 오염원을 완벽하게 제거하기는 어렵다.

또한, 상기한 막여과 공정에는 막 파울링(membrane fouling) 문제도 있는데, 이는 상수원수 중에 콜로이드상으로 부유하고 있는 무기화합물과 천연유기물(NOM, natural organic matter), 미생물 및 그 대사산물 등의 각종 불순물에 의해 복합적으로 발생하는 현상으로서, 막 파울링이 발생하면 막의 약품 세정 빈도가 많아지고, 막의 교환 주기가 단축되어 막여과 정수처리 프로세스의 유지관리상 중요한 제한 인자가 된다.

특히, 여름철 강우에 따른 고탁도 발생이 문제가 되는 상수원수의 경우 막 파울링을 최소화할 수 있도록 응집, 침전 등 전처리를 두는 경우가 많으며, 고도처리를 위하여 전, 후처리 공정을 다수 추가할 경우 시설비용와 부지소요비용, 유지관리비용 등이 증가하고 유지관리성이 떨어지는 등의 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 MF막 또는 UF막을 이용한 정수처리 방법의 문제점을 극복할 수 있는 기술을 제공하는데 있으며, 침지식 막여과조의 전 단계에 분말활성탄처리조를 설치하여 맛, 냄새 유발물질과 미량 유기화합물 등을 제거하고, 혼화조응집조를 설치하여 소독부산물 전구물질, 색도, 부유물질 등을 고도응집(enhanced coagulation) 처리한 후, 침전지를 거치지 않고 침지식 막여과조에서 응집된 고형물질과 병원성 세균, 바이러스 등을 직접 여과하여 제거하는 고도정수처리 방법을 제공하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제이다.

또한, 시스템의 감시와 제어를 통하여 효율적으로 침지식 막여과조를 운전 및 유지, 관리할 수 있는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

이하 본 발명의 기술적 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 고도정수처리 방법을 나타낸 공정도이다. 도 1은 본 발명에서 원수는 스크린, 분말활성탄처리조, 혼화응집조, 침지식 막여과조를 거쳐 고도정수처리됨을 나타낸다.

상기한 공정에서 분말활성탄처리조, 혼화응집조, 침지식 막여과조가 본 발명의 주처리공정이다.

상기한 공정에서 원수는 1mm 정도의 세목스크린을 통과시켜 부유물을 제거한 다음 본 발명의 고도정수처리공정으로 유입되는데 수질 관리상 필요한 경우 통상적인 전염소처리를 거치는 것도 가능하다.

분말활성탄 처리조에서는 유입원수에 분말활성탄을 첨가하여 이취미와 유기물질을 흡착 제거하며 분말활성탄이 혼합된 흡착처리수는 후단의 혼화응집조로 이송된다. 흡착처리수내에 포함된 분말활성탄의 미립자는 혼화응집조에서 응집을 거쳐 최종적으로 막여과조에서 분리하여 농축수로 배수된다.

혼화응집조는 스크린을 통과한 원수 또는 분말활성탄 흡착처리수에 조절된 pH 5 ~ 9 조건에서 응집제를 투입하여 콜로이드성 고형물질 및 NOM(natural organic matters), 색도 등을 강화응집(enhanced coagulation) 처리하는 공정이다. 정수처리 분야에서 강화응집(enhanced coagulation)이란 통상의 응집 공정이 탁도 물질을 제거하는데 촛점을 맞춘데 비하여, 물속에 포함된 용존성 유기물 까지 제거할 수 있도록 응집 조건을 강화한 것을 말한다. 혼화응집조는 약품을 주입하여 급속교반하면서 미세 플록(floc)을 생성시키는 혼화조와 생성된 플록을 성장시켜 키우는 플록형성조로 구성된다. 강화응집에서는 Alum이나 PACl(polyaluminium chloride) 등의 응집제가 사용되고, pH 조정제로 황산, 수산화나트륨 등의 산 및 알칼리제가 사용된다.

상기 혼화응집조를 거친 응집처리수에는 분말활성탄 및 응집된 플록(floc)이 존재하는데, 이들은 처리수와 함께 침지식 막여과조로 유입되며 여과막에 의해 완전 분리되어 최종적으로 농축수로 배출된다.

도 1의 공정도를 참조하면, 본 발명의 고도정수처리에서 스크린을 통과한 원수가 분말활성탄 처리조로 유입되는 것 이외에도, 혼화응집조 및 침지식 막여과조로도 직접 유입 될 수 있도록 구성되어 있음을 알 수 있는데, 이는 원수 수질에 따라 분말활성탄 흡착 및 혼화응집의 전처리 공정을 보다 유연하게 운영할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 침지식 막여과조는 도 2에 나타낸 바와 같이, 공칭공경 0.04㎛, 내부 강화지지층을 갖는 PVDF(polyvinylidene fluoride) 재질의 침지식 중공사 한외여과(UF) 막이 설치된 여과조(1)와 막세정을 위한 여과수 저장탱크(Permeate storage tank)(2)로 구성되어 있으며, 부대설비로서 여과펌프(permeate pump)(3), 배수펌프(reject pump)(4), 블로어(blower)(5), 그리고 5개의 공압 솔레노이드 자동밸브(pneumatic solenoid valve)(11, 12, 13, 14, 15)로 구성된다.

침지막이 설치된 여과조(1)와 여과수 저장탱크(2)에는 수위계(level indicating transmitter, LIT)가 설치되어 있으며, 원수유입 및 처리수 저장에 따른 밸프의 개폐, 여과펌프 및 배수펌프의 운전이 운전조건에 따라 자동으로 변경된다. 유량은 인버터(invertor)에 의한 펌프의 회전속도 조절에 따라 자동적으로 제어된다.

본 발명의 침지식 막여과 공정에서는 여과모드(filtration mode)와 역세모드(backwashing mode)의 두가지 모드가 반복적으로 운전된다.

여과 모드는 도 2에 나타낸 공압 솔레노이드 자동 밸브 중 11번 및 12번이 열리고, 13번, 14번 및 15번이 닫힌 상태로서, 회수율(recovery rate)에 따라 여과펌프(3) 및 배수펌프(4)가 인버터에 의하여 자동 조절되어 처리수를 생산한다.

사용되는 펌프는 통상적인 원심 펌프이면 충분하고, 펌프의 흡입에 의해 중공사 여과막의 내부에 진공압력이 생성되고, 이를 막간 차압으로 하여 낮은 진공 압력 상태에서 중공사 여과막의 외부로부터 내부를 향해 원수가 여과된다.

따라서 처리수의 생산방식은 중공사막의 외부에서 내부로 생산되는 Out-to-In 방식이다. 일반적으로 여과 모드의 시간은 10 ∼ 14분이며, 설정한 여과 시간이 지나면 자동으로 역세모드로 변환된다.

여과 모드에서 역세 모드로 전환되면 자동 밸브 중 14번 및 15번은 온상태가 되고, 11번, 12번, 13번은 오프상태로 여과시와 반대로 생산된 여과수를 중공사막의 내부에서 외부로 흘려보내 세척한다. 따라서, 중공사막의 내부는 여과수와 접촉하여 항상 깨끗한 상태가 유지되며, 중공사막의 외표면 또는 세공내에 축적된 막 오염물질(membrane foulants)이, 반대 흐름인 역세에 의해 주기적으로 제거됨으로써 막 파울링 방지 및 여과성능 유지 효과를 얻게 된다.

일반적으로 역세모드의 시간은 15 ~ 30초, 역세유속(backwashing flux)는 여과유속(filtration flux)의 약 1.5배 이며, 역세가 끝난 뒤 다시 여과모드로 전환된다. 이 때 여과수 저장탱크(Permeate storage tank)(2)의 수위가 설정치 이하이면 설치된 수위계로부터 저수위 신호(low signal)를 받아 자동밸브 중 11번 및 13번은 열린 상태로, 12번, 14번, 15번은 닫힌 상태로 변경되어 다음 역세를 위하여 여과수 저장탱크(2)에 여과된 처리수를 집수하게 된다.

집수 중 여과수 저장탱크(2)의 수위계가 고수위 접점에 도달하게 되면, 1번 및 2번 자동밸브가 열린 상태로, 13번, 14번, 15번 자동밸브는 닫힌 상태로 전환되어 정상적인 여과모드로 바뀐다.

본 발명에서는 막의 자체 파울링 방지를 위하여 공기세정(air scouring), 역세정(backwashing or backpulse), 유지세정(maintenance cleaning)의 세 가지 방법을 이용하며, 막오염이 진행되어 정상적인 여과공정을 수행할 수 없게 된 경우 회복세정(recovery cleaning)을 실시한다.

공기세정은 블로어(blower)(5)를 이용하여 여과 및 역세 모드에 지속적으로 수행된다. 막모듈이 조합된 카세트(cassette)의 하부에는 블로어(blower)(5)에 의해 공급된 공기를 방출하기 위한 배관 및 산기구멍이 설치되어 있고 공급된 공기는 막모듈 하부에서 상부로 상향류 형태로 흐르게 되며 이때 생성되는 전단력을 이용하여 중공사 막의 외부에 쌓인 고형물을 털어낸다.

또한, 막여과 공정 내 공기공급 계통을 양분하여 교대로 공기를 공급하는 사이클릭 공기세정(cyclic air scouring) 방식을 채택하여 공기세정에 따른 공기소요량 및 동력비를 절감하고 공기세정 효과를 극대화한다. 사이클릭 공기세정은 밸브를 약 10초 간격으로 번갈아가며 자동 개폐함으로써 수행된다.

역세정(backwashing or backpulse)은 설정된 프로그램에 따라 자동으로 수행되며 여과와는 반대 방향으로 저장된 처리수를 공급한다.

공기세정과 주기적인 역세정을 수행함으로써 여과막 표면에 퇴적된 고형물질이 공기와 물 흐름에 따른 전단력으로 제거되며 막여과 성능을 안정적으로 유지한다.

본 발명에서 성능 유지를 위한 유지세정(maintenance cleaning)과 성능 회복을 위한 회복세정(chemical cleaning for recovery)은 모두 화학 약품을 이용한다. 유지세정과 회복세정의 목적은 통상적인 공기세정과 역세정으로도 완전히 제거되지 않고 축적된 유기성/무기성 화합물과 미생물 번식에 의한 생물막 등을 제거하는데 있다.

특히, 유지세정(maintenance cleaning)의 주 목적은 막 표면에서의 미생물 번식에 의한 막여과성능의 저하를 방지하는 데 있고, 이를 위해 주기적으로 약품을 주입한다. 유지세정에 사용되는 약품으로는 일반적으로 차아염소산나트륨(NaOCl)을 사용하며 무기성 금속염을 제거하기 위해 필요에 따라 구연산(citric acid)을 사용할 수 있다. 세정주기는 주 1회 실시하고 소요시간은 약 15분이다. 세정약품의 농도는 NaOCl이 10~100 mg/L로서 원수 중의 유기물과 반응하여 생성되는 소독부산물 을 최소화하도록 조절된다.

세정방법은 역세정과 같은 방식으로 진행되고, 약품은 여과수 저장탱크에 주입하거나 또는 역세 배관에 직접 주입하여 혼합할 수 있다. 유지세정을 위한 투과 유속(Maintenace cleaning flux) 약 35 L/m²hr이다.

회복세정(recovery cleaning)은 운전압력 범위(약 0.8 MPa 이상)을 벗어나는 시점에서 막여과 성능의 회복을 목적으로 실시하는 세정으로, 유지세정과 동일한 약품을 사용하며, 세정 농도는 500 mg/L의 NaOCl과 2 g/L의 구연산이다.

세정 소요시간은 약 6시간이며 침지식 막여과조 내에 일정 농도의 약품을 직접 주입하고 막을 그대로 침지시키는 방식으로 세정한다.

상기에서 설명한 본 발명의 고도정수처리 방법은 자동 운전된다.

본 발명에서는 각 운전 인자들을 모니터링하여 무인 자동화 운전이 가능하도록, 압력지시계(PIT, pressure indicating transmitter), 처리수 유량계(magnetic flowmeter), 온도지시계(temperature indicating transmitter), 탁도계(turbidimeter), 그리고 입자계수계(particle counter) 등의 계측기기들을 설치하여 사용한다.

이 계기들에서 측정된 값은 MMI(Men Machine Interface)에 연속 저장되어 현장 운전 상태를 확인하는데 사용한다.

침지식 분리막의 상태 확인은 탁도계와 입자계수기(particle counter)에 의한 탁도 및 입자수 측정을 통해 간접적으로 확인할 수 있다. 또한, 주기적인 PDT (Pressure Decay Test)를 통하여 상태 점검이 가능하며, 상기의 계측기기에 의한 상태 확인과 병행하여 유지관리를 수행한다. MMI에 저장되어 있는 여러 값들은 인터넷을 통해 원거리에서도 확인할 수 있다.

자동 운전을 위한 시스템의 감시 및 제어는 다음과 같은 방법으로 한다.

본 발명의 시스템 감시 체계는 크게 2가지로 구분되는데, 첫째는 간접적인 방법으로 막여과성능의 추이를 모니터링하는 방법이고, 둘째는 직접적인 방법으로설치된 계측기기와 PDT(Pressure Decay Test)를 통하여 막의 물리적인 손상을 찾아내는 방법이다.

간접적인 방법은 생산수의 수질 변동을 통해 막여과성능의 추이를 모니터링하는 방법이다. 분리막 공정은 그 속성상 처리된 생산수 수질 변동에 막의 물리적인 손상(membrane 파손, 변형, 뽑힘, 배관 누수 등) 외에 다른 변화 요인은 없으므로, 운전시 플럭스(flux) 및 투과성능(permeability=flux/TMP)의 변화 없이 수질계측기기(탁도계, particle counter 등)의 수치가 급격하게 상승하면 막 자체의 손상 또는 배관 연결부위의 누수로 판단할 수 있다.

직접적인 방법인 PDT는 운전 초기의 막 투과성능과 세정직후의 막 투과성능의 회복율에 대한 조사 및 막의 손상 여부를 점검하기 위한 방법으로서, 에어 컴프레서(air compressor)를 이용하여 막 내부로 공기를 주입하여 그 압력 변화를 검사하는 방법이다.

이때 주입하는 공기 압력은 20 kPa로 하고, 초기의 정상운전시의 압력변화와 비교하여 주기적으로 막의 손상 여부를 점검한다. 만약 탁도계 또는 입자계수계 (particle counter)의 계측결과가 급상승하는 경우에는 PDT를 통하여 문제 발생 위치를 확인할 수 있다.

즉, 막이 손상되거나 누설 부분이 발생하면 컴프레서로부터 주입된 공기가 새어나오게 되므로 수중에서 생성되는 공기방울의 크기와 위치를 통하여 확인할 수 있다. 만약 막의 손상이 발견되면 손상된 부분을 제거하고 실리콘 등으로 마감하여 정상 가동 한다.

본 발명에서는 상기에서 설명한 간접적인 방법 및 직접적인 방법외에도 막의 여과 성능 변화의 추이를 분석하여 시스템을 감시하는데, 이러한 감시를 통하여 원수 수질에 따른 부적절한 공정 운전, 즉 과다한 응집제 및 PAC(powdered activated carbon) 주입, 과다한 회수율(recovery) 등에 의해 막의 투과성능이 감소하는 경우에 대한 대책을 세울 수 있다.

즉, 평상시 운전 사항들이 연속으로 MMI(man-machine interface)에 저장되므로 여과성능 변화의 추이 및 문제점을 용이하게 파악할 수 있으며, 운전 시간에 따른 투과계수(permeability)의 변화를 분석하여 파울링 속도를 계산하고 막 성능 회복을 위한 약품세정(recovery cleaning) 시기를 결정할 수 있다.

막의 특성상 오염정도가 심할 때 까지 방치하여 운전하면 약품을 세정을 하여도 회복이 어려우므로 약품세정 시기와 적절한 운전이 매우 중요하다. 일반적으로 중요한 경보사항, 즉 운전압력 이상이나 투과계수 이상 등의 사항은 PLC 프로그램에 설정되어 있어서 경보 또는 여과펌프의 정지 등의 조치 역시 자동으로 제어된다.

[실시예] 본 발명에 따른 고도정수처리 공정의 운전 성능

본 발명의 고도정수처리 공정을 다음 표1과 같은 설비를 이용하여 구현하였다. 사용된 설비는 스크린, 분말활성탄처리조, 혼화응집조, 침지식 막 여과조, 처리수 저장탱크, 펌프 및 블로어 등이고, 그 외 각 처리조에서 사용하는 분말활성탄, 응집제, pH 조정약품, 약품 저장 탱크 및 펌프류 등의 부대 설비는 통상 사용되는 것과 크게 다르지 않다.

본 발명의 고도정수처리 공정에 사용된 설비

구 분	제 원	비 고
세목 스크린(1㎜)	600W x 1000L x 600H, SUS304
분말활성탄 처리조	Tank : 2800W x 2500L x3000H, 19㎥, SS400+Epoxy Agitator : propeller, 180RPM, 0.75Kw	회전 속도 가변장치
혼화조	Tank : 1000W x 1000L x 2300H, 2㎥, SS400+Epoxy Agitator : propeller, 180RPM, 0.4kw
응집조	Tank : 1400W x 1400L x 2300H, 4㎥, SS400+Epoxy Agitator : Flate paddle, 60RPM, 0.4kw
침지막 설치용 탱크	Tank : 1500W x 2800L x 3000H, 11㎥, SS400+Epoxy Membrane : 743W x 1828L x 2085H, 500C-26 module	600㎡ /cassette
처리수 저장탱크	1200ID x1800H, 2㎥, PE
여과펌프	0.6㎥/min x 10m, Centrifugal, STS304, 3.7kw
블로어	2㎥/min x 3000mmAq, Ring, GC200, 3.5kw
Air Separation Vessel	350A x 500L, STS304, 50L
배출펌프	0.17㎥/min x 10m, Centrifugal, STS304, 1.5kw
진공펌프	16L/min, Rotary Vane, SSC13A, 0.75kw
분말활성탄처리조	Tank : 1800ID x 2000H, 5㎡, PE Pump : 3.3L/min, Diaphragm, PVC, 0.75kw
pH조정제 저장 탱크 /투입펌프	Tank : 20L, PE Pump : 3.3L/min, Diaphragm, PVC, 0.4kw
응집제 저장조 /투입펌프	Tank : 1800ID x 2000H, 5㎡, PE Pump : 3.3L/min, Diaphragm, PVC, 0.4kw
NaOCl 저장조 /투입펌프	Tank : 390ID x 570H, 50L, PE Pump : 2L/min, Diaphragm, PVC, 0.4kw
itric acid저장조 /투입펌프	Tank : 390ID x 570H, 50L, PE Pump : 2L/min, Diaphragm, PVC, 0.4kw

다음 표2는 본 발명의 고도정수처리 방법을 사용하여 처리한 처리수의 수질 개선 정도를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 결과 맛, 냄새, 색도 탁도 등의 항목에서 매우 우수한 고도정수 효과가 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 고도정수처리 방법의 성능 요약

항 목	처리수
탁 도	0.1 NTU 이하
입자수(2um)	20 개/ml 이하
맛,냄새	95% 이상 제거 됨
TOC,DOC	80% 이상 제거 됨
색 도	95% 이상 제거 됨
크립토스포리디움 지아디아	6 log 제거 됨
대장균군	6 log 제거 됨
바이러스	3 log 제거 됨

본 발명에 따른 고도정수처리 방법은 분말활성탄 흡착과 응집의 전처리를 이용하여 원수에 포함된 맛, 냄새 물질과 미량 유기화합물질, 소독부산물 전구물질 등을 제거하며, 막여과 공정을 통하여 병원성 세균, 바이러스, 크립토스포리디움, 지아디아 등을 제거하는 막여과 고도정수 공정이다. 특히, 침전 공정을 두지 않고 고탁도 대응성이 뛰어난 침지식 막여과 방식을 이용하여 분말활성탄, 응집플록 등이 포함된 유입수를 직접 여과함으로써 시설부지 및 약품사용량을 절감하는 컴팩트한 고도정수처리 공정 구성이 가능해졌다. 또한, 시스템의 운전자동화 및 원격 감시, 제어 방법을 통하여 침지식 막 여과조를 효율적으로 무인 자동화 운전하고 유지, 관리할 수 있는 효과가 있다.

Claims

분말활성탄 처리조, 혼화응집조, 침지식 막여과조의 순으로 구성된 막여과 고도정수처리 공정에서, 분말활성탄 흡착을 통하여 맛, 냄새 유발물질과 미량 유기화합물질을 제거하고, 고도응집(enhanced coagulation)을 통하여 소독부산물 전구물질 및 색도, 콜로이드성 고형물질을 응집처리하며, 침지식 막여과 공정에서 분말활성탄 입자와 응집 플록(floc), 병원성 세균 및 바이러스 등을 분리 제거하는 것에 있어서,

상기 침지식 막여과조는 공칭공경 0.04 ㎛, 내부 강화지지층을 갖는 PVDF (polyvinylidene fluoride) 재질의 중공사 한외여과(UF) 막을 여과조 내에 침지시켜 여과하는 것으로, 10 ~ 14분 여과, 15초 ~ 30초 역세정을 주기적으로 자동 반복하는 여과방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 침지식 막여과 고도정수처리 방법.
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제 1항에 있어서, 혼화응집조는 황산, 수산화나트륨 중 선택되는 어느 1종 또는 2종으로 이루어진 pH조정제로 유입수의 pH를 조정한 후 백반(alum), 폴리알루미늄 클로라이드(PACL, Polyaluminium Chloride)중 선택되는 어느 1종 또는 2종으로 이루어진 응집제를 주입하는 급속혼화조(rapid mixing tank)와 생성된 플록(floc)을 완속교반하여 성장시키는 플록형성조(flocculation tank)로 구성되며, pH 5~9의 조건에서 응집처리하여 소독부산물 전구물질 등 용존성 유기물을 응집제거함을 특징으로 하는 고도응집(enhanced coagulation) 처리 공정에 의한 침지식 막여과 고도정수처리 방법.
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제 1항에 있어서, 침지식 막여과조는 침지형 중공사 막이 설치된 여과조(1), 막세정을 위한 처리수 저장탱크(Permeate storage tank)(2), 여과펌프(permeate pump)(3), 배수펌프(reject pump)(4), 블로어(blower)(5), 공압 솔레노이드 자동밸브(pneumatic solenoid valve)(11, 12, 13, 14, 15)로 구성되는 것을 특징으로 하는 침지식 막여과조를 이용한 고도정수처리 방법.
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제 5항에 있어서, 침지식 막여과조는 막 파울링 방지를 위하여 연속적인 공기세정(air scouring), 여과주기에 따른 역세정(backwashing), 산 또는 알칼리제 약품을 이용한 주기적 유지세정(maintenance cleaning)을 병행하는 것을 특징으로 하는 침지식막여과 고도정수처리 방법.
제 7항에 있어서, 공기세정에 따른 공기소요량 및 동력비 절감을 위하여 막여과 공정 내 공기공급 계통을 양분하고 주기적인 밸브개폐에 의하여 공기를 교대로 주입하는 사이클릭 공기세정(cyclic air scouring) 하여 이루어진 침지식 막여과 고도정수처리 방법
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