KR100702809B1 - 하폐수의 부유물질 여과방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법 및 여과장치는 하폐수저장탱크의 수위가 설정된 설정수위에 도달되면 유입관 하부의 모터가 작동되어 하폐수를 메탈 멤브레인 필터본체로 유입시키는 단계, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 메탈 멤브레인상의 공극을 통과되면서 소정크기이상의 입자를 포획하는 단계와, 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구를 통하여 정화된 정화수를 정화수탱크로 송출하는 단계를 포함하는 여과방법에 있어서, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력이 설정압력이상으로 되면 정화수탱크내의 정화수가 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구로 유입되고 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구로 역류되면서 저장탱크로 유출되는 역세척단계와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력이 설정압력이하로 복귀되면 다시 정상세척단계로 전환되는 단계가 추가로 구성되고, A:Cr 16~26 중량%, Ni 8~22 중량%, Mo 2~5 중량% 잔량은 Fe 및 불가피한 성분, 또는 B: Fe 4~20 중량%, Cr 14~23 중량%, Mo 8~30 중량% 잔량은 Ni 및 불가피한 성분으로 조성된 A 또는 B 중의 하나를 갖는 금속분말 또는 금속화이버상으로 조성소결되어 점착되게 성형되며 중공의 원통형의 다공 비대칭 메탈 멤브레인을 다수개가 설치된 메탈 멤브레인 필터본체와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결된 유입관에 의해 메탈 멤브레인 필터본체와 하폐수가 유통되게 결합되는 하폐수저장탱크와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구에 연결된 유출관에 의하여 메탈 멤브레인 필터본체와 정화수가 유입되게 결합된 정화수탱크와, 상기 정화수탱그에 일단이 연결되고 타단은 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구에 연결된 제1 역세관과 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결되며 저장탱크로 연결되는 제2 역세관으로 이루어진 역세부와, 상기 유입관과 유출관과 제1역세관과 제2역세관상에 설치된 제1 및 제2밸브와 제3및 제4밸브를 선택적으로 개폐시키는 컴프레셔와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력을 감지하여 상기 역세부 또는 유입관 및 유출관을 선택적으로 개폐시키는 제어부로 구성되어 멤브레인필터를 통하여 하폐수내의 오염물질을 상당히 저렴한 비용으로 효과적이고 효율적으로 제거할 수 있게 되는 것이다.

Description

하폐수의 부유물질 여과방법 및 장치{Filteration method and apparatus for polluted water and sewage}

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과장치의 개략적인 설명도.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 멤브레인 필터본체의 개략적인 종단면도

도3은 메탈 멤브레인의 구성조직을 1000배 확대하여 촬영한 메탈 멤브레인의 단면의 확대사진

도4는 메탈 멤브레인을 통한 정화 및 역세척과정을 도시한 메탈 멤브레인의 부분 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 메탈 멤브레인 필터본체 2. 하폐수저장탱크

3. 정화수저장탱크 4. 역세부

5. 저장탱크 6. 컴프레셔

7. 제어부

본 발명은 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법 및 여과장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 다공 비대칭(Asymmetric coated)으로 설계된 메탈 멤브레인 필터를 여과장치 내부의 필터본체의 주위에 설치하여 유입수를 가압여과시키고 일정 설정압에 도달하면 역세하도록 하여 여과와 역세의 반복으로 하수처리장의 방류수에 포함된 부유물질을 여과시키는 여과방법 및 여과장치에 관한 것이다.

산업이 고도로 발전함에 따라 전 세계적으로 각종 산업 폐기물이 다량으로 발생되고 있으며, 이러한 산업폐기물은 자연 생태계를 교란시키며 더나아가 복구 불능할 정도로 파괴시키고 있는 실정이다. 특히, 인류의 생존에 필요한 물는 이러한 산업폐기물로 인하여 점점 그 상태로는 음용이 불가능하게 오염되어가고 있으며, 풍요로운 소비로 인하여 가정에서 방류되는 생활폐수도 점점 증가되고 있는 실정이며, 산업화로 인한 염색공장이나 가죽공장 등의 공장에서 발생되는 공장폐수, 농약 또는 가축의 사육에 따른 농수축산폐수 등은 하천과 지하수를 오염시키고 있어 인류의 존립 자체를 어렵게 만드는 가장 큰 요인으로서 인류가 해결해야 할 가장 큰 과제가 되고 있으며, 이러한 수질오염 문제를 해결하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다.

이러한 하폐수(본 발명에서 사용되는 '하폐수'라는 용어는 하수, 오수, 폐수를 총칭하는 의미로 이하에 사용된다)처리하기 위해서는 별도의 하폐수 처리장에서 하폐수를 집수하여 오폐물을 처리하고 있다. 일반적으로 하폐수와 같은 방류수를 정화시키는 방법은 다양한 방법이 시도되고 있다. 하폐수를 처리하기 위한 가장 일반적인 방법은 화학적 처리 방법으로 하폐수에 화학약품을 투입하여 정화시키고 있으나, 이러한 방법은 화학약품의 투입으로 인하여 유지관리비가 높게 되고 화학약품의 투입에 따른 2차 오염원인이 되며 발생된 슬러지의 처리에 과다한 비용이 요구되는 문제점이 있었다. 또한, 물리적 처리방법으로 사용되는 여과방법은 자갈, 모래, 숯을 통과시키는 것인데, 이 방법은 그 처리시간이 지연되어 정화효율이 저하되고 특히 여과지에서 사용된 모래 등은 그 재처리가 불가능하여 또 다른 폐기물을 발생시키게 되는 문제점이 있으며, 혼화지 및 응집지 등의 다른 시설이 필요하므로 유지관리에 많은 비용이 소요되며 입자가 작은 상태의 물질들은 제거하기 어렵다른 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 필터시스템의 압력 손실을 증가시키지 않고도 상당히 안정적으로 낮은 마이크론(3㎛) 범위의 여과를 가능하게 하고 일정 설정압에 도달하면 자동역세를 하는 본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법 및 여과장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은 A:Cr 16~26 중량%, Ni 8~22 중량%, Mo 2~5 중량% 잔량은 Fe 및 불가피한 성분, 또는 B: Fe 4~20 중량%, Cr 14~23 중량%, Mo 8~30 중량% 잔량은 Ni 및 불가피한 성분으로 조성된 A 또는 B 중의 하나를 갖는 금속분말 또는 금속화이버상으로 조성소결되어 점착되게 성형되며 중공의 원통형의 다공 비대칭 메탈 멤브레인을 다수개가 설치된 메탈 멤브레인 필터본체와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결된 유입관에 의해 메탈 멤브레인 필터본체와 하폐수가 유통되게 결합되는 하폐수저장탱크와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구에 연결된 유출관에 의하여 메탈 멤브레인 필터본체와 정화수가 유입되게 결합된 정화수탱크와, 상기 정화수탱그에 일단이 연결되고 타단은 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구에 연결된 제1 역세관과 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결되며 저장탱크로 연결되는 제2 역세관으로 이루어진 역세부와, 상기 유입관과 유출관과 제1역세관과 제2역세관상에 설치된 제1 및 제2밸브와 제3및 제4밸브를 선택적으로 개폐시키는 컴프레셔와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력을 감지하여 상기 역세부 또는 유입관 및 유출관을 선택적으로 개폐시키는 제어부로 구성된 본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은 하폐수저장탱크의 수위가 설정된 설정수위에 도달되면 유입관 하부의 모터가 작동되어 하폐수를 메탈 멤브레인 필터본체로 유입시키는 단계, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 메탈 멤브레인상의 공극을 통과되면서 소정크기이상의 입자를 포획하는 단계와, 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구를 통하여 정화된 정화수를 정화수탱크로 송출하는 단계를 포함하는 여과방법에 있어서, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력이 설정압력이상으로 되면 정화수탱크내의 정화수가 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구로 유입되고 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구로 역류되면서 저장탱크로 유출되는 역세척단계와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력이 설정압력이하로 복귀되면 다시 정상세척단계로 전환되는 단계가 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법 및 여과장치에는 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징 및 장점들을 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 오폐수 방류수의 부유물질 여과방법은 하폐수저장탱크의 수위가 설정된 설정수위에 도달되면 유입관 하부의 모터가 작동되어 하폐수를 메탈 멤브레인 필터본체로 유입시키는 단계, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 메탈 멤브레인상의 공극을 통과되면서 소정크기이상의 입자를 포획하는 단계와, 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구를 통하여 정화된 정화수를 정화수탱크로 송출하는 단계를 포함하는 여과방법에 있어서, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력이 설정압력이상으로 되면 정화수탱크내의 정화수가 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구로 유입되고 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구로 역류되면서 저장탱크로 유출되는 역세척단계와, 상기 역세척단계를 설정시간진행후에 다시 정상세척단계로 전환되는 단계를 포함한다.

상기 메탈 멤브레인 필터본체의 정상세척에서 역세척으로 전환되는 설정압력은 0.5~3.0 Kg/㎠ 내에서 선택적으로 설정된다.

상기 역세척단계의 지속시간은 1회 역세척단계 당 2~4분 정도로 유지되는 것이 바람직하며 자동 역세척단계후에 여과과정인 정상세척단계로 복귀된다.

1일을 기준으로 4~12회의 역세척단계가 이루어 지게 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과장치(A)는, 도1에 도시된 바와 같이, A:Cr 16~26 중량%, Ni 8~22 중량%, Mo 2~5 중량% 잔량은 Fe 및 불가피한 성분, 또는 B: Fe 4~20 중량%, Cr 14~23 중량%, Mo 8~30 중량% 잔량은 Ni 및 불가피한 성분으로 조성된 A 또는 B 중의 하나를 갖는 금속분말 또는 금속화이버상으로 조성되어 고압에서 소결되어 점착되게 성형되며 중공의 원통형의 다공 비대칭 메탈 멤브레인필터(10)을 다수개가 설치된 메탈 멤브레인 필터본체(1)와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 유입구(11)에 연결된 유입관(21)에 의해 메탈 멤브레인 필터본체(1)와 하폐수가 유통되게 결합되는 하폐수저장탱크(2)와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 유출구(12)에 연결된 유출관(31)에 의하여 메탈 멤브레인 필터본체(1)와 정화수가 유입되게 결합된 정화수탱크(3)와, 상기 정화수탱크(3)에 일단이 연결되고 타단은 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 유출구(12)에 연결된 제1 역세관(41)과 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 유입구(11)에 연결되며 저장탱크(5)로 연결되는 제2 역세관(42)으로 이루어진 역세부(4)와, 상기 유입관(21)과 유출관(31)과 제1역세관과 제2역세관(42)상에 설치된 제1 및 제2밸브(212,311)와 제3및 제4밸브(411,421)를 선택적으로 개폐시키는 컴프레셔(6)와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 압력을 감지하여 상기 컴프레셔(6)와 상기 역세부(4)를 작동시키는 제어부(7)로 구성되어 있다.

상기 하폐수저장탱크(2)내에 침지된 유입관(21)의 하부에는 하폐수유입용 펌프(211)가 부착되고 상기 하폐수유입용 펌프(211)는 제어부(7)에 의하여 자동으로 정지 및 작동된다.

상기 정화수탱크(3)내에 침지된 제1역세관(41)의 단부에는 정화수유입용 펌프(411)가 부착되어 상기 정화수유입용 펌프(411)는 제어부(7)에 의하여 자동으로 정지 및 작동된다.

상기 유입관(21)의 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)에 인접한 부분에는 제1밸브(212)가 설치되고, 상기 유출관(31)의 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)에 인접한 부분에는 제2밸브(311)가 설치되고, 상기 제1역세관(41)의 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)에 인접한 부분에는 제3밸브(411)가 설치되고, 상기 제2역세관(42)의 상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)에 인접한 부분에는 제4밸브(421)가 설치되어 있다. 하폐수의 여과시에는 제1 및 제2 밸브(212,311)가 열리고 제3 및 제4 밸브(411,421)은 폐쇄되고, 역세척시에는 제1 및 제2 밸브(212,311)가 폐쇄되고 제3 및 제4 밸브(411,421)은 개방되도록 제어부(7)에 의하여 작동된다.

상기 유출관(31)의 메탈 멤브레인 필터본체(1)에 인접한 단부에는 압력계(71)가 설치되어 상기 제어부(7)에 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 압력을 출력한다.

상기 메탈 멤브레인 필터본체(1)를 구성하는 각 원통형의 다공 비대칭 메탈 멤브레인필터(10)의 표면에는 2㎛의 메탈파우더입자가 0.2mm 코팅된 미세코팅층(10a)이 형성되어 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 압력 손실을 증가시키지 않고도 상당히 안정적으로 작은 입자를 포획할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법 및 여과장치의 작용효과를 이하에 상세히 기술한다.

하폐수저장탱크(2)내의 수위가 설정된 수위에 도달하게 되면 제어부(7)에서 이를 감지하고 하폐수유입용 펌프(211)를 작동시키면 하폐수저장탱크(2)내의 하폐수는 유입관(21)을 통하여 메탈 멤브레인 필터본체(1)내로 유입부(11)를 통하여 유입된다. 이때, 하폐수내의 입자상의 오염물질(9)은 다공 비대칭 메탈 멤브레인필터(10)의 미세한 공극사이를 통과하지 못하고 그 외벽에 부착되는 상태로 포획되므로 메탈 멤브레인필터(10)을 통과한 하폐수는 오염물질이 제거된 정화된 상태의 정화수가 되어 유출관(31)을 통하여 정화수탱크(3)로 유출되어 정화수출구를 통하여 배출되게 되는 것이다. 이와 같은 방식으로 하폐수를 일정시간 정화시키면 오염물질(9)이 다공 비대칭 메탈 멤브레인필터(10)의 공극을 폐색시키므로 하폐수가 비대칭 메탈 멤브레인필터(10)을 통과하기가 용이하지 않게 되므로 메탈 멤브레인 필터본체(1)의 압력이 높아지게 되고 압력이 설정압력이상으로 높아지게 되면 이러한 압력은 제어부(7)에 의하여 감지되어, 제어부(7)에 의하여 제1 및 제2 밸브(212,311)가 폐쇄되고 제3 및 제4 밸브(411,421)은 개방되고 정화수유입용 펌프(411)가 작동되어 정화수를 제1역세관(41)을 통하여 메탈 멤브레인 필터본체(1)내로 유입시키면, 도4에 파선으로 도시된 바와 같이, 정화수가 각 메탈 멤브레인필터(10)의 내측에서 외측으로 유출되므로 멤브레인필터(10)의 외벽에 붙은 오염물질(9)인 오니가 멤브레인의 외벽에서 분리되게 되는 것이다. 이와 같이 분리된 오니는 제2역세관 (42)을 통하여 저장탱크(5)로 이송되게 되는 것이다. 본 실시예에서 이와 같은 역세척과정은 1회당 약 3분정도가 가동되며 24시간 가동될 경우에는 1일 4~12회의 범위에서 8회를 수행하였다. 이와 같은 본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법 및 여과장치를 통하여 하폐수의 처리실시예는 <표1>와 같다.

실시예

처리용량 : 5 m³/hr

메탈 멤브레인 필터본체크기 : 350ø x 1300H

멤브레인필터규격 : 65øx 1000L/EA

멤브레인필터면적 : 0.204 ㎡/EA

공극율 : 36%

여과압력 : 0.15~2kg/㎠

여과선속도 : 6 m³/㎡.hr

역세수압 : 2.5~3 kg/㎠

으로 처리하였다. 처리실시예는 <표1>와 같다.

<표1>

항 목	유입수(㎎/ℓ)	정화수(㎎/ℓ)	처리효율(%)
BOD	15(9~25)	1.7(2.8~8.7)	88.6(68.8~65.2)
CODmn	12(9~20)	9(7.5~12)	25(16.6~40)
SS	10(3~53)	0.64(0.32~1.2)	93.6(89.3~97.7)
T-N	20(15~25)	19.9(14.1~24.0)	0.5(6.0~4.0)
T-P	1.8(1.2~2.5)	1.6(0.9~1.9)	11.1(25~24)
색도(도)	29(10~51)	23.8(9.27~43.4)	17.9(7.3~14.9)
탁도(NTU)	7(2.5~28)	0.64(0.05~0.72)	90.8(98.0~97.4)
대장균군수(개/㎖)	2100(330~9500)	900(168~4000)	57.1(49.0~57.8)

이상과 같이 본 발명에 따른 다공비대칭 메탈 멤브레인을 이용한 하폐수 방류수의 부유물질 여과방법 및 여과장치는 하폐수저장탱크의 수위가 설정된 설정수위에 도달되면 유입관 하부의 모터가 작동되어 하폐수를 메탈 멤브레인 필터본체로 유입시키는 단계, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 메탈 멤브레인상의 공극을 통과되면서 소정크기이상의 입자를 포획하는 단계와, 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구를 통하여 정화된 정화수를 정화수탱크로 송출하는 단계를 포함하는 여과방법에 있어서, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력이 설정압력이상으로 되면 정화수탱크내의 정화수가 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구로 유입되고 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구로 역류되면서 저장탱크로 유출되는 역세척단계와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력이 설정압력이하로 복귀되면 다시 정상세척단계로 전환되는 단계가 추가로 구성되고, A:Cr 16~26 중량%, Ni 8~22 중량%, Mo 2~5 중량% 잔량은 Fe 및 불가피한 성분, 또는 B: Fe 4~20 중량%, Cr 14~23 중량%, Mo 8~30 중량% 잔량은 Ni 및 불가피한 성분으로 조성된 A 또는 B 중의 하나를 갖는 금속분말 또는 금속화이버상으로 조성소결되어 점착되게 성형되며 중공의 원통형의 다공 비대칭 메탈 멤브레인을 다수개가 설치된 메탈 멤브레인 필터본체와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결된 유입관에 의해 메탈 멤브레인 필터본체와 하폐수가 유통되게 결합되는 하폐수저장탱크와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구에 연결된 유출관에 의하여 메탈 멤브레인 필터본체와 정화수가 유입되게 결합된 정화수탱크와, 상기 정화수탱그에 일단이 연결되고 타단은 메탈 멤브레인 필터본체의 유 출구에 연결된 제1 역세관과 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결되며 저장탱크로 연결되는 제2 역세관으로 이루어진 역세부와, 상기 유입관과 유출관과 제1역세관과 제2역세관상에 설치된 제1 및 제2밸브와 제3및 제4밸브를 선택적으로 개폐시키는 컴프레셔와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력을 감지하여 상기 역세부 또는 유입관 및 유출관을 선택적으로 개폐시키는 제어부로 구성되어 멤브레인필터를 통하여 하폐수내의 오염물질을 상당히 저렴한 비용으로 효과적이고 효율적으로 제거할 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 삭제
2. A:Cr 16~26 중량%, Ni 8~22 중량%, Mo 2~5 중량% 잔량은 Fe 및 불가피한 성분, 또는 B: Fe 4~20 중량%, Cr 14~23 중량%, Mo 8~30 중량% 잔량은 Ni 및 불가피한 성분으로 조성된 A 또는 B 중의 하나를 갖는 금속분말 또는 금속화이버상으로 조성소결되어 점착되게 성형되며 중공의 원통형의 다공 비대칭 메탈 멤브레인을 다수개가 설치된 메탈 멤브레인 필터본체와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결된 유입관에 의해 메탈 멤브레인 필터본체와 하폐수가 유통되게 결합되는 하폐수저장탱크와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구에 연결된 유출관에 의하 여 메탈 멤브레인 필터본체와 정화수가 유입되게 결합된 정화수탱크와, 상기 정화수탱그에 일단이 연결되고 타단은 메탈 멤브레인 필터본체의 유출구에 연결된 제1 역세관과 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 유입구에 연결되며 저장탱크로 연결되는 제2 역세관으로 이루어진 역세부와, 상기 유입관과 유출관과 제1역세관과 제2역세관상에 설치된 제1 및 제2밸브와 제3및 제4밸브를 선택적으로 개폐시키는 컴프레셔와, 상기 메탈 멤브레인 필터본체의 압력을 감지하여 상기 역세부 또는 유입관 및 유출관을 선택적으로 개폐시키는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 하폐수의 부유물질 여과장치

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