KR100720139B1 - Operation control system using water analysis of membrane filtration device and method thereof - Google Patents
Operation control system using water analysis of membrane filtration device and method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100720139B1 KR100720139B1 KR1020050089513A KR20050089513A KR100720139B1 KR 100720139 B1 KR100720139 B1 KR 100720139B1 KR 1020050089513 A KR1020050089513 A KR 1020050089513A KR 20050089513 A KR20050089513 A KR 20050089513A KR 100720139 B1 KR100720139 B1 KR 100720139B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- membrane
- membrane separation
- unit
- fouling index
- turbidity
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4612—Controlling or monitoring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
- C02F2209/008—Processes using a programmable logic controller [PLC] comprising telecommunication features, e.g. modems or antennas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/03—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/11—Turbidity
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
본 발명은 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 응집과 막분리 공정을 조합하여 정수처리가 진행되는 막분리 고도정수처리장치에 있어서, 유입원수 내에 존재하는 막오염 원인물질인 탁도와 막오염 지수(Korea fouling index) 등의 수질특성을 대표할 수 있는 지표인자의 값을 측정한 후 이를 통해 응집공정 및 막분리 전처리 공정의 핵심적인 운전인자인 응집제 주입량을 산출하여 이를 실시간으로 제어함으로써, 막분리 공정 전에 진행되는 전처리 공정의 효율을 최적화시킬 수 있도록 함을 그 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for controlling coagulation pretreatment by continuous monitoring of membrane fouling index and a method thereof using a membrane separation advanced water treatment apparatus. In this study, after measuring the values of the indicator factors that can represent the water quality characteristics such as turbidity and membrane fouling index (Korea fouling index), which exist in the incoming water, and then through the coagulation process and membrane separation pretreatment process By calculating the amount of flocculant injection, which is a key driving factor, and controlling it in real time, it is possible to optimize the efficiency of the pretreatment process before the membrane separation process.
본 발명에 의하면, 수질 및 수량의 실시간 변화에 신속하게 대응하여 수처리가 가능하게 되므로, 막오염의 조기경보가 가능하여 처리수질의 안정성이 확보되며, 자동제어장치로의 연계가 가능할 뿐만 아니라, 기존의 막분리 공정에 쉽게 적용시킬 수 있으며, 응집조건 및 역세조건을 정확히 산정하여 악품주입량을 최적화하여 안정적인 막여과 특성을 유지함은 물론 막분리 공정의 운전을 최적화할 수 있어 에너지 소비를 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the water treatment can be quickly responded to the real-time change of the water quality and quantity, so that the early warning of membrane contamination is possible, the stability of the treated water quality is secured, as well as the connection to the automatic control device, It can be easily applied to the membrane separation process, and it is possible to reduce the energy consumption by maintaining the stable membrane filtration characteristics by optimizing the injection of bad products by accurately calculating the flocculation conditions and the backwashing conditions and optimizing the operation of the membrane separation process. Can be obtained.
수처리, 탁도측정유니트, 압력측정유니트, 탁도, 막오염 지수, 전처리, 응집, 막분리, 정밀여과, 실시간, 자동제어Water treatment, turbidity measurement unit, pressure measurement unit, turbidity, membrane fouling index, pretreatment, flocculation, membrane separation, microfiltration, real time, automatic control
Description
도 1은 본 발명의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치를 도시한 개략도.Figure 1 is a schematic diagram showing a coagulation pre-treatment process control apparatus by the membrane fouling index continuous monitoring of the present invention.
도 2는 본 발명의 막오염 지수 연속 모니터링을 이용하여 막분리 고도정수처리장치의 응집 전처리 공정을 최적화된 상태로 제어하는 과정을 나타낸 흐름도.Figure 2 is a flow chart illustrating a process of controlling the coagulation pretreatment process of the membrane separation advanced water treatment device in an optimized state using the membrane fouling index continuous monitoring of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 막오염 지수와 막간차압과의 상관관계를 분석한 결과를 나타낸 도표.Figure 3 is a chart showing the results of analyzing the correlation between the membrane fouling index and the interlayer differential pressure in accordance with the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 막오염 지수를 실시간 분석한 결과를 나타낸 도표.Figure 4 is a table showing the results of real-time analysis of the membrane fouling index according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 자동제어장치 운전시 응집과 막분리를 조합한 공정에서 유입수의 수질 급변동시 결과를 나타낸 도표.Figure 5 is a table showing the results of the sudden fluctuations in the water quality in the process of combining the flocculation and membrane separation when operating the automatic control device according to the invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 ; 온라인 탁도측정유니트 2 ; 온라인 압력측정유니트One ; Online
3 ; 계산유니트 4 ; 제어유니트3;
5 ; 응집제 주입 콘트롤러 6 ; 원수저류조5;
7 ; 혼화조 8 ; 응집조7;
9 ; 막분리유니트9; Membrane Separation Unit
본 발명은 정수처리 기술에 관한 것으로, 특히 응집과 막분리 공정을 조합하여 정수처리가 진행되는 막분리 고도정수처리장치에 있어서, 유입원수 내에 존재하는 막오염 원인물질인 탁도와 막오염 지수(Korea fouling index) 등의 수질특성을 대표할 수 있는 지표인자의 값을 측정한 후 이를 통해 응집공정 및 막분리 전처리 공정의 핵심적인 운전인자인 응집제 주입량을 산출하여 이를 실시간으로 제어함으로써, 막분리 공정 전에 진행되는 전처리 공정의 효율을 최적화시킬 수 있도록 한 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water treatment technology, and in particular, in a membrane separation advanced water treatment device in which water treatment is performed by combining a flocculation and membrane separation process, turbidity and membrane pollution index, which is a cause of membrane contamination in influent water, After measuring the value of the indicator factors that can represent the water quality characteristics such as fouling index (), and through this to calculate the amount of flocculant injection, which is a key operating factor of the flocculation process and membrane separation pretreatment process, and controlling them in real time, before the membrane separation process The present invention relates to a coagulation pretreatment process control apparatus and a method thereof by continuously monitoring the membrane fouling index of an advanced water treatment system using membrane separation to optimize the efficiency of an ongoing pretreatment process.
종래의 정수처리공정은 약품의 혼화/응집/침전 공정과, 모래여과 및 염소소독을 근간으로 하는 공정으로 구성되어 있었으나, 최근 기술의 발달로 인해 원수의 지속적인 수질악화에 따른 정수처리공정의 처리능력 한계를 보완하기 위하여 오존, 활성탄 및 막분리 등의 공정을 이용하는 고도정수처리공정이 개발되어 사용되고 있다.Conventional water treatment processes consisted of chemical mixing / aggregation / precipitation processes, and processes based on sand filtration and chlorine disinfection. In order to make up for the limitation, advanced water treatment processes using processes such as ozone, activated carbon and membrane separation have been developed and used.
이러한 고도정수처리공정을 구성하는 막분리 공정은 막표면의 세공크기에 따라 MF(Microfiltration), UF(Ultrafiltration), NF(Nanofiltration) 및 RO(Reverse Osmosis) 등의 공정으로 구분할 수 있으며, 특히 세공크기에 따라 입자성 물질 및 용존성 물질까지도 선택적으로 제거할 수 있는 효능을 가지고 있어 차세대 수처리 기술로 인식되고 있음은 물론, 최근 들어 정수처리공정 현장에 급속하게 보급되고 있는 바, 이러한 보급추세는 향후 더욱 증가할 것으로 예상된다.The membrane separation process constituting the advanced water treatment process can be divided into processes such as MF (Microfiltration), UF (Ultrafiltration), NF (Nanofiltration) and RO (Reverse Osmosis) according to the pore size of the membrane surface. As it has the effect of selectively removing particulate matter and dissolved substances, it is recognized as the next generation water treatment technology, and recently it is rapidly spreading in the water treatment process site. It is expected to increase.
이러한 막분리 공정은 일반적으로 일정한 여과유량을 유지한 후에 막간차압의 변화를 모니터링하여 일정압력을 초과하거나 일정시간을 초과하는 경우에 역세척을 수행하는 방법으로 운전을 제어하게 된다. 또한, 부가적으로 각 공정으로 유입되는 원수에 대하여 pH, 온도, 탁도, 알칼리도 등 일반적인 수질을 분석하고 있으나 막여과 성능과 연관성을 찾기 어려워 실제로는 운전의 보조적인 자료로만 활용되고 있다.In general, the membrane separation process controls the operation by monitoring the change of the interlayer differential pressure after maintaining a constant filtration flow rate and performing backwashing when the predetermined pressure is exceeded or exceeds a predetermined time. In addition, general water quality such as pH, temperature, turbidity, and alkalinity are analyzed for raw water flowing into each process, but it is difficult to find a correlation with membrane filtration performance.
특히, 응집공정의 경우 막분리의 전처리로 사용되는 경우에도 기존 정수처리 공정에서 사용되는 것과 같이 조견표나 경험식 또는 자가 테스트에 의하여 응집제 주입량을 산정하고 있는 바, 이는 기존 공정에서의 응집조건과 막분리 공정의 전처리로서의 응집조건이 상이하기 때문에 실제 현장에 적용하는 경우 여러 가지 문제점을 야기 시킴은 물론 장치 자동화를 어렵게 하는 원인이 된다.In particular, in the case of the flocculation process, even when used as a pretreatment for membrane separation, the flocculant injection amount is calculated by using a look-up table, empirical formula, or self-test as in the conventional water treatment process. Since the coagulation conditions as the pretreatment of the separation process is different, it causes various problems when applied to the actual site, and also causes the device automation to be difficult.
이에 본 출원인은 종래의 응집 전처리와 막분리 공정을 조합하여 이루어지는 고도정수공정에 있어서 기존의 수동적인 제어와 운영방법에 따른 여러 한계를 극복하기 위하여, 막여과의 성능을 수치화한 막오염 지수의 연속 모니터링에 기반하여 운영되는 응집 및 막분리 공정의 제어장치 기술을 개발하여 제안하기에 이르렀다.In this regard, the present inventors have applied a continuous membrane fouling index that quantifies the performance of membrane filtration in order to overcome various limitations of existing manual control and operation methods in the high water purification process that combines the conventional coagulation pretreatment and membrane separation process. We have developed and proposed a control technology for the flocculation and membrane separation process that operates based on monitoring.
즉, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 응집 전처리 공정과 막분리 공정으로 이루어진 고도정수처리장치에 있어서, 유입원수 내에 존재하는 탁도와 막오염 지수 등의 값을 측정하여 이로부터 막분리 공정의 핵심적인 운전인자인 막투과유속, 역세주기 및 역세방법을 산출하여 실시간으로 제어함으로써, 전처리 공정을 최적화시킬 수 있도록 구성된 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.That is, the present invention is to overcome the problems of the prior art described above, in the high-purity water treatment apparatus consisting of a coagulation pretreatment process and a membrane separation process, by measuring the value of turbidity, membrane fouling index, etc. present in the influent source water Membrane Pollution Index Continuous Monitoring of Advanced Water Treatment Equipment using Membrane Separation to Optimize Pretreatment Process by Calculating Membrane Permeation Flow Rate, Backwash Cycle and Backwashing Method It is an object of the present invention to provide a control device for coagulation pretreatment.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 계산된 막오염 지수를 이용하여 응집플록의 여과특성을 모니터링 함으로써 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 응집 전처리 공정을 최적화된 상태로 제어하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for controlling the coagulation pretreatment process of an advanced water treatment apparatus using membrane separation in an optimized state by monitoring the filtration characteristics of the flocculation flocs using the calculated membrane fouling index.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치는, 원수저류조와, 혼화조, 응집조 및 막분리유니트를 포함하여 구성되는 정수처리장치에 있어서, 상기 정수처리장치에는 응집 전처리 공정을 제어하도록 제어장치를 연결 설치하되, 상기 제어장치는, 상기 원수저류조 및 막분리유니트의 유입수의 탁도를 연속적으로 분석할 수 있도록 연결 설치되는 온라인 탁도측정유니트와; 상기 막분리유니트에서의 막간차압을 측정할 수 있도록 연결 설치되는 온라인 압력측정유니트와; 상기 온라인 탁도측정유니트 및 압력측정유니트를 통해 분석된 온라인 탁도 데이터 및 압력 데이터를 전송받아 이를 바탕으로 하여 막오염 지수를 계산하기 위한 계산유니트와; 상기 계산유니트에 의해 결정된 막오염 지수 데이터를 수집/데이터베이스화하고 디스플레이하는 제어유니트와; 상기 제어유니트의 제어를 통해 약품 혼화조에 응집제 투입을 제어하기 위한 응집제 주입 콘트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Agglomeration pretreatment process control device by continuous monitoring of the membrane fouling index of the advanced water treatment apparatus using the membrane separation of the present invention for achieving the above object, comprising a raw water storage tank, a mixing tank, a flocculation tank and a membrane separation unit In the purified water treatment device, the purified water treatment device is connected to the control device to control the coagulation pre-treatment process, the control device is connected to be installed so as to continuously analyze the turbidity of the influent of the raw water reservoir and the membrane separation unit Online turbidity measurement unit; An online pressure measurement unit connected to and installed to measure the intermembrane differential pressure in the membrane separation unit; A calculation unit for receiving the online turbidity data and the pressure data analyzed through the online turbidity measurement unit and the pressure measurement unit and calculating the membrane fouling index based on the received data; A control unit which collects / databases and displays the membrane fouling index data determined by the calculation unit; It characterized in that it comprises a coagulant injection controller for controlling the coagulant input to the chemical mixing tank through the control of the control unit.
다른 일면에 따라, 상기 온라인 탁도측정유니트는, 순간적인 수질변동에 대응할 수 있도록 유입원수 및 막분리 유니트에서의 탁도를 설정된 시간 간격으로 반복하여 측정하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the on-line turbidity measurement unit is characterized by repeatedly measuring the turbidity in the inflow water and the membrane separation unit at a set time interval to cope with instantaneous water quality fluctuations.
다른 일면에 따라, 상기 온라인 압력측정유니트는, 순간적인 막여과 특성 변화에 대응할 수 있도록 유입원수 및 막분리 유니트에서의 압력변화를 설정된 시간 간격으로 반복하여 측정하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the on-line pressure measuring unit is characterized by repeatedly measuring the pressure change in the influent water and the membrane separation unit at a set time interval to correspond to the instantaneous change in the membrane filtration characteristics.
다른 일면에 따라, 상기 제어유니트는, 상기 계산유니트에 의해 결정된 막오염 지수에 따라 플랜트 운영자가 운전모드를 수동으로 전환할 수 있도록 상기 결정된 막오염 지수를 디스플레이하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the control unit has a function of displaying the determined membrane fouling index so that the plant operator can manually switch the operation mode according to the membrane fouling index determined by the calculation unit.
또한, 본 발명의 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어방법은, 온라인 탁도측정유니트를 통해 유입수의 탁도를 측정하는 단계; 온라인 압력측정유니트를 통해 유입수의 막간차압을 측정하는 단계; 상기 측정된 탁도와 막간차압을 이용하여 막오염 지수를 계산하는 단계; 상기 계산된 막오염 지수를 설정치와 비교하는 단계; 비교된 결과에 따라 현재운전조건을 유지하거나 응집제 주입 콘트롤러를 이용하여 응집제 투입량의 조절을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of controlling the coagulation pretreatment process by continuous monitoring of the membrane fouling index of the advanced water treatment apparatus using the membrane separation of the present invention, the step of measuring the turbidity of the influent through the online turbidity measurement unit; Measuring the intermembrane differential pressure of the influent via an online pressure measurement unit; Calculating a membrane fouling index using the measured turbidity and interlayer differential pressure; Comparing the calculated membrane fouling index with a set value; It is characterized in that it comprises a step of maintaining the current operating conditions or controlling the adjustment of the flocculant input amount using the flocculant injection controller according to the comparison result.
본 발명의 핵심적 인자인 막오염 지수는 다음과 같은 식으로부터 계산된다.The membrane fouling index, which is a key factor of the present invention, is calculated from the following equation.
KFI: 막오염 지수 (10-12·m-2·NTU-1)KFI: Fouling index (10 -12 · m -2 · NTU -1)
C: 유입수 탁도 (NTU)C: Influent Turbidity (NTU)
TMP: 막간차압 (kPa)TMP: Intermembrane Pressure (kPa)
N: 운전되는 분리막 모듈의 갯수 (EA)N: Number of membrane modules operated (EA)
A: 분리막 모듈당 막면적 (㎡)A: Membrane area per membrane module (㎡)
η: 유입수의 점도 (centipoise)η: viscosity of influent (centipoise)
J: 여과수의 플럭스 (L/m2-hr)J: flux of filtered water (L / m 2 -hr)
R1: 막여과의 한 주기가 시작된 시간(t1)에서의 막여과저항 (m-1)R 1 : Membrane filtration resistance (m -1 ) at the start of one cycle of membrane filtration (t 1 )
R2: 특정한 시간(t2)에서의 막여과저항 (m-1)R 2 : Membrane filtration resistance (m -1 ) at specific time (t 2 )
V: 시간 t1과 t2 사이에서 얻은 여과수의 총 부피 (m2)V: total volume of filtered water obtained between times t 1 and t 2 (m 2 )
막오염 지수는 막 표면에 형성되는 오염층의 케이크비저항(Specific cake resistance)과 동일한 의미를 지니므로 막오염의 속도 뿐 아니라 막오염을 유발시키는 물질의 특성까지 나타낼 수 있다.The membrane fouling index has the same meaning as the specific cake resistance of the contaminant layer formed on the surface of the membrane, so that the membrane fouling index may represent not only the speed of membrane fouling but also the characteristics of the material causing the membrane fouling.
그리고, 본 발명에 있어서 막분리 장치로 유입되는 유입수의 탁도 등의 온라인 측정 가능 항목과, 막모듈의 막간차압 증가율로부터 계산된 막오염 지수를 실시간 분석하여 데이터를 수집/데이터베이스화하고 디스플레이 함으로써, 운영자가 정량화된 운영 자료를 통해 각 단위공정의 운전인자를 산출하여 그 공정을 제어할 수 있으므로 수처리의 안정성과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 수집된 데이터를 자동제어 장치와 연계하면 막분리 공정 운전의 자동화를 이룰 수 있는 것이다.In the present invention, the data can be collected / database and displayed by real-time analysis of on-line measurable items such as turbidity of influent water flowing into the membrane separation device and membrane fouling index calculated from the rate of increase of the interlayer differential pressure of the membrane module. The operational factors of each unit process can be calculated from the quantified operational data to control the process, further improving the stability and reliability of the water treatment. In addition, by linking the collected data with the automatic control device it is possible to automate the operation of the membrane separation process.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치를 도시한 개략도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 유입원수를 정수 처리하기 위한 막분리 정수처리부와, 상기 정수처리부로부터 유입원수를 공급받아 그 수질을 채취 및 분석하여 상기 정수처리부의 운전모드를 제어하기 위한 제어장치부로 이루어진다.Figure 1 is a schematic diagram showing a control device for flocculation pretreatment process by the continuous monitoring of the membrane fouling index of the present invention, as shown, the present invention is a membrane separation water treatment unit for water treatment of influent raw water, and from the water treatment unit It is provided with a control device for controlling the operation mode of the purified water treatment unit by receiving and receiving the incoming water quality of the water.
상기 정수처리부는, 유입원수를 일시적으로 저장하는 원수저류조(6)와, 상기 원수저류조(6)에 일시 저장된 원수를 공급받아 NB 응집제를 투여하고 혼합시키는 혼화조(7)와; 상기 혼합조(7)를 통해 혼화된 물을 공급받아 응집플록을 형성시키는 응집조(8)와; 상기 응집조(8)를 통해 응집된 물을 공급받아 중공사형 막모듈을 여과조 내에 침지시키고 감압하여 그 물을 여과시키는 막분리유니트(9)를 포함하여 구성된다.The purified water treatment unit, a raw water storage tank (6) for temporarily storing the incoming source water, and a mixing tank (7) for receiving the raw water temporarily stored in the raw water storage tank (6) to administer and mix the NB flocculant; An agglomeration tank (8) which receives the mixed water through the mixing tank (7) to form a flocculation floc; It comprises a membrane separation unit (9) for receiving the aggregated water through the coagulation tank (8) to immerse the hollow fiber membrane module in the filter tank and to reduce the pressure to filter the water.
그리고, 상기 운전모드 제어장치부는, 상기 원수저류조(6)로부터 제공받은 유입원수 및 막유니트 유입수의 탁도를 연속적으로 분석하는 온라인 탁도측정유니트(1)와, 막 유니트에서의 막간차압을 측정하는 온라인 압력측정유니트(2)와, 상기 탁도측정유니트(1) 및 압력측정유니트(2)를 통해 분석된 온라인 탁도 데이터와 압력 데이터를 전송받아 이를 바탕으로 막오염 지수를 계산하는 계산유니트(3)와, 상기 계산유니트(3)를 통해 계산된 막오염 지수 데이터를 수집/데이터베이스화하고 디스플레이하는 제어유니트(4)와, 상기 제어유니트(4)를 통해 약품 혼화조(7)에 응집제 투입을 수동 또는 자동으로 제어하는 응집제 주입 콘트롤러(5)를 포함하여 구성된다.In addition, the operation mode control unit is an on-line turbidity measurement unit (1) for continuously analyzing the turbidity of the inflow of raw water and the membrane unit influent received from the raw water storage tank (6), and the on-line differential pressure in the membrane unit A calculation unit (3) for receiving the on-line turbidity data and pressure data analyzed through the pressure measurement unit (2), the turbidity measurement unit (1), and the pressure measurement unit (2), and calculating the membrane fouling index based thereon; The
이때, 상기 온라인 탁도측정유니트(1)는 순간적인 수질변동에 대응할 수 있도록 유입원수 및 막분리 유니트(9)에서의 탁도를 미리 설정된 시간 간격으로 반복하여 측정함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 시간은 10분 이내의 시간 간격으로 설정하게 된다.At this time, the on-line turbidity measurement unit (1) is preferably measured by repeating the turbidity in the inflow water and the membrane separation unit (9) at a predetermined time interval so as to respond to the instantaneous water quality change, more preferably the The time is set to a time interval within 10 minutes.
또한, 상기 온라인 압력측정유니트(2)는, 순간적인 막여과 특성 변화에 대응할 수 있도록 유입원수 및 막분리 유니트(9)에서의 압력변화를 미리 설정된 시간 간격으로 반복하여 측정함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 시간은 10분 이내의 시간 간격으로 설정하게 된다.In addition, the on-line pressure measurement unit (2), it is preferable to repeatedly measure the pressure change in the inflow source water and the membrane separation unit (9) at a predetermined time interval to correspond to the instantaneous change in the membrane filtration characteristics, more Preferably, the time is set to a time interval within 10 minutes.
이 같은 구성의 고도정수처리장치는, 원수저류조(6)의 유입원수가 응집제 주입 콘트롤러(5)에서 공급된 PAC 등의 응집제와 혼화조(7)에서 혼합된 후 응집조(8)에서 저속으로 교반되어 플록을 형성한 후, 형성된 플록은 막분리유니트(9)에서 제거되는 바 이 과정에서 막 표면에 플록이 침전되어 막모듈의 차압이 시간에 따라 증가하게 된다.The high-purity water treatment device having such a configuration is characterized in that the inflow of the raw
상기 막모듈에 유입되는 플록의 농도는 온라인 탁도측정유니트(1)를 이용하여 연속적으로 측정되고, 플록의 침전에 의해 변화된 막간차압은 온라인 압력측정유니트(2)를 이용하여 연속적으로 측정된다. 이렇게 측정된 탁도 데이터와 막간차압 데이터는 계산유니트(3)로 전송되어 상기한 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 막오염지수를 산출하게 된다.The concentration of the floc flowing into the membrane module is continuously measured using the on-line turbidity measurement unit 1, and the intermembrane differential pressure changed by precipitation of the floc is continuously measured using the on-line
상기 계산유니트(3)로부터 산출된 막오염 지수는 첨부된 도 2에 나타난 순서도에 따라서 막오염 조합공정을 제어하는데 사용한다. 이 제어 장치는 연중 지표수의 수질변화가 큰 상수 취수원을 대상으로 막분리 고도정수처리 장치에서 막오염을 효율적으로 억제하기 위한 응집 전처리 및 막분리 공정의 자동 제어 기술이다.The membrane fouling index calculated from the calculation unit 3 is used to control the membrane fouling combination process according to the flowchart shown in FIG. This control device is an automatic control technology of the coagulation pretreatment and membrane separation process for efficiently suppressing membrane contamination in the membrane separation advanced water treatment device for the constant water intake source with large change in surface water quality throughout the year.
따라서, 도 2에서와 같이 막오염 지수가 설정 값 이하로 유지되는 경우에는 현재의 운전조건을 유지하지만 설정 값을 초과하는 경우에는 응집제 주입량을 조절하여 혼화 응집을 실시하게 되고, 응집제 주입량 조절은 막오염 지수의 증가 또는 감소율 에 따라 계산유니트(3)에서 응집제 주입량이 결정되면 제어유니트(4)를 이용하여 응집제 주입 콘트롤러(5)의 응집제 투여를 조절함으로써 이루어지게 된다.Therefore, as shown in FIG. 2, when the membrane fouling index is maintained at or below the set value, current operating conditions are maintained, but when the membrane fouling index is exceeded, the flocculant injection amount is adjusted to adjust the amount of flocculant. When the amount of coagulant injection is determined in the calculation unit 3 according to the increase or decrease rate of the contamination index, the
이와 함께 상기 계산유니트(3)에서는 측정된 탁도와 막간차압, 막오염 지수 및 운전조건을 데이터베이스에 저장함으로써 설정치를 보정하는데 활용한다. 이때, 각 설정 값은 현장 운전자에 의한 입력이 가능하게 하며, 정수처리시설 및 막분리 모듈의 종류, 재질 및 원수 수질조건 등에 따라 다소 차이가 있을 수 있다.In addition, the calculation unit 3 is used to correct the set value by storing the measured turbidity, interlude differential pressure, membrane fouling index and operating conditions in a database. At this time, each set value can be input by the field operator, and may vary slightly depending on the type, material and raw water quality conditions of the purified water treatment facility and the membrane separation module.
첨부한 도 3은 막오염 지수와 막간차압의 관계를 나타낸 결과의 일례를 보여준다. 이에 따르면 막오염 지수는 입자성 막오염 물질의 단위 농도당 막오염 포텐셜을 의미하므로 막오염 지수와 탁도 값을 곱한 값과 막간차압과는 비례관계가 성립된다. 따라서 막오염 지수와 탁도를 모니터링 함으로써 막간차압의 증가를 예측할 수 있는 것이다.Figure 3 shows an example of the results showing the relationship between the membrane fouling index and the interlayer differential pressure. According to this, the membrane fouling index means the membrane fouling potential per unit concentration of particulate membrane pollutant, and thus the proportional relationship between the membrane fouling index multiplied by the turbidity value and the interlayer differential pressure is established. Therefore, by monitoring the membrane fouling index and turbidity, it is possible to predict the increase of intermembrane pressure.
첨부된 도 4는 시간에 따른 막 유입수의 탁도 및 막오염 지수의 변화를 48시간 동안 실험한 결과를 나타낸다. 기호로서 나타낸 것이 막 유입수 탁도이며 곡선으로 나타낸 것이 막오염 지수이다. 이에 따르면 막오염 지수는 유입수 탁도와는 무관하게 변화하는데 이는 막오염 지수가 응집과정에서 생성된 플록의 특성을 나타내는 값이기 때문이다. 따라서 막오염 지수가 높은 것은 생성된 플록이 막오염을 일으키는 경향이 큰 것을 의미하므로 이 경우에는 응집조건을 변화할 필요가 있는 것이다.4 shows the results of experiments for 48 hours on the change in the turbidity and membrane fouling index of the membrane influent with time. Symbols indicate membrane influent turbidity and curves indicate membrane fouling index. According to this, the membrane fouling index changes irrespective of influent turbidity because the membrane fouling index is a value that characterizes the flocs produced during the flocculation process. Therefore, high membrane fouling index means that the flocs produced tend to cause membrane fouling, so in this case, it is necessary to change the flocculation conditions.
첨부된 도 5는 막오염 지수를 이용하여 막분리 조합공정에서의 응집조건을 변화시킨 결과를 나타낸다. 처음엔 응집제 투여 없이 운전을 시작하였으나 초기에 막오염 지수가 높게 나타나 응집제를 4mg/L 농도로 투여하여 운전하였다. 이후 운전 7일째에 막오염 지수가 낮아지는 경향이 나타났으며 이에 따라서 응집제 투여량을 점차적으로 감소시킬 수 있었다. 또한 응집제 투여량을 지속적으로 감소시켰음에도 불구하고 막간차압은 35kPa 이하로 안정적으로 유지할 수 있었으며 이로부터 막오염 지수를 이용한 제어방법이 안정적인 운전 및 응집제 투여량 절감에 효과적임을 알 수 있게 된다.5 shows the result of changing the aggregation conditions in the membrane separation process using the membrane fouling index. At first, the operation was started without the administration of the flocculant, but the membrane fouling index was high initially. Thereafter, the membrane fouling index tended to decrease on the 7th day of operation, thereby gradually decreasing the flocculant dose. In addition, although the coagulant dose was continuously decreased, the intermembrane pressure was able to be stably maintained below 35 kPa. From this, it can be seen that the control method using the membrane fouling index is effective for the stable operation and the reduction of the coagulant dose.
따라서, 본 발명에 따르면 수질조건에 따라서 응집 전처리의 제어가 자동으로 최적화되어 설정되므로 막분리 조합공정의 처리비용을 극대화할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, the control of the flocculation pretreatment is automatically optimized and set according to the water quality conditions, thereby maximizing the treatment cost of the membrane separation process.
이와 같이 본 발명은 특정 실시예를 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to specific embodiments, but is not necessarily limited thereto, and modifications and variations may be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명에 의한 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 막오염 지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치 및 방법에 의하면, 유입되는 원수의 수질인자 및 막오염 지수를 실시간으로 측정/분석하고 그 데이터를 수집/데이터베이스화하여 운전자에게 제공하거나 자동제어 장치과 연계함으로써, 막분리 공정의 운전상황에 대한 수질분석 데이터 및 막오염 인자를 통해 정량화하여 판단할 수 있고, 데이터베이스에 저장된 이전의 데이터와 현재의 데이터를 종합/분석하여 미래의 막오염 진행을 용이하게 예측할 수 있다.According to the apparatus and method for controlling the flocculation pretreatment process by continuous monitoring of the membrane fouling index of the advanced water treatment system using the membrane separation according to the present invention, the water quality factor and membrane fouling index of the incoming raw water are measured and analyzed in real time, and the data is analyzed. By collecting and providing the database to the driver or linking it with the automatic control device, it can be quantified and judged by the water quality analysis data and the membrane contamination factor of the operation status of the membrane separation process, and the previous data and the current data stored in the database can be determined. Synthesis / analysis can easily predict future membrane fouling progress.
따라서, 수질 및 수량의 실시간 변화에 신속하게 대응하여 수처리가 가능하게 되므로, 막오염의 조기경보가 가능하여 처리수질의 안정성이 확보되며, 자동제어장치으로의 연계가 가능할 뿐만 아니라, 기존의 막분리 공정에 쉽게 적용시킬 수 있고, 응집조건 및 역세조건을 정확히 산정하여 약품주입량을 최적화하고, 안정적인 막여과 특성을 유지하며, 막분리 공정의 운전을 최적화할 수 있어 에너지 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.Therefore, the water treatment is possible by quickly responding to the real-time change of the water quality and quantity, so that the early warning of membrane contamination is possible, the stability of the treated water quality is secured, it is possible to link to the automatic control device, and the existing membrane separation It can be easily applied to the process, and it is possible to reduce the energy consumption by optimizing the chemical injection amount, maintaining stable membrane filtration characteristics, and optimizing the operation of the membrane separation process by accurately estimating flocculation conditions and backwash conditions. .
또한, 원수의 수질변화에 따른 막오염의 진행을 빠른 시간에 분석/판단할 수 있으므로, 운전자가 즉각적으로 대처할 수 있으며, 막분리 공정의 자동제어장치 등과 연계하여 정수처리 장치의 운영을 최적화할 수 있어 전체 장치의 자동화 및 안정화된 운영을 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, it is possible to analyze and determine the progress of membrane contamination in accordance with the change in the water quality of raw water in a short time, so that the driver can cope immediately and optimize the operation of the water treatment device in connection with the automatic control device of the membrane separation process. In this way, the automation and stabilized operation of the entire device can be achieved.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050089513A KR100720139B1 (en) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | Operation control system using water analysis of membrane filtration device and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050089513A KR100720139B1 (en) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | Operation control system using water analysis of membrane filtration device and method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070034875A KR20070034875A (en) | 2007-03-29 |
KR100720139B1 true KR100720139B1 (en) | 2007-05-21 |
Family
ID=41634313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050089513A KR100720139B1 (en) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | Operation control system using water analysis of membrane filtration device and method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100720139B1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101085504B1 (en) | 2009-04-21 | 2011-11-23 | 한국건설기술연구원 | System and method for automatic control of coagulant does |
KR101509109B1 (en) | 2013-06-12 | 2015-04-07 | 한국건설기술연구원 | Dual mode membrane filtration system of pressure-immersion combination type, and variable control method for the same |
WO2017164540A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus for predicting membrane fouling in forward osmosis and method for predicting membrane fouling in forward osmosis |
CN109607685A (en) * | 2019-01-21 | 2019-04-12 | 西安热工研究院有限公司 | A kind of feed water by reverse osmosis feature pollution index measurement device and method |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100786776B1 (en) * | 2006-11-06 | 2007-12-18 | 금호산업주식회사 | Apparatus for water treatment using membrane filtration |
KR100979096B1 (en) * | 2007-12-13 | 2010-09-02 | 주식회사 한화건설 | Optimized operation control system and method for membrane process using intermittent aeration |
KR101144580B1 (en) * | 2011-09-30 | 2012-05-09 | 금호산업주식회사 | Apparatus and method for membrane filtration with automatic coagulating control using screaming current |
KR101519079B1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-05-12 | 한국건설기술연구원 | Contaminant material database-based variable operation system for processing water treatment membrane, and method for the same |
CN112755797A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 北京城市排水集团有限责任公司 | Method and system for improving and transforming water yield of membrane system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10118411A (en) | 1996-10-25 | 1998-05-12 | Hitachi Ltd | Method and device for controlling injection of flocculant in water purification plant |
KR20000033348A (en) * | 1998-11-23 | 2000-06-15 | 김원경 | Method and apparatus of coagulant injection in a water purification plant |
KR100331708B1 (en) | 1996-12-26 | 2002-08-13 | 엘지산전 주식회사 | Method and apparatus for automatically calculating coagulant injection rate in portable water purification system |
KR20020089898A (en) * | 2001-05-25 | 2002-11-30 | 원 경 김 | Reverse Washing Control Appartus using Particle Counter for Water Purification Plant |
KR20050017306A (en) * | 2003-08-12 | 2005-02-22 | 김병기 | Injection device of cohesive chemicals |
-
2005
- 2005-09-26 KR KR1020050089513A patent/KR100720139B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10118411A (en) | 1996-10-25 | 1998-05-12 | Hitachi Ltd | Method and device for controlling injection of flocculant in water purification plant |
KR100331708B1 (en) | 1996-12-26 | 2002-08-13 | 엘지산전 주식회사 | Method and apparatus for automatically calculating coagulant injection rate in portable water purification system |
KR20000033348A (en) * | 1998-11-23 | 2000-06-15 | 김원경 | Method and apparatus of coagulant injection in a water purification plant |
KR20020089898A (en) * | 2001-05-25 | 2002-11-30 | 원 경 김 | Reverse Washing Control Appartus using Particle Counter for Water Purification Plant |
KR20050017306A (en) * | 2003-08-12 | 2005-02-22 | 김병기 | Injection device of cohesive chemicals |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101085504B1 (en) | 2009-04-21 | 2011-11-23 | 한국건설기술연구원 | System and method for automatic control of coagulant does |
KR101509109B1 (en) | 2013-06-12 | 2015-04-07 | 한국건설기술연구원 | Dual mode membrane filtration system of pressure-immersion combination type, and variable control method for the same |
WO2017164540A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus for predicting membrane fouling in forward osmosis and method for predicting membrane fouling in forward osmosis |
CN109607685A (en) * | 2019-01-21 | 2019-04-12 | 西安热工研究院有限公司 | A kind of feed water by reverse osmosis feature pollution index measurement device and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070034875A (en) | 2007-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100720139B1 (en) | Operation control system using water analysis of membrane filtration device and method thereof | |
KR100979096B1 (en) | Optimized operation control system and method for membrane process using intermittent aeration | |
US8557114B2 (en) | Water purification apparatus and method for using pressure filter and pore control fiber filter | |
Costa et al. | Performance and cost estimation of nanofiltration for surface water treatment in drinking water production | |
KR101478878B1 (en) | Membrane filtration process system using of relative fouling index ratio and the method | |
EP2926888A1 (en) | System for washing membrane, and method for washing membrane using same | |
KR100720140B1 (en) | Operation selection device using water code of membrane filtration device and method thereof | |
KR102307286B1 (en) | Apparatus for treating concentrated water of reverse osmosis equipment | |
KR100889915B1 (en) | Auto controlling apparatus of clean in place and its method by using membrane fouling rate | |
JPH11319516A (en) | Water filtration apparatus and method for operating the same | |
JP2006320794A (en) | Water purifying facilities and their operation method | |
KR20080101588A (en) | Automatic contro method and device for membrane filtering system | |
AU2021361509B2 (en) | Support device, support method, and support program | |
JP3473309B2 (en) | Operation control device for membrane separation device | |
KR100949658B1 (en) | Fluid treatment equipment using filtering membrane | |
JP4178178B1 (en) | Operation method of water purification membrane filtration equipment | |
JP7021461B2 (en) | Water treatment method, water treatment equipment and control method of addition of cake layer forming substance to raw water | |
Jeong et al. | Pre-treatment of SWRO pilot plant for desalination using submerged MF membrane process: Trouble shooting and optimization | |
KR20070054406A (en) | Membrane filtering water treatment apparatus having pre-treatment selectively controled by the quality of raw water and method using the same | |
JP5103747B2 (en) | Water treatment apparatus and water treatment method | |
KR101693100B1 (en) | Smart Membrane-Filteration Water Treating System | |
WO2016111370A1 (en) | Water treatment method | |
JP6530996B2 (en) | Method of evaluating membrane blockage of treated water and method of operating membrane processing apparatus | |
TWI820133B (en) | Diagnostic device for reverse osmosis systems | |
KR20130022132A (en) | Performance analysis method of reverse osmosis membrane for freshwater using dispersion analysis process and analysis equipment using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130507 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140326 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160503 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170508 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180502 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190513 Year of fee payment: 13 |