KR100958171B1 - Water purifying apparatus using a hollow yarn membrane module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중공사 분리막을 이용한 정수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공사 분리막의 역세가 가능한 정수처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a water treatment apparatus using a hollow fiber membrane, and more particularly, to a water treatment apparatus capable of backwashing a hollow fiber membrane.
중공사 분리막을 이용한 정수처리장치는 정수처리, 폐수처리 등에 적용되고있다. 여기에서, 상기 중공사 분리막은 10~10,000Å 정도의 기공 크기를 갖는 부유물질을 분리할 수 있는 막으로서, 고분자량 물질은 투과되지 않고, 물, 이온, 저분자량 물질은 투과시켜 특정물질만을 분별, 농축, 정제하는 작용을 한다.Water purification equipment using hollow fiber membranes has been applied to water treatment, wastewater treatment. Here, the hollow fiber membrane is a membrane capable of separating the suspended solids having a pore size of about 10 ~ 10,000Å, high molecular weight material is not permeable, water, ions, low molecular weight material permeate only the specific material It concentrates and purifies.
최근에는 물 부족으로 인해 다향한 물을 정수하여 음용하거나, 폐수를 처리해서 재사용하는데 상기 중공사 분리막을 이용한 정수처리장치가 적용되어서, 상기 중공사 분리막을 이용한 정수처리장치는 그 응용분야 및 시장규모가 상당히 커지고 있다.In recent years, water purification equipment using the hollow fiber membranes has been applied to clean and drink various waters due to lack of water, or to treat and reuse wastewater, so that the purified water treatment apparatus using the hollow fiber membranes has an application field and market scale. Is getting quite large.
이러한 중공사 분리막을 이용한 정수처리장치는 역세가 가능하기 때문에 오랫동안 성능을 유지하여 사용될 수 있다는 점에서 장점이 있다. Water purification apparatus using such a hollow fiber membrane has an advantage in that it can be used to maintain the performance for a long time because backwashing is possible.
종래의 중고사 분리막을 이용한 정수처리장치가 도 1에 도시되어 있다.1 is a view illustrating a water treatment apparatus using a conventional sand yarn separator.
도 1에 도시된 정수처리장치는, 복수개의 중공사 분리막(50)이 기립되어 내장되어 있는 제1 및 제2관형부(11, 21), 상기 중공사 분리막(50)의 상단 중공부와 유통하는 제1 및 제2상부실(TR1, TR2)을 마련한 상태에서 상기 제1 및 제2관형부(11, 21)의 상단을 폐쇄하는 제1 및 제2상부캡(TC1, TC2), 및 상기 중공사 분리막(50)의 하단 중공부와 유통하는 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)을 마련한 상태에서 상기 제1 및 제2관형부(11, 21)의 하단을 폐쇄하는 제1 및 제2하부캡(BC1, BC2)을 포함하고 있는 제1 및 제2필터부(10, 20); 상기 제1 및 제2상부실(TR1, TR2)에 일단이 접속되어 있고 도중에 제1 및 제2드레인 밸브(12, 22)가 개재되어 있는 제1 및 제2드레인라인(13, 23); 상기 제1 및 제2드레인 라인(13, 23)의 타단에 일단이 접속되고 타단이 외부와 유통하고 있는 주드레인 라인(D); 상기 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)에 일단이 접속되어 있고 도중에 제1 및 제2공급 밸브(14, 24)가 개재되어 있는 제1 및 제2공급 라인(15, 25); 상기 제1 및 제2공급 라인(15, 25)의 타단에 일단이 접속되고 타단이 도시되지 않은 원수 피드펌프의 토출구에 접속되어 있는 주공급 라인(F); 및 상기 중공사 분리막(50)의 중공부와 유통하지 않게 상기 중공사 분리막(50)의 외주면과 상기 제1 및 제 2관형부(11, 21) 내주면에 의해 구획형성되는 외측실(R1, R2)에 제1 및 제2분기라인(16, 26)을 개재하여 상류측이 접속되어 있고 하류측 도중에 정수 밸브(V)가 개재되어 있는 정수라인(W)을 포함하고 있다. In the water treatment apparatus shown in FIG. 1, the first and second
여기에서, 상기 제1 및 제2 외측실(R1, R2)은 상기 제1 및 제2상부실(TR1, TR2)과 그리고 상기 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)에 대하여 도시되지 않은 복수의 중공사 분리막들의 양단에 도포되어 상기 복수의 중공사 분리막의 자세를 유지하여 주는 도시되지 않은 모듈 접착부에 의해 유통가능하지 않게 차단되어 있다. Here, the first and second outer chambers R1 and R2 are not shown with respect to the first and second upper chambers TR1 and TR2 and the first and second lower chambers BR1 and BR2. It is applied to both ends of the plurality of hollow fiber separation membranes and is not blocked for distribution by a module adhesive part (not shown) which maintains the posture of the plurality of hollow fiber separation membranes.
이와 같은 구성을 가진 종래의 정수처리장치는 다음과 같이 작동된다. The conventional water treatment apparatus having such a configuration operates as follows.
1. 정수단계(도 1참조) 1. Water purification step (see Fig. 1)
제1 및 제2 공급 밸브(14, 24)를 개방하고, 정수 밸브(V)를 개방하고, 제1 및 제2 드레인 밸브(12, 22)를 닫은 상태에서, 상기 피드펌프를 가동하여 외부의 원수를 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)를 경유하여 제1 및 제2관형부(11, 12)에 내장된 중공사 분리막(50)의 중공부에 유입시켜서, 상기 피드펌프에서 발생되는 압력에 의해 상기 중공사 분리막(50)의 중공부 내에서 중공부의 외측에 있는 외측실(R1, R2)으로 상기 유입된 원수가 여과처리 투과되게 하여 정수라인(W)을 통하여 배출되게 한다. The feed pump is operated by opening the first and
2. 제1관형부의 중공사 분리막 수세단계(도 2참조) 2. The water washing step of the hollow fiber membrane of the first tubular part (see FIG. 2)
제1 공급밸브(14) 및 제1 드레인밸브(12)를 개방하고 나머지 모든 밸브들을 닫은 상태에서, 상기 피드펌프를 가동하여 외부의 원수를 제1 관형부(11)에 내장된 중공사 분리막(50)의 중공부 내부에 유입시켜 상기 피드펌프에서 발생되는 압력에 의해 상기 유입된 원수가 그대로 상기 중공부를 관통하면서 상기 중공부 내에 붙어 있는 이물질을 수세하면서 주드레인라인(D)을 통하여 배출되게 한다. With the
3. 제2관형부의 중공사 분리막 수세단계(도 3참조) 3. Washing step for hollow fiber membrane washing of the second tubular part (see Fig. 3)
제2 공급밸브(24) 및 제2 드레인밸브(22)를 개방하고 나머지 모든 밸브들을 닫은 상태에서, 상기 피드펌프를 가동하여 외부의 원수를 제2 관형부(21)에 내장된 중공사 분리막(50)의 중공부 내부에 유입시켜 상기 피드펌프에서 발생되는 압력에 의해 상기 유입된 원수가 그대로 상기 중공부를 관통하면서 상기 중공부 내에 붙어 있는 이물질을 수세하면서 주드레인라인(D)을 통하여 배출되게 한다. With the
4. 제1관형부의 중공사 분리막 역세단계(도 4참조) 4. Backwashing step of hollow fiber membrane of first tubular part (see Fig. 4)
제2 공급밸브(24) 및 제1드레인밸브(12)를 개방하고 나머지 모든 밸브들을 닫은 상태에서, 상기 피드펌프를 가동하여 외부의 원수를 제2 관형부(21)에 내장된 중공사 분리막(50)의 중공부에 유입시켜 상기 피드펌프에서 발생되는 압력에 의해 제2 관형부(21)에 내장된 중공사 분리막의 중공부를 거쳐 제2 외측실(R2)로 여과투과되게 하고, 이어서 여과투과된 원수가 제2분기라인(26), 정수라인(W), 제1분기라인(16), 제1외측실(R1)을 거쳐서 상기 제1 관형부(11)에 내장된 중공사 분리막의 외측에서 여과 투과되어 상기 중공사 분리막을 역세한 후, 제1상부실(TR1), 제1드레인라인(13)을 경유하여 주드레인라인(D)을 통하여 배출된다. With the
5. 제2관형부의 중공사 분리막 역세단계(도 5참조) 5. Backwashing step of hollow fiber membrane of the second tubular part (refer to FIG. 5)
제1 공급밸브(14) 및 제2드레인밸브(22)를 개방하고 나머지 모든 밸브들을 닫은 상태에서, 상기 피드펌프를 가동하여 외부의 원수를 제1 관형부(11)에 내장된 중공사 분리막(50)의 중공부에 유입시켜 상기 피드펌프에서 발생되는 압력에 의해 제1 관형부(11)에 내장된 중공사 분리막의 중공부를 거쳐 제1 외측실(R1)로 여과투과되게 하고, 이어서 여과투과된 원수가 제1분기라인(16), 정수라인(W), 제2분기라인(26), 제2외측실(R2)을 거쳐서 상기 제2 관형부(21)에 내장된 중공사 분리막의 외측에서 여과 투과되어 상기 중공사 분리막을 역세한 후, 제2상부실(TR2), 제2드 레인라인(23)을 경유하여 주드레인라인(D)을 통하여 배출된다. With the
하지만, 종래의 정수처리장치는 하나의 필터부에 대한 역세시에 인접한 다른 하나의 필터부를 거친 투과수로 역세하기 때문에, 역세를 위한 역세수, 압력, 유량이 부족하게 되어, 제대로 하나의 필터부를 역세시키지 못한다고 하는 제1문제점을 가지고 있다. However, since the conventional water treatment apparatus backwashes with the permeate water passed through the other adjacent filter part at the time of backwashing with respect to one filter part, the backwashing water, pressure, and flow rate for backwashing are insufficient, so that one filter part properly It has a first problem that it cannot backwash.
또한, 상기 종래의 정수처리장치는 중공사 분리막의 파손여부를 해체를 통해서만 알 수 있는 구조를 가지고 있다는 제2문제점을 가지고 있다.In addition, the conventional water treatment apparatus has a second problem that it has a structure that can be known only by disassembly whether the hollow fiber membrane is damaged.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 그 과제를 가지고 있다.The present invention has its problems in solving the above-mentioned problems.
본 발명은 정수라인 도중에 여과수를 저장하는 여과수 챔버를 마련하고, 상기 여과수 챔버에 압축공기를 공급하는 공압원에 접속시키고, 상기 공압원과 여과수 챔버를 서로 유통가능하게 하는 공압라인 도중에 체크밸브를 개재시킴으로써 상기 제1문제점을 해결할 수 있다. The present invention provides a filtrate chamber for storing filtrate water during a water purification line, connected to a pneumatic source for supplying compressed air to the filtrate chamber, and interposing a check valve in the middle of a pneumatic line for distributing the pneumatic source and the filtrate chamber to each other. By doing so, the first problem can be solved.
또한, 본 발명은 드레인 라인 도중에 투명창을 개재함으로써, 제2문제점을 해결할 수 있다. In addition, the present invention can solve the second problem by interposing a transparent window in the middle of the drain line.
또한, 본 발명은 필터부와 여과수 챔버를 서로 유통시키고 있는 정수라인 도중에 일단이 접속되고, 도중에 체크밸브가 개재되고, 타단이 소독제공급원에 접속되어 있는 소독제공급라인을 더 포함할 수도 있다.The present invention may further include a disinfectant supply line having one end connected to a water purification line through which the filter unit and the filtrate chamber are distributed to each other, a check valve interposed, and the other end connected to a disinfectant supply source.
본 발명은 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 하나의 필터부에 대한 역세시에 인접한 다른 하나의 필터부를 거친 투과수로 역세하지 않고, 여과되어 음용할 수 있는 정수에 의해 동시에 복수개의 필터부를 역세시키는 것이 가능하여, 역세효과를 종래보다 증대키킬 수 있다. According to the above-described problem solving means, a plurality of filter portions are backwashed at the same time by purified water that can be filtered and drinked without backwashing with another filter portion adjacent to the other filter portion at the time of backwashing with one filter portion. It is possible to increase the backwashing effect than before.
또한, 본 발명은, 역세의 압력원이 공압이어서, 중공사 분리막이 파손된 경우에, 역세시에 공기가 상기 중고사 분리막을 통하여 드레인 라인으로 유입되어, 상기 투명창에 의해 공기가 기포로서 확인되는 것이 가능하여, 용이하게 중공사 분리막의 파손여부를 알 수 있게 한다. In addition, in the present invention, when the pressure source of backwash is pneumatic and the hollow fiber membrane is damaged, air flows into the drain line through the middle-saft separator at the time of backwash, and the air is confirmed as bubbles by the transparent window. It is possible to easily determine whether the hollow fiber membrane is damaged.
또한, 본 발명은 역세시에 중공사 분리막으로 정수한 정수에 소독제를 혼합하여서 중공사 분리막을 역세척하는 것을 가능하게 하여, 정수한 정수에 미생물이 함유된 경우에도 역세시에 중공사 분리막의 이차오염을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.In addition, the present invention makes it possible to backwash the hollow fiber membranes by mixing a disinfectant with purified water purified by the hollow fiber membranes at the time of backwashing, so that the secondary fiber of the hollow fiber membranes at the time of backwashing may contain microorganisms. It can provide an effect to prevent contamination.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 종래의 정수처리장치와 동일한 구성요소에 대해서는 본 실시예의 용이한 이해에 조력하고자 동일한 부호가 병기되었다. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8. In describing the present embodiment, the same components as those of the conventional water treatment apparatus have been given the same reference numerals in order to assist in the easy understanding of the present embodiment.
도 6에는 본 실시예의 중공사 분리막을 이용한 정수처리장치가 부호 100으로 지시되어 있다. In FIG. 6, the water treatment apparatus using the hollow fiber membrane of the present embodiment is indicated by the
상기 정수처리장치(100)는 복수개의 중공사 분리막(50)이 기립되어 내장되어 있는 제1 및 제2관형부(11, 21), 상기 중공사 분리막(50)의 상단 중공부와 유통하는 제1 및 제2상부실(TR1, TR2)을 마련한 상태에서 상기 제1 및 제2관형부(11, 21)의 상단을 폐쇄하는 제1 및 제2상부캡(TC1, TC2), 및 상기 중공사 분리막(50)의 하단 중공부와 유통하는 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)을 마련한 상태에서 상기 제1 및 제2관형부(11, 21)의 하단을 폐쇄하는 제1 및 제2하부캡(BC1, BC2)을 포함하고 있는 제1 및 제2필터부(10, 20); 상기 제1 및 제2상부실(TR1, TR2)에 일단이 접속되어 있는 제1 및 제2드레인라인(13, 23); 상기 제1 및 제2드레인 라인(13, 23)의 타단에 상류측이 접속되고, 도중에 드레인 밸브(102)와 투명창(101)이 개재되어 있고, 그리고 하류단이 외부와 유통하고 있는 주드레인 라인(D); 상기 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)에 일단이 접속되어 있는 제1 및 제2공급 라인(15, 25); 상기 제1 및 제2공급 라인(15, 25)의 타단에 하류측이 접속되고 도중에 공급 밸브(103)가 개재되어 있고, 상류단이 도시되지 않은 원수 피드펌프의 토출구에 접속되어 있는 주 공급 라인(F); 및 상기 중공사 분리막(50)의 중공부와 유통하지 않게 상기 중공사 분리막(50)의 외주면과 상기 제1 및 제 2관형부(11, 21) 내주면에 의해 구획형성되는 외측실(R1, R2)에 제1 및 제2분기라인(16, 26)을 개재하여 상류측이 접속되어 있고 하류측 도중에 상기 제1 및 제2필터부(10, 20)에 의해 여과되어 정수처리된 정수를 일시 저장하는 여과수 챔버(105)와 정수 밸브(V)가 개재되어 있는 정수라인(W)을 포함하고 있다. The
상기 여과수 챔버(105)의 상단은 압축공기를 공급하는 공기압축기와 같은 공압원(106)에 접속되어 있고, 상기 공압원(106)과 여과수 챔버(105)를 서로 유통가능하게 하는 공압라인(107) 도중에는 체크밸브(108)가 개재되어 있다. An upper end of the
상기 정수처리장치(100)는 상기 필터부(10, 20)와 여과수 챔버(105)를 서로 유통시키고 있는 정수라인(W) 도중에 일단이 접속되고, 도중에 체크밸브(109)가 개재되고, 타단이 소독제공급원(111)에 접속되어 있는 소독제공급라인(110)을 더 포함하고 있다. One end of the purified
상기 제1 및 제2 외측실(R1, R2)은, 종래와 같이, 상기 제1 및 제2상부실(TR1, TR2)과 그리고 상기 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)에 대하여 도시되지 않은 복수의 중공사 분리막들의 양단에 도포되어 상기 복수의 중공사 분리막의 자세를 유지하여 주는 도시되지 않은 모듈 접착부에 의해 유통가능하지 않게 차단되어 있다. The first and second outer chambers R1 and R2 are shown with respect to the first and second upper chambers TR1 and TR2 and the first and second lower chambers BR1 and BR2 as in the prior art. It is applied to both ends of the plurality of hollow fiber membranes that are not, and is not blocked for distribution by a module adhesive part (not shown) that maintains the posture of the plurality of hollow fiber membranes.
상기와 같이 구성된 본 실시예의 정수처리장치는 다음과 같이 작동된다. The purified water treatment apparatus of this embodiment configured as described above operates as follows.
1. 정수단계(도 6참조) 1. Water purification step (see Fig. 6)
공급 밸브(103)를 개방하고, 정수 밸브(V)를 개방하고, 드레인 밸브(102)를 Open the
닫은 상태에서, 상기 피드펌프를 가동하여 외부의 원수를 제1 및 제2하부실(BR1, BR2)를 경유하여 제1 및 제2관형부(11, 12)에 내장된 중공사 분리막(50)의 중공부 에 유입시켜서, 상기 피드펌프에서 발생되는 압력에 의해 상기 중공사 분리막(50)의 중공부 내에서 중공부의 외측에 있는 외측실(R1, R2)로 상기 유입된 원수가 여과처리 투과되게 하고 그 여과처리된 원수를 정수라인(W)을 통하여 여과수 챔버(105)에 임시적으로 저장하고 있다가 일정 레벨 이상 상기 여과처리된 원수가 상기 여과수 챔버(105)에 저장되면 외부로 상기 정수라인(W)의 하류단을 거쳐 외부로 배출되게 된다. In the closed state, the feed pump is operated to feed external raw water into the first and second
2. 제1 및 제2관형부의 중공사 분리막 수세단계(도 7참조) 2. Washing step of hollow fiber membrane washing in the first and second tubular part (see Fig. 7)
공급밸브(103) 및 드레인밸브(102)를 개방하고 정수밸브(V)를 닫은 상태에서, 상기 피드펌프를 가동하여 외부의 원수를 제1 및 제2관형부(11, 21)에 내장된 중공사 분리막(50)의 중공부 내부에 유입시켜 상기 피드펌프에서 발생되는 압력에 의해 상기 유입된 원수가 그대로 상기 중공부를 관통하면서 상기 중공부 내에 붙어 있는 이물질을 수세하면서 주드레인라인(D)을 통하여 외부로 배출되게 된다.With the
3. 제1 및 제2관형부의 중공사 분리막 역세단계(도 8참조) 3. Backwashing step of hollow fiber membrane of first and second tubular part (see Fig. 8)
드레인밸브(102)를 개방하고 나머지 모든 밸브들을 닫은 상태에서, 공기 압축기인 공압원(106)을 가동하여 도중에 체크밸브(108)이 개재된 공압라인(107)을 경유하여 압축공기를 여과수 챔버(105) 내로 공급하여, 상기 여과수 챔버(105)에 저장된 정수를 정수라인의 상류측(W)을 경유하여 제1 및 제2외 측실(R1, R2)에 유입시키되, 상기 소독제공급원(111)을 가동하여 소독제를 체크밸브(109)가 개재된 소독제공급라인(110)을 경유하여 상기 정수라인(W)에 투입시켜 상기 정수라인(W) 내에서 유동하는 정수와 소독제가 혼합되게 하여 이들을 함께 상기 제1 및 제2외측실(R1, R2)에 유입시킨다. With the
상기 제1 및 제2외측실(R1, R2)에 유입된 정수는 상기 공압원(106)에 의해 형성된 압력에 의해 제1 및 제2관형부(11, 21)에 내장된 중공사 분리막(50)에 투과되어서 그 중공사 분리막의 중공부 내로 유입되어서 중공사 분리막에 대한 역세를 수행 한 후, 제1 및 제2상부실(TR1, TR2), 제1 및 제2드레인라인(13, 23)을 경유하여 주드레인라인(D)을 통하여 배출된다. The purified water introduced into the first and second outer chambers R1 and R2 is a
역세를 수행한 상기 역세수가 상기 주드레인라인(D)을 경유하여 외부로 배출될 시에, 상기 주드레인라인(D) 도중에 개재된 투명창(101)을 통하여 상기 역세수 에 기포가 존재하는 지의 여부를 확인하게 된다. When the backwashing water that has undergone backwashing is discharged to the outside via the main drainline D, whether or not bubbles exist in the backwashing water through the
상기 역세수에 기포가 존재한다는 것은 역세시에 압력으로 사용되었던 공압원의 공기가 정수(역세수)와 함께 중공사 분리막에 투과되었다는 것을 의미하므로, 물만을 투과시키고 공기는 투과되지 못하게 하는 중공사 분리막이 파손되어 그 기 능을 하지 못한다는 것으로 판단되어, 중공사 분리막을 교체하여야 한다는 것을 나 타내는 것이다. The presence of air bubbles in the backwash water means that the air of the pneumatic source used as the pressure during backwash has permeated through the hollow fiber membrane together with the purified water (backwash water). This means that the membrane is damaged and cannot function, indicating that the hollow fiber membrane must be replaced.
본 실시예의 설명에서 정수처리장치가 필터부를 2개 구비된 것으로 설명되었지만, 하나의 필터부 또는 3개 이상의 필터부를 정수처리장치가 구비하고 있어도 본 실시예의 작용은 동일하게 수행될 수 있다는 것은 당해업자에게는 자명한 것이다.In the description of the present embodiment, the water treatment apparatus is described as having two filter units, but even if one water filter unit or three or more filter units are provided, the operation of the present embodiment can be performed in the same manner. It is self-evident to.
본 실시예에서, 주드레인 라인(D)의 드레인 밸브(102)를 사이에 두고 양단이 상기 주드레인 라인(D)에 유통가능하게 접속되어 있고 도중에 온/오프밸브(도시되지 않음)가 개재되어 있는 바이패스라인(도시되지 않음)이 제공되면, 바람직하다.In this embodiment, both ends of the main drain line D are connected to the main drain line D in a flowable manner with the
그 이유는 정수 시에, 주드레인 라인(D)의 유입측에서 찌꺼기를 함유한 농축수가 남아서, 역세시에 분리막을 오염시킬 염려가 있으므로, 정수 시에 상기 온/오프밸브가 개방된 바이패스라인을 경유하여 상기 농축수를 소량 흘려 드레인 시킴으로써 정수처리장치 내의 오염을 줄이는 데 있다. The reason is that the concentrated water containing debris remains on the inlet side of the main drain line D at the time of water purification, which may contaminate the separation membrane at the time of backwashing, so that the on / off valve is opened at the time of water purification. It is to reduce the contamination in the purified water treatment device by flowing a small amount of the concentrated water via the drain.
도 1 내지 도 5는 종래의 정수처리장치에 대한 개념도, 및 1 to 5 is a conceptual diagram of a conventional water treatment apparatus, and
도 6 내지 도 8은 본 실시예의 정수처리장치에 대한 개념도.6 to 8 are conceptual views of the water treatment apparatus of this embodiment.
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