KR100970842B1 - 여과막을 이용한 유체 처리 장치 및 방법 - Google Patents

여과막을 이용한 유체 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원수처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 여과막 모듈; 화학세정을 위한 세정약품을 공급하기 위한 약품 공급부; 상기 여과수를 저장하는 여과수 저장부; 및 하기 식 1:
식 1
Figure 112010007755874-pat00013

[상기 식 1에서, △P는 막간차압(kPa)을 의미하고, μ는 여과수의 점도(centipoise)를 의미하고, J는 여과수의 유량 (L/㎡ ㆍhr)을 의미한다]
로 정의되는 막저항값(R)을 이용하여 화학세정주기를 자동으로 결정함과 더불어 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의한 세정효율값을 측정하여 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치 및 그를 이용한 유체 처리 방법에 관한 것으로서,
본 발명은 막저항값(R)을 이용하여 여과막의 오염정도에 따라 화학세정 주기를 자동으로 결정하고, 또한, 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의한 여과막의 투과성능 개선 여부를 파악하고 그 결과에 따라 후속 공정을 결정함으로써 유체 처리 효율이 증진되는 효과가 있다.

Description

여과막을 이용한 유체 처리 장치 및 방법{Equipment and method of treating Fluid using Filtering Membrane}
본 발명은 여과막을 이용하여 유체로부터 오염물질을 제거하는 유체 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 여과막으로부터 비가역적인 오염물질을 제거하는 화학세정 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 유체 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
유체로부터 오염물질을 제거하는 유체 처리 방법으로는 가열이나 상변화를 이용하는 방법과 여과막을 이용하는 방법 등이 있다.
상기 여과막을 이용하는 방법은 여과막의 세공 크기에 따라 원하는 수질을 안정적으로 얻을 수 있어 공정의 신뢰도가 높고, 또한, 여과막을 이용할 경우 가열 등의 조작이 필요 없게 되어 가열 등에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물을 사용하는 분리 공정에 범용적으로 이용될 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 여과막을 이용하여 유체 처리를 진행하게 되면, 유체에 함유된 오염물질이 여과막에 달라붙어 여과막이 오염되는 현상이 발생하고, 그로 인해 여과막의 투과 성능이 떨어지는 문제점이 발생한다. 따라서, 주기적으로 여과막에 달라 붙어 있는 오염물질을 제거하는 세정공정이 요구된다.
오염된 여과막을 세정하는 공정은 물리적인 세정 공정과 화학적인 세정 공정으로 나눌 수 있다.
상기 물리적인 세정 공정은 여과막에 물리적인 충격을 가하여 여과막의 투과 성능을 개선하는 것으로서, 그 예로서 역세정(backwashing) 공정이 있다. 상기 역세정 공정은 공기 또는 물을 여과막으로 역류시킴으로써 여과막 표면에 붙어 있는 오염물질을 제거하는 방식이다.
상기 화학적인 세정 공정은 장시간에 걸쳐서 유체처리를 진행함에 따라 여과막 오염이 누적되어 여과막의 투과 성능이 심각하게 저하된 경우에 세정 약품을 이용하여 여과막을 세정함으로써 여과막의 투과 성능을 회복시키는 것이다.
일반적으로 상기 물리적인 세정 공정은 가역적인 오염물질을 제거하기 위한 것으로 단기간을 주기로 수행되며, 상기 화학적인 세정 공정은 비가역적인 오염물질을 제거하기 위한 것으로 장기간을 주기로 수행된다.
도 1은 일반적으로 시간 경과에 따라 여과막의 압력이 변화되는 모습을 보여주는 그래프이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 시간이 지날수록 여과막에 오염물질이 달라붙게 되므로 여과막의 압력이 점차로 증가하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 소정 시점에서 오염물질을 제거하기 위한 세정 공정을 수행하게 된다.
구체적으로는, 단기간을 주기로 역세정 공정을 수행하게 되고, 그에 따라 가역적인 오염성분이 제거되어 여과막의 압력이 감소하게 된다. 이와 같은 역세정 공정이 주기적으로 반복된다 하더라도 역세정 공정에 의해서는 가역적인 오염성분만이 제거되기 때문에 어느 시점에서는 여과막에 대한 화학세정을 수행하여 비가역적인 오염성분을 제거하게 된다.
이상에서와 같이, 역세정 및 화학세정 공정을 통해 여과막의 압력을 감소시켜 여과막의 성능 저하를 방지하게 되는데, 특히 어느 시점에서 어떠한 방법으로 화학세정 공정을 수행할지를 결정하는 것이 유체 처리 공정의 효율성을 극대화시키는데 매우 중요하다. 예를 들어, 여과막에 대한 화학세정 공정 주기가 필요 이상으로 짧을 경우에는 그만큼 유체 처리 시간이 짧아지기 때문에 유체 처리 공정의 효율이 저하될 수 있고, 반대로 여과막에 대한 화학세정 공정 주기가 필요보다 길 경우 여과막의 투과 성능이 저하되어 마찬가지로 유체 처리 공정의 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 여과막에 대한 화학세정 공정 주기 및 방법을 최적화하는 것이 필요하고, 특히, 일반적으로 처리해야될 유체가 동일한 수질 특성을 갖는 것이 아니라 매우 다양한 수질 특성을 갖고 있기 때문에, 여과막에 대한 화학세정 공정을 획일적으로 수행할 경우에는 유체 처리 공정의 효율이 저하될 수밖에 없다.
그러나, 종래의 경우에는 이와 같은 유체 처리 공정의 효율성 측면을 고려하지 못하였고 그에 따라 획일적인 세정 주기 및 세정약품 등을 이용하여 화학세정 공정을 수행하였고, 그에 따라 유체 처리 공정의 효율을 증진시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 여과막에 의한 유체 처리 공정의 효율성을 극대화할 수 있도록 여과막에 대한 화학세정 주기 및 방법 등에 대한 방안을 제공하되, 그와 같은 방안을 실시간 자동화처리가 가능하도록 구현할 수 있는 유체 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징사항에 대해서 설명하면 다음과 같다. 이하에서는, 본 발명의 특징사항에 대한 이해를 돕기 위해서 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명에 따른 화학세정에 의해서 여과막의 막저항값이 변화되는 모습을 보여주는 그래프이다.
본 발명의 첫 번째 특징은 하기 식 1로 정의되는 막저항값(R)을 이용하여 화학세정 주기를 자동으로 결정한다는 점에 있다.
식 1
Figure 112010007755874-pat00001
상기 식1에서, △P는 막간차압(kPa)을 의미하고, μ는 여과수의 점도(centipoise)를 의미하고, J는 여과수의 유량 (L/㎡ ㆍhr)을 의미한다. 특히, △P는 1분 동안의 막간차압(kPa)에 대한 평균값을 의미한다.
즉, 종래에는 처리해야될 유체의 수질특성을 고려하지 않고 화학세정 주기를 획일적으로 결정하였기 때문에 여과막의 오염정도를 구체적으로 파악하지 않은 채 화학세정을 수행하게 되어 유체 처리 효율을 증진시키는데 한계가 있었지만, 본 발명에 따르면 화학세정 주기를 획일적으로 결정하지 않고 상기 막저항값(R)을 이용하여 여과막의 오염정도에 따라 화학세정 주기를 자동으로 결정함으로써 유체 처리 효율을 증진시키도록 한 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따르면 여과막의 오염정도에 따른 막저항값에 대한 통계 데이터를 미리 확보하여 화학세정이 필요한 한계 막오염지수값을 미리 설정하고, 실제 여과 처리를 수행하면서 실시간으로 막오염지수값을 측정한 후 측정한 막오염지수값과 상기 미리 설정한 한계 막오염지수값을 비교하여 여과막에 대한 화학세정이 필요한지 여부를 실시간으로 결정할 수 있도록 한 것이다.
도 2를 참조하여 부연 설명하면, 도 2에서 알 수 있듯이, 기준이 되는 n시점의 막저항값(Rn)을 측정하고 실제 여과처리를 수행하면서 실시간으로 n+1시점의 막저항값(Rn +1)을 측정하여 하기 식 2에서와 같은 막오염지수값(△R)을 측정한 후, 이와 같이 측정한 막오염지수값(△R)을 미리 설정한 한계 막오염지수값과 비교하여 만약 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값 이상일 경우에 화학세정을 수행하게 된다.
식 2
Figure 112010007755874-pat00002
상기 식 2에서, Rn은 기준이 되는 n시점의 막저항값을 의미하고, Rn +1은 실제 여과처리를 수행한 n+1시점의 막저항값을 의미한다.
본 발명의 두 번째 특징은 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의해 여과막의 투과성능이 어느 정도 개선되었는지를 파악하고, 그 결과에 따라 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 자동으로 결정한다는 점에 있다.
즉, 종래에는 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의해 여과막의 투과성능이 어느 정도 개선되었는지를 파악하지 않은 채 화학세정을 수행한 이후에는 획일적으로 여과처리를 다시 진행하였기 때문에 유체 처리 효율을 증진시키는데 한계가 있었지만, 본 발명에 따르면 화학세정을 수행한 이후 획일적으로 여과처리를 다시 진행하지 않고 일단 화학세정에 의한 여과막의 투과성능 개선 여부를 파악하고 그 결과에 따라 후속 공정을 결정함으로써 유체 처리 효율을 증진시키도록 한 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따르면 화학세정 이후에 감소되는 막저항값에 따라 통계 데이터를 미리 확보하여 화학세정 이후에 다시 여과처리를 진행하기 위한 한계 세정효율값을 미리 설정하고, 실제로 화학세정을 수행한 후 감소된 막저항값을 이용하여 세정효율값을 측정한 후 측정한 세정효율값과 상기 미리 설정한 한계 세정효율값을 비교하여 여과막에 대한 화학세정을 다시 수행할지 또는 여과처리를 진행할지를 결정할 수 있도록 한 것이다.
여기서, 화학세정을 다시 수행하기로 결정한 경우에는 세정약품을 변경할 수 있도록 함으로써 여과막의 투과성능 개선을 보다 효과적으로 수행할 있다. 즉, 여과막에 대한 비가역적인 오염은 유기물로 이루어진 오염물질에 의한 경우와 무기물로 이루어진 오염물질에 의한 경우로 구분될 수 있고, 유기물로 이루어진 오염물질은 염기성 세정약품을 이용하여 화학세정을 수행하고 무기물로 이루어진 오염물질은 산성 세정약품을 이용하여 화학세정을 수행할 수 있다. 따라서, 예로서, 염기성 세정약품을 이용하여 화학세정을 수행한 이후에 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값에 미치지 못하여 다시 화학세정을 수행하기로 결정된 경우에는 산성 세정약품을 이용하여 화학세정을 수행하게 된다.
도 2를 참조하여 부연 설명하면, 도 2에서 알 수 있듯이, 화학세정을 수행한 후의 막저항값(Rn + Rfn)을 측정한 후, 하기 식 3에서와 같이 화학세정을 수행하기 전의 막저항값(Rn +1)과 화학세정을 수행한 후의 막저항값(Rn + Rfn) 사이의 차(Re)를 산출하고, 이를 이용하여 하기 식 4에서와 같이 세정효율값을 측정한 후, 측정한 세정효율값을 미리 설정한 한계 세정효율값과 비교하여 만약 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 보다 작을 경우에는 화학세정을 다시 수행하게 되며, 이때에는 세정약품을 변경하면서 화학세정을 다시 수행할 수 있다.
식 3
Figure 112010007755874-pat00003
상기 식 3에서, Rfn은 화학세정을 수행한 후의 막저항값(Rn + Rfn)과 기준이 되는 n번째의 막저항값(Rn) 사이의 차에 해당한다.
식 4
Figure 112010007755874-pat00004

이상 설명한 본 발명의 특징이 구현되어 종래의 문제점을 해결할 수 있는 구체적인 유체 처리 장치 및 방법은 다음과 같다.
본 발명은 원수처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 여과막 모듈; 화학세정을 위한 세정약품을 공급하기 위한 약품 공급부; 상기 여과수를 저장하는 여과수 저장부; 및 하기 식 1:
식 1
Figure 112010007755874-pat00005
[상기 식 1에서, △P는 막간차압(kPa)을 의미하고, μ는 여과수의 점도(centipoise)를 의미하고, J는 여과수의 유량 (L/㎡ ㆍhr)을 의미한다]
로 정의되는 막저항값(R)을 이용하여 화학세정주기를 자동으로 결정함과 더불어 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의한 세정효율값을 측정하여 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치를 제공한다.
상기 제어부는 하기 식 2:
식 2
Figure 112010007755874-pat00006
[상기 식 2에서, Rn은 기준이 되는 n시점의 막저항값을 의미하고, Rn +1은 실제 여과처리를 수행한 n+1시점의 막저항값을 의미한다]
로 정의되는 막오염지수값(△R)을 측정한 후, 측정한 막오염지수값(△R)을 미리 설정한 한계 막오염지수값과 비교하여 화학세정 여부를 결정할 수 있고, 이 경우, 상기 제어부는 하기 식 4:
식 4
Figure 112010007755874-pat00007
[상기 식 4에서 Re는 식 3:
Figure 112010007755874-pat00008
으로 정의되고, 이때, Rfn은 화학세정을 수행한 후의 막저항값과 기준이 되는 n번째의 막저항값(Rn) 사이의 차를 의미한다]
으로 정의되는 세정효율값을 측정한 후, 측정한 세정효율값을 미리 설정한 한계 세정효율값과 비교하여 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 결정할 수 있다.
본 발명은 또한, 원수를 저장하고 있는 원수 저장부; 원수처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 여과막 모듈; 상기 여과막의 압력을 측정하기 위한 여과막 압력 측정부; 상기 여과수 온도를 측정하는 위한 여과수 온도 측정부; 상기 여과수의 여과 유량을 측정하기 위한 여과 유량 측정부; 화학세정을 위한 세정약품을 공급하기 위한 약품 공급부; 상기 여과수를 저장하는 여과수 저장부; 막저항값(R)을 이용하여 화학세정주기를 자동으로 결정함과 더불어 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의한 세정효율값을 측정하여 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 결정하는 제어부; 원수를 운반하는 배관, 여과수를 운반하는 배관 및 세정약품을 운반하는 배관을 포함하는 다수의 배관들; 및 상기 다수의 배관들에 선택적으로 연결되어 있어, 원수, 여과수, 또는 세정약품이 서로 섞이지 않으면서 운반될 수 있도록 하는 다수의 밸브들을 포함하여 이루어진 유체 처리 장치를 제공한다.
상기 약품 공급부는 염기성 약품 공급부 및 산성 약품 공급부를 포함하여 이루어지고, 상기 약품 공급부에서 공급된 세정약품을 여과수와 혼화하기 위한 약품 혼화부가 별도로 구비될 수 있다.
상기 다수의 배관들은, 상기 원수 저장부에 저장된 원수가 상기 여과막 모듈로 운반될 수 있도록 하기 위한, 상기 원수 저장부와 여과막 모듈에 각각 연결되어 있는 제1 배관; 상기 여과막 모듈에 저장된 고농축 오염수가 배출될 수 있도록 하기 위한, 상기 여과막 모듈에 연결되어 있는 제2 배관; 상기 여과막 모듈에서 처리된 여과수가 상기 여과수 저장부로 운반될 수 있도록 하기 위한, 상기 여과막 모듈과 여과수 저장부에 각각 연결되어 있는 제3 배관; 상기 여과수 저장부에 저장된 여과수가 상기 여과막 모듈로 운반될 수 있도록 하기 위한, 상기 여과수 저장부와 상기 제3 배관에 각각 연결된 제4 배관, 상기 제3 배관의 일측과 타측에 각각 연결된 제5 배관 및 제6 배관; 및 상기 약품 공급부에 저장된 세정약품을 상기 여과막 모듈에 공급할 수 있도록 하기 위한, 제7 배관 및 제8 배관을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 다수의 밸브들은, 상기 원수 저장부에 저장된 원수가 상기 여과막 모듈로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제1 배관에 연결되어 있는 유입 밸브; 상기 여과막 모듈에 저장된 고농축 오염수의 배출을 제어하기 위한, 상기 제2 배관에 연결되어 있는 배출 밸브; 상기 여과막 모듈에서 처리된 여과수가 상기 여과수 저장부로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제3 배관에 연결되어 있는 복수 개의 여과 밸브들; 상기 여과수 저장부에 저장된 여과수가 상기 여과막 모듈로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제4 배관에 연결되어 있는 제1 화학세정 밸브, 상기 제5 배관에 연결되어 있는 제2 화학세정 밸브, 및 상기 제6 배관에 연결되어 있는 제3 화학세정 밸브를 포함하는 복수 개의 화학세정 밸브들; 및 상기 약품 공급부에 저장된 세정약품이 상기 여과막 모듈로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제7 배관에 연결된 제1 화학 약품 밸브 및 상기 제8 배관에 연결된 제2 화학 약품 밸브를 포함하는 복수 개의 화학 약품 밸브들을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 여과처리를 실시함과 더불어 하고 막오염지수값(△R)을 측정하는 공정; 상기 측정한 막오염지수값(△R)과 미리 설정한 한계 막오염지수값을 비교하는 공정; 상기 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값 이상일 경우 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하는 공정; 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선 여부를 파악하기 위해서 여과처리를 실시함과 더불어 세정효율값을 측정하는 공정; 측정한 세정효율값과 미리 설정한 한계 세정효율값을 비교하는 공정; 및 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 이상일 경우 DB(Data Base)를 저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법을 제공한다.
상기 측정한 막오염지수값(△R)과 미리 설정한 한계 막오염지수값을 비교하는 공정 이후, 상기 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값 보다 작을 경우 상기 여과처리 및 막오염지수값(△R) 측정 공정을 수행할 수 있다.
상기 측정한 막오염지수값(△R)과 미리 설정한 한계 막오염지수값을 비교하는 공정 이후, 상기 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값 보다 작을 경우 여과 주기값을 미리 설정한 한계 여과 주기값과 비교하는 공정을 수행할 수 있고, 이 경우, 상기 여과 주기값을 미리 설정한 한계 여과 주기값과 비교한 결과, 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값 이상일 경우에는 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하고, 상기 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값 보다 작을 경우에는 상기 여과처리 및 막오염지수값(△R) 측정 공정을 수행할 수 있다.
상기 측정한 세정효율값과 미리 설정한 한계 세정효율값을 비교하는 공정 이후, 상기 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 보다 작을 경우 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행할 수 있고, 이 경우, 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하는 공정은, 세정약품을 변경하여 수행할 수 있다.
상기 측정한 세정효율값과 미리 설정한 한계 세정효율값을 비교하는 공정 이후, 상기 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 보다 작을 경우 세정 주기값을 미리 설정한 한계 세정 주기값과 비교하는 공정을 수행할 수 있고, 이 경우, 상기 세정 주기값을 미리 설정한 한계 세정 주기값과 비교한 결과, 세정 주기값이 미리 설정한 한계 세정 주기값 이상일 경우에는 유체 처리를 중단하고, 상기 세정 주기값이 미리 설정한 한계 세정 주기값 보다 작을 경우에는 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행할 수 있다.
상기 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
종래에는 처리해야될 유체의 수질특성을 고려하지 않고 화학세정 주기를 획일적으로 결정하였기 때문에 여과막의 오염정도를 구체적으로 파악하지 않은 채 화학세정을 수행하게 되어 유체 처리 효율을 증진시키는데 한계가 있었지만, 본 발명에 따르면 화학세정 주기를 획일적으로 결정하지 않고 상기 막저항값(R)을 이용하여 여과막의 오염정도에 따라 화학세정 주기를 자동으로 결정함으로써 유체 처리 효율이 증진되는 효과가 있다.
또한, 종래에는 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의해 여과막의 투과성능이 어느 정도 개선되었는지를 파악하지 않은 채 화학세정을 수행한 이후에는 획일적으로 여과처리를 다시 진행하였기 때문에 유체 처리 효율을 증진시키는데 한계가 있었지만, 본 발명에 따르면 화학세정을 수행한 이후 획일적으로 여과처리를 다시 진행하지 않고 일단 화학세정에 의한 여과막의 투과성능 개선 여부를 파악하고 그 결과에 따라 후속 공정을 결정함으로써 유체 처리 효율이 증진되는 효과가 있다.
도 1은 일반적으로 시간 경과에 따라 여과막의 압력이 변화되는 모습을 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 화학세정에 의해서 여과막의 막저항값이 변화되는 모습을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치의 개략적인 레이아웃이다.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치에서 피처리 원수에 대한 여과처리 공정을 도시한 개략적인 레이아웃이다.
도 5는 도 3에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치에서 여과막에 대한 화학세정 공정을 도시한 개략적인 레이아웃이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 방법의 흐름도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
<유체 처리 장치>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치의 개략적인 레이아웃이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치는, 원수 저장부(10), 여과막 모듈(20), 여과막 압력 측정부(30), 여과수 온도 측정부(40), 여과 유량 측정부(50), 약품 공급부(60), 제어부(70), 여과수 저장부(80), 다수의 배관들(91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98), 여과 및 세정 펌프(100), 및 다수의 밸브들(110, 120, 131, 132, 133, 141, 142, 143, 151, 152)을 포함하여 이루어진다.
상기 원수 저장부(10)는 오염물질이 함유된 피처리 원수를 저장하는 것이다.
상기 여과막 모듈(20)은 상기 원수 저장부(10)에서 원수를 공급받아 원수처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 것이다.
상기 여과막 모듈(20)은 흡입식 여과막 모듈 및 가압식 여과막 모듈을 포함한다. 상기 흡입식 여과막 모듈은 피처리 원수를 수용하고 있는 수조에 여과막 모듈을 침지시키고 여과막 내부에 음압(negative pressure)을 가하여 유체만을 선택적으로 여과막 내부로 투과시킴으로써 유체에 함유되어 있는 오염물질을 분리하는 방식이다. 상기 가압식 여과막 모듈은 피처리 원수를 여과막의 외부로부터 내부로 가압시켜 유체에 함유되어 있는 오염물질을 분리하는 방식이다. 도 3은 여과막 모듈로서 흡입식 여과막 모듈을 적용한 경우에 해당하는 것이고, 만약 여과막 모듈로서 가압식 여과막 모듈이 적용될 경우에는 상기 여과막 압력 측정부(30) 등의 위치가 당업계에 공지된 다양한 방법으로 변경될 수 있을 것이다.
상기 여과막 모듈(20)에 이용되는 여과막으로는 중공사막을 이용할 수 있다. 이와 같은 여과막 모듈(20)로는 당업계에 공지된 다양한 형태의 여과막 모듈이 이용될 수 있다.
상기 여과막 압력 측정부(30), 여과수 온도 측정부(40) 및 여과 유량 측정부(50)는 전술한 바와 같이 식 1로 정의되는 막저항값(R)를 측정하기 위한 것이다.
즉, 전술한 식 1로부터 알 수 있듯이, 막저항값(R)을 얻기 위해서는, 첫째, 여과막의 압력을 측정해야 하는데, 이와 같은 여과막의 압력은 상기 여과막 압력 측정부(30)에서 측정되고, 둘째, 여과수의 점도를 측정해야 하는데, 이와 같은 여과수의 점도는 1.777-0.052T(℃) + 6.25×10-4T(℃)2와 같은 식으로 측정될 수 있는 바, 결국 여과수의 점도는 상기 여과수 온도 측정부(40)에서 측정된 온도 정보를 통해 측정되고, 셋째, 여과수의 유량을 측정해야 하는데, 이와 같은 여과수의 유량은 상기 여과 유량 측정부(50)에서 측정된다.
상기 약품 공급부(60)는 화학세정을 위한 세정약품을 공급하는 것으로서, 유기물로 이루어진 오염물질을 제거하기 위한 염기성 약품 공급부(62)와 무기물로 이루어진 오염물질을 제거하기 위한 산성 약품 공급부(64)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 약품 공급부(60)에서 공급된 세정약품을 여과수와 혼화하기 위한 약품 혼화부(65)가 별도로 구비될 수 있으며, 이와 같은 약품 혼화부(65)는 화학세정을 위한 세정액을 제조하는 역할을 하며 경우에 따라서 세정액의 농도를 조절하도록 구성될 수도 있다.
상기 제어부(70)는 원수에 대한 여과처리와 같은 유체 처리 공정, 및 여과막에 대한 화학세정 공정을 전체적으로 제어하는 역할을 하는 것으로서, 특히, 상기 여과막 압력 측정부(30)에서 측정한 압력 정도, 여과수 온도 측정부(40)에서 측정한 온도 정보 및 여과 유량 측정부(50)에서 측정한 여과 유량 정보를 이용하여, 전술한 식 2로 정의되는 막오염지수값(△R)을 측정하여 화학세정 주기를 제어하게 되고, 또한, 화학세정을 수행한 후에는 전술한 식 4로 정의되는 세정효율값을 측정하여 화학세정의 반복 여부를 제어하게 된다.
상기 여과수 저장부(80)는 상기 여과막 모듈(20)에 의해 생산된 여과수를 저장하는 것으로서, 상기 여과수 저장부(80)에 저장된 여과수는 다시 화학세정 공정에 이용될 수 있다.
다수의 배관들(91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98)은 각각의 구성들을 연결하여 피처리 원수, 여과수, 또는 세정약품을 운반하는 역할을 하는 것으로서, 제1 배관(91), 제2 배관(92), 제3 배관(93), 제4 배관(94), 제5 배관(95), 제6 배관(96), 제7 배관(97), 제8 배관(98)을 포함할 수 있다.
상기 제1 배관(91)은 상기 원수 저장부(10)와 여과막 모듈(20)에 각각 연결되어 있으며, 상기 원수 저장부(10)에 저장된 피처리수는 상기 제1 배관(91)을 통해 상기 여과막 모듈(20)로 운반된다.
상기 제2 배관(92)은 상기 여과막 모듈(20)에 연결되어 있으며, 상기 여과막 모듈(20)에 저장된 고농축 오염수는 상기 제2 배관(92)을 통해 외부로 배출된다.
상기 제3 배관(93)은 상기 여과막 모듈(20)과 여과수 저장부(80)에 각각 연결되어 있으며, 상기 여과막 모듈(20)에서 처리된 여과수는 상기 제3 배관(93)을 통해 상기 여과수 저장부(80)로 운반된다.
상기 제4 배관(94)은 상기 여과수 저장부(80)와 상기 제3 배관(93)에 각각 연결되어 있으며, 상기 여과수 저장부(80)에 저장된 여과수는 상기 제4 배관(94)을 통해 상기 제3 배관(93)으로 운반된다.
상기 제5 배관(95)은 상기 제3 배관(93)의 일측과 타측에 각각 연결되어 있으며, 상기 제4 배관(94)을 통해 상기 제3 배관(93)으로 운반된 여과수는 상기 제5 배관(95)을 통해 다시 제3 배관(93)으로 운반된다.
상기 제6 배관(96)은 상기 제3 배관(93)의 일측과 타측에 각각 연결되어 있으며, 상기 제3 배관(93)을 통해 운반된 여과수는 상기 제6 배관(96)을 통해 다시 제3 배관(93)으로 운반된다.
상기 제7 배관(97) 및 제8 배관(98)은 약품 공급부(60) 및 상기 제6 배관(96)과 각각 연결되어 있으며, 특히 상기 제7 배관(97)은 염기성 약품 공급부(62) 및 상기 제6 배관(96)과 각각 연결되어 있고 상기 제8 배관(98)은 산성 약품 공급부(64) 및 상기 제6 배관(96)과 각각 연결되어 있다. 따라서, 염기성 약품은 상기 제7 배관(97)을 통해 상기 제6 배관(96)으로 운반되고, 산성 약품은 상기 제8 배관(98)을 통해 상기 제6 배관(96)으로 운반된다.
상기 여과 및 세정 펌프(100)는 상기 제3 배관(93)에 연결되어 상기 여과막 모듈(20)과 여과수 저장부(80) 사이에서 여과수가 적절한 방향으로 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다. 즉, 상기 여과 및 세정 펌프(100)는, 여과처리 공정시에는 여과수가 여과막 모듈(20)로부터 여과수 저장부(80)로 이동할 수 있도록 하고, 화학세정 공정시에는 여과수가 여과수 저장부(80)로부터 여과막 모듈(20)로 이동할 수 있도록 한다.
상기 다수의 밸브들(110, 120, 131, 132, 133, 141, 142, 143, 151, 152)은 상기 다수의 배관들(91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98)에 선택적으로 연결되어 있어 피처리수, 여과수, 또는 세정약품이 서로 섞이지 않으면서 운반될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로서, 유입 밸브(110), 배출 밸브(120), 여과 밸브들(131, 132, 133), 화학세정 밸브들(141, 142, 143) 및 화학 약품 밸브들(151, 152)을 포함하여 이루어진다.
상기 유입 밸브(110)는 상기 제1 배관(91)에 연결되어 있어 상기 원수 저장부(10)에 저장된 피처리 원수가 상기 여과막 모듈(20)로 운반되는 것을 제어하게 된다.
상기 배출 밸브(120)는 상기 제2 배관(92)에 연결되어 있어 상기 여과막 모듈(20)에 저장된 고농축 오염수의 배출을 제어하게 된다.
상기 여과 밸브들(131, 132, 133)은 상기 제3 배관(93)에 연결되어 있는 제1 여과 밸브(131), 제2 여과 밸브(132), 및 제3 여과 밸브(133)를 포함하여 이루어져 있으며, 이와 같은 여과 밸브들(131, 132, 133)은 상기 여과막 모듈(20)에서 처리된 여과수가 상기 여과수 저장부(80)로 운반되는 것을 제어하게 된다.
상기 화학세정 밸브들(141, 142, 143)은 상기 제4 배관(94)에 연결되어 있는 제1 화학세정 밸브(141), 상기 제5 배관(95)에 연결되어 있는 제2 화학세정 밸브(142), 및 상기 제6 배관(96)에 연결되어 있는 제3 화학세정 밸브(143)를 포함하여 이루어져 있으며, 이와 같은 화학세정 밸브들(141, 142, 143)은 상기 여과수 저장부(80)에 저장된 여과수가 상기 여과막 모듈(20)로 운반되는 것을 제어하게 된다.
상기 화학 약품 밸브들(151, 152)은 상기 제7 배관(97)에 연결된 제1 화학 약품 밸브(151) 및 상기 제8 배관(98)에 연결된 제2 화학 약품 밸브(152)를 포함하여 이루어져 있으며, 이와 같은 화학 약품 밸브들(151, 152)은 상기 약품 공급부(60)에 저장된 세정약품이 상기 약품 혼화부(65)를 거쳐 여과막 모듈(20)로 운반되는 것을 제어하게 된다.
이상과 같은 다수의 배관들(91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98), 및 다수의 밸브들(110, 120, 131, 132, 133, 141, 142, 143, 151, 152)은 피처리 원수에 대한 여과처리 공정과 여과막에 대한 화학세정 공정이 서로 간섭되지 않으면서 원활히 수행될 수 있도록 구성된 것으로서, 이하에서 설명하는 피처리 원수에 대한 여과처리 공정과 여과막에 대한 화학세정 공정을 참조하면 각각의 배관들과 밸브들의 역할에 대해서 보다 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 다만, 본 발명에 따른 유체 처리 장치가 반드시 도 3에 도시된 다수의 배관들과 다수의 밸브들의 구성만으로 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라서 상기 배관들과 밸브들은 다양하게 변경될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치에서 피처리 원수에 대한 여과처리 공정을 도시한 개략적인 레이아웃으로서, 피처리 원수 및 여과수가 운반되는 배관을 실선으로 표시함과 더불어 피처리 원수 및 여과수가 이동하는 경로를 화살표로 표시하였고, 그 외의 배관은 점선으로 표시하였다.
도 4에서 알 수 있듯이, 우선, 원수 저장부(10)에 저장된 피처리 원수는 제1 배관(91)을 통해 여과막 모듈(20)로 운반되며, 이를 위해서, 제1 배관(91)에 연결된 유입 밸브(110)는 열림 상태가 된다.
다음, 여과막 모듈(20)에서 처리된 여과수는 제3 배관(93)을 통해 여과수 저장부(80)로 운반되며, 이를 위해서, 제3 배관(93)에 연결된 제1 여과 밸브(131), 제2 여과 밸브(132) 및 제3 여과 밸브(133)는 열림 상태가 된다. 이때, 여과막 모듈(20)에서 처리된 여과수가 제3 배관(93)을 통해 여과수 저장부(80)로 원활히 운반될 수 있도록 하기 위해서, 그외의 밸브들, 예를 들어, 상기 화학세정 밸브들(141, 142, 143) 및 상기 화학 약품 밸브들(151, 152)은 닫힘 상태가 된다.
도 5는 도 3에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치에서 여과막에 대한 화학세정 공정을 도시한 개략적인 레이아웃으로서, 화학세정을 위한 여과수 및 세정약품이 운반되는 배관을 실선으로 표시함과 더불어 여과수 및 세정약품이 이동하는 경로를 화살표로 표시하였고, 그 외의 배관은 점선으로 표시하였다.
도 5에서 알 수 있듯이, 우선, 여과수 저장부(80)에 저장된 여과수는 제4 배관(94)을 통해 제3 배관(93)으로 운반되며 이를 위해서 제4 배관(94)에 연결된 제1 화학세정 밸브(141)는 열림 상태가 되고, 다음, 제3 배관(93)으로 운반된 여과수는 제5 배관(95)을 경유하여 다시 제3 배관(93)으로 운반되며 이를 위해서 제5 배관(95)에 연결된 제2 화학세정 밸브(142)는 열림 상태가 된다. 이와 같이, 여과수 저장부(80)에 저장된 여과수가 제4 배관(94), 제3 배관(93), 제5 배관(95) 및 제3 배관(93)으로 원활히 이동할 수 있도록 하기 위해서 제2 여과 밸브(132) 및 제3 여과 밸브(133)는 닫힘 상태가 된다.
다음, 제3 배관(93)으로 운반된 여과수는 제6 배관(96)으로 이동하게 되고, 이때, 제7 배관(97) 또는 제8 배관(98)을 통해서 약품 공급부(60)로부터 제6 배관(96)으로 세정약품이 이동하게 되며, 따라서, 제6 배관(96)에 연결된 약품 혼화부(65)에서 세정약품과 여과수가 혼화된 후 최종적으로 여과막 모듈(20)로 운반되어 여과막에 대한 화학세정 공정이 수행된다. 이를 위해서 제6 배관(96)에 연결된 제3 화학세정 밸브(143), 및 제7 배관(97)에 연결된 제1 화학 약품 밸브(151) 또는 상기 제8 배관(98)에 연결된 제2 화학 약품 밸브(152)는 열림 상태가 되고, 한편, 여과수가 제6 배관(96)으로 원활히 이동할 수 있도록 하기 위해서 제1 여과 밸브(131)는 닫힘 상태가 된다.
<유체 처리 방법>
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 방법의 흐름도로서, 이하에서는 도 6과 더불어 전술한 도 3 내지 도 5를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 방법에 대해서 설명하기로 한다.
우선, 여과처리를 실시하고 막오염지수값(△R)을 측정한다(10S).
상기 여과처리를 실시하는 공정은 전술한 도 4에 도시한 바에 따라 수행하게 된다.
상기 막오염지수값(△R)을 측정하는 공정은 상기 여과처리를 실시하면서 실시간으로 수행하게 되는데, 보다 구체적으로는, 상기 여과막 압력 측정부(30)에서 압력을 측정하고 여과수 온도 측정부(40)에서 온도를 측정하고 여과 유량 측정부(50)에서 여과 유량을 측정한 후, 측정한 각각의 값을 이용하여 전술한 식 2로 표시된 막오염지수값(△R)을 산출하는 공정을 포함한다.
다음, 측정한 막오염지수값(△R)과 한계 막오염지수값을 비교한다(20S).
비교한 결과 측정한 막오염지수값(△R)이 한계 막오염지수값 보다 작을 경우에는 여과막의 오염정도가 심하지 않은 것으로 판단하여 전술한 여과실시 및 막오염지수값(△R) 측정 공정(10S)을 반복한다.
다음, 측정한 막오염지수값(△R)이 한계 막오염지수값 이상일 경우에는 여과막의 오염정도가 심한 것으로 판단하여 화학세정 공정을 수행한다(30S).
상기 화학세정 공정은 전술한 도 5에 도시한 바에 따라 수행하게 된다. 이 경우 염기성 세정약품 또는 산성 세정약품 중 어느 하나의 세정약품을 이용하여 화학세정 공정을 수행할 수 있다.
다음, 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선 여부를 파악하기 위해서 여과를 실시함과 더불어 세정효율값을 측정한다(40S).
상기 여과를 실시하는 공정은 세정효율값을 측정하기 위해 수행하는 것으로서 전술한 도 4에 도시한 바에 따라 수행하게 된다. 이와 같이 여과를 실시하면서 화학세정을 수행한 후의 막저항값(Rn + Rfn)을 측정하게 된다.
상기 세정효율값은 상기 화학세정을 수행한 후의 막저항값(Rn + Rfn)을 이용하여 측정하게 되는데, 구체적으로는 전술한 식 3으로 표시된 화학세정을 수행하기 전의 막저항값(Rn +1)과 화학세정을 수행한 후의 막저항값(Rn + Rfn) 사이의 차(Re)를 산출하고, 이어서 전술한 식 4로 표시된 세정효율값은 측정하게 된다.
다음, 측정한 세정효율값과 한계 세정효율값을 비교한다(50S).
비교한 결과 측정한 세정효율값이 한계 세정효율값보다 작을 경우에는 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선이 미흡한 것으로 판단하여 전술한 화학세정 공정(30S)을 반복한다.
이와 같이 화학세정 공정(30S)을 반복할 경우에는 세정약품을 변경하여 수행할 수 있다. 즉, 최초의 화학세정 공정(30S) 시에 염기성 세정약품을 이용하여 화학세정 공정을 수행한 경우에는 반복 세정시 산성 세정약품을 이용하여 화학세정 공정을 수행할 수 있다.
다음, 측정한 세정효율값이 한계 세정효율값 이상일 경우에는 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선이 충분한 것으로 판단하여 DB(Data Base)를 저장하고(60S), 전술한 공정들을 반복하게 된다. 상기 저장하는 DB로는 △R, Re, 세정효율 등을 들 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 방법의 흐름도로서, 이하에서는 전술한 도 6에 따른 유체 처리 방법과 중복되는 부분에 대한 중복설명은 생략하기로 한다.
우선, 여과를 실시하고 막오염지수값(△R)을 측정한다(10S).
다음, 측정한 막오염지수값(△R)과 한계 막오염지수값을 비교한다(20S).
측정한 막오염지수값(△R)과 한계 막오염지수값을 비교한 결과 측정한 막오염지수값(△R)이 한계 막오염지수값 보다 작을 경우에는 여과막의 오염정도가 심하지 않은 것으로 판단한 후, 여과 주기값을 한계 여과 주기값과 비교한다(25S).
여과 주기값이 한계 여과 주기값 보다 작은 경우에는 전술한 여과 실시 및 막오염지수값(△R) 측정 공정(10S)을 반복하지만, 여과 주기값이 한계 여과 주기값 이상일 경우에는 후술하는 화학세정 공정(30S)을 수행한다.
즉, 전술한 도 6에 도시한 본 발명의 일 실시예에서는 측정한 막오염지수값(△R)과 한계 막오염지수값을 비교한 결과 측정한 막오염지수값(△R)이 한계 막오염지수값 보다 작을 경우에는 여과막의 오염정도가 심하지 않은 것으로 판단하여 바로 여과실시 및 막오염지수값(△R) 측정 공정(10S)을 반복하였지만, 도 7에 도시한 본 발명의 다른 실시예에서는 여과막의 오염정도가 심하지 않은 것으로 판단한 경우에 있어서 바로 여과실시 및 막오염지수값(△R) 측정 공정(10S)을 수행하지 않고 그 전에 여과 주기값을 한계 여과 주기값과 비교하는 공정(25S)을 수행하게 된다.
이와 같이 여과 주기값을 한계 여과 주기값과 비교하는 공정(25S)을 수행하게 되면 여과막에 비가역적인 오염물질이 장기간에 걸쳐 부착되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 여과막의 오염정도가 심하지 않다고 하여 화학세정 공정을 수행하지 않은 채로 여과 공정을 장기간에 걸쳐 진행하게 되면 여과막에 부착된 비가역적인 오염물질의 부착강도가 증가하게 되고 그에 따라 추후에 화학세정 공정을 수행한다 하더라도 여과막에 부착된 비가역적인 오염물질이 쉽게 제거되지 못하는 경우가 발생할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 비록 여과막의 오염정도가 심하지 않다고 하더라도 화학세정 공정을 수행하기 위한 한계 여과 주기값을 미리 설정해 놓고, 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값을 초과하지 않도록 함으로써 비가역적인 오염물질이 장기간에 걸쳐 여과막에 부착되는 것을 방지하도록 하는 것이다. 여기서, 여과 주기값 및 한계 여과 주기값은 여과처리 시간의 값으로 설정할 수 있다.
다음, 전술한 바와 같이 측정한 막오염지수값(△R)이 한계 막오염지수값 보다 작으나 여과 주기값이 한계 여과 주기값 이상일 경우, 또는 측정한 막오염지수값(△R)이 한계 막오염지수값 이상일 경우에는 화학세정 공정을 수행한다(30S).
다음, 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선 여부를 파악하기 위해서 여과를 실시함과 더불어 세정효율값을 측정한다(40S).
다음, 측정한 세정효율값과 한계 세정효율값을 비교한다(50S).
비교한 결과 측정한 세정효율값이 한계 세정효율값보다 작을 경우에는 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선이 미흡한 것으로 판단한 후, 세정 주기값을 한계 세정 주기값과 비교한다(55S).
세정 주기값이 한계 세정 주기값 보다 작은 경우에는 전술한 화학세정 공정(30S)을 반복하지만, 세정 주기값이 한계 세정 주기값 이상일 경우에는 유체 처리를 중지한다. 유체 처리를 중지할 경우 알람(alarm) 신호를 발생할 수도 있다.
즉, 전술한 도 6에 도시한 본 발명의 일 실시예에서는 측정한 세정효율값과 한계 세정효율값을 비교한 결과 측정한 세정효율값이 한계 세정효율값 보다 작을 경우에는 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선이 미흡한 것으로 판단하여 바로 화학세정 공정(30S)을 반복하였지만, 도 7에 도시한 본 발명의 다른 실시예에서는 여과막의 성능개선이 미흡한 것으로 판단한 경우에 있어서 바로 화학세정 공정(30S)을 수행하지 않고 그 전에 세정 주기값을 한계 세정 주기값과 비교하는 공정(55S)을 수행하게 된다.
이와 같이 세정 주기값을 한계 세정 주기값과 비교하는 공정(55S)을 수행하게 되면 불필요한 화학세정 공정으로 인한 생산성 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다. 즉, 여과막의 성능개선이 미흡하다고 화학세정 공정을 계속하여 반복 수행하게 되면 결국 생산성 저하를 초래할 수 밖에 없는데, 본 발명의 다른 실시예에서는 화학세정 공정을 수행하기 위한 한계 세정 주기값을 미리 설정해 놓고, 세정 주기값이 미리 설정한 한계 세정 주기값을 초과하지 않도록 함으로써 화학세정 공정이 계속해서 반복되는 것을 방지할 수 있게 된다. 여기서, 세정 주기값 및 한계 세정 주기값은 화학세정 회수의 값으로 설정할 수 있고, 특히, 염기성 세정약품을 이용한 화학세정 공정과 산성 세정약품을 이용한 화학세정 공정의 합을 1회로 회수를 설정할 수 있다.
다음, 측정한 세정효율값이 한계 세정효율값 이상일 경우에는 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선이 충분한 것으로 판단하여 DB(Data Base)를 저장하고(60S), 전술한 공정들을 반복하게 된다.
한편, 이상 설명한 여과처리 공정 및 화학세정 공정은 전체적으로 제어부(70)에 의해 제어된다.
또한, 이상 설명한 여과처리 공정 및 화학세정 공정 시에는 여과막에 대한 산기 세정 공정을 병행할 수 있다.
10: 원수 저장부 20: 여과막 모듈
30: 여과막 압력 측정부 40: 여과수 온도 측정부
50: 여과 유량 측정부 60: 약품 공급부
70: 제어부 80: 여과수 저장부
91: 제1 배관 92: 제2 배관
93: 제3 배관 94: 제4 배관
95: 제5 배관 96: 제6 배관
97: 제7 배관 98: 제8 배관
100: 여과 및 세정 펌프 110: 유입 밸브
120: 배출 밸브 131: 제1 여과 밸브
132: 제2 여과 밸브 133: 제3 여과 밸브
141: 제1 화학세정 밸브 142: 제2 화학세정 밸브
143: 제3 화학세정 밸브 151: 제1 화학약품 밸브
152: 제2 화학약품 밸브

Claims (15)

  1. 원수처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 여과막 모듈;
    화학세정을 위한 세정약품을 공급하기 위한 약품 공급부;
    상기 여과수를 저장하는 여과수 저장부; 및
    하기 식 1:
    식 1
    Figure 112010036678487-pat00009

    [상기 식 1에서, △P는 막간차압(kPa)을 의미하고, μ는 여과수의 점도(centipoise)를 의미하고, J는 여과수의 유량 (L/㎡ ㆍhr)을 의미한다]
    로 정의되는 막저항값(R)을 이용하여 화학세정주기를 자동으로 결정함과 더불어 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의한 세정효율값을 측정하여 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 하기 식 2:
    식 2
    Figure 112010036678487-pat00021

    [상기 식 2에서, Rn은 기준이 되는 n시점의 막저항값을 의미하고, Rn+1은 실제 여과처리를 수행한 n+1시점의 막저항값을 의미한다]
    로 정의되는 막오염지수값(△R)을 측정한 후, 측정한 막오염지수값(△R)을 미리 설정한 한계 막오염지수값과 비교하여 화학세정 여부를 결정하되, 상기 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값 이상일 경우 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하도록 하고, 상기 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값보다 작을 경우 여과 주기값을 미리 설정한 한계 여과 주기값과 비교하여 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값 이상일 경우에는 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하도록 하고 상기 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값 보다 작을 경우에는 화학세정 공정을 수행하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 하기 식 4:
    식 4
    Figure 112010042921159-pat00011

    [상기 식 4에서 Re는 식 3:
    Figure 112010042921159-pat00012
    으로 정의되고, 이때, Rfn은 화학세정을 수행한 후의 막저항값과 기준이 되는 n번째의 막저항값(Rn) 사이의 차를 의미한다]
    으로 정의되는 세정효율값을 측정한 후, 측정한 세정효율값을 미리 설정한 한계 세정효율값과 비교하여 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  4. 원수를 저장하고 있는 원수 저장부;
    원수처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 여과막 모듈;
    상기 여과막의 압력을 측정하기 위한 여과막 압력 측정부;
    상기 여과수 온도를 측정하는 위한 여과수 온도 측정부;
    상기 여과수의 여과 유량을 측정하기 위한 여과 유량 측정부;
    화학세정을 위한 세정약품을 공급하기 위한 약품 공급부;
    상기 여과수를 저장하는 여과수 저장부;
    막저항값(R)을 이용하여 화학세정주기를 자동으로 결정함과 더불어 화학세정을 수행한 이후 화학세정에 의한 세정효율값을 측정하여 여과처리를 진행할지 또는 화학세정을 다시 수행할지 여부를 결정하는 제어부;
    원수를 운반하는 배관, 여과수를 운반하는 배관 및 세정약품을 운반하는 배관을 포함하는 다수의 배관들; 및
    상기 다수의 배관들에 선택적으로 연결되어 있어, 원수, 여과수, 또는 세정약품이 서로 섞이지 않으면서 운반될 수 있도록 하는 다수의 밸브들을 포함하여 이루어지며,
    상기 약품 공급부는 염기성 약품 공급부 및 산성 약품 공급부를 포함하여 이루어지고, 상기 약품 공급부에서 공급된 세정약품을 여과수와 혼화하기 위한 약품 혼화부가 별도로 구비된 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 배관들은,
    상기 원수 저장부에 저장된 원수가 상기 여과막 모듈로 운반될 수 있도록 하기 위한, 상기 원수 저장부와 여과막 모듈에 각각 연결되어 있는 제1 배관;
    상기 여과막 모듈에 저장된 고농축 오염수가 배출될 수 있도록 하기 위한, 상기 여과막 모듈에 연결되어 있는 제2 배관;
    상기 여과막 모듈에서 처리된 여과수가 상기 여과수 저장부로 운반될 수 있도록 하기 위한, 상기 여과막 모듈과 여과수 저장부에 각각 연결되어 있는 제3 배관;
    상기 여과수 저장부에 저장된 여과수가 상기 여과막 모듈로 운반될 수 있도록 하기 위한, 상기 여과수 저장부와 상기 제3 배관에 각각 연결된 제4 배관, 상기 제3 배관의 일측과 타측에 각각 연결된 제5 배관 및 제6 배관; 및
    상기 약품 공급부에 저장된 세정약품을 상기 여과막 모듈에 공급할 수 있도록 하기 위한, 제7 배관 및 제8 배관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 밸브들은,
    상기 원수 저장부에 저장된 원수가 상기 여과막 모듈로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제1 배관에 연결되어 있는 유입 밸브;
    상기 여과막 모듈에 저장된 고농축 오염수의 배출을 제어하기 위한, 상기 제2 배관에 연결되어 있는 배출 밸브;
    상기 여과막 모듈에서 처리된 여과수가 상기 여과수 저장부로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제3 배관에 연결되어 있는 복수 개의 여과 밸브들;
    상기 여과수 저장부에 저장된 여과수가 상기 여과막 모듈로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제4 배관에 연결되어 있는 제1 화학세정 밸브, 상기 제5 배관에 연결되어 있는 제2 화학세정 밸브, 및 상기 제6 배관에 연결되어 있는 제3 화학세정 밸브를 포함하는 복수 개의 화학세정 밸브들; 및
    상기 약품 공급부에 저장된 세정약품이 상기 여과막 모듈로 운반되는 것을 제어하기 위한, 상기 제7 배관에 연결된 제1 화학 약품 밸브 및 상기 제8 배관에 연결된 제2 화학 약품 밸브를 포함하는 복수 개의 화학 약품 밸브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  8. 여과처리를 실시함과 더불어 하고 막오염지수값(△R)을 측정하는 공정;
    상기 측정한 막오염지수값(△R)과 미리 설정한 한계 막오염지수값을 비교하는 공정;
    상기 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값 이상일 경우 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하고, 상기 측정한 막오염지수값(△R)이 미리 설정한 한계 막오염지수값보다 작을 경우 여과 주기값을 미리 설정한 한계 여과 주기값과 비교하여 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값 이상일 경우에는 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하는 공정;
    상기 화학세정 공정을 수행한 이후 화학세정 공정에 의한 여과막의 성능개선 여부를 파악하기 위해서 여과처리를 실시함과 더불어 세정효율값을 측정하는 공정;
    측정한 세정효율값과 미리 설정한 한계 세정효율값을 비교하는 공정; 및
    측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 이상일 경우 DB(Data Base)를 저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 여과 주기값을 미리 설정한 한계 여과 주기값과 비교한 결과, 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값 이상일 경우에는 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하고, 상기 여과 주기값이 미리 설정한 한계 여과 주기값 보다 작을 경우에는 상기 여과처리 및 막오염지수값(△R) 측정 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 측정한 세정효율값과 미리 설정한 한계 세정효율값을 비교하는 공정 이후, 상기 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 보다 작을 경우 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 보다 작을 경우 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하는 공정은, 세정약품을 변경하여 수행하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 측정한 세정효율값과 미리 설정한 한계 세정효율값을 비교하는 공정 이후, 상기 측정한 세정효율값이 미리 설정한 한계 세정효율값 보다 작을 경우 세정 주기값을 미리 설정한 한계 세정 주기값과 비교하는 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 세정 주기값을 미리 설정한 한계 세정 주기값과 비교한 결과, 세정 주기값이 미리 설정한 한계 세정 주기값 이상일 경우에는 유체 처리를 중단하고, 상기 세정 주기값이 미리 설정한 한계 세정 주기값 보다 작을 경우에는 상기 여과막에 대한 화학세정 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
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