KR100993886B1

KR100993886B1 - 막 분리 장치의 운전 방법

Info

Publication number: KR100993886B1
Application number: KR1020087032002A
Authority: KR
Inventors: 다카시 쯔카하라; 요시히코 모리
Original assignee: 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2010-11-11
Also published as: CN101472670B; CA2664463A1; EP2070585B1; US20100096325A1; JPWO2008041320A1; WO2008041320A1; JP4969580B2; CN101472670A; EP2070585A4; AU2006349072B2; AU2006349072A1; EP2070585A1; KR20090028731A; CA2664463C

Abstract

다수 개의 노출된 중공사막으로 구성된 막 모듈을 피처리수조 내에 설치한 막 분리 장치에 있어서, 여과막의 부하를 작게 하고, 효과적으로 세정을 행함으로써 높은 회수율을 확보하면서, 안정된 막 여과 운전을 가능하게 하기 위해서, 상기 막 분리 장치의 운전 방법에서는, 중공사막의 일차측(피처리수측)과 이차측(처리수측) 사이에 차압을 부여함으로써 피처리수의 여과를 행하는 여과 공정과 상기 막 모듈의 일차측에 기체 세정 매체를 분출시키는 기체 세정, 및 역세정 매체를 중공사막의 이차측으로부터 공급하여, 중공사막의 피처리수측에 투과시키는 역압수 세정(back-pressure water cleaning)을 행하는 물리 세정 공정을 2회 이상 반복한 후, 조(槽) 내 배수를 계(系) 밖으로 배출하는 드레인 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

막 분리 장치의 운전 방법{METHOD OF OPERATING MEMBRANE SEPARATOR}

본 발명은, 수두차식, 흡인식의 탱크형 막 분리 장치, 또는 조형(槽型) 막 분리 장치를 이용하여, 하천수, 호소수, 지하수, 해수, 생활 배수, 공장 배수, 하수 이차 처리수 등의 피처리수를 막 분리하여, 제탁, 제균하기 위한 막 분리 장치의 운전 방법에 관한 것이다.

종래, 정수 처리, 하수 처리, 산업 배수 처리 등의 물 처리 공정에서 피처리수는, 응집 침전조, 중력 침전조 등에서 고액(固液) 분리되고 있었다. 그러나, 막 기술의 발달에 의해, 막 분리법은, 여과 정밀도가 우수하고, 설치 스페이스가 적어도 되며, 운전 관리가 용이하다는 등의 이유로부터, 각종의 여과 장치에 이용되고 있다. 최근에 와서는, 상술한 각종의 조(槽) 그 자체에 공급된 피처리수 중에 막 모듈을 배치시켜, 피처리수를 고액 분리하는 방법이 채용되기에 이르고 있다. 즉, 조 내에 공급된 현탁 물질을 포함하는 피처리수 중에 막 모듈을 배치시키고, 이 막 모듈에 있어서 흡인 또는 수두차에 의해 여과를 행하며, 막 모듈에 의해 여과된 여과수가 조의 외부로 배출된다. 이러한 방법에 따르면, 조 내의 액상(液相) 중의 현탁 물질은, 막 모듈의 공급측에 고형분으로서 남고, 막 모듈의 투과측에 있어서, 제탁, 제균된 청정한 여과수가 얻어진다.

이러한 막 분리 장치에 있어서는, 여과를 계속함에 따라 피처리수 중의 현탁 물질이 막 표면에 부착되어, 구멍을 폐색하기 때문에 서서히 여과 성능이 저하되고, 결국에는 여과할 수 없게 되어 버린다. 그래서, 여과를 안정시키기 위해서, 공기 등의 기체를 분리막의 피처리수측에 기포로서 도입하는 기체 세정(이후, 공기 세정이라고 부름)이나 여과 방향과는 반대 방향으로 여액(濾液)측으로부터 여수(濾水) 또는 청징수(淸澄水) 등의 역세정 매체를 분출시켜 분리막 표면에 퇴적한 부착물을 제거하는 역압수 세정(back-pressure water cleaning)(이후, 역세정이라고 부름) 등의 물리 세정에 의해 막 면에 퇴적한 현탁 물질을 박리시키고, 또한, 박리한 현탁 물질을 계(系) 밖으로 배출할 필요가 있다. 이때, 조 내의 피처리수량[홀드업량(holdup amount)]이 많으면, 물리 세정에 의해 박리한 현탁 물질을 계 밖으로 전량 배출하기 위해서는 다량의 피처리수와 함께 배출하게 되어, 사용한 피처리수에 대한 얻어진 여과수량의 비, 즉 회수율이 저하되어 버린다.

이러한 문제를 감안하여, 막 모듈이 배치된 조 내에 상시 일정량의 피처리수를 공급하고, 또한, 동시에 피처리수의 일부를 계 밖으로 배출함으로써 회수율을 제어하는 플러그 플로우(plug flow) 방식에 의한 운전 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 그러나, 전술한 종래예에 있어서, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 막 분리 장치의 운전 방법에서는, 예컨대 99% 이상의 높은 회수율을 달성하기 위해서는, 조 내의 피처리수의 1% 이하밖에 계 밖으로 배출할 수 없고, 물리 세정 등에 의해 박리한 모든 현탁 물질을 계 밖으로 배출할 수 없기 때문에, 조 내의 현탁 물질 농도가 서서히 상승한다. 그 때문에, 막 여과를 안정적으로 행하기 위해서 는, 낮은 막 여과 유속(流束)에 의해 운전하거나, 또는, 현탁 물질을 포함한 피처리수의 계 밖으로의 배출량을 증가시킬(회수율을 저하시킬) 필요가 있었다.

또한, 공기 세정의 세정 효과를 높이기 위해서, 막 모듈의 하방으로부터 기포를 분출시키면서, 여과막의 피처리수측 액면을 저하시키는 방법(예컨대, 특허 문헌 2 및 3 참조)이나 오존화 공기를 여과막의 피처리수측에 기포로서 주입하는 방법(예컨대, 특허 문헌 4 참조)이 알려져 있다. 특허 문헌 4 및 5에 나타낸 공기 세정 방법은, 기액 계면에 있어서의 기포의 소실 효과나 기포의 파열에 의한 액면의 큰 흔들림을 이용하는 방법은 세정 효과를 높이는 데 유효하지만, 기포의 상승에 따르는 크로스 플로우류에 의한 세정 효과나 기포 체적분의 배제 효과에 따르는 여과막의 진동에 의한 세정 효과가 반감되어 버리는 문제가 있다. 또한, 액면을 저하시킴으로써 여과막 주위의 물이 없어지기 때문에, 기포의 흔들림에 의해 여과막끼리가 직접 접촉하여, 서로 스침으로써 여과막이 손상, 파단될 우려가 있다. 또한, 공기 세정에 의해 일단 막 표면으로부터 박리한 현탁 물질은 액면이 내려갈 때에 재차 막 표면에 부착되어 버리기 때문에, 농축된 현탁 물질을 완전히 계 밖으로 배출할 수 없어 세정 효과가 반감된다는 문제가 있다.

또한, 막 모듈의 처리수 취수구 근방의 여과막은, 취수구까지의 거리가 짧아, 여과막 처리수측의 유체(처리수)의 압력 손실이 작기 때문에, 여과막의 피처리수측과 처리수측의 압력차, 즉, 막 차압이 커지기 때문에, 전술한 부위의 여과막은 다른 부위의 여과막에 비해서 다량의 피처리수를 여과하게 되어, 막 오염이 급속하게 진행되어 여과 성능이 저하된다. 이러한 문제를 감안하여, 여과막의 일부를 피 처리수 중에 침지하지 않고서 여과를 행하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 5 참조). 그러나, 전술한 종래예에 있어서, 특허 문헌 5에 개시되어 있는 막 분리 장치의 운전 방법에서는, 여과막의 일부가 항상 대기에 폭로되어 있기 때문에, 여과막이 건조되어 버린다, 또한, 여과막 전체를 사용하고 있지 않기 때문에 유효 막 면적이 작아진다는 문제가 있다.

특허 문헌 1: 국제 공개 제00/30742호 팜플렛

특허 문헌 2: 일본 특허 공고 평성 제6-71540호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허 제3351037호 공보

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 소화 제63-42703호 공보

특허 문헌 5: 일본 특허 공개 평성 제11-147028호 공보

본 발명은, 여과막의 부하를 작게 하고, 효과적으로 세정을 행함으로써 높은 회수율을 확보하면서, 안정된 막 여과 운전이 가능해지는 운전 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 예의 검토의 결과, 여과 공정과 물리 세정 공정을 2회 이상 반복한 후, 조 내 배수를 계 밖으로 배출하고, 또한, 여과막 전체를 침지시킨 상태에서 여과를 행하는 여과 공정과 여과막의 일부를 침지시킨 상태에서 여과를 행하는 여과 공정을 조합함으로써, 여과막의 길이 방향의 오염 얼룩을 저감시키고, 그로 인해, 물리 세정의 효과가 높게 얻어지며, 또한, 조 내의 피처리수량, 즉 홀드업량을 감소시킴으로써, 물리 세정에 의해 박리한 현탁 물질을 조 내에 남아 있는 소량의 피처리수와 함께 계 밖으로 배출함으로써, 높은 회수율을 확보하면서, 안정된 막 여과 운전이 가능해지는 운전 방법을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 하기와 같다.

(1) 다수 개의 노출된 중공사막으로 구성된 막 모듈을 피처리수조 내에 설치한 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 상기 중공사막의 일차측(피처리수측)과 이차측(처리수측) 사이에 차압을 부여함으로써 피처리수의 여과를 행하는 여과 공정과 상기 막 모듈의 일차측에 기체 세정 매체를 분출시키는 기체 세정, 및 역세정 매체를 중공사막의 이차측으로부터 공급하여, 중공사막의 피처리수측에 투과시키는 역압수 세정을 행하는 물리 세정 공정을 2회 이상 반복한 후, 조 내 배수를 계 밖으로 배출하는 드레인 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 그 여과 공정이, 조 내에 피처리수를 공급하고, 또한, 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 일부가 노출된 상태에서 피처리수의 여과를 개시하는 공정, 및 계속해서 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 전체가 침지된 상태에서 피처리수를 여과하는 공정으로 이루어지는 여과 공정(이후, 여과 공정 A라고 부름)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 그 여과 공정이, 물리 세정 공정 종료 후, 조 내에 피처리수를 공급하지 않고서 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 일부가 노출된 상태가 될 때까지 피처리수를 여과하는 공정, 및 계속해서 조 내에 피처리수를 공급하여, 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 전체가 침지된 상태에서 피처리수를 여과하는 공정으로 이루어지는 여과 공정(이후, 여과 공정 B라고 부름)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 물리 세정 공정이, 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 전체가 침지된 상태에서 실시하는 공정(이후, 물리 세정 공정 A라고 부름) 및 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 일부가 노출된 상태에서 실시하는 공정(이후, 물리 세정 공정 B라고 부름)을 조합하여 행하는 것을 특징으로 한다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 상기 막 모듈의 양단부가 접착 고정된 다수 개의 노출된 중공사막으로 구성되며, 상단부의 중공사막이 개구되고, 또한, 하단부의 중공사막이 개구된 막 모듈인 것을 특징으로 한다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 여과 공정 A와 물리 세정 공정을 행하고, 또한, 여과 공정 B와 상기 물리 세정 공정을 1회 이상 반복한 후, 조 내의 배수를 계 밖으로 배출하는 것을 특징으로 한다.

<발명의 효과>

본 발명에 따르면, 여과막의 부하를 작게 하면서 효과적으로 물리 세정을 행할 수 있고, 또한, 조 내의 피처리수량, 즉 홀드업량을 삭감할 수 있으며, 그로 인해, 물리 세정에 의해 박리한 현탁 물질을 소량의 피처리수로 계 밖으로 배출함으로써, 높은 회수율을 확보하면서, 안정된 막 여과 운전이 가능해진다.

도 1A는 통상의 여과 공정의 개략을 도시하는 모식도.

도 1B는 여과막의 일부가 노출된 상태의 여과 공정의 개략을 도시하는 모식도.

도 2는 본 발명의 막의 세정 방법을 편입시킨 처리 플로우의 일례를 도시한 플로우도.

<부호의 설명>

1: 원수

3: 원수 공급 펌프

5: 여수 탱크

6: 역세정 펌프

7: 산화제 탱크

8: 산화제 송액 펌프

9: 컴프레서

10: 전자 밸브

11: 침지조

12: 흡인 펌프

101: 여과막

102: 막 모듈

103: 조

F1: 통상의 여과 공정에서의 막 여과 유속

F2: 여과막의 일부가 노출된 상태에 있어서의 막 여과 유속

L: 여과막의 유효 길이

L': 여과막의 일부가 노출된 상태에 있어서, 피처리수와 접하고 있지 않은 여과막의 길이

이하, 본 발명에 대해서, 특히 그 바람직한 형태를 중심으로, 상세히 서술한다.

본 발명의 대상이 되는 피처리수는, 하천수, 호소수, 지하수, 저수, 하수 이차 처리수, 공장 배수, 또는 하수 등이다. 종래, 상기한 바와 같은 원수(原水)를 막으로 여과하면, 상기 원수 중에 포함되는 현탁 물질이나 사용하는 막의 구멍 직경 이상의 크기의 물질은 막에 의해 저지되어, 이른바 농도 분극이나 케이크층을 형성함과 동시에, 막을 막히게 하거나, 혹은 막 내부의 그물 형상 조직에 흡착된다. 그 결과, 원수를 여과했을 때의 막의 여과 유속은, 청징수(淸澄水)를 여과했을 때의 막의 여과 유속에 비하여 수분의 1에서 수십분의 1로까지 저하되어 버리고, 또한 여과를 계속함에 따라 여과 유속은 서서히 저하되어 간다.

이러한 막 분리 장치에 있어서는, 여과를 안정시키기 위해서, 여과막의 이차측으로부터 일차측으로 투과수나 에어를 역류시키는 물리 세정에 의해 막 면에 퇴적한 현탁 물질을 박리시키고, 또한, 박리한 현탁 물질을 계 밖으로 전량 배출할 필요가 있다. 이때, 조 내의 피처리수량(홀드업량)이 많으면, 물리 세정에 의해 박리한 현탁 물질을 계 밖으로 전량 배출하기 위해서는 다량의 피처리수와 함께 배출하게 되어, 사용한 피처리수에 대한 얻어진 여과수량의 비, 즉 회수율이 저하되어 버린다. 또한, 막 모듈의 처리수 취수구 근방의 여과막은, 취수구까지의 거리가 짧아, 여과막 처리수측의 유체(처리수)의 압력 손실이 작기 때문에, 여과막의 피처리수측과 처리수측의 압력차, 즉, 막 차압이 커지므로, 전술한 부위의 여과막은 다른 부위의 여과막에 비해서 다량의 피처리수를 여과하게 되어, 막 오염이 급속하게 진행되어 여과 성능이 저하된다.

본 발명의 막 분리 장치의 운전 방법은, 조 내에 설치된 막 모듈의 상부 단부면보다도 상방으로 조 내의 피처리수의 액면을 제어하여, 모든 여과막에 의해 여과하는 통상의 여과 공정과는 달리, 조 내에 피처리수를 공급하고, 또한, 상기 막 모듈을 구성하는 여과막의 일부가 노출된 상태에서 피처리수의 여과를 개시함으로써 막 모듈을 구성하는 여과막의 하방에 현탁 물질을 부착시키는 여과 공정을 포함하는 여과 공정 A, 및 물리 세정 공정 종료 후, 조 내에 피처리수를 공급하지 않고서 상기 막 모듈을 구성하는 여과막의 일부가 노출된 상태가 될 때까지 피처리수를 여과함으로써 막 모듈을 구성하는 여과막의 하방에 현탁 물질을 부착시키는 여과 공정을 포함하는 여과 공정 B를 행하고, 또한, 상기 여과 공정과 물리 세정 공정을 2회 이상 반복한 후, 농축된 현탁 물질을 계 밖으로 배출하는 방법이다.

여기서, 여과막으로서 유효 길이 2 m의 중공사막을 이용한 경우에, 중공사막의 압력 손실의 이론 계산보다, 막 모듈의 처리수 취수구로부터 2할 정도의 길이의 여과막으로 필요 여과 처리수량의 5할 정도나 여과를 하게 되고, 다른 부위의 여과막에 비해서 다량의 피처리수를 여과하게 되어, 막 오염이 급속하게 진행되어 여과 성능이 저하된다. 본 발명의 여과 공정 A, B를 도입함으로써, 압력 손실의 영향에 의해 여과에 기여할 수 없었던 여과막을 유효하게 사용하는 것이 가능해지고, 여과막의 길이 방향의 오염 얼룩을 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 여과 공정과 물리 세정 공정을 2회 이상 반복함으로써, 막 분리 장치의 홀드업량을 삭감함으로써, 물리 세정에 의해 박리한 현탁 물질을 계 밖으로 전량 배출할 때, 소량의 피처리수와 함께 배출하게 되어, 높은 회수율로 안정된 막 여과 운전이 가능해진다.

여기서, 상기 막 모듈을 구성하는 여과막의 일부가 노출된 상태에 있어서의 막 여과 유량은, 통상의 여과 공정에 있어서의 막 여과 유량과 동일한 유량, 또는 낮은 유량, 또는 높은 유량의 어떠한 유량으로 제어해도 상관없으나, 통상의 여과 공정에 있어서의 막 여과 유량과 동일한 유량 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 막 모듈을 구성하는 여과막의 연직 방향의 길이를 L, 여과막의 일부가 노출된 상태에 있어서의 조 내의 피처리수의 액면에 있어서 피처리수와 접촉하고 있지 않은 여과막의 연직 방향의 길이를 L'로 했을 때, 통상의 여과 공정에서의 막 여과 유량 F1에 대하여, 여과막의 일부가 노출된 상태에서의 막 여과 유량 F2를

F2≤F1×(L-L')/L(L＞L', L＞0, L＞L'≥0)

을 만족시키는 막 여과 유량에 의해 여과막의 일부가 노출된 상태에서의 여과를 행하는 것이 바람직하다.

또한, 물리 세정 방법으로서, 여과 방향과는 반대 방향으로 여액(濾液)측으 로부터 여수(濾水) 또는 청징수 등의 역세정 매체를 피처리수측에 투과시켜, 여과막 표면에 퇴적한 부착물을 제거하는 역세정을 이용하는 경우에는, 물리 세정 공정에서 사용한 여수 또는 청징수 등을 조 내에 전량 또는 일부 저류시켜 피처리수의 일부로서 재차 사용할 수 있다. 따라서, 물리 세정에 의해 박리한 현탁 물질을 계 밖으로 전량 배출하는 드레인 공정을 실시하기 전에, 여과 운전과 물리 세정 공정을 2회 이상 반복함으로써, 보다 높은 회수율로 운전할 수 있다.

또한, 물리 세정 공정의 세정 효과를 높이기 위해서는, 역세정에 사용되는 상기 역세정 매체 중에, 차아염소산소다나 오존 등의 산화제를 첨가하는 것이 바람직하고, 또한, 공기 등의 기체를 여과막의 피처리수측에 기포로서 도입하는 공기 세정에, 오존 등의 산화제를 함유시키는 것이 유효하다. 그러나, 전술한 바와 같이 공기 세정 조건은 여과막의 내구성의 면으로부터의 제약으로 반드시 충분한 세정 효과가 얻어진다고는 할 수 없었다.

본 발명의 여과막의 세정 방법은, 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 전체가 침지된 상태에서 실시하는 공정(이후, 물리 세정 공정 A라고 부름) 및 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 일부가 노출된 상태에서 실시하는 공정(이후, 물리 세정 공정 B라고 부름)을 조합하여 세정함으로써, 여과막 전체에 대하여 (a) 기포의 상승에 따르는 크로스 플로우류에 의한 세정 효과, (b) 기포 체적분의 액체 배제 효과에 따르는 여과막의 진동에 의한 세정 효과, (c) 기액 계면에 있어서의 기포의 소실 효과나 기포의 파열에 의한 액면의 큰 흔들림에 의한 세정 효과를 부여할 수 있고, 또한, (d) 기체 세정에 의해 일단 막 표면으로부터 박리한 현탁 물질이 재차 막 표면에 부착되지 않기 때문에, 여과막으로부터 박리한 현탁 물질을 완전히 계 밖으로 배출하는 것이 가능해지며, 또한, (e) 막 모듈의 처리수 취수구 근방의 여과막이 기포와 접촉하는 시간을 충분히 확보할 수 있기 때문에, 종래의 공기 세정 방법에 비해서 효율적으로 현탁 물질을 여과막 표면으로부터 박리시킬 수 있다.

물리 세정 공정 B에 있어서, 막 모듈 내의 피처리수를 여과나 배출에 의해 일단 액면을 저하시켰을 때의 피처리수 액면의 수위는 여과막의 연직 방향의 어떠한 수위여도 좋으나, 전술한 5가지의 세정 효과를 여과막 전체에 부여하기 위해서, 여과막의 연직 방향의 최하단부까지 저하시키는 것이 바람직하다. 또한, 기체 세정 공정 B에 있어서, 여과막 주위의 피처리수 액면을 하방으로부터 상방으로 상승시키는 방법으로서, 역세정을 행하면서 여과막 주위의 피처리수 액면을 올리는 방법이나 피처리수를 공급하면서 여과막 주위의 피처리수 액면을 올리는 방법이 있으나, 역세정에 의해 여과막 주위의 피처리수 액면을 올리는 방법이 바람직하다. 또한, 역세정은 (1) 항상 공기 세정과 동시에 행하면 세정 효과가 높으나, (2) 역세정의 도입에 앞서 공기 세정만을 행해도 좋다. 또는 (3) 역세정의 도입을 행한 후, 공기 세정만을 행해도 좋다. 또한, (4) 피처리수를 도입하면서 역세정을 도입하여 동시에 공기 세정을 행해도 좋고, 또한, (1) 내지 (4)를 교대로 조합해도 좋다.

여기서, 여과막의 세정 공정에 있어서, 세정 공정 시간 중에 있어서의 물리 세정 공정 A와 물리 세정 공정 B의 각각의 공정 시간의 비율은 임의이지만, 1:10∼10:1의 비율의 범위에서 행하는 것이 바람직하다.

또한, 액면을 상승시키면서 공기 세정을 행하는 경우에는, 여과막 주위에 물 이 없는 상태는 단시간이 되어, 여과막끼리가 직접 접촉해서, 서로 스치는 것에 의한 여과막의 손상, 파단이나 막의 건조를 방지할 수 있다. 게다가, 종래의 공기 세정 방법에 비해서 효과적인 세정 효과를 얻을 수 있기 때문에, 사용하는 기체 세정 매체의 양을 저감하는 것도 가능하고, 그로 인해, 여과막, 막 모듈의 내구성, 또는 에너지 효율의 면에서도 유효하다.

또한, 본 발명의 여과막의 피처리수측 액면을 하방으로부터 상방으로 상승시키면서 여과막의 피처리수측에 기체 세정 매체를 기포 형상으로 분출시켜 공기 세정을 행할 때에, 기체 세정 매체로서 염소, 이산화염소, 과산화수소, 오존가스 등의 산화제를 적어도 하나 이상 포함하는 기체를 이용하거나, 또는, 전술한 산화제를 적어도 하나 이상 포함하는 역세정을 병용하면 한층 더 세정 효과를 얻을 수 있다. 공기 세정 시간은, 여과 압력의 회복성과 여과 설비의 시간 가동률을 감안하여 적절하게 결정하면 된다.

본 발명에서 이용하는 여과막은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 등의 폴리올레핀; 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(EPE), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등의 불소계 수지; 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌술피드 등의 수퍼 엔지니어링 플라스틱; 아세트산 셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스류; 폴리아크릴로니트릴; 폴리비닐알코올의 단독 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한 오존 등의 강력한 산화제를 병용하는 경우에는, 세라믹 등의 무기막, 폴리불화비닐리덴(PVDF)막, 폴리4불화에틸렌(PTFE)막, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE)막, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)막 등의 불소계 수지막 등의 유기막을 적용할 수 있다. 이러한 여과막 중, 그 구멍 직경 영역이 나노 여과(NF)막 내지 정밀 여과(MF)막인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히 분획 분자량이 100 정도인 NF 내지 평균 구멍 직경이 10 ㎛ 이하인 MF가 바람직하다. 여과막의 형상으로서는, 중공사 형상, 웨이브를 갖는 중공사 형상, 평막 형상, 플리트 형상, 스파이럴 형상, 튜블러(tubular) 형상 등 임의의 형상을 이용할 수 있으나, 단위 체적당의 막 면적을 크게 취할 수 있는 중공사 형상이 보다 바람직하다.

본 발명에 이용하는 막 모듈로서는, 다수 개의 여과막으로 이루어지는 막 다발의 상하 단부가 접착 고정되고, 어느 한쪽, 또는 양방의 단부가 개구된 것이며, 접착 고정되는 단부의 단면 형상으로서는, 원형 외에, 삼각형, 사각형, 육각형, 타원형 등이어도 좋으나, 특히, 상단부에 막의 개구부를 가지며, 하단부에 기체 도입용의 스커트 구조부와 상기 기체를 여과막 외표면으로 도입하는 기체 도입 구멍을 갖는 막 모듈이 바람직하다. 또한, 막 모듈의 설치 방법은, 지면에 대하여 수직 방향, 수평 방향의 어떠한 것이어도 좋으나, 특히 수직 방향의 설치가 바람직하다. 또한, 복수 개의 막 모듈을 동일 조 내에 배치하는 경우, 막 모듈의 배치 장소는 특별히 한정되지 않으나, 홀드업량이 최소가 되는 최밀 충전(close packing)의 위 치에 배치하는 것이 바람직하다. 여과 방식으로서는, 전량 여과 방식이어도 좋고 크로스 플로우 여과 방식이어도 좋다. 여과 압력의 부여 방법으로서는, 흡인 여과 방식 또는 수두차 방식이어도 좋다. 또한 중공사 형상 막의 경우, 내압 여과, 외압 여과의 어떠한 것이어도 좋다.

본 발명은, 상술과 같이 구성했기 때문에, 높은 회수율을 유지하면서, 현탁 물질을 포함하는 피처리수의 계 밖으로의 배출량을 충분히 확보하는 것이 가능해지며, 안정된 막 여과 운전이 가능해진다.

본 발명에 관해서, 이하 첨부된 도면을 참조하여 막 분리 장치의 운전 방법의 실시형태의 일례를 상세히 설명한다.

도 1A는 조(103) 내에 수직 방향으로 설치된 다수 개의 여과막(101)으로 이루어지는 막 다발의, 양단부가 접착 고정되고, 상단부에 막의 개구부를 가지며, 하단부에 기체 도입용의 스커트 구조부와 상기 기체를 분리막 외표면으로 도입하는 기체 도입 구멍을 갖는 막 모듈[이후, 「막 모듈」이라고 칭함](102)을 이용하여, 조(103) 내에 설치된 막 모듈(102)의 상부 단부면보다도 상방으로 조(103) 내의 피처리수의 액면을 제어하여, 모든 여과막(101)에 의해 여과하는 통상의 여과 공정의 운전 상태를 도시한 모식도이고, 도 1B는 상기 막 모듈(102)을 구성하는 여과막(101)의 일부가 노출된 상태에서 피처리수의 여과를 행했을 때의 운전 상태를 도시한 모식도이다.

통상의 여과 공정에서는, 도 1A에 도시된 바와 같이, 조(103) 내의 피처리수의 액면은 막 모듈(102)의 상부 단부면보다도 상방으로 제어되어 있기 때문에, 막 모듈(102)의 모든 여과막(101)에 의해 여과가 행해지고 있다. 여기서, 통상의 여과 공정에서의 액면 제어 방법으로서는, 액면계를 이용하여 조(103) 내로의 피처리수의 공급량을 제어하거나, 또는 조 내에 상시 일정량의 피처리수를 공급하고, 또한, 동시에 피처리수의 일부를 계 밖으로 배출하는 플러그 플로우에 의해 제어하는 방법의 어떠한 것이어도 좋다.

한편, 여과막(101)의 일부가 노출된 상태에서 피처리수의 여과를 행하는 여과 공정에서는, 도 1B의 조(103) 내로의 피처리수의 공급을 정지한 상태에서 여과를 행하거나, 또한, 조(103) 내에 피처리수를 공급하고 있는 도중에 여과를 행하기 때문에, 조(103) 내의 피처리수의 액면은 막 모듈(102)의 상부 단부면보다 서서히 저하되거나, 서서히 상승하면서 막 모듈(102)의 일부의 여과막(101)에 의해 여과가 행해진다.

여기서, 상기 여과 공정에서의 막 여과 유량은 다음과 같이 결정하는 것이 바람직하다. 여과막(101)의 길이 L=2 m, 여과막(101)의 일부가 노출된 상태에서의 여과 공정의 종료 시 또는 개시 시에 있어서의 조(103) 내의 피처리수 액면에 있어서 피처리수와 접하고 있지 않은 여과막(101)의 길이 L'=0.5 m, 통상의 여과 공정에서의 막 여과 유량 F1=5.0 ㎥/hr(막 모듈 1개로 1시간당 5.0 ㎥의 여과수가 얻어지느 유량)로 했을 때, 여과막(101)의 일부가 노출된 상태에서의 여과 공정에 있어서의 막 여과 유량 F2는,

F2≤F1×(L-L')/L

≤5.0×((2.0-0.5)/2.0)

≤3.75 ㎥/hr

(막 모듈 1개로 1시간당 3.75 ㎥의 여과수가 얻어지는 유량)이 된다. 다시 말하면, 이 케이스에서는, 여과막(101)의 일부가 노출된 상태에서의 여과 공정에 있어서, 막 여과 유량을 3.75 ㎥/hr 이하로 제어하는 것을 의미한다. 또한, 여과막(101)의 일부가 노출된 상태에서의 여과 공정에 있어서는, 피처리수와 접촉하고 있지 않은 여과막(101)에 퇴적한 현탁 물질의 압밀화(壓密化)나 여과막(101)의 건조를 방지하기 위해서, 신속하게 소정의 액면까지 도달시키고, 여과막(101)의 일부가 노출된 상태에서의 여과 공정을 종료시키는 것이 바람직하다.

도 2에 본 발명의 운전 방법을 적용하는 상기 막 모듈을 이용한 플로우 예를 도시한다. 피처리수(1)는 원수 공급 펌프(3)에 의해 상기 막 모듈이 설치된 침지조(11)에 송수(送水)되고, 흡인 펌프(12)에 의해 얻어진 여수는 역세정 탱크를 겸용하는 여수 탱크(5)에 비축된다. 역세정 시에, 여수 탱크(5) 중의 여수는 역세정 펌프(6)에 의해 상기 막 모듈에 보내져서 역세정이 행해지지만, 여기서 역세정 펌프(6)로부터 상기 막 모듈에 이르는 배관의 도중에 산화제 탱크(7)의 산화제를, 산화제 송액 펌프(8)에 의해 역세정수에 첨가할 수 있다. 또한, 상기 막 모듈에 공기를 도입하는 공기 세정은, 컴프레서(9)로 압축한 공기를, 상기 막 모듈의 피처리수측에 공급하여 행해진다. 여기서, 공기 세정에 이용하는 압축 공기의 공급원은 전술한 컴프레서 이외에 블로어(blower)여도 좋다.

막 분리 장치의 운전 방법은, 통상, 여과수를 얻는 여과 공정, 막 면에 퇴적한 현탁 물질을 제거하는 물리 세정 공정 및 조 내에 축적한 현탁 물질을 계 밖으 로 배출하는 드레인 공정의 조합에 의해 운전되고 있다. 여기서, 본 발명에 있어서는, 여과 공정 A와 물리 세정 공정(물리 세정 공정 A 및 B를 포함함)을 행하고, 또한, 여과 공정 B와 상기 물리 세정 공정을 1회 이상 반복한 후, 조 내의 배수를 계 밖으로 전량 배출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 여과 공정과 상기 물리 세정 공정을 복수 회 반복함으로써, 조 내의 농축 배율을 소정의 값까지 달성할(회수율을 높게 할) 때에 있어서는, 농축된 조 내 배수를 높은 빈도로 계 밖으로 전량 배출하기 위해서, 상기 여과 공정과 상기 물리 세정 공정의 반복 횟수를 가능한 한 적은 횟수로 소정의 농축 배율까지 달성하는 것이 바람직하다. 즉, 막 분리 장치에 있어서, 막 모듈을 설치하는 조로서, 막 모듈 설치부에 있어서의 홀드업량, 즉, 막 면적당의 피처리수량(=막 모듈 설치부의 용량으로부터 막 모듈을 구성하는 중공사막의 체적을 뺀 수량)이 가능한 한 적어지는 조를 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명에 대해서, 실시예를 나타내어 상세히 설명한다.

실시예

[실시예 1]

막 모듈은, 직경 6인치, 막 길이 2 m이고, 폴리불화비닐리덴제의 공칭 구멍 직경 0.1 ㎛의 중공사형 정밀 여과막을 막 면적 50 ㎡로 묶은 것을 3개 이용하였다. 상기 막 모듈은 상하 단부를 접착 고정하고, 상부 단부면의 중공사막이 개구되며, 하부 단부면의 중공사막이 개구된 것을 이용하였다. 상기 막 모듈을 세로 배치로 설치하는 조로서, 막 모듈 설치부의 조의 설치 바닥 면적은 0.109 ㎡, 유효 수 심은 2.3 m이며, 상기 조의 상부에는 물리 세정에 이용한 역세정 배수를 저류하기 위해서, 바닥 면적 0.25 ㎡, 유효 수심 0.6 m의 버퍼조를 설치한 조를 이용하였다.

이 막 분리 장치의 막 모듈 설치부에 있어서의 홀드업량, 즉, 막 면적당 의 피처리수량(=막 모듈 설치부의 용량으로부터 막 모듈을 구성하는 중공사막의 체적을 뺀 수량)은, 1.36 L/㎡였다.

상기 막 분리 장치를 이용하여, 피처리수로서, 탁도 1∼3도의 하천수의 연속 운전을 실시하였다. 운전 공정으로서, 피처리수 공급 공정, 본 발명의 여과 공정 및 물리 세정 공정, 또한, 배수 공정을 조합한 공정으로 하였다.

각 운전 공정의 설정 조건으로서는, 피처리수 공급 공정에 있어서는, 조 내로의 피처리수 공급수량을 12 ㎥/hr로 하였다. 여과 공정에서는, (Step 1) 피처리수가 막 길이의 절반에 이른 시점에서 여과 운전을 개시하고, 계속해서 (Step 2) 막 전체가 침지된 상태에서 약 26분간 여과 운전을 행하며, 또한, (Step 3) 물리 세정 공정을 실시하기 직전에, 피처리수가 막 길이의 절반에 이를 때까지 여과 운전을 실시하였다. 또한, 여과 운전은 막의 이차측을 부압으로 하여 막 차압을 부여해서 행하였다. 각 여과 공정에서의 막 여과 유량은, (Step 1) 및 (Step 3)에 있어서는 6 ㎥/hr(막 모듈 1개당 2 ㎥/hr), (Step 2)에 있어서는 12 ㎥/hr(막 모듈 1개당 4 ㎥/hr)로 하였다. (Step 1)로부터 (Step 3)까지의 토탈 여과 공정은 약 28분이었다. 또한, (Step 2)에 있어서의 피처리수 공급수량은 막 여과 유량과 동량으로 하였다.

상기 여과 공정 종료 후, 물리 세정 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에서 는 역세정과 공기를 사용한 기체 세정을 동시에 실시하였다. 역세정 유량을 12 ㎥/hr(막 모듈 1개당 4 ㎥/hr), 기체 세정에 이용한 공기 유량은 12 N㎥/hr(막 모듈 1개당 4 N㎥/hr)로 하였다.

상기 여과 공정 및 상기 물리 세정 공정을 5회 반복함으로써 조 내의 농축 배율을 100배(회수율 99.0%)로 한 후, 조 내의 농축 배수를 배출하는 배출 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에 의해 박리한 현탁 물질을 배출하는 배출 공정에 있어서, 조 최하부에 설치한 JIS에 의한 80A 배관을 완전히 개방함으로써 배출하고, 또한, 조 최하부에 설치한 압력식 액면 센서에 의해 조 내 수심이 0 m가 된 것을 검지하고 나서 15초간 밸브를 완전히 개방함으로써 조 내로부터 완전히 농축 배수를 배출하였다.

전술한 운전 조건에 있어서, 약 7개월간 운전한 결과, 막 간 차압은 70 ㎪ 이하로 안정 운전이 가능하였다.

[실시예 2]

막 모듈은, 직경 3인치, 막 길이 1 m이고, 폴리불화비닐리덴제의 공칭 구멍 직경 0.1 ㎛의 중공사형 정밀 여과막을 막 면적 6.8 ㎡로 묶은 것을 1개 이용하였다. 상기 막 모듈은 상하 단부를 접착 고정하고, 상부 단부면의 중공사막이 개구되며, 하부 단부면의 중공사막이 개구된 것을 이용하였다. 상기 막 모듈을 세로 배치로 설치하는 조로서, 막 모듈 설치부의 조의 설치 바닥 면적은 0.0134 ㎡, 유효 수심은 1.18 m이며, 상기 조의 상부에는 물리 세정에 이용한 역세정 배수를 저류하기 위해서, 바닥 면적 0.049 ㎡, 유효 수심 0.35 m의 버퍼조를 설치한 조를 이용하였 다.

이 막 분리 장치의 막 모듈 설치부에 있어서의 홀드업량, 즉, 막 면적당의 피처리수량(=막 모듈 설치부의 용량으로부터 막 모듈을 구성하는 중공사막의 체적을 뺀 수량)은, 2.00 L/㎡였다.

상기 막 분리 장치를 이용하여, 피처리수로서, 평균 탁도 10도, 최대 탁도 200∼300도의 공업용수의 연속 운전을 실시하였다. 운전 공정으로서, 피처리수 공급 공정, 본 발명의 여과 공정 및 물리 세정 공정, 또한, 배수 공정을 조합한 공정으로 하였다.

각 운전 공정의 설정 조건으로서는, 피처리수 공급 공정에서는, 조 내로의 피처리수 공급수량을 2 ㎥/hr로 하였다. 여과 공정에서는, (Step 1) 피처리수가 막 길이의 절반에 이른 시점에서 여과 운전을 개시하고, 계속해서 (Step 2) 막 전체가 침지된 상태에서 약 20분간 여과 운전을 행하며, 또한 (Step 3) 물리 세정 공정을 실시하기 직전에, 피처리수가 막 길이의 절반에 이를 때까지 여과 운전을 실시하였다. 또한, 여과 운전은 막의 이차측을 부압으로 하여 막 차압을 부여해서 행하였다. 각 여과 공정에서의 막 여과 유량은, (Step 1) 및 (Step 3)에 있어서는 0.1 ㎥/hr, (Step 2)에 있어서는 0.17 ㎥/hr로 하였다. (Step 1)로부터 (Step 3)까지의 토탈 여과 공정은 약 22.0분이었다.

상기 여과 공정 종료 후, 물리 세정 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에서는 역세정과 공기를 사용한 기체 세정을 동시에 실시하였다. 역세정 유량을 0.28 ㎥/hr, 기체 세정에 이용한 공기 유량은 1.2 N㎥/hr로 하였다.

상기 여과 공정 및 상기 물리 세정 공정을 6회 반복함으로써 조 내의 농축 배율을 20배(회수율 95.0%)로 한 후, 조 내의 농축 배수를 배출하는 배출 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에 의해 박리한 현탁 물질을 배출하는 배출 공정에 있어서, 조 최하부에 설치한 JIS에 의한 50A 배관을 완전히 개방함으로써 배출하고, 또한, 조 최하부에 설치한 압력식 액면 센서에 의해 조 내 수심이 0 m가 된 것을 검지하고 나서 5초간 밸브를 완전히 개방함으로써 조 내로부터 완전히 농축 배수를 배출하였다.

전술한 운전 조건에 있어서, 약 3개월간 운전한 결과, 막 간 차압은 30 ㎪ 이하로 안정 운전이 가능하였다.

[비교예 1]

비교예 1에서 이용한 막 모듈 및 막 분리 장치는 실시예 2와 동일하다.

상기 막 분리 장치를 이용하여, 피처리수로서, 평균 탁도 10도, 최대 탁도 200∼300도의 공업용수의 연속 운전을 실시하였다. 운전 공정으로서, 피처리수 공급 공정, 여과 공정 및 물리 세정 공정, 또한, 배수 공정을 조합한 공정으로 하였다.

각 운전 공정의 설정 조건으로서는, 피처리수 공급 공정에서는, 조 내로의 피처리수 공급수량을 2 ㎥/hr로 하였다. 여과 공정에서는, 실시예 2와 동일한 농축 배율로 하기 위해서, 막 전체가 침지된 상태에서 약 120분간 여과 운전을 실시하였다. 또한, 여과 운전은 막의 이차측을 부압으로 하여 막 차압을 부여해서 행하였다. 여과 공정에서의 막 여과 유량은, 0.17 ㎥/hr로 하였다.

상기 여과 공정 및 상기 물리 세정 공정을 각각 1회 실시함으로써 조 내의 농축 배율을 20배(회수율 95.0%)로 한 후, 조 내의 농축 배수를 배출하는 배출 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에 의해 박리한 현탁 물질을 배출하는 배출 공정에 있어서, 조 최하부에 설치한 50A 배관을 완전히 개방함으로써 배출하고, 또한, 조 최하부에 설치한 압력식 액면 센서에 의해 조 내 수심이 0 m가 된 것을 검지하고 나서 5초간 밸브를 완전히 개방함으로써 조 내로부터 완전히 농축 배수를 배출하였다.

전술한 운전 조건에 있어서, 약 2주간 운전한 결과, 막 간 차압은 80 ㎪ 이상에 도달하고, 부압을 이 이상 부여할 수 없게 되어 버려 안정 운전이 불가능하였다.

[실시예 3]

실시예 3에서는 막 모듈은 실시예 1과 동일한 사양의 것을 1개 이용하였다. 상기 막 모듈을 세로 배치로 설치하는 조로서, 막 모듈 설치부의 조의 설치 바닥 면적은 0.0283 ㎡, 유효 수심은 2.72 m이며, 상기 조의 상부에는 물리 세정에 이용한 역세정 배수를 저류하기 위해서, 바닥 면적 0.126 ㎡, 유효 수심 0.46 m의 버퍼조를 설치한 조를 이용하였다.

이 막 분리 장치의 막 모듈 설치부에 있어서의 홀드업량, 즉, 막 면적당의 피처리수량(=막 모듈 설치부의 용량으로부터 막 모듈을 구성하는 중공사막의 체적을 뺀 수량)은, 1.21 L/㎡였다.

상기 막 분리 장치를 이용하여, 피처리수로서, 평균 탁도 5도, 최대 탁도 300∼500도의 댐수의 연속 운전을 실시하였다. 운전 공정으로서, 피처리수 공급 공정, 본 발명의 여과 공정 및 물리 세정 공정, 또한, 배수 공정을 조합한 공정으로 하였다.

각 운전 공정의 설정 조건으로서는, 피처리수 공급 공정에서는, 조 내로의 피처리수 공급수량을 2 ㎥/hr로 하였다. 여과 공정에서는, (Step 1) 피처리수가 막 길이의 절반에 이른 시점에서 여과 운전을 개시하고, 계속해서 (Step 2) 막 전체가 침지된 상태에서 약 15분간 여과 운전을 행하며, 또한, (Step 3) 물리 세정 공정을 실시하기 직전에, 피처리수가 막 길이의 절반에 이를 때까지 여과 운전을 실시하였다. 또한, 여과 운전은 막의 이차측을 부압으로 하여 막 차압을 부여해서 행하였다. 각 여과 공정에서의 막 여과 유량은, (Step 1) 및 (Step 3)에 있어서는 0.9 ㎥/hr, (Step 2)에 있어서는 1.83 ㎥/hr로 하였다. (Step 1)로부터 (Step 3)까지의 토탈 여과 공정은 약 17분이었다.

상기 여과 공정 종료 후, 물리 세정 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에서는 역세정과 공기를 사용한 기체 세정을 동시에 실시하였다. 역세정 유량을 2 ㎥/hr, 기체 세정에 이용한 공기 유량은 4 N㎥/hr로 하였다.

상기 여과 공정 및 상기 물리 세정 공정을 6회 반복함으로써 조 내의 농축 배율을 20배(회수율 95%)로 한 후, 조 내의 농축 배수를 배출하는 배출 공정을 실 시하였다. 물리 세정 공정에 의해 박리한 현탁 물질을 배출하는 배출 공정에 있어서, 조 최하부에 설치한 50A 배관을 완전히 개방함으로써 배출하고, 또한, 조 최하부에 설치한 압력식 액면 센서에 의해 조 내 수심이 0 m가 된 것을 검지하고 나서 15초간 밸브를 완전히 개방함으로써 조 내로부터 완전히 농축 배수를 배출하였다.

전술한 운전 조건에 있어서, 약 8개월간 운전한 결과, 막 간 차압은 30 ㎪ 이하로 안정 운전이 가능하였다.

[비교예 2]

막 모듈은, 직경 6인치, 막 길이 2 m이고, 폴리불화비닐리덴제의 공칭 구멍 직경 0.1 ㎛의 중공사형 정밀 여과막을 막 면적 50 ㎡로 묶은 것을 1개 이용하였다. 상기 막 모듈은 상하 단부를 접착 고정하고, 상부 단부면의 중공사막이 개구되며, 하부 단부면의 중공사막이 개구된 것을 이용하였다. 상기 막 모듈을 세로 배치로 설치하는 조로서, 설치 바닥 면적은 0.173 ㎡, 유효 수심은 3.0 m의 조를 이용하였다.

이 막 분리 장치의 막 모듈 설치부에 있어서의 홀드업량, 즉, 막 면적당의 피처리수량(=막 모듈 설치부의 용량으로부터 막 모듈을 구성하는 중공사막의 체적을 뺀 수량)은, 10.0 L/㎡였다.

상기 막 분리 장치를 이용하여, 피처리수로서, 평균 탁도 5도, 최대 탁도 300∼500도의 댐수의 연속 운전을 실시하였다. 운전 공정으로서, 여과 공정 및 물리 세정 공정, 또한, 피처리수의 일부를 상시 배출하는 플러그 플로우 공정을 조합한 공정으로 하였다.

각 운전 공정의 설정 조건으로서는, 피처리수 공급 공정에서는, 조 내로의 피처리수 공급수량을 2 ㎥/hr로 하였다. 여과 공정에서는, 막 전체가 침지된 상태에서 약 15분간 여과 운전을 행하였다. 또한, 여과 운전은 막의 이차측을 부압으로 하여 막 차압을 부여해서 행하였다. 여과 공정에서의 막 여과 유량은, 1.83 ㎥/hr로 하였다.

조 내의 농축 배율을 약 5.9배(회수율 83%)가 되도록, 피처리수의 일부를 상시 배출하였다.

전술한 운전 조건에 있어서, 약 4개월간 운전한 결과, 막 간 차압은 40 ㎪ 이하로 안정 운전이 가능하였다.

[실시예 4]

실시예 4에서 이용한 막 모듈 및 막 분리 장치는 실시예 1과 동일하다.

상기 막 분리 장치를 이용하여, 피처리수로서, 평균 탁도 5∼10도, 최대 탁도 200∼300도의 하천수의 연속 운전을 실시하였다. 피처리수 중에 잔류 염소 농도가 0.5 ㎎/L 정도가 되도록, 차아염소산나트륨을 피처리수에 첨가하였다. 운전 공정으로서, 피처리수 공급 공정, 본 발명의 여과 공정 및 물리 세정 공정, 또한, 배수 공정을 조합한 공정으로 하였다.

각 운전 공정의 설정 조건으로서는, 피처리수 공급 공정에서는, 조 내로의 피처리수 공급수량을 13.5 ㎥/hr로 하였다. 여과 공정에서는, (Step 1) 피처리수가 막 길이의 절반에 이른 시점에서 여과 운전을 개시하고, 계속해서 (Step 2) 막 전체가 침지된 상태에서 약 26분간 여과 운전을 행하며, 또한, (Step 3) 물리 세정 공정을 실시하기 직전에, 피처리수가 막 길이의 절반에 이를 때까지 여과 운전을 실시하였다. 또한, 여과 운전은 막의 이차측을 부압으로 하여 막 차압을 부여해서 행하였다. 각 여과 공정에서의 막 여과 유량은, (Step 1) 및 (Step 3)에 있어서는 7.5 ㎥/hr(막 모듈 1개당 2.5 ㎥/hr), (Step 2)에 있어서는 13.5 ㎥/hr(막 모듈 1개당 4.5 ㎥/hr)로 하였다. (Step 1)로부터 (Step 3)까지의 토탈 여과 공정은 약 28분이었다.

상기 여과 공정 종료 후, 물리 세정 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에서는 역세정과 공기를 사용한 기체 세정을 동시에 실시하였다. 역세정 유량을 20.25 ㎥/hr(막 모듈 1개당 6.75 ㎥/hr), 기체 세정에 이용한 공기 유량은 12 N㎥/hr(막 모듈 1개당 4 N㎥/hr)로 하였다.

상기 여과 공정 및 상기 물리 세정 공정을 2회 반복함으로써 조 내의 농축 배율을 20배(회수율 95.0%)로 한 후, 조 내의 농축 배수를 배출하는 배출 공정을 실시하였다. 물리 세정 공정에 의해 박리한 현탁 물질을 배출하는 배출 공정에 있어서, 조 최하부에 설치한 50A 배관을 완전히 개방함으로써 배출하고, 또한, 조 최하부에 설치한 압력식 액면 센서에 의해 조 내 수심이 0 m가 된 것을 검지하고 나서 15초간 밸브를 완전히 개방함으로써 조 내로부터 완전히 농축 배수를 배출하였다.

전술한 운전 조건에 있어서, 약 1개월간 운전한 결과, 막 간 차압은 50 ㎪ 이하로 안정 운전이 가능하였다.

[비교예 3]

비교예 3에서 이용한 막 모듈 및 막 분리 장치는 실시예 1과 동일하다.

상기 막 분리 장치를 이용하여, 피처리수로서, 평균 탁도 5∼10도, 최대 탁도 200∼300도의 하천수의 연속 운전을 실시하였다. 피처리수 중에 잔류 염소 농도가 0.5 mg/L 정도가 되도록, 차아염소산나트륨을 피처리수에 첨가하였다. 운전 공정으로서, 피처리수 공급 공정, 여과 공정 및 물리 세정 공정, 또한, 배수 공정을 조합한 공정으로 하였다.

각 운전 공정의 설정 조건으로서는, 피처리수 공급 공정에서는, 조 내로의 피처리수 공급수량을 13.5 ㎥/hr로 하였다. 여과 공정에서는, 막 전체가 침지된 상태에서 약 40분간 여과 운전을 실시하였다. 또한, 여과 운전은 막의 이차측을 부압으로 하여 막 차압을 부여해서 행하였다. 여과 공정에서의 막 여과 유량은, 13.5 ㎥/hr(막 모듈 1개당 4.5 ㎥/hr)로 하였다.

상기 여과 공정 및 상기 물리 세정 공정을 각각 1회 실시함으로써 조 내의 농축 배율을 20배(회수율 95.0%)로 한 후, 조 내의 농축 배수를 배출하는 배출 공 정을 실시하였다. 물리 세정 공정에 의해 박리한 현탁 물질을 배출하는 배출 공정에 있어서, 조 최하부에 설치한 50A 배관을 완전히 개방함으로써 배출하고, 또한, 조 최하부에 설치한 압력식 액면 센서에 의해 조 내 수심이 0 m가 된 것을 검지하고 나서 15초간 밸브를 완전히 개방함으로써 조 내로부터 완전히 농축 배수를 배출하였다.

전술한 운전 조건에 있어서, 약 1주일 운전한 결과, 막 간 차압은 80 ㎪ 이상에 도달하고, 부압을 이 이상 부여할 수 없게 되어 버려 안정 운전이 불가능하였다.

하천수, 호소수, 지하수, 저수, 하수 이차 처리수, 공장 배수, 하수 등을 원수로 하여 여과막을 적용하거나, 또는 유가물의 분리, 혹은 농축을 위해서 여과막을 적용하는 분야에서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

다수 개의 노출된 중공사막으로 구성된 막 모듈을 피처리수조 내에 설치한 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 상기 중공사막의 일차측(피처리수측)과 이차측(처리수측) 사이에 차압을 부여함으로써 피처리수의 여과를 행하는 여과 공정과 상기 막 모듈의 일차측에 기체 세정 매체를 분출시키는 기체 세정, 및 역세정 매체를 중공사막의 이차측으로부터 공급하여, 중공사막의 피처리수측에 투과시키는 역압수 세정(back-pressure water cleaning)을 행하는 물리 세정 공정을 2회 이상 반복한 후, 조(槽) 내 배수를 계(系) 밖으로 배출하는 드레인 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치의 운전 방법.
제1항에 있어서, 상기 여과 공정이, 조 내에 피처리수를 공급하고, 또한, 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 일부가 노출된 상태에서 피처리수의 여과를 개시하는 공정, 및 계속해서 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 전체가 침지된 상태에서 피처리수를 여과하는 공정으로 이루어지는 여과 공정(여과 공정 A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과 공정이, 상기 물리 세정 공정 종료 후, 조 내에 피처리수를 공급하지 않고서 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 일부가 노출된 상태가 될 때까지 피처리수를 여과하는 공정, 및 계속해서 조 내에 피 처리수를 공급하여, 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 전체가 침지된 상태에서 피처리수를 여과하는 공정으로 이루어지는 여과 공정(여과 공정 B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물리 세정 공정이, 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 전체가 침지된 상태에서 실시하는 공정(물리 세정 공정 A) 및 상기 막 모듈을 구성하는 중공사막의 일부가 노출된 상태에서 실시하는 공정(물리 세정 공정 B)을 조합하여 행하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 다수 개의 노출된 중공사막으로 구성된 막 모듈을 피처리수조 내에 설치한 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 상기 막 모듈의 양단부가 접착 고정된 다수 개의 노출된 중공사막으로 구성되고, 상단부의 중공사막이 개구되며, 또한, 하단부의 중공사막이 개구된 막 모듈인 것을 특징으로 하는 막 분리 장치의 운전 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 다수 개의 노출된 중공사막으로 구성된 막 모듈을 피처리수조 내에 설치한 막 분리 장치의 운전 방법에 있어서, 여과 공정 A와 물리 세정 공정을 행하고, 또한, 여과 공정 B와 물리 세정 공정을 1회 이상 반복한 후, 조 내의 배수를 계 밖으로 배출하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치의 운전 방법.