KR101117647B1 - 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 여과방법 - Google Patents

실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 여과방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오존발생장치와, 상기 오존발생장치로부터 공급되는 오존을 여과대상 용액과 반응시켜 오존전처리 순환과 여과대상 용액의 수질 균등화를 위한 오존발생탱크와, 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 실리콘카바이드(SiC) 분리막으로 이송되는 중간 지점에서 여과대상 용액 내의 미세콜로이드 입자를 거대화하기 위한 PAC 정량펌프와, 유체의 고른 흐름을 유도하는 스테인레스 재질의 하우징 내에 설치되어, 상기 유압펌프로부터 유입되는 여과대상 용액을 분리하는 일체형 실리콘카바이드(SiC) 분리막과, 여과운전 중 주기적으로 고압의 공기를 급격히 발생시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막의 유입측 표면에 부착된 여과입자를 떨어뜨리는 백펄스햄머와, 상기 분리막을 거쳐 여과 처리된 처리수를 저장하는 처리수탱크와, 약품세정과 역세과정에서 처리수를 하우징 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막 표면의 세정약품과 부착입자를 세척하는 세척수펌프와, 세정용액을 상기 하우징 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막을 세정하는 크리닝펌프와, 세정을 위한 세정용액의 농도와 용량을 준비하는 크리닝탱크와, 여과장치 전체를 제어하는 자동제어반을 포함하여 이루어지는 여과장치 및 이와 같은 여과장치를 이용한 여과방법에 관한 것이다.

Description

실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 여과방법{A DEFECATOR USING THE MEMBRANE WITH SILICON CARBIDE MATERIAL FOR WASTE LIQUID AND PROCESS THEREOF}
본 발명은 순수한 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 재질을 원료로 하는 균일(Uniform)한 다공성(High Porous)의 일체화(Monolith)된 형식의 분리막(Membrane)을 이용한 상수, 정수, 해수, 우수, 오수, 지표수, 지하수, 하수, 하수처리수의 여과방법과 함께 여과과정에서 미세입자, 콜로이드, 세균 등의 의한 분리막 표면의 농도 분극 현상을 감소시키는 여과장치에 관한 것으로서,
종래의 PVDF, PE, PES, PS 등의 고분자(Polymer) 재질의 분리막(Membrane)과 비교하여 매우 우수한 친수성(Hydrophilic)과 다공성(High Porous)에 의하여 10~15배 이상의 여과유량(Flux)과 3~4배 이상의 사용수명(Lifetime)을 제공할 수 있는 순수한 실리콘카바이드를 재질로 구성된 세라믹분리막으로 재질 고유의 내화학성(pH 0 ~ 14)과 내열성(800℃), 내마모성(모스 경도 9.25)과 함께 물에 대한 매우 큰 친수성(Hydrophilic, 접촉각 0.3)과 낮은 등전점(Iso Electric Point 2.7)을 나타내어 물속에서의 분리막의 표면전위가 마이너스(-) 성질을 띠는 천연적 물질 특성을 갖는 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 재질의 분리막(Membrane)을 이용하는 것으로서, 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 재질의 낮은 등전점(Iso Electric)은 수중의 콜로이드입자(-)와 분리막 표면(-)과의 입자의 반발에 관여하여 분리막 오염을 방지하고 내화학성, 내열성, 내구성, 기계적 강도의 재질적 특징에 의해 화학적 세정공정에서(Chemical Cleaning) 세정약품, 세정온도, 세정압력의 무제한적인 적용이 가능하여 98 ~ 100%의 높은 세정회복율을 나타낸다.
용액(Solution) 내에 분산되어 있는 입자(Particulate, Colloids)의 분리는 응집법(Coagulation)이나 여과법(Filtration)에 의한 제거가 가능한 것으로서,
상기 응집법의 경우, 응집제를 투입하여 수중에 콜로이드 입자의 제타포텐셜(Zeta Potential)을 감소시켜 콜로이드 입자 간의 결합을 유도하여 입자를 거대화하는 화학적 반응으로 입자의 크기를 성장시켜 침전법(Sedimentation)이나 부상분리방법(Floatation)으로 제거할 수 있으며,
상기 여과법(Filtration)의 경우, 분산된 이온이나 입자를 적절한 여과경(Pore Size)을 갖는 여과제(Media) 또는 여과막(Membrane)을 이용하여 이온이나 입자를 분리할 수 있는 방법으로서, 상기 여과막(Membrane)은 Microfiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration, Reversefiltration으로 분류할 수 있으며, 본 발명은 상기 여과막(Membrane)을 이용한 용액(Solution) 내의 입자를 분리할 수 있다.
상기 용액 내의 입자(Particulate, Colloids)의 분리를 위하여 선택적 투과성과 투과속도(Flux)가 높은 다양한 재질의 고분자여과막(Polymer Membrane)이 이용되고 있다. 이러한 고분자 재질로는 Polyethylenes, Polyvinylidenefluoride, Polysulfones, Polyamides 등의 합성고분자 재질을 이용한다. 일반적으로 여과막(Membrane)은 하부에 지지층(Carrier Layer)과 지지층의 상측면에 0.5~1.0마이크론의 두께로 형성되어 있는 활성층(Active Layer)으로 구성되어 있다. 투과속도(Flux)는 활성층의 두께와 지지층의 다공성(Porous)에 매우 큰 영향을 받기 때문에 활성층의 박막화와 지지층의 균일한(Uniform) 다공성(High Porous)이 필수적이다(도 2). 상기 지지층(Carrier Layer)은 활성층(Active Layer)을 지지하여 박막의 파손을 보호하는 역할을 한다. 이러한 지지층은 박막의 보호뿐만이 아니라 활성층을 통과한 유체의 투과속도와 투과압력을 결정하는 매우 중요한 부분이기도 하다.
고분자 분리막(Polymer Membrane)의 재질은 대부분 소수성(Hidrophobicity)으로 물에 의한 세정효과가 낮아 막오염 발생현상(Fouling)이 쉽게 발생하기 때문에 일반적으로 별도의 친수성(Hidrophilicity) 처리를 하여 이러한 문제를 해결하고 있다. 또한 고분자재질을 이용한 분리막 제조과정은 치밀한 활성층(Active Layer)을 형성할 수 있지만, 균일한 다공성(Porous) 구조의 지지층(Carrier Layer)의 형성은 불가능하다. 고분자재질의 분리막은 활성층을 지지할 수 있는 일정두께 이상의 기계적 강도를 갖는 지지층을 필요로 하여 투과압력이 높고 투과유량이 낮은 단점과 고분자성 유기물질인 분리막이 미생물에 의해 서서히 분해되는 단점도 동시에 가지고 있다.
막오염발생현상(Fouling)은 교차흐름여과(Cross Flow) 과정에서 여과대상물질에 의한 여과막(Membrane)표면의 농도분극현상(Concentration Polarization), Gel층 형성에 의한 여과압력 상승과 여과대상 입자들이 여과막 기공내부까지 침투되는 가역/비가역적 막오염발생 현상이다. 이러한 막오염 발생현상의 발생원인 중에서 하나로 분리막 재질의 표면전하와 여과입자의 전하의 상태에 크게 영향을 받는다. 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 재질은 등전점(Iso Electric Point)이 2.7로 고분자 재질의 등전점 5.0 ~ 9.5에 비하여 낮아 막오염 발생현상이 적다. 이러한 이유로는 멤브레인 재질의 등전점은 여과대상 용액의 pH와 비교하여 등전점이 낮은 경우에는 플러스(+) 이온을, 높은 경우에는 마이너스(-) 이온을 띄게 된다. 이는 수중에서 대부분의 여과대상 물질이 일반적으로 콜로이드입자로 마이너스(-) 이온을 띠고 있기 때문에 등전점이 낮을수록 막오염발생현상(Fouling)의 발생이 억제되는 전하적 상호작용(Electrostatic Interaction)에 기인한다. 고분자분리막을 이용하는 극성, 비극성 유기물을 포함하는 용액의 여과에서 분리막의 친수성(Hidrophilicity)은 막오염발생현상(Fouling)에 관여한다.
친수성(Hidrophilicity)이 클수록 낮은 접촉각을 나타내는 접촉각실험(Sessile Drop Test)에서 Polysulfones 계열은 61~69°, Polyamides 계열은 36~60°, Polyethylenes 계열은 55~90°로 높은 접촉각으로 막오염발생현상(Fouling)이 쉽게 나타나는 문제점을 나타낸다.
이를 극복하기 위하여 고분자분리막은 폴리비닐알콜(PVA), 키토산, 알긴산나트륨등의 친수성고분자를 표면중합, 도포법 등을 이용하는 친수성(Hidrophilicity)처리로 문제를 해결하고 있다. 상기의 재질적 특성에 따라서 대부분의 고분자분리막(Polymer Membrane)은 막오염을 회복하기 위한 화학적크리닝(Chemical Cleaning)단계에서 산, 알카리, 산화제, 온도, 압력 등에 의한 고분자분리막(Membrane)의 변형과 파손 때문에 매우 제한적인 세정약품(차아염소산나트륨, 옥산산)과 농도(500 ~ 2,000PPM), 온도(30℃미만), 압력(1.0~2.0 bar) 등으로만 크리닝(Cleaning)을 실시하여야 함으로 회복율이 낮고 입자가 여과막 내부의 활성층(Active Layer)까지 침투하는 비가역적 막오염발생현상(Fouling)이 진행됨에 따라서 세정약품을 이용한 화학적크리닝(Chemical Cleaning)으로도 회복이 불가능해져 최종적으로는 분리막 전체를 교체하여야 하는 문제를 발생시켜 대부분을 유지관리비를 막교체비로 사용하여야하는 비경제적 문제점도 함께 나타내고 있다.
상기의 고분자 분리막(Polymer Membrane)의 단점을 보완하고 높은 투과속도와 함께 막오염발생현상(Fouling)을 방지하고 화학적크리닝(Chemical Cleaning)의 제한적요소를 보완하기 위하여 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 지르코늄 또는 이들의 혼합물의 산화물을 재질로 하는 비대칭성 복합막 형태의 무기질 세라믹분리막(Ceramic Membrane)이 개발되어 이용되고 있는데 이러한 세라믹분리막은 내화학성과 내마모성이 우수하고 pH 사용범위가 0~14로 넓어 고분자재질의 분리막에 비하여 매우 긴 수명과 무기질이기 때문에 미생물과 세균에 의한 분리막의 분해와 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한 세라믹분리막은 막오염발생현상(Fouling)을 최소화하기 위하여 역세척(Backwashing), 고압세척, 고온살균, 선택성이 넓은 세정약품과 고농도의 화학세정 등에 의하여 비가역적 막오염 형태인 여과막 내부의 활성층(Active Layer)의 오염물까지도 강력하게 제거할 수 있는 장점이 있다. 이러한 이유로 점차 수요가 증가하고 있는 상태이다. 이러한 세라믹분리막(Ceramic Membrane)은 기공이 0.1~1.0㎛ 범위인 활성층(Active Layer)과 1~50 마이크론 범위인 비다공성 지지층(Carrier Layer)구성되어 있다. 세라믹지지층(Carrier Layer)은 다수의 슬립케스팅법이나 슬러리코팅법 등으로 부착하며 지지층(Carrier Layer)과 활성층(Active Layer)은 졸-겔 코팅법에 의해서 부착하는 방식으로 제조된다.
이러한 산화물 재질의 세라믹분리막 (Ceramic Membrane)은 지지층(Carrier Layer)과 활성층(Active Layer)사이에 점차 미세해지는 균질하지 않은 비다공성 구조로 제작되어 매우 작고 균일하지 않은 미세한 기공이 세라믹 분리막 전체에서 연속적이고 광범위하게 분포하게 된다. 세라믹분리막(Ceramic Membrane)의 제조에 있어서도 고분자재질의 분리막과 같이 높은 투과속도을 위한 활성층(Active Layer)의 재질적 친수성(Hidrophilicity)과 박막화 그리고 지지층(Carrier Layer)의 균일하고(Uniform) 높은 다공성(Porous)이 필수적이다. 세라믹분리막의 여과과정에서 활성층(Active Layer)을 투과한 여과용액은 점차 미세해지는 균일하지 않고 낮은 다공성의 지지층(Carrier Layer)의 투과과정에서 투과유속의 감소와 투과압력차이(Trans Membrane Pressure)가 상승하는 현상이 나타난다. 이러한 이유로 모든 분리막은 활성층(Active Layer)의 박막화와 지지층이 균일한(Uniform) 구조의 다공성(Porous)이 형성될 경우 높은 투과유속과 함께 낮은 에너지로 여과가 가능하다.
하지만 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 지르코늄 또는 이들의 혼합물의 산화물을 재질로 하는 세라믹분리막은 분리막을 형성하는 지지층(Carrier Layer) 소결과정에서 미세입자가 용융상태(Melt Phase)가 되어서 지지층에 형성된 기공이 밀봉되는 기공막힘현상을 피할 수 없는 현상이다(도 2,α-Al2O3).
일반적으로 금속산화물을 재질로 하는 세라믹분리막(Ceramic Membrane)은 고분자재질의 분리막에 비하여 2~3배 정도 여과속도(Flux)가 높지만 재질적인 친수성의 처리가 어려워 고분자재질에 비하여 친수성이 낮다. 일반적으로 많이 사용되는 산화알루미늄(Al2O3)재질의 분리막은 전하적 상호작용(Electrostatic Interaction)에 영향을 나타내는 등전점(Iso Electric Point)이 9.1로 상수, 지표수, 지하수, 하수처리수에서 일반적으로 (-)이온을 띠는 미세입자나 콜로이드에 비하여 세라믹분리막의 표면전위는 플러스(+) 이온을 띄어 막오염발생현상(Fouling)이 쉽게 발생하고 투과유속(Flux)과 관계가 있는 접촉각은 20~50°로 높은 접촉각을 나타낸다.
산화물을 재질로 하는 분리막들은 고분자재질의 분리막에 비하여 우수한 재질적 특성과 높은 투과유속(Flux)을 나타내지만 분리막의 지지층(Carrier Layer) 소결과정에서 미세한 산화물입자의 용융에 의해 부분적으로 기공이 막히는 현상으로 기공(Pore Size)이 균일하지 못하고 낮은 다공성으로 투과유속(Flux)이 낮고 투과압력(Trans Membrane Pressure)이 상승하는 단점과 재질적인 높은 등전점(Iso Electric Point)에 의하여 쉽게 오염되는 문제를 나타낸다.
본 발명은 상기한 바와 같이, 종래 고분자 또는 세라믹 분리막(Polymer Membrane)을 이용한 여과과정에서 막오염발생현상(Fouling)에 의한 여과압력(TMP)의 상승과 투과속도(FLUX)의 감소를 해결하기 위한 화학적크리닝(Chemical Cleaning) 공정에서의 산, 알카리, 산화제, 온도, 압력 등에 의한 분리막의 변형과 파손방지를 위한 세정조건의 제한성과 이로 인한 반복적 세정효율 저하로 인한 비가역적 오염발생으로 회복이 불가능하여 최종적으로 분리막을 교체하여야 하는 고분자 분리막의 문제점과,
세라믹 막(Ceramic Membrane)에 있어서 단계별 지지층(Carrier Layer) 형성과정에서 미세한 산화물입자의 일부 용융상태(Melt Phase)에 의한 기공막힘현상과 이로 기공의 비균일성과 낮은 다공성으로 투과유속(FLUX)이 감소로 인한 낮은 회수율과 투과압력이 상승에 의한 운전에너지의 상승 그리고 잦은 세정에 의한 운전시간 감소의 문제점을 해결하기 위하여 높은 내화학성과 내열성 내마모성을 함께 갖는 동시에 지지층(Carrier Layer)이 균일(Uniform)하고 높은 다공성(High Porous)구조를 형성하며 소결과정 없이 고온의 기체상태에서 에멀젼을 이용한 활성층(Active Layer)을 형성할 수 있는 순수한 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 재질을 원료로 하는 분리막을 이용함으로 상기의 문제를 해결함과 동시에 매우 높은 투과유속(FLUX)과 여과막의 교체 없이 주기적 세정만으로 반영구적으로 사용할 수 있는 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 여과 장치 및 이를 이용한 여과방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 오존의 강한 산화력을 이용하여 다당류형태의 유기물과 미생물을 저분자화 하여 급격한 오염(Fouling)을 방지할 수 있도록 오존(O3)을 공급하는 오존발생장치와,
상기 오존발생장치로부터 공급되는 오존(O3)을 상수, 지표수, 지하수, 해수, 하수처리수의 여과대상 용액과 반응시켜 오존전처리 순환과 수질 균등화 과정을 거치는 오존발생탱크와,
상기 오존발생탱크의 여과대상 용액을 실리콘카바이드(SiC) 분리막으로 이송시키는 유압펌프와,
상기 유압펌프로부터 실리콘카바이드(SiC) 분리막으로 이송되는 과정에서 PAC(Poly aluminium chloride)를 주입하여 여과대상 용액 내의 0.04㎛ 이하의 미세콜로이드 입자를 거대화시키는 PAC(Poly aluminium chloride) 정량펌프와,
유체의 고른 흐름을 유도하는 스테인레스 재질의 하우징 내에 설치되어, 상기 유압펌프로부터 유입되는 여과대상 용액을 수 mm ~ 0.4㎛ 입자로 분리하는 일체형 실리콘카바이드(SiC) 분리막과,
여과운전 중 주기적으로 1 ~ 5bar의 고압의 공기를 급격히 발생시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막의 유입측 표면에 부착된 여과입자를 떨어뜨리는 백펄스햄머와,
상기 실리콘카바이드(SiC) 분리막을 거쳐 여과 처리된 처리수를 저장하는 처리수탱크와,
약품세정과 역세과정에서 처리수를 하우징 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막 표면의 세정약품과 부착입자를 세척하는 세척수펌프와,
세정용액을 상기 하우징 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막을 세정하는 크리닝펌프와,
세정을 위한 세정용액의 농도와 용량을 준비하는 크리닝탱크와,
여과장치 전체에 동력의 공급과 운전, 역세, 세정과정을 아날로그 신호와 디지털신호로 제어하는 자동제어반을 포함하여 이루어지는 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치와,
상기 여과장치를 이용한 수처리 방법으로서, 상수, 정수, 해수, 우수, 오수, 지표수, 지하수, 하수, 하수처리수의 여과대상 용액을 오존반응탱크로 유입시킨 후, 오존발생장치로부터 공급되는 오존과 반응시켜 다당류형태의 유기물과 미생물을 저분자화 하여 급격한 오염(Fouling)을 방지하는 단계와,
유압펌프를 이용하여 상기 오존반응탱크로부터 실리콘카바이드(SiC) 분리막 이송되는 중간과정에서 PAC(Poly aluminium chloride) 정량펌프부터 PAC를 여과대상 용액에 주입하여 여과대상 용액 내의 0.04㎛ 이하의 미세콜로이드 입자를 거대화하는 단계와,
상기 미세콜로이드 입자를 거대화 단계를 거친 여과대상 용액을 공급받아 일체형 실리콘카바이드(SiC) 분리막에 의해 여과대상 용액을 수 mm ~ 0.4㎛ 입자로 분리하고, 동시에 세정용액을 실리콘카바이드(SiC) 분리막이 설치되어 있는 하우징 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막을 세정하는 여과단계와,
여과운전 중에 백펄스햄머로부터 1 ~ 5bar의 고압의 공기를 급격히 발생시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막의 유입측 표면에 부착된 여과입자를 떨어뜨리는 단계와,
상기 여과단계를 거쳐 처리된 처리수를 실리콘카바이드(SiC) 분리막이 설치되어 있는 하우징 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막 표면의 세정약품과 부착입자를 세척하는 단계로 이루어지는 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치를 이용한 여과방법을 주요 기술적 구성으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 여과방법은 특히 상수, 지표수, 지하수의 여과와 하수처리수의 재이용 과정에서 여과압력 상승과 투과속도 감소에 가장 큰 요인으로 작용하는 휴믹물질, 유기물질, 단백질, 미생물 등에 의한 막오염현상(Fouling)을 해결하고 충분한 처리수질과 처리유량을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 종래의 고분자 재질의 분리막으로는 적용이 불가능한 문제를 해결하고 후단에 연속되는 역삼투압장치(Revers Osmosis)로 별도의 처리 없이 SDI 2.0 이하로 안정하게 공급할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치의 전체 구성을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 고분자막, 금속산화물(α-Al2O3)막, 비산화물(SIC)분리막의 SEM 사진.
도 3은 본 발명에 따른 실리콘카바이드(SiC) 분리막의 여과방식을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 백펄스햄머의 구성도를 보인 도면.
도 5는 오존투입량과 여과유량(FLUX)의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 6은 PAC주입량과 SDI의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 7은 백펄스햄머 가동주기와 여과유량(FLUX)을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 실리콘카바이드(SiC) 분리막을 보인 사시도.
상기의 기술 구성에 대해 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴보고자 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치는 오존의 강한 산화력을 이용하여 다당류형태의 유기물과 미생물을 저분자화 하여 급격한 오염(Fouling)을 방지할 수 있도록 오존(O3)을 공급하는 오존발생장치(1)와,
상기 오존발생장치(1)로부터 공급되는 오존(O3)을 상수, 지표수, 지하수, 해수, 하수처리수의 여과대상 용액과 반응시켜 오존전처리 순환과 수질 균등화 과정을 거치는 오존발생탱크(2)와,
상기 오존발생탱크(2)의 여과대상 용액을 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)으로 이송시키는 유압펌프(3)와,
상기 유압펌프(3)로부터 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)으로 이송되는 과정에서 PAC(Poly aluminium chloride)를 주입하여 여과대상 용액 내의 0.04㎛ 이하의 미세콜로이드 입자를 거대화시키는 PAC(Poly aluminium chloride) 정량펌프(4)와,
유체의 고른 흐름을 유도하는 스테인레스 재질의 하우징(5) 내에 설치되어, 상기 유압펌프(3)로부터 유입되는 여과대상 용액을 수 mm ~ 0.4㎛ 입자로 분리하는 일체형 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)과,
여과운전 중 주기적으로 1 ~ 5bar의 고압의 공기를 급격히 발생시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)의 유입측 표면에 부착된 여과입자를 떨어뜨리는 백펄스햄머(7)와,
상기 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)을 거쳐 여과 처리된 처리수를 저장하는 처리수탱크(8)와,
약품세정과 역세과정에서 처리수를 하우징(5) 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6) 표면의 세정약품과 부착입자를 세척하는 세척수펌프(9)와,
세정용액을 상기 하우징(5) 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)을 세정하는 크리닝펌프(10)와,
세정을 위한 세정용액의 농도와 용량을 준비하는 크리닝탱크(11)와,
여과장치 전체에 동력의 공급과 운전, 역세, 세정과정을 아날로그 신호와 디지털신호로 제어하는 자동제어반(12)을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 여과장치는 특히 상수, 지표수, 지하수의 여과와 하수처리수의 재이용 과정에서 여과압력 상승과 투과속도 감소에 가장 큰 요인으로 작용하는 휴믹물질(Humic Substances), 유기물질(Polysaccharides), 단백질(Protein), 미생물 등에 의한 막오염현상(Fouling)을 해결하고 충분한 처리수질과 처리유량을 얻기 위하여 사용한다.
도 1은 본 발명에 따른 여과장치를 도시한 것으로서, 여과용량 10.2㎥/hr의 PILOT를 제작하여 실험을 하였다. 도 1의 여과장치의 구성과 운전방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)은 균일(Uniform)하고 높은 다공성(High Porous(도 2-SIC))에 따라 여과수량(Flex)이 매우 높고(10,000 LMH/bar, 20℃, 0.04㎛), 낮은 압력(TMP 0.3~0.6 bar)에서도 운전이 가능하다.
그리고 여과대상 용액의 탁도(Turbidity)와 세정주기에 따라서 Dead End 여과방식이나 Cross Flow 여과방식으로 모두 운전이 가능하나 경제적인 운전을 위해서 지하수, 상수처리, 하수 재이용의 경우는 Dead End 여과방식을 적용하고 탁도가 50NTU 이상이 넘는 경우는 Cross Flow 여과방식으로 운전하는 것이 경제적이다.
또한, 상기 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)(도 8)은 100% 실리콘카바이드(Silicone Cabide) 재질로 이루어진 것으로서, 유입부 단면이 일체식(Monolith), 허니컴(Honeycomb) 형식 또는 튜브(Tube) 형식 중 선택되는 어느 1종의 형식으로 구성되며, 0.1㎛ ~ 0.01㎛의 여과경(Pore Size)을 갖는 것을 특징으로 한다.
도 1에 따른 PILOT는 Dead End 여과방식과 Cross Flow 여과방식 모두 운전이 가능하도록 구성하였으며(도 3), 이때 사용된 실리콘카바이드 분리막(10.2㎡, 0.04㎛)(6)은 스테인리스 재질의 하우징(5) 내에 설치되며 조립시 양측면에 누수를 방지하기 위하여 EPDM재질의 Sealing Gasket 장착하고 하우징(5) 외부에서 크램프를 체결하여 고정한다.
여과대상 용액을 분리막 하우징(5) 내부로 유입시키는 유입펌프(3)는 다단식원심펌프(30 ㎥/hr, 4kw)를 설치하며, 여과대상 용액의 유입유량 변동에 대응하기 위하여 인버터를 설치하여 5 ~ 30 ㎥/hr 범위에서 유량 조절이 가능하도록 구성한다.
그리고 여과대상 용액 내의 입자를 분리하는 여과과정에서는 분리된 입자가 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6) 표면에 일정농도 이상 농축되지 않도록 하여야 한다. 이는 과도하게 농축이 되면 급격한 여과유량 감소와 운전압력의 상승이 나타나며 운전시간의 감소와 세정횟수 증가로 인하여 비경제적인 운전이 될 수 있기 때문이다.
반면, 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6) 표면에 일정농도 이하의 농축은 불필요한 동력에너지를 과도하게 사용할 수 있으며, 여과수량의 감소가 발생하여 비경제적인 운전이 될 수 있어 가장 적절한 조건에서 운전되도록 하여야 한다.
상기 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6) 표면에서 입자의 농축(Gel층 형성)을 제어할 수 있는 방안으로는 1 ~ 5 bar의 압축공기를 순간적으로 일시에 하우징(5) 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6) 표면에 부착된 입자를 전체적으로 강하게 세척하는 백펄스햄머(7)를 하우징(5)의 일측면에 고정설치한다.
상기 압축공기를 이용하는 세척방법은 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6) 표면에 부착된 입자의 탈리효율이 매우 높지만 고분자재질의 분리막이나 물리적 강도가 낮은 세라믹막은 분리막을 파손시키기 때문에 이용할 수 없는 방법으로서, 고강도의 세라믹분리막에서만 이용할 수 있는 방법이다.
상기 백펄스햄머(7)는 도 4에 도시된 바와 같이, 스테인리스 재질로 백펄스햄머(7) 외부의 공기쳄버(100)와 내부의 여과수쳄버(101), 오리피스가 가공된 압축공기 유입부(102)와 다이아프램(103), 솔레노이드밸브(104)를 포함하여 구성된다.
여과과정에서는 상기 압축공기 유입부(102)를 통하여 고압의 공기가 백펄스햄머(7) 외부의 공기쳄버(100)에 저장되며, 역세(Backpluse) 동작이 되면 솔레노이드밸브가 외부배출로 전환되며 이와 동시에 공기쳄버(100)의 공기가 일시에 여과수쳄버(101) 내의 처리수와 함께 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)의 유입측 방향으로 통과하여 유입측 표면의 입자를 제거하여 세정횟수 감소와 여과시간을 대폭 증가시겨 효율적이고 경제적으로 운전할 수 있도록 하는 역할을 한다.
실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)의 연속되는 여과(Filtration)와 역세(Backpluse) 과정이 일정기간 이상 진행되면 서서히 여과유량 감소와 운전압력의 상승이 발생하게 되며 이러한 현상이 발생하면 화학약품을 이용한 세정을 실시하여 초기의 운전 유량과 압력으로 회복하는 화학적 세정(Cleaning)단계를 실시하여야 한다.
고분자재질의 분리막은 세정약품의 농도 세정온도, 세정압력에 매우 제한적이어서 회복율이 일정시간 이후 급격히 감소하는 현상을 나타내며 종래의 세라믹(α-Al2O3) 합성재질의 분리막은 분자재질의 분리막에 비하여 세정약품의 농도, 정온도, 압력에 훨씬 더 우수하지만 세라믹막 만의 특징적 용도인 고온(90℃ 이상)에서 2% HCl, 10% NaOH 등에 분리막 재질이 용해되는 단점이 있다.
이에 비교하여 100% 실리콘카바이드 분리막(6)은 재질적 특성인 내화학성, 내열성, 내구성으로 화학적 세정공정에서(Chemical Cleaning) 세정약품과 세정온도, 세정압력의 무제한에 의해 95 ~ 100%의 높은 세정 회복율을 얻을 수 있다는 특징이 있다.
상기 화학적 세정공정(Chemical Cleaning)은 세정용액의 온도를 30~97℃, NaOCl 500~10,000 mg/l as Cl2 까지 제조할 수 있는 크리닝탱크(100L, STS304)(11)와 실리콘카바이드 분리막(6)을 세정할 수 있는 크리닝펌프(10 ㎥/hr, 1.5kw)(10)와 용액의 온도를 올릴 수 있는 전기히터(5kw, 380V)를 크리닝탱크(11) 내부에 설치한다.
하수처리수, 해수(Sew Water)의 여과의 경우 대상용액에 휴믹물질(Humic Substances), 유기물질(Polysaccharides), 단백질(Protein), 미생물에 등에 의하여 여과과정에서 분리막표면의 농도 분극현상에 의한 여과유량의 감소와 운전압력 상승을 발생시켜 단기간에 운전이 불가능해 진다.
이러한 현상을 제어하기 위하여, 본 발명에서는 오존발생장치(3.0~9.0 gr/hr)(1)를 설치하여 오존의 강한 산화력을 이용하여 다당류형태의 유기물과 미생물을 저분자화 하여 급격한 오염(Fouling)을 방지할 수 있도록 하고, 오존을 오존반응탱크(2) 내로 유입시켜 탱크 내에 설치된 산기장치를 이용하여 접촉효율을 증대시킨다. 즉, 상기 오존발생장치(1)는 여과대상 용액으로 3~8 mg/l의 오존투입량으로 오존을 투입하여, 상수, 정수, 해수, 우수, 오수, 지표수, 지하수, 하수, 하수처리수의 분리막 여과 과정에서 발생하는 농도 분극현상을 억제하게 된다.
그리고, PAC(Poly aluminium chloride) 정량펌프(4)를 통해 여과대상 용액에 1~3 mg/l의 투입물량으로 PAC(Poly aluminium chloride)를 투입하여 미세한 콜로이드 입자를 거대화하게 된다.
분해 전과 분해 후의 원수는 DOC와 UV254를 측정하여 분해상태를 확인하였다. 콜로이드 입자의 크기는 일반적으로 0.001~0.1㎛ 범위의 크기를 가지며, 이러한 콜로이드 여과경(Pore Size)의 크기는 여과대상 용액에 따라서 차지하는 콜로이드 입자의 크기분포에 따라 다를 수 있다.
여과대상 용액이 하수처리수, 해수, 지표수의 경우 대부분 입자의 구성은 0.1㎛ 이상으로 구성되어 있어 여과경(Pore Size)이 0.04㎛인 실리콘카바이드 분리막(6)을 적용할 경우 대부분의 콜로이드 입자의 제거가 가능하다. 하지만 여과수의 이용 목적에 따라 고도의 여과수질이 요구될 경우(SDI 2 이하)와 0.04㎛ 이하의 미세콜로이드 입자에 의한 여과 차압 상승(TMP)을 안정적으로 유지하기 위하여 0.04㎛ 이하의 콜로이드 입자를 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 목적으로 유입되는 원수의 탁도(Turbidity)에 대응하여 1.0~20 mg/l as Al2O3 농도의 PAC투입장치(20L, PE)를 설치하여 변화되는 유입수질의 탁도와 이용목적에 따르는 여과수질의 요구 정도에 대응하여 운전할 수 있도록 한다.
도 1의 PILOT의 실험을 위하여 경기도의 OO하수처리장에 설치하여 운전을 하였다. 이하 본 발명에 대한 실시예 1을 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 실리콘카바이드(SiC) 분리막 여과장치를 경기도에 위치한 OO하수처리장에 설치하여 6개월 동안 여과 실험을 하였다.
여과대상 원수는 OO하수처리장에서 미생물처리 후 15μ 여과기를 거쳐 방류되는 하수처리수를 이용하였으며, 여과실험은 하수처리수를 실리콘카바이드 분리막 여과장치로 여과한 후 후단의 연속되는 역삼투압장치(Reverse Osmosis)로 직접 공급할 수 있는 SDI(Silt Density Index) 2.0 이하의 여과수질을 유지하도록 운전하였다.
유입원수는 실험기간 동안 수온 16~25℃, BOD 6.4~8.5 mg/l, CODcr 18.0~22.0 mg/l, SS 3.0~5.0 mg/l를 유지하였으며 분리막 관리를 위한 측정항목은 DOC 4.2~4.8, UV254 0.10~0.09, 탁도 1.5 ~ 5.0 NTU, MWCO 100,000~70,000이었으며 SUVA는 2.4~1.9로 비휴믹물질로 구성된 친수성, 비방향족 저분자물질이 대부분으로 구성되어 미생물의 분해가 용이하고 생분해도가 높은 것으로 나타났다. 목표관리수치인 SDI15는 다량의 오염물에 의하여 측정이 되지 않았다.
실험은 하수처리수의 재이용 과정에서 농도 분극에 의한 여과압력 상승과 투과속도 감소에 가장 큰 요인으로 작용하는 Humic Substances, Polysaccharides, Protein 등에 의한 Fouling을 해결하기 위하여 오존전처리를 실시하였으며 오존은 실리콘카바이드 분리막 여과장치 전단의 오조반응탱크(2) 내에서 세라믹 산기관을 이용하여 용해하였으며 잔류오존은 열 파괴방식으로 분해한 후 배출하였다.
실험에 사용된 실리콘카바이드 분리막(6)의 여과경(Pore Size)은 0.04㎛이며 분리막 한 개의 여과면적은 10.2㎡를 사용하였다. 그리고 Flux 3,267~1,633 LMH/bar, 운전TMP 0.3~0.6 범위의 동일한 조건하에서 수온 20±2℃, 오존접촉시간10.0 min, 오존입농도 0.0 mg/l, 1.0 mg/l, 3.0 mg/l, 5.0 mg/l, 8.0 mg/l로 오존을 투입하였다.
오존투입실험의 결과(도 5)로는 각각 4.2, 28.5, 84.5, 96, 96시간으로 오존을 전혀 투입하지 않은 경우(투입농도:0.0 mg/l)에는 급격히 막이 폐색되는 경향을 나타냈으며 투입농도 8.0 mg/l에서는 Flux 3,200~3,300 LMH/bar에서 96시간 이상으로 안정하게 여과가 가능하였다.
하지만 이에 비하여 투입농도 5.0 mg/l에서는 Flux가 3,000~3,200 LMH/bar로 투입농도 8.0 mg/l에 대하여 93~95%로 낮아지지만 96시간 이상으로 안정하게 여과가 가능하였다.
오존의 투입농도 1.0 mg/l, 3.0 mg/l, 5.0 mg/l의 경우에는 투입농도가 낮을수록 Flux의 감소 기울기가 점차 급격히 커지는 현상을 나타내었다. 이러한 결과로 하수처리수의 재이용을 위한 PILOT 운전에서 5.0 mg/l의 오존을 투입하여 유기물에 의한 농도분극현상을 억제하였다.
실험에 사용되는 원수인 OO하수처리장의 하수처리수의 입자의 분포를 확인하기 위하여 Paticle Sizing Counter (Multisizer4, Beckman)를 이용하여 분석한 결과 0.2㎛이상이 94%로 나타났으며 PILOT에 사용된 여과경(Pore Size)보다 작은 0.04㎛ 이하가 6% 정도로 일부의 입자들이 여과막을 통과하여 요구되는 낮은 처리수질( SDI 2.0 )을 얻을 수 없었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 상기의 오존처리를 완료한 원수에 PAC( Poly aluminium chloride, Al2O3 17%)를 주입하여 콜로이드입자를 0.5㎛이상으로 거대입자화 시킨 후 여과막으로 유입하여 낮은 처리수질(SDI 2.0)을 얻을 수 있었다.
PAC주입농도(Al2O3 17%)는 0.0 mg/l, 1.0 mg/l, 2.0 mg/l, 3.0 mg/l로 주입하였으며, PAC주입 실험의 효율을 비교하기 위하여 처리수의 SDI15 (Silt Density Index)값을 측정하였다.
도 6에 도시한 바와 같이, 실험의 결과 각각의 SDI값은 4.4~3.5, 1.1~2.1, 0.5~1.3, 0.3~1.5로 PAC를 전혀 투입하지 않은 경우(투입농도:0.0 mg/l)에는 처리수의 요구 수질인 SDI 2.0 이하로 유지할 수 없었지만 1.0 mg/l 이상의 주입량에서는 SDI 2.0 이하로 유지가 되는 것으로 나타났다.
이러한 실험 결과에 따라, 하수처리수의 재이용을 위한 PILOT 운전에서 1.0 mg/l의 PAC(Al2O3 17%)을 투입하여 여과경(Pore Size) 이하의 입자들을 제거함으로써 후단에 연속되는 역삼투압장치(Revers Osmosis)로 별도의 처리 없이 연속적으로 일정하게 SDI 2.0 이하로 유입하였으며, 상수, 지표수, 지하수 및 하수처리수의 재이용 과정에서 분리막의 운전과 여과수질에 문제를 발생시키는 Humic Substances, Polysaccharides, Protein과 0.04㎛ 이하의 미세콜로이드 입자는 5.0 mg/l의 오존과 1.0 mg/l의 PAC을 투입함으로써 요구여과유량(Flux)과 요구수질을 얻을 수 있다.
상기의 오존처리와 PAC투입이 연속적으로 이루어지는 여과과정에서 저분자화된 유기물이나 거대화된 입자에 의한 유량의 감소와 여과압의 상승을 제어하기 위하여 주기적으로 1~5 bar의 압축공기와 세척수를 일시에 여과측 외부로 유입시켜 유입측 내부의 분리막 표면의 부착된 입자를 강하게 세척하는 독특한 구조의 백펄스햄머(도 4) 장치를 부착하여 연속적으로 부착물질을 제거함으로 장기간 안정된 여과유량과 낮은 여과압력, 화학적 세정횟수감소가 가능하였다. 백펄스주기를 설정하기 위한 실험에서는 Flux 3,267LMH/bar에서 30분, 60분, 120분 간격으로 4bar의 압력으로 백펄스를 실시하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 실험의 결과, 30분 주기의 백펄스 운전결과는 Flux가 3,267LMH/bar에서 3,100LMH/bar 범위를 반복적으로 안정하게 유지하였으며 60분 주기의 백펄스 운전결과는 Flux가 3,000mh/bar에서 2,800LMH/bar 범위를 반복적으로 유지하였지만 Flux가 8~15% 감소하는 현상을 나타내었으며 120분 주기의 백펄스 운전결과는 Flux가 2,500mh/bar에서 2,000LMH/bar 범위를 반복적으로 유지하였지만 Flux가 23~39% 까지 감소하는 현상을 보여, 안정된 Flux를 유지하기 위해서는 30분 주기로 백펄스운전을 하는 것이 적정하였으며, 120분 실험 후 30분 주기의 백펄스로 변경하여 운전한 결과 Flux가 3,267LMH/bar에서 3,100LMH/bar 범위로 환원되어 백펄스운전이 유량을 유지하는 매우 중요하고 특징적인 운전방법으로 확인되었다.
상기의 실험은 하수처리수의 재이용을 위한 실리콘카바이드 분리막을 사용한 실험으로 하수처리수를 여과하기 위하여 종래의 고분자 재질의 분리막으로는 적용이 불가능한 문제를 해결하고 후단에 연속되는 역삼투압장치(Revers Osmosis)로 별도의 처리 없이 SDI 2.0 이하로 안정하게 공급이 가능하였다.
본 발명에 따른 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 수처리방법은 하수처리수를 여과하기 위하여 종래의 고분자 재질의 분리막으로는 적용이 불가능한 문제를 해결하고 후단에 연속되는 역삼투압장치(Revers Osmosis)로 별도의 처리 없이 SDI 2.0 이하로 안정하게 공급이 가능하여 산업상 이용가능성이 매우 크다.
1: 오존발생장치
2: 오존발생탱크
3: 유압펌프
4: 정량펌프
5: 하우징
6: 실리콘카바이드(SiC) 분리막
7: 백펄스햄머
8: 처리수탱크
9: 세척수펌프
10: 크리닝펌프
11: 크리닝탱크
12: 자동제어반

Claims (4)

  1. 오존의 강한 산화력을 이용하여 다당류형태의 유기물과 미생물을 저분자화 하여 급격한 오염(Fouling)을 방지할 수 있도록 오존(O3)을 공급하는 오존발생장치(1)와,
    상기 오존발생장치(1)로부터 공급되는 오존(O3)을 상수, 정수, 해수, 우수, 오수, 지표수, 지하수, 하수, 하수처리수의 여과대상 용액과 반응시켜 오존전처리 순환과 수질 균등화 과정을 거치는 오존발생탱크(2)와,
    상기 오존발생탱크(2)의 여과대상 용액을 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)으로 이송시키는 유압펌프(3)와,
    상기 유압펌프(3)로부터 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)으로 이송되는 과정에서 PAC(Poly aluminium chloride)를 주입하여 여과대상 용액 내의 0.04㎛ 이하의 미세콜로이드 입자를 거대화시키는 PAC(Poly aluminium chloride) 정량펌프(4)와,
    유체의 고른 흐름을 유도하는 스테인레스 재질의 하우징(5) 내에 설치되어, 상기 유압펌프(3)로부터 유입되는 여과대상 용액을 수 mm ~ 0.4㎛ 입자로 분리하는 일체형 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)과,
    여과운전 중 주기적으로 1 ~ 5bar의 고압의 공기를 급격히 발생시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)의 유입측 표면에 부착된 여과입자를 떨어뜨리는 백펄스햄머(7)와,
    상기 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)을 거쳐 여과 처리된 처리수를 저장하는 처리수탱크(8)와,
    약품세정과 역세과정에서 처리수를 하우징(5) 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6) 표면의 세정약품과 부착입자를 세척하는 세척수펌프(9)와,
    세정용액을 상기 하우징(5) 내부로 유입시켜 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)을 세정하는 크리닝펌프(10)와,
    세정을 위한 세정용액의 농도와 용량을 준비하는 크리닝탱크(11)와,
    여과장치 전체에 동력의 공급과 운전, 역세, 세정과정을 아날로그 신호와 디지털신호로 제어하는 자동제어반(12)을 포함하여 이루어지는 것에 있어서,
    상기 실리콘카바이드(SiC) 분리막(6)은 100% 순수 실리콘카바이드(Silicone Cabide) 재질로 이루어진 pH 0 ~ 14, 모스 경도 9.25, 접촉각 0.3의 큰 친수성(Hydrophilic), 2.7의 낮은 등전점(Iso Electric Point), 여과경(Pore Size) 0.1㎛ ~ 0.01㎛인 분리막으로서, 하우징(5)의 일측면에 고정설치되어 있는 백펄스햄머(7)에서 1 ~ 5bar의 고압의 공기로 실리콘카바이드(SiC) 분리막에 부착된 입자를 강하게 세척하는 것임을 특징으로 하는 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101333677B1 (ko) 2013-06-11 2013-12-02 아태수기엔지니어링(주) 실리콘카바이드(SiC) 분리막과 역삼투압 분리막을 이용한 상수, 정수, 해수, 우수, 오수, 지표수, 지하수, 하수, 하수처리수 중 어느 하나 이상의 여과대상용액 여과장치
KR101643176B1 (ko) 2015-09-09 2016-07-28 김종기 무독성 해수의 제조장치
KR101927778B1 (ko) * 2018-08-31 2019-02-26 인워터솔루션 주식회사 브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
KR101973739B1 (ko) * 2018-10-29 2019-04-30 성균관대학교 산학협력단 침지막과 가압막을 이용한 세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법
KR102084890B1 (ko) * 2019-09-26 2020-03-04 삼건세기(주) 선박 배기가스 저감 시스템에 적용되는 수처리 장치
WO2020069095A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Filtration system and method of operating a filtration system
CN112691481A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 兖州煤业股份有限公司 除尘洗气装置、除尘洗气设备及调试方法和主井塔抑尘系统
CN114395458A (zh) * 2022-01-24 2022-04-26 惠风酒业发展(上海)有限公司 一种酱香型白酒及其生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200365882Y1 (ko) * 2004-07-29 2004-10-27 케미코아 주식회사 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치
JP2006263640A (ja) 2005-03-25 2006-10-05 Ngk Insulators Ltd セラミック膜浄水製造方法
KR20090043507A (ko) * 2006-08-01 2009-05-06 메타워터 가부시키가이샤 배수 재이용 방법
JP2009220039A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Toshiba Corp 多孔質膜複合構造体および多孔質体における微細孔の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200365882Y1 (ko) * 2004-07-29 2004-10-27 케미코아 주식회사 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치
JP2006263640A (ja) 2005-03-25 2006-10-05 Ngk Insulators Ltd セラミック膜浄水製造方法
KR20090043507A (ko) * 2006-08-01 2009-05-06 메타워터 가부시키가이샤 배수 재이용 방법
JP2009220039A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Toshiba Corp 多孔質膜複合構造体および多孔質体における微細孔の製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101333677B1 (ko) 2013-06-11 2013-12-02 아태수기엔지니어링(주) 실리콘카바이드(SiC) 분리막과 역삼투압 분리막을 이용한 상수, 정수, 해수, 우수, 오수, 지표수, 지하수, 하수, 하수처리수 중 어느 하나 이상의 여과대상용액 여과장치
KR101643176B1 (ko) 2015-09-09 2016-07-28 김종기 무독성 해수의 제조장치
KR101927778B1 (ko) * 2018-08-31 2019-02-26 인워터솔루션 주식회사 브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
WO2020069095A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Filtration system and method of operating a filtration system
KR101973739B1 (ko) * 2018-10-29 2019-04-30 성균관대학교 산학협력단 침지막과 가압막을 이용한 세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법
KR102084890B1 (ko) * 2019-09-26 2020-03-04 삼건세기(주) 선박 배기가스 저감 시스템에 적용되는 수처리 장치
CN112691481A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 兖州煤业股份有限公司 除尘洗气装置、除尘洗气设备及调试方法和主井塔抑尘系统
CN114395458A (zh) * 2022-01-24 2022-04-26 惠风酒业发展(上海)有限公司 一种酱香型白酒及其生产方法

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