KR101264321B1 - 여과수 압력제어형 막여과장치 및 그의 막세척방법 - Google Patents

여과수 압력제어형 막여과장치 및 그의 막세척방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 여과수 압력제어형 막여과장치 및 그의 막세척방법에 관한 것으로서, 공급수를 분기하여 분리막에 의해 여과하는 막여과장치로서, 복수의 여과공급부와, 공급수를 여과하는 복수의 막여과부와, 여과수를 배출하는 복수의 여과배출부와, 여과수의 일부를 역류시켜 역세척하는 역세투입부와, 역세처리수를 외부로 배출하는 역세배출부와, 역류된 여과수의 압력을 제어하는 압력제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 막여과공정에서 여과된 여과수의 일부를 역류시켜 역세수로 이용하고 역세용 여과수의 압력을 제어함으로써, 막여과장치에서 처리수 저장조가 불필요하여 이로 인해 공간효율성을 높일 수 있고 역세용 여과수의 압력을 제어하여 역세효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

여과수 압력제어형 막여과장치 및 그의 막세척방법{Filtrate pressure control type apparatus for water treatment using membrane filtration and method for backwashing membrane thereof}
본 발명은 여과수 압력제어형 막여과장치 및 그의 막세척방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 막여과장치에 분리막 역세척 및 여과수 저장을 위한 별도의 처리수 저장조를 두지 않고서 막여과공정에서 처리된 여과수의 일부를 분리막의 역세척수로 이용하는 여과수 압력제어형 막여과장치 및 그의 막세척방법에 관한 것이다.
수처리에 적용되는 막여과공정에서 분리막은 표면에 공극이 형성되어 있어 이를 통해 오염물질이 배제됨으로써 물이 정화처리되는데, 수처리 대상원수의 성상 및 수처리공정 최종처리수의 수질요구조건 등에 따라 막여과공정이 단독으로 적용되거나 막여과공정 후단에 오존처리, 활성탄흡착, 역삼투막여과 등과 같은 여러종류의 처리공정과 조합하여 적용된다.
종래의 방법에서는 통상적으로 막여과공정과 후처리공정을 조합하는 경우, 막여과공정으로부터 생산되는 여과수를 저류조에 집수한 후, 후단공정으로의 공급유동을 위한 구동력 및 압력을 가하기 위하여 펌프를 설치하여 공급한다.
그러나 이 경우에, 분리막을 투과한 여과수를 저류하기 위한 별도의 처리수 저장조가 필요하며 수처리 공정의 처리용량 커질수록 처리수 저장조의 용적 또한 증가하여 공간을 차지하게 되며 막여과를 위해 적용되는 구동압력이 처리수 저장조에서 소실되어 후처리공정 구동을 위해서는 추가적인 구동설비가 필요하다는 문제가 있다.
또한, 여과수가 처리수 저장조에 체류하는 동안 처리수 저장조에서 오염이 발생되어 역세척시 오염된 역세수로 인해 오히려 분리막의 오염이 심화되는 문제점이 있다.
다른 종래의 방법으로 막모듈 역세를 위한 투과수조를 제거한 막여과장치(일본 공개특허공보 제2002-346348호)에서는 복수의 막모듈을 갖추는 막여과장치에 있어서 역세를 실시하는 막모듈에 다른 막모듈에서 얻어진 막투과수를 직접 통액하여 역세할 수 있도록 하였으나 이 경우 역세를 실시하는 동안에는 다른 막모듈에서 얻어진 막투과수가 모두 역세에 사용되므로 역세동안에는 막여과수 생산이 중단되며 이 막여과장치와 후단공정과 결합시 후단공정으로의 공급유량이 주기적으로 중단되는 문제점이 있다.
또 다른 종래의 방법으로 복수의 모듈을 병렬로 설치하여 여과와 세정공정을 교대로 실시하는 막여과장치의 운전방법(일본 공개특허공보 제2002-246302호)에서는 여과수를 저장하는 별도의 여과수탱크를 설치하여 분리막 모듈의 역세에 사용하는 역세운전을 실시하며 여과수라인과 역세수 공급라인이 하나로 구성되어 역세시 모든 모듈의 여과공정이 중단된다.
종래의 막여과공정에서는 통상적으로 여과수측 압력이 공급측 압력 및 막간차압에 종속된다. 즉, 막여과장치에서는 운전이 지속될수록 분리막을 통과하지 못한 물질들이 분리막 표면 및 공극에 쌓이게 되고, 이로 인해 여과공정에 저항으로 작용하게 되어 막간차압(Transmembrane pressure)이 지속적으로 증가하게 되는데, 이 경우 막여과장치에서 생산되는 여과수의 유량을 일정하게 유지하기 위해 공급측 압력을 증가시키게 된다.
그러나, 여과수측 압력은 공급압과 막간차압에 따라 종속적으로 정해지므로, 후단공정과의 조합이나 여과수의 직접 사용을 위한 공급압력이 필요로 한 경우에는 이 압력을 독립적으로 제어할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 막여과장치에서 처리수 저장조가 불필요하여 이로 인해 공간효율성을 높일 수 있고 역세용 여과수의 압력을 제어하여 역세효율을 향상시킬 수 있고, 일부 분리막의 역세시에도 후단공정에 동일한 여과수의 유량을 제공할 수 있고, 별도의 조작없이 역세용 여과수의 투입을 제어할 수 있고, 별도의 조작없이 역세용 여과수의 압력을 제어할 수 있고, 전체 수처리공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 여과수 압력제어형 막여과장치 및 그의 막세척방법를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공급수를 분기하여 분리막에 의해 여과하는 막여과장치로서, 분기된 공급수를 각각의 분리막에 공급하는 복수의 여과공급부; 상기 각각의 여과공급부에 의해 공급된 공급수를 분리막에 의해 여과하는 복수의 막여과부; 상기 각각의 막여과부에서 처리된 여과수를 배출하는 복수의 여과배출부; 상기 여과배출부의 하류에 접속되어 여과수의 일부를 상기 막여과부로 역류시켜 분리막을 역세척하는 역세투입부; 상기 각각의 막여과부에 연결되어 상기 막여과부의 역세척시 역세처리수를 외부로 배출하는 역세배출부; 및 상기 여과배출부의 하류에 설치되어 여과수의 압력을 제어하는 압력제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 막여과부의 하류에 접속되어, 배출되는 여과수의 유량을 측정하여 상기 여과공급부에 의해 상기 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 제어하는 유량제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 유량제어부는, 상기 막여과부의 하류에 접속되어 각 막여과부로부터 배출되는 여과수의 유량을 측정하는 제1 유량측정수단; 상기 여과배출부의 하류에 접속되어 전체 막여과부로부터 배출되는 전체 여과수의 유량을 측정하는 제2 유량측정수단; 상기 제1 유량측정수단 및 상기 제2 유량측정수단에 연결되어 상기 제1 유량측정수단 및 상기 제2 유량측정수단의 측정결과에 따라 상기 막여과부로 각각 공급되는 공급수의 유량제어신호를 제공하는 유량제어수단; 및 상기 여과공급부에 각각 연결되어 상기 유량제어수단의 유량제어신호에 의거해서 상기 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 조절하는 유량조절수단;으로 이루어져 있다.
본 발명의 상기 유량조절수단은, 상기 일부 막여과부의 역세시 나머지 막여과부의 여과수의 유량을 전체 막여과부의 여과수의 유량과 동일하게 유지되도록 나머지 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 조절한다.
본 발명의 상기 여과공급부는, 분기된 공급수의 공급을 각각 개폐하는 복수의 여과공급밸브; 및 상기 각각의 여과공급밸브를 통해 공급된 공급수를 펌핑하는 복수의 여과공급펌프;로 이루어져 있다.
본 발명의 상기 역세투입부는, 가스가 일정 압력으로 유지되는 가스조와, 여과수가 유출입하는 여과수조와, 상기 가스조와 상기 여과수조 사이에 이들의 구획공간을 신축하도록 설치된 간막으로 이루어진 압력팽창식 역세탱크; 여과수의 일부가 역류되어 상기 여과수조에 유입되도록 상기 여과배출부의 하류에 연결된 여과수 유입관에 설치된 역세수 밸브; 및 상기 여과수조로부터 여과수가 배출되어 상기 각각의 막여과부로 투입되도록 분기된 역세투입관에 각각 설치된 복수의 역세투입밸브;로 이루어져 있다.
본 발명의 상기 압력제어부는, 상기 여과배출부의 하류에 설치되어 여과수의 압력을 측정하는 압력측정수단; 상기 압력측정수단에 접속되어 상기 압력측정수단의 측정결과에 따라 압력제어신호를 제공하는 압력제어수단; 및 상기 압력측정수단의 하류에 설치되어 상기 압력제어수단의 압력제어신호에 의거해서 여과수의 압력을 조절하는 압력조절수단;으로 이루어져 있다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법으로서, 복수의 막여과부 중 어느 하나에 접속된 여과공급부와 여과배출부를 폐쇄하는 단계; 복수의 막여과부 중 나머지에 접속된 여과공급부와 여과배출부를 개방하는 단계; 상기 여과배출부에 접속된 압력제어부에 의해 여과수의 압력을 제어하는 단계; 및 상기 여과공급부와 여과배출부가 폐쇄된 막여과부에 접속된 역세투입부와 역세배출부를 개방하고, 나머지의 역세투입부와 역세배출부를 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 일부 막여과부의 역세시 나머지 막여과부의 여과수의 유량을 전체 막여과부의 여과수의 유량과 동일하게 유지되도록, 나머지 막여과부로부터 배출되는 여과수의 유량을 측정하여 상기 각각의 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 막여과공정에서 여과된 여과수의 일부를 역류시켜 역세수로 이용하고 역세용 여과수의 압력을 제어함으로써, 막여과장치에서 처리수 저장조가 불필요하여 이로 인해 공간효율성을 높일 수 있고 역세용 여과수의 압력을 제어하여 역세효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 막여과부의 하류에 유량제어부를 설치하여 공급수와 여과수의 유량을 제어함으로써, 일부 분리막의 역세시에도 후단공정에 동일한 여과수의 유량을 제공할 수 있게 된다.
또한, 역세투입부로 무동력의 압력팽창식 역세탱크를 사용함으로써, 별도의 조작없이 역세용 여과수의 투입을 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 여과배출부의 하류에 압력제어부를 설치하여 여과수의 압력을 제어함으로써, 별도의 조작없이 역세용 여과수의 압력을 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 막여과공정의 여과수의 압력을 소실시키지 않고, 후단공정에 이용하며 후단공정의 공급측 압력 요구조건에 따라 막여과공정의 여과수측 압력을 독립적으로 임의제어 함으로써, 전체 수처리공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 여과공정을 나타내는 상태도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 역세공정을 나타내는 상태도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 압력제어부를 구성상태도.
도 7은 종래의 막여과장치의 구동압력을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 구동압력을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 여과공정을 나타내는 블럭도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 역세공정을 나타내는 블럭도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 여과유량과 역세유량의 비교를 나타내는 그래프.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 여과공정을 나타내는 상태도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 역세공정을 나타내는 상태도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 압력제어부를 구성상태도이고, 도 7은 종래의 막여과장치의 구동압력을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 구동압력을 나타내는 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 여과공정을 나타내는 블럭도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 역세공정을 나타내는 블럭도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 여과유량과 역세유량의 비교를 나타내는 그래프이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치는, 여과공급부, 막여과부, 여과배출부, 역세투입부, 역세배출부, 압력제어부, 유량제어부로 이루어져, 공급수를 분기하여 분리막에 의해 여과하는 막여과장치이다.
여과공급부는, 공급수를 각각의 막여과부의 분리막에 공급하도록 복수개로 분기된 분기관(1A, 1B, 1C, 1D, 1E)에 각각 설치된 공급수단으로서, 복수개의 여과공급밸브(11, 12, 13, 14, 15)와 복수개의 여과공급펌프(31, 32, 33, 34, 35)로 이루어져 있다.
여과공급밸브(11, 12, 13, 14, 15)는 공급수의 저장조에서 각각의 막여과부로 공급수를 공급하기 위해 분기된 분기관(1A, 1B, 1C, 1D, 1E)에 각각 설치되며, 이와 같이 분기된 공급수를 각각 개폐하여 각각의 막여과부로 공급하게 된다.
본 실시예의 여과공급밸브(11, 12, 13, 14, 15)는, 제1 여과공급밸브(11), 제2 여과공급밸브(12), 제3 여과공급밸브(13), 제4 여과공급밸브(14), 제5 여과공급밸브(15)의 5개의 여과공급밸브로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 여과공급밸브로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
여과공급펌프(31, 32, 33, 34, 35)는 공급수의 저장조에서 각각의 막여과부로 공급수를 공급하기 위해 분기된 분기관(1A, 1B, 1C, 1D, 1E)에 각각 설치되되 여과공급밸브(11, 12, 13, 14, 15)의 하류에 설치되며, 이와 같이 여과공급밸브(11, 12, 13, 14, 15)를 통해 공급된 공급수를 각각 펌핑하여 각각의 막여과부로 공급하게 된다.
본 실시예의 여과공급펌프(31, 32, 33, 34, 35)는. 제1 여과공급펌프(31), 제2 여과공급펌프(32), 제3 여과공급펌프(33), 제4 여과공급펌프(34), 제5 여과공급펌프(35)의 5개의 여과공급펌프로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 여과공급펌프로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
막여과부는, 각각의 여과공급부에 의해 공급된 공급수를 분리막에 의해 여과하는 복수의 분리막 여과기(61, 62, 63, 64, 65)로 이루어져 있다.
분리막 여과기(61, 62, 63, 64, 65)는 각각의 여과공급펌프(31, 32, 33, 34, 35)의 하류의 유입관에 설치되며, 각각의 여과공급펌프(31, 32, 33, 34, 35)에 의해 펌핑된 공급수를 분리막에 의해 여과하여 공급수에 포함된 오염물질을 여과하게 되며, 오염물질이 여과된 여과수를 하류로 배출하게 된다.
본 실시예의 분리막 여과기(61, 62, 63, 64, 65)는 제1 분리막 여과기(61), 제2 분리막 여과기(62), 제3 분리막 여과기(63), 제4 분리막 여과기(64), 제5 분리막 여과기(65)의 5개의 분리막 여과기로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 분리막 여과기로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
여과배출부는, 각각의 막여과부에서 처리된 여과수를 배출하는 복수의 여과배출밸브(81, 82, 83, 84, 85)로 이루어져 있다.
여과배출밸브(81, 82, 83, 84, 85)는 각각의 막여과부에서 처리된 여과수를 배출하기 위해 막여과부의 하류에 설치된 배출관(30A, 30B, 30C, 30D, 30E)에 각각 설치되며, 이와 같이 배출된 여과수를 각각 개폐하여 막여과부로부터 배출하게 된다.
본 실시예의 여과배출밸브(81, 82, 83, 84, 85)는, 제1 여과배출밸브(81), 제2 여과배출밸브(82), 제3 여과배출밸브(83), 제4 여과배출밸브(84), 제5 여과배출밸브(85)의 5개의 여과배출밸브로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 여과배출밸브로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
역세투입부는, 여과배출부의 하류에 접속되어 복수의 막여과부에서 배출된 여과수 저장을 위한 별도의 처리수 저장조를 두지 않고서 여과수의 일부를 복수의 막여과부 중 어느 하나의 막여과부로 역류시키는 투입수단으로서, 무동력의 압력팽창식 역세탱크(500), 역세수 밸브(600) 및 복수의 역세투입밸브(91, 92, 93, 94, 95)로 이루어져 있다.
압력팽창식 역세탱크(500)는, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 가스의 압력을 이용한 팽창과 수축에 의해 무동력으로 여과수를 유입 및 유출하는 역세용 여과수의 공급수단으로서, 가스조(510), 여과수조(520) 및 간막(530)으로 이루어져 있다.
가스조(510)는, 가스가 일정 압력으로 유지되도록 밀폐된 저장조이고, 여과수조(520)는, 여과수 배출관에서 분기된 역세용 여과수 유입관에 설치되며 역세용 여과수가 유입 및 유출하도록 유입구(521)와 유출구(522)가 설치되어 있다.
간막(530)은, 가스조(510)와 여과수조(520) 사이에 설치되어 이들의 공간을 구획하며, 이들 사이의 압력차이에 의해 가스조(510)의 방향이나 여과수조(520)의 방향으로 신축하도록 설치되어 있다.
역세수 밸브(600)는, 여과수조(520)에 역세용 여과수의 유입을 개폐하도록 여과수 배출관에서 분기된 역세용 여과수 유입관에 설치된 밸브로서, 일부 막여과부의 역세를 위해 개방하게 된다.
따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이 역세수 밸브(600)가 개방되어 유입구(521)를 통해서 여과수조(520)에 여과수가 유입되면, 여과수조(520)의 압력이 상승하여 간막(530)이 가스조(510)의 방향으로 팽창하게 되므로, 가스조(510)의 공간이 축소되어 가스를 수축시켜 압축하게 된다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이 역세수 밸브(600)가 폐쇄되고 역세투입밸브가 개방되면, 여과수조(520)의 압력이 저하되어 간막(530)이 여과수조(520)의 방향으로 팽창하게 되므로, 가스조(510)의 공간이 확장되어 가스조(510)의 가스를 팽창시켜서 여과수조(520)로 유입된 여과수를 유출구(522)를 통해서 유출시키게 된다.
역세투입밸브(91, 92, 93, 94, 95)는 각각의 막여과부에서 처리된 여과수를 복수의 막여과부 중 어느 하나의 막여과부로 역류시키기 위해 막여과부의 하류에 연결된 역세투입관(40A, 40B, 40C, 40D, 40E)에 각각 설치되며, 이와 같이 역류된 여과수를 각각 개폐하여 막여과부로 투입하게 된다.
본 실시예의 역세투입밸브(91, 92, 93, 94, 95)는, 제1 역세투입밸브(91), 제2 역세투입밸브(92), 제3 역세투입밸브(93), 제4 역세투입밸브(94), 제5 역세투입밸브(95)의 5개의 역세투입밸브로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 역세투입밸브로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
역세배출부는, 각각의 막여과부에 연결되어 막여과부의 역세척시 막여과부에서 배출되는 역세처리수를 외부로 배출하는 복수의 역세배출밸브(21, 22, 23, 24, 25)로 이루어져 있다.
역세배출밸브(21, 22, 23, 24, 25)는 각각의 막여과부에서 역세된 역세처리수를 배출하기 위해 막여과부에 연결된 역세배출관(2A, 2B, 2C, 2D, 2E)에 각각 설치되며, 이와 같이 배출된 역세처리를 각각 개폐하여 막여과부로부터 외부로 배출하게 된다.
본 실시예의 역세배출밸브(21, 22, 23, 24, 25)는, 제1 역세배출밸브(21), 제2 역세배출밸브(22), 제3 역세배출밸브(23), 제4 역세배출밸브(24), 제5 역세배출밸브(25)의 5개의 역세배출밸브로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 역세배출밸브로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
압력제어부는, 여과배출부의 하류에 설치되어 배출되는 여과수의 압력을 제어하여 일부 막여부과의 역세시 역세용 여과수에 적정한 압력을 제공하는 구성으로서, 압력측정수단, 압력제어수단 및 압력조절수단을 구비하고 있다.
압력측정수단은 여과배출부의 하류에 설치되어 여과수의 압력을 측정하는 여과공정 압력센서(800)로 이루어져 있고, 압력제어수단은 압력측정수단에 접속되어 압력측정수단의 측정결과에 따라 압력제어신호를 제공하는 여과공정 압력제어기(810)로 이루어져 있고, 압력조절수단은 압력측정수단의 하류에 설치되어 압력제어수단의 압력제어신호에 의거해서 여과수의 압력을 조절하는 여과공정 압력조절밸브(100)로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
유량제어부는, 막여과부의 하류에 접속되어, 배출되는 여과수의 유량을 측정하여 여과공급부에 의해 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 제어하는 구성으로서, 제1 유량제어수단, 제2 유량제어수단, 유량제어수단, 유량조절수단을 구비하고 있다.
제1 유량제어수단은, 막여과부의 하류에 접속되어 각 막여과부로부터 배출되는 여과수의 유량을 각각 측정하는 복수의 여과배출수 유량센서(71, 72, 73, 74, 75)로 이루어져 있다.
본 실시예의 여과배출수 유량센서(71, 72, 73, 74, 75)는, 제1 여과배출수 유량센서(71), 제2 여과배출수 유량센서(72), 제3 여과배출수 유량센서(73), 제4 여과배출수 유량센서(74), 제5 여과배출수 유량센서(75)의 5개의 여과배출수 유량센서로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 여과배출수 유량센서로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
제2 유량제어수단은, 여과배출부의 하류에 접속되어 전체 막여과부로부터 배출되는 전체 여과수의 유량을 측정하는 여과수 유량센서(700)로 이루어져 있다.
유량제어수단은, 제1 유량측정수단 및 제2 유량측정수단에 연결되어 막여과부로 각각 공급되는 공급수의 유량을 제어하도록 제어신호를 제공하는 유량제어기(710)로 이루어져 있다.
유량조절수단은, 여과공급부에 각각 연결되어 유량제어수단의 지령에 의해 각각의 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 조절하는 복수의 펌프회전수 제어기(41, 42, 43, 44, 45)로 이루어져 있다.
본 실시예의 펌프회전수 제어기(41, 42, 43, 44, 45)는, 제1 펌프회전수 제어기(41), 제2 펌프회전수 제어기(42), 제3 펌프회전수 제어기(43), 제4 펌프회전수 제어기(44), 제5 펌프회전수 제어기(45)의 5개의 펌프회전수 제어기로 이루어져 있으나, 2개 내지 4개 및 6개 이상의 펌프회전수 제어기로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 유량조절수단은, 일부 막여과부의 역세척시 나머지 막여과부의 여과수의 유량을 전체 막여과부의 여과수의 유량과 동일하게 유지되도록 나머지 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 조절하게 된다.
또한, 본 실시예의 여과수 압력제어형 막여과장치의 후단에서 여과수를 처리하는 후단공정에는, 여과수 압력제어형 막여과장치의 하류에 설치된 후단공정 압력조절밸브(200), 후단공정 압력센서(900), 후단공정 압력제어기(910)에 의해 후단공정에 소요되는 여과수의 압력을 조절하는 것도 가능함은 물론이다.
후단공정 압력조절밸브(200)는 후단공정의 하류에 설치되어 후단공정으로 유입되는 여과수의 압력을 조절하게 된다. 후단공정 압력센서(900)는, 후단공정의 상류에 설치되어 후단공정으로 유입되는 여과수의 압력을 측정하는 압력센서로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
후단공정 압력제어기(910)는, 후단공정 압력조절밸브(200)와 후단공정 압력센서(900)에 접속되어 후단공정 압력센서(900)의 측정결과에 따라 후단공정 압력조절밸브(200)의 개도를 조절하여 후단공정에 소요되는 여과수의 압력을 제어하도록 제어신호를 제공하게 된다.
따라서, 본 실시예의 여과수 압력제어형 막여과장치는, 도 7의 종래의 막여과장치의 구동압력 그래프에 나타낸 바와 같이 여과수 저류조로 인한 구동압력의 소실을 보강하기 위해 후단공정 공급펌프를 별도로 설치하던 문제를 해소한 것으로서, 도 8의 구동압력 그래프에 나타낸 바와 같이 무동력의 압력팽착식 역세탱크로 이루어진 압력제어부에 의한 압력제어에 의해 압력소실을 감소시켜 별도의 후단공정 공급펌프를 설치할 필요없이 여과수의 구동압력을 그대로 후단공정의 구동압력으로 이용할 수 있게 된다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 전체의 분리막 여과기의 여과공정에서 전체의 분리막 여과기의 여과유량은 총여과유량(Qt)과 역세유량(Qb)로 이루어지며, 각 분리막 여과기의 여과유량(q)은 총여과유량(Qt)과 역세유량(Qb)의 합(Qt+Qb)을 분리막 여과기의 갯수(n)로 나눈 값으로 이루어짐을 알 수 있다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 1개의 분리막 여과기의 역세공정에서 나머지의 각 분리막 여과기의 여과유량(q)은 총여과유량(Qt)을 나머지의 분리막 여과기의 갯수(n-1)로 나눈 값으로 이루어짐을 알 수 있다.
또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 막여과장치의 분리막 여과기의 계열수에 따른 역세유량 분배비율을 나타낸 그래프에서는, 역세시 분리막에 부착된 오염물질의 효과적인 탈리를 위하여 역세유량은 각 계열당 여과유량(q)의 1∼3배(도 11에서의 a값)의 유량을 공급하고, 막여과장치는 역세시 소비되는 여과수의 유량을 추가적으로 여과할 수 있도록 2개 이상의 복수 계열의 분리막 여과기를 설치하여 측정한 것이다.
즉, 막여과장치의 총여과유량 대비 역세유량의 비율, 즉 역세유량분배비는 계열별 여과유량 대비 역세유량 배율, 즉 역세유량배수가 작을수록, 막여과장치의 계열수가 많을수록 낮으며 이는 막여과장치의 단위면적당 여과유량, 즉 투과플럭스가 낮아 막여과장치가 안정적으로 장기운전이 가능한 것을 의미한다.
그러나, 역세유량배수가 낮으면 분리막 역세시 막오염 물질의 탈리가 잘 되지 않아 분리막 성능회복률이 낮아질 수 있고, 투과플럭스가 너무 낮으면 다수의 분리막이 설치되어야 하므로 비경제적임을 의미한다.
따라서, 도 11에서 막여과장치의 분리막 여과기의 계열수에 따른 역세유량 분배비율을 나타낸 그래프에 의하면 4∼10개의 분리막 여과기의 개열수에 대한 개열별 여과유량 대비 역세유량의 비율을 10∼40%로 유지하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법을 더욱 상세히 설명한다.
도 3 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법은, 일부의 여과공급부 및 여과배출부의 폐쇄단계(S10), 나머지의 여과공급부 및 여과배출부의 개방단계(S20), 여과수의 압력제어단계(S30), 일부의 역세투입부 및 역세배출부의 개방단계(S40), 나머지의 역세투입부 및 역세배출부의 폐쇄단계(S50), 공급수의 유량제어단계(S60)을 포함하여 이루어진다.
일부의 여과공급부 및 여과배출부의 폐쇄단계(S10)는 복수의 막여과부 중 어느 하나에 접속된 여과공급부와 여과배출부를 폐쇄하는 단계로서, 제1 여과공급밸브(11)와 제1 여과배출밸브(81)를 폐쇄하여 제1 분리막 여과기(61)의 여과공정을 정지하게 된다.
나머지의 여과공급부 및 여과배출부의 개방단계(S20)는 복수의 막여과부 중 나머지에 접속된 여과공급부와 여과배출부를 개방하는 단계로서, 제2 내지 제5 여과공급밸브(12, 13, 14, 15)와 제2 내지 제5 여과배출밸브(82, 83, 84, 85)를 개방하여 제2 내지 제5 분리막 여과기(62, 63, 64, 65)의 여과공정을 진행하게 된다.
여과수의 압력제어단계(S30)는 여과배출부에 접속된 압력제어부에 의해 여과수의 압력을 제어하는 단계로서, 여과공정 압력센서(800)의 측정결과에 따라 여과공정 압력조절밸브(100)의 개도를 조절하여, 일부 막여과부의 역세시 역세용 여과수에 적정한 압력을 제공하도록 여과수의 압력을 제어하게 된다.
일부의 역세투입부 및 역세배출부의 개방단계(S40)는 여과공급부와 여과배출부가 폐쇄된 막여과부에 접속된 역세투입부와 역세배출부를 개방하는 단계로서, 역세투입밸브(91)와 역세배출밸브(21)를 개방하여 제1 분리막 여과기(61)의 역세척공정을 진행하게 된다.
나머지의 역세투입부 및 역세배출부의 폐쇄단계(S50)는 나머지의 역세투입부와 역세배출부를 폐쇄하는 단계로서, 제2 내지 제5 역세투입밸브(92, 93, 94, 95)와 제2 내지 제5 역세배출밸브(22, 23, 24, 25)를 폐쇄하여 제2 내지 제5 분리막 여과기(62, 63, 64, 65)의 역세척공정을 정지하게 된다.
공급수의 유량제어단계(S60)는 일부 막여과부의 역세시 나머지 막여과부의 여과수의 유량을 전체 막여과부의 여과수의 유량과 동일하게 유지되도록, 나머지 막여과부로부터 배출되는 여과수의 유량을 측정하여 각각의 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 제어하는 단계로서, 나머지의 막여과부로부터 배출되는 여과수의 유량을 여과수 유량센서(700)로 측정하여 유량제어기(710)에 의해 나머지의 막여과부로 공급수의 유량을 제어하도록 제어신호를 제공하고, 이 제어신호에 의해 제2 내지 제5 펌프회전수 제어기(42, 43, 44, 45)가 제2 내지 제5 여과공급펌프(32, 33, 34, 35)를 제어하여 제2 내지 제5 분리막 여과기(62, 63, 64, 65)로 공급되는 공급수의 유량을 조절하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 막여과공정에서 여과된 여과수의 일부를 역류시켜 역세수로 이용하고 역세용 여과수의 압력을 제어함으로써, 막여과장치에서 처리수 저장조가 불필요하여 이로 인해 공간효율성을 높일 수 있고 역세용 여과수의 압력을 제어하여 역세효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 막여과부의 하류에 유량제어부를 설치하여 공급수와 여과수의 유량을 제어함으로써, 일부 분리막의 역세시에도 후단공정에 동일한 여과수의 유량을 제공할 수 있게 된다.
또한, 역세투입부로 무동력의 압력팽창식 역세탱크를 사용함으로써, 별도의 조작없이 역세용 여과수의 투입을 제어할 수 있고, 여과배출부의 하류에 압력제어부를 설치하여 여과수의 압력을 제어함으로써, 별도의 조작없이 역세용 여과수의 압력을 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 막여과공정의 여과수의 압력을 소실시키지 않고, 후단공정에 이용하며 후단공정의 공급측 압력 요구조건에 따라 막여과공정의 여과수측 압력을 독립적으로 임의제어 함으로써, 전체 수처리공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
11, 12, 13, 14, 15: 여과공급밸브
21, 22, 23, 24, 25: 역세배출밸브
31, 32, 33, 34, 35: 여과공급펌프
61, 62, 63, 64, 65: 분리막 여과기
81, 82, 83, 84, 85: 여과배출밸브
91, 92, 93, 94, 95: 여과투입밸브
100: 여과공정 압력조절밸브
200: 후단공정 압력조절밸브
500: 압력팽창식 역세탱크
600: 역세수 밸브
700: 여과수 유량센서
800: 여과공정 압력센서
810: 여과공정 압력제어기
900: 후단공정 압력센서
910: 후단공정 압력제어기

Claims (9)

  1. 공급수를 분기하여 분리막에 의해 여과하는 막여과장치로서,
    분기된 공급수를 각각의 분리막에 공급하는 복수의 여과공급부;
    상기 각각의 여과공급부에 의해 공급된 공급수를 분리막에 의해 여과하는 복수의 막여과부;
    상기 각각의 막여과부에서 처리된 여과수를 배출하는 복수의 여과배출부;
    상기 여과배출부의 하류에 접속되어 상기 여과배출부에서 배출되는 여과수를 저장하지 않고서 여과수의 일부를 상기 막여과부로 역류시켜 분리막을 역세척하는 역세투입부;
    상기 각각의 막여과부에 연결되어 상기 막여과부의 역세척시 역세처리수를 외부로 배출하는 역세배출부;
    상기 여과배출부의 하류에 설치되어 여과수의 압력을 제어하는 압력제어부; 및
    상기 막여과부의 하류에 접속되어, 배출되는 여과수의 유량을 측정하여 상기 여과공급부에 의해 상기 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하고,
    상기 유량제어부는, 일부 막여과부의 역세시 나머지 막여과부의 여과수의 유량을 전체 막여과부의 여과수의 유량과 동일하게 유지되도록 나머지 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 조절하고,
    상기 압력제어부는, 상기 역세투입부에 제공되는 여과수의 압력을 제어하는 여과공정 압력제어부와, 여과공정에서 배출되는 여과수의 구동압력을 후단공정의 구동압력으로 이용하도록 상기 여과공정 압력제어부의 하류에 설치되어 후단공정에 제공되는 여과수의 압력을 제어하는 후단공정 압력제어부로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 여과수 압력제어형 막여과장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 역세투입부는,
    가스가 일정 압력으로 유지되는 가스조와, 여과수가 유출입하는 여과수조와, 상기 가스조와 상기 여과수조 사이에 이들의 구획공간을 신축하도록 설치된 간막으로 이루어진 압력팽창식 역세탱크;
    여과수의 일부가 역류되어 상기 여과수조에 유입되도록 상기 여과배출부의 하류에 연결된 여과수 유입관에 설치된 역세수 밸브; 및
    상기 여과수조로부터 여과수가 배출되어 상기 각각의 막여과부로 투입되도록 분기된 역세투입관에 각각 설치된 복수의 역세투입밸브;로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 여과수 압력제어형 막여과장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과공정 압력제어부는, 상기 여과배출부의 하류에 설치되어 여과수의 압력을 측정하는 압력측정수단; 상기 압력측정수단에 접속되어 상기 압력측정수단의 측정결과에 따라 압력제어신호를 제공하는 압력제어수단; 및 상기 압력측정수단의 하류에 설치되어 상기 압력제어수단의 압력제어신호에 의거해서 여과수의 압력을 조절하는 압력조절수단;을 구비하고,
    상기 후단공정 압력제어부는, 상기 후단공정의 상류에 설치되어 유입되는 여과수의 압력을 측정하는 후단공정 압력센서; 상기 후단공정 압력센서에 접속되어 상기 후단공정 압력센서의 측정결과에 따라 압력제어신호를 제공하는 후단공정 압력제어기; 및 상기 후단공정의 하류에 설치되어 상기 후단공정 압력제어기의 압력제어신호에 의거해서 유입되는 여과수의 압력을 조절하는 후단공정 압력조절밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 여과수 압력제어형 막여과장치.
  8. 제 1 항에 기재된 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법으로서,
    복수의 막여과부 중 어느 하나에 접속된 여과공급부와 여과배출부를 폐쇄하는 단계;
    복수의 막여과부 중 나머지에 접속된 여과공급부와 여과배출부를 개방하는 단계;
    상기 여과배출부에 접속된 압력제어부에 의해 여과수의 압력을 제어하는 단계; 및
    상기 여과공급부와 여과배출부가 폐쇄된 막여과부에 접속된 역세투입부와 역세배출부를 개방하고, 나머지의 역세투입부와 역세배출부를 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 일부 막여과부의 역세시 나머지 막여과부의 여과수의 유량을 전체 막여과부의 여과수의 유량과 동일하게 유지되도록, 나머지 막여과부로부터 배출되는 여과수의 유량을 측정하여 상기 각각의 막여과부로 공급되는 공급수의 유량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과수 압력제어형 막여과장치의 막세척방법.
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