KR101276499B1 - 2단 막여과 정수처리장치 및 그 정수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집수조, 혼화조, 응집조, 침전조, 분리막조 및; 상기 분리막조에서 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수를 공급받아 2차로 막여과하여 처리수로 배출하는 농축막 여과조를 포함하되, 상기 분리막조에서 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수 중, 슬러지를 고농도로 포함하는 고농도층은 설정시간 동안 상기 응집조로 리턴되어 응집, 침전 및 분리막 여과가 이루어지고, 상기 설정시간 경과 후, 고농도층이 배출된 후에 남아 있는 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 저농도층이 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 농축막 여과조에는 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함한 농축수만 공급되어 여과가 이루어지게 됨으로써, 농축막이 슬러지에 의해 막히게 되는 등의 오염이 줄어들게 되는바, 농축막 여과조의 고액분리 효율이 증대되고, 세정 작업 없이 장기간 운전할 수 있게 되어 결국 정수처리효율이 향상된다.

Description

2단 막여과 정수처리장치 및 그 정수처리방법{Apparatus and method for water treatment using two stage membrane filtration}

본 발명은 2단 막여과 정수처리장치 및 그 정수처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그 오염도를 줄여 장기간 운전이 가능하도록 한 2단 막여과 정수처리장치 및 그 정수처리방법에 관한 것이다.

종래의 정수처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유입원수를 취합한 후, 응집제를 혼화하여 응집하는 공정을 거치고, 대면적의 침전지를 통하여 응집물 또는 슬러지를 침전시키며, 모래여과를 통하여 정수를 하는 구조로 이루어져 있다.

여기서, 고도처리가 필요한 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 산화(오존) 처리 또는 활성탄 처리 등의 고도 처리를 통하여 정수를 하기도 한다.

그러나, 최근에는 정수처리에 대한 요구 수준의 강화로 인하여 정수처리 공정에 중공사막을 포함하는 침지형 분리막 장치를 이용한 정수처리 공정이 요구되고 있다.

중공사막을 포함하는 침지형 분리막 장치를 이용한 정수처리 공정은 가열이나 상변화를 이용하는 분리 방법에 비하여 중공사막의 분리막을 이용하여 고액 분리를 하는 방법으로서 많은 장점이 있다. 그 중 하나는 분리막의 세공 크기에 따라 원하는 일정한 수질의 처리수를 얻을 수 있으므로, 공정의 신뢰도를 높일 수 있다는 점이다.

이러한 장점으로 인해 최근에는 분리막이 오,폐수 처리, 산업폐수의 처리, 음용수의 처리, 그리고 제약 및 산업 분야에서의 분리 공정 등에 널리 이용되어 그 활용 범위가 점차 확대되는 추세에 있다.

상기한 분리막을 이용한 고액 분리 방법 중 하나로는 중공사 분리막을 다발 지어 형성한 중공사막 모듈이 있는데, 이러한 중공사막 모듈의 하나로는 중공사막을 처리하고자 하는 유체의 수조에 직접 침지시키고, 중공사막에 진공을 가하여 유체가 중공사 내부로 투과되게 하여 고액을 분리하는 침지형 중공사막 모듈이 있다.

상기 침지형 중공사막 모듈은 모듈의 제조 원가를 낮출 수 있고, 유체의 순환을 위한 설비가 필요 없어 시설비나 운전비의 절감을 가져올 수 있는 장점이 있다.

도 3은 상기한 장점을 갖는 종래의 침지형 분리막 장치를 이용한 정수처리 시스템을 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이 유입되는 원수를 일단 집수조에 집수한 다음, 혼화조에서 응집제와 함께 혼화시키고, 응집조에서 원수에 포함되어 있는 유기물질 등을 응집시킨다. 다음에, 응집조에서 응집처리가 완료된 응집처리수를 경사판이 설치된 침전조로 유입시켜, 응집물 또는 입자성 오염물질을 경사판을 통하여 침전시킨다.

그리고, 침전조로부터 침전처리수를 침지형 분리막 장치가 설치된 분리막조로 유입시켜, 침지형 분리막 장치를 통하여 분리막 여과를 함으로써, 정수를 얻을 수 있으며, 필요에 따라서는 오존 및/또는 활성탄 처리의 고도처리를 수행할 수도 있다.

한편, 도 4는 종래의 2단 막여과 정수처리장치 구성을 개략적으로 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이, 정수처리과정에서 분리막조(50)에 발생되는 고농도의 슬러지를 포집하여 이를 다시 막여과에 의해 정수하는 농축막 여과조(60)가 더 구비되어 있다.

상기 농축막 여과조(60)는, 분리막조(50)에서 막여과에 따라 발생되는 슬러지를 공급받은 후, 이 슬러지를 다시 막여과에 의해 정수처리하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구성으로 이루어진 2단 막여과 정수처리장치에서의 농축막 여과조(60)는, 분리막조(50)의 막여과에 따라 지속적으로 쌓인 고농도의 슬러지를 공급받아 이를 막여과 시키게 되는 것인바, 농축막 여과조(60)의 농축막에는 고농도의 슬러지가 쌓여 막히게 됨으로써, 점차적으로 여과효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이에, 일정주기마다 농축막 여과조(60)의 농축막을 세척하여야 하는 번거로움이 있으며, 이러한 세척을 제때에 실시하지 못할 경우, 고액분리의 효율이 저하되어 결국 원활한 정수처리가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 분리막조에 쌓여 슬러지를 고농도로 포함하는 농축수는 다시 응집조로 리턴시켜 재처리 과정을 거치도록 하고, 농축막 여과조에는 상대적으로 슬러지를 저농도로 포함하는 농축수만 공급하여 처리되도록 함으로써, 농축막 여과조의 농축막 오염을 상대적으로 저감시킴에 따라 장기간 운전이 가능하도록 한 2단 막여과 정수처리장치 및 그 정수처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 슬러지를 고농도로 포함한 농축수를 별도의 농축조에 포집한 후에 필요에 따라 일부를 드레인시킨 후, 다시 응집조로 리턴시켜 재처리 과정을 거치도록 하고, 농축막 여과조에는 상대적으로 슬러지를 저농도로 포함하는 농축수만 공급하여 처리되도록 함으로써, 역시 농축막 여과조의 농축막 오염을 상대적으로 저감시킴에 따라 장기간 운전이 가능하도록 한 2단 막여과 정수처리장치 및 그 정수처리방법을 제공하는데에도 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2단 막여과 정수처리장치는, 유입되는 원수를 집수하는 집수조; 상기 집수조에서 유입되는 원수에 응집제를 혼화하는 혼화조; 상기 혼화조에서 유입되는 응집제가 혼화된 원수에서 유기물질 등을 응집시키는 응집조; 상기 응집조에서 응집처리가 완료된 응집처리수에서 응집물 또는 입자성 슬러지를 침전시키는 침전조; 상기 침전조로부터 유입되는 침전처리수를 침지형 분리막 장치를 이용하여 분리막 여과를 하는 분리막조; 및 상기 분리막조에서 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수를 공급받아 2차로 막여과하여 처리수로 배출하는 농축막 여과조;를 포함하고, 상기 분리막조 내에는 상기 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수가 포집되며, 상기 분리막조의 농축수는 상기 분리막조의 바닥면으로부터 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 고농도층' 및 상기 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지며, 상기 분리막조에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 설정시간 동안 배출되어 상기 응집조로 리턴되고, 상기 설정시간 경과 후, 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '분리막조의 농축수의 저농도층'이 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 분리막조에 연결되는 농축조를 더 포함하고, 상기 분리막조에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출되어 상기 농축조 내로 공급됨에 따라 상기 농축조 내에는 농축수가 포집된다.

이 경우, 상기 농축조로 포집된 농축수는 바닥면으로부터 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 고농도층' 및 상기 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지며, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'은 설정시간 동안 배출되어 상기 응집조로 리턴되고, 상기 설정시간 경과 후, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '농축조의 농축수의 저농도층'이 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'은 설정시간 동안 외부로 드레인되고, 상기 설정시간 경과 후, 상기 '농축조의 농축수의 저농도층'은 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어질 수 있다.

또한, 상기 분리막조에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출되어 설정시간 동안 상기 농축조로 공급되고, 상기 설정시간 경과 후에 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '분리막조의 농축수의 저농도층'이 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 2단 막여과 정수처리방법은, (a) 원수를 집수하는 집수단계; (b) 상기 집수된 원수에 응집제를 혼화하는 혼화단계; (c) 상기 응집제가 혼화된 원수에서 유기물질 등을 응집시키는 응집단계; (d) 상기 응집단계에서 응집처리된 응집처리수에서 응집물 또는 입자성 슬러지를 침전시키는 침전단계; (e) 상기 침전단계에서 침전처리된 처리수를 분리막조로 공급하여 분리막 여과하고, 상기 분리막조 내에는 침지형 분리막장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수가 포집되며, 상기 분리막조의 농축수는 상기 분리막조의 바닥면에 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 고농도층' 및 상기 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지는 분리막 여과 단계; (f) 상기 분리막 여과단계에서 포집된 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 상기 응집단계로 리턴시키는 단계; (g) 상기 (f) 단계의 설정시간 경과 후 상기 분리막조 내에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '분리막조의 농축수의 저농도층'을 농축막 여과조로 공급하여 농축막 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 (f) 단계는, 상기 분리막 여과에서 포집된 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 농축조에 공급하여 농축수를 포집한 후에 상기 응집단계로 리턴하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (f) 단계 후에, (f-ⅰ) 상기 농축조에 포집된 농축수는 상기 농축조의 바닥면에 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 고농도층' 및 상기 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지고, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 상기 응집단계로 리턴시키는 단계; (f-ⅱ) 상기 설정시간 경과 후, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '농축조의 농축수의 저농도층'을 농축막 여과조로 공급하여, 2차로 막여과하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 (f-ⅰ) 단계 전에, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 외부로 드레인 시키는 단계를 더 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 2단 막여과 정수처리장치 및 정수처리방법에 의하면, 분리막조에 쌓인 슬러지를 고농도로 포함하는 농축수는 다시 응집조로 리턴되어 재처리 과정을 거치게 되는바, 농축막 여과조에는 상대적으로 슬러지를 저농도로 포함하는 농축수만 공급되어 처리됨으로써, 농축막 여과조의 농축막 오염이 상대적으로 저감됨에 따라 장기간 운전이 가능해지는 효과가 제공된다.

또한, 본 발명은 분리막조에서 슬러지를 고농도로 포함한 농축수를 별도의 농축조에 포집하여 필요에 따라 일부를 드레한 후, 다시 응집조로 리턴시켜 재처리 과정을 거치게 되는바, 농축막 여과조에는 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 농축수만 공급되어 처리됨으로써, 역시 농축막 여과조의 농축막 오염이 상대적으로 저감됨 따라 장기간 운전이 가능해지는 효과도 제공된다.

도 1은 종래의 정수처리 시스템의 일례를 나타낸 공정도.
도 2는 고도 처리 공법을 적용한 종래의 정수처리 시스템의 일례를 나타낸 공정도.
도 3은 종래의 침지형 분리막 장치를 이용한 정수처리장치를 도시한 구성도.
도 4는 종래의 2단 막여과 정수처리장치 구성을 개략적으로 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 2단 막여과 정수처리장치 구성을 나타낸 구성도.
도 6은 도 4의 공정순서를 나타낸 공정도.
도 7은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 2단 막여과 정수처리장치 구성을 나타낸 구성도.
도 8은 도 7의 공정순서를 나타낸 공정도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

<제 1실시 예>

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 2단 막여과 정수처리장치 구성을 나타낸 구성도이고, 도 6은 도 4의 공정순서를 나타낸 공정도이다.

참고로, 본 발명의 제1실시예를 설명함에 있어서, 앞선 종래에서와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 설명기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 2단 막여과 정수처리장치는, 유입되는 원수를 집수하는 집수조(10)와, 이 집수조(10)에서 유입되는 원수에 응집제를 혼화하는 혼화조(20)와, 이 혼화조(20)에서 유입되는 응집제가 혼화된 원수에서 유기물질 등을 응집시키는 응집조(30)와, 이 응집조(30)에서 응집처리가 완료된 응집처리수에서 응집물 또는 입자성 슬러지를 침전시키는 침전조(40) 및, 이 침전조로부터 유입되는 침전처리수를 침지형 분리막 장치를 이용하여 분리막 여과를 하는 분리막조(50)를 포함한다.

상기 분리막조(50)에는 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수가 포집되고, 분리막조(50)에는 농축막 여과조(60)가 연결되며, 농축막 여과조(60)는 분리막조(50)의 농축수를 공급받아 이를 여과시킨 후 처리수로 공급하도록 구성된다.

여기서, 상기 분리막조(50)에서 침지형 분리막 장치에 의해 분리막 여과된 처리수는 생산수로서 배출이 이루어지게 되고, 분리막조(50) 내에는 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지가 자중에 의해 바닥면에 쌓임에 따라 농축수가 포집된다.

따라서, 분리막조(50)의 농축수는 분리막조(50)의 바닥면으로부터 일정높이만큼 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 고농도층 및 이 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 저농도층으로 이루어진다. 이하에서는 분리막조(50)의 바닥면에 일정높이 만큼 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 부분을 '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'이라 하고, 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도(묽은 농도로)로 포함하는 부분을 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'이라 한다.

이에, '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'은 설정시간동안 응집조(30)로 리턴되어 다시 침전조(40) 및 분리막조(50)를 거쳐 정수가 이루어지게 되고, 설정시간이 경과하면 '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'이 농축막 여과조(60)로 공급되어, 농축막 여과조(60)에 의해 여과가 이루어진 후, 처리수로 배출이 이루어지게 된다.

따라서, 상기 농축막 여과조(60)에는 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'만이 공급되어 여과가 이루어지게 됨으로써, 농축막이 슬러지에 의해 막히게 되는 등의 오염이 줄어들게 되는바, 농축막 여과조(60)의 고액분리 효율이 증대되고, 세정 작업 없이 장기간 운전할 수 있게 되어 결국 정수처리효율이 향상된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 2단 막여과 정수처리장치의 정수처리방법을 설명하면 다음과 같다.

집수조(10), 혼화조(20), 응집조(30) 및 침전조(40)를 통과하여 정수처리된 중간처리수는, 분리막조(50)로 공급되어 침지형 분리막 장치에 의해 막여과되어 정수처리된다. 이 과정에서 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수가 분리막조(50)의 바닥면에 적층되어 포집된다.

이와 같이 분리막조(50)에 포집된 농축수는 그 자중에 의하여 바닥면으로부터 일정높이만큼은 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 고농도층 및 이 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 저농도층으로 이루어진다. 앞서 언급한 바와 같이, 분리막조(50)의 바닥면에 일정높이 만큼 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 부분을 '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'이라 하고, 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도(묽은 농도로)로 포함하는 부분을 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'이라 한다.

상기와 같이, 분리막조(50)의 농축수의 고농도층은 설정시간동안 응집조(30)로 다시 리턴된 후, 응집조(30)와 침전조(40) 및 분리막조(50)를 다시 거치면서 정수처리가 이루어진다.

설정시간이 경과하게 되면, 분리막조(50)에서 '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 분리막조(50)의 바닥면에는 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'이 남아 있고, 이러한 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'은 농축막 여과조(60)로 공급되어 농축막에 의해 막여과가 이루어진 후, 처리수로서 배출이 이루어진다.

따라서, 상기 농축막 여과조(60)에는 상대적으로 저농도의 농축수만이 공급되어 막여과가 이루어지게 되는바, 농축막 여과조(60)의 농축막이 슬러지에 의해 막히는 등의 오염이 최소화되며, 이에 고액분리 효율이 증대되고 농축막 여과조를 장기간 운전할 수 있게 됨으로써 결국 정수처리효율이 증대된다.

<제2실시예>

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 2단 막여과 정수처리장치 구성을 나타낸 구성도이고, 도 8은 도 7의 공정순서를 나타낸 공정도이다.

참고로, 본 발명의 제2실시예를 설명함에 있어서, 앞선 제1실시예에서와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 2단 막여과 정수처리장치는, 유입되는 원수를 집수하는 집수조(10)와, 이 집수조(10)에서 유입되는 원수에 응집제를 혼화하는 혼화조(20)와, 이 혼화조(20)에서 유입되는 응집제가 혼화된 원수에서 유기물질 등을 응집시키는 응집조(30)와, 이 응집조(30)에서 응집처리가 완료된 응집처리수에서 응집물 또는 입자성 슬러지를 침전시키는 침전조(40) 및, 이 침전조로부터 유입되는 침전처리수를 침지형 분리막 장치를 이용하여 분리막 여과를 하는 분리막조(50)를 포함한다.

또한, 상기 분리막조(50)에는 농축조(100) 및 농축만 여과조(60)가 연결되고, 분리막조(50)에서 배출되는 분리막조(50)의 농축수의 고농도층이 농축조(100)로 공급됨으로써 농축조(100)에는 농축수가 포집되며, 농축막 여과조(60)는 농축조(100) 및 분리막조(50)로부터 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 농축수를 공급받아 이를 여과시킨 후 처리수로 배출한다.

여기서, 상기 분리막조(50)에서 침지형 분리막 장치에 의해 분리막 여과된 처리수는 생산수로서 배출이 이루어지게 되는데, 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지는 자중에 의해 바닥면에 포집이 이루어지게 된다.

제1실시예와 동일하게, 분리막조(50)에 포집된 농축수는 그 자중에 의하여 바닥면으로부터 일정높이만큼은 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 고농도층('분리막조(50)의 농축수의 고농도층'이라 함) 및 이 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 저농도층('분리막조(50)의 농축수의 저농도층'이라 함)으로 이루어진다.

이에, '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'은 설정시간동안 농축조(100)로 공급되어 포집되고, 설정시간 경과 후 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'은 농축막 여과조(60)로 공급되어 농축막 여과가 이루어진 후, 처리수로서 배출이 이루어진다.

한편, 상기 농축조(100)에 포집된 농축수는 그 자중에 의해 농축조(100)의 바닥면에 일정높이만큼 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 고농도층 및 이 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 저농도층으로 이루어진다. 이하에서는 농축조(100)의 바닥면에 일정높이 만큼 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 부분을 '농축조(100)의 농축수의 고농도층'이라 하고, 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도(묽은 농도로)로 포함하는 부분을 '농축조(100)의 농축수의 저농도층'이라 한다.

이에, '농축조(100)의 농축수의 고농도층'은 설정시간 동안 응집조(30)로 리턴되어 다시 침전조(40) 및 분리막조(50)를 거쳐 정수가 이루어지게 되고, 설정시간이 경과하면 농축조(100)에서 '농축조(100)의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 '농축조(100)의 농축수의 저농도층'이 농축막 여과조(60)로 공급되어, 농축막 여과조(60)에 의해 여과가 이루어진 후, 처리수로 배출이 이루어지게 된다.

참고로, 상기 '농축조(100)의 농축수의 고농도층'은 곧바로 설정시간 동안 응집조(30)로 리턴될 수도 있지만, 설정시간 동안 외부로 드레인된 후 응집조(30)로 리턴될 수도 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제2실시예에 따른 2단 막여과 정수처리장치의 정수처리방법을 설명하면 다음과 같다.

집수조(10), 혼화조(20), 응집조(30) 및 침전조(40)를 통과하여 정수처리된 중간처리수는, 분리막조(50)로 공급되어 침지형 분리막 장치에 의해 막여과되어 정수처리된다. 이 과정에서 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수는 분리막조(50)의 바닥면에 적층되어 포집된다.

이와 같이 분리막조(50)에 포집된 농축수는 그 자중에 의하여 바닥면으로부터 일정높이만큼은 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 고농도층 및 이 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 저농도층으로 이루어진다. 앞서 언급한 바와 같이, 분리막조(50)의 바닥면에 일정높이 만큼 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 부분을 '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'이라 하고, 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도(묽은 농도로)로 포함하는 부분을 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'이라 한다.

이에, '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'은 설정시간동안 농축조(100)로 공급되어 농축조(100)의 바닥에 포집되고, 설정시간 경과 후 분리막조(50)에서 '분리막조(50)의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 '분리막조(50)의 농축수의 저농도층'은 농축막 여과조(60)로 공급되어 농축막 여과가 이루어진 다음 처리수로서 배출이 이루어진다.

또한, 상기 농축조(100)에 포집된 농축수는 그 자중에 의하여 바닥면으로부터 일정높이만큼은 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 고농도층 및 이 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 저농도층으로 이루어진다. 앞서 언급한 바와 같이, 농축조(100)의 바닥면에 일정높이 만큼 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 부분을 '농축조(100)의 농축수의 고농도층'이라 하고, 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도(묽은 농도로)로 포함하는 부분을 '농축조(100)의 농축수의 저농도층'이라 한다.

따라서, 농축조(100)의 농축수의 고농도층은 설정시간 동안 응집조(30)로 리턴되어 다시 침전조(40) 및 분리막조(50)를 거쳐 정수가 이루어지게 되고, 설정시간이 경과하면 농축조(100)에서 '농축조(100)의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 '농축조(100)의 농축수의 저농도층'이 농축막 여과조(60)로 공급되어, 농축막 여과조(60)에 의해 여과가 이루어진 후, 처리수로 배출이 이루어지게 된다.

따라서, 상기 농축막 여과조(60)에는 상대적으로 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함한 농축수만이 공급되어 여과가 이루어지게 됨으로써, 농축막이 슬러지에 의해 막히게 되는 등의 오염이 줄어들게 되는바, 농축막 여과조(60)의 고액분리 효율이 증대되고, 세정 작업 없이 장기간 운전할 수 있게 되어 결국 정수처리효율이 향상된다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 집수조 20 : 혼화조
30 : 응집조 40 : 침전조
50 : 분리막조 60 : 농축막 여과조
100 : 농축조

Claims (9)

1. 유입되는 원수를 집수하는 집수조;
   상기 집수조에서 유입되는 원수에 응집제를 혼화하는 혼화조;
   상기 혼화조에서 유입되는 응집제가 혼화된 원수에서 유기물질 등을 응집시키는 응집조;
   상기 응집조에서 응집처리가 완료된 응집처리수에서 응집물 또는 입자성 슬러지를 침전시키는 침전조;
   상기 침전조로부터 유입되는 침전처리수를 침지형 분리막 장치를 이용하여 분리막 여과를 하는 분리막조; 및
   상기 분리막조에서 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수를 공급받아 2차로 막여과하여 처리수로 배출하는 농축막 여과조;를 포함하고,
   상기 분리막조 내에는 상기 침지형 분리막 장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수가 포집되며, 상기 분리막조의 농축수는 상기 분리막조의 바닥면으로부터 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 고농도층' 및 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층' 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지며,
   상기 분리막조에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 설정시간 동안 배출되어 상기 응집조로 리턴되고,
   상기 설정시간 경과 후, 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '분리막조의 농축수의 저농도층'이 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어지는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 분리막조에 연결되는 농축조를 더 포함하고, 상기 분리막조에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출되어 상기 농축조 내로 공급됨에 따라 상기 농축조 내에는 농축수가 포집되는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 농축조로 포집된 농축수는 바닥면으로부터 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 고농도층' 및 상기 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지며,
   상기 '농축조의 농축수의 고농도층'은 설정시간 동안 배출되어 상기 응집조로 리턴되고,
   상기 설정시간 경과 후, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '농축조의 농축수의 저농도층'이 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어지는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 '농축조의 농축수의 고농도층'은 설정시간 동안 외부로 드레인되고,
   상기 설정시간 경과 후, 상기 '농축조의 농축수의 저농도층'은 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어지는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리장치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 분리막조에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출되어 설정시간 동안 상기 농축조로 공급되고, 상기 설정시간 경과 후에 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '분리막조의 농축수의 저농도층'이 상기 농축막 여과조로 공급되어 2차로 막여과가 이루어지는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리장치.
6. (a) 원수를 집수하는 집수단계;
   (b) 상기 집수된 원수에 응집제를 혼화하는 혼화단계;
   (c) 상기 응집제가 혼화된 원수에서 유기물질 등을 응집시키는 응집단계;
   (d) 상기 응집단계에서 응집처리된 응집처리수에서 응집물 또는 입자성 슬러지를 침전시키는 침전단계;
   (e) 상기 침전단계에서 침전처리된 처리수를 분리막조로 공급하여 분리막 여과하고, 상기 분리막조 내에는 침지형 분리막장치에 의해 걸러진 슬러지를 포함하는 농축수가 포집되며, 상기 분리막조의 농축수는 상기 분리막조의 바닥면에 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 고농도층' 및 상기 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '분리막조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지는 분리막 여과 단계;
   (f) 상기 분리막 여과단계에서 포집된 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 상기 응집단계로 리턴시키는 단계;
   (g) 상기 (f) 단계의 설정시간 경과 후 상기 분리막조 내에서 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '분리막조의 농축수의 저농도층'을 농축막 여과조로 공급하여 농축막 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 (f) 단계는,
   상기 분리막 여과에서 포집된 상기 '분리막조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 농축조로 공급하여 농축수를 포집한 후에 상기 응집단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 (f) 단계 후에,
   (f-ⅰ) 상기 농축조에 포집된 농축수는 상기 농축조의 바닥면에 슬러지가 쌓임에 따라 슬러지를 고농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 고농도층' 및 상기 고농도층 위에서 슬러지를 상대적으로 저농도로 포함하는 '농축조의 농축수의 저농도층'으로 이루어지고, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 상기 응집단계로 리턴시키는 단계;
   (f-ⅱ) 상기 설정시간 경과 후, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'이 배출된 후에 남아 있는 상기 '농축조의 농축수의 저농도층'을 농축막 여과조로 공급하여, 2차로 막여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 (f-ⅰ) 단계 전에, 상기 '농축조의 농축수의 고농도층'을 설정시간 동안 외부로 드레인 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 막여과 정수처리방법.

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