KR101400921B1 - 연속유동 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법 - Google Patents

연속유동 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속유동 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 공급수를 공급하는 펌핑부와, 이 펌핑부의 하류에 설치되어 공급수를 분리막으로 여과하는 막여과부와, 이 막여과부의 하류에 설치되어 분리막을 역세척하는 역세척부와, 막여과부에 설치되어 처리수의 유량을 제어하는 유량제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 수처리공정에서 처리수 흐름에 제동이 없도록 하여 전체 수처리공정의 공간효율성을 높일 수 있고, 저류조에서의 체류로 인해 발생할 수 있는 2차 오염을 방지할 수 있으며, 후단의 오염제거공정 구동에 필요한 구동력을 보충하기 위한 별도의 구동설비없이 일정한 유량을 공급하여 수처리공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

연속유동 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법{Apparatus for water purification with continuous flow and method for water purification using the same}
본 발명은 연속유동 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하폐수나 기수 및 해수 등과 같은 공급수를 연속유동으로 여과하여 수처리하는 연속유동 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것이다.
고도수처리는, 목표의 수질 달성을 위해 일반적인 수처리방법으로는 제거가 곤란한 여러가지 오염물질들을 처리하기 위해 추가적으로 적용되는 수처리를 의미하며, 대표적인 고도수처리공정으로는 막여과, 오존처리, 활성탄처리, 생물학적 전처리 등을 들 수 있다. 이러한 고도수처리 공정들은 일반적인 수처리공정에 단독적으로 추가되거나 그 효과를 향상시키기 위하여 조합된 형태로 구성될 수 있다.
도 1은 종래의 수처리장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 종래의 수처리장치의 압력강하를 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 수처리장치는 공급수를 펌핑하여 공급하는 메인 공급펌프(210), 공극이 형성된 분리막에 의해 공급수에 포함된 오염물질을 여과시키는 막여과기(220), 분리막에 의해 여과된 처리수를 저장하는 제1 저류조(230), 처리수에 유동력을 부여하는 제1 고압공급펌프(240), 고압 역삼투막에 의해 처리수에 포함된 오염물질을 여과하는 고압 역삼투막 여과기(250), 고압 역삼투막에 의해 여과된 처리수를 저장하는 제2 저류조(260), 처리수에 유동력을 부여하는 제2 고압공급펌프(270), 저압 역삼투막에 의해 처리수에 포함된 오염물질을 여과하는 저압 역삼투막 여과기(280) 및, 상기 막여과기(220)를 역세척하는 역세펌프(290)로 이루어져 있다.
이러한 고도수처리공정들은 대상원수 및 처리수의 사용목적에 따른 요구수질에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 특히, 막분리공정은 분리막의 표면에 공극이 형성되어 있어 이를 통해 오염물질을 배제시키는 원리로서 공극의 크기에 따라 제거대상 물질이 다양하여 목적에 따라 공극이 상대적으로 큰 저압막 단독적용 또는 공극이 작은 고압막과의 조합 형태로 구성되어 있다.
그러나, 종래의 막분리공정에서는 분리막의 역세척 또는 후단공정의 유량제어를 목적으로 처리수의 저류조를 설치하고, 후단 공정으로의 이송을 위한 공급펌프를 구성한다.
이러한 종래의 수처리장치에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 각각의 정수처리공정 사이의 저류조에 의해 처리수의 유량 흐름에 제동이 발생하여, 후단의 처리공정에 처리수의 공급을 위한 별도의 보조 공급펌프와 같은 동력원이 필요하여 설비비용 및 동력비용이 증가하는 문제가 있다.
특히, 종래의 경우 각 단위공정 간 수류 흐름에 제동이 발생하여 후단처리공정에 공급을 위한 공급펌프 동력이 필요하여 장치비 및 동력비가 증가할 뿐만 아니라, 저류조에서 처리수의 정체에 따른 미생물 성장 등과 같은 2차 오염의 우려가 있으며, 저류조의 추가 설치로 인해 설치면적이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 수처리공정에서 처리수 흐름에 제동이 없도록 하여 전체 수처리공정의 공간효율성을 높일 수 있고, 저류조에서의 체류로 인해 발생할 수 있는 2차 오염을 방지할 수 있으며, 후단의 오염제거공정 구동에 필요한 구동력을 보충하기 위한 별도의 구동설비없이 일정한 유량을 공급하여 수처리공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있고, 막여과공정에서 처리수의 유량을 측정하여 이에 따라 펌핑부의 공급수 유량을 조절하여 막여과공정의 막오염에 따른 처리수의 유량 저하를 방지할 수 있고, 막여과부에서 여과된 처리수에 포함된 다양한 오염물질을 순차적으로 제거할 수 있고, 원수와 처리수의 수질조건에 따라 고압 역삼투막 여과부와 저압 역삼투막 여과부 각각에 대한 처리수의 우회를 가능하게 하는 연속유동 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공급수를 공급하는 펌핑부; 상기 펌핑부의 하류에 설치되어 상기 공급수를 분리막으로 여과하는 막여과부; 상기 막여과부의 하류에 설치되어 분리막을 역세척하는 역세척부; 및 상기 막여과부에 설치되어 처리수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 유량제어부는, 상기 막여과부의 하류에 설치되어 처리수의 유량을 측정하는 유량계; 상기 유량계에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하는 유량제어기; 및 상기 펌핑부에 설치되어 상기 유량제어기의 제어신호에 따라 상기 펌핑부의 펌핑모터의 회전을 제어하는 펌프제어기;로 이루어져 있다.
또한, 본 발명은 상기 막여과부의 하류에 설치되어, 상기 분리막에 의해 여과된 처리수를 저압펌핑부에 의해 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막으로 여과하는 저압 역삼투막 여과부; 및 상기 저압 역삼투막 여과부에 설치되어 처리수의 유량을 제어하는 저압유량 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 저압유량 제어부는, 상기 저압 역삼투막 여과부의 하류에 설치되어 처리수의 유량을 측정하는 유량계; 상기 유량계에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하는 유량제어기; 및 상기 저압펌핑부에 설치되어 상기 유량제어기의 제어신호에 따라 상기 저압펌핑부의 펌핑모터의 회전을 제어하는 펌프제어기;로 이루어져 있다.
본 발명의 상기 저압 역삼투막 여과부의 상류에는, 상기 처리수가 상기 저압 역삼투막 여과부를 우회하도록 우회제어밸브가 설치되어 있다.
또한, 본 발명은 상기 막여과부와 상기 저압 역삼투막 여과부와의 사이에 설치되어, 상기 분리막에 의해 여과된 처리수를 고압펌핑부에 의해 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막으로 여과하는 고압 역삼투막 여과부; 및 상기 고압 역삼투막 여과부에 설치되어 처리수의 유량을 제어하는 고압유량 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 고압유량 제어부는, 상기 고압 역삼투막 여과부의 하류에 설치되어 처리수의 유량을 측정하는 유량계; 상기 유량계에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하는 유량제어기; 및 상기 고압펌핑부에 설치되어 상기 유량제어기의 제어신호에 따라 상기 고압펌핑부의 펌핑모터의 회전을 제어하는 펌프제어기;로 이루어져 있다.
본 발명의 상기 고압 역삼투막 여과부의 상류에는, 상기 처리수가 상기 고압 역삼투막 여과부를 우회하도록 우회제어밸브가 설치되어 있다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법으로서, 공급수를 펌핑하여 공급하는 펌핑단계; 상기 공급수를 분리막으로 여과하는 막여과단계; 및 상기 막여과단계에서 처리되는 처리수의 유량을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 막여과단계에서 여과된 처리수를 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막으로 여과하는 저압 역삼투막 여과단계; 및 상기 저압 역삼투막 여과단계에서 처리되는 처리수의 저압유량을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 저압 역삼투막 여과단계 이전에, 상기 막여과단계에서 여과된 처리수를 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막으로 여과하는 고압 역삼투막 여과단계; 및 상기 고압 역삼투막 여과단계에서 처리되는 처리수의 고압유량을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 막여과단계에서 여과된 처리수로 분리막을 역세척하는 역세척단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 공급수 및 처리수의 저류조를 두지 않고서 막여과공정에서 처리수의 유량을 제어함으로써, 수처리공정에서 처리수 흐름에 제동이 없도록 하여 전체 수처리공정의 공간효율성을 높일 수 있고, 저류조에서의 체류로 인해 발생할 수 있는 2차 오염을 방지할 수 있으며, 후단의 오염제거공정 구동에 필요한 구동력을 보충하기 위한 별도의 구동설비없이 일정한 유량을 공급하여 수처리공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.
유량제어부를 유량계와 유량제어기와 펌프제어기로 구성함으로써, 막여과공정에서 처리수의 유량을 측정하여 이에 따라 펌핑부의 공급수 유량을 조절하여 막여과공정의 막오염에 따른 처리수의 유량 저하를 방지할 수 있게 된다.
막여과부의 후단에 저압 역삼투막 여과부를 구비하거나 고압 역삼투막 여과부와 저압 역삼투막 여과부를 구비함으로써, 막여과부에서 여과된 처리수에 포함된 다양한 오염물질을 순차적으로 제거할 수 있게 된다.
고압 역삼투막 여과부와 저압 역삼투막 여과부에 우회제어밸브를 각각 설치함으로써, 원수와 처리수의 수질조건에 따라 고압 역삼투막 여과부와 저압 역삼투막 여과부 각각에 대한 처리수의 우회를 가능하게 하는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 수처리장치를 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 수처리장치의 압력강하를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 나타내는 구성도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 연속유동 수처리장치의 역세척공정을 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 나타내는 구성도.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 의한 연속유동 수처리장치의 동작상태를 나타내는 구성도.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 의한 연속유동 수처리장치의 압력강하를 나타내는 그래프.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 나타내는 구성도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 연속유동 수처리장치의 역세척공정을 나타내는 구성도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 나타내는 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 나타내는 구성도이고, 도 8 내지 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 의한 연속유동 수처리장치의 동작상태를 나타내는 구성도이고, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 의한 연속유동 수처리장치의 압력강하를 나타내는 그래프이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 연속유동 수처리장치는, 펌핑부(10), 막여과부(20), 역세척부(30), 유량제어부(40)를 포함하여 이루어진다.
펌핑부(10)는 저수조에 저장된 오수나 우수 등과 같은 공급수를 저압으로 펌핑하여 막여과부(20)로 공급하는 공급수단으로서, 펌핑모터에 의해 구동되는 펌프 등과 같은 펌핑수단을 사용하는 것이 바람직하다.
막여과부(20)는 펌핑부(10)의 하류에 설치되어 외부의 저수조로부터 펌핑부(10)에 의해 저압으로 공급된 공급수를 분리막으로 여과하는 여과수단으로서, 복수개의 저압 분리막에 공급수를 각각 분기하여 막여과하는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 막여과부(20)의 분리막은, 공경(pore size)이 0.01∼10㎛이며 구동력(operating pressure)이 0.01∼5㎏f/㎠인의 저압 분리막으로서, 콜로이드 입자, 현탁질, 조류, 박테리아 등의 오염물질을 주로 제거하는 저압 분리막을 사용하는 것이 바람직하다.
역세척부(30)는 막여과부(20)의 하류에 설치되어 막여과부(20)에서 여과된 처리수를 역류시켜 막여과부(20)의 분리막을 역세척하는 역세척수단으로서, 역세펌프(31), 제1 역세척 삼방밸브(32) 및 제2 역세척 삼방밸브(33)로 이루어져 있다.
역세펌프(31)는 막여과부(20)에서 처리된 처리수의 일부를 막여과부(20)로 역류시켜 분리막을 역세척하도록 펌핑하는 펌프이고, 제1 역세척 삼방밸브(32)는 역세펌프(31)의 상류에 설치되어 처리수의 펌핑여부에 따라 분기하게 되고, 제2 역세척 삼방밸브(33)는 역세펌프(31)의 하류에 설치되어 처리수의 펌핑여부에 따라 분기된 처리수를 합수하게 된다.
따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이 역세척부(30)에서 역세펌프(31)를 사용하지 않은 경우에는, 제1 역세척 삼방밸브(32)에서 역세펌프(31)의 방향을 폐쇄하고 제2 역세척 삼방밸브(33)의 방향을 개방하며, 제2 역세척 삼방밸브(33)에서 역세펌프(31)의 방향을 폐쇄하고 제1 역세척 삼방밸브(33)의 방향을 개방하여, 막여과부(20)의 처리수를 역세펌프(31)의 펌핑없이 막여과부(20)로 공급하여 역세하게 된다.
도 5에 나타낸 바와 같이 역세척부(30)에서 역세펌프(31)를 사용하는 경우에는, 제1 역세척 삼방밸브(32)에서 역세펌프(31)의 방향을 개방하고 제2 역세척 삼방밸브(33)의 방향을 폐쇄하며, 제2 역세척 삼방밸브(33)에서 역세펌프(31)의 방향을 개방하고 제1 역세척 삼방밸브(33)의 방향을 폐쇄하여, 막여과부(20)의 처리수를 역세펌프(31)의 펌핑에 의해 막여과부(20)로 공급하여 역세하게 된다.
이러한 역세척부(30)는, 막여과부(20)에 복수의 분리막이 설치된 경우에 각각의 분리막으로 역세척수를 분기하여 분리막을 개별적으로 역세척하는 것도 가능함은 물론이다.
유량제어부(40)는, 막여과부(20)에 설치되어 막여과부(20)에서 배출되는 처리수의 유량을 제어하는 유량제어수단으로서, 유량계(41), 유량제어기(42), 펌프제어기(43)로 이루어져 펌핑부(10)에서 공급되는 공급수의 유량을 조절하게 된다.
유량계(41)는 막여과부(20)의 하류에 설치되어 막여과부(20)에서 배출되는 처리수의 유량을 측정하게 된다. 유량제어기(42)는 유량계(41)에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하게 된다.
펌프제어기(43)는 펌핑부(10)에 설치되어 유량제어기(42)에서 제공된 제어신호에 따라 펌핑부(10)의 펌핑모터의 회전을 제어하여 막여과부(20)로 공급되는 공급수의 유량을 조절하게 된다.
또한, 펌핑부(10)와 막여과부(20) 사이에는, 펌핑부(10)로부터 공급되는 공급수에 포함된 부유물질이 불안정화시켜 서로 접촉에 의해 밀착되어 여과되는 오염물질의 입자의 사이즈를 증가시키도록 응집제를 주입하는 응집제주입부(60)가 접속되어 있는 것도 가능함은 물론이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의한 연속유동 수처리장치는, 펌핑부(10), 막여과부(20), 역세척부(30), 유량제어부(40), 저압펌핑부(70), 저압 역삼투막 여과부(80), 저압유량 제어부(90)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예의 펌핑부(10), 막여과부(20), 역세척부(30), 유량제어부(40)는, 제1 실시예의 구성과 동일하므로 동일한 도면번호를 부여하여 구체적인 설명을 생략하고, 제1 실시예와 상이한 저압펌핑부(70), 저압 역삼투막 여과부(80), 저압유량 제어부(90)에 대해서 구체적으로 설명한다.
저압펌핑부(70)는, 막여과부(20)의 하류에 설치되어 막여과부(20)에서 분리막에 의해 여과된 처리수를 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막 여과부(80)로 공급하게 된다.
저압 역삼투막 여과부(80)는, 막여과부(20)의 하류에 즉, 저압펌핑부(70)의 하류에 설치되어, 막여과부(20)의 분리막에 의해 여과된 처리수를 저압펌핑부(70)에 의해 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막으로 여과하게 된다.
이러한 저압 역삼투막은, 공경이 0.005∼0.001㎛이며 구동력이 10∼40㎏f/㎠인 분리막으로서, 저분자 유기물 및 2가 이온 등과 같은 오염물질을 주로 제거하는 저압 역삼투막을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 저압펌핑부(70)의 상류에는 원수와 처리수의 수질조건에 따라 처리수가 저압펌핑부(70)와 저압 역삼투막 여과부(80)를 우회하여 배출되도록 저압막 유로제어밸브(81)가 설치되며 여기에 유로제어기(83)가 접속되어 저압 역삼투막의 여과 여부에 따라 유로를 제어하게 되고, 저압막 유로제어밸브(81)에는 우회배관(82)이 접속되어 처리수를 우회하여 배출시키는 것도 가능함은 물론이다.
저압유량 제어부(90)는, 저압 역삼투막 여과부(80)에 설치되어 저압 역삼투막 여과부(80)에서 처리되는 처리수의 저압유량을 제어하는 유량제어수단으로서, 유량계(91), 유량제어기(92), 펌프제어기(93)로 이루어져 저압펌핑부(70)에서 공급되는 처리수의 유량을 조절하게 된다.
유량계(91)는 저압 역삼투막 여과부(80)의 하류에 설치되어 저압 역삼투막 여과부(80)에서 배출되는 처리수의 유량을 측정하게 된다. 유량제어기(92)는 유량계(91)에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하게 된다.
펌프제어기(93)는 저압펌핑부(70)에 설치되어 유량제어기(92)에서 제공된 제어신호에 따라 저압펌핑부(70)의 펌핑모터의 회전을 제어하여 저압 역삼투막 여과부(80)로 공급되는 처리수의 유량을 조절하게 된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 의한 연속유동 수처리장치는, 펌핑부(10), 막여과부(20), 역세척부(30), 유량제어부(40), 저압펌핑부(70), 저압 역삼투막 여과부(80), 저압유량 제어부(90), 고압펌핑부(100), 고압 역삼투막 여과부(110), 고압유량 제어부(120)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예의 펌핑부(10), 막여과부(20), 역세척부(30), 유량제어부(40), 저압펌핑부(70), 저압 역삼투막 여과부(80), 저압유량 제어부(90)는, 제2 실시예의 구성과 동일하므로 동일한 도면번호를 부여하여 구체적인 설명을 생략하고, 제2 실시예와 상이한 고압펌핑부(100), 고압 역삼투막 여과부(110), 고압유량 제어부(120)에 대해서 구체적으로 설명한다.
고압펌핑부(100)는, 막여과부(20)의 하류 즉, 막여과부(20)와 저압 역삼투막 여과부(80) 사이에 설치되어, 막여과부(20)에서 처리된 처리수를 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막 여과부(110)로 공급하게 된다.
고압 역삼투막 여과부(110)는, 막여과부(20)의 하류에 즉, 막여과부(20)와 저압 역삼투막 여과부(80) 사이에 설치되어, 막여과부(20)의 분리막에 의해 여과된 처리수를 고압펌핑부(100)에 의해 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막으로 여과하게 된다.
이러한 고압 역삼투막은, 공경이 0.001∼0.0001㎛이며 구동력이 40∼100㎏f/㎠인 분리막으로서, 저분자 유기물 및 무기성 이온류 등과 같은 오염물질을 주로 제거하는 고압 역삼투막을 사용하는 것이 바람직하다.
고압펌핑부(100)의 상류에는 원수와 처리수의 수질조건에 따라 처리수가 고압펌핑부(100)와 고압 역삼투막 여과부(110)를 우회하여 배출되도록 고압막 유로제어밸브(111)가 설치되며 여기에 유로제어기(113)가 접속되어 고압 역삼투막의 여과 여부에 따라 유로를 제어하게 되고, 고압막 유로제어밸브(111)에는 우회배관(112)이 접속되어 있다.
고압유량 제어부(120)는, 고압 역삼투막 여과부(110)에 설치되어 고압 역삼투막 여과부(110)에서 처리되는 처리수의 유량을 제어하는 유량제어수단으로서, 유량계(121), 유량제어기(122), 펌프제어기(123)로 이루어져 고압펌핑부(100)에서 공급되는 처리수의 유량을 조절하게 된다.
유량계(121)는 고압 역삼투막 여과부(110)의 하류에 설치되어 고압 역삼투막 여과부(110)에서 배출되는 처리수의 유량을 측정하게 된다. 유량제어기(122)는 유량계(121)에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하게 된다.
펌프제어기(123)는 고압펌핑부(100)에 설치되어 유량제어기(122)에서 제공된 제어신호에 따라 고압펌핑부(100)의 펌핑모터의 회전을 제어하여 고압 역삼투막 여과부(110)로 공급되는 공급수의 유량을 조절하게 된다.
이하 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 실시예의 연속유동 수처리장치의 동작상태를 구체적으로 설명한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 막여과부(20)에서 배출된 처리수가 고압펌핑부(100)와 고압 역삼투막 여과부(110)를 우회하여 배출되도록 고압막 유로제어밸브(111)에 의해 유로를 변경하고, 우회한 처리수가 저압펌핑부(70)와 저압 역삼투막 여과부(80)를 우회하여 배출되도록 저압막 유로제어밸브(81)에 의해 유로를 변경하게 된다.
이러한 고압막 유로제어밸브(111)와 저압막 유로제어밸브(81)는, 유로에 따라 처리수의 배출을 변경하거나 조절할 수 있는 삼방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예의 연속유동 수처리장치는 제1 실시예의 연속유동 수처리장치와 마찬가지로 막여과부(20)에 의해서만 공급수를 여과하여 배출하게 된다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 막여과부(20)에서 배출된 처리수가 고압펌핑부(100)와 고압 역삼투막 여과부(110)를 우회하여 배출되도록 고압막 유로제어밸브(111)에 의해 유로를 변경하고, 우회한 처리수가 저압펌핑부(70)와 저압 역삼투막 여과부(80)를 통과하여 배출되도록 저압막 유로제어밸브(81)에 의해 유로를 변경하게 된다.
따라서, 본 실시예의 연속유동 수처리장치는 제2 실시예의 연속유동 수처리장치와 마찬가지로 막여과부(20)와 저압 역삼투막 여과부(80)에 의해 공급수를 여과하여 배출하게 된다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 막여과부(20)에서 배출된 처리수가 고압펌핑부(100)와 고압 역삼투막 여과부(110)를 우회하여 배출되도록 고압막 유로제어밸브(111)에 의해 유로를 변경하고, 우회한 처리수의 일부가 저압펌핑부(70)와 저압 역삼투막 여과부(80)를 통과하여 배출되고 우회한 처리수의 나머지가 저압 역삼투막 여과부(80)에서 처리되지 않고 우회하여 혼합되도록 저압막 유로제어밸브(81)에 의해 유로를 조절하게 되어 처리수의 수질을 조절하게 된다. 이러한 저압막 유로제어밸브(81)는 유로에 따라 배출량을 조절할 수 있는 삼방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예의 연속유동 수처리장치는 막여과부(20)와 저압 역삼투막 여과부(80)에 의해 공급수를 여과하여 배출하는 동시에 일부의 처리수가 저압 역삼투막 여과부(80)를 우회하여 배출하게 된다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 막여과부(20)에서 배출된 처리수가 고압펌핑부(100)와 고압 역삼투막 여과부(110)를 통과하여 배출되도록 고압막 유로제어밸브(111)에 의해 유로를 변경하고, 우회한 처리수가 저압펌핑부(70)와 저압 역삼투막 여과부(80)를 통과하여 배출되도록 저압막 유로제어밸브(81)에 의해 유로를 변경하게 된다.
따라서, 본 실시예의 연속유동 수처리장치는 막여과부(20)와, 고압 역삼투막 여과부(110)와, 저압 역삼투막 여과부(80)에 의해 공급수를 여과하여 배출하게 된다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 막여과부(20)에서 배출된 처리수가 고압펌핑부(100)와 고압 역삼투막 여과부(110)를 통과하여 배출되도록 고압막 유로제어밸브(111)에 의해 유로를 변경하고, 우회한 처리수의 일부가 저압펌핑부(70)와 저압 역삼투막 여과부(80)를 통과하여 배출되고 우회한 처리수의 나머지가 저압 역삼투막 여과부(80)에서 처리되지 않고 우회하여 혼합되도록 저압막 유로제어밸브(81)에 의해 유로를 조절하게 되어 처리수의 수질을 조절하게 된다. 이러한 저압막 유로제어밸브(81)는 유로에 따라 배출량을 조절할 수 있는 삼방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예의 연속유동 수처리장치는 막여과부(20)와, 고압 역삼투막 여과부(110)와, 저압 역삼투막 여과부(80)에 의해 공급수를 여과하여 배출하는 동시에 일부의 처리수가 저압 역삼투막 여과부(80)를 우회하여 배출하게 된다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 막여과부(20)에서 처리수의 유량을 제어하고, 고압 역삼투막 여과부(110)에서 처리수의 유량을 제어하고, 저압 역삼투막 여과부(80)에서 처리수의 유량을 제어하여, 후 공정인 오염제거공정의 운전을 위한 구동력으로 이용함으로써, 펌핑부(10), 고압펌핑부(100) 및 저압펌핑부(70)에 의해 처리수 유량을 조절하여 후단의 오염제거공정의 급격한 유량 저하를 방지하면서 연속유동에 의한 수처리가 가능하게 된다.
이하, 도 14를 참조하여 본 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법을 구체적으로 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법을 나타내는 흐름도로서, 도 14에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법은, 펌핑단계(S10), 막여과단계(S20), 처리수 유량 제어단계(S30), 고압 역삼투막 여과단계(S40), 고압유량 제어단계(S50), 저압 역삼투막 여과단계(S60), 저압유량 제어단계(S70) 및 역세척단계(S80)를 포함하여 이루어진다.
펌핑단계(S10)에서는 펌프모터 등과 같은 펌프를 구동하여 저수조에 저장된 오수나 우수 등과 같은 공급수를 저압으로 펌핑하여 막여과부(20)로 공급하게 된다.
막여과단계(S20)에서는 펌핑단계(S10)에서 공급된 공급수에 포함된 오염물질을 분리막으로 여과하게 된다. 이러한 분리막은 복수개가 설치되어 복수의 분리막에 공급수를 각각 분기하여 막여과하는 것도 가능함은 물론이다.
분리막은, 공경(pore size)이 0.01∼10㎛이며 구동력(operating pressure)이 0.01∼5㎏f/㎠인의 저압막으로 이루어져, 유입수에 포함된 콜로이드 입자, 현탁질, 조류, 박테리아 등의 오염물질을 주로 제거하게 된다.
처리수 유량 제어단계(S30)에서는 막여과단계(S20)에서 배출되는 처리수의 유량을 제어하는 단계로서, 펌핑부(10)에서 공급되는 공급수의 유량을 조절하여, 막여과부(20)에서 배출되는 처리수의 유량을 제어할 수 있게 된다.
특히, 막여과부(20)에서 막오염 발생 등으로 인해 투과되는 유량이 감소한 경우에, 유량제어부(40)의 유량계(41)와 펌프제어기(43)에 의해 막여과부(20)의 처리수 유량을 일정하게 유지하도록 제어한다.
고압 역삼투막 여과단계(S40)는, 막여과단계(S20)에서 여과된 처리수를 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막으로 여과하는 단계로서, 막여과부(20)의 분리막에 의해 여과된 처리수를 고압펌핑부(100)에 의해 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막으로 여과하게 된다.
이러한 고압 역삼투막은, 공경이 0.001∼0.0001㎛이며 구동력이 40∼100㎏f/㎠인 분리막으로 이루어져, 저분자 유기물 및 무기성 이온류 등과 같은 오염물질을 주로 제거하게 된다.
고압유량 제어단계(S50)는, 고압 역삼투막 여과단계(S40)에서 처리되는 처리수의 고압유량을 제어하는 단계로서, 고압 역삼투막 여과부(110)에서 배출되는 처리수의 유량을 유량계(121)에 의해 측정하고 고압펌핑부(100)의 펌핑모터의 회전을 펌프제어기(123)에 의해 제어하여 고압 역삼투막 여과부(110)로 공급되는 처리수의 유량을 조절하게 된다.
저압 역삼투막 여과단계(S60)는, 고압 역삼투막 여과단계(S40)에서 여과된 처리수를 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막으로 여과하는 단계로서, 고압 역삼투막 여과부(110)의 고압 역삼투막에 의해 여과된 처리수를 저압펌핑부(70)에 의해 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막으로 여과하게 된다.
이러한 저압 역삼투막은, 공경이 0.005∼0.001㎛이며 구동력이 10∼40㎏f/㎠인 분리막으로 이루어져, 처리수에 포함된 저분자 유기물 및 2가 이온 등의 오염물질을 주로 제거하게 된다.
저압유량 제어단계(S70)는, 저압 역삼투막 여과단계(S60)에서 처리되는 처리수의 저압유량을 제어하는 단계로서, 저압 역삼투막 여과부(80)에서 배출되는 처리수의 유량을 유량계(91)에 의해 측정하고 저압펌핑부(70)의 펌핑모터의 회전을 펌프제어기(93)에 의해 제어하여 저압 역삼투막 여과부(80)로 공급되는 처리수의 유량을 조절하게 된다.
역세척단계(S80)에서는 막여과단계(S20)에서 여과된 처리수를 역류시켜 분리막을 역세척하게 된다. 이러한 역세척단계(S80)는 막여과부(20)에 복수의 분리막이 설치된 경우에 각각의 분리막에 역세척수를 분기하여 역류시켜 분리막을 개별적으로 역세척하는 것도 가능함은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 공급수 및 처리수의 저류조를 두지 않고서 막여과공정에서 처리수의 유량을 제어함으로써, 수처리공정에서 처리수 흐름에 제동이 없도록 하여 전체 정수처리공정의 공간효율성을 높일 수 있고, 저류조에서의 체류로 인해 발생할 수 있는 2차 오염을 방지할 수 있으며, 후단의 오염제거공정 구동에 필요한 구동력을 보충하기 위한 별도의 구동설비없이 일정한 유량을 공급하여 수처리공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 유량제어부를 유량계와 유량제어기와 펌프제어기로 구성함으로써, 막여과공정에서 처리수의 유량을 측정하여 이에 따라 펌핑부의 공급수 유량을 조절하여 막여과공정의 막오염에 따른 처리수의 유량 저하를 방지할 수 있게 된다.
또한, 막여과부의 후단에 저압 역삼투막 여과부를 구비하거나 고압 역삼투막 여과부와 저압 역삼투막 여과부를 구비함으로써, 막여과부에서 여과된 처리수에 포함된 다양한 오염물질을 순차적으로 제거할 수 있게 된다.
또한, 고압 역삼투막 여과부와 저압 역삼투막 여과부에 우회제어밸브를 각각 설치함으로써, 원수와 처리수의 수질조건에 따라 고압 역삼투막 여과부와 저압 역삼투막 여과부 각각에 대한 처리수의 우회를 가능하게 하는 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.
10: 펌핑부 20: 막여과부
30: 역세척부 40: 유량제어부
60: 응집제주입부 70: 저압펌핑부
80: 저압 역삼투막 여과부 90: 저압유량 제어부
100: 고압펌핑부 110: 고압 역삼투막 여과부
120: 고압유량 제어부

Claims (12)

  1. 공급수를 공급하는 펌핑부;
    상기 펌핑부의 하류에 설치되어 상기 공급수를 분리막으로 여과하는 막여과부;
    상기 막여과부의 하류에 설치되어 분리막을 역세척하는 역세척부; 및
    상기 막여과부에 설치되어 처리수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하고,
    상기 펌핑부와 막여과부 사이에는, 상기 펌핑부로부터 공급되는 공급수에 응집제를 주입하는 응집제주입부가 접속되어 있고,
    상기 역세척부는, 상기 막여과부에서 처리된 처리수의 일부를 막여과부로 역류시켜 분리막을 역세척하도록 펌핑하는 역세펌프와, 역세펌프의 상류에 설치되어 처리수의 펌핑여부에 따라 분기하는 제1 역세척 삼방밸브와, 역세펌프의 하류에 설치되어 처리수의 펌핑여부에 따라 분기된 처리수를 합수하는 제2 역세척 삼방밸브로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량제어부는,
    상기 막여과부의 하류에 설치되어 처리수의 유량을 측정하는 유량계;
    상기 유량계에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하는 유량제어기; 및
    상기 펌핑부에 설치되어 상기 유량제어기의 제어신호에 따라 상기 펌핑부의 펌핑모터의 회전을 제어하는 펌프제어기;로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 막여과부의 하류에 설치되어, 상기 분리막에 의해 여과된 처리수를 저압펌핑부에 의해 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막으로 여과하는 저압 역삼투막 여과부; 및
    상기 저압 역삼투막 여과부에 설치되어 처리수의 유량을 제어하는 저압유량 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 저압유량 제어부는,
    상기 저압 역삼투막 여과부의 하류에 설치되어 처리수의 유량을 측정하는 유량계;
    상기 유량계에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하는 유량제어기; 및
    상기 저압펌핑부에 설치되어 상기 유량제어기의 제어신호에 따라 상기 저압펌핑부의 펌핑모터의 회전을 제어하는 펌프제어기;로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 저압 역삼투막 여과부의 상류에는, 상기 처리수가 상기 저압 역삼투막 여과부를 우회하도록 우회제어밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 막여과부와 상기 저압 역삼투막 여과부와의 사이에 설치되어, 상기 분리막에 의해 여과된 처리수를 고압펌핑부에 의해 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막으로 여과하는 고압 역삼투막 여과부; 및
    상기 고압 역삼투막 여과부에 설치되어 처리수의 유량을 제어하는 고압유량 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고압유량 제어부는,
    상기 고압 역삼투막 여과부의 하류에 설치되어 처리수의 유량을 측정하는 유량계;
    상기 유량계에 의해 측정된 처리수의 유량에 따라 제어신호를 제공하는 유량제어기; 및
    상기 고압펌핑부에 설치되어 상기 유량제어기의 제어신호에 따라 상기 고압펌핑부의 펌핑모터의 회전을 제어하는 펌프제어기;로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 고압 역삼투막 여과부의 상류에는, 상기 처리수가 상기 고압 역삼투막 여과부를 우회하도록 우회제어밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치.
  9. 제 1 항에 기재된 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법으로서,
    공급수를 펌핑하여 공급하는 펌핑단계;
    상기 공급수를 분리막으로 여과하는 막여과단계; 및
    상기 막여과단계에서 처리되는 처리수의 유량을 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 막여과단계에서 여과된 처리수로 분리막을 역세척하는 역세척단계를 더 포함하고,
    상기 펌핑단계와 상기 막여과단계 사이에는, 상기 펌핑단계로부터 공급되는 공급수에 응집제를 주입하는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 막여과단계에서 여과된 처리수를 저압으로 펌핑하여 저압 역삼투막으로 여과하는 저압 역삼투막 여과단계; 및
    상기 저압 역삼투막 여과단계에서 처리되는 처리수의 저압유량을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 저압 역삼투막 여과단계 이전에, 상기 막여과단계에서 여과된 처리수를 고압으로 펌핑하여 고압 역삼투막으로 여과하는 고압 역삼투막 여과단계; 및
    상기 고압 역삼투막 여과단계에서 처리되는 처리수의 고압유량을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속유동 수처리장치를 이용한 수처리방법.
  12. 삭제
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