KR101509109B1

KR101509109B1 - 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법

Info

Publication number: KR101509109B1
Application number: KR20130067168A
Authority: KR
Inventors: 황태문
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2015-04-07
Also published as: KR20140144933A

Abstract

가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 구성함으로써 원수 내의 조류에 기인하여 발생하는 2-MIB(2-Methyl Isoborneol), 지오스민(Geosmin) 등의 이취미 유발물질, 마이크로시스틴(Microcystin) 또는 고농도의 탁질물질과 같은 대상 오염물질의 종류와 농도 및 막오염 정도에 따라 지능형 알고리즘으로 전처리 공정에 사용되는 약품을 가변적으로 선택하여 제어하고, 사전에 학습된 기계적 모델에 의해 피드백 제어할 수 있고, 또한, 가압형 막여과 모듈의 배출수 처리를 위한 침지형 막여과 모듈에 응집제를 투여하여 수류 확산에 의한 약품 혼화로 플록을 형성시켜 배출수 처리 막여과 공정의 막간차압을 안정화시킴으로써, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 집적도 및 회수율을 높이고, 지능적인 전처리 공정의 운영을 통해 약품 및 에너지 사용량을 절감할 수 있으며, 막오염 유발물질에 따른 전처리 운영 방법을 가변적으로 제어함으로써, 기존의 원수의 계절적 변화 패턴을 고려하지 않은 약품 주입 방법을 개선할 수 있는, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법이 제공된다.

Description

가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법 {DUAL MODE MEMBRANE FILTRATION SYSTEM OF PRESSURE-IMMERSION COMBINATION TYPE, AND VARIABLE CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 막여과 모듈을 이용한 수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 원수 내의 조류에 기인하여 발생하는 2-MIB(2-Methyl Isoborneol), 지오스민(Geosmin) 등의 이취미 유발물질, 마이크로시스틴(Microcystin) 또는 고농도의 탁질물질과 같은 대상 오염물질의 종류와 농도 및 막오염 정도에 따라 지능형 알고리즘으로 전처리 공정에 사용되는 약품을 가변적으로 선택하여 제어하는, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수처리 시스템의 경우, 혼화/응집지에서 수 ㎛의 수준의 콜로이드(Colloid) 입자성 물질에 응집제(Coagulant)를 첨가하여 플록(Floc)을 형성하는 혼화/응집 공정이 수행되고, 이후, 침전지의 중력 침강에 의해 플록을 제거하는 침전 공정이 수행된다. 종래의 기술에 따른 수처리 시스템은, 상기 혼화/응집 공정 및 침존 공정이 수행된 후, 원수의 탁질물질을 약품으로 응집시킨 후 물을 빠른 속도로 여과층으로 통과시키는 모래여과 공정이 수행되는데, 이때, 모래여과지를 사용하여 모래여재(Sand Filter)로의 부착 작용에 의해 탁질물질을 제거할 수 있다. 이러한 모래여과 공정은 비교적 대형이고 균일한 입상여과재의 내부 간극표면에 미세한 플록이 부착하여 응집하는 현상이라고 할 수 있다.

한편, 종래의 수처리 시스템의 경우, 혼화/응집 공정 및 침전공정과 같은 별도의 전처리 공정을 거친 후에 모래여과 공정을 수행하였지만, 최근에 경제적이고 성능이 우수한 분리막이 개발됨에 따라 종래의 수처리 시스템에서 수행되던 모래여과 공정은 가압형 막여과 시스템 또는 침지형 막여과 시스템으로 변경되고 있다.

여기서, 막여과 공정은 공경의 크기에 따라서 공경보다 큰 것은 막에서 제거하며, 공경보다 작은 것은 통과시키는 분리의 한계가 정확한 방법이다. 예를 들면, 정밀 여과막은 공경의 크기가 0.01~0.1㎛ 이상의 입자 제거가 가능하며, 한외 여과막(Ultra Filtration Membrane)은 분자량 5,000~10,000 dalton 이상의 불순물을 완전히 제거할 수 있고, 정밀 여과막이 제거할 수 없는 0.01~0.1㎛ 이하의 입자는 한외 여과막으로 제거할 수 있다.

이에 따라 종래의 급속여과 방식과 완속여과 방식에서는 모래여과 공정 이후에 약간의 탁질이 누출될 수 있지만, 전술한 정밀 여과막과 한외 여과막에서는 여과시 막 여과수에 탁질이 전혀 누출되지 않는다. 즉, 종래의 급속여과 방식과 완속여과 방식의 여과수와 비교하면, 전술한 정밀 여과막과 한외 여과막으로 처리된 막 여과수는 수질이 양호하고 탁도, 대장균군 또는 일반세균을 거의 포함하지 않는다.

종래의 모래여과 공정을 포함하는 수처리 시스템뿐만 아니라 막여과 공정을 도입한 수처리 시스템은, 응집제나 분말활성탄을 전처리 약품으로 사용하고 있다. 여기서, 응집제는 원수 내에 플록을 형성하여 침전 공정 또는 막여과 공정에서 이를 제거하며, 또한, 분말활성탄은 고농도의 유기물 또는 조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질을 제거하기 위하여 투입되고 있다.

구체적으로, 종래의 수처리 시스템에서 분말활성탄은 응집제와 마찬가지로 전처리 공정에 투입되는 약품으로서, 이러한 분말활성탄을 투입할 수 있는 지점은 별도의 격벽 형태의 분말활성탄 접촉조를 설치하지 않을 경우, 대부분 교반강도가 큰 급속혼화지에 투입하고 있다. 하지만, 이러한 급속혼화지에 응집제를 분말활성탄과 동시에 투입하면 응집제와 분말활성탄이 경쟁반응이 생길 수 있고, 또는 급속혼화지 전단의 도수관로에 염소를 투입하고 급속혼화지에 분말활성탄을 동시에 투입하면 염소와 분말활성탄이 경쟁반응이 생길 수 있는데, 이에 따라 분말활성탄의 효과가 크게 떨어지게 된다.

또한, 급속혼화지가 아닌 응집지에 분말활성탄을 투입할 경우, 응집제에 의해 형성된 미세 플록과 분말활성탄이 화학적으로 결합할 수 있고, 이로 인해서 분말활성탄의 접촉 면적이 감소하게 되며, 이취미 유발물질 등 대상 제거물질의 흡착능 효율이 떨어질 뿐만 아니라 불규칙적인 흡착능을 보이게 된다. 또한, 별도의 분말활성탄 접촉조를 급속혼화지 전단에 설치하는 방법의 경우, 별도의 부지소요가 필요하고 기존 정수장의 설비를 개량해야 하므로 적절한 방법이 아니다.

한편, 이취미 유발물질 또는 고농도의 유기물이 들어오는 시기는 매우 간헐적이기 때문에 분말활성탄을 주입하는 주입시기를 예측하기 어렵다는 문제점이 있다. 특히, 일반적으로 지표수나 호소수를 사용하는 수처리 시스템의 원수에서는 막오염을 가속화시키는 원인물질인 조류와 입자성 물질의 유입 특성은 매우 상반된 특징을 보인다. 즉, 조류가 하천이나 호수에서 발생하는 기후적 특성과 고농도의 입자성 물질이 발생하는 기후적 특성은 서로 상반되어 있다. 예를 들면, 여름철 집중적인 강우 시에는 고농도의 입자성 물질이 유입될 수 있지만, 이취미 물질은 거의 검출되지 않은 상태로 원수가 들어올 수 있다. 이와는 달리 봄 및 가을철 가뭄시기에는 낮은 농도의 입자성 물질이 유입되지만, 조류 발생으로 인하여 높은 농도의 이취미 물질이 유입될 수 있다.

이러한 고농도 입자성 물질 및 이취미 물질의 제거를 위해서 별도의 첨전지 등의 전처리 공정을 두고 막여과 시스템을 설치한 경우, 전처리 공정에 대한 설치비용, 운전비용 및 소요부지가 증가될 수 있다. 또한, 이러한 전처리 없이 막여과 시스템을 구성할 경우, 조류 발생으로 인한 고농도의 이취미 유발물질이 유입되어 막오염이 심화되거나, 이취미 물질을 막여과 공정으로 처리하지 못한 채로 운영될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 전술한 모래여과 공정을 대체한 막여과 공정을 도입할 경우, 가압형 또는 침지형의 단일화된 운전 방식이 도입되고 있는데, 예를 들면, 막여과 배출수를 위하여 막여과 또는 섬유여과 공정으로 처리하는 방식이 도입된다. 이때, 수처리 공정에서 배출되는 배출수는, 크게 침전공정에서 나오는 침전지 배출수, 슬러지와 모래여과에서 배출되는 역세척 배출수, 및 모래여과 공정을 막여과 공정으로 교체하였을 경우에 배출되는 막여과 역세척 배출수 등이 있다.

이러한 배출수의 특성은 원수 수질 특성, 전처리 공정에서 사용하는 분말활성탄, 응집제 등의 종류 및 농도, 모래여과 또는 막여과 공정의 역세척 횟수 및 방법에 따라 달라질 수 있다. 이때, 모래여과 공정 및 막여과 공정에서 역세척한 배출수는 수백 ppm 정도의 고형물 농도를 갖고 있지만, 막여과 공정의 배출수는 모래여과 공정의 배출수와는 달리 0.05∼10㎛ 정도의 미세입자에서 거대입자의 다양한 입경분포와 고농도의 유기물 농도를 갖는다는 특성이 있다.

따라서 배출수 처리를 위해 도입된 막여과 또는 섬유여과 등의 기술을 별도의 전처리 없이 처리할 경우, 급격한 막간 차압을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 배출수 처리 공정의 빈번한 역세척을 요구하며 본래의 막여과 기능을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다.

따라서 가압형과 침지형으로 조합된 이단 막 여과 시스템의 연속 운전에 있어서 막오염 유발물질의 종류와 농도, 막오염 정도 따라 이에 적합한 전처리 공정 및 약품을 선택하고, 이를 모델에 의해 피드백 제어함으로써, 막여과 시스템의 운전 편의성을 높이고, 약품 오주입을 사전에 방지하며, 약품량뿐만 아니라 막여과 공정의 에너지를 절감하는 기술이 중요하다.

대한민국 등록특허번호 제10-1153772호(출원일: 2011년 11월 14일), 발명의 명칭: "직접여과 기술 및 막분리 기술을 이용한 수처리 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1253251호(출원일: 2011년 4월 14일), 발명의 명칭: "정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1075885호(출원일: 2009년 4월 28일), 발명의 명칭: "응집-경사판 침전지를 전처리로 한 가압식 정밀여과기와 회수율 증대를 위한 공극제어형 섬유사여과기를 이용한 정수 처리 장치 및 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1262008호(출원일: 2013년 3월 4일), 발명의 명칭: "침지식 막분리장치 및 그 구동방법"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 구성함으로써 원수 내의 조류에 기인하여 발생하는 2-MIB(2-Methyl Isoborneol), 지오스민(Geosmin) 등의 이취미 유발물질, 마이크로시스틴(Microcystin) 또는 고농도의 탁질물질과 같은 대상 오염물질의 종류와 농도, 및 막오염 정도에 따라 전처리 공정에 사용되는 약품을 가변적으로 선택하여 제어하고, 사전에 학습된 기계적 모델에 의해 피드백 제어할 수 있는, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 가압형 막여과 모듈의 배출수 처리를 위한 침지형 막여과 모듈에 응집제를 투여하여 수류 확산에 의한 약품 혼화로 플록을 형성시켜 배출수 처리 막여과 공정의 막간차압을 안정화시킴으로써, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 집적도 및 회수율을 높이고, 지능적인 전처리 공정의 운영을 통해 약품 및 에너지 사용량을 절감할 수 있는, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 막오염 유발물질에 따른 전처리 운영 방법을 가변적으로 제어함으로써, 기존의 원수의 계절적 변화 패턴을 고려하지 않은 약품 주입 방법을 개선할 수 있는, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 착수정, 혼화/응집지, 침전지, 가압형 막여과 모듈, 침지형 막여과 모듈, UV 살균기 및 정수지를 포함하며, 상기 가압형 막여과 모듈 및 침지형 막여과 모듈이 조합된 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치; 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치로 유입되는 원수 중의 막오염 유발물질을 실시간으로 감시하고 조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질을 실시간으로 측정하는 제1 수질측정 유닛; 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치의 가압형 막여과 모듈의 배출수에 대해 탁도를 측정하고 상기 침지형 막여과 모듈의 막오염지수를 측정하는 제2 수질측정 유닛; 상기 제1 및 제2 수질측정 유닛의 측정 결과를 분석하고 수질조합 및 등급별 주요 오염물질 종류 및 농도를 입력하는 수질분석 유닛; 상기 수질분석 유닛의 분석 결과에 따라 상기 정수 직전까지 수행되는 전처리 공정에 주입할 약품 종류로서 염소, 분말활성탄 및 응집제 중에서 적어도 하나 이상 선택하는 약품 종류 선택 유닛; 상기 약품 종류 선택 유닛에 의해 선택된 약품의 약품 주입량을 유입수량과 오염물질의 농도에 따라 기구축된 모델예측 제어기를 사용하여 가변적으로 예측제어하는 약품주입량 모델 예측제어 유닛; 및 상기 약품주입량 모델 예측제어 유닛의 예측제어 결과에 대응하여 상기 약품 종류 선택 유닛에서 선택된 약품을 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치 각각 주입하는 약품 주입 모듈을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치는, 높은 플럭스로 운전 가능한 고집적 가압형 막여과 모듈을 제1단 막여과 모듈로 하고, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수를 처리하는 침지형 막여과 모듈을 제2단 막여과 모듈로 조합한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가압형 막여과 모듈 및 침지형 막여과 모듈은 각각 입경 크기가 서로 상이한 분리막을 사용하고, 상기 침지형 막여과 모듈은 상기 가압형 막여과 모듈에 비하여 입경 크기가 큰 분리막을 사용하는 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 침지형 막여과 모듈은, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도가 상기 가압형 막여과 모듈의 유입원수의 탁도보다 좋을 경우, 상기 침지형 막여과 모듈의 배출수를 상기 침전지에서 수행되는 침전 공정에 혼합하거나 또는 상기 침지형 막여과 모듈의 배출수를 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수와 혼합하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 수질측정 유닛은 전자후각장치를 사용하여 상기 원수의 수질인자를 측정하고, 상기 수질인자는 탁도, pH, 알칼리도, 클로로필-a, 전기전도도 및 온도를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 수질측정 유닛은 여름철 강우로 인한 고농도의 입자성 물질과 고농도의 유기물질을 실시간 측정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 수질분석 유닛은 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 수질인자의 통계적 추출치를 통하여 조류 발생으로 인해 생성되는 이취미 물질의 유입 여부를 의사결정 트리 또는 신경망 알고리즘을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 약품 종류 선택 유닛은 상기 제1 및 제2 수질 측정유닛에서 측정된 수질인자에 대해 상기 수질분석 유닛에서 분석된 각각의 수질조합 및 농도 등급에 따라 상기 정수지 직전까지 수행되는 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치의 전처리 공정에 사용되는 약품 종류를 가변적으로 선택하되, 전처리 공정 약품인 분말활성탄, 염소 및 응집제 중 적어도 하나 이상을 오염물질의 종류 및 농도에 따라 가변적으로 선정할 수 있다.

여기서, 상기 약품 주입 모듈은, 조류 발생으로 생성되는 마이크로시스틴 오염물질을 제거하기 위해 혼화/응집지 전단에서 원수 배관에 염소를 투입하는 제1 염소 주입부; 조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질인 2-MIB 및 Geosmin 오염물질을 제거하기 위해 분말활성탄을 혼화/응집지에 투입하는 분말활성탄 주입부; 원수 중의 고농도의 입자성 물질을 제거하기 위해 혼화/응집지에 응집제를 투입하는 제1 응집제 주입부; 및 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도물질을 제거하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈에 응집제를 투입하는 제2 응집제 주입부를 포함할 수 있다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법은, 가압형 막여과 모듈 및 침지형 막여과 모듈이 조합된 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 가변제어하는 방법에 있어서, a) 유입원수의 실시간 유입유량, 수온, 탁도, pH 및 클로로필a를 측정하는 단계; b) 수질조합 및 등급별 오염물질 종류 및 농도를 입력하는 단계; c) 상기 유입원수의 수질인자, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수 수질인자 및 상기 침지형 막여과 모듈의 배출수 수질인자를 분석하여 대상 오염물질을 선정하는 단계; d) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도, 상기 유입원수에서 이취미 유발물질의 농도, 및 상기 유입원수에서 마이크로시스틴이 검출되는지 확인하는 단계; e) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도가 저농도이고, 상기 이취미 유발물질이 불검출되면, 상기 침지형 막여과 모듈에 응집제를 주입하지 않는 무응집 조건을 수행하는 단계; f) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도가 저농도이고, 상기 이취미 유발물질이 고농도로 검출되면, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수를 처리하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈에 응집제를 주입하는 단계; g) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도가 고농도이고, 상기 이취미 유발물질이 저농도로 검출되면, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수를 처리하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈에 분말활성탄을 주입하는 단계; 및 h) 상기 이취미 유발물질이 고농도이고 상기 마이크로시스틴이 검출되면, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수를 처리하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈에 분말활성탄 및 염소를 주입하는 단계를 포함하여 이루어진다.

삭제

여기서, 상기 침지형 막여과 모듈에 주입되는 응집제는 별도의 혼화시설 없이 폭기된 공기에 의해 교반시키고, 상기 응집제의 주입량은 막오염도에 따라 Fouling Index에 의해 비례제어하여 3~5 mg/L 범위에서 주입될 수 있다.

삭제

본 발명에 따르면, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 구성함으로써 원수 내의 조류에 기인하여 발생하는 2-MIB(2-Methyl Isoborneol), 지오스민(Geosmin) 등의 이취미 유발물질, 마이크로시스틴(Microcystin) 또는 고농도의 탁질물질과 같은 대상 오염물질의 종류와 농도 및 막오염 정도에 따라 지능형 알고리즘으로 전처리 공정에 사용되는 약품을 가변적으로 선택하여 제어하고, 사전에 학습된 기계적 모델에 의해 피드백 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가압형 막여과 모듈의 배출수 처리를 위한 침지형 막여과 모듈에 응집제를 투여하여 수류 확산에 의한 약품 혼화로 플록을 형성시켜 배출수 처리 막여과 공정의 막간차압을 안정화시킴으로써, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 집적도 및 회수율을 높이고, 지능적인 전처리 공정의 운영을 통해 약품 및 에너지 사용량을 절감할 수 있다. 즉, 막여과 시스템의 운전 편의성을 높이고, 약품 오주입을 사전에 방지하며, 약품량뿐만 아니라 막여과 공정의 에너지를 절감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 막오염 유발물질에 따른 전처리 운영 방법을 가변적으로 제어함으로써, 기존의 원수의 계절적 변화 패턴을 고려하지 않은 약품 주입 방법을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어를 위한 운전모드를 결정하는 의사결정모델 트리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법의 동작흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법에서, 고농도 이취미 물질 또는 입자성 물질이 유입되는 경우 이를 모니터링하여 분말활성탄 주입량을 결정하는 방법을 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 균일계 표면확산 예측 모델에 의해 주입된 분말활성탄에 의해 이취미 물질이 제거되는 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 고농도의 입자성 물질을 제거하기 위해 주입하는 응집제의 주입량을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 고농도의 입자성 물질을 제거하기 위해 주입하는 응집제를 퍼지 알고리즘을 이용하여 모델 예측제어한 응집제 주입량 변화 결과를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 막오염도에 따라 비례 제어를 수행한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 운전결과를 나타내는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법은 음용수 및 하수 재이용을 위해 하수방류수 등을 정화 처리하기 위한 수처리 시스템에 적용될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하고, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법은 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

[가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템]

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 구체적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100), 제1 수질측정 유닛(210), 제2 수질측정 유닛(220), 수질분석 유닛(230), 약품 종류 선택 유닛(240), 약품주입량 모델 예측제어 유닛(250) 및 약품 주입 모듈(260)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)는 제1단 막여과 모듈인 가압형 막여과 모듈(140) 및 제2단 막여과 모듈인 침지형 막여과 모듈(150)을 포함한다.

가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)는 기본적으로, 착수정, 혼화/응집지, 침전지, 가압형 막여과 모듈, 침지형 막여과 모듈, UV 살균기 및 정수지 등을 포함하며, 구체적으로, 막여과 모듈이 설치되는 단위면적당 집적도가 높아 고플럭스를 유지할 수 있는 가압형 막여과 모듈(140), 그리고 공기 세정을 통해 막오염 물질을 연속적으로 제거하여 고농도의 입자성 물질이 유입될 경우 뛰어난 여과 성능을 갖는 침지형 막여과 모듈(150)을 결합하여 사용한다.

제1 수질측정 유닛(210)은 원수의 수질을 측정하고, 제2 수질측정 유닛(220)은 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)에서 수행되는 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수에 대해 탁도와 막오염 지수를 측정한다.

수질분석 유닛(230)은 상기 제1 및 제2 수질측정 유닛(210, 220)의 측정 결과를 분석하고 수질조합 및 등급별 주요 오염물질 종류 및 농도를 입력한다.

약품 종류 선택 유닛(240)은 상기 수질분석 유닛(230)의 분석 결과에 따라 전처리 공정에 주입할 약품 종류를 선택한다.

약품주입량 모델 예측제어 유닛(250)은 상기 약품 종류 선택 유닛(240)에서 선택된 전처리 약품 종류에 대해 약품주입량 모델 예측제어를 수행한다.

약품 주입 모듈(260)은 상기 약품주입량 모델 예측제어 유닛(250)의 예측결과에 대응하여 염소, 분말활성탄 또는 응집제를 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)에 주입한다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 원수 수질의 특성 및 막오염지수에 따라 응집제를 주입하지 않은 무응집제 조건, 응집제만 투입하는 응집제 주입 조건 및 분말활성탄만 투입하는 분말활성탄 주입 조건 등 세 등급으로 나누어 약품을 투입하여 전처리 공정을 수행한다.

보다 구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서, 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)는, 원수 수질측정 센서(110), 혼화/응집지(120), 침전지(130), 가압형 막여과 모듈(140), 침지형 막여과 모듈(150), UV 살균기(160), 활성탄 공정(170) 및 정수지(180)를 포함한다. 또한, 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)는 혼합기(191) 및 탁도계 및 흐름전위 측정부(192)를 포함할 수 있다.

가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)는 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 처리하기 위하여 침지형 막여과 모듈(150)을 적용하며, 이때, 가압형 막여과 모듈(140) 및 침지형 막여과 모듈(150)은 각각 입경 크기가 서로 상이하며, 상기 가압형 막여과 모듈(140) 및 침지형 막여과 모듈(150)이 각각 입경 크기가 서로 상이한 이유를 설명하면 다음과 같다.

막여과 모듈의 설치면적당 단위 생산용량에 따라 가압형 막여과 모듈(140)과 침지형 막여과 모듈(150)을 비교하면, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 경우, 고집적화된 모듈 구조로서 상기 침지형 막여과 모듈(150)보다 높은 플럭스로 운영이 가능한 장점을 가지고 있고, 반면에 고농도의 입자성 물질 등이 지속적으로 원수에 유입될 경우 상기 침지형 막여과 모듈(150)은 연속적으로 공기를 scouring할 수 있기 때문에 상기 가압형 막여과 모듈(140)보다 안정적으로 운영할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이러한 특성을 고려하여, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서는, 높은 플럭스로 운전 가능한 고집적 가압형 막여과 모듈(140)을 메인으로 하고, 또한, 고농도의 입자성 물질, 유기물 물질 등 막오염 인자가 함유된 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 처리하는 내구성 강한 침지형 막여과 모듈(150)을 조합함으로써, 소유 부지 감소와 높은 회수율로 운전이 가능하게 된다.

또한, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 상기 침지형 막여과 모듈(150)로 처리함에 있어서, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 입경 크기보다 작은 분리막을 사용할 경우, 처리 수질은 양호해지지만, 고농도의 막오염 유발물질(조류, 유기물, 입자성 물질 등)로 인해 잦은 역세척과 급격한 막간차압 상승이 일어나 빈번한 화학세정을 요구하게 되고 에너지 소모량이 커질 수 있다.

이러한 배출수의 처리 목적은 전체 이단 막여과 시스템의 회수율 증대가 우선이기 때문에, 상기 가압형 막여과 모듈(140)에 비하여 입경크기가 큰 침지형 막여과 모듈(150)을 사용하여 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 처리하는 것이 적합하다. 또한, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수는 일반 모래여과 공정의 배출수와의 입경 분포가 상이하여 미세 입경부터 거대 입경까지 다양하게 존재하기 때문에 미세 입경의 분포를 갖게 되는 배출수 처리시, 별도의 응집제(Coagulant)를 투여하여 플록(Floc)을 형성함으로써 상기 침지형 막여과 모듈(150)에서 처리하는 것이 유리하다. 또한, 상기 침지형 막여과 모듈(150)은, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 처리수의 탁도가 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 유입원수의 탁도보다 좋을 경우, 상기 침지형 막여과 모듈(150)의 처리수를 상기 침전지(130)에서 수행되는 침전 공정에 혼합하거나 또는 상기 침지형 막여과 모듈(150)의 처리수를 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 처리수와 혼합할 수 있다.

또한, 상기 침지형 막여과 모듈(150)은 침지형 막여과조의 유입 원수의 탁도와 막오염지수에 따라 응집제를 막여과조에 직접 투입하고, 이를 침지형 막여과조의 공기 폭기(Aeration)에 의한 수류 에너지에 의해 완전 교반되어 플록을 형성하여 여과한다. 또한, 침지형 막여과 모듈(150)의 처리수는 처리수 수질 조건에 따라 침전지(130)로 공급되거나, UV 살균기(160) 소독을 통과하여 가압형 막여과 모듈(140)의 처리수와 혼화되어 생산수 저류조인 정수지(180)에 공급될 수 있다. 이때, 상기 정수지(180) 전단에 활성탄 공정(170)이 추가될 경우, 제2 염소 주입부(265)를 통해 염소가 주입될 수 있다.

구체적으로, 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)의 혼화/응집지(120)에서는 수 ㎛의 수준의 콜로이드(Colloid) 입자성 물질에 응집제를 첨가하여 플록을 형성하는 혼화/응집 공정이 전처리 공정으로 수행된다. 또한, 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)의 침전지(130)에서는 중력 침강에 의해 플록을 제거하는 침전 공정이 전처리 공정으로 수행된다. 이때, 혼합기(191)는 혼화/응집지(120) 및 침전지(130) 사이에 설치되어 상기 혼화/응집지(120)의 배출수 및 상기 침지형 막여과 모듈(150)의 배출수를 혼합하고, 또한, 탁도계 및 흐름전위 측정부(192)는 침전지(130)로부터 배출되는 배출수의 탁도를 측정한다. 이때, 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)의 가압형 막여과 모듈(140)은 가압형 막여과를 통해 원수의 탁질물질을 약품으로 응집시킨 후 여과하고, 상기 침지형 막여과 모듈(150)은 침지형 막여과를 통해 원수의 탁질물질을 약품으로 응집시킨 후 여과한다.

도 2를 다시 참조하면, 제1 수질측정 유닛(210)은 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)로 유입되는 원수 중의 막오염 유발물질을 실시간으로 감시하고 조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질을 실시간으로 측정하며, 예를 들면, 원수의 탁도, pH, 온도, 알칼리도, 클로로필-a, 조류개체수로 수질인자를 측정한다. 이때, 상기 원수의 수질인자 측정은 원수 수질측정 센서(110)인 전자후각장치를 사용하여 측정할 수 있다.

제2 수질측정 유닛(220)은 여름철 강우로 인한 고농도의 입자성 물질과 고농도의 유기물질을 실시간 측정하며, 예를 들면, 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수에 대해 탁도를 측정하고 침지형 막여과 모듈(150)의 막오염지수를 측정한다. 이때, 상기 탁도는 탁도계 및 흐름전위 측정부(193)에 의해 측정된다.

수질분석 유닛(230)은 상기 제1 수질측정 유닛(210)에서 측정된 수질인자의 통계적 추출치를 통하여 조류 발생으로 인해 생성되는 이취미 물질의 유입 여부를 의사결정 트리 또는 신경망 알고리즘을 이용하여 계산하며, 이에 따라 상기 약품 종류 선택 유닛(240)이 이취미 물질의 유입 여부에 따라 분말활성탄을 선택하게 되고, 결국 응집조 또는 침전조를 분말활성탄조로 활용하게 된다.

약품 종류 선택 유닛(240)은 상기 제1 및 제2 측정유닛(210, 220)에서 측정된 수질인자에 대해 상기 수질분석 유닛(230)에서 분석된 각각의 수질조합 및 농도 등급에 따라 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)의 전처리 공정의 약품 종류를 가변적으로 선택하며, 예를 들면, 이취미 물질의 유입 여부에 따라 분말활성탄을 선택하여 응집조 또는 침전조를 분말활성탄조로 활용한다.

약품주입량 모델 예측제어 유닛(250)은, 상기 약품 종류 선택 유닛(240)에 의해 선택된 약품 주입량을 유입수량과 오염물질의 농도에 따라 기구축된 모델예측 제어기를 사용하여 가변적으로 제어한다.

약품 주입 모듈(260)은 제1 염소 주입부(261), 분말활성탄 주입부(262), 제1 응집제 주입부(263), 제2 응집제 주입부(264) 및 제2 염소 주입부(265)를 포함하며, 구체적으로, 상기 제1 염소 주입부(261)는 조류 발생으로 생성되는 마이크로시스틴 오염물질을 제거하기 위해 혼화/응집지(120) 전단에서 원수 배관에 염소를 투입하고, 상기 분말활성탄 주입부(262)는 조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질인 2-MIB 및 Geosmin 오염물질을 제거하기 위해 혼화/응집지(120)에 분말활성탄을 투입하며, 상기 제1 응집제 주입부(263)는 원수 중의 고농도의 입자성 물질을 제거하기 위해 혼화/응집지(120)에 응집제를 투입하고, 상기 제2 응집제 주입부(264)는 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도물질을 제거하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈(150)에 응집제를 투입하며, 또한, 상기 제2 염소 주입부(265)는 활성탄 공정에서 염소를 투입한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 기본적으로 고탁도 이외의 평상시 탁도에서는 응집제를 주입하지 않는 조건으로 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)를 운영한다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 유해물질을 입력 및 계산하는 수질분석 유닛(230)에서 결정된 유해물질의 종류와 농도에 대하여 전처리 공정의 약품 종류 선택 유닛(240)에서 선정된 약품의 주입량을 미리 산정하여 원수의 유입수량 및 농도에 따라 피드백 제어한다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 조류 발생으로 생성되는 마이크로시스틴이 유입될 경우, 운전자가 상기 수질분석 유닛(230)에서 분석된 결과를 입력하여 전처리 공정의 약품 종류 선택 유닛(240)에서 염소 및 분말활성탄을 선택하고, 응집조 또는 침전조를 분말활성탄조로 활용한다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 50 NTU 이상의 고농도의 탁도가 유입될 경우, 응집제를 선택하게 되는데, 그 이유는 지표수나 호소수를 사용하는 정수처리 시스템의 원수에서는 막오염을 가속화시키는 원인 물질인 조류와 입자성 물질의 유입특성이 매우 상반되어 있기 때문이다. 즉, 여름철 집중적인 강우 시에는 고농도의 입자성 물질이 유입되지만, 이취미 물질은 거의 검출되지 않은 상태로 원수가 들어오고, 이와는 달리 봄 및 가을철 가뭄시기에는 낮은 농도의 입자성 물질이 유입되지만, 조류 발생으로 인하여 높은 농도의 이취미 물질이 유입된다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은, 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)의 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수 처리를 위하여 침지형 막여과 모듈(150)이 설치되고, 이때, 상기 약품주입량 모델 예측제어 유닛(250)은 상기 침지형 막여과 모듈(150)에 배출수 탁도를 감시하는 상기 제2 수질측정 유닛(220)의 측정값에 대응하여 응집제 주입량을 유입수질의 농도와 막오염지수에 따라 가변제어한다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 처리한 침지형 막여과 모듈(150)의 처리수는 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 처리수와 혼합되기 전에 UV 살균기(160)를 거쳐 미생물을 소독한 후, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 처리수와 혼합하거나 또는 상기 침전조(130)에 보내게 된다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어를 위한 운전모드를 결정하는 의사결정모델 트리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템은 가변제어를 위해 상기 수질분석 유닛(230)은, 제1 수질측정 유닛(210) 및 제2 수질측정 유닛(220)의 측정 결과에 대응하여 1) 저농도 탁도 및 이취미 유발물질 불검출 조건, 2) 고농도 탁도 및 저농도 이취미 유발물질 검출 조건, 3) 저농도 탁도 및 고농도 이취미 유발물질 검출 조건, 및 4) 고농도 이취미 유발물질 및 마이크로시스틴 유입 조건으로 구분한다.

상기 약품 종류 선택 유닛(240)은, 상기 조건들 각각에 대해 1) 약품 불주입(무응집 조건), 2) 응집제 주입, 3) 분말활성탄 주입 및 4) 염소 + 분말활성탄 주입을 선택한다.

상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(250)은 상기 약품 종류 선택 유닛(240)에서 선택된 약품 종류에 따라 1) 해당 모델 없음, 2) 퍼지 모델, 3) 균일 표면확산 모델 및 4) 염소분해 고려 CT + 균일 표면확산 모델으로 구분하여 적용하게 된다.

[가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법]

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법의 동작흐름도로서, 조류 발생으로 인한 이취미 물질 감시방법과 분말활성탄 주입량을 제어하는 알고리즘을 나타낸다.

도 2, 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법은, 먼저, 제1 수질측정 유닛(210) 및 제2 수질측정 유닛(220)이 유입원수의 실시간 유입유량, 수온, 탁도, pH 및 클로로필a를 측정한다(S110).

다음으로, 상기 수질분석 유닛(230)이 상기 제1 및 제2 수질측정 유닛(210, 220)의 수질측정 결과에 따라 수질조합 및 등급별 오염물질 종류 및 농도를 입력한다(S120).

다음으로, 상기 약품 종류 선택 유닛(240)이 대상 오염물질을 선정한다(S130).

다음으로, 상기 수질분석 유닛(230)이 상기 제2 수질측정 유닛(220)에서 측정된 탁도가 50 NTU보다 작은지 판단한다(S140).

다음으로, 상기 탁도가 50 NTU보다 작은 경우, 상기 수질분석 유닛(230)이 이취미 유발물질의 농도가 10 ng/L보다 작은지 판단한다(S150).

다음으로, 상기 탁도가 50 NTU보다 작지 않은 경우에도, 상기 수질분석 유닛(230)이 이취미 유발물질의 농도가 10 ng/L보다 작은지 판단한다(S160).

다음으로, 상기 탁도가 50 NTU보다 작지 않고, 이취미 유발물질의 농도가 10 ng/L보다 큰 경우, 상기 수질분석 유닛(230)이 오염물질에 마이크로시스틴이 존재하는지 확인한다(S170).

다음으로, 상기 탁도가 50 NTU보다 작고, 이취미 유발물질의 농도가 10 ng/L보다 작은 경우, 저농도 탁도 및 이취미물질 불검출에 대응하는 무응집 조건으로서 응집제를 주입하지 않는다(S211).

다음으로, 상기 탁도가 50 NTU보다 작고, 이취미 유발물질의 농도가 10 ng/L보다 큰 경우, 저농도 탁도 및 고농도 이취미물질 검출 조건으로서 도 4b에 도시된 B 과정을 수행한다. 구체적으로, 도 4b를 참조하면, 저농도 탁도 및 고농도 이취미물질 검출 조건에 따라 응집제 주입 조건을 선택하고(S221), 상기 응집제 주입 조건에 대응하는 퍼지 모델을 적용한다(S222). 이후, 응집제 주입량을 결정하고(S223), 상기 응집제 주입량에 대응하는 퍼지 모델을 적용하여(S224), 유입수량 및 농도에 따라 제어한다(S225). 이때, 상기 유입수량 및 농도를 데이터베이스에 저장한다(S300).

다음으로, 상기 탁도가 50 NTU보다 작지 않고, 이취미 유발물질의 농도가 10 ng/L보다 작은 경우, 고농도 탁도 및 저농도 이취미물질 검출 조건으로서 도 4c에 구체적으로 도시된 C 과정을 수행한다. 구체적으로, 도 4c를 참조하면, 고농도 탁도 및 저농도 이취미물질 검출 조건에 따라 분말활성탄 주입 조건을 선택하고(S231), 상기 분말활성탄 주입 조건에 대응하는 균일계 표면확산 모델 및 주입량 반응 모델을 적용한다(S232). 이후, 분말활성탄 주입량을 결정하고(S233), 상기 분말활성탄 주입량에 대응하는 균일계 표면확산 모델 및 주입량 반응 모델을 적용하여(S234), 유입수량 및 농도에 따라 제어한다(S235). 이때, 상기 유입수량 및 농도를 데이터베이스에 저장된다(S300). 특히, 본 발명의 실시예에서는 분말활성탄 주입량 산출을 위한 균일계 표면확산 모델 알고리즘을 1차 모델로 하고, 주입량 반응 모델을 2차 주입량으로 선택하여 1차 모델의 주입량의 적정성을 2차 주입량 모델로 검증한 후, 에러가 20% 미만일 경우, 분말활성탄 주입량을 결정하여 제어한다.

다음으로, 상기 탁도가 50 NTU보다 작지 않고, 이취미 유발물질의 농도가 10 ng/L보다 큰 경우, 오염물질에 마이크로시스틴이 존재하면, 고농도 이취미물질 및 마이크로시스틴 검출 조건으로서, 도 4d에 구체적으로 도시된 D 과정을 수행한다. 구체적으로, 도 4d를 참조하면, 고농도 이취미물질 및 마이크로시스틴 검출 조건에 따라 염소 및 분말활성탄 주입 조건을 선택하고(S241), 상기 염소 및 분말활성탄 주입 조건에 대응하는 염소x시간 다중 회귀모델 및 균일계 표면확산 모델을 적용한다(S242). 이후, 염소 및 분말활성탄 주입량을 결정하고(S243), 상기 염소 및 분말활성탄 주입량에 대응하는 염소x시간 다중 회귀모델 및 균일계 표면확산 모델을 적용하여(S244), 유입수량 및 농도에 따라 제어한다(S245). 이때, 상기 유입수량 및 농도를 데이터베이스에 저장된다(S300).

한편, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법에서, 조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질인 2-MIB 및 지오스민(Geosmin)오염물질을 위해 분말활성탄 투입을 제어하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 출원인이 특허출원하여 등록한 등록특허번호 제10-1253251호에는 "정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 본 명세서 내에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다. 예를 들면, 상기 이취미 유발물질인 2-MIB 및 지오스민(Geosmin)의 유입 판단여부는 등록특허번호 제10-1253251호에 구체적으로 기재된 것을 참조한다.

본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법에서, 분말활성탄의 흡착 제거 모델을 이용하여 실시간 예측제어가 수행된다. 즉, 이취미 유발물질의 유입여부 및 농도를 사전에 예측한 후, 운영자는 원수의 유량, 총 유기탄소의 농도, 처리 이후의 이취미 유발물질의 농도, 활성탄의 종류, 반응조의 접촉시간을 입력값으로 하여, 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(250)에 입력한다. 이때, 분말활성탄 주입량의 산정은 균일계 표면확산 모델 알고리즘 및 주입량 반응 곡선 알고리즘을 이용하여 분말활성탄 주입량을 결정하고, 이를 제어한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법에서, 고농도 이취미 물질 또는 입자성 물질이 유입되는 경우 이를 모니터링하여 분말활성탄 주입량을 결정하는 방법을 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법에서 분말활성탄 주입량을 결정하는 구체적인 방법은, 유량계를 사용하여 정수처리를 위한 유입원수의 유량을 측정하고(S301), 이후, 상기 유입원수 내에 포함된 이취미 유발물질의 목표 제거율을 입력한다(S302). 여기서, 상기 유입원수 내에는 이취미 유발물질이 포함될 수 있는데, 이때, 상기 이취미 유발물질은 유입원수 내에서 흙냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin)이거나 곰팡이 냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methyl Isoborneol)일 수 있다. 이러한 이취미 유발물질은 수 ng/L의 농도에서도 흙냄새, 곰팡이 냄새 등을 유발하여 인체의 감각기관을 자극하고, 먹는 물에 대한 거부감을 일으키는 것으로 알려져 있다.

다음으로, 전자후각장치를 사용하여 상기 유입원수로부터 채수된 시료에 포함된 이취미 유발물질을 측정한다(S303). 예를 들면, 상기 전자후각장치는 정수처리를 위한 유입원수 배관에 설치되어 유입원수 내의 이취미 유발물질을 실시간 감지하며, 상기 전자후각장치는 유입원수 배관으로부터 연속적으로 채수된 시료가 휘발성유기화합물에 특이적 화학반응을 보이는 메탈 옥사이드 센서가 부착될 수 있고, 또한, 상기 연속적으로 채수된 시료로부터 클로로필-a 및 pH가 측정 분석될 수 있다.

다음으로, 상기 유입원수로부터 채수된 시료 일부의 클로로필-a 및 pH를 측정한다(S304). 이때, 전자후각장치를 사용하여 감지된 측정값은 이취미 유발물질의 직접지표가 되고, 클로로필-a 및 pH 측정값은 맛냄새 유발물질의 간접지표가 된다.

다음으로, 수질분석 유닛(230)이 측정 데이터 패턴을 분석하여 이취미 유발물질 및 마이크로시스틴의 유입 여부를 판단한다(305). 즉, 상기 수질분석 유닛(230)이 데이터 패턴 주성분 및 상관성을 분석하여 채수된 유입원수 내에 이취미 유발물질 및 마이크로시스틴이 유입되었는지 여부를 판단한다. 예를 들면, 측정값이 10ng/L 이상의 값으로 1시간 이상 감지될 경우, 이취미 유발물질이 유입된 것으로 판단한다. 다시 말하면, 각각의 데이터 패턴을 통계 분석함으로써, 전자후각장치에서 분석하여 이취미 유발물질이 검출되었는지 판단한다.

다음으로, 상기 이취미 유발물질이 불검출된 경우, 분말활성탄을 투입하지 않는다(S306).

다음으로, 상기 이취미 유발물질이 10ng/L 이상 검출되면, 분말활성탄의 투입을 결정하고, 이때, 마이크로시스팀이 검출된 경우 동시에 염소를 투입할 것을 결정한다(S307).

다음으로, 상기 분말활성탄 및 염소 주입량을 계산하고(S308), 이취미 유발물질 및 마이크로시스틴 제거율을 예측한다(S309). 이때, 상기 이취미 유발물질 및 마이크로시스틴의 목표 제거율과 상기 예측된 이취미 유발물질 및 마이크로시스틴의 제거율을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 분말활성탄 및 염소 주입량을 결정할 수 있다.

다음으로, 원수 유입유량에 대응하는 약품 주입량을 제어한다(S310).

다음으로, 전자후각장치에 의한 이취미 유발물질 측정값을 유입 원수와 비교하여 상기 제거율이 만족하는지 여부를 확인하고(S311), 만족하지 못한 경우, 전술한 S307 내지 S310 단계를 반복하여 수행한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서, 상기 균일계 표면확산 모델 알고리즘은, 선택된 분말활성탄의 제품 특성치인 밀도(Density: ρ[g/㎥[)와 반경(Radius: r[m])값과 등온흡착 실험에 의해서 구해지는 흡착계수 K와 1/n 값을 가지고 계산하며, Levenberg-Marquardt Non-linear Least-square 알고리즘과 같은 수치해석적 방법에 의해 구해지는 물질 전달계수(Liquid Film Mass Transfer Coefficient:

[㎝/min])과 표면확산계수(Surface diffusion Coefficient:

[㎠/min])을 산출하여 상기 주입된 분말활성탄에 대하여 이취미 유발물질의 제거 양상을 도시화할 수 있다. 이때, 주입량 반응 2차 모델은 1차 모델과 동일하게 선택된 분말활성탄의 주입량과 이취미 유발물질의 제거능에 대한 회귀모델을 다음과 같은 형태로 입력하여 결정할 수 있다.

전술한 분말활성탄 흡착 모델로 선정한 균일계 흡착표면 모델과 관련하여, 활성탄 일정 지점의 시간에 따른 흡착물질의 표면 농도 변화율은 다음의 수학식 1과 같이 주어진다.

이때, 초기 조건은

로 주어지고, 경계 조건은

로 주어진다. 여기서,

는 흡착제 표면 농도를 나타내고,

는 시간을 나타내며,

은 활성탄 입자의 중심으로부터 거리를 나타내고,

는 표면흡착 계수를 나타낸다.

또한, 활성탄 내부의 흡착물질의 축적률은 다음의 수학식 2와 같이 주어진다.

여기서,

는 벌크상 흡착물질 농도를 나타내고,

는 활성 탄소의 표면에서 흡착물질 농도를 나타내며,

는 활성탄 밀도를 나타내며,

는 표면확산계수를 나타낸다.

이러한 활성탄 내부의 흡착물질의 축적률은 다음의 수학식 3과 같은 Fruendlich 흡착 등온식으로 나타낼 수 있다.

여기서,

는 활성탄 외부 표면에서의 흡착물질 농도를 나타낸다.

또한, 반응조에서 벌크 용액에서 흡착물질 감소율은 다음의 수학식 4와 같이 주어진다.

또한, 전술한 분말활성탄 흡착 모델로 선정한 분말활성탄 주입량 반응 모델과 관련하여, 이취미 물질 중 MIB의 경우, 분말활성탄 주입량(

)는 다음의 수학식 5와 같이 주어진다.

여기서,

는 처리수의 MIB 농도를 나타내며,

는 원수중의 MIB 농도를 나타내며, 또한,

및

는 각각 분말활성탄 종류별 정해진 상수값을 나타내며, 예를 들면, 분말활성탄이 NORIT SA SUPER인 경우,

은 0.0264,

는 12.2일 수 있다.

또한, 이취미 물질이 지오스민(Geosmin)인 경우, 분말활성탄 주입량(

)는 다음의 수학식 6과 같이 주어진다.

여기서,

는 처리수의 지오스민(Geosmin)을 농도 나타내며,

는 원수중의 지오스민 농도를 나타낸다.

여기서, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 균일계 표면확산 예측 모델에 의해 주입된 분말활성탄에 의해 이취미 물질이 제거되는 결과를 나타내는 도면이다.

한편, 조류 발생으로 인해 생성되는 독성물질로 알려진 마이크로시스틴의 제어방법은 아래와 같이 수행한다. 운영자는 상기의 수질분석 유닛(230)에 마이크로시스틴의 물질과 농도를 입력하고, 상기 제1 수질측정 유닛(210)에서 측정된 원수의 pH와 온도를 가지고, 하기 수학식 7 내지 10과 같은 모델을 이용하여 염소의 주입량을 산출하며, 이를 원수의 유입수량과 응집 및 침전지의 체류시간을 계산하여 제어할 수 있다.

이때, 염소 공정의 주입량 산출은 염소 농도 이외에 염소가 접촉하는 체류시간이 매우 중요하기 때문에, 잔류염소농도와 체류시간의 곱인, CT값 (mg-min/L)을 통해 결정된다. 이때, C는 잔류소독제의 농도 (mg/L), T는 접촉시간 (min)을 의미한다. 조류가 발생하는 시기에는 원수의 pH가 갑자기 증가하기 때문에, 마이크로시스틴의 농도와 pH 증가에 따라서 염소주입량은 증가하기 때문에 본 발명에서 실시예와 같은 제어 기법은 매우 중요하다.

구체적으로, 마이크로시스틴 유입농도 범위에 따른 염소주입량 산출 모델과 관련하여, 마이크로시스틴의 농도가 10 ㎍/L 이하일 경우,

는 (잔류염소농도

접촉시간)으로서, 다음의 수학식 7과 같이 주어질 수 있다.

여기서,

는 원수의 수소이온농도를 나타내고,

는 원수의 온도를 나타낸다.

또한, 마이크로시스틴의 농도가 10∼50 ㎍/L 이하일 경우,

는 다음의 수학식 8과 같이 주어질 수 있다.

즉, 수학식 7 및 수학식 8은 마이크로시스틴의 농도와 원수의 온도 및 pH에 따른 잔류염소농도와 체류시간의 곱으로 표현되는 CT 값을 나타내고 있다.

한편, 잔류염소농도(

)는 다음의 수학식 9와 같이 주어질 수 있다.

여기서,

는 혼화/응집/침전조의 총 부피를 나타내며,

는 유입수량을 나타낸다.

전술한 마이크로시스틴 유입농도 범위에 따른 염소주입량 산출 모델과 관련하여,

는 염소 주입량으로서 다음의 수학식 10과 같이 주어질 수 있다.

여기서,

는 순간적인 염소 감소량을 나타내고,

는 잔류염소농도를 나타내며, 염소주입량, 총 유기탄소 농도 및 UV 흡수물질 계수에 의해 결정될 수 있다. 이때, 순간적인 염소 감소량(

)는 다음의 수학식 11과 같이 주어진다.

여기서,

는 염소주입량을 나타내고, TOC는 총 유기탄소 농도를 나타내며, UV254는 UV 흡수물질 계수를 각각 나타낸다.

한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 고농도의 입자성 물질을 제거하기 위해 주입하는 응집제의 주입량을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시에서는 고농도의 입자성 물질이 유입될 경우, 분말활성탄이 아닌 응집제를 투입하도록 한다. 고농도의 탁도의 제어방법은 아래와 같이 수행될 수 있다.

제2 수질측정 유닛(220)에서 측정된 원수의 탁도값을 50 NTU 또는 운영자가 입력한 값을 기준으로 그 이하에는 무응집 조건으로 이단 막여과 시스템으로 탁도를 제거하고, 그 이상에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 수질측정 유닛(210)에서 측정된 탁도, pH, 알칼리도, 온도, 전기전도도 값을 가지고 전처리 약품주입량 모델 예측제어 유닛(250)에서 응집제 주입량을 제어하고, 이때 응집제의 과주입을 방지하기 위하여 응집지 1단에서 측정한 흐름전위 측정장치가 응집 메커니즘의 하전중하 방식으로 "0mV"에 근접하여 이를 초과하지 않도록 한다.

이때, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 처리하기 위하여 상기 침지형 막여과 모듈(150)은 침지형 막여과조에 응집제를 투여하고, 침지형 막여과조에서 플록이 지속적으로 성장할 수 있도록 공기에 의해 완전 교반시킨다. 이때, 상기 침지형 막여과조의 응집제는 탁도와 막오염지수와의 상관 관계 및 응집제 주입량별 플럭스 상대적 감소율 관계를 이용하여 응집제 주입량을 산정하여 이를 제어할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 고농도의 입자성 물질을 제거하기 위해 주입하는 응집제를 퍼지 알고리즘을 이용하여 모델 예측제어한 응집제 주입량 변화 결과를 보여주는 도면이다.

한편, 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 처리하기 위하여 침지형 막여과 모듈(150)을 운영함에 있어서, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 수질측정 유닛(210)에서 측정된 원수의 탁도값을 50 NTU 또는 운영자가 입력한 값을 기준 이상으로 원수가 유입할 경우, 침지형 막여과조에 응집제를 투여하고, 이때, 침지형 막여과조에서 플록이 지속적으로 성장할 수 있도록 공기를 폭기하여 완전 교반이 이루어지게 한다.

즉, 상기 침지형 막여과조의 응집제 주입은 별도의 혼화시설 없이 폭기된 공기에 의해 교반시키고, 이때, 응집제 주입량은 막오염도에 따라 다음의 수학식 12와 같이 주어지는 Fouling Index에 의해 비례제어할 수 있고, 예를 들면, 3~5 mg/L 범위에서 주입할 수 있다.

여기서,

는 Fouling Index(

)를 나타내고,

는 Filtration(X분)단계에 초기 R값(

)을 나타내며,

은 Filtration(Z분)단계에 마지막 R값(

)을 나타내고,

은 동작 모듈수를 나타내고,

는 표면적(㎡)을 나타내며,

는 Filtration(X분)단계에 초기 누적여과유량(㎥)을 나타내고,

는 Filtration(Z분)단계에 마지막 누적여과유량(㎥)을 각각 나타낸다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템에서 막오염도에 따라 비례 제어를 수행한 결과를 나타내는 도면이다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 운전결과를 나타내는 도면으로서, 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 구성함으로써 원수 내의 조류에 기인하여 발생하는 2-MIB(2-Methyl Isoborneol), 지오스민(Geosmin) 등의 이취미 유발물질, 마이크로시스틴(Microcystin) 또는 고농도의 탁질물질과 같은 대상 오염물질의 종류와 농도에 따라 전처리 공정에 사용되는 약품을 가변적으로 선택하여 제어한 것을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따르면, 가압-침지 조합형 막여과 시스템의 전처리 공정과 가압형 배출수를 처리하는 침지형 막여과 모듈의 전처리 약품을 유입 원수의 막오염 물질 종류와 막오염 막 오염기작에 따른 막오염지수에 따라 시스템의 운전을 가변적으로 제어함으로써 막 오염을 최소화할 수 있고, 안전적이고 지능적인 운전 제어를 가능하게 하여 시스템 운전의 편의성을 제공할 수 있다. 또한, 소비자 수요 반응에 따른 생산량과 수질 변동에 따라 시스템의 운전이 제어되므로 운전 소비 전력을 절감할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치
210: 제1 수질측정 유닛
220: 제2 수질측정 유닛
230: 수질분석 유닛
240: 약품 종류 선택 유닛
250: 약품주입량 모델 예측제어 유닛
260: 약품 주입 모듈
110: 원수 수질측정 센서
120: 혼화/응집지
130: 침전지
140: 가압형 막여과 모듈
150: 침지형 막여과 모듈
160: UV 살균기
170: 활성탄 공정
180: 정수지
191: 혼합기
192: 탁도계 및 흐름전위 측정부
261: 제1 염소 주입부
262: 분말활성탄 주입부
263: 제1 응집제 주입부
264: 제2 응집제 주입부
265: 제2 염소 주입부

Claims

착수정, 혼화/응집지(120), 침전지(130), 가압형 막여과 모듈(140), 침지형 막여과 모듈(150), UV 살균기(160) 및 정수지(180)를 포함하며, 상기 가압형 막여과 모듈(140) 및 침지형 막여과 모듈(150)이 조합된 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100);
상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)로 유입되는 원수 중의 막오염 유발물질을 실시간으로 감시하고 조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질을 실시간으로 측정하는 제1 수질측정 유닛(210);
상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)의 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수에 대해 탁도를 측정하고 상기 침지형 막여과 모듈(150)의 막오염지수를 측정하는 제2 수질측정 유닛(220);
상기 제1 및 제2 수질측정 유닛(210, 220)의 측정 결과를 분석하고 수질조합 및 등급별 주요 오염물질 종류 및 농도를 입력하는 수질분석 유닛(230);
상기 수질분석 유닛(230)의 분석 결과에 따라 상기 정수지(180) 직전까지 수행되는 전처리 공정에 주입할 약품 종류로서 염소, 분말활성탄 및 응집제 중에서 적어도 하나 이상 선택하는 약품 종류 선택 유닛(240);
상기 약품 종류 선택 유닛(240)에 의해 선택된 약품의 약품 주입량을 유입수량과 오염물질의 농도에 따라 기구축된 모델예측 제어기를 사용하여 가변적으로 예측제어하는 약품주입량 모델 예측제어 유닛(250); 및
상기 약품주입량 모델 예측제어 유닛(250)의 예측제어 결과에 대응하여 상기 약품 종류 선택 유닛(240)에서 선택된 약품을 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)에 각각 주입하는 약품 주입 모듈(260)
을 포함하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)는, 높은 플럭스로 운전 가능한 고집적 가압형 막여과 모듈(140)을 제1단 막여과 모듈로 하고, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수를 처리하는 침지형 막여과 모듈(150)을 제2단 막여과 모듈로 조합한 것을 특징으로 하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제2항에 있어서,
상기 가압형 막여과 모듈(140) 및 침지형 막여과 모듈(150)은 각각 입경 크기가 서로 상이한 분리막을 사용하고, 상기 침지형 막여과 모듈(150)은 상기 가압형 막여과 모듈(140)에 비하여 입경 크기가 큰 분리막을 사용하는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제2항에 있어서,
상기 침지형 막여과 모듈(150)은, 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수의 탁도가 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 유입원수의 탁도보다 좋을 경우, 상기 침지형 막여과 모듈(150)의 배출수를 상기 침전지(130)에서 수행되는 침전 공정에 혼합하거나 또는 상기 침지형 막여과 모듈(150)의 배출수를 상기 가압형 막여과 모듈(140)의 배출수와 혼합하는 것을 특징으로 하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 수질측정 유닛(210)은 전자후각장치를 사용하여 상기 원수의 수질인자를 측정하고, 상기 수질인자는 탁도, pH, 알칼리도, 클로로필-a, 전기전도도 및 온도를 포함하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2 수질측정 유닛(220)은 여름철 강우로 인한 고농도의 입자성 물질과 고농도의 유기물질을 실시간 측정하는 것을 특징으로 하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제1항에 있어서,
상기 수질분석 유닛(230)은 상기 제1 수질측정 유닛(210)에서 측정된 수질인자의 통계적 추출치를 통하여 조류 발생으로 인해 생성되는 이취미 물질의 유입 여부를 의사결정 트리 또는 신경망 알고리즘을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제1항에 있어서,
상기 약품 종류 선택 유닛(240)은 상기 제1 및 제2 수질 측정유닛(210, 220)에서 측정된 수질인자에 대해 상기 수질분석 유닛(230)에서 분석된 각각의 수질조합 및 농도 등급에 따라 상기 정수지(180) 직전까지 수행되는 상기 가압-침지 조합형 이단 막여과 장치(100)의 전처리 공정에 사용되는 약품 종류를 가변적으로 선택하되, 전처리 공정 약품인 분말활성탄, 염소 및 응집제 중 적어도 하나 이상을 오염물질의 종류 및 농도에 따라 가변적으로 선정하는 것을 특징으로 하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
제1항에 있어서, 상기 약품 주입 모듈(260)은,
조류 발생으로 생성되는 마이크로시스틴 오염물질을 제거하기 위해 혼화/응집지(120) 전단에서 원수 배관에 염소를 투입하는 제1 염소 주입부(261);
조류 발생으로 생성되는 이취미 유발물질인 2-MIB 및 Geosmin 오염물질을 제거하기 위해 분말활성탄을 혼화/응집지(120)에 투입하는 분말활성탄 주입부(262);
원수 중의 고농도의 입자성 물질을 제거하기 위해 혼화/응집지(120)에 응집제를 투입하는 제1 응집제 주입부(263); 및
상기 가압형 막여과 모듈(150)의 배출수의 탁도물질을 제거하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈(150)에 응집제를 투입하는 제2 응집제 주입부(264)
를 포함하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템.
가압형 막여과 모듈 및 침지형 막여과 모듈이 조합된 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템을 가변제어하는 방법에 있어서,
a) 유입원수의 실시간 유입유량, 수온, 탁도, pH 및 클로로필a를 측정하는 단계;
b) 수질조합 및 등급별 오염물질 종류 및 농도를 입력하는 단계;
c) 상기 유입원수의 수질인자, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수 수질인자 및 상기 침지형 막여과 모듈의 배출수 수질인자를 분석하여 대상 오염물질을 선정하는 단계;
d) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도, 상기 유입원수에서 이취미 유발물질의 농도, 및 상기 유입원수에서 마이크로시스틴이 검출되는지 확인하는 단계;
e) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도가 저농도이고, 상기 이취미 유발물질이 불검출되면, 상기 침지형 막여과 모듈에 응집제를 주입하지 않는 무응집 조건을 수행하는 단계;
f) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도가 저농도이고, 상기 이취미 유발물질이 고농도로 검출되면, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수를 처리하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈에 응집제를 주입하는 단계;
g) 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수의 탁도가 고농도이고, 상기 이취미 유발물질이 저농도로 검출되면, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수를 처리하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈에 분말활성탄을 주입하는 단계; 및
h) 상기 이취미 유발물질이 고농도이고 상기 마이크로시스틴이 검출되면, 상기 가압형 막여과 모듈의 배출수를 처리하기 위해 상기 침지형 막여과 모듈에 분말활성탄 및 염소를 주입하는 단계
를 포함하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법.
삭제
삭제
제10항에 있어서,
상기 침지형 막여과 모듈에 주입되는 응집제는 별도의 혼화시설 없이 폭기된 공기에 의해 교반시키고, 상기 응집제의 주입량은 막오염도에 따라 Fouling Index에 의해 비례제어하여 3~5 mg/L 범위에서 주입되는 것을 특징으로 하는 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템의 가변제어 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제