KR101519727B1

KR101519727B1 - 막여과 수처리 시스템의 운전 방법

Info

Publication number: KR101519727B1
Application number: KR1020130110955A
Authority: KR
Inventors: 이정재; 임성한
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-05-12
Also published as: KR20150031587A

Abstract

본 발명은 여과-역세의 운전주기로 이루어지는 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 있어서, 여과주기 내 운전유량을 여과주기 초기의 운전유량에 대하여 선형적으로 감소시키되, 여과주기 내의 평균유량은 정해진 목표유량과 동일하게 설정되는 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 막여과 수처리 시스템의 운전방법은 정압 방식과 정유량 운전방식의 장점을 모두 취할 수 있는 운전 방법으로 운전시 여과주기 내 운전압력의 상승을 억제시킴으로써 운전주기의 연장이 가능하여 막여과 회수율을 향상시킬 수 있고, 여과주기 내 운전압력 변동폭을 줄일 수 있어 운전압력 증가에 따른 막 오염물질의 압착을 완화시켜 역세효율을 증가시키며, 영구적인 기공폐색을 감소시킬 수 있게 된다.

Description

막여과 수처리 시스템의 운전 방법{METHOD FOR OPERATION OF A MEMBRANE WATER TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 여과-역세로 이루어진 막여과 수처리 시스템의 운전주기에서, 막오염 부하가 적은 여과초기에는 운전유량을 증가시키고 막오염 부하가 증가함에 따라 선형적으로 운전유량을 감소시켜 운전압력의 상승을 저하시키고, 운전주기 내의 평균 운전유량은 정해진 유량과 동일하게 설정하는 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 관한 것이다.

막 제조기술과 막분리 공정의 발전으로 인하여 막분리 공정은 이미 다양한 분야에 적용되고 있다. 정수처리도 예외는 아니며, 정수처리에 적용되는 분리막 공정의 목적은 탁질 제거는 물론이고, 미량 유기물, 미생물 그리고 일부 이온성 물질 등의 제거에 있다. 제거 대상 물질에 따라서 적용되는 막의 종류가 다르고 운전 방법 또한 다양하게 적용될 수 있다.

정수 처리하는 공정에서 사용되는 분리막으로는 한외여과막, 정밀여과막, 역삼투막, 나노막 등이 있다. 이 중에서, 한외여과막 및 정밀여과막의 경우는 수 마이크로 범위의 공극 크기를 가지며, 탁질의 제거와 낮은 범위의 수중 유기물 제거를 기대할 수 있고, 90% 이상의 회수율이 가능하기 때문에 실제 공정의 적용에 효과적이다. 또한, 이들 한외여과막 및 정밀여과막은 막의 역세척이 가능하여 막의 세정 효율이 우수하므로, 원수의 수질 변동에 좌우되지 않고 일정 투과 수량을 장기간 지속시킬 수 있는 장점이 있다.

이러한 막여과 수처리 시스템은 항상 일정한 유량을 여과시키는 정유량 방식 또는 항상 일정한 압력으로 운전되는 정압 방식으로 운전되고 있다. 이 중 정압 방식은 여과시간 동안 일정한 압력을 유지시킴으로써 막여과의 운전부하를 일정하게 운전할 수 있는 장점이 있으나, 막오염이 진행됨에 따라 생산되는 유량이 감소하는 문제점이 있다.

한편 일반적으로 정수처리장 또는 하수처리장의 경우 공급수량이 정해져 있어 유량이 일정한 정유량 방식을 선택하여 여과-역세의 주기운전을 하고 있다. 그러나 정유량 방식의 경우 여과운전 시간이 경과할수록 분리막 표면에 오염물질이 침적하여 운전압력이 높아지므로 운전압력의 상승을 막기 위해 운전주기가 짧고 역세를 자주 시행하여 회수율이 저하되는 문제점이 있다. 또한 빈번한 막 세척으로 막 수명이 급격히 단축되어 막을 자주 교체하여야 하므로, 막의 운전비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 막여과 수처리 시스템의 운전에 있어서 운전압력의 상승을 억제하여 안정적인 운전을 가능하게 하고 여과시간을 늘임으로써 회수율을 향상시킬 수 있는 여과주기 내 여과유량의 선형변동 운전방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 여과-역세의 운전주기로 이루어지는 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 있어서, 여과주기 내 운전유량을 여과주기 초기의 운전유량에 대하여 선형적으로 감소시키되, 여과주기 내의 평균유량은 정해진 목표유량과 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 구현예에 따른 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 있어서, 상기 운전유량의 선형변동폭은 1~200%의 범위 내에서 하기 식으로 표시되는 것을 특징으로 한다.

운전유량 선형변동폭(%) ＝ ((여과주기 초기 운전유량 － 여과주기 종기 운전유량)／목표유량)*100

본 발명의 일 구현예에 따른 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 있어서, 상기 수처리 시스템의 분리막은 한외여과막, 정밀여과막, 역삼투막, 나노막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지고, 가압형, 침지형 또는 이들의 조합으로 운전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 막여과 수처리 시스템의 운전방법은, 막여과 수처시스템의 운전 시 여과주기 내 운전압력의 상승을 억제시킴으로써 운전주기의 연장이 가능하여 막여과 회수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 막여과 수처리 시스템의 운전방법은, 여과주기 내 운전압력 변동폭을 줄임으로 인하여 운전압력 증가에 따른 막 오염물질의 압착을 완화시켜 역세효율을 증가시키며, 영구적인 기공 폐색을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 사용되는 여과장치 모듈의 일 구현예에 대한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 첨부된 도면 등을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 막여과 수처리 시스템의 운전에 있어서 운전압력의 상승을 억제하여 안정적인 운전을 가능하게 하고 여과시간을 늘임으로써 회수율을 향상시킬 수 있는 여과주기 내 여과유량의 선형변동 운전방법에 관한 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 막여과 수처리 시스템의 운전방법은 여과-역세로 이루어진 막여과 수처리 시스템의 운전주기에서 막오염 부하가 적은 여과초기에는 운전유량을 증가시키고 막오염 부하가 증가함에 따라 선형적으로 운전유량을 감소시켜 운전압력의 상승을 저하시키고, 운전주기 내의 평균 운전유량은 정해진 목표유량과 동일하게 설정하는 것을 특징으로 한다.

이때 운전유량의 선형변동폭은 하기 식으로 표시될 수 있다.

본 발명의 운전유량 선형변동폭은 1~200%의 범위를 가지며, 바람직하게는 여과펌프의 부하를 고려하여 1~100%의 범위를 갖는다.

이는, 운전유량 선형변동폭이 100%를 초과할 경우 여과펌프 운전 부하 변동폭이 너무 커서 여과펌프의 고장빈도를 높일 뿐 아니라 목표유량 대비 여과펌프의 용량이 지나치게 커지게 되기 때문이며, 선형변동폭이 1% 미만일 경우 운전유량의 선형 변동에 따른 운전압력 상승 저하 효과가 미미하기 때문이다.

도 1은 본 발명의 막여과 수처리 시스템의 운전방법을 적용할 수 있는 가압형 분리막 모듈을 사용한 정수처리 공정의 일 구현예에 대한 모식도이다. 다만 상기 가압형 분리막 모듈을 사용한 정수처리 공정은 본 발명에 따른 운전방법을 설명하기 위하여 예시적으로 사용되었을 뿐 본 발명이 예시된 구현예에 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 가압형 분리막 모듈은 크게 하우징(10)과 분리막(20)을 포함하여 구성된다. 여과공정시 원수는 원수조(100)에서 여과펌프(미도시)에 의하여 가압되어 모듈 하우징(10) 내부로 유입되며, 분리막(20)에 의해 여과된 후 처리수조(200)로 이동된다. 그러나 여과시간이 지남에 따라 분리막(20)의 여과저항이 증가하게 되어 처리수조(200)로부터 처리수를 역세펌프(미도시)에 의해 가압하여 역으로 주입함으로써 분리막(30) 표면에 부착된 오염물을 세척하는 역세공정이 필수적으로 필요하게 된다. 이 때, 세척효과를 높이기 위해 역세공정과 동시 또는 순차적으로 블로워(300)를 통해 공기를 주입할 수 있으며, 세척된 오염물은 모듈 상부의 배출구를 통해 배출수조(400)로 이송된다.

상기와 같이 여과 ― 역세 ― 배출 공정이 주기적으로 시행되는 정수처리 공정에 있어서, 여과 공정 중 운전압력은 지속적으로 증가하는 막오염 부하에 의해 상승하게 된다. 여과 공정의 운전압력 상승이 커지게 되면 이를 제어하기 위해 여과 공정을 중단하고 역세 공정을 자주 시행하게 됨으로써 생산수량이 적어지고, 역세에 필요한 약품 및 동력비가 증가하며, 분리막의 내구성에도 악영향을 끼치게 된다.

본 발명에 따른 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 있어서는, 막오염 부하가 적은 여과초기에는 운전유량을 증가시키고 막오염 부하가 증가함에 따라 선형적으로 운전유량을 감소시켜 여과주기 내 운전압력의 상승을 저하시킬 수 있게 되며, 이로 인해 운전압력 증가에 따른 막 오염물질의 압착을 완화시켜 역세효율을 증가시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 막여과 수처리 시스템의 운전방법은 정압 방식과 정유량 운전방식의 장점을 모두 취할 수 있는 운전 방법으로 운전시 여과주기 내 운전압력의 상승을 억제시킴으로써 운전주기의 연장이 가능하여 막여과 회수율을 향상시킬 수 있고, 여과주기 내 운전압력 변동폭을 줄일 수 있어 운전압력 증가에 따른 막 오염물질의 압착을 완화시켜 역세효율을 증가시키며, 영구적인 기공폐색을 감소시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

10 : 모듈 하우징
20 : 분리막
100 : 원수조
200 : 처리수조
300 : 블로워
400 : 배출수조

Claims

여과-역세의 운전주기로 이루어지는 막여과 수처리 시스템의 운전방법에 있어서,
상기 운전방법은 여과주기 내 운전유량을 여과주기 초기의 운전유량에 대하여 선형적으로 감소시키되, 여과주기 내의 평균유량은 정해진 목표유량과 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 막여과 수처리 시스템의 운전방법.
제1항에 있어서, 상기 운전유량의 선형변동폭은 1~100%의 범위 내에서 하기 식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 막여과 수처리 시스템의 운전방법.
운전유량 선형변동폭(%) ＝ ((여과주기 초기 운전유량 － 여과주기 종기 운전유량)／목표유량)*100
제1항에 있어서, 상기 수처리 시스템의 분리막은 한외여과막, 정밀여과막, 역삼투막, 나노막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지고, 가압형, 침지형 또는 이들이 조합된 운전형태인 것을 특징으로 하는 막여과 수처리 시스템의 운전방법.