KR101523019B1 - 오존 역세척을 이용한 복합 수처리 시스템 - Google Patents

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양영철
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Abstract

본 발명은 고도산화공정(AOP, Advanced Oxidation Process)과 막분리여과공정을 동시에 적용하는 복합 수처리 시스템에서, 오존을 이용하여 분리막을 역세척함으로써, 분리막의 역세척시 별도의 약품처리 없이 분리막의 표면에 쌓인 불순물을 물리적ㆍ화학적으로 제거할 수 있는 기술에 관한 것이다.

Description

오존 역세척을 이용한 복합 수처리 시스템{Water treatment system using ozone backwashing}
본 발명은 고도산화공정(AOP, Advanced Oxidation Process)과 막분리여과공정을 동시에 적용하는 복합 수처리 시스템에 관한 기술로서, 더욱 구체적으로는 종래 공기를 이용한 분리막의 역세척을 대신하여, 본 발명에서는 고도산화공정을 위해 필요한 오존을 이용하여 분리막을 역세척함으로써, 별도의 약품처리 없이 분리막의 표면에 쌓인 불순물을 물리적ㆍ 화학적으로 제거할 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명은 생활 하수, 공장 폐수, 기타 오수 등(이하 편의상 "오염수"라 통칭함)을 처리하기 위한 수처리 시스템에 관한 기술이다.
인구 증가와 산업화에 따라 효율적인 수자원의 관리, 확보 및 활용 방안이 요구되며, 그 대안으로서 하수 또는 오수를 효율적으로 처리하여 재이용하거나, 오염 물질을 제거한 후 강이나 하수구에 방류하고 있다. 그러나 각종 오염물이 포함된 오염수의 정화 처리가 용이하지 않으며, 특히 각종 산업체로부터 배출된 유기물과 정수처리 과정에서 부산물로 생성되는 염소계 유기부산물들은 농도가 극미량이라 할지라도 인체에 유해할 가능성이 매우 높아 기존의 재래식 처리방법으로는 제거하기 어려워 보다 획기적인 처리방법으로의 전환과 개발이 시급한 실정이다.
이에 재래식 산화처리 공정의 한계를 극복하기 위한 방안으로 오존을 이용한 고도산화공정(Advanced OxidationProcess:AOP)을 통한 수처리 방법이 개발되어 이용되고 있다. 고도산화공정(AOP)이란 강력한 살균 및 산화력을 가지는 특수이온(OH라디칼)을 중간 생성물질로 생성하여 수중 오염물질인 유기물 및 독성물질을 산화 처리하는 보다 진보된 수처리 기술을 말하며, 최근 수처리에 널리 사용되고 있는 오존(03)에 pH를 조절하거나, 과산화수소, UV에너지 등을 첨가하여 OH라디칼을 생성하고 있다.
예를 들어, 국내 특허등록 제348413호는 자외선 및 오존 발생 AOP 챔버 및 그를 이용한 새로운 수처리 장치를 개시하고 있다. 또 다른 예로서, 국내 특허등 제348414호에는 용해기 및 상기 용해기를 구비하는 수처리 장치를 개시하고 있다.
또한, 처리수의 안정성과 높인 수질기준의 요구로 인한 기술적 한계에 부딪혀 근래에는 생물학적처리와 물리적처리를 결합한 막분리 공정을 이용한 MBR(membrane bioreactor)공법이 증가하는 추세에 있다. 막분리 공정은 분리막(membrane)의 여과과정을 통해 수중의 입자성 물질 및 유기물을 효과적으로 제거하여 재이용이 가능한 수준의 처리수를 얻을 수 있는 공정이다.
한편, 상기 고도산화공정(AOP)과 막분리 공정을 결합한 복합 수처리 시스템 기술이 개발되어 현장에 적용되고 있다. 예를 들어, 특허등록 제10-0656562호에서는 고도산화공정과 막분리 공정을 결합한 수처리 시스템을 개시한 바 있다. 본 발명 역시 이러한 고도산화공정 및 막분리 공정을 동시에 적용한 복합 수처리 시스템에 관한 기술이다.
막분리 공정에서는 분리막의 특성상 오염물질이 분리막 표면에 쌓이는 파울링 현상이 발생한다. 이러한 파울링 현상으로 인하여 막의 분리 효율이 감소하기 때문에 분리막을 사용하는 수처리 공정에서는 분리막의 역세척을 위한 작업이 필요하다. 이러한 역세척은 주로 공기를 이용한 물리적 방법 및/또는 화학적 약품처리 방법이 단독 또는 혼합 사용되고 있다.
특히, 상기와 같은 분리막의 막힘으로 인한 주기적인 화학약품 세정과 그에 따른 폐수를 발생시키고 막오염 저감을 위한 안정적인 공정운전을 위한 유지관리에 많은 비용이 소요되고 있는 실정이다.
특허등록 제10-0348413호 특허등록 제10-0348414호 특허등록 제10-0656562호
본 발명의 목적은 고도산화공정 및 분리막여과공정의 복합 수처리 시스템에서 공기를 사용하지 않으면서도, 분리막 표면에 쌓인 오염물질을 물리적ㆍ화학적으로 제거할 수 있는 신규한 역세척 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 고도산화공정(AOP : Advance Oxidation Process)과 분리막여과공정을 동시에 적용하는 복합 수처리 시스템에 있어서, 오염수가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크 내의 오염수에 위치하되, 역세척라인을 구비하는 다단의 분리막여과장치; 및 상기 다단의 분리막여과장치의 상부에 위치하는 오존발생기를 포함하여 이루어지되, 상기 오존발생기 내에서 발생된 오존을 상기 다단의 분리막여과장치 중 어느 하나 이상의 분리막여과장치의 역세척라인으로 공급하여 오존을 통해 분리막의 역세척을 행하며, 상기 역세척 후의 오존은 오염수로 배출되고, 상기 오염수에 용존된 오존은 상기 오존발생기에서 조사되는 자외선에 의해 OH라디칼화하는 것을 특징으로 하는 오존 역세척을 이용한 복합 수처리 시스템을 제공한다.
특히, 상기 오존발생기는: 관 형상의 석영관; 및 상기 석영관 내의 다중파장의 자외선을 조사하는 자외선램프를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
특히, 상기 석영관의 일측에는 공기가 주입되는 공기주입라인이 설치되고, 타측에는 상기 공기가 자외선과 반응하여 생성된 오존 및 미반응 공기를 배출하기 위한 오존공급라인이 설치되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 오존공급라인은 상기 다단의 분리막여과장치의 전단에 각 분리막여과장치로 분기되는 오존투입라인으로 나누어지되, 상기 오존투입라인은 분리막여과장치 내의 역세척라인과 연결되도록 설치되며, 상기 각 오존투입라인에는 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 다단의 분리막여과장치의 후단은 각각 분리막배출라인이 형성되며, 각 분리막배출라인에는 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 자외선램프에서 조사되는 다중파장의 자외선(184.9 nm)이 오존발생기로 주입된 공기와 반응하여 오존이 생성되고 생성된 오존은 분리막여과장치의 역세척에 사용되며, 역세척에 사용된 오존은 수중으로 유입된다. 수중에 유입된 오존은 상기 오존발생기의 자외선램프에서 조사되는 253.7 nm의 자외선에 의해 OH라디칼로 전환되어 수중의 오염물질을 산화 분해할 수 있다. 즉 본 발명은 고도산화공정에 필요한 오존을 이용하여 분리막여과장치의 분리막 역세척에 이용함으로써, 오존에 의한 물리적 화학적 역세척이 가능하다는 장점을 갖는다.
또한, 상기와 같이 생성된 OH라디칼은 분리막의 오염을 유발시키는 수중의 유기물질을 분해할 뿐만 아니라, 막표면에 축적된 유기물질의 탈리를 유도하여, 역세척의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 수처리 시스템의 공정 설명도이다.
도 2는 도 1을 보다 구체화한 바람직한 일 실시예에 의한 본 발명의 수처리 시스템의 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 오존발생기의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예의 수처리 시스템에서 제1단 분리막여과장치(300-1)의 역세척시 밸브 개폐를 설명하는 도면이며, 도 5는 도 4의 밸브 개폐시 각 분리막여과장치에서의 동작 상황(역세척/여과)을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 수처리 시스템에서 제1단 분리막여과장치의 역세척시 오존의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 수처리 시스템에서 역세척에 사용된 오존이 오존발생기에서 발광되는 자외선에 의하여 OH라디칼화되어 오염수의 고도산화처리가 일어나는 상황을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 수처리 시스템에서 제2단 분리막여과장치(200-2)의 역세척시 밸브 개폐를 설명하는 도면이며, 도 9는 도 8의 밸브 개폐시 각 분리막여과장치에서의 동작 상황(역세척/여과)을 설명하는 도면이다.
본 발명은 고도산화공정(AOP)과 막분리여과공정을 함께 사용하는 복합 수처리 시스템에 있어서, 막분리여과장치의 역세척시 별도의 화학약품을 사용하지 않고, 고도산화공정을 위해 필요한 오존을 이용하여 막분리여과장치 내의 분리막을 역세척함으로써, 오존에 의한 분리막 표면의 물리적 및 화학적 오염물질의 제거가 가능한 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고도산화공정(AOP : Advance Oxidation Process)과 분리막여과공정을 동시에 적용하는 복합 수처리 시스템에 있어서, 오염수가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크 내의 오염수에 위치하되, 역세척라인을 구비하는 다단의 분리막여과장치; 및 상기 다단의 분리막여과장치의 상부에 위치하는 오존발생기를 포함하여 이루어지되, 상기 오존발생기 내에서 발생된 오존을 상기 다단의 분리막여과장치 중 어느 하나 이상의 분리막여과장치의 역세척라인으로 공급하여 오존을 통해 분리막의 역세척을 행하며, 상기 역세척 후의 오존은 오염수로 배출되고, 상기 오염수에 용존된 오존은 상기 오존발생기에서 조사되는 자외선에 의해 OH라디칼화하는 것을 특징으로 하는 오존 역세척을 이용한 복합 수처리 시스템을 제공한다.
이하에서는 도면을 참고하면서 본 발명에 대하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 오존 역세척을 이용한 고도산화공정 및 분리막여과공정의 복합 수처리 시스템(1000)의 공정도이다. 이하 편의상 상기 시스템을 "본 발명의 수처리 시스템"이라고 약칭한다. 참고로 이하 설명의 편의상 분리막여과장치(300)는 총 3단, 즉 상부로부터 하부로 제1단(300-1), 제2단(300-2) 및 제3단(300-3)을 예로 들어 설명하나, 이에 제한되지 않고 4단 이상의 다단으로 구성될 수 있다.
본 발명의 수처리 시스템(1000)은 저장탱크(100), 오존발생기(200) 및 다단의 분리막여과장치(300)를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 도면에서는 설명의 편의상 본 발명의 특징을 설명하기 위하여 최소의 구성요소를 중심으로 도시화하였음을 명시한다.
저장탱크(100)는 통상의 탱크 또는 저장조를 의미하며, 내부에 생활 하수, 공장 하수, 기타 오수 등의 오염수가 유입되는 오염수유입라인(6)를 통해 저장탱크(100)에 공급되며, 상기 저장탱크(100) 내에서 상기 오존발생기(200)에 의한 고도산화공정(AOP)과, 분리막여과장치(300)에 의한 분리막여과공정이 동시에 일어난다. 후술하는 오존발생기(200) 및 분리막여과장치(300)는 저장탱크(100) 내의 오염수에 침지된 상태에서 작동하는 것이 바람직하다. 그러나 오존발생기(200)는 오염수의 바로 위에 위치하여 자외선의 조사가 오염수로 이루어질 수도 있다.
오존발생기(200)는 고도산화공정(AP)을 위하여 오존과 OH라디칼(OH-)을 생성하기 위한 장치를 의미하는데, 본 발명에서 오존은 오존발생기(200) 내에서 생성되며, OH라디칼은 오존발생기(200)에 의하여 생성되기는 하나, 오존발생기(200) 내가 아닌 오염수 내에서 오존이 자외선에 의하여 OH라디칼화한다. 이점에 대해서는 추후 다시 자세히 설명하기로 한다. 상기 오존발생기(200)의 일측에는 공기가 주입되는 공기주입라인(1)이 설치되고, 타측에는 오존발생기(200) 내에서 자외선에 의해 생성된 오존 및 미반응 공기가 배출되는 오존공급라인(2)이 설치된다.
분리막여과장치(300)는 2단 이상의 다단으로 구성되며, 각 분리막여과장치(300)는 일정 거리 이상 이격 위치하는 것이 바람직하나, 오염수가 유통될 수 있다면 서로 맞닿아 있어도 무방하다. 다단의 분리막여과장치 중 역세척이 필요한 하나 또는 둘 이상의 분리막여과장치(300)를 선택하여 역세척하는 동안, 나머지 분리막여과장치(300)는 오염수의 분리막 여과를 진행한다. 본 발명의 분리막여과장치(300)는 통상의 공지의 평판형 또는 중공형 분리막 등 형상에 제한이 없으며, 세라믹막 또는 고분자막 등의 소재의 제한 없이 적용 가능하나, 역세척의 용이성과 내약품성을 고려하여 세라믹막이 바람직하다. 분리막여과장치(300)는 공지의 기술이기 때문에, 본 발명의 권리범위는 구체적인 분리막여과장치(300)에 한정되지 않는다.
전술한 각 단의 분리막여과장치(300 : 300-1, 300-2, 300-3)에 나누어져 공급되기 위하여 오존공급라인(2)은 각 분리막여과장치(300) 전단에서 분기되어 오존투입라인(3: 3-1, 3-2, 3-3)을 이루어 해당하는 분리막여과장치(300-1, 300-2, 300-3) 내부의 역세척라인(340, 도 6 참조)에 연결되어 오존발생기(200)에서 생성된 오존(및 미반응 공기)을 공급하여 분리막여과장치(300) 내의 분리막의 역세척이 이루어지도록 한다. 각 오존투입라인(3-1, 3-2, 3-3)에는 오존의 공급을 개폐 제어하기 위한 밸브(V1 ~ V3)가 구비된다. 상기 밸브(V1 ~ V3)는 자동 또는 수동이 모두 가능하다.
한편, 각 분리막여과장치(300)의 후단에는 분리막에서 수처리가 완료된 정수된 물(이하 "처리수"라 약칭)이 배출되는 분리막배출라인(4: 4-1, 4-2, 4-3)이 각각 설치되며, 상기 분리막배출라인(4: 4-1, 4-2, 4-3)을 통해 배출되는 처리수는 독립적으로 타 공정(하수 방류 또는 다른 공정)으로 보내질 수도 있으나, 처리수배출라인(5)으로 합류된후 배출되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 분리막배출라인(4)은 분리막여과장치(300) 내의 역세척라인(340, 도 6 참조)과 직접 또는 간접적으로 연통되어 있는 것이 바람직하다.
상기 처리수배출라인(5)에는 감압펌프(도면 미도시)가 설치되어 각 분리막여과장치(300-1, 300-2, 300-3)에 감압이 걸리도록 하여 저장탱크(100) 내의 오염수가 분리막여과장치(300)의 분리막을 투과할 수 있는 구동력(driving force)을 제공한다. 상기 분리막배출라인(4)에는 각각 밸브(V4~V6)가 설치되며, 오염수의 여과 처리시에는 밸브가 오픈 상태로서 감압이 걸리도록 하나, 오존 역세척시에는 밸브(V6~V6)가 닫혀진 상태가 되어 감압이 걸리지 않도록 한다.
도 2는 도 1의 시스템을 보다 구체화한 본 발명의 수처리 시스템의 일부 절개 사시도이다. 도 2를 참조하면, 오존발생기(200)는 다수 개(200-1, 200-2, 200-3, .., 200-n)로 구성될 수 있으며, 오존발생기(200)의 총개수는 오존발생기(200)의 오존 발생량, 저장탱크(100)의 용량, 오염수의 오염 농도 등을 고려하여 정할 수 있다. 또한, 각 밸브(V1 ~ V6)는 오염수 내에 위치하는 것보다는 운전 및 수리의 편의를 위하여 오염수 밖에 위치하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 오존발생기(200)의 개략적인 단면도로서, 가장 단순한 형태의 오존발생기(200)의 바람직한 일 실시예이다. 오존발생기(200)는 자외선이 투과할 수 있는 석영관(210)과 상기 석영관(210) 내에 위치하는 다중파장(최소한 184.9 nm 및 253.7 nm 파장의 자외선 동시 조사) 자외선램프(220)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 석영관(210)의 일측은 공기가 공급되기 위한 공기주입라인(1)과 연결되며, 상기 석영관(210)의 타측은 상기 자외선램프(220)의 일정한 파장의 자외선에 의해 생성된 오존(및 미반응 공기)가 배출되도록 오존공급라인(2)이 연결된다.
공기는 석영관(210) 내의 자외선램프(220)로부터 조사되는 184.9 nm의 자외선이 공기와 반응하여 오존이 생성된다. 상기 자외선 파장(184.9 nm)에 의해 공기로부터 오존이 발생하는 원리는 매우 잘 알려진 공지 기술이므로 본 발명에서는 자세한 오존 발생 원리에 대한 설명을 생략하기로 한다.
도 4는, 도 3과 같이 오존발생기(200)로부터 자외선(184.9 nm)에 의해 공기의 일부가 오존화된 후, 오존투입라인(3-1)을 통해 3단의 분리막여과장치(300) 중 제1단 분리막여과장치(300-1)를 역세척하고, 나머지 제2단 및 제3단의 분리막여과장치(300-2, 300-3)는 오염수의 분리막 여과를 진행하는 경우의 밸브(V1 ~ V6)의 오픈(O)/클로즈(C) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
제1단 분리막여과장치(300-1)와 연결되는 오존투입라인(3-1)에 있는 밸브(V1)는 오픈(O)하고, 나머지 오존투입라인(3-2, 3-3)은 클로즈(C)하여, 오존이 제1단 분리막여과장치(300-1)로만 공급되도록 하며, 분리막배출라인(4-1, 4-2, 4-3) 중 제1단 분리막배출라인(4-1)의 밸브(V4)는 클로즈(C)된 상태이며, 나머지 제2단 및 제3단 분리막배출라인(4-2, 4-3)의 밸브(V5, V6)는 오픈(O)되어 처리수배출라인(5) 쪽의 감압펌프(도면 미도시)로부터 감압이 제2단 및 제3단 분리막여과장치(300-2, 300-2)로 걸리도록 하여 오염수로부터 통상적인 분리막 여과를 진행한다.
도 5는 도 4의 밸브 작동시의 각단의 분리막여과장치(300-1, 300-2, 300-3)의 운전 상태를 설명하는 도면이다. 즉. 도 4와 같은 밸브의 작동시, 제1단 분리막여과장치(300-1)에서는 분리막여과가 일어나지 않고 오존 공급에 의한 오존 역세척이 행해지며, 나머지 2개의 분리막여과장치(300-2, 300-3)에서는 오존이 공급되지 않으며, 통상적인 분리막 여과를 통해 오염수가 여과 처리되어 분리막배출라인(4-2, 4-3) 및 처리수배출라인(5)을 통해 외부로 배출된다. 즉, 본 발명의 수처리 시스템에서는 오존 역세척과 분리막 여과가 동시에 진행됨을 특징으로 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 수처리 시스템에서 최상단의 분리막여과장치의 역세척시 오존의 흐름을 설명하는 도면이다. 본 발명의 경우 중공사 또는 평판형 분리막을 이용한 매우 다양한 형상의 분리막여과장치(300) 모두가 사용 가능함은 전술한 바와 같으나, 설명의 편의상 도 6과 같이 평판형 분리막을 사용한 분리막여과장치(300-1)에서의 오존을 이용한 역세척 과정을 설명하기로 하며, 설명의 편의상 분리막여과장치(300-1) 내의 세부적인 구성요소는 생략한 채 역세척을 설명하기 위한 필수 구성을 위주로 도식화하였음을 명시한다.
도 6의 상부 도면과 같이, 최상단에 위치하는 분리막여과장치(300-1)의 통상적인 오염수 분리막 여과 처리시에는 분리막여과장치(300-1)의 저장탱크(100) 내의 오염수는 오염수투입구(320)로 감압에 의해 투입되어 분리막(310)에서 여과된 후 처리수배출구(330)를 통해 분리막배출라인(4-1)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 처리수배출구(330)는 역세척라인(340)을 통해 외부의 분리막배출라인(4-1)로 배출되며, 전술한 오존투입라인(3-1)도 역세척라인(340)과 연통되도록 설치된다.
도 6의 하부 도면과 같이, 제1단에 위치하는 분리막여과장치(300-1)의 분리막 표면에 파울링 정도가 심하여, 역세척이 필요한 경우 오존투입라인(3-1) 및 역세척라인(340)을 통하여 분리막여과장치(300-1) 내로 주입된 후, 오염수투입구(320)로 빠져나가면서 역세척(backwashing)이 행해진다. 이 경우 오존에 의해 통상의 공기로 역세척하는 것과 같이 오존의 압력에 의해 물리적인 역세척이 행해질 뿐만 아니라, 오존 특유의 정화, 살균, 산화 효과에 의하여 분리막(310)의 표면에 쌓인 오염 퇴적물이 별도의 화학세정약품 없이 화학적으로도 제거(역세척)된다. 또한, OH라디칼에 의하여 오존에 의한 역세척은 더욱 효율적으로 이루어지게 되는데 이점에 대해서는 추후 다시 설명하기로 한다. 또한, 상기 역세척 후에 오존은 마침내 오염수와 만나 오염수 내로 용존(용해)된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 수처리 시스템(1000)에서 역세척에 사용된 오존이 오존발생기에서 발광되는 자외선에 의하여 OH라디칼화되어 오염수의 고도산화처리가 일어나는 상황을 설명하는 도면으로서, 도 7의 상부도면은 오존 역세척 직후의 오염수 내에 용존된 오존이 상승하는 상황을 설명하는 도면이고, 하부도면은 상기와 같이 오염수에 용존된 오존은 상승하여 오존발생기(200)의 석영관(210)에서 오염수로 조사되는 자외선(253.7 nm)에 의해 OH라디칼로 변환되는 상황을 설명하는 도면이다. 이러한 오존 역세척 후 오염수에 용존된 오존이 253.7 nm의 자외선 파장의 조사에 의하여 OH라디칼화되는 것은 매우 잘 알려진 공지 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
결국 본 발명의 수처리 시스템의 저장탱크(100) 내에는 역세척 후 오염수에 용해된 오존이 상승하여 OH라디칼화하므로 저장탱크(100) 내에는 오존과 OH라디칼이 동시에 존재하여 오염물질을 살균 및 산화처리하는 고도산화처리(AOP)가 가능하다. 또한, 오존의 상승으로 인하여 오염수의 유동이 일어나 오염수의 처리가 가속화되는 부수적인 효과가 있다.
한편, 또 다른 역세척의 예로 제2단의 오존 역세척을 설명하는 도면이 도 8 및 도 9이다. 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 수처리 시스템에서 제2단 분리막여과장치(300-2)의 오존 역세척시의 밸브 개폐를 설명하는 도면이며, 도 9는 도 8의 밸브 개폐시 각 분리막여과장치에서의 동작 상황을 설명하는 도면이다.
제2단 분리막여과장치(300-2)에서 오존 역세척이 필요한 경우, 1제1단 분리막여과장치(300-1)와 제3단 분리막여과장치(300-3)의 오존투입라인(3-1, 3-3)의 밸브(V1, V3)는 클로즈(C)하고, 제2단 분리막여과장치(300-2)의 오존투입라인(3-2)의 밸브(V2)는 오픈(O)하며, 반대로 분리막배출라인(4)의 경우 제1단 및 제3단 분리막여과장치(300-1, 300-3)의 분리막배출라인(4-1, 4-3)의 밸브(V4, V6)는 오픈(O)하며, 제2단 분리막여과장치(300-2)의 분리막배출라인(4-2)의 밸브(V5)를 클로즈(C)하여, 제2단 분리막여과장치(300-2)로는 감압이 작용하지 않아 오염수의 분리막 여과 처리가 행해지지 않도록 하며, 오존이 공급되어 오존 역세척이 일어난다. 이러한 오존 역세척 과정은 전술한 도 6의 상황과 같기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 본 발명에서는 2단 이상의 다단의 분리막여과장치(300)를 이용하여 이 중 최소한 1단 이상은 오존 역세척이 행해지며, 최소한 1단 이상의 나머지 분리막여과장치(300)에서는 분리막 여과가 행해지도록 운전하는 것을 특징으로 한다. 따라서 오존 역세척과 분리막 여과가 동시에 행해지며, 이러한 오존 역세척을 통해 오염수 내로 오존이 공급됨과 동시에 오존 중 일부가 OH라디칼화하여 오염수 내에는 오존 및 OH라디칼이 함께 공존하여 오염 물질의 고도산화처리가 이루어진다.
본 발명의 시스템에서는 석영관(210) 내부에 설치된 자외선램프(220)에 공기를 직접 접촉시키면서 오존을 발생시키고, 발생된 오존은 분리막여과장치(300)를 통과하여 역세척을 한 후에 저장탱크(100) 내의 오염수에 공급되며, 역세척 후 오염수 내로 공급된 오존은 상승하여 자외선램프(220)로부터 조사되는 253.7 nm의 자외선 파장에 의하여 오염수 내에서 OH라디칼화되어 분리막의 오염을 일으키는 산화물질을 산화시키고, 분리막 외부에 부착된 유기물질을 탈리시켜주는 역할을 한다. 또한, 오존이 상승하면서 발생되는 기포에 의하여 상하층의 오염수의 순환이 이루어지고, 상하교차흐름은 분리막에 수평방향으로 접근하는 유기물질 등의 부착을 저감시켜 주며, 부착된 유기물질 등의 탈리를 돕게 된다.
1 : 공기주입라인
2 : 오존공급라인
3(3-1, 3-2, 3-3,..,3-n) : 오존투입라인
4(4-1, 4-2, 4-3,..,4-n) : 분리막배출라인
5 : 처리수배출라인
6 : 오염수유입라인
100 : 저장탱크
200(200-1, 200-2, 200-3,..,200-n) : 오존발생기
300(300-1, 300-2, 300-3,..,300-n) : 분리막여과장치
310 : 분리막
320 : 오염수투입구
330 : 처리수배출구
340 : 역세척라인
V1 ~ V6 : 밸브

Claims (5)

  1. 고도산화공정(AOP : Advance Oxidation Process)과 분리막여과공정을 동시에 적용하는 복합 수처리 시스템에 있어서,
    오염수가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크 내의 오염수에 위치하되, 역세척라인을 구비하는 다단의 분리막여과장치; 및
    상기 다단의 분리막여과장치의 상부에 위치하는 오존발생기를 포함하여 이루어지되,
    상기 오존발생기 내에서 발생된 오존을 상기 다단의 분리막여과장치 중 어느 하나 이상의 분리막여과장치의 역세척라인으로 공급하여 오존을 통해 분리막의 역세척을 행하며,
    상기 역세척 후의 오존은 오염수로 배출되고, 상기 오염수에 용존된 오존은 상기 오존발생기에서 조사되는 자외선에 의해 OH라디칼화하며,
    상기 오존발생기는:
    관 형상의 석영관; 및
    상기 석영관 내의 다중파장의 자외선을 조사하는 자외선램프를 포함하여 이루어지며,
    상기 석영관의 일측에는 공기가 주입되는 공기주입라인이 설치되고,
    타측에는 상기 공기가 자외선과 반응하여 생성된 오존 및 미반응 공기를 배출하기 위한 오존공급라인이 생성되어 있으며,
    상기 오존공급라인은 상기 다단의 분리막여과장치의 전단에 각 분리막여과장치로 분기되는 오존투입라인으로 나누어지되, 상기 오존투입라인은 분리막여과장치 내의 역세척라인과 연결되도록 설치되며, 상기 각 오존투입라인에는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 오존 역세척을 이용한 복합 수처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서, 상기 다단의 분리막여과장치의 후단은 각각 분리막배출라인이 형성되며, 각 분리막배출라인에는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 오존 역세척을 이용한 복합 수처리 시스템.
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