KR101550702B1 - Water-purifying System with high recovery rate and Method Using Membrane Filtration for Manufacturing Purified Water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 회수율로 정수 생산을 위한 막여과 정수 처리 시스템 및 이의 운전방법에 관한 것으로, 가압형 정밀여과막모듈, 나노여과막모듈 및 침지형 정밀여과막모듈을 배치하고, 농축수를 재사용하고 이를 자동적으로 제어함으로써 회수율을 증가시켜 톤당 생산 단가가 하락하여 운영비를 감소할 뿐만 아니라 기존 공정 대비 적은 부지소요 면적이 필요한 장점을 확보할 수 있는 막여과 정수 처리 시스템 및 이의 운전방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane filtration water treatment system for producing purified water at a high recovery rate, and a method of operating the same, wherein a pressure type microfiltration membrane module, a nanofiltration membrane module and an immersion type microfiltration membrane module are disposed, reusing the concentrated water, The present invention relates to a membrane filtration water treatment system and a method of operating the membrane filtration system that can reduce the operating cost by lowering the production cost per ton by increasing the recovery rate,
Description
본 발명은 농축수를 재사용하고 이를 자동적으로 제어함으로써 회수율을 증가시킬 수 있는 정수 생산을 위한 막여과 정수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane filtration water treatment system and method for producing purified water that can increase the recovery rate by reusing and automatically controlling the concentrated water.
하천이나 호소수 등의 지표수를 여러 수단을 통해 처리한 것으로, 음용수, 공업용수 등으로 활용하기 위하여 일부 국가에서는 심각한 물부족 문제의 발생과 함께 상수 원수에 대한 심각한 오염 문제가 대두되고 있다.In some countries, severe water shortage problems and serious pollution problems are caused by the use of water as drinking water, industrial water and so on.
최근에 분석기법의 발전에 따라 기존에는 검출하지 못하였던 유해한 미량 유해유기물질의 발현이 보고되고 있고, 기후이상과 가뭄사태에 이르러 상수원수 수질이 크게 악화되고 있다. 또한, 기존 정수시설을 통한 공공 상수에서 맛·냄새 등의 이취감에 대한 불만이 제기되고 있다. 이러한 상수원수의 수질적 악화문제, 미량유기물질의 발현 및 맛·냄새에 대한 문제를 해결하고자 고도정수처리 공정의 도입이 활발하게 진행되고 있다.Recently, the development of analytical techniques has revealed the expression of harmful trace harmful organic substances, which have not been detected in the past. As a result of the weather and drought, the water quality of the water source is deteriorating. In addition, complaints about the sense of taste such as taste and smell are raised in public waterworks through existing water purification facilities. In order to solve the water quality deterioration of such water sources, the manifestation of trace organic substances, and the problem of taste and odor, the introduction of advanced water treatment processes is actively under way.
고도정수처리 공정으로 도입되고 있는 기술들은 흡착 및 산화공정으로 대표적으로는 활성탄, 오존 및 오존과 과산화수소 또는 자외선 등을 결합한 고도산화공정(AOP, Advanced Oxidation Process)이 도입되고 있다. 그러나 오존 처리 경우 발암물질인 브롬산(Bromate)의 발생 및 암모니아성 질소의 잔류 등 새로운 문제가 발생하고 있다.Techniques introduced into the advanced water treatment process are adsorption and oxidation processes, and AOP (Advanced Oxidation Process) combining activated carbon, ozone, ozone with hydrogen peroxide or ultraviolet rays has been introduced. However, in the case of ozone treatment, new problems such as the occurrence of the carcinogenic substance Bromate and the residual of the ammonia nitrogen are occurring.
기존 정수 처리는 응집, 침전, 모래여과, 소독 등과 같은 물리화학적 공정이 주로 이용되고 있다. 그러나 이러한 공정은 상수원 수질악화, 유해물질 출현, 분석기술의 발달 및 생활수준의 향상으로 수질에 대한 큰 기대로 인한 한계에 봉착하였다.In the existing water treatment, physico-chemical processes such as coagulation, sedimentation, sand filtration and disinfection are mainly used. However, these processes are limited by the high water quality expectations due to deterioration of the water quality of the water source, the emergence of harmful substances, the development of analytical technology, and the improvement of living standards.
이에 최근에는 특정 크기의 물질을 분리할 수 있는 미세공을 가진 분리막을 이용해 오염물질을 제거하는 막 분리 공정의 도입이 활발하게 진행되고 있다.Recently, a membrane separation process for removing contaminants using a separation membrane having micropores capable of separating a specific size of material has been actively promoted.
막 분리 공정은 처리수질이 안정적이고, 자동화가 가능해 유지관리가 용이하다는 장점이 있으며, 이때 분리막은 기공 크기에 따라 정밀여과(MF)막, 한외여과(UF)막, 나노여과(NF)막, 역삼투(RO)막 등 다양하게 사용하고 있다. Membrane separation process is advantageous in that the treated water quality is stable, and automation is possible, so that it is easy to maintain. In this case, depending on the pore size, the membrane may include a microfiltration (MF) membrane, an ultrafiltration (UF) membrane, And reverse osmosis (RO) membranes.
대한민국 특허등록 제10-0954426호는 막오염 저감을 위한 가압식 막여과 정수처리 장치 및 이의 운전 방법에 관한 것으로, 막의 오염을 방지함으로써 막의 오염 저하를 통한 펌프 운영비 절감을 통한 유지관리비의 절감을 달성할 수 있고, 막의 운전이 안정하게 이루어질 수 있음으로 운영자에게 운영 편의성을 제공할 수 있다고 제시하고 있다. 그러나 상기 특허에서 제시하는 방법은 단시간에 처리하는 방법이 가능하나 막여과 처리 이후 발생하는 농축수를 재사용하지 않고 응집제 처리 후 방류하여 전체 공정의 회수율이 낮은 문제가 있어, 취수된 원수의 활용도가 낮은 문제를 내포하고 있다. 특히, 정밀여과막을 사용함으로써 입자성 물질 및 탁질 물질에 대한 제거성능은 보장할 수 있으나, 맛·냄새 유발 물질 및 미량유해유기물질, 이온성 독성 물질에 대한 제거효율을 기대할 수 없다.Korean Patent Registration No. 10-0954426 relates to a pressurized membrane filtration water treatment apparatus for reducing membrane fouling and a method of operating the same, and it is possible to achieve a reduction in the maintenance cost by reducing the operation cost of the pump by preventing contamination of the membrane, And the operation of the membrane can be performed stably, thereby providing the operator with operational convenience. However, although the method disclosed in the above-mentioned patent can be performed in a short time, there is a problem in that the recovery rate of the entire process is low and the utilization of the raw water is low because the concentrated water generated after the membrane filtration treatment is discharged after the coagulant treatment without re- There is a problem. Particularly, by using a microfiltration membrane, the removal performance against particulate matter and detergent substance can be guaranteed, but the removal efficiency against taste, odor inducing substance, trace harmful organic substance and ionic toxic substance can not be expected.
이에 높은 여과 효율을 갖는 나노여과막을 이용한 방법이 제시되었다.Therefore, a method using a nanofiltration membrane having a high filtration efficiency has been proposed.
대한민국 특허공개 제2006-9128호는 역삼투 여과 및 나노여과를 이용한 공업용수를 처리하여 각종 양이온, 음이온을 선택적으로 제거하고, 대한민국 특허출원 제2007-0050687호는 원수를 나노막을 이용하여 여과할 때에 배출되는 배출수 전량을 나노막여과 시스템 내로 연속적으로 순환시키는 나노막여과 공정 후, 역삼투막을 이용하여 여과시키는 역삼투막여과 공정을 수행하여 천연 미네랄수를 제조하고 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-9128 treats industrial water using reverse osmosis filtration and nanofiltration to selectively remove various cations and anions. Korean Patent Application No. 2007-0050687 discloses that when raw water is filtered using nanofilm After the nanomembrane filtration process which continuously circulates the discharged water to the nanofiber filtration system, the reverse osmosis membrane filtration process using the reverse osmosis membrane is performed to produce natural mineral water.
그러나 상기 두 특허에서 제시하는 공정은 나노여과처리로 미량 유해유기물질이나 이온성 물질에 대한 제거효율을 확보할 수 있으나, 공정 처리 속도나 회수율이 낮은 문제가 발생한다.However, the processes disclosed in the above-mentioned patents can secure removal efficiency of trace harmful organic substances and ionic substances by nanofiltration treatment, but the process speed and recovery rate are low.
회수율은 공급수량에 대한 투과수량의 비로, 막여과법에 있어서 양적인 처리효율을 보여주는 지표로서, 막여과 공정에서 회수율은 막오염 정도에 큰 영향을 미치며, 막오염은 원수수질, 막여과유속 (투과 Flux), 세척 정도 등에 따라 달라진다. 나노여과막을 이용한 회수율이 최대 약 75% 수준으로, 상기 두 특허에서도 막여과 처리 이후 발생하는 처리수를 방류하여 회수율 또한 높은 수준을 유지하지 못한다.The recovery rate is an index showing the quantitative treatment efficiency in the membrane filtration method due to the ratio of permeated water to the feed water. In the membrane filtration process, the recovery rate greatly influences the degree of membrane contamination. Membrane contamination is affected by the water quality of the raw water, ), Degree of washing, and the like. The recovery rate using the nanofiltration membrane is about 75% at the maximum. In both of the above patents, the recovered water is not maintained at a high level because the treated water generated after the membrane filtration treatment is discharged.
이에 본 발명의 목적은 맛 냄새 유발물질 및 미량유해유기물질에 대한 안전성을 확보할 뿐만 아니라 높은 회수율로 정수를 생산할 수 있는 정수처리 시스템 및 운전방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a water purification system and a method of operating the water purification system capable of securing safety against taste odor inducing substances and trace harmful organic substances as well as producing purified water with a high recovery rate.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 원수를 1차 여과하기 위한 가압형 정밀여과막모듈, 2차 여과하여 정수를 생산하기 위한 나노여과막모듈, 상기 가압형 정밀여과막모듈에서 발생하는 농축수를 여과하기 위한 침지형 정밀여과막모듈을 구비하는 정수 처리 시스템에 있어서,In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a microfiltration membrane module comprising a pressurized microfiltration membrane module for primary filtration of raw water, a nanofiltration membrane module for producing purified water by secondary filtration, And an immersion type microfiltration membrane module,
상기 가압형 정밀여과막모듈에 원수를 공급하기 위한 원수 라인에는 원수의 TDS(Total Dissolved Solids)를 측정하기 위한 계측기가 구비되고, The raw water line for supplying the raw water to the pressurized microfiltration module is provided with a meter for measuring TDS (Total Dissolved Solids) of raw water,
상기 나노여과막모듈로부터 배출된 농축수를 재사용하기 위해 모듈 일측에 농축수 라인을 설치하고, 상기 농축수 라인은 농축수를 원수로 유입하기 위해 밸브가 장착된 순환 라인, 및 농축수를 외부로 배출하기 위해 밸브가 장착된 제2배출 라인과 연결되고, A concentrated water line is installed at one side of the module for reusing the concentrated water discharged from the nanofiltration membrane module, the concentrated water line includes a circulation line equipped with a valve for introducing the concentrated water to the raw water, And a second discharge line to which the valve is attached,
상기 계측기로 계측한 데이터를 통해 순환 라인 및 제2배출 라인의 밸브의 개방율을 제어하기 위한 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수 생산을 위한 막여과 정수처리 시스템을 제공한다.And a controller for controlling an opening rate of the valves of the circulation line and the second discharge line through the data measured by the meter.
또한, 본 발명은 원수를 가압형 정밀여과막모듈에 주입하고, 이를 투과한 처리수는 나노여과막모듈로 이송하고, 상기 나노여과막모듈로 처리한 처리수는 생산수로서 생산하는 막여과정수 처리시스템의 운전방법에 있어서, The present invention also provides a membrane filtration water treatment system for producing raw water by injecting raw water into a pressurized microfiltration membrane module, transporting the treated water to the nanofiltration membrane module, and treating the treated water with the nanofiltration membrane module In the driving method,
상기 나노여과막모듈에서 발생한 농축수는 농축수라인을 거쳐 침지형 정밀여과막모듈로 주입하거나, 원수로 재사용하기 위해 순환 라인으로 유입하거나, 제2배출 라인을 통해 외부로 배출하되, The concentrated water generated in the nanofiltration membrane module may be introduced into the submerged microfiltration module through the concentrated water line or may be introduced into the circulation line for reuse as raw water or discharged through the second discharge line,
원수 라인에 장착된 계측기에 측정된 TDS 데이터에 따라 순환 라인과 제2배출 라인에 장착된 밸브의 개방율을 조절하는 것을 특징으로 하는 정수 생산을 위한 막여과정수 처리시스템의 운전방법을 제공한다.And the opening ratio of the valve installed in the circulation line and the second discharge line is adjusted according to the measured TDS data in the meter mounted on the raw water line.
본 발명에 따른 시스템 및 방법은 원수 처리를 위해 3가지 다른 특성 및 기능을 가지는 여과막모듈을 선정하고 배치할 위치를 조절하고, 농축수를 재사용하고 이를 자동적으로 제어함에 따라 배출량이 저감되어 배출수의 처리 비용을 감소할 수 있다. The system and method according to the present invention can be used to select a filtration membrane module having three different characteristics and functions for raw water treatment, to adjust the location of the filtration membrane module, to reuse the concentrated water, and to automatically control it, The cost can be reduced.
특히, 회수율을 증가시켜 톤당 생산 단가가 하락하여 운영비를 감소할 뿐만 아니라 기존 공정 대비 적은 부지소요 면적이 필요한 장점이 있다.In particular, it has the advantage of reducing the operating cost by lowering the unit cost per ton by increasing the recovery rate, and also requiring a smaller site area compared to the existing process.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 정수처리장치 시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 정수처리장치 시스템을 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a water treatment apparatus system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a water treatment apparatus system according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 명세서 내에서 언급되는 TDS는 Total Dissolved Solids의 약어로, 총 용존성 고형물질을 의미한다.TDS, which is referred to in the specification of the present invention, is an abbreviation of Total Dissolved Solids, which means the total soluble solid material.
또한, "생산수" 및 "처리수"의 용어는 유입수 중 여과막을 투과하는 부분을 가리킨다.In addition, the terms "production number" and "treated water" refer to a portion of the influent water that permeates the filtration membrane.
또한, "농축수"의 용어는 유입수 중 여과막을 투과하지 못하고 배제되는 부분을 가리킨다.The term "concentrated water" refers to the portion of the influent water which can not pass through the filtration membrane and is excluded.
그리고 "배출수"의 용어는 농축수 중 시스템 밖으로 최종적으로 버려지는 농축수를 의미한다.And the term "effluent" refers to the concentrated water eventually discarded out of the system of concentrated water.
본 발명에 따른 막여과 정수처리 시스템은 나노여과막모듈에서 발생한 농축수를 외부로 모두 배출하지 않고 회수하여 재사용이 가능한 구조로 이루어진다.The membrane filtration water treatment system according to the present invention is constructed such that the concentrated water generated in the nanofiltration membrane module can be recovered without discharging it to the outside to be reused.
"막여과 회수율”이란 막여과 공정의 막공급 원수량에 대하여 여과수량 중에서 막모듈의 세척에 사용되는 여과수량을 제외하여 백분율(%)로 나타낸 값을 의미하며, 막여과법에 있어서 양적인 처리효율을 보여주는 지표가 된다. 본 발명에서는 상기 막여과 회수율을 90% 이상으로 향상시킬 수 있는 막여과 정수처리 시스템을 제시한다."Membrane filtration recovery rate" means a value expressed as a percentage (%) excluding the filtration water used for washing membrane modules in the filtration water with respect to the membrane feed amount in the membrane filtration process. In the membrane filtration method, The present invention proposes a membrane filtration water treatment system capable of improving the membrane filtration recovery rate to 90% or more.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 정수 생산을 위한 막여과 정수처리 시스템을 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a membrane filtration water treatment system for producing purified water according to an embodiment of the present invention.
상기 막여과 정수처리 시스템은 기본적으로 원수탱크(2), 가압형 정밀여과막모듈(4), 나노여과막모듈(6), 침지형 정밀여과막모듈(8), 제어부(10)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명한다. 이때 도시하지 않았으나 상기 구성 요소 이외에 저장 탱크, 펌프, 전처리 장치, 후처리 장치와 같은 공지된 바의 장치를 더욱 구비할 수 있으며, 필요한 경우 생산수를 가정이나 산업 현장 등에 직접적으로 공급할 수 있다. The membrane filtration water treatment system basically includes a raw water tank 2, a pressurized microfiltration membrane module 4, a
가압형 정밀여과막모듈(4)은 원수 중 입자성 물질과 탁질 물질을 제거할 목적으로 사용하는 것으로, 분리막이 압력케이스에 장착된 형태를 가지며, 원수 또는 응집, 침전 등의 전처리가 수행된 전처리수를 분리막에 압송시켜 여과하는 방식에 적용하기 위한 장치이다.The pressurized microfiltration membrane module 4 is used to remove particulate matter and contaminants in raw water and has a form in which a separation membrane is mounted in a pressure case and is formed of a pretreatment water pretreatment such as raw water, Is fed to the separation membrane for filtration.
나노여과막모듈(6)은 처리수 내 포함된 맛·냄새 유발 물질, 이온성 물질, 특히 2가 이온 물질과 더불어 바이러스, 유기물, 중금속, 및 의약물질, 환경호르몬 물질과 같이 미량유기물질도 함께 분리 여과할 수 있으며, 정밀여과나 한외여과와는 달리 분리원리가 공극 크기 차에 의한 체 거름(sieve) 효과 외에도 막의 표면 전하와 원수의 이온 전하와의 상호 반응이 함께 일어나 높은 여과 효율을 갖는다. The
침지형 정밀여과막모듈(8)은 농축수 내 포함되어 있는 입자성 물질과 탁질 물질을 제거하는 역할을 하며, 가압형 또는 나노여과막모듈(4, 6)의 여과 처리 속도나 여과 효율에 직접적인 영향을 주지 않는다. 상기 침지형 정밀여과막모듈(8)로 인해 각 모듈(4, 6)에서 발생하는 농축수들을 외부로 방류하지 않고 다시 한번 여과할 수 있어 농축수의 회수율을 높일 수 있다.The submersible microfiltration membrane module 8 serves to remove the particulate matter and the contaminants contained in the concentrated water and has a direct effect on the filtration processing speed and the filtration efficiency of the pressure type or nano
상기 각각의 모듈에 있어 재질, 형태 및 구성 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 알려진 바의 것이 사용할 수 있다.The material, shape, and configuration of the respective modules are not particularly limited in the present invention, and those commonly known can be used.
바람직하기로, 가압형/침지형 정밀여과막모듈(4, 8)의 여과막은 정밀여과(MF, Micro Filtration) 또는 한외여과(UF, Ultra Filtration)에 사용하는 여과막이 가능하다. 상기 정밀 여과막의 경우 공경의 크기가 0.01㎛ 이상의 입자 제거 가능하고, 한외 여과막의 경우 분자량 100,000 Dalton 이하의 불순물 완전 제거 가능하다. 또한, 나노여과막모듈(6)에 사용하는 나노여과(NF, Nanofiltration) 막의 경우 0.01∼100nm의 입자 제거가 가능하다.Preferably, the filtration membrane of the pressurized / submerged microfiltration membrane modules 4 and 8 may be a filtration membrane used for microfiltration (MF) or ultrafiltration (UF). In the case of the microfiltration membrane, particles having a pore size of 0.01 μm or more can be removed, and in the case of an ultrafiltration membrane, impurities having a molecular weight of 100,000 Dalton or less can be completely removed. In addition, in the case of a nanofiltration (NF) membrane used in the
이들의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 모든 무기막 및 유기막 재질이 사용가능하다. 대표적으로 세라믹, 및 금속막을 포함하는 무기막; 폴리프로필렌(PP), 폴리아마이드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF), 폴리술폰(PS), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라 플루오르에틸렌(PTFE), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리술포네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 유기막; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.These materials are not particularly limited in the present invention, and all known inorganic films and organic film materials can be used. Typically, an inorganic film including a ceramic and a metal film; (PE), polyvinylidene difluoride (PVDF), polysulfone (PS), polyacrylonitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), cellulose An organic film selected from the group consisting of acetate, polysulfonate, and combinations thereof; And a combination thereof.
또한, 그 형태는 관형, 평판형, 와권형, 또는 중공사형 등의 다양한 형태가 사용될 수 있다.In addition, various shapes such as a tubular shape, a flat shape, a spiral shape, and a hollow shape can be used.
이때, 가압형/침지형 정밀여과막모듈(4, 8)은 1개 또는 복수개가 사용된 군집(카세트, 랙)을 병렬로 배열하여 사용할 수 있다.At this time, the pressurized / immersed microfiltration membrane modules 4 and 8 can be used by arranging one or a plurality of communities (cassettes, racks) in parallel.
또한, 본 발명에 따른 막여과 정수처리 시스템은 원수탱크(2)와 가압형 정밀여과막모듈(4)을 연결하는 원수 라인(L1), 가압형 정밀여과막모듈(4)과 나노여과막모듈(6)을 연결하는 제1이송 라인(L2), 나노여과막모듈(6)을 통해 생산수를 생산하는 생산 라인(L3), 가압형 정밀여과막모듈(4)과 침지형 정밀여과막모듈(8)을 연결하는 제2이송 라인(L4), 침지형 정밀여과막모듈(8)과 원수 라인(L1)을 연결하는 제3이송 라인(L5), 침지형 정밀여과막모듈(8)과 제1이송 라인(L2)을 연결하는 제4이송 라인(L6), 침지형 정밀여과막모듈(8)과 연결된 제1배출 라인(L7), 나노여과막모듈(6)의 농축수가 이송되는 농축수 라인(L8), 상기 농축수 라인(L8)과 침지형 정밀여과막모듈(8)을 연결하는 제5이송 라인(L9), 상기 농축수 라인(L8)과 원수 라인(L1)을 연결하는 순환 라인(L10), 상기 농축수 라인과 연결된 제2배출 라인(L11)을 구비한다.The membrane filtration water treatment system according to the present invention further comprises a raw water line L1 connecting the raw water tank 2 and the pressurized microfiltration membrane module 4, a pressurized microfiltration membrane module 4 and a
이때 상기 원수 라인(L1)은 원수 내 TDS를 측정하기 위한 계측기(E)를 구비하고, 농축수 라인(L8)과 연결된 순환 라인(L10) 및 제2배출 라인(L11)은 농축수의 유량을 조절할 수 있는 밸브(V1, V2)를 각각 구비한다.At this time, the raw water line L1 has a meter E for measuring the TDS in the raw water, and the circulation line L10 and the second discharge line L11 connected to the concentrated water line L8 have a flow rate of the concentrated water (V1, V2), respectively.
상기 계측기(E)와 밸브(V1, V2)는 제어부(8)와 연결되며, 계측기(E)에서 측정된 데이터에 따라 밸브(V1, V2)의 개방율을 제어부(8)에서 자동적으로 제어한다.The meter E and the valves V1 and V2 are connected to the controller 8 and automatically control the opening rate of the valves V1 and V2 by the controller 8 according to the data measured by the meter E .
추가로 상기 막여과 정수처리 시스템은 도 2에 도시한 바와 같이 가압형 정밀여과막모듈(4) 전에 전처리 장치(12)를 배치하여, 원수를 전처리 후 가압형 정밀여과막모듈(4)에 주입한다. 상기 전처리 장치(12)는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 자연 침강으로 인한 고액 분리가 가능한 침전/여과 장치가 사용될 수 있다. 상기 전처리 장치(12)의 처리수는 원수 라인(L1)을 통해 가압형 정밀여과막모듈(4)로 주입하고, 농축수는 제6이송 라인(L12)을 통해 침지형 정밀여과막모듈(8)로 주입하거나, 제3배출 라인(L13)을 통해 외부로 배출한다.2, the pretreatment apparatus 12 is disposed before the pressurized microfiltration membrane module 4, and the raw water is injected into the pressurized microfiltration membrane module 4 after the pretreatment. The pretreatment device 12 is not particularly limited in the present invention, and a sedimentation / filtration device capable of solid-liquid separation due to natural sedimentation can be used. The treated water of the pretreatment device 12 is injected into the pressurized microfiltration membrane module 4 through the raw water line L1 and the concentrated water is injected into the immersion microfiltration membrane module 8 through the sixth transfer line L12. Or discharged to the outside through the third discharge line L13.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이 나노여과막모듈(6)의 오염 방지 및 수명 증가를 위해 상기 나노여과막모듈(6)로 유입되는 처리수의 pH가 6.0∼7.5, 바람직하기로 6.5 수준을 만족하도록 pH 조절 장치(14)를 구비한다. 상기 pH 조절 장치는 제1이송 라인(L2) 내 처리수의 pH를 측정하기 위한 pH 프로브와, pH 조절제를 저장하는 저장소로 이루어진다.As shown in FIG. 2, in order to prevent contamination of the
상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 막여과 정수처리 시스템은 가압형 정밀여과막모듈(4)을 원수 처리 공정의 선행 위치에 배치하여 빠른 공정 처리 속도를 확보하고, 나노여과막모듈(6)을 마지막 처리 공정을 수행하도록 후행에 배치하여 높은 여과효율을 확보하고 가압형 및 침지형 정밀여과막모듈(4, 8)로 처리된 처리수 중 포함된 맛 냄새 유발 물질, 미량의 유기 물질뿐만 아니라 이온성, 중금속 물질과 함께 독성 물질을 효과적으로 제거할 수 있다. In the membrane filtration water treatment system according to the present invention having the above-described configuration, the pressurized microfiltration membrane module 4 is disposed at a preceding position in the raw water treatment process to ensure a fast process speed, and the
특히, 나노여과막모듈(6)에서 발생한 농축수 모두를 외부로 배출하지 않고 재사용함으로써 막여과 정수처리 시스템의 공정 회수율을 높일 수 있으며, 이를 원수의 TDS 측정과 밸브의 개폐를 통해 자동적으로 제어가 가능한 이점이 있다.
Particularly, it is possible to increase the process recovery rate of the membrane filtration water treatment system by reusing all the concentrated water generated in the
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 막여과 정수처리 운전 방법은 하기와 같다.Hereinafter, the membrane filtration water purification operation method according to the embodiment of the present invention will be described below.
원수를 원수 라인(L1)을 거쳐 가압형 정밀여과막모듈(4)에 주입하고, 이를 투과한 처리수는 제1이송 라인(L2)을 거쳐 나노여과막모듈(6)로 이송하고, 상기 나노여과막모듈(6)로 처리한 처리수는 생산 라인(L3)을 거쳐 생산수로서 생산한다. The raw water is injected into the pressurized microfiltration membrane module 4 through the raw water line L1 and the treated water that has permeated therethrough is transferred to the
이때 상기 나노여과막모듈(6)로부터 생산된 생산수는 후염소 처리, 탈기 처리, 또는 살균 처리를 수행한 후 정수로서 생산을 수행한다.At this time, the produced water produced from the
상기 가압형 정밀여과막모듈(4)에서 발생한 농축수는 제2이송 라인(L4)을 거쳐 침지형 정밀여과막모듈(8)로 이송한다.The concentrated water generated in the pressure type microfiltration membrane module 4 is transferred to the immersion type microfiltration membrane module 8 via the second transfer line L4.
침지형 정밀여과막모듈(8)에서 처리된 처리수는 원수 라인(L1) 또는 제1이송 라인(L2)으로 반송되며, 이를 투과하지 못한 농축수는 제1배출 라인(L7)을 거쳐 외부로 배출된다.The treated water processed in the submersible microfiltration membrane module 8 is transferred to the raw water line L1 or the first transfer line L2 and the concentrated water which has not been passed through the first transfer line L2 is discharged to the outside through the first discharge line L7 .
이때 나노여과막모듈(6)에서 발생한 농축수는 농축수라인(L8)을 거쳐 침지형 정밀여과막모듈(8)로 주입하거나, 원수로 재사용하기 위해 순환 라인(L10)으로 유입하거나, 제2배출 라인(L11)을 통해 외부로 배출한다.At this time, the concentrated water generated in the
상기 나노여과막모듈(6)에서 발생한 농축수의 재사용은 농축수의 회수율과 직접적으로 관련되어, 이는 제어부(10)에 의해 농축수의 유입 방향을 제시한다.The reuse of the concentrated water generated in the
즉, 원수 라인(L1)에 장착된 계측기(E)에 측정된 데이터에 따라 밸브(V1, V2)의 개폐 및 개방율을 조절하는데, 상기 계측기(E)를 통해 원수의 TDS를 측정한다. That is, the opening and closing rates of the valves V1 and V2 are adjusted according to the measured data in the meter E mounted on the water line L1, and the TDS of the water is measured through the meter E.
원수로 사용되는 지표수, 호소수, 지하수 등의 경우 일반적으로 TDS가 100ppm 내외로 나노여과막모듈(6)에서 발생하는 농축수의 경우 상기 TDS가 상승하여 이를 다시 원수로 사용할 경우 가압형 정밀여과막모듈(4)로 유입되는 원수의 TDS가 상승할 수 있다. 따라서, 나노여과막모듈(6)의 농축수의 회수율을 높이기 위해 원수의 TDS에 대한 제어가 요구된다.In the case of surface water, lake water, ground water, etc. used as raw water, in the case of concentrated water generated in the
구체적으로, 밸브(V1), 밸브(V2)의 개방율 합이 100%를 만족할때, 원수의 TDS 데이터에 따른 밸브(V1)의 개방율은 하기 조건을 따르도록 한다.Specifically, when the sum of the opening rates of the valves V1 and V2 satisfies 100%, the opening rate of the valve V1 in accordance with the TDS data of the raw water is made to satisfy the following condition.
TDS <120ppm : 95% 밸브 개방율TDS <120ppm: 95% valve opening rate
120ppm < TDS < 150ppm : 75% 밸브 개방율120 ppm <TDS <150 ppm: 75% Valve opening rate
150ppm < TDS < 200ppm : 40% 밸브 개방율150 ppm <TDS <200 ppm: 40% Valve opening rate
200ppm < TDS < 220ppm : 25% 밸브 개방율200 ppm <TDS <220 ppm: 25% Valve opening rate
220ppm < TDS < 250ppm : 5% 밸브 개방율220 ppm <TDS <250 ppm: 5% Valve opening rate
TDS > 250ppm : 0% 밸브 개방율TDS> 250ppm: 0% Valve opening rate
부연하면, 원수의 TDS가 120ppm 미만일 경우 밸브(V1)의 개방률을 95%로 하여 순환 라인(L10)으로 농축수를 주입하고, 밸브(V2)의 개방률을 5%로 하여 농축수의 일부는 제2배출 라인(L11)을 통해 외부로 배출한다. 또한 원수의 TDS가 250ppm을 초과할 경우 나노여과막모듈(6)의 오염이 초래될 수 있으므로, 각 밸브(V1, V2)를 폐쇄한 상태에서 TDS 계측기를 점검 후 장치를 운전한다.Further, when the TDS of the raw water is less than 120 ppm, the concentrated water is injected into the circulation line L10 at an opening rate of 95% of the valve V1, and the opening ratio of the valve V2 is set to 5% Is discharged to the outside through the second discharge line L11. In addition, if the TDS of the raw water exceeds 250 ppm, the
전술한 바의 본 발명에 따른 시스템 및 운전방법은 나노여과막모듈(6)에서 발생한 농축수를 재사용함에 따라 배출량이 저감되어 배출수의 처리 비용을 감소할 수 있고, 회수율을 증가시켜 톤당 생산 단가가 하락하여 운영비를 감소할 수 있다.As described above, the system and the operation method according to the present invention can reduce the discharge amount due to the reuse of the concentrated water generated in the
또한, 동일 설비 면적 대비 처리수량을 증가시킬 수 있어 기존 공정 대비 적은 부지소요 면적이 필요한 장점이 있다.In addition, it is possible to increase the quantity of treated water compared to the same facility area, and thus it is advantageous to require a small area required for the site compared to the existing process.
그리고 3가지 다른 특성 및 기능을 가지는 여과막모듈을 선정하고 배치할 위치를 조절함으로써 원수의 여과 효율을 90% 이상까지 향상시킴과 동시에 처리 시간을 단축시킨다. By selecting the filtration membrane module with three different characteristics and functions and adjusting the position of the filtration membrane, the filtration efficiency of the raw water is improved to 90% or more and the processing time is shortened.
특히, 농축수를 재사용하여 원수의 회수율이 85∼95% 수준으로 통상적으로 여과막 처리에 비해 높은 회수율을 달성할 수 있으며, 상기 공정 구성을 통해 맛·냄새 유발물질, 미량유기물질, 중금속 및 독성물질 제거성능이 탁월하여 정수의 안전성 확보가 가능해진다.In particular, when the concentrated water is reused, the recovery rate of the raw water is 85 to 95% And a high recovery rate can be achieved compared with the filtration membrane treatment. Through the above-described process configuration, the ability to remove taste, odor-causing substances, trace organic substances, heavy metals and toxic substances is excellent, and safety of the purified water can be ensured.
2: 원수탱크 4: 가압형 정밀여과막모듈
6: 나노여과막모듈 8: 침지형 정밀여과막모듈
10: 제어부 12: 전처리장치
14: pH 조절장치
L1: 원수 라인 L2: 제1이송 라인
L3: 생산 라인 L4: 제2이송 라인
L5: 제3이송 라인 L6: 제4이송 라인
L7: 제1배출 라인 L8: 농축수 라인
L9: 제5이송 라인 L10: 순환 라인
L11: 제2배출 라인 L12: 제6이송 라인
L13: 제3배출 라인
2: raw water tank 4: pressure type microfiltration membrane module
6: Nanofiltration membrane module 8: Submerged microfiltration membrane module
10: control unit 12: preprocessing device
14: pH adjusting device
L1: raw line L2: first transfer line
L3: Production line L4: Second transfer line
L5: Third transfer line L6: Fourth transfer line
L7: first discharge line L8: concentrated water line
L9: fifth conveyance line L10: circulation line
L11: Second discharge line L12: Sixth transfer line
L13: Third discharge line
Claims (14)
상기 가압형 정밀여과막모듈에 원수를 공급하기 위한 원수 라인에 구비되고,원수의 TDS(Total Dissolved Solids)를 측정하기 위한 계측기;
상기 나노여과막모듈로부터 배출된 농축수를 재사용하기 위해 모듈 일측에 설치된 농축수 라인;
나노여과막모듈로부터 배출된 농축수를 원수로 유입하기 위해 농축수 라인과 원수라인을 연결하며 밸브가 장착된 순환 라인;
상기 농축수 라인과 연결되며, 나노여과막모듈로부터 배출된 농축수를 외부로 배출하기 위해 밸브가 장착된 제2배출 라인;
침지형 정밀여과막모듈과 원수 라인을 연결하는 제3이송 라인;
침지형 정밀여과막모듈과 제1이송 라인을 연결하는 제4이송 라인;
상기 나노여과막모듈로부터 배출된 농축수를 침지형 정밀여과막모듈로 공급하기 위해 농축수라인과 침지형 정밀여과막 모듈을 연결하는 제5이송라인; 및
상기 계측기로 계측한 데이터를 통해 순환 라인 및 제2배출 라인의 밸브의 개방율을 제어하기 위한 제어부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수 생산을 위한 막여과 정수처리 시스템.A pressurized microfiltration membrane module for primary filtration of raw water, a nanofiltration membrane module connected to the pressurized microfiltration membrane module through a first transfer line for secondary filtration to produce purified water, Line filtration membrane module for filtering concentrated water generated in a pressurized microfiltration membrane module,
A meter for measuring TDS (Total Dissolved Solids) of raw water, provided on a raw water line for supplying raw water to the pressurized microfiltration module;
A concentrated water line installed at one side of the module for reusing the concentrated water discharged from the nanofiltration membrane module;
A circulation line connecting the concentrated water line and the raw water line for introducing the concentrated water discharged from the nanofiltration membrane module to the raw water and having a valve;
A second discharge line connected to the concentrated water line and equipped with a valve for discharging the concentrated water discharged from the nanofiltration membrane module to the outside;
A third transfer line connecting the submerged microfiltration module and the raw water line;
A fourth transfer line for connecting the submerged microfiltration module to the first transfer line;
A fifth conveyance line connecting the concentrated water line and the submerged microfiltration membrane module to supply the concentrated water discharged from the nanofiltration membrane module to the submerged microfiltration membrane module; And
A controller for controlling the opening rate of the valves of the circulation line and the second discharge line through the data measured by the meter,
And a membrane filtration water treatment system for producing purified water.
나노여과막모듈을 통해 생산된 생산수를 공급하는 생산 라인; 및
침지형 정밀여과막모듈로부터 발생한 농축수를 외부로 배출하는 제1배출 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 정수 생산을 위한 막여과 정수처리 시스템.The system of claim 1, wherein the membrane filtration water treatment system
A production line for supplying production water produced through a nanofiltration membrane module; And
And a first discharge line for discharging concentrated water generated from the submersible microfiltration membrane module to the outside.
나노여과막모듈에서 발생한 농축수는 농축수라인을 거쳐 침지형 정밀여과막모듈로 주입하거나, 원수로 재사용하기 위해 순환 라인으로 유입하거나, 제2배출 라인을 통해 외부로 배출하되,
원수 라인에 장착된 계측기에 측정된 TDS 데이터에 따라 순환 라인과 제2배출 라인에 장착된 밸브의 개방율을 조절하고,
상기 순환 라인에 장착된 밸브와 배출 라인에 장착된 밸브의 개방율 합이 100%를 만족할 때, 원수의 TDS 데이터에 따른 순환 라인에 장착된 밸브의 개방율은 하기 조건을 따르는 것을 특징으로 하는 정수 생산을 위한 막여과정수 처리시스템의 운전방법:
TDS <120 : 95% 밸브 개방율
120 < TDS < 150 : 75% 밸브 개방율
150 < TDS < 200 : 40% 밸브 개방율
200 < TDS < 220 : 25% 밸브 개방율
220 < TDS < 250 : 5% 밸브 개방율
TDS > 250 : 0% A method for operating a membrane filtration water treatment system according to claim 1,
The concentrated water generated from the nanofiltration membrane module is injected into the submerged microfiltration membrane module through the concentrated water line, or introduced into the circulation line for reuse as raw water, or discharged to the outside through the second discharge line,
The open rate of the valve mounted on the circulation line and the second discharge line is adjusted according to the measured TDS data on the measuring instrument mounted on the raw water line,
Wherein an opening ratio of the valve mounted on the circulation line according to the TDS data of the raw water satisfies the following condition when the sum of the opening ratio of the valve mounted on the circulation line and the valve mounted on the discharge line satisfies 100% Operation method of membrane filtration water treatment system for production:
TDS <120: 95% valve opening rate
120 < TDS < 150: 75%
150 < TDS < 200: 40%
200 <TDS <220: 25% Valve opening rate
220 <TDS <250: 5% Valve opening rate
TDS > 250: 0%
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- 2012-09-26 KR KR1020120107001A patent/KR101550702B1/en active IP Right Grant
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