KR101652292B1 - Apparatus for Purging Carbon dioxide for Pretreatment for Membrane filtration - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인라인 믹서 및 벤츄리관 구조를 적용하여 저에너지로 이산화탄소를 폐수와 혼합시키고, pH에 따라 이산화탄소의 공급을 제어하는 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of a filtration membrane. More particularly, the present invention relates to a carbon dioxide purging apparatus for reducing carbon dioxide To a carbon dioxide purging apparatus for reducing scale.
오염수를 처리 및 정수하는 방법에는 침전, 자외선, 미생물, 염소처리, 막여과를 이용하는 방법 등으로 다양하며, 최근 들어 정수 또는 하수처리 수질의 고도화, 시설의 콤팩트화를 실현하기 위해 많은 시도가 행해지고 있다.Methods for treating and purifying contaminated water include various methods such as precipitation, ultraviolet rays, microorganisms, chlorine treatment, and membrane filtration. In recent years, many attempts have been made to realize water purification or water treatment quality improvement and compactness of facilities have.
이는 부족한 수자원 확충과 환경보존에 대한 필요성 및 일정규모 이상의 폐수배출설비는 처리수를 반드시 재이용하도록 법으로 규정하고 있는데 기인한다.This is due to the lack of sufficient water resources and the need for environmental conservation, and the waste water discharge facilities above a certain scale require the treatment water to be reused.
이 중 하수처리의 고도화, 시설 콤팩트화가 용이한 막 여과를 이용한 하수고도 처리수 재이용 시장이 큰 각광을 받고 있다.Among them, there is a great deal of interest in the market for highly treated wastewater by membrane filtration, which facilitates upgrading of wastewater treatment and facility compactness.
막 여과는 선택성이 있는 격벽으로서 막을 개재하여 원수 및 오염수 내의 입자성 오염 물질을 분리하는 조작을 일컫는 것으로서, 사용될 수 있는 막은 제거대상, 공경 크기, 조작 압력 등에 따라 선택될 수 있다.Membrane filtration refers to an operation for separating particulate pollutants in raw water and polluted water through a membrane as a selective partition wall. The membrane that can be used can be selected according to the object to be removed, pore size, operating pressure, and the like.
일반적인 막의 종류로는 역삼투막(reverse osmosis membrane), 나노여과막(Nanofilter membrane), 한외여과(Ultrafilter membrane), 정밀여과막(microfilter membrane) 등이 있다.Typical membrane types include reverse osmosis membrane, nanofilter membrane, ultrafilter membrane, and microfilter membrane.
그러나 막 여과를 이용한 방법은 여과가 진행됨에 따라 막의 표면에는 여러 형태의 막힘(fouling) 현상이 발생되며, 이 중 스케일(탄산칼슘, 황산칼슘 등)생성이 가장 심각한 문제로 여겨진다.However, in the membrane filtration method, various kinds of fouling phenomena occur on the surface of the membrane as the filtration proceeds, and generation of scale (calcium carbonate, calcium sulfate, etc.) is regarded as the most serious problem.
스케일이 생성되면 가압식으로 운영되는 막 모듈의 펌프 동력이 급격하게 상승하여 경제성 악화, 기계적 안정성 저하 등 여러 가지 치명적인 문제점이 발생하게 되며, 이러한 문제를 사전에 방지하기 위해 산 용액 및 스케일 억제제를 사용하여 유입수의 pH를 낮춰 스케일 형성 물질들이 이온 형태로 용액 중에 잔존하도록 유도하도록 한다. When the scale is generated, the pumping power of the membrane module operated by the pressurization type suddenly rises, causing various fatal problems such as economical deterioration and mechanical stability deterioration. To prevent such problems, an acid solution and a scale inhibitor Lower the pH of the influent to induce the scaling agents to remain in solution in ionic form.
한국공개특허 제10-2015-0113455호(인을 포함한 역삼투막 스케일 방지제 및 그 제조방법)는 스케일 방지를 위한 중합체의 단량체로서 아크릴산 외에 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산을 혼합하여 사용하고, 사슬전달제(chain transfer agent)로서 차아인산나트륨을 사용함으로써, 칼슘 스케일뿐만 아니라 다른 스케일 방지효과도 뛰어나고 그 결과 단위시간 동안 더 많은 역삼투수를 생산할 수 있으며, 세정비용이나 막 교체비용 등의 운전비용을 절감할 수 있도록 한 스케일 방지제 및 그 제조방법을 제시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0113455 (a reverse osmosis membrane scale inhibitor including phosphorus and a production method thereof) is prepared by mixing 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid in addition to acrylic acid as a monomer of a polymer for preventing scale, By using sodium hypophosphite as a chain transfer agent, calcium scales as well as other scale inhibiting effects are excellent, and as a result, more reverse osmosis water can be produced per unit time, and operation costs such as cleaning cost and membrane replacement cost And a method for producing the scale inhibitor.
하지만 스케일 방지제는 막공정 전체 약품사용 금액의 30 내지 40% 이상을 차지하여 경제적이지 못하며, 특히 암모니아 화합물이 포함된 스케일 방지제의 경우 반응 후 발생되는 부산물이 녹조 또는 적조를 발생시킬 수 있다는 한계가 있다.However, the scale inhibitor accounts for 30 to 40% or more of the total amount of the chemical used in the membrane process, which is not economical. Especially, in the case of the scale inhibitor containing the ammonia compound, the byproduct generated after the reaction may generate a green tide or red tide .
한편, 이산화탄소는 화력발전소, 제철소, 시멘트 공장 등의 산업 전반에서 흔히 발생될 수 있는 산업 부산물로서, 대부분의 이산화탄소는 적절한 처리과정 없이 대기중으로 온실가스로 배출되어 지구 온난화의 주범으로 작용하며, 이에 최근 CCS (Carbon Capture & Storage) 기술의 일환으로 이산화탄소를 재활용하고자 하는 많은 시도가 이루어지고 있다. On the other hand, carbon dioxide is an industrial by-product that can be commonly generated in industries such as thermal power plants, steel mills, and cement factories. Most carbon dioxide is discharged into the atmosphere as greenhouse gases without proper treatment, Many attempts have been made to recycle carbon dioxide as part of Carbon Capture & Storage (CCS) technology.
이산화탄소는 수중에서 탄산의 형태로 용해되어 pH를 감소시키게 되며, 막의 스케일 생성 억제제 대체 물질로 사용될 수 있다.Carbon dioxide is dissolved in the form of carbonic acid in water to reduce the pH and can be used as a substitute for the scale formation inhibitor of the membrane.
한국등록특허 제10-0970427호(미세 기포를 이용한 고속응집형 폐수처리장치)는 저장조로 폐수를 유입하는 폐수이송라인에 응집약제가 주입되는 약품주입라인과, 공기 또는 이산화탄소를 주입하는 기체유입라인이 연결되고, 응집약제와 기포를 함유한 폐수를 가압하는 펌프가 연결되며, 펌프의 후단에는 기포를 분쇄하여 미세 기포를 생성하면서, 응집약제, 미세 기포 및 폐수를 혼합하는 고속응집장치가 연결되어 있는 폐수처리장치를 제시하고 있다.Korean Patent No. 10-0970427 (a high-speed coagulated wastewater treatment apparatus using fine bubbles) comprises a chemical injection line through which a coagulant is injected into a wastewater transfer line for introducing wastewater into a storage tank, a gas inlet line through which air or carbon dioxide is injected And a pump for pressurizing the wastewater containing the coagulant and the bubbles is connected. At the downstream end of the pump, a high-speed coagulation apparatus for mixing the coagulant, fine bubbles, and wastewater is connected while the bubbles are crushed to produce fine bubbles A waste water treatment device.
하지만, 상기 특허문헌의 폐수처리장치는 응집약제가 사용되며, 응집약제 및 이산화탄소를 폐수와 혼합하기 위한 고속응집장치가 구동모터로부터 회전력을 인가받아 회전하게 구성되어 있고, 폐수를 가압하기 위한 펌프를 포함하여 장치를 구동하기 위한 전력이 많이 발생할 수 없는 한계가 있다.However, in the wastewater treatment apparatus of the patent document, a coagulant is used, and a coagulation agent and a high-speed coagulation apparatus for mixing carbon dioxide with wastewater are rotated by a rotational force from a drive motor, and a pump for pressurizing wastewater There is a limit in that a large amount of power for driving the apparatus can not be generated.
이처럼 이산화탄소는 유해 부산물을 생성시키지 않는 친환경 물질로서, 해수의 담수화, 하수 재이용 등을 위한 막여과 수처리 설계 및 공정에서 스케일 저감을 위해 사용될 수 있으나, 저전력으로 구동이 가능함과 동시에 이산화탄소와 유입수의 혼합성을 증대시킬 수 있는 효율적인 이산화탄소 퍼징 장치에 관한 기술은 전무한 실정이다. As such, carbon dioxide is an eco-friendly material that does not generate harmful by-products. It can be used for scale reduction in membrane filtration water treatment design and process for seawater desalination and sewage reuse, but it can be driven at low power, There is no technology related to an efficient carbon dioxide purging apparatus capable of increasing the amount of the carbon dioxide purging apparatus.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 인라인 믹서 및 벤츄리관 구조를 적용하여 저에너지로 이산화탄소를 폐수와 혼합시키는 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치를 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a carbon dioxide purging apparatus for reducing a scale of a filtration membrane that mixes carbon dioxide with wastewater with low energy by applying an inline mixer and a venturi pipe structure.
본 발명의 다른 목적은 pH에 따라 이산화탄소의 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of a filtration membrane, characterized in that the supply of carbon dioxide is controlled according to pH.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치는 폐수가 유입되고, 상기 폐수가 이산화탄소와 혼합되는 몸체와; 상기 몸체와 연결되며, 이산화탄소를 공급하기 위한 이산화탄소 공급부와; 이산화탄소가 혼합된 폐수의 pH를 측정하기 위한 pH측정기와; 상기 pH측정기의 pH값을 받아 이산화탄소가 혼합된 폐수가 기설정된 pH 값 이하이면 이산화탄소의 공급을 차단하고, 기설정된 pH 값을 초과하면 이산화탄소가 공급되도록 제어하는 pH 연동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a carbon dioxide purging apparatus for reducing a scale of a filtration membrane, comprising: a body into which waste water is introduced and the waste water is mixed with carbon dioxide; A carbon dioxide supply unit connected to the body for supplying carbon dioxide; A pH meter for measuring pH of wastewater mixed with carbon dioxide; And a pH interlocking controller for interrupting the supply of carbon dioxide when the wastewater containing carbon dioxide is below a predetermined pH value by receiving the pH value of the pH meter and controlling the supply of carbon dioxide when the wastewater is above a predetermined pH value .
상기 몸체는 폐수가 유입되며, 폐수가 흐르는 방향을 따라 직경이 점차 축소되는 폐수 유입관과; 상기 폐수 유입관의 출구 쪽과 연결되며, 내부 직경이 동일한 관 형상으로 형성되고, 상기 관 일측부에 이산화탄소 공급부가 연결되는 연결관과; 상기 연결관의 출구 쪽과 연결되며 직경이 점차 증가되는 확대관과, 상기 확대관과 연결되어 이산화탄소와 폐수를 혼합하기 위한 믹서를 포함하는 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Wherein the body includes a wastewater inlet pipe into which wastewater flows and whose diameter gradually decreases along a direction in which the wastewater flows; A connection pipe connected to the outlet side of the wastewater inflow pipe and formed in the shape of a tube having the same inner diameter, and a carbon dioxide supply unit connected to the one side of the pipe; An enlargement pipe connected to the outlet of the connection pipe and having a diameter gradually increased, and a mixer connected to the enlargement pipe and including a mixer for mixing carbon dioxide and wastewater.
상기 믹서는 유선형으로 비틀린 엘리먼트를 갖는 인라인 믹서인 것을 특징으로 한다. Wherein the mixer is an inline mixer having a streamlined twisted element.
상기 연결관의 중앙 지점과 연결관이 끝나는 지점 사이에 이산화탄소 공급부가 연결되는 것을 특징으로 한다. And the carbon dioxide supply unit is connected between the center point of the connection pipe and the end point of the connection pipe.
상기 폐수 유입관, 연결관, 확대관의 최대 직경의 비는 2~3: 1: 3~4 인 것을 특징으로 한다. Wherein the ratio of the maximum diameter of the wastewater inlet pipe, the connecting pipe, and the enlarging pipe is 2: 3: 1: 3 to 4.
상기 폐수 유입관, 연결관, 확대관의 수평 방향 길이 비는 2~3: 1: 3~4 인 것을 특징으로 한다. Wherein a horizontal length ratio of the wastewater inlet pipe, the connection pipe and the enlarging pipe is 2: 3: 1: 3 to 4.
상기 이산화탄소 공급부는 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크와; 상기 이산화탄소 저장탱크 내의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부와; 몸체와 연결되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소 주입관을 포함하는 것을 특징으로 한다. The carbon dioxide supply unit includes a carbon dioxide storage tank for storing carbon dioxide; A pressure regulator for regulating the pressure in the carbon dioxide storage tank; And a carbon dioxide injection pipe connected to the body for injecting carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank.
상기 이산화탄소 주입관은 이산화탄소를 확산시켜 폐수와의 접촉 표면적을 높이기 위한 멤브레인 디퓨저를 포함하는 것을 특징으로 한다.And the carbon dioxide injection pipe includes a membrane diffuser for diffusing carbon dioxide to increase the contact surface area with the wastewater.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치에 의하면, 인라인 믹서 및 벤츄리관 구조를 적용하여 저에너지로 이산화탄소를 폐수와 혼합시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of the filtration membrane according to the present invention has an effect of mixing carbon dioxide with wastewater with low energy by applying an inline mixer and a venturi pipe structure.
또한 본 발명에 따른 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치에 의하면, pH에 따라 이산화탄소의 공급을 제어하여 pH를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of the filtration membrane according to the present invention, the supply of carbon dioxide is controlled according to the pH to maintain the pH constant.
도 1은 본 발명에 따른 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치의 전체 구성을 보여주는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 몸체(10)의 구성을 보여주는 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing the entire configuration of a carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of a filtration membrane according to the present invention. FIG.
2 is a block diagram showing a configuration of a
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.Specific features and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The detailed description of the functions and configurations of the present invention will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
본 발명은 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인라인 믹서 및 벤츄리관 구조를 적용하여 저에너지로 이산화탄소를 폐수와 혼합시키고, pH에 따라 이산화탄소의 공급을 제어하는 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of a filtration membrane. More particularly, the present invention relates to a carbon dioxide purging apparatus for reducing carbon dioxide To a carbon dioxide purging apparatus for reducing scale.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치의 전체 구성을 보여주는 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire configuration of a carbon dioxide purging apparatus for reducing a scale of a filtration membrane according to the present invention. FIG.
본 발명의 여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치는 폐수가 유입되고, 상기 폐수가 이산화탄소와 혼합되는 몸체(10)와 상기 몸체와 연결되며, 이산화탄소를 공급하기 위한 이산화탄소 공급부(20)와 이산화탄소가 혼합된 폐수의 pH를 측정하기 위한 pH측정기(30)와 상기 pH측정기의 pH값을 받아 이산화탄소가 혼합된 폐수가 기설정된 pH 값 이하이면 이산화탄소의 공급을 차단하고, 기설정된 pH 값을 초과하면 이산화탄소가 공급되도록 제어하는 pH 연동 제어부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.A carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of a filtration membrane of the present invention comprises a body (10) into which wastewater flows, a wastewater mixed with carbon dioxide and a body, a carbon dioxide supplying unit (20) for supplying carbon dioxide, A
도 2는 본 발명에 따른 몸체(10)의 구성을 보여주는 구성도이다. 2 is a block diagram showing a configuration of a
본 발명의 몸체(10)는 폐수가 유입되며, 폐수가 흐르는 방향을 따라 직경이 점차 축소되는 폐수 유입관(11)과 상기 폐수 유입관의 출구 쪽과 연결되며, 내부 직경이 동일한 관 형상으로 형성되고, 상기 관 일측부에 이산화탄소 공급부가 연결되는 연결관(12)과 상기 연결관의 출구 쪽과 연결되며 직경이 점차 증가되는 확대관(13-a)과, 상기 확대관과 연결되어 이산화탄소와 폐수를 혼합하기 위한 믹서(13-b)를 포함하는 혼합부(13)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The
이때, 상기 폐수 유입관(11), 연결관(12), 확대관(13-a)의 최대 직경이 각각 A1, A2, A3 이고, 상기 폐수 유입관(11), 연결관(12), 확대관(13-a)의 (유체의 진행방향과 나란한)수평 방향의 길이 비가 L1, L2, L3 일 때, 상기 폐수 유입관(11), 연결관(12), 확대관(13-a)의 최대 직경의 비 및 수평 방향의 길이 비는 2~3: 1: 3~4 인 것이 바람직하다.The maximum diameters of the
상기 폐수 유입관과 상기 연결관의 최대 직경의 비 및 수평방향의 길이비는 2~3: 1 이 바람직한데, 상기 비가 2: 1 보다 작으면 유속 속도 증가율이 작고, 이산화탄소가 원활히 유입 및 혼합될 만큼 압력이 낮아지지 않고, 3: 1 보다 크면 유속이 너무 급격히 빨라지고, 유동 저항이 증가하므로 동일 유량(이산화탄소)을 공급하기 위한 공급 압력이 증가하게 되고, 연결관을 따라 흐르는 유체의 압력이 지속적으로 낮아지는 현상이 나타난다. 압력감소 현상은 확대관을 지나면서 다시 회복되지만, 관 마찰 손실로 인해 공급 압력까지 회복되지 못하고 믹서로 혼합되는 압력이 낮아져 결과적으로 이산화탄소와 폐수의 혼합성이 저하될 수 있게 된다. Preferably, the ratio of the maximum diameter of the wastewater inlet pipe and the connection pipe to the length of the connection pipe in the horizontal direction is 2 to 3: 1. If the ratio is less than 2: 1, the rate of increase of the flow velocity is small and the carbon dioxide is smoothly introduced The pressure of the fluid flowing through the connecting pipe is continuously increased, and the flow rate of the fluid flowing through the connecting pipe is continuously increased. A phenomenon of lowering appears. The pressure reduction phenomenon is recovered again after passing through the expansion pipe. However, since the pipe friction loss can not be restored to the supply pressure and the pressure to be mixed with the mixer is lowered, the mixture of carbon dioxide and wastewater can be deteriorated.
또한, 상기 확대관(13-a)과 연결관(12)의 최대 직경의 비 및 수평 방향의 길이 비는 3~4 :1 가 바람직한데, 상기 비가 3: 1보다 작으면 혼합되기 위한 충분한 압력이 발생되지 않고, 4: 1보다 크면 확대관을 지나는 유체의 초기 압력은 높일 수 있지만 지속적으로 유속이 낮아지고, 결과적으로 믹서에 유입되는 압력이 낮아져 혼합성이 저하될 수 있기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.The ratio of the maximum diameter to the maximum diameter and the length in the horizontal direction of the enlarged pipe 13-a and the connecting
상기 믹서(13-b)는 유선형으로 비틀린 엘리먼트를 갖는 인라인 믹서(In-line mixer)를 사용하는 것이 바람직하다. The mixer 13-b preferably uses an in-line mixer having a streamlined twisted element.
인라인 믹서(Inline Mixer)는 직사각형과 타원형의 플레이트가 좌우 방향으로 180˚ 비틀린 엘리먼트(Element)가 각각 90˚로 내장되어 있어, 유체가 엘리먼트를 통과할 때, 유체는 엘리먼트의 형상대로 좌우 방향으로 비틀리고 분할되어 혼합 교반하는 장치이다.The inline mixer is composed of rectangular and elliptical plates, each of which has a 180 ° twist in the left and right directions. Each fluid passes through the element. When the fluid passes through the element, And is a device which is divided and mixed and stirred.
인라인 믹서의 혼합 원리는 분할(Division of flow), 전환(Change of flow), 반전(Reversion of flow)에 의해 유체를 효과적으로 혼합한다.The mixing principle of the inline mixer effectively mixes the fluid by Division of flow, Change of flow, and Reversion of flow.
보다 상세하게는, 인라인 믹서 내의 유체는 하나의 엘리멘트를 통과하면 2분할이 되는데, 다수의 엘리먼트를 통과하는 경우 분할수가 기하급수적으로 늘어나게 되며(분할), 엘리멘트 내의 꼬임면을 따라서 관중앙부에서 벽부에, 관벽부에서 중앙부로 순차적으로 교환되고(전환), 하나의 엘리먼트를 지날 때마다 회전 방향이 바뀌어 급격한 관성력의 반전을 받아 난류 교반(반전)되는 원리가 적용되어, 다른 혼합방법과 비교하였을 때 혼합성이 매우 우수하다.More specifically, the fluid in the inline mixer is divided into two parts when passing through one element. In the case of passing through a plurality of elements, the number of divisions expands (expands) exponentially, and along the twist plane in the element, (Reversing) the turbulent stirring (inversion) by receiving a sudden change of the inertial force by changing the direction of rotation every time one element is passed, The castle is very good.
또한, 인라인 믹서의 혼합성은 임펠러 등을 이용한 기계적인 회전이 아니라 믹서 배관 내에 고정된 엘리먼트의 형상 및 회전에 기인한 것으로서, 교반조, 교반을 위한 별도의 외부 동력 장치 및 이들을 위한 공간 확보가 필요치 않고, 유지 보수가 용이하여 경제적 측면에서 매우 효율적이라 할 수 있다.The mixability of the inline mixer is not a mechanical rotation using an impeller or the like but is caused by the shape and rotation of the element fixed in the mixer pipe and it is not necessary to provide a separate external power device for agitating tank and agitation, , It can be said that it is very efficient in terms of economy because of easy maintenance.
상기 이산화탄소 공급부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연결관(12)과 연결되어 이산화탄소를 공급하게 되며, 상기 이산화탄소 공급부(20)는 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크(21)와 상기 이산화탄소 저장탱크 내의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부(22)와 몸체와 연결되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소 주입관(23)을 포함하는 것을 특징으로 한다.1, the carbon
이때, 상기 이산화탄소 저장탱크(21)는 후술될 pH 연동 제어부(40)의 on/off 신호에 따라 상기 이산화탄소 저장탱크 내의 이산화탄소를 상기 몸체로 유입시키기 위한 소정의 압력이 유지되어야 하며, 상기 압력 조절부(22)가 구비되어 이산화탄소 저장탱크 내의 압력을 조절하게 된다.At this time, the carbon
즉, 이산화탄소의 주입이 전력이 소모될 수 있는 펌프를 이용한 것이 아니라, 상기 pH 연동 제어부(40)에서 보낸 on/off 신호에 따라 이루어지도록 한다. That is, the injection of the carbon dioxide is performed not according to the pump which consumes electric power but according to the on / off signal sent from the
보다 상세하게는, 상기 이산화탄소 저장탱크(21) 및 상기 이산화탄소 주입관(23)에 주입 개폐 수단(25)이 구비되어, 상기 pH 연동 제어부(40)에서 'on'신호를 보내면 개폐 수단이 개방되면서 상기 이산화탄소 저장탱크 내의 이산화탄소가 내부의 압력에 의해 상기 몸체로 유입되게 된다.More specifically, the carbon
상기 이산화탄소 주입관(23)은 상기 연결관(12)의 소정의 위치에 연결되어, 상기 이산화탄소 저장탱크(21)에 저장된 이산화탄소를 폐수에 유입시키기 된다.The carbon
이때, 이산화탄소 공급부(20)는 상기 연결관(12)의 중앙 지점과 연결관이 끝나는 지점 사이에 연결된다.At this time, the carbon
좁은 관경을 갖는 상기 연결관(12)에서 넓은 관경을 갖는 상기 확대관(13-a)으로 갈수록 압력이 점점 높아짐과 동시에 보다 넓은 각도로 이산화탄소가 혼합될 수 있게 된다. The pressure gradually increases from the connecting
즉, 상기 연결관(12)의 중앙 지점과 연결관이 끝나는 지점 사이는 확대관(13-a)에 가까워지면서 상기 지점을 지나는 유체의 압력이 이산화탄소가 원활히 폐수에 유입될 수 있을 정도로 높아질 수 있기 때문에 이산화탄소의 혼합성이 좋아지게 된다.That is, between the center point of the
하지만, 상기 이산화탄소 공급부(20)가 확대관에 연결될 경우, 확대관을 지나는 유체의 압력이 이산화탄소의 유입 및 혼합을 방해할 정도 이상으로 커지기 때문에 상기 지점 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다. However, when the carbon
또한, 상기 이산화탄소 주입관(23)은 멤브레인 디퓨저(24)를 내부에 포함하여 상기 몸체에 공급되기 전 이산화탄소를 미립화하여 폐수와의 접촉 표면적을 높이고, 분산 및 확산이 보다 잘 이루어질 수 있게 한다. In addition, the carbon
상기 멤브레인 디퓨저(24)는 이산화탄소를 미립화 및 나노화할 수 있는 것이라면 한정하지 않지만, 구체적인 예로, 나노 사이즈의 멤브레인 단일 막, 상기 나노 사이즈의 멤브레인 막을 적층한 적층 막, 다공질 세라믹 등을 사용할 수 있다.The
상기 멤브레인 디퓨저(24)의 형성 위치는 한정하지 않지만, 보다 바람직하게는, 나노화된 이산화탄소가 이동되면서 재응집이 발생되지 않도록 상기 몸체(10)로 주입되기 전, 이산화탄소 주입관(23)이 끝나는 말단부에 형성될 수 있다. The position of the
상기 연결관(12)과 믹서(13-b) 사이의 소정의 위치에 pH측정기(30)가 구비되어 이산화탄소가 혼합된 폐수의 pH를 측정하게 되며, 상기 pH 연동 제어부(40)에서는 상기 pH측정기의 pH값을 받아 이산화탄소가 혼합된 폐수가 기설정된 pH 값 이하이면 이산화탄소의 공급을 차단하고, 기설정된 pH 값을 초과하면 이산화탄소가 공급되도록 제어하게 된다.A
보다 상세하게는, 여과 막 스케일을 저감하기 위한 기설정된 pH가 6일 경우, 이산화탄소가 혼합된 폐수의 pH가 6 이하의 값을 가지면 pH 연동 제어부(40)에서 이산화탄소의 공급을 차단하고, pH가 6을 초과할 경우 이산화탄소를 공급하게 되며, 공급된 이산화탄소에 의해 pH 복구가 이루어지면 다시 이산화탄소의 공급을 차단하게 된다.More specifically, when the predetermined pH for reducing the scale of the filtration membrane is 6, if the pH of the wastewater mixed with carbon dioxide has a value of 6 or less, the supply of carbon dioxide is interrupted in the
이때 pH 연동 제어는 PI 제어, MFC 제어 등에 의해 행해질 수 있다.At this time, the pH interlocking control can be performed by PI control, MFC control, and the like.
이와 같이, 본 발명에 따른 이산화탄소 퍼징 장치는 폐수를 여과막에 통과시키기 전에 폐수의 pH를 낮춤으로써 막의 파울링 현상을 저감시키기 위한 목적으로 사용되며, 인라인 믹서 및 벤츄리관 구조를 적용하여 저에너지로 이산화탄소를 폐수와 혼합시키고, pH에 따라 이산화탄소의 공급을 제어하여 pH를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다. As described above, the carbon dioxide purging apparatus according to the present invention is used for reducing the fouling phenomenon of the membrane by lowering the pH of the wastewater before passing the wastewater through the filtration membrane. By applying the inline mixer and the venturi tube structure, It is possible to maintain the pH constant by mixing with wastewater and controlling the supply of carbon dioxide according to the pH.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken as limiting the scope of the present invention. The present invention can be variously modified or modified. The scope of the invention should, therefore, be construed in light of the claims set forth to cover many of such variations.
10 : 몸체
11: 폐수 유입관
12: 연결관
13: 혼합부
13-a : 확대관
13-b : 믹서
20 : 이산화탄소 공급부
21 : 이산화탄소 저장탱크
22: 압력 조절부
23: 이산화탄소 주입관
24: 멤브레인 디퓨저
25: 개폐수단
30 : pH측정기
40 : pH연동 제어부 10: Body
11: Wastewater inlet pipe
12: Connector
13:
13-a: Expansion tube
13-b: Mixer
20:
21: Carbon dioxide storage tank
22: Pressure regulator
23: Carbon dioxide injection tube
24: Membrane diffuser
25: opening / closing means
30: pH meter
40: pH interlocking controller
Claims (8)
폐수가 유입되고, 상기 폐수가 이산화탄소와 혼합되는 몸체와;
상기 몸체와 연결되며, 이산화탄소를 공급하기 위한 이산화탄소 공급부와;
이산화탄소가 혼합된 폐수의 pH를 측정하기 위한 pH측정기와;
상기 pH측정기의 pH값을 받아 이산화탄소가 혼합된 폐수가 기설정된 pH 값 이하이면 이산화탄소의 공급을 차단하고, 기설정된 pH 값을 초과하면 이산화탄소가 공급되도록 제어하는 pH 연동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 이산화탄소 공급부는
이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크와;
상기 이산화탄소 저장탱크 내의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부와;
몸체와 연결되어 상기 이산화탄소 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 이산화탄소 주입관은
이산화탄소를 확산시켜 폐수와의 접촉 표면적을 높이기 위한 멤브레인 디퓨저를 포함하는 것을 특징으로 하는
여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치.
A carbon dioxide purging apparatus for reducing the scale of a filtration membrane,
A body into which wastewater is introduced and the wastewater is mixed with carbon dioxide;
A carbon dioxide supply unit connected to the body for supplying carbon dioxide;
A pH meter for measuring pH of wastewater mixed with carbon dioxide;
And a pH interlocking controller for interrupting the supply of carbon dioxide when the wastewater containing carbon dioxide is below a predetermined pH value by receiving the pH value of the pH meter and controlling the supply of carbon dioxide if the wastewater is above a predetermined pH value ,
The carbon dioxide supply unit
A carbon dioxide storage tank for storing carbon dioxide;
A pressure regulator for regulating the pressure in the carbon dioxide storage tank;
And a carbon dioxide injection pipe connected to the body for injecting carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage tank,
The carbon dioxide injection pipe
And a membrane diffuser for diffusing carbon dioxide to increase the contact surface area with the wastewater
A carbon dioxide purging device for reducing filtration membrane scale.
상기 몸체는
폐수가 유입되며, 폐수가 흐르는 방향을 따라 직경이 점차 축소되는 폐수 유입관과;
상기 폐수 유입관의 출구 쪽과 연결되며, 내부 직경이 동일한 관 형상으로 형성되고, 상기 관 일측부에 이산화탄소 공급부가 연결되는 연결관과;
상기 연결관의 출구 쪽과 연결되며 직경이 점차 증가되는 확대관과, 상기 확대관과 연결되어 이산화탄소와 폐수를 혼합하기 위한 믹서를 포함하는 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 하는
여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치.
The method according to claim 1,
The body
A wastewater inflow tube into which wastewater flows and whose diameter gradually decreases along a direction in which wastewater flows;
A connection pipe connected to the outlet side of the wastewater inflow pipe and formed in the shape of a tube having the same inner diameter, and a carbon dioxide supply unit connected to the one side of the pipe;
And a mixer connected to the outlet of the connection pipe and having a diameter gradually increased and a mixer connected to the expansion pipe to mix the carbon dioxide and the waste water,
A carbon dioxide purging device for reducing filtration membrane scale.
상기 믹서는
유선형으로 비틀린 엘리먼트를 갖는 인라인 믹서인 것을 특징으로 하는
여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치.
3. The method of claim 2,
The mixer
Characterized in that it is an inline mixer having a streamlined twisted element
A carbon dioxide purging device for reducing filtration membrane scale.
상기 연결관의 중앙 지점과 연결관이 끝나는 지점 사이에 이산화탄소 공급부가 연결되는 것을 특징으로 하는
여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치.
3. The method of claim 2,
Characterized in that a carbon dioxide supply is connected between a central point of the connection pipe and a point at which the connection pipe ends
A carbon dioxide purging device for reducing filtration membrane scale.
상기 폐수 유입관, 연결관, 확대관의 최대 직경의 비는 2~3: 1: 3~4 인 것을 특징으로 하는
여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the ratio of the maximum diameter of the wastewater inlet pipe, the connecting pipe, and the enlarging pipe is 2: 3: 1: 3 to 4
A carbon dioxide purging device for reducing filtration membrane scale.
상기 폐수 유입관, 연결관, 확대관의 수평 방향 길이 비는 2~3: 1: 3~4 인 것을 특징으로 하는
여과 막 스케일을 저감하기 위한 이산화탄소 퍼징 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein a horizontal length ratio of the wastewater inlet pipe, the connection pipe and the enlarging pipe is 2: 3: 1: 3 to 4
A carbon dioxide purging device for reducing filtration membrane scale.
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