KR101806348B1 - 평막을 이용한 수처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평막을 이용한 수처리장치에 관한 것으로서, 원수를 평막에 의해 여과처리하는 평막 여과부와, 이 평막 여과부의 상류에 설치되어 상기 평막 여과부의 유입 운전압을 측정하는 압력측정부와, 이 압력측정부의 상류에 설치되어 압력측정부의 측정결과에 따라 유입 운전압을 원수의 수위에 의해 조절하는 압력조절부와, 이 압력조절부에 설치되어 압력조절부의 수위를 측정하는 수위측정부와, 압력조절부의 상류에 설치되어 수위측정부의 측정결과에 따라 압력조절부의 수위를 조절하는 수위조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 평막 여과부에 공급되는 원수의 유입운전압을 압력조절부에서 여기에 저장된 원수의 수위 변경에 의해 조절함으로써, 평막에 공급되는 원수의 유입 운전압을 용이하게 조절하는 동시에 최소의 에너지로 원수의 유입 운전압을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

평막을 이용한 수처리장치{APPARATUS FOR TREATING WATER USING PLATE MEMBRANE}
본 발명은 평막을 이용한 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원수를 유입하여 원수에 포함된 오염물질을 막여과 처리하여 여과된 처리수를 배출하는 평막을 이용한 수처리장치에 관한 것이다.
가정이나 산업 현장 그리고 농축산 현장 등에서 발생되는 오수, 폐수, 침출수 등을 정화 처리함에 있어서는 대형의 수처리 플랜트(plant)가 이용된다. 수처리 방법은 물리적 처리방법, 화학적 처리방법 및 생물학적 처리방법 등이 있으며, 최근에는 이들 모두를 결합한 고도 처리방법이 주류를 이루고 있다.
일반적으로, 수처리 플랜트에는 고-액(solid-liquid) 분리를 위한 막 모듈 여과장치가 구비되어 있으며, 상기 막모듈 여과장치에는 실질적으로 고-액을 분리하는 다수의 막 모듈이 배열 설치되어 있다. 또한, 상기 막 모듈로는 중공사막 또는 평막을 포함하는 모듈이 사용되고 있다.
최근에는 멤브레인 시스템을 이용하여 상수 및 하수를 처리하는 방법은 널리 알려져 있다. 그리고 많은 경우에 있어서 정밀여과막(microfiltration membrane) 및 한외여과막(ultrafiltration membrane)을 이용한 침지형(submerged type) 반응조는 유출수의 수질 뿐만 아니라 처리비용면에서 만족스러운 결과를 나타낸다.
침지형 생물여과막 반응조는 여과막을 처리하고자 하는 하수에 직접 침지하여 흡인하는 방식으로 기존의 활성슬러지를 이용한 전통적인 생물학적 하수처리 방식과 물리적 여과방식인 여과막을 결합한 방식으로서, 장치의 콤팩트화 및 처리효율증가로 인하여 하수처리에 서서히 도입이 증가되고 있다.
침지형 생물여과법의 효율을 좌우하는 것은 멤브레인의 여과능력이기 때문에, 생물여과막 반응조에서 멤브레인의 파울링(fouling) 방지는 최대 관심사가 될 수밖에 없다.
종래 생물여과막 반응조에 사용되는 여과막은 한외여과막 또는 정밀여과막 이다. 한외여과막은 보통방법으로 거르기 곤란한 콜로이드 입자를 분산매에서 거르는데 사용되며 콜로이드의 정제, 농축 및 입자의 균질화에 이용되고 있다. 콜로디온막, 젤라틴막, 셀로판막이 사용되고 있는데 이들을 제조할 때 용액의 농도, 용매의 종류, 건조 온도 등의 조건에 따라 구멍크기가 다른 막이 얻어진다.
특히, 막분리 공정은 원수의 수질이나 공정상의 운전 조건에 구애받지 않고 막의 분리공정보다 큰 물질과 미생물을 확실히 제어할 수 있다. 따라서 탁질이나 병원성 미생물에 대해서도 안전한 수질을 지속적으로 얻을 수 있는 분리막 공정을 정수 처리 공정에 적용한다.
막분리를 이용한 정수처리공정은 기존의 응집, 침전, 여과의 공정을 하나의 공정으로 대체한다. 따라서 공정자체가 기존의 처리공정 보다 콤팩트하고 단순한 고정이기 때문에 처리시간이 짧고 필요한 부지의 면적이 작다.
그리고 상변화를 수반하지 않기 때문에 에너지의 소모가 작다. 하지만 이러한 막분리법의 운영에서는 분리막이나 원수에 따라 적절한 운전이 요구된다. 또한 신규로 막분리 공정을 추가하거나 신설하고자 할 때에는 막분리 공정의 운전 인자를 토대로 적정 규모를 설계하여야만 안정적이면서도 경제적으로 처리수를 공급할 수 있게 된다.
이러한 막 여과 공정제어 방법은, 크게 가압식과 침지식 막 여과 공정제어로 나눌 수 있고, 데드엔드(dead end)방식에 의한 가압식 막 여과 공정제어방식과 크로스플로우(cross flow)방식에 의한 가압식 막여과 공정제어방식 및 일반적인 침지식 막여과 공정제어 방식이 있으며, 기존 가압식 막여과 중 저압의 평막을 이용하는 경우에는, 평막에 유입되는 저유량을 저압의 운전압으로 일정하게 유지하기 어렵다는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0988838호 (2010년 10월 20일) 대한민국 등록특허 제10-0988238호 (2010년 10월 18일) 대한민국 공개특허 제10-2008-0101588호 (2008년 11월 21일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 평막에 공급되는 원수의 유입 운전압을 용이하게 조절하는 동시에 원수의 유입 운전압을 일정하게 유지할 수 있는 평막을 이용한 수처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 평막에 공급되는 1㎥/hr 이하의 저유량 원수를 2기압 이하의 운전압으로 용이하게 운전이 가능한 수처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 원수의 유입 운전압을 압력조절부 및 수위조절부에 의해 조절하도록 제어할 수 있는 평막을 이용한 수처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 압력조절부에서 원수의 유입 운전압을 압력조절부의 수위 변경에 의해 용이하게 조절할 수 있는 평막을 이용한 수처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 압력조절부의 원수 유량을 조절하여 압력조절부의 수위를 용이하게 조절할 수 있는 평막을 이용한 수처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유량투입부에서 원수의 소정 유량의 공급을 용이하게 조절할 수 있는 평막을 이용한 수처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 압력조절부의 수위를 항상 일정하게 유지할 수 있는 평막을 이용한 수처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원수를 평막에 의해 여과처리하는 평막 여과부; 상기 평막 여과부의 상류에 설치되어 상기 평막 여과부의 유입 운전압을 측정하는 압력측정부; 상기 압력측정부의 상류에 설치되어 상기 압력측정부의 측정결과에 따라 유입 운전압을 원수의 수위에 의해 조절하는 압력조절부; 상기 압력조절부에 설치되어 상기 압력조절부의 수위를 측정하는 수위측정부; 및 상기 압력조절부의 상류에 설치되어 상기 수위측정부의 측정결과에 따라 상기 압력조절부의 수위를 조절하는 수위조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 압력조절부와 상기 수위조절부에 접속되어 상기 압력측정부 및 상기 수위측정부의 측정결과에 따라 상기 압력조절부 및 상기 수위조절부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는, 상기 평막 여과부의 유입 운전압이 소정의 설정값 보다 낮은 경우에 상기 수위조절부에 의해 상기 공급부로부터 원수의 소정 유량을 상기 압력조절부로 공급하고, 상기 평막 여과부의 유입 운전압이 소정의 설정값 보다 높은 경우에 상기 수위조절부에 의해 상기 압력조절부로부터 원수의 소정 유량을 외부로 배출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 평막 여과부는, 상기 원수를 2기압 이하의 저압으로 평막에 의해 막여과하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 수위조절부는, 상기 공급부로부터 원수의 소정 유량을 상기 압력조절부로 공급하는 유량투입부; 및 상기 압력조절부로부터 원수의 소정 유량을 외부로 배출시키는 유량배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 유량투입부는, 원수의 공급배관을 개폐하는 제어밸브 또는 원수를 펌핑에 의해 공급하는 공급펌프로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 수위측정부는, 상기 압력조절부의 수위가 최고운전수위와 최적운전수위 사이에서 일정하게 유지되도록 상기 압력조절부의 수위를 측정하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 평막 여과부에 공급되는 원수의 유입운전압을 압력조절부에서 여기에 저장된 원수의 수위 변경에 의해 조절함으로써, 평막에 공급되는 원수의 유입 운전압을 용이하게 조절하는 동시에 원수의 유입 운전압을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 압력측정부 및 수위측정부의 측정결과에 따라 압력조절부 및 수위조절부를 제어하는 제어부를 더 포함함으로써, 원수의 유입 운전압을 압력조절부 및 수위조절부에 의해 조절하도록 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제어부에서 압력조절부에서의 원수의 유입 운전압을 수위조절부의 수위조절에 의해 변경하도록 제어함으로써, 압력조절부에서 원수의 유입 운전압을 압력조절부의 수위 변경에 의해 용이하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 최소 에너지를 이용하여 평막 여과부에서 2기압 이하의 저압으로 운전할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 수위조절부에 의해 압력조절부에 원수의 소정 유량을 투입하거나 배출시킴으로써, 압력조절부의 원수 유량을 조절하여 압력조절부의 수위를 용이하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 유량투입부로서 원수의 공급배관을 개폐하는 제어밸브 또는 원수를 펌핑에 의해 공급하는 공급펌프로 이루어짐으로써, 유량투입부에서 원수의 소정 유량의 공급을 용이하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 수위측정부에서 압력조절부의 최고운전수위와 최적운전수위 사이의 수위를 측정함으로써, 압력조절부의 수위를 항상 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 평막을 이용한 수처리장치의 일예를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 평막을 이용한 수처리장치의 다른예를 나타내는 구성도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 평막을 이용한 수처리장치의 일예를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 평막을 이용한 수처리장치의 다른예를 나타내는 구성도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 평막을 이용한 수처리장치는, 평막 여과부(90), 압력측정부(80), 압력조절부(50), 수위측정부(70) 및 수위조절부를 포함하여 이루어져 있다.
평막 여과부(90)는, 원수를 평막에 의해 여과처리하는 여과수단으로서, 내부에 원수를 2기압 이하의 저압으로 막여과하는 저압 평막(plate membrane)이 설치된 여과조로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 이러한 여과조에는 모듈형태의 가압식 평막이 설치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
유입관(92)은, 압력조절부(50)와 평막 여과부(90) 사이에 연결되며 평막 여과부(90)의 상류 상부에 접촉된 배관부재로서, 이러한 유입관(92)의 관로상에는 압력측정부(80)가 설치되어 있으며, 이러한 유입관(92)을 통해서 압력조절부(50)으로부터 원수를 평막 여과부(90)로 유입시키게 된다.
유출관(93)은, 평막 여과부(90)의 하류에 접속된 배관부재로서, 평막 여과부(90)의 평막모듈을 통해서 막여과된 처리수가 외부로 배출되는 관로를 형성하게 된다.
압력측정부(80)는, 평막 여과부(90)의 상류에 설치되어 유입되는 원수의 유입 운전압을 측정하는 압력측정수단으로서, 유입관(92)의 관로 상에서 유입되는 원수의 압력을 측정하는 압력센서로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 압력측정부(80)의 압력계에서 측정된 원수의 유입 운전압에 대한 측정결과에 따라 압력조절부(50)에서 원수의 유입 압력을 조절하여 공급하게 된다.
압력조절부(50)는, 압력측정부(80)의 상류에 설치되어 압력측정부(80)의 측정결과에 따라 원수의 유입 운전압을 조절하는 압력조절수단으로서, 원수의 수위에 의해 원수의 유입압력을 조절하도록 저장조로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
수위측정부(70)는, 압력조절부(50)에 설치되어 압력조절부(50)의 수위를 측정하는 수위측정수단으로서, 압력조절부(50)의 저장조의 상부에 설치되어 저장조의 수위를 측정하는 수위센서로 이루어져 있다.
이러한 수위측정부(70)로는, 압력조절부(50)의 수위가 최고운전수위(H2)와 최적운전수위(H1) 사이에서 일정하게 유지되도록 압력조절부(50)의 수위를 측정하는 수위센서로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
수위조절부는, 압력조절부(50)의 상류에 설치되어 수위측정부(70)의 측정결과에 따라 압력조절부(50)의 수위를 조절하는 수위조절수단으로서, 공급부로부터 원수의 소정 유량을 압력조절부(50)로 공급하여 수위를 상승시키는 유량투입부와, 압력조절부(50)로부터 원수의 소정 유량을 외부로 배출하여 수위를 하강시키는 유량배출부(60)를 포함하여 이루어져 있다.
이러한 유량투입부로는, 도 1에 나타낸 바와 같이 원수의 공급배관을 개폐하여 원수를 공급하는 제어밸브(30) 또는 도 2에 나타낸 바와 같이 원수를 펌핑에 의해 공급하는 공급펌프(40)로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
유량배출부(60)는, 압력조절부(50)의 저장조의 하부에 설치되어 원수를 외부로 배출시키는 배출관을 개폐하는 개폐수단으로서, 저장조에 저장된 원수를 외부로 배출시키는 배출밸브로 이루어져 압력조절부(50)의 저장조의 수위를 하강시키게 된다.
또한, 본 발명의 평막을 이용한 수처리장치는, 압력조절부(50)와 수위조절부에 각각 접속되어 압력측정부(80) 및 수위측정부(70)의 측정결과에 따라 압력조절부(50) 및 수위조절부를 제어하는 제어부(100)를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 제어부(100)는, 평막 여과부(90)의 유입 운전압이 소정의 설정값 보다 낮은 경우에 수위조절부에 의해 공급부로부터 원수의 소정 유량을 압력조절부(50)로 공급하여 압력조절부(50)의 수위를 상승시켜 원수의 유입 운전압을 상승시키게 된다.
또한, 제어부(100)는 평막 여과부(90)의 유입 운전압이 소정의 설정값 보다 높은 경우에 수위조절부에 의해 압력조절부(50)로부터 원수의 소정 유량을 외부로 배출하여 압력조절부(50)의 수위를 하강시켜 원수의 유입 운전압을 하강시키게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 평막 여과부에 공급되는 원수의 유입운전압을 압력조절부에서 여기에 저장된 원수의 수위 변경에 의해 조절함으로써, 평막에 공급되는 원수의 유입 운전압을 용이하게 조절하는 동시에 원수의 유입 운전압을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 압력측정부 및 수위측정부의 측정결과에 따라 압력조절부 및 수위조절부를 제어하는 제어부를 더 포함함으로써, 원수의 유입 운전압을 압력조절부 및 수위조절부에 의해 조절하도록 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제어부에서 압력조절부에서의 원수의 유입 운전압을 수위조절부의 수위조절에 의해 변경하도록 제어함으로써, 압력조절부에서 원수의 유입 운전압을 압력조절부의 수위 변경에 의해 용이하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 최소 에너지를 이용하여 평막 여과부에서 2기압 이하의 저압으로 운전할 수 있는 효과를 제공한다
또한, 수위조절부에 의해 압력조절부에 원수의 소정 유량을 투입하거나 배출시킴으로써, 압력조절부의 원수 유량을 조절하여 압력조절부의 수위를 용이하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 유량투입부로서 원수의 공급을 개폐하는 제어밸브 또는 원수를 펌핑하는 공급펌프로 이루어짐으로써, 유량투입부에서 원수의 소정 유량의 공급을 용이하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 수위측정부에서 압력조절부의 최고운전수위와 최적운전수위 사이의 수위를 측정함으로써, 압력조절부의 수위를 항상 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
30: 제어밸브 40: 공급펌프
50: 압력조절부 60: 유량배출부
70: 수위측정부 80: 압력측정부
90: 평막 여과부 100: 제어부

Claims (7)

  1. 원수를 평막에 의해 여과처리하는 평막 여과부;
    상기 평막 여과부의 상류에 설치되어 상기 평막 여과부의 유입 운전압을 측정하는 압력측정부;
    상기 압력측정부의 상류에 설치되어 상기 압력측정부의 측정결과에 따라 유입 운전압을 원수의 수위에 의해 조절하는 압력조절부;
    상기 압력조절부에 설치되어 상기 압력조절부의 수위를 측정하는 수위측정부; 및
    상기 압력조절부의 상류에 설치되어 상기 수위측정부의 측정결과에 따라 상기 압력조절부의 수위를 조절하는 수위조절부;를 포함하고,
    상기 수위조절부는, 공급부로부터 원수의 소정 유량을 상기 압력조절부로 공급하는 유량투입부; 및 상기 압력조절부로부터 원수의 소정 유량을 외부로 배출시키는 유량배출부;를 포함하고,
    상기 유량투입부는 원수를 펌핑에 의해 상기 압력조절부의 상부에 공급하는 공급펌프로 이루어져 있고, 상기 유량배출부는 상기 압력조절부의 하부에 설치되어 원수를 외부로 배출시키는 배출밸브로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 평막을 이용한 수처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력조절부와 상기 수위조절부에 접속되어 상기 압력측정부 및 상기 수위측정부의 측정결과에 따라 상기 압력조절부 및 상기 수위조절부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평막을 이용한 수처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 평막 여과부의 유입 운전압이 소정의 설정값 보다 낮은 경우에 상기 수위조절부에 의해 공급부로부터 원수의 소정 유량을 상기 압력조절부로 공급하고,
    상기 평막 여과부의 유입 운전압이 소정의 설정값 보다 높은 경우에 상기 수위조절부에 의해 상기 압력조절부로부터 원수의 소정 유량을 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 평막을 이용한 수처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평막 여과부는, 상기 원수를 2기압 이하의 저압으로 평막에 의해 막여과하는 것을 특징으로 하는 평막을 이용한 수처리장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수위측정부는, 상기 압력조절부의 수위가 최고운전수위와 최적운전수위 사이에서 일정하게 유지되도록 상기 압력조절부의 수위를 측정하는 것을 특징으로 하는 평막을 이용한 수처리장치.
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