KR101927778B1 - 브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법 - Google Patents

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KR101927778B1 KR1020180103588A KR20180103588A KR101927778B1 KR 101927778 B1 KR101927778 B1 KR 101927778B1 KR 1020180103588 A KR1020180103588 A KR 1020180103588A KR 20180103588 A KR20180103588 A KR 20180103588A KR 101927778 B1 KR101927778 B1 KR 101927778B1
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김지훈
남종우
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인워터솔루션 주식회사
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Abstract

본 발명은 세라믹막(201)을 포함하는 막여과조(100)에서, 상기 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 브로워(300)를 연결하여 역세척을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은, (a) 상기 막여과조(100)에 원수가 유입되는 단계; (b) 상기 유입된 원수가 상기 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리됨으로써, 처리수가 생성되는 단계; (c) 상기 막여과조(100)의 후단에 위치한 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여, 상기 생성된 처리수가 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 막여과조(100) 외부로 배출되는 단계; (d) 상기 흡입용 여과펌프(210)의 전단에 구비된 여과 밸브(415)가 폐쇄되고, 상기 흡입용 여과펌프(40)의 동작이 정지하는 단계; (e) 상기 브로워(300)가 동작하여 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 세라믹막(201)에 역방향으로 공기를 주입시키는 단계; 및 (f) 상기 브로워(300)에 의해 주입된 공기가 상기 세라믹막(201)의 공극을 통해 배출되면서, 상기 세라믹막(201)을 공기로 역세척하는 단계를 포함하는, 브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법을 제공한다.

Description

브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법{Method for backwashing of ceramic membrane using a blower}
본 발명은 수처리 기술분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 브로워를 이용하여 세라믹막을 역세척하는 방법에 관한 것이다.
세라믹막과 유기막에는 많은 차이점이 있다. 도 1a는 세라믹막의 일종인 SiC 막의 특성과 유기막의 일종인 PVDF의 특성을 비교하는 표이다. 표에서 나타나는 바와 같이, 세라믹막은 유기막에 비하여 허용 pH 및 온도의 범위가 넓다.
또한, 세라믹막은 유기막에 비하여 내구성이 높다. 도 1b는 세라믹막과 유기막을 일정한 수압으로 세척하는 경우를 도시하는데, 도 1b의 (a)에서 유기막 세척시 막이 찢어지는 현상이 발생한 것을 볼 수 있으며, 도 1b의 (b)에서 세라믹막은 그러한 현상이 발생하지 않음을 볼 수 있다.
이러한 이유로, 유기막은 물을 이용한 역세척(수역세) 공정이 제한된다. 유기막은 평막 형태로 사용될 수도 있고 중공막 형태로 사용될 수도 있는데, 도 1b의 (a)와 같이 평막 형태로 사용되는 경우 역세척 공정 자체가 불가능하다. 이에 따라, 평막 형태의 유기막은 역세척 대신 하부 산기관을 이용하여 스크러빙(scrubbing)을 시켜주는 것이 일반적이다. 이와 비교하여, 세라믹막은 평막 형태이든 중공막 형태이든 모두 물을 이용한 역세척이 가능하다. 다만, 물을 이용한 역세척 공정과 더불어 스크러빙을 위한 산기관 및 스프링클러를 함께 적용하여 막을 세척하는 공정이 주로 사용된다.
한편, 평막 형태의 세라믹막을 사용하는 경우, 다수의 세라믹막을 모듈화하여 사용할 수도 있으며, 다수의 세라믹막 모듈을 타워화하여 사용할 수도 있다. 도 2는 종래 기술에 따른 세라믹막 타워(200)를 도시한다.
도 2와 도 3을 함께 참조하여, 세라믹막 타워(200)를 구비한 막여과조(100)의 종래 기술에 따른 막여과 및 역세척 방법을 설명한다.
막여과조(100) 내부에는 세라믹막 타워(200)가 구비된다. 세라믹막 타워(200)의 상부에는 처리수 배출구(210) 및 스프링클러 배관(220)이 구비되고, 산기용 배관(230)이 하부로 연결됨으로써 세라믹막 타워(200) 하부에 산기용 분기관(235)이 위치한다. 막여과조(100)에는 원수유입펌프(110)와 원수유입밸브(115)가 구비되어 원수가 유입된다. 또한, 막여과조(100) 하부에는 바닥 경사면(180)이 구비되어 슬러지를 하강시키고, 슬러지 배출 밸브(195)가 개방되면 하강한 슬러지가 외부로 배출된다.
처리수 배출구(210)는 여과 밸브(415)를 지나 흡입용 여과펌프(410)와 연결된다. 흡입용 여과펌프(410)가 음압을 제공하면 세라믹막 타워(200)에서 분리된 처리수가 배출된다. 또한, 처리수 배출구(210)는 역세척 밸브(525)를 지나 역세척 펌프(520)에 연결되며, 이는 역세수 저장탱크(500)에 연결된다. 역세수 저장탱크(500)는 처리수 중 일부를 역세수로 사용할 용도로 저장한다.
스프링클러 배관(220)은 스프링클러 밸브(515)를 지나 스프링클러 펌프(510)에 연결되며, 이는 역세수 저장탱크(500)에 연결된다.
스프링클러 및 역세수가 연결되는 라인에는 각각 약품주입밸브(595, 596) 지나 약품주입밸브(590)가 연결됨으로써, 스프링클러 또는 역세척시 약품이 추가로 주입될 수 있다.
브로워(300)는 산기용 배관(230)에 연결된다. 브로워(300)가 동작하면 산기용 배관(230)과 산기용 분기관(235)을 통해 세라믹막 타워(200)의 하방으로 공기를 공급시킨다.
이러한 수처리 시스템에서, (1)막여과 공정, (2)역세척 공정, (3)스크러빙 공정이 연속적으로 이루어진다.
(1)막여과 공정에서, 원수유입펌프(110)와 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여, 막여과조(100)에 원수가 유입되고, 막여과 처리에 의하여 생성된 처리수가 외부로 배출된다. 즉, 원수가 세라믹막(201)에 유입되면 오염물이 걸러지고(즉, 세라믹막에 남고) 처리수만 세라믹막(201)을 통과한다. 이 과정에서 세라믹막(201)의 막오염이 발생한다.
(2)역세척 공정에서, 원수유입펌프(110)와 흡입용 여과펌프(410)의 동작이 중지되고, 역세척 펌프(520)가 동작하여, 역세수 저장탱크(500)에 저장된 처리수가 역방향으로 세라믹막(201)에 주입된다. 원수가 세라믹막(201)을 통과하는 방향과 반대로 처리수가 세라믹막(201)에 주입되는바, 세라믹막(201)의 내부 또는 공극(pore)에 남은 오염물이 배출될 수 있다.
(3)스크러빙 공정에서, 브로워(300)가 작동한다. 브로워(300)로부터의 공기는 막여과조(100) 내에서 세라믹막 타워(200)의 하부에 위치한 산기용 분기관(235)에서 상방으로 공급되는바, 세라믹막(201)의 외부에서 세라믹막(201)을 털어줌으로써 오염물을 제거하게 된다.
(2)의 역세척 공정, 또는 (3)의 스크러빙 공정 동안 스프링클러가 동작할 수 있다. 스프링클러 펌프(510)가 동작하면 세라믹막 타워(200)의 상부에 위치한 스프링클러 배관(220)에서 하방으로 물이 공급되어 세라믹막(201)을 외부에서 세척한다.
이러한 일반적인 역세척 공정의 단점은 회수율이다. 처리수의 일부를 역세수 저장탱크(500)에 저장하여 역세수로 활용하기 때문이다. 일반적으로 처리수 중 1~3%, 크게는 5~10%를 역세수로 활용하므로 그만큼 회수율이 낮아진다.
또한, 각종 설비를 추가하여 운영하는 과정에서 경제성이 낮아진다. 특히, 역세척 펌프(510)는 고압으로 역세수를 공급하여야 하므로 대용량 펌프가 사용되는 것이 일반적이다. 보통, 흡입용 여과펌프(410)와 비교하여 2배 이상의 용량의 펌프가 사용된다. 이를 설치하는 비용은 물론 운영 비용도 높다.
또한, 막여과조(100)가 MBR(membrane bio-reactor)의 막여과조인 경우라면 DO(dissolved oxygen)를 조절하기 위한 추가 설비가 필요하다. 역세수와 스프링클러와 산기관에 의한 물리적 세정 외에도 화학적 세정을 위한 약품이 추가로 필요하다.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-1117647호
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1235003호
(특허문헌 3) 한국등록특허 제10-1345873호
(특허문헌 4) 한국등록특허 제10-1342689호
(특허문헌 5) 한국등록특허 제10-1473891호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다. 세라믹막의 특성을 이용하여, 기존의 세라믹막의 역세수를 이용한 역세척 방법이 갖고 있었던 다양한 문제점을 해결하고자 한다. 이와 동시에, 경제성에서도 우수한 역세척 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 세라믹막(201)을 포함하는 막여과조(100)에서, 상기 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 브로워(300)를 연결하여 역세척을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은, (a) 상기 막여과조(100)에 원수가 유입되는 단계; (b) 상기 유입된 원수가 상기 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리됨으로써, 처리수가 생성되는 단계; (c) 상기 막여과조(100)의 후단에 위치한 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여, 상기 생성된 처리수가 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 막여과조(100) 외부로 배출되는 단계; (d) 상기 흡입용 여과펌프(210)의 전단에 구비된 여과 밸브(415)가 폐쇄되고, 상기 흡입용 여과펌프(40)의 동작이 정지하는 단계; (e) 상기 브로워(300)가 동작하여 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 세라믹막(201)에 역방향으로 공기를 주입시키는 단계; 및 (f) 상기 브로워(300)에 의해 주입된 공기가 상기 세라믹막(201)의 공극(pore)을 통해 배출되면서, 상기 세라믹막(201)을 공기로 역세척하는 단계를 포함하는, 브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법을 제공한다.
또한, 상기 (e) 단계는, 상기 브로워(300)가 동작하여 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 세라믹막(201)에 공기와 함께 오존 가스를 주입시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주입되는 오존 가스의 압력(P)이 제어 가능하며, 상기 오존 가스의 압력(P)은 상기 세라믹막(201)에서 배출되는 공기의 크기의 목표치에 반비례하게 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주입되는 오존 가스의 용량(Q)이 제어 가능하며, 상기 막여과조(100)는 MBR(membrane bio-reactor)의 막여과조이며, 상기 오존 가스의 용량(Q)은 상기 막여과조(100)의 DO(dissolved oxygen)의 목표치에 비례하게 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (f) 단계 이후, (g) 상기 브로워(300)의 동작이 정지하고, 상기 여과 밸브(415)가 개방되고, 상기 흡입용 여과펌프(410)가 동작하며, 상기 (a) 단계로 회귀하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 막여과조(100)는 MBR의 막여과조이며, 상기 브로워(300)가 상기 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 연결된 라인이 분기되어 상기 막여과조(100)의 하단에 구비된 교반용 공기 투입구(170)에 연결되며, 상기 (f) 단계 이후, (g1) 상기 여과 밸브(415)가 개방되고, 상기 흡입용 여과펌프(410)가 동작하고, 상기 (a) 단계로 회귀하는 단계; 및 (g2) 상기 (g1) 단계와 동시에, 상기 브로워(300)가 분기된 상기 교반용 공기 투입구(170)로 공기를 투입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 막여과조(100)는 복수 개이고, 상기 브로워(300) 및 상기 흡입용 여과펌프(410)는 한 개이되 상기 복수 개의 막여과조(100)에 교합(interlock)되고, 상기 막여과조(100) 중 어느 하나 이상이 상기 (a) 내지 (c) 단계 및 상기 (g1) 및 (g2) 단계를 수행하는 동안, 상기 막여과조(100) 중 다른 하나 이상은 상기 (d) 내지 (f) 단계를 수행함으로써, 교번적으로, 상기 막여과조(100) 중 상기 어느 하나 이상은 상기 브로워(300)에 의한 교반과 동시에 막여과 공정을 수행하고, 상기 다른 하나 이상은 역세척 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (a) 단계는 원수유입펌프(110)가 동작하여 원수를 유입시키는 단계이고, 상기 막여과조(100)는 상부 측에서 부상 슬러지 배출구(190)를 구비하되 스크래퍼(scrapper)를 구비하지 않으며, 하부 측에서 바닥 경사면(180)을 구비하지 않으며, 상기 (f) 단계 이후, (h) 상기 원수유입펌프(110)가 동작하여 상기 막여과조(100)의 수위가 상기 부상 슬러지 배출구(190) 이상으로 상승하는 단계; 및 (i) 상기 부상 슬러지 배출구(190)가 개방되어, 상기 (f) 단계의 역세척에 의하여 부상한 슬러지가 상기 부상 슬러지 배출구(190)를 통하여 자연유하 방식으로 배출되며, 상기 막여과조(100)의 수위가 상기 (h) 단계 이전으로 하강하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 역세수 저장탱크(500)를 구비하지 않고, 상기 세라믹막(201)이 스프링클러 배관(220) 및 산기용 배관(230)을 구비하지 않은 상태로 역세척이 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 역세척 방법 사용시, 역세수를 사용하지 않으므로, 1~3%, 많게는 5~10%의 처리수 회수율 상승이 이룩된다.
또한, 세라믹막 타워에 필요하였던 스프링클러 배관, 산기용 배관 및 산기용 분기관이 필요하지 않다. 처리 설치비 및 운영비용이 절감된다.
종래의 막여과 처리설비에 구비되어 있던 브로워를 처리수 배출구에 연결하는 것으로 족한바, 종래의 막여과 처리설비를 간단히 개선할 수 있다.
브로워에서 생성된 공기가 세라믹막에 투입되면 세라믹막의 공극의 작은 크기에 의하여 미세공기(fine bubble) 내지 마이크로버블(micro bubble)의 형태로 막여과조에 유입되는바, 공기의 크기가 작아지는 만큼 세정 효과가 우수해진다.
본 발명의 일 실시예에서, 사용 환경에 맞추어 다양하게 오존 가스의 압력과 용량을 제어할 수 있다. 공기의 크기를 작게 하여 세정 효과를 높이고 싶다면 오전 가스의 압력을 높이면 되고, DO를 높이고 싶으면 용량을 크게 하면 족하다. 추가의 DO 제어 설비도 필요하지 않다.
본 발명의 일 실시예에서, 별도의 교반기 없이도 교반을 이룩할 수 있다. 이 경우, 다수의 막여과조를 하나의 브로워에 연결함으로써, 연속식으로 수처리를 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 별도의 스크래퍼 없이도 부상한 슬러지를 제거할 수 있다. 이 경우 막여과조 하단에 구비하여야 하는 바닥 경사면도 생략할 수 있다.
도 1a는 세라믹막과 유기막을 비교하기 위한 표이다.
도 1b는 세라믹막과 유기막의 세척 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 세라믹막 타워를 설명하는 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 막여과 및 역세척 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역세척 공정에 사용되는 세라믹막 타워를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역세척 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 역세척 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제 2 실시예의 다른 실시 양태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 역세척 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, "세라믹막"은 세라믹막 모듈(202)과 세라믹막 타워(200)를 모두 아우르는 개념으로 이해되어야 한다. 예컨대, "세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)"는, 세라믹막(201) 자체에 연결되는 처리수 배출구(210)를 포함하는 개념임은 물론, 세라믹막(201) 다수가 형성하는 세라믹막 모듈(202)에 연결되는 처리수 배출구(210)와 세라믹막 모듈(202) 다수가 형성하는 세라믹막 타워(200)에 연결되는 처리수 배출구(210)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 개념
본 발명의 역세척 방법의 주된 개념은, 브로워(300)를 산기용 배관(230)이 아닌, 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 연결시킴으로써, 브로워(300)의 동작시 발생하는 공기를 이용하여 세라믹막(201)을 역세척하는 것이다.
종래의 브로워(300)는 처리수 배출구(210)가 아니라 별도의 산기용 배관(230)에 연결되고, 산기용 배관(230)은 산기용 분기관(235)에 연결되며, 산기용 분기관(235)에는 비교적 큰 사이즈의 구멍이 있어서, 여기에서 발생하는 공기가 세라믹막(201)의 '외부'를 털어줌으로써 세척(역세척이 아님)을 수행하였다(도 2 및 도 3 참조).
이와 비교하여, 본 발명의 역세척 방법에 따른 브로워(300)는 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 직접 연결된다(도 5 참조). 브로워(300)가 동작하면 처리수 배출구(210)를 통해 세라믹막(201)에 역방향(여과된 처리수의 유동과 비교)으로 공기가 주입됨으로써, 세라믹막(201)에 구비된 공극을 통해 공기가 배출된다. 이 과정에서, 세라믹막(201)의 외부가 털어짐은 물론, 공극에 뭉쳐 있는 오염물도 배출되는 것이다. 즉, 공기에 의한 역세척 공정이 이루어지는 것이다.
공기에 의한 역세척이 가능한 것은, 세라믹막(201)을 사용하기 때문이다. 일반적인 유기막이라면, 중공사 형태이든 편판 형태이든 역세척에 의한 공기 주입시 막의 내구성이 이를 버티지 못하고 찢어질 것이며, 높은 압력의 공기 주입시 발생하는 열로 인한 손상도 있을 것이다(도 1의 온도 부분 참조).
공기로 역세척이 이루어지므로, 종래 기술의 세라믹막(201)에서 필요하였던 스프링클러 배관(220)과 산기용 배관(230) 및 산기용 분기관(235)이 필요하지 않으며, 더불어 역세수 저장탱크(500), 스프링클러 펌프(510), 역세척 펌프(520) 및 관련 배관들 역시 모두 사용하지 않는다. 따라서 초기 설치비가 크게 절감된다.
별도의 추가 설비가 필요하지 않다. 종래 막여과 공정에서 산기용으로 필요하였던 브로워(300)를 처리수 배출구(210)에 연결하는 것으로 족하다.
세라믹막(201)의 작은 공극을 통해 공기가 배출되므로, 산기용 분기관(235)에서 큰 사이즈의 구멍에서 배출되는 공기에 비하여 공기 크기가 작게 된다. 즉, 미세공기 내지 마이크로버블의 형태로 막여과조(100)에 투입된다. 따라서, 세정 효과가 우수하다.
종래 기술과 달리 역세수를 사용하지 않는다. 일반적으로 역세수는 처리수의 1~3%, 많게는 5~10%를 사용하는 것이므로, 이를 사용하지 않는 만큼 처리수의 회수율이 상승하게 된다.
제 1 실시예
전술한 개념을 토대로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역세척 방법을 도 5를 참조하여 설명한다. 여기서, 브로워(300)는 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 연결되어 있다.
먼저, 다음과 같은 막여과 공정이 수행된다.
원수유입펌프(110)가 동작하고 원수유입밸브(150)가 개방되어, 막여과조(100)에 원수가 유입된다. 유입된 원수가 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리됨으로써 처리수가 생성된다. 흡입용 여과펌프(210)의 전단에 구비된 여과 밸브(415)가 개방되며 흡입용 여과펌프(410)가 음압을 생성하면 막여과조(100) 내의 처리수가 처리수 배출구(210)를 통하여 막여과조(100) 외부로 배출된다.
다음, 다음과 같이 역세척 공정이 수행된다.
여과 밸브(415)가 폐쇄되고, 흡입용 여과펌프(40)의 동작이 정지한다. 브로워(300)가 동작하여 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 세라믹막(201)에 역방향으로 공기를 주입시킨다. 주입된 공기는 세라믹막(201)의 미세한 공극을 통해 미세공기 또는 마이크로버블의 형태로 배출되며, 이 과정에서 세라믹막(201)의 공기 역세척이 수행된다.
역세척 공정이 완료되면 다시 막여과 공정이 시작된다. 즉, 브로워(300)의 동작이 정지하고, 여과 밸브(415)가 개방되고, 흡입용 여과펌프(410)가 동작한다. 원수유입밸브(115)가 개방되고 원수유입펌프(110)가 동작한다.
본 발명의 제 1 실시예의 다른 실시 양태에서, 브로워(300)에 의하여 역세척용 공기를 공급할 경우 오존 가스를 함께 세라믹막(201)에 주입시킬 수 있다. 오존 가스는 찌꺼기를 화학적으로 분해하는 기능을 수행한다. 역세수 사용시 약품주입펌프(590)에 의하여 주입되는 약품의 기능을 하는 것이다. 다만, 역세수 사용시와 달리 가스 형태로 주입되어야 하므로 오존 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
브로워(300) 자체의 기능 또는 인버터와 같은 별도 부품을 구비시켜, 설계 파라미터에 맞추어 주입되는 오존 가스의 압력(P) 및 용량(Q) 제어가 가능하여 바람직하다.
오존 가스의 압력(P)은 세라믹막(201)에서 배출되는 공기의 크기의 목표치에 반비례하게 제어된다. 즉, 보다 미세한 기포가 필요하다면 유입되는 오존 가스의 압력(P)을 높임으로써 이룩할 수 있다.
오존 가스의 용량(Q)은 막여과조(100)의 DO의 목표치에 비례하게 제어된다. 즉, 막여과조(100)가 MBR의 막여과조이어서 DO 조절이 필요한 경우, 별도의 DO 제어 장치 없이도, 오존 가스 제어만으로도 막 세척은 물론 DO 제어까지도 수행할 수 있어서 바람직한 것이다. 예를 들어, 막여과조(100)의 DO를 높이고 싶으면 오존 가스의 용량(Q)을 높이기만 하면 된다.
제 2 실시예
본 발명의 제 2 실시예에 따른 역세척 방법은, 교반이 필요한 조에서 바람직하다. 예를 들어, 막여과조(100)가 MBR의 막여과조인 경우 특히 바람직하다. 도 6을 참조하여 설명한다.
교반을 위한 동력은 브로워(300)가 제공한다. 즉, 브로워(300)가 제공하는 공기에 의하여 교반이 이루어지는 것이다. 이를 위해, 브로워(300)가 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 연결된 라인이 분기되어 막여과조(100)의 하단에 구비된 별도의 교반용 공기 투입구(170)에 연결된다. 분기 부분에는 브로워 분기 밸브(315)가 구비된다.
제 1 실시예에서 브로워(300)는 막여과 공정 동안에는 정지하나, 제 2 실시예에서 브로워(300)는 막여과 공정 동안에도 작동한다. 즉, 브로워(300)는 막여과 공정 동안에는 교반을 위한 공기를 공급하고, 여과 공정 동안에는 역세척을 위한 공기를 공급한다. 막여과 공정과 역세척 공정이 반복하여 연속적으로 동작하므로, 브로워(300)는 정지하지 않고 계속 작동하게 된다. 이와 같이 하나의 브로워(300)를 이용하여 교반을 위한 동력까지도 공급하므로, 추가의 설비가 필요하지 않아 바람직하다.
교반 성능을 상승시키기 위하여, 교반용 공기 투입구(170)는 막여과조(100) 하방에 위치하는 것이 바람직하다. 공기는 부상하기 때문이다.
또한, 교반 성능을 상승시키기 위하여, 교반용 공기 투입구(170) 전단에 와류 발생부(175)가 위치하는 것이 바람직하다. 와류 발생부(175)는 유입된 공기를 흩트려서 와류를 발생시킬 수 있는 형상일 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예의 다른 실시 양태에서, 복수 개의 막여과조(100)가 하나의 브로워(300)에 교합되어 사용될 수 있다.
도 6b를 참조하여 설명하면, 2개의 막여과조(100A, 100B)가 하나의 브로워(300), 하나의 흡입용 여과펌프(410) 및 하나의 원수유입펌프(110)에 교합된다. 이 경우, 교번적으로, 막여과조(100) 중 상기 어느 하나 이상(여기서, 100A)은 브로워(300)에 의한 교반과 동시에 막여과 공정을 수행하고, 다른 하나 이상(여기서, 100B)은 역세척 공정을 수행한다. 일정 시간이 경과하면 반대로 수행된다. 이와 같은 과정으로, 최소한의 설비 비용으로서 처리 효율을 상승시킬 수 있다.
제 3 실시예
본 발명의 제 3 실시예에 따른 역세척 방법은, 공기에 의한 역세척시 슬러지의 대부분이 부상한다는 실험 결과에 착안한 것으로, 보다 용이하게 슬러지를 제거할 수 있다는 장점이 있다. 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예에서는 막여과조(100) 하방에 별도의 슬러지 배출 배관이 구비되지 않고, 막여과조(100)의 상부 측에 부상 슬러지 배출구(190)를 구비한다. 부상 슬러지 배출구(190)가 설치되는 높이는 막여과 공정시 막여과조(100) 내부 수위보다 높은 것이 바람직하다. 하방 슬러지 배관이 없으므로, 여기에 슬러지를 강하시키기 위해 구비되었던 별도의 바닥 경사면(180)도 필요하지 않다.
도 7a와 같이, 막여과 공정 동안에는 막여과조(100)의 수위가 큰 변화 없이 일정 수위를 유지한다. 원수유입펌프(110)의 동작으로 원수가 유입되는 동안 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여 처리수가 배출되기 때문이다. 제 2 실시예와 같이 브로워(300)가 동작하여 교반이 이루어질 수도 있다. 막여과조(100)의 수위가 부상 슬러지 배출구(190)보다 낮으므로 별도의 기능을 하지 않는다. 폐쇄되어 있을 수도 있다.
막여과 공정이 완료되고 역세척 공정이 시작되면, 원수유입펌프(110)와 흡입용 여과펌프(410)의 작동이 모두 정지한다. 브로워(300)가 계속 동작하며 공기가 유입되어 역세척이 이루어진다. 공기에 의한 역세척으로 대부분의 슬러지가 부상할 수 있다. 이 때에, 원수유입펌프(110)를 동작시킨다. 원수가 유입되면서, 이 경우 도 7b와 같이 막여과조(100)의 수위가 부상 슬러지 배출구(190) 이상으로 상승한다. 이 때에 부상 슬러지 배출구(190)가 개방된다. 부상한 슬러지는 개방된 부상 슬러지 배출구(190)를 통하여 배출된다. 자연유하 방식으로, 별도의 펌프 없이도 막여과조(100) 외부로 배출될 수 있다.
이와 같은 과정에서, 원수유입펌프(110), 흡입용 여과펌프(410), 브로워(300)의 동작은 도 7c에 도시된다.
한편, DAF(dissolved air flotation)를 비롯하여 부상 슬러지를 처리하기 위한 공정에서는 부상된 슬러지를 긁어내기 위한 스크래퍼가 필요하였으나, 본 발명에서는 자연유하 방식으로 막여과조(100) 내부의 유체가 계속 흘러서 빠지게 되므로, 별도의 스크래퍼 없이도 슬러지는 유체와 함께 부상 슬러지 배출구(170)를 통해 빠져 나가게 된다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 막여과조
110: 원수유입펌프
115: 원수유입밸브
170: 교반용 공기 투입구
175: 와류 발생부
180: 바닥 경사면
190: 부상 슬러지 배출구
195: 슬러지 배출 밸브
200: 세라믹막 타워
201: 세라믹막
202: 세라믹막 모듈
210: 처리수 배출구
220: 스프링클러 배관
230: 산기용 배관
235: 산기용 분기관
300: 브로워
315: 브로워 분기 밸브
410: 흡입용 여과펌프
415: 여과 밸브
500: 역세수 저장탱크
510: 스프링클러 펌프
515: 스프링클러 밸브
520: 역세척 펌프
525: 역세척 밸브
590: 약품주입펌프
595, 596: 약품주입밸브

Claims (9)

  1. 세라믹막(201)을 포함하는 막여과조(100)에서, 상기 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 브로워(300)를 연결하여 역세척을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은,
    (a) 상기 막여과조(100)에 원수가 유입되는 단계;
    (b) 상기 유입된 원수가 상기 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리됨으로써, 처리수가 생성되는 단계;
    (c) 상기 막여과조(100)의 후단에 위치한 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여, 상기 생성된 처리수가 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 막여과조(100) 외부로 배출되는 단계;
    (d) 상기 흡입용 여과펌프(410)의 전단에 구비된 여과 밸브(415)가 폐쇄되고, 상기 흡입용 여과펌프(410)의 동작이 정지하는 단계;
    (e) 상기 브로워(300)가 동작하여 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 세라믹막(201)에 역방향으로 공기를 주입시키는 단계; 및
    (f) 상기 브로워(300)에 의해 주입된 공기가 상기 세라믹막(201)의 공극(pore)을 통해 배출되면서, 상기 세라믹막(201)을 공기로 역세척하는 단계를 포함하며,
    상기 (e) 단계는,
    상기 브로워(300)가 동작하여 상기 처리수 배출구(210)를 통하여 상기 세라믹막(201)에 공기와 함께 오존 가스를 주입시키는 단계를 포함하며,
    상기 주입되는 오존 가스의 압력(P)이 제어 가능하여, 상기 오존 가스의 압력(P)은 상기 세라믹막(201)에서 배출되는 공기의 크기의 목표치에 반비례하게 제어되거나, 또는, 상기 막여과조(100)는 MBR(membrane bio-reactor)의 막여과조이고 상기 주입되는 오존 가스의 용량(Q)이 제어 가능하여, 상기 오존 가스의 용량(Q)은 상기 막여과조(100)의 DO(dissolved oxygen)의 목표치에 비례하게 제어되는,
    브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후,
    (g) 상기 브로워(300)의 동작이 정지하고, 상기 여과 밸브(415)가 개방되고, 상기 흡입용 여과펌프(410)가 동작하며, 상기 (a) 단계로 회귀하는 단계를 더 포함하는,
    브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 막여과조(100)는 MBR의 막여과조이며,
    상기 브로워(300)가 상기 세라믹막(201)의 처리수 배출구(210)에 연결된 라인이 분기되어 상기 막여과조(100)의 하단에 구비된 교반용 공기 투입구(170)에 연결되며,
    상기 (f) 단계 이후,
    (g1) 상기 여과 밸브(415)가 개방되고, 상기 흡입용 여과펌프(410)가 동작하고, 상기 (a) 단계로 회귀하는 단계; 및
    (g2) 상기 (g1) 단계와 동시에, 상기 브로워(300)가 분기된 상기 교반용 공기 투입구(170)로 공기를 투입하는 단계를 더 포함하는,
    브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 막여과조(100)는 복수 개이고,
    상기 브로워(300) 및 상기 흡입용 여과펌프(410)는 한 개이되 상기 복수 개의 막여과조(100)에 교합(interlock)되고,
    상기 막여과조(100) 중 어느 하나 이상이 상기 (a) 내지 (c) 단계 및 상기 (g1) 및 (g2) 단계를 수행하는 동안, 상기 막여과조(100) 중 다른 하나 이상은 상기 (d) 내지 (f) 단계를 수행함으로써,
    교번적으로, 상기 막여과조(100) 중 상기 어느 하나 이상은 상기 브로워(300)에 의한 교반과 동시에 막여과 공정을 수행하고, 상기 다른 하나 이상은 역세척 공정을 수행하는,
    브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 원수유입펌프(110)가 동작하여 원수를 유입시키는 단계이고,
    상기 막여과조(100)는 상부 측에서 부상 슬러지 배출구(190)를 구비하되 스크래퍼(scrapper)를 구비하지 않으며, 하부 측에서 바닥 경사면(180)을 구비하지 않으며,
    상기 (f) 단계 이후,
    (h) 상기 원수유입펌프(110)가 동작하여 상기 막여과조(100)의 수위가 상기 부상 슬러지 배출구(190) 이상으로 상승하는 단계; 및
    (i) 상기 부상 슬러지 배출구(190)가 개방되어, 상기 (f) 단계의 역세척에 의하여 부상한 슬러지가 상기 부상 슬러지 배출구(190)를 통하여 자연유하 방식으로 배출되며, 상기 막여과조(100)의 수위가 상기 (h) 단계 이전으로 하강하는 단계를 더 포함하는,
    브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
  9. 제 1 항에 있어서,
    역세수 저장탱크(500)를 구비하지 않고, 상기 세라믹막(201)이 스프링클러 배관(220) 및 산기용 배관(230)을 구비하지 않은 상태로 역세척이 수행되는,
    브로워를 이용한 세라믹막의 역세척 방법
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113233581A (zh) * 2021-06-09 2021-08-10 福建技术师范学院 浸没式mbr膜池装置及使用其进行污水处理的方法
CN113480022A (zh) * 2021-06-09 2021-10-08 广州绿邦环境技术有限公司 一种纳米陶瓷膜污水一体化处理方法及设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020070181A (ko) * 2002-06-20 2002-09-05 김정학 중공사막 모듈을 이용한 침지형 여과장치 및 시스템
KR101117647B1 (ko) * 2011-08-24 2012-03-09 아태수기엔지니어링 주식회사 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 여과방법
KR101235003B1 (ko) * 2012-10-22 2013-02-21 주식회사 태영건설 여과, 역세, 세정 기능의 올인원펌프를 이용한 침지식 막여과 고도정수처리설비
KR101342689B1 (ko) * 2013-09-09 2013-12-19 (주)웰크론한텍 세라믹 막여과공정의 고압 역세정 장치 및 방법
KR101345873B1 (ko) * 2013-07-26 2013-12-30 대림산업 주식회사 물질수지를 이용하여 효율적으로 막세정을 하는 막여과 공정 운영방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020070181A (ko) * 2002-06-20 2002-09-05 김정학 중공사막 모듈을 이용한 침지형 여과장치 및 시스템
KR101117647B1 (ko) * 2011-08-24 2012-03-09 아태수기엔지니어링 주식회사 실리콘카바이드 재질의 분리막을 이용한 정수, 해수, 하수처리수 여과장치 및 이를 이용한 여과방법
KR101235003B1 (ko) * 2012-10-22 2013-02-21 주식회사 태영건설 여과, 역세, 세정 기능의 올인원펌프를 이용한 침지식 막여과 고도정수처리설비
KR101345873B1 (ko) * 2013-07-26 2013-12-30 대림산업 주식회사 물질수지를 이용하여 효율적으로 막세정을 하는 막여과 공정 운영방법
KR101342689B1 (ko) * 2013-09-09 2013-12-19 (주)웰크론한텍 세라믹 막여과공정의 고압 역세정 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113233581A (zh) * 2021-06-09 2021-08-10 福建技术师范学院 浸没式mbr膜池装置及使用其进行污水处理的方法
CN113480022A (zh) * 2021-06-09 2021-10-08 广州绿邦环境技术有限公司 一种纳米陶瓷膜污水一体化处理方法及设备

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