KR101973739B1

KR101973739B1 - 침지막과 가압막을 이용한 세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법

Info

Publication number: KR101973739B1
Application number: KR1020180130133A
Authority: KR
Inventors: 김지훈; 김민진; 이경일; 김푸름; 김병택; 최수민
Original assignee: 성균관대학교 산학협력단; 지앤씨엔지니어링 주식회사
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2019-04-30

Abstract

본 발명은 세라믹막(201)을 포함하는 침지막여과부(100)에서 생성된 처리수에 염소를 주입하는 방법으로서, (a) 상기 침지막여과부(100)에 원수가 유입되는 단계; (b) 상기 유입된 원수가 상기 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리됨으로써, 처리수와 슬러지가 생성되는 단계; (c) 상기 침지막여과부(100)의 후단에 위치한 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여, 상기 (b) 단계에서 생성된 처리수가 처리수조(600)에서 집수되는 단계; (d) 상기 침지막여과부(100)의 다른 후단에 위치한 슬러지 유입펌프(190)가 동작하여, 상기 (b) 단계에서 생성된 슬러지가 다른 세라믹막(240)을 포함하는 슬러지 가압막여과부(900)에 슬러지가 유입되어 막여과 처리됨으로써, 가압막 처리수와 탈수용 슬러지가 생성되는 단계; (e) 상기 슬러지 가압막여과부(900)에 구비된 세라믹막(940)에 전력이 인가되어, 상기 슬러지에 포함된 염소 이온이 분리되는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계에서 분리된 염소 이온이 상기 (d) 단계에서 생성된 가압막 처리수와 함께 상기 처리수조(600)에 공급되는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계에서 유입되는 원수는, 염소 분자를 포함하는 하폐수, 기수 또는 해수 중 어느 하나이고, 상기 세라믹막(940)은 SiC를 포함하는, 세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법을 제공한다.

Description

침지막과 가압막을 이용한 세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법{Method for injection of chlorine in ceramic membrane filtration process using submerged membrane and pressurized membrane}

본 발명은 수처리 기술분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가압막을 이용하여 세라믹 막여과 공정에서 염소를 주입하는 방법에 관한 것이다.

세라믹막과 유기막에는 많은 차이가 있다. 도 1은 세라믹막의 일종인 SiC 막의 특성과 유기막의 일종인 PVDF의 특성을 비교하는 표이다. 표에서 나타나는 바와 같이, 세라믹막은 유기막에 비하여 허용 pH 및 온도의 범위가 넓다.

세라믹막은 친수성이고 역세가 가능하므로 고플럭스로 안정적으로 운전 가능이 가능하고 막표면이 높은 음전하를 띄어 수중에서 음전하를 띄는 박테리아, 조류, MLSS, 미생물생성고분자물질(TEP), 오일 등의 오염 물질 제거가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 저농도의 응집제만 주입하더라도 저분자 조류부산물질(Algal-derived Organic Matters, AOM)등 용존유기물(DOC) 제거율을 향상시킬 수 있고 역세시 저농도의 차염소산나트륨을 추가함으로써 바이오파울링의 성장 전 제어 가능하여 막오염을 저감시킬 수 있다. 이러한 장점으로 세라믹막을 이용한 침지식 막여과 공정이 각광받고 있다.

도 2는 세라믹막을 타워 형태로 구성한 세라믹막 타워(200)를 도시한다. 세라믹막(201)이 다수 개 모여 세라믹막 모듈(202)이 되고, 세라믹막 모듈(202)이 다수 개 모여 세라믹막 타워(200)가 된다.

침지막여과부(100) 내에 구축되는 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. 이러한 세라믹막 타워(200)가 위치한 침지막여과부(100)에는 원수유입펌프(110)와 원수유입밸브(115)가 구비되어 원수가 유입된다(도 3 참조). 또한, 침지막여과부(100) 하부에는 바닥 경사면(180)이 구비되어 슬러지를 하강시키고, 슬러지 배출 밸브(195)가 개방되면 하강한 슬러지가 외부로 배출된다.

도 3은 세라믹막(201)을 침지식으로 배치하여 침지막여과부(100)를 구성한 막여과 공정의 일반적인 수처리 개념도를 도시한다.

침지막여과부(100)를 이용한 막여과 공정은, 여과 공정과 세정 공정이 교번적이고 연속적으로 이루어진다. 예를 들어, 55분 여과 공정 이후, 5분의 세정 공정이 이루어지고, 다시 55분 여과 공정, 5분 세정 공정 등의 순서로 연속 진행된다. 여과 공정과 세정 공정을 구분하여 막여과 공정을 설명한다.

여과 공정을 먼저 설명한다.

처리하여야 하는 하폐수 등의 원수가 원수유입펌프(110)에 의해 원수유입밸브(115)를 통과하여 침지막여과부(100)에 유입되며, 여기서 막여과 처리되고 처리수와 슬러지가 생성된다.

흡입용 여과펌프(410)에 의해 세라믹막(201)에 압력이 인가됨으로써 세라믹막 타워(200)에서 처리수 배출구(210)를 통해 처리수가 추출되고, 추출된 처리수는 여과 밸브(415)를 통과하여 처리수조(600)에 집수된다.

처리수조(600)에 집수된 처리수에는 염소 주입부(650)로부터 염소 등의 소독 물질이 더 투입되고, 이후 방류되거나 재이용된다. 염소 외에 소독이 가능한 다른 물질(오존, 이산화망간 등)이 사용될 수 있는데, "염소 주입부"는 이를 통칭하는 것으로 이해되어야 한다.

침지막여과부(100)에서 분리된 슬러지는 바닥 경사면(180)을 따라 침지막여과부(100)의 하부에 모이게 되고, 이후 슬러지 유입펌프(190)에 의해 슬러지 배출 밸브(195)를 통과하여 농축조(700)에 농축된다. 농축조(700)에서 일정 시간이 경과하여 어느 정도 고액분리가 되면, 침강한 대체로 고체인 물질만이 탈수용 슬러지밸브(880)를 통해 탈수기(800)에 유입되어 탈수되고 슬러지 탈수케익의 형태로 배출된다. 이 과정에서 발생한 탈리액은 당연히 수질이 좋지 않아 다시 이용될 수 없고 농축조(700)에 재유입되어 재농축되는 것이 일반적이다. 농축조(700)에는 고액분리를 위한 오염물질의 침강을 위해 응집제 주입부(750)로부터의 응집제가 주입된다.

세정 공정을 설명한다.

세정 공정에 사용될 세척수(즉, 역세수)는 처리수조(600)로 유입되는 처리수 중 일부를 역세수 저장탱크(500)에 집수한 것이다.

세정 공정은, 브로워(300)에 의한 스크러빙, 역세수에 의한 역세척 및 스프링클링으로 구분할 수 있다.

브로워(300)로부터의 공기는 산기용 배관(230)으로 유입된다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 산기용 배관(230)은 세라믹막 타워(200) 하부의 산기용 분기관(234)에 연결되어, 브로워(300)로부터 유입된 공기가 세라믹막 타워(200) 하단에서부터 세라믹막(201)을 외부에서 털어주어 스크러빙을 수행한다.

역세수에 의한 역세척은 처리수 배출 라인에서 그 방향과 역방향으로 이루어진다. 역세수 저장탱크(500)에 집수된 역세수가 역세척 펌프(520)에 의하여 역세척 밸브(525)를 통과하여 처리수가 배출되던 처리수 배출구(210)에 역방향으로 유입된다. 이 때에 약품주입펌프(590)와 약품주입밸브(595)를 이용하여 약품이 더 주입될 수도 있다. 역방향으로 유입된 역세수는 세라믹막(201)의 내부로 유입되고, 세라믹막(201)의 내부를 세척한 후 외부(즉, 침지막여과부(100) 내부)로 배출된다. 원수가 침지막여과부(100) 내부에서 세라믹막(201) 내부로 유입된 후 처리수가 되어 세라믹막(201) 외부로 배출되는 것과 반대 방향이다. 이를 통해, 세라믹막(201)의 내외부를 연결하는 공극(pore) 등에 끼인 이물질을 배출시킬 수 있으며 세라믹막(201) 내부를 세척할 수 있다.

스프링클링 위한 세척수 역시 역세수 저장탱크(500)에서 공급된다. 세척수는 스프링클러 펌프(510)에 의하여 스프링클러 밸브(515)를 통과하여 스프링클러 배관(220)으로 유입된다. 마찬가지로, 약품주입펌프(590)와 약품주입밸브(596)를 이용하여 약품이 더 주입될 수도 있다. 도 2에도 도시되는 바와 같이, 스프링클러 배관(220)은 세라믹막 타워(200) 상부에서 하방으로 세척수를 분사하도록 설치되어 있기에, 세척수가 세라믹막(201)의 외부를 세척하게 된다.

상술한 바와 같이, 방류 또는 재이용을 위해서는 환경 영향을 최소화하는 등 안전한 처리를 위해, 처리수조(600)에 집수된 처리수에 염소와 같은 소독 물질을 반드시 공급하여야 한다. 차아염소산 형태로 공급되는 것이 일반적이나 다른 형태로 공급될 수도 있다.

염소 공급이 지속적으로 이루어지기에 필요한 염소의 양은 상당하다. 더욱이 침지막여과부(100)의 조건 및 상태, 원수의 수질 등 다양한 변수에 따라 처리수의 수질이 상이하며, 이 경우마다 필요한 염소의 양 역시 상이한데, 적절한 염소의 양을 맞추어 적절한 시점에 투입하는 것은 어려운 작업이다.

또한, 탈수기(800)의 효율 및 부하를 고려하여 침지막여과부(100)의 슬러지를 바로 탈수기(800)를 유입시킬 수 없기에 농축조(700)가 필수적인데, 고액분리를 위한 농축조(700)의 크기가 커야 한다는 문제가 있다. 악취 성분인 슬러지를 처리하는 농축조(700)의 크기가 커지게 되면 악취 발생 문제, 부지 확보의 문제, 초기 설비 투자 비용의 문제가 발생한다. 또한, 농축조(700)에서 슬러지를 침강시키기 위하여 필수적인 응집제가 고가이기에 경제성이 낮아지는 문제도 발생한다.

(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.

구체적으로, 많은 양의 염소 주입으로 인한 경제성 문제를 해결하고, 적절한 양의 염소 주입이 어려운 문제를 해결할 수 있는 공정을 제안하고자 한다.

또한, 응집제를 투입하지 않으면서도 탈수기의 부하를 줄일 수 있으며, 부지가 큰 농축조를 대체할 수 있는 공정을 제안하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 세라믹막(201)을 포함하는 침지막여과부(100)에서 생성된 처리수에 염소를 주입하는 방법으로서, (a) 상기 침지막여과부(100)에 원수가 유입되는 단계; (b) 상기 유입된 원수가 상기 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리됨으로써, 처리수와 슬러지가 생성되는 단계; (c) 상기 침지막여과부(100)의 후단에 위치한 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여, 상기 (b) 단계에서 생성된 처리수가 처리수조(600)에서 집수되는 단계; (d) 상기 침지막여과부(100)의 다른 후단에 위치한 슬러지 유입펌프(190)가 동작하여, 상기 (b) 단계에서 생성된 슬러지가 다른 세라믹막(240)을 포함하는 슬러지 가압막여과부(900)에 슬러지가 유입되어 막여과 처리됨으로써, 가압막 처리수와 탈수용 슬러지가 생성되는 단계; (e) 상기 슬러지 가압막여과부(900)에 구비된 세라믹막(940)에 전력이 인가되어, 상기 슬러지에 포함된 염소 이온이 분리되는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계에서 분리된 염소 이온이 상기 (d) 단계에서 생성된 가압막 처리수와 함께 상기 처리수조(600)에 공급되는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계에서 유입되는 원수는, 염소 분자를 포함하는 하폐수, 기수 또는 해수 중 어느 하나인, 세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법을 제공한다.

또한, 상기 세라믹막(940)은 전력 공급원(950)으로부터 전력을 공급받으며, 공급되는 전력은 상기 처리수조(600)에서 집수된 처리수에 필요한 염소의 양에 비례하여 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬러지 가압막여과부(900)에 전해질 주입부(951)가 구비되어 있으며, 여기서 주입되는 전해질의 양은 상기 처리수조(600)에서 집수된 처리수에 필요한 염소의 양에 비례하여 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 처리수조(600)에는 처리수의 수질을 측정하는 센서가 구비되어 있으며, 상기 센서에 의해 측정된 수질은 상기 처리수조(600)에서 집수된 처리수에 필요한 염소의 양과 반비례하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (f) 단계는, (f1) 상기 (e) 단계에서 분리된 염소 이온이 상기 (d) 단계에서 생성된 가압막 처리수와 함께 상기 침지막여과부(100)로 재순환하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 침지막여과부(100)의 공정은, 여과 공정과 세정 공정으로 구분되고, 상기 (f) 단계는, 상기 침지막여과부(100)의 여과 공정에서 염소 이온을 상기 처리수조(600)에 공급하고, 세정 공정에서 상기 처리수조(600) 또는 상기 침지막여과부(100)에 공급하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 침지막여과부(100)의 여과 공정에서 상기 슬러지 유입 펌프(190)를 작동시킨 후 동력을 감소시킴으로써, 염소 이온을 상기 처리수조(600)에 공급하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 침지막여과부(100)의 세정 공정에서, 상기 슬러지 유입 펌프(190)를 작동시켜, 염소 이온을 상기 처리수조(600) 또는 상기 침지막여과부(100)에 공급하는 단계를 포함하며, 상기 슬러지 유입 펌프(190)의 작동 동력은, 세정 공정에서의 작동 동력이 여과 공정에서의 작동 동력보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 처리수조(600)에 염소 주입부(650)가 구비되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법이 적용되어, 별도의 염소 주입부를 설치하지 않아도 막여과처리시 염소가 자체적으로 발생할 수 있도록 하여 많은 양의 염소를 준비하여야 하는 문제를 해결할 수 있다.

처리수의 수질에 따라 전해질 주입부 내지 전력 공급원을 제어함으로써, 필요한 양만큼의 염소를 적시에 추출할 수 있다.

처리수의 소독 처리에 염소가 필요하지 않은 경우, 이를 원수가 처리되는 침지막여과부에 공급함으로써 슬러지 감량을 이룩할 수 있으며, 감량되는 슬러지의 양만큼 처리수의 양이 증가하여 처리효율이 증가한다.

또한, 응집제와 농축조를 생략하면서도 탈수기에 부하를 높이지 않고 슬러지 탈수케익 생성이 가능하다.

도 1은 세라믹막과 유기막을 비교하기 위한 표이다.
도 2는 종래 기술에 따른 세라믹막 타워를 설명하는 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 막여과 공정의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 막여과 공정의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에서 소정의 부품의 작동 여부를 설명하기 위한 표이다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 방법은, 농축조(700) 및 응집제 주입부(750)를 생략하여 일종의 직탈수 시스템으로 공정을 구성하는 대신, 슬러지 가압막여과부(900)를 채택한다. 농축조(700) 및 응집제 주입부(750)를 생략하면서도 탈수기(800)에 유입되는 슬러지의 농도가 종래 기술과 유사함은 물론이다.

여기서, 슬러지 가압막여과부(900)에 피처리수(여기서는, 침지막여과부(100)의 슬러지)를 유입시킬 때에 피처리수를 가압하여 유입시켜야 하는데, 기존 공정(도 3 참조)에서 슬러지를 농축조(700)에 이송하기 위해 사용되고 있었던 슬러지 유입펌프(190)를 그대로 활용하여 가압 유입이 가능하다.

침지막여과부(100)에서의 막여과 공정은, 전술한 종래 기술과 같이 여과 공정과 세정 공정으로 구분된다. 세정 공정은 종래 기술과 실질적으로 동일하기에, 여기서는 여과 공정을 중심으로 설명한다.

여과 공정을 위해, 원수유입펌프(110) 및 원수유입밸브(115)에 의해 침지막여과부(100)에 원수가 유입된다.

침지막여과부(100)는 세라믹막(201)이 침지식으로 구성된 막여과조이다. 침지막여과부(100)에 유입된 원수는 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리되어, 처리수와 슬러지가 생성된다. 침지막여과부(100)의 후단에 위치한 흡입용 여과펌프(410)가 동작하면, 침지막여과부(100)에서 생성된 처리수가 처리수조(600)로 유동하여 집수된다.

이와 동시에, 또는 개별적으로, 침지막여과부(100)의 다른 후단에 위치한 슬러지 유입펌프(190)가 동작하여, 침지막여과부(100)에서 생성되어 침강한 슬러지가 슬러지 가압막여과부(900)에 유입된다. 이 때에, 슬러지 유입펌프(190)의 동작으로 인해, 슬러지가 가압되어 슬러지 가압막여과부(900)에 유입된다. 가압식 막여과를 위해 소정의 압력으로 가압한 유체를 유입시켜야 하는데, 별도의 추가 펌프 없이, 슬러지를 이송하기 위해 어차피 사용되었던 슬러지 유입펌프(190)를 활용하여 가능한 것이다.

슬러지 가압막여과부(900)에 유입된 슬러지는, 여기에 구비된 세라믹막(940)에 의해 막여과 처리된다. 이에 따라, 다시 처리수(이하, '가압막 처리수'로 지칭함)와 슬러지(이하, '탈수용 슬러지'로 지칭함)가 생성된다.

탈수용 슬러지는, 침지막여과부(100)에서 배출된 슬러지에서 가압막 처리수만큼의 액체가 제거된 것이기에, 응집제를 이용하여 침지막여과부(100)로부터의 슬러지를 응집한 것보다 높은 응집 효율을 갖는다. 특히, 고플럭스로 안정적 운전이 가능한 세라믹막을 이용하여 가압막을 구성하였는바, 침지막여과부(100)에서 배출된 슬러지가 유입되어도 충분한 여과 성능을 발휘한다. 즉, 농축조(700)에서 일정 시간 고액분리를 시키지 않았고, 응집제를 투입하지 않았음에도, 슬러지 가압막여과부(900)에서는 탈수기(800)에 유입되기에 충분한 농도의 탈수용 슬러지를 배출시킬 수 있다. 실제로, 농축조(700)의 고액분리는 응집제에 의한 이물질 침강을 이용한 것이기에 효율이 높지 않지만, 본 발명에서는 세라믹막에 의한 분리가 이루어지므로 분리 효율이 한층 높음을 실험을 통하여 확인하였다.

이와 같은 탈수용 슬러지는 종래 기술과 같이 탈수용 슬러지밸브(880)를 통해 탈수기(800)에 유입되어 탈수 처리됨으로써 슬러지 탈수케익이 생성된다. 이 과정에서 발생하는 탈리액은 슬러지 가압막여과부(900)로 재순환될 수 있다.

또한, 농축조(700)에서 고체를 분리하고 남은 액체 부분은 당연히 재사용이 어려울 정도로 수질이 좋지 않지만, 슬러지 가압막여과부(900)에서 세라믹막에 의해 분리된 액체 부분인 가압막 처리수는 세라믹막의 특성으로 인해 수질이 양호하다.

수질이 양호한 가압막 처리수는 가압막 처리수 밸브(915)를 통해 처리수조(600)에서 집수될 수 있으며, 또는 가압막 처리수 재순환밸브(925)를 통해 원수와 합류되어 침지막여과부(100)로 재순환할 수도 있다. 이와 같은 과정에서도 별도의 펌프가 필요하지 않다. 슬러지 유입펌프(190)가 슬러지를 슬러지 가압막여과부(900)에 밀어주는 힘을 그대로 이용하면, 단지 밸브(915, 925)의 개폐를 제어함으로써, 원하는 바에 따라 처리수조(600)에 집수시키거나 침지막여과부(100)로 재순환시킬 수 있다. 처리수조(600)에 집수시킬 경우, 처리수 생성량이 증가하여 처리 효율이 증가한다. 침지막여과부(100)로 재순환시킬 경우, 수질이 좋지 못한 원수가 유입된 경우에 이를 희석하여 침지막여과부(100)의 세라믹막(201)의 과도한 막오염을 방지할 수 있고 세라믹막(201)의 처리 성능 저하를 방지할 수 있다.

한편, 슬러지 가압막여과부(900)에는 2개 이상의 세라믹막(940)이 구비되어 있으며, 이는 전력 공급원(950)으로부터 전력을 공급받는다. 본 발명은 세라믹막 중 SiC 막을 채택하는데, SiC는 반-도체로서 극성이 있어서 전력 공급시 전극의 역할을 한다. 2개 이상을 채택한 것은 (+)와 (-) 극성을 갖추기 위함이다.

전력 공급원(950)으로부터 전력을 공급받은 세라믹막(940)에 의해, 슬러지 가압막여과부(900)에 유입된 슬러지의 전기 분해가 이루어진다. 침지막여과부(100)에 유입된 원수에 염소가 포함되어 있으므로, 슬러지에 염소가 포함되어 있어, 전기 분해에 의해 염소 이온이 생성된다.

한편, 슬러지 가압막여과부(900)에는 전해 효율을 높일 수 있는 전해질을 적절하게 제어하여 공급하도록 전해질 주입부(951)가 구비되어 있다.

생성된 염소는 차아염소산 이온인 것이 일반적이며, 일종의 가스로서 기포의 형태로 생성되며, 가압막 처리수 내에 용해된 상태이다. 전술한 바와 같이 가압막 처리수는 그 수질이 양호하기에, 염소는 가압막 처리수와 함께 처리수조(600)로 유동할 수 있다. 이러한 과정으로, 처리수조(600)에는 별도의 염소 주입부가 필요하지 않으며, 여기에서 생성된 염소에 의하여 처리수조(600) 내의 처리수는 방류 또는 재이용이 가능하도록 충분히 소독될 수 있다. 이 과정에서 별도의 펌프가 필요하지 않다는 장점도 있다.

전력 및/또는 전해질의 양을 제어하면 슬러지 가압막여과부(900)에서 생성되는 염소 이온의 양을 조절할 수 있다. 이를 활용하여 처리수조(600)에 필요한 염소의 양이 조절된다. 즉, 처리수조(600)에서 집수된 처리수에 필요한 염소의 양에 비례하여 세라믹막(940)에 공급되는 전력 공급원(950)으로부터의 전력이 제어되거나, 또는 전해질 주입부(951)로부터 주입되는 전해질의 양이 제어된다. 예를 들어, 처리수조(600) 내의 센서에 의해 감지된 처리수 수질이 불량한 경우, 전력 공급원(950)의 전력량을 증가시키거나 전해질 주입부(951)로부터 주입되는 전해질의 양을 상승시키도록 제어된다.

염소 생성을 위한 전기 분해는 침지막여과부(100)의 여과 공정 및 세정 공정 어느 때이든 수행될 수 있다.

또한, 생성된 염소는 처리수조(600)에 공급함이 주된 목적이지만, 경우에 따라 침지막여과부(100)로 공급될 수 있다. 침지막여과부(100)에 염소를 포함한 가압막 처리수가 공급되면, 침지막여과부(100)에 공급되는 원수 내의 오염물과 화학 반응이 이루어지게 되며, 이에 따라 슬러지의 양을 감소시킬 수 있다. 동일한 양의 원수에서 슬러지의 양이 감소한다면 그만큼 처리수의 양이 증가하는 것이기에, 이를 통해 처리 효율이 증가한다.

도 5를 참조하여, 침지막여과부(100)의 공정에 따른 염소 생성 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

침지막여과부(100)에서의 처리 공정은, 여과 공정과 세정 공정으로 구분된다.

침지막여과부(100)의 여과 공정 동안 슬러지가 생성되며, 생성된 슬러지는 그 다음의 세정 공정시 슬러지 유입 펌프(190)의 작동으로 슬러지 가압막여과부(900)에 공급되고, 여기에서 다시 막여과 처리된다. 다만, 침지막여과부(100)의 여과 공정 동안에도, 슬러지 유입펌프(190)가 작동하여 침지막여과부(100) 내의 과다 슬러지를 슬러지 가압막여과부(900)에 공급할 수 있다. 이 때에 전력 공급원(950)은 별도로 작동할 필요는 없다. 직전 세정 공정에서 생산된 충분한 양의 염소가 있기 때문이다. 세정 공정에서 염소가 다량 발생함은 후술한다.

처리수조(600)의 염소가 필요함이 인지되는 경우라면, 예를 들어, 처리수조(600) 내의 센서 등에 처리수의 수질이 기준 이하로 감지되었거나, 또는 공정 상 염소 주입이 예정된 시점에 이른 경우, 전력 공급원(950)이 세라믹막(940)에 전력을 공급할 수 있다. 이를 통해, 슬러지 가압막여과부(900)는 슬러지를 막여과 처리하는 장소이자 염소 이온을 생성하는 장소가 된다. 이 때에 슬러지 유입 펌프(190)의 동력은 다소 감소시키는 것이 바람직하다. 후술할 바와 같이 이전 세정 공정에서 이미 생성된 염소 이온이 슬러지 가압막여과부(900) 내에 어느 정도 잔류하고 있으며, 또한, 만약 슬러지 유입 펌프(190)의 동력을 감소시키지 않는다면 과도한 양의 가압막 처리수가 생성되어 염소 이온이 과하게 희석되는 문제가 있기 때문이다. 적절한 양의 가압막 처리수, 즉 염소 이온을 용해시켜 처리수조(600)에 유동시킬 수 있는 정도의 가압막 처리수만 생성되도록 슬러지 유입 펌프(190)의 동력이 다소 낮게 제어되어 저유량인 상태가 바람직하다. 이제, 염소 이온은 기포 형태로 생성될 것이고, 가압막 처리수에 용해되어, 처리수조(600)로 유동하게 된다.

침지막여과부(100)의 여과 공정이 종료되고 세정 공정으로 진입하면, 슬러지 유입펌프(190)가 정상 작동하여 침지막여과부(100)로부터 다량의 슬러지가 슬러지 가압막여과부(900)에 유입된다. 이제, 슬러지 가압막여과부(900)는 본격적인 염소 이온 생성 장소가 된다. 슬러지 유입펌프(190)의 높은 동력에 의한 고유량 슬러지가 유입되며, 전력 공급원(950)에서 지속적으로 전력이 공급되어 전기분해됨으로써 슬러지 가압막여과부(900)에서 다량의 염소가 생성된다. 생성된 염소 이온은 그 다음 여과 공정에서 처리수조(600)로 유입된다. 또는, 세정 공정 동안에도 처리수조(600) 또는 침지막여과부(100)로 이송될 수도 있다.

침지막여과부(100)의 세정 공정이 종료되면 다시 여과 공정이 시작하는데, 이 때에는 마찬가지로 슬러지 유입펌프(190)가 작동하되 전력 공급원(950)은 정지할 수도 있으며, 또는 슬러지 유입 펌프(190)는 낮은 동력으로만 작동하고 전력 공급원(950)이 작동할 수 있는 것이다.

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: 침지막여과부
110: 원수유입펌프
115: 원수유입밸브
180: 바닥 경사면
190: 슬러지 유입펌프
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
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
600: 처리수조
650: 염소 주입부
700: 농축조
750: 응집제 주입부
800: 탈수기
880: 탈수용 슬러지밸브
900: 슬러지 가압막여과부
910: 가압막 처리수 유입펌프
915: 가압막 처리수 밸브
925: 가압막 처리수 재순환밸브
940: 세라믹막
950: 전력 공급원
951: 전해질 주입부

Claims

세라믹막(201)을 포함하는 침지막여과부(100)에서 생성된 처리수에 염소를 주입하는 방법으로서,
(a) 상기 침지막여과부(100)에 원수가 유입되는 단계;
(b) 상기 유입된 원수가 상기 세라믹막(201)에 의하여 막여과 처리됨으로써, 처리수와 슬러지가 생성되는 단계;
(c) 상기 침지막여과부(100)의 후단에 위치한 흡입용 여과펌프(410)가 동작하여, 상기 (b) 단계에서 생성된 처리수가 처리수조(600)에서 집수되는 단계;
(d) 상기 침지막여과부(100)의 다른 후단에 위치한 슬러지 유입펌프(190)가 동작하여, 상기 (b) 단계에서 생성된 슬러지가 다른 세라믹막(240)을 포함하는 슬러지 가압막여과부(900)에 슬러지가 유입되어 막여과 처리됨으로써, 가압막 처리수와 탈수용 슬러지가 생성되는 단계;
(e) 상기 슬러지 가압막여과부(900)에 구비된 세라믹막(940)에 전력이 인가되어, 상기 슬러지에 포함된 염소 이온이 분리되는 단계; 및
(f) 상기 (e) 단계에서 분리된 염소 이온이 상기 (d) 단계에서 생성된 가압막 처리수와 함께 상기 처리수조(600)에 공급되는 단계를 포함하며,
상기 (a) 단계에서 유입되는 원수는, 염소 분자를 포함하는 하폐수, 기수 또는 해수 중 어느 하나이며, 상기 세라믹막(940)은 SiC를 포함하는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 세라믹막(940)은 전력 공급원(950)으로부터 전력을 공급받으며, 공급되는 전력은 상기 처리수조(600)에서 집수된 처리수에 필요한 염소의 양에 비례하여 제어되는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 슬러지 가압막여과부(900)에 전해질 주입부(951)가 구비되어 있으며, 여기서 주입되는 전해질의 양은 상기 처리수조(600)에서 집수된 처리수에 필요한 염소의 양에 비례하여 제어되는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 처리수조(600)에는 처리수의 수질을 측정하는 센서가 구비되어 있으며, 상기 센서에 의해 측정된 수질은 상기 처리수조(600)에서 집수된 처리수에 필요한 염소의 양과 반비례하는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
(f1) 상기 (e) 단계에서 분리된 염소 이온이 상기 (d) 단계에서 생성된 가압막 처리수와 함께 상기 침지막여과부(100)로 재순환하는 단계를 포함하는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 침지막여과부(100)의 공정은, 여과 공정과 세정 공정으로 구분되고,
상기 (f) 단계는,
상기 침지막여과부(100)의 여과 공정에서 염소 이온을 상기 처리수조(600)에 공급하고, 세정 공정에서 상기 처리수조(600) 또는 상기 침지막여과부(100)에 공급하는 단계를 더 포함하는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
상기 침지막여과부(100)의 여과 공정에서 상기 슬러지 유입 펌프(190)를 작동시킨 후 동력을 감소시킴으로써, 염소 이온을 상기 처리수조(600)에 공급하는 단계를 포함하는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
상기 침지막여과부(100)의 세정 공정에서, 상기 슬러지 유입 펌프(190)를 작동시켜, 염소 이온을 상기 처리수조(600) 또는 상기 침지막여과부(100)에 공급하는 단계를 포함하며, 상기 슬러지 유입 펌프(190)의 작동 동력은, 세정 공정에서의 작동 동력이 여과 공정에서의 작동 동력보다 큰,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 처리수조(600)에 염소 주입부(650)가 구비되지 않는,
세라믹 막여과 공정에서의 염소 주입 방법.