KR102009550B1

KR102009550B1 - 다단 역침투막 장치 및 그 운전 방법

Info

Publication number: KR102009550B1
Application number: KR1020157021770A
Authority: KR
Inventors: 구니히로 하야카와; 다카히로 가와카츠
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2019-08-09
Also published as: TW201500295A; JP5838981B2; KR20150118951A; WO2014129399A1; JP2014159016A; SG11201506175QA; TWI579245B; CN105073650B; US20150376034A1; CN105073650A

Abstract

다단 역침투막 처리에 있어서, 안정성을 저해시키지 않고, 처리 수질을 향상시킨다. 원수 탱크 (1) 내의 원수를 제 1 펌프 (2) 로 가압하여 1 단째의 제 1 역침투막 장치 (3) 에 공급하고, 농축수를 배출하고, 투과수를 배관 (4) 에 의해 중간 탱크 (5) 에 도입한다. 이 중간 탱크 (5) 중의 물을 제 2 펌프 (6) 에 의해 가압하여 2 단째의 제 2 역침투막 장치 (7) 에 공급하고, 투과수를 배관 (8) 에 의해 취출하고, 농축수를 배관 (9) 에 의해 원수 탱크 (1) 에 되돌린다. 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께는, 1 단째에서는 0.6 ㎜ 보다 크고, 2 단째에서는 0.6 ㎜ 이하이다.

Description

다단 역침투막 장치 및 그 운전 방법{MULTI-STAGE REVERSE OSMOSIS MEMBRANE DEVICE, AND OPERATION METHOD THEREFOR}

본 발명은, 역침투막 장치를 직렬로 다단으로 설치한 다단 역침투막 장치와, 그 운전 방법에 관한 것이다.

해수 담수화, 초순수 제조, 공업용수의 처리 등에 있어, 원수 중의 이온류나 유기물 등을 제거하기 위해서 역침투막 장치가 널리 사용되고 있다. 역침투막 장치를 사용하여 처리를 실시할 때, 처리수 수질을 향상시키기 위해서, 복수의 역침투막 장치를 다단으로 설치하고, 전단의 역침투막 장치의 처리수를 후단의 역침투막 처리 장치로 처리하는 것은 잘 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1, 4). 해수 담수화의 경우에는, 붕소를 제거하기 위해서, 2 단 이상의 역침투막 처리가 실시되고 있다. 초순수 제조 플랜트에 있어서도, 역침투막에 의한 다단 처리는 일반적으로 실시되고 있다 (예를 들어 특허문헌 2).

역침투막 엘리먼트로서, 스파이럴형 막 엘리먼트가 알려져 있다. 투과수 스페이서의 양면에 역침투막을 중첩하여 3 변을 접착함으로써 주머니 형상 막을 형성하고, 그 주머니 형상 막의 개구부를 투과수 집수관에 설치하여, 망상의 원수 스페이서와 함께, 투과수 집수관의 외주면에 스파이럴상으로 감음으로써 구성된 스파이럴형 막 엘리먼트가 알려져 있다 (특허문헌 3, 4). 감겨진 주머니 형상 막 사이에 배치 형성되는 원수 스페이서에 의해 원수 경로가 형성된다. 원수는 스파이럴형 막 엘리먼트의 일방의 단면측으로부터 공급되고, 원수 스페이서를 따라 흐르고, 스파이럴형 막 엘리먼트의 타방의 단면측으로부터 농축수로서 배출된다. 원수는 원수 스페이서를 따라 흐르는 과정에서, 역침투막을 투과하여 투과수가 된다. 이 투과수는 투과수 스페이서를 따라 투과수 집수관의 내부로 흘러들고, 투과수 집수관의 단부로부터 취출된다. 원수 스페이서의 두께는, 특허문헌 3 의 0018 단락에는 0.4 ∼ 2 ㎜ 정도가 바람직하다고 기재되고, 특허문헌 4 의 0017 단락에는 0.4 ∼ 3 ㎜ 가 바람직하다고 기재되어 있다.

역침투막 장치를 사용하여 해수의 담수화나, 초순수, 각종 제조 프로세스용수를 얻는 경우, 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께를 크게 하면, 탁질이 원수 유로를 폐색하기 어려워진다. 이로써, 탁질 축적에 의한 통수 차압의 상승이나 투과수량, 투과수질의 저하를 회피하고, 장기간에 걸쳐 안정적으로 운전을 실시할 수 있다. 그러나, 원수 스페이서의 두께를 크게 하면, 원수 유로에 있어서의 원수의 유속이 작아진다. 그 때문에, 수중에 함유되는 이온류나 유기물류가 막 표면에서 과잉 농축되어 (농도 분극), 용질의 농축에 의한 제거율의 저하나, 막으로의 오염 물질 흡착에 의한 플럭스 저하를 일으키기 쉬워진다.

한편, 원수 스페이서의 두께를 작게 하면, 유속은 증대되고, 역침투막 표면에서의 과잉 농축은 잘 일어나지 않게 되어, 처리 수질은 향상된다. 그러나, 피처리수에 포함되는 탁질이 원수 유로를 폐색하기 쉬워져 (특허문헌 4 의 0017 단락), 안정성 면에서 문제가 있었다. 그 때문에, 현재 시판되고 있는 역침투막의 스페이서의 두께는 0.7 ∼ 0.9 ㎜ 정도이다.

일본 공개특허공보 2010-125395 일본 공개특허공보 2002-1069 일본 공개특허공보 평11-57429 일본 공개특허공보 2004-89761

본 발명은, 해수 담수화 처리나 초순수 제조 등에 사용되는 다단 역침투막 처리에 있어서, 안정성을 저해시키지 않고, 처리 수질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다단 역침투막 장치는, 주머니 형상의 역침투막을 원수 스페이서와 함께 감아 이루어지는 스파이럴형 막 엘리먼트를 구비한 역침투막 장치를 다단으로 설치하여 이루어지고, 전단의 역침투막 장치의 처리수를 후단의 역침투막 장치로 처리하는 다단 역침투막 장치에 있어서, 1 단째의 역침투막 장치의 막 엘리먼트의 원수 스페이서의 두께가 0.6 ㎜ 보다 크고, 2 단째 이후의 역침투막 장치의 막 엘리먼트의 원수 스페이서의 두께가 0.6 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 다단 역침투막 장치의 운전 방법은, 이러한 본 발명의 다단 역침투막 장치를 운전하는 방법으로서, 1 단째의 역침투막 장치의 투과 유속을 1.0 m/d 이하로 하고, 2 단째 이후의 역침투막 장치의 투과 유속을 1.1 m/d 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 다단 역침투막 장치에서는, 1 단째의 역침투막 장치가 원수 스페이서로서 두께가 큰 것을 사용하고 있어, 탁질이 원수 유로를 폐색하기 어려워져, 탁질 축적에 의한 통수 차압의 상승이나 투과수량, 투과수질의 저하를 회피하고, 장기간에 걸쳐 안정적인 운전을 실시할 수 있다. 2 단째 이후의 역침투막 장치에서는, 원수 스페이서로서 두께가 작은 것을 사용하고 있어, 원수 유로에 있어서의 유속이 증대되고, 역침투막 표면에서의 과잉 농축이 잘 일어나지 않게 되어, 처리 수질이 향상된다. 이 2 단째 이후의 역침투막 장치에 통수되는 피처리수는, 1 단째 역침투막 장치에서 탁질이 제거된 것이므로, 2 단째 이후의 역침투막 장치에서는 막 폐색의 우려가 없다.

2 단째 이후의 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께를 작게 함으로써, 1 엘리먼트당의 막 면적을 크게 할 수 있다. 투과 유속을 크게 하는 것과 함께, 2 단째 이후의 막 엘리먼트의 개수를 삭감할 수 있어, 비용 저감을 도모할 수 있다.

본 발명자는, 역침투막의 참 저지율은, 투과 유속에 의존하는 것을 알아내었다. 본 발명 방법에서는, 2 단째 이후의 역침투막 장치의 운전 투과 유속을 1 단째보다 크게 함으로써, 막의 제거율을 향상시킬 수 있다.

도 1 은, 실시형태에 관련된 다단 역침투막 장치의 계통도이다.
도 2 는, 원수 스페이서의 두께를 바꾼 경우에 있어서의 브라인 (농축수) 유량과 농축 배율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 투과 유속과 참 저지율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 시험용 평막 셀의 단면도이다.

이하, 도 1 을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관련된 다단 역침투막 장치에 대해 설명한다. 이 다단 역침투막 장치에서는, 원수 탱크 (1) 내의 원수를 제 1 펌프 (2) 로 가압하여 1 단째의 제 1 역침투막 장치 (3) 에 공급하고, 농축수를 배출하여, 투과수를 배관 (4) 에 의해 중간 탱크 (5) 에 도입한다. 이 중간 탱크 (5) 중의 물을 제 2 펌프 (6) 에 의해 가압하여 2 단째의 제 2 역침투막 장치 (7) 에 공급하고, 투과수를 배관 (8) 에 의해 취출하여, 농축수를 배관 (9) 에 의해 원수 탱크 (1) 에 되돌린다.

1 단째 및 2 단째의 역침투막 장치 (3, 6) 는 모두 스파이럴형 막 엘리먼트를 구비하고 있다. 스파이럴형 막 엘리먼트는 투과수 스페이서를 내부에 수용한 주머니 형상 분리막을 원수 스페이서를 중첩하여 집수관에 스파이럴상으로 감은 스파이럴형 막 엘리먼트이다. 상기 특허문헌 3 의 도 2 와 같이, 집수관 대신에 샤프트를 사용하고, 측변의 일부에 투과수 취출구를 가진 주머니 형상 막을 그 샤프트에 감은 스파이럴형 막 엘리먼트를 사용해도 된다. 본 발명에서는, 스파이럴형 막 엘리먼트에 한정하지 않고 평막형 엘리먼트 등을 사용해도 된다. 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께는, 1 단째에서는 0.6 ㎜ 보다 크고, 2 단째에서는 0.6 ㎜ 이하이다.

도 1 에서는 역침투막 장치가 2 단으로 형성되어 있는데, 3 단 이상으로 형성되어도 된다. 3 단째 이후의 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께는 0.6 ㎜ 이하이다.

역침투막은, 해수 담수화용, 저압용, 초저압용, 초초저압용 등의 어느 것이어도 된다. 역침투막의 재질로는 특별히 제한은 없고, 아세트산셀룰로오스, 폴리아미드 등의 어느 것이어도 되고, 필요시되는 제거율과 플럭스에 따라 적절히 선택하면 된다. 저지율이 높은 막 엘리먼트를 사용하는 경우에는, 페닐렌디아민과 산클로라이드로 합성한 방향족 폴리아미드의 역침투막을 채용하는 것이 바람직하다.

원수 스페이서로는, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 합성 수지제가, 동일하거나 상이한 직경 (선 직경) 을 갖는 복수의 선재가 등간격으로 나열되고, 45 도 ∼ 90 도의 각도로 교차하도록 중첩되는 것에 의해 형성되는 메시 스페이서 등을 사용할 수 있다. 원수 스페이서의 공공률은 60 ％ 이상 95 ％ 이하인 것이 바람직하다. 그로 인해, 충분한 교반 효과에 의해 농도 분극을 충분히 억제할 수 있다.

원수 스페이서의 메시의 크기는 1 ㎜ 이상 4 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 그로 인해, 충분한 교반 효과에 의해 농도 분극을 억제함과 함께, 원액의 유로 저항의 증가를 억제하여, 높은 분리막 성능을 얻을 수 있다. 원수 스페이서는 메시 스페이서에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 특허문헌 4 의 도 6 과 같이 지그재그상 선재로 이루어지는 것이어도 된다.

1 단째의 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께는, 탁질 폐색을 방지하기 위해서, 0.6 ㎜ 보다 크게 하고, 바람직하게는 0.7 ㎜ 이상으로 한다. 단, 원수 스페이서의 두께를 크게 지나치게 크게 하면 농도 분극이 커져, 제거율이 저하되기 때문에, 2.0 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

2 단째 이후의 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께는 0.6 ㎜ 이하이다. 도 2 는 여러 가지 두께의 원수 스페이서를 사용한 경우의 직경 8 인치의 스파이럴형 역침투막 모듈에 있어서의 NaCl 의 농도 분극의 정도를 나타낸 것이다. 도 2 와 같이, 0.6 ㎜ 이상의 두께의 스페이서는, 농도 분극의 영향이 커져, 막면 농도와 평균 벌크 농도의 비가 농축수량이 2 ㎥/h 이상으로 1.2 배를 초과하기 때문에 바람직하지 않다. 원수 스페이서의 두께가 0.6 ㎜ 이하이면, 농도 분극을 방지할 수 있어, 양호한 처리수 수질을 얻을 수 있다. 단, 원수 스페이서의 두께는, 0.2 ㎜ 보다 작으면 통수 저항이 지나치게 커지기 때문에, 0.2 ㎜ 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 2 단째 이후의 역침투막 장치의 원수 스페이서의 두께는 0.2 ∼ 0.6 ㎜ 특히 0.2 ∼ 0.5 ㎜, 그 중에서도 0.3 ∼ 0.5 ㎜ 인 것이 바람직하다.

주머니 형상 막 내에 설치되는 투과수 스페이서의 두께는, 특별히 제한은 없지만, 0.1 ∼ 0.25 ㎜ 가 바람직하다. 투과수 스페이서가 지나치게 두꺼우면, 원수 스페이서와 마찬가지로 엘리먼트당의 막 면적이 작아지고, 지나치게 얇으면 차압이 커져, 투과수량이 작아진다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, NaCl 의 참 저지율은 투과 유속에 의존하고, 투과 유속이 커지면 참 저지율은 증가한다. 2 단째의 역침투막 장치의 투과 유속은 1.1 ∼ 2.0 m/d 인 것이 바람직하다. 1.1 m/d 이상이면 참 제거율이 99.9％ 를 초과하여 수질 향상 면에서 바람직하다. 투과 유속이 과도하게 작으면 참 저지율이 낮아져, 수질이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 2.0 m/d 이상이면 막의 내압성의 문제나, 투과수의 통수 저항이 높아지거나 하여 바람직하지 않다. 제거 대상으로 하는 물질에 따라 참 저지율은 상이하지만, 어떠한 물질이라도 그 물질의 참 저지율은 투과 유속에 의존하기 때문에, NaCl 에 있어서, 참 저지율을 높게 함으로써, 그 밖의 물질에 대해서도 높은 저지율을 얻을 수 있다.

1 단째의 역침투막 장치의 투과 유속은 0.2 ∼ 1.0 m/d 인 것이 바람직하고, 0.6 ∼ 0.8 m/d 인 것이 더욱 바람직하다. 투과 유속이 1.0 m/d 이상이면 막의 파우링, 폐색 속도가 커져, 세정 빈도가 많아진다. 그때마다 장치도 정지시켜야 하여, 경제적이지 않다. 0.2 m/d 미만이면, 막의 개수가 커져, 경제적이지는 않다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 대해 설명한다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에서는, 도 1 에 나타내는 플로의 다단 역침투막 장치를 사용하였는데, 역침투막 장치 (3, 7) 로는, 도 4 에 나타내는 시험용 평막 셀을 사용하였다.

도 4 에 나타내는 평막 셀은, 아크릴제의 유로 형성 부재 (21, 22, 23), SUS제 내압 보강 부재 (24, 25) 를 조합하여 형성된 공간 내에, 원수 스페이서 (11) 와 투과수 스페이서 (12) 를 역침투막 (10) 을 개재하여 적층한 막 유닛을 유지하는 구성으로 되어 있다.

원수는, 원수 유입구 (13) 로부터 역침투막 (10) 의 1 차측에 유입되어 원수 스페이서 (11) 을 따라 흐르고, 그 사이에 역침투막 (10) 을 투과한 투과수는, 투과수 스페이서 (12) 를 거쳐 투과수 유출구 (15) 로부터 취출된다. 또, 농축수는 농축수 유출구 (14) 로부터 취출된다.

[실시예 1]

공업용수를 응집 및 여과한 물 (TOC 농도 500 ppb (0.5 ㎎/ℓ)) 을 원수로서 사용하고, 도 1 에 나타내는 플로의 다단 역침투막 장치에 통수하였다.

1 단째의 역침투막 장치 (3) 의 역침투막으로서 시판되는 8 인치 스파이럴형 역침투막 엘리먼트를 상정하고, 닛토덴코 제조 역침투막 ES20 으로부터 평막을 폭 50 ㎜ × 길이 800 ㎜ 로 잘라내고, 두께 0.71 ㎜ 의 폴리프로필렌제(製) 원수 스페이서 (선 직경 0.25 ∼ 0.36 ㎜, 눈금 간격 2.6 ㎜) 와 함께 도 4 와 같이, SUS 제 통수 셀에 충전시켰다.

2 단째의 역침투막 장치 (7) 도, 동일한 역침투막 엘리먼트를 상정하고, 닛토덴코 제조 역침투막 ES20 으로부터 평막을 폭 50 ㎜ × 길이 800 ㎜ 로 잘라내어, 두께 0.60 ㎜ 의 폴리프로필렌제 원수 스페이서 (선 직경 0.2 ∼ 0.3 ㎜, 눈금 간격 2.2 ㎜) 와 함께 도 4 와 같이 SUS 제 통수 셀에 충전시켰다.

상기의 1 단째, 2 단째용의 막 엘리먼트를 8 인치 역침투막 장치에 충전시킨 경우, 막 면적은 각각, 41.8 ㎡, 46.0 ㎡ 가 된다.

1 단째의 역침투막 장치에, 투과 유속 0.6 m/d, 농축수로서 8 인치 엘리먼트 환산으로 3.6 ㎥/h 가 되도록 통수하고, 2 단째의 역침투막 장치에, 투과 유속 1.0 m/d, 8 인치 엘리먼트 환산으로 3.6 ㎥/h 가 되도록 통수하였다. 통수 500 시간 후의 2 단째 처리수 (2 단째 역침투막 장치 투과수) 의 TOC 농도와, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 2]

2 단째의 역침투막의 투과 유속을 1.1 m/d 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도와, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 3]

2 단째의 역침투막의 원수 스페이서로서, 선 직경 0.15 ∼ 0.25 ㎜, 눈금 간격 2.0 ㎜, 두께 0.5 ㎜ 의 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 이 막 엘리먼트를 8 인치 역침투막 장치에 충전시킨 경우, 막 면적은 50.2 ㎡ 가 된다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 4]

2 단째의 역침투막 장치의 투과 유속을 1.1 m/d 로 한 것 이외에는 실시예 3 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 5]

2 단째의 역침투막의 투과 유속을 1.3 m/d 로 한 것 이외에는 실시예 3 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 6]

1 단째의 역침투막의 투과 유속을 1.1 m/d 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 1 에 나타낸다.

[비교예 1]

2 단째의 역침투막의 원수 스페이서로서, 선 직경 0.25 ∼ 0.36 ㎜, 눈금 간격 2.6 ㎜, 두께 0.71 ㎜ 의 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 이 막 엘리먼트를 8 인치 역침투막 장치에 충전시킨 경우, 막 면적은 41.8 ㎡ 가 된다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도와 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량), 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[비교예 2]

1 단째의 역침투막의 원수 스페이서로서, 선 직경 0.2 ∼ 0.3 ㎜, 눈금 간격 2.2 ㎜, 두께 0.6 ㎜ 의 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 이 막 엘리먼트를 8 인치 역침투막 장치에 충전시킨 경우, 막 면적은 41.8 ㎡ 가 된다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도와 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량), 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 6 에 의하면, 처리수 TOC 농도가 낮아, 고순도의 수질을 얻을 수 있다. 실시예 6 에 대해서는, 1 단째의 투과 유속이 다른 예보다 높기 때문에, 500 시간 후의 투과 유속에 저하가 관찰되었다. 비교예 1 은 종래의 처리 방법이다. 비교예 2 는 처리 수질은 종래보다 양호하지만, 1 단째의 역침투막의 원수 스페이서를 얇게 했기 때문에, 1 단째의 역침투막의 엘리먼트 차압이 조기에 상승되어, 안정성이 낮다.

[실시예 7]

1 단째의 역침투막 장치 (3) 의 역침투막으로서, 시판되는 8 인치 역침투막 엘리먼트를 상정하고, 닛토덴코 제조 역침투막 ES20 으로부터 평막을 폭 50 ㎜ × 길이 800 ㎜ 로 잘라내고, 두께 0.86 ㎜ 의 폴리프로필렌제 원수 스페이서 (선 직경 0.3 ∼ 0.43 ㎜, 눈금 간격 3.0 ㎜) 와 함께 도 4 와 같이 SUS 제 통수 셀에 충전시켰다.

2 단째의 역침투막 장치 (7) 의 역침투막으로서, 닛토덴코 제조 역침투막 ES20 으로부터 평막을 폭 50 ㎜ × 길이 800 ㎜ 로 잘라내고, 두께 0.60 ㎜ 의 폴리프로필렌제 원수 스페이서 (선 직경 0.2 ∼ 0.3 ㎜, 눈금 간격 2.2 ㎜) 와 함께 도 4 와 같이 SUS 제 통수 셀에 충전시켰다.

이 1 단째, 2 단째용의 막 엘리먼트를 8 인치 역침투막 장치에 충전시킨 경우, 막 면적은 각각, 37.1 ㎡, 46.0 ㎡ 이다.

원수로서 생물 처리수를 응집 여과한 물 (TOC 농도 1100 ppb (1.1 ㎎/ℓ)) 를 사용하여 1 단째의 역침투막 장치에 투과 유속 0.6 m/d, 농축수로서 8 인치 엘리먼트 환산으로 3.6 ㎥/h 가 되도록 통수하고, 2 단째의 역침투막 장치에 투과 유속 1.0 m/d, 8 인치 엘리먼트 환산으로 3.6 ㎥/h 가 되도록 통수하였다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 2 에 나타낸다.

[비교예 3]

2 단째의 역침투막의 원수 스페이서로서, 선 직경 0.25 ∼ 0.36 ㎜, 눈금 간격 2.6 ㎜, 두께 0.71 ㎜ 의 것을 사용한 것 이외에는 실시예 7 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 이 막 엘리먼트를 8 인치 역침투막 장치에 충전시킨 경우, 막 면적은 41.8 ㎡ 가 된다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 2 에 나타낸다.

[비교예 4]

1 단째의 역침투막의 원수 스페이서로서, 선 직경 0.25 ∼ 0.36 ㎜, 눈금 간격 2.6 ㎜, 두께 0.71 ㎜ 의 것을 사용한 것 이외에는 비교예 3 과 동일한 조건으로 시험을 실시하였다. 이 막 엘리먼트를 8 인치 역침투막 장치에 충전시킨 경우, 막 면적은 41.8 ㎡ 가 된다. 통수 500 시간 후의 처리수 TOC 농도, 환산 투과수량 (0.75 ㎫ 환산시의 투과 유량) 및 1 단째 엘리먼트의 차압을 표 2 에 나타낸다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 실시예 7 에 의하면 비교예 3 보다 우수한 처리 수질, 높은 투과수량을 얻을 수 있었다. 비교예 4 는 1 단째의 엘리먼트의 차압 상승이 관찰되어, 안정성이 악화되는 결과가 되었다.

이상의 실시예 및 비교예로부터도 분명한 바와 같이, 본 발명의 다단 역침투막 장치에 의하면, 1 단째 및 2 단째 역침투막 장치에 동일 두께의 원수 스페이서를 사용한 다단 역침투막 장치보다 고순도의 처리수를 얻을 수 있어, 안정성을 저해시키지 않고, 수질 향상이 가능하다.

본 발명을 특정한 양태를 이용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.

본 출원은, 2013년 2월 20일자로 출원된 일본 특허출원 2013-031033 에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

Claims

주머니 형상의 역침투막을 원수 스페이서와 함께 감아 이루어지는 직경 8 인치의 스파이럴형 막 엘리먼트를 구비한 역침투막 장치를 다단으로 설치하여 이루어지고, 전단의 역침투막 장치의 투과수를 후단의 역침투막 장치로 처리하는 다단 역침투막 장치에 있어서,
1 단째의 역침투막 장치의 막 엘리먼트의 원수 스페이서의 두께가 0.7 ∼ 2 ㎜ 이고, 2 단째 이후의 역침투막 장치의 막 엘리먼트의 원수 스페이서의 두께가 0.2 ∼ 0.6 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 다단 역침투막 장치.
제 1 항에 기재된 다단 역침투막 장치를 운전하는 방법에 있어서, 1 단째의 역침투막 장치의 투과 유속을 1.0 m/d 이하로 하고, 2 단째 이후의 역침투막 장치의 투과 유속을 1.1 m/d 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 다단 역침투막 장치의 운전 방법.
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