KR102010482B1 - 여과 시스템 및 중공사막 모듈의 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
세정 공정의 자동화를 통해 세정 효율 향상, 세정 비용 절감, 및 중공사막 모듈의 수명 저하 방지 등을 가능케 하는 여과 시스템 및 중공사막 모듈의 세정 방법이 개시된다. 본 발명의 여과 시스템은, 중공사막 모듈; 상기 중공사막 모듈의 역세를 위한 세정수가 저장되는 제1 세정조; 상기 역세가 수행될 수 있도록 상기 세정수의 흐름을 제어하는 제어부; 및 상기 역세가 수행됨에 따라 생성되는 세정 처리수가 저장되는 제2 세정조를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 역세 후에 상기 제2 세정조의 상기 세정 처리수로 상기 중공사막 모듈의 여과 세정이 수행될 수 있도록 상기 세정 처리수의 흐름을 제어한다.
Description
본 발명은 여과 시스템 및 중공사막 모듈의 세정 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 세정 공정의 자동화를 통해 세정 효율 향상, 세정 비용 절감, 및 중공사막 모듈의 수명 저하 방지 등을 가능케 하는 여과 시스템 및 중공사막 모듈의 세정 방법에 관한 것이다.
유체로부터 오염물질을 제거하여 정수하는 수처리 방법으로는 가열이나 상변화를 이용하는 방법과 여과막을 이용하는 방법이 있다.
여과막의 세공 크기에 따라 원하는 수질이 안정적으로 얻어질 수 있으므로, 여과막을 이용하는 방법이 가열이나 상변화를 이용하는 방법에 비해 공정의 신뢰도가 높다는 장점이 있다. 또한, 여과막을 이용할 경우 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에, 미생물을 이용하는 분리 공정에서 미생물이 열에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
여과막을 이용한 분리 방법 중 하나로는 중공사 형태의 막을 이용하는 방법이 있다. 전통적으로 중공사막은 무균수, 음용수, 초순수 제조 등 정밀 여과 분야에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 하/폐수처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업폐수에서의 부유 물질(SS : Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과, 및 수영장 물의 여과 등으로 그 응용 범위가 확대되고 있다.
중공사막을 이용한 여과는 그 운전 방식에 따라 가압식 여과와 침지식 여과로 분류될 수 있다.
가압식 여과의 경우, 처리하여야 할 유체에 압력을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공으로 선택적으로 투과되도록 한다. 가압식 여과는 유체 순환을 위한 별도의 설비를 요구하기는 하지만 단위 시간에 얻을 수 있는 투과수의 양이 침지식 여과에 비해 상대적으로 많다는 장점을 갖는다.
이에 반해, 침지식 여과의 경우, 처리하고자 하는 유체가 저장된 조(bath)에 중공사막 모듈을 직접 침지시키고 중공사막의 중공 내에 음압(negative pressure)을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공으로 선택적으로 투과되도록 한다. 침지식 여과는 단위 시간에 얻을 수 있는 투과수의 양이 침지식 여과에 비해 상대적으로 적다는 단점을 갖지만 유체 순환을 위한 설비가 필요 없어 시설비나 운전비의 절감을 가져올 수 있다는 장점을 갖는다.
그러나, 중공사막을 이용한 여과의 경우, 여과작업이 수행됨에 따라 처리되어야 할 원수 내에 존재하는 불순물이 중공사막의 표면에 달라붙어 중공사막을 오염시키는 파울링(fouling) 현상이 발생한다. 이 파울링 현상은 중공사막의 여과 성능을 저하시킨다. 따라서, 중공사막의 여과 성능을 소정 정도 이상으로 보장하기 위해서는 중공사막의 세정이 실시되어야 한다.
중공사막의 세정은 유지세정(maintenance cleaning)과 회복세정(recovery cleaning)으로 크게 분류될 수 있다.
유지세정은 중공사막에 충격을 가하여 그 표면에 부착된 불순물을 떨어뜨리는 물리적 세정으로서, 여과작업이 수행되는 동안 지속적으로 수행되는 산기세정(aeration cleaning)과 여과작업이 잠시 멈춘 상태에서 수행되는 역세정(reverse cleaning)을 포함한다. 산기세정은 중공사막의 아래에서 분사되는 공기가 원수 내에서 상승하면서 중공사막의 외표면에 부딪힘으로써 불순물이 제거되는 세정이고, 역세정은 여과작업을 통해 얻어진 처리수가 중공사막을 통해 그 중공으로부터 밖으로 배출됨으로써 중공사막의 외표면에 부착되어 있던 불순물이 제거되는 세정이다.
한편, 회복세정은 산성 또는 염기성의 화합물을 사용하여 중공사막의 여과 성능을 초기화하는 화학적 세정으로서, 여과작업이 중단된 상태에서 상당 시간에 걸쳐 수행된다.
회복세정에 의해 목적하는 중공사막의 회복율이 달성되어야 하기 때문에 종래의 회복세정에서는 지나치게 긴 시간이 임의로 회복세정을 위해 할당되었는데, 이것은 여과작업의 효율 저하를 초래하였다. 더욱이, 회복세정은 산성 또는 염기성의 화합물을 이용하는 화학적 세정이기 때문에, 지나치게 긴 시간 동안의 회복세정은 과량의 화합물 소모로 인한 세정 비용의 증가를 초래하였을 뿐만 아니라, 화학반응에 의한 중공사막의 손상 및 그로 인한 중공사막의 수명 저하를 초래하였다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 여과 시스템 및 중공사막 모듈의 세정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 세정 공정의 자동화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 세정 효율 향상, 세정 비용 절감, 및 중공사막 모듈의 수명 저하 방지 등을 가능케 하는 여과 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 세정 공정의 자동화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 세정 효율 향상, 세정 비용 절감, 및 중공사막 모듈의 수명 저하 방지 등을 가능케 하는 중공사막 모듈의 세정 방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 중공사막 모듈; 상기 중공사막 모듈의 역세를 위한 세정수가 저장되는 제1 세정조; 상기 역세가 수행될 수 있도록 상기 세정수의 흐름을 제어하는 제어부; 및 상기 역세가 수행됨에 따라 생성되는 세정 처리수가 저장되는 제2 세정조를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 역세 후에 상기 제2 세정조의 상기 세정 처리수로 상기 중공사막 모듈의 여과 세정이 수행될 수 있도록 상기 세정 처리수의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 제1 세정조의 세정수로 중공사막 모듈에 대한 역세를 수행하는 단계; 상기 역세를 통해 생성되는 세정 처리수를 제2 세정조에 저장하는 단계; 상기 역세를 중지시키는 단계; 및 상기 제2 세정조의 상기 세정 처리수로 여과 세정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정방법이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명에 의하면, 중공사막의 회복세정을 위하여 역세 및 여과 세정이 교번적으로 수행되기 때문에 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 역세를 위해 사용되는 세정수의 pH를 실시간으로 측정하고 그 측정된 pH값에 기초하여 상기 세정수에 투입되는 화합물의 양을 조절함으로써, 회복세정을 위해 소모되는 화합물의 양을 최적화시킬 수 있다.
또한, 상기 여과 세정이 진행되는 동안에 중공사막 모듈의 막간차압을 실시간으로 측정하고 그 측정된 값이 미리 설정된 막간차압 이하일 경우 회복세정을 중단함으로써, 회복세정이 수행되는 시간을 최적화시킬 수 있다. 이러한 회복세정 시간의 최적화를 통해, 세정 효율 향상, 세정 비용 절감, 및 중공사막 모듈의 수명 저하 방지 등이 가능하게 된다.
정리하면, 본 발명은 세정 공정의 완전 자동화를 통해 세정 효율을 향상시키고, 세정 비용을 절감시키며, 지나친 회복세정 수행으로 인해 중공사막 모듈의 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈을 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 시스템을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈을 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 시스템을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 여과 시스템 및 중공사막 모듈의 세정 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
본 발명의 기술적 사상은 가압식 중공사막 모듈은 물론이고 침지식 중공사막 모듈에도 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 가압식 중공사막 모듈을 예로 들어 본 발명이 구체적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압식 중공사막 모듈을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 1에 예시된 바와 같이, 중공사막 모듈(10)은 다수개의 중공사막들(11)을 포함한다. 상기 중공사막들(11)은 길이 방향으로 가지런히 배열된 다발 형태를 갖는다. 상기 중공사막들(11)은 튜브 형태를 갖는다. 튜브 형태의 중공사막(11)은 그 안에 중공이 형성되어 있어, 처리되어야 할 원수 중 불순물을 제외한 순수한 물만이 중공사막(11)을 통과하여 상기 중공으로 유입될 수 있다.
각 중공사막(11)의 상단부는 제1 고정부(12)에 의해 모듈 케이스(14) 내의 상측에 고정되어 있다. 상기 각 중공사막(11)의 상기 상단은 개방된 상태이다. 본 발명의 중공사막 모듈(10)은 다수 개의 중공사막들(11)이 포팅되어 있는 제1 고정부(12)와 모듈 케이스(14)의 내면 사이에 실링제(미도시)를 더 포함함으로써, 중공사막(11)을 투과하여 중공으로 유입된 후 중공사막(11)의 개방된 말단을 통해 배출되는 여과수가 원수와 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 고정부(12)는 열경화성 수지, 예를 들어 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 고무 등으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 이들 열경화성 수지에 실리카, 카본 블랙, 불화 카본 등의 충전재를 혼입시킴으로써 제1 고정부(12)의 강도 향상 및 경화 수축 감소를 꾀할 수도 있다.
한편, 각 중공사막(11)의 하단부는 제2 고정부(13)에 의해 모듈 케이스(14) 내의 하측에 고정되어 있다. 각 중공사막(11)의 상기 하단은 폐쇄된 상태이고 상기 제2 고정부(13) 내에 묻혀있다.
여과 처리되어야 할 원수는 원수 유입구(15)를 통해 상기 모듈 케이스(14) 내로 유입된다. 모듈 케이스(14) 내로 유입된 원수는 펌프에 의해 가압되어 그 중 일부가 중공사막(11)을 투과하여 중공사막(11)의 중공으로 유입된다. 중공사막(11)의 중공으로 유입된 여과수는 제1 고정부(12) 측의 개방된 말단을 빠져나와 모듈 케이스(14)의 여과수 배출구(16)를 통해 외부로 배출되고, 여과수가 빠져나감으로 인해 고형 성분의 오염물질의 농도가 높아진 원수(이하, "농축수"라 칭함)는 농축수 배출구(17)를 통해 외부로 배출된다.
여과 작업이 수행되는 동안 또는 여과 작업이 중지된 후에 중공사막(11)의 세정을 위한 공기가 공기 유입구(18)를 통해 모듈 케이스(14) 내부로 유입된다. 공기 유입구(18)를 통해 모듈 케이스(14) 내부로 유입된 공기가 중공사막(11)에 전달될 수 있도록, 상기 제2 고정부(13)에는 다수 개의 관통홀들(13a)이 형성되어 있다.
선택적으로, 여과 처리되어야 할 원수와 중공사막(11)의 산기세정을 위한 공기가 하나의 유입구(18)를 통해 모듈 케이스(14) 내부로 유입되도록 할 수 있다. 이 경우, 여과 처리되어야 할 원수 및 산기 세정을 위한 공기 모두가 제2 고정부(13)에 형성된 다수 개의 관통홀들(13a)을 통과한다.
한편, 여과 작업이 종료된 후에 모듈 케이스(14) 내에 있던 원수는 제2 고정부(13)에 형성된 다수 개의 관통홀들(13a)을 통과하여 배수구(19)를 통해 모듈 케이스(14) 밖으로 배출된다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 시스템을 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 시스템은, 중공사막 모듈(10), 상기 중공사막 모듈(10)의 역세를 위한 세정수(CW)가 저장되는 제1 세정조(21), 제어부(30), 및 상기 역세가 수행됨에 따라 생성되는 세정 처리수(PW)가 저장되는 제2 세정조(22)를 포함한다.
원수 유입구(15), 여과수 배출구(16), 농축수 배출구(17), 및 공기 유입구(18)를 갖는 가압식 중공사막 모듈(10)이 중공사막 모듈로서 도 2에 예시되어 있으나, 여과수 배출구만을 갖는 침지식 중공사막 모듈도 본 발명의 여과 시스템에 사용될 수 있다. 그 경우, 침지식 중공사막 모듈이 침지되는 수조가 상기 제2 세정조(22)와 동일한 기능을 수행할 것이다.
제1 및 제2 세정조들(21, 22)은 서로 떨어져 위치할 수도 있고, 격벽을 사이에 두고 나란히 위치할 수도 있다.
상기 제어부(30)는, 중공사막 모듈(10)의 역세가 수행될 수 있도록 상기 세정수(CW)의 흐름을 제어하고, 역세 후에는 제2 세정조(22)의 세정 처리수(PW)로 중공사막 모듈(10)의 여과 세정이 수행될 수 있도록 상기 세정 처리수(PW)의 흐름을 제어한다. 구체적으로, 상기 역세 작업은 제1 펌프(P1)를 통해 제어되고, 상기 여과 세정 작업은 제2 펌프(P2)를 통해 제어된다.
본 명세서에서 역세는 안에서 밖으로의 방향(inside-to-outside direction)으로 물이 중공사막을 통과함으로써 수행되는 세정을 의미하고, 여과 세정은 밖에서 안으로의 방향(outside-to-inside direction)으로 물이 중공사막을 통과함으로써 수행되는 세정을 의미한다.
본 발명에 의하면, 여과 세정에 의해 생성되는 여과수(FW)[세정 처리수(PW)의 적어도 일부가 중공사막을 통과함으로써 생성되는 여과수(FW)]가 역세를 위한 세정수(CW)로서 후에 사용될 수 있도록 상기 제1 세정조(21)에 저장된다.
상기 여과 세정은, i) 여과 세정에 투입된 세정 처리수(PW) 전량이 중공사막을 통과하여 여과수(FW)가 되어 제1 세정조(21)에 저장되는 전량여과(dead end filtration) 방식, 또는 ii) 여과 세정에 투입된 세정 처리수(PW)의 일부만이 중공사막을 통과하여 여과수(FW)가 되어 제1 세정조(21)에 저장되고 그 나머지는 농축수 배출구(17)를 통해 중공사막 모듈(10)로부터 배출되어 다시 제2 세정조(22)에 저장되는 순환여과(cross-flow filtration) 방식에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 여과 시스템은 역세를 위한 세정수(CW)에 산성 또는 염기성의 화합물을 공급하기 위한 화합물 공급부(40)를 더 포함한다. 산성의 화합물은 HCl, 구연산, 및/또는 옥살산일 수 있고, 염기성의 화합물은 NaOH 또는 NaOCl일 수 있다. 상기 산성의 화합물과 염기성의 화합물은 단독으로 또는 교번적으로 세정수(CW)에 공급될 수 있다.
선택적으로, 여과 시스템은 제1 세정조(21)로부터 제공되는 세정수(CW)와 상기 화합물 공급부(40)로부터 제공되는 화합물을 균일하게 혼합하는 믹서(50)를 더 포함할 수 있다. 세정수(CW)와 산성 또는 염기성의 화합물의 혼합물로 역세가 수행됨으로써 중공사막에 대한 회복세정이 수행된다.
본 발명에 의하면, 세정수(CW)와 산성 또는 염기성의 화합물의 혼합물로 역세가 수행됨에 따라 생성되는 세정 처리수(PW)가 제2 세정조(22)에 저장되었다가 여과 세정에 사용된다. 이 여과 세정이 수행됨에 따라 생성되는 여과수(FW)가 다시 역세를 위한 세정수(CW)로서 이용되기 위하여 제1 세정조(21)에 저장된다.
역세 및 여과 세정이 교번적으로 실시됨에 따라 제1 세정조(21)에 저장되어 있는 세정수(CW) 내의 화합물의 농도가 낮아지게 된다. 예를 들어, 산성의 화합물이 이용될 경우 제1 세정조(21)에 저장되어 있는 세정수(CW)의 pH가 역세 및 여과 세정의 한 사이클이 수행될 때마다 초기값에 비해 점차적으로 높아지게 된다.
따라서, 도 2에 예시된 바와 같이, 낮아진 화합물 농도에 대응하는 적절한 양의 화합물이 세정수(CW)에 공급될 수 있도록, 본 발명의 일 실시예에 의한 여과 시스템은 제1 세정조(21) 내의 세정수(CW)의 pH를 측정하는 pH 측정기(pH-meter)(60)를 더 포함한다. pH 측정기(60)로부터 제1 세정조(21) 내의 세정수(CW)의 pH 값을 수신한 제어부(30)는 그 pH 값에 기초하여 화합물 공급부(40)로부터 믹서(50)로 공급되는 화합물의 양을 조절한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 역세에 사용되는 세정수(CW)의 pH 변화에 응답하여 실시간으로 그리고 자동으로 화합물의 공급량을 조절할 수 있다.
한편, 역세가 수행됨에 따라 중공사막에 부착되어 있던 고형 입자들이 중공사막으로부터 분리되기 때문에, 역세 과정에서 생성되어 제2 세정조(22)에 저장되는 세정 처리수(PW)에는 많은 고형 입자들이 섞여 있을 수 있다. 고형 입자들이 많이 섞여 있는 세정 처리수(PW)를 이용하여 여과 세정을 실시할 경우 중공사막의 세정 효과가 반감될 수 있다. 따라서, 도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과 시스템은 여과 세정에 사용될 세정 처리수(PW)로부터 고형 입자를 제거하기 위한 마이크로필터(70)를 더 포함할 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 지나치게 긴 시간이 임의로 회복세정을 위해 할당될 경우, 여과작업의 효율 저하, 세정 비용의 증가, 및 그로 인한 중공사막의 수명 저하 등의 문제들을 초래한다. 따라서, 도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과 시스템은 여과 세정이 수행될 때 상기 중공사막 모듈(10)의 막간차압(transmembrane pressure)을 측정하기 위한 압력계들(manometers)(81, 82)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(30)는 상기 압력계들(81, 82)로부터 제공된 압력 값들을 이용하여 중공사막 모듈(10)의 막간차압을 산출하고, 이를 기초로 하여 역세 및 여과 세정의 중단 여부를 결정한다.
즉, 본 발명에 의하면, 목적하는 중공사막의 회복율이 달성되었는지의 여부가 회복세정이 수행되는 동안에 실시간으로 측정되고, 이러한 소정의 회복율이 달성되는 즉시 회복세정이 중단될 수 있다. 결과적으로, 지나친 회복세정으로 인한 여과작업의 효율 저하, 세정 비용의 증가, 및 그로 인한 중공사막의 수명 저하 등의 문제 등이 방지될 수 있다.
선택적으로, 중공사막 모듈(10)의 막간차압이 소정의 값으로 낮추어졌을 경우, 산성 또는 염기성의 화합물이 존재하지 않는 순수로 중공사막 모듈(10)에 대한 역세를 소정 시간 동안 수행함으로써 중공사막 내에 잔존할 수 있는 화합물을 완전히 제거할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제어부(30)의 제어 하에 실행되는 중공사막 모듈(10)의 세정 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 세정 방법은, 제1 세정조(21)의 세정수(CW)로 중공사막 모듈(10)에 대한 역세를 수행하는 단계, 상기 역세를 통해 생성되는 세정 처리수(PW)를 제2 세정조(22)에 저장하는 단계, 상기 역세를 중지시키는 단계, 및 상기 제2 세정조(22)의 상기 세정 처리수(PW)로 여과 세정을 수행하는 단계를 포함한다.
구체적으로 설명하면, 제어부(30)는 제1 펌프(P1)를 가동시킴으로써 제1 세정조(21)의 세정수(CW)가 여과수 배출구(16)를 통해 중공사막 모듈(10) 내로 유입되도록 한다. 중공사막 모듈(10) 내로 유입된 세정수(CW)는 중공사막의 중공으로 유입된 후 중공사막을 통과하게 되는데, 이 과정에서 중공사막에 부착되어 있던 불순물이 중공사막으로부터 분리된다. 중공사막으로부터 분리된 불순물이 중공사막을 통과한 세정수(CW)와 섞임으로써 생성되는 세정 처리수(PW)는 농축수 배출구(17)를 통해 중공사막 모듈(10)로부터 배출된 후 제2 세정조(22)에 저장된다.
소정 시간 동안 역세가 수행된 후, 제어부(30)는 제1 펌프(P1)를 멈추게 함으로써 역세를 중지시키고, 제2 펌프(P2)를 가동시킴으로써 제2 세정조(22)의 세정 처리수(PW)가 원수 유입구(15)를 통해 중공사막 모듈(10) 내로 유입되도록 한다. 중공사막 모듈(10) 내로 유입된 세정 처리수(PW) 중 순수한 물만이 중공사막을 통과함으로써 여과 세정이 수행된다.
이어서, 여과 세정에 의해 중공사막의 중공 내에 얻어진 여과수(FW)는 여과수 배출구(16)를 통해 중공사막 모듈(10)로부터 배출된 후 제1 세정조(21)에 저장된다. 제1 세정조(21)에 저장된 여과수(FW)는 후에 수행될 역세 공정에서 세정수(CW)로서 이용된다.
중공사막 모듈(10)의 막간차압이 소정의 값으로 낮아질 때까지, 위에서 설명한 역세 및 여과 세정이 교번적으로 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 세정 방법은, 역세를 위한 세정수(CW)가 중공사막 모듈(10)로 유입되기 전에 산성 또는 염기성의 화합물을 상기 세정수(CW)와 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 세정조(21)의 세정수(CW)의 pH를 측정하고, 이렇게 측정된 pH 값에 기초하여 세정수(CW)와 혼합되는 화합물의 양을 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 세정 방법은, 여과 세정의 효율을 극대화하기 위하여, 제2 세정조(22)에 저장되어 있던 세정 처리수(PW)가 여과 세정을 위하여 중공사막 모듈(10)로 유입되기 전에 상기 세정 처리수(PW)로부터 고형 입자를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
회복 세정의 중단 타이밍을 정확하게 판단하기 위해서는, 회복 세정이 수행되는 동안 중공사막 모듈(10)의 회복율이 실시간으로 측정될 필요가 있다. 따라서, 여과 세정이 수행될 때 중공사막 모듈(10)의 막간차압을 측정하는 단계와, 이렇게 측정된 막간차압에 기초하여 역세 및 여과 세정의 중단 여부를 결정하는 단계가 더 수행될 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 목적하는 중공사막의 회복율이 달성되었는지의 여부가 회복세정이 수행되는 동안에 실시간으로 측정되고, 이러한 소정의 회복율이 달성되는 즉시 회복세정이 중단될 수 있다. 결과적으로, 지나친 회복세정으로 인한 여과작업의 효율 저하, 세정 비용의 증가, 및 그로 인한 중공사막의 수명 저하 등의 문제 등이 방지될 수 있다.
선택적으로, 여과 세정 중에 측정된 중공사막 모듈(10)의 막간차압이 소정의 값으로 낮추어졌을 경우, 산성 또는 염기성의 화합물이 존재하지 않는 순수로 중공사막 모듈(10)에 대한 역세를 해당 여과 세정이 종료된 직후 소정 시간 동안 수행함으로써 중공사막에 잔존할 수도 있는 화합물을 완전히 제거할 수 있다.
10: 중공사막 모듈 21, 22: 제1 및 제2 세정조
30: 제어부 40: 화학물 공급부
50: 믹서 60: pH 측정기
70: 마이크로필터 81, 82: 압력계
30: 제어부 40: 화학물 공급부
50: 믹서 60: pH 측정기
70: 마이크로필터 81, 82: 압력계
Claims (12)
- 중공사막 모듈;
상기 중공사막 모듈의 역세를 위한 세정수가 저장되는 제1 세정조;
상기 세정수의 물이 중공사막을 안에서 밖으로의 방향(inside-to-outside direction)으로 통과함으로써 상기 역세가 수행될 수 있도록 상기 세정수의 흐름을 제어하는 제어부; 및
상기 역세가 수행됨에 따라 생성되는 세정 처리수가 저장되는 제2 세정조를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 역세 후에 상기 제2 세정조의 상기 세정 처리수로 상기 중공사막 모듈의 여과 세정이 수행될 수 있도록 상기 세정 처리수의 흐름을 제어하되, 상기 여과 세정은 상기 세정 처리수의 물이 상기 중공사막을 밖에서 안으로의 방향(outside-to-inside direction)으로 통과함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 여과 세정에 의해 생성되는 여과수가 상기 역세를 위한 상기 세정수로서 사용될 수 있도록 상기 제1 세정조에 저장되는 것을 특징으로 하는 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
산성 또는 염기성의 화합물을 공급하기 위한 화합물 공급부; 및
상기 제1 세정조로부터 제공되는 상기 세정수와 상기 화합물 공급부로부터 제공되는 상기 화합물을 균일하게 혼합하는 믹서를 더 포함하고,
상기 역세는 상기 세정수와 상기 화합물의 혼합물로 수행되는 것을 특징으로 하는 여과 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제1 세정조 내의 상기 세정수의 pH를 측정하는 pH 측정기(pH-meter)를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 pH 측정기에 의해 측정된 pH 값에 기초하여 상기 화합물 공급부로부터 상기 믹서로 공급되는 상기 화합물의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 여과 세정에 사용될 상기 세정 처리수로부터 고형 입자를 제거하기 위한 마이크로필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 여과 세정이 수행될 때 상기 중공사막 모듈의 막간차압(transmembrane pressure)을 측정하기 위한 압력계들(manometers)을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 압력계들에 의해 측정된 상기 중공사막 모듈의 막간차압에 기초하여 상기 역세 및 상기 여과 세정의 중단 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템. - 제1 세정조의 세정수로 중공사막 모듈에 대한 역세를 수행하는 단계 - 상기 역세는 상기 세정수의 물이 중공사막을 안에서 밖으로의 방향(inside-to-outside direction)으로 통과함으로써 수행됨 -;
상기 역세를 통해 생성되는 세정 처리수를 제2 세정조에 저장하는 단계;
상기 역세를 중지시키는 단계; 및
상기 제2 세정조의 상기 세정 처리수로 여과 세정을 수행하는 단계 - 상기 여과 세정은 상기 세정 처리수의 물이 상기 중공사막을 밖에서 안으로의 방향(outside-to-inside direction)으로 통과함으로써 수행됨 -
를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정방법. - 제7항에 있어서,
상기 여과 세정을 통해 생성되는 여과수가 상기 역세를 위한 상기 세정수로 사용될 수 있도록, 상기 여과수를 상기 제1 세정조에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정방법. - 제7항에 있어서,
산성 또는 염기성의 화합물을 상기 역세를 위한 상기 세정수와 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정방법. - 제9항에 있어서,
상기 제1 세정조의 상기 세정수의 pH를 측정하는 단계; 및
측정된 상기 세정수의 pH 값에 기초하여 상기 세정수와 혼합되는 상기 화합물의 양을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정방법. - 제7항에 있어서,
상기 여과 세정을 위해 사용될 상기 세정 처리수로부터 고형 입자를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정방법. - 제7항에 있어서,
상기 여과 세정이 수행될 때 상기 중공사막 모듈의 막간차압을 측정하는 단계; 및
측정된 상기 중공사막 모듈의 막간차압에 기초하여 상기 역세 및 상기 여과 세정의 중단 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정방법.
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