KR102110441B1 - The control method for ammonia removal system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 암모니아 제거시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운영비용 절감할 수 있는 암모니아 제거시스템의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of an ammonia removal system, and more particularly, to a control method of an ammonia removal system that can reduce operating costs.
암모니아는 산업 및 음식물, 축산 폐기물 등의 다양한 분야의 폐수에서 다량 발생된다.Ammonia is produced in large quantities in wastewater from various fields such as industrial and food and livestock waste.
고농도 암모니아를 함유한 폐수는 물리화학적 반응을 이용하여 처리하고, 저농도 암모니아를 함유한 폐수는 생물학적 질산화-탈질반응을 이용하여 처리하는 것이 일반적이다.It is common for wastewater containing high concentration ammonia to be treated using a physicochemical reaction, and wastewater containing low concentration ammonia to be treated using a biological nitrification-denitrification reaction.
물리화학적 반응을 이용한 암모니아 제거시스템은 암모니아 농도를 목표농도로 조절하기 위해 막 접촉기(Membrane Contactor)를 포함할 수 있다. 암모니아 제거시스템이 막 접촉기를 포함하는 경우 암모니아 흡착탑을 포함하는 시스템 대비 암모니아 제거시스템의 크기 및 필요설비가 줄게되어 시스템을 설계 및 운영하는데 이점이 있다.The ammonia removal system using a physicochemical reaction may include a membrane contactor to adjust the ammonia concentration to a target concentration. When the ammonia removal system includes a membrane contactor, the size and required equipment of the ammonia removal system is reduced compared to the system including the ammonia adsorption tower, which is advantageous in designing and operating the system.
그러나, 종래의 막 접촉기를 이용한 암모니아 제거시스템을 사용하는 경우에도 막 접촉기에 유입되는 원수의 암모니아 농도, 온도, 유량, pH와 막 접촉기에 사용되는 소수성 분리막의 물질전달계수(km)를 고려하여 시스템을 운영하므로 시스템 운영에 따른 과도한 설비가 필요하고, 과도한 설비에 따른 설비비용의 증가와 설비운영에 따른 전력 소모로 인한 전력사용료 등 운영비용이 증가되는 문제점이 있었다.However, even when using the conventional ammonia removal system using a membrane contactor, considering the ammonia concentration, temperature, flow rate, pH of the raw water flowing into the membrane contactor and the mass transfer coefficient (k m ) of the hydrophobic separator used in the membrane contactor Since the system is operated, excessive facilities are required according to the system operation, and there is a problem in that operating costs such as an increase in equipment cost due to excessive equipment and power usage due to power consumption due to equipment operation are increased.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 소수성 분리막의 물질전달계수로부터 암모니아가 함유된 원수를 처리하는데 필요한 예상 도달시간을 산출하고 예상 도달시간에 맞춰 처리수의 암모니아 농도를 측정하여 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하였는지 여부를 판별할 수 있으므로 과도한 설비운전을 최소화할 수 있어 설비운영에 따른 운영비용을 절감할 수 있는 암모니아 제거시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to calculate the estimated time required to process raw water containing ammonia from the mass transfer coefficient of the hydrophobic separator, and measure the ammonia concentration of the treated water in accordance with the expected time to measure the amount of ammonia in the treated water. It is to provide a control method of the ammonia removal system that can determine whether the concentration has reached the set value, thereby minimizing excessive equipment operation and thus reducing operating costs associated with equipment operation.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 유량저장조에 저장되고 막 접촉기에 공급되는 유입수의 초기 암모니아 농도가 설정값 이하인 경우에 상기 유량저장조에 저장된 유입수를 외부로 배출하는 단계; (b) 초기 암모니아 농도가 설정값보다 큰 경우에, 상기 막 접촉기에 유입수와 흡수용액을 순환시켜 상기 막 접촉기 내의 소수성 분리막을 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 제거하되, 소정시간 경과 후 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도를 측정하여 처리수의 암모니아 농도가 설정값 이하인 경우에 처리수를 외부로 배출하는 단계; (c) 소정시간 경과 후 측정된 처리수의 암모니아 농도가 설정값보다 큰 경우에, 처리수의 암모니아 농도로부터 상기 소수성 분리막의 초기 물질전달계수를 산출하는 단계; (d) 상기 산출된 초기 물질전달계수로부터 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하는데 걸리는 초기 예상 도달시간을 산출하는 단계; 및 (e) 상기 산출된 초기 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값 이하인 경우에 처리수를 외부로 배출하는 단계를 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, (a) when the initial ammonia concentration of the inflow water stored in the flow rate storage tank and supplied to the membrane contactor is less than a set value, discharging the inflow water stored in the flow rate storage tank to the outside; (b) When the initial ammonia concentration is greater than the set value, the ammonia contained in the influent is removed by using a hydrophobic separation membrane in the membrane contactor by circulating the influent and the absorption solution to the membrane contactor, but after a predetermined time has elapsed Measuring the ammonia concentration of the treated water discharged from the apparatus and discharging the treated water to the outside when the ammonia concentration of the treated water is equal to or less than a set value; (c) calculating an initial mass transfer coefficient of the hydrophobic separation membrane from the ammonia concentration of the treated water when the ammonia concentration of the treated water measured after a predetermined period of time is greater than a set value; (d) calculating an initial estimated arrival time for the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor from the calculated initial mass transfer coefficient to reach a set value; And (e) discharging the treated water to the outside when the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor is less than or equal to a set value at the calculated initial expected arrival time. have.
상기 (c)단계는 (c-1) 상기 산출된 초기 물질전달계수로부터 막젖음 현상에 따른 상기 소수성 분리막의 오염여부를 판단하고, 상기 소수성 분리막의 오염정도에 따라 알람 또는 시스템운영을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the step (c), (c-1) determining whether the hydrophobic separator is contaminated according to the film wetting phenomenon from the calculated initial mass transfer coefficient, and stopping the alarm or system operation according to the degree of contamination of the hydrophobic separator. It may further include.
상기 (c-1) 단계는 상기 산출된 초기 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 셧다운 물질전달계수 이하인 경우에 시스템 운영을 중단하는 단계; 상기 산출된 초기 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 한계 물질전달계수 이하인 경우에 상기 소수성 분리막이 한계에 도달하였음을 알리는 한계효율 도달 알람을 발생시키는 단계; 및 상기 산출된 초기 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 사용전 물질전달계수와 한계 물질전달계수 사이의 중간값 이하인 경우에 상기 소수성 분리막을 세정하여야 함을 알리는 세정권유 알람을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.The step (c-1) may include stopping the system operation when the calculated initial mass transfer coefficient is equal to or less than the shutdown mass transfer coefficient of the hydrophobic separator; Generating a threshold efficiency reaching alarm indicating that the hydrophobic separator has reached a limit when the calculated initial mass transfer coefficient is equal to or less than the threshold mass transfer coefficient of the hydrophobic separator; And when the calculated initial mass transfer coefficient is equal to or less than an intermediate value between the mass transfer coefficient and the limit mass transfer coefficient before use of the hydrophobic separator, generating a washing recommendation alarm indicating that the hydrophobic separator needs to be cleaned. have.
(f) 상기 산출된 초기 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값보다 큰 경우에, 상기 초기 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도로부터 상기 소수성 분리막의 물질전달계수를 재산출하는 단계; (g) 상기 재산출된 물질전달계수로부터 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하는데 걸리는 예상 도달시간을 재산출하는 단계; 및 (h) 상기 재산출된 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값 이하인 경우에 처리수를 외부로 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.(f) When the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor is greater than a set value at the calculated initial expected arrival time, the hydrophobicity is calculated from the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor at the initial expected arrival time. Recalculating the mass transfer coefficient of the separator; (g) recalculating the estimated arrival time for the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor from the recalculated mass transfer coefficient to reach a set value; And (h) discharging the treated water to the outside when the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor is less than or equal to the set value at the estimated recalculated arrival time.
상기 (f)단계는 (f-1) 상기 재산출된 물질전달계수로부터 막젖음 현상에 따른 상기 소수성 분리막의 오염여부를 판단하고, 상기 소수성 분리막의 오염정도에 따라 알람 또는 시스템운영을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (f) is (f-1) determining whether the hydrophobic separator is contaminated according to the film wetting phenomenon from the recalculated material transfer coefficient, and stopping the alarm or system operation according to the degree of contamination of the hydrophobic separator. It may further include.
상기 (f-1) 단계는 상기 재산출된 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 셧다운 물질전달계수 이하인 경우에 시스템 운영을 중단하는 단계; 상기 재산출된 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 한계 물질전달계수 이하인 경우에 상기 소수성 분리막이 한계에 도달하였음을 알리는 한계효율 도달 알람을 발생시키는 단계; 및 상기 재산출된 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 사용전 물질전달계수와 한계 물질전달계수 사이의 중간값 이하인 경우에 상기 소수성 분리막을 세정하여야 함을 알리는 세정권유 알람을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.The step (f-1) may include stopping the operation of the system when the recalculated mass transfer coefficient is equal to or less than the shutdown mass transfer coefficient of the hydrophobic separator; Generating a limit efficiency reaching alarm informing that the hydrophobic separator has reached a limit when the recalculated material transfer coefficient is equal to or less than the limit material transfer coefficient of the hydrophobic separator; And when the recalculated material transfer coefficient is less than or equal to an intermediate value between the material transfer coefficient and the limit material transfer coefficient before use of the hydrophobic separator, generating a washing recommendation alarm indicating that the hydrophobic separator needs to be cleaned. have.
(a-1) 상기 (a) 단계 이전에 상기 막 접촉기에 공급되는 유입수에 함유된 이물질을 제거하는 전처리단계를 더 포함할 수 있다.(a-1) Before the step (a), a pretreatment step of removing foreign substances contained in the inflow water supplied to the membrane contactor may be further included.
(a-1) 상기 (a) 단계 이전에 상기 막 접촉기에 공급되는 유입수의 온도 및 pH를 일정하게 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.(a-1) Before the step (a), the step of adjusting the temperature and pH of the influent supplied to the membrane contactor may be further included.
(a-2) 상기 (a) 단계에서 상기 막 접촉기에 공급되는 흡수용액의 온도 및 pH를 일정하게 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.(a-2) The step (a) may further include the step of constantly adjusting the temperature and pH of the absorption solution supplied to the membrane contactor.
본 발명의 실시예는 소수성 분리막의 물질전달계수로부터 암모니아가 함유된 원수를 처리하는데 필요한 예상 도달시간을 산출하고, 예상 도달시간에 처리수의 암모니아 농도를 측정하여 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하였는지 여부를 판별할 수 있으므로, 시스템을 운영함에 있어 과도한 설비운전을 최소화할 수 있어 설비운영에 따른 운영비용을 절감할 수 있다.The embodiment of the present invention calculates the estimated time required to process raw water containing ammonia from the mass transfer coefficient of the hydrophobic membrane, and measures the ammonia concentration of the treated water at the expected time to reach the ammonia concentration of the treated water at a set value. Since it can be determined whether or not it has been reached, it is possible to minimize excessive equipment operation in operating the system, thereby reducing operating costs associated with operating the equipment.
또한 본 발명의 실시예는 소수성 분리막의 물질전달계수로부터 소수성 분리막의 막젖음 현상을 파악할 수 있어 소수성 분리막의 막젖음 현상에 대응하여 안정적으로 시스템을 운영할 수 있다.In addition, the embodiment of the present invention can grasp the film wetting phenomenon of the hydrophobic separator from the mass transfer coefficient of the hydrophobic separator, so that the system can be stably operated in response to the film wetting phenomenon of the hydrophobic separator.
도 1은 본 발명에 따른 암모니아 제거시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 암모니아 제거시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초기 물질전달계수(km_ini)에 따른 소수성 분리막의 오염여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 재산출된 물질전달계수(km_t1)에 따른 소수성 분리막의 오염여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a view showing an ammonia removal system according to the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing a control method of the ammonia removal system according to the present invention.
3 is a flow chart showing a method for determining whether or not contamination of a hydrophobic separator according to an initial mass transfer coefficient (k m_ini ) according to the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a method for determining whether the hydrophobic separation membrane according to the recalculated mass transfer coefficient (k m_t1 ) according to the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing denote the same members.
도 1은 본 발명에 따른 암모니아 제거시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing an ammonia removal system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 암모니아 제거시스템(100)은 원수를 저장하는 원수저장조(10)와, 원수에 함유된 이물질이 제거하는 전처리유닛(20)과, 전처리된 원수를 공급받아 저장하는 유량조정조(30)와, 유량조정조(30)로부터 공급받은 유입수에 함유된 암모니아를 소수성 분리막(45)을 이용하여 제거하는 막 접촉기(40)와, 시스템의 운영을 전반적으로 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
본 실시예에서 제어부는 유입수의 암모니아 농도와 유량과 온도와 pH를 측정 및 제어하고, 흡수용액의 농도와 유량과 온도와 pH를 측정 및 제어하고, 막 접촉기(40)에 의해 처리된 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하였는지 여부를 판단하고, 소수성 분리막(45)의 물질전달계수를 산출하며, 산출된 물질전달계수로부터 소수성 분리막(45)의 오염여부를 판단하고, 산출된 물질전달계수로부터 막 접촉기(40)에 의해 처리된 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하는데 걸리는 예상 도달시간을 산출하는 등 암모니아 제거시스템(100) 전반을 제어한다.In this embodiment, the control unit measures and controls the ammonia concentration and flow rate and temperature and pH of the influent water, measures and controls the concentration and flow rate and temperature and pH of the absorption solution, and of the treated water processed by the
원수저장조(10)는 암모니아 및 각종 유기물 및 무기물 등의 오염물질이 함유된 원수를 저장한다. 즉, 원수는 오염물질을 포함하는 하폐수, 슬러지, 담수, 기수, 해수, 역삼투 공정 농축수 등 일 수 있다.The raw
그리고 전처리유닛(20)은 원수에 함유된 이물질을 제거하는 역할을 한다.In addition, the
도 1에서는 전처리유닛(20)이 원수저장조(10)의 후방에 배치되어 원수저장조(10)에서 공급되는 원수에 함유된 이물질을 제거하도록 도시되었으나, 원수저장조(10)의 전방에 배치되어 원수저장조(10)로 공급되는 원수에 함유된 이물질을 사전에 전처리할 수도 있다.In FIG. 1, the
한편, 도 1에서는 하나의 전처리유닛(20)이 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 원수의 유량, 막 접촉기(40)의 규모, 사용 환경 등에 따라 복수의 전처리유닛(20)이 연속되게 설치될 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 1, one
또한 도 1에서는 전처리유닛(20)이 저장조 형태로 도시되었으나, 그 형태가 특정되는 것은 아니다. 예를 들어 전처리유닛(20)을 원수저장조(10)와 막 접촉기(40)에 연결된 배관의 내부에 삽입 설치하거나 배관의 외부에 설치된 장치 형태이든 어떠한 형태라도 무방하다.In addition, in Figure 1, the
한편, 전처리유닛(20)은 주로 입자, 미생물, 유기물, 무기물 등과 같이 공정 중에 발생할 수 있는 이물질을 제어하기 위한 장치이다. 특히 입자, 유기물, 미생물이 무기물과 복합적으로 결합할 수 있어 제어가 필요할 수 있다.On the other hand, the
이를 위해 전처리유닛(20)은 무기 이온 제어공정, 유기물 제어공정, 미생물 제어공정 및 입자 제어공정 등 중 어느 하나 이상의 공정을 수행한다.To this end, the
보다 상세하게는 전처리유닛(20)은 응집, 침전, 여과(모래여과, Dual media filtration, Multi-media filtration, cartridge filter, MF(Microfiltration), UF(Ultrafiltration), NF(Nanofiltration), RO(Reverse osmosis), MD(membrane distillation), FO(Forward osmosis) membrane), 살균 (HOCl, NaOCl, UV irradiation), 미생물 공정, 이온 교환(Ion exchange, Softening), 화학 약품 처리(산, 염기, 소독제, 세정제, Anti-scalant), 흡착(활성탄류, Filter absorber, 수지(resins)류 등) 중 어느 하나 이상의 공정을 수행한다.More specifically, the
그리고 유량조정조(30)는 전처리유닛(20)과 별개로 전처리유닛(20) 및 원수저장조(10)의 후방에 마련될 수 있다. 유량조정조(30)는 전처리유닛(20)과 연결되어 전처리된 원수를 공급받아 저장하며, 유량조정조(30)에 저장된 원수는 후술할 막 접촉기(Membrane Contactor,40)로 공급되며 막 접촉기(40)에서 배출된 처리수는 다시 유량조정조(30)로 유입되어 저장된다.In addition, the
본 실시예에서 유량조정조(30)는 막 접촉기(40)와 함께 폐순환 루프를 구성하며, 전처리유닛(20)을 거쳐 유량조정조(30)에 저장된 원수 및 막 접촉기(40)에서 배출되어 유량조정조(30)로 유입된 처리수는 모두 막 접촉기(40)에 공급되는 유입수를 형성한다.In this embodiment, the
본 실시예에서는 유량조정조(30)와 막 접촉기(40) 사이에서 유입수가 순환되면서 유입수에 함유된 암모니아가 순차로 제거된다.In this embodiment, the ammonia contained in the inflow water is sequentially removed while the inflow water is circulated between the
전술한 바와 같이 막 접촉기(40)는 유량조정조(30)로부터 공급되는 유입수에 함유된 암모니아를 제거하는 역할을 한다.As described above, the
막 접촉기(40)는 유입수가 유입되는 유입수 챔버(41)와, 흡수용액이 유입되는 흡수용액 챔버(43)와, 유입수 챔버(41)와 흡수용액 챔버(43) 사이에 마련되는 소수성 분리막(45)을 포함하여 구성된다.The
흡수용액 챔버(43)로 유입되는 흡수용액은 황산을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 산계열인 인산 등 공정에 따라 이를 달리할 수 있다. 흡수용액은 막 접촉기(40)에 연결된 흡수용액 저장조(50)에 저장되며 흡수용액 저장조(50)에 황산 등의 산계열 약품을 혼합할 수 있다.Sulfuric acid may be used as the absorption solution flowing into the
본 실시예에서 소수성 분리막(45)은 평막으로 도시되었으나, 소수성 분리막(45)은 중공사막, 튜브 형태 등도 적용가능하다.In this embodiment, the
그리고 소수성 분리막(45)은 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리설폰(polysulfone, PSF), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone, PES), 폴리에테르이미드(Polyether lmide, PEI), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리아마이드(Polyamide, PA) 중 어느 하나로 제조될 수 있다.And the
본 실시예에 따른 막 접촉기(40)는 소수성 분리막(45)을 경계로 유입수 챔버(41)와 흡수용액 챔버(43) 사이의 암모니아의 분압차이에 의해 양쪽의 용액은 서로 통과할 수 없으며 휘발성인 암모니아 가스만 선택적으로 소수성 분리막(45)을 통해 이동한다. 즉, 유입수 챔버(41) 내의 암모니아가 소수성 분리막(45)의 경계면으로 확산되어 이동한 후 소수성 분리막(45)과의 접촉면에서 암모니아 가스로 휘발되어 소수성 분리막(45)을 통과한 후에 흡수용액 챔버(43) 내의 황산용액과 접촉하는 순간 황산암모늄의 형태로 다시 용해된다.
그리고 유입수 챔버(41)에서 암모니아가 제거된 처리수는 유입수 챔버(41)에서 유량조정조(30)로 공급된 후 다시 유입수 챔버(41)로 공급되어 유입수 챔버(41)와 유량조정조(30) 사이에서 순환된다. 한편, 흡수용액에 용해된 황산암모늄은 흡수용액 저장조(50)에 연결된 별도의 화합물 저장조(60)에 저장된다.In addition, the treated water from which the ammonia has been removed from the
상기와 같이 암모니아를 함유한 유입수는 유량조정조(30)와 유입수 챔버(41) 사이에서 순환되며, 유입수에 함유된 암모니아는 소수성 분리막(45)을 통해 흡수용액 측으로 이동되어 제거된다.As described above, the ammonia-containing influent water is circulated between the
한편, 소수성 분리막(45)을 이용하여 유입수 내에 함유된 암모니아를 제거하는 공정을 장시간 운영하는 경우에 소수성 분리막(45)이 유기물 및 무기물 등의 오염물질이 함유된 유입수에 노출되어 소수성 분리막(45)에 막오염 현상, 특히 막젖음(Wetting) 현상이 발생할 수 있다.On the other hand, when the process of removing the ammonia contained in the influent by using the
막젖음(Wetting) 현상이란 소수성 분리막(45)의 기공 내부에 친수성 오염물질(예를들어, Ca계열 결정)이 형성되어 친수화되는 경우, 유입수 챔버(41)의 오염수가 소수성 분리막(45)을 직접 통과하여 흡수용액 챔버(43)로 이동되는 것을 말한다.When wetting is a phenomenon in which hydrophilic contaminants (for example, Ca-based crystals) are formed inside the pores of the
막젖음 현상이 발생하는 경우에 소수성 분리막(45)의 물질전달계수(km)가 낮아지고 그에 따라 암모니아 제거효율이 저하되어 목표로 하는 암모니아 제거효율을 달성할 수 없게 된다. 그리고 막젖음 현상이 심화될 경우에 오염수가 소수성 분리막(45)을 투과하여 흡수용액 챔버(43)측으로 넘어갈 수 있다.When the film wetting phenomenon occurs, the mass transfer coefficient (k m ) of the
막젖음 현상이 발생하는 경우에 흡수용액 챔버(43) 내로 오염수가 투과되므로 소수성 분리막(45)을 이용한 암모니아 제거효율이 현저하게 저하된다. 따라서 막젖음 현상이 발생하는 경우에 소수성 분리막(45)을 세정하거나 교체하여야 한다.When the film wetting phenomenon occurs, since the contaminated water permeates into the
종래에는 전기전도도 측정을 통한 막젖음 현상을 관찰하였으나, 이는 유입수가 흡수용액 챔버(43)로 이동된 후에 막젖음 현상을 확인할 수 있는 문제점이 있었다. 또한 종래의 방법은 막오염이 부분적으로 발생하거나, 소수성 분리막(45)이 부분적으로 손상 또는 불균질하게 제조되어 소수성 분리막(45)의 일부에서만 나타나는 경우에 그 예측이 불가능한 문제점이 있었다.Conventionally, the film wetting phenomenon was observed by measuring the electrical conductivity, but this had a problem in that the film wetting phenomenon could be confirmed after the inflow water was moved to the
이에 본 실시예에서는 유입수의 초기 암모니아 농도와 소정시간 경과 후 막 접촉기(40)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도를 측정하여 아래의 식(1)과 (2)로부터 소수성 분리막(45)의 물질전달계수를 산출한 후 산출된 소수성 분리막(45)의 물질전달계수(km)로부터 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상을 판별한다.Accordingly, in this embodiment, the initial ammonia concentration of the influent water and the ammonia concentration of the treated water discharged from the
---- 식(1) ---- Expression (1)
---- 식(2) ---- Expression (2)
여기서, Co[mg/l]는 유입수의 초기 암모니아 농도이고, Ct[mg/l]는 반응시간 t[h]에서 막 접촉기(40)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도이고, km[m/h]은 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수이고, A[m2]는 소수성 분리막(45)의 표면적이고, Vo[m3]는 유입수 챔버(41)의 부피이고, FA는 유입수 내 자유암모니아 분율이고, pH는 유입수의 pH이다.Here, C o [mg / l] is the initial ammonia concentration of the influent, C t [mg / l] is the ammonia concentration of the treated water discharged from the
본 실시예에서 유입수의 온도와 pH는 일정하게 유지되고, FA는 높은 pH조건 하에서 자유암모니아 분율이 상승한다.In this embodiment, the temperature and pH of the influent are kept constant, and the free ammonia fraction increases under FA conditions.
막 접촉기(40)에 사용되는 소수성 분리막(45)의 표면적 A와 유입수 챔버(41)의 부피 Vo는 막 접촉기(40)의 처리용량에 따라 정해지고 식(2)로부터 유입수의 pH에 따른 유입수 내 자유암모니아 분율 FA를 산출할 수 있으므로, 제어부는 측정된 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)와 반응시간 t에서 막 접촉기(40)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct)로부터 식(1)을 이용하여 반응시간 t에서 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)를 산출할 수 있다.The surface area A of the
상기와 같이 반응시간 t에서의 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)를 산출한 후, 제어부는 반응시간 t에서 산출된 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)가 소수성 분리막(45)의 사용전 물질전달계수(km_o)와 소수성 분리막(45)의 최대 오염부하 유입시 처리가능한 한계 물질전달계수(km_2) 사이의 중간값(km_1) 이하인 경우에 소수성 분리막(45)을 세정하여야 함을 알리는 세정권유 알람을 발생시킨다. 여기서 소수성 분리막(45)의 사용전 물질전달계수(km_o)는 소수성 분리막(45)을 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 제거 전의 소수성 분리막(45)의 스펙상의 물질전달계수이다.After calculating the response ammonia mass transfer coefficient (k m_t) of the hydrophobic membrane (45) at time t as described above, the control ammonia mass transfer coefficient of the
또한 제어부는 반응시간 t에서 산출된 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)가 소수성 분리막(45)의 한계 물질전달계수(km_2) 이하인 경우에 소수성 분리막(45)이 한계에 도달하였음을 알리는 한계효율 도달 알람을 발생시킨다.In addition, the control unit reaches the limit when the ammonia mass transfer coefficient (k m_t ) of the
또한 제어부는 반응시간 t에서 산출된 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)가 소수성 분리막(45)이 완전히 막젖음되어 시스템의 운영을 중단하여야 하는 셧다운 물질전달계수(km_3) 이하인 경우에 시스템 운영을 중단시킨다.In addition, the control unit has an ammonia mass transfer coefficient (k m_t ) of the
상기와 같이 본 실시예는 반응시간 t에서 소수성 분리막(45)의 물질전달계수(km_t)로부터 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상을 파악할 수 있어 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상에 대응하여 안정적으로 시스템을 운영할 수 있다.As described above, the present embodiment can grasp the film wetting phenomenon of the
또한 제어부는 반응시간 t에서 산출된 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)로부터 막 접촉기(40)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값(Cf)에 도달하는데 걸리는 예상 도달시간(tf_t)을 산출할 수 있다.In addition, the control unit reaches the expected amount of ammonia concentration of the treated water discharged from the
즉, 반응시간 t에서 산출된 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)가 예상 도달시간(tf_t)에서 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_f)라고 가정할 때, 식 (1)에 측정된 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)와 막 접촉기(40)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도의 설정값(Cf)과 예상 도달시간(tf_t)에서의 소수성 분리막(45)의 암모니아 물질전달계수(km_t)와 소수성 분리막(45)의 표면적 A와 유입수 챔버(41)의 부피 Vo와 유입수 내 자유암모니아 분율 FA를 대입하여 예상 도달시간(tf)를 산출할 수 있다.That is, assuming that the
따라서, 본 실시예는 산출된 예상 도달시간(tf)에 막 접촉기(40)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도를 측정하여 처리수의 암모니아 농도가 설정값(Cf)에 도달하였는지 여부를 판별하도록 함으로써, 처리수의 암모니아 농도 측정횟수를 최소화할 수 있으며 또한 시스템을 운영함에 있어 과도한 설비 운전을 최소화할 수 있어 설비운영에 따른 운영비용을 절감할 수 있다.Therefore, this embodiment measures whether the ammonia concentration of the treated water has reached the set value (C f ) by measuring the ammonia concentration of the treated water discharged from the
그리고 제어부는 유량조정조(30) 내의 유입수의 온도 및 pH를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다. 유량조정조(30) 내의 유입수의 온도를 일정하게 유지하기 위해 유량조정조(30) 내에 유입되는 전처리된 원수 및 막 접촉기(40)에서 배출되는 처리수는 열교환기(미도시)에 의해 온도가 조절될 수 있다. 또한 유량조정조(30) 내의 유입수의 pH를 일정하게 유지하기 위해 유량조정조(30) 내의 유입수의 pH를 측정하고 유량조정조(30) 내에 수산화나트륨 등의 염기계열 약품을 혼합할 수 있다.In addition, the control unit may control to maintain a constant temperature and pH of the inflow water in the
그리고 제어부는 막 접촉기(40)의 유입수 챔버(41)에 공급되는 유입수의 유량이 일정하게 유지되도록 제어한다. 유입수 챔버(41)에 공급되는 유입수의 유량은 막 접촉기(40)의 처리용량을 고려하여 결정되며 유입수 챔버(41)에 공급되는 유입수의 유량은 최대유량이 공급될 수 있도록 제어된다.In addition, the control unit controls the flow rate of the inflow water supplied to the
그리고 제어부는 흡수용액 저장조(50) 내의 흡수용액의 온도 및 pH를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다. 흡수용액 저장조(50) 내의 흡수용액의 온도를 일정하게 유지하기 위해 흡수용액 저장조(50) 내에 유입되는 흡수용액은 열교환기(미도시)에 의해 온도가 조절될 수 있다. 또한 흡수용액 저장조(50) 내의 흡수용액의 pH를 일정하게 유지하기 위해 흡수용액 저장조(50) 내의 흡수용액의 pH를 측정하고 흡수용액 저장조(50) 내에 황산 등의 산계열 약품을 혼합할 수 있다.In addition, the control unit may control to maintain a constant temperature and pH of the absorption solution in the absorption solution storage tank (50). In order to keep the temperature of the absorption solution in the absorption
그리고 제어부는 막 접촉기(40)의 흡수용액 챔버(43)에 공급되는 흡수용액의 유량이 일정하게 유지되도록 제어한다. 흡수용액 챔버(43)에 공급되는 흡수용액의 유량은 막 접촉기(40)의 처리용량을 고려하여 결정되며 흡수용액 챔버(43)에 공급되는 흡수용액의 유량은 최대유량이 공급될 수 있도록 제어된다.In addition, the control unit controls the flow rate of the absorption solution supplied to the
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 암모니아 제거시스템(100)의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.The control method of the
도 2는 본 발명에 따른 암모니아 제거시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 초기 물질전달계수(km_ini)에 따른 소수성 분리막의 오염여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 재산출된 물질전달계수(km_t1)에 따른 소수성 분리막의 오염여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing a control method of the ammonia removal system according to the present invention, Figure 3 is a flow chart showing a method for determining whether the hydrophobic separation membrane according to the initial mass transfer coefficient (k m_ini ) according to the present invention, 4 is a flow chart showing a method for determining whether or not contamination of the hydrophobic membrane according to the recalculated material transfer coefficient (k m_t1 ) according to the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 암모니아 제거시스템(100)은 유량조정조(30)에 저장된 유입수를 유입수 챔버(41)에 공급하고 유입수 챔버(41)에서 배출된 처리수를 유량조정조(30)로 공급하여 저장한 후 다시 유입수 챔버(41)로 공급하는 폐순환 루프를 구성한다.2 to 4, the
또한 본 실시예에 따른 암모니아 제거시스템(100)은 흡수용액 저장조(50)에 저장된 흡수용액을 흡수용액 챔버(43)에 공급하고 흡수용액 챔버(43)에서 배출된 처리수를 흡수용액 저장조(50)로 공급하여 저장한 후 다시 흡수용액 챔버(43)로 공급하는 폐순환 루프를 구성한다.In addition, the
그리고 본 실시예에 따른 암모니아 제거시스템(100)은 막 접촉기(40)의 소수성 분리막(45)을 경계로 유입수 챔버(41)와 흡수용액 챔버(43) 사이의 암모니아 분압차이를 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 선택적으로 흡수용액 챔버(43)로 이동시켜 제거한다.And the
본 실시예에서는 암모니아 제거시스템(100)의 운영에 있어서 설비운전을 최소화하여 설비운영에 따른 운영비용을 절감하고, 장시간 운영에 따른 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상을 파악하여 안정적으로 시스템을 운영하고자 한다.In the present embodiment, the operation of the
이를 위해, 먼저, 유입수를 유입수 챔버(41)에 공급하기에 앞서 원수저장조(10)의 후방에 전처리유닛(20)을 배치하여 원수에 함유된 이물질을 제거하거나, 원수저장조(10)의 전방에 전처리유닛(20)을 배치하여 원수저장조(10)로 공급되는 원수에 함유된 이물질을 제거할 수 있다.For this, first, prior to supplying the influent to the
그리고, 유량조정조(30)에 저장되고 막 접촉기(40)의 유입수 챔버(41)에 공급되는 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)와 온도 및 pH를 측정하고, 흡수용액 저장조(50)에 저장되고 막 접촉기(40)의 흡수용액 챔버(43)에 공급되는 흡수용액의 온도 및 pH를 측정하며, 막 접촉기(40)의 최대 처리용량을 고려하여 막 접촉기(40)의 유입수 챔버(41)에 공급되는 유입수의 유량과 흡수용액 챔버(43)에 공급되는 흡수용액의 유량을 결정한다(S100).Then, the initial ammonia concentration (C o ) and temperature and pH of the influent water stored in the flow
한편, 막 접촉기(40)를 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 제거하기에 앞서 먼저 유량저장조(30)에 저장되고 막 접촉기(40)의 유입수 챔버(41)에 공급되는 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)가 설정값(Cf) 이하 인지를 판단한다(S200).On the other hand, prior to removing the ammonia contained in the influent using the
초기 암모니아 농도(Co)가 설정값(Cf) 이하인 경우에 유량저장조(30)에 저장된 유입수를 외부로 배출한다.When the initial ammonia concentration (C o ) is less than or equal to the set value (C f ), the inflow water stored in the flow
반면에 초기 암모니아 농도(Co)가 설정값(Cf)보다 큰 경우에 막 접촉기(40)를 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 제거하는 공정을 수행한다.On the other hand, when the initial ammonia concentration (C o ) is greater than the set value (C f ), a process of removing ammonia contained in the influent is performed using the
막 접촉기(40)의 유입수 챔버(41)와 흡수용액 챔버(43)에 각각 유입수와 흡수용액을 공급하여 소수성 분리막(45)을 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 제거하되, 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수를 순환시켜 유입수 챔버(41)에 재공급하고 흡수용액 챔버(43)에서 배출되는 흡수용액을 순환시켜 흡수용액 챔버(43)에 재공급한다.The ammonia contained in the influent is removed using the
즉, 유량조정조(30)에 저장된 유입수를 유입수 챔버(41)에 공급하고 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수를 다시 유량조정조(30)에 공급하여 저장한 후 다시 유입수 챔버(41)로 순환되게 공급하고, 흡수용액 저장조(50)에 저장된 흡수용액을 흡수용액 챔버(43)에 공급하고 흡수용액 챔버(43)에서 배출되는 흡수용액을 다시 흡수용액 저장조(50)에 공급하여 저장한 후 다시 흡수용액 챔버(43)로 순환되게 공급하여 막 접촉기(40)에 수용된 소수성 분리막(45)을 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 제거한다.That is, the inflow water stored in the
그리고 유입수를 유량조정조(30)와 유입수 챔버(41) 사이에서 순환되게 공급하는 경우에 열교환기를 이용하여 유입수의 온도가 일정하게 유지되도록 제어하고 유량조정조(30)에 수산화나트륨 등의 염기계열 약품을 혼합하여 유입수의 pH가 일정하게 유지되도록 제어한다.In addition, when the inflow water is circulatedly supplied between the
그리고 유입수를 흡수용액 저장조(50)와 흡수용액 챔버(43) 사이에서 순환되게 공급하는 경우에 열교환기를 이용하여 흡수용액의 온도가 일정하게 유지되도록 제어하고 흡수용액 저장조(50)에 황산 등의 산계열 약품을 혼합하여 흡수용액의 pH가 일정하게 유지되도록 제어한다.In addition, when the inflow water is circulatedly supplied between the absorption
그리고 소정시간 경과 후 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Cini)를 측정한다(S300). 처리수의 암모니아 농도(Cini)는 막 접촉기(40)를 거친 후 유량조정조(30)에 저장된 유입수의 암모니아 농도를 측정함으로써 알 수 있다.Then, the ammonia concentration (C ini ) of the treated water discharged from the
여기서 소정시간은 운전 중인 시스템에서 측정된 처리수의 암모니아 농도(Cini)로부터 산출될 초기 물질전달계수(km_ini)의 신뢰성을 담보하기 위한 최소 시간을 의미하며, 이는 초기 물질전달계수(km_ini)를 바탕으로 산출되는 초기 예상 도달시간(tf_ini) 및 막젖음 현상 검토 공정의 신뢰성을 결정하게 된다. 신뢰성 있는 초기 물질전달계수(km_ini)를 산출하기 위해서는 초기 암모니아 농도(Co)와 소정시간 이후 측정될 암모니아농도(Cini)가 충분히 구별될 수 있어어야 하므로, 소정시간은 1batch(유량조정조(30)에 저장된 원수에 함유된 암모니아를 처리하는데 필요한 일련의 공정) 예상 운전시간의 15~30% 내외가 바람직하다. 본 실시예에서 소정시간은 시스템 가동 후 30분을 의미하나, 시스템의 특성, 암모니아 농도 검출장치의 특성, 유입수의 성상 및 소수성 분리막의 특성 등에 따라 달라질 수 있다. Here, the predetermined time refers to the minimum time to ensure the reliability of the initial mass transfer coefficient (k m_ini ) to be calculated from the ammonia concentration (C ini ) of the treated water measured in the operating system, which is the initial mass transfer coefficient (k m_ini ) To determine the initial expected arrival time (t f_ini ) and the reliability of the film wetting process. In order to calculate a reliable initial mass transfer coefficient (k m_ini ), the initial ammonia concentration (C o ) and the ammonia concentration (C ini ) to be measured after a certain time must be sufficiently distinguishable, so a predetermined time is 1 batch (flow adjustment tank ( 30) A series of processes necessary to treat the ammonia contained in the raw water stored in) It is desirable to be around 15-30% of the expected operating time. The predetermined time in this embodiment means 30 minutes after the system is started, but may vary depending on the characteristics of the system, the characteristics of the ammonia concentration detection device, the properties of the influent water, and the characteristics of the hydrophobic separator.
그리고 처리수의 암모니아 농도(Cini)가 설정값(Cf) 이하 인지를 판단한다(S400). 처리수의 암모니아 농도(Cini)가 설정값(Cf) 이하인 경우에 막 접촉기(40)를 거쳐 유량저장조(30)에 저장된 처리수를 외부로 배출한다.Then, it is determined whether the ammonia concentration C ini of the treated water is equal to or less than the set value C f (S400). When the ammonia concentration C ini of the treated water is equal to or less than the set value C f , the treated water stored in the flow
반면에 처리수의 암모니아 농도(Cini)가 설정값(Cf)보다 큰 경우에 처리수의 암모니아 농도(Cini)로부터 소수성 분리막(45)의 초기 물질전달계수(km_ini)를 산출한다(S500). 초기 물질전달계수(km_ini)는 위에서 언급한 식(1)과 식(2)에 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)와 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Cini)와 소수성 분리막(45)의 표면적 A와 유입수 챔버(41)의 부피 Vo와 유입수 내 자유암모니아 분율 FA를 대입하여 산출할 수 있다.On the other hand, when the ammonia concentration (C ini ) of the treated water is greater than the set value (C f ), the initial mass transfer coefficient (k m_ini ) of the
그리고 산출된 초기 물질전달계수(km_ini)로부터 맞젖음 현상에 따른 소수성 분리막(45)의 오염여부를 판단한다(S600). 그리고 제어부는 소수성 분리막(45)의 오염정도에 따라 알람 또는 시스템 운영을 중단시킨다.Then, it is determined whether the
구체적으로 도 3에서 도시한 바와 같이, 산출된 초기 물질전달계수(km_ini)가 소수성 분리막(45)이 완전히 막젖음되어 운영을 중단하여야 하는 셧다운 물질전달계수(km_3) 이하인지 여부를 판단한다(S610). 초기 물질전달계수(km_ini)가 셧다운 물질전달계수(km_3) 이하인 경우에 시스템의 운영을 중단한다(S620).Specifically, as illustrated in FIG. 3, it is determined whether or not the calculated initial mass transfer coefficient (k m_ini ) is less than or equal to the shutdown mass transfer coefficient (k m_3 ), where the
반면에, 초기 물질전달계수(km_ini)가 셧다운 물질전달계수(km_3)보다 큰 경우에, 초기 물질전달계수(km_ini)가 소수성 분리막(45)의 최대 오염부하 유입시 처리가능한 한계 물질전달계수(km_2) 이하인지 여부를 판단한다(S630). 초기 물질전달계수(km_ini)가 한계 물질전달계수(km_2) 이하인 경우에 소수성 분리막(45)이 한계에 도달하였음을 알리는 한계효율 도달 알람을 발생시킨다(S640).On the other hand, if the initial mass transfer coefficient (k m_ini ) is greater than the shutdown mass transfer coefficient (k m_3 ), the initial mass transfer coefficient (k m_ini ) is a limitable mass transfer that can be handled when the maximum contamination load of the
반면에, 초기 물질전달계수(km_ini)가 한계 물질전달계수(km_2)보다 큰 경우에, 초기 물질전달계수(km_ini)가 소수성 분리막(45)의 사용전 물질전달계수(km_o)와 한계 물질전달계수(km_2) 사이의 중간값(km_1) 이하인지 여부를 판단한다(S650). 초기 물질전달계수(km_ini)가 중간값(km_1) 이하인 경우에 소수성 분리막(45)을 세정하여야 함을 알리는 세정권유 알람을 발생시킨다(S660). 반면에, 초기 물질전달계수(km_ini)가 중간값(km_1)보다 큰 경우에는 알람 등을 발생시키지 않는다.On the other hand, when the initial mass transfer coefficient (k m_ini) greater than the limit, the mass transfer coefficient (k m_2), initial mass transfer coefficient (k m_ini) the use of a hydrophobic membrane (45) before the mass transfer coefficient (k m_o) and It is determined whether or not it is less than or equal to the median (k m_1 ) between the limiting mass transfer coefficients (k m_2 ) (S650). When the initial mass transfer coefficient (k m_ini ) is less than or equal to the median value (k m_1 ), a washing recommendation alarm is generated informing that the
이처럼 소수성 분리막(45)의 오염 정도에 따라 시스템 운영 중단과 한계효율 도달알람 및 세정권유 알람을 발생시킨다. 따라서 소수성 분리막(45)의 물질전달계수로부터 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상을 파악할 수 있어 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상에 대응하여 안정적으로 시스템을 운영할 수 있다.As such, according to the degree of contamination of the
그리고 소수성 분리막(45)의 오염정도를 파악한 후, 산출된 초기 물질전달계수(km_ini)로부터 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값(Cf)에 도달하는데 걸리는 초기 예상 도달시간(tf_ini)을 산출한다(S700).And after grasping the degree of contamination of the
초기 예상 도달시간(tf_ini)은 소수성 분리막(45)의 산출된 물질전달계수(km_ini)가 예상 도달시간(tf_ini)에서의 소수성 분리막(45)의 물질전달계수(km_f)라고 가정할 때, 식 (1)에 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)와 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도의 설정값(Cf)과 소수성 분리막(45)의 초기 물질전달계수(km_ini)와 소수성 분리막(45)의 표면적 A와 유입수 챔버(41)의 부피 Vo와 유입수 내 자유암모니아 분율 FA를 대입하여 산출할 수 있다.Initial estimated reaching time (t f_ini) will be assumed that the mass transfer coefficient (k m_ini) the mass transfer coefficient (k m_f) of the hydrophobic membrane (45) in the expected time of arrival (t f_ini) calculation of the hydrophobic membrane (45) At this time, in equation (1), the initial ammonia concentration (C o ) of the influent water and the set value (C f ) of the ammonia concentration of the treated water discharged from the
그리고 초기 예상 도달시간(tf_ini)에 도달하기까지 유입수를 유량조정조(30)와 유입수 챔버(41) 사이에서 순환시키고 흡수용액을 흡수용액 저장조(50)와 흡수용액 챔버(43) 사이에서 순환시켜 유입수에 함유된 암모니아를 제거한다.Then, the circulating influent flows between the
그리고 초기 예상 도달시간(tf_ini)에서 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct1)를 측정한다(S800).Then, the ammonia concentration (C t1 ) of the treated water discharged from the
그리고 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct1)가 설정값(Cf) 이하 인지를 판단한다(S900). 초기 예상 도달시간(tf_ini)에서 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct1)가 설정값(Cf) 이하인 경우에 막 접촉기(40)를 거쳐 유량저장조(30)에 저장된 처리수를 외부로 배출한다.Then, it is determined whether the ammonia concentration C t1 of the treated water discharged from the
반면에 초기 예상 도달시간(tf_ini)에 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct1)가 설정값(Cf)보다 큰 경우에, 초기 예상 도달시간(tf_ini)에서 측정된 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct1)로부터 소수성 분리막(45)의 물질전달계수(km_t1)를 재산출한다(S1000).On the other hand, when the ammonia concentration (C t1 ) of the treated water discharged from the
재산출된 물질전달계수(km_t1)는 위에서 언급한 식(1)과 식(2)에 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)와 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct1)와 소수성 분리막(45)의 표면적 A와 유입수 챔버(41)의 부피 Vo와 유입수 내 자유암모니아 분율 FA를 대입하여 산출할 수 있다.The recalculated mass transfer coefficient (k m_t1 ) is the initial ammonia concentration (C o ) of the influent and the ammonia concentration (C t1 ) of the treated water discharged from the influent chamber (41) in equations (1) and (2) mentioned above. ) Can be calculated by substituting the surface area A of the
그리고 재산출된 물질전달계수(km_t1)로부터 맞젖음 현상에 따른 소수성 분리막(45)의 오염여부를 판단한다(S1100). 그리고 제어부는 소수성 분리막(45)의 오염정도에 따라 알람 또는 시스템 운영을 중단시킨다.Then, it is determined whether or not the
구체적으로 도 4에서 도시한 바와 같이, 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 소수성 분리막(45)이 완전히 막젖음되어 운영을 중단하여야 하는 셧다운 물질전달계수(km_3) 이하인지 여부를 판단한다(S1110). 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 셧다운 물질전달계수(km_3) 이하인 경우에 시스템의 운영을 중단한다(S1120).As specifically shown in Figure 4, the material of the mass transfer coefficient calculated (k m_t1) a hydrophobic membrane (45) is fully film wetting determines whether or less shut down the mass transfer coefficient (k m_3) to cease the operation (S1110). When the recalculated mass transfer coefficient (k m_t1 ) is less than or equal to the shutdown mass transfer coefficient (k m_3 ), the system is stopped (S1120).
반면에, 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 셧다운 물질전달계수(km_3)보다 큰 경우에, 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 소수성 분리막(45)의 최대 오염부하 유입시 처리가능한 한계 물질전달계수(km_2) 이하인지 여부를 판단한다(S1130). 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 한계 물질전달계수(km_2) 이하인 경우에 소수성 분리막(45)이 한계에 도달하였음을 알리는 한계효율 도달 알람을 발생시킨다(S1140).On the other hand, the re-calculated mass transfer coefficient (k m_t1) shuts down the mass transfer coefficient processed with maximum pollution load inlet of the case is greater than (k m_3), the re-calculated mass transfer coefficient (k m_t1) a hydrophobic membrane (45) It is determined whether or not the possible limit mass transfer coefficient (k m_2 ) or less (S1130). Generates an indicating material hayeoteum hydrophobic membrane (45) it reaches the limit, if not more than the calculated mass transfer coefficient (k m_t1) limits the mass transfer coefficient (k m_2) alarm limits efficiency reached (S1140).
반면에, 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 한계 물질전달계수(km_2)보다 큰 경우에, 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 소수성 분리막(45)의 사용전 물질전달계수(km_o)와 한계 물질전달계수(km_2) 사이의 중간값(km_1) 이하인지 여부를 판단한다(S1150). 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 중간값(km_1) 이하인 경우에 소수성 분리막(45)을 세정하여야 함을 알리는 세정권유 알람을 발생시킨다(S1160). 반면에, 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 중간값(km_1)보다 큰 경우에는 알람 등을 발생시키지 않는다.On the other hand, re-calculating the mass transfer coefficient (k m_t1) limits the mass transfer coefficient (k m_2) using precursors of the to greater than, the re-calculated mass transfer coefficient (k m_t1)
이처럼 소수성 분리막(45)의 오염 정도에 따라 시스템 운영 중단과 한계효율 도달알람 및 세정권유 알람을 발생시킨다. 따라서 소수성 분리막(45)의 물질전달계수로부터 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상을 파악할 수 있어 소수성 분리막(45)의 막젖음 현상에 대응하여 안정적으로 시스템을 운영할 수 있다.As such, according to the degree of contamination of the
그리고 소수성 분리막(45)의 오염정도를 파악한 후, 재산출된 물질전달계수(km_t1)로부터 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값(Cf)에 도달하는데 걸리는 예상 도달시간(tf_t1)을 재산출한다(S1200).Then, after grasping the degree of contamination of the
예상 도달시간(tf_t1)은 소수성 분리막(45)의 재산출된 물질전달계수(km_t1)가 예상 도달시간(tf_t1)에서의 소수성 분리막(45)의 물질전달계수(km_f)라고 가정할 때, 식 (1)에 유입수의 초기 암모니아 농도(Co)와 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도의 설정값(Cf)과 소수성 분리막(45)의 재산출된 물질전달계수(km_t1)와 소수성 분리막(45)의 표면적 A와 유입수 챔버(41)의 부피 Vo와 유입수 내 자유암모니아 분율 FA를 대입하여 산출할 수 있다.Estimated arrival time (t f_t1) will be assumed that the mass transfer coefficient (k m_f) of the hydrophobic membrane (45) in the mass transfer coefficient (k m_t1) the estimated arrival time (t f_t1) recalculated in the hydrophobic membrane (45) At this time, in equation (1), the initial ammonia concentration (C o ) of the influent water and the set value (C f ) of the ammonia concentration of the treated water discharged from the
그리고 예상 도달시간(tf_t1)에 도달하기까지 유입수를 유량조정조(30)와 유입수 챔버(41) 사이에서 순환시키고 흡수용액을 흡수용액 저장조(50)와 흡수용액 챔버(43) 사이에서 순환시켜 유입수에 함유된 암모니아를 제거한다.Then, the inflow water is circulated between the flow
그리고 예상 도달시간(tf_t1)에서 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct2)를 측정한다(S1300).Then, the ammonia concentration C t2 of the treated water discharged from the
그리고 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct2)가 설정값(Cf) 이하 인지를 판단한다(S1400). 예상 도달시간(tf_t1)에서 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct2)가 설정값(Cf) 이하인 경우에 막 접촉기(40)를 거쳐 유량저장조(30)에 저장된 처리수를 외부로 배출한다.Then, it is determined whether the ammonia concentration C t2 of the treated water discharged from the
반면에 재산출된 예상 도달시간(tf_t1)에서 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct2)가 설정값(Cf)보다 큰 경우에, 전술한 S1000 내지 S1400 동작을 반복하여 처리수에 함유된 암모니아를 제거한다.On the other hand, if the ammonia concentration (C t2 ) of the treated water discharged from the
구체적으로, 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수를 순환시켜 유입수 챔버(41)에 재공급하고 재산출된 예상 도달시간(tf_t1)에서 측정된 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct2)로부터 소수성 분리막(45)의 물질전달계수(km_t2)를 재산출한다(S1000).Specifically, ammonia of the treated water discharged from the
그리고 재산출된 물질전달계수(km_t2)로부터 맞젖음 현상에 따른 소수성 분리막(45)의 오염여부를 판단한다(S1100). 제어부는 도 4에서 도시한 바와 같이 소수성 분리막(45)의 오염정도에 따라 알람 또는 시스템 운영을 중단시킨다.Then, it is determined whether or not the
그리고 소수성 분리막(45)의 오염정도를 파악한 후, 재산출된 물질전달계수(km_t2)로부터 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값(Cf)에 도달하는데 걸리는 예상 도달시간(tf_t2)을 재산출한다(S1200).Then, after grasping the degree of contamination of the
그리고 예상 도달시간(tf_t2)에 도달하기까지 유입수를 유량조정조(30)와 유입수 챔버(41) 사이에서 순환시키고 흡수용액을 흡수용액 저장조(50)와 흡수용액 챔버(43) 사이에서 순환시켜 유입수에 함유된 암모니아를 제거한다.Then, the influent is circulated between the
그리고 예상 도달시간(tf_t2)에서 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct3)를 측정한다(S1300).Then, the ammonia concentration C t3 of the treated water discharged from the
그리고 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct3)가 설정값(Cf) 이하 인지를 판단한다(S1400). 예상 도달시간(tf_t2)에서 유입수 챔버(41)에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도(Ct3)가 설정값(Cf) 이하인 경우에 막 접촉기(40)를 거쳐 유량저장조(30)에 저장된 처리수를 외부로 배출한다.Then, it is determined whether the ammonia concentration C t3 of the treated water discharged from the
이처럼, 본 실시예는 전술한 S1000~S1400 동작을 반복하여 처리수에 함유된 암모니아를 제거하며, 이로써 암모니아 제거시스템(100)의 운영에 있어서 설비운전을 최소화할 수 있어 운영비용을 절감할 수 있다.As described above, this embodiment removes ammonia contained in the treated water by repeating the above-described operations of S1000 to S1400, thereby minimizing equipment operation in the operation of the
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.
100: 암모니아 제거시스템 10: 원수저장조
20: 전처리유닛 30: 유량조정조
40: 막 접촉기 41: 유입수 챔버
43: 흡수용액 챔버 45: 소수성 분리막
50: 흡수용액 저장조 60: 화합물 저장조100: ammonia removal system 10: raw water storage tank
20: pre-treatment unit 30: flow adjustment tank
40: membrane contactor 41: influent chamber
43: absorption solution chamber 45: hydrophobic separator
50: absorption solution storage tank 60: compound storage tank
Claims (9)
(b) 초기 암모니아 농도가 설정값보다 큰 경우에, 상기 막 접촉기에 유입수와 흡수용액을 순환시켜 상기 막 접촉기 내의 소수성 분리막을 이용하여 유입수에 함유된 암모니아를 제거하되, 소정시간 경과 후 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도를 측정하여 처리수의 암모니아 농도가 설정값 이하인 경우에 처리수를 외부로 배출하는 단계;
(c) 소정시간 경과 후 측정된 처리수의 암모니아 농도가 설정값보다 큰 경우에, 처리수의 암모니아 농도로부터 상기 소수성 분리막의 초기 물질전달계수를 산출하는 단계;
(d) 상기 산출된 초기 물질전달계수로부터 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하는데 걸리는 초기 예상 도달시간을 산출하는 단계; 및
(e) 상기 산출된 초기 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값 이하인 경우에 처리수를 외부로 배출하는 단계를 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.(A) when the initial ammonia concentration of the inlet water stored in the flow rate storage tank and supplied to the membrane contactor is less than a set value, discharging the inflow water stored in the flow rate storage tank to the outside;
(b) When the initial ammonia concentration is greater than the set value, the ammonia contained in the influent is removed by using a hydrophobic separation membrane in the membrane contactor by circulating the influent and the absorption solution to the membrane contactor, but after a predetermined time has elapsed Measuring the ammonia concentration of the treated water discharged from the apparatus and discharging the treated water to the outside when the ammonia concentration of the treated water is equal to or less than a set value;
(c) calculating an initial mass transfer coefficient of the hydrophobic separation membrane from the ammonia concentration of the treated water when the ammonia concentration of the treated water measured after a predetermined period of time is greater than a set value;
(d) calculating an initial estimated arrival time for the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor from the calculated initial mass transfer coefficient to reach a set value; And
(E) control method of the ammonia removal system comprising the step of discharging the treated water to the outside when the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor at the calculated initial estimated arrival time is less than or equal to a set value.
상기 (c)단계는,
(c-1) 상기 산출된 초기 물질전달계수로부터 막젖음 현상에 따른 상기 소수성 분리막의 오염여부를 판단하고, 상기 소수성 분리막의 오염정도에 따라 알람 또는 시스템운영을 중단하는 단계를 더 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.According to claim 1,
Step (c) is,
(c-1) Ammonia removal further comprising the step of determining whether the hydrophobic separation membrane is contaminated according to the membrane wetting phenomenon from the calculated initial mass transfer coefficient, and stopping the alarm or system operation according to the degree of contamination of the hydrophobic separation membrane. How to control the system.
상기 (c-1) 단계는,
상기 산출된 초기 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 셧다운 물질전달계수 이하인 경우에 시스템 운영을 중단하는 단계;
상기 산출된 초기 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 한계 물질전달계수 이하인 경우에 상기 소수성 분리막이 한계에 도달하였음을 알리는 한계효율 도달 알람을 발생시키는 단계; 및
상기 산출된 초기 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 사용전 물질전달계수와 한계 물질전달계수 사이의 중간값 이하인 경우에 상기 소수성 분리막을 세정하여야 함을 알리는 세정권유 알람을 발생시키는 단계를 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.According to claim 2,
Step (c-1) is,
Stopping the operation of the system when the calculated initial mass transfer coefficient is equal to or less than the shutdown mass transfer coefficient of the hydrophobic separator;
Generating a threshold efficiency reaching alarm indicating that the hydrophobic separator has reached a limit when the calculated initial mass transfer coefficient is equal to or less than the threshold mass transfer coefficient of the hydrophobic separator; And
Ammonia removal comprising the step of generating a washing recommendation alarm informing that the hydrophobic separator should be cleaned when the calculated initial mass transfer coefficient is equal to or less than an intermediate value between the mass transfer coefficient and the limit mass transfer coefficient before use of the hydrophobic separator. How to control the system.
(f) 상기 산출된 초기 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값보다 큰 경우에, 상기 초기 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도로부터 상기 소수성 분리막의 물질전달계수를 재산출하는 단계;
(g) 상기 재산출된 물질전달계수로부터 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값에 도달하는데 걸리는 예상 도달시간을 재산출하는 단계; 및
(h) 상기 재산출된 예상 도달시간에 상기 막 접촉기에서 배출되는 처리수의 암모니아 농도가 설정값 이하인 경우에 처리수를 외부로 배출하는 단계를 더 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.According to claim 1,
(f) When the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor is greater than a set value at the calculated initial expected arrival time, the hydrophobicity is calculated from the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor at the initial expected arrival time. Recalculating the mass transfer coefficient of the separator;
(g) recalculating the estimated arrival time for the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor from the recalculated mass transfer coefficient to reach a set value; And
(h) The control method of the ammonia removal system further comprising the step of discharging the treated water to the outside when the ammonia concentration of the treated water discharged from the membrane contactor is equal to or less than a set value at the estimated re-calculated arrival time.
상기 (f)단계는,
(f-1) 상기 재산출된 물질전달계수로부터 막젖음 현상에 따른 상기 소수성 분리막의 오염여부를 판단하고, 상기 소수성 분리막의 오염정도에 따라 알람 또는 시스템운영을 중단하는 단계를 더 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.The method of claim 4,
Step (f) is,
(f-1) Ammonia removal further comprising the step of determining whether the hydrophobic separation membrane is contaminated according to the film wetting phenomenon from the recalculated material transfer coefficient, and stopping the alarm or system operation according to the degree of contamination of the hydrophobic separation membrane. How to control the system.
상기 (f-1) 단계는,
상기 재산출된 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 셧다운 물질전달계수 이하인 경우에 시스템 운영을 중단하는 단계;
상기 재산출된 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 한계 물질전달계수 이하인 경우에 상기 소수성 분리막이 한계에 도달하였음을 알리는 한계효율 도달 알람을 발생시키는 단계; 및
상기 재산출된 물질전달계수가 상기 소수성 분리막의 사용전 물질전달계수와 한계 물질전달계수 사이의 중간값 이하인 경우에 상기 소수성 분리막을 세정하여야 함을 알리는 세정권유 알람을 발생시키는 단계를 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.The method of claim 5,
Step (f-1) is,
Stopping the system operation when the recalculated mass transfer coefficient is equal to or less than the shutdown mass transfer coefficient of the hydrophobic separator;
Generating a limit efficiency reaching alarm informing that the hydrophobic separator has reached a limit when the recalculated material transfer coefficient is equal to or less than the limit material transfer coefficient of the hydrophobic separator; And
And removing the ammonia comprising the step of generating a cleaning recommendation alarm indicating that the hydrophobic separation membrane should be cleaned when the recalculated mass transfer coefficient is equal to or lower than an intermediate value between the mass transfer coefficient and the limit mass transfer coefficient before use of the hydrophobic separation membrane. How to control the system.
(a-1) 상기 (a) 단계 이전에 상기 막 접촉기에 공급되는 유입수에 함유된 이물질을 제거하는 전처리단계를 더 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.According to claim 1,
(a-1) The control method of the ammonia removal system further comprising a pre-treatment step of removing foreign substances contained in the inflow water supplied to the membrane contactor before the step (a).
(a-1) 상기 (a) 단계 이전에 상기 막 접촉기에 공급되는 유입수의 온도 및 pH를 일정하게 조절하는 단계를 더 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.According to claim 1,
(a-1) The control method of the ammonia removal system further comprising the step of constantly adjusting the temperature and pH of the influent water supplied to the membrane contactor before the step (a).
(a-2) 상기 (a) 단계에서 상기 막 접촉기에 공급되는 흡수용액의 온도 및 pH를 일정하게 조절하는 단계를 더 포함하는 암모니아 제거시스템의 제어방법.According to claim 1,
(a-2) The control method of the ammonia removal system further comprising the step of constantly adjusting the temperature and pH of the absorption solution supplied to the membrane contactor in the step (a).
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---|---|
KR (1) | KR102110441B1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220036288A (en) * | 2020-09-15 | 2022-03-22 | 서울대학교산학협력단 | System for ammonia recovery from wastewater using hydrophobic gas-permeable membrane |
KR102390974B1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-04-26 | 주용현 | High concentration ammonia removal system using membrane contactor |
CN114806858A (en) * | 2022-05-25 | 2022-07-29 | 清研环境科技股份有限公司 | Device and method for recovering volatile fatty acid in anaerobic fermentation system |
CN118307161A (en) * | 2024-05-16 | 2024-07-09 | 北京林业大学 | Urine membrane method treatment device of space flight life protection system |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105366754A (en) * | 2015-11-13 | 2016-03-02 | 巨化集团技术中心 | Ammonia-nitrogen wastewater treatment device and method |
JP2017159233A (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | オルガノ株式会社 | Treatment method and treatment device of ammonia-containing drain water |
KR101896482B1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-09-10 | 한국과학기술연구원 | Apparatus for removing ammonia in Membrane Distillation-treated water |
CN108911250A (en) * | 2018-08-01 | 2018-11-30 | 苏州艾吉克膜科技有限公司 | The reclamation set of ammonia-containing water and the reclamation set technique of ammonia-containing water |
CN109336271A (en) * | 2018-10-22 | 2019-02-15 | 华中农业大学 | Depressurize the biogas slurry ammonia nitrogen film recovery system and method for auxiliary |
CN109467168A (en) * | 2018-12-29 | 2019-03-15 | 苏州艾吉克膜科技有限公司 | Ammonia-containing water handles and recycles the device and technique of ammonium hydroxide |
KR101997846B1 (en) | 2018-10-08 | 2019-07-08 | 웅진코웨이엔텍 주식회사 | Ammonia removal system and method using membrane contactor |
-
2019
- 2019-12-17 KR KR1020190168642A patent/KR102110441B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105366754A (en) * | 2015-11-13 | 2016-03-02 | 巨化集团技术中心 | Ammonia-nitrogen wastewater treatment device and method |
JP2017159233A (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | オルガノ株式会社 | Treatment method and treatment device of ammonia-containing drain water |
KR101896482B1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-09-10 | 한국과학기술연구원 | Apparatus for removing ammonia in Membrane Distillation-treated water |
CN108911250A (en) * | 2018-08-01 | 2018-11-30 | 苏州艾吉克膜科技有限公司 | The reclamation set of ammonia-containing water and the reclamation set technique of ammonia-containing water |
KR101997846B1 (en) | 2018-10-08 | 2019-07-08 | 웅진코웨이엔텍 주식회사 | Ammonia removal system and method using membrane contactor |
CN109336271A (en) * | 2018-10-22 | 2019-02-15 | 华中农业大学 | Depressurize the biogas slurry ammonia nitrogen film recovery system and method for auxiliary |
CN109467168A (en) * | 2018-12-29 | 2019-03-15 | 苏州艾吉克膜科技有限公司 | Ammonia-containing water handles and recycles the device and technique of ammonium hydroxide |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
안용태 외 2명, 관형 PTFE 분리막을 이용한 막 접촉기 시스템에서 암모니아의 제거 특성, 대한환경공학회지, 33(5), 353-358, 2011.04 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220036288A (en) * | 2020-09-15 | 2022-03-22 | 서울대학교산학협력단 | System for ammonia recovery from wastewater using hydrophobic gas-permeable membrane |
KR102418008B1 (en) * | 2020-09-15 | 2022-07-06 | 서울대학교산학협력단 | System for ammonia recovery from wastewater using hydrophobic gas-permeable membrane |
KR102390974B1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-04-26 | 주용현 | High concentration ammonia removal system using membrane contactor |
CN114806858A (en) * | 2022-05-25 | 2022-07-29 | 清研环境科技股份有限公司 | Device and method for recovering volatile fatty acid in anaerobic fermentation system |
CN118307161A (en) * | 2024-05-16 | 2024-07-09 | 北京林业大学 | Urine membrane method treatment device of space flight life protection system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |