KR102147158B1 - 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치 및 그 제어방법 - Google Patents

용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 막여과기의 역세척 과정에서 염소주입에 따른 막오염을 줄여 수처리장치의 운전 및 관리를 안정적으로 할 수 있도록 한 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 원수조; 상기 원수조로부터 제공되는 원수를 여과하는 막여과기; 상기 막여과기로부터 나오는 처리수를 저장하는 처리수조; 차염발생기를 포함하는 차염탱크; 상기 막여과기의 역세척에 사용된 역세처리수를 집수하여 저장하는 역세처리수 탱크; 상기 막여과기로부터 나오는 처리수를 제공받아 여과하는 입상활성탄 여과지; 상기 입상활성탄 여과지로부터 나오는 정수를 저장하는 정수조; 상기 처리수조에 설치되어 처리수의 용존망간 및 용존철의 농도를 감지하는 제1용존이온감지부; 상기 정수조에 설치되어 정수의 용존망간 및 용존철의 농도를 감지하는 제2용존이온감지부; 및 원수 막여과 공정과 막여과기의 역세척 공정을 제어하도록 이루어지되, 역세처리수 탱크의 잔류염소 농도를 미리 설정된 제1설정값으로 유지시키는 염소 투입량 조절기능과, 처리수조의 처리수 또는 정수조의 정수를 막여과기의 역세척수로 선택하여 공급토록 하는 역세척수 선택기능과, 정수조의 정수를 역세척수로 공급함에 있어서 정수조의 용존망간 농도와 용존철 농도 중 어느 하나라도 미리 설정된 기준값을 초과할 경우, 막여과기의 역세척 공정에서 미리 설정된 제2설정값에 따라 염소 투입량을 감소시키는 비상제어기능을 갖는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치를 제공한다.

Description

용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치 및 그 제어방법{Water treatment system using membrane filtration which have function of selecting backwash water based on dissolved ion}
본 발명은 막여과 수처리장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 막여과기에서 여과처리된 처리수의 잔류용존이온을 입상활성탄을 이용하여 흡착제거하는 입상활성탄 여과지를 포함하며, 막여과기로부터 처리수조로 배출된 처리수 또는 입상활성탄 여과지로부터 정수조로 배출된 정수를 막여과기의 역세척수로 공급하되, 처리수의 용존이온 농도에 따라 처리수와 정수를 선택하여 역세척수로 공급하도록 이루어진 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
수자원에 대한 중요도가 높아짐에 따라 수질 관리에 많은 관심이 집중되고 있으며, 특히 하수와 오폐수를 정수하는 고도정수처리에 대한 수요도 증대되고 있다. 하지만 기존의 수처리시설을 보완하거나 새로운 고도정수처리시설을 도입하기 위해서는 부지확보를 포함한 많은 환경적, 경제적 어려움이 뒤따르기 때문에, 최근 안정된 수질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 콤팩트하고 운전 및 유지관리가 용이한 막여과기를 이용한 수처리장치가 널리 사용되고 있다.
막여과기를 이용한 수처리장치는 탁도 및 병원성 미생물의 완벽한 제거가 가능하며, 공정의 콤팩트화와 모듈화에 의한 용지면적의 감소를 기대할 수 있고, 공정의 단순화로 무인화 및 자동 운전이 가능하며, 유지관리가 용이하여 시스템의 안정성이 높고 원격 감시가 가능하다는 장점을 가지고 있으나, 반대로 용존 유기물 농도 및 무기이온물질 등에 의한 막 표면 스케일의 형성과 막 공경의 패색으로 인한 투과성능의 감소 등이 발생하며, 이러한 점이 막이용 수처리 장치의 가장 큰 문제점으로 알려져 있다.
한편, 막 오염에 의한 투과성능의 감소 현상을 줄이기 위하여 수처리장치는 정기적으로 막여과 공정의 중간에 막 역세척 공정을 실시하고 있으며, 역세척 효과를 향상시키기 위해 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘, 염소 가스 등의 염소 산화제를 역세척수에 첨가하고 있다. 역세척에 염소 약품이 주로 사용되는 것은 염소가 수중에 존재하는 다양한 병원성 미생물을 불활성화 시킬 수 있으며, 잔류효과로 인하여 미생물 재성장을 막아 이차오염을 방지할 수 있고, 가격도 다른 소독제에 비하여 경쟁력을 가지기 때문이다.
이와 같이 역세척수에 염소 산화제를 첨가함에 있어서, 종래에는 관리자의 경험에 의존하여 투입량을 결정함에 따라 안정적으로 운전 제어하는 것이 용이하지 못한 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 고려하여 본 출원인은 염소 산화제의 투입량을 효과적으로 제어할 수 있도록 이루어진 수처리장치를 개발한 바 있으며, 그 구체적인 구성이 특허문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1에 개시된 수처리장치는 막여과기의 역세척에 사용된 역세척수의 잔류염소 농도와 pH를 측정하고 염소 투입량을 자동으로 조절하도록 이루어져 있다.
한편, 막여과의 역세척을 실시함에 있어서, 원수 중 망간, 철이온이 존재하는 경우, 역세척 과정에서 염소와 반응하여 막오염이 증가하는 현상이 발생되며, 이는 역세척수에 투입되는 차아염소산나트륨과 용존 망간 및 철이 반응하여 산화망간, 산화철이 막표면 공경 내부에 형성되는 것에 기인한다.
이처럼 용존 망간이나 철과 같은 용존이온으로 인한 막오염이 발생될 우려가 있음에도 불구하고, 특허문헌 1에는 이에 대응하기 위한 구성을 포함하고 있지 않아 역세 시 용존이온에 의한 막오염이 발생할 위험성이 있는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-1002203호(2010.12.20.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 막여과기의 역세척 과정에서 염소주입에 따른 막오염을 줄여 수처리장치의 운전 및 관리를 안정적으로 할 수 있도록 한 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 오염물질 포함되어 있는 원수를 저장하는 원수조; 상기 원수조로부터 원수를 제공받아 원수에 포함된 오염물질을 제거하는 막여과기; 상기 막여과기에서 오염물질이 제거된 처리수를 제공받아 저장하는 처리수조; 상기 막여과기의 역세척을 위한 염소를 공급하는 차염발생기를 포함하는 차염탱크; 상기 막여과기의 역세척에 사용된 역세처리수를 집수하여 저장하는 역세처리수 탱크; 상기 막여과기에서 여과된 처리수를 제공받아 처리수에 포함된 용존이온을 입상활성탄을 이용하여 흡착제거하도록 이루어진 입상활성탄 여과지; 상기 입상활성탄 여과지에서 용존이온이 제거된 정수를 제공받아 저장하는 정수조; 상기 처리수조에 설치되어 처리수의 용존망간 및 용존철의 농도를 감지하는 제1용존이온감지부; 상기 정수조에 설치되어 정수의 용존망간 및 용존철의 농도를 감지하는 제2용존이온감지부; 및 원수 막여과 공정과 막여과기의 역세척 공정을 제어하도록 이루어지되, 역세처리수 탱크의 잔류염소 농도와 pH를 이용하여 염소 투입량을 조절하면서 역세처리수 탱크의 잔류염소 농도를 미리 설정된 제1설정값으로 유지시키는 염소 투입량 조절기능과, 제1용존이온감지부에서 감지되는 용존망간 및 용존철의 농도 그리고 제2용존이온감지부에서 감지되는 용존망간 및 용존철의 농도를 미리 입력된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 처리수조의 처리수 또는 정수조의 정수를 막여과기의 역세척수로 선택하여 공급토록 하는 역세척수 선택기능과, 정수조의 정수를 역세척수로 공급함에 있어서 정수조의 용존망간 농도와 용존철 농도 중 어느 하나라도 미리 설정된 기준값을 초과할 경우, 막여과기의 역세척 공정에서 미리 설정된 제2설정값에 따라 염소 투입량을 감소시키는 비상제어기능을 갖는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치를 제공한다.
한편 상기 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치에 있어서, 상기 기준값은 철 0.3ppm, 망간 0.05ppm 이하로 설정될 수 있다.
삭제
한편 상기 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치에 있어서, 상기 제1설정값에 따른 잔류염소 농도는 0.2ppm 이상이고, 상기 제2설정값은 0.1ppm 이상으로 설정될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 용존이온 농도에 기초한 역세척수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치를 제어함에 있어서, 상기 제어기는, 역세처리수 탱크의 잔류염소 농도가 0.2ppm 이상으로 유지되도록 염소 투입량을 제어하고, 처리수조에 저장된 처리수의 용존망간 농도는 0.05ppm 이하, 용존철 농도는 0.3ppm 이하인 경우 처리수조의 처리수를 역세척수로 사용하고, 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우 정수조의 정수를 역세수로 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치의 제어방법을 제공한다.
한편 상기 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치의 제어방법에 있어서, 상기 제어기는, 처리수조에 저장된 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하고, 상기 정수조에 저장된 정수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우, 정수조의 정수를 역세수로 공급하되, 역세처리수 탱크의 잔류염소 농도가 0.1ppm 이상으로 유지되도록 염소 투입량을 제어할 수 있다.
한편, 상기 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치의 제어방법에 있어서, 상기 제어기는, 처리수조에 저장된 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하고, 상기 정수조에 저장된 정수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우, 정수조의 정수를 역세수로 공급하되, 역세처리수 탱크의 잔류염소 농도가 0.1ppm 이상으로 유지되도록 염소 투입량을 제어하는 것과 함께 입상활성탄 여과지의 입상활성탄 교체를 유도하기 위한 알림을 발생하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 막여과기의 역세척 시 처리수 및 정수에 용존되어 있는 용존망간 및 용존철의 농도를 실시간으로 감지하여 기준치 보다 낮은 역세수를 선택적으로 사용하도록 함으로써 염소가 용존망간 또는 용존철과 반응함으로써 발생되는 막오염을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 정수조의 용존망간과 용존철의 농도를 실시간으로 감지하여 미리 설정된 농도값에 근접할 경우 역세 시 염소 투입량을 줄여 비상운전이 되도록 하고, 이와 함께 입상활성탄 여과지의 입상활성탄의 교체시기에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막여과 수처리장치의 구성도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막여과 수처리장치의 제어방법을 나타낸 순서도,
도 3 은 처리수조의 처리수가 역세척수로 사용되는 상태를 보인 예시도,
도 4 는 정수조의 정수가 역세척수로 사용되는 상태를 보인 예시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막여과 수처리장치 및 그 제어방법을 설명함에 있어서, 보다 명확한 설명을 위하여 막여과기로 유입되기 전의 유체를 원수라 정의하고, 막여과기를 거쳐 여과된 유체를 처리수로 정의하며, 입상활성탄 여과지를 거치면서 여과된 처리수를 정수로 정의하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막여과 수처리장치의 구성도를, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막여과 수처리장치의 제어방법을 나타낸 순서도를, 도 3은 처리수조의 처리수가 역세척수로 사용되는 상태를 보인 예시도를, 도 4는 정수조의 정수가 역세척수로 사용되는 상태를 보인 예시도를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 막여과 수처리장치는 원수조(110), 막여과기(120), 처리수조(130), 차염탱크(140), 역세처리수 탱크(150), 입상활성탄 여과지(160), 정수조(170), 제1용존이온감지부(180), 제2용존이온감지부(190), 제어기(200)로 구성된다.
상기 원수조(110)는 오염물질이 포함되어 있는 하수, 오수, 폐수 등의 원수가 외부로부터 공급되어 저장될 수 있도록 소정의 저장용량을 갖는 탱크로 구성된다.
상기 원수에는 부유고형물 및 콜로이드 등과 같은 탁도 유발물질과, 냄새나 이취미 등을 유발하는 일부 용존물질과, 조류, 원생동물, 박테리아, 바이러스 등과 같은 미생물 및 용존 무기염류 등이 포함되어 있으며, 이러한 각종 오염물질이 포함된 원수는 원수조(110)에 저류되어 있다가 막여과기(120)를 거치면서 오염물질이 제거된다.
한편, 막여과기(120)에 의한 오염물질의 제거가 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 통상적으로 원수는 원수조(110)에 공급되기 전 흡착, 혼화, 응집, 침전 등의 전처리를 통해 입자 물질, 악취 물질, 화학 물질 등이 1차적으로 제거되며, 막여과기(120)를 통과하면서 각종 오염물질, 유해 미생물, 바이러스 등이 2차적으로 제거된다
상기와 같은 원수조(110)에는 pH 센서(111)와 온도계(112)가 구비되어 저장된 원수의 pH 및 온도를 감지하도록 구성된다.
상기 막여과기(120)는 내부에 멤브레인 필터가 구비된 것으로 이루어지며, 원수는 막여과기(120)에 구비된 멤브레인 필터를 통과하여 오염물질이 제거된다.
이러한 막여과기(120)는 상용화된 막여과기를 이용하여 구성될 수 있으며, 막여과기(120)의 원수 유입측과 처리수 배출측 및 역세수 배출측에는 유입수와 배출수 간의 압력차를 감지하여 멤브레인 필터의 오염도를 감지할 수 있도록 하는 압력계(121,122,123)가 설치된다.
상기 처리수조(130)는 막여과기(120)에서 오염물질이 제거된 처리수를 제공받아 저장하도록 소정의 저장용량을 갖는 탱크로 구성된다.
상기 차염탱크(140)는 막여과기(120)의 역세척에 요구되는 염소를 저장 및 공급하는 것으로, 소금물을 전기분해하여 저농도의 안전한 염소(차염소산나트륨 용액)를 생성하는 차염발생기(141)를 포함하는 것으로 구성되며, 차염탱크(140)에 저장된 염소는 막여과기(120)로 공급되는 역세척수로 투입된다.
상기 역세처리수 탱크(150)는 막여과기(120)의 역세척에 사용된 역세처리수를 공급받아 저장하는 탱크로 구성된다.
이러한 역세처리수 탱크(150)에는 잔류염소 농도를 감지하는 잔류염소 센서(151)와, 사용된 역세처리수의 pH를 감지하는 pH 센서(152)가 설치된다.
상기 입상활성탄 여과지(160)는 막여과기(120)에서 여과된 처리수를 제공받아 처리수에 포함된 용존이온을 입상활성탄을 이용하여 흡착제거하도록 구성된다.
상기 입상활성탄 여과지(160)는 주지된 바와 같이, 입상활성탄으로 이루어진 여재층을 포함하여 구성된 것으로, 입상활성탄은 다공질 구조를 가진 탈소물질로 다공성의 세공으로 인해 내부 표면이 매우 크고 표면이 소수성이기 때문에 처리수에 포함된 용존망간 및 용존철을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 입상활성탄 여과지(160)는 처리수에 포함된 용존망간과 용존철의 제거뿐만 아니라 모래여과지의 기능을 수행하면서 탁도 제거까지 이룰 수 있다.
상기 정수조(170)는 입상활성탄 여과지(160)를 거치면서 여과된 정수를 제공받아 저장하는 탱크로 구성된다.
상기 제1용존이온감지부(180)는 처리수조(130)에 설치되어 처리수의 용존망간 농도 및 용존철 농도를 감지하는 것으로, 용존망간의 검출을 위한 망간 분석기(181) 및 용존철의 검출을 위한 철 분석기(182)로 구성될 수 있으며, 물론 용존망간과 용존철의 동시 검출이 가능한 수질분석기로 구성될 수도 있다.
상기 제2용존이온감지부(190)는 정수조(170)에 설치되어 정수의 용존망간 농도 및 용존철 농도를 감지하는 것으로, 용존망간의 검출을 위한 망간 분석기(191) 및 용존철의 검출을 위한 철 분석기(192)로 구성될 수 있으며, 물론 용존망간과 용존철의 동시 검출이 가능한 수질분석기로 구성될 수도 있다.
상기 제어기(200)는 막여과 수처리장치의 전체적인 제어를 통해 막여과 공정을 통한 원수의 정화 그리고 역세척 공정을 통한 막여과기(120)의 재생이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 특히 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도와 pH를 이용하여 염소 투입량을 조절하면서 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도를 미리 설정된 제1설정값으로 유지시키는 염소 투입량 조절기능과, 제1용존이온감지부(180)에서 감지되는 용존망간 및 용존철의 농도 그리고 제2용존이온감지부(190)에서 감지되는 용존망간 및 용존철의 농도를 미리 입력된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 처리수조(130)의 처리수 또는 정수조(170)의 정수를 막여과기(120)의 역세척수로 선택하여 공급토록 하는 역세척수 선택기능을 구현할 수 있도록 하는 프로그램이 저장된 것으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어기(200)는 상기 제1설정값이 0.2ppm으로 설정되며, 이에 따라 제어기(200)는 역세처리수 탱크(150)에 설치된 잔류염소 센서(151)에서 감지되는 잔류염소 농도가 0.2ppm 이상을 유지하도록 염소 투입량을 조절하도록 프로그램 된다.
또한, 상기 기준값은 용존망간 농도는 0.05ppm, 용존철 농도는 0.3ppm으로 설정되며, 이에 따라 제어기(200)는 제1용존이온감지부(180)에서 검출되는 처리수의 용존망간 농도는 0.05ppm, 용존철 농도는 0.3ppm 이하인 경우 처리수조(130)의 처리수가 역세척수로 사용되도록 제어하고, 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우 정수조(170)의 정수가 역세척수로 사용되도록 제어하게 된다. 이러한 기준값은 사용자의 요구수질에 따라 증감될 수 있다.
상기와 같은 역세척수의 선택적 공급이 가능하도록 하기 위하여 처리수조(130)와 메인 역세배관(P1)이 제1역세배관(P2)을 통해 연결되고, 상기 제1역세배관(P2)에 제1전동밸브(210)와 역세용 펌프(230)가 설치되며, 정수조(170)로부터 연장되는 제2역세배관(P3)이 역세용 펌프(230)의 전단에서 제1역세배관(P2)에 연결되고, 제2역세배관(P3)에 제2전동밸브(220)가 설치된다.
이와 같은 구조에 의하면, 제어기(200)는 제1전동밸브(210)를 개방하고 제2전동밸브(220)를 폐쇄한 상태에서 역세용 펌프(230)의 가동을 통해 처리수를 역세수로써 막여과기(120)로 공급할 수 있으며, 제1전동밸브(210)를 폐쇄하고 제2전동밸브(220)를 개방한 상태에서 역세용 펌프(230)의 가동을 통해 정수를 역세수로써 막여과기(120)로 공급할 수 있게 된다.
한편, 상기 제어기(200)에는 처리수 및 정수가 모두 역세수로써 사용이 적절하지 못한 것으로 판단되는 상황 즉, 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하고, 상기 정수조(170)에 저장된 정수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 상황이 발생된 경우, 입상활성탄의 교체를 유도하기 위한 알림의 발생과 더불어 염소 투입량을 절반으로 감소시키는 비상운전을 실시하도록 이루어진다.
보다 구체적으로, 비상운전 시 제어기(200)는 정수가 역세척수로 공급되도록 제어하며, 제1설정값에 따른 염소 투입량의 제어를 제2설정값에 따른 염소 투입량의 제어로 변경하게 된다.
한편, 상기 제2설정값은 위에서 언급된 제1설정값의 절반인 0.1ppm으로 설정되며, 이에 따르면 제어기(200)는 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도가 0.1ppm 이하인 경우에만 염소 투입량을 증가시키는 형태로 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도를 0.1ppm 이상으로 유지하게 되므로, 결국 역세척수에 투입되는 염소량을 감소시키게 되며, 이처럼 역세척수에 투입되는 염소의 양을 감소시킴으로써 비상시에 발생되는 막오염을 줄일 수 있게 된다.
한편, 처리수 또는 정수를 이용한 막여과기(120)의 역세척 공정은 역세처리수 탱크(150)의 pH가 8이상으로 높아질 때까지 진행된다.
상기와 같이 구성된 막여과 수처리장치에 의해 구현되는 본 발명에 따른 막여과 수처리장치의 제어방법은 이미 설명된 바와 같이, 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도가 0.2ppm 이상으로 유지되도록 염소 투입량을 제어하고, 처리수조(130)에 저장된 처리수의 용존망간 농도는 0.05ppm 이하, 용존철 농도는 0.3ppm이하인 경우 처리수조(130)의 처리수를 역세척수로 사용하고, 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우 정수조(170)의 정수를 역세수로 사용하도록 제어하는 것으로 이루어진다.
보다 구체적인 설명을 위하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 원수의 막여과 및 막여과기(120)의 역세척이 이루어지는 과정을 순차적으로 설명하도록 한다.
원수조(110)에 저장된 원수는 원수공급용 펌프(113)의 구동에 의해 막여과기(120)로 공급되고, 막여과기(120)를 통과하는 과정에서 막여과기(120)에 마련된 멤브레인 필터에 의해 여과된 후, 처리수조(130)와 입상활성탄 여과지(160)로 배출된다.
한편, 처리수조(130)에 유입된 처리수가 일정 수위에 도달하게 되면, 처리수조(130)에 설치된 수위계로부터 신호가 발생되고, 이 신호에 대응하여 제어기(200)는 처리수조(130)의 입구측에 설치된 처리수조유입밸브(V1)를 차단하여 처리수의 전량을 입상활성탄 여과지(160)로 유입시키게 된다.
상기와 같은 원수의 막여과 공정이 진행됨에 따라 원수로부터 제거된 오염물질이 막여과기(120)의 멤브레인 필터 공극을 폐색시키게 되며, 이로 인해 막여과기(120)의 전후 압력차가 발생되고, 이를 제어기(200)가 막여과기(120)의 주변에 배치된 압력계(121,122,123)를 이용하여 감지함으로써 적절한 시기에 막여과기(120)의 역세척 공정을 실시하게 된다.
상기 역세척 공정은 원수의 공급을 중단하고, 처리수조유입밸브(V1)를 차단하는 것과 함께 입상활성탄 여과지(160)의 입구측에 설치된 입상활성탄 여과지 유입밸브(V2)를 차단한 상태에서 역세용 펌프(230)를 가동시키는 것으로 이루어지게 된다.
이때, 제어기(200)는 처리수조(130)의 용존망간 농도와 용존철 농도를 제1용존이온감지부(180)를 통해 감지하고, 이를 미리 설정된 기준값과 비교하여 처리수조(130)의 처리수를 역세척수로 사용할지 아니면 정수조(170)의 정수를 역세척수로 사용할지 결정하게 된다.
즉, 제어기(200)는 가장 먼저 역세척 공정의 실시가 요구되는 것으로 판단된 경우, 처리수의 용존망간 농도와 용존철 농도가 기준값으로 입력된 용존망간 농도는 0.05ppm, 용존철 농도는 0.3ppm 이하인지를 판단하고, 만약 처리수의 용존망간 농도는 0.05ppm 이하고, 용존철 농도는 0.3ppm 이하인 경우, 제1전동밸브(210)를 개방하고 제2전동밸브(220)를 폐쇄한 상태에서 역세용 펌프(230)의 가동을 통해 처리수조(130)의 처리수를 역세척수로써 막여과기(120)로 공급하게 된다.
반면, 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과한 경우, 제어기(200)는 정수조(170)의 정수에 대한 용존망간 농도와 용존철 농도를 제2용존이온감지부(190)를 통해 감지하고, 이를 기준값으로 입력된 용존망간 농도는 0.05ppm, 용존철 농도는 0.3ppm 이하인지 판단하게 된다.
만약, 정수의 용존망간 농도가 0.05ppm 이하이고, 용존철 농도도 0.3ppm 이하인 경우, 정수를 역세척수로 사용하기 위하여 제1전동밸브(210)를 폐쇄하고, 제2전동밸브(220)를 개방하게 되며, 이러한 상태에서 역세용 펌프(230)를 가동시킴으로써 정수를 막여과기(120)로 공급하게 된다.
반면, 정수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과한 경우, 비상 역세척 공정을 실시하게 된다.
상기 비상 역세척 공정은 정수를 역세척수로 공급하되, 역세척수에 투입되는 염소의 양을 감소시켜 역세척 공정에서 발생되는 막오염을 줄이도록 하는 공정이다.
제어기(200)는 막여과기(120)의 역세척 공정에서 처리수 또는 정수의 용존이온 농도가 기준값을 만족하는 경우 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도가 0.2ppm 이상을 유지하도록 염소 투입량을 제어하지만, 처리수와 정수의 용존이온 농도가 모두 기준값을 만족하지 못할 경우, 앞서 설명된 바와 같이 정수를 역세척수로 공급하되, 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도가 0.1ppm 이상을 유지하도록 염소 투입량을 제어하게 된다.
이처럼 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도 기준을 낮추게 되면, 잔류염소 농도 기준을 유지하기 위하여 요구되는 염소 투입량을 감소시킬 수 있게 되므로, 결국 역세척수에 포함된 용존망간과 용존철이 염소와 반응함에 따른 막오염을 감소시킬 수 있게 된다.
상기와 같은 비상 역세척 공정의 실행 시, 제어부는 소리나 빛 등을 이용하여 관리자에게 입상활성탄의 교체시기가 도래하였음을 알리는 알림을 발생하게 된다.
한편, 상기와 같은 처리수 또는 정수를 이용한 역세척 공정 및 비상 역세척 공정을 실행하는 과정에서 역세처리수 탱크(150)의 pH가 8 이상일 경우, 역세척 공정을 중지시키게 된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 막여과 수처리장치 및 그 제어방법은 역세척수로 사용되는 처리수의 용존망간 농도와 용존철 농도를 실시간으로 감지하고, 처리수의 용존망간 농도 또는 용존철 농도가 역체척수로 사용하기에 적합하지 않은 경우, 입상활성탄 여과지(160)에 의해 여과된 정수를 역세척수로 공급하도록 개선됨으로써, 막여과기(120)의 역세척 과정에서 용존이온과 염소가 반응함에 따른 막오염을 줄여 역세척의 효율을 높일 수 있도록 하는 매우 유용한 발명이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 원수조 120: 막여과기
130: 처리수조 140: 차염탱크
141: 차염발생기 150: 역세처리수 탱크
160: 입상활성탄 여과지 170: 정수조
180: 제1용존이온감지부 190: 제2용존이온감지부
200: 제어기

Claims (7)

  1. 오염물질 포함되어 있는 원수를 저장하는 원수조(110);
    상기 원수조(110)로부터 원수를 제공받아 원수에 포함된 오염물질을 제거하는 막여과기(120);
    상기 막여과기(120)에서 오염물질이 제거된 처리수를 제공받아 저장하는 처리수조(130);
    상기 막여과기(120)의 역세척을 위한 염소를 공급하는 차염발생기(141)를 포함하는 차염탱크(140);
    상기 막여과기(120)의 역세척에 사용된 역세처리수를 집수하여 저장하는 역세처리수 탱크(150);
    상기 막여과기(120)에서 여과된 처리수를 제공받아 처리수에 포함된 용존이온을 입상활성탄을 이용하여 흡착제거하도록 이루어진 입상활성탄 여과지(160);
    상기 입상활성탄 여과지(160)에서 용존이온이 제거된 정수를 제공받아 저장하는 정수조(170);
    상기 처리수조(130)에 설치되어 처리수의 용존망간 및 용존철의 농도를 감지하는 제1용존이온감지부(180);
    상기 정수조(170)에 설치되어 정수의 용존망간 및 용존철의 농도를 감지하는 제2용존이온감지부(190); 및
    원수 막여과 공정과 막여과기(120)의 역세척 공정을 제어하도록 이루어지되, 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도와 pH를 이용하여 염소 투입량을 조절하면서 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도를 미리 설정된 제1설정값으로 유지시키는 염소 투입량 조절기능과, 제1용존이온감지부(180)에서 감지되는 용존망간 및 용존철의 농도 그리고 제2용존이온감지부(190)에서 감지되는 용존망간 및 용존철의 농도를 미리 입력된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 처리수조(130)의 처리수 또는 정수조(170)의 정수를 막여과기(120)의 역세척수로 선택하여 공급토록 하는 역세척수 선택기능과, 정수조(170)의 정수를 역세척수로 공급함에 있어서 정수조(170)의 용존망간 농도와 용존철 농도 중 어느 하나라도 미리 설정된 기준값을 초과할 경우, 막여과기(120)의 역세척 공정에서 미리 설정된 제2설정값에 따라 염소 투입량을 감소시키는 비상제어기능을 갖는 제어기(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준값은 용존망간 농도는 0.05ppm, 용존철 농도는 0.3ppm 이하인 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1설정값에 따른 잔류염소 농도는 0.2ppm 이상이고, 상기 제2설정값은 0.1ppm 이상인 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치.
  5. 청구항 1에 따른 용존이온 농도에 기초한 역세척수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치를 제어함에 있어서,
    상기 제어기(200)는, 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도가 0.2ppm 이상으로 유지되도록 염소 투입량을 제어하고,
    처리수조(130)에 저장된 처리수의 용존망간 농도는 0.05ppm 이하, 용존철 농도는 0.3ppm 이하인 경우 처리수조(130)의 처리수를 역세척수로 사용하고, 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우 정수조(170)의 정수를 역세수로 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치의 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어기(200)는, 처리수조(130)에 저장된 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하고, 상기 정수조(170)에 저장된 정수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우, 정수조(170)의 정수를 역세수로 공급하되, 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도가 0.1ppm 이상으로 유지되도록 염소 투입량을 제어하는 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치의 제어방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어기(200)는, 처리수조(130)에 저장된 처리수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하고, 상기 정수조(170)에 저장된 정수의 용존망간 농도가 0.05ppm을 초과하거나 용존철 농도가 0.3ppm을 초과하는 경우, 정수조(170)의 정수를 역세수로 공급하되, 역세처리수 탱크(150)의 잔류염소 농도가 0.1ppm 이상으로 유지되도록 염소 투입량을 제어하는 것과 함께 입상활성탄 여과지(160)의 입상활성탄 교체를 유도하기 위한 알림을 발생하는 것을 특징으로 하는 용존이온 농도에 기초한 역세수의 선택기능을 갖는 막여과 수처리장치의 제어방법.
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