KR102364742B1 - 미세 기포 발생기를 이용한 막 여과 수처리 시스템 - Google Patents
미세 기포 발생기를 이용한 막 여과 수처리 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102364742B1 KR102364742B1 KR1020200046549A KR20200046549A KR102364742B1 KR 102364742 B1 KR102364742 B1 KR 102364742B1 KR 1020200046549 A KR1020200046549 A KR 1020200046549A KR 20200046549 A KR20200046549 A KR 20200046549A KR 102364742 B1 KR102364742 B1 KR 102364742B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- water
- membrane
- raw water
- filter
- treatment system
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 239
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 45
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 22
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 17
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 7
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 6
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 6
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N norethisterone Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000009287 sand filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
- B01D35/02—Filters adapted for location in special places, e.g. pipe-lines, pumps, stop-cocks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/145—Ultrafiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
- B01D2321/18—Use of gases
- B01D2321/185—Aeration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
미세 기포(UFB)를 이용한 막(membrane) 여과 수처리 시스템은, 수 나노미터(nm) 내지 수 마이크로미터(㎛) 크기의 미세 기포(Ultra Fine Bubble; UFB)를 생성하는 미세 기포 발생기를 막(membrane) 여과 정수 설비, 예컨대, 막을 사용하는 한외여과(ultrafiltration) 장치 및 역삼투여과(reverse osmosis) 장치 등과 함께 사용하여 UFB를 정수 설비의 막 모듈(membrane module)에 공급하기 위한 것이다. 미세 기포를 이용한 막 여과 수처리 시스템은, 원수가 저장되는 원수 탱크; 상기 원수를 여과하여 처리수를 분리여과하도록 구성된 하나 이상의 막 여과 부재를 포함하는 막 모듈; 및 상기 원수 탱크 또는 상기 막 모듈 중 하나 이상에 연결되며, 상기 원수 탱크와 상기 하나 이상의 막 여과 부재를 연결하는 순환 배관 내를 흐르는 순환수 안에 미세 기포를 생성하도록 구성된 미세 기포 발생기를 포함할 수 있다. 상기 막 여과 수처리 시스템을 이용하면, UFB가 가지고 있는 침투, 세정, 박리 등의 특성을 이용하여 막여과장치로 공급되는 원수 내의 이물질이나 이온 물질이 막(membrane) 표면이나 모듈 보조재(spacer) 등에 오염을 일으키는 것을 방지하거나, 이미 생성된 오염 물질을 박리시킴으로써, 막 여과 부재의 세정 및 교체 주기를 연장시키고 약품 세정에 따른 약품 비용 및 폐수 처리 비용을 절감할 수 있다.
Description
실시예들은 미세 기포를 이용한 막(membrane) 여과 수처리 시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 실시예들은 막을 사용하는 수처리 장치에서 미세 기포를 이용하여 막의 오염을 최소화하고 오염된 막을 효과적으로 세정할 수 있는 기술에 대한 것이다.
최근 수처리 기술은 막(membrane)을 이용하는 한외여과(ultrafiltration), 및 역삼투(reverse osmosis) 기술로 발전되는 추세에 있으며, 이는 먹는 물뿐만 아니라 고도의 수질을 요하는 반도체 산업, 발전 산업, 자동차 산업, 석유화학 산업, 해수 담수화 등 물을 이용하는 모든 분야에서 사용되고 있다. 종전에는 먹는 물과 산업용수를 처리할 때 원수에 응집 약품을 투입, 침전시킨 후 모래 여과나 활성탄 여과를 거쳐 소독 약품으로 처리하였으나, 최근에는 막 제조 기술의 발전으로 막을 이용한 수처리 기술이 증가하고 있다.
막을 이용한 수처리 시 원수의 특성과 처리수의 요구수질 조건에 따라 한외여과, 역삼투 여과 등의 방법을 사용하게 되며, 이때 사용되는 막은 제조 기술에 따라 중공사(hollow fiber), 나선형(spiral membrane), 판형(plate membrane) 등이 있다. 옹스트롬(angstrom) 단위에서부터 마이크로미터 단위에 이르기까지 다양한 크기의 미세 기공을 가지고 있는 막(membrane)에 물을 통과시켜 여과시킴으로써, 물 안의 미세 입자 및 이온 물질 등을 분리하고 원하는 수질을 얻을 수 있다.
그런데, 막을 통하는 원수의 수질 조건과 전처리 조건에 따라 차이가 있으나, 어떤 형태의 막이라도 사용 시점부터 오염(fouling)되기 시작하여 시간이 경과함에 따라 막의 성능은 떨어지게 된다. 막의 성능이 떨어지면 약품에 의해 막을 세정하는 공정을 실시하며, 예컨대, 무기 물질에 의한 오염 시에는 산 계통의 약품으로 세정을 실시하고 유기물 오염의 경우에는 알칼리 계통의 약품으로 세정을 실시할 수 있다. 그러나, 이 경우에도 세정 횟수가 늘어남에 따라 막의 성능은 점점 떨어지게 되어, 원하는 생산량과 수질에 미치지 못하면 막을 교체해야 하고 교체 시에는 많은 비용이 소요된다.
따라서, 막을 이용한 수처리 시스템 운영에 있어서는 막이 오염되지 않고 오랫동안 사용할 수 있는 것과, 오염된 막도 세정을 하여 오랫동안 사용할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
이를 위하여, 막의 오염을 방지하기 위하여 막 모듈(membrane module)로 공급되는 물을 전처리하여 오염 조건을 최소화하는 방법이 사용되기도 하며, 막의 제조 단계에서 오염을 최소화하는 오염방지막(anti-fouling membrane)을 개발하기도 하고, 오염된 막을 효과적으로 재생하는 약품 세정 방법을 개발하기도 하는 등 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 아무리 우수한 막이라도 지하수에서부터 바닷물에 이르기까지 다양한 수질에 대응하는 과정에서 불가피하게 오염이 발생하고, 약품 세정을 하는 경우에도 약품 사용에 따른 막(membrane)의 열화에 따른 교체와 폐수 발생으로 이를 처리하는 비용이 추가적으로 소요되는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 막(membrane)을 사용하는 수처리 시스템에 있어서 막의 세정 기간이 길어지거나, 막(membrane)을 세정하는 경우에도 종래의 시스템에 비해 세정 기간 또는 막의 교체 기간을 길게 한 장치로서, 미세 기포를 이용한 막 여과 수처리 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수 나노미터(nm) 내지 수 마이크로미터(㎛) 크기의 미세 기포(Ultra Fine Bubble; UFB)를 생성하는 미세 기포 발생기를막(membrane) 여과 정수 설비, 예컨대, 막을 사용하는 한외여과(ultrafiltration) 장치 및 역삼투여과(reverse osmosis) 장치 등과 함께 사용하여 UFB를 정수설비의 막 모듈(membrane module)에 공급할 수 있다. 그 결과, UFB가 가지고 있는 침투, 세정, 박리 등의 특성을 이용하여 막여과장치로 공급되는 원수내의 이물질이나 이온 물질이 막(membrane) 표면이나 모듈 보조재(spacer) 등에 오염을 일으키는 것을 방지하거나, 이미 생성된 오염 물질을 박리시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 미세 기포를 이용한 막(membrane) 여과 수처리 시스템은, 원수가 저장되는 원수 탱크; 상기 원수를 여과하여 처리수를 분리여과 하도록 구성된 하나 이상의 막 여과 부재를 포함하는 막 모듈; 및 상기 원수 탱크 또는 상기 막 모듈 중 하나 이상에 연결되며, 상기 원수 탱크와 상기 하나 이상의 막 여과 부재를 연결하는 순환 배관 내를 흐르는 순환수 안에 미세 기포를 생성하도록 구성된 미세 기포 발생기(UFB)를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 막 모듈은, 상기 원수 탱크로부터 원수가 공급되는 전처리 필터; 및 상기 전처리 필터를 통과한 원수를 여과하는 한외여과(ultrafiltration)를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 미세 기포 발생기(UFB)는, 상기 원수 탱크에 원수를 공급하는 유입 배관, 상기 원수 탱크의 토출 배관, 및 상기 전처리 필터에 원수를 공급하는 유입 배관 중 하나 이상에 연결된다.
일 실시예에서, 상기 막 모듈은, 상기 원수 탱크로부터 원수가 공급되는 전처리 필터; 상기 전처리 필터를 통과한 원수를 여과하는 역삼투(reverse osmosis) 필터; 및 상기 전처리 필터와 상기 역삼투(reverse osmosis) 필터 사이에 연결된 고압 펌프를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 미세 기포 발생기는, 상기 원수 탱크에 원수를 공급하는 유입 배관, 상기 원수 탱크의 토출 배관, 및 상기 전처리 필터에 원수를 공급하는 유입 배관 중 하나 이상에 연결된다.
상기 실시예에서, 상기 막 모듈은, 상기 전처리 필터와 상기 고압 펌프 사이에 연결된 한외여과 필터를 더 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 미세 기포 발생기는, 상기 원수 탱크에 원수를 공급하는 유입 배관, 상기 원수 탱크의 토출 배관, 상기 전처리 필터에 원수를 공급하는 유입 배관, 및 상기 한외여과 필터로의 유입 배관 중 하나 이상에 연결된다.
일 실시예에 따른, 미세 기포를 이용한 막 여과 수처리 시스템은, 상기 하나 이상의 막 여과 부재를 세정하기 위한 세정수가 수용된 세정 탱크; 및 상기 세정수를 상기 막 모듈에 공급하기 위한 세정 펌프를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 미세 기포 발생기는, 상기 세정 펌프의 토출 배관에 연결된 미세 기포 발생기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 미세 기포 발생기에 의하여 생성되는 미세 기포의 직경은 1 nm 내지 1 ㎛ 이다.
일 실시예에서, 상기 미세 기포 발생기에 연결된 상기 순환 배관 내의 압력은 0.1 MPa 내지 0.2 MPa이다.
본 발명의 일 측면에 따른 미세 기포를 이용한 막(membrane) 여과 수처리 시스템에 의하면, 종래의 막 기반 수처리 시스템에서 막이 쉽게 오염되거나 막 세정 시 폐수 및 비용이 발생하는 문제를 해결하고, 약품 투입을 최소화하면서 원수의 정수가 가능하게 함으로써, 자동차산업, 반도체산업, 석유화학산업, 발전소 등 먹는 물부터 초순수에 이르기까지 적정수질을 요구하는 가정, 산업현장, 병원, 호텔, 수영장 및 워터파크 등 물이 공급되는 시설의 수질을 최상으로 유지하고 이용객들의 불편을 없앨 수 있다.
한외여과(ultrafiltration) 장치나 역삼투여과(reverse osmosis) 시스템 등의 사용에 있어 가장 중요한 것이 막의 성능을 오랫동안 초기 상태로 유지하여 처리수의 수질이 운전 조건에 적합하게 유지되도록 하는 것이다. 그러나, 원수의 조건과 전처리 조건에 따라 오염의 정도에 차이가 있을 뿐 막은 운전 초기부터 오염되기 시작하며, 오염 억제 약품을 사용하는 경우에도 시간의 경과에 따라 처리 수량과 처리 수질에 문제가 발생된다.
그러나, 본 발명의 실시 예들에서는 미세 기포 발생기를 막 여과 수처리 시스템에 설치함으로써, 1) 운전 중에 발생되는 유기물, 무기물 및 미생물에 의한 막 오염을 최소화 할 수 있으며, 2) 막 모듈(membrane module)의 보조재(spacer)의 오염을 방지하여 압력 상승을 방지하고 물 흐름을 원활하게 유지할 수 있고, 3) 세정 주기를 연장시킴으로써 약품 세정에 따른 약품 비용 및 폐수 처리 비용을 절감할 수 있으며, 4) 막 수명을 연장시켜 막의 교체 비용을 절감할 수가 있고, 5) 미세 기포의 침투성에 의하여 시스템 내 탱크와 배관 등의 오염 물질을 박리시켜 청결을 유지할 수 있으며, 6) 미세 기포의 사용으로 인하여 사용 후 배수 처리되는 농축수를 생물학 처리 공법으로 폐수 처리 시 미생물이 활성화되어 처리가 용이하며 소모 전력을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 한외여과(ultrafiltration) 수처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 종래의 역삼투(reverse osmosis) 여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 한외여과(ultrafitraion)를 전처리 장치로 사용하는 종래의 역삼투(reverse osmosis)여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 미세 기포(UFB)를 이용한 한외여과(ultrafiltration) 여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 미세 기포(UFB)를 이용한 역삼투(reverse osmosis)여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 미세 기포(UFB)를 이용한 한외여과(ultrafiltration)을 전처리 장치로 하는 역삼투(reverse osmosis) 막여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 7은 일반적인 세정에 의한 오염 물질의 제거 과정을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 미세 기포가 포함된 세정수에 의한 오염 물질의 제거 과정을 나타내는 개념도이다.
도 9a 내지 9d는 일 실시예에 따라 생성된 미세 기포에 의하여 오염 물질이 세정되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 10a 내지 10f는 일 실시예에 따라 생성된 UFB의 침투성에 의한 박리를 통해 오염 물질이 세정되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 2는 종래의 역삼투(reverse osmosis) 여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 한외여과(ultrafitraion)를 전처리 장치로 사용하는 종래의 역삼투(reverse osmosis)여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 미세 기포(UFB)를 이용한 한외여과(ultrafiltration) 여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 미세 기포(UFB)를 이용한 역삼투(reverse osmosis)여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 미세 기포(UFB)를 이용한 한외여과(ultrafiltration)을 전처리 장치로 하는 역삼투(reverse osmosis) 막여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 7은 일반적인 세정에 의한 오염 물질의 제거 과정을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 미세 기포가 포함된 세정수에 의한 오염 물질의 제거 과정을 나타내는 개념도이다.
도 9a 내지 9d는 일 실시예에 따라 생성된 미세 기포에 의하여 오염 물질이 세정되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 10a 내지 10f는 일 실시예에 따라 생성된 UFB의 침투성에 의한 박리를 통해 오염 물질이 세정되는 과정을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
본 명세서에서 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
본 명세서에서 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션(section)들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 "아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90° 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 본 명세서에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
막 여과 수처리 시스템은 통상 원수 탱크로부터 펌프를 통해 공급되는 물이 배관 및 전처리 장치를 거쳐 막 모듈(membrane module)에서 분리 처리되어 처리수 저장 탱크로 보내진 후 사용되는데, 수처리와 동시에 막 오염이 시작되고 이로 인하여 막의 세정 및 막 모듈의 교체가 필요하게 된다. 실시예들에 따른 막 여과 수처리 시스템은, 미세 기포(Ultra Fine Bubble; UFB) 발생기를 이용하여 막 모듈의 세정 기간을 늘리고 막 교체 기간을 연장하도록 구성된다. 이를 위하여, 미세 기포 발생기는 원수 탱크 유입 배관, 원수 펌프 순환 배관, 원수 공급 펌프와 막 모듈 사이 등에 설치될 수 있다.
도 1은 종래의 한외여과(ultrafiltration) 수처리 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 한외여과 수처리 시스템은 원수 탱크(101)에 수용된 수도수 및 지하수 등 원수(100)가 원수 펌프(102)에 의하여 전처리 필터(103)로 이송되며, 전처리된 처리수는 한외여과 필터(104)를 통과하면서 이물질과 오염 물질 등이 분리된 후 처리수 탱크(105)에 수용되어 사용공정(109)에 투입된다. 또한, 한외여과 필터(104)를 세정하기 위한 세정수가 세정 탱크(106)에 수용되며, 세정수는 세정 펌프(107)에 의해 여과기(108)를 거쳐 한외여과 필터(104)에 공급될 수 있다. 한편, 이러한 한외여과 수처리 시스템의 동작은 조작반(control panel)(110)에 의하여 제어될 수 있다.
이상과 같은 한외여과 수처리 시스템에 미세 기포 발생기가 적용되는 경우, 미세 기포 발생기는 한외여과 필터(104)에 연결된 공급 펌프의 토출 배관이나, 원수탱크(102)에 연결된 공급 펌프의 배관 등에 설치될 수 있다. 또한, 추가로 미세 기포 발생기는 세정 펌프(107)의 토출 배관에 설치될 수도 있다.
도 2는 종래의 역삼투여과(reverse osmosis) 수처리 시스템의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 역삼투여과 수처리 시스템은 원수 탱크(201)에 수용된 수도수 및 지하수 등 원수(200)가 원수 펌프(202)에 의하여 전처리 필터(또는, 전처리 여과기로도 지칭함)(203)로 이송되며, 전처리된 처리수는 고압 펌프(204)에 의해 운반되어 역삼투 필터(205)(또는, 역삼투 여과기로도 지칭함)를 통과하면서 이물질과 오염 물질 등이 분리된 후 처리수 탱크(206)에 수용되어 사용공정(210)에 투입된다. 또한, 역삼투 필터(205)를 세정하기 위한 세정수가 세정 탱크(207)에 수용되며, 세정수는 세정 펌프(207)에 의해 세정필터(209)를 거쳐 역삼투 필터(205)에 공급될 수 있다. 한편, 이러한 역삼투여과 수처리 시스템의 동작은 조작반(211)에 의하여 제어될 수 있다.
이상과 같은 역삼투여과 수처리 시스템에 미세 기포 발생기(미도시)가 적용되는 경우, 미세 기포 발생기는 역삼투 필터(205)에 연결된 공급 펌프의 토출 배관이나, 처리수 탱크(206)에 연결된 공급 펌프의 배관 등에 설치될 수 있다. 또한, 추가로 미세 기포 발생기는 세정 펌프(208)의 토출 배관에 설치될 수도 있다.
도 3은 한외여과기를 전처리 장치로 사용하는 종래의 역삼투여과 수처리 시스템의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 역삼투여과 수처리 시스템은 원수 탱크(301)에 수용된 수도수 및 지하수 등 원수(300)가 원수 펌프(302)에 의하여 전처리 필터(303)로 이송되며, 전처리된 처리수는 고압 펌프(305)에 의해 운반되어 한외여과 필터(304)에서 추가적으로 전처리된 후 역삼투 필터(306)를 통과하면서 이물질과 오염 물질 등이 분리될 수 있다. 이후 처리수는 처리수 탱크(307)에 수용되어 사용공정(311)에 투입된다. 또한, 한외여과 필터(304) 및 역삼투 필터(306)를 세정하기 위한 세정수가 세정 탱크(308)에 수용되며, 세정수는 세정 펌프(309)에 의해 여과기(310)를 거쳐 한외여과 필터(304) 및 역삼투 필터(306)에 공급될 수 있다. 한편, 이러한 역삼투여과 수처리 시스템의 동작은 조작반(312)에 의하여 제어될 수 있다.
이상과 같은 역삼투여과 수처리 시스템에 미세 기포 발생기(도 4 내지 6 참조)가 적용되는 경우, 미세 기포 발생기는 한외여과 필터(304) 및 역삼투 필터(306) 각각에 연결된 공급 펌프의 토출 배관이나, 처리수 탱크(307)에 연결된 공급 펌프의 배관 등에 설치될 수 있다. 또한, 추가로 미세 기포 발생기는 세정 펌프(309)의 토출 배관에 설치될 수도 있다.
이상에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 것과 같이, 막(membrane)을 사용하는 수처리 장치는 크게 한외여과 장치와 역삼투 여과 장치, 및 한외여과 장치를 전처리 장치로 사용하는 역삼투 여과 장치로 나눌 수 있다. 이때, 실시예들에 따른 막 여과 수처리 시스템은 원수 탱크의 유입 배관, 및/또는 원수 펌프와 막 모듈 사이에 미세 기포 발생기를 설치하도록 구성될 수 있다. 미세 기포 발생기는, 수처리 시스템의 순환 배관 내를 흐르는 물(이하의 본 명세서에서, 이를 "순환수"로도 지칭한다) 안에 UFB를 공급하도록 구성된다. 이하의 본 명세서에서, 미세 기포 발생기에 의해 UFB가 주입된 순환수를 "UFB 수"로도 지칭한다.
도 4는 일 실시예에 따른 미세 기포를 이용한 막(membrane) 여과 수처리 시스템의 개념도로서, 도 1의 한외여과 수처리 시스템에 미세 기포 발생기를 적용한 형태를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 막 여과 수처리 시스템은 원수 탱크(404)에 수용된 수도수 및 지하수 등 원수가 원수 펌프(406)에 의하여 전처리 필터(412)로 이송되며, 전처리된 처리수는 한외여과 필터(417)를 통과하면서 이물질과 오염 물질 등이 분리된 후 처리수 탱크(424)에 수용되어 사용공정에 투입되도록 구성된다. 또한, 한외여과 필터(417)를 세정하기 위한 세정수가 세정 탱크(426)에 수용되며, 세정수는 세정 펌프(427)에 의해 여과기(431)를 거쳐 한외여과 필터(417)에 공급될 수 있다. 한편, 이러한 한외여과 수처리 시스템의 동작은 조작반(433)에 의하여 제어될 수 있다.
이때, 막 여과 수처리 시스템은 원수 탱크(404)의 유입 배관에 연결된 미세 기포 발생기(403), 원수 탱크(404)의 토출 배관에 연결된 미세 기포 발생기(439), 전처리 필터(412)로의 유입 배관에 연결된 미세 기포 발생기(410), 및/또는 세정 펌프(427)의 공급 배관에 연결된 미세 기포 발생기(430)를 포함할 수 있다. 또한, 이때 전술한 각각의 부재들에는 하나 이상의 밸브(401-402, 405, 407, 408, 409, 414, 418, 420-423, 425, 428-429, 432), 압력계 및/또는 온도계(411, 415, 416, 419, 423, 428) 등이 더 연결될 수도 있다.
또한, 도 5는 또 다른 실시예에 따른 미세 기포를 이용한 막 여과 수처리 시스템의 개념도로서, 도 2의 역삼투여과 수처리 시스템에 미세 기포 발생기를 적용한 형태를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 막 여과 수처리 시스템은 원수 탱크(500)에 수용된 수도수 및 지하수 등 원수가 원수 펌프(505, 533)에 의하여 전처리 여과기(540)로 이송되며, 전처리된 처리수는 고압 펌프(512)에 의해 운반되어 역삼투 필터(516)를 통과하면서 이물질과 오염 물질 등이 분리된 후 처리수 탱크(523)에 수용되어 사용공정에 투입된다. 또한, 역삼투 필터(516)를 세정하기 위한 세정수가 세정 탱크(524)에 수용되며, 세정수는 세정 펌프(525)에 의해 세정필터(528)를 거쳐 역삼투 필터(516)에 공급될 수 있다. 한편, 이러한 막 여과 수처리 시스템의 동작은 조작반(524)에 의하여 제어될 수 있다.
이때, 막 여과 수처리 시스템은 원수 탱크(500)로의 유입 배관에 연결된 미세 기포 발생기(503, 534), 원수 탱크(500)의 토출 배관에 연결된 미세 기포 발생기, 전처리 여과기(540)로의 유입 배관에 연결된 미세 기포 발생기(510), 및/또는 세정 펌프(525)의 공급 배관에 연결된 미세 기포 발생기(527)를 포함할 수 있다. 또한, 이때 전술한 각각의 부재들에는 하나 이상의 밸브(501, 502, 504, 506, 508, 509, 511, 513, 515, 517, 519, 523, 529, 530, 531), 압력계 및/또는 온도계(507, 514, 518, 520, 526) 등이 더 연결될 수도 있다.
또한, 도 6은 또 다른 실시예에 따른 미세 기포를 이용한 막 여과 수처리 시스템의 개념도로서, 도 3의 한외여과기를 전처리 장치로 이용한 역삼투여과 수처리 시스템에 미세 기포 발생기를 적용한 형태를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 막 여과 수처리 시스템은 원수 탱크(600)에 수용된 수도수 및 지하수 등 원수가 원수 펌프(605, 652)에 의하여 전처리 필터(611)로 이송되며, 전처리된 처리수는 고압 펌프(627)에 의해 운반되어 한외여과 필터(615)에서 추가적으로 전처리된 후 역삼투 필터(631)를 통과하면서 이물질과 오염 물질 등이 분리될 수 있다. 이후 처리수는 처리수 탱크(635)에 수용되어 사용공정에 투입된다. 또한, 한외여과 필터(615) 및 역삼투 필터(631)를 세정하기 위한 세정수가 세정 탱크에 수용되며, 세정수는 세정 펌프(638)에 의해 여과기(641)를 거쳐 한외여과 필터(615) 및 역삼투 필터(631)에 공급될 수 있다. 한편, 이러한 막 여과 수처리 시스템의 동작은 조작반(630)에 의하여 제어될 수 있다.
이때, 막 여과 수처리 시스템은 원수 탱크(600)의 유입 배관에 연결된 미세 기포 발생기(603, 654), 전처리 필터(611)로의 유입 배관에 연결된 미세 기포 발생기(610), 한외여과 필터(615)로의 유입 배관에 연결된 미세 기포 발생기(623), 및/또는 세정 펌프(638)의 공급 배관에 연결된 미세 기포 발생기(639)를 포함할 수 있다. 또한, 이때 전술한 각각의 부재들에는 하나 이상의 밸브(601, 602, 604, 606, 608, 609, 613, 614, 616, 620-622, 626, 630, 632, 636-637, 642, 643, 645, 648, 653), 압력계 및/또는 온도계(612, 617, 618, 625, 628, 629, 633, 634, 640) 등이 더 연결될 수도 있다.
이상의 실시예들에서 미세 기포 발생기는 SUS316L, SUS316, SUS304, 불소수지계 플라스틱, 또는 다른 가공이 용이한 물질로 형성되며 UFB가 생성되기 위한 노즐(nozzle)을 포함한다. 미세 기포 발생기에는 UFB 발생을 위한 공기가 공급될 수 있으며, 그 공기 유량은 물 유량의 10 내지 50%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이는 사용공정조건에 따라 조정될 수 있다. 기포(bubble)는 물 안에 존재하는 기체로 채워져 있는 공간을 지칭하는 것으로서, 일반적으로 기포의 크기(즉, 직경)에 따라 크기 100 ㎛ 이상은 밀리 기포(milli bubble), 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 크기의 기포는 마이크로 기포(micro bubble), 1 ㎛ 이하의 크기를 초미세 기포(UFB)로 지칭한다. 본 명세서에서는, 약 1 nm 내지 1 ㎛ 크기를 가지는 기포를 초미세 기포 또는 UFB로 지칭하나, 때로는 설명의 편의를 위해 이를 단순히 미세 기포(fine bubble)로 지칭하기도 한다.
UFB는 사람의 눈으로 보이지 않으며, 녹색 레이저를 물에 투과시키는 것에 의해 빛의 강도에 따라 UFB의 존재 여부와 농도를 확인할 수 있다. 보다 정확한 측정을 위해서는, 동적광산란법, 레이저회절산란법, 입자괘적해석법 등에 기반한 특수 계측기를 이용하여 단위 부피(예컨대, 1 mL) 내의 UFB 수와 분포상태를 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 사용되는 미세 기포 발생기는, 고속선회액류식 구조를 가지며 미세 기포 발생기에 구비된 노즐(nozzle)(미도시) 입구에서 내부 압력이 0.1 MPa 내지 0.2 MPa인 조건에서 UFB를 생성하도록 구성된다. 상기 압력 조건은 미세 기포 발생기 내를 적당한 정도의 진공으로 유지하여 공기를 흡입하고 내부에서 기포를 발생시키기 위한 것이다.
이렇게 생성된 UFB는 제타(zeta) 전위가 낮으며 기포 표면이 음(-)으로 대전되어 있어 기포와 기포가 서로 합쳐지지 않아, 순환수의 분자간력 저하를 통해 기화 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, UFB는 아주 큰 비표면적과 표면 장력에 의한 높은 내압, 그리고 아주 우수한 용해 능력을 가지고 있어, UFB가 포함된 물은 일반적인 물에 비해 기화가 용이하고, 계면이 음(-)으로 대전되어 있어 스케일(scale)과 슬러지(sludge)의 발생을 억제하며, UFB는 소멸 시 OH 라디칼(OH)을 발생시켜 살균 작용을 한다.
전술한 도 4 내지 도 6의 실시예에서 수처리 시스템은 원수 수질과 전처리 조건에 따라 서로 다른 조건으로 펌프와 세정 방법을 적용할 수 있다. 구체적으로는, 한외여과기 및 역삼투 필터를 이용한 수처리 시스템에서는 원하는 수량 및 수질에 의하여 원수 탱크 펌프의 규격과 배관 크기, 전처리 장치, 계기류의 크기 등이 결정된다. 이때, 미세 기포 발생기 또한 이러한 공정 조건에 맞추어 그 개수 및 설치 위치를 결정할 수 있으며, 설치 위치는 전술한 것과 같이 원수 탱크 유입 배관에 설치하거나 원수 탱크에 별도의 펌프를 설치하여 펌프의 토출 배관에 설치하여 순환하면서 미세 기포를 발생시켜 운전할 수도 있고, 또는 막 여과 부재에 연결된 공급 펌프의 토출 배관에 설치할 수도 있다.
순환수 내의 UFB의 표면은 음전하(-)로 대전되어 있으며 이들은 서로 결합하거나 합쳐지지 않으며, 이들은 순환수 내의 양전하(+)를 띄고 있는 미세 고형물 등 오염 물질과 흡착하여 플록(floc)을 형성함으로써 전처리 장치인 활성 여과기나 정밀 여과기 등 막 여과 부재를 통과하는 동안 걸러지게 된다. 또한, 막 여과 부재와 물의 접촉면에서의 바이오필름(bio-film)이나 미생물 번식 등에 의해 미관을 해치는 경우가 있는데, UFB가 갖고 있는 고압 또는 고열 파열 시 충격에 의하여 미생물이나 세균이 파괴되고, UFB가 OH 라디칼에 의하여 산화될 때 바이오필름 및 미생물 등이 억제되거나 소멸되므로 탱크나 배관이 청결하게 유지될 수 있다.
따라서, 미세 기포 발생기를 막 여과 수처리 시스템에 이용함으로써 탱크나 배관, 물놀이 기구 등에 붙어있는 오염 물질을 박리시켜 시설 환경을 청결하게 유지가 가능하고, 열 교환기와 배관 등에서의 스케일 생성을 억제하거나 방지하여 전처리 장치의 성능을 향상시킬 수 있으며, 막 모듈의 막 표면과 물이 접촉하는 부분에서의 막 오염(fouling)을 최소화할 수 있다.
도 7a 내지 7d는 일 실시예에 따라 생성된 UFB에 의하여 오염 물질이 세정되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 7a에 도시된 것과 같이 UFB(60)가 물 안의 오염 물질(61)에 접촉하면, 음(-) 대전성을 가진 UFB(60)가 오염 물질(61)의 표면에 흡착하면서, UFB(60)의 표면에 흡착된 오염 물질의 막(62)이 형성된다. 이후, 도 7c에 도시된 것과 같이 오염 물질(61)에 들어간 UFB(60)가 오염 물질(61)의 표면으로부터 떨어져 나오면서, UFB(60)에 형성된 오염 물질의 막(62)이 오염원으로부터 떨어져 나옴으로써 세정이 이루어진다. 이때, 도 7d에 도시된 것과 같이 물의 흐름 또는 충격을 가하는 것에 의하여, UFB(60)에 의한 세정 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
또한, 도 8a 내지 8f는 일 실시예에 따라 생성된 UFB의 침투성에 의한 박리를 통해 오염 물질이 세정되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 8a에 도시된 것과 같이 안정적인 상태의 UFB(70)가 부착물(71)에 연속적으로 접촉하면, 도 8b에 도시된 것과 같이 충돌 자극에 의하여 UFB(70)가 급속 용해되면서 국소적으로 과포도가 증가하게 된다. 이러한 현상이 반복되면 도 8c에 도시된 것과 같이 용존 가스의 축적과 흐름 굴곡에 의하여 부착물(71)의 표면 주변에 기포팩(72)이 형성되고, 기포핵(72)들이 하나로 합쳐지면서 도 8d에 도시된 것과 같이 마이크로 기포(73)가 발생된다. 이러한 마이크로 기포(73)들이 서로 합쳐져 팽창할 때 발생하는 힘으로 인하여, 도 10e에 도시된 것과 같이 부착물(71)이 부착 표면으로부터 박리될 수 있다.
도 8a 내지 8e에 도시된 과정은 도 8f의 영역(A) 내에서 이루어지는 물리 세정 과정을 자세히 나타낸 것이며, 도 8f에 나타난 것과 같이 전술한 부착물(71)의 박리 과정이 다수의 영역에서 연쇄적으로 이루어짐으로써 부착물(71)이 작은 크기의 조각(74)들로 분리되어 제거될 수 있다. 이상의 과정에 의하여, 오염 물질이 탱크나 배관 등의 표면으로부터 박리되어 제거되는 방식으로 세정이 이루어질 수 있다.
도 9는 일반적인 세정수에 의한 오염 물질의 제거 과정을 나타내는 개념도이다. 도 9를 참조하면, 탱크나 배관 등의 표면에 형성된 오염층(700)은 세정 시간의 경과에 따라 (a) 부터 (d)까지 그 크기가 감소해나가는데, 도시된 것과 같이 오염층(700) 표면으로부터 붕괴되면서 제거가 진행되므로 오염층(700)이 완전히 제거되는 데에 오랜 시간이 걸린다.
반면, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 미세 기포가 포함된 세정수에 의한 오염 물질의 제거 과정을 나타내는 개념도이다. 도 10을 참조하면, 미세 기포 세정수에 오염층(800)이 노출되면 오염층(800)의 표면이 붕괴될 뿐만 아니라 높은 속도로 오염층(800)과 하부 탱크, 배관 등의 사이의 계면에도 물 침투가 진행된다. 이에 따라, 세정 시간이 경과하여 (a) 부터 (d)와 같이 물 침투가 오염층(800)과 그 하부 부재의 계면 전체에 진행되고, 오염층(800)은 크게 붕괴하면서 위로 떠올라 빠른 속도로 이탈하게 된다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
Claims (11)
- 미세 기포를 이용한 막 여과 수처리 시스템으로서,
원수가 저장되는 원수 탱크;
상기 원수 탱크에 수용된 원수를 이송하기 위한 원수 펌프;
상기 원수 펌프에 의해 이송된 원수를 처리하도록 구성된 전처리 필터, 및 상기 전처리 필터에 의해 전처리된 상기 원수를 여과하여 처리수를 분리여과하도록 구성된 하나 이상의 막 여과 부재를 포함하는 막 모듈;
상기 막 모듈에 의해 분리여과된 처리수를 수용하도록 구성된 처리수 탱크; 및
상기 원수 탱크 또는 상기 막 모듈 중 하나 이상에 연결되며, 미세 기포를 생성하기 위한 공기를 물 유량의 10 내지 50%의 유량으로 공급받아 상기 원수 탱크와 상기 하나 이상의 막 여과 부재를 연결하는 순환 배관 내를 흐르는 순환수 안에 직경이 1 nm 내지 1 ㎛인 미세 기포를 생성하도록 구성되며, 상기 미세 기포가 생성되기 위한 노즐을 포함하는 미세 기포 발생기를 포함하되,
상기 미세 기포 발생기는, 발생된 상기 미세 기포의 표면이 음으로 대전되도록, 상기 미세 기포 발생기에 연결된 상기 순환 배관 내의 압력이 상기 노즐의 입구에서 0.1 Mpa 내지 0.2 Mpa인 조건에서 상기 미세 기포를 생성하도록 더 구성되고,
상기 하나 이상의 막 여과 부재를 세정하기 위한 세정수가 수용된 세정 탱크; 및
상기 세정수를 상기 막 모듈에 공급하기 위한 세정 펌프를 더 포함하되,
상기 미세 기포 발생기는, 상기 원수 탱크에 원수를 공급하는 유입 배관, 상기 원수 탱크의 토출 배관, 상기 전처리 필터로의 유입 배관, 및 상기 세정 펌프의 토출 배관에 각각 연결되며,
상기 막 모듈은,
상기 전처리 필터를 통과한 원수를 여과하는 역삼투 필터;
상기 전처리 필터와 상기 역삼투 필터 사이에 연결되어 상기 전처리 필터에 의해 전처리된 처리수를 운반하는 고압 펌프; 및
상기 전처리 필터와 상기 고압 펌프 사이에 연결된 한외여과 필터를 포함하고,
상기 세정수는 상기 세정 펌프에 의해 여과기를 거쳐 상기 한외여과 필터 및 상기 역삼투 필터에 공급되고,
상기 원수 탱크 및 상기 원수 펌프의 규격과 배관 크기에 기초하여 상기 미세 기포 발생기의 개수가 결정되며,
상기 미세 기포 발생기는, 상기 한외여과 필터 및 상기 역삼투 필터 각각에 연결된 공급 펌프의 토출 배관, 및 상기 처리수 탱크에 연결된 공급 펌프의 배관에 더 연결되고,
상기 막 여과 수처리 시스템의 동작은 조작반에 의하여 제어되는, 미세 기포를 이용한 막 여과 수처리 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200046549A KR102364742B1 (ko) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 미세 기포 발생기를 이용한 막 여과 수처리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200046549A KR102364742B1 (ko) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 미세 기포 발생기를 이용한 막 여과 수처리 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210128650A KR20210128650A (ko) | 2021-10-27 |
| KR102364742B1 true KR102364742B1 (ko) | 2022-02-17 |
Family
ID=78287300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200046549A KR102364742B1 (ko) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 미세 기포 발생기를 이용한 막 여과 수처리 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102364742B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010104902A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Daicen Membrane Systems Ltd | 水浄化システムの運転方法及び水浄化システム |
| JP2011104488A (ja) | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Central Filter Mfg Co Ld | 濾過装置の洗浄方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150107752A (ko) * | 2013-01-17 | 2015-09-23 | 아이뎃쿠 가부시키가이샤 | 고밀도 미세기포액 생성방법 및 고밀도 미세기포액 생성장치 |
| KR20170090202A (ko) | 2016-01-28 | 2017-08-07 | 서울대학교산학협력단 | 수처리막 |
| KR20180083603A (ko) * | 2017-01-13 | 2018-07-23 | 성균관대학교산학협력단 | 초미세기포의 물리화학적 특성을 이용한 막여과 시스템 |
-
2020
- 2020-04-17 KR KR1020200046549A patent/KR102364742B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010104902A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Daicen Membrane Systems Ltd | 水浄化システムの運転方法及び水浄化システム |
| JP2011104488A (ja) | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Central Filter Mfg Co Ld | 濾過装置の洗浄方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210128650A (ko) | 2021-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ghadimkhani et al. | Ceramic membrane defouling (cleaning) by air Nano Bubbles | |
| Borea et al. | Wastewater treatment by membrane ultrafiltration enhanced with ultrasound: Effect of membrane flux and ultrasonic frequency | |
| US20210001273A1 (en) | Methods, systems, and compositions for delivery of nanobubbles in water treatment systems | |
| JP4772619B2 (ja) | 水処理方法および水処理装置 | |
| JP5097024B2 (ja) | 水処理装置および水処理方法 | |
| KR101818996B1 (ko) | 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템 | |
| JP5844196B2 (ja) | 淡水化装置及び淡水化方法 | |
| JP5549591B2 (ja) | 淡水製造方法及び淡水製造装置 | |
| JP2007075723A (ja) | 水処理装置および水処理方法 | |
| JP3893401B1 (ja) | 水処理装置 | |
| Shalaby et al. | Recent aspects in membrane separation for oil/water emulsion | |
| JP2009262008A (ja) | 水処理装置および水処理方法 | |
| JP2007075328A (ja) | 超純水製造装置の殺菌方法および超純水製造装置の殺菌装置 | |
| KR20070095226A (ko) | 막 모듈 및 수처리 시스템 | |
| CN108996781A (zh) | 一种瓶装饮用水生产过滤系统 | |
| Vatanpour et al. | Investigation of using UV/H2O2 pre-treatment process on filterability and fouling reduction of PVDF/TiO2 nanocomposite ultrafiltration membrane | |
| Jia et al. | Nanobubbles in water and wastewater treatment systems: small bubbles making a big difference | |
| JP4167671B2 (ja) | 水系産業廃液の濾過活性化装置 | |
| KR102364742B1 (ko) | 미세 기포 발생기를 이용한 막 여과 수처리 시스템 | |
| CN112934023A (zh) | 在流体中产生氧化气泡的系统和方法 | |
| Hashimoto et al. | Effect of fine bubbles for washing of monolith type porous ceramic membranes treating oil-in-water emulsions | |
| Watabe et al. | Use of microbubbles to reduce membrane fouling during water filtration | |
| Mo et al. | Cleaning efficiency and mechanism of ozone micro-nano-bubbles on ceramic membrane fouling | |
| JPH11207392A (ja) | 水の浄化処理装置 | |
| Amaral et al. | Oily wastewater treatment by membrane-assisted technologies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |