KR102620745B1 - Water treatment device using ion-exchange fiber braided micro chip filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수처리 장치를 개시한다. 본 발명은 하폐수 내의 용존성 오염물과 부유성 오염물을 동시에 제거할 수 있는 수처리 장치로서, 상기 하폐수를 포함하는 반응조; 상기 반응조의 하부에 형성되고, 상기 하폐수가 유입되는 유입구; 상기 반응조 내부에 고정되어 배치된 적어도 하나 이상의 세라믹 분리막; 상기 반응조 내부에 부유된 이온교환섬유가 합사된 여재; 및 상기 세라믹 분리막 및 상기 이온교환섬유가 합사된 여재를 통과하여 필터링된 하폐수가 배출되는 처리수 배출구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 연구는 환경부의 환경시설 재난재해 대응기술개발사업(2020002870001)에서 지원받았습니다.The present invention discloses a water treatment device. The present invention is a water treatment device capable of simultaneously removing dissolved contaminants and suspended contaminants in wastewater, comprising: a reaction tank containing the wastewater; an inlet formed at the bottom of the reaction tank through which the wastewater flows; At least one ceramic separator fixedly disposed inside the reaction tank; A filter medium containing ion exchange fibers suspended inside the reaction tank; and a treated water discharge port through which filtered wastewater is discharged after passing through a filter medium in which the ceramic separator and the ion exchange fiber are braided. It is characterized by including.
This research was supported by the Ministry of Environment's Environmental Facilities Disaster Response Technology Development Project (2020002870001).

Description

이온교환섬유가 합사된 여재를 이용한 수처리 장치{WATER TREATMENT DEVICE USING ION-EXCHANGE FIBER BRAIDED MICRO CHIP FILTER}Water treatment device using filter media braided with ion exchange fibers {WATER TREATMENT DEVICE USING ION-EXCHANGE FIBER BRAIDED MICRO CHIP FILTER}

본 발명은 이온교환섬유가 합사된 여재를 이용한 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본 발명은 반응조 내에 세라믹 분리막과 이온교환섬유가 합사된 여재를 포함하여 하폐수 내 용존성 오염물과 부유성 오염물을 동시에 제거할 수 있는 수처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment device using a filter medium braided with ion exchange fibers. More specifically, the present invention relates to a water treatment device using a filter media braided with ion exchange fibers and a ceramic separator in a reaction tank to remove dissolved contaminants and floating contaminants in wastewater. It relates to a water treatment device that can simultaneously remove.

가정에서 배출되는 생활하수나 공장에서 배출되는 하폐수는 각종 부유성 오염물이나 오물이 포함하고 있다. 수처리 장치는 이러한 오하폐수로부터 각종 부유성 오염물이나 오물을 걸러내어 정화하는 장치이다.Domestic sewage discharged from homes or wastewater discharged from factories contains various suspended pollutants and sewage. A water treatment device is a device that filters out and purifies various suspended contaminants and sewage from sewage wastewater.

일반적으로, 하수 처리를 위한 수처리 장치는 하수가 유입되는 여과기와, 하수의 여과를 위해 여과기 내에 설치되는 다수의 디스크형 필터와, 필터 외면으로 고압의 세척수를 분사하여 필터를 세척할 수 있도록 필터 상측에 설치된 세척 기기를 구비한다. 또 세척 시 필터의 내측으로부터 흘러내리는 오물을 받아서 외부로 배출시키기 위한 트러프를 구비할 수 있다.Generally, a water treatment device for sewage treatment includes a filter through which sewage flows, a plurality of disk-type filters installed within the filter for filtration of sewage, and an upper side of the filter so that the filter can be cleaned by spraying high-pressure washing water on the outside of the filter. Equipped with cleaning equipment installed in. Additionally, a trough may be provided to catch dirt flowing down from the inside of the filter during cleaning and discharge it to the outside.

이 수처리 장치는 중앙의 여과기로 공급된 하수가 필터를 통과하면서 여과된다. 걸러진 부유성 오염물이나 오물은 필터의 내부에 쌓이고, 필터를 통과하면서 정화된 물은 배출구를 통하여 외부로 배출된다.In this water treatment device, sewage supplied to a central filter is filtered as it passes through the filter. Filtered floating contaminants or dirt accumulate inside the filter, and water purified as it passes through the filter is discharged to the outside through the discharge port.

그러나 이러한 수처리 장치는 하수가 여과기를 통해 필터의 내측으로 유입되어 외부로 배출되기 때문에 부유성 오염물이나 오물이 필터 내측에 부착되거나 쌓인다. 따라서 필터의 세척에도 불구하고 사용이 길어질수록 필터 내에 떠도는 부유입자가 증가하게 되면서 하수의 정화 처리량이 감소하게 되는 문제가 있다.However, in these water treatment devices, sewage flows into the inside of the filter through the filter and is discharged to the outside, so floating contaminants or sewage adhere or accumulate on the inside of the filter. Therefore, despite cleaning the filter, the longer it is used, the more floating particles within the filter increase, which reduces the amount of sewage purification treated.

또한, 이러한 수처리 장치는 필터를 세척할 때 필터의 내측에 부착된 오물을 필터 외측에서 세척수를 분사하여 세척하기 때문에 세척효율이 낮을 뿐 아니라 세척용수의 소요가 많은 결점이 있었다. 또한, 필터를 부분적으로 교환하기도 힘들어 유지관리가 어려울 뿐 아니라 필터를 교환할 때는 일체의 동작을 정지시켜야 하는 문제점이 있다.In addition, this water treatment device has the disadvantage of low cleaning efficiency and the need for a lot of cleaning water because it cleans the dirt attached to the inside of the filter by spraying washing water from the outside of the filter. In addition, it is difficult to partially replace the filter, making maintenance difficult, and there is a problem that all operations must be stopped when replacing the filter.

특히, 종래의 하수 처리 필터 장치는 부유성 물질을 제거하는데는 일정 부분 용이하지만, 용존성 이온 물질(예를 들어, 중금속에 해당하는 비소 등)의 제거에는 취약한 문제가 있다. 즉, 종래의 수처리 장치에 사용된 여재(Micro chip filter)는 물에 녹아있는 부유성 오염물(Suspended Solid)을 제거하여 오염된 물의 탁도 제거는 가능하나 오염된 물에 녹아 있는 용존성 이온을 제거할 수 없는 문제점을 가진다. In particular, conventional sewage treatment filter devices are somewhat easy to remove floating substances, but are vulnerable to removal of dissolved ionic substances (for example, arsenic, which is a heavy metal). In other words, the filter media (micro chip filter) used in conventional water treatment devices can remove suspended solids dissolved in water and remove turbidity from contaminated water, but cannot remove dissolved ions dissolved in contaminated water. There are problems that cannot be resolved.

본 연구는 환경부의 환경시설 재난재해 대응기술개발사업(2020002870001)에서 지원받았습니다.This research was supported by the Ministry of Environment's Environmental Facilities Disaster Response Technology Development Project (2020002870001).

대한민국 등록특허 제1877142호, "이온교환섬유를 이용한 하수의 필터링 방법"Republic of Korea Patent No. 1877142, “Method of filtering sewage using ion exchange fiber”

본 발명의 실시예는 세라믹 분리막을 포함하는 반응조 내에 이온교환섬유가 합사된 여재를 유동 메디아(Fluidized Media)로 첨가하여 하폐수 내 용존성 오염물과 부유성 오염물을 제거하는 동시에, 세라믹 분리막의 파울링을 세정할 수 있는 수처리 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention removes dissolved contaminants and suspended contaminants in wastewater by adding a filter medium containing ion exchange fibers as a fluidized media in a reaction tank containing a ceramic membrane, while preventing fouling of the ceramic membrane. The object is to provide a water treatment device that can be cleaned.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 하폐수 내의 용존성 오염물과 부유성 오염물을 동시에 제거할 수 있는 수처리 장치로서, 상기 하폐수를 포함하는 반응조; 상기 반응조의 하부에 형성되고, 상기 하폐수가 유입되는 유입구; 상기 반응조 내부에 고정되어 배치된 적어도 하나 이상의 세라믹 분리막; 상기 반응조 내부에 부유된 이온교환섬유가 합사된 여재; 및 상기 세라믹 분리막 및 상기 이온교환섬유가 합사된 여재를 통과하여 필터링된 하폐수가 배출되는 처리수 배출구; 를 포함한다.A water treatment device according to an embodiment of the present invention is a water treatment device capable of simultaneously removing dissolved contaminants and suspended contaminants in wastewater, comprising: a reaction tank containing the wastewater; an inlet formed at the bottom of the reaction tank through which the wastewater flows; At least one ceramic separator fixedly disposed inside the reaction tank; A filter medium containing ion exchange fibers suspended inside the reaction tank; and a treated water discharge port through which filtered wastewater is discharged after passing through a filter medium in which the ceramic separator and the ion exchange fiber are braided. Includes.

상기 이온교환섬유가 합사된 여재는 상기 세라믹 분리막에서 발생되는 파울링을 제어할 수 있다.The filter medium in which the ion exchange fibers are braided can control fouling occurring in the ceramic separator.

상기 이온교환섬유가 합사된 여재는, 폴리머 매트릭스 및 상기 폴리머 매트릭스에 결합되고 이온과 교환 작용을 하는 기능기(functional group)를 가진 입자인 이온 교환수지를 막으로 형성하여 섬유상으로 형성된 이온교환섬유가 가연 섬유사를 포함하는 여재에 합사된 구조를 가질 수 있다.The filter medium in which the ion exchange fibers are braided is an ion exchange fiber formed in a fibrous form by forming a film of a polymer matrix and an ion exchange resin, which is a particle having a functional group that is bonded to the polymer matrix and has a functional group that exchanges ions. It may have a structure in which a filter medium containing false twisted fiber yarns is braided.

상기 이온교환섬유가 합사된 여재는, 상기 이온 교환수지와 제1 가연 섬유사 및 제2 가연 섬유사가 합사되고, 상기 이온 교환수지와 상기 제1 가연 섬유사는 6:4의 밀도 비율로 혼합되어 5수의 혼합된 섬유사를 구성하고, 상기 혼합된 섬유사는 상기 제2 가연 섬유사와 1:6의 가닥수 비율로 합사될 수 있다.The media in which the ion exchange fibers are braided is made by braiding the ion exchange resin with the first false twisted fiber yarn and the second false twisted fiber yarn, and the ion exchange resin and the first false twisted fiber yarn are mixed at a density ratio of 6:4 to form 5 It constitutes a number of mixed fiber yarns, and the mixed fiber yarn may be plyed with the second false twist fiber yarn at a strand number ratio of 1:6.

상기 폴리머 매트릭스는 PAN(Polyacrylonitrile)섬유, 셀룰로오스계(Cellulose-Based) 섬유, PVA(Polyvinyl Alcohol) 섬유 및 PE(Polyethylene) 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The polymer matrix may include at least one of polyacrylonitrile (PAN) fibers, cellulose-based fibers, polyvinyl alcohol (PVA) fibers, and polyethylene (PE) fibers.

상기 기능기는 술폰산기(SO3 -), 카르복시기(COO-), 아민기(NH3 +) 및 4차 암모늄기(N+(CH3)3 +) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The functional group may include at least one of a sulfonic acid group (SO 3 - ), a carboxylic acid group (COO - ), an amine group (NH 3 + ), and a quaternary ammonium group (N + (CH 3 ) 3 + ).

상기 가연 섬유사는 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.The false twisted fiber yarn may include polypropylene.

상기 세라믹 분리막은, 기재 및 상기 기재의 적어도 일면에 코팅된 세라믹층을 포함할 수 있다.The ceramic separator may include a substrate and a ceramic layer coated on at least one surface of the substrate.

본 발명의 실시예에 따르면, 세라믹 분리막을 포함하는 반응조 내에 이온교환섬유가 합사된 여재를 유동 메디아(Fluidized Media)로 첨가하여 하폐수 내 용존성 오염물과 부유성 오염물을 제거하는 동시에, 세라믹 분리막의 파울링을 세정할 수 있는 수처리 장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, dissolved contaminants and suspended contaminants in wastewater are removed by adding a filter medium containing ion exchange fibers as a fluidized media in a reaction tank containing a ceramic membrane, and at the same time, fouling of the ceramic membrane is removed. A water treatment device capable of cleaning the ring can be provided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치의 파울링 세정 과정을 도시한 개략도이다.1 is a cross-sectional view showing a water treatment device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a fouling cleaning process of a water treatment device according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components or steps.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “embodiment,” “example,” “aspect,” “example,” etc. should be construed to mean that any aspect or design described is better or advantageous than other aspects or designs. It's not like that.

또한, '또는'이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.Additionally, the term 'or' means an inclusive OR 'inclusive or' rather than an exclusive OR 'exclusive or'. That is, unless otherwise stated or clear from the context, the expression 'x uses a or b' means any of the natural inclusive permutations.

또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, as used in this specification and claims, the singular expressions “a” or “an” generally mean “one or more,” unless otherwise indicated or it is clear from the context that the singular refers to singular forms. It should be interpreted as

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the description below have been selected as general and universal in the related technical field, but there may be different terms depending on technological developments and/or changes, customs, technicians' preferences, etc. Accordingly, the terms used in the description below should not be understood as limiting the technical idea, but should be understood as illustrative terms for describing embodiments.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the detailed meaning will be described in the relevant description. Therefore, the terms used in the description below should be understood based on the meaning of the term and the overall content of the specification, not just the name of the term.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

한편, 본 발명의 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Meanwhile, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terminology used in this specification is a term used to appropriately express the embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user or operator or the customs of the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a water treatment device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 하폐수 내의 용존성 오염물과 부유성 오염물을 동시에 제거할 수 있는 수처리 장치로서, 하폐수를 포함하는 반응조(110), 반응조(110)의 하부에 형성되고, 하폐수가 유입되는 유입구(120), 반응조(110) 내부에 고정되어 배치된 적어도 하나 이상의 세라믹 분리막(Ceramic Membrane; 130), 반응조(110) 내부에 부유된 이온교환섬유가 합사된 여재(140) 및 세라믹 분리막(130) 및 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 통과하여 필터링된 하폐수가 배출되는 처리수 배출구(150)를 포함한다.The water treatment device according to an embodiment of the present invention is a water treatment device capable of simultaneously removing dissolved contaminants and floating contaminants in sewage water, and is formed in a reaction tank 110 containing sewage water, a lower part of the reaction tank 110, and wastewater water. Inlet 120, at least one ceramic membrane (Ceramic Membrane; 130) fixed and disposed inside the reaction tank 110, a filter medium 140 in which ion exchange fibers suspended inside the reaction tank 110 are braided, and a ceramic membrane. (130) and a treated water discharge port (150) through which the filtered wastewater passes through a filter medium (140) in which ion exchange fibers are braided and is discharged.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 세라믹 분리막(130)을 포함하는 반응조(110) 내에 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 유동 메디아(Fluidized Media)로 첨가하여 하폐수 내 용존성 오염물과 부유성 오염물을 제거하는 동시에, 세라믹 분리막(130)의 파울링을 세정할 수 있다.Therefore, the water treatment device according to an embodiment of the present invention adds a filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided into a reaction tank 110 including a ceramic separation membrane 130 as a fluidized media to remove dissolved contaminants in wastewater. At the same time as removing floating contaminants, fouling of the ceramic separator 130 can be cleaned.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 하폐수 내의 부유성 오염물을 제거하는 세라믹 분리막(130) 및 용존성 오염물을 제거하는 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 포함함으로써, 하폐수 내 용존성 오염물과 부유성 오염물을 동시에 제거할 수 있다.In addition, the water treatment device according to an embodiment of the present invention includes a ceramic separation membrane 130 that removes floating contaminants in wastewater and a filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided to remove dissolved contaminants, thereby reducing the concentration of dissolved contaminants in wastewater. Contaminants and floating contaminants can be removed at the same time.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 하폐수를 포함하는 반응조(110)를 포함하고, 반응조(110)의 하부에는 하폐수가 유입되는 유입구(120)를 포함한다.First, the water treatment device according to an embodiment of the present invention includes a reaction tank 110 containing wastewater, and a lower part of the reaction tank 110 includes an inlet 120 through which sewage water flows.

하폐수 또는 오폐수는 원수 공급 펌프를 이용하여 반응조(110)의 하부에 형성된 유입구(120)를 통해 반응조(110) 내로 공급될 수 있다.Sewage water or wastewater may be supplied into the reaction tank 110 through the inlet 120 formed at the bottom of the reaction tank 110 using a raw water supply pump.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 반응조(110) 내부에 고정되어 배치된 적어도 하나 이상의 세라믹 분리막(130)를 포함한다.A water treatment device according to an embodiment of the present invention includes at least one ceramic separation membrane 130 fixed and disposed inside the reaction tank 110.

종래에는 반응조(110) 내에 폴리머인 복합 유기막(PES, PVDF 등)이 많이 사용되었으나, 유기막 분리막은 강산, 강염기, 고온 등의 조건에 취약한 단점이 있다.Conventionally, polymer composite organic membranes (PES, PVDF, etc.) have been widely used in the reaction tank 110, but organic membrane separation membranes have the disadvantage of being vulnerable to conditions such as strong acids, strong bases, and high temperatures.

반면에, 세라믹 분리막(130)은 유기막 분리막에 비하여 pH, 압력, 온도 등 극한조건에서 높은 물리적 내구성을 가지며, 비교적 고농도 화학세정에 내성이 강하기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 반응조(110) 내에 내화학성과 내구성이 강한 세라믹 분리막(130)을 포함함으로써 수질이 열악한 강산, 강염기, 고온 등의 극한의 조건에서도 사용할 수 있다.On the other hand, the ceramic separator 130 has high physical durability under extreme conditions such as pH, pressure, and temperature compared to the organic membrane separator, and is relatively resistant to high concentration chemical cleaning, so the water treatment device according to the embodiment of the present invention is a reaction tank. By including a ceramic separator 130 with strong chemical resistance and durability within (110), it can be used even in extreme conditions such as strong acids, strong bases, and high temperatures with poor water quality.

또한, 세라믹 분리막(130)은 친수성이고 역세(Back-wash)가 가능하므로 고플럭스로 안정적인 운전 가능이 가능하고, 또한, 막표면이 높은 음전하를 띠기 때문에 수중에서 음전하를 띠는 박테리아, 조류, MLSS, 미생물생성 고분자물질(TEP), 오일 등의 오염물질 제거가 용이하다는 장점이 있다.In addition, the ceramic separator 130 is hydrophilic and can be backwashed, enabling stable operation with high flux. Additionally, since the membrane surface has a high negative charge, it can be used to remove negatively charged bacteria, algae, and MLSS in water. It has the advantage of being easy to remove contaminants such as microbially produced polymers (TEP) and oil.

또한, 세라믹 분리막(130)은 유기막 분리막에 비해 상대적으로 균일한 공극구조, 높은 친수성, 표면개질의 용이성, 내화학성 및 내열성을 가질 수 있다.Additionally, the ceramic separator 130 may have a relatively uniform pore structure, high hydrophilicity, ease of surface modification, chemical resistance, and heat resistance compared to the organic membrane separator.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 세라믹 분리막(130)을 포함함으로써 부유성 오염물을 제거할 수 있다. 반면, 부유성 오염물은 이온교환섬유가 합사된 여재(140)에 의해 제거되지 않는다.The water treatment device according to an embodiment of the present invention can remove suspended contaminants by including a ceramic separation membrane 130. On the other hand, floating contaminants are not removed by the filter medium 140 made of ion exchange fibers.

보다 구체적으로, 하폐수 내에 존재하는 부유성 오염물은 세라믹 분리막(130)에 의해 제거되며, 세라믹 분리막(130)은 물리적 장벽 역할을 하여 기공 크기보다 큰 부유성 오염물만을 제거할 수 있다.More specifically, suspended contaminants present in wastewater are removed by the ceramic separator 130, and the ceramic separator 130 acts as a physical barrier and can remove only suspended contaminants larger than the pore size.

이 때, 세라믹 분리막(130)의 운전 방식은 압력 구동 방식(Pressure-driven)으로, 세라믹 분리막(130) 사이에 압력을 걸어 세라믹 분리막(130)의 내부와 외부의 압력 차이에 의한 원동력으로 하여 부유성 오염물이 혼합된 용액(하폐수 포함) 중 세라믹 분리막(130)의 기공 크기보다 큰 부유성 오염물은 분리막을 통과하지 못하고, 정화된 용액(처리수)은 세라믹 분리막(130)을 통해 운반되어 부유성 오염물과 정화된 용액(처리수 을 분리할 수 있다. At this time, the operation method of the ceramic separator 130 is pressure-driven, in which pressure is applied between the ceramic separators 130 and the pressure difference between the inside and outside of the ceramic separator 130 is used as the driving force. Among solutions (including wastewater) mixed with oil-based contaminants, suspended contaminants larger than the pore size of the ceramic separator 130 cannot pass through the separator, and the purified solution (treated water) is transported through the ceramic separator 130 and remains floating. Contaminants and purified solution (treated water) can be separated.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치의 반응조(110) 내부에 고정되어 배치된 적어도 하나 이상의 세라믹 분리막(130)을 이용한 수처리 공정의 처리량은 세라믹 분리막(130)의 개수 혹은 유량을 증가시킴에 따라 처리량이 증가될 수 있다.In addition, the throughput of the water treatment process using at least one ceramic membrane 130 fixed and disposed inside the reaction tank 110 of the water treatment device according to the embodiment of the present invention increases the number or flow rate of the ceramic membrane 130. Accordingly, throughput may increase.

만약, 세라믹 분리막(130)의 개수를 증가시킬 경우, 유량을 감소시켜 안정적으로 펌프를 사용할 수 있으나, 불필요한 세라믹 분리막(130) 개수의 증가로 초기 투자비용의 증가 및 추가적인 유지관리 비용 등의 문제가 발생할 수 있다.If the number of ceramic separators 130 is increased, the flow rate can be reduced and the pump can be used stably. However, problems such as an increase in initial investment cost and additional maintenance costs arise due to an unnecessary increase in the number of ceramic separators 130. It can happen.

이에, 세라믹 분리막(130)의 개수를 증가시키지 않고 유량을 증가시킬 경우, 사용되는 세라믹 분리막(130) 개수를 줄일 수 있으나, 운전에 사용되는 펌프의 과부화 및 운전에 소요되는 전력량의 증가 등의 문제가 발생할 수 있다.Accordingly, when the flow rate is increased without increasing the number of ceramic separators 130, the number of ceramic separators 130 used can be reduced, but problems such as overloading of the pump used for operation and an increase in the amount of power required for operation occur. may occur.

따라서, 하폐수 특성 및 수처리 공정에 따라 적절하게 세라믹 분리막(130)의 개수 및 유량을 조절하여 처리량을 제어할 수 있다.Accordingly, the throughput can be controlled by appropriately adjusting the number and flow rate of the ceramic separator 130 according to the wastewater characteristics and water treatment process.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 포함되는 세라믹 분리막(130)은 기재 및 기재의 적어도 일면에 코팅된 세라믹층을 포함하는 평판형 구조 또는 평관형 구조를 가질 수 있다.The ceramic separator 130 included in the water treatment device according to an embodiment of the present invention may have a flat or flat tube structure including a substrate and a ceramic layer coated on at least one surface of the substrate.

기재는 특별히 제한되지 않고, 동분야에서 사용되는 물질이 사용될 수 있고, 세라믹층은 알루미나(Al2O3), 티타니아, 지르코니아 및 실리콘 카바이드(SiC) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The substrate is not particularly limited, and materials used in the same field may be used, and the ceramic layer may include at least one of alumina (Al 2 O 3 ), titania, zirconia, and silicon carbide (SiC), but is limited thereto. It doesn't work.

바람직하게는, 세라믹 분리막(130)의 세라믹층은 알루미나를 포함할 수 있고, 알루미나로 코팅된 평판형 세라믹 분리막(130)을 침지식으로 적용하여 하폐수 내 존재하는 입자성/콜로이드성 물질을 물리·화학적으로 제거할 수 있다.Preferably, the ceramic layer of the ceramic separator 130 may include alumina, and the flat ceramic separator 130 coated with alumina is applied by immersion to remove particulate/colloidal substances present in wastewater. It can be removed chemically.

세라믹 분리막(130)은 미세 공극(Pore)이 형성되어 있고, 세라믹 분리막(130)의 공경(Pore size)의 크기에 따라 정밀여과(Microfiltration, MF, 0.1-10㎛), 한외여과(Ulftrafiltration, UF, 10-100nm), 나노여과(Nanofiltration, NF, 1-10nm)와 역삼투(Reverse osmosis, RO, ≤ 1 nm)로 구분될 수 있다.The ceramic separator 130 has micropores formed, and depending on the size of the pore size of the ceramic separator 130, microfiltration (MF, 0.1-10㎛) and ultrafiltration (UF) are performed. , 10-100nm), nanofiltration (NF, 1-10nm) and reverse osmosis (RO, ≤ 1 nm).

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 포함되는 세라믹 분리막(130)은 0.1 ㎛ 이상의 크기를 갖는 부유성 오염물을 제거하기 위한 정밀여과용 분리막이 사용될 수 있다.The ceramic separation membrane 130 included in the water treatment device according to an embodiment of the present invention may be used as a microfiltration membrane for removing floating contaminants with a size of 0.1 ㎛ or larger.

정밀여과는 한외여과, 나노여과 및 역삼투와 비교했을 때, 상대적으로 저압으로 운전이 가능하기 때문에 펌프 동력소모량이 적다는 장점이 있으며, 용존성 오염물을 제거할 수 있는 나노여과 및 역삼투 분리막을 사용하는 경우, 분리막의 단가가 높으며 하폐수 내 다량의 부유성 오염물을 제거하기에는 기공의 크기가 작기 때문에 파울링의 제어가 어려워 적합하지 않다.Compared to ultrafiltration, nanofiltration, and reverse osmosis, microfiltration has the advantage of lower pump power consumption because it can be operated at relatively low pressure, and uses nanofiltration and reverse osmosis membranes that can remove dissolved contaminants. When used, it is not suitable because the unit cost of the separation membrane is high and the pore size is small to remove a large amount of suspended contaminants in wastewater, making fouling control difficult.

또한, 세라믹 분리막(130)은 하폐수 내에 존재하는 중금속을 흡착시켜 제거할 수 있다.Additionally, the ceramic separation membrane 130 can adsorb and remove heavy metals present in wastewater.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 반응조(110) 내부에 부유된 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 포함한다.A water treatment device according to an embodiment of the present invention includes a filter medium 140 in which ion exchange fibers suspended inside a reaction tank 110 are braided.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 반응조(110) 내에 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 첨가하여 용존성 오염물을 제거할 수 있다. 반면, 용존성 오염물은 세라믹 분리막(130)에 의해 제거되지 않는다.The water treatment device according to an embodiment of the present invention can remove dissolved contaminants by adding a filter medium 140 containing ion exchange fibers to the reaction tank 110. On the other hand, dissolved contaminants are not removed by the ceramic separation membrane 130.

보다 구체적으로, 용존성 오염물은 여재에 합사된 이온교환섬유의 기능기(Functional group)에 양자화(Protoned)된 고정 이온(Fixed ion)과 가역적인 교환에 의해서 제거되며, 이 때, 용존성 오염물과 고정 이온의 전기적 전하는 동일해야 한다.More specifically, soluble contaminants are removed by reversible exchange with fixed ions protonated in the functional groups of the ion exchange fibers woven into the filter medium. At this time, soluble contaminants and The electrical charge of the fixed ions must be the same.

이온교환섬유가 합사된 여재(140)는 유동 메디아로 사용되어 세라믹 분리막(130)에서 발생되는 파울링을 제어할 수 있다. 이온교환섬유가 합사된 여재(140)가 세라믹 분리막(130)에서 발생되는 파울링을 제어하는 기술에 대해서는 도 2에서 상세히 설명하기로 한다.The filter medium 140 made of ion exchange fibers is used as a fluid media to control fouling occurring in the ceramic separator 130. The technology for controlling fouling generated in the ceramic separator 130 by the filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided will be described in detail with reference to FIG. 2 .

또한, 이온교환섬유가 합사된 여재(140)는 반응조(110) 내에서 세라믹 분리막(130)에서 발생한 파울링을 제어하는 동시에, 이온교환섬유가 합사된 여재(140)는 이온교환섬유를 합사하였기에 용존성 오염물을 제거할 수 있다.In addition, the filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided controls fouling generated in the ceramic separator 130 in the reaction tank 110, and the filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided is made by braiding ion exchange fibers. Dissolved contaminants can be removed.

이온교환섬유는 고농도의 기능기(functional group)들이 폴리머 매트릭스(Polymer matrix)에 이식되어 있는 구조이며, 이에 따라 기존의 입자형(granular) 구조 및 섬유구조의 이온교환 소재보다 월등히 높은 이온교환 능력 및 이온물질 흡착능력(ion exchange capacity), 강도(stength), 탄력성(elasticity) 및 신축성(Flexibility)를 가질 수 있다.Ion exchange fibers have a structure in which a high concentration of functional groups are implanted into a polymer matrix, and as a result, they have a much higher ion exchange capacity and function than existing granular and fiber-structured ion exchange materials. It can have ion exchange capacity, strength, elasticity, and flexibility.

또한, 용존성 오염물은 이온교환섬유의 기능기에 양자화(Protoned)된 고정 이온(Fixed ion)과 가역적인 교환에 의해서 제거될 수 있다. 이 때, 용존성 오염물과 고정 이온의 전기적 전하는 동일해야 한다.Additionally, dissolved contaminants can be removed by reversible exchange with fixed ions protonated in the functional groups of the ion exchange fiber. At this time, the electrical charges of the dissolved contaminant and the fixed ion must be the same.

수처리 장치는 반응조(110) 내에 유동 메디아를 첨가하여 세라믹 분리막(130)에서 발생되는 파울링을 제어하기 위해서는 유동 메디아의 적절한 강도, 크기, 재질, 비중 등이 요구된다.In order to control fouling generated in the ceramic separation membrane 130 by adding a fluid media to the reaction tank 110, the water treatment device requires appropriate strength, size, material, specific gravity, etc. of the fluid media.

종래에는 사용되는 대표적인 유동 메디아로는 입자 활성탄(GAC; Granular Activated Carbon), 분말 활성탄(PAC; Powdered Activated Carbon) 또는 플라스틱 미생물담체 등이 있다.Representative fluid media used conventionally include granular activated carbon (GAC), powdered activated carbon (PAC), or plastic microbial carriers.

그러나, 입자 활성탄(GAC; Granular Activated Carbon)의 경우, 강도가 낮아 세라믹 분리막(130)의 표면에 손상을 주지는 않지만, 쉽게 파쇄되어 세정 효율이 감소되는 문제가 있고, 분말 활성탄(PAC; Powdered Activated Carbon)의 경우, 크기가 매우 작기 때문에 유실되기 쉬운 문제가 있으며, 플라스틱 미생물담체 의 경우, 크기가 세정에 적합하고 파쇄되지 않지만, 강도에 의해 분리막에 손상을 가할 수 있는 문제가 있다.However, in the case of granular activated carbon (GAC), its strength is low and does not damage the surface of the ceramic separator 130, but it is easily broken and the cleaning efficiency is reduced, and powdered activated carbon (PAC) In the case of carbon), there is a problem that it is easily lost because it is very small in size, and in the case of plastic microbial carriers, although the size is suitable for cleaning and does not shred, there is a problem that the separation membrane can be damaged due to its strength.

또한, 종래에는 하폐수 내의 용존성 오염물을 제거하기 위해 미생물을 부착시켜 사용되었으나, 용존성 오염물을 제거하기 위해서 장시간의 안정화를 요구하는 단점이 있다.In addition, conventionally, it was used by attaching microorganisms to remove dissolved contaminants in wastewater, but it has the disadvantage of requiring long-term stabilization to remove dissolved contaminants.

반면에, 유동 메디아로 이온교환 매질체를 사용하면 용존성 오염물을 제거하는데 우수하기 때문에, 이온교환섬유 또는 이온교환수지와 같은 이온교환 매질체가 사용될 수 있다.On the other hand, since the use of an ion exchange medium as a flow media is excellent in removing dissolved contaminants, an ion exchange medium such as ion exchange fiber or ion exchange resin can be used.

일반적으로 이온교환섬유는 실(Thread), 직물(Fabric) 혹은 놉사(Knop yarm)의 형태로 되어있고, 이온교환수지는 0.3 mm 내지 1.2mm 크기의 구형태로 되어있는데, 이러한 이온교환섬유와 이온교환수지를 수처리 공정에서 사용할 때, 이온교환섬유와 이온교환수지의 유실을 방지하고 이온교환섬유와 이온교환수지를 재사용하기 위해 고정상 컬럼형태로 사용하거나, 반응조 상부에 월류 웨어를 설치하거나, 침전조를 추가적으로 설치하는 등 추가적인 공정 및 부지가 요구된다.Generally, ion exchange fibers are in the form of thread, fabric, or knob yarn, and ion exchange resins are in the form of spheres with a size of 0.3 mm to 1.2 mm. These ion exchange fibers and ions When using the exchange resin in the water treatment process, in order to prevent loss of the ion exchange fiber and ion exchange resin and reuse the ion exchange fiber and ion exchange resin, it is used in the form of a fixed bed column, an overflow weir is installed at the top of the reaction tank, or a sedimentation tank is installed. Additional processes and sites, such as additional installation, are required.

즉, 일반적인 이온교환섬유 및 이온교환수지를 유동 메디아로써 세라믹 분리막(130)을 포함하는 반응조(110)에 적용하는 경우, 이온교환섬유 및 이온교환수지의 재이용을 위한 회수가 어려우며, 세라믹 분리막(130) 손상 및 파울링 형성 등의 문제가 발생할 수 있다.That is, when general ion exchange fibers and ion exchange resins are applied to the reaction tank 110 containing the ceramic separator 130 as a fluid media, it is difficult to recover the ion exchange fibers and ion exchange resins for reuse, and the ceramic separator 130 ) Problems such as damage and fouling formation may occur.

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 유동 메디아로 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 사용하기 때문에, 이온교환섬유가 합사된 여재(140)가 2cm 크기의 구형태로 일반적인 이온교환섬유 및 이온교환수지에 비해 크기 때문에 유동 메디아로써 세라믹 분리막(130)을 포함하는 반응조(110)에 적용했을 때, 재이용을 위한 회수가 용이하며, 파울링을 형성하지 않는다.However, since the water treatment device according to the embodiment of the present invention uses a filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided as a flow media, the filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided is 2 cm in size and is used for general ion exchange. Because it is larger than fiber and ion exchange resin, when applied to the reaction tank 110 containing the ceramic separator 130 as a fluid media, it is easy to recover for reuse and does not form fouling.

또한, 분말 활성탄(PAC; Powdered Activated Carbon) 또는 미생물담체 등과 다르게 안정화없이 용존성 오염물을 빠르게 제거할 수 있고, 이온교환섬유가 합사된 여재(140)의 부드러운 질감으로 인해 세라믹 분리막(130)에 손상없이 파울링을 제어할 수 있다.In addition, unlike powdered activated carbon (PAC) or microbial carriers, dissolved contaminants can be quickly removed without stabilization, and the soft texture of the filter medium 140 made of ion exchange fibers prevents damage to the ceramic membrane 130. Fouling can be controlled without.

따라서, 이온교환섬유가 합사된 여재(140)는 구 형상을 가지고, 구 형상의 직경은 2 cm 일 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 필요에 따라 조절될 수 있다.Accordingly, the filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided has a spherical shape, and the diameter of the spherical shape may be 2 cm, but is not limited thereto and may be adjusted as needed.

이온교환섬유가 합사된 여재(140)의 부드러운 질감으로 인해 세라믹 분리막(130)에 손상없이 파울링을 제어하기 위해서는 이온교환섬유가 합사된 여재(140)가 원활히 교반되어야 하기 때문에, 비중이 너무 낮은 경우, 수면 위로 부유하게 되는 문제가 발생하고, 비중이 너무 높은 경우, 원활한 교반이 이루어지지 않는 문제가 발생하기 때문에, 비중에 따라 파울링이 제어될 수 있다.Due to the soft texture of the filter medium 140 with ion exchange fibers, the filter medium 140 with ion exchange fibers must be stirred smoothly in order to control fouling without damaging the ceramic separator 130, so the specific gravity is too low. In this case, the problem of floating on the water surface occurs, and if the specific gravity is too high, the problem of smooth stirring occurs, so fouling can be controlled depending on the specific gravity.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 포함되는 이온교환섬유가 합사된 여재(140)는 폴리머 매트릭스 및 폴리머 매트릭스에 결합되고 이온과 교환 작용을 하는 기능기(functional group)를 가진 입자인 이온 교환수지를 막으로 형성하여 섬유상으로 형성된 이온교환섬유가 가연 섬유사를 포함하는 여재에 합사된 구조를 가질 수 있다.The filter medium 140, in which ion exchange fibers are braided, included in the water treatment device according to an embodiment of the present invention is a polymer matrix and an ion exchange resin, which is a particle having a functional group that is bonded to the polymer matrix and exchanges with ions. It may have a structure in which ion exchange fibers formed into a fibrous form by forming a membrane are braided to a filter medium containing false twisted fiber yarns.

이온교환섬유는 섬유 내부의 폴리머 매트릭스(Polymer matrix)가 높은 인장강도를 유지하고, 고농도의 기능기(functional group)들이 폴리머 매트릭스에 이식되어 있는 구조이며, 이에 따라 기존의 입자형(granular) 구조 및 섬유구조의 이온교환 소재보다 월등히 높은 이온교환 능력 및 불순물 흡착능력(ion exchange capacity), 강도(stength), 탄력성(elasticity) 및 신축성(Flexibility)를 가지고 있다.Ion exchange fibers have a structure in which the polymer matrix inside the fiber maintains high tensile strength and a high concentration of functional groups are implanted into the polymer matrix. As a result, the existing granular structure and It has significantly higher ion exchange capacity, impurity adsorption capacity, strength, elasticity, and flexibility than fiber-structured ion exchange materials.

이온교환섬유는 높은 이온교환 능력 및 불순물 흡착능력, 높은 강도와 탄력성, 신축성이 좋으며 재사용할 수 있는 장점을 가지고 있어 가연 섬유사(폴리 프로필렌으로서 강성이 크며 큰 내열성, 내수성, 내마모성을 가진다)로 제조된 여재(Micro chip filter)에 이온교환섬유를 합사하여 사용하면 오염된 물의 탁도 제거와 함께 오염된 물에 녹아 있는 용존성 이온을 제거 해주어 오염수의 처리효율을 증대 시킬 수 있다.Ion exchange fibers have the advantages of high ion exchange ability, impurity adsorption ability, high strength, elasticity, good elasticity, and reusability, so they are manufactured from false twisted fiber yarn (polypropylene, which has high rigidity and great heat resistance, water resistance, and abrasion resistance). If ion exchange fibers are combined with a filter medium (micro chip filter), the treatment efficiency of contaminated water can be increased by removing dissolved ions dissolved in the contaminated water as well as removing turbidity from the contaminated water.

폴리머 매트릭스는 PAN(Polyacrylonitrile)섬유, 셀룰로오스계(Cellulose-Based) 섬유, PVA(Polyvinyl Alcohol)섬유 및 PE(Polyethylene) 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The polymer matrix may include at least one of polyacrylonitrile (PAN) fibers, cellulose-based fibers, polyvinyl alcohol (PVA) fibers, and polyethylene (PE) fibers.

기능기는 양이온 교환 기능기 및 음이온 교환 기능기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 기능기는 제거하고자 하는 용존성 오염물의 종류 및 하,폐수의 특성에 따라 적합한 것이 사용될 수 있기에, 제한되지 않는다.The functional group may include at least one of a cation exchange functional group and an anion exchange functional group, and the functional group is not limited as an appropriate functional group may be used depending on the type of dissolved contaminant to be removed and the characteristics of the sewage and wastewater.

양이온 교환 기능기는 술폰산기(SO3 -) 및 카르복시기(COO-) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The cation exchange functional group may include at least one of a sulfonic acid group (SO 3 - ) and a carboxyl group (COO - ), but is not limited thereto.

음이온 교환 기능기는 아민기(NH3 +) 및 4차 암모늄기(N+(CH3)3 +) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The anion exchange functional group may include at least one of an amine group (NH 3 + ) and a quaternary ammonium group (N + (CH 3 ) 3 + ), but is not limited thereto.

가연 섬유사는 강성, 내열성, 내수성 및 내마모성이 우수한 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.The false twisted fiber yarn may include polypropylene, which has excellent rigidity, heat resistance, water resistance, and abrasion resistance.

실시예에 따라, 이온교환섬유가 합사된 여재(140)는, 이온교환섬유에 제1 가연 섬유사 및 제2 가연 섬유사를 합사하고, 합사된 섬유사를 이용하여 핵을 제조하고, 제조된 핵을 열융착 하는 공정을 통해 생성된 것일 수 있다.According to the embodiment, the filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided is prepared by plying a first false twisted fiber yarn and a second false twisted fiber yarn with an ion exchange fiber, manufacturing a core using the braided fiber yarn, and manufacturing a core. It may have been created through a process of heat fusion of the core.

이온교환섬유가 합사된 여재(140)는, 이온 교환수지와 제1 가연 섬유사 및 제2 가연 섬유사가 합사되고, 이온 교환수지와 상기 제1 가연 섬유사는 6:4의 밀도 비율로 혼합되어 5수의 혼합된 섬유사를 구성하고, 혼합된 섬유사는 제2 가연 섬유사와 1:6의 가닥수 비율로 합사될 수 있다.The filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided is made by plying an ion exchange resin with a first false twisted fiber yarn and a second false twisted fiber yarn, and the ion exchange resin and the first false twisted fiber yarn are mixed at a density ratio of 6:4 to form 5 It constitutes a number of mixed fiber yarns, and the mixed fiber yarn can be spun with the second false twist fiber yarn at a strand number ratio of 1:6.

보다 구체적으로, 이온교환섬유와 제1 가연 섬유사는 각각 6:4의 밀도 비율로 혼합하여 형성될 수 있다. 혼합되어 감겨진 섬유사는 5수에 해당하는 것일 수 있다. 이온교환섬유와 제1 가연 섬유사를 각각 6:4의 밀도 비율로 혼합하는 이유는 상술한 이온교환섬유의 장점, 가연 섬유사의 장점을 잃지 않으면서 제조비용 또한 높이지 않게 하기 위함이다.More specifically, the ion exchange fiber and the first false twisted fiber yarn may be formed by mixing each at a density ratio of 6:4. The mixed and wound fiber yarn may correspond to 5 counts. The reason for mixing the ion exchange fiber and the first false twisted fiber yarn at a density ratio of 6:4, respectively, is to not increase the manufacturing cost without losing the advantages of the ion exchange fiber and the false twisted fiber yarn described above.

혼합된 섬유사와 제2 가연 섬유사의 가닥수 비율을 1:6으로 하여 합사될 수 있다. 예를 들어, 혼합된 섬유사 22 가닥, 제2 가연 섬유사 130 가닥으로 합사할 수 있다. 혼합된 섬유사 22 가닥 및 제2 가연 섬유사 130 가닥으로 여재를 생산했을때 T-N(총 질소), T-P(총 인)의 혼합 섬유사 가닥당 제거량[mg/L]이 우수하다. 즉, 제2 가연 섬유사 가닥수 130, 혼합 섬유사 가닥수 22 ,즉 혼합된 섬유사와 제2가연 섬유사의 가닥수 비율이 1:6 으로 합사 하였을 때가 T-N(총 질소), T-P(총 인)의 혼합 섬유사 가닥당 제거량[mg/L]이 각각 2.26 [mg/L], 3.43 [mg/L] 로서 우수함을 확인할 수 있다.The mixed fiber yarn and the second false twisted fiber yarn can be twisted at a strand number ratio of 1:6. For example, it can be spun with 22 strands of mixed fiber yarns and 130 strands of second false twisted fiber yarns. When the filter medium was produced with 22 strands of mixed fiber yarns and 130 strands of second false twisted fiber yarns, the removal amount of T-N (total nitrogen) and T-P (total phosphorus) per strand of mixed fiber yarns [mg/L] was excellent. That is, when the number of second twisted fiber yarns is 130 and the number of mixed fiber yarns is 22, that is, when the mixed fiber yarn and the second false twisted fiber yarn are spun at a strand number ratio of 1:6, T-N (total nitrogen) and T-P (total phosphorus) It can be confirmed that the removal amount per mixed fiber yarn strand [mg/L] is excellent at 2.26 [mg/L] and 3.43 [mg/L], respectively.

또한, 합사된 섬유사는 핵의 내구성 향상을 위해 합사된 섬유사를 3가닥의 제3 가연 섬유사를 이용하여 3가닥 매듭으로 묶고, 열융착을 하면 여재의 전체 사이즈가 줄어들기 때문에 3cm로 컷팅할 수도 있다.In addition, to improve the durability of the core, the braided fiber yarn is tied into a 3-strand knot using 3 strands of third twisted fiber yarn, and heat fusion reduces the overall size of the media, so it must be cut to 3cm. It may be possible.

또한, 유동 메디아로 사용되는 이온교환섬유가 합사된 여재(140)는 하폐수를 반응기(110) 내에서 유동시킬 수 있다. 이를 위해, 실시예에 따라, 반응기(110)의 하부에 유동을 위한 공기폭기(diffuser)를 구비할 수 있고, 공기폭기를 이용하여 유동 메디아를 세라믹 멤브레인(130)의 표면으로 유동시킬 수 있다. 따라서, 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 이용하여 용존성 오염물 제거와 세라믹 멤브레인(130)의 표면 유동으로 인한 물리적 세정효과를 동시에 달성할 수 있도록 한다.In addition, the filter medium 140 made of ion exchange fibers used as a fluid media can cause wastewater to flow within the reactor 110. For this purpose, depending on the embodiment, an air aerator (diffuser) for flow may be provided at the bottom of the reactor 110, and the flow media may be flowed to the surface of the ceramic membrane 130 using the air aerator. Therefore, by using the filter medium 140 made of ion exchange fibers, it is possible to simultaneously achieve the removal of dissolved contaminants and the physical cleaning effect due to the surface flow of the ceramic membrane 130.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 세라믹 분리막(130) 및 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 통과하여 필터링된 하폐수가 배출되는 처리수 배출구(150)를 포함한다.The water treatment device according to an embodiment of the present invention includes a treated water outlet 150 through which filtered wastewater is discharged through a ceramic separation membrane 130 and a filter medium 140 in which ion exchange fibers are braided.

실시예에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 배출펌프(150)를 포함할 수 있다.Depending on the embodiment, a water treatment device according to an embodiment of the present invention may include a discharge pump 150.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 세라믹 분리막(130) 및 이온교환섬유가 합사된 여재(140)를 이용하여 하폐수가 필터링된 처리수는 배출펌프(150)를 이용하여 처리수 배출구(150)로 배출되어 방류 또는 재이용될 수 있다.Therefore, the water treatment device according to the embodiment of the present invention uses a ceramic separation membrane 130 and a filter media 140 in which ion exchange fibers are braided, and the treated water in which wastewater is filtered is discharged using a discharge pump 150 through the treated water outlet ( 150) and can be discharged or reused.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치의 파울링 세정 과정을 도시한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a fouling cleaning process of a water treatment device according to an embodiment of the present invention.

정밀여과가 가능한 세라믹 분리막은 하폐수에 존재하는 유/무기성 부유성 오염물을 제거할 수 있다.Ceramic separation membranes capable of microfiltration can remove organic and inorganic floating contaminants present in wastewater.

보다 구체적으로, 반응조 내로 유입수(하폐수)가 유입되면 세라믹 분리막의 공경보다 크기가 작은 액체는 여과되고 크기가 큰 오염물질들은 세라믹 분리막에 걸러지게 된다. 그러나, 오염물들이 세라믹 분리막의 표면 또는 공극에 축적되면 이를 파울링(Fouling)이라 하는데, 파울링에 의해 공극이 막혀 공경보다 작은 크기가 작은 액체도 여과되지 못하여 세라믹 분리막의 성능 즉, 투과 유량을 저하시킬 수 있다.More specifically, when influent water (sewage water) flows into the reaction tank, liquid smaller than the pore size of the ceramic separator is filtered, and larger contaminants are filtered out by the ceramic separator. However, when contaminants accumulate on the surface or pores of the ceramic membrane, this is called fouling. Due to fouling, the pores are clogged and even liquid smaller than the pore diameter cannot be filtered, which reduces the performance of the ceramic membrane, that is, the permeation flow rate. You can do it.

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 이러한 파울링을 제어하기 위해 유동 메디아로 이온교환섬유가 합상된 여재를 적용함으로써, 유동 메디아로 사용되는 이온교환섬유가 합상된 여재의 물리적인 운동에 의해 세라믹 분리막 표면의 파울링을 기계적인 세정(Scouring)에 의해 감소시킬 수 있다.However, in order to control such fouling, the water treatment device according to the embodiment of the present invention applies a filter medium in which ion exchange fibers are combined as a fluid media, thereby controlling the physical movement of the filter medium in which ion exchange fibers used as a fluid media are combined. Fouling on the surface of the ceramic separator can be reduced by mechanical scouring.

따라서, 수처리 장치가 파울링에 의해 투과 유량이 감소되는 것을 억제할 수 있다.Therefore, the water treatment device can prevent the permeate flow rate from being reduced due to fouling.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents thereof as well as the claims described later.

110: 반응조 120: 유입구
130: 세라믹 분리막 140: 이온교환섬유가 합사된 여재
150: 처리수 배출구 160: 배출펌프110: reaction tank 120: inlet
130: Ceramic separator 140: Filter medium containing ion exchange fibers
150: treated water outlet 160: discharge pump

Claims (8)

하폐수 내의 용존성 오염물과 부유성 오염물을 동시에 제거할 수 있는 수처리 장치로서,
상기 하폐수를 포함하는 반응조;
상기 반응조의 하부에 형성되고, 상기 하폐수가 유입되는 유입구;
상기 반응조 내부에 고정되어 배치된 적어도 하나 이상의 세라믹 분리막;
상기 반응조 내부에 부유된 구 형상의 이온교환섬유가 합사된 여재; 및
상기 세라믹 분리막 및 상기 구 형상의 이온교환섬유가 합사된 여재를 통과하여 필터링된 하폐수가 배출되는 처리수 배출구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
A water treatment device that can simultaneously remove dissolved contaminants and floating contaminants in wastewater,
A reaction tank containing the wastewater;
an inlet formed at the bottom of the reaction tank through which the wastewater flows;
At least one ceramic separator fixedly disposed inside the reaction tank;
A filter medium made of spherical ion exchange fibers suspended inside the reaction tank; and
a treated water outlet through which filtered wastewater is discharged through a filter medium in which the ceramic separator and the spherical ion exchange fibers are braided;
A water treatment device comprising:
 제1항에 있어서,
상기 구 형상의 이온교환섬유가 합사된 여재는 상기 세라믹 분리막에서 발생되는 파울링을 제어하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
According to paragraph 1,
A water treatment device characterized in that the filter medium in which the spherical ion exchange fibers are braided controls fouling generated in the ceramic separator.
 제1항에 있어서,
상기 구 형상의 이온교환섬유가 합사된 여재는,
이온 교환 작용을 하는 기능기(functional group)를 가지는 이온 교환수지가 결합되어 막을 형성한 폴리머 매트릭스는 이온교환섬유를 이루고, 상기 이온교환섬유가 가연 섬유사와 합사하여 여재를 이루는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
According to paragraph 1,
The filter medium in which the spherical ion exchange fibers are braided,
A water treatment device characterized in that a polymer matrix formed by combining ion exchange resins with functional groups performing ion exchange functions to form a membrane forms ion exchange fibers, and the ion exchange fibers are braided with false twisted fiber yarns to form a filter medium. .
 제3항에 있어서,
상기 구 형상의 이온교환섬유가 합사된 여재는,
상기 이온교환섬유와 제1 가연 섬유사 및 제2 가연 섬유사가 합사되고,
상기 이온교환섬유와 상기 제1 가연 섬유사는 6:4의 밀도 비율로 혼합되어 5수의 혼합된 섬유사를 구성하고,
상기 혼합된 섬유사는 상기 제2 가연 섬유사와 1:6의 가닥수 비율로 합사된 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
According to paragraph 3,
The filter medium in which the spherical ion exchange fibers are braided,
The ion exchange fiber and the first false twisted fiber yarn and the second false twisted fiber yarn are spun,
The ion exchange fiber and the first false twisted fiber yarn are mixed at a density ratio of 6:4 to form 5 mixed fiber yarns,
A water treatment device, wherein the mixed fiber yarn is spun with the second false twisted fiber yarn at a strand number ratio of 1:6.
 제3항에 있어서,
상기 폴리머 매트릭스는 PAN(Polyacrylonitrile)섬유, 셀룰로오스계(Cellulose-Based) 섬유, PVA(Polyvinyl Alcohol)섬유 및 PE(Polyethylene) 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
According to paragraph 3,
The polymer matrix is a water treatment device comprising at least one of PAN (Polyacrylonitrile) fibers, cellulose-based fibers, PVA (Polyvinyl Alcohol) fibers, and PE (Polyethylene) fibers.
 제3항에 있어서,
상기 기능기는 양이온 교환 기능기로서 술폰산기(SO3 -) 및 카르복시기(COO-) 등이 사용될 수 있으며, 음이온 교환 기능기로서 아민기(NH3 +) 및 4차 암모늄기(N+(CH3)3) 등 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
According to paragraph 3,
The functional group may include a sulfonic acid group (SO 3 - ) and a carboxylic acid group (COO - ) as a cation exchange functional group, and an amine group (NH 3 + ) and a quaternary ammonium group (N + (CH 3 ) as an anion exchange functional group. 3 ) A water treatment device comprising at least one of the following.
 제3항에 있어서,
상기 가연 섬유사는 폴리프로필렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
According to paragraph 3,
A water treatment device, characterized in that the false twisted fiber yarn includes polypropylene.
 제1항에 있어서,
상기 세라믹 분리막은,
기재 및 상기 기재의 적어도 일면에 코팅된 세라믹층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.According to paragraph 1,
The ceramic separator is,
A water treatment device comprising a substrate and a ceramic layer coated on at least one surface of the substrate.
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