KR102640832B1 - 통합 수처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 원수에 포함되어 있는 불순물을 응집시키는 응집조; 상기 응집조를 통과한 물이 유입하여 부상분리로 불순물을 제거하는 공기부상부와, 상기 공기부상부의 하부에 설치된 복수개의 분리막이 마련되되 상기 분리막을 이용해 불순물을 걸러 제거하는 여과부를 포함하는 부상분리 막여과조; 및 상기 부상분리 막여과조를 통과한 처리수를 흡입하여 유출되도록 마련된 처리수펌프; 를 포함하되, 상기 부상분리 막여과조는 상기 분리막에 공기를 주입하여 상기 분리막의 흡착 불순물을 탈리시키는 역세부를 더 포함하고, 상기 역세부에 의해 상기 분리막에 주입된 공기가 미세기포화됨으로써, 불순물이 상기 공기부상부의 수면으로 부상되도록 마련되는 통합 수처리 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 통합 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부상분리 공정과 여과 공정을 하나의 공정으로 통합한 수처리 장치에 관한 것이다.
정수장이나 폐수처리장 등에서 원수를 깨끗하게 처리하기 위한 다양한 장치 및 방법이 개발되어 왔다. 일반적으로 물보다 밀도가 낮거나 부유하는 특징을 갖는 입자성 물질의 제거는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation)법을 통해 이루어지며, 밀도가 물과 유사하거나 밀도가 클 경우 침지 분리막에 의한 막여과 공정 및 침전 공정을 통해 전처리를 진행한다. 하지만 설비로 유입되는 수질은 단일 종류의 입자성 물질만 존재하지 않으므로 용존공기부상 후 여과를 진행하기도 한다. 이처럼 입자성 물질을 제거하는데 2~3종류의 단위 공정을 직렬로 연결해 운영하는 경우가 일반적이라 이에 대한 과대 설비 및 부지 소요, 운영 효율 감소, 숙련된 운영 기술 등이 요구되는 한계가 있다.
최근에는 기존의 단위 공정으로 구성하던 용존공기부상과 막여과 공정을 하나로 결합하는 기술이 개발되고 있으며, 이를 통한 부지 감소, 처리 수질의 안정화 등을 이룰 수 있다고 제시되고 있다. 하지만 단순한 용존공기부상 장치 및 침지 분리막의 통합만으로 운영 효율의 향상을 기대하기 어렵다. 예를 들어, 기존 용존공기부상에 설치된 막대한 동력에너지를 필요로 하는 설비들을 그대로 적용시킬 경우 종전과 운영 효율성에 별차이가 없다는 문제점이 존재한다. 아울러, 단위 공정별 문제 발생 시 별도의 제어설비 부재로 인한 처리수 생산량이 보장되거나 수질의 안정성을 확보하기 어려울 수 있으므로 이에 대한 대응안이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제를 포함하여 다양한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기부상분리 공정 및 막여과 공정을 하나의 공정으로 통합시키되 공정의 생산성을 개선시킬 수 있는 통합 수처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 유입되는 원수의 탁도에 따라 수처리 공정을 제어함으로써 안정적인 수질확보가 가능한 통합 수처리 장치를 제공하고자 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통합 수처리 장치는, 원수에 포함되어 있는 불순물을 응집시키는 응집조;상기 응집조를 통과한 물이 유입하여 부상분리로 불순물을 제거하는 공기부상부와, 상기 공기부상부의 하부에 설치된 복수개의 분리막이 마련되되 상기 분리막을 이용해 불순물을 걸러 제거하는 여과부를 포함하는 부상분리 막여과조; 및 상기 부상분리 막여과조를 통과한 처리수를 흡입하여 유출되도록 마련된 처리수펌프; 를 포함하되, 상기 부상분리 막여과조는 상기 분리막에 공기를 주입하여 상기 분리막의 흡착 불순물을 탈리시키는 역세부를 더 포함하고, 상기 역세부에 의해 상기 분리막에 주입된 공기가 미세기포화됨으로써, 불순물이 상기 공기부상부의 수면으로 부상되도록 마련된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 수처리 장치는 원수의 탁도, 분리막 흡입압력 및 역세정시간에 대한 기준값이 설정되어 상기 기준값에 따라 수처리 공정을 제어하는 기능을 수행하는 제어부; 를 더 포함하되, 상기 분리막은 여과공정 또는 상기 역세부에 의한 역세공정을 택일적으로 수행할 수 있도록 마련되고, 상기 제어부는 상기 원수의 탁도, 분리막 흡입압력 및 역세정시간이 모두 기준값을 초과할 경우, 상기 복수개의 분리막 중 상기 역세공정을 수행하는 분리막의 개수를 증가시키도록 제어한다.
상기 제어부는 측정된 원수의 탁도가 기준값 미만인 경우, 상기 여과공정을 수행하는 분리막의 여과시간, 상기 역세공정을 수행하는 분리막의 역세정시간 및 상기 역세공정을 수행하는 분리막의 개수를 유지하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 측정된 원수의 탁도가 기준값을 초과하되 분리막 흡입압력이 기준값 미만일 경우, 원소의 탁도를 재측정하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 측정된 원수의 탁도 및 분리막 흡입압력이 기준값을 초과하되, 역세정시간이 기준값 미만일 경우, 역세정시간을 5초 증가시킨 후 분리막 흡입압력을 재측정하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용존공기부상 및 막여과 공정의 집적화를 통해 운영효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 이용한 역세공정을 통해 공정비용의 절감 및 처리수 소모를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원수 탁도에 의한 공정 제어를 통해 안정적으로 처리수를 생산할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 수처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 수처리 장치가 제어부에 의해 공정을 제어하는 일 실시의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 수처리 장치가 제어부에 의해 공정을 제어하는 일 실시의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 수처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 수처리 장치는 원수에 포함되어 있는 불순물을 응집시키는 응집조, 상기 응집조를 통과한 물이 유입하여 불순물이 제거되는 부상분리 막여과조 및 상기 부상분리 막여과조를 통과한 처리수를 흡입하여 유출되도록 마련된 처리수펌프를 포함한다.
부상분리 막여과조는 상부에 부상분리 공정으로 불순물을 제거하는 공기부상부 및 하부에 설치된 복수개의 분리막을 이용해 여과공정으로 불순물을 걸러 제거하는 여과부로 구성된다. 후술할 바와 같이, 공기부상부에서 부상분리 공정에 의해 제거되는 불순물은 물보다 밀도가 낮거나 부유성이 있는 물질이고, 여과부에서 여과공정에 의해 제거되는 불순물은 물과 밀도가 유사하거나 큰 물질로서, 부상분리 막여과조는 유입되는 입자의 밀도에 상관없이 하나의 구성 내에서 안정적인 수처리가 가능할 수 있다.
여과부에서 여과공정에 의해 제거되는 불순물은 물과 밀도가 유사하거나 큰 물질로서, 이러한 불순물을 걸러내는 분리막, 예를 들어, 침지형 분리막은 압력용기없이 수조 내에 직접 침지시켜 사용하기 때문에 운전시간이 지속되면 분리막 표면에 부유물질 등이 흡착하여 막오염 현상이 발생하게 된다.
이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 부상분리 막여과조는 분리막에 공기를 주입하여 상기 분리막의 흡착 불순물을 탈리시키는 역세부를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 역세부는 운전 중 분리막에 공기를 주입하여 불순물이 분리막 표면에 흡착하는 현상을 줄여줌과 동시에 분리막 표면에 이미 흡착돼있는 불순물이 탈리되도록 한다.
역세부를 통한 분리막의 불순물 제거는 처리수인 물 또는 공기를 이용할 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 역세부는 분리막에 대해 처리수가 아닌 공기만을 주입시켜 분리막을 역세정함으로써, 부상분리 막여과조를 통해 생산된 처리수의 소모를 줄여 여과 공정의 생산성이 개선될 수 있을 뿐만 아니라 수처리 공정 전체의 회수율이 증대될 수 있다.
이러한 공기 역세공정이 원활히 수행되기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 분리막은, 예를 들어, 세라믹 재질일 수 있다. 종래의 고분자 재질의 분리막 대비 세라믹 재질의 분리막은 단위 면적당 높은 처리수량의 생산이 가능하고 물리적 내구성이 뛰어나기 때문에, 공기 역세공정이 안정적으로 진행될 수 있다.
공기부상부에서 부상분리 공정에 의해 제거되는 불순물은 물보다 밀도가 낮거나 부유성이 있는 물질이다. 이러한 불순물이 공기부상부의 수면으로 부상되기 위해서는 불순물이 부착될 수 있는 미세기포의 발생이 요구되어 종래에는 별도의 미세기포발생수단이 구비되었다. 다만, 별도의 기포발생수단이 구비될 경우 처리수에 공기를 포화 용존시키기 위해 별도의 압축공기탱크를 구비할 것이 요구되며, 이는 막대한 동력에너지 및 비용의 소모가 수반될 수밖에 없다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 부상분리 막여과조는 별도의 기포발생수단 없이 역세부에 의한 역세공정을 주기적으로 진행시킴으로써 분리막에 주입된 공기가 미세기포화 되도록 마련된다. 즉, 여과부에서 분리막에 역세공정을 주기적으로 진행시킴에 따라 미세기포가 발생할 수 있고, 이러한 미세기포가 원수 내 불순물과 부착되어 여과부의 상부에 위치한 공기부상부의 수면으로 부상될 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 수처리장치는 원수의 탁도, 분리막 흡입압력 및 역세정시간에 대한 기준값이 설정되어 상기 기준값에 따라 수처리 공정을 제어하는 기능을 수행하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 원수의 탁도, 분리막 흡입압력 및 역세정시간에 대해 설정된 기준값은 적용 대상 공정의 원수 특성, 적용 분리막의 사양, 공정 구성 등을 고려하여 설정되는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 분리막은 여과공정 또는 역세부에 의한 역세공정을 택일적으로 수행할 수 있도록 마련된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 수처리장치는 부상분리 막여과조의 하부에 설치된 복수개의 분리막 중 하나의 분리막이 여과공정 또는 역세공정을 택일적으로 수행하도록 마련되되, 여과공정과 역세공정이 복수개의 분리막에 대해 교차로 진행되어 적어도 어느 하나의 분리막은 역세공정을 수행하게 할 수 있다. 이에, 부상분리 막여과조 내에서 이러한 역세공정으로부터 발생된 미세기포에 의한 부상분리 효과는 항시 유지되도록 마련될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 수처리 장치가 제어부에 의해 공정을 제어하는 일 실시의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부는 측정된 원수의 탁도, 분리막 흡입압력 및 역세정시간이 모두 기준값을 초과할 경우, 여과공정을 수행하던 분리막으로 하여금 역세공정을 수행하도록 설정 변경함으로써 복수개의 분리막 중 역세공정을 수행하는 분리막의 개수가 증가되도록 제어할 수 있다.
이처럼 보다 많은 분리막에서 역세공정이 수행되어 분리막에 흡착된 오염원의 청소가 활발해짐으로써, 분리막 흡입압력 값을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 공기 주입이 원활해짐에 따라 기포발생량도 증대될 수 있고, 결국 수처리 공정의 전체적인 생산성이 향상될 수 있다.
원수 내 불순물이 과다하게 함유되어 있다면, 원수의 탁도에 비례하여 분리막에 흡착된 오염농도가 증가되어 이러한 오염물이 분리막의 여과구멍을 차단시키고, 이에 분리막에서 처리수펌프에 의해 처리수가 흡입되는 압력 역시 증가하게 된다.
이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부는 측정된 원수의 탁도가 기준값을 초과할 경우 분리막 흡입압력을 측정하도록 제어하고, 만약 측정된 분리막 흡입압력 또한 기준값을 초과했다면, 역세공정을 수행중인 각각의 분리막이 가동된 시간을 측정하여 역세부에 의해 각 분리막이 가동될 수 있는 최대 역세정시간이 초과되었는지 여부를 판단한다.
측정된 역세정시간이 기준값을 초과하였다면, 전술한 바와 같이 역세공정을 수행하는 분리막의 개수가 증가되도록 제어할 수 있다. 이 때, 여과공정을 수행하던 분리막 중 앞서 측정된 흡입압력이 높았던 분리막이 우선적으로 역세공정을 수행하도록 설정 변경될 수 있다.
이후, 잔여의 여과공정을 수행하는 분리막 개수가 처리수 생산수량을 유지할 수 있는 수준이라면, 제어부는 분리막 흡입압력을 측정하는 단계로 돌아가 전술한 흐름에 따라 측정값과 기준값을 비교하여 공정을 제어할 수 있다. 만약 잔여의 여과공정을 수행하는 분리막 개수로는 처리수 생산수량이 유지될 수 없다면, 제어부는 수처리 공정을 최종적으로 종료시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부에 있어서, 측정된 원수의 탁도가 기준값 미만인 경우, 현 수처리 공정에 있어서 여과공정을 수행하는 분리막의 여과시간, 역세공정을 수행하는 분리막의 역세정시간 및 역세공정을 수행하는 분리막의 개수를 유지하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부에 있어서, 측정된 원수의 탁도가 기준값을 초과하되 분리막 흡입압력이 기준값 미만일 경우에는 원소의 탁도를 측정하는 단계로 돌아가 전술한 흐름에 따라 측정값과 기준값을 비교하여 공정을 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부에 있어서, 측정된 원수의 탁도 및 분리막 흡입압력이 기준값을 초과하되 역세정시간이 기준값 미만일 경우에는 역세정시간을, 예를 들어, 5초 증가시킨 후 분리막 흡입압력을 측정 단계로 돌아가 전술한 흐름에 따라 측정값과 기준값을 비교하여 공정을 제어할 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
Claims (5)
- 원수에 포함되어 있는 불순물을 응집시키는 응집조;
상기 응집조를 통과한 물이 유입하여 부상분리로 불순물을 제거하는 공기부상부와, 상기 공기부상부의 하부에 설치된 복수개의 분리막이 마련되되 상기 분리막을 이용해 불순물을 걸러 제거하는 여과부를 포함하는 부상분리 막여과조;
상기 부상분리 막여과조를 통과한 처리수를 흡입하여 유출되도록 마련된 처리수펌프; 및
원수의 탁도, 분리막 흡입압력 및 역세정시간에 대한 기준값이 설정되어 상기 기준값에 따라 수처리 공정을 제어하는 기능을 수행하는 제어부;를 포함하되,
상기 부상분리 막여과조는
상기 분리막에 공기를 주입하여 상기 분리막의 흡착 불순물을 탈리시키는 역세부를 더 포함하고,
상기 역세부에 의해 상기 분리막에 주입된 공기가 미세기포화됨으로써, 불순물이 상기 공기부상부의 수면으로 부상되도록 마련되고,
상기 분리막은
여과공정 또는 상기 역세부에 의한 역세공정을 택일적으로 수행할 수 있도록 마련되고,
상기 제어부는
상기 원수의 탁도, 분리막 흡입압력 및 역세정시간이 모두 기준값을 초과할 경우, 상기 복수개의 분리막 중 상기 역세공정을 수행하는 분리막의 개수를 증가시키도록 제어하는,
통합 수처리장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
측정된 원수의 탁도가 기준값 미만인 경우, 상기 여과공정을 수행하는 분리막의 여과시간, 상기 역세공정을 수행하는 분리막의 역세정시간 및 상기 역세공정을 수행하는 분리막의 개수를 유지하도록 제어하는,
통합 수처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
측정된 원수의 탁도가 기준값을 초과하되 분리막 흡입압력이 기준값 미만일 경우, 원수의 탁도를 재측정하도록 제어하는,
통합 수처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
측정된 원수의 탁도 및 분리막 흡입압력이 기준값을 초과하되, 역세정시간이 기준값 미만일 경우, 역세정시간을 5초 증가시킨 후 분리막 흡입압력을 재측정하도록 제어하는,
통합 수처리 장치
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| KR (1) | KR102640832B1 (ko) |
Citations (2)
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| WO2014007301A1 (ja) | 2012-07-05 | 2014-01-09 | 東レ株式会社 | 造水方法および造水装置 |
| KR101610599B1 (ko) | 2014-12-26 | 2016-04-21 | 주식회사 한화건설 | 고조류 및 고탁도 시에 적용하는 용존 공기 부상 장치와 침지형 분리막조를 이용한 고도 수처리 장치 및 고도 수처리 방법 |
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-
2021
- 2021-09-29 KR KR1020210129091A patent/KR102640832B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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