KR102676978B1 - Hollow fiber water treatment apparatus capable of cross-flow backwash - Google Patents
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Abstract
본 발명은 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치에 관한 것으로, 원수가 유입되는 원수측 유입구, 처리수가 배출되는 처리수 배출구, 농축수가 배출되는 농축수 배출구와, 역세척수가 유입되는 역세척수 유입구가 형성되고, 내부에 중공사막을 수용되는 중공사막 모듈과, 과포화용 기체가 과포화된 과포화 유체가 저장된 과포화 압력 탱크와, 상기 역세척수가 저장되는 역세척수 탱크를 포함하고; 원수 여과 공정으로 동작할 때, 상기 원수측 유입구로 원수가 유입되고, 상기 처리수 배출구 및 상기 농축수 배출구로 각각 처리수와 농축수가 배출되며; 역세척 공정으로 동작할 때, 상기 원수측 유입구로 상기 과포화 유체가 유입되고, 상기 역세척수 유입구로 상기 역세척수가 유입되고, 상기 과포화 유체 및 상기 역세척수가 각각 상기 농축수 배출구 및 상기 처리수 배출구로 배출되어 순환 여과 방식에 따라 상기 중공사막이 역세척되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 순환 여과 방식을 나노 여과막 등의 중공사막의 역세척에 도입하여 막 손상을 방지하고 더 나아가 현장에서 시행 가능한 역세척 공정으로 막 오염을 제어하고, 역세척수의 재활용을 통해 처리 수량을 유지하면서도, 화학제를 첨가하지 않는 지속 가능하게 된다.The present invention relates to a hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method, comprising a raw water side inlet through which raw water flows in, a treated water outlet through which treated water is discharged, a concentrated water outlet through which concentrated water is discharged, and a station into which backwashing water flows. It includes a hollow fiber membrane module in which a washing water inlet is formed and a hollow fiber membrane is accommodated therein, a supersaturated pressure tank in which a supersaturated fluid supersaturated with a supersaturated gas is stored, and a backwash water tank in which the backwash water is stored; When operating as a raw water filtration process, raw water flows into the raw water inlet, and treated water and concentrated water are discharged through the treated water outlet and the concentrated water outlet, respectively; When operating in a backwash process, the supersaturated fluid flows into the raw water side inlet, the backwash water flows into the backwash water inlet, and the supersaturated fluid and the backwash water flow into the concentrated water outlet and the treated water outlet, respectively. It is characterized in that the hollow fiber membrane is discharged to and backwashed according to a circular filtration method. Accordingly, a circular filtration method was introduced to backwash hollow fiber membranes such as nano filtration membranes to prevent membrane damage, further control membrane contamination through a backwashing process that can be implemented in the field, and maintain the treated water volume through recycling of backwash water. However, it is sustainable as no chemicals are added.
Description
본 발명은 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 여과막과 같은 중공사막을 순환 여과 방식의 역세척으로 세척할 수 있는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method. More specifically, the present invention relates to a hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method, which can clean a hollow fiber membrane such as a nano filtration membrane by backwashing in a circular filtration method. It's about desert water treatment equipment.
전 세계적으로 높은 수질에 대한 소비자의 요구와 안전한 식수 공급을 위한 수질 기준이 강화되고 있다. 이에, 중앙 집중형에서 분산형으로의 정수처리 공정의 변화로 지능형 물 공급체계, 자동화 공급 시스템이 적용됨에 따라 고도정수처리 공정에서 나노 여과막의 사용이 보편화되고 있다. 여기서, 나노 여과막의 경우 설치 면적 감소, 낮은 운영비, 처리수의 높은 수질에 대한 보장성 등 다양한 장점들로 인해 관심이 지속적으로 증가하고 있다.Globally, consumer demands for high water quality and water quality standards for safe drinking water supply are being strengthened. Accordingly, as the water purification process changes from centralized to distributed, the use of nano-filtration membranes in the advanced water purification process is becoming common as intelligent water supply systems and automated supply systems are applied. Here, in the case of nanofiltration membranes, interest is continuously increasing due to various advantages such as reduced installation area, low operating costs, and high quality assurance of treated water.
기존 나권형 모듈 나노 여과막은 역세방식이 불가하여 막 공정의 가장 큰 문제점임 막 오염을 방지하기 위해서는 나노 여과막 공정 앞단에 많은 전처리 공정이 선행되어야 한다.The existing spiral-wound module nano filtration membrane cannot be backwashed, which is the biggest problem in the membrane process. To prevent membrane contamination, many pretreatment processes must be performed before the nano filtration membrane process.
한편, 지표수 처리 공정은 해수담수화처럼 고압을 필요로 하지 않으므로, 높은 채우기 밀도(packing density), 높은 막 면적으로 저압으로도 높은 회수율 달성이 가능한 중공사막 모듈로 나노 여과막을 제작하여 지표수 공정에 도입하고자 한다.Meanwhile, since the surface water treatment process does not require high pressure like seawater desalination, we are planning to manufacture a nano filtration membrane using a hollow fiber membrane module that can achieve a high recovery rate even at low pressure with high packing density and high membrane area and introduce it into the surface water process. do.
지표수의 경우 이온성 물질의 농도는 낮지만 높은 입자성 물질 및 유기물의 농도가 특징을 가지고 있어, 나노 여과막의 막 오염을 심화시킨다. 막 오염은 결국 높은 운영비로 귀결되기에 이를 방지하기 위해 중공사 모듈에서만 가능한 가압식 역세척 방법의 개발이 요구되고 있다.In the case of surface water, the concentration of ionic substances is low, but it is characterized by high concentrations of particulate matter and organic matter, which intensifies membrane contamination of the nano filtration membrane. Since membrane contamination ultimately results in high operating costs, the development of a pressure-type backwashing method, which is only possible in hollow fiber modules, is required to prevent this.
기존의 가압식 역세척 방법은 전량 여과(Dead-end) 역세척 방식으로 진행되었다. 도 1은 종래의 중공사막을 이용한 수처리 장치의 구성의 예를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 중공사막을 이용한 수처리 장치의 전량 여과 역세척 과정을 설명하기 위한 도면이다.The existing pressure-type backwashing method was carried out as a full-quantity filtration (dead-end) backwashing method. Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a water treatment device using a conventional hollow fiber membrane, and Figure 2 is a diagram illustrating a full-quantity filtration backwashing process of a water treatment device using a conventional hollow fiber membrane.
도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 수처리 장치(300)는 중공사막 모듈(310), 원수 탱크(320), 및 원수 펌(330)프를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a conventional water treatment device 300 includes a hollow fiber membrane module 310, a raw water tank 320, and a raw water pump 330.
중공사막 모듈(310)에는 원수 탱크(320)로부터의 원수가 유입되는 원수측 유입구(311), 처리수가 배출되는 처리수 배출구(312), 농축수가 배출되는 농축수 배출구(313), 그리고, 역세척수가 유입되는 역세척수 유입구(314)가 형성된다. 이 때 원수 펌트(330)는 원수 탱크(320) 내의 원수가 원수측 유입구(311)로 유입되도록 동작한다.The hollow fiber membrane module 310 includes a raw water side inlet 311 through which raw water flows from the raw water tank 320, a treated water outlet 312 through which treated water is discharged, a concentrated water outlet 313 through which concentrated water is discharged, and A backwash water inlet 314 through which washing water flows is formed. At this time, the raw water pump 330 operates so that the raw water in the raw water tank 320 flows into the raw water side inlet 311.
상기와 같은 구성을 기반으로, 종래의 수처리 장치(300)가 역세척 공정으로 동작할 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 역세척수 탱크(321)에 저장된 역세척수가 역세척 펌프(331)의 동작에 따라 역세척수 유입구(314)를 통해 유입된 후 중공사막 모듈(310) 내의 중공사막으로 역세척 방향으로 유동하여 중공사막을 통과하면서 세척한 후, 농축수 배출구(313)로 배출되어 폐기된다. 이 때, 처리수 배출구(312) 측의 밸브(342)는 폐쇄된 상태로 유지되면서, 전량 여과 공정이 가능하게 되다.Based on the above configuration, when the conventional water treatment device 300 operates in a backwash process, as shown in FIG. 2, the backwash water stored in the backwash water tank 321 is used in the backwash pump 331. According to the operation, the backwash water flows in through the inlet 314 and then flows in the backwash direction to the hollow fiber membrane within the hollow fiber membrane module 310, is washed while passing through the hollow fiber membrane, and is then discharged through the concentrated water outlet 313 and disposed of. . At this time, the valve 342 on the treated water outlet 312 side is maintained in a closed state, enabling a full filtration process.
도 1 및 도 2의 미설명 참조번호 341,343,344는 밸브이다.Unillustrated reference numbers 341,343,344 in FIGS. 1 and 2 refer to valves.
그런데, 나노 여과막 등을 이용한 중공사막의 경우 선택층의 두께가 수~수백 nm로 역세척 방향에서는 지지층이 없어, 전량 여과 역세척 방식을 적용하는 경우, 막 손상이 야기될 우려가 있다.However, in the case of hollow fiber membranes using nano filtration membranes, etc., the thickness of the selection layer is several to hundreds of nm and there is no support layer in the backwash direction, so there is a risk of membrane damage when applying the full filtration backwash method.
그리고, 전량 여과 방식의 역세척은 역세척수를 재사용하지 않고, 처리하기에 주로 역세척수로 사용하는 나노 여과막 공정에서의 처리수의 수량이 줄어들게 된다.In addition, since backwashing using the full-quantity filtration method does not reuse backwashing water, the amount of treated water in the nano filtration membrane process, which is mainly used as backwashing water, is reduced.
또한, 실제 지표수를 정수 처리하는 과정에서 발생한 막 오염은 시간이 지날수록 오염원들 간의 상호 작용으로 제거하기가 어려워진다. 이를 방지하기 위해 기존에는 화학제를 첨가하여 막 오염간의 상호작용을 약화시켜 제거하지만 배출된 세척수는 화학 약품으로 인해 재사용이 불가능하고, 별도의 처리가 필요하다는 단점이 있다. In addition, membrane contamination generated during the process of purifying actual surface water becomes difficult to remove due to interactions between contaminant sources over time. To prevent this, conventional chemicals are added to weaken and remove the interaction between membrane contaminants, but the discharged washing water cannot be reused due to the chemicals and has the disadvantage of requiring separate treatment.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 순환 여과 방식을 나노 여과막 등의 중공사막의 역세척에 도입하여 막 손상을 방지하고 더 나아가 현장에서 시행 가능한 역세척 공정으로 막 오염을 제어하고, 역세척수의 재활용을 통해 처리 수량을 유지하면서도, 화학제를 첨가하지 않는 지속가능한 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was developed to solve the above problems, and introduces a circulation filtration method into backwashing of hollow fiber membranes such as nano filtration membranes to prevent membrane damage and further prevent membrane contamination through a backwashing process that can be implemented in the field. The purpose is to provide a hollow fiber membrane water treatment device that allows backwashing using a sustainable circulation filtration method without adding chemicals while maintaining the treated water volume through recycling of backwashing water.
상기 목적은 본 발명에 따라, 원수가 유입되는 원수측 유입구, 처리수가 배출되는 처리수 배출구, 농축수가 배출되는 농축수 배출구와, 역세척수가 유입되는 역세척수 유입구가 형성되고, 내부에 중공사막을 수용되는 중공사막 모듈과, 과포화용 기체가 과포화된 과포화 유체가 저장된 과포화 압력 탱크와, 상기 역세척수가 저장되는 역세척수 탱크를 포함하고; 원수 여과 공정으로 동작할 때, 상기 원수측 유입구로 원수가 유입되고, 상기 처리수 배출구 및 상기 농축수 배출구로 각각 처리수와 농축수가 배출되며; 역세척 공정으로 동작할 때, 상기 원수측 유입구로 상기 과포화 유체가 유입되고, 상기 역세척수 유입구로 상기 역세척수가 유입되고, 상기 과포화 유체 및 상기 역세척수가 각각 상기 농축수 배출구 및 상기 처리수 배출구로 배출되어 순환 여과 방식에 따라 상기 중공사막이 역세척되는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치에 의해서 달성된다.According to the present invention, the purpose is to form a raw water inlet through which raw water flows, a treated water outlet through which treated water is discharged, a concentrated water outlet through which concentrated water is discharged, and a backwash water inlet through which backwash water flows, and a hollow fiber membrane is formed therein. It includes a hollow fiber membrane module to be accommodated, a supersaturated pressure tank in which a supersaturated fluid supersaturated with a supersaturated gas is stored, and a backwash water tank in which the backwash water is stored; When operating as a raw water filtration process, raw water flows into the raw water inlet, and treated water and concentrated water are discharged through the treated water outlet and the concentrated water outlet, respectively; When operating in a backwash process, the supersaturated fluid flows into the raw water side inlet, the backwash water flows into the backwash water inlet, and the supersaturated fluid and the backwash water flow into the concentrated water outlet and the treated water outlet, respectively. This is achieved by a hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method, wherein the hollow fiber membrane is discharged to and backwashed according to a circular filtration method.
여기서, 상기 과포화용 기체는 이산화탄소 기체를 포함할 수 있다.Here, the supersaturation gas may include carbon dioxide gas.
그리고, 상기 역세척수 탱크로부터 상기 역세척수 유입구로 상기 역세척수를 유입시키기 위한 역세척수 펌프와; 상기 과포화 압력 탱크로부터 상기 원수측 유입구로 상기 과포화 유체를 유입시키기 위한 원수측 펌프를 더 포함하며; 상기 역세척 공정으로 동작할 때, 상기 역세척수 유입구로 유입되는 상기 역세척수의 압력은 상기 원수측 유입구로 유입되는 상기 과포화 유체의 압력보다 크게 상기 역세척수 펌프 및 상기 원수측 펌프가 동작할 수 있다.And, a backwash water pump for flowing the backwash water from the backwash water tank to the backwash water inlet; It further includes a raw water side pump for flowing the supersaturated fluid from the supersaturated pressure tank to the raw water side inlet; When operating in the backwashing process, the backwash water pump and the raw water side pump may operate so that the pressure of the backwash water flowing into the backwash water inlet is greater than the pressure of the supersaturated fluid flowing into the raw water side inlet. .
또한, 상기 원수측 유입구로 유입된 상기 과포화 유체는 대기압과의 압력차에 의해 상기 과포화 유체 내의 상기 이산화탄소 기체의 기포화가 촉진되고, 기포화된 상기 이산화탄소 기체에 의해 상기 중곡사막에 흡착된 오염물질이 제거 가능할 수 있다.In addition, the supersaturated fluid flowing into the raw water side inlet promotes bubbling of the carbon dioxide gas in the supersaturated fluid due to the pressure difference from atmospheric pressure, and the contaminants adsorbed on the Junggok sand membrane by the bubbled carbon dioxide gas It may be possible to remove it.
그리고, 상기 역세척수와 상기 과포화 유체로는 상기 처리수가 적용될 수 있다.Additionally, the treated water may be applied as the backwash water and the supersaturated fluid.
그리고, 상기 역세척 공정으로 동작할 때, 상기 농축수 배출구를 통해 배출되는 상기 과포화 유체가 저장되는 재사용 탱크와; 상기 역세척 공정의 종료 후, 상기 재사용 탱크에 진공 압력을 인가하여 상기 과포화 유체에 잔존하는 상기 이산화탄소 기체를 분리하는 진공 펌프와; 상기 진공 펌프에 의해 분리된 상기 이산화탄소 기체가 저장되는 가스 포집 탱크를 더 포함할 수 있다.And, when operating in the backwashing process, a reuse tank storing the supersaturated fluid discharged through the concentrated water outlet; a vacuum pump that applies vacuum pressure to the reuse tank to separate the carbon dioxide gas remaining in the supersaturated fluid after completion of the backwashing process; It may further include a gas collection tank in which the carbon dioxide gas separated by the vacuum pump is stored.
그리고, 원수가 저장되는 원수 탱크를 더 포함하며; 상기 재사용 탱크에 저장된 상태로 상기 이산화탄소가 분리된 상기 과포화 유체는 상기 원수 탱크로 유동하여 저장될 수 있다.And, it further includes a raw water tank in which raw water is stored; The supersaturated fluid from which the carbon dioxide is separated while stored in the reuse tank may flow into the raw water tank and be stored.
그리고, 상기 가스 포집 탱크에 저장된 상기 이산화탄소 가스는 상기 과포화 압력 탱크 내의 상기 과포화 유체의 과포화에 재사용될 수 있다.And, the carbon dioxide gas stored in the gas collection tank can be reused for supersaturation of the supersaturated fluid in the supersaturated pressure tank.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따르면, 순환 여과 방식을 나노 여과막 등의 중공사막의 역세척에 도입하여 막 손상을 방지하고 더 나아가 현장에서 시행 가능한 역세척 공정으로 막 오염을 제어하고, 역세척수의 재활용을 통해 처리 수량을 유지하면서도, 화학제를 첨가하지 않는 지속가능한 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치가 제공된다.According to the above configuration, according to the present invention, a circulation filtration method is introduced into the backwashing of hollow fiber membranes such as nanofiltration membranes to prevent membrane damage and further control membrane contamination through a backwashing process that can be implemented in the field. A hollow fiber membrane water treatment device is provided that allows backwashing using a sustainable circulation filtration method without adding chemicals while maintaining the treated water volume through recycling of washing water.
도 1은 종래의 중공사막을 이용한 수처리 장치의 구성의 예를 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 중공사막을 이용한 수처리 장치의 전량 여과 역세척 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리의 구성의 예를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a water treatment device using a conventional hollow fiber membrane;
Figure 2 is a diagram for explaining the full-quantity filtration backwashing process of a water treatment device using a conventional hollow fiber membrane;
Figures 3 and 4 are diagrams showing an example of the configuration of hollow fiber membrane water treatment capable of backwashing using a circular filtration method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete, and that it is common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 수처리 장치(100)가 원수 여과 공정으로 동작할 때를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 수처리 장치(100)가 역세척 공정으로 동작할 때를 설명하기 위한 도면이다.Figures 3 and 4 are diagrams showing an example of the configuration of hollow fiber membrane water treatment capable of backwashing using a circular filtration method according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a diagram for explaining when the hollow fiber membrane water treatment device 100 according to an embodiment of the present invention operates as a raw water filtration process, and Figure 4 is a diagram showing the hollow fiber membrane water treatment device 100 according to an embodiment of the present invention. This is a diagram to explain when operating as a backwashing process.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 수처리 장치(100)는 중공사막 모듈(110), 과포화 압력 탱크, 역세척수 탱크(122)를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 수처리 장치(100)는 원수가 저장되는 원수 탱크(121)를 포함하여 구성될 수 있다.When described with reference to FIGS. 3 and 4 , the hollow fiber membrane water treatment device 100 according to an embodiment of the present invention may include a hollow fiber membrane module 110, a supersaturated pressure tank, and a backwash water tank 122. Additionally, the hollow fiber membrane water treatment device 100 according to an embodiment of the present invention may be configured to include a raw water tank 121 in which raw water is stored.
본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈(110) 내부에는 중공사막 모듈(110)이 수용된다. 본 발명의 실시예에서는 중공사막으로 나노 여과막이 적용되는 것을 예로 하는데, 중공사막의 유형에 본 발명의 기술적 사상이 국한되지 않음은 물론이다.The hollow fiber membrane module 110 is accommodated inside the hollow fiber membrane module 110 according to an embodiment of the present invention. In an embodiment of the present invention, a nano filtration membrane is applied as a hollow fiber membrane as an example, but of course, the technical idea of the present invention is not limited to the type of hollow fiber membrane.
본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈(110)은 원수측 유입구(111), 처리수 배출구(112), 농축수 배출구(113), 역세척수 유입구(114)를 포함할 수 있다.The hollow fiber membrane module 110 according to an embodiment of the present invention may include a raw water side inlet 111, a treated water outlet 112, a concentrated water outlet 113, and a backwash water inlet 114.
원수측 유입구(111)로는 원수 탱크(121)에 저장된 원수 또는 과포하 압력 탱크에 저장된 과포화 유체가 유입된다. 보다 구체적으로 설명하면, 원수 여과 공정으로 동작할 때는 원수의 여과를 위해 원수 탱크(121)에 저장된 원수가 중공사막 모듈(110)의 원수측 유입구(111)로 유입된다. 반면, 역세척 공정으로 동작할 때는 역세척을 위해 과포화 압력 탱크에 저장된 과포화 유체가 중공사막 모듈(110)의 원수측 유입구(111) 측으로 유입된다.Raw water stored in the raw water tank 121 or supersaturated fluid stored in the supersaturated pressure tank flows into the raw water side inlet 111. To be more specific, when operating as a raw water filtration process, raw water stored in the raw water tank 121 flows into the raw water side inlet 111 of the hollow fiber membrane module 110 for filtration of raw water. On the other hand, when operating as a backwashing process, the supersaturated fluid stored in the supersaturated pressure tank for backwashing flows into the raw water inlet 111 of the hollow fiber membrane module 110.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 원수측 펌프(131)가 원수 탱크(121) 내의 원수 또는 과포화 압력 탱크 내의 과포화 유체를 중공사막 모듈(110)의 원수측 유입구(111)로 유동시키도록 동작하는 것을 예로 한다.Here, in the embodiment of the present invention, the raw water side pump 131 operates to flow the raw water in the raw water tank 121 or the supersaturated fluid in the supersaturated pressure tank to the raw water side inlet 111 of the hollow fiber membrane module 110. Take this as an example.
또한, 과포화 압력 탱크의 출구 측과 원수 탱크(121)의 출구 측에는 각각 밸브(141,146)가 설치되어, 원수 여과 공정 또는 역세척 공정으로의 동작에 따라 과포화 압력 탱크의 출구 측과 원수 탱크(121)의 출구 측을 단속하게 된다.In addition, valves 141 and 146 are installed on the outlet side of the supersaturated pressure tank and the outlet side of the raw water tank 121, respectively, so that the outlet side of the supersaturated pressure tank and the raw water tank 121 are operated according to the operation of the raw water filtration process or the backwash process. The exit side of is controlled.
본 발명의 실시예에 따른 처리수 배출구(112)로는 원수 여과 공정으로의 동작에 따라 여과된 처리수가 배출된다.Filtered treated water is discharged through the treated water outlet 112 according to an embodiment of the present invention according to the operation of the raw water filtration process.
그리고, 역세척수 유입구(114)로는 역세척수 탱크(122)에 저장된 역세척수가 유입된다. 여기서, 역세척수 유입구(114)와 역세척수 탱크(122) 사이에는 역세척수 펌프(132)와 밸브(145)가 설치될 수 있으며, 밸브(145)가 개방된 상태에서 역세척수 펌브가 동작하게 되면 역세척수 탱크(122) 내의 역세척수가 역세척수 유입구(114)로 유입 가능하게 된다.Then, the backwash water stored in the backwash water tank 122 flows into the backwash water inlet 114. Here, a backwash water pump 132 and a valve 145 may be installed between the backwash water inlet 114 and the backwash water tank 122, and when the backwash water pump operates with the valve 145 open, Backwash water in the backwash water tank 122 can flow into the backwash water inlet 114.
본 발명의 실시예에 따른 농축수 배출구(113)로는 농축수 또는 과포화 유체가 배출된다. 즉, 원수 여과 공정으로 동작할 때는 원수측 유입구(111)로 유입되어 여과되고 남은 농축수가 배출되고, 역세척 공정으로 동작할 때는 원수측 유입구(111)로 유입된 과포화 유체가 역세척 과정을 거친 후 배출된다.Concentrated water or supersaturated fluid is discharged through the concentrated water outlet 113 according to an embodiment of the present invention. That is, when operating as a raw water filtration process, the concentrated water flows into the raw water inlet 111 and is discharged after being filtered, and when operating as a backwashing process, the supersaturated fluid flowing into the raw water inlet 111 undergoes a backwashing process. It is then discharged.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 수처리 장치(100)가 원수 여과 공정으로 동작할 때의 과정을, 도 3을 참조하여 설명한다.According to the above configuration, the process when the hollow fiber membrane water treatment device 100 according to an embodiment of the present invention operates as a raw water filtration process will be described with reference to FIG. 3.
먼저, 원수 탱크(121)의 출구 측의 밸브(141)이 개방되고, 과포화 압력 탱크의 출구 측의 밸브(146)가 폐쇄된 상태에서, 원수측 펌프(131)가 동작하게 되면, 원수 탱크(121) 내의 원수가 중공사막 모듈(110)의 원수측 유입구(111)로 유입된다. 이 때, 역세척수 유입구(114) 측의 밸브(145)는 폐쇄된 상태가 된다.First, when the valve 141 on the outlet side of the raw water tank 121 is opened and the valve 146 on the outlet side of the supersaturated pressure tank is closed, the raw water pump 131 operates, the raw water tank ( Raw water in 121) flows into the raw water side inlet 111 of the hollow fiber membrane module 110. At this time, the valve 145 on the backwash water inlet 114 side is closed.
중공사막 모듈(110)의 원수측 유입구(111) 측을 통해 유입된 원수는 중공사막을 투과하면서 여과되어, 처리수 배출구(112) 측으로 배출되고, 남은 원수는 농축수 배출구(113)를 통해 배출된 후, 다시 원수 탱크(121)로 회수될 수 있다.The raw water flowing in through the raw water inlet 111 of the hollow fiber membrane module 110 is filtered while passing through the hollow fiber membrane and discharged to the treated water outlet 112, and the remaining raw water is discharged through the concentrated water outlet 113. After this, it can be returned to the raw water tank 121.
상기와 같은 원수 여과 공정의 수행 과정에서, 중공사막을 통해 걸러진 유기물 등의 오염 물질이 중공사막이 흡착되어 막 오염을 발생시키게 되는 바, 본 발명의 실시예에서는 일정 주기로 역세척 공정이 수행되는 것을 예로 한다.In the process of performing the raw water filtration process as described above, contaminants such as organic matter filtered through the hollow fiber membrane are adsorbed on the hollow fiber membrane, causing membrane contamination. In the embodiment of the present invention, the backwashing process is performed at regular intervals. Take this as an example.
도 4를 참조하여 설명하면, 원수 탱크(121)의 출구 측의 밸브(141)이 폐쇄되고, 과포화 압력 탱크의 출구 측의 밸브(146)가 개방된 상태에서, 원수측 펌프(131)가 동작하게 되면, 과포화 압력 탱크 내의 과포화 유체가 중공사막 모듈(110)의 원수측 유입구(111)로 유입된다.4, the raw water pump 131 operates while the valve 141 on the outlet side of the raw water tank 121 is closed and the valve 146 on the outlet side of the supersaturated pressure tank is open. When this happens, the supersaturated fluid in the supersaturated pressure tank flows into the raw water side inlet 111 of the hollow fiber membrane module 110.
그리고, 역세척수 유입구(114) 측의 밸브(145)는 개방되고, 역세척수 펌프(132)가 동작함으로써 역세척수 탱크(122)에 저장된 역세척수가 역세척수 유입구(114)로 유입되어 중공사막 모듈(110)로 유입된다.Then, the valve 145 on the backwash water inlet 114 side is opened, and the backwash water pump 132 operates, so that the backwash water stored in the backwash water tank 122 flows into the backwash water inlet 114 and enters the hollow fiber membrane module. It flows into (110).
즉, 중공사막 모듈(110) 내의 중공사막을 사이에 두고 역세척수와 과포화 유체가 유동하게 되어, 순환 여과 방식을 통해 중공사막이 역세척 가능하게 된다. 그리고, 중공사막 모듈(110)로 유입된 과포화 유체 및 역세척수는 역세척 과정을 거친 후, 각각 농축수 배출구(113) 및 처리수 배출구(112)로 배출된다.That is, backwashing water and supersaturated fluid flow across the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module 110, allowing the hollow fiber membrane to be backwashed through a circulation filtration method. Then, the supersaturated fluid and backwash water introduced into the hollow fiber membrane module 110 undergo a backwash process and are then discharged through the concentrated water outlet 113 and the treated water outlet 112, respectively.
본 발명의 실시예에서는 과포화 유체가 과포화용 기체에 의해 과포화된 상태를 유지한다. 본 발명의 실시예에서는 과포화 기체로 이산화탄소 기체가 적용되는 것을 예로 한다.In an embodiment of the present invention, the supersaturated fluid is maintained in a supersaturated state by a supersaturated gas. In an embodiment of the present invention, carbon dioxide gas is used as a supersaturated gas.
과포화 유체 및 역세척수에 의한 역세척 원리에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 과포화 압력 탱크 내에서 이산화탄소 기체가 과포화된 상태로 유지되던 과포화 유체가 원수측 유입구(111)를 통해 중공사막 모듈(110)로 유입될 때 대기압과의 압력차로 인해 과포화 유체 내의 이산화탄소 기체의 기포화가 촉진된다.To explain in more detail the principle of backwashing by supersaturated fluid and backwash water, the supersaturated fluid, which was maintained in a supersaturated state with carbon dioxide gas in the supersaturated pressure tank, flows into the hollow fiber membrane module 110 through the raw water side inlet 111. When flowing in, the pressure difference with atmospheric pressure promotes the bubbling of carbon dioxide gas in the supersaturated fluid.
이와 같이 기포화된 이산화탄소 기체가 중공사막에 흡착된 오염물질을 효과적으로 제거하게 된다.In this way, the bubbled carbon dioxide gas effectively removes contaminants adsorbed on the hollow fiber membrane.
여기서, 순환 여과 방식의 적용을 위해, 역세척 공정으로 동작할 때, 역세척수 유입구(114)로 유입되는 역세척수의 압력은 원수측 유입구(111)로 유입되는 과포화 유체의 압력보다 크도록 역세척수 펌프(132) 및 원수측 펌프(131)가 동작하게 되어, 역세척수가 중공사막을 역세척 방향으로 통과하면서, 중공사막에 흡착된 오염물질을 제거하게 된다.Here, for the application of the circulation filtration method, when operating as a backwashing process, the pressure of the backwashing water flowing into the backwashing water inlet 114 is greater than the pressure of the supersaturated fluid flowing into the raw water side inlet 111. The pump 132 and the raw water pump 131 operate to remove contaminants adsorbed on the hollow fiber membrane as the backwash water passes through the hollow fiber membrane in the backwash direction.
이 때, 과포화 유체 측에서 기포화된 이산화탄소 기체, 즉 기포는 중공사막을 통과한 역세척수의 난류를 유도함으로써, 중공사막 표면에 흡착된 오염물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.At this time, carbon dioxide gas, or bubbles, bubbled on the supersaturated fluid side induces turbulence in the backwash water passing through the hollow fiber membrane, thereby enabling more effective removal of contaminants adsorbed on the surface of the hollow fiber membrane.
또한, 과포화 유체가 중공사막의 일측으로 지속적으로 유동함으로써, 역세척수와 과포화 유체 간의 압력차와 중공사막을 통과하는 역세척수의 압력에 대한 지지층 역할을 수행함으로써, 역세척 과정에서 발생할 수 있는 중공사막의 손상을 방지할 수 있게 된다.In addition, as the supersaturated fluid continuously flows to one side of the hollow fiber membrane, it acts as a support layer for the pressure difference between the backwash water and the supersaturated fluid and the pressure of the backwash water passing through the hollow fiber membrane, thereby reducing the hollow fiber membrane that may occur during the backwashing process. Damage can be prevented.
한편, 본 발명의 실시에에 따른 중공사막 수처리 장치(100)는 재사용 탱크(151), 진공 펌프(133) 및 가스 포집 탱크(152)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the hollow fiber membrane water treatment device 100 according to an embodiment of the present invention may be configured to further include a reuse tank 151, a vacuum pump 133, and a gas collection tank 152.
본 발명의 실시예에 따른 재사용 탱크(151)는 역세척 공정으로 동작할 때, 농축수 배출구(113)를 통해 배출되는 과포화 유체가 저장될 수 있다. 여기서, 재사용 탱크(151)의 입구 측에는 밸브(147)가 설치되어, 원수 여과 공정시에는 폐쇄되고, 역세척 공정시에는 개방되어 과포화 유체가 재사용 탱크(151)로 유동하도록 구성될 수 있다. 도 3 및 도 4의 밸브(148)는 재사용 탱크(151)와 원수 탱크(121) 간은 개방 및 폐쇄하게 된다.When the reuse tank 151 according to an embodiment of the present invention operates in a backwash process, supersaturated fluid discharged through the concentrated water outlet 113 can be stored. Here, a valve 147 may be installed at the inlet side of the reuse tank 151, closed during the raw water filtration process, and opened during the backwashing process, so that the supersaturated fluid flows into the reuse tank 151. The valve 148 in FIGS. 3 and 4 opens and closes the space between the reuse tank 151 and the raw water tank 121.
진공 펌프(133)는 역세척 공정의 종료 후, 재사용 탱크(151)에 진공 압력을 인가하여 과포화 유체에 잔존하는 이산화탄소 기체를 분리한다. 그리고, 진공 펌프(133)에 의해 분리된 이산화탄소 기체는 가스 포집 가스 포집 탱크(152)에 저장된다.After the backwashing process is completed, the vacuum pump 133 applies vacuum pressure to the reuse tank 151 to separate the carbon dioxide gas remaining in the supersaturated fluid. And, the carbon dioxide gas separated by the vacuum pump 133 is stored in the gas collection tank 152.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 재사용 탱크(151)에 저장된 상태로 이산화탄소 기체가 분리된 과포화 유체(실질적으로 이산화탄소 기체가 제거되어 과포화 상태는 아님)는 원수 탱크(121)로 유동하여 저장됨으로써, 원수 여과 과정에 재사용될 수 있다.Here, in the embodiment of the present invention, the supersaturated fluid from which the carbon dioxide gas is separated (not in a supersaturated state because the carbon dioxide gas is substantially removed) stored in the reuse tank 151 flows to the raw water tank 121 and is stored, thereby producing raw water. It can be reused in the filtration process.
또한, 가스 포집 탱크(152)에 저장된 이산화탄소 가스는 과포화 압력 탱크 내의 과포화 유체를 과포화시키는 과정에서 과포화 기체로 재사용될 수 있다.Additionally, the carbon dioxide gas stored in the gas collection tank 152 can be reused as a supersaturated gas in the process of supersaturating the supersaturated fluid in the supersaturated pressure tank.
한편, 본 발명의 실시예에서는 과포화 유체 및 역세척수로 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 수처리 장치(100)에 의해 생산되는 처리수의 일부가 사용되는 것을 예로 한다.Meanwhile, in an embodiment of the present invention, it is assumed that a portion of the treated water produced by the hollow fiber membrane water treatment device 100 according to the embodiment of the present invention is used as the supersaturated fluid and backwash water.
이에, 중공사막 모듈(110)의 처리수 배출구(112) 측에는 밸브(143)가 설치될 수 있으며, 밸브(143)는 역세척수 탱크(122), 과포화 탱크(150) 중 어느 하나로 처리수를 유동시키도록 동작할 수 있다. 또한, 별도의 메인 처리수 탱크가 구비되어, 역세척수 탱크(122), 과포화 탱크(150), 메인 처리수 탱크 중 어느 하나로 처리수를 유동시키도록 동작할 수 있다.Accordingly, a valve 143 may be installed on the treated water outlet 112 side of the hollow fiber membrane module 110, and the valve 143 flows treated water to either the backwash water tank 122 or the supersaturation tank 150. It can be operated to do so. In addition, a separate main treated water tank is provided, and can operate to flow treated water to any one of the backwash water tank 122, the supersaturation tank 150, and the main treated water tank.
도 3 및 도 4의 미설명 참조번호 142 및 144는 각각 중공사막 모듈(110)의 원수측 유입구(111) 및 농축수 배출구(144) 측을 각각 개방 및 폐쇄하는 밸브이고, 참조번호 149는 재사용 탱크(151)와 가스 포집 탱크(152) 간을 개방 및 폐쇄하는 밸브이다.Unillustrated reference numbers 142 and 144 in FIGS. 3 and 4 are valves that open and close the raw water inlet 111 and concentrated water outlet 144 of the hollow fiber membrane module 110, respectively, and reference number 149 is a reuse valve. It is a valve that opens and closes between the tank 151 and the gas collection tank 152.
그리고, 미설명 참조번호 160은 과포화 탱크에 이산화탄소 가스를 과포화시키기 위한 과포화 처리기로 앞서 설명한 바와 같이, 가스 포집 탱크(152)이 이산화탄소 가스를 이용하여 과포화 용액을 과포화시킬 수 있다.In addition, the unexplained reference number 160 is a supersaturation processor for supersaturating carbon dioxide gas in the supersaturation tank. As described above, the gas collection tank 152 can supersaturate the supersaturated solution using carbon dioxide gas.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although several embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art will recognize that modifications can be made to the present embodiments without departing from the principles or spirit of the present invention. . The scope of the invention will be determined by the appended claims and their equivalents.
100 : 중공막사 수처리 장치 110 : 중공사막 모듈
111 : 원수측 유입구 112 : 처리수 배출구
113 : 농축수 배출구 114 : 역세척수 유입구
121 : 원수 탱크 122 : 역세척수 탱크
131 : 원수측 펌프 132 : 역세척수 펌프
133 : 진공 펌프
141,142,143,144,145,146,147,148,149 : 밸브
150 : 과포화 탱크 151 : 재사용 탱크
152 : 가스 포집 탱크 160 : 과포화 처리기100: hollow fiber membrane water treatment device 110: hollow fiber membrane module
111: raw water side inlet 112: treated water outlet
113: Concentrated water outlet 114: Backwash water inlet
121: raw water tank 122: backwash water tank
131: raw water pump 132: backwash water pump
133: Vacuum pump
141,142,143,144,145,146,147,148,149: valve
150: supersaturation tank 151: reuse tank
152: gas collection tank 160: supersaturation processor
Claims (8)
과포화용 기체가 과포화된 과포화 유체가 저장된 과포화 압력 탱크와,
상기 역세척수가 저장되는 역세척수 탱크를 포함하고;
원수 여과 공정으로 동작할 때, 상기 원수측 유입구로 원수가 유입되고, 상기 처리수 배출구 및 상기 농축수 배출구로 각각 처리수와 농축수가 배출되며;
역세척 공정으로 동작할 때, 상기 원수측 유입구로 상기 과포화 유체가 유입되고, 상기 역세척수 유입구로 상기 역세척수가 유입되고, 상기 과포화 유체 및 상기 역세척수가 상기 중공사막을 사이에 두고 유동하며, 각각 상기 농축수 배출구 및 상기 처리수 배출구로 배출되어 순환 여과 방식에 따라 상기 중공사막이 역세척되는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.A hollow fiber membrane module having a raw water side inlet through which raw water flows in, a treated water outlet through which treated water is discharged, a concentrated water outlet through which concentrated water is discharged, and a backwash water inlet through which backwash water flows, and which accommodates a hollow fiber membrane therein;
A supersaturated pressure tank storing a supersaturated fluid supersaturated with a supersaturated gas,
It includes a backwash water tank in which the backwash water is stored;
When operating as a raw water filtration process, raw water flows into the raw water inlet, and treated water and concentrated water are discharged through the treated water outlet and the concentrated water outlet, respectively;
When operating in a backwashing process, the supersaturated fluid flows into the raw water side inlet, the backwash water flows into the backwash water inlet, and the supersaturated fluid and the backwash water flow across the hollow fiber membrane, A hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method, wherein the hollow fiber membrane is discharged through the concentrated water outlet and the treated water outlet, respectively, and backwashed according to a circular filtration method.
상기 과포화용 기체는 이산화탄소 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.According to paragraph 1,
A hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method, wherein the supersaturation gas includes carbon dioxide gas.
상기 역세척수 탱크로부터 상기 역세척수 유입구로 상기 역세척수를 유입시키기 위한 역세척수 펌프와;
상기 과포화 압력 탱크로부터 상기 원수측 유입구로 상기 과포화 유체를 유입시키기 위한 원수측 펌프를 더 포함하며;
상기 역세척 공정으로 동작할 때, 상기 역세척수 유입구로 유입되는 상기 역세척수의 압력은 상기 원수측 유입구로 유입되는 상기 과포화 유체의 압력보다 크게 상기 역세척수 펌프 및 상기 원수측 펌프가 동작하는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.According to paragraph 2,
a backwash water pump for flowing the backwash water from the backwash water tank to the backwash water inlet;
It further includes a raw water side pump for flowing the supersaturated fluid from the supersaturated pressure tank to the raw water side inlet;
When operating in the backwash process, the pressure of the backwash water flowing into the backwash water inlet is greater than the pressure of the supersaturated fluid flowing into the raw water side inlet, and the backwash water pump and the raw water side pump operate. A hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing using a circular filtration method.
상기 원수측 유입구로 유입된 상기 과포화 유체는 대기압과의 압력차에 의해 상기 과포화 유체 내의 상기 이산화탄소 기체의 기포화가 촉진되고, 기포화된 상기 이산화탄소 기체에 의해 상기 중공사막에 흡착된 오염물질이 제거 가능한 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.According to paragraph 3,
The supersaturated fluid flowing into the raw water side inlet promotes bubbling of the carbon dioxide gas in the supersaturated fluid due to the pressure difference with atmospheric pressure, and the contaminants adsorbed on the hollow fiber membrane can be removed by the bubbled carbon dioxide gas. A hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing using a circular filtration method, characterized in that:
상기 역세척수와 상기 과포화 유체로는 상기 처리수가 적용되는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.According to clause 4,
A hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method, wherein the treated water is used as the backwash water and the supersaturated fluid.
상기 역세척 공정으로 동작할 때, 상기 농축수 배출구를 통해 배출되는 상기 과포화 유체가 저장되는 재사용 탱크와;
상기 역세척 공정의 종료 후, 상기 재사용 탱크에 진공 압력을 인가하여 상기 과포화 유체에 잔존하는 상기 이산화탄소 기체를 분리하는 진공 펌프와;
상기 진공 펌프에 의해 분리된 상기 이산화탄소 기체가 저장되는 가스 포집 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.According to paragraph 3,
a reuse tank storing the supersaturated fluid discharged through the concentrated water outlet when operating in the backwashing process;
a vacuum pump that applies vacuum pressure to the reuse tank to separate the carbon dioxide gas remaining in the supersaturated fluid after completion of the backwashing process;
A hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration system, further comprising a gas collection tank storing the carbon dioxide gas separated by the vacuum pump.
원수가 저장되는 원수 탱크를 더 포함하며;
상기 재사용 탱크에 저장된 상태로 상기 이산화탄소가 분리된 상기 과포화 유체는 상기 원수 탱크로 유동하여 저장되는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.According to clause 6,
It further includes a raw water tank in which raw water is stored;
A hollow fiber membrane water treatment device capable of backwashing in a circular filtration method, characterized in that the supersaturated fluid from which the carbon dioxide is separated while stored in the reuse tank flows to the raw water tank and is stored.
상기 가스 포집 탱크에 저장된 상기 이산화탄소 가스는 상기 과포화 압력 탱크 내의 상기 과포화 유체의 과포화에 재사용되는 것을 특징으로 하는 순환 여과 방식의 역세척이 가능한 중공사막 수처리 장치.In clause 7,
The carbon dioxide gas stored in the gas collection tank is reused for supersaturation of the supersaturated fluid in the supersaturated pressure tank.
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