KR19980076086A - Water treatment device using separator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정수용 필터 또는 수처리용 분리막모듈 등에 사용되는 중공사막을 중공사형(Holldw Fiber Type) 한외여과막(Ultrafiltration Membrane) 또는 정밀 여과막(Microfiltratidn Membrane)에 사용한 수처리장치에 관한 것으로, 특히 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택함으로써 설비비 및 유지 관리비용의 감소, 오염물 부착정도의 최소화를 기할 수 있는 것이며, 분리막의 오염시 세정작업을 운전중에도 수행할 수 있는 것이므로 작동시간의 손실이 없으며, 분리막의 화학 세정시 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a water treatment apparatus using a hollow fiber membrane used for a water purification filter or a membrane module for water treatment in a hollow fiber type (Ultrafiltration Membrane) or a microfiltration membrane (Microfiltratidn Membrane). U-type hollow fiber membrane cartridges can be easily inserted into and removed from a container similar to the existing media filter housings, while adopting cross flow filtration to reduce equipment and maintenance costs, and adhere to contaminants. It is possible to minimize the degree, and it is possible to perform the cleaning operation in case of contamination of the membrane, so there is no loss of operating time, and it is possible to reduce the processing cost and shorten the working time during chemical cleaning of the membrane. .
Description
본 발명은 중공사형(Holldw Fiber Type) 한외여과막(Ultrafiltration Membrane) 또는 정밀여과막 (Microfiltratidn Membrane)을 사용한 수처리장치에 관한 것으로 특히 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택하므로써 오염물의 부착정도를 최소화 할 수 있으며, 처리량의 증가시에는 하우징과 배관의 크기만 변경하면 되는 것이므로 설비비 및 유지 관리비용의 감소시킬 수 있으며, 또한 분리막의 오염시 세정작업을 운전중에도 수행할 수 있는 것이므로 작동시간의 손실이 없으며, 분리막의 화학 세정시 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a water treatment apparatus using a Holdw Fiber Type Ultrafiltration Membrane or a Microfiltratidn Membrane, and in particular, a hollow fiber membrane (bundle) cartridge bonded in a U type without using a conventional membrane module. Can be easily inserted into and removed from a container similar to the existing media filter housing, and the cross flow filtration method can be used to minimize the adherence of contaminants, and when the throughput is increased, only the size of the housing and piping need to be changed. It can reduce the equipment cost and maintenance cost, and can also perform the cleaning operation during the contamination of the membrane, so there is no loss of operation time, and it can reduce the processing cost and shorten the working time during chemical cleaning of the membrane. I would have to.
기존의 수처리 장치는 분리막 모듈을 사용하여 도 3에서와 같은 구성도를 갖는 것으로 수처리 즉 여과를 행할 때는 탱크(T)내의 처리액을 공급펌프(P)를 이용하여 모듈(M)로 압송시켜 여과를 행한 후 모듈(M)의 여과액출구로 배출시켜 공정에 투입하게 되는 것이며, 분리막이 오염되어 세정을 행할 때에는 공급 펌프(P)를 정지시키거나 운전상태에서 점선의 세척액 공급라인(IL)라인에서와 같이 역세펌프(CP)를 가동시켜 역세척 탱크(CT)내의 세척액을 모듈(M)로 유입시켜 분리막 내부의 이물질을 분리, 이탈시킨 다음 탱크(T)로 유입되도록 하는 것이며, 세척의 완료후 모듈(M)내에 남은 세척액은 일점쇄선과 같은 별도의 세척액 회수라인(RL)을 통하여 역세척 탱크(CT)내로 유입 회수되어 재사용되어 지는 것으로 이와같은 구조는 다음과 같은 많은 문제점이 노출되는 것이다.Existing water treatment apparatus has a configuration as shown in FIG. 3 using a membrane module. When performing water treatment, that is, filtration, the treatment liquid in the tank T is pumped to the module M using a supply pump P and filtered. After discharging, it is discharged to the filtrate outlet of the module (M) and put into the process. When the membrane is contaminated and washed, the supply pump (P) is stopped or a dashed washing liquid supply line (IL) line is operated. By operating the backwash pump (CP) as in the flow of the washing liquid in the backwash tank (CT) to the module (M) to separate the foreign substances in the separation membrane, and then to be introduced into the tank (T) to complete the cleaning After the remaining washing liquid in the module (M) is recovered and reused into the backwash tank (CT) through a separate washing liquid recovery line (RL), such as a dashed line, such a structure is exposed to many problems as follows: It is.
⊙ 공정에 적용시 설비비가 증가되는 것이며, 모듈마다 매니폴드의 제작이 필요하고 자동화로 구성되기 위해서는 큰 비용이 요구되며,⊙ Equipment cost increases when applied to the process.Manufacturing of manifolds is required for each module.
⊙ 대용량으로 제작하기 위해서는 모듈을 병렬로 연결하여야 하며 이때 밸브, 매니폴드 등의 구성이 추가되므로 제조원가의 상승을 초래하여 소비자들의 구매의욕을 상실하게 되는 폐단이 있으며,⊙ In order to manufacture a large capacity, modules should be connected in parallel. At this time, the configuration of valves, manifolds, etc. is added.
⊙ 분리막의 오염에 따른 세정작업시 오염의 정도가 심하여 화학약품을 이용하여 세정할 경우 분리막의 분리가 불가능하므로 시스템 전체에 화학약품을 투여하여 세정하게 되는 것인 바, 내부에 많은 화학약품이 잔존하게 되므로 화학약품의 소모량이 증가되며, 또한 세정후 폐액의 처리에 많은 비용이 소요되고, 잔존약품의 제거를 위해 수세를 하여야 하는 바 많은 량의 순수한 물이 필요하게 되며, 오염상태를 가시적으로 확인할 수 없어 세척효과의 완벽성을 기할 수 없으며,⊙ In case of cleaning by the contamination of the membrane, the degree of contamination is so high that the separation of the membrane is impossible because the separation of the membrane is impossible. Therefore, the consumption of chemicals is increased, and the cost of treating waste liquids after washing is high, and washing with water is required for the removal of residual chemicals. Can not achieve the perfect cleaning effect,
⊙ 장시간의 설비정지가 초래되는 것이므로 연속운전이 요구되는 공정에서는 큰 부담요인이 되며, 장치의 운전시 소비자들이 일일이 각종 밸브의 조작과 세정작업을 수행하여야 하므로 번거로움과 불편함을 유발시키는 것이다.⊙ It is a long burden in the process that requires continuous operation because it causes a long period of facility stop, and it causes trouble and inconvenience because consumers have to operate and clean various valves one by one when operating the device.
본 발명은 상기와 같은 기존의 수처리 장치에서 기인되는 제반 문제점을 해결 보완하기 위한 것으로 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택함으로써 설비비 및 유지 관리비용의 감소, 오염물 부착정도의 최소화를 기할 수 있으며, 분리막의 오염시 세정작업을 운전중에도 수행할 수 있으므로 작동시간의 손실이 없으며, 분리막의 화학 세정시 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있도록 한 것으로 이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is to solve the problems caused by the existing water treatment device as described above, and to replace the U-type hollow fiber membrane (bundle) cartridge in a container similar to the conventional media filter housing without using a conventional membrane module In addition to the easy installation and removal, the cross flow filtration system reduces installation and maintenance costs, minimizes the adherence of contaminants, and cleansing can be performed even during operation. There is no loss, and in order to reduce the processing cost and shorten the working time during chemical cleaning of the separator, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram of the present invention.
도 2는 본 발명의 일요부인 여과용 카트리지의 세척과정을 보이는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a washing process of the filter cartridge as an essential part of the present invention.
도 3은 기존 수처리 장치의 개략 구성도.3 is a schematic configuration diagram of an existing water treatment apparatus.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
1 : 압력수조2 : 배플(baffle)판2A : 배플 공간Reference Signs List 1 pressure tank 2 baffle plate 2A baffle space
2B : 기포 발생용 미세공3 : 격리판4 : 여과용 카트리지2B: Micropore for bubble generation 3: Separator 4: Filtering cartridge
4A : 하우징4B : 중공사막 다발5 : 교반날개4A: housing 4B: hollow fiber membrane bundle 5: stirring blade
6 : 원수공급탱크7 : 원수공급라인8 : 수위센서6: raw water supply tank 7: raw water supply line 8: water level sensor
9 : 공급펌프10 : 세척용 에어 콤프레샤9: supply pump 10: air compressor for cleaning
11 : 에어공급라인12 : 처리수배출라인13 : 오염물 배출라인11: air supply line 12: treated water discharge line 13: contaminant discharge line
14 : 미처리수회수라인15 :배출밸브14: untreated water recovery line 15: discharge valve
개폐가 가능한 덮개(1')를 갖는 압력수조(1)와; 상기 압력수조(1)의 내벽면에 다수의 미세공(2B)이 천공된 배플(baffle)판(2)과; 상기 압력수조(1)의 상측에형성되며 형성부위를 중심으로 처리수존재부(1A)와 원수존재부(1B)가 격리 구획지도록함과 동시에 여과용 카트리지(4)를 지지시키기 위한 격리판(3)과; 상기 격리판(3)에 긴밀하게 설치되며 상측은 처리수 배출을 위해 개방되고 투수(透水)가 가능한 하우징(4A)의 내부에는 U자형의 여과용 중공사막 다발(4B)이 설치되는 다수개의 여과용 카트리지(4)와; 상기 여과용 카트리지(4)의 저부에 위치되도록 압력수조(1)의 바닥에 설치되며 원수를 교반시켜 난류를 촉진시킴으로써 중공사막의 외부에 오염물질이 부착되는 것을 억제하기 위한 교반날개(5)와; 원수공급라인(7)을 이용하여 상기 압력수조(1)의 내부와 연통되게 설치되며 수위센서(8)에 의해 수위자동조절이 가능한 원수공급탱크(6)와; 상기 압력수조(1)와 원수공급탱크(6)의 사이에 위치되도록 원수공급라인(7)에 연결 설치되며 원수공급탱크(6)의 원수를 압력수조(1)로 압송시켜 주기 위한 공급펌프(9)와; 에어공급라인(11)을 이용하여 중공사막의 오염시 외부 표면을 기포로 세척하기 위한 세척용 에어콤프레샤(10)와; 상기 압력수조(1)의 처리수존재부(1B)에 연결되도록 설치되며 처리수를 소정의 공정으로 안내 이송하기 위한 처리수 배출라인(12)과; 세척용 에어콤프레샤(10)에 의해 여과용 카트리지(4)에서 제거시킨 오염물질을 외부로 배출시키기 위한 오염물 배출라인(13)과; 상기 오염물 배출라인(13)과 원수공급라인(7)사이에 연결 설치되며 여과 공정중의 미여과 상태의 미처리수를 공급펌프(9)로 회수시켜 주기위한 미처리수 회수라인(14)과; 상기 압력수조(1)의 저부에 설치되며 세정하거나 주기적으로 정수할 때 발생되는 오염물질을 외부로 배출시켜주기 위한 배출밸브(15)를 각각 결합 구성하여서 되는 것이다.A pressure tank 1 having a lid 1 'that can be opened and closed; A baffle plate 2 having a plurality of fine holes 2B perforated in the inner wall surface of the pressure bath 1; It is formed on the upper side of the pressure tank (1) and the separation plate for supporting the filtration cartridge (4) while at the same time separating the treated water 1A and the raw water 1B with respect to the forming part ( 3) and; Tightly installed on the separator 3, the upper side is opened for the discharge of the treated water and a plurality of filtration in which the U-shaped hollow fiber membrane bundle 4B for filtration is installed inside the housing 4A. A cartridge 4; It is installed at the bottom of the pressure tank (1) to be located at the bottom of the filtration cartridge (4) and the stirring blade (5) for inhibiting the contaminants attached to the outside of the hollow fiber membrane by stirring the raw water to promote turbulence; ; A raw water supply tank 6 installed in communication with the inside of the pressure water tank 1 using the raw water supply line 7 and capable of automatically adjusting the water level by the water level sensor 8; It is connected to the raw water supply line (7) so as to be located between the pressure tank (1) and the raw water supply tank (6) and supply pump for pumping the raw water of the raw water supply tank (6) to the pressure tank (1) 9); An air compressor 10 for cleaning the outer surface with air bubbles when the hollow fiber membrane is contaminated using the air supply line 11; A treatment water discharge line 12 installed to be connected to the treatment water presence part 1B of the pressure tank 1 and configured to guide and transport the treatment water to a predetermined process; A contaminant discharge line 13 for discharging the contaminant removed from the filtration cartridge 4 by the cleaning air compressor 10 to the outside; An untreated water recovery line 14 connected between the pollutant discharge line 13 and the raw water supply line 7 for recovering the unfiltered water in the filtration process to the supply pump 9; Is installed at the bottom of the pressure tank (1) is to be configured to combine the discharge valve 15 for discharging the pollutants generated when cleaning or periodically purified to the outside, respectively.
도면중 미설명부호 (20)는 개폐밸브이고, (21)는 압력 게이지이며, (22)는 유량계이고, (23)는 처리수의 샘플채취용 밸브를 보인 것이다.In the figure, reference numeral 20 denotes an on-off valve, 21 denotes a pressure gauge, 22 denotes a flow meter, and 23 denotes a sampling valve for treated water.
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the present invention configured as described in detail as follows.
원수 공급탱크(6)내의 원수를 본 발명의 수처리장치를 이용하여 여과하기 위해서 공급펌프(9)를 구동시켜 원수공급탱크(6)내의 원수를 압력수조(1)로 공급시킨다.In order to filter the raw water in the raw water supply tank 6 using the water treatment apparatus of the present invention, the feed pump 9 is driven to supply the raw water in the raw water supply tank 6 to the pressure water tank 1.
이때 교반날개(5)는 공급되는 원수의 수압에 의해서 별도의 동력장치가 없이도 자연적으로 회전되는 것으로 공급된 원수를 난류상태를 촉진하게 되는 것이다.At this time, the stirring blade 5 is to be spontaneously rotated by the hydraulic pressure of the raw water is supplied without a separate power unit to promote the turbulent state of the raw water supplied.
경우에 따라서는 탱크외부에 동력장치를 두어 강제교반시킬 수 있는 것이다.In some cases, it is possible to force the stirring by placing the power unit outside the tank.
압력수조(1)의 원수존재부(1B)내의 수용체적 이상의 미처리수가 유입되는 시점부터 여과용 카트리지(4)의 중공사막 다발(4B)을 통해 정화된 처리수가 압력수조(1)의 처리수존재부(1A)내로 상승 유입되며 이에 유입되는 처리수는 유량계(22)를 거쳐 여과량이 측정되며, 처리수 배출라인(12)을 통하여 소정의 공정으로 안내 이송되거나 샘플채취용 밸브(23)를 통해 시료로 유출된다.The treated water purified through the hollow fiber membrane bundle 4B of the filtration cartridge 4 from the time point at which the unreceived abnormal water in the raw water presence part 1B of the pressure tank 1 flows in is introduced. The amount of filtered water is introduced into the unit 1A and flows through the flow meter 22 to measure the filtration amount, and is guided to a predetermined process through the treated water discharge line 12 or through the sampling valve 23. Outflow into the sample.
한편 공급된 원수중 여과되고 남은 양은 미처리수 회수라인(14)을 통해 원수로서 공급펌프(9)에 재공급된다.Meanwhile, the remaining amount of the filtered raw water is re-supplied to the feed pump 9 as raw water through the raw water recovery line 14.
이때는 오염물 배출라인(13)의 개폐밸브(20)를 폐쇄시키고 미처리수 회수라인(14)의 개폐밸브(20)를 개방시켜 미처리수가 다시금 원수공급탱크(6)내의 미처리수와 함께 합류되어 공급펌프(9)로 하여금 압력수조(1)로 재유입되게 하는 것이다.At this time, the on / off valve 20 of the pollutant discharge line 13 is closed, and the on / off valve 20 of the untreated water recovery line 14 is opened so that the untreated water is joined together with the untreated water in the raw water supply tank 6 to supply the pump. (9) to be reintroduced into the pressure bath (1).
이와같이 운전하는 이유는 중공사막 필터의 표면에 오염물이 축적되지 않게 하기 위해서이며, 고속으로 공급수를 순환시킴으로써 중공사막의 표면에 부착된 오염물질을 떼어 낼수도 있고 농도분극현상을 예방할 수 있도록 하기 위한 것이다.The reason for this operation is to prevent contaminants from accumulating on the surface of the hollow fiber membrane filter, and to circulate the feed water at high speed to remove contaminants attached to the surface of the hollow fiber membrane and to prevent concentration polarization. will be.
한편 원수를 여과하는 여과용 카트리지(4)표면에 부착되는 오염물질에 의해 여과효율이 일정치 이하로 저하되었을 경우에는 여과 공정을 가동시키는 상태에서 세척용 에어콤프레샤(10)를 이용하여 배플(baffle)공간(2A)에 에어압을 공급하여 공기압이 배플(baffle)판(2)에 천공된 다수의 미세공(2B)을 통해 원수내에 기포를 발생시켜 줌으로써 이 기포에 의해 중공사막 다발(4B)표면에 부착된 오염물질을 탈리시켜 세척되도록 하는 것이다.On the other hand, when the filtration efficiency is lowered by a certain value or less due to the contaminants attached to the surface of the filtration cartridge 4 for filtering the raw water, the baffle is used by using the cleaning air compressor 10 while the filtration process is running. By supplying air pressure to the space 2A and generating air bubbles in the raw water through a plurality of micropores 2B perforated in the baffle plate 2, air bubbles are bundled by the hollow fiber membrane 4B. It removes contaminants attached to the surface to be cleaned.
중공사막 표면의 오염물제거를 위하여 에어콤프레샤외에 에어블로어(Air blower) 또는 유틸리티로부터 제공된압축공기를 이용할 수 있는 것이다.Compressed air provided from an air blower or a utility besides an air compressor may be used to remove contaminants on the surface of the hollow fiber membranes.
설정된 시간만큼 여과용 카트리지(4)가 세척되면 미처리수 회수라인(14)의 개폐밸브(20)를 잠그고 오염물 배출라인(13)의 개폐밸브(20)를 열어 기포 세척에 의해 분리된 오염물질이 오염물 배출라인(13)을 통해 외부로 배출시키게 되는 것이다.When the filtration cartridge 4 is cleaned for a predetermined time, the on / off valve 20 of the untreated water recovery line 14 is closed and the on / off valve 20 of the pollutant discharge line 13 is opened to remove contaminants separated by bubble washing. It is to be discharged to the outside through the pollutant discharge line (13).
한편 압력수조(1)의 저부에 계속적으로 침적되는 원수의 오염물질은 배출밸브(15)를 통해 정기적으로 외부로 배출시켜주게 되는 것이다.On the other hand, the contaminants of the raw water continuously deposited on the bottom of the pressure tank 1 are discharged to the outside through the discharge valve 15 at regular intervals.
여과용 카트리지(4)표면에 오염물질이 과도하게 부착되어 기포로 세척하여도 투수량의 회복이 잘되지 않는 경우에는 최종적으로 화학약품을 이용하여 세척하게 되는 바 이때는 여과공정을 정지시킨 다음 압력수조(1)의 덮개(1')를 개방시킨 다음 격리판(3)에서 여과용 카트리지(4)만을 분리시켜 내어 세척약액이 수용된 별도의 세척용기에 넣어 교반시키면서 세척과정을 행하게 되는 것이다.If contaminants are excessively attached to the surface of the filtration cartridge (4) and the permeability is not recovered even when washed with air bubbles, the filtration process is finally cleaned using chemicals. The cover 1 'of 1) is opened, and then the filter cartridge 4 is separated from the separator 3, and the washing process is performed while stirring by putting it in a separate washing container containing the washing liquid.
이상과 같은 본 발명은 기존의 분리막 모듈을 사용하지 않고 U타입으로 접착한 중공사막(다발) 카트리지를 기존의 미디어 필터 하우징과 유사한 용기내에 간편하게 삽탈이 가능하도록 설치함과 동시에 크로스 플로우 여과방식을 채택함으로써 설비비 및 유지 관리비용의 감소는 물론 오염물 부착정도의 최소화를 기할 수 있는 것이며, 여과용 카트리지만을 외부로 인출시켜 세척할 수 있게 되는 것이므로 여과용 카트리지의 오염상태를 가시적으로 확인할 수 있게 되어 세척효과의 완벽성을 기할 수 있는 것이고, 시스템 전체에 화학약품을 투여할 필요가 없게되는 것이므로 화학약품의 소모량이 감소되고 또한 세정후 폐액의 처리비용과 잔존약품의 제거를 위한 수세용수를 대폭적으로 절감하게 되는 것이므로 처리비용의 감소와 작업시간의 단축을 기할 수 있는 것이며, 여과용 카트리지의 오염시 운전중에도 세정작업을 수행할 수 있는 것이므로 작동시간의 손실을 억제할 수 있는 등 대단히 많은 특장점을 발휘하는 발명인 것이다.As described above, the present invention adopts a cross flow filtration method while installing a hollow fiber membrane cartridge bundled in a U type without using a conventional membrane module so as to be easily inserted into and removed from a container similar to a conventional media filter housing. By reducing the equipment cost and maintenance cost, as well as minimizing the adherence of contaminants, it is possible to take out only the filtration cartridge to the outside for cleaning, so that the contamination status of the filtration cartridge can be checked visually. This can reduce the consumption of chemicals and drastically reduce the cost of treating waste liquids and washing water for the removal of residual chemicals. It is possible to reduce processing costs and shorten working time Will capable of, during operation when the cartridge for filtration of contaminated because to perform the cleaning operation will inventors to exert a very large Features like which can suppress the loss of operating time.
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