KR19990045939A - 개선된중공사막모듈및이를사용한폐수처리방법 - Google Patents
개선된중공사막모듈및이를사용한폐수처리방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990045939A KR19990045939A KR1019990006019A KR19990006019A KR19990045939A KR 19990045939 A KR19990045939 A KR 19990045939A KR 1019990006019 A KR1019990006019 A KR 1019990006019A KR 19990006019 A KR19990006019 A KR 19990006019A KR 19990045939 A KR19990045939 A KR 19990045939A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hollow fiber
- fiber membrane
- membrane module
- module
- wastewater
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 17
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical group C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 101000916532 Rattus norvegicus Zinc finger and BTB domain-containing protein 38 Proteins 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
- B01D69/082—Hollow fibre membranes characterised by the cross-sectional shape of the fibre
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/26—Polyalkenes
- B01D71/262—Polypropylene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
- B01D2311/2688—Biological processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
- B01D2313/243—Pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
- B01D2321/18—Use of gases
- B01D2321/185—Aeration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/02—Hydrophilization
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
- B01D2325/0283—Pore size
- B01D2325/02834—Pore size more than 0.1 and up to 1 µm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/007—Modular design
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 발명은 생물학적 오폐수의 여과에 사용하는 개선된 침지형 중공사막 모듈 및 이를 사용한 폐수처리방법에 관한 것으로, (a) 중공사막 다발, 상하단 고정부, 내부 중앙의 처리수 파이프 및 흡입구로 이루어진 여과부(filtration part)와, (b) 공기 노즐 및 공기 주입구로 이루어진 포기부(bubbling part)를 포함하는 본 발명의 중공사막 모듈을 오폐수 속에 침지시키고 공기를 포기시켜 중공사막 표면을 세척하면서 막 표면으로부터 막 내부로 오폐수를 저압 흡입여과함으로써, 중공사막의 오염이나 막간 폐색이 거의 없이 경제적이면서 효율적으로 오폐수를 처리할 수 있다.
Description
본 발명은 생물학적 오폐수처리에 사용하는 개선된 중공사막 모듈 및 이를 사용하는 폐수처리방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 여과부와 포기부를 포함하는 침지형 중공사막 모듈, 및 이 중공사막 모듈을 오폐수 속에 침지시키고 공기를 포기시켜 중공사막 표면을 세척하면서 막 표면으로부터 막 내부로 모듈 양단에서 효과적으로 오폐수를 저압 흡입여과함으로써 중공사막 모듈의 막 오염(fouling) 및 막간 폐색(clogging) 현상을 최소화할 수 있는 방법에 관한 것이다.
전통적으로 중공사막 모듈은 무균수, 음용수, 초순수 제조 등 정밀 여과 분야에 널리 사용되어 왔으며, 최근에는 하수 종말처리에서의 2차 및 3차 처리, 정화조에서의 고액분리, 산업폐수에서의 부유물질(SS, Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과 및 수영장물의 여과 등에 이의 적용이 시도되고 있다(문헌[Enviromental Tech., 8, 121-132(1987)] 참조).
상기한 바와 같은 모듈의 다양한 용도와 관련하여, 생물학적 오폐수처리공정 중 폭기조에 중공사막 모듈을 침지시켜 사용하는 경우, 미생물의 침전도에 관계없이 처리수질을 항상 양호하게 유지 할 수 있기 때문에 미생물 관리에 필요한 약품 및 유지관리비가 적게 소요되고, 폭기조의 미생물을 고농도로 유지할 수 있기 때문에 유입수의 농도변화에 대응하는 능력이 탁월해지며, 중력침강을 이용하여 고액분리시키는 침전조가 불필요하기 때문에 시설설치에 소요되는 부지면적이 적어지는 등 많은 장점을 가져오는 것으로 알려져 있다(문헌[Wat. Sci. Tech., 1, 171-178, 1993] 참조). 이에, 미국, 일본, 캐나다 등지에서 폭기조에서 사용할 수 있는 중공사막 모듈에 대한 연구가 활발히 실시되어 왔으며(미국 특허 제 5,639,373 호 및 제 5,480,553 호 참조), 실제로 처리플랜트에도 다양한 종류의 중공사막을 활발하게 적용하고 있다.
그러나, 이들이 고안하여 현재 사용되고 있는, 프레임 일체형 중공사막 모듈(예: 제논 모델(Zenon Model))과 직사각형의 스크린 필터형 중공사막 모듈(예: 미쓰비시 레이온 모델(Mitubishi Rayon Model))은 몇가지 심각한 문제점을 갖는다. 프레임 일체형 모듈은 설치시공과 유지가 어렵고 막 오염이 진행되었을 경우 막 세정이 용이하지 않아 유지관리에 기술적 어려움이 있고 막 모듈을 교체할 경우에도 전체 처리공정을 중단하여야 하는 문제점이 있으며, 스크린 필터형 모듈은 폭기조의 미생물 농도가 높을 경우 운전압력이 높아 투과수량을 10ℓ/m2hr 이상으로 유지하기가 어렵고, 머리카락과 같은 섬유상 물질이 유입될 경우 분리막간의 엉킴 현상으로 인한 막간 폐색이 일어날 수 있어 전처리를 철저히 실시하여야 하는 단점이 있다. 스크린 필터형 모듈을 위한 전처리 공정에 1mm 이하의 미세목 스크린을 사용하여 전처리를 실시할 경우에는, 기존 생물학적 처리공정에 비하여 10배 이상의 전처리 비용이 소요될 것으로 예상될 뿐만 아니라, 폭기조 설치시 반드시 사각형태의 프레임을 만들어야 하기 때문에 프레임 제작비용이 별도로 소요되고 기존의 처리시스템을 개조할 경우에도 프레임 형태에 따른 많은 어려움이 수반된다.
이에 본 발명자들은 예의 연구를 계속한 결과, 여과부와 포기부를 포함하는 중공사막 모듈을 사용하여 공기를 포기시켜 중공사막 표면을 세척함과 동시에 막 표면으로부터 막 내부 쪽으로, 모듈 양단에서 효과적으로 폐수를 양단에서 저압 흡입여과함으로써 상기 문제점을 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 생물학적 오폐수처리시 막 오염 및 막간 폐색 현상을 최소화할 수 있는 개선된 중공사막 모듈 및 이를 사용하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 중공사막 모듈의 종단면도(도 1a) 및 사시도(도 1b)이고,
도 2는 고정부에 고정된 중공사막 다발의 형태 및 공기 노즐을 나타낸, 도 1a의 A-A선 단면도이며,
도 3a 내지 3c는 도 2의 다른 실시예이고,
도 4는 흡입구의 다른 실시예를 보여주는, 본 발명에 따른 모듈의 상부 종단면도이며,
도 5는 공기 주입구의 다른 실시예를 보여주는, 본 발명에 따른 모듈의 하부 종단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 중공사막 모듈을 이용한 오폐수처리공정의 개략도이며,
도 7은 도 6의 오폐수처리공정에 의한 오폐수처리시 본 발명에 따른 중공사막 모듈의 MLSS 농도에 따른 흡입압을 운전시간에 따라 나타낸 그래프이고,
도 8은 도 6의 오폐수처리공정에 의한 오폐수처리시 본 발명에 따른 중공사막 모듈의 MLSS 농도에 따른 여과 유속을 운전시간에 따라 나타낸 그래프이며,
도 9는 본 발명의 중공사막 모듈과 기존의 스크린 필터형 모듈의 운전시간에 따른 흡입압의 변화를 비교한 그래프이고,
도 10a 및 10b는 본 발명의 중공사막 모듈을 사용하여 오폐수처리를 수행함에 있어서 적용가능한 모듈 연결 프레임의 형태를 나타낸 도이다.
<도면 부호에 대한 간단한 설명>
1 : 흡입구 2-1, 2-2 : 상단 및 하단 고정부
3 : 중공사막 4 : 처리수 파이프
5 : 공기 노즐 6 : 공기 주입구
7 : 원수 8 : 폭기조
9 : 공기공급라인 10 : 송풍기
11 : 처리수 라인 12 : 흡입펌프
13 : 처리수 저장조 14 : 중공사막 모듈
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 (a) 수직으로 세워진 중공사막(3) 다발, 상기 중공사막(3) 다발의 상하단에 위치하는 상단 고정부(2-1)와 하단 고정부(2-2), 상기 상하단 고정부의 중앙에 그 양단이 이들과 연통된 상태로 위치하는 처리수 파이프(4), 및 흡입펌프와 연결되어 상기 상단 고정부(2-1)의 위쪽에 위치하는 흡입구(1)로 이루어진 여과부(filtration part)와; (b) 상기 하단 고정부(2-2)의 하부에 마련되며, 송풍기와 연결되는 공기 주입구(6), 및 상기 공기 주입구(6)를 통해 주입된 공기를 상기 중공사막(3) 다발로 분사하는 다수의 공기 노즐(5)로 이루어진 포기부(bubbling part)를 포함하는 중공사막 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 중공사막 모듈을 오폐수속에 침지시키고 공기를 포기시켜 중공사막 표면을 세척하면서 막 표면으로부터 막 내부로 모듈 양단에서 효과적으로 오폐수를 저압 흡입여과하여 오폐수를 처리하는 방법을 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 (a) 여과부는 중공사막(3) 다발, 상하단 고정부(2-1 및 2-2), 처리수 파이프(4) 및 흡입구(1)로 이루어진다.
본 발명의 중공사막 모듈에 사용되는 중공사막(3)은 수직 형태로서 다발로 사용되며, 폴리설폰, 폴리비닐알콜, 폴리메틸메타크릴레이트, 셀룰로즈 아세테이트 및 폴리올레핀 중에서 선택하여 통상적인 방법으로 제조할 수 있으며, 그 중에서도 상기 처리공정에 부합하기 위하여는 폭기강도를 견딜 수 있어야 하기 때문에 기계적 강도와 인장신도가 좋은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하다. 또한, 오폐수 중 미생물의 95% 이상이 0.5㎛ 이상이고 기공이 너무 작으면 저압운전이 어려워지므로 중공사막의 기공크기를 0.1 내지 0.5㎛로 조절하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 소수성을 띠는 표면을 가진 막의 경우, 처리하고자 하는 물에 존재하는 유기물질과 막 사이에서 일어나는 소수성 상호작용 및 유기물질의 막표면 흡착으로 인하여 막간 폐색이 일어나 막의 여과 수명을 짧게 하고, 막표면 세척에 의한 여과 성능의 회복이 어렵게 된다. 그러나, 친수성 중공사막을 사용하면 유기물과 막표면 사이의 소수성 상호작용을 억제하여 유기물질의 흡착을 최소화하므로 친수화된 중공사막이 소수성 중공사막보다 오폐수처리에 더 적절하다.
본 발명에 따르면, 상하단 고정부(2-1 및 2-2)는 전체 중공사막 모듈을 상부와 하부 양쪽에서 고정시키는 역할을 한다. 도 2는 본 발명에 따른 중공사막 모듈의 종단면도인 도 1a의 A-A선 단면도로서 고정부에 고정된 부채꼴형(fan-shaped type) 중공사막(3) 다발 및 공기 노즐(5)을 나타낸다. 이 부채꼴형은 모듈 길이에 맞게 자른 중공사막을 10 내지 200mm 두께로 짠 다음 지지체와 수지를 이용하여 중공사막 다발을 부채꼴 형태로 고정한 것이며, 이때 중공사막 간에 일정한 간격을 유지하기 위해 중공사막 중간에 끼워지는 지지체로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 우레탄 성분을 사용할 수 있다. 또한, 도 3a 내지 3c는 도 2의 다른 실시예로서, 중공사막(3) 다발을 고정시키는 형태에 따라 나선형(spiral-wound type)(도 3a) 또는 분산형(scattered type)(도 3b 및 3c) 등으로 구분될 수 있다. 부채꼴형과 동일한 방법으로 도 3a의 나선형 또한 모듈 길이에 맞게 자른 중공사막을 10 내지 200mm 두께로 짠 다음 지지체와 수지를 이용하여 중공사막 다발을 나선형으로 고정함으로써 만들어지며, 도 3b 및 3c의 분산형은 중공사막을 사각 또는 원형으로 먼저 고정한 다음 지지체와 수지를 이용하여 고정함으로써 만들어진다. 도 3c와 같이 원형으로 중공사막을 고정할 경우 원주내에 공기 노즐(5)이 위치하게 설치할 수 있다.
중공사막을 고정시키는 고정부의 재질은 폴리카보네이트, 폴리설폰, 아크릴수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지 및 개질된 폴리에틸렌에테르(PPE) 수지 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 고정액으로는 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지와 같은 액체 수지를 사용하여 경화시키며, 중공사막의 끝을 통해서 액체 수지가 침투해 들어가는 것을 방지하는 측면에서 수지의 점도는 1,000 내지 2,500 centipoise 정도가 적당하다.
또한, 본 발명에 따르면, 중공사막 모듈의 내부 중앙에 처리수 파이프(4)를 위치시킨다. 흡입펌프와 연결되면서 중공사막 모듈의 상단에 위치하는 흡입구(1)의 흡입압력에 의해 이 처리수 파이프(4)를 통해 중공사막의 상단과 하단에서 동시에 여과가 수행될 수 있어, 이러한 형태의 중공사막 모듈은 중공사막의 여과효율을 크게 향상시킬 수 있다. 처리수 파이프(4)의 재질은 고정부의 재질과 유사하게 선택될 수 있으며, 파이프를 연결하는 접착제로는 에폭시 또는 우레탄 성분을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 (b) 포기부는 공기 주입구(6) 및 공기 노즐(5)로 이루어지며, 하단 고정부(2-2)의 하부에 위치된다. 송풍기와 연결되는 공기 주입구(6)를 통해 주입된 공기는 공기 노즐(5)을 통해 중공사막(3) 다발 사이에서 중공사막(3)과 같은 방향으로 분사되며, 이로 인해 막세정 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 공기 노즐(5)은 바람직하게는 2 내지 5mm 범위의 직경을 가지며, 2mm보다 작으면 공기방울이 중공사막과 접촉하는 면적이 적어져 막세정 효과가 없고, 5mm보다 크면 미생물에 대한 산소전달 효율이 떨어져 처리수질이 나빠질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흡입구(1)는 중공사막 모듈의 상부 측면에 위치할 수 있으며, 본 발명에 따른 공기 주입구(6) 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 중공사막 모듈의 하부 측면에 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수직의 중공사막 모듈의 특성을 최대한 살려 중공사막 이용율을 85% 이상 유지하기 위하여, 모듈의 유효길이를 50 내지 150cm 범위내에서 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 중공사막의 길이를 모듈의 길이보다 0.1 내지 10% 정도 길게 하여 포기되는 공기에 의한 유동성을 향상시켜 중공사막의 세정효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 생물학적 오폐수처리공정의 폭기조(8)에 중공사막 모듈을 침지시켜 흡입펌프(12)를 이용한 흡입여과를 통해 원수(7)로부터 처리수를 생산할 수 있다. 이러한 흡입여과와 동시에, 공기공급라인(9)을 통한 송풍기(10)로부터의 공기 주입에 따른 공기 포기를 유도하여, 여과 및 막표면의 세척을 동시에 수행할 수 있다. 여과된 처리수는 처리수 라인(11)을 통해 저장조(13)로 이송되어 저장된다.
가압여과를 수행하는 기존의 처리공정은, 처리수를 역 순환시키거나 약품탱크를 별도로 설치하여 약품세정함으로써 막 오염 문제를 해결하기 때문에 처리공정이 매우 복잡하여 시스템 구성비용이 높은 반면, 본 발명에 따른 흡입여과는 저압 흡입여과와 막표면의 완전한 친수화를 통해 막 오염 발생을 최대한 억제할 수 있으며, 관모양(tubular type)의 분리막 대신에 중공사막(hollow fiber)을 채택하여 단위면적당 충진율을 높여 처리수량을 증가시킬 수 있다. 또한, 막 모듈 디자인을 최적화하고 공기 폭기를 막세정을 위한 전단력으로 이용함으로써 높은 충진률로 인하여 발생할 수 있는 막간 폐색현상을 최소화할 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 중공사막 모듈을 실제 오폐수처리에 사용하기 위하여 다수 설치하는 경우에는 설치여건에 알맞게 각각의 모듈의 흡입구(1)와 공기 주입구(7)를 원형(도 10a) 또는 사각형태(도 10b)가 되도록 연결시킬 수 있다.
본 발명의 중공사막 모듈에 적용할 수 있는 오폐수로는 고농도 유기성 오폐수(식품, 축산, 분뇨), 산업폐수, 탁도 유발물질 등 입자크기가 0.1㎛ 이상인 오염물을 함유한 하천수, 공업용수 등 고농도 오폐수에서 저농도 오폐수까지 다양하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예에는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않는다.
실시예
본 발명에 따른 중공사막 모듈을 이용한 폐수처리 파이롯트 플랜트(Pilot Plant) 실험 결과
기공 크기가 0.1㎛이고 친수화 처리된 폴리프로필렌 중공사로 이루어진 중공사막을 폭 5cm, 지름 15cm의 원통형 고정부에 삽입하고, 원통형 모듈의 중앙부분에 처리수 파이프를 삽입하여 폴리우레탄 수지로 고정시켜, 길이가 60cm이고 유효 막면적이 4m2인 중공사막 모듈을 제조하여, 도 6과 같은 오폐수처리 공정에 적용하여 실험을 수행하였다. 실험방법은 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid) 농도가 5,000 내지 15,000ppm인 원수(7)를 포함하는 폭기조(8)에, 제조된 중공사막 모듈(14)을 침지시킨 후 흡입펌프(12)를 사용하여 투과수량을 10ℓ/m2hr으로 유지하면서 여과하였다. 이때, 폭기조(8)내의 원수(7)는 온도 17℃ 및 pH 6 내지 8로 유지되었다. 이와 동시에 송풍기(10)를 사용하여 공기공급라인(9)을 통해 60L/분의 공기를 공기 주입구로 공급하여, 수직으로 세워진 중공사막과 같은 방향으로 포기시켰다. 여과된 처리수는 처리수 라인(11)을 통해 처리수 저장조(13)로 이송되었다.
하기 표 1과 같은 조건으로 120일동안 오폐수처리를 하면서 흡입압과 여과 유속의 변화를 측정하여 그 결과를 각각 도 7 및 도 8에 나타내었다. 또한, 상기 공정을 120일동안 운전하면서 원수와 처리수의 수질을 2회/주 단위로 분석하여 화학적 산소요구량(COD), 생물화학적 산소요구량(BOD) 및 부유물질(SS) 등의 평균값을 하기 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 조건 |
| 공기 포기량 | 60L/분 |
| 운전시간 | 22시간(흡입과 포기 동시 수행) |
| 여과 정지시간 | 2시간(포기만 수행) |
| 여과 유속 | 10ℓ/m2hr |
| 막면적 | 4m2 |
| 원수 온도 | 17℃ |
| 원수 pH | 6 내지 8 |
| 구분 | 처리전 | 처리후 | 평균효율(%) |
| CODcr(mg/L) | 700 | 15 | 97.9 |
| BOD(mg/L) | 500 | 3 | 99.4 |
| SS(mg/L) | 50 | 0.5 | 99 |
도 7 및 도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명의 중공사막 모듈을 사용하면 저압상태(15cmHg)에서 막의 막힘현상없이 일정한 여과 유속(10ℓ/m2hr)을 유지하면서 오폐수를 원활히 처리할 수 있다. 또한, 상기 표 2에서 알 수 있듯이, COD, BOD 및 SS 등이 98% 이상 처리되어 처리수의 수질이 매우 양호함을 알 수 있다.
비교예
기존의 스크린 필터형 모듈을 사용하여 실시예와 같은 원수를 120일동안 실시예와 같은 조건으로 운전하면서 흡입압을 측정하여 그 결과를 도 9에 나타내었다. 도 9로부터, 초기에는 스크린 필터형 모듈의 흡입압이 본 발명의 모듈에 비하여 낮게 나타났지만 시간이 경과함(40일 경과후)에 따라 높게 나타나, 흡입압이 일정하게 유지되는 본 발명의 모듈과는 달리 막간 폐색이 일어나 안정적인 운전이 불가능함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 개선된 형태의 중공사막 모듈은, 생물학적 오폐수처리공정 중 폭기조에 침지시켜 사용할 때 중공사막의 오염이나 막간 폐색이 거의 없어 여과 기능의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 경제적이면서 효율적으로 오폐수를 처리할 수 있다.
Claims (9)
- (a) 수직으로 세워진 중공사막(3) 다발, 상기 중공사막(3) 다발의 상하단에 위치하는 상단 고정부(2-1)와 하단 고정부(2-2), 상기 상하단 고정부의 중앙에 그 양단이 이들과 연통된 상태로 위치하는 처리수 파이프(4), 및 흡입펌프와 연결되어 상기 상단 고정부(2-1)의 위쪽에 위치하는 흡입구(1)로 이루어진 여과부(filtration part)와;(b) 상기 하단 고정부(2-2)의 하부에 마련되며, 송풍기와 연결되는 공기 주입구(6), 및 상기 공기 주입구(6)를 통해 주입된 공기를 상기 중공사막(3) 다발로 분사하는 다수의 공기 노즐(5)로 이루어진 포기부(bubbling part)를 포함하는,중공사막 모듈.
- 제 1 항에 있어서,중공사막의 기공 크기가 0.1 내지 0.5㎛이고, 친수화된 폴리프로필렌 중공사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
- 제 1 항에 있어서,중공사막 다발이 부채꼴형(fan-shaped type)으로 고정되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
- 제 1 항에 있어서,중공사막 다발이 나선형(spiral-wound type)으로 고정되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
- 제 1 항에 있어서,중공사막 다발이 분산형(scattered type)으로 고정되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
- 제 5 항에 있어서,원형 중공사막 다발의 원주내에 공기 노즐이 위치하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
- 제 1 항에 있어서,중공사막 모듈의 길이가 50 내지 150cm이고, 중공사막의 길이가 모듈의 길이보다 0.1 내지 10% 긴 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
- 제 1 항에 있어서,공기 노즐의 직경이 2 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 중공사막 모듈을 오폐수 속에 침지시킨 후 공기 주입구를 통해 공기를 포기시키면서 흡입구를 통해 오폐수를 저압 흡입여과하는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990006019A KR19990045939A (ko) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 개선된중공사막모듈및이를사용한폐수처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990006019A KR19990045939A (ko) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 개선된중공사막모듈및이를사용한폐수처리방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990045939A true KR19990045939A (ko) | 1999-06-25 |
Family
ID=54780920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990006019A KR19990045939A (ko) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 개선된중공사막모듈및이를사용한폐수처리방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990045939A (ko) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100494290B1 (ko) * | 2002-12-10 | 2005-06-08 | 에코바이오젠주식회사 | 오염된 기체를 정화시키는 기체 정화 시스템 |
| KR100600567B1 (ko) * | 2006-03-16 | 2006-07-13 | (주)성신엔지니어링 | 섬유여과기 내에 침지식 분리막 모듈을 일체화한 수처리장치 |
| KR100646001B1 (ko) * | 2002-06-20 | 2006-11-13 | 김정학 | 중공사막 모듈을 이용한 침지형 여과장치 및 시스템 |
| KR100813890B1 (ko) * | 2004-02-02 | 2008-03-18 | 주식회사 코오롱 | 침지형 중공사막 모듈 |
| KR101249561B1 (ko) * | 2005-04-27 | 2013-04-01 | 스미토모덴코파인폴리머 가부시키가이샤 | 여과장치 |
| WO2013085318A1 (ko) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | 제일모직 주식회사 | 중공사막 모듈 및 수처리 장치 |
| WO2015030310A1 (ko) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | 제일모직 주식회사 | 나선형 산기 장치 및 이를 포함하는 중공사막 모듈 |
| KR20170081655A (ko) * | 2014-12-24 | 2017-07-12 | 디아이씨 가부시끼가이샤 | 중공사 탈기 모듈 및 잉크젯 프린터 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106307U (ko) * | 1984-12-15 | 1986-07-05 | ||
| JPS61135506U (ko) * | 1985-02-13 | 1986-08-23 | ||
| JPS6393308A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-23 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 中空糸型濾過器 |
| JPH06343837A (ja) * | 1993-06-02 | 1994-12-20 | Ebara Infilco Co Ltd | 中空糸膜モジュール |
-
1999
- 1999-02-24 KR KR1019990006019A patent/KR19990045939A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106307U (ko) * | 1984-12-15 | 1986-07-05 | ||
| JPS61135506U (ko) * | 1985-02-13 | 1986-08-23 | ||
| JPS6393308A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-23 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 中空糸型濾過器 |
| JPH06343837A (ja) * | 1993-06-02 | 1994-12-20 | Ebara Infilco Co Ltd | 中空糸膜モジュール |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100646001B1 (ko) * | 2002-06-20 | 2006-11-13 | 김정학 | 중공사막 모듈을 이용한 침지형 여과장치 및 시스템 |
| KR100494290B1 (ko) * | 2002-12-10 | 2005-06-08 | 에코바이오젠주식회사 | 오염된 기체를 정화시키는 기체 정화 시스템 |
| KR100813890B1 (ko) * | 2004-02-02 | 2008-03-18 | 주식회사 코오롱 | 침지형 중공사막 모듈 |
| KR101249561B1 (ko) * | 2005-04-27 | 2013-04-01 | 스미토모덴코파인폴리머 가부시키가이샤 | 여과장치 |
| KR100600567B1 (ko) * | 2006-03-16 | 2006-07-13 | (주)성신엔지니어링 | 섬유여과기 내에 침지식 분리막 모듈을 일체화한 수처리장치 |
| WO2007105851A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-20 | Sungshin Engineering Co., Ltd | Water-treatment apparatus using membrane module submerged at inside of fiber filter |
| WO2013085318A1 (ko) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | 제일모직 주식회사 | 중공사막 모듈 및 수처리 장치 |
| WO2015030310A1 (ko) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | 제일모직 주식회사 | 나선형 산기 장치 및 이를 포함하는 중공사막 모듈 |
| CN105531018A (zh) * | 2013-08-29 | 2016-04-27 | 三星Sdi株式会社 | 螺旋曝气器以及具有其的中空纤维膜组件 |
| KR20170081655A (ko) * | 2014-12-24 | 2017-07-12 | 디아이씨 가부시끼가이샤 | 중공사 탈기 모듈 및 잉크젯 프린터 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7713413B2 (en) | Aerated anoxic membrane bioreactor | |
| US7481933B2 (en) | Process to improve the efficiency of a membrane filter activated sludge system | |
| US7510655B2 (en) | Process to improve the efficiency of a membrane filter activated sludge system | |
| US7585411B2 (en) | Low pressure filtration | |
| US20040232076A1 (en) | Scouring method | |
| KR100974912B1 (ko) | 배관 일체형 분리막 프레임 구조물 및 이를 이용한 분리막유니트 | |
| CA2425167A1 (en) | System and method for withdrawing permeate through a filter and for cleaning the filter in situ | |
| JP2007535398A (ja) | 有機物質を消化するためのメンブレンバイオリアクタおよび処理槽を含む濾過装置ならびに廃液処理方法 | |
| KR100645952B1 (ko) | 폐수 정화용 중공사막 여과 장치, 여과 모듈 및 그를 이용하는 물 또는 폐수 처리 방법 | |
| JPH09215980A (ja) | 廃水の膜分離生物処理方法 | |
| KR20080087899A (ko) | 막 여과 장치 및 이의 운전 방법 | |
| JP6184541B2 (ja) | 汚水処理装置及びこれを用いた汚水処理方法 | |
| KR19990045939A (ko) | 개선된중공사막모듈및이를사용한폐수처리방법 | |
| JP2014000495A (ja) | 汚水処理装置及びこれを用いた汚水処理方法 | |
| KR100538126B1 (ko) | 침지형 막분리를 이용한 유기오염물질 처리장치 및 그 방법 | |
| KR102380257B1 (ko) | 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템 | |
| KR100236921B1 (ko) | 침지형 중공사막 모듈 및 이를 사용하는 폐수처리방법 | |
| JP2007209949A (ja) | 固液混合処理液のろ過液回収装置 | |
| JP3918304B2 (ja) | 中空糸膜処理装置 | |
| JP5048637B2 (ja) | 膜分離装置 | |
| KR100877635B1 (ko) | 복합 분리막 모듈을 이용한 폐수처리장치 | |
| JPH08215548A (ja) | 膜モジュール | |
| JPH06254582A (ja) | 浄化槽用膜装置 | |
| CN212450950U (zh) | 一种污水处理装置 | |
| JP3137811B2 (ja) | 中空糸膜モジュール及びその支持方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E601 | Decision to refuse application |