KR19990082714A - 막처리방법및막처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생물처리의 반응조 내의 오니(汚泥), 반응조로부터 이송되어 온 오니 또는 그것들의 농축오니, 생물처리전의 분뇨폐수 등의 원액을 막여과하기 위한 막처리방법 및 막처리장치에 관한 것으로서, 본 발명의 막처리방법은 원액을 순환탱크에 공급하고, 순환탱크와는 별도로 설치된 막장치 내에 병설된 여과막 사이에 형성되는 막간유로 내에 순환액을 공급하며, 해당 유로 내의 순환액으로부터 해당 여과막을 통해서 여액(濾液)을 뽑아내고, 나머지 순환액을 순환탱크로 반송할 때에 해당 순환탱크와 해당 막장치의 사이에 설치된 순환펌프로 순환액을 순환시켜 순환탱크 내의 순환액의 일부를 오버플로우(overflow)시키는 것을 특징으로 하며, 또 본 발명의 막처리장치는 내부에 복수의 여과막을 병설하여 해당 여과막 사이에 형성되는 막간유로 내의 순환액으로부터 여액을 뽑아내는 막장치에 내부에 순환액과 원액이 채워진 순환탱크를 병설하는 동시에 해당 순환탱크와 해당 막장치와의 사이에 순환액을 순환시키는 순환펌프를 끼워 설치하여 해당 순환탱크로부터 해당 막간유로를 거쳐 해당 순환탱크로 되돌아가는 순환계를 구성하고, 해당 순환탱크는 순환액과 원액의 일부를 오버플로우시키는 배출구를 구비한 것을 특징으로 하며, 이러한 처리방법 및 처리장치에 따르면 비용을 낮게 억제할 수 있고, 동시에 플럭스(flux)의 증량을 도모할 수 있으며, 또한 본 발명의 막처리장치는 순환탱크로부터 막간유로를 거쳐 해당 순환탱크로 되돌아가는 순환계를 형성하여 막처리유닛을 구성하고, 해당 막처리유닛을 복수유닛 설치하는 동시에 각 막처리유닛의 순환탱크에 원액을 공급하는 원액펌프를 해당 유닛수보다 적은 수만 설치하는 하는 것을 특징으로 하며, 이러한 장치에 따르면 공간절약으로 대량의 처리량을 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

막처리방법 및 막처리장치{METHOD OF MEMBRANE TREATMENT AND MEMBRANE TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 생물처리의 반응조 내의 오니(汚泥), 반응조로부터 이송되어 온 오니 또는 그것들의 농축오니, 생물처리전의 분뇨폐수 등의 원액을 막여과하기 위한 막처리방법 및 막처리장치에 관한 것으로, 상세하게는 저비용화, 플럭스(flux)의 증량화 및 공간 절약화를 도모할 수 있는 막처리방법 및 막처리장치에 관한 것이다.

해양이나 하천 등의 오염의 원인으로 되는 유기물, 질소, 인 등을 함유하는 폐수는 일반적으로 생물처리에 의해 청징(淸澄)한 물로 처리되어 하천 등에 방류되고 있다.

생물처리반응액의 고액(固液)분리수단으로서는 종래 중력침강식의 침전조가 이용되고 있었는데, 최근에는 설치공간의 감소, 보수·유지관리의 용이성 등으로부터 막분리기술이 이용되도록 되어왔다.

막분리기술에서는 여액(濾液)량을 장기간 일정량 얻을 수 있는 것이 매우 중요한 과제인데, 일반적으로 여액량이 시간과 함께 저하하여 간다는 것은 피할 수 없다. 이 원인의 하나로서 막표면에 분리농축물질 등이 침적하여 겔층을 형성하고, 이 겔층이 성장하여 여액 투과의 장애로 되는 것을 생각할 수 있다. 이 겔층의 두께는 오니 중의 오탁물질농도가 높고, 또한 투과여액량이 많을수록 두껍게되기 쉬어진다. 따라서, 막분리기술에서는 상기 겔층의 두께를 어떻게 얇게 억제할 것인가, 생성한 겔층을 어떻게 제거시킬 것인가가 중요하게 된다.

종래 막처리장치로서는 도 5에 기재되어 있는 장치가 알려져 있다. 동일도면에 있어서, “10”은 막장치, “11”은 오니 등의 원액이 저류(貯溜)되는 원액조, “12”는 가압펌프이다. “13”은 도시하지 않는 패킹을 벗겨내어 분해가 가능한 프레임판이고, 해당 프레임판(13) 내에 복수의 막부착판(14)이 착탈 가능하게 고정되어 있다. 각 막부착판(14)은 막지지부재(17)와 평막(18)으로 이루어져 있다.

막지지부재(17)의 양측 면에 간극(19a)을 통해서 평막(18)이 고정되어 있다.

각 막부착판(14)의 상하에는 액유로를 형성하기 위한 개구(15, 16)가 형성되어 있다.

“19”는 여액의 배출부, “20”은 프레임판에 설치된 원액유입구, “21”은 농축액유출구, “22”는 원액 또는 농축액이 흐르는 막간유로이다.

원액조(11) 내의 원액은 가압펌프(12)에 의해 원액유입구(20)로 도입되어 개구(16)를 통해서 막간유로(22)로 들어가고, 평막(18)을 통과한 여액과 통과하지 않는 농축액으로 분리된다.

여액은 여액의 배출부(19)를 통해서 외부로 뽑아내어지고, 농축액은 농축액유출구(21)를 통해서 원액조(11)로 되돌아가 해당 원액조(11) 내의 원액과 혼합된다. 상기의 순환조작은 가압펌프(12)의 작동에 의해 실시된다.

일반적으로 막간유로(22) 내에 있어서의 액의 순환유량은 해당 막간유로(22) 내를 흐르는 액의 유속에 의해 결정된다. 또 이 유량은 막부착판(14)의 상하에 형성된 개구(15, 16)의 구경에 의해서도 규제된다. 이 개구(15, 16)의 구경은 소망의 투과여액량을 얻기 위해 순환유량을 많이 확보하는 목적으로 비교적 크게 형성되어 65㎜Ø정도로 설계되어 있다.

따라서 그 비교적 큰 구경에 대응시켜서 원액조(11)로부터 원액유입구(20)에 이르는 배관이나, 농축액유출구(21)로부터 원액조(11)로 되돌아가는 배관이 크게 설계되어 있어 설비비용을 증대시키는 원인으로 된다. 또 배관뿐만 아니라 그들의 배관 도중에 설치된 각종 액세서리도 큰 것으로 되고, 그만큼 설비비용이 증가하는 원인으로 된다.

종래의 가압펌프(12)를 이용한 가압형의 막처리장치에 있어서는 원액조(11) 내에서 막간유로(22)까지 공급하는 원액의 양이 많은 것, 막간유로(22) 내에서 압력을 걸 필요가 있는 것 등으로부터 가압펌프(12)의 마력(동력)은 크게될 수 밖에 없어 동력비용이 증대하는 문제가 있었다. 또 마력이 큰 펌프는 설치면적이 크게되는 결점이 있다.

또 막의 순환오니측(막간유로측)에 압력을 걸어 운전하면, 여액량이 일시적으로는 높게되지만, 여액량을 높게 함으로써 막표면 겔층의 성장이 빠르게 되고, 결과로서 여액량은 저하하여 버린다. 높은 투과여액량을 유지하려고 하면 또한 동력비용이 높게된다.

상기와 같은 종래 가압형의 막처리장치가 구유하는 문제점을 해결하는 막처리장치로서 기포순환형의 막처리장치가 제안되고 있다.

이 기포순환형의 막처리장치는 도 6에 나타내는 바와 같이 가압펌프를 이용하지 않는 점에서 종래 가압형의 장치와 크게 다르다.

도 6에 있어서, “30”은 막장치(10)에 병설된 순환탱크이다. 해당 순환탱크(30)와 막장치(10)는 막장치(10)에 농축원액을 도입하는 도입관(32)과 해당 막장치(10)로부터 농축원액을 배출하는 배출관(33)에 연결되어 순환계가 형성되어 있다.

“40”은 하부개구(16)에 장착된 미세기포의 토출관, “41”은 해당 토출관(40)에 형성된 기포토출구멍이고, “50”은 여액을 흡인하는 흡인펌프이다.

이 순환탱크(30)는 도시하지 않는 원액조로부터 원액공급부(31a)에 원액이 공급되는 한편, 여분의 농축액을 농축액배출부(31b)로부터 오버플로우(overflow)시켜서 원액조에 되돌아가도록 구성되어 있다.

그리고 토출관(40)에 공기를 공급하여 미세기포를 토출구멍(41)으로부터 방출시킴으로써 막간유로(22)속에 있어서, 기포를 함유한 원액과 순환탱크(30)로부터 새롭게 공급되는 원액과의 사이에 밀도차를 발생시킨다. 이 밀도차에 의해 막장치(10)와 순환탱크(30)의 사이에 순환류를 만들어 낸다.

한편 여액은 여액의 배출부(19)를 통해서 흡인펌프(50)에 의해 외부로 뽑아내어지도록 하고 있다.

이 장치에 따르면 막표면 겔층의 성장을 방지할 수 있고, 소정의 투과여액량을 유지하면서 오니의 폐색을 방지할 수 있으며, 게다가 막 전체의 오니폐색을 편차없이 방지할 수 있다. 또 프레임의 분해세정회수를 감소할 수 있고, 또 동력이 큰 가압펌프를 없앨 수 있어서 비용의 대폭적인 저감에 기여할 수 있다.

그러나, 이러한 기포순환형의 막처리장치에서는 상기한 가압형의 막처리장치에 비해 비용을 대폭으로 저감할 수 있어서 비용절약화를 도모할 수 있는 반면, 순환류를 미세기포의 방출에 의해 만들어 내고 있는 것뿐이기 때문에 막간유로를 흐르는 액의 유속은 매우 작고, 막면적당의 투과량(플럭스)이 적은 결점이 있다.

또한 근년에는 막처리장치에 의해 공간절약으로 대량의 처리량을 확보하고 싶다는 요청이 있고, 이러한 요청을 만족하는 막처리장치의 개발이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은 비용을 낮게 억제할 수 있고, 동시에 플럭스의 증량을 도모할 수 있는 막처리방법 및 막처리장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 공간절약으로 대량의 처리량을 확보할 수 있는 막처리장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 특징으로 생각되는 새로운 점은 첨부 청구항에 있어서 명백히 한다. 그러나 본 발명 자체와 그 추가적인 목적과 이익은 이하 본 발명의 설명 내지 발명의 실시형태에 의해 명백히 될 것이다.

본 발명의 막처리방법은 제 1로 원액을 순환탱크에 공급하는 공정을 갖고 있다. 순환탱크에 공급되는 원액으로서는, 예를 들면 생물처리의 반응조 내의 오니, 반응조로부터 이송되어 온 오니 또는 그들의 농축오니, 생물처리전의 분뇨폐수, 응집제 첨가에 의한 응집반응액 또는 그 반응액을 침전조에서 분리한 농축오니 또는그 상청액(上淸液) 등을 들 수 있다. 또 본 발명은 폐수의 재이용, 유가물(有價物)의 회수, 빗물의 이용, 각종 분리농축, 각종 분리농축정제 등에도 적용할 수 있다. 순환탱크의 형태는 특별히 한정되지 않는데, 관상의 용기를 사용할 수 있다.

원액을 순환탱크에 공급하는데는 원액펌프를 사용할 수 있다. 해당 펌프에 의한 공급량은 여액의 뽑아냄량(처리량)에 관계하고, 종래 가압형의 원액펌프와 비교하면 매우 적은 량으로 좋다. 또 소량이기 때문에 펌프의 마력도 작게 해결되고, 배관도 가늘게, 배관에 부수 하는 액세서리도 작기 때문에 설비비용의 저감에 기여한다.

제 2 공정은 순환탱크와는 별도로 설치된 막장치 내에 병설된 여과막 사이에 형성되는 막간유로 내에 순환액을 공급하는 공정이다. 막장치는 순환탱크의 가까이에 병설되는 것이 설비비용의 저감의 관점에서 바람직하다.

여과막은 복수장 병설되는 것이 바람직하고, 따라서 막간유로도 복수 형성되는 것이 바람직하다. 막간유로 내에 순환액을 공급하는 방법은 본 발명에서는 순환펌프가 이용된다.

본 발명에 이용되는 막은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 한외여과막, 정밀투과막 등의 어느 것이어도 좋다. 막의 형태로서는 평막이 바람직하다.

제 3 공정은 막간유로 내의 순환액으로부터 여과막을 통해서 여액을 뽑아내는 공정이다. 여액을 뽑아내는 수단은 흡인펌프를 이용하는 수단이어도 좋고, 흡인펌프를 이용하는 일없이 순환탱크의 헤드압에 의해 실시하는 수단이어도 좋으며, 본 발명에서는 어느 것의 수단도 이용할 수 있다. 순환탱크의 헤드압이란 순환탱크액면의 높이에 의거하는 위치에너지이다.

흡인펌프를 이용하는 경우, 흡인펌프에 의해 여과량을 설정할 수 있고, 흡인펌프에 의한 흡인여과량이 상기 순환탱크에 공급되는 원액량의 1/20∼1/2의 량(용적비)으로 되도록 설정할 수 있다.

제 4 공정은 나머지 순환액을 순환탱크로 반송할 때에 순환탱크와 해당 막장치의 사이에 설치된 순환펌프로 순환액을 순환시키는 공정이다. 순환펌프를 설치하는 위치는 순환액의 순환계이면 어느 쪽의 장소에도 설치할 수 있다. 순환펌프는 순환탱크로부터 막간유로에 액을 내보내는 부위(막간유로의 입구)에 설치하는 것이 설치의 용이성 등의 관점에서 바람직하다.

순환펌프는 막간유로의 액순환을 실시하는 것이고, 여액을 뽑아내기 위한 압력을 의도적으로 부여하는 일은 하지 않는다. 이 순환펌프는 막간유로 내의 액의 유속이 0. 5∼3. 0m/sec의 범위로 되는 정도의 압력(막간의 압력 손실을 고려하여)으로 되도록 하여 두고, 이 유속은 종래 기포이용의 흡인형의 막처리장치에 있어서의 막간유속보다도 빠르다. 이 설정에 의해 흡인펌프에 의한 흡인에 영향을 주지 않고 막간의 순환에 의한 막표면세정에 기여한다.

본 발명에서는 순환계를 형성하기 위해 순환펌프를 이용하고 있다. 본 발명에서 순환계에 원액을 도입할 때에는 순환펌프 이외에 별도로 원액펌프 등이 필요하게 된다.

제 5 공정은 순환탱크 내의 순환액의 일부를 오버플로우시키는 공정이다. 순환탱크의 상부에 배출구를 설치하고, 그 배출구로부터 순환액의 일부를 오버플로우시킨다. 배출구의 높이방향의 위치는 상기 제 4 공정에 있어서의 순환탱크의 액면을 규정한다. 본 발명에 있어서 오버플로우시키는 의미는 막장치 내의 농축물질농도가 이상(異常)하게 높게되지 않도록 하기 위함이다. 즉 여액이 순환액으로부터 뽑아내어지면 막장치 내의 원액 및 순환액 중의 농축물질농도가 상승하기 때문에 농도상승방지를 위해 순환탱크에 원액을 공급하여 순환탱크의 여분의 원액 또는 농축액을 배출구로부터 오버플로우시켜서 원액조에 되돌아가도록 하고 있다. 이에 따라 막처리장치 내의 농축물질농도가 이상하게 높게되지 않도록 하고 있다.

본 발명의 막처리방법은 상기의 사상범위에서 여러 가지 형태를 채용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 막처리장치의 한 예를 나타내는 흐름도.

도 2는 도 1의 막처리장치의 요부개략구성도.

도 3은 도 1에 나타내는 막처리장치에 이용되는 막장치의 한 예를 나타내는 요부단면도.

도 4는 막처리장치의 다른 실시형태를 나타내는 개략구성도.

도 5는 종래의 가압형 막처리장치를 나타내는 요부단면도.

도 6은 종래의 기포순환형 막처리장치를 나타내는 요부단면도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 막장치 2: 순환탱크 3: 순환펌프

4: 원액조 5: 원액펌프 6: 흡인펌프

101, 102: 프레임판 103: 격판 104: 유통구

105: 막부착판 106, 107: 개구 108: 막지지부재

109: 평막 110, 111: 밀봉 112: 배출부

113: 배출홈 114: 패킹 115: 막간유로

116: 유입구 117: 유출구 201, 202: 배관

203: 원액공급부 204: 농축액배출구 301: 여액집합관

401, 402: 배관 S1∼S7: 블록 U1∼U3: 막처리유닛

이하 본 발명의 막처리장치의 바람직한 형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 막처리장치의 한 예를 나타내는 흐름도, 도 2는 도 1의 막처리장치의 요부개략구성도, 도 3은 도 1에 나타내는 막처리장치에 이용되는 막장치의 한 예를 나타내는 요부단면도이다.

도면에 있어서, “1”은 원액을 여액과 농축액으로 분리하는 막장치, “2”는 막장치(1)에 원액을 공급하는 동시에 원액 및 막장치(1)에 의해 분리된 농축액이 반송되어 저류되는 순환탱크, “3”은 막장치(1)와 순환탱크(2)의 사이에서 순환류를 만들어 내는 순환펌프, “4”는 원액이 저류되는 원액조, “5”는 해당 원액조(4)로부터 상기 순환탱크(2)에 원액을 이송하기 위한 원액펌프이다. “6”은 여액을 뽑아내기 위한 흡인펌프이다.

막장치(1)는 소정의 간격을 두고 세로방향으로 설치된 프레임판(101, 102)에 의해 틀을 여는 것이 가능한 옆틀을 구성하고, 이 프레임판(101, 102)의 사이에 복수의 격판(103)을 세로방향으로 설치하며, 해당 프레임판(101, 102)의 사이를 복수의 블록으로 구획하고 있다. 도 2의 형태에서는 6장의 격판(103)에 의해 7개의 블록(S1∼S7)으로 구획한 예를 나타내고 있다.

이 격판(103)에는 상부 또는 하부에 액의 유통구(104)가 형성되고, 이 유통구(104)에 의해 인접하는 블록끼리가 연결되어 있다. 이 격판(103)은 도 2에 나타내는 바와 같이 인접하는 격판(103)에서 유통구(104)가 상하 번갈아 배치되도록 하여 인접하는 블록 내의 액의 흐름이 상향과 하향으로 번갈아 형성되도록 할 수 있다.

이 격판(103)에 의해 구획되는 막장치(1)의 각 블록 내에는 도 3에 나타내는 바와 같이 각각 막부착판(105)이 세로방향으로 복수 병설되어 있다.

상기 막부착판(105)은 상하 단부 근처에 개구(106, 107)를 형성한 막지지부재(108)와, 그 양측 면에 고정된 평막(109)으로 이루어져 있다. 인접하는 개구(106, 106… …) 또는 개구(107, 107… …)에 의해 장치의 상하에 각각 액통(液筒)이 형성된다.

평막(109)은 상하의 개구(106, 107)에 각각 끼워 붙여진 밀봉(110, 111)에 의해 막지지부재(108)에 고정되어 있다.

막지지부재(108)는 판재에 의해 형성되고, 그 표면은 단면 파형의 요철상으로 형성되어 있다.

평막(109)은 이 막지지부재(108)의 양측 면에 있어서, 해당 막지지부재(108)와의 사이에 약간의 간극을 확보하여 평막(109)을 투과한 여액의 배출부(112)를 형성하고 있다.

평막(109)은 원액을 비교적 저압으로 여과할 수 있으면 특별히 한정하지 않고 한외여과막, 정밀투과막 등의 어느 것이어도 좋은데, 막간 압력차로서 1㎏/㎠ 이하에서 여과할 수 있는 막이 바람직하다.

“113”은 막지지부재(108)의 하단에 설치된 여액의 배출홈이고, 각각 여액집합관(301)과 연결하여 상기 배출부(112)를 흡인펌프(6)와 각각 연결하고 있다. 흡인펌프(6)에 의해 흡인하면 평막(109)을 투과하여 배출부(112)를 흐르는 여액은 여액집합관(301)을 통해서 외부로 뽑아내어진다.

복수 병설된 막부착판(105)끼리의 사이, 막부착판(105)과 프레임판(101, 102)의 사이 및 막부착판(105)과 격판(103)의 사이에는 막부착판(105)의 비깥가장자리를 따라서 패킹(114)이 설치되어 액의 외부누출을 방지하고 있다. 따라서 막장치(1)는 옆틀을 구성하는 프레임판(101, 102)과 패킹(114)에 의해 수밀상으로 형성되어 있다.

또 동시에 패킹(114)은 인접하는 막부착판(105)끼리, 막부착판(105)과 프레임판(101, 102)의 사이 및 막부착판(105)과 격판(103)의 사이에 각각 원액 또는 농축액이 흐르는 막간유로(115)를 형성하고 있다. 따라서 이 막간유로(115)의 간격은 패킹(114)에 의해 규제되고, 이 패킹(114)의 두께를 조정함으로써 막간유로(115)의 간격을 조정할 수 있다.

이 막간유로(115)의 간격은 해당 유로의 폐색을 방지하는 관점에서 1. 5㎜ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3. 0㎜ 이상이다. 상한은 막장치(1)의 체적효율을 위해 8. 0㎜ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 6. 0㎜ 이하이다.

또한 패킹(114)은 막부착판(105)에 있어서, 막지지부재(108)의 양측 면에 평막(109)의 바깥가장자리를 고정하는 기능도 수행하고 있다.

또한 막장치(1)에 있어서의 블록의 구획수(격판(103)의 장수)및 각 블록 내에 설치되는 막부착판(105)의 장수는 플럭스나 처리량, 순환펌프(3) 용량 등의 제조건을 감안하여 적절히 결정되는 것이고, 도시하는 예에 한정되지 않는다.

이러한 막장치(1)에는 한 쪽의 프레임판(101)에 원액을 도입하기 위한 유입구(116)가 형성되고, 다른 쪽의 프레임판(102)에 농축액을 유출하기 위한 유출구(117)가 형성되며, 도 2에 나타내는 바와 같이 각각 배관(201, 202)에 의해 순환탱크(2)에 연결되어 있다.

도 2에 나타내는 예에서는 유입구(116)가 프레임판(101)의 하부에 형성되고, 또 유출구(117)가 프레임판(102)의 상부에 형성되어 있다. 따라서 배관(201)을 거쳐 유입구(116)로부터 도입된 순환탱크(2) 내의 원액이 막장치(1)의 유입구(116), 각 블록(S1∼S7) 내의 막간유로(115), 개구(106, 107), 유통구(104)를 유통하여 각 블록(S1∼S7) 내를 상향, 하향으로 번갈아 흐른 후 유출구(117) 및 배관(202)을 거쳐 순환탱크(2)로 되돌아가는 순환계를 구성하고 있다.

상기 순환탱크(2)는 원액조(4)로부터 공급되는 원액 및 막장치(1)로부터 배출된 농축액을 저류하고, 막장치(1)에 새로운 원액을 공급하기 위해 막장치(1)에병설되어 있다.

순환탱크(2)의 하부에는 원액조(4)로부터 원액이 공급되는 원액공급부(203)가 설치되어 있다. 또 순환탱크(2)의 상부에는 막장치(1)의 상기 유출구(117)로부터 순환탱크(2) 내로 환류된 농축액을 오버플로우시켜서 원액조(4)로 되돌리는 농축액의 배출구(204)를 배관(202)의 연결부위보다도 상부에 각각 갖고 있다.

여액이 흡인펌프(6)에 의해 흡인되면 막장치(1) 내의 원액 내의 농축물질농도가 상승하기 때문에, 농도상승방지를 위해 순환탱크(2)에 원액공급부(203)로부터 원액을 공급하여 순환탱크(2)의 여분의 원액 또는 농축액을 농축액배출구(204)로부터 오버플로우시켜서 원액조(4)에 되돌리도록 하고 있다. 이에 따라 막처리장치 내의 농축물질농도가 이상하게 높게 되지 않도록 하고 있다.

또 이 막처리장치 내의 원액을 뽑아내고, 세정수를 넣어서 순환시킴으로써 간단하게 막의 세정이 가능하여 특별한 세정장치를 준비할 필요가 없다. 순환탱크(2)에 약품을 투입하면 간단하게 약액세정도 할 수 있다.

막장치(1)와 순환탱크(2)의 사이에 구성되는 순환유로(순환계) 도상에는 순환펌프(3)가 끼워 설치되어 상기 순환유로 내에 액을 순환 유통시키도록 하고 있다. 이 순환도상에 있어서 막간유로(115)를 유통한 원액은 흡인펌프(6)의 흡인작용에 의해 평막(109)을 투과하여 여과된다. 그 여과된 여액은 해당 흡인펌프(6)에 의해 여액배출부(112) 및 여액집합관(301)을 통해서 막장치(1)의 외부로 뽑아내어진다. 한편 농축액은 각 막간유로(115), 개구(106, 107), 유통구(104)를 거쳐 유출구(117) 및 배관(202)으로부터 순환탱크(2)로 되돌려져 원액과 혼합된다.

상기 순환펌프(3)는 상기 순환유로도상에 있어서의 순환탱크(2)와 막장치(1)의 유입구(116)에 걸쳐 연결되어 있는 배관(201)에 끼워 설치되는 것이 바람직하다.

이 순환펌프(3)는 막장치(1)와 순환탱크(2)의 사이에 구성되는 상기 순환유로 내에 액을 순환 유통시키기 위해 이용되고, 게다가 막장치(1) 내를 유통하는 원액은 흡인펌프(6)에 의해 흡인 여과되기 위해 종래 가압형의 막처리장치에 있어서 이용되고 있었던 가압펌프와 같이 동력을 크게 할 필요가 없다. 가압에 의해 투과여액량은 높게되지만, 결과로서 막표면 겔층의 성장이 빠르게되어 여액량이 저하하여 버린다. 종래 기포순환형의 막처리장치에서는 공기를 넣음으로써 가압펌프를 없애어 동력비용을 저감시키고, 동시에 미세기포를 방출함으로써 겔층의 성장을 제어하고 있었지만, 동시에 플럭스도 저하하고 있다. 본 발명에서는 이와 같이 막장치(1) 내를 격판(103)으로 복수 블록으로 구획하는 동시에 각 블록 내에 막부착판(105)을 설치하고, 순환탱크(2)와 막장치(1)의 사이에 구성되는 순환유로도상에 순환펌프(3)를 끼워 설치하여 액을 순환시켜 여액은 흡인펌프(6)에 의해 뽑아내도록 함으로써 종래 기포순환형의 막처리장치보다도 플럭스의 증량을 도모하는 것이 가능하게 된다.

또 순환펌프(3)에 의한 액의 순환과 병행하여 흡인펌프(6)에 의해 원액을 여과하고 있기 때문에, 해당 순환펌프(3)는 순환유로 내에 액을 순환 유통시키기 위한 것만의 동력으로 해결되고, 각 막간유로(115)측에 종래 가압형의 막처리장치와 같이 큰 압력을 걸 필요가 없다.

상기 실시형태에서는 흡인펌프에 의해 여액의 뽑아냄을 실시했지만, 이에 한정되지 않고 순환탱크의 헤드압에 의해 실시할 수도 있다. 즉 여액을 뽑아내는데 흡인펌프와 같은 각별의 동력을 이용하지 않고 헤드탱크의 헤드압에 의해 막여과를 실시하고, 순환탱크의 압력에도 의존하지 않고 여액을 뽑아내는 형태이다. 순환펌프의 부스트(boost)압이 있으면 그 펌프만으로 여액은 얻어지는 이치이지만, 이 형태에서는 이 순환펌프의 압력에 기인하여 여액을 얻는 것은 의도하고 있지 않다.

이러한 헤드압을 확보하는데는 도 2에 있어서 상기 순환탱크(2) 내의 순환액과 원액의 일부를 오버플로우시키는 배출구(204)가 상기 막장치의 상부 유출구(117)의 센터보다도 높은 위치에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0. 5m 이상 높은 것이 바람직하다. 차를 너무 두면 설비가 과대하게 되는 것에 비해서는 여액량의 증가에 관계하지 않기 때문에 상한은 5m 정도이다.

도 4는 막처리장치의 다른 실시형태를 나타내는 개략구성도이다.

이 실시형태에 나타내는 막처리장치에 있어서, 막장치(1), 순환탱크(2) 및 순환펌프(3), 그 외 도 1∼3에 나타내는 막처리장치와 동일구성에 대해서는 동일부호를 붙이고, 그 각 구성의 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

이 실시형태에 나타내는 막처리장치는 막장치(1)와, 순환탱크(2)와, 순환펌프(3)가 끼워 설치된 순환유로(순환계)가 한 조로 되어 1개의 막처리유닛(U)을 구성하고 있다. 이와 같이 막처리를 실시하는 막장치(1)를 갖는 막처리유닛(U)의 수를 증가시킴으로써 처리량의 증가에 용이하게 대응하는 것이 가능하게 된다.

또한 도 4에서는 이 막처리유닛(U)을 U1∼U3의 3유닛을 설치한 경우를 나타내고 있는데, 막처리유닛(U)의 수는 소망의 처리량에 따라서 적절히 결정되는 것이고, 이 도시 예에 한정되지 않는다.

각 막처리유닛(U1∼U3)의 순환탱크(2)에는 1개의 원액조(4)로부터 각 막처리유닛(U1∼U3)에 공통하여 1개만의 원액펌프(5)에 의해 원액을 공급관(401)을 통해서 이송 공급하도록 하고 있다. 각 막처리유닛(U1∼U3)에 있어서는 막장치(1)와 순환탱크(2)의 사이에서 액을 순환시키는 순환계에 순환펌프(3)를 끼워 설치하고, 이 순환펌프(3)만의 작동에 의해 막장치(1)의 막간유로(115) 내에 있어서의 소정의 액의 유속을 만들어 내도록 하고 있기 때문에 원액펌프(5)는 단지 원액조(4) 내의 원액을 각 순환탱크(2) 내로 이송하는 것만으로 해결되고, 막간유로(115) 내를 유통하는 액의 유속을 만들어 내기 위해 구동시킬 필요는 없다. 따라서 이와 같이 1대의 원액펌프(5)를 각 막처리유닛(U1∼U3)에서 공용하는 것이 충분히 가능하게 된다.

즉 이와 같이 막장치(1)의 수를 증가시켜도 막장치(1)의 막간유로(115) 내에 있어서의 액의 유속은 순환탱크(2)의 사이에 구성되는 순환계에 끼워 설치한 순환펌프(3)의 작동에 의해 만들어지기 때문에, 원액펌프(5)는 단지 원액이송만의 작동을 실시하면 좋고, 이 때문에 막처리유닛(U)의 증가 수에 관계없이 원액펌프(5)는 거대화를 초래하는 일도 없이 1대로 충분히 처리할 수 있다. 따라서 처리량의 증가에 대응시켜야 할 막처리유닛(U)의 수를 증가시켜도 원액펌프(5)는 종래와 똑같이 1대로 해결되고, 설비비용이 종래에 비해서 과대하게 증가하는 것 같은 일은 없는 동시에 원액펌프(5)의 설치공간도 증가하는 것 같은 일은 없다.

또 원액조(4)로부터 1대의 원액펌프(5)에 의해 각 막처리유닛(U1∼U3)의 순환탱크(2)에 원액을 이송 공급하는 배관(401) 및 해당 순환탱크(2)로부터의 오버플로우액을 되돌리는 배관(402)도 각 막처리유닛(U1∼U3)에 공통으로 할 수 있기 때문에, 이들 배관(401, 402)에 끼워 설치된 악세서리류에 요하는 설비비용도 종래에 비해서 과도하게 증가하는 일은 없다.

따라서 처리량의 증가를 도모할 수 있는 막처리장치이면서 비용 절약화 및 공간 절약화를 도모할 수 있다.

또한 1대의 원액펌프(5)를 각 막처리유닛(U1∼U3)에 공통으로 하고 있기 때문에 이 1대의 원액펌프(5)를 정지하고, 각 순환탱크(2)에 세정수를 투입함으로써 각 막처리유닛(U1∼U3)의 자동수세를 용이하게 실시하는 것도 가능하다. 또 원액펌프(5)를 가동시켜 두고, 각 유닛의 순환탱크 입구에 컨트롤밸브를 설치하여 각각의 컨트롤밸브의 개폐에 의해 각 유닛마다의 자동수세를 개별로 실시할 수도 있다.

또한 이 막처리장치에 있어서의 각 막처리유닛(U1∼U3)에 있어서도 막간유로(115)를 유통하는 원액으로부터 평막(109)을 투과하여 여과되는 여액의 뽑아냄에 흡인펌프(6)를 설치해도 좋고, 또는 순환탱크의 헤드압에 의해 여액을 뽑아내도록 해도 좋다.

본 발명에서는 원액펌프를 유닛수보다 적은 수만 설치하면 좋기 때문에 상기의 형태에 나타내는 바와 같이 1대의 원액펌프에 대해서 유닛수가 3개의 경우 이 외에, 또한 유닛수를 증가하여 다량처리를 가능하게 해도 좋고, 또 원액펌프의 대수를 증가하고, 그것에 따라서 유닛수를 배증시켜 더 한 층의 다량처리에 대응할수도 있다.

이상의 실시형태에 있어서 막지지부재(108)로서 표면에 요철을 갖는 판재를 이용한 경우에 대해서 설명했는데, 이에 한정되지 않고 막지지부재가 다공성구조의 판재이어도 좋고, 막지지부재가 합성섬유제의 판재이어도 좋다.

Example

Example 1

(테스트 조건)

막장치

형식: UFP-70형(5S17P; S는 블록수, P는 막간유로의 수를 나타낸다.)

막상품명: IRIS-3038(폴리아크릴로니트릴제)

분획분자량: 20,000

막장수: 80장

막면적: 28㎡

막간격: 3㎜

순환펌프

라인펌프(데라루쿄쿠토우사제): 1. 2㎥/min×5. 5㎾

흡인펌프

자흡식펌프(에바라사제): 1. 5㎥/hr×0. 4㎾

원액

대상: 분뇨처리장의 활성오니액

MLSS: 10,000㎎/ℓ

순환탱크로의 공급량: 8. 4㎥/hr

(테스트 결과)

이상의 가동조건에서 테스트한 결과, 막처리장치에 있어서의 각 막부착판 사이의 막간유속은 1. 2m/sec, 이 때의 막처리장치 내를 순환 유통하는 액유량은 55㎥/hr로 되고, 또 흡인여액량은 1. 4㎥/hr이었다.

따라서 순환펌프의 동력이 작아도 각 막간유로를 흐르는 액의 유속이 종래 흡인형의 막처리장치에 있어서의 막간유로를 흐르는 액의 유속보다는 빠르나, 종래 가압형의 막처리장치에 있어서의 막간유로를 흐르는 액의 유속보다는 느린 정도의 막간유속이 얻어지고, 동시에 종래 기포순환형의 막처리장치보다도 막처리장치 내를 순환 유통하는 액유량이 크게 확보되었다.

Example 2

(테스트 조건)

막장치

형식: UFP-70형(5S17P; S는 블록수, P는 막간유로의 수를 나타낸다.)

막상품명: IRIS-3038(폴리아크릴로니트릴제)

분획분자량: 20,000

막장수: 80장

막면적: 28㎡

막간격: 3㎜

순환펌프

라인펌프(데라루쿄쿠토우사제): 1. 2㎥/min×5. 5㎾

원액

대상: 분뇨처리장의 활성오니액

MLSS: 10,000㎎/ℓ

순환탱크의 사양

유입구(116)의 센터로부터의 액면의 높이: 1530㎜

순환탱크로의 공급량: 8. 4㎥/hr

유입구(116)의 센터에서 상부유출구(117)센터까지의 높이: 770㎜

순환탱크액면에 의한 헤드압: 760㎜Aq

(테스트 결과)

이상의 가동조건에서 테스트한 결과, 막처리장치에 있어서의 각 막부착판 사이의 막간유속을 1. 2m/sec로 했을 때의 막처리장치 내를 순환 유통하는 액유량은 55㎥/hr로 되고, 또 흡인여액량은 1. 4㎥/hr이 얻어졌다.

이상의 테스트로부터 소망의 헤드압이 확보 가능하면 흡인펌프를 이용하는 일없이 여액이 얻어지고, 또 저동력의 순환펌프에 의해 막세정이 가능하게 되는 것을 알았다.

Claims (9)

1. 원액을 순환탱크에 공급하고,

   순환탱크와는 별도로 설치된 막장치 내에 병설된 여과막 사이에 형성되는 막간유로 내에 순환액을 공급하며,

   해당 유로 내의 순환액으로부터 해당 여과막을 통해서 여액을 뽑아내고,

   나머지 순환액을 순환탱크로 반송할 때에 해당 순환탱크와 해당 막장치의 사이에 설치된 순환펌프로 순환액을 순환시키며,

   순환탱크 내의 순환액의 일부를 오버플로우시키는 것을 특징으로 하는 막처리방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 여액을 뽑아낼 때에 흡인펌프를 이용하는 것을 특징으로 하는 막처리방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 여액을 뽑아낼 때에 상기 순환탱크의 헤드압에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 막처리방법.
4. 제 1 항에서 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 막간유로 내의 액유속이 0. 5∼3. 0m/sec인 것을 특징으로 하는 막처리방법.
5. 내부에 복수의 여과막을 병설하여 해당 여과막 사이에 형성되는 막간유로 내의 순환액으로부터 여액을 뽑아내는 막장치에, 내부에 순환액과 원액이 채워진 순환탱크를 병설하는 동시에 해당 순환탱크와 해당 막장치의 사이에 순환액을 순환시키는 순환펌프를 끼워 설치하여 해당 순환탱크로부터 해당 막간유로를 거쳐 해당 순환탱크에 되돌아가는 순환계를 구성하고, 해당 순환탱크는 순환액과 원액의 일부를 오버플로우시키는 배출구를 구비한 것을 특징으로 하는 막처리장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 여액을 뽑아내는 계에 상기 여액을 흡인하여 뽑아내기 위한 흡인펌프를 구비한 것을 특징으로 하는 막처리장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 순환탱크 내의 순환액과 원액의 일부를 오버플로우시키는 배출구가 상기 막장치의 상부유출구의 센터보다도 높은 위치에 있는 것을 특징으로 하는 막처리장치.
8. 제 5 항에서 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 막장치 내가 상부 또는 하부에 유출구를 개설한 복수의 격판에 의해 복수의 블록으로 구획되고, 각 블록 내에 상부개구와 하부개구를 갖는 막지지부재의 양측 면에 평막상의 여과막을 고정한 막부착판을 세로방향으로 병설하고 있는 것을 특징으로 하는 막처리장치.
9. 내부에 복수의 여과막을 병설하여 해당 여과막 사이에 형성되는 막간유로 내의 순환액으로부터 여액을 뽑아내는 막장치에, 내부에 원액과 순환액이 채워지는 순환탱크를 병설하는 동시에 해당 순환탱크와 상기 막장치의 사이에 순환펌프를 끼워 설치하여 해당 순환펌프에 의해 순환액을 순환시켜 해당 순환탱크로부터 해당 막간유로를 거쳐 해당 순환탱크로 되돌아가는 순환계를 형성하여 막처리유닛을 구성하고, 해당 막처리유닛을 복수유닛 설치하는 동시에 각 막처리유닛의 순환탱크에 원액을 공급하는 원액펌프를 해당 유닛수보다 적은 수만 설치한 것을 특징으로 하는 막처리장치.