KR200364038Y1 - 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제망간탑을 이용한 고도 정수 처리 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 원수를 취수하여 저장하며 제망간탑의 성능을 활성화시키는 원수조부, 원수 중의 철, 망간, 용존성 유기물, 탁질 물질 및 망간 성분을 제거하는 제망간탑, 제망간탑 역세를 위한 역세수조부, 제망간탑 여과수 중의 이·취미를 제거하고 막여과부의 원수 저장역할을 하는 순환수조부, 순환수 내의 잔여 탁질 물질, 바이러스 및 병원성 미생물을 제거하는 막여과부, 막여과부를 통과한 생산수를 저장하고 공급하는 생산수조부, 그리고 상기 각부를 제어 및 감시하는 자동제어부를 포함하여 이루어진다. 본 고안에 의하면 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리 공정은 기존 정수처리 공정에서의 응집혼화조 및 침전조를 설치 부지를 절약할 수 있고, 수중의 망간성분을 제거하여 분리막의 수명을 연장시켜 상수도 제조원가를 저감시킬 수 있으며, 망간에 의한 막오염현상을 줄여줌으로써 막의 투과유속을 2-4m/d로 높이는 것은 물론, 흑관 현상을 방지할 수 있어 우수한 수질의 음용수를 제공할 수 있다.

Description

제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리장치{ADVANCED DRINKING WATER PURIFICATION SYSTEM BY MEMBRAIN FILTRATION EQUIPMENT USING DEMANGANESE TOWER}

본 고안은 제망간탑을 이용한 고도 정수 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원수를 저장함과 동시에 제망간탑의 성능을 활성화시키는 원수조부, 원수 중의 철, 망간, 용존성 유기물, 탁질 물질 및 망간 성분을 제거하는 제망간탑, 제망간탑 역세를 위한 역세수조부, 제망간탑 여과수 중의 이·취미를 제거하고 막여과부의 원수 저장역할을 하는 순환수조부, 순환수 내의 잔여 탁질 물질, 바이러스 및 병원성 미생물을 제거하는 막여과부, 막여과부를 통과한 생산수를 저장하고 공급하는 생산수조부, 그리고 상기 각부를 제어 및 감시하는 자동제어부를 포함하여 이루어진다.

우리나라에서 현재 표준적 정수처리 공정은 정수장에 따라 다소 차이가 있으나 일반적으로 원수를 취수하는 원수조, 응집제를 투입하여 혼화시키는 응집혼화조, 응집혼화된 원수를 침전시키는 침전조, 침저조의 상등수를 여과시키는 모래여과조 그리고 소독공정 순으로 되어있다. 그러나 이러한 현재의 공정은 신종 유해 물질의 발견, 병원성 세균과 소독부산물의 동시 제거의 곤란성 등의 문제점을 가지고 있을 뿐만 아니라 상수원수의 수질 악화시 대처하기가 점점 어려워지는 추세이다. 또한 기존 시설의 노후 및 전문 인력의 부족 등으로 중·소규모 정수장, 간이 상수도 등과 같은 여건이 열악할 경우 자칫 수질 오염사고로 이어질 수 있는 가능성이 있다.

이에 대한 대안으로써 여러 공정 중에 분리막을 이용한 음용수 설비가 대두되고 있지만 이 또한 국내 기술 및 경험의 부족, 무분별한 국외기술 도입 등으로 인해 발생하는 비효율적인 면이 없지 않아 있다. 더욱이 분리막 공정 설계 중 가장중요한 원수 수질 분석에 의한 전처리를 포함한 전체 공정의 설계와 막의 처리 유속 설계의 경험부족으로 인해 대부분 유속을 1m/d이하로 설계하고 있어 초기 설치비 상승의 원인이 되고 있다. 또한, 막재질에 있어서도 PS, PP, PE, CA, PAN 등 내화학성, 내물리성이 떨어진다는 재질을 도입하고 있는 실정이다. 특히 분리막에 있어서 가장 중요한 전처리 설비의 중요성에 대한 인식 부족 등으로 인해 분리막 여과 후에 발생할 수 있는 2차 오염으로 인한 막수명의 단축 및 생산수의 오염 등이 간과되고 있는 실정이다 .

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서 본 고안에서는 제망간탑을 적용하여 원수 중의 철, 망간, 용존성 유기물 및 탁질 유발 물질을 제거함으로써 막의 성능유지와 수명연장을 도모하고 기존의 응집 및 침전조에 필요한 부지를 상당히 줄여서 상수도 제조원가 저감이 가능한 공정기술을 제공하고, 또한 막의 재질로서 상기 PS, PP,PE, CA, PAN 외에도 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride)를 적용함으로써 내화학성 및 내물리성을 개선하고 막의 투과유속을 2-4m/d로 높여 초기 투자비용을 줄이는 것은 물론, 우수한 수질의 음용수를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 정수 처리 장치의 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 원수조부,

20 : 제망간탑,

30 : 역세수조부,

40 : 순환수조부,

50 : 막여과부,

60 : 생산수조부,

70 : 자동제어부,

21 : 공급펌프,

31 : 역세펌프,

41 : 순환펌프.

이하 본 고안에 의한 제망간탑을 이용한 고도 정수 처리 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 정수 처리 장치의 공정도를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 정수 처리 장치는 대략 원수조부(10), 제망간탑(20), 역세수조부(30),순환수조부(40), 막여과부(50), 생산수조부(50) 및 자동제어부(70)로 구성된다. 이하 본 고안의 각 구성요소에 대하여 살펴본다.

본 고안은 원수를 저장하고 제망간탑의 성능을 활성화시키기 위한 원수조부(10)을 갖는다. 원수는 지표수 및 지하수나 간이 상수 취수원으로부터 공급하되 전체적인 공정은 원활한 운전을 위하여 적당한 체류시간을 가지도록 설계해야 하며 조절방식은 수위조절계를 통하여 이루어진다.

원수조부(10)에서는 제망간탑(20)의 성능의 활성화를 위하여 pH조정제, 응집제(PAC) 및 차아염소산소다(NaOCl)를 투입하는 것을 원칙으로 하되 약품 주입 유무, 시기 및 투입량은 원수의 수질에 따라 달라질 수 있다.

본 고안은 이러한 원수조부(10)의 원수를 제망간탑 공급펌프(21)를 통하여 제망간탑(20)으로 이송하며 제망간탑은 원수 중에 포함된 철, 탁질 물질, 용존성 유기물질 등을 제거하는 기능을 가지는 것을 목적으로 하며 동시에 분리막 여과시 막표면에 부착하여 막을 산화시켜 막의 성능저하와 수명을 단축하고 흑관 현상을 발생시키는 망간성분을 제거하는 특별한 기능을 갖는다.

제망간탑(20)은 자갈, 망간사 및 안트라사이트를 포함하여 이루어지며 보다 구체적으로는 망간사의 크기는 2mm, 안트라사이트의 크기는 5mm 그리고 층의 높이는 망간사 600mm, 안트라사이트 200mm로 하고 여과속도는 10m/s로 하는 것이 바람직하다. 다만, 제망간탑(20)의 크기와 수량 및 제망간탑(20)을 구성하고 있는 여재의 크기 및 량은 처리하고자 하는 수량에 따라 적절하게 결정될 수 있다.

본 고안은 제망간탑(20)을 통과한 여과수를 저장하고 순환수조부(40)으로 공급하며 제망간탑(20)을 세정하기 위한 역세수조부(30)를 갖는다. 원수를 제망간탑(20)에서 여과시킴에 따라 제망간탑(20) 내부에는 고형물질, 유기물질 및 망간성분 등의 이물질들이 축적되어 제망간탑(20)의 성능을 저하시키고 여과효율을 감소시키게 된다. 따라서 제망간탑(20) 내부의 이물질들을 제거할 필요가 있으며 이를 위하여 역세수조부(30)로부터 역세수를 공급하여 이물질을 제거할 필요가 있으며 이를 위하여 역세수조부(30)의 역세수는 역세펌프(31)를 통하여 제망간탑(20)으로 공급되어 역세공정을 통하여 제망간탑 내의 축적된 이물질을 제거한 후 배수된다.

본 고안은 제망간탑(20) 여과수를 일시 저장함과 동시에 막여과부(50)로 공급하기 위한 순환수조부(40)를 갖는다. 특히 원수 중에 이·취미가 발생하는 경우 분말활성탄을 투입하여 제거하는데 이러한 공정이 필요한 경우 순환수조부(40)는 이러한 공정에 필요한 체류조 역할도 한다. 일반적으로 주입되는 분말활성탄의 농도는 5ppm으로 조정하는 것을 기본으로 하되 이·취미의 정도에 따라 농도를 조절하며, 사용하는 분말활성탄은 음용수 수질 기준에 적합한 것이어야 한다. 분말활성탄 순환수조부(40)에서 공급된 분리막 원수는 순환펌프(41)에 의해 막여과부(50)에 공급하게 된다.

본 고안은 순환수조부(40)에서 공급된 분리막 원수 중의 잔여 탁질 물질, 바이러스 및 병원성 미생물을 제거하는 막여과부(50)를 갖는다. 순환수조부(40)에서 공급되는 분리막 원수는 막여과부(50)에서 전량 외압식 또는 일부 순환방식으로 여과되며 막여과부(40)에서의 전체 공정은 여과-역세-공기세정-배수-플러싱의 순으로 운전하는 것을 원칙으로 하되 원수의 수질에 따라 달라질 수 있으며 각각의 공정에 따른 시간도 조절이 가능하다.

막여과부(50)에서 사용되는 분리막은 케이싱 형태의 중공사막이며 재질은 PS, PP,PE, CA, PAN 및 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느하나로 이루어지며 0.1마이크론 이하의 일정한 구멍을 가지는 것이 바람직하다. 특히 분리막에 있어서 분리막 재질은 막수명과 직접적인 관련이 있어 상당히 중요한 부분을 차지한다. 본 고안에서의 분리막 PVDF재질의 소재는 내화학성, 내물리성이 강하여 전처리에서 소정의 잔류염소를 가진 원수도 사용할 수 있으며 잔류염소를 가진 원수는 분리막 설비에서 유기물에 의한 오염현상을 최소화시켜 막의 압력증가 방지와 화학세정회수를 최소화시켜줄 수 있어 경제적인 효과와 더불어 다른 재질과 비교해 더욱 더 친환경적이라 할 수 있다.

막여과부(50)를 통과한 생산수는 생산수조부(60)에 모아진다. 생산수조부(60)에 저장된 생산수는 최종적으로 수요자에게 공급된다.

본 고안에 의한 제망간탑을 이용한 고도 정수 처리 장치는 모든 공정이 자동으로 이루어지며 운전에 필요한 제어는 원격시스템을 통하여 원거리는 물론 근거리에서도 제어가능하여, 이러한 측정 및 제어는 자동제어부(70)를 통하여 이루어진다.

이하에서는 본 고안에 의한 정수 처리 장치에 대하여 도면을 바탕으로 본 고안을 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 정수 처리 장치의 공정도를 나타낸 것으로서 지표수 및 지하수나 간이 상수 취수원으로부터 원수조부(10)에 원수가 공급된다. 원수조부(10)에서는 취수를 저장하고 저장용량을 조절한다. 이렇게 저장된 원수는 공급펌프(21)에 의해 제망간탑(20)을 통과하면서 철, 망간, 용존성 유기물, 탁질성분 등이 제거된다. 제망간탑(20)을 거친 제망간여과수는 역세수조부(30)에 공급되고 역세시에는 역세펌프(31)를 통해 제망간탑(20)으로 공급된다. 또한 역세수조부(30)에 저장된 여과수는 이·취미를 제거하며 분리막 원수로서의 저장기능을 가진 순환수조부(40)로 공급되고, 순환수조부(40)의 분리막 원수는 순환펌프(41)를 통하여 막여과부(50)로 공급되어 잔여탁질물질, 바이러스 및 병원성 미생물을 제거하고 음용수는 생산수조부(60)에 보내진다. 생산수조부(60)에서는 분리막을 여과한 생산수를 저장하고 이를 필요에 따라 수요자에게 최종적으로 공급한다.

본 고안에 의한 제망간탑을 이용한 고도 정수 처리 장치에 의하면 제망간탑공정을 이용함으로써 기존 정수처리 장치에서의 응집혼화 및 침전조 설치를 위한 소요 부지를 절약할 수 있고, 수중의 망간성분을 제거하여 분리막의 수명을 연장시켜 유지 관리 비용을 상당히 절감할 수 있으며, 막오염 현상을 줄여줌으로써 막의 투과유속을 2-4m/d로 높여 초기 설치비의 저감은 물론 소요 부지도 1/2로 줄일 수 있어 전체적으로 상수도 제조 원가를 저감할 수 있어 상당히 경제적이다. 또한 수중의 망간 성분을 제거함으로써 분리막 여과 이후에 발생할 수 있는 분리막의 2차오염 및 흑관현상을 방지하여 흑관현상으로부터 발생할 수 있는 흑수현상을 방지할 수 있어 안정하고 우수한 수질의 음용수를 제공하는 효과를 제공할 수 있다.

비록 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관해 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 발명의 진정한 범위 내에 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (6)

1. 정수 처리 장치에 있어서,

   원수를 취수하여 저장하는 원수조부(10);

   상기 원수조부(10)와 연결되어, 상기 원수조부(10)로부터 공급받은 원수 중의 탁질물질, 유기물질, 부유물질 및 철·망간 성분을 제거하는 제망간탑(20);

   상기 제망간탑(20)과 연결되어, 상기 제망간탑(20)으로부터 공급받은 여과수를 저장하거나 제망간탑(20)으로 역세시키는 역세수조부(30)

   상기 역세수조부(30)와 연결되어, 상기 역세수조부(30)로부터 공급받은 여과수의 이·취미를 제거하는 순환수조부(40);

   상기 순환수조부(40)와 연결되어, 상기 순환수조부(40)에서 공급된 분리막 원수로부터 탁질물질, 바이러스 및 병원성 미생물을 제거하는 막여과부(50);

   상기 막여과부(50)와 연결되어, 상기 막여과부(50)로부터 공급받은 음용수를 저장하거나 수요처에 공급하는 생산수조부(60); 및

   상기 각 부를 제어 및 감시하는 자동제어부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 원수조부(10)는 pH조정제, 응집제(PAC) 및 차아염소산소다(NaOCl)를 주입하는 것을 특징으로 하는 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제망간탑(20)은 망간사와 안트라사이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제망간탑(20)에 사용되는 망간사의 크기는 2mm이고 층의 높이는 600mm이며, 안트라사이트의 크기는 5mm이고 층의 높이는 200mm인 것을 특징으로 하는 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 순환수조부(40)는 분말활성탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 막여과부(50)의 분리막은 PS, PP, PE, CA, PAN 및 PVDF로 이루어진 그룹 중 어느 하나로 이루어진 케이싱 형태의 중공사막을 사용하는 것을 특징으로 하는 제망간탑을 이용한 분리막 고도 정수 처리장치.