KR200365882Y1 - Apparatus for water-purification utilizing ultrafiltration membrane module - Google Patents
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Abstract
크로스-플로우 방식의 외압식 한외여과막 모듈을 이용한 대용량 정수 장치 및 이를 이용한 정수 방법이 개시된다. 상기 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치는 정수 처리를 위한 공급수를 저장하는 공급수 저장탱크; 상기 공급수 저장탱크로부터 유입된 공급수의 일부를 한외여과막 모듈 내에 장착된 중공사막의 외부에서 내부로 투과시켜 배출하고, 나머지 공급수를 상기 중공사막의 외부표면을 따라 십자형 흐름으로 통과시키는 한외여과막 모듈; 상기 중공사막의 내부로부터 배출된 투과수를 저장하는 투과수조; 및 상기 중공사막의 외부표면을 따라 십자형 흐름으로 통과한 농축수를 상기 공급수 저장탱크로 피드백시키는 농축수 이송라인을 포함한다.Disclosed are a large-capacity water purification device using a cross-flow type external pressure ultrafiltration membrane module and a water purification method using the same. The water purification device using the ultrafiltration membrane module includes a supply water storage tank for storing supply water for water purification treatment; A part of the feed water introduced from the feed water storage tank is permeated and discharged from the outside of the hollow fiber membrane mounted in the ultrafiltration membrane module, and the ultrafiltration membrane passing the remaining feed water in a cross flow along the outer surface of the hollow fiber membrane. module; A permeation tank for storing the permeated water discharged from the inside of the hollow fiber membrane; And a concentrated water conveying line for feeding back the concentrated water passing through the cross flow along the outer surface of the hollow fiber membrane to the feed water storage tank.
Description
본 고안은 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치 및 이를 이용한 정수 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크로스-플로우(cross-flow) 방식의 외압식 한외여과막 모듈을 이용한 대용량 정수 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water purification device using an ultrafiltration membrane module and a water purification method using the same, and more particularly, to a large-capacity water purification device using an external pressure type ultrafiltration membrane module of a cross-flow method.
최근 들어서, 수자원 부족 및 수질 오염 현상이 심화되고 있으며, 국민의 삶의 질 향상과 더불어 수돗물의 질 향상에 대한 요구가 높아짐에 따라, 대용량의 수자원에 대한 고도 정수 처리의 필요성이 증가하고 있다. 종래의 수돗물 정수 처리 방법은 원수에 포함된 이물질을 응집, 침전시킨 후, 급속 또는 완속 여과하는 방법을 주로 사용하였으나, 이와 같은 방법은 장기간의 공사기간 및 넓은 부지를 필요로 하는 정수장을 건설하여야 할 뿐 만 아니라, 다량의 응집제를 사용하므로, 슬러지의 발생량이 증가하는 등의 여러 가지 단점이 있다. 반면, 분리막을 이용한 고도 정수 처리장치는 응집제의 사용량을 대폭 감소시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 정수 설비가 소형이므로, 넓은 부지를 필요로 하지 않고, 설비 공사에 필요한 기간도 대폭 감소시킬 수 있는 장점이 있다.In recent years, the shortage of water resources and water pollution is intensifying, and as the demand for improving the quality of tap water and the quality of life of the people is increasing, the necessity of highly purified water treatment for a large amount of water resources is increasing. Conventional tap water purification method mainly used a method of coagulating and sedimenting foreign matter contained in raw water, followed by rapid or slow filtration. However, such a method requires construction of a water purification plant requiring a long construction period and a large site. In addition, since a large amount of flocculant is used, there are various disadvantages such as an increase in the amount of sludge generated. On the other hand, the high-purity water treatment system using the membrane not only can greatly reduce the amount of flocculant used, but also because the water purification equipment is small, it does not require a large site and can greatly reduce the period required for the construction of the facility. have.
도 1 및 2는 분리막을 이용한 통상의 정수 방법으로서, 각각 내압형 및 외압형 중공사막 모듈을 이용한 정수 방법을 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 내압형 중공사막 모듈을 이용한 정수 방법에서는 하우징(10)의 내부에 평행하게 장착된 다수의 고분자 중공사막(12)의 제1 말단(14)으로 원수가 유입되며, 중공자막(12)의 측면을 통하여 투과된 정제수는 하우징(10)의 측면에 형성된 정제수 배출구(18)를 통하여 배출되고, 이물질의 농도가 높아진 농축수는 중공사막(12)의 제2 말단(16)을 통하여 배출된다. 이때, 원수가 공급되는 중공사막(12)의 제1 말단(14) 및 농축수가 배출되는 중공사막(12)의 제2 말단(16)의 압력차를 조절함으로서, 중공자막(12)의 측면을 통과하는 정제수의 투과율을 조절할 수 있다. 또한 도 2에 도시된 외압형 중공사막 모듈을 이용한 정수 방법에서는, 하우징(10)의 내부에 평행하게 장착된 다수의 고분자 중공사막(12)의 제1 말단(14)은 봉쇄되어 있고, 중공사막(12)의 측면을 통하여 중공자막(12)의 외부로부터 내부로 원수가 유입된다. 여기서, 중공자막(12)의 측면을 통하여 유입된 정제수는 중공사막(12)의 제2 말단(16)을 통하여 배출되며, 이와 같은 정수 방법을 일반적으로 전여과 방식(Dead-end flow)이라고도 한다. 이와 같은 정수 방법에 있어서, 내압형 중공사막 모듈을 이용한 경우에는, 원수가 높은 선속도로 중공사막 모듈을 통과하여야 하므로, 고용량의 펌프 사용이 필수적이며, 수자원의 회수율이 낮은 단점이 있다. 또한 외압형 중공사막 모듈을 이용한 경우에는, 상대적으로 짧은 시간에 중공사막 표면에 오염이 발생하여, 일간 차압상승율이 매우 높아지므로, 짧은 주기로 역세정이나 공기세정을 수행하여야 한다. 따라서, 외압형 중공사막 모듈을 이용한 경우에도 수자원의 회수율이 낮고, 차압 상승으로 인한 정유량(constant flow) 운전의 안정성이 저하될 뿐 만 아니라, 화학 세정의 주기가 짧아지는 단점이 있다.1 and 2 illustrate a conventional water purification method using a separation membrane, and a water purification method using an internal pressure type and an external pressure type hollow fiber membrane module, respectively. As shown in FIG. 1, in the water purification method using the pressure-resistant hollow fiber membrane module, raw water flows into the first end 14 of the plurality of polymer hollow fiber membranes 12 mounted in parallel in the housing 10. Purified water transmitted through the side surface of the hollow capillary 12 is discharged through the purified water outlet 18 formed in the side surface of the housing 10, and the concentrated water having a high concentration of the foreign matter is the second end 16 of the hollow fiber membrane 12. Is discharged through). At this time, by adjusting the pressure difference between the first end 14 of the hollow fiber membrane 12 to which the raw water is supplied and the second end 16 of the hollow fiber membrane 12 to which the concentrated water is discharged, the side surface of the hollow magnetic membrane 12 is adjusted. The transmittance of purified water passing through can be adjusted. In addition, in the water purification method using the external pressure hollow fiber membrane module shown in FIG. 2, the first end 14 of the plurality of polymer hollow fiber membranes 12 mounted parallel to the inside of the housing 10 is sealed, and the hollow fiber membrane Raw water flows in from the outside of the hollow subtitle 12 to the inside through the side of the 12. Here, the purified water introduced through the side surface of the hollow magnetic membrane 12 is discharged through the second end 16 of the hollow fiber membrane 12, and this water purification method is also commonly referred to as a dead-end flow. . In this water purification method, when the pressure-resistant hollow fiber membrane module is used, since the raw water must pass through the hollow fiber membrane module at a high linear velocity, it is necessary to use a high capacity pump, and there is a disadvantage in that the recovery rate of water resources is low. In addition, when the external pressure hollow fiber membrane module is used, contamination occurs on the surface of the hollow fiber membrane in a relatively short time, and the daily differential pressure increase rate is very high. Therefore, back washing or air cleaning should be performed at a short cycle. Therefore, even when the external pressure hollow fiber membrane module is used, the recovery rate of water resources is low, and the stability of the constant flow operation due to the differential pressure decreases, as well as the cycle of chemical cleaning is shortened.
따라서 본 고안의 목적은 수자원의 회수율을 향상시킬 수 있는 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치를 제공하는 것이다. 본 고안의 다른 목적은 처리수의 정류량 운전이 가능한 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치를 제공하는 것이다. 본 고안의 또 다른 목적은 원수 중에 포함된 현탁 물질 등의 이물질을 효과적으로 전처리하여 제거함으로서, 한외여과막의 막면 오염을 감소시킬 수 있는 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치를 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to provide a water purification device using an ultrafiltration membrane module that can improve the recovery rate of water resources. Another object of the present invention is to provide a water purification device using an ultrafiltration membrane module capable of rectifying the treated water. Another object of the present invention is to provide a water purification device using an ultrafiltration membrane module that can effectively reduce the contamination of the membrane surface of the ultrafiltration membrane by effectively pretreating and removing foreign substances such as suspended substances contained in raw water.
도 1 및 2는 분리막을 이용한 통상의 정수 방법으로서, 각각 내압형 및 외압형 중공사막 모듈을 이용한 정수 방법을 보여주는 도면.1 and 2 is a conventional water purification method using a separation membrane, showing a water purification method using a pressure-resistant and external pressure-type hollow fiber membrane module, respectively.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치의 구성도.3 is a block diagram of a water purification device using an ultrafiltration membrane module according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 정수 장치에 사용되는 한외여과막 모듈의 정수 원리를 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining the principle of water purification of the ultrafiltration membrane module used in the water purifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5 및 6은 본 고안에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치를 제어하는 자동 제어 시스템의 일 예를 도시한 도면.5 and 6 are views illustrating an example of an automatic control system for controlling a water purification device using an ultrafiltration membrane module according to the present invention.
도 7은 본 고안의 실시예에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치의 운전 결과를 설명하기 위한 그래프.Figure 7 is a graph for explaining the operation results of the water purification device using the ultrafiltration membrane module according to an embodiment of the present invention.
도 8 및 9는 비교예에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치의 운전 결과를 설명하기 위한 그래프.8 and 9 are graphs for explaining the operation results of the water purification device using the ultrafiltration membrane module according to a comparative example.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 정수 처리를 위한 공급수를 저장하는 공급수 저장탱크; 상기 공급수 저장탱크로부터 유입된 공급수의 일부를 한외여과막 모듈 내에 장착된 중공사막의 외부에서 내부로 투과시켜 배출하고, 나머지 공급수를 상기 중공사막의 외부표면을 따라 십자형 흐름으로 통과시키는 한외여과막 모듈; 상기 중공사막의 내부로부터 배출된 투과수를 저장하는 투과수조; 및 상기 중공사막의 외부표면을 따라 십자형 흐름으로 통과한 농축수를 상기 공급수 저장탱크로 피드백시키는 농축수 이송라인을 포함하는 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a supply water storage tank for storing the supply water for water treatment; A part of the feed water introduced from the feed water storage tank is permeated and discharged from the outside of the hollow fiber membrane mounted in the ultrafiltration membrane module, and the ultrafiltration membrane passing the remaining feed water in a cross flow along the outer surface of the hollow fiber membrane. module; A permeation tank for storing the permeated water discharged from the inside of the hollow fiber membrane; And it provides a water purification device using an ultrafiltration membrane module including a concentrated water transfer line for feeding back the concentrated water passing through the cross-flow along the outer surface of the hollow fiber membrane to the supply water storage tank.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치의구성도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 정수 장치는 공급수 저장탱크(34), 한외여과막 모듈(50) 및 투과수조(76)를 포함하며, 필요에 따라, 오토 스트레이너(Auto strainer, 30), 공기압축기(94), 화학세정액 저장탱크(98) 등을 더욱 포함할 수 있다.3 is a block diagram of a water purification device using an ultrafiltration membrane module according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3, the water purification device according to an embodiment of the present invention is a supply water storage tank 34, Ultrafiltration membrane module 50 and the permeation tank 76, and if necessary, may further include an auto strainer (Auto strainer, 30), air compressor 94, chemical cleaning liquid storage tank (98).
상기 오토 스트레이너(30)는 외부로부터 유입되는 원수에 포함되어 있는 비교적 큰 입자 등을 제거하기 위한 것으로서, 예를 들면, 100㎛ 이상의 크기를 가지는 현탁성 입자가 상기 오토 스트레이너(30)를 통과하면서 제거된다. 이때 시간이 지남에 따라 오토 스트레이너(30)에 현탁성 입자가 축적되어 차압이 상승하면, 오토 스트레이너(30)가 자동으로 세척되어 높은 농도의 현탁성 입자를 포함하는 오염수가 드레인 밸브(32)를 통하여 배수(drain)된다. 현탁성 입자가 제거된 원수는 공급수 저장탱크(34)로 이송되어 저장되며, 공급수 저장탱크(34) 내의 공급수는 공급수 이송 밸브(36), 공급수 펌프(37) 및 압력계(38)가 장착된 공급수 이송라인(40)을 통하여, 한외여과막 모듈(50)로 공급된다.The auto strainer 30 is for removing relatively large particles included in raw water introduced from the outside, for example, suspended particles having a size of 100 μm or more are removed while passing through the auto strainer 30. do. At this time, when the suspended particles accumulate in the auto strainer 30 and the differential pressure rises as time passes, the auto strainer 30 automatically washes the contaminated water containing the high concentration of suspended particles to drain valve 32. Is drained through. The raw water from which the suspended particles are removed is transferred to and stored in the feed water storage tank 34, and the feed water in the feed water storage tank 34 is supplied with the feed water transfer valve 36, the feed water pump 37, and the pressure gauge 38. ) Is supplied to the ultrafiltration membrane module 50 through the supplied feed water transfer line 40.
본 고안에 사용되는 한외여과막 모듈(50)은 외압형 모듈의 일종으로서, 상기 한외여과막 모듈(50)을 이용한 공급수의 정제원리를 도 4에 도시하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 한외여과막 모듈(50)의 일 말단(57)으로 유입된 공급수의 일부, 구체적으로는 약 50 내지 80중량%는 한외여과막 모듈(50)의 하우징(51) 내부에 평행하게 장착된 중공사막(52)의 외부에서 내부로 투과되어, 한외여과막 모듈(50)의 다른 말단에 형성된 투과수 배출구(56)를 통하여 배출되고, 나머지 약 20 내지 50중량%의 공급수는 상기 중공사막(52)의 외부표면을 따라 십자형 흐름(cross-flow)으로 한외여과막 모듈(50)을 통과하여, 하우징(51)의 측면에 형성된 농축수 배출구(58)를 통하여 배출된다. 이와 같이, 농축수가 십자형 흐름으로 한외여과막 모듈(50)을 통과하도록 하면, 중공사막(52)의 외부 표면에서 발생할 수 있는 파울링(fouling)을 억제하여, 정수 처리 유량을 장기간 안정하게 유지할 수 있고, 일간 차압상승율을 크게 감소시킬 수 있다. 여기서, 상기 중공사막(52)의 외부에서 내부로 투과되는 공급수의 비율이 50중량% 미만인 경우에는 투과수의 생산성이 저하되며, 80중량%를 초과하는 경우에는 중공사막(52)의 오염이 심화되어 바람직하지 못하다. 본 고안에 사용될 수 있는 중공사막(52)으로는 0.01㎛ 이상의 크기를 가지는 현탁성 미세입자를 제거할 수 있는 통상적인 정수용 또는 이물질 제거용 분리막을 광범위하게 사용할 수 있으며, 예를 들면 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리설폰 재질의 중공사막을 사용할 수 있다.Ultrafiltration membrane module 50 used in the present invention is a kind of external pressure module, the purification principle of the feed water using the ultrafiltration membrane module 50 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, a portion of the feed water introduced into one end 57 of the ultrafiltration membrane module 50, specifically about 50 to 80% by weight, is inside the housing 51 of the ultrafiltration membrane module 50. Permeated from the outside of the hollow fiber membrane 52 mounted in parallel to the inside, discharged through the permeate outlet 56 formed at the other end of the ultrafiltration membrane module 50, the remaining water of about 20 to 50% by weight Pass through the ultrafiltration membrane module 50 in a cross-flow along the outer surface of the hollow fiber membrane 52, is discharged through the concentrated water outlet 58 formed on the side of the housing 51. In this way, when the concentrated water passes through the ultrafiltration membrane module 50 in a cross flow, it is possible to suppress fouling that may occur on the outer surface of the hollow fiber membrane 52 and to maintain a stable water flow rate for a long time. As a result, the daily rate of foreclosure rise can be greatly reduced. Here, when the ratio of the feed water permeated from the outside of the hollow fiber membrane 52 to less than 50% by weight, the productivity of the permeated water is lowered, and when it exceeds 80% by weight, contamination of the hollow fiber membrane 52 It is not desirable to deepen. As the hollow fiber membrane 52 that can be used in the present invention, a conventional membrane for water purification or foreign matter removal capable of removing suspended microparticles having a size of 0.01 μm or more can be widely used. For example, polyacrylonitrile Alternatively, a hollow fiber membrane made of polysulfone may be used.
다시, 도 3을 참조하면, 한외여과막 모듈(50)의 투과수 배출구(56)를 통하여 배출된 투과수는 투과수 이송라인(70)을 따라, 투과수조(76)에 저장되고, 한외여과막 모듈(50)의 농축수 배출구(58)를 통하여 배출된 농축수는 유량조절밸브(Flow control valve, 62) 및 농축수 이송밸브(64)가 장착된 농축수 이송라인(60)을 따라 공급수 저장탱크(34)로 피드백된다. 상기 농축수 이송라인(60)에 장착된 유량조절밸브(62)는 한외여과막 모듈(50)에서 배출되는 투과수 대 농축수의 비율을 조절함으로서, 항상 일정한 양의 투과수를 얻어, 정유량(constant flow) 운전을 수행하기위한 것이다. 구체적으로, 미리 설정해 놓은 정유량과 투과수 이송라인(70)에 장착된 투과수 유량계(72)의 유량값을 비교하여, 유량계(72)의 유량값이 정유량값 보다 작으면, 유량조절밸브(62)를 일정 눈금까지 자동으로 닫아, 한외여과막 모듈(50)에 걸리는 압력을 높여주어, 투과수 유량을 증가시킴으로서 정유량을 증가시킬 수 있다. 반면, 투과수 유량계(72)의 유량값이 설정한 정유량값 보다 크면, 유량조절밸브(62)를 필요한 만큼 자동으로 열어서, 한외여과막 모듈(50)에 걸리는 압력을 낮추어, 투과수 유량을 감소시킴으로서 정유량을 감소시킬 수 있다. 이러한 방법으로 미리 설정한 정유량값 만큼의 투과수가 생산되도록, 본 고안에 따른 정수 장치를 자동으로 조절할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the permeated water discharged through the permeate outlet 56 of the ultrafiltration membrane module 50 is stored in the permeate tank 76 along the permeate transfer line 70, and the ultrafiltration membrane module. The concentrated water discharged through the concentrated water outlet 58 of 50 is stored in the feed water along the concentrated water transfer line 60 equipped with a flow control valve 62 and a concentrated water transfer valve 64. It is fed back to the tank 34. The flow regulating valve 62 mounted on the brine transfer line 60 controls the ratio of the permeate to the brine discharged from the ultrafiltration membrane module 50 to always obtain a constant amount of permeate, constant flow). Specifically, the flow rate adjustment valve is compared with a predetermined flow rate and the flow rate value of the permeate flow meter 72 mounted on the permeate feed line 70, and the flow rate value of the flow meter 72 is smaller than the flow rate value. Automatically closing the 62 to a predetermined scale, increasing the pressure applied to the ultrafiltration membrane module 50 to increase the flow rate of permeate can be increased. On the other hand, if the flow rate value of the permeate flow meter 72 is larger than the set flow rate value, the flow rate control valve 62 is automatically opened as necessary to lower the pressure applied to the ultrafiltration membrane module 50, thereby reducing the permeate flow rate. By reducing the amount of refined oil can be reduced. In this way, the water purifying apparatus according to the present invention can be automatically adjusted so that the permeate water can be produced as much as the predetermined flow rate value.
이와 같이 일정 시간, 예를 들면 약 30분간 운전한 후, 한외여과막 모듈(50)을 세정할 필요가 있는 경우에는, 공급수 펌프(37)의 동작을 중지시키고, 공급수 이송 밸브(36) 및 농축수 이송밸브(64)를 폐쇄한 다음, 투과수 공급라인(80)에 장착된 투과수 공급 밸브(82)를 개방하고, 투과수 펌프(84)를 가동하여, 투과수조(76) 내의 투과수 일부를 투과수 배출구(56)를 통하여 한외여과막 모듈(50)로 공급함으로서, 한외여과막 모듈(50)을 소정 시간, 예를 들면 약 30초 동안 역세정(back washing)한다. 이와 같은 역세정 과정을 통하여, 한외여과막 모듈(50)의 정상 운전시 중공사막(52)의 외부 표면에 누적된 현탁물질 등이 탈착되며, 탈착된 현탁 물질은 세정배수밸브(42)가 개방된 세정배수라인(40)을 통하여 배출된다. 이와 같이 투과수에 의한 세정이 완료된 후, 필요한 경우에는, 압축공기 공급라인(90)에 장착된 압축공기 공급밸브(92)를 개방하고, 공기압축기(94)를 가동하여, 압축 공기를 한외여과막 모듈(50)의 중공사막(52) 외부로 소정시간, 예를 들면 약 30초간 공급함으로서, 한외여과막 모듈(50)의 중공사막(52) 외부표면에 좀 더 강하게 부착되어 있는 현탁 물질 등을 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 필요한 경우에는, 화학세정액 공급라인(95)에 장착된 화학세정액 공급밸브(96)를 개방하고, 화학세정액 펌프(97)를 가동하여, 화학세정액 저장탱크(98)에 저장된 화학세정액을 한외여과막 모듈(50)의 중공사막(52) 외부로 공급함으로서, 한외여과막 모듈(50) 내부에 장착된 중공사막(52)을 세정할 수도 있다. 이와 같은 공기 세정 또는 화학세정액에 의한 세정이 종료되면, 세정배수밸브(42)를 개방하여 탈착된 현탁 물질 및 세정액을 세정배수라인(40)을 통하여 소정시간, 바람직하게는 약 90초 동안 배출한다.In this way, if it is necessary to clean the ultrafiltration membrane module 50 after operating for a predetermined time, for example, about 30 minutes, the operation of the feed water pump 37 is stopped, and the feed water feed valve 36 and The concentrated water feed valve 64 is closed, and then the permeate feed valve 82 mounted on the permeate feed line 80 is opened, and the permeate pump 84 is operated to permeate the permeate tank 76. By supplying a part of the water to the ultrafiltration membrane module 50 through the permeate discharge port 56, the ultrafiltration membrane module 50 is back washed for a predetermined time, for example, about 30 seconds. Through such a backwashing process, suspended matter accumulated on the outer surface of the hollow fiber membrane 52 is desorbed during normal operation of the ultrafiltration membrane module 50, and the desorbed suspended substance has the washing drain valve 42 opened. It is discharged through the washing drainage line (40). After washing with the permeated water is completed in this way, if necessary, the compressed air supply valve 92 mounted on the compressed air supply line 90 is opened, and the air compressor 94 is operated to compress the compressed air with ultrafiltration membrane. By supplying the hollow fiber membrane 52 of the module 50 to the outside of the hollow fiber membrane 52 for a predetermined time, for example, about 30 seconds, the suspended solids attached to the outer surface of the hollow fiber membrane 52 of the ultrafiltration membrane module 50 are more effectively. Can be removed with In addition, if necessary, the chemical cleaning liquid supply valve 96 mounted on the chemical cleaning liquid supply line 95 is opened, and the chemical cleaning liquid pump 97 is operated to remove the chemical cleaning liquid stored in the chemical cleaning liquid storage tank 98. By supplying to the outside of the hollow fiber membrane 52 of the filtration membrane module 50, the hollow fiber membrane 52 mounted in the ultrafiltration membrane module 50 can also be wash | cleaned. When the cleaning by the air cleaning or the chemical cleaning liquid is finished, the cleaning drain valve 42 is opened to discharge the detached suspended substance and the cleaning liquid through the cleaning drain line 40 for a predetermined time, preferably about 90 seconds. .
종래의 막분리를 이용한 정수 장치에서는, 통상적으로 도 2에 도시된 바와 같은 외압형 모듈을 사용하여 전여과 방식(Dead-end flow)으로 운전하므로, 원수 중에 함유된 현탁 물질 등이 전량 분리막 표면에 누적된다. 따라서, 원활한 운전을 위해서는 역세정이나 공기세정의 빈도를 증가시켜야 하고, 양호한 정수율 또는 회수율을 얻을 수 없다. 그러나 본 고안에 따른 정수처리 장치에서는 십자형 흐름(cross-flow)으로 공급수의 일부를 중공사막 표면에서 유동시키므로, 중공사막의 표면 오염이 감소한다. 따라서, 역세정이나 공기세정의 빈도를 감소시킬 수 있고, 97% 이상의 높은 회수율을 얻을 수 있다. 여기서 회수율은 다음 식으로 표현되며, 하기 식에서 유입수 적산량은 일정시간 동안 공급수 탱크에 유입되는 원액의 적산량을 말하며, 본 고안에서는 역세정 빈도를 낮추어 역세 적산량을 감소시킴으로서, 회수율을 향상시킨다.In a conventional water purification apparatus using membrane separation, the external pressure type module as shown in FIG. 2 is used to operate in a dead-end flow, so that suspended substances and the like contained in the raw water are applied to the entire membrane surface. Accumulate. Therefore, in order to operate smoothly, the frequency of back washing or air washing must be increased, and good water purification rate or recovery rate cannot be obtained. However, in the water treatment apparatus according to the present invention, since part of the feed water flows on the surface of the hollow fiber membrane in a cross-flow, surface contamination of the hollow fiber membrane is reduced. Therefore, the frequency of back washing or air washing can be reduced, and a high recovery rate of 97% or more can be obtained. Here, the recovery rate is expressed by the following equation, in which the influent integration amount refers to the integration amount of the stock solution flowing into the feed water tank for a predetermined time, and in the present invention, the backwash frequency is reduced to reduce the backwash integration amount, thereby improving the recovery rate. .
회수율(%) = (투과수 적산량-역세수 적산량)/유입수 적산량 X 100Recovery (%) = (Permeability-Backwash Total) / Influent Integration x 100
본 고안에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치는 콘트롤 패널, 호스트 컴퓨터 등의 장치를 이용하여 자동 제어할 수 있다. 도 5는 이와 같은 자동 제어 시스템의 일 예를 도시한 도면으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 정수 장치(130)의 정유량 등 각종 유량계의 유량값, 탁도, 수온, pH, 전력량, 막간 차압 등, 장치(130)의 운전 상황에 대한 정보를 전달하며, 정수 장치(130)에 설치된 유량조절밸브, 농축수 이송밸브 등의 개폐를 제어할 수 있는 호스트 컴퓨터(120)를 설치하고, 콘트롤 패널(110)을 이용하여 상기 호스트 컴퓨터(120)를 제어할 수도 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 원격지 정수 장치(130)에 설치된 호스트 컴퓨터(120)를 하나의 콘트롤 패널(110)을 이용하여 제어하도록 함으로서, 인터넷망 등 통신망을 이용하여, 원격지 정수 장치(130)의 운전 상황을 원격 모니터링 및 제어할 수 있어, 현장에서는 무인운전이 가능하도록 할 수도 있다.The water purification device using the ultrafiltration membrane module according to the present invention can be automatically controlled by using a device such as a control panel and a host computer. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of such an automatic control system. As shown in FIG. 5, flow values, turbidity, water temperature, pH, power amount, and interlayer differential pressure of various flowmeters, such as the static flow rate of the water purification device 130, are illustrated in FIG. 5. And the like, and transmits information on the operation status of the device 130, and installs a host computer 120 that can control the opening and closing of the flow control valve, the concentrated water transfer valve installed in the water purification device 130, the control panel The host computer 120 may be controlled using the 110. In addition, as shown in Figure 6, by controlling the host computer 120 installed in the plurality of remote water purification apparatus 130 using a single control panel 110, by using a communication network, such as the Internet network, remote water purification The operating status of the device 130 can be remotely monitored and controlled, allowing unmanned operation on site.
다음으로, 도 3을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 정수 장치의 운전 방법을 설명한다. 본 고안에 따른 장치를 사용하여 원수를 정수하기 위해서는 먼저, 외부로부터 유입되는 원수에 포함되어 있는 현탁성 입자를 제거한다. 다음으로, 현탁성 입자가 제거된 공급수의 50 내지 80중량%를 한외여과막 모듈(50)에 장착된 중공사막(52)의 외부에서 내부로 투과시켜 투과수를 생산하고, 공급수의 나머지 20 내지 50중량%를 상기 중공사막(52)의 외부표면을 따라 십자형 흐름으로 통과시켜 농축수를 생산한 다음, 상기 농축수를 상기 공급수에 추가한다. 이때, 상기 농축수의 생산량을 제어함으로서, 투과수 대 농축수의 비율을 조절할 수 있다. 또한 본 고안의 일 실시예에 따른 정수 방법은 상기 공급수의 공급을 중단하고, 상기 중공사막(52)의 내부로부터 배출된 투과수의 일부를 상기 중공사막(52)의 내부로 다시 공급함으로서 상기 중공사막(52)을 역세정하는 공정을 더욱 포함하며, 필요에 따라 상기 중공사막(52)을 공기세정 및/또는 화학 세정할 수도 있다.Next, a method of operating the water purifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. In order to purify raw water using the apparatus according to the present invention, first, the suspended particles contained in the raw water introduced from the outside are removed. Next, 50 to 80% by weight of the feed water from which the suspended particles are removed is permeated from the outside of the hollow fiber membrane 52 mounted on the ultrafiltration membrane module 50 to produce permeate, and the remaining 20 of the feed water To 50% by weight is passed through a cross-flow along the outer surface of the hollow fiber membrane 52 to produce concentrated water, and then the concentrated water is added to the feed water. At this time, by controlling the production amount of the concentrated water, it is possible to adjust the ratio of permeate to concentrated water. In addition, the water purification method according to an embodiment of the present invention is stopped by supplying the supply water, and by supplying a part of the permeated water discharged from the inside of the hollow fiber membrane 52 back into the inside of the hollow fiber membrane 52 The step of backwashing the hollow fiber membrane 52 is further included, and the hollow fiber membrane 52 may be air-washed and / or chemically cleaned as necessary.
본 고안에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치는 정상 투과 운전, 투과수에 의한 역세정, 공기 세정, 화학세정액에 의한 세정 등의 공정을 순차적으로 수행하여 정수 장치를 효율적으로 운전할 수 있을 뿐 만 아니라, 유량조절밸브(62) 등을 제어하여 정류량 운전을 함으로써, 항상 일정한 양의 처리수를 생산할 수 있고, 에너지 효율이 우수하다.The water purification device using the ultrafiltration membrane module according to the present invention not only can operate the water purification device efficiently by sequentially performing the normal permeation operation, backwashing with permeated water, air washing, washing with chemical cleaning solution, etc. By controlling the flow rate regulating valve 62 and the like to operate the rectified amount, a constant amount of treated water can be produced at all times, and the energy efficiency is excellent.
다음으로 본 고안의 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시한다. 그러나 본 고안이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Next, examples are provided to help understanding of the present invention. However, the present invention is not limited by the following examples.
[실시예 1]Example 1
도 3에 도시된 바와 같은 정수 장치를 수자원공사 청주권의 대청호에 설치하고, 원격지 모니터링 방식으로 90일간 가동하였다. 설치된 정수 장치에서, 오토 스트레이너(30)는 100㎛ 이상의 현탁 물질을 제거하도록 하였다. 사용된 한외여과막 모듈(50)은 외압형 모듈로서, 중공사막(52)의 기공크기는 0.01㎛이고, 내경과 외경의 크기는 각각 0.8mm 및 1.4mm였으며, 공급수가 중공사막(52)을 십자형 흐름(cross-flow)으로 흐르도록 하였고, 운전시 투과수와 농축수의 중량 비율은 60 : 40으로 설정하고, 정유량은 4.5㎥/hr로 설정하였다. 정수 장치의 운전시간은 투과공정 30분, 역세공정 30초, 공기세정 30초 및 배수 90초였으며, 처리수의 탁도와 정수 장치의 차압 변화 등의 운전 결과를 도 7에 도시하였다. 도 7에 도시된 바와 같이, 원수 탁도는 3.1 에서 5.3 NTU(Nephelometric turbidity units)까지 변화하고 있으나, 투과수의 탁도는 0.028 NTU로 일정하며, 차압은 90일 동안 36kpa이 상승하여, 일간 차압상승율이 0.6%로 매우 안정한 상태로 유지됨을 알 수 있다. 일간 차압상승율은 다음과 같이 정의되고, 여기서, Pt는 일정 기간 후의 차압을 나타내고, P0는 초기 차압을 나타내며, d는 가동 일수를 나타낸다.The water purifier as shown in FIG. 3 was installed in Daecheong Lake of Cheongju region of Water Resources Corporation, and operated for 90 days by remote monitoring. In the installed water purifier, the auto strainer 30 was made to remove the suspended substance more than 100 micrometers. The ultrafiltration membrane module 50 used was an external pressure type module, the pore size of the hollow fiber membrane 52 was 0.01 μm, the inner and outer diameters were 0.8 mm and 1.4 mm, respectively, and the feed water was cross-shaped with the hollow fiber membrane 52. It was made to flow in a cross-flow, and the weight ratio of permeate and concentrated water at the time of operation was set to 60:40, and the fixed oil quantity was set to 4.5㎥ / hr. The operating time of the water purifying device was 30 minutes for the permeation process, 30 seconds for the backwashing process, 30 seconds for the air cleaning, and 90 seconds for the drainage. The operation results such as turbidity of the treated water and the differential pressure of the water purifying device are shown in FIG. 7. As shown in FIG. 7, raw water turbidity is varied from 3.1 to 5.3 NTU (Nephelometric turbidity units), but the turbidity of permeate is constant at 0.028 NTU, and the differential pressure is increased by 36 kpa for 90 days. It can be seen that it remains very stable at 0.6%. The daily differential pressure increase rate is defined as follows, where Pt represents the differential pressure after a certain period, P0 represents the initial differential pressure, and d represents the number of working days.
[비교예 1]Comparative Example 1
도 2에 도시된 전여과(Dead-end flow) 방식의 한외여과막 모듈을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 정수 장치를 90일간 가동시켰으며, 처리수의 탁도와 정수 장치의 차압 변화 등의 운전 결과를 도 8에 도시하였다. 도 8에 도시된바와 같이, 차압이 90일 동안 72kpa 상승하여 일간 차압상승율이 1.2%로 높은 값을 나타내었다. 이와 같이 일간 차압상승율이 증가하면, 역세정 및/또는 화학세정 주기를 감소시켜야 하며, 역세정 빈도가 늘어나면 회수율이 낮아져, 정수 장치의 경제성이 저하된다.The same water purification apparatus as in Example 1 was operated for 90 days except for using the dead-end flow ultrafiltration membrane module shown in FIG. 2. The operation result is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the differential pressure rose 72 kpa for 90 days, indicating a high daily differential pressure increase of 1.2%. As the daily differential pressure increase rate increases, the backwashing and / or chemical washing cycles must be reduced. As the frequency of backwashing increases, the recovery rate decreases, and the economic efficiency of the water purifying device decreases.
[비교예 2]Comparative Example 2
오토 스트레이너를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 정수 장치를 90일간 가동시켰으며, 처리수의 탁도와 정수 장치의 차압 변화 등의 운전 결과를 도 9에 도시하였다. 도 9에 도시된 바와 같이, 차압이 90일 동안 86kpa 상승하여 일간 차압상승율이 1.4%로 높은 값을 나타내었으므로, 오토 스트레이너와 같은 원수의 전처리 장치가 필요함을 알 수 있다.The same water purifying apparatus as in Example 1 was operated for 90 days except that no auto strainer was used, and operation results such as turbidity of treated water and differential pressure of the water purifying apparatus are shown in FIG. 9. As shown in FIG. 9, since the differential pressure increased by 86 kpa for 90 days, and the daily differential pressure increase rate was 1.4%, it can be seen that a pretreatment device of raw water such as an auto strainer is required.
[비교예 3]Comparative Example 3
오토 스트레이너 대신 100㎛의 백필터(bag filter)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 정수 장치를 90일간 가동시켰다. 이 경우 오토 스트레이너를 이용한 자동 역세를 수행할 수 없으므로, 원수의 현탁 물질이 백필터에 누적되어 원수 공급량이 점차 감소하며, 따라서 90일동안 백필터를 4회 수작업으로 교체하여야 하였다.The same water purification apparatus as in Example 1 was operated for 90 days except that a 100 μm bag filter was used instead of the auto strainer. In this case, the automatic backwashing using the auto strainer could not be carried out. Thus, the suspension of raw water accumulates in the bag filter and the supply of raw water gradually decreases. Therefore, the bag filter has to be manually replaced four times in 90 days.
상기 실시예 및 비교예로부터, 본 고안에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치는 중공사막의 오염을 효과적으로 감소시켜, 일간 차압상승율을 1% 미만으로 유지시킬 수 있고, 따라서 역세정 및 공기세정 빈도를 낮출 수 있어, 97% 이상의 높은 회수율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.From the above examples and comparative examples, the water purification device using the ultrafiltration membrane module according to the present invention effectively reduces the contamination of the hollow fiber membrane, can maintain the daily differential pressure rise rate less than 1%, and thus the backwash and air cleaning frequency It can be seen that the high recovery rate of 97% or more can be obtained.
이상 상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 한외여과막 모듈을 이용한 정수 장치는 수자원의 회수율을 통상 97% 이상으로 향상시켜, 상수자원을 경제적으로 생산할 수 있도록 한다. 또한 본 고안에 따른 정수 장치는 원수의 수질 변동에 관계없이 우수한 수질의 처리수를 항상 일정한 양으로 생산할 수 있으므로, 간이 정수장, 상수도 처리 장치 등에 용이하게 활용될 수 있다. 또한 본 고안에 따른 정수 장치는 일간 차압상승율이 매우 낮으므로 세정 빈도를 줄일 수 있고, 자동화 및 원격지 모니터링이 용이하여 무인 운전이 가능할 뿐 만 아니라, 유지 관리가 간편한 장점이 있다. 지금까지 본 고안의 구성 및 원리에 대하여 설명하였으나 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러 가지 실시형태가 본 고안의 보호범위에 속하는 것임을 이해해야 한다.As described above, the water purification device using the ultrafiltration membrane module according to the present invention improves the recovery rate of water resources to 97% or more, so that the water resources can be economically produced. In addition, the water purifying apparatus according to the present invention can always produce a good amount of treated water of excellent water quality regardless of fluctuations in the quality of raw water, it can be easily utilized in a simple water purification plant, water treatment equipment. In addition, the water purifying device according to the present invention has a low daily differential pressure rise rate, so that the frequency of cleaning can be reduced, and automation and remote monitoring are not only possible for unmanned operation, but also have advantages of easy maintenance. Although the configuration and principle of the present invention have been described so far, the present invention is not limited thereto, and various embodiments which can be modified and changed within the true spirit and scope of the principles described and claimed in the specification are provided in the protection scope of the present invention. Understand that you belong.
Claims (7)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| U107 | Dual application of utility model | ||
| REGI | Registration of establishment | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111007 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121004 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |