KR20110044312A - 멤브레인 시스템의 향상된 역세척 에너지 효율 - Google Patents
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Abstract
하나 이상의 침투성 멤브레인, 바람직하게는 중공사막을 포함하는 멤브레인 여과 시스템을 역세척하는 방법이 개시되는데, 상기 방법은 역세척 프로세스 동안 상기 침투성 멤브레인의 기공을 역세척하기 위한 액체를 제공하기 위해 여과 프로세스가 정지 또는 중지되었을 때 상기 시스템 내에 잔존하는 침투액에 가변 압력에서 가압된 가스가 적용되는 단계를 포함한다. 또한 액체 역세척 압력을 교대하는 것에 의해서 액상 현탁액으로부터 고체를 필터링하는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 멤브레인 여과 시스템(membrane filtration system)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그러한 시스템에 사용되는 멤브레인을 세정하기 위한 향상된 방법 및 장치에 관한 것이다.
멤브레인 세정은 현재 진행 중인 임의의 멤브레인 여과 프로세스의 성공을 좌우하는 단계이다. 규칙적인(regular) 세정이 없다면 불순물에 의해서 멤브레인이 막히고(clog) 효율이 떨어져서 결국 작동하지 아니하게 될 것이다. 다양한 물리적인 멤브레인 세정 방법들이 제안되었고 반포되었다. 몇몇 전형적인 방법들에 대한 요약이 아래에서 기술된다.
1. 가스 버블에 의한 멤브레인 스크러빙(scrubbing). 이 방법은 Yamamoto 등에 의해서 처음 간행(Water Science Technology, Vol. 2, 43 내지 54쪽; 1989년)되었고 저압 여과 프로세스들에서 널리 사용되어 왔다. 가스 버블에 의해 생성된 전단 응력이 멤브레인 표면 상 부착 물질(fouling materials)을 제거하지만, 멤브레인 기공 내 부착물은 거의 감소시키지 못한다.
2. 역세척 또는 후방 펄싱(back pulsing) 방법. 이 방법은 멤브레인 기공들을 관통하여 그로부터 부착 물질을 제거하기 위한 (여과 유동 방향에 대하여) 역전된 유체 유동을 사용한다. 가스 또는 액체 또는 그 조합이 역전 백러쉬(reverse backwash) 내 유체로서 사용될 수 있다.
PCT 공개공보 WO 03/059495에서, Bartels 등은 역세척 기법을 기술하는데, 중공사막(中空絲膜, hollow fiber membrane)이 역세척 동안 특정 시간에서 공급 측(feed side) 상에서 가스에 의해 가압된다. 그들은 중공사막들로부터 부착 요소들(fouling components)을 효율적으로 제거하기 위해 그러한 역세척을 주기적으로 사용하는 것을 기술한다.
액체 역세척을 수행하기 위해, 일반적으로 액체 펌프 및 액체 홀딩 탱크가 필요하다. 펌프는 멤브레인 기공들을 관통하여 멤브레인 기공들로부터 축적된 고체 및 불순물을 세정하기 위해 일반적인(normal) 여과 유동에 대하여 반대 방향인 침투성 유동을 전달한다.
몇몇 가압식 여과 시스템들에 있어서 역세척 성능을 트레이드오프(compromising) 없이 개선된 효율을 제공하는 가압식 시스템을 위하여 가스 가압식 액체 역세척(gas pushed liquid backwash)을 이용하는 것이 이롭다고 드러났다. 가스 가압식 액체 역세척은 일반적으로 압축된 가스, 일반적으로 공기를 중공사막의 루멘(lumen) 측으로 보내는 것과 여과 사이클의 끝에서 루멘 내에 남아있는 여과액(filtrate)을 멤브레인 벽의 공급 측 또는 쉘로 가압하는 것에 의해서 성취된다. 역세척 공기 압력은 전형적으로 150 kPa보다 큰 값으로 설정된다. 가압된 공기의 생성에 필요한 비용 및 에너지를 줄이기 위해서 필요한 공기 압력을 최소로 유지하는 것이 바람직하다.
명세서 여기저기에서 종래 기술에 대한 임의의 기술은 어떤 방식으로든 그러한 종래 기술이 본 발명이 속한 기술 분야에서 널리 알려졌거나 흔한 일반적인 지식의 일부를 이룬다고 인정하는 것이 아님을 이해하여야 한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점들 중 하나 이상을 극복하거나 개선하거나 또는 유용한 대안을 제공하는 것이다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 하나 이상의 침투성 중공형 멤브레인을 포함하는 멤브레인 여과 시스템의 역세척 방법에 관한 것인데, 역세척 프로세스 동안 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공을 역세척하기 위한 액체를 제공하기 위해 여과 프로세스가 정지 또는 중지되었을 때 상기 시스템 내에 잔존하는 침투액에 가변 압력에서 가압된 가스가 적용되는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 액상 현탁액으로부터 고체를 필터링하는 방법이 제공되는데, (i) 액상 현탁액 내에 담긴 침투성 중공형 멤브레인의 벽에 걸쳐 상이한 압력을 제공하되, 상기 침투성 중공형 멤브레인의 벽을 통한 여과를 유도하고 유지하기(sustain) 위해 상기 액상 현탁액이 상기 침투성 중공형 멤브레인의 바깥 표면에 적용되는 단계로서: (a) 상기 침투성 중공형 멤브레인의 루멘으로부터 침투됨에 따라서 빠지도록 상기 액상 현탁액의 적어도 일부가 상기 멤브레인의 벽을 통해 지나가고, (b) 고체의 적어도 일부가 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유되거나 그렇지 않으면 상기 침투성 중공형 멤브레인을 둘러싸는 액체 내 고체로서 현탁되는 단계; 그리고 (ii) 상기 침투성 중공형 멤브레인의 루멘 내에 및/또는 존재한다면 여과액 매니폴드 내에 남아 있는 침투액을 사용하여 상기 멤브레인의 기공을 주기적으로 역세척하는 단계로서, 상기 침투액에 상기 침투성 중공형 멤브레인의 포점(泡點, bubble point)보다 작은 가변 압력에서 가스를 적용하여서, 상기 루멘 및/또는 여과액 매니폴드 내 상기 침투액의 적어도 일부를 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공을 통과하도록 변위시키고 그 결과 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유된 고체를 제거하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 여과 시스템 내 액상 현탁액으로부터 고체를 필터링하는 방법이 제공되는데, (i) 액상 현탁액을 구비하는 침투성 중공형 멤브레인의 벽에 걸쳐 상이한 압력을 제공하되, 상기 침투성 중공형 멤브레인의 벽을 통한 여과를 유도하고 유지하기 위해 상기 액상 현탁액이 상기 침투성 중공형 멤브레인의 루멘 표면에 적용되는 단계로서: (a) 상기 침투성 중공형 멤브레인의 바깥 표면으로부터 침투됨에 따라서 빠지도록 상기 액상 현탁액의 적어도 일부가 상기 침투성 중공형 멤브레인의 벽을 통해 지나가고, (b) 고체의 적어도 일부가 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유되거나 그렇지 않으면 상기 침투성 중공형 멤브레인 내 고체로서 현탁되는 단계; (ii) 여과 프로세스를 정지하거나 중지(suspension)하는 단계; 그리고 (iii) 상기 여과 프로세스의 중지 후에 여과 시스템 내에 남아 있는 침투액을 사용하여 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공을 주기적으로 역세척하는 단계로서, 상기 침투액에 상기 침투성 중공형 멤브레인의 포점보다 작은 가변 압력에서 가스를 적용하여서, 상기 침투액의 적어도 일부를 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공을 통과하도록 변위시키고 그 결과 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유된 고체를 제거하는 단계;를 포함한다.
본 명세서의 맥락상 명확하게 그렇지 않다고 기재되지 않았다면, 발명의 상세한 설명 및 청구항 전체에 걸쳐서, 단어 "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)" 등은 폐쇄형이 아닌 개방형으로서 사용된 것이고, 다시 말해서 "포함하되(including) 이에 한정되는 것은 아니다"의 의미로 사용되었다.
가스 압력은 바람직하게는 제1 압력 값 및 제2 압력 값 사이에서 변하고, 상기 제1 압력 값은 상기 제2 압력 값보다 크다. 바람직하게는, 상기 제1 압력 값과 상기 제2 압력 값이 멤브레인 침투성 또는 멤브레인 필터 저항과 같은, 피측정 멤브레인 특성을 기초로 결정된다.
바람직하게는, 상기 가스 압력의 제1 압력 값은 멤브레인 침투성이 제1 기결정된 값 이하일 때 사용되고, 상기 가스 압력의 제2 압력 값은 상기 멤브레인 침투성이 제2 기결정된 값 이상일 때 사용된다.
바람직하게는, 상기 가스 압력의 제1 압력 값은 멤브레인 저항이 제1 기결정된 값 이상일 때 사용되고, 상기 가스 압력의 제2 압력 값은 상기 멤브레인 저항이 제2 기결정된 값 이하일 때 사용된다.
상기 제1 기결정된 값과 상기 제2 기결정된 값은 상이한 값들이거나 동일한 값들일 수 있다.
압력 값은 상기 제1 압력 값과 상기 제2 압력 값 사이에서 연속적으로 변하거나 사이클링되거나 교대될 수 있다.
바람직하게는 역세척 동안 상기 멤브레인을 둘러싸는 벌크 액체(bulk liquid) 내로 고체가 제거된다.
바람직하게는 상기 침투성 중공형 멤브레인이 중공사막(中空絲膜, hollow fiber membrane)이다. 바람직하게는, 복수의 침투성 폴리머(polymeric) 중공사막이 병렬로 모듈 내로 번들화(bundle)되고 넣어진다(pot). 중공사들의 루멘들은 바람직하게는 필터 매니폴드와 유체 소통된다.
멤브레인 여과 시스템은 하나의 섬유(fibre), 하나의 모듈, 복수의 모듈 또는 복수의 모듈 내 하나의 모듈일 수 있다.
바람직하게는 복수의 중공사막 모듈들이 여과 시스템 내에 포함된다.
특정한 대안적인 실시예들에 있어서, 멤브레인 여과 시스템은 가압식 멤브레인 여과 시스템이다.
다른 대안적인 실시예들에 있어서, 멤브레인 여과 시스템은 물에 잠긴 멤브레인 여과 시스템이다.
다른 대안적인 실시예들에 있어서, 멤브레인이 반드시 중공사막이어야 하는 것은 아니고 예를 들어 평평한 시이트(flat sheet)일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 본 발명은 또한 하나 이상의 침투성 멤브레인을 포함하는 멤브레인 여과 시스템을 역세척하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은, 역세척 프로세스 동안 침투성 멤브레인의 기공들을 역세척하기 위한 액체를 제공하기 위해 여과 프로세스가 정지 또는 중지되었을 때 시스템 내에 잔존하는 침투액에 가변 압력을 적용하는 단계를 포함한다.
상기 침투액에 가변 압력에서 가스를 적용하는 것에 의해서 또는 상기 침투액의 펌핑 속도를 바꾸는 것에 의해서 가변 압력이 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 액상 현탁액으로부터 고체를 필터링하는 방법을 제공하는데, (i) 액상 현탁액을 구비하는 침투성 멤브레인의 벽에 걸쳐 상이한 압력을 제공하되, 상기 침투성 멤브레인의 벽을 통한 여과를 유도하고 유지하기 위해 상기 액상 현탁액이 상기 침투성 멤브레인의 제1 측에 적용되는 단계로서: (a) 상기 침투성 멤브레인의 제2 측으로부터 침투됨에 따라서 빠지도록 상기 액상 현탁액의 적어도 일부가 상기 침투성 멤브레인의 벽을 통해 지나가고, (b) 고체의 적어도 일부가 상기 침투성 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유되거나 그렇지 않으면 상기 침투성 멤브레인의 제1 측을 둘러싸는 액체 내 고체로서 현탁되는 단계; 그리고 (ii) 여과 프로세스의 중지 후에 상기 침투성 멤브레인의 제2 측 상에 남아 있는 침투액을 사용하여 상기 침투성 멤브레인의 기공을 주기적으로 역세척하는 단계로서, 상기 침투액에 상기 침투성 멤브레인의 포점보다 작은 가변 압력을 적용하여서, 상기 침투액의 적어도 일부를 상기 침투성 멤브레인의 제2 측으로부터 상기 침투성 멤브레인의 기공을 통과하도록 변위시키고 그 결과 상기 침투성 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유된 고체를 제거하는 단계;를 포함한다.
가변 압력은 침투액에 가변 압력에서 가스를 적용하는 것 또는 침투액의 펌핑 속도를 바꾸는 것에 의해서 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 침투성 멤브레인을 포함하는 멤브레인 여과 시스템을 역세척하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 역세척 프로세스 동안 침투성 멤브레인의 기공들을 역세척하기 위한 액체를 제공하기 위해 여과 프로세스가 정지 또는 중지되었을 때 시스템 내에 잔존하는 침투액에 가변 압력에서 가압된 가스를 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 액상 현탁액으로부터 고체를 필터링하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은, (i) 액상 현탁액을 구비하는 침투성 멤브레인의 벽에 걸쳐 상이한 압력을 제공하되, 상기 침투성 멤브레인의 벽을 통한 여과를 유도하고 유지하기 위해 상기 액상 현탁액이 상기 침투성 멤브레인의 제1 측에 적용되는 단계로서: (a) 상기 침투성 멤브레인의 제2 측으로부터 침투됨에 따라서 빠지도록 상기 액상 현탁액의 적어도 일부가 상기 침투성 멤브레인의 벽을 통해 지나가고, (b) 고체의 적어도 일부가 상기 침투성 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유되거나 그렇지 않으면 상기 침투성 멤브레인의 제1 측을 둘러싸는 액체 내 고체로서 현탁되는 단계; 그리고 (ii) 여과 프로세스의 중지 후에 상기 침투성 멤브레인의 제2 측 상에 남아 있는 침투액을 사용하여 상기 침투성 멤브레인의 기공을 주기적으로 역세척하는 단계로서, 상기 침투액에 상기 침투성 멤브레인의 포점보다 작은 가변 압력에서 가스를 적용하여서, 상기 침투액의 적어도 일부를 상기 침투성 멤브레인의 제2 측으로부터 상기 침투성 멤브레인의 기공을 통과하도록 변위시키고 그 결과 상기 침투성 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유된 고체를 제거하는 단계;를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 기술되는데, 이러한 실시예는 단지 예시적인 것이며 첨부된 도면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 시스템을 위한 역세척 시스템의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따른 가스 가압식 액체 역세척 시스템의 일 실시예가 도시된다. 상기 시스템은 윗 헤더(7) 및 아랫 헤더(8) 사이에서 지지되고 대체로 수직하게 연장되는 중공사막들(6)을 구비하는 여과 모듈(5)을 포함한다. 상기 모듈(5)은 가압된 공급 용기(feed vessel)(9) 내에 위치된다. 이러한 실시예에 있어서, 여과액은 윗 포트(10) 및 아랫 포트(11)를 통해 중공사막들(6)의 양 단부들로부터 빠지지만, 몇몇 실시예들에 있어서 여과액은 상기 모듈의 일 단부로부터만 빠질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 윗 헤더(7) 및 아랫 헤더(8)에는 각각 윗 포트(10) 및 아랫 포트(11)를 매개로 여과액 제거 라인(12)에 연결된 각각의 여과액 수집 챔버들(14 및 13)이 제공된다. 여과액 제거 라인(12)은 밸브(AV2)에 의해서 제어된다. 밸브(AV1)의 제어 하에서 공급 라인(15)을 통해 공급 액체가 공급된다. 밸브(AV3)의 제어 하에서 공급 용기(9)의 압력 저하(depressurisation)를 위해 윗 역세척 라인(16)이 제공된다. 밸브(AV4)의 제어 하에서 폐기물 제거 라인(17)을 통해 폐기물 함유 액체가 제거된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 역세척 가스, 일반적으로 공기는 가스 압력 레귤레이터(PRV3) 및 역세척 가스 제어 밸브(AV5)를 통해 공급된다. PRV3는 가압 가스(19)의 소오스에 가스 라인(18)을 매개로 연결된 파일럿 피제어 가스 레귤레이터이다. 충분한 역세척 가스 유동을 최소 압력 셋포인트에서 제공하도록 가스 레귤레이터(PRV3)의 크기가 정해진다. 가스 레귤레이터(PRV3)는 결부된 개개의 제어 밸브들(SVl 및 SV2)을 매개로 가스 레귤레이터 밸브(PRVl 또는 PRV2) 중 하나와 가스 제어 라인(21)에 의해서 설정된 압력 셋포인트를 수용한다. 가스 레귤레이터(PRVl)는 약 70-120 kPa 범위의 저압으로 설정되고 가스 레귤레이터 밸브(PRV2)는 약 150 내지 250 kPa 범위의 고압으로 설정된다. 각각의 가스 레귤레이터(PRVl 및 PRV2)는 가압 가스(20)의 소오스에 가스 라인들(22 및 23)을 매개로 연결된다. 가압 가스(19 및 20)의 소오스들은 동일한 소스일 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
시스템 내에 채택된 다양한 제어가능한 밸브들이 프로그래밍가능한 로직 제어기(PLC)(미도시)에 의해서 제어된다.
액체 역세척이 개시되기 전에, PLC는 피측정 멤브레인 침투성을 검사하고 요구되는 역세척 가스 압력을 결정한다. 멤브레인 침투성이 PLC 내에 저장된 설정값보다 크면, 밸브(SVl)가 개방되고 파일럿 피제어 가스 레귤레이터(PRV3)가 더 낮은 역세척 가스 압력으로 설정된다. 멤브레인 침투성이 PLC 내에 저장된 설정값보다 작으면, 밸브(SV2)가 개방되고 파일럿 피제어 가스 레귤레이터(PRV3)가 더 높은 역세척 가스 압력으로 설정된다. 역세척 가스 압력은 상한 및 하한 사이의 임의의 압력일 수 있다.
대안적으로, 높은 멤브레인 침투성 조건에서 액체 역세척 성능을 강화하기 위해서, 역세척 액체에 가해진 가스 압력을 교대하여서 고압 역세척과 저압 역세척 사이에서 액체 역세척이 교대되도록 설정할 수 있다. 예를 들면, 저압 역세척(들)에 의한 한 번의 또는 몇 번의(several) 여과 사이클들 후에, 고압 역세척(들)에 의한 한 번의 또는 몇 번의 여과 사이클들이 수행된다. 고압 역세척(들)에 의한 여과 사이클(들)이 완료된 후에, 저압 역세척(들)에 의한 여과 사이클들이 재개된다.
대안적으로, 멤브레인 필터 저항 증가가 PLC 내에서 측정될 수 있고 고압 액체 역세척을 가능하게 하도록 사용될 수 있다. 여과 사이클 내 필터 저항 증가가 PLC 내 기설정값보다 크다면, SV2가 역세척 동안 활성화되고 높은 가스 압력이 고압 액체 역세척을 위해 시스템에 제공된다.
다른 작동 변형예(operational variation)에 있어서, 여과 사이클의 시작에서 필터 저항들이 PLC 또는 다른 장치에 의해서 기록(record)될 수 있고 몇 번의 여과 사이클들에 걸쳐서 비교될 수 있다. 기결정된 수의 여과 사이클들에 걸친 필터 저항의 순 증가가 PLC 내에 저장된 설정값보다 크다면, 시스템은 고압 액체 역세척을 제공하도록 스위칭될 것이다. 필터 저항의 순 증가가 PLC 내에 저장된 설정값보다 작으면, 시스템은 저압 액체 역세척으로 돌아가도록 스위칭된다.
후술하는 예시에 있어서, 6 x 120 모듈 가압식 멤브레인 플랜트의 작동이 분석된다. 이러한 예시에 있어서, 플랜트 세정 간격은 35 일로 설정된다. 액체 역세척을 위한 가스 압력은 작동의 처음 23일 동안 100 kPa로 설정되었고 나머지 12일 동안 200 kPa로 설정되었다. 표 1은 비교 결과를 나타낸다.
비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 예시에서 가스 가압식 액체 역세척을 위해 사용된 가스의 21.8%가 액체 역세척 압력을 교대하는 것에 의해서 절감될 수 있다.
본 발명이 가압식 시스템들에 대하여 특정되어 예시되었지만, 물에 잠긴(submerged) 시스템 내 사용을 위해서도 용이하게 적응될 수 있다. 이들은 가스 역세척이 아닌 액체 역세척의 사용을 수반하는 시스템들이다. 액체 역세척은 부착물을 제거하기 위해 기공들을 통해 깨끗한(clean)(통상 필터링된) 액체를 되돌아가게 가압하는 것(pushing)을 수반한다.
액체 역세척은 일반적으로 공기 가압되거나 공기 펌핑된다. 공기 가압식 액체 역세척은 도 1에 도시된 구성(scheme)과 유사하고 다만 가스가 역 방향으로 여과액을 강요하기 위해 사용된다는 점이 다르다. 상한 압력 및 하한 압력 그리고 액체 역세척 압력이 PLC에 의해서 차례로 제어되는 상응하는 가스 압력들에 의해서 제어된다.
펌핑식 역세척이 또한 유사한 결과를 얻기 위해 사용될 수 있다. 그러한 경우, 부착물을 제거하기 위해 멤브레인을 통해 되돌아가도록 여과액이 직접 펌핑된다. 상한 압력 및 하한 압력 그리고 액체 역세척 압력이 PLC에 의해서 차례로 제어되는 상응하는 펌프들의 속도에 의해서 제어된다.
지금까지 얻어진 결과는 장기간 멤브레인 성능이 역세척 압력을 교대하는 것에 의해서 트레이드오프되지 않을 것임을 시사한다(suggest). 본 발명에 따른 방법을 사용하면 CIP(cleaning in place) 이벤트들 사이 간격이 30일을 넘는 장시간 간격이 얻어질 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예들 및 사례들(exemplifications)이 기술된 본 발명의 사상 또는 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
| 케이스 1 | 케이스 2 | |
| 액체 역세척 압력 교대 | 일정한 역세척 압력 | |
| 모듈의 수 | 120 | |
| 스키드(skid)의 수 | 6 | |
| 역세척 간격(분) | 30 | |
| 모듈당 1일간 역세척 횟수 | 40 | |
| 1일간 역세척 횟수 | 240 | |
| 저압에서 역세척 압력(kPa) | 100 | 0 |
| 저압에서 BW의 일 수 | 23 | 0 |
| 고압에서 역세척 압력(kPa) | 200 | 200 |
| 고압에서 BW의 일 수 | 12 | 35 |
| 역세척 당 FAD 공기 사용량(usage)(저압)(L) | 1194 | |
| 1일간 FAD 공기 사용량(저압)(m3) | 286.6 | |
| 1일간 FAD 공기 사용량(고압)(m3) | 1788 | 1788 |
| 1일간 FAD 공기 사용량(고압)(m3) | 429 | 429 |
| CIP 사이클 당 총 공기 소모 (m3 FAD) | 11741 | 15020 |
| 연간 CIP 횟수 | 11 | 11 |
| 연간 공기 소모 | 129151 | 165222 |
| 연간 FAD 공기 절감(M3) | 36071 | |
| 연간 FAD 공기 절감(%) | 21.8% | |
Claims (18)
- 하나 이상의 침투성 중공형(permeable hollow) 멤브레인을 포함하는 멤브레인 여과 시스템의 역세척 방법으로서,
역세척 프로세스 동안 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공(pore)을 역세척하기 위한 액체를 제공하기 위해 여과 프로세스가 정지 또는 중지되었을 때 상기 시스템 내에 잔존하는 침투액(permeate)에 가변 압력에서 가압된 가스가 적용되는 단계를 포함하는,
멤브레인 여과 시스템의 역세척 방법.
- (i) 액상 현탁액(liquid suspension) 내에 담긴 침투성 중공형 멤브레인의 벽에 걸쳐 상이한 압력을 제공하되, 상기 침투성 중공형 멤브레인의 벽을 통한 여과를 유도하고 유지하기 위해 상기 액상 현탁액이 상기 침투성 중공형 멤브레인의 바깥 표면에 적용되는 단계로서:
(a) 상기 침투성 중공형 멤브레인의 루멘으로부터 침투됨에 따라서 빠지도록 상기 액상 현탁액의 적어도 일부가 상기 멤브레인의 벽을 통해 지나가고,
(b) 고체의 적어도 일부가 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유되거나 그렇지 않으면 상기 침투성 중공형 멤브레인을 둘러싸는 액체 내 고체로서 현탁되는 단계;
(ii) 상기 침투성 중공형 멤브레인의 루멘 내에 및/또는 존재한다면 여과액 매니폴드 내에 남아 있는 침투액을 사용하여 상기 멤브레인의 기공을 주기적으로 역세척하는 단계로서, 상기 침투액에 상기 침투성 중공형 멤브레인의 포점(泡點, bubble point)보다 작은 가변 압력에서 가스를 적용하여서, 상기 루멘 및/또는 여과액 매니폴드 내 상기 침투액의 적어도 일부를 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공을 통과하도록 변위시키고 그 결과 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유된 고체를 제거하는 단계;
를 포함하는, 액상 현탁액으로부터 고체를 필터링하는 방법.
- (i) 액상 현탁액을 구비하는 침투성 중공형 멤브레인의 벽에 걸쳐 상이한 압력을 제공하되, 상기 침투성 중공형 멤브레인의 벽을 통한 여과를 유도하고 유지하기 위해 상기 액상 현탁액이 상기 침투성 중공형 멤브레인의 루멘 표면에 적용되는 단계로서:
(a) 상기 침투성 중공형 멤브레인의 바깥 표면으로부터 침투됨에 따라서 빠지도록 상기 액상 현탁액의 적어도 일부가 상기 침투성 중공형 멤브레인의 벽을 통해 지나가고,
(b) 고체의 적어도 일부가 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유되거나 그렇지 않으면 상기 침투성 중공형 멤브레인 내 고체로서 현탁되는 단계;
(ii) 여과 프로세스를 정지하거나 중지(suspension)하는 단계; 그리고
(iii) 상기 여과 프로세스의 중지 후에 여과 시스템 내에 남아 있는 침투액을 사용하여 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공을 주기적으로 역세척하는 단계로서, 상기 침투액에 상기 침투성 중공형 멤브레인의 포점보다 작은 가변 압력에서 가스를 적용하여서, 상기 침투액의 적어도 일부를 상기 침투성 중공형 멤브레인의 기공을 통과하도록 변위시키고 그 결과 상기 침투성 중공형 멤브레인 상에 또는 상기 멤브레인 내에 보유된 고체를 제거하는 단계;
를 포함하는, 여과 시스템 내 액상 현탁액으로부터 고체를 필터링하는 방법.
- 제1 항 내지 제3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
가스 압력이 제1 압력 값 및 제2 압력 값 사이에서 변하고
상기 제1 압력 값은 상기 제2 압력 값보다 큰,
방법.
- 제4 항에 있어서,
상기 제1 압력 값과 상기 제2 압력 값이 피측정 멤브레인 특성을 사용하여 결정되는,
방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 멤브레인 특성은 멤브레인 침투성인,
방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 멤브레인 특성은 멤브레인 저항인,
방법.
- 제4 항 내지 제7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력의 제1 압력 값은 멤브레인 침투성이 제1 기결정된 값 이하일 때 사용되고,
상기 가스 압력의 제2 압력 값은 상기 멤브레인 침투성이 제2 기결정된 값 이상일 때 사용되는,
방법.
- 제4 항 내지 제7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력의 제1 압력 값은 멤브레인 저항이 제1 기결정된 값 이상일 때 사용되고,
상기 가스 압력의 제2 압력 값은 상기 멤브레인 저항이 제2 기결정된 값 이하일 때 사용되는,
방법.
- 제4 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 기결정된 값과 상기 제2 기결정된 값은 상이한,
방법.
- 제4 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 기결정된 값과 상기 제2 기결정된 값은 동일한,
방법.
- 제4 항 내지 제11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력이 상기 제1 압력 값 및 상기 제2 압력 값 사이에서 연속적으로 변하는,
방법.
- 제4 항 내지 제11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력이 상기 제1 압력 값 및 상기 제2 압력 값 사이에서 교대되는,
방법.
- 제1 항 내지 제13 항 중의 어느 한 항에 있어서,
역세척 동안 상기 멤브레인을 둘러싸는 벌크 액체(bulk liquid) 내로 고체가 제거되는,
방법.
- 제1 항 내지 제14 항 중의 어느 한 항에 있어서,
여과 시스템 내에 복수의 멤브레인 모듈들을 포함하는,
방법.
- 제1 항 내지 제15 항 중의 어느 한 항에 있어서,
여과 시스템 내에 복수의 중공사막(中空絲膜, hollow fiber membrane) 모듈들을 포함하는,
방법.
- 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
멤브레인 여과 시스템이 가압식 멤브레인 여과 시스템인,
방법.
- 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
멤브레인 여과 시스템이 물에 잠긴 멤브레인 여과 시스템인,
방법.
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