KR20110079253A

KR20110079253A - 유량조정조를 포함하는 정수처리장치

Info

Publication number: KR20110079253A
Application number: KR1020090136267A
Authority: KR
Inventors: 문지희; 강문선; 김건태; 임성균
Original assignee: 코오롱건설주식회사
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-07-07
Also published as: KR101601878B1

Abstract

본 발명은 유량조정조를 포함하는 정수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 침전조 및 분리막 여과조를 포함하는 정수처리장치에서 상기 침전조로부터 분리막 여과조로 공급되는 침전처리수 중 잉여침전처리수를 저장한 후 분리막 여과조로 공급하는 유량조정조가 상기 분리막 여과조 후단에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수처리장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 유량조정조를 이용하여 잉여침전처리수를 저장한 후, 분리막 여과조로 공급하므로, 여과공정 중에 침전조에서 분리막 여과조로 공급되는 침전처리수의 배출 유량을 일정하게 유지할 수 있다.

유량조정조, 정수처리, 침전조, 분리막 여과조

Description

유량조정조를 포함하는 정수처리장치 {Apparatus for Purifying Water Comprising Equalization Tank}

본 발명은 침전조, 분리막 여과장치 및 유량조정조가 순차적으로 설치되어 있는 정수처리장치에 관한 것이다.

종래 정수처리 시스템으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 유입원수를 취합한 후, 응집제를 혼화하고 응집하는 공정을 거치고, 대면적의 침전조를 통하여 응집물 또는 입자성 오염물질을 침전시키고, 모래여과를 통하여 정수를 얻을 수 있는 시스템이 사용되었다.

정수 처리에 대한 요구 수준의 강화로 인하여, 정수처리 수준의 향상을 위해, 정수처리공정에서 침지형 분리막 여과장치를 이용하는 정수처리장치가 개발된 바 있다.

대표적인 침지형 분리막인 중공사막을 포함하는 침지형 분리막 여과장치를 이용한 정수 처리 공정은 가열이나 상변화를 이용하는 분리방법에 비하여 중공사막 의 분리막을 이용하여 고액 분리를 하는 방법으로서 많은 장점이 있다. 그 중 하나는 분리막의 세공 크기에 따라 원하는 일정한 수질의 처리수를 안정적으로 얻을 수 있으므로, 공정의 신뢰도를 높일 수 있다는 점이다.

그러나, 침지형 분리막을 이용한 여과방식은 미세입자에 의한 막표면 및 기공 내의 오염으로 인하여 비가역적 막오염 현상이 나타나므로, 주기적으로 막을 세정한 후, 세정수를 완전 배출하고 침지형 분리막을 재침지 운전하는 공정을 필요로 한다. 또한 재침지 운전 공정 중에는 침전조로부터 분리막 여과조로 배출되는 침전처리수가 급격하게 증가하여, 침전처리수 배출 유량 변동에 의하여 침전조에서의 침전효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 침전조에서 처리된 침전처리수를 분리막 여과조로 공급할 때, 분리막 여과조에서의 침지공정 중에도 침전조로부터 배출되는 침전처리수의 배출 유량을 일정하게 유지시키면서 침전처리수를 분리막 여과조로 공급할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 침전조 및 분리막 여과조를 포함하는 정수처리장치로서, 상기 침전조에서 침전처리된 후, 분리막 여과조로 공급되어 처리된 침전처리수 중 분리막 여과조의 용량 이상으로 공급된 잉여침전처리수를 일정용량 이상 저장하고, 저장된 잉여침전처리수를 분리막 여과조로 공급할 수 있는 유량조정조가 상기 분리막 여과조 후단에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수처리장치를 제공한다.

상기 유량조정조의 용량은 분리막 여과조 용량의 2배 이상이고, 상기 유량조정조와 분리막 여과조 사이에 유량조정조에서 분리막 여과조로의 급수를 위한 급수장치가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 분리막 여과조는 침지형 분리막 여과장치가 설치되어 있는 서브유닛(sub-unit) 여과조를 2개 이상 포함하여 구성되고, 상기 서브유닛 여과조의 용량은 20㎥~100㎥이며, 상기 유량조정조의 용량은 서브유닛 여과조 용량의 2배 이상인 것이 바람직하다.

상기 유량조정조와 서브유닛 여과조 사이에 유량조정조에서 서브유닛 여과조로의 개별급수를 위한 급수장치가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 침지형 분리막 여과장치의 침지형 분리막은 조용적율(단위 표면적에 대한 여과요소 체적의 비율)이 2.0 × 10^-3m 이하인 중공사막인 것이 바람직하다.

본 발명은 침전조 및 분리막 여과조를 포함하는 정수처리장치에서, 상기 분리막 여과조의 후단에 유량조정조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수처리장치에 관한 것으로, 상기 유량조정조를 이용하여 침전조에서 처리되어 배출된 침전처리수를 저장 후 분리막 여과조로 공급함으로써, 분리막 여과조에서의 연속적인 여과공정이 가능하게 한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "침전처리수"는 침전조, 유량조정조 및 분리막 여과조가 순차적으로 설치되어 포함된 정수처리장치를 이용한 정수처리공정 중 침 전조에서의 침전공정 후 배출되는 처리수를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "잉여침전처리수"는 침전조, 분리막 여과조 및 유량조정조가 순차적으로 설치되어 포함된 정수처리장치를 이용한 정수처리공정 중 침전조로부터 배출된 침전처리수 중 일부가 분리막 여과조를 거쳐 유량조정조로 공급된 처리수를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "침지형 분리막 여과장치"는 침지 방식으로 침전처리수를 여과시키는 분리막을 이용하여 여과공정을 수행하는 장치를 의미하며, 본 발명에서는 침지형 분리막으로서 중공사막을 포함하는 침지형 분리막 여과장치를 사용한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "분리막 여과조"는 상기 침지형 분리막 여과장치를 이용하여 여과 공정을 수행하는 장치를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "서브유닛 여과조"는 상기 분리막 여과조를 구성하는 하나의 단위 여과조를 의미한다.

본 발명은 일 관점에서, 침전조 및 분리막 여과조를 포함하는 정수처리장치로서, 상기 침전조에서 침전처리된 후, 분리막 여과조로 공급되어 처리된 침전처리수 중 분리막 여과조의 용량 이상으로 공급된 잉여침전처리수를 일정용량 이상 저장하고, 저장된 잉여침전처리수를 분리막 여과조로 공급할 수 있는 유량조정조가 상기 분리막 여과조 후단에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수처리장치에 관한 것이다.

상기 유량조정조는 침전조에서 분리막 여과조로 공급되는 침전수 중 오버플로우(overflow)되어 배출되는 잉여침전처리수를 일정용량 이상 저장한 뒤, 저장된 잉여침전처리수를 분리막 여과조로 공급한다.

결국, 유량조정조는 분리막 여과조로의 지속적이고 원활한 급수를 가능하게 하므로, 침전조에서 분리막 여과조로 배출되는 침전처리수의 배출 유량을 일정하게 유지하게 한다.

본 발명에 있어서, 상기 분리막 여과조는 침지형 분리막 여과장치로 구성되는 서브유닛(sub-unit) 여과조를 2개 이상 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 분리막 여과조가 2개 이상의 서브유닛 여과조를 포함하므로, 정수대상 유입수의 양에 따라 서브유닛 여과조의 운전 개수를 조절할 수 있어, 분리막 여과조의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 침지형 분리막 여과장치의 침지형 분리막은 조용적율(단위 표면적에 대한 여과요소 체적의 비율)이 2.0 × 10^-3m 이하인 중공사막인 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 분리막 여과조에 유입되어 보충되는 침전처리수의 전체 부피를 침지형 분리막 장치 여과장치에 설치된 침지형 분리막인 중공사막의 전체 표면적으로 나눈 값으로 정의되는 조용적율이 2.0 × 10^-3m 이하가 되는 저집적 침지형 분리막 장치를 사용하는 경우에, 침지형 분리막 여과장치의 여과 능력에 과도한 부하가 걸리지 않고, 분리막 여과조 내에 오염물질이 농축되지 않아, 침지형 분리막 여과장치의 여과 효율 및 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 서브유닛 여과조의 용량은 20㎥~100㎥인 것이 바람직하다. 상기 서브유닛 여과조의 용량이 20㎥ 미만이면 서브유닛 여과조에서 분리막과 조의 격벽 사이의 최소 간격이 보장되지 않기 때문에 공사가 어렵고, 100㎥을 초과하면 용량 증가에 따른 설비 비용이 증가하는 문제점이 있다.

상기 유량조정조의 용량은 서브유닛 여과조 용량의 2배 이상인 것이 바람직하고, 이때, 상기 유량조정조에서 분리막 여과조에 포함되어 있는 각 서브유닛 여과조에 공급하는 침전처리수를 효율적으로 처리하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 유량조정조와 분리막 여과조 사이에는 유량조정조에서 분리막 여과조로의 급수를 위한 급수장치가 설치되어 있고, 상기 급수장치는 유량조정조에서 분리막 여과조의 서브유닛 여과조로 개별 급수하는 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적으로, 상기 유량조정조에서 상기 서브유닛 여과조로의 개별 급수 방법은 하나의 서브유닛 여과조로의 급수를 마친 후, 다른 서브유닛 여과조로 급수를 하는 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 급수장치는 배관, 펌프, 밸브 등과 같은 일련의 처리수 공급 장치들을 포함하는 개념으로, 상기 급수장치는 유량조정조와 각 서브유닛 여과조 사이에 각각 설치되어 있어, 유량조정조로부터 공급되는 침전처리수의 양에 따라 서브유닛 여과조의 개수를 적절히 조절하여 운전되는 각 서브유닛 여과조에 개별적으로 침전처리수를 공급할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유량조정조를 포함하는 정수처리장치의 구성도이다.

침전조, 분리막 여과조 및 유량조정조가 순차적으로 설치되어 포함된 것을 특징으로 하는, 유량조정조를 이용한 정수처리장치를 구성하였다. 상기 분리막 여과조는 용량이 48㎥인 서브유닛 여과조 4개를 포함하여 구성하였고, 상기 서브유닛 여과조에는 중공사막을 침지시켜 설치하였다. 또한, 상기 유량조정조의 용량은 96㎥(384㎥, 서브유닛 여과조 4개 통합시)이고, 상기 유량조정조와 각 서브유닛 여과조와의 사이에는 배관, 펌프 및 밸브를 포함하는 급수장치를 설치하였다. 이때, 침지형 분리막 여과장치로는 도 4에 나타난 바와 같은 코오롱 건설 제조 KIMAS 60 분리막 모듈(1,692 L× 2,710 H× 1,268 W)로, 중공사막은 외경 2.0mm, 내경 0.8mm 및 약 0.1μm의 세공(Pore)를 가지는 PVDF(폴리플루오르화비닐리덴) Hollow Fiber(주식회사 코오롱 제조)이며, 침지형 분리막 여과장치의 중공사막의 전체 표면적은 600m²이다.

도 3은 본 발명에 따른 유량조정조를 이용한 정수처리장치에 의한 정수처리공정 중의 시간에 따른 막오염형성변화 및 압력변화를 나타낸 그래프이다.

침전조에서 처리된 침전처리수 96㎥를 분리막 여과조의 서브유닛 여과조로 공급하고, 상기 분리막 여과조의 용량 이상으로 공급된 잉여침전처리수는 유량조정조에서 저장한 후, 저장된 잉여침전처리수 96㎥을 서브유닛 여과조로 공급하면서, 정수처리공정을 진행하였다.

정수처리공정 운전시간이 경과함에 따라, 상기 중공사막 표면에 형성되는 케익층의 두께가 지속적으로 증가하였고, 폭기를 위한 공기 공급이 없으므로 케익층을 구성하는 오염물질의 크기분포가 상대적으로 커지게 되었다. 상기 케익층의 입도분포가 두터워졌을 때 역세를 통하여 상기 케익층을 제거하였고, 미세입자의 막표면 및 기공 내의 오염을 방지할 수 있어 비가역적 막오염 현상을 지연시킬 수 있음을 확인하였다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 분리막 여과 공정의 운전 공정도이다.

분리막 침지공정(S100)으로서, 수직형 중공사막을 포함하는 침지형 분리막 장치(KIMAS 60)가 설치된 분리막 여과조에 물을 보충하여 침지형 분리막 여과장치를 물 속에 침지시킨다. 이때, 유량조정조를 이용하여 침전조에서 처리되어 배출된 침전처리수 중 분리막 여과조의 용량 이상으로 공급된 잉여 침전처리수를 저장하고, 저장된 잉여침전처리수를 분리막 여과조에 공급하였다. 그 후, 흡인공정(S200)으로서, 침지형 분리막 장치의 중공사막을 통과하여 분리막 여과조의 물을 여과시켜 여과수를 28 분 동안 흡인하고, 휴지공정(S300)으로서, 흡인공정(S200)을 0.5 분 동안 휴지시켰다. 이와 같은 흡인공정(S200)과 휴지공정(S300)을 8 회 연속 반복(R11)하였다.

이 후, 역세(backwashing)공정(S400)으로서, 중공사막의 외부표면에 0.2 m/h의 공기압을 주입하여 중공사막의 외부표면에 두텁게 축적된 오염물질을 제거하였다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 세정공정의 운전 공정도이다.

분리막 침지공정(S100)으로부터 역세공정(S400)의 공정을 6회 반복(R12) 수행하였으며, 이 후, 세정공정(S500)을 수행하였다.

세정공정(S500)은 도 6의 공정도와 같이, 먼저 세정약품 주입단계(S510)로서, 세정약품을 침지형 분리막 장치의 중공사막의 내부를 통하여 2분 동안 주입시키고, 제1유지단계(S520)로서 5분 동안 유지시켰다. 또, 세정약품 보충단계(S530)로서, 세정약품을 30초 동안 주입 보충하였고, 이 후, 제2유지단계(S540)로서 5분 동안 세정약품 보충 주입을 멈추고 유지시켰으며, 세정약품 보충단계(S530)와 제2유지단계(S540)를 4회 반복(Rc) 수행하였다. 이 후, 배출단계(S550)로서 세정약품을 중공사막의 외부로부터 배출시키고, 분리막 여과조를 통해 완전 배출시켰다.

세정공정(S500)을 마친 후에는 다시 분리막 침지공정(S100)을 수행하면서, 상술한 전체 공정을 계속 반복 실시하였다. 침지공정 중 지속적으로 유량조정조를 이용하여 잉여침전처리수를 상기 분리막 여과조에 공급하였다.

본 발명의 실시예와 같은 유량조정조를 포함하는 정수처리장치를 이용한 정수처리를 실시한 결과, 분리막 여과조의 침지공정 중에도 침전조에서 배출되는 침전처리수의 배출유량을 일정하게 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다.

도 1은 종래의 정수 처리 시스템의 일례에 의한 공정도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유량조정조를 포함하는 정수처리장치의 구성도이다

도 3은 본 발명에 따른 유량조정조를 이용한 정수처리장치에 의한 정수처리공정 중의 시간에 따른 막오염 형성변화 및 압력변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따른 침지형 분리막 여과장치의 사진이다.

Claims

침전조 및 분리막 여과조를 포함하는 정수처리장치에 있어서,

상기 침전조에서 침전처리된 후, 분리막 여과조로 공급되어 처리된 침전처리수 중 분리막 여과조의 용량 이상으로 공급된 잉여침전처리수를 일정용량 이상 저장하고, 저장된 잉여침전처리수를 분리막 여과조로 공급할 수 있는 유량조정조가 상기 분리막 여과조 후단에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 유량조정조의 용량은 분리막 여과조 용량의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 유량조정조와 분리막 여과조 사이에 유량조정조에서 분리막 여과조로의 급수를 위한 급수장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 분리막 여과조는 침지형 분리막 여과장치가 설치되어 있는 서브유닛(sub-unit) 여과조를 2개 이상 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하 는 정수처리장치.
제4항에 있어서, 상기 서브유닛 여과조의 용량은 20㎥~100㎥인 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
제4항에 있어서, 상기 유량조정조의 용량은 서브유닛 여과조 용량의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
제4항에 있어서, 상기 유량조정조와 서브유닛 여과조 사이에 유량조정조에서 서브유닛 여과조로의 개별급수를 위한 급수장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 침지형 분리막 여과장치의 침지형 분리막은 조용적율(단위 표면적에 대한 여과요소 체적의 비율)이 2.0 × 10^-3m 이하인 중공사막인 것을 특징으로 하는 정수처리장치.