KR20120047954A - 침지형 분리막 장치의 세정 방법 및 침지형 분리막 장치의 세정 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 분리막 장치의 막 표면에 부착된 오염 물질을 간편하고, 확실하게 세정할 수 있는 침지형 분리막 장치의 세정 방법 및 침지형 분리막 장치의 세정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 분리막 장치(3)를 조(2) 내에 설치한 상태에서 분리막 장치(3)의 여과수측으로부터 약액을 주입함에 따라 세정을 행함으로써, 대량의 약품을 필요로 하지 않고, 간단한 조작으로 분리막 장치(3)의 막 표면의 제거 대상물을 세정할 수 있다. 또한, 여과시에서의 세정 개시 전의 막간 차압을 X(kPa)로 하고, 역압수 세정시에서의 약액 주입시의 막간 차압을 Y(kPa)로 했을 경우, -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 관계를 충족시키도록 약액을 주입한다. 석출된 제거 대상물이 강고한 부분이라도, 약액은, 막 두께 방향 외표면까지 침투할 수 있다. 또한, 제거 대상물과 약액이 반응하기 위한 충분한 시간을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 분리막 장치 전체의 제거 대상물을 제거할 수 있다.
Description
본 발명은, 침지형 분리막 장치의 세정 방법 및 침지형 분리막 장치의 세정 시스템에 관한 것이다.
각종 원수의 여과에 이용되는 여과막은, 여과 정밀도가 우수한 것, 설치 공간이 적게 들고, 운전 관리가 용이하다. 이러한 이유로부터, 여과막은, 각종 여과 장치에 이용되고 있다. 특히 침지형 분리막 장치는, 공간 절약성이 높고, 탁도가 높은 원수의 여과에 강하다. 따라서, 침지형 분리막 장치는, 최근 도입이 진행되고 있다. 그러나, 이러한 침지형 분리막 장치는, 여과를 계속함에 따라 원수 내의 제거 대상 물질이 막 표면에 부착됨으로써, 구멍이 폐색된다. 따라서, 침지형 분리막 장치는, 서서히 여과 성능이 저하되어 결국에는 여과할 수 없게 되어 버린다고 하는 문제를 갖고 있다. 그래서, 여과 성능을 유지하기 위해서, 기체 세정이나 역압수 세정이 일반적으로 행해지고 있다. 기체 세정은, 공기 등의 기체를 여과막의 원수측에 기포로서 도입하는 방법이다. 역압수 세정은, 여과 방향과는 반대 방향으로 여과액측으로부터 여수(濾水) 혹은 청징수(淸澄水) 등의 역압수 세정 매체를 분출시켜 막의 여과면의 부착물을 제거하는 방법이다.
또한 세정 효과를 높이기 위해서, 역압수 세정 매체에 산화 작용이 있는 차아염소산 소다를 첨가하는 방법이 알려져 있다. 또한, 오존수를 이용하여 역압수 세정하는 방법(예컨대, 특허문헌 1)이나 오존화 가압 공기로 역압수 세정하는 방법(예컨대, 특허문헌 2)이 알려져 있다. 나아가서는, 오존화 공기를 여과막의 원수측에 기포로서 주입하는 방법(예컨대, 특허문헌 3)이 알려져 있다.
막 표면의 부착물을 제거하여 높은 막 여과 유속을 유지하기 위해서는, 기체 세정시의 유량을 많게 설정하는 것이 유효하다. 또한, 기체 세정 시간을 길게 하는 것이 유효하다. 그러나, 이들 방법은, 기체 세정시에서의 여과막의 진동을 증가시키게 된다. 이들 방법은, 여과막에 부하를 가하기 때문에, 여과막의 수명이 줄어든다고 하는 문제를 갖는다. 또한, 차아염소산 소다나 오존수 등의 산화제를 이용한 역압수 세정 방법, 공기나 오존화 공기를 여과막의 원수측에 기포로서 도입하는 방법 등은, 세정 효과를 높이는 데에 있어서 유효하다. 그러나, 이들 방법은, 원수의 탁질(濁質) 등의 조건에 따라서는 반드시 충분히 안정된 막 여과 유속을 얻을 수 없는 경우가 있다.
예컨대, 분리막 장치로서, 막이 케이스에 넣어진 가압 타입의 분리막 장치를 이용한 경우, 케이스 안을 약액으로 채울 수 있다. 따라서, 분리막 장치는, 막 표면에 부착된 오염 물질이 무기물이든, 유기물이든 비교적 간단히 충분한 세정 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 침지형 분리막 장치에서는, 분리막 장치의 세정을 위해 막 침지조에 약액을 채우는 방법도 생각할 수 있다. 이 방법은, 많은 약액량이 필요하다고 하는 문제가 있고, 조작도 번거롭다고 하는 문제가 있었다. 이상으로부터, 침지형 분리막 장치의 막 표면에 부착된 오염 물질을 간편하고, 확실하게 세정할 수 있는 세정 방법이 요구되고 있었다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 분리막 장치의 막 표면에 부착된 오염 물질을 간편하고, 확실하게 세정할 수 있는 침지형 분리막 장치의 세정 방법 및 침지형 분리막 장치의 세정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
여기서, 본 발명자들은, 분리막 장치를 피여과액이 채워진 조 내에 침지시킨 상태에서 여과수측으로부터 약액을 주입하여 세정을 행하고, 제거 대상 물질을 용해시킴으로써, 대량의 약품을 필요로 하지 않고, 간단한 조작으로 분리막 장치의 막 표면의 제거 대상물을 세정할 수 있는 것을 발견하였다. 본 발명자들은, 제거 대상물이 막에 강고하게 부착되어 있던 경우는, 약액이 막 두께 방향 외표면까지, 침투하기 어려운 상태가 되는 것을 발견하였다. 특히, 무기물에 의한 막오염 같은 경우는, 무기물이 막 두께 방향이면서 외막면측에 석출됨으로써, 오염이 발생하는 것을 밝혔다. 무기물이 일단 석출되면 석출된 무기물은 막에 강고하게 고착된다. 이러한 경우에 있어서, 분리막 장치를 조 내에 설치한 채 역압수 세정측으로부터 약액을 주입하는 방법에서는, 낮은 막간 차압으로 약액을 주입하여도, 비교적 오염 정도가 낮은 장소로부터 막 외표면까지만 약액이 유출되어, 분리막 장치 전체를 충분히 세정할 수 없다. 또한, 약액을 너무 빨리 공급하여도, 제거 대상물과 약액을 반응시키기 위한 충분한 반응 시간을 얻을 수 없다. 그래서, 발명자들은, 예의 검토한 결과, 약액 주입시의 막간 차압에는, 막의 막힘 정도에 따라 최적값이 존재하는 것을 밝혔다. 최적의 막간 차압으로 약액을 주입하면, 막외 표면에 부착된 제거 대상물을 제거하기 위해서, 약액을 분리막 장치 전체에 널리 퍼지게 할 수 있다. 즉, 막이 비교적 오염되어 있지 않아, 피여과액을 여과할 때의 막간 차압이 낮을 때에는, 보다 높은 막간 차압으로 약액을 주입하지 않으면 오염 개소까지 약액이 잘 도달하지 않는다. 한편, 약액 주입시의 막간 차압이 너무 높은 경우, 약액이 너무 빨리 공급되어 버려 제거 대상물을 제거하기 위한 충분한 반응 시간을 얻을 수 없다. 반대로, 피여과액을 여과할 때의 막간 차압이 높은 경우에는, 보다 낮은 막간 차압으로 약액을 주입하여도 오염 개소에 약액을 잘 도달하게 할 수 있다. 구체적으로, 본 발명자들은, 세정 전의 피여과액을 여과할 때의 막간 차압을 X(kPa)로 하고, 약액 주입시의 초기 막간 차압을 Y(kPa)로 했을 경우에, -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 관계가 성립되도록 약액을 주입하는 것이 적합한 것을 발견하였다. 단, 0＜X＜80이다.
이와 같이, 막 표면의 오염 상태에 따라, 적절한 막간 차압을 가하여 약액을 주입하면, 약액은, 제거 대상물이 강고한 부분에 대해서도 막 두께 방향 외표면까지 잘 도달할 수 있다. 또한, 이 방법은, 제거 대상물이 약액과 반응하기 때문에, 제거 대상물과 약액이 접촉하는 적절한 접촉 시간을 부여할 수 있다. 따라서, 이 방법은, 분리막 장치 전체의 막 표면에 부착되어 있는 제거 대상물을 효과적으로 씻어낼 수 있다.
그래서, 본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 방법은, 피여과액이 채워진 조 내에 설치되어 피여과액의 분리막을 행하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법으로서, 세정 개시 전의 막간 차압을 X(kPa)로 하고, 분리막 장치의 여과수측으로부터 약액을 주입할 때의 초기 막간 차압을 Y(kPa)로 했을 경우, 하기 식 (1)을 충족시키는 초기 막간 차압을 가하여 약액을 주입하는 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법.
-0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80 … (1)
단, 0＜X＜80이다.
이러한 침지형 분리막 장치의 세정 방법에 따르면, 분리막 장치를 조 내에 설치한 상태에서 분리막 장치의 여과수측으로부터 약액을 주입함에 따라 세정을 행함으로써 대량의 약품을 필요로 하지 않고, 간단한 조작으로 분리막 장치의 막 표면의 제거 대상물을 세정할 수 있다. 또한, -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 관계를 충족시키도록 약액을 주입함으로써, 석출된 제거 대상물이 강고한 부분이라도, 약액은, 막 두께 방향 외표면까지 침투할 수 있다. 또한, 제거 대상물과 약액이 반응하기 위한 충분한 시간을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 분리막 장치 전체의 제거 대상물을 제거할 수 있다. 이상에 의해, 분리막 장치의 막 표면에 부착된 오염 물질을 간편하고, 확실하게, 즉 약액이 적게 또한 신속하게 세정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 방법에 있어서, X는, 10＜X＜50인 것이 바람직하다. X＜50으로 함으로써, 세정 얼룩이 발생하기 어렵게 된다. 또한, 10＜X로 함으로써, 세정 빈도가 높아짐에 따라 세정 비용이 상승하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 방법에 있어서, 약액은, 1 wt% 이상의 농도의 산성 액체인 것이 바람직하고, 약액의 주입량은, 분리막 장치의 막 면적 1 ㎡당 1?3 ℓ인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 분리막 장치의 막 표면에 부착된 제거 대상물이, 무기물이었을 경우에, 충분히 세정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 방법에 있어서, 분리막 장치가, 분리막 활성 오니법에 의한 것인 경우, 산성 액체는 유기산인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 시스템은, 피여과액이 채워진 조 내에 설치되어 피여과액의 분리막을 행하는 침지형 분리막 장치의 세정 시스템으로서, 약액이 저류된 약액 탱크와, 분리막 장치에 대하여, 약액 탱크 내의 약액을 여과수측으로부터 주입하는 역압수 세정 펌프와, 분리막 장치에 주입되는 약액의 압력을 조정하는 압력 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 침지형 분리막 장치의 세정 시스템에 따르면, 분리막 장치를 조 내에 설치한 상태에서 분리막 장치의 여과수측으로부터 약액을 주입함에 따라 세정을 행함으로써, 대량의 약품을 필요로 하지 않고, 간단한 조작으로 분리막 장치의 막 표면의 제거 대상물을 세정할 수 있다. 또한, 압력 조정 수단으로 약액의 압력을 조정함으로써, 최적의 막간 차압으로 약액을 주입할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 시스템에 있어서, 압력 조정 수단은, 세정 개시 전의 막간 차압에 기초하여 약액의 압력을 조정하는 것이 바람직하다. 세정 개시 전의 막간 차압에 기초함으로써, 막의 오염 상태에 따라 약액의 압력을 더욱 최적으로 조정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 시스템에 있어서, 압력 조정 수단은, 세정 개시 전의 막간 차압을 X(kPa)로 하고, 역압수 세정 펌프가 약액을 주입할 때의 초기 막간 차압을 Y(kPa)로 했을 경우, 하기 식 (1)을 충족시키는 초기 막간 차압으로 약액이 주입되도록, 압력의 조정을 행하는 것이 바람직하다.
-0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80 … (1)
단, 0＜X＜80이다.
이와 같이, -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 관계를 충족시키도록 약액을 주입함으로써, 석출된 제거 대상물이 강고한 부분이라도, 약액은, 막 두께 방향 외표면까지 침투할 수 있다. 또한, 제거 대상물과 약액이 반응하기 위한 충분한 시간을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 분리막 장치 전체의 제거 대상물을 제거할 수 있다. 이상에 의해, 분리막 장치의 막 표면에 부착된 오염 물질을 간편하고, 확실하게, 즉 약액이 적게 또한 신속하게 세정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 분리막 장치의 막 표면에 부착된 오염 물질을 간편하고, 확실하게 세정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 침지형 분리막 장치에 의한 세정 시스템의 일례를 도시한 블록도이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 대한 X와 Y의 값을 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 대한 X와 Y의 값을 나타낸 도면이다.
이하에, 본 발명에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 방법 및 세정 시스템의 적합한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 방법을 행하는 세정 시스템(200)이 내장된 침지형 분리막 시스템(100)의 일례를 도시한 블록도이다. 침지형 분리막 시스템(100)은, 침지조(2), 분리막 장치(3), 산기(散氣) 장치(4), 블로워(5), 여과수 유량계(6), 흡인 펌프(7), 여과 수조(8), 배수 밸브(12), 세정 시스템(200)을 구비하고 있다.
피여과수(1)는, 침지조(2) 내에 연속적으로, 또는 단속적으로 도입되어 있다. 침지조(2) 내에는, 분리막의 모듈이 내장된 분리막 장치(3)가 침지되어 있다. 이 분리막 장치(3)는, 피여과수(1)를 여과 처리할 수 있다. 산기 장치(4)는, 침지조(2) 내의 분리막 장치(3)의 아래쪽에 배치되어 있다. 산기 장치(4)는, 블로워(5)로부터 공급된 기체(공기)를 기포형으로 산기시킬 수 있다. 또한, 배수 밸브(12)는, 침지조(2)에 부착되어 있다. 흡인 펌프(7)는, 여과수 유량계(6)를 사이에 두고 분리막 장치(3)에 접속되어 있다. 흡인 펌프(7)는, 여과수를 흡인하는 기능을 갖고 있다. 흡인 펌프(7)는, 퍼올린 처리수를 여과수(9)로 하여 여과 수조(8)에 저류한다. 여과수 유량계(6)는, 흡인 펌프(7)로 퍼올린 여과수의 유량을 계측한다.
세정 시스템(200)은, 역압수 세정 펌프(10)와, 유량계(11)와, 약액 탱크(13)와, 연성압계(14)와, 압력 조정 밸브(15)와, 제어부(16)를 구비한다. 연성압계(14)는, 여과수 유량계(6)와 분리막 장치(3) 사이에 접속되어 있다. 또한, 약액 탱크(13)는, 연성압계(14)와 여과수 유량계(6) 사이에 약액 주입 라인(L)을 개재하여 접속되어 있다. 약액 주입 라인(L)에는, 약액 탱크(13)측에서부터 차례로 역압수 세정 펌프(10), 유량계(11), 압력 조정 밸브(15)가 접속되어 있다. 또한, 제어부(16)는, 역압수 세정 펌프(10), 유량계(11), 연성압계(14) 및 압력 조정 밸브(15)에 접속되어 있다. 또한, 제어부(16)는, 여과수 유량계(6), 흡인 펌프(7) 및 블로워(5)에 접속되어 있어도 좋고, 역압수 세정 운전용 제어와 함께 여과 운전용 제어를 행할 수도 있다. 또한, 역압수 세정 운전용 제어부와 여과 운전용 제어부를 나누어도 좋다. 세정 시스템(200)은, 분리막 장치(3)의 막면의 제거 대상물을 역압수 세정에 의해 제거하는 기능을 갖고 있다. 제거 대상물은, 무기물이어도 좋고 유기물이어도 좋지만, 무기물이 보다 바람직하다.
약액 탱크(13)는, 역압수 세정을 행하기 위한 약액을 저류하는 탱크이다. 약액 탱크(13)에 저류되는 약액은, 제거 대상물이 무기물인 경우는, 1 wt% 이상의 농도의 산성 액체인 것이 바람직하다. 또한, 약액은, 제거 대상물인 무기물이 철이나 망간인 경우에는, 옥살산을 이용하는 것이 바람직하고, 무기물이 칼슘인 경우에는 염산이나 질산을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 분리막 장치가 분리막 활성 오니법에 의한 것인 경우에는, 미생물에 의해 분해가 가능한 옥살산이나 시트르산이라는 유기산을 이용하는 것이 바람직하다. 약액은, 제거 대상물이 유기물인 경우에는, 차아염소산나트륨인 것이 바람직하다.
역압수 세정 펌프(10)는, 약액 주입 라인(L)을 통해 약액 탱크(13) 내의 약액을 분리막 장치(3)에 주입하는 기능을 갖고 있다. 유량계(11)는, 역압수 세정 펌프(10)로부터 송액되는 약액의 유량을 계측하는 기능을 갖고 있다. 압력 조정 밸브(15)는, 약액을 공급할 때의 압력을 조정하는 기능을 갖고 있다. 연성압계(14)는, 여과시에 있어서의 막간 차압 및 역압수 세정시에 있어서의 막간 차압을 계측하는 기능을 갖고 있다.
제어부(16)는, 연성압계(14), 유량계(11)로부터의 측정값을 취득하는 기능을 갖고 있다. 제어부(16)는, 역압수 세정 펌프(10)에 제어 신호를 출력함으로써, 역압수 세정 펌프(10)를 운전시키는 기능을 갖고 있다. 제어부(16)는, 압력 조정 밸브(15)에 제어 신호를 출력하여 압력 조정을 행하는 기능을 갖고 있다. 또한, 제어부(16)는, 취득한 측정값에 기초하여 막간 차압이 최적값이 되도록, 압력 조정 밸브(15)를 제어하는 기능을 갖고 있다. 혹은, 제어부(16)는, 취득한 측정값에 기초하여 막간 차압이 최적값이 되도록, 역압수 세정 펌프(10)의 출력을 제어하는 기능을 갖고 있다. 이와 같이, 제어부(16), 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)는, 압력 조정 수단으로서 기능한다. 또한, 제어부(16)는, 역압수 세정시에 흡인 펌프(7)를 정지시키고, 역압수 세정이 종료되었을 때에 흡인 펌프(7)를 다시 기동하는 기능을 갖고 있다. 또한, 제어부(16)는, 역압수 세정을 행하고 있는 동안은, 블로워(5)를 정지시키는 것이 바람직하다. 약액이 막외 표면 근방에 머물기 때문이다.
여기서, 본 발명자들은, 제거 대상물이 분리막 장치(3)의 막에 강고하게 부착되어 있던 경우에, 약액이 막 두께 방향 외표면까지 침투하기 어려운 상태가 되어 버리는 것을 발견하였다. 본 발명자들은, 특히, 무기물에 의한 막오염 같은 경우는, 무기물이 막 두께 방향이면서 외막면측에 석출됨으로써 막오염이 발생하고 있는 것을 발견하였다. 또한, 석출된 무기물은 매우 강고하기 때문에, 일단 무기물이 막면에 석출되면, 이 석출 부분에 있어서는, 약액이 막 두께 방향 외표면까지 침투하기 어려운 상태가 되어 버리는 것을 발견하였다. 또한, 이러한 경우에 있어서, 분리막 장치(3)를 침지조(2) 내에 설치한 채 역압수 세정측으로부터 약액을 주입하는 방법에서는, 낮은 막간 차압으로 약액을 주입하여도, 비교적 오염 정도가 낮은 장소로부터 막 외표면까지만 약액이 유출되어, 분리막 장치(3) 전체를 충분히 세정할 수 없는 것을 발견하였다. 그래서, 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 보다 높은 막간 차압을 가하여 주입하면 되는 것을 밝히고, 또한, 제거 대상물과 약액이 반응하기 위한 적절한 접촉 시간을 부여하는 것이 필요하다는 것을 밝혔다. 본 발명자들은, 막간 차압의 최적값으로서, 여과시에 있어서의 세정 개시 전의 막간 차압을 X(kPa)로 하고, 역압수 세정시에 있어서의 약액 주입시의 초기 막간 차압을 Y(kPa)로 했을 경우, -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 관계가 성립되는 값으로 하는 것이 바람직한 것을 발견하였다. 단, 0＜X＜80이다.
제어부(16)는 역압수 세정시, -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 관계를 충족시키도록 압력 조정 밸브(15) 혹은 역압수 세정 펌프(10)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(16)는, 연성압계(14)로부터 출력된 계측값에 기초하여 역압수 세정 전의 막간 차압(X)을 취득한다. 그리고, 제어부(16)는 막간 차압(X)에 기초하여 적합한 초기 막간 차압(Y)을 산출하고, 압력 조정 밸브(15) 혹은 역압수 세정 펌프(10)를 제어한다. 이 막간 차압(X)은 본원에 의한 세정을 개시하기 전의 값이 이용된다. 구체적으로는, 역압수 세정 개시 시점으로부터, 1시간?1분 전의 막간 차압의 값이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10분?1분 전이다. 또한, X의 값은 세정 얼룩의 발생을 억제하기 위해서, X＜50이 바람직하고, X＜40이 보다 바람직하다. 또한, X의 값은, 세정 빈도가 높아짐으로써 세정 비용이 상승하는 것을 억제하기 위해서, 10＜X가 바람직하고, 20＜X가 보다 바람직하다. 제어부(16)는 역압수 세정에 의한 분리막 장치(3)의 세정을 1?90분 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 침지형 분리막 시스템(100) 및 본 실시형태에 따른 세정 시스템(200)을 이용한 경우의 운전 방법에 대해서 설명한다. 예컨대, 여과는 임의로 설정된 여과 시간에 실시되고, 여과시에는 피여과수(1)가 침지조(2)에 연속적으로, 또는 단속적으로 도입되어 분리막 장치(3)를 통해 흡인 펌프(7)로 흡인됨으로써 여과수(9)를 얻을 수 있다. 여과수(9)는 처리수로서 여과 수조(8)에 저류된다.
세정 시스템(200)은, 여과 시간이 미리 설정된 시간을 경과한 후, 임의의 설정 시간만큼 역압수 세정을 실시한다. 구체적으로, 제어부(16)는, 흡인 펌프(7) 및 블로워(5)를 정지시킨다. 또한, 제어부(16)는, 역압수 세정 개시 전의 막간 차압의 값 X(kPa)를 참조하여, 목표가 되는 초기 막간 차압의 값 Y(kPa)를 산출한다. 목표가 되는 Y의 값은 -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80을 충족시키고 있으면, 임의의 값을 목표값으로 설정할 수 있다. 제어부(16)는 막간 차압이 목표값이 되도록 압력 조정 밸브(15) 혹은 역압수 세정 펌프(10)를 제어한다. 역압수 세정시에는, 역압수 세정 펌프(10)에 의해 여과수(9)가 여과시와는 반대 방향으로 분리막 장치(3)에 도입된다.
혹은, 제어부(16)는, 여과시에 있어서의 막간 차압을 모니터링해 두고, 막간 차압이 정해진 임계값에 도달했을 때에, 역압수 세정을 행하여도 좋다.
여기서, 세정을 속행하고 있으면, 분리막 장치의 막의 제거 대상물은 서서히 제거된다. 따라서, 압력 조정 밸브(15)의 조정 위치 및 역압수 세정 펌프(10)의 출력을 일정하게 해 둔 경우, 세정 시간이 진행됨에 따라 막간 차압은 내려간다. 제어부(16)는 약액 주입 개시시에 초기 막간 차압이 목표값이 되도록, 압력 조정 밸브(15)의 조정 위치 및 역압수 세정 펌프(10)의 출력을 결정한 후, 세정 중에는 그 상태를 유지해 둘 수 있다. 그 경우, 막간 차압은 내려간다. 혹은, 제어부(16)는, 세정 중에는 막간 차압이 일정해지도록 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)의 제어를 계속하여도 좋다. 제어부(16)는, 초기 막간 차압 Y(kPa)가 -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 관계를 충족시키고 있으면, 어느 쪽의 제어 방법을 행하여도 좋다.
여기서, Y(kPa)로서 정의되어 있는 「초기 막간 차압」에 대해서 설명한다. 제어부(16)가 설정한 초기 막간 차압을 충족시키도록, 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)를 제어할 때, 2가지의 제어 방법이 있다. 첫 번째 방법에 따르면, 제어부(16)는, 설정한 초기 막간 차압을 충족시키도록 압력 조정 밸브(15)의 조정 위치 및 역압수 세정 펌프(10)의 출력을 미리 산출해 두고, 산출 결과에 따라 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)를 기동시켜 약액을 주입한다. 이 경우, 약액 주입 개시시의 막간 차압이, 「초기 막간 차압」이 된다. 두 번째 방법에 따르면, 제어부(16)는, 약액 주입 개시시에는 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)를 임의의 제어값으로 기동시켜 두고, 약액 주입 개시 후의 막간 차압을 참조하여 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)의 제어값을 조정한다. 제어부(16)는 약액 주입 개시 후의 막간 차압이 너무 낮아 -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 조건을 충족시키지 못하는 경우, 막간 차압을 올려 조건을 충족시키도록 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)의 제어값을 조정한다. 이 경우, 조정 완료 시점에서의 막간 차압이 「초기 막간 차압」이 된다. 또한, 제어부(16)는 약액 주입 개시 후의 막간 차압이 너무 높아 -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 조건을 충족시키지 못하는 경우, 막간 차압을 내려 조건을 충족시키도록 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)의 제어값을 조정한다. 이 경우, 조정 완료 시점에서의 막간 차압이 「초기 막간 차압」이 된다. 또한, 미리 압력 조정 밸브(15) 및 역압수 세정 펌프(10)의 제어값을 산출하는 경우라도, 조건을 충족시키지 못하기 때문에 조정한 경우는, 조정 완료 시점에서의 막간 차압이 「초기 막간 차압」이 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 방법 및 세정 시스템(200)에 따르면, 분리막 장치(3)를 조(2) 내에 설치한 상태에서 분리막 장치(3)의 여과수측으로부터 약액을 주입함에 의해 세정을 행함으로써, 대량의 약품을 필요로 하지 않고, 간단한 조작으로 분리막 장치(3)의 막 표면의 제거 대상물을 세정할 수 있다. 또한, -0.375X+30≤Y≤0.5X+80의 관계를 충족시키도록 약액을 주입함으로써, 석출된 제거 대상물이 강고한 부분이라도, 약액은, 막 두께 방향 외표면까지 침투할 수 있다. 또한, 제거 대상물과 약액이 반응하기 위한 충분한 시간을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 분리막 장치 전체의 제거 대상물을 제거할 수 있다. 이상에 의해, 분리막 장치의 막 표면에 부착된 오염 물질을 간편하고, 확실하게, 즉 약액이 적게 또한 신속하게 세정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 시스템(200)은, 압력 조정 밸브(15)나 역압수 세정 펌프(10)로 약액의 압력을 조정함으로써, 최적의 막간 차압으로 약액을 주입할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 침지형 분리막 장치의 세정 시스템(200)에 있어서, 압력 조정 밸브(15)나 역압수 세정 펌프(10) 등의 압력 조정 수단은, 세정 개시 전의 막간 차압에 기초하여, 약액의 압력을 조정할 수 있다. 세정 개시 전의 막간 차압에 기초함으로써, 막의 오염 상태에 따라 약액의 압력을 더욱 최적으로 조정할 수 있다.
실시예 1
도 1에 도시된 침지형 분리막 시스템(100)을 사용하여 하천 표류수로부터 상수를 얻을 목적으로 운전을 실시하였다. 분리막 장치(3)의 막 모듈에는, 폴리불화비닐리덴제 중공사(MF)(정밀 여과)막, 공칭 구멍 직경 0.1 ㎛, 유효막 면적 25 ㎡인 것을 이용하였다. 막 모듈의 외형 치수는, 직경 180 ㎜, 길이 2000 ㎜(원통형)이다. 침지조(2)는, 직경 200 ㎜, 높이 2500 ㎜의 원통 형상의 물건이다.
여과 시간의 경과와 함께, 각 분리막 장치의 막간 차압은, 여러 가지 막간 차압으로 상승한다. 이들 분리막 장치에 대하여, 차아염소산나트륨을 사용하여 세정하여도 막간 차압은 내려가지 않았다. 이 때 막면은 갈색으로 변색되고, EDX 해석을 행하면, 철이 부착되어 있는 것을 알 수 있다. 이 때, 약액 탱크 내의 약액으로서, 50 ℓ의 1.5% 옥살산 수용액을 조정하였다. 분리막 장치를 조 내에 침지시킨 채, 세정 시스템에 의해, 여과수측으로부터 약액을 주입하였다. 이 때의, 약액의 주입량은, 막 면적 1 ㎡당 2 ℓ로 하였다.
세정 시스템은 세정 개시 전의 여과시에 있어서의 막간 차압의 값 X(kPa)에 따라, 약액 주입시의 초기 막간 차압의 값 Y(kPa)를 압력 조정 밸브에 의해 조정하였다. 막간 차압의 값 X는, 세정 개시보다 1분 전의 값을 이용하였다. 구체적으로는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1?11에 나타내는 조건으로 역압수 세정을 행하고, 비교예 1?8에 나타내는 조건으로 역압수 세정을 행하였다. 도 2에 실시예 및 비교예에 대한 X와 Y의 값을 나타낸 도면을 도시한다. 도 2에는 Y＝-0.375X＋30을 나타내는 선도(L1)가 기재되어 있다. 또한, 도 2에는 Y＝0.5X＋80을 나타내는 선도(L2)가 기재되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1?11은 모두 -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 조건을 충족시키고 있다. 한편, 비교예 1?8은 모두 -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 조건을 충족시키고 있지 않다. 실시예 1?11 및 비교예 1?8의 세정은, 약액 탱크 내의 약액이 없어질 때까지 행하였다. 즉, 약액 주입 개시로부터 약액 탱크에서 약액이 없어질 때까지의 시간이 세정 시간이 된다. 또한, 세정 중인 압력 조정 밸브의 조정 위치 및 역압수 세정 펌프의 출력은, 약액 주입 개시로부터 일정하게 하였다. 또한, 압력 조정 밸브 및 역압수 세정 펌프의 제어값은, 목표가 되는 값 Y를 충족시키도록 미리 산출해 둔다. 따라서, 약액 주입 개시시의 막간 차압이 「초기 막간 차압」이다.
실시예 1?11 및 비교예 1?8의 조건으로 각각 세정을 행한 후, 각 분리막 장치로 다시 여과를 행하였다. 이 때의 여과시에 있어서의 막간 차압 Z(kPa)를 측정하였다. 또한, 세정 시간, 즉 약액의 주입 시간도 측정하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 이 측정 결과에 기초하여, 각 실시예 및 비교예에 대한 세정 회복률(%)을 산출하였다. 세정 회복률은, 100×(X-Z)/X에 의해 산출할 수 있다. 산출 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1?11은, 모두 60% 이상의 높은 세정 회복률이다. 특히, X가 30 kPa 이상인 실시예 3?11은, 79% 이상의 높은 세정 회복률이다. 한편, 비교예 1?8은, 실시예 1?11과 동일한 양의 약액을 이용하고 있음에도 불구하고, 모두 20%보다 낮은 세정 회복률이다. Y의 값이 높아, 고압으로 약액을 주입하고 있는 실시예 1, 3, 6, 10과 비교예 2, 4, 6, 8을 비교한다. 실시예 1, 3, 6, 10과 비교예 2, 4, 6, 8의 약액 주입시의 막간 차압의 차는 크지 않지만, 비교예 2, 4, 6, 8의 약액 주입 시간이 실시예 1, 3, 6, 10보다 대폭 적어지고 있다. 이것으로부터, 비교예 2, 4, 6, 8의 경우는, 약액이 너무 빨리 공급되어 버려, 약액이 제거 대상물과 충분히 반응하지 않고 분리막 장치로부터 나와 버리는 것으로 이해된다. 한편, 실시예 1, 3, 6, 10에서는, 약액과 제거 대상물이 충분히 반응하고 있는 것으로 이해된다. 이와 같이, 동일한 약액량임에도 불구하고 약액과 제거 대상물과의 반응이 충분히 행해지고 있고, 실시예 쪽이 비교예에 비하여 세정 효율이 대폭 향상되고 있는 것으로 이해된다. 이상으로부터, -0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80의 조건으로 함으로써, 대량의 약액을 필요로 하지 않고 높은 세정 회복률을 얻을 수 있는 것으로 이해된다.
1 : 피여과수 2 : 침지조
3 : 분리막 장치 4 : 산기 장치
5 : 블로워 6 : 막여과수 유량계
7 : 흡인 펌프 8 : 여과 수조
9 : 여과수 10 : 역압수 세정 펌프
11 : (역압수 세정수) 유량계 12 : 배수 밸브
13 : 약액 탱크 14 : 연성압계
15 : 압력 조정 밸브 16 : 제어부
100 : 침지형 분리막 시스템 200 : 세정 시스템
3 : 분리막 장치 4 : 산기 장치
5 : 블로워 6 : 막여과수 유량계
7 : 흡인 펌프 8 : 여과 수조
9 : 여과수 10 : 역압수 세정 펌프
11 : (역압수 세정수) 유량계 12 : 배수 밸브
13 : 약액 탱크 14 : 연성압계
15 : 압력 조정 밸브 16 : 제어부
100 : 침지형 분리막 시스템 200 : 세정 시스템
Claims (9)
- 피여과액이 채워진 조 내에 설치되어 상기 피여과액의 분리막을 행하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법으로서, 세정 개시 전의 막간 차압을 X(kPa)로 하고, 상기 분리막 장치의 여과수측으로부터 약액을 주입할 때의 초기 막간 차압을 Y(kPa)로 했을 경우, 하기 식 (1)을 충족시키는 초기 막간 차압을 가하여 상기 약액을 주입하는 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법.
-0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80 … (1)
[단, 0＜X＜80임] - 제1항에 있어서, 상기 X는 10＜X＜50인 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 약액은 1 wt% 이상의 농도의 산성 액체인 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 약액의 주입량은, 상기 분리막 장치의 막 면적 1 ㎡당 1?3 ℓ인 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리막 장치가 분리막 활성 오니법에 의한 것인 경우, 상기 산성 액체는 유기산인 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리막 장치는, 중공사막을 이용한 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 방법.
- 피여과액이 채워진 조 내에 설치되어 상기 피여과액의 분리막을 행하는 침지형 분리막 장치의 세정 시스템으로서,
약액이 저류된 약액 탱크와,
상기 분리막 장치에 대하여, 상기 약액 탱크 내의 상기 약액을 여과수측으로부터 주입하는 역압수 세정 펌프와,
상기 분리막 장치에 주입되는 상기 약액의 압력을 조정하는 압력 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 압력 조정 수단은, 세정 개시 전의 막간 차압에 기초하여, 상기 약액의 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 압력 조정 수단은, 세정 개시 전의 막간 차압을 X(kPa)로 하고, 상기 역압수 세정 펌프가 상기 약액을 주입할 때의 초기 막간 차압을 Y(kPa)로 했을 경우, 하기 식 (1)을 충족시키는 초기 막간 차압으로 상기 약액이 주입되도록, 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 장치의 세정 시스템.
-0.375X＋30≤Y≤0.5X＋80 … (1)
[단, 0＜X＜80임]
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