KR20130123879A - High efficiency water treatment system using hollow fiber membrane and method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중공사막 여과장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수처리 과정 중 발생되는 농축수를 재처리하여 수처리효율을 극대화하고 농축수량을 극소화하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow fiber membrane filtration apparatus, and more particularly, to a hollow fiber membrane filtration apparatus for reducing the final concentrated water to maximize the water treatment efficiency and minimize the amount of concentrated water by reprocessing the concentrated water generated during the water treatment process.
분리막은 특별한 경우를 제외하고는 상의 변화를 수반하지 않고 고체와 액체, 액체와 액체, 기체와 기체 및 액체와 기체를 분리하는 데 매우 유용한 장치로서 폐수처리, 용수제조를 포함한 수처리에 사용된다. 또한, 식품과 제약부문에서의 농축 그리고 공기 중에서의 산소와 질소의 분리, 암모니아의 회수 등 산업 전반에 널리 사용되고 있다.Separation membranes are very useful devices for separating solids and liquids, liquids and liquids, gases and gases, and liquids and gases without involving phase changes except in special cases, and are used for water treatment including wastewater treatment and water preparation. It is also widely used throughout the industry in the food and pharmaceutical sectors, in the separation of oxygen and nitrogen from the air and in the recovery of ammonia.
분리막은 형태와 분리성능에 따라 여러 가지로 분류될 수 있는데 우선 형태면에 따라 평막, 관형막, 중공사막, 나권형막 등으로 분류되고, 분리성능(분리막의 세공크기)에 따라 정밀여과막, 한외여과막, 역삼투막 등으로 분류될 수 있다.Separation membranes can be classified into various types according to their shape and separation performance. First, they are classified into flat membranes, tubular membranes, hollow fiber membranes, spiral wound membranes, etc., depending on their shape, and according to separation performance (pore size of membrane) Filtration membranes, reverse osmosis membranes, and the like.
분리막을 이용한 수처리장치 중 중공사막 수처리장치의 여과재로 사용되는 중공사막모듈은 충진밀도가 높아 부피당 막 표면적이 대단히 우수한 장점이 있으며 중공사막 실을 수천개에서 수만개씩 배열시킨 형태로 구성된다.The hollow fiber membrane module, which is used as a filter medium of the hollow fiber membrane water treatment device, has a high packing density and has an excellent membrane surface area per volume. The hollow fiber membrane chamber is composed of thousands to tens of thousands of hollow fiber membrane threads.
이러한 특징을 갖는 중공사막 모듈을 이용한 일반적인 수처리공정은 전처리공정, 막분리공정, 역세공정 및 세정공정 등을 포함하여 이루어진다.The general water treatment process using the hollow fiber membrane module having such characteristics includes a pretreatment step, a membrane separation step, a backwashing step and a washing step.
전처리공정은 오염물질이 함유된 원수로부터 협잡물을 제거하고 응집제를 공급하여 응집플럭을 형성하는 공정이고, 막분리공정은 전처리된 원수를 중공사막 모듈을 이용하여 처리하여 생산된 처리수는 배수지로 이송하고 농축수는 농축조로 이송하는 공정이며, 역세공정 및 세정공정은 처리수 중 일부를 이용하여 중공사막 모듈을 세정하는 공정이다.The pretreatment process removes contaminants from the raw water containing contaminants and supplies flocculants to form flocculation flocs.The membrane separation process treats the pretreated raw water using the hollow fiber membrane module and transfers the treated water to the drain. The concentrated water is transferred to the concentration tank, and the backwashing and washing processes are used to wash the hollow fiber membrane module using a portion of the treated water.
종래 중공사막을 이용한 수처리시스템의 경우 상술한 바와 같은 공정들이 1차적인 단계로만 이루어지기 때문에 시스템의 대형화에 따른 용량증설시 유입수질 대응 및 시스템 회수율에 따른 농축수량의 증가와 같은 한계점이 발생한다.In the case of the conventional water treatment system using a hollow fiber membrane, the above-described processes are performed only as a first step, and thus, limitations such as an increase in the amount of concentrated water according to the inflow quality and the system recovery rate are caused when the capacity is increased due to the enlargement of the system.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 중공사막을 이용한 수처리 시스템의 대형화에 있어서 복수 개의 독립시스템을 적용하여 수질개선 및 수처리효율(회수율)을 극대화시킬 수 있어 최종 농축수량을 줄일 수 있고 생산수량을 한계까지 끌어올릴 수 있는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention was devised to solve the conventional problems as described above, in order to maximize the water quality improvement and water treatment efficiency (recovery rate) by applying a plurality of independent systems in the enlargement of the water treatment system using a hollow fiber membrane The present invention provides a hollow fiber membrane filtration apparatus for reducing the final concentrated water, which can reduce the final concentrated water quantity and raise the production quantity to the limit.
본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치는, 분리대상 물질이 함유된 원수나 이전 수처리과정에서 배출되는 농축수를 유입하여 중공사막을 이용해 처리하고, 이 과정에서 생성된 처리수와 농축수를 각각 외부로 배출하는 1차 중공사막 모듈; 및 1차 중공사막 모듈로부터 배출되는 농축수를 유입하여 중공사막으로 재처리하고, 이 과정에서 생성된 처리수와 농축수를 각각 외부로 배출하는 2차 중공사막 모듈;을 포함한다.In the present invention, the hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water is introduced into the raw water containing the separation target material or the concentrated water discharged from the previous water treatment, and treated using the hollow fiber membrane, and the treated water and the concentrated water generated in this process. Primary hollow fiber membrane module to discharge each to the outside; And a secondary hollow fiber membrane module for introducing the concentrated water discharged from the primary hollow fiber membrane module and reprocessing the hollow fiber membrane, and discharging the treated water and the concentrated water generated in this process to the outside, respectively.
1,2차 중공사막 모듈은 농축수의 이송을 제외하고 독립적으로 운용된다.The first and second hollow fiber membrane modules operate independently except for the transfer of concentrated water.
2차 중공사막 모듈은 복수 개가 구비되어 각 단계에서 생성되는 농축수의 반복적인 재처리가 이루어지도록 한다.Secondary hollow fiber membrane module is provided with a plurality so that repeated reprocessing of the concentrated water produced in each step.
1,2차 중공사막 모듈은, 원수 또는 농축수를 유입한 후 중공사막을 이용하여 오염물질을 여과하는 분리막조; 분리막조로 에어를 공급하여 막에 붙은 오염물질을 분리하는 블로워; 분리막조에서 생성된 처리수를 배수지로 배출하는 공정펌프; 및 분리막조에서 생성된 농축수를 배출하는 배출펌프;를 포함한다.The first and second hollow fiber membrane modules include a separation membrane tank for filtering contaminants using a hollow fiber membrane after introducing raw water or concentrated water; A blower for supplying air to the separation membrane to separate the contaminants attached to the membrane; Process pump for discharging the treated water generated in the membrane tank to the drainage; And a discharge pump for discharging the concentrated water generated in the separation membrane tank.
본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치는 공정펌프를 거친 처리수 중 일부를 이용하여 분리막조를 세정하는 세정부를 더 구비한다.The hollow fiber membrane filtration apparatus for reducing the final concentrated water of the present invention further includes a cleaning unit for cleaning the separation membrane tank by using some of the treated water that has passed through the process pump.
세정부는 처리수만을 이용하여 분리막조를 세정하거나, 처리수에 화학 약품을 첨가하여 분리막조를 세정한다.The washing unit cleans the separation tank using only the treated water or adds a chemical to the treated water to clean the separation tank.
본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치는 분리막조로부터 배출되는 처리수의 수질이 악화된 경우 처리수를 1차 중공사막 모듈로 공급되는 원수를 저장하기 위한 원수 저장조로 회수하는 처리수 회수부를 더 포함한다.The hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water of the present invention recovers treated water to recover the treated water to a raw water storage tank for storing the raw water supplied to the primary hollow fiber membrane module when the quality of the treated water discharged from the separation membrane is deteriorated. Includes more wealth.
분리막조로부터 배출되는 농축수의 이송관로는 재처리를 위해 농축수를 이송하는 재처리 이송관로와, 농축수를 농축조로 이송하기 위한 농축조 이송관로로 이루어지며, 재처리 이송관로와 농축조 이송관로에는 유량조절을 위한 농축수 조절밸브가 각각 구비된다.Condensate water discharge pipe discharged from the separation membrane tank consists of a reprocessing transport pipe for transporting the concentrated water for reprocessing, and a thickening tank transport pipe for transporting the concentrated water to the concentration tank. Concentrated water control valve for flow control is provided respectively.
(a) 중공사막 모듈들 중 이전 단계의 모듈로부터 배출되는 농축수를 전량 다음 단계의 모듈로 이송하는 경우 재처리 이송관로의 농축수 조절밸브는 열리고 농축조 이송관로의 농축수 조절밸브는 닫히며, (b) 중공사막 모듈들 중 이전 단계의 모듈로부터 배출되는 농축수를 전량 농축조로 이송하는 경우 재처리 이송관로의 농축수 조절밸브는 닫히고 농축조 이송관로의 농축수 조절밸브는 열리며, (c) 농축수를 다음 단계의 모듈과 농축조로 분배하여 이송시키는 경우 각 농축수 조절밸브를 모두 열리고 그 개방정도가 조절된다.(a) When the concentrated water discharged from the previous stage module among the hollow fiber membrane modules is transferred to the next stage module, the concentrated water control valve of the reprocessing feed pipe is opened and the concentrated water control valve of the thickener feed pipe is closed. (b) When the concentrated water discharged from the previous stage of the hollow fiber membrane modules is transferred to the condenser, the condensate control valve of the reprocessing conveying line is closed and the condensate control valve of the condenser conveying line is opened, and (c) When the brine is distributed and transferred to the next level of modules and concentrators, each brine control valve is opened and its opening is adjusted.
본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치는 1차 중공사막 모듈로 이송되는 원수를 전처리하는 전처리부를 더 포함한다.The hollow fiber membrane filtration apparatus for reducing the final concentrated water of the present invention further includes a pretreatment unit for pretreatment of raw water transferred to the primary hollow fiber membrane module.
전처리부는, 원수에 포함된 협잡물을 제거하는 스트레이너; 및 스트레이너를 거친 원수의 상태에 따라 원수에 응집제를 선택적으로 공급하여 원수 중 유기물 및 용존물질을 제어하는 응집 혼화조;를 포함한다.The pretreatment unit may include: a strainer for removing impurities contained in raw water; And a cohesive mixing tank for selectively supplying coagulant to the raw water according to the state of the raw water passing through the strainer to control organic matter and dissolved substances in the raw water.
2차 중공사막 모듈로 농축수가 유입되는 과정에서 농축수의 상태에 따라 농축수에 응집제를 선택적으로 주입하여 농축수에 응집플럭이 형성되도록 이루어진다.In the process of introducing the concentrated hollow water into the secondary hollow fiber membrane module, a flocculant is selectively formed in the concentrated water by injecting a flocculant into the concentrated water according to the state of the concentrated water.
각 중공사막 모듈 중 최종 단계에 위치되는 중공사막 모듈로부터 배출되는 농축수는 전량 농축조로 이송된다.The concentrated water discharged from the hollow fiber membrane module positioned at the final stage of each hollow fiber membrane module is transferred to the concentration tank.
본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치에 따르면 다음과 같은 효과들을 가진다.According to the hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water of the present invention has the following effects.
첫째, 오염물질이 포함된 원수가 여러 단계의 중공사막 모듈을 통과하면서 재처리되도록 이루어짐으로써 수처리효율(처리수 회수율)을 극대화(99.9%이상)하고 최종 농축수량을 극소화할 수 있다.First, raw water containing contaminants is reprocessed while passing through the hollow fiber membrane module of various stages, thereby maximizing water treatment efficiency (treatment rate of recovery water) (more than 99.9%) and minimizing the final concentrated water quantity.
둘째, 독립된 복수 개의 중공사막 모듈을 연결하여 각 모듈 별로 운전조건을 조율하도록 이루어짐으로써 유입수질 및 다른 모듈의 영향을 최소화할 수 있다. 각 단계별로 전후처리 공정을 결합시켜 선택적으로 유입수질 변동에 따른 안정적인 처리가 가능하다. 농축수의 전량처리 또는 농축조로의 이송을 자유롭게 조절할 수 있다.Second, by connecting a plurality of independent hollow fiber membrane modules to adjust the operating conditions for each module it is possible to minimize the influence of influent water quality and other modules. By combining the pretreatment process at each stage, it is possible to selectively treat the fluctuation of inflow water quality. It is possible to freely control the whole amount of the concentrated water treatment or transfer to the concentration tank.
셋째, 처리수의 수질에 문제가 있는 경우 처리수를 재처리하도록 이루어짐으로써 처리수의 수질악화 문제를 해결할 수 있다.Third, when there is a problem in the water quality of the treated water is made to reprocess the treated water can be solved the problem of poor water quality.
도 1은 본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치의 계통도.
도 2는 분리막조의 세정이 이루어지는 과정을 나타낸 계통도.
도 3는 처리수의 회수가 이루어지는 과정을 나타낸 계통도.1 is a system diagram of the hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water of the present invention.
Figure 2 is a system diagram showing a process of washing the separation membrane bath.
3 is a system diagram showing a process of recovering treated water.
이하에서는 본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, the hollow fiber membrane filtration apparatus for reducing the final concentrated water of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치의 계통도이고, 도 2는 분리막조의 세정이 이루어지는 과정을 나타낸 계통도이며, 도 3는 처리수의 회수가 이루어지는 과정을 나타낸 계통도이다.1 is a system diagram of a hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water of the present invention, Figure 2 is a system diagram showing a process of washing the separation membrane tank, Figure 3 is a system diagram showing a process of recovery of the treated water.
본 발명에 따른 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치는 원수 공급부(10), 전처리부(20), 제1중공사막 모듈(30), 제2중공사막 모듈(40), 제3중공사막 모듈(50), 세정부(60) 및 처리수 회수부(70)를 포함한다.The hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water according to the present invention is a raw
원수 공급부(10)는 오염물질이 함유된 폐수 등의 분리대상 물질이 함유된 원수를 유입하여 저장하고 저장된 원수를 전처리부(20)로 공급하는 것으로, 원수가 저장되는 원수 저장조(11)와, 원수 저장조(11)의 원수를 전처리부(20)로 공급하는 원수공급펌프(12)를 포함한다.The raw
전처리부(20)는 원수공급펌프(12)를 통해 공급되는 원수에 포함된 협잡물을 제거하고 응집제를 공급하여 응집플럭을 형성하는 것으로, 원수에 포함된 협잡물을 제거하는 스트레이너(21)와, 스트레이너(21)를 거친 원수에 응집제를 공급하여 원수 내의 미세 유기물들이 서로 응집을 하면서 크기가 증가하도록 하는 응집혼화조(22)를 포함한다. 응집제로는 폴리염화알루미늄(PACL) 등이 사용된다. 응집혼화조(22)의 경우 원수의 상태에 따라 선택적으로 적용될 수 있다. 즉, 원수의 수질조건에 따라 응집이 필요치 않은 경우에는 응집혼화조(22)에서의 응집과정을 생략할 수 있다.The
제1중공사막 모듈(30)은 전처리부(20)를 통과한 원수를 중공사막을 이용하여 처리하고 이 과정에서 생성된 처리수와 농축수를 분리하여 외부로 배출한다. 제1중공사막 모듈(30)은 제1분리막조(31), 제1블로워(32), 제1공정펌프(33) 및 제1배출펌프(34)를 포함한다.The first hollow
제1분리막조(31)는 내부에 원수를 수용하고 중공사막을 원수에 침지시켜 원수에 포함된 입자성 물질이나 병원성 미생물을 걸러준다. 이처럼 제1분리막조(31)는 침지형으로 형성되나, 이에 한정되지 않고 가압형으로 형성될 수도 있다.The first
제1블로워(32)는 제1분리막조(31)로 공기를 공급하여 중공사막의 표면에 붙어있는 오염물질을 중공사막으로부터 분리해준다. The
제1공정펌프(33)는 제1분리막조(31)에서 생성된 처리수(오염물질이 제거된 물)를 배수지로 이송시키게 되며, 제1분리막조(31) 세척시에는 세정수를 제1분리막조(31)로 이송시켜 제1분리막조(31)의 세정이 이루어지도록 한다.The
제1배출펌프(34)는 제1분리막조(31)에서 생성된 농축수(오염물질이 제거되지 않고 제1분리막조에 남는 물)를 외부로 배출한다. 제1배출펌프(34)를 통과한 농축수는 제1재처리 이송관로(35)와 제1농축조 이송관로(36)로 나누어져 선택적으로 이송되거나, 이송량이 조절되면서 이송된다. 제1배출펌프(34)를 통과한 농축수는 제1재처리 이송관로(35)를 통해 제2중공사막 모듈(40)로 이송되거나 제1농축조 이송관로(36)를 통해 농축조로 이송된다. 제1재처리 이송관로(35) 및 제1농축조 이송관로(36)에는 유량을 조절하기 위한 농축수 조절밸브(37)가 각각 구비된다.The
제1중공사막 모듈(30)로부터 배출되는 농축수가 전량 제2중공사막 모듈(40)로 이송되는 경우 제1재처리 이송관로(35)의 농축수 조절밸브(37)는 열리고 제1농축조 이송관로(36)의 농축수 조절밸브(37)는 닫힌다. 제1중공사막 모듈(30)로부터 배출되는 농축수를 전량 농축조로 이송하는 경우 제1재처리 이송관로(35)의 농축수 조절밸브(37)는 닫히고 제1농축조 이송관로(36)의 농축수 조절밸브(37)는 열린다. 두 농축수 조절밸브(37)를 모두 개방한 상태에서 그 개방정도를 조절하게 되면 농축수가 제2중공사막 모듈(40) 및 농축조로 동시에 이송된다.When the concentrated water discharged from the first hollow
제2중공사막 모듈(40)은 제1중공사막 모듈(30)로부터 공급되는 농축수를 중공사막을 이용하여 재처리하는 것으로, 제2분리막조(41), 제2블로워(42), 제2공정펌프(43), 제2배출펌프(44), 제2재처리 이송관로(45), 제2농축조 이송관로(46) 및 농축수 조절밸브(47)를 포함한다. 여기서 제2중공사막 모듈(40)을 구성하는 각 구성요소의 작용은 제1중공사막 모듈(30)과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.The second hollow
제3중공사막 모듈(50)은 제2중공사막 모듈(40)로부터 공급되는 농축수를 중공사막을 이용하여 최종적으로 재처리하는 것으로, 제3분리막조(51), 제3블로워(52), 제3공정펌프(53) 및 제3배출펌프(54)를 포함한다. 여기서 제3중공사막 모듈(50)을 구성하는 각 구성요소의 작용은 제1중공사막 모듈(30)과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다. 다만, 제3중공사막 모듈(50)은 마지막 단계의 수처리를 수행하게 되므로 제3배출펌프(54)를 통과한 농축수는 전량 농축조로 이송된다.The third hollow
세정부(60)는 제1중공사막 모듈(30)을 거친 처리수 중 일부를 이용하여 각 분리막조(31)(41)(51)를 세정한다. 이러한 세정부(60)는 중공사막 모듈의 갯수와 상관없이 하나만 구비하여 모든 분리막조(31)(41)(51)를 세정한다. 물론, 각 중공사막 모듈별로 세정부(60)를 각각 구비하여 분리막조(31)(41)(51)를 개별적으로 세정할 수도 있다.The
세정부(60)는 처리수만으로 중공사막 모듈(30)(40)(50)를 세정하는 역세 처리와, 처리수에 화학약품을 첨가하여 중공사막 모듈(30)(40)(50)를 세정하는 화학 처리를 선택적으로 수행한다. 세정부(60)를 통한 세정과정을 보면, 도 2에 도시된 바와 같이 공정펌프(33)(43)(53)를 통과한 처리수 중 일부가 세정부(60)로 유입되어 저장되었다가 세정시 화학약품을 첨가하거나 첨가하지 않은 상태에서 공정펌프(33)(43)(53)를 통해 각 분리막조(31)(41)(51)로 공급되어 중공사막 모듈(30)(40)(50)를 세정하게 된다. 세정이 이루어지는 과정에서는 세척수가 배수지로 이송되지 않고 중공사막 모듈(30)(40)(50)로만 이송되도록 흐름이 조절된다. 이러한 흐름조절은 관로에 구비되는 유량 조절밸브(미도시)들을 통해 이루어진다. 한편, 본 실시 예에서는 공정펌프(33)(43)(53)를 이용해 세정수의 공급이 이루어지나, 이에 한정되지 않고 역세정(Backpulse)펌프와 세정(CIP)펌프를 선택적으로 사용하여 세정수의 공급이 이루어지게 구성할 수도 있다.The
처리수 회수부(70)는 각 중공사막 모듈(30)(40)(50)을 통과한 처리수가 오염되었을 경우 처리수가 배수지로 이송되지 않고 원수 저장조(11)로 회수되도록 이루어진다. 처리수의 회수는 오염상태에서 따라 각 중공사막 모듈(30)(40)(50) 모두로부터 이루어질 수도 있고, 각 중공사막 모듈(30)(40)(50)별로 선택적으로 이루어질 수도 있다. 처리수 회수부(70)는 각 중공사막 모듈(30)(40)(50)의 처리수 이송관로(38)(48)(55)를 원수 저장조(11)와 연결하는 처리수 회수관로(71)(72)(73)로 이루어진다. 도 3에 도시된 바와 같이 처리수가 원수 저장조(11)로 회수되는 과정에서 처리수가 배수지로 이송되지 않고 원수 저장조(11)로만 이송되도록 흐름이 조절된다. 이러한 흐름조절은 관로에 구비되는 유량 조절밸브(미도시)들을 통해 이루어진다.
The treated
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치를 통해 수처리가 이루어지는 과정을 설명하기로 한다. Hereinafter, the process of the water treatment through the hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water of the present invention configured as described above will be described.
먼저, 수처리를 위한 원수는 원수 저장조(11)로 유입되어 저장된 후 원수공급펌프(12)를 통해 전처리부(20)로 이송된다. 스트레이너(21)에서는 원수에 포함된 협잡물이 제거되며, 응집혼화조(22)에서는 원수 내의 미세 유기물들이 응집제에 의해 서로 응집하여 플럭을 형성하면서 크기가 증가하게 된다. 응집혼화조(22)에서의 응집제 주입은 원수의 상태에 따라 선택적으로 이루어진다. 즉, 원수의 수질조건에 따라 응집이 필요치 않은 경우에는 응집혼화조(22)에서의 응집과정이 생략될 수 있다.First, the raw water for the water treatment is introduced into the raw
응집플럭을 형성하면서 유기물의 크기가 증가된 원수는 제1중공사막 모듈(30)의 제1분리막조(31)로 이송된다. 제1분리막조(31)에서는 침지형 또는 가압형 중공사막에 의해 원수에 포함된 입자성 물질이나 병원성 미생물이 걸러진다. 오염물질이 걸러져 맑아진 처리수는 제1공정펌프(33)에 의해 배수지로 이송된다. 중공사막에 의해 처리되지 않고 제1분리막조(31) 내에 남아 있는 농축수는 제1배출펌프(34)에 의해 배출된다.The raw water of which the size of the organic material is increased while forming the flocculation floc is transferred to the first
제1배출펌프(34)에 의해 배출되는 농축수는 재처리를 위해 제2중공사막 모듈(40)의 제2분리막조(41)로 이송되거나, 농축조로 이송된다. 농축수가 제2분리막조(41)로 이송되는 과정에서 농축수의 상태에 따라 농축수에 응집제가 선택적으로 공급되어 농축수에 포함되어 있는 유기물들이 서로 응집하면서 플럭의 크기가 증가하게 된다.The concentrated water discharged by the
제2중공사막 모듈(40)의 제2분리막조(41)로 이송된 농축수는 재처리된 후 제1중공사막 모듈(30)에서와 마찬가지로 처리수는 제2공정펌프(43)에 의해 배수지로 이송되며, 농축수는 제2배출펌프(44)에 의해 배출된다.After the concentrated water transferred to the second
제2배출펌프(44)에 의해 배출되는 농축수는 재처리를 위해 제3중공사막 모듈(50)의 제3분리막조(51)로 이송되거나, 농축조로 이송된다. 농축수가 제3분리막조(51)로 이송되는 과정에서 농축수의 상태에 따라 농축수에 응집제가 선택적으로 공급되어 농축수에 포함되어 있는 유기물들이 서로 응집하면서 플럭의 크기가 증가하게 된다.The concentrated water discharged by the
제3중공사막 모듈(50)의 제3분리막조(51)로 이송된 농축수는 재처리된 후 처리수는 제3공정펌프(53)에 의해 배수지로 이송되며, 농축수는 제3배출펌프(54)에 의해 배출된 후 전량 농축조로 이송된다.After the concentrated water transferred to the third
제1공정펌프(33)를 통해 이송되는 처리수 중 일부는 세정부(60)에 저장된 후 중공사막 모듈(30)(40)(50) 세정시 사용된다. 세정시에는 수처리과정이 정지되며 세정부(60)에 저장된 처리수에 화학약품을 첨가하거나 처리수만을 중공사막 모듈(30)(40)(50)로 공급하여 중공사막 모듈(30)(40)(50)를 세정하게 된다. 중공사막 모듈(30)(40)(50)로의 세정수 공급은 각 공정펌프(33)(43)(53)를 통해 이루어진다.Some of the treated water transferred through the
중공사막 모듈(30)(40)(50)로부터 생산된 처리수가 오염된 경우 처리수를 배수지로 이송하게 되면 추가적인 오염요인이 되므로 오염된 처리수는 배수지로 이송되지 않고 처리수 회수부(70)를 통해 원수 저장조(11)로 회수된 후 상술한 바와 같은 여러 단계를 거쳐 재처리된다.If the treated water produced from the hollow
한편, 제1,2,3 중공사막 모듈(30)(40)(50)은 농축수의 이송을 제외하고 각 모듈별로 독립적으로 운용된다.
On the other hand, the first, second, third hollow
[실시예][Example]
유입되는 원수의 양이 100,000㎥/d인 경우 각 단계별로 처리수의 생산량, 농축수의 생산량 등을 아래의 표 1에 나타내었다.When the amount of raw water introduced is 100,000㎥ / d, the yield of treated water and the yield of concentrated water in each step are shown in Table 1 below.
비고
Remarks
Stage
Stage
㎥/㎡·hrLMH
㎥ / ㎡ · hr
표 1에서 보는 바와 같이 1단계(제1중공사막 모듈단계)에서는 원수가 100,000㎥/d 공급되어 98,000㎥/d 의 처리수가 생성되었으며, 2,000㎥/d의 농축수가 생성되었다. 따라서, 1단계에서의 처리수 회수율은 98%이다.As shown in Table 1, in the first stage (the first hollow fiber membrane module stage), raw water was supplied to 100,000 m 3 / d to produce 98,000 m 3 / d of treated water, and 2,000 m 3 / d of concentrated water was produced. Therefore, the treated water recovery in the first stage is 98%.
2단계(제2중공사막 모듈단계)에서는 1단계에서 생성된 농축수 2,000㎥/d를 유입하여 1,900㎥/d 의 처리수가 생성되었으며, 100㎥/d의 농축수가 생성되었다. 따라서, 2단계에서의 처리수 회수율은 95%이다.In the second stage (second hollow fiber membrane module stage), 2,000 m 3 / d of concentrated water generated in step 1 was introduced to generate 1,900 m 3 / d of treated water, and 100 m 3 / d of concentrated water was generated. Therefore, the treated water recovery in the second stage is 95%.
3단계(제3중공사막 모듈단계)에서는 2단계에서 생성된 농축수 100㎥/d를 유입하여 90㎥/d 의 처리수가 생성되었으며, 10㎥/d의 농축수가 생성되었다. 따라서, 3단계에서의 처리수 회수율은 90%이다.In the third stage (third hollow fiber membrane module stage), 100 ㎥ / d of the concentrated water produced in the second step was introduced to generate 90 ㎥ / d of treated water, and 10 ㎥ / d concentrated water was generated. Therefore, the treated water recovery in the third stage is 90%.
상기와 같이 개별 모듈의 회수율은 90% 이상이며, 3단계에 걸친 수처리과정을 거치는 동안 100,000㎥/d의 원수로부터 99,990㎥/d의 처리수가 생성되었으므로 전체 수처리과정에서의 처리수 회수율은 99.99%로 고효율임을 알 수 있다.As described above, the recovery rate of the individual modules is more than 90%, and 99,990㎥ / d of treated water is generated from 100,000㎥ / d of raw water during three stages of water treatment, so the recovery rate of the treated water is 99.99%. It can be seen that the high efficiency.
유입수질에 따른 단계별 회수율 적용 예를 아래의 표 2에 나타내었다.Table 2 shows an example of applying the recovery rate according to the inflow water quality.
상술한 바와 같이 복수 개의 독립된 수처리 시스템을 결합함으로써 원수의 수질변동에 대응할 수 있고 최종 농축수량을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 높은 처리수량을 확보할 수 있고 최종 농축수량을 최소화할 수 있다.As described above, by combining a plurality of independent water treatment systems, it is possible to cope with fluctuations in the water quality of raw water, to minimize the final concentrated water amount, and as a result, to obtain a high amount of treated water and to minimize the final concentrated water amount.
한편, 중공사막 모듈을 이용한 수처리과정에 있어서 중공사막을 투과하는 투과수(처리수)를 얻기 위하여 모듈의 형태에 따라 적정 압력으로 중공사막 모듈에 유입되는 원수(Feed water)를 가압하거나 원수에 모듈을 침지시켜 흡입시켜야 한다. 이 때 적정압력을 결정하는 인자로 크게 현장 원수의 농도 및 온도와 같이 현장 고유의 특성을 반영하는 인자와 모듈의 투과유량(Flux), 시스템 회수율 및 시스템 차압(TMP) 등 중공사막 모듈 시스템의 설계시 반영되는 인자로 구분할 수 있다.On the other hand, in the water treatment process using the hollow fiber membrane module, in order to obtain permeated water (treated water) passing through the hollow fiber membrane, pressurized feed water (Feed water) flowing into the hollow fiber membrane module at an appropriate pressure according to the shape of the module, or module to raw water Should be dipped and inhaled. In this case, the design factors of hollow fiber membrane module system, such as flux, system recovery rate and system differential pressure (TMP), which reflect site-specific characteristics such as concentration and temperature of raw water, are factors that determine proper pressure. It can be distinguished by the factor that is reflected.
이 때, 운전 투과유량(Flux)를 결정하는 식은 다음과 같다.
At this time, the equation for determining the operating flux (Flux) is as follows.
Flux = 처리유량 / 분리막 면적(모듈 개당 면적 * 모듈개수)------- 식-1
Flux = flow rate / membrane area (area per module * number of modules) ------- Equation-1
- Flux(LMH, ㎥/㎡·hr) : 단위시간 동안 멤브레인 단위면적(㎡)당 유체의 투과유량(㎥)-Flux (LMH, ㎥ / ㎡ · hr): Permeate flow rate of fluid per unit area (㎡) of membrane for the unit time (㎥)
- 처리유량은 공정펌프의 가동률로 조절하고 계산된 Flux를 설계인자로 적용-The treatment flow rate is controlled by the operation rate of the process pump and the calculated flux is applied as a design factor.
- 분리막 종류, 제조사별 유입수질에 따른 운전 메뉴얼 가이드라인 참조로 초기 Flux 설정-Initial Flux setting by referring to operation manual guideline according to membrane type and manufacturer's inflow water quality
- 시스템 회수율과 처리유량에 따른 모듈 개수 산출
-Calculate the number of modules according to the system recovery rate and throughput
펌프의 가동률을 높여 단위면적당 투과유량을 높이면 분리막 투과압력이 증가하고, 오염속도가 빨라진다. 하위단계로 갈수록 유입수질 악화에 의한 분리막의 오염부하를 줄이기 위해 회수율과 Flux를 조절하여 멤브레인 면적대비 투과유량을 낮춤으로써, 운전가능한 적정압력을 유지한다.Increasing the pump operation rate to increase the permeate flow rate per unit area increases the membrane permeation pressure and speeds up the contamination rate. In order to reduce the contamination load of the membrane due to deterioration of influent quality, the permeate flow rate is lowered by controlling the recovery rate and the flux to maintain a proper operating pressure.
후단 유입수는 전단의 분리막을 투과하지 못한 크기의 입자들의 함유량이 높다. 응집제 주입으로 입자들의 플럭크기를 증가시켜 침전 처리하기 용이하고, 상대적으로 저회수율과 저투과유량 운전으로 공정펌프의 가동압력을 줄임으로써 분리막의 오염 진행속도를 제어할 수 있다.
The downstream influent has a high content of particles that do not penetrate the preceding membrane. The flocculant injection increases the floc size of the particles, making it easy to process the sedimentation, and controlling the contamination progress of the membrane by reducing the operating pressure of the process pump with relatively low recovery rate and low permeate flow rate.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 얼마든지 변경할 수 있다. 예컨대, 본 실시 예에서는 제2중공사막 모듈이 하나만 구비되어 있으나, 이에 한정되지 않고 제2중공사막 모듈과 제3중공사막 모듈 사이에 제2중공사막 모듈과 동일한 형태의 중공사막 모듈이 하나 이상 추가적으로 구비되어 농축수의 반복적인 처리가 가능하도록 이루어질 수 있다.As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and those skilled in the art may change the scope within the scope of the claims. Can be. For example, in the present embodiment, only one second hollow fiber membrane module is provided, but the present invention is not limited thereto, and one or more hollow fiber membrane modules having the same type as the second hollow fiber membrane module are additionally disposed between the second hollow fiber membrane module and the third hollow fiber membrane module. It may be provided to enable the repetitive treatment of the concentrated water.
10 : 원수 공급부 11 : 원수 저장조
12 : 원수공급펌프 20 : 전처리부
21 : 스트레이너 22 : 응집혼화조
30 : 제1중공사막 모듈 31 : 제1분리막조
32 : 제1블로워 33 : 제1공정펌프
34 : 제1배출펌프 35 : 제1재처리 이송관로
36 : 제1농축조 이송관로 37 : 농축수 조절밸브
38 : 처리수 이송관로 40 : 제2중공사막 모듈
41 : 제2분리막조 42 : 제2블로워
43 : 제2공정펌프 44 : 제2배출펌프
45 : 제2재처리 이송관로 46 : 제1농축조 이송관로
47 : 농축수 조절밸브 48 : 처리수 이송관로
50 : 제3중공사막 모듈 51 : 제3분리막조
52 : 제3블로워 53 : 제3공정펌프
54 : 제3배출펌프 55 : 처리수 이송관로
60 : 세정부 70 : 처리수 회수부
71,72,73 : 처리수 회수관로10: raw water supply unit 11: raw water storage tank
12: raw water supply pump 20: pretreatment unit
21: strainer 22: cohesion mixing tank
30: first hollow fiber membrane module 31: the first separation membrane tank
32: first blower 33: first process pump
34: 1st discharge pump 35: 1st reprocessing conveying line
36: first concentration tank transfer pipe 37: concentrated water control valve
38: treated water transport pipe 40: second hollow fiber membrane module
41: second separation membrane 42: second blower
43: second process pump 44: second discharge pump
45: 2nd reprocessing conveying line 46: 1st concentration tank conveying line
47: concentrated water control valve 48: treated water delivery pipe
50: third hollow fiber membrane module 51: third separation membrane tank
52: 3rd blower 53: 3rd process pump
54: third discharge pump 55: treated water transport pipe
60: washing unit 70: treated water recovery unit
71,72,73: Treatment water return line
Claims (13)
상기 1차 중공사막 모듈로부터 배출되는 농축수를 유입하여 중공사막으로 재처리하고, 이 과정에서 생성된 처리수와 농축수를 각각 외부로 배출하는 2차 중공사막 모듈;을 포함하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.A primary hollow fiber membrane module for introducing raw water containing a material to be separated or concentrated water discharged from a previous water treatment process using a hollow fiber membrane, and discharging the treated water and the concentrated water generated in this process to the outside; And
Final condensate reduction; including; secondary hollow fiber membrane module for introducing the concentrated water discharged from the primary hollow fiber membrane module and reprocessing the hollow fiber membrane, and discharges the treated water and the concentrated water generated in the process to the outside, respectively Hollow fiber membrane filtration device.
상기 1,2차 중공사막 모듈은 농축수의 이송을 제외하고 독립적으로 운용되는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.The method of claim 1,
The first and second hollow fiber membrane module is a hollow fiber membrane filter device for reducing the final concentrated water, characterized in that it is operated independently except the transfer of concentrated water.
상기 2차 중공사막 모듈은 복수 개가 구비되어 각 단계에서 생성되는 농축수의 반복적인 재처리가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.3. The method of claim 2,
The second hollow fiber membrane module is provided with a plurality of hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water, characterized in that to be reprocessed of the concentrated water produced in each step.
상기 1,2차 중공사막 모듈은,
상기 원수 또는 농축수를 유입한 후 상기 중공사막을 이용하여 오염물질을 여과하는 분리막조;
상기 분리막조로 에어를 공급하여 막에 붙은 오염물질을 분리하는 블로워;
상기 분리막조에서 생성된 처리수를 배수지로 배출하는 공정펌프; 및
상기 분리막조에서 생성된 농축수를 배출하는 배출펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The first and second hollow fiber membrane module,
A separation membrane tank for filtering contaminants using the hollow fiber membranes after introducing the raw water or concentrated water;
A blower for supplying air to the separation membrane tank to separate the contaminants attached to the membrane;
A process pump for discharging the treated water generated in the membrane tank to a drainage basin; And
And a discharge pump for discharging the concentrated water generated in the separation membrane tank.
상기 공정펌프를 거친 처리수 중 일부를 이용하여 상기 분리막조를 세정하는 세정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.5. The method of claim 4,
The hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water, characterized in that it further comprises a cleaning unit for cleaning the separation membrane tank using a portion of the treated water passed through the process pump.
상기 세정부는,
상기 처리수만을 이용하여 상기 분리막조를 세정하거나, 처리수에 화학 약품을 첨가하여 상기 분리막조를 세정하는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.The method of claim 5,
The cleaning unit may include:
The hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water, characterized in that for cleaning the separation membrane tank using only the treated water, or to wash the separation membrane tank by adding a chemical to the treated water.
상기 분리막조로부터 배출되는 처리수의 수질이 악화된 경우 상기 처리수를 상기 1차 중공사막 모듈로 공급되는 원수를 저장하기 위한 원수 저장조로 회수하는 처리수 회수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.5. The method of claim 4,
When the water quality of the treated water discharged from the separation membrane is deteriorated final concentration further comprising a treated water recovery unit for recovering the treated water to the raw water storage tank for storing the raw water supplied to the primary hollow fiber membrane module Hollow fiber membrane filtration device for water reduction.
상기 분리막조로부터 배출되는 농축수의 이송관로는 재처리를 위해 농축수를 이송하는 재처리 이송관로와, 농축수를 농축조로 이송하기 위한 농축조 이송관로로 이루어지며, 상기 재처리 이송관로와 농축조 이송관로에는 유량조절을 위한 농축수 조절밸브가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.5. The method of claim 4,
The conveying pipe of the concentrated water discharged from the membrane tank consists of a reprocessing conveying pipe for conveying the concentrated water for reprocessing, and a condensing tank conveying pipe for conveying the concentrated water to the thickening tank, and the reprocessing conveying pipe and the thickening tank conveying. The hollow fiber membrane filtration apparatus for reducing the final concentrated water, characterized in that each is provided with a concentrated water control valve for controlling the flow rate.
(a) 상기 중공사막 모듈들 중 이전 단계의 모듈로부터 배출되는 농축수를 전량 다음 단계의 모듈로 이송하는 경우 상기 재처리 이송관로의 농축수 조절밸브는 열리고 상기 농축조 이송관로의 농축수 조절밸브는 닫히며,
(b) 상기 중공사막 모듈들 중 이전 단계의 모듈로부터 배출되는 농축수를 전량 농축조로 이송하는 경우 상기 재처리 이송관로의 농축수 조절밸브는 닫히고 상기 농축조 이송관로의 농축수 조절밸브는 열리며,
(c) 농축수를 다음 단계의 모듈과 농축조로 분배하여 이송시키는 경우 상기 각 농축수 조절밸브를 모두 열리고 그 개방정도가 조절되는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.9. The method of claim 8,
(a) When the concentrated water discharged from the previous stage of the hollow fiber membrane module is transferred to the next stage of the total amount of the concentrated water control valve of the reprocessing feed pipe is opened and the concentrated water control valve of the thickening tank feed pipe Closed,
(b) when the concentrated water discharged from the previous stage of the hollow fiber membrane modules is transferred to the concentration tank, the concentrated water control valve of the reprocessing feed pipe is closed and the concentrated water control valve of the thickener feed pipe is opened;
(c) The hollow fiber membrane filtration apparatus for reducing the final concentrated water, characterized in that when the concentrated water is distributed to the module and the concentration tank of the next stage, all the concentrated water control valves are opened and their opening degree is controlled.
상기 1차 중공사막 모듈로 이송되는 원수를 전처리하는 전처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water, further comprising a pre-treatment unit for pre-processing the raw water to be transferred to the primary hollow fiber membrane module.
상기 전처리부는,
원수에 포함된 협잡물을 제거하는 스트레이너; 및
상기 스트레이너를 거친 원수의 상태에 따라 원수에 응집제를 선택적으로 공급하여 원수 중 유기물 및 용존물질을 제어하는 응집 혼화조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.The method of claim 10,
The pre-
A strainer for removing impurities contained in raw water; And
And a flocculation mixing tank for selectively supplying a flocculant to the raw water according to the raw water passing through the strainer to control organic matter and dissolved substances in the raw water.
상기 2차 중공사막 모듈로 농축수가 유입되는 과정에서 농축수의 상태에 따라 농축수에 응집제를 선택적으로 주입하여 농축수에 응집플럭이 형성되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.12. The method of claim 11,
Hollow fiber membrane filtration for reducing the final concentrated water, characterized in that the flocculation floc is formed in the concentrated water by selectively injecting the flocculant into the concentrated water in accordance with the state of the concentrated water in the process of introducing the concentrated water into the secondary hollow fiber membrane module Device.
상기 각 중공사막 모듈 중 최종 단계에 위치되는 중공사막 모듈로부터 배출되는 농축수는 전량 농축조로 이송되는 것을 특징으로 하는 최종 농축수 저감을 위한 중공사막 여과장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Concentrated water discharged from the hollow fiber membrane module positioned in the final step of each of the hollow fiber membrane module hollow fiber membrane filtration device for reducing the final concentrated water, characterized in that the transfer to the concentration tank.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104524844A (en) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 上海市安装工程集团有限公司 | Method for cleaning filter tank |
KR101519079B1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-05-12 | 한국건설기술연구원 | Contaminant material database-based variable operation system for processing water treatment membrane, and method for the same |
US10105654B2 (en) | 2014-05-30 | 2018-10-23 | Kolon Industries, Inc. | Filtering system and hollow fiber membrane module for the same |
-
2012
- 2012-05-04 KR KR1020120047357A patent/KR20130123879A/en not_active Application Discontinuation
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