KR20130125975A - 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템 - Google Patents

막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템 Download PDF

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KR20130125975A
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Abstract

본 발명은 막결합형 혐기성 소화공정 중 UF(Ultra Filtration) 막분리 농축장치의 세정시스템 및 세정방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 혐기성 소화조, 혐기성 소화조에서 토출되는 소화액이 유입되는 농축조, 막분리 농축장치, 농축조에 저장된 소화액을 막분리 농축장치로 투입하기 위한 가압펌프 및 막분리 농축장치를 투과한 투과수가 저장되는 투과수 저장조를 구비하고, 막분리 농축장치에서 농축된 농축수가 농축조로 유입되는 막결합형 혐기성 소화공정 장비에 구비되는 막분리 농축장치의 세정시스템에 있어서, 막분리 농축장치의 유입단에 구비되어 막분리 농축장치로 유입되는 소화액의 압력값을 실시간으로 측정하는 1차측 압력측정부; 막분리 농축장치의 투과수 토출단에 구비되어 막분리 농축장치에서 토출되는 투과수의 압력값을 실시간으로 측정하는 2차측 압력측정부; 내부에 세정수가 저장되는 세정수 저장탱크와 세정수 저장탱크에 저장된 세정수를 막분리 농축장치로 투입시키는 세정펌프; 및 1차측 압력측정부에서 측정된 1차측 압력값와 2차측 압력측정부에서 측정된 2차측 압력값을 실시간으로 전송받아 막여과 저항값을 연산하고, 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 이상 되는 경우 가압펌프의 작동을 정지시키고, 세정펌프를 가동시키며, 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 미만이 되는 경우 세정펌프를 정지시키고, 가압펌프를 작동시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템에 관한 것이다.

Description

막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템{System for cleaning membrane unit of anaerobic digestion process}
본 발명은 막결합형 혐기성 소화공정 중 UF(Ultra Filtration) 막분리 농축장치의 세정시스템 및 세정방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 막결합형 혐기성 소화공정의 UF막분리 농축장치의 세정 시스템에 대한 것이며, 특히 막손상이 진행되기 전의 적정 세척시점을 자동 감지하여 자동세정공정을 실시하고, 세정공정의 완료 유무를 자동 감지하여 자동으로 정상운전(농축공정)으로 전환되는 전자동세정방법에 관한 것이다.
혐기성 소화공정에서 농축장치는 소화가스 발생효율증가, 소화내의 유기물 처리용량 증대 및 양질의 처리수를 생산하여 후속공정의 처리 효율을 증대하기위해 설치되는 장치이다.
UF 막분리 농축장치는 UF 막을 이용한 농축장치로 혐기성소화조에서 농축조로 유입된 소화액을 가압펌프를 이용하여 UF막분리 농축장치로 가압하고, 이때 UF 막분리 농축장치에서 생산된 투과수는 투과수조에 저장되고 농축된 농축수는 다시 농축조로 이송되어 농축공정 중 순환 여과하여 운전시간에 비례하여 농축되게 된다. 또한, 설정값까지 농축된 농축슬러지는 혐기성소화조의 효율증대를 위해 농축슬러지 반송펌프을 이용하여 혐기성소화조로 반송되게 된다.
이러한 일련의 농축과정은 UF 막분리 농축장치 내부에 구비된 UF 멤브레인을(막모듈) 이용하여 막분리하게 되는데, 이때 혐기성 소화조 내액에 포함되어 있는 유기성(미생물, 유분, 식물계)성분과 무기성(Ca, Mg)성분이 막 투과성능을 저하시키게 된다.
즉, 유기성(미생물, 유분, 식물계)성분은 막 표면에 미생물 피막 및 유분 성 피막 등을 형성시켜 막 투과 효율을 떨어트리며, 막 공극보다 크기가 작은 무기성(Ca, Mg)성분은 막 투과 시 공극에 스케일 핵을 형성하여 시간이 지남에 따라 점차 공극을 막아 투과성능을 저하시켜 투과 효율에 큰 영향을 끼치게 한다.
이에 시스템 운영 시 막에 발생하는 파울링(Fouling) 현상을 줄이기 위해 별도의 세정공정을 두어 세정운전을 실시하게 되는데, 이때 세정은 막 여과처리 공정과 같은 원리를 이용하여 원수대신 청수를 막에 공급하여 막 표면에 쌓인 유기물과 막 공극을 세정하는 Fluxing을 과정을 통하여 막의 효율을 유지시켜 주게 된다.
하지만, 시간이 경과함에 따라 청수로 세정 되지 않는 성분들이 막 표면과 공극에 끼게 되어 점차 효율이 떨어지게 되고 이 상태로 오랜 시간 방치하게 되면 막 투과율을 회복할 수 없는 상태에 까지 이르게 된다.
이러한 현상을 막기 위해 일정 주기로 화학 세정을 실시하게 되는데, 이때 관리자가 수동 공정을 통하여 막 세정을 실시하다 보면 유동적 세정주기로 인해 적정 세정주기를 놓쳐 막의 수명을 단축시키는 일이 현재 여러 실정플랜트 현장에서 빈번하게 발생하고 있는 실정이며, 관리자는 유독 화학약품을 이용한 화학세정 공정 중 발생할 수 있는 여러 위험 요소에 노출되어 안전에도 큰 영향을 끼치게 된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 여과수량과 1, 2차측 및 농축수 이송라인의 압력을 실시간으로 측정하여 제어수단의 연산을 통해 막여과유속(Membrane filtration flux), 막차압(Trans-membrane pressure difference)을 산출되도록 하고, 미리 설정한 설정값에 따라 막세정공정의 시작과 정상농축공정의 재시작이 자동으로 이루어지도록 하는 UF 막분리 농축장치의 세정시스템 및 세정방법을 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 목적은, 혐기성 소화조, 혐기성 소화조에서 토출되는 소화액이 유입되는 농축조, 막분리 농축장치, 농축조에 저장된 소화액을 막분리 농축장치로 투입하기 위한 가압펌프 및 막분리 농축장치를 투과한 투과수가 저장되는 투과수 저장조를 구비하고, 막분리 농축장치에서 농축된 농축수가 농축조로 유입되는 막결합형 혐기성 소화공정 장비에 구비되는 막분리 농축장치의 세정시스템에 있어서, 막분리 농축장치의 유입단에 구비되어 막분리 농축장치로 유입되는 소화액의 유입압을 실시간으로 측정하는 1차측 압력측정부; 막분리 농축장치의 투과수 토출단에 구비되어 막분리 농축장치에서 토출되는 투과수의 토출압을 실시간으로 측정하는 2차측 압력측정부; 내부에 세정수가 저장되는 세정수 탱크와 세정수 탱크에 저장된 세정수를 막분리 농축장치로 투입시키는 세정펌프; 및 1차측 압력측정부에서 측정된 1차측 압력값와 2차측 압력측정부에서 측정된 2차측 압력값을 실시간으로 전송받아 막여과 저항값을 연산하고, 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 이상이 되는 경우 가압펌프의 작동을 정지시키고, 세정펌프를 가동시키며, 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 미만이 되는 경우 세정펌프를 정지시키고, 가압펌프를 작동시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템으로서 달성될 수 있다.
막분리 농축장치는 UF 막분리 농축장치인 것을 특징으로 할 수 있다.
막분리 농축장치의 투과수 토출단에 구비되어 막분리 농축장치에서 토출되는 투과수 유량값을 실시간으로 측정하는 투과수 유량측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제어수단은, 투과수 유량측정부에서 측정한 투과수유량값을 실시간으로 전송받아, 투과수유량값을 기반으로 여과 플럭스값을 연산하고, 여과 플럭스값이 기 설정된 플럭스값 이하가 되는 경우 가압펌프의 작동을 정지시키고, 세정펌프를 가동시키며, 투과수유량값이 기 설정된 플럭스값 이상이 되는 경우 세정펌프를 정지시키고, 가압펌프를 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
여과플럭스값은 수학식 1에 의해 연산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
J는 여과플럭스값, Q는 투과수유량값, A는 막분리 농축장치에 구비된 막모듈의 여과면적 및 T는 여과시간임.
막분리 농축장치의 농축수 토출단에 구비되어 토출되는 농축수의 토출압을 측정하는 농축수 압력측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제어수단에서 연산되는 막여과 저항값은 1차측 압력값, 2차측 압력값 및 농축수 토출압에 기반하여 연산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
막여과 저항값은 수학식 2에 의해 연산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
R은 막여과 저항값, △P는 막간차압, μ는 점성계수 및 J는 여과플럭스값임.
막간차압은 수학식 3에 의해 연산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
Pf는 2차측 압력값, Pb는 농축수 토출압 및 Pp는 1차측 압력값임.
농축조와 혐기성 소화조 사이에 구비되어 농축조에 저장된 농축슬러지를 혐기성 소화조로 반송시키는 반송펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제어수단은 투과수유량값을 기반으로 투과수 누적유량을 연산하여, 투과수 누적유량이 기 설정된 수량을 초과하는 경우, 반송펌프를 가동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 기성 소화공정과 UF막 여과 시스템을 연계 운영하는 과정에서 적정 세정시점을 산출하여 자동으로 세정하고, 또한 세정을 종료하고 농축공정의 재가동을 자동으로 실행함으로써, 자칫 발생할 수 있는 막의 손상을 방지하며, 관리자의 유지관리 효율을 증대함과 동시에, 한번 손상되면 회복이 어려운 막의 특성을 고려할 때 수명이 저하되어 발생하는 높은 유지관리 비용을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 제어수단을 제외한 본 발명의 일실시예에 따른 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템의 구성도,
도 2는 제어수단을 포함한 본 발명의 일실시예에 따른 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어수단의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 농축공정으로 운전하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템의 구성도,
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따라 세정공정으로 운전하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템의 구성도,
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따라 반송공정으로 운전하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템의 구성도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템의 구성 및 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 제어수단(23)을 제외한 본 발명의 일실시예에 따른 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템의 구성도를 도시한 것이다. 또한, 도 2는 제어수단(23)을 포함한 본 발명의 일실시예에 따른 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템은 혐기성 소화조(1), 농축조(2), UF 막분리 농축장치(6), 투과수 저장조(3), 세정수 탱크(4), 가압펌프(5), 세정펌프(7), 반송펌프(8) 및 제어수단(23) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다.
통상의 농축공정이 진행되는 경우, 혐기성 소화조(1)에서 농축조(2)로 유입된 소화액은 가압펌프(5)에 의해 UF막분리 농축장치(6)에 유입되게 되고, UF막분리 농축장치(6)에 구비된 막모듈 즉, UF 멤브레인에 의해 소화액이 투과수와 농축수로 분리되어 투과수는 투과수 이송관(14)을 따라 투과수 저장조(3)에 유입되어 저장되고, 농축수는 농축수 이송관(13)을 따라 다시 농축조(2)로 유입되며 순환되게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, UF 막분리 농축장치(6)의 유입단 일측에 구비된 1차측 압력측정부(9)를 구비하여 실시간으로 UF 막분리 농축장치(6)로 유입되는 유입압을 측정하게 된다. 또한, 1차측 압력측정부(9)에서 측정된 유입압은 실시간으로 제어수단(23)으로 전송되게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UF막분리 농축장치(6)의 세정시스템은 UF 막분리 농축장치(6)의 투과수 토출단 일측에 구비된 2차측 압력측정부(11)를 구비하여 실시간으로 UF 막분리 농축장치(6)에서 토출되는 투과수의 압력값을 측정하게 된다. 또한, 2차측 압력측정부(11)에서 측정된 토출압은 실시간으로 제어수단(23)으로 전송되게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 UF막분리 농축장치(6)의 세정시스템은 UF 막분리 농축장치(6)의 농축수 토출단 일측에 구비된 농축수 압력측정부(10)를 구비하여 실시간으로 UF 막분리 농축장치(6)에서 토출되는 농축수의 압력값을 측정하게 된다. 또한, 농축수 압력측정부(10)에서 측정된 토출압은 실시간으로 제어수단(23)으로 전송되게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UF막분리 농축장치(6)의 세정시스템은 UF 막분리 농축장치(6)의 투과수 토출단 일측에 구비된 투과수 유량측정부(12)를 구비하여 일정주기마다 UF 막분리 농축장치(6)에서 토출되는 투과수의 유량값을 측정하게 된다. 또한, 투과수 유량측정부(12)에서 측정된 유량값은 실시간으로 제어수단(23)으로 전송되게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UF막분리 농축장치(6)의 세정시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 농축조(2)와 혐기성 소화조(1) 사이에 반송펌프(8)를 구비하여 반송펌프(8)의 가동에 의해 농축슬러지가 다시 혐기성 소화조(1)로 반송되게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어수단(23)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어수단(23)은 1차측 압력측정부(9)에서 측정된 유입압과 2차측압력측정부에서 측정된 투과수 토출압 그리고, 농축수 압력측정부(10)에서 측정되는 농축수 노출압을 실기간으로 전송받고, 투과수 유량측정부(12)에서 측정되는 투과수유량값을 전송받게 된다.
그리고, 제어수단(23)은 이러한 측정데이터를 기반으로 가압펌프(5), 세정펌프(7), 반송펌프(8), 투과수 이송밸브(19), 투과 세정수 이송밸브(20), 농축수 이송밸브(21), 세정수 순환밸브(22)의 작동여부를 제어하게 된다.
즉, 제어수단(23)은 투과수 유량측정부(12)에서 측정된 유량값을 기반으로 하여 여과플럭스(flux)값을 연산하게 되고, 이러한 여과 플럭스값이 기 설정된 플럭스값이하가 되는 경우 농축공정을 중단하고, 세정공정을 진행하도록 제어하게 된다. 보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서 제어수단(23)은 이하의 수학식 1에 의해 여과 플럭스 값을 연산하게 된다.
[수학식 1]
Figure pat00004
여기서, J는 여과플럭스값이고, Q는 투과수 유략측정부에서 측정된 투과수 유량값, A는 막분리 농축장치(6)에 구비된 막모듈(UF 멤브레인)의 여과면적이며. T는 여과시간, 즉, 측정주기에 해당한다. 이러한 수학식 1에 의해 연산된 여과플럭스값이 기설정된 플럭스값을 초과하는 경우에는 계속 농축공정을 진행하도록 제어하고, 연산된 여과플럭스값이 기설정된 플럭스값을 이하가 되는 경우에는 농축공정을 중단하고 세정공정을 진행하도록 진행한다.
보다 구체적으로 연산된 여과플럭스값이 기설정된 플럭스값을 이하가 되는 경우, 제어수단(23)은 가압펌프(5)의 가동을 중단시키고, 세정펌프(7)를 가동시켜 세정수 탱크(4)에 저장된 세정수를 UF 막분리 농축장치(6)로 유입시키게 된다. 또한, 제어수단(23)은 투과수 이송밸브(19)와 농축수 이송밸브(21)를 닫고, 투과 세정수 이송밸브(20)와 세정수 순환밸브(22)가 열리도록 제어하게 된다.
또한, 제어수단(23)은 전송된 측정데이터를 기반으로 막여과 저항값을 연산하게 되고, 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 이상이 되는 경우에도 농축공정을 중단하고, 세정공정을 수행하도록 제어하게 된다. 즉, 제어수단(23)은 여과 플럭스값이 기 설정된 플럭스값 이하가 되거나 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 이상이 되는 경우 농축공정을 중단하고, 세정공정을 수행하도록 제어하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 막여과 저항값은 이하의 수학식 2에 의해 연산되게 된다.
[수학식 2]
Figure pat00005
여기서, R은 막여과 저항값이고, △P는 막간차압이며, μ는 유체의 점성계수 그리고 J는 수학식 1에 의해 연산된 여과플럭스값에 해당한다. 또한, 막간차압은 본 발명의 일실시예에서는 이하의 수학식 3에 의해 연산되게 된다.
[수학식 3]
Figure pat00006
여기서 Pf는 2차측 압력값 즉, UF 막분리 세정장치의 투과수 토출단에 구비된 2차측 압력측정부(11)에서 측정된 토출압이고, Pb는 농축수 압력값 즉, UF 막분리 세정장치의 농축수 토출단에 구비된 농축수 압력측정부(10)에서 측정된 투출압이고, 및 Pp는 1차측 압력값 즉, 1차측 압력 측정부에서 측정되는 UF 막분리 세정장치로 유입되는 유체의 유입압에 해당한다.
제어수단(23)은 이러한 수학식 2와 수학식 3에 의해 연산된 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 이상이 되는 경우 농축공정을 중단하고, 세정공정을 수행하도록 제어하게 된다.
또한, 제어수단(23)은 투과수 유량측정부(12)로부터 전송받은 유량 데이터로부터 누적 유량값을 연산하게 된다. 제어수단(23)에 의해 연산된 투과수 누적 유량값이 기 설정된 누적유량값 이상이 되는 경우 제어수단(23)은 가압펌프(5), 세정펌프(7)를 모두 중단시키고, 반송펌프(8)를 작동시켜, 농축조(2)에 저장된 농축슬러지를 농축 슬러지 반송관(15)을 통해 혐기성 소화조(1)로 반송시키도록 제어하게 된다.
이하에서는 농축공정과 세정공정 및 반송공정이 일어나는 경우의 유체 흐름과 제어방법에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 먼저, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 농축공정으로 운전하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템의 구성도를 도시한 것이다.
제어수단(23)이 시스템을 농축공정으로 실행하는 경우는 수학식 1에 의해 연산된 여과 플럭스값이 기설정된 플럭스 값 이상이고, 수학식 2, 3에 의해 연산된 막여과 저항값이 기 설정된 막여과 저항값 미만인 경우 그리고, 투과수 누적 유량값이 기설정된 누적유량값 이하인 경우에 수행되게 된다.
시스템이 농축공정으로 실행되는 경우, 제어수단(23)은 반송펌프(8)와 세정펌프(7)의 작동을 중단시키고, 가압펌프(5)를 가동시키게 된다. 따라서 혐기성 소화조(1)에 저장된 소화액은 농축조(2)로 유입되고, 가압펌프(5)에 의해 농축조(2)의 소화액이 UF 막분리 농축장치(6)로 유입되게 된다. UF 막분리 농축장치(6)로 유입된 소화액은 UF 막분리 농축장치(6)에 구비된 UF 멤브레인에 의해 여과되어 투과수는 투과수 토출단으로 토출되고, 농축액은 분리되어 농축수 이송관(13)을 따라 농축조(2)로 다시 유입되게 된다.
또한, 제어수단(23)은 농축공정으로 시스템을 실행시키는 동안 투과세정수 이송밸브(20)와 세정수 순환밸브(22)를 닫아 투과수 또는 농축수가 세정수 탱크(4)로 유입되지 않도록 제어한다. 반면, 제어수단(23)은 농축공정으로 시스템을 실행시키는 동안 투과수 이송밸브(19)를 열어 UF 막분리 농축장치(6)에서 토출되는 투과수가 투과수 저장조(3)에 유입되게 하며, 농축수 이송밸브(21)를 열여 UF 막분리 농축장치(6)에서 토출되는 농축수를 농축조(2)로 유입시키도록 제어하게 된다.
이러한 농축공정이 수행되는 동안 실시간으로 제어수단(23)은 1차 압력측정부, 2차 압력측정부, 농축수 압력측정부(10), 투과수 유량측정부(12)로부터 측정데이터를 전송받아, 여과 플럭스값, 막여과 저항값, 투과수 누적 유량값을 연산하게 된다. 또한, 이러한 여과 플럭스값이 기설정된 플럭스 값 이상이고, 막여과 저항값이 기 설정된 막여과 저항값 미만이고, 투과수 누적 유량값이 기설정된 누적유량값 이하로 유지되면 계속적으로 농축공정을 실행하도록 제어하게 된다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따라 세정공정으로 운전하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템의 구성도를 도시한 것이다. 제어수단(23)이 시스템을 세정공정으로 실행하는 경우는 수학식 1에 의해 연산된 여과 플럭스값이 기설정된 플럭스 값 미만이거나 수학식 2, 3에 의해 연산된 막여과 저항값이 기 설정된 막여과 저항값 이상인 경우 실행되어 지게 된다.
이러한 조건을 만족시키게 되는 경우, 제어수단(23)은 가압펌프(5)의 작동을 중단시키고, 세정펌프(7)를 작동시키게 된다. 따라서 농축조(2)에 저장된 소화액은 더 이상 UF 막분리 농축장치(6)로 유입되지 않고, 세정수 탱크(4)에 저장된 세정수가 세정수 이송관(16)을 따라 UF 막분리 농축장치(6)로 유입되게 된다.
세정공정에서도 1차측 압력 측정부는 UF 막분리 농축장치(6)로 유입되는 세정수의 유입압을 실시간으로 측정하여 제어수단(23)에 전송하게 된다. UF 막분리 농축장치(6)에서 토출되는 투과 세정수는 투과 세정수 이송관(17)을 따라 다시 세정수 탱크(4)로 유입되고, 이때, 제어수단(23)은 투과수 이송밸브(19)를 닫고, 투과 세정수 이송밸브(20)를 열어 토출된 투과 세정수가 투과수 저장조(3)로 유입되지 않고, 세정수 탱크(4)로 유입되도록 제어한다. 또한, 2차측 압력측정부(11)는 실시간으로 토출되는 투과 세정수의 토출압을 측정하여 측정데이터를 제어수단(23)에 전송하게 된다. 또한, UF 막분리 농축장치(6)로 유입된 세정수 중 일부는 도 4b에 도시된 바와 같이, 세정수 순환관(18)을 통해 세정수 탱크(4)로 유입되게 된다.
이때, 제어수단(23)은 농축수 이송밸브(21)를 닫고, 세정수 순환밸브(22)를 열어 토출되는 세정수가 농축조(2)로 유입되지 않고, 세정수 순환관(18)을 통해 세정수 탱크(4)로 유입되도록 제어하게 된다. 또한, 세정공정에서도 농축수 압력측정부(10)는 UF 막분리 농축장치(6)의 농축 토출단으로 토출되는 세정수의 토출압을 실시간으로 측정하여 제어수단(23)으로 전송하게 된다.
또한, 투과수 유략측정부는 세정공정에서 역시 UF 막분리 농축장치(6)에서 토출되는 투과 세정수의 유량을 일정주기마다 측정하여 유량값을 제어수단(23)으로 전송하게 된다. 따라서, 세정공정이 수행되는 동안에도 제어수단(23)은 이러한 측정데이터를 기반으로 하여 수학식 1에 의해 여과 플럭스값을 연산하게 되고, 수학식 2,3에 의해 막여과 저항값을 연산하게 된다. 세정공정을 실행하는 동안 연산된 여과 플럭스값이 기설정된 여과플럭값 이상이 되고, 연산된 막여과 저항값이 기 설정된 막여과 저항값미만이 되는 경우 제어수단(23)은 세정공정을 중단하고 다시 농축공정을 수행하도록 시스템을 제어하게 된다.
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따라 반송공정으로 운전하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치(6)의 세정시스템의 구성도를 도시한 것이다. 제어수단(23)은 앞서 언급한 바와 같이, 농축공정 중에 투과수 유량측정부(12)에서 측정되는 투과수 유량값을 실시간으로 측정받아 누적 투과수 유량값을 연산하게 된다. 그리고, 연산된 누적 투과수 유량값이 기 설정된 누적 유량값 이상이 되는 경우 제어수단(23)은 시스템을 반송공정으로 실행하게 된다. 반송공정에서 제어수단(23)은 가압펌프(5)와 세정펌프(7)를 모두 중단시키고, 반송펌프(8)만을 가동시키고, 투과수 이송밸브(19), 투과 세정수 이송밸브(20), 농축수 이송밸브(21) 및 세정수 순환밸브(22)를 모두 닫도록 제어하게 된다. 따라서 반송펌프(8)의 가동으로 인해 농축조(2)에 저장된 농축슬러지가 농축슬러지 반송관(15)을 통해 혐기성 소화조(1)로 반송되게 된다.
1:혐기성 소화조
2:농축조
3:투과수 저장조
4:세정수 탱크
5:가압펌프
6:UF 막분리 농축장치
7:세정펌프
8:반송펌프
9:1차측 압력측정부
10:농축수 압력측정부
11:2차측 압력측정부
12:투과수 유량측정부
13:농축수 이송관
14:투과수 이송관
15:농축슬러지 반송관
16:세정수 이송관
17:투과 세정수 이송관
18:세정수 순환관
19:투과수 이송밸브
20:투과 세정수 이송밸브
21:농축수 이송밸브
22:세정수 순환밸브
23:제어수단

Claims (11)

  1. 혐기성 소화조, 상기 혐기성 소화조에서 토출되는 소화액이 유입되는 농축조, 막분리 농축장치, 농축조에 저장된 소화액을 상기 막분리 농축장치로 투입하기 위한 가압펌프 및 상기 막분리 농축장치를 투과한 투과수가 저장되는 투과수 저장조를 구비하고, 상기 막분리 농축장치에서 농축된 농축수가 상기 농축조로 유입되는 막결합형 혐기성 소화공정 장비에 구비되는 막분리 농축장치의 세정시스템에 있어서,
    상기 막분리 농축장치의 유입단에 구비되어 상기 막분리 농축장치로 유입되는 소화액의 유입압을 실시간으로 측정하는 1차측 압력측정부;
    상기 막분리 농축장치의 투과수 토출단에 구비되어 상기 막분리 농축장치에서 토출되는 투과수의 토출압을 실시간으로 측정하는 2차측 압력측정부;
    내부에 세정수가 저장되는 세정수 탱크와 상기 세정수 탱크에 저장된 세정수를 상기 막분리 농축장치로 투입시키는 세정펌프; 및
    상기 1차측 압력측정부에서 측정된 1차측 압력값와 상기 2차측 압력측정부에서 측정된 2차측 압력값을 실시간으로 전송받아 막여과 저항값을 연산하고, 상기 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 이상이 되는 경우 상기 가압펌프의 작동을 정지시키고, 상기 세정펌프를 가동시키며, 상기 막여과 저항값이 기 설정된 저항값 미만이 되는 경우 상기 세정펌프를 정지시키고, 상기 가압펌프를 작동시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 막분리 농축장치는 UF 막분리 농축장치인 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 막분리 농축장치의 투과수 토출단에 구비되어 상기 막분리 농축장치에서 토출되는 투과수 유량값을 실시간으로 측정하는 투과수 유량측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 투과수 유량측정부에서 측정한 상기 투과수유량값을 실시간으로 전송받아, 상기 투과수유량값을 기반으로 여과 플럭스값을 연산하고, 상기 여과 플럭스값이 기 설정된 플럭스값 이하가 되는 경우 상기 가압펌프의 작동을 정지시키고, 상기 세정펌프를 가동시키며, 상기 투과수유량값이 상기 기 설정된 플럭스값 이상이 되는 경우 상기 세정펌프를 정지시키고, 상기 가압펌프를 작동시키는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 여과플럭스값은 수학식 1에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
    [수학식 1]
    Figure pat00007

    상기 J는 여과플럭스값, 상기 Q는 투과수유량값, 상기 A는 막분리 농축장치에 구비된 막모듈의 여과면적 및 T는 여과시간임.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 막분리 농축장치의 농축수 토출단에 구비되어 토출되는 농축수의 토출압을 측정하는 농축수 압력측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어수단에서 연산되는 상기 막여과 저항값은 상기 1차측 압력값, 상기 2차측 압력값 및 상기 농축수 토출압에 기반하여 연산되는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 막여과 저항값은 수학식 2에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
    [수학식 2]
    Figure pat00008

    상기 R은 막여과 저항값, △P는 막간차압, 상기 μ는 점성계수 및 J는 여과플럭스값임.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 막간차압은 수학식 3에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
    [수학식 3]
    Figure pat00009

    상기 Pf는 2차측 압력값, 상기 Pb는 농축수 토출압 및 상기 Pp는 1차측 압력값임.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 농축조와 상기 혐기성 소화조 사이에 구비되어 상기 농축조에 저장된 농축슬러지를 상기 혐기성 소화조로 반송시키는 반송펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어수단은 상기 투과수유량값을 기반으로 투과수 누적유량을 연산하여, 상기 투과수 누적유량이 기 설정된 수량을 초과하는 경우, 상기 반송펌프를 가동시키는 것을 특징으로 하는 막결합형 혐기성 소화공정 중 막분리 농축장치의 세정시스템.
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