KR20140037357A - 막세척지수 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 막세척지수 및 막세척지수 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 수처리부 내부에 장착된 오염된 상태의 여과막 표면에 세척제를 공급하고, 여과막에 세정수를 흘려줌으로써, 세척제에 의해 이물질에 제거되는 상태에 따라 여과막을 통과하는 세정수의 양을 측정하여 계산되는 막세척지수 및 막세척지수 측정장치에 관한 것이다.

Description

막세척지수 및 막세척지수 측정장치{Membrane cleaning index and Membrane cleaning index measuring apparatus}
본 발명은 막세척지수 및 막세척지수 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 수처리부 내부에 장착된 오염된 상태의 여과막 표면에 세척제를 공급하고, 여과막에 세정수를 흘려줌으로써, 세척제에 의해 이물질에 제거되는 상태에 따라 여과막을 통과하는 세정수의 양을 측정하여 계산되는 막세척지수 및 막세척지수 측정장치에 관한 것이다.
역삼투 방식 또는 나노 여과공정은 최근 다양한 수처리 분야에서 주목받고 있는 기술 분야 중 하나이다. 특히, 근래에는 해수담수화나 하수재이용 분야에서 역삼투 방식을 이용한 공정이 확대되고 있는 추세이다.
GWI(Global Water Intelligence)의 "Water Reuse Markets 2005-2015 : A Global Assessment & Forecast"에 따르면 물의 재이용 시장은 세계적으로 볼 때, 현재 200 만톤/일 규모이고, 2015년에는 540 만톤/일 규모로 성장할 것으로 전망하고 있다. 또한, 해수담수화 시장은 현재 300 만톤/일 규모이며 2015년에는 620 만톤/일 규모로 성장할 것으로 전망하고 있다. 이외에도 지표수 및 지하수의 처리, 산업 폐수의 처리 및 무방류 재이용 등의 분야에서 역삼투 방식이나 나노 여과공정은 주목받고 있는 고도한 기술의 수처리 방법이다.
그런데, 역삼투 방식이나 나노 여과공정의 기술을 상용화하거나 현장에 설치하여 운영하기에 장애로 작용하는 것이 여과막의 오염 문제, 즉 막오염 문제이다. 막오염이란 여과막에 유입되는 유입수 중에 존재하는 여러 가지 이물질들이 여과막의 표면에 침착되거나 흡착되어 여과막의 물투과도를 감소시키는 현상을 의미한다.
이와 같은 막오염을 유발하는 이물질의 종류로는 부유성 입자, 콜로이드, 유기물, 미생물, 칼슘염 등의 무기염 등 다양한 종류가 있다. 이처럼 막오염을 유발하는 다양한 이물질 때문에 막오염 현상을 미리 예측한다는 것은 상당히 어려운 일이다.
일반적으로, 역삼투 방식 또는 나노 여과공정에서의 막오염 현상을 미리 예측하기 위한 방법으로는 SDI(Silt Density Index) 측정방법이 사용된다.
SDI 측정방법은 분리막에 오염(fouling)이 일어날 수 있는 가능성을 나타내는 척도로 이용되는데, 직경이 47 mm, 공극이 0.45 ㎛의 필터에 30 psi의 압력으로 유입수를 통과시켜 부유물(SS; Suspended Solid) 성분에 의해 일어나는 오염의 정도를 측정하는 방법이다.
이 때, 처음 500ml의 물이 흐르는데 걸리는 시간(T0)을 측정하고, 15분(T)이 지난 후 다시 500ml의 물이 흐르는데 걸리는 시간(T1)을 측정하여, 측정된 두 시간의 비율을 막오염의 척도로 사용하고 있다.
하지만, 막오염의 주요 특성인 유발물질의 표면특성들은 SDI에서 측정이 불가능하여, SDI 값과 실제 공정에서의 운전결과는 상이하다는 문제점을 보완하기 위한 방법으로 MFI(Modified fouling index)등의 방법이 사용되기도 한다.
국내공개특허 제2010-0057262호(공개일 2010.05.31, 명칭 : 막오염 지수 측정장치)에는 SDI와 MFI에서와 같이 1개의 여과막을 이용하는 것이 아니라 서로 다른 특성을 가지는 3개 이상의 여과막을 이용하여 동시에 막오염 경향을 예측함으로써, 부유성 물질이나 콜로이드, 유기물 등 다양한 원인에 의한 복합적인 막오염 현상을 더욱 정확하게 측정하고 정량화할 수 있도록 하는 막오염 지수 측정장치가 개시된 바 있다.
한편, 상술한 바와 같이 분리막을 이용하는 수처리공정에서는 막오염 정도를 예측하는 것뿐만 아니라, 오염된 막을 세정하여 수처리 공정을 정상화 시키는 것 또한 매우 중요하다.
하지만, 현재로써는 오염된 막을 세정하는 과정에서 사용되는 세척제의 선정 및 세척 성능 등에 관한 객관적 근거 자료가 부족하며, 이에 대한 개발이 필요한 실정이다.
국내공개특허 제2010-0057262호(공개일 2010.05.31, 명칭 : 막오염 지수 측정장치)
The MFI-UF as a water quality test and monitor, Australia : Siobhan F.E. Boerlage, 2003, Journal of Membrane Science 211, 271-289쪽
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수처리부 내부에 장착된 오염된 상태의 여과막 표면에 세척제를 공급하고, 여과막에 세정수를 흘려줌으로써, 세척제에 의해 이물질에 제거되는 상태에 따라 여과막을 통과하는 세정수의 양을 측정하여 계산되는 막세척지수와, 상기와 같은 구성을 갖는 막세척지수 측정장치를 제공하는 것이다.
다시 말해, 본 발명의 목적은 막여과 공정이 적용된 현장에서 간단한 측정방법을 통해 세척제 선정에 대한 객관적 근거자료를 제공함으로써, 현장 운전조건 및 연간 수질변화에 적합한 세척방법을 통해 세척 효율을 크게 향상시킬 수 있는 막세척지수 및 막세척지수 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 막세척지수 측정장치는 막세척지수를 측정하기 위한 막세척지수 측정장치(1)에 있어서, 내부에 여과막(110)이 장착되는 수처리부(100); 높이방향으로 상기 수처리부(100)의 양측에 형성되어 원수 또는 세정수가 유입 또는 배출되는 제1배관(210) 및 제2배관(220); 길이방향으로 상기 수처리부(100)의 일측면에 형성되어 상기 여과막(110) 표면으로 세척제 또는 에어워셔(air washer)를 공급하는 세척제 공급부(310); 길이방향으로 상기 수처리부(100)의 타측면에 형성되어 세척제가 배출되는 세척제 배출부(320); 세척제 또는 에어워셔에 의해 상기 여과막(110)이 세척되는 동안 상기 여과막(110)을 통과한 세정수 및 상기 여과막(110)에서 탈리된 오염물질과 함께, 상기 세척제 배출부(320)로 배출되는 상기 세척제 또는 에어워셔의 양을 측정하여 막세척지수를 측정하는 제어부(400); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세정수는 증류수, 여과 처리된 처리수, 세척제가 혼합된 증류수, 세척제가 혼합된 처리수 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세정수는 수온이 5~40℃ 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)으로 유입된 원수가 상기 여과막(110)을 통해 이물질이 여과되어 상기 제2배관(220)으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)을 통해 유입된 세정수가 여과막(110)을 통해 여과되어 상기 제2배관(220)으로 배출되고, 상기 세척제 공급부(310)를 통해 공급된 세척제 또는 에어워셔와, 상기 여과막(110) 표면에 붙어있던 이물질이 상기 세척제 배출부(320)로 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제2배관(220)을 통해 세정수가 유입되고, 상기 세척제 공급부(310)를 통해 공급된 세척제 또는 에어워셔와, 상기 여과막(110) 표면에 붙어있던 이물질 및 상기 여과막(110)을 통과한 세정수가 상기 세척제 배출부(320)로 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)에 설치되는 제1밸브(510); 상기 제2배관(220)에 설치되는 제2밸브(520); 상기 세척제 공급부(310)에 설치되는 제3밸브(530); 및 상기 세척제 배출부(320)에 설치되는 제4밸브(540); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제2배관(220)을 통해 세척제가 혼합된 세정수가 유입될 경우, 상기 제1밸브(510) 및 제3밸브(530)가 폐쇄되고, 상기 제2밸브(520) 및 제4밸브(540)가 개방되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)에 연결되는 원수공급펌프와, 상기 제2배관(220)에 연결되는 세정수공급펌프 및 상기 세척제 공급부(310)에 연결되는 세척제공급펌프를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세척제 공급부(310) 및 세척제 배출부(320)는 상기 수처리부(100)의 길이방향으로 양측에 형성되되, 상기 여과막(110)이 장착된 위치보다 상측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여과막(110)은 평막 및 중공사막 타입의 정밀여과막, 한외여과막, 나노여과막, 역삼투분리막 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 막세척지수는 여과막이 적용된 수처리 공정에서 오염된 여과막이 에어워셔, 세정수 또는 세척제 중 어느 하나에 의해 세척되는 과정에서, 세척성능을 수치화하기 위한 것으로, 아래 [수학식 1]에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(MCI: 막세척지수, ΔP는 막여과 압력(TMP), A는 막면적(Surface area), η는 점성계수(Viscosity), I는 막오염 정도를 표시하는 척도, i는 막회복인자(recovery factor))
본 발명의 막세척지수 측정장치는 수처리부 내부에 장착된 오염된 상태의 여과막 표면에 세척제를 공급하고, 여과막에 세정수를 흘려줌으로써, 세척제에 의해 이물질에 제거되는 상태에 따라 여과막을 통과하는 세정수의 양을 측정함으로써 막세척지수가 계산될 수 있도록 한다.
본 발명의 막세척지수 측정장치를 통해 측정된 막세척지수는 막여과 공정이 적용된 현장에서 간단한 측정방법을 통해 세척제 선정에 대한 객관적 근거자료를 제공함으로써, 현장 운전조건 및 연간 수질변화에 적합한 세척방법을 통해 세척 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 막세척지수 및 막세척지수 측정장치는 막여과 공정에서 필연적으로 발생되는 막오염에 대한 효과적인 세척방법의 가이드라인을 제공함으로써, 막여과공정의 효율을 크게 향상시킬 뿐만 아니라, 상ㆍ하수도 막여과 공정에 모두 적용이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 막세척지수 측정장치의 일실시예를 나타낸 구성도.
도 2 및 4는 도 1의 막세척지수 측정장치에서 작동상태를 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 막세척지수 측정장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 6 및 7은 본 발명에 따른 막세척지수 측정장치의 작동상태를 나타낸 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 막세척지수의 경향을 나타낸 그래프.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 연수화 통합시스템을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 막세척지수 측정장치의 일실시예를 나타낸 구성도이며, 도 2 및 4는 도 1의 막세척지수 측정장치에서 작동상태를 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 막세척지수 측정장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이며, 도 6 및 7은 본 발명에 따른 막세척지수 측정장치의 작동상태를 나타낸 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 막세척지수의 경향을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 막세척지수 및 막세척지수를 측정하기 위한 막세척지수 측정장치(1)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 막세척지수 측정장치(1)는 크게 수처리부(100), 제1배관(210), 제2배관(220), 세척제 공급부(310), 세척제 배출부(320) 및 제어부(400)를 포함하여 형성된다.
상기 수처리부(100)는 내부에 여과막(110)이 장착되도록 관 형태로 형성되어 이물질이 포함된 원수 또는 세정수가 순방향 또는 역방향으로 유동된다.
상기 제1배관(210) 및 제2배관(220)은 높이방향으로 상기 수처리부(100)의 양측에 형성되어 원수 또는 세정수가 유입 또는 배출된다.
상기 세척제 공급부(310)는 길이방향으로 상기 수처리부(100)의 일측면에 형성되어 상기 여과막(110) 표면으로 세척제 또는 에어워셔(air washer)를 공급한다. 이 때, 상기 세척제 공급부(310)에서 공급되는 세척제 또는 에어워셔(air washer)는 상기 여과막(110)의 표면에 골고루 뿌려져 여과막(110)에 붙어있는 이물질을 제거하는 역할을 한다.
상기 세척제는 액상 또는 가루형태의 세척제일 수 있다.
상기 세척제 공급부(310)는 노즐형태로 형성되어 상기 여과막(110)의 표면에 세척제를 분사하는 형태로 형성될 수도 있으며, 상기 여과막(110)이 장착되는 면을 따라 상기 수처리부(100)에 적어도 한 개 이상 형성되어 상기 여과막(110) 표면에 세척제를 공급함으로써 세척제가 상기 여과막(110) 표면에 흘러내리도록 형성될 수도 있다.
상기 세척제 배출부(320)는 길이방향으로 상기 수처리부(100)의 타측면에 형성되어 세척제가 배출된다.
이 때, 상기 세척제 공급부(310) 및 세척제 배출부(320)는 상기 수처리부(100)의 길이방향으로 양측에 형성되되, 상기 여과막(110)이 장착된 위치보다 상측에 형성되어, 상기 여과막(110) 표면의 이물질 및 세척제가 배출될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제어부(400)는 세척제 또는 에어워셔에 의해 상기 여과막(110)이 세척되는 동안 상기 여과막(110)을 통과한 세정수 및 상기 여과막(110)에서 탈리된 오염물질과 함께, 상기 세척제 배출부(320)로 배출되는 상기 세척제 또는 에어워셔의 양을 측정함으로써, 막세척지수를 측정 및 계산한다.
다시 말해, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 상기 여과막(110)에 세척제를 공급하여 상기 여과막(110) 표면에 붙어있는 이물질이 제거될 때, 이물질에 제거되는 정도에 따라 상기 여과막(110)의 공극(pore)을 통과할 수 있는 세정수의 양이 많아지므로, 상기 제1배관(210) 또는 제2배관(220)을 통해 배출되는 세정수의 유량을 상기 제어부(400)에서 측정하여 막세척지수가 계산되도록 형성된다.
이 때, 상기 세정수는 세정된 상기 여과막(110)의 공극을 단순히 통과하는 것 외에도, 수압에 의해 상기 여과막(110) 표면에 붙어있는 이물질을 제거할 수 있으므로, 세정수의 압력 및 유속 또한 막세척지수에 영향을 줄 수 있다.
또한, 상기 세정수는 이물질을 포함하지 않아야 하므로, 증류수 또는 여과 처리된 처리수 중 하나인 것이 바람직하며, 증류수 또는 처리수에 세척제가 혼합된 것일 수도 있다.
또, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 막여과 공정이 적용된 현장에서의 세척과정을 가급적 유사하게 재현함으로써, 측정된 막세척지수에 따라 결정된 세척제가 막여과 공정이 적용된 현장에서도 실험결과와 유사한 세척효과를 발휘하는데 의의가 있다.
따라서 상기 세정수는 수온이 가장 낮은 겨울철과 가장 높은 여름철의 환경을 재현할 수 있도록 5~40℃의 수온 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
도 1 내지 4에는 본 발명에 따른 막세척지수 측정장치(1)의 일실시예가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)에 설치되는 제1밸브(510); 상기 제2배관(220)에 설치되는 제2밸브(520); 상기 세척제 공급부(310)에 설치되는 제3밸브(530); 및 상기 세척제 배출부(320)에 설치되는 제4밸브(540); 를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제1밸브(510) 내지 제3밸브(530)는 볼 밸브(ball valve)일 수도 있으며, 전자 제어가 가능한 솔레노이드 밸브일 수도 있다.
상기 제1밸브(510) 내지 제3밸브(530)는 정수모드 및 세척모드에 따라 상기 제어부(400)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.
도 2를 참고로 설명하면, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 원수가 정수 처리되는 정수모드의 경우, 상기 제1배관(210)으로 유입된 원수가 상기 여과막(110)을 통해 이물질이 여과되어 상기 제2배관(220)으로 배출된다.
이 때, 상기 제3밸브(530) 및 제4밸브(540)는 폐쇄된 상태이며, 상기 제1밸브(510) 및 제2밸브(520)는 개방된 상태이다.
본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 정수모드에서 상기 여과막(110)에 이물질이 걸러져 막오염이 어느 정도 이루어지게 되면, 세척제를 공급하는 세척모드를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 세척모드 수행을 위해, 수처리 현장에서 오염된 여과막(110)을 별도로 가져와서 수처리부(100)에 설치할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 세척모드에서 상기 제2배관(220)을 통해 세정수가 유입되고, 상기 여과막(110) 표면에 공급된 세척제 또는 에어워셔와, 상기 여과막(110) 표면에 붙어있던 이물질 및 상기 여과막(110)을 통과한 세정수가 상기 세척제 배출부(320)로 배출된다.
다시 말해, 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 순방향으로 원수가 흘러 상기 여과막(110)에서 이물질이 걸러지게 되며, 역방향으로 세정수가 흐르는 동시에 세척수가 공급되어 상기 여과막(110)의 이물질이 세척된다. 이 경우, 상기 세정수는 세정수가 흐르는 방향과 반대되는 측면의 여과막(110)에 붙어있는 이물질을 제거하는 역할도 할 수 있다.
이 때, 상기 제1밸브(510)는 폐쇄된 상태이며, 상기 제2 내지 4밸브(520, 530, 540)는 개방된 상태이다.
상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제2배관(220)을 통해 세척제가 혼합된 세정수가 유입될 경우, 상기 제1밸브(510) 및 제3밸브(530)가 폐쇄되고, 상기 제2밸브(520) 및 제4밸브(540)가 개방될 수 있다.
도 1 내지 4에 도시된 상기 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)에 연결되는 원수공급펌프(미도시)와, 상기 제2배관(220)에 연결되는 세정수공급펌프(미도시) 및 상기 세척제 공급부(310)에 연결되는 세척제공급펌프(미도시)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2배관(220)을 통해 공급되는 세정수는 중력방향과 반대방향으로 공급되더라도 상기 여과막을 통과할 수 있으며, 상기 세척제 공급부(310)를 통해 공급되는 세척제도 상기 여과막(110) 표면에 골고루 공급될 수 있다.
상기 원수공급펌프, 세정수공급펌프 또는 세척제공급펌프는 압력이 2bar~40bar 인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 도 4와 같이, 세정수가 상기 제1배관을 통해 유입될 수도 있다.
도 4를 참고로 설명하면, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 세척제가 공급되는 세척모드인 경우, 상기 제1배관(210)을 통해 세정수가 유입되어 상기 여과막(110)을 통해 상기 제2배관(220)으로 배출되며, 상기 여과막(110) 표면에 붙어있던 이물질이 상기 세척제 공급부(310)를 통해 공급된 세척제 또는 에어워셔와 함께 상기 세척제 배출부(320)로 배출될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1-2밸브(512) 및 제2밸브(520), 제3밸브(530) 및 제4밸브(540)가 개방된 상태이다.
다시 말해, 도 4 내지 도 5에 도시된 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 순방향으로 원수가 흘러 상기 여과막(110)에서 이물질이 걸러지게 되며, 세척모드에서도 순방향으로 세정수가 흐르는 동시에 세척제가 공급되어 상기 여과막(110)의 이물질이 세척된다. 이 경우, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 도 3에 도시된 실시예처럼 세정수에 의한 이물질 제거가 어렵기 때문에, 세척제에 의한 이물질 세척능력을 더욱 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.
상기 여과막(110)은 상기 여과막(110)은 평막 및 중공사막 타입의 정밀여과막, 한외여과막, 나노여과막, 역삼투분리막 중 어느 하나수 있는데, 도 5 내지 7에는 상기 여과막(110)이 중공사막일 경우가 도시되었다.
도 5 내지 7과 같이, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 상기 여과막(110)이 중공사막일 경우, 상기 수처리부(100)의 길이방향으로 일측 하부 영역에 상기 세척제 공급부(310)가 형성되고, 타측 상부 영역에 상기 세척제 배출부(320)가 형성되며, 상측면에 중공사막 내부와 연결되어 세정수가 유입 또는 배출되는 제1배관(210)이 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)에 압력이 가해질 경우, 상기 세척제 공급부(310)에서 공급된 세척제 또는 에어워셔와 함께, 상기 제1배관을 통해 공급된 세정수가 상기 여과막(110) 표면의 이물질을 제거하게 되며, 세척제, 이물질, 공기 및 세정수가 상기 세척제 배출부(320)로 배출된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 상기 제1배관(210)에 감압이 이루어질 경우, 상기 세척제 공급부를 통해 세척제 또는 에어워셔와 함께 세정수가 공급되며, 상기 여과막(110) 표면의 이물질이 제거되어 상기 세척제 배출부(320)로 배출되고, 세정수는 상기 여과막(110)의 공극을 통해 흡수되어 상기 제1배관으로 배출된다.
한편, 본 발명의 막세척지수는 막세척지수 측정장치(1)에서 상기 여과막(110)을 통과하여 상기 수처리부(100)에서 배출된 세정수의 단위시간당 유량 및 그 변화량을 측정함으로써 계산될 수 있으며, 막세척지수는 아래의 수학식1과 같이 정의될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00002
(상기 식에서, MCI: 막세척지수, ΔP는 막여과 압력(TMP), A는 막면적(Surface area), η는 점성계수(Viscosity), I는 막오염 정도를 표시하는 척도, i는 막회복인자(recovery factor)를 나타낸다.)
이 때, 수학식 1은 아래의 수학식 2, 3, 4, 5를 통해 계산될 수 있으며, 수학식 2를 바탕으로 도 7에 도시된 그래프를 생성할 수 있다.
도 7에 도시된 그래프에서 막세척지수(MCI)는 여과부피(V)가 증가함에 따라 단위시간(t)에 따른 여과부피(V), 여과막(110) 세척이 진행되는 속도를 나타낸 것으로, 그래프의 기울기(t/V2)이다.
[수학식 2]
Figure pat00003
[수학식 3]
Figure pat00004
[수학식 4]
Figure pat00005
[수학식 5]
Figure pat00006
참고로, 막세척지수 MCI는 막오염지수인 MFI를 바탕으로 계산되었으며, 막오염지수는 아래의 수학식 6과 같이 정의되어 본 명세서의 선행기술에 기재된 비특허문헌 1(The MFI-UF as a water quality test and monitor, Australia : Siobhan F.E. Boerlage, 2003, Journal of Membrane Science 211, 271-289쪽)에 공지된 바 있으므로, 식 도출에 관한 자세한 유도과정은 생략하기로 한다.
[수학식 6]
Figure pat00007
다시 한 번 정리하면, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)는 수처리부(100) 내부에 장착된 오염된 상태의 여과막(110) 표면에 세척제를 공급하고, 여과막(110)에 세정수를 흘려줌으로써, 세척제에 의해 이물질에 제거되는 상태에 따라 여과막(110)을 통과하는 세정수의 양을 측정함으로써 막세척지수가 계산될 수 있도록 한다.
이에 따라, 본 발명의 막세척지수 측정장치(1)를 통해 측정된 막세척지수는 막여과 공정이 적용된 현장에서 간단한 측정방법을 통해 세척제 선정에 대한 객관적 근거자료를 제공함으로써, 현장 운전조건 및 연간 수질변화에 적합한 세척방법을 통해 세척 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 막세척지수 및 막세척지수 측정장치(1)는 막여과 공정에서 필연적으로 발생되는 막오염에 대한 효과적인 세척방법의 가이드라인을 제공함으로써, 막여과공정의 효율을 크게 향상시킬 뿐만 아니라, 상ㆍ하수도 막여과 공정에 모두 적용이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 막세척지수 측정장치
100 : 수처리부
110 : 여과막
210 : 제1배관
220 : 제2배관
310 : 세척제 공급부 320 : 세척제 배출부
400 : 제어부
510 : 제1밸브 520 : 제2밸브
530 : 제3밸브 540 : 제4밸브

Claims (12)

  1. 막세척지수를 측정하기 위한 막세척지수 측정장치(1)에 있어서,
    내부에 여과막(110)이 장착되는 수처리부(100);
    높이방향으로 상기 수처리부(100)의 양측에 형성되어 원수 또는 세정수가 유입 또는 배출되는 제1배관(210) 및 제2배관(220);
    길이방향으로 상기 수처리부(100)의 일측면에 형성되어 상기 여과막(110) 표면으로 세척제 또는 에어워셔(air washer)를 공급하는 세척제 공급부(310);
    길이방향으로 상기 수처리부(100)의 타측면에 형성되어 세척제가 배출되는 세척제 배출부(320); 및
    세척제 또는 에어워셔에 의해 상기 여과막(110)이 세척되는 동안 상기 여과막(110)을 통과한 세정수 및 상기 여과막(110)에서 탈리된 오염물질과 함께, 상기 세척제 배출부(320)로 배출되는 상기 세척제 또는 에어워셔의 양을 측정하여 막세척지수를 측정하는 제어부(400);
    를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정수는
    증류수, 여과 처리된 처리수, 세척제가 혼합된 증류수, 세척제가 혼합된 처리수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 세정수는
    수온이 5~40℃ 인 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 막세척지수 측정장치(1)는
    상기 제1배관(210)으로 유입된 원수가 상기 여과막(110)을 통해 이물질이 여과되어 상기 제2배관(220)으로 배출되는 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 막세척지수 측정장치(1)는
    상기 제1배관(210)을 통해 유입된 세정수가 여과막(110)을 통해 여과되어 상기 제2배관(220)으로 배출되고,
    상기 세척제 공급부(310)를 통해 공급된 세척제 또는 에어워셔와, 상기 여과막(110) 표면에 붙어있던 이물질이 상기 세척제 배출부(320)로 배출되는 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 막세척지수 측정장치(1)는
    상기 제2배관(220)을 통해 세정수가 유입되고,
    상기 세척제 공급부(310)를 통해 공급된 세척제 또는 에어워셔와, 상기 여과막(110) 표면에 붙어있던 이물질 및 상기 여과막(110)을 통과한 세정수가 상기 세척제 배출부(320)로 배출되는 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 막세척지수 측정장치(1)는
    상기 제1배관(210)에 설치되는 제1밸브(510);
    상기 제2배관(220)에 설치되는 제2밸브(520);
    상기 세척제 공급부(310)에 설치되는 제3밸브(530); 및
    상기 세척제 배출부(320)에 설치되는 제4밸브(540); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 막세척지수 측정장치(1)는
    상기 제2배관(220)을 통해 세척제 또는 에어워셔가 혼합된 세정수가 유입될 경우,
    상기 제1밸브(510) 및 제3밸브(530)가 폐쇄되고, 상기 제2밸브(520) 및 제4밸브(540)가 개방되는 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  9. 제 5항 내지 8항 중 어느 한 항 있어서,
    상기 막세척지수 측정장치(1)는
    상기 제1배관(210)에 연결되는 원수공급펌프와, 상기 제2배관(220)에 연결되는 세정수공급펌프 및 상기 세척제 공급부(310)에 연결되는 세척제공급펌프를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 막세척지수 측정장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 세척제 공급부(310) 및 세척제 배출부(320)는
    상기 수처리부(100)의 길이방향으로 양측에 형성되되,
    상기 여과막(110)이 장착된 위치보다 상측에 형성되는 것을 특징으로 하는 막세척 측정장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 여과막(110)은
    평막 및 중공사막 타입의 정밀여과막, 한외여과막, 나노여과막, 역삼투분리막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막세척 측정장치.
  12. 여과막이 적용된 수처리 공정에서 오염된 여과막이 에어워셔, 세정수 또는 세척제 중 어느 하나에 의해 세척되는 과정에서, 세척성능을 수치화하기 위한 것으로, 아래 [수학식 1]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 막세척지수.
    [수학식 1]
    Figure pat00008

    (MCI: 막세척지수, ΔP는 막여과 압력(TMP), A는 막면적(Surface area), η는 점성계수(Viscosity), I는 막오염 정도를 표시하는 척도, i는 막회복인자(recovery factor))
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