KR20140128841A - 막모듈의 교차 정수 및 세정 장치와 이의 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원수를 유입받아 RO수를 생성하고, 농축수를 배출하는 적어도 1이상의 막모듈; 상기 막모듈이 RO수 생산과정을 수행하는 동안에는 정지하고, RO수 생산과정이 종료되면 세정과정을 수행하는 적어도 1이상의 세정수단을 포함하되, 상기 막모듈의 세정과정이 종료되면 상기 막모듈에 의해 정수과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치를 제공한다.

Description

막모듈의 교차 정수 및 세정 장치와 이의 운전방법{Apparatus for Cross cleaning water of membrane module and the operating method thereof}

본 발명은 막모듈을 교차로 정수 및 세정하는 장치와 이의 운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 막모듈을 정해진 시간 동안 정수 운전하여 쌓이게 되는 오염물질이 누적되지 않도록, 즉시 정해진 시간 동안에 자동세정이 완료되도록 하고, 정해진 운전시간이 시작 되면, 자동으로 미리 세정한 막모듈로 운전전환 되도록 하여, 막모듈을 교차로 정수 및 세정운전이 가능토록 하여, 항상 최상의 성능을 유지하며 운전되도록 함으로써, 1회용 막모듈의 정수 생산능력을 적어도 5배 이상 증가시킬 수 있는 막모듈의 교차 정수 및 세정 장치와 이의 운전방법에 관한 것이다.

각종 오염물질이나 불순물로 오염된 물을 정화하기 위한 정수장치에는 매우 다양한 종류가 있으며, 근래에 개발되는 대부분의 정수장치에는 오염물질을 걸러내기 위한 막(membrane)이 내장된다.

상기 막은, 여과입자의 크기에 따라 MF(Micro Filtration:0.03∼10micron), UF(Ultra Filtration:0.02∼0.1micron), NF(Nano filtration:0.001micron), RO(Reverse Osmosis:0.001micron )등으로 분류할 수 있으며, 형태에 따라서 중공사형(Hollow fiber), 관형(Tubla), 나선원통형(Spiral wound), 평판형(Plate and frame) 등이 사용되고 있다.

특히 상기 NF 및 RO는 매우 미세한 조직을 가지므로, 물에 함유된 모든 입자성 물질이나 각종 바이러스는 물론 무기물과, 물에 용해되어 있는 유기물질까지 걸러낼 수 있어, 역삼투압(Reverse Osmosis) 방식 담수화 장치에 적용되고 있다.

그런데, 상기 MF나 UF는, 오염물질에 의해 오염된 경우 역세(Back washing) 방법으로 쉽게 세정할 수 있어 재활용에 별 어려움 없이 사용되고 있으나, NF 및 RO는 막에 형성되어 있는 공극의 직경이 나노(nano, 1백만분의 1mm) 단위이므로 역세로는 어려워 화학세정제(Chemical Cleaning Solution)을 이용한 화학세정을 해야 한다.

이러한 화학세정을 하기 위해서는, 막의 제조회사에서 추천하는 세정제를 사용하여 정해진 사용 가이드라인으로 꽤 까다롭고 복잡한 공정을 수행해야 한다. 추천하는 원수에 따른 전처리공정과, 세정제의 농도와 시간, 조합 등을 정확히 운영하지 못하는 경우에는 세정효율이 크게 낮아지고, 세정을 하더라도 막이 쉽게 다시 막혀 세정주기를 앞당겨야 하며, 이러한 경우가 반복되게 되면 결국에는 막모듈을 폐기해야 하는 상황에 이르게 된다.

막모듈을 1개 사용하여 소량 정수하는 경우에는 일반적으로, 세정방법이 까다롭고, 번거로워, 세정장치를 생략한 1회용 막모듈정수 장치가 일반적으로 사용되고 있으나, 이러한 정수장치는 사용 기간이 지남에 따라 막모듈의 성능이 점차 저하되면, 정수생산능력도 초기에 비해 현저히 저하되어, 결국에는 교체하여야 하게 된다.

1회용으로 사용한 막폐기물은 용도가 없어, 소각하여야 되므로 국가적인 차원이나 전세계적인 차원에서 볼 때, 비경제적일 뿐 아니라 환경적인 측면에서도 문제가 되고 있어, 이를 간단히 자동세정이 가능토록 하여, 장기간 사용가능한 막모듈의 세정장치와 세정방법에 대한 발명이 요구되고 있다.

본 발명은 막모듈을 1개 장착하여 세정장치가 생략된 1회용으로 사용하는 막모듈 여과장치의 경우, 교체 후 시간이 지남에 따라 교체시기가 가까울 수록 생산량은 점차 감소되어, 결국에는 신품으로 교체하여야 하는, 1회용 막모듈장치의 문제점을 해소하고자 창출된 것으로서, 세정장치를 장착하여, 막모듈을 미리 정해진 시간 동안 정수를 생산한 후, 정수과정에서 쌓이게 되는 오염물질이 누적되지 않도록, 즉시 세정장치로써 정해진 시간동안 자동세정이 완료되도록 하고, 정해진 운전시간이 시작되면, 자동으로 미리 세정한 막모듈로 운전전환 되도록 하여, 막모듈을 교차로 정수 및 세정운전이 가능토록 하여, 항상 최상의 성능을 유지하며 운전토록 함으로써, 1회용 막모듈의 정수 생산 사용기간을 최소 5배이상 연장하는 교차운전식 막모듈의 세정장치와 세정방법을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 국내의 산업용(막모듈 직경 4인치 이상의 것) 막모듈은 년간 약 30만개가 교체되고 있으며, 이중 세정장치가 생략되어 1회용 막모듈로 교체되는 것은 약 3만 5천개 정도가 교체된다고 업계에서는 추정하고 있으며, 전 세계적으로는 약 70만개 이상이(국내시장 5%추정 시) 교체되는 것으로 추정되어, 이러한 세정장치를 생략한 1회용 막모듈 정수 장치의 문제점을 해결 과제로 한다.

사용의 편리성에 초점을 맞추어 제작하여 사용되는 세정장치를 생략한 1회용 막모듈정수 장치는, 사용하는 원수의 수질이나, 원수의 전처리과정 및 전처리후의 수질, 운전기간, 정수 및 세정방법 등의 조건에 따라, 정수생산 가능량, 시간당 통과유량, 막모듈의 교체기간 등이 달라질 수 있으나, 통상 교체되는 기간은 원수의 종류에 따라 해수의 경우 약 3개월 전후, 지하수의 경우 약 6개월전후, 수도수의 경우 약 1년 전후의 주기로 교체하며 사용되고 있다.

본 발명의 막모듈의 교차 정수 및 세정장치는, 막모듈을 1개 이상 장착하여 정수 및 세정을 교차로 운전하여, 정수사용기간을 1회용 막모듈에 비해 대폭 단축시켜, 정수기간 중에 막표면을 투과하지 못하는 오염물질의 발생량을 감소시킨 후, 오염물질이 교체시까지 누적되거나 오염물질을 핵으로 미생물이 기하급수적으로 번식하지 못하도록 즉시 세정하고, 또한 교체시까지 여러 번에 걸쳐 반복 세정하여 막표면이 오염물질로 쌓이지 못하게, 깨끗하게 유지시켜, 막표면의 공극이 오염물질로 덮이지 않아, 정상적인 정수 생산량을 유지시키며 정수 할 수 있도록, 정수와 세정을 교차로 하는 장치 및 이의 운전방법을 본 발명의 과제의 해결 수단으로 한다.

본 발명의 교차정수 및 세정장치는 프레임 내에 1 내지 3개의 세정제 저장조와 1 내지 2이상 복수개의 막모듈과, 원수용 펌프, 원수전처리 여과기세트, 순환펌프, 이들의 연결관 및 개폐밸브, 계측기, 자동제어장치 등이 구비된다.

세정제는 통합세정제로 유기물을 분해시킬 수 있는 알카리(예: 가성소다)를 주성분으로 하거나, 무기물을 용해시킬 수 있는 산(구연산 등)을 주성분으로 하여, 금속이온을 봉쇄시킬 수 있는 킬레이트제(EDTA등), 막표면에 붙어 있는 오염물질이 막으로부터 박리되게 침투시키는 계면활성제(SDS 등) 등을 혼합하여 사용한 복합알카리세정제나 복합산성세정제, RO막을 역세시키는 RO수 등의 세정제를 단독 또는 교차로 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 막모듈을 1개 사용하여 교차로 정수 및 세정하는 경우에는 1일중 일정시간 동안 정수한 후, 나머지 시간의 막모듈은 세정제로 주어진시간동안 세정하여, 다음 정수작업에 대비하며 막모듈이 정수와 세정을 교차로 운전하여 RO수를 정수하게 되어, 1회용 막모듈이 3개월 정수 후에 교체하는 경우에 비해, 정수기간은 약1/200 이하로 단축된다.

또, 1회용 정수기의 경우 막모듈을 투과하지 못한 무기물(특히 칼슘)은 핵이 되어 핵주위에 무기물이나 유기물, 미생물이 부착되어 미생물은 이러한 무기물과 유기물을 영양원으로 하여 막모듈이 교체되기까지 기하급수적으로 증식되어, 무기물핵은 점차 성장하여 복합막오염 물질로 변화되어, 막모듈의 공극을 덮어 RO수 투과량이 감소되어, 결국에는 폐기하게 되는데 반해, 본 발명의 경우에는 막위에 쌓이게 되는 무기물은 정수기간이 단축(1/200)되어 소량 발생되고, 발생 후 즉시 세정함으로써, 정수기간 중에 쌓이게 되는 무기물은, 미생물이 번식 되기 전 즉 복합오염물질로 변화되지 않은 상태에서 즉시 세정되므로, 세정 후 막표면에 남게 되는 오염물질은, 계속 반복하여 세정하므로써, 오염물질은 막 표면에 쌓이지 않고, 세정제에 의해 막표면으로부터 배출되어, 막표면의 공극은 1회용에 비해 서서히 장기간에 걸쳐 오염되게 된다.

막의 사용기간은 정수 및 세정기간과 정수 및 세정방법에 따라 달라질 수 있으나, 세정하지 않는 1회용 막모듈에 비해 훨씬 길게 정상상태를 유지할 수 있게 되어, 본 발명은 세정과정이 생략된 1회용 막모듈장치에 비해 막모듈의 사용기간이 대폭 연장되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 막모듈의 교차 정수 및 세정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 역삼투압 막모듈의 교차 정수 및 세정장치의 전체적인 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 역삼투압 막모듈의 교차 정수 및 세정장치의 전체적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 역삼투압 막모듈 세정장치를 이용한 막모듈 세정방법을 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시한 역삼투압 막모듈 세정장치를 이용한 막모듈 세정방법을 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.

본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이, 원수를 유입받아 RO수를 생성하고, 농축수를 배출하는 적어도 1이상의 막모듈(200); 상기 막모듈이 RO수 생산과정을 수행하는 동안에는 정지하고, RO수 생산과정이 종료되면 세정과정을 수행하는 적어도 1이상의 세정수단을 포함하되, 상기 막모듈의 세정과정이 종료되면 상기 막모듈에 의해 정수과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치를 포함한다.

바람직하게는 상기 세정수단은 세정제를 막모듈에 공급하는 세정제 순환회로부(300) 및 역세를 위해 RO수를 막모듈에 공급하는 역세용 RO수 순환회로부(400)를 포함하는 것으로 한다.

상기 세정제 순환회로부(300)는 바람직하게는 도 2 내지 도 3의 실시예에 도시한 바와 같은, 세정제를 저장하는 세정제 저장조, 세정제 저장조로부터 세정제를 배출하는 세정제 저장조밸브, 세정제를 순환시키는 순환펌프, 막모듈 내로 세정제를 유입시키는 세정제 유입밸브, 및 막모듈로부터 배출된 세정제를 세정제 저장조로 순환시키는 세정제 순환밸브를 포함하는 것으로 한다.

상기 역세용 RO수 순환회로부(400)는 바람직하게는 도 2 내지 도 3의 실시예에 도시한 바와 같은, 역세용 RO수를 저장하는 역세용 RO수 저장조, 역세용 RO수 저장조로부터 RO수를 배출하는 역세용 RO수 저장조밸브, 역세용 RO수를 막모듈로 유입시키는 RO수 역세밸브, 및 막모듈에서 생산된 RO수를 역세용 RO수 저장조로 배출시키는 역세용 RO수 배출밸브를 포함하는 것으로 한다.

이하 상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 막모듈 정수 및 세정장치에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 역삼투압 막모듈의 교차 정수 및 세정장치는, 모든 장치와 배관 계측기등은 프레임 내에 장착되며, 프레임 상부에는 세정시 막모듈과의 낙차를 두기 위해 세정제 저장조가 최상부에 설치되며, 세정제는 세정제 순환펌프로 막모듈에 유입되며, 세정제저장조(복합알카리 및 복합산성세정제의 저장조를 병열로 연결하여 사용 할 수도 있다.)와 자동 수위조절기가 부착되어 항상 만량 채워지는 RO수 저장조가 장착된다.

외부로부터 유입된 물을 통과시켜 정수하는 막이 내장되고, 막의 상부에는 막을 투과한 RO수를 내보내는 RO수배출구와, RO수배출구는 역세용 RO수 유입구와 연결되어, RO수 역세 시 RO수는 역세용 RO수 유입구를 통하여 막저면으로부터 막상면으로 역세하여 막표면에 남게 되는 세정제와 분해물을 막외부로 배출시키어 세정이 완료되도록 하게 된다.

한편 정수시 막을 투과하지 못한 물을 내보내는 농축수배출구를 통하여 농축수는 막외부로 배출되며, 막을 투과한 RO수는 RO수 배출관을 통하여 RO수를 생산하여 RO수 저장조로 이송하며 정수하게 된다.

또한 농축수 배출관은 세정제 순환 배출밸브와도 연결되어 있어 세정 시에는 농축액배출관이 잠기고, 세정제 순환배출발브가 열려 세정제 저장조로 순환되며, 세정하게 되는 구조이다.

막모듈 하부는 두 개의 유입밸브가 있어, 하나는 세정시 세정제가 순환펌프에 의해 막모듈로 유입되게 하는 세정제 유입구와 하나는 원수정수시 원수펌프로부터 전처리여과기세트(100메쉬 스트레이너,10mu,1mu 카트릿지필터가 내장된)를 통과한 여과수가 원수유입밸브가 부착된 원수유입부롤 경유하여 막으로 유입되며, 막모듈의 압력차를 측정하는 압력계와, 유량계, 수온계, 막모듈에 부착된 6개의 밸브가 부착되어 막모듈(복수로 사용 할 수 있다)을 자동운전하는 타이머에 의해 자동개폐되게 된다.

또한 운전조작이 가능한 운전판넬이 부착되며, 운전판넬에는 전원 스위치와, 순환 및 고압펌프작동 스위치가 부착되며, 순환 및 원수펌프작동은 타이머에 의해 조절된다.

또한 원수유입관과 원수펌프, 원수전처리여과기 세트, 막과 세정제 저장조, 세정제 순환펌프, 정수된 RO수 배출관, 농축수배출관은 서로 연결되어 프레임 내부에 설치된다.

정수 시 원수는 원수펌프의 압력으로 전처리여과기세트를 통하여 1차여과되어 막모듈 유입관을 경유하여 막모듈내로 유입되어, 유입수량의 약 25%(수질에 따라 다름)는 여과막을 투과하여 RO수로 정수되어 역세용 RO수 저장조에 만량 채운 후에는 자동수위조절기에 의해 더 이상 RO수 저장조로는 유입되지 않고, 외부 RO수 저장조로 보내어지고, 유입수량의 약 75%(수질에 따라 다름)는 여과막을 투과하지 못하고 농축수로 배수되며, 정수운전이 타이머에 의해 정해진 시간(예로, 12시간) 운전되며 RO수를 정수생산한다. 이 시간 동안 RO수 저장조는 항상 RO수가 만량 채워져 역세가 계속되도록 한다.

본 발명의 막모듈의 교차 정수 및 세정방법 중 정수 및 세정기간의 설정은 가장 중요한 결정사항으로써, 설정기간에 따라 막의 오염은 정비례하며, 막모듈 사용수량에 따라 교차방법이 변화될 수 있으나, 1개의 막모듈을 사용하는 경우에는 매일 연속정수가 가능하여야 하므로 설정기간을 12시간으로 하고, 2개 이상의 막모듈을 사용하는 경우에는 1일 내지 30일 이내로 설정 할 수 있으나, 기간이 길수록 막오염은 증가되므로 가능한 한 1일에 가깝게 설정하는 것이 바람직하다.

세정의 경우, 정수운전하는 정해진 시간이 종료되면, 유입수 밸브는 잠기며, 세정제 밸브가 동시에 열리어 세정제 저장조의 세정제는 순환펌프에 의해, 막모듈 하부의 세정제 유입구 밸브를 통과하여 막모듈의 막상층표면으로 유입되어, 정수과정에서 막을 투과하지 못하여 쌓인 오염물질을 분해 또는 용해되도록 막표면을 씻어내며, 막상부의 세정제 순환밸브를 경유하며 세정제저장조로 순환하며, 정해진 시간동안 세정시킨다.

세정시간이 종료되면 즉시 세정제유입밸브와 원수유입밸브, 세정제농축밸브, RO수배출밸브는 잠기고, RO수역세용 RO수저장조의 하부밸브와 RO수유입밸브, 농축수배출밸브는 열려, RO수저장조의 역세용 RO수는 막 상부의 RO수배출관과 연결되어, 여과막저면과 막상면과의 삼투압차와 저장조와의 낙차에 의해 막저면으로 부터 막상면으로 RO수가 스며들며 역세(back washing)하여 농축수배출관을 통하여 막외부로 오염물질과 함께 배출되며 정해진 시간동안 역세하여,세정이 완료되도록 한다. 정수가 시작되는 시간이 되면, 즉시 정수작업이 교차로 진행되게 된다.

일반적으로 막의 사용기간은 원수의 수질이나, 원수의 전처리과정 및 정수운전기간, 세정제의 종류, 농도, 온도, 시간, 조합 등의 조건에 따라, 달라 질 수 있으나, 통상 산업적으로 해수를 담수화하기 위해 사용하는 4인치 이상의 산업용 막모듈을 세정장치가 부착되어 세정하는 경우의 세정주기(계속 정수 후 세정하기 까지의 소요기간)는 약 3개월 전후 이며, 세정효율은 약 95%인 점을 참고로 할 때, 본 발명에서의 막모듈을 교차로 정수 및 세정운전하는 방법 중 가장 중요한 요소인 정수 및 세정 시의 교차하는 주어진 기간의 설정은 12시간 내지 10일 이내로 운전토록 하였을 때, 세정주기는 통상의 예(3개월) 보다 약 1/200 내지 1/10 정도로 단축되어, 막표면에 쌓이게 되는 세정대상이 되는 오염물질의 총량이 1/200∼ 1/10 이하의 적은 양을 세정하게 되며, 정수 후 즉시 세정하므로 막표면의 오염물질은 세정제 중의 계면활성제로 살균되어 미생물 번식이 되지 못하는 점도 고려하여 주어야 한다.

일반적으로 복합세정제를 교차로 사용하는 경우의 세정효율은 통상 95%이상이라고 하나, 본 발명의 경우(세정주기 10일) 세정효율을 85 내지 90% 세정된다 가정하더라도, 막교환주기(3개월 가정) 까지는 10회 이상 세정하게 되므로 오염물질은 15 내지 10% 남게 되며, 초기에 비해 투과유량이 50%될 때 폐기된다고 가정할 경우 정율법으로 계산 시의 사용가능기간은 5 내지 7배가 되므로, 세정하지 않고 계속 사용하는 1회용 막모듈에 비해 막의 사용수명은 5배 이상 향상되어 연속 정수가 가능하도록 할 수 있으리라 충분히 기대된다.

이하, 본 발명의 내용을 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아님에 유의하여야 한다.

[제1 실시예]

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예 즉 2개의 막모듈 중 1개의 막모듈은 2일간 정수하는 동안 나머지 막모듈은 세정하여 교차로 정수와 세정을 하며 정수하는 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 제1 실시예는, 외부로부터 유입된 물을 통과시켜 정화하는 막이 내장되고, 그 상부에 막을 통과한 RO수를 내보내는 RO수배출구와, 막을 통과하지 못한 물을 내보내는 농축수배출구를 갖는 역삼투압 막모듈을 세정하기 위한 장치와 세정 방법에 관한 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 역삼투압 막모듈 세정장치의 전체적인 흐름을 도시한 도면이고, 도 4는 상기 도 2에 도시한 역삼투압 막모듈 세정장치를 이용한 막모듈 세정방법을 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.

기본적으로 제1 실시예에 따른 역삼투압 막모듈 세정장치는, 통합세정제 저장조(3)와 RO수 역세용 저장조(4), 제1막모듈(1)과 제2막모듈(2), 세정제 순환펌프(6), 원수유입펌프(5a), 및 전처리여과기 세트(5b)로 구성된다.

특히 제1 실시예에서의 막모듈 세정방법은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 2개의 막모듈(1, 2)을, 상기 통합세정제저장조(3)와 RO수 역세용 저장조(4)를 순차적으로 거쳐 진행된다.

먼저, 상기 제1모듈을 정수하는 경우에는 원수유입펌프(5a)와 유입수밸브(8), RO수 배출밸브(11), 농축수 배출밸브(12)는 열리고, 세정제 유입밸브(7), 세정제 순환밸브(13), 제1막 RO수 역세밸브(19), 세정제순환펌프(6), 세정제 하부밸브(17), 및 RO수 역세용밸브(18)는 잠긴다.

유입수가 제1막모듈(1) 하부로부터 유입되어 제1막을 투과하는 RO수통과수는 RO수 배출관(11)을 통하여 RO수 저장조(4)로 보내지며, 제1막을 투과하지 못한 무기물이 농축된 농축수는 농축수배출관(12)을 통하여 배출되며, 제1막모듈(1)이 주어진 기간(예로, 2일 이내) 계속 정수운전하게 된다.

주어진 기간(예로, 2일 이내)동안 정수가 완료되면 즉시 타이머에 의해 유입수밸브(8,9), 농축수밸브(12), RO수배출밸브(11), 제1막 RO수역세밸브(19)는 잠긴다.

타이머에 의해 제1막모듈의 세정제유입수밸브(7), 세정제 순환밸브(13) 는 열리고, 통합세정제 저장조 밸브(17)와 세정제 순환펌프(6), 세정제 유입밸브(7), 세정제 복귀밸브(13)는 열리어 통합세정제가 세정제 유입밸브(7)를 통하여 제1막모듈(1)의 막상층에 쌓인 오염물질을 씻어내고, 주어진 시간(예로, 24시간 이내)동안 순환펌프(6)에 의해 순환된다.

세정작업이 주어진 기간(예로, 24시간 이내) 진행되고 주어진 기간이 종료되면, 통합세정제저장조밸브(17)와 세정제 순환펌프(6), 제1막모듈 유입밸브(7,8), 제1막 RO수 배출관(11), 세정제 순환밸브(13)는 잠기고, RO수 저장조 밸브(18), 농축액 배출밸브(12), 제1막모듈 RO수역세밸브(19)는 타이머에 의해 개방되어 정해진 기간(예로, 24시간) 동안 RO수가 막저면으로부터 막상부로 삼투압에 의해 스며들며 역세하여 세정작업을 완료하고 다음 제1막모듈의 정수운전이 시작되는 정해진 기간이 시작되면 정수운전으로 교차되어 운전되게 된다.

한편 제1막모듈의 정수운전으로 정해진 기간에 끝나면 즉시 제2막모듈의 유입수밸브(10), RO수 배출밸브(14), 농축액 밸브(15), 유입수 펌프(5a)는 열리고, 제2막모듈의 세정제 유입밸브(9), 세정제 순환밸브(16), RO수 역세밸브(20)는 잠긴다.

유입수펌프(5a)에 의해 유입되는 원수는 원수전처리여과기(5b)로 여과된 후, 제2막모듈 유입밸브(10)를 통하여 유입수의 25%(원수 수질에 따라 다름)는 RO수로 제2막모듈(2)을 투과하여 RO수배출관(14)을 통하여 RO수저장조로 보내지고, 75%(원수 수질에 따라 다름)는 막을 투과하지 못하고 농축수배출관(15)을 통하여 농축수로 배출되며 정해진 기간(예로, 2일 이내)동안 계속 정수하여 2개의 막모듈이 교차로 정수와 세정을 하며 운전하게 된다.

일반적인 RO막 모듈은 다음과 같은 순서로 오염되어 세정하게 된다. 즉, RO막을 세정 후, 장시간 정수 시에는 RO막을 투과하지 못한 무기물(특히 칼슘)은 막표면에서, 핵의 역할을 하여, 이러한 핵을 중심으로 막표면에 농축되는 다른 무기물이나 유기물 또는 미생물이 부착되어, 최종으로 세정 시까지 기하 급수적으로 성장되어 복합막오염물질로 변화되면서 막의 공극을 덮으며 막을 오염시켜, 투과량이 심하게 저하되면, 통합알카리세정과 통합산세정 후, 다음 최종으로 복합알카리세정하는 일반적인 과정에 따라 진행된다.

이에 반해, 본 발명의 제1 실시예의 경우 단일의 통합세정제로 세정하더라도, 세정주기가 단축(약 1/50 이상)되어, 막표면에 쌓이게 되는 세정대상이 되는 오염물질의 총량이 1/50 이하의 적은 양을 세정하게 되며, 정수 후 즉시 세정함으로서, 막표면의 오염물질은 세정제 중의 계면활성제로 살균되어 미생물번식이 되지 못하게 되어 실시예의 경우 막오염물은 복합오염물로 변화되지 못하게 되어 실시예의 경우가 일반적인 세정방법에 비해 유리할 것으로 추정되나, 단기간의 오염물질이 일반적인 세정효율의 95%보다 저하된 85 내지 90% 수준으로 세정된다 가정하더라도, 막교환 주기인 3개월의 시점의 오염물질은 최대치로 보아도 15 내지 10% 정도 남게 될 것이며, 초기에 비해 투과유량이 50% 될 때 폐기된다고 가정할 경우, 정율법으로 계산 시의 사용가능기간은 5∼ 7배가 되므로, 1회용 막모듈에 비해 막의 사용수명은 5배 이상 향상되어 연속 정수가 가능하게 되리라 충분히 기대된다.

본 발명에서 통합세정제는 원수의 수질에 따라 통합알카리세정제나, 통합산성세정제를 단독 또는 복합 사용할 수도 있으나, 두 가지를 일정기간(예로, 5 사이클 10일) 교차하여 세정하면 더욱 효과적 이다.

통합 알카리세정제는 가성소다를 주성분으로 금속이온봉쇄제인 킬레이트제(예로, EDTA·4Na), 계면활성제(음이온성 SDS 등)를 혼합한 통상적인 세정제로 사용 할 수 있으며, 통합산성세제의 경우 구연산을 주성분으로 하고, 킬레이트제와 계면활성제 등을 혼합한 통상적인 세정제로 사용할 수 있다.

[제2 실시예]

도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에 따른 막 모듈 세정장치는, 제1 실시예의 제1막모듈만 사용하고, 제2막모듈을 사용하지 않는 것을 제외하면 제1 실시예의 구성과 동일하며, 제1 실시예는 2개의 막을 사용하여 교차로 정수생산하여 24시간 정수가 가능한데 반해, 제2 실시예는 1개의 막을 사용함으로써, 1일중 12시간은 정수생산운전하며, 나머지 12시간 중 6시간 세정제세정운전과 6시간은 RO수로 역세하여 세정을 완료한 후에는 정수와 세정을 교차하여 운전하는방법을 실시예로 한 것이다.

상기한 구성을 갖는 제2 실시예에 따른 막모듈 정수 및 세정장치의 정수방법은, 제1막모듈부터 시작하여 유입수관을 통과한 원수는 원수펌프(5a)와 제1막모듈의 유입수밸브(8), RO수 배출밸브(11), 농축액 배출관(12)은 타이머에 의해 열리고, 통합세정제저장조밸브(17), 세정제순환펌프(16), 제1막 세정제 유입밸브(7), 농축수배출관(12)은 잠긴다.

유입펌프에 의해 유입되는 전처리원수여과액중 25%의 유입수는 제1막모듈을 투과하여 RO수배출관(11)을 통하여 RO수로 배출되어 RO수저장조로 보내지고, 유입수의 75%는 농축액 배출관밸브(12)을 통하여 농축수로 배출되며, 주어진 시간동안(예로, 12시간 이내) 정수운전이 계속된다.

한편 주어진 시간이 종료되면 즉시, 제1막모듈 유입밸브(8)와 RO수배출밸브(11), 농축액 배출밸브(12)는 타이머에 의해 잠기고, 세정제 유입밸브(7), 세정제순환밸브(13)는 열린다.

주어진 시간(예로, 6시간)동안 세정하고, 시간이 종료되면, 즉시 세정제 유입밸브(7)와 원수유입밸브(8), 세정제순환밸브(3), RO수배출밸브(11), 세정제저장조밸브(17), 및 순환펌프(6)는 잠기고, 농축액 배출밸브(12), RO수 역세밸브(19)는 열리어, 제1막모듈(1)의 막저면으로부터 RO수저장조의 RO수가 삼투압차와 낙차에 의해 막상면으로 스며들며 역세(back washing)하며, 농축수배출관으로 막표면의 세정제와 분해된 오염물질과 함께 배출되게 된다.

또한 세정운전이 끝난 제1막모듈은 정수시간이 시작되면 정수과정으로 진입하여 제1막모듈(1)의 세정제 유입밸브(7), 농축수순환밸브(13)와, 세정제밸브(17), 및 세정제 순환펌프(6)가 타이머에 의해 잠기고, 원수유입밸브(8), RO수배출밸브(11), 농축액배출밸브(12)는 열리며, 교차로 정수작업이 시작하게 된다.

이후 제1막모듈(1)은 예로, 12시간 정수하며, 6시간 세정 후 6시간 역세하여 세정완료 후 정수와 세정을 교차로 연속 운전이 가능하게 된다.

상기 제2 실시예는 막모듈이 1개밖에 없어, 1일중 12시간 정수하고, 12시간 세정하여, 정수운전시간이 1일중 12시간만 운전하게 되어 1일생산량이 제1실시예에 비해 1/2이 되므로 24시간 정수하여야 되는 경우에는 제2 실시예에서와 같이 2개의 막모듈이 장착되어, 교차로 정수 및 세정하는 연속운전방법을 채택하여야 한다.

1회용 막모듈의 정수운전 연속기간이 3개월인 경우와 비교 시 제 2실시예는 1/200 이하 운전한 후에 즉시 세정하게 되므로, 세정하여야 하는 오염물질의 총량이 1/200 이하의 물양을 200회 이상 여러 번에 걸쳐 누적세정하게 되어 막표면에 쌓이는 무기물은 미생물번식이 있을 수 없으나, 이를 무시하더라도, 제1 실시예에 비해 사용주기가 더욱 단축되어 막의 사용가능기간은 더욱 향상되는 효과를 제공한다.

상기 제2 실시예의 경우 통합세정제는 원수의 수질에 따라 통합알카리세정제를 사용할 수도 있으며, 통합산성세정제를 사용할 수도 있으며, 통합산성세정제에 더욱 효과적일 수도 있으나, 두 가지를 일정기간(예하면 10 사이클 10일) 교차하여 세정하면 더욱 효과적이다.

통합 알카리세정제와 통합산성세정제는 제1 실시예와 동일하여도 무방하다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 제1막모듈
2: 제2막모듈
3: 통합세정제 저장조
4: 역세용 RO수 저장조
5a: 원수펌프
5b: 전처리 여과기세트
6: 순환펌프
7: 제1막 세정제 유입밸브
8: 제1막 원수 유입밸브
9: 제2막 세정제 유입밸브
10: 제2막 원수 유입밸브
11: 제1막 RO수 배출밸브
12: 제1막 농축수 배출밸브
13: 제1막 세정제 순환밸브
14: 제2막 RO수 배출밸브
15: 제2막 농축수 배출밸브
16: 제2막 세정제 순환밸브
17: 세정제 저장조밸브
18: 역세용 RO수 저장조밸브
19: 제1막 RO수 역세밸브
20: 제2막 RO수 역세밸브

Claims (10)

1. 원수를 유입받아 RO수를 생성하고, 농축수를 배출하는 적어도 1이상의 막모듈; 상기 막모듈이 RO수 생산과정을 수행하는 동안에는 정지하고, RO수 생산과정이 종료되면 세정과정을 수행하는 적어도 1이상의 세정수단을 포함하되, 상기 막모듈의 세정과정이 종료되면 상기 막모듈에 의해 정수과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 세정수단은 세정제를 막모듈에 공급하는 세정제 순환회로부 및 역세를 위해 RO수를 막모듈에 공급하는 역세용 RO수 순환회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
3. 제 2항에 있어서,
   세정제 순환회로부는 세정제를 저장하는 세정제 저장조, 세정제 저장조로부터 세정제를 배출하는 세정제 저장조밸브, 세정제를 순환시키는 순환펌프, 막모듈 내로 세정제를 유입시키는 세정제 유입밸브, 및 막모듈로부터 배출된 세정제를 세정제 저장조로 순환시키는 세정제 순환밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
4. 제 2항에 있어서,
   역세용 RO수 순환회로부는 역세용 RO수를 저장하는 역세용 RO수 저장조, 역세용 RO수 저장조로부터 RO수를 배출하는 역세용 RO수 저장조밸브, 역세용 RO수를 막모듈로 유입시키는 RO수 역세밸브, 및 막모듈에서 생산된 RO수를 역세용 RO수 저장조로 배출시키는 역세용 RO수 배출밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 막모듈은 적어도 2 이상 구비되며, 상기 세정제 순환회로부는 세정제를 저장하는 세정제 저장조, 세정제 저장조로부터 세정제를 배출하는 세정제 저장조밸브, 세정제를 순환시키는 순환펌프, 각 막모듈 내로 세정제를 유입시키는 적어도 2 이상의 세정제 유입밸브, 및 각 막모듈로부터 배출된 세정제를 세정제 저장조로 순환시키는 적어도 2 이상의 세정제 순환밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 막모듈은 적어도 2 이상 구비되며, 상기 역세용 RO수 순환회로부는 역세용 RO수를 저장하는 역세용 RO수 저장조, 역세용 RO수 저장조로부터 RO수를 배출하는 역세용 RO수 저장조밸브, 역세용 RO수를 각 막모듈로 유입시키는 적어도 2 이상의 RO수 역세밸브, 및 각 막모듈에서 생산된 RO수를 역세용 RO수 저장조로 배출시키는 적어도 2이상의 역세용 RO수 배출밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 막모듈은 1개 구비되며, 막모듈을 이용하여 정수할 경우 1일 중 12시간 정수한 후, 나머지 12시간은 세정하여 정수와 세정을 교차로 운전하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 막모듈은 2 개 이상 복수의 막모듈로 이루어지며, 각 막모듈의 정수 및 세정 시간은 1일 내지 10일 이내로 조절되어 교차로 운전되어지는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 세정과정에 사용되는 세정제는 알칼리세정제를 주성분으로 하는 통합세정제 혹은 산을 주성분으로 하는 통합세정제이고, 혹은 이들을 10일 이내로 교차투입하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치.
10. 원수를 유입받아 RO수를 생성하고, 농축수를 배출하는 적어도 1이상의 막모듈을 이용하여 정수과정을 수행하는 단계;
    상기 막모듈이 RO수 생산과정을 수행하는 동안에는 정지하고, RO수 생산과정이 종료되면 세정제를 이용하여 제1차 세정하는 단계; 및
    상기 제1차 세정과정을 수행한 후 역세를 이용한 제2차 세정과정을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제2차 세정과정이 완료된 후 상기 막모듈을 이용하여 정수과정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막모듈 정수 및 세정장치의 운전방법.

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