KR20160035741A

KR20160035741A - 무방류 폐수처리 시스템

Info

Publication number: KR20160035741A
Application number: KR1020140127392A
Authority: KR
Inventors: 김연국
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-04-01

Abstract

무방류 폐수처리 시스템을 제공한다. 개시된 무방류 폐수처리 시스템은 ⅰ)원수를 저장하는 원수 저장조와, ⅱ)원수 저장조에 저장된 원수를 유입하며 원수 중의 오염물질을 여과 처리하여 재 이용 가능한 처리수를 생산하고, 용존 물질을 포함하는 농축수를 원수 저장조로 순환시키는 분리막 모듈과, ⅲ)원수 저장조에서 배출되는 농축수를 재 처리하여 최종 처리수를 생산하는 농축수 재 처리유닛을 포함할 수 있다.

Description

무방류 폐수처리 시스템 {WASTEWATER TREATMENT SYSTEM OF ZERO LIQUID DISCHARGE}

본 발명의 폐수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐수를 정화처리 하는데 따른 농축수를 방류하지 않고 최종 처리수를 생산할 수 있는 무방류 폐수처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 하/폐수 또는 오/폐수(이하에서는 편의 상 “폐수” 라고 한다) 등을 정화하는 수처리 분야에서는 분리막(membrane)을 이용하여 폐수 중의 오염 물질을 여과함으로써 생산수를 얻고 있다.

분리막은 특정성분을 선택적으로 통과시킴으로써 용해되어 있지 않는 입자를 분리하는 일반 여과(Filtration)뿐만 아니라, 폐수 중의 콜로이드, 미립자 등의 부유물질을 분리 제거하는 데 적합하며, 액체에 용해된 용존 물질이나 혼합기체의 분리까지도 가능한 특수한 재질의 막(膜)을 지칭한다.

이러한 분리막은 그 성능에 따라 정밀여과막(MF; Microfiltration Membrane), 한외여과막(UF; Ultra filtration Membrane), 나노여과막(NF; Nan filtration Membrane), 역삼투막(RO; Reverse Osmosis Membrane), 이온교환막(IE; Ion Exchange), 전기투석막(ED; Electrolyte Dialysis), 기체분리막(GAS; Gas Separation/ PV), 및 혈액투석막 (Hem dialysis)으로 나뉘며, 사용 목적에 따라 적절히 선택한다.

또한, 분리막은 형태에 따라 나권형(Spiral-wound), 중공사형(Hollow -Fiber), 관형(Tubular Type), 판틀형(Plate ＆ Frame type), 실관형(Hollow-fiber type) 그리고 모노리스형 모듈(Monolith type) 등으로 구분할 수 있다.

상기와 같은 분리막을 이용한 수처리 공정으로는 다양한 운전 방법들이 있지만, 고농도의 폐수를 처리하거나 오염물질 또는 회수 대상물 물질을 농축함에 있어 막의 오염 및 부하를 최소화시키기가 어렵고, 회수율이 낮아 효율성이 떨어지고, 농축수를 재 처리해야 하는 문제가 있다.

또한, 분리막을 이용한 수처리 공정에서의 낮은 회수율은 생산수 대비 많은 유량의 원수를 공급해야 하는 특성으로 비교적 큰 동력이 필요하고, 이로 인해 수처리 운영비가 증가할 수 있다.

최근들어 폐수 처리장에서 배출되는 폐수 처리수 재이용의 중요성이 점점 증가되고 있다. 그에 따라 폐수 처리수의 재이용이 의무화 되고 있으며, 재 이용수에 대한 수질권고기준이 마련되고 있다.

?재 이용수 생산 방법은 사용목적에 적합하도록 폐수 처리수에 함유되어 있는 오염물질을 적절하게 제거할 수 있는 다양한 수처리 공정에 기초하여 구성될 수 있다.

그러나, 수처리 공정에서 발생되는 농축수의 처리가 새로운 문제점으로 대두되고 있는데, 농축수는 재이용수에 포함되지 못하는 물로서, 용질 및 현탁 물질과 같은 오염물질이 농축되어 있는 물이다.

이러한 농축수의 경우 수질에 따라 방류 수질 기준을 만족하기 위해 재처리 하여 방류하거나 고비용의 폐기물처리 절차에 의하여 폐기되어야 한다.

농축수의 발생량은 유입 처리수 수량 대비 약20~30% 정도에 육박하는 것으로 알려져 있다. 따라서 농축수 처리 및 폐기 비용은 폐수처리 재이용 분야에서 경제적 부담이 될 수 있으며, 그에 따라 재 이용수 생산방법의 경제적 효율성을 심각하게 저하시킬 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 폐수를 정화처리 하는데 따른 농축수를 방류하지 않고 재 처리하여 최종 처리수를 생산하며 높은 회수율의 재 이용수를 얻을 수 있고, 전체 시스템의 경제적인 운영을 가능케 하는 무방류 폐수처리 시스템을 제공고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템은, ⅰ)원수를 저장하는 원수 저장조와, ⅱ)상기 원수 저장조에 저장된 원수를 유입하며 원수 중의 오염물질을 여과 처리하여 재 이용 가능한 처리수를 생산하고, 용존 물질을 포함하는 농축수를 상기 원수 저장조로 순환시키는 분리막 모듈과, ⅲ)상기 원수 저장조에서 배출되는 농축수를 재 처리하여 최종 처리수를 생산하는 농축수 재 처리유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 분리막 모듈은 복수 개의 관형막들이 직렬로 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 농축수 재 처리유닛은 상기 원수 저장조와 연결되며 상기 원수 저장조에서 배출되는 농축수를 증발시키는 증발기와, 상기 증발기와 연결되고 상기 증발기에서 증발된 증기를 응축시키며 그 응축 처리수를 배출하는 열 교환기와, 상기 증발기와 연결되며 상기 증발기에서 배출되는 고온의 농축수를 막 증류(MD) 처리하여 MD 처리수를 생산 및 배출하고 MD 농축수를 상기 증발기로 공급하는 막 증류기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 열 교환기는 상기 분리막 모듈과 연결되고, 그 분리막 모듈에서 배출되는 처리수로서 상기 증기를 응축시키며, 상기 처리수를 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 농축수 재 처리유닛은 상기 분리막 모듈에서 배출되는 처리수를 상기 증기를 응축시키는 냉각수로서 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 농축수 재 처리유닛은 상기 증발기에서 배출되는 고온의 농축수를 상기 막 증류기의 열원으로서 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 농축수 재 처리유닛은 상기 분리막 모듈, 증발기 및 막 증류기에서 배출되는 처리수를 혼합하여 최종 처리수를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 원수 저장조는 원수 공급라인을 통해 상기 분리막 모듈과 연결되고, 상기 분리막 모듈은 제1 농축수 공급라인을 통해 상기 원수 저장조와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 원수 저장조는 제2 농축수 공급라인을 통해 상기 증발기와 연결되고, 상기 증발기는 증기 공급라인을 통해 상기 열 교환기와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 열 교환기는 처리수 공급라인을 통해 상기 분리막 모듈과 연결되고, 상기 증발기는 제3 농축수 공급라인을 통해 상기 막 증류기와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 막 증류기는 제4 농축수 공급라인을 통해 상기 증발기와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 열 교환기와 막 증류기는 처리수 저장조와 연결되며, 상기 처리수 저장조는 상기 분리막 모듈, 증발기 및 막 증류기에서 배출되는 처리수를 혼합하여 저장할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 열 교환기는 제1 및 제2 배출라인을 통해 상기 처리수 저장조와 연결되며, 상기 막 증류기는 제3 배출라인을 통해 상기 처리수 저장조와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 폐수를 정화처리 하는데 따른 농축수를 방류하지 않고 재 처리하여 사용목적 및 용도에 따라 재 이용할 수 있는 최종 처리수를 생산함으로써 높은 회수율의 재 이용수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 분리막 모듈에서 배출된 농축수를 증발기의 원수로서 사용하고, 분리막 모듈에서 생산된 막 처리수를 열 교환기의 냉각수로서 사용하며, 증발기에서 배출되는 고온의 농축수를 막 증류기의 열원으로서 사용할 수 있으므로, 전체적인 시스템의 운영 경제성을 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템의 폐수처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이와 같은 도면은 본 발명의 바람직한 실시예와 기술적인 사상 또는 특징 등을 구체적이고 명확하게 설명하기 위한 참고용이므로, 실제 제품 사양과 다를 수도 있음을 미리 밝혀둔다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템(100)은 각종 부유 물질 및 오염 물질 등을 함유한 하/폐수 또는 오/폐수(이하에서는 편의 상 “원수” 라고 한다)를 정화처리 하는데 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 무방류 폐수처리 시스템(100)은 폐수 처리장에서 원수로서의 축산 폐수, 반송 슬러지 등과 같이 비교적 큰 입자의 부유 물질을 함유한 고농도 폐수, 또는 반도체 폐수, 실리콘 폐수 등과 같이 미세한 부유 물질을 함유한 고농도 폐수를 정화 처리하여 사용목적에 적합한 생산수를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템(100)은 폐수를 정화처리 하는데 따른 농축수를 방류하지 않고 재 처리하여 최종 처리수를 생산하며 높은 회수율의 재 이용수를 얻을 수 있고, 전체 시스템의 경제적인 운영을 가능케 할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 무방류 폐수처리 시스템(100)은 기본적인 구성으로 원수 저장조(10), 분리막 모듈(30) 및 농축수 재 처리유닛(50)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서 원수 저장조(10)는 오염물질을 포함하고 있는 각종 폐수를 저장하는 것으로, 원수 펌프의 펌핑 압력에 의해 유입되는 원수를 저장할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 분리막 모듈(30)은 원수 저장조(10)로부터 유입된 원수 중의 오염물질을 여과하기 위한 것으로, 원수 중의 콜로이드, 미립자 등의 부유물질을 분리 제거할 수 있으며, 원수에 용해된 용존 물질이나 혼합기체 등을 분리할 수도 있다.

즉, 상기 분리막 모듈(30)은 원수 중의 용존 유기물 및 입자성 물질을 분리하여 생산수를 생산하고 그 생산수를 배출하며, 용존 유기물 및 입자성 물질 등을 포함하는 농축수를 배출할 수 있다.

이러한 분리막 모듈(30)은 원수 공급라인(11)을 통해 원수 저장조(10)와 연결되며 그 원수 공급라인(11)을 통해 원수 저장조(10)로부터 원수를 제공받게 되는 바, 예를 들면 복수 개의 관형막들(31)이 다단으로 연결된 구조로 이루어질 수 있다.

상기 관형막들(31)은 원수 중의 용존 유기물 및 입자성 물질 등을 여과 처리하여 재 이용 가능한 처리수(이하에서는 편의 상 “막 처리수” 라고 한다)를 생산하고 그 막 처리수를 배출할 수 있다.

상기 복수 개의 관형막들(31)은 도면을 기준할 때 상하 방향으로 직렬 배치되며 연결라인을 통해 상호 연결된다. 이들 관형막들(31)의 개수는 원수 공급 펌프(도면에 도시되지 않음)의 용량, 막 처리수의 생산량 등을 고려하여 선정될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 관형막들(31)의 개수를 어느 특정한 값으로 한정하지 않는다.

여기서, 상기 관형막들(31)의 배치는 병렬 배치도 가능하나, 원수 공급 펌프에 의한 빠른 선속도를 유발시키기 위해 고용량의 펌프를 사용해야 하므로, 병렬로 배치하게 되면 관형막(31)의 개수만큼 펌프를 설치하여야 한다. 이에 본 발명의 실시예에서는 관형막들(31)을 직렬로 배치하여 하나의 고용량 펌프로서 여과 처리를 수행할 수 있다.

이러한 관형막(31)은 강한 내구성과 내화학성을 가지고 있어 다른 막으로 처리하기 어려운 고농도의 폐수를 처리하거나 오염물질 또는 회수 대상 물질을 농축할 수 있으며, 고용량의 펌프를 이용하여 유체의 빠른 선속도를 유발시킴으로써 막 표면의 이물질 막힘 현상이 거의 일어나지 않는다는 장점이 있다.

여기서, 상기 관형막들(31)에서는 용존 물질(용존 유기물) 및 입자성 물질을 포함하는 농축수를 배출하는데, 본 발명의 실시예에서는 그 농축수를 원수 저장조(10)로 순환시킬 수 있다.

즉, 상기 관형막들(31)의 분리막 모듈(30)은 제1 농축수 공급라인(33)을 통해 원수 저장조(10)와 연결되며, 관형막들(31)에서 배출되는 농축수를 제1 농축수 공급라인(33)을 통해 원수 저장조(10)로 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 농축수 재 처리유닛(50)은 원수 저장조(10)에서 배출되는 농축수를 재 처리하여 사용 목적 및 용도에 따라 재 이용할 수 있는 최종 처리수를 생산하기 위한 것이다. 이러한 농축수 재 처리유닛(50)은 증발기(60), 열 교환기(70) 및 막 증류기(80)를 포함한다.

상기 증발기(60)는 원수 저장조(10)에서 배출되는 농축수를 증발시키기 위한 것으로, 소정의 가열원을 통해 농축수를 증발시키고 그 농축수 중의 처리수를 증기화시키며 그 증기를 배출할 수 있다. 그리고, 상기 증발기(60)는 용존 물질 등을 포함하는 고온의 농축수를 외부로 배출할 수 있다.

여기서, 상기 증발기(60)는 제2 농축수 공급라인(61)을 통해 원수 저장조(10)와 연결되는 바, 원수 저장조(10)로부터 배출되는 농축수를 제2 농축수 공급라인(61)을 통해 제공받아 그 농축수를 증발시킬 수 있다.

상기 열 교환기(70)는 증발기(60)에서 증발된 증기를 냉각수로서 응축시키며 그 응축된 처리수(이하에서는 편의 상 “응축 처리수” 라고 한다)를 배출하는 것으로, 증기가 유동하는 경로와, 냉각수가 유동하는 경로를 형성하고 있는 공지 기술의 열 교환장치로서 구비될 수 있다.

상기 열 교환기(70)는 증기 공급라인(71)을 통해 증발기(60)와 연결되는 바, 증발기(60)로부터 배출되는 증기를 증기 공급라인(71)을 통해 제공받아 별도 공급되는 냉각수로서 그 증기를 응축시키며 응축 처리수를 배출할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 열 교환기(70)는 분리막 모듈(30)의 관형막들(31)에서 배출되는 막 처리수를 제공받아 그 막 처리수로서 증기를 응축시키며, 응축 처리수를 배출할 수 있다.

이에, 상기 열 교환기(70)는 처리수 공급라인(73)을 통해 분리막 모듈(30)의 관형막들(31)과 연결될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 의한 상기 농축수 재 처리유닛(50)의 열 교환기(70)는 분리막 모듈(30)의 관형막들(31)에서 처리수 공급라인(73)을 통해 배출되는 막 처리수를 제공받아 그 막 처리수를 위에서 언급한 바 있는 증기를 응축시키는 냉각수로서 사용할 수 있다.

상기 막 증류기(80)는 증발기(60)에서 배출되는 고온의 농축수를 막 증류(MD: Membrane Distillation) 처리하여 MD 처리수를 생산 및 배출하고, MD 농축수를 배출한다.

상기 막 증류기(80)는 고온의 농축수가 소수성막(막증류 막)을 거치면 액상의 비휘발성 용매가 막표면에서 반발되고, 막 기공에서 일어나는 증기상만이 기공을 투과하여 막투과부에서 곧바로 응축되는 방식으로 MD 처리수를 생산 및 배출하고, MD 농축수를 배출할 수 있다.

막증류 공정에서의 추진 구동력은 고온의 농축수에 의한 온도차이며, 그 온도차와 함께 증기압의 차이가 수반되어 상 분리를 촉진시킬 수 있다. 즉, 막증류 공정에서는 일반적인 가열에 의한 증류(distillation)보다 낮은 온도와 역삼투(reverse osmosis)보다 낮은 압력의 운전 조건을 이용하는 것이다.

상기한 바와 같은 막 증류기(80)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 막 증류 모듈로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 막 증류기(80)는 제3 농축수 공급라인(81)을 통해 증발기(60)와 연결되며, 그 증발기(60)로부터 제3 농축수 공급라인(81)을 통해 고온의 농축수를 공급 받는다.

그리고, 상기 막 증류기(80)는 MD 농축수를 배출하며 그 MD 농축수를 증발기(60)로 공급하는 바, 제4 농축수 공급라인(83)을 통해 증발기(60)와 연결되며, 제4 농축수 공급라인(83)을 통해 MD 농축수를 증발기(60)로 공급할 수 있다.

이 경우, 상기 막 증류기(80)는 증발기(60)에서 배출되는 농축수의 열을 이용하여 막 증류 처리하는 바, 본 발명의 실시예에 의한 상기 농축수 재 처리유닛(50)의 막 증류기(80)는 증발기(60)에서 배출되는 고온의 농축수를 열원으로 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 상기 농축수 재 처리유닛(50)은 분리막 모듈(30), 증발기(60) 및 막 증류기(80)에서 배출되는 처리수를 혼합하여 최종 처리수를 생산할 수 있다.

이를 위해 본 발명의 실시예에서는 분리막 모듈(30), 증발기(60) 및 막 증류기(80)에서 배출되는 처리수를 혼합하여 저장하는 처리수 저장조(90)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 처리수 저장조(90)는 분리막 모듈(30)에서 생산된 막 처리수 즉, 열 교환기(70)에서 냉각수로 사용된 막 처리수를 저장하기 위해 제1 배출라인(91)을 통해 열 교환기(70)와 연결된다.

그리고, 상기 처리수 저장조(90)는 증발기(60)에서 증발되고 열 교환기(70)에서 응축된 응축 처리수를 저장하기 위해 제2 배출라인(92)을 통해 열 교환기(70)와 연결된다.

또한, 상기 처리수 저장조(90)는 막 증류기(80)에서 생산된 MD 처리수를 저장하기 위해 제3 배출라인(93)을 통해 막 증류기(80)와 연결된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템(100)을 이용한 폐수 처리 과정을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템의 폐수처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 원수 저장조(10)에 저장된 폐수로서의 원수를 원수 공급라인(11)을 통해 분리막 모듈(30)의 관형막들(31)로 공급한다. 이 때 상기 원수 저장조(10)에 저장된 원수는 원수 펌프(도면에 도시되지 않음)를 통해 분리막 모듈(30)로 공급될 수 있다.

그러면, 상기 분리막 모듈(30)의 관형막들(31)에서는 원수 중의 용존 유기물(용존 물질) 및 입자성 물질 등을 분리하여 재 이용 가능한 막 처리수를 생산하고 그 막 처리수를 처리수 공급라인(73)을 통해 농축수 재 처리유닛(50)의 열 교환기(70)로 배출한다.

그리고, 상기 분리막 모듈(30)은 용존 유기물 및 입자성 물질 등을 포함하는 농축수를 배출하는데, 제1 농축수 공급라인(33)을 통해 배출하며 그 농축수를 원수 저장조(10)로 공급한다.

여기서, 상기 원수 저장조(10)에서는 분리막 모듈(30)로부터 유입된 농축수를 제2 농축수 공급라인(61)을 통해 배출하며 그 농축수를 증발기(60)로 공급한다.

이에, 상기 증발기(60)에서는 원수 저장조(10)로부터 제2 농축수 공급라인(61)을 통해 공급받은 농축수를 소정의 가열원을 통해 증발시키고 그 증발된 농축수의 증기를 증기 공급라인(71)을 통해 열 교환기(70)로 공급한다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기한 바와 같이 원수 저장조(10)로부터 제공받은 농축수를 증발기(60)의 원수로서 사용하므로, 증발 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 열 교환기(70)에서는 증발기(60)로부터 증기 공급라인(71)을 통해 공급받은 증기를 냉각수로서 응축시키며 그 응축된 응축 처리수를 배출하는데, 본 발명의 실시예에서는 분리막 모듈(30)의 관형막들(31)로부터 처리수 공급라인(73)을 통해 공급받은 냉각수로서의 막 처리수를 이용하여 증기를 응축시키며 재 이용 가능한 응축 처리수를 생산할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 분리막 모듈(30)의 관형막들(31)에서 생산된 막 처리수를 열 교환기(70)로 공급하고, 그 막 처리수를 열 교환기(70)에서 증기를 응축시키는 냉각수로서 사용할 수 있으므로, 열 교환기(70)에서 증기를 응축시키는데 따른 별도의 냉각장치를 삭제할 수 있다.

이 경우, 상기 냉각수로서 사용된 막 처리수는 열 교환기(70)에서 제1 배출라인(91)을 통해 배출되며 처리수 저장조(90)에 저장되고, 상기 열 교환기(70)에서 응축된 응축 처리수는 제2 배출라인(92)을 통해 배출되며 처리수 저장조(90)에 저장된다.

그리고, 상기 증발기(60)에서는 용존 유기물 및 입자성 물질 등을 포함하는 고온의 농축수를 제3 농축수 공급라인(81)을 통해 배출하며 그 농축수를 막 증류기(80)로 공급한다.

이에 상기 막 증류기(80)에서는 농축수 자체의 열을 이용하여 그 농축수를 막 증류(MD: Membrane Distillation) 처리하여 MD 처리수를 생산하고, 그 MD 처리수를 제3 배출라인(93)을 통해 배출하며 처리수 저장조(90)에 저장한다.

이러는 과정에 상기 막 증류기(80)는 용존 유기물 및 입자성 물질 등을 포함하는 MD 농축수를 제4 농축수 공급라인(83)을 통해 배출하며 그 MD 농축수를 증발기(60)로 공급한다.

상기에서와 같이 본 발명의 실시예에서는 증발기(60)에서 배출되는 고온의 농축수를 막 증류기(80)로 공급하고, 막 증류기(80)에서는 고온의 농축수를 열원으로 사용하여 그 농축수를 막 증류 처리함으로써 MD 처리수를 생산할 수 있으므로, 막 증류기(80)에 열을 제공하는 별도의 가열장치를 삭제할 수 있으며, 이로 인해 막 증류기(80)의 경제성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 분리막 모듈(30)에서 생산된 막 처리수 즉, 열 교환기(70)에서 냉각수로 사용된 막 처리수, 증발기(60)에서 증발되고 열 교환기(70)에서 응축된 응축 처리수, 및 막 증류기(80)에서 생산된 MD 처리수를 처리수 저장조(90)에 저장하며, 그 처리수 저장조(90)에서 이들 각각의 처리수를 혼합하여 사용목적 및 용도에 따라 재 이용할 수 있는 최종 처리수를 생산할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 무방류 폐수처리 시스템(100)에 의하면, 폐수를 정화처리 하는데 따른 농축수를 방류하지 않고 재 처리하여 사용목적 및 용도에 따라 재 이용할 수 있는 최종 처리수를 생산함으로써 높은 회수율의 재 이용수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 분리막 모듈(30)에서 배출된 농축수를 증발기(60)의 원수로 사용하고, 분리막 모듈(30)에서 생산된 막 처리수를 열 교환기(70)의 냉각수로 사용하며, 증발기(60)에서 배출되는 고온의 농축수를 막 증류기(80)의 열원으로 사용할 수 있으므로, 전체적인 시스템의 운영 경제성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

10… 원수 저장조 11… 원수 공급라인
30… 분리막 모듈 31… 관형막
33… 제1 농축수 공급라인 50… 농축수 재 처리유닛
60… 증발기 61… 제2 농축수 공급라인
70… 열 교환기 71… 증기 공급라인
73… 처리수 공급라인 80… 막 증류기
81… 제3 농축수 공급라인 83… 제4 농축수 공급라인
90… 처리수 저장조 91… 제1 배출라인
92… 제2 배출라인 93… 제3 배출라인

Claims

원수를 저장하는 원수 저장조;
상기 원수 저장조에 저장된 원수를 유입하며 원수 중의 오염물질을 여과 처리하여 재 이용 가능한 처리수를 생산하고, 용존 물질을 포함하는 농축수를 상기 원수 저장조로 순환시키는 분리막 모듈; 및
상기 원수 저장조에서 배출되는 농축수를 재 처리하여 최종 처리수를 생산하는 농축수 재 처리유닛;
을 포함하는 무방류 폐수처리 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 분리막 모듈은 복수 개의 관형막들이 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 농축수 재 처리유닛은,
상기 원수 저장조와 연결되며, 상기 원수 저장조에서 배출되는 농축수를 증발시키는 증발기와,
상기 증발기와 연결되고, 상기 증발기에서 증발된 증기를 응축시키며 그 응축 처리수를 배출하는 열 교환기와,
상기 증발기와 연결되며, 상기 증발기에서 배출되는 고온의 농축수를 막 증류(MD) 처리하여 MD 처리수를 생산 및 배출하고, MD 농축수를 상기 증발기로 공급하는 막 증류기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 열 교환기는,
상기 분리막 모듈과 연결되고, 그 분리막 모듈에서 배출되는 처리수로서 상기 증기를 응축시키며, 상기 처리수를 배출하는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 농축수 재 처리유닛은,
상기 분리막 모듈에서 배출되는 처리수를 상기 증기를 응축시키는 냉각수로서 사용하고,
상기 증발기에서 배출되는 고온의 농축수를 상기 막 증류기의 열원으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 농축수 재 처리유닛은,
상기 분리막 모듈, 증발기 및 막 증류기에서 배출되는 처리수를 혼합하여 최종 처리수를 생산하는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 원수 저장조는 원수 공급라인을 통해 상기 분리막 모듈과 연결되고, 상기 분리막 모듈은 제1 농축수 공급라인을 통해 상기 원수 저장조와 연결되며,
상기 원수 저장조는 제2 농축수 공급라인을 통해 상기 증발기와 연결되고, 상기 증발기는 증기 공급라인을 통해 상기 열 교환기와 연결되는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 열 교환기는 처리수 공급라인을 통해 상기 분리막 모듈과 연결되고, 상기 증발기는 제3 농축수 공급라인을 통해 상기 막 증류기와 연결되며,
상기 막 증류기는 제4 농축수 공급라인을 통해 상기 증발기와 연결되는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제8 항에 있어서,
상기 열 교환기와 막 증류기는 처리수 저장조와 연결되며, 상기 처리수 저장조는 상기 분리막 모듈, 증발기 및 막 증류기에서 배출되는 처리수를 혼합하여 저장하는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 열 교환기는 제1 및 제2 배출라인을 통해 상기 처리수 저장조와 연결되며, 상기 막 증류기는 제3 배출라인을 통해 상기 처리수 저장조와 연결되는 것을 특징으로 하는 무방류 폐수처리 시스템.