KR20160043474A - Membrane filtration apparatus and membrane filtration method using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 막여과 장치 및 이를 이용한 막여과 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원수 내에 존재하는 오염물을 응집시킨 뒤 막여과하여 여과수를 얻는 막여과 장치 및 이를 이용한 막여과 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane filtration apparatus and a membrane filtration method using the membrane filtration apparatus, and more particularly, to a membrane filtration apparatus and a membrane filtration method using the membrane filtration apparatus.
호소수와 같은 원수 내에 존재하는 오염물을 여과하기 위해 막여과 장치를 사용한다. 막여과 장치는 원수에 응집제를 공급하여 플록(FLOC)을 형성시키는 응집 단계 후 분리막을 이용한 막여과 단계를 통해 원수를 여과시킨다.Membrane filtration equipment is used to filter contaminants present in raw water such as lake water. The membrane filtration apparatus filters the raw water through a membrane filtration step using a membrane after the coagulation step in which flocculant is supplied to raw water to form floc (FLOC).
상술한 막여과 장치의 효율을 높이기 위한 종래의 공개특허공보 제10-2009-0007888호에 의하면, 응집 단계에서 입자성 물질 및 용존성 유기물이 제거되는 최적 조건과 막여과 성능을 조사하여 응집제 공급량을 제어하였다. 이때, 적정 응집제 공급량이 결정되면 원수에 응집제를 단일 공급하였다.In order to increase the efficiency of the above-described membrane filtration apparatus, according to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2009-0007888, the optimum conditions for removing the particulate matter and the dissolved organic matter in the flocculation step and the membrane filtration performance, Respectively. At this time, when the amount of the appropriate amount of the coagulant was determined, the coagulant was supplied to the raw water.
그런데, 응집 단계에서 형성된 플록은 막표면에 케이크층(cake layer)을 형성하였고, 이 케이크층은 투수도를 감소시켜 막여과 성능을 저해하는 문제점이 있었다. However, the flocs formed in the flocculation step formed a cake layer on the surface of the membrane, and this cake layer had a problem of decreasing permeability and deteriorating the membrane filtration performance.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 응집 공정에서 케이크층의 형성을 억제하여 투수도를 높이는 막여과 장치 및 이를 이용한 막여과 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the background art described above, it is an object of the present invention to provide a membrane filtration apparatus which increases the permeability by suppressing the formation of a cake layer in an aggregation process, and a membrane filtration method using the same.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 막여과 장치는, 오염물이 포함된 원수를 공급하는 원수 공급부; 상기 원수의 흐름 방향을 따라 전체 응집제 공긍량을 복수로 분할하여 상기 원수에 각각 공급하는 복수의 응집제 공급부; 상기 원수와 상기 응집제가 혼화되어 생성된 응집물을 여과시키는 막여과부; 상기 막여과부에서 여과된 여과수를 배출하는 여과수 배출부; 를 포함한다.In order to solve the above-mentioned problems, the membrane filtration apparatus of the present invention comprises: a raw water supply unit for supplying raw water containing contaminants; A plurality of flocculant supply units dividing the total flocculant flocculation amount into a plurality of fractions along the flow direction of the raw water and supplying the divided fractions to the raw water, respectively; A membrane filtration unit for filtering the aggregate formed by mixing the raw water and the flocculant; A filtered water discharging portion for discharging the filtered water filtered by the membrane filtration portion; .
바람직하게, 상기 응집제 공급부는, 상기 원수의 상류에 응집제를 공급하는 제1 응집제 공급부 및 상기 원수의 하류에 응집제를 공급하는 제2 응집제 공급부를 포함한다.Preferably, the coagulant feeder includes a first coagulant feeder for feeding a coagulant upstream of the raw water and a second coagulant feeder for feeding a coagulant downstream of the raw water.
바람직하게, 상기 제1 응집제 공급부가 공급하는 제1 응집제 공급량은, 상기 제2 응집제 공급부가 공급하는 응집제 공급량보다 적다.Preferably, the first flocculant supply amount supplied by the first flocculant supply unit is smaller than the flocculant supply amount supplied by the second flocculant supply unit.
바람직하게, 상기 제1 응집제 공급량은, 전체 응집제 공급량의 1% ~ 25% 이다.Preferably, the first flocculant feed amount is 1% to 25% of the total flocculant feed amount.
바람직하게, 상기 제1, 제2 응집제 공급부 사이에 상기 원수와 상기 응집제를 혼화시키는 교반부; 를 더 포함한다.Preferably, the agitating unit mixes the raw water and the flocculant between the first and second flocculant supply units. .
바람직하게, 상기 교반부는, 스태틱 믹서(Static Mixer) 또는 급속교반기 중 하나이다.Preferably, the agitating part is one of a static mixer or a rapid agitator.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 막여과 방법은, 상술한 막여과 장치를 이용한 막여과 방법으로서, 상기 원수를 공급하는 단계; 상기 복수의 응집제 공급부를 통해 상기 원수의 흐름 방향을 따라 전체 응집제 공긍량을 복수로 분할하여 상기 원수에 각각 공급하는 단계; 상기 원수와 상기 응집제가 혼화되어 생성된 응집물을 여과시키는 단계; 상기 여과된 여과수를 배출하는 단계; 를 포함한다.The membrane filtration method of the present invention for solving the above-mentioned problems is a membrane filtration method using the above membrane filtration apparatus, comprising: supplying the raw water; Dividing the total amount of coagulant into a plurality of portions along the flow direction of the raw water through the plurality of coagulant supply portions and supplying the divided portions to the raw water; Filtering the aggregate formed by mixing the raw water and the flocculant; Discharging the filtered water; .
본 발명의 막여과 장치에 의하면, 복수의 응집제 공급부를 통해 전체 응집제 공급량을 복수로 분할하여 공급함으로써 동일한 응집제 공급량 공급 시 케이크층 투수도를 높여 막여과 성능을 향상시킬 수 있다.According to the membrane filtration apparatus of the present invention, the total flocculant supply amount is divided and supplied through a plurality of flocculant supply units, so that the membrane filtration performance can be improved by increasing the permeability of the cake layer when supplying the same flocculant supply amount.
본 발명은 복수의 응집제 공급부 사이에 교반부를 구비함으로써 원수와 응집제의 혼화 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the mixing efficiency of the raw water and the flocculant by providing the agitating part between the plural flocculant supplying parts.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 케이크층 투수도를 종래기술과 비교한 그래프.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 케이크층 투수도를 종래기술과 비교한 그래프.1 is a block diagram according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph comparing the permeability of a cake layer according to the first embodiment of the present invention with that of the prior art.
3 is a graph comparing the permeability of the cake layer according to the second embodiment of the present invention with that of the prior art.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시예에 의한 막여과 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 크게 원수 공급부(10), 응집제 공급부(20), 막여과부(30), 여과수 배출부(40) 및 교반부(50)로 이루어진다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1, the membrane filtration apparatus according to the embodiment of the present invention includes a raw
원수 공급부(10)는 호소수와 같이 오염물이 포함된 원수를 공급하며, 원수 공급부(100)의 형태는 원수를 저장하였다가 공급하는 수조의 형태 및 관을 이용하여 원수를 공급하는 형태 등이 있을 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 원수가 연속적으로 공급되는 것으로 가정한다.The raw
응집제 공급부(20)는 원수의 흐름 방향을 따라 전체 응집제 공급량을 복수로 분할하여 원수에 각각 공급하는 제1, 제2 응집제 공급부(21, 22)로 구성된다. 제1 응집제 공급부(21)는 원수의 상류에, 제2 응집제 공급부(22)는 원수의 하류에 응집제를 공급하여 응집제가 2단 주입된다. 원수에 응집제를 공급하면, 원수 내의 오염물이 응집되어 플록(Ploc)을 형성시켜 막여과부(30)에서의 여과를 용이하게 할 수 있다.The
구체적으로, 제1 응집제 공급부(21)가 공급하는 제1 응집제 공급량을 제2 응집제 공급부(22)가 공급하는 제2 응집제 공급량보다 적게 함으로써, 압축도가 낮은 케이크 층이 형성된다. 즉, 응집제를 단일 주입한 경우보다 케이크 층의 투수도가 높고, 이로 인하여 원수가 막여과부(30)를 수월하게 통과하도록 도와 막여과 효율을 높일 수 있다. 특히 제1 응집제 공급량을 전체 응집제 공급량의 1% ~ 25% 로 결정할 수 있다. 반대로, 제1 응집제 공급량이 제2 응집제 공급량보다 많을 경우, 원수에서 형성되는 플록의 크기가 상대적으로 작아 막여과 효율의 개선효과가 뚜렷하지 않았다.Specifically, the first coagulant feed amount supplied by the
한편, 제1, 제2 응집제 공급부(21, 22)의 응집제 공급 시기는 제1, 제2 응집제 공급부(21, 22) 사이의 수리학적 체류시간(Hydraulic Retention Time)에 의해 결정될 수 있다. 즉, 제1 응집제 공급부(21)로부터 응집제를 공급받은 원수가 제2 응집제 공급부(22)에 도달시 제2 응집제 공급부(22)가 응집제를 공급한다. 일반적으로 제1, 제2 응집제 공급부(21, 22)의 공급 시기는 1초 ~ 3분의 시간 간격을 필요로 할 수 있다. 그러나, 위와 같이 제1, 제2 응집제 공급부(21, 22)의 응집제 공급 시기에 맞춰 응집제를 공급하지 않더라도, 제1, 제2 응집제 공급부(21, 22)는 원수에 응집제를 지속적으로 공급하므로 일정 시간이 지난 이후에는 원수에 응집제를 2단 공급할 수 있게 된다.The coagulant supply timing of the first and second
막여과부(30)는 원수와 응집제가 혼화되어 생성된 응집물을 분리막을 이용하여 여과시킨다. 응집제와 혼화된 원수가 막여과부(30)에 이르면, 생성된 응집물은 분리막을 통과하지 못해 막표면에 케이크층(cake layer)을 형성하고, 오염물이 제거된 여과수만 분리막을 통과하여 원수가 여과될 수 있다.The
여과수 배출부(40)는 막여과부(30)로부터 여과된 여과수를 배출한다.The filtered
교반부(50)는 원수와 응집제의 혼화를 돕는다. 특히, 제1, 제2 응집제 공급부(21, 22) 사이에 설치되어, 원수가 제2 응집제 공급부(22)에 도달하기 전 제1 응집제 공급부(21)로부터 공급받은 응집제와 혼화되는 효율을 높일 수 있다.The agitating part (50) assists the mixing of the raw water and the flocculant. Particularly, it is possible to increase the efficiency of mixing the coagulant supplied from the first
이러한 교반부(50)는 스태틱 믹서(Static Mixer) 또는 급속교반기 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 원수와 응집제의 혼화 효율을 높이는 것이라면 어떠한 것이든 가능하다.
The stirring
이하에서는 동일한 조건에서 시료에 응집제를 단일 주입하는 경우와 2단 주입하는 경우 케이크 층의 투수도를 비교한 실험 결과에 대하여 설명한다. 시료의 농도와 시료의 농도에 따른 응집제의 농도에 따라 제1, 제2 실시예로 구분된다. 실험은 시료(호소수)에 응집제(황산반토, Al2O3)를 공급하여 막표면에 생성되는 케이크층의 투수도를 측정하였다.Hereinafter, the experimental results obtained by comparing the permeability of the cake layer with the coagulant in the case of single injection of the sample and the case of the double-stage injection under the same conditions will be described. It is classified into the first and second embodiments according to the concentration of the sample and the concentration of the flocculant depending on the concentration of the sample. In the experiment, the coagulant (alumina sulfate, Al 2 O 3 ) was supplied to the sample (lake water) to measure the permeability of the cake layer formed on the surface of the membrane.
제1 실시예에 의하면, 제1, 제2 응집제 공급부의 응집제 공급 시기는 10초의 시간 간격을 가지며, 제1 시료(호소수)에 공급되는 응집제는 4ppm의 Al2O3(황산반토)로 결정되었다. 도 2에 도시한 바와 같이 동일한 양의 응집제를 단일 주입했을 경우 막표면에 생성되는 케이크층의 투수도를 100%라 하면, 제1 응집제 공급량은 전체 공급량의 12.5%, 제2 응집제 공급량은 전체 공급량의 87.5%로 2단 주입했을 경우 막표면에 생성되는 케이크층의 투수도는 17% 높은 117%로 측정되었다.According to the first embodiment, the coagulant supply timing of the first and second flocculant supply portions has a time interval of 10 seconds, and the flocculant supplied to the first sample (lake water) is determined to be 4 ppm Al 2 O 3 (alumina sulfate) . As shown in FIG. 2, when the same amount of coagulant is singly injected, if the permeability of the cake layer formed on the membrane surface is 100%, the first coagulant feed amount is 12.5% of the total feed amount, The permeability of the cake layer formed on the membrane surface was measured to be 117%, which was 17% higher than that of the second layer.
제2 실시예에 의하면, 제1, 제2 응집제 공급부의 응집제 공급 시기는 10초의 시간 간격을 가지며, 제2 시료(호소수, 제1 시료와 오염물의 농도가 다름)에 공급되는 응집제는 8ppm의 Al2O3(황산반토)로 결정되었다. 도 3에 도시한 바와 같이 동일한 양의 응집제를 단일 주입했을 경우 막표면에 생성되는 케이크층의 투수도를 100%라 하면, 제1 응집제 공급량은 전체 공급량의 12.5%, 제2 응집제 공급량은 전체 공급량의 87.5%로 2단 주입했을 경우 막표면에 생성되는 케이크층의 투수도는 22% 높은 122%로 측정되었다.According to the second embodiment, the coagulant supply timing of the first and second coagulant supply units has a time interval of 10 seconds, and the coagulant supplied to the second sample (lake water, different concentration of the first sample and the contaminant) 2 O 3 (alumina sulfate). As shown in FIG. 3, when the same amount of coagulant is singly injected, when the permeability of the cake layer formed on the membrane surface is 100%, the first coagulant feed amount is 12.5% of the total feed amount, The permeability of the cake layer formed on the membrane surface was measured to be 122%, which is 22% higher than that of the second layer.
위의 결과로부터 응집제의 전체 공급량, 응집제의 농도 및 종류 등이 동일한 조건에서 응집제를 단일 주입한 경우보다 2단 주입한 경우의 케이크층 투수도가 높게 측정되었고, 이로부터 응집제를 분할하여 주입함으로써 막여과 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.From the above results, it was found that the permeability of the cake layer was higher than that of the case where the coagulant was injected under the same conditions such as the total feed amount of the coagulant, the concentration and the kind of the coagulant, It was confirmed that the filtration efficiency can be improved.
본 발명의 다른 측면에 해당하는 막여과 방법은, 상술한 막여과 장치를 이용한다. 막여과 방법은, 원수의 흐름에 따라 원수 공급 단계, 응집제 공급 단계, 교반단계, 여과 단계 및 여과수 배출 단계로 구분 할 수 있다.The membrane filtration method according to another aspect of the present invention uses the membrane filtration apparatus described above. The membrane filtration method can be divided into raw water supply step, coagulant supply step, stirring step, filtration step and filtered water discharge step according to the flow of raw water.
원수 공급 단계는 원수 공급부에 의해 원수를 공급한다.The raw water supply step supplies the raw water by the raw water supply unit.
응집제 공급 단계는 제1, 제2 응집제 공급부가 원수의 흐름 방향을 따라 전체 응집제 공급량을 분할하여 원수에 각각 공급한다. 제1 응집제 공급부는 원수의 상류에, 제2 응집제 공급부는 원수의 하류에 공급하고, 제1 응집제 공급량이 제2 응집제 공급량보다 적게 할 수 있다. 한편, 응집제 공급부는 제1, 제2 응집제 공급부 뿐만 아니라 그 이상으로 구비할 수도 있다.In the coagulant supply step, the first and second flocculant supply portions divide the total flocculant supply flow rate along the flow direction of the raw water and supply the raw float water to the raw water, respectively. The first coagulant feed portion may be provided upstream of the raw water and the second coagulant feed portion may be provided downstream of the raw water so that the first coagulant feed amount may be smaller than the second coagulant feed amount. On the other hand, the coagulant supply unit may be provided not only as the first and second coagulant supply units, but also more.
교반 단계는 제1, 제2 응집제 공급부 사이에 구비된 교반부가 작동하여 제1 응집제 공급부에서 공급받은 응집제와 원수가 충분히 혼화된 뒤 제2 응집제 공급부에서 응집제를 공급받도록 할 수 있다. 복수의 응집제 공급부 사이에 구비된 교반부에 의해 원수와 응집제를 혼화 효율을 높인다.In the stirring step, the agitation part provided between the first and second flocculant supply parts may operate so that the flocculant supplied from the first flocculant supply part and the raw water are sufficiently mixed, and then the coagulant is supplied from the second flocculant supply part. And the mixing efficiency of the raw water and the flocculant is increased by the agitating part provided between the plural flocculant supplying parts.
여과 단계는 원수 공급부와 응집제 공급부로부터 각각 공급된 원수와 응집제가 혼화되어 생성된 응집물을 분리막을 이용하여 막여과시킨다.In the filtration step, the raw water supplied from the raw water supply part and the coagulant supply part and the coagulated product formed by mixing the coagulant are filtered through the separation membrane.
여과수 배출 단계는 막여과된 여과수를 배출한다.The filtrate discharge step discharges the filtered filtrate.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 중심으로 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상을 중심으로 그 변형물 또는 균등물에까지 미침은 자명하다 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10 : 원수 공급부
20 : 응집제 공급부
30 : 막여과부
40 : 여과수 배출부
50 : 교반부10:
20: Coagulant supply part
30: membrane filtration section
40:
50:
Claims (8)
상기 원수의 흐름 방향을 따라 전체 응집제 공급량을 복수로 분할하여 상기 원수에 각각 공급하는 복수의 응집제 공급부;
상기 원수와 상기 응집제가 혼화되어 생성된 응집물을 여과시키는 막여과부;
상기 막여과부에서 여과된 여과수를 배출하는 여과수 배출부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 막여과 장치.A raw water supply unit for supplying raw water containing contaminants;
A plurality of flocculant supply units for dividing the total flocculant supply amount along the flow direction of the raw water and supplying the divided amounts to the raw water, respectively;
A membrane filtration unit for filtering the aggregate formed by mixing the raw water and the flocculant;
A filtered water discharging portion for discharging the filtered water filtered by the membrane filtration portion; And a membrane filtration device.
상기 응집제 공급부는, 상기 원수의 상류에 응집제를 공급하는 제1 응집제 공급부 및 상기 원수의 하류에 응집제를 공급하는 제2 응집제 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 막여과 장치.The method according to claim 1,
Wherein the coagulant supply unit includes a first coagulant supply unit for supplying a coagulant to the upstream of the raw water and a second coagulant supply unit for supplying a coagulant to the downstream of the raw water.
상기 제1 응집제 공급부가 공급하는 제1 응집제 공급량은, 상기 제2 응집제 공급부가 공급하는 응집제 공급량보다 적은 것을 특징으로 하는 막여과 장치.The method of claim 2,
Wherein the first flocculant supply amount supplied by the first flocculant supply unit is smaller than the flocculant supply amount supplied by the second flocculant supply unit.
상기 제1 응집제 공급량은, 전체 응집제 공급량의 1% ~ 25% 인 것을 특징으로 하는 막여과 장치.The method of claim 3,
Wherein the first flocculant feed amount is 1% to 25% of the total flocculant feed amount.
상기 제1, 제2 응집제 공급부 사이에 상기 원수와 상기 응집제를 혼화시키는 교반부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막여과 장치.The method of claim 2,
An agitator for mixing the raw water and the flocculant between the first and second flocculant supply units; Further comprising a membrane filtration device.
상기 교반부는, 스태틱 믹서(Static Mixer) 또는 급속교반기 중 하나인 것을 특징으로 하는 막여과 장치.The method of claim 5,
Wherein the stirring part is one of a static mixer or a rapid stirrer.
상기 원수를 공급하는 단계;
상기 복수의 응집제 공급부를 통해 상기 원수의 흐름 방향을 따라 전체 응집제 공긍량을 복수로 분할하여 상기 원수에 각각 공급하는 단계;
상기 원수와 상기 응집제가 혼화되어 생성된 응집물을 여과시키는 단계;
상기 여과된 여과수를 배출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 막여과 방법.A membrane filtration method using the membrane filtration apparatus according to claim 1,
Supplying the raw water;
Dividing the total amount of coagulant into a plurality of portions along the flow direction of the raw water through the plurality of coagulant supply portions and supplying the divided portions to the raw water;
Filtering the aggregate formed by mixing the raw water and the flocculant;
Discharging the filtered water; The membrane filtration method comprising the steps of:
상기 복수의 응집제 공급부 사이에 구비된 교반부가 작동하여 상기 원수와 상기 응집제를 혼화시키는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막여과 방법.The method of claim 7,
Mixing the raw water and the flocculant by operating an agitator provided between the plurality of flocculant supply units; Further comprising a membrane filtration step.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102408374B1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-06-14 | 씨엠스코 주식회사 | Filtering Apparatus of Green Algae and Organic |
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Publication number | Publication date |
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KR101663198B1 (en) | 2016-10-06 |
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