KR20190095151A - 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본원 발명은 중앙배플을 구비하는 가압식 중공사 분리막 모듈을 이용하여 양식장 사육수를 처리하되 중공사 분리막의 오염이 감소되어 장시간 사용 시에도 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP)이 낮아서 안정적으로 원수를 처리하여 양식장에 사육수를 공급할 수 있는 시스템에 대한 것이다. 또한, 본원 발명은 고농도의 세정약품액을 순환시킨 후 회수하는 방식을 적용하는 RCC(Reuse Circulated CIP)을 적용하여 분리막 모듈을 화학적으로 세정후 폐액을 방류하지 않고 감소한 농도만큼 원액을 보충만하기 때문에 폐액이 발생하지 않으면서 고농도의 세정농도를 유지하는 분리막 세정방법을 이용하여 안정적으로 양식장 사육수를 공급할 수 있는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 대한 것이다.
Description
본원 발명은 분리막 기술을 적용한 양어장 사육수 처리 시스템에 대한 것이다.
보다 구체적으로는 중앙배플을 구비하는 가압식 중공사 분리막 모듈을 이용하여 양식장 사육수를 처리하되 중공사 분리막의 오염이 감소되어 장시간 사용 시에도 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP)이 낮아서 안정적으로 원수를 처리하여 양식장에 사육수를 공급할 수 있는 시스템에 대한 것이다.
또한, 본원 발명은 고농도의 세정약품액을 순환시킨 후 회수하는 방식을 적용하는 RCC(Reuse Circulated CIP)을 적용하여 분리막 모듈을 화학적으로 세정 후 폐액을 방류하지 않고 감소한 농도만큼 원액을 보충만하기 때문에 폐액이 발생하지 않으면서 고농도의 세정농도를 유지하는 분리막 세정방법을 이용하여 안정적으로 양식장 사육수를 공급할 수 있는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 대한 것이다.
국내의 양식 산업에서 가장 큰 문제가 되고 있는 것은 폐사량의 증가로 2007년 이후로 폐사량이 매년 급격히 증가하고 있는 실정이다. 그 중 치어 폐사량은 전체의 50~60%이며 다양한 폐사 원인 중 질병으로 인한 폐사가 가장 많다. 질병의 원인으로는 기생충성 스쿠치카병, 세균성 에드워드 병, 연쇄구균, 백점충 감염 등이 있으며 대부분이 양식장의 사육수의 오염에서 기인하고 있다. 기존의 양식장에서는 이를 막기 위해 살균제 등을 사용하고 있으나, 농도 관리의 어려움으로 인하여 살균제가 어류의 체내에 잔류하게 되어 치어의 폐사가 발생하거나 소비자에게 잔류된 살균제가 전달되고 있다. 따라서 살균제등의 첨가약품이 없는 안정한 사육수 공급의 중요성이 증대되고 있다.
또한, 살균제 등의 약품을 사용하지 않는 기존의 정화장치는 모래 및 여과망에 의한 여과공정을 적용하는 경우가 대부분이나 실질적인 오염물질에 대한 제거율이 낮고 미비하다.
기존 양식장의 사육 유입수 정화를 위한 기술로 생물학적 처리 방식 및 화학적 처리 방식이 주로 사용된다. 물리학적 처리 방식인 모래여과나 여재 여과의 경우 시스템이 간단하여 유지보수가 용이하고 대용량 처리에 적용이 쉽다는 장점이 있으나 처리 효율이 낮아 유입수내 어병의 원인 물질인 세균이나 포자충을 완벽하게 제거할 수 없다.
먼저, 생물학적 처리방식은 부유 물질만이 아닌 물속에 녹아 있는 유기성 오염물질까지 제거할 수 있다는 장점을 가지고 있고 암모니아와 같이 생물독성으로 작용하는 질소화합물을 제거할 수 있는 방식이다. 그러나 활성슬러지 공정 같은 경우 대용량 처리를 위하여 넓은 부지가 필요하며 낮은 C/N비 등으로 인하여 높은 처리 효율을 얻기 어렵다. 이를 개선하기 위해 최근에는 생물여과공정이 도입되고 있으나 미생물의 해수에 대한 낮은 활동성과 까다로운 운전조건으로 쉽게 적용되고 있지 않으며 처리 및 적용의 한계를 갖기 때문에 최근에는 유기물 및 병원균에 대한 뛰어난 제거효율을 갖는 오존산화나 전기분해 방식이 도입되고 있다.
다음으로, 오존산화 방식은 오존이 자기 분해할 때 생성되는 OH라디칼의 강력한 산화력을 이용하여 유입수내 유기물 및 병원체를 제거하는 방식으로 강력한 산화력을 바탕으로 병원체에 대한 살균력이 뛰어나지만 사육수에 잔류된 오존은 어류에서 치명적이며 또한 산화 과정에서 생성되는 브롬산화물은 어류에 독성물질로 적용된다. 또한, 잔류되는 오존은 산소로 분해되기 위해 20~30분의 체류시간 필요하며, 빠른 제거하기 위해서는 배오존설비가 추가로 필요하지만 해수의 스케일 등에 의해 촉매가 막혀 시간이 자님에 따라 오존 농도가 저감되지 않는 문제가 발생한다.
다음므로, 전기 분해 방식은 해수에서 전극판에 전류를 흘려 발생한 저농도의 유효염소를 이용하여 살균하는 방식으로 강한 산화방식인 오존산화에 비해 안정적이며 세균에 대한 살균효과를 갖고 있으나 해수의 온도에 따라 살균소독제의 발생량이 다르며 이에 따라 처리 효율이 일정하지 않다. 또한, 해수내 자연유기물(NOM) 물질농도에 따라 소독부산물이 생성되며 이를 방지하기 위해 중화제 사용 시, 운영비용이 추가 발생한다.
이와 같은 기존 양식장의 수질 정화를 위하여 유기물 제거를 위한 미생물을 이용한 방법으로는 한국 등록특허 제10-0769040호가 있고, 어병의 원인 물질의 제거 방법으로는 오존, 전기 분해 등과 관련된 특허로는 한국 등록특허 제10-0718234호 및 한국 등록특허 제10-1547566호 등이 있다. 그러나 이러한 미생물을 이용한 처리 방식은 미생물 성장 조건에 따라 오염물질의 제거율이 변동적이며 처리 효율이 일정하지 않는 단점이 있고, 오존산화, 전기분해 방식은 오염유기물, 병원균 제거에 효과적이나 유입수의 수질 조건에 따라 그 성능의 한계를 가지는 단점이 있다.
본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 기존의 양식장의 수질 정화에 관한 미생물 성장 조건에 따라 오염물질의 제거율이 변동적이며 처리 효율이 일정하지 않는 단점을 개선하고, 기존 방식에 비하여 오염유기물, 병원균 제거에 효과적이나 유입수의 수질 조건에 따라 그 성능의 한계를 가지는 오존산화, 전기분해 방식의 단점을 개선한 분리막을 이용한 양식장용 사육수의 여과 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원 발명은 분리막에 의한 높은 오염물질 제거율을 이용하여 깨끗하고 안정적인 수질의 처리수를 생성하는 방법과 본 공정을 안정적으로 운영하기 위한 유지세정 공정을 포함하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 중앙배플을 구비하는 가압식 중공사 분리막 모듈을 이용하여 양식장 사육수를 처리하되 중공사 분리막의 오염이 감소되어 장시간 사용 시에도 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP)이 낮아서 안정적으로 원수를 처리하여 양식장에 사육수를 공급할 수 있는 시스템을 제공한다.
또한, 본원 발명에서는 기존의 분리막 모듈을 화학적으로 세정후 세정폐액을 중화하여 방류하는 기존의 CIP(Cleaning in Place) 방식의 세정과 달리 고농도의 세정약품액을 순환시킨 후 회수하는 방식을 적용하는 RCC(Reuse Circulated CIP)을 적용하여 분리막 모듈을 화학적으로 세정후 폐액을 방류하지 않고 감소한 농도만큼 원액을 보충만 하기 때문에 폐액이 발생하지 않으면서 고농도의 세정농도를 유지하는 분리막 세정방법을 이용하여 안정적으로 양식장 사육수를 공급할 수 있는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템을 제공한다.
본원 발명은 양식장 사육수의 친환경적인 정화 방법으로 분리막 여과기술을 적용하여 사육수에 포함된 오염 물질 및 병원균을 제거하는 공정이며 기존의 다른 정화 방식과 달리 살균제를 사용하지 않아 안정성이 높다.
또한, 미생물 성장 조건에 따라 오염물질의 제거율이 변동적이며 처리 효율이 일정하지 않는 미생물을 이용한 정수 방법과 오염유기물, 병원균 제거에 효과적이나 유입수의 수질 조건에 따라 그 성능의 한계를 가지는 오존산화, 전기분해 방식의 단점을 개선한 장점이 있는 기술이다.
또한, 기존의 분리막 모듈을 화학적으로 세정후 세정폐액을 중화하여 방류하는 기존의 CIP(Cleaning in Place) 방식의 세정과 달리 고농도의 세정약품액을 순환시킨 후 회수하는 방식인 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC)을 적용하여 분리막 모듈을 화학적으로 세정후 폐액을 방류하지 않고 감소한 농도만큼 원액을 보충만 하기 때문에 폐액이 발생하지 않으면서 고농도의 세정농도를 유지하는 분리막 세정방법을 이용하여 경제적이고 안정적으로 양식장 사육수를 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템의 공정도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 내부에 중앙 배플을 가지는 가압식 분리막 모듈의 단면과 중앙배플을 나타낸 것이다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 정밀여과막(MF) 및 한외여과막(UF)의 최적운전 조건에 따른 여과 유량을 나타낸 것이다.
도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 분리막 길이에 따른 압력 분포의 차이를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 분리막 및 중앙배플의 길이에 따른 막오염 거동을 나타낸 것이다.
도 7은 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 역세배출수 배출 특성을 나타낸 것이다.
도 8은 종래 기술에 따른 전기분해/오존처리 방식에 따른 잔류된 산화제(염소)농도와 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 여과방식의 잔류된 산화제(염소)농도를 사육수 유입시간에 따라 비교하여 나타낸 것이다.
도 9는 본원 발명의 일 구현예에 따른 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC) 세정에 따른 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP) 유지결과를 나타낸 것이다.
도 10은 종래기술에 따른 CIP(Cleaning in Place) 방식과 본원 발명의 일 구현예에 따른 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC)에 따른 약품 소모량을 비교하여 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 내부에 중앙 배플을 가지는 가압식 분리막 모듈의 단면과 중앙배플을 나타낸 것이다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 정밀여과막(MF) 및 한외여과막(UF)의 최적운전 조건에 따른 여과 유량을 나타낸 것이다.
도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 분리막 길이에 따른 압력 분포의 차이를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 분리막 및 중앙배플의 길이에 따른 막오염 거동을 나타낸 것이다.
도 7은 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 역세배출수 배출 특성을 나타낸 것이다.
도 8은 종래 기술에 따른 전기분해/오존처리 방식에 따른 잔류된 산화제(염소)농도와 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 여과방식의 잔류된 산화제(염소)농도를 사육수 유입시간에 따라 비교하여 나타낸 것이다.
도 9는 본원 발명의 일 구현예에 따른 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC) 세정에 따른 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP) 유지결과를 나타낸 것이다.
도 10은 종래기술에 따른 CIP(Cleaning in Place) 방식과 본원 발명의 일 구현예에 따른 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC)에 따른 약품 소모량을 비교하여 나타낸 것이다.
이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
최근에 적용되고 있는 오존산화, 전기분해 방식은 기존 방식에 비하여 오염유기물, 병원균 제거에 효과적이나 유입수의 수질 조건에 따라 그 성능의 한계를 가지고 있다. 아래 표 1은 본원 발명과 기존의 수처리 방법의 성능을 비교하여 나타낸 것이다.
| 분리막 | UV | 오존 | 전기분해 | ||
| 제거효율 | 탁도, SS | 매우높음 (SS 1ppm 이하) |
제거기능 없음 | 제거기능 없음 | 제거기능 없음 |
| COD | 입자성 COD 제거가능 | 제거기능 없음 | 제거기능 없음 | 제거기능 없음 | |
| 기생충 (포낭충 포함) |
매우 높음 | 낮음 | 낮음 | 낮음 | |
| 세균 | 매우 높음 | 높음 | 높음 | 높음 | |
| 잔류성 | 없음 | 없음 | 있음 | 있음 | |
| 소독부산물 | 없음 | 없음 | 있음 | 있음 | |
| 전기세 | 낮음 | 중간 | 낮음 | 높음 | |
종래의 오존산화 방법의 경우 잔류된 오존은 어류에서 치명적이며 산화 과정에서 생성되는 브롬산화물은 어류에 독성물질로 적용된다. 잔류되는 오존은 산소로 분해되기 위해 20~30분의 체류시간 필요하며, 빠른 제거하기 위해서는 배오존설비가 추가로 필요하지만 해수의 스케일 등에 의해 촉매가 막혀 오존 농도가 저감되지 않는 문제가 발생한다. 전기분해의 경우 해수의 온도에 따라 살균소독제의 발생량이 다르며 효율이 감소한다. 또한, 해수 내의 자연유기물(NOM) 물질농도에 따라 소독부산물이 생성되며 이를 방지하기 위해 중화제 추가 적용 시, 운영비용이 발생한다. 반면에 분리막을 이용한 수처리 방법은 제거효율에 있어서 탁도가 매우 낮으며 입자성 COD의 제거 및 기생충을 포함한 세균의 제거 성능이 기타 방법에 비하여 매우 우수하고, 잔류성 및 소독 부산물이 적으며 전기료를 포함한 운영비에 있어서 매우 경제적인 방법으로 알려져 있다.
따라서, 본원 발명은 위와 같이 소독 부산물에 의한 위해성이 없는 분리막 공정을 적용하여 입자성 물질 및 균체에 대해 절대적인 제거효율을 가지는 양식장에 알맞은 사육수를 제공하기 위한 것을 목적으로 한다.
본원 발명에서는 상기 목적을 달성하기 위하여, 원수가 유입되는 취수관과 취수관으로부터 공급되는 원수에 잔존하는 이물질을 제거하여 원수 유입배관으로 원수를 공급하는 스크린 및 여과펌프가 구비된 스크린 장치; 상기 원수 유입배관과 연결되어 분리막 모듈로 원수를 공급하는 분리막 모듈 스키드; 상기 분리막 모듈 스키드에 다수개가 병렬로 연결되는 원수에 존재하는 오염물질 및 병원균을 제거하는 원수 유입부, 처리수 농축부 및 여과부로 구성되는 가압식 중공사 분리막 모듈; 상기 분리막 모듈의 역세척을 위한 역세펌프와 분리막 표면으로부터 오염 물질의 탈리를 위하여 세정공기를 발생시키는 블로워; 및 상기 분리막 모듈을 화학적으로 세정하기 위한 약품 원액탱크, 약품 혼화탱크, 약품 원액 이송펌프, 약품 순환펌프를 포함하는 유지세정부를 포함하여 구성되되, 상기 가압식 중공사 분리막 모듈은 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 외주면에 적어도 하나 이상의 역세공이 규칙적 또는 불규칙적으로 관통형성되는 에어존과 하나 이상의 역세공이 규칙적 또는 불규칙적으로 관통형성되는 워터존을 포함하고, 상기 에어존의 외주연에 관통형성되는 역세공이 상기 워터존에 관통형성되는 역세공의 크기보다 크며, 상기 에어존의 영역에 비하여 워터존의 영역이 더 큰 중앙배플을 구비하고, 상기 분리막 모듈의 여과부는 양식장으로 여과수를 공급하는 여과수 공급배관이 연결되고, 분리막 모듈의 처리수 농축부는 농축수 유출배관과 연결되는 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템을 제공한다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 있어서, 상기 중앙배플은 가압식 중공사 분리막 모듈의 일단부에 구성되는 농축부와 동일한 축 상으로 모듈 하우징의 내부에 위치하고, 모듈 하우징의 타단부에 원수 유입부가 구비되며, 여과부는 농축부의 측면에 구비되고, 농축수 및 에어의 배출구가되는 중앙 배플과 농축부가 하우징의 중앙에 위치하고 있어, 하우징의 축방향을 따라서 하우징의 가장자리에서 중앙 배플까지의 거리가 일정하여 농축수 및 에어의 이동이 균일한 것을 특징으로 한다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 있어서, 상기 가압식 중공사 분리막 모듈의 분리막 길이는 250 내지 1,500 mm인 것이 바람직하고, 상기 가압식 중공사 분리막 모듈의 분리막 길이와 배플의 길이의 비는 0.5 내지 0.7인 것이 더욱 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 있어서, 상기 가압식 중공사 분리막 모듈은 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP)이 0.2 이하인 것이 바람직하고, 0.067 내지 0.1인 것이 더욱 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 있어서, 상기 분리막 모듈은 정밀여과 규격의 분리막을 0.05 내지 0.4 μm의 공극 크기를 가지는 중공사형 분리막을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 있어서, 상기 유지세정부는 사용된 세정약품을 필터를 통하여 오염물질이 제거된 상태로 회수하여 부족한 약품 원액만을 보충하여 연속적인 재이용이 가능한 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC)인 것을 특징으로 하고, 상기 유지세정부는 소모된 약품의 농도를 계측기를 통하여 설정된 농도로 자동으로 보충되는 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 있어서, 상기 농축수 유출배관으로 배출되는 오염물질을 함유하는 배출수는 침전조 또는 가압부상조를 포함하는 농축처리 설비로 연결될 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템에 있어서, 상기 양식장 사육수 처리 시스템은 잔류 염소측정계 및 pH 미터의 연동에 의하여 독성물질 발생시 처리수의 공급이 차단되는 안정장치가 더 구비되는 것이 바람직하다.
이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템의 공정도를 개략적으로 나타낸 것이다.
원수가 유입되는 취수관과 취수관으로부터 공급되는 원수에 잔존하는 이물질을 제거하여 원수 유입배관으로 원수를 공급하는 스크린 및 여과펌프가 구비된 스크린 장치를 통과하여 분리막 모듈로 공급되고, 분리막 모듈의 여과부는 양식장으로 여과수를 공급하는 여과수 공급배관과 연결되고, 분리막 모듈의 처리수 농축부는 농축수 유출배관과 연결되게 된다. 또한, 분리막 모듈은 분리막 모듈의 역세척을 위한 역세펌프와 분리막 표면으로부터 오염 물질의 탈리를 위하여 세정공기를 발생시키는 블로워가 추가로 연결될 수 있고, 분리막 모듈을 화학적으로 세정하기 위한 약품 원액탱크, 약품 혼화탱크, 약품 원액 이송펌프, 약품 순환펌프를 포함하는 유지세정부가 연결되어 구성될 수 있다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 원수가 유입되는 취수관과 취수관으로부터 공급되는 원수에 잔존하는 이물질을 제거하여 공급관으로 원수를 공급하는 스크린 및 여과펌프가 구비된 스크린 장치; 상기 공급관으로부터 공급되는 원수를 분리막 모듈로 이송하는 이송펌프; 및 상기 이송펌프에 의하여 이송되는 원수에 존재하는 오염물질 및 병원균을 제거하는 분리막 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 친환경적 사육수 처리 시스템을 제공한다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템을 나타낸 것으로 보다 구체적인 시스템의 구성은 다음과 같다.
취수된 원수는 스크린설비가 부착된 원수 유입배관(14)을 통하여 해초류 등의 큰 오염물질이 제거되고, 원수펌프(3)를 통해 분리막 모듈 스키드(1)로 이송된다. 이송된 원수는 분리막 모듈을 통하면서 미세 입자성 물질 및 병원균이 제거되며 제거된 처리수는 여과수 공급배관(16)을 통해 사육수조로 이송된다. 분리막에 의해 제거된 오염물 역세공정을 통해 분리막에서 탈리되며, 오염물이 함유된 역세수 및 배출수는 농축수 유출배관(15)을 통해 폐수처리설비로 이송된다. 별도의 폐수처리 설비가 없는 경우 가압부상조나 침전, 원심농축기 등과 탈수기를 연동한 고농도 농축배출수 생성 공정을 연계 할 수 있다.
오염된 분리막 모듈을 화학적으로 세정하기 위해 약품은 일반적으로 2종류로 사용되며 일정 시간 간격으로 약품A 순환펌프(6) 및 약품B 순환펌프(7)을 통해 적정 농도의 약품이 약품A 혼화탱크(9), 약품B 혼화탱크(11)와 분리막 모듈 스키드(1)을 순환하게 된다. 이 과정에서 함유된 입자성물질은 약품용 스트레이너(13)에 의해 제거되며, 세정이 끝난 후 세정액은 약품A 혼화탱크(9), 약품B 혼화탱크(11)에 보관된 후 다시 재사용 된다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 내부에 중앙 배플을 가지는 가압식 분리막 모듈의 단면과 중앙배플을 나타낸 것이다.
본원 발명의 가압식 중공사 분리막 모듈은 하우징의 일단부에 원수의 유입부/공기주입부(30)가 구비되어 있고, 타단부에 여과부(10) 및 농축부(20)를 포함하는 캡으로 구성되며, 농축수 및 유출수의 혼재를 방지하기 위한 O-링용 고정홈(미도시)이 설치되는 구조로 이루어져 있다. 또한 농축수 및 세정공기의 출구부인 농축부가 하우징의 중앙에 있어 하우징의 가장자리에서 배플까지의 거리가 일정하여 농축수 및 세정공기의 이동이 균일한 특징이 있다.
본원 발명의 가압식 중공사 분리막 모듈은 외부 하우징 내에 복수 개의 중공사분리막을 포함하고 있고 중공사 분리막을 고정시키는 포팅재와 포팅재 하나 이상의 접착부에 중공섬유가 개구되어 있는 형태로 유체를 유입 및 유출할 수 있는 포트를 가지고 있으며 농축부 내부에 원수 및 공기의 흐름이 원활할 수 있는 중앙 배플을 포함하고 있다. 중공사막을 하우징에 고정하기 위하여 사용되는 포팅재는 경화 후 40 내지 70(Shore D)의 경도를 가지고 사용된 포팅재는 10 mm 이상 120 mm 이하의 두께를 가지고 있다. 배플의 길이는 10 mm 이상 1,000 mm 이하이고, 배플의 상단부에서 하단부까지 기울기는 O° 이상 10° 이하의 각도를 갖으며, 배플의 형태는 공기 및 원수의 유입이 원활할 수 있는 격자의 형태일 뿐만 아니라 물의 흐름이나 압력에 의해 분리막이 배플에 붙어 흐름이 방해되는 현상을 방지할 수 있도록 배플의 외부 표면에는 물결무늬의 엠보싱이 구비되어 있다. 배플은 고정 또는 분리가 가능한 형태로 중공사 모듈의 농축부 중심에 배치된다.
따라서, 본원 발명은 농축부를 가압식 모듈의 중앙에 설치함에 따라 하우징의 모든 방향에서 균일하게 농축수 및 세정공기가 흐르게 할 수 있고, 이는 기존 모듈에서 발생될 수 있는 압력 및 선속도의 증가나 정체현상 등을 개선함으로써 물리적 세정을 효과적으로 함으로써 분리막의 오염을 저감시킬 수 있는 장점이 있고, 농축부와 동일하게 모듈의 중앙에 중앙 배플이 구비됨에 따라 공기나 물이 모듈의 외부로 빠져나갈 때 배플까지의 동선이 짧고 모듈의 단면적을 기준으로 동일하여 밀도의 구배가 어디나 일정하기 때문에 농도 구배의 차이와 농축부로 막이 쏠리는 물리적 스트레스가 중공사 막마다 서로 다른 문제가 해소되며, 기존 가압식 중공사 분리막 모듈은 역세시 높은 압력 및 공기주입에 의해 분리막의 흔들림이나 이동으로 공기 및 역세수의 이동이 제한될 수 있지만, 본 발명에서는 농축부에 도 3와 같은 중앙 배플을 설치함으로써 농축수와 공기의 이동을 원활하게 할 수 있는 장점이 있어 역세시 공기의 효과적인 배출이 가능하므로 주입 공기량을 늘릴 때에도 효과적인 장점이 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 중앙 배플의 상부는 공기의 용이한 흐름을 구현하기 위한 에어존(Air Zone)이고 중, 하부는 처리수, 농축수 또는 역세수의 용이한 흐름을 구현하기 위한 워터존(Water Zone)으로 역세수와 공기주입이 동시에 이루어질 때 부상하게 되는 공기의 빠른 이동을 위해 워터존에 비해 에어존의 다공도를 더 높게 하는 것이 특징이다.
기존의 가압식 중공사 분리막 모듈은 중공사가 모듈의 상단부와 하단부에 걸쳐서 수직으로 배치되며 상단부와 하단부의 중공사 집속도나 배치가 동일하지만, 본 발명에서 중공사 분리막의 배치는 도 3과 같이 모듈의 상단부과 하단부의 집속도 및 배치가 다르게 되어 있어 하단부에는 동일한 개수의 중공사가 넓게 분포되어 즉, 중공사 분리막의 분산성을 높이거나 집적도를 낮추어 동일한 단면적의 유입부에서 들어오는 공기나 물의 유입시 저항이 작은 효과가 있고, 하단에서 상단으로 갈수록 분리막이 사선으로 경사지게 배치됨에 따라 공기주입에 의한 흔들림에 유리한 구조로, 고탁도의 물질이 유입되었을 때보다 효과적으로 세정을 할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 일반적인 최적의 운전 조건에 따른 정밀여과막(Microfiltration membrane)과 한외여과막(Ultrafiltration membrane)의 여과 유량을 비교하여 나타낸 것이다. (Evaluation the Efficiency of Different Microfiltration and Ultrafiltration Membranes Used as Pre-treatment for Reverse Osmosis Desalination of Red Sea Water, Samer Khamees AlMashharawi, 2011)
본원 발명의 일구현예에 사용된 분리막은 중공사막형 정밀여과막(Microfiltration membrane)으로 공극크기는 0.05~0.4 um로 구성되어 있다. 또한, 운영에 대한 안정된 내구성을 위해 검증된 소재인 PE, PVDF를 사용한 분리막으로 제작되었다. 중공사형 분리막의 경우 병원체에 대한 제거율이 99.99%로 일반적으로 어류의 폐사를 일으키는 스쿠티카충, 에드워드 연쇄구균등에 대해 해수에 의한 사육수조내 유입을 완벽히 방지할 수 있다. 살균소독제를 사용하는 경우 99.9%이상의 병원균을 제거하기 위해서는 살균소독제 0.5 ppm의 농도에서 5분정도의 사육수의 접촉시간이 필요하며 그 과정에서 양식 어류에 영향을 줄 수 있다. 본원 발명의 일 구현예에 따라 정밀여과막을 사용하는 경우 살균소독제가 포함되지 않은 사육수를 사육수조에 연속적으로 공급할 수 있는 특징을 갖는다.
한편, 한외여과막(Ultrafiltration membrane)의 경우 정밀여과막에 비하여 더 세밀한 공극을 가지고 있어 오염물에 대한 더 높은 제거율을 가질 수 있으나, 일부 영양염류가 제거될 수 있어 양식어류의 육성에 불리할 수 있다. 또한, 한외여과막은 해수에 대한 오염 부하량이 상당히 높아 정밀여과막에 비하여 정상적인 여과공정을 운영하기 어렵다.
일반적으로 육상양식장은 특성상 대용량의 사육수를 이용한다. 1,500평 규모의 양식장의 경우 평균 3,000 m3/hr의 용량을 사육수를 사용하며 이는 대형하수처리장의 용량과 비슷하다. 따라서 양식장에 적용하는 막여과 시스템은 기존의 막여과 방식과는 달리 대용량의 처리가 가능하면서 설비규모를 최소화할 필요성이 있다. 본원 발명에 적용된 분리막 모듈의 경우 기존 일반 수처리용 분리막 모듈에 비해 많은 유량을 처리할 수 있으면서 내오염성이 뛰어나 육상 양식장에 적용가능한 특성을 지니고 있다.
본원 발명에 적용된 분리막 모듈은 기존 수처리용 분리막 모듈과 달리 대용량의 처리수를 생산하기 위해 구조적 특성을 달리하였다. 분리막 모듈내 유효막 길이를 압력구배가 최소화되는 부분까지 조절하였으며 분리막 면적대비 유입, 배출 배관의 크기 비율을 증대시켜 분리막의 사용을 균일하게 하고 압력손실을 저감하여 단위면적당 수처리 용량을 극대화하였다. 기존의 모듈의 경우 70%의 분리막만 활용될 수 있으나, 개발 모듈은 95% 이상의 분리막이 균일하게 사용된다.
도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 분리막 길이에 따른 압력 분포의 차이를 도식적으로 나타낸 것이다. 분리막 모듈의 배출배관 중앙에 배플을 설치하여 역세과정에서 역세수의 배출을 원활하게 도와주어 분리막의 오염 저감능력을 강화시킬 수 있고, 모듈의 중앙 상부 배출 배관에 에 위치한 배플은 분리막과 거리를 균일하게 분포하여 사영역이 발생하지 않고 배출면적을 수배 증가시켜, 역세척 시 오염배출수 및 세정 공기의 흐름을 정체현상이 없이 용이하게 하여 효율적인 물리적 세척이 이루어지게 할 수 있다.
<실시예 1> 분리막 길이와 중앙배플의 길이에 따른 막오염 거동
본원 발명의 일 구현예에 따라 대용량 처리에 알맞은 분리막 구조 변경을 위해 모듈의 길이 변경과 배플이 적용된 분리막 모듈을 사용하였으며 그 최적 조건을 구하기 위해 분리막 길이와 배플 길이를 달리하여 여과/역세를 반복할 경우 분리막 오염의 거동에 대하여 시험하고 그 결과를 표 2와 도 6에 나타내었다.
| 실험모듈 | 분리막 길이 (mm) | 중앙배플 길이 (mm) | 길이비 (α) |
TMP 증가율(Δp) |
| a | 1,500 | 960 | 0.64 | 0.171 |
| b | 1,500 | 630 | 0.42 | 0.201 |
| c | 1,000 | 640 | 0.64 | 0.140 |
| d | 1,000 | 420 | 0.42 | 0.162 |
| e | 500 | 320 | 0.64 | 0.067 |
| f | 500 | 210 | 0.42 | 0.132 |
| g | 250 | 160 | 0.64 | 0.068 |
| h | 250 | 105 | 0.42 | 0.131 |
길이 비 = 중앙배플 길이/분리막 길이
도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 분리막 및 중앙배플의 길이에 따른 막오염 거동을 나타낸 것이다.
먼저, 분리막 길이와 중앙배플의 길이에 실험 결과로 분리막 길이가 짧을수록 여과 시간 내 증가하는 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP)폭이 감소하였으며, 배플의 길이가 길수록 역세공정 시 TMP의 감소효과가 증대되었다.
분리막의 길이는 짧을수록 여과 공정시 TMP증가량이 최대 50% 이상 감소되었으나 일정 길이 이하에서는 TMP증가량이 동일하게 나타났다. 이는 분리막 길이에 따른 사용률의 차이에서 발생하며 실험결과 500mm이하의 길이에서는 모든 분리막을 고르게 사용하는 것으로 나타났다. 또한, 분리막 설비의 설치면적을 고려하면 단위모듈당 분리막의 면적(길이)가 클수록 설비부지를 저감할 수 있으므로 TMP증가량이 동일한 조건하에서의 길이를 선정할 필요가 있다.
도 7은 본원 발명의 일 구현예에 따른 가압식 중공사 모듈의 역세배출수 배출 특성을 나타낸 것으로 중앙배플은 역세시 공기 및 역세수의 배출을 원활하게 해주는 역할을 한다. 중앙배플이 없는 구조의 경우 농축배관을 통해 세공기나 역세수가 배출되는데 모듈 구조상 농축배관의 관경은 한계를 갖기에 원할한 배출이 일어나지 않고, 오염물질이 잘 배출되지 않아 누적되는 현상이 발생한다. 중앙배플을 적용할 경우 농축배관의 단면대비 배출면적이 5배~10배 증가하여 역세수의 원할한 흐름을 만들어 줄 수 있고, 분리막 오염을 저감시킬 수 있다. 하지만 일정 길이 이상의 배플이 분리막 모듈에 적용되면 모듈 내 분리막 집적도가 증가하여 오히려 여과저항을 발생시킬 수 있으므로 적절한 길이의 배플이 적용되어야 한다.
표 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 중앙배플의 비율에 따른 막여과 성능을 비교하여 정리한 것이다.
| 실험모듈 | 분리막 길이 (mm) | 중앙배플 길이 (mm) | 길이비 (α) |
TMP 증가율(Δp) |
| a | 500 | 420 | 0.84 | 0.145 |
| b | 500 | 350 | 0.70 | 0.101 |
| c | 500 | 320 | 0.64 | 0.067 |
| d | 500 | 250 | 0.50 | 0.099 |
| e | 500 | 210 | 0.42 | 0.132 |
| f | 500 | 105 | 0.21 | 0.165 |
길이 비 = 중앙배플 길이/분리막 길이
동일한 분리막 길이에서 중앙배플 길이를 달리하여 실험을 진행하였다. 중앙배플의 경우 배출을 원활하게 해주는 역할이기 때문에 길수록 좋다고 판단할 수 있으나 일정 길이 비율을 넘어가면 분리막 모듈내 집적도를 감소시켜 오히려 막오염을 증가시킨다. 위의 실시예인 표 3의 결과를 보면 배플의 길이는 분리막의 길이와 비례하여 길이비 0.5 내지 0.7의 비율로 설계하는 것이 바람직하고, 0.64 비율로 설계하는 것이 가장 효과적으로 성능이 나타남을 확인할 수 있다. 또한 일정 비율 이하로 설계하면 되면 세정 공기 및 분리막 모듈에서 발생한 역세수의 배출이 원활하게 되지 않아 중앙배플의 효율이 감소함을 알 수 있었다.
본원 발명에 따른 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템의 기존 수질 정화방식과 다른 장점은 사육수에 대한 안정성이다. 기존의 고도처리방식인 오존이나 전기분해는 고용량에 적용 가능한 장점을 갖지만 수조로 공급되는 사육수에 산화제를 연속으로 주입하는 공정이므로 원수의 오염물질 농도변화에 따라 반응하지 않고 잔류되는 산화제가 존재할 수 있다. 이 잔류된 산화제는 어류의 폐사를 발생시키며, 특히 치어의 경우에는 저농도의 산화제에도 민감하여 육성에 치명적으로 작용한다. 예를 들어 전기분해의 경우 양식수내에 잔류 산화제를 0.06 ppm으로 유지하고 공급하여 살균/멸균을 진행하지만 원수내 유기물이나 병원균의 농도가 증가하게 되면 유입된 산화제가 부족하여 병원균이 잔류하게 된다. 반대로 원수내 유기물, 병원균의 농도가 낮을 경우에는 전기분해로 만들어진 산화제의 농도가 남게 되어 어류에 치명적인 영향을 가져온다.
도 8은 종래 기술에 따른 전기분해/오존처리 방식에 따른 잔류된 산화제(염소)농도와 본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 여과방식의 잔류된 산화제(염소)농도를 사육수 유입시간에 따라 비교하여 나타낸 것이다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막 여과 시스템은 세정단계를 제외한 사육수 공급과정에는 산화제가 사용되지 않으므로 안정적인 사육수의 공급이 가능한 장점을 갖는다. 세정단계에서는 염소를 사용하여 오염된 분리막을 세정하며 세정공정이 완료된 이후에는 잔류되는 염소를 저감하기 위해 생산수를 배출한다. 일반적으로 5분 이내에 0.01 ppm 이하로 염소농도는 감소되며 10분정도 생산수의 안정화(배출)단계를 거치면 사육수에 공급되는 염소는 0.00 ppm으로 측정된다. 이를 관리하기 위해 처리수에 온라인 잔류염소 측정기기와 pH 미터를 연동하여 안정된 수질이 보장될 시에만 사육수로 공급하는 안정장치를 가지고 있는 특징이 있다.
도 9는 본원 발명의 일 구현예에 따른 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC) 세정에 따른 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP) 유지결과를 나타낸 것이다.
본원 발명의 일 구현에에 따른 양식장 사육수 처리 시스템은 일반 정수/하수 처리공정에 비해 높은 플럭스(분리막 단위면적당 투과유량)로 운영되고 있으며 그에 따라 막오염이 빠르게 발생한다. 따라서 장기적이고 안정된 운영을 위해서는 기존 분리막 시스템과는 다른 유지 세정 방식이 요구된다. 따라서, 본원 발명의 일 구현예에 따른 양식장 사육수 처리 시스템에 적용된 유지 세정방식은 기존의 세정후 세정폐액을 중화하여 방류하는 기존의 CIP방식(Cleaning In Place)의 세정과 달리 사용된 세정약품을 필터를 통하여 오염물질이 제거된 상태로 회수하여 부족한 약품 원액만을 보충하여 연속적인 재이용이 가능한 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC)을 개발하였다. 이러한 RCC 방식은 폐액을 방류하지 않고 감소한 농도만큼 원액을 보충만하기 때문에 폐액이 발생하지 않으면서 고농도의 세정농도를 유지하므로 친환경적인 세정방식이라 할 수 있다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 이러한 RCC방식의 경우에도 막 차압 증가율이 일정한 수준에 다다를 때 앞에서 설명한 역세공정 이외에도 주기적인 세정을 통하여 분리막의 장기적이고 안정적 운영이 가능하게 된다.
도 10은 종래기술에 따른 Normal-CIP(NC) 방식과 본원 발명의 일 구현예에 따른 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC)에 따른 약품 소모량을 비교하여 나타낸 것이다. 도 10에 나타낸 바와 같이 기존 세정방식 (Normal-CIP, NC)는 세정주기마다 새로운 세정약품을 혼화해서 적용하고 사용한 세정폐액은 중화 및 폐기하는 방식이며, RCC세정 방식은 세정목표농도에서 부족할 경우에만 약품 원액을 보충해주면서 사용한 혼합약품을 그대로 다음 세정단계에서 재사용하는 방식이다. 단 재사용하는 경우에 세정혼합액은 카트리지 필터를 통해 입자성 오염물질을 제거하고 분리막에 적용된다.
<실시예 2> RCC 세정방식에 따른 분리막 유지관리 비용
동일한 여과유량(여과플럭스)에서 본원 발명의 일 구현예에 따른 양식장 사육수 처리 시스템의 유지관리를 위한 세정농도로 1,000 mg/L의 NaOCl을 적용하였다. 본원 발명의 일 구현예에서 안정적인 세정효과를 얻기 위해서는 최소 500mg/L의 NaOCl농도가 필요하며 1,000 mg/L이상의 농도에서는 농도의 상승과 크게 관계없이 일정한 세정 효율을 보여주었다. 종래의 NC(Normal CIP) 방식의 세정은 세정액의 배출하였기에 매번 1,000 mg/L의 NaOCL을 약품탱크에 주입하여야 했다. 반면에 본원 발명의 일 구현예에 따른 RCC 세정방식은 세정후에 농도가 850 mg/L로 감소하였고, 세정후마다 150 mg/L의 NaOCl을 충전하였다. 동일한 세정주기로 운영한 결과 RCC 세정방식은 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP)의 유지 관리측면에서 효과적이며 TMP를 안정적으로 유지시킬 수 있었다.
표 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 RCC 세정방식과 NC세정방식에 따른 양식장 사육수 처리 시스템의 유지 관리비용을 비교하여 정리한 것이다.
| 방식 | Normal-CIP | RC-CIP | 비고 |
| 세정약품농도 | NaOCl 1,000 ppm | NaOCl 1,000 ppm | * NaOCl 143원/kg * RC-CIP : 월 1회 세정액 교환 |
| 세정횟수 | 4회/일 | 4회/일 | |
| 충전약품농도 | 1,000 ppm /회 | 150 ppm /회 1,000 ppm / 월 |
|
| 년간 NaOCl 소모량 | 12,166.6 kg | 1,925 kg | |
| 약품 소모 비용 | 174 만원 | 27.5 만원 |
표 4에서 알 수 있듯이, RCC 세정방식은 종래의 NC방식에 비하여 소모되는 약품량이 상당히 적어 유지관리비를 훨씬 저감할 수 있었고, 년간 약품 사용비용만 85% 저감 가능하였다.
<실시예 3> 분리막 여과 공정을 통한 양식장 유입수의 세균제거 효과
표 5 및 표 6은 본원 발명의 일구현예에 따른 양식장 사육수 처리 시스템을 실제로 양식장에 적용하여 처리한 결과로 각각 일반 세균과 비브리오균의 제거율을 나타낸 것이다.
| 분석일자 | 원수 (CFU/ml) |
막여과 (CFU/ml) |
비고 |
| 08/03 | 3,400 | 0 | 너울성 파도 발생 (태풍) |
| 08/31 | 1,200 | 0 | |
| 09/14 | 200 | 0 | |
| 09/28 | 120 | 0 | |
| 10/13 | 630 | 0 | 원수 대장균 검출 막여과수 대장균 불검출 |
| 분석일자 | 원수 (CFU/ml) |
막여과 (CFU/ml) |
비고 |
| 08/03 | 348 | 0 | 너울성 파도 발생 (태풍) |
| 09/14 | 62 | 0 | |
| 10/13 | 140 | 0 |
풍랑, 파고의 상황에 따라 유입 원수내 세균 함유율은 달라졌으나 막여과 처리수에는 항상 세균이 검출되지 않았다. 모래여과나 섬유여과 같은 처리 시스템의 경우 원수의 오염물질 농도가 낮으면 처리율이 좋지만 원수의 오염물질 농도가 높아지면 처리수의 세균수도 같이 높아지는 반면, 막여과는 상시 안정된 처리율을 나타냈으며 이는 어느 때라도 안정된 사육수를 공급할 수 있는 시스템이라 할 수 있다.
미국 환경보호청의 LT2ESWTR(Long Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule, 2단계 장기강화 지표수처리법)인증은 미국 정수시스템에 알맞은 처리공정을 인증 받는 시스템으로 인체에 유해한 포낭충(크립토스포리디움, 지아르디아)에 대한 제거율이 처리 기준을 만족하는지 포함되어 있다. 크립토스포리디움은 포자충의 한 종류로 인체 및 동물에 큰 영향을 주기 때문에 수처리공정에서 필수로 제거 되어야 하는 물질이다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 분리막을 미국 캘리포니아주 정수장의 막여과 설비에서 3개월간 테스트 진행한 결과, 본 분리막 공정에 의한 포낭충(기생충)의 제거 성능은 최소 5.23 LRV로 확인되어 LT2ESWTR인증을 획득하였다. LRV는 log removal value의 약자로 LRV3은 99.9%의 제거율 LRV4는 99.99%의 제거율을 나타낸다. 따라서 본 분리막은 포자충에 대해 99.999%이상의 제거율을 갖는 것으로 평가되었으며 이는 양식장 사육수 내 스쿠티카충이나 포자충에 의한 어병 원인물질에 대해서도 안전한 제거율을 갖는 것으로 평가할 수 있다.
1 : 분리막 모듈 스키드
2 : 제어반
3 : 원수펌프
4 : 역세펌프
5 : 블로워
6 : 약품A 순환펌프
7 : 약품B 순환펌프
8 : 물역세용 탱크
9 : 약품A 혼화탱크
10 : 약품A 원액탱크
11 : 약품B 혼화탱크
12 : 약품B 원액탱크
13 : 약품용 스트레이너
14 : 스크린설비가 부착된 원수 유입배관
15 : 농축수 유출배관
16 : 여과수 공급배관
2 : 제어반
3 : 원수펌프
4 : 역세펌프
5 : 블로워
6 : 약품A 순환펌프
7 : 약품B 순환펌프
8 : 물역세용 탱크
9 : 약품A 혼화탱크
10 : 약품A 원액탱크
11 : 약품B 혼화탱크
12 : 약품B 원액탱크
13 : 약품용 스트레이너
14 : 스크린설비가 부착된 원수 유입배관
15 : 농축수 유출배관
16 : 여과수 공급배관
Claims (10)
- 원수가 유입되는 취수관과 취수관으로부터 공급되는 원수에 잔존하는 이물질을 제거하여 원수 유입배관으로 원수를 공급하는 스크린 및 여과펌프가 구비된 스크린 장치;
상기 원수 유입배관과 연결되어 분리막 모듈로 원수를 공급하는 분리막 모듈 스키드;
상기 분리막 모듈 스키드에 다수개가 병렬로 연결되는 원수에 존재하는 오염물질 및 병원균을 제거하는 원수 유입부, 처리수 농축부 및 여과부로 구성되는 가압식 중공사 분리막 모듈;
상기 분리막 모듈의 역세척을 위한 역세펌프와 분리막 표면으로부터 오염 물질의 탈리를 위하여 세정공기를 발생시키는 블로워; 및
상기 분리막 모듈을 화학적으로 세정하기 위한 약품 원액탱크, 약품 혼화탱크, 약품 원액 이송펌프, 약품 순환펌프를 포함하는 유지세정부를 포함하여 구성되되,
상기 가압식 중공사 분리막 모듈은 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 외주면에 적어도 하나 이상의 역세공이 규칙적 또는 불규칙적으로 관통형성되는 에어존과 하나 이상의 역세공이 규칙적 또는 불규칙적으로 관통형성되는 워터존을 포함하고, 상기 에어존의 외주연에 관통형성되는 역세공이 상기 워터존에 관통형성되는 역세공의 크기보다 크며, 상기 에어존의 영역에 비하여 워터존의 영역이 더 큰 중앙배플을 구비하고,
상기 분리막 모듈의 여과부는 양식장으로 여과수를 공급하는 여과수 공급배관이 연결되고, 분리막 모듈의 처리수 농축부는 농축수 유출배관과 연결되는 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 중앙배플은 가압식 중공사 분리막 모듈의 일단부에 구성되는 농축부와 동일한 축 상으로 모듈 하우징의 내부에 위치하고, 모듈 하우징의 타단부에 원수 유입부가 구비되며, 여과부는 농축부의 측면에 구비되고, 농축수 및 에어의 배출구가되는 중앙 배플과 농축부가 하우징의 중앙에 위치하고 있어, 하우징의 축방향을 따라서 하우징의 가장자리에서 중앙 배플까지의 거리가 일정하여 농축수 및 에어의 이동이 균일한 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 가압식 중공사 분리막 모듈의 분리막 길이는 250 내지 1,500 mm인 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 가압식 중공사 분리막 모듈의 분리막 길이와 배플의 길이의 비는 0.5 내지 0.7인 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 가압식 중공사 분리막 모듈은 막 차압 증가율(transmembrane pressure difference; TMP)이 0.067 내지 0.2인 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 분리막 모듈은 정밀여과 규격의 분리막을 0.05 내지 0.4 μm의 공극 크기를 가지는 중공사형 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 유지세정부는 사용된 세정약품을 필터를 통하여 오염물질이 제거된 상태로 회수하여 부족한 약품 원액만을 보충하여 연속적인 재이용이 가능한 재사용 순환방식(reuse circulated CIP: RCC)인 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 7에 있어서,
상기 유지세정부는 소모된 약품의 농도를 계측기를 통하여 설정된 농도로 자동으로 보충되는 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 농축수 유출배관으로 배출되는 오염물질을 함유하는 배출수는 침전조 또는 가압부상조를 포함하는 농축처리 설비로 연결되는 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 양식장 사육수 처리 시스템은 잔류 염소측정계 및 pH 미터의 연동에 의하여 독성물질 발생시 처리수의 공급이 차단되는 안정장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 분리막 기술을 적용한 양식장 사육수 처리 시스템.
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