KR20190129834A - 중공사막 모듈의 세정 방법 및 중공사막 여과 장치 - Google Patents

Abstract

중공사막 여과 장치는, 처리수 출구 (5) 및 농축수 출구 (8) 를 갖는 용기 (1) 와, 중공사막 (2) 과, 중공사막 (2) 의 상단부를 고정시키는 상단 고정부 (3) 와, 상단 고정부 (3) 의 상측에 형성된 투과수실 (7) 과, 용기 (1) 내에 원수를 공급하는 도수관 (4) 과, 중공사막 (2) 의 하측에 형성된 산기관 (10) 을 갖는 중공사막 모듈을 구비한다. 도수관 (4) 의 측둘레면에 복수의 분출공 (4a) 이 형성되어 있다. 도수관 (4) 에 원수 배관 및 기체 도입 수단이 접속되어 있다. 용기 (1) 의 하부에는, 배수구 (6) 가 형성되어 있다.

Description

중공사막 모듈의 세정 방법 및 중공사막 여과 장치

본 발명은 중공사막 모듈의 세정 방법 및 중공사막 여과 장치에 관한 것으로, 특히, 막에 부착된 탁질을 충분히 세정 제거할 수 있는 중공사막 모듈의 세정 방법 및 중공사막 여과 장치에 관한 것이다.

중공사막 모듈은, 탁질 성분이나 유기물을 제거하는 수단으로서, 순수 제조나 배수 회수 분야 등에서 널리 사용되고 있다. 중공사막 모듈의 막에는, 정밀 여과막 (MF 막) 이나 한외 여과막 (UF 막) 등이 분리 대상에 따라 구분하여 사용되고 있으며, 전자는 0.1 ㎛ 전후, 후자는 0.005 ∼ 0.05 ㎛ 의 세공이 일반적이다.

중공사막 모듈에 공급하는 현탁수 중에 탁질이나 유기물이 대량으로 포함되어 있는 경우, 막의 막힘이 발생하여, 역세 빈도, 약품 세정 빈도가 높아질 뿐만 아니라, 막 교환 빈도도 높아진다. 막의 막힘을 방지하기 위해, 막의 단위 면적당 통수량을 저하시키는 방법이 일반적이지만, 이 방법에서는 막 설치 개수가 많아진다는 과제가 있었다.

막의 오염을 저감시키기 위해, 중공사막 모듈의 전단 (全段) 에서 응집 처리 공정을 실시하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 응집제에 의한 탁질량 증가에 의해, 막의 탁질 오염이 일어난다. 이와 같은 상황하에서, 막의 탁질 제거성을 높이기 위한 막 모듈 구조나, 역세 방법의 확립이 강하게 요구되고 있다.

특허문헌 1 에는, 막의 탁질 제거성을 향상시키기 위해, 공기와 물을 사용한 역세 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법은, 탁질의 종류, 양에 따라서는, 탁질 제거성이 그다지 향상되지 않는 경우가 있어, 보다 고성능인 역세 방법이 요구되고 있다.

일반적인 공기 세정에서는, 막 모듈 하부에서 상부로 공기를 흐르게 하는데, 공기의 세기에 상하에서 차이가 생기기 때문에, 막 모듈 전체에 공기가 두루 미치지 않아, 세정 부족의 지점이 생긴다. 또, 공기 세정시에 하부 배수하면, 공기가 막 모듈 내부에 침투하지 않고 배출되어 버리기 때문에, 모듈 상부, 예를 들어 순환부로부터만 배수할 수 있다. 그 때문에, 공기 세정으로 벗겨진 막 모듈 전체의 탁질이 막의 상부에 부착되어 버리는 경우가 있었다.

상단 (上端) 만 고정시킨 중공사막의 경우, 강한 공기 세정은 막 모듈 하부의 중공사막의 틀어짐, 접힘을 일으켜 버릴 우려가 있었다.

일본 공개특허공보 2005-88008호 일본 공개특허공보 평5-96136호 일본 공개특허공보 2002-204930호

본 발명은, 상기 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 중공사막에 부착된 탁질을 골고루 충분히 제거할 수 있는 중공사막 모듈의 세정 방법 및 중공사막 여과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 중공사막 모듈의 세정 방법은, 처리수 출구 및 농축수 출구를 갖는 용기와, 그 용기 내에 원수를 공급하는 도수관과, 원수를 투과수와 농축수로 분리하기 위한 중공사막으로서, 그 용기 내에 상하 방향으로 배치된 복수의 중공사막과, 그 중공사막의 상단부를 고정시키고 있고, 그 용기 내의 상부에 배치된 상단 고정부와, 그 상단 고정부의 상측에 형성되고, 각 중공사막의 내부가 연통된 처리수실과, 그 중공사막의 하측에 배치된 산기 부재를 구비하고, 상기 도수관은, 상기 상단 고정부의 하측에 상하 방향으로 연장되고, 측둘레면으로 원수를 분출하는 복수의 분출공이 형성되어 있고, 상기 용기의 하부에는, 세정 배수를 배출하는 배수구가 형성되어 있는 중공사막 모듈의 세정 방법으로서, 상기 산기 부재로부터 기체를 불어넣는 버블링 세정과, 상기 처리수 출구로부터 상기 중공사막 내로 역세수를 공급하는 수 역세를 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 도수관으로부터 공기 또는 공기와 원수를 공급한 후/또는 동시에, 상기 수 역세를 실시한다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 도수관으로부터 공기 또는 공기와 원수를 공급한 후/또는 수 역세를 실시한 후에, 상기 배수구로부터 배수한다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 버블링 세정 후, 상기 도수관으로부터 공기 또는 공기와 원수를 공급한 후/또는 동시에, 상기 수 역세를 실시한다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 역세수에 약액을 첨가한다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 상단 고정부에서만 상기 중공사막이 고정되어 있다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 도수관은 상기 용기의 바닥면을 관통하여 상기 용기 내로 연장 형성되어 있고, 그 도수관에 복수의 분출공이 형성되어 있다.

본 발명의 중공사막 여과 장치는, 처리수 출구 및 농축수 출구를 갖는 용기와, 그 용기 내에 원수를 공급하는 도수관과, 원수를 투과수와 농축수로 분리하기 위한 중공사막으로서, 그 용기 내에 상하 방향으로 배치된 복수의 중공사막과, 그 중공사막의 상단부를 고정시키고 있고, 그 용기 내의 상부에 배치된 상단 고정부와, 그 상단 고정부의 상측에 형성되고, 각 중공사막의 내부가 연통된 처리수실과, 그 중공사막의 하측에 배치된 산기 부재를 갖는 중공사막 모듈을 구비하고, 상기 도수관은, 상기 상단 고정부의 하측에 상하 방향으로 연장되고, 측둘레면으로 원수를 분출하는 복수의 분출공이 형성되어 있고, 상기 용기의 하부에는, 세정 배수를 배출하는 배수구가 형성되어 있고, 상기 도수관에 원수 배관 및 기체 도입 수단이 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 중공사막 여과 장치에서는, 중공사막의 하측에 형성된 산기 부재로부터 기체를 불어넣어 버블링 세정을 실시하도록 되어 있기 때문에, 막 모듈 전체에 공기가 두루 미쳐, 중공사막에 부착된 탁질을 골고루 충분히 제거할 수 있다.

도 1 은 실시형태에 관련된 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 2 는 세정 처리시의 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 3 은 세정 처리시의 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 4 는 세정 처리시의 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 5 는 세정 처리시의 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 6 은 세정 처리시의 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 7 은 세정 처리시의 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 8 은 세정 처리시의 중공사막 여과 장치의 모식도이다.
도 9 는 용기 바닥부에 형성된 배수구의 모식도이다.

이하, 도 1 ∼ 도 4 를 참조하여 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈을 구비한 중공사막 여과 장치의 여과 공정을 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 중공사막 모듈은, 원통의 축심선 방향을 상하 방향 (이 실시형태에서는 연직 방향) 으로 하여 배치된 용기 (1) 를 구비하고 있다. 이 용기 (1) 내에, 복수의 중공사막 (2) 이 배치되어 있다.

중공사막 (2) 은, 용기 (1) 의 상부측에 있어서, 고정부로서의 합성 수지제 포팅부 (3) 에 의해 고정되고, 용기 (1) 의 하부측에서는 고정되어 있지 않다. 포팅부 (3) 의 합성 수지로는 예를 들어 에폭시 수지를 사용할 수 있다.

예를 들어, 중공사막 (2) 을 U 자형으로 장착하고, 중공사막의 양단을 포팅부 (3) 로 고정시킨다. 이 경우, 중공사막 (2) 의 중간부가 용기 (1) 의 하부에 위치한다.

또, 일단이 개구되고, 타단이 봉지된 중공사막 (2) 을 사용하는 경우에는, 개구되어 있는 중공사막 (2) 의 일단측을 포팅부 (3) 로 고정시키고, 봉지된 타단측을 용기 (1) 의 하부에 배치한다.

중공사막 (2) 은, UF 막이나 MF 막 등 중 어느 것이어도 된다. 중공사막 (2) 은 특별히 제한은 없지만, 통상적으로, 내경 0.2 ∼ 1.0 ㎜, 외경 0.5 ∼ 2.0 ㎜, 유효 길이 300 ∼ 2500 ㎜ 정도인 것이 사용된다. 이와 같은 중공사막 (2) 이 용기 (1) 내에 500 ∼ 70,000 개 장전된 전체 막 면적 5 ∼ 100 ㎡ 정도인 것이 적당하다. 중공사막 (2) 의 막 소재에 대해서도 특별히 제한은 없지만, PVDF (폴리불화비닐리덴), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 중공사막 (2) 을 갖는 중공사막 모듈에 대하여 설명하지만, 관상막을 사용한 막 모듈이면 된다.

포팅부 (3) 의 상측에는 처리수실 (7) 이 구획 형성되어 있다. 중공사막 (2) 의 상단측은 포팅부 (3) 를 관통하고 있고, 그 상단의 개구는 처리수실 (7) 에 면하고, 중공사막 (2) 의 내부는 처리수실 (7) 에 연통되어 있다. 중공사막 (2) 을 U 자형으로 장착하는 경우에는, 중공사막 (2) 의 양단이 포팅부 (3) 를 관통한다.

포팅부 (3) 는 예를 들어 원반상이고, 그 외주면 또는 외주 가장자리부가 용기 (1) 의 내면에 수밀적으로 접해 있다.

용기 (1) 내의 하부에는, 중공사막 (2) 의 하방에, 산기 부재로서 산기관 (10) 이 형성되어 있다. 그 산기관 (10) 에, 밸브 (V9) 를 가진 배관 (L9) 의 일단이 접속되어 있다. 배관 (L9) 의 타단은, 에어 펌프 등을 가진 공기압원 (도시 생략) 에 접속되어 있다.

용기 (1) 의 내부에는, 도수관 (4) 이 대략 연직 방향 (용기 (1) 의 축 방향) 으로 연장되어 있다. 도수관 (4) 은, 예를 들어 용기 (1) 의 중심축을 따라 배치되어 있다. 도수관 (4) 은 선단 (상단) 이 닫힌 원관이며, 측둘레면에는 상하에 걸쳐, 또한 둘레 방향으로, 간격을 두고 복수의 분출공 (4a) 이 전체적으로 형성되어 있다. 분출공 (4a) 의 수는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 5 ∼ 50 개 정도이다.

도수관 (4) 의 높이 (상하 방향의 길이) 는 특별히 한정되지 않지만, 도수관 (4) 의 상단이 포팅부 (3) 의 하면 근방에 위치해 있는 것이 바람직하다. 분출공 (4a) 의 크기나 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 구경 5 ∼ 50 ㎜ 의 원형이다. 도수관 (4) 의 내경은 예를 들어 10 ∼ 100 ㎜ 정도이다. 또, 도수관의 상단이 포팅부 (3) 에 매립 형성되어 있어도 된다.

도수관 (4) 의 하부는, 용기 (1) 의 바닥면을 관통하여 연장 형성되고, 용기 (1) 의 외부까지 연장되어 있다. 도수관 (4) 에는 원수 배관 (L1) 이 접속되고, 원수 배관 (L1) 에는 펌프 (P1) 및 밸브 (V1) 가 형성되어 있다. 원수 배관 (L1) 에는 공기 도입용 배관 (L2) 의 일단이 접속되어 있고, 공기 도입용 배관 (L2) 에는 밸브 (V2) 가 형성되어 있다. 그 배관 (L2) 의 타단은, 에어 펌프 등을 가진 공기압원 (도시 생략) 에 접속되어 있다.

밸브 (V1) 와 밸브 (V2) 의 개폐를 전환함으로써, 용기 (1) 에 대한 원수/공기의 공급을 전환할 수 있다. 밸브 (V1) 를 개방, 밸브 (V2) 를 폐쇄로 하고, 펌프 (P1) 에 의해 원수 배관 (L1) 을 통해 원수를 내보냄으로써, 도수관 (4) 의 분출공 (4a) 으로부터 방사 방향으로 원수를 분출시켜, 용기 (1) 내에 원수를 공급할 수 있다.

밸브 (V1) 를 폐쇄, 밸브 (V2) 를 개방으로 하고, 공기 도입용 배관 (L2) 으로부터 공기를 공급함으로써, 도수관 (4) 의 분출공 (4a) 으로부터 방사 방향으로 기포를 분출시켜, 버블링 세정을 실시할 수 있다. 밸브 (V1 및 V2) 를 개방으로 하여, 분출공 (4a) 으로부터 기액 혼합류 (混合流) 를 분출시킬 수도 있다.

용기 (1) 의 정상부에는 처리수 (여과수) 의 출구 (5) 가 형성되어 있다. 또, 용기 (1) 의 측면의 상부에는 농축수 출구 (8) 가 형성되어 있다. 농축수 출구 (8) 는 포팅부 (3) 의 하면 근방에 형성되어 있다. 포팅부 (3) 에서부터 농축수 출구 (8) 의 상측 가장자리까지의 거리는 0 ∼ 30 ㎜, 특히 0 ∼ 10 ㎜ 정도가 바람직하다. 농축수 출구 (8) 에는 배관 (L5) 이 접속되고, 배관 (L5) 에는 밸브 (V5) 가 형성되어 있다.

용기 (1) 의 측면의 하부에는 배수구 (6) 가 형성되어 있다. 배수구 (6) 는, 용기 (1) 의 바닥면 근방에 형성되어 있다. 배수구 (6) 에는 배관 (L6) 이 접속되고, 배관 (L6) 에는 밸브 (V6) 가 형성되어 있다.

처리수 출구 (5) 에는 처리수 취출 배관 (L3) 이 접속되어 있고, 처리수 취출 배관 (L3) 을 통해 처리수 (여과수) 가 배출된다. 처리수는 처리수 탱크 (9) 에 저류된다.

처리수 취출 배관 (L3) 에는, 처리수 취출 배관 (L3) 에 형성된 밸브 (V3) 와 처리수 출구 (5) 사이의 위치에 역세수 배관 (L4) 의 일단이 접속되어 있다. 역세수 배관 (L4) 의 타단측은 밸브 (V4) 및 펌프 (P2) 를 통해 처리수 탱크 (9) 에 접속되어 있다. 밸브 (V3) 를 폐쇄, 밸브 (V4) 를 개방으로 하고, 펌프 (P2) 를 작동시킴으로써 역세수 배관 (L4) 을 통해 처리수 출구 (5) 로부터 용기 (1) 로 여과수를 흘려, 중공사막 (2) 의 역세를 실시할 수 있다. 도 1 은, 역세수 배관 (L4) 을 처리수 탱크 (9) 에 접속하여, 역세수로 여과수를 사용하는 구성을 나타내고 있지만, 역세수는 원수여도 된다.

역세수 배관 (L4) 을 흐르는 역세수에 약액을 첨가하도록, 배관 (L7) 및 밸브 (V7) 를 가진 약액 첨가 수단 (도시 생략) 이 배관 (L4) 의 펌프 (P2) 의 상류측에 접속되어 있다. 첨가하는 약액은, 차아염소산나트륨, 강알칼리성제, 강산성제 등이며, 막 부착물에 따라 선택된다. 예를 들어, 막 부착물이 유기물, 유기물을 포함하는 탁질 등인 경우, 차아염소산나트륨이 0.05 ∼ 0.3 ㎎Cl₂/ℓ 잔류하도록 첨가하는 것이 바람직하다.

밸브 (V3) 와 처리수 출구 (5) 사이의 배관 (L3) 에 공기를 공급하도록, 밸브 (V8) 를 가진 배관 (L8) 의 일단이 배관 (L3) 에 접속되어 있다. 배관 (L8) 의 타단에는, 에어 펌프 등을 가진 공기압원 (도시 생략) 으로의 접속과 대기로의 개방을 전환하는 전환 밸브 (도시 생략) 가 형성되어 있다.

[여과 처리]

이 중공사막 여과 장치에 의한 여과 처리에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 밸브 (V1, V3, V5) 를 개방, 밸브 (V2, V4, V6, V7, V8, V9) 를 폐쇄로 하고, 펌프 (P1) 를 작동시켜, 도수관 (4) 으로 원수를 공급한다. 도수관 (4) 으로부터 구멍 (4a) 을 통해 용기 (1) 내로 공급된 원수 중, 중공사막 (2) 을 투과한 투과수가 처리수로서 처리수 출구 (5) 로부터 취출되고, 처리수 취출 배관 (L3) 을 통해 처리수 탱크 (9) 에 저류된다.

중공사막 (2) 을 투과하지 못한 농축수는, 농축수 출구 (8) 로부터 배관 (L5) 을 통해 배출된다. 배출된 농축수를 원수와 혼합하여 용기 (1) 에 공급하도록 순환시켜도 된다.

이와 같이, 도 1 에 나타내는 중공사막 여과 장치는, 중공사막 (2) 의 외측에 원수를 크로스 플로 방식으로 통수하는 외압식으로 여과 처리한다.

이 여과 처리를 계속해서 실시하면, 중공사막 (2) 에 탁질이 축적되게 된다. 그래서, 여과 처리를 소정 시간 실시한 후, 또는 처리수량이 감소된 경우, 중공사막 (2) 에 포착된 탁질을 세정하는 세정 처리를 다음과 같이 실시한다.

[세정 처리]

중공사막 여과 장치의 세정 처리에서는, 먼저, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 공기 역세를 실시한다. 즉, 밸브 (V1, V2, V3, V4, V6, V7, V9) 를 폐쇄, 밸브 (V5, V8) 를 개방으로 하고, 배관 (L8) 을 통해 공기를 처리수실 (7) 로부터 중공사막 (2) 내로 공급하여, 중공사막 (2) 내의 투과수를 원수측으로 밀어내는 공기 역세를 실시한다.

그 후, 밸브 (V8) 를 폐쇄로 하고, 밸브 (V3) 를 개방으로 하거나 하여 중공사막 (2) 내 및 처리수실 (7) 내를 대기에 개방시켜, 압력을 해방한다.

이어서, 도 3 과 같이, 밸브 (V5, V6) 를 개방으로 하여, 용기 (1) 내의 물을 배관 (L6) 을 통해 배수한다.

이어서, 도 4 와 같이, 밸브 (V6) 를 폐쇄로 하고, 밸브 (V1, V5) 를 개방으로 하고, 배관 (L1), 도수관 (4) 및 구멍 (4a) 을 통해 용기 (1) 내로 원수를 공급하여, 용기 (1) 내에 물을 채운다.

이어서, 도 5 와 같이, 밸브 (V1) 를 폐쇄로 하고, 밸브 (V5, V9) 를 개방으로 하고, 산기관 (10) 으로부터 공기를 용기 (1) 에 불어넣어 산기관 버블링을 실시한다. 세정 배수는, 농축수 출구 (8) 로부터 배관 (L5) 을 통해 계외로 배출된다.

이 경우, 도 5 와 같이, 버블링 세정과 역세정을 동시에 실시해도 된다. 즉, 밸브 (V1, V2, V3, V6, V8) 를 폐쇄, 밸브 (V9, V4, V5) 를 개방으로 하고, 산기관 (10) 으로부터 공기를 용기 (1) 에 불어넣어 버블링을 실시함과 함께, 펌프 (P2) 를 작동시켜, 처리수실 (7) 을 개재하여 여과수를 중공사막 (2) 내로 보내, 역세정을 실시해도 된다. 이 때, 밸브 (V7) 를 개방으로 함으로써, 역세수에 약액을 첨가해도 된다. 또, 밸브 (V7) 대신에 체크 밸브를 설치하고 약주 (藥注) 펌프 (도시 생략) 를 가동시킴으로써 약액을 첨가하도록 해도 된다. 또한, 여과수 대신에 여과수를 역침투막으로 처리한 물을 보내도록 해도 되고, 그 경우, 약액은 당해 처리한 물에 첨가하도록 밸브, 배관 등을 설치한다.

도시는 생략하지만, 이 버블링 세정 처리시에, 밸브 (V5) 를 폐쇄, 밸브 (V6) 를 개방으로 하여, 세정 배수를 배수구 (6) 로부터 배출해도 된다. 또, 농축수 출구 (8) 로부터의 역세수의 배출을 소정 시간 실시한 후, 밸브 (V6) 를 개방, 밸브 (V5) 를 폐쇄로 하여, 배수구 (6) 로부터 역세 배수를 배출하도록 해도 된다.

이어서, 도 6 과 같이, 밸브 (V1) 를 폐쇄로 한 후, 밸브 (V2) 를 개방으로 하여, 배관 (L2) 으로부터 공기를 도수관 (4) 에 공급하고, 분출공 (4a) 으로부터 기포를 분출시켜, 중공사막 (2) 을 세정한다.

도수관 (4) 에는 상하 방향의 전체에 걸쳐 다수의 분출공 (4a) 이 형성되어 있기 때문에, 중공사막 (2) 의 상단 고정부 근방 (포팅부 (3) 근방) 도 포함하여 중공사막 (2) 전체에 기포를 분사하여, 탁질을 골고루 충분히 세정하여, 제거할 수 있다. 또, 버블링 세정시의 공기량을 많게 해도, 모듈 하부에서 상부로 공기를 흐르게 하는 방식과 비교하여, 중공사막 (2) 의 틀어짐이나 접힘을 방지할 수 있다.

도 6 에서는, 도수관 (4) 내에 배관 (L2) 으로부터 공기만을 공급하고 있지만, 밸브 (V1, V2) 를 개방으로 하여, 물 및 공기를 분출공 (4a) 으로부터 분출시켜도 된다.

그 후, 밸브 (V1, V2) 를 폐쇄로 하고, 밸브 (V6) 를 개방으로 함으로써, 상기 도 4 와 동일 요령으로 용기 (1) 내의 물을 배관 (L6) 으로부터 배수한다.

이어서, 도 7 과 같이, 밸브 (V4) 를 개방으로 하고, 펌프 (P2) 를 작동시켜, 처리수 탱크 (9) 내의 처리수 (여과수) 를 처리수실 (7) 을 개재하여 중공사막 (2) 내에 공급하여, 중공사막 (2) 을 수 역세한다. 도 7 에서는, 이 때, 밸브 (V7) 를 개방으로 하고, 처리수 탱크 (9) 로부터의 여과수에 대해 약제를 첨가하여, 약액으로 중공사막 (2) 을 역세하도록 하고 있지만, 이 약제 첨가는 실시하지 않아도 된다. 또한, 전술한 바와 같이, 체크 밸브와 약주 펌프를 사용하는 구성으로 해도 되고, 역침투막의 처리수를 보내는 구성으로 해도 된다.

도 7 에서는, 밸브 (V6) 를 개방, 밸브 (V5) 를 폐쇄로 하여, 세정 배수를 배수구 (6) 로부터 배출하고 있지만, 밸브 (V6) 를 폐쇄, 밸브 (V5) 를 개방으로 하여, 농축수 출구 (8) 로부터 역세 배수를 배출하도록 해도 된다. 또, 도 7 에서는, 여과수에 의해 중공사막 (2) 을 역세하고 있지만, 원수에 의해 중공사막 (2) 을 역세해도 된다. 또한, 도 6 에 나타낸 도수관으로의 공기 또는 공기와 원수의 공급 공정과 동시에, 수 역세를 실시해도 된다.

그 후, 도 8 과 같이, 밸브 (V4, V7) 를 폐쇄로 하고, 밸브 (V2, V6) 를 개방으로 하여, 도수관 (4) 내에 공기를 공급하고, 분출공 (4a) 으로부터 기포를 분출시켜 중공사막 (2) 을 세정함과 함께, 용기 (1) 내의 물을 배관 (L6) 으로부터 배수한다.

도 8 에서는 밸브 (V1) 를 폐쇄로 하고, 도수관 (4) 내에 배관 (L2) 으로부터 공기만을 공급하고 있지만, 밸브 (V1 및 V2) 를 개방으로 하여, 도수관 (4) 에 원수 및 공기를 공급해도 된다.

그 후, 밸브 (V2, V6) 를 폐쇄, 밸브 (V1, V3, V5) 를 개방으로 하여, 용기 (1) 내에 원수의 물을 채우고, 이어서, 도 1 과 같이 여과 공정을 재개한다.

상기 설명에서는, 도 7 에 나타낸 수 역세를 실시한 후, 도 8 에 나타낸 도수관 (4) 으로의 공기 (또는 공기와 원수) 공급 및 배관 (L6) 으로부터의 배수를 실시하는 것으로 하고 있지만, 도 7 의 수 역세를 실시하고 있을 때에 아울러 도수관 (4) 으로의 공기 (또는 공기와 원수) 공급 및 배관 (L6) 으로부터의 배수를 실시해도 된다. 또, 도 7 에 나타낸 수 역세를 실시하고 있는 도중에, 수 역세를 속행한 상태에서, 도수관 (4) 으로의 공기 (또는 공기와 원수) 공급 및 배관 (L6) 으로부터의 배수를 개시해도 된다.

도 6, 8 에 나타낸 도수관으로의 공기 또는 공기와 원수의 공급 공정 중 어느 것은 생략할 수도 있다. 또, 도 6 ∼ 8 에 나타낸 세정 공정에 있어서는, 각 공정을 순서대로 실시하는 것이 아니라, 도수관으로의 공기 또는 공기와 원수의 공급을 실시하고 있는 시간대의 일부에서 수 역세를 동시에 실시하도록 해도 되고, 수 역세를 실시하고 있는 시간대의 일부에서 도수관으로의 공기 또는 공기와 원수의 공급을 동시에 실시하도록 해도 된다. 이 경우, 최종적인 세정 배수는 배수구 (6) 로부터 배출하는 것이 바람직하다.

상기 설명에서는, 도 5 에 나타낸 산기관 버블링 후, 도 6 에 나타낸 도수관으로의 공기 (또는 공기와 원수) 공급을 실시하는 것으로 하고 있지만, 그 동안에 도 3, 도 4 에서 나타낸 배수와 물 채움을 실시해도 된다.

상기 설명에서는, 배수구 (6) 는 용기 (1) 의 하부 측면에 형성되어 있지만, 배수구 (6) 는, 용기 (1) 의 바닥부에 형성되어도 된다. 예를 들어, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 용기 (1) 의 바닥부에 있어서, 도수관 (4) 의 주위에 배수구 (6) 가 형성되어 있으면, 탁질이 용기 내로부터 효율적으로 배출되어, 탁질 제거율이 향상된다.

상기 실시형태는 본 발명의 일례이며, 본 발명은 도시 이외의 형태가 되어도 된다. 예를 들어, 일부의 세정 처리 공정은 생략되어도 된다. 또, 일부의 세정 처리 공정의 순서를 바꿔도 된다.

실시예

[실시예 1]

원수조에 부영양화가 진행되는 탁도가 6.7 NTU 인 A 지구 공업용수를 저수하였다. 원수조로부터 펌프에 의해 응집조로 송수하고, 체류 시간을 10 분으로 하였다. 응집조 앞에서 공업용 염화제2철 (농도 38 ％) 을 100 ㎎/ℓ 첨가하였다. 응집제 첨가 후, 염산과 수산화나트륨으로 pH 를 6.2 로 조정하였다.

＜여과 처리＞

이 응집조 내의 물 (이하 원수라고 한다.) 을 도 1 에 나타내는 중공사막 모듈의 도수관 (4) 에 펌프 (P1) 및 원수 배관 (L1) 을 통해 공급하고, 도 1 과 같이 여과 처리를 실시하였다. 처리량은, 80 ℓ/min × 30 min × 5 사이클이다 (1 사이클 : 12 ㎥).

중공사막 모듈의 구성은 다음과 같다.

용기 (1) : 내경 200 ㎜, 높이 1300 ㎜

중공사 : 내경 0.75 ㎜, 외경 1.25 ㎜, 유효 길이 990 ㎜ 의 폴리불화비닐덴제 UF 막, 막 면적 30 ㎡

도수관 (4) : 용기 (1) 내로 연장되는 길이 1000 ㎜, 내경 20 ㎜, 외경 25 ㎜

분출공 (4a) : 구경 10 ㎜, 10 개

＜세정 처리＞

세정은 다음의 (1) ∼ (4) 에 의해 실시하였다.

(1) 여과 처리 후, 도 2 와 같이 배관 (L8) 을 통해 공기를 0.15 ㎫ 로 10 초간 처리수실 (7) 로부터 중공사막 (2) 내로 공급하여, 중공사막 (2) 내의 투과수를 원수측으로 밀어내는 공기 역세를 실시한 후, 도 3, 4 와 같이 배수, 물 채움을 실시하였다. 그 후, 도 5 와 같이, 산기관 (10) 으로부터 공기를 50 NL/min 으로 공급하여 버블링 세정을 30 초간 실시하였다.

(2) 이어서, 도 6 과 같이, 도수관 (4) 으로부터 공기를 50 NL/min 으로 30 초간 공급하였다.

(3) 그 후, 처리수 탱크 (9) 내의 여과수를 배관 (L4) 으로부터 처리수실 (7) 을 개재하여 중공사막 (2) 에 공급하여 수 역세를 실시하였다. 이 수 역세는 80 ℓ/min 으로 30 초간 실시하였다. 역세 배수는 농축수 출구 (8) 로부터 배출하였다.

(4) 그 후, 도수관 (4) 으로부터 원수를 80 ℓ/min 으로 30 초간 공급하여, 여과하지 않고, 농축수 출구 (8) 로부터 배출하였다.

＜탁질 제거율의 측정＞

상기의 여과 처리 및 세정 처리를 교대로 각각 5 회 실시하였다. 사이클마다 배출되는 세정 배수를 채취하여, 세정 배수 중의 탁질량을 계측하였다. 5 사이클 동안에 공급한 전체 탁질량에 대한 세정으로 배출된 탁질량 (탁질 제거율) 을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 2]

도수관 (4) 으로부터 공기를 보내는 공정 (2) 에 있어서, 아울러 배관 (L4) 및 처리수실 (7) 을 개재하여 중공사막 (2) 내에 여과수를 80 ℓ/min 으로 공급하여 역세한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 처리를 실시하였다 (요컨대, 공정 (2) 와 공정 (3) 을 동시에 실시한 후에 공정 (4) 를 실시한다.). 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 3]

공정 (3) 에서 역세 배수를 배수구 (6) 로부터 배출한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 처리를 실시하였다. 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 4]

공정 (2) 에 있어서, 도수관 (4) 으로부터 공기와 함께 원수를 80 ℓ/min 으로 공급한 것 이외에는 실시예 3 과 동일한 처리를 실시하였다. 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 5]

공정 (2) 에 있어서, 도수관 (4) 으로부터 공기와 함께 원수를 80 ℓ/min 으로 공급하고, 아울러 처리수실 (7) 을 개재하여 중공사막 (2) 내에 여과수를 80 ℓ/min 으로 공급하여, 역세 배수를 배수구 (6) 로부터 배출한 것 이외에는 실시예 3 과 동일한 처리를 실시하였다 (요컨대, 공기와 원수를 공급하도록 한 공정 (2) 와 배수구 (6) 로부터 배출하도록 한 공정 (3) 을 동시에 실시한 후에, 공정 (4) 를 실시한다.). 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 6]

공정 (2) 에 있어서의 버블링용 공기의 공급량을 150 NL/min 으로 한 것 이외에는 실시예 5 와 동일한 처리를 실시하였다. 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 7]

공정 (2) 및 (3) 에 있어서, 역세수 (여과수) 에 차아염소산나트륨을 100 ㎎Cl₂/ℓ 가 되도록 첨가한 것 이외에는 실시예 6 과 동일한 처리를 실시하였다. 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

[비교예 1]

도수관 (4) 이 형성되어 있지 않은 중공사막 모듈을 사용하고, 공정 (2), (4) 를 생략한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 처리를 실시하였다. 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

[비교예 2]

중공사막의 하단 (下端) 을 포팅부에 매립 형성하여 고정시킨 것 이외에는 비교예 1 과 동일한 처리를 실시하였다. 탁질 제거율의 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

＜고찰＞

표 1 과 같이, 상기 실시예 및 비교예로부터, 다음의 (ⅰ) ∼ (ⅷ) 이 확인되었다.

(ⅰ) 실시예 1 ∼ 7 에서는, 도수관 (4) 을 설치하지 않은 비교예 1, 2 와 비교하여, 탁질 제거율이 높다.

(ⅱ) 공정 (3) 에 있어서, 용기 (1) 의 하부의 배수구 (6) 로부터 세정 배수를 배출하는 실시예 3 은, 용기 (1) 의 상부의 농축수 출구 (8) 로부터 세정 배수를 배출하는 실시예 1, 2 보다 탁질 제거성이 높다.

(ⅲ) 도수관 (4) 으로부터 공기를 보내는 공정 (2) 에 있어서, 추가로 원수 에 의해 중공사막 (2) 을 세정하는 실시예 4 는, 실시예 3 보다 탁질 제거성이 높다.

(ⅳ) 도수관 (4) 으로부터 공기 및 원수를 보내는 공정 (2) 에 있어서, 추가로 원수에 의해 중공사막 (2) 을 역세하는 실시예 5 는, 실시예 4 보다 탁질 제거성이 높다.

(ⅴ) 도수관 (4) 으로부터 공기를 보내는 공정 (3) 에 있어서, 추가로 여과수에 의해 중공사막 (2) 을 역세하는 실시예 2 는, 실시예 1 보다 탁질 제거성이 높다.

(ⅵ) 버블링용 공기의 공급량을 실시예 5 의 3 배로 증대시킨 실시예 6 에 의하면, 실시예 5 보다 탁질 제거성이 향상된다.

(ⅶ) 실시예 7 과 같이, 차아염소산나트륨을 역세수에 첨가함으로써, 탁질 제거성이 향상된다.

(ⅷ) 중공사막의 상하 양단을 고정시킨 비교예 2 보다, 상단만 고정시킨 비교예 1 쪽이 높은 탁질 제거성을 나타낸다.

본 발명을 특정 양태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.

본 출원은, 2017년 3월 29일자로 출원된 일본 특허출원 2017-065529에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

1 : 용기
2 : 중공사막
3 : 포팅부
4 : 도수관
5 : 처리수 출구
6 : 배수구
7 : 처리수실
8 : 농축수 출구
9 : 처리수 탱크
10 : 산기관

Claims (8)

1. 처리수 출구 및 농축수 출구를 갖는 용기와,
   그 용기 내에 원수를 공급하는 도수관과,
   원수를 투과수와 농축수로 분리하기 위한 중공사막으로서, 그 용기 내에 상하 방향으로 배치된 복수의 중공사막과,
   그 중공사막의 상단부를 고정시키고 있고, 그 용기 내의 상부에 배치된 상단 고정부와,
   그 상단 고정부의 상측에 형성되고, 각 중공사막의 내부가 연통된 처리수실과,
   그 중공사막의 하측에 배치된 산기 부재를 구비하고,
   상기 도수관은, 상기 상단 고정부의 하측에 상하 방향으로 연장되고, 측둘레면으로 원수를 분출하는 복수의 분출공이 형성되어 있고,
   상기 용기의 하부에는, 세정 배수를 배출하는 배수구가 형성되어 있는 중공사막 모듈의 세정 방법으로서,
   상기 산기 부재로부터 기체를 불어넣는 버블링 세정과,
   상기 처리수 출구로부터 상기 중공사막 내로 역세수를 공급하는 수 역세를 실시하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도수관으로부터 공기 또는 공기와 원수를 공급한 후/또는 동시에, 상기 수 역세를 실시하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 도수관으로부터 공기 또는 공기와 원수를 공급한 후/또는 수 역세를 실시한 후에, 상기 배수구로부터 배수하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 버블링 세정 후, 상기 도수관으로부터 공기 또는 공기와 원수를 공급한 후/또는 동시에, 상기 수 역세를 실시하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 역세수에 약액을 첨가하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상단 고정부에서만 상기 중공사막이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 도수관은 상기 용기의 바닥면을 관통하여 상기 용기 내로 연장 형성되어 있고,
   그 도수관에 복수의 분출공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 세정 방법.
8. 처리수 출구 및 농축수 출구를 갖는 용기와,
   그 용기 내에 원수를 공급하는 도수관과,
   원수를 투과수와 농축수로 분리하기 위한 중공사막으로서, 그 용기 내에 상하 방향으로 배치된 복수의 중공사막과,
   그 중공사막의 상단부를 고정시키고 있고, 그 용기 내의 상부에 배치된 상단 고정부와,
   그 상단 고정부의 상측에 형성되고, 각 중공사막의 내부가 연통된 처리수실과,
   그 중공사막의 하측에 배치된 산기 부재를 갖는 중공사막 모듈을 구비하고,
   상기 도수관은, 상기 상단 고정부의 하측에 상하 방향으로 연장되고, 측둘레면으로 원수를 분출하는 복수의 분출공이 형성되어 있고,
   상기 용기의 하부에는, 세정 배수를 배출하는 배수구가 형성되어 있고,
   상기 도수관에 원수 배관 및 기체 도입 수단이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 여과 장치.

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