KR20200114420A - 염소발생 미세기포를 이용하여 분리막의 연속적인 세정이 가능한 수처리 장치 및 방법 - Google Patents

염소발생 미세기포를 이용하여 분리막의 연속적인 세정이 가능한 수처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 염소발생 미세기포 생성기(350)를 포함하는 수처리 장치 및 이를 이용하는 방법을 제공한다. 세정모드로 운전되는 경우, 전원 공급부(351)가 동작하여 전기분해에 의해 염소와 미세기포가 전처리수에 혼합되어 세정수로 사용됨으로써, 분리막의 연속적인 세정이 가능하다.

Description

염소발생 미세기포를 이용하여 분리막의 연속적인 세정이 가능한 수처리 장치 및 방법{Water treatment apparatus and method capable of continuous cleaning of membrane by using chlorine-generating microbubbles}
본 발명은 분리막을 이용한 수처리 분야에 관한 것으로, 구체적으로, 염소발생 미세기포를 이용하여 분리막을 연속적으로 세정할 수 있는 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
분리막모듈은 막여과에 의한 수처리 공정에서 사용된다. 여과를 계속 진행하면 막오염이 진행되므로 일정 시간 여과모드 운전 후 세정모드가 수행되어 막오염을 제거한다.
도 1은 분리막을 포함한 일반적인 분리막모듈(400)을 도시한다. 실선은 여과모드에서의 유체 흐름을 도시하고 점선은 세정모드에서의 유체 흐름을 도시한다.
여과모드에서 막여과하여야 하는 전처리수가 분리막모듈(400)의 하단의 유입 포트를 통해 유입된다. 분리막모듈(400) 내부에 분리막이 구비되어 막여과 처리가 이루어진다. 처리된 처리수는 상부의 출구 포트를 통해 배출된다. 전처리수가 과다하게 유입된 경우 오버플로우(overflow)된 전처리수는 상부의 오버플로우 포트를 통해 배출되어 재순환된다.
세정모드는 세정수가 처리수 흐름대로 유입되는 방식과 처리수 역방향으로 유입되는 역세정 방식으로 운전될 수 있다. 전자의 경우, 전처리수가 유입되던 포트로 세정수가 유입되어 분리막을 세정한다. 막오염 물질이 분리막에서 떨어지고 분리막모듈(400) 내부가 세정되면 농축수가 생성되며, 이는 분리막모듈(400) 하단의 포트를 통해 드레인된다. 역세정시, 처리수가 배출되던 포트로 역세수가 유입되어 분리막을 역세정한다. 마찬가지로 농축수가 생성되어 드레인된다.
도 2는 분리막모듈(400)을 포함한 수처리 장치의 전체 흐름도를 도시한다.
여과모드에서, 원수 저류조(100)에 저류된 원수는 전처리부(200)에서 전처리된 후 전처리수조(300)에 저류되고, 이는 분리막모듈(400)에 유입되어 막여과된다. 분리막모듈(400)에서 생성된 처리수는 역세수조(500)에 일부 저류되고 대부분 처리수조(600)에 유입되어 저류된다. 처리수조(600)는 소독 및 살균 처리를 위해 약품 주입부(CT3)가 구비된다. 일반적으로 염소가 사용된다.
세정모드에서, 세정수를 이용한 세정을 위해, 역세수조(500)에 저류된 역세수(즉, 수질이 양호한 처리수)가 분리막모듈(400) 전단으로 유동하여 분리막모듈(400)에 유입된다. 화학세정을 위해 약품 주입부(CT1)가 구비된다. 미세기포 발생장치(MBG; microbubble generator)(310)가 더 구비될 수 있다.
세정모드에서, 역세정을 위해, 역세수조(500)에 저류된 역세수가 처리수 유동 라인을 통해 역방향으로 분리막모듈(400)에 유입된다. 화학세정을 위해 약품 주입부(CT2)가 구비된다.
이러한 종래 기술에서의 문제점은 다음과 같다.
첫째, 약품 사용량이 과다하다. 값비싼 약품으로 인한 경제적 문제뿐만 아니라 약품 주입부(CT1, CT2, CT3)와 각각의 펌프를 구비시키기 위해 과다한 설비, 설치 부지 확보 등의 문제도 발생한다. 세정모드가 수행된 후 여과모드로 진입하기 전에 모든 농축수가 드레인되므로, 약품이 일회용으로밖에 사용되지 않는다. 즉, 세정을 위해 약품 주입부(CT1, CT2)에서 주입된 약품은 모두 드레인되기에, 이와 별도의 약품이 약품 주입부(CT3)에서 주입되어야 한다.
둘째, 역세수조(500)에 저류된 역세수가 세정수로 활용되기에, 역세수조(500)와 분리막모듈(400)을 연결하는 별도의 라인이 필요한데, 이 라인의 설치는 물론 유지 관리에 많은 어려움이 있다.
셋째, 세정모드에서 발생한 농축수는 모두 드레인되어 버려지므로, 최종 처리수의 양이 감소하여 처리효율이 높지 않다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것이다.
구체적으로, 수처리 공정에서 사용되는 약품의 양을 감소시키거나 생략하고자 한다. 물론, 세정 효과를 그대로 유지하여야 한다.
제어 및 유지 관리가 복잡한 라인, 예를 들어 역세수조와 분리막모듈을 연결하는 별도의 라인을 생략하고자 한다. 당연히, 그럼에도 세정에 필요한 세정수 품질은 유지되어야 한다.
처리 효율을 높이고자 한다. 즉, 처리수의 양을 최대한 확보하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 원수 저류조(100); 상기 원수 저류조(100)에서 저류된 원수가 유입되어 전처리되는 전처리부(200); 상기 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 저류되는 전처리수조(300); 상기 전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 유입되는 염소발생 미세기포 생성기(350)로서, 정지시 전처리수가 통과하되, 동작시 전기분해에 의해 염소와 미세기포가 발생하여 전처리수에 혼입되는 염소발생 미세기포 생성기(350); 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)로부터 전처리수가 유입되고 분리막에 의해 막여과가 이루어지는 분리막모듈(400); 상기 분리막모듈(400)에서 막여과가 이루어져서 생성된 처리수가 유입되는 역세수조(500); 상기 역세수조(500)에서 처리수가 유입되어 저류되는 처리수조(600); 및 상기 분리막모듈(400)에서 발생한 농축수 및 상기 전처리부(200)에서 발생한 농축수가 유입되어 처리되고 드레인되는 농축수 처리부(700)를 포함하는, 수처리 장치로서, 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에는, 전기분해에 필요한 전원을 공급하여 이를 동작시키는 전원 공급부(351); 및 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 전해질을 공급하는 전해질 공급부(352)가 구비되고, 상기 분리막모듈(400)의 오버플로우 포트는 상기 전처리수조(300)에 오버플로우 라인으로 유체 연결되고 여기에 밸브(V1)가 구비되며, 상기 오버플로우 라인이 브랜치되어 세정잔류수 처리부(370)와 유체 연결되고 여기에 밸브(V2)가 구비되며, 상기 세정잔류수 처리부(370)의 처리수 포트는 상기 전처리수조(300)에 유체 연결되고, 상기 세정잔류수 처리부(370)의 농축수 포트는 상기 농축수 처리부(700)에 연결되며, 상기 수처리 장치는 여과모드 및 세정모드로 운전되고, 세정모드로 운전되는 경우, 상기 전원 공급부(351)가 동작하여 전기분해에 의해 염소와 미세기포가 전처리수에 혼합되어 세정수로 사용되는, 수처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 수처리 장치가 여과모드로 운전되는 경우, 상기 원수 저류조(100)에서 측정된 원수의 오염도가 기 설정된 기준 이상이면 상기 전원 공급부(351)가 동작하지 않고 기 설정된 기준 미만이면 상기 전원 공급부(351)가 동작하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전해질 공급부(352)에서 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양은, 상기 원수 저류조(100)의 TDS 농도에 반비례하여 제어되고, 상기 원수 저류조(100)의 염소 농도에 반비례하여 제어되고, 상기 처리수조(600)의 염소 농도에 반비례하여 제어되며, 그리고, 상기 수처리 장치가 역세정되는 경우에는, 상기 전해질 공급부(352)에서 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양이 상기 분리막모듈(400) 내부의 염소 농도에 반비례하게 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수처리 장치에는, 세정모드로 작동시, 세정수에 혼입시키도록 상기 분리막모듈(400) 전단에 구비되는 약품 주입부(CT1); 세정모드로 작동시, 역세수에 혼입시키도록 상기 역세수조(500)에서 상기 분리막모듈(400)에 역세수를 공급하는 라인에 구비되는 약품 주입부(CT2); 및 상기 처리수조(600)의 염소 농도를 유지시키도록 구비되는 약품 주입부(CT3)가 구비되지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 여과모드에서, 밸브(V1)는 개방되고, 밸브(V2)는 폐쇄되며, (a1) 상기 원수 저류조(100)에 저류된 원수가 전처리부(200)에 유입되어 전처리되는 단계; (b1) 상기 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 상기 전처리수조(300)에 유입되어 저류되는 단계; (c1) 상기 전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)를 통과하여 상기 분리막모듈(400)에 유입되어 막여과처리되어 처리수가 생성되는 단계로서, 상기 원수 저류조(100)에서 측정된 원수의 오염도가 기 설정된 미만인 경우, 상기 전원 공급부(351)가 동작하는 단계; 및 상기 분리막모듈(400)에 유입된 전처리수가 오버플로우되는 경우, 오버플로우된 전처리수가 상기 전처리수조(300)로 순환하는 단계를 포함하는, 처리수 생성 단계; 및 (d1) 상기 처리수가 상기 역세수조(500)에 유입되어 저류되고, 상기 역세수조(500)에 유입된 처리수 중 일부가 상기 처리수조(600)에 유입되어 저류되는 단계를 포함하며, 세정모드에서, 밸브(V1)는 폐쇄되고, 밸브(V2)는 개방되며, (a2) 상기 원수 저류조(100)에 저류된 원수가 전처리부(200)에 유입되어 전처리되는 단계; (b2) 상기 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 상기 전처리수조(300)에 유입되어 저류되는 단계; (c2) 상기 전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 유입되고, 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)가 동작하여 전처리수에 염소와 미세기포가 혼입되어 상기 분리막모듈(400)에 유입되는 단계; (d2) 상기 분리막모듈(400)에 유입된 염소 및 미세기포 혼입 전처리수가 상기 분리막모듈(400)을 세정하고 농축수와 세정잔류수가 생성되는 단계; 및 (e2) 세정잔류수는 상기 세정잔류수 처리부(370)에 유입되어 처리됨으로써 농축수와 세정잔류수 처리수가 생성되며, 생성된 세정잔류수 처리수는 상기 전처리수조(300)에 유입되는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c2) 단계는, (c21) 상기 역세수조(500)에 저류된 처리수가 역세수로서 상기 분리막모듈(400)에 처리수의 역방향으로 공급되고, 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 의해 상기 분리막모듈(400)에 이미 공급되어 있는 염소가 상기 역세수에 혼입되어, 염소를 포함한 역세수가 상기 분리막모듈(400)을 역세정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 약품 주입부를 모두 생략할 수 있다. 오직 하나의 전해질 주입부만 구비되면 된다. 직접 주입되는 약품의 양과 약품 단가를 고려하면, 유입되는 전해질의 양도 적으며 전해질의 단위 중량당 단가가 낮기에 경제성 효과가 탁월하다. 또한, 하나의 전해질 주입부에서 주입되는 전해질의 양만 제어함으로써, 원수의 수질에 따른 제어, 막오염에 따른 제어, 최종 처리수에 필요한 염소 농도에 따른 제어가 한 번에 이루어져서, 유지 관리가 간편하다. 또한, 센서에 의한 자동화 및 연속식 세정이 가능하다.
역세수조와 분리막모듈을 별도로 연결하는 라인의 생략이 가능하다.
드레인되어 모두 버려지던 세정잔류수의 재순환이 가능하여 처리수의 양이 증가한다.
도 1은 일반적인 분리막모듈의 수처리 흐름도를 도시한다.
도 2는 종래 기술인 분리막을 이용한 수처리 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 분리막을 이용한 수처리 장치를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 수처리 장치에서 여과모드의 유체 흐름을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 수처리 장치에서 세정모드의 유체 흐름을 도시한다.
이하에서, "여과모드"는 분리막모듈을 포함하는 수처리 장치가 원수를 막여과하도록 작동하는 모드를 의미한다. "세정모드"는 여과모드의 진행에 따라 막오염이 진행된 분리막모듈을 세정하도록 작동하는 모드를 의미한다. 여기서, "세정모드"는 스프링클링, 에어 스크러빙은 물론, 세정수를 처리 방향으로 유입시켜서 수행하는 세정과, 처리 역방향으로 유입시키는 역세정 등을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 수처리 장치 및 방법을 구체적으로 설명한다.
수처리 장치의 설명
본 발명에 따른 수처리 장치는, 도 2에 도시된 종래 기술의 수처리 장치와 비교하여, 모든 약품 주입부(CT1, CT2, CT3)가 생략되고, 염소발생 미세기포 생성기(350), 세정잔류수 처리부(370) 및 농축수 처리부(700)를 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.
도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 수처리 장치는, 원수 저류조(100); 상기 원수 저류조(100)에서 저류된 원수가 유입되어 전처리되는 전처리부(200); 상기 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 저류되는 전처리수조(300)를 포함한다. 이들은 종래 기술과 유사한 구성으로 상세한 설명은 생략한다.
도면에서 전처리부(200)가 싸이클론으로 도시되나, 다른 형식의 전처리 공정이 적용되어도 무방하다.
전처리부(200) 후단에 염소발생 미세기포 생성기(350)가 구비된다. 염소발생 미세기포 생성기(350)는 본 발명의 핵심 부품 중 하나로서, 상세한 내용은 후술한다.
본 발명에 따른 수처리 장치는, 염소발생 미세기포 생성기(350)로부터 전처리수가 유입되고 분리막에 의해 막여과가 이루어지는 분리막모듈(400); 상기 분리막모듈(400)에서 막여과가 이루어져서 생성된 처리수가 유입되는 역세수조(500); 상기 역세수조(500)에서 처리수가 유입되어 저류되는 처리수조(600); 및 상기 분리막모듈(400)에서 발생한 농축수 및 상기 전처리부(200)에서 발생한 농축수가 유입되어 처리되고 드레인되는 농축수 처리부(700)를 더 포함한다.
역세수조(500)와 처리수조(600)는 종래 기술과 유사한 구성이다. 다만, 역세수조(500)의 역세수 유동 라인에 약품 주입부(CT2)가 구비될 필요가 없고 처리수조(600)에는 약품 주입부(CT3)가 구비될 필요가 없다. 이는 염소발생 미세기포 생성기(350)에 의한 것으로, 구체적인 내용은 후술한다.
농축수 처리부(700)는 분리막모듈(400)의 세정 과정에서 발생하는 오염물의 농축수는 물론, 후술하는 세정잔류수 처리부(370), 전처리부(200) 및 염소발생 미세기포 생성기(350)에서 생성되는 농축수를 모두 모아 처리한 후 드레인하는 구성이다.
염소발생 미세기포 생성기(350)를 상세히 설명한다.
염소발생 미세기포 생성기(350)는, 동작을 제어함으로써, 선택적으로, 전처리수가 통과하는 과정에서 염소와 미세기포를 발생시켜 혼입시키는 구성이다.
염소발생 미세기포 생성기(350)의 동작 정지시에는 전처리수가 이를 그대로 통과하여 분리막모듈(400)에 유입된다. 다만, 염소발생 미세기포 생성기(350) 내에 잔류한 염소 또는 미세기포가 존재한 상태라면, 전처리수가 일부 포함되어 분리막모듈(400)에 유입될 수도 있다.
염소발생 미세기포 생성기(350)의 동작시에는 유입된 전처리수가 전기분해되어 염소와 미세기포가 발생하게 되며 전처리수에 혼입된다. 전기분해에 필요한 전원은 전원 공급부(351)에서 공급된다. 전기분해를 촉진시키고 염소 이온(일반적으로 OCl- 이온) 생성을 위한 전해질은 전해질 공급부(352)에서 공급된다.
염소발생 미세기포 생성기(350)에 유입된 전처리수에는 오염물질이 있으므로, 동작시 염소발생 미세기포 생성기(350)의 전극의 특성에 따라 오염물질이 응집된 오염물이 발생한다. 예를 들어, 전극이 알루미늄이나 철 소재의 소모성 소재로 이루어졌다면, 전기분해 과정에서 알루미늄 및 철 원자와 오염물이 응집되어 침전된다. 소재에 따라 응집되지 않고 부상될 수도 있다. 티타늄과 같은 비소모성 소재로 이루어졌다면 티타늄 원자에 의해서가 아니라 다른 원인으로 응집되어 침전되거나 부상된다. 응집되거나 부상된 오염물은 전처리수 일부와 함께 농축수를 생성하게 되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 별도의 드레인 포트를 통하여 농축수 처리부(700)로 유입된다.
이와 같이, 염소발생 미세기포 생성기(350)의 전기분해만으로도 일부 오염물은 제거된다. 전원 공급부(351)에서 공급되는 전원과 전해질 공급부(352)에서 공급되는 전해질의 양을 증가시키면 제거 효율이 더 증가하고 염소와 미세기포가 더 많이 생성되어 혼입된다. 다만, 이 경우 소모되는 전원, 전해질, 전극 등으로 인해 경제성이 나빠진다.
따라서, 염소발생 미세기포 생성기(350)는 여과모드가 아닌 세정모드로 운전하는 경우에만 동작하는 것이 바람직하다. 세정모드에서는 세정수의 수질이 양호하여야 하며 세정모드 운전 시간이 짧기 때문이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 여과모드로 운전하는 경우에서도 원수의 수질이 매우 안 좋은 경우 비교적 낮은 정도로 동작함으로써 분리막모듈(400)의 오염부하를 낮추고 수명을 증진시킬 수 있다.
달리 설명하면 다음과 같다.
수처리 장치를 세정모드로 운전하는 경우 염소발생 미세기포 생성기(350)가 동작하도록 제어한다. 세정수에 염소와 미세기포가 더 포함되기에, 약품을 사용하지 않으면서도 염소에 의한 화학세정의 효과, 미세기포의 산화에 의한 화학세정의 효과, 미세기포의 스크러빙에 의한 물리세정의 효과를 이룩한다.
이에 따라, 종래 기술(도 2)에서 세정시 필요하였던 약품 주입부(CT1)를 생략할 수 있다. 또한, 염소발생 미세기포 생성기(350)의 작동 조건에 따라 수질이 우수한 세정수가 생성되므로, 굳이 역세수조(500)에서 역세수(즉, 처리수)를 펌프 등으로 당겨와서 사용할 필요가 없다. 전처리수를 그대로 사용할 수 있다. 라인 설비 비용이 절약된다.
수처리 장치의 세정모드 중 역세정을 수행하는 경우에도 역세수조(500)에서 역세수를 처리수 역방향으로 공급하되 분리막모듈(400)의 내부에 염소를 미리 충분하게 공급해두어 역세수와 혼입되게 함으로써, 화학세정 및 물리세정의 효과를 이룩할 수 있다.
이에 따라, 종래 기술(도 2)에서 역세정시 필요하였던 약품 주입부(CT2) 역시 생략할 수 있다.
수처리 장치를 여과모드로 운전하는 경우에는 기본적으로 염소발생 미세기포 생성기(350)가 동작하지 않는다. 다른 실시예에서는, 원수의 오염도에 따라 동작 여부가 결정될 수 있다. 원수의 수질이 양호한 경우 염소발생 미세기포 생성기(350)가 동작하지 않고 그대로 통과하여 분리막모듈(400)에 유입되지만, 원수의 수질이 좋지 않은 경우 염소발생 미세기포 생성기(350)가 잠깐 동작하여 오염물을 일부 제거할 수 있다.
즉, 수처리 장치가 여과모드로 운전되는 경우, 원수 저류조(100)에서 측정된 원수의 오염도가 기 설정된 기준 이상이면 전원 공급부(351)가 동작하지 않고 기 설정된 기준 미만이면 전원 공급부(351)가 동작하는 것이다.
한편, 이와 같은 염소발생 미세기포 생성기(350)의 동작에 의해, 최종 처리수에 포함되는 염소의 농도가 제어 가능하다. 일반적으로 처리수조(600)에 저류된 처리수에 별도의 약품 주입부(CT3)가 연결되어 소독을 위한 염소가 별도로 주입되는데(도 2 참조), 본 발명은 이를 생략할 수 있다. 염소가 너무 많은 경우 처리수에서 악취가 나는 등 부작용이 있으므로, 처리수조(600)의 염소 농도에 기반하여 염소발생 미세기포 생성기(350)의 동작 정도가 제어된다.
염소발생 미세기포 생성기(350)의 동작 정도는 전원 공급부(351)에서 공급되는 전원의 양과 전해질 공급부(352)에서 공급되는 전해질의 양을 제어함으로써 제어된다. 즉, 염소발생 미세기포 생성기(350)에서 발생하는 염소 및 미세기포의 양이 전원 공급부(351)와 전해질 공급부(352)에 의해 제어된다. 이중, 전해질 공급부(352)에 의한 제어가 보다 효과적이다.
염소발생 미세기포 생성기(350)에서 발생하는 염소가 너무 많은 경우 악취 등의 부수적인 문제가 발생함은 전술한 바와 같다. 반대로 너무 적은 경우에는 세정 효과가 낮고 최종 처리수조(600) 내 처리수 소독 효과가 낮다. 따라서, 이를 정밀하게 제어할 필요가 있다.
이를 위해, 원수 저류조(100)에 TDS(total dissolved solids) 농도를 측정하는 센서(S1)와 염소 농도를 측정하는 센서(S2)를 구비시키고, 처리수조(600)에 염소 농도를 측정하는 센서(S3)를 구비시킨 후, 이에 따라 전해질 공급부(352)를 제어한다.
구체적으로, 원수의 TDS가 높을수록 원수 내 이온의 양이 많아 전기분해가 활발하게 이루어지므로, 전해질 공급부(352)에서 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양은 원수 저류조(100)의 TDS 농도에 반비례하게 제어한다.
원수의 TDS가 아닌 염소이온 자체가 이미 다량 포함되어 있는 경우(예를 들어, 해수 등)가 있으므로, 전해질 공급부(352)에서 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양은 원수 저류조(100)의 이온 농도에 반비례하게 제어한다.
전술한 바와 같이, 처리수조(600)에 저류된 처리수는 특히 정수 시설에서는 일정 범위 내로 염소 농도가 유지되어야 하므로, 전해질 공급부(352)에서 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양은 처리수조(600)의 염소 농도에 반비례하게 제어한다.
한편, 역세정시 별도의 약품이 주입되지 않으므로, 역세수조(500)에 저류된 처리수가 역세수로서 분리막모듈(400)에 처리수의 역방향으로 공급되는 경우, 그 직전에 분리막모듈(400) 내의 염소 농도를 알아야 이에 맞추어 제어가 가능하다. 이를 위하여 분리막모듈(400)에는 염소 농도를 측정하는 센서(S4)가 더 구비되어, 전해질 공급부(352)에서 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양이 분리막모듈(400) 내부의 염소 농도에 반비례하게 제어된다.
세정잔류수 처리부(370)를 설명한다.
본 발명은 염소발생 미세기포 생성기(350)에서 생성된 염소와 미세기포를 포함한 세정수가 분리막모듈(400)을 세정하므로, 오염물 중 일부는 농축수가 되어 분리막모듈(400)의 하단의 포트를 통해 농축수 처리부(700)로 배출되지만, 다른 일부는 다량 주입된 미세기포에 의해 상승되어 오버플로우 포트를 통해 배출될 수도 있다. 종래 기술과 다른 점이다. 이를 "세정잔류수"로 지칭한다. 오버플로우 포트를 통해 배출되는 세정잔류수는 미세기포로 인하여 오염 정도가 심하지 않다. 따라서, 이를 재처리하여 다시 막여과시키는 것이 바람직하며, 이러한 구성으로 최종 처리수의 양이 많아져 처리 효율을 증가시킬 수 있다.
세정잔류수 처리부(370)가 세정잔류수를 처리한다. 분리막모듈(400)의 오버플로우 포트는 전처리수조(300)에 오버플로우 라인으로 유체 연결되고 여기에 밸브(V1)가 구비되는데, 이 오버플로우 라인이 브랜치되어 세정잔류수 처리부(370)와 유체 연결되고 여기에 밸브(V2)가 구비된다.
여과모드에서 밸브(V1)는 개방되고 밸브(V2)는 폐쇄된다. 밸브(V1)가 개방되어야 오버플로우된 전처리수가 전처리수조(300)에 재순환된다. 세정잔류수 처리부(370)에 유입될 세정잔류수가 없기에 밸브(V2)는 폐쇄된다.
세정모드에서 밸브(V1)는 폐쇄되고 밸브(V2)는 개방된다. 세정된 오염물이 더 포함된 세정잔류수는 전처리수보다 수질이 양호하지 않으므로 전처리수조(300)에 직접 유입되어서 안되기에 밸브(V1)는 폐쇄된다. 개방된 밸브(V2)를 통해 세정잔류수 처리부(370)에 유입되어 처리된 후 전처리수조(300)에 재순환되어야 한다.
세정모드에서, 세정잔류수 처리부(370)가 유입된 세정잔류수를 처리하면 세정잔류수 처리수가 분리되고 오염물인 농축수가 생성된다. 도 3에서는 싸이클론으로 도시되나, 다른 방식이 적용되어도 무방하다.
세정잔류수 처리부(370)의 처리수 포트는 전처리수조(300)에 유체 연결된다. 이를 통하여 세정잔류수 처리수가 재순환되어 처리 효율이 증가한다. 세정잔류수 처리부(370)의 농축수 포트는 상기 농축수 처리부(700)에 연결된다.
방법의 설명
도 3에서 설명한 수처리 장치를 이용하는 수처리 방법으로서, 도 4를 참조하여 여과모드의 운전 방법을 설명한다. 주요 유체 흐름이 복선으로 도시된다. 밸브(V1)는 개방되고, 밸브(V2)는 폐쇄되어야 한다.
먼저, 원수 저류조(100)에 저류된 원수가 전처리부(200)에 유입되어 전처리된다. 다음, 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 전처리수조(300)에 유입되어 저류된다. 이는 종래 기술과 유사하다.
다음, 전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 염소발생 미세기포 생성기(350)를 통과하여 분리막모듈(400)에 유입되어 막여과처리되어 처리수가 생성된다.
이때에, 다른 실시예에서는, 원수 저류조(100)에서 측정된 원수의 오염도가 기 설정된 미만인 경우, 전원 공급부(351)가 동작하여, 전처리수를 1차 처리한 후 분리막모듈(400)에 유입시킬 수 있다. 또한, 분리막모듈(400)에 유입된 전처리수가 오버플로우되는 경우, 오버플로우된 전처리수가 전처리수조(300)로 순환한다.
이제, 생성된 처리수는 역세수조(500)에 유입되어 저류되고, 역세수조(500)에 유입된 처리수 중 일부가 처리수조(600)에 최종 유입되어 저류된다.
도 5를 참조하여 세정모드의 운전 방법을 설명한다. 주요 유체 흐름이 복선으로 도시된다. 밸브(V1)는 폐쇄되고, 밸브(V2)는 개방되어야 한다.
원수 저류조(100)에 저류된 원수가 전처리부(200)에 유입되어 전처리되며, 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 전처리수조(300)에 유입되어 저류됨은, 여과모드와 동일하다.
전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 염소발생 미세기포 생성기(350)에 유입되고, 염소발생 미세기포 생성기(350)가 동작하여 전처리수에 염소와 미세기포가 혼입되어 세정수가 생성된다. 생성된 세정수는 분리막모듈(400)에 유입된다.
분리막모듈(400)에 유입된 염소 및 미세기포 혼입 전처리수(즉, 세정수)가 분리막모듈(400)을 세정하면 농축수와 세정잔류수가 생성된다.
세정잔류수는 세정잔류수 처리부(370)에 유입되어 처리됨으로써 농축수와 세정잔류수 처리수가 생성되며, 생성된 세정잔류수 처리수는 전처리수조(300)에 순환한다. 농축수는 농축수 처리부(700)에서 처리된 후 드레인된다.
역세정이 이루어지는 경우, 역세수조(500)에 저류된 처리수가 역세수로서 분리막모듈(400)에 처리수의 역방향으로 공급되는데, 염소발생 미세기포 생성기(350)에 의해 분리막모듈(400)에 이미 공급되어 있는 염소가 역세수에 혼입되어, 염소를 포함한 역세수가 분리막모듈(400)을 역세정한다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 원수 저류조
200: 전처리부
300: 전처리수조
310: 미세기포 생성기
350: 염소발생 미세기포 생성기
351: 전원 공급부
352: 전해질 공급부
370: 세정잔류수 처리부
400: 분리막모듈
500: 역세수조
600: 처리수조
700: 농축수 처리부
CT1, CT2, CT3: 약품 주입부
S1, S2, S3, S4: 센서
V1, V2: 밸브

Claims (6)

  1. 원수 저류조(100);
    상기 원수 저류조(100)에서 저류된 원수가 유입되어 전처리되는 전처리부(200);
    상기 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 저류되는 전처리수조(300);
    상기 전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 유입되는 염소발생 미세기포 생성기(350)로서, 정지시 전처리수가 통과하되, 동작시 전기분해에 의해 염소와 미세기포가 발생하여 전처리수에 혼입되는 염소발생 미세기포 생성기(350);
    상기 염소발생 미세기포 생성기(350)로부터 전처리수가 유입되고 분리막에 의해 막여과가 이루어지는 분리막모듈(400);
    상기 분리막모듈(400)에서 막여과가 이루어져서 생성된 처리수가 유입되는 역세수조(500);
    상기 역세수조(500)에서 처리수가 유입되어 저류되는 처리수조(600); 및
    상기 분리막모듈(400)에서 발생한 농축수 및 상기 전처리부(200)에서 발생한 농축수가 유입되어 처리되고 드레인되는 농축수 처리부(700)를 포함하는, 수처리 장치로서,
    상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에는,
    전기분해에 필요한 전원을 공급하여 이를 동작시키는 전원 공급부(351); 및
    상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 전해질을 공급하는 전해질 공급부(352)가 구비되고,
    상기 분리막모듈(400)의 오버플로우 포트는 상기 전처리수조(300)에 오버플로우 라인으로 유체 연결되고 여기에 밸브(V1)가 구비되며, 상기 오버플로우 라인이 브랜치되어 세정잔류수 처리부(370)와 유체 연결되고 여기에 밸브(V2)가 구비되며, 상기 세정잔류수 처리부(370)의 처리수 포트는 상기 전처리수조(300)에 유체 연결되고, 상기 세정잔류수 처리부(370)의 농축수 포트는 상기 농축수 처리부(700)에 연결되며,
    상기 수처리 장치는 여과모드 및 세정모드로 운전되고, 세정모드로 운전되는 경우, 상기 전원 공급부(351)가 동작하여 전기분해에 의해 염소와 미세기포가 전처리수에 혼합되어 세정수로 사용되는,
    수처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수처리 장치가 여과모드로 운전되는 경우,
    상기 원수 저류조(100)에서 측정된 원수의 오염도가 기 설정된 기준 이상이면 상기 전원 공급부(351)가 동작하지 않고 기 설정된 기준 미만이면 상기 전원 공급부(351)가 동작하는,
    수처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전해질 공급부(352)에서 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양은,
    상기 원수 저류조(100)의 TDS 농도에 반비례하여 제어되고,
    상기 원수 저류조(100)의 염소 농도에 반비례하여 제어되고,
    상기 처리수조(600)의 염소 농도에 반비례하여 제어되며, 그리고,
    상기 수처리 장치가 역세정되는 경우에는, 상기 전해질 공급부(352)에서 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 공급되는 전해질의 양이 상기 분리막모듈(400) 내부의 염소 농도에 반비례하게 제어되는,
    수처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수처리 장치에는,
    세정모드로 작동시, 세정수에 혼입시키도록 상기 분리막모듈(400) 전단에 구비되는 약품 주입부(CT1);
    세정모드로 작동시, 역세수에 혼입시키도록 상기 역세수조(500)에서 상기 분리막모듈(400)에 역세수를 공급하는 라인에 구비되는 약품 주입부(CT2); 및
    상기 처리수조(600)의 염소 농도를 유지시키도록 구비되는 약품 주입부(CT3)가 구비되지 않는,
    수처리 장치.
  5. 제 4 항에 따른 수처리 장치를 이용한 수처리 방법으로서,
    상기 수처리 장치가 여과모드로 운전되는 경우,
    밸브(V1)는 개방되고, 밸브(V2)는 폐쇄되며,
    (a1) 상기 원수 저류조(100)에 저류된 원수가 상기 전처리부(200)에 유입되어 전처리되는 단계;
    (b1) 상기 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 상기 전처리수조(300)에 유입되어 저류되는 단계;
    (c1) 상기 전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)를 통과하여 상기 분리막모듈(400)에 유입되어 막여과처리되어 처리수가 생성되는 단계로서,
    상기 원수 저류조(100)에서 측정된 원수의 오염도가 기 설정된 미만인 경우, 상기 전원 공급부(351)가 동작하는 단계; 및
    상기 분리막모듈(400)에 유입된 전처리수가 오버플로우되는 경우, 오버플로우된 전처리수가 상기 전처리수조(300)로 순환하는 단계를 포함하는,
    처리수 생성 단계; 및
    (d1) 상기 처리수가 상기 역세수조(500)에 유입되어 저류되고, 상기 역세수조(500)에 유입된 처리수 중 일부가 상기 처리수조(600)에 유입되어 저류되는 단계를 포함하며,
    상기 수처리 장치가 세정모드로 운전되는 경우,
    밸브(V1)는 폐쇄되고, 밸브(V2)는 개방되며,
    (a2) 상기 원수 저류조(100)에 저류된 원수가 상기 전처리부(200)에 유입되어 전처리되는 단계;
    (b2) 상기 전처리부(200)에서 전처리된 전처리수가 상기 전처리수조(300)에 유입되어 저류되는 단계;
    (c2) 상기 전처리수조(300)에 저류된 전처리수가 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 유입되고, 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)가 동작하여 전처리수에 염소와 미세기포가 혼입되어 상기 분리막모듈(400)에 유입되는 단계;
    (d2) 상기 분리막모듈(400)에 유입된 염소 및 미세기포 혼입 전처리수가 상기 분리막모듈(400)을 세정하고 농축수와 세정잔류수가 생성되는 단계; 및
    (e2) 세정잔류수는 상기 세정잔류수 처리부(370)에 유입되어 처리됨으로써 농축수와 세정잔류수 처리수가 생성되며, 생성된 세정잔류수 처리수는 상기 전처리수조(300)에 유입되는 단계를 포함하는,
    방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (c2) 단계는,
    (c21) 상기 역세수조(500)에 저류된 처리수가 역세수로서 상기 분리막모듈(400)에 처리수의 역방향으로 공급되고, 상기 염소발생 미세기포 생성기(350)에 의해 상기 분리막모듈(400)에 이미 공급되어 있는 염소가 상기 역세수에 혼입되어, 염소를 포함한 역세수가 상기 분리막모듈(400)을 역세정하는 단계를 포함하는,
    방법.
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