KR101544407B1 - Method for preventing fouling of reverse osmosis membrane - Google Patents
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Abstract
본 발명은 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삼투압 이상의 압력을 유지하기 위해 농축수 라인에 압력 제어부가 구비되는 역삼투 분리막을 이용하여 유입수를 처리수와 농축수로 분리하는 단계; 및 상기 분리하는 단계를 유지하면서, 농축수 라인의 압력을 해소하여 분리막 표면의 오염을 제거하는 단계를 포함하는 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법에 관한 것이다.
본 발명의 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법에 의하면, 역삼투 분리막 표면의 흐름은 유지되어 역삼투 분리막의 손상을 방지하면서도, 농축수 라인의 압력이 간헐적으로 해소될 때 발생하는 역삼투 분리막 표면의 선유속 증가 및 처리수에서 농축수 방향으로의 삼투압 발생에 의해 자연스럽게 역세 효과가 결합되어 분리막 표면에 형성된 오염 물질을 안전하고 신속하게 저감할 수 있다. The present invention relates to a method for reducing fouling of a reverse osmosis membrane, and more particularly, to a method for reducing fouling of a reverse osmosis membrane, and more particularly, to a method for reducing fouling of a reverse osmosis membrane, which comprises separating an influent water into treated water and concentrated water using a reverse osmosis membrane having a pressure- ; And removing the contamination of the surface of the separation membrane by removing the pressure of the concentrated water line while maintaining the separation step.
According to the fouling reduction method of the reverse osmosis membrane of the present invention, the flow of the surface of the reverse osmosis membrane is maintained to prevent the damage of the reverse osmosis membrane, and the surface of the reverse osmosis membrane, which is generated when the pressure of the concentrated water line is intermittently released It is possible to safely and promptly reduce contaminants formed on the surface of the separation membrane due to the increase of the fluidity and the osmotic pressure from the treated water to the concentrated water.
Description
본 발명은 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농축수 라인의 압력 조절 밸브를 조절하여 압력 변화를 유도함으로써 분리막 표면의 선유속을 순간적으로 증가시켜 역세가 이루어지도록 함으로써 분리막 표면의 오염을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for reducing fouling in a reverse osmosis membrane, and more particularly, to a method for reducing fouling in a reverse osmosis membrane, To a method for reducing surface contamination.
일반적으로 하수, 폐수 및 해수를 재이용하거나 담수화할 때 분리막을 사용하는 여과법이 가장 많이 사용된다. 상기 여과법으로는 예를 들어 정밀 여과(Micro Filtration), 한외 여과(Ultra Filtration), 나노 여과(Nano Filtration), 역삼투 여과(Reverse Osmosis) 등의 방법이 있으며, 상기 여과 방법들을 단독으로 혹은 조합하여 이용될 수 있다.
In general, filtration methods using separators are most often used for reuse or desalination of sewage, wastewater and seawater. Examples of the filtration method include micro filtration, ultrafiltration, nano filtration, and reverse osmosis. The filtration methods may be used alone or in combination Can be used.
이들 중 역삼투 여과는 분리막 기술의 발전과 더불어 최근에는 가장 널리 이용되는 기술로, 역삼투 여과만이 수중의 이온과 유기물을 모두 제거할 수 있다. 또한, 역삼투 여과에 이용되는 역삼투 분리막은 분리막의 크기나 압력 용기가 표준화되어 있어 설치가 용이하고 다양한 회사 제품끼리 호환이 가능하여 사용이 보편화되어 있다.
Among these, reverse osmosis filtration is the most widely used technique recently with the development of membrane technology, and only reverse osmosis filtration can remove both ions and organic substances in water. Reverse osmosis membrane used for reverse osmosis filtration is widely used because it is easy to install and compatible with various company products since the size of membrane and pressure vessel are standardized.
그러나, 분리막은 사용함에 따라 분리막의 표면에 필연적으로 오염 물질이 축적되어 분리막의 막힘 현상, 즉 파울링(fouling)이 발생하여 분리막의 수명을 단축시키고, 초기에 필요 이상의 용량으로 투자를 해야 하는 문제점을 안고 있다.
However, due to the use of the separation membrane, contaminants accumulate on the surface of the separation membrane, thereby causing clogging of the separation membrane, that is, fouling, shortening the life of the separation membrane, .
따라서, 분리막의 표면에 발생하는 오염을 방지하거나 제거하기 위하여 다양한 방법들이 제시되어 왔으며, 종래에는 주로 역세를 수행하여, 즉, 여과된 처리수의 흐름과 반대 방향으로 압력을 가하여, 분리막 표면에 부착된 오염 물질을 떨어뜨리는 방법과 약품을 이용하여 세척하는 CIP(Chemical Cleaning In Place)방법이 이용되어 왔다.
Accordingly, various methods have been proposed to prevent or remove the contamination on the surface of the separation membrane, and conventionally, mainly backwashing is performed, that is, pressure is applied in the opposite direction to the flow of the filtered treatment water, CIP (Chemical Cleaning In Place) methods have been used to remove pollutants and wash them with chemicals.
상기 역세 방법은 정밀 여과나 한외 여과와 같이 공극이 있는 분리막에서는 적용이 가능한 방법이지만, 역삼투 분리막과 같이 주로 폴리아마이드 혹은 셀룰로오즈 아세테이트 등의 얇은 코팅층 재질의 반투막을 사용하는 경우에는 공극이 별도로 존재하지 않으므로, 분리막에 역압력을 가할 경우 반투막으로 코팅된 고분자 분리막 층이 유리되어 막 전체를 손상시키므로 적용할 수 없는 기술이다.
The backwashing method can be applied to a separation membrane having pores such as microfiltration or ultrafiltration. However, when a semi-permeable membrane such as polyamide or cellulose acetate, such as a reverse osmosis separation membrane, is used, Therefore, if reverse pressure is applied to the membrane, a polymer membrane layer coated with a semipermeable membrane is liberated, which is not applicable because it damages the entire membrane.
따라서, 역삼투 분리막의 경우 대부분은 약품에 의한 CIP(Chemical Cleaning In Place)방법을 수행하고 있다. CIP 방법 중 공지 기술로는 역삼투 분리막에 손상을 주지 않으면서 무기물을 세정하기 위한 구연산, 옥살산 세정법 등이 있고, 유기물의 세정을 위해서 주로 사용되는 알칼리 세정법이 있다. 알칼리 세정법에 사용되는 용액으로는 가성소다와 계면활성제를 섞어서 사용하는 방법이 일반적이다. 상기 CIP 방법을 이용하는 경우 분리막의 세정 효과는 우수하지만, 세정을 수행 시 다량의 화학 물질을 사용해야 하고 세정에 많은 시간이 소요되며, 세정의 수행 빈도가 잦아질수록 역삼투 분리막 표면에 손상을 줄 수밖에 없으므로 세정을 가급적 최소화할 필요가 있다.
Therefore, most of the reverse osmosis membranes are subjected to chemical cleaning in place (CIP) method. Among known CIP methods, there are citric acid and oxalic acid cleaning methods for cleaning minerals without damaging the reverse osmosis membrane, and there is an alkali cleaning method which is mainly used for cleaning organic materials. As the solution used in the alkali washing method, a method of mixing caustic soda with a surfactant is generally used. When the CIP method is used, the cleansing effect of the separator is excellent. However, when cleaning is performed, a large amount of chemical substance is required to be used, and it takes a long time for cleaning. As the frequency of cleaning is increased, the surface of the reverse osmosis membrane is damaged Therefore, it is necessary to minimize cleaning as much as possible.
그 외 미국 특허출원공개 제2012-0318737A1에는 주기적으로 압력 펄스를 인가해주는 방식에 의하여 막오염을 방지하는 기술이 개시되어 있으나, 이와 같이 주기적인 압력 변화를 유입수의 삼투압에 무관하게 역삼투 분리막에 부여하는 것은 가동 펌프나 역삼투 분리막에 오히려 손상을 입힐 가능성이 크고, 나아가 공정의 유지 및 관리가 안정적으로 이루어지지 않는 문제점이 야기될 수 있다.
In addition, U.S. Patent Application Publication No. 2012-0318737A1 discloses a technique of periodically applying a pressure pulse to prevent membrane contamination. However, such periodic pressure changes are applied to the reverse osmosis membrane irrespective of the osmotic pressure of the influent water The possibility of damaging the movable pump or the reverse osmosis membrane is rather large, and the maintenance and management of the process can not be stably performed.
따라서, 역삼투막에 손상을 주지 않으면서도 파울링을 효과적으로 저감할 수 있는 기술이 제공되는 경우에는 관련 분야에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
Accordingly, when a technique capable of effectively reducing fouling without damaging the RO membrane is provided, it is expected that the present invention can be effectively applied to related fields.
이에 본 발명의 한 측면은 역삼투막의 손상을 유발하지 않으면서 신속하게 오염을 제거할 수 있는 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, one aspect of the present invention is to provide a method for reducing fouling of a reverse osmosis membrane capable of rapidly removing contaminants without causing damage to the reverse osmosis membrane.
본 발명의 일 견지에 의하면, 삼투압 이상의 압력을 유지하기 위해 농축수 라인에 압력 제어부가 구비되는 역삼투 분리막을 이용하여 유입수를 처리수와 농축수로 분리하는 단계; 및 상기 분리하는 단계를 유지하면서, 농축수 라인의 압력을 해소하여 분리막 표면의 오염을 제거하는 단계를 포함하는 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법이 제공된다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method for separating influent water into treated water and concentrated water using a reverse osmosis membrane having a pressure control unit in a concentrated water line to maintain a pressure higher than osmotic pressure; And removing the contamination of the surface of the separation membrane by removing the pressure of the concentrated water line while maintaining the separation step.
상기 농축수 라인의 압력은 농축수 라인에 구비된 압력 제어부를 개방하여 해소되는 것이 바람직하다.
The pressure of the concentrated water line is preferably eliminated by opening a pressure control unit provided in the concentrated water line.
상기 압력 제어부는 압력 제어 밸브인 것이 바람직하다.
Preferably, the pressure control part is a pressure control valve.
상기 농축수 라인의 압력은 1 시간 내지 30일의 기간 중 1회 해소되는 것이 바람직하다.
It is preferable that the pressure of the concentrated water line is eliminated once during the period of 1 to 30 days.
상기 농축수 라인의 압력은 유입수의 압력이 통상 운전시의 압력보다 20% 이상 상승하였을 경우 해소되는 것이 바람직하다.
It is preferable that the pressure of the concentrated water line is canceled when the pressure of the inflow water rises by 20% or more from the pressure during normal operation.
상기 농축수 라인의 압력의 해소가 유지되는 시간은 1회 당 0.1 분 내지 10분인 것이 바람직하다.
It is preferable that the time for which the pressure of the concentrated water line is maintained is 0.1 to 10 minutes per one time.
상기 유입수는 하수, 폐수 및 해수로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
The influent water is preferably selected from the group consisting of sewage, wastewater and seawater.
본 발명의 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법에 의하면, 역삼투 분리막 표면의 흐름은 유지되어 역삼투 분리막의 손상을 방지하면서도, 농축수 라인의 압력이 간헐적으로 해소될 때 발생하는 역삼투 분리막 표면의 선유속 증가 및 처리수에서 농축수 방향으로의 삼투압 발생에 의해 자연스럽게 역세 효과가 결합되어 분리막 표면에 형성된 오염 물질을 안전하고 신속하게 저감할 수 있다.
According to the fouling reduction method of the reverse osmosis membrane of the present invention, the flow of the surface of the reverse osmosis membrane is maintained to prevent the damage of the reverse osmosis membrane, and the surface of the reverse osmosis membrane, which is generated when the pressure of the concentrated water line is intermittently released It is possible to safely and promptly reduce contaminants formed on the surface of the separation membrane due to the increase of the fluidity and the osmotic pressure from the treated water to the concentrated water.
도 1은 예시적인 역삼투 분리막의 구조 및 관련 장치의 개념도를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 일반적인 방법에 의한 역삼투 분리막의 운전 결과(a)와 본 발명의 방법을 적용한 역삼투 분리막의 운전 결과(b)를 나타낸 것이다. 1 schematically illustrates the structure of an exemplary reverse osmosis membrane and a conceptual diagram of the related apparatus.
FIG. 2 shows the operation result (a) of the reverse osmosis membrane by the general method and the operation result (b) of the reverse osmosis membrane to which the method of the present invention is applied.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
먼저, 본 발명의 파울링 저감 방법이 적용되는 역삼투 분리막의 구성 및 이를 이용한 유입수의 분리 과정은 도 1에 도시된 바와 같다.
First, the configuration of the reverse osmosis membrane to which the fouling reduction method of the present invention is applied and the process of separating influent water using the same are as shown in FIG.
도 1을 참고하여 살펴보면, 처리하고자 하는 유입수(1)를 유입 펌프(2) 및 삼투압 이상의 압력을 유지하기 위한 고압 펌프(3)를 통해 공급하고, 유입수 측에 설치된 압력계(4)를 확인하면서 분리막 압력 용기(5)로 유입시켜 분리막 모듈(6)에 공급한다.
1, the
유입수(1)는 분리막 모듈(6)에서 처리수와 농축수로 분리되어 각각 처리수(10) 라인과 농축수 라인(13)을 통해 배출되는데, 압력의 유지는 통상 농축수 라인(13)에 설치되는 압력 제어 밸브(11)에 의해 조절된다. 압력 용기(5) 내부에는 분리막 모듈(6)이 여러 개 직렬로 연결되는 구조로 배치되어 있으며, 말단에는 스페이서(8)가 구비될 수 있다. 각각의 모듈에서 여과된 물은 처리수 튜브(7)를 통해 처리수(10) 라인을 따라 배출되고, 배출된 처리수는 유량계(9)에 의하여 그 처리량이 모니터링 될 수 있다.
The
역삼투 분리막은 일반적으로 처리수의 유량을 일정하게 유지하기 위하여 농축수 라인(13)에 설치된 압력 제어 밸브(11)를 조절하면서 운전하는 방식을 취하고 있다. 이와 같은 경우 발생하는 문제점은 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이 압력 용기(5) 내부에서 분리막을 투과하는 유량(Flux)은 길이 방향으로 점진적으로 감소하게 되는데, 이는 분리막을 투과하고 남는 용액의 삼투압이 점차 상승하기 때문에 어쩔 수 없이 발생하는 현상이다. 이러한 상황에서 운전을 지속하게 되면 점차 역삼투 분리막 표면에 오염이 발생하게 되고, 그 결과 운전 압력이 서서히 증가하며, 나아가 삼투압 분리막 운전에 안전한 한계 압력을 초과하게 되면 분리막 표면의 오염을 제거해주어야 한다.
The reverse osmosis separation membrane is generally operated by adjusting the
통상의 방법으로는 약품을 이용한 CIP 과정을 거치게 되며, 이와 같은 CIP 과정이 수행된 후에는 다시 압력과 유량이 회복되지만, 이러한 과정 중 처리수의 생산은 중단되어야 하고, CIP 과정이 요구되는 주기가 점점 빨라져 결국에는 분리막을 교체해주어야 하는 단계에 이르게 된다.
In the conventional method, the CIP process is performed using a chemical agent. After the CIP process is performed, the pressure and the flow rate are restored. However, during this process, the production of the process water must be stopped, It is getting faster and eventually it is necessary to replace the membrane.
이에 본 발명에 의하면, 상기 농축수(13) 라인의 압력을 해소하여 줌으로써, 농축수(13) 라인으로 순간적으로 많은 양의 물이 빠져나가도록 하여, 삼투압 분리막 표면의 오염을 감소시키고 처리수 라인에서 농축수 라인쪽으로 삼투압을 발생시켜 자연스러운 역세가 가능하게 함으로써 분리막 오염을 현저히 감소시켜주는 방법을 제공한다.
According to the present invention, by relieving the pressure of the line of concentrated water (13), a large amount of water can instantly escape through the line of concentrated water (13), thereby reducing the contamination of the surface of the osmotic pressure separation membrane The osmotic pressure is generated toward the concentrated water line, and natural backwashing is enabled, thereby providing a method of remarkably reducing separation membrane contamination.
보다 상세하게, 본 발명의 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법은 삼투압 이상의 압력을 유지하기 위해 농축수 라인에 압력 제어부가 구비되는 역삼투 분리막을 이용하여 유입수를 처리수와 농축수로 분리하는 단계; 및 상기 분리하는 단계를 유지하면서, 농축수 라인의 압력을 해소하여 분리막 표면의 오염을 제거하는 단계를 포함한다.
More specifically, the present invention provides a method for reducing fouling of a reverse osmosis membrane, comprising: separating influent water into treated water and concentrated water using a reverse osmosis membrane having a pressure control unit in a concentrated water line to maintain a pressure higher than osmotic pressure; And removing the contamination of the surface of the separation membrane by releasing the pressure of the concentrated water line while maintaining the separation step.
상기 농축수 라인의 압력은 농축수 라인에 구비된 압력 제어부를 개방하여 해소될 수 있다. 즉, 역삼투 분리막에 의한 유입수의 분리를 위해서는 삼투압 이상의 압력이 유지되어야 하며, 따라서 유입수 측에 고압을 부여할 수 있는 펌프가 구비되며, 이와 함께 이러한 압력을 유지하지 위해 농축수 라인에 압력 제어부가 구비될 수 있다.
The pressure of the concentrated water line can be eliminated by opening the pressure control unit provided in the concentrated water line. That is, in order to separate the inflow water by the reverse osmosis membrane, a pressure higher than the osmotic pressure must be maintained. Therefore, a pump capable of applying a high pressure to the inflow water side is provided. .
상기 압력 제어부는 압력 제어 밸브일 수 있으며, 보다 상기 압력 제어 밸브를 타이머를 이용하거나 혹은 공정 제어용 프로그램을 이용하여 신호를 주어 압력을 해소해 주거나, 유입수 라인의 압력계를 모니터링 하여 일정 압력 이상이 되면 압력제어 밸브를 조절하여 압력을 해소할 수 있다. 그 결과 순간적으로 많은 양의 물이 농축수 라인으로 빠져나가면서 분리막 표면의 오염을 감소시키고 처리수 라인에서 농축수 라인쪽으로 삼투압이 발생하게 하여 자연스러운 역세가 가능하게 된다.
The pressure control unit may be a pressure control valve. The pressure control valve may be provided with a signal by using a timer or a program for controlling the process to relieve the pressure, or a pressure gauge of the inflow line may be monitored. The pressure can be relieved by adjusting the control valve. As a result, a large amount of water instantaneously escapes into the concentrated water line, thereby reducing contamination on the surface of the separation membrane and causing osmotic pressure toward the concentrated water line in the treated water line, thereby enabling natural backwashing.
본 발명에서 상기 농축수 라인의 압력 해소 주기는 수분, 수시간, 수일 등 시스템이 설치 운영되는 상황에 따라 달리할 수 있는 것이나, 예를 들어 상기 농축수 라인의 압력은 1 시간 내지 30일의 기간 중 1회 해소될 수 있다.
In the present invention, the pressure relieving cycle of the concentrated water line may be varied depending on a situation in which the system is installed and operated, such as several minutes, several hours, and several days. For example, the pressure of the concentrated water line may range from 1 hour to 30 days It can be resolved once.
상기 압력 해소를 1시간 당 1회 이상 자주 수행하게 되면 분리막 오염을 방지할 수는 있지만, 처리수의 생산 시간이 감소하고 처리되지 않은 다량의 물이 배출되므로 비효율적이며, 한편, 상기 압력 해소를 30일 당 1회 미만으로 지나치게 긴 주기로 수행하게 되면 본 발명의 효과가 충분히 획득되지 않는 결과를 초래할 수 있으므로 상기와 같은 본 발명의 범위 내에 속하는 주기로 운영되는 것이 바람직하다.
If the pressure is relieved more than once per hour frequently, separation membrane contamination can be prevented. However, since the production time of the treated water is reduced and a large amount of untreated water is discharged, it is inefficient, The effect of the present invention may not be sufficiently obtained if it is performed in an excessively long period less than once per day, so that it is preferable to operate the period within the scope of the present invention as described above.
보다 바람직하게, 상기 농축수 라인의 압력은 하루에 1회 내지 2회 해소하는 것이며, 다만 삼투압 분리막의 사용 대상인 유입수의 용존 고형물 농도가 높을수록 더 자주 압력을 해소하고, 용존 고형물 농도가 낮을수록 그 주기는 연장시키는 것이 바람직하다.
More preferably, the pressure of the concentrated water line is reduced once or twice a day. However, as the dissolved solids concentration of the influent water to be used in the osmotic pressure separation membrane is higher, the pressure is more relieved more frequently, and as the dissolved solids concentration is lower, The period is preferably extended.
이와 같이 주기적인 압력 해소의 구현을 위하여 압력 제어 밸브에 신호를 주어 압력 제어 밸브가 구동될 수 있는 시스템을 역삼투 분리막에 추가할 수 있고, 보다 용이하게는 도 1에 도시된 바와 같이 타이머(12)를 부착하여 정해진 시간 간격에 따라 압력 제어 밸브가 열려 압력이 해소되게 하고, 정해진 시간 간격이 경과하면 다시 압력 제어 밸브가 닫히는 방법으로 구현할 수 있다.
In order to implement such periodic pressure relief, a signal can be applied to the pressure control valve to add a system in which the pressure control valve can be driven to the reverse osmosis membrane, and more conveniently, the
한편, 유입수 라인에 설치된 압력을 모니터링 하여 일정 압력 이상이 되면 자동으로 압력 제어 밸브가 조절되도록 구현할 수도 있다. 예를 들어, 최근 분리막을 제어하기 위해 사용되는 PLC (Programmable Logic Controller) 또는 HMI (Human Machine Interface) 등에서 타이머를 소프트적으로 가동할 수 있고 그 신호를 밸브에 전달할 수 있으므로 로직의 재구성만으로도 이를 구현할 수 있다.
On the other hand, it is also possible to monitor the pressure installed in the inflow water line so that the pressure control valve is automatically adjusted when the pressure exceeds a predetermined pressure. For example, a timer can be softly operated in a PLC (Programmable Logic Controller) or an HMI (Human Machine Interface), which is recently used to control the separation membrane, and the signal can be delivered to the valve. have.
이와 같은 경우 바람직하게 상기 농축수 라인의 압력은 유입수의 압력이 통상 운전시의 압력보다 20% 이상 상승하였을 경우 해소되는 것이 바람직하다.
In this case, it is preferable that the pressure of the concentrated water line is eliminated when the pressure of the inflow water rises by 20% or more from the pressure during normal operation.
즉, 다양한 유입수의 염 농도에 따라 삼투압은 달라질 수 있으나, 유입수의 압력이 정상(통상) 운전 시 압력을 기준으로 20% 이상 상승하였을 경우에도 압력이 해소되지 않는다면 분리막 표면에 오염 물질이 농축 및 압착되어 반 영구적인 분리막 오염 문제가 발생할 수 있다. 그 결과, 약품세정 주기를 앞당기게 되어 전체 공정의 경제성을 하락시키고, 분리막의 교체주기를 단축시키며, 생산수의 생산량을 감소시키는 문제점이 있다.
That is, the osmotic pressure may vary depending on the salt concentration of various influent water. However, if the pressure of the influent water is not relieved even when the pressure of the influent water rises by 20% or more based on the pressure during normal operation, Which may cause semi-permanent separation membrane contamination problems. As a result, there is a problem that the cleaning period of the chemical is advanced, which lowers the economical efficiency of the entire process, shortens the replacement cycle of the separation membrane, and reduces the production amount of the produced water.
상기 농축수 라인의 압력의 해소가 유지되는 시간은 1회당 0.1 분 내지 10분인 것이 바람직하다. 상기 농축수 라인의 압력의 해소가 유지되는 시간이 1회당 0.1분 미만인 경우에는 삼투압 분리막 표면의 오염이 충분히 제거되지 않는 문제가 있으며, 농축수 라인의 압력의 해소가 유지되는 시간이 1회당 10분을 초과하는 경우에는 처리수의 생산 시간이 감소하고 처리되지 않은 다량의 물이 배출되므로 비효율적이다.
It is preferable that the time for which the pressure of the concentrated water line is maintained is 0.1 to 10 minutes per one time. If the time for which the pressure of the concentrated water line is maintained is less than 0.1 minute per one hour, there is a problem that the contamination on the surface of the osmotic pressure separation membrane is not sufficiently removed, and the time during which the pressure relieving of the concentrated water line is maintained is 10 minutes , The production time of the treated water is reduced and a large amount of untreated water is discharged, which is inefficient.
본 발명이 적용될 수 있는 상기 유입수는 하수, 폐수 및 해수로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 역삼투 분리막의 적용이 가능한 어떠한 종류의 유입수도 적용될 수 있다.
The inflow water to which the present invention can be applied may be selected from the group consisting of sewage, wastewater and seawater, but is not limited thereto, and any kind of inflow water applicable to the reverse osmosis membrane can be applied.
역삼투 분리막의 운전 시 처리수의 플럭스(flux)는 압력 용기의 길이 방향에 따라 점차 감소하고 삼투압 분리막 표면의 우측으로의 유속은 일정한 속도를 유지하는데, 본 발명에 의하면, 도 2(b)의 상단에 나타난 바와 같이 압력 해소 기간에는 처리수와 유입수의 삼투압 차이에 의하여 미세하지만 역으로 플럭스(flux)가 형성되고 그 양은 길이 방향에 반비례하여 오염량이 많은 우측에서는 빠르게 역세되고, 오염량이 적은 좌측에서는 천천히 역세되며, 또한 압력 해소에 의해 표면의 선유속은 정상 운전 시보다 매우 빨라지므로 역삼투 분리막의 표면에 부착된 유기 및 무기 오염 물질이 신속하게 농축수 라인으로 분리 및 제거되는 효과를 획득할 수 있다.
The flux of the treated water at the time of operation of the reverse osmosis membrane is gradually decreased along the longitudinal direction of the pressure vessel and the flow rate to the right side of the surface of the osmotic membrane is maintained at a constant rate. According to the present invention, As shown in the upper part, the flux is formed by the difference of the osmotic pressure between the treated water and the inflow water during the pressure relieving period, and the flux is inversely proportional to the longitudinal direction. Since the surface of the surface of the reverse osmosis membrane is rapidly backwashed and the pressure of the surface is higher than that of the normal operation, the organic and inorganic contaminants attached to the surface of the reverse osmosis membrane can be rapidly separated and removed into the concentrated water line .
또한 도 2(a) 및 도 2(b)의 중간 및 하단에는 각각 공지의 방법에 의해 약품 세정을 하는 경우 처리수의 유량과 분리막에 인가되는 압력 변화 패턴을 나타내었다. 삼투압 분리막의 압력이 어느 정도 상승하면 CIP와 같은 약품 세정을 통해 오염을 제거해주어야 하며, 이와 같이 세정이 필요한 주기는 점차 빨라지는 것을 확인할 수 있다.
2 (a) and 2 (b), the flow rate of the treated water and the pressure variation pattern applied to the separation membrane in the case of chemical cleaning by a known method are shown. When the pressure of the osmotic pressure membrane is increased to some extent, it is necessary to remove the contamination through chemical cleaning such as CIP. As a result, it is confirmed that the cycle required for cleaning is gradually accelerated.
그런, 본 발명의 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법이 적용된 도 2(b)의 경우에는 시간에 따라 압력이 증가하는 속도가 현저히 감소될 수 있으며, 이에 따라 약품 세정이 필요한 주기를 현저히 연장될 수 있다. 또한, 약품 세정 주기가 연장됨으로써 농축수를 통해 버려지는 유량을 감소시킬 수 있으므로, 전체적인 공정 유지 비용이 감소되고, 처리수의 생산량도 증가될 수 있다.
In the case of FIG. 2 (b) in which the fouling reduction method of the present invention is applied to the reverse osmosis membrane of the present invention, the rate at which the pressure increases with time can be remarkably reduced, have. Further, since the chemical cleaning cycle is extended, the flow rate discharged through the concentrated water can be reduced, so that the overall process maintenance cost can be reduced and the production amount of treated water can be increased.
이와 같은 본 발명의 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법은 특별히 설치가 요구되는 장치 없이 구현이 가능한 장점이 있다.
The method of reducing fouling of the reverse osmosis membrane of the present invention has an advantage that it can be implemented without a device requiring installation.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
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실시예Example
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실시예Example 1 One
본 발명에 따른 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법의 효과를 확인하기 위하여 제철소에서 발생하는 폐수를 대상으로 역삼투 분리막을 이용한 폐수 재이용 파일럿 플랜트(Pilot Plant) 시스템을 설치하고, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법을 적용하여 3개월간 역삼투 분리막을 이용하여 1일 100톤의 생산수를 얻는 공정을 운영하였다. 이와 같은 조건에서 공정을 운영한 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
In order to confirm the effect of the fouling reduction method of the reverse osmosis membrane according to the present invention, a wastewater reuse pilot plant system using a reverse osmosis membrane was installed on wastewater generated in a steel mill, Also, by applying the fouling reduction method of the reverse osmosis membrane according to the present invention, a process of obtaining a production volume of 100 tons per day by using the reverse osmosis membrane for 3 months was operated. The results of running the process under these conditions are shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 1 One
본 발명에 따른 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법을 적용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 3개월간 역삼투 분리막을 이용하여 생산수를 얻는 공정을 운영하였다. 이와 같은 조건에서 공정을 운영한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Except that the method of reducing fouling of the reverse osmosis membrane according to the present invention was not applied, the process of obtaining the production water by using the reverse osmosis membrane for 3 months under the same condition as in Example 1 was operated. The results of operating the process under these conditions are shown in Table 1 below.
실험예Experimental Example
1: 파일럿 플랜트( 1: Pilot plant (
PilotPilot
PlantPlant
)의 운영 결과) Operation result
상기 실시예 1 및 비교예 1에 기재한 조건에 따라 삼투압 분리막을 이용한 공정을 운영한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Table 1 shows the results of running the process using the osmotic pressure membrane according to the conditions described in Example 1 and Comparative Example 1.
상기 표 1에 나타난 바와 같이 총 처리 수량에 있어서 실시예 1이 증가한 것을 확인할 수 있으며, 이와 함께 회수율도 약 6.2% 상승한 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 1, it can be seen that Example 1 is increased in terms of the total treated amount, and the recovery rate is also increased by about 6.2%.
또한, 약품 세정 회수가 비교예 1의 경우 7회에서 실시예 1의 경우 3회로 절반 이상 감소하여 전체적인 운영 시간이 늘어나고 회수율 증대 효과를 가져올 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
In addition, it was confirmed that the number of cleaning times of the drug decreased from 7 times in the case of Comparative Example 1 to 3 times in the case of Example 1, thereby increasing the overall operating time and increasing the recovery rate.
실시예 1에서 적용된 압력 해소 주기는 1일 2회였으며, 이 경우 유입수 라인에 인가된 평균 압력도 낮게 유지되어 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
The pressure relief period applied in Example 1 was twice per day, and in this case, the average pressure applied to the influent line was kept low, and very good results were obtained.
도 2(b)는 본 발명의 결과를 나타낸 것이고, 도 2(a)는 통상의 삼투압 분리막 운전 방법으로 운전하였을 경우의 결과를 나타낸 것으로, 각 상단에는 압력 용기 길이 방향으로의 막 면적당 투과 유량, 즉 플럭스(flux) 및 길이 방향으로의 선유속을 화살표 길이로 표시하였다. 이때 화살표가 위로 향하는 것은 처리수가 생산되는 상태를 나타내는 것이고, 화살표가 아래로 향하는 경우는 삼투압에 의해 자연스런 역세가 이루어지는 것을 나타낸 것이다.
Fig. 2 (b) shows the results of the present invention. Fig. 2 (a) shows the results obtained when the osmotic membrane separation membrane was operated by a normal osmotic membrane separation method. In other words, the flux and the linear velocity in the longitudinal direction are indicated by arrow lengths. Arrows pointing upward indicate the state in which the treated water is produced, and arrows pointing down indicate that natural backwashing occurs due to osmotic pressure.
도 2(a) 및 도 2(b)의 중간 및 하단에는 압력변화와 처리수 유량을 나타낸 것으로, 처리수의 유속을 일정하게 유지하면서 운전하였을 경우와 본 발명이 적용된 경우에 있어서, 약품 세정을 해야 하는 시점을 도식적으로 나타낸 것이며, 도 2(b)의 경우에는 간헐적 압력 해소가 지속적으로 적용되어 약품 세정이 요구되는 시기가 현저하게 연장되는 것을 확인할 수 있다.
2A and 2B show the pressure change and the treated water flow rate at the middle and lower ends. In the case where the operation is performed while the flow rate of the treated water is kept constant and the present invention is applied, In the case of FIG. 2 (b), it is confirmed that the intermittent pressure relief is continuously applied and the period of time required for chemical cleaning is remarkably extended.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.
<정부지원 연구과제 특허 사사 표기><Notation of Government Patent Research Projects>
[과제 고유번호] GT-11-B-02-003-2[Assignment number] GT-11-B-02-003-2
[부처명] 환경부[Ministry of Environment] Ministry of Environment
[연구사업명] 하?폐수고도처리기술개발사업 (환경부 글로벌탑 환경기술개발사업)[Project name] Wastewater advanced treatment technology development project (Ministry of Environment Global top environmental technology development project)
[연구과제명] 제철폐수 방류수질 고품질화를 위한 농축수 처리 공정개발과 재이용수 핵심 공정 표준화[Project title] Development of concentrate water treatment process for high quality of effluent water quality of steel wastewater and standardization of core process of reusable water
[주관기관] (재)포항산업과학연구원[Organizer] Pohang Institute of Science and Technology
[연구기간] (2011.8.1 ~ 2016.4.30)
[Research period] (2011.8.1 ~ 2016.4.30)
위와 같이 특허청장에게 제출합니다.
I submit it to the KIPO as above.
1. 유입수(Raw Water)
2. 유입 펌프(Feed Pump)
3. 고압 펌프(High Pressure Pump)
4. 유입 압력계(Inlet Pressure Gauge)
5. 압력 용기(Pressure Vessel)
6. 역삼투 분리막 모듈(RO Membrane Module)
7. 처리수 튜브(Permeate Tube)
8. 스페이서(Spacer)
9. 처리수 유량계(Permeate Flowmeter)
10. 처리수(Permeate)
11. 압력 제어 밸브(Control Valve or On-Off Valve)
12. 타이머(Timer)
13. 농축수(Concentrate)1. Raw Water
2. Feed Pump
3. High Pressure Pump
4. Inlet Pressure Gauge
5. Pressure Vessel
6. Reverse osmosis membrane module (RO membrane module)
7. Treatment Tube (Permeate Tube)
8. Spacer
9. Processed water flowmeter (Permeate Flowmeter)
10. Permeate
11. Pressure Control Valve (Control Valve or On-Off Valve)
12. Timer
13. Concentrate
Claims (7)
상기 분리하는 단계를 유지하면서, 구비된 압력 제어부를 개방하여 농축수 라인의 압력을 해소하여 분리막 표면의 오염을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 농축수 라인의 압력은 1일 1회 내지 2회 해소되고,
상기 농축수 라인의 압력의 해소가 유지되는 시간은 1회당 0.1분 내지 10분인, 역삼투 분리막의 파울링 저감 방법.
Separating the influent water into the treated water and the concentrated water by using the reverse osmosis membrane having the pressure control unit in the concentrated water line to maintain the pressure higher than the osmotic pressure; And
Removing the contamination of the surface of the separation membrane by releasing the pressure of the concentrated water line by opening the pressure control unit while maintaining the separation step,
The pressure of the concentrated water line is relieved once or twice a day,
Wherein the time during which the pressure of the concentrated water line is maintained is 0.1 to 10 minutes per one time.
The method of claim 1, wherein the pressure control unit is a pressure control valve.
The method of claim 1, wherein the pressure of the concentrated water line is eliminated when the pressure of the inflow water is increased by 20% or more from the pressure during normal operation.
The method of claim 1, wherein the influent water is selected from the group consisting of sewage, wastewater, and seawater.
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