KR100918373B1 - Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane - Google Patents

Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane Download PDF

Info

Publication number
KR100918373B1
KR100918373B1 KR1020080120614A KR20080120614A KR100918373B1 KR 100918373 B1 KR100918373 B1 KR 100918373B1 KR 1020080120614 A KR1020080120614 A KR 1020080120614A KR 20080120614 A KR20080120614 A KR 20080120614A KR 100918373 B1 KR100918373 B1 KR 100918373B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
membrane filtration
water
magnet
electromagnet
Prior art date
Application number
KR1020080120614A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
왕창근
Original Assignee
충남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충남대학교산학협력단 filed Critical 충남대학교산학협력단
Priority to KR1020080120614A priority Critical patent/KR100918373B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100918373B1 publication Critical patent/KR100918373B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/481—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields using permanent magnets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/484—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields using electromagnets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/547—Tensides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

A hybrid water treatment apparatus and a method thereof are provided to improve quality of processed water, and to prevent contamination of a membrane by removing suspended materials, floc etc with an electromagnet. A membrane filtration water processing method comprises a step for performing a pre-process forming a magnetized floc by injecting magnetic body powder and coagulant into a designated filter membrane water, and a step for filtering the designated filter membrane water in which the floc is removed with a magnet. The pre-process step further includes a step for more injecting coagulant aids. A mixing method of the coagulant and the coagulant aids are performed by a mixer, a water current or pump diffusion. A membrane module is a hollow, a flat, a spiral, a tubular, or a submerged membrane module. The magnet mounted in a process of membrane filtration is positioned in a membrane filtration unit or/and a membrane module. The magnet is an electromagnet or a permanent magnet.

Description

전자석과 막을 이용한 하이브리드 수처리 장치 및 방법{Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane}Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane

본 발명은 전자석과 막을 이용한 하이브리드 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid water treatment apparatus and method using an electromagnet and a membrane.

막여과(Membrane Filtration) 방식의 수처리 시스템에서 막 모듈 내부 또는/및 막이 위치하는 처리조에 전자석(Electromagnet)을 설치하여 처리하고자 하는 원수 중의 탁도, 부유고형물질(SS)과 산화철 폐 촉매, 마그네타이트, 자철광 분말등과 같은 자성체와 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염 또는 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철 등의 철염 응집제가 결합된 플록(floc)을 전자석에 부착, 제거함으로써 막의 오염(fouling)을 저감하고 운전시간을 연장하며 처리수의 수질을 향상 시키는데 목적이 있다. Turbidity, suspended solids (SS) and iron oxide waste catalyst, magnetite and magnetite in raw water to be treated by installing electromagnets in the membrane module or in the treatment tank in which the membrane is located in the membrane filtration system By attaching and removing flocs combined with a magnetic substance such as powder and an aluminum salt such as aluminum sulfate or polyaluminum, or an iron salt coagulant such as ferrous sulfate, ferric sulfate, or ferric chloride to the electromagnet, The aim is to reduce fouling, extend operating time and improve the quality of the treated water.

막 여과 공정을 설계, 운전할 때 탁도가 낮을 경우에는 원수를 막 모듈에 직접 유입시키는 방법과 탁도가 높을 경우에는 원수에 응집제를 투입한 후 막 모듈에 직접 유입시키거나 침전을 거쳐 유입시키는 방법이 있다. When designing and operating the membrane filtration process, raw water can be introduced directly into the membrane module when the turbidity is low, and when the turbidity is high, flocculant is introduced into the raw water and then introduced directly into the membrane module or through sedimentation. .

응집제를 투여하지 않는 경우에는 막오염이 빠르게 진행되며 응집제를 투여할 경우에도 전처리 과정에서 플록(floc)을 제거하지 않고 막에 투입 시키는 것이 일반적이므로 막 오염을 피할 수 없는 문제점이 있다.When the flocculant is not administered, membrane fouling proceeds rapidly, and even when the flocculant is administered, the membrane contamination is inevitable because it is generally added to the membrane without removing floc during the pretreatment.

수처리시 여과공정의 운영 효율을 높이기 위한 기술이 많은 엔지니어들에 의해 개발되고 있다.Many engineers are developing technologies to improve the operational efficiency of the filtration process in water treatment.

등록특허 10-600567호(이하 선행발명 1)는 섬유여과기 내에 침지식 분리막 모듈을 결합하여 여과공정의 효율을 높이고자 하였는데, 처리 대상수가 유입되는 일체형 수처리 장치 내에 배치되어, 처리 대상수를 1차적으로 여과하는 섬유여과기; 상기 섬유여과기 내에 배치되어, 상기 섬유여과기에서 1차 여과된 처리 대상수를 2차적으로 여과하는 침지식 분리막 모듈; 및 상기 일체형 수처리장치 및 상기 침지식 분리막 모듈의 하부에 각각 설치되어, 상기 섬유여과기 및 상기 침지식 분리막 모듈의 역세정시에 공기를 공급하기 위한 산기관을 포함하는 섬유여과 공정을 개시하고 있다.Patent No. 10-600567 (hereinafter, referred to as Prior Invention 1) intends to increase the efficiency of the filtration process by combining an immersion type membrane module in a fiber filter, and is disposed in an integrated water treatment device into which water to be treated is introduced, thereby primarily treating the water to be treated. A fiber filter for filtering by water; An immersion type membrane module disposed in the fiber filter, and secondarily filtering the water to be treated firstly filtered by the fiber filter; And a diffuser installed at a lower portion of the integrated water treatment device and the submerged membrane module, respectively, and a diffuser for supplying air during backwashing of the submerged membrane module.

또한 등록특허 10-585490호(이하 선행발명 2)는 전자석을 이용한 여과 및 역세방법 및 그 장치를 제공하고 있는데, 유체 속에 함유되어 있는 부유고형물을 고도의 정밀도로 여과할 수 있고 공기압과 청수를 사용한 역세정 시 가변 필터층을 갖는 여과장치 원통체 특정 부위에 전자석 및 영구자석을 설치하여 항상 일정한 조건에서 균일한 처리수를 얻고자 하는 여과 및 역세 가능 정밀여과장치에 관한 것을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent No. 10-585490 (hereinafter, referred to as Prior Art 2) provides a filtration and backwashing method using an electromagnet and a device thereof, which can filter suspended solids contained in a fluid with high precision and use air pressure and fresh water. Disclosed is a filtration and backwashable precision filtration apparatus for installing an electromagnet and a permanent magnet at a specific portion of a cylindrical body having a variable filter layer at the time of backwashing so as to obtain uniformly treated water under a constant condition.

하지만 상기의 선행발명들은 여러가지 문제점을 노출시키고 있다. 선행발명 1은 섬유여과기와 침지식 분리막 모듈을 결합하여 사용함을 특징으로 하고 있어 비록 이 발명이 종래의 모래여과지에 비해 높은 효율을 보인다고 하지만 여전히 섬유여과기가 과도하게 오염되는 문제점이 발생하여 막오염을 근본적으로 해결하는 것을 제공하지는 못하였다.However, the foregoing inventions expose various problems. Prior invention 1 is characterized by using a combination of the fiber filter and immersion membrane module, although the present invention shows a higher efficiency than the conventional sand filter, the fiber filter is still excessively contaminated to cause problems of membrane fouling It did not provide a fundamental solution.

그리고 선행발명 2는 종래의 정밀여과장치에서 모듈내부필터의 상하구동을 목적으로 모듈 외측에 전자석을 설치한 것으로 본 발명에서 해결하고자 하는 처리대상수의 플록의 제거나 막오염방지와는 관련이 없다. In addition, the present invention 2 is provided with an electromagnet installed outside the module for the purpose of vertically driving the internal filter of the module in a conventional precision filtration device, and is not related to the removal of floc or the prevention of membrane fouling. .

또한, 막여과 설비를 오랫동안 운전하면 막의 여과 성능이 저하된다. 이러한 현상은 압력에 의한 크립(creep) 변형이나 손상 등 물리적 열화, 가수분해나 산화 등 화학적 열화, 미생물로 자화되는 생물 열화 등 막 자체의 비가역적인 변질로 생기는 성능변화, 막 표면에 부착층(cake)이 생기거나 막힘 또는 고형물에 의한 유로 폐쇄 등 막의 오염(fouling)이 발생되기 때문이다.In addition, when the membrane filtration facility is operated for a long time, the filtration performance of the membrane is reduced. These phenomena may be caused by physical degradation such as creep deformation or damage caused by pressure, chemical degradation such as hydrolysis or oxidation, and biological degradation caused by microorganisms, and irreversible alteration of the membrane itself. ) Or fouling of the membrane, such as clogging or closing of the flow path by solids.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 특히 막 오염을 저감시키는 방법 중 응집공정이 일반적으로 사용되고 있다. 응집제를 원수 중에 투입하고 교반해주면 플록(floc)이 형성되며 모래여과 공정 등에서는 침전과정을 거쳐 여과하게 되는데 막 여과 공정에서는 이런 침전과정을 거치지 않고 막 모듈로 유입시키는 경우가 많다. 따라서 형성된 플록을 막 표면을 통과하기 전에 제거할 수 있다면 막 오염을 크게 저감할 수 있다.In order to solve the above problems, in particular, the flocculation step of the method for reducing membrane contamination is generally used. When flocculant is added to raw water and stirred, floc is formed, and the sand filtration process is carried out through the precipitation process, and the membrane filtration process is often introduced into the membrane module without this precipitation process. Thus, if the formed floc can be removed before passing through the membrane surface, membrane fouling can be greatly reduced.

이와 같은 사실에 착안하여 본 발명자는 수처리 대상 원수에 산화철 폐촉매, 마그네타이트, 자철광 분말등과 같은 자성체를 첨가한 후 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염 또는 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철 등의 철염 응집제를 주입하여 수중의 부유입자들이 중화 및 가교역할을 하여 플록(floc)을 형성하는 과정에서 자성체가 플록(floc) 구성물질의 일부로 포함되게 함으로써 플록(floc)이 자성을 띠게 한 후 침전 및 여과 과정이 필요 없이 영구자석 또는 전자석이 장착된 막 여과 장치에 투입하여 플록(floc)을 자석에 부착하여 제거함으로써 막 표면의 오염물질 축적을 저감함과 동시에 처리 수량과 수질 양면에서 막의 성능을 현저히 향상시키는 효율적인 수처리 장치 및 방법을 제공하고자 한다. With this in mind, the present inventors added magnetic materials such as iron oxide waste catalyst, magnetite, magnetite powder, etc. to raw water to be treated, and then added aluminum salts such as aluminum sulfate, polyaluminum chloride, ferrous sulfate, ferric sulfate, Floc is made of magnetic material by injecting ferrous salt coagulant such as ferric chloride into the floc in the process of forming floating floc by neutralizing and bridging the particles in water. After settling and filtering, the membrane is put into a membrane filtration device equipped with a permanent magnet or an electromagnet, and the floc is attached to and removed from the magnet to reduce the accumulation of contaminants on the surface of the membrane. It is an object of the present invention to provide an efficient water treatment apparatus and method for significantly improving the performance of a membrane on both sides.

그리고 전자석에 부착된 플록은 막의 역세척 시에 전원을 차단함으로써 자성을 잃게 하면 탈리되어 역세척수와 함께 배출되며 영구자석의 경우에는 고속 회전에 의해 탈리시킬 수 있다. In addition, the floc attached to the electromagnet is detached when the magnet is lost by shutting off the power during the back washing of the membrane and is discharged together with the back washing water.

본 발명에 따른 수처리 장치 및 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다. The effects of the water treatment apparatus and method according to the present invention are as follows.

수처리 대상 원수에 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염 및 황산 제1철, 황산제2철, 염화제2철 등의 철염 응집제와 산화철 폐촉매, 마그네타이트, 자철광 분말등의 자성체를 주입하여 플록을 자화시켜 영구자석 또는 전자석이 설치된 막 여과 장치에 투입하여 플록(floc)을 제거함으로써 막 오염을 저감 시키고 막 여과 공정의 성능을 현저히 향상시키는 효과가 있다.  Aluminum salts such as aluminum sulfate and polyaluminum chloride, iron salt coagulants such as ferrous sulfate, ferric sulfate, and ferric chloride, and magnetic bodies such as iron oxide spent catalyst, magnetite, and magnetite powder are injected into raw water to be treated. The magnetization is applied to a membrane filtration device equipped with a permanent magnet or an electromagnet to remove flocs, thereby reducing membrane contamination and significantly improving the performance of the membrane filtration process.

그리고 막 오염이 감소하면 유속(flux)이 증가하고 막 차압을 감소함으로써 사용 압력도 감소하므로 운전에 따른 에너지 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다. In addition, when the membrane contamination is reduced, the flux increases and the membrane differential pressure decreases, thus reducing the operating pressure.

또한, 탈리된 자화 플록(floc)은 크기가 작고 컴팩트(compact)하므로 함수율이 매우 낮아 슬러지 처리가 쉽고 전자석으로 재활용 처리가 가능한 장점이 있다.In addition, since the detached magnetized floc is small in size and compact, the moisture content is very low, so sludge treatment is easy and recycling can be performed with an electromagnet.

본 발명은 수처리 대상 원수에 산화철 폐촉매, 마그네타이트, 자철광 분말등과 같은 자성체 분말을 첨가한 후, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염 또는 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철 등의 철염 응집제를 주입하여 수중의 부유입자들이 중화 및 가교역할을 하여 플록(floc)을 형성하는 과정에서 자성체를 플록(floc) 구성물질의 일부로 포함시켜 플록(floc)이 자성을 띠게 한 후 전자석 또는 영구자석이 설치된 막 여과 장치에 투입하여 원수 중의 플록(floc)을 전자석 또는 영구자석에 부착하여 제거함으로써 막 표면의 오염물질 축적을 저감함과 동시에 처리 수량과 수질 양면에서 막의 성능을 효율적으로 발휘하게 하는 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention adds magnetic powders such as iron oxide catalyst, magnetite, magnetite powder, etc. to raw water to be treated, and then aluminum salts such as aluminum sulfate and polyaluminum chloride or ferrous sulfate, ferric sulfate, and ferric chloride. Injecting iron salt flocculant such as floc in the process of forming floating floc by neutralizing and crosslinking in water, the magnetic material is included as part of floc constituent to make floc magnetic. Alternatively, it can be injected into a membrane filtration device equipped with a permanent magnet to remove flocs from raw water by attaching it to an electromagnet or permanent magnet to reduce the accumulation of contaminants on the surface of the membrane, while efficiently exhibiting the membrane's performance in both treated water and water quality. To a water treatment apparatus and method.

전자석에 플록(floc)이 많이 부착하여 부착 여력이 저하될 경우 통상적으로 실시하는 막세척 시에 전자석의 경우는 전자석의 전원을 차단하여 자성을 잃게 하거나 영구자석인 경우에는 영구자석 자체를 고속회전시키면 플록(floc)을 탈리시킬수 있고 이 탈리된 플록은 막세척수와 함께 배출된다.If there is a lot of flocs attached to the electromagnet, the attachment capacity is lowered. In the case of the conventional film cleaning, the electromagnet shuts off the power supply of the electromagnet to lose the magnetism, or in the case of the permanent magnet, the permanent magnet itself is rotated at high speed. The floc can be detached and the detached floc is discharged together with the membrane wash water.

일반적으로 막여과란 막(membrane)을 여과수단으로 사용하여 물을 통과 시켜서 처리대상 원수 중의 탁도 물질, 미생물, 용존성 유기 및 무기물질 등을 분리제거하고 깨끗한 여과수를 얻는 수처리 방법을 말한다. 상수 및 하수처리 목적으로 주로 사용되고 있는 막 여과에는 다음에 열거하는 바와 같이 정밀막여과와 한외막여과, 나노막여과, 역삼투막여과가 있다. In general, membrane filtration refers to a water treatment method that uses a membrane as a filtration means to pass water to separate and remove turbidity, microorganisms, dissolved organic and inorganic substances in raw water to be treated, and to obtain clean filtered water. Membrane filtration mainly used for water and sewage treatment includes precision membrane filtration, ultrafiltration, nanomembrane filtration and reverse osmosis membrane filtration as listed below.

1. 정밀여과법(Micro Filtration : MF) 1. Micro Filtration (MF)

현미경으로 볼 수 있는 정도의 세공(pore)이 있는 정밀여과막을 사용하여 흡인 또는 가압 방식으로 처리하고자 하는 원수를 통과시킴으로써 입자를 분리하는 여과법을 말한다. 막 제조 회사와 종류에 따라 차이는 있으나 입경 0.01㎛ 이상의 영역을 분리대상으로 한다. It refers to a filtration method that separates particles by passing raw water to be treated by suction or pressure using a microfiltration membrane having pores of a degree that can be seen under a microscope. Although there are differences depending on the type and the film production company, the area to be separated to have a particle diameter of 0.01㎛ or more.

정밀여과의 가장 큰 문제는 막 표면에서의 콜로이드 물질의 침착현상을 들 수 있는데, 이것은 콜로이드 물질이 막 표면의 세공을 막는 막 오염으로 인하여 여과의 효과를 저하시킴으로 주기적으로 막을 역세척하여 막 여과 성능을 회복시키는 운전 조작이 필요하며 각종 수처리 공정에 사용된다. The biggest problem of microfiltration is the deposition of colloidal materials on the membrane surface, which is a function of membrane filtration by periodically backwashing the membrane as colloidal materials reduce the effectiveness of filtration due to membrane contamination that blocks pores on the membrane surface. It is necessary to operate operation to recover the oil and it is used in various water treatment processes.

2. 한외여과법(Ultra-Filtration : UF)2. Ultra-Filtration (UF)

한외여과막(UF membrane)을 사용하여 흡인 또는 가압 방식으로 오염물질을 분리하는 여과법을 말한다. 상수처리, 하수처리, 정수기, 초순수의 제조, 폐액폐수처리, 배출수의 재이용 등에 사용하고 있으며 막 오염의 문제점은 정밀여과의 경우와 유사하다.It is a filtration method that separates contaminants by suction or pressure using an UF membrane. It is used for water treatment, sewage treatment, water purifier, ultrapure water production, wastewater treatment, and effluent reuse. The problem of membrane contamination is similar to that of precision filtration.

3. 나노여과법(Nano Filtration : NF)3. Nano Filtration (NF)

콜로이드 입자성 물질과 함께 1nm 전후 크기의 용존성 분자까지 제거하는 막여과법이다. 한외여과법과 역삼투법의 중간 정도의 세공 크기를 가지며 사용하는 막은 나노여과막(NF membrane)이다.It is a membrane filtration method that removes dissolved molecules of around 1nm size together with colloidal particulate material. The membrane used has a pore size between the ultrafiltration method and the reverse osmosis method. The membrane used is a nanofiltration membrane (NF membrane).

4. 역삼투막 여과(Reverse Osmosis : RO)4. Reverse Osmosis Membrane Filtration (RO)

해수 담수화, 초순수 제조, 정수기 등에 사용하며 나트륨 및 염소 이온 등 크기가 작은 이온까지 대부분 제거한다.It is used for seawater desalination, ultrapure water production, water purifier, etc. and removes even small ions such as sodium and chlorine ions.

처리목적에 따라 막의 종류를 선택하며 원수 중의 현탁물질, 콜로이드, 세균류, 크립토스포리디엄, 탁도물질, 미생물, 용존성 유기 및 무기물질 등의 오염물질을 다양하게 제거할 수 있고 자동화 공정이 용이하며 안정된 수질을 확보할 수 있는 장점이 있는 반면에 막오염(fouling)이 가장 큰 단점이라 할 수 있다.It selects the type of membrane according to the purpose of treatment and can remove various contaminants such as suspended matter, colloid, bacteria, Cryptosporidium, turbidity, microorganism, dissolved organic and inorganic substances in raw water, and it is easy to automate the process. While there is an advantage to secure a stable water quality, fouling (fouling) is the biggest disadvantage.

막여과 장치를 오랫동안 운전하면 막의 열화와 파울링(fouling)이 발생한다. 열화는 압력에 의한 크립(creep) 변형이나 손상 등 물리적 열화, 가수분해나 산화 등 화학적 열화, 미생물로 자화되는 생물 열화등 막 자체의 비 가역적인 변질로 생기는 성능변화로 성능이 쉽게 회복되지 않는다. 반면 파울링(fouling)은 막 자체의 변화가 아니라 외적 요인으로 막의 성능이 변화되는 것으로, 그 원인에 따라서는 세척함으로써 성능이 회복될 수 있다.Long-term operation of the membrane filtration apparatus causes membrane deterioration and fouling. Deterioration is a performance change caused by non-reversible deterioration of the membrane itself, such as physical deterioration such as creep deformation or damage caused by pressure, chemical deterioration such as hydrolysis or oxidation, and biodegradation that is magnetized into microorganisms, and the performance is not easily recovered. On the other hand, fouling (fouling) is a change in the performance of the membrane due to external factors, not a change in the membrane itself, depending on the cause can be recovered by washing.

막여과 공정의 적용에 있어서 가장 신중히 고려해야 할 부분은 오염물질의 제거율은 높이고, 동시에 분리막의 오염을 최소화하여 생산성을 향상시키는 것이라 할 수 있다. 막 오염을 방지하는 방법으로는 막 모듈 및 재질 형상 등의 개질, 물리화학적인 세척, 그리고 전처리 공정과의 조합과 같은 다양한 방법이 존재한다. The most careful consideration in the application of the membrane filtration process is to increase the removal rate of contaminants and to improve productivity by minimizing the contamination of the membrane. There are various ways to prevent membrane contamination, such as modification of membrane modules and material shapes, physicochemical cleaning, and combination with pretreatment processes.

이 중에서 전처리 공정과의 조합은 분리막의 오염을 가중 시킬 수 있는 물질을 사전에 제거함으로써 막여과 공정의 성능 향상과 막 오염 유발물질을 제거하여 막 오염을 지연시킬 수 있는 두 가지 이점을 동시에 지니고 있다. Among these, the combination with the pretreatment process has the two advantages of improving the performance of the membrane filtration process by removing substances that can increase the contamination of the membrane in advance and delaying membrane contamination by removing the membrane contaminants. .

전처리 공정으로 가장 많이 도입되는 공정으로는 응집, 활성탄 처리, 그리고 전여과(prefiltration)공정을 들 수 있다. 응집제를 투입하여 미세한 콜로이드 입자를 플록(floc)화 함으로써 정밀여과막, 한외여과막, 나노여과막의 미세공(pore)의 막힘 현상을 방지하는 전처리가 가장 일반적으로 사용되는 방법이다. 그러나 플록(floc) 자체도 막오염(fouling)을 유발하는 원인이므로 이를 막 모듈 내에서 제거한다면 막 표면의 오염은 크게 감소할 것이다. The most commonly introduced processes for pretreatment include flocculation, activated carbon treatment, and prefiltration. Pretreatment to prevent clogging of pores of microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, and nanofiltration membranes by flocculating fine colloidal particles by adding a flocculant is the most commonly used method. However, the floc itself is also a source of fouling, so removing it in the membrane module will greatly reduce the contamination of the membrane surface.

따라서 본 발명의 특징은 전자석과 막을 이용한 하이브리드 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 먼저 막여과공정에서 처리할 원수, 하폐수 등 (이하 막여과 대상 원수)를 응집제와 선택적으로 응집보조제 그리고 자성체 분말을 투입하여 자화된 플록을 형성시키는 전처리공정으로부터 시작한다.Therefore, the present invention relates to an apparatus and method for hybrid water treatment using electromagnets and membranes. First, raw water and sewage water to be treated in the membrane filtration process (hereinafter referred to as membrane filtration water) are added with a coagulant, a coagulant aid, and a magnetic powder. Begin with the pretreatment process to form magnetized flocs.

자성체 분말은 통상의 자성을 띤 분말형 물질을 의미한다. 따라서 산화철 폐촉매, 마그네타이트, 자철광 분말 등을 포함한 인공자성체 또는 천연자성체 분말이 이용될 수 있다.Magnetic powder refers to a powdery material having a normal magnetic content. Therefore, artificial or natural magnetic powders including iron oxide spent catalyst, magnetite, magnetite powder, and the like may be used.

자성체 분말 주입에 있어서는, 자성체를 생성하는 수단으로 마그네타이트를 생성하여 주입하는 것이 비용면에서 바람직하다. 마그네타이트는 2가 철염과 3가 철염을 상온에서 알카리를 주입하여 생성한다. 아래의 식[반응식1]은 마그네타이트의 생성반응식의 일예이다.In magnetic powder injection, it is preferable in terms of cost to generate and inject magnetite as a means for producing magnetic material. Magnetite is produced by injecting alkali at room temperature with divalent iron salt and trivalent iron salt. The following equation [Scheme 1] is an example of the production reaction of magnetite.

[반응식 1]Scheme 1

Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH- --> Fe3O4 + 4H2O Fe 2+ + 2Fe 3+ + 8OH - -> Fe 3 O 4 + 4H 2 O

여기서 사용하는 2가 철염은 제1염화철(FeCl2 ·4H2O)를 사용하고, 3가철염은 제2염화철(FeCl3·6H2O) 사용하며 알칼리는 NaOH 를 사용하여 수용액 상에서 1:2:8(FeCl2 ·4H2O : FeCl3·6H2O : NaOH)로 교반기에서 교반을 하면 추가적인 가열 없이 열을 발생시키면서 pH가 9~10정도로 유지되면서 마그네타이트(Fe3O4)를 포함한 슬러리 용액이 만들어진다.The divalent iron salt used here is ferrous chloride (FeCl 2 · 4H 2 O), the ferric salt is used ferric chloride (FeCl 3 · 6H 2 O) and the alkali is NaOH 1: 2 in aqueous solution When stirring in a stirrer with: 8 (FeCl 2 · 4H 2 O: FeCl 3 · 6H 2 O: NaOH), the slurry contains magnetite (Fe 3 O 4 ) while maintaining a pH of about 9 to 10 while generating heat without additional heating. Solution is made.

자성체 분말을 주입하는 수단은 통상의 정량주입펌프를 이용하여 슬러리용액을 정량 주입하거나 건조된 자성체 분말을 직접 주입기에 의해 주입할 수 있다.The means for injecting the magnetic powder may be injected by metering the slurry solution using a conventional metering pump or by directly injecting the dried magnetic powder.

따라서 자성체 분말 주입수단은 주입량을 조절할 수 있는 장치를 활용할 수 있음은 물론이며 자성체분말을 액체와 혼합하여 주입할 수 있다. 상기한 마그네타이트를 슬러리용액으로 정량 주입하거나 건조된 자성체 분말을 직접 주입기에 의해 주입하는 것은 자성체 분말 주입 수단의 일예를 보여주는 것이며, 다른 인공자성체나 천연자성체 분말을 주입기로 주입하거나 액체와 혼합하여 주입하는 방법 등 당업자가 통상적으로 채용할 수 있는 어느 것도 자성체 분말 주입 수단에 포함될 수 있음은 물론이다. Therefore, the magnetic powder injection means may not only utilize a device capable of adjusting the injection amount, but also may be injected by mixing the magnetic powder with the liquid. Injecting the magnetite into the slurry solution or injecting the dried magnetic powder by a direct injector shows an example of magnetic powder injection means, and injects other artificial or natural magnetic powder into an injector or mixes it with a liquid. Of course, anything that can be commonly employed by those skilled in the art, such as a method, may be included in the magnetic powder injection means.

또한 자성체 분말을 응집제와 혼합하여 주입할 수 있다. 다만, 바람직하게는 자성체 분말의 주입량 조절을 위하여 응집제 주입 라인과 다르게 주입하는 것이 좋다.In addition, the magnetic powder may be mixed with the flocculant and injected. However, it is preferable to inject differently from the flocculant injection line to control the injection amount of the magnetic powder.

자성체 분말은 가능한 한 미세한 분말형태를 띠는 것이 주입후 부유하여 제거대상 물질과 균질화 되기 쉽고 동일한 질량비에 대비하여 표면적과 충돌기회를 확대할 수 있을 뿐만 아니라 처리수에 따른 주입량과의 효율면에서 매우 유리하다. 바람직하게는 20-1,000㎚ 정도의 입도를 갖는 것이 좋다.The magnetic powder is as fine as possible in the form of a powder, which is suspended after injection, which makes it easy to homogenize with the material to be removed.It can not only increase the surface area and the collision opportunity for the same mass ratio, but also improve the efficiency of the injection amount according to the treated water. It is advantageous. Preferably it has a particle size of about 20-1,000nm.

이렇게 막여과 대상수를 전처리공정으로 유입하여 적량의 응집제와 상기한 자성체 분말을 주입하고 교반기를 이용하여 급격히 혼화시킨다. The membrane filtration target water is introduced into the pretreatment step, and an appropriate amount of flocculant and the above-mentioned magnetic powder are injected and rapidly mixed with the stirrer.

응집제는 통상의 수처리에 사용하는 통상의 무기, 유기 응집제를 의미한다. 따라서 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 폴리염화알루미늄(PAC), 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 칼륨명반, 알루민산나트륨, 암모늄명반, 염화코퍼러스, 페록(상품명), 점토, 수산화칼슘, 산화칼슘, 활성규산 등의 무기응집제와 고분자응집제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 등의 유기응집제를 포함한 통상적인 그리고 개량된 응집제를 모두 포함한다.A flocculant means the normal inorganic and organic flocculant used for normal water treatment. Therefore, aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), polyaluminum chloride (PAC), ferrous sulfate, ferric sulfate, ferric chloride, potassium alum, sodium aluminate, ammonium alum, copper chloride, ferroc And conventional and improved flocculating agents including inorganic coagulants such as (trade name), clay, calcium hydroxide, calcium oxide, active silicic acid and organic coagulants such as polymer coagulants, cationic surfactants and anionic surfactants.

또한 응집제 뿐만 아니라 산, 알카리, 활성규사, POLYELECTROLYTES, 점토 등의 응집보조제를 자화형성혼화공정에 주입할 수 있다. 이런 응집보조제로 적정 PH조절, 응집효율을 증진시킨다.In addition to the flocculant, flocculent aids such as acid, alkali, activated silica, POLYELECTROLYTES, and clay can be injected into the magnetization-forming admixture process. This coagulant aid improves the appropriate pH control, coagulation efficiency.

그리고 전처리공정은 자성체분말주입교반공정과 응집제주입혼화공정으로 구분될 수 있다.The pretreatment process can be divided into magnetic powder injection stirring process and flocculant injection mixing process.

자성체분말교반공정은 처리대상수에 자성체분말을 주입하여 교반하는 공정이고, 응집혼화공정은 자성체분말교반공정을 거친 처리대상수에 응집제 또는/및 PH조정제 등과 같은 응집보조제를 주입하고 교반하여 자화된 플록을 형성시키는 공정을 의미한다. The magnetic powder agitation step is a step of injecting and stirring the magnetic powder into the water to be treated, and the coagulation and mixing step is injecting and stirring a flocculating aid such as a flocculant or / and a pH adjuster into the treated water after the magnetic powder agitation process and magnetizing it. It means the process of forming a floc.

막여과 대상수가 전처리공정에 유입되면 막여과 대상수에 포함된 콜로이드성 미세입자 물질, 미생물, 용존성 유기 및 무기물질이 응집제와 자성체 분말과 서로 응집하여 자화된 플록을 형성한다. 자화된 플록에는 자성체 분말이 점착(fixation)되어 있어 플록의 성장 효율이 급격이 증가하며, 다음 공정인 막여과 공정에서 전자석 또는 영구자석에 능률적으로 부착하여 처리하기 좋은 플록을 형성하게 된다. When the membrane filtration water enters the pretreatment process, the colloidal microparticles, microorganisms, dissolved organic and inorganic substances included in the membrane filtration water aggregate with the flocculant and the magnetic powder to form magnetized flocs. Magnetic powder is fixed to the magnetized floc, and the growth efficiency of the floc is rapidly increased, and in the next step of the membrane filtration process, the floc is efficiently attached to an electromagnet or a permanent magnet to form a floc that is easy to process.

도1은 자화된 플록의 형상을 통상의 중력식침전지 제거플록, 통상의 여과지 제거 플록을 비교하여 나타내주고 있다. 도1에서 볼 수 있듯이 본 발명인 전자석 또는 영구자석에 제거될 자화된 플록은 크기가 작음에도 콤팩트하여 제거가 용이할 뿐만 아니라 종래의 침전지나 여과지 식보다 훨씬 작은 크기의 플록들도 막여과 공정의 전자석 또는 영구자석에 의해 제거된다.Fig. 1 shows the shape of the magnetized floes in comparison with the conventional gravitational battery removal floc and the conventional filter paper removal floc. As can be seen in Figure 1, the magnetized flocs to be removed in the present invention electromagnets or permanent magnets are compact and easy to remove, as well as flocs of much smaller size than conventional sedimentation or filter papers. Or by permanent magnets.

따라서 상기한 바와 같이 막 여과(Membrane Filtration) 방식의 수처리 시스템에서 막 모듈 내부 및/또는 막여과장치내부에 전자석(Electromagnet) 또는 영구자석을 위치시킨다.Therefore, in the membrane filtration (Membrane Filtration) water treatment system, the electromagnet or permanent magnet is placed inside the membrane module and / or inside the membrane filtration apparatus.

전자석 또는 영구자석의 형상은 표면적을 최대화 시킬수 있는 형태를 취하는 것이 바람직하다. 따라서 판형, 원통형, 격자형, 프러펠러형 등 막 모듈 내부 또는 막이 위치하는 처리조의 상황에 따라 적절하게 선택할 수 있음은 물론이다.The shape of the electromagnet or permanent magnet is preferably taken to maximize the surface area. Therefore, it can be appropriately selected according to the situation of the treatment tank in which the membrane module or the membrane module is located, such as plate, cylinder, lattice, and propeller type.

따라서 막모듈 및/또는 막장치내부에 전자석 또는 영구자석을 위치시켜 막여과 대상수의 자화된 플록을 제거한다. Thus, electromagnets or permanent magnets are placed within the membrane module and / or membrane device to remove magnetized flocs of membrane filtration target water.

전자석의 경우에는 전자석에 자력을 부여하거나 소멸시키기 위한 수단이 구비되어 있다. 그리고 영구자석의 경우에는 영구자석에 속도조절과 구동이 가능한 감속기를 연계시킨 구동수단을 구비하고 있다.In the case of an electromagnet, a means for providing or extinguishing a magnetic force to the electromagnet is provided. And in the case of permanent magnets are provided with a drive means in conjunction with a speed reducer capable of speed control and drive to the permanent magnet.

자화된 플록이 제거된 막여과 대상수는 막을 통과하면서 나머지 콜로이드성 미세입자물질, 미생물 등이 막에서 제거된다.The membrane filtration water from which the magnetized floc has been removed passes through the membrane, and the remaining colloidal microparticles and microorganisms are removed from the membrane.

그리고, 막의 여과능력이 한도가 되었을 때, 즉 막차압이 증가하게 되거나 gel층이 형성되었을 때 막세정을 실시하게 된다. 막세정을 실시할 때 전자석의 경우에는 전원을 차단하는 등으로 자력을 일시적으로 소멸시키고, 영구자석인 경우에는 감속기를 작동시켜 회전을 시켜 전자석이나 영구자석에 부착된 자화된 플록을 탈리시켜 제거한다.When the filtration capacity of the membrane reaches its limit, that is, when the membrane differential pressure increases or the gel layer is formed, the membrane is washed. When the membrane is cleaned, the magnetic force is temporarily dissipated by shutting off the power in the case of electromagnets, and in the case of permanent magnets, the reducer is operated by rotation to remove the magnetized floc attached to the electromagnet or permanent magnet. .

상기와 같은 공정 및 장치를 통하여 막(membrane) 오염을 저감시키고 유속을 증가시키며 막 차압을 감소시켜 경제성을 제고할 수 있는 것이다. Through such a process and apparatus it is possible to improve the economy by reducing membrane contamination, increasing the flow rate and reducing the membrane differential pressure.

막과 막 모듈의 통수 방식은 처리대상 원수의 성상이나 세척방식, 막의 특성을 고려하여 선정할 수 있다. 일반적으로 막 모듈의 통수 방식에는 처리대상수를 막의 외측에서 공급하는 외압식과, 막의 내측에서 공급하는 내압식이 있다.The method of water passing through the membrane and the membrane module may be selected in consideration of the characteristics of the raw water to be treated, the washing method, and the characteristics of the membrane. In general, the membrane module has a water supply type for supplying the water to be treated from the outside of the membrane, and an internal pressure type for supplying the inside of the membrane.

각각의 막 모듈 통수방식에 따라 막공정내에 전자석이나 영구자석이 위치하는 것은 다양하게 채용될 수 있음은 물론이다. It is a matter of course that the electromagnet or permanent magnet is located in the membrane process according to each membrane module water passage method can be employed in various ways.

다음은 다양한 막 모듈에 따른 본 발명의 적용예를 설명한다. 하지만 이 적 용예로 인하여 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.The following describes an application example of the present invention according to various membrane modules. However, this application does not limit the protection scope of the present invention.

<적용예 1><Application example 1>

도 2는 본 발명의 중공사막 모듈에의 적용 예이다. 2 is an application example to the hollow fiber membrane module of the present invention.

중공사형은 내경이 0.3~1.0mm 정도의 중공사상의 막을 수지제 하우징(Housing)중에 수납하고 있다. 원수의 입구, 출구의 차압이 증대되거나 gel 층이 부착했을 때는 간헐적인 역세를 하며, 필요에 따라 약품 세정도 행한다. The hollow fiber type houses a hollow fiber membrane having an inner diameter of about 0.3 to 1.0 mm in a resin housing. When the differential pressure at the inlet and outlet of the raw water is increased or the gel layer adheres, intermittent backwashing is performed.

본 발명에서는 전처리 단계로서 응집제와 자성체를 주입하여 형성된 자화된 플록들이 존재하는 막여과 대상수가 막 공급수 유입부(7)를 통하여 유입되면 중공사 상의 막 전단에 장착된 전자석(6)에 의해 자화된 플록들이 빠르게 제거되고 원수에 비해 상당히 낮아진 탁도를 갖는 물이 막 표면을 통과하게 된다. 막여과수와 농축수는 막여과수 배출부(8) 및 막농축수 배출부(9)를 통하여 배출된다. 따라서, 중공사막 여과 공정의 성능 향상과 동시에 막 오염 유발물질을 제거함으로써 막 오염을 지연시킬 수 있다. In the present invention, when the membrane filtration target water containing the magnetized flocs formed by injecting the flocculant and the magnetic material as the pretreatment step flows through the membrane feed water inlet 7, the magnetization is carried out by the electromagnet 6 mounted on the membrane front end of the hollow fiber. The flocs are quickly removed and water with a much lower turbidity than the raw water passes through the membrane surface. The membrane filtration water and the concentrated water are discharged through the membrane filtration water discharge unit 8 and the membrane concentrate water discharge unit 9. Therefore, membrane fouling can be delayed by removing the membrane contaminant while improving the performance of the hollow fiber membrane filtration process.

또한 막 차압이 증가하게 되거나 gel 층이 형성되어 막 세정을 실시하게 될 경우에는 전자석의 전원을 차단하여 중공사 막과 전자석 표면에 부착되어 있던 막 오염 물질들이 함께 세척이 된다.In addition, when the membrane differential pressure is increased or the gel layer is formed and the membrane is cleaned, the power of the electromagnet is cut off and the membrane contaminants attached to the surface of the hollow fiber and the electromagnet are washed together.

<적용예2><Application Example 2>

도 3은 본 발명의 관형 모듈에의 적용 예이다. 3 is an application example to the tubular module of the present invention.

관형 모듈은 다공관의 내측 또는 외측에 막을 장착한 막모듈(원형모양으로 형성된 막에서 내경이 3~5mm 이상인 것을 말한다) 이고 외압식 여과법과 내압식 여과법이 있다. 내압식 모듈은 막의 충전밀도는 작지만, 스폰지폴(sponge pole) 등으로 막면세척이 가능하고 외압식 모듈도 압력손실이 작고 세척이 용이하다. Tubular module is a membrane module (means having an inner diameter of 3 to 5 mm or more in a membrane formed in a circular shape) equipped with a membrane inside or outside the porous tube, and has an external pressure filtration method and a pressure resistant filtration method. Pressure-resistant modules have a small packing density of membranes, but they can be cleaned by sponge poles, etc., while external pressure modules have low pressure loss and are easy to clean.

본 발명에서는 막 공급수 유입부(7)를 통하여 응집제와 자성체로 자화된 플록들이 유입하게 되고 막 유입부에 설치된 전자석에 의해 플록(floc)이 부착, 제거된다. 그리고 농축수 및 막 여과수는 농축수 배출부(8) 및 막여과수 배출부(9)를 통하여 배출된다.In the present invention, flocs magnetized into a flocculant and a magnetic body are introduced through the membrane feed water inlet 7, and flocs are attached and removed by an electromagnet installed at the membrane inlet. The concentrated water and the membrane filtered water are discharged through the concentrated water discharge unit 8 and the membrane filtration water discharge unit 9.

<적용예3><Application Example 3>

도 4는 본 발명의 나권형 모듈에의 적용 예이다. 4 is an example of application to the spiral wound module of the present invention.

나권형 모듈은 평판형 막을 자루 모양으로 형성한 것을 자루지지체와 스페이서(spacer)와 함께 김밥모양으로 성형한 막 모듈에 엘리멘트(element)와 엘리멘트를 삽입한 벳셀(vessel : 내압식 용기)로 구성된다. 이 형식은 막의 충전밀도가 높고 압력손실이 적다. 그러나 나권형은 현탁물에 의해 막면이나 유로가 폐색될 가능성이 높다. 이것은 막의 충진 밀도를 높이기 위해 막의 간격을 작게 함으로서 SS(suspended solids)제거 등의 전처리가 필요하다. The spiral wound module is composed of a vessel formed of a flat membrane, and a vessel containing an element and an element in a gimbal-shaped membrane module together with a bag support and a spacer. . This type has a high packing density of the membrane and low pressure loss. However, spiral wound type is likely to be blocked or suspended by suspension. This requires pretreatment such as removing suspended solids (SS) by reducing the gap between the membranes to increase the packing density of the membranes.

따라서 본 발명은 나권형 모듈 유입 부분에서 원수 중의 현탁질 성분이 응집제와 자성체분말에 의해 자화된 플록이 전자석에 의해 제거됨으로써 막오염 물질의 저감과 함께 나권형 모듈의 성능 향상에 기여할 수 있다.Therefore, the present invention can contribute to the improvement of the performance of the spiral wound module by reducing the membrane fouling material by removing the floc magnetized by the flocculant and the magnetic powder in the raw water in the spiral wound module inlet.

<적용예4><Application Example 4>

도 5는 본 발명의 평판형 모듈의 적용 예이다. 5 is an application example of the flat panel module of the present invention.

실용화되어 있는 평판형 모듈은 평판막과 막지지판으로 구성된 가압급수실과 여과실을 교대로 조합시킨 다층 구조로 되어 있다. 막을 수직으로 다수 배치한 프랫 앤 프레임(flat and frame)형이나 막을 수평방향으로 배치한 스택(stack)형이 있다. 크로스 플로우(cross flow) 여과방식으로 운전하는 것이 일반적이다. 평판형 모듈은 각 모듈의 간격 조절이 가능하며 고농도 현탁물질을 함유한 원수에 적용이 가능하다. 또한 분해 조립이 가능하여 세정이 용이하고 각각의 평막 자체만의 교체가 가능한 구조를 가지고 있다. The plate-type module that has been put to practical use has a multilayer structure in which a pressurized water supply chamber composed of a plate membrane and a membrane support plate and a filtration chamber are alternately combined. There is a flat and frame type in which a plurality of membranes are vertically arranged, or a stack type in which the membranes are arranged horizontally. It is common to operate with cross flow filtration. The flat module can adjust the distance of each module and can be applied to raw water containing high concentration of suspended substance. In addition, disassembly and assembly is possible, so that it is easy to clean and replace each flat membrane itself.

본 발명에서는 막여과 대상수의 유입단에 전자석을 배치하여 응집제와 자성체분말로 자화된 플록을 제거하고 평판 사이에도 전자석을 설치하여 자화된 플록을 제거함으로써 평판형 모듈의 유로 폐색을 저감시킬 수 있다.In the present invention, by placing an electromagnet at the inflow end of the membrane filtration target water to remove the flocs magnetized by the flocculant and the magnetic powder, and by installing an electromagnet between the plate to remove the magnetized flocs can block the flow path of the flat plate module. .

<적용예5><Application Example 5>

도 6은 본 발명의 침지형 막 처리장치에의 적용 예이다. 6 is an example of application to the immersion type film treating apparatus of the present invention.

본 발명에서는 막여과 대상수의 유입부 및 침지형 막 모듈 사이 사이에 전자석을 설치하여 응집제와 자성체분말에 의해 자화된 플록들이 제거되고 침지형 막의 역세척시 전자석에 부착된 플록을 탈리시켜 배출수와 함께 유출시킨다.In the present invention, an electromagnet is installed between the inlet of the membrane filtration target and the submerged membrane module to remove the flocs magnetized by the flocculant and the magnetic powder. Let's do it.

다음은 본 발명의 실시예를 설명한다. 다만 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.The following describes an embodiment of the present invention. However, the embodiments do not limit the scope of the present invention.

<실시예1> Example 1

도 7은 본 발명의 자화된 플록(floc)의 영구자석 또는 전자석에 의한 부착, 제거를 위한 회분식(Batch) 실험 구조도이다. 전자석 부착조(16)의 의미는 막여과공정이나 장치에 장착될 전자석이 자화플록을 제거하는 메카니즘 및 효율을 나타내 보이는 것이다. FIG. 7 is a batch experimental structural diagram for attachment and removal of a magnetized floc by a permanent magnet or an electromagnet of the present invention. FIG. The meaning of the electromagnet attachment tank 16 is that the electromagnet to be mounted in the membrane filtration process or the device shows the mechanism and the efficiency of removing the magnetization flocs.

수돗물에 탁도 유발물질인 카올린(kaolin)을 첨가하여 원수를 약 21NTU(Nephelometric Turbidity Unit) 정도로 1l를 제조한 뒤 자성체 분말(Fe3O4)을 주입하여 자성체분말주입교반조(12)에서 체류시간 4분(HRT,Hydraulic Retention Time) 동안 자성체분말주입교반조 교반기(13)로 교반하여 35.4NTU 정도의 처리대상 원수를 만든다. 여기에 응집제주입혼화조(14)에 Jar test를 통하여 구해진 최적 응집제 주입량인 Al2(SO4)3를 10ml(2.982mg/l as Al2O3) 주입하고, pH 조정제(응집보조제)로서 CaO를 주입하여 pH를 7로 맞춰준 후 응집제주입혼화조 교반기(15)로 약 G=80 sec-1의 교반 강도로 체류시간(HRT) 4분동안 혼화(Rapid Mixing)를 해주면 자성체 분말이 플록 구성 물질의 일부로써 포함된 자화된 플록이 만들어진다. 자화된 플록(floc)은 전자석 부착조(16)로 이동하게 되고 전자석 모듈(17)에 의해 자화된 플록(floc)이 제거된다. 처리수의 탁도는 1.3NTU 이내로 나타났으며, 이는 침전지 유출수 탁도 정도로서 막 오염(fouling) 방지에 충분한 전처리 수질로 판단되었다.Turbidity-inducing kaolin (kaolin) was added to tap water to prepare 1 l of raw water at about 21 NTU (Nephelometric Turbidity Unit), and then injected with magnetic powder (Fe 3 O 4 ) to dwell in the magnetic powder injection stirring bath (12). For 4 minutes (HRT, Magnetic Retention Time) by stirring with a magnetic powder injection stirring agitator 13 to produce raw water of about 35.4 NTU. Here the optimum flocculant dose of Al 2 obtained through the Jar test the coagulant injection mixing tank 14 to the (SO 4) 3 to 10ml (2.982mg / l as Al 2 O 3) injected, and CaO as a pH adjusting agent (coagulant aid) After adjusting the pH to 7 and mixing with the coagulant injection mixing tank stirrer (15) for 4 minutes at the stirring time (HRT) at a stirring strength of about G = 80 sec -1, the magnetic powder is composed of floc. Magnetized floes are made that contain as part of the material. The magnetized floc is moved to the electromagnet attachment bath 16 and the magnetized floc is removed by the electromagnet module 17. The turbidity of the treated water was found to be within 1.3 NTU, which was considered to be sufficient pretreatment water quality to prevent membrane fouling as the sedimentation effluent turbidity.

본 발명은 기존의 상하수도 처리, 각종 산업폐수처리 공정에 부가하여 적용할 수 있는 효율적인 수처리 장치 및 방법이므로 큰 설치비용없이 기존의 수처리 시설에 적용하여 수처리효율을 높일 수 있다. The present invention is an efficient water treatment apparatus and method that can be applied in addition to existing water and sewage treatment and various industrial wastewater treatment processes, so that the water treatment efficiency can be increased by applying to an existing water treatment facility without a large installation cost.

또한 본 발명은 종래의 많은 부지를 확보해야 하는 어려움이 있는 수처리 공정이 필요한 곳에 매우 효율적으로 적용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied very efficiently where a water treatment process having a lot of conventional sites need to be secured.

이와 더불어 간이 상하수도 또는 간이 폐수 처리공정이 필요한 곳에 매우 획기적으로 적용할 수 있는 발명이다.In addition, it is an invention that can be applied very innovatively where a simple water and sewage or a simple wastewater treatment process is required.

도 1은 단위공정별 제거 플록(floc) 크기 개념도1 is a conceptual diagram of removal floc size for each unit process

도 2는 중공사 막 모듈에의 전자석 적용 예2 is an application example of an electromagnet to a hollow fiber membrane module

도 3은 관형모듈(내압식)에의 전자석 적용 예3 is an application example of an electromagnet to a tubular module (pressure-resistant type)

도 4는 나권형 모듈에의 전자석 적용 예4 shows an example of applying an electromagnet to a spiral wound module

도 5는 평판형 모듈에의 전자석 적용 예5 is an example of applying an electromagnet to a flat panel module

도 6은 침지형 막 처리장치에서의 전자석 적용 예6 is an application example of the electromagnet in the immersion membrane treatment apparatus

도 7은 자화된 플록(floc)의 자석에 의한 부착, 제거를 위한 구조도7 is a structural diagram for attachment and removal by magnetization of magnetized floc

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1. 중공사 막 모듈 2. 관형 모듈1. Hollow fiber membrane module 2. Tubular module

3. 나권형 모듈 4. 평판형 모듈3. Spiral winding module 4. Flat panel module

5. 침지형 막 처리장치 6. 전자석5. Immersion type membrane treatment device 6. Electromagnet

7. 막여과 대상수 유입부 8. 농축수 유출부7. Membrane filtration water inlet 8. Concentrated water outlet

9. 막 여과수 유출부 10. 평판형 막9. Membrane Filtrate Outflow 10. Flat Membrane

11. 침지형 막 모듈 12. 자성체분말주입교반조11. Immersion type membrane module 12. Magnetic powder injection stirring

13. 자성체분말주입교반조 교반기 14. 응집제주입혼화조13. Magnetic powder injection stirring agitator 14. Coagulant injection mixing tank

15. 응집제주입혼화조 교반기 16. 전자석 부착조15. Coagulant injection mixing tank stirrer 16. Electromagnet attachment tank

17. 전자석 모듈(Electromagnet Module) 17. Electromagnet Module

Claims (6)

삭제delete 막여과 대상수에 자성체분말과 응집제를 주입하여 자화된 플록을 형성하는 전처리공정, Pretreatment process of injecting magnetic powder and flocculant into membrane filtration water to form magnetized flocs, 상기 전처리공정을 거친 막여과 대상수를 막여과 공정에 유입하여 막여과 공정에 장착된 자석을 이용하여 자화된 플록을 제거하고 자화된 플록이 제거된 막여과 대상수는 막에 여과됨에 특징이 있는 막여과 수처리 방법에 있어서,The membrane filtration target water, which has undergone the pretreatment process, is introduced into the membrane filtration process to remove magnetized flocs using a magnet mounted in the membrane filtration process, and the membrane filtration target water from which the magnetized flocs have been removed is filtered through the membrane. In the membrane filtration water treatment method, 전처리공정에 응집보조제를 더 주입하고,Inject more coagulant adjuvant into the pretreatment process, 상기 전처리공정에서 응집제와 응집보조제를 주입하여 혼화하는 방법은 교반기식, 수류식 또는 펌프확산방식이며,In the pretreatment process, a method of injecting a flocculant and a coagulant adjuvant into the mixture is agitator type, water flow type, or pump diffusion method. 막모듈은 중공사형, 평판형, 나권형, 관형 또는 침지형 막 모듈이며,Membrane modules are hollow fiber, flat, spiral wound, tubular or immersed membrane modules, 막여과 공정에 장착된 자석은 막여과장치의 '막여과장치내부', '막모듈내부' 또는 '막여과장치내부와 막모듈내부'에 위치하고, The magnet mounted in the membrane filtration process is located in the 'membrane filtration device', 'membrane module inside' or 'membrane filtration device and membrane module inside' of the membrane filtration device. 상기 자석은 전자석형 또는 영구자석형인 것에 특징이 있는 막여과 수처리방법. The magnet is a membrane filtration water treatment method characterized in that the electromagnet type or permanent magnet type. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 전처리공정은 자성체분말주입교반공정과 응집제주입혼화공정으로 구분되고,Pretreatment process is divided into magnetic powder injection stirring process and flocculant injection mixing process, 자성체분말은 산화철 폐촉매, 마그네타이트, 자철광 분말을 단독으로 또는 혼합하여 사용하고, 응집제는 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 폴리염화알루미늄(PAC), 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 칼륨명반, 알루민산나트륨, 암모늄명반, 염화코퍼러스, 페록(상품명), 점토, 수산화칼슘, 산화칼슘, 활성규산 등의 무기응집제와 고분자응집제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 등의 유기응집제를 단독으로 또는 2이상을 사용하고, 응집보조제는 산, 알카리, 활성규사, POLYELECTROLYTES, 점토 등을 단독으로 또는 2 이상을 사용하며,Magnetic powder is used alone or mixed with iron oxide catalyst, magnetite and magnetite powder, and the flocculant is aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), polyaluminum chloride (PAC), ferrous sulfate, ferric sulfate Inorganic agglomerates such as ferric chloride, potassium alum, sodium aluminate, ammonia alum, copper chloride, ferroc (trade name), clay, calcium hydroxide, calcium oxide, active silicic acid, polymer coagulant, cationic surfactant, anionic surfactant, etc. The organic coagulant of alone or two or more, the coagulant aid is used alone or two or more acid, alkali, activated silica, POLYELECTROLYTES, clay, etc. 막의 역세척시에는 전자석의 경우는 자력을 일시적으로 소멸시키고 영구자석의 경우는 구동수단으로 고속 회전시켜 자석에 부착된 플록을 제거하는 공정에 특징이 있는 막여과 수처리 방법.Membrane filtration water treatment method characterized in that the electromagnet temporarily dissipates the magnetic force during the back washing of the membrane, and in the case of the permanent magnet, the high speed rotation by the drive means to remove the floc attached to the magnet. 삭제delete 막여과 장치 내부에 자석을 위치시키고,Place the magnet inside the membrane filtration device, 자성체분말과 응집제를 주입하고 선택적으로 응집보조제를 주입하고 교반하여 자화된 플록을 형성하는 전처리공정을 거친 막여과 대상수를 막여과 장치로 유입하여 상기 자석에 의해 자화된 플록을 제거함에 특징이 있는 막여과 장치에 있어서, Injecting magnetic powder and flocculant, selectively injecting coagulant aid and stirring to form a magnetized floc, the membrane filtration target water is introduced into the membrane filtration device to remove the magnetized floc by the magnet. In membrane filtration device, 막여과 장치는 막모듈이 중공사형, 평판형, 나권형, 관형 또는 침지형 막 모듈인 막여과장치이며,Membrane filtration device is a membrane filtration device in which the membrane module is a hollow fiber type, flat plate, spiral wound type, tubular type or immersion type membrane module, 자석은 상기 막여과 장치의 '막여과장치내부', '막모듈내부' 또는 '막여과장치내부와 막모듈내부'에 위치하고, The magnet is located in the 'membrane filter inside', 'membrane module inside' or 'membrane filter inside and the membrane module inside' of the membrane filter device, 상기 자석은 전자석형 또는 영구자석형인 것에 특징이 있는 막여과 장치.Membrane filtration device characterized in that the magnet is electromagnet type or permanent magnet type. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 영구자석형 자석은 자석에 구동수단이 결합된 영구자석인 것에 특징이 있는 막여과 장치. Permanent magnet type magnet is a membrane filtration device characterized in that the permanent magnet coupled to the drive means.
KR1020080120614A 2008-12-01 2008-12-01 Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane KR100918373B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080120614A KR100918373B1 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080120614A KR100918373B1 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100918373B1 true KR100918373B1 (en) 2009-09-21

Family

ID=41355975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080120614A KR100918373B1 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100918373B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011094236A2 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 Rodney Herrington Systems and methods for filtration
KR20150124255A (en) * 2014-04-28 2015-11-05 (주)천하중공업 water treating apparatus and method using zero-valent iron
KR102527369B1 (en) 2022-10-18 2023-04-28 주식회사 제이엠 Water Pipeline Metal Removal System

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929015A (en) 1982-08-11 1984-02-16 Daido Steel Co Ltd Separation of magnetic component and nonmagnetic component
JPS59139910A (en) 1983-01-27 1984-08-11 Daido Steel Co Ltd Magnetic separation method
KR20040033932A (en) * 2002-10-16 2004-04-28 김귀배 sewage disposal system
KR100569828B1 (en) 2004-06-03 2006-04-11 임혁철 A wastewater re-disposal plant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929015A (en) 1982-08-11 1984-02-16 Daido Steel Co Ltd Separation of magnetic component and nonmagnetic component
JPS59139910A (en) 1983-01-27 1984-08-11 Daido Steel Co Ltd Magnetic separation method
KR20040033932A (en) * 2002-10-16 2004-04-28 김귀배 sewage disposal system
KR100569828B1 (en) 2004-06-03 2006-04-11 임혁철 A wastewater re-disposal plant

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011094236A2 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 Rodney Herrington Systems and methods for filtration
WO2011094236A3 (en) * 2010-02-01 2011-12-29 Rodney Herrington Systems and methods for filtration
KR20150124255A (en) * 2014-04-28 2015-11-05 (주)천하중공업 water treating apparatus and method using zero-valent iron
KR101661316B1 (en) * 2014-04-28 2016-09-29 (주)천하중공업 water treating apparatus and method using zero-valent iron
KR102527369B1 (en) 2022-10-18 2023-04-28 주식회사 제이엠 Water Pipeline Metal Removal System

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zahrim et al. Coagulation with polymers for nanofiltration pre-treatment of highly concentrated dyes: a review
US6416668B1 (en) Water treatment process for membranes
US20020088759A1 (en) Method of treating industrial waste waters
KR101455025B1 (en) a water treatment system effective for treating both high turbity and high algal raw water
KR101612219B1 (en) Device and Method for Treating Washing Water using combined coagulation-ceramic ultrafiltration membrane system
KR100918373B1 (en) Hybrid water treatment equipment and method using electromagnet and membrane
CN110156249A (en) A kind of pretreated integrated approach of high-concentration printing and dyeing wastewater based on tubular membrane
CN203360192U (en) Treatment device for difficultly degradable industrial wastewater
KR100926000B1 (en) Water treatment equipment and method using magnet flocculator
Ebrahimi et al. Hybrid coagulation-UF processes for spent filter backwash water treatment: a comparison studies for PAFCl and FeCl 3 as a pre-treatment
KR20040002594A (en) Liquid treatment method and apparatus
JP2010247057A (en) Water purification method combining fine particle-making method and membrane separation method
CN105668942B (en) A kind for the treatment of process of high concentration and refractory organic wastewater
KR100926008B1 (en) Water treatment equipment using magnet with increased capability of attachment and detachment of magnetized floc
KR100538126B1 (en) Ds-mt system
Qrenawi et al. Membrane Bioreactor (MBR) as a Reliable Technology for Wastewater Treatment
JPH11104696A (en) Production of purified water
CN214088061U (en) Zinc-containing wastewater recycling treatment system
JP2013046891A (en) Outside-tank installation type membrane separation activated sludge method and activated sludge treatment apparatus
KR101420063B1 (en) a treated wastewater recycling system using both ozone treated back washing water and the inorganic memberane and the treated wastewater recycling method
KR20230088599A (en) Recycling water manufacturing system for semiconductor waste water, and method for the same
JP2002346347A (en) Method and apparatus for filtration
KR100926005B1 (en) Water treatment equipment and method using magnet with easy attachment and detachment of magnetized floc
KR101091092B1 (en) Two step advanced water purification apparatus
KR20170040964A (en) An apparatus for water treatment using precipitation and dehydration of sludge and a method for water treatment using thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120831

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130902

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140829

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150901

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160825

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170822

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180816

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190829

Year of fee payment: 11