KR20150046093A

KR20150046093A - 조수 방법

Info

Publication number: KR20150046093A
Application number: KR20157005902A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 고바야시; 히로오 다카바타케
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-04-29
Also published as: WO2014034845A1; CN104603064A; AU2013309907A1; US20150321934A1; JPWO2014034845A1

Abstract

본 발명은 막의 세정에 필요해지는 약품이나 린스수를 삭감하면서, 세정 후의 분리막 모듈의 내부 pH 상승을 억제하면서, 차압 상승을 방지 가능한 분리막의 세정 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 피처리수를 처리하여 피막 여과수를 생성하는 피막 여과수 생성 공정과, 피막 여과수를, 분리막을 갖는 분리막 모듈로 여과하여 막 여과수를 생성하는 여과 공정과, 여과 공정에 있어서 분리막을 폐색시킨 피여과물을 세정수를 사용하여 제거하는 역압 세정 공정과, 역압 세정 공정에서의 세정에 사용한 세정 폐액을 배수하는 배수 공정을 갖는 조수 방법이며, 피막 여과수 생성 공정은 피처리수에 제1 pH 조정 약품과 양이온계 응집제를 첨가하여 피처리수에 포함되는 피여과물을 응집시켜 전처리수로 하는 응집 스텝을 갖는 것에 있어서, 피막 여과수의 pH와 세정수의 pH를 특정 조건의 것으로 한다.

Description

조수 방법 {WATER PRODUCTION METHOD}

본 발명은 피처리수를 분리막으로 여과하여 막 여과수를 생성하는 조수(造水) 방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 분리막에 부착된 탁질이나 응집 플록을 효율적으로 배출시키는 분리막의 역압 세정 공정을 갖는 조수 방법에 관한 것이다.

종래의 수처리 프로세스에서는 제거가 곤란한 성분이 제거 가능하므로, 최근, 분리막으로서 공경(孔徑)이 작은 정밀 여과막(MF막)이나 한외 여과막(UF막)의 도입이 진행되고 있다. 이러한 분리막에 의한 수처리 프로세스에 있어서도, 바이러스류나 저분자 유기물은 분리막 단체에 의한 제거가 곤란하므로, 그 전단에 응집 프로세스를 내장하여, 바이러스류나 저분자 유기물을 응집 플록에 도입함으로써, 후단의 막 처리에 있어서의 제거율을 향상시키는 등의 대책이 취해지고 있다. 응집 프로세스에서는, 일반적으로 음으로 대전하고 있으므로 서로 반발하여 수중에 존재하는 바이러스류나 저분자 유기물을, 양전하를 갖는 양이온계의 응집제에 의해, 전하를 중화하여 반발력을 약화시킴으로써 응집시켜 응집 플록에 도입시키고 있다. 이때, 바이러스류나 저분자 유기물은 저입경이므로 표면적이 상대적으로 크기 때문에, 음전하를 중화하는 데 필요한 응집제가 다량으로 필요해져, 응집 처리나 오니 처리 등의 처리에 드는 비용이 크다는 문제가 있었다.

특허문헌 1 및 2에는 이러한 문제에 대해 응집 시의 pH를 저하시키는 대책을 개시하고 있다. 응집제는 pH가 저하되면 그의 단위 응집제당의 양전하량이 증대되는 성질을 가지므로, 응집제량을 증가시키지 않고도 pH를 저하시킴으로써 양전하를 증가시킬 수 있다는 것이다.

또한, 분리막에 의한 수처리 프로세스에서는 피여과물에 의한 분리막의 폐색에 의해 차압 상승이 발생하므로 연속해서 막 여과할 수 있는 시간에는 한계가 있다. 즉, 분리막 모듈에서는 소정 시간 여과를 계속하면, 피처리수 중의 탁질이나 응집 플록이 분리막의 표면이나 세공 내를 막히게 하거나, 또한 분리막 사이 등의 분리막 모듈의 내부에 퇴적하여 여과성을 저하시킨다. 이로 인해, 정기적으로 분리막을 세정하는 공정이 수처리 프로세스 중에 포함되어 있다. 분리막을 세정하는 공정으로서, 통상은 막 여과수를 사용하여, 분리막 모듈의 2차측(막 여과수의 취출측)으로부터 1차측(피막 여과수의 공급측)으로 역압 세정하고, 분리막의 표면 및 세공 내나 분리막 사이 등에 축적한 탁질이나 응집 플록을 제거하여, 분리막 모듈의 밖으로 배출하는, 소위 역압 세정 공정이 사용되어 있다. 이러한 공정에 있어서 세정성을 높이는 방법으로서, 특허문헌 3 및 4에 분리막 모듈의 2차측으로부터 1차측으로 역압 세정할 때에, 역압 세정수의 pH를 높이는 방법이 개시되어 있다. 역압 세정수의 pH를 10 이상으로 높임으로써, 막을 폐색시키고 있던 물질을 효율적으로 분해하여 제거할 수 있고, 차압 상승을 방지할 수 있다는 것이다.

일본 특허 공개 제2009-125708호 공보 일본 특허 공개 평11-239789호 공보 일본 특허 공개 제2005-224671호 공보 일본 특허 공개 제2011-125822호 공보

응집제량의 증가를 억제하기 위해, 특허문헌 1 및 2에 개시되는 기술을 적용한 경우, 막의 차압이 급상승하여 안정 운전이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 세정 시에, 특허문헌 3 및 4에 개시되는 고pH의 세정수를 사용하여 역압 세정을 행한 경우, 역압 세정에 필요한 약품 비용이 증가하거나, 막을 중화하기 위해 다량의 린스수가 필요해진다는 문제점이 있다.

또한, 세정 후에 분리막 모듈에 잔존한 세정액 및/또는 세정 폐액의 중화가 불충분했던 경우, 분리막 모듈의 내부 pH가 상승함으로써, 저pH 영역에서 응집하여 응집 플록에 도입되어 있던 제거 대상 성분이 응집 플록으로부터 이탈하여, 제거 성능이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 문제점을 감안하여, 본 발명에서는 여과 시에 있어서의 제거 대상 성분의 제거 성능의 저하와 차압의 상승을 억제함과 함께, 분리막의 세정 시에 사용하는 약품이나 린스수를 삭감하는 것이 가능한 분리막을 사용한 조수 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 이하와 같이 구성된다.

(1) 피처리수를 처리하여 피막 여과수를 생성하는 피막 여과수 생성 공정과,

피막 여과수를, 분리막을 갖는 분리막 모듈로 여과하여 막 여과수를 생성하는 여과 공정과,

여과 공정에 있어서 분리막을 폐색시킨 피여과물을 세정수를 사용하여 제거하는 역압 세정 공정과,

역압 세정 공정에서의 세정에 사용한 세정 폐액을 배수하는 배수 공정을 갖는 조수 방법이며,

피막 여과수 생성 공정은 피처리수에 제1 pH 조정 약품과 양이온계 응집제를 첨가하여 피처리수에 포함되는 피여과물을 응집시켜 전처리수로 하는 응집 스텝을 갖고,

여과 공정에 제공하는 피막 여과수는 하기 식 i을 만족시키고,

역압 세정 공정은, 적어도 상기 분리막을, 하기 식 ii 및 iii을 만족시키는 세정수로 역압 세정하는 제1 역압 세정 스텝을 갖는 조수 방법.

<식 i>

<식 ii>

<식 iii>

(2) 상기 역압 세정 공정의 제1 역압 세정 스텝에 있어서, 상기 막 여과수에 제2 pH 조정 약품을 첨가함으로써 상기 식 ii 및 iii을 만족시키는 세정수를 제조하는 상기 (1)에 기재된 조수 방법.

(3) 상기 역압 세정 공정의 제1 역압 세정 스텝 후, 상기 막 여과수를 사용하여 역압 세정하는 제2 역압 세정 스텝을 더 갖는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 조수 방법.

(4) 상기 역압 세정 공정의 제1 역압 세정 스텝 시, 상기 분리막 모듈의 1차측으로 기체를 도입하는 공기 세정을 동시에 행하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 조수 방법.

(5) 상기 역압 세정 공정의 제2 역압 세정 스텝 시, 상기 분리막 모듈의 1차측으로 기체를 도입하는 공기 세정을 동시에 행하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 조수 방법.

(6) 상기 피막 여과수 생성 공정이 응집 스텝 후에 고액 분리수를 얻는 고액 분리 스텝을 갖는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 조수 방법.

(7) 상기 고액 분리수에 pH 조정 약품을 주입함과 함께 하기 식 iv 내지 vi을 만족시키도록, 각 공정 및/또는 스텝에서의 pH를 설정하는 상기 (6)에 기재된 조수 방법.

<식 iv>

<식 v>

<식 vi>

본 발명에 따르면, 여과 시에 있어서의 제거 대상 성분의 제거 성능의 저하와 차압의 상승을 억제하여 분리막에 의한 조수를 안정적으로 실시 가능하게 함과 함께, 분리막의 세정 시에 사용하는 약품이나 린스수를 삭감하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 조수 방법에 관한 분리막의 세정 방법의 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 조수 방법에 관한 분리막의 세정 방법의 다른 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 조수 방법에 관한 분리막의 세정 방법의 다른 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 조수 방법에 관한 분리막의 세정 방법의 다른 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 조수 방법에 관한 분리막의 세정 방법의 다른 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 조수 방법에 관한 분리막의 세정 방법의 다른 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 분리막에 있어서의 막간 차압의 변화를 모식적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 조수 방법은 피처리수를 처리하여 피막 여과수를 생성하는 피막 여과수 생성 공정과, 피막 여과수를, 분리막을 갖는 분리막 모듈로 여과하여 막 여과수를 생성하는 여과 공정과, 여과 공정에 있어서 분리막을 폐색시킨 피여과물을 세정수를 사용하여 제거하는 역압 세정 공정과, 역압 세정 공정에서의 세정에 사용한 세정 폐액을 배수하는 배수 공정을 갖는 조수 방법이며,

역압 세정 공정은, 적어도 상기 분리막을, 하기 식 ii 및 iii을 만족시키는 세정수로 역압 세정하는 제1 역압 세정 스텝을 갖는 방법이다.

<식 i>

<식 ii>

<식 iii>

본 발명에 있어서, 조수 방법이라 함은, 상기한 각 공정에 의해 피처리수로부터 막 여과수를 제조하는 제조 방법이다. 상기와 같은 각 공정을 가짐으로써, 피처리수 중에 포함되는 피여과물을 제거한 막 여과수를 연속적으로 제조할 수 있다. 여기서 연속적으로 제조한다라고 함은, 프로세스 전체적으로 본 경우에, 적어도 여과 공정, 역압 세정 공정, 배수 공정을 순차 행함으로써 조수에 걸리는 운전을 연속해서 행할 수 있다는 것을 나타낸다. 즉, 여과막이 응집 플록 등으로 폐색될 때마다 모듈 교환을 하기 위해 설비를 정지하는 것 등 없이, 역압 세정 공정 등을 적절히 삽입함으로써 설비 전체적으로 연속해서 운전을 행할 수 있는 것을 말한다. 또한, 피막 여과수 생성 공정에 대해서는 상기 여과 공정, 역압 세정 공정, 배수 공정의 사이클에 포함되어 반복해서 실시해도 되고, 미리 일괄하여 배치 처리를 행하거나, 또는 별도의 라인에서 처리를 행하는 등의 형태로, 상기 사이클의 밖에 두어도 된다.

본 발명의 조수 방법에 있어서, 피처리수라 함은, 하천수, 호수, 지하수, 해수, 함수, 하수, 하수 처리수, 산업 배수 등의 물이 해당한다. 본 발명의 조수 방법은 이들 피처리수 중에서도 분리막을 사용한 종래의 조수 방법에 있어서 제거하는 것이 곤란했던 용해성 유기물이나 색도 성분, 또한 바이러스류 등의 성분이 피여과물로서 포함되는 물에 대해 적용하는 것이 적합하다. 또한, 본 발명의 조수 방법은, 일반적으로 응집을 저해한다고 하는 해초류 유래 유기물이나 부식산, 계면 활성제를 포함하는 피처리수에도 적절하게 적용할 수 있다.

본 발명의 조수 방법에 있어서, 피막 여과수 생성 공정에 있어서의 응집 스텝은 피처리수에 포함되는 피여과물을 응집시키는 스텝이고, 피처리수가 응집 스텝을 거친 피처리수를 전처리수라고 칭한다. 본 응집 스텝에 있어서는, 피처리수에 제1 pH 조정 약품과 양이온계 응집제를 첨가하여 전처리수를 얻는다. 여과 공정에 제공하는 피막 여과수는 상기 식 i을 만족시킨다. 피막 여과수 생성 공정은 적어도 응집 스텝을 갖지만, 후술하는 고액 분리 스텝을 갖는 것도 바람직하다. 피막 여과수 생성 공정이 응집 스텝만으로 구성되는 경우에는, 응집 스텝에 의해 생성한 전처리수가 피막 여과수로서 여과 공정에 제공되고, 피막 여과수 생성 공정이 응집 스텝 후에 후술하는 고액 분리 스텝을 갖는 구성에서는 얻어지는 고액 분리수(또는 고액 분리수에 pH 조정 약품을 더 주입한 것)가, 피막 여과수로서 여과 공정에 제공된다. 응집 스텝에 있어서 형성되는 피여과물의 응집체(피여과물과 응집제의 혼합물)를 응집 플록이라고 칭한다. 이와 같은 전처리를 행함으로써, 양이온계 응집제의 양전하량을 증가시킴으로써 전하를 중화하는 능력을 증대시켜, 응집 플록으로 피여과물을 도입하는 효율이 상승하고, 그 후의 여과 공정에 있어서의 피여과물의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 조수 방법에 있어서, 여과 공정은 분리막을 갖는 분리막 모듈로 피막 여과수를 여과하고, 피막 여과수 중의 피여과물 및 피여과물을 포함하는 응집 플록의 적어도 일부를 제거한 막 여과수를 생성하는 공정이다. 본 공정에 사용되는 분리막으로서는, 응집 플록의 분리에 적합한, 공경이 0.1 내지 1 ㎛인 정밀 여과막(MF막)이나 공경이 0.01 내지 0.1 ㎛인 한외 여과막(UF막)이 적합하다. 그것보다 공경이 작은 나노 여과막이나 역침투막에서는 여과에 과대한 압력이 필요해짐과 함께, 응집 플록에 의해 분리막의 폐색이 발생하기 쉬운 것에 의해 안정 운전이 곤란한 경우가 있다.

본 발명의 조수 방법에 있어서, 역압 세정 공정은 여과 공정에 있어서 분리막을 폐색시킨 피여과물을 제거하는 공정이다. 본 공정에서는 분리막을 역압 세정할 때에 사용하는 세정수가, 적어도 상기 식 ii 및 iii을 만족시키는 제1 역압 세정 스텝을 가짐으로써, 분리막에 부착 및/또는 분리막을 폐색시킨 응집 플록의 제거성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 차압의 상승을 억제할 수 있음과 함께, 피막 여과수 생성 공정의 응집 스텝에서 응집시킨 피여과물의 제거율 저하를 방지할 수 있다. 또한, 이후, 「분리막에 부착 및/또는 분리막을 폐색시켰다」를 「분리막에 부착하였다」라고 약기하는 경우도 있다.

본 발명의 조수 방법에 있어서, 배수 공정은 역압 세정 공정에서의 세정 폐액을 배수하는 공정이다. 여기서 세정 폐액이라 함은, 역압 세정 공정에서 발생하는 분리막에 부착되어 있던 탁질이나 응집 플록을 함유한 세정수를 말한다. 또한, 이후, 「탁질이나 응집 플록」을 「응집 플록 등」이라고 약기하는 경우도 있다. 세정 폐액을 배수함으로써, 세정 폐액 중에 포함되는 응집 플록 등을 분리막 모듈의 외부로 배출할 수 있음과 함께, 그 후에 행하는 여과 공정의 초기 단계에 있어서 피막 여과수 생성 공정에서 응집시킨 피여과물의 제거율의 저하를 방지할 수 있다.

이러한 제1 역압 세정 스텝에 제공하는 상기 식 ii 및 iii을 만족시키는 세정수는 상기 막 여과수에 제2 pH 조정 약품을 첨가함으로써 제조하는 것이, 장치 구성의 간소화를 위해 바람직하다.

또한, 제1 역압 세정 스텝 후에 막 여과수를 세정수로서 사용하여 역압 세정하는 제2 역압 세정 스텝을 조합하는 것이 바람직하다. 이후, 각 역압 세정 스텝의 세정수를 구별할 필요가 있는 경우에는, 제1 역압 세정 스텝에 있어서 사용하는 세정수를 제1 세정수, 제2 역압 세정 스텝에 있어서 사용하는 세정수를 제2 세정수라고 기재한다. 제2 역압 세정 스텝을 조합하는 것이 바람직한 이유는, 제2 역압 세정 스텝을 조합함으로써, 그 후에 행하는 여과 공정의 초기 단계에 있어서 제1 세정수의 혼입에 의한 피막 여과수의 pH 상승을 억제할 수 있고, 피여과물의 제거율의 저하를 한층 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 역압 세정 공정에 있어서, 제1 역압 세정 스텝 및/또는 제2 역압 세정 스텝 시, 분리막 모듈의 1차측으로 기체를 도입하는 공기 세정을 동시에 행하는 것이, 분리막으로부터 응집 플록 등을 효과적으로 제거할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 피막 여과수 생성 공정이 응집 스텝 후에 고액 분리수를 얻는 고액 분리 스텝을 갖는 것이 바람직하다. 고액 분리수라 함은, 전처리수로부터 피여과물을 포함하는 응집물인 응집 플록을 분리한 나머지의 물을 말한다. 여과 공정에 앞서, 고액 분리함으로써 분리막 모듈로의 오니 부하를 저감할 수 있어, 여과 공정을 더욱 안정적으로 행할 수 있으므로 바람직하다. 이러한 경우에 있어서, 고액 분리수에 pH 조정 약품을 주입함과 함께 상기 식 iv 내지 vi을 만족시키도록, 각 공정 및/또는 스텝에서의 pH를 설정하면, 분리막 모듈의 운전을 더욱 안정화시킬 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 발명의 조수 방법에서는 적어도 여과 공정, 제1 역압 세정 스텝을 포함하는 역압 세정 공정, 배수 공정을 포함하는 사이클을 반복함으로써, 여과 시에 있어서의 제거 대상 성분의 제거 성능의 저하와 차압의 상승을 억제하여 분리막에 의한 조수를 안정적으로 실시 가능하게 함과 함께, 분리막의 세정 시에 사용하는 약품이나 린스수를 삭감하는 것이 가능해지지만, 복수 사이클의 역압 세정 공정 중, 1 사이클에서 제1 역압 세정 스텝을 실시하고, 그 밖의 사이클에서는 제2 pH 조정 약품을 첨가하지 않는 막 여과수를 사용하여 역압 세정을 실시하도록 운전하는 것도 가능하다. 이 경우, 차압 상승의 억제 효과는 약간 작아지지만, 분리막의 세정 시에 사용하는 약품 사용량을 삭감할 수 있다.

이하, 주로 화학적인 관점에서 각 공정을 더욱 상세하게 설명한다.

피막 여과수 생성 공정에 있어서의 응집 스텝은 피처리수에 제1 pH 조정 약품과 양이온계 응집제를 첨가하여 전처리수를 얻는다. 이와 같이 하여 얻어진 하기 식 i을 만족시키는 피막 여과수가 여과 공정에 제공된다. 여기서 제1 pH 조정 약품에는 산이나 알칼리가 적합하다. 산으로서는 황산, 염산 등의 무기산이 적합하지만, 이들로 한정되는 것은 아니고, 시트르산, 옥살산 등의 유기산을 사용해도 된다. 또한, 알칼리로서는 가성 소다나 수산화칼륨 등의 무기 알칼리가 적합하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

<식 i>

제1 pH 조정 약품에 의해 피막 여과수의 pH를 상기 식 i로 조정함으로써, 양이온계 응집제의 응집 성능을 높일 수 있다.

양이온계 응집제(이후 간단히 응집제라고 기재하는 경우도 있음), 그 중에서도 무기 응집제는 pH를 저하시키는 것에 따라서, 응집제의 양전하량이 증대됨으로써 부의 전하를 중화하는 능력이 증가한다. 예를 들어, 폴리염화알루미늄(PAC)이면, 피처리수의 수질에 따라 다르지만, pH4.5에 양전하량의 피크가 있고, 또한 pH가 내려가면 용해되기 시작하여, 양전하량은 저하된다. 따라서, pH가 약산성의 영역에서는 부의 전하를 중화하는 능력이 최대로 된다. 따라서, 응집제 단독으로는 응집하는 것이 곤란한 저입경ㆍ저분자의 성분(피여과물)까지, pH가 약산성으로부터 중성 부근까지의 영역에서는 응집 플록으로 도입하는 것이 가능해진다. 구체적으로는 피막 여과수(전처리 수)의 pH를 4.0 이상 6.5 이하의 범위가 되도록 조정하는 것이고, 또한 4.5 이상 6.0 이하로 조정함으로써 응집 플록으로 피여과물을 도입하는 효과를 보다 높일 수 있으므로 바람직하다.

피막 여과수(전처리 수)의 pH에 대해서는, 피처리수의 성상이나 제거 대상으로 하는 성분(피여과물)에 의해 각 pH에 있어서의 피막 여과수 생성 공정에서의 응집 플록으로 피여과물을 도입하는 효과가 다르므로, 사전에 최적의 pH를 설정하는 것이 바람직하다. 최적의 pH의 설정 방법에는 특별히 한정은 없지만, 자 테스터 등으로 각 pH에 있어서의 제거 대상 성분(피여과물)의 응집 플록으로의 도입 효과의 평가를 행하여, 설정하는 등의 방법이나, 피처리수의 소정 성분의 농도에 따라서 pH를 조정하는 등의 방법을 사용할 수 있다.

이러한 피막 여과수 생성 공정에 있어서, 양이온계 응집제는 제거 대상으로 하는 성분과 응집제가 흡착 및 가교함으로써, 응집 플록을 형성하는 것이다. 이와 같이 응집 플록을 형성함으로써, 응집제 단독으로는 응집하는 것이 곤란한 저입경ㆍ저분자의 성분(피여과물)까지 다음 공정의 분리막으로 제거 가능해진다.

양이온계 응집제에는 무기 응집제, 고분자 응집제를 사용할 수 있지만, 저pH로 하는 것에 의한 양전하 증가량이 큰 무기 응집제가 적합하고, PAC나 황산알루미늄, 염화제2철이나 폴리실리카철 등의, 알루미늄계ㆍ철계의 무기 응집제가 적합하다.

역압 세정 공정에서는 적어도 분리막을, 하기 식 ii 및 iii을 만족시키는 제1 세정수로 역압 세정하는 제1 역압 세정 스텝을 가짐으로써 분리막에 부착된 응집 플록 등의 제거성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 차압의 상승을 억제할 수 있음과 함께, 피막 여과수 생성 공정에서 응집시킨 피여과물의 제거율 저하를 방지할 수 있다.

<식 ii>

<식 iii>

이러한 제1 역압 세정 스텝에 제공하는 상기 식 ii 및 iii을 만족시키는 제1 세정수는 상기 막 여과수에 제2 pH 조정 약품을 첨가함으로써 제조할 수 있지만, 사용되는 pH 조정 약품으로서는, 알칼리가 적합하고, 가성 소다나 수산화칼륨 등을 사용할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니고, 중탄산나트륨이나, 하이포아염소산나트륨 등의 약품을 사용해도 된다.

본 발명에 있어서는, 피막 여과수보다도 pH가 높은 제1 세정수로 분리막을 세정함으로써, 분리막에 부착된 응집 플록의 제거성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 차압의 상승을 억제할 수 있는 것을 발견하고, 또한 피막 여과수와 제1 세정수의 pH의 차가 작으면 본 발명의 효과가 작아지므로, 제1 세정수의 pH는 피막 여과수의 pH보다도 1.0 이상 높게 조정함으로써 본원 발명에 있어서 원하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 얻는 관점에서, 2.0 이상 높게 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 제1 세정수의 pH를 높이면, 세정 효과는 높아지지만, pH를 지나치게 높이면, 분리막의 세정 시에 분리막 모듈의 내부에 잔존한 제1 세정수에 의한 세정 폐액이, 피막 여과수와 혼합함으로써 피막 여과수의 pH가 상승하고, 제거 대상 성분의 제거율이 저하되는 경향이 있다. 그로 인해, 본 발명에 있어서는, 제1 세정수의 pH를 9.0 이하로 조정함으로써, 제거 대상 성분의 제거율을 유지하면서 충분한 세정 효과를 얻을 수 있다. 이러한 관점에서, 본 발명에 있어서는, 제1 세정수로 분리막을 역압 세정하는 제1 역압 세정 스텝 후, pH가 피막 여과수와 원리적으로는 크게 다르지 않은 막 여과수로 분리막을 세정하는 것이 바람직하다.

제1 역압 세정 스텝에 있어서, 피막 여과수보다 pH가 높은 세정수로 분리막을 역압 세정했을 때에는, 배수 공정 후 분리막 모듈의 1차측에 세정 폐액이 잔류함으로써, 그 후에 행하는 여과 공정의 초기 단계에 있어서 피막 여과수를 공급하면, 잔존한 세정 폐액에 의해 피막 여과수의 pH가 상승하고, 제거 대상 성분의 제거율이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 제1 세정수로 분리막을 역압 세정하는 제1 역압 세정 스텝 후, pH가 피막 여과수와 원리적으로는 크게 다르지 않은 막 여과수를 제2 세정수로 하여 분리막을 역압 세정하는 제2 역압 세정 스텝을 둠으로써, 분리막 모듈의 1차측의 pH를 피막 여과수의 pH와 동일 정도까지 저감할 수 있고, 그 후에 행하는 여과 공정의 초기 단계에 있어서 공급한 피막 여과수의 pH의 상승을 억제할 수 있어, 제거 대상 성분(피여과물)의 제거율을 유지하는 것이 가능해진다.

피막 여과수 생성 공정이 응집 스텝 후에 고액 분리수를 얻는 고액 분리 스텝을 갖는 경우에 있어서, 고액 분리수에 pH 조정 약품을 주입함과 함께 상기 식 iv 내지 vi을 만족시키도록, 각 공정 및/또는 스텝에서의 pH를 설정하면, 분리막 모듈로의 오니 부하를 저감할 수 있어, 분리막 모듈의 운전을 더욱 안정화시킬 수 있으므로 바람직하다.

피막 여과수 생성 공정의 응집 스텝에 있어서 저pH에서 응집하여 고액 분리 설비에 의해 완전히 제거할 수 없었던 응집 플록도 양은 적지만 장기적으로는 분리막 모듈로 축적이 발생하므로, 마찬가지로 역세 공정에서 제1 역압 세정 스텝을 행함으로써 응집 플록을 제거할 필요가 있지만, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입하여 전처리수보다도 pH가 1.0 이상 높은 고액 분리수를 생성시켜, 분리막 모듈로 막 여과함으로써 분리막 모듈의 운전을 더욱 안정화시키는 것이 가능해진다. 이는, 양전하가 과잉이었던 응집 플록이, pH가 높아짐으로써 전하가 중성 부근으로 이행하고, 분리막으로의 부착이 작아지기 때문이다. 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH와 전처리수의 pH의 차가 1.0보다 작은 경우, 응집 플록의 분리막으로부터의 제거성 향상 효과가 작으므로, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH를 전처리수의 pH보다 1.0 이상 높게 조정하는 것이 바람직하다. 한편, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH를 높여 가면, 응집 플록에 도입되어 있던 제거 대상 성분(피여과물)이 응집 플록으로부터 이탈하기 시작하여, 제거 대상 성분의 제거율이 저하되어 가는 경향이 있다. 그리고, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH를 7.5보다 높게 하면 응집 플록으로부터 이탈하는 비율이 높아지므로, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH는 7.5 이하로 함으로써, 응집 플록으로부터 제거 대상 성분이 이탈하는 비율을 저감할 수 있다. 보다 바람직하게는, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH를 7.0 이하로 함으로써, 또한 응집 플록으로부터 이탈하는 비율을 저감하여 제거 대상 성분의 제거율을 높일 수 있다. 또한, 피막 여과수인 고액 분리수의 pH보다 pH가 높은 세정수로 분리막을 역압 세정함으로써, 분리막에 부착된 응집 플록의 박리 제거 박리성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 차압의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수와 세정수의 pH의 차가 작으면 본 발명의 효과가 작아지므로, 세정수의 pH는 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH보다도 1.0 이상 높게 조정함으로써 본원 발명에 있어서 원하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 얻는 관점에서, 2.0 이상 높게 설정하는 것이 바람직하다.

이들의 이유에 의해, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입한 피막 여과수의 pH는 하기 식 iv 내지 vi을 만족시키도록 조정되는 것이 바람직하다.

<식 iv>

<식 v>

<식 vi>

제3 pH 조정 약품은 알칼리가 적합하고, 가성 소다나 수산화칼륨, 탄산수소나트륨 등의 무기 알칼리를 사용할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니고, 피막 여과수의 pH를 높이는 것이면, 중성 부근의 약품이나, 또한 하이포아염소산나트륨 등의 산화제계의 약품이나 음이온성 고분자 응집제 등의 약품도 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 조수 방법의 구체적인 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 조수 방법에 관한 설비의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다. 이 실시 형태에서는, 피막 여과수 생성 공정의 응집 스텝은 피처리수를 분리막 모듈(30)에 공급하는 공급수 배관(50)에 제1 pH 조정 약품을 주입하고, 제1 pH 조정수를 생성시키는 제1 pH 조정 설비(10)와, 제1 pH 조정수에 양이온계 응집제를 주입하는 양이온계 응집제 주입 설비(20)로 구성된 설비가 사용되어, 상기 식 i을 만족시키는 전처리수가 생성되고, 이것이 피막 여과수로서 제공된다. 또한, 양이온계 응집제 주입 설비(20)에 있어서 응집 플록을 형성시키는 방법에는 특별히 제한은 없고, 응집제 혼화조를 설치하여 급속 교반시켜도 되고, 혼화조의 후단에 응집 플록 형성조를 설치하여, 완속 교반을 행하여, 응집 플록을 형성시켜도 된다. 또한 배관 중에 응집제를 주입하여, 스태틱 믹서 등의 인라인 믹서를 사용하여 교반해도 된다.

여과 공정은 막 여과수를 생성하는 분리막 모듈(30)로 구성된 설비가 사용되어, 피막 여과수 생성 공정에서 생성된 전처리수를 피막 여과수로서 막 여과하여, 막 여과수를 생성하고, 막 여과수는 막 여과수조(40)에 저류된다. 분리막 모듈(30)로 구성된 설비는 적어도 2개 이상의 분리막 모듈(30)이 병렬로 구비되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 사용되는 분리막의 재질에 대해서도 특별히 제한은 없고, 유기 소재나 무기 소재를 사용할 수 있다. 유기 소재를 사용하는 경우, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 및 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리불화비닐리덴, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 아세트산셀룰로오스 등을 사용할 수 있고, 무기 소재를 사용하는 경우는 세라믹 등을 사용할 수 있다. 또한, pH4.0 내지 9.0 영역에서 분리막 표면의 전하가 부로 대전하고 있는 분리막에 대해, 본 발명에 있어서의 운전 방법의 효과가 현저하게 얻어진다.

또한, 분리막의 형상에 대해서도, 특별히 제한은 없고, 중공사형이나, 평막형, 스파이럴형, 튜블러형의 분리막을 사용할 수 있다. 또한, 이들 분리막은 막 모듈로서 성형되는 것이 바람직하고, 목적에 따라서 가압형, 침지형의 분리막 모듈을 적절히 선택할 수 있다. 응집 플록의 분리막 모듈의 밖으로의 배출성의 관점에서는 침지형의 분리막 모듈을 사용하는 것이 적합하다.

이러한 분리막 모듈(30)에서는, 통상 일정 유량 혹은 일정 압력으로 소정 시간 피막 여과수를 여과한다.

역압 세정 공정에 있어서 제1 역압 세정 스텝에서는 막 여과수조(40)에 저류된 막 여과수에 제2 pH 조정 약품을 주입하여 세정수를 생성하는 제2 pH 조정 설비(11)로 구성된 설비와, 이에 의해 상기 식 ii 및 iii을 만족시키도록 제조된 제1 세정수를 역압 세정수 배관(51)을 통해 송액하는 역압 세정 펌프(70)로 구성된 설비가 사용되고, 이들에 의해 분리막 모듈(30)의 2차측으로부터 1차측으로 역압 세정시켜, 분리막을 세정한다. 배수 공정에서는 분리막 모듈(30)로부터 역압 세정 공정에서의 세정에 사용한 물을 배수 배관(52)을 통해 배수한다.

도 1의 실시 형태는, 역압 세정 공정은 제1 역압 세정 스텝만을 갖는 예이지만, 제1 역압 세정 스텝 후, pH가 피막 여과수와 원리적으로는 크게 다르지 않은(즉, 제2 pH 조정 약품을 첨가하지 않은) 막 여과수를 제2 세정수로 하여 분리막 모듈(30)을 역압 세정하는 제2 역압 세정 스텝을 두는 것이 바람직하고, 이러한 경우, 제2 역압 세정하는 설비의 구성에 특별히 제한은 없고, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 pH 조정 약품을 막 여과수에 첨가하는 제2 pH 조정 설비(11)를 역압 세정수 배관(51) 중에 설치함과 함께, 그 후단에 도시하고 있지 않은 제2 pH 조정 약품과 막 여과수를 교반하는 제2 교반 설비를 구비하여, 제2 pH 조정 설비(11)의 동작/비동작에 의해 제1 역압 세정 스텝과 제2 역압 세정 스텝을 전환할 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 막 여과수조(40)와는 별도로, pH 조정수조(41)를 설치하여, pH 조정수조(41)에 제2 pH 조정 약품을 주입하는 제2 pH 조정 설비(11)를 구비한 구성으로 해도 된다. 이러한 구성의 경우, pH 조정수조(41)로부터 pH를 조정한 제1 세정수를 공급하여 분리막 모듈(30)을 역압 세정한 후, 막 여과수조(40)로부터 막 여과수를 제2 세정수로서 공급하여 분리막 모듈(30)을 역압 세정할 수 있다.

또한, 분리막 모듈(30)을 제1 세정수로 역압 세정한 후, 분리막 모듈의 1차측의 물을 분리막 모듈 밖으로 배출한 후, 제2 세정수를 사용하여 분리막 모듈(30)을 역압 세정하는 것도 바람직하다. 일단 분리막 모듈의 1차측의 물을 배출함으로써, pH 상승을 더욱 억제할 수 있다.

역압 세정 공정에 있어서, 제1 역압 세정 스텝 및/또는 제2 역압 세정 스텝 시에, 분리막 모듈의 1차측으로 기체를 도입하는 공기 세정을 동시에 행하는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 분리막 모듈(30)의 1차측에 압축 공기를 공급하는 압축 공기 도입 설비(80)를 구비하는 설비의 구성을 취하면 된다. 압축 공기 도입 설비(80)는 특별히 제한은 없고, 블로어나 컴프레서 등을 적용할 수 있다. 이와 같은 설비의 구성으로 함으로써, 분리막 모듈(30)을 제1 세정수 또는 제2 세정수를 사용하여 역압 세정함과 동시에 압축 공기 도입 설비(80)로부터 공기를 공급하여 공기 세정을 행하는, 소위 공기 역압 동시 세정을 실시할 수 있으므로 바람직하다. 제1 역압 세정 스텝이 종료된 후에 분리막 모듈의 1차측에 압축 공기를 공급하여 공기 세정하는 소위 공기 역압 순차 세정에서는, 공기 세정에 의해 분리막으로부터 박리된 응집 플록 등이 다시 분리막에 부착되고, 분리막 모듈의 밖으로 배출되지 않아 운전성을 저하시키는 경우가 있으므로, 역압 세정 시에 동시에 공기 세정을 행함으로써, 일단 분리막으로부터 박리된 응집 플록 등의 분리막으로의 재부착을 방지할 수 있어, 분리막 모듈로부터의 응집 플록 등의 배출성을 높일 수 있다.

또한, 도 4의 설비 구성은 도 1의 설비에 압축 공기 도입 설비(80)를 추가한 구성으로 되어 있지만, 도 2나 도 3의 설비와 동일한 위치에 압축 공기 도입 설비(80)를 추가한 구성을 취하여, 제2 역압 세정 스텝 시에 동시에 공기 세정을 행하는 것도, 동일한 효과가 얻어지므로 바람직하다.

배수 공정에서는 분리막 모듈(30)의 1차측에 잔존하는 세정 배수를 배수 배관(52)에 의해 배출한다. 또한, 제1 세정수나 제2 세정수를 사용하여 역압 세정한 후에, 분리막 모듈(30)의 1차측의 수면을 저하시키면서 분리막 모듈(30)의 1차측에 압축 공기를 도입하는 공기 세정 배수 세정을 사용할 수도 있다. 본 방법을 사용함으로써 일단 분리막으로부터 제거한 탁질이나 응집 플록의 분리막으로의 재부착을 방지하면서 배수할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 제1 pH 조정 설비(10)에 있어서의 pH 조정 약품의 주입 방법에 특별히 제한은 없고, 소정 농도의 제1 pH 조정 약품을 일정한 유량으로 주입해도 되고, 제1 pH 조정 설비(10)의 후단에 pH계를 설치하여, pH계의 지시값으로부터 제1 pH 조정 약품 주입량을 제어해도 된다. 바람직하게는, 양이온계 응집제를 주입 후에 소정의 pH가 되도록 pH 조정 약품을 주입하면 된다. 응집제를 주입하면 pH가 저하되므로, 양이온계 응집제 주입 설비(20)의 후단에 pH계를 설치하여, 해당 pH계의 지시값이 소정의 값이 되도록 제1 pH 조정 약품 주입량을 제어하는 방법이 바람직하다.

역압 세정 공정의 제1 역압 세정 스텝에 있어서, 막 여과수에 제2 pH 조정 약품을 첨가함으로써 상기 식 ii 및 iii을 만족시키는 세정수를 제조하는 경우에 있어서의 제2 pH 조정 약품 주입 방법은 특별히 제한은 없고, 막 여과수조(40) 내에 교반하면서 주입해도 되고, 막 여과수조(40)와 분리막 모듈(30)의 2차측을 연결하는 역압 세정수 배관(51)에 주입하여, 인라인 믹서로 교반해도 되고, 역압 세정 펌프(70)를 사용하여 교반해도 된다. 또한, 주입 포인트의 후단에 pH계를 설치하여, pH계의 지시값에 따라서 pH 조정 약품 주입량을 제어해도 된다.

다음에, 도 5에서는 고액 분리 설비(60)에 의해 전처리수를 고액 분리한 고액 분리수를 피막 여과수로서 분리막 모듈(30)로 여과하고 있다. 고액 분리에는 침전 분리가 일반적이지만 특별히 한정은 없고, 응집 플록을 제거할 수 있는 방법이면 모래 여과, 막 분리 등의 방법도 사용할 수 있다.

도 6에서는 고액 분리 설비(60) 후에 제3 pH 조정 설비(12)를 설치하고 있다. 이에 의해, 고액 분리수에 제3 pH 조정 약품을 주입하여 전처리수의 pH보다도 높은 pH로 조정함으로써, 분리막 모듈(30)의 운전을 더욱 안정화시키는 것을 가능하게 하고 있다.

실시예

<실시예 1>

하수 2차 처리수를 피처리수로 하고, 도 1에 도시한 흐름도에 도시하는 장치를 사용하여 조수를 행하였다. 제1 pH 조정 설비(10)에서는 황산을 사용하여 전처리수의 pH가 5.0이 되도록 조정하고, 양이온계 응집제 주입 설비(20)에서는 양이온계 응집제로서 폴리염화알루미늄(이하, PAC)을 사용하여, 전처리수 중의 PAC 농도가 50 ㎎/L가 되도록 공급수 배관(50)에 주입하였다. PAC는 라인 믹서를 사용하여 혼합하였다. 전처리수는 피막 여과수로서 분리막 모듈(30)로 막 여과되고, 막 여과수는 분리막 모듈(30)의 후단에 구비된 막 여과수조(40)에 저류되었다. 막 여과수조(40)는 제2 pH 조정 설비(11)를 구비하여, 막 여과수조(40)의 pH가 6.0이 되도록 가성 소다를 주입하고, 교반기로 충분히 혼화하여 세정수를 생성하고 있다. 이 세정수를 사용하여 분리막 모듈(30)의 역압 세정을 실시하였다.

분리막 모듈(30)에 사용한 분리막은 도레이(주)제 HFU-2008이고, 공칭 공경이 0.01 ㎛인 PVDF제 UF막이다. 플럭스는 2 m/d로 운전하고, 여과 공정 30분, 제1 역압 세정 스텝 1분과 공기 세정 스텝 1분을 포함하는 역압 세정 공정(공기 역압 순차 세정), 배수 공정 45초, 배수 공정 후, 45초 걸려서 분리막 모듈 내로의 급수를 행하고 다시 여과 공정으로 진행시키는 사이클로 운전하였다.

제거 대상 성분으로서는 바이러스를 상정하고, 하수 재생수의 농업 용수 용도의 요구 수질로서 설정한 바이러스 제거율 5.2log 이상을 달성할 수 있는지 여부로, 조수 장치의 제거 성능을 평가하였다. 모델 바이러스로서는 대장균 파지의 일종인 MS2를 사용하여, 피처리수에 10⁵ 내지 10⁷ PFU/mL가 되도록 첨가하여, 제거율을 산출하였다. 또한 MS2 농도의 측정에는 ISO 10705-1:1997에 기재된 방법을 사용하여 측정하고, 바이러스 제거율의 산출에는 식 vii을 사용하였다.

<식 vii>

상기의 조건으로 연속 운전을 실시하여, 도 7에 나타낸 실선으로부터 얻어지는 ΔA값과 그의 상승도, 점선으로부터 얻어지는 ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

또한, 도 7에 나타내는 실선은 막간 차압의 각 시점에 있어서의 실측값이고, 점선은 세정에서의 회복한 점에 대해 최소 제곱법으로 근사한 선이고, ΔA는 1사이클에서의 막간 차압 상승 속도(kPa/min)를, ΔB(kPa/d)는 세정에서의 회복점에서의 막간 차압 상승 속도를 나타내고 있고, 모두 값이 작을수록 운전이 안정적으로 되어 있는 것을 나타내는 것이다.

<실시예 2>

세정수의 pH를 7.0으로 조정한 것을 제외하고, 실시예 1에 기재한 방법과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

<실시예 3>

세정수의 pH를 8.0으로 조정한 것을 제외하고, 실시예 1에 기재한 방법과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

<비교예 1>

세정수의 pH를 5.0으로 조정한 것을 제외하고, 실시예 1에 기재한 방법과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

<비교예 2>

세정수의 pH를 9.5로 조정한 것을 제외하고, 실시예 1에 기재한 방법과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 세정수가 5.0인 경우에서는 특히 ΔA의 상승도 및 ΔB가 큰 것에 반해, 세정수를, 피막 여과수의 pH보다 높게 함으로써 ΔA의 상승도 및 ΔB를 저감할 수 있었다. 이 경향은 세정수의 pH가 6.0 이상일 때에 현저한 효과가 나타났다. 한편, 세정수의 pH가 9.0 이상으로 되면, 제거 대상 성분의 제거율이 일시 저하되기 시작하는 경향이 나타나기 시작했다.

<실시예 4>

하수 2차 처리수를 피처리수로 하여, 도 2에 도시한 흐름도와 동등한 조수 장치를 사용하여 조수를 행하였다. 제1 pH 조정 설비(10)에서는 황산을 사용하여 전처리수의 pH가 5.0이 되도록 조정하고, 양이온계 응집제 주입 설비(20)에서는 양이온계 응집제로서 PAC를 사용하여, 전처리수 중의 PAC 농도가 50 ㎎/L가 되도록 공급수 배관(50)에 주입하였다. PAC는 라인 믹서를 사용하여 혼합하였다. 전처리수는 피막 여과수로서 분리막 모듈(30)로 막 여과되고, 막 여과수는 분리막 모듈의 후단에 구비된 막 여과수조(40)에 저류되었다. 제2 pH 조정 설비(11)는 역압 세정수 배관(51)에 구비되어 있고, 세정수의 pH가 9.0이 되도록 가성 소다를 주입하였다. 교반에는 라인 믹서를 사용하였다.

분리막 모듈(30)에 사용한 분리막은 도레이(주)제 HFU-2008이고, 공칭 공경이 0.01 ㎛인 PVDF제 UF막이다. 플럭스는 2 m/d로 운전하고, 역압 세정 공정을, 제1 세정수를 사용한 제1 역압 세정 스텝 1분, 막 여과수를 제2 세정수로서 사용한 제2 역압 세정 스텝 1분으로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 사이클로 운전하였다.

목표 제거율의 달성 가부의 판단은 상기의 실시예 1과 마찬가지로 행하였다.

상기의 조건으로 연속 운전을 실시하여, 도 7에 나타낸 실선으로부터 얻어지는 ΔA값과 그의 상승도, 점선으로부터 얻어지는 ΔB값 및 급수를 행한 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 2에 나타냈다.

<실시예 5>

제1 역압 세정 스텝과 제2 역압 세정 스텝 사이에 배수를 실시한 것을 제외하고, 실시예 6에 기재한 조건과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 2에 나타냈다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 제1 세정수를 사용한 제1 역압 세정 스텝 후에 제2 pH 조정 약품을 포함하지 않는 막 여과수를 사용한 제2 역압 세정 스텝을 실시함으로써, 제2 역압 세정 스텝을 행하지 않고, pH＝8에서의 제1 역압 세정 스텝을 행한 실시예 3보다도, 급수 후의 분리막 모듈의 내부의 pH의 상승을 억제할 수 있어, 제거 대상 성분의 제거율 변동을 피하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 제1 역압 세정 스텝과 제2 역압 세정 스텝 사이에 배수를 실시함으로써 또한 분리막 모듈 내부의 pH의 상승을 더욱 억제할 수 있었다.

<실시예 6>

하수 2차 처리수를 피처리수로 하여, 도 4에 도시한 흐름도와 동등한 조수 장치를 사용하여 조수를 행하였다. 제1 pH 조정 설비(10)에서는 황산을 사용하여 전처리수의 pH가 5.0이 되도록 조정하고, 양이온계 응집제 주입 설비(20)에서는 양이온계 응집제로서 이하 PAC를 사용하여, 전처리수 중의 PAC 농도가 50 ㎎/L가 되도록 공급수 배관(50)에 주입하였다. PAC는 라인 믹서를 사용하여 혼합하였다. 전처리수는 피막 여과수로서 분리막 모듈(30)로 막 여과되고, 막 여과수는 분리막 모듈의 후단에 구비된 막 여과수조(40)에 저류되었다. 막 여과수조(40)에는 제2 pH 조정 설비(11)를 구비하여, 막 여과수조의 pH가 8.0이 되도록 가성 소다를 주입하고, 교반기로 충분히 혼화하여 제1 세정수를 생성하였다. 이 제1 세정수를 사용하여 제1 역압 세정 스텝으로서, 분리막 모듈(30)의 역압 세정과 동시에, 배수 배관(52)에 설치한 컴프레서로부터 압축 공기를 분리막 모듈(30)의 1차측에 공급하는 공기 역압 동시 세정을 실시하였다.

분리막 모듈(30)에 사용한 분리막은 도레이(주)제 HFU-2008이고, 공칭 공경이 0.01 ㎛인 PVDF제 UF막이다. 플럭스는 2m/d로 운전하고, 여과 공정 30분, 역압 세정 공정으로서 제1 역압 세정 스텝 1분(공기 역압 동시 세정), 배수 공정 45초, 배수 공정 후, 45초 걸려서 분리막 모듈 내로의 급수를 행하고 다시 여과 공정으로 진행시키는 사이클로 운전하였다.

상기의 조건으로 연속 운전을 실시하여, 도 7에 나타낸 ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 3에 나타냈다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 역압 세정 공정에서 제1 역압 세정 스텝으로서 공기 역압 동시 세정을 행함으로써 ΔA의 상승도 및 ΔB를 저감할 수 있어, 운전의 안정성이 향상되었다.

<실시예 7>

하수 2차 처리수를 피처리수로 하여, 도 5에 도시한 흐름도와 동등한 조수 장치를 사용하여 조수를 행하였다. 제1 pH 조정 설비(10)에서는 황산을 사용하여 전처리수의 pH가 5.0이 되도록 조정하고, 양이온계 응집제 주입 설비(20)에서는 양이온계 응집제로서 PAC를 사용하여, 전처리수 중의 PAC 농도가 50 ㎎/L가 되도록 공급수 배관(50)에 주입하였다. PAC는 라인 믹서를 사용하여 혼합하였다. 전처리수는 고액 분리 설비(60)에서 침전 분리되어, 침전 상청을 고액 분리수로 하고, 이를 피막 여과수로서 분리막 모듈(30)로 막 여과하고, 막 여과수는 분리막 모듈의 후단에 구비된 막 여과수조(40)에 저류되었다. 막 여과수조(40)에는 제2 pH 조정 설비(11)를 구비하여, 막 여과수조(40)의 pH가 8.0이 되도록 가성 소다를 주입하고, 교반기로 충분히 혼화하여 제1 세정수를 생성하였다. 이 제1 세정수를 사용하여 분리막 모듈(30)의 역압 세정을 실시하였다. 역압 세정 후, 배수 배관(52)에 설치한 컴프레서로부터 압축 공기를 분리막 모듈의 1차측으로 공급하는 공기 세정을 행하고, 그 후 분리막 모듈의 1차측의 물을 배수하였다.

분리막 모듈(30)에 사용한 분리막은 도레이(주)제 HFU-2008이고, 공칭 공경이 0.01 ㎛인 PVDF제 UF막이다. 플럭스는 2m/d로 운전하고, 여과 공정 30분, 역압 세정 공정으로서 제1 역압 세정 스텝 1분, 공기 세정 1분(공기 역압 순차 세정), 배수 공정 45초(공기 세정 배수), 배수 공정 후, 급수 45초 걸려서 분리막 모듈 내로의 급수를 행하고 다시 여과 공정으로 진행시키는 사이클로 운전하였다.

상기의 조건으로 연속 운전을 실시하여, 도 7에 나타낸 ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 4에 나타냈다.

<실시예 8>

하수 2차 처리수를 피처리수로 하여, 도 6에 도시한 흐름도와 동등한 조수 장치를 사용하여 조수를 행하였다. 도 6에서는 제3 pH 조정 설비(12)로부터 가성 소다를 주입하여, 침전 상청의 pH가 6.0이 되도록 조정하였다. 그 이외는 실시예 7에 기재한 조건과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 4에 나타냈다.

<실시예 9>

침전 상청의 pH가 7.0으로 되도록 조정한 것 이외는 실시예 8 기재한 조건과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 4에 나타냈다.

<비교예 3>

침전 상청의 pH가 8.0으로 되도록 조정한 것 이외는 실시예 8에 기재한 조건과 동등한 조건으로 연속 운전을 실시하여, ΔA값과 그의 상승도, ΔB값 및 급수 공정 후의 분리막 모듈의 내부의 pH와 제거 대상 성분의 제거율을 측정하고, 결과를 표 4에 나타냈다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 전처리수를 침전 분리함으로써, 바이러스 제거율을 유지한 상태에서 운전성을 대폭으로 개선할 수 있었다. 고액 분리수의 pH를 적절하게 제어함으로써, 바이러스 제거율을 유지한 상태에서, 더욱 운전성을 개선할 수 있었다. 한편, 고액 분리수의 pH를 지나치게 높인 경우에는, 바이러스 제거율이 저하되어, 목표 제거율 미달성으로 되었다.

본 발명은 분리막 모듈을 사용하여 하천수나 하수를 처리하여, 청징한 물을 얻는 정수 설비나 하폐수 처리 설비에 적용할 수 있다. 또한, 분리막 모듈의 전단에서 응집 처리를 사용하고 있는 정수 설비나 하폐수 처리 설비에 적절하게 이용할 수 있다.

A : 피처리수
10 : 제1 pH 조정 설비
11 : 제2 pH 조정 설비
12 : 제3 pH 조정 설비
20 : 양이온계 응집제 주입 설비
30 : 분리막 모듈
40 : 막 여과수조
41 : pH 조정수조
50 : 공급수 배관
51 : 역압 세정수 배관
52 : 배수 배관
60 : 고액 분리 설비
70 : 역압 세정 펌프
80 : 압축 공기 도입 설비

Claims

피처리수를 처리하여 피막 여과수를 생성하는 피막 여과수 생성 공정과,
피막 여과수를, 분리막을 갖는 분리막 모듈로 여과하여 막 여과수를 생성하는 여과 공정과,
여과 공정에 있어서 분리막을 폐색시킨 피여과물을 세정수를 사용하여 제거하는 역압 세정 공정과,
역압 세정 공정에서의 세정에 사용한 세정 폐액을 배수하는 배수 공정을 갖는 조수(造水) 방법이며,
피막 여과수 생성 공정은 피처리수에 제1 pH 조정 약품과 양이온계 응집제를 첨가하여 피처리수에 포함되는 피여과물을 응집시켜 전처리수로 하는 응집 스텝을 갖고,
여과 공정에 제공하는 피막 여과수는 하기 식 i을 만족시키고,
역압 세정 공정은, 적어도 상기 분리막을, 하기 식 ii 및 iii을 만족시키는 세정수로 역압 세정하는 제1 역압 세정 스텝을 갖는 조수 방법.
<식 i>

<식 ii>

<식 iii>
제1항에 있어서, 상기 역압 세정 공정의 제1 역압 세정 스텝에 있어서, 상기 막 여과수에 제2 pH 조정 약품을 첨가함으로써 상기 식 ii 및 iii을 만족시키는 세정수를 제조하는 조수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 역압 세정 공정의 제1 역압 세정 스텝 후, 상기 막 여과수를 사용하여 역압 세정하는 제2 역압 세정 스텝을 더 갖는 조수 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역압 세정 공정의 제1 역압 세정 스텝 시, 상기 분리막 모듈의 1차측으로 기체를 도입하는 공기 세정을 동시에 행하는, 조수 방법.
제3항에 있어서, 상기 역압 세정 공정의 제2 역압 세정 스텝 시, 상기 분리막 모듈의 1차측으로 기체를 도입하는 공기 세정을 동시에 행하는 조수 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피막 여과수 생성 공정이 응집 스텝 후에 고액 분리수를 얻는 고액 분리 스텝을 갖는 조수 방법.
제6항에 있어서, 상기 고액 분리수에 pH 조정 약품을 주입함과 함께 하기 식 iv 내지 vi을 만족시키도록, 각 공정 및/또는 스텝에서의 pH를 설정하는 조수 방법.
<식 iv>

<식 v>

<식 vi>