KR20230070840A - Hybrid-type Apparatus and method for dissolved gas removal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용존기체 제거장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미세기포 발생 장치를 적용한 막탈기법과 에어스트리핑의 하이브리드 타입 용존기체 제거장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dissolved gas removal device and method, and more particularly, to a dissolved gas removal device and method of a hybrid type of film degassing and air stripping using a microbubble generating device.
정밀화학, 비철금속 제련, 반도체, 의약 등 다양한 공정에서 필연적으로 발생하는 폐수에는 용존기체 물질이 포함되어 있다. 일 예로서, 폐수는 암모니아와 같은 용존기체를 다량 포함할 수 있다. 이러한 용존 암모니아는 함유량이 많을수록 수 처리 시설의 부하가 커지며 처리비용 상승 등의 문제를 야기할 수 있으며 적절한 처리가 안 될 경우 수질오염 문제를 유발할 수 있다. Wastewater inevitably generated from various processes such as fine chemicals, non-ferrous metal smelting, semiconductors, and pharmaceuticals contains dissolved gaseous substances. As an example, wastewater may contain a large amount of dissolved gas such as ammonia. The higher the content of dissolved ammonia, the greater the load on the water treatment facility, and may cause problems such as an increase in treatment costs, and may cause water pollution problems if not properly treated.
폐수 중 암모니아는 pH에 따라 암모늄 이온(NH4+)과 암모니아(NH3)로 존재할 수 있는데, 이 중 암모니아는 혐기성 소화 효율의 주된 저해 물질이며 처리 공정에서의 처리제의 사용량 증가 및 악취의 원인이 된다. Ammonia in wastewater may exist as ammonium ions (NH4+) and ammonia (NH3) depending on pH. Among them, ammonia is a major inhibitor of anaerobic digestion efficiency and causes an increase in the amount of treatment agent used in the treatment process and an odor.
아울러, 암모니아는 부식성이 큰 기체로도 알려졌어 장치의 부식 파괴, 배관 막힘 등의 문제를 야기한다. In addition, ammonia is also known as a highly corrosive gas, causing problems such as corrosion destruction of devices and clogging of pipes.
이에 따라 암모니아 등 용존기체 제거에 관한 기술이 개발, 운영되고 있거나 새로운 공정들을 연구/개발하고 있으며 현재 광범위하게 적용되는 기술의 예로서 스트리핑(stripping) 기술을 들 수 있다. 그 중에서 암모니아 스트리핑 기술은 암모니아가 함유된 폐수에 알칼리 약품을 첨가하여 pH를 높이고 탈기 탑에 공기를 흡입시켜 암모니아를 제거하는 기술이다. Accordingly, a technology for removing dissolved gases such as ammonia is being developed and operated, or new processes are being researched/developed, and stripping technology is an example of a technology that is currently widely applied. Among them, ammonia stripping technology is a technology in which an alkali chemical is added to ammonia-containing wastewater to increase the pH and air is sucked into a degassing tower to remove ammonia.
한편, 이러한 탈기 탑은 탈기 효율을 높이기 위해 pH 및 온도를 높여야 하기 때문에 약품 소모와 에너지 소비가 과다하여 비경제적이고, 접촉 효율 제고를 위해 설비의 규모가 커질 수밖에 없는 단점이 있다. 아울러, 동 기술을 통한 최대 제거율이 90%에 불과한 현실이다. On the other hand, such a degassing tower is uneconomical due to excessive chemical consumption and energy consumption because pH and temperature must be increased to increase degassing efficiency, and there is a disadvantage in that the scale of the facility must be increased to improve the contact efficiency. In addition, the reality is that the maximum removal rate through this technology is only 90%.
본 발명의 기술적 사상에 따른 하이브리드 타입 용존기체 제거장치 및 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는 친환경적이며 경제적으로 용존기체의 제거효율을 향상시키는 것이다.The technical problem to be achieved by the hybrid type dissolved gas removal device and method according to the technical idea of the present invention is to improve the efficiency of removing dissolved gas in an eco-friendly and economical way.
한편, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and another problem not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 처리대상액 내 용존기체를 제거하는 장치는, 처리대상액에 대해 에어스트리핑 공정을 수행하도록 구성된 저장조; 상기 저장조로부터 처리대상액을 유입하여 막간 차압에 의해 처리대상액 내 용존기체를 탈기하도록 구성된 탈기막 모듈; 및 상기 탈기막 모듈로부터의 처리대상액을 유입하여 상기 처리대상액에 대해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 잔여 용존기체를 용출한 후 미세기포를 포함하는 처리대상액을 상기 저장조로 보내도록 구성된 미세기포 발생부를 포함하고, 상기 처리대상액이 상기 저장조, 탈기막 모듈 및 미세기포 발생부를 순차적으로 통과한 후 순환하도록 구성된다. An apparatus for removing dissolved gas in a liquid to be treated according to an embodiment according to the technical idea of the present invention includes a storage tank configured to perform an air stripping process on the liquid to be treated; a degassing membrane module configured to introduce the liquid to be treated from the storage tank and degas dissolved gas in the liquid to be treated by transmembrane pressure; and sending the target liquid containing microbubbles to the storage tank after introducing the target liquid from the degassing membrane module to generate microbubbles in the target liquid to elute residual dissolved gas in the target liquid to be treated. A microbubble generator is included, and the liquid to be treated is configured to circulate after sequentially passing through the reservoir, the degassing membrane module, and the microbubble generator.
상기 용존기체 제거장치로의 공기공급을 더 포함하고, 상기 공기공급은, ① 탈기막 모듈과 미세기포 발생부 사이의 관 내 공기 혼입, ② 미세기포 발생부를 통한 공급, 및 ③ 저장조에 산기관을 통한 직접 공급 중 적어도 하나 이상을 포함한다. Air supply to the dissolved gas removal device may be further included, and the air supply may include ① air mixing in the tube between the degassing membrane module and the microbubble generating unit, ② supply through the microbubble generating unit, and ③ supplying air through the air diffuser to the storage tank. It includes at least one or more of direct supply through.
상기 장치는, 상기 저장조와 상기 탈기막 모듈 사이에 설치되며 상기 탈기막 모듈로 유입되는 처리대상액에 대해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 용존기체를 미리 용출하도록 구성된 추가 미세기포 발생부를 더 포함할 수 있다. The apparatus further includes an additional microbubble generating unit installed between the storage tank and the degassing membrane module and configured to generate microbubbles in the liquid to be treated flowing into the degassing membrane module to elute dissolved gas in the liquid to be treated in advance. can do.
상기 미세기포 발생부는 가변 차압방식을 통해 미세기포를 발생시키도록 구성된다. The microbubble generating unit is configured to generate microbubbles through a variable differential pressure method.
상기 미세기포 발생부는 충돌 노즐을 포함할 수 있다. The micro-bubble generator may include a collision nozzle.
상기 탈기막 모듈은: 탈기막 본체; 상기 탈기막 본체의 일 단부에 형성되어 상기 미세기포 발생부를 통과한 처리대상액을 유입하도록 구성된 유입구; 상기 유입구를 통해 상기 탈기막 본체 내에 유입된 처리대상액과 접촉하여 상기 처리대상액 내의 용존기체를 막간 차압에 의해 탈기하도록 구성된 중공사 막 - 상기 중공사 막의 내부는 진공이거나 스윕 가스가 흐르도록 구성됨 -; 상기 탈기막 본체의 타 단부에 형성되어 상기 탈기된 처리대상액을 유출하도록 구성된 유출구을 포함한다. The degassing membrane module includes: a degassing membrane main body; an inlet formed at one end of the degassing membrane main body and configured to introduce the liquid to be treated that has passed through the micro-bubble generator; A hollow fiber membrane configured to contact the liquid to be treated introduced into the main body of the degassing membrane through the inlet and degas dissolved gas in the liquid to be treated by a transmembrane pressure difference - the inside of the hollow fiber membrane is configured to be vacuum or to flow sweep gas -; and an outlet formed at the other end of the degassing membrane main body and configured to discharge the degassed liquid to be treated.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 처리대상액 내 용존기체를 제거하는 방법은, i) 처리대상액에 대해 에어스트리핑 공정을 수행하는 단계; ii) 상기 에어스트리핑 공정이 수행된 처리대상액에 대해 막간 차압을 이용하여 처리대상액 내 용존기체를 탈기하는 단계; 및 iii) 상기 탈기된 처리대상액에 대해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 잔여 용존기체를 용출하고, 기포가 용출된 처리대상액에 대해 에어스트리핑 공정 단계로 보내는 단계를 포함하고, 상기 i) 내지 iii) 단계들이 순차적으로 수행 및 반복되도록 구성된다. A method for removing dissolved gas in a liquid to be treated according to an embodiment according to the technical idea of the present invention includes: i) performing an air stripping process on the liquid to be treated; ii) degassing the dissolved gas in the liquid to be treated by using a transmembrane pressure with respect to the liquid to be treated, after which the air stripping process has been performed; and iii) generating microbubbles in the degassed liquid to be treated to elute residual dissolved gases in the liquid to be treated, and sending the liquid to be treated from which the bubbles are eluted to an air stripping step, wherein i) to iii) are configured to be sequentially performed and repeated.
상기 방법은 공기공급을 더 포함하고, 상기 공기공급은, ① 탈기막 모듈과 미세기포 발생부 사이의 관 내 공기 혼입, ② 미세기포 발생부를 통한 공급, 및 ③ 저장조에 산기관을 통한 직접 공급 중 적어도 하나 이상을 포함한다. The method further includes air supply, and the air supply includes ① air mixing in the tube between the degassing membrane module and the microbubble generator, ② supply through the microbubble generator, and ③ direct supply to the storage tank through the diffuser. contains at least one
상기 방법은, 상기 ii) 단계 수행 전에 처리대상액에 대해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 용존기체를 미리 용출하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include a step of pre-eluting dissolved gases in the liquid to be treated by generating microbubbles in the liquid to be treated before step ii) is performed.
상기 ii) 단계는 막간 차압을 이용하는 탈기막 모듈에 의해 수행되고, 상기 iii) 단계는 충돌 노즐을 포함하는 미세기포 발생부에 의해 수행된다. Step ii) is performed by a degassing module using transmembrane pressure, and step iii) is performed by a micro-bubble generator including a collision nozzle.
상기 용존기체는 이산화탄소, 산소, 질소, 수소, 암모니아 중 적어도 하나 이상일 수 있다. The dissolved gas may be at least one of carbon dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, and ammonia.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 폐수처리시스템은, 앞서 설명한 용존기체 제거장치 또는 용존기체 제거방법을 이용하여 폐수처리하도록 구성되고, 상기 용존기체는 암모니아를 포함하는 것을 특징으로 한다. A wastewater treatment system according to an embodiment according to the technical idea of the present invention is configured to treat wastewater using the above-described dissolved gas removal device or dissolved gas removal method, and the dissolved gas includes ammonia.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 폐수처리공정은, 앞서 설명한 용존기체 제거장치 또는 용존기체 제거방법를 이용하여 폐수처리하도록 구성되고, 상기 용존기체는 암모니아를 포함하는 것을 특징으로 한다. A wastewater treatment process according to an embodiment according to the technical idea of the present invention is configured to treat wastewater using the above-described dissolved gas removal device or dissolved gas removal method, and the dissolved gas includes ammonia.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 용존기체 제거장치 및 방법은 가령 폐수 내 암모니아를 친환경적이며 경제적으로 더 높은 효율로 제거할 수 있다.Dissolved gas removal devices and methods according to embodiments according to the technical concept of the present invention can remove ammonia in wastewater in an eco-friendly and economical manner with higher efficiency.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 용존기체 제거장치 및 방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the dissolved gas removal device and method according to an embodiment of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용존기체 제거장치의 전체 구성도이다.
도 2는 도 1의 탈기막 모듈의 예시적 구성 및 동 모듈에서의 막탈기 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 미세기포 발생기의 예시적 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 용존기체 제거장치에 공기공급방법을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용존기체 제거장치의 전체 구성도이다.In order to more fully understand the drawings cited herein, a brief description of each drawing is provided.
1 is an overall configuration diagram of a dissolved gas removal device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an exemplary configuration of the membrane degassing module of FIG. 1 and the principle of membrane degassing in the module.
FIG. 3 is a view showing an exemplary configuration of the microbubble generator of FIG. 1 .
FIG. 4 is a view showing a method of supplying air to the dissolved gas removal device of FIG. 1 by way of example.
5 is an overall configuration diagram of a dissolved gas removal device according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, numbers (eg, 1st, 2nd, etc.) used in the description process of this specification are only identifiers for distinguishing one component from another component.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in this specification, when one component is referred to as “connected” or “connected” to another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular Unless otherwise described, it should be understood that they may be connected or connected via another component in the middle.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.In addition, in the present specification, components expressed as '~ part' may be two or more components combined into one component, or one component may be differentiated into two or more for each more subdivided function. In addition, each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to its own main function, and some of the main functions of each component may be different from other components. Of course, it may be performed exclusively by a component.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the technical idea of the present invention will be described in detail in turn.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용존기체 제거장치의 개략도이다. 이러한 용존기체 제거장치는 암모니아 폐수 등 폐수처리시스템의 일부 구성으로 활용될 수 있다. 이하에서는 예시적으로 처리대상액을 폐수로 하고 용존기체를 암모니아로 하여 설명하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아님에 주의해야 한다. 예를 들어 용존기체는 이산화탄소, 산소, 질소, 수소 등일 수 있다. 1 is a schematic diagram of a dissolved gas removal device according to an embodiment of the present invention. This dissolved gas removal device may be used as a part of a wastewater treatment system such as ammonia wastewater. Hereinafter, the liquid to be treated is exemplarily described as wastewater and the dissolved gas as ammonia, but it should be noted that it is not necessarily limited thereto. For example, the dissolved gas may be carbon dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, or the like.
본 발명의 일 실시예에 따른 용존기체 제거장치(1)는 폐수 저장조(10), 미세기포 발생부(20) 및 탈기막 모듈(30)을 포함하고, 처리대상 폐수는 이들 각각의 구성을 순서대로 거치면서 순환하는 구조로 이루어질 수 있다. 특히 본 발명은 폐수 저장조에서의 암모니아 등 용존기체의 용출을 통한 제거효율을 높이기 위해 폐수가 저장조로 순환 유입되기 전에 탈기막 모듈(30)과 미세기포 발생부(20)을 미리 순차적으로 거치도록 하여 용존기체를 사전에 용출시키는 하이브리드 타입의 적용을 특징으로 한다. The dissolved gas removal device 1 according to an embodiment of the present invention includes a
먼저 폐수 저장조(10)는 정밀화학, 비철금속 제련, 반도체, 의약 등 다양한 공정에서 발생하는 폐수를 저장하도록 구성된다. 처리대상물인 폐수에는 용존 기체 물질이 포함되어 있으며 일 예로 암모니아가 다량 포함되어 있을 수 있다. First, the
본 발명에서의 폐수 저장조(10)에서는 미세기포생성장치에 의해 미리 기체가 용출된 상태에서 에어스트리핑 공정이 적용된다. In the
예시적으로 암모니아 에어 스트리핑은 수용액에 수산화나트륨, 석회 등의 알카리 약품을 첨가하여 pH를 높이고 탈기탑에 공기를 흡입시켜 암모니아를 제거하는 방법이다. 일반적으로 탈기가 일어나는 탈기탑을 포함하고, 탈기 방법에 따라 packed 타입, tray 타입, 그리고 diffused aeration 타입으로 나뉠 수 있다. 이러한 스트리핑 기술을 통한 암모니아 등의 제거기술 그 자체는 당업자에게 공지된 기술로서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. Illustratively, ammonia air stripping is a method of removing ammonia by adding alkali chemicals such as sodium hydroxide and lime to an aqueous solution to increase the pH and sucking air into a degassing column. In general, it includes a degassing tower where degassing occurs, and can be divided into packed type, tray type, and diffused aeration type according to the deaeration method. A technique for removing ammonia and the like through such a stripping technique itself is a technique known to those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted.
다만, 스트리핑 효율은 용존기체를 많이 제거할수록 올라가는데, 본 발명에서는 이하에서 설명하는 미세기포발생부(20)를 통하여 폐수로부터 미리 용존기체를 용출한 후 이러한 상태의 폐수에 대해 저장조에서 스트리핑 공정을 수행하게 되므로 그만큼 스트리핑 효율은 향상됨을 특징으로 한다. However, the stripping efficiency increases as the amount of dissolved gas is removed. In the present invention, the dissolved gas is previously eluted from the wastewater through the
미세기포의 경우 기존의 일반적인 발생 기포보다 기체-액체간 접촉면적이 넓어서 용해/용출 효과가 우수하다. 이론적으로 미세기포는 일반(조대)기포에 비해 크기의 작음으로 비표면적이 지수함수적으로 차이를 발생시킬 수 있다. 본 발명에서는 후술하는 충돌 노즐을 통해 미세기포를 발생시키므로, 용존되어 있는 암모니아 간 접촉 면적의 극대화를 통해 암모니아의 용출, 즉 탈기가 원활해진다. In the case of microbubbles, the dissolution/elution effect is excellent because the gas-liquid contact area is wider than that of conventional bubbles. Theoretically, microbubbles are smaller in size than normal (coarse) bubbles, so the specific surface area can cause an exponential difference. In the present invention, since fine bubbles are generated through a collision nozzle described later, ammonia elution, that is, degassing, is facilitated by maximizing the contact area between dissolved ammonia.
도 1에 도시된 바와 같이, 저장조(10)에서 스트리핑 공정을 거친 폐수는 탈기막 모듈(30)에 유입된다. As shown in FIG. 1 , wastewater that has undergone a stripping process in the
탈기막 모듈(30)은 저장조(10)로부터 폐수를 유입하여 폐수 내 용존기체를 탈기하도록 구성된다. The
도 2 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 탈기막 모듈(30)은, 탈기막 본체(31), 탈기막 본체(31)의 일 단부에 형성되어 스트리핑 공정을 거친 폐수를 유입하도록 구성된 폐수 유입구(32), 및 탈기막 본체(31)의 타 단부에 형성되어 탈기 처리된 폐수를 유출하도록 구성된 폐수 유출구(33)을 포함한다. 폐수 유입구(32)를 통해 유입된 폐수는 분배관(35)를 통해 탈기막 본체(31) 내부로 퍼진 후 베플(baffle: 37) 후단에 위치되는 수집관(36)을 통해 외부로 배출된다. As shown in FIGS. 2 (a) and (b), the
탈기막 본체(31) 내부에는 중공사 막(34)이 설치되며, 이는 소수성 재질로 구성될 수 있다. A
중공사 막(34)은 폐수 유입구(32)를 통해 탈기막 본체(31) 내에 유입된 폐수와 접촉하여 막간 차압에 의해 폐수 내의 용존기체를 탈기하도록 구성된다. 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 중공사 막(34)의 양 단부는 개방되어 가스 유입구 및 가스 유출구와 연결되어 그 내부는 진공이거나 스윕 가스가 흐르도록 구성된다. 스윕 가스로서 질소, 산소, 공기, 아르곤 등이 활용될 수 있다. The
이러한 탈기막의 원리는 막간 차압(즉, 중공사 내부 압력 대 탈기막 본체 내부 압력 사이의 압력 차이)으로 인해 용존기체 물질이 가스상으로 용출된 후, 가스상 물질이 막(membrane)을 통과함으로 탈기가 진행된다. 따라서 용존 기체 물질이 "가스상"으로 탈기막 모듈에 진입할 경우 탈기 효율을 더욱 증대시킬 수 있다. 폐수 저장조에 유입되는 폐수에 대해 1차적으로 미세기포 발생부를 통해 폐수 내 용존기체를 "미리" 가스상으로 전환 처리한 후 이를 탈기막 모듈로 유입시키므로 동 모듈에서의 탈기 효율은 더욱 증대될 수 있다. The principle of such a degassing membrane is that dissolved gaseous substances are eluted in gaseous form due to the pressure difference between the membranes (that is, the pressure difference between the internal pressure of the hollow fiber and the internal pressure of the degassing membrane body), and then the gaseous substances pass through the membrane for degassing. It goes on. Therefore, when dissolved gaseous substances enter the degassing membrane module in the "gas phase", the degassing efficiency can be further increased. For the wastewater flowing into the wastewater storage tank, the dissolved gas in the wastewater is first converted into a gas phase through the microbubble generator and then introduced into the degassing membrane module, so that the degassing efficiency in the module can be further increased.
도 1에 도시된 바와 같이 탈기막 모듈(30)의 하류에는 미세기포 발생부(20)가 설치된다. As shown in FIG. 1 , a
미세기포 발생부(20)는 탈기막 모듈(30)로부터 폐수를 유입하여 폐수 내에 미세기포를 발생시키도록 구성된다. 미세기포 발생부(20)는 저장조(10)에서의 스트리핑 공정을 통한 탈기 효율을 더욱 증가시키도록 저장조(10)의 전류에 설치된다. 즉, 저장조(10)로 재유입되는 폐수 내에 보다 많은 기체를 이러한 미세기포 발생부(20)에 의해 의도적으로 사전에 용출되도록 함으로써 저장조(10) 내 탈기 효율이 더욱 증가하게 된다. The
미세기포 발생부(20)는 가변 차압방식을 통해 미세기포를 발생시키도록 구성되며, 이는 다양한 방식의 실시예로 구현될 수 있다. The
바람직하게는 미세기포 발생부(20)는, 탈기막 모듈(30)로부터의 폐수를 유입하도록 설치된 충돌 노즐(20)를 포함한다. 폐수의 노즐 내 유입 및 미세기포 생성은 저장조와 탈기막 모듈 사이에 설치되는 펌프(P)의 압력에 의해서도 가능하고 노즐 전후단에 별도의 추가 압력조절기는 요구되지 않는다. Preferably, the
도 3에 도시된 예시적인 충돌 노즐(20)은, 탈기막 모듈(30)로부터 유출되는 폐수를 펌프에 의해 유입 받은 후 폐수 내 용존기체를 미세 기포로 용출하도록 구성된다. 이러한 향상된 미세 기포 생산율은 후단의 저장조에서의 탈기 효율 또한 향상시키게 된다. 일반적으로 충돌 노즐은 기존 액체에 용존되어 있는 기체가 압력변화 등의 조건 변화에 의해 기체로 석출될 때 이를 미세하게 만들어 주는 역할을 한다. An
충돌 노즐(20)을 통해 발생되는 미세기포의 발생을 원활하게 하게 위해서 공기를 주입해주는 것이 바람직하다. 공기주입을 통해 미세기포발생이 증가하면 폐수 내 용존기체를 함께 탈기하는 효율 또한 증가하기 때문이다. 공기를 공급해주는 방법으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, ① 탈기막 모듈과 충돌 노즐 간 관 내 (컴프레서 등을 사용한) 공기 혼입, ② 충돌 노즐인 미세기포 발생장치를 통한 공급, 또는 ③ 저장조 탱크에 산기관을 통한 직접 공급 등이 적용될 수 있다. It is preferable to inject air in order to smooth the generation of microbubbles generated through the
앞서 실시예에서는 충돌 노즐(20)과 같은 미세기포 발생부가 탈기막 모듈(30)과 저장조(10) 사이에 설치되는 구성으로 설명하였으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 선택적으로 이러한 미세기포 발생부는 저장조(10)과 탈기막 모듈(30) 사이에 추가로 설치될 수도 있다. In the previous embodiment, the micro-bubble generating unit such as the
도 5는, 미세기포 발생부(20a)와는 별도로, 폐수 저장조(10)의 하류로서 저장조(10)과 탈기막 모듈(30) 사이에 설치된 추가 미세기포 발생부(20b)가 설치된다. 5 , apart from the
추가 미세기포 발생부(20b)는 저장조(10)로부터 폐수를 유입하여 폐수 내에 미세기포를 발생시키도록 구성된다. 추가 미세기포 발생부(20b)는 앞서 설명한 탈기막 모듈(30)에서의 탈기 효율을 더욱 증가시키도록 탈기막 모듈(30)의 전류에 설치된다. 즉, 탈기막 모듈(30)로 유입되는 폐수 내에 보다 많은 기체를 이러한 미세기포 발생부(20)에 의해 의도적으로 용출되도록 하여 탈기막 모듈(30)에서의 탈기 효율을 더욱 증가하도록 하였다. The
추가 미세기포 발생부(20b) 또한 가변 차압방식을 통해 미세기포를 발생시키도록 구성되며, 이는 앞서 설명한 미세기포 발생부(20a)와 동일하게 구성될 수 있다. The additional
탈기막 모듈(30)은 추가 미세기포 발생부(20b)를 통과한 폐수를 유입하여 폐수 내 용존기체를 탈기하도록 구성되며, 이러한 탈기막의 원리는 막간 차압으로 인해 용존기체 물질이 가스상으로 용출된 후, 가스상 물질이 막을 통과함으로 탈기가 진행된다. 따라서 용존 기체 물질이 "가스상"으로 탈기막 모듈에 진입할 경우 탈기 효율을 더욱 증대시킬 수 있는데, 본 실시예에 의한 추가 미세기포 발생부(20b)에 의해 폐수 내 용존기체를 "미리" 가스상으로 용출하므로 후속하는 탈기막 모듈에서의 탈기 효율은 더욱 증대된다. The
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. The present description presents the best mode of the invention and provides examples to illustrate the invention and to enable those skilled in the art to make and use the invention. The specification thus prepared does not limit the invention to the specific terms presented.
따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.Therefore, although the present invention has been described in detail with reference to the above-described examples, those skilled in the art may make alterations, changes, and modifications to the present examples without departing from the scope of the present invention.
1: 용존기체 제거장치
10: 폐수 저장조
20, 20a: 미세기포 발생부(충돌노즐)
20b: 추가 미세기포 발생부(충돌노즐)
30: 탈기막 모듈
1: dissolved gas removal device
10: wastewater reservoir
20, 20a: fine bubble generating unit (collision nozzle)
20b: additional fine bubble generating unit (collision nozzle)
30: degassing module
Claims (13)
처리대상액에 대해 에어스트리핑 공정을 수행하도록 구성된 저장조;
상기 저장조로부터 처리대상액을 유입하여 막간 차압에 의해 처리대상액 내 용존기체를 탈기하도록 구성된 탈기막 모듈; 및
상기 탈기막 모듈로부터의 처리대상액을 유입하여 상기 처리대상액에 대해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 잔여 용존기체를 용출한 후 미세기포를 포함하는 처리대상액을 상기 저장조로 보내도록 구성된 미세기포 발생부
를 포함하고, 상기 처리대상액이 상기 저장조, 탈기막 모듈 및 미세기포 발생부를 순차적으로 통과한 후 순환하도록 구성된, 용존기체 제거장치.
As a device for removing dissolved gas in the liquid to be treated,
a storage tank configured to perform an air stripping process on the liquid to be treated;
a degassing membrane module configured to introduce the liquid to be treated from the storage tank and degas dissolved gas in the liquid to be treated by transmembrane pressure; and
The liquid to be treated is introduced from the degassing membrane module to generate microbubbles in the liquid to be treated to elute residual dissolved gases in the liquid to be treated, and then the liquid to be treated containing microbubbles is sent to the storage tank. bubble generator
and a dissolved gas removal device configured to circulate the liquid to be treated after sequentially passing through the storage tank, the degassing membrane module, and the microbubble generating unit.
상기 용존기체 제거장치로의 공기공급을 더 포함하고, 상기 공기공급은,
① 탈기막 모듈과 미세기포 발생부 사이의 관 내 공기 혼입, ② 미세기포 발생부를 통한 공급, 및 ③ 저장조에 산기관을 통한 직접 공급 중 적어도 하나 이상을 포함하는,
용존기체 제거장치.
According to claim 1,
Further comprising supplying air to the dissolved gas removal device, wherein the supply of air,
Including at least one of ① air mixing in the pipe between the degassing membrane module and the microbubble generator, ② supply through the microbubble generator, and ③ direct supply to the storage tank through the diffuser,
Dissolved gas removal device.
상기 저장조와 상기 탈기막 모듈 사이에 설치되며, 상기 탈기막 모듈로 유입되는 처리대상액에 대해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 용존기체를 미리 용출하도록 구성된 추가 미세기포 발생부를 더 포함하는,
용존기체 제거장치.
According to claim 1,
An additional micro-bubble generator installed between the storage tank and the degassing membrane module and configured to generate microbubbles in the liquid to be treated flowing into the degassing membrane module to elute dissolved gases in the liquid to be treated in advance,
Dissolved gas removal device.
가변 차압방식을 통해 미세기포를 발생시키도록 구성된,
용존기체 제거장치.
The method of claim 1, wherein the microbubble generating unit:
It is configured to generate microbubbles through a variable differential pressure method,
Dissolved gas removal device.
상기 미세기포 발생부는 충돌 노즐을 포함하는,
용존기체 제거장치.
According to claim 4,
The micro-bubble generator comprises a collision nozzle,
Dissolved gas removal device.
탈기막 본체;
상기 탈기막 본체의 일 단부에 형성되어 상기 미세기포 발생부를 통과한 처리대상액을 유입하도록 구성된 유입구;
상기 유입구를 통해 상기 탈기막 본체 내에 유입된 처리대상액과 접촉하여 상기 처리대상액 내의 용존기체를 막간 차압에 의해 탈기하도록 구성된 중공사 막 - 상기 중공사 막의 내부는 진공이거나 스윕 가스가 흐르도록 구성됨 -; 및
상기 탈기막 본체의 타 단부에 형성되어 상기 탈기된 처리대상액을 유출하도록 구성된 유출구을 포함하는,
용존기체 제거장치.
The method of claim 1, wherein the degassing membrane module:
a degassing membrane body;
an inlet formed at one end of the degassing membrane main body and configured to introduce the liquid to be treated that has passed through the micro-bubble generator;
A hollow fiber membrane configured to contact the liquid to be treated introduced into the main body of the degassing membrane through the inlet and degas dissolved gas in the liquid to be treated by a transmembrane pressure difference - the inside of the hollow fiber membrane is configured to be vacuum or to flow sweep gas -; and
And an outlet formed at the other end of the degassing membrane body and configured to discharge the degassed liquid to be treated.
Dissolved gas removal device.
상기 용존기체는 이산화탄소, 산소, 질소, 수소, 암모니아 중 적어도 하나 이상인,
용존기체 제거장치.
According to any one of claims 1 to 6,
The dissolved gas is at least one of carbon dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, and ammonia.
Dissolved gas removal device.
i) 저장조에서 처리대상액에 대해 에어스트리핑 공정을 수행하는 단계;
ii) 상기 에어스트리핑 공정이 수행된 처리대상액에 대해 탈기막 모듈에 의해 막간 차압을 이용하여 처리대상액 내 용존기체를 탈기하는 단계; 및
iii) 상기 탈기된 처리대상액에 대해 미세기포 발생부에 의해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 잔여 용존기체를 용출하고, 기포가 용출된 처리대상액에 대해 에어스트리핑 공정 단계로 보내는 단계
를 포함하고, 상기 i) 내지 iii) 단계들이 순차적으로 수행 및 반복되도록 구성된,
용존기체 제거방법.
As a method of removing dissolved gas in the liquid to be treated,
i) performing an air stripping process on the liquid to be treated in a storage tank;
ii) degassing the dissolved gas in the liquid to be treated by a degassing membrane module using a transmembrane pressure from the liquid to be treated, after which the air stripping process has been performed; and
iii) generating microbubbles in the degassed liquid to be treated by a microbubble generator to elute residual dissolved gases in the liquid to be treated, and sending the liquid to be treated from which the bubbles are eluted to an air stripping step;
And configured to sequentially perform and repeat steps i) to iii),
Dissolved gas removal method.
상기 용존기체 제거방법은 공기공급 단계를 더 포함하고, 상기 공기공급은,
① 탈기막 모듈과 미세기포 발생부 사이의 관 내 공기 혼입, ② 미세기포 발생부를 통한 공급, 및 ③ 저장조에 산기관을 통한 직접 공급 중 적어도 하나 이상을 포함하는,
용존기체 제거방법.
According to claim 8,
The dissolved gas removal method further includes an air supplying step, wherein the air supplying,
Including at least one of ① air mixing in the pipe between the degassing membrane module and the microbubble generator, ② supply through the microbubble generator, and ③ direct supply to the storage tank through the diffuser,
Dissolved gas removal method.
상기 ii) 단계 수행 전에 처리대상액에 대해 미세기포를 발생시켜 처리대상액 내 용존기체를 미리 용출하는 단계를 더 포함하는,
용존기체 제거방법.
According to claim 8,
Further comprising the step of pre-eluting the dissolved gas in the liquid to be treated by generating microbubbles in the liquid to be treated before step ii) is performed,
Dissolved gas removal method.
상기 용존기체는 이산화탄소, 산소, 질소, 수소, 암모니아 중 적어도 하나 이상인,
용존기체 제거방법.
According to any one of claims 8 to 10,
The dissolved gas is at least one of carbon dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, and ammonia.
Dissolved gas removal method.
제1 항 내지 제6 항에 중 어느 한 항에 의한 용존기체 제거장치 또는 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 의한 용존기체 제거방법을 이용하여 폐수처리하도록 구성되고, 상기 용존기체는 암모니아를 포함하는 것을 특징으로 하는,
폐수처리시스템.
As a wastewater treatment system,
It is configured to treat wastewater using the dissolved gas removal device according to any one of claims 1 to 6 or the dissolved gas removal method according to any one of claims 8 to 10, wherein the dissolved gas is ammonia. Characterized in that it includes,
Wastewater treatment system.
제1 항 내지 제6 항에 중 어느 한 항에 의한 용존기체 제거장치 또는 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 의한 용존기체 제거방법를 이용하여 폐수처리하도록 구성되고, 상기 용존기체는 암모니아를 포함하는 것을 특징으로 하는,
폐수처리공정.
As a wastewater treatment process,
It is configured to treat wastewater using the dissolved gas removal device according to any one of claims 1 to 6 or the dissolved gas removal method according to any one of claims 8 to 10, wherein the dissolved gas removes ammonia. characterized in that it contains,
Wastewater treatment process.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210156835A KR20230070840A (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | Hybrid-type Apparatus and method for dissolved gas removal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210156835A KR20230070840A (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | Hybrid-type Apparatus and method for dissolved gas removal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230070840A true KR20230070840A (en) | 2023-05-23 |
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ID=86544393
Family Applications (1)
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| KR1020210156835A KR20230070840A (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | Hybrid-type Apparatus and method for dissolved gas removal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230070840A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102640411B1 (en) | 2023-11-20 | 2024-02-23 | 고등기술연구원연구조합 | Facility for manufacturing high purity carbon dioxide and method therefor |
-
2021
- 2021-11-15 KR KR1020210156835A patent/KR20230070840A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102640411B1 (en) | 2023-11-20 | 2024-02-23 | 고등기술연구원연구조합 | Facility for manufacturing high purity carbon dioxide and method therefor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |