공정설계

  • Home
  • >
  • 막여과
  • >
  • 공정설계

 

contents_img 공정설계(Process Design) 란?

 

    ㅇ 공정설계란 전체적인 공정의 흐름을 고려하여 기기를 최적으로 구성․배치하는 설계로 기본계획, 사전조사를 통하여 처리공정을 구성․결정하고 시설 배치를 구체화하는 것을 말한다.

    ㅇ 공정 설계에 따라 Plant 배치가 완료되면 변경이 매우 어렵고 많은 경제적인 손실이 발생함으로 운영관리 편리성, 증설 등을 고려하여 장기적인 관점에서 설계되어져야 한다.

    ㅇ 막여과 Plant를 설게 하는 경우 도입목적, 원수 수질, 계획급수량 등의 사전조사를 통하여 기본계획을 수립하고 원수 및 목표 수질 등을 고려하여 전처리공정, 막여과 공정, 후처리공정 및 배출수 처리공정을 결정한다.

    ㅇ 처리 공정 결정 후에는 운영관리의 효율성 등을 고려하여 시설을 배치 계획을 수립하고 핵심의 되는 막여과 시설의 여과 및 운영방식, 여과유속, 계열의 구성, 세정 및 자동제어 시스템 등을 설계하여야 한다.

    ㅇ 수처리 공정은 연속 공정(Continuous Process)으로 기기의 다양성은 낮으나, 반복적으로 운영되는 형태로 순차적으로 흐르며 여과되는 특징이 있다.

    ※ 상수도시설 도입 단계에서는 기본계획 → 기본설계 → 실시설계 → 시공단계 순서로 이뤄지나 막여과 시설을 도입하는 경우에는 이미 규모 등이 결정된 사항을 개량하는 절차로 막여과에 대한 세부 공정설계가 중요하다.

 

◆ 공정설계 : 기본계획 → 처리공정 구성 및 결정 → 시설 배치계획 → 막여과 공정 계획

 공정설계 시 고려사항 : 생산수질, 유지관리 편리성, 기계의 유형 등

 

 

contents_img
(침지식 및 가압식 MF 막여과_영등포 정수장)
 

contents_img 막여과 도입시 고려 사항

 

  1) 기본계획 단계

    ① 막여과공정은 원수공급, 펌프, 막모듈, 세척, 배관 및 제어설비 등으로 구성되며, 막의 종류, 막여과 면적, 막여과 유속, 막여과 회수율 등은 원수수질 및  여과수의 수질기준과 시설의 규모 등을 고려하여 결정하여야 한다. 또한, 막여과 정수시설은 필요에 따라 배출수처리설비를 설치하여야 하며, 막모듈의 보호 및 여과수의 수질 향상을 위해 별도의 전․후처리 설비를 설치할 수 있다.

    ② 막여과의 경우 막의 종류에 따라 여과 능력이 차이가 큼으로 원수 및 생산수 수질을고려하여 도입목적을 명확히 하여야 한다. 또한 기존정수장을 개량하는 경우에는 입지조건, 계획급수량 및 시설 확장성 등 사전 기초조사를 철저하게 하여 추진하여야 한다.

    ③ 막여과 기본계획 수립시는 처리수질이 확실성, 처리수량의 안정성, 공정의 경제성, 유지관리 용이성 등 전체공정의 신뢰성을 고려하여 수립하여야 한다. 특히 확실한 탁도 제거를 통하여 Giardia, Crytosporidium 등 미생물 제거가 4log(99.99%) 이상 기능하여야 한다. 또한 30년 이상 운영됨을 고려하여 고장율이 낮고, 노후 자재 교체 등 유지관리 Point가 적은 공정을 선택하여야 한다.

    ④ 주요 고려사항 : 원수 수질 검토, 목표수질 검토, 최적 처리공정 검토

       • 최소 과거 3년 이상의 월별 원수 수질 변동(최소/최대/평균) 사항 검토

       • 제거 대상 물질이 점토, 휴믹산 등 응집 침전여과 가능 물질인 경우 MF, UF 막

       • 제거 대상 물질이 용해성 물질로 활성탄 흡착 가능 물질이 경우 MF, RO 막

 

  2) 설계 단계

    ㅇ 막여과 설비의 설계시 주요 고려사항은 막 투과 Flux, 수온, 운전압력 및 회수율 등이 있으며, 막여과 공정의 효율성과 막 성능에 밀접한 관련이 있음으로 충분한 고찰이 필요하다.

    ㅇ 설계기준은 운영방식에 따라서도 달라지는데 정압제어 운전일 경우는 최저 수온일 때의 투과 Flux, 정유량 제어 운전일 경우는 최저수온일 때의 막 차압을 기준 한다. 

    ① 수온 : 수온에 따라 물의 점성계수가 변화하기 때문에 투과 Flux에 많은 영향을 준다.

       ㅇ 막여과 공정 설계 시는 연중 최저 수온에서의 생산량과 막의 온도특성을 충분히 고려해야 한다. 

    ② 막 투과 Flux : 막 투과 Flux란 단위시간, 단위 막 면적당의 투과수량을 말한다.

       ㅇ Flux(㎥/㎡.hr)= 통과수량(㎥/h)/막의 면적(㎡)

       ㅇ 막 투과 Flux의 지배인자는 막의 종류, 수온, 원수 수질 등이 있으며, 수온 영향을 가장 크게 받는다. 

    ③ 운전 압력 : 운전 압력(막차압)은 이론적으로 투과 Flux와 비례관계를 가지고 있지만, 현실적으로는 막 차압을 크게 하면 투과 Flux의 상승 비율이 작아지는 감소 증가 상태를 나타낸다.

       ㅇ 막여과 공정 설계시 운전 압력(막차압)을 높게 하면 시설의 크기는 작아지고 투과 Flux는 커지는 특징이 있다. 

    ④ 회수율 : 회수율은 공급수량에 대한 투과수량의 비로, 막 여과법에 있어서 양적인 처리효율을 보여주는 지표이다. 막여과 공정에서 회수율은 막 오염 정도에 큰 영향을 받으며, 막 오염은 원수수질, 투과 Flux, 세정 정도 등에 따라 달라진다.

       ㅇ 회수율(%)=(투과수량/공급수량)×100 또는 (공급수량-농축수량)/공급수량× 100

       ㅇ 해수담수화의 경우 35 ~ 40%, 일반적인 막여과 정수인 경우 90% 이상으로 설계 한다. 

 

contents_img 막여과 공정설계

 

  1) 전처리 시설

    ㅇ 처리 공정은 원수의 상태에 따라 처리 대상물질을 고려 최적의 전처리 공정을 조합 하는 것이 매우 중요하다. 전처리 공정의 특징을 표기하는 경우 협잡물제거 설비의 필요성 및 망(網)의 크기 등의 기재가 필요하다.

    ㅇ 전처리 공정의 목적은 여과성능(투과유속) 향상, 막 파손 방지, 막 오염 방지 등이며, 원수 수질, 처리 목표수질을 고려하여 Screen, Auto Strainer, 전염소 투입, 혼화․응집․침전․여과, GAC, PAC, BAC(O3+GAC) 등 전처리 공정을 조합하여 운영 할 수 있다.

    ㅇ 원수 수질을 고려한 전처리 공정을 결정

       ① 지하수나 복류수 처럼 청정하고 수질변동이 적은 경우 : 막여과 단독 적용 또는 스크린이나 오토스트레이 등을 설치하여 원수중의 이물질을 제거하여 막 표면 손상 방지

       ② 막 오염이나 막힘이 예상되는 경우 : 전처리 필수, 혼화․응집․침전․여과 공정을 적용하여 막 오염 방지 및 최적의 성능 유지

       ③ 용존성 물질의 제거가 필요한 경우 : BAC(생물활성탄) 또는 MF/ UF 막과 조합 등을 고도처리로 막 오염 대상 물질을 제거 후 용존성 물질을 제거하는 것이 필

 

(전처리 공법별 특징) 

구   분

특     징

Auto Strainer

o 원수중의 협작물이나 이물질을 제거하여 기계류 및 멤브레인 보호

  - 스트레이너 입경 : 150 ~ 200㎛

전연소 투입

o 원수 중 용존성 철,망간을 불용성 선화물 형태로 바꾸어 막오염 방지

  - 망간의 경우 접속시간 30~40min 정도 필요

o 암모니아성 질소와 유기물 제거 및 조류 방식 방지

혼화, 응집,

침전, 여과

o 고탁도 발생이 빈번하거나 원수 중 유기물 다량 함유시 적용

  - 급속한 막여과 저항 및 파울링 방지로 막여과에 대한 부하를 경감 할 수 있음.

o 필요에 따라 침전 공정 적용

o 응집제 과잉 주입 등 응집 불량시 잔류 Al에 의한 멤브레인 오염

생물처리

o 생물처리와 막을 조합하는 경우 암모니아, 망간, 유기물질 제거로 막 부하 경감하고, 막 오염 방지 가능

PAC

o 이취미 원인 물질, THM 전구물질, 미량 유해 물질 등 제거

o 미분탄이 멤브레인 기공 막힘(오염), Scratching 유발 가능성 있음

   - 장기 투입시는 후단에 응집제 투입 멤브레인 손상 방지 필요

GAC

BAC

o 오존, 활성탄 조합은 이취미 물질 등을 제거 할 수 있다.

o 오존 + GAC로 잔류 오존이 멤브레인 코팅부 손상 가능 성 있음으로 내오존막 적용시 가능

o 오존에 의한 관로 부식 유발 가능 성 있음.

 

  

contents_img
(오토 스트레이너)

  2) 막여과 시설

    ㅇ 막여과 공정은 유지관리 측면, 특히 경제성에 크게 영향 미치는 약품 세정, 막의 수명에 미치는 영향 등을 고려하여 설계하여야 한다. 특히, 막은 한번 손상되면 회복시킬 수 없으며, 유지비용 중에 가운데 가장 큰 비중을 차지하여 막여과 시설의 경제성에 미치는 영향이 크다.

    ㅇ 그럼으로 약품 세정 횟수, 막이 수명 등을 고려하여 막여과 공정을 검토하고 적절한 처리 계통을 선정할 필요가 있다. 반면 사전에 예측에는 한계가 있음으로 실증 파일롯 플랜트 등에 의한 실증시험 후 최적의 공정을 선정 하는 것이 필요하다.

    ㅇ 운전방식은 여과를 위해 막(Membrane)에 원수가 흐르는 방향, 압력 작용 및 운전 제어방식에 따라 결정되어지는 사항으로 막의 제조사에 따라 달라지며 일반적으로 막 선정시 결정되는 경우가 많다.

 

 

(막여과 시설 설계 항목)

구   분

설  계  항  목

막여과 선정

o 막여과법 : MF/ UF/ NF/ RO막 여과

o 막모듈 형식 : 중공사형, 평막형, 관상형, 와권형

o 막의 재질 : 막 재질, 내구성, 내화학성 등

운전방식 

o 통수방식 : 외압식/ 내압식

o 여과 방식 : 전량여과/순환여과(십자흐름여과)

o 구동방식(설치방법) : 가압식, 침지식

o 운전제어방식 : 정유량제어, 정압제어, 수위제어

막여과 시설

o 플럭스(유속) : 워수 수질, 약품 세정빈도, 유지관리성 등

  - 정상운전시, 비상운전시

o 계열과 유니트 구성 : 계열과 유니트 구성, 유니트 규모, 계열과 유니트 수

o 회수율 : 배출수 처리 고려

o 막여과 단위 공정 : 급수, 여과, 물리세정

o 물리세정 : 역세정, 공기세정

o 약품세정 : 유지세정, 화학세정

o 완결성 시험 : 수질측정기, PDT, DAF, ABT 등

o 배출수 처리 공정 : 중력농축식, 막여과 방식

 

 

   (1) 막과 모듈 선정

      ① 막여과 방법

         ㅇ 막의 종류, 즉 MF/ UF/ NF/ RO막에 따라 정밀여과(MF)법과 한외여과(UF)법, 나노여과(NF)법, 역삼투(RO법으로 구별되며, 막의 제조형태에 따라 중공사형, 평막형, 관상형, 와권형 등의 막모듈을 결정한다.

         ㅇ 정밀여과(MF)법과 한외여과(UF)법은 나노여과(NF)법, 역삼투(RO법과 달리 막(Memebrane)의 규격 표준화 없이 제작사 사양에 따라 막모듈이 달라지고 있음을 고려하여 원수 수질, 막의 수명, 경제성, 유지관리성 및 A/S 등 유지관리 등을 철저한 조사후 모듈을 결정하여야 한다.

         ㅇ 막을 선정하는 경우에는 MF, UF 막은 원수 성상 및 막오염 저감 효과 등을 NF, RO 막의 경우에는 처리 수질을 우선하여 고려하여야 한다.

 

항   목

여과법

분리경

제거대상물질

정밀여과막

(MF)

정밀여과법

공칭공경

0.01 μm이상

부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립토스포리디움 포낭(包囊), 지아디아 포낭 

한외여과막

(UF)

한외여과법

분획 분자량

100,000Dalton이하

부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립토스포리디움 포낭, 지아디아 포낭, 부식산 등

나노여과막

(NF)

나노여과법

염화나트륨 

제거율 5~93%미만

유기물, 농약, 맛․냄새물질, 합성세제, 칼슘이온, 마그네슘이온, 황산이온, 질산성질소 등

역삼투막

(RO)

역삼투법

염화나트륨

제거율 93% 이상

금속이온, 염소이온 등

해수담수화

역삼투막(RO)

역삼투법

염화나트륨

제거율 99% 이상

해수중의 염분

 

      ② 막 모듈 형태

         ㅇ 막 모듈은 막을 일정형태의 용기(容器) 안에 설치하여 일체화 또는 묶음형태로 일체화하여 여과 기능을 할 수 있도록 만든 것으로 단위 부피당 막의 면적을 최대화하기 위하여 여러 형태로 제작되고 있다.

         ㅇ 막 모듈 형태 선정시에는 부유물질 허용성, 세정성, 충진 밀도, 구조 간단성, 교환 용이성 및 전처리 도입 여부 등을 고려하여 선정하여야 한다. 

 

구 분

중공사막

평막

관상막

와권형막

용 도

o 정수 처리

o 해수담수화 전처리

o 고농도 SS함유수

o MBR에 주로 사용

o 고농도 SS함유수

o 정수 처리

o 해수담수화

특 징

o 막면적 크다

o 점도/슬러지 낮은 원수에 적용

o 고압 사용 곤란

o 막 면적 작다

o 점도/슬러지 높은 원수에 적용

o 가스켓 실 누수

o 스케일 형성 적다

o 설치공간 크다

o 에너지 소모량 많다.

o 충진밀도 높다

o 막면 농도분극 현상 낮다.

 ※ 수온 1℃ 감소시 마다 투과수량 3% 감소

 

contents_img

      ③ 막 재질 선정

         ㅇ 막의 재질을 분류하며 고분자막(유기막), 무기막, 금속막 등이 있으며, 세부적으로 나누면 CA, PES, PVDF, PAN, Ceramic 등이 있다. 일반적으로 유기막의 경우에는 PVDF 막, 무기막의 경우는 Ceramic 재질이 적용되고 있으나 가격이 매우 고가이다.

         ㅇ 막의 재질은 막의 강도, 신도, 내산성, 내알카리성, 내염소성 등을 고려하여 선정하여야 한다. 특히, 오존 공정을 도입하는 경우에는 모듈이 오존에 의하여 산화되지 않도록 내오존성 모듈을 선정하여야 하며, 또한 잦은 염소세정이 이뤄짐을 고려하여 내염소성이 우수하여야 한다.

 

다음페이지에 계속 됩니다. 

 

contents_img 공정설계(Process Design) 란?

 

    ㅇ 공정설계란 전체적인 공정의 흐름을 고려하여 기기를 최적으로 구성․배치하는 설계로 기본계획, 사전조사를 통하여 처리공정을 구성․결정하고 시설 배치를 구체화하는 것을 말한다.

    ㅇ 공정 설계에 따라 Plant 배치가 완료되면 변경이 매우 어렵고 많은 경제적인 손실이 발생함으로 운영관리 편리성, 증설 등을 고려하여 장기적인 관점에서 설계되어져야 한다.

    ㅇ 막여과 Plant를 설게 하는 경우 도입목적, 원수 수질, 계획급수량 등의 사전조사를 통하여 기본계획을 수립하고 원수 및 목표 수질 등을 고려하여 전처리공정, 막여과 공정, 후처리공정 및 배출수 처리공정을 결정한다.

    ㅇ 처리 공정 결정 후에는 운영관리의 효율성 등을 고려하여 시설을 배치 계획을 수립하고 핵심의 되는 막여과 시설의 여과 및 운영방식, 여과유속, 계열의 구성, 세정 및 자동제어 시스템 등을 설계하여야 한다.

    ㅇ 수처리 공정은 연속 공정(Continuous Process)으로 기기의 다양성은 낮으나, 반복적으로 운영되는 형태로 순차적으로 흐르며 여과되는 특징이 있다.

    ※ 상수도시설 도입 단계에서는 기본계획 → 기본설계 → 실시설계 → 시공단계 순서로 이뤄지나 막여과 시설을 도입하는 경우에는 이미 규모 등이 결정된 사항을 개량하는 절차로 막여과에 대한 세부 공정설계가 중요하다.

 

◆ 공정설계 : 기본계획 → 처리공정 구성 및 결정 → 시설 배치계획 → 막여과 공정 계획

 공정설계 시 고려사항 : 생산수질, 유지관리 편리성, 기계의 유형 등

 

 

contents_img
(침지식 및 가압식 MF 막여과_영등포 정수장)
 

contents_img 막여과 도입시 고려 사항

 

  1) 기본계획 단계

    ① 막여과공정은 원수공급, 펌프, 막모듈, 세척, 배관 및 제어설비 등으로 구성되며, 막의 종류, 막여과 면적, 막여과 유속, 막여과 회수율 등은 원수수질 및  여과수의 수질기준과 시설의 규모 등을 고려하여 결정하여야 한다. 또한, 막여과 정수시설은 필요에 따라 배출수처리설비를 설치하여야 하며, 막모듈의 보호 및 여과수의 수질 향상을 위해 별도의 전․후처리 설비를 설치할 수 있다.

    ② 막여과의 경우 막의 종류에 따라 여과 능력이 차이가 큼으로 원수 및 생산수 수질을고려하여 도입목적을 명확히 하여야 한다. 또한 기존정수장을 개량하는 경우에는 입지조건, 계획급수량 및 시설 확장성 등 사전 기초조사를 철저하게 하여 추진하여야 한다.

    ③ 막여과 기본계획 수립시는 처리수질이 확실성, 처리수량의 안정성, 공정의 경제성, 유지관리 용이성 등 전체공정의 신뢰성을 고려하여 수립하여야 한다. 특히 확실한 탁도 제거를 통하여 Giardia, Crytosporidium 등 미생물 제거가 4log(99.99%) 이상 기능하여야 한다. 또한 30년 이상 운영됨을 고려하여 고장율이 낮고, 노후 자재 교체 등 유지관리 Point가 적은 공정을 선택하여야 한다.

    ④ 주요 고려사항 : 원수 수질 검토, 목표수질 검토, 최적 처리공정 검토

       • 최소 과거 3년 이상의 월별 원수 수질 변동(최소/최대/평균) 사항 검토

       • 제거 대상 물질이 점토, 휴믹산 등 응집 침전여과 가능 물질인 경우 MF, UF 막

       • 제거 대상 물질이 용해성 물질로 활성탄 흡착 가능 물질이 경우 MF, RO 막

 

  2) 설계 단계

    ㅇ 막여과 설비의 설계시 주요 고려사항은 막 투과 Flux, 수온, 운전압력 및 회수율 등이 있으며, 막여과 공정의 효율성과 막 성능에 밀접한 관련이 있음으로 충분한 고찰이 필요하다.

    ㅇ 설계기준은 운영방식에 따라서도 달라지는데 정압제어 운전일 경우는 최저 수온일 때의 투과 Flux, 정유량 제어 운전일 경우는 최저수온일 때의 막 차압을 기준 한다. 

    ① 수온 : 수온에 따라 물의 점성계수가 변화하기 때문에 투과 Flux에 많은 영향을 준다.

       ㅇ 막여과 공정 설계 시는 연중 최저 수온에서의 생산량과 막의 온도특성을 충분히 고려해야 한다. 

    ② 막 투과 Flux : 막 투과 Flux란 단위시간, 단위 막 면적당의 투과수량을 말한다.

       ㅇ Flux(㎥/㎡.hr)= 통과수량(㎥/h)/막의 면적(㎡)

       ㅇ 막 투과 Flux의 지배인자는 막의 종류, 수온, 원수 수질 등이 있으며, 수온 영향을 가장 크게 받는다. 

    ③ 운전 압력 : 운전 압력(막차압)은 이론적으로 투과 Flux와 비례관계를 가지고 있지만, 현실적으로는 막 차압을 크게 하면 투과 Flux의 상승 비율이 작아지는 감소 증가 상태를 나타낸다.

       ㅇ 막여과 공정 설계시 운전 압력(막차압)을 높게 하면 시설의 크기는 작아지고 투과 Flux는 커지는 특징이 있다. 

    ④ 회수율 : 회수율은 공급수량에 대한 투과수량의 비로, 막 여과법에 있어서 양적인 처리효율을 보여주는 지표이다. 막여과 공정에서 회수율은 막 오염 정도에 큰 영향을 받으며, 막 오염은 원수수질, 투과 Flux, 세정 정도 등에 따라 달라진다.

       ㅇ 회수율(%)=(투과수량/공급수량)×100 또는 (공급수량-농축수량)/공급수량× 100

       ㅇ 해수담수화의 경우 35 ~ 40%, 일반적인 막여과 정수인 경우 90% 이상으로 설계 한다. 

 

contents_img 막여과 공정설계

 

  1) 전처리 시설

    ㅇ 처리 공정은 원수의 상태에 따라 처리 대상물질을 고려 최적의 전처리 공정을 조합 하는 것이 매우 중요하다. 전처리 공정의 특징을 표기하는 경우 협잡물제거 설비의 필요성 및 망(網)의 크기 등의 기재가 필요하다.

    ㅇ 전처리 공정의 목적은 여과성능(투과유속) 향상, 막 파손 방지, 막 오염 방지 등이며, 원수 수질, 처리 목표수질을 고려하여 Screen, Auto Strainer, 전염소 투입, 혼화․응집․침전․여과, GAC, PAC, BAC(O3+GAC) 등 전처리 공정을 조합하여 운영 할 수 있다.

    ㅇ 원수 수질을 고려한 전처리 공정을 결정

       ① 지하수나 복류수 처럼 청정하고 수질변동이 적은 경우 : 막여과 단독 적용 또는 스크린이나 오토스트레이 등을 설치하여 원수중의 이물질을 제거하여 막 표면 손상 방지

       ② 막 오염이나 막힘이 예상되는 경우 : 전처리 필수, 혼화․응집․침전․여과 공정을 적용하여 막 오염 방지 및 최적의 성능 유지

       ③ 용존성 물질의 제거가 필요한 경우 : BAC(생물활성탄) 또는 MF/ UF 막과 조합 등을 고도처리로 막 오염 대상 물질을 제거 후 용존성 물질을 제거하는 것이 필

 

(전처리 공법별 특징) 

구   분

특     징

Auto Strainer

o 원수중의 협작물이나 이물질을 제거하여 기계류 및 멤브레인 보호

  - 스트레이너 입경 : 150 ~ 200㎛

전연소 투입

o 원수 중 용존성 철,망간을 불용성 선화물 형태로 바꾸어 막오염 방지

  - 망간의 경우 접속시간 30~40min 정도 필요

o 암모니아성 질소와 유기물 제거 및 조류 방식 방지

혼화, 응집,

침전, 여과

o 고탁도 발생이 빈번하거나 원수 중 유기물 다량 함유시 적용

  - 급속한 막여과 저항 및 파울링 방지로 막여과에 대한 부하를 경감 할 수 있음.

o 필요에 따라 침전 공정 적용

o 응집제 과잉 주입 등 응집 불량시 잔류 Al에 의한 멤브레인 오염

생물처리

o 생물처리와 막을 조합하는 경우 암모니아, 망간, 유기물질 제거로 막 부하 경감하고, 막 오염 방지 가능

PAC

o 이취미 원인 물질, THM 전구물질, 미량 유해 물질 등 제거

o 미분탄이 멤브레인 기공 막힘(오염), Scratching 유발 가능성 있음

   - 장기 투입시는 후단에 응집제 투입 멤브레인 손상 방지 필요

GAC

BAC

o 오존, 활성탄 조합은 이취미 물질 등을 제거 할 수 있다.

o 오존 + GAC로 잔류 오존이 멤브레인 코팅부 손상 가능 성 있음으로 내오존막 적용시 가능

o 오존에 의한 관로 부식 유발 가능 성 있음.

 

  

contents_img
(오토 스트레이너)

  2) 막여과 시설

    ㅇ 막여과 공정은 유지관리 측면, 특히 경제성에 크게 영향 미치는 약품 세정, 막의 수명에 미치는 영향 등을 고려하여 설계하여야 한다. 특히, 막은 한번 손상되면 회복시킬 수 없으며, 유지비용 중에 가운데 가장 큰 비중을 차지하여 막여과 시설의 경제성에 미치는 영향이 크다.

    ㅇ 그럼으로 약품 세정 횟수, 막이 수명 등을 고려하여 막여과 공정을 검토하고 적절한 처리 계통을 선정할 필요가 있다. 반면 사전에 예측에는 한계가 있음으로 실증 파일롯 플랜트 등에 의한 실증시험 후 최적의 공정을 선정 하는 것이 필요하다.

    ㅇ 운전방식은 여과를 위해 막(Membrane)에 원수가 흐르는 방향, 압력 작용 및 운전 제어방식에 따라 결정되어지는 사항으로 막의 제조사에 따라 달라지며 일반적으로 막 선정시 결정되는 경우가 많다.

 

 

(막여과 시설 설계 항목)

구   분

설  계  항  목

막여과 선정

o 막여과법 : MF/ UF/ NF/ RO막 여과

o 막모듈 형식 : 중공사형, 평막형, 관상형, 와권형

o 막의 재질 : 막 재질, 내구성, 내화학성 등

운전방식 

o 통수방식 : 외압식/ 내압식

o 여과 방식 : 전량여과/순환여과(십자흐름여과)

o 구동방식(설치방법) : 가압식, 침지식

o 운전제어방식 : 정유량제어, 정압제어, 수위제어

막여과 시설

o 플럭스(유속) : 워수 수질, 약품 세정빈도, 유지관리성 등

  - 정상운전시, 비상운전시

o 계열과 유니트 구성 : 계열과 유니트 구성, 유니트 규모, 계열과 유니트 수

o 회수율 : 배출수 처리 고려

o 막여과 단위 공정 : 급수, 여과, 물리세정

o 물리세정 : 역세정, 공기세정

o 약품세정 : 유지세정, 화학세정

o 완결성 시험 : 수질측정기, PDT, DAF, ABT 등

o 배출수 처리 공정 : 중력농축식, 막여과 방식

 

 

   (1) 막과 모듈 선정

      ① 막여과 방법

         ㅇ 막의 종류, 즉 MF/ UF/ NF/ RO막에 따라 정밀여과(MF)법과 한외여과(UF)법, 나노여과(NF)법, 역삼투(RO법으로 구별되며, 막의 제조형태에 따라 중공사형, 평막형, 관상형, 와권형 등의 막모듈을 결정한다.

         ㅇ 정밀여과(MF)법과 한외여과(UF)법은 나노여과(NF)법, 역삼투(RO법과 달리 막(Memebrane)의 규격 표준화 없이 제작사 사양에 따라 막모듈이 달라지고 있음을 고려하여 원수 수질, 막의 수명, 경제성, 유지관리성 및 A/S 등 유지관리 등을 철저한 조사후 모듈을 결정하여야 한다.

         ㅇ 막을 선정하는 경우에는 MF, UF 막은 원수 성상 및 막오염 저감 효과 등을 NF, RO 막의 경우에는 처리 수질을 우선하여 고려하여야 한다.

 

항   목

여과법

분리경

제거대상물질

정밀여과막

(MF)

정밀여과법

공칭공경

0.01 μm이상

부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립토스포리디움 포낭(包囊), 지아디아 포낭 

한외여과막

(UF)

한외여과법

분획 분자량

100,000Dalton이하

부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립토스포리디움 포낭, 지아디아 포낭, 부식산 등

나노여과막

(NF)

나노여과법

염화나트륨 

제거율 5~93%미만

유기물, 농약, 맛․냄새물질, 합성세제, 칼슘이온, 마그네슘이온, 황산이온, 질산성질소 등

역삼투막

(RO)

역삼투법

염화나트륨

제거율 93% 이상

금속이온, 염소이온 등

해수담수화

역삼투막(RO)

역삼투법

염화나트륨

제거율 99% 이상

해수중의 염분

 

      ② 막 모듈 형태

         ㅇ 막 모듈은 막을 일정형태의 용기(容器) 안에 설치하여 일체화 또는 묶음형태로 일체화하여 여과 기능을 할 수 있도록 만든 것으로 단위 부피당 막의 면적을 최대화하기 위하여 여러 형태로 제작되고 있다.

         ㅇ 막 모듈 형태 선정시에는 부유물질 허용성, 세정성, 충진 밀도, 구조 간단성, 교환 용이성 및 전처리 도입 여부 등을 고려하여 선정하여야 한다. 

 

구 분

중공사막

평막

관상막

와권형막

용 도

o 정수 처리

o 해수담수화 전처리

o 고농도 SS함유수

o MBR에 주로 사용

o 고농도 SS함유수

o 정수 처리

o 해수담수화

특 징

o 막면적 크다

o 점도/슬러지 낮은 원수에 적용

o 고압 사용 곤란

o 막 면적 작다

o 점도/슬러지 높은 원수에 적용

o 가스켓 실 누수

o 스케일 형성 적다

o 설치공간 크다

o 에너지 소모량 많다.

o 충진밀도 높다

o 막면 농도분극 현상 낮다.

 ※ 수온 1℃ 감소시 마다 투과수량 3% 감소

 

contents_img

      ③ 막 재질 선정

         ㅇ 막의 재질을 분류하며 고분자막(유기막), 무기막, 금속막 등이 있으며, 세부적으로 나누면 CA, PES, PVDF, PAN, Ceramic 등이 있다. 일반적으로 유기막의 경우에는 PVDF 막, 무기막의 경우는 Ceramic 재질이 적용되고 있으나 가격이 매우 고가이다.

         ㅇ 막의 재질은 막의 강도, 신도, 내산성, 내알카리성, 내염소성 등을 고려하여 선정하여야 한다. 특히, 오존 공정을 도입하는 경우에는 모듈이 오존에 의하여 산화되지 않도록 내오존성 모듈을 선정하여야 하며, 또한 잦은 염소세정이 이뤄짐을 고려하여 내염소성이 우수하여야 한다.

 

다음페이지에 계속 됩니다. 

 

1 2 3  

Technical Photos
illustrate