Untitled Document
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  소개
 
 

VPMF의 개발 동기

   
  일반적으로 수 처리의 기본 개념은 유체(특히 물)에 포함된 유체와 다른 물질을 분리 또는 제거하는 수단을 총칭한다. 이러한 수단으로는 물리-화학적 방법 ,생물학적인 산화 과정으로 대별된다. 생물학적 처리나 화학적 처리는 주 처리 수단으로 모든 수 처리 장에 사용되어 왔지만 처리수의 고도처리나 재이용을 목적으로 한다면 최종처리는 여과나 증발법 같은 물리적 처리수단이 사용될 수 밖에 없다.

여과장치는 다양한 구조와 재질 ,다양한 운전방법 등이 있지만 표-00과 같이 분류될 수 있다. 고정 세공 형의 필터 구조는 이미 잘 알려진 대로 메쉬망 , 분리막과 같이 제조공정에서 필터세공이 고정 형으로 만들어져 여과시나 역세 시에 세공 구조가 변화가 없다. 따라서 포집된 불순물 입자들이 세공을 막게 되면(Plugging Phenomena) 역세척 시 효율이 나쁘거나 아예 회복 불가능인 경우가 많다. 이러한 현상은 일반 생물학 처리 유출수에 포함된 부유성 입자들의 경우 세공을 막은 입자들이 약하므로 역세척 시에 파괴되어 제거 될 수 있지만 PVC 입자 , 이산화티타늄 (TiO2) , 산화철과 같은 강입자성 SS(Suspended Solid)가 세공을 막게 되면 거의 회복이 불가능하다.

당사는 이러한 고정 세공형 필터의 치명적이 문제점을 개선하기 위해서 심층여과방식과 유연 섬유 사나 극세 사를 여재로 사용하여 여과 시와 역세 시에 구조가 다른 가변세공구조의 필터를 개발하게 되었다.
   
 

VPMF의 원리 및 동작

   
 

1) VPMF의 원리

일반적으로 수 처리의 기본 개념은 유체(특히 물)에 포함된 유체와 다른 물질을 분리 또는 제거하는 수단을 총칭한다. 이러한 수단으로는 물리-화학적 방법 ,생물학적인 산화 과정으로 대별된다. 생물학적 처리나 화학적 처리는 주 처리 수단으로 모든 수 처리 장에 사용되어 왔지만 처리수의 고도처리나 재이용을 목적으로 한다면 최종처리는 여과나 증발법 같은 물리적 처리수단이 사용될 수 밖에 없다.

여과장치는 다양한 구조와 재질 ,다양한 운전방법 등이 있지만 표-00과 같이 분류될 수 있다. 고정 세공 형의 필터 구조는 이미 잘 알려진 대로 메쉬망 , 분리막과 같이 제조공정에서 필터세공이 고정 형으로 만들어져 여과시나 역세 시에 세공 구조가 변화가 없다. 따라서 포집된 불순물 입자들이 세공을 막게 되면(Plugging Phenomena) 역세척 시 효율이 나쁘거나 아예 회복 불가능인 경우가 많다. 이러한 현상은 일반 생물학 처리 유출수에 포함된 부유성 입자들의 경우 세공을 막은 입자들이 약하므로 역세척 시에 파괴되어 제거 될 수 있지만 PVC 입자 , 이산화티타늄 (TiO2) , 산화철과 같은 강입자성 SS(Suspended Solid)가 세공을 막게 되면 거의 회복이 불가능하다.

당사는 이러한 고정 세공형 필터의 치명적이 문제점을 개선하기 위해서 심층여과방식과 유연 섬유 사나 극세 사를 여재로 사용하여 여과 시와 역세 시에 구조가 다른 가변세공구조의 필터를 개발하게 되었다.
   
 

2) VPMF의 구조

Flexible한 micro fiber를 일정 길이로 절단하여 원통형으로 성형한 후 양끝의 홀더에 부착하여 압력용기의 하부 프랜지에 결합한 구조를 갖고 있으며 고정되지 않은 쪽의 필터 홀더는 압력용기 내에서 수류(水流)의 흐름에 따라 수직방향으로 자연스럽게 움직일 수 있는 구조를 갖고 있다.
   
 

3) VPMF의 동작원리

원수주입구 방향으로 유입된 원수는 원통필터를 서서히 압착한다. 필터압착이 임계두께에 도달하게 되면 더 이상의 필터 압착은 일어나지 않고 압착필터에 의해서 원수가 여과되어 처리수 배출구 방향으로 처리수가 배출된다.

처리수 배출구를 통해 원수와 공기를 주입하게 되면 원형필터는 서서히 상방향으로 확장되어 세공구조가 해체되고 미세한 공기포는 필터 사이에 끼어있는 오염물을 세척하여 원수 주입구 방향으로 배출한다. 이때 원형필터는 미세한 진동을 하면서 세척에 상승작용을 일으켜 완벽한 역세척이 가능케 한다.

   
 

4) VPMF 동작 동영상



   
 

5) 운전 모드

   
 
   VPMF의 모델 및 규격
 
 

VPMF-S20 모델

1) 모듈규격

Material Housing STS304
Filter Element PE ,Nylon ,PP
Designed Pressure 3kg/cm2
Maximum Temperature 60 degree(cel)
pH Range 1~13
Operation Pressure 1.5~2.5kg/cm2
Backwashing Method Water & Air
Backwasing Water Consumption 15LPM /Module
Backwashing Air Consumption 170LPM/Module
Backwashing Time 3~5 minutes
Backwasing Period 60~120 minutes
Flow Rate Pore Size Flowrate
LQ(25micron) 3.5m3/Hr
TQS(10micron) 3.0m3/Hr
MQ(5micron) 2.5m3/Hr
HQ(1micron) 1.2m3/Hr
SQ(0.5micron) 0.6m3/Hr
UQ(0.2micron) 0.3m3/Hr
Piping
Feeding Port of Raw Water A: 25A
Draining Port of Concentrated W.W. A: 25A
Feeding Port of Backwashing Air B: 15A
Draining Port of First Drain C: 25A
Feeding Port of Backwashing Water C: 25A
Discharging Port of Treated Water C: 25A

2)필터 엘리먼트

필터 엘리먼트 주요 재질 및 규격
섬유사 재질
모델 가능 재질
LQ PET ,PP
TQS PET
MQ PET
HQ PET
SQ PET ,NYLON
UQ PET ,NYLON
공통부품
유동필터홀더 POM(아세찰)
고정필터 홀더 POM(아세탈)
다공 투과관 STS304,STS316
금속밴드 STS303,STS316
러버밴드 러버

3)VPMF의 압력별 유량변화

  VPMF의 적용
 

약입자성 SS를 가진 수처리 공정

1) 정수 처리 공정

VPMF에 의한 정수처리 공정은 크게 4부류로 구분할 수 있는데 첫째 ,강물을 원수로 사용하여 수도수를 생산하는 시설로 일반적으로는 급속여과방법(응집/침전/다층여과)을 사용하는 겨우 ,둘째 강물,하천수를 원수로 사용하여 처리 후 공업용수로 사용하는 경우 ,셋째 , 계곡수를 원수로 사용하여 처리 후 생활용수로 사용하는 경우 (간이상수도),네째, 지하수를 원수로 사용하여 처리 후 음용수로 사용하는 경우로 분리할 수 있으며 각각의 경우 사용 모델이 다르게 적용된다.
(1) 수도수 생산 정수 공정
● 처리흐름도

● 적용시설 및 데이터
영천 화북 정수장 현황
처리용량 1000m3/day
가동년월 2003.12
운전현황
항목 처리전 처리후
탁도 5~20NTU 0.1~0.2NTU
SS 5~10ppm -
적용모델 및 수량 S20-UQ*156EA
역세 수량비 5~10%
@ 본 시설은 VPMF-UQ단일공정임
● 기존 공정과 비교 (10,000m3/day 기준)
비교항목 급속여과(응집/칩전/모래여과 VPMF 공정
소요부지 10이상 1
처리수질 0.1~0.3NTU 0.1~0.15NTU
운영비 응집제 34원/m3(20ppm 기준) 없음
슬러지처리 40원/m3(1일 4m3 기준) 농축수 하천 방류 가능
동력비 5.5원/m3(1회 펌핑 기준) 7.5원/m3
필터 교체비 27.4원/m3(모래여재 교체비) 30원/m3
소계 106.9원/m3 37.5원/m3
슬러지 농축ㆍ탈수설비 있음 없음
응집제 투입 보조 계측기 있음 없음
원수 농도 부하시 응집제 투여량을 높힘 역세주기를 짧게 조절
침전조의 밀도류 침전 효율 저하 없음
내염소성 미생물 여과 안 되거나 거의 낮은 효울 99% 이상 제거 가능
유지관리 인력 많음 적음
(2)공업용수 정수공정
● 처리흐름도

● 적용시설 및 데이터
삼남석유화학 현황
처리용량 9,000m3/day
가동년월 2001.12
운전현황
항목 처리전 처리후
탁도 5~10NTU 0.4~0.8NTU
SS 5~10ppm <1
적용모델 및 수량 S20-HQ*192EA
역세 수량비 1~2%
@ 본 시설은 VPMF-HQ단일공정임
(3)간이상수도
● 처리흐름도

●적용시설 및 데이터

영월 간이 정수장 현황
처리용량 30m3/day
가동년월 2005.
운전현황
항목 처리전 처리후
탁도 3~15NTU 0.2~0.4NTU
SS 5~10ppm <1
적용모델 및 수량 S20-SQ*2EA
역세 수량비 1~2%
@ 본 시설은 VPMF-SQ단일공정임
(4)지하수 정수처리
● 처리흐름도

● 적용시설 및 데이터
함평나비공원 현황
처리용량 70m3/day
가동년월 2003.
운전현황
항목 처리전 처리후
탁도 2~3NTU 0.1NTU
SS 2~5ppm -
적용모델 및 수량 S20-SQ*5EA
역세 수량비 1~2%
@ 본 시설은 VPMF-SQ단일공정임

2) 하수 & 오수 고도 처리 공정

생활 잡 폐수를 처리하는 하수,오수 처리공정은 대부분이 주 처리공법을 생물학적 처리방법을 채용하고 있다. 생물학 처리수의 최종 수질은 공법에 따라 차이가 있지만 하수의 경우 대개는 BOD ,SS 기준 10~20ppm 정도인데 방류기준이 강화됨에 따라 BOD,SS가 10ppm 또는 5ppm이하로 처리해야 한다. VPMF는 유출수를 처리함으로서 기준치 이하의 수질을 보증할 수 있다.
● 처리흐름도

● 적용시설 및 데이터
(1)하수고도처리
이천 단월 하수처리장 현황
처리용량 2000m3/day
가동년월 2003.
운전현황
항목 처리전 처리후
BOD 10~20ppm 10이하
SS 15~30ppm 5이하
적용모델 및 수량 S20-LQ*26EA*2SETS
역세 수량비 1~2%
(2) 오수고도처리
몽베르 CC 오수처리장 현황
처리용량 400m3/day
가동년월 2003.
운전현황
항목 처리전 처리후
BOD 20~30ppm 10이하
SS 20~30ppm 5이하
적용모델 및 수량 S20-HQ*20EA
역세 수량비 3~4%
(3) 하,오수 처리공정 설치 현장 수질 데이터 현황
설치현장 BOD(mg/l) COD(mg/l) SS(mg/l)
처리전 처리후 처리전 처리후 처리전 처리후
마이다스 리조트(SQ모델) 28 6 20.1 10.6 25.0 1.0
만도공조(HQ모델) 8.4 1.2 13.0 1.0
파슬케인 골프장(HQ모델) 12 5 14 2.5
KMW(SQ모델) 135 32 127 15
대우종합기계(SQ 모델) 85.7 1.2
진흥기계(HQ모델) 416 37.2 58 2.0
하동하수처리장(HQ-PLT) 9.7 5.1 9.5 8.7 7.5 0.5
(4) 분리막 공정과 비교 (400m3/day 오수처리장 기준)
비교항목 분리막 (침지식 중공사 MF) VPMF-SQ
처리수질 BOD 2~5ppm 3~7ppm
SS - <1
운영비 동력비 8원/m3 10원/m3
화학세정비 25원/m3(월3회,인건비 포함) 없음
필터교체비 1,616원/m3 (수명 3년 추정) 27원/m3 (3년추정)
겔 파울링 자주 발생 없음
플러깅 (세공막힘)현상 서서히 발생 없음
막 절단현상 있음 없음
화학 세정 전문인력이 필요 화학세정 없음
필터교환방식 막모듈 전체 교체 필터 엘리먼트만 교체

강입자성 SS를 가진 수처리 공정

강입자성 (산화철, PVC, PE, PP분말, TiO2 분말등) SS를 포함한 수처리는 고정세공 필터(메쉬망,분리막)로는 강입자의 세공막힘 때문에 사용이 불가능한 경우가 많다. 따라서 이러한 공정에는 가변 세공형 필터가 사용되어야 한다. 다음의 적용공정이 아주 대표적인 강 입자성 폐수들에 관한 공정이다.

1) 철강공장 냉각수 재이용 공정

다량의 용수를 사용하는 철강제조 공장에서 대부분의 물은 냉각수로 사용되고 있다. 이때 발생되는 냉각수 폐수는 산화철 ,점토 성분 등을 200~1000ppm (SS기준)정도 포함하는 경우가 많다. 냉각수 폐수는 폐수처리장으로 보내지거나 재 처리 후 재이용할 수 있다. K특수강은 지난 10년간 3개의 VPMF 여과시설을 설치 운영하여 냉각수 폐수 성공적으로 재활용하여 왔다.
● 처리흐름도

● 적용시설 및 데이터
세아제강(기아 특수강) 군산공장 현황
처리용량 500m3/Hr
가동년월 1998. 12.
운전현황
항목 처리전 처리후
SS 250ppm 15ppm
적용모델 및 수량 S20-MQ*192EA
역세 수량비 2~3%
1.1차 시설 : 500m3/Hr. 1998.12. 2.2차 시설 : 600m3/Hr .2006.1 3.3차 시설 : 300m3/Hr , 2008.12
● 메쉬망 스트레이너 공정과 비교
비교항목 메쉬망 스트레이너 VPMF-MQ
플러깅 (세공막힘)현상 서서히 발생 없음
역세정 효과 역세정 효율 미약 없음
고농도 적응성 매우 약함 좋음
설치면적 적음 많음
처리수질 15micron정도(운전가능수준) 5micron
● 응집/침전/모래여과 공정과 비교 (500m3/Hr 설비기준)
비교항목 응집/칩전/모래여과 공정 VPMF-MQ 공정
소요부지 5이상 1
처리수질 1NTU 이하 1~5NTU
운영비 응집제 510원/m3(300ppm 기준) 없음
슬러지발생량 20~30m3/day 7~10m3/day (농축수)
동력비 5.5원/m3(1회 펌핑 기준) 7.5원/m3
필터 교체비 4.5원/m3(모래여재 교체비) 6.5원/m3
소계 520원/m3 14원/m3
원수 농도 부하시 응집제 투여량을 높힘 역세주기를 짧게 조절
침전조의 밀도류 침전 효율 저하 없음
유지관리 인력 많음 적음

2) PVC(PE,PP) 생산수 재이용 공정

석유화학의 부산물로 만들어지는 프라스틱 소재 생산라인에서 발생되는 세척수는 다량의 프라스틱 입자(10~50micron)를 포함하고 있다. 따라서 재활용 공정은 침전/여과 또는 직접 여과방식이 효과적이다. H 화학의 경우 고정 세공형 필터(메쉬망 ,스트레이너등)를 적용하였으나 프라스틱 입자들이 세공을 모두 막아 버리고 역세척이 되지 않아서 실패한 경험을 가지고 있었으나 VPMF적용으로 해결하였다.
● 처리흐름도

● 적용시설 및 데이터
한화 종합화학(여수) 현황
처리용량 25m3/Hr
가동년월 2009.7.
운전현황
항목 처리전 처리후
SS 2000~3,000ppm 1~3ppm
적용모델 및 수량 S20-MQ*14EA
역세 수량비 2~3%
● 적용시설 및 데이터
광양제철소 7CGL 현황
처리용량 300m3/Hr
가동년월 2017.
운전현황
항목 처리전 처리후
SS 40 ppm 1 ppm
적용모델 및 수량 TQS10
역세 수량비 2~3%

3) 반도체 웨이퍼(규사) 절단 폐수 재이용 공정

반도체 제조 공장의 웨이퍼 절단 공정에서 사용되는 냉각수는 순수 또는 초순수이며 절단 폐수는 원재료 입자들 이외에는 아주 순수한 물이다. 따라서 가장 경제적인 재이용 방법은 여과방법이다. 여과장치에 의해서 순수와 입자를 분리하고 순수는 재이용하고 농축수는 증발-건조에 의해 유가고형물을 회수할 수 있다. 이런 경우 경제적으로도 많은 이익이 있다. 절단 폐수들은 공정에 따라 0.1micron ,0.5micron 수준의 입자들이 다량 함유되어 있다. 따라서 이 영역의 여과장치로는 분리막(MF)이 적당하지만 분리막은 고정 세공형 필터이므로 적용이 불가능 하다.
● 처리흐름도

● 파이로트 시험 데이터
S 전자 파이로트 시험
처리단계 처리수질 농축수 비율 농축수 농도
원수 10,000ppm
VPMF-HQ 처리수 4,000ppm 8% 75,000ppm
VPMF-UQ1 처리수 400ppm 15% 22,000ppm
VPMF-UQ2 처리수 <1ppm 10% 4,000ppm
VPMF-UQ3 처리수 5%
연속공정 가정시 최종 농축수 현황 5% 200,000ppm
증발기 (추정) 0.75% 600,000ppm
건조기 (추정) M3당 최대1kg의 Si분말을 회수 가능함.