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Advanced UF Membranes
주식회사 미래엔지니어링
Water Reuse & Environmental Consulting!
TEL 031.719.3636
FAX 031.719.3637
3
Basics of Ultrafiltration
바이러스제거가가능한수처리막은 UF RO
100 µm 10 1
1000 nm 1
0,001 µm
머리카락
육안확인가능물
헤모글로빈
최소미생물바이러스
꽃가루 효모
박테리아 바이러스 해된염
콜로이드 해된유기물
유기고분자물
UF ROMF
0,1
100
0,01
10 0,1 nm
☞ MF : Microfiltration Membrane
UF : Ultrafiltration Membrane
RO : Reverse Osmosis Membrane
MF로제거가능한물
RO로제거가능한물
UF로 제거가능한물
4
Bacillus Subtilisca. 0,3 µm
Poresize UF ca. 0.01 µm
Poresize MF ca. 0.2 µm
UF의물 제거능력
Giardia ca. 8-15 mm
Cryptosporidium ca. 4-6 mm
Escherichia Coli 0.5-1.5 mm
MS 2-Virus
(Coliphage)
ca. 0.025 mm
UF
(대장 )
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Process 설명Ⅰ
UF멤브레인의적
Process Water Production from River Water by UF and RO
Axiva GmbH, Universität Bremen
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Process 설명 II
재래식 멤브레인공법
• 조작이어려
•잦은여재 체
•계절별수 편차
•넓은부 필
•초기투자비적음
•유 보수비 큼
• 전이쉬
•멤브레인수명 5-7년
•처리수수 일정
•부 적게소
•초기투자비높음
•유 보수비적음
재래식 vs 멤브레인공법
8
Products
제품 Grade 3000 5000 Plus 5000SB
Module data
Type UF UF UF
Filtration mode I/O I/O I/O
길이 [mm], (A) 1180 1680 1680
Module 경 [mm] 250 250 250
장 재료 PVC-U PVC-U PVC-U
End cap 재료 PVC-U PVC-U PVC-U
End cap coupling SS (sealing EPDM) SS (sealing EPDM) SS (sealing EPDM)
최대 Operation
압력 [bar]5 5 5
Hollow fiber data
Pore size [㎛] 0.02 0.02 0.02
Fiber 재료 PES PES PES
Fiber 경/내경 [mm] 4.3/0.9 4.3/0.9 - /1.5
유효막면적 [m2] 30 50 30
Typical operation parameter
Operating 도 [℃] Max.40 Max.40 Max.40
pH 범위
[operation/ clean]3~10/1~13 3~10/1~13 3~10/1~13
SDI / 탁도 [NTU] >0.5~<3/<0.1 >0.5~<3/<0.1 >0.5~<3/<0.1
Filtering 유량
/backwash [m3/h]
1.8~4.2/
6.0~7.5
3.0~7.0/
10.0~12.5
1.8~4.2/
6.0~7.5
TMP – Filtering/backwash [bar] 0.1~0.8/
0.3~2.5 (<10)
0.1~0.8/
0.3~2.5(<10)
0.1~0.8/
0.3~2.5(<10)
Cleaning chemicals [ppm] Free Cl max. 200 ppm or 200 ppm/h, H2O2 max. 500 ppm
Note Seven bore Seven bore Single bore
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UF 적 안
수
상수 / 산업 수 / 발전 수 / 폐수
혼탁(Turbidity)기생충 (cryptosporidium, Giardia)바이러스박테리아
유기물
살충(Pesticides)경수(Hardness), 황산염
염
Ultra-filtration
응
침전
Ultra-filtration
Ultra-filtration
활성탄 Ultra-filtration
Ultra-filtration
Nano-filtration
Reverse-osmosis
활성탄
다양한 도로사 하기적합한솔루션
10
MultiboreÒ Membranes
Fiber 특징 내
파손이 잘 되지
않는 Fiber
Fiber 경 4.3㎜
7개의 Bore(내경 0.9㎜) 보유
바이러스 제거
Pore size 0.02㎛수준으로
바이러스(0.025㎛)제거 가능
→ 염소 저항성이 타 병 대비
수만배인 크립토스포리디 ,
지아디아 제거 가능
높은 기계적 강도 파열 압력 10bar 이상
높은 내화학성 내화학성이 수한 PES 재질
낮은 전 압력 1 ~ 2bar
내 염성 수 친수성 수한 PES 재질
UF
4.3㎜
0.9㎜
• 모세 내부의 압력 손실이 40% 이상 감소
• 여과 역세 과정 중 모세 전 길이 방향에서
동일한 유량(flux)을 보임.
•역세 및 CIP 효율이 크게 증가
Bore Size 변경 : 0.8㎜è 0.9㎜효과
11
Modules; Hydrodynamic Optimization I
• 수력학적인 점에서보면
앙 수 방식의모듈이
덜효과적임à압력 기에 1개이상의
모듈이설치된다면배출수
가다른모듈을통해
흐르게됨
housing
permeate
feed
capillaries
Capillary housing
feedpermeate
central permeate tube
inge
A사
• Annular Gap Tube 설계방식으로물의흐름이 일하며역세시세정효율이 대화되고장기 전안정성이보장됨
Annular Gap vs Core Tube
12
construction with core tube
construction with an annular gap
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Radius r
area = L 2r p
volumeflow
velocity
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Radius r
area = L 2r p volumeflow
velocity
Core tube Annular gap
Modules; Hydrodynamic Optimization II
• Core tube 모듈의단점:역세 에물이흐르는단면적이가함에도투과유량이감소하는조로인해투과속도가급격히떨어고, 결 고르 못한유속분포를
보임à역세 에낮은세정효율
• Annular gap 튜브의장점:
“유량역전(flow paradoxon)” 현상이발생하 않음à역세 에높은세정효율, 장기간최상의성능
Annular Gap vs Core Tube
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Modules; Hydrodynamic Optimization IV
Inside-out vs Out- inside
Feed
Filtrate
Fornation offouling layer Backwash Filtration
In-out
Filtrate
Backwash FiltrationModule
Feed
Fornation offouling layer
Out-in
부유물
In-out의 경 표면적이넓은부분에서좁은부분으로역세를하므로낮은압력에서도 전이 이하며
부유물 의 전제거가 이하여역세효율이높아
부유물 이 전제거된상태에서 전이되어장시간 전이가능함
14
Modules; Hydrodynamic Optimization IV
Inside-out vs Out- inside(침 형)
Average Concentration Factor = 19,5
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Time [Hours]
Co
ncen
trati
on
Facto
r
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8Time [Hours]
Co
ncen
trati
on
Facto
r
Average Concentration Factor = 5,8
Out-in In-out
üOut-in 비해 In-out의 적 으로인해역세효율이높음
üBackwash → CEB → CIP를적절히사 하여module 장기 행능력을 대화시킴
üAverage Concentration Factor은 부유물 잔존정도를나타내는수치로 In-out의 경
전제거가가능함
15
Filtration20 ~ 120 min
Filtration20 ~ 120 min
Operation of Modules I
Filtration20 ~ 120 min
Forward Flush10 ~ 30 sec
Backwash10 ~ 40 sec
Forward Flush10 ~ 30 sec
…
Cleaning30 ~ 100 sec
Backwash
(역세) 전세척
Backwash
(역세) 후세척
단시간의 Backwash 전후에 forward flush를수행함으로써, 세척의효율성 과
투과수사 량을 일수있음 (투과수탱크크기감소, 높은회수율)
16
Operation of Modules II
Forwardflush
Filtration Backwash Forwardflush
Forwardflush
Filtration Backwash Forwardflush
Top filtration mode Bottom filtration mode
ü 전여과(Dead-end filtration) 모세 (capillary)의전 역에걸친
cross flow를유도하기위해서는매 forward flush/backwash 연속공정후
유입방향을바꾸어주어야함
ü Backwash 전 역에걸친 crossflow를유도하기위해서는 backwash의
유입방향또한바꾸어주어야함
ü Top Filtration과 Bottom Filtration을병행할수있어효율적이고, 효과적인
Filtration 및세척이이루어
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U-5000 Advantages
련 비장점모듈의 개선항목
수직 설치
멀티보어멤브레인
모듈 설계
곽집수장치
섬유 격자배열
물흐름 최적화
낮은 배 비
설치공간 절약
막결함 평가
이
낮은 전압력
높은 안정성
막파손 방지
긴 수명
시스템무결성
회수율 증가
투자비 (감가상각)
멤브레인 체 비
화학약품 사 량
에너지 사 량
생산성
역세 최적화
일정유속 유지
유지보수비
전 비 의 최소화
20
References Worldwide Highlights
Sea Water Desal, Italy (1,000m3/h)
Samsung Korea(360 m3/h)
Power Plant Southern China
(960 m3/h)
GE, Ukraine (2,000m3/h)
Cooling Tower South Africa (250
m3/h)
Abu Dhabi Sea Water Desalination
1,200 m3/h
Municipal Drinking Water
Switzerland (800m3/h)
Good reference and reputation all over the world!
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Overview of Selected References
Type of Water Project Capacity [m³/h] Type of Module Commissioned
Surface-/ waste water Ukraine 2000 dizzer 5000 2005Sea Water Middle East 1200 dizzer 5000plus 2008*Sea Water Italy 980 dizzer 5000 2007*Surface water China Power Plant 900 dizzer 5000 2006Surface water Switzerland 800 dizzer 5000 2005Waste water China Petrochemical Plant 660 dizzer 5000 2007*Backwash water Germany 600 dizzer 5000 SB 2005Surface water Russia 360 dizzer 5000plus 2007*Surface water Germany 360 dizzer 5000 2007Surface water Korea 350 dizzer 5000 2006Recycling Mix China Power Plant 330 dizzer 5000 2006Waste water China Chemical Plant 320 dizzer 5000 2005Process water China Petrochemical Plant 300 dizzer 5000 2006Surface Water Russia 270 dizzer 5000plus 2007*River Water China Power Plant 270 dizzer 5000 2005Surface Water Russia 250 dizzer 5000plus 2007*Surface Water Russia 250 dizzer 5000 2007Cooling Water South Africa 250 dizzer 5000 2007Surface Water Italy 240 dizzer 5000plus 2007*Well water Germany 228 dizzer 5000 2005Surface water Germany 220 dizzer 5000 2005Well water Germany 185 dizzer 5000 2006Well water Germany 180 dizzer 5000 2006River Water Chemical Plant 172 dizzer 5000 2006Surface Water Belgium 160 dizzer 5000plus 2007River Water Russia 160 dizzer 5000plus 2007Waste Water India 150 dizzer 5000plus 2007*Well water Germany 145 dizzer 5000 2005Surface water Germany 120 dizzer 3500p 2003Well water Germany 120 dizzer 5000 2003Surface water Kazakhstan 100 dizzer 5000 2004
* Plants to be commissioned