Advanced UF Membranes

주식회사 미래엔지니어링

Water Reuse & Environmental Consulting!

TEL 031.719.3636

FAX 031.719.3637

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Agenda

§ Ultrafiltration 개

§ Products 소개

§ Technology

§ References

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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

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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 )

5

UF의 기본 공정

ü Chemical Backwash System

- 소독/살 제 (NaOCl)

- 알칼리 (NaOH)

- 산 (HCl, H2SO4) 사

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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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Integrity Test

• 투명한공급수배

Module 내결함확인 이

(누수발생시연속적인공기

방 감 )

• 은길이로제작되어조류발생

가능성감소

• 음 수승인을받은재료

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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

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Standard Rack Design

• Rack: Standard Rack U 5000 (수직)

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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