KR100225776B1 - 막장치 및 막처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 막장치는, 원액이 흘러들어가는 유로의 입구 근방에 미세기포의 토출부를 가지고 있기 때문에, 막의 표면으로 겔층이 성장하는 것을 방지할 수 있고, 높은 투과여과량을 유지하면서 오니의 막힘을 방지할 수 있다. 또한, 기포가 각각의 막의 사이로 균일하게 들어가기 때문에, 막 전체로 편차없이 오니의 막힘을 방지할 수가 있다.

뿐만 아니라 본 발명의 막장치에서, 여과막으로서 평막을 사용할 경우에는 프레임의 분해 및 세정의 횟수를 감소시킬 수가 있다.

한편 본 발명의 막처리장치는 적어도, 앞에서 언급된 바와 같이 구성된 막장치와, 산기장치와, 순환탱크와, 그리고 여과펌프에 의해 구성되어지므로, 막장치 내에서 기포를 함유한 원액의 상대밀도가 감소하여서, 순환탱크로부터 유로로 새롭게 공급되는 원액, 즉 기포를 포함하지 않는 원액과의 사이에 밀도차가 생기기 때문에, 유로 내에는 밀도차에 의한 액체의 흐름이 발생하게 되므로, 원액의 순환을 위한 동력이 제공될 필요가 없다. 이에 따라서, 종래의 막처리장치에서는 필수구성부품인 순환펌프를 본 발명이 막처리장치에서는 생략할 수가 있고, 그 결과 비용(설치비용 및 경영경비 등)의 절감을 기할 수가 있다.

Description

막장치 및 막처리장치

제1도는 본 발명의 막장치를 조합시킨 막처리장치의 바람직한 일실시예를 개략적으로 도시한 주요 부분의 단면도이다.

제2도는 제1도의 막처리장치에 사용될 수 있는 산기관의 개량된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

제3도는 본 발명에 따른 막장치의 시험결과를 도시한 그래프이다.

제4도는 종래기술의 막처리장치를 개략적으로 도시한 주요부분의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 막장치 2 : 여과액 펌프

3 : 순환탱크 4 : 산기관

101 : (막장치의) 프레임 102 : (막장치의) 막부착판

103 : (막부착판의) 막지지부재 104 : (막부착판의) 평막

105, 106 : (막부착판의) 밀봉부 107 : 틈새

108 : 유로 109 : 여과액 배출홈

110 : (프레임내의 오니의)유입구 111 : (프레임내의 오니의) 유출구

201 : 여과액 집합관 301 : (순환탱크내의 오니의) 공급구

302 : (순환탱크내의 오니의) 배출구 401 : (미세기포의) 토출부

402 : (토출부의) 노즐

본 발명은, 생물의 처리를 위한 반응조 내의 오니(汚泥)나, 이러한 반응조로부터 공급되는 오니 또는 이들의 농축된 오니, 그리고 생물의 처리과정을 거치기 전의 배설물 등과 같은 원액을 막에 의해서 여과시키기 위한 막장치, 및 이러한 막장치를 조합시켜서 막처리과정을 수행할 수 있도록 구성되어 있는 막처리장치에 관한 것이다.

바다나 하천 등을 오염시키는 원인이 되는 유기물, 질소, 인 등을 함유하는 폐수는, 일반적으로 생물의 처리과정에 의해서 청정한 물로 처리된 후에 하천으로 방류된다.

종래에는, 이러한 생물의 처리반응액에 대한 고체 및 액체의 분리수단으로서 중력침강식의 침전조가 이용되었으나, 최근에 들어서는 설치면적의 감소와 관리 및 유지의 용이성 등의 측면에서 막분리 기술이 이용되고 있다.

이러한 막분리 기술에서는, 장시간에 걸쳐서 일정한 여과 액체량을 얻는 것이 매우 중요한데, 일반적으로 시간이 지남에 따라 여과 액체량이 저하되는 것을 피할 수가 없다. 그 원인의 하나로는, 막표면에 분리농축물질등이 침적하여 겔층을 형성하고, 이러한 겔층이 성장하여 여과액의 투과를 방해하는 것을 고려할 수 있다. 이와 같은 겔층을 '농도분극층'이라고 하는데, 이러한 농도분극층의 두께는 오니 중의 오염된 독성물의 농도가 높거나 또는 투과하는 여과액체의 양이 많을수록 두꺼워지기 쉽다. 따라서, 종래기술의 막분리 기술에서는 이러한 농도분극충의 두께를 어떠한 방법으로 얇게 억제시키는가, 그리고 생성된 농도분극층을 어떠한 방법으로 제거하는가 하는 것이 매우 중요하다.

막분리 기술로서는, 막의 종류에 따라서 평막 방식, 관형(tubular) 막방식 등이 공지되어 있으며, 또한 막의 설치위치에 따라 반응조 밖으로 막을 설치하는 외부설치식 및 반응조 내에 막을 설치하는 액증막식이 널리 공지 되어 있다.

외부설치식으로 평막을 이용한 종래기술의 막장치 또는 막처리장치로서는, 제4도에 도시된 바와 같은 막처리장치가 공지되어 있다. 제4도를 참조하면, 종래기술의 막장치(50)와, 반응조(도시안됨)등으로부터 공급되는 오니를 수용하기 위한 순환조(51)와, 그리고 순환펌프(52)가 도시되어 있다.

막장치(50)에는, 패킹(도시안됨)을 벗겨내고 분해시킬 수 있도록 구성되어 있는 프레임(53)의 내부로 다수의 막부착판(54)이 탈착가능하게 고정되어 있다.

이들 막부착판(54)은 상하로 각각 구멍(55, 56)을 갖추고 있는 막지지부재(57)및 막(58)으로 이루어져 있는데, 막지지부재(57)의 양측으로 소정의 간격(57a)을 두고서 막(58)이 부착되어 있다. 막장치(50)의 하부에는 여과액의 배출홈(59)이 제공되어 있다. 프레임(53)에는 각각 오니의 유입구(60) 및 유출구(61)가 형성되어 있다. 또한, 오니 혹은 농축된 오니가 흐르는 유로(62)가 프레임(53)과 각각의 막부착판(54)의 사이로 형성되어 있다.

순환조(51)내의 오니는 순환펌프(52)를 이용하여 오니의 유입구(60)로 유입되어 구멍(56)을 통해서 유로(62)로 공급된 후, 농축된 오니와 여과액으로 분리된다. 여과액은 여과액 배출홈(59)을 통해서 외부로 배출된다. 농축된 오니는 오니의 유출구(61)를 통해서 순환조(51)로 복귀되어, 반응조(도시안됨)등으로부터 공급되는 오니와 혼합된다. 이와 같은 순환조작은 반복적으로 수행된다.

제4도에 도시된 종래기술의 막장치에 있어서는, 앞에서 설명한 바와 같은 농도분극층의 형성을 억제하기 위해서, 유로(62)내에서의 오니의 순환속도를 2 내지 2.5㎧ 정도로 빠르게 유동시키는 방법이 채택되었다. 그러나, 이러한 방법에서는 순환되는 유량이 많을 뿐만 아니라 압력손실도 증대되기 때문에, 펌프의 동력이 커질 수 밖에 없다.

또한, 막장치를 순환하는 오니(유로 내의 오니)쪽으로 압력을 가하면서 작동이 이루어지므로, 투과되는 여과 액체량이 일시적으로는 증가되지만, 이와 같이 투과되는 여과 액체량을 증가시킴으로써, 막의 표면상으로 겔층의 성장이 빨라져서 여과 액체량은 곧바로 저하되어 버린다. 또한, 투과되는 여과 액체량을 높게 유지하고자 하면, 동력에 소요되는 비용이 더욱 증대된다.

평막 방식의 막장치에서는, 패킹(도시안됨)을 벗겨내고 프레임을 분해하여 세정함으로써 겔층을 완전히 제거시킬 수가 있다. 이 때문에, 가령 겔층에 의해서 오니가 막혀버리는 경우가 발생되더라도 막의 기능을 완전히 회복할 수 있다는 잇점이 있다. 그러나, 이러한 막의 분해점검작업은 오염을 초래할 수가 있으므로, 이러한 작업의 횟수는 가능하면 줄이는 것이 바람직하다.

한편 일본국 특허 공개 평2-86893호의 공보(1990년 공개)에는, 평막을 반응조에 침지시키고, 흡인펌프로 여과액을 흡인하는 방식의 액중평막장치가 개시되어 있다. 이러한 액중평막장치에 따르면, 필요한 만큼의 여과액을 얻는데 필요한 동력을 최소한으로 낮게 억제할 수 있다. 또한, 투과된 여과액의 양을 적게하여 겔층의 성장이 늦어지도록 억제시켜서, 반응조 내의 공기 중에 방치된 기포에 의해 오니의 부착을 방지할 수가 있다.

그러나, 이와 같은 액중평막장치에서는, 공기를 공급하는 산기관과 막사이의 거리가 멀리 떨어져 있기 때문에, 기포가 각각의 막 사이로 유입되는데 있어서 편차가 발생된다. 이 때문에, 막 전체에서 오니의 막힘에 편차가 생기기 쉽다. 또한, 만일 오니의 부착이 발생된 경우에는, 막장치 전체를 수중으로 끌어낸 후에 세정을 수행해야 하는데, 이러한 작업은 복잡하며 오염을 초래한다.

이러한 종래기술에서의 여러 문제점을 감안할 때, 본 발명의 제1 목적은 막의 표면에서의 겔층의 성장을 방지할 수가 있고, 투과되는 여과량을 높게 유지하면서 오니의 막힘을 방지할 수가 있을 뿐만 아니라, 막 전체에서의 편차없이 오니의 막힘을 방지할 수 있는 막장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 프레임을 분해하여 세정하는 횟수를 감소시킬 수가 있고, 외부설치형으로 구성되며, 관리 및 유지면에서도 양호한 평막 방식의 막장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3목적은 순환펌프가 불필요하여 비용절감에도 기여하는 막처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징이 되는 신규의 내용은, 첨부된 특허청구의 범위의 각각의 청구항에 상세히 기술되어 있다. 그러나, 본 발명의 앞에서 언급된 목적과 그 밖의 추가적인 목적 및 잇점에 관해서는, 이하 설명되는 본 발명의 구성 및 작용에 대한 설명 내지 본 발명의 바람직한 실시양태의 설명에 의해 보다 명확해 질 것이다.

이제, 본 발명의 기본적인 구성 및 작용의 관계에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 막장치는, 원액이 흘러들어가는 유로의 입구 근방에 미세기포의 토출부를 제공함으로써, 토출부로부터 방출되는 미세기포에 의해 원액의 흐름이 발생될 뿐만 아니라, 미세기포가 단독으로 또는 원액과 함께 막의 표면으로 접촉하거나 마찰을 일으키도록 구성되어 있기 때문에, 막의 표면으로 겔층이 성장하는 것을 방지할 수 있고, 투과되는 여과량을 높게 유지하면서 오니의 막힘을 방지할 수가 있다. 또한, 기포가 막의 표면을 따라서 균일하게 유로를 통과하기 때문에, 오니의 막힘을 막 전체로 편차없이 방지할 수 있다.

본 발명의 막장치에서 여과막으로서 평막을 사용한 경우에는, 각각의 막의 사이로 형성된 유로 내에 앞서 설명한 바와 같이 미세기포에 의한 접촉이나 마찰현상이 일어나므로, 막의 표면으로 겔층이 성장하는 것을 방지할 수가 있고, 이에 따라서 투과되는 여과량을 높게 유지하면서 오니의 막힘을 방지할 수 있으며, 또한 막 전체로 편차없이 오니의 막힘을 방지할 수가 있다는 바람직한 작용을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 평막장치의 특성상 프레임의 분해 및 세정의 횟수를 감소시키는 작용도 제공한다.

한편, 적어도 이러한 막장치와 순환탱크 그리고 여과액 펌프에 의해 막처리장치를 구성함으로써, 막장치 내에서 기포를 함유한 원액의 상대밀도가 감소하여, 순환탱크로부터 유로로 새롭게 공급되는 기포를 함유하지 않은 원액과의 사이에 밀도차가 생기기 때문에, 유로에는 이러한 밀도차에 의한 액체의 흐름이 발생되므로, 원액의 순환을 위한 동력은 불필요하게 된다.

그 결과, 순환펌프를 제거할 수가 있으므로 비용(설치비용 및 경영경비 등)의 절감에 기여한다.

다음은, 본 발명의 바람직한 실시양태에 관하여 설명한다.

본 발명의 막장치에 있어서는, 프레임 개방이 가능한 막 장치 프레임내에 복수의 막부착판이 착탈 가능하게 고정되고, 상기 막부착판은 상하 단부에 구멍을 갖는 막지지부재와 그 양측에 고정된 평막으로 이루어지며, 상기 막부착판과 이것에 인접하는 막부착판 사이에 막간 유로를 형성하며, 상기 막 지지부재와 상기 평막 사이에 여과액 배출부를 형성하고 있다. 이러한 요건을 만족하는 막장치로서는, 평막이나 관형막을 이용한 외부설치형의 막장치, 및 평막 등을 이용한 액중막장치 등을 예로 들 수가 있다. 여기서, '외부설치형'이라는 용어는 생물의 처리설비용 반응조 등의 외부에 막장치를 설치한 방식을 의미한다. 또한, '액중막장치'란 용어는 반응조의 내부에 막장치를 침지시키는 방식의 막장치이다.

본 발명에서는, 상기 막부착판의 하단부의 구멍에 미세기포를 토출하는 산기관을 삽입한 점이 중요하다. 여기에서 산기관의 위치는, 종래의 막장치에서와 같이 유로로부터 떨어져 있는 것이 아니라, 유로에 근접한 장소가 된다는 것을 의미한다.

즉, 본 발명의 막장치로서 바람직한 것은, 다수의 평막형상의 여과막을 종방향으로 나란히 설치하고, 이들 여과막의 사이에는 유로와 여과액의 배출부를 번갈아 형성한 구조를 갖는, 평막을 이용한 외부설치형의 막장치이며, 구체적으로는 구조상 평막의 부착 및 분리가 가능한 장치, 즉 프레임의 분해가 가능한 평막장치이다. 이러한 평막장치에 있어서, 유로의 하단부에 미세기포를 공급하기 위한 산기관(토출부가 형성된)을 설치하면 더욱 바람직하다. 이러한 막장치의 실시양태는 임의로 구성가능하며, 본 발명의 막처리장치에 이러한 막장치를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 막처리장치는 적어도, 앞에서 언급된 바와 같이 폐쇄된 프레임 개방 가능한 막 장치 프레임내에, 평막 형상의 여과막을 종방향으로 복수 병렬 배치하여 상기 여과막 사이에 막간 유로와 여과액 배출부를 상호 형성하고, 또한 상기 막간 유로의 하단부에 미세기포의 토출부를 설치한 막장치와, 상기 토출부에 공기를 공급하는 산기장치와, 상기 막 장치의 상부에 설치된 유출구로부터 농축 원액을 도입하여 기액분리(氣液分離)한 후, 기액 분리 후의 농축 원액을 상기 막 장치의 하부에 설치된 유입구로 보내는 순환탱크와, 그리고 상기 여과액을 흡인하기 위한 여과액 펌프를 포함하고 있어야 한다. 평막장치와 순환탱크는 개별적으로 형성하여도 되나, 공간 활용의 측면을 고려하면 일체식으로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 이용되는 여과막은, 비교적 낮은 압력에서 여과가 가능한 것이면 특별시 한정되지 않으므로, 한회여과막이나 정밀여과막등의 어느 것을 사용하여도 좋다. 본 발명에서는, 각각의 막 사이의 압력차가 1kg/㎠ 이하인 조건하에서 여과가 가능한 막이 바람직하다.

본 발명에 있어서 원액으로서는, 예를 들면 생물의 처리를 위한 반응조 내의 오니, 이러한 반응조로부터 공급되는 오니(순환조 내의 오니 등)또는 이들의 농축된 오니, 생물의 처리과정 전의 배설물, 폐수, 응집제의 첨가에 의한 응집 반응액이나 또는 이러한 반응액을 침전조에서 분리시켜 농축된 오니 및 그 상청액 등이 있다.

또한, 본 발명의 막장치는 폐수의 재활용, 유가물(有價物)의 회수, 빗물의 이용, 각종 분리농축, 각종 분리종축정제 등에도 적용시킬 수 있다. 따라서, 이러한 목적을 달성하는 범위에서 본 발명의 막장치로 처리될 수 있는 원액에는 각종 원액이 포함된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 기초하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 제1도를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 막처리장치는 막장치(1), 여과액 펌프(2), 및 순환탱크(3)를 포함하고 있다. 막장치(1)의 프레임(101)은 개방가능하게 구성되어 있으며, 이 프레임(101)내에는 다수의 막부착판(102)이 탈착가능하게 고정되어 있다.

막부착판(102)은, 상하부에 각각 구멍을 갖추고 있는 막지지부재(103)와, 그리고 막지지부재(103)의 양측으로 고정된 평막(104)으로 이루어져 있다. 평막(104)은 막지지부재(103)의 상하부의 구멍에 설치된 각각의 밀봉부(105, 106)에 의해 고정되어 있다.

막지지부재(103)는 판형의 부재로 형성되어 있으며, 이들 막지지부재(103)의 표면은 요철의 형상으로 형성되어 있다. 평막(104)과 막지지부재(103)의 사이에는 틈새(107)가 형성되어 있다. 각각의 막부착판(102)의 사이에는 원액, 예를들면 오니 혹은 농축된 오니가 흐르는 유로(108)가 형성되어 있다.

유로(108)의 간격은, 유로의 폐쇄를 방지한다는 관점에서 3.0㎜ 이상 인 것이 바람직하며, 4.5㎜ 이상이면 더욱 바람직하다. 이러한 간격의 상한치는 막장치의 체적효율을 고려할 때 8.0㎜이며, 6.0㎜ 이하이면 더욱 바람직하다.

여과액 펌프(2)에 의해서 흡인된 여과액이 배출되는 여과액 배출홈(109)이 프레임(101)의 하부에 형성되어 있다. 프레임(101)의 측면에 각각 설치된 오니의 유입구(110) 및 오니의 유출구(111)가 모두 순환탱크(3)에 연결되어 있다.

제1도에는 도시되어 있지 않은 산기장치(예를 들면, 송풍기나 또는 공기압축기)에 접속되어 공기를 공급하도록 구성된 산기관(4)상에는, 오니의 유입구(110) 근방이나 혹은 유로(108)의 하단쪽으로 다수의 미세한 구멍이 형성되어 있다. 이들 미세한 구멍이 본 발명의 구성에 있어서 중요한 특징을 미세기포의 토출부(401)이다. 구체적으로 토출부(401)는, 금속제의 파이프 또는 수지제의 호스 등에 다수의 미세구멍을 형성함으로써 제공된 것이다. 따라서, 산기관(4)을 밀봉부(106)에 형성된 구멍 안으로 삽입해 놓으면, 토출부(401)로부터 유로(108)쪽으로 미세기포를 공급할 수가 있다. 이러한 미세기포의 직경은 1000 내지 1,000㎛ 정도인 것이 바람직하다.

또는, 산기관(4)의 토출부(401) 자체를 고무, 수지, 금속, 또는 세라믹 등의 다공성 부재로 형성할 수도 있다. 이 경우에, 다공성 부재의 수 많은 기공에 의해서 토출부가 형성되게 된다. 이러한 기공의 직경은 앞에서 언급된 바와 같이 100 내지 1000㎛정도인 것이 바람직하다.

산기관(4)의 토출부(401)는, 유로(108)로 유입되는 미세기포가 이들 토출부(401)를 통해서 직접 유로(108)쪽으로 상승될 수 있도록 적절한 위치에 각각 형성되어야 한다.

이와 관련하여, 제2도에 도시된 바와 같이 토출부(401)의 직경을 크게하고, 이러한 토추부(401)에 미세기포를 발생시키는 노즐(402)을 부가하는 것도 바람직하다. 이와 같은 노즐(402)로서는, 파이프에 믹싱부재를 함유한 것이나 다공(多空)구조의 세라믹 또는 스폰지 등을 예로 들 수 있다.

이와 같이 생성된 기포가 확실하면서도 균일하게 유로(108)를 통해 상승할 수 있도록 유로(108)의 간격을 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 평막(104)이 부착되어 있는 막지지부재(103)의 표면에 형성된 요철 형상의 파형은 이러한 유로(108)의 간격을 통해 상승되는 공기가 유로(108)의 전체로 균일하게 분산될 수 있도록 작용한다.

순환탱크(3)의 하부에는 오니의 공급구(301)가 설치되어 있고 상부에는 배출구(302)가 설치되어 있다. 순환탱크(3)에는 탈기(탈기)가능한 굴곡부(bent)등이 부가되어 있어도 좋으나, 순환탱크(3)의 외부에서 탈기를 수행할 수 있도록 구성하여도 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 막처리장치에서는, 순환탱크(3)내에서 탈기하는 실시예에 대하여 설명한다.

순환탱크(3)의 공급구(301)로부터 공급되는 오니가 순환탱크(3)로부터 프레임(101)에 형성된 오니의 유입구(110)를 통해서 막장치(1)안으로 유입된 후에, 막장치(1)의 하부의 밀봉부(106)에 형성된 구멍을 통과하여 유로(108)를 따라서 흐르며, 이때 토출부(401)로부터 공급되어 분산된 미세기포와 함께 위쪽으로 상승된다. 기포와 혼합된 오니는 막장치(1)의 상부의 밀봉부(105)에 형성된 구멍을 통과한 후에, 프레임(101)에 형성된 오니의 유출구(111)를 통해서 다시 순환탱크(3)로 되돌아간다.

상부의 밀봉부(105)에 형성된 구멍으로부터 유출구(111)를 통해서 순환탱크(3)로 유출된 오니는 순환탱크(3) 내에서 기포를 분리시킨다. 따라서, 순환탱크(3)로부터 오니의 유입구(110)를 통해 막장치(1)로 공급되는 오니는 실질적으로 기포를 포함하지 않는다.

이러한 오니의 순환은, 종래기술의 막처리장치에 사용되는 순환펌프등의 동력을 이용하지 않고서 이루어진다. 즉, 순환탱크(3)로부터 막장치(1)로 유입되는 오니의 밀도와, 기포와 혼합된 상태로 유로(108)를 통과하는 오니의 밀도 사이에 형성되는 밀도차에 의해서, 오니가 순환하는 것이다.

이와 같이 순환탱크(3)는, 오니의 순환을 위한 기체와 액체의 분리조로서 중요한 역활을 하고 있을 뿐만 아니라, 순환탱크(3)로부터 오니를 제거시키고 상수(상수)를 유입시킴으로써 간단히 막을 세정시킬 수가 있으며, 따라서 별도의 특별한 세정장치가 필요하지 않다. 또한, 순환탱크(3)에 약품을 투입하여, 간단히 약액에 의한 세정을 수행할 수도 있다.

유로(108)내로 분산되는 미세기포는, 순환탱크(3)와의 밀도차에 의하여 오니의 순환을 위한 추진력을 제공할 뿐만 아니라, 유로(108)의 흐름에 혼란을 초래하여(즉, 유동을 교란시켜서), 막의 표면에 겔층이 부착되어 성장하는 것을 방지한다.

물을 사용한 세정을 실시하는 경우에도, 이와 같은 기포의 분산은 정지되지 않고 계속된다. 이에 따라서, 막의 표면에 부착되어 성장하는 겔층이나 오니를 세정하는 작업을 간단히 수행할 수가 있다.

여과액은, 막장치(1)의 여과액 집합관(201)과 접속되어 있는 여과액 펌프(2)의 흡인에 의하여 제거된다. 여과액이 흡인되면 막장치(1)의 내부를 순환하는 오니의 농도가 상승되기 때문에, 이와 같이 오니의 농도가 상승하는 것을 방지하기 위해서, 순환탱크(3)의 공급구(301)로부터 공급되는 오니의 일부를 순환탱크(3)의 배출구(302)를 통한 과류(overflow)로서 순환탱크(3)로부터 방출시키며, 이와 같이 방출된 오니는 원래의 한외여과막용의 순환조(도시안됨)로 되돌려 보내진다. 이로써, 본 발명에 따른 막처리장치 내에서의 오니의 농도 및 농축물질의 농도가 비정상적으로 높아지지 않게 된다.

지금까지 설명된 실시양태에서는, 막지지부재로서 표면에 요철형상의 파형이 형성된 판부재를 이용한 경우에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 이에만 한정되는 것이 아니라 막지지부재가 다공질 구조의 판부재나 혹은 합성섬유제의 판부재로 구성되어도 좋다.

이하, 몇몇 시험을 통한 실시예들에 기초하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 단, 여기서 유의할 점은 이들 실시예들에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니라는 것이다.

(1) 시험시료

원액으로서는, 배설물 처리설비의 생물처리 반응조의 활성 오니를 이용하였다. 오니의 농도는 10,000 내지 15,000mg/ℓ이고, 그 원액의 온도는 32 내지 35℃이다.

(2) 시험장치

시험장치로서, 제1도에 도시된 막장치를 이용하였다.

막장치의 형식과 막의 구성은 다음과 같다.

막장치의 형식 : UFP-71 (일본국 '미쯔이세끼유 가가꾸 가부시끼가이샤' 제조).

막의 구성 : 1S-31P (막부착판의 매수 : 30장, 막의 면적 : 10.5㎡).

여기에서 1S의 'S'는 서브 블록의 의미로, 제1도에 도시된 장치는 1서브 블록의 것이고, 출원인의 장치는 다른 복수의 서브 블록의 장치가 있다. 그리고 31P의 'P'는 패스(Pass)의 의미로, 유로의 수를 나타낸다.

이러한 막장치에서 사용된 막의 상품명 및 막의 분획분자량은 다음가 같다.

막의 상품명 : IRIS 3038 (재질 : 폴리아크릴로니트릴).

막의 분획분자량 : 20,000

이와 같이 합계 30장의 막부착판을 10장씩 3가지 종류로 분류하여 각각의 막간격이 3.0㎜, 4.5㎜, 그리고 6.0㎜가 되도록 구성하였다.

토출부가 설치된 산기관으로는, 내경이 16.5㎜이고 외경이 21.0㎜인 다공성 합성수지제의 튜브를 사용하였다. 이러한 산기관에서 토출부의 기공의 직경은 약 300㎛로 구성되었다.

원액인 오니의 공급량은 2㎡/hr로 하였다. 또한, 여과액은 흡인여과방식에 의해 생산하였다.

흡인여과액의 단위 시간당 유출량(flux)은, (1) 20ℓ/㎡/hr 및 (2) 30ℓ/m2/hr의 2가지 경우로 설정하였다.

(3) 시험결과

(시험 1)

연속적으로 안정된 작동을 위한 기본 데이터로서, 흡인여과량을 일정하게 하고, 그때의 흡인압력의 변화를 측정하여 시간의 경과 및 막의 간격에 따른 막에 대한 오니의 폐쇄상황의 차이를 살펴 보았다.

그 결과를 제3ㄷ의 그래프로 나타내었다.

제3도에서, 곡선(I)은 20ℓ/㎡/hr의 흡인여과액의 유출량을 얻고다 했을 때의 흡인압력과 여과시간의 관계를 나타낸 것이며, 곡선(II)은 30ℓ/㎡/hr의 흡인여과액의 유출량을 얻고자 했을 때의 흡인압력과 여과시간의 관계를 나타낸 것이다.

제3도로부터 알 수 있는 바와 같이, 흡인여과액의 유출량이 30ℓ/㎡/hr인 경우에는 4일 정도(곡선II), 그리고 흡인여과액의 유출량이 20ℓ/㎡/hr인 경우에는 1주일 정도(곡선I)의 연속적인 작동이 가능하고, 여과액의 설정 유출량이 낮은 경우에 장기간에 걸친 연속적인 작동에 적합하였다.

흡인여과액의 유출량이 30ℓ/㎡/hr인 경우, 4일 경과후에 작동을 정지시키고 1시간 동안 물세정을 수행하여 재작동시킨 결과(곡선 II의 5일째 참조), 흡인압력 -0.37kg/㎠에서 -0.12kg/㎠로 회복되었다. 이로써, 상당한 물세정의 효과가 있음이 확인되었다.

막의 간격은, 3.0㎜, 4.5㎜, 6.0㎜의 3종류를 하나의 유니트로 조합시켜 시험하였는데, 이러한 연속적인 시험의 결과에 따르면 흡인여과액의 유출량의 설정에 의한 차이는 존재하였으나, 막의 간격이 각각 3.0㎜, 4.5㎜인 경우에는 약간의 오니가 부착되어 있었고, 6.0㎜인 경우에는 오니의 부착이 거의 없이 대단히 깨끗한 상태였다.

연속적인 작동을 정지시키고, 순환탱크 내부의 오니를 제거시킨 후에 상수를 주입하고 1시간 동안 미세기포의 분산에 의해 세정을 수행한 결과, 깨끗하게 오니가 세정될 수 있었고, 또한 막에 얇게 침적된 겔층도 거의 제거할 수가 있었다.

(시험 2)

시험 1의 바람직한 결과로부터, 막간격 4.5㎜, 막의 매수 60장, 흡인여과액의 유출량 30ℓ/㎡/hr인 작동조건에서, 흡인압력이 저하되기 전에 1일 1회 작동을 정지하고 물세정을 수행할 경우에, 약 60일간에 걸친 장기간의 안전한 작동이 가능하게 되었다.

(시험 3 : 비교예)

미세기포의 분산에 의한 오니의 순환 및 오니의 부착방지에 대한 결과를 확인하기 위해서, 미세기포의 분산을 정지시키고 작동하였을 경우의 흡인압력에 따른 변화를 시험하였다.

시험을 개시한 직후부터 흡인압력이 내려가기 시작하여, 불과 16분만에 작동이 불가능하게 되었다. 또한, 1시간 동안의 물세정을 수행하여 다시 여과시험을 재개한 결과 흡인압력이 거의 초기의 흡인압력으로 회복되었으나, 2회째의 시험에서도 1회째의 시험과 마찬가지로 13분만에 작동이 불가능하게 되었다. 이러한 상태에서 프레임을 분해하였더니, 막 전체가 오니에 의해 폐쇄되어 있었다. 막에 부착된 오니는 대단히 점성이 높아진 관계로 막의 표면에 엉겨 붙듯이 부착되어 있었다.

Claims (2)

1. 프레임 개방이 가능한 막 장치 프레임내에 복수의 막부착판이 착탈 가능하게 고정되고, 상기 막부착판은 상, 하 단부에 구멍을 갖는 막지지부재와, 그 양측에 고정된 평막으로 이루어지며, 상기 막부착판과 이것에 인접하는 막부착판의 사이에 막간유로를 형성하고, 해당 막간유로의 상부와 하부는 폐쇄되어 있으며, 상기 막지지부재와 상기 평막 사이에 여과액 배출부를 형성하고, 상기 막부착판의 하단부의 구멍에 미세기포를 토출하는 산기관을 삽입하는 동시에, 상기 막장치의 하부에는 농출원액이 도입되는 유입구를 형성하고, 상기 막장치의 상부에는 상기 산기관으로부터 토출하는 미세기포가 함유됨으로써 저밀도로 된 농축원액이 배출되는 유출구를 형성한 것을 특징으로 하는 막장치.
2. (1) 폐쇄된 프레임 개방 가능한 막 장치 프레임내에 평막형성이 여과막을 종방향으로 복수 병렬 배치하여 상기 여과막 사이에 막간유로와 여과액 배출부를 번갈아 형성하고, 또한 상기 막간유로의 하단부에 미세기포의 토출부를 설치한 막장치와, (2) 상기 토출부에 공기를 공급하느 산기장치와, (3) 상기 막 장치의 상부에 설치된 유출구로부터 농축원액을 도입하여 기액분리한 후, 기액분리 후의 농축원액을 상기 막 장치의 하부에 설치된 유입구로 동력을 개재시키는 일 없이 보내는 순환탱크와, (4) 상기 여과액을 흡인하는 여과액 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 막처리장치.