KR100800453B1 - 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치 - Google Patents

중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중공사막의 효율저하를 방지함과 아울러 사용 수명을 연장할 수 있도록 한 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치는 원액이 공급되는 농축조; 상기 원액을 여과하여 배출관을 통해 배출하는 복수의 중공사막 모듈; 상기 각 중공사막 모듈에서 포화되는 상기 원액을 상기 농축조로 피드백시키는 피드백 배관; 상기 배출관에 설치된 제 1 공압 밸브; 상기 원액을 상기 각 중공사막 모듈로 공급하는 제 1 펌프; 상기 각 중공사막 모듈로부터 배출되는 여과액의 일부를 저장하는 역세조; 펌프 제어신호에 따라 상기 역세조에 저장된 여과액을 역세 배관을 통해 상기 각 중공사막 모듈로 공급하여 상기 각 중공사막을 역세하는 제 2 펌프; 상기 역세 배관에 설치된 제 2 공압 밸브; 및 상기 제 2 펌프와 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
중공사막, 여과, 역세, 펌프, 공압 밸브

Description

중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치{WATER TREATMENT APPARATUS USING THE HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 수처리 장치를 제어하기 위한 제어부를 개략적으로 나타내는 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 농축조 2 : 제 1 펌프
3 : 전처리 필터 4a, 4b, 4c, 4d : 중공사막 모듈
5 : 역세조 6 : 제 2 펌프
8 : 제어부 34, 42 : 공압 밸브
본 발명은 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치에 관한 것으로, 특히 중공사막의 효율저하를 방지함과 아울러 사용 수명을 연장할 수 있도록 한 중공사막 모듈 을 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.
중공사막 모듈은 반도체 세정용 초순수(超純水)나 파이로젠프리수의 제조, 전착 도료의 회수에 의한 클로우즈드화, 발효액 중의 효소 농축 및 균 제거 등의 각종 공업 제품의 제조 프로세스에 있어서의 여과막 처리나, 정수 및 하수 등의 오염 제거 등에 널리 사용되고 있다. 그 중에서 상수 처리나 하수 처리 등의 물 처리 분야에서는 최근 처리 비용의 저감을 위해 보다 대형의 중공사막 모듈이 요구되고 있다.
중공사막 모듈의 여과 원리는 내압식의 경우 중공사의 내측으로 흘러들어 온 물이 가압되어 분리막을 투과하면서 중공사의 외측으로 배출되고, 외압식의 경우에는 중공사의 외측의 원수가 가압되어 분리막을 투과하면서 중공사 내측으로 모여 배출되도록 하는 것이다.
내압식의 경우 대상 물질의 농도가 높아질수록 중공사막의 섬유(Fiber)의 홀(Hole)이 막힘으로 인해 시간의 경과에 따라 효율이 저하되거나 섬유가 압력에 의해 끊어지는 단점이 있다.
외압식의 경우 같은 규격의 중공사막 모듈에서 유효막 면적이 내압식에 비해 작고, 섬유의 외벽에 농축대상 물질의 부착을 방지하기 위해 브로아를 이용해 지속적으로 충격을 가하기 때문에 막의 수명이 단축되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 중공사막의 효율저하를 방지함과 아울러 사용 수 명을 연장할 수 있도록 한 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치는 원액이 공급되는 농축조; 상기 원액을 여과하여 배출관을 통해 배출하는 복수의 중공사막 모듈; 상기 각 중공사막 모듈에서 포화되는 상기 원액을 상기 농축조로 피드백시키는 피드백 배관; 상기 배출관에 설치된 제 1 공압 밸브; 상기 원액을 상기 각 중공사막 모듈로 공급하는 제 1 펌프; 상기 각 중공사막 모듈로부터 배출되는 여과액의 일부를 저장하는 역세조; 펌프 제어신호에 따라 상기 역세조에 저장된 여과액을 역세 배관을 통해 상기 각 중공사막 모듈로 공급하여 상기 각 중공사막을 역세하는 제 2 펌프; 상기 역세 배관에 설치된 제 2 공압 밸브; 및 상기 제 2 펌프와 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 일정 시간 단위로 온 상태의 역세 신호를 생성하는 타이머; 상기 제 1 및 제 2 펌프를 구동하기 위한 제 1 및 제 2 펌프 전원을 생성하는 전원부; 상기 온 상태의 역세 신호에 따라 제 2 펌프를 제어하는 상기 펌프 제어신호를 생성함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브를 개폐하는 개폐신호를 생성하는 전자 개폐기; 상기 제 1 펌프 전원을 상기 제 1 펌프에 공급함과 아울러 상기 펌프 제어신호에 따라 상기 제 2 펌프 전원을 상기 제 2 펌프에 공급하는 터미널 단자 대; 및 상기 개폐신호에 따라 제 1 및 제 2 공압 밸브를 개폐시키는 솔레노이드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치는 상기 솔레노이드에 압축공기를 제공하는 에어 컴프레셔를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 솔레노이드는 상기 개폐신호에 따라 상기 에어 컴프레셔로부터의 압축공기를 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브에 공급하여 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브를 개폐시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 온 상태의 역세 신호에 따라 제 1 공압 밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 제 2 공압 밸브를 개방하도록 상기 개폐신호를 생성함과 아울러 상기 제 2 펌프를 구동하기 위한 펌프 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 중공사막 모듈은 상기 제어부에 의해 상기 제 1 공압 밸브가 폐쇄됨과 동시에 상기 제 2 공압 밸브가 개방될 경우에 상기 제 2 펌프에 의해 공급되는 상기 역세조에 저장된 여과액에 의해 역세되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 펌프의 압력은 상기 제 1 펌프의 절반인 것을 특징으로 한다.
상기 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치는 상기 제 1 펌프로부터 공급되는 상기 원액을 필터링하여 상기 각 중공사막 모듈로 공급하는 전처리 필터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 개 략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 수처리 장치를 제어하기 위한 제어부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치는 원액이 공급되는 농축조(1); 원액을 여과하여 배출관(32)을 통해 배출하는 복수의 중공사막 모듈(4a 내지 4d); 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)에서 포화되는 원액을 농축조(1)로 피드백시키는 피드백 배관(23); 배출관(32)에 설치된 제 1 공압 밸브(34); 원액을 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)로 공급하는 제 1 펌프(2); 제 1 펌프(2)로부터 공급되는 원액을 필터링하여 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)로 공급하는 전처리 필터(3); 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)로부터 배출되는 여과액의 일부를 저장하는 역세조(5); 펌프 제어신호에 따라 역세조(5)에 저장된 여과액을 역세 배관(40)을 통해 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)로 공급하여 각 중공사막(4a 내지 4d)을 역세하는 제 2 펌프(6); 역세 배관(40)에 설치된 제 2 공압 밸브(42); 제 2 펌프(6)와 제 1 및 제 2 공압 밸브(34, 42)를 제어하는 제어부(8)를 포함하여 구성된다.
농축조(1)는 외부로부터 공급되는 원액을 저장함과 아울러 피드백 배관(23)을 통해 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)로부터 피드백되는 농축액을 저장한다.
제 1 펌프(2)는 농축조(1)와 전처리 필터(3)간에 연결된 제 1 배관(10)에 설치되며, 제어부(8)의 터미널 단자대(55)에 접속되어 전원부(57)로부터 공급되는 제 1 펌프 전원에 의해 구동된다. 이에 따라, 제 1 펌프(2)는 제 1 배관(10)을 통해 농축조(1)에 연결되어 농축조(1)에 저장된 농축액을 전처리 필터(3)로 압송한다.
제 1 배관(10)에는 농축조(1)와 제 1 펌프(2) 사이의 제 1 배관(10)에 설치된 제 1 밸브(11)가 설치된다. 이러한, 제 1 밸브(11)는 제어부(8)에 의해 개폐되거나 수동으로 개폐된다.
또한, 제 1 배관(10)에는 제 1 펌프(2)와 전처리 필터(3) 사이의 제 1 배관(10)에 설치된 제 2 밸브(11)가 설치된다. 이러한, 제 2 밸브(11)는 제어부(8)에 의해 개폐되거나 수동으로 개폐된다.
전처리 필터(3)는 제 1 펌프(2)로부터 압송되는 농축액을 1차적으로 필터링하여 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)에 공급한다. 이러한, 전처리 필터(3)는 제 2 배관(20)을 통해 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)에 연결된다.
제 2 배관(20)은 전처리 필터(3)에 연결됨과 아울러 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)에 연결되는 복수로 분기된다. 이러한, 제 2 배관(20)에는 복수의 제 3 밸브(21, 22a, 22b, 22c, 22d)가 설치된다. 각 제 3 밸브(21, 22a, 22b, 22c, 22d)는 제어부(8)에 의해 개폐되거나 수동으로 개폐된다.
각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)은 굵기가 가늘고 원형인 원사로서 그 가운데에는 일정한 크기의 중공(中空)이 있는 형상을 갖는 중공사막들을 일정한 길이로 절단하고, 절단된 중공사막 여러가닥을 집속하여 다발을 포함하여 구성된다.
이러한, 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)은 제 1 펌프(2)의 압력에 의해 전처리 필터(3)를 통해 압송되는 농축액을 여과하여 배출관(32)을 통해 외부로 배출한다. 이때, 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)의 내부에서 포화되는 농축액을 피드백 배관(23)을 통해 농축조(1)로 피드백된다.
각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)의 하부에는 제 2 펌프(6)에 연결된 역세 배관(40)에 연결되고, 상부에는 배출관(32)이 연결된다.
피드백 배관(23)는 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)에 연결되도록 분기되고, 분기된 배관에는 복수의 제 4 밸브(24a, 24b, 24c, 24d)가 설치된다. 각 제 4 밸브(24a, 24b, 24c, 24d)는 제어부(8)에 의해 개폐되거나 수동으로 개폐된다. 그리고, 분기되지 않는 피드백 배관(23)에는 제 5 밸브(25)가 설치된다.
제 1 공압 밸브(34)는 제어부(8)의 개폐신호에 따라 개폐되어 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)로부터의 배출되는 여과액을 배출하거나 차단한다.
제 2 공압 밸브(42)는 제어부(8)의 개폐신호에 따라 개폐되어 제 2 펌프(6)로부터 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)에 여과액을 공급하거나 제 2 펌프(6)로부터 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)에 공급되는 여과액을 차단한다.
제 2 펌프(6)는 제어부(8)의 펌프 제어신호에 따라 공급되는 제 2 펌프 전원에 따라 구동되어 역세조(5)에 저장된 여과액을 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)로 압송한다.
제어부(8)는 일정 시간 단위로 온 상태의 역세 신호를 생성하는 타이머(53); 제 1 및 제 2 펌프(2, 6)를 구동하기 위한 제 1 및 제 2 펌프 전원을 생성하는 전원부(57); 온 상태의 역세 신호에 따라 제 2 펌프(6)를 제어하는 펌프 제어신호를 생성함과 아울러 제 1 및 제 2 공압 밸브(34, 42)를 개폐하는 개폐신호를 생성하는 전자 개폐기(52); 제 1 펌프 전원을 제 1 펌프(2)에 공급함과 아울러 펌프 제어신호에 따라 제 2 펌프 전원을 제 2 펌프(6)에 공급하는 터미널 단자대(55); 및 개폐 신호에 따라 제 1 및 제 2 공압 밸브(34, 42)를 개폐(58, 59)시키는 솔레노이드(56)를 포함하여 구성된다.
타이머(53)는 시분 단위로 설정이 가능하며, 설정된 시간 간격으로 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d) 내부의 오염물질을 제거하기 위한 역세 신호를 생성한다. 이때, 타이머(53)에 설정되는 시간은 실험적인 결과에 의해 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)의 여과 효율이 저하되는 시점에 대응되도록 설정될 수 있다.
제어부(8)는 제 2 펌프(6)의 압력이 제 1 펌프(2)의 절반이 되도록 제어한다.
이와 같은, 제어부(8)는 타이머(53)에서 발생되는 온 상태의 역세 신호에 따라 제 1 공압 밸브(34)를 폐쇄함과 동시에 제 2 공압 밸브(42)를 개방하도록 개폐신호를 생성함과 아울러 제 2 펌프(6)를 구동하기 위한 펌프 제어신호를 생성한다.
이에 따라, 솔레노이드(56)는 개폐신호에 따라 에어 컴프레셔(60)로부터의 압축공기를 제 1 및 제 2 공압 밸브(34, 42)에 공급하여 제 1 및 제 2 공압 밸브(34, 42)를 개폐(58, 59)시킨다.
따라서, 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)의 여과 운전 중 제어부(8)에 의해 제 1 공압 밸브(34)가 폐쇄됨과 동시에 제 2 공압 밸브(42)가 개방됨으로써 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)의 내부의 오염물질은 제 2 펌프(6)에 의해 공급되는 역세조(5)에 저장된 여과액에 의해 역세되어 피드백 배관(23)을 통해 농축조(1)로 배출된다.
그리고, 제어부(8)는 역세 운정이 일정 시간 경과하면, 전자 개폐기(52)가 작동하여 제 2 펌프(6)에 공급되는 제 2 펌프 전원을 차단함으로써 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)의 역세 운전이 완료된다.
한편, 제어부(8)는 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)의 역세 운전이 완료되면, 솔레노이드(56)를 통해 제 1 공압 밸브(34)가 개방시킴과 동시에 제 2 공압 밸브(42)를 폐쇄시킴으로써 각 중공사막 모듈(4a 내지 4d)은 제 1 펌프(2)에 의해 농축조(1)로부터 압송되는 농축액을 여과하게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치는 중공사막의 유효면적을 최대한 활용하기 위해 여과액 배출관에 공압 밸브를 설치하고, 펌프와 공압 밸브를 자동조절하는 제어부를 설치하여 여과 운전 중 자동 역세 운전을 실시함으로써 중공사막의 효율저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 여과액을 이용하여 중공사막의 오염물질을 제거함으로써 중공사막의 사용 수명을 연장할 수 있다.

Claims (8)

  1. 원액이 공급되는 농축조;
    상기 원액을 여과하여 배출관을 통해 배출하는 복수의 중공사막 모듈;
    상기 각 중공사막 모듈에서 포화되는 상기 원액을 상기 농축조로 피드백시키는 피드백 배관;
    상기 배출관에 설치된 제 1 공압 밸브;
    상기 원액을 상기 각 중공사막 모듈로 공급하는 제 1 펌프;
    상기 각 중공사막 모듈로부터 배출되는 여과액의 일부를 저장하는 역세조;
    펌프 제어신호에 따라 상기 역세조에 저장된 여과액을 역세 배관을 통해 상기 각 중공사막 모듈로 공급하여 상기 각 중공사막을 역세하는 제 2 펌프;
    상기 역세 배관에 설치된 제 2 공압 밸브; 및
    상기 제 2 펌프와 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    일정 시간 단위로 온 상태의 역세 신호를 생성하는 타이머;
    상기 제 1 및 제 2 펌프를 구동하기 위한 제 1 및 제 2 펌프 전원을 생성하는 전원부;
    상기 온 상태의 역세 신호에 따라 제 2 펌프를 제어하는 상기 펌프 제어신호를 생성함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브를 개폐하는 개폐신호를 생성하는 전자 개폐기;
    상기 제 1 펌프 전원을 상기 제 1 펌프에 공급함과 아울러 상기 펌프 제어신호에 따라 상기 제 2 펌프 전원을 상기 제 2 펌프에 공급하는 터미널 단자대; 및
    상기 개폐신호에 따라 제 1 및 제 2 공압 밸브를 개폐시키는 솔레노이드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 솔레노이드에 압축공기를 제공하는 에어 컴프레셔를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 솔레노이드는 상기 개폐신호에 따라 상기 에어 컴프레셔로부터의 압축공기를 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브에 공급하여 상기 제 1 및 제 2 공압 밸브를 개폐시키는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온 상태의 역세 신호에 따라 제 1 공압 밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 제 2 공압 밸브를 개방하도록 상기 개폐신호를 생성함과 아울러 상기 제 2 펌프를 구동하기 위한 펌프 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각 중공사막 모듈은 상기 제어부에 의해 상기 제 1 공압 밸브가 폐쇄됨과 동시에 상기 제 2 공압 밸브가 개방될 경우에 상기 제 2 펌프에 의해 공급되는 상기 역세조에 저장된 여과액에 의해 역세되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 펌프의 압력은 상기 제 1 펌프의 절반인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 펌프로부터 공급되는 상기 원액을 필터링하여 상기 각 중공사막 모듈로 공급하는 전처리 필터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
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