KR100834713B1 - 카세트 세정용 산기장치 및 이를 이용한 카세트의 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침지형 모듈 카세트 세정용 산기장치 및 이를 이용한 카세트의 세정방법에 관한 것으로서, 침지형 모듈들의 집합체인 카세트를 그 하부 일부분에 설치된 산기부에서 형성하는 버블로 세정할 때 산기부 및 카세트 중에서 선택된 하나 이상이 규칙적인 형태로 구동하며 카세트 내 막을 세정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 산기부 및/또는 카세트의 구동에 의해 적은 산기량으로도 원하는 세정효과를 얻을 수 있기 때문에 산기에 따른 에너지 사용량을 크게 절감할 수 있다.

침지형 모듈, 카세트, 세정, 산기장치, 구동, 에너지 절감.

Description

카세트 세정용 산기장치 및 이를 이용한 카세트의 세정방법{Air diffusing unit for clearing a cassette and method of clearing a cassette thereby}

본 발명은 침지형 모듈 카세트(이하 카세트라 한다) 세정용 산기장치 및 이를 이용한 카세트의 세정방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적은 산기량으로도 충분한 세정효과를 얻을 수 있어 산기에 따른 에너지 사용량을 획기적으로 절감할 수 있는 산기장치 및 세정방법에 관한 것이다.

카세트의 필수 구성 요소는 하나 이상의 모듈과 하부의 산기부이다. 기타 각종 배관 및 카세트 지지를 위한 프레임(Frame) 등이 포함될 수 있다.

침지형 막은 원수조 폐수 내에 잠긴 상태로 설치되어 폐수로부터 여과수를 얻거나 호수 또는 저수지 물로부터 음료수를 얻는데 사용되고 있다.

상기 막은 헤더(Header)를 포함하는 침지형 모듈 내에 장착되며, 상기 침지형 모듈들은 하나 이상이 모여 서로 규칙적인 배열을 이루며 결합된 카세트 형태로 사용된다.

상기 카세트는 사용 중 오염물에 의해 오염되기 때문에 원활한 정수를 위해서는 이를 적절하게 세정해 주어야 한다.

카세트를 세정하는 방법으로는 산기장치에서 발생하는 버블로 카세트를 세정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 산기장치는 서로 연통되어 있는 공기공급부(에어블로워), 공기공급관, 그리고 산기구멍을 가져서 공기를 배출시킬 수 있는 산기부로 구성되어 있다. 이 때 산기부가 상기 카세트의 하부 또는 카세트 내에 장착되어 버블을 배출하게 된다.

구체적인 종래기술을 살펴보면, 대만민국 공개특허 제 10-2005-0046718호 및 대한민국 공개특허 제 10-2006-0039029호 등에서는 상기 산기장치를 침지형 모듈 카세트 내에 형성하여 막 사이에서 발생되는 버블로 카세트를 세정하는 방법 및 장치들을 게재하고 있다.

그러나 상기의 종래기술은 산기장치가 카세트의 막들 사이에 설치되기 때문에 장치가 복잡하고, 관리가 어렵고, 에너지 사용량이 많다는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-0439436호에서는 공기블로워, 밸브, 제어기 및 산기부(통풍기)를 포함하는 산기장치를 카세트 하부에 설치하여 상기 밸브 조절로 산기부(통풍기)에 높은 속도의 공기와 낮은 속도의 공기를 반복 사이클로 번갈아 제공하고, 하나의 공기블로워에서 두개 이상의 산기부에 번갈아 공기를 제공함으로써, 전체 공기흐름이 일정하도록 하고, 블로워를 일정한 속도로 작동될 수 있도록 하고, 산기에 따른 에너지 사용량을 절감할 수 있는 방법을 게재하고 있다.

상기 방법은 공기블로워에서 항상 일정량의 공기를 산기부(통풍기)로 공급하는 종래 방식과 비교시에는 사용 에너지를 절감하는 효과가 있다. 그러나, 산기부 및 카세트가 고정된 상태로 산기작용이 일어나기 때문에 산기부에서 생성하는 버블이 위로 올라가면서 카세트와 접촉하는 산기면적을 적어도 세정이 필요한 침지형 모듈 카세트의 노출면적만큼 넓게 설계하여야 한다. 이로 인해, 공기블로워에서 공급하는 공기량을 일정 수준 이상으로 유지해야하므로, 에너지 사용량을 절감하는 데에는 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술들의 문제점들을 해결함으로써, 적은 산기량으로도 원하는 세정효과를 얻을 수 있어 산기에 따른 에너지 사용량을 획기적으로 절감할 수 있는 침지형 모듈 카세트 세정용 산기장치 및 이를 이용한 침지형 모듈 카세트의 세정방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 카세트의 세정방법은 침지형 모듈들의 집합체인 카세트를 그 하부에 설치된 산기부에서 형성하는 버블로 세정함에 있어서, 상기 산기부 및 카세트 중에서 선택된 하나 이상이 구동부에 의해 원수조 내에서 규칙적인 형태로 구동되는 것을 특징으로 한다. 이때 산기부는 카세트의 하부면 중 일부분에만 설치되어 카세트의 노출면적 대비 50% 이하의 산기면적을 갖는 경우가 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 카세트 세정용 산기장치는 서로 연통되어 있는 공기공급부(에어블로워), 공기공급관, 그리고 산기구멍을 가져서 공기를 배출시킬 수 있는 산기부로 구성되며, 이 때 산기부가 상기 카세트의 하부 또는 카세트 내에 장착되어 버블을 배출하게 된다. 상기 산기장치에 있어서, 상기 산기부 및 카세트 중에서 선택된 하나 이상이 구동부에 의해 원수조 내에서 규칙적인 형태로 구동하는 것을 특징으로 한다. 이 때 산기부는 카세트의 하부면 중 일부분에만 설치되어 카세트의 노출면적 대비 50% 이하의 산기면적을 갖는 경우가 바람직하다.

본 발명의 카세트 세정용 산기장치 및 이를 이용한 카세트 세정방법에 의하면, 막, 침지형 모듈 및 카세트의 형태에 관계없이 적은 산기량으로도 원하는 세정효과를 얻을 수 있어 산기에 따른 에너지 사용량을 획기적으로 절감할 수 있다.

용어의 정의

본원에서 산기면적이란 카세트 내 장착된 산기부를 위에서 투영하여 바라볼 때 산기부의 최외곽선들 사이의 연장선을 테두리로 하고, 산기부와 그 사이의 내부공간을 포함하는 2차원 도형의 면적으로 정의된다 (도 6 및 7 참조, a×b). 또한 카세트의 노출면적이란 카세트를 위에서 투영하여 바라볼 때 카세트 전체의 투영면적 중 카세트 내부의 모듈에 고정되어 있는 막의 최외곽선들 사이의 연장선을 테두리로 하고, 막과 그 사이의 내부공간을 포함하는 도형의 면적으로 정의된다(도 6 및 7 참조, A×B). 카세트가 2개 이상일 경우 1개의 카세트의 노출면적을 계산하고 이 값에 카세트의 개수를 곱한 값으로 정의된다.

상세한 설명

이하 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 구현예를 나타내는 단면 개략도이며, 본 발명의 산기부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 원수조(50)내 카세트(100) 하부에 위치하여 원수조(50)에 침지된 상태로 사용된다.

본 발명의 산기장치는 서로 연통하는 공기공급부(40), 공기공급관(30), 산기부(20), 및 상기 산기부(20) 및/또는 카세트(100)를 구동시켜 주는 구동부(90)로 구성된다.

도 5는 상기 카세트(100)의 사시 개략도이며, 카세트(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 하나 이상의 침지형 모듈(10)이 규칙적인 배열로 결합되어 있다.

도 2 내지 도 4는 침지형 모듈(10)의 사시 개략도이며, 상기 모듈은 헤드(11)에 부착된 막(12)들로 구성되며, 상기 막(12)은 관형막, 평막, 중공사막 등을 사용할 수 있다. 침지형 모듈은 도 2에 도시된 바와 같이 수평형, 도 3에 도시된 바와 같이 수직형 또는 도 4에 도시된 바와 같이 수직형 앤드프리 등의 형태를 갖는다. 그러나, 상기 구동형 산기부를 적용할 수 있는 산기장치는 외부, 특히 카세트 하부에 산기장치를 적용하는 어떠한 형태의 막, 침지형 모듈, 카세트에도 적용이 가능하므로, 본 발명에 적용가능한 막, 침지형 모듈, 카세트의 형태는 제한되지 않는다.

상기 산기부(20)는 카세트(100)의 하부면 중 일부분에만 설치되어 이의 산기면적이 카세트의 노출면적 대비 50% 이하, 보다 바람직하기로는 1~40% 이다.

산기면적이 노출면적대비 50%를 초과하는 경우에는 사용 에너지 절감효과가 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 산기부(20)는 본 특허의 내용이 산기부(20) 및/또는 카세트(100)의 이동을 통하여 전체 카세트의 노출면적을 적은 양의 공기로 효과적으로 세정하는 것이므로, 산기부의 형태를 제한하지 않는다. 따라서 산기구멍이 형성된 어떠한 형태의 것이라도 적용 가능하다. 예컨대, 기존의 봉형 산기부, 디스크형 산기부, 접시형 산기부, 보울(Bowl)형 산기부 등 다양한 형태의 산기부들이 적용 가능하다. 그 러나 제작비용의 측면에서 바라볼 때 1개의 산기관 또는 2개 이상의 산기관들로 산기부를 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 산기부(20)의 산기면적이 노출면적 대비 50% 이하이지만, 산기부(20) 및 카세트(100) 중 선택된 하나 이상이 규칙적인 형태로 구동하는 것에 의해서 카세트(100)의 노출면적 전체를 효과적으로 세정할 수 있다.

상기 산기부(20) 및 카세트(100) 중에서 선택된 하나 이상은 원수조 내에서 좌우왕복운동, 전후왕복운동 또는 회전운동을 한다. 필요에 따라서는 상기 운동들이 조합될 수도 있다.

도 8 내지 도 12는 카세트(100)의 하부에 설치된 산기부(20)의 구동상태, 다시 말해 운동방향을 나타내는 모식도(저면도)이다.

본 발명에 따른 구현예로서, 상기 산기부(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 좌우왕복운동을 하거나, 도 9에 도시된 바와 같이 전후왕복운동을 하거나, 도 10에 도시된 바와 같이 회전축을 중심으로 회전운동을 할 수 있다. 이와는 달리, 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 좌우왕복운동 또는 전후왕복운동을 하면서 회전운동을 동시에 할 수도 있다.

원수조내 기타 조건에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 카세트 수가 적을 때에는 산기관 및/또는 카세트가 회전운동하는 것이 바람직하고, 그와 반대로 카세트 수가 많을 때에는 좌우왕복운동이나 전후왕복운동을 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 구동부(90)에 의해 산기관(20) 및/또는 카세트(100)가 구동되는 메카니즘을 특별하게 한정하지 않는다.

편심캠과 링크 등으로 구성된 구동부(90) 등이 사용 가능하다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 살펴본다.

그러나, 본 발명을 하기 실시예에 의해 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

비교실시예 1

막면적이 600㎡인 침지형 중공사막 수평형(Horizontal) 모듈 카세트 1개를 벤토나이트 현탁액이 담긴 원수조 내에 설치하여 정수처리 할 때 카세트 하부에 산기면적(1.05㎡)이 노출면적(1.05㎡)의 100%이고, 고정된 상태를 유지하는 산기부(공기구멍을 갖는 산기관)을 설치하여 모듈 카세트를 세정해본 결과, 2,000ℓ/분의 공기를 불어 버블을 형성해야 되었고, 이때 3.5kW의 전력이 필요하였다.

비교실시예 2

막면적이 600㎡인 침지형 중공사막 수평형(Horizontal) 모듈 카세트 2개를 벤토나이트 현탁액이 담긴 원수조 내에 설치하여 정수처리 할 때 카세트 하부에 산기면적(2.10㎡)이 노출면적(2.10㎡)의 100%이고, 고정된 상태를 유지하는 산기부(공기구멍을 갖는 산기관)을 설치하여 각 카세트에 교대로 공기를 공급하였다. 상기 방법으로 카세트를 세정해본 결과, 2,000ℓ/분의 공기를 불어 버블을 형성해야 되었고, 이때 3.5kW의 전력이 필요하였다.

비교실시예 3

막면적이 600㎡인 침지형 중공사막 수직형(Vertical) 모듈 카세트 2개를 벤토나이트 현탁액이 담긴 원수조 내에 설치하여 정수처리 할 때 카세트 하부에 산기면적(2.10㎡)이 노출면적(2.10㎡)의 100%이고, 고정된 상태를 유지하는 산기부(공 기구멍을 갖는 산기관)을 설치하여 각 카세트에 교대로 공기를 공급하였다. 상기 방법으로 카세트를 세정해본 결과, 2,000ℓ/분의 공기를 불어 버블을 형성해야 되었고, 이때 3.5kW의 전력이 필요하였다.

비교실시예 4

막면적이 600㎡인 침지형 평막 모듈 카세트 1개를 벤토나이트 현탁액이 담긴 원수조 내에 설치하여 정수처리 할 때 카세트 하부에 산기면적(5.05㎡)이 노출면적(5.05㎡)의 100%이고, 고정된 상태를 유지하는 산기부(공기구멍을 갖는 산기관)을 설치하여 모듈 카세트를 세정해본 결과, 10,000ℓ/분의 공기를 불어 버블을 형성해야 되었고, 이때 15.5Kw의 전력이 소모되었다.

비교실시예 5

막면적이 600㎡인 침지형 평막 모듈 카세트 2개를 벤토나이트 현탁액이 담긴 원수조 내에 설치하여 정수처리 할 때 카세트 하부에 산기면적(5.05㎡)이 노출면적(5.05㎡)의 100%이고, 고정된 상태를 유지하는 산기부(공기구멍을 갖는 산기관)을 설치하여 각 카세트에 교대로 공기를 공급하였다. 상기 방법으로 모듈 카세트를 세정해본 결과, 10,000ℓ/분의 공기를 불어 버블을 형성해야 되었고, 이때 15.5Kw의 전력이 소모되었다.

실시예 1

막면적이 600㎡인 침지형 중공사막 수평형 모듈 카세트 1개를 벤토나이트 현탁액이 담긴 원수조 내에 설치하여 정수처리 할 때 상기 모듈 카세트 하부에 산기면적(0.42㎡)이 노출면적(1.05㎡)의 40%이고 공기공급부(에어블로워)와 공기공급관 이 차례로 연결된 산기부(공기구멍을 갖는 산기관)을 설치하여 비교실시예 1과 동일한 세정효과를 얻기 위해 상기 산기부를 통해 400ℓ/분의 공기를 불어 버블을 형성하여 카세트를 세정하였다.

이때, 상기 산기부는 이와 연결된 구동부를 이용하여 좌우왕복운동시켰다.

상기와 같이 카세트를 세정하는 데에는 1.05kW의 전력이 필요하였다.

그 결과 비교실시예 1과 비교시 동일한 세정효과를 얻기 위한 산기에 따른 에너지 사용량이 70% 감소하였다.

실시예 2

카세트 2개를 사용하여 상기 실시예 1과 동일하게 카세트를 세정해 본 결과 소모되는 전력은 2.10kW가 필요하며, 이는 비교실시예 2, 3과 비교시 동일한 세정효과를 얻기 위한 산기에 따른 에너지 사용량이 40% 감소하였다.

실시예 3

모듈 형태를 수직형으로 바꾸고, 카세트를 좌우왕복운동시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 모듈 카세트를 세정해본 결과 1.15kW의 전력이 소모되었다.

그 결과 비교실시예 1과 비교시 동일한 세정효과를 얻기 위한 산기에 따른 에너지 사용량이 67% 감소하였다.

실시예 4

카세트 2개를 사용하여 상기 실시예 3과 동일하게 카세트를 세정해 본 결과 소모되는 전력은 2.30kW가 필요하며, 이는 비교실시예 2 및 비교실시예 3과 비교시 동일한 세정효과를 얻기 위한 산기에 따른 에너지 사용량이 34% 감소하였다.

실시예 5

막 형태를 평막으로 바꾸고, 카세트를 전후왕복운동시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 모듈 카세트를 세정해본 결과 5.15kW의 전력이 소모되었다.

그 결과 비교실시예 4와 비교시 동일한 세정효과를 얻기 위한 산기에 따른 에너지 사용량이 67% 감소하였다.

실시예 6

카세트 2개를 사용하여 상기 실시예 5와 동일하게 카세트를 세정해 본 결과 소모되는 전력은 10.30kW가 필요하며, 이는 비교실시예 5와 비교시 동일한 세정효과를 얻기 위한 산기에 따른 에너지 사용량이 35% 감소하였다.

도 1은 본 발명의 구현예를 나타내는 단면 개략도.

도 2는 수평형 침지형 모듈(10)의 사시 개략도.

도 3은 수직형 침지형 모듈(10)의 사시 개략도.

도 4는 수직형 엔드프리 침지형 모듈(10)의 사시 개략도.

도 5는 침지형 모듈 카세트(100)의 사시 개략도.

도 6은 종래 기술의 침지형 모듈(10)에서 노출면적(A×B) 및 산기면적(a×b)을 나타내는 모식도.

도 7은 본 발명의 침지형 모듈(10)에서 노출면적(A×B) 및 산기면적(a×b)을 나타내는 모식도.

도 8 내지 도 12는 침지형 모듈 카세트 하부에 설치된 산기부의 구동상태를 나타내는 모식도.

* 도면중 주요 부분에 대한 부호 설명

10 : 침지형 모듈 11 : 모듈헤드

12 : 막 100 : 카세트

20 : 산기부 30 : 공기공급관

40 : 공기공급부(공기블로워) 50 : 원수조

60 : 원수 공급라인 70 : 여과수 배출라인

71 : 펌프 80 : 드레인 라인

90 : 구동부 A×B : 노출면적

a×b : 산기면적

Claims (8)

1. 침지형 모듈의 집합체인 카세트를 그 하부에 설치된 산기부에서 형성된 버블로 세정함에 있어서,

   상기 산기부 및 카세트 중 적어도 하나를 규칙적인 형태로 구동시키면서 상기 카세트를 세정하며,

   상기 산기부에서 형성된 버블이 위로 올라가면서 상기 카세트와 접촉하는 산기면적이 세정이 필요한 상기 카세트의 노출면적 대비 50% 이하인 것을 특징으로 하는 카세트의 세정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 산기면적이 노출면적 대비 1~40% 인 것을 특징으로 하는 카세트의 세정방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 산기부 및 카세트 중에서 선택된 하나 이상이 원수조 내에서 좌우왕복운동하는 것을 특징으로 하는 카세트의 세정방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 산기부 및 카세트 중에서 선택된 하나 이상이 원수조내에서 전후왕복운동하는 것을 특징으로 하는 카세트의 세정방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 산기부 및 카세트 중에서 선택된 하나 이상이 원수 조내에서 전후왕복운동과 회전운동을 동시에 하는 것을 특징으로 하는 카세트의 세정방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 산기부 및 카세트 중에서 선택된 하나 이상이 원수조내에서 좌우왕복운동과 회전운동을 동시에 하는 것을 특징으로 하는 카세트의 세정방법.
7. 서로 연통되어 있는 공기공급부, 공기공급관 및 산기부를 포함하며 상기 산기부가 원수조내 카세트 하부에 위치하는 카세트 세정용 산기장치에 있어서,

   상기 산기부 및 카세트 중 적어도 하나를 규칙적인 형태로 구동시키기 위한 구동부를 더 포함하며,

   상기 산기부는 상기 카세트의 하부면 중 일부분에만 설치되어 상기 카세트의 노출면적 대비 50% 이하의 산기면적을 갖는 것을 특징으로 하는 카세트 세정용 산기장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 산기부 및 카세트 중 적어도 하나를 직선왕복운동시키는 것을 특징으로 하는 카세트 세정용 산기장치.

Images