KR101100715B1 - 여과막 모듈을 이용하는 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여과막 모듈, 흡입탱크와 공기탱크를 포함하는 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것이다. 본 발명은 음압형성으로 인한 압력차에 의한 수처리를 통해 유입수를 여과하여 여과수로 배출하는 중공사막 다발 및 상기 여과수를 가이드하는 여과수 배출부를 포함하는 복수의 여과막 모듈, 상기 복수의 여과막 모듈의 상기 각각의 중공사막 다발에 동일한 음압이 형성되도록 하여 상기 가이드된 여과수를 집수하는 흡입탱크 및 상기 복수의 여과막 모듈에 세정용 공기공급구를 통해 세정용 공기를 제공하는 공기탱크를 구비한다.

중공사막 다발, 여과막 모듈, 흡입탱크, 공기탱크, 세정용 공기, 침전물 배출용 개구부, 막오염도, 균등공급, 공기배출

Description

여과막 모듈을 이용하는 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법{A water-treatment apparatus using membrane module, and method thereby}

본 발명은 수처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오폐수 등을 여과막 모듈을 이용하여 여과 또는 정화처리하는 수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 수처리장치는 복수의 여과막 모듈과 이에 의해 여과된 여과수를 집수하는 동경관으로 이루어진다. 이때 동경관의 배열이 중요한데, 예를 들어 2개 이상의 분지관에 연결된 여과막 모듈에서 오염수를 흡입하여 여과할 경우, 각 모듈의 유량과 유속이 동일하도록 각각의 분지관이 합류하는 합류관에서의 유량과 유속을 적절히 설정한다.

하지만 수처리장치의 여과막 모듈에 음압을 제공하여 여과를 수행하는 방식에서는 복수의 여과막 모듈에 연결되는 각각의 분지관에 발생하는 미세한 저항의 차이도 각 모듈의 유량 분배에 상당한 영향을 미치므로, 여과시 유량분배가 불량할 경우 일부 모듈에 집중적인 부하가 발생하며 이로 인한 당해 여과막의 폐쇄가 발생하여 여과막의 수명 단축 내지는 폐기 등의 결과를 초래하게 된다.

또한 기존 수처리장치의 경우, 일반적으로 복수의 여과막 모듈의 각각의 유 출부를 단일배관에 연결하여 사용하는데, 합류관의 배출구와 각각의 여과막 모듈의 유출부와의 거리가 가까운 근접 모듈이 원접 모듈에 비하여 높은 흡인력을 받게 되어 상대적으로 높은 여과수량을 발생하게 되고, 이로 인하여 여과막 표면은 오염수에 포함된 고형물에 의한 막오염도가 급격히 증가하게 된다.

이러한 현상은 결국 2개 이상의 여과막 모듈을 설치한 경우, 전체 설치 모듈의 여과막의 수명이 균일하게 감소하는 것이 아니라 특정 모듈의 여과막의 수명을 단축하게 되고 결국에는 여과막 훼손으로 인한 처리수질 악화와 여과막의 정상적인 운영 및 여과효율을 얻을 수 없게 된다. 이러한 문제는 침지형 여과막의 세정을 위한 역세공정에서도 동일한 현상을 발생하게 된다.

또한 기존 여과막 모듈에서는 여과공정시 발생되는 여과수내 공기기포를 별도의 외부시설을 설치하여 제거하여야 했으며, 이러한 공기기포는 흡입펌프 내로 여과수와 함께 혼입되어 기계의 마모율 증가 및 펌프 내부에 공동화현상을 초래하여 기계효율을 낮추는 문제를 야기하며, 공정 처리상에서는 여과수와 공기기포가 혼합된 상태에서 유량측정이 부정확하게 되어 정상적인 공정제어나 운영에 심각한 영향을 나타나게 된다.

여과막 모듈이 흡입으로 인해 여과를 수행하는 동안, 여과막의 표면은 오염수의 고형물 등에 의해 오염되게 되는데 이때 여과막 표면에 세정용 공기를 공급하여 여과 중에도 공기방울로 여과막 세정을 수행하게 된다. 이때 일반적으로 기존 여과막 모듈을 사용하는 수처리장치는 흡입배관과 동일하게 주공급 배관에 각 모듈로 세정용 공기를 공급하는 배관을 일렬로 일정한 거리으로 배열하는 방식을 사용 하고 있다. 하지만, 이러한 방식에 의해 세정이 이루어지게 되면, 여과막 모듈이 여과중에는 주 배관에 공급되는 주입구와 각 모듈로 연결된 배관과의 거리에 따라 각 모듈로 공급되는 세정용 공기량이 차등되게 되며 이는 침지형 여과막의 세정율이 불균등하게 되어 여과막의 여과압력 상승과 여과유량을 감소시키는 결과를 초래하게 된다.

또한 침지형 여과막 모듈의 특성상 침지형 여과막 모듈을 초기 설치시나 운영중 교체나 관리를 위하여 수조에서 인양하는 경우, 세정용 공기의 공급을 중단해야 하는 시간이 발생하게 된다. 이때 수압에 의해 각 모듈의 세정용 공기 공급배관에 고형물 혼합액이 들어오게 되고, 이는 침지형 여과막 모듈의 재가동시 공급되는 세정용 공기가 건조하여 고형물만 배관내에 잔존하게 된다. 이는 배관내 흐름을 방해하여 공기에 의한 침지형 여과막의 세정효율을 더욱 악화시키게 된다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은, 상기와 같은 해당 기술의 문제점을 해소하고, 복수의 여과막 모듈 각각에 가해지는 여과압 및 유량을 균일하게 하여 여과막에 연장된 수명을 제공함에 있으며, 본 발명의 제2 목적은, 여과막의 표면의 막오염도를 억제함에 있으며, 본 발명의 제3 목적은, 수처리장치의 유지비용을 최소화시키는데 있으며, 본 발명의 제4 목적은, 여과막 모듈의 지속적인 처리효율의 증가 및 성능유지에 있으며, 본 발명의 제5 목적은, 수처리장치의 유지관리시 또는 공정 정지시 배관내에 고형물이 잔류되지 않도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수처리장치는, 음압형성으로 인한 압력차에 의한 수처리를 통해 유입수를 여과하여 여과수로 배출하는 중공사막 다발 및 상기 여과수를 가이드하는 여과수 배출부를 포함하는 복수의 여과막 모듈, 상기 복수의 여과막 모듈의 상기 각각의 중공사막 다발에 동일한 음압이 형성되도록 하여 상기 가이드된 여과수를 집수하는 흡입탱크, 및 상기 복수의 여과막 모듈에 세정용 공기공급구를 통해 세정용 공기를 제공하는 공기탱크를 포함하는 수처리장치이다.

그리고, 상기 흡입탱크와 상기 복수의 여과막 모듈 각각과의 거리는 동일한 것이 바람직하다.

그리고, 상기 흡입탱크는 개구부인 타단이 상기 흡입탱크 내부의 바닥보다 높도록 배치되고, 상기 집수된 여과수를 상기 흡입탱크 외부로 배출하는 배출관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 흡입탱크는 정다각형 또는 원형인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 공기탱크는 저면에 침전물 배출용 개구부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 흡입탱크와 공기탱크를 사용함으로써 2개이상의 여과막 모듈을 사용하는 수처리 장치의 각 여과막 모듈로의 균등 여과 및 균등 역세와 세정용 공기의 공급이 균일하게 유지할 수 있음으로써, 별도의 유량계와 압력계 등의 계측기와 제어용 기계장치류에 의존하지 않고, 구조적인 유체제어를 통한 안정적인 여과막 모듈의 운영을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 공기제거용 탱크 및 과다한 주배관설비 등을 요구하지 않게 되어 최초 시설설치 비용의 감소 및 균등상태에 대한 상태확인을 위한 유지관리 등의 인력비용 및 시설의 유지관리비용을 최소화 할 수 있다.

또한, 여과공정과 역세공정 및 공기세정 공정을 기본적인 유체기술에 기반하여 제어함으로써 효율의 신뢰성이 높으며, 계속적인 여과막 처리효율의 증가와 성능유지가 가능하다.

이하 첨부된 도면에 의해 본원의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막 모듈을 이용하는 수처리장치의 정면도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 수처리장치의 공기탱크의 부분 사시도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 여과막 모듈의 사시도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 여과막 모듈의 투시도이고, 도 5는 본 실시예에 따른 수처리장치에 의한 여과시 유체흐름도이고, 도 6은 본 실시예에 따른 수처리장치에 의한 여과시 공기탱크의 공기흐름도이다.

도 1을 참조하면, 여과막 모듈을 사용하는 수처리장치는 흡입탱크(1), 배출관(12), 공기탱크(4), 복수의 여과막 모듈(11)을 포함한다.

흡입탱크(1)는 각각의 여과용 결합구(2)를 통해 복수의 여과막 모듈(11)에 대기압 보다 낮은 음압을 제공한다. 또한 흡입탱크(1)는 음압 형성으로 인해 복수의 여과막 모듈(11)에서 여과처리된 여과수를 집수한다.

본 실시예에서, 흡입탱크(1)는 복수의 여과막 모듈(11) 각각에 균등한 음압이 형성되도록 하여, 복수의 여과막 모듈(11)에 유입되는 유입수나 여과처리된 여과수의 유량이나 유속을 동일하도록 한다.

여과처리시 유량 분배가 불량한 경우 일부 여과막 모듈에 집중적인 부하가 발생할 수 있다. 집중 부하가 걸린 여과막 모듈은 상대적으로 높은 여과 수량이 발생되며, 이로 인해 여과막 표면은 오폐수 등에 포함된 고형물 등에 의한 여과막 폐쇄나 막오염도가 급격하게 증가하게 되어 여과막의 수명 단축 내지는 폐기해야하는 상황 등이 발생한다.

그러나, 본 실시예에 따르면 복수의 여과막 모듈(11) 각각에 동일한 압력이 걸리도록 하여, 각 모듈의 유량이나 유속을 일정하게 한다. 따라서 본 실시예에 따 르면, 여과막의 정상적인 운영 및 균일한 여과효율을 얻을 수 있게 된다.

흡입탱크(1)는 복수의 여과막 모듈(11)에 균일한 음압을 제공하기 위해, 단면이 방사형인 것이 바람직하다. 즉, 흡입탱크(1)는 그 단면이 원형 또는 정다각형일 수 있다. 흡입탱크(1)의 균일한 음압 제공을 위해, 각각의 여과용 결합구(2)의 모양, 내구경, 또는 길이 등은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

배출관(12)은 흡입탱크(1)에 집수된 여과수를 외부로 배출한다. 이를 위해 배출관(12)의 일단(9)은 흡입 펌프나 진공 펌프 등 외부 펌프와 연결될 수 있다. 이러한 외부 펌프의 흡입력에 의해, 흡입탱크(1)의 내부에 낮은 압력이 형성될 수 있다. 배출관(12)의 타단(14)은 흡입탱크(1)의 저면과 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이에 대한 자세한 설명은 아래에서 기술한다.

공기탱크(4)는 압축공기를 이용하여, 각각의 세정용 결합구(10)를 통해, 복수의 여과막 모듈(11)에 세정용 공기를 제공한다. 이 경우 공기탱크(4)의 공기공급관(5)은 외부의 압축 펌프 등을 통해 상기 압축공기를 공기탱크(4)에 제공할 수 있다. 본 실시예에서 공기탱크(4) 역시, 흡입탱크(1) 처럼 복수의 여과막 모듈(11) 각각에 균일한 세정용 공기를 공급한다. 각 여과막 모듈로 공급되는 세정용 공기가 균등하지 않으면, 각 여과막의 세정률이 불균일하게 되어 여과막의 국부적 여과 압력 상승 또는 국부적 여과 유량 감소 등의 결과가 발생한다. 그러나 본 실시예에 따르면 공기탱크(4)는 세정용 공기를 균일하게 복수의 여과막 모듈(11) 각각에 공급하므로, 정상적인 운전이 가능할 수 있다. 본 실시예에서 공기탱크(4)의 균일한 세정용 공기 제공을 위해, 각각의 세정용 결합구(10)의 모양, 내구경, 또는 길이 등은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 공기탱크(4)는 저면에 침전물 배출용 개구부(6)를 더 포함할 수 있다. 침전물 배출용 개구부(6)는 공기탱크(4)에 생성되는 고형물 등을 외부로 배출한다. 여과막 모듈(11)의 공기 세정을 위하여 공기탱크(4) 내부의 압력이 올라가면, 수처리 장치의 침전시 유입되는 처리수는 침전물 배출용 개구부(6)를 통해 공기탱크(4)의 외부로 배출된다. 운전을 위해 수처리 장치의 폭기조 내 침전시 또는 운전 중 공기탱크(4) 내부로 유입되는 오염물질의 슬러지 혼합물은 침전물 배출용 개구부(6)를 통해 배출될 수 있다. 또한 침전물 배출용 개구부(6)는, 공기탱크(4)의 압력이 설정치를 초과시 고압 공기를 공기탱크(4)의 외부로 배출시켜, 매우 고압의 세정용 공기가 여과막 모듈(11)에 공급되어 중공사막 다발(210)의 물성 저하나 파손되는 것을 방지한다.

복수의 여과막 모듈(11)은 압력차에 의한 수처리를 통해 오폐수 등의 유입수를 여과처리하여 여과수를 배출한다. 복수의 여과막 모듈(11)은 물성이 저하되거나 파손된 중공사막 다발(210)의 교환이 가능하도록 흡입탱크(1) 및 공기탱크(4)와 착탈 가능하도록 구성될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복수의 여과막 모듈(11) 각각은 중공사막 다발(210), 몸통부(220), 공기 유입구(230), 유입용 복수의 홀(250), 여과수 배출부(240) 및 배수용 복수의 홀(260)로 구성되어 있다.

중공사(hollow fiber)은 표면에 무수히 많은 작은 기공이 뚫려 있고 가운데 공간이 비어있는 가는 섬유이다. 중공사의 내부 또는 외부에 압력을 가하여, 중공 사의 표면 즉, 중공사막을 통해 오폐수 여과처리, 역삼투압 처리 등의 수처리를 할 수 있으며, 제조 원가, 시설비 및 유지비 등 효율적인 수처리를 위해 중공사막 다발을 모듈화하여 이용한다.

중공사막 다발(210)은 여러가지 물질이 혼합되어 있는 다성분 액체로부터 기공 크기보다 큰 물질을 배제하고, 기공 크기보다 작은 특정 물질만을 선택적으로 통과시킨다. 본 실시예에 따른 중공사막 다발(210)은 무균수, 음용수 제조 등의 한외여과나 정밀여과분야 또는 하수처리장에서의 2차, 3차 처리나, 정화조에 있어서의 고액 분리 등에도 다양하게 적용될 수 있다.

몸통부(220)는 중공사막 다발의 모듈화를 위한 하우징으로, 중공사막 다발(210)을 지지하며 평행한 상태를 유지하도록 하는 골격 역할을 하며, 모듈 제작 및 설치시에 중공사막 다발(210)이 손상 및 파손되는 것을 방지한다. 또한, 몸통부(220)는 처리수를 중공사막 다발(210)로 가이드하여, 중공사막 다발(210)에서의 수처리가 원활하게 이루어지도록 한다.

공기 유입구(230)는 몸통부(220)의 일단에 형성되며, 세정용 결합구(10)와 결합한다. 공기 유입구(230)는 세정용 결합구(10)를 통해 여과막 모듈(11)에 세정용 공기를 제공한다.

유입용 복수의 홀(250)은 공기 유입구(230)가 형성된 몸통부(220)의 일단 측에 형성되어, 수처리될 처리수를 여과막 모듈(11)에 공급한다. 이러한 공급은 흡입탱크(1)에서 형성한 음압 및 공기 유입구(230)로부터 유입되는 공기의 상승력에 의해 발생하는 유인력에 기인할 수 있다. 유입용 복수의 홀(250)은 몸통부(220)의 세 로축을 기준으로 방사형으로 형성되는 것이 바람직하다. 유입용 복수의 홀(250)은 복수의 홀을 통해 처리수를 원할하게, 균일하게 또는 다량으로 여과막 모듈(11)에 유입되게 할 수 있다.

여과수 배출부(240)는 몸통부(220)의 타단에 형성되며, 일측은 여과용 결합구(2)와 결합하며, 타측은 중공사막 다발(210)의 일단을 고정 및 지지하기 위해 중공사막 다발(210)과 결합한다. 여과수 배출부(240)는 여과용 결합구(2)를 통해, 공중사막 다발(210)에 음압을 공급한다. 여과수 배출부(240)는 음압형성으로 인해 공중사막 다발(210)에서 여과처리된 여과수를 수집하여, 여과용 결합구(2)를 통해 흡입탱크(1)에 공급한다. 여과수 배출부(240)는 여과수 외의 잔여수가 유입되지 않도록 중공사막 다발(210)의 일단에 외부와 밀폐되도록 고정 및 지지되도록 결합하는 것이 바람직하다.

배수용 복수의 홀(260)은 여과수 배출부(240)가 형성된 몸통부(220)의 타단 측에 형성되어, 처리수가 수처리되고 남은 잔여수를 여과막 모듈(11) 외부로 배출한다. 이러한 배출은 처리수가 유입용 복수의 홀(250)을 통해 유입되는 유입력에 의해 자연히 외부로 배출될 수 있다. 배수용 복수의 홀(260)은 몸통부(220)의 세로축을 기준으로 방사형으로 형성되는 것이 바람직하다. 배수용 복수의 홀(260)은 복수의 홀을 통해 잔여수를 원할하게, 균일하게 또는 다량으로 여과막 모듈(11) 외부로 배출할 수 있다.

본 실시예에 따른 여과막 모듈(11)은 가로막(270)을 더 포함할 수 있다. 가로막(270)은 몸통부(220) 내부의 하부 그리고 공기 유입구(230)의 상부에 배치되어, 공기 유입구(230)로부터 유입되는 세정용 공기가 골고루 중공사막 다발(210)에 분사되도록 한다. 이를 위해 가로막(270)은 복수의 홀이 형성되며, 각각의 복수의 홀은 노즐 형상인 것이 바람직하다. 공기 유입구(230)를 통해 공급되는 세정용 공기는 중공사막 다발(210) 일부에 집중적으로 분사될 수 있으나, 가로막(270)은 이를 방지한다. 또한 가로막은 적정한 세정용 공기 분출 속도를 얻을 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 분출 속도가 느리면 세정 효과가 저하되며, 분출 속도가 빠르면 중공사막 다발(210)의 물성이 저하될 우려가 있기 때문이다.

본 실시예에 따른 여과막 모듈(11)은 중공사막 다발(210)을 고정하기 위하여 지지대(280)를 추가로 포함할 수 있다. 이를 위해 지지대(280)는 일부는 몸통부(220)에 결합하고 다른 일부는 중공사막 다발(210)에 결합하며, 유입수나 세정용 공기는 투과하도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 수처리 장치는 공기 흡입탱크(1)와 공기탱크(4)를 고정하는 탱크연결 지지대(7)를 더 포함할 수 있으며, 수처리 장치를 처리수조에 투입시키거나 제거할 때 사용되는 인양고리(8)를 더 포함할 수 있으며, 여과막 모듈(11)을 흡입탱크(1)에 설치시 간격유지 및 세정시 발생하는 진동을 감소시키는 상하고정부(3)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서 수처리장치의 수처리 공정은 크게 처리수를 여과처리하는 등의 여과공정과 여과막 모듈의 세정, 흡입탱크(1)에 축적된 공기의 배출 및 공기탱크에 축적된 고형물 등의 오염물질을 배출하기 위한 역세공정으로 이루어 질 수 있다.

여과막 모듈의 여과공정은 흡입탱크(1) 내의 감압으로 인한 중공사막 다발(210)의 감압, 중공사막 다발(210)에서의 여과, 여과수 배출부(240) 여과용 결합구(2) 등을 통한 흡입탱크(1)에서의 여과수 수집, 배출관(12)을 통한 여과수 배출 및 상시 또는 간헐적으로 운전되는 공기세정 과정으로 이루어진다.

또한, 여과막 모듈의 역세공정은 외부 연결구(9)와 연결된 외부의 역세펌프 가동, 흡입탱크(1)를 통한 중공사막 다발(210) 내로의 역세수의 유입, 중공사막 다발(210)에서의 역세 및 역세펌프 정지과정으로 이루어진다. 또한 역세공정과 더불어 간헐적인 약품에 의한 역세공정이 추가로 포함될 수 있다.

도 5를 참조하면, 흡입탱크(1)는 일정한 부피를 갖는 구조로 이와 결합된 복수의 여과막 모듈(11) 각각이 동일한 위상에서 연결이 가능하도록 구성되며, 최상단에 여과수의 배출과 역세수의 유입이 가능하도록 외부 연결구(9)가 설치되어 있다. 여과시 흡입펌프가 가동하게 되면 흡입탱크(1) 내부의 압력은 음압이 되고, 형성된 음압은 각 여과막 모듈(11)의 여과막이 고형물을 여과시켜 처리수만 투과하도록 한다. 여과막에 유입된 여과수(22)는 모듈의 여과용 결합구(2)를 통과하여 흡입탱크(1)로 유입하게 되는데 이때 각 여과막 모듈(11)의 음압, 연결 구경 및 유입 위상이 동일하여 각 여과막 모듈(11)에 형성되는 저항과 유속이 동일하게 형성되어 각 여과막 모듈(11)은 동일 유량을 형성할 수 있게 된다.

역세시에는 역세펌프의 가동 또는 흡입 펌프(미도시; 여과시 사용되는 펌프)의 역조작에 따른 가동으로 유입되는 역세수가 외부 연결구(9)에 통하여 흡입탱크(1)로 유입하게 되며, 유입된 역세수는 동일 구경과 동일 위상으로 연결되어 있 는 각 여과막 모듈(11)로 동일하게 공급하게 되어 각 여과막 모듈(11)에 형성되는 역세수량과 역세압력은 동일하게 유지할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 배출관(12)의 타단(14)은 흡입탱크(1)의 저면과 이격되고, 여과용 결합구(2) 보다 낮게 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다. 세정용 공기는 여과수에 일부 포함되어 흡입탱크(1)로 유입될 수 있다. 여과수는 흡입탱크(1)의 하부에 집수되며, 유입된 세정용 공기는 흡입탱크(1) 상부에 축적된다. 이후 축적된 세정용 공기는 역세공정시 외부로 배출되게 된다. 유입된 세정용 공기가 흡입펌프 내로 여과수와 함께 혼입되는 경우, 기계의 마모율 증가 및 펌프 내부에 공동화 현상을 초래하여 기계 효율을 낮추는 문제를 야기하며, 여과 공정 시 유량 측정 등이 부정확하게 되어 정상적인 공정제어나 운전, 운영 등을 이루지지 않게 한다. 본 실시예에 따르면, 여과공정시 발생하는 여과수와 혼입된 세정용 공기를 별도의 외부시설 없이도 제거할 수 있다.

도 6을 참조하면, 초기 설치시와 유지관리 후 수처리장치를 처리수조에 설치 후 여과막 모듈(11)의 공기 세정을 위하여 압축공기가 공급되면, 압력으로 인하여 공기탱크(4)의 하부의 침전물 배출용 개구부(6)를 통하여 공기탱크(4) 내부에 침전된 슬러지 혼합물이 배출되고, 각 여과막 모듈(11)과 연결된 세정용 결합구(10)까지 공기탱크(4) 내부의 수위가 내려가게 된다. 이후 각 여과막 모듈(11)로 공기를 공급하게 되는데 이때, 각 세정용 결합구(10)에는 별도의 공기제어 시설과 계측기 없이 균등한 세정용 공기가 공급되게 된다. 이는, 흡입탱크(1)에서 각 여과막 모듈(11)에 동일한 음압이 형성되는 원리와 동일하다. 즉, 각 여과막 모듈(11)과 공 기탱크(4)의 거리 등이 동일하기 때문이다. 도 5를 참조하면, 배출관(12)의 개구부인 타단(14)은 여과용 결합구(2)보다 낮게 배치되어, 여과수내 공기기포(21)는 배출관(12)을 통해 배출되지 않고 흡입탱크(1)의 상부로 이동하게 된다.

흡입펌프가 가동되면, 원형 또는 정다각형의 흡입탱크(1) 내의 압력은 음압, 즉, 대기압보다 낮은 감압상태를 이용해 처리수를 여과막 모듈(11)을 통해 흡입탱크(1)로 유도하는 압력으로 형성된다. 음압이 형성된 지점과 각 여과막 모듈(11)의 여과용 결합구(2) 간의 거리가 모두 동일하게 되며, 따라서 각 여과막 모듈(11)에 동일한 음압이 형성되는 것이다. 동일한 음압은, 예를 들면, 각 여과막 모듈(11)의 여과용 결합구(2)의 구경, 방사형 흡입탱크(1) 내에서의 높이 및 동일간격의 위상차에 의해 형성될 수 있다. 형성된 음압에 의해 여과막 모듈(11)로 처리수가 통과하게 되어 처리수조에서의 고형물 등의 오염물질과 처리수를 분리할 수 있게 된다.

또한 여과막 모듈(11)에서 발생되는 여과수는 일반적으로 음압상태에서 운영됨으로 다량의 기포를 갖게 되며, 이렇게 포함된 다량의 기포는 일반적으로 여과수와 함께 흡입펌프와 유량계, 압력계를 거쳐 처리수조에 방류하게 된다. 하지만 이러한 과정에서 흡입펌프내 기포 누적으로 인한 기계적 마모율 증가와 펌프내부에 물이 없는 공동화 현상이 순간적으로 발생하여 기계수명 단축 및 고장을 유발할 수 있으며, 유량계와 압력계에 기포가 감지됨으로써 계측값의 신뢰도 감소 및 정상적인 공정감시와 제어가 이루어지질 못하게 된다.

본 실시예에서 흡입탱크(1)는 일단(9)은 흡입 펌프나 진공 펌프 등 외부 펌프와 연결되고, 타단(14)은 흡입탱크(1)의 저면과 이격되도록 배치되고, 집수된 여 과수를 흡입탱크(1) 외부로 배출하는 배출관(12)을 더 포함한다. 배출관(12)의 개구부인 타단(14)은 여과용 결합구(2)보다 낮게 배치되어, 여과수내 공기기포는 배출관(12)을 통해 배출되지 않고 흡입탱크(1)의 상부로 이동하게 된다. 따라서, 배출관(12)에 의해 여과수와 공기기포가 분리되게 되고, 분리된 공기는 역세시나 여과공정 정지시 외부로 배출되게 되어 여과시 항상 일정한 수준의 여과수를 얻을 수 있게 되며, 외부에 별도의 공기기포 제거를 위한 장치나 시설을 설치하지 않아도 된다.

여과 공정 후 역세공정을 위해 흡입펌프를 정지시키는 휴지기가 존재한다. 이때, 각 여과막 모듈(11)에 균등하게 형성된 음압은 시간이 경과함에 따라 모든 여과막 모듈(11) 내 압력이 동일한 정압상태로 변하게 된다.

여과막 공정의 역세공정은 외부에서 별도의 역세펌프를 가동하거나 압력수를 공급함으로써 여과막 모듈(11) 내에 일정 수준 이상의 압력을 형성하게 하는데, 이때 압력의 이동은 외부 연결구(9)로 역세수가 유입되게 되고, 앞서 설명한 바와 같이 압력이 형성된 지점과 각 여과막 모듈(11)의 여과용 결합구(2) 간의 거리가 모두 동일하기 때문에, 역세압력이 동일하게 되며, 따라서, 유입된 역세수는 각 모듈로 균일하게 배분하게 됨으로써 각 여과막 모듈(11)에 형성되는 역세수량 또한 동일하게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡입탱크의 부분 투시도이다. 도 1을 참조한다.

본 실시예에 따른 수처리장치는 흡입탱크(51), 복수의 여과용 모듈(58) 및 배출관(54)을 포함한다.

흡입탱크(51)는 복수의 여과막 모듈(58)에 균일한 음압을 제공하기 위해, 단면이 방사형인 것이 바람직하다. 즉, 흡입탱크(51)는 그 단면이 원형 또는 정다각형일 수 있다. 흡입탱크(51)의 균일한 음압 제공을 위해, 각각의 여과용 결합구(52)의 모양, 내구경, 또는 길이 등은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

배출관(54)은 흡입탱크(51)에 집수된 여과수를 외부로 배출한다. 이를 위해 배출관(54)의 일단(60)은 흡입 펌프나 진공 펌프 등 외부 펌프와 연결될 수 있다. 이러한 외부 펌프의 흡입력에 의해, 흡입탱크(51)의 내부에 낮은 압력이 형성될 수 있다. 배출관(54)의 타단(59)은 흡입탱크(51)의 저면과 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이에 대한 자세한 설명은 상기하였다.

본 실시예에서, 흡입탱크(51)의 내부에 배치된 배출관(54)이 연결되는 외부 연결구(60)는 흡입탱크(51)의 저면에 위치한다. 즉, 배출관(54)의 타단(59)의 개구부가 상향일 수 있으며, 흡입탱크(51)와 도 1에서의 공기탱크(4)와의 설계상 편이성에 따라 선택할 수 있다. 또 다른 실시예로서 외부 연결구(60)는 흡입탱크(51)의 측면에 위치할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 실시예의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로서 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막 모듈을 이용하는 수처리장치의 정면도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리장치의 공기탱크의 부분 사시도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막 모듈의 사시도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막 모듈의 투시도이고,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리장치에 의한 여과시 유체흐름도이고,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리장치에 의한 여과시 공기탱크의 공기흐름도이고, 및

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡입탱크의 부분 투시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 흡입탱크 2: 여과용 결합구

4: 공기탱크 5: 세정용 공기공급관

6: 침전물 배출용 개구부 9: 외부 연결구

10: 세정용 공기공급구 11: 여과막 모듈

12: 배출관 14: 타단

Claims (17)

1. 음압형성으로 인한 압력차에 의한 수처리를 통해 유입수를 여과하여 여과수로 배출하는 중공사막 다발 및 상기 여과수를 가이드하는 여과수 배출부를 포함하는 복수의 여과막 모듈;

   상기 복수의 여과막 모듈의 상기 각각의 중공사막 다발에 동일한 음압이 형성되도록 하여 상기 가이드된 여과수를 집수하는 흡입탱크; 및

   상기 복수의 여과막 모듈에 세정용 공기공급구를 통해 세정용 공기를 제공하는 공기탱크;를 포함하고,

   상기 흡입탱크와 상기 복수의 여과막 모듈 각각과의 거리는 동일한 수처리장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 흡입탱크는 개구부인 타단이 상기 흡입탱크 내부의 바닥보다 높도록 배치되고, 상기 집수된 여과수를 상기 흡입탱크 외부로 배출하는 배출관을 더 포함하는 수처리장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 배출관의 상기 개구부인 타단은 상기 흡입탱크와 복수의 여과막 모듈 각각과 연결되는 부분보다 낮게 배치되는 수처리장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공기탱크는 침전물 배출용 개구부를 더 포함하는 수처리장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 개구부는 상기 공기탱크의 저면에 배치되는 수처리장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 흡입탱크는 지면과 평행한 단면이 상기 복수의 여과막 모듈 각각과의 거리가 일정하도록 방사형인 수처리장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 단면이 원형인 수처리장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 공기탱크와 상기 복수의 여과막 모듈 각각과의 거리는 동일한 수처리장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 복수의 여과막 모듈은 상기 흡입탱크 및 상기 공기탱크와 착탈 가능한 수처리장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 복수의 여과막 모듈은 처리하고자하는 처리수에 침지되는 침지형인 수처리장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 복수의 여과막 모듈은,

    상기 중공사막 다발의 외측을 감싸는 몸통부; 및

    상기 몸통부의 일측에 결합하고, 상기 공기탱크를 통해 상기 몸통부 내부로 공기를 유입시키는 공기 유입구와 상기 몸통부 내부로 유입수를 유입시키는 복수의 홀이 형성된 유입부;를 더 포함하는 수처리장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 여과수 배출부는, 상기 몸통부의 타측에 결합하고, 상기 여과수를 상기 흡입탱크로 가이드하는 여과수 배출구와 상기 유입수 중 여과되고 남은 잔여수를 배출시키는 복수의 홀이 형성된 잔여수 배출구를 포함하는 수처리장치.
14. 제1항에 있어서,

    상기 중공사막 다발은 상기 여과수가 배출되는 일단은 개방되고, 타단은 폐쇄된 모듈인 수처리장치.
15. 제12항에 있어서,

    상기 공기 유입구를 통해 분출된 공기는 상기 중공사막 다발을 향하는 것인 수처리장치.
16. 제12항에 있어서,

    상기 공기 유입구로부터 유입된 공기는 상기 여과수 배출구로 배출되는 수처리장치.
17. 제12항에 있어서,

    상기 복수의 여과막 모듈은, 상기 공기 유입구와 상기 중공사막 다발 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성되어, 상기 공기 유입구로 유입된 공기를 상기 복수의 홀을 통해 상기 중공사막 다발로 분사하는 가로막을 더 포함하는 수처리장치.

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