KR101399504B1 - 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치 및 그 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중배열 분리막 모듈을 구비하는 침지식 분리막 생물반응장치를 구성함에 있어서 공기배관의 구조를 단순화함으로써 설치면적 및 설치비용을 최소화함과 함께 다중배열 분리막 모듈 및 공기배관의 세정을 효율적으로 진행할 수 있는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치는 생물반응조 내에 구비되며, 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 1 열의 분리막 모듈과 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 2 열의 분리막 모듈과, 공기를 공급하는 제 1 메인배관과 제 2 메인배관과, 상기 제 1 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 1 분기관 및 상기 제 2 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 2 분기관을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 1 열측의 제 2 분기관과 연결되며, 상기 제 2 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 2 열측의 제 2 분기관과 연결되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중배열 분리막 모듈을 구비하는 침지식 분리막 생물반응장치를 구성함에 있어서 공기배관의 구조를 단순화함으로써 설치면적 및 설치비용을 최소화함과 함께 다중배열 분리막 모듈 및 공기배관의 세정을 효율적으로 진행할 수 있는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
최근, 하수 및 폐수의 처리에 분리막 생물반응기(membrane bioreactor; MBR)가 많이 적용되고 있다. 분리막 생물반응기는 활성슬러지로 대표되는 생물학적 처리공정과 분리막을 결합하여 고효율로 하폐수를 처리하는 공정으로서 슬러지의 침전성에 상관없이 반응조 내의 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 시설이 컴팩트하고 고부하 운전이 가능하며 동시에 극히 우수한 처리수질을 얻을 수 있는 장점이 있다. 특히, 컴팩트함과 에너지 효율성의 장점으로 폭기조 내에 직접 분리막을 침지하여 처리수를 흡인해내는 형태의 침지식 분리막 생물반응기가 많이 적용되고 있으며, 이러한 방법은 한국등록특허 제315968호, 한국특허공개 2000-0065883, 2000-0003714, 2002-0089255, 2003-0039038 등에 개시되어 있다.
이러한 침지식 분리막 생물반응기를 적용하는 경우 필연적으로 분리막 표면의 오염에 따른 분리막의 막힘현상이 발생하며, 이를 방지하기 위하여 폭기에 의한 난류 형성을 통하여 분리막의 막힘현상을 방지하게 된다. 한국등록특허 1210205호에는 분리막 세정장치 및 방법에 대해 개시되어 있다.
종래 기술에 따른 침지식 분리막 생물반응장치의 구조를 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이 생물반응조(도시하지 않음) 내에 복수개의 분리막 모듈(110)이 하나의 열을 이루어 구비되며, 각각의 분리막 모듈(110)은 공기배관과 병렬 연결되는 구조를 이룬다. 공기배관은 두 개의 공기배관 즉, 제 1 공기배관(120)과 제 2 공기배관(130)으로 구성되며, 상기 제 1 공기배관(120)과 제 2 공기배관(130)을 통해 분리막 모듈에 공기를 주입함으로써 생물반응조의 호기조건, 분리막 모듈의 세정을 진행하거나 제 1 공기배관 및 제 2 공기배관 자체의 세정 동작을 진행할 수 있다.
한편, 침지식 분리막 생물반응장치를 대용량화할 경우 기존의 1열로 배치된 분리막 모듈을 2열 이상으로 배치해야 하는데, 그에 따라 장치적 구성이 복잡해지는 문제점이 있다. 예를 들어, 분리막 모듈을 2열로 구성하는 경우(도 2 참조), 공기배관의 수가 2배로 늘어나고 각 분리막 모듈을 제어하기 위한 배관밸브 역시 2배로 늘어나게 되어 장치적 복잡성을 피할 수 없게 된다. 도 3은 도 2의 구성이 실제 반영되어 설계된 것으로서 2열 분리막 모듈에 적용되는 공기배관 구성을 나타낸 사진이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다중배열 분리막 모듈을 구비하는 침지식 분리막 생물반응장치를 구성함에 있어서 공기배관의 구조를 단순화함으로써 설치면적 및 설치비용을 최소화함과 함께 다중배열 분리막 모듈 및 공기배관의 세정을 효율적으로 진행할 수 있는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치는 생물반응조 내에 구비되며, 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 1 열의 분리막 모듈과 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 2 열의 분리막 모듈과, 공기를 공급하는 제 1 메인배관과 제 2 메인배관과, 상기 제 1 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 1 분기관 및 상기 제 2 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 2 분기관을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 1 열측의 제 2 분기관과 연결되며, 상기 제 2 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 2 열측의 제 2 분기관과 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 열측으로 분기된 제 1 분기관은 제 2 메인배관과 연결되지 않으며, 상기 제 1 열측으로 분기된 제 2 분기관은 제 1 메인배관과 연결되지 않는다. 또한, 제 1 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 제 1 분기관과 제 2 분기관이 구비되며, 제 2 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 제 1 분기관과 제 2 분기관이 구비된다.
제 1 열측의 제 1 분기관과 제 2 열측의 제 1 분기관에는 제 1 밸브가 구비되고, 제 1 열측의 제 2 분기관과 제 2 열측의 제 2 분기관에는 제 2 밸브가 구비된다. 또한, 상기 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 일단에는 각각 공기공급밸브가 구비되고, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 다른 일단에는 배출밸브가 구비된다.
본 발명에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법은 상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계와, 상기 제 2 분기관을 통해 공기를 주입하여 상기 제 1 분기관, 제 2 분기관 및 산기관을 세정하는 1차 분기관 및 산기관 세정 단계 및 상기 제 1 분기관을 통해 공기를 주입하여 상기 제 1 분기관, 제 2 분기관 및 산기관을 세정하는 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계는, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 개방된 상태를 이루며, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 배출밸브는 차단된 상태를 이루며, 제 1 분기관 및 제 2 분기관은 모두 개방된 상태를 이룬 상태에서 진행된다.
상기 1차 분기관 및 산기관 세정 단계는, 제 1 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 1 메인배관의 배출밸브는 개방, 제 2 메인배관의 배출밸브는 차단시킨 상태에서, 제 2 메인배관으로 주입된 공기가 제 2 분기관을 통해 산기관, 제 1 분기관의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 1 메인배관을 통해 배출되도록 한다.
상기 2차 분기관 및 산기관 세정 단계는, 제 1 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 1 메인배관의 배출밸브는 차단, 제 2 메인배관의 배출밸브는 개방시킨 상태에서, 제 1 메인배관으로 주입된 공기가 제 1 분기관, 산기관, 제 2 분기관의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 2 메인배관을 통해 배출되도록 한다.
상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계, 1차 분기관 및 산기관 세정 단계, 2차 분기관 및 산기관 세정 단계 중 어느 한 단계의 완료 후, 제 1 메인배관 및 제 2 메인배관 세정 단계를 진행할 수 있다.
상기 제 1 메인배관 및 제 2 메인배관 세정 단계는, 제 1 메인배관의 배출밸브과 제 2 메인배관의 배출밸브를 개방시킨 상태에서 제 1 메인배관과 제 2 메인배관에 공기를 주입하는 형태로 진행된다.
본 발명에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치는 생물반응조 내에 구비되며, 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 1 열의 분리막 모듈과 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 2 열의 분리막 모듈과, 공기를 공급하는 제 1 메인배관과 제 2 메인배관과, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관에서 각각 분기되어 제 1 열의 분리막 모듈 영역과 제 2 열의 분리막 모듈 영역으로 연장된 분기관과, 상기 제 1 열의 분리막 모듈 영역과 제 2 열의 분리막 모듈 영역 각각에 구비되어 상기 분기관과 연결되는 산기관 및 제 1 열의 분리막 모듈 영역의 산기관, 제 2 열의 분리막 모듈 영역의 산기관과 각각 연결되는 공통배관을 포함하여 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.
제 1 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 분기관, 산기관이 구비되며, 제 2 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 분기관, 산기관이 구비되며, 제 1 열의 분리막 모듈 영역의 산기관과 제 2 열의 분리막 모듈 영역의 산기관은 공통배관을 매개로 연결되며, 상기 분기관, 산기관 및 공통배관은 일체형의 순환배관 형태를 이룬다.
상기 공통배관은 상기 제 1 메인배관 및 제 2 메인배관과 연결되지 않는다. 또한, 상기 각각의 분기관에는 개폐를 제어하는 분기밸브가 구비되며, 공통배관에도 개폐를 제어하는 공통밸브가 구비된다.
본 발명에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법은 상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계와, 제 2 열측의 분기관을 통해 공기를 주입하여 제 2 열측의 산기관, 공통배관, 제 1 열측의 산기관 및 제 1 열측의 분기관을 세정하는 1차 분기관 및 산기관 세정 단계 및 제 1 열측의 분기관을 통해 공기를 주입하여 제 1 열측의 산기관, 공통배관, 제 2 열측의 산기관 및 제 2 열측의 분기관을 세정하는 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 포함하여 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.
상기 1차 분기관 및 산기관 세정 단계는, 제 1 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 1 메인배관의 배출밸브는 개방, 제 2 메인배관의 배출밸브는 차단시킨 상태에서, 제 2 메인배관으로 주입된 공기가 제 2 열측의 분기관을 통해 제 2 열측의 산기관, 공통배관, 제 1 열측의 산기관, 제 1 열측의 분기관의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 1 메인배관을 통해 배출되도록 한다.
상기 2차 분기관 및 산기관 세정 단계는, 제 1 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 1 메인배관의 배출밸브는 차단, 제 2 메인배관의 배출밸브는 개방시킨 상태에서, 제 1 메인배관으로 주입된 공기가 제 1 열측의 분기관, 제 1 열측의 산기관, 공통배관, 제 2 열측의 산기관, 제 2 열측의 분기관의 순서로 공기가 흐르며 최종적으로 제 2 메인배관을 통해 공기가 배출된다.
본 발명에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치 및 그 동작 방법을 다음과 같은 효과가 있다.
분리막 모듈을 2열 이상 다중배열시키는 경우에 있어서, 공기배관 구성을 단순화하여 설치면적 및 설치비용을 최소화할 수 있다. 또한, 분리막 모듈 및 공기배관의 세정을 용이하게 진행할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 침지식 분리막 생물반응장치의 구성도.
도 2는 분리막 모듈을 2열로 구성한 종래의 침지식 분리막 생물반응장치의 구성도.
도 3은 도 2의 구성이 실제 반영되어 설계된 것으로서 2열 분리막 모듈에 적용되는 공기배관 구성을 나타낸 사진.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 단면구성도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법을 설명하기 위한 참고도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 구성도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 단면구성도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법을 설명하기 위한 참고도.
도 2는 분리막 모듈을 2열로 구성한 종래의 침지식 분리막 생물반응장치의 구성도.
도 3은 도 2의 구성이 실제 반영되어 설계된 것으로서 2열 분리막 모듈에 적용되는 공기배관 구성을 나타낸 사진.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 단면구성도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법을 설명하기 위한 참고도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 구성도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 단면구성도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법을 설명하기 위한 참고도.
본 발명은 분리막 모듈이 2열 이상의 복수 열로 구성되는 경우에 있어서 각 분리막 모듈과 연결되는 공기배관의 구성을 간소화하는 기술을 제시한다. 분리막 모듈이 2열로 구성되는 경우, 공기배관을 중심으로 공기배관의 좌우측에 각각 1열의 분리막 모듈이 구비되는 구조이며, 좌우측 각 열의 분리막 모듈이 하나의 공기배관을 공유하는 방식임에 따라 공기배관의 수를 최소화할 수 있으며, 각 분리막 모듈로의 공기공급을 제어하는 밸브의 수 역시 최소화할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치 및 그 동작 방법을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치에 대해 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치는 생물반응조(도시하지 않음), 상기 생물반응조 내에 구비되는 복수의 분리막 모듈(110) 및 공기배관 구조물을 포함하여 이루어진다.
상기 생물반응조는 분리막 모듈(110)의 침지 공간 및 하폐수의 처리 공간을 제공하며, 상기 복수의 분리막 모듈(110)은 상기 생물반응조 내에서 2개의 열을 지어 배치된다. 설명의 편의상 좌측에 배치되는 복수의 분리막 모듈(110)을 제 1 열의 분리막 모듈(110), 우측에 배치되는 복수의 분리막 모듈(110)을 제 2 열의 분리막 모듈(110)로 칭하기로 한다.
상기 공기배관 구조물은 생물반응조 내에 공기를 주입하여 생물반응조의 호기조건을 조성하거나, 공기주입을 통해 분리막 모듈(110) 및 공기배관 구조물 자체를 세정하는 역할을 하는 것으로서, 상기 공기배관 구조물은 세부적으로 제 1 메인배관(401), 제 2 메인배관(402)을 구비하며, 상기 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)에서 분기되는 복수의 분기관 및 각 분기관의 개폐를 제어하는 복수의 밸브가 상기 공기배관 구조물에 포함된다. 또한, 각 분리막 모듈(110)의 하부에 구비되어 분리막 모듈(110)에 직접적으로 공기를 주입하는 산기관(430) 역시 상기 공기배관 구조물에 포함되며, 상기 분기관과 산기관(430)은 일체형의 순환배관 형태를 이룬다.
상기 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)은 제 1 열의 분리막 모듈(110)과 제 2 열의 분리막 모듈(110)을 구성하는 각각의 분리막 모듈(110) 영역에 공기를 공급하는 메인배관이며, 각각의 분리막 모듈(110) 영역에 공기를 주입하기 위해 상기 제 1 메인배관(401), 제 2 메인배관(402)에는 복수의 분기관이 구비된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 각 분리막 모듈(110)당 2개의 분기관이 할당된다. 즉, 제 1 열을 이루는 각각의 분리막 모듈(110) 및 제 2 열을 이루는 각각의 분리막 모듈(110)에 2개의 분기관이 할당된다.
구체적으로, 상기 제 1 열을 이루는 각각의 분리막 모듈(110) 영역에는 제 1 분기관(410)과 제 2 분기관(420)이 구비되며, 상기 제 1 분기관(410)은 상기 제 1 메인배관(401)과 연결되고 상기 제 2 분기관(420)은 제 2 메인배관(402)과 연결된다. 또한, 제 2 열을 이루는 각각의 분리막 모듈(110)의 경우, 제 1 분기관(410)은 제 1 메인배관(401)에서 분기되고, 제 2 분기관(420)은 제 2 메인배관(402)에서 분기되는 형태를 이룬다. 이 때, 상기 제 2 열측으로 분기된 제 1 분기관(410)은 제 2 메인배관(402)과 연결되지 않으며, 상기 제 1 열측으로 분기된 제 2 분기관(420)은 제 1 메인배관(401)과 연결되지 않는다.
좌우측에 각각 하나의 분리막 모듈(110)이 구비되는 것을 기준으로 하면, 하나의 메인배관에서 2개의 분기관이 분기되는 구조임을 알 수 있다. 즉, 제 1 메인배관(401)에서 좌측과 우측의 분리막 모듈(110)을 향하여 2개의 제 1 분기관(410)이 분기되고, 제 2 메인배관(402)에서 좌측과 우측의 분리막 모듈(110)을 향하여 2개의 제 2 분기관(420)이 분기되는 구조이다. 또한, 상기 제 1 열 및 제 2 열의 분리막 모듈(110)에 있어서, 상기 제 1 분기관(410)과 제 2 분기관(420)은 산기관(430)을 매개로 서로 연결되어, 전술한 바와 같이 순환배관 형태를 이룬다.
한편, 제 1 분기관(410), 제 2 분기관(420)에는 개폐를 제어하는 제 1 밸브(411), 제 2 밸브(421)가 구비된다. 즉, 제 1 열측의 제 1 분기관(410)과 제 2 열측의 제 1 분기관(410)에는 제 1 밸브(411)가 구비되고, 제 1 열측의 제 2 분기관(420)과 제 2 열측의 제 2 분기관(420)에는 제 2 밸브(421)가 구비된다. 또한, 상기 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)의 일단에는 각각 공기공급밸브(10)가 구비되고, 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)의 다른 일단에는 배출밸브(20)가 구비된다.
이상, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈(110)을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 구성에 대해 설명하였다. 다음으로, 이상과 같은 구성을 갖는 장치의 동작에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈(110)을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치를 통해 생물반응조의 호기조건, 분리막 세정, 메인배관 및 분기관의 세정이 가능한데, 이에 대해 상세히 설명하기로 한다.
동작의 순서는 1) 호기화 및 분리막 세정, 2) 1차 메인배관 세정, 3) 1차 분기관 및 산기관(430) 세정, 4) 2차 메인배관 세정, 5) 2차 분기관 및 산기관(430) 세정, 6) 3차 메인배관 세정의 순서대로 진행된다. 이 때, 상기 2) 1차 메인배관 세정, 4) 2차 메인배관 세정, 6) 3차 메인배관 세정의 단계는 선택적으로 생략 가능하다.
먼저, 1) 호기화 및 분리막 세정 단계는(도 6의 (a) 참조), 산기관(430)을 통해 생물반응조 내에 공기를 주입하여 생물반응조를 호기조건으로 운영함과 함께 분리막 모듈(110)을 세정하는 단계이다. 이를 위해, 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)의 공기공급밸브(10)는 개방된 상태를 이루며, 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)의 배출밸브(20)는 차단된 상태를 이루며, 제 1 분기관(410) 및 제 2 분기관(420)의 제 1 밸브(411), 제 2 밸브(421)는 모두 개방된 상태를 이룬다. 이와 같은 밸브 개폐 조건에 따라, 제 1 메인배관(401) 및 제 2 메인배관(402)으로 공급된 공기는 산기관(430)으로 전달되어 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈(110)의 세정이 가능하게 된다.
다음으로, 2) 1차 메인배관 세정 단계는(도 6의 (b) 참조), 제 1 메인배관(401) 및 제 2 메인배관(402) 내부의 이물질을 제거하는 것으로서, 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)의 배출밸브(20)를 개방시킨 상태에서 제 1 메인배관(401)과 제 2 메인배관(402)에 공기를 주입하는 형태로 진행된다. 후술하는 4) 2차 메인배관 세정(도 6의 (d) 참조)과 6) 3차 메인배관 세정(도 6의 (f) 참조) 역시 상기 2) 1차 메인배관 세정과 동일한 조건으로 진행된다.
다음으로, 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계는(도 6의 (c) 참조), 후술하는 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계와 마찬가지로 제 1 분기관(410), 제 2 분기관(420) 및 산기관(430)을 세정하는 단계이다.
상기 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계의 경우, 제 1 메인배관(401)의 공기공급밸브(10)는 차단, 제 2 메인배관(402)의 공기공급밸브(10)는 개방시켜 주입된 공기가 제 2 분기관(420)을 통해 산기관(430), 제 1 분기관(410)의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 1 메인배관(401)을 통해 배출되도록 한다. 이 때, 제 1 메인배관(401)의 배출밸브(20)는 개방, 제 2 메인배관(402)의 배출밸브(20)는 차단된 상태를 이룬다. 즉, 상기 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계는 제 2 분기관(420)으로 공기를 주입하고 제 1 분기관(410)을 통해 공기가 배출되는 형태로 진행된다.
반면, 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계는(도 6의 (e) 참조), 제 1 분기관(410)으로 공기를 주입하고 제 2 분기관(420)을 통해 공기가 배출되는 형태로 진행된다. 이를 위해, 제 1 메인배관(401)의 공기공급밸브(10)는 개방, 제 2 메인배관(402)의 공기공급밸브(10)는 차단, 제 1 메인배관(401)의 배출밸브(20)는 차단, 제 2 메인배관(402)의 배출밸브(20)는 개방시키며, 이와 같은 상태에서 제 1 메인배관(401)에 공기를 주입하면 제 1 분기관(410), 산기관(430), 제 2 분기관(420)의 순서로 공기가 흐르며 최종적으로 제 2 메인배관(402)을 통해 공기가 배출된다.
3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계와 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 통해 제 1 분기관(410)의 방향(정방향) 및 제 2 분기관(420)의 방향(역방향)으로 분기관 및 산기관(430) 세정 과정을 진행할 수 있으며, 이를 통해 이물질 잔류를 최소화할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계와 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 진행한 후에, 각각 4) 2차 메인배관 세정과 6) 3차 메인배관 세정 단계를 선택적으로 진행할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치에 대해 설명하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치는 생물반응조(도시하지 않음), 상기 생물반응조 내에 구비되는 복수의 분리막 모듈(110) 및 공기배관 구조물을 포함하여 이루어진다. 제 2 실시예의 생물반응조, 복수의 분리막 모듈(110)의 역할 및 구성은 상기 제 1 실시예의 생물반응조, 복수의 분리막 모듈(110)과 동일하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 공기배관 구조물은 생물반응조 내에 공기를 주입하여 생물반응조의 호기조건을 조성하거나, 공기주입을 통해 분리막 모듈(110) 및 공기배관 구조물 자체를 세정하는 역할을 하는 것으로서, 상기 공기배관 구조물은 세부적으로 제 1 메인배관(701), 제 2 메인배관(702), 상기 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)에서 분기되는 복수의 분기관(710) 및 각 분기관(710)의 개폐를 제어하는 복수의 밸브를 포함하여 구성된다. 또한, 각 분리막 모듈(110)의 하부에 구비되어 분리막 모듈(110)에 직접적으로 공기를 주입하는 산기관(720) 역시 상기 공기배관 구조물에 포함된다.
상기 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)은 제 1 열의 분리막 모듈(110)과 제 2 열의 분리막 모듈(110)을 구성하는 각각의 분리막 모듈(110) 영역에 공기를 공급하는 메인배관이며, 각각의 분리막 모듈(110) 영역에 공기를 주입하기 위해 상기 제 1 메인배관(701), 제 2 메인배관(702)에는 복수의 분기관(710)이 구비된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)에서 각각 분기관(710)이 분기된다. 제 1 메인배관(701)에서 분기된 분기관(710)은 제 1 열의 분리막 모듈(110) 영역으로 연장되며, 제 2 메인배관(702)에서 분기된 분기관(710)은 제 2 열의 분리막 모듈(110) 영역으로 연장된다.
연장된 각각의 분기관(710)은 산기관(720)과 연결되며, 제 1 열의 분리막 모듈(110) 영역의 산기관(720)과 제 2 열의 분리막 모듈(110) 영역의 산기관(720)은 공통배관(730)을 매개로 연결되며, 이에 따라 분기관(710), 산기관(720) 및 공통배관(730)은 일체형의 순환배관 형태를 이룬다. 상기 공통배관(730)은 상기 제 1 메인배관(701) 및 제 2 메인배관(702)과 연결되지 않는다.
한편, 상기 각각의 분기관(710)에는 개폐를 제어하는 분기밸브(711)가 구비되며, 공통배관(730)에도 개폐를 제어하는 공통밸브(731)가 구비된다. 또한, 상기 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)의 일단에는 각각 공기공급밸브가 구비되고, 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)의 다른 일단에는 배출밸브가 구비된다.
이상, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중배열 분리막 모듈(110)을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 구성에 대해 설명하였다. 다음으로, 이상과 같은 구성을 갖는 장치의 동작에 대해 설명하기로 한다.
동작의 순서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 1) 호기화 및 분리막 세정, 2) 1차 메인배관 세정, 3) 1차 분기관 및 산기관 세정, 4) 2차 메인배관 세정, 5) 2차 분기관 및 산기관 세정, 6) 3차 메인배관 세정의 순서대로 진행된다. 또한, 상기 2) 1차 메인배관 세정, 4) 2차 메인배관 세정, 6) 3차 메인배관 세정의 단계는 선택적으로 생략 가능하다.
먼저, 1) 호기화 및 분리막 세정 단계는(도 9의 (a) 참조), 산기관(720)을 통해 생물반응조 내에 공기를 주입하여 생물반응조를 호기조건으로 운영함과 함께 분리막 모듈(110)을 세정하는 단계이다. 이를 위해, 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)의 공기공급밸브는 개방된 상태를 이루며, 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)의 배출밸브는 차단된 상태를 이루며, 분기관(710)의 분기밸브(711)는 모두 개방된 상태를 이룬다. 이와 같은 밸브 개폐 조건에 따라, 제 1 메인배관(701) 및 제 2 메인배관(702)으로 공급된 공기는 분기관(710)을 거쳐 산기관(720)으로 전달되어 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈(110)의 세정이 가능하게 된다.
다음으로, 2) 1차 메인배관 세정 단계는(도 9의 (b) 참조), 제 1 메인배관(701) 및 제 2 메인배관(702) 내부의 이물질을 제거하는 것으로서, 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)의 배출밸브를 개방시킨 상태에서 제 1 메인배관(701)과 제 2 메인배관(702)에 공기를 주입하는 형태로 진행된다. 후술하는 4) 2차 메인배관 세정(도 9의 (d) 참조)과 6) 3차 메인배관 세정(도 9의 (f) 참조) 역시 상기 2) 1차 메인배관 세정과 동일한 조건으로 진행된다.
다음으로, 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계(도 9의 (c) 참조)는, 후술하는 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계와 마찬가지로 제 1 분기관(710), 제 2 분기관(710) 및 산기관(720)을 세정하는 단계이다.
상기 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계의 경우, 제 1 메인배관(701)의 공기공급밸브는 차단, 제 2 메인배관(702)의 공기공급밸브는 개방시켜 주입된 공기가 제 2 열측의 분기관(710)을 통해 제 2 열측의 산기관(720), 공통배관(730), 제 1 열측의 산기관(720), 제 1 열측의 분기관(710)의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 1 메인배관(701)을 통해 배출되도록 한다. 이 때, 제 1 메인배관(701)의 배출밸브는 개방, 제 2 메인배관(702)의 배출밸브는 차단된 상태를 이룬다. 즉, 상기 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계는 제 2 열측의 분기관(710)으로 공기를 주입하고 제 1 열측의 분기관(710)을 통해 공기가 배출되는 형태로 진행된다.
반면, 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계는(도 9의 (e) 참조), 제 1 열측의 분기관(710)으로 공기를 주입하고 제 2 열측의 분기관(710)을 통해 공기가 배출되는 형태로 진행된다. 이를 위해, 제 1 메인배관(701)의 공기공급밸브는 개방, 제 2 메인배관(702)의 공기공급밸브는 차단, 제 1 메인배관(701)의 배출밸브는 차단, 제 2 메인배관(702)의 배출밸브는 개방시키며, 이와 같은 상태에서 제 1 메인배관(701)에 공기를 주입하면 제 1 열측의 분기관(710), 제 1 열측의 산기관(720), 공통배관(730), 제 2 열측의 산기관(720), 제 2 열측의 분기관(710)의 순서로 공기가 흐르며 최종적으로 제 2 메인배관(702)을 통해 공기가 배출된다.
3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계와 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 통해 제 1 열측의 분기관(710)의 방향(정방향) 및 제 2 열측의 분기관(710)의 방향(역방향)으로 분기관(710) 및 산기관(720) 세정 과정을 진행할 수 있으며, 이를 통해 이물질 잔류를 최소화할 수 있게 된다. 전술한 바와 같이, 3) 1차 분기관 및 산기관 세정 단계와 5) 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 진행한 후에, 각각 4) 2차 메인배관 세정과 6) 3차 메인배관 세정 단계를 선택적으로 진행할 수 있다.
10 : 공기공급밸브 20 : 배출밸브
110 : 분리막 모듈
401 : 제 1 메인배관 402 : 제 2 메인배관
410 : 제 1 분기관 411 : 제 1 밸브
420 : 제 2 분기관 421 : 제 2 밸브
430 : 산기관
701 : 제 1 메인배관 702 : 제 2 메인배관
710 : 분기관 711 : 분기밸브
720 : 산기관 730 : 공통배관
731 : 공통밸브
110 : 분리막 모듈
401 : 제 1 메인배관 402 : 제 2 메인배관
410 : 제 1 분기관 411 : 제 1 밸브
420 : 제 2 분기관 421 : 제 2 밸브
430 : 산기관
701 : 제 1 메인배관 702 : 제 2 메인배관
710 : 분기관 711 : 분기밸브
720 : 산기관 730 : 공통배관
731 : 공통밸브
Claims (10)
- 생물반응조 내에 구비되며, 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 1 열의 분리막 모듈과 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 2 열의 분리막 모듈;
공기를 공급하는 제 1 메인배관과 제 2 메인배관;
상기 제 1 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 1 분기관; 및
상기 제 2 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 2 분기관을 포함하여 이루어지며,
상기 제 1 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 1 열측의 제 2 분기관과 연결되며, 상기 제 2 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 2 열측의 제 2 분기관과 연결되는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 제 1 분기관과 제 2 분기관이 구비되며, 제 2 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 제 1 분기관과 제 2 분기관이 구비되는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 열측의 제 1 분기관과 제 2 열측의 제 1 분기관에는 제 1 밸브가 구비되고, 제 1 열측의 제 2 분기관과 제 2 열측의 제 2 분기관에는 제 2 밸브가 구비되며,
상기 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 일단에는 각각 공기공급밸브가 구비되고, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 다른 일단에는 배출밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치.
- 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법에 있어서,
상기 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치는,
생물반응조 내에 구비되며, 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 1 열의 분리막 모듈과 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 2 열의 분리막 모듈; 공기를 공급하는 제 1 메인배관과 제 2 메인배관; 상기 제 1 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 1 분기관; 및 상기 제 2 메인배관에서 상기 제 1 열측과 제 2 열측으로 각각 분기된 제 2 분기관을 포함하여 이루어지며,
상기 제 1 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 1 열측의 제 2 분기관과 연결되며, 상기 제 2 열측의 제 1 분기관은 산기관을 매개로 제 2 열측의 제 2 분기관과 연결되며, 상기 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 일단에는 각각 공기공급밸브가 구비되고, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 다른 일단에는 배출밸브가 구비되며,
상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계;
상기 제 2 분기관을 통해 공기를 주입하여 상기 제 1 분기관, 제 2 분기관 및 산기관을 세정하는 1차 분기관 및 산기관 세정 단계; 및
상기 제 1 분기관을 통해 공기를 주입하여 상기 제 1 분기관, 제 2 분기관 및 산기관을 세정하는 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계는,
제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 개방된 상태를 이루며, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 배출밸브는 차단된 상태를 이루며, 제 1 분기관 및 제 2 분기관은 모두 개방된 상태를 이룬 상태에서 진행되며,
상기 1차 분기관 및 산기관 세정 단계는,
제 1 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 1 메인배관의 배출밸브는 개방, 제 2 메인배관의 배출밸브는 차단시킨 상태에서, 제 2 메인배관으로 주입된 공기가 제 2 분기관을 통해 산기관, 제 1 분기관의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 1 메인배관을 통해 배출되도록 하며,
상기 2차 분기관 및 산기관 세정 단계는,
제 1 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 1 메인배관의 배출밸브는 차단, 제 2 메인배관의 배출밸브는 개방시킨 상태에서, 제 1 메인배관으로 주입된 공기가 제 1 분기관, 산기관, 제 2 분기관의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 2 메인배관을 통해 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법.
- 생물반응조 내에 구비되며, 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 1 열의 분리막 모듈과 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 2 열의 분리막 모듈;
공기를 공급하는 제 1 메인배관과 제 2 메인배관;
제 1 메인배관과 제 2 메인배관에서 각각 분기되어 제 1 열의 분리막 모듈 영역과 제 2 열의 분리막 모듈 영역으로 연장된 분기관;
상기 제 1 열의 분리막 모듈 영역과 제 2 열의 분리막 모듈 영역 각각에 구비되어 상기 분기관과 연결되는 산기관; 및
제 1 열의 분리막 모듈 영역의 산기관, 제 2 열의 분리막 모듈 영역의 산기관과 각각 연결되는 공통배관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치.
- 제 6 항에 있어서, 제 1 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 분기관, 산기관이 구비되며, 제 2 열의 분리막 모듈을 이루는 각각의 분리막 모듈 영역에 분기관, 산기관이 구비되며,
제 1 열의 분리막 모듈 영역의 산기관과 제 2 열의 분리막 모듈 영역의 산기관은 공통배관을 매개로 연결되며, 상기 분기관, 산기관 및 공통배관은 일체형의 순환배관 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 공통배관은 상기 제 1 메인배관 및 제 2 메인배관과 연결되지 않으며,
상기 각각의 분기관에는 개폐를 제어하는 분기밸브가 구비되며, 공통배관에도 개폐를 제어하는 공통밸브가 구비되며,
상기 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 일단에는 각각 공기공급밸브가 구비되고, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 다른 일단에는 배출밸브가 구비되는 것을 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치.
- 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법에 있어서,
상기 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치는,
생물반응조 내에 구비되며, 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 1 열의 분리막 모듈과 복수의 분리막 모듈로 구성되는 제 2 열의 분리막 모듈; 공기를 공급하는 제 1 메인배관과 제 2 메인배관; 제 1 메인배관과 제 2 메인배관에서 각각 분기되어 제 1 열의 분리막 모듈 영역과 제 2 열의 분리막 모듈 영역으로 연장된 분기관; 상기 제 1 열의 분리막 모듈 영역과 제 2 열의 분리막 모듈 영역 각각에 구비되어 상기 분기관과 연결되는 산기관; 및 제 1 열의 분리막 모듈 영역의 산기관, 제 2 열의 분리막 모듈 영역의 산기관과 각각 연결되는 공통배관을 포함하여 이루어지며,
상기 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 일단에는 각각 공기공급밸브가 구비되고, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 다른 일단에는 배출밸브가 구비되며,
상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계;
제 2 열측의 분기관을 통해 공기를 주입하여 제 2 열측의 산기관, 공통배관, 제 1 열측의 산기관 및 제 1 열측의 분기관을 세정하는 1차 분기관 및 산기관 세정 단계; 및
제 1 열측의 분기관을 통해 공기를 주입하여 제 1 열측의 산기관, 공통배관, 제 2 열측의 산기관 및 제 2 열측의 분기관을 세정하는 2차 분기관 및 산기관 세정 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 생물반응조의 호기화 및 분리막 모듈을 세정하는 단계는,
제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 개방된 상태를 이루며, 제 1 메인배관과 제 2 메인배관의 배출밸브는 차단된 상태를 이루며, 분기관 및 공통배관은 모두 개방된 상태를 이룬 상태에서 진행되며,
상기 1차 분기관 및 산기관 세정 단계는,
제 1 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 1 메인배관의 배출밸브는 개방, 제 2 메인배관의 배출밸브는 차단시킨 상태에서, 제 2 메인배관으로 주입된 공기가 제 2 열측의 분기관을 통해 제 2 열측의 산기관, 공통배관, 제 1 열측의 산기관, 제 1 열측의 분기관의 순서로 흘러가도록 하고, 최종적으로 제 1 메인배관을 통해 배출되도록 하며,
상기 2차 분기관 및 산기관 세정 단계는,
제 1 메인배관의 공기공급밸브는 개방, 제 2 메인배관의 공기공급밸브는 차단, 제 1 메인배관의 배출밸브는 차단, 제 2 메인배관의 배출밸브는 개방시킨 상태에서, 제 1 메인배관으로 주입된 공기가 제 1 열측의 분기관, 제 1 열측의 산기관, 공통배관, 제 2 열측의 산기관, 제 2 열측의 분기관의 순서로 공기가 흐르며 최종적으로 제 2 메인배관을 통해 공기가 배출되는 것을 특징으로 하는 다중배열 분리막 모듈을 구비한 침지식 분리막 생물반응장치의 동작 방법.
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| KR (1) | KR101399504B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006263716A (ja) | 2005-02-24 | 2006-10-05 | Toray Ind Inc | 浸漬型膜分離装置、散気装置の洗浄方法および膜分離方法 |
| WO2011114897A1 (ja) | 2010-03-15 | 2011-09-22 | 三菱レイヨン株式会社 | 被処理水の濾過方法 |
| KR101154825B1 (ko) | 2011-12-29 | 2012-06-18 | 코오롱환경서비스주식회사 | 에어 컨트롤 액추에이터 및 이를 이용하는 침지형 분리막 모듈용 순환 통기 시스템 |
-
2012
- 2012-12-27 KR KR1020120154623A patent/KR101399504B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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