KR101402197B1 - 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오폐수를 여과하는 중공사막 복수개가 집속된 중공사막번들의 하단부가 결합하고, 중공사막번들의 외곽 및 내부 사이사이에 이격되게 배치되고 외부로부터 공급된 공기를 배출시켜 중공사막번들의 표면 및 내부를 세정하는 복수개의 공기분사부를 구비하는 하부캡과, 하부캡의 상측에 이격되게 위치하여 중공사막번들의 상단부가 결합하고 중공사막들이 상측으로 갈수록 조밀하게 배열되도록 상부캡의 횡단면적 보다 작은 횡단면적을 갖는 상부캡을 포함하는 분리막모듈과, 하부캡에 구비되어 분리막모듈 복수개가 연속 체결되도록 하는 결합부와, 복수개의 분리막모듈의 상측에 위치하여 상부캡이 연통되게 삽입되는 상부헤더를 포함하는 분리막모듈 유닛, 상부헤더와, 하부캡이 결합하여 분리막모듈 유닛 복수개가 병렬로 이격 배치되게 지지하는 프레임 및 분리막모듈 유닛의 하측에 배치되어 분리막모듈 유닛으로 공기를 분사하는 산기관을 포함하는 침지형 여과장치를 제공한다.
따라서 분리막모듈에서 중공사막번들 사이사이로 산기관으로부터 공급된 세정공기가 공급되도록 하고, 산기관을 분리막모듈의 하측에 배치함으로써, 구조적으로 불필요한 공간을 없애 전체적으로 컴패트한 구조를 이루고, 처리량 대비 제품의 부피 및 투영면적을 줄일 수 있기 때문에 설치공간을 줄일 수 있다.

Description

분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치{Separation membrane module and apparatus for filtering water using the same}

본 발명은 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세정효율이 우수하고 컴팩트한 구조로서 설치공간을 줄일 수 있는 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치에 관한 것이다.

일반적으로 분리막(중공사막) 모듈을 이용한 침지형 여과장치는 반응조 내부에 설치되며, 분리막모듈의 투수성을 이용하여 오폐수를 여과시키는 장치로서, 분리막모듈의 투수율을 높이기 위하여 크로스 플로우 여과법, 역세정법 또는 공기세정법 등을 이용하여 상기 분리막모듈에 부착되는 불순물을 일정한 주기로 제거한다.

한편, 상기한 분리막모듈을 이용한 침지형 여과장치로서 대한민국 등록특허 제0646001호는, 다수개의 중공사막 모듈과, 중공사막 모듈의 상단을 지지하는 여과액 포집 이송블록과, 중공사막 모듈의 하단을 지지하며 공기 주입구가 구비된 공기 주입 이송블록과, 스크린 필터를 포함하는 침지형 여과장치가 개시된 바 있다.

그런데, 종래의 분리막모듈 및 이를 이용한 여과장치는, 제거된 슬러지가 분리막모듈의 상하단부에 축적되는 등 분리막모듈에서 원활하게 배출되지 않아 세정효율 및 성능이 저하되고, 또한 세정공기가 분리막모듈의 외부에 노출된 표면에만 접촉되어 내부에 위치하는 분리막의 세정은 이루어지지 않아 분리막모듈 전체에 걸쳐 골고루 세정되지 못하여 유효 세정 분리막 면적감소로 인하여 분리막모듈의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 분리막모듈 및 이를 이용한 여과장치는, 분리막모듈 각각으로 일정한 양의 공기가 주입되지 않기 때문에 전체 여과장치로 볼 때 부위별로 공기세정효과가 다르고, 이로 인하여 공기세정이 잘 되지 않는 부눈에 슬러지가 축적되는 현상이 발생하면서 분리막의 성능이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 특히 종래의 분리막모듈을 이용한 여과장치는, 대형화에 따른 설치공간을 많이 차지할 뿐만 아니라, 공기세정 시 블로워의 용량이 증가하여 이에 따른 전력유지비 등이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은, 번들형태의 분리막모듈에서 슬러지의 배출이 원활하도록 하여 세정효율 및 성능저하를 방지하고, 분리막모듈의 외측뿐만 아니라 내측까지도 골고루 세정되도록 하여 유효 세정면적을 증가시켜 분리막모듈의 수명을 연장시킬 수 있는 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 분리막모듈 각각으로 골고루 세정공기가 공급되도록 하여 전체 여과장치의 공기세정효과를 균등하게 하여 세정효과를 향상시킬 수 있는 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 분리막모듈에서 중공사막번들 사이사이로 세정공기가 공급되도록 하고, 산기관을 분리막모듈의 하측에 배치함으로써, 구조적으로 불필요한 공간을 없애 전체적으로 컴패트한 구조를 이루고 있으며, 처리량 대비 제품의 부피 및 투영면적을 줄일 수 있기 때문에 설치공간을 줄일 수 있는 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 분리막모듈유닛이 다단 적층되는 구조로 하여, 상단에 위치하는 분리막모듈의 경우 세정공기를 재사용하는 효과를 얻을 수 있어 처리량 대비 공기공급 블로워의 용량을 줄일 수 있어 전력소비를 저감시킬 수 있으며, 분리막모듈과 프레임의 조립이 간단하여 작업성이 좋으며, 유지관리도 편리한 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 의하며, 본 발명은 오폐수를 여과하는 중공사막 복수개가 집속된 중공사막번들의 하단부에 결합하고, 상기 중공사막번들의 외곽 및 내부 사이사이에 이격되게 배치되고 외부로부터 공급된 공기를 배출시켜 상기 중공사막번들의 표면 및 내부를 세정하는 복수개의 공기분사부를 구비하는 하부캡; 및 상기 하부캡의 상방에 배치되고, 상기 중공사막번들의 상단부가 결합되는 상부캡을 포함하되, 상기 상부캡의 횡단면적은 상기 하부캡의 횡단면적보다 작게 형성하여, 상기 중공사막들이 상측으로 갈수록 조밀하게 배열되는 분리막모듈을 제공한다.

여기서, 상기 하부캡은, 상부가 개방되고 상기 중공사막번들의 하단부가 삽입결합하는 수용공간이 형성된 박스형상으로, 상기 공기분사부가 관통 형성된 몸체와, 상기 몸체의 수용공간에 구비되어 상기 수용공간을 복수개의 결합구들로 나누고, 상기 결합구들을 통하여 상기 중공사막번들 복수개가 분배되어 결합되게 하는 하부칸막이를 포함한다.

이때, 상기 몸체는, 외측에 상기 하부캡 복수개가 상호 착탈 가능하게 연속 체결되도록 하는 결합부가 구비될 수 있으며, 상기 결합부는, 레일방식으로 서로 슬라이딩 결합하는 결합돌기와, 결합레일인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 관 형상인 상기 상부캡의 내측에 결합하여 상기 중공사막들을 복수개로 구획하는 분리부를 더 포함하고, 상기 분리부는, 원통관형상으로 상기 상부캡의 내측 중앙부에 위치하고 외주측면에 복수개의 배출슬릿이 형성된 중앙부재와, 상기 중앙부재를 중심으로 원주방향을 따라 서로 이격되게 배치되고, 일단부는 상기 중앙부의 외주측면에 결합하고 타단부는 상기 상부캡의 내측면에 결합하며, 폭방향으로 관통구가 형성된 복수개의 분리판을 포함하여, 상기 중앙부재의 상단부로부터 주입된 접착제가 상기 배출슬릿을 통하여 배출되어 상기 중공사막들 사이로 유입되면서 상기 중공사막들의 상단부를 고정할 수 있다.

나아가, 상기 상부캡의 횡단면 형상은 원형이고, 상기 하부캡의 횡단면 형상은 사각형으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 오폐수를 여과하는 중공사막 복수개가 집속된 중공사막번들의 하단부가 결합하고, 상기 중공사막번들의 외곽 및 내부 사이사이에 이격되게 배치되고 외부로부터 공급된 공기를 배출시켜 상기 중공사막번들의 표면 및 내부를 세정하는 복수개의 공기분사부를 구비하는 하부캡과, 상기 하부캡의 상측에 이격되게 위치하여 상기 중공사막번들의 상단부가 결합하고 상기 중공사막들이 상측으로 갈수록 조밀하게 배열되도록 상기 상부캡의 횡단면적 보다 작은 횡단면적을 갖는 상부캡을 포함하는 분리막모듈과, 상기 하부캡에 구비되어 상기 분리막모듈 복수개가 연속 체결되도록 하는 결합부와, 상기 복수개의 분리막모듈의 상측에 위치하여 상기 상부캡이 연통되게 삽입되는 상부헤더를 포함하는 분리막모듈 유닛; 상기 상부헤더와, 상기 하부캡이 결합하여 상기 분리막모듈 유닛 복수개가 병렬로 이격 배치되게 지지하는 프레임; 및 상기 분리막모듈 유닛의 하측에 배치되어 상기 분리막모듈 유닛으로 공기를 분사하는 산기관을 포함하는 침지형 여과장치를 제공한다.

여기서, 상기 산기관은, 공기공급부와, 일측 단부에 상기 공기공급부와 연결되어 상기 공기를 공급받는 공기유입구가 형성되고, 내부로 상기 공기가 유동할 수 있는 유로가 형성되며, 상부 외측에 상기 유로와 관통되게 형성되어 상기 공기가 배출되게 하는 복수개의 공기배출구가 형성된 산기관몸체를 포함한다.

이때, 상기 산기관몸체는, 상기 공기유입구로부터 멀어질수록 수평방향에 대하여 상향경사지게 배치되고, 상기 공기배출구가 상기 공기유입구로부터 멀어질수록 통과단면적이 증가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산기관몸체는, 하부에 상기 유로와 관통되고 길이방향을 따라 형성되어, 상기 유로 내의 슬러지를 배출하는 배출슬릿이 형성될 수 있다.

나아가, 본 발명은 상기 분리막모듈 유닛과 상기 산기관 사이에 위치하여, 상기 산기관으로부터 배출되는 상기 공기가 골고루 분배되어 배출되도록 복수개의 타공홀이 형성된 분배기판을 더 포함하며, 상기 프레임은 직육면체 형상의 골조구조를 갖고 있고, 상하방향으로 착탈 가능하게 결합하여 다단 적층될 수 있다.

본 발명에 따른 분리막모듈 및 이를 이용한 침지형 여과장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 번들형태의 분리막모듈에서 중공사막번들의 상부는 조밀 촘촘하되 하부는 띄엄띄엄 배열되도록 하여 하부로 슬러지의 배출이 원활하도록 하여 세정효율 및 성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 공기분사부를 중공사막번들의 외측 및 내부 사이사이에 배치하여, 세정공기가 분리막모듈의 외측뿐만 아니라 내측까지도 골고루 세정되도록 하여 유효 세정면적을 증가시켜 분리막모듈의 수명을 연장시킬 수 있다.

셋째, 분리막모듈 각각으로 공기가 골고루 공급되도록 하여 전체 여과장치의 공기세정효과를 균등하게 하여 세정효과를 향상시킬 수 있다.

넷째, 분리막모듈에서 중공사막번들 사이사이로 산기관으로부터 공급된 세정공기가 공급되도록 하고, 산기관을 분리막모듈의 하측에 배치함으로써, 구조적으로 불필요한 공간을 없애 전체적으로 컴패트한 구조를 이루고, 처리량 대비 제품의 부피 및 투영면적을 줄일 수 있기 때문에 설치공간을 줄일 수 있다.

다섯째, 분리막모듈유닛이 다단 적층되는 구조로 하여, 상단에 위치하는 분리막모듈의 경우 세정공기를 재사용하는 효과를 얻을 수 있어 처리량 대비 공기공급 블로워의 용량을 줄일 수 있어 전력소비를 저감시킬 수 있다.

여섯째, 분리막모듈과 프레임의 조립이 간단하여 조립성 및 작업성이 좋으며, 유지관리도 편리하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분리막모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 하부캡을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 하부캡의 평면도이다.
도 4는 도 2의 하부캡의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 1의 상부캡을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 상부캡에 결합되는 분리부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 분리부의 평면도이다.
도 8은 도 5의 상부캡과 도 6의 분리부의 조립 시 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10은 도 8의 상부캡과 분리부가 결합된 상태의 평면도 및 측단면도이다.
도 11은 도 1의 분리막모듈이 결합된 분리막모듈유닛을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 여과장치를 나타내는 정면도이다.
도 13은 도 12의 산기관을 나타내는 정면도이다.
도 14는 도 13의 산기관의 배출슬릿을 나타내는 정면도이다.
도 15는 도 12의 연결부의 실시예를 나타내는 정면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분리막모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 하부캡을 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 하부캡의 평면도이다. 도 4는 도 2의 하부캡의 다른 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 1의 상부캡을 나타내는 사시도이며, 도 6은 도 5의 상부캡에 결합되는 분리부를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 7은 도 6의 분리부의 평면도이며, 도 8은 도 5의 상부캡과 도 6의 분리부의 조립 시 분해 사시도이고, 도 9 및 도 10은 도 8의 상부캡과 분리부가 결합된 상태의 평면도 및 측단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 분리막모듈(100)은, 하부캡(110)과, 상부캡(120)을 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 하부캡(110)은, 오폐수를 여과하는 중공사막번들(10,20,30,40)의 하단부가 결합하며, 몸체(1110)와, 하부칸막이(1120)를 포함한다.

우선, 상기 중공사막번들(10,20,30,40)은, 투수성이 있는 복수개의 중공사막(1)이 집속된 번들로서, 하단부가 상기 하부캡(110)에 삽입 결합한다. 여기서, 상기 중공사막번들(10,20,30,40)과 상기 하부캡(110)의 결합은, 상기 중공사막번들(10,20,30,40)이 상기 하부캡(110)에 끼워져 접착제 등을 통하여 접착 고정되며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 몸체(1110)는, 상부가 개방되고 상기 중공사막번들(10,20,30,40)의 하단부가 삽입결합하는 수용공간(1130)이 형성된 박스형상으로, 복수개의 공기분사부(1112)가 관통 형성되어 있다.

여기서, 상기 공기분사부(1112)는, 외부로부터 공급된 공기를 배출시키는 것으로, 상기 중공사막번들(10,20,30,40)의 표면뿐만 아니라 내부까지 골고루 공기를 배출하여 세정할 수 있도록, 복수개가 상기 중공사막번들(10,20,30,40)의 외곽 및 내부 사이사이에 이격되게 배치되어 있다. 가령, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 하부캡(110b)은, 상기 공기분사부(1112b)가 상기 중공사막번들(10,20,30,40)의 외곽뿐만 아니라 내부 중앙부에 위치할 수 있는 등 다양한 실시예가 가능하다. 도면에서 미설명부호 1110b는 몸체를 나타낸다.

나아가, 상기 몸체(1110)는, 외측에 상기 하부캡(110) 복수개가 상호 착탈 가능하게 연속 체결되도록 하는 결합부(1113)가 구비되어 있다. 이러한 결합부(113)를 통하여 상기 몸체(1110)끼리는 별도의 체결볼트 등이 없이 서로 착탈가능하게 조립된다. 도면에서, 상기 결합부(1113)는, 레일방식으로 서로 슬라이딩 결합하는 결합돌기(1113a)와, 결합레일(1113b)로 이루어져 있다. 하지만, 이는 바람직한 실시예로 상기한 레일방식의 구조 외에 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 구성도 적용가능함은 물론이다.

상기 하부칸막이(1120)는, 상기 몸체(1110)의 수용공간(1130)에 구비되어 상기 수용공간(1130)을 복수개의 결합구(1131)들로 나누고, 상기 결합구(1131)들을 통하여 상기 중공사막번들(10,20,30,40) 복수개가 분배되어 결합되게 한다.

한편, 도면에서 상기 하부칸막이(1120)는 상기 중공사막번들(10,20,30,40) 4개가 바둑판형식으로 분배되도록 십자형상을 띄고 있지만, 이는 일 실시예로 처리용량 등 설계에 따라 다양한 개수 및 형상으로 할 수 있음은 물론이다.

더불어, 상기 하부칸막이(1120)와 상기 몸체(1110)의 결합구조는, 모두 일체로 형성되어 단일바디로 제조되거나, 상기 하부칸막이(1120)와 상기 몸체(1110)가 서로 별도의 구성으로 이루어져 상기 하부칸막이(1120)가 상기 몸체(1110)의 수용공간(1130)에 끼움 결합하는 구조로도 될 수 있는 등 다양한 실시예가 가능하다.

도 5를 참조하면, 상기 상부캡(120)은, 전체적으로 관형상으로 상기 하부캡(110)의 상방에 배치되고, 내측으로 상기 중공사막번들(10,20,30,40)의 상단부가 결합한다.

한편, 상기 상부캡(120)의 횡단면적은 상기 하부캡(110)의 횡단면적보다 작게 형성되어 있다. 이에 따라 상기 중공사막(1)들은 상측으로 갈수록 조밀하게 배열되며, 이 때문에 슬러지가 상부에서 밀집 또는 정체되지 않고 하부에서 외측으로 용이하게 배출되는 구조로 되어 세정효과를 향상시킬 수 있다.

도면에서, 상기 하부캡(110)의 횡단면 형상은 사각형상으로하고, 상부캡(120)의 횡단면 형상은 원형인 경우를 바람직한 실시예로 하여 나타내었으나, 이 또한 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 형상이 가능함은 물론이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 분리막모듈(100)은 관 형상인 상기 상부캡(120)의 내측에 결합하여 상기 중공사막(1)들을 복수개로 구획하는 분리부(130)를 더 포함한다.

상기 분리부(130)는 상기 상부캡(120)의 내측면에 형성된 끼움홈(122)에 끼워지는 끼움부(136)를 구비하여 상기 상부캡(120)과 착탈가능하게 결합한다. 하지만, 이는 일 실시예로, 이 외 상기 분리부(130)와 상기 상부캡(120)이 서로 결합할 수 있는 구조라면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

상기 분리부(130)는, 중앙부재(132)와, 분리판(134)을 포함한다.

상기 중앙부재(132)는, 원통관형상으로 상기 상부캡(120)의 내측 중앙부에 위치하고 외주측면에 복수개의 배출슬릿(1322)이 형성되어 있다. 상기 배출슬릿(1322)은 상기 중앙부재(132)의 길이방향을 따라 장공의 슬릿형태로 이루어져 있으며, 상기 중앙부재(132)의 외주측면에서 원주방향을 따라 복수개가 이격되게 배열되어 있다.

상기 분리판(134)은, 복수개로 상기 중앙부재(132)를 중심으로 원주방향을 따라 서로 이격되게 배치되고, 일단부는 상기 중앙부의 외주측면에 결합하고 타단부는 상기 상부캡(120)의 내측면에 결합하며, 폭방향으로 관통구(1341)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 분리판(134)은 상기 하부칸막이(1120)와 대응하여 중공사막번들(10,20,30,40) 4개가 분배되도록 4개로 이루어져 있는 것이 바람직하지만, 이에 한정하지는 않는다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기한 분리부(130)는, 상기 중공사막번들(10,20,30,40)이 결합된 상태에서 상기 중앙부재(132)의 주입구(1321)로 접착제를 주입하면, 상기 접착제는 상기 배출슬릿(1322)을 통하여 상기 중공사막(1)들 사이로 유입되면서 상기 중공사막(1)들의 상단부가 고정되게 한다. 즉, 상기 분리부(130)는 상기 중공사막번들(10,20,30,40)의 상단부를 고정하는 데 있어서, 중공사막(1)들 사이로 잘 스며드는 구조이기 때문에 접착제가 빠른 시간에 중공사막(1)들 사이로 골고루 스며들어 접착시간을 단축시킬 수 있음은 물론 접착성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 분리부(130)는, 상기 중앙부재(132)에 의하여 상기 중공사막번들(10,20,30,40)의 상단부 중앙이 비어있도록 하고 중앙부재(132)의 주변으로 분배되도록 하여 슬러지가 중공사막(1)들의 중앙에 밀집 및 정체되지 않도록 하는 효과를 제공한다.

이하, 상기 분리막모듈(100)을 이용한 분리막모듈유닛(300) 및 침지형 여과장치(600)에 대하여 살펴보기로 한다. 도 11은 도 1의 분리막모듈이 결합된 분리막모듈유닛을 나타내는 사시도이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 여과장치를 나타내는 정면도이고, 도 13은 도 12의 산기관을 나타내는 정면도이고, 도 14는 도 13의 산기관의 배출슬릿을 나타내는 정면도이다. 또한, 도 15는 도 12의 연결부의 실시예를 나타내는 정면도이다.

우선, 도 11을 참조하면, 상기 분리막모듈유닛(300)은, 분리막모듈(100)과, 결합부(1113)와, 상부헤더(200)를 포함한다. 여기서, 상기 분리막모듈(100)과, 상기 결합부(1113)는, 전술한 분리막모듈(100)과 결합부(1113)와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 이와 대별되는 구성을 중점적으로 살펴보기로 한다.

상기 상부헤더(200)는, 상기 복수개의 분리막모듈(100)의 상측에 위치하여 상기 상부캡(120)이 연통되게 삽입되어, 상기 중공사막(1)을 통하여 여과된 여과수가 유출되는 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 상부헤더(200)의 상세한 설명은 공지의 침지형 여과장치의 상부헤더와 유사하므로 생략하기로 한다.

한편, 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 침지형 여과장치(600)는, 상기 분리막모듈유닛(300)과, 프레임(400)과, 산기관(500)을 포함한다.

상기 프레임(400)은, 상기 분리막모듈유닛(300) 복수개가 병렬로 이격되게 배치되도록 상기 상부헤더(200)와 상기 하부캡(110)이 결합할 수 있는 구조로 되어 있으며, 각각의 분리막모듈유닛(300) 사이사이에 공기 및 미생물 등이 용이하게 배출될 수 있도록 일정한 공간을 두고 서로 이격되게 배치되는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 상부헤더(200) 및 하부캡(110)과 상기 프레임(400)의 결합관계는, 서로 슬라이딩 가능하게 끼움 결합할 수 있는 구조로 될 수 있으며, 이러한 결합구조는 서로 착탈가능하게 결합할 수 있는 레일방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. 즉, 상기 프레임(400)은, 상기 상부헤더(200)와 상기 하부캡(110)이 볼트와 너트가 아닌 작업자가 편리하게 착탈 가능하게 결합하는 구조이기 때문에, 조립 및 분해가 용이하여 작업성이 좋고, 작업시간과 비용을 절감할 수 있으며, 유지보수가 용이하다.

도 13을 참조하면, 상기 산기관(500)은, 상기 분리막모듈유닛(300)의 하측에 배치되어 상기 분리막모듈유닛(300)으로 공기를 분사하며, 공기공급부(510)와, 산기관몸체(520)를 포함한다.

상기 공기공급부(510)는, 상기 산기관몸체(520)로 세정용 공기를 공급하는 역할을 하며, 이러한 공기공급부(510)의 구성은 공지의 에어펌프와 에어라인 등을 적용할 수 있다.

상기 산기관몸체(520)는, 일측 단부에 상기 공기공급부(510)와 연결되어 상기 공기를 공급받는 공기유입구(521)가 형성되고, 내부로 상기 공기가 유동할 수 있는 유로(522)가 형성되며, 상부 외측에 상기 유로(522)와 관통되게 등 간격으로 형성되어 상기 공기가 배출되게 하는 복수개의 공기배출구(523)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 산기관몸체(520)는, 상기 공기유입구(521)로부터 멀어질수록 수평방향에 대하여 상향경사지게 배치되어, 상기 분리막모듈유닛(300)이 병렬로 배치되었을 때, 상승 유동하는 공기의 분배가 전영역에 걸쳐 골고루 원활하게 이루어지는 구조로 되어 있다. 또한, 상기 산기관몸체(520)는 한 쌍을 양측에서 지그재그형태로 배열함으로써 공기의 배출이 더욱 균등하게 분배되어 배출되는 구조로 할 수 있다.

또한, 상기 산기관몸체(520)는, 상기 공기배출구(523)가 상기 공기유입구(521)로부터 멀어질수록 통과단면적이 이에 비례하여 증가하도록 되어 있어, 상기 공기유입구(521)로부터 멀리 위치한 분리막모듈(100)에게도 공기가 충분히 분배될 수 있다.

나아가, 상기 산기관몸체(520)는, 하부에 상기 유로(522)와 관통되게 형성되어, 유로(522) 내에 발생하는 슬러지를 배출하기 위한 슬릿배출구(524)가 형성되어 있다. 상기 슬릿배출구(524)는, 도 13에 도시된 바와 같이 상향경사진 상기 산기관몸체(520)의 최하측 공기유입구(521)측에 위치하여 유로 내의 슬러지가 흘러 내려와 배출되도록 한다.

도 14를 참조하면, 상기 산기관몸체(520b)는, 유로(522) 내의 슬러지를 배출하기 위하여 상기한 구조의 슬릿배출구(524)와는 달리, 하부에 길이방향을 따라 배출슬릿(525)을 형성할 수 있다. 상기 배출슬릿(525)은 상기 산기관몸체(520b)의 하부에 길이방향을 따라 형성되어 있기 때문에 유로(522) 전체에 대하여 슬러지의 축적을 효과적으로 방지할 수 있으며, 슬러지의 배출을 원활하게 함으로써 슬러지로 인한 공기배출구(523)의 막힘 등을 방지하여 상기 산기관(500)의 성능저하를 방지할 수 있다. 한편, 이러한 경우, 상기 산기관몸체(520b)는 파이프를 이용하여 상부에는 상기 공기배출구(523)를 형성하고 하부에는 상기 배출슬릿(525)을 형성할 수 있으며, 또는 플레이트 형상의 몸체를 절곡하되 양단부는 맞대어 결합하지 않고 상기 배출슬릿이 형성되도록 이격되게 절곡하여 몸체 전체 길이에 대하여 상기 배출슬릿(525)이 형성되도록 할 수 있는 등 다양한 방법으로 제작가능하다.

상기한 바와 같이 상기 산기관(500)은, 상기 산기관몸체(520)가 상향경사지게 배치되고, 공기배출구(523)는 공기유입구(521)로부터 멀어질수록 통과단면적이 증가되는 구조이기 때문에 세정용 공기가 상기 분리막모듈유닛(300)의 전 영역에 걸쳐 골고루 분배되어 세정효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 산기관(500)은, 상측의 공기배출구(523)로는 세정용 공기가 배출되고, 하측에 길이방향을 따라 형성된 배출슬릿(525)으로는 유로(522) 내에 발생하는 슬러지를 배출함으로써 산기관(500)의 청정상태를 유지 및 슬러지로 인한 성능저하를 방지할 수 있다.

한편, 상기 침지형 여과장치(600)는, 상기 분리막모듈유닛(300)과 상기 산기관(500) 사이에 위치하여, 상기 산기관(500)으로부터 배출되는 상기 공기가 골고루 분배되어 배출되도록 복수개의 타공홀(531)이 형성된 분배기판(530)을 더 포함한다. 여기서 상기 타공홀(531)은 공기분배가 효과적으로 이루어 질 수 있도록 상기 공기배출구(523)와, 상기 공기분사부(1112)와 얼라인(Align)되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 침지형 여과장치(600)는, 상기 프레임(400)이 직육면체 형상의 골조구조를 갖고 있으며, 모듈화하여 상하방향으로 착탈 가능하게 결합할 수 있어 다단 적층되는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 침지형 여과장치(600)는 다단 일체형으로 이루어져 처리량대비 투영면적을 줄일 수 있게 되고, 상측의 분리막모듈유닛(300)의 경우 세정 공기를 재사용할 수 있는 효과를 가져 오기 때문에 공기세정 시 블로워의 용량을 줄일 수 있어 에너지를 절약할 수 있으며, 모듈화되어 서로 착탈가능하도록 다단 적층되는 구조이기 때문에, 세정(수세/고압)시나 수리 시에는 분리하여 유지관리를 보다 편리하게 할 수 있다.

한편, 상기 프레임(400)끼리는 연결부(410)를 통하여 착탈가능하게 결합하며, 상기 연결부(410)의 구성은 카세트를 끼워 넣는 방식 또는 밀어서 끼우는 방식 등 별도의 체결부재 없이 서로 조립되어 상호 체결되는 구조를 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 도 15에 도시된 바와 같이 별도의 연결수단을 이용하여 상호 착탈가능하게 결합할 수 있도록 할 수 있다. 여기서 상기 연결수단은, 상기 상하방향으로 얼라인되게 배치된 한 쌍의 프레임(400) 내부에 동시에 삽입되는 연결용파이프(411)와, 상기 연결용파이프(411)와 상기 프레임(400)을 동시에 관통결합하는 체결키(412)를 포함하는 구성으로 할 수 있지만, 이는 일 실시예로 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

도면에서 상기 침지형 여과장치(600)는, 2단구조인 경우를 나타내었지만, 이는 일 실시예로 2단 외에 처리용량에 따라 3단 또는 4단 등 다양하게 적용가능하다.

상기 침지형 여과장치(600)는, 고탁도(High suspended solids)성분이나 슬러지, 슬러리가 포함된 원수를 외압식으로 여과시키는 방식, 중공사막(1)의 성능 유지를 위해 공기세정을 필요로 하는 분리막모듈(100)과, 침지식의 여과장치, MBR(Membrane bio-reactor)공정, 수처리 공정, 입자성 물질 분리 농축 공정 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 침지형 여과장치(600)는, 상기 산기관(500)을 분리막모듈유닛(300)의 하부에 배치하고, 이에 상기 하부캡(110)에서 세정용 공기가 배출되는 공기분사부(1112)를 중공사막번들(10,20,30,40) 사이사이에 배치하여, 낭비되는 공간 없이 공간을 효과적으로 이용하고, 이에 따라 투영면적을 감소시켜 전체적으로 컴팩트한 구조를 이룰 수 있어 설치공간 및 소비전력을 저감시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1... 중공사막 10,20,30,40... 중공사막번들
100... 분리막모듈 110,110b... 하부캡
1110,1110b... 몸체 1112,1112b... 공기분사부
1113... 결합부 1113a... 결합돌기
1113b... 결합레일 1120... 하부칸막이
1130... 수용공간 1131... 결합구
120... 상부캡 122... 끼움홈
130... 분리부 132... 중앙부재
1321... 주입홀 1322... 배출슬릿
134... 분리판 1342... 관통구
136... 끼움부 200... 상부헤더
300... 분리막모듈유닛 400... 프레임
500... 산기관 600... 침지형 여과장치

Claims (13)

1. 오폐수를 여과하는 중공사막 복수개가 집속된 중공사막번들의 하단부가 결합하고, 상기 중공사막번들의 외곽 및 내부 사이사이에 이격되게 배치되고 외부로부터 공급된 공기를 배출시켜 상기 중공사막번들의 표면 및 내부를 세정하는 복수개의 공기분사부가 형성된 몸체와, 상기 몸체의 수용공간에 구비되어 상기 수용공간을 복수개의 결합구들로 나누고, 상기 결합구들을 통하여 상기 중공사막번들 복수개가 분배되어 결합되게 하는 하부칸막이를 포함하는 하부캡; 및
   상기 하부캡의 상방에 배치되고, 상기 중공사막번들의 상단부가 결합되는 상부캡을 포함하되,
   상기 상부캡의 횡단면적은 상기 하부캡의 횡단면적보다 작게 형성하여, 상기 중공사막들이 상측으로 갈수록 조밀하게 배열되는 분리막모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부캡의 몸체는,
   상부가 개방되고 상기 중공사막번들의 하단부가 삽입 결합하는 수용공간이 형성된 박스형상이고, 상기 공기분사부가 관통 형성된 분리막모듈.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 몸체는,
   외측에 상기 하부캡 복수개가 상호 착탈 가능하게 연속 체결되도록 하는 결합부가 구비되는 분리막모듈.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 결합부는, 레일방식으로 서로 슬라이딩 결합하는 결합돌기와, 결합레일인 분리막모듈.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   관 형상인 상기 상부캡의 내측에 결합하여 상기 중공사막들을 복수개로 구획하는 분리부를 더 포함하고,
   상기 분리부는, 원통관형상으로 상기 상부캡의 내측 중앙부에 위치하고 외주측면에 복수개의 배출슬릿이 형성된 중앙부재와,
   상기 중앙부재를 중심으로 원주방향을 따라 서로 이격되게 배치되고, 일단부는 상기 중앙부의 외주측면에 결합하고 타단부는 상기 상부캡의 내측면에 결합하며, 폭방향으로 관통구가 형성된 복수개의 분리판을 포함하여,
   상기 중앙부재의 상단부로부터 주입된 접착제가 상기 배출슬릿을 통하여 배출되어 상기 중공사막들 사이로 유입되면서 상기 중공사막들의 상단부를 고정하는 분리막모듈.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 상부캡의 횡단면 형상은 원형이고,
   상기 하부캡의 횡단면 형상은 사각형인 분리막모듈.
7. 오폐수를 여과하는 중공사막 복수개가 집속된 중공사막번들의 하단부가 결합하고, 상기 중공사막번들의 외곽 및 내부 사이사이에 이격되게 배치되고 외부로부터 공급된 공기를 배출시켜 상기 중공사막번들의 표면 및 내부를 세정하는 복수개의 공기분사부를 구비하는 하부캡과, 상기 하부캡의 상측에 이격되게 위치하여 상기 중공사막번들의 상단부가 결합하고 상기 중공사막들이 상측으로 갈수록 조밀하게 배열되도록 상기 하부캡의 횡단면적 보다 작은 횡단면적을 갖는 상부캡을 포함하는 분리막모듈과, 상기 하부캡에 구비되어 상기 분리막모듈 복수개가 연속 체결되도록 하는 결합부와, 상기 복수개의 분리막모듈의 상측에 위치하여 상기 상부캡이 연통되게 삽입되는 상부헤더를 포함하는 분리막모듈 유닛;
   상기 상부헤더와, 상기 하부캡이 결합하여 상기 분리막모듈 유닛 복수개가 병렬로 이격 배치되게 지지하는 프레임; 및
   상기 분리막모듈 유닛의 하측에 배치되어 상기 분리막모듈 유닛으로 공기를 분사하는 산기관을 포함하는 침지형 여과장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 산기관은,
   공기공급부와,
   일측 단부에 상기 공기공급부와 연결되어 상기 공기를 공급받는 공기유입구가 형성되고, 내부로 상기 공기가 유동할 수 있는 유로가 형성되며, 상부 외측에 상기 유로와 관통되게 형성되어 상기 공기가 배출되게 하는 복수개의 공기배출구가 형성된 산기관몸체를 포함하는 침지형 여과장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 산기관몸체는,
   상기 공기유입구로부터 멀어질수록 수평방향에 대하여 상향경사지게 배치되는 침지형 여과장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 산기관몸체는,
    상기 공기배출구가 상기 공기유입구로부터 멀어질수록 통과단면적이 증가하는 침지형 여과장치.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 산기관몸체는,
    하부에 상기 유로와 관통되고 길이방향을 따라 형성되어, 상기 유로 내의 슬러지를 배출하는 배출슬릿이 형성되는 침지형 여과장치.
12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리막모듈 유닛과 상기 산기관 사이에 위치하여, 상기 산기관으로부터 배출되는 상기 공기가 골고루 분배되어 배출되도록 복수개의 타공홀이 형성된 분배기판을 더 포함하는 침지형 여과장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 프레임은 직육면체 형상의 골조구조를 갖고 있고, 상하방향으로 착탈 가능하게 결합하여 다단 적층되는 침지형 여과장치.

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