KR101562614B1 - 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

중공사막의 오염을 최소화할 있고, 전력을 이용한 에너지 사용을 최소화하고 물리적 방법을 통해 중공사막을 세척할 수 있도록, 원수가 채워지는 물통과, 상기 물통에 설치되고 내부에 중공사막이 구비되어 수압차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막 모듈, 상기 물통 상부에 위치하며 상기 중공사막 모듈을 통해 물통 내부로 원수를 공급하는 원수공급부를 포함하고, 상기 중공사막 모듈은 원수공급부로부터 공급된 원수를 중공사막에 충돌시켜 중공사막을 유동시키는 구조의 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 제공한다.

Description

중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치{WATER TREATMENT DEVICE USING HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE}

본 발명은 수처리 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 막 세척이 용이한 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 분리막 기술은 고분자 재료의 물질 선택투과 성질을 이용한 분리기술의 하나로, 그 형태에 따라 평막, 관상막, 중공사막으로 구분된다.

분리막을 이용한 막여과 공정은 기존 수처리 공정에 비해 부지면적을 적게 차지하고, 막의 공칭 공경보다 큰 물질을 완전히 제거할 수 있어 안전을 요하는 정수처리 시설에 사용된다. 또한, 분리막 기술은 소규모 모듈화가 가능하여 소규모 수처리에도 적용할 수 있는 장점이 있다.

분리막은 사용하기에 편리하도록 모듈(module)화하여 용도에 따라 선택된다. 이중에서 중공사막은 직경이 0.2~2mm이며 중앙이 비어있는 실관 형태의 중공사를 이용한 것으로, 중공사의 단위부피당 막면적비가 다른 형식의 분리막에 비하여 커서 높은 생산성을 가지고 있고, 직경이 작으므로 자체적으로 형태를 유지할 수 있어서 별도의 지지체가 필요 없다는 장점으로 인해 많이 사용된다.

그러나, 막모듈은 높은 압력차를 필요로 하므로 분리막의 오염이 가속화되는 문제가 있으며, 부유물질에 의한 막 오염을 줄이기 위해 에너지 소모가 많은 펌프와 블로워가 필요한 단점이 있다. 이와 같이 종래의 막모듈을 이용한 수처리 장치는 고에너지, 고비용이 소요되는 구조로, 전력이 부족한 지역이나 저개발국가의 경우 유지관리에 어려움이 있어 사용이 쉽지 않은 실정이다.

이러한 문제 해결을 위해, 물통의 수두압을 이용하여 여과하는 무동력 수처리 기술이 개발되고 있다. 그러나, 상기 구조는 중력으로 여과가 가능하여 동력을 필요로 하지 않으나, 막모듈에 부착되는 오염물질을 제대로 세척하지 못하여 여과가 지속되는 동안 물의 생산량이 계속 줄어드는 단점이 있다.

중공사막의 오염을 최소화할 수 있어 장기간 세척없이 사용할 수 있도록 된 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 제공한다.

또한, 전력을 이용한 에너지 사용을 최소화하고 물리적 방법을 통해 중공사막을 세척할 수 있도록 된 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 제공한다.

또한, 중공사막을 이용한 수처리시 발생되는 스케일 등의 오염물질 제거효율을 극대화시킬 수 있도록 된 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 제공한다.

또한, 설비 구성을 단순화시킬 수 있고 유지비용을 최소화할 수 있도록 된 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치를 제공한다.

본 실시예의 수처리 장치는 원수가 채워지는 적어도 하나 이상의 물통과, 상기 물통에 설치되고 내부에 중공사막이 구비되어 수압차에 의한 수처리가 이루어지는 적어도 하나 이상의 중공사막 모듈, 상기 물통 상부에 위치하며 높이차에 의한 위치에너지를 이용하여 원수를 상기 중공사막 모듈을 통해 물통 내부로 공급하는 원수공급부를 포함하고, 상기 중공사막 모듈은 원수공급부로부터 공급된 원수를 중공사막에 충돌시켜 중공사막을 유동시키는 구조일 수 있다.

상기 원수공급부는 상기 물통 상부에 위치하며 물통으로 공급될 원수가 수용되는 적어도 하나 이상의 원수통과, 상기 원수통의 바닥과 중공사막 모듈을 연결하여 원수가 이동되는 원수관을 포함할 수 있다.

상기 원수통은 상기 물통의 상단에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

상기 원수통은 상단이 개방된 물통 상단에 놓여져 물통을 덮는 커버를 이루며, 상기 원수통의 측면에는 하부로 연장되는 지지대가 설치되고, 상기 물통의 측면 상부에는 상기 지지대 형성 위치에 대응되는 위치에 설치되고 상단과 하단이 개방되어 상기 지지대가 관통되는 가이드홀더 및 상기 가이드홀더 옆에 설치되고 상단이 개방되고 하단이 막혀 상기 지지대가 끼워져 지지되는 지지홀더가 설치되어, 원수통을 물통 상단에서 이격 배치시키는 구조일 수 있다.

상기 원수관은 플렉시블한 재질의 호스로 이루어질 수 있다.

상기 물통 상부 내측에 물통의 내부 공간을 상하로 분리하는 분리판이 설치되어 물통의 상부가 원수통을 이루고, 상기 물통의 내측에는 상기 원수통과 연통되고 물통 바닥쪽으로 연장되는 격벽에 의해 형성되는 이동통로가 원수가 이동되는 원수관을 이루며, 격벽에 상기 중공사막 모듈이 장착되어 상기 이동통로를 통해 원수를 공급받는 구조일 수 있다.

상기 분리판 또는 원수통의 바닥은 격벽 또는 원수관을 향해 하향 경사진 구조일 수 있다.

상기 물통은 컨테이너로 이루어질 수 있다.

상기 물통은 격벽에 복수개의 중공사막 모듈이 간격을 두고 배열 설치되며, 각 중공사막 모듈에 설치되어 처리수가 배출되는 처리수관은 공통의 배출라인으로 연결되어 처리수를 외부로 배출하는 구조일 수 있다.

중공사막 모듈은 물통에 결합되는 소켓과, 상기 소켓에 설치되고 물통 내부로 연장되는 하우징, 상기 하우징 내에 구비되고 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막, 상기 소켓에 설치되고 상기 중공사막과 연결되어 처리수가 모이는 콜렉터, 상기 콜렉터에 연결되어 처리수가 배출되는 처리수관, 상기 소켓에 설치되어 원수를 공급하는 공급관, 상기 공급관에 연결되고 하우징 내부로 연장되어 원수가 배출되는 투입관, 상기 투입관 선단에 설치되어 투입관을 통해 배출되는 원수를 중공사막에 충돌시키기 위한 원수분산부를 포함할 수 있다.

상기 소켓은 물통과의 결합을 위한 체결부를 더 포함할 수 있다.

상기 체결부는 소켓에 설치되고 외주면에 수나사가 형성된 구조이고, 상기 물통에는 내주면에 암나사가 형성된 체결구가 형성되어, 상기 체결부가 체결구에 나사체결되어 착탈가능하게 결합되는 구조일 수 있다.

상기 체결부는 소켓에 설치되고 내주면에 암나사가 형성된 구조이고, 상기 물통에는 외주면에 수나사가 형성된 체결구가 형성되어, 상기 체결부가 체결구에 나사체결되어 착탈가능하게 결합되는 구조일 수 있다.

상기 소켓은 다각 형태로 이루어질 수 있다.

상기 소켓은 원형으로 이루어질 수 있다.

상기 소켓 외주면에 돌기가 돌출 형성될 수 있다.

상기 투입관은 소켓 중앙에 설치되어 하우징의 중앙에 배치되고, 상기 중공사막은 상기 투입관을 중심으로 투입관과 하우징 내주면 사이에 배치될 수 있다.

상기 중공사막은 일단이 콜렉터에 결합되고 타단은 자유단을 이루는 구조일 수 있다.

상기 원수분산부는 투입관 선단에 설치되어 원수의 흐름을 막는 차단부재와, 상기 투입관의 선단부 외주면에 중공사막을 향해 형성되어 원수를 중공사막으로 배출하는 복수개의 출구를 포함할 수 있다.

상기 원수분산부는 상기 차단부재의 내측에 설치되고 상기 투입관을 향해 점차적으로 직경이 줄어드는 원뿔형태의 유도부재를 더 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 장치에 의하면, 원수 유입 에너지를 이용하여 중공사막의 막오염을 최소화함으로써, 장기간 세척없이 사용이 가능하다.

또한, 전력 사용을 최소화하면서 막세척이 가능하게 된다.

또한, 운전이 용이하고 유지 관리가 간단하여, 전문인력이나 기반시설없이도 운전 및 유지가 가능하다.

이에, 전력공급이 어려운 오지나 재해 지역 등에 사용하여 안전한 물을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 중공사막 모듈을 포함하는 수처리장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2 내지 도 7은 또다른 실시예에 따른 수처리 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 중공사막 모듈을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 실시예에 따른 중공사막 모듈을 도시한 측단면도이다.
도 10은 또다른 실시예에 따른 중공사막 모듈을 도시한 사시도이다.
도 11은 또다른 실시예에 따른 중공사막 모듈을 도시한 측단면도이다.
도 12는 본 실시예에 따른 중공사막 모듈의 다양한 소켓 구조를 도시한 도면이다.
도 13은 본 실시예에 따른 중공사막 모듈의 다양한 공급관 구조를 도시한 도면이다.
도 14는 본 실시예에 따른 중공사막 모듈의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 본 실시예는 수처리가 이루어지는 분리막이 중공사막인 수처리 장치를 예로서 설명한다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며 압력차이에 의해 원수를 여과하는 분리막을 구비한 수처리 장치면 모두 적용가능하다.

도 1은 본 실시예에 따라 중공사막 모듈을 구비한 수처리 장치를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 수처리 장치(100)는 원수가 유입되어 수용되는 적어도 하나 이상의 물통(10)과, 상기 물통(10)에 설치되고 내부에 중공사막(도 6의 44 참조)이 구비되어 물통(10)의 원수 수압에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막 모듈(20), 상기 물통(10) 상부에 위치하며 상기 중공사막 모듈(20)을 통해 물통(10) 내부로 원수를 공급하는 원수공급부를 포함한다.

본 실시예의 수처리 장치는 원수공급부로부터 물통으로 원수를 공급하는 과정에서 원수를 중공사막 모듈의 중공사막에 충돌시켜 중공사막을 유동시키는 구조로 되어 있다. 이에 별도의 외부 동력없이 중공사막의 청소가 이루어지게 된다.

상기 원수공급부는 원수가 수용되는 원수통(12)과, 원수통(12)과 중공사막모듈(20)을 연결하는 원수관(13)을 포함할 수 있다. 상기 원수공급부는 중공사막 모듈(20)이 설치되는 물통(10)보다 상대적으로 높은 위치에 배치되어 높이 차에 의한 위치에너지를 이용하여 원수를 물통으로 공급한다. 상기 중공사막 모듈(20)은 일측 선단에 공급관(50)이 구비되어 상기 원수관과 연결된다.

이에, 원수통(12)에서 물통(10)으로 공급되는 원수는 중공사막 모듈(20)을 거치면서 중공사막 모듈(20)에 구비된 중공사막에 충돌한 후 물통(10)으로 유입된다. 이 과정에서 원수는 중공사막에 물리적 에너지를 가하여 중공사막을 흔들게 된다. 따라서, 중공사막이 흔들리면서 오염물질이 중공사막 표면에 쌓이는 것을 방지하고 쌓여 있던 오염물질을 제거할 수 있게 된다. 따라서, 물통에 위치에너지를 통해 원수가 공급되면서 이 에너지를 이용하여 중공사막의 청소가 동시에 지속적으로 이루어지게 된다. 청소가 이루어지는 상기 중공사막 모듈(20)의 구조에 대해서는 뒤에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.

상기 물통(10)은 원수가 채워지는 용기로, 본 실시예에서는 설계 용량에 따라 기 설정된 형태나 크기로 이루어지거나, 세계 공용으로 사용되는 규격화된 통이나 용기, 드럼통, 컨테이너 등이 이용될 수 있다. 이에, 종래 사용되는 규격화된 통이나 드럼통 등을 물통으로 용이하게 전환하여 사용할 수 있게 된다.

상기 물통(10)의 일측면에는 중공사막 모듈(20)과의 결합을 위해 체결구(11)가 설치된다.

상기 체결구(11)는 예를 들어, 외주면 또는 내주면에 수나사나 암나사가 형성된 구조일 수 있다. 상기 중공사막 모듈(20)은 상기 체결구(11)에 대응되는 암나사나 수나사가 형성되어 체결구에 나사결합될 수 있다. 이에, 물통(10)에 중공사막 모듈(20)을 용이하게 착탈시킬 수 있게 된다.

상기 원수통(12)은 물통(10)으로 공급되는 원수를 수용한다. 상기 원수통(12)은 물통(10)보다 위쪽에 배치되어 원수통(12) 내의 원수가 원활하게 중공사막 모듈(20)로 흘러나갈 수 있도록 한다. 상기 원수통(12)은 중공사막 모듈(20)에서 보다 위쪽으로 이격될수록 높이 차에 의한 위치에너지가 커져, 중공사막 모듈(20)로 유입되는 원수의 유속을 높일 수 있게 된다. 이에, 중공사막에 가해지는 원수의 운동에너지가 커져 중공사막을 보다 잘 흔들 수 있게 된다.

도 2와 도 3은 수처리 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 수처리 장치(200)는 물통(10)에 복수개의 중공사막 모듈(20)이 설치될 수 있다. 도 2는 두 개의 중공사막 모듈(20)이 물통(10)에 설치된 구조를 예시하고 있으나, 두 개 외에 3개나 그 이상의 개수로 설치 가능하다.

도 3은 하나의 원수통(12)과 복수개의 물통(10)을 결합한 수처리 장치(300)를 도시하고 있다. 본 실시예는 규격화된 드럼통이 원수통과 물통으로 이용된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 물통(10) 각각에 중공사막 모듈(20)이 설치되며, 중앙에 배치된 하나의 원수통(12)과 각 물통(10)의 중공사막 모듈(20)이 연결되어 원수를 공급받게 된다. 원수통(12)에서 각 물통(10)의 중공사막 모듈(20)로 연결되는 원수관(13)에는 밸브가 설치되어 원수의 공급량을 조절할 수 있다. 상기 물통은 두 개 외에 3개 또는 그 이상의 개수로 구비되어 원수통에 연결될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 물통(10)과 원수통(12) 각각의 설치 개수나 배치 구조 또는 물통에 설치되는 중공사막 모듈(20)의 설치 개수 등을 달리하여 수처리 장치의 구조를 다양화할 수 있다. 이러한 변형가능한 모든 구조 역시 본 발명의 진정한 정신에 속한다 할 것이다.

도 4는 또다른 실시예의 수처리 장치를 도시하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 수처리 장치(400)는 원수가 유입되어 수용되는 물통(10) 상단에 원수를 공급하는 원수통(12)이 일체로 형성되고, 상기 물통(10)의 내측에는 상기 원수통(12)과 연통되는 격벽(14)이 상하방향을 따라 연장 설치되어 원수의 이동통로(15)를 형성하며, 격벽(14) 하단에는 중공사막 모듈(20)이 장착되어 상기 이동통로를 통해 원수를 공급받는 구조일 수 있다. 상기 중공사막 모듈은 선단에 설치된 공급관(50)이 이동통로와 연통되도록 하여, 물통 내에서 격벽(14)에 장착된다. 그리고 중공사막 모듈 선단에 설치되어 중공사막에 의해 처리된 처리수가 배출되는 처리수관(48)은 격벽을 지나 물통 외측으로 연장되어 처리수를 물통 외측으로 배출시키게 된다.

본 실시예에서, 상기 원수통(12)은 물통(10)의 상부 내측에 수평방향으로 분리판(16)을 설치하여 물통(10)을 상하로 분리함으로써 형성할 수 있다. 상기 분리판(16)은 격벽(14)과 연결되어 분리판 위쪽의 내부 공간과 격벽 내부 공간인 이동통로(15)는 서로 연통된다. 상기 이동통로(15)는 격벽(14)에 설치되는 중공사막 모듈(20)을 통해 분리판 아래쪽 공간과 연통된다.

즉, 물통의 내부 공간 중 분리판(16) 위쪽의 공간은 원수통(12)을 이루고, 분리판 아래쪽의 공간은 물통(10)을 이루며, 분리판 위쪽의 원수통과 아래쪽 물통은 이동통로(15)를 매개로 서로 연통된다. 이에, 상대적으로 위쪽에 위치한 원수통(12)의 원수가 격벽에 의해 형성되는 이동통로(15)를 따라 흘러내려 격벽에 설치된 공급관을 통해 중공사막 모듈로 유입되어 물통으로 공급된다.

여기서 상기 분리판(16)은 격벽(14)을 향해 하향 기울어지도록 경사지게 형성되어 원수가 격벽에 의해 형성되는 이동통로(15)로 원활하게 흘러내려갈 수 있도록 한다.

이와 같이 도 4의 실시예의 경우, 물통(10)에 원수 이송을 위한 이동통로(15)와 원수가 저장되는 원수통(12)을 일체로 형성하여, 원수공급을 위한 별도의 구성부를 갖출 필요가 없게 된다. 이에, 물통(10)의 내측에 형성된 격벽(14)에 중공사막 모듈(20)을 장착하여 이동통로와 연결시키는 것으로 수처리 장치 조립을 완료할 수 있게 된다.

상기 물통(10)에 장착되는 상기 중공사막 모듈(20)은 복수개의 중공사막을 구비하며 물통(10)의 원수를 여과 처리한다. 상기 중공사막 모듈(20)은 물통(10)에 착탈가능하게 결합된다. 물통(10)과 중공사막 모듈(20) 사이는 기밀을 유지하여, 원수의 누출을 방지한다. 기밀 유지를 위해 물통(10)과 중공사막 모듈(20) 사이에 실링부재가 더 설치될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 중공사막 모듈(20)은 수두에 의한 압력차를 이용하여 무동력으로 원수를 여과 처리한다. 중공사막에 가해지는 외압을 높이기 위해, 상기 중공사막 모듈(20)은 물통(10) 바닥쪽에 배치된다.

도 5는 수처리 장치의 또다른 실시예로, 선적용 컨테이너를 수처리 장치로 사용한 구조를 예시하고 있다. 본 실시예는 컨테이너에 한정되지 않으며 대형 물통과 같이 크기가 큰 구조물에 대해 모두 적용가능하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 수처리 장치(500)는 컨테이너로 이루어진 물통(10) 내측 상부에 수평방향으로 분리판(16)이 설치되어 물통(10)의 상부에 물통과 분리되는 원수통(12)을 형성하고, 상기 분리판에 연결되어 상하방향으로 연장되는 격벽(14)을 설치하여 원수가 이동되는 이동통로(15)를 형성한다. 그리고 상기 격벽(14)에는 복수개의 중공사막 모듈(20)을 장착하여 물통(10) 내에 배치한다. 상기 격벽(14)에 설치되는 중공사막 모듈은 선단에 설치된 공급관(50)이 이동통로(15)와 연통되도록 하여, 물통 내에서 격벽(14)에 설치된다. 본 실시예에서, 상기 각 중공사막 모듈에서 수처리된 처리수가 배출되는 처리수관(48)은 공통의 배출라인(51)으로 연결된다. 상기 배출라인(51)은 물통을 이루는 컨테이너의 별도의 공간으로 연결되거나, 컨테이너 외측으로 연장되어 처리수를 배출할 수 있도록 되어 있다.

본 실시예와 같이 대형의 컨테이너와 같이 용량이 큰 물통을 사용하여 수처리 장치를 구현함으로써, 처리 용량을 높일 수 있게 된다.

도 6과 도 7은 수처리 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다.

본 실시예의 수처리 장치(600)는 원수가 유입되어 수용되는 물통(10)과, 상기 물통(10)에 설치되어 수처리가 이루어지는 중공사막 모듈(20), 상기 물통(10) 상부에 위치하는 원수통(12), 상기 원수통과 중공사막 모듈을 연결하는 호스(21)를 포함하며, 원수통(12)은 상기 물통(10)의 상단에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

상기 원수통(12)은 상단이 개방된 물통(10) 상단에 놓여져 물통을 덮는 커버를 이루며, 필요시 원수통을 물통 상단에서 이격시켜 필요한 작업을 수행할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해, 상기 원수통(12)의 측면에는 하부로 연장되는 지지대(17)가 설치되고, 상기 물통(10)의 측면 상부에는 상기 지지대(17) 형성 위치에 대응되는 위치에 설치되고 상단과 하단이 개방되어 상기 지지대가 관통되는 가이드홀더(18) 및 상기 가이드홀더(18) 옆에 설치되고 상단이 개방되고 하단이 막혀 상기 지지대가 끼워져 지지되는 지지홀더(19)가 설치된다.

상기 지지대(17)는 도 6에 도시된 바와 같이, 원수통의 대향되는 양측의 외측면에 각각 설치된다. 상기 지지대의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 상기 지지대(17)는 직선 형태로 연장된 구조로 원수통(12)에 수직방향으로 설치될 수 있다. 상기 지지대의 길이는 대략 물통 상단에 원수통이 놓여졌을 때, 지지대의 하단이 물통 저부에 근접할 정도의 길이로 형성될 수 있다. 상기 물통(10) 상단에 원수통(12)이 정확히 놓여졌을 때를 기준으로 지지대(17)와 대응되는 위치에서 물통 측면에 가이드홀더(18)가 설치된다. 상기 가이드홀더(18)는 지지대가 슬라이딩가능하게 삽입될 수 있도록 지지대와 대응되는 단면 구조를 이루며 상단과 하단이 개방된 구조로 되어 있다. 이에, 지지대(17)를 가이드홀더(18)에 끼우게 되면 지지대가 가이드홀더 하단을 지나 계속 슬라이딩하게 되어, 원수통(18)은 물통쪽으로 이동하여 물통 상단에 커버 형태로 놓여지게 된다.

상기 지지홀더(19)는 가이드홀더(18) 바로 옆에 위치하여 물통(10)의 외측면에 설치된다. 상기 지지홀더(19)는 가이드홀더와 같이 지지대(17)가 끼워질 수 있도록 지지대와 대응되는 단면 구조를 이루며, 상단은 개방되고 하단은 막혀진 구조로 되어 있다. 상기 지지홀더(19)의 상하방향으로의 길이는 지지대를 충분히 고정할 수 있는 정도면 충분하며 특별히 한정되지 않는다. 이에, 지지대(17)가 지지홀더(19)에 끼워지게 되면 지지대의 하단이 막혀있는 지지홀더(19)의 하단에 걸리면서 지지대가 지지홀더에 끼워져 세워지게 된다. 따라서 원수통(12)은 지지홀더(19)에 끼워진 지지대(17)에 의해 물통에서 들어올려져 이격되고, 물통 상단은 개방된다. 이에, 물통 상단을 개방된 상태로 유지하며 필요한 작업을 수행할 수 있게 된다.

여기서 상기 원수통(12)은 바닥면에 호스와 연결되는 배출구가 형성되며, 상기 바닥면은 배출구를 향해 하향 기울어지도록 경사지게 형성되어 원수가 호스쪽으로 원활하게 흘러내려갈 수 있도록 한다. 또한, 상기 호스(21)는 플렉시블한 재질로 이루어져, 물통에 대해 원수통의 이동시 자유롭게 휘어져 원수통과 중공사막 모듈의 연결상태를 계속 유지할 수 있다.

이에, 필요시 지지대(17)를 가이드홀더(18)에 끼워 원수통(12)을 물통(10) 상단에 접하도록 올려놓거나, 지지대(17)를 지지홀더(19)에 끼워 물통 상단에서 원수통을 이격시켜 물통 상단을 개방할 수 있게 된다.

도 8과 도 9는 본 실시예의 중공사막 모듈의 구조를 도시하고 있다.

본 실시예에서 상기 중공사막 모듈(20)은 물통(10)에 결합되는 소켓(40)과, 상기 소켓(40)에 설치되고 물통(10) 내부로 연장되는 하우징(42), 상기 하우징(42) 내에 구비되고 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막(44), 상기 소켓(40)에 설치되고 상기 중공사막(44)과 연결되어 처리수가 모이는 콜렉터(46), 상기 콜렉터(46)에 연결되어 처리수가 배출되는 처리수관(48), 상기 소켓(40)에 설치되어 원수를 공급하는 공급관(50), 상기 공급관(50)에 연결되고 하우징(42) 내부로 연장되어 원수가 배출되는 투입관(52), 상기 투입관(52) 선단에 설치되어 투입관(52)을 통해 배출되는 원수를 중공사막(44)에 충돌시키기 위한 원수분산부(60)를 포함한다.

상기 소켓(40)은 물통(10)에 중공사막 모듈(20)을 착탈가능하게 장착할 수 있도록 물통(10)과의 결합을 위한 체결부(30)를 구비한다. 상기 소켓(40)은 물통(10) 측면에 설치되는 체결구(11)에 결합된다. 상기 체결구(11)는 소켓(40)의 체결부(30)와 서로 맞물려 결합되는 구조로 이루어진다. 본 실시예에서 상기 체결부(30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 외주면에 수나사(32)가 형성된 구조로 되어 있다. 이에 대응하여 상기 물통(10)에 설치되는 체결구(11)는 내주면에 상기 수나사와 체결되도록 암나사가 형성된 구조일 수 있다.

도 10과 도 11은 중공사막 모듈(20)의 체결부에 대한 또다른 실시예를 도시하고 있다.

본 실시예의 중공사막 모듈(20)에서 체결부(30)의 구조를 제외하고 다른 구성부는 위에서 언급한 구조와 동일하며, 이하 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략한다.

도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 중공사막 모듈(20)에 있어서 체결부(30)는 내주면에 암나사(34)가 형성된 구조일 수 있다. 이에 대응하여 상기 물통(10)에 설치되는 체결구(11)는 외주면에 수나사가 형성되고 외측으로 돌출된 원형 관 구조로, 상기 체결부의 암나사(34)와 체결되는 구조일 수 있다.

상기 체결부(30)의 수나사(32) 또는 암나사(34)의 크기 등의 사양은 다양하게 변형가능하며, 예를 들어 국제규격에 맞춰 형성함으로서 세계 모든 곳에서 사용하는 물통(10)에 장착 가능하다.

도 12는 상기 소켓의 다양한 형태를 예시하고 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 소켓(40)은 원형이나 사각형 또는 사각 모서리를 갖는 원형 구조로 이루어질 수 있다. 상기 소켓의 형태는 다양하게 변형가능하며 특별히 한정되지 않는다.

여기서, 상기 소켓(40)은 물통(10)과의 나사체결을 위해 일방향으로 회전시켜야 한다. 이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 소켓(40)의 회전을 용이하게 실시할 수 있도록 소켓(40)은 외주면에 돌기(41)가 간격을 두고 돌출 형성될 수 있다. 따라서, 소켓(40)이 원형인 구조의 경우에도 소켓을 용이하게 회전시킬 수 있게 된다.

상기 소켓(40)을 물통(10)에 결합시키게 되면 소켓(40)이 물통(10) 측면에 밀착되면서 설치되고, 소켓(40)의 내측면에 설치된 하우징(42)은 물통(10) 내부로 삽입된다.

상기 하우징(42)은 일단이 소켓(40)에 결합되며, 타단은 개방된 원통형태를 이룬다.

상기 하우징(42)은 원통 형태에 한정되지 않으며 사각통이나 다각 단면 형태 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

상기 하우징(42)은 중공사막(44)을 감싸 보호하는 역할을 하게 된다.

상기 콜렉터(46)는 소켓(40) 내부에 설치되며, 콜렉터(46)의 중앙을 관통하여 원수가 배출되는 투입관(52)이 설치된다. 상기 투입관(52)은 콜렉터(46)를 지나 하우징(42) 내부로 소정 길이 연장된다.

상기 소켓(40)의 외측면에는 공급관(50)이 설치되어 상기 투입관(52)에 연결된다.

상기 공급관(50)은 도 13에 도시된 바와 같이, 직선형태 또는 90도로 굽어진 형태로 이루어질 수 있다. 또는 상기 공급관(50)은 소켓(40) 외측에 설치되거나 소켓(40) 내부에 설치될 수 있으며, 다양하게 변형 가능하다.

상기 공급관(50)으로 유입된 원수는 투입관(52)을 통해 콜렉터(46) 중앙을 지나 하우징(42) 내부로 배출된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 상기 중공사막(44)은 콜렉터(46)에 일단이 결합되어, 내부통로(45)가 콜렉터(46)와 연통된다. 상기 중공사막(44)은 투입관(52)의 주위를 따라 콜렉터(46)에 결합된다. 이에, 상기 중공사막(44)은 콜렉터(46) 중앙에 설치된 투입관(52)과 하우징(42) 사이의 공간에 배치된다. 따라서, 본 중공사막 모듈(20)은 투입관(52)이 중공사막(44)의 중심부에 배치되어 원수를 공급하는 구조를 이룬다.

상기 중공사막(44)은 일단이 콜렉터(46)에 결합되고 하우징(42)을 따라 연장되며, 타단은 구속되지 않아 자유롭게 유동가능한 자유단을 이룬다.

이에, 적은 운동에너지에도 중공사막(44)이 잘 흔들릴 수 있어 원수에 의한 세척 효과를 극대화할 수 있게 된다.

상기 처리수관(48)은 소켓(40) 외측면에 설치되며 소켓(40) 내부의 콜렉터(46)에 연통된다. 중공사막(44)을 콜렉터(46)에 모인 처리수는 처리수관(48)을 통해 중공사막 모듈(20) 밖으로 배출된다. 상기 처리수관(48)은 별도의 호스(도 1의 도면부호 49 참조) 등을 설치하여 아래로 길게 연장시킬 수 있다. 아래로 연장된 호스(49)는 사이폰 원리에 의한 흡입압을 중공사막(44)에 가하게 된다. 이에, 중공사막(44)의 유효투과압력을 증가시켜 수처리 능력을 높일 수 있게 된다.

상기 원수분산부(60)는 투입관(52)을 통해 하우징(42) 중앙으로 공급되는 원수를 중공사막(44)에 충돌시킬 수 있도록 하우징(42) 내주면쪽으로 유도한다.

이를 위해, 본 실시예의 원수분산부(60)는 투입관(52) 선단에 설치되어 원수의 진행을 차단하는 차단부재(62)와, 투입관(52) 선단부 외주면을 따라 간격을 두고 형성되어 원수를 배출하는 복수개의 출구(66)를 포함한다. 상기 출구와 출구 사이는 차단부재(62)를 지지하는 지지부재(64)를 이룬다. 즉, 지지부재(64) 사이에 형성된 출구(66)로 원수가 배출되며, 지지부재의 끝에 차단부재(62)가 고정된다.

이에, 투입관(52)으로 유입된 원수는 차단부재(62)에 의해 막혀 하우징(42) 중앙으로 바로 나가지 못하고 차단부재(62)와 투입관(52) 선단 사이에 형성된 출구(66)를 통해 방사방향으로 분출된다. 따라서, 투입관(52) 외주부를 따라 배치된 중공사막(44)으로 원수가 분출되어, 원수의 흐름에 의한 물리적 에너지가 중공사막(44)에 가해짐에 따라 중공사막(44)은 하우징(42) 내에서 흔들리게 된다. 이와 같이, 원수 공급시 발생되는 운동에너지를 활용하여 별도의 동력원없이 중공사막(44)을 유동시킴으로써 오염물질을 세척할 수 있게 된다.

상기 지지부재(64)는 차단부재(62)를 투입관(52) 선단에서 이격시킨 상태로 고정한다. 상기 출구(66)는 투입관(52)의 원주방향을 따라 고르게 형성된다. 이에, 출구(66)로부터 분출되는 원수는 하우징(42) 내주면 전면으로 고르게 분출된다.

본 실시예에서 상기 차단부재(62)는 평판 구조일 수 있으며, 도 6과 도 8에 도시된 바와 같이, 외측으로 돌출된 원뿔형태를 이룰 수 있다. 또한, 상기 차단부재(62)의 중심에는 원수의 일부를 배출할 수 있도록 홀(68)이 더 형성될 수 있다.

또한, 도 13과 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 원수분산부(60)는 상기 차단부재(62)의 내측에 설치되고 상기 투입관(52)을 향해 점차적으로 직경이 줄어드는 원뿔형태의 유도부재(70)를 더 포함한다.

상기 유도부재(70)는 차단부재(62)에 일체로 형성될 수 있다. 상기 유도부재(70)의 측면 경사 각도는 다양하게 변경가능하며 특별히 한정되지 않는다.

이에, 투입관(52)에서 배출되는 원수는 유도부재(70)의 경사진 측면을 따라 흘러나가 중공사막(44) 쪽으로 분출된다. 상기 유도부재(70)는 원수의 흐름을 보다 원활하게 중공사막(44)쪽으로 유도하여 원수의 흐름이 갖는 에너지의 손실을 최소화할 수 있다.

이하, 본 실시예의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서 물통(10)에 대한 원수의 공급은 별도의 외부 동력원 없이 원수통과 물통의 높이차에 의한 위치에너지를 이용하여 이루어진다. 상대적으로 높은 위치에 위치한 원수통에 저장된 원수는 상대적으로 낮은 위치에 위치한 물통으로 공급된다. 이때, 원수는 물통에 설치된 중공사막 모듈(20)을 통해 물통으로 공급된다.

원수는 공급관(50)을 통해 중공사막 모듈로 공급되며 투입관(52)을 통해 하우징(42) 내부로 유입된 후 하우징(42)을 거쳐 중공사막 모듈(20)이 설치된 물통(10) 내부에 채워지게 된다.

이 과정에서 원수는 투입관(52) 선단에서 중공사막(44)으로 흘러나가 중공사막(44)과 충돌하게 된다. 즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 투입관(52)을 통해 하우징(42) 중앙으로 배출되는 원수는 투입관(52) 선단의 차단부재(62)에 설치된 유도부재(70)에 의해 그 흐름 방향이 하우징(42) 내주면쪽으로 바뀌게 된다. 이에, 원수는 투입관(52) 선단과 차단부재 사이의 출구(66)를 통해 중공사막(44)으로 분출된다. 따라서, 투입관(52)에서 분출되는 원수가 가지고 있는 운동에너지가 중공사막(44)에 가해져 중공사막(44)이 유동된다.

이와 같이, 물통(10)으로 원수를 공급하는 과정에서 원수의 흐름을 이용하여 중공사막(44)을 유동시킴으로써, 중공사막(44) 표면에 부착된 오염물질을 제거할 수 있게 된다. 또한, 원수가 계속 공급되는 동안 중공사막(44)을 지속적으로 유동시킴으로써, 중공사막(44) 표면에 오염물질이 부착되는 것을 최소화하고 장기간 청소가 불필요한 상태를 유지할 수 있게 된다.

물통 내에 채워진 원수의 수두압에 의해, 원수는 중공사막(44)을 통과하여 여과 처리된다. 중공사막(44)의 내부통로(45)로 여과된 처리수는 콜렉터(46)에 모아지고 콜렉터에 설치된 처리수관(48)을 통해 외부로 배출된다.

따라서, 본 실시예의 수처리 장치는 전력이나 외부 동력 공급없이 원수 공급 과정에서 중공사막의 세척이 이루어져 별도의 관리 없이도 장기간 사용이 가능하다.

또한, 세계 공용으로 사용되는 드럼통이나 물통, 컨테이너 등을 수처리 장치로 활용할 수 있어, 사용이 용이하며 활용도를 높일 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 물통 11 : 체결구
12 : 원수통 13 : 원수관
14 : 격벽 15 : 이동통로
16 : 분리판 17 : 지지대
18 : 가이드홀더 19 : 지지홀더
20 : 중공사막 모듈 21 : 호스
30 : 체결부 32 : 수나사
34 : 암나사 40 : 소켓
42 : 하우징 44 : 중공사막
45 : 내부통로 46 : 콜렉터
48 : 처리수관 50 : 공급관
52 : 투입관 60 : 원수분산부
62 : 차단부재 64 : 지지부재
66 : 출구 70 : 유도부재

Claims (11)

1. 원수가 채워지는 적어도 하나 이상의 물통과, 상기 물통으로 원수를 공급하는 원수공급부, 및 상기 물통에 설치되고 내부에 원수를 수압차에 의해 여과하는 중공사막이 구비되어 물통의 원수를 수처리하는 적어도 하나 이상의 중공사막 모듈을 포함하고,
   상기 원수공급부는 상기 물통 상부에 위치하며 높이차에 의한 위치에너지를 이용하여 원수를 상기 중공사막 모듈을 통해 물통 내부로 공급하는 구조이고, 상기 중공사막 모듈은 원수공급부로부터 물통으로 공급되는 원수를 중공사막에 충돌시켜 중공사막을 유동시키는 구조의 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 원수공급부는 상기 물통 상부에 위치하며 물통으로 공급될 원수가 수용되는 적어도 하나 이상의 원수통과, 상기 원수통의 바닥과 중공사막 모듈을 연결하여 원수가 이동되는 원수관을 포함하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 원수통은 상기 물통의 상단에 착탈 가능하게 설치된 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 원수통은 상단이 개방된 물통 상단에 놓여져 물통을 덮는 커버를 이루며, 상기 원수통의 측면에는 하부로 연장되는 지지대가 설치되고, 상기 물통의 측면 상부에는 상기 지지대 형성 위치에 대응되는 위치에 설치되고 상단과 하단이 개방되어 상기 지지대가 관통되는 가이드홀더 및 상기 가이드홀더 옆에 설치되고 상단이 개방되고 하단이 막혀 상기 지지대가 끼워져 지지되는 지지홀더가 설치되어, 상기 지지대를 가이드홀더 또는 지지홀더에 선택적으로 결합하는 구조의 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 물통 상부 내측에 물통의 내부 공간을 상하로 분리하는 분리판이 설치되어 물통의 상부가 원수통을 이루고, 상기 물통의 내측에는 상기 원수통과 연통되고 물통 바닥쪽으로 연장되는 격벽에 의해 형성되는 이동통로가 원수가 이동되는 원수관을 이루며, 격벽에 상기 중공사막 모듈이 장착되어 상기 이동통로를 통해 원수를 공급받는 구조의 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 물통은 격벽에 복수개의 중공사막 모듈이 간격을 두고 배열 설치되며, 각 중공사막 모듈에 설치되어 처리수가 배출되는 처리수관은 공통의 배출라인으로 연결되어 처리수를 외부로 배출하는 구조의 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   중공사막 모듈은 물통에 결합되는 소켓과, 상기 소켓에 설치되고 물통 내부로 연장되는 하우징, 상기 하우징 내에 구비되고 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막, 상기 소켓에 설치되고 상기 중공사막과 연결되어 처리수가 모이는 콜렉터, 상기 콜렉터에 연결되어 처리수가 배출되는 처리수관, 상기 소켓에 설치되어 원수를 공급하는 공급관, 상기 공급관에 연결되고 하우징 내부로 연장되어 원수가 배출되는 투입관, 상기 투입관 선단에 설치되어 투입관을 통해 배출되는 원수를 중공사막에 충돌시키기 위한 원수분산부를 포함하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 투입관은 소켓 중앙에 설치되어 하우징의 중앙에 배치되고, 상기 중공사막은 상기 투입관을 중심으로 투입관과 하우징 내주면 사이에 배치되는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 원수분산부는 투입관 선단에 설치되어 원수의 흐름을 막는 차단부재와, 상기 투입관의 선단부 외주면에 중공사막을 향해 형성되어 원수를 중공사막으로 배출되는 복수개의 출구를 포함하는 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소켓은 물통과의 결합을 위한 체결부를 더 포함하고,
    상기 체결부는 소켓에 설치되고 외주면에 수나사가 형성된 구조이고, 상기 물통에는 내주면에 암나사가 형성된 체결구가 형성되어, 상기 체결부가 체결구에 나사체결되어 착탈가능하게 결합되는 구조의 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 소켓은 물통과의 결합을 위한 체결부를 더 포함하고,
    상기 체결부는 소켓에 설치되고 내주면에 암나사가 형성된 구조이고, 상기 물통에는 외주면에 수나사가 형성된 체결구가 형성되어, 상기 체결부가 체결구에 나사체결되어 착탈가능하게 결합되는 구조의 중공사막 모듈을 이용한 수처리 장치.

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