KR101820602B1

KR101820602B1 - 이동식 수처리 막여과 장치 및 이를 사용한 수처리 방법

Info

Publication number: KR101820602B1
Application number: KR1020160123802A
Authority: KR
Inventors: 최양훈; 백미화; 안형욱; 윤태광
Original assignee: 롯데케미칼 주식회사
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-01-19

Abstract

본 발명의 이동식 수처리 막여과 장치는 입자상 물질을 응집하여 약품처리수를 배출하는 수직형 응집조, 상기 수직형 응집조에서 유입된 약품처리수를 용존공기에 의해 슬러지를 부상시키는 용존공기부상조(DAF), 상기 용존공기부상조 내에 형성되며, 상면이 개방되어 상기 용존공기부상조와 연통되는 침지조 및 상기 침지조 내에 수용되는 막모듈을 포함한다.

Description

이동식 수처리 막여과 장치 및 이를 사용한 수처리 방법{MOVABLE MEMBRANE FILTRATION APPARATUS FOR PURIFYING WATER AND METHOD FOR PURIFYING WATER USING THE SAME}

본 발명은 이동식 수처리 막여과 장치 및 이를 사용한 수처리 방법에 관한 것이다.

산업의 발전, 인구증가로 효율적인 물 사용과 처리 기술에 관심이 높아지고 있다. 최근 정수 처리, 하-폐수 처리, 해수 담수화 공정 등에서 수질의 안정성을 확보하기 위해서 정수처리 기술에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

평상시의 상수도시설 및 급수시설 등의 정수처리 기술에 대해서는 많은 연구가 이루어지고 있으나, 시설 고장 또는 홍수 등의 비상시의 급수 시스템에 대한 개발도 필요하다.

종래의 이동형 정수처리 설비는 장치의 부피 및 무게 등의 제약으로 제한적인 수처리 공정을 행하거나, 이동성에 문제가 있었다.

이에, 공정이 밀집(compact)시켜, 부피 및 무게가 감소로 이동이 용이하면서도 수처리 효율이 우수한 수처리 장치가 필요하다.

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일본 공개특허공보 특개평07-214047호

본 발명의 목적은 이동이 용이하고 수처리 효율이 우수한 이동식 수처리 막여과 장치 및 이를 사용한 수처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점은 이동식 수처리 막여과 장치에 관한 것이다.

일 구체예에 따르면, 상기 이동식 수처리 막여과 장치는 입자상 물질을 응집하여 약품처리수를 배출하는 수직형 응집조, 상기 수직형 응집조에서 유입된 약품처리수를 용존공기에 의해 슬러지를 부상시키는 용존공기부상조(DAF), 상기 용존공기부상조 내에 형성되며, 상면이 개방되어 상기 용존공기부상조와 연통되는 침지조 및 상기 침지조 내에 수용되는 막모듈을 포함한다.

상기 수직형 응집조는 상부에 개구부가 형성된 격벽에 의해 제1챔버와 제2챔버를 형성하고, 상기 제1챔버와 상기 제2챔버는 상부가 연통되어 있고, 원수가 제1챔버 하부로 주입되어 상부의 개구부를 거쳐 제2챔버 하부로 이동하며, 상기 제2챔버 하부에는 상기 용존공기부상조와 연결하는 채널이 형성될 수 있다.

상기 제2챔버 하부에는 상기 침지조로부터 농축된 슬러지가 유입되는 유입관이 형성될 수 있다.

상기 용존공기부상조 상부에는 슬러지 배출구가 형성되며, 상기 슬러지 배출구에 의해 배출된 슬러지는 원심분리장치에 의해 고액분리될 수 있다.

상기 침지조 하부에는 슬러지 농축부가 형성될 수 있다.

상기 슬러지 농축부는 슬러지가 중력에 의해 농축될 수 있다.

상기 원심분리장치로부터 형성된 슬러지는 상기 침지조의 슬러지 농축부로 유입되도록 회수배관이 형성될 수 있다.

상기 막모듈은 처리수 배관에 의해 처리수를 배출하며, 상기 처리수 배관은 사이폰 현상에 의해 처리수를 배출할 수 있다.

상기 침지조 하부는 무폭기되는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 수처리 방법에 관한 것이다.

일 구체예에서, 상기 수처리 방법은 상기 이동식 수처리 막여과 장치를 이용한 것일 수 있다.

본 발명은 이동이 용이하고 수처리 효율이 우수한 이동식 수처리 막여과 장치 및 이를 사용한 수처리 방법을 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 이동식 수처리 막여과 장치 구조를 간단히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예의 수직형 응집조의 구조를 간단히 도시한 것이다.

이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다.

이동식 수처리 막여과 장치

도 1을 참고하여 본발명의 일 구체예에 따른 이동식 수처리 막여과 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 이동식 수처리 막여과 장치 구조를 간단히 도시한 것이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 구체예에 따른 이동식 수처리 막여과 장치(100)는 입자상 물질을 응집하여 약품처리수를 배출하는 수직형 응집조(10), 상기 수직형 응집조에서 유입된 약품처리수를 용존공기에 의해 슬러지를 부상시키는 용존공기부상조(DAF)(20), 상기 용존공기부상조(20) 내에 형성되며, 상면이 개방되어 상기 용존공기부상조(20)와 연통되는 침지조(30) 및 상기 침지조(30) 내에 수용되는 막모듈(35)을 포함한다.

수직형 응집조(10)는 원수 유입관(L1)을 통해 원수 유입구(11)로 유입된 원수의 유기물질들을 응집시켜 제거하는 역할을 한다. 구체예에서, 상기 원수는 유기물질을 응집시키는 약품과 함께 상기 원수 유입구(11)로 유입될 수 있다. 예를 들어 상기 수직형 응집조(10)는 원수 유입구(11)로부터 유입된 원수의 입자상 물질을 응집하여 약품처리수를 채널(21)로 배출할 수 있다. 상기 수직형 응집조(10)는 종래 응집조와 달리 수직형의 구조로 되어 있어, 응집조가 차지하는 부피를 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기 원수는 관내에서 응집제와 함께 급속 혼화로 전처리된 것일 수 있다. 이 경우 원수 유입관(L1)은 구비되지 않고, 관내 혼화조와 채널 등으로 연통될 수도 있다. 상기 전처리는 관내에서 혼화시킴으로써, 이동식 수처리 막여과 장치에 적합하다.

도 2를 참고하여 상기 수직형 응집조(10)를 보다 자세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 구체예의 수직형 응집조의 구조를 간단히 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 수직형 응집조(10)는 상부에 개구부(13)가 형성된 격벽(15)에 의해 제1챔버(17)와 제2챔버(19)를 형성하고, 상기 제1챔버(17)와 상기 제2챔버(19)는 상부가 연통되어 있고, 원수가 제1챔버(17) 하부로 주입되어 상부의 개구부(13)를 거쳐 제2챔버(19) 하부로 이동하며, 상기 제2챔버(19) 하부에는 상기 용존공기부상조(20)와 연결하는 채널(21)이 형성될 수 있다.

상기 수직형 응집조(10)의 격벽(15)은 상부에 개구부(13)가 형성되어 있어, 중력에 의해 밀도가 높은 응집된 입자상 물질이 제1챔버(17)에서 제2챔버(19)로 넘어가는 것을 방지할 수 있고, 수처리 효율을 개선시킬 수 있다.

다른 구체예에서, 수직형 응집조(10)는 유체 흐름 방향의 수직으로 형성된 배플(미도시)을 하나 이상 포함할 수 있고, 이 경우 응집된 입자상 물질의 제거하는데 더욱 효과적이다.

다시 도 1을 참고하면, 도 1에는 상기 수직형 응집조(10)가 용존공기부상조(DAF)(20)와 동일한 높이에 형성되어 있으나, 상기 수직형 응집조(10)가 용존공기부상조(DAF)(20) 보다 높은 곳에 위치시킴으로써, 수처리 장치의 동력비를 절감할 수 있다.

상기 용존공기부상조(DAF)(20)는 수직형 응집조(10)에서 채널(21)을 통해 유입된 약품처리수를 용존공기에 의해 슬러지를 부상시키는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 용존공기부상조(DAF)(20)는 수직형 응집조(10)에서 약품처리수가 유입되는 위치(채널(21) 쪽의 위치))에 용존공기로부터 미세기포를 발생시켜, 약품처리수에 섞여 있는 슬러지를 미세기포에 부착시킨다. 미세기포에 부착된 슬러지는 용존공기부상조(20)의 수면으로 부상하게 되고, 이를 슬러지 배출구(23)로 배출시킬 수 있다. 상기 슬러지 배출구(23)는 슬러지를 막여과 장치 밖으로 배출하는 것이 아니라, 슬러지 농축부(37)로 이송시킬 수 있다.

상기 용존공기부상조(DAF)(20)는 미세기포를 발생시키기 위한 미세기포 발생장치(40)를 구비할 수 있다. 상기 미세기포 발생장치(40)는 유체 내에 미세기포를 발생시킬 수 있는 것이면 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 침지조(30)는 상기 용존공기부상조(20) 내에 형성되고, 상면이 개방되어 상기 용존공기부상조(20)와 연통된다. 침지조(30)가 용존공기부상조(20) 내의 공간을 활용하여 설치됨으로써, 수처리 장치의 부피를 줄일 수 있고, 별도의 관 또는 이송 설비를 구비하지 않아도 되어 간편한 장점이 있다. 또한 침지조(30)의 상면이 개방되어 있어 용존공기부상조(20)를 거친 약품처리수는 침지조(30)로 유입될 수 있다. 침지조 내로 유입된 약품처리수는 침지조(30) 내의 막모듈(35)에 의해 여과되고, 슬러지 농축부(37)에 농축될 수 있다. 상기 슬러지 농축부(37)의 슬러지는 유입관(L4)을 통해 수직형 응집조(10)로 다시 유입될 수 있다.

상기 침지조(30) 내에는 막모듈(35)이 장착된다. 상기 막모듈(35)의 막 종류는 수처리 장치가 투입될 환경 및 원수의 상태 등에 따라 적절히 조절할 수 있으며, 예를 들어, 상기 막은 정밀여과막 또는 한외여과막일 수 있다. 상기 막모듈(35)에 의해 여과된 처리수는 처리수 배관(L3)으로 배출될 수 있고, 이때 상기 처리수 배관(L3)는 사이폰 방식으로 처리수를 배출할 수 있다. 사이폰 방식으로 처리수를 배출하는 경우 동력비가 절감되는 효과가 있다.

상기 침지조(30) 하부는 무폭기된다. 구체적으로, 본 발명의 이동식 수처리 막여과 장치(100)의 침지조(30)에 유입되는 물은 관내 급속 혼화 및/또는 (배플을 포함하는 또는 포함하지 않는) 수직형 응집조(10), 및 용존공기부상조(20) 등의 처리를 거치면서 슬러지 및 불순물 함량이 낮아, 침지조(30) 및 막모듈(35)은 산기장치가 필요 없는 장점이 있다.

상기 침지조(30)는 하부에 슬러지 농축부(37)가 형성될 수 있다. 상기 슬러지 농축부(37)는 슬러지가 중력에 의해 농축될 수 있다. 구체적으로, 상기 침지조(30)는 상면이 개방되어 있어, 상기 용존공기부상조(20)에서 슬러지 배출구(23)으로 배출되지 못한 일부 슬러지가 중력에 의해 슬러지 농축부(37)에 농축될 수 있다. 또한, 침지조(30) 내의 막모듈(35)에 의해 여과되는 슬러지 역시 중력에 의해 슬러지 농축부(37)에 농축될 수 있다. 상기 슬러지 농축부(37)의 농축된 슬러지는 수직형 응집조(10)에 다시 유입될 수 있으며, 이 때 수직형 응집조(10)의 제2챔버(19) 하부에는 농축된 슬러지가 유입되는 유입관(L4)이 형성될 수 있다. 상기 슬러지 농축부는 고농축 슬러지를 배출하는 고농축 슬러지 배출관(L5)을 구비할 수 있다. 상기 고농축 슬러지 배출관(35)은 슬러지 배출구(23)과 달리 고농축 슬러지를 막여과 장치 외부로 배출할 수 있고, 그 중량은 원수의 1% 이하일 수 있다.

다른 구체예에서, 상기 이동식 수처리 막여과 장치는 슬러지 배출구(23)에 연결된 원심분리장치(50)를 더 구비할 수 있다. 상기 원심분리장치(50)는 당업자에게 알려진 원심분리장치(50)를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 상기 원심분리장치(50)는 상기 슬러지 배출구(23)에 의해 배출된 슬러지를 고액분리하고, 분리된 농축슬러지는 원심분리배관(L2)에 의해 상기 슬러지 농축부(37)로 유입될 수 있고, 나머지 상징수는 회수관(L6)을 통해 원수 유입관(L1)에 합류되어 회수될 수 있다. 상기 상징수의 회수로 이동식 수처리 막여과 장치의 여과율을 더욱 증가시킬 수 있다.

본 발명의 이동식 수처리 막여과 장치는 고농축 슬러리 배출관(L5) 외에는 슬러리를 배출하지 않고, 원심분리배관(L2), 유입관(L4) 및 회수관(L6)을 통해 전량(또는 대부분) 수직형 응집조(10)으로 재유입되어 여과율이 99% 이상일 수 있다.

수처리 방법

본 발명의 일 구체예에 따른 수처리 방법은 상기 이동식 수처리 막여과 장치에 의해 수처리하는 방법일 수 있으며, 상기 방법은 장치의 이동이 용이하고 수처리 효율이 우수하여 비상시의 급수 시스템에 적합하다.

이상 본 발명의 구체예예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구쳬예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

10: 수직형 응집조 11: 원수 유입구 　
15: 격벽 17: 제1챔버
19: 제2챔버 20: 용존공기부상조
21: 채널 23: 슬러지 배출구
30: 침지조 35: 막모듈
37: 슬러지리 농축부 40: 미세공기 발생장치
50: 원심분리기 100: 이동식 수처리 여과막 장치
L1: 원수 유입관 L2: 원심분리배관
L3: 처리수 배관 L4: 유입관
L5: 고농축 슬러지 배출관 L6: 회수관

Claims

입자상 물질을 응집하여 약품처리수를 배출하는 수직형 응집조;
상기 수직형 응집조에서 유입된 약품처리수를 용존공기에 의해 슬러지를 부상시키는 용존공기부상조(DAF);
상기 용존공기부상조 내에 형성되며, 상면이 개방되어 상기 용존공기부상조와 연통되는 침지조; 및
상기 침지조 내에 수용되는 막모듈;
을 포함하는 이동식 수처리 막여과 장치이고,
상기 수직형 응집조는 상부에 개구부가 형성된 격벽에 의해 제1챔버와 제2챔버를 형성하고, 상기 제1챔버와 상기 제2챔버는 상부가 연통되어 있고, 원수가 원수 유입구를 통해 제1챔버 하부로 주입되어 상부의 개구부를 거쳐 제2챔버 하부로 이동하며, 상기 제2챔버 하부에는 상기 용존공기부상조와 연결하는 채널이 형성되고,
상기 제2챔버 하부에는 상기 침지조로부터 농축된 슬러지가 유입되는 유입관이 형성되며,
상기 용존공기부상조 상부에는 슬러지 배출구가 형성되고, 상기 슬러지 배출구에 의해 배출된 슬러지는 원심분리장치에 의해 고액분리되고,
상기 원심분리장치로부터 형성된 슬러지는 상기 침지조의 슬러지 농축부로 유입되도록 원심분리배관이 형성되고, 슬러지를 제외한 상징수는 회수관을 통해 원수 유입관에 합류되어 회수되는 이동식 수처리 막여과 장치.
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제1항에 있어서,
상기 침지조 하부에는 슬러지 농축부가 형성된 이동식 수처리 막여과 장치.
제5항에 있어서,
상기 슬러지 농축부는 중력에 의해 농축되는 이동식 수처리 막여과 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 막모듈은 처리수 배관에 의해 처리수를 배출하며, 상기 처리수 배관은 사이폰 현상에 의해 처리수를 배출하는 이동식 수처리 막여과 장치.
제1항에 있어서,
상기 침지조 하부는 무폭기되는 이동식 수처리 막여과 장치.
제1항, 제5항 내지 제6항, 및 제8항 내지 제9항중 어느 한 항의 이동식 수처리 막여과 장치를 이용한 수처리 방법.