KR102102561B1 - 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삼투압 작용에 의한 크로스 플로우로 기공의 막힘 현상이 없이 고순수, 고정밀 여과능력을 가져 폐수에 포함된 파티클은 물론 기름 등과 같은 폐수의 종류에 상관없이 고효율의 폐수 처리가 가능하고, 무게가 가벼우며, 기공 막힘에 의한 주기적인 역세척이 불필요한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치에 관한 것으로서, 그 구성은 다수의 관형 여과막 모듈로 이루어진 폐수여과부와; 상기 폐수여과부에 폐수를 공급하는 폐수 공급조와; 상기 폐수여과부에 의해 여과된 여과수가 저장되는 여과수 저장조와; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수공급라인과; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수배출라인과; 상기 폐수공급라인과 폐수배출라인의 사이를 연결하는 분기라인과; 상기 분기라인의 전.후 폐수공급라인 상에 설치되는 순환펌프 및 공급펌프;로 이루어진 것이다.

Description

관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치{HIPURE WASTED WATER TREATMENT DEVICE USE TUBULAR MEMBRANE}

본 발명은 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삼투압 작용에 의한 크로스 플로우로 기공의 막힘 현상이 없이 고순수, 고정밀 여과능력을 가져 폐수에 포함된 파티클은 물론 기름 등과 같은 폐수의 종류에 상관없이 고효율의 폐수 처리가 가능하고, 무게가 가벼우며, 기공 막힘에 의한 주기적인 역세척이 불필요한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 여과장치의 운전은 여과공정과 세척공정으로 구분된다. 여과공정이란 부유물질을 함유한 원수를 여과장치에 유입시켜 부유물질이 제거된 깨끗한 여과수를 배출시키는 공정으로, 원수 중의 부유물질을 여과장치의 여과층 내의 공극에 분리, 침전, 관성충돌, 차단, 흡착, 응집 등의 복잡한 메커니즘으로 억류, 포획시키고, 깨끗한 물만 여과수로 배출시키는 과정이다.

여과공정을 계속 진행하면, 여과층 내의 공극은 점점 부유물질로 채워지고 여과저항이 증가하여 더 이상 여과공정을 계속할 수 없는 상태가 된다. 이때 깨끗한 세척수와 공기 등을 주입하여 공극에 포획된 부유물질을 제거하기 위한 세척공정이 필요하다. 따라서 여과장치의 성능은 부유물질의 제거효율, 여과속도, 여과지속시간, 세척수 사용량, 세척빈도 및 세척시간 등에 의해 결정된다.

그러나 종래의 폐수 처리를 위한 여과장치는 상기한 바와 같이 부유물질, 즉 파티클로 인한 막힘 현상으로 주기적인 역세척 공정을 수행해야만 될 뿐만 아니라 기름 등과 같은 오염물질이 포함된 폐수의 종류에 따른 여과 성능이 저하되고 시간이 많이 사용됨으로써 여과 장치의 성능 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2014-0044086호 (2014.04.14.공개.)

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 삼투압 작용에 의한 크로스 플로우로 기공의 막힘 현상이 없이 고순수, 고정밀 여과능력을 가져 폐수에 포함된 파티클은 물론 기름 등과 같은 폐수의 종류에 상관없이 고효율의 폐수 처리가 가능하고, 무게가 가벼우며, 기공 막힘에 의한 주기적인 역세척이 불필요한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치의 한 형태는, 다수의 관형 여과막 모듈로 이루어진 폐수여과부와; 상기 폐수여과부에 폐수를 공급하는 폐수 공급조와; 상기 폐수여과부에 의해 여과된 여과수가 저장되는 여과수 저장조와; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수공급라인과; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수배출라인과; 상기 폐수공급라인과 폐수배출라인의 사이를 연결하는 분기라인과; 상기 분기라인의 전.후 폐수공급라인 상에 설치되는 순환펌프 및 공급펌프;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관형 여과막 모듈은 공급 매니폴드와, 배출 매니폴드 사이의 관체 내부에 수평의 관형 여과막이 다발 형태로 구비되고, 상기 다수의 관형 여과막은 상기 공급 매니폴드 및 배출 매니폴드와 서로 연이어 통하게 구성된 것을 특징으로 하고, 상기 관형 여과막은 표면에 치밀하고 균일한 0.03㎛ 이하의 기공을 가지며, 외측은 유기농 부직포로 감싸진 형태를 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관형 여과막은 PP(폴리프로필렌), PVDF(폴리플루오린화비닐라덴), PES(폴리에테르 술폰), PA(폴리아미드)의 소재 중에 어느 하나를 선택해서 사용한 것을 특징으로 하고, 상기 관형 여과막 모듈이 수직방향으로 간격을 두고 다수 구비되고, 수직의 일측 관형 여과막 모듈과 타측 관형 여과막 모듈은 서로 공급과 배출이 반대로 이루어지도록 교호되게 배치되어 전체적으로 지그재그 형태를 이루도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 다수의 관형 여과막 모듈로 이루어진 폐수여과부와; 상기 폐수여과부에 폐수를 공급하는 폐수 공급조와; 상기 폐수여과부에 의해 여과된 여과수가 저장되는 여과수 저장조와; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수공급라인과; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수배출라인과; 상기 폐수공급라인과 폐수배출라인의 사이를 연결하는 분기라인과; 상기 분기라인의 전.후 폐수공급라인 상에 설치되는 순환펌프 및 공급펌프;로 구성되고, 상기 관형 여과막 모듈은 공급 매니폴드와, 배출 매니폴드 사이의 관체 내부에 수평의 관형 여과막이 다발 형태로 구비되고, 상기 관형 여과막은 표면에 치밀하고 균일한 0.03㎛ 이하의 기공을 가지며, 외측은 유기농 부직포로 감싸진 형태를 이루어지고, 상기 관형 여과막은 PP(폴리프로필렌), PVDF(폴리플루오린화비닐라덴), PES(폴리에테르 술폰), PA(폴리아미드)의 소재 중에 어느 하나를 선택해서 사용함으로써 삼투압 작용에 의한 크로스 플로우로 기공의 막힘 현상이 없이 고순수, 고정밀 여과능력을 가져 폐수에 포함된 파티클은 물론 기름 등과 같은 폐수의 종류에 상관없이 고효율의 폐수 처리가 가능하고, 무게가 가벼우며, 기공 막힘에 의한 주기적인 역세척이 불필요해 장치의 성능 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 관형 여과막 모듈의 외관을 나타낸 사진.
도 3은 도 2의 내부 구조를 나타낸 사진.
도 4는 도 2의 관형 여과막을 확대 촬영한 사진.
도 5는 도 2의 관형 여과막에 의한 여과 상태를 나타낸 부분 확대 예시도.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 의한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 관형 여과막 모듈의 외관을 나타낸 사진이며, 도 3은 도 2의 내부 구조를 나타낸 사진이고, 도 4는 도 2의 관형 여과막을 확대 촬영한 사진이며, 도 5는 도 2의 관형 여과막에 의한 여과 상태를 나타낸 부분 확대 예시도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 공급 매니폴드(11)와, 베츨 매니폴드(12) 사이의 관체(13) 내부에 수평의 관형 여과막(14)이 다발 형태로 구비되고, 상기 관형 여과막(14)은 표면에 치밀하고 균일한 0.03㎛ 이하의 기공(14a)을 가지며, 외측은 유기농 부직포(15)로 감싸진 형태를 이루는 관형 여과막 모듈(10)이 수직방향으로 간격을 두고 다수 구비되고, 수직의 일측 관형 여과막 모듈(10)과 타측 관형 여과막 모듈(10)은 서로 공급과 배출이 반대로 이루어지도록 교호되게 배치되어 전체적으로 지그재그 형태의 폐수 분리부()를 구성한다.

또한, 상기 관형 여과막(14)은 PP(폴리프로필렌,polypropylene), PVDF(폴리플루오린화비닐라덴), PES(폴리에테르 술폰, polyether sulfone), PA(폴리아미드)의 소재 중에 어느 하나를 선택해서 사용할 수 있다. 이들 소재는 플라스틱 중에서도 밀도가 가볍고, 기계적 강도가 크며, 내열성 및 내약품이 우수한 특성을 갖는다. 직경은 5mm, 8mm, 12mm로 구분되어 생산되어지나 폐수 처리의 환경 및 조건에 따라 변경될 수 있음은 당연하다.

이러한 관형 여과막(14)의 소재는 표면이 매끄러워 내측으로 흐르는 폐수에 포함된 파티클이 내측 표면에 부착되는 것을 허용하지 않으며, 표면에 형성된 기공(14a)이 0.03㎛ 이하의 직경으로 치밀하고 균일적으로 형성됨에 따라 오가닉 부직포(15)에 의한 삼투압작용으로 크로스 플로우를 형성함과 동시에 파티클에 의한 기공 막힘현상을 완전히 배제한다. 따라서 주기적인 역세 작업이 전혀 불필요하고, 단순히 폐수에 구연산 등과 같은 세정용액을 첨가하여 흘려 보내는 것만으로도 충분하다.

상기 관형막 여과막 모듈(10)은 다발 형태로 구비된 관형 여과막(14)의 개수에 따라 그 직경이 형성되고, 직경의 크기는 폐수 처리의 용량을 결정한다. 그리고, 크로스 플로우(cross flow)는 관형 여과막(14)의 외측을 감싸는 오가닉 부직포(15)에 의한 삼투압 작용에 의해 이루어지며, 폐수의 신속처리를 의미하고, 삼투압에 의해 물과 분리된 파티클의 농축액은 반복적인 순환계통에 의해 거의 완전한 탈수를 마친 상태로 후처리 공정으로 옮겨져 별도로 처리된다.

이와 함께 공급과 배출이 반대로 위치되게 인접한 수직의 일측 관형 여과막 모듈(10)과 타측 관형 여과막 모듈(10)을 서로 교호되게 배치하여 전체적으로 지그재그 형태를 이루도록 하는 것은 관형 여과막 모듈(10)의 직경과 함께 폐수 처리의 용량과 효율을 높이는데 결정적인 역할을 한다. 즉, 수직 방향의 지그재그 형태로 관형 여과막 모듈(10)의 개수와, 각각의 관형 여과막 모듈(10)의 직경이 커질수록 폐수 처리의 용량과 효율이 증대하는 것을 의미한다.

한편, 본 발명에 의한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치는 폐수여과부(1)에 폐수를 공급하기 위한 폐수 공급조(2)와, 폐수여과부(1)에 의해 여과된 여과수 저장조(3)를 포함한다. 또한 폐수여과부(1)의 입구는 폐수공급라인(4)에 의해 폐수 공급조(2)의 일측에 연결되고, 폐수여과부(1)의 출구는 폐수배출라인(5)에 의해 폐수 공급조(2)의 타측에 연결된다.

그리고, 폐수공급라인(4)과 폐수배출라인(5)의 사이는 분기라인(6)에 의해 연결되고, 분기라인(6)과 폐수공급라인(4) 사이의 폐수공급라인(4) 상에는 순환펌프(7)가 설치되어 순환계통을 이루며, 폐수공급라인(4)은 공급펌프(8)를 더 포함함으로써 폐수여과부(1)에 대한 폐수의 공급이 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명은 먼저, 공급펌프(8)에 의한 폐수 공급조(2)로부터 폐수가 폐수여과부(1)로 유입되고, 이 유입된 폐수는 수직방향으로 지그재그식으로 설치된 폐수여과부(1) 각각의 관형 여과막 모듈(10)을 통과하게 된다. 이때, 각각의 관형 여과막 모듈(10)의 내부로 유입된 폐수는 관형 여과막 모듈(10)의 내부에 다발로 구비된 각각의 관형 여과막(14)을 통과하면서 도 5에 도시된 바와 같이 삼투압 작용에 의한 크로스 플로우(cross flow)를 형성하게 된다.

즉, 물과 작은 소분자는 관형 여과막(14)의 표면에 0.03㎛ 이하의 직경으로 형성된 다수의 기공(14a)을 통해 관형 여과막(14)에 대하여 직교되는 방향으로 관형 여과막(14)의 내측에서 외측 방향으로 빠져 나오고, 폐수에 포함된 파티클(P)은 수평방향으로 흘러가면서 크로스 플로우(cross flow)를 형성하는 것을 반복하게 되는 것이다.

그리고, 관형 여과막 모듈(10)에 의해 여과된 여과수는 여과조 저장조(3)에 별도로 모여져 저장되거나 방류되고, 농축된 파티클 용액은 다시 폐수 공급조(2)에 보내지거나 순환펌프(7)의 작동에 의한 분기라인(6)을 통해 다시 폐수여과부(1)를 재공급됨으로써 연속 순환 사이클을 이루게 되는 것이다.

이같이 본 발명은 다수의 관형 여과막 모듈로 이루어진 폐수여과부와; 상기 폐수여과부에 폐수를 공급하는 폐수 공급조와; 상기 폐수여과부에 의해 여과된 여과수가 저장되는 여과수 저장조와; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수공급라인과; 상기 폐수여과부와 폐수 공급조의 사이를 연결하는 폐수배출라인과; 상기 폐수공급라인과 폐수배출라인의 사이를 연결하는 분기라인과; 상기 분기라인의 전.후 폐수공급라인 상에 설치되는 순환펌프 및 공급펌프;로 구성되고, 상기 관형 여과막 모듈은 공급 매니폴드와, 배출 매니폴드 사이의 관체 내부에 수평의 관형 여과막이 다발 형태로 구비되고, 상기 관형 여과막은 표면에 치밀하고 균일한 0.03㎛ 이하의 기공을 가지며, 외측은 유기농 부직포로 감싸진 형태를 이루어지고, 상기 관형 여과막은 PP(폴리프로필렌), PVDF(폴리플루오린화비닐라덴), PES(폴리에테르 술폰), PA(폴리아미드)의 소재 중에 어느 하나를 선택해서 사용함으로써 삼투압 작용에 의한 크로스 플로우로 기공의 막힘 현상이 없이 고순수, 고정밀 여과능력을 가져 폐수에 포함된 파티클은 물론 기름 등과 같은 폐수의 종류에 상관없이 고효율의 폐수 처리가 가능하고, 무게가 가벼우며, 기공 막힘에 의한 주기적인 역세척이 불필요해 장치의 성능 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명에 의한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의한 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

1: 폐수여과부
10: 관형 여과막 모듈 11: 공급 매니폴드
12: 배출 매니폴드 13: 관체
14: 관형 여과막 15: 유기농 부직포
2: 폐수 공급조 3: 여과수 저장조
4: 폐수공급라인 5: 폐수배출라인
6: 분기라인 7: 순환펌프
8: 공급펌프

Claims (5)

1. 다수의 관형 여과막 모듈(10)로 이루어진 폐수여과부(1)와, 상기 폐수여과부(1)에 폐수를 공급하는 폐수 공급조(2)와, 상기 폐수여과부(1)에 의해 여과된 여과수가 저장되는 여과수 저장조(3)와, 상기 폐수여과부(1)와 폐수 공급조(2)의 사이를 연결하는 폐수공급라인(4)과, 상기 폐수여과부(1)와 폐수 공급조(2)의 사이를 연결하는 폐수배출라인(5)과, 상기 폐수공급라인(4)과 폐수배출라인(5)의 사이를 연결하는 분기라인(6)과, 상기 분기라인(6)의 전.후 폐수공급라인(4) 상에 설치되는 순환펌프(7) 및 공급펌프(8)로 구성되고, 상기 관형 여과막 모듈(10)이 수직방향으로 간격을 두고 다수 구비되고, 수직의 일측 관형 여과막 모듈(10)과 타측 관형 여과막 모듈(10)은 서로 공급과 배출이 반대로 이루어지도록 교호되게 배치되어 전체적으로 지그재그 형태를 이루도록 구성되며, 상기 관형 여과막 모듈(10)은 공급 매니폴드(11)와 배출 매니폴드(12) 사이에 관체(13)를 구비한 것에 있어서,
   상기 관체(13)는 다발로 수평의 관형 여과막(14)을 포함하고, 상기 관형 여과막(14)은 표면에 치밀하고 균일한 0.03㎛ 이하의 기공(14a)을 가지며, 유기농 부직포(15)가 상기 관형 여과막(14)을 감싸고, 상기 관형 여과막(14)의 내측은 매끄럽게 가공 및 형성되며, 상기 관형 여과막(14)의 재질은 PP(폴리프로필렌), PVDF(폴리플루오린화비닐라덴), PES(폴리에테르 술폰), PA(폴리아미드)의 소재 중에 어느 하나를 선택적으로 사용한 것을 특징으로 한 관형 여과막을 이용한 고효율 폐수 처리장치.
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