KR102143114B1

KR102143114B1 - 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치

Info

Publication number: KR102143114B1
Application number: KR1020200003725A
Authority: KR
Inventors: 김남두; 김가영; 남귀숙; 엄한용; 박미현; 최강원
Original assignee: 주식회사 코레드; 한국농어촌공사
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2040-01-10

Abstract

본 발명은 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지의 원수를 수용하는 막분리조; 및 상기 막분리조에 수용되고, 고분자 용액으로 코팅되어 분리막이 형성되는 내측면을 가지며 부직포가 권취되어 튜브 형상으로 형성된 양단 관통의 관형지지체와, 복수의 상기 관형지지체가 이격 배열되어 다발 형태로 몰딩되어 있으며 복수의 상기 관형지지체를 감싸도록 형성되어 복수의 상기 관형지지체를 통하여 상기 원수로부터 상기 오염유발원이 여과된 처리수가 일시 수용되는 공간이 형성된 하우징을 포함하는 침지형 관형 여과막 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하여, 침지형 관형 여과막 모듈을 이용하여 각종 오염유발원들을 포집하여 부영양화를 방지 또는 해소할 수 있도록 한 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치에 관한 것이다.

Description

호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치{FILTERING TYPE WATER TREATMENT APPARATUS FOR REMOVING ALGAL BLOOM AND ORGANIC POLLUTANT}

본 발명은 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침지형 관형 여과막 모듈을 이용하여 각종 오염유발원들을 포집하여 부영양화를 방지 또는 해소할 수 있도록 한 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치에 관한 것이다.

수중에서의 먹이사슬은 1차 생산자로서 태양에너지에 의하여 광합성을 하고 무기물에서 유기물을 생산하는 식물성 플랑크톤과 이 식물성 플랑크톤을 먹는 동물성 플랑크톤, 또한 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤을 먹는 물고기 등의 소비자로 그 관계가 이루어지고, 여기에 물을 정화하는 유용 미생물들이 있어 항상 깨끗한 물을 형성하게 됨으로 수중 생태계가 유지되어진다.

하지만, 생활의 도시화와 산업화가 급진전됨에 따라 오수의 발생량의 증가는 물론, 증가된 오수로 인해 주변 수계로 영양염류(예컨대 질소, 인 등)가 유입되어 수계의 부영양화를 초래하게 된다.

이러한 부영양화에 의해 수중에는 유해 남조류와 같은 수중식물이 이상적으로 다량 발생하게 되는 소위 녹조현상이 발생하게 되고, 물론 식물성 플랑크톤이 광합성 작용에 의해 산소를 계속 생산하고 있다.

하지만, 이미 폭발적으로 증가한 수중식물이 소비하는 산소량에는 미치지 못하게 되어, 수중식물이 수중에 함유된 용존산소까지 전부 소비하게 되면 산소결핍에 의해 모두 죽게 될 뿐만 아니라, 수중에 사는 물고기와 같은 동식물 등도 산소부족으로 모두 폐사하는 등 수중 생태계를 파괴하게 된다.

뿐만 아니라, 죽은 수중 동식물이 밑바닥으로 침전하면서 곧 부패하기 때문에 악취를 방출하게 되어 물의 오염도에 매우 심각한 영향을 미치게 되는 것이다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 다양한 방안이 모색되고 있는데, 예컨대 분수, 수차, 폭기, 교반, 여과, 약품첨가 방법 등을 들 수가 있다.

상기 방법중 일례로 폭기(Aeration)법은 오염된 물속에 순간적으로 다량의 산소를 공급하여 줌과 동시에 물속에서 빠져 나오기 어려운 과잉의 유해한 이산화탄소나 질소를 빼내는 방법으로 일반적으로 많이 사용되는 것이다.

하지만, 녹조 현상 등 부영양화 현상을 나타내는 소규모 담수호나 농업용 호소나 저수지 또는 연못에 대하여 예를 들어 폭기법을 사용할 경우 소규모 담수호나 농업용 호소나 저수지 또는 연못의 모든 부분으로 산소가 균등하게 전달되지를 못하는 점이 문제시된다.

아울러, 상술한 내용중 정화 역할을 하는 유용 미생물은 통상 플록(floc)이라는 군집을 이루고 있는데, 이러한 폭기 방법을 사용하게 되면 오히려 유용 미생물의 플록형성에 역행하는 효과를 보이게 되어 부영양화의 억제에 있어 큰 효과를 보지 못하게 된다.

또한, 약품주입방법의 경우도 녹조현상을 해결하면서 수중에 충분한 산소를 공급할 수는 있으나, 이 약품 자체의 독성으로 인해 물속에 사는 물고기와 같은 수중동물이 죽게되는 악순환이 계속되는 것이며, 특히 위에 열거한 방법들을 시행하는 데에는 막대한 비용이 요구된다는 단점이 있다.

현재로서는 수중의 부영양화를 다른 후유증 없이 해결하면서도 악영향을 발생시키지 않는 특별한 대책이 없는 실정이어서, 이에 대한 개선이 요구된다.

상기와 같은 관점에서 발명된 것으로 등록특허 제10-1562652호의 "조류 제거용 선회와류식 물순환 장치 및 이를 이용한 부영양화에 의한 녹조 현상 제거 방법"(이하 선행기술)과 같은 것을 들 수 있다.

그러나, 선행기술은 동력발생부와 동력전달부 등 구동력을 외부로부터 전달받아 가동되어야 하므로, 에너지의 효율적인 관리 측면에서 분명한 한계점이 있었다.

따라서, 동력 소모를 고려할 필요없이 저전력으로 유해남조류를 포함한 각종 조류와 같은 유기 오염 유발원으로 인한 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지의 부영양화를 효율적으로 방지 또는 저감할 수 있는 장치의 개발이 절실한 것이다.

등록특허 제10-1562652호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 침지형 관형 여과막 모듈을 이용하여 각종 오염유발원들을 포집하여 부영양화를 방지 또는 해소할 수 있도록 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지의 원수를 수용하는 막분리조; 및 상기 막분리조에 수용되고, 고분자 용액으로 코팅되어 분리막이 형성되는 내측면을 가지며 부직포가 권취되어 튜브 형상으로 형성된 양단 관통의 관형지지체와, 복수의 상기 관형지지체가 이격 배열되어 다발 형태로 몰딩되어 있으며 복수의 상기 관형지지체를 감싸도록 형성되어 복수의 상기 관형지지체를 통하여 상기 원수로부터 상기 오염유발원이 여과된 처리수가 일시 수용되는 공간이 형성된 하우징과, 상기 관형지지체의 내부로 세정용 에어를 주입하는 산기관을 포함하는 침지형 관형 여과막 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치를 제공할 수 있을 것이다.

여기서, 상기 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지의 상기 오염유발원을 흡입하는 포집유닛을 더 포함하며, 상기 막분리조는 상기 포집유닛과 배관 연결되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 포집유닛은, 상기 저수지의 수면에 부유하여 상기 수면으로부터 상기 오염유발원이 섞인 상기 원수를 흡입하는 입수구를 구비한 포집부표와, 상기 포집부표와 상기 막분리조를 상호 연결하는 회수 배관상에 장착되어 상기 원수를 상기 막분리조측으로 이송시키는 구동력을 발생시키는 회수펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징의 외부로부터 상기 관형지지체의 내부로 유입된 상기 원수가 상기 분리막을 통해 상기 오염유발원만 여과되어 상기 관형지지체의 외측면으로부터 상기 처리수로 배출되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 분리막의 세정이 이루어지도록 상기 하우징의 하부로부터 관형지지체의 내부로 유입된 세정용 에어는 수직 상승하여 상기 하우징의 상부로부터 배출되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 막분리조는, 상기 막분리조에 수용된 상기 오염유발원이 섞인 상기 원수의 수위를 측정하며, 상기 포집유닛의 회수펌프와 전기적으로 연결되어 상기 수위가 설정값 범위를 벗어나면 상기 회수펌프에 가동 신호를 전달하는 수위계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징의 하부에 배치된 상기 산기관과 배관 연결되어 외부로부터 상기 세정용 에어를 공급하는 공기 배관과, 상기 공기 배관의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 상기 침지형 관형 여과막 모듈의 상부측과 연결되며 상기 처리수가 일시 수용되는 공간을 가지는 처리수 헤더를 포함하는 이상(two-phase)처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 침지형 관형 여과막 모듈은, 상기 하우징에 구비되며, 상기 처리수가 배출되며 상기 처리수 헤더와 연결되는 처리수 배관과, 상기 처리수 헤더와 연결되어 상기 침지형 관형 여과막 모듈로부터 배출되는 처리수를 집수하는 처리수 집수관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 처리수 배관은 상기 하우징의 측면 또는 중앙에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 막분리조와 배관 연결되어 상기 막분리조에서 1차 농축된 상기 오염유발원을 상기 1차 농축보다 더욱 농축시키는 2차 농축을 실시하는 농축조를 더 포함하며, 상기 농축조에는 상기 막분리조에 수용된 상기 침지형 관형 여과막 모듈과 별도로 침지형 관형 여과막 모듈이 수용되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 농축조와 배관 연결되며 농축된 상기 오염유발원이 일시 수용되는 응집탱크 또는 응집제가 투입되는 가압부상조에 설치되어 구동력을 전달받아 가동되어 상기 농축조로부터 이송된 상기 오염유발원을 가압하여 상기 농축조보다 더욱 농축시키는 가압부상장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 막분리조를 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지 부근에 설치하는 제1 단계; 상기 막분리조와 포집유닛을 연결하고, 상기 포집유닛을 상기 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지에 설치하는 제2 단계; 상기 막분리조에 수용되고, 고분자 용액으로 코팅되어 분리막이 형성되는 내측면을 가지며 부직포가 권취되어 튜브 형상으로 형성된 양단 관통의 관형지지체와, 복수의 상기 관형지지체가 이격 배열되어 다발 형태로 몰딩되어 있으며 복수의 상기 관형지지체를 감싸도록 형성되어 복수의 상기 관형지지체를 통하여 상기 원수로부터 상기 오염유발원이 여과된 처리수가 일시 수용되는 공간이 형성된 하우징과, 상기 관형지지체의 내부로 세정용 에어를 주입하는 산기관을 포함하는 침지형 관형 여과막 모듈을 준비하는 제3 단계; 상기 침지형 관형 여과막 모듈의 하부측에 배치되고, 세정용 에어를 상기 침지형 관형 여과막 모듈의 내부로 분사하는 산기관과, 상기 산기관과 배관 연결되어 외부로부터 상기 세정용 에어를 공급하는 공기 배관과, 상기 공기 배관의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 상기 침지형 관형 여과막 모듈의 상부측과 연결되며 상기 처리수가 일시 수용되는 공간을 가지는 처리수 헤더를 포함하는 이상(two-phase)처리 모듈을 순차적으로 상기 막분리조 내에 설치하는 제4 단계; 및 상기 산기관의 상단부에 상기 침지형 관형 여과막 모듈을 설치하고, 상기 하우징에 구비된 처리수 배관을 상기 처리수 헤더와 연결하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치의 설치 방법을 제공할 수 도 있음은 물론이다.

여기서, 상기 제4 단계에서, 기밀 및 수밀 유지를 위하여 상기 처리수 헤더의 상하단부를 밀봉하는 과정을 더 포함하며, 상기 처리수 헤더의 직경은 상기 공기 배관의 직경보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 침지형 관형 여과막 모듈에 세정용 에어를 저항없이 수직 상승시켜 항시 세정토록 하므로, 관형지지체의 확실한 세정은 물론 녹조류를 포함한 각종 조류와 같은 오염유발원의 포집 여과 또한 확실하게 이루어지므로, 부영양화를 방지 또는 해소할 수 있게 될 것이다.

특히, 본 발명은 소규모 담수호나 농업용 호소의 수질 개선에 큰 효과가 있으며, 전술한 바와 같은 조류의 포집 성능 외에도 녹조류등 오염물질을 제거함으로써 COD나 TOC 또는 TP 등의 수치를 개선하는 수처리 성능을 대폭적으로 향상시키는 효과를 도모할 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명은 항시 구동력의 발생에 의존하여 동력소모가 극심한 기존의 조류발생 방지 장치와 달리 동력 소모를 최소화하여 오염유발원을 포집 여과하고 세정할 수 있으므로, 에너지의 효율적인 관리 측면에서 매우 유용한 발명이다.

따라서, 본 발명은 장치 전체의 내구성과 수명 연한 증대 효과를 도모할 수 있게 될 것이다.

또한, 본 발명은 일정크기를 가진 침지형 관형 여과막 모듈 내에 최적의 배열 구조로써 다수의 관형지지체를 수용하였으므로, 한정된 공간과 면적으로부터 최대한의 오염유발원의 포집에 따른 여과량을 도출하고 최대한의 여과 효율을 끌어올림으로써, 부영양화 방지 및 저감에 큰 도움이 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 침지형 관형 여과막 모듈의 내부 구조를 도시한 단면 개념도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 침지형 관형 여과막 모듈의 전체적인 구조를 도시한 사시 개념도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 막분리조의 내부 구조를 도시한 개념도
도 6은 본 발명의 기타 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 막분리조의 설치 과정을 도시한 개념도
도 8은 본 발명의 기타 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도이다.

그리고, 도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도이다.

그리고, 도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 침지형 관형 여과막 모듈(10)의 내부 구조를 도시한 단면 개념도이다.

그리고, 도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 침지형 관형 여과막 모듈(10)의 전체적인 구조를 도시한 사시 개념도이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 막분리조(2)의 내부 구조를 도시한 개념도이다.

또한, 도 6는 본 발명의 기타 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도이다.

아울러, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 주요부인 막분리조(2)의 설치 과정을 도시한 개념도이다.

참고로, 도 2 및 도 6에서 일점쇄선은 오염유발원이 포함된 원수의 이동 방향을, 점선은 전기적 결선 관계를 나타낸다.

그리고, 도 3에서 일점쇄선 화살표는 오염유발원이 포함된 원수의 흐름 방향을, 점선 화살표는 세정용 에어의 흐름 방향을, 실선 화살표는 처리수의 흐름 방향을 나타낸다.

그리고, 도 5에서 좌측을 향하는 점선 화살표는 세정용 에어의 흐름 방향을, 우측을 향하는 실선 화살표는 처리수의 흐름 방향을 나타낸다.

또한, 도 6에서 실선 화살표는 처리수의 흐름 방향을 나타낸다.

본 발명은 도 1을 참조하여 살펴보면, 원수가 유입되는 막분리조와, 이러한 막분리조에 수용된 분리막을 통하여 원수에 포함된 각종 오염유발원이 여과되고, 여과된 처리수는 처리수 이송펌프에 의하여 방류되도록 한 것임을 파악할 수 있다.

한편, 본 발명은 도 2 및 도 3를 참조하여 살펴보면, 포집유닛(60)과 막분리조(2)가 배관 연결되고 막분리조(2)에는 관형지지체(100)와 하우징(200) 및 산기관(4)을 포함하는 침지형 관형 여과막 모듈(10)이 수용된 구조임을 파악할 수 있다.

우선, 포집유닛(60)은 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 농업용 호소(90)의 오염유발원을 흡입하는 역할을 수행하기 위하여 마련된 것이다.

여기서, 도면부호 ‘90’을 가리키는 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지 또한, 편의상 ‘농업용 호소(90)’로 기재하고자 한다.

그리고, 막분리조(2)는 포집유닛(60)과 배관 연결되어 오염유발원이 섞인 농업용 호소(90)의 원수를 수용하는 것이다.

또한, 침지형 관형 여과막 모듈(10)은 막분리조(2)에 수용된다.

침지형 관형 여과막 모듈(10)의 관형지지체(100)는 고분자 용액으로 코팅되어 분리막(110)이 형성되는 내측면을 가지며 부직포가 권취되어 튜브 형상으로 형성된 양단 관통의 부재이다.

아울러, 침지형 관형 여과막 모듈(10)의 하우징(200)은 복수의 관형지지체(100)가 이격 배열되어 다발 형태로 몰딩되어 있으며 복수의 관형지지체(100)를 감싸도록 형성되어 복수의 관형지지체(100)를 통하여 원수로부터 오염유발원이 여과된 처리수가 일시 수용되는 공간이 형성된 것이다.

아울러, 산기관(4)은 하우징(200)의 하부에 배치되어 관형지지체(100)의 내부로 세정용 에어를 주입하는 역할을 수행하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용이 가능함은 물론이다.

침지형 관형 여과막은 도 3과 같이 관형의 분리막(110)을 다발 형태로 일정 간격 이격시켜 모듈화한 것이다.

또한, 침지형 관형 여과막은 산기관(4)으로부터 세정용 에어가 수직 상승하는 유로 또한 일정하게 배열시킴으로써 세정 효과를 높여, 접착성이 있는 녹조류를 포함한 오염유발원이 분리막(110)에 접착되는 것을 방지할 수 있으므로, 오염유발원의 농축에 적합한 구조를 제공할 수 있을 것이다.

우선, 복수의 관형지지체(100)들이 하우징(200)에 몰딩 처리될 수 있도록 하기 위하여, 복수의 관형지지체(100)들 각각의 양단부 외주면과 하우징(200)의 개방된 양단부 내주면 사이를 에폭시 수지와 같은 소재로 몰딩 처리하여 고정되는 몰딩부(201, 도 3 참조)를 구비할 수 있다.

따라서, 하우징(200)의 외부로부터 관형지지체(100)의 내부로 유입된 원수는 도 3와 같이 분리막(110)을 통해 오염유발원이 여과되어 관형지지체(100)의 외측면으로부터 처리수 배관(230)을 거쳐 후술할 처리수 집수관(3)을 통하여 배출될 수 있다.

즉, 오염유발원이 포함된 처리대상인 원수는 복수의 관형지지체(100)들 각각에 의하여 확실하게 하우징(200)의 내부 공간과 격리되므로, 분리막(110)을 통한 원수의 여과 과정에 있어서, 원수와 처리수가 섞이거나 누설되는 등의 문제는 일절 발생하지 않게 된다.

또한, 분리막(110)의 세정이 이루어지도록 하우징(200)의 하부로부터 관형지지체(100)의 내부로 유입된 세정용 에어는 도시된 바와 같이 수직 상승하여 하우징(200)의 상부로부터 배출될 수 있을 것이다.

즉, 분리막(110) 표면에 장시간 여과에 따라 부착된 오염유발원의 세정 제거를 위하여 분사되는 세정용 에어는 복수의 관형지지체(100)들 각각에 의하여 확실하게 하우징(200)의 내부 공간과 격리되므로, 복수의 관형지지체(100)들 각각을 통한 세정용 에어의 통과에 따른 세정에 있어서, 세정용 에어가 처리수와 섞이거나 누설되는 등의 문제는 일절 발생하지 않게 된다.

이러한 관형지지체(100)는, 도 3와 같이 고분자 용액으로 코팅되어 분리막(110)이 형성되는 내측면을 가지며, 부직포가 권취되어 양단 관통의 튜브 형상으로 형성됨에 따라 내부에 중공부(120)를 형성하는 구조임을 파악할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 포집유닛(60)은 다시 도 2을 참조하여 살펴보면, 크게 포집부표(61)과 회수펌프(62)를 포함할 수 있다.

포집부표(61)는 농업용 호소(90의 수면에 부유하여 수면으로부터 오염유발원이 섞인 원수를 흡입하는 입수구(61p)를 구비한 것이다.

회수펌프(62)는 포집부표(61)와 막분리조(2)를 상호 연결하는 회수 배관(63)상에 장착되어 원수를 막분리조(2)측으로 이송시키는 구동력을 발생시키는 것이다.

따라서, 하우징(200)의 외부로부터 관형지지체(100)의 내부로 유입된 원수가 분리막(110)을 통해 오염유발원만 여과되어 관형지지체(100)의 외측면으로부터 처리수로 배출되는 것이다.

또한, 분리막(110)의 세정이 이루어지도록 하우징(200)의 하부로부터 관형지지체(100)의 내부로 유입된 세정용 에어는 수직 상승하여 하우징(200)의 상부로부터 배출되는 것이다.

한편, 막분리조(2)는, 막분리조(2)에 수용된 오염유발원이 섞인 원수의 수위를 측정하며, 포집유닛(60)의 회수펌프(62)와 전기적으로 연결되어 수위가 설정값 범위를 벗어나면 회수펌프(62)에 가동 신호를 전달하는 수위계(70)를 더 구비할 수도 있다.

여기서, 수위계(70)와 회수펌프(62)의 조합에 의하여 자동운전이 되도록 한다.

이때, 수위계(70)는, 녹조류와 같은 오염유발원의 경우 막분리조(2) 내부에 거품이 발생되므로, 퀵플로트(quick float) 타입의 것을 채용할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명은 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 이상(two-phase)처리 모듈(80)을 더 구비할 수도 있을 것이다.

이상처리 모듈(80)은 산기관(4)과 공기 분지관(81b)으로써 배관 연결되어 외부로부터 세정용 에어를 공급하는 공기 배관(81)과, 공기 배관(81)의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 침지형 관형 여과막 모듈(10)의 상부측과 연결되며 처리수가 일시 수용되는 공간을 가지는 처리수 헤더(82)를 포함할 수 있다.

한편, 침지형 관형 여과막 모듈(10)은, 도 4(a)와 같이 하우징(200)의 측면에 구비되거나 도 4(b)와 같이 하우징(200)의 중앙에 구비되며, 처리수가 배출되며 처리수 헤더(82)와 연결되는 처리수 배관(230)을 더 구비할 수도 있다.

또한, 침지형 관형 여과막 모듈(10)은, 처리수 헤더(82)와 연결되어 침지형 관형 여과막 모듈(10)로부터 배출되는 처리수를 집수하는 처리수 집수관(3, 이하 도 6 참조)을 더 구비할 수도 있을 것이다.

아울러, 본 발명에서는 도 5 및 도 7에서 처리수 배관(230)이 침지형 관형 여과막 모듈(10)의 상면으로부터 연결되어 처리수 헤더(82)측으로 연결된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이러한 구조에 국한되는 것은 아다.

즉, 도 5 및 도 7의 배관 연결 구조에서는 하우징(200)내 처리수를 배출시켜 주기 위한 유로를 제공하기 위한 도 4(b)에 도시된 실시예를 이용하여 나타낸 것이므로, 본 발명은 도 6와 같이 침지형 관형 여과막 모듈(10)의 측면, 즉 도 4(a)에 도시된 실시예와 같이 하우징(200)의 측면에 구비된 처리수 배관(230)과 처리수 집수관(3)이 연결되도록 한 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 도 6와 같이 막분리조(2)와 배관 연결되어 막분리조(2)에서 1차 농축된 녹조류와 같은 오염유발원을 1차 농축보다 더욱 농축시키는 2차 농축을 실시하는 농축조(6)를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

여기서, 농축조(6)에는 막분리조(2)에 수용된 침지형 관형 여과막 모듈(10)과 별도로 침지형 관형 여과막 모듈(10)이 수용되는 것이 여과 효율의 향상 및 여과량 증대의 측면에서 바람직하다.

이때, 농축조(6)는 막분리조(2)와 구성은 대동소이하되, 막분리조(2)에서 1차 농축된 오염유발원을 농축조(6)에서 2차 농축시킴으로써 처리유량을 줄여 장치 전체의 가동 부하를 줄이기 위한 역할 또한 수행하기 위하여 마련된 것이다.

그리고, 처리수 집수관(3)은 막분리조(2)의 침지형 관형 여과막 모듈(10)과 농축조(6)의 침지형 관형 여과막 모듈(10)로부터 각각 연결되어 처리수가 배출된다.

또한, 응집탱크(7)가 농축조(6)와 배관 연결되며 농축된 오염유발원이 일시 수용된다.

여기서, 응집탱크(7)에 녹조류와 같은 오염유발원을 응집시키는 응집제가 투입되는 약제 배관(7a)과, 응집탱크(7)의 일측에 연결되어 응집제에 의하여 응집된 오염유발원이 배출되는 조류배출관(7b)을 더 구비할 수도 있다.

이때, 조류배출관(7b)을 통해 배출된 응집된 오염유발원은 탈수 처리됨으로써, 최종 처리 가능한 상태가 될 것이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 여과형 수질개선장치의 설치 방법에 대하여 도 1 내지 도 6와 함께 도 7을 참조하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.

우선, 작업자는 막분리조(2)를 농업용 호소(90) 부근에 설치한다(S1: 제1 단계).

그리고, 작업자는 막분리조(2)와 포집유닛(60)을 연결하고, 포집유닛(60)을 농업용 호소(90)에 설치한다(S2: 제2 단계).

다음으로, 작업자는 관형지지체(100)와 하우징(200)을 포함하는 침지형 관형 여과막 모듈(10)을 준비한다(S3: 제3 단계).

이후, 작업자는 도 7(c) 내지 도 7(f)와 같이 산기관(4)과 공기 배관(81)과 처리수 헤더(82)를 포함하는 이상처리 모듈(80)을 순차적으로 막분리조(2) 내에 설치한다(S4: 제4 단계).

계속하여, 작업자는 산기관(4)의 상단부에 침지형 관형 여과막 모듈(10)을 설치하고, 하우징(200)에 구비된 처리수 배관(230)을 처리수 헤더(82)와 연결하는 작업을 실시한다(S5: 제5 단계).

여기서, 제4 단계(S4)에 있어서, 작업자는 도 7(c) 도 7(d)와 같이 원통 형상인 막분리조(2)의 중심에 공기 배관(81)을 배치하고, 공기 배관(81)을 중심으로 막분리조(2)의 바닥면에 복수의 산기관(4)을 방사상으로 배치하고 공기 배관(81)과 연결하는 작업을 실시하게 된다.

이때, 처리수 헤더(82)의 직경은 공기 배관(81)보다 크며, 기밀 및 수밀 유지를 위하여 처리수 헤더(81)의 상하단부를 밀봉하는 작업을 추가적으로 실시할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 전술한 실시예들과 같이 응집탱크(7)를 구비할 수도 있으며, 오염유발원의 농축도를 높이고자 도 8과 같이 가압부상장치를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

가압부상장치는 응집제가 투입되는 가압부상조에 설치되어 구동력을 전달받아 가동되어 상기 농축조로부터 이송된 상기 오염유발원을 가압하여 상기 농축조보다 더욱 농축시키는 역할을 수행하기 위하여 마련된 것이다.

여기서, 응집제는 FDA 승인을 받은 제품을 사용할 수도 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 침지형 관형 여과막 모듈을 이용하여 각종 오염유발원들을 포집하여 부영양화를 방지 또는 해소할 수 있도록 하는 여과형 수질개선장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

2...막분리조
3...처리수 집수관
4...산기관
5...배출펌프
6...농축조
7...응집탱크
7a...약제 배관
7b...조류배출관
10...침지형 관형 여과막 모듈
80...이상처리 모듈
81...공기 배관
81b...공기 분지관
82...처리수 헤더
100...관형지지체
110...분리막
120...중공부
200...하우징
201...몰딩부
230...처리수 배관
60...포집유닛
61...포집부표
61p...입수구
62...회수펌프
63...회수 배관
70...수위계
80...이상처리 모듈
81...공기 배관
82...처리수 헤더
90...농업용 호소
S1...제1 단계
S2...제2 단계
S3...제3 단계
S4...제4 단계
S5...제5 단계

Claims

오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지의 원수를 수용하는 막분리조; 및
상기 막분리조에 수용되고, 고분자 용액으로 코팅되어 분리막이 형성되는 내측면을 가지며 부직포가 권취되어 튜브 형상으로 형성된 양단 관통의 관형지지체와, 복수의 상기 관형지지체가 이격 배열되어 다발 형태로 몰딩되어 있으며 복수의 상기 관형지지체를 감싸도록 형성되어 복수의 상기 관형지지체를 통하여 상기 원수로부터 상기 오염유발원이 여과된 처리수가 일시 수용되는 공간이 형성된 하우징과, 상기 관형지지체의 내부로 세정용 에어를 주입하는 산기관을 포함하는 침지형 관형 여과막 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지의 상기 오염유발원을 흡입하는 포집유닛을 더 포함하며,
상기 막분리조는 상기 포집유닛과 배관 연결되는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 2에 있어서,
상기 포집유닛은,
상기 저수지의 수면에 부유하여 상기 수면으로부터 상기 오염유발원이 섞인 상기 원수를 흡입하는 입수구를 구비한 포집부표와,
상기 포집부표와 상기 막분리조를 상호 연결하는 회수 배관상에 장착되어 상기 원수를 상기 막분리조측으로 이송시키는 구동력을 발생시키는 회수펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 외부로부터 상기 관형지지체의 내부로 유입된 상기 원수가 상기 분리막을 통해 상기 오염유발원만 여과되어 상기 관형지지체의 외측면으로부터 상기 처리수로 배출되는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분리막의 세정이 이루어지도록 상기 하우징의 하부로부터 관형지지체의 내부로 유입된 세정용 에어는 수직 상승하여 상기 하우징의 상부로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 막분리조는,
상기 막분리조에 수용된 상기 오염유발원이 섞인 상기 원수의 수위를 측정하며, 상기 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지의 상기 오염유발원을 흡입하는 포집유닛의 회수펌프와 전기적으로 연결되어 상기 수위가 설정값 범위를 벗어나면 상기 회수펌프에 가동 신호를 전달하는 수위계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 하부에 배치된 상기 산기관과 배관 연결되어 외부로부터 상기 세정용 에어를 공급하는 공기 배관과, 상기 공기 배관의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 상기 침지형 관형 여과막 모듈의 상부측과 연결되며 상기 처리수가 일시 수용되는 공간을 가지는 처리수 헤더를 포함하는 이상(two-phase)처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 7에 있어서,
상기 침지형 관형 여과막 모듈은,
상기 하우징에 구비되며, 상기 처리수가 배출되며 상기 처리수 헤더와 연결되는 처리수 배관과,
상기 처리수 헤더와 연결되어 상기 침지형 관형 여과막 모듈로부터 배출되는 처리수를 집수하는 처리수 집수관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 8에 있어서,
상기 처리수 배관은 상기 하우징의 측면 또는 중앙에 형성되는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 막분리조와 배관 연결되어 상기 막분리조에서 1차 농축된 상기 오염유발원을 상기 1차 농축보다 더욱 농축시키는 2차 농축을 실시하는 농축조를 더 포함하며,
상기 농축조에는 상기 막분리조에 수용된 상기 침지형 관형 여과막 모듈과 별도로 침지형 관형 여과막 모듈이 수용되는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 10에 있어서,
상기 농축조와 배관 연결되며 농축된 상기 오염유발원이 일시 수용되는 응집탱크 또는
응집제가 투입되는 가압부상조에 설치되어 구동력을 전달받아 가동되어 상기 농축조로부터 이송된 상기 오염유발원을 부상하여 오염물질을 수거하는 부상장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치.
청구항 1의 막분리조를 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지 부근에 설치하는 제1 단계;
상기 막분리조와 포집유닛을 연결하고, 상기 포집유닛을 상기 오염유발원이 포함된 소규모 담수호나 농업용 호소 또는 저수지에 설치하는 제2 단계;
상기 막분리조에 수용되고, 고분자 용액으로 코팅되어 분리막이 형성되는 내측면을 가지며 부직포가 권취되어 튜브 형상으로 형성된 양단 관통의 관형지지체와, 복수의 상기 관형지지체가 이격 배열되어 다발 형태로 몰딩되어 있으며 복수의 상기 관형지지체를 감싸도록 형성되어 복수의 상기 관형지지체를 통하여 상기 원수로부터 상기 오염유발원이 여과된 처리수가 일시 수용되는 공간이 형성된 하우징과, 상기 관형지지체의 내부로 세정용 에어를 주입하는 산기관을 포함하는 침지형 관형 여과막 모듈을 준비하는 제3 단계;
상기 침지형 관형 여과막 모듈의 하부측에 배치되고, 세정용 에어를 상기 침지형 관형 여과막 모듈의 내부로 분사하는 산기관과, 상기 산기관과 배관 연결되어 외부로부터 상기 세정용 에어를 공급하는 공기 배관과, 상기 공기 배관의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 상기 침지형 관형 여과막 모듈의 상부측과 연결되며 상기 처리수가 일시 수용되는 공간을 가지는 처리수 헤더를 포함하는 이상(two-phase)처리 모듈을 순차적으로 상기 막분리조 내에 설치하는 제4 단계; 및
상기 산기관의 상단부에 상기 침지형 관형 여과막 모듈을 설치하고, 상기 하우징에 구비된 처리수 배관을 상기 처리수 헤더와 연결하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 호소의 녹조 및 유기오염 물질 제거를 위한 여과형 수질개선장치의 설치 방법.