KR102156361B1

KR102156361B1 - 사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치

Info

Publication number: KR102156361B1
Application number: KR1020200005245A
Authority: KR
Inventors: 민강식
Original assignee: 청수기술환경 주식회사
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-09-15

Abstract

본 발명은 내부에 수용된 유체를 여과시키는 여과유닛이 구비되고 상기 유체를 저장하는 제 1저수조; 상기 제 1저수조의 여과유닛을 통해서 여과된 유체를 흡인하는 흡인펌프; 상기 흡인펌프에 연결되어 상기 흡인펌프를 통해서 흡인된 상기 유체가 저장되는 제 2저수조; 상기 제 1저수조, 상기 흡인펌프 및 상기 제 2저수조에 각각 연결되어 상기 제 1저수조를 통해서 여과된 유체를 상기 제 2저수조로 이송시키는 유로를 제공하는 여과유로; 상기 흡인펌프와 상기 제 2저수조 사이를 연결하는 상기 여과유로에 위치하여 이송된 유체를 역세척하는 역세유닛; 상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제 1저수조에 세정약품을 공급하는 세정유닛; 및 상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제 1저수조에 공기를 공급하는 공기공급유닛;을 포함하고, 상기 역세유닛과 상기 세정유닛은 상기 제 1, 2저수조 보다 높은 위치에 설치되어 사이펀 작용으로 역세수와 세정약품을 이송시키는 것을 특징으로 한다.

Description

사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치{AUTOMATIC BACKWASHING DEVICE OF DIPPING MEMBRANE USING SIPHON PRINCIPLE}

본 발명은 하, 폐수 처리시설 중 침지 식 분리막이 적용된 시설의 분리막을 역세하는 역세장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 분리막의 차압상승 및 여과시간 경과에 따라 자동으로 역세하는 역세장치 및 분리막 가동 시 산기장치에 침적되는 이물질(슬러지)의 자동청소가 가능한 사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치에 관한 것이다.

수처리용 막여과 공정 운영시 수중 오염물에 의해 발생하는 막오염(membrane fouling)은 여과 효율을 떨어뜨려 생산량을 줄이거나 동일한 생산을 위해 더 많은 에너지를 소모하도록 한다. 그리하여, 역세척, 폭기 등 물리적 세정 방법과 화학약품에 의한 화학적 세정 방법을 활용하여 막오염을 지연, 완화, 제거한다. 화학 약품에 의한 세정(청정)은 고온의 화학용액을 사용하여 행해지기도 한다. 여과 모듈이 여과될 유출액(원수)에 직접 침지되는 침지형이 아니라 하우징에 맞추어지고 여과루프(filteration loop)를 장착하고 있는 가압형 막모듈을 가진 설비 에서, 막의 약품 세정은 설비에서 막을 꺼내지 않고 수행될 수 있다. 이러한 유형의 약품 세정은, 소위 인-플레 이스 청정(in-place cleaning)이라고 부르며, 재순환루프안에서 약품용액을 순환하도록 간단히 구성될 수 있다.

그러나, 침지형 막을 가진 유형의 여과 설비는 하우징 또는 재순환루프 어느 것과도 결합될 수 없다.

침지형 막을 갖는 이러한 여과설비를 약품 세정하는 방법 중 하나로는 소위 엑스-시투(ex-situ) 약품 세정을 들수 있다. 상기 엑스-시투(ex-situ) 약품 세정은 약품 세정 탱크 내에서 여과모듈을 차례로 꺼내고, 특별히 준비된 설비에서 약품 세정하는 방식으로 간단히 구성될 수 있으나 자동화가 어렵다는 단점이 있다. 다른 예로서 처리조 탱크에 존재하는 유출액을 약품 용액으로 대체하고, 막의 구멍을 통해 청정용액을 통과시켜 침치형 막을 갖는 여과설비를 약품 세정하는 기술이 존재하나, 이 방법은 사실상 많은 양의 약품이 요구된다는 점에서 경제성이 낮다는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1689091호 대한민국 등록특허 제10-1324795호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 사이펀 작용의 원리를 이용하여 역세펌프 및 약품펌프를 작동시키는 사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 휴지시 분리막에 잔존하는 차압의 급속해지로 역세효율 상승 및 역세척시간을 감소시키는 사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 산기관 자동청소를 통해 분리막 운영시 발생하는 산기관의 슬러지 폐색문제를 해소하는 사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 내부에 수용된 유체를 여과시키는 여과유닛이 구비되고 상기 유체를 저장하는 제 1저수조; 상기 제 1저수조의 여과유닛을 통해서 여과된 유체를 흡인하는 흡인펌프; 상기 흡인펌프에 연결되어 상기 흡인펌프를 통해서 흡인된 상기 유체가 저장되는 제 2저수조; 상기 제 1저수조, 상기 흡인펌프 및 상기 제 2저수조에 각각 연결되어 상기 제 1저수조를 통해서 여과된 유체를 상기 제 2저수조로 이송시키는 유로를 제공하는 여과유로; 상기 흡인펌프와 상기 제 2저수조 사이를 연결하는 상기 여과유로에 위치하여 이송된 유체를 역세척하는 역세유닛; 상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제 1저수조에 세정약품을 공급하는 세정유닛; 및 상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제 1저수조에 공기를 공급하는 공기공급유닛;을 포함하고, 상기 역세유닛과 상기 세정유닛은 상기 제 1, 2저수조 보다 높은 위치에 설치되어 사이펀 작용으로 역세수와 세정약품을 이송시킬 수 있다.

또한, 상기 공기공급유닛은, 상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제1저수조에 공기의 공급을 위한 통로를 제공하는 공기공급부재; 및 상기 공기공급부재에 연결되어 상기 공기공급부재에 외부의 고압공기를 주입시키는 블로워;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기공급부재는, 외부에 다수 개의 에어홀이 형성되며 말단이 개폐가 가능하도록 형성되어 유압에 의해 말단의 개폐가 제어되는 공기공급관; 상기 공기공급관의 입구부분의 내측에 구비되어 상기 블로워를 통해서 제공되는 고압공기에 의해 상기 공기공급관의 말단을 향해서 설정된 길이로 푸시되는 에어실린더; 및 상기 공기공급관의 일부분에 설치되어 상기 제 1저수조의 공기공급을 제어하는 공기공급밸브;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 세정유닛은, 상기 유체의 세정을 위한 세정약품이 수용된 약품탱크; 상기 약품탱크와 상기 제 1저수조에 각각 연결되어 상기 약품탱크의 세정약품을 상기 제 1저수조로 이송시키는 유로를 제공하는 세정유로; 및 상기 세정유로의 일부분에 설치되어 세정약품의 공급을 제어하는 약품공급밸브;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 여과유닛은, 지상에 설치되어 상기 제 1저수조에 수용된 유체를 여과하는 분리막모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 역세유닛은, 상기 흡인펌프를 통해서 흡인된 유체를 수용하여 역세척을 수행하는 공간을 제공하는 역세수탱크; 상기 역세수탱크와 제 1저수조에 각각 연결되어 역세수를 상기 제 1저수조로 이송시키는 유로를 제공하는 역세유로; 및 상기 역세유로의 일부분에 구비되어 역세수의 유동을 제어하는 역세수 공급밸브;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1저수조, 역세유닛 및 세정유닛에 각각 연결되어 역세수와 세정약품을 제 1저수조로 이송시키는 이송유닛;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이송유닛은, 상기 역세유닛 및 세정유닛에 각각 연결되어 역세수와 세정약품의 이송을 위해 펌핑하는 컴프레셔; 및 상기 컴프레셔의 일부분에 구비되어 역세수와 세정약품의 이송을 제어하는 이송제어밸브;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡인펌프, 역세유닛, 세정유닛, 공기공급유닛 및 이송유닛에 각각 연결되어 상기 흡인펌프, 역세유닛, 세정유닛, 공기공급유닛 및 이송유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 사이펀 작용의 원리를 이용하여 역세유닛 및 세정유닛을 작동시켜서 별도의 시설비 및 동력비가 필요없어 비용이 절감된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 휴지시 여과유닛의 분리막모듈에 잔존하는 차압의 급속해지로 역세효율을 상승시키고, 역세척시간을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 공기공급관의 자동청소를 통해 분리막모듈 운영시 발생하는 공가공급관의 슬러지 폐색문제를 해소할 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치의 전체 개념도이다.
도 2는 상기 컨트롤러의 구성요소 제어 블록도이다.
도 3은 상기 역세유닛의 구성요소 블록도이다.
도 4는 상기 세정유닛의 구성요소 블록도이다.
도 5는 상기 공기공급유닛의 구성요소 블록도이다.
도 6은 상기 이송유닛의 구성요소 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사이펀 원리를 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치의 전체 개념도이고, 도 2는 상기 컨트롤러의 구성요소 제어 블록도이며, 도 3은 상기 역세유닛의 구성요소 블록도이고, 도 4는 상기 세정유닛의 구성요소 블록도이며, 도 5는 상기 공기공급유닛의 구성요소 블록도이고, 도 6은 상기 이송유닛의 구성요소 블록도이다.

도 1내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 제 1저수조(100), 흡인펌프(130), 제 2저수조(120), 여과유로(200), 역세유닛(300), 세정유닛(400) 및 공기공급유닛(500)을 포함할 수 있다.

제 1저수조(100)는 내부에 수용된 유체를 여과시키는 여과유닛(50)이 구비되고 유체를 저장할 수 있다.

여과유닛(50)은, 지상에 설치되어 제 1저수조(100)에 수용된 유체를 여과하는 분리막모듈을 포함할 수 있다. 분리막모듈은 유체에 포함된 이물질이나 오염물 등을 걸러낼 수 있다면 그 종류나 소재 등은 제한되지 않는다. 예컨대, 분리막모듈은 필터체로 구성되거나 모래나 자갈 등의 여재 또는 중공사막 등으로 구성될 수 있다. 또한, 분리막모듈은 카트리지 타입으로 여과유닛(50)에 각각 착탈되면서 결합될 수 있다.

흡인펌프(130)는 제 1저수조(100)의 여과유닛(50)을 통해서 여과된 유체를 흡인할 수 있다. 구체적으로, 흡인펌프(130)는 일부분에 흡인포트(P1)가 연결되거나 구비되어 여과유로를 통해서 이송되는 여과된 유체가 흡인되는 방향을 유도할 수 있다.

흡인펌프(130)는 여과유닛(50)을 통해 여과된 유체를 흡인할 수 있다. 구체적으로, 흡인펌프(130)는 회전력을 통해 유체에 흡인력을 가하며, 전원으로부터 전력을 공급받아 회전함에 따라 흡입포트(P1)를 통해 유체를 흡인하고 배출포트(미도시)를 통해 유체를 배출하면서 유체의 유량을 조절한다. 본 발명에서 도시되진 않았으나 흡인펌프(130)는 조절수단이 연결되어 흡인펌프(130)의 RPM을 가변시킬 수 있으며, 조절수단은 예컨대 전력 또는 전류를 조절하는 인버터일 수 있다.

흡인펌프(130)를 통과한 유체의 압력을 측정하기 위하여 흡인펌프(130)와 근접하도록 제 1센서 및 제 2센서가 서로 이격되어 구비될 수 있으며, 제 1센서에서 측정된 유체의 유량, 속도 또는 압력과 제 2센서에서 측정된 유체의 유량, 속도 또는 압력을 비교하여 흡인펌프(130)의 RPM을 조절할 수 있다.

제 2저수조(120)는 흡인펌프(130)에 연결되어 흡인펌프(130)를 통해서 흡인된 유체가 저장될 수 있다.

여과유로(200)는 제 1저수조(100), 흡인펌프(130) 및 제 2저수조(120)에 각각 연결되어 제 1저수조(100)를 통해서 여과된 유체를 제 2저수조(130)로 이송시키는 유로를 제공할 수 있다. 즉, 여과유로(200)는 제 1저수조(100)와 흡인펌프(130)의 흡입포트(P1)를 연결할 수 있다.

역세유닛(300)은 흡인펌프(130)와 제 2저수조(120) 사이를 연결하는 여과유로(200)에 위치하여 이송된 유체를 역세척할 수 있다.

세정유닛(400)은 제 1저수조(100)에 연결되어 제 1저수조(100)에 세정약품을 공급할 수 있다.

세정유닛(400)은 약품탱크(410), 세정유로(420) 및 약품공급밸브(430)를 포함할 수 있다.

약품탱크(410)는 유체의 세정을 위한 세정약품이 수용될 수 있다.

세정유로(420)는 약품탱크(410)와 제 1저수조(100)에 각각 연결되어 약품탱크(410)의 세정약품을 제 1저수조(100)로 이송시키는 유로를 제공할 수 있다. 구체적으로, 세정유로(420)는 약품탱크(410)와 제 1저수조(100)에 연결되면서 역세유닛(300)에도 연결될 수 있어, 세정약품을 역세수와 함께 제 1저수조(100)에 이송시키는 유로를 제공할 수 있다.

약품공급밸브(430)는 세정유로(420)의 일부분에 설치되어 세정유로(420)의 개폐를 통해서 세정약품의 공급을 제어할 수 있다.

세정유닛(400)은 유체에 알칼리성이나 산성 약품을 제공하여 화학적으로 세정할 수 있다. 구체적으로, 세정유닛(400)의 약품탱크(410)에는 각각의 알칼리성과 산성 세정약품의 공급을 제어하는 복수의 세정약품 공급부재 및 복수의 세정약품 공급부재와 각각 연결되며 세정액이 수용되는 세정액 공급부재로 구성되어 각각의 알칼리성과 산성의 세정액을 세정유로(420)를 통해서 제 1저수조(100)에 공급하여 유체를 세정할 수 있다.

공기공급유닛(500)은 제 1저수조(100)에 연결되어 제 1저수조(100)에 공기를 공급할 수 있다. 공기공급유닛(500)은 공기공급부재(510) 및 블로워(520)를 포함할 수 있다.

공기공급부재(510)는 제 1저수조(100)에 연결되어 제 1저수조(100)에 공기의 공급을 위한 통로를 제공할 수 있다. 공기공급부재(510)는 공기공급관(512), 에어실린더(514) 및 공기공급밸브(516)를 포함할 수 있다. 공기공급관(512)은 외부에 다수 개의 에어홀이 형성되며 말단이 개폐가 가능하도록 형성되어 유압에 의해 말단의 개폐가 제어될 수 있다.

에어실린더(514)는 공기공급관(512)의 입구부분의 내측에 구비되어 블로워(520)를 통해서 제공되는 고압공기에 의해 공기공급관(512)의 말단을 향해서 설정된 길이로 푸시될 수 있다. 공기공급밸브(516)는 공기공급관(512)의 일부분에 설치되어 제 1저수조(100)의 공기공급을 제어할 수 있다. 블로워(520)는 공기공급부재(510)에 연결되어 공기공급부재(510)에 외부의 고압공기를 주입시킬 수 있다.

에어실린더(514)의 예로는 공기압실린더(pneumatic cylinder), 유압실린더(hydraulic cylinder)방식이 주로 사용되는데, 구체적으로 공기압실린더란 압축공기실린더라고도 불리며, 압축공기가 갖는 에너지를 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하는 장치이다. 유압실린더란 유압을 이용하여 큰 출력, 추력의 직선운동을 실현하는 기계이며, 공작기계나 토목, 건설기계에 흔히 쓰인다. 공기압실린더나 유압실린더는 펌프나 컨트롤벌브 등과 조합되어 사용한다.

상기와 같은 이유로 유압실린더는 각종 산업분야에 쓰이는 크레인 등에 많이 사용되고 있다.

구체적으로, 공기공급관(512)은 일 종의 산기관으로써 산소를 공급하여 폭기를 유도하는 부재로서, 제 1저수조(100)에 연결되는 말단부에 측면에 에어홀이 형성된 커버(미도시)가 텔레스코픽 방식으로 결합될 수 있는데, 커버(미도시)는 공기공급관(512)의 내부에 스프링 등으로 결합되면서 탄성력을 제공하여 말단에 밀착되면서 폐쇄할 수 있다. 즉, 공기공급관(512)이 제 1저수조(100)에 연결된 부분에 블로워(520)를 통해서 고압의 공기을 유입시키면서 에어실린더(514)가 작동하여 유압으로 커버에 연결된 스프링을 이완수축하여 개폐를 제어하여 제 1저수조(100)로의 공기 공급을 제어할 수 있다. 이때, 공기공급밸브(516)를 통해서 공기공급관의 내부로 공기의 주입 여부를 제어할 수 있다.

상기와 같은 공기공급유닛(500)의 작동을 통해서 제 1저수조(100)에 공기 즉, 산소를 공급하여 미생물의 폭기를 유도하여 오염수를 정화시킬 수 있다.

폭기란, 미생물에 의한 유기질의 분해가 왕성하게 행하여지게 하기 위해서는 충분한 산소를 공급하여 하수와 공기를 잘 접촉시켜 산소를 보급하고 슬러지 중의 호기성균에 충분하게 유기질의 분해를 행하게 하는 것이다.

또한 상기와 같이 공기공급유닛(500)에 고압공기를 불어넣고 에어실린더(514)를 전진시켜 공기공급관(512)의 말단이 개방되고 동시에 고압공기가 블로워(520)를 통해서 공기공급관(512)의 입구로 공급되어 공기공급관(512) 내의 잔존하는 활성슬러지 등 이물질들의 자연스러운 청소도 가능할 것이다.

역세유닛(300)과 세정유닛(400)은 제 1, 2저수조(100, 120) 보다 높은 위치에 설치되어 사이펀 작용으로 역세수와 세정약품을 이송시킬 수 있다. 사이펀은 액체를 용기 속의 액면보다 낮은 위치로 옮기기 위해 액체를 한 단 높여서 밖으로 유도되게 구부린 관을 말하는 것으로, 상기와 같은 사이펀의 원리를 역세유로(320)와 세정유로(420)에 적용하여 능동적으로 역세수와 세정약품 등의 이송이 가능하다.

역세유닛(300)은 역세수탱크(310), 역세유로(320) 및 역세수 공급밸브(330)를 포함할 수 있다.

역세수탱크(310)는 흡인펌프(130)를 통해서 흡인된 유체를 수용하여 역세척을 수행하는 공간을 제공할 수 있다.

역세유로(320)는 역세수탱크(310)와 제 1저수조(100)에 각각 연결되어 역세수를 제 1저수조(100)로 이송시키는 유로를 제공할 수 있다.

역세수 공급밸브(330)는 역세유로(320)의 일부분에 구비되어 역세수의 유동을 제어할 수 있다. 구체적으로, 역세유닛(300)은 역세수를 제 1저수조(100)의 분리막모듈로 다시 공급하여 여과시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 사이펀을 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치(10)는, 이송유닛(700)과 컨트롤러(600)를 더 포함할 수 있다.

이송유닛(700)은 제 1저수조(100), 역세유닛(300) 및 세정유닛(400)에 각각 연결되어 역세수와 세정약품을 제 1저수조(100)로 이송시킬 수 있다.

이송유닛(700)은 컴프레셔(710) 및 이송제어밸브(720)를 포함할 수 있다. 컴프레셔(710)는 역세유닛(300) 및 세정유닛(400)에 각각 연결되어 역세수와 세정약품의 이송을 위해 펌핑할 수 있다. 이송제어밸브(720)는 컴프레셔(710)의 일부분에 구비되어 역세수와 세정약품의 이송을 제어할 수 있다.

구체적으로, 컴프레셔(710)는 역세유닛(300)의 역세유로(320)와 세정유닛(400)의 세정유로(420)에 각각 연결되어, 역세유닛(300)을 통해서 역세척된 역세수와 세정유닛(400)을 통해서 제공되는 세정약품을 제 1저수조(100)의 여과유닛(50)으로 펌핑을 통해서 이송시킬 수 있다. 이때, 이송제어밸브(720)는 컴프레셔(710)가 역세유로(320)나 세정유로(420)에 연결되는 부분에 구비되어 역세유로(320)나 세정유로(420)를 개폐시키면서 역세수와 세정약품의 이송을 제어할 수 있다.

컨트롤러(600)는 흡인펌프(130), 역세유닛(300), 세정유닛(400), 공기공급유닛(500) 및 이송유닛(700)에 각각 연결되어 흡인펌프(130), 역세유닛(300), 세정유닛(400), 공기공급유닛(500) 및 이송유닛(700)의 작동을 제어할 수 있다.

컨트롤러(600)는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 알아볼 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 여과, 세척 및 여과와 세척의 동시수행 등의 상태에 따른 유체의 이동을 구체적으로 설명한다.

여과 시

흡인펌프(130)가 회전함에 따라 제 1저수조(100)에 수용된 유체는 흡입포트(P1)로 흡인되어 제 1저수조(100)에 수용된 유체가 분리막모듈를 통과하도록 한다. 이때, 역세유닛(300)의 역세수 공급밸브(330)는 닫힌 상태가 되어 역세수의 공급을 차단한다.

분리박모듈을 통해 여과를 수행하는 경우, 공가공급밸브(516)를 조절하여 생성된 기류가 분리막모듈로 공급되도록 제어할 수 있고, 흡입포트(P1)로 흡인된 유체는 배출포트(미도시)를 통해 배출되어 여과유로(200)를 거쳐 제 2저수조(120)로 이동하고 제 2저수조(120) 내에 수용된다.

세척 시

흡인펌프(130)가 회전함에 따라 흡인펌프(130)를 통과한 유체는 역세유닛(300)으로 이송되고, 컨트롤러(600)의 제어나 수동으로 흡인펌프(130)의 작동을 중지시켜 여과를 중지한다. 역세수 공급밸브(330)가 열린다. 흡입포트(P1)로 흡인된 유체는 배출포트(미도시)로 배출된 후 여과유로(200)를 거쳐 역세유닛(300)으로 이동한다. 이후 유체는 역세수 공급밸브(330)의 개폐에 따라 역세유로(320)를 통해 분리막모듈로 이동한다.

동시 수행 시

제 1저수조(100)에 수용된 유체는 분리막모듈을 통과하여 여과유로(200)로 이동된다. 흡인펌프(130)가 작동하고, 역세수 공급밸브(330)도 열린다. 유체가 통과하면서 여과를 수행하지 않는 분리막모듈에는 여과 시와 역방향으로 유체가 공급되면서 역세척을 수행하는 것이 바람직하다. 컨트롤러(600)의 제어나 수동으로 공기공급밸브(516)를 조절하여 생성된 기류가 분리막모듈로 공급되도록 제어할 수 있다. 여과와 세척이 동시에 수행될 수 있다.

휴지 시

컨트롤러(600)는 흡인펌프(130)의 작동을 중단시켜 여과를 중단한다. 역세수 공급밸브(330)가 열리고, 유체는 역세유로(320)를 통과하여 분리막모듈로 이동된다.

본 발명 일실시예에 따른 사이펀을 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치의 운영방식에 대해서 구체적으로 설명하면,

본 발명의 가동조건으로 제 1저수조(100)에 구비된 여과유닛(50)의 분리막모듈에 유체가 설정된 수위로 상승하면, 공기공급밸브(516)(일종의 산기관 플러싱밸브일 수 있음)가 10~30초 작동하고, 블로워(520)가 가동되어 분리막모듈에 산기하며, 이때, 흡인지연타임은 10~60초 정도이고, 흡인펌프(130)가 작동하여 흡인여과 및 역세 작용을 반복적으로 수행하면서 유체를 세정할 수 있다.

구체적으로, 흡인여과는 약 6~7분 정도 소요되고, 역세척은 약품공급밸브(430)가 열리면서 차아염산나트륨 등의 약품이 10~20초 정도 공급 후 차단되며, 역세수 공급밸브(330)가 30~60초 열린 후 차단되면서 흡인여과 과정을 수행할 수 있다.

차압이 설정된 압력, 즉, 대략 0.05MPa 이상으로 상승하는 과잉차압상승 시에는 흡인여과공정 정지 후 이송제어밸브(720)(일방공급의 삼방향밸브일 수 있음)를 이용하여 고압공기 공급세척(1~3분) 후 여과공정을 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 사이펀 작용의 원리를 이용하여 역세유닛(300) 및 세정유닛(400)을 작동시켜서 별도의 시설비 및 동력비가 필요 없어 비용이 절감된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 휴지시 여과유닛(50)의 분리막모듈에 잔존하는 차압의 급속해지로 역세효율을 상승시키고, 역세척시간을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 공기공급관(512)의 자동청소를 통해 분리막모듈 운영시 발생하는 공가공급관(512)의 슬러지 폐색문제를 해소할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 자동 역세장치
50 : 여과유닛
52 : 분리막모듈
100 : 제 1저수조
120 : 제 2저수조
130 : 흡인펌프
200 : 여과유로
300 : 역세유닛
310 : 역세수탱크
320 : 역세유로
330 : 역세수 공급밸브
400 : 세정유닛
410 : 약품탱크
420 : 세정유로
430 : 약품공급밸브
500 : 공기공급유닛
510 : 공기공급부재
512 : 공기공급관
514 : 에어실린더
516 : 공기공급밸브
520 : 블로워
600 : 컨트롤러
700 : 이송유닛
710 : 컴프레셔
720 : 이송제어밸브
P1 : 흡인포트

Claims

내부에 수용된 유체를 여과시키는 여과유닛이 구비되고 상기 유체를 저장하는 제 1저수조;
상기 제 1저수조의 여과유닛을 통해서 여과된 유체를 흡인하는 흡인펌프;
상기 흡인펌프에 연결되어 상기 흡인펌프를 통해서 흡인된 상기 유체가 저장되는 제 2저수조;
상기 제 1저수조, 상기 흡인펌프 및 상기 제 2저수조에 각각 연결되어 상기 제 1저수조를 통해서 여과된 유체를 상기 제 2저수조로 이송시키는 유로를 제공하는 여과유로;
상기 흡인펌프와 상기 제 2저수조 사이를 연결하는 상기 여과유로에 위치하여 이송된 유체를 역세척하는 역세유닛;
상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제 1저수조에 세정약품을 공급하는 세정유닛; 및
상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제 1저수조에 공기를 공급하는 공기공급유닛;을 포함하고,
상기 역세유닛과 상기 세정유닛은 상기 제 1, 2저수조 보다 높은 위치에 설치되어 사이펀 작용으로 역세수와 세정약품을 이송시키며,
상기 공기공급유닛은,
상기 제 1저수조에 연결되어 상기 제1저수조에 공기의 공급을 위한 통로를 제공하는 공기공급부재; 및
상기 공기공급부재에 연결되어 상기 공기공급부재에 외부의 고압공기를 주입시키는 블로워;를 포함하고,
상기 공기공급부재는,
외부에 다수 개의 에어홀이 형성되며 말단이 개폐가 가능하도록 형성되어 유압에 의해 말단의 개폐가 제어되는 공기공급관;
상기 공기공급관의 입구부분의 내측에 구비되어 상기 블로워를 통해서 제공되는 고압공기에 의해 상기 공기공급관의 말단을 향해서 설정된 길이로 푸시되는 에어실린더; 및
상기 공기공급관의 일부분에 설치되어 상기 제 1저수조의 공기공급을 제어하는 공기공급밸브;를 포함하며,
상기 세정유닛은,
상기 유체의 세정을 위한 세정약품이 수용된 약품탱크;
상기 약품탱크와 상기 제 1저수조에 각각 연결되어 상기 약품탱크의 세정약품을 상기 제 1저수조로 이송시키는 유로를 제공하는 세정유로; 및
상기 세정유로의 일부분에 설치되어 세정약품의 공급을 제어하는 약품공급밸브;를 포함하고,
상기 여과유닛은,
지상에 설치되어 상기 제 1저수조에 수용된 유체를 여과하는 분리막모듈을 포함하며,
상기 역세유닛은,
상기 흡인펌프를 통해서 흡인된 유체를 수용하여 역세척을 수행하는 공간을 제공하는 역세수탱크;
상기 역세수탱크와 제 1저수조에 각각 연결되어 역세수를 상기 제 1저수조로 이송시키는 유로를 제공하는 역세유로; 및
상기 역세유로의 일부분에 구비되어 역세수의 유동을 제어하는 역세수 공급밸브;를 포함하고,
상기 분리막모듈은,
필터체로 구성되거나 모래나 자갈의 여재 또는 중공사막으로 구성되며, 카트리지 타입으로 상기 여과유닛에 각각 착탈되면서 결합되며,
상기 흡인펌프는 회전력을 통해 유체에 흡인력을 가하며, 전력을 공급받아 회전함에 따라 유체를 흡인하고 배출포트를 통해 유체를 배출하면서 유체의 유량을 조절하고, 인버터에 연결되어 RPM을 가변시키고,
상기 세정유로는,
상기 약품탱크와 상기 제 1저수조에 연결되면서 상기 역세유닛에도 연결될 수 있어, 세정약품을 역세수와 함께 상기 제 1저수조에 이송시키는 유로를 제공하며,
상기 세정유닛은 유체에 알칼리성이나 산성 약품을 제공하여 화학적으로 세정할 수 있고,
상기 약품탱크는,
각각의 알칼리성과 산성 세정약품의 공급을 제어하는 복수의 세정약품 공급부재 및 복수의 상기 세정약품 공급부재와 각각 연결되며, 세정액이 수용되는 세정액 공급부재로 구성되어. 각각의 알칼리성과 산성의 세정액을 상기 세정유로를 통해서 상기 제 1저수조에 공급하여 유체를 세정하고,
상기 공기공급관은,
산소를 공급하여 폭기를 유도하며 상기 제 1저수조에 연결되는 말단부 측면에 에어홀이 형성된 커버가 텔레스코픽 방식으로 결합되며, 상기 커버는 내부에 스프링으로 결합되면서 탄성력을 제공하여 말단에 밀착되면서 폐쇄하고,
상기 제 1저수조에 연결된 부분에 상기 블로워를 통해서 고압의 공기을 유입시키면서 상기 에어실린더가 작동하여 유압으로 상기 커버에 연결된 스프링을 이완수축하여 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제 1저수조, 역세유닛 및 세정유닛에 각각 연결되어 역세수와 세정약품을 제 1저수조로 이송시키는 이송유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치.
청구항 7에 있어서,
상기 이송유닛은,
상기 역세유닛 및 세정유닛에 각각 연결되어 역세수와 세정약품의 이송을 위해 펌핑하는 컴프레셔; 및
상기 컴프레셔의 일부분에 구비되어 역세수와 세정약품의 이송을 제어하는 이송제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치.
청구항 8에 있어서,
상기 흡인펌프, 역세유닛, 세정유닛, 공기공급유닛 및 이송유닛에 각각 연결되어 상기 흡인펌프, 역세유닛, 세정유닛, 공기공급유닛 및 이송유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 침지식 분리막의 자동 역세장치.