KR102354511B1 - 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치를 개시한다. 구체적으로, 상호 이격되어 마주하며 각각 중공파이프로 이루어진 사각틀 형상을 이루는 제1측면프레임 및 제2측면프레임과, 상기 제1측면프레임과 제2측면프레임 사이를 연결하는 상부프레임 및 하부프레임으로 이루어져 장방형을 이루는 모듈프레임; 중공사 다발의 분리막과, 상기 분리막의 상단과 하단에 결합되고 내부에 헤드유로가 형성되는 상부헤드 및 하부헤드로 이루어져 상기 모듈프레임에 장착되는 분리막 모듈; 상기 모듈프레임의 하단에 구비되어 기포를 발생시키는 산기관;을 포함하여 원수에 침지되어 원수를 수처리하는 장치에 있어서, 상기 산기관은, 중공의 빔 형상으로 이루어져 상기 제2측면프레임의 하단과 연통되고, 상부면에는 산기홀이 형성되며, 하부면은 개구된 형상을 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치{The water treatment apparatus which lower part open type diffuser is included}
본 발명은 수처리장치에 관한 것으로서, 상세하게는 중공사막으로 이루어져 오페수에 포함된 이물질을 여과시키는 분리막 모듈 및 오폐수 내부에 공기를 공급하여 폭기시키는 산기관을 포함하는 수처리장치에 관한 것이다.
최근 오폐수나 하수를 수처리하기 위해 분리막 모듈을 이용하여 용존오염물질, 미생물 및 부유물질, 슬러지 등의 이물질을 여과함으로써 정화하는 것이 일반적이다.
분리막은 보통 중공사막을 사용하는데, 하전된 공간 내에서 처리용량을 높이고 집적화하기 위해 중공사막을 수백 내지 수천개를 다발로 묶은 중공사막 분리막 모듈을 이용한다.
중공사는 각각 내부가 빈 상태이므로 분리막 모듈을 처리하고자 하는 유체의 수조에 침지시키고, 중공사막 내부에 진공을 가하여 유체가 중공사 내부로 투과하게 하면 이물질은 중공사막을 통과하지 못하고 걸러지며 정화된 물을 여과되어 배출되는 방식을 사용한다.
이를 위해 분리막 모듈은 일정길이를 갖는 다수가닥의 중공사막 다발과, 중공사막 다발의 상하단을 고정하는 헤더가 형성되고, 헤더의 양단은 장방형의 모듈프레임에 거치된 상태로 장착된 구조이다. 이러한 분리막 모듈이 거치된 모듈프레임 전체를 유체 속에 침지한 후 여과작업을 수행한다.
헤더에는 중공사막과 연통되는 유로가 형성되어 헤더의 유로에 연결되는 진공압장치로 부압을 형성시키면 중공사막을 통해 정화된 유체가 유입되어 외부로 배출시킬 수 있다.
이와 관련된 선행기술로 아래와 같은 것들이 공개되어 있다.
종래 선행기술의 경우 보통 중공사막 표면에 고착된 이물질을 떨어내기 위해 모듈프레임의 하부에 산기관을 설치하는데, 산기관은 보통 중공의 파이프 상단에 산기홀이 형성된 구조를 가진다. 이러한 구조로 이루어지므로 내부로 유입된 슬러지나 이물질이 적체되어 기포발생을 방해하는 문제가 있다.
그리고 분리막 모듈의 설치 및 교체시 헤드를 일일이 분해해야 하거나 분리막 모듈을 개별적으로 교체하는 것이 어려운 단점이 있었다. 이는 분리막 모듈 간의 간격이 조밀하게 설치되는 작업공간에서 이러한 분리, 분해작업이 어렵고 많은 시간이 소요되는 문제를 초래한다.
대한민국 등록특허 10-0594495(2006.6.21.)"침지형 중공사 분리막 모듈" 대한민국 등록특허 10-0705546(2007.4.3.)"침지형 중공사막 분리막 모듈" 대한민국 등록특허 10-2054032(2019.12.3.)"엘리먼트 유닛, 분리막 모듈, 분리막 엘리먼트의 착탈 방법" 대한민국 등록특허 10-0441752(2004.7.15.)"여과막 모듈과 여과막 모듈가이드가 분리된 형태의 침지형 오폐수처리장치"
이에 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 산기관의 하부가 개방된 구조를 가지는 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 분리막 모듈을 모듈프레임으로부터 분리 및 교체가 용이한 구조를 가지는 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치는, 상호 이격되어 마주하며 각각 중공파이프로 이루어진 사각틀 형상을 이루는 제1측면프레임 및 제2측면프레임과, 상기 제1측면프레임과 제2측면프레임 사이를 연결하는 상부프레임 및 하부프레임으로 이루어져 장방형을 이루는 모듈프레임; 중공사 다발의 분리막과, 상기 분리막의 상단과 하단에 결합되고 내부에 헤드유로가 형성되는 상부헤드 및 하부헤드로 이루어져 상기 모듈프레임에 장착되는 분리막 모듈; 상기 모듈프레임의 하단에 구비되어 기포를 발생시키는 산기관;을 포함하여 원수에 침지되어 원수를 수처리하는 장치에 있어서, 상기 모듈프레임의 상부와 하부에는 상기 제1측면프레임과 제2측면프레임을 연결하고 중공파이프로 이루어진 상부거치부재와 하부거치부재가 각각 구비되고, 상기 상부거치부재와 하부거치부재의 상부면에는 내부와 연통되는 복수개의 노즐소켓이 형성되며, 상기 상부헤드와 하부헤드의 일단에는 각각 상기 노즐소켓에 끼움 결합시킬 수 있도록 돌출된 노즐결합구가 형성되어, 상기 분리막 모듈 중 교체가 필요한 것만 상기 모듈프레임으로부터 장탈착할 수 있다.
여기서, 상기 상부거치부재와 하부거치부재는 상기 제1측면프레임과 연통되어, 상기 상부헤드와 하부헤드로 흡입된 여과수가 상기 노즐소켓을 통해 상기 상부거치부재, 하부거치부재 및 제1측면프레임의 내부로 유입되고, 상기 제1측면프레임의 상부면에 형성된 여과수배출구를 통해 배출될 수 있다.
그리고 상기 산기관은, 중공의 빔 형상으로 이루어져 상기 제2측면프레임의 하단과 연통되고, 상부면에는 산기홀이 형성되며, 하부면은 개구된 형상을 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제2측면프레임의 상부면에는 형성된 에어주입구를 통해 에어가 주입되면, 상기 제2측면프레임을 거쳐 상기 산기관 내부로 유입되고, 유입된 공기는 상승하면서 하부에서 유입되는 원수와 혼합되어 상기 산기홀을 통해 폭기될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 산기관의 하부면에 개구부가 형성되므로 슬러지가 자연배출되어 산기관의 막힘, 폐색 현상이 억제되고, 산기관 가동시 원수가 개구부로 유입되어 순환이 이루어지며, 원활한 폭기작용으로 분리막 오염물질 탈리효과 및 산기효율이 극대화된다.
둘째, 노즐결합구를 노즐소켓으로부터 탈거시키고 다시 끼우는 작업만으로 분리막 모듈만 교체 가능하다. 즉, 전체 분리막 모듈을 해체하지 않고 손상된 것만 교체 가능한 장점이 있다.
셋째, 분리막 모듈 각각의 간격조절이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치의 구조를 나타내는 사시도
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 모듈프레임을 나타내는 사시도
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 분리막 모듈을 나타내는 정면도
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 산기관의 단면도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 도시된 바를 참조하면, 크게 오폐수와 같은 원수에 침지되는 모듈프레임(100)과, 상기 모듈프레임에 교체 가능하게 탈장착되고 원수를 여과하는 다수개의 분리막 모듈(200) 및 상기 모듈프레임의 하부에 구비되어 에어를 발생시켜 분리막 모듈에 고착된 이물질, 오염물질 등을 탈리시키는 산기관(300)을 포함해서 구성될 수 있다.
먼저, 도 2를 함께 참조하여 상기 모듈프레임에 대해 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 모듈프레임을 나타내는 사시도이다.
상기 모듈프레임(100)은 복수개의 프레임들이 단부간 연결되어 대략 장방형의 골격을 이루는 구성으로서, 제1측면프레임(110) 및 제2측면프레임(120), 상부프레임(130) 및 하부프레임(140)으로 구성될 수 있다.
상기 제1측면프레임(110)과 제2측면프레임ㅍ은 중공의 파이프 4개를 직각으로 연결하여 사각틀 형상을 이루며 각각 내부는 연통되어 유로를 형성할 수 있다.
그리고 상기 제1측면프레임(110)과 제2측면프레임(120)은 서로 이격되어 마주하며 수직으로 구비된다.
이격된 상기 제1측면프레임(110)과 제2측면프레임(120)의 사이에는 상기 상부프레임(130)과 하부프레임(140)이 구비된다.
상기 상부프레임(130)은 2개가 구비되어 상기 제1측면프레임(110)과 제2측면프레임(120)의 상단에 마주하는 두 모서리를 연결한다.
그리고 상기 하부프레임(140)도 2개가 구비되어 상기 제1측면프레임(110)과 제2측면프레임(120)의 하단에 마주하는 두 모서리를 연결한다.
따라서, 상기 모듈프레임(100)은 대략 직육면체, 장방형을 이룰 수 있다.
또 상기 모듈프레임(100)의 상부와 하부에는 각각 후술하는 상기 분리막 모듈(200)을 장착할 때 지지할 수 있도록 상부거치부재(150)와 하부거치부재(160)가 구비된다.
구체적으로 상기 상부거치부재(150)는 중공파이프 형상을 이루고 한 쌍이 각각 상기 제1측면프레임(110)과 제2측면프레임(120) 사이를 상호 연결하도록 결합된다. 이때, 상기 상부거치부재(150)의 일단은 상기 제1측면프레임(110)과 연통되도록 결합되고, 타단은 상기 제2측면프레임(120)과 연통되지 않는다.
상기 하부거치부재(160)도 중공파이프 형상을 이루고 한 쌍이 각각 상기 제1측면프레임(110)과 제2측면프레임(120) 사이를 상호 연결하도록 결합되되, 상기 하부거치부재(160)의 일단은 상기 제2측면프레임(120)과 연통되도록 결합되고, 타단은 상기 제2측면프레임(120)과 연통되지 않는다.
여기서, 상기 상부거치부재(150)는 상기 상부프레임(130)의 하측에 위치하고, 상기 하부거치부재(160)는 상기 하부프레임(140)의 상측에 위치하게 하여 상기 상부거치부재(150)와 하부거치부재(160)에 상기 분리막 모듈(200)들이 장착될 경우 상기 분리막 모듈(200)들은 상기 모듈프레임(100) 내에 수용될 수 있다.
본 발명에서 상기 상부거치부재(150)와 하부거치부재(160)의 상부면에는 길이방향을 따라 복수개의 노즐소켓(151, 161)이 형성, 배열된다.
상기 노즐소켓(151, 161)은 물이 통과하여 상기 상부거치부재(150)나 하부거치부재(160) 내의 내부로 유입될 수 있도록 통로가 되며, 도시된 바와 같이 상기 노즐소켓(151, 161)은 상기 상부거치부재(150)와 하부거치부재(160)의 상부면으로부터 돌출된 원통 또는 부싱형상일 수 있다.
여기서, 상기 노즐소켓(151)은 일정 간격으로 형성되고, 마주하는 두 상부거치부재(150)에 형성된 각 노즐소켓(151)은 서로 동일 위치 및 간격으로 형성될 수 있으나, 바람직한 것은 서로 어긋나게 형성되는 것이 좋다.
다시 말해서, 어느 하나의 상부거치부재(150)에 형성된 노즐소켓(151) 사이 사이에 다른 상부거치부재(150)에 형성된 노즐소켓(151)이 위치하는 것이 바람직하다. 상기 하부거치부재(160)에 형성된 노즐소켓(161)도 마찬가지이다.
이것은 후술하지만, 어느 하나의 상기 분리막 모듈(200)의 일측이 어느 하나의 노즐소켓(151)과 체결되면서 거치되면 상기 분리막 모듈(200)의 타측이 다른 노즐소켓(151) 사이에 거치될 수 있게 하기 위함이다.
한편, 상기 제1측면프레임(110)의 상부면에는 여과수배출구(111)가 형성된다.
상기 여과수배출구(111)는 외부와 연결되어 상기 제1측면프레임(110)의 내부에 유입된 여과수를 외부로 배출한다.
즉, 상기 분리막 모듈(200)을 통과하면서 걸러진 여과수는 상기 노즐소켓(151, 161)을 통해 상기 상부거치부재(150)와 하부거치부재(160)로 유입되고, 유입된 여과수는 상기 제1측면프레임(110)으로 전달된 후 상기 여과수배출구(111)를 통해 배출될 수 있다.
다음으로 도 3을 함께 참조하여 상기 분리막 모듈에 대해 설명한다. 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 분리막 모듈을 나타내는 정면도이다.
상기 분리막 모듈(200)은 다수개의 중공사 다발로 이루어진 분리막(210)과, 상기 분리막(210)의 상단과 하단에 연통되도록 결합되어 모듈화시키는 상부헤드(220) 및 하부헤드(230)로 이루어진다.
상기 분리막(210)은 공지된 구조를 가지므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고 상기 상부헤드(220)와 하부헤드(230)는 내부가 빈 중공형상으로 이루어져 헤드유로(220a, 230a)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 분리막(210)을 통해 여과된 여과수는 상기 상부헤드(220)와 하부헤드(230)의 내부로 유입될 수 있고, 유입된 여과수는 상기 헤드유로(220a, 230a)를 따라 이동할 수 있다.
또 상기 상부헤드(220)와 하부헤드(230)의 일단에는 상기 노즐소켓(151, 161)에 끼움 결합시킬 수 있도록 하향 수직으로 노즐결합구(221, 231)가 돌출 형성된다.
상기 노즐결합구(221, 231)는 상기 헤드유로(220a, 230a)와 연통되어 상기 헤드유로를 따라 이동하는 여과수가 상기 노즐결합구(221, 231)를 통해 토출될 수 있다. 그리고 토출된 여과수는 상기 노즐소켓(151, 161)을 통해 상기 상부거치부재(150)와 하부거치부재(160)로 유입된다.
상기 노즐결합구(221, 231)는 상기 상부헤드(220)와 하부헤드(230)의 일단에 바로 형성될 수도 있으나, 바람직하게는 상기 상부헤드(220)와 하부헤드(230)의 일단에 방향전환구(222, 232)가 더 결합되고, 상기 방향전환구(222, 232)의 하부면에 상기 노즐결합구(221, 231)가 수직으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 노즐결합구(221, 231)의 외경은 상기 노즐소켓(151, 161)의 내경과 동일하게 형성되어 맞춤 삽입될 수 있다. 또 상기 노즐결합구(221, 231)의 외주에 하나 이상의 오링(240)이 결합되어 상기 노즐소켓(151, 161)과의 결합시 기밀을 유지할 수 있다.
따라서, 상기 모듈프레임(100)에 장착된 다수개의 분리막 모듈(200) 중에 교체가 필요한 것이 있다면, 상기 노즐결합구(221, 231)를 상기 노즐소켓(151, 161)으로부터 탈거, 분리한 후 제거하고, 새로운 분리막 모듈(200)의 노즐결합구(221, 231)를 상기 노즐소켓(151, 161)에 끼움 결합시켜 교체를 완료할 수 있다.
참고로 상기 상부헤드(220)와 하부헤드(230)의 타단에는 지지구(223, 233)가 결합되어 상기 상부거치부재(150)와 하부거치부재(160)에 올려져 거치될 수 있다.
다음으로 도 4를 함께 참조하여 상기 산기관에 대해 설명한다. 도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 산기관의 단면도이다. 도 4(a)는 최초 산기관을 작동시킬 경우이고, (b)는 산기관 작동중지 상태를 나타내며, (c)는 다시 산기관을 작동시키는 경우를 나타낸다.
상기 산기관(300)은 폭기를 위한 구성으로서, 외부에서 공급된 에어를 공급하여 원수(오폐수)를 폭기시킨다.
상기 산기관(300)은 내부가 빈 중공의 빔 형상으로 이루어지고 하나 이상의 상기 모듈프레임(100)의 하단에 수평으로 평행하게 구비된다.
좀 더 상세하게, 상기 산기관(300)의 일단은 상기 제1측면프레임(110)의 하단에 결합되고, 타단은 상기 제2측면프레임(120)의 하단과 연통되도록 각각 결합된다.
그리고 상기 산기관(300)의 상부면에는 다수개의 산기홀(310)이 길이방향을 따라 형성, 배열된다.
종래 상기 산기관(300)은 하부가 막힌 형상이었으나, 본 발명에서 도시된 바와 같이 상기 산기관(300)의 하부가 개방된 개구부(320)가 형성되어 단면이 대략 '┏┓'와 같은 형상인 것이 특징이다.
또는 단면이 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 형상일 수 있다.
상기 산기관(300)은 간헐적으로 작동시키기 때문에 상기 산기관(300)이 정지된 경우 도 4(b)와 같이 많은 슬러지, 이물질, 오염물질들이 상기 산기홀(310)을 통해 산기관 내부로 유입된다.
종래 유입된 슬러지 등은 적체되는 문제가 있었으나, 상기 개구부(320)가 형성되므로 상기 산기관(300) 내부에 각종 슬러지, 이물질, 오염물질 들이 적체되지 않고 상기 개구부(320)를 통해 하부로 자연 배출된다.
따라서, 산기관(300)이 막혀 에어의 공급이 원활하지 못하고 기포가 발생하지 못하는 문제들이 해결된다.
그리고 도 4(c)와 같이 상기 산기관(300)을 작동시킬 때는 원수가 상기 개구부(320)를 통해 유입되면서 에어와 함께 혼합되어 상기 산기홀(310)을 통해 폭기된다. 이때, 상기 산기관(300) 내부에 적체된 슬러지가 없으므로 원활하게 폭기가 이루어진다.
또 상기 산기홀(310)을 통해 기포가 배출될 때 압력차에 의한 와류가 형성되므로 분리막(210)에 부착, 고착된 오염물질을 탈리시키는 효과가 극대화된다.
상기 산기관(300)에 에어를 공급하기 위해, 상기 제2측면프레임(120)의 상부면에 에어주입구(121)가 형성된다.
외부로부터 상기 에어주입구(121)를 통해 에어가 주입되면, 상기 제2측면프레임(120)을 거쳐 상기 제2측면프레임(120)과 연통된 상기 산기관(300)의 일단을 통해 내부로 유입된다. 유입된 에어는 상승하려고 하기 때문에 상기 개구부(320)를 통해 빠져나가지 못하고 상기 산기홀(310)을 통해서만 배출된다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 모듈프레임
110 : 제1측면프레임 111 : 여과수배출구
120 : 제2측면프레임 121 : 에어주입구
130 : 상부프레임 140 : 하부프레임
150 : 상부거치부재 151 : 노즐소켓
160 : 하부거치부재 161 : 노즐소켓
200 : 분리막 모듈
210 : 분리막 220 : 상부헤드
220a : 헤드유로 221 : 노즐결합구
222 : 방향전환구 223 : 지지구
230 : 하부헤드 230a : 헤드유로
231 : 노즐결합구 232 : 방향전환구
233 : 지지구 240 : 오링
300 : 산기관
310 : 산기홀 320 : 개구부

Claims (4)

  1. 상호 이격되어 마주하며 각각 중공파이프로 이루어진 사각틀 형상을 이루는 제1측면프레임 및 제2측면프레임과, 상기 제1측면프레임과 제2측면프레임 사이를 연결하는 상부프레임 및 하부프레임으로 이루어져 장방형을 이루는 모듈프레임; 중공사 다발의 분리막과, 상기 분리막의 상단과 하단에 결합되고 내부에 헤드유로가 형성되는 상부헤드 및 하부헤드로 이루어져 상기 모듈프레임에 장착되는 분리막 모듈; 상기 모듈프레임의 하단에 구비되어 기포를 발생시키는 산기관;을 포함하여 원수에 침지되어 원수를 수처리하는 장치에 있어서,
    상기 산기관은 중공의 빔 형상으로 이루어져 상기 제2측면프레임의 하단과 연통되고 상부면에는 산기홀이 형성되며 하부면은 개구되어 단면이 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 형상으로 이루어지고,
    상기 제2측면프레임의 상부면에 형성된 에어주입구를 통해 에어가 주입되면, 상기 제2측면프레임을 거쳐 상기 산기관 내부로 유입되고 유입된 공기는 상승하면서 하부에서 유입되는 원수와 혼합되어 상기 산기홀을 통해 폭기되며,
    상기 모듈프레임의 상부와 하부에는 상기 제1측면프레임과 제2측면프레임을 연결하고 중공파이프로 이루어진 상부거치부재와 하부거치부재가 각각 구비되고 상기 상부거치부재와 하부거치부재의 상부면에는 내부와 연통되는 복수개의 노즐소켓이 형성되며 상기 상부헤드와 하부헤드의 일단에는 각각 상기 노즐소켓에 끼움 결합시킬 수 있도록 돌출된 노즐결합구가 형성되어, 상기 분리막 모듈 중 교체가 필요한 것만 상기 모듈프레임으로부터 장탈착할 수 있고,
    상기 상부거치부재와 하부거치부재는 상기 제1측면프레임과 연통되어 상기 상부헤드와 하부헤드로 흡입된 여과수가 상기 노즐소켓을 통해 상기 상부거치부재, 하부거치부재 및 제1측면프레임의 내부로 유입되고 상기 제1측면프레임의 상부면에 형성된 여과수배출구를 통해 배출되되,
    마주하는 두 상부거치부재 및 두 하부거치부재에 형성된 각 노즐소켓은 서로 어긋나게 형성되는 것을 특징으로 하는 하부개방형 산기관이 구비된 수처리장치.
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