KR20060113429A - 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 산기관(散氣管)으로부터의 기포에 의한 버블링 작용을 중공사막의 전체에 효과적으로 작용시킴으로써 막 면이나 막 사이에 부착한 현탁성분을 효율적으로 박리 제거할 수 있으며, 또한, 콤팩트하게 중공사막을 고밀도로 설치할 수 있는 여과장치를 제공한다. 현탁성분을 함유하는 피처리액(12)을 침지형 흡인여과용 또는 외압여과용의 막모듈(14)에 투과시켜서 고체ㆍ액체분리를 실시하는 여과장치(11)에 있어서, 상기 막모듈(14)을, 축선을 연직방향을 향한 다수 개의 중공사막(15)의 상하 양단부를 각각 서로 밀접시킨 막집속체(膜集束體)(16)로 형성하는 동시에, 상기 막집속체(16)의 하부쪽에, 상기 다수 개의 중공사막(15)의 사이를 누비며 나가듯이 해서 산기관(21)을 삽입하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

여과장치{FILTRATION DEVICE}

본 발명은, 여과장치에 관한 것이며, 상세하게는, 현탁성분을 함유하는 피처리액을 막모듈에 투과시켜서 고체ㆍ액체분리를 실시하는 여과장치로서, 특히, 산기관으로부터의 기포에 의해 에어 버블링을 실시하는 산기장치를 구비한 여과장치에 관한 것이다.

다수 개의 중공사막을 집속해서 배치하고, 그 편단부 또는 양단부를 개구상태로 고정부재에 고정해서 집수부(集水部)로 한 막모듈이, 침지형 흡인여과장치 혹은 외압식 여과장치에 장착되어서 사용되고 있다. 종래, 막모듈은, 하천수, 호소수(湖沼水)의 정화라는, 이른바 정밀여과의 분야에서 널리 사용되어 왔다. 또, 최근, 이 정수 분야에 한정하지 않고, 하수의 2차처리, 3차처리나, 배수, 산업폐수, 공업용 물 등의 여과라는 높은 오탁성 물 처리용도에의 검토도 다수 이루어지고 있다.

정수 및 높은 오탁성 물 처리의 어느 경우나, 막모듈을 이용한 여과장치에 의해 여과처리를 계속하면, 막 표면 또는 막 사이에, 피처리액 중에 함유되는 현탁성분이 퇴적하고, 이것이 막 폐쇄의 원인으로 된다. 즉, 퇴적물을 개재해서 중공사막끼리가 고착 일체화해서 막모듈 내의 중공사막의 유효막면적이 감소하여, 투과유량의 저하를 초래한다.

그런 연유로, 정기적으로 막 면의 퇴적물을 제거하는 세정조작이 실시된다. 이 세정조작으로서, 침지조 내에 피처리액을 채운 상태에서 막모듈의 하부로부터 공기를 도입하고, 공급되는 기포에 의해서 중공사막에 진동을 주는 에어 버블링에 의해 막 면의 퇴적물을 박리하는 방법이 실시되고 있다.

이 에어 버블링의 방법으로서는, 시트형상의 평형 중공사막 모듈을, 시트면이 수직방향, 중공사막이 수평방향으로 되도록 배치하고, 중공사막 모듈의 아래쪽에, 산기구멍을 구비한 산기판을 형성하고, 중공사막만을 에어 버블링에 의해서 진동시키도록 한 막 면 퇴적물 박리장치(예를 들면, 일본국 특허제3014248호 공보 참조.), 중공사막의 편단부 또는 양단부를 개구시킨 상태로 고정부재에 의해 고정해서 집수기능을 갖게 하는 동시에, 편단부(하단부)에 산기구멍을 형성해서 에어 버블링을 실시하도록 한 막 면 퇴적물 박리장치(예를 들면, 일본국 특개평8-215548호 공보 참조.), 다수의 중공사를 외통 내부에 배열한 중공사의 다발 속에 삽입한 다공질 파이프의 아래쪽으로부터 공기를 도입하고, 기포를 다공질 파이프를 따라서 상승시키면서 중공사를 진동시키고, 에어 버블링을 실시하도록 한 막 면 퇴적물 박리장치(예를 들면, 일본국 특공평7-61420호 공보 참조.) 등이 알려져 있다.

그러나, 일본국 특허제3014248호 공보에 기재된 막 면 퇴적물 박리장치는, 산기판의 산기구멍으로부터 중공사막의 전체영역에 걸쳐서 산기를 실시하는 것이기 때문에, 산기를 충분히 실시하기 위해서는, 인접하는 시트형상의 평형 중공사막 모듈을 어느 정도 이간시켜서 배치할 필요가 있으며, 막을 고밀도로 설치하는 것은 어려웠다. 따라서, 막설치부의 용적이 커져서, 여과장치가 대형화하고 있었다. 또한, 막모듈의 아래쪽으로부터 전체적으로 산기를 실시하는 것 만으로는, 중공사막의 표면만이 산기되고, 막 사이, 특히 막의 폐쇄가 진행되기 쉬운 집수부 부근에의 산기가 불충분하게 되는 문제가 있었다.

또, 일본국 특개평8-215548호 공보에 기재된 막 면 퇴적물 박리장치는, 막모듈의 편단부에 산기구조를 갖게 하고, 산기구멍으로부터 산기하게 하고 있기 때문에, 중공사막의 외부면쪽에만 산기되며, 내부면쪽에는 산기가 미치지 않아서, 세정효율의 면에서 충분하다고는 할 수 없었다. 또, 다수의 중공사막을 원형상으로 집속 배열한 막모듈에는 적용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 일본국 특공평7-61420호 공보에 기재된 막 면 퇴적물 박리장치는, 다수의 중공사여과막을 원형상으로 배열한 중공사의 다발 속에 복수 개의 다공질 파이프를 혼입시키고 있을 뿐이기 때문에, 막 사이에의 산기가 불충분하게 되는 문제가 있었다.

어느 경우라도, 막모듈을 구성하는 중공사막의 개수가 많아지면 세정효율이 악화되기 때문에, 막모듈을 구성하는 중공사막의 개수에 제한이 있고, 따라서, 여과효율의 향상에도 한계가 있었다.

그래서 본 발명은, 산기관으로부터의 기포에 의한 버블링 작용을 중공사막의 전체에 효과적으로 작용시킴으로써 막 면이나 막 사이에 부착한 현탁성분을 효율적으로 박리 제거할 수 있으며, 또한, 콤팩트하게 중공사막을 고밀도로 설치할 수 있는 여과장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 여과장치는, 현탁성분을 함유하는 피처리액을 침지형 흡인여과용 또는 외압여과용의 막모듈에 투과시켜서 고체ㆍ액체분리를 실시하는 여과장치로서, 상기 여과장치는, 상기 막모듈을 기포에 의해 버블링하는 산기관을 포함하고, 상기 막모듈은, 축선을 연직방향을 향한 다수 개의 중공사막의 상하 양단부를 각각 서로 밀접시킨 막집속체로 형성되며, 상기 산기관은, 상기 막집속체의 하부쪽에, 상기 중공사막의 축선과 교차하는 방향으로부터, 다수 개의 중공사막의 사이에 삽입되어 있다.

또, 상기 산기관은, 선단부를 둥글게 모떼기한 직경이 작은 관체에 의해서 형성되고 있으며, 선단부 또는 전체를 보호튜브로 피복되어 있고, 선단부에 산기구멍을 개구하고 있을 수도 있다. 또한, 상기 막집속체의 다수 개의 중공사막의 사이에 삽입된 복수의 산기관은, 중공사막에의 삽입길이를 다르게 할 수도 있다.

본 발명의 여과장치에 의하면, 산기관으로부터 분출한 기포가 상승할 때의 진동을 막집속체의 전체에 전달할 수 있고, 막 표면이나 막 사이에 퇴적한 현탁성분을 효율적으로 박리해서 제거할 수 있다. 또, 산기관은, 중공사막 사이를 누비며 나가듯이 헤치고 들어가서 삽입할 수 있는 직경이 작은 관체로 형성하기 때문에, 1개의 막집속체 내에 복수의 산기관을 삽입해도 설치공간을 차지하지 않아서, 중공사막을 고밀도로 배치할 수 있으며, 여과성능을 향상시켜서 여과장치의 콤팩트화를 도모할 수 있다.

본 발명의 여과장치를, 침지형 흡인여과장치에 적용한 1형태예를 나타내는 도 1 내지 도 3에 의거해서, 보다 상세히 설명한다.

본 형태예에 표시하는 여과장치(11)는, 피처리액(12)이 도입되어서 채워진 침지조(13) 내부에 막모듈(14)을 침지 배치하고 있다. 상기 막모듈(14)은, 축선을 연직방향을 향한 다수 개의 중공사막(15)의 상하 양단부를 각각 서로 밀접시킨 막집속체(16)를, 5개씩 2열로 나열한 10개의 조합으로 형성되어 있다.

각 막집속체(16)는, 도 3에 표시하는 바와 같이, 수평단면이 직사각형 형상으로 되도록 다수 개의 중공사막(15)을 수속한 것이다. 이 막집속체(16)는, 그 상단부 및 하단부를 중공사막(15)의 단부를 개구상태로 유지한 집수부재(17)를 개재해서 각각 처리액방출관(18)에 연통하고 있다. 그리고, 중공사막(15)에 의한 여과조작은, 처리액방출관(18) 내부를 펌프(19)로 흡인해서 중공사막(15)의 내부쪽을 감압상태로 함으로써 실시된다.

또한, 막집속체(16)의 하부쪽에는, 상기 다수 개의 중공사막(15)의 사이에 산기관(21)이 삽입되어 있다. 이 산기관(21)은, 공기압축기(22)를 구비한 공기도입관(23)에, 헤더(24)를 개재해서 접속하고 있으며, 공기압축기(22)로 압축한 공기를, 산기관(21)의 선단부에 형성한 산기구멍(25)으로부터 분출하도록 형성되어 있다.

산기관(21)은, 스테인리스강 등의 금속재료, 혹은, 폴리염화비닐, 그 외의 경질 플라스틱재료로 형성할 수 있다. 산기관(21)의 형상은, 막집속체(16)의 중공사막(15)을 확대해서 변형시키고, 중공사막(15)의 사이를 들어가 삽입하기 때문에, 또한, 중공사막(15)을 흠내지 않도록, 선단부를 둥글게 모떼기한 직경이 작은 관체에 의해서 형성하고, 또한 선단부 또는 전체를 보호튜브로 피복해 두는 것이 바람직하다. 1개의 막집속체(16)에 있어서의 산기관(21)의 개수나 간격, 산기구멍(25)의 위치는, 막집속체(16)의 수평단면형상이나 단면적 등의 조건에 따라서 적절히 설정할 수 있다. 1개의 막집속체(16)에 삽입된 산기관(21)은, 도 3에 표시하는 바와 같이, 길이를 다르게 하는 것이 바람직하다. 또한, 인접하는 막집속체(16)의 사이에 산기관(21)을 설치해도 된다.

산기관(21)에 형성하는 산기구멍(25)은, 임의의 위치에 형성할 수 있고, 관 선단부를 폐쇄해서 측면에 산기구멍(25)을 천공해도 되지만, 관 선단부를 그대로 개구시켜서 축선방향으로 공기를 분출시킴으로써, 산기관(21)을 용이하게 제조할 수 있다. 또, 산기구멍(25)의 수는, 선단부에 1개소로 충분하지만, 필요에 따라서 복수개소에 형성해도 되며, 또한, 산기관(21)은, 통상은 직관으로 형성하지만, 다소의 굴곡이 있어도 된다.

상기 중공사막(15)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리술폰계 수지, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스유도체, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리비닐알콜계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리테트라플루오르에틸렌이나 폴리불화비닐리덴 등의 불소계 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트 등의 각종의 재료로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 또, 이들의 수지의 공중합체나 일부에 치환기를 도입한 것이어도 되며, 나아가서는 2종 이상의 수지를 혼합한 수지이어도 된다.

또, 중공사막(15)의 단부를 개구상태로 유지하는 고정부재는, 통상, 에폭시수지, 불포화폴리에스테르수지, 폴리우레탄수지 등의 액상수지를 경화시켜서 사용된다. 또한, 집수부재(17)는, 기계적 강도 및 내구성을 지니는 재질의 것이면 되고, 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 아크릴수지, ABS수지, 변성 PPE수지 등에 의한 것을 이용할 수 있다.

이와 같이 형성한 여과장치는, 펌프(19)를 작동시킴으로써, 침지조(13) 내부에 유입한 피처리액(12)을 중공사막(15)에 의해 고체ㆍ액체분리하는 여과조작이 실시되고, 피처리액(12) 중의 현탁성분이 중공사막(15)의 표면에서 포착되는 동시에, 현탁성분을 분리 제거한 처리액이 중공사막(15)의 내부를 통과하여, 처리액방출관(18)에 흡인되어서 회수된다.

이와 같은 여과조작의 계속에 의해, 중공사막(15)의 표면이나 막 사이에 현탁성분이 점차로 퇴적하여, 중공사막(15)에 있어서의 투과유량이 저하되고, 펌프(19)의 흡인압력이 저하되어 가므로, 정기적으로, 혹은, 펌프(19)의 흡인압력에 따라서, 중공사막(15)의 표면이나 막 사이에 퇴적한 현탁성분을 박리시켜서 제거하는 버블링 세정 조작을 실시한다.

버블링 세정 조작은, 공기압축기(22)를 작동시켜서 공기도입관(23) 및 헤더(24)를 개재해서 산기관(21)에 압축공기를 공급하고, 산기관(21)에 형성한 산기구멍(25)으로부터 막집속체(16)의 하부에 기포를 분출시킴으로써 실시된다. 이때, 막집속체(16)의 하부쪽의 중공사막(15)의 사이를 누비며 나가듯이 해서 산기관(21)을 삽입하고, 산기구멍(25)을 막집속체(16)의 내부에 배치하고 있으므로, 산기구멍(25)으로부터 분출한 기포는, 막집속체(16)의 내부를 상승하게 된다.

또한, 상승하는 기포는, 밀집상태로 되어 있는 중공사막(15)의 사이를 상승함으로, 큰 기포로 되기 어렵고, 미세한 기포가 막 사이를 복잡하게 이동하면서 상승하기 때문에, 기포가 막 사이를 상승할 경우에 발생하는 미세한 진동이, 막집속체(16)의 내부로부터 기포에 의해서 직접적으로, 또, 중공사막(15)의 사이에 존재하는 간극수(間隙水)의 이동에 의해서 간접적으로, 막집속체(16)를 구성하는 중공사막(15)의 전체에 전달되고, 중공사막(15)을 효과적으로 진동시켜서 막 표면이나 막 사이에 퇴적한 현탁물질을 효율적으로 박리 제거할 수 있다. 따라서, 버블링 세정 조작에 있어서의 세정효율을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 또한, 막집속체(16) 내에의 공기의 분출은, 연속적으로 실시해도 되고, 단속적으로 실시해도 된다.

또한, 상술한 일본국 특공평7-61420호 공보에 기재된 바와 같이, 비교적 직경이 큰 다공질 파이프를 막집속체 내에 삽입한 것에 비해서, 가는 산기관(21)을 사용할 수 있으므로, 막집속체(16)에 있어서의 단위단면적 당의 중공사막(15)의 설치 개수를 많게 할 수 있고, 여과장치 전체적으로의 용적 당의 막면적이 커지며, 여과성능을 향상시켜서 여과장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 세정효율의 향상에 의해, 적은 공기량으로 효과적인 버블링 세정 조작을 실시할 수 있으므로, 막설치 면적 당의 세정공기량을 종래보다 저감할 수 있다.

또한, 상기 형태예에서는, 본 발명을 침지형 흡인여과장치에 적용한 예에 대해서 설명하였지만, 외압여과장치에 적용해도 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 여과장치에 의하면, 산기관으로부터 분출한 기포가 상승할 때의 진동을 막집속체의 전체에 전달할 수 있고, 막 표면이나 막 사이에 퇴적한 현탁성분을 효율적으로 박리해서 제거할 수 있다. 또, 산기관은, 중공사막 사이를 누비며 나가듯이 헤치고 들어가서 삽입할 수 있는 직경이 작은 관체로 형성하기 때문에, 1개의 막집속체 내에 복수의 산기관을 삽입해도 설치공간을 차지하지 않아서, 중공사막을 고밀도로 배치할 수 있으며, 여과성능을 향상시켜서 여과장치의 콤팩트화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 여과장치를 침지형 흡인여과장치에 적용한 1형태예를 나타내는 개략정면도;

도 2는 동일한 여과장치의 개략평면도;

도 3은 동일한 막집속체와 산기관과의 관계를 나타내는 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 여과장치 12: 피처리액

13: 침지조 14: 막모듈

15: 중공사막 16: 막집속체

17: 집수부재 18: 처리액방출관

19: 펌프 21: 산기관

22: 공기압축기 23: 공기도입관

24: 헤더 25: 산기구멍

Claims (5)

1. 현탁성분을 함유하는 피처리액을 침지형 흡인여과용 또는 외압여과용의 막모듈에 투과시켜서 고체ㆍ액체분리를 실시하는 여과장치로서, 상기 여과장치는, 상기 막모듈을 기포에 의해 버블링하는 산기관(散氣管)을 포함하고,

   상기 막모듈은, 축선을 연직방향을 향한 다수 개의 중공사막의 상하 양단부를 각각 서로 밀접시킨 막집속체로 형성되고,

   상기 산기관은, 상기 막집속체의 하부쪽에, 상기 중공사막의 축선과 교차하는 방향으로부터, 다수 개의 중공사막의 사이에 삽입되어 있는 여과장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 산기관은, 선단부를 둥글게 모떼기한 직경이 작은 관체에 의해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 산기관은, 선단부 또는 전체를 보호튜브로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 산기관은, 선단부에 산기구멍을 개구하고 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 막집속체의 다수 개의 중공사막의 사이에 삽입된 복수의 산기관은, 중공사막에의 삽입길이를 다르게 하고 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.