KR20070112456A

KR20070112456A - 유체의 광촉매처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070112456A
Application number: KR1020077019527A
Authority: KR
Inventors: 브루스 제퍼슨; 시몬 파슨스
Original assignee: 워터 이노베이트 리미티드
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-11-26
Also published as: CN101180240A; WO2006079837A1; EP1866254A1; CA2635444A1; JP2008528269A; GB0501688D0; US20080237145A1; AU2006208884A1

Abstract

처리 시스템은 수용액이 용액 중에 있는 이산화 티타늄 촉매 입자들을 사용하여 화학적으로 처리되는 반응 용기(2), 막의 입구-표면(entry surfaces) 상에 있는 입자들을 유치함으로써 용액으로부터 입자들을 분리하기 위하여, 상기 용기(2)와 소통하는 관형 여과막 및 입자들에 의한 막의 막힘을 저해하기 위하여 주입된 대기의 입구 표면(entry surfaces) 위쪽에서의 유동을 유발하는 살포 장치를 포함하는 막 장치(18)를 포함한다. 반응 용기(2)는 UV 관(3)을 함유하며 막 장치는 막의 입구 표면(entry surfaces) 위쪽에서 대기의 슬러그 패턴 유동을 생성하기 위한 조대 기포(coarse bubble) 통기 전달 장치를 포함한다.

Description

유체의 광촉매처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR THE PHOTOCATALYTIC TREATMENT OF FLUIDS}

본원발명은 막과 결합되는 광촉매 공정에 의한 유체의 배취 방식 또는 연속 방식의 화학적 처리, 특히, 유기 및/또는 무기 화합물을 함유하는 물의 처리에 관계하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

광촉매로서 UV 조사 및 TiO₂를 사용하여 액체 배출액에서 유기 및 무기 화합물을 분해하는 능력은 잘 보고되어있다. UV 광은 광촉매의 표면에서 전자 홀 및 수산 라디칼(·OH)을 생성하는데 필요한 에너지를 제공한다. 이러한 전하 캐리어는 이후 화학적 오염물을 사용하여 산화/환원(redox) 반응을 수행하며, 궁극적인 분해 산물은 오염물 원소 성분의 산화물이다. 현탁된 TiO₂ 시스템은 부동화된 TiO₂ 시스템과 비교하여 더 신속한 오염물 화학종의 분해를 제공하는데, 이는 현탁된 시스템이 산화환원 반응이 일어날 더 큰 촉매 표면적을 제공할 수 있기 때문이다. 이러한 현탁된 고체 광촉매 반응기의 고안에서 자세한 작업이 수행되었으며, 이들의 성능을 최적화하는 것에 관하여 많은 것들이 공지되어 있다.

처리 후 광촉매는 촉매를 재생시키기 위하여, 분해된 오염물질을 함유하는 액체로부터 제거된다. 사전 작업은 한외 여과막 및 정밀여과막이 이러한 제거에 적합함을 보여주었다. 현탁액에서 TiO₂의 평균 1차(primary) 입자 크기는 TiO₂ 입자들의 공급자에 의해 한외여과 공극 크기를 구비한 막을 암시하는 10-30 nm로 언급되지만, 이는 수성 매질에서 TiO₂ 입자들은 마이크론 범위에 속하는 응집체를 형성하여, 한외 여과(UF)가 이러한 환경에서 적합하지 않게 나타날 것이다. 더욱이, 한외여과막의 사용은 정밀여과(MF) 막에 비하여 더 높은 작업 압력 및 더 높은 에너지 투입을 수반한다. 또한, 작업처리량의 감소 및 세정의 필요성을 증가시키는, 막/폐수 스트림 계면에서의 오염물 젤층 형성의 가능성이 존재한다. 그러므로, 상업적으로 실용가능한 공정의 개발에 있어서, 정밀여과막이 더욱 바람직하다. 보편적으로 수용되는 정밀여과(MF) 및 한외 여과(UF)의 정의는 없으나, 본원의 목적을 위하여, 이러한 정의들은 대략 10^-6 미터 내지 대략 10^-7 미터 범위의 공극 크기이고 UF 공극 크기는 대략 10^-7 미터 내지 대략 10^-9 미터 범위인 것으로 가정될 수 있다. 더욱이, 막의 입구 표면 위쪽(over)에서 TiO₂-함유 배출액의 순환은 입구 표면에서 TiO₂ 케이크 층의 축적(build-up)으로 인한 부착을 감소시키기 위하여 필요해진다. 후자의 순환은 펌프에 의하여 제공될 수 있지만, TiO₂의 마모성은 주의깊은 펌프 선택을 요한다. 본원발명의 한 양태에 따르면, 상기 유체에서 촉매 입자들을 사용하여 유체를 화학적으로 처리하는 단계, 상기 유체는 통과하지만 상기 입자들은 통과하지 않는 여과막에서 상기 유체로부터 상기 입자들을 분리하는 단계, 및 기체 매질을 상 기 막의 입구 표면 위쪽에서 유동하도록 유발함으로써 상기 입자들에 의한 막힘을 저해하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본원발명의 또다른 양태에 따르면, 유체 중에 있는 촉매 입자들을 사용하여 유체가 화학적으로 처리되는 반응기, 상기 반응기와 유체 유동 소통을 하며 상기 막의 입구 표면 위에 상기 입자들을 유치함으로써 상기 유체로부터 입자들을 분리시키기 위한 여과막, 상기 입자들에 의해 상기 막의 막힘을 저해하기 위하여 상기 입구 표면 위에 기체 매질의 유동을 유발하는 장치를 포함하는 기구가 제공된다.

이러한 본원발명의 양태들 덕분에, 분리 단계의 상업적 실시가능성을 개선시키는 것이 가능하다.

본원발명은 특히 유체가 액체인 경우에 적용가능하지만, 기체 물질에도 적용가능함을 믿을 수 없는 것은 아니다. 시스템의 작동은 처리되는 유체에 따라 변화한다.

본원발명의 바람직한 구체예는 수용액으로부터 광촉매, 특히 TiO₂를 분리하기 위하여, 현탁된 광촉매 화학적 반응기를 막과 조합함으로써 난분해성 유기 및/또는 무기 화합물을 함유하는 수용액의 연속적 처리를 위한 개선된 시스템을 제공한다.

이러한 처리를 위한 시스템은 하나 이상의 UV 관, TiO₂ 현탁액, 조대 기포(coarse bubble) 통기 전달 장치, 용액으로부터 TiO₂의 분리 및 오염제거된 배출액 스트림의 생성을 위한 외적으로 설치된 막 장치를 포함하는 화학적 반응 용기를 포함한다. 액체 배출액은 용기로 공급된다 (많은 현탁된 물질을 제거하기 위한 초기 처리 후, 초기 처리의 유형은 배출액의 특성에 따라 다르다).

반응 용기에서 TiO₂-함유 배출액의 순환은 TiO₂를 현탁액으로 유지시키고 최적의 질량 전달을 확보한다. 또한 외적으로 배치된 수직 배향된 막 장치의 하나 이상의 관형 막의 내부를 통과하는 Ti0₂-함유 배출액의 순환은 내부, 즉, 막의 입구 표면 위쪽에서 유동한다. 이것은 대기가 막의 입구 표면을 가로질러 유동하도록 대기를 주입함에 의하여 제공된다. 필요한 경우, 대기는 반응 용기 내부에서 혼합을 제공하기 위하여 주입될 수도 있다. 반응기의 경우, 대기는 반응기에 비교적 고른 대기 분포를 제공하기 위하여, 고리에 일련의 구멍들이 형성되어 있으며 용기 바닥 근방에 하우징된 분배 고리를 통해 공급될 수 있다. 막의 경우, 대기는 막 장치의 하우징에 반응기를 연결하는 교차지점을 통하여 막의 내강 안으로 주입될 수 있다. 이 지점에서의 대기의 도입은 에어리프트 효과를 생성하는데, 이에 의하여 액체는 공기 기포의 움직임(movement)에 의하여 막 내강을 통해 치환될 것이다. 대기는 조대 기포(coarse bubble) 장치에 의하여 제공되어, 기체 기포들은 슬러그 유동 패턴으로 내강을 통해 이동하고; 즉, 각각의 기체 기포는 내강의 전체 너비를 채운다. 액체는 막 하우징의 상부로부터 연장하고 반응 용기에서의 액체의 높이 보다 약간 높게 위치되는 제 2 주입구를 통해 반응기로 다시 이동한다.

막 장치는 외부의, 수직으로 설치된 에어리프트 장치로서 형성된다. 막은 순환하는 유동이 막 장치의 내강을 통해 세로로 통과해 올라가도록 할 수 있게 하기에 충분한 크기의 세라믹 또는 폴리머 관형 막 모듈을 포함한다. 막 공극 크기는 적절하게 TiO₂ 입자들의 크기로 설정되지만 MF/UF 범위에 속하는 것으로 예상된다.기체 살포기는 막 장치의 바닥 말단부에서 대기-살포된 액체 스톡(즉, 대기, TiO₂ 및 배출액의 혼합물)을 제공하여 막장치를 통해 반응기로부터 스톡의 에어리프트 순환을 제공하기 위하여 막 장치 아래의 하우징에 배치된다. 막 장치는 스톡을 여과액과 잔여물, 장치의 상부 말단부로부터 반응기로 다시 돌아가는 기체-함유 농축액으로 분리한다. 여과액 라인의 압력을 내강에 있는 액체의 압력 이하로 생성하기 위하여 여과액 펌프를 사용함으로써 막간 압력 추진력이 적용될 수 있다. 대안적으로, 여과액은 여과액 라인을 통과하는 유동을 조절하는 밸브를 통해 회수될 수 있다. 이러한 환경에서, 추진압력은 반응기에 있는 물 수준과 막 장치로부터의 여과액 배출 사이의 수두(hydraulic head)에 의하여 생성된다. 막이 관형인 대신, 이들은 평면이며 서로에 평행할 수 있고, 막 사이의 틈(gap)에서 굵은 에어리프트 기포들이 올라간다. 반응기가 통기되어 대기압에 있는 것으로 관찰되는 동안, 압력받은 공급 시스템도 또한 이용되며, 이에 의해 액체 유동은 펌프에 의하여 막 장치 주변에서 순환되고, 펌프는 에어리프트와 조합하여 작동한다.

배출액은 UV 광에 대한 초기 노출을 최대화하기 위하여 반응기의 상부로 공급되고, 이에 의하여 오염물의 분해가 확보된다. 가압된 대기는 TiO₂의 완전한 혼합을 확보하고 막의 필요한 세척(scouring)을 제공하기에 충분한 비율 및 압력으로 공급된다.

일부 배출액 스트림 오염물질들이 TiO₂ 입자들의 표면을 오염시키고, 그에 의하여 TiO₂의 활성이 감소되기 때문에, TiO₂ 슬러리 현탁액의 제거 및 첨가를 가능하게 하기 위한 수단(도시되지 않음)이 또한 제공된다. 그러므로 활성이 수용가능한 수치 미만으로 감소되었을 때 TiO₂를 필요성이 어느정도 존재할 수 있다.

본원에서 사용되는 "오염된 폐 스트림(contaminated waste stream)"이라는 용어는 무기성이든 유기성이든, 예를 들면, 미생물적 물질 또는 생물학적 물질과 같은 바람직하지 못한 화합물을 함유하는 액체를 기술한다. "바람직하지 못한"이라는 용어는 화합물이 반드시 독성임을 의미하는 것은 아니다. 본원에서 사용되는 "오염이 제거된 폐 스트림"이라는 용어는 오염물질들이 바람직한 또는 수용가능한 물질들로 분해되었거나 변화되었을 때의 폐 스트림을 기술한다.

본원발명의 시스템과 함께 바람직하게 사용되는 촉매는 예추석 TiO₂이다.

본원발명을 명확하게 그리고 완전히 개시하기 위하여, 예로서, 첨부된 도면을 참고하게 될 것인데, 이 도면에서:

도 1은 물의 화학적 처리를 위한 시스템의 다이아그램이고 ;

도 2는 NOM-함유수의 다양한 수준의 처리를 위한 시스템의 막 장치의 여과막 오염을 설명하는 그래프를 보여주며;

도 3은 그레이워터를 위한 막을 통과하는 다양한 수준의 유동을 위한 시스템 의 막 장치의 여과막의 오염을 설명하는 그래프를 보여주며;

도 4는 그레이워터의 처리의 다양한 수준을 위한 막 장치의 여과막의 오염을 설명하는 그래프를 보여주며;

도 5는 시스템의 막 장치의 도식적 정면도이다.

도 1을 보면, 본원발명의 바람직한 구체예에 따른 연속적 정화 시스템의 공정 흐름도가 도시되어 있다. 광반응성 촉매(TiO₂ 입자들의 경우)를 함유하는 슬러리는 대기를 비말동반하였으며, 오염된 수성 배출액은 UV-C 튜브(3)를 포함하는 화학적 반응 용기(2) 내부에 함유된다. 오염된 배출액의 진입은 수준 제어장치(4)에 의하여 제어되는데, 이것은 공급 탱크(도시되지 않음)로부터 라인(8)에 있는 밸브(6)을 가동시킨다. 반응 용기(2)로의 대기 유동은 압축된 대기 공급 라인(12)에 있는 밸브(10)에 의하여 살포기(14)로 제어되며, TiO₂ 입자들이 현탁액에 남아있도록 설정된다. 오염제거된 배출액의 배출유동은 막 장치(18)의 밖으로 여과액 라인(16)의 높이 상부에 있는 반응 용기(2)에 존재하는 수두(head of water)와 라인(16)에 있는 여과액 펌프(20)에 의하여 생성된 흡입 압력의 조합에 의하여 제어된다. 막 장치(18)에 공급된 대기는 압축장치의 형태일 수 있는 대기 펌프(22) 및 밸브(24)에 의하여 제어되며, 오염을 제한하기 위하여 막의 내강을 통과하는 충분한 유동을 제공하도록 설정된다. 도 1에 도식적으로 도시된 장치(18)의 막은 관형 형태이며, 장치(18)의 상부로부터 하부 플레이트로 확장하는데, 이 장치는 막 그 자체를 통과하는 것을 제외하고 반응 용기(2)로부터 막 중의 부피로의 스톡의 유동을 저해하여, TiO₂ 입자들이 막의 내부 주변에 있는 관형 입구 표면에 유치되어, 정제된 물이 막 부피 내부로 막을 통해 흐른 후 라인(16)을 통하여 여과액으로서 빠져나오도록 한다. 반응 용기(2)는 여과 유닛(26)을 통하여 대기 중으로 통기되어, 반응 용기(2)로부터 휘발성 유기 물질들의 방출을 저해한다. 막을 통하여 반응 용기(2)로 공급된 오염이 제거된 액체 스트림 중에 있는 기체는 여과 유닛(26)을 통해 반응 용기(2)를 빠져나오게 될 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 막 장치(18)는 수직의 에어리프트 장치로서 형성된다. 막(28)은 (30)으로 지시된 유입하는 수용액의 순환 유동이 막 장치(18)의 내강을 통해 세로축으로 통과하여 올라갈 수 있게 하기에 충분한 총 관통유동(throughflow) 단면적의 세라믹 또는 폴리머 관형 막을 포함한다. 막 공극 크기는 적절하게 TiO₂ 입자들의 크기로 설정되지만, MF/UF 범위에 속하는 것으로 예상된다. 장치(18)의 바닥 말단부에 대기-살포된 액체 스톡(36) (즉, 대기, TiO₂ 및 배출액의 혼합물)을 제공하여, 장치(18)를 관통하는 반응 용기(2)로부터 대기-살포된 액체 스톡(36)의 에어리프트 순환을 제공하기 위하여, 기체 살포기(32)가 막 장치의 하부 하우징(34)에 배치된다. 장치(18)는 스톡(36)을 (40)으로 지시된 여과액 라인 내부로 빠져나오는 여과액 및 (38)로 지시된 장치(18)의 상부 말단부로부터 반응 용기(2)로 다시 지나가는 가스-함유 농축액으로 분리한다. 막간 압력 추진력은 여과액 라인에서의 압력을 내강에서의 액체의 압력 미만으로 생성하기 위하여 여과액 펌프(도시되지 않음)를 사용함으로써 적용될 수 있다. 대안적으로, 여과액 은 여과액 라인을 관통하는 유동을 조절하는 밸브(도시되지 않음)를 통해 회수될 수 있다. 이러한 환경에서, 추진압력은 반응 용기(2)의 물 수준과 막 장치(18)로부터의 여과액 배출구(42) 사이의 수두에 의하여 생성된다.

도 1을 참고하여 설명된 바람직한 구체예가 얼마나 잘 실시되는지 확인하기 위하여, 두 가지 처리예, 즉, NOM-함유수 및 그레이워터에 대하여 실험을 실시하였다.

실시예 I

NOM - 함유수

전세계에 걸쳐 물 공급원은 수문학적 순환 및 생물권과 지권 사이의 상호작용의 결과로서 NOM을 함유한다. NOM은 유기 물질의 복합 혼합물이며, 휴민산, 친수성 산, 단백질, 지질, 탄화수소 및 아미노산과 같은 다양한 유기물로 구성되어 있는 것으로 알려져있다. NOM에 있는 유기 성분들의 범위는 물에 따라 그리고 계절에 따라 변화하며; 이는 결과적으로 염소과 같은 화학적 살균제와 NOM의 반응성의 변화를 초래한다. 음용수 수질을 감독하는 법률은 훨씬 더 엄격해 지고 있기 때문에, 응고작용과 같은 전통적인 처리 공정을 사용하는 수처리 작업(WTW)은 트리할로메탄(THM)과 할로아세트산(HAA)을 만족시키는데 필요한 제거 목표를 만족시킬 수 없다. THM 및 HAA 전구물질을 제거하기 위한 많은 처리 공정들이 연구되어왔으나, 상당량의 슬러지를 생성하지 않고 상당히 낮은 수준의 잔여 용존 유기 탄소(DOC) 수준에 도달하는 문제점을 가진다. NOM 또는 휴민산을 처리하기 위한 개선된 산화 공 정(AOP)의 적용은 휴민산의 처리에 TiO₂ 광촉매가 효과적임을 발견한 몇몇 저자들에 의하여 연구되어 왔다. 도 1을 참고하여 설명된 시스템은 표본 휴믹수(humic water) 및 영국, Sheffield의 Ewden 저수지로부터 얻은 물 시료로부터의 THM 및 HAA 전구물질의 제거 정도에 관하여 평가되었다. 이 실험에서 UV254는 THM 및 HAA 측정을 위한 대용물로 사용되었으며, 결과는 THM 및 HAA 전구물질 제거에 있어서 이 공정의 효율성을 보여주었는데, 5 g/L 현탁액에서 실제적으로 98%의 UV254가 5g/l의 TiO₂와 UV를 사용하여 제거되었기 때문이다. 도 2에서, 유량(Flux) (J)은 0의 TiO₂ 및 TiO₂=5g/l과 UV에 대한 막간 압력(TMP)에 대하여 플롯되었는데, 이들 모두는 실험 결과의 점 그래프 및 선 그래프로 플롯되었다. 도 2는 막의 임계 유량(J)이 50 L·m^-2. h^-1 ("LMH"로 공지) 이상임을 나타내는데, 이는 다시 말하면, 실험 설비가 특정 한계 이하의 유동(J)에서 가동되었을 때 급속한 오염이 전혀 발생하지 않았음을 나타낸다. 더욱이, 언급된 임계값 미만에서의 가동은 막을 세정할 필요없이 지연된 가동을 위한 가능한 조건을 제공한다.

실시예 II

그레이워터

그레이워터는 가정 세정 작업으로부터 발생하는데; 그레이워터의 공급원에는 세면기, 부엌 싱크 및 세탁기로부터의 폐수가 포함된다. 그레이워터는 대개 바디 세정을 위한 비누 또는 비누 제품의 사용에 의하여 생성되며, 그 자체로, 그밖의 다른 것들 중에서도, 지리적 위치, 인구통계 및 거주 수준에 따라 특성이 달라진다. 유기물질의 농도가 가정용 폐수와 유사하지만, 이들의 화학적 성질은 상당히 다르다. 생분해가능한 유기 물질의 비교적 낮은 수치 및 영양분 불균형은 그레이워터의 생물학적 처리의 효율성을 제한한다. 제시된 많은 처리 설계들은 주로 물리적이고 생물학적인 공정들을 사용하며, 유기 물질 및/또는 화학물질의 충격 하중(shock loading)에 대한 조절의 문제점을 가진다.

도 3은 매우 단기간에, 도 1을 참고하여 설명한 시스템을 사용하여, 5 LMH 내지 55 LMH 사이의 투과 유량 범위에서 작업하는 것이 가능하며, 최대 60 LMH의 유량을 가공하여 막 오염의 명확한 증후가 전혀 없음을 보여준다. 이러한 결과는 장기의 상황을 반영하는 것 같다. U_대기(U_air)는 관형 막의 내강을 관통하여 위쪽으로 이동하는 대기의 속도이다. 도 4는 AOP에서 사용된 범위에 속하는 TiO₂ 농도와 상이한 그레이워터를 사용하였을 때 막 투과성 값을 보여준다. 성능 데이타가 표 1에 나타나있으며, 도 1을 참고하여 설명된 시스템이 DOC, 탁도 및 생물학적 산소 요구량(BOD)를 감소시킴에 있어서 얼마나 효과적인지를 보여준다.

"Exp." 숫자는 실험 번호를 의미한다.

"Raw"는 반응 용기에 공급된 미가공 그레이워터를 의미한다.

"P1" 내지 "P3"은 여과액을 취한 세 가지 시료를 의미한다.

그러므로 NOM-함유수 및 그레이워터의 처리에 관한 개선된 결과, 특히, NOM-함유수로부터 TMH 및 HAA 전구체의 제거 및 그레이워터로부터 유기물질의 ㅈ제제거에 관하여 개선된 결과를 얻을 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 수처리는 유리하게는 UV-C와 TiO₂ 입자들의 조합에 관계한다.

처리 시스템은 수용액이 용액 중에 있는 이산화 티타늄 촉매 입자들을 사용하여 화학적으로 처리되는 반응 용기(2), 막의 입구-표면(entry surfaces) 상에 있는 입자들을 유치함으로써 용액으로부터 입자들을 분리하기 위하여, 상기 용기(2)와 소통하는 관형 여과막 및 입자들에 의한 막의 막힘을 저해하기 위하여 주입된 대기의 입구 표면(entry surfaces) 위쪽에서의 유동을 유발하는 살포 장치를 포함 하는 막 장치(18)를 포함한다. 반응 용기(2)는 UV 관(3)을 함유하며 막 장치는 막의 입구 표면(entry surfaces) 위쪽에서 대기의 슬러그 패턴 유동을 생성하기 위한 조대 기포(coarse bubble) 통기 전달 장치를 포함한다.

Claims

유체(fluid)에서 촉매 입자들을 사용하여 유체를 화학적으로 처리하는 단계, 상기 유체는 통과하지만 상기 입자들은 통과하지 않는 여과막에서 상기 유체로부터 상기 입자들을 분리하는 단계, 및 상기 막(membrane)의 입구 표면(entry surfaces) 위쪽(over)에서 기체 매질의 유동을 유발함으로써 상기 입자들에 의한 상기 막의 막힘(clogging)을 저해하는 단계를 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 유체는 천연 유기 물질을 함유하는 물을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 그레이 워터(grey water)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 난분해성 유기 또는 무기 화합물을 함유하는 수용액을 포함함을 특징으로 하는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들은 광촉매이며, 상기 방법은 촉매 작용을 개시하기 위하여 상기 입자들을 방사능(radiation)에 노출시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서, 상기 입자들은 이산화티타늄이며, 상기 방사능은 자외선임을 특징으로 하는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 매질은 상기 입구 표면 위쪽에서 슬러그 유동 패턴으로 상승함을 특징으로 하는 방법.
유체가 유체에 있는 촉매 입자들을 사용하여 화학적으로 처리되는 반응 용기, 상기 반응 용기와 소통하는 유체 유동에 있으며, 각각의 막의 입구 표면 상에 상기 입자들을 유치함으로써 상기 유체로부터 입자들을 분리시키기 위한 하나 이상의 여과막, 및 상기 입자들에 의한 막의 막힘을 저해하기 위하여 입구 표면 위쪽에서 기체 매질의 유동을 유발시키는 장치를 포함하는 장치.
제 8항에 있어서, 상기 장치는 상기 입구 표면 위쪽에서 상기 기체 매질의 슬러그 패턴 유동을 생성시키는 기능을 하는 조대 기포(coarse bubble) 통기 전달 장치를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 8항 또는 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 용기는 자외선 방사능의 하나 이상의 공급원을 가지며, 상기 촉매 입자들은 이산화티타늄을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 8항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 막은 관형(tubular) 막임을 특징으로 하는 장치.