KR20100022976A - 막 여과 유닛 - Google Patents

Abstract

활성 오니 처리에 있어서, 배수에 포함되는 털이나 섬유, 종이조각 등이 중공사막 모듈의 다공성 중공사막을 묶어 버리거나, 혹은 중공사막과 주변의 프레임재 등의 사이에서 얽히거나, 혹은 걸리거나 하는 것을 방지하여, 중공사막 모듈의 내구성을 확보할 수 있는 막 여과 유닛을 제공한다. 막 여과 유닛(5)은, 다수의 다공성 중공사막(10a)을 병렬하여 얻어지는 시트 형상의 복수매의 중공사막 엘리먼트(10)를 소정의 간격을 두고 평행하게 배열 설치되어 이루어지는 중공사막 모듈(9)과, 상기 중공사막 모듈(9)의 하방에 배치되고, 상기 중공사막 모듈의 하단부를 향해 미소한 기포를 방출하고, 상기 중공사막 모듈의 내부 공간과 외부 공간의 사이에서 상하 방향으로 선회하는 기액 혼합류를 발생시키는 산기 발생 장치(15)를 구비하고 있다. 이 막 여과 유닛(5)이, 상기 혼합류의 일부에 상기 사막 모듈(9)의 다공성 중공사막 사이 및 시트 형상의 중공사막 엘리먼트 사이에 강제적인 흐름을 형성하여, 기액 혼합류 중에 혼재하는 찌꺼기를 중공사막 모듈로부터 밖으로 배제하는 찌꺼기 배제 기구를 갖고 있다.

다공성 중공 사막, 중공사막 모듈, 막 여과 유닛, 기액 혼합류, 산기 발생 장치

Description

막 여과 유닛{MEMBRANE FILTER UNIT}

본 발명은, 공업용 배수나 생활용 배수 중에 포함되는 유기물이나 그 잔해, 혹은 미생물이나 세균류를 포함하는 배수를 생물 화학적으로 처리하고, 분리막을 이용하여 고액(固液) 분리를 행하는 활성 오니 처리법에 적용되는 막 여과 유닛에 관한 것이다.

배수 처리 방법에 있어서의 탈질 방법으로서, 분자상 산소가 존재하지 않는 무산소조와 오니 중에 산기(散氣) 발생 장치(air diffuser)로부터 에어를 방출하는 폭기조(曝氣槽 ; aeration tank)의 사이에서 오니를 순환시키고, 폭기조에 있어서 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화하고, 무산소조에서 질산성 질소를 환원하여 질소 가스로서 계(系) 외로 배출하는 활성 오니 순환 변법이 종래부터 널리 행해지고 있다. 그러나 이 방법에 따르면, 질소는 효율적으로 제거할 수 있지만, 인의 제거는 충분하게는 행할 수 없었다. 이것은, 호기조로부터의 순환수에 포함되는 용존 산소, 질산성 질소 및 아질산성 질소에 의해 무산소조의 혐기도가 충분히 높아지지 않아, 인 축적 세균으로부터의 인 방출이 충분히 일어나지 않기 때문이다.

이로 인해, 탈질과 인 제거를 동시에 행할 필요가 있는 경우, 상기 활성 오니 순환 변법의 무산소조(탈질조)의 앞에, 분자상 산소도, 질산이나 아질산 등의 결합 산소도 포함하지 않는 절대 혐기조를 배치하여, 생물 화학적으로 탈질과 탈인을 행하는, 이른바 A₂/O법이 이용되고 있다. 상기 절대 혐기조에서는, 폴리인산 축적균에 의한 폴리인산이 가수 분해하여, 인을 용출시키고, 생물 화학적 산소 요구량(이하, BOD라 칭함) 성분을 균체 내에 취입한다. 절대 혐기 상태를 유지하기 위해서는 BOD를 50㎎/L 이상으로 하는 것이 요구된다고 한다.

그러나 이 A₂/O법에 의한 배수 처리 방법은, 활성 오니 순환 변법과 비교하여, 완전 혐기조를 여분으로 설치해야만 하고, 게다가 넓은 장치 설치 면적도 필요해진다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 예를 들어 WO 03/101896호 공보(특허 문헌 1)에서는, 무산소조와 폭기조의 2개의 처리조만으로, 응집제를 사용하지 않고 질소 및 인을 제거할 수 있는 배수 처리 방법을 제안하고 있다. 그 배수 처리 방법은, 무산소조와 폭기조의 사이에서 오니를 순환시켜 배수를 생물 화학적으로 처리하도록 구성한, 이른바 활성 오니 순환 변법을 실시하기 위한 활성 오니 처리 장치이며, 폭기조로부터 무산소조로 순환액인 오니를 송액함에 있어서, 폭기조 중에 배치된 가장 낮은 위치에 있는 산기 발생 장치의 하방으로부터 순환액인 오니를 취출하도록 구성하여, 오니를 취출하는 부위의 DOC(이하, DOC라 칭함)를 0.5㎎/L 이하로 하는 동시에, 바람직하게는 폭기조로부터 송액되는 오니가 무산소조로 들어오는 부위에서의 DOC를 0.2㎎/L 이하로 하고 있다. 이와 같이 함으로써, 무산소조와 폭기조의 2개의 처리조만을 사용하여, 응집제 등을 사용하는 일 없이 질소 및 인의 양쪽을 제거할 수 있다고 한다.

그런데, 이러한 종류의 활성 오니 처리에 있어서의 상기 폭기조에는, 특허 문헌 1에도 기재되어 있는 바와 같이, 다수의 다공성 중공사를 병렬로 사용한 복수매의 시트 형상의 중공사막 엘리먼트를 평행하게 병렬하여 조립한 중공사막 모듈과, 상기 중공사막 모듈의 하방에 배치되고, 상기 중공사막 모듈을 향해 에어를 방출하는 미세 기포 발생부인 산기 발생 장치를 구비한 막 여과 유닛이, 활성 오니의 생물 화학적인 처리 능률과 여과 효율이 높다고 하는 이유로부터 많이 사용되고 있다.

상기 산기 발생 장치로부터는 미리 정해진 양의 에어가 오니 중을 미세한 기포가 되어 방출되고, 오니 중을 상승하는 동안에 기액 혼합류가 되어 상승하고, 상기 중공사막 모듈의 내부 공극을 상방으로 흐르는 동시에, 중공사막 모듈을 통과한 흐름은 막 여과 유닛의 외측을 따라 유하하여 기액 혼합 선회류를 형성한다. 이 기액 혼합 선회류가 상하를 선회하는 동안에, 상기 에어 중의 산소가 분자상 산소가 되어 오니 중에 용해되어, 유기물 등을 분해하거나, 혹은 질화하고 및/또는 폴리인산 축적균에 인을 취입하여 성장시켜 오니를 증식시키는 동시에, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2000-51672호 공보(특허 문헌 2)나 일본 특허 출원 공개 제2000-84553호 공보(특허 문헌 3)에도 기재되어 있는 바와 같이, 상기 기액 혼합액을 중공사막 모듈의 구성 중공사막에 작용시켜 진동시키는, 이른바 에어 스크러빙에 의해 중공사막 엘리먼트에 부착되는 오탁(汚濁) 물질을 박리하여 세정한다. 이때 동시에, 오니는 흡인 펌프에 의해 흡인되어 다공성 중공사막을 통해 고액 분리 가 이루어져, 처리수는 상기 중공사막의 중공부를 통해 외부의 처리 수조로 송액된다.

특허 문헌 1 : WO 03/101896호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2000-51672호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2000-84553호 공보

특허 문헌 1 내지 3에 기재되어 있는 바와 같이, 이러한 종류의 중공사막 모듈을 사용한 생물 화학적인 활성 오니 처리에는 폭기 공정이 포함되는 것이 일반적이다. 상기 중공사막 모듈은, 이미 서술한 바와 같이 다수개의 다공성 중공사막을 소요의 간극을 두고 평행하게 병렬하고, 그 전체를 직사각형 프레임재에 고정용 수지를 통해 고정하여 시트 형상의 중공사막 엘리먼트를 형성한다. 이 중공사막 엘리먼트를 복수매 소요의 간격을 두고 평행하게 배열하여 직사각 형상의 중공사막 모듈로 한다. 이 중공사막 모듈의 하방에 배치된 산기 발생 장치로부터 방출되는 기포에 의해 발생되는 기액 혼합 선회류는, 다공성 중공사막에 대한 스크러빙에 의해 난류를 수반한다.

한편, 처리 대상이 되는 오니에는 유기물을 비롯하여, 예를 들어 섬유나 실밥, 머리카락, 종이조각 등 다양한 고형물이 혼입되어 있다. 이들 혼입물은 중공사막 모듈의 하방으로부터 상방을 향해 흐르는 기액 혼합 선회류에 의해 상방으로 운반되어, 중공사막 모듈의 구성 부재에 걸리는 경우가 많다. 이 경우, 통상의 산기 발생 장치에 의한 중공사막 모듈을 통과하는 기액 혼합류에 의한 스크러빙 작용만으로는, 특히 섬유, 실밥, 머리카락 등은 중공사막 모듈의 프레임이나 다공성 중공사막 자체에 걸리거나, 혹은 인접하는 다공성 중공사막 사이나 처리수의 취출관과 다공성 중공사의 사이에 얽히는 것을 방지할 수는 없다. 이들 섬유, 실밥, 머리카락 등의 찌꺼기가 걸리거나 혹은 얽히면, 다수의 중공사막을 묶어 버려 여과 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 용존 산소가 중공사막 사이에 구석구석 미치지 않아, 오니 처리가 원활하게 이루어지지 않게 된다. 이러한 경우에는, 중공사막 모듈을 폭기조로부터 끌어올려 조 밖으로 반출하여, 부득이하게 새로운 중공사막 모듈로 교환하게 된다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 구체적인 목적은 상술한 바와 같은 활성 오니 처리 장치에 있어서, 배수에 포함되는 털이나 섬유, 종이조각 등이 중공사막 모듈의 다공성 중공사막을 묶어 버리거나, 혹은 중공사막과 주변의 프레임재 등의 사이에서 얽히거나, 혹은 걸리는 것을 방지하여, 중공사막 모듈의 내구성을 확보하는 데 있다.

이러한 목적은, 본 발명의 기본 구성인, 혐기조와 호기조를 구비하고, 상기 호기조에는 막 여과 유닛이 침지되고, 배수를 순차 생물학적으로 처리하여 활성 오니와 처리수로 분리하는 활성 오니 처리법에 적용되는 막 여과 유닛이며, 상기 막 여과 유닛은, 다수의 다공성 중공사를 미세 간극을 두고 평행하게 배열하여 얻어지는 시트 형상의 복수매의 중공사막 엘리먼트가, 그 다공성 중공사를 수직 방향을 향해 소정의 간격을 두고 평행하게 배열 설치되어 이루어지는 중공사막 모듈과, 상기 중공사막 모듈의 하방에 배치되고, 상기 모듈의 하단부를 향해 미소한 기포를 방출하고, 상기 중공사막 모듈의 내부 공간과 외부 공간의 사이에서 상하 방향으로 선회하는 기액 혼합류를 발생시키는 미세 기포 발생부를 구비하여 이루어지고, 상기 막 여과 유닛에 있어서의 중공사막 모듈의 각 중공사막 엘리먼트가, 상기 중공사막 엘리먼트를 구성하는 다공성 중공사막 사이의 간극이 미소한 제1 영역과 그 미소 간극 영역의 사이에 넓은 간극을 형성한 제2 영역을 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 여과 유닛에 의해 효과적으로 달성된다.

상기 중공사막 모듈의 병렬 방향에 인접하는 복수의 중공사막 엘리먼트 사이의 일부 간격이 넓게 형성되고, 그 일부 간격의 기액 혼합류의 하단부 도입구에 방해 부재가 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 막 여과 유닛은 상기 중공사막 모듈과 상기 미세 기포 발생부의 주변을 둘러싸도록 하여 배치되어 상하를 개방시킨 벽재를 갖고, 상기 벽재의 하단부에는 아래쪽이 넓어져 연장되는 스커트부를 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는 경우가 있다. 상기 스커트부의 수평 방향의 연장 길이는 1㎜ 이상 1000㎜ 이하인 것이 바람직하고, 상기 스커트부의 상기 벽재의 하단부로부터 수직 하방으로 연장되는 연직선에 대한 경사 각도를 10°이상 70°이하로 하면 좋다.

또한, 상기 중공사막 엘리먼트 사이의 간격과 상기 중공사막 엘리먼트의 구성 사조(絲條)인 다공성 중공사막 사이의 간극의 양쪽을, 동시에 고르지 않게 할 수도 있다.

이미 서술한 바와 같이, 하배수나 산업 배수에는 섬유류, 다양한 재질의 사조, 종이조각(부직포) 등의 찌꺼기가 혼입되어 있고, 원수(原水)의 단계에서 스크린에 의해 큰 고형물은 제거되지만, 특히 가늘고 길며 유연하고 또한 가요성이 있는 섬유나 털 등과 같은 찌꺼기는 스크린을 빠져나가 배수에 섞여 처리조로 유입되어 버린다. 배수를 처리하는 데 있어서, 특히 상기 폭기 처리가 이루어지는 경우에는, 상기 찌꺼기가 기액 혼합류를 타고 상승하면서 중공사막 모듈로 흐른다. 이 중공사막 모듈은, 상술한 바와 같이 다수의 다공성 중공사막과 이것을 지지하는 프레임으로 구성되어 있으므로, 상기 찌꺼기는 다공성 중공사막이나 프레임에 걸리거나, 혹은 서로 얽혀, 복수의 다공성 중공사막을 하나로 묶어 버리거나 한다. 또한, 찌꺼기끼리가 얽혀 경단 형상이 되기도 한다. 이러한 찌꺼기에 의한 영향은 커, 예를 들어 중공사막 엘리먼트의 여과 성능을 현저하게 저하시키게 된다. 상기 찌꺼기를 조 중에서 제거하여 중공사막 엘리먼트의 성능 저하를 회복하는 것은 실질상 어렵고, 막 여과 유닛마다 조 밖으로 끌어올려 반출하여, 찌꺼기가 얽혀 붙은 중공사막 엘리먼트를 새로운 중공사막 엘리먼트로 교환하지 않으면 안 되게 된다.

따라서, 본 발명에서는 전술한 문제가 발생하는 것을 피하기 위해, 상기 복수매의 각 중공사막 엘리먼트를 구성하는 다수의 다공성 중공사막 사이의 간극의 일부를 다른 간극보다도 넓게 된 제2 영역을 형성하고 있다. 복수매의 상기 중공사막 엘리먼트의 사이의 공극을 하방으로부터 유입하여 상방으로 흐르는 기액 혼합류의 일부는, 상기 넓게 형성된 간극을 가로질러 중공사막 엘리먼트 사이를 이동하여, 중공사막 엘리먼트 사이를 상승하는 기액 혼합류에 난류를 발생시키고, 주변의 간극이 좁은 제1 영역에 걸리거나 얽히려고 하는 찌꺼기를 흐름에 태워 상방으로 이동시켜, 막 여과 유닛의 외부로 반출한다. 이로 인해 장기간의 처리에 의해서도, 각 중공사막 엘리먼트에 찌꺼기가 경단 형상으로 굳어지기 어려워지는 동시에 찌꺼기의 덩어리가 중공사막 엘리먼트 등에 부착되는 일도 없어지고, 또한 찌꺼기에 의해 복수의 다공성 중공사막이 묶이는 일도 없어, 장기의 사용에 잘 견딜 수 있게 된다.

또한 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 형태로서, 상기 찌꺼기 배제 기구가 상기 각 중공사막 모듈의 배열 설치 방향에 인접하는 중공사막 엘리먼트 사이의 일부 간격을 다른 간격보다도 크게 형성하고 있다. 이와 같이 중공사막 모듈의 배열 설치 방향에 인접하는 중공사막 엘리먼트 사이의 일부 간격을 다른 간격보다도 단순히 크게 하는 것뿐이라면, 예를 들어 상기 특허 문헌 2에도 개시되어 있다. 그러나 이 특허 문헌 2의 기재에 따르면, 시트 형상의 중공사막 엘리먼트의 상호간에 적당한 간극을 마련함으로써, 산기 발생 장치로부터의 기포에 의해 발생되는 기액 혼합류는, 상기 간극을 사이에 둔 중공사막 엘리먼트 사이의 큰 간극 부분을 빠르게 상승하게 된다. 그로 인해 중공사막 엘리먼트는 효율적으로 스크러빙되는 동시에, 막 면으로의 고체의 흡착이 억제되면서, 여과 운전이 진행된다고 되어 있다.

그리고 상기 간극의 거리가 지나치게 작으면, 복수의 기액 혼합류가 서로 충돌하여 상방으로 이동하기 어려워져, 중공사막 엘리먼트의 스크러빙이 효율적으로 행해지지 않아 세정 효과가 저하되고, 간극의 거리가 지나치게 크면, 기액 혼합류는 저항 없이 빠르게 상승하지만, 중공사막 엘리먼트와 접촉하기 어려워지므로, 적당한 세정 효과가 얻어지지 않는다고 설명되어 있다.

즉, 특허 문헌 2에 있어서의 큰 간격은, 기액 혼합류의 적당한 상승류를 얻어, 에어 스크러빙 효과를 발휘하면서, 동시에 막 면으로의 오탁 물질의 흡착을 억제하면서 여과 운전을 원활하게 행하려고 하는 것이다.

이에 대해, 본 발명의 상기 형태에 있어서, 중공사막 엘리먼트 사이의 간격을 다른 간격보다도 크게 하는 점에서는 상기 특허 문헌 2와 일치하지만, 본 발명에서는 찌꺼기 배제 기구가 상기 시트 형상의 인접하는 중공사막 엘리먼트 사이에 형성된 일부의 상기 큰 간격의 하단부 개구에 배치된 방해 부재를 배치하여, 상기 방해 부재에 의해 상기 개구를 차폐하도록 하여, 실질적으로 상기 개구로의 기액 혼합류의 유입을 차단하고 있다. 이 방해 부재는 가늘고 긴 판재로 이루어지고, 개구와의 사이에 간극을 마련해도 좋다. 이 경우, 상기 판재를 기액 혼합류가 상기 개구에 인접하는 복수매의 중공사막 엘리먼트에 흐르도록 경사시켜 배치해도 좋다.

이러한 구성에 의해, 중공사막 모듈의 하방으로부터 상승해 온 기액 혼합류는 방해 부재에 의해 통상의 간격으로 배열된 중공사막 엘리먼트를 향해 모아지고, 그 중공사막 엘리먼트 사이로 유입된다. 이와 같이 하여 중공사막 엘리먼트 사이에 유입된 기액 혼합류는, 방해 부재의 상방에 형성된 큰 간격 영역으로 확산되어 방향을 바꾸면서, 그 간격 영역의 상방으로 세차게 흐른다. 이때의 횡단류와 상승류에 의해, 다공성 중공사막이나 중공사막 엘리먼트에 걸리려고 하는 찌꺼기나 경단 형상으로 굳어지려고 하는 찌꺼기를 중공사막 모듈로부터 외부로 반출한다. 이와 같이 하여 중공사막 엘리먼트 사이에 유입되는 찌꺼기는 다공성 중공사막에 걸리려고 하지만, 상기 중공사막을 가로질러 흐르는 횡단류가, 상기 중공사막에 걸리려고 하는 찌꺼기를 동반하여 방해 부재의 상방에 형성된 큰 간격 영역으로 운반하고, 상기 간격 영역을 상방을 향해 급격하게 상승하는 흐름에 태워 빠르게 중공사막 모듈 밖으로 유출시킨다.

통상의 막 여과 유닛은 중공사막 모듈과 그 하방에 배치된 산기 발생 장치의 측 주변은 상하를 개방시킨 벽재로 둘러싸여 있다. 산기 발생 장치로부터 발생하는 기포가 상승하여 오니와의 혼합류를 형성한다. 이 혼합류는, 막 여과 유닛의 중공사막 모듈을 통해 상승하여 상기 유닛의 상면 개구로부터 유출하고, 상기 유닛의 외측을 상방으로부터 하방으로 하강한 후, 상기 유닛의 저면 개구로부터 산기 발생 장치로부터 방출되는 기포에 의해 발생하는 상승류와 합류하여 막 여과 유닛의 내부를 상승하고, 이것을 반복하여 막 여과 유닛의 내외를 상하로 순환하는 선회류를 만들고 있다.

본 발명의 또 다른 대표적인 형태와 같이, 상기 벽재의 하단부에 아래쪽이 넓어져 하방으로 연장되는 스커트부를 구비하고 있는 경우에는, 상술한 기액 혼합 선회류에 있어서 막 여과 유닛의 벽재의 주변을 상방에서 하방을 향해 흐르는 하강류가, 일단부는 스커트부에 있어서 점차 끝이 퍼지는 형상으로 넓어지지만, 동시에 산기 발생 장치로부터 방출되는 기포에 의해 발생하는 기액 혼합 상승류에 의해 막 여과 유닛의 저면 개구의 중심부로 끌어당겨져 상방으로의 흐름이 되어, 스커트부가 없을 때보다도 다량의 기액 혼합 유량이 막 여과 유닛의 중공사막 모듈로 집약하면서 유입되게 된다.

그로 인해, 중공사막 모듈의 내부를 통과하는 유속이 증가하고, 상기 모듈의 구성 부재에 걸리려고 하는 찌꺼기는 기액 혼합류의 유속에 의해 상기 혼합류와 함께 상방으로 흘러, 막 여과 유닛의 외부로 운반된다. 따라서, 막 여과 유닛의 구성 부재에 걸리거나 경단 형상으로 굳어지는 찌꺼기가, 다복수의 공성 중공사막을 묶거나, 중공사막 엘리먼트에 부착되는 일이 거의 발생하지 않아, 막 여과 유닛의 장기의 사용이 보증된다. 또한, 상기 스커트부의 연장 길이가 1㎜보다 짧으면 기액 혼합류의 집약량이 지나치게 적어져 버려, 찌꺼기를 배제할 정도의 유량이 얻어지지 않는다. 또한, 1000㎜를 넘으면 집약하려고 하는 주변의 기액 혼합류의 유량이 지나치게 많아, 산기 발생 장치로부터 발생하는 기포의 상승에 의한 기액 혼합류의 상승류만으로는, 그들 주변의 유량을 완전히 집약할 수 없고, 오히려 중공사막 모듈의 내부를 통과하는 유량이 찌꺼기를 운반해 갈 정도의 유량에 도달하지 않아, 찌꺼기에 의한 여과 불량이 발생되기 쉬워진다. 또한, 상기 스커트부의 상기 벽재의 하단부로부터 수직 하방으로 연장되는 연직선에 대한 경사 각도가 10°보다 작으면 기액 혼합류의 집약량이 적어, 종래와 거의 바뀌지 않는 결과로 되어 버린다. 또한, 70°를 넘으면, 상기 하강류가 사방으로 확산되어 버리므로, 이른바 선회류가 발생하지 않게 된다.

도 1은 본 발명의 막 여과 유닛이 적용되는 막 분리 활성 오니 처리 장치의 다개략 구성도이다.

도 2는 통상의 막 여과 유닛의 전체 구성을 일부 파단하여 도시하는 입체도이다.

도 3은 중공사막 모듈의 구성 부재인 중공사막 엘리먼트의 구성예를 모식적으로 도시하는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예인 상기 막 여과 유닛의 구성 부재 중 하나인 중공사막 모듈의 일례를 도시하는 입체도이다.

도 5는 상기 막 여과 유닛의 구성 부재 중 하나인 산기 발생 장치의 입체도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예인 상기 중공사막 모듈의 일례를 모식적으로 도시하는 입체도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예인 상기 막 여과 유닛을 개략적으로 도시하는 외관도이다.

[부호의 설명]

1 : 미세 눈 스크린

2 : 원수 조정조

3 : 무산소조

4 : 폭기조

5 : 막 여과 유닛

6 : 순환액의 취출 부위

7 : 처리 수조

8 : 오니 저장조

9 : 중공사막 모듈

10 : 중공사막 엘리먼트

10a : 중공사막

10g : 중공사막 엘리먼트군

11 : 막 시트

11a : 포팅재

12 : 여과수 취출관

12a : 여과수 취출구

12b : L형 이음

13 : 하부 프레임

14 : 세로 레버

15 : 산기 발생 장치

16 : 에어 도입관(분기 관로)

17 : 산기관

18 : 에어 주관

19 : 개폐 밸브

20 : 상부 벽재

21 : 집수 헤더관

21a : 집수구

21b : L형 이음

21c : 급수구

22 : 흡인 관로

22a : 분기 관로

23 : 개폐 밸브

24 : 하부 벽재(스커트부)

24a : 지지 기둥

28 : 판재(찌꺼기 배제 기구)

P1 : 제1 송액 펌프

P2 : 제2 송액 펌프

Pv : 흡인 펌프

A : 제1 영역(미세 간극 영역)

B : 제2 영역(큰 간극의 영역)

C : 폭기 블로워

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태를 도면을 참조하면서 대표적인 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.

도 1은, 본 발명의 막 여과 유닛이 적용되는 활성 오니 처리 장치의 개략 구조의 일례를 도시하고 있다.

이 활성 오니 처리 장치에 따르면, 미세 눈 스크린(1)에 의해 비교적 큰 고형분이 제거된 배수(원수)는, 원수 조정조(2)로 도입된다. 여기서는, 액면을 도시하지 않은 액면 계측기에 의해 측정하고, 제1 송액 펌프(P1)를 간헐 작동하여 조 내의 액면 높이를 소정의 범위 내에서 조정하고 있다. 제1 액송 펌프(P1)에 의해 보내지는 원수는 무산소조(3)로 도입된 후, 무산소조(3)로부터 넘쳐 흐르는 원수를 사용하여 인접하는 폭기조(4)로 유입시킨다. 이 폭기조(4)에는 다수 기(基)의 막 여과 유닛(5)을 침지하여 배치하고 있다. 이 막 여과 유닛(5)에 의해 활성 오니와 처리수로 막 분리된 처리수는 흡인 펌프(Pv)에 의해 처리 수조(7)로 송액된다. 한편, 폭기조(4)에 의해 폭기 처리되어 육성된 오니의 고형분(현탁 물질)은, 자중에 의해 조 저부로 침전하고, 그 잉여 오니는 오니 저장조(8)에 저장된다. 또한, 폭기조(4)의 내부의 오니의 일부는 제2 액송 펌프(P2)에 의해 상기 무산소조(3)로 반송되어 순환한다.

이 막 분리 활성 오니 처리 장치에 따르면, 원수는 무산소조(3) 및 폭기조(호기조)(4)에 있어서, 활성 오니에 의해 생물학적으로 정화된다. 질소의 제거는, 무산소조(3)와 폭기조(4)의 사이에서 오니를 순환시킴으로써, 이른바 질화 탈질 반응에 의해 이루어진다. BOD(생물 화학적 산소 요구량)로 환산되는 유기물은, 주로 폭기조(4) 내에 배치된 폭기 장치인 막 여과 유닛(5)의 공기 배출부로부터 배출되는 공기에 의해 호기적으로 산화되어 분해된다. 또한 인의 제거는, 오니 중의 미생물(인 축적 세균)의 작용에 의해 폴리인산으로서 미생물의 체내에 취입됨으로써 행해진다. 이 미생물은 호기 상태에 있어서 인을 취입하고, 혐기 상태에 있어서 체내에 축적한 인을 방출한다. 인 축적 세균은, 혐기 상태, 호기 상태에 반복하여 노출되면, 혐기 상태에서 방출한 인의 양보다 많은 인을 호기 상태에서 흡수한다.

생물 유래의 배설물이나 사체 등의 질소 화합물의 일부는, 비료로서 식물이 나 박테리아로 동화된다. 또한, 이러한 질소 화합물의 일부는, 산소가 많은 호기 조건하에서 독립 영양 암모니아 산화 세균이나 독립 아질산 산화 세균에 의해 아질산, 질산으로 산화된다. 한편, 산소가 없는 혐기 조건하에서는, 탈질균이라 불리는 미생물이 산소 대신에 질산으로부터 아질산을 생성하고, 나아가서는 일산화이질소, 질소 가스로 환원한다. 이 환원 반응이 상기 질화 탈질 반응이라 칭해진다.

무산소조(3) 및 폭기조(4)의 사이에서의 오니의 순환은, 어느 쪽의 조로부터 펌프를 이용하여 송액할지는 반드시 한정되는 것은 아니지만, 통상은 제2 액송 펌프(P2)를 이용하여 폭기조로부터 무산소조(3)로 송액하고, 무산소조(3)로부터 넘치는 흐름에 의해 폭기조(4)로 유입시킨다. 본 실시 형태에서는, 폭기조(4)로부터의 순환액이 무산소조(3)로 들어가는 부위에 있어서의 DOC를 0.2㎎/L 이하로 하거나, 및/또는 폭기조(4)로부터 순환액을 취출하는 부위의 DOC를 0.5㎎/L 이하로 함으로써, 무산소조(3)로의 용존 산소의 유입을 억제하여, 무산소조(3) 내의 혐기도를 충분히 유지하고, 이에 의해 인의 방출을 촉진시킨다.

무산소조(3) 내에 용존 산소, 질산 이온, 아질산 이온이 실질적으로 존재하지 않으면 유기물이 혐기적으로 분해되고, 이때 균에 축적된 폴리인산이 인산으로서 균체 밖으로 방출된다. 본 실시 형태에 있어서 순환 오니가 폭기조(4)로부터 무산소조(3)로 반송되는 부위에 있어서의 DOC는 0.2㎎/L 이하로 하는 것이 바람직하고, 1㎎/L 이하이면 인의 제거성이 보다 안정되고, 또한 0.05㎎/L 이하로 하면 보다 안정화되므로 바람직하다. 또한, DOC의 측정은 격막 전극법에 의한 통상의 DO계를 이용하여 측정할 수 있다.

폭기조(4)로부터 순환액(오니)을 취출하는 부위(6)의 DOC를 0.5㎎/L 이하로 하기 위해서는, 폭기조(4)로부터 무산소조(3)로 오니를 취출하는 부위를 오니의 체류부로 하는 것이 바람직하다. 오니의 체류부라 함은, 폭기에 의한 오니의 유동의 영향을 받기 어려운 부위를 의미한다. 예를 들어, 막 여과 유닛(5)과 폭기조(4)의 저부의 사이에 공간을 마련하면, 막 여과 유닛(5)의 하방의 부분에 존재하는 오니는 잘 교반되지 않으므로, 체류부가 된다.

따라서 도 1에 도시하는 바와 같이 막 여과 유닛(5)의 위치보다도 하부로부터 오니를 취출함으로써, 폭기조(4)로부터 순환액(오니)을 취출하는 부위(6)의 DOC를 0.5㎎/L 이하로 할 수 있다. 또한, 폭기조(4) 내에 복수 기의 막 여과 유닛(5)이 병렬되어 배치되는 경우는, 순환액(오니)을 취출하는 부위를 폭기 장치의 하방으로 한다. 또한, 막 여과 유닛(5)으로부터 오니를 취출하는 부위까지의 거리는 20㎝ 이상 하방으로 이격시키는 것이 바람직하고, 30cm 이상 이격시키는 것이 더욱 바람직하다.

폭기조(4) 내에 있어서의 오니의 유동은, 주로 막 여과 유닛(5)에 의한 폭기 부분에 있어서 공기의 분출구로부터의 기포의 상승에 수반하여 오니도 상승하고, 폭기되어 있지 않은 부분에 있어서 오니가 하강하고, 이에 의해 전체가 교반된다. 이때, 폭기조(4) 내의 오니의 산소 이용 속도(rr)를 높게 유지하면, 폭기되어 있지 않은 부분에서 산소가 급속하게 소비되므로, 폭기조(4) 중에서 용존 산소가 낮아지는 부위를 형성하기 쉬워진다. 여기서, 폭기조(4) 내의 오니의 산소 이용 속도(rr)라 함은, 폭기조(4)의 폭기되어 있는 부분으로부터 취한 오니의 산소 이용 속도를 말하고, 측정 방법은 하수도 시험 방법(1997년, 사단법인 일본 하수도 협회)에 따라서 구할 수 있다.

도 2는 통상의 막 여과 유닛(5)의 대표적인 예를 도시하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이 막 여과 유닛(5)은, 중공사막 길이 방향을 수직으로 배치한 복수매의 중공사막 엘리먼트(10)를 병렬시켜 지지 고정된 중공사막 모듈(9)과, 상기 중공사막 모듈(9)의 하방에 소요의 간격을 두고 배치되는 산기 발생 장치(15)를 포함하고 있다. 상기 중공사막 엘리먼트(10)는, 다수개의 다공성 중공사막(10a)을 평행하게 병렬시킨 중공사막 시트(11)의 상단부 개구 단부를 포팅재(11a)를 통해 여과수 취출관(12)에 연통 지지시키는 동시에, 하단부를 폐색하여 상기 포팅재(11a)를 통해 하부 프레임(13)에 의해 고정 지지시키고, 상기 여과수 취출관(12) 및 하부 프레임(13)의 각 양단부를 한 쌍의 세로 레버(14)에 의해 지지하여 구성된다. 다수매의 중공사막 엘리먼트(10)가, 시트면을 연직으로 하여 상하 단부면이 개방된 직사각형 통 형상의 상부 벽재(20)의 거의 전체 용적 내에 수용되어 병렬 지지된다.

여기서, 상기 중공사막 엘리먼트(10)는, 일반적으로는 도 2에 도시하는 바와 같이 다수개의 다공성 중공사막이 동일한 간극을 갖게 하여 동일 평면 상을 병렬하여 배치되어 있지만, 본 실시예에 있어서는 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이 상기 다공성 중공사막(10a)을, 미리 설정된 소정 개수가 미소 간극을 갖고 배열한 제1 영역을 형성한 후, 상기 간극보다도 큰 간극을 갖는 제2 영역을 사이에 두고 동일한 개수의 다공성 중공사막(10a)을 동일한 미소 간극을 갖고 배열한 제1 영역을 형성한 후, 큰 간극을 갖는 제2 영역을 형성하고, 이것을 반복하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 큰 간극이 본 발명에 있어서의 섬유나 섬유 사조, 종이조각 등의 찌꺼기를 배제하기 위한 찌꺼기 배제 기구를 구성한다.

본 실시예에 있어서, 상기 중공사막(10a)은 중심부를 따라 길이 방향으로 중공으로 된 PVDF(폴리불화비니덴)의 다공질 중공사가 사용되고 있고, 그 여과 구멍의 구멍 직경은 0.4㎛이다. 또한, 1매당의 유효 막 면적은 25㎡이다. 상기 시트 형상의 중공사막 엘리먼트(10)는 1막 여과 유닛(5)당 20매가 사용되고, 그 크기는 깊이가 30㎜, 폭이 1250㎜, 여과수 취출관(12)의 상면으로부터 하부 프레임(13)의 하면까지의 길이가 2000㎜이다. 산기 발생 장치(15)도 포함한 1막 여과 유닛(5)의 크기는, 깊이가 1552.5㎜, 폭이 1447㎜, 높이가 3043.5㎜이다. 상기 여과수 취출관(12)의 길이가 1280㎜, 그 재질은 ABS 수지이며, 세로 레버(14)의 재질은 SUS304가 사용되고 있다. 또한, 도시예에 있어서는, 여과수 취출관(12)과 하부 프레임(13)의 사이에 배치되는 다공성 중공사막(10a)의 총 수는 1575개, 이것을 도 3에 도시하는 바와 같이 3등분하여 525개마다 2개의 큰 간극을 갖는 제2 영역을 형성하고 있다. 이 큰 간극을 20㎜로 하고 있다.

단, 다공성 중공사막(10a), 여과수 취출관(12) 및 세로 레버(14) 등의 재질, 중공사막 엘리먼트(10)의 크기, 1막 여과 유닛(5)의 크기나 유닛 1기당의 중공사막 엘리먼트(10)의 매수 등은, 용도에 따라서 다양하게 변경이 가능하다. 예를 들어, 중공사막 엘리먼트(10)의 매수로 말하면, 처리량에 맞추어 20매, 40매, 60매, …로 임의로 설정할 수 있고, 혹은 다공 중공사막(10a)의 재질에는, 셀룰로오스계, 폴리 올레핀계, 폴리술폰계, 폴리비닐알코올계, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리불화에틸렌 등, 종래 공지의 것을 적용할 수 있다.

각 중공사막 엘리먼트(10)의 상기 여과수 취출관(12)의 일단부에는 각 다공성 중공사막(10a)에 의해 여과된 높은 수질의 처리수의 취출구(12a)가 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 각 취출구(12a)에는 도 2에 도시하는 막 여과 유닛(5)과 마찬가지로, 각각 L형 이음(12b)이 밀봉재를 통해 액밀하게 장착된다. 또한, 상기 상부 벽재(20)의 상단부의 상기 취출구(12a)가 형성되어 있는 측의 단부 모서리를 따라 집수 헤더관(21)이 가로로 설치되어 있다. 이 집수 헤더관(21)은 복수의 상기 취출구(12a)에 대응하는 위치에는 각각에 집수구(21a)가 형성되어 있고, 각 집수구(21a)에 상기 취출구(12a)와 동일한 L형 조인트(21b)가 밀봉재를 통해 액밀하게 장착되어 있다. 상기 여과수 취출관(12)의 처리수 취출구(12a)와 상기 집수 헤더관(21)의 집수구(21a)가, 각각에 장착된 L형 이음(12b, 21b)끼리를 접속함으로써 통수 가능하게 연결된다. 집수 헤더관(21)의 일단부에는 흡인 펌프(Pv)와 흡인 관로(22)를 통해 접속되는 급수구(21c)가 형성되어 있다. 각 집수 헤더관(21)마다 형성된 급수구(21c)와 상기 흡인 관로(22)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 상기 흡인 관로(22)로부터 각각 분기한 분기 관로(22a) 내에 개재 장착된 개폐 밸브(23)를 통해 연결되어 있다.

한편, 상기 산기 발생 장치(15)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 상기 상부 벽재(20)의 하단부에 결합된 동일하게 상하가 개방되는 직사각형 통체로 이루어지고, 그 4구석의 하단부로부터 하방으로 연장되는 4개의 지지 기둥(24a)을 구비한 하부 벽재(24)의 저부에 수용 고정 설치되어 있다. 상기 산기 발생 장치(15)는, 상기 하부 벽재(24)의 정면측 내벽면을 따라 폭 방향으로 수평으로 연장 설치되고, 도 1에 도시하는 바와 같이 외부에 배치된 블로워(B)와 배관을 통해 접속되는 에어 도입관(분기 관로)(16)과, 상기 에어 도입관(분기 관로)(16)의 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되고, 일단부가 고정 설치되는 동시에, 타단부가 배면측의 내벽면을 따라 수평으로 고정 설치된 복수개의 산기관(17)을 갖고 있다. 산기관(17)의 상기 에어 도입관(분기 관로)(16)과의 접속측 단부는 상기 에어 도입관(분기 관로)(16)의 내부와 연통되어 있고, 산기관(17)의 타단부는 폐색되어 있다.

도시예에 따르면, 이 산기관(17)의 본체는 슬릿이 부여된 고무관으로 구성되어 있고, 수평으로 배치된 하면에는 길이 방향을 따라 내외로 연통되는 도시하지 않은 슬릿이 형성되어 있다. 상기 산기 발생 장치(15)는 상기 중공막 엘리먼트(10)의 하단부로부터 하방으로 45㎝의 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하고, 상기 지지 기둥(24a)을 하부 벽재(24)로부터 하방으로 돌출시켜, 외부에 노출시키는 것은 오니의 유동을 원활하게 하기 위해 바람직하다. 이때, 폭기조(4)로부터 순환액(오니)을 취출하는 부위의 DOC를 0.5㎎/L 이하로 하기 위해, 막 여과 유닛(5)으로부터 오니를 취출하는 부위까지의 거리를, 이미 서술한 바와 같이 20㎝ 이상 하방으로 이격시키는 것이 바람직하고, 30cm 이상 이격시키는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 실시예에 따른 산기 발생 장치(15)는 복수 기의 막 여과 유닛(5)마다 대응하여 배치되고, 동일한 폭기 블로워(C)로부터 보내지는 에어를, 각각의 산기 발생 장치(15)로 분류(分流)시키기 위해, 상기 폭기 블로워(C)에 직접 접속된 에어 주관(18)을 갖고, 상기 에어 주관(18)으로부터 각 산기 발생 장치(15)의 에어 도입관(분기 관로)(16)을 통해 접속된다.

이상의 구성을 구비한 도시예의 막 여과 유닛과 같이, 중공사막 엘리먼트(10)에 있어서 소정 개수의 다공성 중공사막(10a)을 미세한 간극을 갖고 병렬되어 있는 상기 미세 간극의 제1 영역(A)의 사이에 큰 간극(S)을 갖는 제2 영역(B)을 복수 설치하는 경우에도, 산기 발생 장치(15)로부터 방출된 미세 기포가 포함되어 상승하는 오니와의 기액 혼합류가, 막 여과 유닛(5)의 중공사막 모듈(9)의 내부 공간에 침입하면, 상기 기액 혼합류에 혼입되어 있는 섬유나 털, 혹은 섬유 사조나 종이조각 등의 찌꺼기도 상기 중공사막 모듈(9)의 내부 공간에 침입한다.

이때의 중공사막 엘리먼트가, 다공성 중공사막을 종래와 같이 모두 동일한 미소 간극을 갖고 병렬하여 구성되어 있는 경우, 중공사막 모듈(9) 내에 침입한 찌꺼기는 다공성 중공사막이나 하부 프레임, 여과수 취출관(12) 등에 걸려, 주변의 복수개의 다공성 중공사막을 꽉 묶어버리거나, 혹은 찌꺼기가 모여 서로 얽혀 경단 형상으로 굳어진 상태에서 중공사막 엘리먼트(10)의 막 면에 부착되어 버리는 경우가 많다. 이것은, 중공사막 모듈(9) 내의 각 막 엘리먼트 사이에 유입되는 기액 혼합류는 비교적 공간이 크기 때문에 유량이 많고, 그 대부분이 상승류로서, 중공사막 모듈(9)의 상부로 직접 향해 흘러, 상기 기액 혼합액에 혼입되어 있는 찌꺼기는 상단부의 여과수 취출관(12) 등에 걸리는 경우가 많다. 한편, 인접하는 다공성 중공사막 사이의 근소한 공간을 흐르는 기액 혼합류도 또한, 미세한 간극을 갖는 상기 제1 영역(A)에서는 횡단 방향으로의 흐름은 적은 데 더하여, 인접하는 다공성 중공사막 사이의 스크러빙에 의한 진동으로 인해 난류가 되고, 기액 혼합액에 혼입되어 있는 찌꺼기는, 방향성이 없는 흐름 중을 이동하여 주변의 다공성 중공사막 중 어느 하나에 걸려 버린다. 이것이 겹치는 중에, 주변의 다공성 중공사막과 얽혀, 복수개의 다공성 중공사막을 꽉 묶어 버린다.

이와 같이 찌꺼기가 걸려 복수개의 다공성 중공사막(10a)을 묶어 버리면, 각 중공사막(10a)이 강하게 밀착되어, 중공사막의 여과 구멍을 서로 폐색해 버리므로 여과 성능이 현저하게 저하되어 잉여 오니가 조 밖으로 유출되게 된다. 또한 상술한 바와 같이, 찌꺼기의 덩어리가 생겨 막 면에 부착되면, 마찬가지로 중공사막의 여과 구멍의 눈을 막아 버려 여과 성능을 현저하게 저하시켜 버린다.

이에 대해, 도시예에 따르면, 인접하는 중공사막 엘리먼트(10)의 사이의 간격이 큰 제2 영역(B)의 공간을, 종래와 마찬가지로 큰 흐름을 만들어 상승하려고 하지만, 각 중공사막 엘리먼트(10)마다의, 소정 개수의 다공성 중공사막(10a)이 미소한 간극을 두고 병렬하는 상기 제1 영역(A)의 사이에 상기 큰 간극의 제2 영역(B)을 형성하고 있으므로, 상기 중공사막 엘리먼트(10)의 사이의, 큰 공간을 상방으로 흐르려고 하는 다량의 흐름을, 상기 제1 영역(A)의 사이에 형성된 큰 간극의 제2 영역(B)을 경사 상방으로 횡단하도록 흐름을 변경시킨다. 그 결과, 상기 제1 영역(A)에서 발생하고 있는 난류가 상기 경사 상방으로 횡단하는 흐름을 향해 끌어당겨져, 각 다공성 중공사막(10a)을 가로지르는 흐름을 만든다. 그 결과, 예를 들어 다공성 중공사막(10a)에 걸리려고 하는 찌꺼기는, 상기 다공성 중공사막(10a)을 가로지르는 흐름을 타고 동일 방향으로 흘러, 다공성 중공사막(10a)에 걸리는 일이 없어진다. 그로 인해, 찌꺼기의 영향에 의해 다공성 중공사막(10a)의 여과 구멍을 막는 일이 없어져, 막 여과 유닛(5)의 장기간에 걸친 사용을 가능하게 한다.

도 6은 본 발명의 대표적인 제2 실시예를 도시하고 있다. 도 6에 따르면, 중공사막 모듈(9)의 중공사막 엘리먼트 간격을 등간격이 아닌, 예를 들어 상기 특허 문헌 2와 마찬가지로 일부의 간격을 넓게 하고 있다. 본 발명에 있어서는, 상기 일부의 중공사막 엘리먼트 사이의 간격을 다른 간격보다도 넓게 하고 있는데 더하여, 또한 그 넓은 간격에 의해 만들어지는 큰 구간의 하단부 개구에 하방으로부터 상승해 오는 기액 혼합류를 차단하도록 하여 방해 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

도시예에 따르면, 상기 방해 부재로서 가늘고 긴 2매 1세트로 하는 판재(28)를 채용하고 있다. 본 제2 실시예에서는, 상기 한 쌍의 판재(28)를 넓은 간격을 형성하는 동일 간격을 두고 배치된 중공사막 엘리먼트(10)의 각 하부 프레임(13)의 대향 단부 모서리를 따라 고정 설치하고 있다. 이때, 각 판재(28)의 대향 단부 모서리를 고정 설치 단부 모서리로부터 하방을 향해 약간 하방으로 경사시키고 있고, 그 선단부 대향 모서리 사이에 근소한 간극을 형성하고 있다.

이러한 구성을 구비한 제2 실시예의 막 여과 유닛(5)에 있어서는, 중공사막 모듈(9)의 하방으로부터 중공사막 모듈(9)의 하면을 향해 상승하는 기액 혼합류는, 상기 한 쌍의 판재(28)에 의해 인접하는 중공사막 엘리먼트군(10g)을 향하도록 배분되어, 중공사막 엘리먼트(10) 사이에 형성된 넓은 간격의 공간에는 직접 침입하 지 않는다. 따라서, 상기 넓은 간격 공간에 인접하는 중공사막 엘리먼트군(10g)에 침입하는 기액 혼합류는, 상기 중공사막 엘리먼트군(10g)의 하방을 상승해 오는 기액 혼합류에 부가하여, 상기 판재(28)에 의해 배분된 기액 혼합류가 합류하게 된다.

이와 같이 각 중공사막 엘리먼트군(10g)에 침입하는 기액 혼합류에는, 상술한 바와 같은 찌꺼기가 혼입되어 있다. 이 찌꺼기를 포함하는 기액 혼합류가 각 중공사막 엘리먼트군(10g)에 침입하면, 상기 판재(28)의 상방에 형성되어 있는 넓은 간격 공간을 향해 강하게 흐르는 경사 상방으로의 흐름이 생긴다. 그로 인해, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 기액 혼합류에 혼입된 찌꺼기가 통과 도중의 다공 중공사막(10a)이나 막 면에 걸리려고 하지만, 그 흐름이 강하기 때문에, 걸리는 일 없이 상기 넓은 간극 공간으로 유도되고, 마지막에 상방으로 흐름을 타고 운반되어, 중공사막 모듈(9)의 상방으로부터 막 여과 유닛(5)의 벽재의 밖으로 배제된다. 그 결과, 상기 실시예와 마찬가지로, 찌꺼기의 영향에 의해 다공성 중공사막(10a)의 여과 구멍이 폐색되는 일이 없어져, 막 여과 유닛(5)의 장기간에 걸친 사용이 가능해진다.

도 7은 본 발명의 대표적인 제3 실시예인 막 여과 유닛(5)의 외관을 도시하고 있다. 본 실시예에서는, 도 7로부터 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 막 여과 유닛(5)의 산기 발생 장치(15)의 주변에 배치되는 상기 하부 벽재(24)가 하방으로 넓어지는 스커트부를 형성하고 있다. 이 스커트부가, 본 발명의 찌꺼기 배제 기구를 구성한다. 그 밖의 구성은, 종래의 구성과 실질적으로 바뀌는 부분이 없 다. 물론, 상기 제1 및 제2 실시예의 구성 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 동시에 채용할 수도 있다.

이와 같이, 막 여과 유닛(5)의 하단부를 스커트부로 하면, 상부 벽재(20)의 외측을 하방으로 흐르는 기포가 혼재하는 기액 혼합류는 스커트부를 따라, 일단은 확산 방향으로 흐르지만, 상기 스커트부를 넘은 흐름은, 막 여과 유닛(5)의 하단부에 설치된 산기 발생 장치(15)로부터 방출되는 기포의 상승에 의해 생성되는 기액 혼합류의 상승류로 유인되어 확대된 스커트 하단부 모서리로부터 내측으로 집약되어, 다량의 기액 혼합류를 발생시킨다. 이 모아진 상승류가 하단부의 개구 면적이 스커트부의 그것보다 작은 중공사막 모듈(9)의 하단부로 유입된다. 그 결과, 스커트부가 없을 때의 막 여과 유닛과 비교하면, 중공사막 모듈 내를 상방으로 흐르는 유량이 증가하여, 중공사막 엘리먼트(10)의 스크러빙 효과도 향상되는 것에 부가하여, 기액 혼합류에 혼입되어 있는 찌꺼기도 확실하게 이동시키게 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 상기 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로, 막 여과 유닛(5)의 수명 장기화를 달성할 수 있다.

또한 상기 스커트부는, 그 수평 방향의 연장 길이를 1㎜보다 짧게 하면, 기액 혼합류의 집약량이 거의 없는 것과 동등해져, 찌꺼기를 배제할 정도의 큰 유량의 증가를 기대할 수 없다. 또한, 1000㎜를 넘으면 집약하려고 하는 주변의 기액 혼합류의 유량이 지나치게 많아, 산기 발생 장치로부터 발생하는 기포의 상승에 의한 기액 혼합류의 상승류만으로는, 그들 주변의 유량을 완전히 집약할 수 없게 되고, 오히려 중공사막 모듈(9)의 내부를 통과하는 기액 혼합류가 찌꺼기를 확실하게 모듈 밖으로 운반해 가는 유량에 도달하지 않아, 찌꺼기에 의한 여과 불량이 발생하기 쉬워진다. 또한, 상기 스커트부의 상기 벽재의 하단부로부터 수직 하방으로 연장되는 연직선에 대한 경사 각도(α)를 10°보다 작게 하면 기액 혼합류의 증가량이 적어, 종래와 거의 바뀌지 않는 결과가 되어 버린다. 또한, 70°를 넘으면, 상기 하강류가 사방으로 확산되어 버리므로, 이른바 선회류의 발생 자체를 소멸시켜 버려, 오니의 혼합 작용이 저하된다.

이상의 설명은, 본 발명의 전형적인 실시 형태에 대해 서술한 것이지만, 예를 들어 상기 제1 내지 제3 실시예 중 어느 하나의 구성을 채용할 수도 있지만, 제1 내지 제3 실시예를 적절하게 조합하여 실시하는 것도 가능하고, 본 발명은 특허청구의 범위의 균등 영역에 있어서 다양한 변경이 가능해진다.

Claims (4)

1. 혐기조와 호기조를 구비하고, 상기 호기조에는 막 여과 유닛이 침지되고, 배수를 순차 생물학적으로 처리하여 활성 오니와 처리수로 분리하는 활성 오니 처리법에 적용되는 막 여과 유닛이며, 상기 막 여과 유닛은,

   다수의 다공성 중공사를 미세 간극을 두고 평행하게 배열하여 얻어지는 시트 형상의 복수매의 중공사막 엘리먼트가, 그 다공성 중공사를 수직 방향을 향해 소정의 간격을 두고 평행하게 배열 설치되어 이루어지는 중공사막 모듈과, 상기 중공사막 모듈의 하방에 배치되고, 상기 모듈의 하단부를 향해 미소한 기포를 방출하고, 상기 중공사막 모듈의 내부 공간과 외부 공간의 사이에서 상하 방향으로 선회하는 기액 혼합류를 발생시키는 미세 기포 발생부를 구비하여 이루어지고,

   상기 막 여과 유닛에 있어서의 중공사막 모듈의 각 중공사막 엘리먼트가, 상기 중공사막 엘리먼트를 구성하는 다공성 중공사막 사이의 간극이 미소한 제1 영역과 그 미소 간극 영역의 사이에 넓은 간극을 형성한 제2 영역을 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는, 막 여과 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 중공사막 모듈의 병렬 방향에 인접하는 복수의 중공사막 엘리먼트 사이의 일부 간격이 넓게 형성되고, 그 일부 간격의 기액 혼합류의 하단부 도입구에 방해 부재가 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 막 여과 유닛.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 막 여과 유닛은, 상기 중공사막 모듈과 상기 미세 기포 발생부의 주변을 둘러싸도록 하여 배치되고 상하를 개방시킨 벽재를 갖고, 상기 벽재의 하단부에는 아래쪽이 넓어져 연장되는 스커트부를 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는, 막 여과 유닛.
4. 제3항에 있어서, 상기 스커트부의 수평 방향의 연장 길이는 1㎜ 이상 1000㎜ 이하이고, 상기 스커트부의 상기 벽재의 하단부로부터 수직 하방으로 연장되는 연직선에 대한 경사 각도는 10°이상 70°이하인, 막 여과 유닛.

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