KR20130072505A

KR20130072505A - 막여과장치

Info

Publication number: KR20130072505A
Application number: KR1020110139959A
Authority: KR
Inventors: 김승준; 임성균; 김건태; 강문선; 안창효
Original assignee: 코오롱글로벌 주식회사
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-07-02

Abstract

본 발명은, 원수 처리공간을 제공하는 막여과조(10), 막여과조(10)의 바닥에 적체되는 이물질(예를 들어, 슬러지 등)을 해체하는 스크레이퍼(40), 막여과조(10)의 바닥에 연결되어 스크레이퍼(40)에 의하여 해체되는 이물질을 물과 함께 배출하는 배출유닛(50), 배출유닛(50)에 의하여 배출되는 물에서 이물질을 분리하는 고액분리유닛(60), 고액분리유닛(60)의 작용으로 이물질이 분리된 물을 막여과조(10)로 돌려보내는 리턴유닛(70)을 포함하는 막여과장치를 제공한다.

Description

막여과장치{Membrane Filtration Apparatus}

본 발명은, 침지형 분리막(immerged membrane)과 같은 막을 이용하여 원수를 처리하는 장치에 관한 것이다.

수처리에 있어서, 분리막을 이용하여 부유물과 같은 각종 이물질을 분리하는 방법은 가열이나 상변화를 이용하는 방법에 비하여 많은 장점을 가지는데, 그 중의 하나는 분리막의 세공 크기에 따라 원하는 수질의 처리수를 안정적으로 얻을 수 있기 때문에, 공정의 신뢰도를 높일 수 있다는 점이다. 또, 분리막을 이용하면, 가열 등의 조작이 불필요하기 때문에, 열의 영향을 크게 받을 수 있는 미생물 등을 이용하는 분리공정을 적용할 수 있다는 장점도 있다. 이에 따라, 최근에는 폐수의 처리만이 아닌, 음용수의 처리, 제약분야를 비롯한 산업분야에서의 분리공정 등에도 분리막을 이용하면서 그 활용범위가 점차 확대되는 추세에 있다.

일반적으로, 분리막을 이용하는 막여과장치는 막여과조, 분리막을 가지는 막여과모듈, 산기관 등으로 이루어진다. 도 1을 참조하여 이 같은 일반적인 막여과장치를 살펴보면, 막여과조(2)에는 원수(처리 전의 물)가 공급되고, 막여과모듈(4)은 막여과조(2) 내부에서 원수를 처리하며, 산기관(6)은 막여과모듈(4)의 하측에서 막여과모듈(4)에 분리막의 세정을 위한 세정공기를 공급하여 분리막의 오염을 방지하고, 막여과모듈(4)에 의하여 처리된 처리수는 막여과조(2)로부터 배출된다.

이와 같이 막여과장치에 의하여 수처리를 진행하다 보면, 원수로부터 분리된 슬러지와 같은 이물질은 막여과조(2)의 바닥에 적체된다. 이러한 슬러지와 같은 이물질 적체현상이 지속, 심화되면, 막여과모듈(4)의 하부가 이물질에 의하여 오염되면서 수처리효율이 상당히 저하될 수 있다. 또, 산기관(6)의 산기구(세정공기가 분출되는 구멍)가 이물질에 의하여 막혀 분리막에 세정공기를 원활하게 공급할 수 없게 되면서 분리막이 급격히 오염될 수 있다.

본 발명의 목적은, 막여과조의 바닥에 적체되는 이물질(슬러지 등)을 효과적으로 제거할 수 있는 막여과장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 원수에 대한 처리공간을 제공하는 막여과조와; 상기 막여과조의 바닥에 적체되는 이물질을 해체하는 스크레이퍼와; 상기 막여과조의 외부에서 상기 막여과조의 바닥에 연결되어 상기 스크레이퍼에 의하여 해체되는 이물질을 물과 함께 배출하는 배출유닛을 포함하는 막여과장치가 제공된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 막여과장치는 상기 배출유닛에 의하여 배출되는 물에서 이물질을 분리하는 고액분리유닛을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 막여과장치는 상기 고액분리유닛의 분리작용에 의하여 이물질이 분리된 물을 상기 막여과조로 돌려보내는 리턴유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 스크레이퍼는, 상기 막여과조의 내부에 장착유닛에 의하여 상기 막여과조의 바닥을 따라 상기 막여과조의 바닥과 접촉하면서 선형이동이나 회전이동 가능하도록 장착된 블레이드와; 상기 블레이드를 이동시키기 위한 블레이드 구동유닛을 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 막여과조는 그 바닥의 중심부에 배출구가 마련되고, 상기 막여과조의 바닥은 상기 배출구 측을 향하여 하향 경사진 구조를 가지도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 장착유닛은 상기 배출구 상에 세워진 고정축과; 상기 고정축의 외주에 회전 가능하게 결합된 슬리브를 포함하고, 상기 블레이드는 상기 슬리브에 장착되어 상기 슬리브와 함께 상기 고정축을 중심으로 회전이동을 하며, 상기 블레이드 구동유닛은 상기 슬리브를 회전시킬 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 원수에 대한 처리공간을 제공하는 막여과조와; 상기 막여과조의 외부에서 상기 막여과조의 바닥에 연결되어 상기 막여과조의 바닥에 적체되는 이물질을 물과 함께 배출하는 배출유닛과; 상기 배출유닛에 의하여 배출되는 물에서 이물질을 분리하는 고액분리유닛을 포함하는 막여과장치가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 막여과장치는 상기 고액분리유닛에 의하여 이물질이 분리된 물을 상기 막여과조로 돌려보내는 리턴유닛을 더 포함할 수 있다.

위와 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단은 다음에서 설명하는 실시예, 또는 도면 등을 통하여 보다 명확하게 될 것이고, 나아가서는 위와 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단 이외의 해결 수단이 추가로 제시될 것이다.

본 발명은, 막여과조의 바닥에 이물질(슬러지 등)이 적체되어 분리막을 오염시키거나 산기관의 산기구 막힘현상 등을 유발하면서 분리막 수명이 단축되거나 수처리효율이 저하되는 것을 적극 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 막여과장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 막여과장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 스크레이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 스크레이퍼를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2, 3에 도시된 스크레이퍼의 일부분을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 막여과장치를 나타내는 구성도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

본 발명의 제1실시예에 따른 막여과장치가 도 2 내지 도 5에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 막여과장치는, 내부를 원수에 대한 처리공간으로 하는 막여과조(10), 분리막을 가지며 막여과조(10)의 내부에서 막여과조(10)에 공급되는 원수(처리 전의 물)를 처리하는 막여과모듈(20), 막여과모듈(20)의 하측에서 막여과모듈(20)에 분리막의 세정을 위한 세정공기를 공급하는 단수 또는 복수 개의 산기관(30), 막여과조(10)의 바닥에 적체되는 슬러지와 같은 이물질을 해체하기 위한 스크레이퍼(scraper)(40), 스크레이퍼(40)에 의하여 해체되는 슬러지와 같은 이물질을 물과 함께 막여과조(10)의 외부로 배출하는 이물질 배출유닛(50)을 포함한다. 구체적인 도시는 없으나, 막여과조(10)에의 원수 공급은 원수 공급유닛에 의하여 이루어지고, 막여과모듈(20)에 의하여 처리된 처리수는 처리수 배출유닛에 의하여 목적하는 곳(예를 들어, 오존처리나 활성탄처리와 같은 고도처리를 위한 장치)으로 배출된다. 또, 산기관(30)은 세정공기 공급원으로부터 세정공기를 제공받고 산기구를 통하여 분출한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 막여과조(10)는 바닥의 중심부에 이물질을 물과 함께 배출하는 이물질 배출구(12)가 마련된다. 이물질 배출구(12)를 통하여 이물질을 용이하게 배출시키기 위하여, 막여과조(10)는 바닥이 이물질 배출구(12) 측을 향하여 내리막 경사진 구조를 가지도록 구성된다. 그리고, 막여과조(10)의 바닥면은 평평하게 형성하는 것이 바람직하다.

이물질 배출유닛(50)은 이물질 배출구(12)에 연결된 이물질 배출라인(52) 및 이물질 배출라인(52) 상에 장착된 배출라인 개폐밸브(54)를 포함하여, 이물질 배출구(12)로부터 물과 함께 배출되는 이물질은 배출라인 개폐밸브(54)를 조작, 이물질 배출라인(52)의 관로를 개방하면 이물질 배출라인(52)을 따라 목적하는 곳(예를 들어, 응집침전을 하는 응집침전장치)으로 수송된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 스크레이퍼(40)는 장착유닛(42)과 블레이드(blade)(44)와 블레이드 구동유닛(46)을 포함하는데, 블레이드(44)는 장착유닛(42)에 의하여 막여과조(10)의 바닥면을 따라 막여과조(10)의 바닥면과 접촉하면서 회전이동 가능하게 설치되어 회전 시 막여과조(10)의 바닥에 적체되는 이물질을 해체(즉, 막여과조의 바닥으로부터 탈락시키는 등 이물질 배출구를 통하여 물과 함께 배출시키기 쉬운 상태화하는 것을 뜻한다.)시키고, 블레이드 구동유닛(46)은 이 같은 블레이드(44)를 한쪽 또는 양쪽방향으로 회전시킨다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

장착유닛(42)은 이물질 배출구(12) 상에 수직으로 세워진 고정축(422) 및 고정축(422)의 외주에 베어링(bearing) 등을 매개로 하여 회전 가능하게 결합된 슬리브(sleeve)(424)를 포함하여, 슬리브(424)는 고정축(422)을 중심으로 회전된다. 고정축(422)은 속이 빈 파이프 구조를 가지는 중공축이고, 막여과조(10)의 바닥면 중 이물질 배출구(12)의 주변에 하단이 장착된다. 그리고, 고정축(422)의 하단에는 고정축(422)의 하단과 막여과조(10)의 바닥 사이에 이물질 유입구(423)가 형성되도록 단수 또는 복수의 홈이 마련되어, 이물질은 이물질 유입구(423), 고정축(422)의 내부를 순차적으로 거친 후, 이물질 배출구(12)를 통하여 물과 함께 배출된다.

블레이드(44)는 슬리브(424)의 외주 하부에 장착되어 슬리브(424)와 함께 고정축(422)을 중심으로 하여 회전된다. 이러한 블레이드(44)는 막여과조(10)의 바닥면과 접촉하는 블레이드 본체를 고무와 같이 탄력을 가지는 재질로 이루는 것이 바람직하다.

블레이드 구동유닛(46)은 슬리브(424)를 소정의 속도로 회전시켜서 블레이드(44)를 회전시킨다. 이러한 블레이드 구동유닛(46)은 베벨기어(bevel gear)와 구동모터(466)를 포함하는데, 베벨기어는 슬리브(424)의 외주 상부에 장착된 제1베벨기어(462) 및 제1베벨기어(462)와 맞물리는 제2베벨기어(464)로 구성되고, 제2베벨기어(464)에는 구동모터(466)가 직결되며, 구동모터(466)는 고정축(422)에 장착된다.

살펴본 바와 같은 제1실시예는 구동모터(466)를 작동시키면 구동기어와 종동기어인 제1과 제2베벨기어(462,464)에 의하여 슬리브(424)가 고정축(422)을 중심으로 회전되면서 블레이드(44)가 슬리브(424)와 동일방향으로 회전되고, 이렇게 회전되는 블레이드(44)가 막여과조(10)의 바닥과 접촉됨에 따라 막여과조(10)의 바닥에 적체되는 이물질이 해체된다.

이와 같이 이물질을 해체시키고, 이물질 배출라인(52)의 관로가 개방되게 배출라인 개폐밸브(54)를 조작하면, 이물질은 이물질 유입구(423), 고정축(422)의 내부, 이물질 배출구(12)를 순차적으로 경유한 후, 이물질 배출라인(52)을 따라 물과 함께 배출된다.

따라서, 제1실시예는 막여과조(10)의 바닥에 적체되는 이물질에 의하여 분리막이 오염되거나 산기관(30)의 산기구 막힘현상이 유발되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 막여과장치를 나타내는 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 막여과장치는, 제1실시예와 비교하여 볼 때 기타 구성 및 작용은 모두 동일한 것에 대하여, 고액분리유닛(60)과 리턴유닛(return unit)(70)을 더 포함한다는 점만이 상이하다.

고액분리유닛(60)은 이물질 배출라인(52)을 따라 이물질과 함께 배출되는 물에서 이물질을 분리하는 역할을 한다. 고액분리유닛(60)은 이물질 배출라인(52) 상에 장착된다. 리턴유닛(70)은 고액분리유닛(60)에 의하여 이물질이 분리된 물을 막여과조(10)로 돌려보내는 역할을 한다. 리턴유닛(70)은 고액분리유닛(60)에서 이물질과 분리된 물을 막여과조(10)로 수송하는 리턴라인을 포함한다. 도시하지는 않았으나, 리턴유닛(70)은 리턴라인 상에 장착되는 리턴펌프를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 제2실시예는, 막여과조(10)로부터 이물질 배출라인(52)을 따라 배출되는 이물질은 고액분리유닛(60)에 의하여 물과 분리되고, 고액분리유닛(60)으로부터의 물은 리턴유닛(70)에 의하여 리턴유닛(70)의 리턴라인을 따라 막여과조(10)로 돌려보내져서 재처리되고, 고액분리유닛(60)으로부터의 이물질은 이물질 배출라인(52)을 따라 목적하는 곳(예를 들어, 응집침전장치)으로 수송된다.

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

예를 들면, 위에서는 블레이드(44)가 회전이동을 하는 것으로 설명하였으나, 블레이드(44)는 선형이동 가능하게 장착될 수 있다. 블레이드(44)의 선형이동을 위하여, 장착유닛(42)은 고정축(422)과 슬리브(424)를 포함하는 대신 블레이드(44)의 선형이동을 안내하기 위한 가이드를 포함하는 타입이 적용될 수 있고, 블레이드 구동유닛(46)은 제1과 제2베벨기어(462,464) 대신 래크(rack)와 피니언(pinion) 또는 가이드를 따라 구름운동을 하는 휠(wheel)을 포함하는 타입이 적용될 수 있다.

또한, 도면상에는 블레이드(44)를 하나만 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 블레이드(44)의 구비 개수는 둘 이상일 수 있다.

10 : 막여과조
20 : 막여과모듈
30 : 산기관
40 : 스크레이퍼
50 : 배출유닛
60 : 고액분리유닛
70 : 리턴유닛

Claims

원수에 대한 처리공간을 제공하는 막여과조(10)와;
상기 막여과조(10)의 바닥에 적체되는 이물질을 해체하는 스크레이퍼(40)와;
상기 막여과조(10)의 바닥에 연결되어 상기 스크레이퍼(40)에 의하여 해체되는 이물질을 물과 함께 배출하는 배출유닛(50)을 포함하는 막여과장치.
청구항 1에 있어서,
상기 배출유닛(50)에 의하여 배출되는 물에서 이물질을 분리하는 고액분리유닛(60)을 더 포함하는 막여과장치.
청구항 2에 있어서,
상기 고액분리유닛(60)에 의하여 이물질이 분리된 물을 상기 막여과조(10)로 돌려보내는 리턴유닛(70)을 더 포함하는 막여과장치.
청구항 1에 있어서, 상기 스크레이퍼(40)는,
상기 막여과조(10)의 내부에 장착유닛(42)에 의하여 상기 막여과조(10)의 바닥을 따라 상기 막여과조(10)의 바닥과 접촉하면서 이동 가능하도록 장착된 블레이드(44)와;
상기 블레이드(44)를 이동시키기 위한 블레이드 구동유닛(46)을 포함하는 막여과장치.
청구항 4에 있어서,
상기 막여과조(10)는 바닥의 중심부에 배출구(12)가 마련되고,
상기 막여과조(10)의 바닥은 상기 배출구(12) 측을 향하여 하향 경사진 구조를 가지는 막여과장치.
청구항 5에 있어서,
상기 장착유닛(42)은, 상기 배출구(12) 상에 세워진 고정축(422)과; 상기 고정축(422)의 외주에 회전 가능하도록 결합된 슬리브(424)를 포함하고,
상기 블레이드(44)는 상기 슬리브(424)에 장착되어 상기 고정축(422)을 중심으로 회전이동을 하며,
상기 블레이드 구동유닛(46)은 상기 슬리브(424)를 회전시키는 막여과장치.
원수에 대한 처리공간을 제공하는 막여과조(10)와;
상기 막여과조(10)의 바닥에 연결되어 상기 막여과조(10)의 바닥에 적체되는 이물질을 물과 함께 배출하는 배출유닛(50)과;
상기 배출유닛(50)에 의하여 배출되는 물에서 이물질을 분리하는 고액분리유닛(60)을 포함하는 막여과장치.
청구항 7에 있어서,
상기 고액분리유닛(60)에 의하여 이물질이 분리된 물을 상기 막여과조(10)로 돌려보내는 리턴유닛(70)을 더 포함하는 막여과장치.