KR20140021481A - 에어레이터 장치, 이를 포함하는 필터 시스템 및 이를 이용한 필터 폭기 방법 - Google Patents

Abstract

에어레이터 장치, 에어레이터 장치를 포함하는 필터 시스템 및, 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법. 에어레이터 장치는, 내부공동을 갖는 하우징; 상기 내부공동 안에 형성되고 상기 내부공동의 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하고, 상단이 상기 하우징의 상부벽에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되는 제1 플레이트; 및 상기 제2 공동부의 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하고, 상기 제2 플레이트의 상단이 상기 상부벽과 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 제2 플레이트의 하단 하부에서 서로 연통되는 제2 플레이트를 포함하며, 상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부, 및 상기 상부벽을 통하여 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함한다.

Description

에어레이터 장치, 이를 포함하는 필터 시스템 및 이를 이용한 필터 폭기 방법{AERATOR DEVICE, FILTER SYSTEM INCLUDING AN AERATOR DEVICE, AND METHOD OF AERATING A FILTER USING AN AERATOR DEVICE}

본 발명은 에어레이터 장치, 상기 에어레이터 장치를 포함하는 필터 시스템 및 이를 이용한 필터 폭기 방법에 관한 것이다.

침지된 정수 필터는 하나 이상의 중공 섬유 막 번들을 포함하는 모듈이나 카세트로 구성될 수 있다. 물은 탈염, 수처리, 오수처리 및 물 재이용 등과 같은 방법으로 물을 여과하기 위하여 상기 섬유 막을 통하여 펌핑될 수 있다. 상기 섬유 막은 여과 목적에 따라 다양한 크기의 기공을 포함하는데, 상기 필터는 물이 상기 중공사 막 내로 유입되면, 여과된 오염물의 크기는 상기 기공의 크기보다 크기 때문에 통과하지 못하고 차단된다. 이러한 여과는 예를 들면, 나노여과(nanofiltration), 한외여과(ultrafiltration) 또는 정밀여과(microfiltration) 등과 같이 분류되며, 통상적인 기공의 크기는 0.001㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다. 침지된 필터 내에서, 상기 섬유 막을 세정하기 위하여 기포(bubble)가 폭기될 수 있다.

막 필터를 세정하기 위한 에어레이터를 제공하기 위해 여러 가지 시도가 이루어져 왔다. 예를 들면, 미국 공개특허 제2011/0198283호 및 국제 특허출원 제 WO 2008/153818호에는 각각 "펄스형 공기리프트 펌프를 이용한 막 세정"이라는 명칭으로 랜덤-펄스형 2-상 유동(two-phase flow)을 생성하는 에어레이터 및 상기 에어레이터를 이용하여 막을 세정하는 구성이 개시되어 있다. 이들 선행기술들은 또한 상기 에어레이터가 막 모듈 하단에 부착되어 상기 막을 세정하기 위해 상기 모듈의 섬유 번들 내부로 2-상의 유체의 흐름이 배출되는 구성이 개시되고 있다. 또한, 미국 공개특허 제2011/0049047호에는 "침지식 막용 가스 스파져(gas sparger)"라는 명칭으로 필터 모듈의 섬유 번들 내로 유입되는 배출 기포가 발생하는 도관(conduit)을 포함하는 에어레이터 구성이 개시되어 있다. 또한, 상기 선행기술에는 상기 기포를 재분배(redistribution)하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 미국 등록특허 제8,038,882호에는 "간헐적 가스 흐름 장치 및 막 분리 장치"라는 명칭으로 필터 모듈 내부로 유입되는 분출 기포를 위한 파이프 구조를 가지는 에어레이터 구성이 개시되어 있다. 상기 선행기술은 전술한 선행기술들과 유사하게, 상기 에어레이터 및 상기 필터 모듈이 일체형으로 된 구성을 개시하고 있다.

그러나 전술한 선행기술에서, 공기 공급 유닛은 확산되어 막 필터 내부로 유입되기 전에 챔버를 막게 되어 기체의 흐름속도를 감소시키며 챔버 내부의 슬러지의 퇴적을 유발할 수 있다. 또한 전술한 선행기술에서 상기 공기 공급 유닛은 상기 필터 모듈 및 확산기(diffuser)와 일체화되고, 따라서, 다른 필터 모듈의 다양한 형태에 적용되기 어렵게 된다. 게다가, 전술한 선행기술에서의 상기 공기 공급 유닛의 내부 디자인은 파이프-타입의 구조를 가지고 있어 생산성이 낮은 문제가 발생할 수 있었다.

본 발명의 구체예에 따르면, 에어레이터 장치는 고효율, 저에너지를 갖는다.

본 발명의 구체예의 또 다른 측면에 따르면, 에어레이터 장치는 간헐적 공기 기포 발생 장치이다.

본 발명의 구체예의 또 다른 측면에 따르면, 필터 시스템은 고효율, 저에너지의 에어레이터 장치를 포함한다.

본 발명의 구체예의 다른 측면에 따르면, 에어레이터 장치를 사용하여 필터를 폭기하는 방법이 개시된다.

본 발명의 구체예의 또 다른 측면에 따르면, 필터를 세정하기 위해 고효율, 저에너지의 에어레이터 장치를 사용하는 방법이 개시된다.

본 발명의 구체예에 따르면, 에어레이터 장치는 공기 저장, 공기 보유 및 기포 흐름에 대한 부분으로 나뉘어진 챔버를 포함한다. 장치로 유입되는 공기는 일정 시간 동안 유지한 후 상단 플레이트의 개구부를 통해 짧은 기간 내에 배출된다. 본 발명의 구체예에 따르면, 배출된 공기는 낮은 공기 소비로 막 필터와 같은 필터 세정을 위해 높은 공기 세정 효과를 제공한다.

본 발명의 한 구체예에 따르면 에어레이터 장치는, 적어도 하나의 측벽과, 내부공동을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상부벽을 포함하는 하우징; 상기 내부공동 안에 형성되어 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 내부공동의 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하고, 상단이 상기 상부벽에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부는 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되는 제1 플레이트; 및 상기 내부공동 안에 형성되어 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 제1 플레이트 및 상기 적어도 하나의 측벽에서의 제1 측벽 사이에 형성되고, 상기 제2 공동부의 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하며, 상기 상단은 상기 상부벽과 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 하단 하부에서 서로 연통되는 제2 플레이트;를 포함하며, 상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부, 및 상기 상부벽과 통하며 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부를 포함한다.

한 구체예에서, 상기 제1 및 제2 플레이트는 평판일 수 있다.

한 구체예에서, 상기 적어도 하나의 측벽은 적어도 한 쌍의 제1 대향측벽과, 상기 제1 대향측벽과 연결되는 한 쌍의 제2 대향측벽을 포함하고, 상기 적어도 하나의 측벽 중 상기 제1 측벽은 상기 제1 대향측벽의 제1 측벽을 포함하고, 상기 제1 및 제2 플레이트는 상기 제2 대향측벽의 제1 측벽에서부터 상기 제2 대향측벽의 제2 측벽까지 연장될 수 있다.

한 구체예에서, 상기 제1 플레이트는 상기 제2 플레이트에 대하여 평행하게 연장될 수 있다.

한 구체예에서, 상기 출구는 상기 제2 플레이트와 평행한 하나의 슬롯일 수 있다.

한 구체예에서, 상기 에어에리터 장치는 상기 제1 플레이트의 하단 및 상기 적어도 하나의 측벽의 제1 측벽을 연결하는 제3 플레이트;를 더 포함하며, 상기 제3 플레이트는 제2 개구부를 형성하기 위해 상기 제2 플레이트의 하단으로부터 이격되며, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버는 상기 제2 개구부와 연통될 수 있다. 상기　제3 플레이트는 개구부를 포함할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치는 가스가 일정한 속도로 상기 입구 개구부를 통해 상기 제1 공동부로 공급될 때, 액체 매질에 침지되어 간헐적으로 상기 출구 개구부로부터 기포(gas bubbles)를 방출하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 구체예인 필터 시스템은 필터; 및 상기 필터 하부에 배치되는 에어레이터 장치;를 포함하며, 상기 에어레이터 장치는 내부공동을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상부벽을 포함하는 하우징; 상기 내부공동 안에 형성되어 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 내부공동의 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하고, 상기 상단은 제1 개구부를 형성하기 위해 상기 상부벽에서 이격되며, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부는 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되는 제1 플레이트; 및 상기 내부공동 안에 형성되어 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 제1 플레이트 및 상기 적어도 하나의 측벽의 제1 측벽 사이에 형성되고, 상기 제2 공동부의 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하며, 상기 상단은 상기 상부벽과 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 하단 하부에서 서로 연통되는 제2 플레이트;를 포함하며, 상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부; 및 상부벽과 통하며 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하고, 상기 필터 시스템은 액체 매질에 침지 가능할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 적어도 하나의 측벽은 한 쌍의 제1 대향측벽, 상기 제1 대향측벽에 연결되는 한 쌍의 제2 대향측벽, 제1 대향측벽의 제1 측벽을 포함하는 상기 적어도 하나의 측벽의 제1 측벽, 상기 제2 대향측벽의 제1 측벽으로부터 상기 제2 대향측벽의 제2 측벽으로 나란히 연장되는 제1 및 제2 플레이트를 포함한다.

상기 제1 및 제2 플레이트는 상기 제1 대향측벽에 평행하게 연장될 수 있고, 상기 출구 개구부는 상기 제2 플레이트에 평행하게 연장된 슬롯일 수 있다.

한 구체예에서, 상기 필터는 섬유 막 필터를 포함할 수 있고, 상기 필터 시스템은 상기 섬유 막 필터를 통해 상기 액체 매질을 흐르게 하는 펌프를 더 포함할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 필터는 복수의 필터 모듈을 포함할 수 있고, 상기 에어레이터 장치는 복수의 에어레이터 디바이스, 상기 복수의 필터 모듈의 각 필터 모듈 하부에 형성되는 복수의 에어레이터 디바이스의 각 에어레이터 장치를 포함할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 각 에어레이터 디바이스의 각각은 각 출구 개구부를 포함하고, 상기 각 에어레이터 디바이스는 제1 방향으로 서로 이격되어 형성되고, 상기 각 에어레이터 디바이스의 인접한 에어레이터 디바이스의 상기 출구 개구부는 상기 제1 방향에 대하여 수직하게 제2 방향으로 교호로 서로 상쇄 배향된다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 입구 개구부 및 출구 개구부를 갖는 에어레이터 장치를 사용하는 필터의 폭기 방법은, 적어도 하나의 측벽 및, 상기 하우징의 내부공동을 형성하는 상기 적어도 하나의 측벽에 연결된 상부벽을 갖는 하우징, 상단에서 하단으로 연장되고 상기 내부공동의 제1 공동부와 제2 공동부를 형성하는 상기 내부공동의 제1 플레이트, 상기 상부벽으로부터 이격되어 형성되고 제1 개구부를 형성하는 상단, 제1 개구부를 통하여 서로 연통하는 제1 공동부 및 제2 공동부, 상기 제1 플레이트와 상기 적어도 하나의 측벽 중 한 측벽 사이 형성되어 상기 제2 공동부의 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하고 상단으로부터 하단으로 연장되는 상기 내부공동의 제2 플레이트, 상기 상부벽에 연결되는 상기 제2 플레이트의 상단, 상기 제2 플레이트의 하단 하부에 위치하여 서로 연통하는 상기 제1 챔버 및 제2 챔버, 상기 제1 공동부와 연통하는 상기 입구 개구부를 포함하는 상기 하우징, 및 상기 제2 챔버와 연통하며 상기 상부벽과 통하는 출구 개구부를 포함하는, 상기 에어레이터 장치를 제공하는 단계; 액체 매질에 상기 필터 및 상기 에어레이터 장치를 침지하는 단계; 및 상기 필터 하부에 상기 에어레이터 장치를 형성하는 단계; 및 상기 에어레이터 장치의 상기 내부공동에 가스를 공급하는 단계;를 포함한다.

한 구체예에서, 상기 적어도 하나의 측벽은 한 쌍의 제1 대향측벽 및, 상기 제1 대향측벽에 연결되는 한 쌍의 제2 대향측벽을 포함하고, 상기 적어도 하나의 측벽의 상기 제1 측벽은 상기 제1 대향측벽의 제1 측벽을 포함하며, 상기 제1 및 제2 플레이트는 상기 제2 대향측벽 중 제1 측벽으로부터 상기 제2 대향측벽 중 제2 측벽에 이르기까지 똑바로 연장된다.

한 구체예에서, 상기 필터는 복수의 필터 모듈을 포함하고, 상기 에어레이터 장치는 복수의 에어레이터 디바이스를 포함하고, 상기 필터 하부에 상기 에어레이터 장치를 배열하는 단계는, 복수의 필터 모듈의 각 필터 모듈 하부에 복수의 에어레이터 디바이스의 각 에어레이터 장치를 배열하는 단계를 포함한다.

한 구체예에서, 상기 각 에어레이터 디바이스의 각각은 각 출구 개구부를 포함하고, 상기 각 에어레이터 디바이스를 배열하는 단계는 제1 방향에 서로 이격되어 상기 각 에어레이터 디바이스를 형성하는 단계; 및, 상기 각 에어레이터 디바이스의 인접한 에어레이터 디바이스의 상기 출구 개구부를 상기 제1 방향에 대하여 수직하게 제2 방향으로 교호로 서로 상쇄 배향하는 단계;를 포함한다.

한 구체예에서, 상기 필터 하부에 상기 에어레이터 장치를 배열하는 단계는 상기 필터로부터 떨어져 에어레이터 장치를 이격시키는 단계를 포함한다.

한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치에 가스를 공급하는 단계는, 일정한 속도로 가스를 공급하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 필터를 통하여 상기 액체 매질을 흐르게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명의 구체예에 따르면, 에어레이터 장치는 고효율, 저에너지, 소형화 및 유동 채널에서의 저저항을 갖는 구성을 지닌다.

상기 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 에어레이터 장치는, 분출된 가스 기포가 직접적으로 그리고 효율적으로 막 필터와 같은 필터를 세척하도록 형성하여 가스 기포의 재분배를 저하시키고 상기 가스 기포의 초기 에너지를 활용한다.

상기 본 발명의 다른 측면에 의하면, 에어레이터 장치는 막 필터와 같은 필터를 세정하기 위해 사용되고, 단순히 나뉘어진 챔버에서 지속적인 가스 공급을 간헐적인 가스 기포로 전환하여 낮은 에너지에서 고 세정 효율을 달성한다.

상기 본 발명의 다른 측면에 의하면, 에어레이터 장치는 침치된 막 필터 모듈과 같은 필터를 폭기하는데 사용할 수 있고, 공기 사용량과 작동 비용을 줄이면서 가스 공급 유닛으로부터 효율적인 폭기를 제공한다.

상기 본 발명의 구체예의 다른 측면에 따르면, 에어레이터 장치는 큰 채널 구역을 포함하고, 이에 의해 상기 에어레이터 장치의 막힘이 방지되거나 감소될 수 있다.

상기 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 에어레이터 장치는 닫힌 챔버를 포함하지 않고, 슬러지의 축적이 감소되어 긴 시간 동안보다 보다 안정된 운전 결과를 을 수 있다.

본 발명의 구체예의 다른 측면에 의하면, 에어레이터의 구성은, 필터의 다양한 구성에 대응하고 이를 효율적으로 폭기하기 위해 직렬 또는 병렬로 결합 및/또는 확장될 수 있다.

상기 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치는 직사각형 상자 형태의 모양을 가질 수 있고, 복수의 에어레이터 디바이스는 적층되거나 달리 결합 또는 함께 구성될 수 있고, 에어레이터 장치는 다양한 구성을 갖는 필터를 효율적으로 폭기하기 위하여 그에 대응하여 구성될 수 있다.

상기 본 발명의 구체예의 다른 측면에 따르면, 에어레이터 장치는 평판 판넬(straight panel)을 포함하는 단순한 구조를 가지기 때문에, 생산성이 향상되고 비용이 절감될 수 있다.

상기 본 발명의 구체예의 다른 측면에 따르면, 막 번들과 같은 필터로 공기 기포의 직접확산은 공기 운동의 빠른 속도 및 높은 세정 효율을 제공하며, 이로 인해 공기 소모량, 에너지 소모량 및 운전 비용이 감소될 수 있다.　

첨부되는 도면은 본 명세서와 함께 본 발명의 일부 구체예의 특징을 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 관점을 설명하는데 기여한다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 2-2 라인을 따라 도시된, 상기 에어레이터 장치의 단면도이다.
도 3A 내지 3E는 상기 도 1의 에어레이터 장치에서 간헐적으로 가스 기포가 생성되는 단계를 도시한다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치를 포함하는 필터 시스템의 사시도이다.
도 5는 상기 도 4의 에어레이터 장치를 포함하는 필터 시스템 하부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치를 이용한 필터의 폭기 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도이다.
도 8은 상기 도 7의 8-8 라인을 따라 도시된 상기 에어레이터 장치의 단면도이다.
도 9는 상기 도 7의 에어레이터 장치의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치를 포함하는 필터 시스템의 사시도이다.
도 11은 상기 도 10의 에어레이터 장치를 포함하는 필터 시스템 하부의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도이다.
도 13은 상기 도 12의 13-13 라인을 따라 도시된 상기 도 12의 에어레티어 장치의 단면도이다.
도 14는 상기 도 12의 14-14 라인을 따라 도시된 상기 도 12의 에어레티어 장치의 단면도이다.
도 15는 상기 도 12의 에어레이터 장치의 바닥 사시도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 상부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 상부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 상부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 19A 및 19B는 각각 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도 및 단면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도이다.
도 21은 상기 도 20의 에어레이터 장치의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 단면도이다.
도 25 내지 도 28은 본 발명의 다양한 구체예에 따른 에어레이터 장치들의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 29 내지 32B는 본 발명의 다양한 구체예에 따른 에어레이터 장치들의 가스 입구부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 33은 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치 및 종래의 에어레이터 장치의 시험 결과를 비교한 그래프이다.

하기의 상세한 설명에서, 본 발명의 전형적인 구체예가 도면을 통하여 개시되고 상술된다. 해당 기술 분야에서의 통상의 기술자에 의할 때, 상기 구체예는 본 발명의 기술적 사상이나 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 다른 방법에 의하여 변형될 수 있다. 따라서, 상기 도면 및 설명은 사실상 설명을 위한 것이며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도면에서 구성 요소 또는 특징은 과장되거나 생략될 수 있으며, 또한 설명의 편리 및 명확성을 위하여 개략적으로 설명될 수 있고, 그 크기는 실제 크기를 완전히 반영하지 않을 수 있다. 또한, 구성 요소의 설명에 있어서, 구성 요소가 다른 요소의 "상부"나 "하부"에 있을 때, 상기 요소는 직접적으로 다른 요소의 바로 상부나 하부에 있을 수 있거나, 혹은 개입 요소와 함께 간접적으로 위나 하부에 있을 수 있다. 또한, "상부"나 "하부"와 같은 용어는 도면과 함께 언급될 수 있으나, 방향에 관련된 것으로 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 각 구체예에서의 기능이나 측면에 관한 설명은 일반적으로 다른 구체예에서의 유사한 기능이나 측면에서도 활용 가능한 것으로 간주되어야 한다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 한 구체예에 의한 에어레이터 장치(10)는 한 쌍의 제1 대향측벽(22A, 22B), 상기 제1 대향측벽(22A, 22B)에 연결된 한 쌍의 제2 대향측벽(24)을 포함하는 하우징(20) 및, 상기 제1 대향측벽과 제2 대향측벽(22A, 22B, 24)에 연결되어 상기 하우징(20)의 내부공동(30)을 형성하는 상부벽(25)을 포함한다. 한 구체예에서, 상기 제1 대향측벽(22A, 22B)은 서로 평행하고, 상기 제2 대향측벽(24)은 서로 평행하고 상기 제1 대향측벽(22A, 22B)에 수직하는 바, 상기 하우징(20)은 상자 형태의 모양을 한다. 상기 하우징(20)은 금속, 플라스틱, 유리섬유, 세라믹 또는 기타 적합한 재료로 형성될 수 있다.

상기 에어레이터 장치(10)는 상기 내부공동(30)에서 형성되어 상단(42)에서 하단(44)까지 연장된 제1 플레이트(40)를 더 포함하고, 상기 제1 플레이트(40)는 상기 제1 대향측벽(22A, 22B)에서 형성되고, 상기 내부공동(30)의 제1 공동부(32)와 제2 공동부(34)를 형성한다. 상기 제1 플레이트(40)의 상단(42)은 상기 상부벽(25)으로부터 이격되어 형성되고, 개구부를 통하여 상기 제1 공동부(32)와 상기 제2 공동부(34)가 서로 연통한다. 상기 에어레이터 장치(10)는 상기 내부공동(30)에 상단(52)에서부터 하단(54)까지 연장되어 형성된 제2 플레이트(50)를 더 포함한다. 상기 제2 플레이트(50)는 제1 플레이트(40)와 제1 측벽(22A) 사이에 형성되고, 상기 제2 공동부(34)의 제1 챔버(36)와 제2 챔버(38)를 형성한다. 상기 제2 플레이트(50)의 상단(52)은 상기 상부벽(25)에 연결되고, 상기 제1 챔버(36) 및 상기 제2 챔버(38)는 상기 제2 플레이트(50)의 하단(54) 하부에서 서로 연통한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(10)는 제1 플레이트(40)의 하단(44)과 상기 제1 측벽(22A)를 연결하는 제3 플레이트(55)를 더 포함한다. 제3 플레이트(55)는 상기 제2 플레이트(50)의 상기 하단(54)으로부터 이격되어 형성되고, 상기 제2 플레이트(50)의 하단(54) 하부에, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버가 연통하는 개구부를 형성한다. 상기 제1 플레이트(40), 상기 제2 플레이트(50) 및 상기 제3 플레이트(55)는 금속, 플라스틱, 유리섬유, 세라믹 또는 기타 적합한 재료로 형성될 수 있다.

본 발명의 구체예들에서, 상기 제1 플레이트(40) 및 제2 플레이트(50)는 평판(substantially straight)이어서, 상기 에어레이터 장치(10)는 간단하고 쉽게 제작된다. 또한, 한 구체예에서, 상기 제1 플레이트(40) 및 제2 플레이트(50)는 상기 제2 대향측벽들(24) 중 하나로부터 제2 대향측벽들(24) 중 다른 하나에 이르기까지 연장되어 형성된다. 또한, 상기 제1 플레이트(40) 및 제2 플레이트(50)는 상기 제1 대향측벽(22A, 22B)에 평행하게 연장될 수 있다.

한 구체예에서, 상기 하우징(20)은 상기 제1 또는 제2 대향측벽(22A, 22B 및 24) 중 적어도 하나의 측벽을 통하는 입구 개구부(60)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 한 구체예에서, 입구 개구부(60)는 제2 측벽(24) 중 하나에서 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 다른 구체예에서, 상기 입구 개구부는 제1 측벽(22A) 중 어느 하나 또는 상기 하우징의 하부와 같은 다른 위치에서 형성될 수 있고, 상기 입구 개구부는 제1 공동부(32)에 연통될 수 있다. 상기 입구 개구부(60)는 공기와 같은 가스가 제1 공동부(32)로 흘러 들어갈 수 있는 입구이다. 상기 하우징(20)은 또한, 상부벽(25)을 통하여 형성된 출구 개구부(62)를 가지고 있고, 제2 챔버(38)로부터 에어레이터 장치(10) 밖으로 가스 기포를 방출하기 위해 상기 제2 챔버(38)와 연통한다. 한 구체예에서, 상기 출구 개구부(62)는 상기 대향측벽(22A, 22B)에 평행하게 슬롯 연장될 수 있다.

도 3A 내지 3E에 의하면, 상기 에어레이터 장치(10)의 간헐적인 가스 기포 생성 단계가 개시된다. 상기 에어레이터 장치(10)는 여과될 물과 같은 액체 매질 상에 침지되었다.

도 3A에 의하면, 가스(70)가 입구 개구부(60)를 통하여 상기 에어레이터 장치(10)의 상기 내부공동(30)에 공급된다. 상기 입구 개구부(60)는 상기 하우징(20)의 상기 대향측벽(22A, 22B) 중 적어도 어느 하나를 통하여 상기 하우징(20)에 직접적으로 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 구체예에서, 상기 입구 개구부는, 예를 들면, 이후에 개시되는 도 26에 언급되는 개방 바닥부와 같은, 상기 하우징의 다른 부분에서 형성될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 가스는 공기일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 구체예에서, 상기 가스는 다른 적합한 가스일 수 있다. 한 구체예에서, 상기 가스(70)는 일정한 속도로 지속적으로 공급될 수 있다.

또한, 도 3B에 의하면, 상기 내부공동(30)의 상기 가스(70)의 양이 증가할수록, 상기 가스(70)는 상기 제1 공동부(32) 및 상기 제2 공동부(34)의 제1 챔버(36)의 상부로 올라가고, 그에 따라 제1 공동부(32) 및 제1 챔버(36)에서의 액체 레벨이 낮아지게 된다. 즉, 상기 제1 공동부(32)는 가스 저장부이고, 상기 제1 챔버(36)는 가스 유지부이다.

또한, 도 3C에 의하면, 상기 제1 챔버(36)에서의 액체 레벨이 상기 제2 플레이트(50)의 하단(54)보다 낮아질 때, 상기 가스(70)는 상기 제2 플레이트(50)의 하단(54) 하부의 개구부를 통하여 상기 제1 챔버(36)로부터 상기 제2 챔버(38)로 이동한다. 상기 가스(70)는 상기 제2 챔버(38)를 통하여 상승하고, 상기 출구 개구부(62)를 통하여 가스 기포(72)로 배출된다. 짧은 시간에 상기 제1 챔버(36) 및 상기 제1 공동부(32)에서의 상기 대부분의 가스(70)는 출구 개구부(62)를 통하여 배출된다. 즉, 상기 제2 챔버(38)는 가스 기포 흐름부이다.

도 3D를 참조하면, 상기 가스(70)는 사이폰 효과(siphon effect)에 의해 상기 제2 챔버(38)를 통하여 지속적으로 흘러가고, 상기 제1 공동부(32)에서의 상기 액체 레벨은 상승한다.

마지막으로, 도 3E에 의하면, 상기 액체 레벨은 둑으로 작용하는 제1 측벽(40)의 상단(42)에 도달할 때까지 상기 제1 공동부(32)에서 상승하고 상기 제1 측벽(40)의 상단(42) 위를 지나쳐 흐르며 제1 챔버(36)로 들어간다. 상기 도 3A에서 전술한 바와 같이, 입구 개구부(60)를 통하여 내부공동(30)으로 공급되는 상기 가스(70)는 상기 제1 공동부(32) 및 상기 제1 챔버(36)의 상부로 다시 상승하고, 상기 제1 공동부(32) 및 상기 제1 챔버(36)에서의 액체 레벨이 다시 낮아지는 원인이 된다. 이러한 상기 에어레이터 장치(10)의 가스 기포 생성 단계들은 계속 반복되고, 그에 따라 간헐적으로 단기간에 가스 기포 생성이 반복된다.

도 4 및 5에 의하면, 본 발명의 한 구체예에 따른 필터 시스템(100)은 상기 언급된 에어레이터 장치(110)를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(110)는 전술한 상기 에어레이터 장치(10)와 동일하거나 혹은 실질적으로 같은 구조를 가지고, 간헐적인 가스 기포 생산 기능을 갖는다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 다른 구체예에서, 상기 필터 시스템(100)은 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 한 구체예에 의하면, 상기 필터 시스템(100)은 상기 에어레이터 장치(110) 및 필터(120)를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(110)는 상기 필터(120) 하부에서 형성되고, 그에 따라, 상기 에어레이터 장치(110)로부터 배출된 가스 기포(192)가 상기 필터(120)의 표면을 깨끗이 하기 위하여 상기 필터(120)의 부재들 사이 및 주변으로 상승할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(110)는 상기 필터(120)로부터 분리되고 이격되어 형성되고, 상기 에어레이터 장치(110)는, 상기 필터(120)의 효율적인 세정을 제공하도록, 상기 필터(120)에 가까운 곳에 위치할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(110)은 상기 필터(120)의 서브 모듈 혹은 부재들 간의 간격에 형성될 수 있다. 상기 에어레이터 장치(110)는 하우징(112), 상기 하우징(112)의 내부공동으로 가스가 흘러가는 입구 개구부(114) 및, 가스 기포(192)가 상기 필터(120)로 상향 배출되는 출구 개구부(116)를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 필터(120)는 중공 섬유, 플랫 시트 또는 다른 타입의 막과 같은, 하나 또는 그 이상의 섬유 번들을 포함하는 막 필터일 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 필터(120)는 모래 필터와 같은 막 이외의 다른 유형일 수 있다. 그러나, 본 발명의 구체예는 이에 제한되지 않으며, 다른 구체예에서, 상기 필터(120)는 상기 에어레이터 장치(110)에 의해 폭기되는 다른 적합할 필터 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 필터 시스템(100)은 여과될 액체 매질에 침지될 수 있다. 상기 액체 매질은 물, 혼합액 등과 같은 세정될 어느 액체 매질일 수 있다.

한 구체예에서, 상기 필터 시스템(100)은 프레임(130), 하부 헤더(140) 및, 상기 필터(120)를 지탱하는 상부 헤더(150)를 더 포함한다. 또한, 상기 필터 시스템(100)은 에어레이터 장치(110)의 내부공동으로 가스가 들어가는, 에어레이터 장치(110)의 입구 개구부(114)에 연결된 가스 공급원(160)을 포함한다. 상기 입구 개구부(114)는, 상기 하우징(112)의 측벽을 통하여 하우징(112)에 직접 연결되거나, 혹은 예를 들면, 후술되는 도 26과 같이, 상기 하우징의 바닥부와 같은, 상기 하우징의 다른 부분에 직접 연결될 수 있다. 또한, 한 구체예에서, 상기 필터 시스템(100)은 상기 필터(120)로부터 세정된 액체를 제거하는 액체 출구(170)를 포함할 수 있다. 상기 액체 출구(170)는 펌프(180)에 연결되거나 혹은 상기 필터(120)로부터 세정된 액체가 흐를 수 있는 다른 적합한 장치에 연결될 수 있다.

도 6에, 에어레이터 장치를 사용하여 필터를 폭기하는 방법(200)의 과정들이 개시되어 있다. 상기 방법(200)의 일부 과정들은 상기 에어레이터 장치들(10, 300) 및 상기 필터 시스템(100, 400)과 관련하여, 설명되어 있지만, 상기 방법(200) 또는 상기 과정의 최소한 일부는 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치 및/또는 필터 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 한 구체예에서, 상기 방법(200)은 막 필터를 폭기하고 세정하여 수행할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 필터가 본 발명에 의한 에어레이터 장치를 사용하여 폭기될 수 있다.

도 6을 참조하면, 한 구체예에서, 상기 필터 폭기 방법(200)은 에어레이터 장치를 제공하는 과정(210)을 포함한다. 본 발명의 한 구체예에 의할 때, 필터를 폭기할 때 사용되는 상기 에어레이터 장치는 상기 언급된 하나 또는 그 이상의 상기 에어레이터 장치(10, 110)이거나 혹은 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치일 수 있다.

한 구체예에서, 상기 필터 폭기 방법(200)은 액체 매질에 필터와 상기 에어레이터 장치를 침지하는 과정(220)을 더 포함한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(110)를 포함하는 상기 필터 어셈블리(100)는, 연못 혹은 여과될 액체 매질을 함유하는 용기와 같은 액체 매질에 침지될 수 있다. 한 구체예에서는 상기 액체 매질은 물 일 수 있다.

그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 구체예에서, 상기 액체 매질은 상기 필터 어셈블리(100)를 사용하는 여과될 다른 액체 매질일 수 있다. 예를 들면, 하나의 구체예에서 상기 액체 매질은 막 바이오 반응기(MBR)에서의 혼합액일 수 있다.

한 구체예에 의하면, 상기 필터 폭기 방법(200)은 상기 필터 하부에 상기 에어레이터를 배열하는 단계(230)를 더 포함한다. 한 구체예에서, 도 4 및 5에 따르면, 상기 에어레이터 장치(110)는, 상기 필터(120) 하부에 배열되어 상기 액체 매질에서 상기 가스 기포(192)가 상승함에 따라 가스 기포(192)가 접촉될 수 있고 상기 필터(120)의 표면에 폭기될 수 있다. 섬유 막 번들과 같은 상기 필터에 관하여, 상기 에어레이터 장치의 위치는, 상기 가스 기포와 상기 필터의 표면 사이의 접촉량의 증대와 같은, 상기 필터의 효율적인 세정을 제공하기 위하여 선택될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(110)는 서브-모듈들 또는 상기 필터(120)의 부재들간 갭을 두고 배열될 수 있다.

한 구체예에 따르면, 상기 필터 폭기 방법(200)은, 상기 필터로부터 이격되어 상기 에어레이터 장치를 형성하는 단계(240)를 더 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(110)는 상기 필터(120)로부터 분리되고 이격되어 형성될 수 있고, 상기 에어레이터 장치(110)는 상기 필터(120)의 효율적인 세정을 제공하는 상기 필터(120)에 대응하는 구역에 위치할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 필터 폭기 방법(200)은 복수의 각 필터 모듈들의 하부에 각 에어레이터 장치들를 배열하는 단계(250)를 더 포함한다. 한 구체예에서, 예를 들면, 보다 상세히 후술되는 도 10 및 11에 의하면, 복수의 에어레이터 디바이스 혹은 복수의 출구 개구부를 포함하는 복합 에어레이터 장치가, 복수의 필터 모듈의 각 필터 모듈 하부에 형성되도록, 복수의 필터 모듈 하부에 제공되어 형성될 수 있다. 또한, 다른 구체예에 의하면, 복수의 에어레이터 디바이스 혹은 복합 에어레이터 장치가 단일한 필터 모듈 하부에 제공되어 형성될 수 있다. 복수의 에어레이터 디바이스 사용에 의하여, 가스 기포와 필터 모듈 표면간 접촉량이 증가함으로써 필터 모듈을 효율적으로 세정할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 필터 폭기 방법(200)은 가스를 상기 에어레이터 장치의 내부공동에 공급하는 단계(260)을 더 포함한다. 한 구체예에서, 상기 가스는 상기 입구 개구부(60)를 통하여 상기 에어레이터 장치(10)의 내부공동(30)에 공급된다. 또한, 상기 가스는 공기 또는 다른 적합한 가스일 수 있으며, 도 4에 개시된 상기 가스 공급원(160)과 같은, 가스 공급원으로부터 공급될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 가스는 실질적으로 일정한 속도로 공급될 수 있고, 또한 실질적으로 일정한 속도로 지속적으로 공급될 수 있다.

한 구체예에서, 상기 필터 폭기 방법(200)은 상기 필터를 통하여 상기 액체 매질을 흐르게 하는 단계(270)를 더 포함한다. 즉, 상기 액체 매질은 막 섬유 필터와 같은 상기 필터를 통하여 흐를 수 있고 또한, 상기 필터로부터 배출될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 펌프(180) 또는 다른 적합한 장치는, 상기 필터(120) 및 상기 액체 출구(170)를 통하여, 여과된 액체 매질을 흐르게 하는데 사용될 수 있다. 상기 언급된 바에 따라, 상기 액체 매질은 물, 혼합액 등일 수 있다.

한 구체예에서, 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법(200)은 상기 도 6에서 언급된 단계들의 각각을 포함할 수 있고, 본 발명의 다른 구체예에서, 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법에 있어, 상기 도 6에서 언급된 하나 또는 그 이상의 단계들이 생략되거나 추가적인 단계가 더 수행될 수 있다. 또한, 한 구체예에서, 에어레이터 장치를 사용하는 상기 필터 폭기 방법(200)에 있어, 상기 단계들은 도 6에 개시된 순서로 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법에 있어서, 상기 도 6에 언급된 상기 단계는 다른 적합한 순서에 의해 형성될 수 있다.

도 7 내지 9에, 본 발명의 다른 구체예에 따른, 에어레이터 장치(300)가 개시되어 있다. 한 구체예에 따르면, 상기 에어레이터 장치(300)는 복수의 에어레이터 디바이스(310)를 포함한다. 다른 하나의 구체예에 따르면, 상기 에어레이터 장치(300)는 전체 하우징(320)을 포함하고, 상기 에어레이터 디바이스(310)는 상기 복합 에어레이터 장치의 에어레이터 장치부이다. 또한, 상기 에어레이터 디바이스(310)는 다른 하나로 분리될 수 있고, 각각은 개별적인 하우징을 포함할 수 있다. 도면에는 에어레이터 장치(300)가 5개의 에어레이터 장치부(310)를 갖는 것으로 나타내었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 에어레이터 장치부의 다른 원하는 개수 만큼을 포함할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 하우징(320)은 한 쌍의 제1 대향측벽(322A, 322B), 상기 제1 대향측벽(322A, 322B)에 연결된 한 쌍의 제2 대향측벽(324), 상기 제1 및 제2 대향측벽(322A, 322B 및 324)에 연결되어 상기 하우징(320)의 내부공동을 형성하는 상부벽을 포함한다. 한 구체예에서, 상기 제1 대향측벽(322A, 322B)은 서로 평행하고, 상기 제2 대향측벽(324)은 서로 평행하며 상기 제1 대향측벽(322A, 322B)에 수직하여, 상기 하우징(320)은 상자 형태의 모양을 갖는다. 상기 하우징(320)은 상기 제1 대향측벽(322A, 322B) 사이에 있고, 이에 평행한 중간벽(322')을 더 포함한다. 상기 중간벽(322')은 상기 하우징(320)의 내부공동을 각 에어레이터 장치부(310)의 복수의 내부공동(330)으로 구분한다. 상기 하우징(320)은 금속, 플라스틱, 섬유유리, 세라믹 및 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 　

한 구체예에서, 상기 각 에어레이터 장치부(310)는, 상단(342)에서 하단(344)으로 연장되는 상기 내부공동(330)의 제1 플레이트(340)를 포함하고, 상기 제1 플레이트(340)는 상기 제1 대향측벽(322A, 322B) 사이에 형성되고, 상기 내부공동(330)의 제1 공동부(332) 및 제2 공동부(334)를 형성한다. 상기 제1 플레이트(340)의 상단(342)은 상기 상부벽으로부터 이격되어 형성되고, 상기 제1 공동부(332) 및 제2 공동부(334)는 서로 연통하는 개구부를 형성한다. 상기 에어레이터 장치(310)는 상단(352)에서 하단(354)으로 연장된, 상기 내부공동(330)에 제2 플레이트(350)를 더 포함한다. 상기 제2 플레이트(350)는 상기 제1 플레이트(340) 및 상기 제1 측벽(322A) 사이에 있고, 상기 제2 공동부(334)의 제1 챔버(336) 및 제2 챔버(338)를 형성한다. 상기 제2 플레이트의 상단(352)은 상기 상부벽에 연결되어 있고, 상기 제1 챔버(336) 및 상기 제2 챔버(338)는 각각 상기 제2 플레이트(350)의 하단(354A) 하부에서 서로 연통한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(310)는 제1 플레이트(340)의 하단(344) 및, 상기 제1 측벽(322A) 또는, 상기 중간벽(322') 중 어느 하나에 연결된 제3 플레이트(355)를 더 포함한다. 상기 제3 플레이트(355)는 상기 제2 플레이트(350)의 하단(354)으로부터 이격되어 형성되고, 상기 제1 챔버(336)와 제2 챔버(338)가 서로 연통하는 상기 제2 플레이트(350)의 하단(354) 하부에 개구부를 형성한다. 상기 제1 플레이트(340), 상기 제2 플레이트(350) 및 상기 제3 플레이트(355)는 금속, 플라스틱, 섬유유리, 세라믹 또는 적합한 재료에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 제1 플레이트(340) 및 상기 제2 플레이트(350)는 실질적으로 평판(substantially straight)이므로, 상기 에어레이터 장치(300)는 간단하고 쉽게 제작될 수 있다. 또한, 한 구체예에서, 상기 제1 플레이트(340) 및 상기 제2 플레이트(350)는 상기 제2 대향측벽(324)의 하나에서부터 상기 제2 대향측벽(324)의 다른 하나로 연장될 수 있다. 또한, 상기 제1 플레이트(340) 및 상기 제2 플레이트(350)는 상기 제1 대향측벽(322A, 322B)에 평행하게 연장될 수 있다.

한 구체예에서, 상기 하우징(320)은 상기 제1 또는 제2 대향측벽(322A, 322B 및 324) 중 적어도 어느 하나를 통하는 입구 개구부(360)를 가질 수 있다. 예를 들면, 한 구체예에서, 상기 입구 개구부(360)는 상기 제1 측벽(322A)에서 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 다른 구체예에서, 상기 입구 개구부는, 상기 하우징(320)의 바닥부와 같은 다른 위치일 수 있고, 상기 입구 개구부는 상기 제1 공동부(332)와 연통할 수 있다. 상기 입구 개구부(360)는, 공기와 같은 가스가 제1 공동부(332)로 흘러 들어갈 수 있는 입구이다. 한 구체예에서, 상기 하나 또는 그 이상의 중간벽(322')은, 상기 인접한 에어레이터 디바이스(310)의 상기 내부 챔버(330) 사이로 통과할 수 있는 가스가 통하는 입구 개구부(360')를 가질 수 있다. 또한, 상기 하우징(320)은 상기 상부벽을 통하여 형성된 복수의 출구 개구부(362)를 가지고, 상기 출구 개구부(362)는 제2 챔버(338)로부터 상기 에어레이터 디바이스(310) 밖으로 가스를 배출하도록, 상기 에어레이터 디바이스(310)의 각각의 제2 챔버(338)와 연통한다. 한 구체예에서, 상기 출구 개구부(362)는 상기 제1 대향측벽(322A, 322B)에 평행하게 연장되는 슬롯일 수 있다.

도 10 및 11에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 필터 시스템(400)은 상기 언급된 상기 에어레이터 장치(300)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 다른 구체예에서, 상기 필터 시스템(400)은 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 구체예에 따르면, 상기 필터 시스템(400)은 상기 에어레이터 장치(300) 및 필터(420)를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(300)는 상기 필터(420) 하부에 배열되고, 상기 에어레이터 장치(300)로부터 배출되는 가스 기포(392)은 상기 필터(420)의 표면을 세정하기 위해 상기 필터(420)의 부재들 사이 및 주변으로 상승할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(300)는 상기 필터(420)로부터 분리되고 이격되어 형성되며, 상기 에어레이터 장치(300)는 상기 필터(420)에 대응하는 지점에 위치하여 효율적인 세정을 제공할 수 있다. 하나의 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(300)는 서브 모듈간, 또는 상기 필터(420)의 구성요소들 사이에서 간격을 두고 형성될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 상기 에어레이터 장치(300)는 복수의 에어레이터 장치부(310), 상기 에어레이터 장치부(310)의 상기 내부공동으로 가스가 흘러 들어가는 상기 입구 개구부(360) 및, 상기 필터(420)로 가스 기포(392)을 상향 배출하는 상기 복수의 에어레이터 장치부(310)에 대응하는 복수의 출구 개구부(362)를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 필터(420)는 중공섬유, 플랫 시트 또는 다른 타입의 막과 같은 하나 또는 그 이상의 섬유 번들을 포함하는 막 필터일 수 있다. 상기 에어레이터 장치(300)는 상기 출구 개구부(362)가 상기 필터(420)에 효율적인 폭기를 제공하도록 구성되고 배열된다. 예를 들면, 한 구체예에서, 도 11에 언급한 바와 같이, 상기 각각의 출구 개구부(362)는 각각의 막 번들 또는 상기 필터(420)의 필터 모듈에 대응하여 배치될 수 있고, 상기 가스 기포(392)는 상기 섬유 번들 또는 상기 필터(420)의 필터 모듈과 접촉하여 상승할 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 필터(420)는 모래 필터와 같은, 막 이외의 다른 유형일 수 있다. 그러나, 본 발명의 구체예들은 이에 제한되지 않고, 다른 구체예에서, 상기 필터(420)는 상기 에어레이터 장치(300)에 의해 폭기 될 수 있는, 다른 적합한 필터 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 필터 시스템(400)은 여과될 액체 매질에서 침지될 수 있다.

다른 구체예에서, 상기 필터 시스템(400)은 프레임(430), 하단 헤더(440) 및, 상기 필터(420)를 지탱하는 상단 헤더(450)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 필터 시스템(400)은, 상기 에어레이터 장치(300)의 상기 입구 개구부(360)에 연결되는 가스 공급원(460)을 포함하여 상기 에어레이터 장치(300)의 상기 내부공동으로 가스가 공급되어 흘러가도록 한다. 또한, 한 구체예에서, 상기 필터 시스템(400)은 상기 필터(420)로부터 여과된 액체를 제거하는, 하나 또는 하나 이상의 액체 출구(470)를 포함할 수 있다. 상기 액체 출구(470)는, 상기 필터(420)로부터 여과된 액체를 공급하는 펌프 또는 다른 적합한 장치에 연결될 수 있다.

도 12 내지 15에, 본 발명의 다른 구체예에서 따른 에어레이터 장치(500)가 개시된다. 도 15에 의하면, 한 구체예에 따른 상기 에어레이터 장치(500)는 각각 내부공동(530A, 530B)을 포함하는 복수의 에어레이터 장치부를 포함한다. 한 구체예에서 상기 에어레이터 장치(500)는, 상기 에어레이터 장치부를 형성하는 전체 하우징(520)을 포함하는, 합성 에어레이터 장치이다. 또한, 상기 에어레이터 장치부는 다른 하나로 분리될 수 있고, 각 개별적인 하우징을 포함할 수 있다. 도면에는 상기 에어레이터 장치(500)가 2개의 에어레이터 장치부를 갖고 있는 것으로 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 에어레이터 장치부의 필요한 수만큼 더 포함할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 하우징(520)은 한 쌍의 제1 대향측벽(522), 상기 제1 대향측벽에 연결되는 한 쌍의 제2 대향측벽 및, 상기 제1 및 제2 대향측벽(522, 524)에 연결되어 상기 하우징(520)의 내부공동을 형성하는 상부벽(525)을 포함한다. 한 구체예에서, 상기 제1 대향측벽(522)은 서로 평행하고, 상기 제2 대향측벽(524)은 서로 평행하며 상기 제1 대향측벽(522)에 수직하며, 상기 하우징(520)은 상자 형태의 모양을 지니고 있다. 상기 하우징(520)은 상기 제2 대향측벽(524) 사이에 평행하게 형성된 중간벽(524')을 더 포함한다. 상기 중간벽(524')은 상기 하우징(520)의 상기 내부공동을 상기 각 에어레이터 장치부의 내부공동(530A, 530B)으로 나눈다. 상기 하우징(520)은 금속, 플라스틱, 섬유유리, 세라믹 및 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다.

한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(500)의 상기 각 에어레이터 장치부는 상기 내부공동(530A, 530B)에 상단(542A, 542B)에서 하단(544A, 544B)으로 연장된　제1 플레이트(540A, 540B), 상기 제1 플레이트(540A, 540B)는 상기 제1 대향측벽(522) 사이에 형성되고 상기 내부공동(530A, 530B)의 제1 내부공동(532A, 532B) 및 제2 내부공동(534A, 534B)을 형성한다. 상기 제1 플레이트(540A, 540B)의 상기 상단(542A, 542B)은 상기 상부벽(525)에서부터 이격되어 형성되고, 상기 제1 내부공동(532A, 532B)과 상기 제2 내부공동(534A, 534B)이 서로 연통하는 개구부를 형성한다. 상기 에어레이터 장치부는 상기 내부공동(530A, 530B)에 상단(552A, 552B)에서 하단(554A, 554B)으로 연장된 제2 플레이트(550A, 550B)를 더 포함한다. 상기 제2 플레이트(550A, 550B)는 상기 제1 플레이트(540A, 540B) 및 상기 제1 측벽(522) 중 하나 사이에 형성되어 있고, 상기 제2 공동부(534A, 534B)의 제1 챔버(536A, 536B) 및 제2 챔버(538A, 538B)를 형성한다. 상기 제2 플레이트(550A, 550B)의 상기 상단(552A, 552B)은 상기 상부벽(525)에 연결되어 있고, 상기 제1 챔버(536A, 536B)와 상기 제2 챔버(538A, 538B)는 각각 상기 제2 플레이트(550A, 550B)의 하단(554A, 554B) 하부에서 서로 연통한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치부는 상기 제1 플레이트(540A, 540B)의 하단(544A, 544B)과 상기 제1 측벽(522) 중 하나와 연결되는 제3 플레이트(555A, 555B)를 더 포함한다. 상기 제3 플레이트(555A, 555B)는 상기 제2 플레이트(550A, 550B)의 하단(554A, 554B)으로부터 이격되어 형성되고, 서로 연통하는 제1 챔버(536A, 536B) 및 제2 챔버(538A, 538B)를 통하여 상기 제2 플레이트(550A, 550B)의 하단(554A, 554B) 하부에 개구부를 형성한다. 상기 제1 플레이트(540A, 540B), 상기 제2 플레이트(550A, 550B) 및 상기 제3 플레이트(555A, 555B)는 금속, 플라스틱, 섬유유리, 세라믹 및 다른 하나의 적합한 재료를 이용할 수 있다.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 제1 플레이트(540A, 540B) 및 상기 제2 플레이트(550A, 550B)는 평판이므로, 상기 에어레이터 장치(500)는 간단하고 쉽게 제작될 수 있다. 또한, 한 구체예에서, 상기 제1 플레이트(540A, 540B) 및 상기 제2 플레이트(550A, 550B)는 상기 제2 대향측벽(524)의 각 하나에서부터 상기 중간벽(524')으로 연장된다. 또한 상기 제1 플레이트(540A, 540B) 및 상기 제2 플레이트(550A, 550B)는 상기 제1 대향측벽(522)에 평행하게 연장될 수 있다.

한 구체예에서, 상기 하우징(520)은 상기 제1 또는 제2 대향측벽(522, 524) 중 적어도 하나의 측벽을 통하여 입구 개구부(560)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 한 구체예에서, 상기 입구 개구부(560)는 상기 제2 대향측벽(524) 중 하나에서 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 구체예에서, 상기 입구 개구부는 제1 대향측벽(522) 중 하나 또는 상기 하우징(520)의 바닥부와 같은 다른 위치일 수 있고, 상기 입구 개구부는 상기 제1 내부공동(532A, 532B)과 연통한다. 상기 입구 개구부(560)는 공기와 같은 가스가 상기 제1 내부공동(532A, 532B)으로 흘러들어 갈 수 있는 입구이다. 한 구체예에서, 상기 중간벽(524')은 상기 가스가 상기 인접한 에어레이터 장치부의 상기 내부 챔버(530A, 530B) 사이를 통과할 수 있는 입구 개구부(560')를 가질 수 있다. 또한, 상기 하우징(520)은 상기 상부벽을 통하여 형성되고, 상기 제2 챔버(538A, 538B)로부터 상기 에어레이터 장치부 밖으로 가스 기포를 배출하는, 상기 에어레이터 장치부 각각의 상기 제2 챔버(538A, 538B)와 연통하는 복수의 출구 개구부(562)를 가지고 있다. 한 구체예에서, 상기 출구 개구부(562)는 상기 제1 대향측벽(522)에 평행하게 연장된 슬롯일 수 있다. 한 구체예에서, 도 12에 언급된 바와 같이, 상기 에어레이터 장치부는 제1 방향에서 다른 하나로부터 이격되어 형성되고, 상기 에어레이터 장치부 중 인접한 하나의 출구 개구부(562)는 제1 방향에 수직으로 형성되어 제2 방향에서 다른 하나에 관하여 교호로 서로 상쇄 배향된다. 예를 들면, 상기 출구 개구부(562)는 복수의 필터 번들 또는 모듈 중 각 하나에 관하여 형성된다.

도 16 내지 18은 본 발명의 추가 구체예에 따른 에어레이터 장치들의 상부를 개략적으로 도시한 것이다. 도 16 내지 18에 나타난 상기 에어레이터 디바이스는, 서로 인접하여 배열되어 있는 복수의 에어레이터 디바이스를 포함하고 이들이 직렬 및/또는 평행하게 연결되어 있다는 점에서, 상기 언급된 상기 에어레이터 장치(300) 및 상기 에어레이터 장치(500)와 유사하다. 예를 들면, 도 16 내지 18에 나타난 에어레이터 장치들은 각 에어레이터 디바이스의 복수의 내부공동으로 나눠지는, 메인 하우징으로 통합되는 복수의 에어레이터 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 에어레이터 디바이스의 하나 또는 그 이상은 개별적인 하우징을 포함할 수 있다. 또한, 상기 에어레이터 장치(300) 및 상기 언급된 상기 에어레이터 장치(500)와 유사하게, 도 16 내지 18에 나타난 상기 에어레이터 디바이스 각각은 복수의 필터 번들들 또는 모듈들 하부에, 이들 중 각 하나에 대응하도록, 복수의 출구 개구부를 포함하여 간헐적인 가스 기포를 방출한다.

도16에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치(600)는, 상기 각 에어레이터 디바이스(610)의 복수의 내부공동으로 나뉘어진 메인 하우징(620)으로 통합되는, 복수의 에어레이터 디바이스(610)를 포함한다. 상기 에어레이터 장치(600)는, 하나 또는 그 이상의 입구 개구부(도시되지 않음)를 가져, 예를 들면, 일정한 혹은 균일한 가스 공급원에 의해, 에어레이터 디바이스(610)의 내부공동으로 가스를 공급받고, 복수의 출구 개구부(662)에 의해 하우징(620)의 상부벽을 통하여 각각의 에어레이터 디바이스(610)로부터 간헐적인 가스 기포를 배출한다.

한 구체예에서, 상기 에어레이터 디바이스(610)는 제1 방향의 다른 하나로부터 이격되어 형성되고, 상기 에어레이터 디바이스(610) 중 인접한 상기 출구 개구부(662)는, 도 16에 나타난 바와 같이, 교호로 제1 방향에 수직으로 형성되어 제2 방향에서 다른 하나에 관하여 상대적으로 상쇄 배향된다. 예를 들면, 상기 출구 개구부(662)는 복수의 필터 번들 또는 모듈 중 각각에 대응하여 위치할 수 있다.

도 17에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치(700)는 메인 하우징(720)으로 통합되는 복수의 에어레이터 디바이스(710)를 포함하며, 상기 메인 하우징(720)은 각각의 에어레이터 디바이스(710)의 복수의 내부공동으로 나뉘어진다. 상기 에어레이터 장치(700)는, 하나 이상의 입구 개구부(도시되지 않음)를 가져, 예를 들면, 일정한 혹은 균일한 가스 공급원에 의해, 에어레이터 디바이스(710)의 내부공동으로 가스를 공급받고, 복수의 출구 개구부(762)에 의해 메인 하우징(720)의 상부벽을 통하여 각각의 에어레이터 디바이스(710)로부터 간헐적인 가스 기포를 배출한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 디바이스(710)는 제1 방향으로 서로 이격되어 형성되고, 상기 에어레이터 디바이스(710)의 인접한 출구 개구부(762)는, 도 17에 나타난 바와 같이, 제1 방향에 따라 정렬되어 있다. 예를 들면, 상기 출구 개구부(762)는 복수의 필터 번들 혹은 모듈 중 각 하나에 상대적으로 대응하여 위치할 수 있다.

도 18에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른, 에어레이터 장치(800)는, 상기 각 에어레이터 디바이스(810)의 복수의 내부공동으로 나뉘어지는 메인 하우징(820)으로 통합되는, 복수의 에어레이터 디바이스(810)를 포함한다. 상기 에어레이터 장치(800)는, 하나 이상의 입구 개구부(도시되지 않음)를 가져, 예를 들면, 일정한 혹은 균일한 가스 공급원에 의해, 에어레이터 디바이스(810)의 내부공동으로 가스를 공급받고, 복수의 출구 개구부(862)에 의해 메인 하우징(820)의 상부벽을 통하여 각각의 에어레이터 디바이스(810)로부터 간헐적인 가스 기포를 배출한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 디바이스(810)는 제1열의 제1 방향으로 서로 이격되어 형성되고, 인접한 에어레이터 디바이스(810)의 출구 개구부(862)는, 도 18에 개시된 바와 같이, 제1 방향에 대하여 수직으로, 제2 방향으로 서로 옵셋 배열된다. 또한, 상기 에어레이터 디바이스(810)의 다른 일부는 상기 제1열에 인접한 제2열에서 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 형성되고, 상기 제2열에서 인접한 에어레이터 디바이스(810)의 출구 개구부(862)는 제2 방향으로 서로 상대적으로 옵셋 배열되고, 도 18에 나타난 바와 같이, 상기 제1열의 각 인접한 에어레이터 디바이스(810)의 출구 개구부와 같이 각 정렬되어 있다. 상기 출구 개구부(862)는, 예를 들면, 복수의 필터 번들 혹은 모듈 중 각 일부에 대응하여 상대적으로 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 에어레이터 장치의 구체예가 직사각형 혹은 상자 형태 모양의 하우징을 갖는 것으로 상기 언급되었지만, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 예를 들면, 도 19A 내지 19B에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치(900)는 원통형 하우징(902)을 포함할 수 있다. 한 구체예에 의하면, 상기 하우징(902)은, 본 발명의 다른 구체예에 따라 상기 언급된, 내부공동을 가지고 상기 공동의 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하는 제1 플레이트(904) 및, 상기 제2 공동부를 제1 챔버 및 제2 챔버로 나눈 제2 플레이트(905)를 포함한다. 또한, 전술된 구체예와 유사하게, 상기 에어레이터 장치(900)는 상기 제1 공동부와 연통하는 입구 개구부(907) 및, 상기 제2 챔버로부터 가스 기포를 배출하는 상기 하우징(902)의 상부벽을 통하는 출구 개구부(908)를 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 에어레이터 장치는 다른 적합한 형태를 갖는 하우징을 포함할 수 있다.

도 20 내지 22에 따르면, 본 발명의 다른 구체예에 따른, 에어레이터 장치는 하나 이상의 출구 개구부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 한 구체예에서, 도 20 내지 21에 언급된 바와 같이, 에어레이터 장치(910)는 내부공동을 포함하는 상자 형태 모양의 하우징(912) 및, 상기 내부공동에 서로 연통하는 입구 개구부(914)와 2개의 출구 개구부(915)를 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 하우징(912)은 상기 내부공동을 챔버로 나누는 2쌍의 플레이트를 포함한다. 즉, 상기 하우징(912)은 상기 공동의 제1 및 제2 공동부로 형성되는 2개의 제1 플레이트(916) 및, 본 발명의 다른 구체예에서 상기 언급된 바와 같이, 제2 공동부를 각각 제1 및 제2 챔버로 나누는 2개의 제2 플레이트(917)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 하우징(912)은 상기 각 제1 플레이트(916)의 하단 및 상기 하우징(912)의 바깥벽 사이에 제3 플레이트(918)를 포함할 수 있다. 또한, 전술한 구체예와 유사하게, 상기 에어레이터 장치(910)는 상기 제1 공동부와 연통하는 상기 입구 개구부(914) 및, 상기 각 제2 챔버로부터 가스 기포를 방출하는 상기 하우징(912)의 상부벽을 통하는 상기 출구 개구부(915)를 포함한다. 도 22에 개시된 바와 같이, 다른 구체예에 의하면, 에어레이터 장치(920)는 내부공동 및, 서로 연통하는 입구 개구부(924)와 2개의 출구 개구부(925)를 포함하는 원통형 하우징(922)을 포함할 수 있다. 상기 에어레이터 장치(920)는, 도 21에 언급된 바와 같이, 내부공동을 챔버로 나누는 2쌍의 플레이트를 포함하는, 상기 에어레이터 장치(910)의 구조와 비슷한 내부 구조를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치는 상자 모양 혹은 원통형 이외의 다른 적절한 형상을 지닌 하우징을 포함할 수 있다.

도 23에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치(930)는, 본 발명의 다른 구체예에 따라 상기 언급된 바와 같이, 내부공동 및, 상기 내부공동을 챔버로 나누는, 제1 플레이트(936) 및 제2 플레이트(937)를 갖는 하우징(932)을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 에어레이터 장치(930)에 있어서, 상기 내부공동에서의 상기 제1 플레이트(936) 및 제2 플레이트(937)는 평판 혹은 평면보다는 곡선일 수 있다. 상기 제1 플레이트(936) 및 제2 플레이트(937)에 의해 형성된 상기 챔버는, 예를 들면, 반 고리 영역 혹은 반원과 같은, 곡선 단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 언급된 구체예와 유사하게, 상기 에어레이터 장치(930)는, 제1 공동부와 연통하는 하나 혹은 그 이상의 입구 개구부(934) 및, 상기 각 제2 챔버로부터 가스 기포를 배출하는, 상기 하우징(932)의 상부벽을 통하는 하나 혹은 그 이상의 출구 개구부(935)를 포함한다. 또한, 상기 에어레이터 장치(930)는 상기 각 제1 플레이트(936) 및 상기 하우징(932)의 바깥벽 사이에 제3 플레이트(938)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 에어레이터 장치(930)가 서로 연결된 2개의 하우징(932)을 포함하고 중간벽(939)에 의해 나눠지지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(930)는 단일의 에어레이터 하우징 또는 2개 이상의 하우징을 포함할 수 있다.

도 24에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치(10')는, 상기 에어레이터 장치(10)에 관하여 언급된 바와 같이, 내부공동 및, 상기 내부공동을 챔버로 나누는 제1 플레이트(40) 및 제2 플레이트(50)를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 에어레이터 장치(10')는, 상기 에어레이터 장치(10')에 있어서, 상기 제1 플레이트(40) 및, 상기 방법에 의해 형성된 개구부(56)를 포함하는 상기 하우징의 바깥벽 사이의 제3 플레이트(55')를 제외하고는, 상기 제1 대향측벽(22A, 22B), 제2 대향측벽(24), 제1 플레이트(40), 제2 플레이트(50), 상기 입구 개구부(60) 및 출구 개구부(62)를 포함하는 상기 에어레이터 장치(10)와 같거나 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 개구부(56)는 상기 제2 공동부의 밖으로 나갈 수 있는 슬러지 통로를 제공한다.

상기 에어레이터 장치(10')는 높은 세정 효율을 지니며, 슬러지 축적을 제거하거나 예방하기 위해 장기적인 효과를 유지할 수 있다. 또한, 상기 에어레이터 장치(10')는 상기 개구부(56)에 의해 증가된 펄스 분출 빈도를 가질 수 있다. 상기 개구부(56)의 크기는 상기 에어레이터 장치(10')의 크기에 따라 선택될 수 있고, 또한, 다양한 형태를 지닐 수 있다. 한 구체예에서, 상기 개구부(56)는 3mm에서 10mm 사이의 크기를 가질 수 있다. 만약 상기 개구부(56)가 너무 작다면, 슬러지 제거가 충분히 수행될 수 없을 것이다. 만약 상기 개구부(56)가 너무 크다면, 펄스된 기포가 생성될 수 없을 것이다. 또한, 상기 제3 플레이트(55')로 통하는 상기 개구부(56)는, 도 24에 나타난 상기 에어레이터(10')의 형태에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 도 19 내지 23에 도시된, 다른 구조를 가지는 본 발명의 에어레이터 장치들에도 포함될 수 있다.

도 25 내지 28에, 본 발명의 다양한 구체예에 의한, 에어레이터 장치의 하우징 구조 및 입구 개구부의 위치의 다양한 예가 개시되고 있다. 예를 들면, 상기 도 3A 내지 3E에 개시된 바와 같이, 에어레이터 장치의 내부공동으로 가스가 주입되는 입구 개구부가 상기 하우징의 한 쌍의 제1 대향측벽 중 어느 하나를 통하여 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 25에 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치(940)의 하우징은 한 쌍의 제2 대향측벽 중 하나를 통하여 형성된 입구 개구부(942)를 포함하고, 도관(944)이 상기 하우징의 내부공동을 통과하여 상기 내부공동으로 가스를 주입하거나 배출하도록 한다. 도 26에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른, 에어레이터 장치(950)의 하우징은 개방 바닥부(952) 및 상기 하우징으로부터 이격되어 하부를 통과하는 도관(954)을 포함하며, 상기 도관은 가스를 주입하거나 방출하여 가스가 상기 하우징의 내부공동으로 상승해 들어가도록 한다. 도 27에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른, 에어레이터 장치(960)의 하우징은 도 3A 내지 3E의 그것과 유사하고, 한 쌍의 제1 대향측벽 중 하나를 통해 형성된 입구 개구부(962)를 포함한다. 그러나, 한 구체예에서, 상기 하우징의 바닥은 작은 개구부(964)에 의해 부분적으로 혹은 닫혀질 수 있다. 도 28에 의하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치(970)의 하우징은, 상기 하우징의 바닥을 형성하는 두 개의 경사진 측면부(974) 사이 부분의 개구부(972)를 포함한다. 상기 하우징으로부터 이격되어 그 하부를 통과하는 도관(976)은 가스를 배출하거나 주입하고, 상기 가스는 상기 개구부(972)를 통해 상기 하우징의 내부공동으로 상승한다. 상기 언급된 바에 따라, 본 발명의 다양한 구체예에서, 가스 입구 도관은 에어레이터 장치의 하우징으로부터 이격되어 그 하부에 위치하거나, 혹은 직접적으로 상기 하우징에 연결될 수 있다. 또한, 에어레이터 장치 하우징의 바닥부는 완전히 열리거나 혹은 부분적으로 열려 있을 수 있다.

도 29 내지 32B에, 본 발명의 다양한 구체예에 따른, 에어레이터 장치의 가스 입구부 또는 가스 분배부가 개시되고 있다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라, 하기에 개시되는 가스 입구부 또는 가스 분배부는 가스를 에어레이터 장치에 공급하기 위해 사용될 수 있다. 가스 입구부 또는 가스 분배부는 가스를 하나 이상의 에어레이터 장치에 공급하도록 에어레이터 바깥벽의 입구 개구부와 통할 수 있고, 또한, 예를 들면, 도 8에 개시된 바와 같이, 하나 이상의 중간벽의 입구 개구부와 통할 수 있다. 도 29에 의하면, 한 구체예에서, 상기 도 3A 내지 3E, 및 도 25 내지 28에 언급된 바와 같이, 에어레이터 장치의 하우징의 내부공동으로 가스를 주입하는 가스 입구부(980)는, 통로(981) 및, 각 개구부(982)를 갖는 하나 또는 그 이상의 T 형태의 확장부를 갖는 각 튜브 또는 파이프로 구성될 수 있다. 도 30에 의하면, 다른 구체예에서, 에어레이터 장치의 하우징의 내부공동으로 가스를 주입하는 가스 입구부(980')는, 통로(981') 및, 상기 튜브 또는 파이프의 바깥벽을 통하여 형성된 하나 또는 그 이상의 개구부(982')를 포함하는 튜브 또는 파이프로 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 다른 구체예에서, 도 31A 내지 31B에 개시된 바와 같이, 가스는 역 U자형 도관(도 31B 참조)을 갖는 가스 입구부(985)를 통하여 통과하여 가스가 U자형 도관(도 31B 참조)의 상부(986)에 포집되어 하나 또는 그 이상의 개구부(987)를 거쳐, 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치의 하우징의 내부공동으로 유입된다.

도 32A 내지 도 32B에 의하면, 에어레이터 장치의 하우징의 내부공동으로 가스를 주입하기 위한 가스 입구부(980")는, 상기 언급된 도 3A 내지 3E 및 도 25 내지 28와 같이, 통로(981')를 갖는 튜브 또는 파이프 및 상기 튜브 또는 파이브의 상부에 형성된 하나 또는 그 이상의 개구부(982')로 구성될 수 있다. 상기 가스 입구부(980")는, 튜브 또는 파이프의 하단에 하나 또는 그 이상의 개구부(984")를 더 포함할 수 있고, 슬러지가 상기 가스 입구부(980") 밖으로 배출될 수 있도록 슬러지 통로를 제공할 수 있다. 상기 가스 입구부(980")는 상기 통로(981')의 말단부에서 닫힐 수 있다.

도 33에서는 하기에 후술될 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치 및 종래의 에어레이터 장치의 시험 결과를 나타낸다.

본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치의 효율성과, 종래의 에어레이터와 비교한 성능을 입증하기 위해, 파일럿 시험(a pilot study)을 수행하였다. 막 바이오 반응조(MBR) 파일럿이 생활폐수(municipal wastewater) 처리시설에 장치되었다. 호기성조 내부에 농도가 8,000 내지 10,000 mg/L인 혼합 액체를 준비하였다. 3개의 막 모듈이 설치된 막 탱크 내부로 상기 혼합 액체를 펌핑하였다. 각각의 막 모듈의 표면적은 약 30㎡ 이며, 시험된 막의 총 면적은 90㎡ 이었다.

첫 번째 작동에서, 종래의 에어레이터는 상기 막 모듈의 하부에 설치되었다. 상기 공기는 상기 모듈 내부로 10초 동안 주입되고 10초 동안 멈추는 사이클 모드로 주입되었다. 상기 사이클을 갖는 폭기(the cyclic areation)는 낮은 공기 세정 에너지로 막을 세정하기 위한 하나의 효율적인 방법으로서 고려된 것이다.

비교예에서, 에어레이터를 본 발명의 에어레이터 장치 대신 종래의 에어레이터를 사용하여 실시하였다. 공기는 연속적으로 상기 에어 박스에 공급되었고, 상기 막을 세정하고 상기 막에 퇴적된 오염물(foulant)을 제거하기 위해 간헐성의 큰 기포가 상기 막 모듈로 분출되었다. 상기 막 바이오 반응조(MBR)의 조건은 동일하기 때문에, 상기 막의 파울링 속도 및 공기 사용률은 상이한 두 폭기 모드의 효율성을 나타내는 지표가 된다.

작동 프로토콜은 작동 플럭스 및 각각의 여과 사이클을 14.5분의 여과 공정에 0.5분의 역세 및 폭기(backwash plus air scouring) 공정을 포함하여 15분 동안 유지하도록 설정하였다. 각 플럭스 속도당 두 사이클이 수행된다. 상기 플럭스 속도는 다음 단계의 값에서 변화되었다. 상기 작동은 하나의 여과 사이클 동안에 실질적인 투과도가 저하되거나, 막간차압(TMP) 상승이 인식되면 중지되었다. 도 33은 종래의 사이클을 갖는 폭기 및 본 발명의 한 구체예에 따른 간헐적 폭기의 플럭스 속도 변화에 따른 막 투과도의 경향을 도시하고 있다. 상기 종래의 폭기 사이클을 갖는 막은 0.133 ㎥/hr/㎡의 특정 공기 유속(specific air flow rate)으로 설정되었고, 본 발명의 한 구체예에 따른 간헐적 폭기는 상기 종래의 폭기 사이클을 갖는 막보다 약 15%가 낮은 0.114 ㎥/hr/㎡으로 설정되었다. 도 33에서, 30 L/㎡/hr(LMH) 미만의 유속에서, 상기 두 가지의 폭기 모드에서 막 투과도는 안정적으로 유지되었으나, 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치는 15 퍼센트의 공기가 덜 사용되었다. 상기 플럭스 속도가 30 lmh 이상으로 증가시 상기 막 투과도는 사이클을 갖는 폭기에서 더욱 빠르게 감소되었다. 46 lmh의 플럭스 속도에서, 상기 사이클을 갖는 폭기의 작동은 막 투과도가 급격하게 감소하여 중지된 반면, 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치는 계속 작동할 수 있었다. 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치를 사용시, 상기 플럭스 속도는 51 lmh의 플럭스 속도에서도 중단없이 더욱 상승될 수 있다. 더 이상 플럭스를 증가시킨 시험은 실시하지 않았다. 상기 파일럿 시험은 본 발명의 한 구체예에 따른 에어레이터 장치가 종래의 사이클을 갖는 폭기보다 더욱 효율적이고, 막 세정을 효과적으로 수행하기 위해 낮은 공기 주입량(air flow)이 요구되고 그에 따라, 에너지가 덜 소비된다는 것을 명백하게 입증하고 있다.

상기 도면 및 첨부된 설명으로 본 발명에 따른 장치, 시스템 및 방법의 바람직한 구체예를 설명하였으나, 본 발명의 전술된 내용 및 도면으로 예시된 내용을 대신하거나 또는 추가하여, 본 발명의 구체예로서, 또 다른 구조, 크기, 모양 및/또는 재료에 의해 본 발명의 신규한 관점이 또한 수행될 수 있음은 명백할 것이다.

이상, 바람직한 구체예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 전술한 구체예들에 의해 제한되지 않음이 이해되어야 할 것이며, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역의 범위 내에서 상기 구체예의 다양한 변형 및 균등한 다른 구체예가 가능함이 이해되어야 할 것이다.

Claims (20)

1. 적어도 하나의 측벽과, 내부공동을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상부벽을 포함하는 하우징;
   상기 내부공동 안에 형성되고 상기 내부공동의 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 내부공동의 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하고, 상단이 상기 상부벽에서 이격되어 제1 개구를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구를 통하여 서로 연통되는 제1 플레이트; 및
   상기 내부공동 안에 형성되고 상기 내부공동의 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 제1 플레이트 및 상기 적어도 하나의 측벽에서의 제1 측벽 사이에 형성되고, 상기 제2 공동부의 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하며, 상기 제 2플레이트의 상단이 상기 상부벽과 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 하단 하부에서 서로 연통되는 제2 플레이트;를 포함하며,
   상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부, 및 상기 상부벽을 통하여 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하는 에어레이터 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 플레이트는 평판인 것을 특징으로 하는, 에어레이터 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 측벽은 한 쌍의 제1 대향측벽, 및 상기 제1 대향측벽에 연결되어 있는 한 쌍의 제2 대향측벽을 포함하고,
   상기 적어도 하나의 측벽의 제1 측벽은 제1 대향측벽의 제1 측벽을 포함하고,
   상기 제1 및 제2 플레이트는 제2 대향측벽의 제1 측벽으로부터 제2 대향측벽의 제2 측벽에 이르기까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는, 에어레이터 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 출구 개구부는 제2 플레이트에 평행하게 연장된 슬롯인 것을 특징으로 하는, 에어레이터 장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 에어레이터 장치는,
   상기 제1 플레이트의 하단과 적어도 하나 이상의 측벽의 제1 측벽을 연결하는 제3 플레이트를 더 포함하고,
   상기 제3 플레이트는 상기 제2 플레이트의 하단으로부터 이격되어 제2 개구부를 형성하고,
   상기 제1 챔버와 제2 챔버는 상기 제2 개구부를 통하여 서로 연통되는 것을 특징으로 하는, 에어레이터 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제3 플레이트는 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는, 에어레이터 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 에어레이터 장치는, 가스가 일정한 속도로 입구 개구부를 통하여 제1 공동부에 공급될 때, 액체 매질에 침지되고 간헐적으로 출구 개구부로부터 가스 기포를 배출하는 것을 특징으로 하는, 에어레이터 장치.
   
8. 필터; 및
   필터 하부에 형성된 에어레이터 장치;를 포함하되,
   상기 에어레이터 장치는, 적어도 하나의 측벽과, 내부공동을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상부벽을 포함하는 하우징;
   상기 내부공동 안에 형성되고 상기 내부공동의 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 내부공동의 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하고, 상단이 상기 상부벽에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되는 제1 플레이트; 및
   상기 내부공동 안에 형성되고 상기 내부공동의 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 제1 플레이트 및 상기 적어도 하나의 측벽에서의 제1 측벽 사이에 형성되고, 상기 제2 공동부의 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하며, 상기 제 2플레이트의 상단이 상기 상부벽과 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 하단 하부에서 서로 연통되는 제2 플레이트;를 포함하며,
   상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부, 및 상기 상부벽을 통하여 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하며,
   상기 필터 및 에어레이터 장치는 액체 매질 중에 침지되어 있는 것을 특징으로 하는, 필터 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 측벽은 한 쌍의 제1 대향측벽, 및 상기 제1 대향측벽에 연결되어 있는 한 쌍의 제2 대향측벽을 포함하고,
   상기 적어도 하나의 측벽의 제1 측벽은 제1 대향측벽의 제1 측벽을 포함하고,
   상기 제1 및 제2 플레이트는 제2 대향측벽의 제1 측벽으로부터 제2 대향측벽의 제2 측벽에 이르기까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는, 필터 시스템.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 출구 개구부는 제2 플레이트에 평행하게 연장된 슬롯인 것을 특징으로 하는, 필터 시스템.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 필터는 섬유 막 필터를 포함하고,
    상기 필터 시스템은 상기 섬유 막 필터를 통해 액체 매질을 흐르게 하는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 시스템.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 필터 모듈을 포함하고,
    상기 에어레이터 장치는 복수의 에어레이터 디바이스를 포함하며,
    상기 복수의 에어레이터 디바이스의 각 에어레이터 장치는 복수의 필터 모듈의 각 필터 모듈 하부에 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는, 필터 시스템.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 각 에어레이터 디바이스 각각은 각 출구 개구부를 갖고,
    상기 각 에어레이터 디바이스는 제1 방향으로 서로 이격되어 형성되고,
    상기 각 에어레이터 디바이스의 인접한 에어레이터 디바이스의 출구 개구부는 제1 방향에 대하여 수직하게　제2 방향으로 교호로 서로 상쇄 배향되는 것을 특징으로 하는, 필터 시스템.
    
14. 적어도 하나의 측벽과, 내부공동을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상부벽을 포함하는 하우징; 상기 내부공동 안에 형성되고 상기 내부공동의 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 내부공동의 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하고, 상단이 상기 상부벽에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되는 제1 플레이트; 및 상기 내부공동 안에 형성되고 상기 내부공동의 상단에서부터 하단까지 연장되어 있으며, 상기 제1 플레이트 및 상기 적어도 하나의 측벽에서의 제1 측벽 사이에 형성되고, 상기 제2 공동부의 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하며, 상기 제2 플레이트의 상단이 상기 상부벽과 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 하단 하부에서 서로 연통되는 제2 플레이트;를 포함하며, 상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부, 및 상기 상부벽을 통하여 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하는 에어레이터 장치를 제공하는 단계;
    상기 필터와 상기 에어레이터 장치를 액체 매질에 침지하는 단계;
    상기 필터 하부에 상기 에어레이터 장치를 배열하는 단계;
    상기 에어레이터 장치의 내부공동에 가스를 공급하는 단계;를 포함하는, 입구 개구부 및 출구 개구부를 포함하는 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 측벽은 한 쌍의 제1 대향측벽, 및 상기 제1 대향측벽에 연결되어 있는 한 쌍의 제2 대향측벽을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 측벽의 제1 측벽은 제1 대향측벽의 제1 측벽을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 플레이트는 제2 대향측벽의 제1 측벽으로부터 제2 대향측벽의 제2 측벽에 이르기까지 연장되어 형성되는, 입구 개구부 및 출구 개구부를 포함하는 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법.
    
16. 제14항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 필터 모듈을 포함하고,
    상기 에어레이터 장치는 복수의 에어레이터 디바이스를 포함하며,
    상기 에어레이터 디바이스를 상기 필터 하부에 배열하는 단계는,
    복수의 에어레이터 디바이스의 각 에어레이터 장치를 복수의 필터 모듈의 각 필터 모듈 하부에 배열하는 단계;를 포함하는, 입구 개구부 및 출구 개구부를 포함하는 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 각 에어레이터 디바이스 각각은 각 출구 개구부를 갖고,
    상기 각 에어레이터 디바이스를 배열하는 단계는,
    제1 방향으로 서로 이격되어 상기 각 에어레이터 디바이스를 형성하는 단계; 및
    상기 각 에어레이터 디바이스의 인접한 에어레이터 디바이스의 출구 개구부를 제1 방향에 대하여 수직하게　제2 방향으로 교호로 서로 상쇄 배향하는 단계;를 포함하는, 입구 개구부 및 출구 개구부를 포함하는 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법.
    
18. 제14항에 있어서,
    상기 필터 하부에 에어레이터 장치를 배열하는 단계는,
    상기 필터로부터 떨어져 에어레이터 장치를 이격시키는 단계;를 포함하는, 입구 개구부 및 출구 개구부를 포함하는 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법.
    
19. 제14항에 있어서,
    상기 에어레이터 장치의 내부공동에 가스를 공급하는 단계는,
    일정한 속도로 가스를 공급하는 단계;를 포함하는, 입구 개구부 및 출구 개구부를 포함하는 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법.
    
20. 제14항에 있어서,
    상기 폭기 방법은,
    상기 필터를 통하여 액체 매질을 흐르게 하는 단계;를 더 포함하는, 입구 개구부 및 출구 개구부를 포함하는 에어레이터 장치를 사용하는 필터 폭기 방법.

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