KR20140077290A - 여과 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

에너지 소비를 최소화할 수 있는 여과 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 여과 시스템은, 처리 탱크(processing tank); 처리되어야 할 원수(feed water)를 상기 처리 탱크에 전달하는 제1 펌프; 상기 처리 탱크 내의 여과장치; 및 상기 여과장치가 상기 원수를 처리하여 여과수를 생산할 수 있도록, 상기 여과장치에 음압(negative pressure)을 제공하는 제2 펌프를 포함하되, 상기 처리 탱크가 상기 원수로 채워진 후 상기 제1 펌프에 의해 상기 처리 탱크 내의 원수가 가압될 수 있도록 상기 처리 탱크는 밀폐형(sealable)이다.

Description

여과 시스템 및 방법{System and Method for Filtering}
본 발명은 여과 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 에너지 소비를 최소화할 수 있는 여과 시스템 및 방법에 관한 것이다.
유체로부터 오염물질을 제거하여 정수하는 수처리 방법으로는 가열이나 상변화를 이용하는 방법과 여과막을 이용하는 방법이 있다.
여과막의 세공 크기에 따라 원하는 수질이 안정적으로 얻어질 수 있으므로, 여과막을 이용하는 방법이 가열이나 상변화를 이용하는 방법에 비해 공정의 신뢰도가 높다는 장점이 있다. 또한, 여과막을 이용할 경우 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에, 미생물을 이용하는 분리 공정에서 미생물이 열에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
여과막을 이용한 분리 방법 중 하나로는 중공사막을 이용하는 방법이 있다. 전통적으로 중공사막은 무균수, 음용수, 초순수 제조 등 정밀 여과 분야에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 하/폐수처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업폐수에서의 부유 물질(SS : Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과, 및 수영장 물의 여과 등으로 그 응용 범위가 확대되고 있다.
중공사막을 이용한 여과 방법은 그 운전 방식에 따라 침지식과 가압식으로 분류될 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 침지식 여과 시스템의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 침지식 여과 시스템은 처리 탱크(10)를 포함한다. 통상적으로, 상기 처리 탱크(10)는 지면(surface of ground) 아래에 위치하며, 상부 측을 통해 그 내부가 외부 환경에 노출된 개방형 탱크이다.
상기 처리 탱크(10) 내에 여과장치(20)가 배치된다. 상기 여과장치(20)는 다수의 중공사막들을 포함한다.
제1 펌프(P1)에 의해 원수 탱크(30)로부터 상기 처리 탱크(10)로 처리되어야 할 원수가 공급된다. 상기 원수 탱크(30)로부터 공급된 원수 내에 상기 여과장치(20)가 충분히 침지되면, 제2 펌프(P2)에 의해 음압이 상기 여과장치(20)에 제공된다.
더욱 구체적으로 설명하면, 상기 제2 펌프(P2)에 의해 제공되는 음압에 의해 상기 여과장치(20)의 중공사막의 중공이 일단 진공 상태가 됨으로써 상기 원수 중 불순물을 제외한 순수[이하, '여과수(permeate)'라 칭함]만이 중공사막을 투과하여 중공 내로 유입된다. 이어서, 상기 제2 펌프(P2)에 의해 지속적으로 제공되는 음압에 의해 중공사막의 중공 내로 유입된 여과수가 여과수 탱크(40)로 공급된다.
그러나, 위와 같은 종래기술의 침지식 여과 시스템에 의하면, 중공사막의 중공을 진공 상태로 만든 후 상기 중공 내로 유입된 여과수를 여과수 탱크(40)로 옮기기 위하여 상기 제2 펌프(P2)에 의해 소비되는 에너지의 양이 막대하다.
따라서, 침지식 여과 시스템의 운전에 필요한 에너지를 절감시킬 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 여과 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 에너지 소비를 최소화할 수 있는 여과 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 에너지 소비를 최소화할 수 있는 여과방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 처리 탱크(processing tank); 처리되어야 할 원수(feed water)를 상기 처리 탱크에 전달하는 제1 펌프; 상기 처리 탱크 내의 여과장치; 및 상기 여과장치가 상기 원수를 처리하여 여과수를 생산할 수 있도록, 상기 여과장치에 음압(negative pressure)을 제공하는 제2 펌프를 포함하되, 상기 처리 탱크가 상기 원수로 채워진 후 상기 제1 펌프에 의해 상기 처리 탱크 내의 원수가 가압될 수 있도록 상기 처리 탱크는 밀폐형(sealable)인 것을 특징으로 하는 여과 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 처리 탱크 내에 여과장치를 배치하는 단계; 처리되어야 할 원수를 상기 처리 탱크에 공급하는 단계; 상기 처리 탱크 내의 상기 원수를 가압하는 단계; 및 이어서, 상기 여과장치에 음압을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과방법이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 여과 시스템 및 방법에 의하면, 여과 작업에 요구되는 에너지의 양이 최소화됨으로써 운전 비용 절감 및 환경 보호 효과를 모두 거둘 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악되어질 수도 있을 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 여과 시스템의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 시스템의 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과장치의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 도 4의 여과장치가 처리 탱크 내에 배치되는 방식을 개략적으로 보여주고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과장치의 사시도이고,
도 7은 도 6의 여과장치가 처리 탱크 내에 배치되는 방식을 개략적으로 보여주고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과장치의 사시도이고,
도 9는 도 8의 여과장치가 처리 탱크 내에 배치되는 방식을 개략적으로 보여주며,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과 시스템의 개략도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 여과 시스템 및 방법의 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 시스템의 개략도이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과 시스템은 처리 탱크(100), 상기 처리 탱크(100) 내의 여과장치(200), 상기 처리 탱크(100)에 공급될 원수를 저장하는 원수 탱크(300), 상기 여과장치(200)에 의해 생산된 여과수를 저장하는 여과수 탱크(400), 상기 원수 탱크(300)의 원수를 상기 처리 탱크(100)에 전달하는 제1 펌프(P1), 및 상기 여과장치(200)에 음압을 제공하는 제2 펌프(P2)를 포함한다. 상기 제2 펌프(P2)는 상기 여과장치(200)에 음압을 제공함으로써 상기 여과장치(200)가 원수를 처리하여 여과수를 생산할 수 있도록 하며, 생산된 여과수를 상기 여과수 탱크(400)로 전달한다.
본 발명자(들)는, 종래 침지식 여과 시스템의 경우 처리되어야 할 원수를 처리 탱크로 공급하기 위한 펌프에 의해 소모되는 에너지가 실제 여과 작업에는 아무런 기여를 하지 못한다는 사실에 주목을 하였고, 상기 펌프에 의해 소모되는 에너지를 실제 여과 작업에 활용할 수 있는 방안을 연구한 결과 본 발명을 하게 되었다.
본 발명에 의하면, 상기 처리 탱크(100)가 원수로 채워진 후 상기 제1 펌프(P1)에 의해 상기 처리 탱크(100) 내의 원수가 가압될 수 있도록, 상기 처리 탱크(100)는 밀폐형(sealable)이다.
본 명세서에서 '밀폐형 처리 탱크'라 함은, 원수 유입 통로를 통해 유입되는 원수가 여과수로서 배출되는 방법 외에 다른 방법으로는 외부로 빠져나갈 수 없는 상태가 되도록 할 수 있는 처리 탱크를 의미한다.
본 발명의 '밀폐형 처리 탱크'는 처리 탱크가 항상 밀폐형으로 유지될 것을 요구하는 것은 아니며, 선택적 또는 일시적으로 개방형이 될 수 있는 처리 탱크도 본 발명의 '밀폐형 처리 탱크'에 포함된다. 예를 들어, 여과 작업이 수행되지 않는 동안에, 여과장치(200)를 처리 탱크(100) 내에 배치하기 위하여 상기 처리 탱크(100)의 일정 부분을 개방할 수 있고, 특정 이유[예를 들어, 여과장치(200)의 세정을 위하여)로 드레인 밸브(V)를 열어 처리 탱크(100) 내의 원수 및/또는 슬러지를 외부로 배출할 수도 있다.
본 발명의 처리 탱크(100)는 밀폐형이기 때문에, 상기 처리 탱크(100)가 원수로 채워진 후에도 상기 제1 펌프(P1)에 의해 추가적 원수(further feed water)가 지속적으로 상기 처리 탱크(100) 내로 공급됨으로써 상기 처리 탱크(100) 내의 원수가 가압될 수 있고, 이러한 원수의 상승된 압력이 여과작업의 개시를 위한 동력이 되거나 여과 작업에 활용될 수 있다. 그 결과, 여과수 생산을 위하여 상기 여과장치(200)에 제공되어야 하는 음압의 크기가 낮아질 수 있어 상기 제2 펌프(P2)에서 소모되는 에너지의 양이 줄어들 수 있다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 여과장치(200)를 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 여과장치(200)는 다수의 중공사막 모듈들(220)을 포함한다. 도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈(220)은 제1 집수부를 갖는 제1 헤더(221), 제2 집수부를 갖는 제2 헤더(222), 및 상기 제1 및 제2 헤더들(221, 222) 사이의 중공사막(223)을 포함한다.
상기 중공사막(223)의 제조에 사용될 수 있는 고분자 수지는 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 중공사막(223)은 단일막 또는 복합막 형태일 수 있다. 상기 중공사막(223)이 복합막 형태일 경우, 중공사막(223)은 튜브형 브레이드(braid) 및 그 표면 상에 코팅되는 고분자 박막을 포함할 수 있다. 상기 튜브형 브레이드는 폴리에스테르 또는 나일론으로 제조될 수 있다.
중공사막(223)의 일단이 제1 고정층(보이지 않음)을 통해 제1 헤더(221)에 고정되어 있고, 그 타단이 제2 고정층(222b)을 통해 제2 헤더(222)에 고정되어 있다.
상기 중공사막(223)의 중공은 제1 및 제2 헤더들(221, 222)의 제1 및 제2 집수부들과 유체 연통한다. 따라서, 상기 제2 펌프(P2)로부터 제공된 음압에 의해 상기 중공사막(223)을 통과한 여과수가 상기 중공사막(223)의 중공(lumen)을 통해 상기 제1 및 제2 헤더들(221, 222)의 제1 및 제2 집수부들로 유입된 후 제1 및 제2 배출 파이프들(221a, 222a)을 통해 배출된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과장치(200)의 사시도이다.
도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과장치(200)는 프레임 구조(210) 및 상기 프레임 구조(210) 내에 장착되는 적어도 하나의 중공사막 모듈(220)을 포함한다.
상기 프레임 구조(210)는 상기 제1 집수부와 연통하는 제1 여과수 파이프(211) 및 상기 제2 집수부와 연통하는 제2 여과수 파이프(212)를 포함한다. 구체적으로 설명하면, 중공사막 모듈(220)의 제1 및 제2 헤더들(221, 222)의 제1 및 제2 배출 파이프들(221a, 222a)이 상기 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)의 홀들(보이지 않음)에 각각 삽입된다.
상기 프레임 구조(210)는 제1 및 제2 배출 파이프들(221a, 222a)의 반대 측에 각각 위치하는 상기 제1 및 제2 헤더들(221, 222)의 말단들이 각각 체결되는 제1 및 제2 크로스 바들(213, 214)을 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)과 상기 제1 및 제2 크로스 바들(cross bars: 213, 214)은 3개의 수직 바들(vertical bars: 215) 및 1개의 수직 파이프(216)에 의해 각각 지지된다. 상기 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)은 상기 수직 파이프(218)를 통해 서로 유체 연통되어 있다.
상기 제2 펌프(P2)는 상기 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)을 통해 상기 중공사막 모듈(220)의 상기 제1 및 제2 집수부들에 각각 음압을 제공한다.
상기 제1 펌프(P1)에 의해 상승된 상기 처리 탱크(100) 내의 원수의 압력과 상기 제2 펌프(P2)로부터 중공사막(223)의 중공에 제공되는 음압에 의해 여과작업이 수행된다. 상기 여과작업이 수행됨에 따라 상기 중공사막(223)을 투과한 여과수는 상기 제1 및 제2 헤더들(221, 222)의 제1 및 제2 집수부들로 유입된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 헤더(221)의 제1 집수부로 유입된 여과수는 상기 제1 여과수 파이프(211)로 직접 전달되고, 상기 제2 헤더(222)의 제2 집수부로 유입된 여과수도 역시 상기 제2 여과수 파이프(212) 및 상기 수직 파이프(216)를 순차적으로 통과한 후 상기 제1 여과수 파이프(211)로 전달된다. 상기 제1 여과수 파이프(211)로 흘러들어온 여과수는 배출 포트(211a)를 통해 여과장치(200) 외부로 배출된다.
선택적으로, 상기 제1 및 제2 헤더들(221, 222)의 제1 및 제2 집수부들로 각각 유입된 여과수가 상기 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)를 통해 상기 수직 파이프(216)로 각각 전달된 후 상기 수직 파이프의 배출 포트(미도시)를 통해 상기 여과장치(200)의 외부로 배출되도록 할 수도 있다. 이 경우, 처리 탱크(100)의 배출 파이프(후술함)와의 연결을 위하여, 상기 수직 파이프(216)의 배출 포트는 상기 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)과 평행하게 상기 수직 파이프(216)로부터 돌출될 수 있다.
본 발명의 여과장치(200)는 상기 중공사막 모듈(220)의 아래에 배치되는 산기장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 산기장치에 의해 분출되는 공기로 인해 생성되는 버블들이 원수 내에서 위로 상승하면서 중공사막(223)의 오염을 방지 및 감소시킬 수 있다. 본 발명은 이러한 산기장치의 구조 또는 산기 방식에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 여과방법은 처리 탱크(100) 내에 여과장치(200)를 배치하는 단계, 처리되어야 할 원수를 상기 처리 탱크(100)에 공급하는 단계, 상기 처리 탱크(100) 내의 상기 원수를 가압하는 단계, 및 이어서, 상기 여과장치(200)에 음압을 제공하는 단계를 포함한다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 여과방법을 더욱 구체적으로 설명한다. 도 5는 도 4의 여과장치(200)가 처리 탱크(100) 내에 배치되는 방식을 개략적으로 보여준다.
도 5에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 탱크(100)는 상부가 개방된 바디(110), 상기 바디(110)의 상부를 개폐하기 위한 커버(120), 원수 탱크(300)로부터 원수를 받아들이기 위한 유입 파이프(inlet pipe: 130), 여과장치(200)에 의해 생성된 여과수를 처리 탱크(100) 밖으로 배출하기 위한 배출 파이프(outlet pipe: 140), 및 처리 탱크(100) 내의 원수 및/또는 슬러지를 버리기 위한 드레인 파이프(drain pipe: 150)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 여과장치(200)를 상기 처리 탱크(100) 내에 배치시키기 위하여, 상기 커버(120)를 오픈시킨다. 이어서, 상기 여과장치를 상기 처리 탱크(100) 내에 배치한다. 이때, 상기 제1 여과수 파이프(211)의 배출 포트(211a)가 상기 처리 탱크(100)의 배출 파이프(140)에 연결되도록 한다.
이어서, 상기 커버(120)를 닫고, 상기 드레인 파이프(150)에 연결된 밸브(V)를 조작하여 상기 드레인 파이프(150)를 닫음으로써, 상기 처리 탱크(100)를 밀폐시킨다. 도시되지는 않았으나, 누수를 방지하기 위하여, 상기 바디(110)와 상기 커버(120) 사이에는 실링 부재가 개재되어 있을 수 있다.
이어서, 상기 제1 펌프(P1)를 가동시킴으로써, 처리되어야 할 원수를 상기 원수 탱크(300)로부터 상기 유입 파이프(130)를 통해 상기 처리 탱크(100) 내로 공급한다.
본 발명의 처리 탱크(100)는 밀폐되어 있기 때문에, 상기 처리 탱크(100)가 원수로 일단 채워진 후에도 상기 제1 펌프(P1)에 의해 추가적 원수가 지속적으로 상기 처리 탱크(100) 내로 공급됨으로써 상기 처리 탱크(100) 내의 원수가 가압된다.
이어서, 상기 제2 펌프(P2)를 가동시킴으로써 상기 여과장치(200)에 음압을 제공한다. 구체적으로는, 상기 제2 펌프(P2)로부터 제공되는 음압이 상기 처리 탱크(100)의 배출 파이프(140), 상기 제1 여과수 파이프(211)의 배출 포트(211a), 상기 제1 및 제2 헤더들(221, 222)의 제1 및 제2 집수부들을 순차적으로 통과한 후 상기 중공사막(223)의 중공에 제공된다.
상술한 바와 같이, 상기 가압 단계에 의해 상승된 원수의 압력이 여과작업의 개시를 위한 동력이 되거나 여과 작업에 활용될 수 있다. 그 결과, 여과수 생산을 위하여 상기 제2 펌프(P2)에 의해 상기 여과장치(200)에 제공되어야 하는 음압의 크기가 낮아질 수 있어 상기 제2 펌프(P2)에서 소모되는 에너지의 양이 줄어들 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과 시스템 및 방법을 도 6 및 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과장치(200)의 사시도이고, 도 7은 도 6의 여과장치(200)가 처리 탱크(100) 내에 배치되는 방식을 개략적으로 보여준다.
도 6에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)의 양 말단들이 제1 및 제2 수직 파이프들(216)에 각각 유체 연통되는 방식으로 결합되어 있어 중공사막 모듈(220)에 의해 생산된 여과수가 상기 제1 및 제2 수직 파이프들(216)의 배출 포트들(216a)을 통해 상기 여과장치(200) 외부로 배출된다는 것을 제외하고는, 도 6의 여과장치(200)는 도 4에 도시된 여과장치와 동일하다.
도 7에 예시된 바와 같이, 도 6의 여과장치(200)가 처리 탱크(100) 내에 배치될 때, 상기 제1 및 제2 수직 파이프들(216)의 배출 포트들(216a)이 중계 파이프(intermediate pipe: 230)를 통해 처리 탱크(100)의 배출 파이프(140)에 연결된다. 즉, 상기 제1 및 제2 수직 파이프들(216)의 배출 포트들(216a)이 상기 중계 파이프(230)에 삽입되고, 상기 중계 파이프(230)의 배출 포트(231)가 상기 처리 탱크(100)의 배출 파이프(140)에 연결된다.
위와 같은 방식으로 상기 여과장치(200)가 상기 처리 탱크(100) 내에 배치된 후에는 위에서 설명한 실시예의 여과 방식과 동일한 방식으로 여과작업이 수행된다.
이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과 시스템 및 방법을 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과장치(200)의 사시도이다. 도 8에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)이 자기 자신의 배출 포트(211a, 212a)를 갖고 4개의 수직 바들(215)에 의해 지지되며, 이들을 유체 연통시키기 위한 수직 파이프가 존재하지 않는다는 것을 제외하고는, 도 8의 여과장치(200)는 도 4에 도시된 여과장치와 동일한다.
즉, 도 8의 여과장치(200)에 의하면, 중공사막(223)을 투과한 후 상부의 제1 헤더(221)의 제1 집수부로 유입된 여과수는 상기 제1 여과수 파이프(211)의 제1 배출 포트(211a)를 통해서만 여과장치(200) 외부로 배출된다. 반면, 중공사막(223)을 투과한 후 하부의 제2 헤더(222)의 제2 집수부로 유입된 여과수는 상기 제2 여과수 파이프(212)의 제2 배출 포트(212a)를 통해서만 여과장치(200) 외부로 배출된다.
도 9는 도 8의 여과장치(200)가 처리 탱크(100) 내에 배치되는 방식을 개략적으로 보여준다. 도 9에 예시된 바와 같이, 처리 탱크(100)는 상부가 개방된 바디(110), 상기 바디(110)의 상부를 개폐하기 위한 커버(120), 처리되어야 할 원수를 받아들이기 위한 유입 파이프(130), 여과장치(200)에 의해 생성된 여과수를 처리 탱크(100) 밖으로 배출하기 위하여 상기 바디(110)의 상부 및 하부에 각각 제공되어 있는 제1 및 제2 배출 파이프들(140a, 140b), 및 처리 탱크(100) 내의 원수 및/또는 슬러지를 버리기 위한 드레인 파이프(150)를 포함한다.
우선, 도 8의 여과장치(200)를 상기 처리 탱크(100) 내에 배치하기 위하여, 상기 커버(120)를 오픈시킨다. 이어서, 상기 여과장치(200)를 상기 처리 탱크(100) 내에 배치한다. 이때, 상기 제1 및 제2 여과수 파이프들(211, 212)의 제1 및 제2 배출 포트들(211a, 212a)이 상기 처리 탱크(100)의 상기 제1 및 제2 배출 파이프들(140a, 140b)에 각각 연결되도록 한다.
이어서, 상기 커버(120)를 닫고, 상기 드레인 파이프(150)에 연결된 밸브(V)를 조작하여 상기 드레인 파이프(150)를 닫음으로써, 상기 처리 탱크(100)를 밀폐시킨다. 누수를 방지하기 위하여, 상기 바디(110)와 상기 커버(120) 사이에는 실링 부재(미도시)가 개재되어 있을 수 있다.
이하에서는, 도 10을 참조하여 위와 같은 여과 시스템을 이용한 여과방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 제1 펌프(P1)를 가동시킴으로써, 처리되어야 할 원수를 원수 탱크(300)로부터 상기 유입 파이프(130)를 통해 상기 처리 탱크(100) 내로 공급한다. 처리 탱크(100)는 밀폐되어 있기 때문에, 처리 탱크(100)가 원수로 일단 채워진 후에도 제1 펌프(P1)에 의해 추가적 원수가 지속적으로 처리 탱크(100) 내로 공급됨으로써 처리 탱크(100) 내의 원수가 가압된다.
이어서, 제2 및 제3 펌프들(P2, P3)을 가동시킴으로써 상기 여과장치(200)에 음압을 제공한다. 구체적으로는, 상기 제2 펌프(P2)로부터 제공되는 음압이 상기 처리 탱크(100)의 상기 제1 배출 파이프(140a), 상기 제1 여과수 파이프(211)의 제1 배출 포트(211a), 상기 제1 여과수 파이프(211), 및 상기 제1 헤더(221)의 제1 집수부를 순차적으로 통과한 후 상기 중공사막(223)의 중공에 제공된다. 이와 동시에 상기 제3 펌프(P3)로부터 제공되는 음압이 상기 처리 탱크(100)의 상기 제2 배출 파이프(140b), 상기 제2 여과수 파이프(212)의 제2 배출 포트(212a), 상기 제2 여과수 파이프(212), 및 상기 제2 헤더(222)의 제2 집수부를 순차적으로 통과한 후 상기 중공사막(223)의 중공에 제공된다.
상술한 바와 같이, 상기 가압 단계에 의해 상승된 원수의 압력이 여과작업의 개시를 위한 동력이 되거나 여과 작업에 활용될 수 있다. 그 결과, 여과수 생산을 위하여 상기 제2 펌프(P2)에 의해 상기 중공사막(220)의 제1 헤더(221)에 제공되어야 하는 음압의 크기가 낮아질 수 있어 상기 제2 펌프(P2)에서 소모되는 에너지의 양이 최소화될 수 있다.
한편, 상기 중공사막(220)의 제2 헤더(222)는 처리 탱크(100) 내에서 상대적으로 아래 측에 위치하기 때문에, 상기 제1 펌프(P1)에 의해 제공되는 압력과 상기 제3 펌프(P3)에 의해 제공되는 음압 외에도 위치 에너지에 기초한 수압이 여과 작업에 도움을 준다. 따라서, 상기 제1 헤더(221)의 제1 집수부를 통해 상기 중공사막(223)의 중공에 제공되는 음압보다 더 낮은 음압이 상기 제2 헤더(222)의 제2 집수부를 통해 상기 중공사막(223)의 중공에 제공되어도 상기 여과장치(200)의 여과 작업에 아무런 지장을 주지 않는다.
결과적으로, 상기 제2 펌프(P2)에 의해 상기 중공사막 모듈(220)의 제1 헤더(221)로 제공되는 음압에 비해 더 낮은 음압을 상기 제3 펌프(P2)가 상기 중공사막 모듈(220)의 제2 헤더(222)에 제공하도록 함으로써 여과 작업에 소요되는 전체 에너지의 양을 더욱 낮출 수 있다.
100: 처리 탱크 200: 여과장치
210: 프레임 구조 220: 중공사막 모듈
300: 원수 탱크 400: 여과수 탱크

Claims (11)

  1. 처리 탱크(processing tank);
    처리되어야 할 원수(feed water)를 상기 처리 탱크에 전달하는 제1 펌프;
    상기 처리 탱크 내의 여과장치; 및
    상기 여과장치가 상기 원수를 처리하여 여과수를 생산할 수 있도록, 상기 여과장치에 음압(negative pressure)을 제공하는 제2 펌프를 포함하되,
    상기 처리 탱크가 상기 원수로 채워진 후 상기 제1 펌프에 의해 상기 처리 탱크 내의 원수가 가압될 수 있도록, 상기 처리 탱크는 밀폐형(sealable)인 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여과장치는 중공사막 모듈을 포함하고,
    상기 중공사막 모듈은,
    제1 집수부를 갖는 제1 헤더;
    제2 집수부를 갖는 제2 헤더; 및
    상기 제1 및 제2 헤더들 사이의 중공사막을 포함하며,
    상기 제2 펌프로부터 제공된 음압에 의해 상기 중공사막을 통과한 상기 여과수가 상기 중공사막의 중공을 통해 상기 제1 및 제2 집수부들로 유입되는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 펌프는 상기 제1 및 제2 집수부들 모두를 통해 상기 중공사막의 중공에 음압을 제공하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 여과장치에 음압을 제공하는 제3 펌프를 더 포함하되,
    상기 제2 펌프는 상기 제1 집수부를 통해 상기 중공사막의 중공에 음압을 제공하고,
    상기 제3 펌프는 상기 제2 집수부를 통해 상기 중공사막의 중공에 음압을 제공하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 여과장치는 프레임 구조를 더 포함하고,
    상기 중공사막 모듈은 상기 프레임 구조 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프레임 구조는,
    상기 제1 집수부와 연통하는 제1 여과수 파이프; 및
    상기 제2 집수부와 연통하는 제2 여과수 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 여과수 파이프들은 유체 연통되어 있고,
    상기 제2 펌프는 상기 제1 및 제2 여과수 파이프들을 통해 상기 제1 및 제2 집수부들에 각각 음압을 제공하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 여과장치에 음압을 제공하는 제3 펌프를 더 포함하되,
    상기 제2 펌프는 상기 제1 여과수 파이프를 통해 상기 제1 집수부에 음압을 제공하고,
    상기 제3 펌프는 상기 제2 여과수 파이프를 통해 상기 제2 집수부에 음압을 제공하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  9. 처리 탱크 내에 여과장치를 배치하는 단계;
    처리되어야 할 원수를 상기 처리 탱크에 공급하는 단계;
    상기 처리 탱크 내의 상기 원수를 가압하는 단계; 및
    이어서, 상기 여과장치에 음압을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 여과장치는 중공사막 모듈을 포함하고,
    상기 중공사막 모듈은,
    상기 처리 탱크 내의 원수의 수면 측에 위치하며 제1 집수부를 갖는 제1 헤더;
    상기 처리 탱크의 바닥 측에 위치하며 제2 집수부를 갖는 제2 헤더; 및
    상기 제1 및 제2 헤더들 사이의 중공사막을 포함하고,
    상기 음압에 의해 상기 중공사막을 통과한 여과수가 상기 중공사막의 중공을 통해 상기 제1 및 제2 집수부들로 유입되는 것을 특징으로 하는 여과방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 집수부들을 통해 서로 다른 크기의 음압이 상기 중공사막의 중공에 제공되는 것을 특징으로 하는 여과방법.
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