KR20150068125A - 침지식 여과 장치 - Google Patents

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KR20150068125A
KR20150068125A KR1020130153958A KR20130153958A KR20150068125A KR 20150068125 A KR20150068125 A KR 20150068125A KR 1020130153958 A KR1020130153958 A KR 1020130153958A KR 20130153958 A KR20130153958 A KR 20130153958A KR 20150068125 A KR20150068125 A KR 20150068125A
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문희완
노정민
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코오롱인더스트리 주식회사
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Abstract

용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있으며, 여과 작업 중에 산기관으로부터 분출되는 기포들의 관찰이 가능한 침지식 여과 장치가 개시된다. 본 발명의 침지식 여과 장치는 처리되어야 할 원수가 유입되며 지상에 위치하는 여과조(filtration bath); 상기 여과조 내에서 서로 나란히 배열된 다수의 여과막 모듈들(filtration membrane modules); 및 상기 여과막 모듈들 아래에 배치되어 있으며 상기 여과막 모듈들을 향해 기포들을 분출하기 위한 산기관(aeration tube)을 포함하되, 상기 여과조의 외부로부터 상기 기포들의 분출 상태가 관찰될 수 있도록, 상기 여과조는 그 하부에 투명 창(transparent window)을 갖는다.

Description

침지식 여과 장치{Submerged-Type Filtration Apparatus}
본 발명은 여과 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있으며, 여과 작업 중에 산기관으로부터 분출되는 기포들의 관찰이 가능한 침지식 여과 장치에 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.
여과막은 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.
막을 이용한 여과 방법은 그 운전 방식에 따라 침지식과 가압식으로 분류될 수 있다.
가압식의 경우, 모듈 케이스 내에 중공사막 다발이 존재한다. 상기 모듈 케이스 내로 원수(feed water)가 소정 압력 이상으로 공급됨으로써 오염 물질을 제외한 유체만이 중공사막을 선택적으로 투과하게 된다.
침지식의 경우, 지면(surface of ground) 아래에 형성된 여과조에 처리되어야 할 원수가 채워져 있는 상태에서 평막 또는 중공사막 형태의 여과막이 상기 원수에 침지된다. 여과막이 원수에 침지된 상태에서 음압이 가해져 막간차압이 발생하고, 이러한 막간차압으로 인해 오염 물질을 제외한 유체만이 여과막을 선택적으로 투과하게 된다.
모듈 케이스 내에 중공사막 다발이 높은 패킹 밀도(packing density)로 존재하기 때문에, 가압식은 침지식에 비해 중공사막의 오염에 상대적으로 취약하다는 단점이 있다. 따라서, 오염물질의 농도가 비교적 높은 물을 처리할 때는 침지식이 주로 이용된다. 침지식의 경우 카세트(cassette) 단위로 제작 및 설치되는데, 여과막 카세트는 프레임 구조, 상기 프레임 구조에 장착되어 있는 다수의 침지식 여과막 모듈들, 산기부 등을 포함한다.
그러나, 각각의 중공사막 모듈을 배관에 연결하기만 하면 되는 가압식에 비해 침지식은 지면 아래에 여과조를 형성하고 그 형태 및 크기에 따라 여과막 모듈을 여과조 내에 적절하게 배열시켜야 한다는 점에서 불편하다.
더욱이, 침지식은 여과 장치의 유지 관리를 위해 사람이 지면 아래에 형성된 여과조로 내려가야 한다는 점에서 불편할 뿐만 아니라 위험하고, 여과 과정에서 여과조 내에 쌓이는 슬러지가 주기적으로 제거될 것을 요구한다는 한계가 있다.
한편, 여과막 모듈에 의한 수처리가 진행됨에 따라 오염 물질에 의한 여과막 오염 현상이 야기되어 여과막의 투과 성능이 크게 떨어지는 문제점이 발생한다. 다양한 형태의 여과막 오염 물질은 서로 다른 방식으로 막 오염을 유발하기 때문에 오염된 여과막을 세정하는 방법 역시 다양한 방식이 요구되는데, 그 중 하나가 산기 방식이다.
산기 방식에 의하면, 산기관을 통해 공기를 막 아래에서 막을 향해 분출시켜 공기 방울이 솟아오르도록 함으로써 공기 방울 자체에 의해 여과막 표면에 붙어 있는 이물질을 제거할 뿐만 아니라 수 처리 탱크에 담겨 있는 물의 상승 또는 순환을 야기시킴으로써 이물질을 여과막 표면으로부터 제거한다.
산기 세정을 위해 공기를 분출하는 산기관은 그 공기 분출에 대한 반작용 등으로 인해 초기의 수평 상태를 유지하지 못하는 경우가 발생하곤 한다. 이와 같이 산기 세정 도중에 산기관이 수평 상태를 벗어나게 됨에 따라 산기관으로부터 분출되는 공기가 일측으로 쏠리게 되고, 그 결과 여과막 전체에 대한 고른 세정이 불가능하게 되는 문제점이 나타나게 된다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 침지식 여과 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있으며, 여과 작업 중에 산기관으로부터 분출되는 기포들의 관찰이 가능한 침지식 여과 장치를 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점 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, 원수가 유입되며 지상에 위치하는 여과조(filtration bath); 상기 여과조 내에서 서로 나란히 배열된 다수의 여과막 모듈들(filtration membrane modules); 및 상기 여과막 모듈들 아래에 배치되어 있으며 상기 여과막 모듈들을 향해 기포들을 분출하기 위한 산기관(aeration tube)을 포함하되, 상기 여과조의 외부로부터 상기 기포들의 분출 상태가 관찰될 수 있도록, 상기 여과조는 그 하부에 투명 창(transparent window)을 갖는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치가 제공된다.
상기 침지식 여과 장치는, 상기 여과막 모듈들이 장착되고 상기 산기관이 결합되어 있는 프레임 구조(frame structure); 및 상기 여과막 모듈들에 의해 생산되는 여과수가 모이는 집수관을 더 포함할 수 있다.
상기 프레임 구조와 함께 상기 집수관이 상기 여과조 내로 인입될 때 상기 집수관이 상기 여과조의 하부에 형성되어 있는 여과수 배출구에 유체 연통하게 체결될 수 있다.
상기 투명 창을 통해 상기 집수관과 상기 여과수 배출구의 체결 상태가 상기 여과조의 외부로부터 관찰될 수 있다.
상기 여과수 배출구는 상기 여과조의 바닥에 형성될 수 있다.
상기 투명 창은 개폐 가능(openable)한 것일 수 있다.
상기 투명 창은 여닫이 창(hinged window) 또는 미닫이 창(sliding window)일 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는, 상기 여과조 내의 상기 원수의 수압을 견딜 수 있을 정도의 밀폐성을 상기 투명 창에 제공하기 위한 실링 부재(sealing member) 및 잠금 부재(locking member)를 더 포함할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
내부에 여과막 모듈이 장착된 여과조를 가압식 여과 장치와 유사한 방식으로 배관에 연결하면 되기 때문에, 본 발명의 여과 장치는 침지식임에도 불구하고 그 설치의 편리성 면에서 가압식 여과 장치에 못지 않은 이점이 있다.
또한, 본 발명의 침지식 여과 장치의 여과조는 지상에 위치하기 때문에 여과 장치의 유지 관리가 더욱 안전하고 편리하게 수행될 수 있고, 여과조 내에서 발생하는 슬러지가 중력에 의해 자연스럽게 배출될 수 있기 때문에 본 발명의 여과 장치는 우수한 드레인 효율을 갖는다. 또한, 본 발명의 침지식 여과 장치는 표준화에 유리할 뿐만 아니라, 지상 위에 설치되기 때문에 여과조의 외관을 수려하게 함으로써 그 상품성이 향상될 수 있다.
무엇보다도, 지상 위에 설치된 여과조가 투명 창을 갖기 때문에 여과 작업 중에 산기관으로부터 분출되는 기포들의 관찰이 가능하다. 따라서, 산기관으로부터 분출되는 공기가 일측으로 쏠리게 되어 여과막 전체에 대한 고른 세정이 불가능하게 되는 사태가 발생할 경우 이와 같은 오류를 즉각적으로 인식할 수 있고, 그 결과 이에 대한 신속한 정비가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 상기 투명 창을 개폐 가능하게 만듦으로써 여과조 내 여과막 모듈 및 산기관들의 설치 및 그 유지/보수를 용이하게 수행할 수도 있다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 여과 장치의 사시도이고,
도 2는 도 1의 침지식 여과 장치의 II-II' 라인을 따른 단면도이고,
도 3은 도 1의 침지식 여과 장치의 III-III' 라인을 따른 단면도이고,
도 4는 도 2의 단면도에서 여과막 모듈이 제거된 후 여과조의 단면을 나타내고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막 모듈의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치를 개략적으로 보여주고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과조를 개략적으로 보여준다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 침지식 여과 장치의 실시예들을 상세하게 설명한다.
이하에서는, 도 1 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 여과 장치를 구체적으로 설명한다.
본 발명의 침지식 여과 장치는 처리되어야 할 원수가 유입되며 지상에 위치하는 여과조(100)를 포함한다. 처리되어야 할 원수가 원수 유입구(130)를 통해 여과조(100) 내로 유입된다. 여과조(100) 내에 장착된 여과막 모듈(200)에 의해 생산된 여과수는 여과수 배출구(121)를 통해 여과조(100) 밖으로 배출된다. 즉, 여과수 배출구(121)를 통해 여과막(230)에 음압이 제공된다.
여과 작업이 수행됨에 따라 농축된 슬러지의 원활한 배출을 위하여, 본 발명의 여과조(100)는 그 하부, 더욱 구체적으로는 그 바닥에 상광하협 형태의 슬러지 배출부(140)를 포함할 수 있다. 상기 슬러지 배출부(140)가 지상보다 위에 위치하도록, 상기 여과조(100)는 다리들(150)에 의해 지상에 안정되게 지지된다.
상기 여과조(100)가 지상에 위치하기 때문에 본 발명의 침지식 여과 장치의 유지 및 관리가 더욱 안전하고 편리하게 수행될 수 있다. 또한, 여과조(100) 내에서 농축되는 슬러지가 중력에 의해 슬러지 배출부(140) 및 슬러지 배출구(141)를 통해 자연스럽게 배출될 수 있기 때문에 본 발명의 침지식 여과 장치는 우수한 드레인 효율을 갖는다.
본 발명의 침지식 여과 장치를 설치할 때 여과조(100)의 원수 유입구(130), 여과수 배출구(121), 슬러지 배출구(141) 등을 배관들(미도시)에 각각 연결만 하면 되기 때문에, 본 발명의 여과 장치는 침지식임에도 불구하고 가압식과 마찬가지로 용이하게 설치될 수 있다.
여과막 모듈(200)의 장착 및 그 유지/보수를 위하여 상기 여과조(100)는 그 상부에 개구(opening)을 갖는다. 이 개구를 통하여 여과막 모듈(200)을 여과조(100) 내로 인입하거나 여과조(100)로부터 인출할 수 있다. 미관 및 안정성을 고려하여, 상기 여과조(100)는 상부 개구를 덮기 위한 뚜껑(180)을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 여과막 모듈(200)은, 도 5에 예시된 바와 같이, 제1 헤더(210), 제2 헤더(220), 및 상기 제1 및 제2 헤더들(210, 220) 사이의 여과막(230)을 포함한다. 도 5에는 상기 여과막(230)으로서 중공사막 다발이 예시되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 여과막(230)은 평막일 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 상기 여과막(230)으로서 중공사막을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 중공사막(230)의 제조에 사용될 수 있는 고분자는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 설폰화 폴리설폰, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 및 폴리에스테리이미드 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막(230)은 단일막 또는 복합막 형태일 수 있다. 본 발명의 중공사막(230)이 복합막 형태일 경우, 중공사막(230)은 튜브형 브레이드 및 그 표면상에 고팅된 고분자 박막을 포함할 수 있다. 상기 튜브형 브레이드는 폴리에스테르 또는 나일론으로 제조될 수 있다.
중공사막(230)의 일단이 제1 고정층(241), 예를 들어 폴리우레탄을 통해 제1 헤더(210)에 고정되어 있다. 제1 헤더(210)는 그 내부에 집수 공간을 갖고, 중공사막(230)은 제1 헤더(210)의 집수 공간과 유체 연통되어 있다. 즉, 중공사막(230)을 투과하여 중공사막(230)의 중공으로 유입된 여과수는 제1 헤더(210) 내의 집수 공간으로 흘러들어간다.
중공사막(230)의 타단이 제2 고정층(242), 예를 들어 폴리우레탄을 통해 제2 헤더(220)에 고정되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 중공사막(230)을 투과한 여과수가 제1 헤더(210) 측으로만 흐르도록 설계되기 때문에 제2 헤더(220)는 그 내부에 집수 공간을 가질 필요는 없다. 따라서, 여과막 모듈(200)은 제2 헤더(220)를 포함하지 않을 수도 있다. 이 경우, 처리되어야 할 원수가 중공사막(230)의 타단, 즉 자유단을 통해 중공으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 자유단을 별도로 실링하는 작업이 요구될 것이다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 여과조(100)의 내부 구조를 더욱 상세히 설명한다.
도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과조(100)는 그 내부에 제1 단차면(111), 및 상기 제1 단차면(111)의 반대 측에 제2 단차면(112)을 갖는다. 여과막 모듈(200)이 여과조(100) 내에서 상기 제1 및 제2 단차면들(111, 112)에 의해 지지된다.
상기 여과조(100)의 내부 공간은 상기 제1 및 제2 단차면들(111, 112)을 기준으로 그 위의 상부 공간과 그 아래의 하부 공간으로 나뉠 수 있다. 즉, 상기 여과조(100)의 내부 공간은 상부 공간과 하부 공간을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 여과조(100)의 상부 공간의 수평 단면적은 하부 공간의 수평 단면적보다 크다.
상기 여과조(100)는 여과막 모듈(200)에 의해 생산된 여과수를 위한 집수관(120)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 단차면(111)에 홀(H)이 형성되어 있고, 중공사막(230)을 투과한 여과수가 이 홀(H)을 통해 상기 집수관(120)으로 유입된다.
상기 여과조(100)는, 원수 유입구(130)를 통해 유입되는 원수를 소정 수위 이하로 유지시키기 위한 오버플로우 배출구(160)를 더 포함할 수 있다.
상기 여과조(100)의 내부 공간 아래에는 산기관(190)이 결합되어 있다. 즉, 여과조(100) 내부에 장착되는 여과막 모듈들(200)의 하부에 위치하는 산기관(190)으로부터 기포들이 위쪽을 향해 분출됨으로써 여과 작업 중에 중공사막(230)이 오염되는 것이 방지될 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 여과막 모듈(200)이 여과조(100) 내에 장착되는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 여과막 모듈(200)의 제1 헤더(210)의 제1 및 제2 말단부들(211, 212)이 여과조(100) 내부의 제1 및 제2 단차면들(111, 112)에 의해 각각 지지된다. 즉, 카세트 단위가 아닌 여과막 모듈들(200) 각각이 개별적으로 여과조(100) 내에 직접 장착된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 침지식 여과 장치는 여과막 모듈들(200)을 고정시키기 위한 별도의 프레임 구조를 요하지 않기 때문에 여과막 모듈들(200)의 집적도가 향상될 수 있다.
제1 헤더(210)의 제1 말단부(211)가 제1 단차면(111)에 형성된 홀(H)에 삽입됨으로써 제1 헤더(210)가 여과조(100)의 집수관(120)과 유체 연통한다. 중공사막(230)을 투과한 여과수가 중공사막(230)의 중공 및 제1 헤더(210)의 집수 공간을 거쳐 여과조(100)의 집수관(120)으로 이동한다. 제1 말단부(211)와 홀(H)의 내주면 사이에 O-링이 개재됨으로써 처리되지 않은 원수가 집수관(120)으로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 집수관(120)이 여과막 모듈(200)의 제1 헤더(210)보다 낮은 위치에 있기 때문에, 즉 집수관(120)이 여과조(100) 내의 원수의 수위보다 낮은 곳에 위치하기 때문에, 여과 작업에 필요한 에너지기 그만큼 절감될 수 있다.
상기 여과조(100)의 제1 및 제2 단차면들(111, 112)에는 여과막 모듈(200)의 제1 헤더(210)의 제1 및 제2 말단부들(211, 212)의 형태 및 크기에 대응하는 홈들(111a, 112a)이 각각 형성될 수 있다. 상기 제1 헤더(210)의 제1 및 제2 말단부들(211, 212)이 상기 홈들(111a, 112a)에 각각 삽입됨으로써 여과막 모듈9200)의 여과조(100) 내 수평 움직임이 방지될 수 있고, 그 결과 산기 세정 작업 중에 여과막 모듈(200)의 손상이 최소화 또는 방지될 수 있다.
한편, 여과막 모듈(200)에 의한 수처리가 진행됨에 따라 중공사막(230)의 오염이 야기될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 산기 세정이 실시된다. 즉, 여과조(100) 내부에 장착되는 여과막 모듈들(200)의 하부에 위치하는 산기관(190)으로부터 기포들이 위쪽을 향해 분출됨으로써 여과 작업 중에 중공사막(230)이 오염되는 것이 방지될 수 있다.
전술한 바와 같이, 산기 세정을 위해 공기를 분출하는 산기관(190)은 그 공기 분출에 대한 반작용 등으로 인해 초기의 수평 상태를 유지하지 못하는 경우가 발생하곤 한다. 산기 세정 도중에 산기관(190)이 수평 상태를 벗어날 경우, 산기관(190)로부터 분출되는 기포들이 일측으로 쏠리게 되고, 그 결과 여과막 모듈들(200) 전체에 대한 고른 세정이 불가능하게 되는 문제점이 나타나게 된다.
따라서, 도 1, 도 2 및 도 4에 각각 예시된 바와 같이, 상기 여과조(100)는 그 하부에 투명 창(170)을 갖는다. 상기 투명 창(170)을 통해 여과조(100)의 외부로부터 상기 기포들의 분출 상태가 관찰될 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 여과조(100)가 지상에 위치하기 때문에 여과 장치의 유지 관리가 더욱 안전하고 편리하게 수행될 수 있다. 또한, 지상 위에 설치된 상기 여과조(100)가 투명 창(170)을 갖기 때문에 여과 작업 중에 산기관(190)으로부터 분출되는 기포들의 실시간 관찰이 가능하다. 따라서, 산기관(190)으로부터 분출되는 기포들이 일측으로 쏠리게 되어 여과막 모듈들(200) 전체에 대한 고른 세정이 불가능하게 되는 사태가 발생할 경우 이와 같은 오류가 즉각적으로 인식될 수 있고, 그 결과 이에 대한 신속한 정비가 가능하다.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치를 구체적으로 설명한다.
도 6에 예시된 바와 같이, 상기 여과 장치는, 처리되어야 할 원수가 유입되며 지상에 위치하는 여과조(400), 및 상기 여과조(400) 내에 인입 및 인출될 수 있는 여과막 카세트(300)를 포함한다.
여과막 모듈들(200) 각각이 개별적으로 여과조(100) 내에 직접 장착되는 여과 장치와는 달리, 상기 여과 장치는 여과막 카세트(300) 단위로 여과조(400) 내에 장착된다.
상기 여과막 카세트(300)는 프레임 구조(310), 상기 프레임 구조(310) 내에 서로 나란히 배열되도록 장착된 다수의 여과막 모듈들(320), 상기 여과막 모듈들(320)에 의해 생산되는 여과수가 모이는 집수관(330), 상기 집수관(330)에 유체 연통하게 연결되어 있는 여과수 배출관(340), 및 상기 여과막 모듈들(320)의 오염을 방지하기 위하여 상기 여과막 모듈들(320)을 향해 기포를 분출할 수 있는 산기부(350)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 여과막 모듈(320)은 수평형 중공사막 모듈(320)이다. 즉, 상기 여과막 모듈(320)은 제1 및 제2 헤더들(321, 322)과 이들 사이의 중공사막(323) 다발을 포함하되, 상기 중공사막(323)의 길이방향이 상기 여과조(400) 내의 처리되어야 할 원수의 수면과 실질적으로 평행하도록, 그리고 상기 제1 및 제2 헤더들(321, 322)의 길이방향이 상기 수면과 실질적으로 수직하도록, 상기 여과막 모듈(320)이 상기 여과조(400) 내에 배치된다.
상기 제1 및 제2 헤더들(321, 322) 각각은 그 내부에 중공사막(323)을 투과한 여과수가 모이는 집수 공간을 갖고, 그 하부에 상기 여과수가 배출되는 배출 포트를 갖는다. 수직 방향으로 나란히 배열된 여과막 모듈들(320)은 상대적으로 위에 위치한 모듈의 배출 포트들이 상대적으로 아래에 위치한 모듈의 헤더들에 삽입됨으로써 서로 유체 연통하게 결합될 수 있다.
가장 아래에 위치한 여과막 모듈들(320)의 헤더들(321, 322)의 하부에 구비된 배출 포트들은 상기 집수관(330)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 여과막 모듈들(320)에 의해 생산되는 모든 여과수가 상기 집수관(330)으로 흘러들어간다. 상기 집수관(330)은 다수개의 단위 파이프들의 조합일 수 있으며, 각각의 단위 파이프는 하나의 배출 포트에 유체 연통하게 결합할 수 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 여과수 배출관(340)이 상기 집수관(330)에 유체 연통하게 연결되어 있다. 즉, 상기 여과막 카세트(300)에 의해 생산되는 여과수는 상기 집수관(330)에서 모인 후 상기 여과막 카세트(300)의 하부에 배치된 상기 여과수 배출관(340)을 통해 외부로 배출된다.
이러한 구조의 여과막 카세트(300)에 의하면, 여과조(400) 내에 채워진 원수의 수압이 여과 작업에 전적으로 활용될 수 있기 때문에(즉, 상기 수압만큼 음압의 크기를 감소시킬 수 있기 때문에) 에너지 절감 효과를 거둘 수 있다.
이상에서는 수평형 중공사막 모듈을 예로 들어 본 발명의 여과막 모듈(320)을 설명하였지만, 본 발명의 여과막 모듈(320)이 이것으로 제한되는 것은 아니며, 수직형 중공사막 모듈 또는 평막 모듈일 수도 있다. 예를 들어, 상기 여과막 모듈들(320)이 수직형 중공사막 모듈들일 경우에는 중공사막을 투과한 여과수가 상부 헤더들이 아닌 하부 헤더들로만 흐르도록 함으로써 여과조(400) 내의 원수의 수압을 여과 작업에 전적으로 활용할 수 있을 것이다.
상기 산기부(350)는 중앙 공기 파이프(central air pipe)(351) 및 그로부터 분기된 다수의 산기관들(aeration tubes)(352)을 포함한다. 상기 산기관들(352)은 상기 여과막 모듈들(320) 아래에 위치한다. 상기 중앙 공기 파이프(351)로부터 공급되는 공기가 상기 산기관들(352)을 통해 상기 여과막 모듈들(320)을 향해 분출된다.
상기 여과조(400)는 본체(410) 및 상기 본체(410)가 지상보다 위에 위치하도록 상기 본체(410)를 지지하는 다리들(420)을 포함한다.
여과막 카세트(300)의 장착 및 그 유지/보수를 위하여 상기 여과막 카세트(300)를 상기 여과조(400) 내로 또는 상기 여과조(400)로부터 인입 또는 인출하기 위하여, 상기 여과조(400)의 본체(410)는 그 상부에 개구(opening)을 갖는다. 미관 및 안정성을 고려하여, 상기 여과조(400)는 상기 본체(410)의 개구를 덮기 위한 뚜껑(미도시)을 더 포함할 수 있다.
여과 작업이 수행됨에 따라 발생한 농축수의 원활한 배출을 위하여, 상기 여과조(400)의 하부, 더욱 구체적으로는 그 바닥에 농축수 배출구(440)가 형성되어 있다. 상기 여과조(400)는 다리들(420)에 의해 지지되고 있기 때문에, 상기 농축수 배출구(440)가 지상보다 위에 위치하게 된다.
상기 여과조(400)가 지상에 위치하기 때문에 여과 장치의 유지 및 관리가 더욱 안전하고 편리하게 수행될 수 있다. 또한, 여과조(400) 내에서 생성되는 농축수가 중력에 의해 농축수 배출구(440)를 통해 자연스럽게 배출될 수 있기 때문에 상기 침지식 여과 장치는 우수한 드레인 효율을 갖는다.
상기 여과조(400)의 하부, 예를 들어 그 바닥에 여과수 배출구(450)가 형성되어 있다. 여과막 카세트(300)가 여과조(400) 내로 인입될 때 상기 여과수 배출관(340)이 상기 여과수 배출구(450)에 유체 연통하게 체결된다.
여과 장치를 설치할 때 여과조(400)의 농축수 배출구(440), 여과수 배출구(450) 등을 배관들(미도시)에 각각 연결만 하면 되기 때문에, 본 발명의 여과 장치는 침지식임에도 불구하고 가압식과 마찬가지로 용이하게 설치될 수 있다.
상기 여과조(400)는 그 하부에 형성된 투명 창(430)을 갖는다. 상기 투명 창(430)을 통해 상기 산기관들(352)로부터 분출되는 기포들의 분출 상태가 여과 작업 중에 또는 산기 세정 중에 상기 여과조(400)의 외부로부터 관찰될 수 있다. 따라서, 산기관들(352)로부터 분출되는 기포들이 일측으로 쏠리게 되어 여과막 모듈들(3200) 전체에 대한 고른 세정이 불가능하게 되는 사태가 발생할 경우 이와 같은 오류가 즉각적으로 인식될 수 있고, 그 결과 이에 대한 신속한 정비가 가능하다.
또한, 여과막 카세트(300)가 여과조(400) 내로 인입될 때, 상기 투명 창(430)을 통해 상기 여과수 배출관(340)과 상기 여과수 배출구(450)의 체결 상태가 상기 여과조(400)의 외부로부터 관찰될 수 있다.
선택적으로, 상기 여과조(400)의 투명 창(430)은 개폐 가능한 것일 수 있다. 구체적으로, 도 7에 예시된 바와 같이, 상기 투명 창(430)은 여닫이 창일 수 있으며, 본 발명의 여과 장치는 상기 여과조(400) 내의 원수의 수압을 견딜 수 있을 정도의 밀폐성을 상기 투명 창(430)에 제공하기 위한 실링 부재(460) 및 잠금 부재(470)를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 개폐 가능한 투명 창(430)은 미닫이 창일 수 있으며, 이 경우에 있어서도 본 발명의 여과 장치는 상기 여과조(400) 내의 원수의 수압을 견딜 수 있을 정도의 밀폐성을 상기 투명 창(430)에 제공하기 위한 실링 부재 및 잠금 부재를 더 포함할 수 있다.
100, 400 : 여과조 170, 430 : 투명 창
200, 320 : 여과막 모듈 300 : 여과막 카세트

Claims (6)

  1. 처리되어야 할 원수가 유입되며 지상에 위치하는 여과조(filtration bath);
    상기 여과조 내에서 서로 나란히 배열된 다수의 여과막 모듈들(filtration membrane modules); 및
    상기 여과막 모듈들 아래에 배치되어 있으며 상기 여과막 모듈들을 향해 기포들을 분출하기 위한 산기관(aeration tube)을 포함하되,
    상기 여과조의 외부로부터 상기 기포들의 분출 상태가 관찰될 수 있도록, 상기 여과조는 그 하부에 투명 창(transparent window)을 갖는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여과막 모듈들이 장착되고 상기 산기관이 결합되어 있는 프레임 구조(frame structure);
    상기 여과막 모듈들에 의해 생산되는 여과수가 모이는 집수관; 및
    상기 집수관에 유체 연통하게 연결되어 있는 여과수 배출관을 더 포함하고,
    상기 프레임 구조와 함께 상기 여과수 배출관이 상기 여과조 내로 인입될 때 상기 여과수 배출관이 상기 여과조의 하부에 형성되어 있는 여과수 배출구에 유체 연통하게 체결되며,
    상기 투명 창을 통해 상기 여과수 배출관과 상기 여과수 배출구의 체결 상태가 상기 여과조의 외부로부터 관찰될 수 있는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 여과수 배출구는 상기 여과조의 바닥에 형성된 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투명 창은 개폐 가능(openable)한 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투명 창은 여닫이 창(hinged window) 또는 미닫이 창(sliding window)인 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 여과조 내의 상기 원수의 수압을 견딜 수 있을 정도의 밀폐성을 상기 투명 창에 제공하기 위한 실링 부재(sealing member) 및 잠금 부재(locking member)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
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