KR20160113479A - 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 장치는, 프레임; 상기 프레임에 구비되는 필터 부재; 상기 필터 부재에 구비되어 유체를 정화하기 위한 중공사막 모듈; 상기 중공사막 모듈에 구비되며, 미세 기공이 형성된 다수개의 중공사막; 및 각각의 중공사막의 양단부와 연결되어 상기 각각의 중공사막에서 정화된 유체가 집수되는 연결관을 포함한다.

Description

수처리 장치{WATER TREATMENT APPARATUS}

본 발명의 실시예는 수처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공사막을 활용하여 오폐수를 처리하는 수처리 장치에 관한 것이다.

중공사막은, 무균수 제조, 음용수 제조, 하수종말처리에서의 고도처리, 소규모 합병정화조에서의 고도처리, 산업폐수에서의 부유물질 제거, 중수도 및 고농도 유기성 폐수의 처리, 공업용수 및 수영장 용수의 처리 등과 같은 수처리 분야, 및, 식품, 자동차 및 철강산업 등의 생산공정에서의 공정물질 회수 분야, 등과 같은 다양한 분야에서 분리막의 용도로 널리 사용되고 있다.

중공사막은, 여과설비에 신속하고 용이하게 설치될 수 있도록 하기 위하여, 모듈의 형태로 제공되는 것이 일반적이다. 중공사막 모듈은, 여러가닥 또는 여러 다발의 중공사막과 다양한 형태의 매니폴드로 이루어진다. 매니폴드는 여러가닥 또는 여러 다발의 중공사막을 지지 및 고정하는 기능과, 중공사막의 기공을 통하여 투과된 투과물을 수집하는 기능을 한다.

이러한 중공사막 모듈은 대한민국 공개특허공보 특2000-0050208호 등에 개시되어 있다. 또한, 중공사막 모듈 거치용 프레임에 용이하게 탈착될 수 있는 카트리지형의 중공사막 모듈의 예가 미국특허 US 6,325,928 B1호 등에 개시되어 있다.

중공사막 모듈의 설계에 있어서 주목되어야 할 중요한 해결과제는, 집적성, 장착 및 탈착의 용이성, 세척의 용이성 등이다. 집적성이라 함은, 동일 체적의 설치공간 내에 극대화된 중공사막의 표면적을 제공하는 것을 말한다. 장착 및 탈착의 용이성이라 함은, 중공사막 모듈 거치용 프레임에 중공사막 모듈을 탈부착시키는 데 필요한 번거로운 수작업 단계를 최소화시키는 것을 의미한다. 세척의 용이성이라 함은, 여과설비 운전과정에서 발생한 중공사막 모듈의 막간폐색을 제거하는 과정이 간단하게 이루어지는 것을 의미한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 집적성과, 장착 및 탈착의 용이성이 뛰어나고 막간폐색 제거가 용이한 수처리 장치를 제공하는 것이다.

일 측면에 따른 수처리 장치는, 프레임; 상기 프레임에 구비되는 필터 부재; 상기 필터 부재에 구비되어 유체를 정화하기 위한 중공사막 모듈; 상기 중공사막 모듈에 구비되며, 미세 기공이 형성된 다수개의 중공사막; 및 각각의 중공사막의 양단부와 연결되어 상기 각각의 중공사막에서 정화된 유체가 집수되는 연결관을 포함한다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 연결관의 일측에 구비된 제1고정부재; 및 상기 연결관의 타측에 구비된 제2고정부재를 더 포함하고, 상기 제1고정부재 및 상기 제2고정부재에는 상기 다수개의 중공사막 중 일부가 배치될 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 필터 부재에 구비되며, 상기 각각의 중공사막의 일부가 둘러짐으로써 상기 각각의 중공사막을 지지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 필터 부재의 상측에 구비되며, 상기 제1고정부재에 배치된 중공사막을 지지하는 상부 지지부재 및 상기 필터 부재의 하측에 구비되며, 상기 제2고정부재에 배치된 중공사막을 지지하는 하부 지지부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 연결관에 구비되어 상기 정화된 유체가 배출되는 제1배출부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 중공사막 모듈은 다수개로 제공되며, 각각의 중공사막 모듈에 구비된 연결관과 연통되는 매니폴드를 더 포함하고, 각각의 연결관으로부터 유동된 유체는 상기 매니폴드에 집수될 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 매니폴드에 구비되며, 상기 매니폴드에 집수된 유체가 배출되는 배출관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 필터 부재에 구비되며, 상기 프레임에 연결되는 레일부를 더 포함하고, 상기 필터 부재는 상기 레일부에 의해 상기 프레임에 대해 전후방으로 인출입 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치는 상기 필터 부재의 하방에 배치되는 산기관을 더 포함하고, 상기 산기관에는 공기유입구 및 다량의 기포가 배출되는 기포배출구가 구비될 수 있다.

다른 측면에 따른 수처리 장치는 유체를 정화하기 위한 다수개의 중공사막; 및 상기 다수개의 중공사막과 연결되어 상기 다수개의 중공사막에서 정화된 유체가 집수되는 연결관을 포함하고, 각각의 중공사막은, 다수개의 필라멘트로 이루어지는 섬유 브레이드 직물; 상기 섬유 브레이드 직물의 표면에 형성되며, 다수개의 기공이 형성된 다공층; 및 상기 다수개의 기공에 구비된 친수성 필러(filler)를 포함한다.

다른 측면에 따른 수처리 장치는 유체를 정화하기 위한 다수개의 중공사막을 포함하며, 상하 방향으로 이격되어 배치되는 다수개의 필터 부재; 상기 다수개의 필터 부재가 수용되는 프레임; 상기 다수개의 필터 부재의 하방에 배치되며, 다량의 기포가 배출되는 기포배출구를 구비하는 산기관; 및 각각의 필터 부재 사이에 배치되는 구획판을 포함하고, 상기 구획판에는 상기 산기관에서 배출된 기포를 분산시키기 위한 다수개의 유동홀이 형성된다.

또한, 상기 구획판은 다수개로 제공되며, 상하 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 상부에 배치된 구획판의 유동홀은 하부에 배치된 구획판의 유동홀에 비해 큰 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에서 제안되는 실시예에 의하면, 동일 체적의 설치공간 내에 극대화된 중공사막의 표면적을 제공함으로써 오폐수의 정화 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 하나의 매니폴드에 다수개의 중공사막 모듈이 구비되며, 각각의 중공사막 모듈을 독립적으로 탈부착 할 수 있으므로, 장착 및 탈착의 용이성이 뛰어나다.

또한, 산기관이 구비됨으로써 중공사막의 막간폐색 현상을 방지할 수 있다.

또한, 각각의 필터 부재 사이에 유동홀이 구비된 구획판이 구비되므로, 산기관에서 배출된 기포를 상부까지 골고루 분포시킬 수 있어 상부 중공사막의 막간폐색을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 필터 부재가 인출된 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 수처리 장치의 정면도이다.
도 4는 도 1의 중공사막 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 1의 필터 부재의 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수처리 장치의 사시도이다.
도 7은 도 6의 프레임의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따라 제조된 다공층이 형성된 멤브레인을 전자현미경 700배율로 살펴본 사진이다.
도 9는 본 발명에 따라 친수성 필러를 코팅하여, 기공이 친수성 필러로 메워진 상태의 멤브레인을 전자현미경 3000배율로 살펴본 사진이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 사시도이며, 도 2는 도 1의 필터 부재가 인출된 모습을 보여주는 도면이고, 도 3은 도 1의 수처리 장치의 정면도이며, 도 4는 도 1의 중공사막 모듈의 사시도이며, 도 5는 도 1의 필터 부재의 종단면을 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 장치(1)는, 적어도 일면이 개방된 프레임(2) 및 상기 프레임(2)에 수용되는 필터 부재(10)를 포함한다. 상기 필터 부재(10)는 상기 프레임(2)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

상기 수처리 장치(1)는 오폐수가 담긴 여과조(미도시) 내부에 설치될 수 있다. 상기 여과조(미도시) 내부로 유입된 오폐수는 상기 수처리 장치(1)로 유입되어 정화될 수 있다.

상기 필터 부재(10)는 다수개의 중공사막 모듈(110)과, 상기 다수개의 중공사막 모듈(110)에 연결되는 매니폴드(120) 및 상기 중공사막 모듈(110)을 지지하는 지지부재(130)를 포함할 수 있다.

각각의 중공사막 모듈(110)은 다수개의 중공사막(111, 112)과, 상기 다수개의 중공사막(111, 112)을 지지하는 고정부재(113, 114) 및 상기 다수개의 중공사막(111, 112)과 연통되는 연결관(115)을 포함할 수 있다.

상기 고정부재(113, 114)는 상기 연결관(115)의 상단에 구비되는 제1고정부재(113) 및 상기 연결관(115)의 하단에 구비되는 제2고정부재(114)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 다수개의 중공사막(111, 112)은 상기 연결관(115)의 상단 및 하단에 각각 배치될 수 있다.

상기 다수개의 중공사막(111, 112)은 오폐수를 정화하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 다수개의 중공사막(111, 112)로 유입되는 오폐수를 ‘원수’라 이름하고, 상기 다수개의 중공사막(111, 112)으로부터 정화된 물을 ‘여과수’라 이름할 수 있다. 상기 원수 및 상기 여과수를 통칭하여 유체라 할 수 있다.

상기 다수개의 중공사막(111, 112)은 접착제에 의해 상기 제1고정부재(113) 및 상기 제2고정부재(114)에 각각 고정될 수 있다.

상기 다수개의 중공사막(111, 112)은, 상기 제1고정부재(113)에 연결되는 제1중공사막(111) 및 상기 제2고정부재(114)에 연결되는 제2중공사막(112)을 포함할 수 있다. 상기 제1중공사막(111)은 상기 연결관(115)의 상방으로 연장되고, 상기 제2고정부재(114)는 상기 연결관(115)의 하방으로 연장되나, 이와 같은 배치에 국한되는 것은 아니다.

상기 지지부재(130)는 상부에 구비되는 상부 지지부재(135) 및 하부에 구비되는 하부 지지부재(136)를 포함할 수 있다.

상기 제1중공사막(111)은 상기 상부 지지부재(135)에 둘러지거나, 상기 상부 지지부재(135)에 고정될 수 있다. 상기 제2중공사막(112)은 상기 하부 지지부재(136)에 둘러지거나 고정될 수 있다.

상기 제1중공사막(111) 및 상기 제2중공사막(112)은 상기 연결관(115)을 기준으로 대칭을 이루며, 서로 동일한 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 이하에서는 상기 제1중공사막(111)을 기준으로 설명하고 상기 제2중공사막(112)에 대한 설명은 생략하도록 한다. 다만, 상기 제1중공사막(111) 및 상기 제2중공사막(112)이 서로 다른 형상으로 이루어질 수도 있다.

상기 제1중공사막(111)의 표면에는 다수의 미세 기공이 형성된다. 원수는 상기 다수의 미세 기공을 통해 상기 제1중공사막(111)으로 유입될 수 있다. 이때, 원수에 포함된 오염물질 중 입자가 큰 것은 상기 제1중공사막(111)으로 유입되지 못하고 걸러진다. 상기 제1중공사막(111)으로 유입된 유체에 포함된 미세 오염물질은 상기 제1중공사막(111)의 내부 및 외부로 유동되는 과정에서 걸러질 수 있다.

상기 제1중공사막(111) 내부에 형성된 유로(111a)는 상기 제1중공사막(111)의 양단부에서 상기 연결관(115)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1중공사막(111)에 의해 정화된 여과수는 상기 연결관(115)으로 유입된다.

상기 연결관(115)의 일단부에는 상기 연결관(115) 내부를 유동하는 여과수가 배출되는 제1배출부(117)가 구비될 수 있다. 따라서, 상기 연결관(115)을 흐르는 여과수는 상기 제1배출부(117)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 매니폴드(120)에는 상기 각각의 중공사막 모듈(110)이 연결된다. 또한, 상기 매니폴드(120)에는 상기 각각의 중공사막 모듈(110)에서 정화된 물이 유입되는 다수개의 유입부(122)가 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1배출부(117)를 통해 배출된 여과수는 상기 유입부(122)를 통해 상기 매니폴드(120)의 내부 유로로 유입된다. 즉, 상기 다수개의 중공사막 모듈(110)에서 유입된 여과수는 상기 매니폴드(120)의 내부 유로에서 합류될 수 있다.

상기 매니폴드(120)의 내부 유로를 흐르는 여과수는 상기 매니폴드(120)에 형성된 제2배출부(124)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 제2배출부(124)에는 상기 제2배출부(124)과 연통되는 배출관(126)이 구비될 수 있다. 상기 배출관(126)은 여과조의 외부로 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 중공사막 모듈(110)에서 정화된 여과수가 외부로 배출될 수 있다.

상기 필터 부재(10)는 레일부(140)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 필터 부재(10)는 상기 레일부(140)를 따라 상기 프레임(2)에 선택적으로 인출입될 수 있다.

상기 레일부(140)는 한 쌍으로 제공되어 상기 매니폴드(120)의 양단에 연결될 수 있다.

상기 레일부(140)에는 상기 지지부재(130)가 연결될 수 있다.

상기 지지부재(130)는 상기 레일부(140)의 상단에서 상방으로 연장되는 한 쌍의 상단 연장부(131a, 131b)와, 양단이 상기 한 쌍의 상단 연장부(131a, 131b) 에 연결되는 제1수평 연장부(132)를 포함할 수 있다.

상기 제1수평 연장부(132)에는 후방으로 연장되는 다수개의 상부 지지부재(135)가 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1수평 연장부(132)는 상기 매니폴드(120)와 나란하게 배치될 수 있다.

상기 지지부재(130)는 상기 레일부(140)의 하단에서 하방으로 연장되는 한 쌍의 하단 연장부(133a, 133b)와, 양단이 상기 한 쌍의 하단 연장부(133a, 133b)에 연결되는 제2수평 연장부(134)를 포함할 수 있다.

상기 제2수평 연장부(134)에는 후방으로 연장되는 다수개의 하부 지지부재(136)가 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2수평 연장부(134)는 상기 매니폴드(120)와 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1수평 연장부(132)와 상기 제2수평 연장부(134)는 서로 나란하게 배치될 수 있다.

다만, 상기 지지부재(130)의 형상은 이에 제한되지 않으며, 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 다수의 상부 지지부재(135)와 상기 다수의 하부 지지부재(136)가 연결되는 경우라면 상기 지지부재(130)의 형상은 특별히 제한되지 않는다.

상기 수처리 장치(1)는 상기 필터 부재(10)의 하방에 배치된 산기관(20)을 더 포함할 수 있다. 상기 산기관(20)은 공기유입구(미도시) 및 기포배출구(23)을 포함할 수 있다. 상기 산기관(20)은 상기 기포배출구(23)를 통해 수중에 다수의 기포를 발생시킬 수 있다.

상기 기포배출구(23)를 통해 배출된 기포는 상기 다수개의 중공사막(111, 112) 주위의 원수를 진동시킬 수 있다. 즉, 상기 기포배출구(23)를 통해 배출된 기포는 상기 다수개의 중공사막(111, 112) 주위의 원수를 교란시키는 구동력으로 작용할 수 있다.

상기 각각의 중공사막(111, 112)은 상기 기포와의 충돌 및 주변의 원수의 교란에 의하여 진동할 수 있다. 이에 따라, 상기 각각의 중공사막(111, 112)의 미세 기공이 고형입자의 퇴적에 의하여 막히는 현상(막간폐색)이 방지될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수처리 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수처리 장치의 사시도이며, 도 7은 도 6의 프레임의 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수처리 장치(100)는 프레임(200) 및 상기 프레임(200)에 구비되는 다수개의 필터 부재(300)를 포함한다. 상기 다수개의 필터 부재(300)는 상기 프레임(200)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

본 실시 예의 다수개의 필터 부재(300)는 앞선 실시예의 필터부재(10)와 실질적으로 동일하다. 따라서 상기 다수개의 필터 부재(300)의 세부 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 수처리 장치(100)는 상기 프레임(200)의 하단에 구비되는 산기관(102)을 더 포함할 수 있다. 본 실시 예의 산기관(102)는 앞선 실시 예의 산기관(20)과 실질적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 프레임(200)은 상기 다수개의 필터 부재(300)가 수용되는 다수개의 수용부(201, 203, 205)가 구비될 수 있다.

상기 다수개의 수용부(201, 203, 205)는 상하 방향으로 배치되는 다수개의 수직판(211, 213) 및 상기 다수개의 수직판(211, 213) 사이에 놓이는 구획판(220, 230) 사이에 정의된 공간을 의미한다.

한편, 상기 다수개의 수직판(211, 213)에는 상기 필터 부재(300)의 전후방 인출입을 안내하는 가이드부(215)가 구비될 수 있다.

상기 다수개의 수용부(201, 203, 205)는 상기 산기관(102)이 배치된 제1수용부(201)와, 상기 제1수용부(201)의 상측에 형성되는 제2수용부(203) 및 상기 제2수용부(203)의 상측에 형성된 제3수용부(205)를 포함할 수 있다.

본 명세서에서는 상하 방향으로 배치된 제1 내지 제3수용부(201, 203, 205)에 대해 설명하나, 수용부의 개수 및 배치는 이와 같은 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 프레임(200)에는 다수개의 수용부가 정육면체 형상 또는 원형을 이루도록 배치될 수 있다.

상기 구획판(220, 230)은 상기 제1수용부(201)와 상기 제2수용부(203) 사이에 개재되는 제1구획판(220) 및 상기 제2수용부(203)와 상기 제3수용부(205) 사이에 개재되는 제2구획판(230)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1구획판(220)과 상기 제2구획판(230)은 서로 상하 방향으로 배치될 수 있다.

상기 제1구획판(220) 및 상기 제2구획판(230)에는 각각 다수개의 유동홀(223, 233)이 형성될 수 있다. 상기 다수개의 유동홀(223, 233)은 바둑판과 같이 규칙적으로 배치될 수 있다. 상기 다수개의 유동홀(223, 233)은 상기 산기관(102)에서 배출되어 상승하는 기포의 통로 역할을 수행한다.

한편, 상기 산기관(102)에서 기포가 균일하게 배출되나, 기포가 상승하면서 한쪽으로 치우치게 될 수 있다. 또한, 기포가 상승하면서 다량의 기포가 서로 결합할 수 있다. 이처럼, 기포가 고르게 분산되지 않으면 상기 필터 부재(300)에 구비된 중공사막의 기공이 막히는 현상이 발생할 수 있다.

이와 같이 기포가 도달하지 못해 원수의 교란 정도가 극히 낮은 부분을 데드존(dead zone)이라 할 수 있다.

이러한 데드존의 형성은 상기 산기관(102)에서 기포가 불균일하게 배출되는 경우에도 발생할 수 있다.

다만, 본 발명과 같이 다수개의 필터 부재(300) 사이에 다수개의 유동홀(223, 233)이 형성된 구획판(220, 230)이 배치되는 경우, 기포는 상기 다수개의 유동홀(223, 233)을 바로 통과하거나 상기 다수개의 유동홀(223, 233)을 통과하는 과정에서 쪼개짐에 따라 균일하게 분산될 수 있다. 따라서, 상기 구획판(220, 230)은 데드존의 형성을 억제하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 다수개의 유동홀(223, 233)은 상기 제1구획판(220)에 형성되는 제1유동홀(223) 및 상기 제2구획판(230)에 형성되는 제2유동홀(233)을 포함할 수 있다.

상기 제2유동홀(233)은 상기 제1유동홀(223)에 비해 크게 형성될 수 있다. 이는, 상기 산기관(102)에서 배출된 기포는 상방으로 상승할수록 그 크기가 커지기 때문이다.

상기 제1구획판(220)에 형성된 다수개의 제1유동홀(223)의 크기의 합은 상기 제2구획판(230)에 형성된 다수개의 제2유동홀(233)의 크기의 합과 동일할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 즉, 상기 제1구획판(220)에 형성된 제1유동홀(223)의 개수는 상기 제2구획판(230)에 형성된 제2유동홀(233)의 개수보다 많을 수 있다.

상기 프레임(200)은 상방으로 개방된 개방부(207)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 다수의 필터 부재(300)를 통과한 기포가 상방으로 상승할 수 있다.

이하, 상기 중공사막(111)을 구성하는 다공성 멤브레인의 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 중공사막(111)은 이하의 다공성 멤브레인 구조에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 다공성 멤브레인을 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따라 제조된 다공층이 형성된 멤브레인을 전자현미경 700배율로 살펴본 사진이며, 도 9는 본 발명에 따라 친수성 필러를 코팅하여, 기공이 친수성 필러로 메워진 상태의 멤브레인을 전자현미경 3000배율로 살펴본 사진이다.

도 8 및 도 9를 참조하면 본 발명에 따른 멤브레인을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 섬유 브레이드 직물, 다수의 기공을 형성하고, 상기 섬유 브레이드 직물 표면에 형성되는 다공층 및 기공을 메우는 친수성 필러로 이루어진다.

먼저 도 8에 도시한 바와 같이 섬유 브레이드 직물은 다수개의 필라멘트로 이루어지며, 폴리에스테르(Polyester), 폴리설폰(polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone), PPS(Polyphenylene sulfide), PAN(Polyethersulfone), 셀룰로오스아세테이트(Cellulose acetate), 폴리프로필렌(Polypropylene), 나일론(Nylon), 폴리에테르아미드(Polyetheramide), 폴리아미드(Polyamide), CF(Carbone fiber), GF(Glass fiber) 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.

도 8에 도시한 상기 섬유 브레이드 직물은 상기 다공층을 형성하는 경우 사용되는 도프용액의 용매에 용해되는 재질로 이루어져, 상기 다공층 형성 시, 섬유 브레이드 직물의 일부가 용해되면서, 상기 다공층과 결합되어 접합력이 향상될 수 있다.

또한 상기 섬유 브레이드 직물의 필라멘트 사이의 공간에는 고분자 물질이 충진된다.

그리고 상기 다공층은 상기 섬유 브레이드 직물의 표면에 형성하는 것이 바람직하고, 1~30 ㎛의 두께를 가지며, 외측면에 1~30㎛ 크기의 다수개의 기공을 형성한다.

이에 따라 상기 다공층은 마이크로 이상의 대공경을 가지므로 반복적으로 세정하면서 사용이 가능하게 되고, 입자 제거 후, 다시 여과액으로 방출되는 현상을 억제할 수 있다는 장점을 가진다.

또한 상기 다공층은 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, Polyvinylidenefluoride), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone), 폴리설폰(polysulfone), 폴리아크릴로나이트릴(Polyacrylonitrile), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드이미드 (Polyamideimide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리스타이렌(Polystyrene), 폴리아릴설폰(Polyarylsulfone), ECTFE(Ethylenechloro-trifluoroethylene) 및 위에서 열거된 고분자의 혼합물 또는 합성고분자 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 도 9에 도시한 바와 같이 상기 다공층의 기공에는 친수성 필러(filler)가 채워져 상기 기공을 메우는데, 상기 친수성 필러(filler)로는 폴리비닐알코올(POLY VINYL ALCOHOL, PVA) 또는 친수성 비닐계 폴리머, 친수성 비닐계 모노머 및 가교제, 기공에 고정 후 하이드로겔 상태가 가능한 천연고분자 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.

상기한 구성에 의해 입자의 제거율은 한외여과막(UF)~정밀여과막(MF) 수준이고, 수투과성은 멤브레인의 투과상태가 안정화된 이후 종래의 1.5~10배로 증가된다.

이처럼, 본 실시 예에 따른 수처리 장치(1, 100)에 의하면, 동일 체적의 설치공간 내에 극대화된 중공사막의 표면적을 제공함으로써 오폐수의 정화 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 하나의 매니폴드(120)에 다수개의 중공사막 모듈(110)이 구비되며, 각각의 중공사막 모듈(110)을 독립적으로 탈부착 할 수 있으므로, 장착 및 탈착의 용이성이 뛰어나다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 수처리장치 10: 필터 부재
110: 중공사막 모듈 120: 매니폴드
130: 지지부재 140: 레일부

Claims (12)

1. 프레임;
   상기 프레임에 구비되는 필터 부재;
   상기 필터 부재에 구비되어 유체를 정화하기 위한 중공사막 모듈;
   상기 중공사막 모듈에 구비되며, 미세 기공이 형성된 다수개의 중공사막; 및
   각각의 중공사막의 양단부와 연결되어 상기 각각의 중공사막에서 정화된 유체가 집수되는 연결관을 포함하는 수처리 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결관의 일측에 구비된 제1고정부재; 및
   상기 연결관의 타측에 구비된 제2고정부재를 더 포함하고,
   상기 제1고정부재 및 상기 제2고정부재에는 상기 다수개의 중공사막 중 일부가 배치되는 수처리 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터 부재에 구비되며, 상기 각각의 중공사막의 일부가 둘러짐으로써 상기 각각의 중공사막을 지지하는 지지부재를 더 포함하는 수처리 장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 필터 부재의 상측에 구비되며, 상기 제1고정부재에 배치된 중공사막을 지지하는 상부 지지부재 및
   상기 필터 부재의 하측에 구비되며, 상기 제2고정부재에 배치된 중공사막을 지지하는 하부 지지부재를 더 포함하는 수처리 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결관에 구비되어 상기 정화된 유체가 배출되는 제1배출부를 더 포함하는 수처리 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 중공사막 모듈은 다수개로 제공되며,
   각각의 중공사막 모듈에 구비된 연결관과 연통되는 매니폴드를 더 포함하고,
   각각의 연결관으로부터 유동된 유체는 상기 매니폴드에 집수되는 수처리 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 매니폴드에 구비되며, 상기 매니폴드에 집수된 유체가 배출되는 배출관을 더 포함하는 수처리 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터 부재에 구비되며, 상기 프레임에 연결되는 레일부를 더 포함하고,
   상기 필터 부재는 상기 레일부에 의해 상기 프레임에 대해 전후방으로 인출입 가능한 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터 부재의 하방에 배치되는 산기관을 더 포함하고,
   상기 산기관에는 공기유입구 및 다량의 기포가 배출되는 기포배출구가 구비되는 수처리 장치.
   
10. 유체를 정화하기 위한 다수개의 중공사막; 및
    상기 다수개의 중공사막과 연결되어 상기 다수개의 중공사막에서 정화된 유체가 집수되는 연결관을 포함하고,
    각각의 중공사막은,
    다수개의 필라멘트로 이루어지는 섬유 브레이드 직물;
    상기 섬유 브레이드 직물의 표면에 형성되며, 다수개의 기공이 형성된 다공층; 및
    상기 다수개의 기공에 구비된 친수성 필러(filler)를 포함하는 수처리 장치.
    
11. 유체를 정화하기 위한 다수개의 중공사막을 포함하며, 상하 방향으로 이격되어 배치되는 다수개의 필터 부재;
    상기 다수개의 필터 부재가 수용되는 프레임;
    상기 다수개의 필터 부재의 하방에 배치되며, 다량의 기포가 배출되는 기포배출구를 구비하는 산기관; 및
    각각의 필터 부재 사이에 배치되는 구획판을 포함하고,
    상기 구획판에는 상기 산기관에서 배출된 기포를 분산시키기 위한 다수개의 유동홀이 형성되는 수처리 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구획판은 다수개로 제공되며, 상하 방향으로 서로 이격되어 배치되고,
    상부에 배치된 구획판의 유동홀은 하부에 배치된 구획판의 유동홀에 비해 큰 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
    

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