KR20220095605A - 폐수정화용 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡입압력 조절형 다목적 기능을 갖는 미세기포 발생장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치는, 내부에 폐수실이 형성되고, 일측부에 폐수를 유입하기 위한 폐수유입부가 형성되며 타측부에 폐수를 배출하기 위한 폐수배출부가 형성되는 관형의 몸체와, 상기 폐수실 상측 개구를 덮어 폐쇄하도록 상기 몸체 상부에 체결되는 상부캡과, 상기 폐수실 하측 개부를 덮도록 상기 몸체 하부에 연장되게 체결되고, 일측에 공기 공급을 위한 공기유입부가 형성되고 내부에 기체 체류실이 형성되며, 상기 기체 체류실 내부에 혼합실이 구획되어 형성되는 하부캡과, 상기 몸체 하부와 상기 하부캡 사이에 설치되어 상기 폐수실과 상기 기체 체류실을 구획하는 분리형 노즐고정부 및 상기 폐수실 내부에서 장방향으로 연장 형성되며, 상기 분리형 노즐고정부에 연결되어 상하운동하는 분리형 노즐이동부를 포함한다.

Description

폐수정화용 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치{Micro-bubble generator with suction pressure control function for wastewater purification}
본 발명은 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡입압력 조절형 다목적 기능을 갖는 미세기포 발생장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
현대 산업의 급속한 발전에 따라 매일 대량으로 쏟아져 나오는 산업폐기물, 음식물 쓰레기 및 생활하수, 그리고 농축수산 폐기물은 오염된 폐수로 인한 2차 환경오염, 즉 토양의 산성화와 악취 등을 유발함으로 그 처리는 환경적으로도 중대한 문제로 대두되고 있다. 고농도 폐수를 정화하지 아니하고 그대로 방출하는 경우 각종 유기물, 미생물, 유독성 화합물 등으로 인해 부영양화 등이 발생하여 수생 생태계가 파괴될 뿐만 아니라 직간접적으로 인간에게도 심각한 피해를 주게 된다.
종래의 미세기포 발생장치는 여러 종류의 물질에 의해 오염된 대상 유체의 특성상 장치의 막힘 현상이 발생하면 장치의 사용이 어렵고 이물질 제거비용이 매우 높은 단점이 있다. 이처럼 장치의 막힘 현상이 일어나기 전에 장치 내부에 누적된 찌꺼기나 이물질을 제거하기 위한 청소를 빈번하게 수행할 필요가 있지만 사용자가 일일이 장치를 분해하고 재조립해야 하는 번거로움이 따른다. 특히 축산폐수의 경우 동물들의 털에 의해 통로와 통로 사이에서 막힘 현상이 매우 심하고 슬러지 농도가 매우 높아 막힘 현상이 문제가 되고 있다. 특히 산기관 방식을 고농도 유기물인 축산폐수에 적용 시 성능이 점차 떨어져 6개월에서 1 년에 한번 주기로 청소가 요구되므로 별도의 예비 질산화 조가 요구되어 경제성이 매우 낮다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 등록받은 특허문헌(대한민국 등록특허 제10-1108279호 및 10-1767442호)에서는 장치 내부에 유입되는 가압 상태의 폐수와 공기를 교반 충돌시켜 마이크로 버블이 생성되게 하고, 또한 장치 내부에 설치된 청소장치를 이용하여 통로를 확장하고 물의 흐름을 바꾸어 폐수 찌꺼기나 이물질 등에 의한 통로의 막힘 현상을 방지하고 있다. 상기 특허문헌은 장치 중심부에 수직 방향으로 설치된 공기 공급관을 통하여 공기폐수혼합실 안으로 공기가 공급되는 구조로서 폐수와 공기의 접촉 면적이 제한되기 때문에 공기와 폐수의 접촉 면적을 더욱 증가시키기 위하여 내부 구조를 변경할 필요가 있다. 또한, 상기 특허문헌은 폐수 통로를 청소하는 청소장치를 구비하고 있으나, 장시간 사용으로 인하여 이물질이나 찌꺼기가 통로 내벽에 퇴적되어 있는 경우 단순히 물의 흐름을 변경하는 것에 의해 통로를 완전하게 뚫을 수 없기 때문에 통로 막힘을 방지할 수 있고 또한 간편하게 청소할 수 있는 개선된 청소 방법이 요구되고 있다.
또한, 종래의 평막 침지식 멤브레인 필터장치는 처리수조 내 하부에 설치되며 오염된 물을 외부에 위치한 펌프의 흡입압력을 이용하여 멤브레인의 작은 기공을 통과시켜 오염물을 제거하는 방식으로서 필터 막 청소수단으로 수직으로 세워진 틀에 다수개의 평막을 일정간격으로 위치하고 하부에 산기관을 설치하여 외부에 위치한 공기압축기를 이용하여 공기를 산기관에 공급 산기관에서 발생하는 기포를 이용하고 있으나 폐수의 종류에 따라 단순한 기포접촉에 의해 청소가 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 종래의 침지식 펌프흡입압력을 이용한 정수 장치는 비 압축성인 물의 물리적 특성으로 인해 멤브레인 평막이 쉽게 손상되는 문제점이 있어 역류(backwashing)를 이용한 기공 막힘 청소가 불가능한 단점이 있었다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 제10-1108279호 [특허문헌 2] 한국등록특허 제 10-1767442호
본 발명의 목적은 오염된 수질에 설치되는 수질 개선 장치의 토출 측에 미세기포 발생장치를 설치하고, 상기 미세기포 발생장치에 형성된 복수개의 노즐이 혼합실의 입구에서 노즐의 크기를 조절하기 위해 상하로 이동가능하게 하는 구조로 형성되어 노즐크기의 조절에 의해 이물질을 용이하게 제거할 수 있게 하는 자동청소가 가능한 미세기포 발생장치를 제공하는 것이다.
또한, 노즐크기의 조절에 의해 흡입공기량과 진공압력에 변화를 주어 변화하는 높은 진공공기압력을 이용, 멤브레인 필터에 적용함으로서 비압축성 물이 아닌 압축성 공기 진공압을 이용한 필터 정수기능과 함께 필터의 기공과 표면 막힘을 주기적으로 청소하는 기능을 제공하는 것이다.
또한, 넓은 폭의 조절이 가능한 진공압력을 이용한 액상, 분말형태의 물질(규조토, 활성탄, 응집제 등)의 투입 및 교반 후 멤브레인 필터에 의한 정수 기능을 제공하는 것이다.
또한, 수중 펌프 일체형에 적용할 경우 오염된 수질의 수중 바닥에서 펌프상부의 일정높이로 여과망을 설치하여 수중 바닥에 다량으로 쌓여있는 비중이 폐수보다 무거운 모래 등 이물질이 펌프로 흡입되는 것을 방지함으로서 펌프의 수명을 연장하고 흡입구의 여과망에 누적되는 이물질을 펌프를 꺼내지 않고 수중에서 주기적으로 수동, 자동으로 제거함으로써 막힘으로 인한 고장을 편리하게 미연에 방지할 수 있도록 한 수중 펌프 일체형 미세기포 발생장치를 제공하는 것이다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예에 따른 미세기포 발생장치는, 내부에 폐수실이 형성되고, 일측부에 폐수를 유입하기 위한 폐수유입부가 형성되며 타측부에 폐수를 배출하기 위한 폐수배출부가 형성되는 관형의 몸체와, 상기 폐수실 상측 개구를 덮어 폐쇄하도록 상기 몸체 상부에 체결되는 상부캡과, 상기 폐수실 하측 개부를 덮도록 상기 몸체 하부에 연장되게 체결되고, 일측에 공기 공급을 위한 공기유입부가 형성되고 내부에 기체 체류실이 형성되며, 상기 기체 체류실 내부에 혼합실이 구획되어 형성되는 하부캡과, 상기 몸체 하부와 상기 하부캡 사이에 설치되어 상기 폐수실과 상기 기체 체류실을 구획하는 분리형 노즐고정부 및 상기 폐수실 내부에서 장방향으로 연장 형성되며, 상기 분리형 노즐고정부에 연결되어 상하운동하는 분리형 노즐이동부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 분리형 노즐이동부는, 장방향으로 연장 형성되는 니들몸체의 상부에 형성되며, 외력의 작용에 따라 상기 니들몸체를 승하강시키는 다이어프램과 결합되는 상부플레이트와, 상기 니들몸체의 중하부에서 상부플레이트와 소정거리 이격되어 형성되고, 상기 분리형 노즐고정부에서 상기 몸체 내측면에 인접하여 상부캡을 향해 연장 형성되는 복수개의 가이드봉이 삽입되는 가이드봉삽입홈이 외측부에 형성되는 하부플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 분리형 노즐고정부의 하부 중앙에 형성되며 하부를 향해 직경이 감소되는 제1차폐부 및 상기 분리형 노즐이동부의 하부에 형성되며 상기 제1차폐부의 내주면에 대응되는 형상을 가지는 제2차폐부를 더 포함하고, 상기 상부캡 내부의 압력과 폐수실의 압력 차이에 의해 상기 제2차폐부가 제1차폐부를 향해 이동하여 상호 결합되면서 상기 제1차폐부와 제2차폐부 사이에 형성되는 틈 사이로 폐수실의 폐수를 분출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1차폐부와 제2차폐부가 상호 결합되면서 폐수가 분출되는 폐수통로가 형성되며, 상기 폐수통로는, 상기 분리형 노즐이동부의 중심축을 중심으로 원형으로 배치되는 복수개의 노즐팁 형상으로 이루어지며, 분출되는 폐수가 상기 혼합실 내부의 집속점에 모이도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 폐수통로는, 상부에서 하부를 향해 직경이 좁아지는 원뿔대 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 기체 체류실로부터 흡입되는 공기가 상기 폐수통로를 통해 분출되는 폐수와 교반 충돌하여 상기 혼합실 안으로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 폐수통로의 상부 단면적과 하부 단면적에 대한 비율은 1:0.1~0.9인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 폐수통로는 분출되는 폐수가 상기 혼합실 내부의 집속점에 모이도록 경사지게 형성되되, 상기 경사 각도는 집속점을 기준으로 2~20°인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치는, 수중펌프와, 상기 수중펌프의 일단에서 U자형으로 연장 형성되는 물흡입통로부와, 상기 물흡입통로의 일단과 연결되는 공기공급연장관과, 상기 수중펌프에 대향하여 배치되며 상기 물흡입통로부의 일부를 감싸도록 설치되는 이동식이물질여과망과, 상기 수중펌프에 연결되는 미세기포 발생장치의 일측에 설치되어 청소용 물이 유입되는 청소용물유입부와, 상기 미세기포 발생장치의 일측에 설치되어 청소용 물이 외부로 공급되는 청소용물공급부와, 상기 공기공급연장관으로부터 공급되는 공기를 미세기포 발생장치로 전달하기 위하여, 공기공급연장관과 미세기포 발생장치를 상호 연결하는 공기흡입관을 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 이동식이물질여과망은, 다수의 미세타공이 외주면을 따라 형성되는 여과망본체와, 상기 여과망본체의 상부에 형성되며, 상기 공기공급연장관을 따라 여과망본체를 상하부로 가이드시키는 여과망가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 물흡입통로부의 일단 내부에 설치되며, 물의 역류를 방지하기 위한 역류방지밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치의 흡입압력을 이용하여 멤브레인 필터평막을 손상시키지 않도록 기능하는 멤브레인 필터장치에 있어서, 길이방향을 따라 연장 형성되며 내부에 중공부가 형성된 복수개의 필터플레이트가 소정거리 이격 배치되고, 상기 복수개의 필터플레이트 사이에 삽입 설치되는 멤브레인필터를 포함하는 멤브레인필터케이스와, 상기 필터플레이트의 양측에 형성되는 필터평막과, 상기 필터플레이트 사이에 삽입 설치되는 판형공기주머니스크러버와, 상기 판형공기주머니스크러버를 고정하기 위한 고정틀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 판형공기주머니스크러버는, 상기 필터플레이트 사이에서 길이방향을 따라 연장 형성되는 판형공기주머니와, 상기 판형공기주머니의 양측표면에 돌출 형성되는 돌기표면부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 고정틀의 상하부는 상기 판형공기주머니스크러버를 고정시키면서 폐수를 통과시키기 위하여 일정간격으로 배치되는 폐수통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 판형공기주머니스크러버는 공기주머니 형태로 이루어질 수도 있으며 주기적으로 공기주머니에 공기를 주입하거나 내부의 공기를 흡입 배출시키는 작용에 의해 공기주머니 외측표면에 위치한 스트러버가 멤브레인 필터의 표면에 밀착하면서 멤브레인 필터 표면에 형성되는 케익현상의 이물질을 용이하게 제거할 수 있는 것을 특징으로한다
본 발명에 따른 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치는 수질을 분출하기 위하여 원형으로 배치한 복수 개의 노즐 팁을 경사지게 설치하고 복수개의 노즐팁을 동일하게 이등분 하여 반원형으로 분리시킬 수 있게 하며 혼합실 내부에 분출 폐수가 집속되게 하고, 또한 경사진 폐수 통로를 제공하는 복수 개의 원뿔형상의 분리형 노즐 팁에 의해 공기의 흡입량과 흡입압력이 증가하고 폐수와 공기의 접촉 면적이 증가함에 따라 폐수와 공기의 혼합 효율을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공흡입압력 조절기능 마이크로 버블 발생기는 폐수실 내부와 상부캡 사이에 압력조절 오리피스를 설치하여, 간단한 구조의 청소장치를 이용하여 폐수 분출노즐의 막힘 현상을 청소할 수 있어 제조 및 운영비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 상부캡의 압력을 분출하기 위한 간단한 개폐수단에 의해 청소장치의 승강체에 형성된 분리가 가능한 복수개의 노즐팁을 분리시킴으로서 노즐팁의 단면적을 크게 함으로서 고착된 찌꺼기나 이물질을 제거하는 기계적 방법을 적용하기 때문에 빈번한 청소 작업에 적합하고 내구성과 사용 편리성이 양호한 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래 폐수정화용 미세기포 발생장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치의 단면도.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치의 작동상태도.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치에 있어서, 압력차("a"와 "b")에 따른 이물질 청소모드를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치의 개략도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치에 있어서, 이동식이물질여과망이 결합된 정상운전상태와, 분리된 수동청소상태의 전후상태도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치에 있어서, 정상운전 및 이동식이물질여과망의 자동청소상태를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치에 있어서, 펌프정지 후 이동식이물질여과망이 상부로 이동한 후 수동청소상태를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치에 있어서, 정상운전모드 상태에서 이동식이물질여과망 내부상태를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치에 있어서, 펌프정지 상태에서 자동청소시 이동식이물질여과망 내부상태를 나타내는 도면.
도 13은 종래 평막 침지식 멤브레인 필터장치를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치의 개략도.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치에 있어서, 멤브레인필터플레이트의 상세도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치에 있어서, 정상운전모드에서 이물질에 의한 막힘현상 발생 후 청소가 이루어지는 상태를 도식화한 도면.
도 17은 도 16의 상세과정을 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치에 있어서, 판형공기주머니스크러버의 상세도.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치에 있어서, 정상운전모드에서 정방향 및 역방향 청소모드를 도식화한 도면.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치에 있어서, 물과 공기의 교차주입시 정방향 및 역방향 흐름을 나타내는 도면.
도 21은 도 20에 따른 물과 공기의 교차주입 흐름도.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치의 정상작동 모드를 도식화한 도면.
도 23은 도 22에 따른 흐름도.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치에 있어서, 정방향 청소모드를 도식화한 도면.
도 25는 도 24에 따른 흐름도.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치에 있어서, 역방향 청소모드를 도식화한 도면.
도 27은 도 26에 따른 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 미세기포 발생장치의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치(1)는, 내부에 폐수실(11)이 형성되고, 일측부에 폐수를 유입하기 위한 폐수유입부(13)가 형성되며 타측부에 폐수를 배출하기 위한 폐수배출부(15)가 형성되는 관형의 몸체(10)와, 상기 폐수실(11) 상측 개구를 덮어 폐쇄하도록 상기 몸체(10) 상부에 체결되는 상부캡(20)과, 상기 폐수실(11) 하측 개부를 덮도록 상기 몸체(10) 하부에 연장되게 체결되고, 일측에 공기 공급을 위한 공기유입부(51)가 형성되고 내부에 기체 체류실(53)이 형성되며, 상기 기체 체류실(53) 내부에 혼합실(55)이 구획되어 형성되는 하부캡(50)과, 상기 몸체(10) 하부와 상기 하부캡(50) 사이에 설치되어 상기 폐수실(11)과 상기 기체 체류실(53)을 구획하는 분리형 노즐고정부(60) 및 상기 폐수실(11) 내부에서 장방향으로 연장 형성되며, 상기 분리형 노즐고정부(60)에 연결되어 상하운동하는 분리형 노즐이동부(70)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입압력 조절기능을 갖는 미세기포 발생장치(1)는 상하부가 개구된 관 형상의 몸체(10)와, 상기 몸체(10) 상하부에 각각 결합되는 상부캡(20) 및 하부캡(50)을 포함한다. 상기 상부캡(20)은 몸체(10) 상부를 덮어 폐수실(11)을 형성하고, 상기 상부캡(20)의 하부면과 몸체(10)의 상부면이 서로 밀착된 상태에서 스크류와 같은 제1체결부재(30)를 통해 고정된다. 또한, 상기 몸체(10) 일측에 폐수유입부(13), 타측에는 폐수배출부(15)가 형성되며, 상기 폐수유입부(13)에는 액체 펌프에 의해 이송되는 폐수를 공급하는 폐수 공급관을 결합시킬 수 있고, 이 폐수 공급관을 통하여 폐수를 폐수실(11) 내부로 공급할 수 있다.
다음으로, 상기 하부캡(50)은 폐수실(11)을 외부로부터 차단시키기 위한 구성으로 상기 몸체(10)의 하부를 덮도록 구성된다. 상기 하부캡(50)은 일측에 공기 공급을 위한 공기유입부(51)가 형성되고 내부에 기체 체류실(53)이 형성되며, 상기 기체 체류실(53) 내부에 혼합실(55)이 구획되어 이루어진다. 상기 하부캡(50)의 상부면과 몸체(10)의 하부면은 제2체결부재(40)에 의해 상호 고정될 수 있으며, 상기 몸체(10)와 하부캡(50) 사이에는 후술하는 분리형 노즐고정부(60)가 삽입되어 함께 고정 설치된다.
상기 몸체(10) 하부와 상기 하부캡(50) 사이에 설치되어 상기 폐수실(11)과 상기 기체 체류실(53)을 구획하는 분리형 노즐고정부(60) 및 상기 폐수실(11) 내부에서 장방향으로 연장 형성되며, 상기 분리형 노즐고정부(60)에 연결되어 상하운동하는 분리형 노즐이동부(70)를 포함한다.
상기 분리형 노즐고정부(60)와 분리형 노즐이동부(70)는 상호 작용을 통해, 보다 상세하게는 분리형 노즐이동부(70)가 몸체(10)와 하부캡(50) 사이에 고정 설치된 분리형 노즐고정부(60)를 향해 이동해 상호 결합된다. 상기 분리형 노즐ㅇ이동부(70)는 폐수실(11) 내부에서 장방향으로 연장 형성되는 샤프트형상으로 이루어질 수 있으며, 분리형 노즐이동부(70)가 분리형 노즐고정부(60)를 향해 하강하여 폐수통로(90)를 형성하고, 상기 기체 체류실(53)로부터 흡입되는 공기가 상기 폐수통로(90)를 통해 분출되는 폐수와 교반 충돌하여 미세기포를 생성하면서 상기 혼합실(55) 안으로 유입된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 분리형 노즐이동부(70)는, 장방향으로 연장 형성되는 니들몸체(71)의 상부에 형성되며, 외력의 작용에 따라 상기 니들몸체(71)를 승하강시키는 다이어프램(80)과 결합되는 상부플레이트(73)와, 상기 니들몸체(71)의 중하부에서 상부플레이트(73)와 소정거리 이격되어 형성되고, 상기 분리형 노즐고정부(60)에서 상기 몸체(10) 내측면에 인접하여 상부캡(20)을 향해 연장 형성되는 복수개의 가이드봉(61)이 삽입되는 가이드봉삽입홈(77)이 외측부에 형성되는 하부플레이트(75)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분리형 노즐이동부(70)가 분리형 노즐고정부(60)로부터 어떻게 상하 이동하는지에 대하여 설명하면 아래와 같다. 우선, 분리형 노즐이동부(70)는 폐수실(11) 내부에서 길이방향으로 연장 형성되는 니들몸체(71)가 위치하며 상기 니들몸체(71)는 소정의 직경을 가지는 샤프트 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 니들몸체(71)의 중심축을 공유하면서 상부에 상부플레이트(73)가 형성될 수 있으며, 소정의 직경을 가지는 판형상으로 이루어질 수 있다. 상기 상부플레이트(73)는 외력의 작용에 따라 니들몸체(71)를 승하강시키는 다이어프램(80)과 결합될 수 있는데, 상기 다이어프램(80)의 외측은 상부캡(20)과 몸체(10) 사이에 끼워 고정되며 내측은 상부플레이트(73)와 결합된다. 상기 상부캡(20)의 일측에 형성된 유체유입부(21)로부터 작동유체가 유입되면서 상부캡(20) 내부의 압력이 증가하여 다이어프램(80)이 아래로 휘어짐에 따라 상기 니들몸체(71)가 하강하여 분리형 노즐이동부(70)가 분리형 노즐고정부(60)에 끼워져 폐수통로(90)가 형성된다.
또한, 상기 니들몸체(71)의 중하부에서 상부플레이트(73)와 소정거리 이격되어 하부플레이트(75)가 형성되고, 상기 하부플레이트(75)의 외측부에서는 복수개의 가이드봉삽입홈(77)이 형성될 수 있다. 상기 가이드봉삽입홈(77)은 분리형 노즐고정부(60)에서 상부를 향해 연장 형성되며 몸체(10) 내주면에 인접하여 형성된 복수개의 가이드봉(61)의 개수에 대응되는 개수를 가지며 가이드봉(61)에 의하여 상기 하부플레이트(75)가 상하로 가이드된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 분리형 노즐고정부(60)의 하부 중앙에 형성되며 하부를 향해 직경이 감소되는 제1차폐부(63) 및 상기 분리형 노즐이동부(70)의 하부에 형성되며 상기 제1차폐부(63)의 내주면에 대응되는 형상을 가지는 제2차폐부(79)를 더 포함하고, 상기 상부캡(20) 내부의 압력과 폐수실(11)의 압력 차이에 의해 상기 제2차폐부(79)가 제1차폐부(63)를 향해 이동하여 상호 결합되면서 상기 제1차폐부(63)와 제2차폐부(79) 사이에 형성되는 틈 사이로 폐수실(11)의 폐수를 분출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1차폐부(63)와 제2차폐부(79)가 상호 결합되면서 폐수가 분출되는 폐수통로(90)가 형성되며, 상기 폐수통로(90)는, 상기 분리형 노즐이동부(70)의 중심축을 중심으로 원형으로 배치되는 복수개의 노즐팁 형상으로 이루어지며, 분출되는 폐수가 상기 혼합실(55) 내부의 집속점(P)에 모이도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 분리형 노즐고정부(60)의 하부에 형성되는 제1차폐부(63)와 분리형 노즐이동부(70)의 하부에 형성되는 제2차폐부(79)가 상호 결합되어 하나의 플레이트를 형성하며, 분리형 노즐이동부(70)가 상부로 이동한 상태에서는 서로 분리되어 별도의 통로가 형성되지 않다가, 상기 상부캡(20) 내부압력이 커져 다이어프램(80)이 아래로 휘어지면서, 상기 제1차폐부(63)와 제2차폐부(79)가 서로 결합되고, 이렇게 결합되면서 폐수가 분출되는 폐수통로(90)가 형성되는 것이다. 상기 제1차폐부(63)는 내부에 개구가 형성되는 링 형상으로 이루어지고, 상기 제2차폐부(79)는 제1차폐부(63)의 내주면에 대응되는 형상을 가지 상부에서 하부를 향해 직경이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 상기 제2차폐부(79)가 제1차폐부(63)와 결합되면서 그 사이에 미세한 틈이 형성되고 그 사이로 폐수실(11)의 폐수를 분출시킬 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 제1차폐부(63)와 제2차폐부(79)가 상호 결합되면서 형성되는 폐수통로(90)는, 상기 분리형 노즐이동부(70)의 중심축을 중심으로 원형으로 배치되는 복수개의 노즐팁 형상으로 이루어지며, 분출되는 폐수가 상기 혼합실(55) 내부의 집속점(P)에 모이도록 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 노즐팁 형상의 폐수통로(90)를 통해 폐수실의 폐수를 아래로 분출하게 되고, 상기 공기유입부(51)를 통해 들어온 공기가 기체 체류실(53) 안에서 일시 체류하다가 상기 폐수통로(90)를 통해 분출되는 폐수에서 벤츄리 현상으로부터 발생하는 진공현상에 의해 폐수와 교반 충돌하여 미세기포를 생성하면서 상기 혼합실(55) 안으로 유입된다. 이와 같이 복수 개의 폐수통로(90)를 이용하여 폐수와 공기의 접촉 면적을 증가시킬 수 있기 때문에 공기와 폐수의 혼합효율을 높이고 나아가 오염 폐수의 정화 효율을 향상시키게 된다.
또한, 상기 폐수통로(90)는 분출되는 폐수가 상기 혼합실(55) 내부의 집속점(P)에 모이도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 폐수통로(90)는 상하부가 개구되고 경사진 원뿔대 형상으로 형성되되, 상기 폐수실(11)에 위치한 입구의 직경(D1)이 상기 혼합실(55)에 위치한 출구의 직경(D2)보다 크게 형성된다. 이와 같이, 상기 폐수통로(90)는 입구에서 출구로 갈수록 단면적이 감소하게 되고, 상부 단면적과 하부 단면적에 대한 비율은 1 : 0.1~0.9 로 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 폐수통로(90)는 분출되는 폐수가 상기 혼합실(55) 내부의 집속점(P)에 모이도록 경사지게 형성되되, 상기 경사 각도는 집속점을 기준으로 2~20°인 것을 특징으로 한다.
상기 분리형 노즐이동부(70)가 상하부로 이동하면서 폐수통로(90)에 끼어있던 이물질 등을 청소하는 방식에 대한 실시예를 개시하면 아래와 같다. 펌프 정지시에는 상기 오리피스(100)를 통하여 폐수실(11)과 상부캡(20)의 압력이 동일하게 유지되며 펌프 가동시에는 폐수유입부(13)를 통하여 일정압력의 폐수가 유입되어 폐수실(11)의 압력이 상부캡(20) 내부 압력보다 일정시간 높게 유지되므로 분리형 노즐이동부(70)가 상부로 이동하여 분리형 노즐고정부(60)에서 일정간격 이상 분리된 상태를 유지하게 되므로 분리되기 전에 상기 폐수통로(90)에 끼었던 이물질이 방출될 수 있다. 펌프 가동 후 폐수실(11)의 폐수가 오리피스(100)를 통하여 상부캡(20)으로 폐수가 유입되므로 오리피스(100)의 구경에 따른 일정시간 후 상부캡(20) 내부에 압력이 형성되어 분리형 노즐이동부(70)가 하강하여 정상가동 모드로 가동된다.
상기 상부캡(20)에 일정압력이 형성되어 정상작동하는 상태에서 상부캡압력조절변(110)의 개폐 단면적 크기를 조절하면, 이에 따라 상부캡(20)의 압력이 변화하게 된다. 따라서, 상부캡(20)과 폐수실(11)의 압력차에 의해 분리형 노즐이동부(70)가 이동하게 되며 이동간격에 따라 폐수가 분출되는 폐수통로(90)의 크기가 변화하게 되고 이에 따라 폐수의 분출량과 분출속도가 변화하게 되어 흡입공기량과 압력이 변화하게 된다. 즉, 청소모드와 교반모드에서는 상기 상부캡 압력조절변(110)을 최대로 열어 상부캡(20) 압력을 최대로 낮게 유지시키면 분리형 노즐고정부(60)와 분리형 노즐이동부(70)가 분리되어 폐수통로(90)가 분할되면서 정상작동상태에서 부착된 이물질이 분출되게 되어 청소기능이 수행되게 되고 폐수의 토출량도 최대로 유지되므로 단순 교반모드로 가동된다. 상기 상부캡 압력조절변(110)의 형태는 비례식 조절변 방식 또는 다수개의 오리피스 형상의 조절방식을 사용하여 단순하면서도 정밀하게 조절할 수 있다.
특히, 도 1에 도시된 종래기술에서는 상부캡(20)에 가해지는 유체가 외부에서 공급되는 압축공기를 이용하는 반면, 본 발명에서는 펌프의 토출 수압을 이용하여, 즉 폐수배출부(15)에서 배출되는 폐수를 이용하게 됨으로써 경제적이면서도 간단한 제어가 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펌프흡입 여과망 청소장치(100)는, 수중펌프(110)와, 상기 수중펌프(110)의 일단에서 U자형으로 연장 형성되는 물흡입통로부(120)와, 상기 물흡입통로부(120)의 일단과 연결되는 공기공급연장관(130)과, 상기 수중펌프(110)에 대향하여 배치되며 상기 물흡입통로부(120)의 일부를 감싸도록 설치되는 이동식이물질여과망(140)과, 상기 수중펌프(110)에 연결되는 미세기포 발생장치의 일측에 설치되어 청소용 물이 유입되는 청소용물유입부(150)와, 상기 미세기포 발생장치의 일측에 설치되어 청소용 물이 외부로 공급되는 청소용물공급부(160)와, 상기 공기공급연장관(130)으로부터 공급되는 공기를 미세기포 발생장치로 전달하기 위하여, 공기공급연장관(130)과 미세기포 발생장치를 상호 연결하는 공기흡입관(170)을 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 이동식이물질여과망(140)은, 다수의 미세타공이 외주면을 따라 형성되는 여과망본체(141)와, 상기 여과망본체(141)의 상부에 형성되며, 상기 공기공급연장관(130)을 따라 여과망본체(141)를 상하부로 가이드시키는 여과망가이드(143)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 물흡입통로부(120)의 일단 내부에 설치되며, 물의 역류를 방지하기 위한 역류방지밸브(121)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 흡입압력 조절형 미세기포 발생장치를 수중형 펌프에 적용 시 펌프 흡입구 여과망의 자동청소기능을 설명하면 아래와 같다.
종래의 수중형 펌프의 여과망은 펌프의 하부에 위치하여 바닥에 쌓여있는 다량의 이물질을 흡입하게 되므로 여과망이 빈번하게 막히는 현상이 발생함으로 여과망 청소를 위해서 펌프를 견인하여 청소해야 하는 등 인력소모와 비용이 발생하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해서 본 발명은 펌프 흡입구의 위치를 펌프의 하부가 아닌 상부에 위치시키고 이동식이물질여과망(140)을 분리형으로 하여 이동식이물질여과망(140)을 들어 올려 청소하는 방법과 자동으로 청소시에는 여과망을 들어올리지 않고 펌프를 정지시킨 후 공기공급연장관(130)을 통하여 일정압력의 공기를 주입하면 비중이 가벼운 공기는 하부에 위치한 상기 물흡입통로부(120)로 향하지 않고 역류방지밸브(121)가 공기압력에 의해 열려 상부에 위치한 이동식이물질여과망(140)으로 분출됨으로써 이동식이물질여과망(140) 외측에 누적된 이물질을 자동으로 청소하게 된다.
이를 수중 펌프 일체형에 적용할 경우 오염된 수질의 수중 바닥에서 펌프상부의 일정높이로 여과망을 설치하여 수중 바닥에 다량으로 쌓여있는 비중이 폐수보다 무거운 모래 등 이물질이 펌프로 흡입되는 것을 방지함으로서 펌프의 수명을 연장하고 흡입구의 이동식이물질여과망(140)에 누적되는 이물질을 펌프를 꺼내지 않고 수중에서 주기적으로 수동, 자동으로 제거함으로써 막힘으로 인한 고장을 편리하게 미연에 방지할 수 있게 된다.
종래의 평막 침지식 멤브레인 필터장치는 처리수조 내 하부에 설치되고, 오염된 물을 외부에 위치한 펌프의 흡입압력을 이용하여 멤브레인의 작은 기공을 통과시켜 오염수를 정수하는 방식으로서 필터막 청소수단으로 수직으로 세워진 틀에 다수의 평막을 일정간격으로 위치시키고 하부에 산기관을 설치하여 외부에 위치한 공기압축기를 이용하여 공기를 산기관에 공급 산기관에서 발생하는 기포를 이용하고 있으나 폐수의 종류에 따라 단순한 기포접촉에 의해 청소가 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치의 흡입압력을 이용하여 멤브레인 필터평막을 손상시키지 않도록 기능하는 멤브레인 필터장치(1000)에 있어서, 길이방향을 따라 연장 형성되며 내부에 중공부가 형성된 복수개의 필터플레이트(1011)가 소정거리 이격 배치되고, 상기 복수개의 필터플레이트(1011) 사이에 삽입 설치되는 멤브레인필터(1013)를 포함하는 멤브레인필터케이스(1010)와, 상기 필터플레이트(1011)의 양측에 형성되는 필터평막(1020)과, 상기 필터플레이트(1011) 사이에 삽입 설치되는 판형공기주머니스크러버(1030)와, 상기 판형공기주머니스크러버(1030)를 고정하기 위한 고정틀(1040)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터플레이트(1011)는 내부에 유체가 유입될 수 있는 중공부가 형성되며 길이방향으로 연장 형성되는 구조를 가지며, 상기 필터플레이트(1011)의 양측에 필터평막(1020)이 설치된다. 여기서, 상기 필터플레이트(1011) 내부의 진공압에 의해 오염수가 필터평막(1020)을 통과하면서 정수가 이루어지고 일정시간이 경과하면 오염수에 존재하는 다양한 종류의 오염물질이 상기 필터평막(1020)의 외측에 결합되면서 기공 및 표면이 막히는 현상이 발생하여 필터효율을 떨어뜨리게 되고, 이러한 이물질을 보다 효율적으로 제거하기 위하여 필터플레이트(1011) 사이, 보다 상세하게는 필터평막(1020) 사이에 삽입 설치되는 판형공기주머니스크러버(1030)에 의하여 이물질을 제거하게 된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 고정틀(1040)의 상하부는 상기 판형공기주머니스크러버(1030)를 고정시키면서 폐수를 통과시키기 위하여 일정간격으로 배치되는 폐수통로(1041)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 판형공기주머니스크러버(1030)는, 상기 필터플레이트(1011) 사이에서 길이방향을 따라 연장 형성되는 판형공기주머니(1031)와, 상기 판형공기주머니(1031)의 양측표면에 돌출 형성되는 돌기표면부(1033)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 판형공기주머니스크러버(1030)는 소정의 면적을 가지는 판 형상의 공기주머니 형상으로 이루어질 수 있으며 그 양측면에서 돌출 형성되는 돌기표면부(1033)에 의하여 세척기능을 수행하는데, 상기 판형공기주머니스크러버(1030)에 일정압력의 공기가 유입되면 판 평상의 공기주머니가 팽창되면서 팽창압에 의해 필터평막(1020)의 표면에 접착된 이물질을 씻어내게 되고, 높은 진공압에 의해 필터평막(1020)의 표면과 판형공기주머니스크러버(1030)의 돌기표면부(1033) 사이를 고속으로 통과하는 물과 공기 혼합유체의 교차 충격에 의해 필터평막(1020)의 표면에 누적된 이물질을 물리적인 힘으로 씻어내게 되고, 특히 후술하는 청소모드에서 멤브레인필터케이스(1010) 내의 진공압에 의해 필터평막(1020)이 필터플레이트(1011)로부터 다소 부풀게 되면서 판형공기주머니스크러버(1030)에 접촉하여 보다 용이한 이물질 제거작업이 이루어지게 된다.
본 발명의 흡입압력 조절형 미세기포발생장치를 이용한 멤브레인 필터의 작동방식은 광범위한 압력조절 범위(20~950kpa)를 가지고 있어 일반펌프의 고정압(100~350kpa 이하)에 비하여 흡입압력이 높은 장점과 압축성인 공기의 진공압력을 이용함으로 멤브레인 필터의 막에 워터해머현상과 같은 충격이 가해지지 않아 평막이 손상되지 않는 장점이 있으므로 역류세척(backwashing) 청소기능이 가능하게 된다.
그에 대한 구체적일 실시예를 개시하면 아래와 같다.
1) 정상운전모드에 있어서,
멤브레인 필터를 포함한 전체 시스템이 정상적으로 작동하는 상태에서 멤브레인 필터장치(1000)의 처리수출구(1100)는 미세기포 발생장치(1)의 공기유입부(51)와 제1밸브(a), 흡입탱크(1200) 그리고 제2밸브(s)를 경유하여 연결되며, 폐수입구(1300)는 제3밸브(NW2)를 거쳐 정화하고자하는 처리수조와 연결되며 폐수출구(1400)는 제4밸브(NW1)을 경유하여 미세기포 발생장치(1)의 공기유입부(51)에 각각 연결된다.
a. 초기 멤브레인 필터장치에 폐수를 채우기 위한 상태(제1밸브(a) : close , 제3, 4밸브(NW2, NW1) : open)에서, 상기 미세기포 발생장치(1)가 정상작동모드로 운전 시, 공기유입부(51)의 흡입력에 의해 폐수탱크내의 폐수가 멤브레인필터케이스(1010)에 채워진다.
b. 다음으로, 정상운전모드로 전환(제4밸브(NW1) : close(간헐적 open) , 제1밸브(a) : open , 제2밸브(s) : open(간헐적 close) , 제5밸브(b) : close(간헐적 open))하게 되면, 미세기포 발생장치(1)의 공기유입부(51)와 연결된 흡입탱크(1200) 내부에 진공압이 형성되므로 진공압에 의한 흡입력으로 필터평막(1020)을 통해 정화된 물이 흡입탱크(1200)로 유입되어 저장된다. 일정시간 경과 후, 흡입탱크(1200) 내부에 정화수가 채워질 경우, 제1밸브(a)를 닫고, 제2밸브(s) 및 제5밸브(b)를 개방시킨 후, 제6밸브(d)를 개방하여 처리수를 방류하게 된다.
c. 정상모드 운전 중 간헐적으로 멤브레인필터(1013)의 기공 막힘을 청소하기 위하여 일정주기로 제2밸브(s)를 폐쇄하면서 동시에 제5밸브(b)를 개방시키며 동시에 판형공기주머니스크러버(1030)에 공기를 주입시키면 멤브레인필터(1013) 내측에 급격한 압력변화가 발생하게 되고, 이러한 압력변화에 의해 멤브레인 필터(1013)의 기공에 끼인 이물질이 공기와 물이 혼합된 비압축성 충격 역류파 현상(air - water backwashing impact)에 의해 멤브레인필터(1013)의 기공에 끼인 이물질이 제거됨과 동시에 판형공기주머니스크러버(1030)가 양쪽으로 팽창하면서 표면이 멤브레인 필터평막(1020) 표면에 밀착하면서 마찰에 의해 멤브레인필터(1013) 표면에 달라붙은 이물질도 제거된다.
2) 멤브레인 필터의 기공 및 표면막힘 청소모드
본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 필터장치(1000)의 청소효과를 높이기 위하여 폐수와 공기의 혼합유체의 흐름방향을 일정주기로 변화시키기 위한 방식을 개시한다.
a. 정방향 유체흐름 모드에 있어서, 제1밸브(a), 제7밸브(RW1), 제8밸브(RW2), 제9밸브(Ra) 모두 닫힘상태를 유지하고, 제3밸브(NW2)와 제10밸브(Na)는 간헐적으로 닫힘과 열림상태를 반복하여 유지된다(제3밸브(NW2)가 열릴 때에는 제10밸브(Na)는 닫히고, 반대로 제10밸브(Na)가 열릴 때에는 제3밸브(NW2)가 닫힘). 청소모드로 전환함에 따라, 제1밸브(a)가 닫히고 제4밸브(NW1)가 열림으로써 높은 흡입력에 의해 멤브레인필터케이스(1010) 내의 물이 미세기포 발생장치(1)의 공기유입부(51)로 고속으로 흡입된다. 여기서, 폐수탱크로부터 멤브레인필터(1013)로 폐수가 유입되는데 비중이 크고 비압축성인 물의 물리적 특성상 흐름의 가속도가 느려 물을 단독으로 이용해서 청소를 실시할 경우 청소 효율이 낮다는 단점이 있다. 그에 따라, 물이 비해 비중이 가볍고 압축성인 공기를 교대로 투입시킴으로써 유체흐름 속도를 증폭시켜 필터평막(1020) 사이 통로를 통과시키게 되는데, 필터평막(1020) 사이의 판형공기주머니스크러버(1030)의 돌기표면부(1033)가 고속으로 통과하는 물과 공기 혼합유체에 의해 진동과 함께 유체흐름방향으로 이동하면서 필터평막(1020)의 표면에 누적된 이물질을 물리적인 힘으로 씻어낼 수 있게 된다. 또한, 청소모드에서도 제5밸브(b)를 간헐적으로 작동하게 되는데, 상기 제5밸브(b)가 열릴 때, 멤브레인필터케이스(1010) 내의 진공압에 의해 필터평막(1020)이 필터플레이트(1011)로부터 다소 부풀게 되면서 판형공기주머니스크러버(1030)에 접촉하게 됨으로써 청소효율이 향상될 수 있다.
b. 역방향 유체흐름 모드는, 청소 효율을 보다 높이기 위한 일 실시예로, 정방향 청소모드와 유체의 흐름 방향이 반대로 이루어진다. 우선, 제4밸브(NW1), 제3밸브(NW2), 제10밸브(Na)는 닫힌상태로, 제8밸브(RW2)는 열린상태로, 그리고 제7밸브(RW1) 및 제9밸브(Ra)은 상호 반대로 열림과 닫힘 상태를 간헐적으로 반복하는 상태로 이루어진다. 이렇게 공기의 진공 흡입력을 이용한 공기와 물의 혼합 유체에 의한 멤브레인 필터장치(1000)의 청소과정은 일반적인 펌프의 흡입력을 이용한 종래방식에 비하여 청소효율이 높고 비압축성 물의 중력과 중력 가속도에 의한 충격에 의해 평막이 쉽게 손상되는 반면, 압축성 공기를 함께 사용함으로써 필터평막(1020)의 수명까지 연장시킬 수 있다는 장점이 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 미세기포 발생장치
10 : 몸체
11 : 폐수실
13 : 폐수유입부
15 : 폐수배출부
20 : 상부캡
21 : 유체유입부
30 : 제1체결부재
40 : 제2체결부재
50 : 하부캡
51 : 공기유입부
53 : 기체 체류실
55 : 혼합실
60 : 분리형 노즐고정부
61 : 가이드봉
63 : 제1차폐부
70 : 분리형 노즐이동부
71 : 니들몸체
73 : 상부플레이트
75 : 하부플레이트
77 : 가이드봉삽입홈
79 : 제2차폐부
80 : 다이어프램
90 : 폐수통로
P : 집속점
100 : 펌프흡입 여과망 청소장치
110 : 수중펌프
120 : 물흡입통로부
121 : 역류방지밸브
130 : 공기공급연장관
140 : 이동식이물질여과망
141 : 여과망본체
143 : 여과망가이드
150 : 청소용물유입부
160 : 청소용물공급부
170 : 공기흡입관
1000 : 멤브레인 필터장치
1010 : 멤브레인필터케이스
1011 : 필터플레이트
1013 : 멤브레인필터
1020 : 필터평막
1030 : 판형공기주머니스크러버
1031 : 중심축부
1033 : 돌기표면부
1040 : 고정틀
1041 : 폐수통로
1100 : 처리수출구
1200 : 흡입탱크
1300 : 폐수입구
1400 : 폐수출구
a : 제1밸브
s : 제2밸브
NW2 : 제3밸브
NW1 : 제4밸브
b : 제5밸브
d : 제6밸브
RW1 : 제7밸브
RW2 : 제8밸브
Ra : 제9밸브
Na : 제10밸브

Claims (14)

  1. 내부에 폐수실이 형성되고, 일측부에 폐수를 유입하기 위한 폐수유입부가 형성되며 타측부에 폐수를 배출하기 위한 폐수배출부가 형성되는 관형의 몸체;
    상기 폐수실 상측 개구를 덮어 폐쇄하도록 상기 몸체 상부에 체결되는 상부캡;
    상기 폐수실 하측 개부를 덮도록 상기 몸체 하부에 연장되게 체결되고, 일측에 공기 공급을 위한 공기유입부가 형성되고 내부에 기체 체류실이 형성되며, 상기 기체 체류실 내부에 혼합실이 구획되어 형성되는 하부캡;
    상기 몸체 하부와 상기 하부캡 사이에 설치되어 상기 폐수실과 상기 기체 체류실을 구획하는 분리형 노즐고정부; 및
    상기 폐수실 내부에서 장방향으로 연장 형성되며, 상기 분리형 노즐고정부에 연결되어 상하운동하는 분리형 노즐이동부;
    를 포함하는 미세기포 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리형 노즐이동부는,
    장방향으로 연장 형성되는 니들몸체의 상부에 형성되며, 외력의 작용에 따라 상기 니들몸체를 승하강시키는 다이어프램과 결합되는 상부플레이트와,
    상기 니들몸체의 중하부에서 상부플레이트와 소정거리 이격되어 형성되고, 상기 분리형 노즐고정부에서 상기 몸체 내측면에 인접하여 상부캡을 향해 연장 형성되는 복수개의 가이드봉이 삽입되는 가이드봉삽입홈이 외측부에 형성되는 하부플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리형 노즐고정부의 하부 중앙에 형성되며 하부를 향해 직경이 감소되는 제1차폐부 및 상기 분리형 노즐이동부의 하부에 형성되며 상기 제1차폐부의 내주면에 대응되는 형상을 가지는 제2차폐부를 더 포함하고,
    상기 상부캡 내부의 압력과 폐수실의 압력 차이에 의해 상기 제2차폐부가 제1차폐부를 향해 이동하여 상호 결합되면서 상기 제1차폐부와 제2차폐부 사이에 형성되는 틈 사이로 폐수실의 폐수를 분출하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1차폐부와 제2차폐부가 상호 결합되면서 폐수가 분출되는 폐수통로가 형성되며,
    상기 폐수통로는, 상기 분리형 노즐이동부의 중심축을 중심으로 원형으로 배치되는 복수개의 노즐팁 형상으로 이루어지며, 분출되는 폐수가 상기 혼합실 내부의 집속점에 모이도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폐수통로는, 상부에서 하부를 향해 직경이 좁아지는 원뿔대 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기체 체류실로부터 흡입되는 공기가 상기 폐수통로를 통해 분출되는 폐수와 교반 충돌하여 상기 혼합실 안으로 유입되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 폐수통로의 상부 단면적과 하부 단면적에 대한 비율은 1:0.1~0.9인 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 폐수통로는 분출되는 폐수가 상기 혼합실 내부의 집속점에 모이도록 경사지게 형성되되,
    상기 경사 각도는 집속점을 기준으로 2~20°인 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
  9. 제1항에 따른 미세기포 발생장치를 이용한 펌프흡입 여과망 청소장치에 있어서,
    수중펌프;
    상기 수중펌프의 일단에서 U자형으로 연장 형성되는 물흡입통로부;
    상기 물흡입통로부의 일단과 연결되는 공기공급연장관;
    상기 수중펌프에 대향하여 배치되며 상기 물흡입통로부의 일부를 감싸도록 설치되는 이동식이물질여과망;
    상기 수중펌프에 연결되는 미세기포 발생장치의 일측에 설치되어 청소용 물이 유입되는 청소용물유입부;
    상기 미세기포 발생장치의 일측에 설치되어 청소용 물이 외부로 공급되는 청소용물공급부;
    상기 공기공급연장관으로부터 공급되는 공기를 미세기포 발생장치로 전달하기 위하여, 공기공급연장관과 미세기포 발생장치를 상호 연결하는 공기흡입관;
    를 포함하는 펌프흡입 여과망 청소장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이동식이물질여과망은,
    다수의 미세타공이 외주면을 따라 형성되는 여과망본체와, 상기 여과망본체의 상부에 형성되며, 상기 공기공급연장관을 따라 여과망본체를 상하부로 가이드시키는 여과망가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프흡입 여과망 청소장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 물흡입통로부의 일단 내부에 설치되며, 물의 역류를 방지하기 위한 역류방지밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프흡입 여과망 청소장치.
  12. 제1항에 따른 미세기포 발생장치의 흡입압력을 이용하여 멤브레인 필터평막을 손상시키지 않도록 기능하는 멤브레인 필터장치에 있어서,
    길이방향을 따라 연장 형성되며 내부에 중공부가 형성된 복수개의 필터플레이트가 소정거리 이격 배치되고, 상기 복수개의 필터플레이트 사이에 삽입 설치되는 멤브레인필터를 포함하는 멤브레인필터케이스;
    상기 필터플레이트의 양측에 형성되는 필터평막;
    상기 필터플레이트 사이에 삽입 설치되는 판형공기주머니스크러버;
    상기 판형공기주머니스크러버를 고정하기 위한 고정틀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 판형공기주머니스크러버는,
    상기 필터플레이트 사이에서 길이방향을 따라 연장 형성되는 판형공기주머니와,
    상기 판형공기주머니의 양측표면에 돌출 형성되는 돌기표면부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 고정틀의 상하부는 상기 판형공기주머니스크러버를 고정시키면서 폐수를 통과시키기 위하여 일정간격으로 배치되는 폐수통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101108279B1 (ko) 2009-08-05 2012-01-31 위성수 마이크로 버블 디퓨져
KR20160000907A (ko) * 2014-06-25 2016-01-06 이앤티코리아 주식회사 이중 공기관을 구비한 마이크로 버블 디퓨져 및 폐수처리 시스템
KR20160132314A (ko) * 2015-05-08 2016-11-17 이앤티코리아 주식회사 폐수 정화용 마이크로 버블 디퓨져
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