WO2015088259A1 - 침지식 여과 장치 - Google Patents

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WO2015088259A1
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filtration
tank
backwash
water
membrane cassette
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PCT/KR2014/012181
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문희완
노정민
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코오롱인더스트리 주식회사
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    • B01D2321/18—Use of gases
    • B01D2321/185—Aeration

Definitions

  • the present invention relates to a submerged filtration device, and more particularly, can be easily installed, safe and comfortable maintenance, can significantly save energy, occupy a relatively small space, It is about.
  • Water treatment methods for removing contaminants from fluids and purifying them include heating or phase change and filtering membranes.
  • the method of using the filtration membrane has an advantage that the process reliability is higher than that of the method using heating or phase change.
  • the use of a filtration membrane does not require an operation such as heating, it is possible to prevent the microorganism from being affected by heat in the separation step using the microorganism.
  • Filtration membranes have been widely used in the field of precision filtration such as sterile water, drinking water, ultrapure water production, but recently, sewage / wastewater treatment, solid-liquid separation in septic tanks, removal of suspended solids (SS) from industrial wastewater, filtration of river water, Filtration of industrial water, filtration of swimming pool water, and the like have expanded its application range.
  • Filtration methods using membranes can be classified into submerged and pressurized according to their operation.
  • a filtration membrane in the form of a flat membrane or a hollow fiber membrane is immersed in the raw water while the raw water to be treated is filled in a filtration tank formed below the surface of ground.
  • a negative pressure is applied while the filtration membrane is immersed in raw water to generate a transmembrane pressure. Due to the transmembrane pressure, only fluids except contaminants selectively penetrate the filtration membrane.
  • the pressure type Since the hollow fiber membrane bundles are present at a high packing density in the module case, the pressure type has a disadvantage in that the hollow fiber membranes are relatively vulnerable to contamination of the hollow fiber membranes compared to the immersion type. Therefore, immersion is mainly used to treat water with a relatively high concentration of pollutants.
  • the immersion type is manufactured and installed in a cassette unit, and the filtration membrane cassette includes a frame structure, a plurality of immersion filtration membrane modules mounted on the frame structure, an air diffuser, and the like.
  • the immersion type is not only inconvenient but also dangerous in that it requires a person to descend into the filtration tank formed below the ground. .
  • a filtration tank instead of forming a filtration tank under the ground, it may be considered to use a filtration tank disposed on the ground.
  • a pipe for supplying raw water to the filtration tank, a pipe for transporting the filtered water produced by the filtration membrane module immersed in the raw water of the filtration tank, a pump for providing a negative pressure to the filtration membrane module, and a gas to the diffuser When various parts and pipes, such as a blower for providing, are arranged in parallel with the filtration tank, the configuration of the filtration device is not only complicated, but also a problem that the footprint of the filtration device is too large.
  • a part of the filtrate produced by the filtration membrane module is supplied to a backwash water bath through a predetermined path and then stored there and then flows in the reverse direction by a backwashing pump and finally Contaminants adhering to the surface while passing through the filtration membrane are separated from the filtration membrane.
  • the filtration pump is stopped during the backwashing process.
  • the backwash pump is stopped during the filtration operation.
  • the present invention relates to an immersion filtration device capable of preventing problems caused by the above limitations and disadvantages of the related art.
  • One aspect of the present invention is to provide a submerged filtration apparatus which can be safely and comfortably maintained, which can significantly save energy, and occupy a relatively small space.
  • Another aspect of the invention is that it can be easily installed, can be safely and comfortably maintained, can significantly save energy, occupy a relatively small space, as well as the release of bubbles ejected from the diffuser during filtration operations. It is to provide a submerged filtration device that enables observation.
  • Another aspect of the invention is that it can be easily installed, can be safely and comfortably maintained, can significantly save energy, occupy a relatively small space, and requires water treatment once assembled It is to provide a highly integrated immersion filtration device that can be transported to the place.
  • a filtration bath located on the ground; A filtration membrane cassette mounted in the filtration tank; And a first guide disposed in the filtration tank, the first guide guiding the filtration membrane cassette when the filtration membrane cassette is drawn into the filtration tank for mounting in the filtration tank.
  • the first guide may extend in a direction parallel to a drawing direction of the filtration membrane cassette into the filtration tank.
  • the first guide may be an inner feed water pipe for supplying raw water to be treated into the filtration tank or an inner air pipe for supplying air for acid cleaning to the filter membrane cassette. have.
  • the submerged filtration device may further include a second guide disposed in the filtration tank and guiding the filtration membrane cassette when the filtration membrane cassette is drawn into the filtration tank for mounting in the filtration tank.
  • the filtration membrane cassette has a frame structure; A plurality of filtration membrane modules mounted on the frame structure; And an air diffuser coupled to the frame structure to blow bubbles into the filtration membrane modules, wherein the second guide may be an inner air pipe for supplying air to the air diffuser. have.
  • the submerged filtration device comprises a feed water source; And a blower, wherein the raw water source supplies the raw water to the internal raw water pipe through a feed water inlet formed at the bottom of the filtration tank, and the blower is air formed at the bottom of the filtration tank. Air may be supplied to the internal air pipe through an air inlet.
  • the submerged filtration device may further include a flexible hose connecting the internal air pipe and the diffuser.
  • Filtrate water produced by the filtration membrane cassette may be discharged through a filtrate outlet formed at the bottom of the filtration tank.
  • the submerged filtration device may further include a backwash water bath into which the filtered water discharged through the filtered water outlet is introduced.
  • the submerged filtration device includes a filtered water storage tank; And a float valve allowing the filtered water discharged from the filtration tank to flow through the backwash tank and to the filtrate storage tank after the level of the filtrate in the backwash tank reaches a predetermined level. Can be.
  • the submerged filtration device further includes a pipe for guiding the filtrate flow from the filtrate outlet to the filtrate storage tank, wherein the pipe may pass through the backwash bath.
  • the submerged filtration device may include a pump for providing a negative pressure to the filtration membrane cassette or the backwash bath; A first 3-way valve to provide the negative pressure only to the filtration membrane cassette during the filtration operation, and to provide the negative pressure only to the backwash water tank during the backwash operation; And during the filtration operation, the filtration water provided from the filtration membrane cassette flows only to the backwash tank through the pump, and during the backwash operation, the backwash water provided from the backwash tank flows only through the pump into the filtration membrane cassette. It may further comprise a two-way valve.
  • the filtration tank may have a transparent window.
  • the transparent window may be openable.
  • the submerged filtration device may further comprise a container having the filtration tank therein.
  • a feed water inlet and a filtrate outlet are respectively formed in the filtration tank, and the container includes a feed water inlet port and a filtrate outlet port and must be treated.
  • Raw water may be sequentially passed through the raw water inlet port and the raw water inlet to be introduced into the filtration tank, and the filtered water produced by the filtration membrane cassette may be sequentially passed through the filtrate outlet and the filtrate discharge port to be discharged from the container.
  • the submerged filtration device may further include a backwash water bath disposed in the container and storing at least a portion of the filtrate produced by the filtration membrane cassette and discharged from the filtration tank through the filtration water outlet. have.
  • the submerged filtration apparatus may include a float valve configured to allow the filtered water discharged from the filtration tank to pass through the backwash tank as it is and flow only to the filtered water discharge port after the filtered water level reaches a predetermined level. float valve) may be further included in the backwash bath.
  • a backwash water outlet is formed in the backwash tank, the filtration membrane cassette includes an acid unit for cleaning the filtration membrane, an air inlet is further formed in the filtration tank, and the immersion type filtration apparatus includes the filtered water.
  • a first pump for providing a negative pressure to the filtration membrane cassette through an outlet or for providing a negative pressure to the backwash tank through the backwash water outlet;
  • a first three-way valve such that the negative pressure from the first pump is provided only to the filtration membrane cassette during the filtration operation and only to the backwash bath during the backwash operation;
  • a second three-way valve allowing the filtered water produced by the filtration membrane cassette to flow only into the backwash tank during the filtration operation, and allowing the filtered water provided from the backwash tank to flow only into the filtration membrane cassette during the backwash operation;
  • a blower for supplying gas to the diffuser through the air inlet;
  • a control unit for controlling the operation of the first pump, the first and second three-way valves, and the blower, and the first pump
  • a chemical inlet is further formed in the filtration tank, and the immersion filtration device includes: a chemical storage unit in the container; And a second pump for supplying a chemical in the chemical storage unit into the filtration tank through the chemical inlet, and an operation of the second pump may be controlled by the controller.
  • An overflow outlet is further formed in the filtration tank so that an overflow generated when the raw water in the filtration tank is higher than a predetermined level can be sequentially discharged from the container through the overflow outlet and the overflow discharge port.
  • the container may further comprise an overflow outlet port.
  • a sludge outlet is further formed in the filtration tank so that concentrated water and sludge accumulated in the filtration tank may be sequentially discharged from the container through the sludge discharge port and the sludge discharge port.
  • the container may further comprise a sludge outlet port.
  • the filtration device of the present invention is submerged, it is not only necessary to connect the filtration tank to the pipes in a manner similar to the pressurized filtration device, but also to automatically fasten to at least some of the pipes when the filtration membrane cassette is mounted in the filtration bath. And in terms of the convenience of installation there is an advantage comparable to the pressurized filtration device.
  • the filtration tank of the submerged filtration device of the present invention is located on the ground, maintenance of the filtration device can be performed more safely and conveniently, and the sludge generated in the filtration tank can be naturally discharged by gravity.
  • the filtration device of the invention has excellent drain efficiency.
  • the submerged filtration device of the present invention is not only advantageous for standardization, but because it is installed on the ground, the commercial property can be improved by making the appearance of the filtration tank beautiful.
  • the space occupied by the submerged filtration device can be minimized, thus making it compact.
  • the filtered device can have a high commerciality by being a single sales unit.
  • the filtration tank installed on the ground has a transparent window, it is possible to observe the bubbles ejected from the diffuser during the filtration operation. Therefore, when the air blown out from the diffuser is concentrated on one side and even cleaning of the entire filtration membrane becomes impossible, such an error can be immediately recognized, and as a result, it is possible to promptly maintain it. .
  • the fastening state of the filtration water discharge pipe of the filtration membrane cassette and the filtration water outlet of the filtration tank can be observed from the outside of the filtration tank through the transparent window. Therefore, the fastening of the filtered water discharge pipe and the filtered water outlet may be easily performed.
  • the transparent window openable, it is possible not only to rearrange the diffusers in a state where the filter membrane cassette is mounted in the filter tank, but also to directly connect the filtered water discharge pipe and the filtered water outlet when the filter membrane cassette is introduced into the filter tank. You can also control with.
  • the submerged filtration device of the present invention can be moved to a place requiring water treatment in an assembled state, so it is suitable for a place requiring small water treatment, mass production of the filtration device is possible, and can be sold in containers. It has excellent marketability.
  • FIG. 1 is a perspective view of an immersion filtration device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 illustrates the structure of the guide for the insertion / withdrawal of the filter membrane cassette according to an embodiment of the present invention
  • FIG 3 illustrates a means according to an embodiment of the invention for connecting an internal air pipe and an air diffuser
  • FIG. 4 is a perspective view of a filtration tank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a filtration tank according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view of an immersion filtration device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a container of the submerged filtration device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an immersion filtration device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an immersion filtration device according to another embodiment of the present invention.
  • the immersion type filtration apparatus includes a filtration tank 210 and a filtration membrane cassette 100 mounted in the filtration tank 210 positioned on the ground and receiving raw water to be treated. It includes.
  • the filtration membrane cassette 100 may be drawn into or withdrawn from the filtration tank 210.
  • the filter membrane cassette 100 includes a frame structure 110, a plurality of filter membrane modules 120 mounted to be arranged in parallel with each other in the frame structure 110, and a collection of filtered water produced by the filter membrane modules 120. Bubbles are blown toward the filtration membrane modules 120 in order to prevent contamination of the water pipe 130, the filtration water discharge pipe 140 connected in fluid communication with the collection pipe 130, and the filtration membrane modules 120. It includes a diffuser 150 that can be.
  • the filtration membrane module 120 is a horizontal hollow fiber membrane module 120. That is, the filtration membrane module 120 includes first and second headers 121 and 122 and a bundle of hollow fiber membranes 123 therebetween, and the longitudinal direction of the hollow fiber membrane 123 is the filtration tank 210.
  • the filtration membrane module 120 allows the filtration tank 210 to be substantially parallel to the water surface of the raw water to be treated in the water and the longitudinal direction of the first and second headers 121 and 122 is substantially perpendicular to the water surface. Is disposed within.
  • Each of the first and second headers 121 and 122 has a collecting space in which the filtered water having passed through the hollow fiber membrane 123 is collected, and a discharge port through which the filtered water is discharged.
  • the filtration membrane modules 120 arranged side by side in the vertical direction may be coupled in fluid communication with each other by the outlet ports of the relatively upper module being inserted into the headers of the relatively lower module.
  • the discharge ports provided at the bottom of the headers 121 and 122 of the filtration membrane modules 120 located at the bottom thereof are connected to the water collecting pipe 130. Therefore, all the filtered water produced by the filtration membrane modules 120 flows into the collecting pipe 130.
  • the collecting pipe 130 may be a combination of a plurality of unit pipes, and each unit pipe may be coupled in fluid communication with one discharge port.
  • the filtrate discharge pipe 140 is connected in fluid communication with the collection pipe 130. That is, the filtered water produced by the filtration membrane modules 120 is collected in the collection pipe 130 and then discharged to the outside through the filtered water discharge pipe 140 disposed under the filtration membrane modules 120.
  • the energy saving effect can be improved. You can reap.
  • the filtration membrane module 120 of the present invention has been described using the horizontal hollow fiber membrane module as an example, but the filtration membrane module 120 of the present invention is not limited thereto, and may be a vertical hollow fiber membrane module or a flat membrane module.
  • the filtration membrane modules 120 are vertical hollow fiber membrane modules, the filtered water passing through the hollow fiber membrane flows only to the lower headers, not the upper headers, so that the water pressure of the raw water in the filtration tank 210 is entirely transmitted to the filtration operation. You can use it.
  • the diffuser 150 includes a central air pipe 151 and a plurality of aeration tubes 152 branching therefrom.
  • the diffusers 152 are located below the filtration membrane modules 120. Air supplied from the central air pipe 151 is blown toward the filtration membrane modules 120 through the diffusers 152.
  • the filtration tank 210 is positioned above the ground by being supported by the supporting members 220.
  • the filtration tank 210 In order to introduce the filtration membrane cassette 100 into the filtration tank 210 or to withdraw the filtration membrane cassette 100 for mounting and maintenance / repair thereof, the filtration tank 210 has an opening at the top thereof. opening) In consideration of aesthetics and stability, the filtration tank 210 may further include a lid (not shown) for covering the opening.
  • a sludge outlet 211 is formed at the lower portion of the filtration tank 210 having a gradient shape. Since the filtration tank 210 is supported by the support members 220, the sludge outlet 211 is positioned above the ground.
  • the filtration tank 210 Since the filtration tank 210 is located on the ground, the maintenance and management of the filtration device may be performed more safely and conveniently.
  • the submerged filtration apparatus of the present invention has excellent drain efficiency because the concentrated water and / or sludge produced in the filtration tank 210 can be naturally discharged through the sludge outlet 211 by gravity.
  • a filtered water outlet 212 is formed at the bottom of the filtration tank 210, for example, at the bottom thereof.
  • the sludge outlet 211 and the filtered water outlet 212 of the filtration tank 210 need only be connected to pipes (not shown), respectively. It can likewise be easily installed.
  • the filtration tank 210 of the present invention includes a first guide disposed therein.
  • the first guide extends in a direction parallel to a drawing direction of the filtration membrane cassette 100 into the filtration tank 210.
  • the first guide guides the filtration membrane cassette 100 so that the filtration membrane discharge pipe 140 of the filtration membrane cassette 100 is opened. Fastening in fluid communication with the filtrate outlet 212 can be facilitated.
  • the first guide is an internal raw water pipe 230 for supplying raw water to be treated into the filtration tank 210.
  • the submerged filtration device of the present invention is disposed in the filtration tank 210 and guides the filtration membrane cassette 100 when the filtration membrane cassette 100 is drawn therein for mounting in the filtration tank 210. It may further include a guide, the second guide is an internal air pipe 240 for supplying air to the diffuser 150 (more specifically, the central air pipe 151) of the filter membrane cassette 100 Can be.
  • the internal raw water pipe 230 and the internal air pipe 240 are disposed at corners facing each other in a diagonal direction in the rectangular parallelepiped filtration tank 210 to serve as the first and second guides. Can play a role.
  • third and fourth guides for guiding the filtration membrane cassette 100 may be further provided in the filtration tank 210 when the filtration membrane cassette 100 is drawn therein for mounting in the filtration tank 210.
  • the third and fourth guides may be an overflow pipe 250 and a chemical pipe 260.
  • the inner raw water pipe 230, the inner air pipe 240, the overflow pipe 250, and the chemical pipe at four corners of the rectangular parallelepiped filtration tank 210. 260 may be disposed respectively.
  • Raw water inlet 213, air inlet 214, overflow outlet 215, and chemical inlet 216 are formed at corners of the bottom of the filtration tank 210, respectively.
  • Raw water is supplied to the internal raw water pipe 230 through the raw water inlet 213, gas is supplied to the internal air pipe 240 through the air inlet 214, and the level of raw water in the filtration tank 210 is supplied.
  • Raw water flowing into the overflow pipe 250 to maintain the predetermined value is discharged from the filtration tank 210 through the overflow outlet 215, the chemical for cleaning the filtration membrane 123 is the chemical It is supplied to the chemical pipe 260 through the inlet 216.
  • the filtration membrane modules through the filtrate outlet 212 A pump (not shown) for providing a negative pressure to the 120, a blower (not shown) for providing gas to the diffuser 150 through the internal air pipe 240, through the chemical pipe 260
  • a chemical storage unit (not shown) for supplying chemicals into the filtration tank 210 may be disposed below the filtration tank 210, so that a compact submerged filtration device may occupy a minimum space.
  • a first guide may be provided in the filtration tank 210 as a means for guiding the filtration membrane cassette 300 when the filtration membrane cassette 100 is drawn therein for mounting in the filtration tank 210.
  • any one of the internal raw water pipe 230 and the internal air pipe 240 may serve as the first guide.
  • the immersion filtration device has a guide structure illustrated in FIG. 2 to allow the filtration membrane cassette 100 to enter or withdraw.
  • the filter membrane cassette 100 may be prevented from being separated from the internal raw water pipe 230. That is, as illustrated in FIG. 2, the frame structure 110 of the filtration membrane cassette 100 includes a main body 111 and a wing 112 formed on the main body 111, and the inner raw water pipe 230. Has a groove 231 into which the wing 112 of the frame structure 110 is inserted. The wings 112 and the grooves 231 extend in the inlet and outlet directions of the filter membrane cassette 100.
  • the submerged filtration device connects the internal air pipe 240 and the diffuser 150 (more specifically, the central air pipe 151).
  • the flexible hose 270 may further include a. After the introduction of the filtration membrane cassette 100 into the filtration tank 210 is completed, the internal air pipe 240 and the central air pipe 151 are connected in fluid communication by using the flexible hose 270.
  • the diffusers ( 152) to prevent blower damage due to raw water backflow.
  • the filtration device of the present invention allows the gas supplied from the blower to sequentially pass through the internal air pipe 240, the flexible hose 270, and the central air pipe 151. At least a portion of the passage is present above the filtration tank 210 to minimize the water pressure of the raw water applied to the gas passage.
  • the filtration tank 210 of the present invention may have a transparent window 217 at the bottom thereof.
  • the ejection state of the bubbles ejected from the diffusers 152 through the transparent window 217 may be observed from the outside of the filtration tank 210 during the filtration operation or during the acid cleaning. Therefore, when a situation in which bubbles ejected from the diffusers 152 are directed to one side and even cleaning of the entire filtration membrane modules 120 is not possible, such an error may be immediately recognized. Quick maintenance is possible.
  • the transparent window 217 of the filtration tank 210 may be opened and closed. Thanks to this openable and transparent window, the installation and maintenance of the filtration device can be facilitated.
  • the filtration tank 210 may be a hinged window 218.
  • the casement window 218 is a transparent member (for example, transparent glass, transparent plastic, etc.) 218a and sealing member (sealing member) 218b.
  • a locking member 280 may be provided in the filtration tank 210 to maintain the closed state of the casement window 218.
  • the openable and transparent window may be a sliding window.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an immersion filtration device according to an embodiment of the present invention.
  • the submerged filtration device of the present invention may further include a backwash tank 310 positioned adjacent thereto in addition to the filtration tank 210.
  • the backwash bath 310 is also positioned above the ground by being supported by the support members 320.
  • the filtration water discharged from the filtration tank 210 by sequentially passing through the filtration water discharge pipe 140 of the filtration membrane cassette 100 and the filtration water outlet 212 of the filtration tank 210 is introduced into the backwash water tank 310.
  • the filtration tank 210 and the backwash tank 310 may be spaced apart from each other, but may be formed with one partition therebetween.
  • the filtration device is a pump 430 for providing a negative pressure to the filtration membrane cassette 100 or the backwash tank 310, so that the negative pressure is provided only to the filtration membrane cassette 100 during the filtration operation and the sound pressure during the backwash operation
  • First three-way valve 420 to be provided only to the backwash tank 310, during the filtration operation, the filtered water provided from the filtration membrane cassette 100 through the pump 430 flows only to the backwash tank 310
  • a second three-way valve 440 allowing the backwash water provided from the backwash tank 310 to flow only into the filtration membrane cassette 100 through the pump 430 during the backwash operation.
  • the power for the filtration operation and the power for the backwashing operation can be obtained from a single pump 430 can reduce the parts cost, the filtration operation and backwashing operation can be performed alternately When the one pump 430 is operated continuously without interruption, significant energy savings can be achieved.
  • the submerged filtration device may further include a filtrate storage tank 730.
  • the submerged filtration device further includes a float valve 450 mounted to a pipe portion passing through the backwash tank 310.
  • the float valve 450 supplies the filtered water discharged from the filtration tank 210 through the pipe to the backwash tank 310 and after the level of the filtered water reaches the predetermined level in the backwash tank 310.
  • the filtered water discharged from the filtration tank 210 passes through the backwash tank 310 and flows to the filtered water storage tank 730.
  • Immersion filtration apparatus includes a container 500 as illustrated in FIG.
  • the container 500 having a rectangular parallelepiped shape includes an openable upper door 510, an openable side door 520, an openable front door 530, and a connection part 540 for connecting the filtration device of the present invention to an external configuration. ).
  • the side door 520 may provide a passage for the inlet of the components when installing the various components of the filtering device of the present invention in the container 500.
  • the upper door 510 may provide a passage when the filtration membrane cassette is withdrawn from the container 500 for maintenance of the filtration membrane cassette (not shown) of the filtration apparatus of the present invention.
  • the front door 530 may provide a passage through which the operator can enter and exit the container 500 for driving the filtration apparatus of the present invention and maintenance of various components.
  • connection portion 540 is for connecting various components in the container 500 to external components (eg, raw water supply, sludge storage tank, filtered water storage tank, etc.).
  • the connection part 540 may include a raw water inlet port 541, an overflow discharge port 542, a sludge discharge port 543, and a filtered water discharge port 544.
  • a filtration tank 210 and a filtration water tank 310 are disposed in the container 500.
  • a filtration membrane cassette 100 is mounted in the filtration tank 210 in the manner described above.
  • FIGS. 8 and 9 is a schematic diagram of an immersion filtration device according to another embodiment of the present invention.
  • the raw water inlet 213 formed at the bottom of the filtration tank 210 and the raw water inlet port 541 of the container 500 are connected by a pipe, so that the raw water to be treated is the raw water inlet port 541 and the raw water inlet. Passed sequentially through 213 is introduced into the filtration tank 210.
  • Filtration water produced by the filtration membrane cassette 100 sequentially passes through the filtrate discharge port 212 formed at the bottom of the filtration tank 210 and the filtrate discharge port 544 of the container 500 from the container 500. Discharged.
  • the overflow outlet 215 formed at the bottom of the filtration tank 210 and the overflow discharge port 542 of the container are connected by a pipe, so that an overflow that occurs when the raw water in the filtration tank 210 is above a predetermined level is
  • the overflow outlet 215 and the overflow discharge port 542 are sequentially passed through the container 500 to be discharged.
  • the sludge discharge port 211 formed at the bottom of the filtration tank 210 and the sludge discharge port 543 of the container 500 is connected by a pipe, and the sludge accumulated in the filtration tank 210 as the filtration operation proceeds. Concentrated water is sequentially discharged from the container 500 through the sludge discharge port 211 and the sludge discharge port 543.
  • the container 500 of the present invention which includes various components including the filtration tank 210, the filtration water tank 310, and the like, is moved to a place where water treatment is required.
  • the raw water inlet port 541, the sludge discharge port 543, and the filtrate discharge port 544 are respectively connected to the raw water supply 710, the sludge storage tank 720, and the filtrate storage tank 730 at the corresponding place.
  • the overflow discharge port 542 of the container 500 may be connected to the raw water supply unit 710 or to an overflow storage tank (not shown) separately provided at a corresponding place.
  • the immersion type filtration apparatus of the present invention further includes a backwash tank 310 disposed adjacent to the filtration tank 210 in the container 500. As illustrated in FIG. 8, the filtration tank 210 and the backwash tank 310 may be spaced apart from each other, but may be formed with one partition therebetween.
  • the backwash bath 310 is also positioned above the ground by being supported by the support member 320.
  • the filtered water produced by the filtration membrane cassette 100 and discharged from the filtration tank 210 through the filtration water outlet 212 flows into the backwash tank 310 and at least a part thereof is stored in the backwash tank 310. .
  • a pipe for guiding the filtered water discharged from the filtration tank 210 through the filtered water outlet 212 to the filtered water discharge port 544 of the container 500 passes through the backwash tank 310 during the filtration operation.
  • the submerged filtration device further includes a float valve 450 mounted to a pipe portion passing through the backwash tank 310.
  • the float valve 450 supplies the filtered water discharged from the filtration tank 210 through the pipe to the backwash tank 310 and after the level of the filtered water reaches the predetermined level in the backwash tank 310.
  • the filtered water discharged from the filtration tank 210 passes through the backwash tank 310 as it is and flows only to the filtered water discharge port 544 of the container 500.
  • a backwash water outlet 311 is formed at the bottom of the backwash tank 310.
  • the first pump 430 to provide a negative pressure to the filtration membrane cassette 100 through the filtered water outlet 212 or to provide a negative pressure to the backwash tank 310 through the backwash water outlet 311, during the filtration operation
  • a first three-way valve 420 such that the negative pressure from the first pump 430 is provided only to the filtration membrane cassette 100 and the negative pressure is provided only to the backwash tank 310 during backwashing, and the filtration During the operation, the filtered water produced by the filtration membrane cassette 100 flows only into the backwash tank 310, and during the backwash operation, the filtration water provided from the backwash tank 310 flows only into the filtration membrane cassette 100.
  • Two three-way valves 440 are provided in the container 500.
  • the power for the filtration operation and the power for the backwashing operation can be obtained from a single pump, that is, the first pump 430 can reduce the parts cost, and the filtration and backwashing work alternately In this case, since the first pump 430 is continuously operated without interruption, significant energy savings can be achieved and the life of the first pump 430 can be prevented from being shortened.
  • a blower 410 is disposed below the filtration tank 210 in the concentrator 500.
  • the blower 410 supplies gas to the internal air pipe 240 through an air inlet 214 formed at the bottom of the filtration tank 210.
  • the gas provided to the internal air pipe 240 passes through the flexible hose 270, the central air pipe 151, and the diffusers 152 in sequence and is blown toward the filtration membrane modules 120. .
  • the submerged filtration device of the present invention includes a chemical storage unit 600 disposed in the concentrator 500, and chemicals in the chemical storage unit 600 in the filtration tank 210.
  • a second pump 460 for supplying into the filtration tank 210 through the chemical inlet 216 of the) may be further included.
  • the submerged filtration apparatus of the present invention may further include a controller 800 disposed in the concentrator 500.
  • the controller 800 is configured to input the first pump 430, the first and second three-way valves 420 and 440, the blower 410, and the second pump 460 by an input program. Can control the operation of.
  • raw water to be processed from the raw water supply unit 710 is introduced into the filtration tank 210 through the raw water inlet port 541 of the container 500 and the raw water inlet 213 of the filtration tank 210.
  • the raw water flows into the overflow pipe 250 provided in the filtration tank 210, the overflow outlet 215 of the filtration tank 210 and the container ( It sequentially passes through the overflow discharge port 542 of 500 is discharged from the container 500.
  • the first pump 430 is controlled by the controller 800 to continuously provide sound pressure.
  • the first 3-way valve 420 is controlled so that the negative pressure provided from the first pump 430 is provided to the filtration membrane cassette 100 through the filtration water outlet 212 of the filtration tank 210. Controlled by 800.
  • the filtration membrane cassette 100 provided with the negative pressure from the first pump 430 produces filtered water.
  • the second three-way valve 440 is controlled by the controller 800 so that the filtered water produced by the filtration membrane cassette 100 is provided to the backwash tank 310.
  • the float valve 450 When the filtered water level in the backwash tank 310 is above a predetermined value, the float valve 450 is operated so that the filtered water from the filter membrane cassette 100 passes through the backwash tank 310 as it is, and then the filtered water discharge port ( Discharged from the container 500 through the 544 is stored in the external filtered water storage tank 730.
  • gas is supplied to the internal air pipe 240 in the filtration tank 210 through an air inlet 214 formed at the bottom of the filtration tank 210.
  • the blower 410 is controlled by the controller 800 to supply.
  • the gas provided to the internal air pipe 240 passes through the flexible hose 270, the central air pipe 151, and the diffusers 152 in sequence, and is blown toward the filtration membrane modules 120.
  • the backwashing operation is performed while the filtration operation is temporarily stopped.
  • the first three-way valve 420 is provided to the control unit 800 such that the negative pressure provided from the first pump 430 is provided to the backwash tank 310 through the backwash water outlet 311.
  • the backwash water tank 310 provided with the negative pressure from the first pump 430 discharges the filtered water stored therein through the backwash water outlet 311.
  • the second three-way valve 440 is provided to the controller 800 so that the filtered water discharged from the backwash tank 310 is provided to the filtration membrane cassette 100 through the filtered water outlet 212 of the filtration tank 210.
  • Is controlled by The contaminant adhering to the outer surface of the filtration membrane 123 is removed by passing the filtration water provided to the filtration membrane cassette 100 from the inside to the outside of the filtration membrane 123.
  • the second pump 460 controls the control unit 800 such that the chemicals in the chemical storage unit 600 are supplied into the filtration tank 210 through the chemical inlet 216 of the filtration tank 210. Can be controlled by
  • the concentrated water and / or sludge generated in the filtration tank 210 during the filtration operation through the sludge discharge port 211 of the filtration tank 210 and the sludge discharge port 543 of the container 500 the concentrator 500 After being discharged from) is stored in the external sludge storage tank (720).
  • the container containing the assembled parts therein since the container containing the assembled parts therein is moved to a place where water treatment is required, the container needs only to be connected to a tank or the like, so it is suitable for a place where a small amount of water treatment is required. It can be mass-produced and can be sold in container and has excellent merchandise.

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Abstract

용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있고, 에너지를 상당히 절감할 수 있으며, 차지하는 공간이 최소화된 콤팩트한 침지식 여과 장치가 개시된다. 본 발명의 침지식 여과 장치는 지상에 위치하는 여과조(filtration bath); 상기 여과조 내에 장착되는 여과막 카세트(filtration membrane cassette); 및 상기 여과조 내에 배치되어 있으며, 상기 여과막 카세트가 상기 여과조 내에 장착되기 위하여 상기 여과조 내로 인입될 때 상기 여과막 카세트를 안내하는 제1 가이드를 포함한다.

Description

침지식 여과 장치
본 발명은 침지식 여과 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있고, 에너지를 상당히 절감할 수 있으며, 상대적으로 작은 공간만을 차지하는 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 하며 일단 여과막 모듈을 원수 내에 침지시킨 후에 펌프, 블로워 등의 각종 부품들을 상기 침지된 여과막 모듈에 직접 연결시켜야 한다는 점에서 불편하다.
더욱이, 여과 장치의 유지 관리를 위하여, 그리고 여과 과정에서 여과조 내에 쌓이는 슬러지를 주기적으로 제거하기 위하여, 침지식은 사람이 지면 아래에 형성된 여과조로 내려갈 것을 요구한다는 점에서 불편할 뿐만 아니라 위험하다는 문제가 있다.
위와 같은 문제를 해결하기 위하여 지면 아래에 여과조를 형성하는 대신에 지상에 배치되는 여과 탱크의 사용을 고려하여 볼 수 있을 것이다. 그러나, 상기 여과 탱크에 원수를 공급하기 위한 배관, 여과 탱크의 원수에 침지된 여과막 모듈에 의해 생산되는 여과수를 운반하기 위한 배관, 상기 여과막 모듈에 음압을 제공하기 위한 펌프, 상기 산기부에 기체를 제공하기 위한 블로워 등 다양한 부품들 및 배관들이 상기 여과 탱크와 병렬로 배치될 경우, 여과 장치의 구성이 복잡해질 뿐만 아니라 여과 장치가 차지하는 공간(footprint)이 너무 크다는 문제가 발생한다.
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, 다양한 방식들, 예를 들어 산기세정(aeration cleaning) 및 역세(backwashing)를 통한 여과막의 세정이 실시되어야 한다.
산기세정에 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. 산기세정을 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.
역세 방식에 의하면, 상기 여과막 모듈에 의해 생산된 여과수의 일부가 소정 경로를 통해 역세수조(backwash water bath)로 공급된 후 그곳에서 보관되다가 역세용 펌프에 의해 상기 경로를 역방향으로 흐르게 되고 최종적으로는 상기 여과막을 통과하면서 그 표면에 붙어있던 오염 물질을 상기 여과막으로부터 분리한다. 상기 역세 공정 중에는 여과용 펌프의 작동이 중단된다. 반대로, 여과 작업 중에는 역세용 펌프의 작동이 중단된다. 별개로 존재하고 작동하는 여과용 펌프와 역세용 펌프는 여과 장치의 구성을 복잡하게 할 뿐만 아니라, 동작과 중단을 반복하기 때문에 과도한 에너지 소비를 야기한다.
또한, 종래의 침지식 여과 장치를 설치할 때는 각종 부품들을 수처리 장소로 개별적으로 운반한 후 거기에서 상기 부품들을 조립하여야만 했기 때문에 그 설치 작업이 번거롭다는 문제가 있었다. 이러한 이유로, 소규모 수처리만이 요구되는 장소에서는 침지식 여과 장치를 설치하는 것이 극히 드물었다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 침지식 여과 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있고, 에너지를 상당히 절감할 수 있으며, 상대적으로 작은 공간만을 차지하는 침지식 여과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있고, 에너지를 상당히 절감할 수 있으며, 상대적으로 작은 공간만을 차지할 뿐만 아니라, 여과 작업 중에 산기관으로부터 분출되는 기포들의 관찰을 가능케 하는 침지식 여과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은, 용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있고, 에너지를 상당히 절감할 수 있으며, 상대적으로 작은 공간만을 차지할 뿐만 아니라, 일단 조립된 상태에서 수처리가 요구되는 장소로 운반될 수 있는 고집적 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, 지상에 위치하는 여과조(filtration bath); 상기 여과조 내에 장착되는 여과막 카세트(filtration membrane cassette); 및 상기 여과조 내에 배치되어 있으며, 상기 여과막 카세트가 상기 여과조 내에 장착되기 위하여 상기 여과조 내로 인입될 때 상기 여과막 카세트를 안내하는 제1 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치가 제공된다.
상기 제1 가이드는 상기 여과막 카세트의 상기 여과조 내로의 인입 방향과 평행한 방향으로 연장되어 있을 수 있다.
상기 제1 가이드는, 처리되어야 할 원수를 상기 여과조 내로 공급하기 위한 내부 원수 파이프(inner feed water pipe) 또는 산기세정을 위한 공기를 상기 여과막 카세트로 공급하기 위한 내부 공기 파이프(inner air pipe)일 수 있다.
상기 여과조 내에 배치되어 있으며, 상기 여과막 카세트가 상기 여과조 내에 장착되기 위하여 상기 여과조 내로 인입될 때 상기 여과막 카세트를 안내하는 제2 가이드를 상기 침지식 여과 장치가 더 포함할 수 있다.
상기 여과막 카세트는, 프레임 구조; 상기 프레임 구조에 장착된 다수의 여과막 모듈들; 및 상기 프레임 구조에 결합되어 있고 상기 여과막 모듈들로 기포들을 분출하기 위한 산기부를 포함할 수 있으며, 상기 제2 가이드는 상기 산기부에 공기를 공급하기 위한 내부 공기 파이프(inner air pipe)일 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는 원수 소스(feed water source); 및 블로어(blower)를 더 포함하고, 상기 원수 소스는 상기 여과조의 바닥에 형성된 원수 유입구(feed water inlet)를 통해 상기 원수를 상기 내부 원수 파이프로 공급하며, 상기 블로어는 상기 여과조의 바닥에 형성된 공기 유입구(air inlet)를 통해 상기 내부 공기 파이프에 기체를 공급할 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는 상기 내부 공기 파이프와 상기 산기부를 연결하는 플렉서블 호스(flexible hose)를 더 포함할 수 있다.
상기 여과막 카세트에 의해 생산된 여과수는 상기 여과조의 바닥에 형성된 여과수 배출구(filtrate outlet)을 통해 배출될 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는 상기 여과수 배출구를 통해 배출된 상기 여과수가 유입되는 역세수조(backwash water bath)를 더 포함할 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는 여과수 저장 탱크; 및 상기 역세수조 내에서 상기 여과수의 수위가 소정 레벨에 도달한 후에는 상기 여과조로부터 배출되는 상기 여과수가 상기 역세수조를 통과하여 상기 여과수 저장 탱크로 흐르도록 하는 플로트 밸브(float valve)를 더 포함할 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는 상기 여과수 배출구로부터 상기 여과수 저장 탱크로의 상기 여과수 흐름을 안내하는 파이프를 더 포함하고, 상기 파이프는 상기 역세수조를 관통할 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는, 상기 여과막 카세트 또는 상기 역세수조에 음압을 제공하기 위한 펌프; 여과 작업 중에는 상기 음압이 상기 여과막 카세트에만 제공되도록 하고, 역세 작업 중에는 상기 음압이 상기 역세수조에만 제공되도록 하는 제1 3-웨이 밸브(3-way valve); 및 상기 여과 작업 중에는 상기 펌프를 통해 상기 여과막 카세트로부터 제공되는 상기 여과수가 상기 역세수조로만 흐르도록 하고, 상기 역세 작업 중에는 상기 펌프를 통해 상기 역세수조로부터 제공되는 역세수가 상기 여과막 카세트로만 흐르도록 하는 제2 3-웨이 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 상기 여과조는 투명 창(transparent window)을 가질 수 있다.
상기 투명 창은 개폐 가능한(openable) 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, 상기 침지식 여과 장치는 그 내부에 상기 여과조를 갖는 컨테이너를 더 포함할 수 있다. 상기 여과조에 원수 유입구(feed water inlet) 및 여과수 배출구(filtrate outlet)가 각각 형성되어 있고, 상기 컨테이너는 원수 유입 포트(feed water inlet port) 및 여과수 배출 포트(filtrate outlet port)를 포함하며, 처리되어야 할 원수가 상기 원수 유입 포트 및 상기 원수 유입구를 순차적으로 통과하여 상기 여과조 내로 유입되고, 상기 여과막 카세트에 의해 생산된 여과수가 상기 여과수 배출구 및 상기 여과수 배출 포트를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너로부터 배출될 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는, 상기 컨테이너 내에 배치되며, 상기 여과막 카세트에 의해 생산되어 상기 여과수 배출구를 통해 상기 여과조로부터 배출되는 상기 여과수의 적어도 일부가 저장되는 역세수조(backwash water bath)를 더 포함할 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는, 상기 여과수의 수위가 소정 레벨에 도달한 후에는 상기 여과수 배출구를 통해 상기 여과조로부터 배출되는 상기 여과수가 상기 역세수조를 그대로 통과하여 상기 여과수 배출 포트로만 흐르도록 하는 플로트 밸브(float valve)를 상기 역세수조 내에 더 포함할 수 있다.
상기 역세수조에 역세수 배출구가 형성되어 있고, 상기 여과막 카세트는 여과막 세정을 위한 산기부를 포함하고, 상기 여과조에 공기 유입구(air inlet)가 더 형성되어 있으며, 상기 침지식 여과 장치는, 상기 여과수 배출구를 통해 상기 여과막 카세트에 음압을 제공하거나 상기 역세수 배출구를 통해 상기 역세수조에 음압을 제공하기 위한 제1 펌프; 상기 제1 펌프로부터의 음압이 여과 작업 중에는 상기 여과막 카세트에만 제공되도록 하고 역세 작업 중에는 상기 역세수조에만 제공되도록 하는 제1 3-웨이 밸브(3-way valve); 상기 여과 작업 중에는 상기 여과막 카세트에 의해 생산된 여과수가 상기 역세수조로만 흐르도록 하고, 상기 역세 작업 중에는 상기 역세수조로부터 제공되는 여과수가 상기 여과막 카세트로만 흐르도록 하는 제2 3-웨이 밸브; 상기 공기 유입구를 통해 상기 산기부로 기체를 공급하기 위한 블로워; 및 상기 제1 펌프, 상기 제1 및 제2 3-웨이 밸브들, 및 상기 블로워의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 펌프, 제1 및 제2 3-웨이 밸브들, 블로워, 및 제어부는 상기 컨테이너 내에 배치될 수 있다.
상기 여과조에 화학물질 유입구(chemical inlet)가 더 형성되어 있고, 상기 침지식 여과 장치는, 상기 컨테이너 내에, 화학물질 저장부; 및 상기 화학물질 저장부 내의 화학물질을 상기 화학물질 유입구를 통해 상기 여과조 내로 공급하기 위한 제2 펌프를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 펌프의 동작이 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 여과조 내의 원수가 소정 수위 이상일 때 발생하는 오버플로우가 상기 오버플로우 배출구 및 상기 오버플로우 배출 포트를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너로부터 배출될 수 있도록, 상기 여과조에 오버플로우 배출구(overflow outlet)가 더 형성되어 있고 상기 컨테이너는 오버플로우 배출 포트(overflow outlet port)를 더 포함할 수 있다.
여과 작업이 진행됨에 따라 상기 여과조 내에 축적되는 농축수 및 슬러지가 상기 슬러지 배출구 및 상기 슬러지 배출 포트를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너로부터 배출될 수 있도록, 상기 여과조에 슬러지 배출구(sludge outlet)가 더 형성되어 있고 상기 컨테이너는 슬러지 배출 포트(sludge outlet port)를 더 포함할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
여과조를 가압식 여과 장치와 유사한 방식으로 배관들에 연결하면 될 뿐만 아니라 여과막 카세트가 여과조 내에 장착될 때 상기 배관들 중 적어도 일부에 자동으로 체결될 수 있기 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.
또한, 여과막 모듈들에 음압을 제공하기 위한 펌프, 산기부에 기체를 제공하기 위한 블로워 등 다양한 부품들이 상기 여과조 아래에 배치되도록 함으로써 침지식 여과 장치가 차지하는 공간이 최소화될 수 있고, 이렇게 콤팩트하게 제조된 여과 장치는 하나의 판매 단위가 됨으로써 높은 상품성을 가질 수 있다.
또한, 종래의 여과용 펌프 및 역세용 펌프를 하나의 펌프로 대체하고 여과 작업 및 역세 작업을 위하여 상기 하나의 펌프를 중단 없이 지속적으로 가동시킴으로써 상당한 에너지 절감을 이룰 수 있다.
또한, 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. 여과막 카세트가 여과조 내로 인입될 때, 상기 투명 창을 통해 여과막 카세트의 여과수 배출관과 여과조의 여과수 배출구의 체결 상태가 상기 여과조의 외부로부터 관찰될 수 있다. 따라서, 상기 여과수 배출관과 상기 여과수 배출구의 체결이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 투명 창을 개폐 가능하게 만듦으로써, 여과막 카세트가 여과조 내에 장착된 상태에서 산기관들을 재정렬할 수 있을 뿐만 아니라, 여과막 카세트를 여과조 내로 인입할 때 상기 여과수 배출관과 상기 여과수 배출구의 체결을 직접적으로 컨트롤할 수도 있다.
또한, 본 발명의 침지식 여과 장치는 조립된 상태에서 수처리가 요구되는 장소로 이동 가능하기 때문에 소규모 수처리가 요구되는 장소에 적합하고, 여과장치의 대량 생산이 가능하며, 컨테이너 단위로 판매될 수 있어 우수한 상품성을 갖는다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막 카세트의 인입/인출을 위한 가이드의 구조를 예시하고,
도 3은 내부 공기 파이프와 산기부를 연결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수단을 예시하며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과조의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과조의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 여과 장치의 개략도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치의 컨테이너의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치의 개략도이며,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치를 예시하는 블록도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 침지식 여과 장치의 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 여과 장치는 처리되어야 할 원수가 유입되며 지상에 위치하는 여과조(210) 및 상기 여과조(210) 내에 장착되는 여과막 카세트(100)를 포함한다. 상기 여과막 카세트(100)는 상기 여과조(210) 내로 인입되거나 그로부터 인출될 수 있다.
상기 여과막 카세트(100)는 프레임 구조(110), 상기 프레임 구조(110) 내에 서로 나란히 배열되도록 장착된 다수의 여과막 모듈들(120), 상기 여과막 모듈들(120)에 의해 생산되는 여과수가 모이는 집수관(130), 상기 집수관(130)에 유체 연통하게 연결되어 있는 여과수 배출관(140), 및 상기 여과막 모듈들(120)의 오염을 방지하기 위하여 상기 여과막 모듈들(120)을 향해 기포를 분출할 수 있는 산기부(150)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 여과막 모듈(120)은 수평형 중공사막 모듈(120)이다. 즉, 상기 여과막 모듈(120)은 제1 및 제2 헤더들(121, 122)과 이들 사이의 중공사막(123) 다발을 포함하되, 상기 중공사막(123)의 길이방향이 상기 여과조(210) 내의 처리되어야 할 원수의 수면과 실질적으로 평행하도록, 그리고 상기 제1 및 제2 헤더들(121, 122)의 길이방향이 상기 수면과 실질적으로 수직하도록, 상기 여과막 모듈(120)이 상기 여과조(210) 내에 배치된다.
상기 제1 및 제2 헤더들(121, 122) 각각은 그 내부에 중공사막(123)을 투과한 여과수가 모이는 집수 공간을 갖고, 그 하부에 상기 여과수가 배출되는 배출 포트를 갖는다. 수직 방향으로 나란히 배열된 여과막 모듈들(120)은 상대적으로 위에 위치한 모듈의 배출 포트들이 상대적으로 아래에 위치한 모듈의 헤더들에 삽입됨으로써 서로 유체 연통하게 결합될 수 있다.
가장 아래에 위치한 여과막 모듈들(120)의 헤더들(121, 122)의 하부에 구비된 배출 포트들은 상기 집수관(130)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 여과막 모듈들(120)에 의해 생산되는 모든 여과수가 상기 집수관(130)으로 흘러들어간다. 상기 집수관(130)은 다수개의 단위 파이프들의 조합일 수 있으며, 각각의 단위 파이프는 하나의 배출 포트에 유체 연통하게 결합할 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 여과수 배출관(140)이 상기 집수관(130)에 유체 연통하게 연결되어 있다. 즉, 상기 여과막 모듈들(120)에 의해 생산되는 여과수는 상기 집수관(130)에서 모인 후 상기 여과막 모듈들(120) 아래에 배치된 상기 여과수 배출관(140)을 통해 외부로 배출된다.
이러한 구조의 여과막 카세트(100)에 의하면, 여과조(210) 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(120)을 설명하였지만, 본 발명의 여과막 모듈(120)이 이것으로 제한되는 것은 아니며, 수직형 중공사막 모듈 또는 평막 모듈일 수도 있다. 예를 들어, 상기 여과막 모듈들(120)이 수직형 중공사막 모듈들일 경우에는 중공사막을 투과한 여과수가 상부 헤더들이 아닌 하부 헤더들로만 흐르도록 함으로써 여과조(210) 내의 원수의 수압을 여과 작업에 전적으로 활용할 수 있을 것이다.
상기 산기부(150)는 중앙 공기 파이프(central air pipe)(151) 및 그로부터 분기된 다수의 산기관들(aeration tubes)(152)을 포함한다. 상기 산기관들(152)은 상기 여과막 모듈들(120) 아래에 위치한다. 상기 중앙 공기 파이프(151)로부터 공급되는 공기가 상기 산기관들(152)을 통해 상기 여과막 모듈들(120)을 향해 분출된다.
상기 여과조(210)는 지지부재들(220)에 의해 지지됨으로써 지상보다 위에 위치하게 된다.
여과막 카세트(100)의 장착 및 그 유지/보수를 위하여 상기 여과막 카세트(100)를 상기 여과조(210) 내로 인입하거나 상기 여과조(210)로부터 인출하기 위하여, 상기 여과조(210)는 그 상부에 개구(opening)을 갖는다. 미관 및 안정성을 고려하여, 상기 여과조(210)는 상기 개구를 덮기 위한 뚜껑(미도시)을 더 포함할 수 있다.
여과 작업이 수행됨에 따라 발생한 농축수의 원활한 배출을 위하여, 구배 형상을 갖는 상기 여과조(210)의 하부에 슬러지 배출구(211)가 형성되어 있다. 상기 여과조(210)는 지지부재들(220)에 의해 지지되고 있기 때문에, 상기 슬러지 배출구(211)가 지상보다 위에 위치하게 된다.
상기 여과조(210)가 지상에 위치하기 때문에 여과 장치의 유지 및 관리가 더욱 안전하고 편리하게 수행될 수 있다. 또한, 여과조(210) 내에서 생성되는 농축수 및/또는 슬러지가 중력에 의해 슬러지 배출구(211)를 통해 자연스럽게 배출될 수 있기 때문에 본 발명의 침지식 여과 장치는 우수한 드레인 효율을 갖는다.
상기 여과조(210)의 하부, 예를 들어 그 바닥에 여과수 배출구(212)가 형성되어 있다.
여과 장치를 설치할 때 여과조(210)의 슬러지 배출구(211), 여과수 배출구(212) 등을 배관들(미도시)에 각각 연결만 하면 되기 때문에, 본 발명의 여과 장치는 침지식임에도 불구하고 가압식과 마찬가지로 용이하게 설치될 수 있다.
한편, 도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과조(210)는 그 안에 배치된 제1 가이드를 포함한다. 상기 제1 가이드는 상기 여과막 카세트(100)의 상기 여과조(210) 내로의 인입 방향과 평행한 방향으로 연장되어 있다. 상기 여과막 카세트(100)가 상기 여과조(210) 내에 장착되기 위하여 그 안으로 인입될 때, 상기 제1 가이드가 상기 여과막 카세트(100)를 안내함으로써 상기 여과막 카세트(100)의 여과수 배출관(140)을 상기 여과수 배출구(212)에 유체 연통하게 체결하는 것을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 가이드는 처리되어야 할 원수를 상기 여과조(210) 내로 공급하기 위한 내부 원수 파이프(230)이다.
본 발명의 침지식 여과 장치는, 상기 여과조(210) 내에 배치되어 있으며 상기 여과막 카세트(100)가 상기 여과조(210) 내에 장착되기 위하여 그 안으로 인입될 때 상기 여과막 카세트(100)를 안내하는 제2 가이드를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 가이드는 상기 여과막 카세트(100)의 산기부(150)[더욱 구체적으로는, 중앙 공기 파이프(151)]에 공기를 공급하기 위한 내부 공기 파이프(240)일 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 직육면체 형상의 여과조(210) 내에 대각선 방향으로 서로 마주보고 있는 코너들에 상기 내부 원수 파이프(230) 및 내부 공기 파이프(240)가 배치됨으로써 제1 및 제2 가이드로서의 역할을 수행할 수 있다.
선택적으로, 상기 여과막 카세트(100)가 상기 여과조(210) 내에 장착되기 위하여 그 안으로 인입될 때 상기 여과막 카세트(100)를 안내하는 제3 및 제4 가이드들이 상기 여과조(210) 내에 더 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 및 제4 가이드는 오버플로우 배관(250) 및 화학물질 배관(260)일 수 있다. 이 경우, 도 2에 예시된 바와 같이, 직육면체 형상의 여과조(210) 내의 4개 코너들에 상기 내부 원수 파이프(230), 내부 공기 파이프(240), 오버플로우 배관(250), 및 화학물질 배관(260)이 각각 배치될 수 있다.
상기 여과조(210)의 바닥의 코너들에는 원수 유입구(213), 공기 유입구(214), 오버플로우 배출구(215), 및 화학물질 유입구(216)가 각각 형성되어 있다. 상기 원수 유입구(213)를 통해 원수가 상기 내부 원수 파이프(230)로 공급되고, 상기 공기 유입구(214)를 통해 상기 내부 공기 파이프(240)에 기체가 공급되고, 여과조(210) 내의 원수의 수위를 소정 치로 유지시키기 위해 상기 오버플로우 배관(250)으로 유입되는 원수가 상기 오버플로우 배출구(215)를 통해 상기 여과조(210)로부터 배출되며, 여과막(123)의 세정을 위한 화학물질이 상기 화학물질 유입구(216)를 통해 상기 화학물질 배관(260)으로 공급된다.
본 발명에 의하면, 여과수 배출구(212), 공기 유입구(214), 화학물질 유입구(216) 등이 상기 여과조(210)의 바닥에 형성되어 있기 때문에, 상기 여과수 배출구(212)를 통해 여과막 모듈들(120)에 음압을 제공하기 위한 펌프(미도시), 상기 내부 공기 파이프(240)를 통해 상기 산기부(150)에 기체를 제공하기 위한 블로워(미도시), 상기 화학물질 배관(260)을 통해 상기 여과조(210) 내로 화학물질을 공급하는 화학물질 저장부(미도시) 등이 상기 여과조(210) 아래에 배치될 수 있어, 최소의 공간만을 차지하는 콤팩트한 침지식 여과 장치가 제공될 수 있다.
선택적으로, 상기 여과막 카세트(100)가 상기 여과조(210) 내에 장착되기 위하여 그 안으로 인입될 때 상기 여과막 카세트(300)를 안내하는 수단으로서 제1 가이드만이 상기 여과조(210) 내에 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 내부 원수 파이프(230) 및 내부 공기 파이프(240) 중 어느 하나가 상기 제1 가이드로서의 역할을 수행할 수 있다.
예를 들어, 내부 원수 파이프(230)가 단독으로 상기 여과막 카세트(100)를 안내한다면, 상기 침지식 여과 장치는 도 2에 예시된 가이드 구조를 가짐으로써 여과막 카세트(100)의 인입 또는 인출 중에 상기 여과막 카세트(100)가 상기 내부 원수 파이프(230)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 도 2에 예시된 바와 같이, 여과막 카세트(100)의 프레임 구조(110)는 본체(111) 및 상기 본체(111) 상에 형성된 날개(112)를 포함하고, 상기 내부 원수 파이프(230)는 상기 프레임 구조(110)의 날개(112)가 삽입되는 홈(231)을 갖는다. 상기 날개(112)와 홈(231)은 여과막 카세트(100)의 인입 및 인출 방향으로 연장되어 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 여과 장치는 상기 내부 공기 파이프(240)와 상기 산기부(150)[더욱 구체적으로는, 중앙 공기 파이프(151)]를 연결하는 플렉서블 호스(270)를 더 포함할 수 있다. 여과막 카세트(100)의 여과조(210) 내로의 인입이 완료된 후, 상기 플렉서블 호스(270)를 이용하여 상기 내부 공기 파이프(240)와 상기 중앙 공기 파이프(151)가 유체 연통하게 연결된다.
상기 여과조(210) 아래의 블로워(미도시)로부터 공급되는 기체가 상기 내부 공기 파이프(240), 플렉서블 호스(270), 및 상기 중앙 공기 파이프(151)를 순차적으로 통과한 후 비로소 산기관들(152)에 제공되도록 함으로써 원수 역류로 인한 블로워 손상을 방지할 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 여과조(210) 바닥에 형성된 공기 유입구(214)를 통해 블로워가 상기 산기관들(152)로 직접 기체를 제공할 경우, 상기 기체 통로 전체가 상기 여과조(210) 하부에만 존재하기 때문에 원수의 수압으로 인한 역류가 야기될 수 있다. 이와 같은 역류 현상을 방지하기 위하여, 본 발명의 여과 장치는 블로워로부터 공급되는 기체가 상기 내부 공기 파이프(240), 플렉서블 호스(270), 및 상기 중앙 공기 파이프(151)를 순차적으로 통과하도록 함으로써 기체 통로의 적어도 일부가 상기 여과조(210) 상부에 존재하도록 하여 상기 기체 통로에 가해지는 원수의 수압을 최소화시킨다.
선택적으로, 도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과조(210)는 그 하부에 투명 창(217)을 가질 수 있다. 상기 투명 창(217)을 통해 상기 산기관들(152)로부터 분출되는 기포들의 분출 상태가 여과 작업 중에 또는 산기 세정 중에 상기 여과조(210)의 외부로부터 관찰될 수 있다. 따라서, 산기관들(152)로부터 분출되는 기포들이 일측으로 쏠리게 되어 여과막 모듈들(120) 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(100)가 여과조(210) 내로 인입될 때, 상기 투명 창(217)을 통해 상기 여과수 배출관(140)과 상기 여과수 배출구(212)의 체결 상태가 상기 여과조(210)의 외부로부터 관찰될 수 있다.
여과막 카세트(100)가 여과조(210) 내에 장착된 상태에서 산기관들(152)을 재정렬하기 위하여, 그리고, 여과막 카세트(100)를 여과조(210) 내로 인입할 때 상기 여과수 배출관(140)과 상기 여과수 배출구(212)의 체결을 직접적으로 컨트롤하기 위하여, 상기 여과조(210)의 투명 창(217)은 개폐 가능한 것일 수 있다. 이와 같은 개폐 가능한 투명 창 덕분에, 여과 장치의 설치 및 유지 보수가 용이해질 수 있다.
예를 들어, 도 5에 예시된 바와 같이, 상기 여과조(210)는 여닫이 창(hinged window)(218)일 수 있다. 여과조(210) 내의 원수의 수압을 견딜 수 있을 정도의 밀폐성을 갖기 위하여, 상기 여닫이 창(218)은 투명 부재(예를 들어, 투명 유리, 투명 플라스틱 등)(218a) 및 실링 부재(sealing member)(218b)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 여닫이 창(218)의 폐쇄 상태를 유지하기 위한 잠금 부재(locking member)(280)가 상기 여과조(210)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 개폐 가능한 투명 창은 미닫이 창(sliding window)일 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 여과 장치의 개략도이다.
도 6에 예시된 바와 같이, 본 발명의 침지식 여과 장치는 상기 여과조(210) 외에 그에 인접하게 위치한 역세수조(310)를 더 포함할 수 있다. 상기 역세수조(310)도 지지부재들(320)에 의해 지지됨으로써 지상보다 위에 위치하게 된다. 상기 여과막 카세트(100)의 여과수 배출관(140) 및 상기 여과조(210)의 여과수 배출구(212)를 순차적으로 통과하여 상기 여과조(210)로부터 배출되는 여과수가 상기 역세수조(310)에 유입된다.
도 6에 예시된 바와 같이 상기 여과조(210)와 역세수조(310)는 공간적으로 떨어져 있을 수 있으나, 하나의 격벽을 사이에 두고 형성될 수도 있다.
상기 여과 장치는 상기 여과막 카세트(100) 또는 상기 역세수조(310)에 음압을 제공하기 위한 펌프(430), 여과 작업 중에는 상기 음압이 상기 여과막 카세트(100)에만 제공되도록 하고 역세 작업 중에는 상기 음압이 상기 역세수조(310)에만 제공되도록 하는 제1 3-웨이 밸브(420), 상기 여과 작업 중에는 상기 펌프(430)를 통해 상기 여과막 카세트(100)로부터 제공되는 여과수가 상기 역세수조(310)로만 흐르도록 하고 상기 역세 작업 중에는 상기 펌프(430)를 통해 상기 역세수조(310)로부터 제공되는 역세수가 상기 여과막 카세트(100)로만 흐르도록 하는 제2 3-웨이 밸브(440)를 더 포함한다.
위와 같은 구조를 갖는 여과 장치에 의하면, 여과 작업을 위한 동력과 역세 작업을 위한 동력을 단 하나의 펌프(430)로부터 얻을 수 있어 부품비가 절감될 수 있으며, 여과 작업 및 역세 작업이 교대로 수행될 때 상기 하나의 펌프(430)가 중단 없이 지속적으로 가동되기 때문에 상당한 에너지 절감을 이룰 수 있다.
상기 침지식 여과 장치는 여과수 저장 탱크(730)를 더 포함할 수 있다. 상기 여과조(210)의 여과수 배출구(212)로부터 상기 여과수 저장 탱크(730)로의 여과수 흐름을 안내하는 파이프가 상기 역세수조(310)를 관통한다.
상기 침지식 여과 장치는 상기 역세수조(310)를 관통하는 파이프 부분에 장착되는 플로트 밸브(450)를 더 포함한다. 상기 플로트 밸브(450)는 상기 파이프를 통해 상기 여과조(210)로부터 배출되는 여과수를 상기 역세수조(310)에 공급하다가 상기 역세수조(310) 내에서 상기 여과수의 수위가 소정 레벨에 도달한 후에는 상기 여과조(210)로부터 배출되는 상기 여과수가 상기 역세수조(310)를 통과하여 상기 여과수 저장 탱크(730)로 흐르도록 한다.
도 6에 예시된 바와 같이, 상기 여과조(210)의 공기 유입구(214)를 통해 상기 내부 공기 파이프(240)에 기체를 제공하는 블로워(410)와 함께 상기 펌프(430), 제1 및 제2 3-웨이 밸브들(420, 440), 및 각종 파이프들 모두가 상기 여과조(210) 및 역세수조(310) 아래에 위치하기 때문에 침지식 여과 장치가 콤팩트하게 제조될 수 있고 그것이 차지하는 공간이 최소화될 수 있다.
이하에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치를 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치는 도 7에 예시된 바와 같은 컨테이너(500)를 포함한다.
직육면체 형상을 갖는 상기 컨테이너(500)는 개폐 가능한 상부 도어(510), 개폐 가능한 측면 도어(520), 개폐 가능한 정면 도어(530), 및 본 발명의 여과장치를 외부 구성과 연결하기 위한 연결부(540)를 포함한다.
상기 측면 도어(520)는 상기 컨테이너(500) 내에 본 발명의 여과 장치의 각종 구성요소들을 설치할 때 상기 구성요소들의 인입을 위한 통로를 제공할 수 있다.
상기 상부 도어(510)는 본 발명의 여과 장치의 여과막 카세트(미도시)의 유지 보수를 위해 상기 여과막 카세트를 상기 컨테이너(500)로부터 인출할 때 그 통로를 제공할 수 있다.
상기 정면 도어(530)는 본 발명의 여과 장치를 운전 및 각종 구성요소들의 유지 보수를 위해 작업자가 상기 컨테이너(500) 내로 드나들 수 있는 통로를 제공할 수 있다.
상기 연결부(540)는 상기 컨테이너(500) 내의 각종 구성요소들을 외부 구성들(예를 들어, 원수 공급부, 슬러지 저장 탱크, 여과수 저장 탱크 등)에 연결시키기 위한 것이다. 예를 들어, 상기 연결부(540)는 원수 유입 포트(541), 오버플로우 배출 포트(542), 슬러지 배출 포트(543), 및 여과수 배출 포트(544)를 포함할 수 있다.
상기 컨테이너(500)의 원수 유입 포트(541), 오버플로우 배출 포트(542), 슬러지 배출 포트(543), 및 여과수 배출 포트(544) 등을 배관들을 통해 원수 공급부, 슬러지 저장 탱크, 여과수 저장 탱크 등에 각각 연결만 하면 여과 장치의 설치가 완료되기 때문에, 본 발명의 여과 장치는 침지식임에도 불구하고 가압식과 마찬가지로 용이하게 설치될 수 있다.
상기 컨테이너(500) 내에 여과조(210) 및 여과수조(310)가 배치된다. 여과막 카세트(100)가 위에서 설명한 방식으로 상기 여과조(210) 내에 장착되어 있다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 여과장치 및 그 동작을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치의 개략도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 침지식 여과 장치를 예시하는 블록도이다.
상기 여과조(210)의 바닥에 형성된 원수 유입구(213)와 상기 컨테이너(500)의 원수 유입 포트(541)가 파이프로 연결되어 있어, 처리되어야 할 원수가 상기 원수 유입 포트(541) 및 상기 원수 유입구(213)를 순차적으로 통과하여 상기 여과조(210) 내로 유입된다.
상기 여과막 카세트(100)에 의해 생산된 여과수가 상기 여과조(210)의 바닥에 형성된 여과수 배출구(212) 및 상기 컨테이너(500)의 여과수 배출 포트(544)를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너(500)로부터 배출된다.
상기 여과조(210)의 바닥에 형성된 오버플로우 배출구(215)와 상기 컨테이너의 오버플로우 배출 포트(542)가 파이프로 연결되어 있어, 상기 여과조(210) 내의 원수가 소정 수위 이상일 때 발생하는 오버플로우가 상기 오버플로우 배출구(215) 및 오버플로우 배출 포트(542)를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너(500)로부터 배출된다.
상기 여과조(210)의 바닥에 형성된 슬러지 배출구(211)와 상기 컨테이너(500)의 슬러지 배출 포트(543)가 파이프로 연결되어 있어, 여과 작업이 진행됨에 따라 상기 여과조(210) 내에 축적되는 슬러지 및 농축수가 상기 슬러지 배출구(211) 및 상기 슬러지 배출 포트(543)를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너(500)로부터 배출된다.
도 9에 예시되어 있는 바와 같이, 여과조(210), 여과수조(310) 등을 포함하는 다양한 구성들이 들어 있는 본 발명의 컨테이너(500)가 수처리가 요구되는 장소로 옮겨진 후에, 상기 컨테이너(500)의 원수 유입 포트(541), 슬러지 배출 포트(543), 및 여과수 배출 포트(544)가 해당 장소의 원수 공급부(710), 슬러지 저장 탱크(720), 및 여과수 저장 탱크(730)에 각각 연결된다. 상기 컨테이너(500)의 오버플로우 배출 포트(542)는 상기 원수 공급부(710)에 연결되거나 해당 장소에 별도로 구비되는 오버플로우 저장 탱크(미도시)에 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 침지식 여과 장치는, 상기 컨테이너(500) 내에서 상기 여과조(210)에 인접하게 배치되는 역세수조(310)를 더 포함한다. 도 8에 예시된 바와 같이 상기 여과조(210)와 역세수조(310)는 공간적으로 떨어져 있을 수 있으나, 하나의 격벽을 사이에 두고 형성될 수도 있다.
상기 역세수조(310)도 지지부재(320)에 의해 지지됨으로써 지상보다 위에 위치하게 된다. 상기 여과막 카세트(100)에 의해 생산되어 상기 여과수 배출구(212)를 통해 상기 여과조(210)로부터 배출되는 여과수가 상기 역세수조(310)에 유입되어 적어도 그 일부가 상기 역세수조(310)에 저장된다.
여과 작업 중에 여과수 배출구(212)를 통해 상기 여과조(210)로부터 배출된 여과수를 상기 컨테이너(500)의 여과수 배출 포트(544)로 안내하는 파이프가 상기 역세수조(310)를 관통한다. 상기 침지식 여과 장치는 상기 역세수조(310)를 관통하는 파이프 부분에 장착되는 플로트 밸브(450)를 더 포함한다. 상기 플로트 밸브(450)는 상기 파이프를 통해 상기 여과조(210)로부터 배출되는 여과수를 상기 역세수조(310)에 공급하다가 상기 역세수조(310) 내에서 상기 여과수의 수위가 소정 레벨에 도달한 후에는 상기 여과조(210)로부터 배출되는 상기 여과수가 상기 역세수조(310)를 그대로 통과하여 상기 컨테이너(500)의 여과수 배출 포트(544)로만 흐르도록 한다.
상기 역세수조(310) 바닥에 역세수 배출구(311)가 형성되어 있다.
상기 여과수 배출구(212)를 통해 상기 여과막 카세트(100)에 음압을 제공하거나 상기 역세수 배출구(311)를 통해 상기 역세수조(310)에 음압을 제공하기 위한 제1 펌프(430), 여과 작업 중에는 상기 제1 펌프(430)로부터의 음압이 상기 여과막 카세트(100)에만 제공되도록 하고 역세 작업 중에는 상기 음압이 상기 역세수조(310)에만 제공되도록 하는 제1 3-웨이 밸브(420), 및 상기 여과 작업 중에는 상기 여과막 카세트(100)에 의해 생산된 여과수가 상기 역세수조(310)로만 흐르도록 하고 상기 역세 작업 중에는 상기 역세수조(310)로부터 제공되는 여과수가 상기 여과막 카세트(100)로만 흐르도록 하는 제2 3-웨이 밸브(440)가 상기 컨테이너(500) 내에 제공된다.
위와 같은 구조에 의하면, 여과 작업을 위한 동력과 역세 작업을 위한 동력을 단 하나의 펌프, 즉 제1 펌프(430)로부터 얻을 수 있어 부품비가 절감될 수 있으며, 여과 작업 및 역세 작업이 교대로 수행될 때 상기 제1 펌프(430)가 중단 없이 지속적으로 가동되기 때문에 상당한 에너지 절감을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1 펌프(430)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
상기 컨네이터(500) 내의 상기 여과조(210) 아래에 블로어(410)가 배치된다. 상기 블로어(410)는 상기 여과조(210)의 바닥에 형성된 공기 유입구(214)를 통해 상기 내부 공기 파이프(240)에 기체를 공급한다. 상기 내부 공기 파이프(240)에 제공된 기체는 상기 플렉서블 호스(270), 상기 중앙 공기 파이프(151), 상기 산기관들(152)을 순차적으로 통과한 후 상기 여과막 모듈들(120)을 향해 분출된다.
도 9에 예시된 바와 같이, 본 발명의 침지식 여과 장치는 상기 컨네이터(500) 내에 배치되는 화학물질 저장부(600), 및 상기 화학물질 저장부(600) 내의 화학물질을 상기 여과조(210)의 화학물질 유입구(216)를 통해 상기 여과조(210) 내로 공급하기 위한 제2 펌프(460)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 침지식 여과 장치는 상기 컨네이터(500) 내에 배치되는 제어부(800)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(800)는 입력된 프로그램에 의해 상기 제1 펌프(430), 상기 제1 및 제2 3-웨이 밸브들(420, 440), 상기 블로워(410), 및 상기 제2 펌프(460)의 동작을 제어할 수 있다.
이하에서는 상술한 침지식 여과 장치의 동작을 구체적으로 설명한다.
먼저, 원수 공급부(710)로부터 제공되는 처리되어야 원수가 컨테이너(500)의 원수 유입 포트(541) 및 여과조(210)의 원수 유입구(213)를 통해 상기 여과조(210) 내로 유입된다.
여과조(210) 내의 원수의 수위가 소정 치 이상이 될 경우 상기 여과조(210) 내에 제공된 오버플로우 배관(250)으로 원수가 유입되고, 상기 여과조(210)의 오버플로우 배출구(215) 및 상기 컨테이너(500)의 오버플로우 배출 포트(542)를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너(500)로부터 배출된다.
여과 작업 및 역세 작업 모두에 있어서 제1 펌프(430)는 지속적으로 음압을 제공하도록 제어부(800)에 의해 제어된다.
여과 작업 중에는, 상기 제1 펌프(430)로부터 제공되는 음압이 상기 여과조(210)의 여과수 배출구(212)를 통해 여과막 카세트(100)에 제공되도록 상기 제1 3-웨이 밸브(420)가 상기 제어부(800)에 의해 제어된다. 상기 제1 펌프(430)로부터 음압을 제공받은 상기 여과막 카세트(100)는 여과수를 생산한다. 상기 여과막 카세트(100)에 의해 생산된 여과수가 역세수조(310)에 제공되도록 상기 제2 3-웨이 밸브(440)가 상기 제어부(800)에 의해 제어된다. 상기 역세수조(310) 내의 여과수 수위가 소정 치 이상이 될 경우 플로트 밸브(450)가 작동함으로써 상기 여과막 카세트(100)로부터의 여과수가 상기 역세수조(310)를 그대로 통과한 후 상기 여과수 배출 포트((544)를 통해 상기 컨테이너(500)로부터 배출되어 외부의 여과수 저장 탱크(730)에 저장된다.
여과 작업 중에 상기 여과막 모듈들(120)에 대한 산기 세정을 실시하기 위하여, 상기 여과조(210)의 바닥에 형성된 공기 유입구(214)를 통해 상기 여과조(210) 안의 내부 공기 파이프(240)에 기체를 공급하도록 블로어(410)가 상기 제어부(800)에 의해 제어된다. 상기 내부 공기 파이프(240)에 제공된 기체는 플렉서블 호스(270), 중앙 공기 파이프(151), 산기관들(152)을 순차적으로 통과한 후 여과막 모듈들(120)을 향해 분출된다.
상기 여과 작업이 잠시 중지된 상태에서 역세 작업이 수행된다. 역세 작업 중에는, 상기 제1 펌프(430)로부터 제공되는 음압이 역세수 배출구(311)를 통해 상기 역세수조(310)에 제공되도록 상기 제1 3-웨이 밸브(420)가 상기 제어부(800)에 의해 제어된다. 상기 제1 펌프(430)로부터 음압을 제공받은 상기 역세수조(310)는 그 안에 저장되어 있던 여과수를 상기 역세수 배출구(311)를 통해 배출한다. 상기 역세수조(310)로부터 배출된 여과수가 상기 여과조(210)의 여과수 배출구(212)를 통해 상기 여과막 카세트(100)에 제공되도록 상기 제2 3-웨이 밸브(440)가 상기 제어부(800)에 의해 제어된다. 상기 여과막 카세트(100)에 제공된 여과수가 여과막(123)을 안쪽에서 바깥쪽으로 통과함으로써 상기 여과막(123) 외표면에 붙어 있던 오염물질이 제거된다.
상기 역세 작업 중에, 상기 화학물질 저장부(600) 내의 화학물질이 상기 여과조(210)의 화학물질 유입구(216)를 통해 상기 여과조(210) 내로 공급되도록 제2 펌프(460)가 상기 제어부(800)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 여과 작업 중에 상기 여과조(210) 내에 발생한 농축수 및/또는 슬러지는 상기 여과조(210)의 슬러지 배출구(211) 및 상기 컨테이너(500)의 슬러지 배출 포트(543)를 통해 상기 컨네이터(500)로부터 배출된 후 외부의 슬러지 저장 탱크(720)에 저장된다.
본 발명에 의하면, 조립된 상태의 부품들을 내부에 포함하는 컨테이너를 수처리가 요구되는 장소로 이동시킨 후 상기 컨테이너를 탱크 등에 배관으로 연결만 하면 되기 때문에 소규모 수처리가 요구되는 장소에 적합하고, 여과장치의 대량 생산이 가능하며, 컨테이너 단위로 판매될 수 있어 우수한 상품성을 갖는다.

Claims (20)

  1. 지상에 위치하는 여과조(filtration bath);
    상기 여과조 내에 장착되는 여과막 카세트(filtration membrane cassette); 및
    상기 여과조 내에 배치되어 있으며, 상기 여과막 카세트가 상기 여과조 내에 장착되기 위하여 상기 여과조 내로 인입될 때 상기 여과막 카세트를 안내하는 제1 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가이드는 상기 여과막 카세트의 상기 여과조 내로의 인입 방향과 평행한 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가이드는, 처리되어야 할 원수를 상기 여과조 내로 공급하기 위한 내부 원수 파이프(inner feed water pipe) 또는 산기세정을 위한 공기를 상기 여과막 카세트로 공급하기 위한 내부 공기 파이프(inner air pipe)인 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 여과조 내에 배치되어 있으며, 상기 여과막 카세트가 상기 여과조 내에 장착되기 위하여 상기 여과조 내로 인입될 때 상기 여과막 카세트를 안내하는 제2 가이드를 더 포함하고,
    상기 여과막 카세트는,
    프레임 구조;
    상기 프레임 구조에 장착된 다수의 여과막 모듈들; 및
    상기 프레임 구조에 결합되어 있으며, 상기 여과막 모듈들로 기포들을 분출하기 위한 산기부를 포함하며,
    상기 제1 가이드는 상기 상기 내부 원수 파이프이고,
    상기 제2 가이드는 상기 산기부에 공기를 공급하기 위한 내부 공기 파이프(inner air pipe)인 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 여과조의 바닥에 형성된 공기 유입구(air inlet)를 통해 상기 내부 공기 파이프에 기체를 공급하는 블로어(blower)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내부 공기 파이프와 상기 산기부를 연결하는 플렉서블 호스(flexible hose)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 여과막 카세트에 의해 생산된 여과수는 상기 여과조의 바닥에 형성된 여과수 배출구(filtrate outlet)을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 여과수 배출구를 통해 배출된 상기 여과수가 유입되는 역세수조(backwash water bath)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    여과수 저장 탱크; 및
    상기 역세수조 내에서 상기 여과수의 수위가 소정 레벨에 도달한 후에는 상기 여과조로부터 배출되는 상기 여과수가 상기 역세수조를 통과하여 상기 여과수 저장 탱크로 흐르도록 하는 플로트 밸브(float valve)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 여과수 배출구로부터 상기 여과수 저장 탱크로의 상기 여과수 흐름을 안내하는 파이프를 더 포함하고,
    상기 파이프는 상기 역세수조를 관통하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 여과막 카세트 또는 상기 역세수조에 음압을 제공하기 위한 펌프;
    여과 작업 중에는 상기 음압이 상기 여과막 카세트에만 제공되도록 하고, 역세 작업 중에는 상기 음압이 상기 역세수조에만 제공되도록 하는 제1 3-웨이 밸브(3-way valve); 및
    상기 여과 작업 중에는 상기 펌프를 통해 상기 여과막 카세트로부터 제공되는 상기 여과수가 상기 역세수조로만 흐르도록 하고, 상기 역세 작업 중에는 상기 펌프를 통해 상기 역세수조로부터 제공되는 역세수가 상기 여과막 카세트로만 흐르도록 하는 제2 3-웨이 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 여과조는 투명 창(transparent window)을 가진 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 투명 창은 개폐 가능한(openable) 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    내부에 상기 여과조를 갖는 컨테이너를 더 포함하되,
    상기 여과조에 원수 유입구(feed water inlet) 및 여과수 배출구(filtrate outlet)가 각각 형성되어 있고,
    상기 컨테이너는 원수 유입 포트(feed water inlet port) 및 여과수 배출 포트(filtrate outlet port)를 포함하며,
    처리되어야 할 원수가 상기 원수 유입 포트 및 상기 원수 유입구를 순차적으로 통과하여 상기 여과조 내로 유입되고,
    상기 여과막 카세트에 의해 생산된 여과수가 상기 여과수 배출구 및 상기 여과수 배출 포트를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨테이너 내에 배치되며, 상기 여과막 카세트에 의해 생산되어 상기 여과수 배출구를 통해 상기 여과조로부터 배출되는 상기 여과수의 적어도 일부가 저장되는 역세수조(backwash water bath)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 여과수의 수위가 소정 레벨에 도달한 후에는 상기 여과수 배출구를 통해 상기 여과조로부터 배출되는 상기 여과수가 상기 역세수조를 그대로 통과하여 상기 여과수 배출 포트로만 흐르도록 하는 플로트 밸브(float valve)를 상기 역세수조 내에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 역세수조에 역세수 배출구가 형성되어 있고,
    상기 여과막 카세트는 여과막 세정을 위한 산기부를 포함하고,
    상기 여과조에 공기 유입구(air inlet)가 더 형성되어 있으며,
    상기 침지식 여과 장치는,
    상기 여과수 배출구를 통해 상기 여과막 카세트에 음압을 제공하거나 상기 역세수 배출구를 통해 상기 역세수조에 음압을 제공하기 위한 제1 펌프;
    상기 제1 펌프로부터의 음압이 여과 작업 중에는 상기 여과막 카세트에만 제공되도록 하고 역세 작업 중에는 상기 역세수조에만 제공되도록 하는 제1 3-웨이 밸브(3-way valve);
    상기 여과 작업 중에는 상기 여과막 카세트에 의해 생산된 여과수가 상기 역세수조로만 흐르도록 하고, 상기 역세 작업 중에는 상기 역세수조로부터 제공되는 여과수가 상기 여과막 카세트로만 흐르도록 하는 제2 3-웨이 밸브;
    상기 공기 유입구를 통해 상기 산기부로 기체를 공급하기 위한 블로워; 및
    상기 제1 펌프, 상기 제1 및 제2 3-웨이 밸브들, 및 상기 블로워의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고,
    상기 제1 펌프, 제1 및 제2 3-웨이 밸브들, 블로워, 및 제어부는 상기 컨테이너 내에 배치된 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 여과조에 화학물질 유입구(chemical inlet)가 더 형성되어 있고,
    상기 침지식 여과 장치는, 상기 컨테이너 내에,
    화학물질 저장부; 및
    상기 화학물질 저장부 내의 화학물질을 상기 화학물질 유입구를 통해 상기 여과조 내로 공급하기 위한 제2 펌프를 더 포함하며,
    상기 제2 펌프의 동작이 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 여과조 내의 원수가 소정 수위 이상일 때 발생하는 오버플로우가 상기 오버플로우 배출구 및 상기 오버플로우 배출 포트를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너로부터 배출될 수 있도록, 상기 여과조에 오버플로우 배출구(overflow outlet)가 더 형성되어 있고 상기 컨테이너는 오버플로우 배출 포트(overflow outlet port)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    여과 작업이 진행됨에 따라 상기 여과조 내에 축적되는 농축수 및 슬러지가 상기 슬러지 배출구 및 상기 슬러지 배출 포트를 순차적으로 통과하여 상기 컨테이너로부터 배출될 수 있도록, 상기 여과조에 슬러지 배출구(sludge outlet)가 더 형성되어 있고 상기 컨테이너는 슬러지 배출 포트(sludge outlet port)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침지식 여과 장치.
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