KR101594197B1

KR101594197B1 - 세정기능을 갖는 일체형 여과장치

Info

Publication number: KR101594197B1
Application number: KR1020110044093A
Authority: KR
Inventors: 조민제; 양주희; 이상준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2016-02-15
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: KR20120126363A

Abstract

일 실시예는 상수 혹은 하수고도처리에서 여과조에 사용되는 여과장치에 관한 것이다. 여과장치는 여과작업이 계속됨에 따라 외부에 원수에 포함되어 있던 오염물질이 농축되어 부착되게 되고 여과효율이 떨어지는 문제가 발생하게 된다. 이 경우 여과막 외부를 세척해야 하는바 본 발명에서는 여과막 외부의 프레임에서 여과막에 인접하는 세정용 유체분출부를 구비하여 여과막의 세정효율을 높이고 여과조내의 용존산소량의 상승을 과도하지 않도록 하는 효과가 있다.
또한 복수의 여과유닛을 동시에 사용하는 것을 용이하게 하는 외곽 프레임과 유체집합부, 여과수집합부를 포함할 수 있다. 이로 인해 제한된 크기의 여과조 내에서 여과 효율이 높은 여과장치를 구성할 수 있다.

Description

세정기능을 갖는 일체형 여과장치 {FILTERING DEVICE HAVING A CLEANING FUNCTION}

실시예는 상수 혹은 하수 고도 처리 작업에서 최종침전조의 역할을 대신하는 여과조 내부의 여과장치에 관한 것이다. 사용되는 여과장치의 경우 장기간 운전을 계속하면서 여과장치 외부에 원수의 오염물질이 농축이 되면서 여과효율이 떨어지는 현상이 발생한다. 이 경우 여과막 표면을 세정해 주는 것이 필요하고 본발명은 여과장치에 세정용 유체를 분사하는 분사구를 인접시킴으로써 세정의 효율을 높일 수 있다.

기존에 사용되는 여과장치 중 침지식 평막모듈의 경우 세정을 위해 모듈의 하방에서 폭기하는 방식을 사용했다. 이 경우 공기방울이 상승하면서 막 표면을 세정하는 효과를 가지고는 오나 막 표면을 향한 직접적인 분사를 하지 못함으로써 세정 효율이 떨어진다. 또한 고도처리시 부유물질이 많은 오염물질의 특성상 막 상부가 주로 오염이 되나 이를 세정하기 위해 하방에서 폭기할 경우 상방으로 갈수록 오염물질 세정능력이 떨어지는 단점을 가지고 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 하방에서 폭기하는 공기의 양을 늘릴 경우 에너지 소모가 과도해지며, 원수의 용존산소양을 증가시켜 원수가 혐기조나 무산소조로 원수 회수될 경우 해당 반응조에서 반응효과가 떨어지는 단점도 가지고 있었다.

따라서 오염물질 세정을 효율적으로 하여 여과 효율을 높이고 여과조 내의 용존산소량을 제한적으로 올릴 수 있는 여과장치가 요구된다.

실시예는 여과조에 설치되는 여과장치에 있어 여과막에 인접해서 세정용 유체를 분사할 수 있는 분사구를 구비하여 직접적으로 여과막을 세정하도록 하여 세정 효율을 높이고 세정을 위한 폭기로 인한 용존 산소량의 상승을 과도하지 않게 한다. 또한 복수의 여과장치를 여과조내에 용이하게 설치할 수 있도록 하며 각 여과장치를 효율적으로 세정하는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

실시예에 따라 침지형 평막 여과유닛이 제공된다. 상기 여과유닛은 유닛 하나는 물론 복수의 유닛을 합친 모듈로도 여과작업을 할 수 있다. 상기 여과유닛의 여과막을 둘러싸는 여과막프레임 부분에 여과막의 외부를 세정할 수 있는 세정용 유체 분출구가 있다. 이와 같이 오염물질이 부착되는 여과막에 인접하는 세정용 유체 분출구를 통해 물 혹은 세정수를 분출함으로써 오염물질의 제거 효율을 높일 수 있다. 상기 세정용 유체는 여과되는 여과수의 양이 초기 운전시에 비해 일정 비율 이상 줄어든 경우 분출 할 수 있다.

또한 여과수 회수 속도를 높이기 위해 복수의 여과유닛을 외곽프레임에 장착하여 여과조 내에서 여과작업을 진행할 수 있으며 이때 여과유닛에 유체공급과 여과수 회수를 쉽게 하기 위한 유체유도부와 유체집합관, 여과수유도부와 여과수 집합관을 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 여과막에 인접한 세정용 유체 분출구를 가짐으로써 여과막 외부의 오염물질 제거 성능을 향상시키면서 여과조 내의 용존산소량의 상승을 과도하지 않게 할 수 있다.

또한 여과유닛을 복수로 사용할 수 있음에 따라 제한된 크기의 여과조 내에서 최대한의 여과 효율과 속도를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 실시예에 따라 오수를 여과 하기 위한 여과조(1)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 여과막유닛(100)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3는 실시예에 따른 도 2의 여과막유닛(100) I-I' 절단면의 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 도 2의 여과막프레임확대부(110) 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 유체분출부에 노즐(140)을 포함한 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 도 2의 여과막유닛(100)의 II-II`절단면을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 여과막유닛(100)이 안착될 수 있는 외곽프레임에 대한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 여과막유닛(100)이 안착된 외곽프레임(200)에 대한 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 여과막유닛(100)이 안착된 외곽프레임(200)이 여과조(1)에 설치되는 도면이다.
도 10은 실시예에 따른 여과장치의 도면이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 수처리 장치를 도시한 도면이다. 도 2는 실시예에 따른 여과막유닛의 모습을 나타낸 도면이다. 도 3는 도 2에서 I-I'를 따라 절단한 단면을 도시한 도면이다. 도 4는 도 2에서 110부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 5는 유체분출부의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 6은 도 2에서 II-II`선을 따라서 절단한 단면을 나타내는 도면이다. 도 7은 외곽프레임을 도시한 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막유닛이 외곽프레임에 안착된 상태를 도시한 도면이다. 도 9는 여과막유닛이 외곽프레임(200)에 안착된 상태에서 여과조에 설치되는 도면이다. 도 10은 실시예에 따른 여과장치를 도시한 도면이다.도 1 내지 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 수처리장치는 여과조(1), 원수유입부(2), 여과장치(3), 여과수배출관(3) 및 여과수저장조(3)을 포함한다.

상기 원수유입부(2)를 통해 여과를 하게 될 원수가 상기 여과조(1)에 유입된다. 상기 원수는 상기 여과조(1)에 임시 저장된다. 상기 여과조(1)에 저장된 원수는 여과장치(4)에 의해서 여과된다. 상기 여과장치(4)에 의해서 여과된 여과수는 상기 여과수배출관(3)을 통하여 상기 여과수저장조(미도시)에 저장된다.

도 2 내지 도 9를 참조하면, 상기 여과장치(3)는 하나 이상의 여과막 유닛(100), 외곽 프레임 및 유체 분사부를 포함한다.

상기 여과막 유닛(100)은 상기 외곽 프레임에 구비된다. 상기 여과막 유닛은 상기 여과조 내의 원수를 필터링하여, 여과수를 생성시킨다.

도 2를 참조하면, 여과막유닛(100)은 2개의 여과막들(101) 및 여과막 프레임을 포함한다.

상기 여과막들은 서로 소정의 간격으로 이격되고, 서로 대향한다. 이에 따라서, 상기 여과막들 사이에는 소정의 공간이 형성될 수 있다. 상기 여과막들은 미세한 기공들을 포함한다. 상기 기공들의 직경은 걸러내고자하는 입자의 직경에 따라서 다양하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 기공들의 직경은 수 나노미터 내지 수십 마이크로 미터일 수 있다. 즉, 상기 기공들을 통하여, 원수 중 여과수가 통과하고, 이물질은 통과하지 못한다.

상기 여과막 프레임은 상기 여과막들을 둘러싼다. 더 자세하게, 상기 여과막 프레임은 상기 여과막들의 외곽 부분을 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 여과막 프레임은 상기 여과막을 지지한다. 또한, 상기 여과막 프레임은 상기 여과막들 사이의 공간을 밀폐시킬 수 있다.

상기 유체 분사부는 상기 여과막 프레임에 구비된다. 상기 유체 분사부는 상기 여과막들을 향하여 유체를 분사한다. 상기 유체는 상기 여과막들을 세정하기 위한 세정 기체 또는 세정 액체일 수 있다. 더 자세하게, 상기 세정 기체는 압축 공기이고, 상기 세정 액체는 여과수일 수 있다. 상기 세정 액체에는 세정을 촉진시키기 위한 약품이 더 첨가될 수 있다.

상기 유체 분사부는 상기 여과막 프레임과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 유체 분사부는 상기 여과막 프레임의 일부로 구성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 유체 분사부는 상기 여과막 프레임과는 별도로 구비될 수 있다.

상기 여과막프레임(102)에는 상기 유체분사부(104a)에 유체를 공급하기 위한 유로(107)가 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 유로는 상기 여과막프레임(102) 외부에 구비될 수 있다.

또한, 상단유체공급부(105)를 통하여, 상기 유로에 유체가 공급될 수 있다. 다만 일방으로 유체를 공급할 경우 상단유체공급부(105)로부터 멀리 떨어져 있는 측면 프레임의 유체분사부의 경우 상단에 비해 분출압력이 낮아질 수 있으므로 여과막유닛(100)하단에 추가로 하단유체공급부(120)를 구비할 수 있다. 상기 상단유체공급부(105) 및 하단유체공급부(120)는 후에 설명할 유체유도부(301)를 통해 외부로부터 유체를 공급받게 된다. 상기 공급받는 유체는 공기 혹은 세정수일 수 있다. 또한 필요에 따라 여과막유닛(100) 하단부에 추가적으로 여과막(101)측을 향하는 하단유체분사부(104c)를 구비할 수도 있다. 이 경우 유로(107)는 여과막프레임(102)의 양측면과 하단에 존재할 수 있다. 여과막(101)을 통해 여과된 여과수는 여과수배출부(106)를 통하여 외부로 빠져나가게 된다. 여과수배출부(106)에는 기본적으로 음입이 가해져 원수를 여과막(101) 내부로 이동시키면서 여과작업을 하게 된다. 상기 여과막유닛(100)은 1개의 유닛으로도 여과작업을 할 수 있으며 다수개의 여과막유닛(100)을 함께 사용하여서도 여과작업을 진행할 수 있다.

도 3을 참조하면, 여과막(101)은 서로 대향하는 제1여과막(101a)과 제2여과막(101b)으로 구성되어 있으며 내부에 여과수가 이동할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 여과수배출부(106)는 상기 여과수가 이동할 수 있는 공간과 통지되어 외부로 여과수를 배출할 수 있다. 상기 제1여과막(101a)은 상기 제2여과막(101b)과 대향되는 제1평면과 맞은편의 제2평면으로 이루어지고 상기 제2여과막(101b)은 상기 제1여과막(101a)과 대향되는 제3평면과 맞은편의 제4평면으로 이루어질 수 있다. 상기 여과막유닛(100)으로 원수 여과작업을 할 경우 원수에 포함된 오염물질에 의해 여과막 제2평면과, 제4평면부분이 오염될 수 있고 이는 여과능력의 저하를 가지고 오게 될 수 있다. 이를 방지하기 위해 유체분출부로 유체를 분출하여 유체의 압력으로 제2평면과 제4평면을 세척함으로써 여과효율을 높일 수 있다. 상기 유체분출부로 분출되는 유체는 유체공급관을 통해서 공급할 수 있다.

도 4를 참조하면, 여과막프레임(102)에서 여과막(101)을 향하는 방향으로 유체분사부(104a,104b)를 형성하며 상기 유체분사부(104a,104b)는 중력방향을 기준으로 상측에 위치하는 유체분사부(104a,104b)의 구경이 하측에 위치하는 유체분사부(104a,104b)의 구경보다 같거나 작게 구성될 수 있다. 이는 상단유체공급부(105)만으로 유로(107)에 유체를 공급할 경우 중력방향 기준으로 상측에 위치하는 유체분사부(104a, 104b)에서의 유체의 압력이 하측에 위치하는 유체분사부(104a,104b)의 압력보다 높기 때문에 각 유체 분사부에서 균일한 압력으로 세척을 할 수 있도록 하기 위해서 이다. 다만 하단유체공급부(120)가 존재할 경우 유체분사부(104a, 104b)의 구경은 여과막프레임(102) 상단에서 하단으로 갈수록 증가한 뒤 여과막프레임(102) 가운데 부분에서 가장 커지고 하단으로 내려갈수록 작아지는 형식으로 구성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 여과막(101)을 세척하기 위해 유체를 분사할 경우 분출되는 유체의 지향성이 떨어 질 수 있는바 유체분출부에 노즐(140)을 추가적으로 더 구비함으로써 지향성을 향상시킬 수 있다. 상기 노즐(140)은 선형노즐일 수 있고 여과막프레임(102)과 동일한 재질로 구성될 수 있다. 또한 노즐(140)이 지향하는 방향이 원수 수면을 기준으로 중력방향 하측방으로 기운 방향일 수 있다. 이로써 하측방으로 분사된 유체가 공기일 경우 상승하면서 여과막(101) 상부의 오염물질을 제거하는 효과를 가지고 올 수 있다.

도 6을 참조하면, 양 측면 여과막프레임(102)에 유로(107)가 형성되고, 유로(107)로부터 제4평면을 향하여 유체를 분사할 수 있는 유체분사부(104a,104b)가 형성이된다. 유체분사부(104a,104b)는 원수의 수면에 대해 중력방향으로 하측방으로 기울어질 수 있다. 이로인해 분사되는 유체가 공기일 경우 분사 이후 상승하면서 여과막(101) 외부 표면에 오염물질을 제거할 수 있다. 여과수배출부(106)는 제1평면과 제3평면이 형성하는 여과수가 이동할 수 있는 공간과 연결되어서 여과수를 외부로 배출할 수 있다.

도 7을 참조하면, 여과막유닛(100)의 경우 단일 유닛으로도 여과작업을 할 수 있으나 표면적을 넓혀서 여과 효율을 최대로 하기 위해 상기 외곽프레임(200)에 복수개의 여과막유닛(100)을 안착시켜서 여과 작업을 할 수 있다. 외곽프레임(200)의 측면에 위치하는 가이드부(201)에 여과막프레임(102)이 안착되며 1개의 외곽프레임(200)에 안착되는 여과막유닛(100)의 숫자는 상기 도면에 의해 제한되지 않는다. 또한 도 7의 가이드부(201) 사이의 간격은 일 실시예에 불과하며 필요에 의해 간격이 좁아 질 수 있으며 바람직하게는 2~10mm의 간격이 될 수 있다.

도 8을 참조하면, 외곽프레임(200)에 장착된 복수의 여과막유닛(100)들 사이로 원수가 유입될 수 있으며 각각의 여과막(101)을 통해 여과되어 각각의 여과수배출부(106)로 여과수를 배출할 수 있다. 상기의 여과막유닛(100)이 안착된 외곽프레임(200) 하부에 선택적으로 위치하는 별도의 폭기유닛(미도시)에 의해서 폭기하여 여과막(101) 외부의 오염물질을 제거할 수 있다. 도 8에서의 여과막유닛(100)사이의 간격은 일 실시예에 불과하고 바람직하게는 2~10mm의 간격이 될 수 있다.

외곽프레임(200) 상측에 장착되어 여과막유닛(100)의 유체공급부(105,120)들과 각각 연결되는 유체유도부(301)와 상기 유체유도부(301)와 통지되어 연결되는 유체집합부(302)를 더 구비할 수 있다. 상기 유체집합부(302)는 외곽프레임(200) 양측면에 존재할 수 있으며 서로 통지되어 별도의 유체공급장치(401)와 연결될 수 있다. 이로써 장착된 복수의 여과막유닛(100)에 유체를 공급할 때 1개의 유체공급장치(401)를 이용해서 공급할 수 있다. 다만 유체집합부(302)들을 통지하지 않도록 하여 복수개의 유체공급장치(401)를 통해서 각 유체공급부(105,120)에 유체를 공급할 수 있다. 상기 기재한 바와 같이 유체공급장치(401)를 통해 공급되는 유체는 공기 혹은 세정수일 수 있다.

또한 외곽프레임(200) 상측에 장착되어 여과막유닛(100)의 여과수배출부(106)들과 각각 연결되는 여과수유도부(303)와 상기 여과수유도부(303)와 통지되어 연결되는 여과수집합부(304)를 더 구비할 수 있다. 상기 여과수집합부(304)를 통해 외부에 연결되는 여과수집합조(미도시)로 여과수를 이동시킬 수 있다.

도 9를 참조하면, 1개의 여과조(1)에는 복수개의 외곽프레임(200)이 설치될 수 있다. 각각의 여과수집합부(304)들은 서로 통지되어 1개의 배출부를 구성할 수 있으며 각각의 유체공급부(105,120)도 서로 통지되어 1개의 공급부를 만들어 유체공급장치(401)로 연결될 수 있다. 상기 외곽프레임(200)은 물속에 침지(浸漬)되어 여과작업을 수행할 수 있다.

도 10을 참조하면, 여과조(1)와 원수유입부(2)가 있고 상기 여과조(1) 내에 외곽프레임(200)에 설치된 여과막유닛(100)이 장착된 여과장치가 1개 이상 있을 수 있다. 상기 여과장치의 여과수집합부(304)와 연결되어 여과수를 배출하는 여과수배출관(3)이 있을 수 있다.

여과수집합부(304)와 연결되는 역세수분출장치(402)가 있을 수 있다. 상기 역세수분출장치(402)는 여과되는 여과수의 양이 초기 운전시보다 낮은값이 되었을 경우 역세수를 배출하여 여과막(101)을 세척할 수 있다. 역세수 배출시 여과수배출관(3)의 일측에 존재하는 여과수배출밸브(403)가 차단되어 역세수가 여과수이송관을 통해 배출되는 것을 막고 효과적인 세척을 하도록 한다.

유체집합부(302)와 유체배출관(404)을 통해서 연결되고 여과되는 여과수의 양이 초기 운전시보다 낮은 값이 되었을 경우 유체를 분출할 수 있는 유체공급장치(401)가 있을 수 있다. 유체공급장치(401)가 공급하는 유체는 공기, 혹은 세정수일 수 있으며 유체공급장치(401)가 공급하는 유체는 유체배출관(404), 유체집합부(302), 유체유도부(301)를 거쳐 유체공급부(105,120)로 전달되어 각 여과막유닛(100)의 프레임에 구비된 유로(107)를 통해 유체분사부(104a,104b)로 분사되게 됨으로써 여과막(101) 표면을 세정할 수 있다.

유체공급장치(401), 여과수배출밸브(403), 역세수분출장치(402)는 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있으며 제어 방법은 기존 입력된 값으로 제어 할 수도 있고, 외부의 관리자의 입력을 통해서도 제어할 수 있다.

여과조(1) 원수유입부(2)
여과수배출관(3) 여과장치(4)
여과평막유닛(100) 여과막(101)
여과막프레임(102) 유체분사부(104a)
상단유체공급부(105) 여과수배출부(106)
유로(107) 하단유체공급부(120)
외곽프레임(200) 가이드부(201)
유체유도부(301) 유체집합부(302)
여과수유도부(303) 여과수집합부(304)
유체공급장치(401) 역세수분출장치(402)
여과수배출밸브(403)

Claims

1개 이상의 여과막;
상기 여과막들을 지지하고, 외각을 동시에 둘러싸는 여과막프레임;
상기 여과막에 인접하여 상기 여과막을 세정할 수 있는 유체를 분사하는 다 수의 유체분사부; 및
상기 유체분사부로 유체를 공급하며 상기 여과막프레임에 위치하는 유로를 포함하고,
상기 유체분사부는 상기 여과막프레임의 양 측면에서 상기 여과막 측으로 향하게 형성되어, 유체의 방향이 원수의 수면에 대해 중력방향으로 하방으로 기울어지게 유체를 분사하고,
상기 유체분사부 중 중력방향을 기준으로 상측에 위치하는 유체분사부의 구경이 하측에 위치하는 유체분사부의 구경보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는, 여과장치.

제1항에 있어서,
상기 여과막은 서로 대향하는 제1여과막과 제2여과막으로 이루어지고;
상기 제1여과막은 상기 제2여과막과 대향되는 제1평면과 맞은편의 제2평면으로 이루어지고;
상기 제2여과막은 상기 제1여과막과 대향되는 제3평면과 맞은편의 제4평면으로 이루어지고;
상기 유체분사부는 상기 여과막프레임에 양측면에서 상기 제2평면과 상기 제4평면 측으로 향하는 것을 특징으로 하는, 여과장치

제2항에 있어서,
상기여과막프레임 하부에서 상방으로 향하게 형성되어, 상기 제2평면과 상기 제4평면으로 유체를 분사하는 하단유체분사부를 더 포함하는 여과장치

제2항에 있어서,
상기 유체분사부는,
유체를 분사하는 방향으로 향하는 노즐을 더 포함하는 여과장치

삭제

제2항에 있어서,
상기 여과막프레임 상측에 구비되어, 상기 제1여과막, 제2여과막 및 여과막프레임이 만드는 공간과 연통되는 1개 이상의 여과수배출부;를 포함하는 여과장치.

제7항에 있어서,
상기 여과막프레임 양측 상단에 위치하며 상기 유로와 연통되는 상단유체공급부를 더 포함하고;
상기 여과수배출부는 상기 상단유체공급부 양 사이에 위치하는 여과장치

제8항에 있어서,
상기 여과막프레임 양측 하단에 위치하며 상기 유로와 연통되는 하단유체공급부를 더 포함하는 여과장치

제1항에 있어서,
상기유로에 유체를 공급하는 유체공급장치를 포함하는 여과장치

제10항에 있어서,
상기 여과막들을 통해 여과되는 여과수의 양이 기 정해진 값보다 적은 경우 상기 유체공급장치를 가동하는 제어장치를 포함하는 여과장치

제1항에 있어서,
상기 유체분사부를 통해 분사되는 유체는 공기 혹은 세정수인 여과장치

제2항에 있어서,
상기 제1여과막과 상기 제2여과막 사이의 공간에서 원수가 유입되는 방향으로 역세수를 분출할 수 있는 역세수분출장치를 더 포함하는 여과장치

제8항에 있어서,
상기 여과막프레임이 안착 외곽프레임;
상기 외곽프레임 상측에 장착되며 상기 여과수배출부들과 각각 연결되는 여과수유도부 ; 및
상기 여과수유도부와 통지되어 연결되는 1개 이상의 여과수집합부를 더 포함하는 여과장치

제14항에 있어서,
상기 외곽프레임 상측에 장착되며 상기 유체공급부와 각각 연결되는 유체유도부; 및
상기 유체유도부와 통지되어 연결되는 1개 이상의 유체집합부를 더 포함하는 여과장치