JP2014511275A - ろ過装置及びそのための中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

既存の加圧式ろ過装置と浸漬式ろ過装置の長所を全て備えたろ過装置及びそのための中空糸膜モジュールを開示する。本発明のろ過装置は、処理すべき原水が流入するタンク―前記タンクは、その内部に、第１の段差面と、前記第１の段差面の反対側に位置する第２の段差面とを有する。―；及び前記タンク内に流入した原水に浸漬される中空糸膜モジュール―前記中空糸膜モジュールは、第１及び第２のヘッダーと、これらの間に位置する中空糸膜とを含む。―；を含み、前記第１のヘッダーの第１及び第２の末端部が前記第１及び第２の段差面によってそれぞれ支持される。

Description

本発明は、ろ過装置及びそのための中空糸膜モジュールに関する。

流体から汚染物質を除去して浄水する水処理方法としては、加熱や相変化を用いる方法と、ろ過膜を用いる方法とがある。

ろ過膜を用いる方法は、ろ過膜の細孔のサイズに応じて所望の水質を安定的に得られるので、加熱や相変化を用いる方法に比べて工程の信頼度が高いという長所を有する。また、ろ過膜を用いる場合、加熱などの操作が必要でないので、微生物を用いる分離工程で微生物が熱によって影響を受けることを防止することができる。

ろ過膜を用いた分離方法の一つとしては、中空糸状の膜を用いる方法がある。伝統的に、中空糸膜は、無菌水、飲用水、超純水の製造などの精密ろ過分野で広く使用されてきたが、最近は、下／廃水処理、浄化槽での固液分離、産業廃水での浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ）除去、河川水のろ過、工業用水のろ過、及びプール水のろ過などにその応用範囲が拡大されている。

中空糸膜を用いたろ過方法は、その運転方式に従って浸漬式と加圧式に分類することができる。

加圧式の場合、モジュールケース内に中空糸膜束が存在する。前記モジュールケース内に原水が所定圧力以上で供給されることによって、汚染物質を除いた流体のみが中空糸膜を選択的に透過するようになる。

浸漬式の場合、地面の下に形成された水槽に処理すべき原水が充填されている状態で中空糸膜束が浸漬される。中空糸膜が原水に浸漬された状態で中空糸膜の内部に陰圧が加えられることによって、汚染物質を除いた流体のみが中空糸膜を選択的に透過するようになる。

モジュールケース内に中空糸膜が高いパッキング密度（ｐａｃｋｉｎｇ ｄｅｎｓｉｔｙ）で存在するので、加圧式は、浸漬式に比べて中空糸膜の汚染に相対的に脆弱であるという短所を有する。したがって、汚染物質の濃度の比較的高い水を処理するときは、浸漬式が主に用いられる。

しかし、それぞれの中空糸膜モジュールを配管に連結するだけでよい加圧式に比べると、浸漬式は、地面の下に水槽を形成し、その水槽の形状及びサイズに応じて中空糸膜モジュールを水槽内に適宜配列すべきであるという点で不便である。

その他にも、浸漬式は、i）ろ過システムの維持管理のために、人が地面の下に形成された水槽側に降りていくべきであるという点で不便かつ危険であり、ii）ろ過過程で水槽内に積もるスラッジを周期的に除去すべきであるという煩雑さを伴い、iii）多数の中空糸膜モジュールがフレーム構造に装着された状態で原水に浸漬されるので、中空糸膜モジュールの集積度を向上させるのに限界を有していた。

したがって、本発明は、前記のような関連技術の制限及び短所に起因した各問題を防止できるろ過装置及びそのための中空糸膜モジュールに関する。

本発明の一観点は、容易に設置することができ、安全かつ容易に維持管理することができ、高い中空糸膜モジュール集積度を有し、標準化に適しており、優れたドレイン効率を有し、高い商品性を有する浸漬式ろ過装置を提供することである。

本発明の他の観点は、中空糸膜の両末端がポッティングされている各ヘッダーがフレームに締結されていない状態で水処理を行い、水処理過程で前記各ヘッダー間の間隔を自体的に可変できる中空糸膜モジュールを提供することである。

上述した本発明の各観点の他にも、本発明の他の特徴及び利点を以下で説明するが、このような説明は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解され得るだろう。

前記のような本発明の一観点によると、処理すべき原水が流入するタンク及び前記タンク内に流入した原水に浸漬される中空糸膜モジュールを含むろ過装置が提供される。前記タンクは、その内部に、第１の段差面と、前記第１の段差面の反対側に位置する第２の段差面とを有する。前記タンク内に流入した原水に浸漬される中空糸膜モジュール―前記中空糸膜モジュールは、第１及び第２のヘッダーと、これらの間に位置する中空糸膜とを含む。前記第１のヘッダーの第１及び第２の末端部が前記第１及び第２の段差面によってそれぞれ支持されることを特徴とする。

本発明の他の観点によると、内部に集水空間を有する第１のヘッダー；第１の固定層を通して一端が前記第１のヘッダーにポッティングされており、前記第１のヘッダーの集水空間と流体連通する中空糸膜；水処理作業中に前記第１のヘッダーの下方に位置し、前記中空糸膜の他端が第２の固定層を通してポッティングされている第２のヘッダー；及び前記第１及び第２のヘッダー間の距離を所定の範囲内で可変できる方式で前記第１及び第２のヘッダーを支持する支持体；を含む中空糸膜モジュールが提供される。

前記のような本発明に対する一般的敍述は、本発明を例示又は説明するためのものに過ぎなく、本発明の権利範囲を制限するものではない。

本発明のろ過装置は、内部に中空糸膜モジュールが装着されたタンクを加圧式ろ過装置と類似する方式で配管に連結するだけでよいので、浸漬式ろ過装置であるにもかかわらず、その設置の便利性の面で加圧式ろ過装置に劣らないという利点を有する。

また、本発明のろ過装置は、そのタンクが地上に位置するのでろ過装置の維持管理をより安全かつ便利に行うことができ、タンク内で発生するスラッジを重力によって自然に排出できるので優れたドレイン効率を有する。

また、本発明のろ過装置によると、中空糸膜モジュールがタンク内に直接装着されるので別途のフレーム構造を必要とせず、その結果、中空糸膜モジュールの集積度を向上させることができる。

また、本発明のろ過装置によると、タンクの集水空間をタンク内の処理すべき原水の水位より低い場所に位置させることによって、ろ過作業に必要なエネルギーの量を節減することができる。

また、本発明の浸漬式ろ過装置は、標準化に有利なだけでなく、地上に設置されるので外観を秀麗にし、その結果、その商品性を向上させることができる。

一方、本発明の中空糸膜モジュールによると、中空糸膜の両末端がポッティングされている各ヘッダー間の間隔が可変的である。したがって、中空糸膜の垂れ下がりがない状態で中空糸膜モジュールをタンクに挿入することによって、隣接するモジュール又はタンク壁とのぶつかりによる膜の損傷を防止することができる。

また、水処理運転中に中空糸膜の収縮が発生する場合、中空糸膜の両末端がポッティングされている各ヘッダー間の間隔が中空糸膜の収縮程度に合わせて自動的に狭められるので、膜の収縮による中空糸膜の損傷又は中空糸膜とヘッダーの分離現象を防止することができる。すなわち、本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の収縮に対して自ら対応することができる。

さらに、膜汚染の防止のための散気工程中に、中空糸膜の両末端がポッティングされている各ヘッダー間の間隔が、上昇する各気泡によって随時に可変することによって、中空糸膜モジュールの振動が倍加し得る。また、各ヘッダー間の間隔が中空糸膜の長さより小さくなって中空糸膜の垂れ下がりが発生する場合、その垂れ下がった部位は上昇する気泡に大きな力でぶつかるようになる。散気過程における中空糸膜モジュールの振動深化及び中空糸膜の垂れ下がり発生は散気効率を極大化させるようになり、結局、膜汚染の最小化という肯定的効果をもたらす。

その他にも、本発明の実施を通して、本発明の更に他の特徴及び利点を新たに把握することも可能であろう。

本発明の一実施例に係るろ過装置の斜視図である。 図１に例示したタンクのＡ―Ａ'線断面図である。 本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュールの斜視図である。 図３の中空糸膜モジュールのＩ―Ｉ'線断面図である。 本発明の一実施例に係る移動ヘッダーと支持体の締結構造を例示する部分分解斜視図である。 本発明の他の実施例に係る移動ヘッダーと支持体の締結構造を例示する部分分解斜視図である。 本発明の他の実施例に係る移動ヘッダーと支持体の締結構造を例示する部分分解斜視図である。 本発明の他の実施例に係る移動ヘッダーと支持体の締結構造を例示する部分分解斜視図である。 本発明の他の実施例に係る移動ヘッダーと支持体の締結構造を例示する部分分解斜視図である。 図１のろ過装置のＡ―Ａ'線断面図である。 図１のろ過装置のＢ―Ｂ'線断面図である。 本発明の他の実施例によって中空糸膜モジュールがタンクの段差面に固定される方法を例示する図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明に係るろ過装置及びそのための中空糸膜モジュールの各実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るろ過装置の斜視図である。

本発明のろ過装置は、図１に例示している形態のタンク２００を含む。処理すべき原水が原水流入ポート２３０を介してタンク２００内に流入する。タンク２００内に装着された中空糸膜（図示せず）を透過した生産水は、生産水排出ポート２２１を介してタンク２００の外部に排出される。すなわち、生産水排出ポート２２１を介して中空糸膜に陰圧が提供される。

ろ過作業の遂行によって発生したスラッジの円滑な排出のために、本発明のタンク２００は、その下部に上広下狭の形状のスラッジ排出部２４０を含むことができる。タンク２００を地上に安定的に支持するために、本発明のタンク２００はスラッジ排出部２４０の高さより長い脚２５０をさらに含むことができる。

本発明のろ過装置のタンク２００は、地上に置かれるのでろ過装置の維持管理をより安全かつ便利に行うことができる。また、タンク２００内で発生するスラッジを重力によってスラッジ排出部２４０及びスラッジ排出ポート２４１を介して自然にタンク２００の外部に排出できるので、本発明のろ過装置は優れたドレイン効率を有する。

本発明のろ過装置を設置するとき、タンク２００の原水流入ポート２３０、生産水排出ポート２２１、スラッジ排出ポート２４１などをこれらにそれぞれ対応する各配管（図示せず）に連結するだけでよいので、本発明のろ過装置は、浸漬式であるにもかかわらず、加圧式と同様に設置の容易性を提供することができる。

中空糸膜モジュール（図示せず）の装着及びその維持補修のために、タンク２００は上部に開口を有する。この開口を介して、中空糸膜モジュールをタンク２００に引き込んだり、タンク２００から引き出すことができる。

一方、美観及び安定性を考慮して、本発明のろ過装置は、タンク２００の上部開口を覆うための蓋３００をさらに含むことができる。

図２は、図１に例示したタンクのＡ―Ａ'線断面図である。

図２に例示したように、本発明のタンク２００は、その内部に、第１の段差面２１１と、前記第１の段差面２１１の反対側に位置する第２の段差面２１２とを有する。タンク２００の内部空間は、前記第１及び第２の段差面２１１、２１２を基準に上部空間と下部空間に分けることができる。すなわち、本発明のタンク２００は、上部空間及び下部空間を含む。本発明の一実施例によると、タンク２００の上部空間の水平断面積は下部空間の水平断面積より大きい。

タンク２００の第１の段差面２１１の直ぐ下には、中空糸膜を透過した生産水のための集水空間２２０が提供されており、集水空間２２０に流れ込んだ生産水は、排出ポート２２１を介して排出される。

本発明のタンク２００は、原水流入ポート２３０を介して流入する原水が所定水位を超える場合、その所定水位を超える原水をタンク２００の外部に排出するためのオーバーフロー排出ポート２６０をさらに含むことができる。

以下では、タンク２００内に装着される本発明の中空糸膜モジュールを図３ないし図９を参照して具体的に説明する。

図３は、本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュール１００の斜視図で、図４は、図３の中空糸膜モジュール１００のＩ―Ｉ'線断面図である。

本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュール１００は、第１のヘッダー１１０、第２のヘッダー１２０、及び前記第１及び第２のヘッダー１１０、１２０間に位置する中空糸膜１３０を含む。本発明の一実施例によると、第１のヘッダー１１０の長さＬ１は、第２のヘッダー１２０の長さＬ２より長い。中空糸膜モジュール１００の水処理作業中に、第２のヘッダー１２０は第１のヘッダー１１０の下方に位置し、中空糸膜１３０はその長さ方向が水面に対して垂直になるように配列される。

本発明の中空糸膜１３０の製造に使用可能な高分子樹脂は、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、スルホン化ポリスルホン樹脂、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及びポリエステルイミド樹脂のうち少なくとも一つを含む。

本発明の一実施例に係る中空糸膜１３０は、単一膜又は複合膜の形態であり得る。本発明の中空糸膜１３０が複合膜の形態である場合、中空糸膜１３０は、チューブ型ブレードと、その表面上にコーティングされる高分子薄膜とを含むことができる。前記チューブ型ブレードはポリエステル又はナイロンで製造することができる。

中空糸膜１３０の一端は、第１の固定層１４１を通して第１のヘッダー１１０に固定されている。第１のヘッダー１１０は、第１及び第２の末端部１１１、１１２と、その内部に位置する集水空間とを有し、中空糸膜１３０は、第１のヘッダー１１０の集水空間と流体連通している。すなわち、中空糸膜１３０を透過して中空糸膜１３０の中空に流入した生産水は、第１のヘッダー１１０内の集水空間に流れ込む。集水空間に流入した生産水は、第１のヘッダー１１０の第１の末端部１１１に位置した排出ポートＯＰを介して排出される。

中空糸膜１３０の他端は、第２の固定層１４２を通して第２のヘッダー１２０に固定されている。本発明の一実施例によると、中空糸膜１３０を透過した生産水が第１のヘッダー１１０側のみに流れるように設計されるので、第２のヘッダー１２０の内部には集水空間が存在しない。しかし、本発明は、このような構造に制限されるものではなく、第２のヘッダー１２０の内部にも集水空間を有することができ、中空糸膜１３０を透過した生産水が第２のヘッダー１２０側にも流れるように設計することができる。

一方、本発明によると、中空糸膜モジュール１００がタンク２００内に装着されるとき、中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０のみが第１及び第２の末端部１１１、１１２でタンク２００の第１及び第２の段差面２１１、２１２によって支持され、第２のヘッダー１２０は、タンク２００と直接連結されないので相対的に自由に動くことができる（これについては、以下で具体的に説明する）。すなわち、タンク２００内に複数の中空糸膜モジュール１００が装着された状態で水処理作業が進められるとき、互いに隣接する第２のヘッダー１２０同士の衝突をもたらし、このような衝突が持続する場合、各中空糸膜モジュール１００の損傷をもたらし得る。

したがって、第２のヘッダー１２０の動きを制限し、互いに隣接する第２のヘッダー１２０同士の衝突を防止するために、本発明の中空糸膜モジュール１００は、第１及び第２のヘッダー１１０、１２０を連結及び支持する支持体１５０をさらに含む。

本発明によると、前記支持体１５０は、第１及び第２のヘッダー１１０、１２０間の距離を所定の範囲内で可変できる方式で前記第１及び第２のヘッダー１１０、１２０を支持する。２個の支持体１５０は、第１及び第２のヘッダー１１０、１２０の両末端部に締結部材１６０でそれぞれ締結することができる。

本発明の一実施例によると、支持体１５０の一末端部は、第１のヘッダー１１０に形成された溝に挿入された後、締結部材１６０で固定される。すなわち、第１のヘッダー１１０は、支持体１５０の相対的移動を不可能にするために締結された固定ヘッダーである。その一方、第２のヘッダー１２０は、支持体１５０の相対的移動を可能にするために締結された移動ヘッダーである。したがって、第１のヘッダー１１０が支持体１５０に固定された状態で第２のヘッダー１２０が支持体１５０に対して相対的に移動することによって、第１及び第２のヘッダー１１０、１２０間の距離を所定の範囲内で可変させることができる。

このような本発明の一実施例によると、水処理運転中に中空糸膜１３０の収縮が発生する場合、モジュール１００の外部からの人為的な調整がなくても、中空糸膜１３０の両末端がポッティングされている各ヘッダー１１０、１２０間の間隔を自然に中空糸膜１３０の収縮程度に合わせて狭めることができる。

図３及び図４で例示した本発明の一実施例は、第１のヘッダー１１０が固定ヘッダーで、第２のヘッダー１２０が移動ヘッダーである場合を例示しているが、本発明は、これに制限されるものではない。すなわち、第１のヘッダー１１０が移動ヘッダーで、第２のヘッダー１２０が固定ヘッダーである場合もあり、第１及び第２のヘッダー１１０、１２０が全て移動ヘッダーである場合もある。

以下では、本発明の一実施例に係る移動ヘッダーと支持体の締結構造を図５を参照して具体的に説明する。

図５に例示したように、本発明の一実施例において、移動ヘッダーである第２のヘッダー１２０は、ヘッダー本体１２１と、その末端部に位置したガイド部材１２２とを含む。支持体１５０の末端にはスリットＳが形成されている。スリットＳの長さは中空糸膜１３０の長さの０．５％ないし３％であり得る。支持体１５０の末端がガイド部材１２２の溝に挿入された後、締結部材１６０は、ガイド部材１２２に形成されたホールＨと支持体１５０のスリットＳを順次貫通してヘッダー本体１２１に挿入固定される。

選択的に、前記締結部材１６０は、ガイド部材１２２に形成されたホールＨと支持体１５０のスリットＳを順次貫通し、ヘッダー本体１２１には挿入されない場合もある。この場合、締結部材１６０とガイド部材１２２との間にタイトな固定が担保されなければならない。

締結部材１６０は、ボディー１６１及びヘッド１６２を含むことができる。締結部材１６０のボディー１６１は、支持体１５０のスリットＳを介してヘッダー本体１２１に挿入固定される。

移動ヘッダーである第２のヘッダー１２０に挿入固定された締結部材１６０は、支持体１５０のスリットＳによって案内され、スリットＳの長さ範囲内、すなわち、中空糸膜１３０の長さの０．５％ないし３％範囲内で前記支持体１５０に対して相対的に移動できるようになる。言い換えると、前記支持体１５０が第２のヘッダー１２０及び締結部材１６０に対して相対的に移動できるようになり、前記ガイド部材１２２は支持体１５０の相対的移動を案内する。

結果的に、締結部材１６０が挿入固定されている第２のヘッダー１２０は、支持体１５０が挿入固定されている第１のヘッダー１１０に対して相対的に移動できるようになる。

図３ないし図５は、移動ヘッダーである第２のヘッダー１２０が支持体１５０の相対的移動を案内するためのガイド部材１２２を有する場合を例示しているが、ガイド部材１２２は、選択的事項に過ぎないもので、本発明を制限するものではない。すなわち、第２のヘッダー１２０はガイド部材なしで本体のみで構成され、締結部材１６０は支持体１５０のスリットＳを貫通して本体に挿入固定される場合もある。この場合、締結部材１６０は、支持体１５０のスリットＳを介してヘッダー本体１２１に挿入固定されるボディー１６１の他に、移動ヘッダーである第２のヘッダー１２０と支持体１５０との分離を防止するためのヘッド１６２を含むことができる。

以下では、本発明の更に他の実施例に係る移動ヘッダーと支持体の締結構造を図６ないし図９を参照して具体的に説明する。

図６に例示した本発明の他の実施例によると、移動ヘッダーである第２のヘッダー１２０は、ヘッダー本体１２１と、その末端部に位置したガイド部材１２２とを含む。ガイド部材１２２にはスリットＳが形成されている。支持体１５０の末端がガイド部材１２２の溝に挿入された後、締結部材１６０は、ガイド部材１２２に形成されたスリットＳを貫通して支持体１５０の溝Ｈに挿入固定される。

支持体１５０に挿入固定された締結部材１６０は、ガイド部材１２２のスリットＳによって案内され、スリットＳの長さ範囲内で前記ガイド部材１２２に対して相対的に移動することができる。このとき、ガイド部材１２２は、支持体１５０の相対的移動を案内する。

締結部材１６０は、ボディー１６１及びヘッド１６２を含むことができる。締結部材１６０のボディー１６１は、ガイド部材１２２のスリットＳを介して支持体１５０に挿入固定される。締結部材１６０のヘッド１６２は、ガイド部材１２２と支持体１５０との分離を防止する。

結果的に、第２のヘッダー１２０は、締結部材１６０が挿入固定されている支持体１５０、及び支持体１５０が挿入固定されている第１のヘッダー１１０の全てに対して相対的に移動できるようになる。

図７に例示した本発明の更に他の実施例によると、移動ヘッダーは、ヘッダー本体１２５と、その末端部に位置したガイド部材１２６とを含む。ガイド部材１２６にはオープンされたスリットＳが形成されている。支持体１５０は、その末端部に突起１５１を含む。

支持体１５０がガイド部材１２６の溝に挿入されるとき、支持体１５０の突起１５１は、前記ガイド部材１２６のスリットＳのオープンされた部分を介してスリットＳに挿入される。続いて、前記ガイド部材１２６のスリットＳのオープンされた部分を介して支持体１５０の突起１５１が離脱されることを防止するための、すなわち、ガイド部材１２６と支持体１５０との分離を防止するためのストッパー１７２がヘッダー本体１２５及びガイド部材１２６に結合される。

前記のような構成により、支持体１５０の突起１５１は、ガイド部材１２６のスリットＳによって案内され、前記ガイド部材１２６及び第２のヘッダー１２０に対して相対的に移動できるようになる。すなわち、移動ヘッダーは、支持体１５０が挿入固定されている第１のヘッダー１１０に対して相対的に移動できるようになる。

図８に例示した本発明の更に他の実施例によると、支持体１５０は、その末端部に突起１５１を含む。移動ヘッダー１２３の側面には、支持体１５０の突起１５１が挿入される溝Ｇが形成されている。前記溝Ｇは、支持体１５０の長さ方向に沿って長く延長されて形成されている。

支持体１５０の突起１５１が移動ヘッダー１２３の溝Ｇに挿入された状態で、移動ヘッダー１２３と支持体１５０との分離を防止するためのストッパー１７１は、前記溝Ｇが形成された移動ヘッダー１２３の側面に結合される。

前記のような構成により、支持体１５０の突起１５１は、移動ヘッダー１２３の溝Ｇによって案内され、前記移動ヘッダー１２３に対して相対的に移動できるようになる。すなわち、移動ヘッダー１２３は、支持体１５０が挿入固定されている第１のヘッダー１１０に対して相対的に移動できるようになる。

図９に例示した本発明の更に他の実施例によると、移動ヘッダーは、ヘッダー本体１２１と、ヘッダー本体１２１の側面に形成された突起１２７とを含む。支持体１５０の末端部には、移動ヘッダーの突起１２７が挿入されるスリットＳが形成されている。

移動ヘッダーと支持体１５０との分離を防止するために、ストッパー１７３は、前記支持体１５０のスリットＳを通過して突出した前記突起１２７の末端部に装着される。移動ヘッダーの突起１２７の長さが短いため、支持体１５０のスリットＳを通過して突出する部分がなくなる場合は、図８に例示したストッパー１７１を移動ヘッダーと支持体１５０との分離を防止するために使用することができる。

前記のような構成により、移動ヘッダーの突起１２７は、支持体１５０のスリットＳによって案内され、支持体１５０に対して相対的に移動できるようになる。すなわち、移動ヘッダーは、支持体１５０が挿入固定されている第１のヘッダー１１０に対して相対的に移動できるようになる。

以下では、図１０ないし図１２を参照して本発明のろ過装置の各構成要素間の結合関係を説明する。

図１０及び図１１は、図１のろ過装置のＡ―Ａ'線断面図及びＢ―Ｂ'線断面図である。

図１０に例示したように、中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０の第１及び第２の末端部１１１、１１２は、タンク２００内で第１及び第２の段差面２１１、２１２によってそれぞれ支持される。すなわち、各中空糸膜モジュール１００がタンク２００内に直接装着される。したがって、本発明のろ過装置は、各中空糸膜モジュール１００を固定させるための別途のフレーム構造を必要とせず、その結果、中空糸膜モジュール１００の集積度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の中空糸膜モジュール１００によると、中空糸膜１３０の両末端がポッティングされている各ヘッダー１１０、１２０間の間隔が可変的である。したがって、中空糸膜１３０の垂れ下がりがない状態で中空糸膜モジュール１００をタンク２００内に引き込むことによって、隣接するモジュール又はタンク壁とのぶつかりによる膜の損傷を防止することができる。水処理運転中には、中空糸膜１３０の収縮が発生するとしても、中空糸膜１３０の両末端がポッティングされている各ヘッダー１１０、１２０間の間隔が中空糸膜１３０の収縮程度に合わせて自然に狭められるので、膜の収縮によるモジュール１００の損傷を防止することができる。

タンク２００の第１の段差面２１１にはホールＨが形成されており、第１のヘッダー１１０の排出ポートＯＰが第１の段差面２１１のホールＨに挿入されることによって、第１のヘッダー１１０がタンク２００の集水空間２２０と流体連通する。したがって、中空糸膜１３０を透過した生産水は、中空糸膜１３０の中空及び第１のヘッダー１１０の集水空間を経てタンク２００の集水空間２２０に流れるようになる。第１のヘッダー１１０の排出ポートＯＰの外周面と第１の段差面２１１のホールＨの内周面との間にＯ―リングが介在することによって、処理されていない原水がタンク２００の集水空間２２０に流入することを防止することができる。

本発明の一実施例によると、タンク２００の集水空間２２０が中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０より低い位置にあるので、すなわち、集水空間２２０がタンク２００内の処理すべき原水の水位より低い場所に位置するので、ろ過作業に必要なエネルギーを節減することができる。

一方、本発明の一実施例によると、タンク２００上部の開口を介して中空糸膜モジュール１００をタンク２００内に装着するとき、中空糸膜モジュール１００の第２のヘッダー１２０がタンク２００の第１及び第２の段差面２１１、２１２に係止されずに通過し得る程度に第２のヘッダー１２０の長さＬ２が短い。その一方、中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０は、第１及び第２の段差面２１１、２１２によって同時に支持され得る程度にその長さＬ１が長い。すなわち、中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０の長さＬ１は、第２のヘッダー１２０の長さＬ２より長い。

本発明のタンク２００内に装着された各中空糸膜モジュール１００の下部には散気管４００が提供される。散気管４００を介して気泡が噴出されることによって、ろ過作業中に中空糸膜１３０が汚染することを防止することができる。

本発明の一実施例によると、タンク２００の第１及び第２の段差面２１１、２１２には、中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０の第１及び第２の末端部１１１、１１２の形状及びサイズに対応する各溝２１１ａ、２１２ａがそれぞれ形成されている。第１のヘッダー１１０の第１及び第２の末端部１１１、１１２が前記各溝２１１ａ、２１２ａにそれぞれ挿入されることによって、中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０の水平動きを防止することができ、隣接する第１のヘッダー１１０間の衝突を防止することができる。

一方、本発明の中空糸膜モジュール１００は、支持体１５０によって第１及び第２のヘッダー１１０、１２０が同時に支持されるので、第１のヘッダー１１０の水平動きを防止するだけでも第２のヘッダー１２０同士の衝突を防止することができる。したがって、本発明によると、散気管４００から噴出される気泡の影響による中空糸膜モジュール１００同士の衝突によって発生する中空糸膜モジュール１００の損傷を防止することができる。

図１２は、本発明の他の実施例によって中空糸膜モジュール１００の第１のヘッダー１１０の第２の末端部１１２がタンク２００の第２の段差面２１２に固定される方法を例示する。

図１２に例示した本発明の実施例によると、タンク２００内での各中空糸膜モジュール１００同士の衝突をより効果的に阻止するために、第１のヘッダー１１０の第２の末端部１１２がタンク２００の第２の段差面２１２に形成された溝２１２ａに挿入されるだけでなく、第２の末端部１１２が締結手段５１０によって第２の段差面２１２に固定される。このとき、第１のヘッダー１１０の第２の末端部１１２には、前記締結手段５１０が挿入される締結孔１１２ａが形成されている。

一方、本発明によると、膜の汚染防止のための散気工程中に、中空糸膜１３０の両末端がポッティングされている第１及び第２のヘッダー１１０、１２０間の間隔が、散気管４００から噴出されて上昇する各気泡によって随時に可変することによって、中空糸膜モジュール１００の振動が倍加し得る。

より正確には、散気管４００から噴出されて上昇する各気泡により、第２のヘッダー１２０がスリットＳの長さ範囲内、すなわち、中空糸膜１３０の長さの０．５％ないし３％範囲内で上下に振動するようになる。

また、第２のヘッダー１２０が上方に動くとき、第１及び第２のヘッダー１１０、１２０間の間隔が中空糸膜１３０の長さより小さくなり、中空糸膜１３０の垂れ下がりが瞬間的に発生し、中空糸膜１３０の垂れ下がり部位は、散気管４００から噴出されて上昇する気泡に大きい力でぶつかるようになる。

散気過程で第２のヘッダー１２０の振動深化及び中空糸膜１３０の垂れ下がり発生は散気効率を極大化させるようになり、結局、膜汚染の最小化をもたらす。

２００ タンク
２２１ 生産水排出ポート
２３０ 原水流入ポート
２４０ スラッジ排出部
２４１ スラッジ排出ポート
２５０ 脚
３００ 蓋

Claims (24)

1. 処理すべき原水が流入するタンクと、前記タンク内に流入した原水に浸漬される中空糸膜モジュールと、を含み、
   前記タンクは、その内部に、第１の段差面と、前記第１の段差面の反対側に位置する第２の段差面と、を有し、
   前記中空糸膜モジュールは、第１及び第２のヘッダーと、これらの間に位置する中空糸膜と、を含み、
   前記第１のヘッダーの第１及び第２の末端部が前記第１及び第２の段差面によってそれぞれ支持されることを特徴とするろ過装置。
2. 前記第１のヘッダーの長さは前記第２のヘッダーの長さより長いことを特徴とする、請求項１に記載のろ過装置。
3. 前記タンクは、前記第１及び第２の段差面の上部空間と、前記第１及び第２の段差面の下部空間と、を含み、
   前記上部空間の水平断面積は前記下部空間の水平断面積より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のろ過装置。
4. 前記タンクは、前記中空糸膜モジュールによって生産された透過水のための集水空間を含むことを特徴とする、請求項１に記載のろ過装置。
5. 前記タンクの集水空間は、前記中空糸膜モジュールの前記第１のヘッダーより低い位置にあることを特徴とする、請求項４に記載のろ過装置。
6. 前記第１の段差面にはホールが形成されており、
   前記第１のヘッダーの第１の末端部が前記第１の段差面のホールに挿入されることによって、前記第１のヘッダーが前記タンクの集水空間と流体連通することを特徴とする、請求項４に記載のろ過装置。
7. 前記第１のヘッダーの第２の末端部は前記第２の段差面に締結手段によって固定されることを特徴とする、請求項６に記載のろ過装置。
8. 前記第１及び第２の段差面には、前記第１のヘッダーの第１及び第２の末端部の形状及びサイズに対応する各溝がそれぞれ形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のろ過装置。
9. 前記タンクは、その下部に上広下狭の形状のスラッジ排出部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のろ過装置。
10. 前記タンクは、前記の流入する原水が所定水位を超える場合、所定水位を超える原水を前記タンクの外部に排出するためのオーバーフロー排出ポートを含むことを特徴とする、請求項１に記載のろ過装置。
11. 内部に集水空間を有する第１のヘッダー；
    第１の固定層を通して一端が前記第１のヘッダーにポッティングされており、前記第１のヘッダーの集水空間と流体連通する中空糸膜；
    水処理作業中に前記第１のヘッダーの下方に位置し、前記中空糸膜の他端が第２の固定層を通してポッティングされている第２のヘッダー；及び
    前記第１及び第２のヘッダー間の距離を所定の範囲内で可変できる方式で前記第１及び第２のヘッダーを支持する支持体；を含むことを特徴とする中空糸膜モジュール。
12. 前記第１及び第２のヘッダーのうち少なくとも一つは、前記支持体の相対的移動を可能にするために締結された移動ヘッダーであることを特徴とする、請求項１１に記載の中空糸膜モジュール。
13. 前記支持体にはスリットが形成されており、
    前記中空糸膜モジュールは、前記スリットを貫通して前記移動ヘッダーに挿入固定される締結部材をさらに含み、
    前記締結部材は、前記支持体のスリットによって案内され、前記支持体に対して相対的に移動できることを特徴とする、請求項１２に記載の中空糸膜モジュール。
14. 前記締結部材は、
    前記スリットを貫通して前記移動ヘッダーに挿入固定されるボディー；及び
    前記移動ヘッダーと前記支持体との分離を防止するためのヘッド；を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の中空糸膜モジュール。
15. 前記移動ヘッダーは、前記支持体の相対的移動を案内するためのガイド部材を含み、
    前記支持体は前記ガイド部材に挿入されることを特徴とする、請求項１２に記載の中空糸膜モジュール。
16. 前記ガイド部材にはスリットが形成されており、
    前記中空糸膜モジュールは、前記ガイド部材のスリットを介して前記支持体に挿入される締結部材をさらに含み、
    前記締結部材は、前記ガイド部材のスリットによって案内され、前記ガイド部材に対して相対的に移動できることを特徴とする、請求項１５に記載の中空糸膜モジュール。
17. 前記締結部材は、
    前記ガイド部材のスリットを介して前記支持体に挿入されるボディー；及び
    前記ガイド部材と前記支持体との分離を防止するためのヘッド；を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の中空糸膜モジュール。
18. 前記支持体は突起を含み、
    前記ガイド部材には、前記支持体の突起が挿入されるスリットが形成されており、
    前記支持体の突起は、前記ガイド部材のスリットによって案内され、前記ガイド部材に対して相対的に移動できることを特徴とする、請求項１５に記載の中空糸膜モジュール。
19. 前記ガイド部材と前記支持体との分離を防止するためのストッパーをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載の中空糸膜モジュール。
20. 前記支持体は突起を含み、
    前記移動ヘッダーの側面には、前記支持体の突起が挿入される溝が形成されており、
    前記溝は、前記支持体の長さ方向に沿って長く延長されて形成されており、
    前記支持体の突起は、前記溝によって案内され、前記移動ヘッダーに対して相対的に移動できることを特徴とする、請求項１２に記載の中空糸膜モジュール。
21. 前記移動ヘッダーと前記支持体との分離を防止するためのストッパーをさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の中空糸膜モジュール。
22. 前記移動ヘッダーは突起を含み、
    前記支持体には、前記移動ヘッダーの突起が挿入されるスリットが形成されており、
    前記移動ヘッダーの突起は、前記支持体のスリットによって案内され、前記支持体に対して相対的に移動できることを特徴とする、請求項１２に記載の中空糸膜モジュール。
23. 前記移動ヘッダーと前記支持体との分離を防止するために、前記支持体のスリットを通過して突出した前記突起の末端部に装着されるストッパーをさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載の中空糸膜モジュール。
24. 前記第１のヘッダーの長さが前記第２のヘッダーの長さより長いことを特徴とする、請求項１１に記載の中空糸膜モジュール。

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