KR0164681B1 - 중공사 분리막 모듈 - Google Patents

Abstract

공급액 입구, 여과액 출구 및 여과물 출구를 포함하는 몸체, 상기 몸체의 내부에 형성되어 있는 중공사막을 포함하는 중공사막 분리막 모듈로서, 상기 중공사막은 상기 몸체 내부에 내장되어 있으며 일단은 상기 상부 캡 한쪽 말단에 접착제로 고정되어 있고, 다른 일단은 가닥으로 분리되어 실링되어 있는 것인 중공사막 분리막 모듈은 각종 원액 처리시 중공사막과 중공사막 사이와 중공사막 내의 오염 물질 축적을 방지시키므로 각종 폐수 처리나 SS 성분이 높은 원액 처리 및 점도가 높은 원액 처리시 파울링이 잘 일어나지 않아 오랜 기간 투과 성능을 유지할 수 있어서 모듈의 수명을 종래의 모듈보다 크게 향상시킬 수 있다.

Description

중공사 분리막 모듈

제1도는 본 발명의 방법에 따라 제조된 중공사 분리막 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도.

제2도는 본 발명의 중공사 분리막 지지판의 정면도.

제3도는 본 발명의 중공사 분리막 지지판의 측면도.

제4도는 본 발명의 분배판의 정면도.

제5도는 본 발명의 분배판의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 튜브 2 : 중공사 분리막

3 : 지지판 4 : 중공사막 실링(sea+ling)부분

5 : O-링(ring) 6 : 분배판

7 : 하부캡 8 : 에어 입구

9 : 공급액 입구 10 : 오염 물질 배출구

11 : 농축수 출구 12 : 상부캡

13 : 여과액 출구 14 : 접착제

15, 16 : 구멍

[산업상 이용 분야]

본 발명은 중공사 분리막 모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 장기간 사용할 수 있는 중공사 분리막 모듈에 관한 것이다.

[종래 기술]

분리막의 사용 용도는 매우 광범위하여 각종 형태로 제조되어 이용되고 있다. 그중 하나인 중공 섬유 형태로 된 중공사 분리막 모듈은 작은 모듈에서 많은 투과 유량을 가지는 이점이 있어 각 분야에 널리 사용되고 있다.

이 중공사형 모듈은 크게 2가지 형태로 만들어지는데 첫 번째는 길이 300-2,000mm, 외경 0.1-2mmψ정도의 중공사 수백 가닥에서 수만 가닥을 몸체를 이루는 튜브 용기에 삽입시키고 양 말단 부분을 스페이서로 고정시켜 접착제인 우레탄, 애폭시 등으로 포팅시킨 것으로, 양쪽이 접착제로 고정되어 있기 때문에 대부분 공급 방향과 반대 방향인 투과 방향에서 물을 이용하여 표면에 부착되어 있는 오염 물질들을 물리적으로 탈착하는 역세 방법을 사용하는 I자 형태 모듈이다. 두 번째 상기한 중공사막들을 U자 형태로 만들어서 튜브 용기에 삽입시키고 튜브 용기의 한쪽 말단 부분만 포팅시켜 제조하는 U자 형태 모듈이다.

상기한 모듈중 I자형 모듈을 사용한 역세 방법은 단기적인 효과는 있으나 장기 사용시에는 효과가 반감되며 주기적으로 사용시 막의 미세 구조의 변화를 일으키기 쉽고 중공사막의 절사가 일어나는 문제점이 있어, U자형 모듈이 주로 사용되며, 상기한 U자형 모듈은 한쪽 부분은 포팅하지 않아 접착제 사용 감소로 인한 원가 절감 효과와 포팅시 일어날 수 있는 불량률 감소 및 공정 단축 효과의 장점이 있다.

종래에 사용하던 중공사 분리막 모듈의 구조는 다음과 같다.

몸체를 이루는 튜브 용기와 이 튜브 용기 양 끝 부분에 형성되어 있으며, 중앙부에 입구가 있는 캡과 상기 튜브 내부에 U자형으로 내장되어 있는 중공사와 상기 튜브 상부의 한 부분에 형성된 오염 물질 배출구인 에어밴트 및 상기 튜브 하부 상기 에어밴트에 대각선 방향으로 형성되어 있는 공급액 입구로 형성되어 있다.

상기한 U자형 모듈을 이용하여 크로스 플로우 필트레이션(cross flow filtration)방식에 비해 처리수의 회수율이 높은 장점이 있어서 주로 사용되고 있는 대드엔드 플로우 필트레이션(dead-end flow filtration)방식으로 정수의 제조 및 폐수 처리 등을 하여 왔다. 그러나 대드엔드 플로우 필터레이션 방식을 사용하여 정수를 제조하거나 폐수를 처리하는 경우 모듈이 빨리 오염됨에 따라 투과 성능이 떨어져 모듈의 수명이 짧은 문제점이 있다.

특히, 기존 상품화된 I자나 U자형 모듈의 경우는 각종 폐수 처리나 SS성분이 높은 원액 처리 및 점도가 높은 원액 처리시 파울링(fouling)이 잘 일어나 투과 성능이 저하되기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위해 역세정방법이나 약품 세정 방법을 취하고 있다.

역세 방법은 단기적인 효과는 있으나 장기 사용시는 효과가 반감되며 주기적으로 사용시 막의 미세 구조의 변화를 일으키기 쉽고 중공사막의 절사가 일어나는 문제점이 있으며, 약품 세정의 경우 약품 사용으로 운전비용 상승과 2차 오염 문제 등이 일어나는 단점이 있다.

[본 발명이 해결하려는 과제]

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 중공사 분리막 모듈에서 하우징으로 사용되는 부품 중 모듈의 몸체를 이루는 튜브 용기의 한쪽 끝부분에 에어(air)나 공급수의 양을 고르게 분배시키기 위한 분배판을 설치하고 튜브 용기의 내부에는 공급수나 에어에 의해 중공사막이 각각 흔들려서 이 중공사막이 얽히는 것을 방지하기 위해 지지판을 두어 각종 원액 처리시 중공사막과 중공사막 사이와 중공사막 내의 오염 물질의 축적을 방지시켜 모듈의 수명을 기존 상품화된 모듈에 비해 크게 향상시킬 수 있는 중공사 분리막 모듈을 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공급액 입구, 여과액 출구 및 여과물 출구를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 내부에 형성되어 있는 중공사막을 포함하는 중공사막 분리막 모듈로서, 상기 중공사막은 상기 몸체 내부에 내장되어 있으며 일단은 상기 상부 캡 한쪽 말단에 접착제로 고정되어 있고, 다른 일단은 가닥으로 분리되어 실링되어 있는 것인 중공사막 분리막 모듈을 제공한다.

상기한 본 발명에 있어서, 공급수나 에어에 의해 상기 중공사막이 흔들려 얽히는 것을 방지하기 위하여 상기 중공사 분리막의 양 말단 중 실링되어 있는 말단 쪽에 중공사 분리막을 끼울 수 있게 형성된 작은 구멍들이 고르게 뚫려 있는 지지판을 더욱 포함하는 것이 바람직하며, 상기 지지판의 구멍 직경은 0.5~5㎟인 것이 바람직하다.

또한 상기한 본 발명에 있어서, 상기 몸체의 양 말단 중 상기 중공사 분리막이 실링되어 있는 쪽 말단 부위에 설치된 작은 구멍들이 고르게 뚫려 있어서, 에어나 공급수의 양을 고르게 분배할 수 있는 원판형 분배판 및 파울링을 보다 덜 일어나게 하기 위해 상기 몸체가 에어 입구를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.

[발명의 구성, 작용 및 효과]

본 발명은 각종 폐수 처리나 SS성분이 높은 원액 처리 및 점도가 높은 원액 처리시 파울링(fouling)이 잘 일어나지 않는 우수한 신규의 중공사 분리막 모듈에 관한 것으로서, 중공사 분리막 모듈에서 하우징으로 사용되는 부품 중 모듈의 몸체를 이루는 용기의 한쪽 끝부분에 에어(air)나 공급수의 양을 고르게 분배 시키기 위한 분배판을 설치하고 튜브 용기의 내부에는 중공사막의 한쪽 부분을 각각 접착제로 막아 공급수나 에어에 의해 중공사막이 각각 흔들리게하고 이때 중공사막의 얽힘을 방지하기 위한 지지판을 둔 형태의 모듈이다.

각종 폐수 처리나 SS성분이 높은 원액 처리 및 점도가 높은 원액 처리시 기존의 모듈은 중공사 분리막과 중공사 분리막 사이와 중공사 분리막 외표면에 투과되지 못한 이물질들이 쌓여 모듈의 투과 성능이 떨어지므로 주기적인 세정이나 약품 세정이 필요한데 비해 본 발명은 튜브 용기의 내부에 중공사막의 한쪽 부분을 튜브와 접착제로 고정시키고 나머지 한쪽 부분은 고정시키지 않아 공급수나 에어에 의해 중공사막이 각각 흔들리게 되므로 중공사막과 중공사막 사이와 중공사막 내의 오염 물질의 축적을 방지시키고 파울링(fouling)이 잘 일어나지 않아 투과 성능을 오랫동안 유지시킬 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 중공사막 분리막 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서, 그 구조는 다음과 같다.

몸체를 이루는 원통상 튜브 용기(1), 상기 몸체의 일단부를 밀봉하며 세척액이 투입될 수 있는 개구부(9)를 갖는 하부 캡(7), 상기 몸체의 다른 일단부를 밀봉하여 여과액이 배출될 수 있는 개구부(13)를 갖는 상부 캡(12),상기 튜브의 상부 캡부측 말단에 상기 튜브와 연결되며 농축수를 배출하는 농축수 배출구(11), 상기 튜브의 하부 캡부측 말단에 형성되며 오염 물질을 배출하는 오염 물질 배출구(10), 상기 튜브 내부에 내장되어 있으며, 일단은 상기 상부 캡 한쪽 말단에 접착제(14)로 고정되어 있고, 다른 일단은 가닥으로 분리되어 실링(4)되어 있는 중공사 분리막(2), 공급수나 에어에 의해 상기 중공사막이 흔들려 얽히는 것을 방지하기 위하여 상기 중공사 분리막의 양 말단 중 실링되어 있는 말단 쪽에 중공사 분리막을 끼울 수 있게 형성된 작은 구멍들이 고르게 뚫려 있는 지지판(3), 상기 튜브 다른 한 쪽 말단 부위에 설치된 작은 구멍들이 고르게 뚫려 있는 원판형 분배판(6), 상기 하부캡의 말단에 형성되어 파울링이 잘 일어나지 않도록 에어를 주입할 수 있는 에어 입구(8), 상기 튜브와 상기 캡을 연결하는 O-링(5)을 포함하는 구조로 되어 있다.

상기 지지판은 제2도에 나타낸 것과 같이 작은 구멍(15)들이 고르게 뚫려 있으며, 그 측면도는 제3도에 나타내었다.

상기 원판형 분배판은 제4도에 나타낸 것과 같이 작은 구멍(16)들이 고르게 뚫려 있으며, 그 측면도는 제5도에 나타내었다.

본 발명 모듈의 사용법으로는 다음과 같다.

폐수 등의 처리시에는 오염 물질 배출구(10)를 닫고 공급액 입구 부분(9)으로 처리수를 일정 압력으로 중공사막에 투과시키면 농축액은 농축액 출구 부분(11)으로 나가게 되고 여과액 출구 부분(13)을 깨끗한 물을 얻는다. 이 때 중공사막 가닥들이 공급수의 흐름에 의해 흔들리게 되어 파울링이 잘 일어나지 않는다. 그리고 SS 성분이 높은 원액 처리 및 점도가 높은 원액 처리시에는 오염 물질 배출구(10)를 닫고 공급액 입구 부분(9)으로 처리수를 중공사막에 투과시키면서 에어 입구(8)로 에어를 간간이 주입하여 파울링을 잘 일어나지 않게 한다. 그러나 튜브 내에 오염 물질이 많아지면 농축액 출구 부분(11)과 오염 물질 배출구(10)를 열어 오염 물질들을 배출시킨다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

내경 60mm, 길이 400mm인 아크릴 재질의 모듈을 제조하였다. 모듈의 내부에는 내경이 300㎛, 외경이 500㎛인 중공사막 500가닥이 내장되었다. 튜브 한쪽 말단은 애폭시로 중공사막과 접착되고 말단 부분 근처(길이 330mm)에 1mm의 홀들을 가지는 직경이64mm이고 두께가 3mm인 지지판에 중공사막이 가지런히 끼워져 있고 중공사막 끝부분은 각각 접착제로 막혀 있는 형태이고 반대편 말단부에는 직경이 5mm인 작은 구멍들이 고르게 뚫려있는 직경이 64mm이고 두께가 3mm인 원판형 분배판이 설치되어있는 모듈로써 공급수는 오일에멀젼 폐수로써 실험하였다. 실험시 처리수와 함께 간간이 에어를 공급하여 파울링을 보다 적게 일어나도록 했고, 이때 모듈의 투과 성능을 하기한 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

내경 60mm, 길이400mm인 아크릴 재질의 모듈하였다. 모듈의 내부에는 내경이 300㎛, 외경이 500㎛인 중공사막 500가닥이 내장되었다. 튜브 한쪽 말단에는 애폭시로 중공사막과 접착되고 말단 부분 근처(길이330mm)에 1mm의 홀들을 가지는 직경이 64mm이고 두께가 3mm인 지지판에 중공사막이 가지런히 끼워져있고 중공사막 끝부분은 각각 접착제로 막혀있는 형태이고 반대편 말단부에는 직경이 5mm인 작은 구멍들이 고르게 뚫려있는 직경이 64mm이고 두께가 3mm인 지지판에 중공사막이 가지런히 끼워져있고 중공사막 끝부분은 각각 접착제로 막혀있는 형태이고 반대편 말단부에는 직경이 5mm인 작은 구멍들이 고르게 뚫려있는 직경이64mm이고 두께가 3mm인 원판형 분배판이 설치되어있는 모듈로써 공급수는 오일에멀젼 폐수로써 측정하였다. 실험시 에어는 공급하지 않고 처리수만을 공급했고, 이때 모듈의 투과 성능을 하기한 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

내경 60mm, 길이400mm인 아크릴 재질의 모듈을 제조하였다. 모듈의 내부에는 내경이 300㎛, 외경이 500㎛인 중공사막 500가닥이 내장되었고 튜브의 한쪽 말단은 에폭시로 접착된 U자형 모듈로써 공급수는 오일에멀젼 폐수로써 측정하였다. 이때 모듈의 투과 성능을 하기한 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

니경 60mm, 길이 400mm인 아크릴 재질의 모듈을 제조하였다. 모듈의 내부에는 내경이 300㎛, 외경이 500㎛인 중공사막 500가닥이 내장되었고 튜브 양 말단은 에폭시로 접착된 I자형 모듈로써 공급수는 오일에멀젼 폐수로써 측정하였다. 이때 모듈의 투과 성능을 하기한 표 1에 나타내었다.

1kg/㎠, 25℃에서 측정.

*공급수인 에멀젼 오일 폐수의 농도는 COD 12,160ppm이었고, 유분은 30,100ppm임

[효과]

상기한 바와 같이, 본 발명의 중공사 분리막 모듈은 모듈의 몸체를 이루는 튜브 용기의 한 쪽 끝부분에 에어나 세척수의 양을 고르게 분배시킬 수 있는 분배판을 설치하고 튜브 용기의 내부에는 공급수나 에어에 의해 중공사막이 흔들려서 중공사막이 얽히는 것을 방지하기 위해 지지판을 설치한 것으로, 각종 원액 처리시 중공사막과 중공사막 사이와 중공사막 내의 오염 물질 축적을 방지시키므로 각종 폐수 처리나 SS 성분이 높은 원액 처리 및 점도가 높은 원액 처리시 파울링이 잘 일어나지 않아 오랜 기간 투과 성능을 유지할 수 있어서 모듈의 수명을 종래의 모듈보다 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 공급액 입구, 여과액 출구 및 여과물 출구를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 내부에 형성되어 있는 중공사 분리막; 을 포함하는 중공사막 분리막 모듈로서, 상기 중공사 분리막은 상기 몸체 내부에 내장되어 있으며 일단은 상기 몸체 한쪽 말단에 접착제로 고정되어 있고, 다른 일단은 가닥으로 분리되어 실링되어 있는 것인 중공사 분리막 모듈.
2. 제1항에 있어서, 공급수나 에어에 의해 상기 중공사 분리막이 흔들려 얽히는 것을 방지하기 위하여 상기 중공사 분리막의 양 말단 중 실링되어 있는 말단 쪽에 중공사 분리막을 끼울 수 있게 형성된 작은 구멍들이 고르게 뚫려있는 지지판을 더욱 포함하는 중공사 분리막 모듈.
3. 제2항에 있어서, 상기 지지판의 구멍 직경은 0.5~0.5㎟인 중공사 분리막 모듈.
4. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 양 말단 중 상기 중공사 분리막이 실링되어 있는 쪽 말단 부위에 설치된 작은 구멍들이 고르게 뚫려 있어서, 에어나 공급수의 양을 고르게 분배할 수 있는 원판형 분배판을 더욱 포함하는 중공사 분리막 모듈.
5. 제1항에 있어서, 파울링을 보다 덜 일어나게 하기 위해 상기 몸체가 에어 입구를 더욱 포함하는 중공사 분리막 모듈.