KR100340450B1 - 중공사를 이용한 수처리용 분리막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공사를 이용하여 오수 및 폐수를 정수하는데 사용하는 수처리용 분리막에 관한 것으로, 더 상세하게는 침적식 중공사형 분리막의 구조를 개량하여 케이크층의 제거효율을 극대화시킨 중공사를 이용한 수처리용 분리막에 관한 것이다.

본 발명은 중공사막(10)의 하단이 자유롭게 움직일 수 있도록 콜렉터(20)의 하부에 중공사막(10)의 상단이 원통형으로 연결됨과 동시에 중공사막(10)의 중앙에는 산기관(40)을 구비하여 적은 폭기량으로 중공사막(10)에 생기는 케이크층을 용이하게 제거할 수 있다.

Description

중공사를 이용한 수처리용 분리막

본 발명은 중공사를 이용하여 오수 및 폐수를 정수하기 위한 중공사를 이용한 수처리용 분리막에 관한 것으로, 더 상세하게는 침적식 중공사형 분리막의 구조를 개량하여 케이크층의 제거효율을 극대화시킨 중공사를 이용한 수처리용 분리막에 관한 것이다.

일반적으로 분리막 기술은 고분자 재료의 물질 선택투과 성질을 이용한 분리기술의 하나로 1960년대 미국에서 담수화 공정에 적용하면서 상업화된 기술이다. 막분리 공정은 증류기술과는 달리 상변화가 없으므로 에너지를 절약할 수 있고 공정이 간단하므로 장치가 차지하는 공간이 적은 정점이 있다. 초기의 분리막은 역삼투압(reverse osmois membrane)을 중심으로 개발되었고 한외여과막(ultrafiltration), 정밀여과막(microfiltration), 나노여과막(nanofiltration) 등으로 광범위하게 적용되고 있다.

기존의 분리막은 나권형(spiral wound), 관형(tubular), 중공사형(hollow), 판틀형(plat and frame) 등의 형식들이 있는데, 이중에서 중공사형은 중공사의 직경이 0.2~2mm이며 중앙이 비어있는 실관 형태이므로 중공사의 단위부피당 막면적비가 다른 형식에 비하여 굉장히 높아서 더 높은 생산성을 가지고 있으며, 다른 형식의 분리막은 분리막을 형성하는 고분자를 코팅할 수 있는 지지체가 필요하지만 중공사형식의 분리막은 직경이 작으므로 자체적으로 형태를 유지할 수 있어서 별도의 지지체가 필요 없다는 장점을 가지고 있으나, 하나의 모듈로 만들어진 중공사막들 사이에 부유물질이 층을 이루어 물의 흐름을 막을 수 있으며 막오염에 약하고 일단 오염된 막은 세척하기가 어려워 막오염이 심한 분리단계에는 사용하기가 어려운 단점이 있다.

중공사형 분리막은 중공사막 안에서 밖으로 여과되는 가압방식과 그 반대방향으로의 흡입방식으로 사용할 수 있으며 생물학적 처리공정(활성슬러지법)에 적용할 때에는 그 설치 방식에 따라 폭기조 밖에 중공사막을 설치하는 외부순환식과 폭기조 내에 중공사막을 설치하여 처리하는 침적식으로 사용할 수 있는데, 외부순환형의 경우에는 침적식에 비하여 에너지 비용이 커지는 단점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 중공사형 분리막을 나타낸 것으로, 이러한 중공사형 분리막은 폭기조 바닥에 설치되는 산기관을 사용하여 폭기를 해주게 되며 콜렉터(20)의 상단에는 펌프가 연결되어 투과수를 강제로 흡인 또는 가압하여 주거나, 펌프를 구비하지 않는 대신 수두차를 두어 콜렉터(20)에 투과수가 통과되도록 하기도 한다.

특히, 도 1에 도시한 분리막은 일본 미쓰비시 레이온(Mitsubishi Rayon)사에서 상용화된 것으로, 양쪽에 통수관(40)이 고정되어 있고, 중공사(11)를 투과한 투과수는 콜렉터(20)와 연결되는 펌프의 흡인에 의하여 통수관(40)과 콜렉터(20)를 통하여 빠져 나온다. 그리고 중공사막(10)은 느슨하게 늘어져 있어서 폭기조 하부의 산기관(40)에서 발생하는 기포에 의하여 아래, 위로 흔들려 막표면에 형성되어 있는 케이크층을 떨어뜨리게 된다.

그리고, 도 2에 도시한 분리막은 통수관(40)이 없는 대신에 상,하부 지지링(31)에 의하여 콜렉터(20)에 연결된 중공사막(10)이 원통형을 이루고 있어 투과수는 투과수는 펌프의 흡인에 의하여 중공사막(10) 상단의 콜렉터(20)를 통하여 빠져 나온다. 그리고 폭기조 바닥에서 발생하는 기포에 의하여 흔들리면서 막표면에 있는 케이크층을 떨어뜨리게 된다.

그러나, 이러한 종래의 분리막은 막을 흔들어 주기 위하여 폭기량이 커야하기 때문에 에너지 소비량이 커지고, 통수관(40)이 수직으로 되어 있는 경우에는 중공사막(10)이 수평으로 설치되어 있는 반면에 투과수는 수직방향으로 흐르기 때문에 투과수에 부압을 작용시키는 방식으로 중공사막(10)을 역세척하기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 단점을 감안한 것으로, 본 발명은 콜렉터의 하부 둘레에 중공사막의 원통형으로 연결하되, 중공사막의 하단은 자유롭게 늘어뜨려 중공사막의 표면에 부유물질이 축적되는 것을 방지하고 중공사막의 중앙에는 산기관을 설치함으로서 기포공급에 의한 스크러빙(scrubbing)효과를 극대화시키고 역세척을 할 때에도 최대의 효과를 발휘할 수 있는 중공사를 이용한 수처리용 분리막을 제공하고자 한다.

도 1 및 도 2는 종래의 중공사형 분리막의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 중공사형 분리막의 사시도.

도 4는 도 3의 요부 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10; 중공사막 11; 중공사 20; 콜렉터

21; 연결구 30; 통수관 40; 산기관

41; 산기공

본 발명은 상단이 펌프에 연결되어 투과수가 통과하는 콜렉터(20)와, 상기 콜렉터(20)의 하단부에 상단이 원통형으로 연결되는 중공사막(10)을 포함하는 침적식 중공사형 분리막에 있어서,

상기 중공사막(10)의 하단은 자유롭게 늘어뜨리도록 하고, 상기 콜렉터(20)의 내부와 연통되도록 외주면에 연결구(21)를 형성하며, 외주면에 다수의 산기공(41)이 형성된 산기관(40)을 상기 연결구(21)를 통하여 상기 중공사막(10)의 중앙에 수직방향으로 설치하여 상기 산기관(40)에 공기를 공급함에 따라 상기 산기공(41)으로 배출되는 기포에 의하여 상기 중공사막(10)이 잘 흔들릴 수 있도록 한 것에 특징이 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 중공사형 분리막의 사시도이고, 도 4는 도 3의 요부 단면도이다.

본 발명에 구비되는 중공사막(10)은 그 하단이 자유롭게 매달리도록 상단을 콜렉터(20)의 하부에 원통형으로 연결된다.

연결구(21)는 콜렉터(20)의 외주면에 구멍을 형성한 후 짧은 원관을 구멍부에 일체로 형성함으로써 콜렉터(20)의 내부와 연통되도록 한다.

본 발명에 구비되는 산기관(40)은 중공사막(10)의 길이와 대응되는 구간에 다수의 산기공(41)을 형성한 것으로, 산기관(40)의 상단부는 콜렉터(20)의 하단부 및 연결구(21)를 통과하여 외부로 연장될 수 있도록 하고 산기공(41)이 형성된 구간은 분리막의 중앙에 위치하도록 콜렉터(20)의 하방으로 배치된다.

이러한 구조로 된 본 발명을 폭기조 내부에 설치할 때 콜렉터(20)의 상단은 펌프와 연결되고 산기관(40)의 상단은 송풍기에 연결하여 사용한다.

따라서, 본 발명의 작동시 중공사(11)의 내부로 투과된 투과수는 펌프의 흡인력에 의하여 외부로 배출되며, 이때 송풍기로부터 압축공기가 산기관(40)에 공급됨에 따라 다수의 산기공(41)을 통하여 기포가 중공사막(10) 내부에서 분출됨으로 중공사막(10)이 자유롭게 흔들리게 된다.

이때, 무수한 중공사(11)에 부착될 수 있는 큰 입자를 떨어뜨려 침적을 방지하여 줌으로 중공사막(10)의 높은 투과율을 유지할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 투과수의 흡인 방향이 중공사막(10)의 설치방향과 같으므로 중공사막(10)에 대한 역세척이 잘 된다. 즉, 콜렉터(20)와 중공사막(10)의 하단부에 이르기까지 압력손실이 없이 잘 전달되는 구조로 펌프측에서 투과수에 부압이 발생되면 중공사(11)의 미세구멍을 메운 이물질을 효과적으로 제거하여 주게 된다.

상술한 바와같이, 본 발명은 중공사막(10)의 하단이 자유롭게 움직일 수 있도록 콜렉터(20)의 하부에 중공사막(10)의 상단이 원통형으로 연결됨과 동시에 중공사막(10)의 중앙에는 산기관(40)을 구비한 것으로, 적은 폭기량으로 중공사막(10)에 생기는 케이크층을 용이하게 제거할 수 있으며, 그 만큼 공기 공급을 위한 송풍기의 에너지 소비량이 감소된다.

그리고, 중공사막(10)이 수직으로 설치되고 투과수의 진행방향도 수직으로 되어 있으므로 중공사막(10)을 역세척할 때 최대의 효과를 발휘하게 된다.

Claims (1)

1. 상단이 펌프에 연결되어 투과수가 통과하는 콜렉터(20)와, 상기 콜렉터(20)의 하단부에 상단이 원통형으로 연결되는 중공사막(10)을 포함하는 침적식 중공사형 분리막에 있어서,

   상기 중공사막(10)의 하단은 자유롭게 늘어뜨리도록 하고,

   상기 콜렉터(20)의 내부와 연통되도록 외주면에 연결구(21)를 형성하며,

   외주면에 다수의 산기공(41)이 형성된 산기관(40)을 상기 연결구(21)를 통하여 상기 중공사막(10)의 중앙에 수직방향으로 설치하여 상기 산기관(40)에 공기를 공급함에 따라 상기 산기공(41)으로 배출되는 기포에 의하여 상기 중공사막(10)이 잘 흔들릴 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 중공사를 이용한 수처리용 분리막.