KR100354613B1 - 교체 가능한 침지형 중공사막 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상호 독립된 유로를 형성하고 각각의 이음관(21)(22)을 구비하는 한 쌍의 헤드(11)(12); 일단과 타단이 커플링(15)(25)을 개재하여 각각의 헤드(11)(12) 상에 U자형으로 착탈 가능하게 결합되는 중공사막 다발(13); 및 상기 중공사막 다발(13)의 쏠림을 방지하도록 헤드(11)(12)의 중앙에서 중공사막 다발(13) 측으로 연장되어 설치되는 분리대(14)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 중공사막 다발을 여러지점으로 분산하여 설치하는 구조를 도입함에 따라 모듈의 제조에 따른 불량을 방지하고 실사용시 작동효율과 편리성을 향상하는 효과가 있다.

Description

교체 가능한 침지형 중공사막 모듈{Repairable immersed hollow fiber membrane module}
본 발명은 침지형 중공사막 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공사막 다발을 여러지점으로 분산하여 설치하는 구조를 도입함에 따라 모듈의 제조에 따른 불량을 방지하고 실사용시 작동효율과 편리성을 향상하는 교체 가능한 침지형 중공사막 모듈에 관한 것이다.
침지형 중공사막을 이용한 폐수 처리방법은 중공사막을 폐수 저장조에 담그고 중공사막 모듈의 아래는 폭기시키면서 막의 양단에서 흡입 장치로 흡입하여 폐수 중의 수분이 중공사막을 투과하여 나오게 하는 것을 의미한다.
중공사막의 표면적을 크게 하여 폐수처리 양을 증대시키기 위한 목적으로 과중한 중공사막을 한꺼번에 접착시킬 경우 접착제의 특성상 접착의 실패율이 많아서 제조상의 어려움을 겪게 된다. 한 모듈에 접착시켜야 할 중공사막의 갯수가 커지면서 모듈의 직경이 10여cm 이상되는데, 이 경우 다량의 접착제에 의한 발열 반응이 나타나서 대용량 중공사막의 제조시 균열이 생기고 수축이 일어나는 현상으로 불량율이 증가하게 되어 생산성 저하의 요인이 된다.
사용에 있어서 침지형 중공사막 모듈은 중공사막이 처리할 액체의 용기내에 담기어져 있는 형태의 모듈로서 액체의 유동과 이물질에 의한 접촉으로 가느다란 중공사막이 절단되는 사례가 많다. 이는 폐수 중에 있는 날카로운 물질이나 폭기에 의한 와류에 기인하여 중공사막이 자주 절단되는 현상으로서, 심한 경우에는 많은 중공사막이 동시에 절단되어 필요 없는 물질도 투과되어 나오므로 중공사막의 기능을 상실하게 되어 전부 폐기하여야 한다.
또한 종래의 침지형 중공사막 모듈은 중공사를 모듈의 헤드에 전부 접착시키는 구조이기 때문에 세정시 데드엔드(dead-end) 형태의 역세만 시행할 수 있어 세정액 압력을 정교하게 조절하는데 따른 불편이 있고 세정의 효과가 매우 적은 단점이 있다.
또한 종래의 원형 일체형 모듈은 막의 손상을 주기 않기 위하여 포장, 운반, 보관 등에 상당한 주의를 요한다.
그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중공사막 다발을 여러지점으로 분산하여 설치하는 구조를 도입함에 따라 모듈의 제조에 따른 불량을 방지하고 실사용시 작동효율과 편리성을 향상하며 모듈 헤드와 중공사막 다발을 쉽게 분리하므로 포장, 운반, 보관이 편리한 교체 가능한 침지형 중공사막 모듈을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 중공사막을 분리하여 나타내는 구성도,
도 3은 도 2의 A-A 부분을 절개하여 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 모듈의 사용상태를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 모듈의 역세상태를 나타내는 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
11, 12 : 헤드 13 : 중공사막 다발
14 : 분리대 15, 25 : 커플링
16 : 접착제 21, 22 : 이음관
26 : O-링 31-33 : 수관
34: 펌프
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상호 독립된 유로를 형성하고 각각의 이음관(21)(22)을 구비하는 한 쌍의 헤드(11)(12); 일단과 타단이 커플링(15)(25)을 개재하여 각각의 헤드(11)(12) 상에 U자형으로 착탈 가능하게 결합되는 중공사막 다발(13); 및 상기 중공사막 다발(13)의 쏠림을 방지하도록 헤드(11)(12)의 중앙에서 중공사막 다발(13) 측으로 연장되어 설치되는 분리대(14)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 중공사막 다발(13)은 외면에 O-링(26)을 구비한 수커플링(25) 상에 접착제(16)로 고정된다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 중공사막 다발(13)의 양단에수커플링(25)을 결합시킨 일체의 부재는 헤드(11)(12)에서 복수의 지점에 균일한 간격으로 장착된다.
중공사막을 접착이 쉬운 일정한 크기의 다발로 묶어 양단에 별도의 커플링을 고정시키고 모듈 본체에 결합시킨 구조에 의해 중공사가 절단된 다발은 하나씩 교체하는 것이 가능한 동시에 모듈 외부에서의 배관 상태에 따라 흡입과 세정을 신속히 절환하며 사용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 중공사막을 분리하여 나타내는 구성도이다.
본 발명에 따른 모듈은 헤드(11)(12), 중공사막 다발(13), 분리대(14) 등으로 구성된다. 한 쌍의 헤드(11)(12)는 상호 독립된 유로를 형성하고 각각의 이음관(21)(22)을 구비한다. 헤드(11)(12)는 각형 또는 원형 단면의 밀폐된 통형 구조이고 전면과 저면에 각각 홀(Hole)이 구비된다. 전면의 홀에는 이음관(21)(22)이 설치되고 저면의 홀에는 후술하는 암커플링(15)이 설치된다. 각각의 헤드(11)(12)에 형성되는 홀은 동수로 하고 동일한 위치에 형성한다.
또, 본 발명에 따르면 중공사막 다발(13)은 일단과 타단이 커플링(15)(25)을 개재하여 각각의 헤드(11)(12) 상에 U자형으로 착탈 가능하게 결합된다. 중공사막 다발(13)은 여과기능을 수행하는 중공사를 여러 가닥으로 묶은 집합체이며 일단을 일측의 헤드(11)에 연결하고 타단을 타측의 헤드(12)에 연결하면 자연히 U자형으로장착된다.
또, 본 발명에 따르면 분리대(14)는 상기 중공사막 다발(13)의 쏠림을 방지하도록 헤드(11)(12)의 중앙에서 중공사막 다발(13) 측으로 연장되어 설치된다. 중공사막 다발(13)은 기계적 강도가 높지 않아 사용중 자유자재로 변형되기 쉬운데 본 발명의 경우 중공사막 다발(13)을 여러 곳에 분산하는 구조를 택하므로 뭉쳐진 가닥수가 줄어들어 더욱 쏠림 현상에 의한 변형이 용이하다.
이때 분리대(14)는 중공사막 다발(13)의 U자형 모양의 중심에 개재되어 중공사막 다발(13)의 유동을 최소화한다. 중공사막 다발(13)이 유동되면 피로에 의한 파괴가 발생하기 쉽다. 분리대(14)는 중공사막 다발(13)보다 연질로 하여 중공사막 다발(13)보다 먼저 마모되도록 하는 것이 바람직하며 필요에 따라서는 중공사막 다발(13)이 심하게 유동되지 않도록 고정할 수도 있다.
도 3은 도 2의 A-A 부분을 절개하여 나타내는 구성도가 도시된다.
본 발명에 따른 중공사막 다발(13)은 외면에 O-링(26)을 구비한 수커플링(25) 상에 접착제(16)로 고정된다. 중공사막을 일정한 수의 크기로 다발화하고 수커플링(25)을 중공사막 양단에 접착제(16)로 고정시킨다. 중공사막 다발(13)의 양단의 개구는 접착제(16)에 의해 막히지 않고 드러나도록 한다. 중공사막 다발(13)은 접착제(16)의 발열에 의한 균열이나 파손이 일어나지 않는 적정 수로 다발화한다. 일정 크기로 만든 중공사막 다발(13)을 모듈의 헤드(11)(12)에 있는 암커플링(15)에 삽입하면 침지형 중공사막 모듈이 완성된다.
이때 상기 중공사막 다발(13)의 양단에 수커플링(25)을 결합시킨 일체의 부재는 헤드(11)(12)에서 복수의 지점에 균일한 간격으로 장착된다. 일정 수의 중공사막을 묶어 접착제(16)로 고정시킨 수커플링(25)은 암커플링(15)과 함께 착탈이 용이한 구성을 택한다. 수커플링(25)의 외면에 구비된 O-링(26)은 암커플링(15)과의 결합시 밀폐 기능을 높인다. 이러한 커플링(15)(25)은 방수용 케이블링에 적용되는 표준품을 사용할 수 있다.
이와 같이 준비된 중공사막 다발(13)은 일측 헤드(11)에 커플링(15)(25)으로 연결하고 타측 헤드(12)에 커플링(15)(25)으로 연결한다. 커플링(15)(25)을 이용하여 연결되는 중공사막 다발(13)의 수는 모듈의 크기를 결정한다. 모듈의 크기를 축소하는 경우 사용하지 않는 부분의 커플링(15)(25)에는 블라인드(blind) 커버를 부착하면 된다.
양단에 수커플링(25)으로 고정된 새로운 중공사막 다발(13)은 일(一)자형태로 포장하여 보관, 운반하게 하므로 보관 관리가 편리하고 현장에서 모듈 헤드를 설치 완료한 후에 새로운 중공사막 다발(13)을 장착하므로 설치 공정에서 손상을 방지할 수 있다.
또한 종래의 침지형 중공사막 모듈에서는 일부 파손된 중공사막이 있는 경우 전부를 파기하였으나 본 발명에서는 파손된 중공사막 다발(13)만 커플링(15)(25)에서 제거하고 새로운 중공사막 다발(13)을 교체하여 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 모듈의 사용상태를 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 모듈의 역세상태를 나타내는 구성도이다.
도 4에서, 각 헤드(11)(12)의 이음관(21)(22)은 부호 31 및 32의 수관에 연결되고 이는 다시 부호 33의 수관을 통하여 펌프(34)에 연결된다. 펌프(34)가 가동되면 침지된 중공사막 다발(13)에서 오염물질이 걸러진 투과수가 헤드(11)(12)로 유입된 후 펌프(34)를 통하여 배출된다. 여기서 배출되는 투과수는 청정수로서 이용할 수 있다.
도 5에서, 중공사막 다발(13) 내면의 오염을 세정하기 위하여는 중공사막의 내부에 세정액이 흐르도록 하여야 하므로 부호 32의 수관을 분리하여 두고 부호 31의 수관만 펌프(34)에 연결한다. 펌프(34)를 역으로 가동하여 세정액을 일측 헤드(11)에 투입하면 중공사막 다발(13)을 거쳐 타측 헤드(12)에서 부호 32의 수관으로 세정액이 나오게 되어 중공사의 내부를 세정할 수 있다.
즉, 평상시 폐수 처리 과정에서는 도 4처럼 이음관(21)(22)에서 동시에 투과수를 회수하고 역세정 과정에서는 도 5처럼 일측의 이음관(21)으로는 세정액을 투입하고 타측의 이음관(22)으로는 세정액을 회수한다. 물론 수관(31-33)의 배관을 변경하는 것보다는 그 교차점에 3방향 밸브를 설치하면 사용상태를 용이하게 절환할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 모듈 제작에 있어 접착제의 발열에 의한 제작 손실을 없앨 수 있을 뿐 아니라 종래의 침지형 중공막의 세정이 데드엔드(dead-end) 흐름만 수행하여 세정 효과가 매우 적은 반면 본 발명에서 크로스 플로우(cross-flow)형 세정을 수행하므로 세정효과가 획기적이다.
또한 침지형 중공사막 모듈의 사용 중에 파손된 중공사막 다발을 임의로 교체할 수 있으므로 모듈의 사용 수명을 크게 증가시킬 수 있다.
또한 종래의 원형으로 된 침지형 중공사막 모듈에 비교하여 단위 면적당 삽입할 수 있는 모듈의 수가 매우 크므로 단위 부피당 처리량이 크게 증가한다.
이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 중공사막 다발을 여러지점으로 분산하여 설치하는 구조를 도입함에 따라 모듈의 제조에 따른 불량을 방지하고 실사용시 작동효율과 편리성을 향상하는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 상호 독립된 유로를 형성하고 각각의 이음관(21)(22)을 구비하는 한 쌍의 헤드(11)(12);
    일단과 타단이 커플링(15)(25)을 개재하여 각각의 헤드(11)(12) 상에 U자형으로 착탈 가능하게 결합되는 중공사막 다발(13); 및
    상기 중공사막 다발(13)의 쏠림을 방지하도록 헤드(11)(12)의 중앙에서 중공사막 다발(13) 측으로 연장되어 설치되는 분리대(14)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 교체 가능한 침지형 중공사막 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공사막 다발(13)은 외면에 O-링(26)을 구비한 수커플링(25) 상에 접착제(16)로 고정되는 것을 특징으로 하는 교체 가능한 침지형 중공사막 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공사막 다발(13)의 양단에 수커플링(25)을 결합시킨 일체의 부재는 헤드(11)(12)에서 복수의 지점에 균일한 간격으로 장착되는 것을 특징으로 하는 교체 가능한 침지형 중공사막 모듈.
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