KR100509556B1 - 중공사막 모듈 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있으며, 운반 및 설치 작업을 효율적으로 실시할 수 있는 중공사막 모듈 유닛을 제공하는 것이다. 이에 본 발명은, 중공사막과; 상기 중공사막의 단부를 고정하며, 내부에는 중공사막을 투과한 여과액이 집수되는 집수부를 구비하는 어퍼 헤드;를 포함하는 중공사막 모듈을 2개 이상 구비하는 중공사 모듈 유닛으로서, 상기 중공사막 모듈들의 어퍼 헤드를 결합하는 어퍼 캡을 더욱 포함하며, 상기 어퍼 캡은 원형, 또는 다각형상의 평면 형상으로 이루어지는 중공사막 모듈 유닛을 제공한다.

이러한 구성의 모듈 유닛은 여러개의 모듈을 동심원상에서 배치함으로써 모듈 유닛의 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 제품의 생산, 운반 및 설치를 모듈 단위로 실시할 수 있으므로, 상기 작업들을 효율적으로 실시할 수 있다.

Description

중공사막 모듈 유닛 {HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE UNIT}

본 발명은 중공사막을 이용한 침지형 분리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있으며, 운반 및 설치 작업을 효율적으로 실시할 수 있는 중공사막 모듈 유닛에 관한 것이다.

가열이나 상변화를 이용하는 분리 방법에 비하여 분리막을 이용하여 고액 분리를 하는 방법은 많은 장점이 있다. 그 중 하나는 분리막의 세공 크기에 따라 원하는 일정한 수질의 처리수를 안정적으로 얻을 수 있으므로, 공정의 신뢰도를 높일 수 있다는 점이다. 또한, 분리막을 이용하면 가열 등의 조작이 필요없기 때문에 가열 등의 조작에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물 등을 사용하는 분리 공정에 널리 이용될 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점들로 인해 최근에는 분리막이 오ㆍ폐수의 처리, 산업 폐수의 처리, 음용수의 처리, 그리고 제약 및 산업 분야에서의 분리 공정 등에 널리 이용되어 그 활용 범위가 점차 확대되는 추세에 있다.

상기한 분리막을 이용한 고액 분리 방법중 하나로는 중공사 분리막을 다발지어 형성한 중공사막 모듈이 있는데, 상기한 중공사막 모듈의 하나로는 중공사막을 처리하고자 하는 유체의 수조에 직접 침지시키고, 중공사막에 진공을 가하여 유체가 중공사 내부로 투과하게 하여 고액을 분리하는 침지형 중공사막 모듈이 있다. 상기 침지형 중공사막 모듈은 모듈의 제조 원가를 낮출 수 있고, 유체의 순환을 위한 설비가 필요없어 시설비나 운전비의 절감을 가져올 수 있는 장점이 있다.

가장 일반적인 침지형 중공사막 모듈은, 중공사 다발의 양 말단에서 접착제를 이용하여 다발 형태를 고정시킨 후, 수직 또는 수평으로 설치하는 I자형 모듈과, 중공사 다발을 U자로 접어서 양 말단을 하나로 통합하여 다발 형태를 고정시킨 U자형 모듈이 있으며, 이러한 중공사막 모듈은 생물학적 폐수 처리 공정에 사용될 수 있다.

그러나, 상기한 침지형 중공사막 모듈의 경우, 고형 성분을 비롯한 막 오염 물질이 존재하는 폐수나 원액을 처리할 때 막 오염이 발생하여 투과 성능이 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 여과수나 순수에 의한 역세척, 화학 약품을 사용한 약품 세정 방법, 처리조의 하부에서 공기를 산기하여 막 오염 물질을 분리막 표면에서 제거하는 방법 등이 사용된다.

도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 침지형 중공사막 모듈의 실시예들을 도시한 것으로, 도 1a는 I자형 모듈을 도시한 것이며, 도 1b는 U자형 모듈을 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, I자형 모듈(100)과 U자형 모듈(110)은 각각 중공사막(102,112)을 구비하며, I자형 모듈(100)은 중공사막(102)의 하단부를 고정하는 로워 헤드(104)와, 중공사막(102)의 상단부를 고정하는 어퍼 헤드(106)를 포함하고, U자형 모듈(110)은 어퍼 헤드(114)만 구비한다. 그리고, 어퍼 헤드(106,114)에는 이 헤드 내부의 집수 공간(미도시함)에 집수된 여과수를 수조 외부로 배출하기 위한 배관(108,116)이 연결되며, 배관(108,116)에는 집수된 여과수를 흡입하기 위한 흡입 펌프(미도시함)가 연결된다.

이에 따라, 흡입 펌프를 구동하면 중공사 내부에 부압이 발생되어 수조 내부의 피처리액이 중공사를 투과하여 흡입되면서 여과되고, 여과된 여과수는 어퍼 헤드(106,114)의 집수 공간에 집수되며, 배관(108,116)을 거쳐 흡입 펌프에 흡입된 후 배출된다.

그리고, 상기한 중공사막 모듈들은 일반적으로 직렬 또는 병렬로 여러개의 모듈이 연결된 모듈 유닛 형태로 설치되며, 이 상태에서 피처리액을 여과 처리한다.

그런데, 상기한 종래 구성에 의하면, 대용량의 처리 능력을 필요로 하는 장소, 예를 들면 생물학적 폐수 처리 공정 등에 상기와 같이 여러개의 중공사 모듈들을 직렬 또는 병렬로 연결한 모듈 유닛을 사용하는 경우에는 상기한 모듈 유닛의 설치를 위한 공간이 필수적으로 증가되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위해서는 각 중공사 모듈의 크기를 증가시키는 방법이 있지만, 중공사막의 제조에는 수작업이 많고, 대형화가 용이하지 않으며, 또한 대형화한 중공사 모듈은 운반 및 설치 작업이 용이하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있으며, 운반 및 설치 작업을 효율적으로 실시할 수 있는 중공사막 모듈 유닛을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

중공사막과;

상기 중공사막의 단부를 고정하며, 내부에는 중공사막을 투과한 여과액이 집수되는 집수부를 구비하는 어퍼 헤드;

를 포함하는 중공사막 모듈을 2개 이상 구비하는 중공사 모듈 유닛으로서,

상기 중공사막 모듈들의 어퍼 헤드를 결합하는 어퍼 캡을 더욱 포함하며, 상기 어퍼 캡은 상기 어퍼 헤드들을 조립하여 한 개의 모듈 유닛을 형성한 상태에서의 평면 형상이 원형, 또는 다각형상으로 이루어지는 중공사막 모듈 유닛을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명의 중공사막 모듈 유닛은 생물학적 폐수 처리 공정 이외에도 여러 분야에 사용될 수 있으나, 이하에서는 상기 모듈 유닛이 생물학적 폐수 처리 공정에 사용되는 것을 예로 들어 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중공사 모듈 유닛을 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 어퍼 헤드에 결합되는 어퍼 캡의 평면도이며, 도 4는 도 2의 모듈 유닛이 생물학적 폐수 처리 공정에 사용되는 상태를 도시한 것이다.

본 실시예의 중공사막 모듈 유닛(10)은 2개의 중공사막 모듈(12,14)을 구비한다. 각각의 중공사막 모듈(12,14)은 반달형의 어퍼 헤드(12a,14a)와 로워 헤드(12b,14b) 및 상기 헤드들에 양단부가 각각 고정되는 중공사막(12c,14c)을 포함하며, 상기 중공사막 모듈 유닛(10)은 중공사막 모듈들의 어퍼 헤드들(12a,14a)을 결합하기 위한 원형 고리상의 어퍼 캡(16)과, 로워 헤드들(12b,14b)을 결합하기 위한 로워 캡(도 4의 도면부호 16'으로 도시함)을 포함한다. 이때, 상기 어퍼 헤드(12a,14a)와 어퍼 캡(16)은 접착제 또는 스크류 등을 사용하여 상호 조립할 수 있다.

그리고, 상기 어퍼 및 로워 헤드들은 도 4의 산기관(20)에서 발생된 미세한 공기 방울이 상향 이동할 수 있도록 공기 배출공(18)을 구비한다.

상기 어퍼 헤드(12a,14a)의 내부에는 중공사막(12c,14c)을 투과하면서 여과된 여과수가 집수되는 집수부(미도시함)가 구비되며, 어퍼 헤드(12a,14a)의 외측면에는 집수부에 집수된 여과수를 배출하기 위한 배수부(22)가 구비된다. 그리고, 어퍼 헤드들(12a,14a)을 결합하는 어퍼 캡(16)의 내부에는 배수부(22)와 연통하는 위치에 입수부(24)가 각각 구비되며, 어퍼 캡(16)에는 입수부(24)를 통해 입수된 여과수를 배출하기 위한 배관(26)이 연결되며, 이 배관(26)은 흡입 펌프(28)에 연결된다.

상기한 구성의 중공사막 모듈 유닛(10)은 폭기조(30)의 내부에 직립 상태로 설치되는데, 모듈 유닛(10)의 하부에는 송풍기(32)와 연결된 산기관(20)이 배치된다. 이때, 상기 산기관(20)에서는 미세한 공기 방울이 발생되는데, 이 공기 방울은 상향 이동하면서 중공사막(12c,14c)의 표면에 묻어 있는 오염물을 제거하게 되며, 공기 배출공(18)을 통과하게 된다. 따라서, 어퍼 헤드에 오염물질이 적체되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 오염 물질의 적체로 인해 중공사가 파손되는 등의 문제점을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈 유닛의 어퍼 헤드를 도시한 사시도로서, 본 실시예의 중공사막 모듈 유닛(40)은 4개의 어퍼 헤드(42a,44a,46a,48a)를 각각 구비하는 4개의 중공사막 모듈(42,44,46,48)로 구성된다.

이러한 구성의 모듈 유닛은 위에서 설명한 바와 같이 여러개의 모듈을 동심원상에서 배치함으로써 모듈 유닛의 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제품의 생산, 운반 및 설치를 모듈 단위로 실시할 수 있으므로, 상기 작업들을 효율적으로 실시할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 모듈 유닛에 구비되는 어퍼 캡이 원형 고리상으로 형성되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 상기한 어퍼 및 로워 헤드와 어퍼 캡은 사각형상 등의 다각형상으로 형성할 수 있으며, 모듈 유닛을 구성하는 모듈의 개수도 전술한 실시예에서와 같이 2개 이상, 바람직하게는 10개 이내에서 설정할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 중공사막 분리 모듈은 부피를 최소화하면서도 처리 용량의 증가가 가능하며, 제품의 생산, 운반 및 설치를 모듈 단위로 실시함으로써 상기 작업들을 용이하게 실시할 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 중공사막 모듈의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중공사막 모듈 유닛의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 3은 도 2의 어퍼 헤드를 결합하는 어퍼 캡의 평면도이다.

도 4는 도 2의 모듈 유닛이 생물학적 폐수 처리 공정에 사용되는 상태를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈 유닛의 어퍼 헤드 부분을 나타내는 사시도이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 중공사막과;

   상기 중공사막의 단부를 고정하며, 내부에는 중공사막을 투과한 여과액이 집수되는 집수부를 구비하는 어퍼 헤드;

   상기 중공사막의 다른 단부를 고정하는 로워 헤드;

   를 포함하는 중공사막 모듈을 2개 이상 구비하는 중공사막 모듈 유닛으로서,

   상기 중공사막 모듈들의 어퍼 헤드를 결합하는 어퍼 캡과 로워 헤드를 결합하는 로워 캡을 더욱 포함하며, 상기 어퍼 캡은 원형 또는 다각형상의 평면 형상으로 이루어지고, 상기 어퍼 및 로워 헤드와 어퍼 및 로워 캡은 공기 배출공을 더욱 구비하는 중공사막 모듈 유닛.