KR100509557B1 - 중공사막 모듈 - Google Patents

Abstract

다양한 폐수 여과 처리 용량에 대응할 수 있으며, 대용량화가 용이한 중공사막 모듈을 제공한다. 이러한 중공사막 모듈은, 중공사막과; 상기 중공사막의 일측 단부를 고정하며 내부에는 집수 공간을 구비하는 어퍼 헤드와, 상기 어퍼 헤드와 일정 간격만큼 이격되어 중공사막의 반대쪽 단부를 고정하는 로워 헤드와; 상기 어퍼 헤드와 로워 헤드에 각각 결합되어 어퍼 및 로워 헤드 어셈블리를 형성하는 어퍼 캡 및 로워 캡과; 상기 중공사막과 직교하는 방향으로 상기 어퍼 헤드, 또는 로워 헤드, 또는 어퍼 및 로워 헤드의 측면에 구비되며, 집수 공간에 집수된 여과수를 배출하기 위한 배출 배관과; 상기 중공사막과 직교하는 방향으로 상기 로워 헤드, 또는 어퍼 헤드, 또는 로워 및 어퍼 헤드의 측면에 구비되며, 중공사막을 향해 세정 공기를 공급하는 공기 배관과; 상기 어퍼 헤드 어셈블리 및 로워 헤드 어셈블리에 구비되는 연결홀;을 포함한다. 이러한 구성의 중공사막 모듈은 처리 용량에 따라 필요한 개수 만큼의 중공사막 모듈을 일렬로 배치한 후, 연결홀에 연결봉을 삽입 고정하는 것에 따라 모듈 유닛의 제조가 가능하므로, 다양한 용량의 폐수 처리장에 대응할 수 있으며, 대용량화가 용이한 효과를 가진다.

Description

중공사막 모듈{HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE}

본 발명은 중공사막 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공사막 모듈의 유닛화가 용이하여 처리 용량의 증대에 용이하게 대응할 수 있는 중공사막 모듈에 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 말단을 접착제를 이용하여 어퍼 헤드 및 로워 헤드에 고정시킨 I자형 모듈과, 중공사 다발을 U자로 접어서 양 말단을 하나로 통합하여 어퍼 헤드에 고정시킨 U자형 모듈이 있으며, 이러한 중공사막 모듈은 생물학적 폐수 처리 공정에 사용될 수 있다.

그리고, 상기한 침지형 중공사막 모듈의 경우, 고형 성분을 비롯한 막 오염 물질이 존재하는 폐수나 원액을 처리할 때 막 오염이 발생하여 투과 성능이 저하되는 문제점을 해결하기 위해, 처리조의 하부에서 공기를 산기하여 막 오염 물질을 분리막 표면에서 제거하는 방법 등이 사용된다.

상기한 구성의 중공사막 모듈은 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 도 1에 도시한 바와 같이 여러개의 중공사 모듈들(110,110,110,...)을 직렬(또는 병렬)로 연결한 모듈 유닛(100)을 사용하는 경우, 중공사막에 의해 여과된 여과수를 배출하기 위한 배출 배관들(112,112,112,...)이 모듈의 상측에 구비되거나, 도시하지는 않았지만, 모듈의 하측, 또는 모듈의 상측 및 하측 모두에 구비되는 구조를 채용하고 있다. 따라서, 여러개의 배출 배관을 구비해야 하고, 중공사막 모듈 유닛의 각 모듈들을 지지하기 위한 지지 프레임(미도시함)이 추가적으로 필요한 문제점이 있다.

또한, 도시하지 않은 산기관에서 발생되는 미세 공기 방울을 이용하여 중공사막 표면의 오염 불질을 제거하는 경우에는 공기 공급 라인을 별도로 추가해야 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점들로 인해, 종래의 중공사막 모듈은 처리 용량을 증가시키기 위하여 여러개의 중공사막 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하여 유닛화 하는데 취약한 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유닛화가 용이하여 처리 용량의 증대에 용이하게 대응할 수 있는 중공사막 모듈을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

중공사막과;

상기 중공사막의 일측 단부를 고정하며 내부에는 집수 공간을 구비하는 어퍼 헤드와, 상기 어퍼 헤드와 일정 간격만큼 이격되어 중공사막의 반대쪽 단부를 고정하는 로워 헤드와;

상기 어퍼 헤드와 로워 헤드에 각각 결합되어 어퍼 및 로워 헤드 어셈블리를 형성하는 어퍼 캡 및 로워 캡과;

상기 중공사막과 직교하는 방향으로 상기 어퍼 헤드, 또는 로워 헤드, 또는 어퍼 및 로워 헤드의 측면에 구비되며, 집수 공간에 집수된 여과수를 배출하기 위한 배출 배관과;

상기 중공사막과 직교하는 방향으로 상기 로워 헤드, 또는 어퍼 헤드, 또는 로워 및 어퍼 헤드의 측면에 구비되며, 중공사막을 향해 세정 공기를 공급하는 공기 배관과;

상기 어퍼 헤드 어셈블리 및 로워 헤드 어셈블리에 구비되는 연결홀;

을 포함하는 중공사막 모듈을 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중공사막 모듈을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 어퍼 헤드 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.

본 실시예의 중공사막 모듈(10)은 어퍼 및 로워 헤드 어셈블리(12, 14)를 구비한다. 상기 어퍼 헤드 어셈블리(12)는 중공사막(16)의 일측 단부가 접착제 등에 의해 고정된 어퍼 헤드(12a)와, 접착제 등에 의해 상기 어퍼 헤드(12a)에 결합되는 어퍼 캡(12b)으로 이루어지고, 로워 헤드 어셈블리(14)는 중공사막(16)의 반대쪽 단부가 접착제 등에 의해 고정된 로워 헤드(14a)와, 접착제 등에 의해 로워 헤드(14a)에 결합되는 로워 캡(14b)으로 이루어진다.

이때, 부품의 공용화를 가능하게 하기 위해 상기 어퍼 헤드(12a)와 로워 헤드(14a), 그리고 어퍼 캡(12b)과 로워 캡(14b)은 각각 동일한 구성으로 형성하는 것이 바람직하므로, 이하에서는 이 경우를 예로 들어 설명한다.

어퍼 헤드(12a)에는 집수 공간(12a')(도 2에는 어퍼 헤드만 도시하였으나, 로워 헤드에도 집수 공간이 구비됨은 자명하다)을 형성하기 위한 돌출부(12a")가 구비되고, 중공사막(16)과 직교하는 방향으로 어퍼 캡(12b) 및 로워 캡(14b)의 측면에는 집수 공간에 집수된 여과수를 배출하기 위한 배출 배관(18)이 구비된다

그리고, 상기 로워 캡(14b) 및/또는 어퍼 캡(12b)에는 세정 공기를 배출하기 위한 공기 배관(20)이 각각 구비되는데, 상기 공기 배관(20)은 배출 배관(18)의 양측으로 각각 제공되며, 각각의 배관(20)은 분기관(20')을 구비한다.

한편, 상기 어퍼 헤드(12a)의 돌출부(12a")와 어퍼 캡(12b)에는 연결홀(22,22')이 구비되는데, 이 연결홀(22,22')은 서로 연통한다. 즉, 어퍼 헤드(12a)의 연결홀(22)은 어퍼 캡(12b)의 연결홀(22')과 연통한다.

상기한 구성의 중공사막 모듈은 도 4에 도시한 바와 같이 여러개의 중공사막 모듈을 일렬로 배치한 후 연결봉(24)을 연결홀(22)에 삽입하여 일체로 연결하는 것에 따라 모듈 유닛을 구성할 수 있다. 이때, 각 모듈들의 공기 배관(20)과 배출 배관(18)은 상호간에 밀봉 상태로 유지되어야 하는바, 이를 위해 상기 배관들은 이웃하는 모듈의 배관과 억지 끼워맞춤 또는 나사 결합할 수 있고, 밀봉 접착제에 의해 밀봉할 수도 있으며, 연결봉(24)의 단부를 너트 체결하여 상기 너트의 조임력에 의해 배관이 밀봉되도록 할 수도 있다.

그리고, 세정 공기를 로워 헤드 어셈블리(14)에서만 공급하는 경우, 그리고, 여과수를 어퍼 헤드 어셈블리(12)에서만 배출하는 경우에는 어퍼 헤드 어셈블리(12)의 공기 배관과 로워 헤드 어셈블리(14)의 배출 배관은 도시하지 않은 밀봉 캡을 배관 단부에 설치하여도 무방하다.

이러한 중공사막 모듈 유닛은 최외곽측의 공기 배관(20)을 도시하지 않은 송풍기 등의 에어 공급장치에 연결하고, 최외곽측의 배출 배관(18)을 도시하지 않은 흡입 펌프에 연결한 후, 흡입 펌프 및 송풍기를 구동하면, 폭기조 내부의 폐수가 중공사막(16)에 의해 여과되고, 여과된 여과수는 어퍼 헤드(12a)의 집수부에 집수된 후 흡입 펌프에 의해 배출 배관(18)으로 흡입되어 외부로 배출된다.

그리고, 상기한 여과 작동중에 로워 캡(14b)의 분배관에서는 송풍기에서 공급되는 공기에 의한 미세 공기 방울이 형성되어 상승되면서 중공사막(16)의 표면에 묻어 있는 오염 물질을 제거하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 필요로 하는 처리 용량에 맞게 여러개의 중공사막 모듈을 일렬로 배치한 상태에서 연결봉을 이용하여 각 모듈을 일체로 결합하는 간단한 작업에 의해 모듈 유닛을 형성할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 중공사막 모듈은 세정을 위한 공기 배관과 여과수 배출을 위한 배출 배관이 어퍼 캡 및 로워 캡의 내부에 내장되어 있으므로, 각 모듈의 배관들이 밀봉 상태로 결합되도록 연결봉을 사용하여 일체화하는 간단한 작업에 의해 원하는 처리 용량에 맞는 중공사막 모듈 유닛을 설치할 수 있다.

따라서, 다양한 용량의 폐수 처리장에 대응할 수 있으며, 처리 용량의 증대에 용이하게 대응할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 상부 및 하부 구조체, 즉 어퍼 헤드 어셈블리와 로워 헤드 어셈블리가 동일한 구조로 이루어지므로, 부품의 공용화가 가능한 효과도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 중공사막 모듈을 이용하여 구성한 모듈 유닛의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 중공사막 모듈의 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시한 어퍼 헤드 어셈블리의 분해 사시도이다.

도 4는 도 2의 중공사막 모듈을 이용하여 구성한 모듈 유닛의 사시도이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 중공사막과;

   상기 중공사막의 일측 단부를 고정하며 내부에는 집수 공간을 구비하는 어퍼 헤드와, 상기 어퍼 헤드와 일정 간격만큼 이격되어 중공사막의 반대쪽 단부를 고정하는 로워 헤드와;

   상기 집수 공간에 집수된 여과수를 배출하기 위한 배출 배관 및 상기 중공사막을 향해 세정 공기를 공급하기 위한 공기 배관을 일체로 내장하며, 상기 어퍼 헤드와 로워 헤드에 각각 결합되어 어퍼 및 로워 헤드 어셈블리를 형성하는 어퍼 캡 및 로워 캡; 및

   상기 어퍼 헤드 어셈블리 및 로워 헤드 어셈블리에 구비되는 연결홀;

   을 포함하며, 상기 연결홀에 연결봉을 삽입하는 것에 따라 여러개의 중공사막 모듈로 이루어진 모듈 유닛을 형성하는 중공사막 모듈.
3. 제 2항에 있어서, 상기 공기 배관은 분배관을 더욱 포함하는 중공사막 모듈.