KR100656294B1 - 중공사막 모듈과 중공사막 모듈 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공사막 오염을 최소화할 수 있도록, 외형을 이루고 일측면에 처리원수가 유입되는 원수유입구가 형성된 하우징과, 이 하우징 내부에 구비되고 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막과, 상기 중공사막 하단을 하우징에 고정시키기 위한 고정부, 상기 하우징 하단에 설치되고 중공사막의 내부통로와 연통되어 중공사막을 거친 처리수가 모아지는 콜렉터, 상기 하우징 하부에 설치되어 기포를 중공사막으로 분출하기 위한 산기관을 포함하는 다수개의 소모듈과, 상기 각 소모듈의 콜렉터가 연결되어 모아진 처리수가 유통되는 중앙집수관, 상기 각 소모듈의 산기관이 연결되어 각 산기관으로 공기를 공급하기 위한 중앙공기관을 포함하고, 상기 산기관은 하우징 내벽에 설치되고 표면에 에어를 분출하기 위한 분출구멍이 형성된 측면산기판과, 하우징 내벽에서 중앙으로 연장형성되고 표면에 에어를 분출하는 분출구멍이 형성된 중앙산기판을 포함하며, 상기 하우징은 상기 측면산기판의 상단 위쪽에서 내측면이 안쪽으로 돌출되어 돌출부를 이루는 중공사막 모듈을 제공한다.

산기판, 돌출부, 하우징, 중공사막, 통로, 보형물

Description

중공사막 모듈과 중공사막 모듈 제조방법{Hollow fiber membrane module and Method for making thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈의 전체 구성을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈의 결합구조를 설명하기 위한 개략적인 측 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈의 소모듈을 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소모듈의 구조를 나타내기 위한 도 3의 일부 단면도이다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 소모듈의 구조를 나타내기 위한 일부 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 소모듈 내의 중공사막 배치 구조를 설명하기 위한 평 단면도이다.

도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 소모듈 내에 중공사막 배치를 위해 설치되는 보형물을 도시한 사시도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 소모듈 내에 보형물이 설치된 상태를 도시 한 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 실험 데이터를 표시한 단면적과 유체의 유속관계 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 중공사막 모듈 11 : 소모듈

12 : 중앙집수관 13 : 유입구

14 : 중앙공기관 15 : 출구

20 : 하우징 21 : 중공사막

22 : 고정부 23 : 콜렉터

24 : 산기관 25 : 밴드

26 : 원수유입구 27 : 연결구

28 : 중앙통로 29 : 측면산기판

30 : 중앙산기판 31 : 분출구멍

70 : 돌출부 80 : 통로

90,92 : 보형물 91,93 : 간격유지부재

[발명이 속하는 기술분야]

본 발명은 중공사를 이용한 중공사막 모듈과 중공사막 모듈 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 선 출원된 특허출원 제2004-0031362호를 개량하여 분리막 오염을 줄이고 수처리 효율을 높일 수 있도록 한 중공사막 모듈과 그 제조방법에 관한 것이다.

[종래기술]

본 발명자은 선 출원된 대한민국 특허출원 제2004-0031362호를 통해 첫째, 설비를 대형화하면서 다수개의 소모듈로 분리하여 전체를 다수개로 분산시킬 수 있고, 둘째, 임시고정제를 균일하게 도포할 수 있으며, 셋째, 임시고정제 또는 완전고정제 경화시 온도 조절이 용이하고 그 사용량을 줄일 수 있으며, 에너지 손실을 최소화할 수 있고, 넷째, 설비의 운전과정에서 조작이 간편하고 단사현상 발생시 보수가 용이하며, 다섯째, 설비의 제작 또는 운반, 보수시 중공사막 상단을 고정할 수 있고, 여섯째, 산기관을 통한 오염물질의 역류를 방지할 수 있으며, 일곱째, 다수개의 소모듈로 대형의 모듈을 구성함에 있어서 각 소모듈의 수처리 기능을 개별적으로 제어할 수 있도록 된 중공사막 모듈과 중공사막 모듈 제조방법을 제공한 바 있다.

그런데 상기 종래의 중공사막 모듈은 산기판의 분출구멍을 통해 분출되는 공기가 상기 산기판이 차지하는 면적으로 인해 생기는 소모듈과 중공사막 간의 공간을 통해서만 흘러나가는 문제점이 발생되었다.

이는 산기판으로부터 소모듈 내로 공급된 공기가 비교적 압력손실이 적은 방향으로 향하려고 하는 특성에 기인한 것으로 아무것도 존재하지 않는 중공사막과 산기판 사이의 공간으로 유체의 흐름이 유도되기 때문이다.

이에 따라 산기판으로부터 소모듈 내로 분출된 공기는 중공사막 표면에 아무런 영향을 미치지 못하고 손실됨으로서 중공사막 오염을 효율적으로 제거하지 못하였다.

또한, 상기한 종래의 중공사막 모듈은 소모듈 내의 중공사막이 산기판과 직접 맞닿도록 구성되어 있어서 소모듈 내로 유입된 처리 원수가 소모듈 내부 깊숙이 위치한 중공사막까지 원활하게 도달하지 못하는 문제점이 있다.

더욱이 모듈이 대형화되면서 소모듈의 유입구와 내부 끝단까지의 거리가 더욱 멀어지게 되고, 유입구를 통해 유입된 오폐수가 모듈의 최대 안쪽까지 원활하게 유입되지 못하게 된다.

이로 인해 소모듈 내부 가장 안쪽에 위치한 중공사막은 분리막으로서의 역할을 수행하지 못하며 유체의 흐름이 정체되기 때문에 중공사막 표면의 오염이 심각하게 발생된다.

또한, 이와같이 오염된 중공사막은 분리막으로서의 기능을 상실하게 되며 기능을 상실한 중공사막 대신 정상적인 중공사막이 그 기능을 수행해야 하므로 보다 높은 부하가 걸리게 되어 정상적인 중공사막의 오염 또한 심화되게 된다.

이에 본 발명자는 기 출원한 특허출원 제2004-0031362호에서 제안한 중공사막 모듈을 개량하여 분리막 오염을 줄이고 수처리 효율을 높일 수 있도록 된 중공사막 모듈과 중공사막 모듈을 대형화시키는 제조방법의 개발을 시도하였다.

본 발명은 상기한 의도하에 안출된 것으로 본 발명의 목적은 산기판을 통해 분출되는 공기의 흐름을 중공사막쪽으로 유도하여 중공사막 오염을 최소화할 수 있도록 된 중공사막 모듈과 중공사막 모듈 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 처리 원수가 소모듈의 깊숙한 내부까지 원활하게 유입될 수 있도록 하여, 전 중공사막의 균일한 수처리기능을 확보하고 원수 정체에 따른 일부 중공사막의 오염을 방지할 수 있도록 된 중공사막 모듈과 중공사막 모듈 제조방법을 제공함에 또다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외형을 이루고 일측면에 처리원수가 유입되는 원수유입구가 형성된 하우징과, 이 하우징 내부에 구비되고 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막과, 상기 중공사막 하단을 하우징에 고정시키기 위한 고정부, 상기 하우징 하단에 설치되고 중공사막의 내부통로와 연통되어 중공사막을 거친 처리수가 모아지는 콜렉터, 상기 하우징 하부에 설치되어 기포를 중공사막으로 분출하기 위한 산기관을 포함하는 다수개의 소모듈과, 상기 각 소모듈의 콜렉터가 연결되어 모아진 처리수가 유통되는 중앙집수관, 상기 각 소모듈의 산기관이 연결되어 각 산기관으로 공기를 공급하기 위한 중앙공기관을 포함하고,

상기 산기관은 하우징 내벽에 설치되고 표면에 에어를 분출하기 위한 분출구멍이 형성된 측면산기판과, 하우징 내벽에서 중앙으로 연장형성되고 표면에 에어를 분출하는 분출구멍이 형성된 중앙산기판을 포함하며,

상기 하우징은 상기 측면산기판의 상단 위쪽에서 내측면이 안쪽으로 돌출되어 돌출부를 이루는 구조로 되어 있다.

이에 따라 측면산기판으로부터 분출된 공기는 상승되면서 안쪽으로 돌출된 하우징의 돌출부에 의해 보다 안쪽으로 유도되어 중공사막 표면에 집중될 수 있는 것이다.

여기서 상기 산기판에 형성되는 분출구멍을 통해 분출되는 공기의 분출 방향은 중공사막에 대해 수직방향을 이루도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 돌출부는 적어도 상기 측면산기판의 두께 이상으로 돌출됨이 바람직하다.

이와같이 돌출부에 의해 하우징의 단면적이 줄어듬에 따라 유속 또한 증가하게 되어 중공사막의 오염을 최소화시킬 수 있고, 중공사막의 쓰러짐 현상을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 중공사막 모듈은 상기 하우징 내부의 각 산기판과 중공사막 사이에 처리원수의 흐름을 유도하는 통로가 마련된 구조로 되어 있다.

따라서 하우징의 원수유입구를 통해 유입된 처리원수는 산기판과 중공사막 사이의 통로를 통해 하우징 안쪽 깊숙이 원활하게 흘러들어갈 수 있게 되어 하우징의 안쪽에 위치한 중공사막을 포함하여 모든 중공사막이 그 기능을 충분히 수행할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 중공사막 모듈 제조과정에서 상기와 같이 하우징 내부에 통로를 형성하기 위하여 임시고정제로 중공사막을 하우징에 고정시키는 단계와, 상기 하우징의 각 산기판과 중공사막 사이에 통로와 대응되는 폭을 갖는 보형물을 삽입하는 단계, 상기 임시고정제와 보형물 사이에 완전고정제를 주입하여 경화시키는 단계, 임시고정제를 제거하는 단계 및 보형물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈의 전체 구성을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈의 결합구조를 설명하기 위한 개략적인 측 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈의 소모듈을 도시한 사시도이다.

먼저, 상기한 도면을 참조하여 중공사막 모듈의 구조를 설명하면 다음과 같다.

중공사막 모듈(10)은 수직으로 설치되고 하단에는 원주방향을 따라 유입구(13)가 일정간격을 두고 형성되어 처리수가 유통되는 중앙집수관(12)과, 상기 중앙집수관(12) 내부에 길이방향으로 설치되고 상기 중앙집수관(12) 바닥면을 통해 연장되며 하단에는 원주방향을 따라 출구(15)가 형성되어 공기가 공급되는 중앙공기관(14), 상기 수직설치된 중앙집수관(12)에 길이방향을 놓여지고 상기 유입구(13)와 출구(15)에 연결되며 상기 중앙집수관(12) 외주면을 따라 배치되는 다수개의 중공사막 소모듈(11)을 포함한다.

상기 소모듈(11)은 실질적으로 수처리가 이루어지는 곳으로, 외형을 이루는 하우징(20)과, 이 하우징(20) 내부에 길이방향으로 놓여지고 하단은 상기 하우징 (20)의 고정부(22)에 고정설치되어 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막(21), 상기 하우징(20)의 고정부(22) 하단에 위치하여 상기 중앙집수관(12)의 유입구(13)와 연통되며 중공사막(21)의 내부통로와 연통되어 중공사막(21)을 거친 처리수가 모아지는 콜렉터(23), 상기 하우징(20) 하부에 설치되고 상기 중앙공기관(14)의 출구(15)와 연통되어 기포를 중공사막(21)으로 분출하기 위한 산기관(24) 및 자유단 형태인 중공사막(21)의 상단을 고정시키기 위한 고정수단을 포함한다.

여기서 상기 중앙집수관(12)과 중앙공기관(14)은 이중관 형태로 설치되는 데, 내관역할을 중앙공기관(14)이 담당하게 되고 외관역할을 중앙집수관(12)이 담당하게 된다. 따라서 내관인 중앙공기관(14)은 중앙집수관(12) 하단까지 연장되어 중앙집수관(12) 하단에 형성된 출구(15)와 연통되고, 상기 출구(15) 위쪽에 형성된 유입구(13)는 외관인 중앙집수관(12)과 연통되게 된다.

상기 출구(15)와 유입구(13)의 배치간격은 중앙집수관(12)의 원주면을 따라 배치되는 소모듈(11)의 크기와 개수에 따라서 달라질 수 있으며, 바람직하게는 크기에 따라 12개에서 24개의 소모듈(11)을 설치할 수 있도록 출구(15) 및 유입구(13)는 중앙집수관(12)의 원주면을 따라 30도에서 15도 사이의 간격을 두고 설치되며 특별히 이에 한정되지 않는다.

상기 하우징(20)은 소모듈(11)의 외형을 유지시키기 위한 것으로 아크릴 또는 PVC 등의 재질로 이루어지며, 도 1에 도시된 바와 같이 양 측면 사이의 각도가 15 - 30도를 이루는 사다리꼴형태로 이루어져 상기 중앙집수관(12)의 방사방향으로 배치됨으로써 다수개의 하우징(20)이 상호 측면이 접한 상태로 중앙집수관(12)의 외주면을 따라 배치된 구조로 되어 있다.

그리고 내부에는 다수개의 중공사막(21)이 길이방향으로 배열되며 하단에는 중공사막(21) 고정부(22)와 중공사막(21)의 내부통로와 연통되는 콜렉터(23) 및 산기관(24)이 연속적으로 설치되며, 상기 콜렉터(23) 및 산기관(24)은 하우징(20)에 각각 형성된 연결구(27)를 통해 상기 중앙집수관(12)의 유입구(13)와 출구(15)에 각각 연통된다.

이에 따라 각 소모듈(11)은 중앙집수관(12)에 개별적으로 연결됨으로써 필요시 해당 소모듈(11)만을 중앙집수관(12)으로부터 탈착시킬 수 있게 된다.

여기서 상기 하우징(20)에 형성된 각 연결구(27) 또는 상기 중앙집수관(12)에 형성되는 유입구(13)와 출구(15)에는 연결부위의 기밀을 유지시키기 위한 패킹부재 등의 기밀유지수단(도시되지 않음)이 더욱 설치되어 연결부위에서의 처리수나 공기 누수를 방지할 수 있도록 한다.

도 1에서 미설명된 도면 부호 (25)는 중앙집수관(12)을 따라 배열된 다수개의 소모듈(11)을 하나로 묶기 위한 밴드이며, 도면 부호 (26)은 각 하우징(20) 내부로 원수를 유입시키기 위한 원수유입구이고, 도면 부호 (34)는 소모듈의 무게를 지지하고 고정시키기 위한 모듈 하부 지지대이다.

또한, 상기 콜렉터(23)는 중공사막(21) 고정부(22) 바로 밑에 구비되고 상기 하우징(20)의 연결구(27)와 연통되는 일정 공간으로 상기 고정부(22)에 고정설치된 중공사막(21)의 끝단이 상기 콜렉터(23)로 연장되어 중공사막(21)의 내부통로가 콜렉터(23)와 연통된 구조로 되어 있다.

즉, 상기 콜렉터(23) 바로 위에는 중공사막(21)을 고정하고 있는 고정부(22)가 하우징(20) 내벽에 부착된다.

또한, 상기 산기관(24)에 대해서 살펴보면 도 3에 도시된 바와 같이 상기 하우징(20)의 최하단에 마련되고 연결구(27)와 출구(15)를 통해 중앙공기관(14)과 연통되는 중앙통로(28)와, 이 중앙통로(28)와 연통되고 하우징(20)의 내벽 사이에 틈새를 유지한 상태로 내벽을 따라 고정부(22) 위쪽으로 연장되는 측면산기판(29), 상기 측면산기판(29)에 일정간격을 두고 형성되어 공기를 중공사막(21)으로 분출하기 위한 다수개의 분출구멍(31), 상기 측면산기판(29)와 연통되고 상기 하우징(20) 중앙으로 연장되는 중앙산기판(30), 상기 중앙산기판(30)에 일정간격을 두고 형성되어 공기를 중공사막(21)으로 분출하기 위한 다수개의 분출구멍(31)을 포함한다.

따라서 산기관(24)으로 유입된 공기는 측면산기판(29)의 분출구멍(31)을 통해서 중공사막(21) 다발의 외측에서 내측으로 분사됨과 더불어 중앙산기판(30)의 분출구멍(31)을 통해서 중공사막(21) 다발의 내측에서 외측으로 분사되어 전체 중공사막(21)에 고르게 공기가 분사될 수 있는 것이다.

여기서 상기 분출구멍(31)은 각 산기판(29,30)의 측면에 형성됨으로서 수직으로 배치된 중공사막(21)에 대해 공기를 수평방향으로 분출시키도록 되어 있다.

이에 따라 공기는 중공사막(21) 다발 내부 깊숙이 침투해 들어갈 수 있게 되는 것이다.

상기 측면산기판(29)은 하우징(20)의 내벽과 일정 틈새를 유지한 상태로 하우징(20)의 측면을 따라 상하로 연장된 구조로 하단은 개방된 상태로 산기관(24)의 중앙통로(28)와 연결되고 상단은 폐쇄된 상태로 고정부(22) 위쪽으로 노출되어 있다. 이에 중앙통로(28)로 유입된 공기는 하우징(20) 내벽과 측면산기판(29) 사이의 틈새를 통해 고정부(22) 위쪽으로 진입하여 측면산기판(29)에 형성된 분출구멍(31)을 통해 중공사막(21)으로 분출되는 것이다.

또한, 중앙산기판(30)은 자체적으로 내부에 틈새가 형성된 구조로 측면산기판(29)과 마찬가지로 하단은 개방된 상태로 산기관(24)의 중앙통로(28)와 연결되고 상단은 폐쇄된 상태로 고정부(22) 위쪽으로 노출되어 중앙산기판(30)의 내부 틈새로 유입된 공기는 중앙산기판(30)의 양 측면에 형성된 분출구멍(31)을 통해 중공사막(21)으로 분출된다.

여기서 상기 하우징(20)은 중앙집수관(12)의 방사방향을 따라 안쪽 선단과 바깥쪽 선단이 길이가 다른 사다리꼴 형태를 이룸에 따라 상기 중앙산기판(30)은 중앙집수관을 기준으로 하우징(20)의 외측 선단에서 중앙을 향해 연장되도록 함이 바람직하며, 상기 중앙산기판(30)의 길이 즉, 상기 하우징(20)의 외측 선단에서 중앙산기판(30) 끝단까지의 길이는 특별히 한정되지 않는다.

상기한 구조의 중공사막 모듈에 있어서, 본 실시예에 따르면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 하우징(20)은 상기 측면산기판(29)의 상단에서 소정 거리 이격된 위치에서부터 내측면이 안쪽으로 돌출되어 돌출부(70)를 이루는 구조로 되어 있다.

상기 돌출부(70)는 하우징(20)의 외형은 그대로 두고 내측면에 살을 더해 두께를 늘려 형성된 구조로 되어 있다.

그리고 상기 하우징(20)의 내측면과 상기 돌출부(70)의 연결부는 내측면에서 돌출부(70)를 향해 경사면을 이룸으로서, 공기가 정체되지 않고 원활하게 경사면을 따라 돌출부(70)로 유도되는 구조로 되어 있다.

이에 따라 측면산기판(29)으로부터 분출된 공기는 하우징(20)의 위쪽으로 상승되면서 내부로 돌출된 하우징(20)의 돌출부(70)에 의해 보다 안쪽으로 유도되어 중공사막(21)의 표면에 집중됨으로서 오염물질 제거효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 돌출부(70)의 형성 위치는 상기 측면산기판(29)의 상단 위쪽이면 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 측면산기판(29)의 상단에서부터 대략 20㎝ 이격된 위치에서부터 시작될 수 있다.

또한, 상기 돌출부(70)는 하우징(20)의 상단까지 연장되며 그 두께는 균일하게 형성됨이 바람직하다.

상기 돌출부(70)의 두께에 대해서는 특별히 한정되지 않으나, 적어도 상기 측면산기판(29)의 두께 이상으로 돌출됨이 바람직하다. 이는 최소한 상기 하우징(20) 내측면에 측면산기판(29)이 설치됨에 따라 만들어지는 중공사막(21)과 하우징(20) 내측면 사이의 공간을 제거하기 위함이다.

또한, 상기한 구조는 돌출부(70)가 형성된 위치에 있어서 하우징(20)의 내부 단면적을 축소시키게 된다.

이에 따라 상기 돌출부(70)의 두께는 하우징(20)의 단면적 비를 통해 다시 정의할 수 있는 데, 상기 돌출부(70)는 돌출부(70)가 형성되지 않은 하우징(20) 내측면에 의해 형성되는 하우징(20) 단면적에 대해 돌출부(70)에 의해 형성되는 하우 징(20)의 단면적이 80 ~ 95%되도록 돌출 형성된다.

상기 돌출부(70)가 단면적비로 80% 이하의 두께인 경우에는 하우징(20) 안쪽으로 너무 돌출되어 하우징(20) 내부에 충진되어 있는 중공사막(21)에 심한 압박을 가하게 되고 오히려 공기와 유체의 흐름에 지장을 초래하게 된다.

또한, 상기 돌출부(70)가 단면적비로 95% 이상의 두께인 경우에는 그 돌출 정도가 너무 작아 공기의 유도가 제대로 이루어지지 못하게 된다.

도 5는 또다른 실시예에 따른 돌출부(70) 형성 구조를 예시하고 있다.

상기한 도면에 의하면 상기 하우징(20)은 측면이 내측으로 단차가공되어 내측면이 안쪽으로 돌출된 돌출부(70)를 형성하는 구조로 되어 있다.

이에 외형적으로 상기 하우징(20)은 상부와 하부의 크기가 상이한 2단구조로 이루어지며, 내부적으로는 단차크기만큼 내측면이 하우징(20) 안쪽으로 돌출되어 돌출부(70)를 이루는 구조로 되어 있다.

상기 돌출부(70)의 형성위치나 돌출 정도는 이미 언급된 실시예의 구조와 동일하므로 이하 설명을 생략하도록 한다.

상기와 같이 돌출부(70)에 의해 하우징(20)의 단면적을 줄여 측면산기판(29) 위쪽부분에서 하우징(20)의 내측면과 중공사막(21) 사이에 빈 공간이 발생되지 않도록 함으로서 측면산기판(29)의 분출구멍으로부터 분출된 공기의 흐름이 원활하게 중공사막(21)쪽으로 유도됨과 더불어 공기 및 하우징(20) 내부로 유입된 원수의 유속을 향상시켜 중공사막(21) 표면의 오염물질 제거효율을 높일 수 있게 된다.

도 10은 단면적 차이에 따른 유체의 유속 증가율 차이를 나타낸 그래프로, 상기 그래프를 통해 하우징(20)의 상부 단면적을 줄인 구조의 경우 유체의 유속이 상승됨을 확인할 수 있다.

본 실험은 모듈의 전체 외경이 750mm인 중공사막 모듈이 사용되었으며, 하우징(20) 내로는 적정 산기량이라 판단되는 80ℓ/min의 공기가 공급되고, 상기 돌출부(70)의 두께는 단면적비로 95%인 구조에 대해서 실시되었다.

실험 결과 도 10을 통해 알 수 있듯이 전체적으로 동일한 단면적을 갖는 종래 구조의 하우징의 경우 유체의 유속이 0.25m/sec 정도임에 반해, 본 실시예와 같이 하우징(20)에 돌출부(70)를 형성한 구조의 경우 0.34m/sec로 유체의 유속이 약 40% 이상 상승됨을 확인할 수 있다.

이러한 하우징(20) 내의 유체 속도의 상승은 중공사막(21) 표면에 이르는 공기와 유체의 속도가 승승한 것으로 높은 유체속도를 나타낼수록 중공사막(21) 표면에 축적된 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있음을 의미한다.

또한, 상기와 같이 돌출부(70)에 의해 하우징(20)의 내부 단면적이 줄어듬에 따라 돌출부(70) 형성위치에서의 중공사막(21) 충진율은 2% 이상 증가하게 되며 이로 인해 별도의 부가적 요소를 구비하지 않고도 중공사막(21)의 쓰러짐을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 소모듈(11)은 도 6에 도시된 바와 같이 하우징(20) 내부에 설치되는 중앙산기판(30) 및 측면산기판(29)과 중공사막(21) 사이에 처리원수의 흐름을 유도하는 통로(80)가 마련된다.

상기 통로(80)는 그 폭이 3 ~ 5mm임이 바람직하다.

상기와 같이 산기판(29,30)과 중공사막(21) 사이에 통로(80)에 의한 약간의 틈새가 벌어짐으로서 하우징(20)의 원수유입구를 통해 유입된 처리원수가 상기 통로(80)를 통해 하우징(20) 안쪽 깊숙이 원활하게 흘러들어갈 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 통로(80)는 중공사막(21)이 각 산기판(29,30)으로부터 이격되어 위치함으로서 산기판(29,30)과 중공사막(21) 사이에 만들어지는 빈 공간으로 이해할 수 있다.

본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 중앙산기판(30)이 설치된 구조의 소모듈을 예로서 설명하고 있으나, 이러한 구조 이외에 두 개 또는 세 개 이상의 중앙산기판이 간격을 두고 배치된 구조 또한 적용가능하다 할 것이다.

한편, 상기 통로(80) 형성을 위해서는 측면산기판(29)으로부터 중공사막(21)이 일정거리 이격되어 하우징(20)의 고정부에 고정되어야 하는 데, 상기 통로(80)를 형성하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 하우징(20)의 고정부에 임시고정제를 매개로 중공사막(21)을 하우징(20)에 고정시킨다.

상기 임시고정제는 융해점까지 높여 미리 액상으로 녹여진 상태로 상기 하우징(20) 상부를 통해 주입되어 일정 높이로 도포된다. 그리고 액상의 임시고정제 위에 미리 임시고정제로 성형시킨 중공사막(21) 다발을 안착시키고 상기 임시고정제를 경화시켜 중공사막 다발을 고정한다.

임시고정제가 경화되면 상기 하우징(20)의 중앙산기판(30) 및 측면산기판(29)에 중공사막(21)과 각 산기판(29,30) 사이의 간격 형성을 위한 보형물(90,92) 을 설치한다.

상기 보형물(90,92)은 각 산기판(29,30)의 형태에 따라 측면산기판용 보형물(90)과 중앙산기판용 보형물(92)로 구분되는 데, 측면산기판용 보형물(90)은 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(20)의 측면에 설치되는 측면산기판(29)에 맞춰 측면산기판(29)과 대응되는 길이로 형성되어 측면산기판(29) 위에 놓여지는 바형태의 구조물로 내측면에는 하부의 측면산기판(29)으로 연장되고 통로(80)와 대응되는 폭을 갖는 간격유지부재(91)가 형성된 구조로 되어 있다.

상기 간격유지부재(91)의 폭은 원하는 통로(80)의 폭과 대응되도록 형성되며 하단까지의 길이는 후술하는 완전고정제와 간섭되지 않는 위치까지 연장될 수 있다.

도 8은 중앙산기판에 설치되는 보형물을 도시한 사시도로서, 상기 보형물(92)은 중앙산기판(30)과 대응되는 길이로 형성된 바형태의 구조물로, 하단에는 상기 중앙산기판(30)이 끼워지는 홈이 형성되어 이 홈을 기준으로 양쪽이 중앙산기판의 양 측면으로 연장되고 통로(80)와 대응되는 폭을 갖는 간격유지부재(93)를 이루는 구조로 되어 있다.

이에 도 9에 도시된 바와 같이 상기 각 보형물(90,92)을 각 산기판(29,30)에 설치하게 되면 보형물(90,92)이 산기판(29,30) 위에 놓여지면서 보형물에 형성된 간격유지부재(91,93)가 산기판(29,30)과 중공사막(21) 사이에 위치하여 양자 사이를 갈라놓게 된다.

이 상태에서 상기 임시고정제 위로 완전고정제를 주입하여 경화시킴으로서 중공사막(21)을 완전고정시킨다.

이때 상기 완전고정제는 상기 보형물의 간격유지부재의 하단 이하로 주입하여 상기 보형물이 완전고정제에 닿지 않도록 한다.

완전고정제가 성형되면 임시고정제를 회수하고 상기 각 산기판(29,30)으로부터 상기 보형물(90,92)을 제거함으로서 산기판(29,30)과 중공사막(21) 사이에 통로(80)를 형성할 수 있게 된다.

즉, 상기 보형물(90,92)을 제거하게 되면 중공사막(21)과 산기판(29,30) 사이에 위치하고 있던 간격유지부재(91,93)가 제거되면서 중공사막(21)과 산기판(29,30) 사이에는 간격유지부재(91.93)의 폭만큼의 빈공간이 남게 되고 이 빈 공간은 산기판(29,30)을 따라 연속적으로 형성되어 하나의 통로(80)를 형성하게 되는 것이다.

이하 본 발명의 작용에 대해 설명하면, 오폐수는 하우징(20)의 원수유입구(26)를 통해 개별적으로 각 소모듈(11)의 하우징(20) 내부로 유입되며, 각 소모듈(11)의 중공사막(21)을 통해 여과되고 여과된 물은 중공사막(21)의 내부통로와 연통된 각 소모듈(11)의 콜렉터(23)로 집수된 후 하우징(20)의 연결구(27)와 중앙집수관(12)의 유입구(13)를 통해 중앙집수관(12)으로 유입되어 중앙집수관(12)을 통해 일괄적으로 배출처리된다.

이 과정에서 상기 하우징(20)의 원수유입구(26)를 통해 유입된 처리원수는 하우징 내의 산기판(29,30)과 중공사막(21) 사이에 형성된 통로(80)를 통해 원활하게 하우징(20) 내부 깊숙이 흘러들어가게 된다.

상기 통로(80)는 각 산기판(29,30)을 따라 하우징(20) 내부까지 연장되어 있어서 처리원수는 신속하게 하우징 내부로 유입되고 하우징 내부에 위치한 중공사막(21)이라도 분리막으로서의 기능을 정상적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

그리고 중앙공기관(14)을 통해 공급된 공기는 중앙집수관(12) 하단에 설치된 출구(15)를 통해 각 소모듈(11)의 산기관(24)으로 공급되며 각 산기관(24)의 중앙통로(28)로 유입된 공기는 중앙통로(28)와 연결되어 있는 측면산기판(29)과 중앙산기판(30)을 지나 각 산기판에 형성되어 있는 분출구멍(31)을 통해 하우징(20) 내부로 분출된다.

이렇게 분출되는 기포는 하우징(20) 내부를 타고 올라가면서 중공사막(21)을 진동시키고 이 과정에서 중공사막(21)에 달라붙은 오염물질을 털어내게 된다.

이때, 상기 측면산기판(29)의 분출구멍(31)을 통해 분출되는 공기는 위로 상승되면서 하우징의 내측면에서 돌출된 돌출부(70)에 의해 그 흐름이 내측으로 유도된다. 더불어 처리 원수는 돌출부(70)에 의해 단면적이 좁아진 하우징(20)을 통과하면서 그 유속이 빨라지게 된다.

이에 따라 빠른 유속과 하우징(20)의 중앙으로 유도된 공기에 의해 하우징 내의 전체 중공사막(21)에 있어서 표면의 오염물질이 더욱 효율적으로 제거될 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함 되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 공기를 중공사막으로 유도하고 유체의 흐름을 증가시켜 중공사막 표면에 부착된 오염물질 제거 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

또한, 중공사막의 상단을 별도의 지지수단없이도 지지할 수 있게 되어 보다 간단한 구조로 중공사막의 쓰러짐 현상을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 처리원수를 하우징의 내부 깊숙한 곳으로 신속하고 원활하게 유입되도록 함으로서 모든 중공사막이 분리막으로서의 역할을 충분히 수행할 수 있도록 하여 수처리효율을 높이고 처리원수 정체에 따른 중공사막 오염을 줄일 수 있게 된다.

이에 입자성 물질 및 유기물이 많이 포함되어 높은 점도를 갖는 오염물과 같이 유체의 흐름에 대한 영향이 큰 오폐수를 처리함에 있어서 더욱 현저한 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (11)

1. 하단에는 원주방향을 따라 다수개의 유입구가 형성되어 처리수가 유통되는 중앙집수관과;

   상기 중앙집수관 내부에 길이방향으로 설치되고 상기 중앙집수관 바닥면을 통해 연장되며 하단에는 원주방향을 따라 다수개의 출구가 형성되어 공기가 공급되는 중앙공기관;

   상기 중앙집수관에 길이방향으로 놓여지고 상기 유입구와 출구에 연결되며 상기 중앙집수관 외주면을 따라 배치되는 다수개의 하우징, 각 하우징 내부에 구비되고 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막, 상기 중공사막 하단을 하우징에 고정시키기 위한 고정부, 상기 하우징 하단에 설치되고 중공사막의 내부통로와 연통되어 중공사막을 거친 처리수가 모아지고 이를 상기 유입구로 유통시키는 콜렉터, 상기 하우징 내벽에 설치되고 표면에 에어를 분출하기 위한 분출구멍이 형성된 측면산기판과 하우징 내벽에서 중앙으로 연장형성되고 표면에 에어를 분출하는 분출구멍이 형성된 중앙산기판을 포함하여 상기 출구와 연통되어 기포를 중공사막으로 분출하기 위해 산기관을 포함하는 다수개의 소모듈을 포함하며,

   상기 하우징은 상기 측면산기판의 상단 위쪽에서 내측면이 안쪽으로 돌출되어 돌출부를 이루는 구조의 중공사막 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 돌출부는 하우징의 외형은 그대로 두고 내측면에 살을 더해 두께를 늘려 형성된 중공사막 모듈.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 돌출부는 하우징의 측면을 단차가공하여 형성되는 중공사막 모듈.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 하우징의 내측면과 상기 돌출부의 연결부는 경사면을 이루는 중공사막 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 돌출부는 적어도 상기 측면산기판의 두께 이상으로 돌출되는 중공사막 모듈.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 돌출부는 돌출부가 형성되지 않은 하우징 내측면에 의해 형성되는 하우징 단면적에 대해 돌출부에 의해 형성되는 하우징의 단면적의 비율이 80 ~ 95%되도록 돌출 형성된 중공사막 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징 내부의 각 산기판과 중공사막 사이에 처리원수의 흐름을 유도하는 통로가 형성된 중공사막 모듈.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 분출구멍은 각 산기판의 측면에 형성되어 수직으로 위치한 중공사막에 대해 수평방향으로 공기를 분출하는 중공사막 모듈.
9. 하단에는 원주방향을 따라 다수개의 유입구가 형성되어 처리수가 유통되는 중앙집수관과;

   상기 중앙집수관 내부에 길이방향으로 설치되고 상기 중앙집수관 바닥면을 통해 연장되며 하단에는 원주방향을 따라 다수개의 출구가 형성되어 공기가 공급되는 중앙공기관;

   상기 중앙집수관에 길이방향을 놓여지고 상기 유입구와 출구에 연결되며 상기 중앙집수관 외주면을 따라 배치되는 다수개의 하우징, 각 하우징 내부에 구비되고 압력차에 의한 수처리가 이루어지는 중공사막, 상기 중공사막 하단을 하우징에 고정시키기 위한 고정부, 상기 하우징 하단에 설치되고 중공사막의 내부통로와 연통되어 중공사막을 거친 처리수가 모아지고 이를 상기 유입구로 유통시키는 콜렉터, 상기 하우징 내벽에 설치되고 표면에 에어를 분출하기 위한 분출구멍이 형성된 측면산기판과 하우징 내벽에서 중앙으로 연장형성되고 표면에 에어를 분출하는 분출구멍이 형성된 중앙산기판을 포함하여 상기 출구와 연통되어 기포를 중공사막으 로 분출하기 위해 산기관을 포함하는 다수개의 소모듈을 포함하며,

   상기 하우징 내부의 각 산기판과 중공사막 사이에 처리원수의 흐름을 유도하는 통로가 형성된 중공사막 모듈.
10. 소모듈을 제조하는 방법에 있어서,

    임시고정제로 중공사막을 하우징에 고정시키는 단계와;

    상기 하우징의 각 산기판과 중공사막 사이에 통로와 대응되는 폭을 갖는 보형물을 삽입하는 단계;

    상기 임시고정제와 보형물 사이에 완전고정제를 주입하여 경화시키는 단계;

    상기 임시고정제를 제거하는 단계;

    보형물을 제거하는 단계

    를 포함하는 중공사막 모듈 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 보형물은 산기판에 길이에 대응되는 길이를 갖는 바형 구조물로, 상기 중공사막과 산기판 측면 사이로 연장되고 통로와 대응되는 폭을 갖는 간격유지부재가 형성된 구조의 중공사막 모듈 제조방법.

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