KR100766569B1 - Membrane module for treating water - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 수처리용 평막 모듈을 도시한 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a flat membrane module for water treatment according to the prior art.
도 2는 도 1의 결합 사시도이다. FIG. 2 is a combined perspective view of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 제1형태에 따른 막 모듈의 분해 사시도이다. 3 is an exploded perspective view of the membrane module according to the first aspect of the present invention.
도 4는 상기 도 3의 결합 사시도이다. 4 is a perspective view of the combination of FIG.
도 5는 상기 도 4의 A-A선 단면도이다. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 6은 본 발명의 제2형태에 따른 막 모듈의 분해 사시도이다. 6 is an exploded perspective view of a membrane module according to a second aspect of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10 : 지지체 12 : 섬유시트10 support 12 fiber sheet
15 : 유로 홈 20 : 멤브레인15
30 : 접착제 40 : 프레임30: adhesive 40: frame
50 : 배출구50: outlet
본 발명은 수처리용 막 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멤브레인(membrane)을 지지하는 지지체를 유연성의 섬유시트로 구성함으로써, 막 모듈의 세척이 용이하면서 세척효율이 우수하고, 두께가 감소되어 수처리 플랜트의 부지를 절감할 수 있는 수처리용 막 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a membrane module for water treatment, and more particularly, by configuring a support for supporting a membrane with a flexible fiber sheet, the membrane module is easy to be washed and the washing efficiency is excellent, and the thickness is reduced, thereby treating the membrane. It relates to a membrane module for water treatment that can reduce the site of the plant.
가정이나 산업 현장 그리고 농축산 현장 등에서 발생된 오수, 폐수, 침출수 등을 정화 처리함에 있어서는 대형의 수처리 플랜트(plant)가 이용된다. 현재, 수처리는 생물학적 방식과 물리, 화학적인 방식을 모두 결합한 고도 처리방식이 주류를 이루고 있다. 일반적으로, 수처리 플랜트는 고액분리를 위한 막 여과장치를 구비하며, 막 여과장치에는 실질적인 고액분리를 담당하는 다수의 막 모듈이 배열 설치되고 있다. 막 모듈로는 중공사막 혹은 평막으로 만들어진 모듈이 사용되고 있다. Large-scale water treatment plants are used to purify sewage, wastewater, and leachate generated at homes, industrial sites, and agricultural and livestock sites. Currently, water treatment is mainly dominated by advanced treatment methods that combine both biological and physical and chemical methods. In general, a water treatment plant includes a membrane filtration device for solid-liquid separation, and the membrane filtration device is provided with a plurality of membrane modules arranged for substantial solid-liquid separation. As the membrane module, a module made of hollow fiber membrane or flat membrane is used.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 수처리용 평막 모듈을 도시한 것으로, 도 1은 개략적인 분해 사시도이고, 도 2는 결합 사시도이다. 1 and 2 show a flat membrane module for water treatment according to the prior art, Figure 1 is a schematic exploded perspective view, Figure 2 is a combined perspective view.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 수처리용 평막 모듈(1)은 판상의 지지판(2)과, 상기 지지판(2)의 양면에 적층된 스페이서(3)와, 상기 스페이서(3)의 외측면에 적층된 멤브레인(4)을 갖는다. 그리고 테두리에는 상기 구성요소들을 고정하는 프레임(9)이 결합되어 있으며, 상부 프레임(9)에는 펌프(pump)와 연결되는 배출구(8)를 갖는다. 이때, 스페이서(3)는 다공(p)을 가지며, 지지판(2) 은 수직방향으로 형성된 유로(2a)를 갖는다. 1 and 2, the flat membrane module 1 for water treatment according to the prior art includes a plate-
평막 모듈(1)은 오염수가 수용되어 있는 수조 내에 다수 개가 정연히 배열된 상태로 침지되어 고액을 분리한다. 구체적으로, 펌프의 흡입력에 의해 오염수 내에 포함된 일정크기 이상의 고체는 멤브레인(4)을 통과하지 못하게 되고, 일정크기 이하의 고체와 액체는 멤브레인(4)을 통과한 다음 스페이서(3)를 거쳐 지지판(2)의 유로(2a)를 따라 최종적으로 배출구(8)를 통해 외부로 배출된다. The flat membrane module 1 is immersed in a state in which a plurality of squarely arranged in the tank in which the contaminated water is accommodated to separate the solid liquid. Specifically, the suction force of the pump prevents the solids larger than a certain size contained in the contaminated water from passing through the
도 1 및 도 2에 도시된 평막 모듈(1)은 지지판(2)에 형성된 유로(2a)와 다공(p)을 천공하기 위한 제작공정 등의 문제점이 지적되었다. 이를 개선하기 위한 것으로서, 대한민국 등록특허 제0459038호에는 지지판(2)에 다수의 돌기를 돌출 형성시켜, 상기 돌기에 의해 마련된 공간이 유로(2a)가 되도록 구성한 평막 모듈이 제시되어 있다. The flat membrane module 1 shown in FIGS. 1 and 2 has been pointed out a problem such as a fabrication process for drilling the
그러나 상기 선행특허문헌을 포함하는 종래의 평막 모듈(1)은 다음과 같은 문제점이 있다. However, the conventional flat membrane module 1 including the prior patent document has the following problems.
평막 모듈(1)은 일정한 시점에서 세척(역세척)이 필요한데, 종래의 평막 모듈(1)은 지지판(2)과 프레임(9)이 딱딱한 플라스틱재로 구성되어 있어 세척이 어렵고 효율이 떨어진다. 또한, 제작공정에 있어서는 지지판(2)과 스페이서(3)에 유체의 흐름을 위한 통로, 즉 유로(2a)와 다공(p)을 형성하기 위한 공정이 수반되어야 한다. 그리고 무겁고 두께가 두껍다. 즉, 멤브레인(4)을 제외한 구성요소들이 딱딱한 플라스틱재로 구성됨과 동시에 구성요소로서 지지판(2), 스페이서(3) 및 프레임(9)이 필수적으로 포함되어야 하기 때문에 무겁고 두껍다. 또한, 두께에 의해 부피를 많이 차지하여 수처리 플랜트의 부지가 많이 소요되는 문제점이 있다. The flat membrane module 1 needs to be washed (backwashed) at a certain point in time, but the conventional flat membrane module 1 is made of a hard plastic material of the
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 막 모듈의 세척이 용이하면서 세척효율이 우수하고, 제작이 쉬우며, 두께가 감소되어 수처리 플랜트의 부지를 절감할 수 있는 수처리용 막 모듈을 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the conventional problems as described above, easy to clean the membrane module, excellent washing efficiency, easy to manufacture, the thickness is reduced for the water treatment membrane that can reduce the site of the water treatment plant The purpose is to provide a module.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 섬유시트에 수지가 코팅된 유연성 지지체와, 상기 유연성 지지체의 양면에 적층된 멤브레인(membrane)을 포함하는 수처리용 막 모듈을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a membrane module for water treatment comprising a flexible support coated with a resin on a fiber sheet, and a membrane laminated on both sides of the flexible support.
이때, 상기 유연성 지지체는 직물이나 부직물로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 직물이 사용된다. 또한, 유연성 지지체에는 절곡되어 마련되거나, 직물의 직조과정에서 마련된 유로 홈이 형성된 구조를 가지는 것이 바람직하다. In this case, the flexible support may be selected from a woven or nonwoven fabric, preferably a woven fabric is used. In addition, it is preferable to have a structure in which the flexible support is bent or provided with a channel groove provided in the weaving process of the fabric.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention in more detail. The accompanying drawings show preferred embodiments of the present invention, which are provided to explain the present invention in more detail, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto.
도 3은 본 발명의 제1형태에 따른 막 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 상기 도 3의 결합 사시도이며, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다. 3 is an exploded perspective view of the membrane module according to the first aspect of the present invention, FIG. 4 is a combined perspective view of the FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4.
도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 막 모듈은 유연성 지지체(10)와, 2장의 멤브레인(20)을 적어도 포함한다. 상기 멤브레인(20)은 통상과 같은 것이 사용되며, 이는 지지체(10)의 양면에 적층된다. 3 to 5, the membrane module according to the present invention includes a
상기 유연성 지지체(10)는 섬유시트(12)에 수지(resin)가 코팅되어 구성된다. 상기 섬유시트(12)는 섬유 가닥(원사)을 직조하여 제조한 직물이나, 섬유를 카딩기(Carding machine)를 이용하여 웹(WEB) 상으로 개섬하여 제조한 부직물로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 직물이다. 이러한 섬유시트(12)를 구성하는 섬유는 합성섬유 및 천연섬유를 포함하며, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 레이온, 나일론 등과 같은 합성섬유나 면(Cotton), 양모(Wool), 마(Linen), 견섬유(Silk) 등과 같은 천연섬유로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이다. 상기 섬유시트(12)는, 보다 바람직하게는 변형률이 작은 나일론 직물이나 폴리우레탄/폴리에스테르 원사가 혼용되어 직조된 직물을 유용하게 사용할 수 있다. The
본 발명에 따른 막 모듈은, 지지체(10)로서 위와 같은 섬유시트(12)가 사용되어, 섬유시트(12) 자체에 유체가 통과될 수 있는 다공을 확보하고 있어 종래와 같은 천공작업이 배제되어 제조가 쉽고 비용이 절감된다. 또한, 섬유시트(12)는 유연성(flexible)을 가지고 있어, 막 모듈의 역세척(back washing) 과정에서 세척이 용이하고 공기방울에 의한 세척효율이 높다. 아울러, 가볍고 두께를 감소시킬 수 있다. In the membrane module according to the present invention, the
지지체(10)를 구성함에 있어서, 섬유시트(12)로만 구성하는 경우 유연성이 너무 강하여 지지력이 떨어진다. 이에 따라, 섬유시트(12)에는 지지력 확보를 위한 수지가 코팅된다. 이러한 수지 코팅에 의해 섬유시트(12)는 지지체(10)로서 사용이 가능한 형태와 강성을 유지한다. 수지 코팅은 분사 코팅, 함침 코팅 등을 포함한다. In constructing the
상기 수지는 용매에 희석된 상태로 사용하는 것이 바람직하며, 희석 용매로는 유기용매 및 물을 포함한다. 이때, 코팅작업, 냄새 등의 작업조건과 환경적인 문제를 고려하여 용매로는 물을 사용하는 것이 바람직하며, 수지는 친수성 수지(또는 친수성 수지에 첨가제가 포함된 조성물)가 좋다. 코팅에 사용되는 수지로는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 알코올 및 폴리에틸렌 옥사이드 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합을 사용할 수 있으며, 이들의 중합체를 사용할 수 있다. 그리고 상용화된 상품으로는 에폭시 수지로서 EM-101-50(한국, (주)국도화학 제품) 등을 유용하게 사용할 수 있다. The resin is preferably used in a diluted state in a solvent, and the diluting solvent includes an organic solvent and water. At this time, it is preferable to use water as a solvent in consideration of working conditions such as coating operation, smell, and environmental problems, and the resin is preferably a hydrophilic resin (or a composition containing an additive in the hydrophilic resin). As the resin used for the coating, for example, one or more mixtures selected from the group consisting of acrylic resins, epoxy resins, polyvinyl alcohols, polyethylene oxides, and the like may be used, and polymers thereof may be used. As a commercialized product, EM-101-50 (Korea, Kukdo Chemical Co., Ltd.) may be usefully used as an epoxy resin.
위와 같은 유연성 지지체(10)와 멤브레인(20)은 적층된 상태에서 이들의 테두리는 서로 고정된다. 지지체(10)와 멤브레인(20)의 테두리는 접착제(30) 또는 프레임(40)에 의해 고정될 수 있으며, 바람직하게는 4방향(상하좌우)이 접착제(30)에 의해 고정된 다음, 4방향(상하좌우) 중 적어도 상부는 프레임(40)이 더 결합되는 것이 좋다. 이때, 상기 상부에 결합된 프레임(40)에는 펌프와 연결되는 배출구(50)가 형성된 구조를 갖는다. The
또한, 멤브레인(20)을 통과한 유체가 상부로 용이하게 흐를 수 있도록 상기 유연성 지지체(10)에는 수직방향으로 유로 홈(15)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 유로 홈(15)은 수지 코팅 후 경화되는 과정에서 절곡되어 마련되거나, 섬유시트(12)의 제조과정에서 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유로 홈(15)은 내부 면에 요철구조를 갖는 성형틀에 수지를 코팅한 섬유시트(12)를 투입한 다음, 가압 경화시키는 과정에서 상기 성형틀의 요철구조에 의해 형성될 수 있다. 이때, 성형틀의 내부 면은 제품, 즉 지지체(10)의 이탈이 용이하도록 이형제가 코팅된 상태가 좋다. 또한, 상기 유로 홈(15)은 바람직하게는 섬유시트(12)의 직조, 즉 직물의 직조과정에서 형성되는 것이 좋다. In addition, it is preferable that a
도 6은 본 발명의 제2형태에 따른 막 모듈의 분해 사시도이다. 6 is an exploded perspective view of a membrane module according to a second aspect of the present invention.
도 6을 참조하여 설명하면, 상기 유연성 지지체(10)에는 그의 수직방향으로 유로 홈(15)이 형성되어 있는 것이 바람직한데, 이때 상기 유연성 지지체(10)가 파형으로 절곡되어 상기 유로 홈(15)은 라운드(R)지게 형성될 수 있다. 그리고 지지체(10)와 멤브레인(20)의 테두리는 접착제(30)에 의해 고정된 다음, 4방향(상하좌우)에 프레임(40)이 결합된 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 6, the
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 유연성 지지체(10)의 4방향(상하좌우) 테두리 중에서 적어도 하부 테두리에는 적어도 하나 이상의 구멍(18)이 천공될 수 있다. 도 6에는 하부 테두리의 양쪽으로 하여 두개의 구멍(18)이 천공된 모습을 예시하였다. 그리고 멤브레인(20)에도 상기 구멍(18)과 대응되는 위치에 구멍(28)이 천공될 수 있다. 이와 같이 천공된 구멍을 통하여 다수의 막 모듈을 리벳 등의 장 치를 이용하여 연결될 수 있다. In addition, as illustrated in FIG. 6, at least one or
이상에서 설명한 본 발명에 따른 막 모듈은 수처리 플랜트의 침지식 여과장치에 설치되며, 통상과 같이 평막의 형태로 다수 개가 정연히 배열 설치된다. 또한, 본 발명에 따른 막 모듈은 유연성을 가짐에 따라 카트리지 형태로 설치될 수 있다. Membrane module according to the present invention described above is installed in the immersion type filtration device of the water treatment plant, a plurality of squarely arranged in the form of flat membrane as usual. In addition, the membrane module according to the present invention can be installed in the form of a cartridge as it has flexibility.
본 발명은 멤브레인(20)을 지지하는 지지체(10)가 유연성(flexible)을 가짐에 따라 세척이 용이하면서 공기방울의 발생량(공기 와류 발생량)이 많아 세척효율이 우수한 효과를 갖는다. 또한, 지지판(2)과 스페이서(3)로 구성된 종래와 대비하여, 지지체(10)가 수지 코팅에 의해 강성을 확보한 섬유시트(12)로 구성되어 가볍고, 섬유시트(12)에 자체적으로 다공을 가지고 있어 별도의 스페이서(3)를 가질 필요가 없다. 이에 따라, 두께가 감소되며, 두께 감소에 의해 수처리 플랜트에서 막 모듈이 차지하는 면적(부피)이 작아져 결국 수처리 플랜트의 부지를 절감시킨다. According to the present invention, since the
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