KR100874931B1 - 내압식 중공사 금속막 모듈과 압력베셀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내압식 중공사 금속막 모듈과 압력베셀에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 해수, 담수 및 낙농폐수는 물론 겔 상태의 음식물 쓰레기 등이 금속막을 통해 투과되더라도 최상의 청정 처리수를 얻을 수 있도록 하기 위한 것이다.

그 구성은 유입수를 유입하기 위해 다수개의 금속막(20)을 수장한 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내부에 수장되는 금속막(20)의 양단부를 각각 고정되게 고정시켜서 하우징(10)의 양측으로 체결된 접착고정부(30)과, 상기 접착고정부(30)로 유입된 유입수를 금속막(20)이 정수하여 외부로 배출된 처리수를 집수하기 위해 외주면에 다수개의 집수공(41)을 천공하여서 하우징(10)의 중앙부에 설치되도록 양단부를 접착고정부(30)에 고정시킨 집수관(40)과, 상기 금속막(20)을 사방으로 균등하게 설치할 수 있도록 하우징(10)의 내부에 장착된 분할판(50)을 포함하여 금속막 모듈(100)을 구성한 것을 특징으로 하는 내압식 중공사 금속막 모듈을 제공한다.

압력베셀, 농축조, 분할판, 금속막, 금속막 모듈

Description

내압식 중공사 금속막 모듈과 압력베셀{Metal film module and pressure vessel}

본 발명은 내압식 중공사 금속막 모듈과 압력베셀에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 통상적인 수처리분야의 해수, 담수화 및 축산폐수는 물론 겔 상태의 음식물 쓰레기 등이 금속막을 통해 투과되더라도 최상의 청정 처리수를 얻을 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 분리막 모듈은 고분자 재료의 물질 선택 투과 성질을 이용한 것으로서, 대체 수자원을 확보하기 위해 해수를 담수화시키거나 하, 폐수를 용수로 재이용하기 위한 하, 폐수처리장치 등의 수처리 분야에 사용되고 있다. 이러한 분리막 모듈을 이용한 분리막 기술은 증류기술과는 달리 상변화가 없으므로 에너지를 절약할 수 있고 공정이 간단하므로 장치가 차지하는 공간이 적은 장점이 있다.

상기 분리막기술에서 분리막 모듈은 분리하고자 하는 물질 등에 따라 여러 형태가 사용되고 있다. 예로서, 상기 분리막 모듈은 소재에 따라 고분자막, 세라믹막, 금속막 등으로 구분할 수 있으며, 형태에 따라 평판형(Flat Sheet Type), 관형(Tubular), 중공사형(Hollow Fiber Type), 그리고 나권형(Spiral Wound Type) 등이 널리 사용되고 있고, 방식에 따라서는 가압식, 내압식으로 구분될 수 있다.

이러한 분리막 모듈은 막 분리공정에서의 핵심부위가 되고, 분리막은 혼합성분 중 하나 또는 그 이상을 선택적으로 쉽게 통과시키므로 공급수는 농축수와 투과수로 분리된다.

이때 투과수는 분리막을 통하여 나온 부분을 의미하며 농축수는 공급수 중 분리막을 통과하지 않고 농축 및 잔류 되는 부분을 말한다.

그리고 분리막 모듈은 막 분리시스템에서 설치공간을 최소화할 수 있도록 충전밀도가 커야하며, 분리 공정 시 막 표면 근방에서 유발되는 농도분극화와 막오염 현상을 극소화시킬 수 있어야 하고, 모듈 내에서 용액의 흐름을 최적화하여 장시간 동안 안정된 투과성능을 유지할 수 있어야 한다.

그런데 이와 같은 분리막 모듈은 이용시, 고분자 특성상 내경을 일정 직경이상으로 제조하기 불가능하다.

또한, 강도가 약하여 내압식으로 운전할 경우 작용하는 압력에 의해 막이 찢어지거나 손상되는 단점이 있어 주로 가압식으로 운전하고 있다.

그러나 상기 가압식 모듈도 물속에 함유된 입자성분이 하우징 안에 밀집된 막의 외측에 달라붙어 쉽게 떨어지지 않는 단점이 있고, 세척시에도 완전히 외부로 분리되지 못해 장기 운전시 안정성이 떨어진다는 문제점이 있다.

그리고 상기 분리막 모듈은 원수 유입부, 처리수 통로, 농축수 통로, 처리수가 집수되는 공간 등이 모듈 일체에 구비되어 있어, 수직방향으로 설치되고 운전되므로 설치면적이 과다하게 소요되는 단점이 있다. 그분만 아니라 교체작업이 어 렵고 유지 및 보수가 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 해결하기 위하여 창출한 것으로, 해수, 담수 및 축산폐수는 물론 겔 상태의 음식물 쓰레기 등을 투과시킬 수 있도록 특허 제562043호의 "금속분리막의 제조방법"에 의해 제조된 금속막을 사용하여 금속막 모듈을 형성시킴으로써 기계적 강도를 높이는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 내압 운전이 가능한 금속막 모듈을 수평으로 형성시켜서 입자물질의 처리효율을 증대시키는데에도 그 목적이 있다.

그리고 설치를 간편하게 하고, 설치면적을 최소화함과 동시에 적절한 길이와 직경을 구비하도록 하고, 또 압력베셀 캡 양측으로 처리수를 수집하기 위하여 모듈 중앙에 수로를 형성시킨 금속막 모듈을 제공하고자 함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도면에 나타내는 바와 같이, 유입수를 유입하기 위해 다수개의 금속막(20)을 수장한 하우징(10)과,

상기 하우징(10)의 내부에 수장되는 금속막(20)의 양단부를 각각 고정되게 고정시켜서 하우징(10)의 양측으로 체결된 접착고정부(30)와,

상기 접착고정부(30)로 유입된 유입수를 금속막(20)이 정수하여 외부로 배출 된 처리수를 집수하기 위해 외주면에 다수개의 집수공(41)을 천공하여서 하우징(10)의 중앙부에 설치되도록 양단부를 접착고정부(30)에 고정시킨 집수관(40)과,

상기 금속막(20)을 사방으로 균등하게 설치할 수 있도록 하우징(10)의 내부에 장착된 분할판(50)을 포함하여 금속막 모듈(100)을 구성한 것을 특징으로 하는 내압식 중공사 금속막 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 양단부에 오링(70)이 장착된 커넥터(60)를 집수관(40)과 집수관(40')에 삽입하여 연결한 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 내압식 중공사 금속막 모듈(100)(100')을 하우징(210)의 내부에 형성하고, 상기 하우징(210) 양단부에 체결된 베셀뚜껑(220)에 커넥터(61)(62)의 일측을 결합하고 타측은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 내압식 중공사 금속막 모듈(100)(100')의 집수관(40)(40')에 삽입하여 고정되도록 형성하고, 상기 하우징(210)의 일측 단부에는 유입수를 유입하기 위해 유입구(230)를 천공하고 또 타측 단부에는 농축수를 배출하기 위해 농축구(240)를 천공하여 압력베셀(200)을 구성된 것을 특징으로 하는 내압식 압력베셀을 제공한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명은 금속막을 이용하기 때문에 기계적 강도가 우수하고 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라, 내압식으로 운전되므로 오염물이 하우징 안으로 침투해서 쌓이지 못하므로 금속막 오염에 강하고 안정적으로 운전할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유입수 측에서 농축수 측으로 물이 이동시 방해물이 없으므로 막오염이 적으며, 또 압력 손실이 적게 걸림은 물론 금속막 모듈의 내부에 분할판이 장착되기 때문에 금속막 들을 한쪽으로 몰리지 않고 분할시켜 주므로 하우징 내부의 부하를 줄여주는 효과가 있다.

또한, 금속막 모듈과 금속막 모듈 사이를 커넥터를 사용하여 수평으로 연결하기 때문에 한 압력베셀에 다수의 금속막 모듈을 장착할 수 있고, 대용량 설계시 설치 면적이 작게 들어 공간활용도가 높은 효과가 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

본 발명의 도 1은 금속막 모듈을 나타낸 단면도이고, 도 2는 금속막 모듈이 베셀내에 장착된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 금속막 모듈을 이용하여 정수 되는 상태를 나타낸 단면도이다.

상기의 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 도 1에 나타내는 금속막 모듈(100)은 합성수지재의 하우징(10)을 형성하고, 상기 하우징(10)의 양단부에는 에폭시나 우레탄 재질의 접착고정부(30)를 장착하여 밀폐되게 체결시킨다. 이때 미리 하우징(10)의 중앙에는 외주면으로 다수의 집수공(41)이 천공된 집수관(40)을 장착하고, 그 주변으로는 다수개의 금속막(20)을 설치하여 집수관(40)과 금속막(20)의 양단부를 접착고정부(30)에 고정시켜 체결하는 것이다. 이때 상기 금속막의 내경은 보통 2mm∼3mm를 사용하지만 이것에 한정하는 것은 아니고 사용환경에 따라 그 내경은 주문제작이 가능한 것이다.

그리고 상기 금속막(20)이 하우징(10) 내부에서 어느 한쪽으로 쏠리거나 치우치는 것을 방지함과 동시에 사방으로 균등하게 배치되도록 하기 위하여 분할판(50)을 설치하여 금속모듈(100)을 구성하게 된다. 따라서 금속막(20)의 내부로 유입된 유입수는 금속막(20)을 통과하면서 외부로 처리수가 배출되고, 농축수는 금속막(20)을 통과하게 된다. 또 상기 금속막(20)에서 배출된 처리수는 집수관(40)에 다수 천공된 집수공(41)으로 유입되어 집수로(42)를 따라 처리수가 배출되는 구성이다. 그뿐만 아니라 상기 분할판(50)은 격자형의 그믈망으로 형성되어 있어 유입수가 분할판(50)을 자유로이 통과하면서 금속막(20)으로 유입되어 집수관(40)의 집수공(41)으로 집수 되도록 구성되어 있다.

도 2에 나타내는 내압식 압력베셀은 상기 도 1에 의해 구성된 다수개의 금속막 모듈(100)(100')을 압력베셀(200)의 내부에 연결하여 설치한 구성이다. 즉, 금속막 모듈(100)과 금속막 모듈(100')을 서로 커넥터(60)를 이용하여 연결한다. 상기 커넥터(60)는 양측 단부에 누수를 방지하기 위한 오링(70)을 장착하여서 금속막 모듈(100)(100')을 형성하는 집수관(40)(40')에 각각 삽입하여 연결한 후, 압력베셀(200)의 하우징(210) 내부에 설치한다. 또 상기 연결된 금속막 모 듈(100)(100')을 하우징(210)의 내부에 고정시키기 위하여 커넥터(60)가 연결되지 않은 금속막 모듈(100)(100')의 집수관(40)(40')과 하우징(210)의 일측 단부에도 각각 커넥터(61)(62)를 연결하여 하우징(210)에 고정시킨다.

그리고 상기 하우징(210)의 내부로 유입수를 유입하기 위한 유입공(230)이 일측 단부에 천공되어 있고, 또 다른 일측 단부에는 하우징(210)의 내부에서 처리된 농축수를 배출하기 위한 농축구(240)가 천공되어 있다. 그뿐만 아니라 하우징(210)의 양 측면에는 커넥터(61)(62)를 통하여 금속막 모듈(100)(100')에서 처리된 처리수가 배출할 수 있도록 배출구(43)(44)가 천공되어 있다.

상기의 구성에 의한 본 발명의 내압식 압력베셀의 운전시스템에 대한 실시 예를 도 3에 의거하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명의 내압식 압력베셀(200)의 운전 시스템은 도 2에 의해 구성된 압력베셀(200)과 농축조(80)를 공급펌프(90)에 의해 연결된 것이다. 상기 농축조(80)에 수장되는 유입수는 해수 및 담수는 물론 음식물 슬러지, 축사폐수 슬러지, 생산제품 슬러지 등이 농축되어 수장된다.

상기와 같이 압력베셀(200)과 농축조(80)가 공급펌프(90)에 의해 연결구성되어 있으므로 공급펌프(90)를 가동하게 되면 농축조(80)에 수장된 유입수가 펌핑되면서 압력베셀(200)의 하우징(210) 일측에 천공된 유입구(230)를 통해 하우징(210) 내부로 유입된다.

상기 하우징(210) 내부로 유입된 유입수는 제1금속막 모듈(100)에 다수개가 형성된 금속막(20)의 내부로 유입되면서 처리수는 금속막(20)의 미세공을 통해 외부로 배출되고, 처리되지 않은 농축수는 금속막(20)의 내부를 따라 유도된다. 이때 상기 유입수는 격자형의 그믈망을 자유롭게 통과하면서 금속막(20)의 내부로 유입되게 된다. 즉, 분할판(50)으로 분리된 구역의 금속막(20)으로만 유입되지 않고 격자형의 그믈망을 통과하면서 하우징(10)의 내부를 자유롭게 이동하면서 금속막(20)의 내부로 유입되게 되는 것이다.

또한, 상기 다수개의 금속막(20)에서 처리되어 외부로 배출된 처리수는 중앙에 형성된 집수관(40)의 외주면에 다수 천공된 집수공(41)을 통해 유입되어 하우징(10)의 일측면에 연결된 커넥터(60)를 통해 배출구(43)로 배출되거나 또는 집수관(40)을 따라 유도되면서 제 2금속막 모듈(100')의 집수관(40')과 연결된 커넥터(60)를 따라 제2금속막 모듈(100')의 집수관(40')으로 유도된다.

그리고 제 1금속막 모듈(100)에서 미처 처리되지 않은 농축수는 다시 제 2금속막 모듈(100')의 금속막(20')을 통해 외부로 배출된 처리수는 제2금속막 모듈(100')의 집수관(40')에 다수 천공된 집수공(41')을 통해 유입되어 제 1금속막 모듈(100)에서 유입된 처리수와 함께 하우징(10)과 연결된 커넥터(62)를 따라 배출구(44)로 배출된다.

또 제1금속막 모듈(100)에서 처리수와 분리된 농축수 역시 다수개의 금속막 (20)의 내부를 따라 유도면서 제2금속막 모듈(100')의 금속막(20') 내부를 거쳐 미처 처리되지 않은 처리수를 외부로 분리하여 배출시킨 후 하우징(210)의 또 다른 일측면에 천공된 농축구(240)로 배출이 된다.

상기와 같은 과정을 반복하여 압력베셀(200)에서 유입수에 혼합된 농축수와 처리수를 분리할 때, 금속막(20)(20')이 분할판(50)(50')에 의해 하우징(10)(10') 내부에서 균등하게 배치되어 있기 때문에 하우징(10)(10') 내부의 부하를 줄여주게 되는 것이다.

그리고 상기 실시 예는 압력베셀(200)에 금속막 모듈(100)(100')을 2개 연결하여 설명하고 있으나 이것에 한정하는 것을 아니고, 현장 여건에 따라 2개 이상의 금속막 모듈을 커넥터를 이용하여 수평으로 간단하고 편리하게 연결하여 대용량의 압력베셀을 구성할 수 있다.

또한, 상기 금속막 모듈(100)(100')은 커넥터(60)에 의해 연결되기 때문에 조립이 간편하고 유지 관리가 편리한 것이다. 즉, 상기의 실시 예에 의해 처리수를 배출한 후, 금속막 모듈(100)(100')의 금속막(20)(20') 외부에 부착된 농축수들을 청소하고자 할 때에는 금속막 모듈(100)(100')을 분리한 후, 금속막(20)(20')에 청소수를 투입하게 되면 금속막의 외주면에 부착된 농축수를 깨끗하게 분리시킨 후 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 금속막 모듈을 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 금속막 모듈이 압력베셀 내에 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 금속막 모듈을 이용하여 정수 되는 상태를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

10, 10'. 하우징 20, 20'. 금속막

30, 30'. 접착고정부 40, 40'. 집수관

41,41'.집수공 42, 42'. 집수로

43, 44. 배출구 50, 50' 분할판

60, 61, 62. 커넥터 70. 오링

80. 농축조 90. 공급펌프

100. 금속막 모듈 200. 압력베셀

210. 하우징 220. 베셀뚜껑

230. 유입구 240. 농축구

Claims (3)

1. 유입수를 유입하기 위해 다수개의 금속막(20)을 수장한 하우징(10)과,

   상기 하우징(10)의 내부에 수장되는 금속막(20)의 양단부를 각각 고정되게 고정시켜서 하우징(10)의 양측으로 체결된 접착고정부(30)과,

   상기 접착고정부(30)로 유입된 유입수를 금속막(20)이 정수하여 외부로 배출된 처리수를 집수하기 위해 외주면에 다수개의 집수공(41)을 천공하여서 하우징(10)의 중앙부에 설치되도록 양단부를 접착고정부(30)에 고정시킨 집수관(40)과,

   상기 금속막(20)을 사방으로 균등하게 설치할 수 있도록 하우징(10)의 내부에 장착된 분할판(50)을 포함하여 금속막 모듈(100)을 구성한 것을 특징으로 하는 내압식 중공사 금속막 모듈.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분할판(50)은 격자형의 그믈망으로 구성된 것을 특징으로 하는 내압식 중공사 금속막 모듈.
3. 양 단부에 오링(70)이 장착된 커넥터(60)를 집수관(40)과 집수관(40')에 삽입하여 연결한 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 내압식 중공사 금속막 모듈(100)(100')을 하우징(210)의 내부에 형성하고, 상기 하우징(210) 양단부에 체결된 베셀뚜껑(220)에 커넥터(61)(62)의 일측을 결합하고 타측은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 내압식 중공사 금속막 모듈(100)(100')의 집수관(40)(40')에 삽입하여 고정되도록 형성하고, 상기 하우징(210)의 일측 단부에는 유입수를 유입하기 위해 유입구(230)를 천공하고 또 타측 단부에는 농축수를 배출하기 위해 농축구(240)를 천공하여 압력베셀(200)을 구성된 것을 특징으로 하는 내압식 압력베셀.

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