KR101018945B1 - 공기 공급 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직으로 적층된 다공성 중공 멤브레인(6)의 어레이 내에서 기포를 제공하여 어레이가 액체에 침지된 경우, 어레이 내에 어레이의 수직축 횡방향으로 기포를 공급함에 의해 멤브레인(6)의 외면을 세정하는 방법 및 여과 모듈(5)에 관한 것이다. 바람직한 일 형태에서, 기포는 적어도 어레이 길이의 일부를 따라 어레이를 둘러싸는 슬리브(11)를 사용해서 어레이 내에 보유된다.
여과 모듈, 멤브레인, 어레이, 기포, 슬리브

Description

공기 공급 방법{AERATION METHOD}
본 발명은 멤브레인 여과 시스템에 관한 것으로, 특히 향상된 역류 방법 및 장치에 관한 것이다.
멤브레인 여과 시스템의 사용은 빠르게 성장하고 있다. 이런 시스템의 성공은 효과적이고 효율적인 멤브레인 세정 방법을 채용하는 것에 크게 의존된다. 통상 사용되는 물리적인 세정 방법은 액체 투과 또는 가스를 사용한 역류(backwash)[후펄스(backpulse), 후플러쉬(backflush)], 및 액체 내의 버블 형성에 가스를 사용하는 멤브레인 스크러빙(scrubbing) 또는 세척(scouring)을 포함한다. 이런 제2 유형의 방법의 예는 이시다(Ishida) 등의 미국 특허 제5,192,456호, 코트(Cote) 등의 미국 특허 제5,248,424호, 헨셔(Henshaw) 등의 미국 특허 제5,639,373호, 헨셔 등의 미국 특허 제5,783,083호, 및 당사의 PCT 출원 제WO 98/28066호 및 제WO 00/18498호에 설명되었다.
이런 종래 기술의 시스템은 멤브레인 어레이 내로 기포를 유도하여 효과적이고 효율적인 표면 세정을 제공하는 다양한 기술들을 이용한다. 효과적인 세정은 균일한 방식으로 어레이 내로 버블을 유도하고, 어레이 내에 버블을 보유함에 의해 가능한 멤브레인 표면의 효율적인 세정을 제공함을 달성할 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 종래 기술의 하나 이상의 단점을 극복하거나 적어도 개량하거나, 적어도 유용한 대안을 제공하는 멤브레인 어레이 내로 가스를 유도하기 위한 향상된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
제1 태양에 따르면, 본 발명은 수직으로 적층된 다공성 중공 멤브레인의 어레이가 액체에 침지될 때 어레이 내에 기포를 제공하여 상기 멤브레인의 외면을 세정하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 상기 어레이 내에 상기 어레이의 수직축의 횡방향으로 기포를 공급하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 적어도 어레이 길이의 일부를 따라 상기 어레이를 둘러싸는 슬리브를 사용하여 상기 어레이 내에 상기 기포를 보유하는 단계를 포함한다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 보통 액체 내에 침지되도록 구성된 복수의 수직으로 적층된 다공성 중공 멤브레인, 및 상기 어레이 내에 상기 어레이의 수직축의 횡방향으로 기포를 공급하도록 구성된 가스 공급 수단을 포함하는 멤브레인 여과 모듈을 제공한다.
바람직하게는, 상기 모듈은 어레이 내에 상기 기포를 보유하기 위해 적어도 그 길이의 일부를 따라 상기 어레이를 둘러싸는 슬리브를 더 포함한다. 바람직하게는, 슬리브는 어레이 길이의 약 17% 또는 그 이상을 따라 연장된다.
바람직하게는, 상기 다공성 중공 멤브레인은 중공의 섬유 멤브레인을 포함한다. 바람직하게는, 섬유 멤브레인은 사실상 원통형 다발로 형성된다. 더욱 바람직하게는, 상기 슬리브는 가스 공급 수단에 인접되고 상부에 위치된다. 바람직하게는, 가스 공급 수단은 멤브레인 어레이의 주연부 주변을 연장하도록 구성된 튜브를 포함하고, 상기 튜브는 멤브레인의 어레이에 인접된 내면에 위치된 복수의 개구부를 구비하여 멤브레인 어레이 내로 가스를 공급한다. 바람직하게는, 어레이 다발의 길이를 따라 다수의 가스 공급 장치가 제공된다. 바람직하게는, 튜브 내의 개구부는 어레이 내로 연장되게 구성된 튜브의 형태의 연장부를 포함한다. 바람직하게는, 슬리브는 상기 멤브레인의 길이의 대부분(major portion)을 따라 연장된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 예시적인 방법에 의해 참조도면을 참조하여 설명될 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급 링을 갖는 중공 섬유 멤브레인 모듈의 분해 측단면도를 도시한 것이다.
도2는 도1의 가스 공급 링의 사시도를 도시한 것이다.
도3은 도2의 가스 공급 링의 절취된 사시도를 도시한 것이다.
도4는 모듈의 래핑 길이의 다른 비율에 대한 여과 모듈의 경과 시간 대 트랜스멤브레인 압력(TMP)의 그래프를 도시한 것이다.
바람직한 실시예는 다공성 중공 섬유 멤브레인에 관한 것이지만, 본 발명이 이런 용도에 제한되는 것이 아니고 다른 유사한 멤브레인 어레이에 동등하게 적용 가능하다는 것은 이해될 것이다.
도면을 참조하면, 섬유 멤브레인 모듈(5)은 도1에 도시되고, 상부 포팅 슬리브(potting sleeve)와 하부 포팅 슬리브(7, 8) 사이에 각각 연장되는 중공의 섬유 멤브레인(6) 다발을 포함한다. 섬유 멤브레인(6)은 또한 슬리브(7, 8) 사이에서 연장되는 스크린(9)에 의해 지지된다.
가스 공급 링(10)은 하부 포팅 슬리브(8)로부터 이격된 위치에 섬유 다발(6)의 둘레 주위에 끼움 결합된다. 튜브 또는 슬리브(11)는 가스 공급 링(10) 위의 상기 다발(6) 주위에 위치되고, 다발(6)의 길이를 따라 연장된다. 튜브(11)는 고체(solid) 튜브로서 형성되거나 섬유 다발(6) 주위를 적합한 시트재(sheet material)로 래핑(wrapping)함에 의해 형성될 수 있다. 튜브재는 기포에 대하여 불침투성이 되어야 해서 기포들이 섬유 다발 내에 보유되지만, 액체에 대하여 불침투성일 필요는 없다. 포팅 슬리브 상하의 영역(12)은 튜브(11)에 의해 덮히지 않은 상태로 남겨져서, 섬유 멤브레인으로의 공급의 진입을 허용함과 동시에, 가스 공급 링(10)에 의해 다발 내로 공급되는 기포 및 보통의 공정에 의해 멤브레인으로부터 역류(backwash)되는 물질을 제거한다.
도2 및 도3은 보다 상세하게 가스 공급 링(10)을 도시한 것이다. 링은 도1에 도시된 바와 같이 링이 다발 주위에 위치될 경우, 가스가 섬유 어레이 내로 공급되도록 하기 위해 내주연부 주위에 형성된 이격 구멍 또는 개구부(16)를 갖는 환형 튜브(15)이다. 가스 또는 공기는 링(10)의 일측에서 포트(17)를 통해 링으로 공급될 수 있다.
시스템은 많은 장점들을 제공한다. 공기 또는 가스는 다수의 가스 공급 링의 사용에 의해 길이 방향을 따른 여러 위치에서 멤브레인 다발 내로 공급될 수 있 다. 이는 다발 내에서 가스 세척 버블(gas scouring bubble)이 보다 균일하게 존재할 수 있게 한다. 튜브 또는 슬리브(11)에 의한 다발 내 버블의 보유는 섬유 표면의 보다 효율적인 세척을 제공한다. 섬유 헤더와는 별개로, 이런 방식의 세척 버블의 존재는 섬유 모듈의 양 단부 중 하나로부터 여과액(filtrate)을 흡입하고, 역류될 경우 섬유 모듈의 양 단부 또는 일 단부로부터 역 여과시킨다. 도4는 섬유 다발에 따른 증가된 슬리브 또는 래핑을 갖는 TMP의 증가의 감소를 도시한 것이다.
본 발명의 다른 실시예 및 예시가 서술된 본 발명의 사상 또는 범주 내에서 가능함은 또한 명백할 것이다.

Claims (26)

  1. 액체를 여과하는 데 사용되는 멤브레인의 외면을 세정하는 방법이며,
    상부 포팅 슬리브와 하부 포팅 슬리브 사이에 장착되고 상기 액체에 침지되는 다공성 중공 멤브레인 다발을 제공하는 단계 및
    상기 포팅 슬리브들로부터 이격된 가스 공급 수단으로 상기 다발의 수직축의 횡방향으로 상기 다발의 둘레의 주위로부터 상기 다발을 향해 기포를 지향시키는 단계를 포함하는 멤브레인의 외면을 세정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 상기 다발 길이의 일부를 따라 상기 다발을 둘러싸는 슬리브로 상기 다발 내에 상기 기포를 보유하는 단계를 더 포함하는 멤브레인의 외면을 세정하는 방법.
  3. 다공성 중공 멤브레인 다발과, 상기 다발의 둘레의 주위로부터 상기 다발을 향해 기포를 지향시키기 위해 상기 다발의 둘레의 주위에 끼움 결합된 가스 공급 수단을 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 적어도 상기 다발 길이의 일부를 따라 상기 다발 주위에 위치된 슬리브를 더 포함하고,
    상기 슬리브는 기포에 대하여 불침투성인 멤브레인 여과 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 다발 길이의 17% 이상을 따라 연장되는 멤브레인 여과 모듈.
  6. 제4항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 다발 길이의 대부분을 따라 연장되는 멤브레인 여과 모듈.
  7. 제4항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 가스 공급 수단에 인접하고 상기 가스 공급 수단의 상부에 위치되는 멤브레인 여과 모듈.
  8. 제3항에 있어서, 상기 다공성 중공 멤브레인은 중공 섬유 멤브레인을 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다발은 원통형인 멤브레인 여과 모듈.
  10. 제3항에 있어서, 상기 가스 공급 수단은 상기 가스 공급 수단의 내주연부에 위치된 복수의 개구부를 형성한 튜브를 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 가스 공급 수단은 상기 개구부 주위에 위치된 튜브 연장부를 더 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  12. 제3항에 있어서, 상기 다발의 길이를 따라 위치된 복수의 가스 공급 수단을 더 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  13. 헤더 사이에 장착된 다공성 중공 멤브레인 다발과, 상기 헤더와는 별개로 상기 다발의 수직축의 횡방향으로 상기 다발의 둘레의 주위로부터 상기 다발을 향해 기포를 지향시키는 가스 공급 수단을 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 상기 다발 길이의 일부를 따라 상기 다발 주위에 위치된 슬리브를 더 포함하고,
    상기 슬리브는 기포에 대하여 불침투성인 멤브레인 여과 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 다발 길이의 17% 이상을 따라 연장되는 멤브레인 여과 모듈.
  16. 제14항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 다발 길이의 대부분을 따라 연장되는 멤브레인 여과 모듈.
  17. 제14항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 가스 공급 수단에 인접하고 상기 가스 공급 수단의 상부에 위치되는 멤브레인 여과 모듈.
  18. 제13항에 있어서, 상기 다공성 중공 멤브레인은 중공 섬유 멤브레인을 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  19. 제18항에 있어서, 상기 다발은 원통형인 멤브레인 여과 모듈.
  20. 제13항에 있어서, 상기 다발의 길이를 따라 위치된 복수의 가스 공급 수단을 더 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  21. 제13항에 있어서, 상기 가스 공급 수단은 상기 가스 공급 수단의 내주연부에 위치된 복수의 개구부를 형성한 튜브를 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  22. 제21항에 있어서, 상기 가스 공급 수단은 상기 개구부 주위에 위치된 튜브 연장부를 더 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  23. 제3항에 있어서, 상기 다공성 중공 멤브레인의 주위에 위치된 스크린을 더 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  24. 제13항에 있어서, 상기 다공성 중공 멤브레인의 주위에 위치된 스크린을 더 포함하는 멤브레인 여과 모듈.
  25. 제3항에 있어서, 상기 다공성 중공 멤브레인은 수직으로 배치된 멤브레인 여과 모듈.
  26. 제13항에 있어서, 상기 다공성 중공 멤브레인은 수직으로 배치된 멤브레인 여과 모듈.
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