KR101685356B1 - 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템 - Google Patents

Abstract

다른 수직형 중공사막 모듈과 수직 방향으로 조립될 수 있어 다양한 사이즈의 처리장(plant) 모두에 대해서 여과막 및 모듈의 고집적 구현을 가능하게 하는 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템이 개시된다. 본 발명의 여과 시스템은 제1 수직형 중공사막 모듈, 제2 수직형 중공사막 모듈, 및 상기 제1 및 제2 수직형 중공사막 모듈들에 의해 생성된 여과수의 이동 경로를 제공하기 위한 집수 파이프(collecting pipe)를 포함하되, 상기 제2 수직형 중공사막 모듈에 의해 생성된 여과수는 상기 제1 수직형 중공사막 모듈을 통해서 상기 집수 파이프로 이동한다.

Description

수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템{Vertical Type Hollow Fiber Membrane Module and Filtering System Using The Same}

본 발명은 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 다른 수직형 중공사막 모듈과 수직 방향으로 조립될 수 있어 다양한 사이즈의 처리장(plant) 모두에 대해서 여과막 및 모듈의 고집적 구현을 가능하게 할 뿐만 아니라, 처리장의 크기에 맞추어 모듈의 높이를 변경하여야 할 필요를 제거함으로써 생산 효율 및 제조 공정의 편의성을 향상시키는 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템에 관한 것이다.

가열이나 상변화를 이용하는 분리 방법에 비하여 여과막을 이용한 분리 방법은 많은 장점이 있다. 그 중 하나는 적절한 세공 크기를 갖는 여과막을 이용함으로써 원하는 수질을 안정적으로 얻을 수 있고, 그로 인해 공정의 신뢰도를 높일 수 있다는 점이다. 또한, 여과막을 이용하면 가열 등의 조작이 필요없기 때문에, 가열 등에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물을 이용하는 분리 공정에도 사용될 수 있다는 장점이 있다.

여과막 중 하나로 튜브 형태의 중공사막이 이용된다. 중공사막은 무균수, 음용수, 초순수 제조 등 정밀 여과 분야에 널리 사용되어 왔으며, 최근에는 하수 처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업 폐수에서의 부유 물질(SS: Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과, 및 수용장 물의 여과 등으로 그 응용 범위가 확대되고 있다.

처리하고자 하는 유체의 수조에 중공사막 모듈을 직접 침지시키고 중공사막의 중공에 음압(negative pressure)을 가하여 유체만을 선택적으로 중공사막 내부로 투과시킴으로서 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 분리하는 침지형 중공사막 모듈이 있다.

침지형 중공사막 모듈은 수직형과 수평형을 포함한다. 수직형 중공사막 모듈은 여과 작업 중에 중공사막의 길이 방향이 수면과 수직이 되는 중공사막 모듈을 의미한다. 반면에 수평형 중공사막 모듈은 여과 작업 중에 중공사막의 길이 방향이 수면과 평행이 되는 중공사막 모듈을 의미한다.

중공사막의 공극(pore)이 막히면 막의 여과 효율이 떨어지게 된다. 수평형 중공사막 모듈의 경우, 중력에 의해 불순물이 중공사막 상에 쌓임으로써 공극이 막힐 수 있다. 따라서, 수직형 중공사막 모듈이 수평형 중공사막 모듈에 비해 우수한 내오염성을 갖는다고 말할 수 있다. 이러한 이유로, 수평형 중공사막 모듈은 정수장과 같이 오염도가 비교적 낮은 물을 처리하는데 주로 사용되고, 수직형 중공사막 모듈은 하폐수 처리장과 같이 오염도가 비교적 높은 물을 처리하는데 주로 사용된다.

수직형 중공사막을 요구하는 하폐수 처리장은 그 규모가 다양하다. 대형 처리장의 탱크는 그 깊이가 예를 들어 3~6m로 상당히 깊은데 반해, 중소형 처리장의 탱크는 그 깊이가 낮다. 다양한 깊이의 탱크들에 동일한 높이의 수직형 중공사막을 침지시킬 경우 여과 시스템의 모듈/막 집적도는 탱크의 깊이에 따라 달라질 수 밖에 없다. 그 결과, 만족할만한 집적 정도(degree of integration)을 달성할 수 없게 되어 여과 시스템의 회수율(recovery rate)이 낮아진다.

고집적을 통한 고회수율 달성을 위해서는 탱크 깊이 별로 서로 다른 높이의 수직형 중공사막 모듈들이 제공되어야 하는데, 이것은 생산 효율 및 공정의 편의성을 저하시킨다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 여과 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면은 다른 수직형 중공사막 모듈과 수직 방향으로 조립될 수 있어 다양한 사이즈의 처리장(plant) 모두에 대해서 여과막 및 모듈의 고집적 구현을 가능하게 하는 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 처리장의 크기에 맞추어 서로 다른 높이의 모듈을 제작하여야 할 필요를 제거함으로써 생산 효율 및 제조 공정의 편의성을 향상시키는 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술될 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 학습되어질 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 첨부된 도면은 물론이고 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.

위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 내부에 제1 집수 공간을 갖는 상부 헤더; 상기 상부 헤더의 아래에 위치하며, 내부에 제2 집수 공간을 갖는 하부 헤더; 및 상기 상부 헤더와 상기 하부 헤더 사이에 위치하는 중공사막을 포함하되, 상기 중공사막의 중공이 상기 제1 및 제2 집수 공간에 연통되도록, 상기 중공사막의 양 말단이 상기 상부 헤더 및 상기 하부 헤더에 각각 포팅되어 있고, 상기 상부 헤더의 상면에는 배출구(outlet)가 형성되어 있고, 상기 하부 헤더의 하면에는 주입구(inlet)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명의 다른 측면으로서, 제1 수직형 중공사막 모듈; 제2 수직형 중공사막 모듈; 및 상기 제1 및 제2 수직형 중공사막 모듈들에 의해 생성된 여과수의 이동 경로를 제공하기 위한 집수 파이프(collecting pipe)를 포함하되, 상기 제2 수직형 중공사막 모듈에 의해 생성된 여과수는 상기 제1 수직형 중공사막 모듈을 통해서 상기 집수 파이프로 이동하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템이 제공된다.

위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 의하면, 수직형 중공사막 모듈들을 수면에 수직인 방향으로 조립할 수 있어 다양한 사이즈의 처리장(plant) 모두에 대해서 여과막 및 모듈의 고집적을 구현하는 것이 가능하고, 그 결과 처리장의 사이즈에 관계 없이 여과 시스템의 고회수율을 담보할 수 있다.

또한, 처리장의 크기에 맞추어 서로 다른 높이의 수직형 중공사막 모듈을 제작하여야 할 필요가 없기 때문에 수직형 중공사막 모듈의 생산 효율 및 제조 공정 편의성을 향상시킬 수 있다.

프레임(frame)의 필요성을 제거함으로써 모듈의 수리/교체의 편의성을 향상시키고 더욱 높은 집적도를 달성할 수 있다는 것과 같은 본 발명의 다른 효과들은 그와 관련된 기술적 구성과 함께 이하에서 자세히 기술될 것이다.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수직형 중공사막 모듈을 나타내고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과 시스템의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 여과 시스템을 나타내고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과 시스템의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 단위 파이프와 상부 헤더들 사이의 결합을 나타내고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 상부 헤더들 사이의 결합을 나타내고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 여과 시스템의 단면도이다.

본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "수직형 중공사막 모듈"은, 여과 작업 중에 중공사막의 길이 방향이 수면과 수직이 되는 중공사막 모듈을 의미하며, 상기 중공사막의 양 말단이 상부 헤더 및 하부 헤더 각각에 포팅되어 있는 양단 집수 타입(both ends collecting type)의 모듈은 물론이고, 상기 중공사막의 일단이 상부 헤더에 포팅되어 있고 타단은 자유단인 단단 집수 타입(single end collecting type)의 모듈도 포함한다.

이하에서는, 본 발명의 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수직형 중공사막 모듈을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 수직형 중공사막 모듈은 상부 헤더(10), 상기 상부 헤더(10)의 아래에 위치하는 하부 헤더(20), 및 상기 상부 헤더(10)와 하부 헤더(20) 사이에 위치하는 중공사막(30)을 포함한다.

상기 상부 헤더(10)는 그 내부에 제1 집수 공간(11)을 갖는다. 마찬가지로, 상기 하부 헤더(20)도 그 내부에 제2 집수 공간(21)을 갖는다. 상기 중공사막(30)의 양 말단이 상기 상부 헤더(10) 및 하부 헤더(20)에 포팅제(23)를 통해 각각 포팅(potting)되어 있다. 상기 중공사막(30)의 중공은 상기 제1 및 제2 집수 공간들(11, 21)에 각각 연통되어 있다. 따라서, 중공사막(30)을 투과한 여과수(filtrate)는 중공사막(30)의 중공을 통해 제1 집수 공간(11) 및/또는 제2 집수공간으로 흘러가게 된다. 중공사막(30)의 중공 내에서의 여과수 흐름 방향은 여과를 위한 음압(negative pressure)이 가해지는 방향에 따라 결정된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 여과를 위한 음압이 상부 헤더(10), 더욱 구체적으로는 상부 헤더(10)의 상면에 형성된 배출구(outlet)(12)를 통해서만 가해지기 때문에 중공사막(30)을 투과한 여과수는 상부 헤더(10)의 제1 집수 공간(11)으로 흐르게 되고, 상기 배출구(12)를 통해 상기 제1 집수 공간(11)으로부터 배출된다. 배출구(12)를 통해 배출된 여과수는 집수 파이프(collecting pipe)(미도시) 또는 다른 수직형 중공사막 모듈의 하부 헤더(미도시)로 흘러갈 수 있다.

한편, 하부 헤더(20)의 하면에는 주입구(inlet)(22)가 형성되어 있다.

만약 다른 수직형 중공사막 모듈이 본 발명의 일 실시예에 의한 수직형 중공사막 모듈의 하부에 결합된다면, 상기 주입구(22)를 통해 여과를 위한 음압이 상기 다른 수직형 중공사막 모듈로 전달될 수 있다. 이 경우, 상기 다른 수직형 중공사막 모듈에 의해 생성된 여과수는 상기 주입구(22)를 통해 제2 집수 공간(22)으로 인입된 후 중공사막(30) 및 제1 집수 공간(11)을 거쳐 상기 상부 헤더(10)의 배출구(12)를 통해 배출된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 하부 헤더(20)의 주입구(22)는 개폐 가능하다. 따라서, 하부 헤더(20) 아래에 다른 모듈이 결합되지 않는 경우에는, 처리되어야 할 원수가 상기 주입구(22)를 통해 상기 제2 집수 공간(21)으로 인입되지 못하도록 하기 위하여, 예를 들면 캡(cap)(50)을 이용하여 상기 주입구(22)를 폐쇄할 수 있다.

한편, 통상의 수직형 중공사막 모듈은 카세트 또는 스키드(skid)로 지칭되는 프레임에 삽입된 상태로 탱크 내에 침지된다. 즉, 모듈의 상부 헤더(10)와 하부 헤더(20) 각각이 프레임에 장착된 상태에서 탱크 내로 침지된다. 그러나, 이러한 프레임의 사용은 탱크 내 막/모듈의 집적화를 제한한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 수직형 중공사막 모듈은 상부 헤더(10)와 하부 헤더(20) 사이의 간격을 유지시키기 위한 지지봉(support bar)(40)을 더 포함함으로써 프레임의 필요성을 피할 수 있고, 그 결과 여과 시스템의 고집적화 달성을 가능하게 한다.

일반적으로 중공사막 모듈은 여과 작업 중에 중공사막(30)의 손상이 발생할 수 있다. 중공사막(30)이 손상된 모듈은 일단 탱크로부터 꺼내져야 한다. 이어서 손상된 부위가 수리되거나, 수리가 불가능할 경우에는 모듈 자체의 교체가 행하여져야 한다. 만약 다수의 중공사막 모듈이 프레임에 삽입된 상태에서 여과 작업을 수행한다면, 특정 중공사막 모듈의 수리 또는 교체가 필요할 경우 프레임을 탱크로부터 일단 꺼내야 하고, 이어서 상기 프레임으로부터 해당 모듈을 빼내야 한다. 즉, 손상된 모듈은 물론이고 정상적인 모듈들까지도 탱크로부터 꺼내져야 하기 때문에 여과 작업의 효율성이 현저히 떨어진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 중공사막 모듈은 프레임의 사용을 요구하지 않기 때문에, 특정 모듈이 손상되었을 경우 해당 모듈만을 탱크로부터 꺼낼 수 있다. 그 결과, 프레임의 사용이 요구되는 통상의 수직형 중공사막 모듈에 비해 우수한 여과 효율을 담보할 수 있다.

손상된 모듈만을 탱크로부터 꺼내는 작업의 편의성을 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 수직형 중공사막 모듈은 상부 헤더(10)의 상면에 손잡이(13)가 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 여과 시스템의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 여과 시스템은 수직 방향으로 서로 결합되어 있는 제1 및 제2 수직형 중공사막 모듈들(100, 200), 및 이들에 의해 생성된 여과수의 이동 경로를 제공하기 위한 집수 파이프(collecting pipe)(400)를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 제2 수직형 중공사막 모듈(200)에 의해 생성된 여과수는 상기 제1 수직형 중공사막 모듈(100)을 통해서만 상기 집수 파이프(400)로 이동한다. 이하에서는 이에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 수직형 중공사막 모듈(100)은 제1 상부 헤더(110), 제1 하부 헤더(120), 및 상기 제1 상부 헤더(110)와 상기 제1 하부 헤더(120) 사이에 수직으로 배열된 제1 중공사막(130)을 포함한다. 일반적으로, 제1 중공사막(130)의 다발이 제1 상부 헤더(110) 및 제1 하부 헤더(120) 사이에 존재한다.

내부에 집수 공간(111)을 갖고 있는 상기 제1 상부 헤더(110)는 상면에 제1 배출구(112)를 가지고 있어 이를 통해 상기 집수 파이프(400)와 연통한다.

내부에 집수 공간(121)을 갖고 있는 상기 제1 하부 헤더(120)의 하면에는 제1 주입구가 형성되어 있다.

제2 수직형 중공사막 모듈(200)은 제2 상부 헤더(210), 제2 하부 헤더(220), 및 상기 제2 상부 헤더(210)와 상기 제2 하부 헤더(220) 사이에 수직으로 배열된 제2 중공사막(230)을 포함한다. 일반적으로, 제2 중공사막(230)의 다발이 제2 상부 헤더(210) 및 제2 하부 헤더(220) 사이에 존재한다.

내부에 집수 공간(211)을 갖고 있는 상기 제2 상부 헤더(210)는 그 상면에 제2 배출구(212)를 가지고 있다. 제2 배출구(212)는 제1 하부 헤더(120)의 제1 주입구에 삽입 결합된다. 그 결과, 상기 제1 하부 헤더(120)와 상기 제2 상부 헤더(210)는 상기 제1 주입구 및 제2 배출구(212)를 통해 서로 연통한다.

내부에 집수 공간(221)을 갖고 있는 상기 제2 하부 헤더(220)의 하면에는 제2 주입구가 형성되어 있다. 처리되어야 할 원수가 상기 제2 주입구를 통해 제2 하부 헤더(220)의 집수 공간(221)으로 인입되지 못하도록 하기 위하여 상기 제2 주입구는 캡(250)에 의해 폐쇄되어 있다.

제1 수직형 중공사막 모듈(100)의 여과를 위한 음압은 집수 파이프(400) 및 제1 상부 헤더(110)를 통해 제1 중공사막(130)에 전달되고, 제2 수직형 중공사막 모듈(200)의 여과를 위한 음압은 집수 파이프(400), 제1 상부 헤더(110), 제1 중공사막(130), 제1 하부 헤더(120), 및 제2 상부 헤더(210)을 통해 제2 중공사막(230)에 전달된다. 따라서, 제2 중공사막(230)을 투과한 여과수(filtrate)는 제2 상부 헤더(210), 제1 하부 헤더(120), 제1 중공사막(130), 및 제1 상부 헤더(110)를 순차적으로 거쳐 상기 집수 파이프(400)로 이동한다.

위와 같은 구성을 통해, 수직형 중공사막 모듈들을 수면에 수직인 방향으로 조립할 수 있어 다양한 사이즈의 처리장 모두에 대해서 여과막 및 모듈의 고집적을 구현하는 것이 가능하고, 그 결과 처리장의 사이즈에 관계 없이 여과 시스템의 고회수율을 담보할 수 있다. 또한, 처리장의 크기에 맞추어 서로 다른 높이의 수직형 중공사막 모듈을 제작하여야 할 필요가 없기 때문에 수직형 중공사막 모듈의 생산 효율 및 제조 공정 편의성을 향상시킬 수 있다.

도시되지는 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2 수직형 중공사막 모듈은 제2 상부 헤더 및 제2 중공사막을 포함하되, 상기 제2 중공사막의 일단은 상기 제2 상부 헤더에 포팅되어 있고 상기 제2 중공사막의 타단은 자유단인 단단 집수 타입의 모듈일 수 있다. 이 경에도, 제2 중공사막을 투과한 여과수는 제2 상부 헤더, 제1 하부 헤더(120), 제1 중공사막(130), 및 제1 상부 헤더(110)를 순차적으로 거쳐 상기 집수 파이프(400)로 이동한다.

한편, 2개 이상의 수직형 중공사막 모듈들을 수직 방향으로 결합시키기 위하여 도 3에 도시된 여과 시스템도 고려하여 볼 수 있다. 도 3에 도시된 여과 시스템에 의하면, 수직형 중공사막 모듈들(500, 600)의 상부 및 하부 헤더들(510, 520, 610, 620) 모두가 배출구(512, 522, 612, 622)를 각각 갖고 있다.

상기 배출구(512, 522, 612, 622)는 수면과 수직 방향으로 배치된 공통 배관(700)과 개별적으로 연통되어 있다. 따라서, 중공사막들(530, 630)을 통과한 여과수는 이들 배출구(512, 522, 612, 622)를 통해 각각 공통 배관(700)으로 이동한다.

위와 같은 구조의 여과 시스템은 많은 배관 설치를 요하기 때문에 자재비 및 인건비가 더 많이 들고 설치 과정이 복잡하다는 문제가 있다. 더욱이, 이러한 배관들이 탱크 내에 설치되어야 하기 때문에 여과 시스템의 고집적화에도 불리하다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈과 집수 파이프의 결합 및 모듈들 간의 결합을 보여주기 위한 도면들이다.

일반적으로, 수처리가 진행됨에 따라 중공사막의 오염으로 인한 여과 성능의 저하가 발생한다. 따라서, 중공사막의 오염을 최소화하기 위하여 수처리가 진행되는 동안 산기 세정(aeration cleaning)이 수행될 것이 요구된다. 이러한 산기 세정을 위하여, 산기관으로부터 분출되는 공기 방울이 상승하면서 중공사막에 붙어 있는 오염 물질을 제거한다. 산기관으로부터 분출되는 공기 방울 및 이로 인해 발생하는 난류는 모듈들 간의 충돌과 그로 인한 모듈의 손상을 야기할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 프레임의 사용 없이도 산기 세정 중에 수직형 중공사막 모듈들 간의 충돌 및 그로 인한 모듈의 손상을 방지할 수 있다. 이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 이에 대해 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 집수 파이프(400)는 다수의 단위 파이프들(410, 420, 430, 440)을 포함할 수 있다.

단위 파이프(410)는 수직형 중공사막 모듈의 헤더의 길이 방향을 따라 형성된 적어도 하나의 제1 체결공(411)을 갖는다. 단위 파이프(410)와 직접적으로 결합하는 제1 수직형 중공사막 모듈(100)의 제1 상부 헤더(110)도 적어도 일 단에 그 길이 방향을 따라 형성된 적어도 하나의 제1 체결공(114)을 갖는다. 단위 파이프(410)와 제1 상부 헤더(110)의 제1 체결공들(411, 114)에 제1 체결 부재(800a)가 삽입됨으로써 단위 파이프(410)와 제1 수직형 중공사막 모듈(100) 사이의 결합을 더욱 강화시킬 수 있다.

서로 수직으로 결합하는 제1 및 제2 수직형 중공사막 모듈들(100, 200) 간의 결합을 강화하기 위하여, 제1 수직형 중공사막 모듈(100)의 하부 헤더와 제2 수직형 중공사막 모듈(200)의 상부 헤더 각각은 적어도 그 길이 방향을 따라 형성된 적어도 하나의 제2 체결공(124, 214)을 가지며, 상기 제2 체결공들(124, 214)에는 제2 체결 부재(800b)가 삽입된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 여과 시스템은 제3 상부 헤더(310), 제3 하부 헤더, 및 제3 중공사막을 포함하는 제3 수직형 중공사막 모듈(300)을 더 포함할 수 있다. 제3 수직형 중공사막 모듈(300)은 제1 상부 헤더(110)의 길이 방향 및 제1 중공사막(130)의 길이 방향에 각각 수직인 방향으로 제1 수직형 중공사막 모듈(100)과 나란히 위치한다. 즉, 상기 제1 및 제3 상부 헤더들(110, 310)이 서로 평행하고, 상기 제1 상부 헤더(110)의 장측면(longitudinal side)과 상기 제3 상부 헤더(310)의 장측면이 서로 대향한다.

상기 단위 파이프(410)는 상기 제1 및 제3 상부 헤더들(110, 310)에 공통으로 결합된다.

상기 제1 및 제3 상부 헤더들(110, 310) 각각은 적어도 하나의 말단부에 상기 제1 및 제3 중공사막의 길이 방향을 따라 형성된 제3 체결공(115, 315)을 가지며, 상기 제3 체결공들(115, 315)에는 제3 체결 부재(900)가 삽입된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 여과 시스템의 단면도이다.

도 7의 여과 시스템에서 서로 수직으로 결합된 모듈들(100a와 200a, 및 100b와 200b) 간의 결합 방식은 위에서 설명한 실시예와 동일하다.

다만, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 여과 시스템은 4개의 수직형 중공사막 모듈들(100a, 100b, 200a, 200b)이 하나의 평면 상에서 서로 상하 및 좌우로 결합되어 있다는 점에 그 특징이 있다. 즉, 상부 헤더들(110a, 110b)이 그 각각의 길이방향을 따라 일렬로 배열되도록, 상부에 위치한 모듈들(100a, 100b)은 그 상부 헤더들(110a, 110b)의 길이 방향을 따라 나란히 배열된다.

하부에 위치한 모듈들(200a, 200b)도 그 헤더들의 길이 방향을 따라 나란히 배열된다. 상부에 위치한 모듈들(100a, 100b)은 집수 파이프(400)에 공통으로 결합되어 있으며 각각의 배출구들(112a, 112b)를 통해 상기 집수 파이프(400)와 연통되어 있다. 이와 같은 구성을 통해 여과 시스템의 집적도를 더욱 향상시킬 수 있다.

10: 상부 헤더 20: 하부 헤더 30: 중공사막
40: 지지봉 50: 캡
100, 200, 300, 500, 600: 수직형 중공사막 모듈
400: 집수 파이프 700: 공통 배관
800a, 800b, 900: 체결 부재

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6. 제1 상부 헤더, 제1 하부 헤더, 및 상기 제1 상부 헤더와 상기 제1 하부 헤더 사이에 수직으로 배열된 제1 중공사막을 포함하는 제1 수직형 중공사막 모듈;
   제2 상부 헤더, 제2 하부 헤더, 및 상기 제2 상부 헤더와 상기 제2 하부 헤더 사이에 수직으로 배열된 제2 중공사막을 포함하는 제2 수직형 중공사막 모듈; 및
   상기 제1 및 제2 수직형 중공사막 모듈들에 의해 생성된 여과수의 이동 경로를 제공하기 위한 집수 파이프(collecting pipe)를 포함하되,
   상기 제1 상부 헤더는 그 상면에 있는 제1 배출구를 통해 상기 집수 파이프와 연통하고,
   상기 제1 상부 헤더와 상기 제1 하부 헤더는 상기 제1 중공사막만을 통해 서로 연통하고,
   상기 제1 하부 헤더의 하면에는 제1 주입구가 형성되어 있고,
   상기 제2 상부 헤더의 상면에는 제2 배출구가 형성되어 있고,
   상기 제2 배출구가 상기 제1 주입구에 삽입 결합함으로써 상기 제1 하부 헤더와 상기 제2 상부 헤더가 서로 연통하며,
   상기 제2 중공사막을 투과한 여과수는 상기 제2 상부 헤더, 상기 제1 하부 헤더, 상기 제1 중공사막, 및 상기 제1 상부 헤더를 순차적으로 통과하여 상기 집수 파이프로 이동하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
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9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1 상부 헤더 및 상기 집수 파이프 각각은 상기 제1 상부 헤더의 길이 방향을 따라 형성된 적어도 하나의 제1 체결공(coupling hole)을 갖고,
   상기 여과 시스템은 상기 제1 체결공들에 삽입되는 제1 체결 부재(coupling member)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 하부 헤더 및 상기 제2 상부 헤더 각각은 그 길이 방향을 따라 형성된 적어도 하나의 제2 체결공을 갖고,
    상기 여과 시스템은 상기 제2 체결공들에 삽입되는 제2 체결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
11. 제 6 항에 있어서,
    제3 상부 헤더, 제3 하부 헤더, 및 상기 제3 상부 헤더와 상기 제3 하부 헤더 사이에 수직으로 배열된 제3 중공사막을 포함하는 제3 수직형 중공사막 모듈을 더 포함하고,
    상기 집수 파이프는 상기 제1 상부 헤더 및 상기 제3 상부 헤더에 공통으로 결합된 단위 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 상부 헤더들이 서로 평행하고 상기 제1 상부 헤더의 장측면(longitudinal side)과 상기 제3 상부 헤더의 장측면이 서로 대향하도록, 상기 제1 및 제3 수직형 중공사막 모듈들은 상기 제1 및 제3 상부 헤더들의 길이 방향 및 상기 제1 및 제3 중공사막들의 길이 방향 모두에 수직인 방향을 따라 나란히 배열된 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 상부 헤더 및 상기 제3 상부 헤더 각각은 적어도 하나의 말단부에 상기 제1 및 제3 중공사막의 길이 방향을 따라 형성된 제3 체결공을 갖고,
    상기 제3 체결공들에 삽입되는 제3 체결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 상부 헤더들이 그 각각의 길이방향을 따라 일렬로 배열되도록, 상기 제1 및 제3 수직형 중공사막 모듈들이 상기 제1 및 제3 상부 헤더들의 길이 방향을 따라 나란히 배열된 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
15. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 중공사막의 일단은 상기 제2 상부 헤더에 포팅되어 있고, 상기 제2 중공사막의 타단은 자유단인 것을 특징으로 하는 여과 시스템.

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