KR102014105B1 - Tubular Macrofiltration Membrane - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 관형정밀여과막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상/하/폐수 등에서 입자상 물질을 제거하기 위한 수처리 시스템에 이용되는 관형막 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tubular microfiltration membrane, and more particularly, to a tubular membrane used in a water treatment system for removing particulate matter from top / bottom / wastewater and the like and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 상/하/폐수 등에서 입자상 물질을 제거하기 위한 여과기 관련 분야에서는 분리막(membrane)을 이용하여 피처리액 중의 오염 물질을 여과함으로써 생산수를 얻고 있다.In general, in the field related to the filter for removing particulate matter from the upper, lower, waste water, etc., the production water is obtained by filtering contaminants in the liquid to be treated using a membrane.
분리막은 특정성분을 선택적으로 통과시킴으로써 용해되어 있지 않는 입자를 분리하는 일반 여과(Filtration)뿐만 아니라, 폐수 중의 콜로이드, 미립자 등의 부유물질을 분리 제거하는 데 적합하며, 액체에 용해된 용존 물질이나 혼합기체의 분리까지도 가능한 특수한 재질의 막(膜)을 지칭한다. 이러한 분리막은 그 성능에 따라 정밀여과막(MF; Microfiltration Membrane), 한외여과막(UF; Ultra filtration Membrane), 나노여과막(NF; Nan filtration Membrane), 역삼투막(RO; Reverse Osmosis Membrane), 이온교환막(IE; Ion Exchange), 전기투석막(ED; Electrolyte Dialysis), 기체분리막(GAS; Gas Separation/ PV), 및 혈액투석막 (Hem dialysis)으로 나뉘며, 사용 목적에 따라 적절히 선택한다.Separation membranes are suitable for separating and removing suspended solids such as colloids and fine particles in waste water as well as general filtration for separating insoluble particles by selectively passing specific components. It refers to a membrane made of a special material that can even separate gas. Such membranes may be classified into microfiltration membranes (MF), ultrafiltration membranes (UF), ultrafiltration membranes (UF), nanofiltration membranes (NF; Nan filtration membranes), reverse osmosis membranes (RO; reverse osmosis membranes), and ion exchange membranes (IE; Ion Exchange), electrodialysis membrane (ED; Electrolyte Dialysis), gas separation membrane (GAS; Gas Separation / PV), and hemodialysis membrane (Hem dialysis).
또한, 분리막은 형태에 따라 나권형(Spiral-wound), 중공사형(Hollow -Fiber), 관형(Tubular Type), 판틀형(Plate & Frame type), 실관형(Hollow-fiber type) 그리고 모노리스형 모듈(Monolith type) 등으로 구분할 수 있다. 이 중에서 관형막은 강한 내구성과 내화학성을 가지고 있어 다른 막으로 처리하기 어려운 고농도의 폐수를 처리하거나 오염물질 또는 회수 대상 물질을 농축하는데 사용되고 있으며 이에 대한 다양한 연구개발이 진행되어 왔다.In addition, separators are spiral-wound, hollow-fiber, tubular, plate & frame, hollow-fiber and monolithic modules, depending on their shape. (Monolith type) and the like. Among them, the tubular membrane has strong durability and chemical resistance, and is used to treat high concentrations of wastewater, which is difficult to treat with other membranes, or to concentrate contaminants or recoverable substances, and various research and developments have been conducted.
일례로, 한국등록특허 제1384239호는 관형상으로 다공성 재질의 분리막과 상기 분리막의 내부에서 상기 분리막으로부터 처리수를 취수하도록 복수의 유동공이 형성된 취수관을 포함하는 복수의 분리막모듈의 조립에 의해 구성됨을 특징으로 하는 침지형 세라믹 분리막 모듈 조립체에 관한 것이다. 또한 한국등록특허 제1260742호는 여과 성능이 우수함과 함께, 내약품성 및 기계적 강도가 우수하고, 장기에 걸쳐 안정된 투과 유량을 얻을 수 있는 여과용 분리막 엘리먼트를 제공한다. 한국등록특허 제515806호는 여과장치, 특히 피처리액 중에 침지된 상태에서 피처리액을 여과처리하여 여과액을 얻기 위한 침지형 막 여과장치에 관한 것이다. 일본등록특허 제5407133호는 여과용 분리막 엘리먼트 및 복수의 분리막 엘리먼트를 집속한 여과용 막 모듈에 관한 것으로 환경보전 분야, 의약 식품 분야 등의 고액 분리 처리를 하는 여과 장치에 사용되는 것이다.For example, Korean Patent No. 1384239 is configured by assembling a plurality of membrane modules including a separator of porous material in a tubular shape and a water intake tube having a plurality of flow holes formed to withdraw treated water from the separator within the separator. It relates to an immersion ceramic separator module assembly characterized in that. In addition, Korean Patent No. 1260742 provides a separation membrane element for filtration that is excellent in filtration performance, excellent in chemical resistance and mechanical strength, and can obtain a stable permeate flow rate over a long period of time. Korean Patent No. 515806 relates to a filtration apparatus, in particular an immersion membrane filtration apparatus for obtaining a filtrate by filtering a to-be-treated liquid in a state of being immersed in the to-be-treated liquid. Japanese Patent No. 5407133 relates to a membrane module for filtration in which a membrane element for filtration and a plurality of membrane elements are focused, and is used in a filtration apparatus for solid-liquid separation treatment in the field of environmental conservation, pharmaceutical food, and the like.
종래기술은 여러 개의 관형막들을 직렬로 연결하여 운영하고 있기 때문에, 원수의 유입에서 농축 배출수 및 생산수의 유출까지 관형막의 모듈별 오염 정도 및 오염 시기 등의 오염 경향이 상이하여 관형막의 모듈별 오염 관리가 용이하지 않아 전체 시스템의 안정적 관리가 어려운 실정이다. 특히 마크로필터는 기공의 크기가 커서 관형막의 표면이 분순물에 의해 막히기 쉽기 때문에 역세 과정에서 관형막 전체에 순간 고른 역세 효과가 중요하다.In the prior art, since several tubular membranes are connected and operated in series, the contamination tendency such as the pollution degree and pollution timing of the tubular membrane differs from the inflow of raw water to the outflow of the concentrated effluent and the production water. It is difficult to manage the whole system stably because it is not easy to manage. In particular, the macro filter has a large pore size, so that the surface of the tubular membrane is easy to be clogged by the impurities.
일반적으로 물이 관형막 내부에 채워져 있는 상태에 공기를 이용하여 역세 과정을 진행하는 경우, 공기가 위로 올라가는 성질 때문에 역세 효과가 상부에 주로 집중되는 경향이 있어 관형막 전체 모듈의 균일한 세척 효과를 달성하기가 어려운 문제점이 있다.In general, when the backwashing process is carried out using air while the water is filled inside the tubular membrane, the backwashing effect tends to be concentrated mainly on the upper part due to the nature of the air rising upward, thus providing a uniform washing effect of the entire tubular membrane module. There is a problem that is difficult to achieve.
본 발명의 목적은 관형막 내의 중공부 내에 복수의 내장부재를 설치함으로써, 부분적인 역세 집중현상을 방지하고 관형막의 전체구간을 고르게 역세할 수 있도록 하는데 있다.An object of the present invention is to provide a plurality of internal members in the hollow portion of the tubular membrane, thereby preventing partial backwash concentration and even backwashing the entire section of the tubular membrane.
본 발명에 따른 관형막(100)은 외주면에 기공(11)이 형성되고 길이방향으로 상하면이 관통되는 중공부(12)를 포함하는 원통 형상의 지지체(10); 상기 지지체(10)의 내부에 인입되는 복수의 충진부재(20);를 포함하고, 상기 충진부재(20)의 외경이 상기 지지체(10)의 중공부(12)의 지름보다 작고 상기 지지체(10)의 중공부(12)의 반지름보다 큰 것을 특징으로 한다.The
여기에서 상기 충진부재(20)는 중앙 영역에 상하면이 서로 관통되는 관통홀(21)이 형성되고, 상기 관통홀(21)을 관통 가능하게 형성되고, 상기 복수의 충전부재(10)을 선형으로 연결하는 연결부재(22);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the filling
여기에서 상기 기공(11)의 크기는 1 내지 10 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.The
여기에서 상기 지지체(10)의 내경의 크기는 6 내지 8mm이고, 외경의 크기는 7 내지 10mm인 것을 특징으로 한다.Here, the size of the inner diameter of the
여기에서 상기 충진부재(20)는 원 형태, 타원 형태 또는 정다면체 형태인 것을 특징으로 한다.Here, the filling
여기에서 상기 충진부재(20)의 소재는 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 활성탄, 이온교환수지, 세라믹볼 중에서 선택된 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.Here, the material of the
여기에서 상기 지지체(10) 및 상기 충진부재(20)는 투입 역세 압력이 3 내지 5 kg/㎤인 환경에서 운전이 가능한 것을 특징으로 한다.Here, the
본 발명에 따른 관형막 제조방법은 융점이 110도 내지 200도인 섬유를 함유한 부직포 시트를 컷팅하는 컷팅단계(S10); 상기 부직포 시트를 복수 겹으로 권취하여 내경 6 내지 8mm의 관 형상의 지지체로 제조하는 권취단계(S20); 상기 권취된 부직포 시트를 융점 이상의 온도로 가열하여 상기 복수 겹의 부직포 시트가 일정한 두께로 융착 결합되는 가열단계(S30); 폴리비닐덴플루오라이드(PVDF) 및 유리전이온도가 상기 폴리비닐덴플루오라이드(PVDF)의 유리전이온도와 상이한 고분자를 추가해 전기 방사용액을 제조하는 전기 방사용액 제조단계(S40); 상기 전기 방사용액을 상기 지지체에 전기 방사하여 상기 지지체의 외부를 코팅하는 외부 코팅 단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for producing a tubular membrane according to the present invention includes a cutting step (S10) for cutting a nonwoven fabric sheet containing fibers having a melting point of 110 degrees to 200 degrees; Winding step (S20) of winding the non-woven fabric sheet in plural layers to produce a tubular support having an inner diameter of 6 to 8mm; A heating step (S30) of heating the wound nonwoven fabric sheet to a temperature equal to or higher than a melting point such that the plurality of layers of nonwoven fabric sheets are fused and bonded to a predetermined thickness; An electrospinning solution manufacturing step (S40) of adding a polymer having a polyvinylidene fluoride (PVDF) and a glass transition temperature different from the glass transition temperature of the polyvinyldenfluoride (PVDF) to prepare an electrospinning solution; And an outer coating step (S50) of electrospinning the electrospinning solution to the support to coat the outside of the support.
여기에서 상기 부직포 시트는 LM-PET를 함유한 것을 특징으로 한다.The nonwoven fabric sheet is characterized in that it contains LM-PET.
여기에서 상기 외부 코팅 단계(S50)는 상기 전기 방사용액을 시린지에 투입한 후, 시린지 펌프를 이용하여 상기 지지체 상에 5 ~ 15㎕/min의 속도로 토출시키는 방식으로 실시하는 것을 특징으로 한다.Here, the outer coating step (S50) is characterized in that the electrospinning solution is injected into the syringe, it is characterized in that the discharge method at a rate of 5 ~ 15㎛ / min on the support using a syringe pump.
여기에서 상기 외부 코팅 단계(S50)는 방사 전압 : 10 ~ 25 kV 및 방사 거리 : 10 ~ 20 cm 조건으로 실시하는 것을 특징으로 한다.Here, the outer coating step (S50) is characterized in that the radiation voltage: 10 to 25 kV and the radiation distance: 10 to 20 cm conditions.
본 발명에 따른 관형막 시스템은 상기 관형막(100)이 2개 이상 설치되고, 상기 관형막(100)의 기공(11)을 통해 관형막(100) 외부에서 관형막(100) 내부 중공부(12)로 여과되는 피처리액을 통과시켜 배출하는 분리막모듈(200); 상기 피처리액을 집수하는 처리수 집수관(310)을 포함하고, 상기 분리막모듈(200) 상단에 결합되어 상기 여과되는 피처리액을 배출하기 위한 배출부(300); 역세용 유체를 집수하는 역세 집수관(410)을 포함하고, 상기 분리막모듈(200) 하단에 결합되어 역세용 유체를 공급하는 역세부(400);를 포함하며, 상기 배출부(300)는 최상단에 상기 역세용 유체를 배출할 수 있도록 상부 방향으로 벤트배관(320)을 포함하며, 상기 분리막모듈(200)과 상기 역세 집수관(410)이 8 내지 15mm의 간격을 유지하며 연결되는 것을 특징으로 한다.In the tubular membrane system according to the present invention, two or more
본 발명에 따른 관형막 시스템 운전방법은 상기 관형막(100) 외면에서 내측 방향으로 피처리액이 통과되어 불순물이 여과되는 여과단계(S100); 상기 관형막(100)의 중공부(12)를 통해 여과된 피처리액을 압송하여 배출부(300)로 배출하는 배출단계(S200); 역세부(400)에서 상기 관형막(100)의 중공부(12) 방향으로 3 내지 5 kg/㎤의 압력으로 유체를 주입하여 상기 관형막(100) 표면에 침적된 오염물을 제거하는 역세단계(S300);를 포함하고, 상기 역세단계는 상기 유체가 상기 관형막(100) 내부에 인입된 복수의 충진부재(20)와 충돌하여 저항이 발생하는 것을 특징으로 한다.Method for operating a tubular membrane system according to the present invention is a filtration step (S100) to filter the impurities by passing the liquid to be processed in the inward direction from the outer surface of the tubular membrane (S100); A discharge step (S200) of discharging the treated liquid filtered through the
본 발명은 관형막 내의 중공부에 복수의 내장부재를 설치하여, 부분적인 역세집중현상을 방지하고 관형막의 전체구간을 고르게 역세할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing a plurality of internal members in the hollow portion of the tubular membrane, preventing partial backwashing and even backwashing the entire section of the tubular membrane.
또한 마크로필터의 기공의 크기가 크기 때문에 발생할 수 있는 불순물에 의한 기공의 막힘 현상을 극복하기 위해 역세 과정에서 지속적으로 여과기능을 가능하도록 하는 효과를 갖는다. In addition, the macro filter has the effect of enabling the filtration function continuously in the backwashing process to overcome the clogging of the pores due to impurities caused by the large size of the pores.
도 1은 본 발명에 따른 관형막을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 관형막을 제조하는 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 관형막을 나타낸 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 실시예에 따른 관형막의 유량이 좁은 구간을 나타낸 단면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 실시예에 따른 관형막의 유량이 넓은 구간을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관형막을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 관형막을 포함하는 관형막 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 관형막을 포함하는 관형막 시스템의 운전방법을 나타낸다. 1 is a perspective view showing a tubular membrane according to the present invention.
2 shows a method for producing a tubular membrane according to the invention.
3 is a cross-sectional view showing a tubular membrane according to the present invention.
4 (a) is a cross-sectional view showing a narrow section of the flow rate of the tubular membrane according to an embodiment of the present invention, Figure 4 (b) is a cross-sectional view showing a section of a wide flow rate of the tubular membrane according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a tubular membrane according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a tubular membrane system including a tubular membrane according to the present invention.
Figure 7 shows a method of operating a tubular membrane system comprising a tubular membrane according to the present invention.
본 발명은 관형정밀여과막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상/하/폐수 등에서 입자상 물질을 제거하기 위한 수처리 시스템에 이용되는 관형막 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tubular microfiltration membrane, and more particularly, to a tubular membrane used in a water treatment system for removing particulate matter from top / bottom / wastewater and the like and a method of manufacturing the same.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 관련하여, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음이 이해되어야 한다.With regard to the specific details for carrying out the present invention, the terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should consider their own invention in the best way. For the purpose of explanation, the concept of terms should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention based on the principle that the concept of terms can be properly defined. Accordingly, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, these can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations in which there are.
도 1은 본 발명에 따른 관형막을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a tubular membrane according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 관형막(100)은 외주면에 기공(11)이 형성되고 길이방향으로 상하면이 관통되는 중공부(12)를 포함하는 원통 형상의 지지체(10); 상기 지지체(10)의 내부에 인입되는 복수의 충진부재(20);를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
지지체(20)는 일반 PET 부직포보다 낮은 온도(100 ~ 200℃)에서 녹는 LM(Low Melting) PET 섬유를 함유한 부직포에 다른 첨가물 없이 열을 가하여 일정한 두께로 권취하는 방식으로 내경 4 ~ 8mm의 관형 형태로 제조한다. 구체적으로 지지체(10)의 내경의 크기는 6 내지 8mm이고, 외경의 크기는 7 내지 10mm인 것이 바람직하다. 또한 지지체(10)는 외주면에 다수 개의 기공(11)을 포함하는데 기공(11)의 크기는 1 ~ 10㎛인 것이 바람직하다.The
도 2는 본 발명에 따른 관형막을 제조하는 방법을 나타낸다.2 shows a method for producing a tubular membrane according to the invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 관형막을 제조하는 방법은 컷팅단계(S10), 권취단계(S20), 가열단계(S30), 전기 방사용액 제조단계(S40), 외부 코팅 단계(S50)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the method of manufacturing a tubular membrane according to the present invention includes a cutting step (S10), a winding step (S20), a heating step (S30), an electrospinning solution manufacturing step (S40), and an outer coating step (S50). It includes.
컷팅단계(S10)는 융점이 110도 내지 200도인 섬유를 함유한 부직포 시트를 직사각형 형태로 컷팅한다. 구체적으로 부직포 시트는 저융점(LM) 폴리에스테르를 포함하는 복합섬유인 것이 바람직하다.Cutting step (S10) is to cut the non-woven fabric sheet containing a fiber having a melting point of 110 degrees to 200 degrees in a rectangular shape. Specifically, the nonwoven fabric sheet is preferably a composite fiber containing a low melting point (LM) polyester.
권취단계(S20)는 마주하게 배치된 한 쌍의 원통형 금형(미도시) 외주면에 부직포 시트를 복수 겹으로 권취하여 내경 6 내지 8mm의 관 형상의 지지체(10)로 제조한다.Winding step (S20) is made of a
가열단계(S30)는 권취된 부직포 시트를 융점 이상의 온도로 가열하여 상기 복수 겹의 부직포 시트가 일정한 두께로 융착 결합되도록 한다. 일반 PET 부직포보다 낮은 온도(100 ~ 200℃)에서 녹는 LM(Low Melting) PET 섬유를 함유한 부직포를 사용하는 경우 다른 첨가물 없이 열을 가하여 일정한 두께로 권취하는 것이 가능하다.In the heating step S30, the wound nonwoven fabric sheet is heated to a temperature equal to or higher than the melting point so that the plurality of layers of nonwoven fabric sheets are fused and bonded to a predetermined thickness. When using a nonwoven fabric containing LM (Low Melting) PET fibers that melt at a lower temperature (100 to 200 ° C.) than ordinary PET nonwoven fabrics, it is possible to wind them to a constant thickness by applying heat without any other additives.
전기방사 용액 제조단계(S40)에서는 폴리비닐덴플루오라이드(PVDF) 및 유리전이온도가 상기 폴리비닐덴플루오라이드(PVDF)의 유리전이온도와 상이한 고분자를 추가해 전기방사 용액을 제조한다. In the electrospinning solution preparation step (S40), a polyvinylidene fluoride (PVDF) and a glass transition temperature are added to a polymer different from the glass transition temperature of the polyvinyl fluoride (PVDF) to prepare an electrospinning solution.
외부 코팅 단계(S50)는 전기 방사용액을 상기 지지체(10)에 전기 방사하여 상기 지지체(10)의 외부를 코팅한다.External coating step (S50) is electrospinning the electrospinning solution to the
전기방사는 노즐에 용액을 주입하여 노즐 표면에 맺힌 용액의 표면 장력보다 강한 전기 에너지를 노즐에 인가하여 용매를 증발시키면서 나노 섬유를 발생시켜 적층될 콜렉터에 유도시킨다. 이를 위하여 전기 방사용액은 친수성이 가미된 혹은 가미되지 않은 폴리비닐덴플루오라이드(PVDF)를 주 고분자로 한다. 용매 사용에 있어 NMP를 주 용매로 하고 끓는점이 낮은 용매를 추가하여 전기방사 용액을 제조한다. 주 고분자에 유리전이온도가 다른 고분자를 추가하여 혼합 용액을 지지체에 전기방사하며, 특정 라미네이팅 온도에서 압착하여 나노섬유 코팅층과 지지체의 고정력을 강하게 키워 모듈 운전시 물 혹은 공기 역세 운전에 있어서 나노섬유 코팅 층의 탈착 현상이 발생하지 않게 제조한다. Electrospinning injects the solution into the nozzle and applies electrical energy stronger than the surface tension of the solution formed on the nozzle surface to the nozzle to generate nanofibers while evaporating the solvent to induce the collector to be stacked. For this purpose, the electrospinning solution is made of polyvinylidene fluoride (PVDF) with or without hydrophilicity as the main polymer. In the use of a solvent, NMP is used as a main solvent, and a low boiling point solvent is added to prepare an electrospinning solution. Electrospinning the mixed solution onto the support by adding polymers with different glass transition temperatures to the main polymer, compressing it at a specific laminating temperature to increase the fixing force between the nanofiber coating layer and the support, resulting in nanofiber coating in water or air backwashing during module operation It is manufactured so that the desorption phenomenon of the layer does not occur.
전기방사는 전기방사 용액을 시린지(미도시)에 투입한 후, 펌프(미도시)를 이용하여 지지체 상에 5 ~ 15㎕/min의 속도로 토출시키는 방식으로 실시하는 것이 바람직하다. After electrospinning the electrospinning solution into a syringe (not shown), the electrospinning solution is preferably discharged at a rate of 5 to 15 μl / min on a support using a pump (not shown).
전기방사는 방사 전압 : 10 ~ 25kV 및 방사 거리 : 10 ~ 20cm 조건으로 실시하는 것이 바람직하며, 여기서, 방사 거리는 방사 대상물인 지지체와 시린지의 노즐 간의 이격 거리를 의미한다.Electrospinning is preferably carried out under the conditions of a radiation voltage: 10 to 25 kV and a radiation distance: 10 to 20 cm, where the radiation distance means a distance between the support and the nozzle of the syringe.
방사 전압이 10kV 미만일 경우에는 제조 시간이 과도하게 소요되어 제조 비용을 상승시킬 우려가 있을 뿐만 아니라, 균일한 막질 형성에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 방사 전압이 25kV를 초과할 경우에는 효과 상승 대비 비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다. 또한, 방사 거리가 10cm 미만일 경우에는 노즐에 의한 간섭으로 막질 특성이 저하될 우려가 있다. 반대로, 방사 거리가 20cm를 초과할 경우에는 균일한 막을 확보하는데 어려움이 따를 수 있다. If the radiation voltage is less than 10kV, the manufacturing time is excessively increased, which may increase the manufacturing cost, and may cause difficulty in forming a uniform film. On the contrary, when the radiation voltage exceeds 25 kV, it may act as a factor that increases the cost compared to the effect increase, which is not economical. In addition, when the radiation distance is less than 10 cm, there is a fear that the film quality characteristics due to interference by the nozzle. On the contrary, when the spinning distance exceeds 20 cm, it may be difficult to secure a uniform film.
외부 코팅 단계(S50) 과정에서 관형막(100) 외부 표면에 코팅층이 형성되는데, 이 과정에서 코팅층을 지지체(10)에 고정시키기 위해 지지체(10)를 부직포 시트의 융점 이상의 온도로 가열하여 코팅층과 부직포 시트가 일정한 두께로 융착 결합시키는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다.The coating layer is formed on the outer surface of the
도 3은 본 발명에 따른 관형막을 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a tubular membrane according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 관형막(100)은 충진부재(20)의 외경이 상기 지지체(10)의 중공부(12)의 지름보다 작고 지지체(10)의 중공부(12)의 반지름보다 큰 것을 특징으로 한다. 충진부재(20)는 관형막(100)의 역세 과정에서 발생하는 유체의 흐름에 저항을 발생시켜 관형막(100) 전체에 고르게 역세 효과를 나타내게 할 수 있다. 충진부재(20)의 외경이 중공부(12)의 지름과 동일할 경우 하나의 충진부재(12)에 의하여 중공부(12)가 막힐 수 있어 처리수가 중공부(12)를 원활하게 이동하기 어렵고, 충진부재(20)의 외경이 중공부(12)의 반지름보다 작을 경우 복수의 충진부재(20)에 의하여 중공부(12)가 막힐 수 있다. 복수의 충진부재(20)는 일정한 형상으로 형성되며 관형막(100) 내부에 불규칙한 배열로 나열될 수 있다.As shown in FIG. 3, in the
충진부재(20)의 형상은 원 형태, 타원 형태 또는 정다면체 형태일 수 있으며, 역세 과정에서 발생하는 저항의 크기를 조절하기 위하여, 표면에 돌출부 또는 내부에 홈을 형성할 수 있다. 그 외에 충진부재의 형상(20)이 꽈배기 모양이거나, 오목 볼록한 막대기 형상으로 형성될 수도 있다. 또한 충진부재(20)의 소재는 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 활성탄, 이온교환수지, 세라믹볼 중에서 선택된 하나 이상으로 구성되며, 경제성을 고려할 경우 폴리에틸렌(PE, polyethylene) 또는 폴리프로필렌(PP, polypropylene)을 사용하는 것이 바람직하다.The filling
일반적인 관형막의 역세 과정에서는 순간 고압(1㎏/㎠이상)의 역세 시, 채워져 있던 물을 압축 공기 힘으로 순간적으로 밀어 낸 후 공기가 배출되고 이 과정을 일정시간 간격으로 반복할 수 있다. 이때 밀려나온 물이나 공기에 대한 저항이 없을 경우 관형막의 상부에서만 역세효과가 있어 관형막의 상부 및 하부에 고른 역세효과를 위하여 불규칙적으로 계속 저항 값을 주어야 한다. In the general backwashing process of tubular membrane, when backwashing at high pressure (more than 1㎏ / ㎠), the filled water is momentarily pushed out by the compressed air force and then the air is discharged, and this process can be repeated at regular time intervals. At this time, if there is no resistance against the water or air pushed out, there is a backwashing effect only at the upper part of the tubular membrane.
관형막(100) 내부의 중공부(12)에 복수개의 충진부재(20)를 채워줌으로써. 역세 과정에서 관형막(100) 내부를 이동하는 유체와 관형막(100) 내부에 인입된 복수의 충진부재(20)가 충돌하여 저항이 발생한다. 이렇게 발생한 저항으로 인하여 역세 과정에서의 유체가 관형막(100) 상하부 전체로 고르게 분산될 수 있기 때문에 역세과정에서 관형막(100)의 부분적인 역세집중현상을 방지하고 관형막(100)의 전체 구간을 고르게 역세할 수 있는 효과를 갖는다.By filling the plurality of filling
충진부재(20)에 의한 효과를 보다 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The effect of the filling
도 4(a)는 본 발명의 실시예에 따른 관형막의 유량이 좁은 구간을 나타낸 단면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 실시예에 따른 관형막의 유량이 넓은 구간을 나타낸 단면도이다.4 (a) is a cross-sectional view showing a narrow section of the flow rate of the tubular membrane according to an embodiment of the present invention, Figure 4 (b) is a cross-sectional view showing a section of a wide flow rate of the tubular membrane according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4에 도시된 용어를 설명하면 다음과 같다.The terms illustrated in FIGS. 3 and 4 are as follows.
D : 관형막(100)의 내경, 지름D: inner diameter and diameter of the
R : 관형막(100)의 반지름R: radius of the
Amin : 충진부재(20)에 의한 저항의 영향을 적게 받아 역세유속이 가장 빠른 지점(역세단면적이 최소인 지점)Amin: The point where the backwashing flow rate is the fastest due to less influence of the resistance by the filling member 20 (the point where the backwashing cross section area is minimum)
Amax : 충진부재(20)에 의한 저항의 영향을 많이 받아 역세유속이 가장 느린 지점(역세단면적이 최대인 지점)Amax: The point where the backwashing flow rate is the slowest (the point where the backwashing cross section area is the maximum) under the influence of the resistance by the filling
역세 과정에서 사용되는 유체의 유량 Q(㎥/S)과, 유체가 지나가는 관형막 중공부의 단면적 A(㎡) 및 유체의 유속 V(m/sec)의 관계는 다음과 같다.The relationship between the flow rate Q (m 3 / S) of the fluid used in the backwashing process, the cross-sectional area A (m 2) of the hollow portion of the tubular membrane through which the fluid passes, and the flow rate V (m / sec) of the fluid are as follows.
따라서 Amin의 구간은 저항값이 높도록 해야 하나, 처리하고자 하는 유량은 저항 값이 적어야 하므로 대비 0.5m/sec 이하의 단면적을 유지하면서 Amax구간보다 1/2 이하의 유속을 만들기 위하여 단면적을 최소화한다. 즉, Amax의 구간은 Amin의 구간의 단면적보다 2배 이상 유지함으로써 유체의 유속을 느리게 하여 역세 과정에서 발생하는 저항 값을 낮추도록 한다. Amin구간에서는 유체의 순간 유속이 높았다가 Amax구간의 순간 유속이 적음을 반복하도록 하여 각 부분의 저항 값이 다르게 하여 적은 역세유량으로 전체 고른 역세 효과를 볼 수 있다. 이때 관형막(100) 중공부(12)의 최대(Amax) 구간의 단면적과 최소(Amin) 구간의 단면적의 차이는 클수록 유속에 의한 저항값의 차이가 커 역세효과가 좋으며. Amax 구간의 단면적이 Amin 구간의 단면적보다 최소한 2배 이상이 큰 것이 바람직하다.Therefore, the section of Amin should have high resistance value, but the flow rate to be treated should have low resistance value, so the cross-sectional area is minimized to make the flow rate less than 1/2 of the Amax section while maintaining the cross-sectional area of 0.5m / sec or less. . That is, the section of Amax is maintained more than twice the cross-sectional area of the section of Amin to slow the flow rate of the fluid to lower the resistance value generated in the backwashing process. In the Amin section, the instantaneous flow rate of the fluid is high, but the instantaneous flow rate of the Amax section is repeated so that the resistance value of each part is different so that the backwash flow can be seen with even backwash flow. At this time, the larger the difference between the cross-sectional area of the maximum (Amax) section and the minimum (Amin) section of the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관형막을 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a tubular membrane according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명 따른 관형막(100)의 충진부재(20)는 중앙 영역에 상하면이 서로 관통되는 관통홀(21)이 형성되고, 상기 관통홀(21)을 관통 가능하게 형성되고, 상기 복수의 충전부재(20)를 선형으로 연결하는 연결부재(22);를 포함한다.As shown in FIG. 5, the filling
충진부재(20)에 형성되는 관통홀(21)의 크기를 변화시켜 유체와 충진부재(20)의 저항값을 조절할 수 있다. 연결부재(20)는 유체의 흐름에 영향을 줄 수 있는 다양한 형태로 제작될 수 있다. 나선형 연결부재(22)를 이용하여 각 충진부재(20)를 연결하는 경우 유체가 충진부재(20)와 충돌하여 저항이 발생하는 과정에서 와류가 발생되며, 이렇게 발생된 와류는 역세과정에서 유체의 흐름을 관형막(100)의 상하부 전체로 고르게 분산시킬 수 있어 부분적인 역세집중현상을 방지하고 관형막(100)의 전체 구간을 고르게 역세할 수 있는 효과를 갖는다.The resistance of the fluid and the filling
이러한 특징을 갖는 지지체(10) 및 충진부재(20)를 포함한 관형막(100)은 역세 압력이 1 kg/㎤ 이상인 고압 환경 하에서도 운전이 가능하며, 특히 역세 압력이 3 내지 5 kg/㎤인 환경에서 운전이 가능하다.The
도 6은 본 발명에 따른 관형막을 포함하는 관형막 시스템을 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view of a tubular membrane system including a tubular membrane according to the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이 관형막 시스템은 관형막(100)이 2개 이상 설치되고, 상기 관형막(100)의 기공을 통해 관형막(100) 외부에서 관형막(100)의 중공부(12)로 여과되는 피처리액을 통과시켜 배출하는 분리막모듈(200); 상기 분리막모듈(200) 상단에 결합되어 상기 여과되는 피처리액을 배출하기 위한 배출부(300); 상기 분리막모듈(200) 하단에 결합되어 역세용 유체를 공급하는 역세부(400);를 포함한다.As shown in FIG. 6, the tubular membrane system includes two or more
분리막모듈(200)은 관형막(100) 외면에서 내측 방향으로 피처리액이 통과되어 불순물이 여과되도록 하며, 관형막(100)의 중공부(12)를 통하여 여과된 처리수를 배출하게 된다.
배출부(300)는 피처리액을 집수하는 처리수 집수관(310)을 포함하고, 분리막모듈(200) 상단에 결합되어 여과되는 피처리액을 배출한다. 배출부(300)의 최상단에는 역세용 유체를 배출할 수 있도록 상부 방향으로 벤트배관(320)이 설치된다.The
역세부(400)는 역세용 유체를 집수하는 역세 집수관(410)을 포함하고 분리막모듈(200) 하단에 결합되어 역세용 유체를 관형막(100) 내부로 공급한다. 역세집수관(410)은 역세용 유체를 분리막모듈(200)로 공급할 수 있도록 상호 연결되는데, 이 때 분리막모듈(200)과 역세 집수관(410) 간의 간격은 8 내지 15mm의 간격을 유지하도록 하여 역세 유체의 흐름을 원활하게 구성한다. The
관형막 시스템은 피처리액 내에 침지형 및 가압형으로 이용될 수 있으며, 침지형은 일반적으로 사각형태의 모듈로 구성될 수 있으나, 가압형은 사각형태의 모듈이 아닌 원형으로 구성될 수 있다.The tubular membrane system may be used in the liquid to be immersed and pressurized, and the immersion type may be generally composed of a rectangular module, but the pressurized type may be formed in a circular shape rather than a rectangular module.
본 발명의 다른 실시예에 따른 관형막을 포함하는 관형막 시스템의 역세부와 배출부는 분리막모듈의 상하로 다양하게 배치될 수 있다. 분리막모듈을 기준으로 상단에 역세부가 결합되고 하단에 배출부가 결합될 수 있고, 또한 상부와 하부에 모두 배출부가 결합되거나 혹은 상부와 하부에 모두 역세부가 결합될 수도 있다.The back detail and the discharge part of the tubular membrane system including the tubular membrane according to another embodiment of the present invention may be variously arranged up and down of the membrane module. The back tax part may be coupled to the upper part and the discharge part may be coupled to the lower part based on the membrane module, and the discharge part may be coupled to both the upper part and the lower part, or the back tax part may be combined to both the upper part and the lower part.
도 7은 본 발명에 따른 관형막을 포함하는 관형막 시스템의 운전방법을 나타낸다. Figure 7 shows a method of operating a tubular membrane system comprising a tubular membrane according to the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 관형막 시스템의 운전방법은 여과단계(S100), 배출단계(S200), 역세단계(S300)를 포함한다.As shown in FIG. 7, the operation method of the tubular membrane system includes a filtration step S100, a discharge step S200, and a backwashing step S300.
여과단계(S100)는 관형막(100) 외면에서 내측 방향으로 피처리액이 통과되어 불순물이 여과된다.In the filtration step (S100), the to-be-processed liquid passes inward from the outer surface of the
배출단계(S200)는 관형막(100) 중공부(12)를 통해 여과된 피처리액을 흡입 또는 가압수단을 통해 압송하여 배출부(300)로 배출한다. 이후 운전 중의 역세시기를 확인하게 되는데, 역세시기는 정유량운전기준 또는 정압운전기준에 의해 정해질 수 있다.In the discharging step S200, the processing liquid filtered through the
역세단계(S300)는 관형막(100) 중공부(12) 방향으로 3 내지 5 kg/㎤의 압력으로 유체를 주입하여 상기 관형막(100) 표면에 침적된 오염물을 제거한다. 유체가 관형막(100) 내부에서 외부로 유출됨에 따라 막표면 및 막공극에 걸려있던 오염물질이 떨어지게 된다. 이 과정에서 유체가 상기 관형막(100) 내부에 인입된 복수의 충진부재(20)와 충돌하여 저항이 발생한다. 이렇게 발생한 저항으로 인하여 역세과정에서의 유체가 고르게 분산될 수 있기 때문에 부분적인 역세집중현상을 방지하고 관형막(100)의 전체구간을 고르게 역세할 수 있는 효과를 갖는다. The backwashing step (S300) removes contaminants deposited on the surface of the
또한 역세단계(S300)에서 막의 클리닝이 필요할 때 역세 집수부에 클리닝 약품을 역세펌프를 이용하여 투입하는 과정을 더 포함할 수 있으며, 이를 통하여 클리닝 시간을 단축시킬 수 있다. 역세단계(S300)에서 상부로 이송된 역세유체는 배출부(300)의 최상단에 벤트배관(320)과 연결되어 배출되고, 이후 다시 여과단계(S100)와 배출단계(S200) 및 역세단계(S300)의 순으로 공정이 반복된다.In addition, when cleaning the membrane in the backwashing step (S300) may further include the step of introducing the cleaning chemicals to the backwashing collecting unit using a backwash pump, thereby reducing the cleaning time. The backwashing fluid transferred to the upper part in the backwashing step (S300) is discharged by being connected to the
앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 피처리액을 정수하기 위한 분리막 모듈을 관형막으로 구성함으로써, 피처리액이 배출되는 관형막의 중공부를 공기 또는 물로 이루어진 압력유체가 역방향으로 분출되는 역세척 유로로 이용할 수 있고, 이로서 관형막 표면에 침적된 오염물은 물론 관형막의 미세기공에 끼어있는 불순물의 미립자까지도 쉽게 제거할 수 있다.According to the present invention as described above, the membrane module for purifying the liquid to be treated may be configured as a tubular membrane, so that the hollow portion of the tubular membrane from which the liquid to be treated is discharged may be used as a backwash flow path in which a pressure fluid made of air or water is ejected in a reverse direction. As a result, it is possible to easily remove contaminants deposited on the surface of the tubular membrane as well as fine particles of impurities contained in the micropores of the tubular membrane.
또한 마크로필터의 기공의 크기가 크기 때문에 발생할 수 있는 불순물에 의한 기공의 막힘 현상을 극복하기 위해 역세 과정에서 지속적으로 여과기능을 가능하도록 하는 효과를 갖는다. In addition, the macro filter has the effect of enabling the filtration function continuously in the backwashing process to overcome the clogging of the pores due to impurities caused by the large size of the pores.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. The scope of protection should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 지지체
11: 기공 12: 중공부
20: 충진부재
21: 관통홀 22: 연결부재
100: 관형막
200: 분리막모듈
300: 배출부 310: 처리수 집수관
320: 벤트배관
400: 역세부 410: 역세 집수관10: support
11: pore 12: hollow part
20: Filling member
21: through hole 22: connecting member
100: tubular membrane
200: membrane module
300: discharge portion 310: treated water collection pipe
320: vent piping
400: backwash 410: backwash collection
Claims (13)
상기 지지체(10)의 내부에 인입되는 복수의 충진부재(20);를 포함하고
상기 충진부재(20)의 외경이 상기 지지체(10)의 중공부(12)의 지름보다 작고 상기 지지체(10)의 중공부(12)의 반지름보다 크며
상기 충진부재(20)는 원 형태, 타원 형태 또는 정다면체 형태이고, 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 활성탄, 이온교환수지, 세라믹볼 중에서 선택된 하나 이상의 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 관형막(100)
A cylindrical support 10 including a hollow portion 12 formed on the outer circumferential surface thereof with pores 11 having a diameter of 1 to 10 micrometers and having an upper and lower surface penetrated therein;
And a plurality of filling members 20 drawn into the support 10.
The outer diameter of the filling member 20 is smaller than the diameter of the hollow portion 12 of the support 10 and larger than the radius of the hollow portion 12 of the support 10
The filling member 20 has a circular shape, an elliptic shape or a regular polyhedron shape, and is composed of one or more materials selected from polyethylene (PE, polyethylene), polypropylene (PP, polypropylene), activated carbon, ion exchange resin, and ceramic balls. Tubular membrane (100)
상기 충진부재(20)는 중앙 영역에 상하면이 서로 관통되는 관통홀(21)이 형성되고,
상기 관통홀(21)을 관통 가능하게 형성되고, 상기 복수의 충전부재(10)를 선형으로 연결하는 연결부재(22);를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형막(100)
The method according to claim 1,
The filling member 20 has a through hole 21 through which the upper and lower surfaces penetrate each other in the central region,
And a connecting member 22 formed to penetrate the through-hole 21 and linearly connecting the plurality of filling members 10 to the tubular membrane 100.
상기 지지체(10)의 내경의 크기는 6 내지 8mm이고, 외경의 크기는 7 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 관형막(100)
The method according to claim 1,
The inner diameter of the support 10 is 6 to 8mm, the outer diameter of the tubular membrane 100, characterized in that 7 to 10mm.
상기 지지체(10) 및 상기 충진부재(20)는 투입 역세 압력이 3 내지 5 kg/㎤인 환경에서 운전이 가능한 것을 특징으로 하는 관형막(100)
The method according to claim 1,
The support 10 and the filling member 20 may be operated in an environment in which the backwash pressure is 3 to 5 kg / cm 3.
상기 피처리액을 집수하는 처리수 집수관(310)을 포함하고, 상기 분리막 모듈(200) 상단에 결합되어 상기 여과되는 피처리액을 배출하기 위한 배출부(300) ;
역세용 유체를 집수하는 역세 집수관(410)을 포함하고, 상기 분리막모듈(200) 하단에 결합되어 역세용 유체를 공급하는 역세부(400)를 포함하며
상기 배출부(300)는 최상단에 상기 역세용 유체를 배출할 수 있도록 상부 방향으로 벤트배관(320)을 포함하며
상기 분리막모듈(200)과 상기 역세 집수관(410)이 8 내지 15 mm 의 간격을 유지하며 연결되는 것을 특징으로 하는 관형막 시스템
At least two tubular membranes 100 according to any one of claims 1, 2, 4, and 7 are installed, and the tubular membrane 100 outside the tubular membrane 100 through the pores 11 of the tubular membrane 100. Separation membrane module 200 for discharging by passing through the liquid to be filtered to the inner hollow portion 12;
A discharge part 300 including a treated water collecting pipe 310 for collecting the to-be-processed liquid and coupled to an upper end of the separation membrane module 200 to discharge the to-be-processed liquid to be filtered;
And a backwashing water collection pipe 410 for collecting backwashing fluid, and a backwashing unit 400 coupled to the bottom of the separator module 200 to supply a backwashing fluid.
The discharge unit 300 includes a vent pipe 320 in the upper direction to discharge the backwashing fluid at the top end
Tubular membrane system, characterized in that the separation membrane module 200 and the backwashing water collecting pipe 410 is maintained at a distance of 8 to 15 mm
상기 관형막(100)의 중공부(12)를 통해 여과된 피처리액을 압송하여 배출부(300)로 배출하는 배출단계(S200) ;
역세부(400)에서 상기 관형막(100)의 중공부(12) 방향으로 3 내지 5 kg/㎠ 의 압력으로 유체를 주입하여 상기 관형막(100) 표면에 침적된 오염물을 제거하는 역세단계(S300) 를 포함하고
상기 역세단계는 상기 유체가 상기 관형막(100) 내부에 인입된 복수의 충진부재(20)와 충돌하여 저항이 발생하는 것을 특징으로 하는 관형막 시스템 운전방법
A filtration step (S100) in which impurities are filtered by passing the liquid to be treated inward from the outer surface of the tubular membrane 100 according to any one of claims 1, 2, 4, and 7;
A discharge step (S200) of discharging the to-be-processed liquid filtered through the hollow part 12 of the tubular membrane 100 to the discharge part 300;
A backwashing step of removing contaminants deposited on the surface of the tubular membrane 100 by injecting a fluid at a pressure of 3 to 5 kg / cm2 toward the hollow portion 12 of the tubular membrane 100 in the backwashing unit 400 ( S300)
The backwashing step is a method of operating a tubular membrane system, characterized in that the resistance is generated by the fluid collides with the plurality of filling member 20 introduced into the tubular membrane (100).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190010417A KR102014105B1 (en) | 2019-01-28 | 2019-01-28 | Tubular Macrofiltration Membrane |
Applications Claiming Priority (1)
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