KR102115106B1 - 중공사막 모듈 및 그 세정 방법 - Google Patents

Abstract

중공사막 모듈 (10) 은, 다발형상의 복수의 중공사막 (14) 을 갖는 중공사막 다발 (15) 과, 중공사막 다발 (15) 이 수용되는 내부 공간 (S1) 이 형성된 하우징 (13) 과, 내부 공간 (S1) 에 중공사막 (14) 의 세정용 기체를 분산시키는 기체 공급부 (2) 를 구비한다. 내부 공간 (S1) 은, 중공사막 (14) 의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간 (S11) 과, 중공사막 (14) 의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간 (S12) 을 갖는다. 기체 공급부 (2) 에는, 상부 공간 (S11) 의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 관용 통기공 (54A, 54B) (상측 기체 공급부) 과, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 산기용 통기공 (43) (하측 기체 공급부) 이 형성되어 있다.

Description

중공사막 모듈 및 그 세정 방법

본 발명은 중공사막 모듈 및 그 세정 방법에 관한 것이다.

종래 수중 (水中) 의 불순물을 제거하는 물 처리에 있어서, 다발형상의 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 모듈이 사용되고 있다. 물 처리의 여과 공정에서는, 중공사막 모듈에 형성된 원수 (原水) 입구를 통해서 원수 (여과 전의 물) 가 모듈 내에 공급되고, 막을 통과한 여과수가 모듈에 형성된 여과수 출구를 통해서 모듈 외로 배출된다.

중공사막 모듈에서는, 물 처리의 여과 공정이 실시되면, 수중으로부터 제거된 물질 (부유 오탁 물질 (SS：Suspended Solids)) 이 막 표면에 퇴적한다. 이와 같이, 막 표면에 퇴적한 부유 오탁 물질을 효율적으로 제거하는 것은 중요한 과제의 하나이다.

일반적으로, 부유 오탁 물질의 제거는, 소위 역세 (逆洗) (역압 세정) 에 의해 실시된다. 역세 공정에서는, 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 막으로부터 띄우기 위해서, 여과 공정과는 반대 방향의 유체의 흐름이 모듈 내에 형성된다. 즉, 여과수 출구를 통해서 기체나 액체 등의 유체가 모듈 내에 공급되고, 막을 통과한 유체가 원수 입구를 통해서 모듈 외로 배출된다.

이와 같이, 역세 공정이 실시됨으로써 막 표면으로부터 부분적으로 뜬 상태가 된 부유 오탁 물질은, 그 후, 버블링 공정이 실시됨으로써 막 표면으로부터 벗겨져 떨어진다. 이 버블링 공정에서는, 모듈 내에 물이 충전된 상태에서 공기가 공급되고, 공급된 공기의 기포에 의해 막이 흔들림으로써, 막 표면의 부유 오탁 물질이 벗겨져 떨어진다. 하기 특허문헌 1 및 2 에는, 버블링 공정에 있어서 모듈 내에 공기를 분산시키기 위한 구성을 구비한 중공사막 모듈이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1 의 중공사막 모듈에서는, 중공사막의 하단보다 하방에 급기 헤더 및 공기 분산기가 형성되어 있고, 급기 헤더로부터 공급된 공기가 공기 분산기에 의해 분산 유도된다. 하기 특허문헌 2 에서는, 중공사막 다발의 중앙에 배치된 파이프의 하부 측면에 세공 (細孔) 이 형성되어 있고, 당해 세공으로부터 하우징 내에 공기가 공급된다.

하기 특허문헌 1 에서는, 중공사막의 하단보다 하방에 급기 헤더 및 공기 분산기가 형성되어 있고, 당해 공기 분산기에 의해 중공사막의 하단측에서 기체가 분산된다. 이 경우, 중공사막의 하단으로부터 상승하는 기체에 의해 버블링이 실시되지만, 하단에 있어서는 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 제거할 수 있는 한편, 상단에 있어서는 제거 효과가 불충분해진다.

또 하기 특허문헌 2 에서는, 중공사막의 하단 근방에 위치하는 세공으로부터 버블링용 기체를 공급하는 구조로 되어 있다. 그 때문에, 하기 특허문헌 1 과 마찬가지로, 중공사막의 하단에 있어서는 부유 오탁 물질을 제거할 수 있는 한편, 상단에 있어서는 충분히 제거할 수 없다. 따라서, 종래의 중공사막 모듈에서는, 버블링 공정에 있어서 중공사막의 전체에 걸쳐 막 표면을 세정하는 것이 곤란하였다.

일본 공개특허공보 평11-33367호 일본 공개특허공보 평7-136469호

본 발명의 목적은, 버블링 공정에 있어서 중공사막 전체를 세정하는 것을 가능하게 하는 중공사막 모듈 및 그 세정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 관련된 중공사막 모듈은, 외압 여과식 중공사막 모듈로서, 다발형상의 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발이 수용되는 내부 공간이 형성된 하우징과, 상기 내부 공간에 중공사막의 세정용 기체를 분산시키는 기체 공급부를 구비한다. 상기 내부 공간은, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간과, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간을 갖는다. 상기 기체 공급부에는, 상기 상부 공간의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시키는 상측 기체 공급부와, 상기 하부 공간보다 하측의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시키는 하측 기체 공급부가 형성되어 있다.

본 발명의 다른 국면에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법은, 다발형상의 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발이 하우징의 내부 공간에 수용된 구성의 외압 여과식 중공사막 모듈에 있어서, 충수 (充水) 된 상기 내부 공간에 기체를 분산시켜 상기 중공사막을 세정하는 중공사막 모듈의 세정 방법이다. 상기 내부 공간은, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간과, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간을 갖는다. 상기 중공사막 모듈의 세정 방법은, 상기 하부 공간보다 하측의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시킴으로써 상기 중공사막을 세정하는 하측 버블링 공정과, 상기 하측 버블링 공정이 실시된 후, 상기 상부 공간의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시킴으로써 상기 중공사막을 세정하는 상측 버블링 공정을 구비한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 여과 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 중공사막 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은, 상기 중공사막 모듈에 구비된 산기 (散氣) 부재의 평면 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 도 3 중의 선분 IV-IV 를 따른 산기 부재의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 2 중의 선분 V-V 를 따른 도수관 (導水管) 의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 도 2 중의 영역 VI 에 있어서의 도수관의 확대도이다.
도 7 은, 상기 여과 장치의 기본적인 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 중공사막 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 발명의 실시형태 3 에 있어서의 중공사막 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10 은, 본 발명의 실시형태 3 에 있어서의 산기 부재의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11 은, 본 발명의 실시형태 4 에 있어서의 여과 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 발명의 실시형태 4 에 있어서의 중공사막 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 본 발명의 실시형태 5 에 있어서의 중공사막 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14 는, 본 발명의 실시형태 5 의 변형예에 있어서의 도수관의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 15 는, 본 발명의 실시형태 6 에 있어서의 도수관의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 16 은, 본 발명의 그 외 실시형태에 있어서의 도수관의 구성을 나타내는 도면이다.
도 17 은, 본 발명의 실시형태 7 의 중공사막 모듈의 세정 방법에 있어서의 여과 장치의 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.
도 18 은, 본 발명의 실시형태 7 의 중공사막 모듈의 세정 방법에 있어서의 향류 (向流) 버블링 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 는, 하우징 내에 있어서 액면이 내려가는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 20 은, 하우징 내에 있어서 액면이 내려가는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 21 은, 하우징 내에 있어서 액면이 내려가는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 22 는, 본 발명의 실시형태 7 의 변형예에 있어서의 여과 장치의 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.
도 23 은, 본 발명의 실시형태 8 의 중공사막 모듈의 세정 방법에 있어서의 여과 장치의 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.
도 24 는, 본 발명의 실시형태 9 의 중공사막 모듈의 세정 방법에 있어서의 여과 장치의 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.
도 25 는, 본 발명의 실시형태 10 의 중공사막 모듈의 세정 방법에 있어서의 여과 장치의 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.
도 26 은, 본 발명의 실시형태 10 의 변형예에 있어서의 여과 장치의 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.
도 27 은, 본 발명의 실시형태 10 의 변형예에 있어서의 여과 장치의 운전 프로그램을 나타내는 도면이다.

이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

(실시형태 1)

[여과 장치, 중공사막 모듈]

먼저, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 중공사막 모듈 (10) 을 구비한 여과 장치 (1) 의 구성에 대해, 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명한다. 도 1 은, 여과 장치 (1) 의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 2 는, 중공사막 모듈 (10) 의 구성을 나타내는 개략도이다.

여과 장치 (1) 는, 중공사막의 외표면측에 원액을 공급하고, 내표면측으로부터 여과액을 취출하는 외압 여과식 장치이다. 여과 장치 (1) 는, 외압 여과식 중공사막 모듈 (10) 과, 송액 펌프 (20) 와, 에어 컴프레서 (30) 와, 이들을 접속하는 배관 및 당해 배관에 형성된 개폐 밸브와, 제어 장치 (40) 를 갖는다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 중공사막 모듈 (10) 은, 복수의 중공사막 (14) 이 상단 (14B) 에 있어서 고정 부재 (3) 에 의해 다발형상으로 고정된 중공사막 다발 (15) 과, 중공사막 다발 (15) 이 수용되는 내부 공간 (S1) 이 형성된 하우징 (13) 과, 하우징 (13) 내에 원수를 도입하기 위한 도수관 (관 부재) (5) 과, 하우징 (13) 내에 공급된 기체를 분산시키기 위한 산기 부재 (4) 를 갖는다.

중공사막 다발 (15) 은, 복수의 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 이 개구한 상태에서 고정 부재 (3) 에 의해 고정되고, 하단 (14A) 이 1 개씩 고정되지 않는 상태에서 봉지 (封止) 된 편단 (片端) 프리 타입이다. 고정 부재 (3) 는, 복수의 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 을 수속 고정시킨다. 고정 부재 (3) 는, 중공사막 (14) 을 여과막으로서 기능시키기 위해서, 하우징 (13) 내의 공간을 원수측의 내부 공간 (S1) 과 여과액 측의 공간 (S2) 으로 액밀하게 나눈다. 고정 부재 (3) 에는, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 폴리우레탄 수지 등의 열경화성 수지가 사용된다. 중공사막 다발 (15) 과 고정 부재 (3) 의 접착 방법으로는, 원심 접착법, 정치 (靜置) 접착법 등이 있다.

중공사막 (14) 의 소재로는, 각종 재료를 사용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리불화비닐리덴, 폴리술폰, 아세트산셀룰로오스, 폴리비닐알코올 및 폴리에테르술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류를 포함하고 있는 것이 바람직하고, 막 강도나 내약품성의 관점에서 폴리불화비닐리덴 (PVDF) 이 보다 바람직하다.

중공사막 (14) 은, 친수화 되어 있는 것이 바람직하다. 중공사막 (14) 은, 0.1 중량％ 이상 10 중량％ 이하의 친수성 수지를 함유함으로써, 친수화되어 있다. 친수성 수지로는, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로오스에스테르, 에틸렌-비닐알코올, 폴리비닐알코올 등의 수지를 사용할 수 있지만, 친수성이 높다는 관점에서 폴리비닐알코올이 특히 바람직하다.

중공사막 (14) 은, 아세탈화에 의해 고온의 물에 대하여 불용성으로 알려져 있는 것이 바람직하다. 아세탈화함으로써, 추출 처리시 및 실제 사용시에 있어서의 친수성 수지의 과도한 용출을 방지할 수 있다. 아세탈화는, 알데히드 화합물을 함유하는 산 수용액 중에서 중공사막 (14) 을 처리함으로써 실시할 수 있다. 알데히드로는, 포름알데히드, 글리옥살, 글루타르알데히드, 말론디알데히드, 노난디알 등의 알데히드를 사용할 수 있다. 또 산으로는, 황산, 염산, 질산 등의 강산을 사용하는 것이 바람직하다.

중공사막 (14) 은, 순수 투과 속도가 하기의 식을 만족하는 불화비닐리덴계 수지 다공 중공사막인 것이 바람직하다.

(FLUXd/FLUXw) × 100 ≥ 40.0

상기의 식에 있어서, 「FLUXd」 는, 건조 중공사막의 순수 투과 속도 (L/㎡/hr/98 ㎪) 를 나타내고, 「FLUXw」 는, 습윤 중공사막의 순수 투과 속도 (L/㎡/hr/98 ㎪) 를 나타낸다.

중공사막 모듈 (10) 에서는, 2 차측으로부터 공기에 의한 가압 세정이 실시된다. 여기서, 중공사막 (14) 의 순수 투과 속도가 상기의 식의 범위를 만족하지 않는 경우에는, 막이 건조되고, SS 배출성이 저하되는 경우가 있다. 즉, (FLUXd/FLUXw) × 100 이 40 보다 작은 경우에는, 반복 사용하는 동안에 중공사막 (14) 이 건조되어 버린다. 그리고, 건조된 막 부분에는 물이 투과하지 않게 되기 때문에 여과 기능이 상실되고, 한편으로 여과 기능을 갖는 막 부분에 대한 부하가 커지고, 배출 성능이 저하되는 경향이 있다.

중공사막 (14) 은, 막간 차압 0.1 ㎫ 에 있어서의 투수량이 1000 ∼ 40000 ℓ/㎡/시 인 것이 바람직하고, 1000 ∼ 30000 ℓ/㎡/시 인 것이 보다 바람직하고, 1000 ∼ 20000 ℓ/㎡/시 인 것이 더욱 바람직하다. 투수량이 지나치게 적으면, 투과 성능이 떨어지는 경향이 있다. 한편 투수량이 지나치게 많으면, 분획 특성이 저하되는 경향이 있다. 따라서, 투수량을 상기 범위 내로 함으로써, 투과 성능 및 분획 특성이 보다 우수한 중공사막 (14) 을 얻을 수 있다.

중공사막 (14) 의 투수량은, 이하와 같이 하여 측정할 수 있다. 먼저, 유효막 길이가 20 ㎝ 인 중공사막 (14) 을 20 개 묶은 중공사막 모듈 (10) 이 제조된다. 이 때, 중공형상의 상단 (14B) 이 고정 부재 (3) 에 관통되고, 한편 하단 (14A) 의 중공부가 에폭시계 수지에 의해 봉지된다. 이 중공사막 모듈 (10) 을 사용하여, 중공사막 (14) 의 외주면측으로부터 순수가 여과되고, 상단 (14B) 의 내주면측으로부터 여과수가 얻어진다. 이 때, 막간 차압이 0.1 ㎫ 가 되도록 조정되고, 그 때 얻어진 투과 성능을 막간 차압 0.1 ㎫ 에 있어서의 중공사막 (14) 의 투수량으로서 측정할 수 있다.

중공사막 모듈 (10) 은, 외압 여과식의 것이며, 막 분리 처리의 조건이나 요구되는 성능에 따라서 외압 전체량 여과식 또는 외압 순환 여과식이어도 된다. 막 수명의 점에서는, 여과막의 표면 세정을 동시에 실시할 수 있는 외압 순환 여과식이 바람직하고, 설비의 단순함, 설치 비용, 운전 비용의 점에서는 외압 전체량 여과식이 바람직하다.

중공사막 다발 (15) 은, 중공사막 (14) 의 개수가 많아짐에 따라서 모듈당 막 면적이 높아지기 때문에, 여과 유량을 높게 하여 운전할 수 있지만, 한편으로 세정시에 있어서의 부유 오탁 물질의 배출 효율이 저하된다. 그 때문에, 중공사막 (14) 의 외경 di (m), 중공사막 (14) 의 개수 n (개) 및 하우징 (13) 의 단면적 S (㎡) 에 의해 계산되는 막 충전율 100πndi²/4S (％) 가 10 ∼ 60 ％ 인 것이 바람직하고, 20 ∼ 50 ％ 인 것이 보다 바람직하다.

하우징 (13) 은, 상면 (13A) 및 하면 (13C) 과, 이들을 접속하는 측면 (13B) 을 갖는 통 형상으로 이루어진다. 하우징 (13) 은 중공사막 다발 (15) 이 수용되는 내부 공간 (S1) 을 갖고, 당해 내부 공간 (S1) 은 중공사막 (14) 의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간 (S11) 과, 중공사막 (14) 의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간 (S12) 으로 나뉘어진다.

하우징 (13) 의 상면 (13A) 에는, 여과액을 취출하기 위한 여과액 배관 (51) 이 접속되고, 당해 여과액 배관 (51) 에는 여과액 출구 (52) 및 여과액측 기체 입구 (53) 가 형성되어 있다. 측면 (13B) 에 있어서 고정 부재 (3) 의 바로 아래에는, 내부 공간 (S1) 내의 기체를 계외로 배출하기 위한 기체 발출구 (11) 가 형성되어 있다. 기체 발출구 (11) 는, 상부 공간 (S11) 의 개구부이다. 측면 (13B) 에 있어서 하면 (13C) 의 바로 위에는, 내부 공간 (S1) 내의 액체를 계외로 배출하기 위한 드레인 발출구 (12) 가 형성되어 있다. 하면 (13C) 의 중앙 근방에는, 내부 공간 (S1) 내에 기체를 공급하기 위한 산기용 기체 입구 (7) 가 형성되어 있다.

기체 발출구 (11) 에는 기체 발출 배관 (61) 이 접속되고, 이것을 통해서 하우징 (13) 내의 기체가 계외로 배출된다. 기체 발출 배관 (61) 에는 기체 배출구 밸브 (62) 가 형성되고, 이것을 열음으로써 하우징 (13) 내로부터 기체가 빼내어진다. 또, 드레인 발출구 (12) 에는 드레인 배관 (41) 이 접속되고, 이것을 통해서 하우징 (13) 내의 액체가 밖으로 배출된다. 드레인 배관 (41) 에는 원액 배출구 밸브 (42) 가 형성되고, 이것을 열음으로써 하우징 (13) 으로부터 액체가 배출된다.

하우징 (13) 의 재질로는, SUS, 변성 PPE, 폴리염화비닐, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, ABS 수지 등이 사용된다. 하우징 (13) 의 내면에 고정 부재 (3) 가 접착 고정됨으로써, 소위 일체형 모듈이 구성되어 있어도 된다. 또, 고정 부재 (3) 의 외주부에 O-링이나 패킹 등이 장착되고, 고정 부재 (3) 가 하우징 (13) 에 대하여 착탈 가능하고 또한 액밀하게 장착되어 있어도 된다. 이 경우, 고정 부재 (3) 를 떼어내어 중공사막 다발 (15) 을 교환하고, 하우징 (13) 을 반복 사용할 수 있다.

도수관 (5) 은, 하우징 (13) 의 하면 (13C) 중앙을 관통함과 함께 상면 (13A) 을 향해 연장되는 자세로 배치되고, 상단이 고정 부재 (3) 에 접속되어 있다. 도수관 (5) 은, 하단측에 원액 입구 (9) 가 형성되고, 또한 측면에 도수관용 기체 입구 (8) 가 형성되어 있다. 도수관 (5) 에 의하면, 원액 입구 (9) 로부터 도입된 여과 전의 원수만을 하우징 (13) 내에 공급할 수 있고, 또 도수관용 기체 입구 (8) 로부터 도입된 기체만을 하우징 (13) 내에 공급할 수 있고, 또 원수 및 기체의 양방을 하우징 (13) 내에 공급할 수 있다.

산기 부재 (4) 는, 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 내에 공급된 기체를, 중공사막 다발 (15) 의 직경 방향으로 퍼지도록 분산시키기 위한 부재이다. 산기 부재 (4) 는, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에 배치되어 있고, 중앙부에 도수관 (5) 이 관통하고 있다. 도수관 (5) 및 산기 부재 (4) 의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.

송액 펌프 (20) 는, 원액 도입 배관 (21) 을 통해서 도수관 (5) 의 원액 입구 (9) 에 접속되어 있다. 원액 도입 배관 (21) 에는, 배관 내에 있어서의 원액의 유통 및 차단을 전환하는 원액 도입 밸브 (22) 가 형성되어 있다. 송액 펌프 (20) 는, 원액 도입 배관 (21) 을 통해서 도수관 (5) 내에 원액을 공급한다.

에어 컴프레서 (30) 는, 제 1 기체 도입 배관 (31) 을 통해서 여과액측 기체 입구 (53) 에 접속되고, 제 2 기체 도입 배관 (32) 을 통해서 산기용 기체 입구 (7) 에 접속되고, 제 3 기체 도입 배관 (33) 을 통해서 도수관용 기체 입구 (8) 에 접속되어 있다. 제 1 기체 도입 배관 (31) 에는 배관 내에 있어서의 기체의 유통 및 차단을 전환하는 제 1 기체 도입 밸브 (34) 가 형성되고, 제 2 및 제 3 기체 도입 배관 (32, 33) 에도 동일하게 제 2 및 제 3 기체 도입 밸브 (35, 36) 가 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 도수관 (5) 에 대한 기체 공급 수단으로서의 제 3 기체 도입 배관 (33) 및 제 3 기체 도입 밸브 (36) 와, 산기 부재 (4) 에 대한 기체 공급 수단으로서의 제 2 기체 도입 배관 (32) 및 제 2 기체 도입 밸브 (35) 가 따로 따로 형성되어 있다.

제어 장치 (40) 는, 송액 펌프 (20) 및 에어 컴프레서 (30) 의 구동을 제어하고, 또한 각 밸브의 개폐 동작을 제어한다. 제어 장치 (40) 는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터 등에 의해 구성되어 있다. 제어 장치 (40) 는, 여과 프로세스에 있어서 순차 실행되는 각 공정 (충수, 여과, 역세, 버블링, 배수 등) 의 시퀀스 정보가 격납된 기억부와, 당해 순서 정보에 따라서 각 장치의 구동 및 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 갖는다.

[산기 부재, 도수관]

다음으로, 산기 부재 (4) 및 도수관 (5) 의 상세한 구조에 대해, 도 2 ∼ 도 5 를 참조하여 설명한다. 도 3 은, 산기 부재 (4) 의 평면 구조를 나타내고 있다. 도 4 는, 도 3 중의 선분 IV-IV 를 따른 산기 부재 (4) 의 단면 구조를 나타내고 있다. 도 5 는, 도 2 중의 선분 V-V 을 따른 도수관 (5) 의 단면 구조를 나타내고 있다. 상기 중공사막 모듈 (10) 은, 하우징 (13) 의 내부 공간 (S1) 에 중공사막 (14) 의 세정용 기체 (예를 들어 공기) 를 분산시키는 기체 공급부 (2) 를 갖고, 당해 기체 공급부 (2) 는, 산기 부재 (4) 와 도수관 (5) 을 갖는다.

산기 부재 (4) 는, 중공사막 (14) 의 하단 (14A) 보다 하측에 배치되어 있다. 산기 부재 (4) 는, 중공사막 다발 (15) 의 직경 방향으로 퍼진 형상을 갖고, 주연부 (周緣部) 가 중공사막 다발 (15) 보다 직경 방향 외측에 위치하고 있다. 산기 부재 (4) 에는, 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키기 위한 복수의 산기용 통기공 (43) 이 직경 방향으로 간격을 띄우고 형성되어 있다.

산기 부재 (4) 는, 중공사막 다발 (15) 의 직경 방향으로 퍼진 형상을 갖고, 복수의 산기용 통기공 (43) 이 형성된 원판상의 본체부 (44) 와, 본체부 (44) 의 주연부에 접속된 둘레벽부 (47) 와, 본체부 (44) 의 하면에 접속된 원통상의 기체 받이부 (45) 를 갖고, 이들이 일체로 형성되어 있다.

산기용 통기공 (43) 은, 본체부 (44) 를 두께 방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 산기용 통기공 (43) 은, 본체부 (44) 의 직경 방향 및 둘레 방향으로 서로 간격을 띄우고 형성되어 있고, 그 일부는 중공사막 다발 (15) 보다 직경 방향 외측에 위치하고 있다. 이에 따라, 중공사막 다발 (15) 에 대하여 직경 방향으로 넓은 범위에서 기체를 분산시킬 수 있다. 또 본체부 (44) 에는, 도수관 (5) 이 관통하는 관통공 (44A) 이 중앙에 형성되어 있다. 또한, 본체부 (44) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같은 원판상의 것에 한정되지 않고, 각종 형상의 것이어도 된다.

기체 받이부 (45) 는, 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 내에 공급된 기체를 일시적으로 수용하기 위한 부분이다. 기체 받이부 (45) 는, 통 형상을 갖고, 상단 (일방단) 이 본체부 (44) 의 하면에 접속됨과 함께, 하단 (타방단) 측에 기체의 받이구 (45A) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기체 받이부 (45) 는, 상단에서 하단을 향해 내경이 대략 일정해지도록 구성되어 있다. 기체 받이부 (45) 는, 도수관 (5) 의 외경보다 내경이 크고, 도수관 (5) 의 외주면과의 사이의 간극에 있어서 기체를 수용한다.

기체 받이부 (45) 는, 산기용 기체 입구 (7) 보다 직경 방향 외측에 위치하고, 이에 따라 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 내에 공급된 기체를 통 내에 수용할 수 있다. 또 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기체 받이부 (45) 의 하단과 하우징 (13) 하벽의 사이에는 간극이 형성되어 있고, 하우징 (13) 내의 액체가 당해 간극을 유통할 수 있다. 이에 따라, 하우징 (13) 의 하부에 있어서의 액고임을 방지할 수 있다.

기체 받이부 (45) 의 상단측의 부위에는, 복수의 분산공 (46) 이 둘레 방향으로 간격을 띄우고 형성되어 있다. 분산공 (46) 은, 기체 받이부 (45) 를 관통하도록 형성되어 있다. 분산공 (46) 에 의해, 기체 받이부 (45) 에 수용된 기체를 당해 기체 받이부 (45) 보다 직경 방향 외측으로 방출하고, 산기용 통기공 (43) 으로 유도할 수 있다. 분산공 (46) 은, 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있어도 되고, 상이한 간격으로 형성되어 있어도 된다.

둘레벽부 (47) 는, 본체부 (44) 의 주연부로부터 하방으로 연장되는 통 형상을 갖는다. 둘레벽부 (47) 에 의해, 분산공 (46) 으로부터 기체 받이부 (45) 의 외측으로 방출된 기체가, 본체부 (44) 보다 외측으로 퍼지는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 산기용 통기공 (43) 으로부터 기체가 분산되기 전에 있어서, 본체부 (44) 의 하면에 기체를 머무르게 할 수 있다.

산기 부재 (4) 에 의하면, 버블링 공정에 있어서, 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 내에 공급된 기체를 기체 받이부 (45) 에 의해 일시적으로 수용한 후, 분산공 (46) 으로부터 외측으로 방출하고, 그 후 산기용 통기공 (43) 으로부터 하부 공간 (S12) 에 분산시킬 수 있다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 산기용 통기공 (43) 이, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 하측 기체 공급부로서 기능한다.

도수관 (5) 은, 중공사막 다발 (15) 의 중심을 상하 방향으로 연장하도록 배치되어 있다. 도수관 (5) 은, 원통 형상으로 이루어지지만, 특별히 한정되지 않는다. 도수관 (5) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 산기 부재 (4) (본체부 (44)) 를 관통하고, 하단이 임의의 시일 부재 (도시되지 않음) 를 통해서 원액 도입 배관 (21) (도 1) 에 고정되어 있다. 또 도수관 (5) 의 고정 방법은 이것에 한정되지 않고, 본체부 (44) 의 상면보다 상방으로 돌출하는 별도 배관이 형성되고, 당해 돌출 부분이 도수관 (5) 의 내측에 위치하도록 도수관 (5) 이 본체부 (44) 의 상면에 실려도 된다.

도수관 (5) 에 있어서 본체부 (44) 의 상면보다 상측에 돌출한 부위에는, 길이 방향 전체에 걸쳐 복수의 관용 통기공 (54) 이 간격을 띄우고 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 도수관 (5) 에 있어서 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위에 복수의 관용 통기공 (54) 이 서로 간격을 띄우고 형성되고, 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위에도 복수의 관용 통기공 (54) 이 서로 간격을 띄우고 형성되어 있다. 이들 관용 통기공 (54) 에 의해, 버블링용 기체를 하우징 (13) 내에 공급할 수 있고, 또 중공사막 (14) 에 의해 여과되는 원수를 하우징 (13) 내에 공급할 수 있다. 또한, 관용 통기공 (54) 은, 길이 방향으로 등간격으로 형성되어 있어도 되고, 상이한 간격으로 형성되어 있어도 된다. 또 관용 통기공 (54) 은, 원 형상으로 이루어지지만, 특별히 한정되지 않는다.

복수의 관용 통기공 (54) 은, 도수관 (5) 의 길이 방향에 있어서 각각 동일한 크기로 형성되어 있다. 관용 통기공 (54) 의 내경은, 버블링의 효과를 높이기 위해서 30 ㎜ 이하로 설계되는 것이 바람직하다. 또 관용 통기공 (54) 의 내경은, 통수시의 압력 손실을 작게 하기 위해서, 각 구멍으로부터의 원수의 토출 유속의 합계가 4 m/s 이하가 되도록 설계되는 것이 바람직하고, 3 m/s 이하가 되도록 설계되는 것이 보다 바람직하다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 도수관 (5) 의 최상부에 형성된 관용 통기공 (54A) 은 기체 발출구 (11) 의 하면 (11A) 보다 상측에 위치하고 있고, 위로부터 2번째의 관용 통기공 (54B) 은 당해 하면 (11A) 보다 하측에 위치하고 있다. 요컨대, 도수관 (5) 에는, 기체 발출구 (11) 의 하면 (11A) 을 상하 방향으로 사이에 끼우는 위치에 관용 통기공 (54A, 54B) 이 형성되어 있다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 관용 통기공 (54) 은, 도수관 (5) 의 둘레 방향에 있어서 등간격으로 4 개 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위 및 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위 중 어느 것에 있어서도 관용 통기공 (54) 이 90° 간격으로 4 개 형성되어 있지만, 그 수나 둘레 방향의 간격은 특별히 한정되지 않는다. 또 후술하는 다른 실시형태와 같이, 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위와 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위에서 관용 통기공 (54) 의 수나 둘레 방향의 간격이 서로 상이해도 된다.

도 6 은, 도 2 중의 영역 VI 에 있어서의 도수관 (5) 의 확대도이다. 도수관 (5) 에 있어서의 관용 통기공 (54) 의 개공률은, 이하와 같이 정의할 수 있다. 도 6 의 사선부에 나타내는 바와 같이, 최상부의 관용 통기공 (54A) 의 중간 높이 위치로부터 그 아래의 관용 통기공 (54B) 의 중간 높이 위치까지의 범위에 있어서의 도수관 (5) 의 외주면의 면적을 S1 로 하고, 당해 범위의 외주면에 형성된 모든 관용 통기공 (54A, 54B) 의 합계 개공 면적을 S2 로 했을 때에, 관용 통기공의 개공률은, S2/S1 × 100 으로서 정의할 수 있다. 본 실시형태에서는, 당해 개공률이 1 ％ 이상 20 ％ 이하로 설계되는 것이 바람직하다.

도수관 (5) 에 의하면, 관용 통기공 (54) 으로부터 하우징 (13) 내에 원수를 공급할 수 있음과 함께, 도수관용 기체 입구 (8) 로부터 도입된 기체를 부력에 의해 상승시키고, 상부 공간 (S11) 에 위치하는 관용 통기공 (54A, 54B) 으로부터 하우징 (13) 내에 분산시킬 수 있다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 관용 통기공 (54A, 54B) 이, 당해 상부 공간 (S11) 의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 상측 기체 공급부로서 기능한다.

하우징 (13) 내에 삽입된 도수관 (5) 의 길이는, 중공사막 모듈 (10) 을 커지게 하지 않도록 하기 위해서, 중공사막 (14) 길이의 1 ∼ 2 배인 것이 바람직하고, 1 ∼ 1.5 배인 것이 보다 바람직하다.

도수관 (5) 의 내경은, 통수시의 압력 손실을 작게 하기 위해서, 통수시의 유속이 4 m/s 이하가 되도록 설계되는 것이 바람직하고, 3 m/s 이하가 되도록 설계되는 것이 보다 바람직하다.

[중공사막 모듈의 세정 방법]

다음으로, 상기 여과 장치 (1) 에 의한 여과 운전, 및 당해 운전 중에 실시되는 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에 대해, 도 7 을 참조하여 설명한다. 도 7 에는, 도 1 에 나타내는 여과 장치 (1) 의 기본적인 운전 방법에 대해, 각 공정과 밸브의 개폐 상태의 관계가 도시되어 있다. 도 7 중의 동그라미 표시는, 해당하는 밸브가 열려 있는 것을 의미한다.

먼저, 충수 공정 (여과 전) 이 실시된다. 이 공정에서는, 여과 장치 (1) 의 전체 밸브가 닫힌 상태로부터 제어 장치 (40) 에 의해 원액 도입 밸브 (22) 및 기체 배출구 밸브 (62) 가 열리고, 송액 펌프 (20) 가 작동한다. 이에 따라, 송액 펌프 (20) 로부터 원액 도입 배관 (21) 을 통해서 도수관 (5) 내에 원액이 도입되고, 관용 통기공 (54) 으로부터 하우징 (13) 내에 원수가 공급된다. 이에 따라, 하우징 (13) 의 내부 공간 (S1) 이 충수된다.

다음으로, 여과 공정이 실시된다. 이 공정에서는, 기체 발출구 (11) 로부터 원액이 넘친 후, 제어 장치 (40) 에 의해 여과액 출구 밸브 (71) 가 열리고, 또한 기체 배출구 밸브 (62) 가 닫힌다. 그리고, 내부 공간 (S1) 에 채워진 원수가 중공사막 (14) 의 외표면측으로부터 벽면을 통과하여 내표면측으로 침투하고, 여과액측의 공간 (S2) 으로부터 여과액으로서 취출된다.

여과 시간의 경과에 수반하여 중공사막 (14) 의 외표면에는 원수 중의 부유 오탁 물질이 부착되고, 이에 따라 여과 능력이 저하된다. 그 때문에, 일정 시간 여과가 실시된 후, 이하에 설명하는 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법을 실시함으로써, 중공사막 (14) 의 막 표면이 세정된다.

먼저, 역세 공정이 실시된다. 이 공정에서는, 제어 장치 (40) 에 의해 원액 배출구 밸브 (42) 및 제 1 기체 도입 밸브 (34) 가 열리고, 에어 컴프레서 (30) 를 작동시킨다. 이에 따라, 여과액측 기체 입구 (53) 로부터 하우징 (13) 의 여과액측의 공간 (S2) 에 기체 (예를 들어 공기) 가 도입되고, 당해 기체에 의해 여과액이 가압된다. 여과액은, 중공사막 (14) 의 내표면측으로부터 외표면측으로 밀려 나오고, 그 결과 내부 공간 (S1) 의 액체의 일부가 드레인 발출구 (12) 로부터 계외로 배출된다. 이와 같이 하여, 중공사막 (14) 의 역세가 실시된다. 그 후, 여과액측 압 빼기 밸브 (81) 를 열음으로써, 여과액측의 공간 (S2) 의 압력을 저하시킨다.

다음으로, 충수 공정 (하측 버블링 전) 이 실시된다. 이 공정에서는, 상기 역세 공정에 있어서 저하된 내부 공간 (S1) 내의 액면을 상승시키기 위해서, 제어 장치 (40) 에 의해 기체 배출구 밸브 (62) 및 원액 도입 밸브 (22) 가 열리고, 송액 펌프 (20) 를 작동시킨다. 이에 따라, 내부 공간 (S1) 내에 액체가 도입되고, 액면이 상승한다. 그 후, 송액 펌프 (20) 를 정지시키고, 원액 도입 밸브 (22) 가 닫히고, 액체의 공급이 정지된다.

다음으로, 하측 버블링 공정이 실시된다. 이 공정에서는, 내부 공간 (S1) 이 충수된 상태에 있어서, 제어 장치 (40) 에 의해 제 2 기체 도입 밸브 (35) 가 열리고, 에어 컴프레서 (30) 가 작동한다. 이에 따라, 제 2 기체 도입 배관 (32) 을 통해서 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 내에 기체가 공급된다. 그리고, 당해 기체는, 기체 받이부 (45) 에 수용된 후, 산기용 통기공 (43) 으로부터 하부 공간 (S12) 으로 분산된다. 그리고, 중공사막 (14) 의 하단 (14A) 으로부터 상부 공간 (S11) 까지 상승하는 기체에 의해 중공사막 (14) 이 흔들리고, 그 작용으로 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질이 벗겨져 떨어진다. 이와 같이, 하측 버블링 공정에서는, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키고, 당해 기체를 상부 공간 (S11) 까지 상승시킴으로써, 하부 공간 (S12) 및 상부 공간 (S11) 의 하측 부분에 위치하는 중공사막 (14) 이 세정된다.

다음으로, 배수 공정이 실시된다. 이 공정에서는, 제어 장치 (40) 에 의해 제 2 기체 도입 밸브 (35) 가 닫혀짐과 함께 원액 배출구 밸브 (42) 가 열린다. 이에 따라, 하측 버블링 공정에서 막 표면으로부터 벗겨진 부유 오탁 물질을 포함하는 액체가 드레인 발출구 (12) 를 통해서 계외로 배출된다.

다음으로, 충수 공정 (상측 버블링 전) 이 실시된다. 이 공정에서는, 기체 배출구 밸브 (62) 및 원액 도입 밸브 (22) 가 열리고, 송액 펌프 (20) 를 작동시킴으로써, 다시 내부 공간 (S1) 에 액체가 채워진다.

다음으로, 상측 버블링 공정이 실시된다. 이 공정은, 하측 버블링 공정에 있어서 세정이 불충분했던 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 에 있어서, 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 보다 확실하게 제거하는 목적으로 실시된다.

먼저, 제어 장치 (40) 에 의해 원액 도입 밸브 (22) 가 닫혀짐과 함께 제 3 기체 도입 밸브 (36) 가 열린다. 이에 따라, 제 3 기체 도입 배관 (33) 을 통해서 도수관용 기체 입구 (8) 로부터 도수관 (5) 내에 기체가 도입된다. 그리고, 당해 기체는, 관내에 있어서 부력에 의해 상승하고, 상부 공간 (S11) 에 위치하는 관용 통기공 (54A, 54B) 으로부터 하우징 (13) 내에 분산된다. 이에 따라, 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 근방을 중심으로 버블링 세정할 수 있고, 하측 버블링 공정에서는 충분히 제거할 수 없었던 상단 (14B) 주변의 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 보다 확실하게 제거할 수 있다. 이와 같이, 상측 버블링 공정에서는, 상부 공간 (S11) 의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시킴으로써, 중공사막 (14) 이 세정된다.

또 상측 버블링 공정에 있어서, 버블링 개시 직후에 있어서는 내부 공간 (S1) 전체가 충수되어 있기 때문에, 최상부의 관용 통기공 (54A) 및 그 아래의 관용 통기공 (54B) 으로부터 토출되는 기체에 의해 버블링 세정할 수 있다. 그리고, 버블링 개시로부터 일정 시간 경과하면, 기체 발출구 (11) 로부터 기체를 포함한 액체가 배출되고, 내부 공간 (S1) 의 액면이 하면 (11A) 까지 저하된다. 이 상태에 있어서도, 도수관 (5) 에 공급되는 기체의 부력에 의해 도수관 (5) 내의 물을 발출구 (11) 의 하면 (11A) 보다 상측의 관용 통기공 (54A) 으로부터 기체와 함께 분출시키고, 하우징 (13) 내의 물을 발출구 (11) 의 하면 (11A) 보다 하측의 관용 통기공 (54B) 으로부터 도수관 (5) 내에 유입시킬 수 있다. 이에 따라, 액체와 기체의 혼합 유체를 발출구 (11) 의 하면 (11A) 보다 상측의 관용 통기공 (54A) 으로부터 계속적으로 분출시켜 버블링할수 있기 때문에, 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 까지 효과적으로 세정할 수 있다.

다음으로, 배수 공정이 실시된다. 이 공정에서는, 제 3 기체 도입 밸브 (36) 가 닫혀짐과 함께 원액 배출구 밸브 (42) 가 열린다. 이에 따라, 상측 버블링 공정에서 막 표면으로부터 벗겨진 부유 오탁 물질을 포함하는 액체가 드레인 발출구 (12) 로부터 계외로 배출된다. 이상과 같이 하여 중공사막 모듈 (10) 의 세정이 실시된 후, 여과 운전이 재개된다.

상측 및 하측 버블링 공정 중 어느 것에 있어서도, 기체의 공급량은 20000 NL/h 이하인 것이 바람직하고, 500 ∼ 10000 NL/h 의 범위 내인 것이 바람직하다. 또 하측 버블링 공정에서는, 기체의 공급량이 과잉이 되면, 중공사막 (14) 끼리가 서로 얽혀 막 표면이 흠집나버리는 데 반해, 상측 버블링 공정에서는 이와 같은 문제가 잘 발생하지 않는다. 그 때문에, 상측 버블링 공정에서는, 하측 버블링 공정보다 기체의 공급량을 높게 설정할 수 있다.

[작용 효과]

다음으로, 상기 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈 (10) 및 그 세정 방법의 특징 및 작용 효과에 대해 설명한다.

중공사막 모듈 (10) 은, 중공사막 다발 (15) 과, 중공사막 다발 (15) 이 수용되는 내부 공간 (S1) 이 형성된 하우징 (13) 과, 내부 공간 (S1) 에 중공사막 세정용 기체를 분산시키는 기체 공급부 (2) 를 구비한다. 기체 공급부 (2) 에는, 상부 공간 (S11) 의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 상측 기체 공급부로서의 관용 통기공 (54A, 54B) 과, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 하측 기체 공급부로서의 산기용 통기공 (43) 이 형성되어 있다.

상기 중공사막 모듈 (10) 에 의하면, 내부 공간 (S1) 이 충수된 상태에서 산기용 통기공 (43) 으로부터 기체를 분산시키고, 당해 기체가 중공사막 (14) 의 하단 (14A) 으로부터 상승하여 중공사막 (14) 이 진동함으로써, 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 벗겨 떨어뜨릴 수 있다. 또 산기용 통기공 (43) 뿐만 아니라, 관용 통기공 (54A, 54B) 으로부터 하우징 (13) 내에 기체를 분산시킬 수 있다. 그 때문에, 산기용 통기공 (43) 으로부터 기체를 분산시켰을 경우에 널리 퍼지기 어려운 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 에까지 기체를 널리 퍼지게 할 수 있다. 이에 따라, 당해 상단 (14B) 에 있어서도 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질의 제거 효과를 높일 수 있다. 따라서, 상기 중공사막 모듈 (10) 에 의하면, 버블링 공정에 있어서 중공사막 (14) 전체를 세정할 수 있다.

상기 기체 공급부 (2) 는, 중공사막 다발 (15) 의 직경 방향으로 퍼진 형상을 갖고, 복수의 산기용 통기공 (43) 이 형성된 산기 부재 (4) 와, 중공사막 다발 (15) 의 내측을 상하 방향으로 연장하도록 배치되고, 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위에 복수의 관용 통기공 (54A, 54B) 이 형성된 도수관 (5) 을 포함한다.

이에 따라, 중공사막 (14) 의 하단 (14A) 측에 있어서, 중공사막 다발 (15) 의 직경 방향으로 퍼지도록 기체를 분산시켜 버블링 세정할 수 있다. 또 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 측에 있어서는, 관용 통기공 (54A, 54B) 에 의해 중공사막 다발 (15) 의 내측으로부터 외측을 향해서 기체를 분산시켜 버블링 세정할 수 있다.

상기 관용 통기공 (54) 은, 상부 공간 (S11) 및 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위에 형성되어 있다. 또 상기 중공사막 모듈 (10) 은, 중공사막 (14) 에 의해 여과되는 원수가, 상부 공간 (S11) 및 하부 공간 (S12) 에 위치하는 관용 통기공 (54) 을 통과하여 하우징 (13) 내에 공급되도록 구성되어 있다.

이에 따라, 도수관 (5) 에 공급되는 기체의 부력에 의해 도수관 (5) 내의 물을 상부 공간 (S11) 에 위치하는 관용 통기공 (54) 으로부터 기체와 함께 분출시키고, 계속해서 하우징 (13) 내의 물을 하부 공간 (S12) 에 위치하는 관용 통기공 (54) 으로부터 도수관 (5) 내에 유입시킬 수 있다. 이에 따라, 액체와 기체의 혼합 유체를 상부 공간 (S11) 에 위치하는 관용 통기공 (54) 으로부터 계속적으로 분출시켜 버블링할 수 있다.

상기 중공사막 모듈 (10) 에서는, 도수관 (5) 과 산기 부재 (4) 에 대하여 각각 상이한 기체 공급 수단이 형성되어 있다. 이에 따라, 상측 및 하측 버블링 공정을 실시할 때에, 도수관 (5) 및 산기 부재 (4) 의 각각에 대한 기체의 공급량 등의 조건을 용이하게 조정할 수 있다.

상기 하우징 (13) 에는, 내부 공간 (S1) 내의 기체 및 액체를 계외로 배출하기 위한 발출구 (11) 가 형성되어 있다. 관용 통기공 (54A) 은 당해 발출구 (11) 의 하면 (11A) 의 상측에 형성되고, 또한 관용 통기공 (54B) 은 당해 발출구 (11) 의 하면 (11A) 의 하측에 형성되어 있다.

이에 따라, 상측 버블링 공정의 개시 직후에 내부 공간 (S1) 전체가 충수된 상태에 있어서, 관용 통기공 (54A, 54B) 으로부터 분산되는 기체에 의해 버블링 세정할 수 있다. 그리고, 버블링 개시로부터 일정 시간 경과하여 발출구 (11) 로부터 기체를 포함하는 액체가 배출되고, 내부 공간 (S1) 의 액면 위치가 발출구 (11) 의 하면 (11A) 의 높이 위치까지 내려간 상태에서도, 도수관 (5) 에 공급되는 기체의 부력에 의해 도수관 (5) 내의 물을 발출구 (11) 의 하면 (11A) 보다 상측의 관용 통기공 (54A) 으로부터 기체와 함께 분출시키고, 하우징 (13) 내의 물을 발출구 (11) 의 하면 (11A) 보다 하측의 관용 통기공 (54B) 으로부터 도수관 (5) 내에 유입시킬 수 있다. 이에 따라, 액체와 기체의 혼합 유체를 기체 발출구 (11) 의 하면 (11A) 보다 상측의 관용 통기공 (54A) 으로부터 계속적으로 분출시켜 버블링할 수 있기 때문에, 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 까지 효과적으로 세정할 수 있다.

상기 중공사막 다발 (15) 은, 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 이 고정됨과 함께, 하단 (14A) 에 있어서 중공사막 (14) 이 1 개씩 고정되지 않는 편단 프리 타입이다. 이에 따라, 버블링 공정에 있어서 중공사막 (14) 을 용이하게 진동시키는 것이 가능해지고, 막 표면의 세정 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

상기 중공사막 모듈의 세정 방법은, 충수된 내부 공간 (S1) 에 기체를 분산시켜 중공사막 (14) 을 세정하는 방법으로서, 하측 버블링 공정과, 당해 하측 버블링 공정의 후에 실시되는 상측 버블링 공정을 구비한다. 하측 버블링 공정에서는, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시킴으로써 중공사막 (14) 이 세정된다. 상측 버블링 공정에서는, 상부 공간 (S11) 의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시킴으로써 중공사막 (14) 이 세정된다.

상기 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 먼저 하측 버블링 공정에 있어서, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키고, 당해 기체가 중공사막 (14) 의 하단 (14A) 으로부터 상승하여 중공사막 (14) 을 진동시킴으로써, 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 벗겨 떨어뜨릴 수 있다. 그 후, 상측 버블링 공정에 있어서, 상부 공간 (S11) 의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시킴으로써, 하측 버블링 공정에서는 세정이 불충분한 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 에 있어서도 확실하게 막 표면을 세정할 수 있다.

또 상측 버블링 공정의 후에 하측 버블링 공정을 실시한 경우에는, 상측 버블링 공정에 있어서 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 이 세정된 후, 하측 버블링 공정에 있어서 막 표면으로부터 제거된 부유 오탁 물질이 상승하고, 당해 상단 (14B) 에 재부착되어 버린다. 이에 반해, 하측 버블링 공정 후에 상측 버블링 공정을 실시함으로써, 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 에 대한 부유 오탁 물질의 재부착을 막아, 중공사막 (14) 전체를 세정할 수 있다.

(실시형태 2)

다음으로, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 중공사막 모듈 (10A) 의 구조에 대해, 도 8 을 참조하여 설명한다. 실시형태 2 에 관련된 중공사막 모듈 (10A) 은, 기본적으로 상기 실시형태 1 의 경우와 동일한 구성을 구비하고, 또한 동일한 효과를 발휘하지만, 도수관 (5) 에 형성되는 관용 통기공 (54) 의 수 및 위치가 상기 실시형태 1 과 상이하다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 도수관 (5) 에 있어서 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위에만 복수의 관용 통기공 (54) 이 간격을 띄우고 형성되어 있고, 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위에는 관용 통기공이 형성되어 있지 않다. 요컨대, 도수관 (5) 의 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위는, 틈이 없는 닫힌 외주면을 갖는다. 이 실시형태에 의하면, 상기 실시형태 1 과 같이 상부 공간 (S11) 및 하부 공간 (S12) 의 양방에 위치하는 부위에 관용 통기공 (54) 이 형성되는 경우에 비해, 도수관 (5) 의 가공에 필요로 하는 수고를 보다 줄일 수 있다.

(실시형태 3)

다음으로, 본 발명의 실시형태 3 에 관련된 중공사막 모듈 (10B) 의 구조에 대해, 도 9 및 도 10 을 참조하여 설명한다. 실시형태 3 에 관련된 중공사막 모듈 (10B) 은, 기본적으로 상기 실시형태 1 의 경우와 동일한 구성을 구비하고, 또한 동일한 효과를 발휘하지만, 산기 부재의 형상이 상기 실시형태 1 과 상이하다.

도 9 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 산기 부재 (4B) 는, 산기용 통기공 (43) 이 형성된 원판상의 본체부 (44) 와, 본체부 (44) 의 하면에 접속되는 기체 받이부 (45B) 와, 본체부 (44) 의 주연부에 접속된 둘레벽부 (47) 가 일체로 구성되어 있다. 이 실시형태에서는, 기체 받이부 (45B) 는, 본체부 (44) 의 하면에 접속되는 상단으로부터 기체 받이구 (45A) 가 형성된 하단을 향해 내경이 서서히 퍼지는 플레어 형상으로 형성되어 있다. 도 10 의 단면에서 보았을 때에, 기체 받이부 (45B) 의 통벽은, 본체부 (44) 의 하면에 대하여 예각을 이루고 있고, 그 각도는 특별히 한정되지 않는다.

이 실시형태에서는, 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 내에 공급된 기체가 기체 받이부 (45B) 보다 외측으로 잘 방출되지 않고, 기체 받이부 (45B) 내에 취입하기 쉬워진다. 그 때문에, 상기 실시형태 1 과 같이 기체 받이부 (45) 를 내경이 일정한 원통 형상으로 구성한 경우에 비해, 하측 버블링 공정을 보다 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 이 실시형태에서도, 도수관 (5) 의 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위에 있어서 관용 통기공 (54) 이 생략되어도 된다.

(실시형태 4)

다음으로, 본 발명의 실시형태 4 에 관련된 중공사막 모듈 (10C) 의 구조에 대해, 도 11 및 도 12 를 참조하여 설명한다. 실시형태 4 에 관련된 중공사막 모듈 (10C) 은, 기본적으로 상기 실시형태 1 의 경우와 동일한 구성을 구비하고, 또한 동일한 효과를 발휘하지만, 도수관 (5) 과 산기 부재 (4) 에 대하여 공통의 기체 공급 수단이 형성되어 있는 점에서 상기 실시형태 1 과 상이하다.

도 12 에 나타내는 바와 같이, 하우징 (13) 의 하면 (13C) 은 산기용 기체 입구 (7) (도 2) 가 형성되지 않고 닫혀 있다. 도수관 (5) 의 내측 영역에는, 칸막이부 (55) 가 형성되어 있다. 칸막이부 (55) 는, 복수의 관통공이 형성된 판체이며, 도수관 (5) 에 있어서 기체 받이부 (45) 에 의해 둘러싸인 부위에 배치되어 있다. 또 도수관 (5) 에 있어서 칸막이부 (55) 보다 하측이고 또한 기체 받이부 (45) 에 의해 둘러싸인 부위에는, 관벽을 관통하는 통기공 (5A) 이 형성되어 있다. 또 도 11 에 나타내는 바와 같이, 여과 장치 (1C) 에 있어서는, 중공사막 모듈 (10C) 의 원액측 공간에 대한 기체 공급 수단으로서 제 3 기체 도입 배관 (33) 및 제 3 기체 도입 밸브 (36) 만이 형성되어 있고, 제 2 기체 도입 배관 (32) 및 제 2 기체 도입 밸브 (35) (도 1) 는 생략되어 있다.

이 실시형태에서는, 도수관용 기체 입구 (8) 로부터 도수관 (5) 내에 도입된 기체는, 부력에 의해 상승하여 칸막이부 (55) 의 관통공을 통과하고, 상부 공간 (S11) 에 위치하는 관용 통기공 (54A, 54B) 으로부터 하우징 (13) 내에 방출된다. 또 일부의 기체는, 상승 도중에 있어서 칸막이부 (55) 에 의해 가로막히고, 통기공 (5A) 으로부터 관외로 방출된다. 그리고, 방출된 기체는, 기체 받이부 (45) 내에 수용된 후, 산기용 통기공 (43) 을 통과하여 하부 공간 (S12) 에 분산된다. 이와 같이, 실시형태 4 에서는, 도수관 (5) 및 산기 부재 (4) 에 대한 공통의 기체 공급 수단으로서 제 3 기체 도입 배관 (33) 및 제 3 기체 도입 밸브 (36) 를 사용함으로써, 상기 실시형태 1 과 같이 별도의 기체 공급 수단을 형성하는 경우에 비해 설비를 간략화할 수 있고, 장치 비용을 저감할 수 있다. 또한, 이 실시형태에서도, 도수관 (5) 의 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위에 있어서 관용 통기공 (54) 이 생략되어도 된다.

(실시형태 5)

다음으로, 본 발명의 실시형태 5 에 관련된 중공사막 모듈 (10D) 의 구조에 대해, 도 13 을 참조하여 설명한다. 실시형태 5 에 관련된 중공사막 모듈 (10D) 은, 기본적으로 상기 실시형태 1 의 경우와 동일한 구성을 구비하고, 또한 동일한 효과를 발휘하지만, 산기 부재 (4) 가 생략되어 있는 점에서 상기 실시형태 1 과 상이하다.

도 13 에 나타내는 바와 같이, 도수관 (5) 에 있어서 하우징 (13) 내에 삽입된 부위에는, 복수의 관용 통기공 (54) 이 길이 방향으로 간격을 띄우고 형성되어 있다. 도수관 (5) 의 내측 영역에는, 판상의 칸막이부 (55) 가 형성되어 있다. 이 칸막이부 (55) 에 의해, 도수관 (5) 의 관내 공간은, 하부 공간 (S12) 보다 하측에 위치하는 하측 관내 공간 (P2) 과, 당해 하측 관내 공간 (P2) 보다 상측에 위치하는 상측 관내 공간 (P1) 으로 나뉘어져 있다. 칸막이부 (55) 는, 도수관 (5) 의 내측 영역을 막고 있기 때문에, 상측 관내 공간 (P1) 과 하측 관내 공간 (P2) 은 서로 연통하지 않는 별도의 공간으로서 격리되어 있다.

도수관용 기체 입구 (8) 에는, 하측 관내 공간 (P2) 에 기체를 공급하기 위한 기체 공급 수단으로서, 도 1 에 나타내는 제 3 기체 도입 배관 (33) 및 제 3 기체 도입 밸브 (36) 가 형성되어 있다. 또 상측 관내 공간 (P1) 에 면하는 부위에는, 상측 관내 공간 (P1) 에 기체를 공급하기 위한 기체 공급 수단으로서, 도 1 에 나타내는 제 2 기체 도입 배관 (32) 및 제 2 기체 도입 밸브 (35) 가 형성되어 있다. 이와 같이, 실시형태 5 에서는, 상측 관내 공간 (P1) 및 하측 관내 공간 (P2) 의 각각에 대하여 기체를 공급하기 위한 기체 공급 수단이 형성되어 있다.

도수관용 기체 입구 (8) 로부터 도수관 (5) 내에 도입된 기체는, 하측 관내 공간 (P2) 에 면하는 부위에 형성된 관용 통기공 (54C) 으로부터 하우징 (13) 내에 분산된다. 요컨대, 당해 관용 통기공 (54C) 은, 하부 공간 (S12) 보다 하측의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 하측 기체 공급부로서 기능한다. 한편, 제 2 기체 도입 배관 (32) 으로부터 상측 관내 공간 (P1) 에 도입된 기체는, 부력에 의해 상승하고, 관용 통기공 (54A, 54B) 으로부터 하우징 (13) 내에 분산된다. 관용 통기공 (54A, 54B) 은, 상측 관내 공간 (P1) 에 면하고, 또한 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위에 형성되어 있고, 상부 공간 (S11) 의 위치에서 하우징 (13) 내에 기체를 분산시키는 상측 기체 공급부로서 기능한다.

이 실시형태에서는, 도수관 (5) 의 관내 공간을 칸막이부 (55) 에 의해 상측 관내 공간 (P1) 과 하측 관내 공간 (P2) 으로 분리하고, 각 관내 공간 (P1, P2) 에 대하여 기체 공급할 수 있도록 함으로써, 산기 부재 (4) 를 사용하는 일 없이 도수관 (5) 에 의해서만 중공사막 (14) 전체를 버블링 세정할 수 있다. 그 때문에, 도수관 (5) 및 산기 부재 (4) 의 양방을 구비하는 경우에 비해 설비를 보다 간략화할 수 있고, 비용 삭감을 도모할 수 있다.

또 칸막이부 (55) 는, 도수관 (5) 의 내측 영역을 완전히 막는 것에 한정되지 않고, 도 14 에 나타내는 바와 같이 복수의 관통공 (55B) 이 형성된 것이어도 된다. 이 경우, 도수관용 기체 입구 (8) 로부터 도수관 (5) 에 도입된 기체는, 그 일부가 칸막이부 (55) 의 판체부 (55A) 에 의해 가로막혀 관용 통기공 (54C) 으로부터 하우징 (13) 내에 분산되고, 나머지가 관통공 (55B) 을 통과하여 상측 관내 공간 (P1) 에 유입하고, 관용 통기공 (54A, 54B) 으로부터 하우징 (13) 내에 분산된다. 그 때문에, 상측 관내 공간 (P1) 및 하측 관내 공간 (P2) 의 각각에 대하여 별도의 기체 공급 수단을 형성할 필요가 없고, 제 2 기체 도입 배관 (32) 및 제 2 기체 도입 밸브 (35) (도 1) 를 생략할 수 있다. 또 이 경우, 칸막이부 (55) 보다 상측에 있어서 하부 공간 (S12) 에 위치하는 관용 통기공 (54) 을 생략할 수도 있다.

(실시형태 6)

다음으로, 본 발명의 실시형태 6 에 대해, 도 15 를 참조하여 설명한다. 실시형태 6 에 관련된 중공사막 모듈은, 기본적으로 상기 실시형태 1 의 경우와 동일한 구성을 구비하고, 또한 동일한 효과를 발휘하지만, 도수관 (5) 에 있어서 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위와 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위에서 관용 통기공 (54) 의 수 및 둘레 방향의 간격이 상이하다.

도 15 는, 최상부에 형성된 관용 통기공 (54A) 또는 그 아래의 관용 통기공 (54B) 을 포함하는 도수관 (5) 의 단면 구조를 나타내고 있다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 관용 통기공 (54A, 54B) 은 둘레 방향에 있어서 등간격으로 (45° 간격으로) 8 개 형성되어 있다. 한편, 그 밖의 관용 통기공 (54) 은, 상기 실시형태 1 과 마찬가지로 둘레 방향에 있어서 등간격으로 (90° 간격으로) 4 개 형성되어 있다. 이와 같이, 실시형태 6 에서는, 관용 통기공 (54) 은, 둘레 방향에 있어서 상부 공간 (S11) 에 위치하는 부위에 하부 공간 (S12) 에 위치하는 부위보다 다수 형성되어 있다. 이에 따라, 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 측에 있어서 둘레 방향의 전체에 걸쳐 버블링 세정의 효과를 향상시킬 수 있다.

(그 외 실시형태)

도수관 (5) 에 있어서 길이 방향으로 서로 이웃하는 관용 통기공 (54A, 54B) 은, 당해 길이 방향에서 보았을 때의 둘레 방향의 위치가 서로 상이하도록 형성되어도 된다. 구체적으로는, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 이웃하는 관용 통기공 (54A, 54B) 은, 길이 방향에서 보았을 때의 둘레 방향의 위치가 서로 45° 어긋나 있어도 된다. 이에 따라, 하우징 (13) 의 내부 공간 (S1) 에 대하여 원수 및 기체를 둘레 방향으로 보다 균일하게 공급할 수 있다.

상기 실시형태에서는 편단 프리 타입의 중공사막 다발 (15) 이 사용되는 경우에 대해서만 설명했지만, 양단 (兩端) 고정 타입의 것이 사용되어도 된다.

(실시형태 7)

다음으로, 본 발명의 실시형태 7 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에 대해 설명한다. 실시형태 7 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 상기 실시형태 1 에서 설명한 바와 같이, 충수 공정, 여과 공정, 역세 공정, 하측 버블링 공정 및 상측 버블링 공정이 순차 실시되지만, 하측 버블링 공정에 있어서 향류 버블링을 실시하는 점에서 상기 실시형태 1 과 상이하다.

실시형태 7 에서는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 하측 버블링 공정에 있어서 제어 장치 (40) 에 의해 원액 배출구 밸브 (42) 가 열린다. 상기 실시형태 1 에서는 하측 버블링 공정에 있어서 원액 배출구 밸브 (42) 가 닫혀져 있었지만 (도 7), 당해 원액 배출구 밸브 (42) 를 열음으로써, 내부 공간 (S1) 내의 원수가 드레인 발출구 (12) 를 향해 흐른다. 이에 따라, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 내부 공간 (S1) 에 있어서 중공사막 (14) 의 길이 방향을 따라 원수가 상측에서 하측으로 흐르는 하향 수류 (92) 가 발생한다.

또한, 기체 배출구 밸브 (62) 는 열린 상태이지만, 하향의 수류 (92) 를 형성하기 위해서, 드레인 발출구 (12) 로부터의 배수량이 기체 발출구 (11) 로부터의 배수량보다 많아지도록 밸브 개도를 조정할 필요가 있다. 구체적으로는, 원액 배출구 밸브 (42) 의 개도를 기체 배출구 밸브 (62) 의 개도보다 크게 할 필요가 있다.

이와 같이 하여 하우징 (13) 내에 하향의 수류 (92) 를 발생시키는 한편, 제어 장치 (40) 에 의해 제 2 기체 도입 밸브 (35) 를 열음과 함께 에어 컴프레서 (30) 를 작동시킨다. 이에 따라, 제 2 기체 도입 배관 (32) 을 통해서 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 내에 공기가 공급된다. 그리고, 당해 공기는, 기체 받이부 (45) 에 수용된 후, 산기용 통기공 (43) 으로부터 하부 공간 (S12) 으로 분산된다. 이에 따라, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 내부 공간 (S1) 에 있어서 중공사막 (14) 의 길이 방향을 따라 수류 (92) 에 대하여 반대 방향 (상향) 의 기포류 (91) 가 발생한다.

이 때, 수류 (92) 와 기포류 (91) 가 충돌함으로써 강한 전단력이 발생한다 (향류 버블링). 이 전단력은, 하우징 (13) 내의 기액 계면에 있어서 가장 커진다. 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 이 강한 전단력에 의해 중공사막 (14) 의 외표면을 효과적으로 세정할 수 있고, 이에 따라 상기 여과 공정에 있어서 중공사막 (14) 의 외표면에 부착된 현탁 물질을 효율적으로 제거할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈은, 내부 공간 (S1) 에 있어서 중공사막 (14) 의 길이 방향을 따라 원수의 수류 (92) 를 발생시킴과 함께, 내부 공간 (S1) 에 있어서 중공사막 (14) 의 길이 방향을 따라 수류 (92) 에 대하여 반대 방향의 기포류 (91) 를 발생시키는 향류 버블링 수단을 갖는다. 향류 버블링 수단은, 수류 (92) 를 발생시키는 수류 발생 수단과, 기포류 (91) 를 발생시키는 기포류 발생 수단을 포함한다. 수류 발생 수단은, 중공사막 (14) 의 길이 방향의 중앙보다 하측에 있어서 내부 공간 (S1) 으로부터 원수를 배출하는 드레인 발출구 (12) (배출부) 를 갖는다. 기포류 발생 수단은, 중공사막 (14) 의 길이 방향의 중앙보다 하측의 위치에 있어서 내부 공간 (S1) 에 공기를 분산시키는 산기 부재 (4) 를 갖는다.

다음으로, 도 19 ∼ 도 21 에 나타내는 바와 같이, 하우징 (13) 의 내부 공간 (S1) 에 있어서의 원수의 액면 (93) 을 중공사막 (14) 의 길이 방향을 따라 하향으로 이동시키고, 이에 따라 중공사막 (14) 의 외표면을 더욱 효과적으로 세정할 수 있다. 구체적으로는, 제어 장치 (40) 에 의해 기체 배출구 밸브 (62) 를 닫은 상태에서 제 2 기체 도입 배관 (32) 으로부터 하우징 (13) 내에 공기를 계속 공급한다. 그렇게 하면, 내부 공간 (S1) 의 상부에 채워지는 공기량이 점차 증가하고, 이것에 수반하여 드레인 발출구 (12) 로부터의 배수량이 증가한다. 이 과정에 있어서, 도 19 ∼ 도 21 에 순서로 나타내는 바와 같이, 내부 공간 (S1) 에 있어서의 액면 (93) 이 하측을 향해 서서히 이동한다. 액면 (93) 은 가장 전단력이 커지는 부분이며, 세정 효과가 우수하다. 이 때문에, 액면 (93) 을 중공사막 (14) 의 길이 방향을 따라 서서히 내림으로써, 중공사막 (14) 을 길이 방향의 넓은 범위에 걸쳐 효율적으로 세정할 수 있다.

또 상기 서술한 바와 같이 액면 (93) 을 일단 내린 후, 다시 액면 (93) 을 올려도 된다. 구체적으로는, 송액 펌프 (20) 의 동력이나 원액 도입 밸브 (22) 및 원액 배출구 밸브 (42) 의 개도를 조정하여 하우징 (13) 에 대한 급수량을 배수량보다 많이 함으로써, 액면 (93) 을 상향으로 이동시켜도 된다. 또 이와 같은 액면 (93) 의 상하 이동을 복수 회 반복 실시해도 된다. 이에 따라, 중공사막 (14) 의 세정 효과를 한층 높일 수 있다.

또 이 공정에 있어서, 제 2 기체 도입 배관 (32) 으로부터 하우징 (13) 내에 공급하는 공기의 유량 (버블링 유량) 은, 강한 전단력을 발생시킨다는 관점에서 3 N㎥/h 이상 20 N㎥/h 이하로 설정되는 것이 바람직하고, 에어 컴프레서 (30) 의 용량 등의 관점에서 5 N㎥/h 로 설정되는 것이 바람직하다.

다음으로, 배수 공정이 실시되어도 된다. 또한, 상기 서술한 바와 같은 액면 (93) 의 상승이 실시되지 않는 경우에는, 향류 버블링과 동시에, 중공사막 (14) 의 외표면으로부터 벗겨진 현탁 물질을 포함하는 액체가 드레인 발출구 (12) 를 통해서 계외로 배출된다. 이와 같이 현탁 물질을 포함하는 액체가 향류 버블링시에 이미 배출되어 있는 경우에는, 배수 공정은 불필요하다.

배수 공정을 실시하는 경우에는, 제어 장치 (40) 에 의해 제 2 기체 도입 밸브 (35) 가 닫혀짐과 함께 원액 배출구 밸브 (42) 가 열린다. 이에 따라, 상기 향류 버블링 공정에 있어서 중공사막 (14) 의 외표면으로부터 벗겨진 현탁 물질을 포함하는 액체가, 드레인 발출구 (12) 를 통해서 계외로 배출된다.

또 도 22 에 나타내는 바와 같이, 향류 버블링 공정에 있어서 기체 배출구 밸브 (62) 가 닫혀져도 된다. 이에 따라, 향류 버블링 중에 있어서 하우징 (13) 내의 물이 기체 발출구 (11) 로부터 배출되지 않게 되기 때문에, 드레인 발출구 (12) 로부터의 배수량이 증가하고, 하우징 (13) 내에 있어서 하향 수류 (92) 가 보다 형성되기 쉬워진다.

(실시형태 8)

다음으로, 본 발명의 실시형태 8 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에 대해 설명한다. 실시형태 8 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 상기 실시형태 1 에서 설명한 바와 같이, 충수 공정, 여과 공정, 역세 공정, 하측 버블링 공정 및 상측 버블링 공정이 순차 실시되지만, 상측 버블링 공정에 있어서 기액 세정을 실시하는 점에서 상기 실시형태 1 과 상이하다.

도 23 에 나타내는 바와 같이, 실시형태 8 에서는, 상기 실시형태 1 과 같이 제어 장치 (40) 에 의해 기체 배출구 밸브 (62) 및 제 3 기체 도입 밸브 (36) 를 열어 상측 버블링을 실시함과 함께, 또한 제어 장치 (40) 에 의해 송액 펌프 (20) 를 동작시키고 또한 원액 도입 밸브 (22) 를 연다. 이에 따라, 원액 도입 배관 (21) 을 통해서 도수관 (5) 내에 원수가 공급됨과 함께 제 3 기체 도입 배관 (33) 을 통해서 도수관 (5) 내에 공기가 공급되고, 도수관 (5) 내에 원수와 공기의 혼합체가 생성된다. 그리고, 도수관 (5) 의 복수의 관용 통기공 (54) (상부 공간 (S11) 에 위치하는 구멍) 으로부터 하우징 (13) 의 상부 공간 (S11) 을 향해서 원수 및 공기가 동시에 분출된다 (기액 세정).

이에 따라, 분출된 기액 혼합체에 의해 상부 공간 (S11) 에 있어서 강한 전단력이 발생하고, 당해 전단력에 의해 중공사막 (14) 의 상단 (14B) 측의 부분을 효과적으로 세정할 수 있다. 이 때, 상부 공간 (S11) 에 대하여 원수와 공기를 균일하게 분출하는 것이, 모듈 내의 균일한 세정이라는 관점에서 바람직하다. 또한, 세정 중에 있어서는, 기체 발출구 (11) 로부터 모듈의 계외로 공기가 배출됨과 함께, 드레인 발출구 (12) 로부터 모듈의 계외로 원수가 배수된다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈은, 도수관 (5) 내에 원수 및 기체를 동시에 공급하기 위한 기액 공급 수단을 구비하고 있다. 기액 공급 수단은, 원액 도입 배관 (21) 과, 송액 펌프 (20) 와, 원액 도입 밸브 (22) 와, 에어 컴프레서 (30) 와, 제 3 기체 도입 배관 (33) 과, 제 3 기체 도입 밸브 (36) 와, 제어 장치 (40) 에 의해 구성되어 있다. 제어 장치 (40) 에 의해, 송액 펌프 (20) 및 에어 컴프레서 (30) 를 동시에 작동시킴과 함께, 원액 도입 밸브 (22) 및 제 3 기체 도입 밸브 (36) 를 동시에 열 수 있다. 이에 따라, 송액 펌프 (20) 에 의해 원액 도입 배관 (21) 을 통해서 도수관 (5) 내에 원수를 공급함과 동시에, 에어 컴프레서 (30) 에 의해 제 3 기체 도입 배관 (33) 을 통해서 도수관 (5) 내에 기체를 공급할 수 있다. 그리고, 도수관 (5) 의 관용 통기공 (54) 으로부터 원수와 공기를 동시에 분출할 수 있다.

그 후, 배수 공정이 실시된다. 이 공정에서는, 상기 실시형태 1 과 마찬가지로, 기체 배출구 밸브 (62) 및 원액 배출구 밸브 (42) 가 열린다. 그리고, 상기 기액 세정 공정에 있어서 중공사막 (14) 의 표면으로부터 벗겨진 부유 오탁 물질을 포함하는 물이 드레인 발출구 (12) 를 통해서 계외로 배출된다.

(실시형태 9)

다음으로, 본 발명의 실시형태 9 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에 대해 설명한다. 실시형태 9 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 상기 실시형태 1 에서 설명한 바와 같이, 충수 공정, 여과 공정, 역세 공정, 하측 버블링 공정 및 상측 버블링 공정이 순서로 실시된 후, 샤워 세정 공정이 추가로 실시된다.

도 24 에 나타내는 바와 같이, 샤워 세정 공정에서는, 제어 장치 (40) 는, 송액 펌프 (20) 를 구동함과 함께, 원액 도입 밸브 (22) 를 개방하고, 또 기체 배출구 밸브 (62) 를 개방하는 제어를 실시한다. 이 때, 원액 배출구 밸브 (42) 는 개방된 상태로 유지된다. 이에 따라, 하우징 (13) 의 내부 공간 (S1) 내가 공기로 채워져 있는 상태로 되어 있다. 이 상태에 있어서, 송액 펌프 (20) 로부터 원액 도입 배관 (21) 을 통과하여 도수관 (5) 에 원수가 공급된다. 도수관 (5) 내를 흐르는 원수는, 도수관 (5) 의 관용 통기공 (54) 을 통과하여 중공사막 다발 (15) 을 향해 분출된다. 즉, 송액 펌프 (20) 와, 원액 도입 배관 (21) 과, 도수관 (5) 과, 드레인 발출구 (12) 는, 물이 빼내어진 상태에서, 물 공급원으로부터 공급된 물을 복수의 관용 통기공 (54) 으로부터 내부 공간 (S1) 내에 분출시키는 샤워 세정 수단을 구성하고 있다.

샤워 세정 공정에서는, 중공사막 다발 (15) 에 직접적으로 수류를 댐으로써, 중공사막 다발 (15) 에 강한 전단력을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 중공사막 다발 (15) 의 세정 효과를 높일 수 있다. 또, 중공사막 다발 (15) 에 닿는 물은 중력에 의해 막 표면을 흘러 떨어지기 때문에, 흘러 떨어지는 물의 전단력에 의해서도 중공사막 다발 (15) 을 효율적으로 세정할 수 있다. 중공사막 다발 (15) 을 따라 흘러 떨어진 물은, 하우징 (13) 하부의 드레인 발출구 (12) 로부터 외부로 배출된다.

(실시형태 10)

다음으로, 본 발명의 실시형태 10 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에 대해 설명한다. 실시형태 10 에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 상기 실시형태 1 에서 설명한 바와 같이, 충수 공정, 여과 공정, 역세 공정, 하측 버블링 공정 및 상측 버블링 공정이 순차 실시되지만, 하측 버블링 공정 및 상측 버블링 공정에 있어서 간헐 버블링을 실시하는 점에서 상기 실시형태 1 과 상이하다. 본 실시형태에서는, 하측 버블링 공정 및 상측 버블링 공정의 양방에 있어서 간헐 버블링을 실시하는 경우에 대해 설명한다.

먼저, 하측 버블링 공정에 있어서 실시되는 간헐 버블링에 대해 설명한다. 먼저, 제어 장치 (40) 에 의해 제 2 기체 도입 밸브 (35) 및 기체 배출구 밸브 (62) 를 열고, 에어 컴프레서 (30) 를 작동시킨다 (하측 간헐 버블링 (ON)). 이에 따라, 제 2 기체 도입 배관 (32) 을 통해서 산기용 기체 입구 (7) 로부터 하우징 (13) 의 충수된 내부 공간 (S1) 에 공기가 공급된다. 그리고, 당해 공기는, 기체 받이부 (45) 에 수용된 후, 산기용 통기공 (43) 으로부터 하부 공간 (S12) 으로 분산된다. 이에 따라, 내부 공간 (S1) 에 있어서 중공사막 (14) 의 길이 방향을 따라 상향의 기포류 (91) 가 발생한다. 이와 같이 하여, 하우징 (13) 내에 공기 (기체) 가 미리 정해진 시간 공급된다.

이 때, 내부 공간 (S1) 에 공급된 기체에 의한 부력에 기인하여, 중공사막 다발 (15) (엘리먼트) 의 부풀음이 발생한다. 그리고, 기체의 공급 시간이 길어짐에 따라서 중공사막 다발 (15) 의 부풀음이 커지고, 중공사막 다발 (15) 과 하우징 (13) 의 내벽의 사이의 간극이 작아진다. 그 결과, 내부 공간 (S1) 에 공급된 기체가 중공사막 다발 (15) 의 외주부를 통과하기 어려워진다. 그 때문에, 기체의 공급 시간이 길어짐에 따라서, 기체의 공급량에 대한 중공사막 다발 (15) 의 외주부에 있어서의 세정 효과가 작아진다.

그래서, 일정 시간 기체를 공급한 후, 제 2 기체 도입 밸브 (35) 를 닫고, 하우징 (13) 의 충수된 내부 공간 (S1) 에 대한 기체의 공급을 미리 정해진 시간 정지한다 (하측 간헐 버블링 (OFF)). 이에 따라, 하우징 (13) 내에 공급된 기체의 부력에서 기인하는 중공사막 다발 (15) 의 부풀음이 해소된다. 또 기포류 (91) 에 의해 중공사막 다발 (15) 내에 형성되어 있던 기체가 흐르기 쉬운 경로가 리세트된다.

그 후, 하우징 (13) 의 내부 공간 (S1) 에 대한 기체의 공급을 재차 개시함으로써 (하측 간헐 버블링 (ON)), 중공사막 다발 (15) 의 외주부에 대하여 보다 효과적으로 기체를 공급하는 것이 가능하게 되어, 중공사막 다발 (15) 의 외주부의 세정 효과를 높일 수 있다.

또 상기 서술한 바와 같이, 내부 공간 (S1) 에 대한 기체의 공급을 일단 정지함으로써 (하측 간헐 버블링 (OFF)), 기포류 (91) 에 의해 중공사막 다발 (15) 내에 형성되어 있던 기체가 흐르기 쉬운 경로가 리세트된다. 이에 따라, 모듈 단면에서 보았을 경우에 있어서, 기체의 통과량, 즉 세정 효과의 불균일이 발생하기 어려워지기 때문에, 중공사막 다발 (15) 전체를 균일하게 세정하는 것이 가능해진다. 게다가, 하우징 (13) 내에 기체를 간헐적으로 공급함으로써, 중공사막 다발 (15) 의 부풀음 및 오므라듦의 움직임이 반복되기 때문에, 기포류 (91) 에 의한 막의 요동과는 상이한 세정 효과를 줄 수 있어, 세정 효과를 더욱 높일 수 있다. 이들 공정 (하측 간헐 버블링 (ON) 과 하측 간헐 버블링 (OFF)) 을 복수 회 반복함으로써, 보다 높은 세정 효과를 기대할 수 있다.

다음으로, 상측 버블링 공정에서는, 도 25 에 나타내는 바와 같이 기체 배출구 밸브 (62) 를 상시 연 상태에서 제 3 기체 도입 밸브 (36) 의 개폐가 반복된다. 제 3 기체 도입 밸브 (36) 가 열린 상태에서는, 제 3 기체 도입 배관 (33) 을 통해서 도수관 (5) 내에 공기가 공급되고, 당해 공기가 도수관 (5) 의 상부에 있는 관용 통기공 (54) 으로부터 하우징 (13) 내에 공급된다 (상측 간헐 버블링 (ON)). 한편, 제 3 기체 도입 밸브 (36) 가 닫힌 상태에서는, 도수관 (5) 의 관용 통기공 (54) 으로부터 하우징 (13) 내에 대한 공기의 공급이 정지된다 (상측 간헐 버블링 (OFF)).

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 충수된 내부 공간 (S1) 에 기체 (공기) 를 미리 정해진 시간 공급하는 버블링 온 (하측 간헐 버블링 (ON), 상측 간헐 버블링 (ON)) 과, 충수된 내부 공간 (S1) 에 대한 기체의 공급을 미리 정해진 시간 정지하는 버블링 오프 (하측 간헐 버블링 (OFF), 상측 간헐 버블링 (OFF)) 를 반복하는 간헐 버블링이 실시된다.

또 도 25 에 나타내는 바와 같이, 하측 버블링 공정의 후에 배수 공정이 실시되고, 그 후 상측 버블링 공정이 실시되는 것이 통상적이지만, 이것에 한정되지 않는다. 도 26 에 나타내는 바와 같이, 배수 공정을 생략하고, 하측 버블링 공정의 후에 계속해서 상측 버블링 공정이 실시되어도 된다.

또 상기 서술한 간헐 버블링은, 하측 버블링 공정 및 상측 버블링 공정의 어느 일방에 있어서만 실시되어도 된다. 도 27 에 나타내는 바와 같이, 하측 버블링 공정에 있어서만 간헐 버블링이 실시되고, 상측 버블링 공정에 있어서 간헐 버블링이 실시되지 않아도 된다. 또 반대로, 상측 버블링 공정에 있어서만 간헐 버블링이 실시되고, 하측 버블링 공정에 있어서 간헐 버블링이 실시되지 않아도 된다.

실시예

(실시예 1)

먼저, 본 실시예에 사용한 중공사막 모듈 (10) 에 대해, 도 2 를 참조하여 설명한다.

중공사막 다발 (15) 로는, 막 면적이 28 ㎡ 인 편단 프리 타입의 것을 사용하였다. 중공사막 (14) 으로는, 폴리비닐알코올에 의해 친수화 처리된 폴리불화비닐리덴계 수지로 이루어지고, 평균 공경 (孔徑) 이 0.02 미크론이고, 유효 길이가 890 ㎜ 인 것을 사용하였다.

막 면적은, 중공사막 (14) 의 유효 길이 (m) 와, 중공사막 (14) 의 외경 di (m) 과, 하우징 (13) 에 도입되어 있는 중공사막 (14) 의 개수 (개) 에 의해, di × π × 유효 길이 × 개수, 와 같이 정의된다.

유효 길이는, 여과 처리에 있어서 중공사막 (14) 이 유효하게 기능하는 길이이고, 중공사막 (14) 과 고정 부재 (3) 의 계면으로부터 하단 (14A) 까지의 길이이다. 상단 (14B) 은, 고정 부재 (3) 에 의해 고정된 개구부이지만, 고정 부재 (3) 로 고정된 공간은 물의 여과 처리에 있어서 기능하지 않기 때문에, 상기 부분의 길이를 유효 길이로서 정의한다.

평균 공경은, 이하와 같이 하여 측정하였다. 먼저, 상이한 입자경을 갖는 적어도 2 종류의 입자 (닛키 촉매 화성 주식회사 제조, 카탈로이드 SI-550, 카탈로이드 SI-45P, 카탈로이드 SI-80P 등) 의 저지율을 측정하였다. 그리고, 이 측정값에 기초하여, 하기의 근사식에 있어서, R 이 90 이 되는 경우의 S 의 값을 구하고, 이것을 평균 공경으로 하였다.

R = 100/(1 - m × exp(-a × log(S)))

상기 식 중의 「a」 및 「m」 은, 중공사막 (14) 에 의해 정해지는 정수 (定數) 로서, 2 종류 이상의 저지율의 측정값에 기초하여 산출하였다.

중공사막 (14) 의 친수성 수지 (폴리비닐알코올) 함유율은, 이하와 같이 하여 측정하였다. 먼저, 불화비닐리덴 수지를 용매로 용해 및 추출하였다. 그 후, 잔존한 미용해물량의 건조 중량을 측정함으로써 친수성 수지 함유율을 산출하였다. 본 실시예에서는, 친수성 수지 함유율은, 5.7 ％ 였다.

중공사막 (14) 의 순수 투과 속도의 비율 ((FLUXd/FLUXw) × 100) 은, 99 ％ 였다. 또 중공사막 (14) 의 막간 차압 0.1 ㎫ 에 있어서의 투수량은, 1500 ℓ/㎡/시였다.

도수관 (5) 으로는, 길이가 985 ㎜, 내경이 40 ㎜ 인 원통상의 것을 사용하였다. 도수관 (5) 은, 중공사막 다발 (15) 의 중심에 배치하고, 고정 부재 (3) 에 의해 중공사막 다발 (15) 과 함께 고정하였다. 도수관 (5) 에 있어서, 고정 부재 (3) 로부터 길이 방향으로 70 ㎜ 떨어진 위치로부터 100 ㎜ 의 간격으로 복수 (합계 36 개) 의 관용 통기공 (54) 을 형성하였다. 관용 통기공 (54) 은, 둘레 방향으로 90° 의 간격으로 형성하고, 공경은 10 ㎜ 로 하였다.

산기 부재 (4) 는, 고정 부재 (3) 로부터 길이 방향으로 915 ㎜ 떨어진 위치에 장착하였다. 산기 부재 (4) 는, 복수의 산기용 통기공 (43) 이 형성된 원판상의 본체부 (44) 와, 기체 받이부 (45) 와, 둘레벽부 (47) 로 이루어진다. 도수관 (5) 에 대한 기체 공급구로서 도수관용 기체 입구 (8) 를 형성하고, 산기 부재 (4) 의 기체 받이부 (45) 에 대한 기체 공급구로서 산기용 기체 입구 (7) 를 형성하였다.

상기 중공사막 모듈 (10) 을 사용하고, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 (定流量) 여과를 실시하였다. 그리고, 여과 운전 후, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시하고, 그 후, 도 7 에 기재된 버블링 세정을 실시하였다. 산기 부재 (4) 측, 도수관 (5) 측 함께 버블링용 공기류량은 1700 NL/h 로 하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 의해 배출된 SS 배출량의 비율은, 99 ％ 였다.

(비교예 1)

도수관 (5) 의 대체로서, 외주가 21.7 ㎜, 길이가 940 ㎜ 인 봉상 (棒狀) 의 지지 부재를 중공사막 다발 (15) 의 중앙에 배치하였다. 그 외 조건은, 상기 실시예와 동일하게 하였다.

상기 실시예와 동일하게, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시한 후, 버블링 세정을 실시하였다. 비교예 1 에서는, 도수관을 사용하지 않았기 때문에, 도 7 에 있어서의 「충수 (상측 버블링 전)」, 「상측 버블링」 및 「배수」 의 공정을 생략하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 있어서 배출된 SS 배출량의 비율은, 82 ％ 였다.

(비교예 2)

상기 실시예와 동일하게, 길이가 985 ㎜, 내경이 40 ㎜ 인 원통상의 도수관 (5) 을 중공사막 다발 (15) 의 중심에 배치하였다. 도수관 (5) 에 있어서, 고정 부재 (3) 로부터 길이 방향으로 470 ㎜ 떨어진 위치로부터 100 ㎜ 의 간격으로 복수 (합계 20 개) 의 관용 통기공 (54) 을 형성하였다. 관용 통기공 (54) 은, 둘레 방향으로 90° 의 간격으로 형성하고, 공경은 10 ㎜ 로 하였다. 그 외 조건은, 상기 실시예와 동일하게 하였다.

상기 실시예와 동일하게, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시한 후, 버블링 세정을 실시하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 있어서 배출된 SS 배출량의 비율은 63 ％ 였다. 이상의 결과로부터, 상기 실시예에서는, 비교예 1, 2 에 비해 중공사막 표면에 부착된 부유 오탁 물질의 배출성이 우수한 것을 알 수 있었다.

(실시예 2)

실시예 1 과 동일한 중공사막 모듈 (10) 을 사용하였다. 이 중공사막 모듈 (10) 을 사용하여, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 여과 운전 후, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시하였다. 그 후, 도 25 와 같이 하측 버블링 공정과 상측 버블링 공정의 양방에 있어서 간헐 버블링을 실시하였다. 버블링용 공기의 유량은, 산기 부재 (4) 측 및 도수관 (5) 측에 있어서 함께 1700 NL/h 로 하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 의해 배출된 SS 배출량의 비율은, 99 ％ 였다.

(실시예 3)

원수의 SS 농도를 500 ㎎/ℓ 로 변경하고, 정유량 여과의 시간을 30 분간으로 변경한 점 이외에는, 상기 실시예 2 와 동일하게 여과 처리 및 세정을 실시하였다. 이 때의 SS 배출량의 비율은, 96 ％ 였다. 또한, 이것과 동일한 조건으로 여과 처리를 실시한 후, 상기 실시예 1 의 형태로 세정을 실시한 경우에는, SS 배출량의 비율은 83 ％ 였다. 이 결과로부터, 상측 및 하측 버블링 공정에 있어서 간헐 버블링을 실시하는 것에 의한 세정 효과의 향상이 확인되었다.

(실시예 4)

실시예 1 과 동일한 중공사막 모듈 (10) 을 사용하였다. 이 중공사막 모듈 (10) 을 사용하여, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 여과 운전 후, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시하였다. 그 후, 도 26 과 같이 하측 버블링 공정과 상측 버블링 공정의 양방에 있어서 간헐 버블링을 실시하였다. 버블링용 공기의 유량은, 산기 부재 (4) 측 및 도수관 (5) 측에 있어서 함께 1700 NL/h 로 하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 의해 배출된 SS 배출량의 비율은, 97 ％ 였다.

(실시예 5)

원수의 SS 농도를 500 ㎎/ℓ 로 변경하고, 정유량 여과의 시간을 30 분간으로 변경한 점 이외에는, 상기 실시예 4 와 동일하게 여과 처리 및 세정을 실시하였다. 이 때의 SS 배출량의 비율은, 93 ％ 였다. 또한, 이것과 동일한 조건으로 여과 처리를 실시한 후, 상기 실시예 1 의 형태로 세정을 실시한 경우에는, SS 배출량의 비율은 83 ％ 였다. 이 결과로부터, 상측 및 하측 버블링 공정에 있어서 간헐 버블링을 실시하는 것에 의한 세정 효과의 향상이 확인되었다.

(실시예 6)

실시예 1 과 동일한 중공사막 모듈 (10) 을 사용하였다. 이 중공사막 모듈 (10) 을 사용하여, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 여과 운전 후, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시하였다. 그 후, 도 27 과 같이 하측 버블링 공정에 있어서 간헐 버블링을 실시함과 함께, 상측 버블링 공정을 간헐 버블링 없이 실시하였다. 버블링용 공기의 유량은, 산기 부재 (4) 측 및 도수관 (5) 측에 있어서 함께 1700 NL/h 로 하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 의해 배출된 SS 배출량의 비율은, 99 ％ 였다.

(실시예 7)

원수의 SS 농도를 500 ㎎/ℓ 로 변경하고, 정유량 여과의 시간을 30 분간으로 변경한 점 이외에는, 상기 실시예 6 과 동일하게 여과 처리 및 세정을 실시하였다. 이 때의 SS 배출량의 비율은, 96 ％ 였다. 또한, 이것과 동일한 조건으로 여과 처리를 실시한 후, 상기 실시예 1 의 형태로 세정을 실시한 경우에는, SS 배출량의 비율은 83 ％ 였다. 이 결과로부터, 하측 버블링 공정에 있어서 간헐 버블링을 실시하는 것에 의한 세정 효과의 향상이 확인되었다.

(실시예 8)

실시예 1 과 동일한 중공사막 모듈 (10) 을 사용하였다. 이 중공사막 모듈 (10) 을 사용하여, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 여과 운전 후, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시하였다. 그 후, 도 22 와 같이 하측 버블링 공정에 있어서 향류 버블링을 실시하였다. 버블링용 공기의 유량은, 산기 부재 (4) 측 및 도수관 (5) 측에 있어서 함께 1700 NL/h 로 하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 의해 배출된 SS 배출량의 비율은, 94 ％ 였다.

(실시예 9)

원수의 SS 농도를 500 ㎎/ℓ 로 변경하고, 정유량 여과의 시간을 30 분간으로 변경한 점 이외에는, 상기 실시예 8 과 동일하게 여과 처리 및 세정을 실시하였다. 이 때의 SS 배출량의 비율은, 93 ％ 였다. 또한, 이것과 동일한 조건으로 여과 처리를 실시한 후, 상기 실시예 1 의 형태로 세정을 실시한 경우에는, SS 배출량의 비율은 83 ％ 였다. 이 결과로부터, 하측 버블링 공정에 있어서 향류 버블링을 실시하는 것에 의한 세정 효과의 향상이 확인되었다.

(실시예 10)

실시예 1 과 동일한 중공사막 모듈 (10) 을 사용하였다. 이 중공사막 모듈 (10) 을 사용하여, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 여과 운전 후, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시하였다. 그 후, 도 23 과 같이 상측 버블링 공정에 있어서 기액 세정을 실시하였다. 버블링용 공기의 유량은, 산기 부재 (4) 측 및 도수관 (5) 측에 있어서 함께 1700 NL/h 로 하였다. 또 기액 세정시에 있어서의 원수의 유량은, 원액 도입 밸브 (22) 를 조정함으로써 3000 ℓ/h 로 하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정에 의해 배출된 SS 배출량의 비율은, 98 ％ 였다.

(실시예 11)

원수의 SS 농도를 500 ㎎/ℓ 로 변경하고, 정유량 여과의 시간을 30 분간으로 변경한 점 이외에는, 상기 실시예 10 과 동일하게 여과 처리 및 세정을 실시하였다. 이 때의 SS 배출량의 비율은, 96 ％ 였다. 또한, 이것과 동일한 조건으로 여과 처리를 실시한 후, 상기 실시예 1 의 형태로 세정을 실시한 경우에는, SS 배출량의 비율은 83 ％ 였다. 이 결과로부터, 상측 버블링 공정에 있어서 기액 세정을 실시하는 것에 의한 세정 효과의 향상이 확인되었다.

(실시예 12)

실시예 1 과 동일한 중공사막 모듈 (10) 을 사용하였다. 이 중공사막 모듈 (10) 을 사용하여, 수산화제2철의 현탁액으로 이루어지고, SS 농도가 250 ㎎/ℓ 인 모델수를 원수로 하여, 외압 전체 여과 방식에 의해 유량 4700 ℓ/h 의 조건으로 16 분간 정유량 여과를 실시하였다. 그리고, 여과 운전 후, 중공사막 모듈 (10) 의 여과액측으로부터 0.2 ㎫ 의 압축 공기에 의해 역압 세정을 실시하였다. 그 후, 도 24 와 같이 샤워 세정을 또한 추가로 실시하였다. 샤워 세정시에 있어서의 원수의 유량은, 원액 도입 밸브 (22) 를 조정함으로써 3000 ℓ/h 로 하였다. 버블링용 공기의 유량은, 산기 부재 (4) 측 및 도수관 (5) 측에 있어서 함께 1700 NL/h 로 하였다. 여과 운전 중에 중공사막 모듈 (10) 에 공급된 SS 공급량에 대하여, 버블링 세정과 샤워 세정에 의해 배출된 SS 배출량의 비율은, 99 ％ 였다.

(실시예 13)

원수의 SS 농도를 500 ㎎/ℓ 로 변경하고, 정유량 여과의 시간을 30 분간으로 변경한 점 이외에는, 상기 실시예 12 와 동일하게 여과 처리 및 세정을 실시하였다. 이 때의 SS 배출량의 비율은, 99 ％ 였다. 또한, 이것과 동일한 조건으로 여과 처리를 실시한 후, 상기 실시예 1 의 형태로 세정을 실시한 경우에는, SS 배출량의 비율은 83 ％ 였다. 이 결과로부터, 샤워 세정을 실시하는 것에 의한 세정 효과의 향상이 확인되었다.

또한, 상기 실시형태를 개설 (槪說) 하면 이하와 같다.

(1) 본 실시형태에 관련된 중공사막 모듈은, 외압 여과식 중공사막 모듈로서, 다발형상의 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발이 수용되는 내부 공간이 형성된 하우징과, 상기 내부 공간에 중공사막의 세정용 기체를 분산시키는 기체 공급부를 구비한다. 상기 내부 공간은, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간과, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간을 갖는다. 상기 기체 공급부에는, 상기 상부 공간의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시키는 상측 기체 공급부와, 상기 하부 공간보다 하측의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시키는 하측 기체 공급부가 형성되어 있다.

상기 중공사막 모듈에 의하면, 하우징의 내부 공간이 충수된 상태에서 하측 기체 공급부로부터 기체를 분산시키고, 당해 기체가 중공사막의 하단으로부터 상승하여 중공사막이 진동함으로써, 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 벗겨 떨어뜨릴 수 있다. 또 상기 중공사막 모듈에 의하면, 하측 기체 공급부 뿐만 아니라, 상측 기체 공급부로부터 하우징 내에 기체를 분산시킬 수 있다. 그 때문에, 종래와 같이 버블링 공정에 있어서 중공사막의 하단측에서만 기체를 분산시키는 경우와 달리, 하단측으로부터 기체를 분산시켰을 경우에 널리 퍼지기 어려운 중공사막의 상단에까지 기체를 널리 퍼지게 할 수 있다. 이에 따라, 당해 상단에 있어서도 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질의 제거 효과를 높일 수 있다. 따라서, 상기 중공사막 모듈에 의하면, 버블링 공정에 있어서 중공사막 전체를 세정할 수 있다.

(2) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 기체 공급부는, 상기 하부 공간보다 하측의 위치에 배치되고, 상기 중공사막 다발의 직경 방향으로 퍼진 형상을 갖고, 상기 직경 방향으로 간격을 띄우고 복수의 산기용 통기공이 형성된 산기 부재와, 상기 중공사막 다발의 내측을 상하 방향으로 연장하도록 배치되고, 적어도 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 있어서 복수의 관용 통기공이 간격을 띄우고 형성된 관 부재를 포함하고 있어도 된다. 상기 상측 기체 공급부는, 상기 관 부재의 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 형성된 상기 관용 통기공에 의해 구성되어 있어도 된다. 상기 하측 기체 공급부는, 상기 산기 부재에 형성된 상기 산기용 통기공에 의해 구성되어 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 중공사막의 하단측에 있어서, 산기 부재에 형성된 통기공으로부터 중공사막 다발의 직경 방향으로 퍼지도록 기체를 분산시켜 버블링 세정할 수 있다. 또 중공사막의 상단측에 있어서는, 관 부재에 형성된 통기공에 의해, 중공사막 다발의 내측으로부터 외측을 향해 기체를 분산시켜 버블링 세정할 수 있다.

(3) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 관용 통기공은, 상기 상부 공간 및 상기 하부 공간에 위치하는 부위에 형성되어 있어도 된다. 또 상기 중공사막 모듈은, 상기 중공사막에 의해 여과되는 원수가, 상기 상부 공간 및 상기 하부 공간에 위치하는 상기 관용 통기공을 통과하여 상기 하우징 내에 공급되도록 구성되어 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 여과 공정에 있어서, 관 부재에 형성된 통기공으로부터 중공사막의 길이 방향의 전체에 대하여 원수를 공급할 수 있다. 이에 따라, 원수의 여과를 실시하면서, 당해 원수의 흐름에 의해 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 중공사막의 전체에 걸쳐 제거할 수 있다.

(4) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 관용 통기공은, 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 있어서만 형성되어 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 관 부재의 전체에 통기공이 형성되는 경우에 비해, 관 부재의 가공에 필요로 하는 수고를 줄일 수 있다.

(5) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 관 부재와 상기 산기 부재에 대하여 각각 상이한 기체 공급 수단이 형성되어 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 관 부재 및 산기 부재의 각각에 대한 기체의 공급량이나 공급 타이밍 등의 조건을 목적에 따라 적절히 전환할 수 있다.

(6) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 산기 부재는, 상기 중공사막 다발의 직경 방향으로 퍼진 형상을 갖고, 상기 산기용 통기공이 상기 직경 방향으로 간격을 띄우고 복수 형성된 판상의 본체부와, 일방단 (端) 이 상기 본체부의 하면에 접속됨과 함께 타방단측에 기체의 받이구가 형성된 통 형상을 갖고, 상기 통 내에 수용된 기체를 상기 산기용 통기공으로 유도하기 위한 분산공이 형성된 기체 받이부를 포함하고 있어도 된다. 상기 기체 받이부는, 상기 일방단으로부터 상기 타방단을 향해 내경이 퍼지는 형상을 갖고 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 버블링 공정에 있어서 하우징 내에 공급되는 기체를 기체 받이구로부터 취입하기 쉬워진다. 그 때문에, 기체 받이부가 일정한 내경을 갖는 통 형상으로 이루어지는 경우에 비해, 버블링 세정을 보다 효율적으로 실시할 수 있다.

(7) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 기체 공급부는, 상기 중공사막 다발의 내측을 상하 방향으로 연장하도록 배치되고, 복수의 관용 통기공이 간격을 띄우고 형성된 관 부재를 포함하고 있어도 된다. 상기 관 부재에는, 상기 하부 공간보다 하측에 위치하는 하측 관내 공간과, 상기 하측 관내 공간보다 상측에 위치하는 상측 관내 공간을 나누는 칸막이부가 형성되어 있어도 된다. 상기 중공사막 모듈에는, 상기 상측 관내 공간 및 상기 하측 관내 공간의 각각에 기체를 공급하기 위한 기체 공급 수단이 형성되어 있어도 된다. 상기 상측 기체 공급부는, 상기 상측 관내 공간에 면하고, 또한 상기 상부 공간에 위치하는 상기 관 부재의 부위에 형성된 상기 관용 통기공에 의해 구성되어 있어도 된다. 상기 하측 기체 공급부는, 상기 하측 관내 공간에 접하는 상기 관 부재의 부위에 형성된 상기 관용 통기공에 의해 구성되어 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 관 부재의 내부를 칸막이부에 의해 상측 관내 공간과 하측 관내 공간으로 분리하고, 각 관내 공간에 대하여 기체 공급 가능하게 구성함으로써, 산기 부재를 사용하는 일 없이 관 부재에 의해서만 중공사막 전체를 버블링 세정할 수 있다. 그 때문에, 설비를 보다 간략화할 수 있고, 비용 삭감을 도모할 수 있다.

(8) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 하우징에는, 상기 내부 공간의 기체 및 액체를 계외로 배출하기 위한 발출구가 형성되어 있어도 된다. 상기 관용 통기공은, 상기 발출구의 하면보다 상측 및 하측에 형성되어 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 버블링의 개시 직후에 하우징의 내부 공간 전체가 충수된 상태에 있어서, 상기 발출구의 하면보다 상측 및 하측의 통기공으로부터 분산되는 기체에 의해 버블링 세정할 수 있다. 그리고, 버블링 개시부터 일정 시간 경과하여 상기 발출구로부터 물 및 기체가 배출되고, 하우징 내의 액면 위치가 상기 발출구의 하면의 높이 위치까지 내려간 상태에서도, 관 부재에 공급되는 기체의 부력에 의해 관 부재 내의 물을 상기 발출구의 하면보다 상측의 통기공으로부터 기체와 함께 분출시키고, 계속해서 하우징 내의 물을 상기 발출구의 하면보다 하측의 통기공으로부터 관 부재 내에 유입시킬 수 있다. 이에 따라, 액체와 기체의 혼합 유체를 상기 발출구의 하면보다 상측의 통기공으로부터 계속적으로 분출시킬 수 있기 때문에, 중공사막 상단까지 효과적으로 세정할 수 있다. 또 상기 발출구의 하면보다 상측까지 충수된 상태에서는, 상기 발출구의 하면보다 상측의 위치로부터 분산되는 기체에 의해 중공사막 상단까지 효과적으로 세정할 수 있다.

(9) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 관용 통기공은, 둘레 방향에 있어서 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 상기 하부 공간에 위치하는 부위보다 다수 형성되어 있어도 된다.

상기 구성에 의하면, 중공사막의 상단측에 있어서 둘레 방향의 전체에 걸쳐 막 표면의 세정 효과를 향상시킬 수 있다.

(10) 상기 중공사막 모듈에 있어서, 상기 중공사막 다발은, 상기 중공사막의 상단이 고정됨과 함께, 하단에 있어서 상기 중공사막이 1 개씩 고정되지 않는 편단 프리 타입이어도 된다.

상기 구성에 의하면, 중공사막을 버블링에 의해 용이하게 진동시키는 것이 가능해져, 막 표면의 세정 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

(11) 본 발명의 다른 국면에 관련된 중공사막 모듈의 세정 방법은, 다발형상의 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발이 하우징의 내부 공간에 수용된 구성의 외압 여과식 중공사막 모듈에 있어서, 충수된 상기 내부 공간에 기체를 분산시켜 상기 중공사막을 세정하는 중공사막 모듈의 세정 방법이다. 상기 내부 공간은, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간과, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간을 갖는다. 상기 중공사막 모듈의 세정 방법은, 상기 하부 공간보다 하측의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시킴으로써 상기 중공사막을 세정하는 하측 버블링 공정과, 상기 하측 버블링 공정이 실시된 후, 상기 상부 공간의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시킴으로써 상기 중공사막을 세정하는 상측 버블링 공정을 구비한다.

상기 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 먼저, 하측 버블링 공정에 있어서 하부 공간보다 하측의 위치에서 하우징 내에 기체를 분산시키고, 당해 기체가 중공사막의 하단으로부터 상승하여 중공사막을 진동시킴으로써, 막 표면에 부착된 부유 오탁 물질을 벗겨 떨어뜨릴 수 있다. 그 후, 상측 버블링 공정에 있어서 상부 공간의 위치에서 하우징 내에 기체를 분산시킴으로써, 하측 버블링 공정에서는 세정이 불충분한 중공사막의 상단에 있어서도 막 표면을 보다 확실하게 세정할 수 있다.

또 상측 버블링 공정의 후에 하측 버블링 공정을 실시한 경우에는, 상측 버블링 공정에 있어서 중공사막의 상단이 세정된 후에, 하측 버블링 공정에 있어서 막 표면으로부터 벗겨진 부유 오탁 물질이 상승하여 상단에 재부착되어 버린다. 이에 반해, 상기 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 하측 버블링 공정의 후에 상측 버블링 공정을 실시함으로써, 중공사막의 상단에 대한 부유 오탁 물질의 재부착을 막아, 중공사막 전체를 세정할 수 있다.

(12, 13) 상기 중공사막 모듈의 세정 방법에서는, 상기 하측 버블링 공정 및 상기 상측 버블링 공정 중 적어도 일방에 있어서, 상기 하우징 내에 기체를 미리 정해진 시간 공급하는 버블링 온과, 상기 하우징 내에 대한 기체의 공급을 미리 정해진 시간 정지하는 버블링 오프를 반복하는 간헐 버블링을 실시해도 된다. 또 상기 하측 버블링 공정에 있어서만 상기 간헐 버블링을 실시해도 된다.

이 방법에 의하면, 기체 공급시에 있어서의 중공사막 다발의 부풀음과 기체 공급의 정지시에 있어서의 오므라듦을 반복하면서 버블링 세정할 수 있기 때문에, 하우징 내에 기체를 계속적으로 공급하는 경우에 비해 중공사막 다발의 외주부의 세정 효과를 보다 높일 수 있다. 또 중공사막 다발의 부풀음과 오므라듦이라는 반복에 의해, 막의 요동과는 상이한 세정 효과를 줄 수 있다. 게다가, 하우징 내에 기체를 간헐적으로 공급함으로써, 중공사막 다발에 있어서 기포류가 통과하는 경로를 기체 공급의 사이클마다 바꿀 수 있다. 이 때문에, 중공사막 다발의 단면에서 보았을 때에 기체의 통과량이 보다 균일화되고, 세정 효과의 불균일이 잘 발생하지 않게 된다.

(14) 상기 중공사막 모듈의 세정 방법에 있어서, 상기 하측 버블링 공정에서는, 상기 내부 공간에 있어서 상기 중공사막의 길이 방향을 따라 원수의 수류를 발생시킴과 함께, 상기 내부 공간에 있어서 상기 중공사막의 길이 방향을 따라 상기 수류에 대하여 반대 방향의 기포류를 발생시키는 향류 버블링을 실시해도 된다.

이 방법에 의하면, 서로 반대 방향의 수류와 기포류가 충돌함으로써 강한 전단력이 발생하고, 당해 전단력에 의해 중공사막을 효과적으로 세정하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 중공사막의 표면에 부착된 현탁 물질 등을 효율적으로 제거할 수 있다. 게다가, 중공사막의 길이 방향을 따라 수류 및 기포류를 발생시킴으로써, 중공사막에 있어서의 길이 방향의 넓은 범위에 걸쳐 강한 전단력을 작용시키는 것이 가능해지고, 그 결과 중공사막을 균일하게 세정할 수 있다. 따라서, 상기 중공사막 모듈의 세정 방법에 의하면, 강한 전단력에 의해 중공사막을 균일하게 또한 효과적으로 세정할 수 있다.

(15) 상기 중공사막 모듈의 세정 방법에 있어서, 상기 상측 버블링 공정에서는, 상기 내부 공간에 배치된 관 부재의 복수의 구멍으로부터 상기 상부 공간을 향해서 원수 및 기체를 동시에 분출하는 기액 세정을 실시해도 된다.

이 방법에 의하면, 기액 혼합체에 의해 내부 공간에 강한 전단력을 발생시키는 것이 가능해지고, 당해 전단력에 의해 중공사막의 표면을 효과적으로 세정할 수 있다. 그 결과, 중공사막의 표면에 부착된 현탁 물질 등을 효율적으로 제거할 수 있다.

(16) 상기 중공사막 모듈의 세정 방법은, 상기 하우징 내의 물이 빼내어진 상태에서, 상기 내부 공간에 배치된 관 부재의 복수의 구멍으로부터 상기 내부 공간을 향해서 물을 샤워 형상으로 분출시켜 상기 중공사막 다발을 세정하는 샤워 세정 공정을 추가로 구비하고 있어도 된다.

이 방법에 의하면, 중공사막 다발에 있어서, 물이 직접 닿는 부위는, 물로부터의 힘을 받아 움직인다. 이 때, 주위의 공간은 공기로 채워져 있기 때문에, 움직이기 쉽게 되어 있다. 이 때문에, 중공사막 다발에 전단력을 발생시킬 수 있어, 중공사막 다발을 효과적으로 세정할 수 있다. 또, 물이 중력에 의해 중공사막 다발의 표면을 흘러 떨어지는 것에 의해서도, 중공사막 다발에 전단력을 발생시킬 수 있기 때문에, 중공사막 다발을 흘러 떨어지는 물에 의해서도 중공사막 다발을 세정할 수 있다.

Claims (16)

1. 외압 여과식 중공사막 모듈로서,
   다발형상의 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발과,
   상기 중공사막 다발이 수용되는 내부 공간이 형성된 하우징과,
   상기 내부 공간에 중공사막의 세정용 기체를 분산시키는 기체 공급부를 구비하고,
   상기 내부 공간은, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간과, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간을 갖고,
   상기 기체 공급부에는, 상기 상부 공간의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시키는 상측 기체 공급부와, 상기 하부 공간보다 하측의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시키는 하측 기체 공급부가 형성되어 있고,
   상기 기체 공급부는, 상기 중공사막 다발의 내측을 상하 방향으로 연장하도록 배치되고, 적어도 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 있어서 복수의 관용 통기공이 간격을 띄우고 형성된 관 부재를 포함하고,
   상기 상측 기체 공급부는, 상기 관 부재의 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 형성된 상기 관용 통기공에 의해 구성되고,
   상기 하우징의 측면 중 상기 중공사막의 상단을 고정시키는 고정 부재보다 하측이며 또한 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측의 위치에는, 상기 내부 공간의 기체 및 액체를 계외로 배출하기 위한 발출구가 형성되고,
   상기 관용 통기공은, 상기 관 부재 중 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 있어서 상기 발출구의 하면보다 상측 및 하측에 각각 형성되어 있는, 중공사막 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기체 공급부는,
   상기 하부 공간보다 하측의 위치에 배치되고, 상기 중공사막 다발의 직경 방향으로 퍼진 형상을 갖고, 상기 직경 방향으로 간격을 띄우고 복수의 산기용 (散氣用) 통기공이 형성된 산기 부재를 포함하고,
   상기 하측 기체 공급부는, 상기 산기 부재에 형성된 상기 산기용 통기공에 의해 구성되어 있는, 중공사막 모듈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 관용 통기공은, 상기 상부 공간 및 상기 하부 공간에 위치하는 부위에 형성되고,
   상기 중공사막에 의해 여과되는 원수 (原水) 가, 상기 상부 공간 및 상기 하부 공간에 위치하는 상기 관용 통기공을 통과하여 상기 하우징 내에 공급되도록 구성되어 있는, 중공사막 모듈.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 관용 통기공은, 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 있어서만 형성되어 있는, 중공사막 모듈.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 관 부재와 상기 산기 부재에 대하여 각각 상이한 기체 공급 수단이 형성되어 있는, 중공사막 모듈.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 산기 부재는,
   상기 중공사막 다발의 직경 방향으로 퍼진 형상을 갖고, 상기 산기용 통기공이 상기 직경 방향으로 간격을 띄우고 복수 형성된 판상의 본체부와,
   일방단 (端) 이 상기 본체부의 하면에 접속됨과 함께 타방단측에 기체의 받이구가 형성된 통 형상을 갖고, 상기 통 내에 수용된 기체를 상기 산기용 통기공으로 유도하기 위한 분산공이 형성된 기체 받이부를 포함하고,
   상기 기체 받이부는, 상기 일방단으로부터 상기 타방단을 향해 내경이 퍼지는 형상을 갖는, 중공사막 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 관 부재에는, 상기 하부 공간보다 하측에 위치하는 하측 관내 공간과, 상기 하측 관내 공간보다 상측에 위치하는 상측 관내 공간을 나누는 칸막이부가 형성되고,
   상기 상측 관내 공간 및 상기 하측 관내 공간의 각각에 기체를 공급하기 위한 기체 공급 수단이 형성되고,
   상기 상측 기체 공급부는, 상기 상측 관내 공간에 면하고, 또한 상기 상부 공간에 위치하는 상기 관 부재의 부위에 형성된 상기 관용 통기공에 의해 구성되고,
   상기 하측 기체 공급부는, 상기 하측 관내 공간에 접하는 상기 관 부재의 부위에 형성된 상기 관용 통기공에 의해 구성되어 있는, 중공사막 모듈.
8. 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 관용 통기공은, 둘레 방향에 있어서 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 상기 하부 공간에 위치하는 부위보다 다수 형성되어 있는, 중공사막 모듈.
9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중공사막 다발은, 상기 중공사막의 상단이 고정됨과 함께, 하단에 있어서 상기 중공사막이 1 개씩 고정되지 않는 편단 (片端) 프리 타입인, 중공사막 모듈.
10. 다발형상의 복수의 중공사막을 갖는 중공사막 다발이 하우징의 내부 공간에 수용되고, 상기 중공사막 다발의 내측을 상하 방향으로 연장하도록 관 부재가 배치되고, 상기 내부 공간의 기체 및 액체를 계외로 배출하기 위한 발출구가 상기 하우징의 측면 중 상기 중공사막의 상단을 고정시키는 고정 부재보다 하측이며 또한 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측의 위치에 형성된 외압 여과식 중공사막 모듈에 있어서, 충수 (充水) 된 상기 내부 공간에 기체를 분산시켜 상기 중공사막을 세정하는 중공사막 모듈의 세정 방법으로서,
    상기 내부 공간은, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 상측 부분이 위치하는 상부 공간과, 상기 중공사막의 길이 방향의 중앙보다 하측 부분이 위치하는 하부 공간을 갖고,
    상기 하부 공간보다 하측의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시킴으로써 상기 중공사막을 세정하는 하측 버블링 공정과,
    상기 하측 버블링 공정이 실시된 후, 상기 관 부재에 형성된 관용 통기공으로부터 상기 상부 공간의 위치에서 상기 하우징 내에 기체를 분산시킴으로써 상기 중공사막을 세정하는 상측 버블링 공정을 구비하고,
    상기 상측 버블링 공정에서는, 상기 하우징 내의 물을 상기 관 부재 중 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 있어서 상기 발출구의 하면보다 하측에 형성된 상기 관용 통기공으로부터 상기 관 부재 내에 유입시킴과 함께, 상기 관 부재 내의 물을 상기 관 부재 중 상기 상부 공간에 위치하는 부위에 있어서 상기 발출구의 하면보다 상측에 형성된 상기 관용 통기공으로부터 기체와 함께 분출시키는, 중공사막 모듈의 세정 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하측 버블링 공정 및 상기 상측 버블링 공정의 적어도 일방에 있어서, 상기 하우징 내에 기체를 미리 정해진 시간 공급하는 버블링 온과, 상기 하우징 내에 대한 기체의 공급을 미리 정해진 시간 정지하는 버블링 오프를 반복하는 간헐 버블링을 실시하는, 중공사막 모듈의 세정 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하측 버블링 공정에 있어서만 상기 간헐 버블링을 실시하는, 중공사막 모듈의 세정 방법.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측 버블링 공정에서는, 상기 내부 공간에 있어서 상기 중공사막의 길이 방향을 따라 원수의 수류를 발생시킴과 함께, 상기 내부 공간에 있어서 상기 중공사막의 길이 방향을 따라 상기 수류에 대하여 반대 방향의 기포류를 발생시키는 향류 (向流) 버블링을 실시하는, 중공사막 모듈의 세정 방법.
14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 버블링 공정에서는, 상기 내부 공간에 배치된 관 부재의 복수의 구멍으로부터 상기 상부 공간을 향해서 원수 및 기체를 동시에 분출하는 기액 세정을 실시하는, 중공사막 모듈의 세정 방법.
15. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 물이 빼내어진 상태에서, 상기 내부 공간에 배치된 관 부재의 복수의 구멍으로부터 상기 내부 공간을 향해서 물을 샤워 형상으로 분출시켜 상기 중공사막 다발을 세정하는 샤워 세정 공정을 추가로 구비한, 중공사막 모듈의 세정 방법.
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