KR20020042700A

KR20020042700A - 중공사막 모듈, 중공사막 모듈유닛 및 중공사막 모듈의제조방법

Info

Publication number: KR20020042700A
Application number: KR1020027004280A
Authority: KR
Inventors: 아키모노타츠오; 후지노히사아키; 오쿠무라세이지; 니시무라테츠오; 하타노유키오
Original assignee: 히라이 가쯔히꼬; 도레이 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2002-06-05
Also published as: US20030038075A1; WO2002011867A1; EP1350555A1; CA2385946A1; AU7578701A; TW505539B; CN1392802A

Abstract

중공사막 다발을 형성하는 다수의 중공사막의 개구단을 보유하는 제1밀봉체, 통형상 케이스 및 제2밀봉체에 의해 둘러싸여지고, 중공사막 다발이 수납된 여과실에, 원수를 제2밀봉체의 근방에 있어서 통형상 케이스에 설치된 원수공급구로부터 공급하고, 또한 역세정시의 배수를 제2밀봉체에 설치된 배수구멍을 통해서 배출하는 구조를 보유하는 중공사막 모듈.

Description

중공사막 모듈, 중공사막 모듈유닛 및 중공사막 모듈의 제조방법{HOLLOW YARN MEMBRANE MODULE, HOLLOW YARN MEMBRANE MODULE UNIT, AND METHOD OF PRODUCING HOLLOW YARN MEMBRANE MODULES}

중공사막 모듈은 일반적으로 내압식과 외압식으로 분류된다.

외압식 중공사막 모듈은 수백∼수만개의 중공사막이 묶여진 중공사막 다발과 내부에 중공사막 다발을 포함하는 원통형케이스로 이루어진다. 원통형케이스는 원통형케이스의 내벽면에 고정된 밀봉체에 의해 그것의 양단에 밀봉된다. 두 밀봉체 사이의 원통형케이스 안의 공간은, 중공사막 다발이 위치한 여과실을 형성한다.

각 중공사막의 중공부가, 한쪽의 밀봉체의 외측표면에 대하여 개구한 상태로 해당 밀봉체에 장치되고, 다른 쪽의 밀봉체의 외측표면에 대하여 폐구 또는 개구한 상태로 장치되어, 중공사막 다발이 여과실 내에 수납되는 경우가 있다. 각 중공사막의 중공부가, 한쪽의 밀봉체의 외측표면에 대하여 개구한 상태로 장치되어, 전체 중공사막이 U자형상으로 만곡해서, 중공사막 다발이 여과실 내에 수납되는 다른 경우도 있다.

유동성수지가 중공사막 다발을 형성하고 있는 각 중공사막 사이의 간격에 침투한 후 수지가 고화하고, 중공사막과 일체화된다. 이 고화된 수지는 또한 통형상 케이스의 내벽면과도 일체화되어 밀봉체를 형성한다. 수지에 의한 밀봉체의 형성을 포팅(potting)이라 한다. 포팅에 사용되는 수지를 밀봉수지(sealing resin) 또는 포팅화합물(potting compound)이라고 한다.

포팅에 앞서서, 각 중공사막의 중공부의 단부는, 중공부로 수지를 침투시키거나 또는 중공부를 찌부러뜨리는 것에 의해 밀봉된다. 포팅 후, 밀봉체의 외표면에 각 중공사막의 중공부의 개구가 필요한 경우는, 포팅에 의해 형성된 밀봉체의 일부를 절단하고 게거하여, 미리 밀봉한 중공부를 제거한다

이와 같이 형성된 중공사막 모듈의 여과실에 원수가 가압상태로 공급된다. 원수는 여과실 내의 각 중공사막을 투과해서 각 중공사막의 중공부에 이른다. 이 공정에서, 원수는 여과되어 여과수로 된다. 여과수는 각 중공사막의 개구로부터 유출된다.

일본특허 제09-220446호 공보에 외압식 중공사막 모듈의 일례가 개시되어 있다. 이 중공사막 모듈에서의 원수의 공급구는, 각 중공사막단이 수지로 밀봉되어 있는 밀봉체에 설치된 밀봉체의 가는 지름을 가진 복수의 관통구멍에 의해 구성된다. 이 문헌에는, 이 원수공급구를 설치하는 것에 의해, 중공사막 모듈의 사용을 계속하여 내부에 축적되는 현탁물질의 세정에 사용되는 물의 유출성이 우수하다라고 기재되어 있다.

그러나, 본 발명자들이 이 밀봉체에 세공을 보유하는 복수의 관통구멍으로 형성된 원수공급구를 시험한 결과, 중공사막의 여과성능을 양호하게 유지하기 위해서, 여과수를 각 중공사막의 개구로부터 중공부를 통해 각 중공사막의 외측표면으로 유출시키는 세정처리(역세정처리)를 수행하면, 중공사막의 표면으로부터 이탈한 현탁물질이, 배수과 함께, 세공을 각각 보유하는 복수의 관통구로 이루어진 원수공급부 및 역세정수의 흐름방향의 하류측에 존재하는 공간부를 통과할 때, 관통구내 및 공간부에 부분적으로 축적된다는 것을 알았다. 즉, 현탁물질의 일부가 공간부 및 관통구멍에 포집되는 현상이 발견되었다.

그 결과, 역세정 종료 후에 공간부 및 관통구멍을 통해 원수를 재공급하면, 공간부 및 관통구멍에 축적된 현탁물질이 여과실 내로 다시 되돌아와서 중공사막의 표면에 축적되었다. 이러한 현상은 문헌에 개시된 중공사막 모듈의 여과성능이 역세정처리 후에도 기대한 만큼 회수할 수 없기 때문이라고 생각된다.

본 발명의 목적은 이러한 종래기술의 문제를 해결한 중공사막 모듈을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 여과실에 존재하여 중공사막 다발의 여과성능을 저하시키는 현탁물질을 역세정처리에 의해 효율적으로 유출하고, 또한 원수를 재공급하여 여과수의 제조를 개시한 경우, 세정효과가 충분히 유지될 수 있는 중공사막 모듈, 즉 안정한 여과성능을 보유하는 중공사막모듈을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 안정한 여과성능을 보유하는 중공사막모듈의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 중공사막 모듈, 중공사막 모듈유닛 및 중공사막 모듈의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 중공사막 모듈 내에 부착하는 원수(raw water)의 현탁물질을 사용 중에 역세정하는 것에 의해 효율적으로 제거하고, 중공사막 모듈의 여과성능을 안정적으로 유지하는 것이 가능한 중공사막 모듈에 관한 것이고, 또한 그 제조방법 및 그것을 사용한 중공사막 모듈유닛에 관한 것이다. 본 발명의 중공사막 모듈 및 그것을 사용한 중공사막 모듈유닛는 원수를 여과하여, 음료수 또는 역삼투막을 사용한 순수제조장치에 공급하는 공급수의 제조에 바람직하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 중공사막 모듈의 일실시형태를 나타낸 종단면도,

도 2는 도 1의 Z1-Z1화살표 단면도,

도 3은 도 1의 Z2부분의 확대도,

도 4는 중공사막에 있어서 행해지는 여과작용을 설명하기 위한 일부가 종단면으로 나타낸 중공사막의 대표적인 투시도,

도 5는 도 1에 나타낸 중공사막 모듈의 복수체가 2열로 배열된 본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛의 일실시형태의 투시도,

도 6은 도 5에 나타낸 복수체의 중공사막 모듈이 병렬로 배치된 상태를 나타낸 평면도,

도 7은 도 5에 나타낸 복수체의 중공사막 모듈이 지그재그 배치된 상태를 나타낸 평면도,

도 8은 도 5에 나타낸 중공사막 모듈유닛에 있어서의 배관의 결합에 이용되는 조인트의 일례의 종단면도,

도 9는 도 8에 있어서의 Z3-Z3화살표로 바라본 도면이다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 중공사막모듈은

(a) 통형상 케이스;

(b) 통형상 케이스의 일단부를 밀봉하기 위해 설치된 제1밀봉체;

(c) 통형상 케이스의 다른 단부를 밀봉하기 위해 설치된 제2밀봉체;

(d) 제1밀봉체의 외측에서 통형상 케이스에 설치된 제1캡;

(e) 제2밀봉체의 외측에서 통형상 케이스에 설치된 제2캡;

(f) 제1밀봉체의 내벽면, 제2밀봉체의 내벽면 및 상기 통형상 케이스의 내벽면에 의해 형성된 여과실;

(g) 제1캡의 내벽면과 제1밀봉체의 외벽면에 의해 형성된 제1실;

(h) 제2캡의 내벽면과 제2밀봉체의 외벽면에 의해 형성된 제2실;

(i) 여과실에 수납되고, 일단부가 제1실에 대해서 개구한 상태로 제1밀봉체에 부착되고, 다른 단부가 제2실에 대해서 폐구한 상태로 상기 제2밀봉체에 부착되어 있거나, 또는, 양단이 제1실에 대해서 개구하고, 전체가 U자형상으로 만곡한 상태로 제1밀봉체에 부착된 중공사막 다발;

(j) 제2밀봉체의 근방에서 여과실에 개구하고 통형상 케이스에 설치된 원수공급구;

(k) 제1밀봉체의 근방에서 여과실에 개구하고 통형상 케이스에 설치된 공기배출구;

(l) 여과실로부터 제2밀봉체를 관통하여 제2밀봉체에 설치된 공기 및 배수가 유통하는 유체유통구멍;

(m) 제1실에 개구하고 제1캡에 설치된 여과수 취출구; 및

(n) 제2실에 개구하고 제2캡에 설치된 배수구로 이루어진다.

본 발명의 중공사막 모듈에 의하면, 원수공급구가 여과실을 형성하는 통형상 케이스의 측면에 설치되어 있기 때문에, 원수공급구는 역세정의 배수를 위한 배수구로부터 분리할 수 있고, 그리고 원수가 통하는 부분에 현탁물질이 축적하지 않도록 할 수 있다. 역세정 종료 후에 원수를 재공급한 경우, 현탁물질이 여과실에 혼입하지 않고, 중공사막 모듈의 여과성능이 안정하게 유지될 수 있다.

한편, 역세정에 의해, 유체유통구멍에 현탁물질이 축적되는 경우가 있지만, 현탁물질은, 통기플러싱(aeration flushing)시에 압축공기와 함께 여과실에 유입하고, 공기배출구부터 공기와 함께 배출된다. 그래서 현탁물질이 중공사막 다발에 축적되는 일이 없고, 중공사막 모듈의 여과성능이 악화하는 것이 방지된다.

본 발명의 중공사막 모듈에 있어서, 통형상 케이스의 내주면의 최소 횡단면적이 150㎠ 이상이고, 제1밀봉체의 내벽면 위치에서 중공사막 다발을 형성하는 중공사막의 충전율이 40 내지 70%의 범위인 것이 바람직하다.

여과처리량이 크고, 여과효율이 양호한 본 발명의 중공사막 모듈은 이들 최소 횡단면적 및 충전율의 값을 가지는 형태에 기초하여 제공된다.

앞에 인용한 문헌에 개시되어 있는 모듈에 있어서, 보다 많은 여과수(순수)가 얻어지도록, 최소 횡단면적을 증대시키면, 현탁물질의 증가를 초래하고, 이것에 대해서, 복수개의 통과구멍으로 이루어지는 원수공급구나 역세정수의 흐름방향의 하류측에 존재하는 공간에 고이는 현탁물질의 양이 증대한다. 그 일부는 여과실 내에 남아버린다. 그 결과, 원수가 모듈에 재공급하였을 때, 이들 현탁물질은 여과실로 돌아오고, 중공사막의 표면에 축적되고, 이것은 여과효율의 감소를 야기시킨다.

그러나, 본 발명에 있어서, 원수공급구가 역세정 배수용 배수구로부터 분리하여 통형상 케이스의 측면에 형성되어 있으므로, 현탁물질이 원수가 통과하는 부분에 축적되지 않도록 한다. 이것은, 150㎠, 200㎠, 또는, 그 이상의 최소 횡단면적을 갖는 모듈에 있어서, 본 발명이 바람직하게 수행된다는 것을 의미한다.

게다가, 충전율을 상기 범위로 되도록 설정하여 고여과효율 및 고여과성능을 달성한다. 모듈이 40% 미만의 충전율을 가지는 경우는, 고여과효율을 달성할 수 없다. 모듈이 70% 이상의 충전율을 가지는 경우는, 현탁물질이 중공사 다발에 용이하게 포착되어서, 고여과성능을 달성할 수 없다.

본 발명의 중공사막 모듈에 있어서, 제1밀봉체 및/또는 제2밀봉체에 설치된 중공사막 다발이 통형상 케이스의 내벽면으로부터 돌출하게 설치된 스페이서에 의해 통형상 케이스의 내벽면으로부터 이간하게 하여 설치되어 있는 것이 바람직하다.

통형상 케이스의 내벽면으로부터의 스페이서의 돌출높이가 2 내지 10mm의 범위인 것이 바람직하다.

밀봉체측 상에서 스페이서의 면이, 통형상 케이스의 중심방향을 향하여, 밀봉체의 내벽면으로부터 떨어지는 방향으로 경사져 있는 것이 바람직하다.

스페이서를 보유하는 형태를 기초하여, 중공사막 모듈의 운반시나 사용시의 액유동에 의해 생기기 쉬운 중공사막의 파단(실 파단)이 방지된 용량의 큰 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명의 중공사막 모듈에 있어서, 제1캡의 꼭대기에, 제1밀봉체에 설치된 중공사막 다발에서의 중공사막의 수선을 가능하게 하는 개폐 가능한 덮개가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

덮개를 보유하는 형태를 기초하여, 통형상 케이스로부터 제1캡을 제거하거나, 여과수 취출구에 접속된 조인트를 제거하는 작업을 행하지 않고, 덮개를 개구하는 것 만으로, 파단 등으로 손상이 생긴 중공사막의 수선작업을 행하는 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명의 중공사막 모듈에 있어서, 제2캡이 감소 오리피스(reduced orifice) 및 체크밸브를 보유하는 공기공급구가 설치되어 있고 제2실에 개구하고 있는 것이 바람직하다.

감소오리피스 및 체크밸브를 보유하는 형태를 기초하여, 배수가 체크밸브에 의해, 제2실로부터 공기공급구를 통하고 공기공급관에 유입되는 것이 방지되고, 또한, 감소오리피스에 의해, 대량의 원수를 여과처리하기 위한 다수개의 중공사막 모듈을 병렬로 연결하여 사용하는 경우, 통기플러싱 시에, 각 중공사막 모듈로의 공기의 공급량이 균등하게 된 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명에 관한 중공사막 모듈에 있어서, 상기 통형상 케이스가, 열가소성 수지의 블로우성형품 또는 열성형품으로 이루어지는 것이 바람직하다.

대형의 중공사막 모듈에는, 대형의 통형상 케이스가 필요로 된다. 종래, 통형상 케이스는, 수지의 사출성형으로 형성되어 있지만, 대형의 통형상 케이스를 사출성형으로 형성하면, 불균일한 수지층이 형성되거나, 빈공간을 포함하는 것으로 되는 문제가 있다. 블로우성형품 또는 열성형품으로 이루어지는 통형상 케이스를 이용한 형태에 의해, 이 문제가 해결된 중공사막 모듈이 제공된다.

상기 열가소성 수지가, 폴리비닐클로리드(PVC)수지인 것이 바람직하다.

폴리비닐클로리드 수지로 이루어진 통형상 케이스를 보유하는 형태에 기초하여, 내수성, 내산성, 내알칼리성에 우수하고, 독성이 없고, 저가인 중공사막 모듈이 제공된다.

폴리비닐클로리드 수지가 열안정제로서 비연계 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

열안정성을 더 높이기 위해, 폴리비닐클로리드 수지가 열안정제를 함유하도록 한다. 그 열안정제로서 납화합물이 자주 사용된다. 통형상 케이스가 납화합물을 포함하는 폴리비닐클로리드 수지로 형성되는 경우, 중공사막 모듈을 사용하는 중에 납화합물이 물에 용해될 수 있다. 열안정제로서 비연계 화합물을 포함하는 폴리비닐클로리드 수지로 형성된 통형상 케이스를 갖는 실시형태에 기초하여, 이런 문제가 없는 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명의 중공사막 모듈에 있어서, 통형상 케이스가 아크릴로니트릴-X-스틸렌공중합체(AXS) 수지로 형성되는 것이 바람직하다.

이 실시형태에 따라, 음료수의 제조에 중공사막 모듈을 사용하여도, 내분비 교란물질(환경호르몬)의 음료수로의 용해나 중공사막 모듈을 소각처분한 경우의 내분비 교란물질(환경호르몬)의 일종인 다이옥신의 발생이 방지된 중공사막 모듈이 제공된다.

상기 X가 에틸렌프로필렌고무 또는 아크릴고무를 인 것이 바람직하다.

이 실시형태에 따라, 내분비 교란물질(환경호르몬)의 발생방지에 더욱 유효한 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈에 있어서, 상기 제1밀봉체 및/또는 상기 제2밀봉체를 형성하는 수지가, 다음과 같은 일반식으로 표현되는 비스페놀을 갖는 에폭시수지이다.

(여기서 Y는 알킬렌기이다).

이 실시형태에 따라, 내분비 교란물질(환경호르몬)의 발생을 방지하는데 유효한 중공사막 모듈이 제공된다.

상기 Y가 다음 식으로 표현되는 것이 바람직하다.

(여기서 R1과 R2는, 각각 독립적으로, C_nH_2n+1(n은 0 또는 2 이상의 정수이다)을 나타낸다)

이 실시형태에 따라, 내분비 교란물질(환경호르몬)의 발생을 방지하는데 더욱 유효한 중공사막 모듈이 제공된다.

에폭시수지는 비스페놀F에폭시수지인 것이 바람직하다.

이 실시형태에 따라, 내분비 교란물질(환경호르몬)의 발생을 방지하는데 더욱더 유효한 중공사막 모듈이 제공된다.

에폭시수지가 중공사막의 중공부에, 1중량% 이상 침투하고 있는 것이 바람직하다. 중공부란, 막에 여과성능을 부여하기 위해, 막의 외표면과 내표면 사이에서 막자체에 형성되어 있는 구멍의 공간을 말한다.

이 실시형태에 따라, 여과실 내의 유체의 흐름에 의해 중공막의 흔들림이 발생하하더라도, 밀봉체에 의한 중공사막의 유지가 확실한 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명의 중공사막 모듈에 있어서, 상기 여과실이 여과시 또는 역세정시에 있어서, 대기압 이상에서 가압되는 가압형인 것이 바람직하다.

이 실시형태에 있어서, 다량의 물이 여과되고, 세정효과가 높은 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명의 중공사막 모듈유닛는, 연속된 복수개의 본 발명에 따른 중공사막 모듈로 이루어지고, 이 복수개의 중공사막 모듈의 각 공기배출구가, 공통의 배관으로 접속되고, 이 배관이 상기 각 공기배출구의 위치 보다 하측의 위치에 배설되게 된다.

이 실시형태에 의해, 공기배출구로부터 배출된 넘친 물이, 공기배출관과 여과실 사이에서 왕복유동하는 현상이 방지된 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛에 있어서, 상기 복수개의 중공사막 모듈이, 프레임 상에 복수열 탑재되어 있는 것이 바람직하다.

이 상태에 의해, 여과수의 양이 많고, 또한, 조밀한 중공사막 모듈유닛가 제공된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛에 있어서, 상기 복수열의 중공사막 모듈이, 실질적으로 선대칭 또는 지그재그형상으로 위치하여 있는 것이 바람직하다.

이 상태에 의해, 여과수의 양이 많고, 또한, 조밀하여, 배관작업이 용이한 중공사막 모듈이 제공된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛에 있어서, 상기 복수개의 중공사막 모듈의 각 원수공급구가, 공통의 원수배관에 접속되고, 각 여과수 취출구가, 공통의 여과수 취출배관에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

이 상태에 의해, 여과수의 양이 많고, 또한, 조밀하여, 보다 배관작업이 용이한 중공사막 모듈유닛가 제공된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛에 있어서, 원수공급구, 공기배출구, 여과수취출구 및 배수구로 이어지는 배관 중에, 적어도 1개의 루스조인트(loose joint)가 개재하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈의 제조방법은, 상기 본 발명에 따른 중공사막 모듈을 제조하는데 해당하고, 상기 통형상 케이스의 내벽면의 최소 횡단면적을 150㎠이상으로 하고, 이 통형상 케이스 내에 상기 중공사막 다발을 수납하고, 정치(靜置)포팅에 의해 이 중공사막 다발의 단부를 수지로 접착고정함과 동시에 상기 제1밀봉체를 형성할 때, 형성되는 제1밀봉체의 중심부의 수지의 경화반응온도를 120℃이하로 제어하면서, 수지를 경화시키게 된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 정치포팅 개시시의 상기 수지의 점도가, 100 내지 5,00mPa·s의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 수지가 다음 일반식으로 표현되는 비스페놀을 갖는 에폭시수지인 것이 바람직하다.

(여기서 Y는 알킬렌기를 나타낸다)

본 발명에 따른 중공사막 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 Y가 다음 식으로표현되는 것이 바람직하다.

(여기서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C_nH_2n+1(여기서 n은 0 또는 2이상의 정수를 나타낸다)을 나타낸다)

본 발명에 따른 중공사막 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 수지가 비스페놀F에폭시수지인 것이 바람직하다.

제 1, 2 및 3도에 있어서, 중공사막 모듈(50)은, 통형상 케이스(1), 통형상 케이스(1)의 일단의 개구를 밀봉하도록 통형상 케이스(1)에 설치된 제 1의 밀봉체(3A), 통형상 케이스(1)의 타단의 개구를 밀봉하도록 통형상 케이스(1)에 설치된 제 2의 밀봉체(3B), 제 1의 밀봉체(3A)의 외측에 있어서 통형상 케이스(1)에 설치된 제 1의 캡(1Ca), 및 제 2의 밀봉체(3B)의 외측에 있어서 통형상 케이스(1)에 설치된 제 2의 캡(1Cb)으로 이루어진다.

통형상 케이스(1)는, 긴 본체케이스(1A)와 본체케이스(1A)의 양단부에 각각 결합된 밀봉체 설치케이스(1Aa, 1Ab)로 이루어진다.

중공사막 모듈(50)에 있어서, 제 1의 밀봉체(3A)의 내벽면과 제 2의 밀봉체(3B)의 내벽면과 통형상 케이스(1)의 내벽면으로, 여과실(4)이 형성되어 있다. 제 1의 캡(1Ca)의 내벽면과 제 1의 밀봉체(3A)의 외벽면으로, 제 1실(7)이 형성되어 있다. 제 2의 캡(1Cb)의 내벽면과 제 2의 밀봉체(3B)의 외벽면으로, 제 2실(9)이 형성되어 있다.

중공사막 모듈(50)은, 여과실(4)에 수납된 중공사막 다발(3)을 보유한다. 중공사막 다발(3)은, 통상, 수백 내지 수만개의 중공사막(2)으로 이루어진다.

중공사막 다발(3)의 여과실(4)로의 수납을 시키는 방법에는 두개이다. 한개는, 다수개의 중공사막(2)을 일방향으로 배열시킨 직선형상 수납방식이고, 다른 하나는, 다수개의 중공사막(2)을 도중에 U자형상으로 막곡시키고 두방향으로 배열시킨 U자형상 수납방식이다. 이들 수납방식 자체는, 공지이다.

제 1도에는, 직선형상 수납방식으로 여과실(4)로 수납되어 있는 중공사막 다발(3)이 나타내져 있지만, 본 발명에 관한 중공사막 모듈에 있어서, 중공사막 다발(3)은, U자형상 수납방식으로 여과실(4)로 수납되어 있어도 좋다.

중공사막 모듈(50)에 있어서, 여과실(4)에 수납되어 있는 중공사막 다발(3)의 일단부는, 제 1의 밀봉체(3A)에 설치되고, 각 중공사막(2)의 중공부는, 제 1실(7)에 대해서 개구하고 있다. U자형상 수납방식의 경우는, 중공사막 다발(3)의 양단부가, 제 1의 밀종체(3A)에 설치되고, 각 중공사막(2)의 중공부는, 제 1실(7)에 대해서 개구한다.

중공사막 모듈(50)에 있어서, 여과실(4)에 수납되어 있는 중공사막 다발(3)의 타단부는, 제 2의 밀봉체(3B)에 설치되고, 각 중공사막(2)의 중공부는, 제 2실(9)에 대해서 개구하고 있다.

중공사막 다발(3)의 단부의 제 1의 밀봉체(3A)로의 설치는, 밀봉체(3A)측을 하측으로 하여, 유동성의 수지를 각 중공사막(2)의 사이의 간극에 주입하여, 제 1의 밀봉체(3A)를 형성하고, 그 후, 수지를 고화시킴으로서 행해진다.

이것에 의해, 고화한 수지(20에 의해 형성된 제 1의 밀봉체(3A)의 외주면과 통형상 케이스(1)의 내벽면과는 접착되고, 중공사막 다발(3)은, 그 각 중공사막(2)의 사이의 간극에 수지(20)가 충만한 상태로 제 1의 밀봉체(3A)에 고정된다. 한편,이것에 의해, 여과실(4)과 제 1실(7)의 사이의 유체의 유동은 완전히 저지된다.

이 밀봉체(3A)의 형성과 중공사막 다발(3)의 밀봉체(3A)로의 고정수단은, V포팅이라 칭하고, 공지이다. 또한, 포팅에 있어서, 사전에, 각 중공사막(2)의 중공부의 단부는, 수지의 주입 또는 각 중공사막(2)을 눌러부심으로써, 밀봉된다. 포팅후, 밀봉체(3A)의 외표면에 있어서의 각 중공사막(2)의 중공부의 개구가 필요한 경우는, 사전에 밀봉한 중공부가 제거되도록, 포팅에 의해 형성된 밀봉체(3A)의 일부가 절단, 제거된다.

제 2의 밀봉체(3B)의 형성과 제 2의 밀봉체(3B)로의 중공사막 다발(3)의 타단부의 고정도, 포팅에 의해 마찬가지로 행해진다. 그러나, 고화한 수지에 의한 각 중공사막(2)의 개구의 폐쇄는, 그대로 된다. 필요에 따라서, 형성된 제 2의 밀봉체(3B)의 외측단부는 절단되지만, 그 때, 각 중공사막(2)의 개구의 폐쇄는, 남도록 절단된다.

또한, 중공사막 다발이 U자형상 수납방식으로 여과실(4)로 수납되는 경우는, 밀봉체(3B)에 있어서의 중공사막 다발(3)의 고정은 없고, 포팅에 의해 단지 밀봉체(3B)가 형성되는 것뿐이다.

중공사막 모듈(50)은, 또한, 제 2의 밀봉체(3B)의 근방에 있어서, 여과실(4)에 개구하고 통형상 케이스(1)에 설치된 원수공급구(5)와, 제 1의 밀봉체(3A)의 근방에 있어서 여과실(4)에 개구하고 통형상 케이스(1)에 설치된 공기배출구(6)와, 여과실(4)로부터 제 2의 밀봉체(3B)를 관통하여 제 2의 밀봉체(3B)에 설치된 공기 및 배수가 유통하는 유체유통구멍(11)을 보유한다.

공기배출구(6)는, 여과실(4) 내의 공기 및 그 공기에 동반하는 오버플로오수를 배출하기 위한 것이다. 본 실시형태에 있어서는, 공기배출구(6)는, 여과실(4) 내의 농축수의 배출구로서도 사용되고 있다. 또한, 여과실(4) 내의 농축수의 배출구는, 공기배출구(6)와는 별도로 설치되어 있다.

유체유통구멍(11)은, 제 2의 밀봉체(3B)에 다수개 설치되어 있다. 이들 유체유통구멍(11)은, 제 2의 밀봉체(3B)에 고정되어 있는 각 중공사막(2)과 실질적으로 평행하고, 또한, 서로 간섭하지 않도록, 제 2의 밀봉체(3B)에 설치되어 있다. 유체유통구멍(11)은, 공기분산구멍 경 배수구멍으로서 설치된 것으로, 공기레이션플래싱 시에는, 압축공기를 여과실(4)에 내뿜는 공기분산구멍으로 되고, 또한, 원수공급시 또는 역세정시에는, 여과실(4)에 있어서 생기지 않는 배수를 배출하는 배수구멍으로 된다.

또한, 중공사막 모듈(50)은, 제 1실(7)에 개구하고 제 1의 캡(1Ca)에 설치된 여과수(정제수)를 취출하는 여과수 취출구(8)와, 제 2실(9)에 개구하고 제 2의 캡(1Cb)에 설치된 배수구(10) 및 공기공급구(13)를 보유한다.

배수구(10)는, 원수를 여과처리하였을 때, 또는, 중공사막 모듈(50)을 역세정처리하였을 때, 제 2실(9)에 유출하는 배수를 배출하기 위한 것이다.

여과실(4)에 면하는 제 1의 밀봉체(3A)의 표면에는, 탄성수지로 이루어지는 탄성수지층(21)이 형성되어 있다. 탄성수지층(21)에 의해, 각 중공사막(2)과 제 1의 밀봉체(3A)를 형성하는 수지(20)와의 접착계면에 집중하는 응력이 완화되고, 발생하는 응력에 의해 각 중공사막(2)의 파단이 방지된다.

원수공급구(5)가 설치된 부위의 통형상 케이스(1)(밀봉체 설치케이스(1Ab)의 내주면에는, 그 내주방향 전체면을 덮도록, 다수의 분산구멍(15Bb)을 보유하는 정류통(15B)이 설치되어 있다. 원수공급구(5)에 공급된 원수는, 다수의 분산구멍(15Bb)을 통하고, 통형상 케이스(1)의 둘레면방향 전체로부터 실질적으로 균등하게 여과실(4)로 공급된다.

공기배출구(6)가 설치된 부위의 통형상 케이스(1)(밀봉체 설치케이스(1Aa))의 내주면에도, 마찬가지로, 그 내주방향 전체면을 덮도록, 다수의 분산구멍(15Aa)을 보유하는 정류통(15A)이 설치되어 있다. 공기레이션플래싱 후의 공기 및 그 공기에 동반하는 오버플로오수는, 통형상 케이스(1)의 둘레면방향 전체로부터 실질적으로 균등하게 여과실(4)로부터 다수의 분산구멍(15Aa)을 통하고, 공기배출구(6)로부터 배출되나.

제 1의 캡(1Ca)의 머리부는, 개구부를 보유한다. 이 개구부는, 개구부에 삽입된 차폐판(34A)에 의해 차폐되어 있다. 차폐판(34A)은, 수지제 내측판(36A)과 이것에 접합된 스테인레스강 등의 금속제 외측판(37A)으로 이루어진다. 내측판(36A)의 외주면과 제 1의 캡(1Ca)의 내주면의 사이에는, 시일용 Ｏ링(35A)이 끼워넣어져 있다.

차폐판(34A)은, 제 1의 캡(1Ca)의 개구부에 착탈가능하게 고정부착된 할링(38A)에 의해, 제 1의 캡(1Ca)의 개구부에 설치되어 있다. 할링(38A)을 제 1의 캡(1Ca)으로부터 떼어냄으로써, 차폐판(34A)을 제 1의 캡(1Ca)으로부터 떼어내는 것이 가능하다. 차폐판(34A)을 제 1의 캡(1Ca)에 대해서 개폐가능하게 하여 둠으로써, 제 1의 캡(1Ca)을 통형상 케이스(1)로부터 떼어내는 것없이, 차폐판(34A)을 떼어냄으로써, 제 1의 캡(1Ca)의 개구부로부터 제 1실(7)로 액세스가 가능하게 된다.

이것에 의해, 원수의 여과처리 중에, 중공사막(2) 중 어느 하나가 파단하였을 때, 중공사막 모듈(50)로의 원수공급을 정지하여, 차폐판(34A)을 떼어내면, 중공사막 다발(3)의 끝면이 노출되므로, 파손되어 있는 중공사막(2)의 개구단을 수지 등으로 밀봉하면, 여과수 중에 원수가 혼입하지 않도록 간단히 보수할 수 있다. 이 보수작업은, 제 1의 캡(1Ca)을 통형상 케이스(1)로부터 떼어내지 않고, 또한, 중공사막 모듈(50)을 기대로부터 떼어냄이 없이, 설치상태 그대로 이루므로써, 여과처리장치의 조업성이 향상한다.

상기 차폐판(34A)은, 매달림 고리(39)가 설치되어 있다. 이 매달림 고리(39)를 이용하여, 중공사막 모듈(50)을 중기로 매달도록 하면, 중공사막 모듈(50)의 반송이 용이하게 된다.

제 2의 캡(1Cb)의 머리부에는, 제 2실에 통하는 공기공급구(12)가 설치되어 있다. 공기공급구(12)는, 공기레이션플래싱 시에, 압축공기를 내뿜기 위해서 이용된다.

보다 구체적으로는, 제 2의 캡(1Cb)의 머리부는, 개구부를 보유한다. 이 개구부는, 개구부에 삽입된 차폐판(34B)에 의해 차폐되어 있다. 차폐판(34B)은, 수지제 내측판(36B)과 이것에 접합된 스테인레스강 등의 금속제의 외측판(37B)으로 이루어진다. 내측판(36B)의 외주면과 제2캡(1Cb)의 내주면 사이에는, 밀봉용의 O-고리(35B)가 삽입되어 있다. 공기공급구(12)의 선단부에는, 저감오리피스(13)가 설치되어 있다.

저감오리피스(13)는, 도 5를 이용하여 후술하는 바와 같이, 대량의 원수를 여과처리하기 위해 다수의 중공사막 모듈(50)을 병렬로 연결해서 사용하는 경우, 통기플러싱 시에, 복수의 각 모듈(50)에 공기의 양을 균등하게 배분하는 작용을 행한다. 저감오리피스(13)의 직경은, 여기서 발생하는 압력손실 보다도 높게 되도록 해서 있으면 좋고, 예컨데, 5kPa 이상, 특히 10 내지 30kPa 정도 높게 되도록 되어있는 것이 바람직하다.

차폐판(34B)은, 제2캡(1Cb)의 개구부에 착탈 가능하게 지착된 분할 링(38B)에 의해, 제2캡(1Cb)의 개구부에 장치되어 있다. 분할 링(38B)을 제2캡(1Cb)으로부터 떼내는 것에 의해, 차폐판(34B)을 제2캡(1Cb)으로부터 떼낼 수 있다.

차폐판(34B)을 제2캡(1Cb)에 대하여 개폐 가능하게 하여두는 것에 의해, 제2캡(1Cb)을 통형상 케이스(1)로부터 떼내는 것 없이, 차폐판(34B)을 떼내는 것에 의해, 제2캡(1Cb)의 개구부로부터 제2실(9)로의 접근이 가능하게 된다. 이것에 의해, 제2실(9)의 중에 있어서의 보수작업을, 제2캡(1Cb)을 통형상 케이스(1)로부터 떼내지 않고, 또한, 중공사막 모듈(50)을 기초대로 설치하는 상태로, 실시할 수 있고, 여과처리장치의 조업성을 향상시킬 수 있다.

공기공급구(12)에는, 공기공급관(14)이 접속되고, 공기공급관(14)에는, 체크밸브(14b)가 설치되어 있다. 체크밸브(14b)는 공기공급방향의 흐름만을 허용하고, 배수가 제2실(9)으로부터 공기공급구(12)측으로 역류하는 것을 저지하는 작용을 한다.

중공사막 모듈(50)을 사용한 원수의 여과처리는, 원수를 원수공급구95)로부터 여과실(4)내로 가압공급하는 것에 의해 행해진다. 여과실(4)에 공급된 원수는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 중공사막(2)의 표면에 다수 존재하는 미세한 지름(0.01내지 1㎛정도)의 여과구멍(2a)을 투과하도록 한다. 그 때, 원수 중의 현탁물질m이 중공사막(2)에 의해 포착되고, 중공사막(2)을 투과하여 중공사막에 이른 물이 여과수(정제수)로 된다.

다수체의 중공사막(2)에 의하여 얻어지는 여과수는, 제1밀봉체(3A)의 표면에 위치하는 각 중공사막(2)의 개구로부터 제1실(여과수 취출실)(7)에 유입한다. 다음으로, 제1실(7)에 설치된 여과수 취출구(8)를 지름으로, 중공사막 모듈(50)외부로 취출된다.

원수의 여과처리를 장시간 지속하면, 중공사막(2)의 표면에 현탁물질m이 축적하는 것에 의해, 중공사막(50)의 여과기능이 저하한다. 그 때문에, 원수의 여과처리 운전 도중에, 일정 간격으로 역세정이나 통기플러싱이 행해진다. 이것에 의해, 중공사막(2)의 표면으로부터 현탁물질m이 제거되고, 중공사막 모듈(50)의 여과기능이 회복된다.

역세정은, 원수공급구(5) 및 공기배출구(6)를 폐쇄하여, 여과수출구(8)로부터, 정제수를 각 중공사막(2)의 중공부에 가압공급하고, 각 중공사막(2)의 여과구멍(2a)을 내측으로부터 외측으로 통과시키는 것에 의해, 중공사막(2)의 막표면의 현탁물질m을 박리시키고, 그것을 관통구멍(11)을 통하여 배수구(10)로부터 배출하는 조업 또는 공정이다.

통기플러싱은, 역세정 공정 전후에 있어서, 원수공급구(5)는 폐쇄하고, 공기배출구(6)는 개방한 상태로 해서, 공기공급구(12)로부터, 관통구멍(복수의 공기분산구멍 및 배수구멍)(11)을 통해서, 압축공기를 여과실(4)에 흡입하고, 공기배출구(6)로부터 배출시키고, 그 사이에, 중공사막 다발(3)의 각 중공사막(2)을 요동시키고, 그 표면의 현탁물질m을 박리시킨 후, 역세정수와 배출구(10)로부터 배출하는 조작 또는 공정이다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)에 있어서는, 여과실(4)에 있어서의 통형상 케이스(1)의 측면에, 원수공급구(5)가 설치되어 있기 때문에, 역세정수의 배출구(10)와 원수공급구(5)가 분리되어 있다. 이 구성에 의해, 현탁물질m을 함유하는 배수가 제2실(5)로 채류해여 있었더라도, 영세정 종료 후에 다시 원수를 공급했을 때, 원수에 배수가 혼입하는 것이 방지되고, 중공사막 모듈(50)의 여과기능이 안정적으로 유지된다.

역세정에 의해, 현탁물질m이 미세한 직경의 관통구멍(11) 내에 축적되는 것이 있었더라도, 관통구멍(11)은 공기분산구멍 및 배수구멍이기 때문에, 통기플러싱 때, 압축공기가 여과실(4)로 일단 흡입되지만, 공기/물의 혼합수와 함께 공기배출구(6)로부터 배출되기 때문에, 여과실(4)에 잔류하는 것이 없고, 다시 원수를 여과처리할 때의 중공사막 모듈(50)의 여과기능이 저해되는 것이 없다.

중공사막(2)의 소재로서는, 폴리아크릴로니트릴, 폴리술폰 및 폴리비닐리덴플로리드 등의 종래로부터 중공사막으로서 공지의 중합체 중 어느 것이라도 사용할 수 있다. 그 중에서도, 폴리아크릴로니트릴이나 플로불화비닐리덴으로 이루어지고,막표면의 미세구멍이나 현탁물질을 효율적으로 제거한 후, 균류나 바이러스에 대해서도 높은 방지성능을 발휘하기 때문이다.

제1밀봉체(3A) 또는 제2밀봉체(3B)를 형성하는 수지로서는, 낮은 점도의 에폭시수지가 바람직하다. 구체적으로는, 실온시의 점도가 100 내지 5,000mPa·s, 실온하의 경화시간(폴리머의 가교에 필요한 시간)이 48시간 이내인 에폭시수지가 좋다. 이와 같은 에폭시수지가 이용되는 것에 의해, 정치포팅법으로서도, 중공사막 다발(3)의 접착고정부에 공극이 발생하지 않고, 수지가 균일하게 충전된다. 물론, 본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)에 있어서, 밀봉체의 형성이, 원심포팅법에 의해 행해지더라도 좋다.

강성수지층(21)을 형성하는 수지로서는, 실리콘이 바람직하다. 특히, 주제와 경화제로서 경화하는 이액경화성의 실리콘이 바람직하다. 경화촉매로서, 티탄계 또는 백금계(가열이 필요하다)가 이용되고, 점도가 실온에서 100 내지 5,000mPa·s, 경화시간이 1 내지 48시간인 것이 바람직하게 사용된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)에 있어서, 중공사막(2)이 충전율은, 40 내지 70% 범위가 바람직하다. 충전율이 40%미만인 경우는, 여과처리 능률이 충분하게 얻어지지 않고, 충전율이 70%를 초과할 경우는, 각 중공사막의 상호간격이 지나치게 조밀하게 되어, 현탁물질이 각 중공사막의 상호간에 고이기 쉽게 되고, 여과성이 저하한다. 충전율은, 각 중공사막(2)의 횡단면의 외윤곽면적의 합계면적이 통형상 케이스(1)의 내주면의 횡단면적에 차지하는 비율로서 정의된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)에 있어서, 중공사막(2)의 충전율이 40 내지 70% 범위일 경우, 통형상 케이스(10 내주면의 최소 횡단면적은 150㎠이상인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 여과량이 크고, 또한 여과효율이 양호한 중공사막 모듈(50)이 얻어진다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)에 있어서, 제1밀봉체(3A)의 여과실(4)측의 벽면(내벽면)을 함유하는 평면과 밀봉체 장치케이스(1Aa)의 내주면이 교차하여 그치는 주회선에 접하여, 또는, 그 근방에 있어서, 제1밀봉체(3A)측에 봉치체 장치케이스(1Aa)의 내주면으로부터 돌출한 스페이서(1Sa)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

마찬가지로, 제2밀봉체(3B)의 여과실(4)측의 벽면(내벽면)을 함유하는 평면과 밀봉체 장치케이스(1Ab)의 내주면이 교차하여 그치는 주회선에 접하여, 또는 그 근방에 있어서, 제2밀봉체(3B)측에 봉치체 장치케이스(1Ab)의 내주면으로부터 돌출한 스페이서(1Sb)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

스페이서(1Sa,1Sb)는, 중공사막(3)의 외주에 위치하는 중공사막(2)을 봉치체 장치케이스(1Aa,1Ab)의 내주면으로부터 이간시키기 위해, 거기에 형성되는 간격에, 수지(20)의 수집부(19)(도 3)를 형성하는 작용을 보유한다.

포팅에 있어서 봉입된 수지(20)는, 중앙부분으로부터 경화를 개시하고, 수납하면서 그 경화는 외주로 향해서 진행한다. 이 수납분의 수지는, 수집부(19)로부터 보급된다. 이 보급은, 수납 중에, 아직 경화하지 않은 수집부(19)에 위치하는 수지가 유동하는 것에 의해 되어진다.

스페이서(1Sa,1Sb)가 없고, 수집부(19)가 존재하지 않는 경우에도, 중앙부의수납을 보충하기 위해, 최후에 경화하는 외주부의 수지가 중앙부방향으로 이동한다. 그러나, 외주부에 다수체의 중공사막(2)이 있고, 그들 중공사막(2) 사이의 간격에 있어서의 수지의 유동저항이 일정하지 않기 때문에, 수지의 액위가 불균일하게 저하하게 되고, 수지가 존재하지 않는 공극이 발생하는 경우가 있었다.

이 문제는, 스페이서(1Sa,1Sb)에 의해 형성되는 수집부(1)의 존재에 의해 해소된다. 수집부(19)는, 밀봉체 장치케이스(1Aa,1Ab)의 내주면과 중공사막 다발(3)의 외주에 위치하는 중공사막(2)의 간격을 균일하게 하는 작용을 이루기 위해, 수납에 의한 수지의 액위저하량이 균일하게 되고, 공극의 발생도 방지된다.

중공사막 모듈(50)의 용량이 큰 경우, 스페이서(1Sa,1Sb)가 설치되어 있는 것이, 상기 문제를 해소하고, 내부결함이 없는 중공사막 모듈(50) 형성에 유리하다. 이 내부결합이 없는 중공사막 모듈(50)은, 거기에 있어서의 중공사막(2)의 파단(파손)도 적고, 수명이 길다.

예컨데, 외경 9인치(200㎜)이상의 용량을 보유하는 큰 중공사막 모듈을 형성할 경우, 용량이 크기 때문에, 포팅에 이용되는 수지의 양도 많게 된다. 수지의 양이 많게 되면, 그것에 비례해서 수지의 수납량도 많게 되고, 수지의 유동량도 많게 된다. 그 때문에, 내부결함이 발생하기 쉽게된다.

스페이서(1Sa,1Sb)는, 중공사막 다발(3)을 외주로부터 포속하므로, 흩어진 섬유의 발생방지에도 효과가 있다. 흩어진 섬유는, 응력집중을 받아 파단할 수 있지만, 그 발생이 발지되므로, 그 파단에 의한 장해도 방지된다.

스페이서(1Sa,1Sb)의 형성은, 수지봉입의 때에 공기가 포착되지 않고, 또한,중공사막 다발(3)을 삽입할 때에 걸리지 않도록, 전체가 매끄러운 형상, 예컨데, 단면이 방원형상, 각이 매끄러운 삼각형상이 바람직하다. 스페이서(1Sa,1Sb)의 하면이, 통형상 케이스(1)의 중심방향으로 향해서, 수평 보다 상향의 각도θ(도 3)를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 각도θ는, 0도 보다 큰 것이 바람직하고, 5 내지 45도의 범위인 것이 보다 바람직하다.

중공사막 다발(3)의 통형상 케이스(1)로의 삽입의 조작성 때문에, 스페이서(1Sa,1Sb)의 밀봉체 장치케이스(1Aa,1Ab)의 내주면으로부터의 높이는, 2 내지 10㎜의 범위인 것이 바람직하다. 3 내지 5㎜의 범위인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)은, 그 1체가, 여과장치의 형성에 사용된다. 중공사막 모듈(50)의 원수공급구(5)에 원수공급관이, 공기배출구(6)에 공기배출관이, 여과수취출구(8)에 여과수취출관이, 배수구(10)에 배수관이, 및, 공기공급구(12)에 공기공급관이, 각각 접속되어 여과장치가 조립되어 있다.

한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발며에 따른 중공사막 모듈(50)은, 그 복수체가, 여과수량의 큰 여과장치의 형성에 사용된다. 본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛는, 중공사막 모듈(50)의 복수체가 연결되게 된다.

도 5에는, 본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛(51)를 나타낸다. 도 5에 있어서, 중공사막 모듈유닛(51)은, 8체의 중공사막 모듈(50)이 배열로 되는 모듈열(51A)과 같게 8체의 중공사막 모듈(50)이 배열로 되는 모듈열(51B)을 보유한다.

모듈열(51A)의 각 중공사막 모듈(50)의 원수공급구(5)에는, 모듈열(51A)의외측에 설치된 1체의 원수공급관(30A)이 접속되고, 모듈열(51B)의 각 중공사막 모듈(50)의 원수공급구(5)에는, 모듈열(51B)의 외측에 설치된 1체의 원수공급관(30B)이 접속되어 있다. 원수공급관(30A,30B)이란, 각각의 상류에 있어서, 원수공급본관(30)에 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 쌍방의 열의 각 중공사막 모듈(50)의 원수공급구(5)에 동시에 원수가 공급된다.

모듈열(51A)과 모듈열(51B) 사이에는, 1개의 여과수취출본관(31)이 설치되고, 여과수취출본관(31)에, 쌍방의 열의 각 중공사막 모듈(50)의 여과수취출구(8)가 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 쌍방의 열의 각 중공사막 모듈(50)의 여과수취출구(8)로부터 동시에 여과수(정제수)가 취출된다.

모듈열(51A)의 각 중공사막 모듈(50)의 공기공급구(12)에는, 모듈열(51A)의 하측에 설치된 1개의 공기공급관(32A)이 접속되고, 모듈열(51B)의 각 중공사막 모듈(50)의 공기공급구(12)에는, 모듈열(51B)의 하측으로 설치된 1개의 공기공급관(32B)이 접속되어 있다. 공기공급관(32A,32B)이란, 각각의 상류에 있어서, 각 중공사막 모듈(50)의 공기공급구(12)에 동시에 압축공기가 공급된다.

모듈열(51A)의 각 중공사막 모듈(50)의 배수구(10)에는, 모듈열(51A)의 외측에 설치된 1개의 배수관(33A)이 접속되고, 모듈열(51B)의 각 중공사막 모듈(50)의 배구수(10)에는, 모듈열(51B)의 외측에 설치된 1개의 배수관(33B)이 접속되어 있다. 배수관(33A,33B)이란, 각각 하측에 있어서, 배수본관(33)에 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 쌍방의 열의 각 중공사막 모듈(50)의 배수구(10)로부터 동시에 배수이 배출된다.

모듈열(51A)과 모듈열(51B) 사이에는, 1개의 공기 및 넘친 물의 배출본관(48)이 설치되고, 공기 및 넘친 물의 배출본관(48)에, 쌍방의 열의 각 중공사막 모듈(50)의 공기배출구(6)가 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 쌍방의 열의 각 중공사막 모듈(50)의 공기배출구(6)로부터 동시에 공기 및 넘친 물이 배출된다.

도 5에 나타낸 본 발명에 따른 중공사막 모듈유닛(51)는, 각 중공사막 모듈(50)의 각 공기배출구(6)의 위치(수직방향의 위치)와 이들 공기배출구(6)에 접속된 공기 및 넘친 물의 배출본관(48)의 위치(수직방향의 위치) 사이에 어딘가 있는 점에 있어서, 특징적이다. 그 차이L을 도 1에 나타낸다. 공기 및 넘친 물의 배출본관(48)이 공기배출구(6) 보다 아래쪽에 위치한다. 이 위치의 차이는, 공기배출구(6)와 공기 및 넘친 물의 배출본관(48)이, 예컨데, 엘보관에서 접속되는 것에 의해, 형성되어 있다.

공기 및 넘친 물의 배출본관(48)이 공기배출구(6) 보다 아래쪽에 위치하는 것에 의해, 통기 풀러싱의 때, 공기배출구(6)로부터 단속적으로 배출되는 공기에 동방되는 넘친 물은, 공기배출구(6)로부터 공기 및 넘친 물의 배출본관(48)으로 낙하한다. 이것에 의해, 넘친 물의 흐름의 연속성이 끊어진다. 그 결과, 넘친 물이 중공사막 모듈(50)로 역류하는 것이 방지된다.

공기 및 넘친 물의 배출본관(48)이 공기배출구(6) 보다 아래쪽으로 위치하지 않을 경우는, 공기배출구(6)를 통해서, 여과실(4)과 공기 및 넘친 물의 배출본관(48) 사이에서, 넘친 물의 왕복유동(왕복 호흡류)이 발생한다. 이 왕복유동이 발생하면, 공기배출구(6) 근방에 위치하는 중공사막(2)이 왕복유동에 감겨진다. 중공사막(2)에 반복해서 굴곡작용한다. 특히, 중공사막(2)과 제1밀봉체(3A)의 접착계면에 반복하여 응력집중이 작용한다. 이 반복적인 응력집중에 의한 중공사막(2)의 파단(실이 끊김)현상이 관찰된다. 공기 및 넘친 물의 배출본관(48)이 공기배출구(6) 보다 아래쪽으로 위치하는 것에 의해, 이 문제는 해소된다.

도 6에, 도 5에 나타낸 중공사막 모듈유닛(51)의 평면도를 나타낸다. 다만, 도 6은 일열로 5개의 중공사막 모듈(50)이 배치된 형태를 나타낸다.

도 6에 있어서, 중공사막 모듈(50)은, 강체구조물인 프레임(60)에 탑재되고, 대향해서 2열로 배열되어 있다. 중공사막 모듈(50)을 2열로 대향해서 배열하면, 다수개의 중공사막 모듈(50)을 고밀도로 배치하는 것이 나온다. 배열의 열간 간격 및/또는 열의 외측에 있어서 배열방향으로, 각 중공사막 모듈(50)을 연결하는 배관(30,31,32,33,48)을 설치하는 것에 의해, 중공사막 모듈유닛(51)를 조밀한 중공사막 모듈유닛(51)로 하는 것이 이루어진다.

중공사막 모듈(50)을 대향해서 배열시키는 형태로서는, 도 6에 나타내는 선대칭으로 배열시키는 형태와 도 7에 나타내는 지그재그형상으로 배열시키는 형태가 바람직하다. 이들 배열형태를 아용하는 것에 의해, 중공사막 모듈유닛(51)에 장치되는 배관의 시공비용의 저감이 도모된다. 지그재그형상 배열의 경우, 각 중공사막 모듈(50)과 이들에 연결하는 배관(30,31,32,33,48)의 연결 작업성이 향상된다.

중공사막 모듈(50)이 보유하는 원수공급구(5), 공기배출구(6), 여과수취출구(8), 배수구(10)에는, 조인트부재를 통해서, 각각 결합되는 배관이 접속된다. 조인트부재는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 도 8에 나타낸 바와 같이 루수조인트가 바람직하다.

도 8은, 루스조인트의 일례의 종단면도, 도 9는 도 8에 나타낸 루스조인트의 횡단면도이다. 도 8 및 도 9에 있어서, 루스조인트(40)는, 고무 또는 강성수지로 이루어지는 탄성 링(41), 1쌍의 반으로 쪼개는 형상의 하우징(42A,42B), 이들 하우징(42A,42B)을 연결하기 위한 볼트(43)와 너트(44)로 구성되어 있다.

원수공급구(5)와 원수공급관(30A)의 결합구(46)의 연결은, 양자의 단부를, 간극(g)을 개재시켜서 맞대고, 그 외주에 간극(g)을 덮도록 탄성 링(41)을 피복한다. 게다가, 1쌍의 하우징(42A,42B)에서 끼우도록 피복함과 동시에, 양쪽 가장자리부를 원수공급구(5)와 결합구(40)에 각각 형성한 홈(45A, 45B)에 걸어맞춘 상태로 하고, 이들을 볼트(43)와 너트(44)에 의해 단단하게 고정하는 것에 의해 행해진다.

루스조인트(40)를 이용하는 것에 의해, 2개의 관(5,46)은, 간극(g)을 가지고 느슨하게 접합되고, 탄성 링(41)을 통해서, 관의 압축, 휨이 흡수되는 구조로 하는 것이 나타난다. 그 결과, 2개의 관이 서로 움직여서 다소 어긋남이 있더라도, 관로의 기밀이 유지된다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)의 통형상 케이스(1)는, 열가소성 수지의 블로우성형품 또는 열성형품인 것이 바람직하다.

일반적으로, 중공사막 다발을 수납하는 수지제케이스는, 대량생산이 용이한 사출성형법에 의해 제조되고 있다. 한편, 중공사막 모듈의 대형화를 위해 케이스용량을 크게 하도록 하면, 강도 상의 요청으로부터, 케이스의 두께를 두껍게 하는 것이 필요하게 된다. 두께가 두꺼운 케이스를 사출성형에 의해 성형하면, 성형시의수지의 흐름이 불균일하게 되기 쉽고, 이 불균일에 의해, 성형수지의 층이 다층으로 되거나, 성형수지 중에 다수의 공극이 발생하는 문제가 발생한다. 이 문제는, 열가소성 수지를 사용하고, 블로우성형 또는 열성형에 의해 케이스를 성형하는 것으로 해서된다.

블로우성형이란, 압출기로부터 열가소성 수지를 튜브형상으로 압출(압출된 튜브를 파리손이라 한다), 튜브가 부드러운 중에 금형으로 끼우고, 튜브 내에 공기를 흡입해서 불룩하게 하고, 통형상의 중공품(통형상 케이스)에 성형하는 방법을 말한다. 열성형이란, 열가소성 수지제의 관에 열을 가해서 연화시킨 상태로 외력을 가해서 부형(이차가공)하고, 통형상의 중공품(퉁형상케이스)에 형성하는 방법을 말한다. 외력의 가하는 쪽으로서는, 자유흡입성형, 진공성형, 압공성형, 프레스성형이 있다.

통형상 케이스(1)를 구성하는 전체의 통형상 케이스를, 열가소성 수지를 사용해서 블로우성형 또는 열성형으로 제조할 필요는 없고, 적어도 최대의 외각횡단면적이 150㎠ 이상인 케이스는, 열가소성 수지를 사용해서 블로우성형 또는 열성형으로 제조한 것인 것이 바람직하다.

통형상 케이스(1)의 성형에 사용되는 열가소성 수지의 예로서, 폴리비닐클로리드(PVC)수지, 아크릴수지, 폴리스틸렌수지, 아크릴로니트릴-부타디엔고무-스틸렌공중합체 (ABS)수지, 아크릴로니트릴-에틸렌프로필렌고무-스틸렌공중합체(AES)수지, 아크릴로니트릴-아크릴고무-스틸렌공중합체(AAS)수지, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지 및 폴리카르보네이트(PC)수지 등이 예시된다.

이들 중에서도, 특히 내후성에 우수한 AES수지, AAS수지나, 내수성, 내산성 등에 가해서 가격도 저가인 폴리비닐클로리드 수지가 바람직하다.

폴리비닐클로리드 수지는, 열에 대해서 안정성을 없기 때문에, 일반적으로 첨가제로서, 열안정제가 배합되어 있고, 그 열안정제로서 납화합물이 사용되는 것이 많다. 그러나, 중공사막 모듈(50)을 수도수용으로서 사용할 경우는, 거기에 내재해서 있는 납은, 일본수도협회규격에 의하면, 0.005㎎/리터 이하의 침출성을 갖지 않으면 안된다.

따라서, 폴리비닐클로리드 수지로 통형상 케이스(1)를 제조할 경우, 열안정제로서, 주석계화합물, 아연계화합물, 칼슘계화합물, 마그네슘계화합물, 바륨계화합물 등의 비납계 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 중에서도, 은계화합물이 특히 바람직하다.

주석계화합물로서는, 디알킬주석디라우레이트류, 디알킬주석말레이트류 및 디알킬주석메르캅티드류 중 어느 것이라도 바람직하다. 아연계화합물로서는, 아연스테아레이트가 바람직하다. 마그네슘화합물로서는, 마그네슘스테아레이트가 바람직하다. 바륨계화합물로서는, 바륨스테아레이트가 바람직하다.

한편, 폴리비닐클로리드(PVC)수지는, 소각하면 내분비 교란물질(환경호르몬)인 다이옥신을 발생시킨다. 그 때문에, 사용제의 통형상 케이스(1)를 폐기물로서 처리할 경우, 주의가 필요하다. 폴리카보네이트(PC)는, 내분비 교란물질(환경호르몬)인 비스페놀A를 원료로 한다. 여과수가 음료수로 사용될 경우, 그 여과수의 제조에 사용되는 중공사막 모듈(50)의 통형상 케이스(1)의 성형재료에 주의를 기울일필요가 있다.

아크릴로니트릴-브타디엔고무-스틸렌공중합체(ABS)수지는, 부타디엔고무의 가교열화에 기인하는 낮은 내후성 때문에, 실외에서 사용하는 중공사막 모듈(50)의 통형상 케이스(1)에 적용하는데는, 내후성 도료를 도장하지 않으면 안된다라는 결점을 가지고 있었다.

이들 문제의 해소는, 통형상 케이스(1)의 적어도 일부의 부재를, 아크릴로니트릴-X-스틸렌공중합체(AXS)수지로 성형하는 것에 의해 행해진다.

X가 에틸렌프로필렌고무인 아크릴로니트릴-에틸렌프로필렌고무-스틸렌공중합체(AES)수지, 또는, X가 아크릴고무인 아크릴로니트릴-아크릴고무-스틸렌공중합체 (AAS)수지인 것이 바람직하다.

종래의 모래여과를 사용한 수도수를 제조하는 여과장치에 있어서, 모래여과의 대신해, 중공사막 모듈을 사용하는 것이 행해지기 시작했다.

일본특허 제3070997호 공보에는, 중공사막 모듈의 밀봉체를 형성하는 수지로서, 강도 및 내열성에 우수하게 있는 방향족아민을 함유하는 비스페놀A형 에폭시수지를 사용하는 것이 제안되어 있다.

그러나, 이 비스페놀A형 에폭시수지를 사용하여 대형의 밀봉체를 형성할 경우, 수지량이 많게 되고, 그 때문에 반응온도가 높게 된다. 그 결과, 성형된 밀봉체에 균열이 발생하는 원인이나, 성형된 밀봉체의 수축에 의해, 밀봉체와 통형상 케이스의 접착이 박리하는 문제가 발생한다.

한편, 이 비스페놀A형 에폭시수지의 원료에는, 비스페놀A가 함유되어 있다.중합할 때, 반응이 완전히 진행하고, 모노머가 잔재하지 않으면 문제는 없지만, 미반응의 비스페놀A가 존재하면, 그것이 후에 용출하는 가능성이 있다. 비스페놀A는, 외인적 내분비 교란물질(환경호르몬)에 속하는 가능성이 지적되어 있다.

이들 문제는, 본 발명에 따른 중공사막 모듈(50)의 제1밀봉체(3A)/또는 제2밀봉체(3B)를, 다음 일반식으로 표현되는 비스페놀을 갖는 에폭시수지로 성형하는 것으로 해소된다.

(여기서, Y는 에킬렌기를 나타낸다)

상기 비스페놀을 갖는 에폭시수지에 있어서의 상기 Y가 다음 식으로 표현되는 것이 바람직하다.

(여기서, R1 및 R2는, C_nH_2n+1(단, n=0 또는 n≥2인 정수)을 나타낸다)

이 중에서도, 비스페놀F형 에폭시수지(n=0)가 특히 바람직하다.

대용량의 중공사막 모듈(50)의 제조에 있어서, 밀봉체를 성형하는 수지의 점도가 높으면, 수지가 각 중공사막(2) 사이의 간격에 침투하여 오고, 필요로 하는 수지량이 많게 된다. 그 때문에, 성형시의 반응온도가 높게 되고, 성형된 밀봉체에 균열이 발생하기 쉽고, 또한, 성형된 밀봉체와 통형상 케이스 사이의 박리가 발생하기 쉽다.

이 관점으로부터, 비스페놀F형 에폭시수지는, 비스페놀A형 에폭시수지(n=1) 보다 낮은 점도이기 때문에, 대용량의 중공사막 모듈(50)의 제조에 바람직하게 사용된다. 또한, 비스페놀F형 에폭시수지는, 환경호르몬물질에 해당하지 않는다.

밀봉체를 성형하는 수지의 경화제로서는, 예컨데, 지방족아민, 방향족아민, 유기산무수물계, 및, 변성아민이 사용된다. 이 중에서, 지방족아민이 특히 바람직하다. 반응의 진행을 억제하기 위해, 반응지연제가 첨가되어 있어도 좋다.

밀봉체를 성형할 때의 수지의 점도는, 밀봉체의 성형부위로의 주입성이 확보되는 점도이고, 또한, 각 중공사막의 공극부에 수지가 침투할 수 있는 점도이다. 여기서, 공극부란, 막에 여과기능을 부여하기 위해, 막의 외표면과 내표면의 사이에 있어서, 막 자체에 형성되어 있는 구멍의 공감을 말한다. 투과수량이나 분리성능은, 구멍의 사이즈나 구멍의 분포로 결정된다. 막의 공극부로의 포팅수지의 침투에 의한 앵커효과에 의해, 강한 접착력이 얻어진다. 수지의 침투량이 지나치게 많으면, 수지는 막을 통과하여 중공부에 도달하고, 여과수가 흐르지 않게 되고, 모듈의 투수성능이 저하한다. 또한, 수지의 침투가 없는 경우, 막과 밀봉체 사이에 얻어진 접착력은 저하하고, 경우에 따라서는, 막과 수지 사이의 박리가 발생한다.

각 중공사막 간격에 침투하는 수지의 바람직한 양은, 각 중공사막의 간격에 대해서, 1용량% 이상이고, 더욱 바람직하게는 30 내지 100용량%이다.

포팅방법에 의해, 수지의 최적의 점도가 다르다. 정치포팅법에서는, 각 중공사막 간격에 수지가 침투하기 쉽기 때문에, 수지의 점도는 낮은 쪽이 바람직하다.원심포팅법에서는, 회전에 의해 수지에 원심력이 작용하기 때문에, 정치포팅법에 비해서, 수지의 점도는 높더라도, 각 중공사막의 간격에 수지가 침투한다.

바람직한 점도는, 100 내지 10,000mPa·s 범위이고, 더욱 바람직하게는 100 재지 5,000mPA·s 범위이다.

이 범위로의 점도조정이나 반응성을 억제하여 수축응력을 작게 해서, 경화물의 균열발생이나 케이스로부터의 박리를 발생하기 어렵고, 더욱 강도를 높이기 위해서는, 수지에 필터가 첨가되어 있는 것이 바람직하다.

필터로서는, 화학적으로 에폭시의 경화반응에 기여하기 어려운 것으로, 예컨데, 실리카, 탄산칼륨, 유리섬유가 사용된다. 이 중에서는, 시리카가 특히 바람직하게 사용된다. 첨가량으로서는, 수지의 1중량% 이상이 바람직하고, 특히 바람직하게는 1중량% 내지 50중량%이다.

정치포팅에 있어서의 바람직한 에폭시수지의 예로서, 반티코사 제품 LST868의 R8(주제)과 H8(경화제)이다. R8은, 비스페놀F형 에폭시수지를 주성분으로서 필터가 대략 44%함유되어 있고, 점도가 대략 22,000mPa·s(25℃), 비중이 대략 1.53(25℃)이다. H8은, 주성분이 지방족 폴리아민이고, 점도가 대략 180mPa·s(25℃), 비중이 대략 0.99(25℃)이다.

수지의 경화까지 필요한 시간(경화시간)은, 48시간 이내가 바람직하다.

경화한 수지의 강도는, 신장강도가 3 내지 6MPa, 압축강도가 40 내지 50MPa, 굽힘강도가 10 내지 15MPa인 것이 바람직하다.

다수개의 중공사막이 포팅된 상태에서의 수지의 강도는, 중공사막의 충전밀도에 의해 다르지만, 대략 50%의 충전율에서는, 신장강도가 2 내지 5MPa, 압축강도가 10 내지 20MPa, 굽힘강도가 8 내지 10MPa인 것이 바람직하다.

(실시예1)

폴리비닐클로리드 수지제 통형상 케이스(1)(내경:194㎜, 외경:216㎜)에, 폴리아크릴로니트릴수지제 중공사막(2)(외경:1.3㎜, 내경:0.9㎜)을 12,000개 삽입하였다.

비스페놀F형 에폭시수지(반티코 가부시키가이샤 제품 LST868 R8)100중량부에, 지방족아민계 경화제(동H8)35중량부를 25℃로 혼합 교반하고, 진공건조기에서 탈포해서, 제1밀봉체(3A) 및 제2밀봉체(3B)를 형성하는 수지를 용의했다. 용의한 수지를 튜브펌프로 20g/min으로 주입해서, 포팅을 행하고, 중공사막 모듈(50)을 제작하였다.

팁소식 회전날(tip saw type rotary blade)로, 밀봉체(3A,3B)를 반경방향으로 절단하였다. 절단면에는 균열도 없고, 케이스(1)와 밀봉체(3A,3B) 사이의 박리도 없었다.

(비교예1)

밀봉체를 형성하는 수지로서, 우레탄계수지(주제의 코로네이트4403, 54중량부와 경화제KN213,46중량부(일본폴리우리탄 고우교우 가부시키가이샤 제품)를 사용한 이외는, 실시예1과 동일하게 해서 포팅을 행하고, 중공사막 모듈을 제작하였다.

팁소식 회전날로 밀봉체를 반경방향으로 절단하였다. 절단면에 있어서, 중앙부에 큰 균열이 발생하여 있었다.

(비교예2)

밀봉체를 형성하는 수지로서, 비스페놀A형 에폭시수지(나가세 치바 가부시키가이샤 제품 AW106)100중량부와 폴리아미드아민계 경화제(동HV953U)60중량부로 이루어지는 수지를 사용한 이외는 실시예1과 동일하게 해서 포팅을 행하고, 중공사막 모듈을 제작하였다.

팁소식 회전날로 밀봉체를 반경방향으로 절단하였다. 절단면의 중앙부에 큰 균열이 발생하여 있었다.

(실시예2)

폴리비닐클로리드 수지제 통형상 케이스(1)(내경:194㎜, 외경:216㎜:내부최소 횡단면적 238㎠)에 폴리아크릴로니트릴수지제 중공사막(2)(외경:1.3㎜,내경:0.9㎜)을 12,000개 삽입하였다. 하기와 같이 조제한 포팅수지를, 튜브펌브로 20g/min으로 주입해서, 정치포팅법에 의해, 중공사막 모듈(50)을 제작하였다. 제1밀봉체(3A) 내지 제2밀봉체(3B)를 제거하여 여과실(4)에 있어서의 중공사막(2)의 외경기준에 의한 유효막면적은 150㎠, 중공사막(2)의 충전율은 54%로 하였다.

[포팅수지의 조제]

비스페놀f형 에폭시수지

(반티코 가부시키가이샤 제품 LST868 R8)100중량부 지방족아민계 경화제

(반티코 가부시키가이샤 제품 LST868 H8)35중량부 25℃에서 혼합 교반, 진공건조기로 탈포 후의 점도 1,300mPa·s 주입수지의 중심부에 온도센서를 삽입하여, 포팅 중의 수지의 발열온도를 측정했을 경우, 최고온도는 94℃이었다.

수지경화 후, 회전날로 밀봉체(3A,3B)을 반경방향으로 절단하였다. 절단면에는, 수지의 불침투부나 균열은 전혀 없고, 또한, 수지와 케이스(1)의 박리도 발생하지 않았다.

(비교예3)

포팅수지로서, 비스페놀F형 에폭시수지(반티코 가부시키가이샤 제품 LST868 R6)100중량부에 지방족아민계 경화제(동 H6)75중량부를 배합하고, 점도를 500mPa·s로 조제한 수지를 사용한 이외는, 실시예1과 동일하게 포팅하였다.

실시예1과 동일하게 해서, 포팅 중의 수지의 발열온도를 측정했을 경우, 최고온도는 155℃이었다.

수지경화 후, 회전날로 밀봉체를 반경방향으로 절단하였다. 절단면의 중앙부에 큰 균열이 발생하였다.

본 발명에 따른 중공사막 모듈은, 중공사막 다발을 형성하는 다수의 중공사막의 개구단을 보유하는 제1밀봉체, 통형상 케이스 및 제2밀봉체에 의해 둘러싸이고, 중공사막이 수납된 여과실에, 원수를 제2밀봉체의 근방에 있어서 통형상 케이스에 설치한 원수공급구로부터 공급하고, 또한, 역세정 시의 배수를, 제2밀봉체에 설치한 배수구멍을 통해서 배출하는 구조를 보유한다. 그 때문에, 원수공급구와 역세정 시의 배수구멍이 분리되고, 원수가 통하는 부분에 현탁물질이 축적되지 않고, 역세정 종료 후에 다시 원수를 공급한 후, 현탁물질이 여과실로 혼입하는 것이 없다. 이것에 의해, 안정한 여과성능이 유지되는 중공사막 모듈이 제공된다.

또한, 역세정에 의해, 제2밀봉체에 설치된 배수구멍에 현탁물질이 축적할 경우가 있지만, 그 현탁물질은, 통기플러싱의 때에, 압축공기와 함께 여과실로 유입한 후, 제1밀봉체의 근방에 있어서 통형상 케이스에 설치된 공기배출구로부터 1줄에 배출된다. 이 때문에, 현탁물질이 중공사막 다발에 축적되는 것은 없고, 안정한 여과성능이 유지되는 중공사막 모듈이 제공된다.

Claims

(a) 통형상 케이스;

(b) 통형상 케이스의 일단부를 밀봉하기 위해 설치된 제1밀봉체;

(c) 통형상 케이스의 다른 단부를 밀봉하기 위해 설치된 제2밀봉체;

(d) 제1밀봉체의 외측에서 통형상 케이스에 설치된 제1캡;

(e) 제2밀봉체의 외측에서 통형상 케이스에 설치된 제2캡;

(f) 제1밀봉체의 내벽면, 제2밀봉체의 내벽면 및 상기 통형상 케이스의 내벽면에 의해 형성된 여과실;

(g) 제1캡의 내벽면과 제1밀봉체의 외벽면에 의해 형성된 제1실;

(h) 제2캡의 내벽면과 제2밀봉체의 외벽면에 의해 형성된 제2실;

(i) 여과실에 수납되고, 일단부가 제1실에 대해서 개구한 상태로 제1밀봉체에 부착되고, 다른 단부가 제2실에 대해서 폐구한 상태로 상기 제2밀봉체에 부착되어 있거나, 또는, 양단이 제1실에 대해서 개구하고, 전체가 U자형상으로 만곡한 상태로 제1밀봉체에 부착된 중공사막 다발;

(j) 제2밀봉체의 근방에서 여과실에 개구하고 통형상 케이스에 설치된 원수공급구;

(k) 제1밀봉체의 근방에서 여과실에 개구하고 통형상 케이스에 설치된 공기배출구;

(l) 여과실로부터 제2밀봉체를 관통하여 제2밀봉체에 설치된 공기 및 배수가유통하는 유체유통구멍;

(m) 제1실에 개구하고 제1캡에 설치된 여과수 취출구; 및

(n) 제2실에 개구하고 제2캡에 설치된 배수구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항에 있어서, 통형상 케이스의 내주면의 최소 횡단면적이 150㎠ 이상이고 제1밀봉체의 내벽면 위치에서 중공사막 다발을 형성하는 중공사막의 충전율이 40 내지 70% 범위인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항에 있어서, 제1밀봉체 및/또는 제2밀봉체에서, 밀봉체에 부착된 중공사막 다발이 통형상 케이스의 내벽면으로부터 돌출된 스페이서에 의해 통형상 케이스의 내벽면으로부터 이간하여 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제3항에 있어서, 통형상 케이스의 내벽면으로부터의 스페이서의 돌출높이가 2 내지 10㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제4항에 있어서, 밀봉체측 상에서 스페이서의 면이, 통형상 케이스 중심방향으로 향해서 밀봉체의 내벽면으로부터 멀어지는 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항에 있어서, 제1밀봉체에 부착된 중공사막 다발의 중공사막을 수선할 수 있도록 개폐 가능한 덮개가 제1캡의 꼭대기에 설치된 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항에 있어서, 제2실에 개구하는 규제부 및 체크밸브를 갖는 공기 공급구가 제2캡에 설치된 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서, 통형상 케이스가 열가소성 수지의 블로우성형품 또는 열성형품으로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제8항에 있어서, 열가소성 수지가 폴리비닐클로리드 수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제9항에 있어서, 폴리비닐클로리드 수지가 열안정제로서 비납계 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서, 통형상 케이스가 아크릴로니트릴-X-스틸렌공중합체(AXS) 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제11항에 있어서, 상기 X가 에틸렌프로필렌고무 또는 아크릴고무인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항에 있어서, 제1밀봉체 및/또는 제2밀봉체를 형성하는 수지가 다음 일반식으로 표현되는 비스페놀을 함유하는 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.

(여기서, Y는 알킬렌기를 나타낸다)
제13항에 있어서, 상기 Y가 다음 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.

(여기서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, C_nH_2n+1(여기서 n은 0 또는 2 이상의 정수)을 나타낸다)
제13항 또는 제14항에 있어서, 에폭시수지가 비스페놀F형에폭시수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제13항에 있어서, 에폭시수지가 중공사막 다발의 막에 형성된 공극부에, 공극부의 부피의 1vol% 이상 침투하고 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항에 있어서, 여과실이 여과시 또는 역세정시에 대기압 이상으로 가압되는 가압형인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
연접된 복수개의 제1항에 기재된 중공사막 모듈로 이루어지고, 복수개의 중공사막 모듈의 각 공기배출구가 공통의 배관으로 접속되고, 이 배관이 상기 각 공기배출구 보다 하측의 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈유닛.
제18항에 있어서, 복수개의 중공사막 모듈이 프레임 상에 복수열 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈유닛.
제19항에 있어서, 복수열의 중공사막 모듈이 선대칭 또는 지그재그형상으로 위치하여 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈유닛.
제20항에 있어서, 복수개의 중공사막 모듈의 각 원수공급구가 공통의 원수공급관에 접속되고, 또한 복수개의 중공사막 모듈의 여과수취출구가 공통의 여과수취출관에 접속된 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈유닛.
제20항에 있어서, 원수공급구, 공기배출구, 여과수취출구 및 배수구와 접속되어 있는 배관 중 1개 이상이 접속개소에서 루스조인트(loose joint)에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈유닛.
제1항에 기재된 중공사막 모듈을 제조하는 방법으로서, 상기 통형상 케이스의 내벽면의 최소 횡단면적을 150㎠ 이상으로 하고, 이 통형상 케이스 내에 상기 중공사막 다발을 수납하고, 정치(靜置)포팅에 의해 이 중공사막 다발의 단부를 수지로 접착고정함과 동시에 상기 제1밀봉체를 형성할 때, 형성되는 제1밀봉체의 중심부의 수지의 경화반응 온도를 120℃ 이하로 제어하면서, 수지를 경화시켜서 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
제23항에 있어서, 정치포팅 개시시의 수지의 점도가 100 내지 5,000mPa·s 범위인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 수지가 다음 일반식으로 표현되는 비스페놀을 갖는 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.

(여기서, Y는 알킬렌기를 나타낸다)
제25항에 있어서, 상기 Y가 다음 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.

(여기서, R1 및 R2는 C_nH_2n+1(여기서 n은 0 또는 2 이상의 정수)을 나타낸다)
제26항에 있어서, 상기 수지가 비스페놀F형에폭시수지인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.