KR20020065207A - 중공사막의 파손 방지를 위한 피복 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종공사막의 파손 방지를 위한 피복에 관한 것으로 더 상세하게는 침지형 중공사막모듈에 사용되는 중공사막의 양쪽 혹은 한쪽 접착고정부의 에폭시또는 우레탄 등의 충진 및 접착제로 접착된 부분을 피복하여 폭기 등의 외부 충격에 의한 절단 및 파손을 방지하는 것에 관한 것이다.

본 발명은 중공사막(1)과 중공사막을 피복하는 피복제(6)로 구성되어 있으며 피복된 중공사막은 침지형 중공사 분리막 모듈의 콜렉터(2)에 에폭시 또는 우레탄과 같은 충진 및 접착제(7)로 충진되어 접착된다.

Description

중공사막의 파손 방지를 위한 피복{Coating to prevent breakage of hollow fiber membrane}

본 발명은 종공사막의 파손 방지를 위한 피복에 관한 것으로 더 상세하게는 침지형 중공사막모듈에 사용되는 중공사막의 양쪽 혹은 한쪽 접착고정부의 에폭시로 접착된 부분을 피복하여 폭기 등의 외부 충격에 의한 절단 및 파손을 방지하는 것에 관한 것이다.

기존의 분리막은 평판형(plate and frame), 관형(tubular), 나권형(spiral wound), 중공사형(hollow fiber) 등의 형식들이 있는데, 이 중에서 중공사형 분리막은 직경이 0.2∼2 mm이며 중앙이 비어있는 실관 형태이므로 중공사의 단위 부피당 막면적비가 다른 형태에 비하여 굉장히 높아서 더 높은 생산성을 가지고 있으며, 다른 형태의 분리막은 분리막을 형성하는 고분자를 도포할 수 있는 지지체가 필요하지만 중공사형 분리막은 직경이 작으므로 자체적으로 형태를 유지할 수 있어서 별도의 지지체가 필요 없다는 장점을 가지고 있으나, 하나의 모듈로 만들어진 중공사막들 사이에 부유물질이 막의 표면에 부착되어 물의 흐름을 막을 수 있으며 막 오염에 약하고 일단 오염된 막은 세척하기가 어려워 막오염이 심한 공정에는 사용하기가 어렵고 강한 폭기나 외부의 충격에 절단될 수 있는 단점이 있다.

중공사형 분리막은 중공사막의 안에서 밖으로 여과되는 가압방식과 그 반대 방향으로 흡입하는 방식으로 사용할 수 있다. 그리고 오수 및 하수를 처리할 때 사용되는 활성슬러지법에 중공사막을 사용하는 방식도 외부에서 순환하는 방식(external type)과 폭기조내에 직접 모듈을 침지하는 방식(submerged type)이 있다. 외부순환형은 일반적으로 평판형이나 관형의 분리막 모듈을 사용하며 분리막의 오염을 막기 위하여 고용량의 펌프를 사용하기 때문에 침지형에 비해서 에너지 소모가 큰 단점을 가지고 있어서 현재는 침지형 분리막 모듈이 많이 사용된다.

도 1 및 도 2는 종래의 침지형 중공사 분리막 모듈을 나타낸 것으로 이러한 침지형 중공사 분리막 모듈은 폭기조 바닥에 설치되는 산기관을 사용하여 폭기를 해주어 기포에 의한 스크러빙(scrubbing) 효과로 분리막의 오염을 억제하게 된다.

특히, 도 1에 도시한 분리막 모듈은 일본 미쓰비시 레이온(Mitsubishi Rayon)사에서 상용화 한 것으로 중공사막(1)은 양쪽의 콜렉터(2)에 에폭시로 접착되어 있고 느슨하게 늘어져 있어서 폭기조 하부의 산기관에서 발생되는 기포에 의하여 위 아래로 흔들려 막표면에 형성되어 있는 케이크 층을 떨어뜨리게 된다. 이때, 중공사막(1)이 위 아래로 흔들려 콜렉터(2)에 접착된 부위의 중공사막(1)에 충격이 계속적으로 가해지므로 시간이 지나면 중공사막(1)이 절단되는데 이를 막기 위하여 중공사막 접착 부위를 실(4)로 엮어 충격이 최소화 될 수 있도록 하였으나 실(4)로 중공사막을 엮는 공정은 대단히 어려운 공정이며 실로 엮는다고 하여도 여전히 절단되는 문제를 해결할 수는 없었다.

그리고, 도 2에 도시한 분리막 모듈은 콜렉터(2)가 모듈의 상부에 위치하며 모듈 하부의 원형 산기관(5)을 통하여 산기가 되고 중공사막이 원형 산기관(5)을 지나 다시 모듈 상부의 콜렉터(2)로 올라가서 에폭시로 접착된다. 폭기시 모듈 하부의 원형 산기관(5)에서 기포가 발생되어 중공사막(1)을 지나가면서 위로 이동하게 되어 중공사막의 오염을 억제하게 되는데 이때 올라간 기포들이 콜렉터와 중공사막의 접착 부위에 집중적으로 충격을 주어 중공사막(1)이 절단된다.

본 발명은 이러한 종래의 단점을 감안한 것으로, 본 발명은 콜렉터(2)와 중공사막(1)의 접착 부위에 중공사막(1)의 내구성를 높일 수 있는 여러가지 사용가능한 재질을 이용하여 피복(6)을 하여줌으로서 강한 산기시에도 중공사막의 절단 및 파손되는 문제를 해결한다.

도 1 및 도 2는 종래의 피복이 없는 침지형 중공사 분리막 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 피복이 있는 중공사막의 구성도.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 피복막을 이용한 실험장치 및 실험 결과를 나타낸 것으로,

도 4는 피복의 두께와 막 재질에 따른 인장 강도의 변화를 나타낸 도면.

도 5는 피복이 있는 막과 없는 막의 성능을 비교하기 위한 실험 장치를 나타낸 도면.

도 6는 피복이 있는 막과 없는 막의 시간에 따른 막 절단 갯수의 누적 변화를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 중공사막, 2: 콜렉터, 3:통수관, 4: 실, 5: 산기관

6: 피복, 7: 충진 및 접착제 8: 분리막 모듈 9: 콤퓨레샤

10: 공기유량계 11: 산기관 12: 산기공 13: 수조

본 발명의 구체적인 실시예는 도3에 나타나 있으며 본 발명의 구성은 중공사막(1)과 중공사막을 피복하는 피복제(6)로 구성되어 있으며 피복된 중공사막은 침지형 중공사 분리막 모듈의 콜렉터(2)에 에폭시 또는 우레탄과 같은 충진 및 접착제(7)로 충진되어 접착된다.

본 발명의 중공사막 파손 방지를 위한 피복에 따른 효과를 아래의 실험을 통하여 입증하고자 한다.

〈실시예〉

도 4에는 피복의 두께와 막 재질에 따른 인장 강도의 변화를 나타내었는데종축의 Load값이 인장강도의 값으로 단위는 뉴톤(N)이다. 피복이 없을 때보다 0.2mm의 피복을 해주었을 때, 27% 가량 인장강도가 증가하였다.

도 5은 피복이 있는 막과 없는 막의 성능을 비교하기 위한 실험 장치 도면으로 피복이 있는 막과 없는 막을 각각 수조(13)안에 넣고 콤푸레샤(9)를 이용하여 공기를 불어넣었으며 공기는 산기관을 지나 산기공을 통하여 중공사막에 직접 충격을 줄 수 있도록 하였고 중공사막에 주어지는 공기량은 공기유량계(10)로 측정되었다.

도 6은 도 5의 실험장치를 이용하여 실험하였을때 공기량과 시간에 따라 중공사막이 절단된 개수의 누적을 나타내었는데 이때 주어지는 공기량은 도 1에 나타난 일본 미쯔비시 레이온사의 상용화된 모듈에 적용되는 공기량에 100배(30L/min일때)에서 170배(50L/min일때)에 해당하는 공기를 주입하였다.

실험결과, 피복이 있는 막이나 없는 막이나 공기량이 30L/min의 경우에는 변화가 없다가 공기량을 40L/min으로 증가시킨 후 피복이 없는 막에서 절단 현상이 일어났으며 공기량을 50L/min으로 증가시킨 후에는 절단 현상이 급격이 증가되었다. 그러나 피복이 있는 막의 경우에는 공기량의 어떠한 조건에서도 절단 현상이 일어나지 않았다.

따라서, 본 발명에 따라 실로 엮는 등의 다른 복잡한 공정이 없이 중공사막에 간단한 피복을 하였을 경우 막이 절단되는 등의 파손이 일어나지 않아 피복의 효과가 확인되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 중공사막(2)의 일단 또는 양단에 피복(6)을 하여 내구성 및 인장성을 강화시켜 중공사막의 절단으로 인한 모듈의 수선 비용을 감소시키고 사용 기간을 연장시켜 처리수의 처리율 향상 및 제비용을 감소시킬 수 있으며 실(4)로 중공사막을 엮는 등의 복잡한 공정 없이 간단한 피복(6)만으로 중공사막의 내구성을 증가시켜 모듈 제작에 따른 비용도 감소시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 중공사막(1)의 내구성을 증가시키기 위하여 중공사막의 일단 또는 양단에 여러가지 재질의 피복제를 사용하여 피복(6)을 하여 모듈의 콜렉터(2)에 충진 접착시킨 수처리용 중공사형 분리막