KR20030075415A - 중공사를 위한 수처리 분리막의 고효율 케이크층 제거법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오·폐수 정화 및 중수도 정화시설 설비에 투입되어 사용되거있는 여러 가지 수처리 막분리 기술중 분리막에 대한 것으로 기존의 외부순환방식 또는 침적식 중공사의 분리막구조상 중공사막의 수처리 방식중 단점인 케이크 형성 제거에 관한 방법이다.

본 발명은 기존의 중공사막방식에 있어서 케이크가 발생하는 막표면을 실관형태로 조성하여 양면을 원형으로 고정하고 회전의 방식을 주어 침전식 내지 사전 폭기방식에 결합된 형태에서 폭기에의해 케이크 분리과정의 효과를 증대하여 수명을 연장시킬수 있는 방법이다.

Description

중공사를 위한 수처리 분리막의 고효율 케이크층 제거법 {The method of removing cake film with revolving hollow fiber, for separate menbrane}

본 발명은 오·폐수 처리 시설 및 중수도 처리시설의 중간 단계인 수처리중 중간 분리막에 관련된 사항으로 기존의 침적식 및 외부순환방식에 사용되는 중공사의 분리막 구조를 개량하여 케이크층의 제거 효율을 증대하는 기술에 관련된 사항이다.

지금까지 분리막의 기술은 한외여과막기술, 정밀여과막기술, 나노여과막기술, 역삼투압기술등 기존의 다른 여과방식과 생물학적 방식등 여러 가지 형태로 발전해왔다. 이중에서 특히 중공사 방식은 현재 정수기등 여러 방면에서 광범위하게 사용되고 있고 오·폐수 처리 및 중수도 시설 설비에서 강력한 방법으로 자리잡으며 채용되고 있는 방식이다.

실제로 정수기나 기타 여과장치에 사용되는 중공사는 판막형태로 주로 사용되왔고 이외에 관형태 혹은 나권형 그리고 지금과 같은 중공사형이 사용되고 있다.

막일체형 생물학적 하,폐수 고도처리공법(HANT)"에 적용되는 분리막은 중공사막(HollowFiber Membrane)"이라고도 하는데, 이는 가운데가 비어있는 섬유(中空絲膜)라는 의미로 실형태의 막표면에 미세한 0.1 ∼ 0.4㎛규모의 세공경을 통해 하,폐수 중의 오염물질을 완벽하게 여과할 수 있는 최첨단의 초정밀 여과막이다. 대부분의 미생물의 크기는 0.5㎛ 보다 크기 때문에 중공사의 여과공의 크기는 0.1㎛ ∼ 0.5㎛ 정도 되는 것이 저압운전도 가능케 해준다.

중공사의 재질은 PolyAcryloNitrile(PAN)을 주로 사용한다.

PAN은 친수성이고 오염에 강하며 막의 투과성능이 양호하며 수명이 긴 장점을 가지고 있다. 주로 전착도료의 회수, 오일 및 FAT성분을 함유한 폐수의 처리에 많이 사용되고 있다. 또한 미생물에 대한 내성이 역삼투압에 비해 강하며 다른재질의 막에 비하여 세균 또는 잡균의 제거율이 높고, 별다른 전처리가 필요치 않은 장점을 가지고 있다.

그러나 하나의 모듈 형태로 만들어진 중공사막 내지 중공사 사에는 계속적인 사용을 통해 심한 케이크층은 오수나 폐수의 흐름을 차단하거는 역할을 하고 또한 세척이 어려워 결국 중공사나 막의 수명을 저하시키게 된다.

도 1 과 2와 3은 기존 중공사형의 분리막 형태의 종류를 나타낸 것이다.

도 1은.모듈(Module or Element)형상을 기존의 Housing type에서 Submersible Type으로 개선하여 Housing을 없앴고, 중공사를 처리수 집수부 양단에 고정시켜 직접 수중에 침지시킴으로써 활성미생물과 처리수를 고액분리토록 구성한 형태이다.

이는 기존의 Membrane Filtering 방식인 In→Out 방식을 개선하여 Out→In 방식으로 여과의 방향을 바꾸어, 전량 여과가 가능하도록 하였고, Filtering 방식도 가압여과방식에서 흡인 여과방식 및 공기 세정방식을 채택하여 가압 여과시보다 설비의 용량을 감소시켰다.

그러나 중공사의 하단폭기조에의해 간헐적으로 흔들리는 작업으로 상단부의 분리막에서 효율적으로 케이크 층을 없앨수 없는 단점이 남아있다

도 2는 멤브레인 방식의 단점인 케이크층을 제거하기 위한 사전폭기 방식에, 폭기조 폭기부분 상단부에 양쪽 통수관을 고정하고 그 통수관을 중공사막으로 느슨하게 좌우로 연결된

중공사를 통해 원수에서 필터링과정을 함으로서 폭기시 발생되는 폭기의 영향으로 중공사에 생기는 케이크층을 분리 제거하도록 고안된 장치이다. 그러나 이러한 장치는 케이크 층을 제거하기 위해 폭기량이 많아야 하고 그에 따르는 에너지 소비율이 증가함으로써 전체적 중공사 여과의 효율 및 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

도3은 폭기를 이루는 부분을 중공사 사이에 관형태로 파여진 통기구 사이 구멍으로 폭기를 이루고 중공사는 케이크층의 제거를 위해 폭기에 의해 자유로이 움직이도록 상단에 고정되어 U자로 종공사가 배치되어 중공사가 잘흔들릴수 있도록 한 방식이다.

그러나 이러한 방식은 폭기시 U자의 중공사 하단부의 바닥층의 케이크층을 제거하기가 용이하지 않다는 단점이 있다.. 이를 보완하기 위해서 중간부분의 통기관을 없애고 아래에서 폭기하는 기존 방식의 폭기법을 이용하기도 하지만 이 역시 수직방향의 중공사 배치로 중공사 상단부의 케이크층 제거는 용이하지 않다는 단점이 있다.

본 발명은 상기에 기술한 바와 같이 종래의 중공사 방식의 단점을 보완한 것으로 두 개의 양측 콜렉터 사이에 중공사를 느슨하게 연결하고 흡입쪽 콜렉터 내부에 중공사 장치 자체가 회전할 수 있도록 날개를 부착하여 회전케 함으로서 층 제거의 효과를 극대화하고 있는 장치이다.

도 1 은 기존 멤브레인 모듈 방식의 중공사 여과형태

도 2, 3 는 침적식 분리막 방식의 중공사 여과형태

도 4, 5 는 본 발명의 회전분리막 기본 구성도

도 6, 7 는 본 발명의 내부 회전요소 구성도

도 8 는 본 발명의 회전 이음부위 구성도

도 9 는 본 발명의 분리막 및 폭기에 대한 전체 구성도

*주요 부분에 대한 설명

1 : 중공사막

2. : 고분자량

3. : 저분자량

4 : 물

5 : 모듈하우징

6 ; 공중사막

7 : 모듈접착부

8 : 농축액

9 : 여과액

10 : 유입수

11: 통기관

12: 연결구

13: 콜렉터

14: 기포

15: 통수관

16: 콜렉터

17: 볼베어링

18: 통수관(흡입관)

19: 방수막

20: 회전용 날개

21: 흡입모터

22: 폭기모터

23: 통기관

24: 폭기기관

본 발명은 양면에 두 개의 콜렉터(16)를 설치하고 그 사이를 작은 통수관(15)을 설치하여 두 콜렉터를 지지하고, 두 콜렉터(16) 사이를 중공사(6)를 구성하는 침적식 중공사형 분리막에서, 중공사(6)를 느슨하게 원형 콜렉터(16) 사이에 배치하고 콜렉터사이 통수관(15)을 통해 흡입구쪽의 반대편 콜렉터의 여과수까지 흡입하게 연결하여, 하단에 설치된 폭기조(20)내의 폭기관(24)에서 발생된 기포에 의해 중공사가 잘 흔들리고 상하로 케이크를 제거할 수 있도록 콜렉터 내부의 방향날개 (19,20)를 설치하여 회전하면서 골고루 케이크층이 제거될 수 있도록 한 특징을 가지고 있다. 콜렉터의 재질은 폴리카보네이트나 아크릴수지, 아크로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리 설폰중에서 선택사용하고 중공사를 고정하기 위해서는 에폭시 수지나 에스테르 수지와 같은 액체성 수지를 사용한다.

본 발명의 예를 도면을 참조하여 나열한다.

도 4,5는 본 발명인 회전식 중공사 장치의 측면 단면도로서 중공사에 연결된 골렉터(16)에서 수집된 여과수가 흡입압력으로 통수관 (18)으로 흡입될 때 그 여과수가 회전용 날개(20)에 수압을 주어 회전할 수 있게 구성되었다. 따라서 수압을 통해 회전되는 콜렉터에서 중공사(6)에 여과수가 여과되어 유입되고 폭기에 의해 하단과 상단 구분없이 폭기 기체가 부딪치게 되어 케이크 층을 제거하게 된다.

도 6,7은 회전을 할 수 있도록 수압을 이용한 프로펠러식 날개(19)를 설치한 구성도 이다. 회전날개 (19)는 중공사 장치의 회전을 위해 직사각형으로 설치된 판막으로 콜렉터 (16)에 고정 부착되어 있다.

도 8은 콜렉터 구조물이 회전할 수 있도록 통수관(18)과 콜렉터(16)사이에 연결된 부분의 회전 도움체의 단면도로서 볼베어링(17)에 의해 회전체가 자유로이 회전할 수 있도록 하였다.

도 9는 실제 회전용 중공사막 장치를 침적식 폭기조에 부착한 형태로 폭기조(20) 내부를 도시한 것이다. 흡입모터(21)에서 가압된 흡입 압력으로 중공사(6)를 통해 여과된 액체가 통수관(18)을 통해 흡수여과 되어질 때, 폭기모터(22)에서 발생된 기포가 통기관(23)을 통하여 폭기체(24)를 통해 회전하는, 중공사에 폭기되어지는 전체과정을 도시하였다.

상기 기술한 바와 같이, 본 발명은 중공사의 회전의 방식을 주고 발생된 폭기 기포에 의해 케이크층을 골고루 제거한 후 하단 폭기조(24)에서 발생된 폭기 기포에 의해 케이크층을 골고루 제거해 줌으로서 첫째, 중공사의 수명을 연장하고, 둘째, 하단 폭기조의 폭기 소비량을 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.

Claims (1)

1. 한쪽 단이 흡입펌프에 연결된 콜렉터 (16)와, 상기 콜렉터 사이에 설치된 중공사막(6)을 포함하는 침적식 공사에서, 상기 중공사(6)의 양단을 느슨하게 연결 고정하고, 상기 콜렉터의 내부네 콜렉터(16) 자체의 회전을 위한 회전날개를 고정 부착하여 하단부의 폭기조 혹은 산기관에서 발생되는 기포에 의하여 상기 중공사 막의 회전시 골고루 분사된 기포에 의해 케이크층을 제거할 수 잇게 한 것을 특징으로 한, 중공사를 이용한 수처리용 분리막.