KR20040055314A - Hollow fiber membrane module unit - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a hollow fiber membrane module unit which is able to minimize volume with respect to treating capacity and perform a carrying and an installing work efficiently. CONSTITUTION: The hollow fiber membrane module unit(10) comprises at least two hollow fiber membrane modules(12,14) having a hollow fiber membrane(12c,14c) and an upper head(12a,14a) fixing the end part of the hollow fiber membrane and having a water collecting part where a filtered solution filtered through the hollow fiber membrane is collected and further comprises an upper cap joining the upper heads of the hollow fiber membrane modules, wherein the upper cap is a cylindrical or a polygonal planar shape.

Description

중공사막 모듈 유닛 {HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE UNIT}Hollow fiber membrane module unit {HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE UNIT}

본 발명은 중공사막을 이용한 침지형 분리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있으며, 운반 및 설치 작업을 효율적으로 실시할 수 있는 중공사막 모듈 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to an immersion type separation apparatus using a hollow fiber membrane, and more particularly, to a hollow fiber membrane module unit capable of minimizing a volume relative to a treatment capacity and efficiently carrying and installing operations.

가열이나 상변화를 이용하는 분리 방법에 비하여 분리막을 이용하여 고액 분리를 하는 방법은 많은 장점이 있다. 그 중 하나는 분리막의 세공 크기에 따라 원하는 일정한 수질의 처리수를 안정적으로 얻을 수 있으므로, 공정의 신뢰도를 높일 수 있다는 점이다. 또한, 분리막을 이용하면 가열 등의 조작이 필요없기 때문에 가열 등의 조작에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물 등을 사용하는 분리 공정에 널리 이용될 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점들로 인해 최근에는 분리막이 오ㆍ폐수의 처리, 산업 폐수의 처리, 음용수의 처리, 그리고 제약 및 산업 분야에서의 분리 공정 등에 널리 이용되어 그 활용 범위가 점차 확대되는 추세에 있다.Compared to the separation method using heating or phase change, the method of solid-liquid separation using a separation membrane has many advantages. One of them is that the desired water quality can be stably obtained according to the pore size of the separator, thereby increasing the reliability of the process. In addition, since the use of the separation membrane does not require an operation such as heating, there is an advantage that it can be widely used in a separation process using microorganisms that may be affected by an operation such as heating. Due to these advantages, the membrane is widely used in the treatment of waste and wastewater, the treatment of industrial wastewater, the treatment of drinking water, and the separation process in pharmaceutical and industrial fields.

상기한 분리막을 이용한 고액 분리 방법중 하나로는 중공사 분리막을 다발지어 형성한 중공사막 모듈이 있는데, 상기한 중공사막 모듈의 하나로는 중공사막을 처리하고자 하는 유체의 수조에 직접 침지시키고, 중공사막에 진공을 가하여 유체가 중공사 내부로 투과하게 하여 고액을 분리하는 침지형 중공사막 모듈이 있다. 상기 침지형 중공사막 모듈은 모듈의 제조 원가를 낮출 수 있고, 유체의 순환을 위한 설비가 필요없어 시설비나 운전비의 절감을 가져올 수 있는 장점이 있다.One of the solid-liquid separation methods using the separation membrane is a hollow fiber membrane module formed by bundles of hollow fiber membranes, and one of the hollow fiber membrane modules is directly immersed in a water tank of the fluid to be treated, and the hollow fiber membrane There is an immersion hollow fiber membrane module that separates solid and liquid by applying a vacuum to penetrate the inside of the hollow fiber. The submerged hollow fiber membrane module can lower the manufacturing cost of the module, there is no need for the equipment for the circulation of the fluid has the advantage of bringing down the facility cost or operating cost.

가장 일반적인 침지형 중공사막 모듈은, 중공사 다발의 양 말단에서 접착제를 이용하여 다발 형태를 고정시킨 후, 수직 또는 수평으로 설치하는 I자형 모듈과, 중공사 다발을 U자로 접어서 양 말단을 하나로 통합하여 다발 형태를 고정시킨 U자형 모듈이 있으며, 이러한 중공사막 모듈은 생물학적 폐수 처리 공정에 사용될 수 있다.The most common submerged hollow fiber membrane module is to fix the bundle form by using adhesive at both ends of the hollow fiber bundle, and then install an I-shaped module installed vertically or horizontally, and fold the hollow fiber bundle into a U-shape to integrate both ends into one. There is a U-shaped module in which the bundle form is fixed, and such hollow fiber membrane module can be used for biological wastewater treatment process.

그러나, 상기한 침지형 중공사막 모듈의 경우, 고형 성분을 비롯한 막 오염 물질이 존재하는 폐수나 원액을 처리할 때 막 오염이 발생하여 투과 성능이 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 여과수나 순수에 의한 역세척, 화학 약품을 사용한 약품 세정 방법, 처리조의 하부에서 공기를 산기하여 막 오염 물질을 분리막 표면에서 제거하는 방법 등이 사용된다.However, in the case of the immersion hollow fiber membrane module described above, membrane contamination occurs when treating wastewater or a stock solution containing membrane contaminants including solid components, thereby deteriorating permeation performance. In order to solve this problem, a method of backwashing with filtered water or pure water, a chemical cleaning method using chemicals, a method of removing airborne contaminants from the surface of the separator by removing air from the bottom of the treatment tank, and the like are used.

도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 침지형 중공사막 모듈의 실시예들을 도시한 것으로, 도 1a는 I자형 모듈을 도시한 것이며, 도 1b는 U자형 모듈을 도시한 것이다.Figures 1a and 1b shows embodiments of the immersion hollow fiber membrane module according to the prior art, Figure 1a shows an I-shaped module, Figure 1b shows a U-shaped module.

도시한 바와 같이, I자형 모듈(100)과 U자형 모듈(110)은 각각 중공사막(102,112)을 구비하며, I자형 모듈(100)은 중공사막(102)의 하단부를 고정하는 로워 헤드(104)와, 중공사막(102)의 상단부를 고정하는 어퍼 헤드(106)를 포함하고, U자형 모듈(110)은 어퍼 헤드(114)만 구비한다. 그리고, 어퍼 헤드(106,114)에는 이 헤드 내부의 집수 공간(미도시함)에 집수된 여과수를 수조 외부로 배출하기 위한 배관(108,116)이 연결되며, 배관(108,116)에는 집수된 여과수를 흡입하기 위한 흡입 펌프(미도시함)가 연결된다.As shown, the I-shaped module 100 and the U-shaped module 110 have hollow fiber membranes 102 and 112, respectively, and the I-shaped module 100 has a lower head 104 for fixing the lower end of the hollow fiber membrane 102. ) And an upper head 106 for fixing the upper end of the hollow fiber membrane 102, and the U-shaped module 110 includes only the upper head 114. The upper heads 106 and 114 are connected to pipes 108 and 116 for discharging the filtered water collected in the water collecting space (not shown) inside the head to the outside of the tank, and the pipes 108 and 116 are used to suck the collected filtrate. A suction pump (not shown) is connected.

이에 따라, 흡입 펌프를 구동하면 중공사 내부에 부압이 발생되어 수조 내부의 피처리액이 중공사를 투과하여 흡입되면서 여과되고, 여과된 여과수는 어퍼 헤드(106,114)의 집수 공간에 집수되며, 배관(108,116)을 거쳐 흡입 펌프에 흡입된 후 배출된다.Accordingly, when the suction pump is driven, negative pressure is generated inside the hollow fiber, and the to-be-processed liquid inside the tank is filtered while being sucked through the hollow fiber, and the filtered filtrate is collected in the collecting spaces of the upper heads 106 and 114, and the pipe (108,116) is sucked into the suction pump and then discharged.

그리고, 상기한 중공사막 모듈들은 일반적으로 직렬 또는 병렬로 여러개의 모듈이 연결된 모듈 유닛 형태로 설치되며, 이 상태에서 피처리액을 여과 처리한다.In addition, the hollow fiber membrane modules are generally installed in the form of a module unit in which several modules are connected in series or in parallel, and in this state, the liquid to be treated is filtered.

그런데, 상기한 종래 구성에 의하면, 대용량의 처리 능력을 필요로 하는 장소, 예를 들면 생물학적 폐수 처리 공정 등에 상기와 같이 여러개의 중공사 모듈들을 직렬 또는 병렬로 연결한 모듈 유닛을 사용하는 경우에는 상기한 모듈 유닛의 설치를 위한 공간이 필수적으로 증가되는 문제점이 있다.However, according to the above-described conventional configuration, when using a module unit in which several hollow fiber modules are connected in series or in parallel as described above in a place requiring a large capacity for treatment, for example, a biological wastewater treatment process, There is a problem that the space for installation of one module unit is essentially increased.

이러한 문제점을 방지하기 위해서는 각 중공사 모듈의 크기를 증가시키는 방법이 있지만, 중공사막의 제조에는 수작업이 많고, 대형화가 용이하지 않으며, 또한 대형화한 중공사 모듈은 운반 및 설치 작업이 용이하지 않은 문제점이 있다.In order to prevent such a problem, there is a method of increasing the size of each hollow fiber module, but the manufacturing of hollow fiber membranes is a lot of manual work, not easy to enlarge the size, and also the large-size hollow fiber module is not easy to transport and install There is this.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있으며, 운반 및 설치 작업을 효율적으로 실시할 수 있는 중공사막 모듈 유닛을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module unit that can minimize the volume compared to the processing capacity, and can efficiently carry out the transport and installation work.

도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 중공사막 모듈의 구성을 나타내는 개략도이다.1A and 1B are schematic diagrams showing the configuration of a hollow fiber membrane module according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중공사막 모듈 유닛의 구성을 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a hollow fiber membrane module unit according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 어퍼 헤드를 결합하는 어퍼 캡의 평면도이다.3 is a plan view of an upper cap coupling the upper head of FIG. 2.

도 4는 도 2의 모듈 유닛이 생물학적 폐수 처리 공정에 사용되는 상태를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a state in which the module unit of FIG. 2 is used in a biological wastewater treatment process.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈 유닛의 어퍼 헤드 부분을 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view showing an upper head portion of a hollow fiber membrane module unit according to another embodiment of the present invention.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

중공사막과;Hollow fiber membranes;

상기 중공사막의 단부를 고정하며, 내부에는 중공사막을 투과한 여과액이 집수되는 집수부를 구비하는 어퍼 헤드;An upper head fixing an end portion of the hollow fiber membrane and having a water collecting part in which a filtrate penetrating the hollow fiber membrane is collected;

를 포함하는 중공사막 모듈을 2개 이상 구비하는 중공사 모듈 유닛으로서,As a hollow fiber module unit having two or more hollow fiber membrane modules comprising a,

상기 중공사막 모듈들의 어퍼 헤드를 결합하는 어퍼 캡을 더욱 포함하며, 상기 어퍼 캡은 상기 어퍼 헤드들을 조립하여 한 개의 모듈 유닛을 형성한 상태에서의 평면 형상이 원형, 또는 다각형상으로 이루어지는 중공사막 모듈 유닛을 제공한다.Further comprising an upper cap for coupling the upper head of the hollow fiber membrane module, wherein the upper cap is a hollow fiber membrane module having a circular or polygonal planar shape in a state in which the upper heads are assembled to form one module unit Provide the unit.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 중공사막 모듈 유닛은 생물학적 폐수 처리 공정 이외에도 여러 분야에 사용될 수 있으나, 이하에서는 상기 모듈 유닛이 생물학적 폐수 처리 공정에 사용되는 것을 예로 들어 설명한다.The hollow fiber membrane module unit of the present invention can be used in various fields in addition to the biological wastewater treatment process, hereinafter, the module unit will be described taking as an example the biological wastewater treatment process.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중공사 모듈 유닛을 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 어퍼 헤드에 결합되는 어퍼 캡의 평면도이며, 도 4는 도 2의 모듈 유닛이 생물학적 폐수 처리 공정에 사용되는 상태를 도시한 것이다.Figure 2 shows a hollow fiber module unit according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of the upper cap coupled to the upper head of Figure 2, Figure 4 is a biological wastewater treatment process of the module unit of Figure 2 It shows the state used for.

본 실시예의 중공사막 모듈 유닛(10)은 2개의 중공사막 모듈(12,14)을 구비한다. 각각의 중공사막 모듈(12,14)은 반달형의 어퍼 헤드(12a,14a)와 로워 헤드(12b,14b) 및 상기 헤드들에 양단부가 각각 고정되는 중공사막(12c,14c)을 포함하며, 상기 중공사막 모듈 유닛(10)은 중공사막 모듈들의 어퍼 헤드들(12a,14a)을 결합하기 위한 원형 고리상의 어퍼 캡(16)과, 로워 헤드들(12b,14b)을 결합하기 위한 로워 캡(도 4의 도면부호 16'으로 도시함)을 포함한다. 이때, 상기 어퍼 헤드(12a,14a)와 어퍼 캡(16)은 접착제 또는 스크류 등을 사용하여 상호 조립할 수 있다.The hollow fiber membrane module unit 10 of the present embodiment includes two hollow fiber membrane modules 12 and 14. Each of the hollow fiber membrane modules 12 and 14 includes a half moon upper head 12a and 14a, a lower head 12b and 14b, and hollow fiber membranes 12c and 14c at which both ends are fixed to the heads, respectively. The hollow fiber membrane module unit 10 has a circular annular upper cap 16 for coupling the upper heads 12a, 14a of the hollow fiber membrane modules, and a lower cap for coupling the lower heads 12b, 14b. 4, shown at 16 '. In this case, the upper heads 12a and 14a and the upper cap 16 may be assembled to each other using an adhesive or a screw.

그리고, 상기 어퍼 및 로워 헤드들은 도 4의 산기관(20)에서 발생된 미세한 공기 방울이 상향 이동할 수 있도록 공기 배출공(18)을 구비한다.In addition, the upper and lower heads have an air discharge hole 18 so that fine air bubbles generated in the diffuser 20 of FIG. 4 can move upward.

상기 어퍼 헤드(12a,14a)의 내부에는 중공사막(12c,14c)을 투과하면서 여과된 여과수가 집수되는 집수부(미도시함)가 구비되며, 어퍼 헤드(12a,14a)의 외측면에는 집수부에 집수된 여과수를 배출하기 위한 배수부(22)가 구비된다. 그리고, 어퍼 헤드들(12a,14a)을 결합하는 어퍼 캡(16)의 내부에는 배수부(22)와 연통하는 위치에 입수부(24)가 각각 구비되며, 어퍼 캡(16)에는 입수부(24)를 통해 입수된 여과수를 배출하기 위한 배관(26)이 연결되며, 이 배관(26)은 흡입 펌프(28)에 연결된다.Inside the upper heads 12a and 14a, a collecting part (not shown) through which the filtered filtrate is collected while passing through the hollow fiber membranes 12c and 14c is provided, and on the outer surface of the upper heads 12a and 14a, Drainage part 22 for discharging the filtered water collected in the water part is provided. In addition, an inlet 24 is provided at a position in communication with the drain 22 in the upper cap 16 that couples the upper heads 12a and 14a, respectively. A pipe 26 for discharging the filtered water obtained through 24 is connected, which is connected to the suction pump 28.

상기한 구성의 중공사막 모듈 유닛(10)은 폭기조(30)의 내부에 직립 상태로 설치되는데, 모듈 유닛(10)의 하부에는 송풍기(32)와 연결된 산기관(20)이 배치된다. 이때, 상기 산기관(20)에서는 미세한 공기 방울이 발생되는데, 이 공기 방울은 상향 이동하면서 중공사막(14c,14c)의 표면에 묻어 있는 오염물을 제거하게 되며, 공기 배출공(18)을 통과하게 된다. 따라서, 어퍼 헤드에 오염물질이 적체되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 오염 물질의 적체로 인해 중공사가 파손되는 등의 문제점을 방지할 수 있다.The hollow fiber membrane module unit 10 having the above-described configuration is installed upright in the aeration tank 30, and the diffuser 20 connected to the blower 32 is disposed under the module unit 10. In this case, fine air bubbles are generated in the diffuser 20, and the air bubbles move upward to remove contaminants on the surfaces of the hollow fiber membranes 14c and 14c, and pass through the air discharge holes 18. . Therefore, it is possible to prevent the accumulation of contaminants in the upper head, it is possible to prevent problems such as the hollow fiber is broken due to the accumulation of the contaminants.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈 유닛의 어퍼 헤드를 도시한 사시도로서, 본 실시예의 중공사막 모듈 유닛(40)은 4개의 어퍼 헤드(42a,44a,46a,48a)를 각각 구비하는 4개의 중공사막 모듈(42,44,46,48)로 구성된다.5 is a perspective view showing the upper head of the hollow fiber membrane module unit according to another embodiment of the present invention, wherein the hollow fiber membrane module unit 40 of the present embodiment has four upper heads 42a, 44a, 46a, and 48a, respectively. It consists of four hollow fiber membrane modules 42,44,46,48 provided.

이러한 구성의 모듈 유닛은 위에서 설명한 바와 같이 여러개의 모듈을 동심원상에서 배치함으로써 모듈 유닛의 처리 용량 대비 부피를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.The module unit of such a configuration has an advantage of minimizing the volume compared to the processing capacity of the module unit by arranging several modules in concentric circles as described above.

또한, 제품의 생산, 운반 및 설치를 모듈 단위로 실시할 수 있으므로, 상기 작업들을 효율적으로 실시할 수 있다.In addition, since the production, transportation and installation of the product can be carried out in modular units, the above operations can be performed efficiently.

이상에서는 본 발명의 모듈 유닛에 구비되는 어퍼 캡이 원형 고리상으로 형성되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 상기한 어퍼 및 로워 헤드와 어퍼 캡은 사각형상 등의 다각형상으로 형성할 수 있으며, 모듈 유닛을 구성하는 모듈의 개수도 전술한 실시예에서와 같이 2개 이상, 바람직하게는 10개 이내에서 설정할 수 있다.Although the upper cap provided in the module unit of the present invention has been described as an example of a circular ring, the upper and lower heads and the upper cap may be formed in a polygonal shape such as a quadrangle, and the module unit may be formed. The number of modules to be configured can also be set to two or more, preferably 10 or less as in the above-described embodiment.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 중공사막 분리 모듈은 부피를 최소화하면서도 처리 용량의 증가가 가능하며, 제품의 생산, 운반 및 설치를 모듈 단위로 실시함으로써 상기 작업들을 용이하게 실시할 수 있는 등의 효과가 있다.As described above, the hollow fiber membrane separation module according to the present invention can increase the processing capacity while minimizing the volume, and can easily perform the above operations by carrying out production, transportation, and installation of the product in a module unit. It works.

Claims (5)

중공사막과;Hollow fiber membranes; 상기 중공사막의 단부를 고정하며, 내부에는 중공사막을 투과한 여과액이 집수되는 집수부를 구비하는 어퍼 헤드;An upper head fixing an end portion of the hollow fiber membrane and having a water collecting part in which a filtrate penetrating the hollow fiber membrane is collected; 를 포함하는 중공사막 모듈을 2개 이상 구비하는 중공사 모듈 유닛으로서,As a hollow fiber module unit having two or more hollow fiber membrane modules comprising a, 상기 중공사막 모듈들의 어퍼 헤드를 결합하는 어퍼 캡을 더욱 포함하며, 상기 어퍼 캡은 원형, 또는 다각형상의 평면 형상으로 이루어지는 중공사막 모듈 유닛.And an upper cap for coupling upper heads of the hollow fiber membrane modules, wherein the upper cap has a circular or polygonal plane shape. 제 1항에 있어서, 상기 한 개의 어퍼 캡에는 2 내지 10개의 어퍼 헤드가 결합되는 중공사막 모듈 유닛.The hollow fiber membrane module unit of claim 1, wherein 2 to 10 upper heads are coupled to one upper cap. 제 1항에 있어서, 상기 어퍼 헤드의 외측면에는 집수부에 집수된 여과수를 배출하는 배수부가 구비되고, 어퍼 캡에는 상기 배수부와 연통하는 입수부와, 입수부를 통해 입수된 여과수를 배출하기 위한 배관이 구비되는 중공사막 모듈 유닛.According to claim 1, wherein the outer surface of the upper head is provided with a drain for discharging the filtered water collected in the collecting portion, the upper cap is an inlet to communicate with the drain, and for discharging the filtered water obtained through the inlet Hollow fiber membrane module unit provided with piping. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공사막 모듈은 로워 헤드 및 로워 캡을 더욱 구비하는 중공사막 모듈 유닛.The hollow fiber membrane module unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the hollow fiber membrane module further comprises a lower head and a lower cap. 제 4항에 있어서, 상기 어퍼 및 로워 헤드와 어퍼 및 로워 캡은 공기 배출공을 더욱 구비하는 중공사막 모듈 유닛.The hollow fiber membrane module unit of claim 4, wherein the upper and lower heads and the upper and lower caps further include air discharge holes.
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