KR20070071750A - 수처리용 침지형 평막 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지체를 중심으로 상기 지지체의 양면에 평막이 적층되는 구조로 이루어진 수처리용 침지형 평막 모듈에 있어서, 상기 지지체가 두 매의 시이트 가운데 다수의 필라멘트사가 수직으로 시이트를 지지하고 있는 매트 조직 편물로 구성된 것을 특징으로 하는 수처리용 침지형 평막 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 의한 수처리용 침지형 평막 모듈은 유로의 저항이 감소되고 막 충진밀도가 향상되어 적은 설치공간에서 큰 정수처리 능력을 제공하고, 아울러 제작이 용이하고 제조 비용이 절감되는 이점을 갖는다.

수처리, 침지식, 평막 모듈, 지지체, 유로, 매트 조직 편물

Description

수처리용 침지형 평막 모듈{Submerged Flat Membrane Module For Water Treatment}

도 1은 하나의 종래 기술에 따른 평막 모듈의 분리 사시도이다.

도 2는 다른 종래 기술에 따른 평막 모듈의 분리 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 평막 모듈의 분리 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 평막 모듈의 지지체의 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

21, 31: 지지체 22, 32: 판상 부재 23, 33: 평막

1: 지지체 2: 평막

본 발명은 수처리용 침지형 평막 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지지체가 매트 조직 편물로 구성되어 적은 설치공간에서 큰 정수처리 능력을 제공하고, 아울러 제작이 용이하고 제조 비용이 저렴한 수처리용 침지형 평막 모듈에 관한 것 이다.

가정에서 배출되는 생활하수, 농축산에 사용된 후의 축산폐수 및 산업폐수 등이 환경문제, 특히 수질오염에서 커다란 문제로 부각되고 있다. 특히, 현대에는 환경문제에 대한 관심이 증폭되면서 이러한 오폐수의 효과적 처리가 중요한

사회적 관심사로 대두되고 있으며, 이에 따라 다양한 방식의 오폐수처리방식이 개발되고 있다.

일반적으로 이러한 오폐수는 하수처리장 등에서 일정한 처리를 거쳐 정화되어 하천 등으로 방류된다. 하수처리장 등에서는 오폐수를 정화하기 위하여 상기한 바와 같이 다양한 방식이 사용되고 있는데, 대표적인 것이 생물학적방식과 물리,화학적 방식이 결합된 이른바 오폐수 고도처리방식이다. 이러한 오폐수 고도처리방식에서는 미생물을 이용하여 유기물을 분해하며, 오염수내의 질소화합물이나 인화합물을 제거함으로써 오염수를 정화하고 있다. 이러한 고도처리방식의 하나의 공정에 사용되는 것이 상기 수처리용 평막 모듈이다.

침지형 수처리장치는 막(membrane)을 이용하여 하수, 오수 및 농산폐수, 축산폐수, 산업폐수 등을 포함하는 오폐수를 수처리하는 장치로서, 순환식에 비해 에너지 소비가 적어 유지 관리비가 낮고 운전이 용이하며 설계가 간편하여 순환식 보다 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 막이란 기체, 액체 또는 고체로 이루어진 혼합물로부터 특정한 성분만을 분리하여 주는 상이며, 막 분리란 혼합물을 막의 물리·화학적 특성을 이용하여 분자 상태의 물질을 분리시키는 분리방법이다.

막은 구조에 따라 다공막, 미세다공막, 균질막으로 분류되고, 용도에 따라 정밀여과막, 한외여과막, 역삼투막, 기체 분리막, 투과증발막 등으로 나뉘어진다. 이와 같은, 막은 단독으로는 사용되기 어렵고 막을 분리공정에 이용할 수 있도록 장치화하여 사용하게 되며 이렇게 막을 삽입하여 장치화한 설비를 이른바 모듈이라 한다.

또한, 막은 형태에 따라 평판형 모듈(Plate Module), 관형 모듈(Tubular Module), 중공사막모듈(Hollow Fiber Module), 나권형(Spiral Wound Module) 등으로 구분되어 사용되고 있다. 이들중 중공사막 모듈의 경우는 가압형과 흡입형(침지형)의 2종류가 사용되고, 관형 모듈의 경우는 가압형으로 사용된다. 여기서, 가압형으로 사용되는 중공사막 모듈과 관형 모듈은 막의 오염을 줄이기 위해 막내 선속도를 일정 이상 유지해야 하는데 이로 인해 많은 동력비가 들어 운전비용이 상승되는 문제점이 있다.

또한 흡입형으로 사용되는 중공사막 모듈은 수중에서 막의 표면에 공기방울을 부딪히게 하여 정수처리를 수행하는데 이때, 막이 섬유상의 오염물과 엉켜 막 자체가 훼손되는 문제점이 있다.

흡입형으로 사용되는 평판형 모듈은 평면상 또는 시트(sheet)상에 형성한 막을 일컫는데 오염물이 잘 달라붙지 않을 뿐만 아니라 오염물의 제거 또한 용이하고 중공사막 모듈에 비해 운전 중에 막이 훼손 될 염려가 거의 없으며 이로 인해 운전비용도 적게 소요되는 이점이 있다.

막모듈은 막충진율, 허용원수 탁질농도, 물리 세정내성, 제거효율 등의 조건에 따라서 선정된다. 막모듈의 구조와 설계에서 중요한 요소는 단위 부피당 투과 막면적이다. 막 충진율이 커야 경제적이므로 막모듈 제작 및 선택시 이에 대한 고려가 있어야 한다.

일본특공평4-70958호는 2장의 평막 간에 펠트(felt) 상의 투과 수료용 스페이서(spacer)를 개재시킨 평막 모듈을 개시하고 있고, 일본특공평4-265128호는 여과기능을 갖는 다공체로 판상에 형성한 스페이서에 평막을 설치한 평막 모듈을 개시하고 있다.

상기의 공지된 평막은 사각의 틀 안에 막을 붙이고 내부에 지지체를 삽입하는 단순한 형태이나 투과수가 지지체 내부 유로까지의 진입까지 상당한 저항을 받고, 지지체 금형을 따로 제작해야 하는 비용이 발생하는 단점이 있다.

국내 실용신안등록 제 241540호는, 도 1에 도시된 바와 같은, 지지체(21)를 중심으로 그 지지체(21)의 양면에 각각 스페이서용 부직포(22)와 평막(23)이 순차적으로 적층되는 구조로 이루어진 침지형 평막 모듈을 개시하고 있다. 상기 지지체(21)는 소정의 두께를 가지는 판상부재로서, 처리수가 상부로 유동제어되도록 복수의 격벽이 수직방향으로 내재되어 있고, 양면에는 처리수가 유입될 수 있게 복수의 유입공이 상기 내부에 형성된 격벽 사이 마다 형성되어 있다.

이와 같이, 구성되는 종래의 침지형 평막 모듈은 수처리시 상측 채널의 집수구와 연결된 흡입펌프(도시하지 않음)의 구동에 의해 오염된 처리수가 평막을 통과하면서 정수처리되고, 그 정수처리된 처리수는 스페이서용 부직포를 통해 지지체의 유입공으로 유입되며, 그 유입된 처리수는 수직방향으로 형성된 복수의 격벽에 의해 형성된 복수의 유로를 통해 침지형 평막 모듈의 상부로 유동하여 집수구로 유입 되어 외부로 배출된다.

그러나 이러한 종래의 침지형 평막 모듈은 흡입펌프에 의해 흡입압력이 작용 시 지지체 내의 유로가 세로 방향으로 형성되어 있어 흡입부분 즉, 집수구의 주위부분인 지지체의 상측에는 큰 흡입 압력이 분포하고, 지지체의 하측으로 갈수록 작은 흡입 압력이 분포하여 평막 모듈 전체의 압력 구배가 고르지 않게 된다. 이로 인해, 흡입 압력이 큰 부분의 막은 투과유량이 많아지게 되고, 흡입 압력이 적은 부분의 막은 투과유량이 적어지게 되어 투과유량이 많은 부분에서 파울링이 심하게 발생하므로, 평막 모듈의 세정주기가 짧아지고, 평막 모듈 전체의 투과유량이 감소할 뿐만 아니라 더욱이 흡입압력이 큰 부분은 다른 부분보다 상대적으로 많은 투과 유량에 의해서 막의 수명이 급격하게 단축되어 평막모듈의 사용수명을 단축시키는 문제점이 있다.

한편, 국내 실용신안등록 제 285695호는 상기한 문제점을 개선하기 위하여 지지체(31)를 중심으로 그 지지체(31)의 양면에 각각 스페이서용 부직포 (32)와 평막(33)이 순차적으로 적층되는 구조로 이루어지되, 상기 지지체(31)의 내부에는 복수의 격벽이 수평방향으로 형성되고, 중앙에는 분리대가 형성되며, 양측에는 내부에 수평방향으로 형성된 격벽 사이 마다 일정 크기를 가지는 복수의 유출부가 형성되고, 양 평면에는 내부에 형성된 격벽 사이 마다 슬릿 형상을 가지는 복수의 유입부가 형성되어 있는 다른 침지형 평막 모듈을 제안하고 있다.

그러나 이러한 종래의 지지체는 평막에 평평한 지지판을 결합하여 흡인 여과시 평막과 지지판의 밀착으로 유로의 저항을 많이 받게 되어, 처리수를 여과시키기 위한 것보다 미세유로까지 처리수를 이동시키는데 더 많은 에너지를 사용하게 된다. 또한 지지판 내부의 유로를 확보하기 위해서는 별도의 금형을 통한 사출이 필요하고 지지판을 일정 두께 이상으로 제작하여야 하는데, 이와 같이 복잡하고 두껍게 제작된 지지판은 제작비용을 높일 뿐만 아니라 정수처리 유닛의 평막 모듈 충진 밀도를 낮추는 문제점을 갖는다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 평막 형태로 유로에서의 저항이 감소되고, 막제작이 용이하며 비용이 절감되는 수처리용 침지형 평막 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명은 지지체를 중심으로 상기 지지체의 양면에 평막이 적층되는 구조로 이루어진 수처리용 침지형 평막 모듈에 있어서, 상기 지지체가 두 매의 시이트 가운데 다수의 필라멘트사가 수직으로 상기 시이트를 지지하고 있는 매트 조직 편물로 구성된 것을 특징으로 하는 수처리용 침지형 평막 모듈에 관계한다.

본 발명의 수처리용 침지형 평막 모듈에서 상기 지지체의 두께가 1-10mm인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 매트 조직 편물의 소재는 특별히 제한되지 않는데, 일례로 폴리비닐계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계 합성섬유로 구성할 수 있다.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 수처리용 침지형 평막 모듈은 축산폐수, 산업폐수 및 생활하수 등의 오염수에 포함되어 있는 부유물질을 제거하는 막분리형 생물학적 수처리 장치에 사용되는 것으로, 사각형의 지지체와 지지체 양쪽 외측에 적층되는 평막을 포함하고, 상기 지지체가 매트 조직 편물로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수처리용 침지형 평막 모듈을 도시한 개략사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수처리용 침지형 평막 모듈은 지지체(1)를 가운데 두고 지지체 양면에 평막(2)을 적층시킨 구조를 갖고, 상기 지지체는 매트 조직 편물로 구성된다.

본 발명에서 지지체로 사용되는 매트 조직 편물의 일례를 도 4에 도시하였다. 도 4를 참고하면, 본 발명의 매트 조직 편물 지지체(1)는 상하 두 매의 시이트 사이에 필라멘트사가 수직으로 상기 시이트를 지지하는 구조로 되어 있다. 이러한 지지체의 간단한 구조는 지지체 제작에 소요되는 비용을 감소시키고 작업의 편이성도 증가시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 매트 조직 편물 지지체는 수직으로 형성된 필라멘트사 사이에 많은 공극을 가지고 있다. 따라서 지지판을 통해서 흡인여과시 유로의 저항을 적게 받게 되고, 또한 지지판 내부의 유로를 확보하기 위해서 별도의 금형을 통한 사출이 필요하지 않고 지지판을 일정 두께 이상으로 제작하여야 하는등의 문제를 극복할 수 있어 제작비용을 절감하고 정수처리 유닛의 평막 모듈 충진 밀도를 증가시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 매트 조직 편물 지지체의 두께는 1 내지 10 mm인 것이 바람직하다. 또한 이러한 매트 조직 편물 지지체는 임의의 고분자 또는 합성섬유로 제조될 수 있는데, 예를 들어 폴리비닐계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계 등의 합성섬유를 편직하여 제조할 수 있다.

본 발명의 평막 모듈에서 평막은 처리수를 실질적으로 여과하는 역할을 하는 것으로서, 막의 전면에 걸쳐 소정의 지름을 갖는 미세공이 균일하게 분포되어 있다. 수처리용 평막은 많은 종류의 것들이 널리 알려져 있는데, 예를 들어 정밀여과막, 한외여과막, 역삼투막, 기체분리막, 투과증발막 등의 막을 하나 이상 조합해서 사용할 수 있다.

본 발명의 수처리용 침지형 평막 모듈은 하우징에 장전되어 일체화된 형태로 사용되어 각종 오폐수 처리 또는 정수 처리에 사용될 수 있다.

다음으로 본 발명의 수처리용 침지형 평막 모듈의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 침지형 평막 모듈은 흡입펌프(도시하지 않음)의 구동에 의해 오염된 처리수가 평막(2)을 통과하면서 정수 처리되고, 그 정수처리된 처리수는 지지체(1)에 유입된다. 즉, 흡입압에 의해 평막에서 여과된 후 여과된 처리수는 지지체로 유입되여 수평 방향으로 유동하고 지지판에서 집수되어 상방으로 유동하게 되어, 처리수 탱크(도시되지 않음)로 이동한다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양 하게 변형 실시될 수 있으므로, 이러한 변형예로 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 수처리용 침지형 평막 모듈은 매트 조직 편물 지지체를 포함하므로, 유로의 저항이 감소되고 막 충진밀도가 향상되어 적은 설치공간에서 큰 정수처리 능력을 제공하고, 아울러 제작이 용이하고 제조 비용이 절감되는 이점을 갖는다.

Claims (3)

1. 지지체를 중심으로 상기 지지체의 양면에 평막이 적층되는 구조로 이루어진 수처리용 침지형 평막 모듈에 있어서, 상기 지지체가 두 매의 시이트 가운데 다수의 필라멘트사가 수직으로 상기 시이트를 지지하고 있는 매트 조직 편물로 구성된 것을 특징으로 하는 수처리용 침지형 평막 모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 지지체의 두께가 1-10mm인 것을 특징으로 하는 수처리용 침지형 평막 모듈.
3. 제 1항에 있어사, 상기 매트 조직 편물이 폴리비닐계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계 합성섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 침지형 평막 모듈.

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