KR20070071772A - 침지형 평막모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평막 모듈의 구성부재 및 접착방법에 관한 것으로, 평막과 지지체가 적층된 평막단위체 주위에 양쪽으로 돌기를 갖는 압출물을 접착하고 모듈 프레임 내부에 평막단위체에 접착된 돌기가 삽입되는 홈을 만들어 접착제가 모듈 프레임 내부 유로로 스며드는 것을 방지하고, 모듈 프레임의 내부에만 접착제를 주입함으로써 막과 접착제의 경계면이 모듈 프레임으로 덮여있게 되어, 종래 기술로 제조된 평막모듈에 비하여 접착제와 평막 표면의 경계층에서 발생하는 막의 손상 가능성을 줄임으로써 막결합형 생물반응조에 적용하여 오폐수 처리에 사용되는 평막 모듈의 수명을 개선하고 보다 안정적인 운전이 가능하다.

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Description

침지형 평막모듈{Submerged Plane Membrane Module}

도 1은 종래 평막모듈의 제조과정을 설명하기 위한 사시도이고,

도 2는 종래 평막모듈의 지지체와 그 내부의 유로에 대한 사시도이고,

도 3은 종래 평막모듈의 분해도이고,

도 4는 종래 평막모듈의 모듈 프레임의 접착부 단면도이고,

도 5는 평막 및 지지체에 접착하여 평막단위체를 이루는 모듈부재의 사시도이고,

도 6은 모듈 프레임의 사시도이고,

도 7은 평막단위체와 모듈프레임이 조립된 평판모듈의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100: 평막단위체 110: 지지체

120: 부직포 130: 평 막

210: 양측 프레임 220: 상측 프레임

230: 하측 프레임 240: 보조제

300: 평막 모듈 400: 접착제

510: 모듈 부재 520: 내부 벽면

본 발명은 수처리용 침지형 평막 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오폐수처리 등 처리수조 내에 침지되어 사용되는 침지형 평막 모듈에 있어서, 평막 및 지지체로 적층된 평막단위체와 평막단위체의 주위에 유로를 형성함과 동시에 막 모듈 형태를 유지하는 모듈 프레임의 접착방법을 개선하여 종래의 평막 모듈에서 흔히 나타나는 접착부위 파손을 방지하는 수처리용 침지형 평막 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 기존 하수처리 공정의 경우 호기조 내에서 하폐수 중의 유기물과 영양염류를 섭취하여 성장한 미생물은 침전조에서 슬러지 형태로 침전되어 물과 분리 제거되는데, 처리공정의 운전 상태에 따라 침전성이 떨어질 경우 유출수의 수질을 유지하기 어렵게 된다.

이러한 문제를 해결하고자 침전조 대신 분리막에 의한 물리적 여과 공정을 도입한 것이 막결합형 생물반응조 공정이다. 이러한 막결합형 생물반응조 공정은 미생물과 처리수가 막을 통하여 물리적으로 분리되므로 일반 활성슬러지의 침전조에서 빈번히 발생하는 슬러지 벌킹과 슬러지 유실 현상을 방지하고 미생물 농도를 고농도로 유지할 수 있어 충격부하에 강하며 처리수질이 안정적인 장점이 있다.

현재 오폐수처리 목적으로 사용되는 분리막은 대부분 침지형 평막과 중공사막이며 이중 중공사막은 넓은 비표면적을 갖는 반면, 머리카락 같은 협잡물에 의한 막손상의 위험과 막손상시 문제를 유발하는 정확한 부분을 확인하는 것이 어렵고, 유지보수 시에 일정 단위 이상의 분리막 모듈을 교체해야 하는 막교체 방식에 따라 유지관리비가 상승되어 현장적용성이 떨어지는 문제점을 갖고 있다.

이에 비하여 침지형 평막은 막의 손상 및 오염에 강하며, 유지 및 보수비용이 저렴한 관계로 중공사막에 비하여 현장적용성이 높은 것으로 알려져 있다. 그러나 평막모듈의 경우 장기 사용시 분리막과 평막 프레임의 접착경계면이 손상되는 경향이 있다.

오폐수 처리 등에 쓰이는 침지형 평막모듈은 크게 평막 및 평막의 지지지체로 이루어진 평막단위체와 평막단위체의 주위에 모듈 형태를 유지하고 기계적 강도를 제공하는 동시에 유로 역할을 하는 모듈 프레임으로 구성되어 있다.

이하, 첨부 도면을 참고하여 종래 침지형 평막모듈의 문제점을 설명한다. 첨부 도 1은 종래 평막모듈의 제조과정을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 종래 평막모듈의 지지체와 그 내부의 유로에 대한 사시도이며, 도 3은 종래 평막모듈의 분해도이다.

상기 평막단위체(100)는, 세로방향으로 다수의 유로(111)가 존재하고 막을 투과한 처리수가 유로까지 유입되도록 다수개의 유공(112)이 외측 표면에 형성된 지지체(110)와, 흡입 압력에 의한 평막과 지지체의 밀착을 방지하기 위해 상기 지지체의 외측으로 두 겹으로 접혀 적층되는 스페이서용 부직포(120)와, 상기 부직포의 외측에 적층되는 수처리용 평막(130)으로 이루어진다.

상기 평막모듈(300)은, 상기 평막단위체(100)의 양측변부에 끼워지는 양측 프레임(210), 상측변부에 끼워지며 집수구(222)가 형성되어 있는 상측 프레임(220), 하측변부에 끼워지는 하측 프레임(230) 및 모서리부에 접착되며 삼각판형인 한 쌍의 보조제(240)로 이루어진다.

도 4는 종래의 평막모듈에 대한 모듈 프레임 접착부의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 종래 평막모듈의 접착은 평막단위체를 'ㄷ'자 형태의 프레임(200)으로 감싸고 경계면 외부에 접착제(400)를 도포하여 막 표면의 일부 및 프레임 표면의 일부를 외층에서 덮고, 막과 프레임의 틈새로 접착제가 흘러들어가 막 표면과 프레임 내면도 접착되는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 막과 프레임의 경계면 외부에서 접착제를 도포하는 종래 접착방법은 도포된 접착제와 장기 사용시 막표면의 경계면에서 반복된 막의 유동과 막결합 생물반응조 내에서 산소공급 및 막오염 방지를 위해 행해지는 폭기에 의해 막의 손상이 발생하기 쉽다는 문제점을 가지고 있다.

또한 프레임 내면으로 접착제에 주입하여 스며드는 접착제의 양이 너무 많을 경우 내부 유로까지 스며들어 유로를 막을 염려가 있고 부위별로 스며드는 정도가 틀려 접착력이 일정하지 않다는 문제점이 있다.

이에, 오폐수 처리 등에 쓰이는 침지형 평막모듈을 제조함에 있어서,장기간 사용하여도 막의 손상이 발생하지 않으며 부위별로 접착력이 일정한 평막모듈의 개발에 대한 노력이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 평막 모듈이 양쪽으로 돌기가 형성된 모듈부재와 상기 돌기가 형성된 모듈부재가 삽입 가능 하도록 홈이 형성된 모듈프레임을 포함함으로써, 접착제가 모듈 프레임 내부 유로로 스며드는 것을 방지하고, 접착제와 평막 표면의 경계층에서 발생하는 막의 손상 가능성을 감소시키는 침지형 평막모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모듈 프레임의 내부에만 접착제를 주입함으로써 막과 접착제의 경계면이 모듈 프레임으로 덮여있게 되어 경계면의 손상을 방지할 수 있는 침지형 평막모듈을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 양상은, 평막단위체 및 모듈 프레임으로 구성된 평막모듈에 있어서, 평막 및 지지체를 접합하여 평막단위체를 이룰 수 있도록 하는 양쪽으로 돌기가 형성된 모듈부재와, 상기 돌기가 형성된 모듈부재가 삽입 가능 하도록 홈이 형성된 모듈프레임을 포함하여 이루어지는 침지형 평막모듈에 관한 것이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 상기 모듈부재(510)의 사시도 및 단면도이다. 상기 모듈부재(510)는 압출 또는 사출로 성형할 수 있으며, 지지체(110)에 집수된 처리 수의 유로를 확보하기 위해 타공(520)된다. 상기 모듈부재 홈의 내부로는 평막을 지지하며 유로를 형성하는 지지체(110) 및 부직 포(120)를 적층하여 삽입하며, 상기 지지체 및 부직포는 모듈부재 홈의 내부 벽면(530)과 접착하여 고정한다. 모듈부재와 지지체 및 부직포의 접착은 제조 과정 중에 떨어지지 않을 정도의 최소한의 접착으로도 가능하다.

상기 모듈부재와 지지체 및 부직포로 형성된 구조물에 평막(130)을 접착함으로써 평막 단위체를 완성한다.

상기 평막(130)은 모듈부재 홈의 외벽(540)에 접착제로 접착되며, 접착두께가 두꺼워지는 것을 방지하기 위하여 접착제는 저점도의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 모듈부재 홈을 이루는 벽(550)의 두께는 최소한의 기계적 강도를 유지하는 한도 내에서 가능한 얇을수록 좋다. 상기 벽(550)의 두께는 0.5mm ~ 1mm 사이인 것이 바람직하다. 벽의 두께가 0.5mm 보다 얇을 경우 사출 또는 압출 시 형태 안정성이 떨어지고 제조 과정 중 외력에 의한 변형이 발생하기 쉽다. 또한 1mm를 넘을 경우 지지체와 평막 및 부직포 적층체 사이의 간극이 커져서 오폐수 처리 시 흡입운전으로 인한 지지체와 분리막의 압착과정 중 모듈부재 홈을 이루는 벽의 끝부분에서 막의 꺾임 현상이 발생할 수 있다.

모듈부재의 재질로는 일반적으로 평막모듈 프레임으로 사용되는 폴리비닐클로라이드, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 사용될 수 있으며, 평막모듈 프레임으로 사용하게 되는 수지와 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기과정을 동일한 크기로 절단된 사각형의 평막, 부직포 및 지지체를 모든 변에 대하여 동시 혹은 순차적으로 접착함으로써, 모든 변의 말단에 모듈부재가 접착된 평막단위체를 제작한다.

도 6은 상기 평막단위체의 외부에 기계적 강도를 제공하고 처리수의 유로를 제공하는 모듈 프레임(600)의 사시도이다. 전체적인 모듈 프레임의 구성은 도 3에 나타난 바와 같이 상측, 양측 및 하측 프레임으로 구성되며 각 부분 프레임의 내부에는 평막단위체의 말단에 접착되어있는 모듈부재의 돌기부분을 끼울 수 있는 홈(610)이 제공된다.

도 7은 상기 평막단위체(510)와 상기 모듈프레임(600)이 조립된 평판모듈의 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 평막단위체(510)는 모듈프레임(600)의 홈(610)에 끼워지고, 상기 평막단위체(510)와 모듈프레임(600)의 내벽은 접착제(400)로 접착 고정한다.

상기 평막단위체(510)와 모듈 프레임(600)이 조립되었을 때 모듈 프레임(600)의 내벽과 평막단위체(510)의 외표면 사이의 간격은 접착제의 주입이 가능하도록 일정 간격을 유지해야 한다. 접착제는 상기 간격으로 주입하되 주입되었을 때 모듈 프레임 외부로 나오지 않고 내부에만 접착이 가능하도록 접착제 주입량을 조절해야 한다.

접착제는 상기 간격을 통한 주입이 가능한 점도여야 하며 바람직하기로는 1000센티포아즈에서 2000센티포아즈 사이의 것이 좋다. 접착제의 점도가 너무 낮을 경우 접착제의 주입은 용이하나 모듈부재 돌기와 모듈 프레임 홈 사이의 미세한 간격으로 접착제가 흐를 가능성이 있고, 접착제 점도가 높을 경우 상기 간격을 통한 접착제 주입이 원활치 않기 때문이다.

상기 간격은 0.5mm보다 크고 1mm보다 작은 것이 바람직하다. 상기 간격이 0.5mm보다 작을 경우 접착제의 침투가 용이하지 않으며, 1mm보다 클 경우 모듈 프레임에 의한 접착면 보호 효과가 낮아질 수 있다.

본 발명에 따른 평막모듈은, 평막과 지지체가 적층된 평막단위체 주위에 양쪽으로 돌기를 갖는 압출물을 접착하고 모듈 프레임 내부에 평막단위체에 접착된 돌기가 삽입되는 홈을 만들어 결합함으로써 접착제가 모듈 프레임 내부 유로로 스며드는 것을 방지하고, 접착제와 평막 표면의 경계층에서 발생하는 막의 손상 가능성을 감소시킴으로써 오폐수 처리에 사용되는 평막 모듈의 수명을 개선하고 보다 안정적인 운전이 가능하다

또한 모듈 프레임의 내부에만 접착제를 주입함으로써 막과 접착제의 경계면이 모듈 프레임으로 덮여있게 되어 접착면이 모듈 프레임에 의하여 보호되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 평막단위체 및 모듈 프레임으로 구성된 평막모듈에 있어서, 상기 평막단위체는 평막 및 지지체를 접착하여 평막단위체를 이룰 수 있게 하는 양쪽으로 돌기를 갖는 모듈부재를 포함하고, 상기 모듈 프레임은 상기 모듈부재에 형성된 돌기의 삽입이 가능하도록 홈이 파인 것을 특징으로 하는 침지형 평막모듈
2. 제 1항에 있어서, 상기 모듈부재를 포함하는 평막단위체와 모듈 프레임의 접착이 모듈 프레임의 외부로 노출되지 않아 접착면이 모듈 프레임으로 보호되는 침지형 평막모듈
3. 제 1항에 있어서, 상기 모듈 프레임의 내벽과 평막단위체의 외표면 사이의 간격은 0.5mm - 1.0mm 인 것을 특징으로 하는 침지형 평막모듈

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