KR20090129017A - A membrane module and its manufacturing method with anti-fouling and energy reduction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중공사막모듈 하우징 내부로 유입되는 유입수를 처리하기 위한 중공사막의 다발이 설치되고, 하우징의 중앙에 공기를 주입하여 발생한 공기방울로 중공사막표면을 스크럼빙하여 중공사막의 표면에 부착된 오염원을 탈착시키기 위한 산기관이 설치되며, 상기 산기관에서 발생한 공기방울을 배출하기 위한 공기벤트가 하우징 상부에 설치되고, 산기관에서 발생한 공기방울에 의하여 분리된 오염원을 자연중력식 원리를 이용하여 농축수와 함께 외부로 배출하는 농축수 배출구가 하우징의 하부에 설치되고, 유입수 주입구를 하우징의 좌우측에 설치하여 수처리에 이용하므로 수처리 효율의 향상시키고, 중공사막 표면에 부착되어 있는 오염물질의 효과적인 제거하며, 중고사막모듈 내부의 압력손실을 최소화하고 수처리 장치를 소형ㆍ경량화할 수 있도록 제작된 중공사막 모듈 및 중공사막모듈의 제작방법에 관한 것이다.The present invention is provided with a bundle of hollow fiber membrane for treating the inflow water flowing into the hollow fiber membrane module housing, scrubbing the surface of the hollow fiber membrane with air bubbles generated by injecting air in the center of the housing attached to the surface of the hollow fiber membrane A diffuser is installed to remove the pollutant, an air vent for discharging the bubbles generated by the diffuser is installed on the upper part of the housing, and the pollutant separated by the bubbles generated by the diffuser is concentrated using the natural gravity principle. Concentrated water outlets discharged to the outside with the water is installed in the lower part of the housing, and the inlet water inlet is installed at the left and right sides of the housing to be used for water treatment, thereby improving water treatment efficiency and effectively removing contaminants attached to the surface of the hollow fiber membrane. , Minimizing pressure loss inside used desert module and miniaturizing and reducing water treatment device It relates to a hollow fiber membrane module and a hollow fiber membrane module fabricated method to be made.
일반적으로 중공사막을 이용한 수처리는 상기 중공사막을 형성하는 물질의 선택적 투과성을 이용하여 오염된 물을 정화하는 기술임은 잘 알려진 사실이다.In general, it is well known that water treatment using hollow fiber membranes is a technique for purifying contaminated water using selective permeability of a material forming the hollow fiber membranes.
이때, 중공사막을 이용한 오염된 물을 처리하는 수처리 장치는 전통적인 화학처리에서 사용되는 증류법에 비해 에너지의 절감, 설비의 간소화, 운영의 효율성 등에서 상당히 경제적일 뿐만 아니라, 지구환경보호 등의 사회적 요구에 따라서 간단한 실험실적 규모로부터 각종 산업분야에서 사용하는 규모에 이르기까지 폭넓은 연구와 실용화가 이루어지고 있다.At this time, the water treatment apparatus for treating contaminated water using hollow fiber membranes is not only economical in terms of energy saving, facility simplification, and operation efficiency, but also meets social needs such as protecting the environment. Therefore, a wide range of research and practical use has been made, ranging from simple laboratory scale to scale used in various industrial fields.
이와 같은 중공사막은 막의 재질에 따라서 운전상 많은 영향력을 갖고 있기는 하나 중공사막모듈상의 내부 배열구조에 있어서도 지배적인 영향력을 미치고 있다. 한편 수처리 공정에 있어서 또 하나의 중요한 요소는 상기의 중공사막 모듈을 이용한 경우에 ‘경제적 효율성을 얼마나 얻을 수 있느냐’ 하는 것이다. Such hollow fiber membranes have a great influence on operation depending on the material of the membrane, but also have a dominant influence on the internal arrangement structure on the hollow fiber membrane module. On the other hand, another important factor in the water treatment process is how much economic efficiency can be obtained when the hollow fiber membrane module is used.
상기의 중공사막모듈상의 배열구조에 대한 연구로서는 중공사막 사이에 배플(baffle)을 설치하여 중공사막의 오염을 최소화시키고, 아울러 와류의 형성을 통하여 처리 효율을 높이는 연구가 많은 과학자를 통하여 연구되어 지고 있다. 유럽공개특허 EP 1,442,782A1 에서는 유입구 혹은 배출구의 수두에 다양한 형태의 배플을 설치함으로써 유입수의 와류를 촉진하고 막의 오염을 저감하는 방법이 개시되어 있다. As a study on the arrangement structure of the hollow fiber membrane module, the research has been conducted by many scientists to minimize the contamination of the hollow fiber membrane by installing baffles between the hollow fiber membranes and to increase the treatment efficiency through the formation of vortices. have. European Patent EP 1,442,782A1 discloses a method for promoting vortices of influent and reducing membrane fouling by providing various types of baffles at the head of the inlet or outlet.
상용화되고 있는 Koch사의 Super-Core(R)의 경우는 열십자형의 배플을 이용하여 중공사막과 중공사막사이의 오염물의 축적을 방지하고, 유체의 흐름을 원활하게 해줌으로써, 처리효율이 높고 운전의 용이성을 구비하고 있다. Koch's Super-Core (R) , which is commercially available, uses a criss-cross baffle to prevent contaminants between the hollow fiber membranes and the hollow fiber membranes and to smooth the flow of fluid, resulting in high processing efficiency and high operational efficiency. Ease is provided.
Membra의 Liqui-Flux(R)의 경우는 소 단위다발을 망사로 감싸 1개 단위다발로 구성하여 1모듈당 7개의 단위다발체로 구성됨으로써 망사의 섬유망에 따른 유체의 와류를 촉진하고 막의 과밀집화에 따른 오염물이 막에 부착되는 것을 줄일 수 있도록 구성되어 있다. 그러나 이들의 연구 및 상품들은 오염물질을 제거함에 있어 ‘오염물질이 막표면으로부터 제거되었다’할지라도 내부에 오염고형물의 외부로의 반출이 어려워져 내부에 축척되는 현상이 나타나고 있다. 이는 막의 오염주기를 빠르게 가속화시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있다. In the case of Membra's Liqui-Flux (R), the bundle of subunits is wrapped in a mesh and composed of one unit bundle, consisting of seven unit bundles per module to promote vortices of the fluid along the mesh of the mesh and to increase the density of the membrane. It is configured to reduce the contaminants attached to the membrane. However, these studies and commodities show that even if the pollutants have been removed from the membrane surface, it is difficult to take out the contaminated solids to the outside. This has a problem of acting as a factor that accelerates the fouling cycle of the membrane quickly.
한편, 경제적 효용성에 있어서는 대부분의 경우 수직형 막모듈의 배열(예, 아사히화성, 토레이, Memcore)을 채택하고 있으나, 이는 수처리 막분리 시스템을 구성하는데 있어 부대설비의 증가로 인하여 설치비용이 증가하고, 설치면적의 최소화를 구현하기가 매우 어렵고, 유지관리가 용이하지 않은 문제점이 있다. On the other hand, in most cases, vertical membrane module arrays (eg, Asahi Kasei, Toray, Memcore) are adopted in terms of economic efficiency. However, the installation cost increases due to the increase of additional facilities in constructing the water treatment membrane separation system. There is a problem that it is very difficult to implement the minimization of the installation area, and the maintenance is not easy.
한편 수직형 막모듈일지라도 Inge사의 T-Rack의 경우는 밀집형 막모듈 배열구조를 채택하여 부대시설의 축소 및 설치비용의 절감을 발현할 수 있으나, 운전 시 오염물질의 축척으로 인한 유지관리상의 문제를 안고 있다. Inge's T-Rack, even in the case of vertical membrane modules, adopts a dense membrane module array structure, which can result in a reduction of installation facilities and a reduction in installation costs.However, maintenance problems due to the accumulation of pollutants during operation Is holding.
이러한 수직형 막모듈에서 발생하는 단점을 개선한 막모듈이 Noritz사에 의해서 최근 합병된 X-FLOW사의 XIGATM는 가격경쟁력에서 그 우위를 점하고 있기는 하나, 이들의 모듈은 관의 길이가 긴 형태로 이루어져 있어 압력손실이 커 에너지 소비량에 많고, 아울러 세정후의 오염고형분의 제거가 용이하지 않은 문제점이 있다. 상기에서 지적된바, 오염물질의 제거의 난이성으로 인한 막운전 효율의 저하의 개선과 막모듈의 배치형태에 따른 설치면적 및 부대시설의 절감효과를 구현할 수 있 는 가압형 중공사막모듈의 개발이 절실히 요구되는 바이다.Although X-FLOW's XIGA ™, which was recently merged by Noritz, which has improved the disadvantages of vertical membrane modules, has the advantage in price competitiveness, these modules have long tube lengths. Since the pressure loss is large, energy consumption is large, and contaminant solids are not easily removed after washing. As pointed out above, there is an urgent need to develop a pressurized hollow fiber membrane module capable of improving the reduction of membrane operation efficiency due to the difficulty of removing pollutants and the effect of saving the installation area and additional facilities according to the arrangement of membrane modules. As required.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 기존의 중공사막모듈 내부에 발생하는 오염원의 중공사막 부착성 및 세정에 의해 탈착되어진 오염고형물을 외부로 반출하기 위하여 공기세정 관을 내부중앙에 삽입하고, 산기관으로 공기의 주입하여 공기방울로 중공사막표면을 스크럼빙(scrubbing)함으로써, 중공사막의 표면에서 부착된 오염원을 탈착시킨 후, 이를 자연중력식 원리를 이용하여 농축수 배출구를 통해서 외부로 용이하게 배출하도록 하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to insert the air cleaning tube in the inner center in order to take out the contaminated solids desorbed by the adhesion and cleaning of the hollow fiber membrane of the pollutant generated inside the existing hollow fiber membrane module, the diffuser By scrubbing the surface of the hollow fiber membranes with air bubbles by injecting air into the air bubbles, the contaminants attached to the surface of the hollow fiber membranes are desorbed and then easily discharged to the outside through the concentrated water outlet using natural gravity principle. It is.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 수처리 장치의 수평형 배열을 이룰 수 있도록 설계 제작하므로 수평형에 따른 부대시설 및 설치면적을 최소화하고, 2단 직렬구조로 중공사막모듈을 구성함으로써 중공사막길이에 따른 관내의 압력손실을 최소화하여 에너지를 절약하고, 내오염성 및 경제적 효율성을 동시에 발현할 수 있도록 하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is designed and manufactured to achieve a horizontal arrangement of the water treatment device to minimize the auxiliary facilities and the installation area according to the horizontal type, and hollow fiber membrane length by configuring the hollow fiber membrane module in a two-stage series structure In order to minimize the pressure loss in the pipe to save energy, and to be able to express pollution resistance and economic efficiency at the same time.
본 발명 과제의 해결수단은 중공사막 모듈의 하우징 내부로 유입되는 유입수를 처리하기 위한 중공사막의 다발이 설치되고, 하우징의 중앙에 공기를 주입하여 발생한 공기방울을 중공사막표면을 스크럼빙하여 중공사막의 표면에 부착된 오염원을 탈착시키기 위한 산기관이 설치되며, 상기 산기관에서 발생한 공기방울을 배출하기 위한 공기벤트가 하우징 상부에 설치되고, 산기관에서 발생한 공기방울에 의하여 분리된 오염원을 자연중력식 원리를 이용하여 농축수와 함께 외부로 배출하는 농축수 배출구가 하우징의 하부의 중앙 캡 좌우측에 설치되고, 유입수 배출구를 하우징 중앙의 상부에 설치하므로 중공사막에 의한 수처리 효율의 향상시키고, 중공사막 표면에 부착되어 있는 오염물질의 효과적으로 제거하며, 중공사막모듈 관내의 압력손실의 최소화와 아울러 수처리 장치의 소형경량화를 이룰 수 있도록 설계 제작된 중공사막 모듈 및 중공사막 모듈의 제작방법을 제공하는데 있다.The solution of the present invention is a bundle of hollow fiber membranes for treating the inflow water flowing into the housing of the hollow fiber membrane module is installed, the air bubbles generated by injecting air in the center of the housing scrubbing the hollow fiber membrane surface of the hollow fiber membrane An air diffuser is installed to remove the pollutant attached to the surface of the air source, and an air vent for discharging air bubbles generated from the air diffuser is installed at the upper part of the housing. Using the principle, the concentrated water outlets discharged to the outside together with the concentrated water are installed on the left and right sides of the center cap of the lower part of the housing, and the inlet water outlet is installed on the upper part of the housing center, thereby improving the water treatment efficiency by the hollow fiber membranes, and the surface of the hollow fiber membranes. Effectively removes contaminants attached to the pressure and pressure loss in the hollow fiber membrane module tube Minimizing the addition there is provided a manufacturing method of a hollow fiber membrane module and hollow fiber membrane module produced designed to achieve the size and weight of a water treatment device.
본 발명 또 다른 과제의 해결수단은 수처리 장치의 수평형 배열을 이룰 수 있도록 설계 제작하므로 수평형에 따른 부대시설 및 설치면적의 최소화하고, 중앙에 처리수를 집수하는 중앙 캡을 위치시켜 2단 직렬구조로 중공사막 모듈을 설계 제작함으로써 중공사막길이에 따른 관내부의 압력손실을 최소화하여 처리 효율을 높이고 에너지를 절약하며, 내오염성 및 경제적 효율성을 동시에 향상시키고, 유지보수를 용이하게 하도록 제작된 중공사막 모듈 및 중공사막 모듈의 제작방법을 제공하는데 있다.Another solution of the present invention is designed and manufactured to achieve a horizontal arrangement of the water treatment device, minimizing the auxiliary facilities and installation area according to the horizontal type, by placing a central cap to collect the treated water in the center of the two-stage series By designing and manufacturing the hollow fiber membrane module with its structure, the hollow fiber membrane is manufactured to minimize the pressure loss in the pipe according to the hollow fiber membrane length, improve treatment efficiency, save energy, improve pollution resistance and economic efficiency at the same time, and facilitate maintenance. The present invention provides a method for manufacturing a module and a hollow fiber membrane module.
본 발명은 상기 기존의 중공사막모듈 내부에 발생하는 오염원의 중공사막 부착성 및 세정에 의해 탈착되어진 오염고형물의 외부로의 반출하기 위하여 공기세정 관을 내부중앙에 삽입하고, 산기관으로 공기의 주입하여 발생한 공기방울로 중공사막표면을 스크럼빙(scrubbing)함으로써, 중공사막의 표면에서 부착된 오염원을 탈착시킨 후, 이를 자연중력과 농축수가 배출되는 흐름을 이용하여 외부로 배출하도록 하는 작용효과가 있다.The present invention inserts an air cleaning tube into the center in order to carry out the contaminated solids desorbed by the hollow fiber membrane adhesion and cleaning of the pollutant generated inside the existing hollow fiber membrane module, the injection of air into the diffuser By scrubbing the surface of the hollow fiber membrane with the air bubbles generated by the air bubbles, the pollutant attached to the surface of the hollow fiber membrane is desorbed and then discharged to the outside by using natural gravity and the flow of concentrated water. .
본 발명의 또 다른 효과는 수처리 장치의 수평형 배열을 이룰 수 있도록 설 계 제작하므로 수평형으로 설치함에 따른 부대시설 및 설치면적의 최소화하고, 중앙 캡을 중심으로 2단 직렬구조로 중공사막모듈을 구성함으로써 중공사막길이에 따른 관내의 압력손실을 최소화하여 에너지를 절약하고, 내오염성 및 경제적 효율성을 동시에 발현할 수 있도록 하는데 있다. Another effect of the present invention is to make the horizontal arrangement of the water treatment device is designed to minimize the installation and installation area according to the horizontal installation, and the hollow fiber membrane module in a two-stage series structure around the center cap By minimizing the pressure loss in the pipe according to the hollow fiber membrane length, it is possible to save energy and to simultaneously express pollution resistance and economic efficiency.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. 본 발명은 중공사막 모듈의 하우징 내부에 유입수를 처리하기 위한 중공사막의 다발이 설치되고, 하우징의 중앙에 공기를 주입하여 발생한 공기방울로 중공사막표면을 스크럼빙하여 중공사막의 표면에 부착된 오염원을 탈착시키기 위한 산기관이 설치되며, 상기 산기관에서 발생한 공기방울을 배출하기 위한 공기벤트가 하우징 상부에 설치되고, 산기관에서 발생한 공기방울에 의하여 분리된 오염원을 자연중력 원리를 이용하여 농축수와 함께 외부로 배출하는 농축수 배출구가 하우징의 하부에 설치되고, 유입수 주입구가 하우징의 좌우측에 설치되며, 처리수 배출구를 중앙 캡에 인접하여 하우징 하부에 설치하므로 중공사막에 의한 수처리 효율의 향상시키고, 중공사막 표면에 부착되어 있는 오염물질의 효과적인 제거하며, 모듈 관내의 압력손실의 최소화와 아울러 수처리 장치의 소형ㆍ경량화를 이룰 수 있도록 설계 제작된 중공사막 모듈 및 이를 이용한 수처리 장치이다.It looks at the specific content for the practice of the present invention. In the present invention, a bundle of hollow fiber membranes for treating inflow water is installed inside a housing of a hollow fiber membrane module, and scrubbing the surface of the hollow fiber membranes with air bubbles generated by injecting air into the center of the housing is attached to the surface of the hollow fiber membrane. A diffuser is installed to remove the air, and an air vent for discharging the bubbles generated by the diffuser is installed at the upper part of the housing, and the contaminated source separated by the bubbles generated from the diffuser is concentrated using natural gravity. With the concentrated water outlet discharged to the outside is installed in the lower portion of the housing, the inlet water inlet is installed on the left and right sides of the housing, and the treated water outlet is installed in the lower portion of the housing adjacent to the center cap to improve the water treatment efficiency by the hollow fiber membrane Effective removal of contaminants attached to the surface of hollow fiber membranes As well as minimizing the water treatment apparatus using a design making the hollow fiber membrane module, and this, to achieve the miniaturization and weight reduction of the water treatment system.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구 성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the present invention shown and described in the drawings will be described by at least one embodiment, whereby the present invention described above The technical idea and its core composition and operation are not limited.
본 발명의 이해를 용이하게 하는 도면에 대하여 살펴본다. 도 1은 본 발명에 의하여 설계된 가압형 중공사막모듈의 개략도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명에 사용되어진 중공사막하우징이다. 도 3은 본 발명의 제작설계 순서에 따른 각 설계부품을 도시한 것이며, 도 4는 기존의 중공사막모듈을 이용한 수처리 장치의 비교 예를 도시한 것이다. 도 5는 본 발명에서 설계된 중공사막모듈을 이용한 수처리 장치의 실시 예를 도시한 것이며, 도 6은 기존 중공사막모듈과 본 발명 중공사막모듈의 운전평가 비교 결과를 도시한 것이다. It looks at the drawings to facilitate the understanding of the present invention. Figure 1 shows a schematic diagram of a pressurized hollow fiber membrane module designed according to the present invention, Figure 2 is a hollow fiber membrane housing used in the present invention. Figure 3 shows each design part according to the manufacturing design sequence of the present invention, Figure 4 shows a comparative example of a water treatment apparatus using a conventional hollow fiber membrane module. Figure 5 shows an embodiment of a water treatment apparatus using a hollow fiber membrane module designed in the present invention, Figure 6 shows a comparison of the operation evaluation of the existing hollow fiber membrane module and the present invention hollow fiber membrane module.
본 발명에 따라 설계 제작한 중공사막을 이용하여 유입수를 처리하기 위한 중공사막 모듈을 제조하는 방법을 살펴보면, 도 2에 표시된 바와 같이 중공사막을 통과하여 처리수가 배출되어 농축된 농축수를 배출하는 농축수 배출구(8)와 산기관에서 발생한 공기를 배출하기 위하여 하우징의 좌우측 일측에 설치된 공기벤트(5)로 구성되어 있는 하우징(4)에 유입수를 처리하기 위한 중공사막(7)의 다발과 그 중앙에 산기관(6)을 삽입하고, 중공사막을 일정간격으로 유지하기 위한 홀더를 이용하여 중공사막 다발을 정치하는 단계를 거쳐서, 이를 포팅제를 이용하여 경화시키는 경화단계를 거쳐서, 다음으로 상기 경화된 부분을 커팅하는 커팅단계를 거쳐서, 상기 하우징과 체결되는 처리수를 포집하기 위한 중앙 캡(16), 공기의 주입구 및 유입수 주입구가 설치되어 있는 좌우 캡(15)을 제작하는 단계를 거쳐서, 하우징의 중앙에는 중공사막을 통과하여 나온 처리수를 포집할 수 있는 중앙 캡(16)이 설치하고, 하우징의 중앙에 설치된 산기관으로 공기를 주입하기 위한 공기주입구가 좌우 캡(15)의 중앙에 설치하며, 유입수의 주입하기 위한 유입수 주입구가 좌우 캡(15)의 상측에 설치되어 있는 하우징을 2단 직렬구조로 배열한 후 캡들을 결합 조립하는 단계를 거쳐서 이루어진 중공사막 모듈의 제조방법이다. Looking at the method of manufacturing the hollow fiber membrane module for treating the inflow water using the hollow fiber membrane designed and manufactured according to the present invention, as shown in Figure 2 through the hollow fiber membrane to discharge the treated water is concentrated to discharge the concentrated concentrated water A bundle of
본 발명에서는 도2에 표시한 바, 좌측면(23)과 우측면(24)에 내경편차를 주어서 하우징(4)의 하부에 경사면(25)을 형성하여 오염물질이 중력에 의하여 배출되도록 설계하여, 공기세정에 의하여 탈착된 오염물질이 중력과 배출되는 농축수의 흐름에 의하여 용이하게 농축수 배출구(8)로 유출되는 구성이 본 발명의 주요한 구성 중에 하나이다. 상기 하우징(4)의 하부에 형성된 경사면(25)의 각도는 2°내지 30°로 형성하는 것이 바람직하며, 만약 2° 이하이면 탈착 오염원이 중력의 미끄러짐 효과를 발휘할 수 없으며, 30° 이상이 되면 막의 밀집화에 저해가 되어 중공사막모듈의 집적화가 떨어지는 문제점이 있다. In the present invention, as shown in Figure 2, by designing the
또한, 하우징의 중앙에는 공기방울을 골고루 방출하기 위한 공기배출구멍(10)이 골고루 형성되어 있는 산기관(6)을 중공사막의 중앙에 고정 설치하여 중공사막을 산기관(6)에서 발생하는 공기방울로 골고루 세정할 수 있도록 세정 시 공기압을 최대로 하여 분산할 수 있도록 설계 제작되어 있다. In addition, the center of the housing is fixed to the center of the hollow fiber membrane and the diffuser (6) having a uniformly formed
상기 공기배출구멍(10)이 골고루 형성되어 있는 산기관(6)의 직경은 5㎜내지 30㎜가 바람직하며, 5㎜이하로 구성하면 공기세정의 효과가 감소하고, 30㎜이상으로 구성하면 중공사막의 밀집도 및 공기압의 관 손실로 인한 에너지소비량이 증가한다. The diameter of the
산기관(6)에 형성된 공기배출구멍(10)의 직경은 0.1㎜내지 5㎜로 형성하는 것이 바람직하다. 통상적으로 산기관(6)에 형성된 공기배출구멍(10)의 직경이 0.1㎜이하에서는 미세방울 형태의 버블이 형성되어 버블링에 의한 오염원의 탈착효과가 감소되며, 5㎜이상에서는 타원형태의 버블이 형성되어 마찬가지로 오염원의 탈착효과가 감소된다. The diameter of the
반면에, 산기관(6)에 형성된 공기배출구멍(10)의 지경을 0.1㎜내지 5㎜사이로 형성할 경우에서는 원형의 버블이 발생되어 오염원의 탈착효과의 극대화하여 효율적으로 오염을 방지할 수 있다. On the other hand, when the diameter of the
본 발명에 따른 또 다른 주요 구성은 공기 스크럼빙 효과를 이용하는 경우 공기의 내부에 공기압의 정체를 이루어 원활한 운전에 저해요소로 작용하기 때문에 이를 방지하여 효율적으로 중공사막오염을 최소화하여 수처리의 효율을 향상시키기 위하여 공기방울을 하우징의 외부로 배출하기 위한 공기벤트(5)를 중공사막모듈의 하우징의 좌우측 중앙 상단에 고정 설치되어 있다. Another main constitution according to the present invention is that the air scrubbing effect is achieved by stagnation of air pressure inside the air, which acts as a deterrent to smooth operation, thereby preventing the hollow fiber membrane contamination efficiently, thereby improving the efficiency of water treatment.
다음은 유입홀더와 유출홀더를 이용하여 중공사막의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 구성하여 중공사막의 솔림 현상을 방지하여 수처리의 효율을 향상시킬 수 있도록 설계 제작되어 있다. 유입(11) 및 유출(12) 홀더는 3내지 6개의 섹터로 나누어 설계 제작하는 것이 바람직하며, 만약 3개 섹터 이하이면 막의 밀집도의 증가로 인해 막오염이 가중되며, 6개 섹터 이상으로 하면 홀더의 섹터지지체의 자체간격으로 인해 막의 밀집도가 떨어지는 문제점이 있다. Next, it is designed and manufactured to improve the efficiency of water treatment by preventing the hollow fiber membrane from becoming sombling by using the inflow holder and the outflow holder to maintain the interval of the hollow fiber membrane. The
상기 유입홀더(11)에는 유입수의 유입이 원활하게 하우징 내부로 유입될 수 있도록 각 지지주(27)당 1-4개의 유입홀을 형성하여 유입수가 지지주와 지지주사이 로 이동하면서 중공사막 내부로 용이하게 유입되도록 구성하는 것이 바람직하다. 만약 한 지지주당 4개 이상의 홀을 구성하면 지지주(27)의 기계적강도의 저하로 내구성이 떨어지게 된다. 유출홀더(12)는 유입홀더(11)의 섹션개수에 대응하여 동일한 섹션개수로 제작되어 있다. The
앞서 기술한 본 발명의 구성에 따라서 설계 제작된 둥근 원통형 하우징, 산기관 및 좌우측홀더를 이용하여 중공사막(7)을 일정간격으로 고정 설치하되, 관내에 유입수가 관내로의 저항 없이 일정한 유량으로 유입될 수 있도록 유입형성관을 중공사막사이에 삽입 설치한다. 이후 포팅제를 이용하여 포팅작업을 실시하게 되는데 사용되는 포팅제로는 우레탄계 접착제 또는 에폭시계 접착제가 사용되며, 접착제가 완전히 경화될 때까지 일정시간 정치시킨다. The
접착제의 경화가 완료된 하우징(4)은 커팅장치를 이용하여 경화된 접착제부분을 커팅하게 되는데, 유입홀더(11)가 있는 쪽에는 중공사막을 폐쇄하고 단지 유입관(13)들이 노출되도록 구성하여 유입수의 유입이 원활히 흐를 수 있도록 구성하고, 유출홀더(12)가 있는 쪽에는 중공사막의 내경은 오픈되어 막을 통과한 처리수가 원활하게 포집될 수 있도록 구성되어 있으며, 이와 같은 구성은 도1을 통해서 용이하게 이해할 수 있다. The
상기 산기관은 중공사막의 경우와 유사하게 유입홀더(12)쪽을 오픈시켜 공기주입이 원활하게 이루어질 수 있도록 구성하며, 유출홀더(12)쪽은 폐쇄시킴으로써 주입된 공기의 압력손실을 줄여 유입 공기를 최대한 효율적으로 활용할 수 있도록 구성되어 있다. The diffuser is configured to open the
앞서 설명한 바와 같이 마무리 작업이 완료된 하우징(4)은 각각의 좌우 양편의 유입 캡(15)과 중공사막을 통과한 처리수가 집수되도록 제작된 중앙 캡(16)을 이용 조립하여 중공사막 모듈을 제작한다. 이때 사용되는 양편의 유입 캡(15)은 공기의 유입과 유입수의 유입이 별도로 설치된 유입구를 동해서 동시에 이루어질 수 있는 구조로 설계 제작되어 있고, 공기주입부는 오일링을 부착하여 불필요한 공기 유출을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.As described above, the
상기 좌우양편의 유입 캡(15)의 내부는 오일링을 고정 설치할 수 있는 턱을 형성하고 오일링을 삽입하여 운전압력의 누출을 최소화하여 압력손실로 인한 에너지소비를 절감할 수 있도록 구성되어 있다. 중앙 캡(16)은 양쪽에 나사산을 형성하고, 오일링을 부착할 수 있는 턱을 형성하여 하우징의 외부나사산과의 조립할 경우에 누수로 인한 처리수의 손실을 방지할 수 있도록 구성되어 있다. The inside of the left and right both sides of the
상기 각각의 기능에 따른 구성을 구비한 둥근 형상의 캡들은 2개의 직렬구조로 중압 캡(16)을 중심으로 대칭 또는 길이의 차이 두고 설계 제작되어 조립되며, 유입구(2) 및 유출구(9)는 하우징의 상부에 고정 설치하고, 농축수배출구(8)는 하우징의 하부에 고정 설치하여 하우징 하부에 떨어진 오염물질과 함께 배출되도록 구성되어 있다. The round caps having the configuration according to the respective functions are designed and manufactured with two series structures in a symmetrical or different length with respect to the
본 발명에 따라 설계 제작된 2단 직렬 배열구조를 가진 중공사막 모듈은 동일 길이를 갖는 일체형 중공사막 모듈하우징에 비하여 관으로 발생할 수 있는 압력손실을 최소화할 수 있으므로 에너지를 효율적으로 사용할 수 있고 수처리 효율을 높일 수 있는 작용을 한다.The hollow fiber membrane module having a two-stage series arrangement structure designed and manufactured according to the present invention can minimize the pressure loss that may occur in the pipe compared to the integrated hollow fiber membrane module housing having the same length, so that energy can be efficiently used and water treatment efficiency It acts to increase.
이하 본 발명의 내용을 <비교 예> 및 <실시 예>를 통하여 구체적으로 살펴보기로 한다. 다만 이들 <실시 예>는 본 발명의 내용을 이해하기 용이하게 하기 위하여 제시되는 하나의 실시 예이며, 본 발명의 권리범위가 이들 <실시 예>에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail through <Comparative Example> and <Example>. However, these <embodiments> are only one embodiment presented in order to make it easy to understand the content of this invention, and the scope of the present invention is not limited to these <embodiments>.
[실시 예] EXAMPLES
본 발명에 따라 설계 제작된 중공사막 모듈의 구체적인 하나의 실시 예를 설명하기 위하여<비교예>로서 종래 사용되고 있는 중공사막을 선정하였고, <실시 예>로서 본 발명에 따라 제작된 중공사막 모듈을 이용하여 실험을 수행하였다. <표1>은 종래 사용되고 있는 중공사막 모듈 및 본 발명에 의하여 제작된 중공사막모듈의 제원을 나타낸다. In order to explain one specific embodiment of the hollow fiber membrane module designed and manufactured according to the present invention, a hollow fiber membrane conventionally used as a <comparative example> was selected, and as a <embodiment>, a hollow fiber membrane module manufactured according to the present invention was used. The experiment was performed. Table 1 shows the conventionally used. Specifications of the hollow fiber membrane module and the hollow fiber membrane module produced by the present invention are shown.
실시 예에 따른 실험조건 및 운전조건은 <표2>에 표시하였으며, 30일간의 운전을 도4 및 도5에 도시된 장치에서 수행하여 운전의 상태를 관찰하였다. 중공사막모듈의 성능지표로는 일정유량 2.0 ㎥/㎡/day으로 투과수를 포집하고, 이때 발생하는 막간차압(TMP, Trans-membrane pressure)을 측정하여 결정하였다. 만약 중공사막의 오염도가 증가한다면 막간차압이 증가될 것이고, 중공사막간차압의 변화가 없다면 오염도가 증가하지 아니하므로 중공사막모듈의 우수성 및 장치의 안정성은 확보될 것이다. Experimental conditions and operating conditions according to the embodiment are shown in Table 2, and 30 days of operation was performed in the apparatus shown in FIGS. 4 and 5 to observe the state of operation. The performance index of the hollow fiber membrane module was determined by collecting permeate at a constant flow rate of 2.0 ㎥ / ㎡ / day and measuring the transmembrane pressure (TMP). If the degree of contamination of the hollow fiber membrane is increased, the interlayer differential pressure will be increased. If there is no change in the differential pressure between the hollow fiber membranes, the degree of contamination will not increase. Therefore, the excellence of the hollow fiber membrane module and the stability of the device will be secured.
한편, 중공사막간차압은 두 중공사막모듈의 설치방법이 수직형(종래)과 수평형(본 발명)임으로 계산상 약간의 차이를 나타낸다.On the other hand, the hollow fiber membrane differential pressure shows a slight difference in calculation because the installation method of the two hollow fiber membrane modules are vertical type (conventional) and horizontal type (invention).
종래의 경우: TMP = [(P1 + P2-H)/2] - P3 Conventional case: TMP = [(P 1 + P 2 -H) / 2]-P 3
본 발명의 경우: TMP = [(P1 + P2)/2] - P3 For the present invention: TMP = [(P 1 + P 2 ) / 2]-P 3
여기서 TMP는 막간차압, P1은 유입수압, P2는 농축수압, P3은 투과수압이며 H는 수주수압을 나타낸다. Where TMP is the transmembrane pressure, P1 is the inflow water pressure, P2 is the concentrated water pressure, P3 is the permeate water pressure and H is the water column water pressure.
<표 1> 실험 중공사막모듈의 제원<Table 1> Specification of experimental hollow fiber membrane module
<표 2> 실험조건 및 운전조건<Table 2> Experimental and Operational Conditions
이것에 대한 결과는 도 6에 표시한 바와 같이 기존의 중공사막모듈의 경우는 비교적 가혹조건인 상기의 실험조건 및 운전조건에서 점차적으로 중공사막간차압이 증가되는 것에 반하여 본 발명에 개발된 중공사막모듈의 경우는 안정되게 운전되고 있음을 보여주고 있다.As a result of this, as shown in FIG. 6, the hollow fiber membrane developed in the present invention is gradually increased in the case of the conventional hollow fiber membrane module, while the differential pressure between the hollow fiber membranes is gradually increased under the experimental conditions and operating conditions, which are relatively harsh conditions. The module shows that it is operating stably.
본 발명은 중공사막 모듈 하우징 내부에 유입수를 처리하기 위한 중공사막의 다발이 설치되고, 하우징의 중앙에 공기를 주입하여 발생한 공기방울을 중공사막표면에 스크럼빙하여 중공사막의 표면에 부착된 오염원을 탈착시키기 위한 산기관이 설치되며, 상기 산기관에서 발생한 공기방울을 배출하기 위한 공기벤트가 하우징 상부에 설치되고, 산기관에서 발생한 공기방울에 의하여 분리된 오염원을 자연중력식 원리를 이용하여 농축수와 함께 외부로 배출하는 농축수 배출구가 하우징의 하부에 설치되고, 유입수 주입구가 하우징의 좌우측에 설치되며, 처리수 배출구(9)를 중앙에 설치하므로 중공사막에 의한 수처리 효율의 향상시키고, 중공사막 표면에 부착되어 있는 오염물질의 효과적인 제거하며, 중공사막모듈 관내부의 압력손실의 최소화와 아울러 수처리 장치의 소형경량화를 이룰 수 있도록 설계 제작된 중공사막 모듈 및 중공사막모듈 제작방법을 제공할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.The present invention provides a bundle of hollow fiber membranes for treating inflow water inside the hollow fiber membrane module housing, and scrubbing the air bubbles generated by injecting air into the center of the housing to the surface of the hollow fiber membranes A diffuser is installed to remove the air, and an air vent for discharging the bubbles generated by the diffuser is installed at the upper part of the housing. The concentrated water outlet discharged to the outside is installed at the lower part of the housing, the inlet water inlet is installed at the left and right sides of the housing, and the treated
도 1은 본 발명에 의하여 설계된 가압형 막모듈1 is a pressurized membrane module designed according to the present invention
도 2는 본 발명에 사용되어진 막하우징2 is a membrane housing used in the present invention
도 3은 본 발명의 제작설계 순서에 따른 각 설계부품Figure 3 is each design component according to the manufacturing design sequence of the present invention
도 4는 기존의 막모듈의 적용시스템 (비교예)4 is a system applying an existing membrane module (comparative example)
도 5는 본 발명에서 설계된 막모듈의 적용시스템 (실시예)Figure 5 is an application system of the membrane module designed in the present invention (embodiment)
도 6은 기존 막모듈 과 본발명 막모듈의 운전평가 비교 결과6 is a comparison result of the operation evaluation of the existing membrane module and the present invention membrane module
<도면의 기호 명칭><Name of Symbol in Drawing>
1; 공기유입구 2; 유입수 유입구 One;
3; 포팅제 4; 하우징3;
5; 공기벤트 6; 산기관5;
7; 중공사막 8; 농축수 배출구7; Hollow fiber membrane 8; Concentrated water outlet
9; 처리수 배출구 10; 공기배출구멍9;
11; 유입홀더(유입 측) 12; 유출홀더(유출 측)11; Inlet holder (inlet side) 12; Outflow holder (outflow side)
13; 유입관 14; 오일링13;
15; 유입캡 16; 중앙캡15;
17; 원수탱크 18; 스트레이너17;
19; 공급수탱크 20; 콤프레셔19;
21; 막모듈 22; 투과수탱크21; Membrane module 22; Permeate Tank
23; 하우징 좌측면도 24; 하우징 우측면도23; Housing
25; 하우징 하부 경사면 26; 화학세정조 25; Housing
27; 지지주27; Prop
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