KR20100129379A - Low fouled hollow fiber membrane module and its application of water treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중공사 분리막을 수처리용으로 사용하기 위해 모듈화한 저오염 중공사 분리막 모듈 및 이를 이용한 수처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 역삼투한외여과정밀여과 등에 관계없이 중공사 분리막을 이용하여 용질을 배제하거나, 여러 가지 거대 분자나 콜로이드성 물질을 제거하거나 또는 입자성 물질, 탁질 물질을 제거하거나, 원생동물, 바이러스 등을 물로부터 제거하고자 할 때, 분리막 표면 근처에 형성되는 농도분극(Concentration Polarization)과 분리막 표면에 퇴적되는 용질층(Cake Layer) 및 분리막 내부에 형성되는 막오염(Membrane Fouling)을 저감시켜 투과수의 감소량을 최소화하고 저오염 중공사 분리막 모듈의 양단 상하부 차단제를 점증적 연질화를 통한 중공사 분리막과 차단제의 경계층에서 스트레스로 인한 파손을 방지함으로써 분리막의 수명을 최대화할 수 있는 저오염 중공사 분리막 모듈 및 이를 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a low-pollution hollow fiber membrane module modularized to use the hollow fiber membrane for water treatment, and a water treatment device using the same, more specifically, solute using a hollow fiber membrane irrespective of reverse osmosis ultrafiltration Concentration polarization near the surface of the membrane when removing a large number of macromolecules or colloidal substances, or removing particulates, suspended matter, or protozoa or viruses from water. ), The soak layer deposited on the membrane surface and the membrane fouling formed inside the membrane are minimized to minimize the decrease of permeate and the softening of the upper and lower blocking agents at both ends of the low pollution hollow fiber membrane module By preventing stress breakage in the boundary layer of hollow fiber membranes and blockers through Li film life that contamination hollow fiber membrane module to maximize and to a water treatment apparatus using it.
막을 이용한 분리, 정제 및 분획은 산업 전반에 걸쳐 오늘날 광범위하게 이 루어지고 있다. 막은 용액 또는 혼합물을 적은 에너지로 효과적으로 분리할 수 있으며 분리 후 제 3의 폐기물을 발생시키지 않고 간단한 조작에 의해 쉽게 원하는 목적을 달성할 수 있는 잇점을 지닌다.Separation, purification and fractionation using membranes is widely practiced today throughout the industry. Membranes have the advantage of being able to effectively separate solutions or mixtures with low energy and easily achieve the desired purpose by simple operation without generating third waste after separation.
그러나 일반적으로 분리막을 이용하여 용액에 존재하는 입자성 물질이나 용질을 분리하고자 할 때 용액 내에 존재하는 배제 입자들은 확산 속도가 매우 작기 때문에 막의 중심부와 표면 사이의 농도 구배가 크더라도 쉽게 역확산이 일어나지 않아 막의 표면 근처에서 용질의 농도가 증가되는 농도 분극 현상이 발생하거나 이들 농도 분극층이 진행, 분리막 표면에서 용질 연속상으로 상전이가 발생하여 용질층이 형성되기도 하며, 작은 용질 입자는 큰 기공의 벽에 흡착되기도 하고 기공과 비슷한 크기의 입자에 의해 기공이 차폐되기도 하는 분리막 오염 현상이 발생하기도 한다.In general, however, when the separation membrane is used to separate particulate matter or solutes, the exclusion particles present in the solution have a very small diffusion rate, so that the back diffusion easily occurs even when the concentration gradient between the center and the surface of the membrane is large. As a result, concentration polarization phenomenon occurs in which the concentration of the solute increases near the surface of the membrane, or these concentration polarization layers progress, and phase transition occurs in the solute continuous phase on the surface of the separation membrane, so that the solute layer is formed. Membrane contamination may occur due to adsorption on the pores and the pores being blocked by particles of similar size to the pores.
따라서 이러한 현상들에 의해 운전 시간이 지남에 따라 분리막 투과유속은 급격하게 저하된다. 투과유속의 감소로 경제성을 상실할 경우 일반적으로 장치를 정지시킨 후 화학 약품을 이용하여 세정하게 되는데, 일반적으로 초기 투과유속의 60 내지 70 퍼센트 이하의 회복율을 보일 경우 새로운 막으로 교체한다.Therefore, the permeation rate of the membrane is drastically lowered as the operation time passes by these phenomena. In the case of a loss of economy due to a decrease in the permeate flow rate, the device is usually stopped and cleaned with chemicals. In general, when the recovery rate is less than 60 to 70 percent of the initial permeate flow rate, a new membrane is replaced.
또한 중공사 분리막의 경우 실제 산업공정에 응용하기 위하여 많은 양의 중공사막을 다발 형태로 집속시키는 모듈로 제작하게 되는데, 이때 중공사막을 고정시키고, 동시에 유입수 혹은 농축수와 처리수의 혼합을 방지하는 차단제를 설치하게 되는데, 상기 차단제는 중공사막과 직접 닿아 있어 장시간 중공사 분리막을 사용할 경우 과도한 스트레스를 받게 되어 쉽게 절단되며 초기 절단된 중공사막은 수 리를 통해 사용하지만, 수리 한계값을 넘어서면 새로운 막으로 교체한다.In addition, the hollow fiber membrane is manufactured as a module for converging a large amount of hollow fiber membranes in bundles for application in actual industrial processes. At this time, the hollow fiber membranes are fixed, and at the same time, the mixture of inflow water or concentrated water and treated water is prevented. The blocker is installed directly, and the blocker is in direct contact with the hollow fiber membrane, so if the hollow fiber membrane is used for a long time, it is easily cut due to excessive stress, and the initially cut hollow fiber membrane is used through repair, but when the repair limit value is exceeded, Replace with a membrane.
이러한 막의 단점을 보완하기 위한 모듈의 개발로서, 한국특허 출원번호 ㅈ제 1992-27149호에서는 분리막 모듈 내에 집속되는 분리막을 수 개의 뭉치로 나누어 분리막이 절단될 경우 모듈 전체를 교체하는 것이 아니라 뭉치별로 교체하여 교체비용을 절감시키는 방법을 고안하였다. 그러나 이러한 방법은 케이스가 큰 용적을 차지하고, 또한 근본적으로 차단제와 분리막 사이에서의 스트레스에 의한 절단 현상을 방지하지 못하는 단점이 있다. As a development of a module to compensate for such a disadvantage of the membrane, Korean Patent Application No. 1992-27149 divides the membrane concentrated in the membrane module into several bundles when the membrane is cut, instead of replacing the whole module by a bundle We devised a way to reduce the replacement cost. However, this method has a drawback in that the case occupies a large volume, and also does not fundamentally prevent the cutting due to stress between the blocking agent and the separator.
또한 한국특허 출원번호 제 1995-22265호에서는 분리막 폐색에 의한 막오염을 저감하기 위하여 살균처리 하는 방법을 고안하였으나, 살균을 위한 오존장치 혹은 자외선 장치 등이 추가로 공정상에 도입되어야 하는 어려움이 있다. 한국특허 출원번호 제 2001-5622호에서는 차단제와 중공사 분리막 사이에서의 스트레스로 인한 절단을 방지하기 위하여 분리막의 일단 또는 양단을 피복시키는 방법을 고안하였다. 이러한 방법은 중공사 분리막이 갖는 단점을 보완할 수 있으나 피복길이를 정확히 구현하기 어렵거나 혹은 이를 위해서 수작업을 해야 하는 등의 어려움이 있으며, 또한 피복부는 유효분리막 면적에서 감해야 하기 때문에 분리막 면적이 감소하는 문제를 가진다. 한국특허 출원번호 제 2003-6216호 및 한국특허 제 535301호에서는 분리막 모듈의 중심부에 에어홀을 설치하여 수처리시 발생되는 스케일 등의 오염물질을 제거할 수 있는 저오염 중공사 분리막 모듈을 발명하였다. 그러나 내부에 에어홀을 설치할 경우 중공사 분리막 삽입량이 감소하게 되어 결국 충전밀도가 감소하는 문제가 있다. 한국특허 547074에서는 포팅재와 분리막 사이에서 분리 막으로의 응력 집중에 의한 절단 현상을 방지하고자 유연성 포팅재를 사용하는 방법을 발명하였다. 그러나 이러한 형태의 방법은 포팅재의 유연성으로 인하여 분리막을 고정시키지 못하는 문제를 가지게 된다. In addition, Korean Patent Application No. 1995-22265 devised a method for sterilization to reduce membrane fouling caused by membrane blockage, but there is a difficulty that an ozone device or an ultraviolet device for sterilization should be additionally introduced in the process. . Korean Patent Application No. 2001-5622 has devised a method of covering one or both ends of a separator in order to prevent cutting due to stress between the blocking agent and the hollow fiber separator. This method can compensate for the disadvantages of hollow fiber membranes, but it is difficult to accurately implement the coating length, or it is difficult to do manual work for this purpose. Also, the membrane area is reduced because the coating part must be subtracted from the effective membrane area. I have a problem. Korean Patent Application No. 2003-6216 and Korean Patent No. 535301 have invented a low pollution hollow fiber membrane module capable of removing contaminants such as scale generated during water treatment by installing an air hole in the center of the membrane module. However, if the air hole is installed inside the hollow fiber membrane insertion amount is reduced, there is a problem that the filling density is eventually reduced. Korean Patent 547074 has invented a method of using a flexible potting material to prevent the cutting phenomenon due to stress concentration to the separator between the potting material and the separator. However, this type of method has a problem that can not be fixed due to the flexibility of the potting material.
그러므로 유입수 또는 농축수의 혼입을 차폐시키기 위하여 중공사 분리막 모듈의 상하부 차단제를 설치함에 있어서, 차단제와 중공사 분리막 사이에 집중화되는 스트레스를 해소하여 상기 중공사 분리막이 절단되는 현상을 저감하고, 분리막 모듈의 오염을 저감시켜 투과유속의 감소없이 장기간 사용할 수 있는 새로운 방식의 저오염 중공사 분리막 모듈과 이를 이용한 수처리 장치가 필요하다.Therefore, in installing the upper and lower blockers of the hollow fiber membrane module in order to shield the inflow of water or concentrated water, the stress concentrating between the blocker and the hollow fiber membrane is removed to reduce the phenomenon that the hollow fiber membrane is cut, the membrane module There is a need for a new low pollution hollow fiber membrane module and a water treatment device using the same method that can be used for a long time without reducing the contamination of the membrane.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 막오염과 용질층의 형성, 농도 분극 현상을 제거하여 막의 수명을 연장시키고 또한 막의 세정 시간을 최소화하여 배제율의 감소 없이 투과수량을 최대화할 수 있으며, 중공사 분리막 모듈의 상하부 차단제를 점증적으로 연질화 함으로써 중공사 분리막이 절단되는 것을 방지하여 고내구성 저오염 중공사 분리막 모듈 및 이를 이용한 수처리 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, to remove membrane fouling, solute layer formation, concentration polarization phenomenon to extend the life of the membrane and also to minimize the cleaning time of the membrane to maximize the amount of permeate without reducing the rejection rate The present invention provides a highly durable low-contamination hollow fiber membrane module and a water treatment device using the same by preventing the hollow fiber membrane from being cut by gradually softening the upper and lower blocking agents of the hollow fiber membrane module.
본 발명의 일 태양에 따라 중공사막, 상기 중공사막을 보호하고 여과압력을 유지하는 케이스, 처리수와 유입수를 분리하는 하부 차단재, 상기 처리수와 농축수를 분리하는 상부 차단재, 상기 막 모듈로 유입수가 유입되는 유입수 노즐, 농축수가 배출되는 농축수 노즐, 및 처리수가 배출되는 처리수 노즐을 포함하는 저오염 중공사 분리막 모듈이 제공되고, 상기 저오염 중공사 분리막 모듈은 상기 유입된 유입수가 상기 모듈의 내부에서 회전하면서 중공사 분리막과 접촉하고 상기 유입수 중 물과 비중이 다른 이물질들이 원심력에 의해 분리되도록 유도하는 회전 분배판; 상기 유입수가 상기 모듈내에서 불균등 흐름이 이루어지지 않도록 균등 분배를 구현하는 유입수 분배구; 상기 분리 입자가 상기 모듈의 중공사막과 접촉하지 않고 분리입자 이동구를 통해 집적되는 분리입자 집수부; 및 상기 집수된 분리입자를 계 외로 배출하는 분리입자 배출구를 포함한다.According to an aspect of the present invention, the hollow fiber membrane, a case for protecting the hollow fiber membrane and maintaining a filtration pressure, a lower barrier member separating the treated water and the influent, an upper barrier member separating the treated and concentrated water, and the influent water into the membrane module A low pollution hollow fiber membrane module is provided that includes an inflow nozzle into which the inflow water is introduced, a concentrated water nozzle from which the concentrated water is discharged, and a treated water nozzle from which the treated water is discharged. A rotary distribution plate which contacts the hollow fiber membrane while rotating inside and induces foreign substances having different specific gravity from the influent water to be separated by centrifugal force; An inflow water distribution port for implementing an even distribution so that the inflow water does not flow unevenly within the module; A separation particle collecting unit in which the separation particle is integrated through the separation particle moving hole without contacting the hollow fiber membrane of the module; And a separator particle outlet for discharging the collected separator particles out of the system.
상기 상하부 차단재는 고분자 접착제로서 상기 저오염 중공사 분리막 모듈의 양단의 가장자리로부터 내부로 진행하면서 연질화가 진행되도록 하여 상기 저오염 중공사 분리막이 상기 접착제와의 접촉부에서 절단되는 것을 방지할 수 있다.The upper and lower barrier members may be polymerized to allow the nitriding to proceed while the inner side of the low-pollution hollow fiber membrane module is advanced from both ends of the low-pollution hollow fiber membrane module to prevent the low-pollution hollow fiber membrane from being cut at the contact portion with the adhesive.
상기 회전 분배판은 상기 모듈의 하부 케이스의 내부에 상기 하부 케이스를 따라 원형으로 설치되어 상기 유입수가 회전 분배판의 외표면을 따라 회전흐름이 발생하도록 유도하고 상기 이물질의 일부 또는 전부를 제거할 수 있다.The rotary distribution plate may be installed in a circular shape along the lower case in the lower case of the module to induce the inflow of the rotary flow along the outer surface of the rotary distribution plate and remove some or all of the foreign matter. have.
상기 분리입자 집수부는 상기 저오염 중공사 분리막 모듈의 하부에 설치되고, 상기 이물질이 집수되도록 상기 하부 차단재에 상기 분리입자 이동구가 설치될 수 있다.The separating particle collecting unit may be installed under the low pollution hollow fiber membrane module, and the separating particle moving hole may be installed in the lower blocking member so that the foreign matter is collected.
상기 회전 분배판은 상기 유입수 노즐 전단에는 유입수 분배 구멍이 없고 상기 유입수 노즐로부터 멀어질수록 유입수 분배 구멍의 크기를 크게 하여 유입수 분배가 균등하게 발생될 수 있다.The rotary distribution plate may have an inflow distribution hole in front of the inflow nozzle, and the inflow distribution may be evenly generated by increasing the size of the inflow distribution hole as the inflow water distribution hole moves away from the inflow nozzle.
본 발명의 다른 태양에 따라 중공사막, 상기 중공사막을 보호하고 여과압력을 유지하는 케이스, 처리수와 유입수를 분리하는 하부 차단재, 상기 처리수와 농축수를 분리하는 상부 차단재, 상기 막 모듈로 유입수가 유입되는 유입수 노즐, 농축수가 배출되는 농축수 노즐, 및 처리수가 배출되는 처리수 노즐을 포함하는 저오염 중공사 분리막 모듈을 이용한 수처리 장치가 제공되고, 상기 저오염 중공사 분리막 모듈은 상기 유입된 유입수가 상기 모듈의 내부에서 회전하면서 중공사 분리막과 접촉하고 상기 유입수 중 물과 비중이 다른 이물질들이 원심력에 의해 분리되 도록 유도하는 회전 분배판; 상기 유입수가 상기 모듈내에서 불균등 흐름이 이루어지지 않도록 균등 분배를 구현하는 유입수 분배구; 상기 분리 입자가 상기 모듈의 중공사막과 접촉하지 않고 분리입자 이동구를 통해 집적되는 분리입자 집수부; 및 상기 집수된 분리입자를 계외로 배출하는 분리입자 배출구를 더 포함하고, 상기 분리입자 집수부에 집수된 상기 이물질을 상기 분리입자 배출구를 통하여 주기적으로 제거한다.According to another aspect of the present invention, the hollow fiber membrane, a case for protecting the hollow fiber membrane and maintaining the filtration pressure, a lower barrier material separating the treated water and the influent, an upper barrier material separating the treated water and the concentrated water, and the inflow water into the membrane module Is provided a water treatment apparatus using a low pollution hollow fiber membrane module including an inlet nozzle, the inlet nozzle in which the concentrated water is discharged, and the treated water nozzle discharged the treated water, the low pollution hollow fiber membrane module is A rotary distribution plate which contacts the hollow fiber membrane while the inflow water rotates inside the module and induces foreign substances having different specific gravity from the inflow water to be separated by centrifugal force; An inflow water distribution port for implementing an even distribution so that the inflow water does not flow unevenly within the module; A separation particle collecting unit in which the separation particle is integrated through the separation particle moving hole without contacting the hollow fiber membrane of the module; And a separate particle outlet for discharging the collected separated particles out of the system, and periodically removes the foreign matter collected in the separated particle collecting part through the separated particle discharge port.
상기 수처리는 정수처리, 재이용수 처리, 방류수 처리, 방류수 재이용처리 하천유지용수 처리, 해수담수화 전처리, 선박 밸러스트 물처리, 가정용 재이용수 처리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The water treatment may include at least one of purified water treatment, reused water treatment, effluent treatment, effluent reuse treatment, river maintenance water treatment, seawater desalination pretreatment, ship ballast water treatment, and household reuse water treatment.
상기 분리입자 배출구에 집수된 이물질을 제거함에 있어서 일정한 시간 간격을 유지하여 자동 배출, 일정한 막여과압력 상승 간격을 유지하여 자동 배출, 및 역세정 직후 자동 배출 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.In the removal of the foreign matter collected in the separated particle outlet can be carried out at least any one of automatic discharge by maintaining a constant time interval, automatic discharge by maintaining a constant membrane filtration pressure rising interval, and automatic discharge immediately after backwash.
본 발명의 구성 및 작용에 의한 분리막 모듈은 중공사 분리막 모듈을 수처리용으로 사용할 경우 기존의 수처리용 분리막에서 해결하지 못한 농도 분극 및 용질층에 의한 투과유속의 감소와 투과수질의 감소를 해결하고 차단재와 분리막 사이에서의 스트레스를 감소시켜 중공사 분리막의 절단 현상을 감소시킴으로서 분리막의 세척 주기 및 사용 수명을 연장할 수 있으며 보다 폭넓은 용도에 적용하는 것이 가능하다.Separation membrane module according to the configuration and operation of the present invention solves the decrease in permeation flux and decrease in permeation water quality due to concentration polarization and solute layer, which are not solved in the conventional membrane for water treatment when the hollow fiber membrane module is used for water treatment. By reducing the stress between the and the separator to reduce the cutting phenomenon of the hollow fiber membrane can extend the cleaning cycle and service life of the membrane and can be applied to a wider range of applications.
이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, the same reference numerals will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the same components preferred embodiments of the present invention. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in the specification and the configuration shown in the drawings are preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of the present application are There may be.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저오염 중공사 분리막 모듈을 도식적으로 나타내는 구성도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a low pollution hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 저오염 중공사 분리막 모듈은 중공사막(101); 중공사막을 보호하고 여과압력을 유지하는 케이스(102); 처리수와 유입수를 분리하는 하부 차단재(108); 처리수와 농축수를 분리하는 상부 차단재(109); 상기 막 모듈로 유입수가 유입되는 유입수 노즐(103); 농축수가 배출되는 농축수 노즐(110); 및 처리수가 배출되는 처리수 노즐(111)로 구성되는 기본적인 중공사 분리막 모듈에 더하여, 저오염 성능과 분리막의 절단의 회피함으로써 장기 수명을 보장하기 위하여, 유입된 유입수가 상기 모듈의 내부에서 회전하면서 중공사 분리막(101)과 접촉하는 한편, 유입수 중의 현탁물질, 입자성 물질 등 물과 비중이 다른 물질들이 원심력에 의해 분리되도록 유도하는 회전 분배판(104); 유입수가 모듈내에서 불균등 흐름이 이루어지지 않도록 균등 분배를 구현하는 유입수 분배구(112); 분리 입자가 상기 모듈의 중공사막(101)과 접촉하지 않고 분리입자 이동구(106)를 통해 집적되는 분리입자 집수부(105); 및 집수된 분리입자를 계외로 배출하는 분리입자 배출구(107)가 포함된다.Low pollution hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention is a hollow fiber membrane (101); A
중공사 분리막 모듈은 일반적으로 가압식 분리막 모듈과 침지식 분리막 모듈로 나누게 되는데, 가압식 분리막 모듈은 펌프를 이용하여 가압된 유입수를 분리막 모듈에 도입시킴으로서 압력이 높은 원수측과 상대적으로 낮은 처리수측의 압력차에 의해 원수중의 오염물이 제거되도록 구성된 모듈이다. Hollow fiber membrane module is generally divided into pressurized membrane module and submerged membrane module. The pressurized membrane module uses a pump to introduce pressurized influent into the membrane module so that the pressure difference between the raw water side with high pressure and the relatively low treated water side The module is configured to remove contaminants in the raw water.
분리막은 관경의 크기 및 형태에 따라 중공사막, 관형막, 나권형막으로 나뉘어지므로 가압식 중공사 분리막 모듈은 일반적으로 중공사막(101)과 중공사막을 보호하고 여과압력을 유지하는 케이스(102), 처리수와 유입수를 분리하는 하부 차단재(108), 처리수와 농축수를 분리하는 상부 차단재(109), 상기 막 모듈로 유입수가 유입되는 유입수 노즐(103), 농축수가 배출되는 농축수 노즐(110), 처리수가 배출되는 처리수 노즐(111)로 구성된다. Since the membrane is divided into hollow fiber membrane, tubular membrane, spiral wound membrane according to the size and shape of the diameter, the pressurized hollow fiber membrane module generally protects the
본 발명의 일 실시예에 따른 저오염 중공사 분리막 모듈은 상기 기본적인 중공사 분리막 모듈에, 저오염 성능과 분리막의 절단의 회피함으로써 장기 수명을 보장하기 위하여, 유입된 유입수가 상기 모듈의 내부에서 회전하면서 중공사 분리막(101)과 접촉하는 한편, 유입수 중의 현탁물질, 입자성 물질 등 물과 비중이 다른 물질들이 원심력에 의해 분리되도록 유도하는 회전 분배판(104), 유입수가 모듈 내에서 불균등 흐름이 이루어지지 않도록 균등 분배를 구현하는 유입수 분배구(112), 분리 입자가 상기 모듈의 중공사막(101)과 접촉하지 않고 분리입자 이동구(106)를 통해 집적되는 분리입자 집수부(105), 집수된 분리입자를 계외로 배출하는 분리입자 배출구(107)가 더하여 포함한다.The low pollution hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention is the basic hollow fiber membrane module, in order to ensure long-term life by avoiding the low pollution performance and the cutting of the membrane, the incoming inflow is rotated inside the module While contacting the
또한 상기 저오염 중공사 분리막 모듈을 후술할 도 5의 수처리 장치에 장착하여 적용할 경우 분리입자 집수부에 집수된 오염물을 주기적으로 계외로 원수를 배출할 수 있다.In addition, when the low pollution hollow fiber membrane module is applied to the water treatment apparatus of FIG. 5 to be described later, the contaminants collected in the separate particle collecting part may periodically discharge the raw water to the outside of the system.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 차단재(108) 및 분리입자 집수부(105)를 도식적으로 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a
도 2를 참조하면, 하부 차단재(108)는 고분자 접착제로서 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘 등이 사용되며, 하부에서는 경질의 차단재를 형성하고 상부로 진행되면서 점차 연질화되도록 한다. Referring to FIG. 2, the
본 차단재는 동형의 고분자로 이루어질 수 있다. The barrier material may be made of the same type of polymer.
중공사 분리막(101)은 경질의 차단재까지 깊게 침투하여 고정되도록 하며, 차단재에는 분리입자 이동구가 구성되어 원심력에 의해 분리된 입자성 물질들이 분리입자 집수부로 이동하도록 구성된 분리입자 이동구(106)가 있으며, 분리입자 이동구를 통과한 입자성 물질들은 분리입자 집수부(105)에 수집된다.The
도 3은 저오염 중공사 분리막 모듈의 하부 차단재(108) 및 중공사막(101), 분리입자 이동구(106), 회전분배판(104)을 모식적으로 나타낸 구성도이다. 3 is a block diagram schematically showing the
도 3을 참조하면 유입수 노즐(103)을 통해 유입된 유입수는 회전분배판(104) 과 케이스 사이를 회전함에 따라 발생되는 원심력에 의해 유입수중 현탁물질이나 입자성 물질 등의 이물질들이 분리되어 하부로 침전되도록 한다.Referring to FIG. 3, the inflow water introduced through the
도 4는 유입수 노즐(103), 회전 분배판(104), 유입수 분배구(112)를 모식적으로 나타낸 구성도이다.4 is a configuration diagram schematically illustrating the
도 4를 참조하면, 회전 분배판(104)에는 유입수가 중공사 분리막이 있는 모듈의 중심부로 이동할 수 있도록 유입수 분배구(112)가 존재하는데, 유입수 분배구(112)는 유입수 노즐에서 멀어질수록 크게 제작되어 유입수가 입구부에서 상기 모듈의 중심부로 한꺼번에 이동하게 되는 쏠림현상을 방지한다.Referring to FIG. 4, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저오염 중공사 분리막 모듈을 수처리에 적용하기 위한 장치를 도식적으로 나타낸 구성도로서 분리입자 집수부에 집수된 오염물을 주기적으로 배출하도록 구성된다.Figure 5 is a schematic diagram showing a device for applying a low pollution hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention to the water treatment is configured to periodically discharge the contaminants collected in the separation particle collecting unit.
도 5의 수처리 장치는 원수유입배관(501)을 통해 막유입수 집수조(502)로 이송하고, 이송된 유입수는 유입수 조정밸브(503)에서 상기 저오염 중공사 분리막 모듈(506)로 공급되는 유입수량이 조절되며, 유입수 이송 펌프(505)에 의해 상기 저오염 중공사 분리막 모듈(506)로 막유입수배관(519)을 통하여 유입수가 유입되기 전 스트레이너(504)를 거쳐 조질의 물질을 분리한다. The water treatment apparatus of FIG. 5 is transferred to the membrane inflow
저오염중공사 분리막 모듈(506)에서 분리된 분리입자는 분리입자 배출구(507)를 통해 정기적으로 계외로 배출되고, 처리수는 처리수 배출관(509)를 통해 처리수조(510)로 이송된다. Separation particles separated from the low pollution hollow
처리수조(510)에 저장된 처리수의 일부는 역세정 펌프(512)에 의해 처리수 배출관(509)으로 유입되어 분리막의 외부 표면에 형성된 오염물을 제거하며, 이 때 처리수는 역세 밸브(515)에 의해 조정된다. A portion of the treated water stored in the treated
역세시 혹은 화학약품 세정시 약품조(511)로부터 약품이 처리수와 혼합되어 공급되고, 이들 혼합액은 역세조정밸브(514)에 의해 조정된다. 역세정시에는 여과시 막유입수 집수조(502)로 순환시키는 농축수 순환배관(517)이 폐쇄되고 역세정 배출배관(518)이 개방된다. The chemicals are mixed with the treated water from the
역세정 혹은 물리적인 세정시에는 콤프레샤(508)가 작동하여 저오염 중공사 분리막 모듈(506)로 공기를 유입시켜 역세정 효과를 극대화하며, 공기는 레귤레이터(513)에 의해 압력이 조정된다. During backwashing or physical cleaning, the
역세정이 종료된 후에는 상기 모듈 내에 남아있는 공기와 역세정수 및 분리입자 집수부에 남아있는 오염물을 배출하기 위해 공기배출밸브(516)를 개방한다. After the backwash is finished, the
이하, 실시예를 들어 본 발명에 따른 저오염 중공사 분리막 모듈 및 이를 이용한 수처리 장치의 실시예를 좀 더 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the low pollution hollow fiber membrane module and the water treatment apparatus using the same according to the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto.
<실시예 1>≪ Example 1 >
저오염 중공사 분리막 모듈을 도 5의 수처리 장치에 장착하고 한강 원수를 응집 침전하여 1차 전처리 후 상기 수처리 장치에 도입하여 도 5의 원수 측정지점, 막유입수 측정지점 , 농축수 측정지점 , 역세수 측정지점 , 분리입자 배출구 측정지점에서 부유입자(suspended solid)를 측정하여 측정 지점의 기준 부유입자의 농도를 1로 하여 상대적인 비율을 계산하여 표 1에 나타내었다. The low pollution hollow fiber membrane module was installed in the water treatment apparatus of FIG. 5 and coagulated sedimentation of the raw water of the Han River was introduced into the water treatment apparatus after the first pretreatment, and the raw water measurement point, the membrane inflow measurement point, the concentrated water measurement point, and the backwash water of FIG. The suspended particles were measured at the measuring point and the outlet of the separated particle, and the relative ratios were calculated using the concentration of the standard suspended particle at the measuring point as 1, and the results are shown in Table 1.
투과유속은 1.5 미터/일 및 1.8 미터/일로 하였으며, 저오염 중공사 분리막 모듈은 75 제곱미터의 유효막면적을 가지며, 기공크기는 50 나노미터, 중공사막은 약 8900가닥이 충전되었다. The permeate flux was 1.5 meters / day and 1.8 meters / day. The low pollution hollow fiber membrane module had an effective membrane area of 75 square meters, the pore size was 50 nanometers, and the hollow fiber membrane was filled with about 8900 strands.
처리수측에서의 부유입자 농도는 0이었으며, 측정지점 의 농축수에서의 부유입자 농도비는 1.1로서 거의 막유입수와 유사한 반면, 분리입자 배출구인 측정지점 에서 부유입자 농도비는 30으로 나타났다. 막유입수 부유입자의 농도를 기준 부유입자농도 대비 2배, 3배로 증가할 경우 분리입자 배출구에서의 오염물 농축은 더욱 크게 나타났다. The concentration of suspended particles in the treated water was 0, and the concentration of suspended particles in the concentrated water at the measuring point was 1.1, which was almost similar to the membrane inflow, whereas the concentration of suspended particles was 30 at the measuring point. Increasing the concentration of membrane influent suspended particles by 2 and 3 times higher than the standard suspended particle concentration resulted in greater concentration of contaminants at the separated particle outlet.
<비교 실시예 1>Comparative Example 1
일반적인 중공사 분리막 모듈을 도 5의 수처리 장치에 장착하고 <실시 예 1>과 동일한 조건으로 실험하였다. 막유입수는 중공사 분리막 모듈의 하부로 유입되고 분리입자 배출구 측정지점 는 제외되었다. <실시 예 1>과 동일한 방법으로 부유입자 농도를 측정한 결과 처리수 측에서의 부유입자 농도는 0이었으며, 측정지점 의 농축수에서의 부유입자 농도비는 1.8로서 매우 높게 나타나 농축수를 막유입수조로 순환할 경우 막유입수조, 막유입수 배관, 중공사 분리막 모듈, 농축수 순환배관을 연결하는 사이클이 형성되어 오염물이 사이클에 갇히는 현상이 발생하였다. A general hollow fiber membrane module was mounted in the water treatment apparatus of FIG. 5 and tested under the same conditions as in Example 1. Membrane influent flows into the bottom of the hollow fiber membrane module and excludes the separation particle outlet. As a result of measuring the concentration of suspended particles in the same manner as in <Example 1>, the concentration of suspended particles on the treated water side was 0, and the concentration ratio of suspended particles in the concentrated water at the measurement point was 1.8, which was very high, circulating the concentrated water through the membrane inflow tank. In this case, a cycle was formed to connect the membrane inflow water tank, the membrane inflow water pipe, the hollow fiber membrane module, and the concentrated water circulation pipe so that contaminants were trapped in the cycle.
<실시예 2><Example 2>
저오염 중공사 분리막 모듈의 상하부 차단재를 폴리우레탄 재료의 접착제로 모듈의 말단은 기포구멍이 없는 경질로 이루어지며, 내부로 진행될수록 공기폼을 증가시켜 연질화시켜 경화시킨 후 중공사막이 끊어질 때까지 좌우로 흔들어 그 회수를 측정하여 경질의 차단제로 이루어진 경우와 비교하여 그 비를 표 3에 나타내었다. 경질의 차단제로만 이루어진 경우를 1로 하였을 때 좌우 젖힘비가 공기주입비가 0~10% 일때 10이었으며, 공기주입비가 0~20%일 때 25이고, 0~30%일 경우에는 28이었다. 그러나 공기 주입비를 0~50%로 할 경우 경질 우레탄의 차단역할이 한계로 나타났다. The upper and lower barrier materials of the low-pollution hollow fiber membrane module are made of polyurethane material and the ends of the module are made of hard material without bubble holes.When the hollow fiber membrane is broken after hardening by increasing the air foam as it proceeds inside Shake from side to side until the recovery was measured and compared with the case of a hard blocker, the ratio is shown in Table 3. Left and right wetting ratio was 10 when the air injection ratio was 0 ~ 10%, and it was 25 when the air injection ratio was 0 ~ 20%, and 28 when 0 ~ 30%. However, when the air injection ratio was 0-50%, the blocking role of the hard urethane was limited.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is only illustrative of the preferred embodiments of the present invention and is not intended to limit the present invention. In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저오염 중공사 분리막 모듈을 도식적으로 나타내는 구성도;1 is a schematic view showing a low pollution hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 차단재(108) 및 분리입자 집수부(105)를 도식적으로 나타낸 구성도;2 is a schematic view showing the
도 3은 저오염 중공사 분리막 모듈의 하부 차단재(108) 및 중공사막(101), 분리입자 이동구(106), 회전분배판(104)을 모식적으로 나타낸 구성도;3 is a schematic view showing the
도 4는 유입수 노즐(103), 회전 분배판(104), 유입수 분배구(112)를 모식적으로 나타낸 구성도; 및4 is a schematic view showing the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저오염 중공사 분리막 모듈을 수처리에 적용하기 위한 장치를 도식적으로 나타낸 구성도.Figure 5 is a schematic diagram showing an apparatus for applying a low pollution hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention in water treatment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101: 중공사막 102: 케이스101: hollow fiber membrane 102: case
103: 유입수 노즐 104: 회전 분배판103: inlet nozzle 104: rotary distribution plate
105: 분리입자 집수부 106: 분리입자 이동구105: separation particle collecting unit 106: separation particle moving port
107: 분리입자 배출구 108: 하부 차단재107: separation particle outlet 108: lower barrier material
109: 상부 차단재 110: 농축수 노즐109: top barrier 110: concentrated water nozzle
111: 처리수 노즐 112: 유입수 분배구111: treated water nozzle 112: inflow water distribution port
501: 원수유입배관 502: 막유입수 집수조501: raw water inlet piping 502: membrane inlet collection tank
503: 유입수 조정밸브 504: 스트레이너503: inflow control valve 504: strainer
505: 유입수 이송펌프 506: 저오염중공사 분리막 모듈505: influent feed pump 506: low pollution hollow fiber membrane module
507: 분리입자 배출구 508: 콤프레샤507: separate particle outlet 508: compressor
509: 처리수 배출관 510: 처리수조509: treatment water discharge pipe 510: treatment water tank
511: 약품조 512: 역세정 펌프511: chemical tank 512: backwash pump
513: 레귤레이터 514: 역세조정밸브513: regulator 514: backwash adjustment valve
515: 역세 밸브 516: 공기배출밸브515: backwash valve 516: air discharge valve
517: 농축수 순환배관 518: 역세수 배출배관517: concentrated water circulation piping 518: backwash water discharge piping
519: 막유입수 배관519: membrane inflow pipe
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KR101382473B1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-04-21 | 주식회사 휴비스 | Fluid distribution apparatus for hollow fiber membrane |
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