KR20120037723A - 중공사막 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공사막 모듈에 관한 것으로, 중공사막, 상기 중공사막이 안쪽에 배치되어 있으며, 상기 중공사막이 위치하여 여과되는 여과 공간을 가지고, 일측면과 타측면이 3개 이상의 각형 형상으로 비대칭되도록 서로 다른 각도로 형성되어 있으며, 서로 다른 각도로 형성된 일측 면과 타측 면은 비틀림 형태로 연결되어 안쪽에 비틀림면을 가지는 하우징, 상기 하우징의 일측에 연결되어 있으며, 여과되는 오염수가 공급되는 공급관, 그리고 상기 하우징의 타측에 연결되어 있으며, 상기 여과 공간에서 여과된 여과수가 배출되는 배출관을 포함한다.

Description

중공사막 모듈 {Hollow fiber membrane module}

본 발명은 중공사막 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 상수의 정화, 하배수의 정화, 및 공업 용수의 정화 등의 물을 정화하는 수처리 방법은 생화학적 처리와 막 정제 처리를 이용하여 정화 작업을 수행하고 있다. 최근에는 대규모의 장치가 필요하고, 여과 성능이 저하되면서 시간이 오래 걸리는 생화학 처리에 비하여 분리 성능이 우수하고, 콤팩트한 장치 구성으로 대량 또는 연속적으로 처리가 가능하며, 여러 가지 용도로 사용될 수 있음에 따라 막 정제 처리가 주로 사용되고 있다.

막 정제 처리에 사용되는 막은 일정한 크기의 모듈 형태로 제조되어 수처리 공정에 적용되고 있다. 통상의 막 모듈에는, 정밀 여과 모듈이나 한외 여과 모듈, 역 침투 모듈 등이 있고, 분리 대상 물질에 맞추어 적절하게 선정되어 사용되고 있다. 예를 들어, 정밀 여과 모듈은 10 ㎛ 이하, 특히 1 ㎛ 이하의 미립자나 미생물을 효율적으로 제거할 수 있어, 상수나 하배수의 정화에 많이 이용되고 있다.

정밀 여과 모듈은 막 면적을 늘리면서 취급을 용이하게 하기 위해, 중공사막을 원통형이나 스크린 형상으로 배치한 중공사막 모듈이나 평막을 플리츠 형상으로 접고, 원통형으로 배치한 플리츠형 막 모듈이나, 평막을 스크린 형상으로 배치한 평형막 모듈로서 이용되고 있다. 그 중에서도, 중공사막 모듈은 단위 용적당 막 면적을 크게 할 수 있어 바람직하게 이용되고 있다.

중공사 정밀 여과막 모듈을 이용하여 여과를 행하면, 막의 미세 구멍에 의해 수중의 현탁 물질이나 세균류 등이 제거되어 청정한 여과수를 얻을 수 있다.

그러나, 장시간 연속하여 여과를 행하면, 미세 구멍이 폐색되어 여과 수량의 저하나 여과 압력의 상승이 발생하고, 막 모듈을 빈번하게 교환할 필요를 발생시켜 경제성에 문제가 있었다.

그래서, 수중의 막면 폐색 물질에 의한 막 모듈의 조기 눈 막힘을 방지하기 위해, 예를 들어 외압식 중공사막 모듈인 경우, 중공사막의 내부로부터 외부로 여과수를 반대로 통과시키는 역세정이나, 중공사막의 외부에 에어를 공급하여 막을 요동시키는 스크러빙 세정이나, 이들을 조합시킨 세정 등을 정기적으로 실시 하고, 중공사막의 외부에 부착한 막면 폐색 물질을 박리시킴으로써, 여과 성능을 회복시키는 조작이 행해진다.

종래 기술의 중공사막 모듈은 원통형의 하우징 내부에 중공사막을 고정 배열하여 하우징 내부에 공급된 오염수를 중공사막을 거쳐서 여과한 상태로 외부 배출하도록 구성되어 있다.

그러나, 종래 기술의 중공사막 모듈은 원통형의 하우징의 안쪽에 중공사막이 배열되어 있는 것으로 오염수가 중공사막 전체에 균일한 압력으로 공급되지 못하여 여과 효율이 떨어진다. 즉, 원통형의 하우징에 배열된 중공사막은 공급수가 공급되는 위치에서 직류 방향으로 여과되면서 흐름에 따라 공급 위치에 편중되어 여과됨에 따라 여과되는 부분에 불순물이 다른 부분과 비교하여 더 많이 발생되어 수명이 축소되고, 자주 역세정을 실시하여야 함에 따라 여과 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 원통형상으로 내부에 중공사막이 배치되어 있는 하우징은 오염수가 여과되면서 내측 벽면을 따라서 하부로 흐르는 편류 현상이 발생되어 하우징 접촉 부분에 오염도가 심해져서 여과 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 중공사막이 내부에 배치되어 있는 하우징의 단면적을 3개 이상의 각형으로 형성하고, 일측끝에서 타측끝으로 비틀림 형태로 각 단면적의 각도가 다르게 구비함에 따라 여과 시에 난류가 형성되어 여과 효율이 증대되는 중공사막 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈은 중공사막, 상기 중공사막이 안쪽에 배치되어 있으며, 상기 중공사막이 위치하여 여과되는 여과 공간을 가지고, 일측면과 타측면이 3개 이상의 각형 형상으로 비대칭되도록 서로 다른 각도로 형성되어 있으며, 서로 다른 각도로 형성된 일측 면과 타측 면은 비틀림 형태로 연결되어 안쪽에 비틀림면을 가지는 하우징, 상기 하우징의 일측에 연결되어 있으며, 여과되는 오염수가 공급되는 공급관, 그리고 상기 하우징의 타측에 연결되어 있으며, 상기 여과 공간에서 여과된 여과수가 배출되는 배출관을 포함하며, 상기 오염수는 상기 공급관으로 공급되어 상기 하우징에 안쪽에 형성된 상기 비틀림면을 따라서 난류 흐름이 발생되면서 상기 중공사막으로 여과시킬 수 있다.

또한, 상기 하우징의 일측면에 연결되어 있으며, 상기 중공사막에 역세정될 수 있도록 세정수가 공급되는 세정관을 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 하우징의 안쪽에 돌출되어 있으며, 상기 비틀림면에서 상기 여과 공간의 중심 방향으로 돌출되어 있는 난류 돌기를 더 구비할 수 있으며, 상기 난류 돌기는 상기 여과 공간 내부에서 공급되는 상기 오염수와 충돌에 의해 난류가 발생 효과가 증대될 수 있다.

아울러, 상기 하우징의 단면적이 육각형으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 중공사막이 내부에 배치되어 있는 하우징의 단면적을 3개 이상의 각형으로 형성하고, 3개 이상의 각형은 일측 끝에서 타측 끝이 각각 다른 각도로 비대칭 위치에 형성되어 비틀림 형태로 연결된 상태로 제작됨에 따라 하우징의 내부에 공급된 오염수가 내측 벽면을 따라 난류가 형성되면서 중공사막 전체에 균일한 압력으로 여과됨에 따라 여과 효율이 증대되고, 수명이 향상되며, 역세정 작업 주기가 길어져 유지 보수 비용이 절감되는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도.
도 3은 도 1의 중공사막 모듈을 사용하는 상태를 나타내는 사용 상태도.
도 4는 도 1의 중공사막 모듈에 삼각 형상을 가지는 하우징을 나타내는 사시도.
도 5는 도 1의 중공사막 모듈에 오각 형상을 가지는 하우징을 나타내는 사시도.
도 6은 도 1의 중공사막 모듈의 팔각 형상을 가지는 하우징을 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 중공사막 모듈 110 : 하우징
111 : 여과 공간 112 : 비틀림면
113 : 난류 돌기 120 : 중공사막
130 : 공급관 140 : 배출관
150 : 세정관

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈은 도 1 내지 도 3을 참고하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도이며, 도 3은 도 1의 중공사막 모듈을 사용하는 상태를 나타내는 사용 상태도이다.

도 1 내지도 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈(100)은 하우징(110), 중공사막(120), 공급관(130), 배출관(140), 그리고 세정관(150)을 포함한다. 하우징(110)은 상부면과 하부면이 각각 육각형 형상을 가지고, 상부면과 하부면이 비대칭되도록 서로 다른 각도로 형성되어 있으며, 상부면과 하부면이 비틀림 형태로 연결되어 있다. 하우징(110)의 안쪽에는 중공사막(120)이 배치되어 오염수가 여과되는 여과 공간(111)이 형성되어 있다. 하우징(110)의 안쪽면에는 상부면과 하부면이 비틀림 형태로 휘어져 있는 비틀림면(112)이 형성되어 있다. 여과 공간(111)으로 공급된 오염수는 비틀림면(112)을 따라서 흐르면서 중심 방향으로 흐름이 바뀐다. 흐름이 바뀌는 오염수는 여과되고 있는 오염수와 상호 충돌되면서 불규칙한 흐름이 난류가 발생되고, 난류가 발생된 오염수는 중공사막(120) 전체에 균일하게 퍼지면서 여과됨으로써, 배열된 중공사막(120) 전체를 사용할 수 있음에 따라 중공사막(120)의 수명이 증대되고, 편류가 방지되어 여과 효율이 향상되며, 역세 주기가 길어져 유지 보수 비용이 절감될 수 있다.

여기서, 하우징(110)의 단면적은 육각형 형상을 가지고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 하우징(110)의 단면적은 3개 이상의 각형을 가지고 있는 모든 도형이 포함될 수 있다. 즉, 도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 삼각형, 오각형, 그리고 팔각형 등의 형상으로 상하면이 서로 다른 각도를 가지고, 비틀림 연결되어 있는 하우징(110)이 모두 포함될 수 있다.

중공사막(120)은 하우징(110)의 안쪽에 배치되어 있으며, 여과 공간(111)에 배열되어 오염수를 여과수로 여과시킨다. 중공사막(120)은 중공사로 이루어진 막형태를 가지는 것으로, 통상의 중공사막이 모두 사용될 수 있음에 따라 그 설명을 생략하도록 한다.

공급관(130)은 하우징(110)의 일측면 상부에 연결되어 있으며, 여과 공간(111)에 오염수가 공급되도록 연결되어 있다. 공급관(130)의 일측은 오염수가 발생되는 위치에 연결하고, 타측은 여과 공간(111)과 연통되도록 연결되어 있어 오염수가 여과 공간(111)을 공급될 수 있도록 배치되어 있다.

배출관(140)은 하우징(110)의 일측면 하부에 연결되어 있으며, 여과 공간(111)에서 여과된 여과수가 외부로 배출되도록 연결되어 있다. 공급관(130)으로 공급된 오염수는 여과 공간(111)의 안쪽에서 중공사막(120)에 의해 여과된 상태로 배출관(140)을 통해서 배출된다.

세정관(150)은 하우징(110)의 상부에 연결되어 있으며, 여과 공간(111)에 배치된 중공사막(120)을 역세정하는 세정수를 공급시키도록 연결되어 있다. 세정관(150)은 여과 공간(111)으로 중공사막(120)을 역세정할 수 있도록 세정수를 공급시킨다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈은 도 7을 참고하여 살펴본다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 단면도이다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공사막 모듈은 하우징(110), 중공사막(120), 공급관(130), 배출관(140), 그리고 세정관(150)을 포함한다. 여기서, 중공사막(120), 공급관(130), 배출관(140), 세정관(150)의 구성과 하우징(110)의 일부 구성은 도 1 내지 도 3에 나타낸 중공사막 모듈(100)과 실질적으로 동일함으로써, 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.

하우징(110)의 안쪽면에는 비틀림면(112)에서 여과 공간(111)의 중심방향으로 돌출되어 있는 난류 돌기(113)가 더 구비될 수 있다. 난류 돌기(113)는 공급관(130)에서 공급되는 오염수와 충돌에 의해 난류가 발생된 상태로 중공사막(120)으로 공급시켜 여과할 수 있음에 따라, 난류가 발생효율을 증대시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (4)

1. 중공사막,
   상기 중공사막이 안쪽에 배치되어 있으며, 상기 중공사막이 위치하여 여과되는 여과 공간을 가지고, 일측면과 타측면이 3개 이상의 각형 형상으로 비대칭되도록 서로 다른 각도로 형성되어 있으며, 서로 다른 각도로 형성된 일측 면과 타측 면은 비틀림 형태로 연결되어 안쪽에 비틀림면을 가지는 하우징,
   상기 하우징의 일측에 연결되어 있으며, 여과되는 오염수가 공급되는 공급관, 그리고
   상기 하우징의 타측에 연결되어 있으며, 상기 여과 공간에서 여과된 여과수가 배출되는 배출관을 포함하며,
   상기 오염수는 상기 공급관으로 공급되어 상기 하우징에 안쪽에 형성된 상기 비틀림면을 따라서 난류 흐름이 발생되면서 상기 중공사막으로 여과시킬 수 있는
   중공사막 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 일측면에 연결되어 있으며, 상기 중공사막에 역세정될 수 있도록 세정수가 공급되는 세정관을 더 구비하는 중공사막 모듈.
   
3. 상기 하우징의 안쪽에 돌출되어 있으며, 상기 비틀림면에서 상기 여과 공간의 중심 방향으로 돌출되어 있는 난류 돌기를 더 구비하며,
   상기 난류 돌기는 상기 여과 공간 내부에서 공급되는 상기 오염수와 충돌에 의해 난류가 발생 효과가 증대될 수 있는
   중공사막 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 단면적이 육각형으로 이루어진 중공사막 모듈.
   

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