KR20120078204A - Submerged hollow fiber membrane module and submerged filtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 침지형 중공사막 모듈 및 그를 포함하는 침지 여과 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수처리장 및 정수처리장의 오폐수 여과 등에 사용되는 침지형 중공사막 모듈 및 그를 포함하는 침지 여과 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an immersion type hollow fiber membrane module and an immersion filtration device comprising the same, and more particularly, to an immersion type hollow fiber membrane module and immersion filtration device including the same used for filtration of waste water in sewage treatment plants and water treatment plants.
중공사막 모듈(hollow fiber membrane module)은 표면에 무수히 많은 작은 기공이 뚫려 있고 가운데 공간이 비어 있는 가는 섬유인 중공사(hollow fiber)를 분리막으로 이용하는 여과 처리 장치로서, 여러 가지 물질이 혼합되어 있는 다성분 액체로부터 기공 크기 보다 큰 물질을 배제하고, 기공 크기 보다 작은 특정 물질만을 선택적으로 통과시켜 효과적으로 회수하는 장치이다. 이와 같은 중공사막 모듈은 무균수, 음용수 제조 등의 한외여과나 정밀여과분야에서 널리 이용되어 왔으며, 최근 하수처리장에서의 2차, 3차 처리나, 정화조에 있어서의 고액 분리 등에도 다양하게 적용되고 있다. Hollow fiber membrane module is a filtration treatment device that uses hollow fiber, which is a thin fiber with a large number of small pores on its surface, and has a hollow space in its middle, and is mixed with various materials. It is an apparatus that effectively removes material larger than pore size from component liquid and selectively passes only specific material smaller than pore size. Such hollow fiber membrane modules have been widely used in the field of ultrafiltration and precision filtration such as sterile water and drinking water production, and have recently been applied in various ways such as secondary and tertiary treatment in sewage treatment plants and solid-liquid separation in septic tanks. have.
상기 중공사막 모듈을 이용하는 여과법은 폭기조에 중공사막이 적용되는 방식에 따라서 외부 순환 방식 및 모듈 침지 방식으로 구분된다. 이 같은 침지형 막 여과법에서 사용되는 막 모듈은 일반적으로 침지형 여과막 모듈이라 불리고 있으며, 중공사 막모듈 또는 평막 모듈이다. 여기서 중공사 막 모듈은 외경 및 내경이 모두 수 밀리미터 정도인 중공사 막을 다수 집합시켜 양단을 고정시킨 것으로, 중공사 막의 내부를 감압하여 그 외측에서 내측으로 피처리액을 통과시킴으로써 피처리액을 여과처리할 수 있도록 구성되어 있다. The filtration method using the hollow fiber membrane module is divided into an external circulation method and a module immersion method according to the method in which the hollow fiber membrane is applied to the aeration tank. The membrane module used in such a submerged membrane filtration method is generally called a submerged filtration membrane module, and is a hollow fiber membrane module or a flat membrane module. In this case, the hollow fiber membrane module fixes a plurality of hollow fiber membranes having both outer diameters and inner diameters of about several millimeters and fixes both ends thereof. The pressure of the hollow fiber membrane is reduced and the liquid to be treated is passed through from outside to the inside. It is configured to be processed.
그러나 여과 공정에서 침지형 중공사막 모듈의 내부에서 상향류가 생기면 집수관의 상단부 부근에 수류의 체류가 생기고 그 결과 상단부 및 그 부근의 중공사막에 현탁 물질이 농축, 퇴적되어 그 부분의 중공사막이 폐색됨에 따라서 유효 막 면적이 감소된다. 유효 막 면적의 감소는 여과 수량의 감소, 여과 차압의 상승 및 유속의 저하를 초래하여 여과 처리 시스템의 전체적인 여과 효율성에 악영향을 미친다. 또한 이와 같이 중공사막에 농축, 퇴적된 현탁 물질은 세척시 박리하기가 어려워 세척 코스트를 상승시키는 원인으로 작용하게 되어 여과 처리 시스템의 운전 비용을 상승시킨다.
However, if an upflow occurs inside the submerged hollow fiber membrane module in the filtration process, water currents are retained near the upper end of the collection pipe, and as a result, suspended solids are concentrated and deposited on the upper end and the hollow fiber membrane near the top, and the hollow fiber membrane at that part is blocked. As a result, the effective membrane area is reduced. Reduction of the effective membrane area leads to a decrease in the amount of filtration, an increase in the filtration differential pressure, and a decrease in the flow rate, which adversely affects the overall filtration efficiency of the filtration treatment system. In addition, the suspended solids concentrated and deposited on the hollow fiber membranes are difficult to peel off during washing, thereby increasing the washing cost, thereby increasing the operating cost of the filtration system.
본 발명은 상술한 본 발명이 속하는 기술 분야의 한계를 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고농도의 현탁액 내에서의 중공사막 여과를 계속하는 경우에도 중공사막의 막면에 부착물이 퇴적되기 어렵고, 투수 성능의 저하 없이 여과 운전을 장기간 계속할 수가 있는 침지형 중공사막 모듈 및 그를 포함하는 침지 여과 장치를 제공하는 것이다.
The present invention is to overcome the above limitations of the technical field to which the present invention belongs, an object of the present invention is difficult to deposit deposits on the membrane surface of the hollow fiber membrane even when filtration of the hollow fiber membrane in a high concentration suspension, The present invention provides an immersion hollow fiber membrane module and an immersion filtration device including the same capable of continuing a filtration operation for a long time without degrading performance.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 모듈의 중앙에 원뿔 형태의 중앙 돌기를 구비하는 복수의 침지형 중공사막이 하우징에 접착 고정된 침지형 중공사막 모듈에 관한 것이다. One aspect of the present invention for achieving the above object relates to an immersion hollow fiber membrane module in which a plurality of immersion hollow fiber membranes having a conical central projection at the center of the module are adhesively fixed to the housing.
상기 침지형 중공사막 모듈은 소정 간격으로 평행하게 위치한 상부 헤더 및 하부 헤더; 상기 상부 헤더와 하부 헤더 사이에서 수직방향으로 배열되는 중공사막; 및 상기 침지형 중공사막 모듈의 상부 헤더 중앙에 원뿔 모양으로 돌출되도록 형성된 중앙돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지형 중공사막 모듈에 관한 것이다. The submerged hollow fiber membrane module may include an upper header and a lower header positioned in parallel at predetermined intervals; A hollow fiber membrane arranged vertically between the upper header and the lower header; And a central protrusion formed so as to protrude in a conical shape in the center of the upper header of the immersion hollow fiber membrane module.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 침지형 중공사막 모듈이 침지 수조 중에 설치된 침지 여과 장에 관한 것이다.
Another aspect of the present invention for achieving the above object relates to an immersion filtration field in which an immersion hollow fiber membrane module is installed in an immersion tank.
본 발명에 의한 침지형 중공사막 모듈에 의하면, 상향류의 흐름을 변경하여 상향류가 집수부 상단부에 체류하는 시간을 단축시키고 중공사막과 엘리먼트 (element)와 같은 막면의 현탁 물질의 농축, 퇴적을 효과적으로 막을 수 있어 여과 효율이 향상된다. 또한 막간 유로 폐색을 효과적으로 방지하고, 장기간에 걸쳐 고플럭스를 얻을 수 있으며 농축, 퇴적된 현탁 물질의 세척 시 세척 비용을 절감하여 침지형 중공사막 모듈을 적용한 정수 또는 오폐수 처리장의 유지 및 보수 비용을 감소시킬 수 있다.
According to the immersion hollow fiber membrane module according to the present invention, by changing the flow of the upflow to shorten the time for the upflow to stay in the upper end of the collecting portion, effectively concentrating and depositing suspended solids on the membrane surface such as hollow fiber membrane and element Can be prevented and the filtration efficiency is improved. In addition, it effectively prevents interlude flow passages, obtains high flux over a long period of time, and reduces cleaning costs when washing concentrated and deposited suspension materials, thereby reducing the maintenance and repair costs of purified water or wastewater treatment plants using immersion hollow fiber membrane modules. Can be.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 침지형 중공사막 모듈의 개략 사시도이다.
도 2는 도 1의 침지형 중공사막 모듈의 중앙돌기 부분의 부분확대도이다. 1 is a schematic perspective view of an immersion hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of a central projection portion of the immersion hollow fiber membrane module of FIG. 1.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 구현예들에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known general functions or configurations will be omitted.
본 발명의 일 구현예의 침지형 중공사막 모듈은 침지형 중공사막 모듈의 상부 중앙에 원뿔 모양의 돌기를 구비하고, 이러한 중앙 돌기에 의해서 여과 공정시 모듈 내부에서 생긴 상향류의 흐름을 변경하여 모듈 상부 유속 저하에 의한 오염물 클로깅(clogging)을 방지하도록 한다. 또한 모듈 역세척 및 에어 스크러빙(air scrubbing) 시에도 물 또는 압축성 기체가 중공사막 내부로부터 외부로 흐를 경우에 모듈 상단부와 맞닿는 부분 뿐만 아니라 모듈 상부의 넓은 부위에 걸쳐 외부(계외)로 흐름이 생기기 때문에 중공사막의 표면에 부착하고 있던 현탁 물질을 중공사막의 표면으로부터 효과적으로 제거할 수 있다. The submerged hollow fiber membrane module of one embodiment of the present invention has a conical protrusion at the upper center of the submerged hollow fiber membrane module, and by changing the flow of upflow generated in the module during the filtration process by such a central protrusion, the module upper flow rate decreases. To prevent clogging of contaminants. In addition, when water or compressible gas flows from the inside of the hollow fiber membrane to the outside during module backwashing and air scrubbing, the flow occurs outside (outside) not only in contact with the upper end of the module but also in a large area of the upper part of the module. The suspended matter adhering to the surface of the hollow fiber membrane can be effectively removed from the surface of the hollow fiber membrane.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 침지형 중공사막 모듈의 외형을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에서 제시하는 침지형 중공사막 모듈은 중공사막(30)에 유입되는 공기를 주입하는 하부 헤더(20)와 중공사막(30)에 연결되는 상부 헤더(10) 사이에 중공사막(30)이 수직방향으로 장착되고, 상기 중공사막의 상부 헤더(10)의 내측에 원뿔 모양의 중앙돌기(60)가 장착된다. 상기 상부 헤더(10)와 상기 하부 헤더(20)는 중공사막을 수용하는 하우징을 구성하고, 복수의 침지형 중공사막이 시트 형상으로 다발지어지고, 상기 중공사막 다발은 포팅재에 의해서 상기 하우징에 접착 고정된다. Figure 1 schematically shows the external appearance of the immersion hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the immersed hollow fiber membrane module proposed in the present invention is a hollow between the
본 발명의 침지형 중공사막 모듈에 있어서는 그 상부 헤더(10) 안쪽으로 모듈의 중앙에 원뿔형 중앙 돌기(60)를 구비하는 것이 중요하다. 도 2는 도 1에 의한 침지형 중공사막 모듈의 내부에 형성되는 중앙돌기의 부분확대도이다. In the submerged hollow fiber membrane module of the present invention, it is important to provide a conical
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 의한 침지형 중공사막 모듈의 중앙돌기(60)는 모듈의 상부 중앙에 상기 상부 헤더(10)와 연결되어 내측으로 설치되고, 원뿔형으로 구성된다. 상기 중앙 돌기(60)는 모듈 내부의 상향류의 흐름을 화살표 방향으로 변경하기에 적합한 임의의 형태로 구성될 수 있다. 중앙 돌기(60)는 상향류의 흐름을 막 모듈의 외측으로 유도하기 용이하고, 중공사막의 막 표면에 퇴적한 퇴적물이 세정에 의해 박리, 배출되기 쉽도록 중앙 돌기(60)의 근원부로부터 선단을 향하여 폭이 감소되어 가는 원뿔 형상이 바람직하다.Referring to Figure 2, the
상기 중앙 돌기(60)는 상기 하우징과 각각이 서로 다른 소재일 수도 있지만, 밀착성 등을 고려하면 동일한 소재를 이용하는 것이 바람직하고, 또한 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 하우징 및 중앙 돌기는 기계적 강도 및 내구성을 갖는 재료로 형성될 수 있는데, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 아크릴 수지, ABS 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 등을 사용할 수 있다. The
중앙 돌기 (60)의 폭은 특별히 한정되지 않지만, 30 mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 중앙 돌기 (60)의 폭을 30 mm 이상으로 함으로써 중공사막 모듈 제조 시에 있어서의 중앙 돌기 (60)의 형상이 안정되고 모듈 하부 헤더의 원수 유입공과 같은 폭으로 한정되어야 중공사막 다발이 모듈 케이스 내에 안정되게 위치할 수 있기 때문이다.Although the width | variety of the
중앙 돌기 (60)의 높이는 특별히 한정되지 않지만, 여과 공정시 모듈 내부에서 형성되는 상향류의 흐름을 외측면으로 변경하여 상부 유속 저하를 방지하는 효과를 얻기 위해서는 침지형 중공사막의 상부에 퇴적하는 오염물층 보다도 충분히 높은 것이 바람직하다. 이러한 오염물층의 높이는, 피처리수의 수질에 따라서 다르지만, 특히, 비교적 피처리수 중의 입자 농도가 높은 하배수 용도에 있어서는, 중앙 돌기 (60)의 높이를 1mm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3mm 이상이다. The height of the
상기 침지형 중공사막(30)의 소재는 특별히 한정되지 않으며, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-4메틸펜텐, 셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스, 폴리불화비닐리덴, 폴리에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이들의 복합 소재 등을 들 수 있다.The material of the immersion
한편, 상기 중공사막(30)은 섬유간의 평균 거리를 0.01 mm 내지 50 mm 로 하는 것이 바람직하나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 중공사막이 가능한 조밀하게 배열되도록 해야 하지만, 이를 만족시키기 위해 막간 간격을 0.01 mm 이하로 지나치게 좁히면 분리막 사이로 원수 및 공기의 유동이 어렵기 때문에 막간 폐색이 유발되기 쉽다. 또한, 50mm 이상으로 막간간격을 넓히면 모듈의 분리막 충진밀도가 떨어져 수처리 능력이 저하된다. On the other hand, the
상기 하부 헤더(20) 내에는 공기 주입부(미도시)가 형성되는데, 공기 주입부에는 주입되는 공기의 양을 균일하게 하도록 공기 주입을 제어하는 복수개의 관통 구멍이 형성될 수 있다. An air injection unit (not shown) is formed in the
상기 중공사막의 상부 헤더(10)와 하부 헤더(20) 사이에는 상기 중공사막(30)을 감싸는 기울어진 슬릿 형태의 개구부를 구비한 격막(40)이 설치될 수 있고, 상기 격막(40)은 상부에 큰 상부개구부(50)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 큰 상부 개구부(50)를 형성하는 경우, 하부에서 주입된 공기가 상단에서 외부로 빠져나가기가 쉬워 공기의 흐름 제어가 용이해진다.Between the
본 발명의 다른 양상은 본 발명의 침지형 중공사막 모듈을 포함하는 침지 여과 장치에 관한 것이다. 본 발명의 침지형 중공사막 모듈을 피처리수 중에 침지하고, 상기 침지형 중공사막의 중공부를 감압함으로써, 상기 중공부로부터 여과수를 얻을 수 있다. 본 발명의 침지형 중공사막 모듈에 있어서는 모듈 상부 중앙에 원뿔 모양의 중앙 돌기(60)를 구비하는 것이 중요하다. 이러한 중앙 돌기를 통해서 여과 공정시 모듈 내부에서 생긴 상향류의 흐름을 변경하여 모듈 상부 유속 저하에 의한 오염물 클로깅을 효과적으로 예방할 수 있다.Another aspect of the invention relates to an immersion filtration device comprising the immersion hollow fiber membrane module of the present invention. By immersing the immersion hollow fiber membrane module of the present invention in the water to be treated and depressurizing the hollow portion of the immersion hollow fiber membrane, filtered water can be obtained from the hollow portion. In the submerged hollow fiber membrane module of the present invention, it is important to provide a conical
본 발명의 침지형 중공사막 모듈을 침지 여과 장치에 설치하여 침지 여과를 실시할 때에는, 이 침지형 중공사막 모듈의 하부에 공기 확산 장치를 설치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 침지 여과에 의해 막면 근방에서 농축된 현탁 물질을 에어 스크러빙으로 모듈 밖으로 배출하기 쉬워진다.When immersion filtration is performed by immersing the immersion hollow fiber membrane module of the present invention in an immersion filtration device, it is preferable to provide an air diffusion device under the immersion hollow fiber membrane module. This makes it easy to discharge the suspended substance concentrated in the vicinity of the module surface by air scrubbing out of the module by immersion filtration.
본 발명의 다양한 구현예의 침지 여과 장치는 다양한 침지 여과 방식에 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 침지 여과 장치는 침지 가압 여과에 사용하는 것도 가능하지만 오탁성이 높은 액체를 대상으로 하는 침지 흡인 여과도 유리하게 적용할 수 있다. 본 발명은 특히 상하수도 처리 용도나 산업 배수 처리 용도에 바람직하게 이용될 수 있다. Dipping filtration apparatus of various embodiments of the present invention can be applied to various immersion filtration methods. For example, the immersion filtration apparatus can be used for immersion pressure filtration, but immersion suction filtration for liquids having high fouling properties can also be advantageously applied. The present invention can be preferably used particularly for water and sewage treatment applications or industrial wastewater treatment applications.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예에 기초하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것으로 본 발명이 상기의 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형을 포함하는 모든 것들은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above has been described in detail based on the specific embodiments of the present invention, these are merely exemplary and the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains should be described. Various modifications and variations will be possible from the. Therefore, the protection scope of the present invention should not be limited to the above embodiments, and not only the claims to be described later but all of them including equivalent or equivalent modifications to the claims are interpreted as belonging to the protection scope of the present invention. Should be.
10: 상부 헤더 20: 하부 헤더
30: 중공사막 40 : 격막
41: 중앙돌기 50 : 상부개구부10: upper header 20: lower header
30: hollow fiber membrane 40: diaphragm
41: center projection 50: upper opening
Claims (6)
An immersion hollow fiber membrane module, wherein a plurality of immersion hollow fiber membranes having a conical central protrusion in the center of the module are adhesively fixed to a housing.
소정 간격으로 평행하게 위치한 상부 헤더 및 하부 헤더;
상기 상부 헤더와 하부 헤더 사이에 수직 방향으로 배열되는 중공사막; 및
상기 침지형 중공사막 모듈의 상부 중앙에 원뿔 모양으로 돌출되도록 형성된 중앙돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 침지형 중공사막 모듈.
The method of claim 1, wherein the immersion hollow fiber membrane module
An upper header and a lower header positioned in parallel at predetermined intervals;
A hollow fiber membrane arranged in a vertical direction between the upper header and the lower header; And
Immersion hollow fiber membrane module comprising a central protrusion formed so as to protrude in a conical shape in the upper center of the immersion hollow fiber membrane module.
The immersion hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the central protrusion has a height of 1 mm or more.
The immersion type hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the central protrusion has a width of 30 mm or more.
The immersion hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the central protrusion is formed integrally with the upper header portion.
Priority Applications (1)
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| KR1020100140430A KR20120078204A (en) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Submerged hollow fiber membrane module and submerged filtering apparatus |
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2010
- 2010-12-31 KR KR1020100140430A patent/KR20120078204A/en not_active Application Discontinuation
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