KR20130065456A - 중공사막 모듈 및 수처리 장치 - Google Patents

중공사막 모듈 및 수처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 중공사막 모듈은 복수 개의 중공사막으로 이루어진 중공사막 다발, 상기 중공사막 다발 상단부에 연결되는 상부헤더, 상기 중공사막 다발 하단부의 하측으로 공기방울을 공급하는 산기부를 포함하되, 상기 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적이 상기 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적보다 넓음에 그 특징이 있다.

Description

중공사막 모듈 및 수처리 장치{HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE AND APPARATUS FOR PURIFYING WATER}
본 발명은 중공사막 모듈 및 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공사막의 세정 효율이 우수한 중공사막 모듈 및 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것이다.
분리막(membrane)을 이용하여 원하는 물질을 통과시키고 원하지 않는 물질을 제거하는 공정 또는 반대로 원하지 않는 물질을 통과시키고 원하는 물질을 분리회수하는 공정을 막분리 공정이라고 한다. 상기 분리막은 통상 정밀여과(microfiltration)막, 한외여과(ultrafiltration)막, 나노여과(nanofiltration)막, 역삼투(reverse osmosis)막 등으로 나뉘며, 분리막 모듈 형태에 따라 관형(tubular), 평판형, 나권형(spiral wound), 중공사형 등으로 나눌 수 있다.
중공사형(막)은 분리막 충진밀도가 높아 모듈의 부피를 줄일 수 있고 설치비용을 절감할 수 있는 장점이 있고 에너지 소모량이 적은 장점이 있어 널리 사용되고 있으며, 최근에는 하/폐수 처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업폐수에서의 부유 물질(SS: Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과, 및 수영장 물의 여과 등으로 그 응용 범위가 확대되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수처리 장치의 일부 구성 단면도이다. 도시된 것과 같이, 종래기술에 따른 수처리 장치는 집수부를 포함하는 상부헤더(10)와 하부헤더(20)를 포함하며 하부헤더의 아래쪽 측면에 산기관(30)이 존재하는 것이 일반적이다.
그러나, 종래의 중공사막 모듈 및 수처리 장치는 상부헤더(10)와 하부헤더(20)의 면적이 동일하고, 하부헤더(20)의 하측면으로 산기관(30)을 위치시키게 되어 있다. 이러한 구성은 산기관(30)을 위치시키기 위해 중공사막 모듈 간을 일정 간격(D) 만큼 이격시켜야 하므로 수처리 장치의 설치면적이 증가하는 문제점이 있다.
산기관(30)에서 방출되는 공기방울은 중공사막과 중공사막 사이의 공간을 통해 상측으로 이동하면서 중공사막 표면에 퇴적된 슬러지 케이크(sludge cake)와 같은 오염물을 제거하게 되는데, 통상 공기방울의 크기(직경)가 클수록 세정효율이 뛰어나다. 그런데, 중공사막(중공사막 다발)과 중공사막(중공사막 다발) 간의 간격이 좁아 보다 큰 공기방울을 통과시킬 수 없고, 산기관(30)이 하부헤더(20)의 정하단이 아닌 하측면에 위치하기 때문에 공기방울의 유로(화살표)가 중공사막 다발의 외부에서 내부로 유입되는 형태를 취하고 있어 오염물 제거에 비효율적인 문제점이 있다.
본 발명의 하나의 목적은 중공사막 다발 안쪽부분으로 산기하는 경우, 중공사막 모듈의 설치면적을 증가시키지 않으면서 중공사막 표면에 형성되는 오염물의 세정 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 중공사막 모듈 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 중공사막 모듈에 관한 것이다. 상기 중공사막 모듈은 복수 개의 중공사막으로 이루어진 중공사막 다발;, 상기 중공사막 다발 상단부에 연결되는 상부헤더, 상기 중공사막 다발 하단부의 하측으로 공기방울을 공급하는 산기부를 포함하되, 상기 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적이 상기 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적보다 넓음에 그 특징이 있다.
구체적으로, 상기 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적에 대한 상기 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적의 비율이 1초과 3이하일 수 있다.
상기 중공사막 다발은 복수 개의 중공사막 시트를 배열한 중공사막 시트 다발일 수 있다.
상기 중공사막 시트 다발의 하단부는 상기 중공사막 시트가 지그재그로 배열될 수 있다.
상기 중공사막 시트 다발 하단부의 이웃하는 중공사막 시트 사이의 내각이 1도 ~ 30도일 수 있다.
상기 중공사막의 상단부는 개방되어 있으며, 상기 중공사막의 하단부는 폐쇄될 수 있다.
상기 중공사막 다발 하단부를 고정하는 하부 고정틀을 더 포함할 수 있다.
상기 하부 고정틀은 상기 중공사막 다발을 구성하는 중공사막 소단위체가 삽입되는 소단위체 삽입홈과 공기방울의 통로가 되는 관통공을 포함할 수 있다.
상기 하부 고정틀은 중공사막 다발 고정홈이 존재하며, 상기 중공사막 다발 고정홈은 하나의 중공사막이 수용되는 중공사막 고정홈이 서로 이격되어 존재할 수 있다.
상기 하부 고정틀은 일체형으로 이루어질 수 있다.
상기 하부 고정틀은 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스터 수지, 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지 또는 고무를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 산기부는 상기 중공사막 모듈의 하측에 위치하여 공기방울을 분사하는 산기관 및 상기 중공사막 다발 하단부를 감싸는 산기박스를 포함할 수 있다.
상기 산기부는 상기 중공사막 다발 하단부를 감싸며 폐쇄된 구조의 산기박스와 상기 산기박스의 일면에 존재하는 공기유입구를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 수처리 장치에 관한 것이다. 상기 수처리 장치는 전술한 중공사막 모듈을 포함한다.
본 발명의 중공사막 모듈 및 수처리 장치는 중공사막 다발의 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적을 중공사막 다발의 상단부에 의해 구획되는 면적보다 크게 함으로써, 중공사막 다발 안쪽부분으로 산기하는 경우, 중공사막 모듈의 설치면적을 증가시키지 않으면서도 중공사막 표면에 형성되는 오염물의 세정 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수처리 장치의 일부 구성 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막 모듈의 일부 구성 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 중공사막 다발의 상단부와 하단부의 다양한 실시형태를 나타낸 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 중공사막 다발 하단부를 고정하는 하부 고정틀(200)의 다양한 실시형태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막 시트 다발의 하단부 고정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 하부 고정틀의 다른 구체예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 수처리 장치의 일부 구성 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 구체예에 따른 수처리 장치의 일부 구성 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 본 발명에서 '중공사막'은 하나의 중공사막을, '소단위체' 또는 '중공사막 소단위체'는 상기 중공사막이 시트, 관 형태 등으로 묶인 구조물을, '중공사막 다발'은 상기 중공사막 또는 소단위체가 하나 이상 복합되어 있는 구조물을 지칭하는 의미로 사용하도록 한다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막 모듈의 일부 구성 단면도이다. 도시된 것과 같이, 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막 모듈은 상부헤더(100), 중공사막 다발(108) 및 산기박스(114)를 포함하는 산기부 등을 포함할 수 있으며, 중공사막 다발(108) 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적이 중공사막 다발(108) 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적보다 넓음에 그 특징이 있다.
중공사막 다발(108)은 복수 개의 중공사막으로 이루어질 수 있으며, 상기 중공사막은 시트 형태, 관(튜브) 형태 등의 소단위체(108a, 108b, 108c, 108d, 108e)로 묶인 후 다시 상기 소단위체(108a, 108b, 108c, 108d, 108e)가 하나 이상 배열되어 중공사막 다발(108)을 구성할 수 있다. 도 2에 도시된 소단위체(108a, 108b, 108c, 108d, 108e)의 갯수는 일례에 불과하며 하나 이상의 소단위체로 구성될 수 있다.
상기 중공사막의 소재에 제한은 없다. 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리불화에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오르에틸렌 또는 폴리에테르케톤 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리프로필렌(PP), 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
중공사막 다발(108)의 상단부에는 상부헤더(100)가 존재하며, 상부헤더(100)에는 집수관(102)이 연결되어 중공사막을 통과하여 정화된 물을 흡입펌프(도시하지 않음)를 통해 인출할 수 있다. 상부헤더(100)는 소정 기계적 강도와 내구성을 갖는 재질로 형성할 수 있으며 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 폴리염화비닐, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 아크릴 수지, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지, 변성 PPE(Poly Phenylene Ether) 수지 등을 사용할 수 있다.
도 2에는 집수관(102)이 상부헤더(100)의 측면에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 측면에 위치할 필요는 없으며, 상부헤더(100)의 상부면에 존재할 수도 있고, 측면에 존재할 수도 있고, 상부면과 측면 모두에 존재할 수도 있다.
중공사막 다발(108)의 하단부는 하단부에서는 집수기능을 수행하지 않고 상단부에서만 집수기능을 수행할 수 있으며, 이에 따라 하단부의 하부헤더가 생략될 수 있다.
도 2에 도시하지 않았으나, 각각의 중공사막을 소정 거리만큼 이격시키는 중공사막 스페이서가 존재할 수 있으며, 중공사막으로 이루어진 중공사막 소단위체를 다시 소정 거리만큼 이격시키는 소단위체 스페이서가 존재할 수 있다. 상기 중공사막 스페이서는 중공사막 소단위체 내에 존재하는 복수 개의 중공사막의 거리를 일정하기 유지시켜 주며, 공기방울, 물 등에 의해 중공사막 소단위체가 요동치지 않도록 하는 역할을 할 수 있다. 소단위체 스페이서도 상기와 같은 기능을 수행할 수 있다. 상기 스페이서는 핫멜트 접착제를 이용할 수 있다. 일례로 중공사막 시트 제조시, 중공사막을 일렬로 배열한 후 핫멜트 접착제인 에틸렌-초산비닐 수지(EVA)를 도포하고, 이형성이 있는 프레서로 압착하여 형성할 수 있다.
중공사막 다발의 상단부는 포팅(potting)된 포팅부(104)가 존재할 수 있다. 포팅부(104)는 중공사막 소단위체별로 형성될 수도 있고, 중공사막 소단위체가 모아진 중공사막 다발(108)의 상단부를 일체로 포팅한 형태일 수도 있다. 포팅부(104)의 재질 및 형성방법에 제한이 있는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리우레탄 또는 에폭시 고무를 포함하는 접착제를 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 중공사막 다발의 상단부에는 상부 고정틀(106)이 존재할 수 있다. 상기 상부 고정틀(106)은 중공사막 다발의 상단부를 고정하는 역할을 할 수 있으며, 전술한 포팅부(104)가 이러한 고정틀(106)의 역할을 수행할 수도 있다. 이 경우 상기 상부 고정틀(106)은 존재하지 않을 수 있다.
중공사막 다발의 하단부에는 하부 고정틀(110)이 존재할 수 있다. 하부 고정틀(110)은 중공사막(중공사막 소단위체)을 고정, 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 하부 고정틀(110)에는 관통공(112)이 존재할 수 있다. 산기부에서 유입된 공기는 상기 관통공(112)을 통해 상측으로 이동하면서 중공사막 표면의 오염물질을 제거할 수 있다.
상기 하부 고정틀(110)의 재질에 제한이 있은 것은 아니다. 예를 들어, 금속, 플라스틱, 고무 또는 세라믹 중 어느 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 상기 고무로는 니트릴 부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber), 실리콘 고무(Silicone Rubber), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene Rubber), 우레탄 고무(Urethane Rubber), 스티렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber) 또는 불소 고무(Fluoro Rubber) 등을 들 수 있다. 또 다른 구체예로서, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스터 수지 또는 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지 등을 이용한 성형품일 수 있다.
상기 하부 고정틀(110)은 일체형으로 이루어질 수도 있고 일체형이 아닐 수도 있다. 본 발명에서 일체형이라 함은 서로 다른 부재(부품)을 부착, 접착 또는 융착하여 형성된 것이 아니라 하나의 재질로 이루어지며 몰딩, 사출 등을 통해 상기 한번에 제조한 것을 의미한다.
산기부는 산기박스(114)를 포함할 수 있다. 산기박스(114)는 중공사막 다발(108)의 하단부를 감싸는 폐쇄된 구조일 수 있으며, 블로워(도시하지 않음)를 통해 분출된 공기가 외부로 분출되지 않도록 하는 역할을 수행할 수 있다. 산기박스(114)의 하면 또는 측면에는 공기유입구(116)가 존재할 수 있다. 도시된 것과 달리, 상기 산기부는 산기관(도시하지 않음)을 포함할 수 있으며, 산기관을 포함하는 경우 상기 산기박스(114)는 하부면이 개방된 구조일 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 중공사막 다발의 상단부와 하단부의 다양한 실시형태를 나타낸 평면도이다.
도 3a를 참조하면, 중공사막 다발(108)을 구성하는 소단위체는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)일 수 있으며, 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AB)이 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AT)보다 큰 것이 바람직하다.
즉, 중공사막 다발 상단부와 중공사막 다발 하단부 모두 상기 중공사막 시트가 일렬로 배열되되, 중공사막 다발 상단부의 중공사막 시트간 거리(DT)가 중공사막 다발 하단부의 중공사막 시트간 거리(DB)보다 작은 것이 바람직하다.
구체적으로, 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AT)에 대한 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AB)의 비율(AB/AT)이 1초과 3이하인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 1.1 이상 1.5 이하인 것이 보다 유효할 수 있다. 상기 범위에서 중공사막에 가해지는 스트레스를 높이지 않고 우수한 세정효과를 얻을 수 있다.
도 3b를 참조하면, 중공사막 다발(108)을 구성하는 소단위체는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)일 수 있으며, 중공사막 다발 상단부는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 일렬로 배열되되, 중공사막 다발 하단부는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 지그재그로 배열된 형태일 수 있다. 이 경우에도, 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AB)이 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AT)보다 큰 것이 바람직하며 전술한 수치범위를 가질 수 있다.
도 3c를 참조하면, 중공사막 다발(108)을 구성하는 소단위체는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)일 수 있으며, 중공사막 다발 상단부와 하단부 모두 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 지그재그로 배열된 형태일 수 있다. 이 경우에도, 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AB)이 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AT)보다 큰 것이 바람직하며 전술한 수치범위를 가질 수 있다.
한편, 중공사막 다발 상단부의 이웃하는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 이루는 내각(α)보다 중공사막 다발 하단부의 이웃하는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 이루는 내각(β)이 더 클 수 있다. 구체적으로, 중공사막 다발 하단부의 이웃하는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 이루는 내각(β)은 1도 내지 30도, 바람직하게는 1도 내지 20도, 보다 바람직하게는 2도 내지 10도일 수 있다. 상기 각도 범위 내에서 중공사막 사이로 지나가는 공기방울의 크기가 기존의 형태보다 커져 세정효과가 커지고 유체 흐름성도 좋아져 하단부 슬러지들이 쌓이는 문제도 줄일 수 있다. 아울러, 중공사막 다발 상단부의 이웃하는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 이루는 내각(α)은 서로 같을 수도 서로 다를 수도 있다. 중공사막 다발 하단부의 이웃하는 중공사막 시트(108a, 108b, …, , 108j)가 이루는 내각(β)도 마찬가지로 같을 수도 서로 다를 수도 있다. 또한 각을 이루는 중공사막 시트를 1장 이상 (예: 2~10장)이 겹쳐진 상태로 일정한 각을 이룰 수도 있다.
도 3d를 참조하면, 중공사막 다발(108)을 구성하는 소단위체는 중공사막 관(108a, 108b, …)일 수 있으며, 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AB)이 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AT)보다 큰 것이 바람직하며 전술한 수치범위를 가질 수 있다. 이를 위해 중공사막 다발 상단부의 이웃하는 중공사막 관(108a, 108b, …) 사이의 거리(DT)보다 중공사막 다발 하단부의 이웃하는 중공사막 관(108a, 108b, …) 사이의 거리(DB)를 더 크게 할 수 있다.
도시된 도면은 상기 중공사막 관(108a, 108b, …)의 단면이 원형인 경우이나 원형 외에 타원형, 삼각형, 사각형 등의 다각형일 수도 있고, 무정형일 수도 있으며, 다양한 형태가 복합된 형태일 수도 있다.
전술한 예는 일례에 불과하며, 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AB)이 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적(AT)보다 큰 다양한 실시형태가 가능하다. 이와 같이 함으로써 보다 큰 공기방울이 중공사막 다발 하단부를 통과할 수 있도록 하여 세정효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 중공사막을 중력에 나란한 방향이 아닌 중력에 약간 기울어진 방향으로 배치함으로써 중력에 의해 보조적인 세정효과도 얻을 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 중공사막 다발 하단부를 고정하는 하부 고정틀(200)의 다양한 실시형태를 나타낸 것이다. 도시된 하부 고정틀(200)은 소단위체가 중공사막 시트인 경우이며, 상기 중공사막 시트를 고정하는 고정틀에 관한 것이다.
도 4a에 도시된 것과 같이, 중공사막 시트 다발의 하단부가 삽입되는 수용홈(202)은 중공사막 시트별로 하나의 수용홈(202a, 202b, 202c, 202d, 202e, 202f)을 형성할 수 있다. 즉, 도면부호 202a로 표시된 수용홈은 하나의 홈을 이루며 여기에 하나의 중공사막 시트의 하단부가 수용될 수 있고, 도면부호 202b로 표시된 수용홈은 하나의 홈을 이루며 여기에 다른 하나의 중공사막 시트가 수용될 수 있으며, 나머지 수용홈도 마찬가지이다.
도 4b에 도시된 것과 같이, 중공사막 시트 다발의 하단부가 삽입되는 수용홈(204)은 중공사막별로 하나의 수용홈(204a, 204b, 204c, …)을 형성할 수 있다. 즉, 도면부호 204a로 표시된 수용홈에는 하나의 중공사막이 수용될 수 있으며, 도면부호 204b로 표시된 수용홈은 204a의 수용홈과 이격된 위치에 존재하고 다른 하나의 중공사막이 수용될 수 있으며, 나머지 수용홈도 마찬가지이다.
이와 같은 하부 고정틀(200)은 중공사막 시트 다발의 하단부를 몰딩하여 형성할 수 있다. 즉, 고정틀(200)을 형성하기 위한 금형에 중공사막 시트 다발을 삽입하고 플라스틱 수지 등을 주입하고 몰딩하여 형성할 수 있다. 상기 플라스틱 수지는 열경화성 수지, 광경화성 수지, 열가소성 수지 등을 이용할 수 있다. 구체적으로, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 불포화폴리에스터 수지 등의 액상수지를 주입하고 경화시켜 성형할 수 있다.
도 4c에 도시된 것과 같이, 중공사막 시트 다발의 하단부가 삽입되는 수용홈(206)은 중공사막별로 하나의 수용홈(206a, 206b, 206c, …)을 형성할 수 있으며, 이웃한 중공사막을 이격시키기 위한 중공사막 이격부(208)와 이웃한 중공사막 시트를 이격시기기 위한 중공사막 시트 이격부(210)가 존재할 수 있다.
상기 중공사막 이격부(208)와 중공사막 시트 이격부(210)는 하부 고정틀(200)을 구성하는 다른 부위의 재질과 동일한 재질로 이루질 수도 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 강성이 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하나 연성이 있는 재질로 이루어질 수도 있다. 즉, 금속, 플라스틱 또는 세라믹 중 어느 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막 시트 다발의 하단부 고정을 설명하기 위한 사시도이다.
일례로서, 하부 고정틀(200)은 지그재그 형태로 이루어질 수 있으며, 하부 고정틀(200)에 존재하는 수용홈에 중공사막 다발(108)을 구성하는 중공사막 시트의 하단부가 삽입되도록 할 수 있다. 도면부호 108'는 하나의 중공사막을 나타낸 것이다. 상기 고정틀(200)의 재질에 제한이 있은 것은 아니다. 예를 들어, 금속, 플라스틱, 고무 또는 세라믹 중 어느 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 상기 고무로는 니트릴 부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber), 실리콘 고무(Silicone Rubber), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene Rubber), 우레탄 고무(Urethane Rubber), 스티렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber) 또는 불소 고무(Fluoro Rubber) 등을 들 수 있다. 또 다른 구체예로서, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스터 수지 또는 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지 등을 이용한 성형품일 수 있다.
상기 하부 고정틀(200)은 일체형으로 이루어질 수도 있고 일체형이 아닐 수도 있다. 여기서, 일체형이라 함은 서로 다른 부재(부품)을 부착, 접착 또는 융착하여 형성된 것이 아니라 하나의 재질로 이루어지며 몰딩, 사출 등을 통해 상기 고정틀을 한번에 제조한 것을 의미한다.
도 6은 하부 고정틀의 다른 구체예를 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 하부 고정틀(300)은 관형의 중공사막 소단위체가 삽입되어 고정되는 중공사막 소단위체 삽입홈(302)과 관통공(304)이 존재할 수 있다. 상기 관통공(304)를 통해 중공사막 다발의 하측의 산기부로부터 유입된 공기가 상측으로 이동하여 중공사막 표면에 존재하는 오염물질을 제거할 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 수처리 장치의 일부 구성 단면도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 한 구체예에 따른 수처리 장치는 하나 이상의 상부헤더(100), 중공사막 다발(108), 하부 고정틀(110) 및 산기부 등을 포함할 수 있다.
중공사막 다발(108)에 대해서는 전술하였으므로 그 자세한 설명을 생략하도록 한다.
산기부는 산기박스(114)와 공기 유입구(116) 등을 포함할 수 있다. 공기 유입구(116)는 블로워(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 블로워가 공기를 중공사막 다발 하단부의 하측으로 보내주게 된다. 산기박스(114)는 블로잉된 공기가 외부로 퍼져나가지 않도록 중공사막 모듈의 하단부를 감싸며 폐쇄된 구조로 제작될 수 있다.
산기부는 중공사막 모듈의 일부로 제작되어 카트리지 형태로 제품화될 수도 있고, 산기부를 제외한 중공사막 모듈만 카트리지 형태로 제품화될 수도 있다. 즉, 중공사막 모듈은 산기부를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 상기 수처리 장치는 MBR(Membrane Bioreactor) 장치, 산업용 오폐수 처리 장치, 공정수 재이용 장치 등에 이용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 구체예에 따른 수처리 장치의 일부 구성 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 수처리 장치는 하나 이상의 상부헤더(100), 중공사막 다발(108), 하부 고정틀(110) 및 산기부 등을 포함할 수 있다. 이하에서, 중공사막 다발(108) 등 전술한 부분과 중복되는 사항에 대해서는 그 자세한 설명을 생략하도록 한다.
산기부는 산기박스(114)와 산기관(120) 등을 포함할 수 있다. 산기관(120)은 블로워(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 블로워가 공기를 중공사막 다발 하단부의 하측으로 보내주게 된다. 산기관(120)을 통해 방출된 공기는 공기방울을 형성하고 관통공(112)을 통해 상측으로 이동하여 중공사막 표면의 오염물질을 제거할 수 있다. 산기박스(114)는 블로잉된 공기가 외부로 퍼져나가지 않도록 중공사막 모듈의 하단부를 감싸는 형태로 제작될 수 있는데, 상기 산기박스(114)의 하부면의 전체 또는 일부가 개방된 형태일 수 있다. 물론 하부면이 개방되지 않을 형태일 수도 있다.
산기부는 중공사막 모듈의 일부로 제작되어 카트리지 형태로 제품화될 수도 있고, 산기부를 제외한 중공사막 모듈만 카트리지 형태로 제품화될 수도 있다. 즉, 중공사막 모듈은 산기부를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 상기 수처리 장치는 MBR(Membrane Bioreactor) 장치, 산업용 오폐수 처리 장치, 공정수 재이용 장치 등에 이용할 수 있다.
100 : 상부헤더 102 : 집수관
108 : 중공사막 다발 110, 200, 300 : 하부 고정틀
112, 304 : 관통공 114 : 산기박스
116 : 공기 유입구 120 : 산기관
202, 204, 206 : 수용홈 208 : 중공사막 이격부
210 : 중공사막 시트 이격부

Claims (14)

  1. 복수 개의 중공사막으로 이루어진 중공사막 다발;
    상기 중공사막 다발 상단부에 연결되는 상부헤더;
    상기 중공사막 다발 하단부의 하측으로 공기방울을 공급하는 산기부를 포함하되,
    상기 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적이 상기 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적보다 넓은 중공사막 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중공사막 다발 상단부에 의해 구획되는 영역의 면적에 대한 상기 중공사막 다발 하단부에 의해 구획되는 영역의 면적의 비율이 1초과 3이하인 중공사막 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중공사막 다발은 복수 개의 중공사막 시트를 배열한 중공사막 시트 다발인 중공사막 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중공사막 시트 다발의 하단부는 상기 중공사막 시트가 지그재그로 배열된 중공사막 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 상기 중공사막 시트 다발 하단부의 이웃하는 중공사막 시트 사이의 내각이 1도 ~ 30도인 중공사막 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중공사막의 상단부는 개방되어 있으며, 상기 중공사막의 하단부는 폐쇄되어 있는 중공사막 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중공사막 다발 하단부를 고정하는 하부 고정틀을 더 포함하는 중공사막 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하부 고정틀은 상기 중공사막 다발을 구성하는 중공사막 소단위체가 삽입되는 소단위체 삽입홈과 공기방울의 통로가 되는 관통공을 포함하는 중공사막 모듈.
  9. 제7항에 있어서, 상기 하부 고정틀은 중공사막 다발 고정홈이 존재하며, 상기 중공사막 다발 고정홈은 하나의 중공사막이 수용되는 중공사막 고정홈이 서로 이격되어 존재하는 중공사막 모듈.
  10. 제7항에 있어서, 상기 하부 고정틀은 일체형으로 이루어진 중공사막 모듈.
  11. 제7항에 있어서, 상기 하부 고정틀은 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스터 수지, 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지 또는 고무를 포함하는 재질로 이루어진 중공사막 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 산기부는 상기 중공사막 모듈의 하측에 위치하여 공기방울을 분사하는 산기관 및 상기 중공사막 다발 하단부를 감싸는 산기박스를 포함하는 수처리 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 산기부는 상기 중공사막 다발 하단부를 감싸며 폐쇄된 구조의 산기박스와 상기 산기박스의 일면에 존재하는 공기유입구를 포함하는 중공사막 모듈.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 중공사막 모듈을 포함하는 수처리 장치.


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