KR20170036978A

KR20170036978A - 내오염성이 우수한 분리막 모듈

Info

Publication number: KR20170036978A
Application number: KR1020150135939A
Authority: KR
Inventors: 최경규; 장홍진
Original assignee: 롯데케미칼 주식회사
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-04-04
Also published as: KR101726517B1

Abstract

본 발명은 다수의 중공사막들을 포함하는 중공사막 다발, 상기 중공사막 다발의 상단을 고정하는 제1포팅층, 상기 중공사막 다발의 하단을 고정하는 제2포팅층, 상기 제1포팅층의 외주면을 감싸도록 형성되는 제1포팅캡 및 상기 제2포팅층의 외주면을 감싸도록 형성되는 제2포팅캡을 포함하는 중공사막 번들; 상기 중공사막 번들이 내부에 수용되며, 농축수를 배출하기 위한 유출 포트를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 상단에 배치되고, 여과수가 배출되는 배출구를 포함하는 상부캡; 및 상기 하우징의 하단에 배치되고, 공기 및 처리수 중 적어도 하나가 유입되는 유입구를 포함하는 하부캡을 포함하고, 상기 제1포팅층 및 제2포팅층 중 적어도 하나 이상이 유체의 흐름에 따라 하우징 내에서 상하로 이동가능한 것인 분리막 모듈에 관한 것이다.

Description

내오염성이 우수한 분리막 모듈{MEMBRANE MODULE HAVING A GOOD FOULING RESISTANCE}

본 발명은 수처리용 분리막 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 흐름에 따라 분리막 번들이 상하 방향으로 유동되어 분리막 표면의 오염 물질이 제거됨으로써 내오염성이 향상된 분리막 모듈에 관한 것이다.

종래의 분리막 수처리 공정에서는 분리막의 세척을 위해 역세 시에 공기 방울을 주입하여 분리막을 흔들어 분리막 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 종래의 수처리 분리막의 경우, 분리막 번들이 포팅층에 의해 헤드부에 고정된 상태로 존재하기 때문에 공기 방울에 의해 유동되는 정도가 제한되어 있고, 그로 인해 막 표면의 오염 물질을 제거하기가 쉽지 않았다. 따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 역세 시에 공기방울이나 물의 흐름을 조절하여 세척 효율을 향상시키거나, 보조 장비를 이용하여 분리막 표면의 오염 물질을 제거하는 방법 등이 제안되었다.

한국공개특허 제2011-0083417호에는 중공사막 고정용 엔드캡에 공기가 통과하는 채널을 형성하고. 채널의 면적을 상부 쪽으로 갈수록 작아지게 형성함으로써, 역세시 공기 방울이 지나가는 통로를 좁게 하여 공기방울의 압력을 높이는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 방법의 경우, 분리막 하단부에서는 일정 정도 세척력이 향상되는 효과를 얻을 수 있으나, 분리막 상단부에서는 세척력 향상 효과가 미미하다는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2014-0048748호에는 분리막에 나노 탄소 구조체를 첨가하고, 자외선을 조사함으로써 분리막의 막오염 저항성을 향상시키는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 상기 방법의 경우, 상용화된 분리막에 적용되지 못하고, 나노 탄소 구조체를 함유하는 분리막을 따로 제조하여야 하며, UV 조사를 위한 장치 및 에너지가 추가로 요구된다는 점에서 경제성 및 상용성이 좋지 않다는 문제점이 있다.

따라서, 상용화된 분리막에 적용될 수 있고, 경제적이며, 분리막 전면에 대한 세척 효율을 향상시킬 수 있고, 내오염성이 우수한 수처리 분리막의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 일 목적은 유체의 흐름에 따라 제1포팅층 및/또는 제2포팅층이 상하 방향으로 유동될 수 있도록 구성되어 오염물질의 제거가 용이한 분리막 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하우징으로부터 중공사막 번들을 분리할 수 있도록 구성되어, 중공사막 번들의 내부 상태 확인이 가능하고, 필요한 경우 중공사막 번들을 따로 세척할 수 있는 분리막 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하우징 내벽에 나선형 홈이 구비되고, 포팅캡 표면에 상기 나선형 홈에 대응하는 형상을 갖는 돌기부가 형성되어 있어, 제1포팅층 및/또는 제2포팅층이 상하 방향으로 이동할 때 회전하면서 이동할 수 있도록 함으로써, 세척 효율을 더욱 개선할 수 있는 분리막 번들을 제공하는 것이다.

일 측면에서, 본 발명은, 다수의 중공사막들을 포함하는 중공사막 다발, 상기 중공사막 다발의 상단을 고정하는 제1포팅층, 상기 중공사막 다발의 하단을 고정하는 제2포팅층, 상기 제1포팅층의 외주면을 감싸도록 형성되는 제1포팅캡 및 상기 제2포팅층의 외주면을 감싸도록 형성되는 제2포팅캡을 포함하는 중공사막 번들; 상기 중공사막 번들이 내부에 수용되며, 농축수를 배출하기 위한 유출 포트를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 상단에 배치되고, 여과수가 배출되는 배출구를 포함하는 상부캡; 및 상기 하우징의 하단에 배치되고, 공기 및 처리수 중 적어도 하나가 유입되는 유입구를 포함하는 하부캡을 포함하고, 상기 제1포팅층 및 제2포팅층 중 적어도 하나 이상이 유체의 흐름에 따라 하우징 내에서 상하로 이동가능한 것인 분리막 모듈을 제공한다.

이때, 상기 제1포팅캡 및 제2포팅캡은 수밀성을 갖는 패킹재(packing material)로 이루어지는 것이 바람직하며, 구체적으로는, O-링(O-ring), 플런저(plunger), 또는 러버 벌브(rubber bulb)등으로 구성될 수 있다.

상기 제1포팅층 및/또는 제2포팅층은 여과 시에 상부 방향으로 이동할 수 있으며, 역세 시에 하부 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 상기 분리막 모듈은, 상기 하우징의 내벽에 나선형 홈부를 구비하고, 상기 제1포팅캡 및 제2포팅캡의 표면에 상기 나선형 홈부의 형상에 대응되는 형상의 나선형 돌기부가 구비된 형태일 수 있다. 이 경우, 상기 제1포팅층 및/또는 제2포팅층은 유체의 흐름에 따라 회전하면서 상하로 이동할 수 있다.

또한, 상기 중공사막 번들은 하우징으로부터 분리될 수 있다.

또한, 상기 하우징은 일 측면에 원수를 유입하기 위한 유입 포트를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 분리막 모듈은 유체의 흐름에 따라 제1포팅층 및/또는 제2포팅층이 상하 방향으로 유동될 수 있도록 구성되어 있어, 여과 및 역세 과정에서 오염물질이 분리막 표면에서 쉽게 제거될 수 있어 내오염성이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 분리막 모듈은 중공사막 번들이 하우징에 고정되지 않아 분리가 가능하며, 이에 따라 중공사막 내부 상태 확인이 가능하고, 필요한 경우, 중공사막 번들을 따로 세척할 수 있어 분리막 모듈의 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 분리막 모듈은, 하우징 내벽에 나선형 홈부를 구비하고, 제1포팅캡 및 제2포팅캡에 나선형 돌기부를 구비함으로써, 제1포팅층 및/또는 제2포팅층이 상하 방향으로 이동할 때, 회전이 가능하도록 구성되어 세척 효율을 더욱 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1구현예에 따른 분리막 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 중공사막 번들이 하우징으로부터 분리되는 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2구현예에 따른 분리막 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3구현예에 따른 분리막 모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4구현예에 따른 분리막 모듈의 단면도이다.
도 6은 여과 과정에서 중공사막 번들의 이동 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 역세 과정에서 중공사막 번들의 이동 상태를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.

'상부', '상면', '하부', '하면' 등과 같은 위치 관계는 도면을 기준으로 기재된 것일 뿐, 절대적인 위치 관계를 나타내는 것은 아니다. 즉, 관찰하는 위치에 따라, '상부'와 '하부' 또는 '상면'과 '하면'의 위치가 서로 변경될 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

도 1에는 본 발명의 제1구현예에 따른 분리막 모듈이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 분리막 모듈은, 중공사막 번들(10), 하우징(20), 상부캡(30) 및 하부캡(40)을 포함한다.

상기 중공사막 번들(10)은 중공사막 다발(11), 제1포팅층(13), 제2포팅층(15), 제1포팅캡(17) 및 제2포팅캡(19)을 포함한다.

상기 중공사막 다발(11)은 다수의 중공사막들로 이루어지며, 이때 상기 중공사막은 중앙이 비어있는 섬유 형태의 분리막이다. 상기 중공사막으로는 당해 기술 분야에 알려져 있는 다양한 재질 및/또는 형태의 중공사막들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.

상기 중공사막 다발(11)의 양 말단은 포팅층(13, 15)에 의해 고정된다. 편의상, 중공사막 다발(11)의 상단을 고정하는 포팅층을 제1포팅층(13), 중공사막 다발(11)의 하단을 고정하는 포팅층을 제2포팅층(15)이라 한다. 상기 제1포팅층(13) 및 제2포팅층(15)은 다수의 중공사막들이 균일하게 배열 고정될 수 있도록 하기 위한 것으로, 예를 들면, 상기 제1 및 제2 포팅층은 중공사막 다발의 말단을 우레탄 수지 등과 같은 포팅 재료에 침지시킨 후, 상기 포팅 재료를 경화시켜 포팅층을 형성하고, 상기 포팅층의 말단을 절단하여 중공사막의 말단을 개구시키는 방법으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 발명에 있어서, 상기 제1포팅층(13) 및 제2포팅층(15)은 그 외주면이 포팅캡(17, 19)에 의해 감싸져 있다. 편의상, 제1포팅층(13)에 형성된 포팅캡을 제1포팅캡(17), 제2포팅층(15)에 형성된 포팅캡을 제2포팅캡(19)이라 한다. 상기 제1포팅캡(17) 및 제2포팅캡(19)은 수밀성을 갖는 패킹재(packing material)로 이루어지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 패킹재로는 O-링(O-ring), 플런저(plunger), 러버 벌브(rubber bulb) 등 다양한 형태의 수밀성을 지닌 구조물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

종래의 중공사막을 사용하는 분리막 모듈의 경우, 중공사막 번들을 하우징에 삽입한 후, 액상 접착제 등을 유입시킨 후, 상기 접착제를 경화시켜 분리막 모듈을 하우징에 고정시키는 것이 일반적이었다. 그러나, 본 발명에서는 제1포팅층(13) 및 제2포팅층(15)의 외주면에 제1포팅캡(17) 및 제2포팅캡(19)을 형성함으로써, 수밀성을 확보하면서도, 중공사막 번들(10)이 하우징(20)에 고정되지 않고 상하로 이동될 수 있도록 하였다. 이와 같이 중공사막 번들에 이동성을 부여할 경우, 여과 및 역세 과정에서 중공사막들이 흔들리면서 표면의 오염 물질을 털어낼 수 있어 중공사막을 표면을 깨끗하게 유지할 수 있다.

또한, 상기와 같이 포팅캡(17, 19)을 이용하면, 중공사막 번들(10)이 하우징(20)에 고정되어 있지 않기 때문에, 필요한 경우, 하우징(20)으로부터 중공사막 번들(10)을 분리할 수 있다. 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(20)에서 상부캡(30) 또는 하부캡(40)을 제거한 후, 중공사막 번들(10)을 꺼냄으로써 중공사막 번들(10)을 하우징(20)으로부터 분리할 수 있다. 이와 같이 중공사막 번들(10)이 하우징(20)으로부터 쉽게 분리되기 때문에 중공사막 번들(10)의 막 상태를 확인하기가 용이하다. 또한, 중공사막 번들(10)의 오염이 심하다고 판단되면, 궁공사막 번들(10)만 세척조 등에 넣어 세척할 수 있기 때문에 중공사막의 표면 상태를 보다 양호한 상태로 유지할 수 있으며, 그 결과, 수처리 모듈의 수명도 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 중공사막 번들(10)은 하우징(20) 내에 수용된다. 상기 하우징(20)은 중공사막 번들(10)이 수용될 수 있도록 내부에 중공을 가지며, 상기 중공사막 번들(10)의 길이 방향을 따라 연장된 통 형태이면 되고, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 하우징(20)은 원통형, 사각기둥형, 다각기둥형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

한편, 상기 하우징(20)에는 여과 및 역세 과정에서 발생하는 오염물질을 농축하고 있는 유체(이하, 농축수라 함)를 배출하기 위한 유출 포트(22)를 구비한다. 도 1에는 상기 유출 포트(22)가 하우징(20)의 상단부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 상기 하우징(20)의 상단에는 상부캡(30)이 구비된다. 상기 상부캡(30)은 하우징(20)의 상부 영역을 밀봉하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에 알려져 있는 다양한 상부캡들이 사용될 수 있으며, 그 구성 및 형태 등을 특별히 제한되지 않는다. 상기 상부캡(30)의 상부에는 중공사막을 통해 여과된 여과수를 배출하기 위한 배출구(32)가 구비된다.

한편, 상기 하우징(20)의 하단에는 하부캡(40)이 구비된다. 상기 하부캡(40)은 하우징(20)의 하부 영역을 밀봉하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에 알려져 있는 다양한 하부캡들이 사용될 수 있으며, 그 구성 및 형태 등을 특별히 제한되지 않는다. 상기 하부캡(40)의 하부에는 공기 및/또는 여과하고자 하는 처리수가 유입되는 유입구(42)가 구비된다. 이때, 상기 유입구(42)는 공기를 유입시키기 위한 것일 수도 있고, 처리수와 공기를 한꺼번에 유입시키기 위한 것일 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 제2구현예에 따른 분리막 모듈에 대해 설명한다. 도 3에는 본 발명의 제2구현예에 따른 분리막 모듈이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2구현예에 따른 분리막 모듈은, 하우징(20)에 원수를 유입하기 위한 유입 포트(24)를 더 포함한다. 제2구현예에서와 같이, 하우징(20)에 유입 포트(24)가 추가로 구비될 경우, 원수를 하부캡(40)의 유입구(42)나 하우징의 유입 포트(24)를 통해 유입시킬 수 있다. 따라서, 원수 유입 배관이 측면에 위치하는 장치와 하면에 위치하는 장치에 모두 적용될 수 있기 때문에, 기존 설비에 대한 호환성이 우수하다는 장점이 있다. 상기 유입 포트(24) 구성을 제외한 나머지 구성요소들은 상기 제1구현예에서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.

다음으로, 본 발명의 제3구현예에 따른 분리막 모듈에 대해 설명한다. 도 4에는 본 발명의 제3구현예에 따른 분리막 모듈이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제3구현예에 따른 분리막 모듈은, 하우징(20)의 내벽에 나선형 홈부를 구비하고, 상기 제1포팅캡(17) 및 제2포팅캡(19)의 표면에 상기 나선형 홈부의 형상에 대응되는 형상의 나선형 돌기부를 구비할 수 있다. 하우징(20)의 내벽과 포팅캡(17, 19)에 상기와 같은 나선형 홈부 및 돌기부가 구비될 경우, 수압에 따라 중공사막 번들(10)이 이동할 때, 상기 홈부와 돌기부가 맞물려 회전하면서 상하로 이동하게 되기 때문에, 단순히 상하로 이동할 때보다 중공사막의 유동이 강해져 오염물질을 털어내는 작용이 더 강하게 일어나게 되고, 그 결과 중공사막의 내오염성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 상기 나선형 홈부 및 나선형 돌기부를 제외한 나머지 구성요소들은 상기 제1구현예에서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.

다음으로, 본 발명의 제4구현예에 따른 분리막 모듈에 대해 설명한다. 도 5에는 본 발명의 제4구현예에 따른 분리막 도뮬이 도시되어 있다. 도 1에는 상부캡(30)과 하부캡(40) 모두에 중공사막 번들(10)이 이동할 수 있도록 공간이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 분리막 모듈은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부캡(30)이나 하부캡(40) 중 하나에만 중공사막 번들이 이동할 수 있도록 하는 빈 공간을 형성되고, 나머지 하나에는 빈 공간이 형성되지 않도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 제1포팅층(13)이나 제2포팅층(15)이 빈 공간이 형성되지 않은 상부캡(30) 또는 하부캡(40)의 내부에 고정되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 제1포팅층(13)이나 제2포팅층(15) 중 하나가 상부캡(30) 또는 하부캡(40)에 고정될 경우, 고정되지 않은 포팅층만이 상,하로 이동하고, 고정된 포팅층은 이동하지 않는다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 제4구현예에 따른 분리막 모듈은 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 상부캡(30)에 빈 공간이 형성되고, 제2포팅층(15)이 하부캡(40)에 고정된 형태일 수도 있고, 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 하부캡(40)에 빈 공간이 형성되고, 제1포팅층(13)이 상부캡(30)에 고정된 형태로 형성될 수도 있다. 상기 구성을 제외한 나머지 구성요소들은 상기 제1구현예에서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 분리막 모듈을 이용한 여과 공정 및 역세 공정에서의 오염물질 제거 매카니즘에 대해서 설명한다. 도 6에는 여과 공정 수행시의 중공사막 번들의 이동을 보여주는 도면이 도시되어 있으며, 도 7에는 역세 공정 수행시의 중공사막 번들의 이동을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

먼저, 도 6을 참조하여, 본 발명의 분리막 모듈에서의 여과 공정에 대해 설명한다. 여과 공정이 시작되면, 하부캡(40)의 하단의 유입구(42)를 통해 원수가 유입되고, 유입된 원수의 수압에 의해 중공사막 번들(10)의 제2포팅층(15)이 위로 밀려올라가게 된다. 이 과정에서, 도 6(A)에 도시된 바와 같이 중공사막이 휘어지면서 유동하게 되고, 이러한 유동 과정에서 중공사막의 하부에 달라붙여 있던 오염물질(50)들이 주로 떨어져 나가게 된다. 한편, 유입된 처리수는 중공사막에서 거쳐 여과된 후에 상부캡(30)의 배출구(32)를 통해 빠져나게 된다. 즉, 여과 공정에서는 하우징(20) 내부에서 하단부에서 상단부로 유체가 흘러가게 되며, 이에 따라 하단부에서 상단부 쪽 방향으로 수압이 작용되게 된다. 이 수압에 의해 중공사막 번들(10)의 제1포팅층(13)이 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 밀려올라가게 되고, 이 과정에서 휘어져 있던 중공사막들(11)이 펴지면서 중공사막 상부 측에 유동이 일어나고, 이로 인해 중공사막의 상부 측에 달라붙어 있던 오염 물질이 떨어져 나가게 된다. 한편, 초기 운전 상태가 지나고, 처리수가 지속적으로 유입되는 동안에는 수압의 방향과 수압이 일정하게 유지되므로, 초기 상태를 지나면 중공사막들은 더 이상 유동하지 않고 여과 공정을 수행한다.

한편, 도 6에는 제1포팅층과 제2포팅층이 모두 상하로 이동하는 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1포팅층이나 제2포팅층 중 하나만 상하로 이동할 수도 있다. 예를 들면, 분리막 모듈이 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 제2포팅층(15)이 하부캡(40)에 고정된 형태로 형성되는 경우에는, 원수 유입 시에 제2포팅층(15)은 움직이지 않고, 제1포팅층(13)만 상부캡(30) 내의 빈 공간으로 밀려올라면서 중공사막(11)을 유동시키고, 상기 유동에 의해 오염 물질들이 제거되게 된다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 본 발명의 분리막 모듈에서의 역세 과정에 대해 설명한다. 역세 공정이 시작되면, 상부캡(30)의 상단의 배출부(32)를 통해 세척수가 하우징(20) 내부로 유입되고, 유입된 세척수의 수압에 의해 중공사막 번들(11)의 제1포팅층(13)이 밀려내려가게 된다. 이 과정에서, 도 7(A)에 도시된 바와 같이 중공사막이 휘어지면서 유동하게 되고, 이 과정에서 중공사막 상부 측에 달라붙여 있던 오염물질(50)들이 떨어져 나가게 된다. 세척수가 하우징(20) 내부로 지속적으로 유입됨에 따라 유체가 하우징(20) 내부의 상단부에서 하단부로 흘러가게 되며, 이에 따라 상단부에서 하단부로 수압이 작용하게 된다. 이 수압에 의해 도 7(B)에 도시된 바와 같이 중공사막 번들(10)의 제2포팅층(15)이 하부캡(40)쪽으로 밀려나게 되고, 이 과정에서 휘어져 있던 중공사막들(11)이 펴지면서 유동이 발생하게 된다. 이 유동에 의해 중공사막의 하부 측에 있는 오염물질들이 추가로 떨어져 나가게 된다. 상기와 같은 과정을 거쳐 세척이 완료되면 오염물질들이 포함된 농축수를 유출 포트(24)를 통해 외부로 배출한다.

한편, 도 7에는 제1포팅층과 제2포팅층이 모두 상하로 이동하는 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1포팅층이나 제2포팅층 중 하나만 상하로 이동할 수도 있다. 예를 들면, 분리막 모듈이 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 제1포팅층(13)이 상부캡(30)에 고정된 형태로 형성되는 경우에는, 세척수 유입 시에 제1포팅층(13)은 움직이지 않고, 제2포팅층(15)만 하부캡(40) 내의 빈 공간으로 밀려내려가면서, 중공사막(11)을 유동시키고, 상기 유동에 의해 오염 물질들이 제거되게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 분리막 모듈의 경우, 여과 및 역세 공정에서 중공사막 번들이 상하로 이동하면서 중공사막 표면의 오염 물질을 제거하기 때문에, 막 상태를 깨끗하게 유지할 수 있으며, 특히, 상기 이동 과정에서 중공사막의 상부와 하부가 모두 유동되면서 중공사막의 전 면적에서 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

10 : 중공사막 번들
11 : 중공사막 다발
13: 제1포팅층
15 : 제2포팅층
17 : 제1포팅캡
19 : 제2포팅캡
20 : 하우징
22 : 유출 포트
24 : 유입 포트
30 : 상부캡
32 : 배출구
40 : 하부캡
42 : 유입구

Claims

다수의 중공사막들을 포함하는 중공사막 다발, 상기 중공사막 다발의 상단을 고정하는 제1포팅층, 상기 중공사막 다발의 하단을 고정하는 제2포팅층, 상기 제1포팅층의 외주면을 감싸도록 형성되는 제1포팅캡 및 상기 제2포팅층의 외주면을 감싸도록 형성되는 제2포팅캡을 포함하는 중공사막 번들;
상기 중공사막 번들이 내부에 수용되며, 농축수를 배출하기 위한 유출 포트를 구비하는 하우징;
상기 하우징의 상단에 배치되고, 여과수가 배출되는 배출구를 포함하는 상부캡; 및
상기 하우징의 하단에 배치되고, 공기 및 처리수 중 적어도 하나가 유입되는 유입구를 포함하는 하부캡을 포함하고,
상기 제1포팅층 및 제2포팅층 중 적어도 하나 이상이 유체의 흐름에 따라 하우징 내에서 상하로 이동가능한 것인 분리막 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1포팅캡 및 제2포팅캡은 수밀성을 갖는 패킹재(packing material)로 이루어지는 것인 분리막 모듈.
제2항에 있어서,
상기 패킹재는 O-링(O-ring), 플런저(plunger) 또는 러버 벌브(rubber bulb)인 분리막 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1포팅층 및 제2포팅층 중 적어도 하나 이상이 여과 시에 상부 방향으로 이동하는 것인 분리막 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1포팅층 및 제2포팅층 중 적어도 하나 이상이 역세 시에 하부 방향으로 이동하는 것인 분리막 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 내벽에 나선형 홈부가 구비되고,
상기 제1포팅캡 및 제2포팅캡의 표면에 상기 나선형 홈부의 형상에 대응되는 형상의 나선형 돌기부가 형성된 분리막 모듈.
제6항에 있어서,
상기 제1포팅층 및 제2포팅층 중 적어도 하나 이상이 유체의 흐름에 따라 회전하면서 상하로 이동가능한 것인 분리막 모듈.
제1항에 있어서,
상기 중공사막 번들은 하우징으로부터 분리가능한 것인 분리막 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 일 측면에 원수 유입이 가능한 유입 포트를 더 포함하는 것인 분리막 모듈.