KR20180025654A - 침지식 분리막 모듈 및 이를 포함하는 수처리 장치 - Google Patents

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안형욱
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Abstract

본 발명은 다수의 중공사들을 포함하는 중공사막; 상기 중공사막의 상단에 연결되는 상부 헤더; 상기 중공사막의 하단에 연결되는 하부 헤더; 및 상기 하부 헤더의 상부에 배치되며, 상하 이동이 가능하도록 형성된 막 오염 방지 패드를 포함하는 침지식 분리막 모듈 및 이를 포함하 는 수처리 장치에 관한 것이다.

Description

침지식 분리막 모듈 및 이를 포함하는 수처리 장치{SUBMERGED MEMBRANE MODULE AND WATER-TREATMENT APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 침지식 분리막 모듈 및 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 분리막 모듈의 하단에 축적되는 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있도록 개발된 침지식 분리막 모듈 및 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것이다.
침지식 수처리 장치는 피처리수에 분리막을 침지시켜 피처리수를 처리하는 장치이다. 종래의 침지식 수처리 장치는, 상부 헤더 및 하부 헤더에 중공사를 포팅하여 시트 형상으로 제조되는 중공사막 번들을 카세트에 장착하고, 이 카세트를 피처리수조에 침지시키는 형태로 이루어지는 것이 일반적이었다. 침지식 수처리 장치의 경우, 피처리수에 포함되어 있는 부유성 고형물이나 유기물 등에 의해 중공사막이 쉽게 오염되기 때문에, 주기적인 세정이 요구된다. 따라서, 종래에는 세정을 위해 공기 방울을 배출하는 에어레이터를 중공사막 번들의 하부에 배치하고, 에어레이터에서 분출되는 공기를 이용해 분리막을 유동시켜 분리막 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 방법으로 세정을 수행하였다.
한편, 침지식 수처리 장치를 오랜 시간 운전할 경우 분리막 하단부에 슬러지와 같은 오염 물질이 누적되는데, 이러한 슬러지는 에어레이션만으로는 쉽게 제거되지 않는다. 이는 에어레이션 시에 분리막의 하단부의 유동 정도가 상대적으로 작기 때문이다. 상기와 같이 슬러지가 축적될 경우, 막의 수명이 단축된다는 문제점이 있다. 종래에는 슬러지 제거를 위해 강한 폭기를 수행하는 방법 등을 사용하였으나, 이러한 방법은 오염 물질 제거 효과가 미미하고, 에너지 사용량 및 운영 비용이 증가한다는 문제가 있다.
따라서, 분리막 하단부에 축적되는 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있는 침지식 분리막 모듈의 개발이 요구되고 있다.
관련 선행기술이 일본공개특허 제2011-110496호에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있는 침지식 분리막 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 침지식 분리막 모듈을 포함하는 수처리 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 다수의 중공사들을 포함하는 중공사막; 상기 중공사막의 상단에 연결되는 상부 헤더; 상기 중공사막의 하단에 연결되는 하부 헤더; 및 상기 하부 헤더의 상부에 배치되며, 상하 이동이 가능하도록 형성된 막 오염 방지 패드를 포함하는 침지식 분리막 모듈을 제공한다.
이때, 상기 막 오염 방지 패드는 상기 중공사막이 관통할 수 있는 홀을 적어도 하나 이상 구비하며, 상기 홀은 하나의 홀에 한 가닥의 중공사가 통과할 수 있는 형태로 형성되거나, 또는 하나의 홀에 평행하게 배열된 다수의 중공사가 통과할 수 있는 형태로 형성될 수 있다.
상기 막 오염 방지 패드는 에어레이션 시에 배출되는 공기에 의해 상부 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 침지식 분리막 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 침지식 수처리 장치를 제공한다.
상기 침지식 수처리 장치는, 상기 분리막 모듈이 거치되는 프레임; 세정 시에 상기 분리막 모듈에 공기를 배출하기 위한 산기 장치; 및 상기 분리막 모듈의 상부 헤더 및 하부 헤더 중 적어도 하나에 연결되는 집수 매니폴더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 침지식 분리막 모듈은 하부 헤더의 상부에 상하 이동이 가능한 막 오염 방지 패드를 포함하며, 상기 막 오염 방지 패드의 상하 이동을 통해, 분리막 하단부에 축적된 슬러지를 탈리시키거나, 에어레이션에 따른 유동이 큰 분리막 중간부로 이동시킴으로써, 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 침지식 분리막 모듈의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 막 오염 분리 패드의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 막 오염 분리 패드의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4는 세정 시에 막 오염 분리 패드의 작동 형태를 설명하기 위한 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 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.
도 1에는 본 발명에 따른 침지식 분리막 모듈의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 침지식 분리막 모듈은 중공사막(10), 상부 헤더(20), 하부 헤더(30) 및 막 오염 방지 패드(40)를 포함한다.
상기 중공사막(10)은 다수의 중공사(12)를 포함하며, 상기 다수의 중공사들이 평행하게 배열된 시트 형상으로 이루어진다. 상기 중공사(12)는 중앙부가 비어있는 섬유이며, 그 재질 및/또는 형태 등은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 중공사막을 형성하는 중공사로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 중공사들이 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 중공사들은 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.
상기 중공사막(10)의 양 말단에는 상부 헤더(20) 및 하부 헤더(30)가 구비된다. 상기 상부 헤더(20) 및/또는 하부 헤더(30)에는 중공사막을 통과하여 정화된 물을 인출하기 위한 집수관(22, 32)이 연결된다.
상기 상부 헤더(20) 및 하부 헤더(30)는 소정의 기계적 강도와 내구성을 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 상부 헤더 및 하부 헤더(20,30)는 폴리염화비닐, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 아크릴 수지, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지, 변성 PPE(Poly Phenylene Ether) 수지 등을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 중공사막(10)은 당해 기술 분야에 잘 알려진 중공사막과 헤더의 고정 방법, 예를 들면, 포팅층을 이용한 고정방법 등을 통해 상기 상부 헤더(20) 및 하부 헤더(30)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 침지막 분리막 모듈은 막 오염 패드(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 막 오염 패드(40)는 분리막 하부에 누적된 슬러지를 제거하기 위한 것으로, 하부 헤더(30)의 상부에 배치되면, 상하 이동이 가능하게 구성된다. 도 2 및 도 3에는 본 발명에 따른 막 오염 패드(40)의 실시예들이 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 막 오염 패드(40)는 상기 중공사막(10)이 관통할 수 있는 적어도 하나 이상의 홀(42a, 42b)을 포함한다. 상기 홀은 중공사막이 막 오염 패드(40)를 관통하여 하부 헤더(30)와 연결될 수 있도록 형성되면 되고, 그 형태가 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 홀(40)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 가닥의 중공사가 하나의 홀을 관통하도록 중공사의 직경보다 큰 직경을 갖는 원형의 형상으로 형성될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 중공사로 이루어진 하나의 중공사막 시트가 하나의 홀을 관통하도록 일 방향으로 연장된 직사각형의 형상으로 형성될 수도 있다.
상기와 같은 막 오염 패드(40)는 상부 방향으로 이동하면서 중공사막(10)의 하단부에 누적된 슬러지를 함께 이동시켜 슬러지를 쉽게 제거할 수 있도록 해준다. 도 4에는 상기 막 오염 방지 패드(40)의 작동 형태가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 막 오염 방지 패드(40)를 상부 방향으로 이동시키면, 중공사막의 하단부 및 중공사들 사이에 누적되어 있던 슬러지들(50)이 막 오염 방지 패드(40)와 함께 이동되게 된다. 이 과정에서 슬러지(50)가 중공사막으로부터 탈리되거나, 세정 시에 상대적으로 유동성이 높은 중공사막의 중간부로 이동하게 되기 때문에, 슬러지를 쉽게 탈리할 수 있게 된다.
한편, 상기 막 오염 패드(40)는 에어레이션 시에 배출되는 공기에 의해 상부 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우 별도의 조작 없이 세정 시에 막 오염 패드가 상승하면서 슬러지를 제거할 수 있게 된다. 또한, 침지식 분리막 모듈을 침지조에서 꺼내어 세정하는 경우에는 사람이 상기 막 오염 패드(40)를 움직여 슬러지를 쉽게 제거하게 할 수도 있다.
상기와 같은 막 오염 패드(40)는 고무나 엘라스토머계 고분자 재료 등의 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명에 따른 침지식 수처리 장치에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 침지식 수처리 장치는 상기 본 발명의 침지식 분리막 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
구체적으로는 본 발명에 따른 침지식 수처리 장치는, 상기 본 발명에 따른 침지식 분리막 모듈, 상기 분리막 모듈이 거치되는 프레임, 산기 장치 및 집수 매니 폴더를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 침지식 분리막 모듈에 대해서는 상술하였으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
상기 프레임은 중공사막 모듈(100)을 거치하기 위한 것으로, 침지식 수처리 장치에서 중공사막 일반적으로 사용되는 프레임들이 사용될 수 있으며, 그 형상이나 재질 등이 특별히 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 산기 장치는 중공사막 세정 시에 공기 방울들을 방출하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에서 사용되는 다양한 산기 장치들이 제한없이 사용될 수 있으며, 그 형상, 배치 위치 및 구성 등이 특별히 한정되지 않는다.
상기 집수 매니폴더는 중공사막 모듈의 상부 헤더 및/또는 하부 헤더의 집수관과 연결되어 처리수를 수집하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에서 사용되는 다양한 집수 매니폴더들이 제한없이 사용될 수 있으며 그 형상, 배치 위치 및 구성 등이 특별히 한정되지 않는다.
10 : 중공사막
20 : 상부 헤더
30 : 하부 헤더
40 : 막 오염 방지 패드
42a, 42b : 홀

Claims (7)

  1. 다수의 중공사들을 포함하는 중공사막;
    상기 중공사막의 상단에 연결되는 상부 헤더;
    상기 중공사막의 하단에 연결되는 하부 헤더; 및
    상기 하부 헤더의 상부에 배치되며, 상하 이동이 가능하도록 형성된 막 오염 방지 패드를 포함하는 침지식 분리막 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 막 오염 방지 패드는 상기 중공사막이 관통할 수 있는 홀을 적어도 하나 이상 구비하는 것인 침지식 분리막 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 홀은 하나의 홀에 한 가닥의 중공사가 통과할 수 있는 형태로 형성되는 것인 침지식 분리막 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홀은 하나의 홀에 평행하게 배열된 다수의 중공사가 통과할 수 있는 형태로 형성되는 것인 침지식 분리막 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 막 오염 방지 패드는 에어레이션 시에 배출되는 공기에 의해 상부 방향으로 이동하는 것인 침지식 분리막 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 침지식 분리막 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 침지식 수처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 침지식 수처리 장치는,
    상기 분리막 모듈이 거치되는 프레임;
    세정 시에 상기 분리막 모듈에 공기를 배출하기 위한 산기 장치;
    상기 분리막 모듈의 상부 헤더 및 하부 헤더 중 적어도 하나에 연결되는 집수 매니폴더를 더 포함하는 침지식 수처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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