KR20180047691A - 패키지화 수처리용 막모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패키지화 수처리용 막모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 패키지화 수처리용 막모듈은, 유체를 정화하기 위한 복수의 중공사막 모듈; 각각의 중공사막 모듈과 연결되며, 상기 복수의 중공사막 모듈을 커버하는 커버부재; 상기 각각의 중공사막 모듈에 구비되며, 미세 기공이 형성된 복수의 중공사막; 상기 각각의 중공사막 모듈에 구비되며, 상기 각각의 중공사막의 양단부에 연결되는 제1 및 제2홀더를 포함하고, 상기 제2홀더에는 유체가 유동할 수 있는 내부유로가 형성되고, 각각의 중공사막에서 여과된 유체는 제2홀더의 내부유로에 집수된다.

Description

패키지화 수처리용 막모듈 {Packaged Membrane Module for Water Treatment}

본 발명의 실시예는 패키지화 수처리용 막모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공사막을 활용하여 오폐수를 처리하는 패키지화 수처리용 막모듈에 관한 것이다.

중공사막은, 무균수 제조, 음용수 제조, 하수종말처리에서의 고도처리, 소규모 합병정화조에서의 고도처리, 산업폐수에서의 부유물질 제거, 중수도 및 고농도 유기성 폐수의 처리, 공업용수 및 수영장 용수의 처리 등과 같은 수처리 분야, 및, 식품, 자동차 및 철강산업 등의 생산공정에서의 공정물질 회수 분야, 등과 같은 다양한 분야에서 분리막의 용도로 널리 사용되고 있다.

중공사막은, 여과설비에 신속하고 용이하게 설치될 수 있도록 하기 위하여, 모듈의 형태로 제공되는 것이 일반적이다. 중공사막 모듈은, 여러가닥 또는 여러 다발의 중공사막과 다양한 형태의 매니폴드로 이루어진다. 매니폴드는 여러가닥 또는 여러 다발의 중공사막을 지지 및 고정하는 기능과, 중공사막의 기공을 통하여 투과된 투과물을 수집하는 기능을 한다.

이러한 중공사막 모듈은 대한민국 공개특허공보 특2000-0050208호 등에 개시되어 있다. 또한, 중공사막 모듈 거치용 프레임에 용이하게 탈착될 수 있는 카트리지형의 중공사막 모듈의 예가 미국특허 US 6,325,928 B1호 등에 개시되어 있다.

중공사막 모듈의 설계에 있어서 주목되어야 할 중요한 해결과제는, 집적성, 장착 및 탈착의 용이성, 세척의 용이성 등이다. 집적성이라 함은, 동일 체적의 설치공간 내에 극대화된 중공사막의 표면적을 제공하는 것을 말한다. 장착 및 탈착의 용이성이라 함은, 중공사막 모듈 거치용 프레임에 중공사막 모듈을 탈부착시키는 데 필요한 번거로운 수작업 단계를 최소화시키는 것을 의미한다. 세척의 용이성이라 함은, 여과설비 운전과정에서 발생한 중공사막 모듈의 막간폐색을 제거하는 과정이 간단하게 이루어지는 것을 의미한다.

한편, 중공사막 모듈을 수용하는 프레임 제작 시 종래에는 스테인리스 스틸(Stainless steel)을 이용하였으나, 무겁고 제작 비용이 높은 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 프레임을 플라스틱을 이용하는 경우도 있지만 기계적 강도가 약해 파손되는 문제가 있다. 또한, 프레임을 하나의 판재로 제작하게 되면 금형 비용이 많이 들며, 기계적 강도 유지를 위해 버팀살을 넣어야 하기도 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 집적성과, 장착 및 탈착의 용이성이 뛰어나고 막간폐색 제거가 용이한 패키지화 수처리용 막모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 중공사막 모듈을 수용하는 프레임이 일정 수준 이상의 강도를 가지며 제작 비용을 절감하는 것이다.

일 측면에 따른 패키지화 수처리용 막모듈은, 유체를 정화하기 위한 복수의 중공사막 모듈; 각각의 중공사막 모듈과 연결되며, 상기 복수의 중공사막 모듈을 커버하는 커버부재; 상기 각각의 중공사막 모듈에 구비되며, 미세 기공이 형성된 복수의 중공사막; 상기 각각의 중공사막 모듈에 구비되며, 상기 각각의 중공사막의 양단부에 연결되는 제1 및 제2홀더를 포함하고, 상기 제2홀더에는 유체가 유동할 수 있는 내부유로가 형성되고, 각각의 중공사막에서 여과된 유체는 제2홀더의 내부유로에 집수된다.

또한, 상기 커버부재에는 내부에 유체가 유동할 수 있는 내부 유로가 형성되고, 상기 제2홀더는 상기 커버부재와 연결되며, 상기 제2홀더에 집수된 유체는 상기 커버부재로 이동할 수 있다.

또한, 상기 패키지화 수처리용 막모듈은 상기 제1홀더에 구비되며, 상기 복수의 중공사막의 일단부를 고정하는 제1몰드; 및 상기 제2홀더에 구비되며, 상기 복수의 중공사막의 타단부를 고정하는 제2몰드를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 패키지화 수처리용 막모듈은 상기 제1홀더에 구비되며, 상기 커버부재에 장착되는 제1연결부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 패키지화 수처리용 막모듈은 상기 제2홀더에 구비되며, 상기 커버부재에 장착되는 제2연결부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2연결부에는 배출구가 형성되고, 상기 제2홀더를 유동하는 유체는 상기 제2연결부의 배출구를 통해 상기 커버부재의 내부유로로 유입될 수 있다.

또한, 상기 커버부재에는 유체가 배출되는 배출부가 구비되고, 상기 커버부재의 내부유로를 유동하는 유체는 상기 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다.

또한, 상기 커버부재는 상하 방향으로 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.

다른 측면에 따른 패키지화 수처리용 막모듈은 유체를 정화하기 위한 다수개의 중공사막을 포함하는 복수의 필터모듈; 상기 복수의 필터모듈이 수용되며, 내부에 유체가 유동할 수 있는 내부유로가 형성된 프레임; 상기 복수의 필터모듈의 하방에 배치되며, 다량의 기포가 배출되는 기포배출구를 구비하는 산기관; 및 상기 프레임에 구비되며, 상기 프레임의 내부유로를 유동하는 유체가 배출되는 배출구를 포함하고, 상기 필터모듈에서 정화된 유체는 상기 프레임의 내부유로로 유입된 후, 상기 프레임의 배출구를 통해 외부로 배출된다.

또한, 상기 수치리 장치는 상기 프레임에 구비되며, 상기 필터모듈의 전후방향의 인출입을 안내하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 패키지화 수처리용 막모듈은 상기 프레임의 상측에 연결되는 인양부재를 더 포함하고, 상기 인양부재에는 인양 크레인이 연결되는 인양고리가 구비될 수 있다.

또한, 상기 패키지화 수처리용 막모듈은 상기 인양부재에 구비되며, 상기 인양부재의 움직임을 가이드하는 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제안되는 실시예에 의하면, 동일 체적의 설치공간 내에 극대화된 중공사막의 표면적을 제공함으로써 오폐수의 정화 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 산기관이 구비됨으로써 중공사막의 막간폐색 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 필터모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 중공사막 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 패키지화 수처리용 막모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4의 프레임의 사시도이다.
도 6은 도 4의 산기관의 사시도이다.
도 7은 도 4의 프레임의 일부 구성을 내타낸 도면이다.
도 8은 도 5의 프레임과 인양부재가 결합한 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8의 인양부재의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필터모듈의 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따라 제조된 다공층이 형성된 중공사막을 전자현미경 700배율로 살펴본 사진이다.
도 12는 본 발명에 따라 친수성 필러를 코팅하여, 기공이 친수성 필러로 메워진 상태의 중공사막을 전자현미경 3000배율로 살펴본 사진이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 사시도이며, 도 2는 도 1의 필터모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 중공사막 모듈의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 필터모듈(1)은 중공사막 모듈(10) 및 상기 중공사막 모듈(10)을 커버하는 커버부재(2)를 포함한다.

상기 중공사막 모듈(10)는 복수개로 이루어질 수 있으며, 상기 커버부재(2)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

상기 필터모듈(1)은 오폐수가 담긴 여과조(미도시) 내부에 설치될 수 있다. 상기 여과조(미도시) 내부로 유입된 오폐수는 상기 필터모듈(1)로 유입되어 정화될 수 있다.

상기 필터모듈(1) 단독으로 여과조에 설치되어 사용될 수 있다. 따라서, 상기 필터모듈(1) 자체를 ‘패키지화 수처리용 막모듈’라 이름할 수 있다. 한편, 상기 필터모듈(1)에 의해 정화된 물을 ‘여과수’라 이름할 수 있으며, 오폐수 및 여과수를 통칭하여 유체라 할 수 있다.

상기 커버부재(2) 내부로 유입된 오폐수는 상기 중공사막 모듈(10)에 의해 오염 물질이 걸러지며, 상기 중공사막 모듈(10)에 의해 정화된 여과수는 상기 커버부재(2) 내부에 형성된 유로로 이동한 후, 상기 커버부재(2)에 구비된 배출구(211)에 의해 외부로 이동할 수 있다.

상기 커버부재(2)는 상하로 개방된 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 커버부재(2)는 프론트 커버(23), 리어 커버(24) 및 사이드 커버(25, 26)를 포함할 수 있다.

상기 프론트 커버(23)에는 핸들(232)이 구비될 수 있다. 사용자는 상기 핸들(232)을 파지하여 상기 필터모듈(1)을 이동시킬 수 있다.

상기 중공사막 모듈(10)의 전방부는 상기 프론트 커버(23)의 내측에 고정되며, 상기 중공사막 모듈(10)의 후방부는 상기 리어 커버(24)의 내측에 고정될 수 있다.

상기 중공사막 모듈(10)은 상기 리어 커버(24)의 내부유로와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 중공사막 모듈(10)에서 정화된 여과수는 상기 리어 커버(24)의 내부유로로 유입될 수 있다.

상기 중공사막 모듈(10)이 복수개로 구비되는 경우, 각각의 중공사막 모듈(10)에서 정화된 여과수는 상기 리어 커버(24)의 내부유로에서 혼합될 수 있다. 즉, 상기 리어 커버(24)는 매니폴드 기능을 갖는다.

상기 필터모듈(10)은 상기 리어 커버(24)에 구비되는 제1배출부(21) 및 제2배출부(22)를 포함할 수 있다. 상기 제1배출부(21) 및 상기 제2배출부(22)는 각각 배출구(211)를 포함할 수 있다. 상기 제1배출부(21)는 상기 필터모듈(1)의 상측에 구비되고, 상기 제2배출부(22)는 상기 필터모듈(1)의 하측에 구비될 수 있다. 또한, 상기 하나의 필터모듈(1)에 두 개의 배출부(21, 22)를 이용하여 정수된 물을 배출할 수 있으므로 통수량을 향상 시킬 수 있다.

상기 리어 커버(24)의 내부유로로 유입된 여과수는 상기 제1배출부(21) 및 상기 제2배출부(22)로 이동한 후 각각의 배출구(211)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 제1배출부(21) 및 상기 제2배출부(22)에는 각각 배출호스가 연결될 수 있다.

상기 중공사막 모듈(10)은 다수의 중공사막(11)과 상기 다수의 중공사막(11)과 연결되는 제1홀더(12) 및 제2홀더(13)를 포함할 수 있다.

상기 중공사막(11)의 표면에는 다수의 미세 기공이 형성된다. 오폐수에 포함된 오염물질은 상기 미세 기공을 통과하지 못하고 걸러지고, 오염물질이 걸러진 여과수가 상기 미세 기공을 통해 상기 중공사막(11)으로 유입될 수 있다.

상기 중공사막(11)의 세부 구성에 관한 사항은 도 11 및 도 12에서 후술한다.

상기 제1홀더(12)와 상기 제2홀더(13)는 서로 동일한 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 제1홀더(12)와 상기 제2홀더(13)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 중공사막(11)의 일단은 상기 제1홀더(12)에 연결되고, 상기 중공사막(11)의 타단은 상기 제2홀더(13)에 연결될 수 있다.

상기 중공사막 모듈(10)은 상기 제1홀더(12)에 구비되는 제1연결부(122, 124)를 포함할 수 있다. 상기 제1연결부(122, 124)는 상기 프론트 커버(23)에 장착될 수 있다.

상기 제1연결부(122, 124)는 상기 제1홀더(12)의 양단에 구비될 수 있다. 다만, 이와 같은 구성으로 제한되는 것은 아니며, 배치 변경이 가능하다.

상기 중공사막 모듈(10)은 제2홀더(13)에 구비되는 제2연결부(132, 134)를 포함할 수 있다. 상기 제2연결부(132, 134)는 상기 리어 커버(24)에 장착될 수 있다.

상기 제2연결부(132, 134)는 상기 제2홀더(13)의 양단에 구비될 수 있다. 다만, 이와 같은 구성으로 제한되는 것은 아니며, 배치 변경이 가능하다.

상기 중공사막(11)의 양단에는 상기 중공사막(11)을 고정하기 위한 제1몰드(113) 및 제2몰드(115)가 구비될 수 있다. 상기 제1몰드(113)는 상기 중공사막(11)의 일단에 고정되고, 상기 제2몰드(115)는 상기 중공사막(11)의 타단에 고정될 수 있다.

이하, 상기 중공사막(11)과 상기 제1몰드(113) 및 상기 제1홀더(12)의 결합방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 상기 중공사막(11)의 일 단부를 상기 제1몰드(113)로 집속한 다음 상기 제1몰드(113)를 상기 제1홀더(12) 내에 고정한다. 다음으로, 접착제를 상기 제1홀더(12)의 내부로 주입하여 경화 시킨다. 구체적으로, 상기 제1홀더(12)에 접착제를 주입하는 것은 상기 제1홀더(12)의 상측에서 접착제를 부어 넣는 방식으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 중공사막(11)의 일 단부가 고정될 수 있다. 이때, 상기 중공사막(11) 다발을 사전에 상기 몰드(113)로 고정한 이후에 접착제로 고정하기 때문에, 접착 이후의 상기 중공사막(11)이 상기 제1홀더(12) 내에 가지런하게 배열되어 고정된다.

상기 중공사막(11)이 가지런하게 집속?정리되지 않고 일부 가닥의 단부가 상기 제1홀더(12)의 내벽에 닿은 상태에서 접착제로 경화되는 경우, 접착제에 의해 고정된 상기 중공사막(11)의 단부가 파손에 취약한 성질(brittle)로 변화될 수 있다. 이 경우, 상기 필터모듈(10) 사용 시 상기 중공사막(11)이 끊어지는 원인이 될 수 있다.

이때, 상기 중공사막(11)의 단부가 상기 제1홀더(12)의 내벽에 닿아있는 경우, 접착제가 상기 중공사막(11)과 상기 제1몰드(113)를 내부 벽면에 접착 시키게 되고 결국 경화되면, 상기 중공사막(11) 중 일부 몇 가닥만 별도로 상기 제1홀더(12) 내부에 굳어버려, 운전도중 에어레이션(aeration) 또는 역세(back washing, 逆洗), 화학세정 등을 하는 과정에서 절단될 수 있다.

상기 중공사막(11)을 접착제로 고정하기 전에 상기 제1몰드(113)로 사전에 집속하면 상술한 것과 같이 상기 중공사막(11)의 단부가 상기 제1홀더(12)의 내벽에 닿아있는 현상 최소화 되며, 상기 중공사막(11)이 가지런하게 배열될 수 있으므로 안정된 정화 성능을 유지 할 수 있다.

상기 제1홀더(12)에 막이 고정(접착)되면 벗겨지거나 에어레이션(aeration)에 의해 절단될 수 있고 이를 방치하기 위해 제1홀더(12) 내부와 몰드 사이에 2차 접착을 하기도 한다. 이때 단사를 최소화 시키기 위해서 연질의 접착제를 사용하며, 막과 제1홀더(12) 내부에 효과적으로 연질 접착제가 스며들도록 하는 특징을 가진다.

또한, 상기 중공사막(11)을 상기 제1몰드(113)에 고정하고, 상기 제1몰드(113)를 상기 제1홀더(12) 내부에 고정함으로써 접착제가 상기 제1홀더(12) 내부 공간에 형성되는 내부유로를 막는 현상을 방지할 수 있다.

상기 제1몰드(113) 및 상기 제1홀더(12)와 마찬가지로, 상기 제2몰드(115)에 상기 중공사막(11)의 타단부가 접착제에 결합된 후 상기 제2홀더(13)에 장착될 수 있다. 상기 제2몰드(115) 및 상기 제2홀더(13)는 상기 제1몰드(113) 및 상기 제1홀더(12)와 실질적으로 동일하며, 상기 중공사막(11)의 타단부의 결합방식은 상기 중공사막(11)의 일단부의 결합방식과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 다수의 중공사막(11)은 상기 제2홀더(13)의 내부유로와 연통된다. 이에 따라, 상기 다수의 중공사막(11)에 의해 정화된 여과수는 상기 제2홀더(13)의 내부유로로 이동할 수 있다.

상기 제1몰드(113)와 상기 제1홀더(12) 사이에는 여과수의 누설을 방지하기 위한 실링 작업이 이루어질 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제2몰드(115)와 상기 제2홀더(13) 사이에도 실링 작업이 이루어질 수 있다.

상기 제2연결부(132, 134)에는 배출구가 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2홀더(13)의 내부유로를 유동하는 여과수는 상기 제2연결부(132, 134)에 형성된 배출구를 통해 배출될 수 있다.

상기 리어 커버(24)에는 상기 제2연결부(132, 134)와 연결되는 유입부(242)가 구비될 수 있다.

상기 제2연결부(132, 134)와 상기 유입부(242) 사이에는 오링(미도시)이 구비됨으로써 상기 제2연결부(132, 134)와 상기 유입부(242) 간의 결합부를 실링할 수 있으며, 상기 중공사막 모듈(10)과 상기 리어 커버(24)를 견고하게 고정할 수 있다.

상기 제2연결부(132, 134)에 형성된 배출구를 통해 배출된 여과수는 상기 유입부(242)를 통해 상기 리어 커버(24)의 내부 유로로 유입된 후 상기 배출부(21, 22)를 통해 배출될 수 있다.

상기 리어 커버(24)에는 상기 중공사막 모듈(10)을 고정하기 위한 돌기핀(244)이 구비될 수 있다. 상기 돌기핀(244)은 상기 중공사막 모듈(10)의 제2홀더(13)에 결합됨으로써 상기 중공사막 모듈(10)을 고정할 수 있다. 즉, 상기 중공사막 모듈(10)은 상기 제2연결부(132, 134)에 의해 지지되는 것이 아니라 상기 제2홀더(13)에 의해 지지되므로, 운전 시 가해지는 압력에 의해 상기 제2연결부(132, 134)가 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

상기 돌기핀(244)은 상기 제2홀드(13)의 적어도 일부를 감싸며, 상기 제2홀더(13)의 상하 방향 길이에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 운전 시 상기 중공사막 모듈(10)의 흔들림이 방지되며, 상기 중공사막 모듈(10)의 파손에 의한 누수가 방지될 수 있다.

상기 중공사막 모듈(10)을 상기 리어 커버(24)에 결합하는 경우, 상기 제2연결부(132, 134)와 상기 유입부(242)가 먼저 결합되고, 다음으로 상기 제2홀더(13)가 상기 돌기핀(244)에 끼워질 수 있다. 이 때, 상기 제2홀더(13)와 상기 돌기핀(244)은 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다.

상기 필터모듈(1)은 상기 중공사막 모듈(10)을 고정하기 위한 고정부재(27)를 더 포함할 수 있다. 상기 고정부재(27)는 상기 제2홀더(13)의 상단부에 결합됨으로써 상기 중공사막 모듈(10)을 고정할 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나 상기 고정부재(27)는 상기 제2홀더(13)의 하단부에도 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 중공사막 모듈(10)이 가혹한 폭기 조건에서도 흔들리지 않도록 지지될 수 있다.

상기 고정부재(27)의 양단부는 상기 사이드 커버(25, 26)에 각각 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 사이드 커버(25, 26) 사이의 간격 유지가 가능한 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 패키지화 수처리용 막모듈의 사시도이고, 도 5는 도 4의 프레임의 사시도이고, 도 6은 도 4의 산기관의 사시도이고, 도 7은 도 4의 프레임의 일부 구성을 내타낸 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 패키지화 수처리용 막모듈(100)는 프레임(30) 및 상기 프레임(30)에 구비되는 필터모듈(1)를 포함한다. 상기 필터모듈(1)은 상기 프레임(30)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

상기 필터모듈(1)은 상기 프레임(30)에 복수개로 구비될 수 있다. 일례로, 상기 복수의 필터모듈(1)은 도시된 것과 같이 상기 프레임(30)에 격자형으로 배치될 수 있다.

본 실시예의 필터모듈(1)은 도 1의 필터모듈(1)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 필터모듈(1)에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 프레임(30)은 중심부에 구비된 중심 프레임(310)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 프레임(30)은 상기 중심 프레임(310)을 기준으로 전후방으로 연장된 형상으로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 프레임(30)은 상기 중심 프레임(310)의 전방에 구비되는 전방 프레임(315)과 상기 중심 프레임(310)의 후방에 구비되는 후방 프레임(317)을 포함할 수 있다.

상기 전방 프레임(315)과 상기 후방 프레임(317)은 상기 중심 프레임(310)을 기준으로 하여 대칭 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 중심 프레임(310)에는 상기 필터모듈(10)에서 배출되는 여과수가 유입되는 유입구(314)가 형성될 수 있다. 상기 유입구(314)는 상기 필터모듈(10)의 제1배출부(21) 및 제2배출부(22)의 배출구(211)와 각각 연결될 수 있다.

상기 유입구(314)는 상기 필터모듈(10)의 배출구(211)의 개수와 대응되는 개수로 구비될 수 있다.

상기 제1배출부(21) 및 상기 제2배출부(22)가 상기 유입구(314)에 연결됨으로써 상기 필터모듈(1)은 상기 중심 프레임(310)에 안정적으로 고정될 수 있다. 즉, 상기 필터모듈(1)는 두 지점을 통해 상기 중심 프레임(310)과 결합할 수 있다.

또한, 상기 제1배출부(21)는 상기 필터모듈(1)의 상측에 구비되고, 상기 제2배출부(22)는 상기 필터모듈(1)의 하측에 구비됨으로써 상기 필터모듈(1)이 안정적으로 고정될 수 있다.

상기 프레임(30)에는 상기 필터모듈(1)에서 정화된 여과수가 배출되는 제1배출구(312) 및 제2배출구(313)가 형성될 수 있다. 상기 각각의 필터모듈(1)에서 정화된 여과수는 상기 프레임(30)의 내부 유로로 유입된 후 상기 제1배출구(312) 또는 상기 제2배출구(313)로 배출될 수 있다.

상기 중심 프레임(310)에는 상기 유입구(314)에서 유입되는 물이 유동하는 배관(314a)이 구비될 수 있다. 상기 배관(314a)은 상기 중심 프레임(310)에 상하 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 배관(314a)은 상기 중심 프레임(310)을 지지하는 기능을 갖는다. 이처럼, 프레임과 배관을 각각 따로 설치하는 대신 상기 배관(314a)이 프레임의 기능을 수행함으로써 배관비가 최소화되고, 시스템의 부피가 작아지며, 운전 시 문제 발생이 최소화 될 수 있다.

상기 제1배출구(312) 및 상기 제2배출구(313)는 도시된 것과 같이 상기 후방 프레임(317)에 구비될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 중심 프레임(310) 또는 상기 전방 프레임(315)에도 구비될 수 있다.

상기 프레임(30)에는 상기 복수의 필터모듈(1)의 인출입을 안내하기 위한 가이드부(302)가 구비될 수 있다.

상기 가이드부(302)는 상기 전방 프레임(315)과 상기 후방 프레임(317)에 각각 구비될 수 있다. 사용자는 상기 필터모듈(1)의 핸들(232)을 이용하여 각각의 필터모듈(1)을 상기 프레임(30)에 개별적으로 인출입할 수 있다.

상기 가이드부(302)에는 상기 필터모듈(1)의 인출입을 용이하게 하기 위한 베어링 등이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드부(302)에는 실린더형 베어링 또는 실린더 튜브 등이 장착될 수 있다. 상기 실린더형 베어링 또는 실린더 튜브는 복수 개로 구비되며 상기 가이드부(302)에 소정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 패키지화 수처리용 막모듈(100)는 상기 프레임(30)에 구비되는 산기관(320)을 더 포함할 수 있다.

상기 산기관(320)은 상기 프레임(30)의 일측에 구비되는 복수의 배관(321, 322, 326, 327)을 포함할 수 있다.

상기 복수의 배관(321, 322, 325, 326)은 상기 프레임(30)의 측면에 배치된 제1배관(321)과, 상기 프레임(30)의 하방에 배치된 제2배관(325)을 포함할 수 있다. 상기 제1배관(321)과 상기 제2배관(325)은 서로 연통되도록 구성될 수 있다.

상기 제1배관(321)에는 공기 유입구(323)가 구비될 수 있다. 따라서, 상기 공기 유입구(323)로 유입된 공기는 상기 제1배관(321)을 거쳐 상기 제2배관(325)으로 유동될 수 있다.

상기 제2배관(325)에는 다수의 기포배출구가 형성된 제1연장부(327)가 구비될 수 있다. 상기 제1연장부(327)는 상기 후방 프레임(317)에 구비된 필터모듈(1)의 연직 하방에 배치될 수 있다. 상기 제1연장부(327)는 복수 개로 구비될 수 있다.

상기 제1연장부(327)는 상기 제2배관(325)과 연통될 수 있다. 따라서, 상기 제2배관(325)으로 유입된 공기는 상기 제1연장부(327)로 이동한 후 상기 제1연장부(327)에 구비된 다수의 기포배출구를 통해 배출될 수 있다.

상기 제1연장부(327)에 구비된 다수의 기포배출구는 상방을 향하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 기포배출구를 통해 배출된 기포는 상기 필터모듈(1) 내부에 구비된 중공사막 모듈(10) 주위의 오폐수를 진동시킬 수 있다.

즉, 상기 기포배출구를 통해 배출된 기포는 상기 중공사막 모듈(10) 주위의 원수를 교란시키는 구동력으로 작용할 수 있다.

상기 중공사막 모듈(10)에 구비된 중공사막(11)은 상기 기포에 의해 진동할 수 있다. 이에 따라, 상기 중공사막(11)의 미세 기공이 고형 입자에 의해 막히는 현상(막간 폐색)이 방지될 수 있다.

상기 제1배관(321), 상기 제2배관(325) 및 상기 제1연장부(327)을 통칭하여 ‘제1산기관’이라 이름할 수 있다.

상기 복수의 배관(321, 322, 325, 326)은 상기 프레임(30)의 측면에 배치된 제3배관(322)과, 상기 프레임(30)의 하방에 배치된 제4배관(326) 및 상기 제4배관(326)에 구비되는 제2연장부(328)를 더 포함할 수 있다.

상기 제3배관(322)과, 상기 제4배관(326) 및 상기 제2연장부(328)를 통칭하여 ‘제2산기관’이라 이름할 수 있다.

상기 제3배관(322)은 상기 제1배관(321)과 동일한 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 제4배관(326)은 상기 제2배관(325)과 동일한 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2연장부(328)는 상기 제1연장부(327)와 동일한 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1산기관과 상기 제2산기관은 서로 대칭 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 제2연장부(328)는 상기 전방 프레임(315)에 구비된 필터모듈(1)의 연직 하방에 배치될 수 있다. 상기 제2연장부(328)는 복수 개로 구비될 수 있다.

상기 패키지화 수처리용 막모듈(100)는 상기 프레임(30)에 구비되며, 후술할 인양부재가 장착되는 장착부(33)를 더 포함할 수 있다. 상기 장착부(33)는 복수개로 구비될 수 있으며, 상기 전방 프레임(315) 및 상기 후방 프레임(317)의 상측에 구비될 수 있다.

이하, 상기 인양부재에 관하여 설명한다.

도 8은 도 5의 프레임과 인양부재가 결합한 모습을 보여주는 도면이고, 도 9는 도 8의 인양부재의 사시도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 패키지화 수처리용 막모듈(100)는 인양부재(40)를 포함할 수 있다. 상기 인양부재(40)는 상기 프레임(30)을 오폐수가 담긴 여과조에 투입하거나, 인양하기 위한 것이다.

상기 인양부재(40)는 상기 프레임(30)의 상측에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 인양부재(40)는 상기 프레임(30)의 장착부(33)에 연결될 수 있다.

상기 인양부재(40)는 본체부(41), 후크부(42) 및 인양고리(43)를 포함할 수 있다.

상기 후크부(42)는 상기 본체부(41)의 양측에 각각 구비될 수 있다. 상기 후크부(42)는 상기 장착부(33)에 연결될 수 있다. 상기 후크부(42)가 상기 장착부(33)에 연결됨으로써 상기 인양부재(40)는 상기 프레임(30)과 결합할 수 있다.

상기 후크부(42)는 도시된 것과 같이 4개로 구비될 수 있으나 이와 같은 사항으로 제한되는 것은 아니다.

상기 인양고리(43)는 상기 본체부(41)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 패키지화 수처리용 막모듈(100) 인양 시, 상기 인양고리(43)에 인양 크레인이 연결될 수 있다.

상기 인양부재(40)는 상기 후크부(42)가 장착되는 축(422)을 포함할 수 있다. 상기 축(422)에는 상기 후크부(42)가 회전 가능하게 장착될 수 있다. 상기 축(422)은 상기 본체부(41)의 양측에 각각 구비될 수 있다.

상기 인양부재(40)는 가이드 롤러(44)를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드 롤러(44)는 상기 패키지화 수처리용 막모듈(100)를 여과조로부터 용이하게 인출하기 위한 것이다.

상기 가이드 롤러(44)는 도시된 것과 같이 상기 본체부(41)의 모서리 부분에 각각 구비될 수 있다. 다만, 상기 가이드 롤러(44)의 위치 및 개수는 도 9에 도시된 것에 한정되지 않는다.

여과조에서 수용된 패키지화 수처리용 막모듈(100) 인양 시, 상기 가이드 롤러(44)는 상기 여과조의 내벽에 맞닿음으로써, 상기 패키지화 수처리용 막모듈(100)와 여과조 내벽 사이의 저항을 감소시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필터모듈에 대하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필터모듈의 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필터모듈(60)은 중공사막 모듈(미도시) 및 커버부재를 포함한다. 본 실시 예의 필터모듈(60)은 앞선 실시 예의 필터모듈(1)과 커버부재에 있어서만 차이가 있고, 중공사막 모듈(미도시)는 앞선 실시 예의 중공사막 모듈(10)(도 2 참조)과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 필터모듈(60)의 커버부재는 프론트 커버(63), 리어 커버(64) 및 사이드 커버(65, 66)를 포함할 수 있다.

상기 프론트 커버(63)에는 중공사막 모듈의 전방부가 고정되고, 상기 리어 커버(64)에는 중공사막 모듈의 후방부가 고정될 수 있다. 상기 리어 커버(64)에는 정화된 여과수가 유동되는 내부유로가 형성될 수 있다.

상기 사이드 커버(65, 66)는 일측에 구비되는 제1사이드 커버(65)와 타측에 구비되는 제2사이드 커버(66)가 구비될 수 있다.

상기 제1사이드 커버(65)에는 상기 필터모듈(60)을 상기 프레임(30)에 인출입하기 용이하도록 하기 위한 슬라이드부(655)가 구비될 수 있다.

상기 슬라이드부(655)는 하방으로 연장되어 형성되며, 상기 가이드부(302)(도 5 참조)와의 접촉 면적을 최소화함으로써 상기 필터모듈(60)과 상기 가이드부(302) 사이의 마찰력을 저감시킬 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 필터모듈(60)을 상기 프레임(30)에 손쉽게 인출입할 수 있다.

한편, 상기 제1사이드 커버(65)는 복수개의 판넬모듈(651)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1사이드 커버(65)는 상기 복수개의 판넬모듈(651)이 서로 상하 방향으로 연결되어 형성될 수 있다.

각각의 판넬모듈(651)에는 다수의 중공부(651a)가 형성될 수 있다. 상기 다수의 중공부(651a)는 상기 각각의 판넬모듈(651)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 각각의 중공부(651a)는 일 방향으로 나란하게 배치되며, 서로 상하 방향으로 병렬로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 각각의 판넬모듈(651)은 하니컴(honeycomb)과 같이 기계적 강도가 우수하고 가벼운 장점이 있다.

상기 제1사이드 커버(65)의 구조상의 특징에 의해 직사광선으로 인한 과열로 상기 중공사막 모듈(10)(도 2 참조)이 건조되거나 추위에 의해 동파되는 현상을 방지할 수 있다.

상기 각각의 판넬모듈(651)에는 서로 상하 방향으로 결합하기 위한 돌기부(651b) 및 홈부(651c)가 구비될 수 있다. 상기 판넬모듈(651)의 홈부(651c)에는 상기 판넬모듈(651)의 하부에 구비된 모듈의 돌기부가 삽입될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 판넬모듈(651)이 서로 상하 방향으로 연결될 수 있다.

상기 복수개의 판넬모듈(651)은 각각 압출 성형에 의해 제작될 수 있다. 따라서,사출 금형 제작비가 필요 없으므로 비용이 절감될 수 있다.

상기 제1사이드 커버(65)와 상기 제2사이드 커버(66)는 실질적으로 동일한 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제2사이드 커버(66)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 도시되지 않았으나, 상기 프론트 커버(63) 및 상기 리어 커버(65)의 적어도 일부분은 상기 사이드 커버(65, 66)와 동일하게 압출 성형 방식으로 제작될 수 있으며, 내부에 다수의 중공부가 형성될 수 있고, 복수개의 판넬모듈이 연결되어 제작될 수 있다. 즉, 상기 커버부재는 압출 성형 방식으로 제작된 다수의 판넬모듈을 연결함으로써 제작될 수 있다.

이하에서는, 상기 중공사막(11)에 대하여 설명한다.

도 11은 본 발명에 따라 제조된 다공층이 형성된 중공사막을 전자현미경 700배율로 살펴본 사진이며, 도 12는 본 발명에 따라 친수성 필러를 코팅하여, 기공이 친수성 필러로 메워진 상태의 중공사막을 전자현미경 3000배율로 살펴본 사진이다.

도 11 및 도 12를 참조하면 본 발명에 따른 중공사막을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 섬유 브레이드 직물, 다수의 기공을 형성하고, 상기 섬유 브레이드 직물 표면에 형성되는 다공층 및 기공을 메우는 친수성 필러로 이루어진다.

먼저 도 11에 도시한 바와 같이 섬유 브레이드 직물은 다수개의 필라멘트로 이루어지며, 폴리에스테르(Polyester), 폴리설폰(polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone), PPS(Polyphenylene sulfide), PAN(Polyethersulfone), 셀룰로오스아세테이트(Cellulose acetate), 폴리프로필렌(Polypropylene), 나일론(Nylon), 폴리에테르아미드(Polyetheramide), 폴리아미드(Polyamide), CF(Carbone fiber), GF(Glass fiber) 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.

도 11에 도시한 상기 섬유 브레이드 직물은 상기 다공층을 형성하는 경우 사용되는 도프용액의 용매에 용해되는 재질로 이루어져, 상기 다공층 형성 시, 섬유 브레이드 직물의 일부가 용해되면서, 상기 다공층과 결합되어 접합력이 향상될 수 있다.

또한 상기 섬유 브레이드 직물의 필라멘트 사이의 공간에는 고분자 물질이 충진된다.

그리고 상기 다공층은 상기 섬유 브레이드 직물의 표면에 형성하는 것이 바람직하고, 1~30 ㎛의 두께를 가지며, 외측면에 1~30㎛ 크기의 다수개의 기공을 형성한다.

이에 따라 상기 다공층은 마이크로 이상의 대공경을 가지므로 반복적으로 세정하면서 사용이 가능하게 되고, 입자 제거 후, 다시 여과액으로 방출되는 현상을 억제할 수 있다는 장점을 가진다.

또한 상기 다공층은 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, Polyvinylidenefluoride), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone), 폴리설폰(polysulfone), 폴리아크릴로나이트릴(Polyacrylonitrile), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드이미드 (Polyamideimide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리스타이렌(Polystyrene), 폴리아릴설폰(Polyarylsulfone), ECTFE(Ethylenechloro-trifluoroethylene) 및 위에서 열거된 고분자의 혼합물 또는 합성고분자 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 도 12에 도시한 바와 같이 상기 다공층의 기공에는 친수성 필러(filler)가 채워져 상기 기공을 메우는데, 상기 친수성 필러(filler)로는 폴리비닐알코올(POLY VINYL ALCOHOL, PVA) 또는 친수성 비닐계 폴리머, 친수성 비닐계 모노머 및 가교제, 기공에 고정 후 하이드로겔 상태가 가능한 천연고분자 중 어느 하나의 재질로 이루어진다.

상기한 구성에 의해 입자의 제거율은 한외여과막(UF)~정밀여과막(MF) 수준이고, 수투과성은 중공사막의 투과상태가 안정화된 이후 종래의 1.5~10배로 증가된다.

이처럼, 본 실시 예에 따른 패키지화 수처리용 막모듈(1, 100)에 의하면, 동일 체적의 설치공간 내에 극대화된 중공사막의 표면적을 제공함으로써 오폐수의 정화 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 하나의 매니폴드(120)에 다수개의 중공사막 모듈(110)이 구비되며, 각각의 중공사막 모듈(110)을 독립적으로 탈부착 할 수 있으므로, 장착 및 탈착의 용이성이 뛰어나다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 필터모듈 2: 커버부재
10: 중공사막 모듈 11: 중공사막
30: 프레임 40: 인양부재
100: 패키지화 수처리용 막모듈

Claims (12)

1. 유체를 정화하기 위한 복수의 중공사막 모듈;
   각각의 중공사막 모듈과 연결되며, 상기 복수의 중공사막 모듈을 커버하는 커버부재;
   상기 각각의 중공사막 모듈에 구비되며, 미세 기공이 형성된 복수의 중공사막; 및
   상기 각각의 중공사막 모듈에 구비되며, 상기 각각의 중공사막의 양단부에 연결되는 제1 및 제2홀더를 포함하고,
   상기 제2홀더에는 유체가 유동할 수 있는 내부유로가 형성되고,
   각각의 중공사막에서 여과된 유체는 제2홀더의 내부유로에 집수되는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버부재에는 내부에 유체가 유동할 수 있는 내부 유로가 형성되고,
   상기 제2홀더는 상기 커버부재와 연결되며,
   상기 제2홀더에 집수된 유체는 상기 커버부재로 이동하는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1홀더에 구비되며, 상기 복수의 중공사막의 일단부를 고정하는 제1몰드; 및
   상기 제2홀더에 구비되며, 상기 복수의 중공사막의 타단부를 고정하는 제2몰드를 더 포함하는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1홀더에 구비되며, 상기 커버부재에 장착되는 제1연결부를 더 포함하는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2홀더에 구비되며, 상기 커버부재에 장착되는 제2연결부를 더 포함하는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2연결부에는 배출구가 형성되고,
   상기 제2홀더를 유동하는 유체는 상기 제2연결부의 배출구를 통해 상기 커버부재의 내부유로로 유입되는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버부재에는 유체가 배출되는 배출부가 구비되고,
   상기 커버부재의 내부유로를 유동하는 유체는 상기 배출부를 통해 외부로 배출되는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버부재는 상하 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버부재는 상하 방향으로 연결되는 다수의 판넬모듈을 포함하고,
   각각의 판넬모듈에는 일 방향으로 나란하게 배치되는 다수의 중공부가 구비되는 패키지화 수처리용 막모듈.
   
10. 유체를 정화하기 위한 다수개의 중공사막을 포함하는 복수의 필터모듈;
    상기 복수의 필터모듈이 수용되며, 내부에 유체가 유동할 수 있는 내부유로가 형성된 프레임;
    상기 복수의 필터모듈의 하방에 배치되며, 다량의 기포가 배출되는 기포배출구를 구비하는 산기관; 및
    상기 프레임에 구비되며, 상기 프레임의 내부유로를 유동하는 유체가 배출되는 배출구를 포함하고,
    상기 필터모듈에서 정화된 유체는 상기 프레임의 내부유로로 유입된 후, 상기 프레임의 배출구를 통해 외부로 배출되는 패키지화 수처리용 막모듈.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레임에 구비되며, 상기 필터모듈의 전후방향의 인출입을 안내하는 가이드부를 더 포함하는 패키지화 수처리용 막모듈.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레임의 상측에 연결되는 인양부재를 더 포함하고,
    상기 인양부재는 인양 크레인이 연결되는 인양고리 및
    상기 인양부재의 움직임을 가이드하는 가이드 롤러를 포함하는 패키지화 수처리용 막모듈.
    

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