KR20180098982A - 막 증류 모듈 블록 및 이를 포함하는 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 수처리 방법 중 분리막을 이용하는 막 증류 방법에서 모듈과 스키드 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입부를 통하여 원수가 유입되고 분리막 내경을 통해 모듈 밖으로 원수가 유출되며 분리막 외경으로 증기가 유출되어 증기부(여과부)를 통하여 여과수를 여과할 수 있는 분리막 모듈과 유입부, 유출부, 여과부를 연결하는 배관헤더를 포함하며 처리 공정 및 스키드 배관 구조를 단순화하고 모듈을 콤팩트하게 구성함으로써 이동식 컨테이너에 실장 가능한 막 증류 모듈 스키드 구조에 관한 것이다. 본원 발명에 따르면 배관 구조 및 모듈 집적을 콤팩트하게 구성함에 따라 컨테이너에 실장 가능하면서도 대용량 처리가 가능하며 부지 절감, 건설비용 절감 및 유지관리비용 등을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 처음 설치된 현장에 국한되는 것이 아니라 컨테이너 형태를 이용하였기에 해외 또는 국내의 필요한 곳에 손쉽게 이동 설치할 수 있는 이점이 있다.

Description

막 증류 모듈 블록 및 이를 포함하는 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드{Membrane distillation module block and container-type membrane distillation module skid comprising the same}
본원 발명은 수처리 방법 중 분리막을 이용하는 막 증류 방법에서 모듈과 스키드 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입부를 통하여 원수가 유입되고 분리막 내경을 통해 모듈 밖으로 원수가 유출되며 분리막 외경으로 증기가 유출되어 증기 여과부여과부를 통하여 여과수를 여과할 수 있는 분리막 모듈과 유입부, 유출부, 여과부를 연결하는 배관 헤더를 포함하며 스키드 배관 구조를 단순화하고 모듈을 콤팩트하게 구성함으로써 이동식 컨테이너에 실장 가능한 막 증류 모듈 스키드 구조에 관한 것이다.
해수 담수화 기술은 지구상에 무한정 존재하는 해수를 갈수의 영향 없이 담수화하여 물 부족에 대처할 수 있는 유일한 방법이므로 절대적으로 담수 자원이 부족한 국가에서는 유일한 대안으로서 기술개발의 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 통상적으로, 해수담수화 공정으로서, 증발법, 결정법, 역삼투법, 전기투석법, 막 증류법 등이 주로 사용되고 있다. 여기서, 주로 사용되고 있는 역삼투 방식은 전처리 후 고압펌프를 이용하여 유입수에 삼투압 이상의 압력을 가하여 담수를 얻어내는 공정으로서, 소비동력이 크고 부유입자 및 유기물에 의해 쉽게 막이 오염된다는 단점이 있다.
막 증류(Membrane Distillation: MD) 공정은 열을 이용하는 해수담수화 기술과 분리막을 이용한 해수담수화 기술을 결합함으로써 각각의 단점을 보완한 기술이다. 이러한 막 증류 공정은 열에 의한 상변화와 분리막 기술을 결합한 기술로서, 분리막으로는 물에 젖지 않는 소수성 다공성 막으로 사용되며 재질로는 일반적으로 PE, PP, PVDF, PTFE와 같은 소수성 고분자 분리막으로 온도차에 의한 증기압을 구동력으로 사용하는 공정이다. 이러한 막 증류 공정은 60∼80℃ 사이의 뜨거운 해수 또는 오염수와 상온의 유입수 사이에 발생하는 증기압의 차이를 구동력으로 하여 소수성 분리막을 증기가 투과하여 담수를 얻어내는 공정으로서, 이때, 해수 또는 오염수를 끓는점 이상으로 열을 가해야 하지만, 전처리가 필요하지 않고 운전할 수 있기 때문에 부지면적을 줄일 수 있고, 기존의 다른 해수담수화 공정들에 비해 낮은 에너지로 운전된다. 또한, 소수성 분리막을 이용하기 때문에 유기물질과 부유입자에 의한 막오염 현상이 적게 발생한다는 장점이 있다.
이러한 막 증류 공정으로서, 가열된 유입 용액이 항상 분리막과 접촉하고 있지만, 투과측에 흐르는 유체 흐름의 형태는 투과측의 구성에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다. 구체적으로, 냉각수가 분리막에 직접 접촉하여 흐르는 방식인 직접 접촉 막 증류법(Direct Contact Membrane Distillation: DCMD), 분리막과 냉각판(Cold-plate) 사이에 공기층(air gap)이 존재하는 방식인 공기 간극 막 증류법(Air Gap Membrane Distillation: AGMD), 투과측에 진공압력을 인가하여 처리수를 얻는 방식인 진공 막 증류법(Vacuum Membrane Distillation: VMD), 분리막과 냉각판(Cold-plate) 사이에 동반 기체(Sweep Gas)가 흐르는 방식인 동반 기체식 막 증류법(Sweep Gas Membrane Distillation: SGMD)으로 분류된다.
막 증류법은 위와 같이 다양한 형태로 운전이 가능하며 각각 운전의 경우에 따라 물질전달 계수 및 열전달의 효율이 다르게 나타나고, 공정의 경쟁력 강화를 위해 공정을 간략화하여 막 증류 설비 건설비용과 설치비용, 부지면적, 유지관리비용 등을 절감하기 위한 노력이 필요하나 배관구성의 복잡성 및 막 증류 공정의 실증화가 미비하여 대용량의 막 증류 설비를 이동식 컨테이너에 실장 할 수 있는 스키드는 현재까지 개발되지 못하고 있는 실정이다.
미국 공개특허 US2011-0049049A 한국 공개특허 제2015-0136029호
본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 오염 원수 또는 해수를 막 증류를 통하여 처리함에 있어서 처리 공정을 단순화하고 배관 구조를 콤팩트하게 구성함으로써 모듈 집적도를 높이고 모듈 수리 편의성을 높일 수 있으면서도 이동식 컨테이너에 실장이 가능하여 스키드 이송 및 설치가 용이한 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 유입부, 유출부, 증기 여과부를 포함하는 모듈; 상기 모듈 4개를 하나의 블록으로 고정하는 모듈 블록 프레임; 상기 모듈 블록 프레임의 이동과 헤더 배관의 거치 및 관리자의 이송 등을 목적으로 하는 스키드 프레임; 각각 모듈의 유입부, 유출부, 증기 여과부에 연결되는 헤더; 상기 헤더 4개가 하나로 묶여지는 메인헤더; 상기 모듈, 모듈 블록 프레임, 스키드 프레임, 헤더 및 메인헤더가 실장되는 컨테이너를 포함하는 막 증류 모듈 스키드 구조를 제공한다.
또한, 본원 발명은 유입부, 유출부, 증기 여과부를 포함하는 모듈; 상기 모듈 4개를 하나의 블록으로 고정하는 모듈 블록 프레임; 상기 모듈 블록 프레임의 이동과 헤더 배관의 거치 및 관리자의 이송 등을 목적으로 하는 스키드 프레임; 각각 모듈의 유입부, 유출부, 증기 여과부에 연결되는 헤더; 상기 헤더 4개가 하나로 묶이는 메인헤더; 상기 모듈, 모듈 블록 프레임, 스키드 프레임, 헤더 및 메인헤더가 실장되는 컨테이너를 포함하는 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드 구조를 제공한다.
본원 발명의 막 증류 스키드 구조에 의하면 배관 구조 및 모듈 집적을 콤팩트 하게 구성함에 따라 컨테이너에 실장 가능하면서도 대용량 처리가 가능하며 부지 절감, 건설비용 절감 및 유지관리비용 등을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 처음 설치된 현장에 국한되는 것이 아니라 컨테이너 형태를 이용하였기에 해외 또는 국내의 필요한 곳에 손쉽게 이동 설치할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본원 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드의 사시도이다.
도 2는 본원 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드의 정면도이다.
도 3은 본원 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드의 평면도이다.
도 4는 본원 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드의 측면도이다.
도 5는 본원 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드 구조 중 모듈 프레임 구조이다.
도 6은 본원 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드 구조 중 스키드 프레임 구조이다.
이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 “스키드(skid)”는 분리막 모듈을 이용한 수처리 공정에 있어서, 원수 공급, 원수 배출 및 처리수 배출을 위하여 분리막 모듈과 연결되는 모든 형태의 배관을 포함하는 의미이다.
본원 발명의 막 증류 모듈 스키드 구조는 오염된 원수 또는 해수를 취수원으로부터 유입하여 원수를 승온 시켜주는 장치를 통하여 원수를 공급받고 소수성 분리막을 통하여 증기를 이동하여 응축함으로써 순수를 얻어내기 위한 것으로서, 소수성 분리막 모듈의 구조를 간단하고 콤팩트하게 구성함으로써 적은 공간에서 대용량 처리가 가능하면서도 이동식 컨테이너에 실장 가능한 모듈 스키드 구조를 제공한다.
본원 발명은 원수 유입부, 원수 유출부, 여과 증기부를 포함하는 막 증류 모듈; 및 상기 막 증류 모듈 4개를 하나의 블록으로 고정하는 모듈 블록 프레임을 포함하여 구성되는 막 증류 모듈 블록에 있어서, 상기 막 증류 모듈 블록의 4개의 모듈 중 인접한 2개 모듈은 하부에 서로 대향하는 방향으로 원수 유입부가 분기부를 통하여 서로 연결되어 구성되고, 유입된 원수는 각각의 모듈 상부로 흐른 후 각각 서로 인접한 다른 2개 모듈의 상부로 공급된 후 다시 각각의 모듈 하부로 흐른 후 모듈 하부에 구성되는 원수 유출부로 흐르도록 연결되며, 각각의 모듈 상부에는 여과 증기부가 구성되는 막 증류 모듈 블록을 제공한다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 블록에 있어서, 유입부 라인에 2개의 모듈이 연결되고 각각의 모듈은 또 다른 모듈에 직렬로 연결되어 각각 모듈로 유출수가 연결되고, 상기 직렬로 연결되는 모듈 2개를 병렬로 배치하여 모듈 4개가 하나의 블록으로 묶이며 블록 프레임들은 각각 2열로 병렬 연결될 수 있다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 블록에 있어서, 상기 막 증류 모듈의 내부에는 다수의 평행하게 배치되는 중공사 분리막이 구비될 수 있다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 블록에 있어서, 상기 중공사 분리막은 평균 기공 크기가 0.01 내지 1 μm 일 수 있다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 블록에 있어서, 상기 중공사 분리막은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)를 포함하는 폴리올레핀계 또는 폴리테크라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 포함하는 불소계 고분자일 수 있다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 블록에 있어서, 상기 모듈 블록 프레임의 하단에는 이동을 위한 이송바퀴를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 블록에 있어서, 상기 막 증류 모듈의 원수 유입부, 원수 유출부, 여과 증기부 각각에 연결되는 원수유입부 헤더, 원수유출부 헤더, 여과 증기부 헤더를 더 포함할 수 있다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 블록에 있어서, 상기 원수유입부 헤더, 원수유출부 헤더, 여과 증기부 헤더 4개가 하나로 묶이는 원수유입부 메인헤더, 원수유출부 메인헤더, 여과증기부 메인헤더를 더 포함할 수 있다. 이때, 일반적으로 헤더와 배관 연결은 헤더의 90도 방향으로 설치되나 상기 헤더 구조는 모듈에서 발생한 증기가 온도 하락으로 인한 응축 등에 의해 이송이 방해받지. 않도록 헤더의 180도 방향인 헤더 상부로 모듈 라인을 연결하는 형태를 갖는 것이 바람직하다. 본원 발명에 따르면 4개의 헤더가 연결되어 결합되어 있는 구조로 각 헤더를 계열로 구성할 수 있어 모듈의 수리 및 교체 시 공정을 중단시키지 않아도 되는 장점을 가진다.
또한, 본원 발명에서는 막 증류 모듈 블럭; 상기 모듈 블록 프레임의 이동 및 결합이 용이하도록 이송바퀴에 상응하도록 설치되는 이송레일; 및 상기 모듈 블록 프레임의 이동과 헤더 배관의 거치를 위한 스키드 프레임을 포함하는 막 증류 모듈 스키드를 제공한다. 이때, 모듈 블록 프레임은 바닥에 레일을 설치하여 모듈 수리 및 교체가 용이할 수 있도록 스키드 중앙으로 이송될 수 있다.
본원 발명에 따른 막 증류 모듈 스키드에 있어서, 상기 스키드 프레임 사이로 작업자가 이동할 수 있도록 구성되는 워크웨이가 더 구성될 수 있다. 특히, 스키드 구조에 있어서, 상기 2열로 배치된 단위 모듈 및 모듈 블록 프레임의 사이로 통로를 구현하였으며 장비의 점검 및 유지보수를 위한 워크웨이가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 본원 발명에서는 상기 막 증류 모듈 스키드를 내부에 실장하는 컨테이너를 포함하여 구성되는 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드를 제공한다. 이때, 상기 복수의 단위 모듈들은 여과 용량에 따라 증감이 가능하며, 컨테이너 양 측면에 개방 가능한 도어를 설치하여 내부 정비가 가능한 형태인 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면 운전 형태 중 진공 막 증류법을 이용하였으며 이에 한정하는 것은 아니며 동일 배관형태로 직접 접촉 막 증류법으로도 운전이 가능하다.
이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 막 증류 모듈 스키드 구조의 사시도이며, 도 2는 정면도이고, 도 3은 평면도이며, 도 4는 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 원수 유입부(401), 원수 유출부(402), 여과 증기부(403)를 포함하는 모듈(400); 상기 모듈 4개를 하나의 블록으로 고정하는 모듈 블록 프레임(202); 모듈 블록 프레임(202) 하단에 설치되어 있는 이송바퀴(205); 상기 모듈 블록 프레임(202)의 이동과 헤더 배관의 거치 및 관리자의 이송 등을 목적으로 하는 스키드 프레임(201); 스키드 프레임 사이로 작업자가 이동할 수 있는 워크웨이(203); 모듈 블록 프레임(202)의 이동 및 결합이 용이하도록 설치되어 있는 이송레일(204); 각각 모듈의 모듈 원수 유입부(401), 모듈 원수 유출부(402), 모듈 여과 증기부(403)에 연결되는 원수유입부 헤더(304), 원수유출부 헤더(305), 증기 여과부 헤더(306); 상기 헤더 4개가 하나로 묶여지는 원수유입부 메인헤더(301), 원수유출부 메인헤더(302), 여과증기부 메인헤더(303); 상기 모듈(400), 모듈 블록 프레임(202), 스키드 프레임(201), 헤더 및 메인헤더가 실장되는 컨테이너(100)를 포함한다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 막 증류 모듈 스키드구조에 대해 자세하게 설명하면, 고온으로 승온되어진 원수(오염수, 해수, RO 농축수 등)가 펌프(미도시)를 통하여 유입되어지고 원수유입부 메인헤더(301)를 통하여 원수 유입부 헤더(304)로 이송된다. 이송된 원수는 막 증류 모듈(400) 중 모듈 원수유입부(401)로 유입되어 분리막 내경방향으로 이동하고 직렬로 연결된 막 증류 모듈로 이송되어 모듈 원수 유출부(402)를 통해 유출된다. 유출된 원수는 원수유출부 헤더(305)로 이동되고 각 헤더에서 나온 유출수가 원수유출부 메인헤더(302)로 모여져 최종 유출되어 순환되는 구조이다. 또한, 분리막 내경으로 순환되는 고온의 오염수에서 발생하여진 고온의 증기는 분리막 외경으로 이동되며 이 증기들은 모듈 여과증기부(403)를 통해 배출 이동하여 여과증기부 헤더(306)를 통해 여과증기부 메인헤더(303)로 최종 이동, 열교환기(미도시)에서 응축되어 여과수를 얻어내는 구조이다.
본원 발명에 따른 상기 막 증류 모듈(400) 내에 집적되어 있는 분리막은 표면에 미세공들이 조밀하게 형성되어 있는 중공사형 분리막으로 미세 기공들 사이로 물은 이동되지 않으며 증기만 이동될 수 있는 소수성을 갖는 재질로서, 일반적으로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)를 포함하는 폴리올레핀계 또는 폴리테크라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 포함하는 불소계 고분자를 사용한다. 상기 막 증류 모듈은 0.01 내지 1 μm의 미세 공극을 가지는 중공사형 분리막 일수 있다.
도 5는 본원 발명의 바람직한 일구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드 구조 중 모듈 프레임 구조에 대한 것으로, 도 5를 참고하여 스키드 프레임(201)을 자세히 설명하면 상기 막 증류 모듈(400)의 개수는 처리 용량에 따라 다양하게 증감 할 수 있으며 모듈 블록 프레임(202)은 모듈 블록 프레임(202) 하단에 위치한 이송바퀴(205)와 스키드 프레임(201)에 위치한 이송레일(204)를 통하여 워크웨이(203) 방향으로 이동하여 모듈의 교체 및 수리 등 유지보수가 가능하도록 구성될 수 있다.
도 6은 본원 발명의 바람직한 일구현예에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드 구조 중 스키드 프레임 구조이로, 도 6을 참고하여 막 증류 모듈 구성을 자세히 설명하면 막 증류 모듈(400)은 모듈 블록 프레임에 각각 4개씩 거치되어 있으며 2개의 모듈은 직렬로 연결되어 있다. 고온으로 승온되어 이송된 원수가 원수유입부 메인헤더(301)와 원수유입부 헤더(304)를 통해 직렬로 결합하여지지 않은 2개의 모듈로 병렬 유입되며 유입된 원수는 모듈 내 집적되어 있는 소수성 분리막의 내경을 통하여 이송되고 직렬로 연결된 막 증류 모듈의 내경을 통하여 배출된다.
본원 발명에 따른 여과공정을 자세하게 설명하면 각 막 증류 모듈로 순환 이송된 고온의 오염수로부터 발생된 증기는 분리막 내경으로부터 분리막 외경으로 유출되며 증기들은 모듈 여과 증기부(403)로 모여 여과증기부 헤더(306)를 통해 여과증기부 메인헤더(303)로 이동된다. 메인헤더로 이송된 증기는 열교환기(미도시)를 통해 응축되며 순수한 물의 전도도를 갖는다. 이때, 여과증기부 헤더(306)와 모듈여과 증기부(403) 사이의 배관 구성은 모듈 여과 증기부(403)로부터 여과증기부 헤더(306)까지의 연결이 일반적인 배관 연결인 90도 엘보 형태가 아닌 180도 방향으로 연결하도록 구성되어있다. 이는 모듈 운영 중 배관 내 증기가 응축되어 발생되는 응축수가 여과증기부 헤더에 쉽게 고이지 않고 막 증류 모듈 하단으로 배출되도록 하고자 함이다. 여과증기부 헤더에 응축수가 발생되게 되면 음압에 의해 워터해머 현상이 발생되며 음압에 방해를 주어 음압이 떨어져 최종 얻어지는 순수한 응축수량을 줄어들게 하는 문제가 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 막 증류 모듈(400)과 헤더의 결합은 일반적으로 홈조인트, 플랜지, 유니온 등으로 결합할 수 있으며 헤더와 메인헤더의 결합도 동일하다. 헤더 및 메인헤더의 재질은 해수 및 고온에 내구성을 가져야 하며 일반적으로 CPVC, mPPO, POK등의 소재를 사용할 수 있으며 바람직하게는 CPVC가 사용되어진다.
본원 발명에 따른 상기 막 증류 모듈 스키드는 컨테이너에 모두 실장되며 컨테이너의 양 끝단에는 개방 가능한 문을 구성하여 작업자의 이동 및 유지보수가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드 구조에 있어 컨테이너 내부에 유효공간을 최대한 활용하여 배치하고 복수의 단위 모듈 블록 스키드를 2열로 병렬 배치하며 메인헤더를 기준으로 4개 계열로 배열함으로써 각기 계열로 운전이 가능하고 대용량의 처리 용량을 가지며 이동식 컨테이너에 콤팩트하게 실장 할 수 있게 된다.
또한, 컨테이너 내부에는 공조를 위한 에어컨 및 온풍기(미도시) 등이 구비될 수 있으며 컨테이너 내 공기 배출을 위한 환풍기(미도시)등이 구비될 수 있다.
상기 발명에서 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 상기 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명에 속하는 기술적 범위의 당업자에 의하여 다양한 변형이 가능하다.
100 : 컨테이너
201 : 스키드 프레임, 202 : 모듈 프레임, 203 : 워크웨이, 204 : 이송레일, 205 : 이송바퀴
301 : 원수유입부 메인헤더, 302 : 원수유출부 메인헤더, 303 : 여과증기부 메인헤더
304 : 원수유입부 헤더, 305 : 원수유출부 헤더, 306 : 여과증기부 헤더
400 : 막 증류 모듈, 401 : 모듈 원수 유입부, 402 : 모듈 원수 유출부, 403 : 모듈 여과 증기부

Claims (10)

  1. 원수 유입부(401), 원수 유출부(402), 여과 증기부(403)를 포함하는 막 증류 모듈(400); 및 상기 막 증류 모듈 4개를 하나의 블록으로 고정하는 모듈 블록 프레임(202)을 포함하여 구성되는 막 증류 모듈 블록에 있어서,
    상기 막 증류 모듈 블록의 4개의 모듈 중 인접한 2개 모듈은 하부에 서로 대향하는 방향으로 원수 유입부(401)가 분기부를 통하여 서로 연결되어 구성되고, 유입된 원수는 각각의 모듈 상부로 흐른 후 각각 서로 인접한 다른 2개 모듈의 상부로 공급된 후 다시 각각의 모듈 하부로 흐른 후 모듈 하부에 구성되는 원수 유출부(402)로 흐르도록 연결되며, 각각의 모듈 상부에는 여과 증기부(403)가 구성되는 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 블록.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 막 증류 모듈의 내부에는 다수의 평행하게 배치되는 중공사 분리막이 구비되는 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 블록.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중공사 분리막은 평균 기공 크기가 0.01 내지 1 μm 인 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 블록.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중공사 분리막은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)를 포함하는 폴리올레핀계 또는 폴리테크라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 포함하는 불소계 고분자인 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 블록.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 모듈 블록 프레임(202)의 하단에는 이동을 위한 이송바퀴(205)를 더 포함하여 구성되는 막 증류 모듈 블록.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 막 증류 모듈의 원수 유입부(401), 원수 유출부(402), 여과 증기부(403) 각각에 연결되는 원수유입부 헤더(304), 원수유출부 헤더(305), 여과 증기부 헤더(306)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 블록.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 원수유입부 헤더(304), 원수유출부 헤더(305), 여과 증기부 헤더(306) 4개가 하나로 묶여지는 원수유입부 메인헤더(301), 원수유출부 메인헤더(302), 여과증기부 메인헤더(303)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 블록.
  8. 청구항 7에 기재된 막 증류 모듈 블럭;
    상기 모듈 블록 프레임(202)의 이동 및 결합이 용이하도록 이송바퀴에 상응하도록 설치되는 이송레일(204); 및
    상기 모듈 블록 프레임(202)의 이동과 헤더 배관의 거치를 위한 스키드 프레임(201)을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 스키드.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 스키드 프레임 사이로 작업자가 이동할 수 있도록 구성되는 워크웨이(203)가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 막 증류 모듈 스키드.
  10. 청구항 9에 기재된 상기 막 증류 모듈 스키드를 내부에 실장하는 컨테이너를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너형 막 증류 모듈 스키드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110049049A1 (en) 2009-09-03 2011-03-03 General Electric Company Water purification system skid
KR20150136029A (ko) 2014-05-26 2015-12-04 주식회사 에코니티 중공사 막 엘리먼트의 교체가 가능한 가압형 중공사 막 모듈 및 그의 제조방법

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