KR20200076867A - 침지식 분리막 모듈 - Google Patents

Abstract

복수의 중공사막을 포함하는 복수의 중공사막 번들; 상기 복수의 중공사막 번들의 하단에 연결되는 하부 헤더; 및 상기 복수의 중공사막 번들의 상단에 연결되는 상부 헤더를 포함하고, 상기 하부 헤더는 상기 하부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제1유로를 포함하고, 상기 상부 헤더는 상기 상부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제2유로를 포함하는 침지식 분리막 모듈이 개시된다.

Description

침지식 분리막 모듈{SUBMERGED MEMBRANE MODULE}

침지식 분리막 모듈에 관한 것이다.

침지식 수처리 장치는 피처리수에 분리막을 침지시켜 피처리수를 처리하는 장치이다. 종래의 침지식 수처리 장치는 하부 헤더 및 상부 헤더에 시트 형상으로 번들링된 중공사막을 포팅하여 분리막 모듈을 제조한 다음 프레임 형태의 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, 일반적으로 세정을 위해 공기 방울을 배출하는 산기 장치(aerator)를 중공사막 번들의 하부에 배치하고, 산기 장치에서 분출되는 공기를 이용해 분리막을 유동시켜 분리막 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 방법으로 세정을 수행한다. 그러나, 종래 침지식 수처리 장치의 경우, 하부 헤더 및 상부 헤더에 의해 산기 장치로부터의 공기의 흐름이 방해를 받게 되어 산기 효과가 감소되고, 그 결과 하부 헤더 및 상부 헤더 주변에 슬러지가 축적되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 산기 장치로부터의 공기의 흐름이 원활하게 이루어져 산기 효과를 개선할 수 있고, 헤더 주변에 슬러지가 축적되는 것을 방지할 수 있는 침지식 분리막 모듈을 제공하는 것이다.

1. 일 측면에 따르면, 복수의 중공사막을 포함하는 복수의 중공사막 번들;

상기 복수의 중공사막 번들의 하단에 연결되는 하부 헤더; 및

상기 복수의 중공사막 번들의 상단에 연결되는 상부 헤더를 포함하고,

상기 하부 헤더는 상기 하부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제1유로를 포함하고,

상기 상부 헤더는 상기 상부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제2유로를 포함하는 침지식 분리막 모듈이 제공된다.

2. 상기 1에서, 상기 제1유로 및 상기 제2유로는 각각 관통홀 또는 오목홈일 수 있다.

3. 상기 1 또는 2에서, 상기 제1유로 및 상기 제2유로는 상기 중공사막 번들 사이에 형성될 수 있다.

4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나에서, 상기 제1유로 또는 상기 제2유로에 의해 분할되는 상기 하부 헤더 또는 상기 상부 헤더의 폭과 길이의 비가 1:1 내지 1:3일 수 있다.

5. 상기 1 내지 4 중 어느 하나에서, 상기 제1유로 중 적어도 하나와 상기 제2유로 중 적어도 하나가 일직선상에 배치될 수 있다.

6. 상기 1 내지 5 중 어느 하나에서, 상기 침지식 분리막 모듈은 상기 하부 헤더의 아래에 배치되고, 상기 하부 헤더를 향하여 공기를 배출하는 1개 이상의 산기홀을 포함한 산기 장치를 더 포함할 수 있다.

7. 상기 6에서, 상기 제1유로 중 적어도 하나와 상기 산기홀 중 적어도 하나가 일직선상에 배치될 수 있다.

본 발명은 산기 장치로부터의 공기의 흐름이 원활하게 이루어져 산기 효과를 개선할 수 있고, 헤더 주변에 슬러지가 축적되는 것을 방지할 수 있는 침지식 분리막 모듈을 제공하였다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 침지식 분리막 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 침지식 분리막 모듈용 하부 헤더를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 침지식 분리막 모듈용 하부 헤더의 저면도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 침지식 분리막 모듈용 하부 헤더의 저면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 침지식 분리막 모듈용 하부 헤더의 저면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 침지식 분리막 모듈용 하부 헤더를 개략적으로 도시한다.
도 7은 도 6의 침지식 분리막 모듈용 하부 헤더의 저면도를 개략적으로 도시한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.

전체적으로 도면 설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것에 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서 중 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라, 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하' 또는 "≥X 내지 ≤Y"를 의미한다.

본 명세서에서 '중공사막 번들'은 모두 동일한 방향으로 서로 인접하게 배열된 중공사막의 다발을 의미할 수 있다. 이러한 중공사막 번들의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 사각형, 모서리가 둥근 사각형, 원형, 타원형 등 다양한 형상을 가질 있다.

일 측면에 따르면, 복수의 중공사막을 포함하는 복수의 중공사막 번들;

상기 복수의 중공사막 번들의 하단에 연결되는 하부 헤더; 및

상기 복수의 중공사막 번들의 상단에 연결되는 상부 헤더를 포함하고,

상기 하부 헤더는 상기 하부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제1유로를 포함하고,

상기 상부 헤더는 상기 상부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제2유로를 포함하는 침지식 분리막 모듈이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 침지식 분리막 모듈을 개략적으로 도시한다. 도 1을 참조하면, 침지식 분리막 모듈(100)은 복수의 중공사막 번들(10), 하부 헤더(20) 및 상부 헤더(30)를 포함할 수 있다.

중공사막 번들(10)은 복수의 중공사막을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 중공사막이 평행하게 배열된 시트 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 중공사막은 중앙부가 비어있는 섬유이며, 그 재질 및/또는 형태 등은 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 상기 중공사막으로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 중공사막이 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 중공사막은 폴리올레핀, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리불화에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리에테르케톤 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 중공사막은 폴리불화비닐리덴, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

중공사막 번들(10)의 양 말단에는 하부 헤더(20) 및 상부 헤더(30)가 구비될 수 있다.

하부 헤더(20)는 하부 헤더(20)를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제1유로(22)를 포함할 수 있으며, 선택적으로 하부 헤더(20)에는 중공사막을 통과하여 정화된 물을 인출하기 위한 집수관(23)이 연결될 수 있다. 이러한 하부 헤더(20)는 제1유로(22)를 포함함으로써, 산기 장치로부터 배출된 세정 공기가 제1유로(22)를 통과해 중공사막 사이로 전달될 수 있어 세정 효과를 높일 수 있다. 또한, 세정 공기가 액체와 동시에 제1유로(22)를 통과할 수 있기 때문에 주변의 오염물들을 함께 모듈 밖으로 배출하는 효과가 있을 수 있다. 또한, 수처리 공정 휴지 시에는 제1유로(22)를 통해 슬러지, 예를 들면 모듈 하부, 특히 헤더 부근에 축적되는 슬러지를 배출하는 용도로 사용될 수 있다.

제1유로(22)의 형상 및 개수는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1유로(22)는 관통홀 또는 오목홈일 수 있으며, 그 개수는 중공사막 번들(10)의 개수, 피처리수조 내 기타 조건 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 하부 헤더(20)를 개략적으로 도시한다. 도 2를 참조하면, 하부 헤더(20)는 케이스(21) 및 제1관통홀(22a)을 포함할 수 있다.

제1관통홀(22a)의 형상 및 위치는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1관통홀(22a)은 도 3과 같은 사각 형상의 단면을 가지며, 하부 헤더(20)의 측면에 배치될 수 있다. 다른 예를 들면, 제1관통홀(22a)은 도 4와 같은 사각 형상의 단면을 가지며, 하부 헤더(20)의 중앙에 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제1관통홀(22a)은 도 5와 같은 반원 형상의 단면을 가지며, 하부 헤더(20)의 측면에 배치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 하부 헤더를 개략적으로 도시한다. 도 6을 참조하면, 하부 헤더(20)는 케이스(21) 및 제1오목홈(22b)을 포함할 수 있다.

제1오목홈(22b)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1오목홈(22b)은 사각 형상의 단면을 갖거나, 도 7과 같이 반원 형상의 단면을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

하부 헤더(20)는 제1유로(22)에 의해 분할되는 폭과 길이의 비가 1:1 내지 1:3일 수 있다. 상기 범위에서, 제1유로(22)를 통과한 세정 공기가 중공사막 번들(10)에 고르게 전달될 수 있고, 제1유로(22)를 통한 슬러지 배출이 용이할 수 있다. 특히, 그 비가 1:3을 초과하는 경우 중공사막 번들(10) 사이의 슬러지 등이 중공사막 번들(10) 밖으로 배출되는 동선이 길어지게 되어 산기에 의한 세정 효율이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제1유로(22)에 의해 분할되는 하부 헤더(20)의 폭과 길이의 비는 1:1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

하부 헤더(20)는 소정의 기계적 강도와 내구성을 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들면, 하부 헤더(20)는 폴리염화비닐, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 아크릴 수지, ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지, 변성 PPE(poly phenylene ether) 수지 등을 이용하여 형성될 수 있다.

중공사막은 당해 기술 분야에 잘 알려진 중공사막과 하부 헤더(20)의 고정 방법, 예를 들면 포팅층을 이용한 고정방법 등을 통해 하부 헤더(20)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상부 헤더(30)는 케이스 및 제2유로(32)를 포함할 수 있으며, 선택적으로 상부 헤더(30)에는 중공사막을 통과하여 정화된 물을 인출하기 위한 집수관(33)이 연결될 수 있다. 이러한 상부 헤더(30)는 제2유로(32)를 포함함으로써, 산기 장치로부터 배출된 세정 공기가 주변의 액체와 섞이면서 제1유로(22)를 통과한 후 중공사막 번들(10)을 따라 상승한 뒤 제2유로(32)를 통해 빠져나갈 수 있어, 세정 효과가 우수할 수 있다. 특히, 상부 헤더(30)에 제2유로(32)를 형성함으로써 상승하는 기액혼합류가 상부 헤더(30)에 부딪히면서 와류가 생성되어 오염물의 배출이 저하되거나 중공사막이 손상되는 문제를 해소할 수 있다.

제2유로(32)의 형상 및 개수는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2유로(32)는 관통홀 또는 오목홈일 수 있으며, 이는 상술한 제1관통홀(22a) 및 제1오목홈(22b)에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다. 제2유로(32)의 개수는 중공사막 번들(10)의 개수, 피처리수조 내 기타 조건 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.

상부 헤더(30)는 제2유로(32)에 의해 분할되는 폭과 길이의 비가 1:1 내지 1:3일 수 있다. 상기 범위에서, 산기 장치로부터 배출된 세정 공기 및 주변의 액체가 제1유로(22)를 통과한 후 중공사막 번들(10)을 따라 상승한 뒤 제2유로(32)를 통해 빠져나가는 것이 용이하여, 상부 헤더(30)에 의한 간섭을 최소화할 수 있어 세정 효과를 높일 수 있다. 특히, 그 비가 1:3을 초과하는 경우 중공사막 번들(10) 사이의 슬러지 등이 중공사막 번들(10) 밖으로 배출되는 동선이 길어지게 되어 산기에 의한 세정 효율이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제2유로(32)에 의해 분할되는 상부 헤더(30)의 폭과 길이의 비는 1:1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상부 헤더(30)를 형성하는 재질 및 중공사막과 상부 헤더(30)의 고정 방법은 하부 헤더(20)를 형성하는 재질 및 중공사막과 하부 헤더(20)의 고정 방법에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.

하부 헤더(20)의 제1유로(22)와 상부 헤더(30)의 제2유로(32)의 위치 관계는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 하부 헤더(20)의 제1유로(22) 중 적어도 하나와 상부 헤더(30)의 제2유로(32) 중 적어도 하나가 일직선상에 배치될 수 있다. 다른 예를 들면, 하부 헤더(20)의 어느 제1유로(22)로 상부 헤더(30)의 어느 제2유로(32)와 일직선상에 배치되지 않을 수 있다.

일 구현예에 따르면, 하부 헤더(20)의 제1유로(22) 중 적어도 하나와 상부 헤더(30)의 제2유로(32) 중 적어도 하나가 일직선상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 모든 제1유로(22)와 모든 제2유로(32)가 각각 일직선상에 배치될 수도 있고, 일부 제1유로(22)와 일부 제2유로(32)만이 일직선상에 배치될 수도 있다. 제1유로(22)와 제2유로(32)가 일직선상에 배치되는 경우, 산기 장치로부터 배출된 세정 공기가 제1유로(22)를 통과한 후 제2유로(32)를 통해 빠져나가는 것이 보다 원활하여 기액혼합류 상승을 원활하게 하여 세정 효과를 높일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 침지식 분리막 모듈(100)은 하부 헤더(20)의 아래에 배치되고, 하부 헤더(20)를 향하여 공기를 배출하는 1개 이상의 산기홀을 포함한 산기 장치를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1유로(22) 중 적어도 하나와 산기홀 중 적어도 하나가 일직선상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 모든 제1유로(22)와 모든 산기홀이 각각 일직선상에 배치될 수도 있고, 일부 제1유로(22)와 일부 산기홀만이 일직선상에 배치될 수도 있다. 제1유로(22)와 산기홀이 일직선상에 배치되는 경우, 산기 장치로부터의 배출된 세정 공기가 제1유로(22)를 보다 원활히 통과할 수 있어 세정 효과를 높일 수 있다.

이상 본 발명의 구현예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구현예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

100 침지식 분리막 모듈 10 중공사막 번들
20 하부 헤더 21 케이스
22 제1유로 22a 제1관통홀
22b 제1오목홈 23, 33 집수부
30 상부 헤더 32 제2유로
32 제2관통홀

Claims (7)

1. 복수의 중공사막을 포함하는 복수의 중공사막 번들;
   상기 복수의 중공사막 번들의 하단에 연결되는 하부 헤더; 및
   상기 복수의 중공사막 번들의 상단에 연결되는 상부 헤더를 포함하고,
   상기 하부 헤더는 상기 하부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제1유로를 포함하고,
   상기 상부 헤더는 상기 상부 헤더를 유체가 지나갈 수 있는 양단이 개방된 1개 이상의 제2유로를 포함하는 침지식 분리막 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1유로 및 상기 제2유로는 각각 관통홀 또는 오목홈인 침지식 분리막 모듈.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1유로 및 상기 제2유로는 상기 중공사막 번들 사이에 형성되는 침지식 분리막 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1유로 또는 상기 제2유로에 의해 분할되는 상기 하부 헤더 또는 상기 상부 헤더의 폭과 길이의 비가 1:1 내지 1:3인 침지식 분리막 모듈.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1유로 중 적어도 하나와 상기 제2유로 중 적어도 하나가 일직선상에 배치되는 침지식 분리막 모듈.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 하부 헤더의 아래에 배치되고, 상기 하부 헤더를 향하여 공기를 배출하는 1개 이상의 산기홀을 포함한 산기 장치를 더 포함하는 침지식 분리막 모듈.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1유로 중 적어도 하나와 상기 산기홀 중 적어도 하나가 일직선상에 배치되는 침지식 분리막 모듈.
   

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