WO2012125003A2 - 여과 장치 및 이를 위한 중공사막 모듈 - Google Patents

여과 장치 및 이를 위한 중공사막 모듈 Download PDF

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WO2012125003A2
WO2012125003A2 PCT/KR2012/001912 KR2012001912W WO2012125003A2 WO 2012125003 A2 WO2012125003 A2 WO 2012125003A2 KR 2012001912 W KR2012001912 W KR 2012001912W WO 2012125003 A2 WO2012125003 A2 WO 2012125003A2
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membrane module
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이광진
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    • B01D63/043—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies with separate tube sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/20—Prevention of biofouling

Definitions

  • the present invention relates to a filtration device and a hollow fiber membrane module for the same.
  • One of the separation methods using a filtration membrane is a method using a hollow fiber membrane.
  • hollow fiber membranes have been widely used in the field of precision filtration such as sterile water, drinking water, ultrapure water production, but recently, sewage / wastewater treatment, solid-liquid separation in septic tanks, removal of suspended solids (SS) from industrial wastewater, and river water Filtration, filtration of industrial water, filtration of swimming pool water, and the like have expanded their application ranges.
  • Filtration methods using hollow fiber membranes can be classified into submerged and pressurized according to their operation.
  • the hollow fiber membrane bundle is immersed in the tank formed below the surface of ground, with the raw water to be treated.
  • a negative pressure is applied to the inside of the hollow fiber membrane so that only the fluid except the contaminant selectively penetrates the hollow fiber membrane.
  • the present invention relates to a filtration device and a hollow fiber membrane module therefor that can prevent problems caused by the above limitations and disadvantages of the related art.
  • One aspect of the present invention is a needle that can be easily installed, can be safely and conveniently maintained, has a high hollow fiber membrane module density, is suitable for standardization, has excellent drain efficiency, and has high commerciality. It is to provide a knowledge filtering device.
  • a tank into which feed water to be treated is introduced-the tank has a first stepped surface therein and a second stepped surface opposite to the first stepped surface -; And a hollow fiber membrane module immersed in raw water introduced into the tank, wherein the hollow fiber membrane module includes first and second headers and a hollow fiber membrane therebetween, wherein the first and second headers of the first header are provided.
  • a filtration device is provided, characterized in that the distal ends are respectively supported by the first and second stepped surfaces.
  • the first header having a catchment space therein;
  • a hollow fiber membrane having one end ported to the first header through a first pinned layer and in fluid communication with a collecting space of the first header;
  • a second header positioned below the first header during the water treatment operation, and the other end of the hollow fiber membrane is ported through a second fixed layer;
  • a support for supporting the first and second headers in such a manner that the distance between the first and second headers can be varied within a predetermined range.
  • the filtration device of the present invention by placing the collecting space of the tank lower than the water level of the raw water to be treated in the tank, it is possible to reduce the amount of energy required for the filtration operation.
  • the submerged filtration device of the present invention is not only advantageous for standardization, but is also provided on the ground, so that its appearance can be improved, thereby improving its marketability.
  • the gap between the headers of both ends of the hollow fiber membrane can be automatically narrowed according to the shrinkage degree of the hollow fiber membrane, so that the hollow fiber membrane is damaged or hollow due to the membrane shrinkage.
  • the separation of the desert and the header can be prevented. That is, the hollow fiber membrane module of the present invention can respond to the shrinkage of the hollow fiber membrane itself.
  • FIG. 2 is a cross sectional view along line AA ′ of the tank illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along the line II ′ of the hollow fiber membrane module of FIG. 3,
  • Figure 5 is a partially exploded perspective view illustrating a fastening structure of the moving header and the support according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 6 to 9 are partially exploded perspective views illustrating a fastening structure of a moving header and a support according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along the line B-B 'of the filtration device of FIG.
  • FIG. 12 illustrates a method in which a hollow fiber membrane module is fixed to a step surface of a tank according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a filtration device according to an embodiment of the present invention.
  • the filtration device of the present invention includes a tank 200 of the type illustrated in FIG.
  • Raw water to be treated is introduced into the tank 200 through the raw water inlet port 230.
  • Permeate that has penetrated the hollow fiber membrane (not shown) mounted in the tank 200 is discharged out of the tank 200 through the production water discharge port 221. That is, a negative pressure is provided to the hollow fiber membrane through the production water discharge port 221.
  • the tank 200 of the present invention may include a sludge discharge part 240 in the form of a light beam subsidiary below.
  • the tank 200 of the present invention may further include legs 250 longer than the height of the sludge discharge part 240.
  • the tank 200 of the filtration device of the present invention Since the tank 200 of the filtration device of the present invention is placed on the ground, maintenance of the filtration device can be performed more safely and conveniently. In addition, since the sludge generated in the tank 200 can be naturally discharged out of the tank 200 through the sludge discharge unit 240 and the sludge discharge port 241 by gravity, the filtration device of the present invention is excellent drain efficiency Has
  • the filtration apparatus of this invention can provide the ease of installation similarly to a pressure type.
  • the tank 200 has an opening at the top for mounting and maintenance of the hollow fiber membrane module (not shown). Through this opening, the hollow fiber membrane module can be introduced into or out of the tank 200.
  • the filtering device of the present invention may further include a lid 300 for covering the upper opening of the tank 200.
  • FIG. 2 is a cross sectional view along line AA ′ of the tank illustrated in FIG. 1;
  • the tank 200 of the present invention has a first stepped surface 211 therein and a second stepped surface 212 on an opposite side of the first stepped surface 211.
  • An inner space of the tank 200 may be divided into an upper space above and a lower space below the first and second stepped surfaces 211 and 212. That is, the tank 200 of the present invention includes an upper space and a lower space.
  • the horizontal cross-sectional area of the upper space of the tank 200 is larger than the horizontal cross-sectional area of the lower space.
  • a collecting space 220 for the production water penetrating the hollow fiber membrane Directly below the first stepped surface 211 of the tank 200 is provided a collecting space 220 for the production water penetrating the hollow fiber membrane, the production water flowing into the collecting space 220 is discharge port 221 Is discharged through.
  • the tank 200 of the present invention may further include an overflow discharge port 260 for discharging excess raw water out of the tank 200 when raw water flowing through the raw water inlet 230 exceeds a predetermined level. have.
  • FIG. 3 is a perspective view of the hollow fiber membrane module 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a cross-sectional view along the line II 'of the hollow fiber membrane module 100 of FIG.
  • the hollow fiber membrane module 100 includes a first hollow fiber membrane 130 between the first header 110, the second header 120, and the first and second headers 110 and 120. It includes. According to an embodiment of the present invention, the length L1 of the first header 110 is longer than the length L2 of the second header 120.
  • the second header 120 is positioned below the first header 110, and the hollow fiber membrane 130 is arranged such that its longitudinal direction is perpendicular to the surface of the water.
  • Polymer resin that can be used in the production of the hollow fiber membrane 130 of the present invention is polysulfone resin, polyethersulfone resin, sulfonated polysulfone resin, polyvinylidene fluoride (PVDF) resin, polyacrylonitrile (PAN) resin , Polyimide resin, polyamideimide resin, and polyesterimide resin.
  • the hollow fiber membrane 130 may be in the form of a single membrane or a composite membrane.
  • the hollow fiber membrane 130 may include a tubular braid and a polymer thin film coated on the surface thereof.
  • the tubular braid may be made of polyester or nylon.
  • the hollow fiber membrane module 100 when the hollow fiber membrane module 100 is mounted in the tank 200, only the first header 110 of the hollow fiber membrane module 100 has tanks at the first and second end portions 111 and 112. It is supported by the first and second stepped surfaces 211 and 212 of the 200 and the second header 120 is not directly connected to the tank 200 so that it can move relatively freely. To explain). That is, when the water treatment operation is performed while the plurality of hollow fiber membrane modules 100 are mounted in the tank 200, collision between adjacent second headers 120 may occur, and such collision may continue. In this case, damage to the vertical membrane modules 100 may be caused.
  • the hollow fiber membrane module 100 of the present invention may include the first and second headers 110. It further comprises a support 150 for connecting and supporting 120.
  • the support 150 may include the first and second headers 110 and 120 in such a manner that a distance between the first and second headers 110 and 120 may vary within a predetermined range. ). Two supports 150 may be fastened with fastening members 160 at both ends of the first and second headers 110 and 120, respectively.
  • one end of the support 150 is inserted into the groove formed in the first header 110 and then fixed with the fastening member 160. That is, the first header 110 is a fixed header fastened so that the support 150 can not move relatively.
  • the second header 120 is a moving header fastened so that the support 150 can be moved relatively. Accordingly, the distance between the first and second headers 110 and 120 is increased by moving the second header 120 relative to the support 150 while the first header 110 is fixed to the support 150. It may vary within a predetermined range.
  • the headers 110 having both ends of the hollow fiber membrane 130 ported without artificial adjustment from the outside of the module 100 may be ported.
  • 120 may be spontaneously narrowed according to the degree of contraction of the hollow fiber membrane 130.
  • the fastening member 160 inserted into and fixed to the second header 120, which is a moving header, is guided by the slit S of the support 150 to be within the length range of the slit S, that is, 0.5 of the hollow fiber membrane 130 length. It is possible to move relative to the support 150 in the range of 3 to 3%. In other words, the support 150 may move relative to the second header 120 and the fastening member 160, and the guide member 122 guides the relative movement of the support 150.
  • the second header 120 which is a moving header, has a guide member 122 for guiding the relative movement of the support 150, but the guide member 122 is merely optional. It does not limit the invention as such. That is, the second header 120 may be configured of only the main body without the guide member, and the fastening member 160 may be inserted into and fixed to the main body through the slit S of the support 150. In this case, the fastening member 160 has a second header 120 and the support 150, which are moving headers, in addition to the body 161 that is inserted and fixed to the header body 121 through the slit S of the support 150. Head 162 may be included to prevent separation.
  • the fastening member 160 inserted into and fixed to the support 150 may be guided by the slit S of the guide member 122 to move relative to the guide member 122 within the length range of the slit S. have. At this time, the guide member 122 guides the relative movement of the support 150.
  • the fastening member 160 may include a body 161 and a head 162.
  • the body 161 of the fastening member 160 is inserted and fixed to the support 150 through the slit S of the guide member 122.
  • the head 162 of the fastening member 160 prevents the guide member 122 and the support 150 from being separated.
  • the moving header includes a header body 125 and a guide member 126 located at its distal end.
  • An open slit S is formed in the guide member 126.
  • the support 150 includes a protrusion 151 at its distal end.
  • the protrusion 151 of the support 150 is inserted into the slit S through the open portion of the slit S of the guide member 126. . Subsequently, the guide member 126 and the support 150 are separated from each other to prevent the protrusion 151 of the support 150 from being separated through the opened portion of the slit S of the guide member 126.
  • a stopper 172 is coupled to the header body 125 and the guide member 126 to prevent it.
  • the protrusion 151 of the support 150 may be guided by the slit S of the guide member 126 to move relative to the guide member 126 and the second header 120. Will be. That is, the moving header can move relative to the first header 110 into which the support 150 is inserted and fixed.
  • the stopper 171 for preventing the moving header 123 and the support 150 from being separated is formed in the groove. (G) is coupled to the side of the formed moving header 123.
  • the protrusion 151 of the support 150 may be guided by the groove G of the moving header 123 to move relative to the moving header 123. That is, the moving header 123 may move relative to the first header 110 into which the support 150 is inserted and fixed.
  • the moving header includes a header body 121 and a protrusion 127 on the side of the header body 121.
  • a slit S into which the projection 127 of the moving header is inserted.
  • 10 and 11 are cross-sectional views along the line AA ′ and B-B ′ of the filtration device of FIG. 1.
  • the distance between the headers 110 and 120 in which both ends of the hollow fiber membrane 130 are ported is variable. Therefore, by introducing the hollow fiber membrane module 100 into the tank 200 in the absence of the deflection of the hollow fiber membrane 130, it is possible to prevent membrane damage due to a bump against the neighboring module or the tank wall. Even if the shrinkage of the hollow fiber membrane 130 occurs during the water treatment operation, the gap between the headers 110 and 120 on which both ends of the hollow fiber membrane 130 are ported is automatically narrowed according to the shrinkage degree of the hollow fiber membrane 130. Damage to the module 100 due to shrinkage can be prevented.
  • a hole H is formed in the first stepped surface 211 of the tank 200, and the discharge port OP of the first header 110 is inserted into the hole H of the first stepped surface 211.
  • the first header 110 is in fluid communication with the catchment space 220 of the tank 200. Therefore, the production water passing through the hollow fiber membrane 130 flows through the hollow and the first header 110 collecting space of the hollow fiber membrane 130 to the collecting space 220 of the tank 200.
  • the O-ring is interposed between the outer circumferential surface of the discharge port OP of the first header 110 and the inner circumferential surface of the hole H of the first stepped surface 211 so that untreated raw water is collected in the tank 200 ( 220 may be prevented from entering.
  • the second header 120 of the hollow fiber membrane module 100 when the hollow fiber membrane module 100 is mounted in the tank 200 through an opening in the upper portion of the tank 200, the second header 120 of the hollow fiber membrane module 100 is The length L2 of the second header 120 is short enough to pass through the first and second stepped surfaces 211 and 212 of the tank 200.
  • the length L1 of the first header 110 of the hollow fiber membrane module 100 is long enough to be simultaneously supported by the first and second stepped surfaces 211 and 212. That is, the length L1 of the first header 110 of the hollow fiber membrane module 100 is longer than the length L2 of the second header 120.
  • FIG. 12 illustrates a method in which the second distal end 112 of the first header 110 of the hollow fiber membrane module 100 is fixed to the second step surface 212 of the tank 200 according to another embodiment of the present invention. do.
  • the second end portion 112 of the first header 110 is provided.
  • the second end portion 112 is fixed to the second stepped surface 212 by the fastening means 510.
  • a fastening hole 112a through which the fastening means 510 may be inserted is formed at the second end portion 112 of the first header 110.
  • the second header 120 is moved up and down within the length range of the slit S, i.e., 0.5 to 3% of the length of the hollow fiber membrane 130 due to the bubbles ejected from the diffuser 400 and rising. Will vibrate.

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Abstract

기존의 가압식 여과 장치와 침지식 여과 장치의 장점들을 모두 갖춘 여과 장치 및 이를 위한 중공사막 모듈이 개시된다. 본 발명의 여과 장치는, 처리되어야 할 원수(feed water)가 유입되는 탱크 - 상기 탱크는 그 내부에 제1 단차면, 및 상기 제1 단차면의 반대 측에 제2 단차면을 가짐 -; 및 상기 탱크 내에 유입된 원수에 침지되는 중공사막 모듈 - 상기 중공사막 모듈은 제1 및 제2 헤더들과 이들 사이의 중공사막을 포함함 - 을 포함하되, 상기 제1 헤더의 제1 및 제2 말단부들이 상기 제1 및 제2 단차면들에 의해 각각 지지된다.

Description

여과 장치 및 이를 위한 중공사막 모듈
본 발명은 여과 장치 및 이를 위한 중공사막 모듈에 관한 것이다.
유체로부터 오염물질을 제거하여 정수하는 수처리 방법으로는 가열이나 상변화를 이용하는 방법과 여과막을 이용하는 방법이 있다.
여과막의 세공 크기에 따라 원하는 수질이 안정적으로 얻어질 수 있으므로, 여과막을 이용하는 방법이 가열이나 상변화를 이용하는 방법에 비해 공정의 신뢰도가 높다는 장점이 있다. 또한, 여과막을 이용할 경우 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에, 미생물을 이용하는 분리 공정에서 미생물이 열에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
여과막을 이용한 분리 방법 중 하나로는 중공사 형태의 막을 이용하는 방법이 있다. 전통적으로 중공사막은 무균수, 음용수, 초순수 제조 등 정밀 여과 분야에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 하/폐수처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업폐수에서의 부유 물질(SS : Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과, 및 수영장 물의 여과 등으로 그 응용 범위가 확대되고 있다.
중공사막을 이용한 여과 방법은 그 운전 방식에 따라 침지식과 가압식으로 분류될 수 있다.
가압식의 경우, 모듈 케이스 내에 중공사막 다발이 존재한다. 상기 모듈 케이스 내로 원수(feed water)가 소정 압력 이상으로 공급됨으로써 오염 물질을 제외한 유체만이 중공사막을 선택적으로 투과하게 된다.
침지식의 경우, 지면(surface of ground) 아래에 형성된 수조에 처리되어야 할 원수가 채워져 있는 상태에서 중공사막 다발이 침지된다. 중공사막이 원수에 침지된 상태에서 중공사막 내부에 음압이 가해짐으로써 오염 물질을 제외한 유체만이 중공사막을 선택적으로 투과하게 된다.
모듈 케이스 내에 중공사막이 높은 패킹 밀도(packing density)로 존재하기 때문에, 가압식은 침지식에 비해 중공사막의 오염에 상대적으로 취약하다는 단점이 있다. 따라서, 오염물질의 농도가 비교적 높은 물을 처리할 때는 침지식이 주로 이용된다.
그러나, 각각의 중공사막 모듈을 배관에 연결하기만 하면 되는 가압식에 비해 침지식은 지면 아래에 수조를 형성하고 그 수조의 형태 및 크기에 따라 중공사막 모듈을 수조 내에 적절하게 배열시켜야 한다는 점에서 불편하다.
이 밖에도, 침지식은 i) 여과 시스템의 유지 관리를 위해 사람이 지면 아래에 형성된 수조로 내려가야 한다는 점에서 불편할 뿐만 아니라 위험하고, ii) 여과 과정에서 수조 내에 쌓이는 슬러지를 주기적으로 제거하여야 하는 번거로움을 수반하며, iii) 다수의 중공사막 모듈들이 프레임 구조에 장착된 상태에서 원수에 침지되기 때문에 중공사막 모듈의 집적도를 향상시키는데 한계가 있었다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 여과 장치 및 이를 위한 중공사막 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 용이하게 설치될 수 있고, 안전하고 편하게 유지 관리될 수 있고, 높은 중공사막 모듈 집적도를 갖고, 표준화에 적합하고, 우수한 드레인(drain) 효율을 가지며, 높은 상품성을 갖는 침지식 여과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 중공사막의 양 말단들이 포팅되어 있는 헤더들이 프레임에 체결되지 않은 상태에서 수처리를 수행하되, 수처리 과정에서 상기 헤더들 사이의 간격이 자체적으로 가변될 수 있는 중공사막 모듈을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 처리되어야 할 원수(feed water)가 유입되는 탱크 - 상기 탱크는 그 내부에 제1 단차면, 및 상기 제1 단차면의 반대 측에 제2 단차면을 가짐 - ; 및 상기 탱크 내에 유입된 원수에 침지되는 중공사막 모듈 - 상기 중공사막 모듈은 제1 및 제2 헤더들과 이들 사이의 중공사막을 포함함 - 을 포함하되, 상기 제1 헤더의 제1 및 제2 말단부들이 상기 제1 및 제2 단차면들에 의해 각각 지지되는 것을 특징으로 하는 여과 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 내부에 집수 공간을 갖는 제1 헤더; 제1 고정층을 통해 일단이 상기 제1 헤더에 포팅되어 있으며, 상기 제1 헤더의 집수 공간과 유체 연통하는 중공사막; 수 처리 작업 중에 상기 제1 헤더의 하방에 위치하며 상기 중공사막의 타단이 제2 고정층을 통해 포팅되어 있는 제2 헤더; 및 상기 제1 및 제2 헤더들 사이의 거리가 소정의 범위 내에서 가변될 수 있는 방식으로 상기 제1 및 제2 헤더들을 지지하는 지지체를 포함하는 중공사막 모듈이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
내부에 중공사막 모듈이 장착된 탱크를 가압식 여과장치와 유사한 방식으로 배관에 연결하면 되기 때문에, 본 발명의 여과 장치는 침지식 여과 장치임에도 불구하고 그 설치의 편리성 면에서 가압식 여과장치에 못지 않은 이점이 있다.
또한, 본 발명의 여과 장치의 탱크는 지상에 위치하기 때문에 여과 장치의 유지 관리가 더욱 안전하고 편리하게 수행될 수 있고, 탱크 내에서 발생하는 슬러지가 중력에 의해 자연스럽게 배출될 수 있기 때문에 우수한 드레인 효율을 갖는다.
또한, 본 발명의 여과 장치에 따르면, 중공사막 모듈이 탱크 내에 직접 장착되기 때문에 별도의 프레임 구조를 요하지 않고, 그 결과 중공사막 모듈의 집적도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 여과 장치에 따르면, 탱크의 집수공간을 탱크 내의 처리되어야 할 원수의 수위보다 낮은 곳에 위치시킴으로써 여과 작업에 필요한 에너지 양을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 침지식 여과 장치는 표준화에 유리할 뿐만 아니라, 지상 위에 설치되기 때문에 외관을 수려하게 함으로써 그 상품성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 중공사막 모듈에 의하면, 중공사막의 양 말단이 포팅되어 있는 헤더들 간의 간격이 가변적이다. 따라서, 중공사막의 처짐이 없는 상태에서 중공사막 모듈을 탱크에 삽입함으로써 이웃하는 모듈 또는 탱크 벽과의 부딛힘으로 인한 막 손상을 방지할 수 있다.
또한, 수처리 운전 중에 중공사막의 수축이 발생할 경우 중공사막의 양 말단이 포팅되어 있는 헤더들 간의 간격이 중공사막의 수축 정도에 맞추어 자동으로 좁혀질 수 있기 때문에 막 수축으로 인한 중공사막의 손상 또는 중공사막과 헤더의 분리 현상을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 중공사막 모듈은 중공사막의 수축에 대하여 스스로 대응할 수 있다.
더욱이, 막 오염 방지를 위한 산기 공정 중에, 중공사막의 양 말단이 포팅되어 있는 헤더들 간의 간격이 상승하는 기포들에 의해 수시로 가변됨으로써 중공사막 모듈의 진동이 배가될 수 있다. 또한, 헤더들 간의 간격이 중공사막의 길이보다 작게 되어 중공사막의 처짐이 발생할 경우 그 처진 부위가 상승하는 기포에 큰 힘으로 부딪히게 된다. 산기 과정에서 중공사막 모듈의 진동 심화 및 중공사막의 처짐 발생은 산기 효율을 극대화시키게 되고, 결국 막 오염의 최소화라는 긍정적 효과를 가져다 주게 된다.
이 밖에도, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악되어질 수도 있을 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 장치의 사시도이고,
도 2는 도 1에 예시된 탱크의 A-A' 라인을 따른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈의 사시도이고,
도 4는 도 3의 중공사막 모듈의 I-I' 라인을 따른 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 헤더와 지지체의 체결 구조를 예시하는 부분 분해 사시도이고,
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이동 헤더와 지지체의 체결 구조를 예시하는 부분 분해 사시도들이고,
도 10은 도 1의 여과 장치의 A-A' 라인을 따른 단면도이고,
도 11은 도 1의 여과 장치의 B-B' 라인을 따른 단면도이며,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 중공사막 모듈이 탱크의 단차면에 고정되는 방법을 예시한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 여과 장치 및 이를 위한 중공사막 모듈의 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 장치의 사시도이다.
본 발명의 여과 장치는 도 1에 예시되어 있는 형태의 탱크(200)를 포함한다. 처리되어야 할 원수가 원수 유입 포트(230)를 통해 탱크(200) 내로 유입된다. 탱크(200) 내에 장착된 중공사막(미도시)을 투과한 생산수(permeate)는 생산수 배출 포트(221)를 통해 탱크(200) 밖으로 배출된다. 즉, 생산수 배출 포트(221)를 통해 중공사막에 음압이 제공된다.
여과 작업의 수행으로 인해 발생한 슬러지의 원활한 배출을 위하여, 본 발명의 탱크(200)는 그 하부에 상광하협 형태의 슬러지 배출부(240)를 포함할 수 있다. 탱크(200)가 지상에 안정되게 지지되기 위하여 본 발명의 탱크(200)는 슬러지 배출부(240)의 높이보다 긴 다리들(250)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 여과 장치의 탱크(200)는 지상에 놓여지기 때문에 여과 장치의 유지 관리가 더욱 안전하고 편리하게 수행될 수 있다. 또한, 탱크(200) 내에서 발생하는 슬러지가 중력에 의해 슬러지 배출부(240) 및 슬러지 배출 포트(241)를 통해 자연스럽게 탱크(200) 밖으로 배출될 수 있기 때문에 본 발명의 여과 장치는 우수한 드레인 효율을 갖는다.
본 발명의 여과 장치를 설치할 때 탱크(200)의 원수 유입 포트(230), 생산수 배출 포트(221), 슬러지 배출 포트(241) 등을 이들 각각에 대응하는 배관들(미도시)에 연결만 하면 되기 때문에, 본 발명의 여과 장치는 침지식임에도 불구하고 가압식과 마찬가지로 설치의 용이성을 제공할 수 있다.
중공사막 모듈(미도시)의 장착 및 그 유지 보수를 위하여 탱크(200)는 상부에 개구를 갖는다. 이 개구를 통하여 중공사막 모듈을 탱크(200)로 인입하거나 탱크(200)로부터 인출할 수 있다.
한편, 미관 및 안정성을 고려하여, 본 발명의 여과 장치는 탱크(200)의 상부 개구를 덮기 위한 뚜껑(300)을 더 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 예시된 탱크의 A-A' 라인을 따른 단면도이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 탱크(200)는 그 내부에 제1 단차면(211), 및 상기 제1 단차면(211)의 반대 측에 제2 단차면(212)을 갖는다. 탱크(200)의 내부 공간은 상기 제1 및 제2 단차면들(211, 212)을 기준으로 그 위의 상부 공간과 그 아래의 하부 공간으로 나뉠 수 있다. 즉, 본 발명의 탱크(200)는 상부 공간과 하부 공간을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탱크(200)의 상부 공간의 수평 단면적은 하부 공간의 수평 단면적보다 크다.
탱크(200)의 제1 단차면(211) 바로 아래에는 중공사막을 투과한 생산수를 위한 집수 공간(220)이 제공되어 있으며, 집수 공간(220)으로 흘러들어온 생산수는 배출 포트(221)를 통해 배출된다.
본 발명의 탱크(200)는, 원수 유입구(230)를 통해 유입되는 원수가 소정 수위를 초과할 경우 초과되는 원수를 탱크(200) 밖으로 배출하기 위한 오버플로우 배출 포트(260)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 탱크(200) 내에 장착되는 본 발명의 중공사막 모듈을 도 3 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈(100)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 중공사막 모듈(100)의 I-I' 라인을 따른 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈(100)은 제1 헤더(110), 제2 헤더(120), 및 상기 제1 및 제2 헤더들(110, 120) 사이의 중공사막(130)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 헤더(110)의 길이(L1)는 제2 헤더(120)의 길이(L2)보다 길다. 중공사막 모듈(100)의 수처리 작업 중에 제2 헤더(120)는 제1 헤더(110)의 하방에 위치하며, 중공사막(130)은 그 길이방향이 수면에 대하여 수직하도록 배열된다.
본 발명의 중공사막(130)의 제조에 사용될 수 있는 고분자 수지는 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 폴리에스테르이미드 수지 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막(130)은 단일막 또는 복합막 형태일 수 있다. 본 발명의 중공사막(130)이 복합막 형태일 경우, 중공사막(130)은 튜브형 브레이드 및 그 표면 상에 코팅되는 고분자 박막을 포함할 수 있다. 상기 튜브형 브레이드는 폴리에스테르 또는 나일론으로 제조될 수 있다.
중공사막(130)의 일단이 제1 고정층(141)을 통해 제1 헤더(110)에 고정되어 있다. 제1 헤더(110)는 제1 및 제2 말단부들(111, 112) 및 그 내부에 집수 공간을 갖고, 중공사막(130)은 제1 헤더(110)의 집수 공간과 유체 연통되어 있다. 즉, 중공사막(130)을 투과하여 중공사막(130)의 중공으로 유입된 생산수는 제1 헤더(110) 내의 집수 공간으로 흘러간다. 집수 공간으로 유입된 생산수는 제1 헤더(110)의 제1 말단부(111)에 위치한 배출 포트(OP)를 통해 배출된다.
중공사막(130)의 타단이 제2 고정층(142)을 통해 제2 헤더(120)에 고정되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 중공사막(130)을 투과한 생산수가 제1 헤더(110) 측으로만 흐르도록 설계되기 때문에 제2 헤더(120)는 그 내부에 집수 공간이 존재하지 않는다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 구조로 제한되지 않으며, 제2 헤더(120)도 내부에 집수 공간을 가질 수 있고, 중공사막(130)을 투과한 생산수가 제2 헤더(120) 측으로도 흐르도록 설계될 수 있다.
한편, 본 발명에 의하면, 중공사막 모듈(100)이 탱크(200) 내에 장착될 때 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)만이 제1 및 제2 말단부들(111, 112)에서 탱크(200)의 제1 및 제2 단차면들(211, 212)에 의해 지지되며 제2 헤더(120)는 탱크(200)와 직접적으로 연결되지 않아 상대적으로 자유롭게 움직일 수 있다(이에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명한다). 즉, 탱크(200) 내에 복수개의 중공사막 모듈들(100)이 장착된 상태에서 수처리 작업이 진행될 때, 서로 이웃하는 제2 헤더들(120)끼리의 충돌이 야기될 수 있고, 이러한 충돌이 지속될 경우 종공사막 모듈들(100)의 손상이 초래될 수 있다.
따라서, 제2 헤더(120)의 움직임을 제한하고 서로 이웃하는 제2 헤더들(120)끼리의 충돌을 방지하기 위하여, 본 발명의 중공사막 모듈(100)은 제1 및 제2 헤더들(110, 120)을 연결 및 지지하는 지지체(150)를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 지지체(150)는 제1 및 제2 헤더들(110, 120) 사이의 거리가 소정의 범위 내에서 가변될 수 있는 방식으로 상기 제1 및 제2 헤더들(110, 120)을 지지한다. 2개의 지지체들(150)이 제1 및 제2 헤더들(110, 120)의 양 말단부에 체결부재들(160)로 각각 체결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지체(150)의 일 말단부가 제1 헤더(110)에 형성된 홈에 삽입된 후 체결부재(160)로 고정된다. 즉, 제1 헤더(110)는 지지체(150)가 상대적 이동이 불가능하도록 체결된 고정 헤더이다. 이에 반해, 제2 헤더(120)는 지지체(150)가 상대적 이동이 가능하도록 체결된 이동 헤더이다. 따라서, 제1 헤더(110)가 지지체(150)에 고정된 상태에서 제2 헤더(120)가 지지체(150)에 상대적으로 이동함으로써 제1 및 제2 헤더들(110, 120) 사이의 거리가 소정의 범위 내에서 가변될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수처리 운전 중에 중공사막(130)의 수축이 발생할 경우 모듈(100) 외부로부터의 인위적인 조정 없이 중공사막(130)의 양 말단이 포팅되어 있는 헤더들(110, 120) 간의 간격이 저절로 중공사막(130)의 수축 정도에 맞추어 좁혀질 수 있다.
도 3 및 도 4에서 예시된 본 발명의 일 실시예는 제1 헤더(110)가 고정 헤더이고 제2 헤더(120)가 이동 헤더인 경우를 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 제1 헤더(110)가 이동 헤더이고 제2 헤더(120)가 고정 헤더일 수 있을 뿐만 아니라, 제1 및 제2 헤더들(110, 120) 모두 이동 헤더일 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 헤더와 지지체의 체결 구조를 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 이동 헤더인 제2 헤더(120)는 헤더 본체(121) 및 그 말단부에 위치한 가이드 부재(122)를 포함한다. 지지체(150)의 말단에는 슬릿(S)이 형성되어 있다. 슬릿(S)의 길이는 중공사막(130) 길이의 0.5 내지 3 %일 수 있다. 지지체(150)의 말단이 가이드 부재(122)의 홈에 삽입된 후 체결부재(160)가 가이드 부재(122)에 형성된 홀(H)과 지지체(150)의 슬릿(S)을 차례로 관통하여 헤더 본체(121)에 삽입 고정된다.
선택적으로, 상기 체결부재(160)는 가이드 부재(122)에 형성된 홀(H)과 지지체(150)의 슬릿(S)을 차례로 관통하고 헤더 본체(121)에는 삽입되지 않을 수도 있다. 이 경우, 체결부재(160)와 가이드 부재(122) 사이에 타이트한 고정이 담보되어야 한다.
체결부재(160)는 바디(161) 및 헤드(162)를 포함할 수 있다. 체결부재(160)의 바디(161)는 지지체(150)의 슬릿(S)을 통해 헤더 본체(121)에 삽입 고정된다.
이동 헤더인 제2 헤더(120)에 삽입 고정된 체결부재(160)는 지지체(150)의 슬릿(S)에 의해 안내되어 슬릿(S)의 길이 범위 내, 즉 중공사막(130) 길이의 0.5 내지 3 % 범위 내에서 상기 지지체(150)에 대해 상대적 이동을 할 수 있게 된다. 바꾸어 말하면, 상기 지지체(150)가 제2 헤더(120) 및 체결부재(160)에 대하여 상대적 이동을 할 수 있게 되고, 상기 가이드 부재(122)는 지지체(150)의 상대적 이동을 안내한다.
결과적으로, 체결부재(160)가 삽입 고정되어 있는 제2 헤더(120)가 지지체(150)가 삽입 고정되어 있는 제1 헤더(110)에 대하여 상대적 이동을 할 수 있게 된다.
도 3 내지 도 5는 이동 헤더인 제2 헤더(120)가 지지체(150)의 상대적 이동을 안내하기 위한 가이드 부재(122)를 갖는 경우를 예시하고 있으나, 가이드 부재(122)는 선택적 사항에 불과한 것으로서 본 발명을 제한하지는 않는다. 즉, 제2 헤더(120)가 가이드 부재 없이 본체만으로 구성되고, 체결부재(160)가 지지체(150)의 슬릿(S)을 관통하여 본체에 삽입 고정될 수도 있다. 이 경우, 체결부재(160)는 지지체(150)의 슬릿(S)을 통해 헤더 본체(121)에 삽입 고정되는 바디(161) 외에, 이동 헤더인 제2 헤더(120)와 지지체(150)가 분리되는 것을 방지하기 위한 헤드(162)를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 이동 헤더와 지지체의 체결 구조를 도 6 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 6에 예시된 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 이동 헤더인 제2 헤더(120)는 헤더 본체(121) 및 그 말단부에 위치한 가이드 부재(122)를 포함한다. 가이드 부재(122)에는 슬릿(S)이 형성되어 있다. 지지체(150)의 말단이 가이드 부재(122)의 홈에 삽입된 후 체결부재(160)가 가이드 부재(122)에 형성된 슬릿(S)을 관통하여 지지체(150)의 홈(H)에 삽입 고정된다.
지지체(150)에 삽입 고정된 체결부재(160)는 가이드 부재(122)의 슬릿(S)에 의해 안내되어 슬릿(S)의 길이 범위 내에서 상기 가이드 부재(122)에 대해 상대적 이동을 할 수 있다. 이때 가이드 부재(122)는 지지체(150)의 상대적 이동을 안내한다.
체결부재(160)는 바디(161) 및 헤드(162)를 포함할 수 있다. 체결부재(160)의 바디(161)는 가이드 부재(122)의 슬릿(S)을 통해 지지체(150)에 삽입 고정된다. 체결부재(160)의 헤드(162)는 가이드 부재(122)와 지지체(150)가 분리되는 것을 방지한다.
결과적으로, 제2 헤더(120)는 체결부재(160)가 삽입 고정되어 있는 지지체(150) 및 지지체(150)가 삽입 고정되어 있는 제1 헤더(110) 모두에 대하여 상대적 이동을 할 수 있게 된다.
도 7에 예시된 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 이동 헤더는 헤더 본체(125) 및 그 말단부에 위치한 가이드 부재(126)를 포함한다. 가이드 부재(126)에는 오픈된 슬릿(S)이 형성되어 있다. 지지체(150)는 그 말단부에 돌기(151)를 포함한다.
지지체(150)가 가이드 부재(126)의 홈에 삽입될 때 지지체(150)의 돌기(151)는 상기 가이드 부재(126)의 슬릿(S)의 오픈된 부분을 통해 슬릿(S)에 삽입된다. 이어서, 상기 가이드 부재(126)의 슬릿(S)의 오픈된 부분을 통해 지지체(150)의 돌기(151)가 이탈하는 것을 방지하기 위한, 즉 가이드 부재(126)와 지지체(150)가 분리되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(172)가 헤더 본체(125) 및 가이드 부재(126)에 결합된다.
위와 같은 구성을 통해, 지지체(150)의 돌기(151)는 가이드 부재(126)의 슬릿(S)에 의해 안내되어 상기 가이드 부재(126) 및 제2 헤더(120)에 대해 상대적 이동을 할 수 있게 된다. 즉, 지지체(150)가 삽입 고정되어 있는 제1 헤더(110)에 대하여 이동 헤더는 상대적 이동을 할 수 있게 된다.
도 8에 예시된 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 지지체(150)는 그 말단부에 돌기(151)를 포함한다. 이동 헤더(123)의 측면에는 지지체(150)의 돌기(151)가 삽입되는 홈(G)이 형성되어 있다. 상기 홈(G)은 지지체(150)의 길이 방향을 따라 길게 연장되어 형성되어 있다.
지지체(150)의 돌기(151)가 이동 헤더(123)의 홈(G)에 삽입된 상태에서, 이동 헤더(123)와 지지체(150)가 분리되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(171)가 상기 홈(G)이 형성된 이동 헤더(123)의 측면에 결합된다.
위와 같은 구성을 통해, 지지체(150)의 돌기(151)는 이동 헤더(123)의 홈(G)에 의해 안내되어 상기 이동 헤더(123)에 대해 상대적 이동을 할 수 있게 된다. 즉, 지지체(150)가 삽입 고정되어 있는 제1 헤더(110)에 대하여 이동 헤더(123)는 상대적 이동을 할 수 있게 된다.
도 9에 예시된 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 이동 헤더는 헤더 본체(121) 및 헤더 본체(121)의 측면에 돌기(127)를 포함한다. 지지체(150)의 말단부에는 이동 헤더의 돌기(127)가 삽입되는 슬릿(S)이 형성되어 있다.
이동 헤더와 지지체(150)가 분리되는 것을 방지하기 위하여, 스토퍼(173)가 상기 지지체(150)의 슬릿(S)을 통과하여 돌출된 상기 돌기(127)의 말단부에 장착된다. 이동 헤더의 돌기(127)의 길이가 짧아 지지체(150)의 슬릿(S)을 통과하여 돌출되는 부분이 없게 될 경우에는, 도 8에 예시된 스토퍼(171)가 이동 헤더와 지지체(150)의 분리를 방지하기 위하여 사용될 수 있다.
위와 같은 구성을 통해, 이동 헤더의 돌기(127)는 지지체(150)의 슬릿(S)에 의해 안내되어 지지체(150)에 대해 상대적 이동을 할 수 있게 된다. 즉, 지지체(150)가 삽입 고정되어 있는 제1 헤더(110)에 대하여 이동 헤더가 상대적 이동을 할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 여과 장치의 각 구성요소들 간의 결합관계를 설명한다.
도 10 및 도 11은 도 1의 여과 장치의 A-A' 라인을 따른 단면도 및 B-B' 라인을 따른 단면도이다.
도 10에 예시된 바와 같이, 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)의 제1 및 제2 말단부들(111, 112)이 탱크(200) 내에서 제1 및 제2 단차면들(211, 212)에 의해 각각 지지된다. 즉, 중공사막 모듈들(100)이 탱크(200) 내에 직접 장착된다. 따라서, 본 발명의 여과 장치는 중공사막 모듈들(100)을 고정시키기 위한 별도의 프레임 구조를 요하지 않고, 그 결과 중공사막 모듈(100)의 집적도를 향상시킬 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 중공사막 모듈(100)에 의하면, 중공사막(130)의 양 말단이 포팅되어 있는 헤더들(110, 120) 간의 간격이 가변적이다. 따라서, 중공사막(130)의 처짐이 없는 상태에서 중공사막 모듈(100)을 탱크(200) 내에 인입함으로써 이웃하는 모듈 또는 탱크 벽과의 부딛힘으로 인한 막 손상을 방지할 수 있다. 수처리 운전 중에는 중공사막(130)의 수축이 발생하더라도 중공사막(130)의 양 말단이 포팅되어 있는 헤더들(110, 120) 간의 간격이 중공사막(130)의 수축 정도에 맞추어 저절로 좁혀지기 때문에 막 수축으로 인한 모듈(100)의 손상 방지될 수 있다.
탱크(200)의 제1 단차면(211)에는 홀(H)이 형성되어 있고, 제1 헤더(110)의 배출 포트(OP)가 제1 단차면(211)의 홀(H)에 삽입됨으로써 제1 헤더(110)가 탱크(200)의 집수 공간(220)과 유체 연통한다. 따라서, 중공사막(130)을 투과한 생산수가 중공사막(130)의 중공 및 제1 헤더(110) 집수 공간을 거쳐 탱크(200)의 집수 공간(220)으로 흐르게 된다. 제1 헤더(110)의 배출 포트(OP)의 외주면과 제1 단차면(211)의 홀(H)의 내주면 사이에 O-링이 개재됨으로써 처리되지 않은 원수가 탱크(200)의 집수 공간(220)으로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 탱크(200)의 집수 공간(220)이 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)보다 낮은 위치에 있기 때문에, 즉 집수 공간(220)이 탱크(200) 내의 처리되어야 할 원수의 수위보다 낮은 곳에 위치하기 때문에 여과 작업에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 탱크(200) 상부의 개구를 통해 중공사막 모듈(100)을 탱크(200) 내에 장착할 때, 중공사막 모듈(100)의 제2 헤더(120)가 탱크(200)의 제1 및 제2 단차면들(211, 212)에 걸리지 않고 통과할 수 있을 정도로 제2 헤더(120)의 길이(L2)가 짧다. 반면, 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)는 제1 및 제2 단차면들(211, 212)에 의해 동시에 지지될 수 있을 정도로 그 길이(L1)가 길다. 즉, 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)의 길이(L1)는 제2 헤더(120)의 길이(L2)보다 길다.
본 발명의 탱크(200) 내에 장착된 중공사막 모듈들(100)의 하부에는 산기관(400)이 제공된다. 산기관(400)을 통해 기포가 분출됨으로써 여과 작업 중에 중공사막(130)이 오염되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탱크(200)의 제1 및 제2 단차면들(211, 212)에는 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)의 제1 및 제2 말단부들(111, 112)의 형태 및 크기에 대응하는 홈들(211a, 212a)이 각각 형성되어 있다. 제1 헤더(110)의 제1 및 제2 말단부들(111, 112)이 상기 홈들(211a, 212a)에 각각 삽입됨으로써 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)의 수평 움직임이 방지될 수 있고, 이웃하는 제1 헤더들(110) 간의 충돌이 방지될 수 있다.
한편, 본 발명의 중공사막 모듈(100)은 지지체(150)에 의해 제1 및 제2 헤더들(110, 120)이 동시에 지지되기 때문에, 제1 헤더(110)의 수평 움직임을 막는 것만으로도 제2 헤더들(120)끼리의 충돌이 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 산기관(400)에서 분출되는 기포의 영향으로 인한 중공사막 모듈들(100) 끼리의 충돌로 인한 중공사막 모듈(100)의 손상이 방지될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 중공사막 모듈(100)의 제1 헤더(110)의 제2 말단부(112)가 탱크(200)의 제2 단차면(212)에 고정되는 방법을 예시한다.
도 12에 예시된 본 발명의 실시예에 따르면, 탱크(200) 내에서 중공사막 모듈들(100) 끼리의 충돌을 더욱 효과적으로 저지하기 위하여, 제1 헤더(110)의 제2 말단부(112)가 탱크(200)의 제2 단차면(212)에 형성된 홈(212a)에 삽입될 뿐만 아니라, 제2 말단부(112)가 체결수단(510)에 의해 제2 단차면(212)에 고정된다. 이때, 제1 헤더(110)의 제2 말단부(112)에는 상기 체결수단(510)이 삽입될 수 있는 체결공(112a)이 형성되어 있다.
한편, 본 발명에 의하면, 막 오염 방지를 위한 산기 공정 중에 중공사막(130)의 양 말단이 포팅되어 있는 제1 및 제2 헤더들(110, 120) 간의 간격이 산기관(400)으로부터 분출되어 상승하는 기포들에 의해 수시로 가변됨으로써 중공사막 모듈(100)의 진동이 배가될 수 있다.
더욱 정확하게는, 산기관(400)으로부터 분출되어 상승하는 기포들에 의해 제2 헤더(120)가 슬릿(S)의 길이 범위 내, 즉 중공사막(130) 길이의 0.5 내지 3% 범위 내에서 상하로 진동하게 된다.
또한, 제2 헤더(120)가 위로 움직일 때 제1 및 제2 헤더들(110, 120) 간의 간격이 중공사막(130)의 길이보다 작게 되어 중공사막(130)의 처짐이 순간적으로 발생하게 되고, 중공사막(130)의 처진 부위가 산기관(400)으로부터 분출되어 상승하는 기포에 큰 힘으로 부딪히게 된다.
산기 과정에서 제2 헤더(120)의 진동 심화 및 중공사막(130)의 처짐 발생은 산기 효율을 극대화시키게 되고, 결국 막 오염의 최소화를 가져다 준다.

Claims (24)

  1. 처리되어야 할 원수(feed water)가 유입되는 탱크 - 상기 탱크는 그 내부에 제1 단차면, 및 상기 제1 단차면의 반대 측에 제2 단차면을 가짐 - ; 및
    상기 탱크 내에 유입된 원수에 침지되는 중공사막 모듈 - 상기 중공사막 모듈은 제1 및 제2 헤더들과 이들 사이의 중공사막을 포함함 - 을 포함하되,
    상기 제1 헤더의 제1 및 제2 말단부들이 상기 제1 및 제2 단차면들에 의해 각각 지지되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 헤더의 길이는 상기 제2 헤더의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는 상기 제1 및 제2 단차면들 위의 상부 공간과 상기 제1 및 제2 단차면들 아래의 하부 공간을 포함하고,
    상기 상부 공간의 수평 단면적은 상기 하부 공간의 수평 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는 상기 중공사막 모듈에 의해 생산된 투과수를 위한 집수공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탱크의 집수공간은 상기 중공사막 모듈의 상기 제1 헤더보다 낮은 위치에 있는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 단차면에는 홀이 형성되어 있고,
    상기 제1 헤더의 제1 말단부가 상기 제1 단차면의 홀에 삽입됨으로써 상기 제1 헤더가 상기 탱크의 집수공간과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 헤더의 제2 말단부는 상기 제2 단차면에 체결수단에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단차면들에는 상기 제1 헤더의 제1 및 제2 말단부들의 형태 및 크기에 대응하는 홈들이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는 그 하부에 상광하협 형태의 슬러지 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는, 상기 유입되는 원수가 소정 수위를 초과할 경우 초과되는 원수를 상기 탱크 밖으로 배출하기 위한 오버플로우 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  11. 내부에 집수 공간을 갖는 제1 헤더;
    제1 고정층을 통해 일단이 상기 제1 헤더에 포팅되어 있으며, 상기 제1 헤더의 집수 공간과 유체 연통하는 중공사막;
    수 처리 작업 중에 상기 제1 헤더의 하방에 위치하며 상기 중공사막의 타단이 제2 고정층을 통해 포팅되어 있는 제2 헤더; 및
    상기 제1 및 제2 헤더들 사이의 거리가 소정의 범위 내에서 가변될 수 있는 방식으로 상기 제1 및 제2 헤더들을 지지하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 헤더들 중 적어도 하나는 상기 지지체가 상대적 이동이 가능하도록 체결된 이동 헤더인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지체에는 슬릿이 형성되어 있고,
    상기 중공사막 모듈은 상기 슬릿을 관통하여 상기 이동 헤더에 삽입 고정되는 체결부재를 더 포함하며,
    상기 체결부재는 상기 지지체의 슬릿에 의해 안내되어 상기 지지체에 대해 상대적 이동을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 체결부재는,
    상기 슬릿을 관통하여 상기 이동 헤더에 삽입 고정되는 바디; 및
    상기 이동 헤더와 상기 지지체가 분리되는 것을 방지하기 위한 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 헤더는 상기 지지체의 상대적 이동을 안내하기 위한 가이드 부재를 포함하고,
    상기 지지체는 상기 가이드 부재에 삽입되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가이드 부재에는 슬릿이 형성되어 있고,
    상기 중공사막 모듈은 상기 가이드 부재의 슬릿을 통해 상기 지지체에 삽입되는 체결부재를 더 포함하며,
    상기 체결부재는 상기 가이드 부재의 슬릿에 의해 안내되어 상기 가이드 부재에 대해 상대적 이동을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 체결부재는,
    상기 가이드 부재의 슬릿을 통해 상기 지지체에 삽입되는 바디; 및
    상기 가이드 부재와 상기 지지체가 분리되는 것을 방지하기 위한 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 지지체는 돌기를 포함하고,
    상기 가이드 부재에는 상기 지지체의 돌기가 삽입되는 슬릿이 형성되어 있으며,
    상기 지지체의 돌기는 상기 가이드 부재의 슬릿에 의해 안내되어 상기 가이드 부재에 대해 상대적 이동을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 가이드 부재와 상기 지지체가 분리되는 것을 방지하기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지체는 돌기를 포함하고,
    상기 이동 헤더의 측면에는 상기 지지체의 돌기가 삽입되는 홈이 형성되어 있고,
    상기 홈은 상기 지지체의 길이 방향을 따라 길게 연장되어 형성되어 있으며,
    상기 지지체의 돌기는 상기 홈에 의해 안내되어 상기 이동 헤더에 대해 상대적 이동을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 이동 헤더와 상기 지지체가 분리되는 것을 방지하기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 헤더는 돌기를 포함하고,
    상기 지지체에는 상기 이동 헤더의 돌기가 삽입되는 슬릿이 형성되어 있으며,
    상기 이동 헤더의 돌기는 상기 지지체의 슬릿에 의해 안내되어 상기 지지체에 대해 상대적 이동을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 이동 헤더와 상기 지지체가 분리되는 것을 방지하기 위하여 상기 지지체의 슬릿을 통과하여 돌출된 상기 돌기의 말단부에 장착되는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  24. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 헤더의 길이가 상기 제2 헤더의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
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