WO2014104558A1 - 가압식 중공사막 모듈 및 이를 이용한 역세척 방법 - Google Patents

가압식 중공사막 모듈 및 이를 이용한 역세척 방법 Download PDF

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WO2014104558A1
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hollow fiber
fiber membrane
opening
membrane module
open end
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박병규
민규홍
박종상
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제일모직 주식회사
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    • B01D2321/04—Backflushing

Definitions

  • the present invention relates to a hollow-fiber membrane module and a backwashing method of a hollow fiber membrane module, and more particularly, to a pressurized hollow fiber membrane module having a first opening portion and a second opening portion and a backwashing method using the same. will be.
  • the separator is a tool for separating a substance according to the size of the molecule or the repulsive force between the molecule and the separator, and the driving force of the separation is pressure, concentration, and potential difference.
  • the membrane When the membrane is used in the separation process, it is easy to automate and does not involve phase change and high temperature treatment. Therefore, it is being researched and used as a technology that can replace the separation process of environmental pollution prevention facility or chemical industry. .
  • Types of separation membranes include reverse osmosis membranes, nanofiltration membranes, ultrafiltration membranes, microfiltration membranes, ion exchange membranes, gas separation membranes, and pervaporation membranes.
  • membrane modules such as plate-frame type, tubular type, spiral-wound type, hollow-fiber type and the like.
  • the hollow fiber membrane module is a bundle of hollow fiber membranes, which are hollow yarns, which are hollow inside, and are filtered outward from the inside of the hollow fiber membrane (lumen) and filtered outward from the inside of the hollow fiber membrane.
  • This is called an outside-in hollow fiber membrane.
  • Hollow fiber membrane module is divided into a pressure type and immersion type, the pressure type hollow fiber membrane module is modularized by putting the hollow fiber membrane in the pressure vessel, unlike the immersion type mainly operated by suction, it is operated by external pressure or pressure resistance.
  • Pressurized hollow fiber membrane module as shown in Figure 1, according to the number of water treatment ports, once the catch-type module as shown in Fig. 1 (a), both ends of the catch-type module as shown in Figure 1 (b), and as shown in Figure 1 (c)
  • the treated water is collected at both ends, but it can be classified into a module having an internal flow path due to the reason for excluding the configuration of the additional pipe.
  • the performance of the separator is degraded due to membrane fouling phenomenon in which particulate or dissolved substances adhere to the separator surface or the pore surface.
  • the membrane filtration performance should be restored by back washing such as periodically washing the surface of the membrane during the membrane filtration operation or passing the washing water in the reverse direction of the filtration direction through the membrane pores. do.
  • the backwashing feed water is a mixture of filtered water or a washing agent such as an acid, an alkali or an inorganic and an organic detergent, and the backwashing feed water is pressurized by a backwash pump to perform backwashing.
  • Another object of the present invention is to provide a method for uniformly backwashing a pressurized hollow fiber membrane module along its longitudinal direction.
  • the pressurized hollow fiber membrane module may include a housing formed with a raw water inlet, a concentrated water outlet, and a treated water outlet; An internal flow path formed at the center of the housing; A plurality of hollow fiber membranes arranged around the inner channel; A treated water collecting part communicating with the internal flow path and the hollow fiber membrane; A first opening / closing part which opens and closes the open end of the inner channel; And a second opening and closing portion for opening and closing the open end of the hollow fiber membrane.
  • the raw water inlet and the concentrated water outlet may be formed at one side of the housing, respectively, and the treated water outlet may be formed at one end or the other end of the housing.
  • the first opening and closing part may open and close an open end of the internal flow path through which the backwash water introduced through the treated water outlet during backwashing of the module is introduced.
  • the second opening and closing part may open and close an open end of the hollow fiber membrane into which the backwash water introduced through the treated water outlet during backwashing of the module is introduced.
  • the treated water collecting unit may include a first treated water collecting unit formed at an upper portion of the housing and a second treated water collecting unit formed at a lower portion of the housing.
  • Another aspect of the present invention is a method for backwashing a pressurized hollow fiber membrane module, wherein the backwashing method includes a step of closing an open end of an internal flow path by a first opening / closing part, introducing backwash water into a housing through a treated water outlet; The introduced backwash water is introduced into the hollow fiber membrane open end via the first treated water collecting part and filtered through the hollow fiber membrane pores, and the filtered backwash water is discharged to the outside through the concentrated water outlet.
  • a first backwashing step And closing the open end of the hollow fiber membrane by the second opening and closing part, introducing the backwash water into the housing through the treated water outlet, and the introduced backwash water flows into the open end of the internal flow path and collects the internal flow path and the second treated water collection.
  • a second backwashing step comprising the step.
  • the first backwashing step and the second backwashing step may cross each other.
  • the second opening and closing part When the first opening and closing part closes the internal flow path, the second opening and closing part may open the hollow fiber membrane flow path, and when the second opening and closing part closes the hollow fiber membrane flow path, the first opening and closing part may open the internal flow path.
  • the pressurized hollow fiber membrane module may be a pressure resistant hollow fiber membrane module.
  • the pressurized hollow fiber membrane module may be an external pressure hollow fiber membrane module.
  • the first backwashing step and the second backwashing step may be performed for about 10 seconds to about 1 minute, respectively.
  • the backwash method using the pressurized hollow fiber membrane module can uniformly backwash the pressurized hollow fiber membrane module along the longitudinal direction.
  • Figure 1 shows the type of the pressurized hollow fiber membrane module (a) once the catch-type module, (b) both ends of the collecting module, (c) shows both ends of the collecting module with an internal flow path.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the hollow fiber membrane module schematically shown to explain the filtration principle of the external pressure hollow fiber membrane module.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing a hollow fiber membrane module for explaining the first backwashing step of the external pressure hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the hollow fiber membrane module schematically shown to explain the second backwashing step of the external pressure hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 shows a cross-sectional view of the hollow fiber membrane module having a first opening and closing part.
  • Figure 6 shows a cross-sectional view of the hollow fiber membrane module with a second opening and closing part.
  • the pressurized hollow fiber membrane module used in the present invention may be a hollow fiber membrane module having an internal flow path as a hollow fiber membrane module having a water collecting method at both ends as shown in FIG.
  • the external hollow fiber membrane module may be formed in a housing 101 in which a raw water inlet 102, a concentrated water outlet 103, a treated water outlet 104, and first and second treated water collecting units 105 and 106 are formed.
  • the plurality of hollow fiber membranes 110 are potted, and an inner flow passage 120 for collecting the treated water filtered at the bottom of the module is provided at the center of the housing.
  • a plurality of fine pores are formed on the surface of the hollow fiber membrane.
  • the filtration principle of the module is that when the raw water is introduced through the inlet 102, the introduced raw water is filtered through the pores of the hollow fiber membrane 110 and the filtered treated water is the first treated water collecting unit 105 formed on the housing And a second treated water collecting part 106 formed under the housing.
  • the treated water collected by the first treated water collecting unit 105 is discharged to the outside through the discharge port 104, and the treated water collected by the second treated water collecting unit 106 passes through the internal flow path 120.
  • the discharge port 104 is discharged to the outside.
  • the unfiltered concentrated water may be discharged to the outside through the concentrated water outlet 103, or may be discharged only as treated water by filtering all raw water introduced without discharge of the unfiltered concentrated water.
  • Pressurized hollow fiber membrane module of the present invention is provided with a first opening and closing portion and the second opening and closing portion to facilitate the cross-cleaning of the upper end and the lower end of the module.
  • the pressurized hollow fiber membrane module may include a housing formed with a raw water inlet, a concentrated water outlet, and a treated water outlet; An internal flow path formed at the center of the housing; A treated water collecting part formed inside the housing in communication with the internal flow path; A plurality of hollow fiber membranes arranged around the inner passage; A first opening / closing part which opens and closes the open end of the inner channel; And a second opening and closing portion for opening and closing the open end of the hollow fiber membrane; may be provided.
  • the raw water inlet and the concentrated water outlet may be formed at one side of the housing, respectively, the treated water outlet may be formed at the top or bottom of the housing.
  • the raw water inlet may be formed at the bottom of one side of the housing
  • the concentrated water outlet is at the top of one side of the housing
  • the treated water outlet may be formed at the top of the housing, respectively.
  • the inside of the housing is formed with a treated water collecting portion for collecting the treated water filtered through the hollow fiber membrane, the treated water collecting portion may be formed in the upper and lower portions of the housing, respectively, and may be in communication with the open end of the inner flow path and the hollow fiber membrane have.
  • the first opening and closing portion may open and close an open end of the internal flow path through which the backwash water introduced through the treated water outlet when the module is backwashed
  • the second opening and closing portion may be the treated water outlet when backwashing the module. It is possible to open and close the open end of the hollow fiber membrane into which the backwash water introduced through.
  • the housing may have a cylindrical shape, and the inner flow passage may be formed in the longitudinal direction of the housing and the plurality of hollow fiber membranes may be disposed around the inner flow passage around the inner flow passage.
  • the internal flow path means a passage through which the treated water collected at the lower end of the module is collected at the upper end, or a passage through which the backwash water is transferred to the lower end.
  • the open end of the internal flow path means an open end surface of the internal flow path where the backwash water introduced through the treated water outlet is initially introduced.
  • the open end of the hollow fiber membrane also refers to an area occupied by one open cross section of the unit hollow fiber membrane or the entire open fiber section of the unit hollow fiber membrane into which the backwash water flowed first.
  • the open end of the inner flow passage is closed by the first opening and closing part, the backwash water is introduced into the housing through the treated water outlet, and the injected backwash water is the hollow fiber membrane open end.
  • a first backwashing step including the step of flowing into and filtering through the hollow fiber membrane pores, and the filtered backwashing water is discharged to the outside through the brine outlet; And closing the open end of the hollow fiber membrane by the second opening and closing part, introducing the backwash water into the housing through the treated water outlet, and the introduced backwash water flows into the inner flow path open end and the internal flow path and the treated water collecting part.
  • the backwashing method of the external pressure hollow fiber membrane module will be described.
  • the treated water outlet 104 of the hollow fiber membrane module is a backwash water inlet, and the concentrated water outlet is a backwash water outlet.
  • 3 and 4 is a cross-sectional view of the external pressure hollow fiber membrane module of the present invention, the backwashing method of the hollow fiber membrane module of the present invention may be made by the first backwashing step of the upper end and the second backwashing step of the lower end. .
  • the first backwashing step of backwashing the upper end portion of the hollow fiber membrane module is closed, and the raw water inlet 102 is closed and the first opening 130 closes the open end of the module.
  • Backwash water is introduced into the treated water outlet (104).
  • the introduced backwash water passes through the first treated water collecting part 105 and may be introduced only into the hollow fiber membrane open end because the inflow into the treated water internal flow path is blocked.
  • the backwash water introduced into the hollow fiber membrane is filtered out of the hollow fiber membrane through the hollow fiber membrane pores and at the same time a washing process for removing particulate or dissolved substances attached to the hollow fiber membrane surface or the pore surface is performed.
  • the second backwashing step of backwashing the lower end portion of the hollow fiber membrane module is closed, and then closes the raw water inlet 102 and closes the hollow fiber membrane open end through which the backwash water is introduced into the second opening 140.
  • the backwash water is introduced into the treated water outlet 104.
  • the introduced backwash water is collected into the second treated water collecting part 106 via an internal flow path, and the collected backwash water is introduced into the hollow fiber membrane from the lower part of the module to the upper direction by the backwash pressure.
  • the introduced backwash water is filtered through the hollow fiber membrane pores mainly located at the lower end of the module according to the pressure drop, and at the same time, the particulate water or the particulate matter attached to the surface of the hollow fiber membrane or the pores is removed. Backwashing can be done relatively easily.
  • the backwashed water filtered in both the first backwashing step and the second backwashing step is discharged to the outside through the backwashing water outlet 103.
  • the first backwashing step and the second backwashing step may proceed for about 10 seconds to about 1 minute, respectively, and may cross.
  • the backwashing duration of the first backwashing step may be extended to cross the process. .
  • the second opening and closing part opens the hollow fiber membrane open end
  • the first opening and closing part opens the internal flow path.
  • the backwash can be crossed by opening the open end.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the module when the open end of the inner flow path 120 is closed by the first opening / closing unit 130 during the first backwashing step.
  • the backwash water is hollow fiber membrane 110 according to the closing of the open end of the inner flow path. Can only enter the open end.
  • the first opening and closing unit 130 may be used without limitation as long as it is a means for closing the open end of the inner flow path, may be used as the first opening and closing unit alone or in combination with the second opening and closing portion, the manual opening or closing the external control device According to the automatic opening and closing means can be used without limitation.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the module when the open end of the hollow fiber membrane 110 in which the backwash water is first introduced into the module by the second opening and closing unit 140 during the second backwashing step is closed.
  • the tax revenue may only flow into the internal flow path 120.
  • the second opening and closing portion 140 may also be used without limitation as long as the means for closing the hollow fiber membrane open end, may be used alone or in combination with the first opening and closing portion, the manual opening or closing the external control device According to the automatic opening and closing means can be used without limitation.

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Abstract

본 발명인 가압식 중공사막 모듈은 원수 유입구, 농축수 배출구 및 처리수 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 중심부에 형성된 내부유로; 상기 내부유로를 중심으로 배치된 복수개의 중공사막; 상기 내부유로 및 상기 중공사막과 연통되는 처리수 집수부; 상기 내부유로의 개방단을 개폐하는 제1 개폐부; 및 상기 중공사막의 개방단을 개폐하는 제2 개폐부가 구비되어 있다.

Description

가압식 중공사막 모듈 및 이를 이용한 역세척 방법
본 발명은 중공사막 모듈(hollow-fiber membrane module) 및 중공사막 모듈의 역세척 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 제1 개폐부 및 제2 개폐부가 구비된 가압식 중공사막 모듈 및 이를 이용한 역세척 방법에 관한 것이다.
분리막은 분자의 크기, 또는 분자와 분리막 간의 반발력 등에 따라 물질을 분리하는 도구로서, 분리의 구동력은 압력, 농도 그리고 전위차 등이다. 분리막을 분리공정에 이용하였을 경우에 자동화가 간편하고 상변화와 고온처리 등이 수반되지 않는 장점이 있기 때문에, 환경오염방지시설 또는 화학공업의 분리공정들을 대체할 수 있는 기술로서 연구 및 이용되고 있다.
분리막의 종류에는 역삼투막, 나노여과막, 한외여과막(ultrafiltration membrane), 정밀여과막(microfiltration membrane), 이온교환막, 기체분리막, 투과증발막 등이 있다. 분리막 모듈의 형태에는 평판형(plate-frame type), 관형(tubular type), 나권형(spiral-wound type), 중공사형(hollow-fiber type) 등의 여러 종류가 있다.
이 중에서 중공사막 모듈은 내부가 비어있는 긴 실형태의 막인 중공사막의 다발 형태로서, 중공사막 안쪽(lumen)에서 바깥으로 여과하는 것을 내압식(inside-out), 중공사막의 바깥쪽에 안쪽으로 여과하는 것을 외압식(outside-in) 중공사막이라 한다. 중공사막 모듈은 가압식과 침지식으로 구분되는데, 가압식 중공사막 모듈은 압력용기 속에 중공사막을 넣어 모듈화한 것으로, 주로 흡인식으로 운영되는 침지식과 달리, 가압하여 외압식 또는 내압식으로 운영된다.
가압식 중공사막 모듈은 도 1에 나타낸 바와 같이 처리수구의 개수에 따라 도 1(a)와 같은 일단 집수형 모듈과, 도 1(b)와 같은 양단 집수형 모듈, 그리고 도 1(c)와 같이 실제로는 처리수가 양단으로 집수되나 추가 배관의 구성을 제외하기 위한 이유 등에 의하여 내부유로가 구비된 모듈로 구분할 수 있다.
한편, 분리막의 성능은 분리막 표면 또는 세공 표면에 입자성 또는 용존성 물질이 부착되는 막오염(membrane fouling) 현상으로 저하된다. 이러한 막오염을 방지하기 위하여 분리막 여과 운전 도중에 주기적으로 분리막의 표면을 세척하거나 분리막 세공(pore)을 통하여 세척수를 여과 방향의 역방향으로 통과시키는 등의 역세척(back washing)으로 막의 여과 성능을 회복하여야 한다. 역세척 공급수로서는 여과수 또는 여과수에 산, 알칼리 또는 무기 및 유기세제 등의 세척제를 혼합한 것을 이용하며, 이러한 역세척 공급수를 역세척 펌프로 가압하여 역세척을 수행한다.
도1의 가압식 중공사막 모듈 모두 긴 원통형의 하우징에 모듈의 길이방향으로 중공사막이 구비되어 있으므로, 역세척시 역세척의 압력은 중공사막 길이방향으로 압력 강하가 발생하여 압력이 균일하게 배분되지 않을 수 있다. 또한, 설사 역세척 압력이 중공사막 길이방향으로 동일하게 분배된다고 하더라도 실제 공정에 있어서는 역세척수 유입구와 인접하여 위치한 중공사막 부분일수록 분리막 표면층이 보다 많은 양의 역세척수와 접촉하게 되므로 막의 여과 성능의 회복이 중공사막의 길이방향으로 불균일하게 이루어질 수 있다. 따라서, 분리막 모듈에서 단일방향으로의 역세척하는 통상의 경우, 중공사막의 길이방향으로 불균일한 역세척이 진행되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 역세척이 용이한 가압식 중공사막 모듈을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 가압식 중공사막 모듈을 길이 방향에 따라 균일하게 역세척하기 위한 방법을 제공하기 위함이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 제1 개폐부와 제2 개폐부가 구비된 가압식 중공사막 모듈에 관한 것이다. 상기 가압식 중공사막 모듈은 원수 유입구, 농축수 배출구 및 처리수 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 중심부에 형성된 내부유로; 상기 내부유로를 중심으로 배치된 복수 개의 중공사막; 상기 내부유로 및 상기 중공사막과 연통되는 처리수 집수부; 상기 내부유로의 개방단을 개폐하는 제1 개폐부; 및 상기 중공사막의 개방단을 개폐하는 제2 개폐부;가 구비된다.
상기 원수 유입구와 농축수 배출구는 하우징의 일측에 각각 형성되고, 상기 처리수 배출구는 하우징의 일단 또는 타단에 형성될 수 있다.
상기 제1 개폐부는 상기 모듈의 역세척시 상기 처리수 배출구를 통하여 투입되는 역세수가 유입되는 상기 내부유로의 개방단을 개폐할 수 있다.
상기 제2 개폐부는 상기 모듈의 역세척시 상기 처리수 배출구를 통하여 투입되는 역세수가 유입되는 상기 중공사막의 개방단을 개폐할 수 있다.
상기 처리수 집수부는 하우징의 상부에 형성된 제1 처리수 집수부 및 하우징의 하부에 형성된 제2 처리수 집수부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 가압식 중공사막 모듈의 역세척 방법으로, 상기 역세척 방법은 제1 개폐부에 의하여 내부유로의 개방단이 폐쇄되는 단계, 처리수 배출구를 통하여 역세수가 하우징 내부로 투입되는 단계, 상기 투입된 역세수는 제1 처리수 집수부를 경유하여 중공사막 개방단으로 유입되고 중공사막 기공을 통하여 여과되는 단계, 및 상기 여과된 역세수는 농축수 배출구를 통해 외부로 배출되는 단계를 포함하는 제1 역세단계; 및 제2 개폐부에 의하여 중공사막의 개방단이 폐쇄되는 단계, 처리수 배출구를 통하여 역세수가 하우징 내부로 투입되는 단계, 상기 투입된 역세수는 내부유로 개방단으로 유입되고 내부유로 및 제2 처리수 집수부를 경유하여 상기 폐쇄된 중공사막 일단의 개방단과 대향되는 타단의 중공사막 개방단으로 재유입되어 중공사막 기공을 통하여 여과되는 단계, 및 상기 여과된 역세수는 농축수 배출구를 통해 외부로 배출되는 단계를 포함하는 제2 역세단계;를 포함한다.
상기 제1 역세단계 및 상기 제2 역세단계는 교차 진행될 수 있다.
상기 제1 개폐부가 내부유로를 폐쇄하는 경우 제2 개폐부는 중공사막 유로를 개방하고, 상기 제2 개폐부가 중공사막 유로를 폐쇄하는 경우 상기 제1 개폐부는 내부유로를 개방할 수 있다.
상기 가압식 중공사막 모듈은 내압식 중공사막 모듈일 수 있다.
상기 가압식 중공사막 모듈은 외압식 중공사막 모듈일 수 있다.
상기 제1 역세단계와 제2 역세단계는 각각 약 10초 내지 약 1분간 진행될 수 있다.
본 발명의 가압식 중공사막 모듈 역세척이 용이하며, 상기 가압식 중공사막 모듈을 이용한 역세척 방법은 가압식 중공사막 모듈을 길이방향에 따라 균일하게 역세척할 수 있다.
도 1은 가압식 중공사막 모듈의 종류를 나타낸 것으로 (a)는 일단 집수형 모듈, (b)는 양단 집수형 모듈, (c)는 내부유로가 구비된 양단 집수형 모듈을 나타낸 것이다.
도 2는 외압식 중공사막 모듈의 여과원리를 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 중공사막 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 외압식 중공사막 모듈의 제1 역세단계를 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 중공사막 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 외압식 중공사막 모듈의 제2 역세단계를 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 중공사막 모듈의 단면도이다.
도 5는 제1 개폐부가 구비된 중공사막 모듈의 단면도를 나타낸 것이다.
도 6은 제2 개폐부가 구비된 중공사막 모듈의 단면도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 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 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 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.
본 발명에서 '상단 또는 상부' 및 '하단 또는 하부'는 설명을 용이하게 하기 위해 도면상 기준으로 한 것이며, 절대적인 것은 아니다.
본 발명에서 사용하는 가압식 중공사막 모듈은 도 1(c)와 같이 양단 집수 방식의 중공사막 모듈로서 내부유로가 구비된 중공사막 모듈일 수 있다.
도 2는 외압식 중공사막 모듈의 여과원리를 나타낸 도면이다. 상기 외압식 중공사막 모듈은 원수 유입구(102), 농축수 배출구(103), 처리수 배출구(104), 및 제1 및 제2 처리수 집수부(105, 106)가 형성된 하우징(101) 내부에 복수개의 중공사막(110)이 포팅되어 있으며, 하우징의 중심부에는 모듈 하단에서 여과된 처리수를 집수하기 위한 내부유로(120)가 구비되어 있다. 상기 중공사막의 표면에는 다수의 미세 기공이 형성되어 있다. 상기 모듈의 여과 원리는 원수가 유입구(102)를 통하여 유입되면, 상기 유입된 원수는 중공사막(110) 기공을 통하여 여과되며 여과된 처리수는 하우징 상부에 형성된 제1 처리수 집수부(105) 및 하우징 하부에 형성된 제2 처리수 집수부(106)로 포집된다. 상기 제1 처리수 집수부(105)에 포집된 처리수는 배출구(104)를 통하여 외부로 배출되고, 상기 제2 처리수 집수부(106)에 포집된 처리수는 내부유로(120)를 경유하여 배출구(104)를 통하여 외부로 배출된다.
또한, 미여과된 농축수는 농축수 배출구(103)를 통하여 외부로 배출하거나, 미여과된 농축수 배출 없이 유입된 모든 원수를 전량 여과하여 처리수로서만 배출할 수 있다.
본 발명의 가압식 중공사막 모듈은 모듈의 상단부와 하단부의 교차 세척이 용이하게 이루어질 수 있도록 제1 개폐부와 제2 개폐부가 구비된다.
상기 가압식 중공사막 모듈은 원수 유입구, 농축수 배출구 및 처리수 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 중심부에 형성된 내부유로; 상기 내부유로와 연통되는 하우징 내부에 형성된 처리수 집수부; 상기 내부유로를 중심으로 배치된 복수개의 중공사막; 상기 내부유로의 개방단을 개폐하는 제1 개폐부; 및 상기 중공사막의 개방단을 개폐하는 제2 개폐부;가 구비될 수 있다.
상기 원수 유입구와 농축수 배출구는 하우징의 일측에 각각 형성될 수 있으며, 상기 처리수 배출구는 하우징의 상단 또는 하단에 형성될 수 있다. 일 구체예로서, 도 2와 같이, 원수 유입구는 하우징의 일측 하단에, 농축수 배출구는 하우징의 일측 상단에, 처리수 배출구는 하우징의 상단부에 각각 형성될 수 있다.
상기 하우징의 내부에는 중공사막을 통하여 여과된 처리수가 포집되는 처리수 집수부가 형성되며, 상기 처리수 집수부는 하우징의 상부 및 하부에 각각 형성될 수 있고, 내부유로 및 중공사막의 개방단과 연통될 수 있다.
상기 제1 개폐부는 상기 모듈의 역세척시 상기 처리수 배출구를 통하여 투입되는 역세수가 유입되는 상기 내부유로의 개방단을 개폐할 수 있으며, 상기 제2 개폐부는 상기 모듈의 역세척시 상기 처리수 배출구를 통하여 투입되는 역세수가 유입되는 상기 중공사막의 개방단을 개폐할 수 있다.
상기 하우징은 원통형 형상일 수 있으며, 상기 내부유로는 하우징의 길이방향으로 형성되고 상기 복수개의 중공사막은 상기 내부유로를 중심으로 내부유로 주위에 배치될 수 있다.
본 발명에서 내부유로란 모듈 하단부에 포집된 처리수가 상단부로 집수되는 통로 또는 역세수가 하단부로 이송되는 통로를 의미한다. 상기 내부유로의 개방단(open end)이란 처리수 배출구를 통하여 유입된 역세수가 최초 유입되는 내부유로의 개방된 일 단면을 의미한다. 상기 중공사막의 개방단 역시 유입된 역세수가 최초 유입되는 단위 중공사막의 개방된 일 단면 또는 중공사막 전체의 개방된 일 단면이 점유하는 영역을 의미한다.
본 발명의 가압식 중공사막 모듈의 역세척 방법은 제1 개폐부에 의하여 내부유로의 개방단이 폐쇄되는 단계, 처리수 배출구를 통하여 역세수가 하우징 내부로 투입되는 단계, 상기 투입된 역세수는 중공사막 개방단으로 유입되고 중공사막 기공을 통하여 여과되는 단계, 및 상기 여과된 역세수는 농축수 배출구를 통해 외부로 배출되는 단계를 포함하는 제1 역세단계; 및 제2 개폐부에 의하여 중공사막의 개방단이 폐쇄되는 단계, 처리수 배출구를 통하여 역세수가 하우징 내부로 투입되는 단계, 상기 투입된 역세수는 내부유로 개방단으로 유입되고 내부유로 및 처리수 집수부를 경유하여 상기 폐쇄된 중공사막 일단의 개방단과 대향되는 타단의 중공사막 개방단으로 재유입되며 중공사막 기공을 통하여 여과되는 단계, 및 상기 여과된 역세수는 농축수 배출구를 통해 외부로 배출되는 단계를 포함하는 제2 역세단계;를 포함한다.
본 발명의 일 구체예로서, 외압식 중공사막 모듈의 역세척 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 중공사막 모듈의 처리수 배출구(104)는 역세수 유입구가 되며, 농축수 배출구는 역세수 배출구가 된다. 도 3 및 도 4은 본 발명의 외압식 중공사막 모듈의 단면을 나타낸 것으로 본 발명의 중공사막 모듈의 역세척 방법은 상단부의 제1 역세단계와 하단부의 제2 역세단계가 교차 진행되어 이루어질 수 있다.
우선, 도 3을 참고하여 중공사막 모듈의 상단부를 역세척하는 제1 역세단계를 설명하면, 원수 유입구(102)를 폐쇄하고, 제1 개폐부(130)로 모듈의 내부유로 개방단을 폐쇄한 후, 처리수 배출구(104)로 역세수를 유입시킨다. 유입된 역세수는 제1 처리수 집수부(105)를 경유하고, 처리수 내부유로 안으로의 유입이 차단되므로 중공사막 개방단으로만 유입될 수 있다. 상기 중공사막 내부로 유입된 역세수는 중공사막 기공을 통하여 중공사막 외부로 여과되는 동시에 중공사막 표면 또는 기공 표면에 부착된 입자성 또는 용존성 물질을 제거하는 세척과정이 동시에 이루어지게 된다. 그러나 상기와 같이 제1 개폐부로 내부유로 개방단을 폐쇄하더라도 역세척 압력은 모듈의 상단부에서 하단부로 갈수록 압력이 강하되고, 상단부가 하단부보다 많은 양의 역세수와 접촉하게 되므로 모듈 상단부가 모듈 하단부보다 상대적으로 여과 성능 회복이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 4를 참고하여 중공사막 모듈의 하단부를 역세척하는 제2 역세단계를 설명하면, 원수 유입구(102)를 폐쇄하고, 제2 개폐부(140)로 역세수가 유입되는 중공사막 개방단을 폐쇄한 후 처리수 배출구(104)로 역세수를 유입시킨다. 상기 유입된 역세수는 내부유로를 경유하여 제2 처리수 집수부(106)로 집수되고 상기 집수된 역세수는 역세척 압력에 의하여 모듈 하부에서 상부 방향으로 중공사막 내부로 유입된다. 상기 유입된 역세수는 압력강하에 따라 주로 모듈의 하단부에 위치한 중공사막 기공을 통하여 여과되는 동시에 중공사막 표면 또는 기공 표면에 부착된 입자성 또는 용존성 물질을 제거하게 되므로 중공사막 모듈 상단부에 비하여 하단부의 역세척이 상대적으로 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 제1 역세단계 및 제2 역세단계 모두 여과된 역세수는 역세수 배출구(103)를 통하여 외부로 배출된다.
상기 제1 역세단계와 제2 역세단계는 각각 약 10초 내지 약 1분간 진행할 수 있으며, 교차 진행할 수 있다. 그러나, 중공사막 모듈의 상단 또는 하단의 오염정도가 상이한 경우, 예를 들어 중공사막 모듈의 상단부의 오염의 정도가 하단부보다 큰 경우에는 제1 역세단계의 역세척 지속시간을 길게하여 교차 진행할 수 있다.
교차 진행하는 경우, 상기 제1 개폐부가 내부유로 개방단을 폐쇄하는 경우 제2 개폐부는 중공사막 개방단을 개방하고, 상기 제2 개폐부가 중공사막 개방단을 폐쇄하는 경우 상기 제1 개폐부는 내부유로 개방단을 개방하여 역세척이 교차 진행될 수 있다.
도 5는 제1 역세단계 진행시 제1 개폐부(130)에 의하여 내부유로(120) 개방단이 폐쇄된 경우의 모듈 단면을 나타낸 것으로 상기 내부유로 개방단 폐쇄에 따라 역세수는 중공사막(110) 개방단으로만 유입될 수 있다. 상기 제1 개폐부(130)는 내부유로 개방단을 폐쇄할 수 있는 수단이라면 제한없이 사용될 수 있고, 제1 개폐부 단독으로 또는 제2 개폐부와 결합된 형태로서 사용될 수 있으며, 수동 개폐부 또는 외부 제어장치에 따른 자동 개폐 수단으로 제한없이 사용될 수 있다.
도 6은 제2 역세단계 진행시 제2 개폐부(140)에 의하여 모듈 내 역세수가 최초 유입되는 중공사막(110) 개방단이 폐쇄된 경우의 모듈 단면을 나타낸 것으로 상기 중공사막 개방단 폐쇄에 따라 역세수는 내부유로(120)로만 유입될 수 있다. 상기 제2 개폐부(140) 역시 중공사막 개방단을 폐쇄할 수 있는 수단이라면 제한없이 사용될 수 있고, 제2 개폐부 단독으로 또는 제1 개폐부와 결합된 형태로서 사용될 수 있으며, 수동 개폐부 또는 외부 제어장치에 따른 자동 개폐 수단으로 제한없이 사용될 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (11)

  1. 원수 유입구, 농축수 배출구, 처리수 배출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징의 중심부에 형성된 내부유로;
    상기 내부유로를 중심으로 배치된 복수개의 중공사막;
    상기 내부유로 및 상기 중공사막과 연통되는 처리수 집수부;
    상기 내부유로의 개방단을 개폐하는 제1 개폐부; 및
    상기 중공사막의 개방단을 개폐하는 제2 개폐부;가 구비된 가압식 중공사막 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원수 유입구와 농축수 배출구는 하우징의 일측에 각각 형성되고, 상기 처리수 배출구는 하우징의 일단 또는 타단에 형성된 것을 특징으로 하는 가압식 중공사막 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개폐부는 상기 모듈의 역세척시 상기 처리수 배출구를 통하여 투입되는 역세수가 유입되는 상기 내부유로의 개방단을 개폐하는 것을 특징으로 하는 가압식 중공사막 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 개폐부는 상기 모듈의 역세척시 상기 처리수 배출구를 통하여 투입되는 역세수가 유입되는 상기 중공사막의 개방단을 개폐하는 것을 특징으로 하는 가압식 중공사막 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리수 집수부는 하우징의 상부에 형성된 제1 처리수 집수부 및 하우징의 하부에 형성된 제2 처리수 집수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압식 중공사막 모듈.
  6. 제1 개폐부에 의하여 내부유로의 개방단이 폐쇄되는 단계,
    처리수 배출구를 통하여 역세수가 하우징 내부로 투입되는 단계,
    상기 투입된 역세수는 제1 처리수 집수부를 경유하여 중공사막 개방단으로 유입되고 중공사막 기공을 통하여 여과되는 단계, 및
    상기 여과된 역세수는 농축수 배출구를 통해 외부로 배출되는 단계를 포함하는 제1 역세단계; 및
    제2 개폐부에 의하여 중공사막의 개방단이 폐쇄되는 단계,
    처리수 배출구를 통하여 역세수가 하우징 내부로 투입되는 단계,
    상기 투입된 역세수는 내부유로 개방단으로 유입되고 내부유로 및 제2 처리수 집수부를 경유하여 상기 폐쇄된 중공사막 일단의 개방단과 대향되는 타단의 중공사막 개방단으로 재유입되어 중공사막 기공을 통하여 여과되는 단계, 및 상기 여과된 역세수는 농축수 배출구를 통해 외부로 배출되는 단계를 포함하는 제2 역세단계;
    를 포함하는 제1항의 가압식 중공사막 모듈의 역세척 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 역세단계 및 상기 제2 역세단계는 교차 진행되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 역세척 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 개폐부가 내부유로를 폐쇄하는 경우 제2 개폐부는 중공사막 유로를 개방하고, 상기 제2 개폐부가 중공사막 유로를 폐쇄하는 경우 상기 제1 개폐부는 내부유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 역세척 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 가압식 중공사막 모듈은 내압식 중공사막 모듈인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 역세척 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 가압식 중공사막 모듈은 외압식 중공사막 모듈인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 역세척 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 역세단계와 제2 역세단계는 각각 약 10초 내지 약 1분간 진행되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 역세척 방법.
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