KR101437818B1 - 배관 일체형 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛 - Google Patents

배관 일체형 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 분리막 모듈을 지지하는 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 분리막 모듈이 설치되는 분리막 프레임의 수직 프레임과 하단 프레임을 공기공급을 위한 산기배관과 산기관으로 이용하고, 분리막 프레임의 상단 프레임을 고액분리된 처리수가 집수되는 여과배관으로 사용 가능하도록 하여 분리막 프레임의 구조를 단순하게 하고, 상기 다수의 분리막 프레임을 반응조 내에 설치된 분리막 서포트 구조물의 가이드레일에 슬라이드 방식으로 결합하여 분리막 모듈 유닛을 구성하도록 하는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛에 관한 것이다.

Description

배관 일체형 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛{HOLLOW FIBER MEMBRANE FRAME AND HOLLOW FIBER MEMBRANE UNIT USING THE SAME}
본 발명은 다수의 분리막 모듈을 지지하는 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 분리막 모듈이 설치되는 분리막 프레임의 수직 프레임과 하단 프레임을 공기공급을 위한 산기배관과 산기관으로 이용하고, 분리막 프레임의 상단 프레임을 고액분리된 처리수가 집수되는 여과배관으로 사용 가능하도록 하여 분리막 프레임의 구조를 단순하게 하고, 상기 다수의 분리막 프레임을 반응조 내에 설치된 분리막 서포트 구조물의 가이드레일에 슬라이드 방식으로 결합하여 분리막 모듈 유닛을 구성하도록 하는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 막분리 생물반응조(MBR:Membrane Bio-Reactor)는 오폐수의 처리를 위한 생물학적 반응조에 분리막기술을 결합하여 생물학적 유기물분해 및 부유성미생물과 처리수를 분리막에 의해 완벽하게 분리시키는 공정이다.
분리막은 나권형(spiral wound), 관형(tubular), 중공사형(hollow fiber), 판틀형(plate and frame)등의 형식들이 있는데, 이 중에서 중공사형은 중공사의 직경이 0.2∼2mm이며 중앙이 비어있는 실관 형태이므로 중공사의 단위 부피당 막면적비가 다른 형식에 비해서 매우 커서 생산성이 높으며, 다른 형식의 분리막은 분리막을 형성하는 고분자를 도포할 수 있는 지지체가 필요하지만 중공사형식의 분리막은 직경이 작으므로 자체적으로 형태를 유지할 수 있어서 별도의 지지체가 필요 없다는 장점이 있으나, 하나의 모듈로 만들어진 중공사막들 사이에 부유물질이 막의 표면에 부착되어 물의 흐름을 막을 수 있으며 막 오염에 약하고 일단 오염된 막은 세척하기가 어렵다는 단점이 있다.
일반적으로 수처리 장치에는 중공사 형태의 고분자 분리막이 사용되고 있다. 중공사형 분리막은 중공사막의 안에서 밖으로 여과되는 가압방식과 그 반대 방향으로 흡입하는 방식으로 사용할 수 있다. 그리고 오수 및 하수를 처리할 때 사용되는 활성슬러지법에 중공사막을 사용하는 방식도 외부에서 순환하는 방식(external type)과 생물 반응조내에 직접 모듈을 침지하는 방식(submerged type)이 있다.
통상적으로 침지형 분리막 모듈을 이용한 MBR(Membrane Bio Reactor) 공정은 생물반응조 내에 분리막 모듈을 직접 침 지시키고 분리막에 의한 고액분리를 통해 처리 수만을 여과 배출하게 된다.
한편, 대부분의 MBR 공정에서 분리막 모듈을 생물반응조 내에 침지시킬 때 처리용량에 해당하는 분리막 모듈을 별도의 프레임에 설치 고정하여 제공한다. 이에 따라 분리막에 의한 여과는 분리막 모듈의 형태에 따라 상부집수 또는 양단집수의 과정을 거쳐 여과배관을 통해 처리수를 배출하게 되고, 분리막에 의한 고액분리시 분리막 표면의 수직방향으로 전단력을 발생시켜 분리막 표면에 부착되는 오염물질의 탈리작용과 반응조내의 미생물에 필요한 산소 공급을 위해 산기배관을 통해 지속적인 공기주입이 이루어지게 된다.
도 8은 종래 기술에 따른 분리막 모듈 유닛(100)의 일 예를 보여준다. 도시된 바와 같이, 분리막 모듈 유닛(100)은, 분리막 프레임(130)과 상기 분리막 프레임(130)의 하부에 일체로 설치되는 산기관 프레임(170)으로 이루어진다. 그리고 분리막 프레임(130)은 다수의 분리막 엘리먼트(140)를 지지하는 분리막 지지프레임(150)과, 상기 분리막 엘리먼트(140)를 통해서 여과된 처리수를 배출하기 위한 처리수 배출부재(160)로 구성된다. 그리고 산기관 프레임(170)은 산기장치(180)와 상기 파이프산기관(181)에 공기를 주입하기 위한 공기유입부재(195)를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 종래 기술에 따른 분리막 모듈 유닛(100)은 작은 면적에 밀집되어 있어 처리 효율이 높다는 장점은 있으나, 시간의 경과에 따라 분리막 엘리먼트에 오염물질이 쌓이기 쉽다는 단점이 있다.
또한, 종래의 분리막 모듈 유닛은 분리막 세정 또는 점검을 위해 호이스트를 이용하여 인양할 때 프레임의 하중과 크기 때문에 인양 작업이 매우 위험하고 다시 프레임을 침지시킬 때 프레임에 부착된 흡입배관 또는 산기배관이 파손될 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 분리막 모듈 유닛은 분리막 모듈 이외의 프레임에 결합 되는 여러 가지 부착물에 의해 프레임 구성이 복합하게 되고 실제로 여과 기능을 담당하는 분리막 모듈이 차지하는 면적보다 프레임이 차지하는 공간이 많게 되어 현장에서 설치 공간에 대한 제약이 뒤따르게 된다.
등록번호 10-552712호(등록일:2006.02.09.) 등록번호 10-932739호(등록일:2009.12.10.) 등록번호 10-974912호(등록일:2010.08.03)
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주된 목적은 무게가 가볍고 구조가 단순하며 설치 및 인양이 용이한 배관 일체형 분리막 프레임 및 분리막 모듈 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 다수의 분리막 모듈이 구비되는 분리막 프레임 구조물의 내부에 빈공간을 형성하여 산기배관과 여과배관을 일체로 형성함으로써 가볍고 구조가 단순하여 설치 및 인양이 용이할 뿐만 아니라 투영면적의 크기가 작아 처리용량이 증대되는 배관 일체형 분리막 프레임을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 다수의 분리막 모듈이 구비되는 분리막 프레임을 반응조 내에 설치된 분리막 서포트 구조물의 가이드레일에 슬라이드 방식으로 설치할 수 있도록 함으로써 설치가 용이하도록 할 뿐만 아니라 세정이나 파손에 의한 수리를 위해서 인양할 때는 분리막 프레임만을 분리하여 인양할 수 있도록 함으로써 유지관리가 용이한 분리막 모듈 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 배관 일체형 분리막 프레임은,
다수의 분리막 모듈을 지지하는 분리막 프레임에 있어서,
상기 다수의 분리막 모듈의 상단과 하단을 지지하는 상단 프레임과 하단 프레임, 상기 상단 프레임과 하단 프레임을 지지하는 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임이 일체로 이루어져 사각 틀 형상으로 이루어지되, 상기 상단 프레임과 하단 프레임 그리고 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임은 내부가 빈 중공형으로 이루어지며, 상기 상단 프레임의 상면에는 여과수배출구가 구비되어 상기 다수의 분리막 모듈에서 처리된 여과수를 배출하는 여과배관으로 사용되고, 상기 제1 수직 프레임의 상단에는 공기주입구가 구비되어 산기배관으로 사용되며, 상기 하단 프레임에는 다수의 산기노즐이 구비되어 상기 다수의 분리막 모듈로 공기를 공급하는 산기관으로 사용되고, 상기 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임의 외 측면에는 가이드 슈가 설치되어 가이드레일에 슬라이드 방식으로 설치할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 상단 프레임의 상단 가운데에는 인양을 위한 연결고리가 더 설치된다.
상기 분리막 모듈은, 원통형의 다발로 이루어진 중공사막과, 상기 중공사막의 하단부를 고정하는 하부 헤더와, 상기 중공사막의 상단부를 고정하는 상부 헤더로 이루어진다.
상기 분리막 모듈의 중공사막 다발은 2개 이상의 중공사막으로 이루어진 다수의 작은 다발로 이루어진다.
상기 상단 프레임의 하면에는 상기 분리막 모듈의 상부 헤더와 결합하는 여과수주입구가 형성되고, 상기 하단 프레임의 상면에는 상기 분리막 모듈의 하부 헤더와 결합하는 하부지지대가 구비된다.
상기 제2 수직 프레임에는 슬러지배출구와 슬러지 배출 밸브가 구비되어 상기 하단 프레임 내부에 쌓인 슬러지를 배출하는 슬러지배출관으로 사용된다.
본 발명에 따른 배관 일체형 분리막 프레임을 이용한 분리막 모듈 유닛은, 다수의 분리막 모듈을 지지하는 분리막 모듈 유닛에 있어서,
상기 다수의 분리막 모듈의 상단과 하단을 지지하는 상단 프레임과 하단 프레임, 상기 상단 프레임과 하단 프레임을 지지하는 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임이 일체로 이루어져 사각 틀 형상으로 이루어지되, 상기 상단 프레임과 하단 프레임 그리고 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임은 내부가 빈 중공형으로 이루어지며, 상기 상단 프레임의 상면에는 여과수배출구가 구비되어 상기 다수의 분리막 모듈에서 처리된 여과수를 배출하는 여과배관으로 사용되고, 상기 제1 수직 프레임의 상단에는 공기주입구가 구비되어 산기배관으로 사용되며, 상기 하단 프레임에는 다수의 산기노즐이 구비되어 상기 다수의 분리막 모듈로 공기를 공급하는 산기관으로 사용되는 분리막 프레임과;
상기 다수의 분리막 프레임을 지지할 수 있도록 상기 분리막 프레임의 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임에 설치된 가이드 슈가 삽입되는 다수의 서포트 로드로 이루어진 가이드레일이 설치되어 상기 분리막 프레임을 슬라이드 방식으로 설치할 수 있는 분리막 서포트 구조물;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 상단 프레임의 상단 가운데에는 인양을 위한 연결고리가 더 설치된다.
상기 분리막 모듈은, 원통형의 다발로 이루어진 중공사막과, 상기 중공사막의 하단부를 고정하는 하부 헤더와, 상기 중공사막의 상단부를 고정하는 상부 헤더로 이루어지고, 상기 중공사막 다발은 2개 이상의 중공사막으로 이루어진 다수의 작은 다발로 이루어진다.
상기 제2 수직 프레임에는 슬러지 배출 밸브가 구비되어 상기 하단 프레임 내부에 쌓인 슬러지를 배출하는 슬러지배출관으로 사용된다.
상기 가이드레일의 상단에는 길이방향을 따라서 공기공급관과 여과수배출관이 설치되고, 상기 공기공급관은 상기 제1 수직 프레임의 상단에 형성된 공기주입구와 연결되고, 상기 여과수배출관은 상기 상단 프레임의 상면에 형성된 여과수배출구와 연결된다.
상기 가이드레일의 상단에는 길이방향을 따라서 슬러지배출관이 설치되고, 상기 슬러지배출관은 상기 제2 수직 프레임의 상단에 형성된 슬러지배출구와 연결된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 배관 일체형 분리막 프레임과 이를 이용한 분리막 모듈 유닛에 따르면, 다수의 분리막 모듈을 지지하는 분리막 프레임의 구조가 단순하고 무게가 가벼워 설치 및 인양이 용이하고, 투영면적의 크기가 작아 처리용량이 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다수의 분리막 모듈이 구비되는 분리막 프레임 구조물의 내부를 중공으로 형성하여 산기배관과 여과배관을 형성함으로써 구조가 단순하고 가벼워 설치 및 인양이 용이할 뿐만 아니라 인양이나 설치시 프레임에 부착된 흡입배관 또는 산기배관 등이 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다수의 분리막 모듈이 구비되는 분리막 프레임을 반응조 내에 설치된 분리막 서포트 구조물의 가이드레일에 슬라이드 방식으로 설치할 수 있도록 함으로써 설치가 용이하도록 할 뿐만 아니라 세정이나 파손에 의한 수리를 위해서 인양할 때는 분리막 프레임만을 분리할 수 있어 유지관리가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 분리막 프레임의 구조가 단순하여 분리막 프레임을 제작하는 소요시간을 절감할 수 있고 제조비용도 낮출 수 있는 경제적인 절감효과를 얻을 수 있다
도 1은 본 발명에 따른 분리막 모듈 유닛을 보여주는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 배관 일체형 분리막 프레임의 일 실시 예를 보여주는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 분리막 서포트 구조물의 일 실시 예를 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 분리막 모듈을 보여주는 일 실시 예를 보여주는 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 분리막 모듈의 다른 실시 예를 보여주는 사시도 및 확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 분리막 모듈 유닛을 이용한 침지형 수처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 분리막 모듈 유닛의 작용을 보여주는 설명도,
도 8은 종래 기술에 따른 분리막 모듈 유닛을 보여주는 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
그리고 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분리막 모듈 유닛(1)는, 분리막 서포트 구조물(10), 배관 일체형 분리막 프레임(20) 및 분리막 모듈(30)을 포함한다. 즉, 상기 분리막 서포트 구조물(10)은 다수의 분리막 프레임(20)을 지지하고, 상기 분리막 프레임(20)은 다수의 분리막 모듈(30)을 지지하며, 상기 분리막 모듈(30)에는 다수의 중공사막(40)이 설치되어 있다.
먼저, 상기 배관 일체형 분리막 프레임(20)은, 도 1 및 2에서 보는 바와 같이, 다수의 분리막 모듈(30)을 지지하기 위한 것으로, 상기 분리막 모듈(30)의 상단과 하단을 지지하기 위한 상단 프레임(21)과 하단 프레임(22)을 포함한다.
그리고 상기 상단 프레임(21)과 하단 프레임(22)에는 다수의 분리막 모듈(30)을 고정하기 위한 지지수단이 구비된다. 즉, 상기 하단 프레임(22)에는 분리막 모듈(30)의 하단을 지지하기 위한 하부지지대(25)가 구비된다. 그리고 상기 상단 프레임(21)에는 분리막 모듈(30)의 상단과 연결되는 여과수주입구(26)가 형성된다.
그리고 분리막 모듈(30)의 상부 헤드(32)에는 상단 프레임(21)에 설치된 여과수주입구(26)와 긴밀하게 연결하기 위한 체결구(35)가 구비된다. 상기 체결구(35)를 돌리거나 조여서 상기 상부 헤드(32)와 여과수주입구(26) 간의 결합을 단단히 할 수 있다. 이와 같이 다수의 분리막 모듈(30)은 상단 프레임(21)과 하단 프레임(22) 사이에 수직으로 설치된다.
그리고 상기 상단 프레임(21)과 하단 프레임(22)은 좌 우측에 수직으로 설치되는 제1 수직 프레임(23)과 제2 수직 프레임(24)에 의해서 지지 된다. 따라서 상기 분리막 프레임(20)은 상기 상단 프레임(21)과 하단 프레임(22) 그리고 상기 제1 수직 프레임(23)과 제2 수직 프레임(24)이 일체로 결합하여 전체적으로 사각 틀 형상을 갖는다.
상기 배관 일체형 분리막 프레임(20)의 제1 수직 프레임(23)과 제2 수직 프레임(24)의 외 측벽에는 가이드 슈(27)가 설치된다. 상기 가이드 슈(27)는 후술하는 가이드레일(11)의 서포트 로드(11a)(11b)가 삽입될 수 있도록 외 측이 개방된 형태를 갖는다.
이어서, 상기 배관 일체형 분리막 프레임(20)의 상단 프레임(21), 하단 프레임(22), 제1 수직 프레임(23) 및 제2 수직 프레임(24)은 내부가 빈 중공으로 이루어진다. 즉, 상기 상단 프레임(21)은 내부가 중공이고 상단에 다수의 분리막 모듈(30)과 연결되어 외부로 여과수를 배출하기 위한 여과수배출구(55)가 형성된다.
또한, 상기 제1 수직 프레임(23)은 내부가 중공이고, 상단에는 후술하는 송풍기(61)와 연결되어 공기를 공급하기 위한 공기주입구(65)가 형성된다.
그리고 상기 하단 프레임(22)도 내부가 중공이고 상기 제1 수직 프레임(23)과 연통 되어 상기 송풍기(61)에서 공급되는 공기를 분리막 모듈(30)로 공급하기 위한 산기노즐(66)이 형성된다. 바람직하게 상기 산기노즐(66)은 하단 프레임(22)의 하면에 일정한 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 배관 일체형 분리막 프레임(20)의 제2 수직 프레임(24)은 내부가 중공이고 상기 하단 프레임(22)과 연통 되며 상단에는 슬러지배출구(75)와 도시되지 않은 슬러지 배출 밸브가 설치되어 상기 송풍기(61)에서 공급되는 공기를 이용하여 상기 하단 프레임(22) 내에 쌓여 있는 슬러지를 외부로 배출시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 배관 일체형 분리막 프레임(20)은, 상기 분리막 모듈(30)의 중공사막(40)을 통과한 여과수가 상단 프레임(21)으로 모인 후 여과수배출구(55)를 통해서 외부로 배출된다. 또한, 상기 공기주입구(65)를 통해서 제1 수직 프레임(23)으로 주입된 공기는 하단 프레임(22)으로 공급되고 하단 프레임(22)으로 공급된 공기는 산기노즐(66)을 통해서 분리막 모듈(30)로 공급된다.
또한, 상기 하단 프레임(22) 내부에 슬러지가 쌓인 경우에는 상기 제1 수직 프레임(24)의 상단에 설치된 슬러지 배출 밸브를 열고 상기 송풍기(61)를 작동시켜 상기 하단 프레임(22) 내부에 쌓인 슬러지를 상기 수직 프레임(24)을 통해서 외부로 배출시킬 수 있다.
이어서, 상기 분리막 모듈(30)은 다수의 중공사막(40)이 원형의 다발(36) 형태로 묶여 진 것으로, 상단에는 원통형의 상부 헤드(32)가 구비되고 하단에는 원통형의 상부 헤드(32)가 구비된다. 그리고 상기 상부 헤드(32)와 하부 헤드(34)는 지지봉(33)으로 연결되어 있다. 상기 중공사막(40)은 상부 헤드(32) 쪽에서는 개구되어 있고 하부 헤드(34) 쪽에서는 밀봉되어 있다
도 5를 참조하면, 다수의 중공사막(40)으로 이루어진 중공사막 다발(36)은 2개 이상의 중공사막으로 이루어진 다수의 작은 다발(36a)로 분할될 수 있다. 그리고 상기 중공사막 다발(36)의 상단과 하단은 상부고정부(32a)와 하부고정부(34a)에 의해서 고정되는데, 하부고정부(34a)에는 다수 개의 관통구멍이 형성되어 있다. 그리고 상기 하부 헤드(34)는 하부고정부(34a)의 하단으로 일정 길이 연장되어 스커트부(37)가 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 분리막 모듈(30)은 중공사막 다발(36)을 2개 이상의 중공사막으로 이루어진 다수의 작은 다발(36a)로 분할함으로써 기포의 상승과 함께 올라온 활성 오니 응집물 또는 오염물이 상부 헤드(32) 근방의 중공사막 다발(36) 내에 축적되지 않도록 한다. 즉, 응집물과 오염물이 다수의 작은 중공사막 다발(36a) 사이의 틈새로 원활하게 배출될 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 분리막 모듈(30)은 하부 헤드(34)에 스커트부(37)를 형성하고 하단 프레임(22)에서 분출되는 기포가 상기 하부고정부(34a)에 형성된 다수의 관통구멍을 통하여 중공사막 다발(36) 내로 공급되도록 함으로써 막의 요동 효과와 상승기류에 의한 교반 효과로 중공사막 표면 및 중공사막 사이의 활성 오니 응집물이나 원수로부터 혼입되는 오염물을 제거하여 이들의 축적을 방지한다.
한편, 상기 분리막 서포트 구조물(10)은 다수의 분리막 프레임(20)을 지지하기 위한 것으로서, 종래의 프레임 구조와 달리 상단부가 완전히 개방되어 분리막 프레임(20)의 설치 및 인양을 용이하게 한 것이다. 또한, 상기 분리막 서포트 구조물(10)은 상부에서 분리막 프레임(20)을 슬라이드 방식으로 결합할 수 있도록 하여 분리막 프레임(20)의 설치 및 인양이 편리하게 한 것이다. 또한, 상기 분리막 서포트 구조물(10)은 생물 반응조 내에 설치되는 것으로 분리막 모듈을 세정하기 위해서 외부로 인양하지 않는다.
이를 위해서, 상기 분리막 서포트 구조물(10)은 다수의 분리막 프레임(20)을 슬라이드 방식으로 결합할 수 있는 가이드레일(11)을 포함한다. 상기 가이드레일(11)은 분리막 프레임(20)을 슬라이드 방식으로 설치할 수 있도록 일정 간격 이게 되게 설치된 서포트 로드(11a)(11b)로 이루어진다.
상기 서포트 로드(11a)(11b)는 분리막 프레임(20)의 양 측면에 형성된 가이드 슈(27)에 삽입될 수 있도록 상기 분리막 서포트 구조물(10)의 바닥(12)에 수직으로 설치된 원형 봉이나 사각 봉으로 이루어질 수 있다. 상기 서포트 로드(11a)(11b)는 충분한 하중에 견딜 수 있도록 소정의 형태로 가공될 수 있다. 따라서 상기 분리막 프레임(20)은 상기 가이드 슈(27)를 통해서 상기 가이드레일(11)의 서포트 로드(11a)(11b)에 슬라이드 방식으로 결합할 수 있다.
한편, 본 명세서에는 원형 봉 형태의 서포트 로드(11a)(11b)가 개시되어 있으나 이러한 것으로 한정되지 않고 상기 분리막 프레임(20)의 양 측면에 형성된 가이드 슈(27)에 삽입될 수 있는 구조라면 어느 것이나 가능하다. 또한, 도면에서는 상기 분리막 서포트 구조물(10)이 반응조와 분리되는 구조로 이루어져 있으나 반응조에 상기 분리막 서포트 구조물을 직접 설치하는 것도 가능하다.
이어서, 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 분리막 모듈 유닛(10)에는 여과수를 배출하기 위한 여과수배출관(50)과 공기를 공급하기 위한 공기공급관(60) 및 슬러지를 배출하기 위한 슬러지배출관(70)이 구비된다. 바람직하게 상기 여과수배출관(50), 공기공급관(60) 및 슬러지배출관(70)은 상기 분리막 서포트 구조물(10)의 가이드레일(11) 상단에 설치될 수 있다. 따라서 상기 분리막 서포트 구조물(10)에 결합된 다수의 분리막 프레임(20)의 상부에는 어떠한 배관도 배치되지 않는다. 이와 같이, 상기 분리막 서포트 구조물(10)의 상단부를 완전히 개방시킴으로써 상기 분리막 프레임(20)의 설치 및 인양 등 분리막의 유지관리를 편리하게 할 수 있다.
그리고 상기 가이드레일(11)의 상단에 고정된 여과수배출관(50)은 연결호스(55a)를 통해서 상기 분리막 프레임(20)의 여과수배출구(55)와 연결된다. 그리고 상기 여과수배출관(50)에는 여과 펌프(51)가 설치되어 다수의 분리막 모듈(30)에서 처리된 여과수를 외부로 배출한다.
상기 가이드레일(11) 상단에 고정된 공기공급관(60)은 연결호스(65a)를 통해서 상기 분리막 프레임(20)의 공기주입구(65)와 연결된다. 그리고 상기 공기공급관(60)에는 송풍기(61)가 설치되어 공기를 제1 수직 프레임(23)으로 공급한다.
또한, 가이드레일(11) 상단에 고정된 슬러지배출관(70)은 연결호스(75a)를 통해서 상기 분리막 프레임(20)의 슬러지배출구(75)와 연결된다. 그리고 상기 슬러지배출관(70)이나 연결호스(75a)에는 도시되지 않은 슬러지 배출 밸브가 설치될 수 있다. 따라서 상기 슬러지 배출 밸브를 개방하고 상기 송풍기(61)를 작동시키면 상기 하단 프레임(22)에 쌓인 슬러지를 외부로 배출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 배관 일체형 분리막 프레임(20)은 사각 틀 형상으로 단순하게 구성되어 있다. 그리고 다수의 분리막 프레임(20)을 분리막 서포트 구조물(10)의 가이드레일(11)에 슬라이드 방식으로 설치할 수 있도록 함으로써 그 설치와 분리를 용이하다. 또한, 상기 분리막 프레임(20)의 상단 프레임(21)을 여과배관으로 사용하고, 제1 수직 프레임(23)을 산기배관으로 사용하며, 상기 하단 프레임(22)을 산기관으로 사용함으로써 무게가 가볍기 때문에 설치 및 분리하기 용이하고, 분리막 프레임(20)을 설치하거나 분리 또는 인양할 때 여과배관이나 산기배관 등 각종 부착물이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 분리막 유닛의 설치 및 인양방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 소정의 생물 반응조의 내에 하나 또는 다수 개의 분리막 서포트 구조물(10)을 배치한다. 예를 들어, 다수의 분리막 서포트 구조물(10)을 생물 반응조의 내부에 열을 맞추어 배치함으로써 일정 길이의 가이드레일(11)을 형성할 수 있다.
상기 가이드레일(11)은 좌우로 일정 간격 떨어지게 설치된 다수의 서포트 로드(11a)(11b)들로 이루어진다. 상기 서포트 로드(11a)(11b)는 원형 봉이나 사각 바로 이루어지고 상기 분리막 서포트 구조물(10)의 바닥(12)에 수직으로 고정된다.
그리고 분리막 프레임(20)의 상단 프레임(21)과 하단 프레임(22) 사이에 다수의 분리막 모듈(30)을 설치한다. 즉, 분리막 모듈(30)의 하부 헤드(32)를 하단 프레임(22)에 일정 간격으로 설치된 하부지지대(25)에 삽입한다. 상기 하부지지대(25)는 일정한 높이의 원통으로 이루어져 하부 헤드(32)가 긴밀하게 결합할 수 있다. 그리고 분리막 모듈(30)의 상부 헤드(32)를 상단 프레임(21)에 일정 간격으로 설치된 여과수주입구(26)와 연결한다. 이때 상부 헤드(32)에 설치된 체결구(35)를 사용하여 긴밀하게 결합할 수 있다.
그런 다음 상기 반응조 내에 설치되어 있는 분리막 서프트 구조물(10)의 가이드레일(11)에 다수의 분리막 프레임(20)을 설치한다. 즉, 제1 수직 프레임(23)과 제2 수직 프레임(24)의 외 측면에 설치된 가이드 슈(27)에 한 쌍의 서포트 로드(11a)(11b)가 삽입되도록 한 상태에서 상부에서 하부로 슬라이드 방식으로 결합할 수 있다. 이와 같은 방법으로 다수의 분리막 프레임(20)을 설치한다.
이어, 상기 가이드레일(11)의 상단에 길이방향으로 여과수배출관(50), 공기공급관(60) 및 슬러지배출관(70)을 설치한다. 예를 들어, 여과수배출관(50)과 공기공급관(60)은 일측 서포트 로드(11a)의 상단에 설치하고, 슬러지배출관(70)은 타측 서포트 로드(11b)의 상단에 설치할 수 있다.
그리고 상기 여과수배출관(50)에는 여과 펌프(51)를 연결하고, 상기 공기공급관(60)에는 송풍기(61)를 연결하며, 슬러지배출관(70)에는 슬러지 배출 밸브를 연결한다. 그리고 상기 가이드레일(11)에 삽입된 다수의 분리막 프레임(20)을 여과수배출관(50), 공기공급관(60) 및 슬러지배출관(70)을 각각 연결한다. 즉, 상기 여과수배출관(50)은 연결호스(55a)를 통해 상기 분리막 프레임(20)의 상단에 설치된 여과수배출구(55)와 연결되고, 상기 공기공급관(60)은 연결호스(65a)를 통해 상기 분리막 프레임(20)의 상단에 설치된 공기주입구(65)와 연결되며, 상기 슬러지배출관(70)은 연결호스(75a)를 통해 분리막 프레임(20)의 상단에 설치된 슬러지배출구(75)와 연결된다. 이때, 상기 여과수배출관(50), 공기공급관(60) 및 슬러지배출관(70)에는 도시되지 않은 자동밸브가 구비되어 연결호스를 분리하면 자동으로 차단되도록 할 수 있다.
상기와 같이 분리막 프레임(20)의 결합이 완료된 상태에서 분리막 프레임(20)의 상부는 여과 펌프(51)와 연결되어 분리막 모듈(30)을 통해 고액분리된 처리수가 상단 프레임(21)으로 집수 된 후 여과수배출구(55)와 여과수배출관(50)을 통해 외부로 배출되게 된다.
그리고, 송풍기(61)에서 발생 되는 공기는 공기공급관(60)과 공기주입구(65)를 통해 제1 수직 프레임(23)으로 유입되고, 이는 다시 하단 프레임(22)을 통해 결국 산기노즐(66)로 균등하게 분배되어 상기 분리막 모듈(30)로 배출된다. 이때, 상기 산기노즐(66)에서 분출된 공기는 분리막 모듈(30)에 구비된 중공사막(40)의 표면에서의 전달력을 높여서 이물질을 제거하게 된다.
그리고 상기 하단 프레임(22) 내에 슬러지가 쌓이면 상기 슬러지배출배관(70)에 설치된 슬러지 배출 밸브를 개방하고 상기 송풍기(61)를 작동하여 상기 제2 수직 프레임(24)과 슬러지배출구(75)를 통해 슬러지를 외부로 배출시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 분리막 프레임을 콤팩트하게 구성하여 프레임이 차지하는 투영면적의 크기와 자체 하중을 줄여서 작업자가 보다 간편하게 분리막 운전을 가능하게 한다. 또한 본 발명은 분리막 프레임의 구조를 단순하게 하여 프레임의 제작 소요시간을 절감할 수 있고 제조비용도 낮출 수 있는 경제적인 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한, 분리막 프레임을 슬라이드 방식으로 설치할 수 있도록 함으로써 분리막 프레임의 설치 및 인양을 편리하게 한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다
1: 분리막 모듈 유닛 10: 분리막 서포트 구조물
20: 분리막 프레임 21: 상단프레임
22: 하단프레임 23: 제1 수직프레임
24: 제2 수직프레임 25: 하단지지대
26: 여과수주입구 27: 가이드 슈
30: 분리막 모듈 32: 하부 헤드
34: 상부 헤드 35: 체결부
36: 중공사막 다발 40: 중공사막 50: 여과수배출관 51: 여과 펌프
55: 여과수배출구 60: 공기공급관 61: 송풍기 65: 공기주입구
66: 산기노즐 70: 슬러지배출관 75: 슬러지배출구

Claims (6)

  1. 다수의 분리막 모듈을 지지하는 분리막 모듈 유닛에 있어서,
    상기 다수의 분리막 모듈의 상단과 하단을 지지하는 상단 프레임과 하단 프레임, 상기 상단 프레임과 하단 프레임을 지지하는 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임이 일체로 이루어져 사각 틀 형상으로 이루어지되, 상기 상단 프레임과 하단 프레임 그리고 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임은 내부가 빈 중공형으로 이루어지며, 상기 상단 프레임의 상면에는 여과수배출구가 구비되어 상기 다수의 분리막 모듈에서 처리된 여과수를 배출하는 여과배관으로 사용되고, 상기 제1 수직 프레임의 상단에는 공기주입구가 구비되어 산기배관으로 사용되며, 상기 하단 프레임에는 다수의 산기노즐이 구비되어 상기 다수의 분리막 모듈로 공기를 공급하는 산기관으로 사용되는 분리막 프레임과;
    다수의 상기 분리막 프레임을 지지할 수 있도록 상기 분리막 프레임의 제1 수직 프레임과 제2 수직 프레임에 설치된 가이드 슈가 삽입되는 다수의 서포트 로드로 이루어진 가이드레일이 설치되어 상기 분리막 프레임을 슬라이드 방식으로 설치할 수 있는 분리막 서포트 구조물;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임을 이용한 분리막 모듈 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 상단 프레임의 상단 가운데에는 인양을 위한 연결고리가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임을 이용한 분리막 모듈 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 분리막 모듈은, 원통형의 다발로 이루어진 중공사막과, 상기 중공사막의 하단부를 고정하는 하부 헤더와, 상기 중공사막의 상단부를 고정하는 상부 헤더로 이루어지고, 상기 중공사막 다발은 2개 이상의 중공사막으로 이루어진 다수의 작은 다발로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임을 이용한 분리막 모듈 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 수직 프레임에는 슬러지 배출 밸브가 구비되어 상기 하단 프레임 내부에 쌓인 슬러지를 배출하는 슬러지배출관으로 사용되는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임을 이용한 분리막 모듈 유닛.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가이드레일의 상단에는 길이방향을 따라서 공기공급관과 여과수배출관이 설치되고, 상기 공기공급관은 상기 제1 수직 프레임의 상단에 형성된 공기주입구와 연결되고, 상기 여과수배출관은 상기 상단 프레임의 상면에 형성된 여과수배출구와 연결되는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임을 이용한 분리막 모듈 유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 가이드레일의 상단에는 길이방향을 따라서 슬러지배출관이 설치되고, 상기 슬러지배출관은 상기 제2 수직 프레임의 상단에 형성된 슬러지배출구와 연결되는 것을 특징으로 하는 배관 일체형 분리막 프레임을 이용한 분리막 모듈 유닛.
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