KR101510216B1 - Membrane module and method for water seperation using thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 막모듈 및 이를 이용한 수분분리방법에 관한 것으로서, 튜브형태인 적어도 하나의 멤브레인; 및 유도용액을 상기 멤브레인 내부로 유입시키는 유입부;를 포함하여 이루어지며, 상기 멤브레인은 중력반대방향을 기준으로 하부, 중부 및 상부 순으로 구분되고, 상기 하부는 굽은 형상이며, 상기 유도용액은 상기 멤브레인 외표면에 접촉하는 용액보다 농도가 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래와 달리, 슬러지나 폐수에 적용할 수 있는 막모듈로써, 멤브레인 하부가 굽은 형태 및 방사형 배치로 인하여, 표면적을 현저히 넓혀 폐수 등에 담가놓는 것만으로도 우수한 탈수효과를 구현할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a membrane module and a method for separating water using the membrane module, the membrane module comprising: at least one membrane in the form of a tube; And an inlet for introducing an inducing solution into the membrane, wherein the membrane is divided into a lower portion, a middle portion, and a lower portion in the order of gravity opposite direction, the lower portion being curved, And has a higher concentration than a solution contacting the outer surface of the membrane.
According to the present invention, as a membrane module applicable to sludge or wastewater unlike the prior art, it is possible to realize an excellent dewatering effect by simply widening the surface area and immersing it in wastewater owing to the curved shape and radial arrangement of the lower part of the membrane There are advantages.

Description

막모듈 및 이를 이용한 수분분리방법 {MEMBRANE MODULE AND METHOD FOR WATER SEPERATION USING THEREOF}MEMBRANE MODULE AND METHOD FOR WATER SEPERATION USING THEREOF FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 막모듈 및 이를 이용한 수분분리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폐수 등의 수분분리를 효율적으로 수행할 수 있도록 막모듈을 설계함으로써, 고농도 폐수를 손상없이 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 표면적을 높여 우수한 탈수효과를 구현할 수 있으며, 정삼투에서 발생하는 농도분극현상을 방지 및 에너지효율까지 극대화시킬 수 있는 막모듈 및 이를 이용한 수분분리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane module and a method for separating water using the membrane module, and more particularly, to a membrane module for efficiently separating water from wastewater, To a membrane module capable of achieving an excellent dehydration effect by maximizing the surface area and preventing the concentration polarization caused by the osmosis and maximizing the energy efficiency, and a moisture separation method using the membrane module.

현재, 슬러지나 폐수에서의 농축 및 수분분리는 원심식 분리 등의 방법으로 이루어지고 있으나, 이는 에너지소모가 많은 단점이 있다. At present, the concentration and moisture separation in sludge and wastewater are performed by centrifugal separation, etc. However, this method has a disadvantage in that the energy consumption is large.

이에 대한 대안으로써, 역삼투법은 삼투압이 25bar 정도인 해수에는 적용 가능하나, 농도가 높은 고농도 염 용액의 경우, 삼투압을 이기는 만큼의 압력을 가하기 어려운 반면, 정삼투법은 삼투압 차이를 이용하여 염을 포함한 용액으로부터 고농도 유도용액으로 물을 이동시킨 후, 유도용액을 처리하여 담수를 생산하는 방법으로, 하수 슬러지나 고농도 폐수처리에도 적용가능한 장점을 가진다. As an alternative, the reverse osmosis method is applicable to seawater having an osmotic pressure of about 25 bar, but it is difficult to apply a pressure as high as the osmotic pressure in the case of a high concentration salt solution having a high concentration. On the other hand, It is a method of transferring water from a solution to a high concentration induction solution, and then treating the induction solution to produce fresh water, which is also applicable to treatment of sewage sludge and high concentration wastewater.

하지만, 이런 장점에도 불구하고, 고농도 폐수에는 막에 손상을 주는 물질이 포함된 경우가 매우 많으므로, 막모듈의 설계가 중요하다.Despite these advantages, however, the design of the membrane module is important because high concentration wastewater often contains materials that damage the membrane.

따라서, 폐수나 오수에 막모듈을 적용하기 위해서는, 효율적으로 막모듈을 디자인함으로써, 탈수효과뿐만 아니라, 정삼투에서 발생하는 농도분극현상을 방지하고, 에너지효율을 높일 수 있는 방법에 대한 연구개발이 요구된다.Therefore, in order to apply the membrane module to wastewater or wastewater, it is necessary to design the membrane module efficiently to prevent the concentration polarization phenomenon occurring in the forward osmosis as well as the dehydration effect, and to research and develop a method of increasing the energy efficiency Is required.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 달리, 슬러지나 폐수에 적용할 수 있는 막모듈로써, 멤브레인 하부가 굽은 형태 및 방사형 배치로 인하여, 표면적을 현저히 넓혀 폐수 등에 담가놓는 것만으로도 우수한 탈수효과를 구현할 수 있는 막모듈 및 이를 이용한 수분분리방법를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a membrane module which can be applied to sludge or wastewater, And a moisture separating method using the membrane module.

또한, 슬러지, 폐수 등을 처리할 수 있도록 막모듈을 설계함으로써, 고농도 폐수를 손상없이 처리하는 것을 목적으로 한다.It is also intended to treat high-concentration wastewater without damaging by designing a membrane module to treat sludge, wastewater and the like.

또한, 막모듈을 플렉서블한 재질로 구성함으로써, 유연성을 부여하여, 정삼투에서 물의 확산을 저해하는 농도분극현상을 방지하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide flexibility by constituting the membrane module with a flexible material so as to prevent the concentration polarization phenomenon which inhibits the diffusion of water in the forward osmosis.

뿐만 아니라, 종래와 달리, 튜브형태의 멤브레인 내부 직경을 효과적으로 조절함으로써, 침투유량에 의한 튜브 내부 유량 변화에 따른 압력변화를 조절할 수 있으며, 이에 따라, 튜브 내부의 수위 차이(싸이펀의 원리) 및 모세관현상을 이용하여, 펌프 소요동력을 감소시킬 수 있어, 에너지효율을 현저히 향상시키는 것을 목적으로 한다. In addition, unlike the prior art, by effectively controlling the inner diameter of the tube-shaped membrane, it is possible to control the pressure change according to the change in the flow rate of the tube due to the infiltration flow rate, It is possible to reduce the power required for the pump by using the capillary phenomenon and thereby to improve the energy efficiency remarkably.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 막모듈은, 튜브형태인 적어도 하나의 멤브레인; 및 유도용액을 상기 멤브레인 내부로 유입시키는 유입부;를 포함하여 이루어지며, 상기 멤브레인은 중력반대방향을 기준으로 하부, 중부 및 상부 순으로 구분되고, 상기 하부는 굽은 형상이며,상기 유도용액은 상기 멤브레인 외표면에 접촉하는 용액보다 농도가 높은 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a membrane module including: at least one membrane in the form of a tube; And an inlet for introducing an inducing solution into the membrane, wherein the membrane is divided into a lower portion, a middle portion, and a lower portion in the order of gravity opposite direction, the lower portion being curved, And has a higher concentration than a solution contacting the outer surface of the membrane.

상기 멤브레인은 플렉서블한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 멤브레인의 내부 직경은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 한다.The membrane is made of a flexible material, and the inner diameter of the membrane is narrowed from the top to the bottom.

또한, 상기 멤브레인 외부와 상기 유도용액간의 농도차에 의해 상기 멤브레인 내부로 유입된 물을 포함하는 혼합용액을 배출시키는 배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 멤브레인과 상기 유입부가 연결되는 상기 멤브레인의 초단과 상기 멤브레인과 상기 배출부가 연결되는 상기 멤브레인의 말단이 모두 상기 멤브레인의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.The membrane further includes a discharge port for discharging a mixed solution including water introduced into the membrane by a difference in concentration between the membrane and the induction solution. And an initial end of the membrane and an end of the membrane to which the membrane and the discharge unit are connected are all located on the membrane.

또한, 상기 멤브레인과 상기 유입부가 연결되는 상기 멤브레인의 초단은 상기 멤브레인의 하부에 위치하며, 상기 멤브레인과 상기 배출부가 연결되는 상기 멤브레인의 말단은 상기 멤브레인의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 멤브레인이 다수인 경우, 상기 멤브레인은 상기 유입부를 중심으로 방사형태로 배열되는 것을 특징으로 한다.In addition, the initial end of the membrane to which the membrane and the inlet are connected is located at a lower portion of the membrane, and the end of the membrane to which the membrane and the outlet are connected is located at an upper portion of the membrane. The membrane is arranged in a radial fashion about the inlet.

상기 멤브레인의 최대 내부직경은 상기 멤브레인의 최소 내부직경 대비 1.5 내지 3.5배인 것을 특징으로 한다.Wherein the maximum internal diameter of the membrane is 1.5 to 3.5 times the minimum internal diameter of the membrane.

또한, 본 발명에 따른 막모듈을 이용한 정삼투 수분분리방법은, 튜브형태인 적어도 하나의 멤브레인의 적어도 하부를 수용액에 침지시키는 침지단계; 상기 수용액보다 농도가 높은 유도용액을 상기 멤브레인 내부에 유입시키는 유입단계; 상기 수용액과 상기 유도용액간의 농도차에 의하여, 상기 수용액에 포함된 물 중 적어도 일부가 상기 멤브레인 내부의 상기 유도용액으로 이동하여, 혼합용액을 생성하는 정삼투단계; 및 상기 혼합용액에서 상기 유도용액을 분리하여, 상기 물을 회수하는 유도용액 분리단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 침지단계에서, 상기 멤브레인은 하부가 굽은 형상인 것을 특징으로 한다.Also, the method for separating pure water using a membrane module according to the present invention comprises: an immersion step of immersing at least a lower portion of at least one membrane in the form of a tube in an aqueous solution; Introducing an induction solution having a concentration higher than that of the aqueous solution into the inside of the membrane; A positive osmosis step in which at least a part of the water contained in the aqueous solution moves to the induction solution inside the membrane by a difference in concentration between the aqueous solution and the induction solution to generate a mixed solution; And an inducing solution separation step of separating the inducing solution from the mixed solution and recovering the water. In the immersion step, the membrane has a curved shape.

상기 침지단계에서, 상기 멤브레인은 플렉서블한 재질로 이루어지며, 상기 멤브레인의 내부 직경은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하며, 상기 침지단계에서, 상기 수용액은 폐수, 슬러지 또는 오수 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.In the immersion step, the membrane is made of a flexible material, and the inner diameter of the membrane becomes narrower from the upper part to the lower part. In the immersion step, the aqueous solution is at least one of wastewater, sludge or sewage .

또한, 상기 분리단계에서 회수된 유도용액을 상기 유입단계의 유도용액으로 재활용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the induction solution recovered in the separation step is recycled as the induction solution in the inflow step.

본 발명의 막모듈 및 이를 이용한 수분분리방법에 따르면, 종래와 달리, 슬러지나 폐수에 적용할 수 있는 막모듈로써, 멤브레인 하부가 굽은 형태 및 방사형 배치로 인하여, 표면적을 현저히 넓혀 폐수 등에 담가놓는 것만으로도 우수한 탈수효과를 구현할 수 있는 장점이 있다.According to the membrane module of the present invention and the water separation method using the membrane module, unlike the conventional membrane module, the membrane module can be applied to sludge or wastewater. Due to the curved shape and radial arrangement of the membrane, It is possible to realize an excellent dewatering effect.

또한, 슬러지, 폐수 등을 처리할 수 있도록 막모듈을 설계함으로써, 고농도 폐수를 손상없이 처리할 수 있으며, 막모듈을 플렉서블한 재질로 구성함으로써, 유연성을 부여하여, 정삼투에서 물의 확산을 저해하는 농도분극현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, by designing the membrane module to treat sludge, wastewater, and the like, high-concentration wastewater can be treated without damage and the membrane module can be made of a flexible material to impart flexibility and prevent water diffusion Concentration polarization phenomenon can be prevented.

뿐만 아니라, 종래와 달리, 튜브형태의 멤브레인 내부 직경을 효과적으로 조절함으로써, 침투유량에 의한 튜브 내부 유량 변화에 따른 압력변화를 조절할 수 있으며, 이에 따라, 튜브 내부의 수위 차이(싸이펀의 원리) 및 모세관현상을 이용하여, 펌프 소요동력을 감소시킬 수 있어, 에너지효율을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, unlike the prior art, by effectively controlling the inner diameter of the tube-shaped membrane, it is possible to control the pressure change according to the change in the flow rate of the tube due to the infiltration flow rate, The capillary phenomenon can be used to reduce the power required for the pump, thereby remarkably improving the energy efficiency.

도 1은 본 발명의 막모듈의 제1실시예를 나타낸 정면도
도 2는 본 발명의 막모듈의 제2실시예를 나타낸 정면도
도 3은 본 발명의 막모듈을 이용한 정삼투 수분분리방법을 순차적으로 나타낸 순서도1 is a front view showing a first embodiment of a membrane module of the present invention;
2 is a front view showing a second embodiment of the membrane module of the present invention;
3 is a flow chart sequentially showing the method of separating the osmosis water using the membrane module of the present invention

이하, 본 발명에 의한 막모듈 및 이를 이용한 수분분리방법에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may be better understood by the following examples, which are for the purpose of illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

먼저, 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 막모듈은, 멤브레인(10a, 10b), 유입부(20a, 20b) 및 배출부(30a, 30b)로 구성되는 것으로 특징으로 한다.First, as shown in FIGS. 1 and 2, the membrane module of the present invention is characterized by comprising membranes 10a and 10b, inlet portions 20a and 20b, and outlet portions 30a and 30b.

여기서, 멤브레인(10a, 10b)은 튜브형태이며, 적어도 하나인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 다수개의 멤브레인으로 구성되는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 4 내지 12개의 멤브레인으로 구성되는 것이 효율을 극대화시키기 위해 효과적이다.Here, the membranes 10a and 10b are in the form of a tube, preferably at least one, more preferably composed of a plurality of membranes, and most preferably composed of 4 to 12 membranes to maximize efficiency .

상기 멤브레인(10a, 10b)은 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 중력반대방향을 기준으로 하부, 중부 및 상부 순으로 구분되며, 멤브레인(10a, 10b)의 하부는 굽은 형상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 중력방향에 대하여 40도 내지 90도, 가장 바람직하게는 60도 내지 85도 굽은 것이 효과적이다. 이는 탈수효과를 향상시키고, 에너지 소비를 최소화하면서 유도용액의 흐름을 효과적으로 유도하기 위함이다.As shown in FIGS. 1 and 2, the membranes 10a and 10b are divided into a lower portion, a middle portion, and a lower portion with respect to the opposite direction of gravity. The lower portions of the membranes 10a and 10b are preferably curved, More preferably, it is effective to bend 40 to 90 degrees, most preferably 60 to 85 degrees with respect to the direction of gravity. This is to effectively induce the flow of the inducing solution while improving the dehydration effect and minimizing energy consumption.

또한, 멤브레인(10a, 10b)은 정삼투에 사용되는 것은 어느 것이든 무방하나, 플렉서블한 재질인 것이 바람직하다. 이는 멤브레인(10a, 10b)에 유연성을 부여하여, 멤브레인(10a, 10b) 내외부의 유체흐름에 따라, 멤브레인(10a, 10b) 자체가 움직일 수 있어, 정삼투에서, 삼투막을 중심으로, 농도차(삼투압차)에 의해 저농도에서 고농도 쪽으로 물이 이동함으로 인해, 삼투막 가까이에서 용질의 축적(저농도측) 및 희석(고농도측)이 일어나 삼투압 차이에 의한 구동효과를 감소시키는 농도분극현상을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 하수/폐수조 내부의 혼합효과도 있다.Further, the membranes 10a and 10b may be of any material used for positive osmosis, but they are preferably made of a flexible material. This gives flexibility to the membranes 10a and 10b so that the membranes 10a and 10b themselves can move in accordance with the fluid flow inside and outside of the membranes 10a and 10b, (Low concentration side) and dilution (high concentration side) occur near the osmotic membrane due to the movement of water from the low concentration to the high concentration by the osmotic pressure difference, thereby preventing the concentration polarization phenomenon which reduces the driving effect by the osmotic pressure difference have. In addition, there is a mixing effect inside the sewage / waste water tank.

추가적으로, 멤브레인(10a, 10b)에 초음파를 가하는 것이 더 바람직하다. 이는 농도분극현상을 보다 효과적으로 방지하기 위함이다.In addition, it is more preferable to apply ultrasonic waves to the membranes 10a, 10b. This is to prevent concentration polarization more effectively.

멤브레인(10a, 10b)의 내부 직경은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 멤브레인(10a, 10b)의 최대 직경이 최소 직경 대비 1.5 내지 3.5배, 가장 바람직하게는 2 내지 3배인 것이 효과적이다. 이는 튜브 내부의 수위 차이(싸이펀의 원리) 및 모세관현상을 이용하여, 펌프 소요동력을 감소시킬 수 있어, 에너지효율을 향상시키기 위함이다. 1.5배 미만인 경우에는 침투유량에 의한 튜브 내부 유량 변화에 따른 압력변화를 조절효과가 현저히 떨어지며, 3.5배를 초과하는 경우에는 오히려 유도용액 및 혼합용액의 흐름을 저해하는 문제가 있다. It is preferred that the internal diameters of the membranes 10a and 10b become narrower from the top to the bottom and more preferably the maximum diameter of the membranes 10a and 10b is 1.5 to 3.5 times the minimum diameter, It is effective to have three times. This is to improve the energy efficiency by reducing the power required for the pump by using the difference in the water level inside the tube (the principle of the siphon) and the capillary phenomenon. If the flow rate is less than 1.5 times, the control effect of the pressure change due to the infiltration flow rate is significantly reduced. If the flow rate exceeds 3.5 times, the flow of the induction solution and the mixed solution is deteriorated.

유입부(20a, 20b)는 멤브레인(10a, 10b) 외표면에 접촉하는 용액보다 농도가 높은 유도용액(11)을 멤브레인(10a, 10b) 내부로 유입시키는 역할을 한다. 효과적인 유입을 위해, 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.The inlet portions 20a and 20b serve to introduce the inductive solution 11 having a higher concentration than the solution contacting the outer surfaces of the membranes 10a and 10b into the membranes 10a and 10b. For effective inflow, it is preferable to use a pump.

여기서, 멤브레인(10a, 10b) 외부의 용액(50)은 폐수, 오수, 슬러지 등인 것이 바람직하며, 유도용액(11)은 이러한 멤브레인(10a, 10b) 외부의 용액보다 농도가 높은 용액이면 어느 것이든 무방하나, 더욱 바람직하게는, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드 또는 중탄산암모늄 용액 중 적어도 하나를 사용하는 것이 효과적이다.It is preferable that the solution 50 outside the membranes 10a and 10b is wastewater, sewage, sludge, etc., and the inductive solution 11 is a solution having a higher concentration than the solution outside the membranes 10a and 10b It is effective to use at least one of polyethylene glycol, polyethylene oxide or ammonium bicarbonate solution.

배출부(30a, 30b)는 멤브레인(10a, 10b) 외부(50)와 유도용액(11)간의 농도차에 의해 멤브레인(10a, 10b) 내부로 유입된 물을 포함하는 혼합용액을 배출시키는 역할을 한다. The discharge portions 30a and 30b serve to discharge the mixed solution containing water introduced into the membranes 10a and 10b by the difference in concentration between the outer portion 50 of the membranes 10a and 10b and the induction solution 11 do.

도 1에 나타난 바와 같은 본 발명의 제1실시예에서는, 멤브레인(10a)과 유입부(20a)가 연결되는 멤브레인(10a)의 초단과 멤브레인(10a)과 배출부(30a)가 연결되는 멤브레인(10a)의 말단이 모두 멤브레인(10a)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다. 이는 멤브레인(10a)의 설계형태에 기인하는 것으로, Immersed coil 형태를 구현하고 있으므로, 멤브레인(10a)이 말단이 다시 멤브레인(10a)의 상부로 향한다. 이러한 형태는, 표면적을 넓혀 탈수효과를 극대화할 뿐만 아니라, 멤브레인(10a) 내부에 흐르는 용액의 흐름의 효율을 높여, 에너지소비를 최소화하기 위함이다.In the first embodiment of the present invention as shown in FIG. 1, a first end of a membrane 10a to which the membrane 10a and the inlet 20a are connected, a membrane 10a to which the membrane 10a and the outlet 30a are connected 10a are all located at the top of the membrane 10a. This is due to the design of the membrane 10a, which implements an immersed coil configuration, so that the membrane 10a is directed back to the top of the membrane 10a. This configuration is intended not only to maximize the dewatering effect by widening the surface area, but also to increase the efficiency of the flow of the solution flowing inside the membrane 10a, thereby minimizing energy consumption.

또한, 도 2에 나타난 바와 같은 본 발명의 제2실시예에서는, 멤브레인(10b)과 유입부(20b)가 연결되는 멤브레인(10b)의 초단은 멤브레인(10b)의 하부에 위치하며, 멤브레인(10b)과 배출부(30b)가 연결되는 멤브레인(10b)의 말단은 멤브레인(10b)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다. 또한, 도 2와 같이, 멤브레인(10b)이 다수인 경우, 멤브레인(10b)은 유입부(20b)를 중심으로 방사형태로 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 방사형태의 설계 또한, 표면적을 넓혀 탈수효과를 극대화할 뿐만 아니라, 멤브레인(10b) 내부에 흐르는 용액의 흐름의 효율을 높여, 에너지소비를 최소화하기 위함이다.2, the first end of the membrane 10b to which the membrane 10b and the inlet 20b are connected is located below the membrane 10b, and the membrane 10b And the discharging portion 30b are connected to each other, the end of the membrane 10b is located at the upper portion of the membrane 10b. Also, as shown in FIG. 2, when there are a plurality of membranes 10b, it is preferable that the membranes 10b are arranged radially with respect to the inflow portion 20b. This radial design also maximizes the dewatering effect by widening the surface area, as well as increasing the efficiency of the flow of the solution flowing through the membrane 10b and minimizing the energy consumption.

또한, 본 발명의 막모듈에서, 멤브레인 간의 간격은 1 내지 5cm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 내지 3cm인 것이 효과적이다. 1cm미만이거나 5cm를 초과하는 경우에는, 탈수효과가 현저히 저하되는 문제가 있다.
Further, in the membrane module of the present invention, the distance between the membranes is preferably 1 to 5 cm, more preferably 2 to 3 cm. If it is less than 1 cm or exceeds 5 cm, there is a problem that the dehydrating effect is remarkably lowered.

다음으로, 본 발명의 막모듈을 이용한 정삼투 수분분리방법은, 침지단계(S10), 유입단계(S20), 정삼투단계(S30) 및 유도용액 분리단계(S40)를 포함하여 이루어진다.Next, the method for separating pure water using the membrane module of the present invention comprises an immersion step (S10), an inflow step (S20), a normal osmosis step (S30), and an inducing solution separation step (S40).

먼저, 침지단계(S10)는 적어도 하나의 튜브형태의 멤브레인의 적어도 하부를 수용액에 침지시키는 단계이다. First, the immersion step S10 is a step of immersing at least the lower portion of the at least one tube-shaped membrane in the aqueous solution.

상기 침지단계(S10)에서, 상기 멤브레인은 하부가 굽은 형상이고, 상기 멤브레인은 플렉서블한 재질로 이루어지며, 상기 멤브레인의 내부 직경은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하며, 이에 대한 설명은 상기 본 발명의 막모듈에서와 같다.In the immersion step (S10), the membrane is formed in a curved shape, the membrane is made of a flexible material, and the inner diameter of the membrane is narrowed from the upper part to the lower part. As in the membrane module of the present invention.

또한, 침지단계(S10)에서, 상기 수용액은 폐수, 슬러지 또는 오수 중 적어도 하나인 것이 바람직하다. 본 발명의 막모듈은 고농도의 폐수 등에서도 막 손상없이 정삼투 수분분리를 효과적으로 수행할 수 있도록 설계되었기 때문이다.Further, in the immersion step S10, it is preferable that the aqueous solution is at least one of wastewater, sludge or sewage. This is because the membrane module of the present invention is designed to effectively perform the separation of the osmosis water even at a high concentration of wastewater without damaging the membrane.

유입단계(S20)는 상기 수용액보다 농도가 높은 유도용액을 상기 멤브레인 내부에 유입시키는 단계이다. 이는 펌프 등을 이용하여 유도용액을 유입하는 공정이다. The inflow step S20 is a step of introducing an induction solution having a concentration higher than that of the aqueous solution into the inside of the membrane. This is a process for introducing an inducing solution using a pump or the like.

또한, 정삼투단계(S30)는 상기 수용액과 상기 유도용액간의 농도차에 의하여, 상기 수용액에 포함된 물 중 적어도 일부가 상기 멤브레인 내부의 상기 유도용액으로 이동하여, 혼합용액을 생성하는 단계로, 이는 정삼투현상이 발생하는 단계이다.In the positive osmosis step S30, at least a part of the water contained in the aqueous solution moves to the induction solution inside the membrane by a difference in concentration between the aqueous solution and the induction solution to generate a mixed solution, This is the stage where the positive osmosis phenomenon occurs.

마지막으로, 유도용액 분리단계(S40)는 상기 혼합용액에서 상기 유도용액을 분리하여, 상기 물을 회수하는 단계이다. 이는 정삼투현상에 의해 물이 첨가된 유도용액에서, 첨가된 물을 회수하는 공정이다.Finally, the induction solution separation step (S40) is a step of separating the induction solution from the mixed solution and recovering the water. This is a step of recovering the added water in the induction solution in which water is added by the positive osmosis phenomenon.

유도용액 분리단계(S40)는, 유도용액과 물이 포함된 혼합용액에서, 물을 분리하기 위한 어떠한 방법을 사용해도 무방하나, 본 발명에서는, 혼합용액을 가열하여 발생하는 기체를 분리함으로써, 담수를 회수하는 것이 바람직하다.In the induction solution separation step (S40), any method for separating water from the mixed solution containing the inducing solution and water may be used. In the present invention, by separating the gas generated by heating the mixed solution, Is recovered.

또한, 상기 분리단계(S40)에서 회수된 유도용액을 상기 유입단계의 유도용액으로 재활용하는 것이 바람직하다. 비록 회수과정을 통해 초기에서 투입되던 유도용액과 다소 농도가 다를 수 있으며, 경우에 따라, 유도용질이나 물을 첨가하여 농도를 조절할 수 있다.
In addition, it is preferable that the inductive solution recovered in the separation step (S40) is recycled as the induction solution in the inflow step. Although the concentration may be slightly different from that of the induction solution initially injected through the recovery process, the concentration can be adjusted by adding an inducing solute or water in some cases.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the following claims.

10: 멤브레인
11: 유도용액
20: 유입부
30: 배출부
40: 슬러지/하수/폐수 농축조
50: 슬러지/하수/폐수
r: 멤브레인의 최소 내부직경
R: 멤브레인의 최대 내부직경10: Membrane
11: Induction solution
20:
30:
40: Sludge / sewage / waste water concentration tank
50: Sludge / Sewage / Wastewater
r: Minimum inner diameter of the membrane
R: maximum inner diameter of the membrane

Claims (13)

튜브형태인 적어도 하나의 멤브레인; 및
유도용액을 상기 멤브레인 내부로 유입시키는 유입부;를 포함하여 이루어지며,
상기 멤브레인은 중력반대방향을 기준으로 하부, 중부 및 상부 순으로 구분되고, 상기 하부는 굽은 형상이며,
상기 멤브레인의 내부 직경은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 막모듈
At least one membrane in tubular form; And
And an inflow part for introducing the inducing solution into the membrane,
The membrane is divided into a lower portion, a middle portion and a lower portion in the order of gravity opposite direction, the lower portion is curved,
Wherein the inner diameter of the membrane is narrower from the top to the bottom.
제 1항에 있어서,
상기 멤브레인은 플렉서블한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 막모듈
The method according to claim 1,
Characterized in that the membrane is made of a flexible material.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 유도용액은 상기 멤브레인 외표면에 접촉하는 용액보다 농도가 높은 것을 특징으로 하는 막모듈
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the inductive solution has a higher concentration than the solution contacting the outer surface of the membrane.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 멤브레인 외부와 상기 유도용액간의 농도차에 의해 상기 멤브레인 내부로 유입된 물을 포함하는 혼합용액을 배출시키는 배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막모듈
3. The method according to claim 1 or 2,
And a discharge unit for discharging a mixed solution including water introduced into the membrane by a difference in concentration between the membrane and the induction solution,
제 4항에 있어서,
상기 멤브레인과 상기 유입부가 연결되는 상기 멤브레인의 초단과 상기 멤브레인과 상기 배출부가 연결되는 상기 멤브레인의 말단이 모두 상기 멤브레인의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 막모듈
5. The method of claim 4,
Wherein an initial end of the membrane to which the membrane and the inlet are connected and an end of the membrane to which the membrane and the outlet are connected are all located on top of the membrane.
제 4항에 있어서,
상기 멤브레인과 상기 유입부가 연결되는 상기 멤브레인의 초단은 상기 멤브레인의 하부에 위치하며, 상기 멤브레인과 상기 배출부가 연결되는 상기 멤브레인의 말단은 상기 멤브레인의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 막모듈
5. The method of claim 4,
Wherein the first end of the membrane to which the membrane and the inlet are connected is located at a lower portion of the membrane and the end of the membrane to which the membrane and the outlet are connected is located at an upper portion of the membrane.
제 6항에 있어서,
상기 멤브레인이 다수인 경우, 상기 멤브레인은 상기 유입부를 중심으로 방사형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 막모듈
The method according to claim 6,
Characterized in that when the membrane is a plurality of membranes, the membranes are arranged radially about the inlet
제 1항에 있어서,
상기 멤브레인의 최대 내부직경은 상기 멤브레인의 최소 내부직경 대비 1.5 내지 3.5배인 것을 특징으로 하는 막모듈
The method according to claim 1,
Wherein the maximum internal diameter of the membrane is 1.5 to 3.5 times the minimum internal diameter of the membrane.
튜브형태인 적어도 하나의 멤브레인의 적어도 하부를 수용액에 침지시키는 침지단계;
상기 수용액보다 농도가 높은 유도용액을 상기 멤브레인 내부에 유입시키는 유입단계;
상기 수용액과 상기 유도용액간의 농도차에 의하여, 상기 수용액에 포함된 물 중 적어도 일부가 상기 멤브레인 내부의 상기 유도용액으로 이동하여, 혼합용액을 생성하는 정삼투단계; 및
상기 혼합용액에서 상기 유도용액을 분리하여, 상기 물을 회수하는 유도용액 분리단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 멤브레인은 하부가 굽은 형상이며, 상기 멤브레인의 내부 직경은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 막모듈을 이용한 정삼투 수분분리방법Immersing at least a lower portion of at least one membrane in the form of a tube in an aqueous solution;
Introducing an induction solution having a concentration higher than that of the aqueous solution into the inside of the membrane;
A positive osmosis step in which at least a part of the water contained in the aqueous solution moves to the induction solution inside the membrane by a difference in concentration between the aqueous solution and the induction solution to generate a mixed solution; And
And an inducing solution separation step of separating the inducing solution from the mixed solution and recovering the water,
Wherein the membrane has a lower curved shape and the inner diameter of the membrane is narrower from the upper part to the lower part. 제 9항에 있어서,
상기 멤브레인은 플렉서블한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 막모듈을 이용한 정삼투 수분분리방법
10. The method of claim 9,
Characterized in that the membrane is made of a flexible material.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,
상기 수용액은 폐수, 슬러지 또는 오수 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 막모듈을 이용한 정삼투 수분분리방법
11. The method according to claim 9 or 10,
Characterized in that the aqueous solution is at least one of wastewater, sludge or wastewater.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,
상기 분리단계에서 회수된 유도용액을 상기 유입단계의 유도용액으로 재활용하는 것을 특징으로 하는 막모듈을 이용한 정삼투 수분분리방법11. The method according to claim 9 or 10,
Wherein the induction solution recovered in the separating step is recycled as the induction solution in the inflow step. 삭제delete
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