KR100330659B1 - 적어도하나의여과액배출구를포함하는유동매질의여과및분리장치 - Google Patents

적어도하나의여과액배출구를포함하는유동매질의여과및분리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100330659B1
KR100330659B1 KR1019980016854A KR19980016854A KR100330659B1 KR 100330659 B1 KR100330659 B1 KR 100330659B1 KR 1019980016854 A KR1019980016854 A KR 1019980016854A KR 19980016854 A KR19980016854 A KR 19980016854A KR 100330659 B1 KR100330659 B1 KR 100330659B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
flow medium
flow
members
fixed
Prior art date
Application number
KR1019980016854A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990081725A (ko
Inventor
빌헬름 하이네
Original Assignee
로헴 로-바써베한들룽 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로헴 로-바써베한들룽 게엠베하 filed Critical 로헴 로-바써베한들룽 게엠베하
Publication of KR19990081725A publication Critical patent/KR19990081725A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100330659B1 publication Critical patent/KR100330659B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • B01D63/043—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies with separate tube sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/04—Tubular membranes
    • B01D69/046—Tubular membranes characterised by the cross-sectional shape of the tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/18—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/024—Hollow fibre modules with a single potted end
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/084—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/04—Specific sealing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/06—External membrane module supporting or fixing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/20—Specific housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
    • B01D2315/10—Cross-flow filtration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 유동 매질(11)이 박막 분리장치(12)로 전달되어, 이물질로 농축된 잔류물(13) 및 이물질이 제거된 여과액(14)으로 분리되며, 적어도 여과액(14)이 적어도 하나의 배출구(15)를 통해 장치(10)를 벗어나는 방식으로, 박막 분리 장치(12)를 이용하여 한외 여과 원리에 따라 이물질로 농축된 유동 매질(11), 특히 액체 매질의 여과 및 분리 장치(10)에 관한 것이다. 상기 박막 분리 장치(12)는 유동 매질(11)의 흐름 방향(16)으로 서로 이격된 2개의 홀딩 부재(17, 18) 사이에 고정된 적어도 하나의 박막 모듈(19)로 형성된다.

Description

적어도 하나의 여과액 배출구를 포함하는 유동 매질의 여과 및 분리 장치 {DEVICE FOR FILTERING AND SEPARATING FLOWING MEDIUM WITH AT LEAST A FILTRATE OUTLET}
본 발명은 유동 매질이 박막 분리장치로 전달되어, 이물질로 농축된 잔류물 및 이물질이 제거된 여과액으로 분리되며, 적어도 여과액이 적어도 하나의 배출구를 통해 장치를 벗어나는 방식으로, 박막 분리 장치를 이용하여 한외 여과 원리(ultrafiltration)에 따라 이물질로 농축되는 유동 매질, 특히 액체 매질의 여과 및 분리 장치에 관한 것이다.
이러한 방식의 장치는 여러 가지 디자인으로 오래 전부터 공지되어 있고 여러 가지 분리 목적을 위해 그리고 분리될 여러 가지 유동 매질에 대해, 예컨대 기체 유동 매질, 증기 매질 또는 액체 매질에 사용된다. 생물학적 이물질이 많이 혼합된 도시 폐수 및 산업 폐수의 분리는 경제적 의미 및 생태학적 의미에서 점점 더 중요해지는 분야이다. 이러한 도시 및 산업 폐수(이하, 폐수라 약칭함) 형태의 유동 매질에 사용되는 장치 및 상기 장치에 사용되는 박막 분리 장치는 폐수를, 여과액으로서 얻어지는 순수한 물 및 잔류물로서 얻어지는 농축물로 분리하는 높은 효율을 가지며, 유지 관리 없이 장기간 사용될 수 있고, 편리한 유지 관리를 가능하게 하며, 박막 분리 장치가 동작하지 않거나, 즉 분리 목적을 수행할 수 없거나,또는 완전히 파괴된 경우에 박막 분리장치를 어려움없이 매우 신속하게 교체할 수 있도록 해야 한다.
여기서 언급되는 폐수에는 상이한 종류의 이물질이 높은 함량으로 혼합된다. 유동 매질의 일정 체적 중의 이물질 함량이 높으면 높을수록, 이물질이 박막 분리장치의 박막에 걸려 처음에 이물질 영역(cluster)을 형성한 다음, 박막상에 점점 더 큰 영역을 형성하고, 결국 박막 부재의 전체 활성 표면이 덮여짐으로써 박막 부재가 그 기능을 하지 못하게 될 확률이 더 커진다. 이것과 관련해서 박막 부재의 완전한 막힘이 문제가 된다.
이러한 막힘은 종종 이물질이 풍부한 유동 매질을 장치내로 안내하는 방식 때문에 발생한다. 즉 흐름 통로가 매우 복잡하므로, 장치의 구성으로 인해 형성되는 저항으로 인해 유동 매질이 비교적 높은 압력으로 장치를 통해 안내되어야만, 유동 매질의 최소 흐름 속도가 얻어진다. 이것을 위해 비교적 높은 에너지 소비가 필요하다.
그러나, 높은 에너지 소비의 문제보다 더 두드러지는 문제점은 사용될 박막의 문제점, 즉 지금까지의 장치에서 분리 목적을 위해 사용될 수 있도록 박막이 고압을 견뎌내게끔 구조적으로 설계되어야 한다는 것이다. 전술한 목적을 위해 지금까지 사용되었던 장치는 장치내에 규칙적으로 서로 이격되어 하나의 패킷으로 층층이 쌓여진 다양한 종류의 평면 박막을 포함함으로써, 분리될 유동 매질이 입구로부터 출구로 박막 부재를 거쳐 구불구불하게 장치를 통해 흐른다. 이러한 장치에서는 단 하나의 개별 박막 부재의 막힘 및/또는 손상의 경우에도 전체 장치가 완전히분해되어야 하고, 관련 박막 부재가 교체되어야 하며 다시 조립되어야 한다. 이것을 위해서는 많은 시간이 필요하며, 이것은 재차 매우 높은 작동 비용을 수반한다. 따라서, 많이 오염된 폐수의 경우에는 이러한 장치 및 박막 부재가 부적합하다.
따라서, 그러한 경우에 공지된 장치의 분해를 피하기 위해 최근에 종종 수행되는 바와 같이 박막 부재로부터 이물질을 분리하기 위해 특별히 공급되는 화학적 성분과 혼합된 별도의 세척제를 장치를 통해 안내하였다. 그러나, 이러한 방식에서는 화학적 성분이 포함된 세척제가 재차 별도로 수집되어야할 혼합물을 형성한다. 따라서, 상기 혼합물은 단순히 폐수 순환계로 배출될 수 없고, 재차 별도로 처리되거나 또는 폐기되어야 한다.
본 발명의 목적은 비교적 적은 압력으로 유동 매질이 장치를 통해 흐르도록 작동하며, 유동 매질의 분리 효율 감소 또는 분리장치의 개별 박막 부재의 막힘이 관찰되는 경우, 박막 분리 장치 또는 박막 분리 장치의 특정 부분의 매우 신속한 교체를 가능하게 하고, 또한 분리 작용의 저하 또는 박막 부재의 막힘이 관찰되는 경우, 간단히 세척될 수 있으며, 장기간 동안 유지 관리 없이 작동될 수 있고, 임의의 적합한 장소에서 적은 작동 에너지 비용으로 사용될 수 있으며, 구성이 간단하므로 저렴하게 제조 및 이용될 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 별도의 하우징을 가진 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 선 D를 따른 단면도.
도 3은 도 1의 선 A를 따른 단면도.
도 4는 도 1의 선 B를 따른 단면도.
도 5는 내부에 박막 부재의 개방 단부가 삽입되며, 여과액 수집 및 배출 채널이 배열되고, 홀딩 부재가 수용되어지는 수용체의 측면도.
도 6은 도 5의 선 C를 따른 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 장치11 : 유동 매질
12 : 박막 분리장치16 : 흐름 방향
17, 18 : 홀딩 부재19 : 박막 모듈
20 : 박막 부재22, 23 : 수용 부재
25 : 여과액 수집 채널26 : 디스턴스 볼트
27 : 안전 부재28 : 하우징
29 : 하우징 내부 챔버200 : 박막 필로우
201 : 중공 섬유 박막202, 203 : 단부
204, 205 : 단부 영역
상기 목적은 본 발명에 따라, 박막 부재를 구비하며 이물질이 축적된 유동 매질의 흐름 방향으로 이격된 2개의 홀딩 부재사이에서 뻗어있는 하나 이상의 박막모듈에 의해 형성되는 박막 분리 장치를 이용하여 한외 여과 원리에 의해 상기 유동 매질을 여과 및 분리하는 장치에 의해 달성되는데, 상기 박막 모듈의 박막 부재가 상기 장치를 축방향으로 가로지르는 흐름 채널을 형성하도록 그리고 상기 유동 매질에 대한 관형 흐름 단면을 갖도록 배열되고, 이로써 상기 유동 매질이, 상기 박막 부재 내부로 스며들어 이물질이 제거되어진 여과액과 이물질로 농축된 잔류물로 분리되며, 상기 여과액은 하나 이상의 배출구를 통하여 상기 장치를 벗어난다.
본 발명에 따른 장치의 장점은 박막 분리 장치가 하나 이상의 서로 독자적으로 작동하는 박막 모듈로 형성되며, 상기 박막 모듈은 간단한 방식으로 장치내에 삽입될 수 있고, 그 기능의 장애가 나타나면 재차 간단한 방식으로 장치로부터 분리될 수 있다는 것이다. 게다가, 이러한 디자인은 바람직하게는 장치내로 삽입되는, 모두 동일한 구성을 가진 개별 모듈의 간단한 제조를 가능하게 한다. 또한, 이들의 동일한 구성으로 인해 교체 목적을 위한 준비가 가급적 적은 비용으로 이루어질 수 있다. 모듈의 분해 및 장치내로의 조립은 숙련되지 않은 사람에 의해서도 간단하며 신속하게 이루어질 수 있다. 모듈이 장치내에서 2개의 서로 이격된 홀딩 부재 사이에 고정되기 때문에, 모듈을 따른 그리고 그 안에 고정된 박막 부재를 따른 유동 매질의 통로가 가급적 적은 저항을 갖는다. 지금까지 사용된 장치에서와 같은 장치를 통한 복잡한, 구불구불한 형태의 흐름이 필요없다. 즉, 유동 매질의 분리 효율에 매우 중요한 유동 매질과 여과액 사이의 압력차가 필요한만큼 높게 유지됨에도 불구하고, 박막 부재를 따라 유동 매질을 유동시키도록 본 발명에 따른 장치를 작동시키는데 사용되는 그리고 경우에 따라 여과액측에 형성될 진공을 위해사용되는 작동 압력이 비교적 낮게 유지될 수 있다. 전술한 이유로 인해 본 발명의 장치는 바람직하게는 간단하고 저렴하게 제조될 수 있고, 기초적 형태로서 완전히 하우징 없이, 즉 모듈이 단순히 폐수 저장기 또는 폐수 저장기의 파이프내로 삽입될 수 있음과 동시에, 제한 없이 그 모든 기능을 수행할 수 있다.
장치의 바람직한 실시예에서, 박막 모듈은 유동 매질의 흐름 방향으로 장치내부에 고정된다. 즉, 상기 조치에 의해 유동 매질이 장치를 통해 흐를 때 나타나는 저항이 최소로 유지된다. 기본적으로 박막 모듈이 장치내에서 유동 매질에 대해 예컨대 횡으로 또는 일정 각으로 고정되는 것이 가능하기는 하지만, 이것은 구조적 요구가 이것을 필요로 하는 경우에만 적용된다.
장치의 바람직한 실시예에서 각각의 박막 모듈은 다수의 박막 부재를 포함하며, 박막 부재의 수는 박막 모듈에서 요구되는 활성 박막 표면이 얼마나 커야하는지에 의해 결정된다. 박막 모듈 당 활성 박막 표면은 박막 모듈의 길이, 즉 박막 모듈이 고정된, 2개의 홀딩 부재 사이의 거리에 의존한다.
바람직하게는 유동 매질의 최적 흐름을 제공하도록 유동 매질용 흐름 채널을 형성하도록 박막 부재가 배치된다. 예를 들어, 박막부재가 유동 매질을 위한 관형 유동 단면(tubular flow cross-section)을 형성하도록 배치된다.
박막 부재가 전술한 방식으로 전술한 박막 모듈내에 구조적으로 수용될 수 있다면, 임의의 박막 부재가 사용될 수 있다. 예컨대, 박막 부재는 공지된 박막 필로우(membrane pillow)(필로우 박막, 포켓 박막, 박막 포켓: 전술한 용어의 모두 동의어임)로 형성될 수 있다. 상기 박막 필로우는 그것의 기본적인 구성이 선행기술에 공지되어 있으나, 중공 섬유 박막(hollow fiber membrane) 형태의 박막 부재가 바람직하다. 본 발명에 따른 장치에서는 중공 섬유 박막이 다른 박막에 비해 바람직한데, 그 이유는 섬유형 종방향 구조물인 그것의 형상으로 인해 박막 모듈에 조립하기에 특히 적합하며, 그 구조로 인해 부가의 지지 부재가 필요없기 때문이다. 스트라이프형 박막 필로우도 가능하기는 하지만, 중공 섬유 박막이 그것의 구조로 인해 경우에 따라 가장 바람직하게 본 발명에 따른 모듈에 그리고 본 발명에 따른 장치에 사용될 수 있다.
기본적으로 박막 부재는 2개의 홀딩 부재를 향한 그의 단부가 개방되도록, 즉 상기 단부에 여과액 배출구가 형성되도록 설계될 수 있고, 이것은 중공 섬유 박막 및 중공 필로우에서 가능하다. 박막 부재가 홀딩 부재 중 하나를 향한 단부가 폐쇄되도록 형성됨으로써, 다른 단부만이 여과액의 배출구를 형성하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
장치의 다른 바람직한 실시예에서 박막 부재의 단부 영역은 그것의 폐쇄된 단부가 제 1 수용 부재 내에서 유동 매질에 대해 밀봉되도록 고정된다. 고정은 바람직하게는 적합하게 선택된 플라스틱 또는 주조 수지로 구현될 수 있다. 박막 모듈이 장치의 홀딩 부재로부터 신속하게 분리될 수 있도록 하기 위해 또는 거기에 고정될 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 제 1 및 제 2 수용 부재(하기 참조)가 제 1 및 제 2 홀딩 부재 내에 탈착가능게 장착될 수 있다. 즉, 박막 모듈은 수용 부재를 통해 홀딩 부재내로 삽입될 수 있거나 또는 이것으로부터 역순으로 분리될 수 있다.
장치의 다른 바람직한 실시예에서 박막 부재의 단부 영역은 제 2 홀딩 부재를 향한 개방 단부가 제 2 수용 부재 내에서 유동 매질에 대해 밀봉되도록 고정된다. 즉, 제 2 수용 부재내에서 박막 부재의 수용 수단의 구성 및 유동 매질에 대한 고정은 전술한 제 1 수용 부재에서와 거의 동일하다. 여기서도, 단부 영역이 적합하게 선택가능한 주조 수지 또는 플라스틱에 의해 수용 부재내에 고정된다.
유동 매질이 박막 부재를 따라 최적으로 흐르도록 하기 위해, 즉 유동 매질이 가급적 최적으로 박막 부재 주위로 흐름으로써 박막 부재가 그 분리 기능을 최상으로 수행할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 제 1 및 제 2 수용 부재가 중앙에 배치된 유동 매질용 통로를 포함한다. 박막 부재들 자체가 서로 소정의 간격으로 이격되어 배열되고, 따라서 이들 박막 부재에 의해 형성되는 내부 흐름 채널 바깥쪽에서 박막 부재의 측면에 유동 매질의 종방향 흐름이 가능하도록 하기 때문에, 박막 부재들이 상기 흐름 채널 반대편의 모든 측면에서 유동 매질과 양호하게 접촉하게 된다.
장치의 다른 바람직한 실시예에서 제 2 수용 부재는 박막 부재의 모든 개방 단부가 뻗은 여과액 수집 채널을 포함하고 따라서 이러한 방식에 의해 여과액이 간단히 수집되므로, 장치에서 여과액 수집을 위한 복잡한 구성이 피해진다.
홀딩 부재 자체가 바람직하게는 적어도 하나의 디스턴스 볼트에 의해 서로 고정될 수 있다. 홀딩 부재 및 디스턴스 볼트로 이루어진 유니트 자체는 모듈의 교체를 위해 분해될 필요가 없는데, 그 이유는 박막 모듈의 고유 탄성으로 인해 박막 모듈이 각각의 수용 부재를 통해 홀딩 부재내의 대응하는 수용 개구내로 삽입되거나 또는 이것으로부터 분리될 수 있기 때문이다.
따라서, 바람직하게는 제 1 및 제 2 수용 부재가 해제가능한 안전 부재에 의해 홀딩 부재에 고정될 수 있다. 안전 부재는 소위 제거(Seeger)-링 형태의 안전 링으로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 장치가 그 기능을 수행하기 위해 반드시 하우징을 가질 필요는 없다. 그러나, 일정한 용도를 위해 장치가 적어도 홀딩 부재 및 박막 모듈을 둘러싸는 관형 하우징을 포함하는 것이 바람직하다. 물론, 모든 공급 및 배출 부재 및 장치의 구성을 위해 경우에 따라 필요한 그밖의 수단이 하우징내에 삽입거나 수용될 수 있다.
하우징이 제공되면, 적어도 제 2 수용 부재가 하우징의 내부 챔버에 대해 밀봉되도록 고정됨으로써, 간단한 방식으로 하우징으로부터 필터 부재의 여과액이 배출될 수 있다. 즉, 여과액이 유동 매질 또는 이물질로 농축된 잔류물(농축물)과 격리되는 것이 보장된다. 분리될 유동 매질 및 농축된 잔류물에 대한 별도의 공급 및 배출 부재가 하우징 자체에 제공될 수도 있다. 상기 공급 및 배출 부재는 재차 파이프의 내벽에 대해 밀봉되도록 형성된다.
본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명하면 하기와 같다.
먼저 도 1에는 본 발명에 따른 장치(10)의 구성이 단면도로 도시된다. 장치(10)의 중앙 부재는 2개의 서로 이격된 디스크형 홀딩 부재(17), (18)를 포함한다. 홀딩 부재(17), (18)는 디스턴스 볼트(26)에 의해 서로 일정 간격으로 고정된다. 디스턴스 볼트(26)는 그 단부에 나사선이 형성된 돌출부를 가지며, 여기에2개의 홀딩 부재(17), (18)가 꽂혀서 너트에 의해 디스턴스 볼트(26)와 탈착가능하게 결합된다. 홀딩 부재(17), (18)는 제 1 홀딩 부재(17)의 평면도가 도시된 도 2, 및 제 2 홀딩 부재(18)의 평면도가 도시된 도 4에 나타나는 바와 같은 구성을 갖는다. 홀딩 부재(17), (18)는 그것의 표면에 분포된 다수의 홀을 갖는다. 상기 홀은 하기에서 박막 모듈(19)의 구성과 관련해서 설명되어질 제 1 및 제 2 수용 부재(22), (23)를 각각 수용하기 위해 사용된다. 제 1 및 제 2 수용 부재(22), (23)가 상기 홀내로 삽입되거나, 또는 이것을 통해 관통되고 안전 링(27)(참고: 도 1)에 의해 탈착가능하게 고정된다. 홀딩 부재(17), (18) 각각의 중앙에는 관통구가 배치된다. 나사선이 형성된 돌출부 또는 한 측면이 가늘어지게 형성된 디스턴스 볼트(26)의 일부가 상기 관통구를 통해 관통하여 홀딩 부재(17, 18)를 전술한 방식으로 고정시킨다.
도 1에 도시된 장치(10)의 실시예에서, 하기 기본 구성을 가진 4개의 박막 모듈(19)이 중심으로 그리고 서로 일렬로 형성된, 제 1 및 제 2 홀딩 부재(17), (18)상의 홀내로 삽입된다. 모든 박막 모듈(19)은 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 단 하나의 박막 모듈(19)의 구성이 설명된다.
박막 모듈(19)의 양 단부에는 각각 수용 부재가 제공된다. 제 1 수용 부재(22)는 도 1의 상부에 도시되는 한편, 제 2 수용 부재(23)는 도 1의 하부에 도시된다. 이들 2개의 수용 부재(22), (23)는 각각 유동 매질(미처리 매질, 피이드(feed))(11)의 통과를 위한 중앙 통로(24)를 갖는다. 예컨대, 도 3에는 장치(10)내에 배치된 4개의 제 2 수용 부재(23)가 도시된다. 상기 수용 부재(23)는중공 섬유 박막(201) 형태의 다수의 박막 부재(20)를 포함한다. 중공 섬유 박막(201) 형태의 박막 부재(20)는, 그것이 유동 매질(11)용 채널(21)(참고: 도 1)을 형성하도록 구성된다. 중공 섬유 박막(201)은 반경 방향 및 원주 방향으로 서로 약간 이격됨으로써, 유동 매질(11)이 통로(24)로부터 배출되어 중공 섬유 박막(201) 사이의 간격을 통해 하우징 내부(29)로 유입될 수 있다. 이러한 방식으로 제 2 수용 부재(23)의 통로(24)로부터의 배출구와 제 1 수용 부재(22)의 통로(24) 사이의 전체 하우징 내부 챔버(29)가 채워진다. 제 1 및 제 2 수용 부재(22), (23)의 치수 및 제공되는 중공 섬유 박막(201)의 수에 따른 제 1 및 제 2 수용 부재(22), (23)의 구조적 디자인이 동일하므로, 박막 모듈(19)의 제조시 먼저 제 1 및 제 2 수용 부재(22), (23)가 서로의 상단에 배열되고 그 다음에 중공 섬유 박막(201)이 상기 수용 부재들 내부의 홀을 통해서 삽입되면 된다. 상부의 제 1 수용 부재(22)에는 별도의 가이드 부재(220)가 제공될 수 있다. 상기 가이드 부재(220)는 중공 섬유 박막(201)의 삽입 공정 후에 제 1 수용 부재내로 삽입될 수 있다. 중공 섬유 박막(201)이 링형 수용부(221) 또는 (230)내로 삽입되고 서로 적합한 간격으로 배열된 후에 적합한 주조 수지에 의해 각각의 수용 부재(22), (23)내에 고정됨으로써, 중공 섬유 박막(201)의 단부 영역(204), (205)이 제 1 및 제 2 수용 부재(22), (23)내에서 유동 매질(11)에 대해 밀봉되도록 고정된다.
여기에 설명된 장치(10)의 실시예에서 중공 섬유 박막(201)은 제 1 홀딩 부재(17)를 향한 단부(202)가 폐쇄되어 형성되고, 이러한 중공 섬유 박막(201)의 폐쇄는 박막 단부의 고정시에 전술한 주조 수지에 의해 달성된다.
제 2 수용 부재(23)를 향한 단부(203)는 개방되도록 형성되고, 중공 섬유 박막(201)의 개방은 주조 수지 또는 적합한 플라스틱을 하부 제 2 수용 부재(23)내에 부어 경화시킨 다음, 수용 부재(23)의 앞면 단부를 연삭하거나 또는 그밖의 방법으로 적합하게 기계적으로 가공함으로써, 중공 섬유 박막의 개구가 노출되는 방식으로 이루어진다. 따라서, 실제로 박막 모듈(19)은 미리 선택된 갯수의 박막 부재(20)(중공 섬유 박막(201) 및 적합한 박막 필로우(200)일 수 있음), 및 전술한 방식으로 박막 부재의 단부 영역(204), (205)이 접속되어진 제 1 수용 부재(22) 및 제 2 수용 부재(23)로만 이루어진다. 박막 모듈(19)은 기계적 안정화를 제공하기 위한 구성요소를 전혀 포함하지 않으므로, 홀딩 부재(17) 및 (18)내에 고정되지 않으면 기계적으로 불안정하다. 홀딩 부재(17), (18)내에 박막 모듈(19)을 확실히 고정시킴으로써 장치(10)의 작동에 충분한 기계적 안정성이 주어진다.
도면에 도시된 장치(10)의 실시예에서 제 2 홀딩 부재(18)는 수용체(30)의 홈(참고: 도 1) 내에 삽입된다. 중공 섬유 박막(201)의 개방 단부(203)(이것은 박막 부재(20)로 사용되는 경우 박막 필로우(200)에 대해서도 마찬가지임)는 방사방향 외부로 연장되는 여과액 수집 채널(25)(참고: 도 1 및 도 4)에 이른다. 중공 섬유 박막(201)의 내부로부터 여과액 수집 채널(25)내로 흐르는 여과액(14)은 적합한 방식으로 장치(10)로부터 배출된다.
도면에 도시된 장치(10)의 실시예에서 장치(10)는 관형 하우징(28)을 갖는다. 하우징(28)은 홀딩 부재(17), (18), 박막 모듈(19) 및 장치(10)의 모든 나머지 부재들을 포함한다. 예를 들어 적합한 플라스틱 또는 금속 구조물로 이루어질수 있는 관형 하우징(28)은 하우징(28)내에 삽입된 수용체(30)의 영역을 둘러싼다. 전술한 바와 같이 수용체(30)는 제 2 홀딩 부재(18)를 수용한다. 하우징(28)은 원형이고, 여과액 수집 채널(25)로부터 배출된 여과액(14)이 수용체(30)내에 형성된 여과액(14)용 배출구(15)를 통해 장치(10)로부터 배출되어 원하는 용도로 쓰이도록 하기 위해, 수용체(30)의 외부 원통형 부분(300)과의 사이에 갭이 형성되도록 크기가 정해진다. 수용체(30)내에는 내부 챔버(301)가 중앙에 배치된다. 상기 내부 챔버(301)는 중앙에 형성된 통로(302)를 통해 장치(10)에 공급되는 유동 매질(11)용 공급구 및 분배 챔버를 형성한다. 상기 유동 매질(11)은 분리를 위하여 박막 모듈로 진행한다. 유동 매질(11)은 내부 챔버(301)로부터 제 2 수용 부재(23)내의 통로(24)에 이른 다음, 흐름 채널(21)을 따라 하우징(28)의 내부 챔버(29)를 관통한다. 유동 매질(11)은 제 1 수용 부재(22)내의 통로(21) 및 홀딩 부재(17)내의 통공(170)을 통해 내부 챔버(29)를 떠나서 밀폐 부재(31)로 흐른다. 밀폐 부재(31)는 중앙 통로(310)를 포함하는데, 상기 통로(310)를 통해 농축된 유동 매질(11)이 잔류물(13)로서 장치(10)를 벗어난다. 수용체(30) 및 밀폐 부재(31)는 예컨대 수용체(30) 또는 밀폐 부재(31)의 링형 홈내에 배치된, 탄성 중합체 재료로 이루어진 원형 링의 형태의 적합한 밀봉 수단에 의해 하우징(28)에 대해 밀봉될 수 있다. 안전 링(303) 및 (311)은 하우징(28)내의 수용체(30) 및 밀폐 부재(31)의 축방향 안착을 보장한다. 상기 링이 쉽게 분리될 수 있으므로, 수용체(30)가 박막 모듈(19)과 함께 일체형 부재로서 하우징(28)으로부터 분리될 수 있다. 이것은 동일한 방식으로 별도의 부품으로서 분리될 수 있는 밀폐 부재(31)에도 동일하게 적용된다.
장치(10)내에 배치된 박막 모듈(19)(도면에 도시된 실시예에는 4개의 박막 모듈이 배열될 수 있음)의 축방향 길이는 박막 부재(20)의 축방향 길이에 의해 결정된다. 그러나, 상이한 길이의 박막 모듈(19)이 장치(10)의 하우징(28) 내에 배열될 수 있다. 단지 적은 축방향 힘을 수용하면 되기 때문에 관형 구조물로도 형성될 수 있는 디스턴스 볼트(26)만이 박막 모듈(19)의 박막 부재(20)의 선택된 길이에 따라 조절되면 된다. 박막 모듈(19)의 박막 부재(20)의 축방향 길이의 작은 차이는, 제 1 및 제 2 수용 부재(22), (23)의 축방향 돌출부에 다수의 홈을 제공하여 안전 링(27)이 적절한 홈내로 배치될 수 있음으로 인해 박막 모듈(19)이 홀딩 부재(17), (18)에 탈착가능하게 고정되도록 함으로써 보상될 수 있다.
장치(10)는 유동 매질(11)의 통로를 통해 안내되는 예컨대 약 1 바아의 압축 공기에 의해 세척될 수 있다. 동시에, 6 바아의 압축 공기가 여과액(14)의 흐름 통로를 통해 박막 부재(20)내로 안내된다.
본 발명에 의해 비교적 적은 압력으로 유동 매질이 장치를 통해 흐르도록 작동하며, 유동 매질의 분리 효율 감소 또는 분리장치의 개별 박막 부재의 막힘이 관찰되는 경우, 박막 분리 장치 또는 박막 분리 장치의 특정 부분의 매우 신속한 교체를 가능하게 하고, 또한 분리 작용의 저하 또는 박막 부재의 막힘이 관찰되는 경우, 간단히 세척될 수 있으며, 장기간 동안 유지 관리 없이 작동될 수 있고, 임의의 적합한 장소에서 적은 작동 에너지 비용으로 사용될 수 있으며, 구성이 간단하므로 저렴하게 제조 및 이용될 수 있는 장치가 제공된다.

Claims (14)

  1. 하나 이상의 박막 부재(20)를 구비하며 이물질이 축적된 유동 매질(11)의 흐름 방향으로 이격된 제 1 및 제 2 홀딩 부재(17, 18)사이에 뻗어있는 하나 이상의 박막 모듈(19)에 의해 형성되는 박막 분리 장치(12)를 이용하여 한외 여과 원리에 의해 상기 유동 매질(11)을 여과 및 분리하는 장치(10)로, 상기 박막 모듈(19)의 박막 부재(20)가 상기 장치(10)를 축방향으로 가로지르는 흐름 채널(21)을 형성하도록 그리고 상기 유동 매질(11)에 대한 관형 흐름 단면을 갖도록 배열되고, 이로써 상기 유동 매질(11)이, 상기 박막 부재(20) 내부로 스며들어 이물질이 제거되어진 여과액(14)과 이물질로 농축된 잔류물(13)로 분리되며, 상기 여과액이 하나 이상의 배출구(15)를 통하여 상기 장치(10)를 벗어나는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 박막 모듈(19)이 상기 유동 매질(11)의 흐름 방향(16)으로 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 박막 부재(20)가 박막 필로우(200)의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 박막 부재(20)가 중공 섬유 박막(201)의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 홀딩 부재(17) 중 하나를 향한 박막 부재(20)의 단부(202)가 폐쇄되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 박막 부재(20)의 단부 영역(204)의 폐쇄된 단부(202)가 제 1 수용 부재(22)내에서 유동 매질(11)에 대해 밀봉되도록 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 수용 부재(22)가 상기 홀딩 부재(17)내에 해제가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 홀딩 부재(18)를 향한 박막 부재(20)의 단부 영역(205)의 개방 단부(203)가 제 2 수용 부재(23)내에서 유동 매질(11)에 대해 밀봉되도록 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 제 1 및 제 2 수용 부재(22, 23)가 중앙에 배치된 유동 매질(11)용 통로(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 2 수용 부재(23)가 여과액 수집 채널(25)을 포함하며, 상기 박막 부재(20)의 모든 개방 단부(203)가 상기 여과액 수집 채널(25)내로 뻗는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀딩 부재(17, 18)가 하나 이상의 디스턴스 볼트(26)에 의해 서로 이격되게 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 제 1 및 제 2 수용부재(22, 23)가 해제가능한 안전 부재(27)에 의해 상기 홀딩 부재(17, 18)에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가 적어도 홀딩 부재(17, 18) 및 박막 모듈(19)을 둘러싸는 관형 하우징(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 적어도 제 2 수용 부재(23)가 하우징(28)의 내부 챔버(29)에 대해 밀봉되어 고정되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1019980016854A 1998-04-23 1998-05-12 적어도하나의여과액배출구를포함하는유동매질의여과및분리장치 KR100330659B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19818094.2 1998-04-23
DE19818094A DE19818094C2 (de) 1998-04-23 1998-04-23 Membrantrenneinrichtung zum Filtern und Trennen von Strömungsmedien mit wenigstens einem Permeatauslaß

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990081725A KR19990081725A (ko) 1999-11-15
KR100330659B1 true KR100330659B1 (ko) 2002-05-09

Family

ID=7865513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980016854A KR100330659B1 (ko) 1998-04-23 1998-05-12 적어도하나의여과액배출구를포함하는유동매질의여과및분리장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6165361A (ko)
JP (1) JP4078469B2 (ko)
KR (1) KR100330659B1 (ko)
CA (1) CA2241297C (ko)
DE (1) DE19818094C2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200002191U (ko) 2019-03-28 2020-10-07 (주)조은테크 방송차량용 환풍 장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6645381B2 (en) * 2000-05-26 2003-11-11 Applied Membrane Technology, Inc. Modular assembly for hollow membrane fiber cartridges
WO2004073414A2 (en) * 2003-01-23 2004-09-02 Goel Prayas A method for simultaneous clarification and decolourisation of sugarcane juice without using any chemicals for any purpose using flat membrane ultrafiltration module
JP6795443B2 (ja) * 2017-03-31 2020-12-02 ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 中空糸膜モジュール
CN113423488B (zh) * 2018-12-12 2023-12-29 水通道蛋白有限公司 中空纤维模块
US11654401B2 (en) * 2021-10-25 2023-05-23 Generon Igs, Inc. Gas separation membrane cartridge with clamshell retainer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4461707A (en) * 1981-10-30 1984-07-24 Canadian Patents & Development Limited Ultrafiltration and reverse osmosis tubular membrane module

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2150241A1 (de) * 1970-10-22 1973-04-12 Deutsches Brennstoffinstitut F Verfahren und vorrichtung zum abtrennen einzelner und/oder mehrerer komponenten aus gasgemischen
FR2234912B1 (ko) * 1973-06-27 1976-05-28 Rhone Poulenc Ind
US4220535A (en) * 1978-08-04 1980-09-02 Monsanto Company Multi-zoned hollow fiber permeator
JPH0729029B2 (ja) * 1986-06-20 1995-04-05 東洋紡績株式会社 中空糸型膜分離装置
FR2607880B1 (fr) * 1986-12-03 1989-02-03 Ceramiques Tech Soc D Procede d'assemblage d'un module d'elements separateurs a support ceramique et module obtenu par ce procede
DE3943631C2 (en) * 1989-05-20 1992-10-29 Seitz-Filter-Werke Theo & Geo Seitz Gmbh Und Co, 6550 Bad Kreuznach, De Cross-flow liq. filtration by hollow membranes
US5639373A (en) * 1995-08-11 1997-06-17 Zenon Environmental Inc. Vertical skein of hollow fiber membranes and method of maintaining clean fiber surfaces while filtering a substrate to withdraw a permeate
DE4036978A1 (de) * 1990-11-20 1992-05-21 Seitz Filter Werke Membranfiltermodul zur filtration von fluiden im crossflow-verfahren, stroemungsverteilerkopf fuer die innenanstroemung zum ansetzen an das modul, sowie membranfiltervorrichtung dazu
US5211728A (en) * 1991-09-30 1993-05-18 The Dow Chemical Company Clamshell retainer used in hollow fiber membrane devices
US5264171A (en) * 1991-12-31 1993-11-23 Hoechst Celanese Corporation Method of making spiral-wound hollow fiber membrane fabric cartridges and modules having flow-directing baffles
US5207906A (en) * 1992-07-28 1993-05-04 Permea, Inc. Membrane separation module
ES2159587T3 (es) * 1994-10-21 2001-10-16 Rochem Ultrafiltrations System Dispositivo para filtrar y separar especialmente medios fluidos biologicos organicos.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4461707A (en) * 1981-10-30 1984-07-24 Canadian Patents & Development Limited Ultrafiltration and reverse osmosis tubular membrane module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200002191U (ko) 2019-03-28 2020-10-07 (주)조은테크 방송차량용 환풍 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP4078469B2 (ja) 2008-04-23
CA2241297A1 (en) 1999-10-23
KR19990081725A (ko) 1999-11-15
JPH11300175A (ja) 1999-11-02
US6165361A (en) 2000-12-26
DE19818094A1 (de) 1999-11-11
DE19818094C2 (de) 2002-11-07
CA2241297C (en) 2002-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3356180B2 (ja) 積層型浸透膜要素を用いた混合物を分離するための装置
US4670145A (en) Multiple bundle fluid separation apparatus
US4645601A (en) Quick change reverse osmosis assembly
KR100333779B1 (ko) 이물질을함유하는액체매질의분리장치
EP0719170B1 (en) Low hold-up volume filter assembly
US5470469A (en) Hollow fiber cartridge
US6126819A (en) Apparatus for the treatment of liquids contaminated by foreign substances
US7491329B2 (en) Hollow fiber membrane module, hollow fiber membrane module unit, membrane filtration device using the same and method of operating the same
EP0954371B1 (en) Improved microporous membrane filtration assembly
US5137631A (en) Multiple bundle permeator
EP0477954A1 (en) Iodine resin/carbon water purification system
PT2560747E (pt) Recipiente multi-membranas
US5951862A (en) Filter
US5798040A (en) Water purification cartridge assembly with unidirectional flow through filter media
KR100330659B1 (ko) 적어도하나의여과액배출구를포함하는유동매질의여과및분리장치
CN114728224A (zh) 复合过滤器组件及具有该复合过滤器组件的净水器
US20020134724A1 (en) Apparatus for filtering and separating fluids
US20090008341A1 (en) Fluid removing filter apparatus and method of removing fluid from a mixture
JP2015093253A (ja) 散気管及び散気管の洗浄方法
KR101760674B1 (ko) 세라믹 분리막 모듈 및 이를 구비한 여과농축장치
JP6068519B2 (ja) 散気管及び散気管の洗浄方法
US10744465B2 (en) Filtration unit
CN219098917U (zh) 复合滤芯装置及净水器
CA1281295C (en) Quick change reverse osmosis assembly
WO2024112476A1 (en) Multi-element filtration vessel

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20050516

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee