KR100333779B1

KR100333779B1 - 이물질을함유하는액체매질의분리장치

Info

Publication number: KR100333779B1
Application number: KR19980011756A
Authority: KR
Inventors: 빌헬름 하이네; 로베르트 라우텐바흐; 클라우스 포센카울
Original assignee: 로헴 로-바써베한들룽 게엠베하
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2002-06-20
Also published as: EP0947237A1; DE19811945A1; KR19990076450A; EP0947237B1; DE29804927U1; JPH11290660A

Abstract

분리될 매질(11)이 유입구(14)를 통해 박막 분리장치(12)의 공급 측면에 공급되고, 이물질로 농축된 잔류물(15) 및 이물질을 포함하지 않는 여과액(17)이 각각의 배출구(16, 18)를 통해 배출되도록 구성된, 박막 부재(13)를 포함하는 박막 분리장치(12)를 이용해서 이물질을 함유하는 액체 매질(11), 특히 도시 및 산업 폐수를 분리하기 위한 장치(10)에 있어서, 다수의 박막 부재(13)가 매질(11)의 흐름 방향(19)으로 장치(10)를 통해 적어도 부분적으로 형성된 흐름 채널(20)을 포함한다.

Description

이물질을 함유하는 액체 매질의 분리장치 {DEVICE FOR SEPARATING LIQUID MEDIUM CONTAINING FOREIGN MATTER}

본 발명은 분리될 매질이 유입구를 통해 박막 분리 장치의 공급 측면에 공급되고, 이물질로 농축된 잔류물 및 이물질을 포함하지 않는 여과액이 각각의 배출구를 통해 배출되도록 구성된, 박막 부재를 포함하는 박막 분리 장치를 이용해서 이물질을 함유하는 액체 매질, 특히 도시 및 산업 폐수를 분리하기 위한 장치에 관한 것이다.

이러한 방식의 장치는 오래전부터 공지되어 있으며, 다수의 성분으로 이루어진 액체 매질 및 기체 매질의 다양한 분리 공정에 사용된다. 전술한 장치를 이용해서 도시 및 산업 폐수를 분리하는데 있어 중요한 측면은 장치로부터 분리된 잔류물중의 분리될 물질의 농도를 후속 생물학적 분해 공정을 위한 최적의 농도로 농축하는 것이다. 이것을 위해서는, 하나의 처리 단계에서 액체 성분, 즉 물을 분리될 매질로부터 가급적 순수하게 분리함으로써, 이것을 후속 처리 없이 산업용수 또는 청정수로서 주변으로 배출할 수 있어야 한다. 이러한 장치의 작동에 대한 부가 요구는 장치를 작동시키기 위한 에너지 비용을 가급적 적게 함으로써, 비용 효율성을 높이는 것이다.

선행기술에서 지금까지 사용된 장치는 상기 분야에 대한 최근 개발을 고려할 때, 전술한 파라미터에 대한 만족스런 결과를 제공한다. 그러나, 종래 장치는 연속 작동시 오염/막힘의 문제점이 있다. 에너지 소비가 높은 소위 크로스-플로우-파이프 시스템은 미처리수 중의 고형물 함량이 높은 경우에도 높은 수율로 장애 없이 작동할 수 있지만, 적은 에너지를 필요로 하는 시스템은 고형물 함량이 높은 경우 매우 낮은 수율로만 작동할 수 있다. 특히, 높은 박막 패킹 밀도를 가진 시스템은 미처리수 중의 고형물 함량이 많지 않은 경우에도 수율의 저하를 나타내며, 이러한 수율 저하는 박막 부재의 주기적인 세척에도 불구하고 완전한 고장을 일으킬 수도 있다. 그 결과, 장치를 자주 분해하여, 까다롭게 세척하고, 재조립하여 다시 정화 시스템내로 설치하여야 할 필요가 있다. 이러한 세척 과정을 필요로 하는 시간 간격은 분리될 매질의 이물질 함유량 및 이물질의 종류에 따라 상이하지만, 여하튼 지금까지 공지된 장치를 이용해서 도시 및 산업 폐수를 효율적으로 정화하기에는 너무 짧다.

그 이유는 부가로 박막 부재, 및 박막 부재를 통한 또는 박막 부재를 따른 분리될 매질의 흐름 방식이 이러한 장치의 중요한 요소 중 하나이기 때문이다. 상기 방식의 분리를 위해, 선행 기술에서는 박막 부재가 평판 또는 디스크형 부재의 형태로 압력 밀봉 하우징내에 배치된 장치가 사용되어 왔다. 상기 장치에서는 분리될 매질이 장치의 하우징내에서 박막 부재를 따라 유입구로부터 잔류물 배출구로 구불구불한 형태로 통과하거나, 또는 매질이 모든 박막 부재를 평행하게 흐른다. 이물질로 농축된 잔류물은 배출구를 통해 장치의 하우징으로부터 배출되며, 여과액, 예컨대 청정수는 중앙에 배열된 또다른 배출구를 통해 마찬가지로 장치의 하우징으로부터 배출된다. 또한, 선행 기술에서는 전술한 방식에 따른 장치의 혼합 형태, 즉 예컨대 분리될 매질이 박막 부재의 일부를 따라 평행하게 흐르고 매질이 평행하게 흐르는 박막 부재 블록이 직렬로 접속된 형태의 장치가 공지되어 있다.

이러한 모든 장치에서는 분리될 매질의 방향 전환 및 이에 따른 유체역학적 저항으로 인해, 매질이 모든 박막 부재를 흘러 지나가기 위해서는 공급되는 매질이 비교적 높은 압력으로 유입되어야 한다. 또한, 분리될 매질의 흐름 속도가 저해되어, 매질 중의 이물질로 인한 박막 부재의 막힘이 일어난다.

본 발명의 목적은 선행 기술에 지금까지 공지된 장치에 비해 확실하고 장애 없는 작동을 수행하고, 막힘 또는 그밖의, 장치의 작동을 방해하거나, 제한하거나 또는 불가능하게 하는 방해가 일어나지 않으며, 구성 및 분해가 간단하고, 저렴하게 제조될 수 있으며, 저렴하게 작동될 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 6개의 쿠션 박막이 하나의 흐름 채널을 둘러싸도록 구성된, 장치의 폐쇄 부재상에 배치된 쿠션 박막 형태의 박막 분리 장치의 배치를 나타낸 단면도이다.

도 1a는 6각형 흐름 채널을 둘러싸는, 즉 6개의 별도의 쿠션 박막이 흐름 채널을 둘러싸는, 도 1에 도시된 쿠션 박막의 세부도이다.

도 2는 중공사 박막이 하나의 흐름 채널을 둘러싸도록 구성된, 장치의 폐쇄 부재상에 배치된 중공사 박막 형태의 다수의 박막 분리 장치의 단면도이다.

도 2a는 6각형으로 배치됨으로써, 전체적으로 6각형 흐름 채널을 둘러싸는, 도 2의 중공사 박막의 세부도이다.

도 3은 중공사 박막이 도 4a에 따라 다발 형태로 배치된, 도 7의 선 A-B를 따른 장치의 단면도이다.

도 4는 흐름 채널 주위에 중공사 박막 배치의 다른 실시예를 나타낸다.

도 4a는 전체적으로 6각형 흐름 채널을 둘러싸도록 다발이 배치된, 다발형 중공사 박막의 세부도이다.

도 5는 폐쇄 부재가 배치된 하우징 영역의 단면도이다.

도 6은 하부로부터 폐쇄 부재 또는 폐쇄 부재의 공급부쪽으로, 폐쇄 부재내의 통로를 바라본 사시도이다.

도 7은 2개의 장치가 직렬 접속의 형태로 장치 하우징 내부에 차례로 배치된 장치의 단면도이다.

도 8은 하우징 및 상기 하우징의 입구를 폐쇄시키는 접속된 연결 부재의 축방향 절반의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 장치11: 매질

12: 박막 분리 장치13: 박막 부재

14: 유입구 15: 잔류물

16: 잔류물 배출구17: 여과액

18: 여과액 배출구19: 흐름 방향

20: 흐름 채널21: 하우징

22: 폐쇄 부재23: 외부면

24: 장치 내부 챔버25: 연결 부재

130: 박막 내부 챔버131: 여과액 배출구

210, 211: 하우징 개구220: 여과액 수집 챔버

221: 통로222: 수용부

223: 공급부224, 225: 연결 수단

250: 관통구252: 파이프

253: 파이프 접속부254: 여과액 수집 채널

상기 목적은 본 발명에 따라 다수의 박막 부재가 장치를 통해 매질의 흐름 방향으로 적어도 부분적으로 형성된 하나 이상의 흐름 채널을 포위함으로써 달성된다.

본 발명에 따른 장치의 장점은 선행 기술에 공지된 장치와는 달리, 장치가 분리될 매질의 유입구로부터 배출구까지 선형으로 관통하는 흐름 채널을 포함하며, 분리될 액체 매질이 장치내에 배치된 모든 박막 부재를 따라 동시에 유입된다는 것이다. 분리될 매질이 박막 부재 외측을 따라 흐르며, 여과액은 각각의 박막 부재 내부의 흐름 채널로 흘러 배출된다. 본 발명에 따른 장치는 매질의 액체 성분을침투시킬 수 있는 모든 외측면으로부터 동시에 매질이 장치에 배치된 모든 박막 부재에 유입되는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 박막 배치 및 본 발명에 따른 흐름 채널의 디자인에서는 분리될 매질의 방향 전환이 이루어지지 않기 때문에, 이물질에 의한 박막 부재의 막힘 또는 그밖의 부착물이 생기지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 또다른 중요한 장점은 장치가 선형으로 형성된 흐름 채널로 인해 스페이서, 가이드 부재, 또는 장치 내부에서 분리될 매질의 흐름 방향에 영향을 주는 그밖의 부재를 필요로 하지 않는다는 것이다. 이러한 이유 때문에, 장치가 간단하고 매우 저렴하게 제조될 수 있다.

장치를 작동시키기 위해 필요한, 미처리 매질 측면, 즉 분리될 매질이 공급되는 측면과 여과액 측면 사이의 압력차는 여과액측 저압에 의해 또는 미처리 매질측 과압에 의해 또는 상기 둘의 조합에 의해 구현될 수 있다. 선형으로 형성된 흐름 채널 및 방향전환 없는 디자인으로 인해, 매질이 장치를 통해 흐를 때 유압 저항이 적다. 이러한 이유 때문에, 미처리 매질이 장치를 통해 흐르기 위해 필요한 압력이 비교적 낮아 이에 대한 에너지 필요량도 낮다. 미처리 매질은 본 발명에 따라 분리될 매질이다.

또한, 본 발명의 장치는 간단한 구조로 인해 신속한 분해, 세척 및 재조립이 가능하다. 또한, 상기 분해, 세척 및 재조립은 장치의 간단한 구성으로 인해 숙련되지 않은 사람에 의해서도 수행될 수 있다.

장치의 바람직한 실시예에서 박막 부재는 단면으로 볼 때 임의의 형상, 예컨대 다각형 또는 원형으로, 그리고 n-차원 다각형으로 형성될 수 있는 흐름 채널을포위하도록 배치된다.

그러나, 특히 바람직하게는 각각의 흐름 채널의 단면이 6각형으로 형성됨으로써, 박막 부재를 적합한 방식으로 고정시키는데 이용될 수 있는 표면에 있어 최적의 표면 이용이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 범주에서 각각의 흐름 채널 주위에 박막 부재를 배치하기 위해, 박막 부재의 특별한 디자인이 필요 없다. 따라서, 임의의 적합한 박막 부재, 예컨대 바람직하게는 쿠션 박막의 형태로 형성된 박막 부재가 사용될 수 있다. 당업자에게 공지된 구성을 가진 이러한 쿠션 박막은 때로는 박막 쿠션 또는 박막 주머니라고도 불린다. 상기 3개의 용어는 상기 박막 타입에 대한 동의어이다. 박막 쿠션은 예컨대 흐름 채널의 단면이 6각형인 경우 본 발명에 따른 흐름 채널 단면도 6각형으로 한다는 제한이 있다. 즉, 각 박막 부재 사이의 흐름 채널 단면도 6각형이라는 장점을 갖는다. 부가의 박막 부재가 필요 없다. 장치내에서 전체적으로 사용되는 흐름 채널의 단면이 6각형일 때, 흐름 채널의 각각의 박막 부재의 후면은 인접한 흐름 채널로부터 제공된다. 즉, 각 박막 부재의 후면에 의해 인접한 흐름 채널의 일부가 형성될 수 있다. 따라서, 간단한 방식으로 상기 방식의 박막 부재가 장치의 전체 흐름 채널에 대해 최적으로 배치될 수 있다.

선행 기술에서 이미 공지된 소위, 중공사 박막의 형태로 박막 부재를 형성하는 것이 특히 바람직하다. 상이한 외경 및 내경을 가질 수 있고, 다양한 구조를 가질 수 있는 중공사 박막은 장치내에 길이방향으로 간단히 배치될 수 있다는 장점을 갖는다. 상기 중공사 박막은 임의의 방식으로 흐름 채널을 형성한다. 즉, 임의의 방식으로 서로 나란히 그리고 경우에 따라 부가로 서로 인접하도록 배치될 수 있는 중공사 박막은 임의의 단면을 가진 흐름 채널을 형성한다. 중공사 박막에서 중공사 내부는 그 안으로 여과액이 중공사 박막의 벽을 통해 침투되는 공간을 형성한다. 이 경우, 여과액은 중공사의 한쪽 단부를 통해 중공사 박막으로부터 간단히 배출될 수 있는 한편, 중공사의 다른 단부는 폐쇄되어 있다.

개별 박막 부재는 공통의 연결 부재에 고정하는 것 외에 서로 접속되지 않으므로, 특히 선형으로 형성된 흐름 채널이 강성 가장자리를 갖지 않기 때문에 유연하다. 이것은 장치의 막힘 위험을 현저히 감소시킨다. 장치의 농축물 출구측에 배치된, 박막 부재의 자유로이 이동가능한 비고정 또는 폐쇄 단부에서 섬유상 불순물이 막힘을 일으키지 않으며, 그 이유는 섬유상 불순물이 분리될 매질의 흐름에 의해 박막 부재로부터 흐름 방향으로 스트리핑될 수 있기 때문이다.

장치가 임의의 적합한 방식으로 분리될 매질의 하나의 흐름 경로에 설치될 수 있음에도 불구하고, 특정 사용 목적을 위해, 예컨대 장치가 별도로 분리될 매질을 수용하는 용기 또는 설비내에 배치되어야 하는 경우 바람직하게는 하우징이 제공된다. 하우징내에는 다수의 박막 부재가 배치된다. 장치가 용도에 따라 액체 매질의 공급 측면에서 약간 과압으로 및/또는 여과액 측면에서 약간 저압으로, 즉 적은 압력차로 작동되기 때문에, 하우징이 큰 압력을 견디지 않아도 되므로 예컨대 반제품 관으로 시판되는 적합한, 저렴한 재료로 제조될 수 있다. 하우징의 제조에는, 특히 플라스틱이 적합하며, 경우에 따라 금속 재료도 적합하다. 상기 재료는 분리될 매질에 대한 적합성만을 고려해서 선택되면 된다.

장치의 다른 바람직한 실시예에서, 박막 부재의 여과액 배출구가 경우에 따라 하우징내에 압력 밀봉식으로 분리가능하게 설치된 폐쇄 부재로 통해 있다. 즉, 상기 폐쇄 부재는 용도에 따라 장치내에 설치되어 장치의 모든 박막 부재의 한쪽 단부를 수용하는 수용 부재를 형성한다. 따라서, 폐쇄 부재를 분리 또는 설치하면 모든 박막 부재를 분해 또는 조립시 하나의 공정으로 장치 또는 하우징으로부터 분리할 수 있고 장치 또는 하우징내로 조립할 수 있다. 박막 부재는 여과액이 완전히 순수한 형태, 즉 오염되지 않은 형태로 박막 부재로부터 배출될 수 있도록 연결 부재에 고정된다.

장치의 다른 바람직한 실시예에서 폐쇄 부재는 여과액 배출 통로를 포함하며, 박막 부재의 여과액 배출구로부터 배출된 여과액이 상기 여과액 배출 통로내로 유입된다. 장치로부터 분리된 여과액은 여과액 배출 통로에 접속된 여과액 배출구를 통해 배출될 수 있다.

상기 실시예에서 폐쇄 부재는 박막 부재의 고정을 위해서 뿐만 아니라, 박막 부재의 여과액 배출구로부터 배출된 여과액을 수집하여, 폐쇄 부재상에 배치될 수 있는 하나 또는 다수의 여과액 배출구를 통해 배출시킬 수 있는 수단으로 사용된다.

폐쇄 부재의 제공시 박막 부재에 의해 둘러싸인 흐름 채널에 분리될 액체 매질이 방해 없이 유입될 수 있도록 하기 위해, 폐쇄 부재가 흐름 채널의 수에 상응하게 액체 매질용 다수의 통로를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 통로는 외부면으로부터 장치 내부 챔버로 폐쇄 부재를 관통한다. 통로는 장치 흐름 채널의 연장부를 형성한다.

바람직하게는 외부면을 향한 통로의 단부가 다각형 또는 6각형 또는 원형 단면으로 형성될 수 있고, 장치의 내부 챔버를 향한 통로의 단부는 장치내에서 박막 부재 사이의 흐름 채널의 단면이 어떻게 형성되는지에 따라 다각형 또는 6각형 또는 원형의 단면으로 형성될 수 있다. 그러나, 예컨대 폐쇄 부재내에 형성된 흐름 통로가 원형인 경우 박막 부재의 적합한 배치에 의해 외부면을 향한 폐쇄 부재 단부에 있는 통로의 단면을 6각형으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 항상 장치 내부 구조상 분리될 매질에 대한 유체역학적 저항을 가급적 적게 하는 것이 목적이다.

제조 기술상의 이유로 폐쇄 부재를 2부분으로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 박막 부재를 수용하기 위한 수용부, 및 상기 수용부에 접속되며 분리될 매질을 공급하기 위한 공급부로 이루어진다. 폐쇄 부재의 이러한 2부분 형성은 간단한 방식으로 여과액 수집 채널 및 여과액 배출구의 형성 또는 여과액 배출 통로 또는 다수의 여과액 배출 통로의 형성을 가능하게 한다. 또한, 폐쇄 부재의 2부분 형성은 예컨대 주조 수지 등으로 폐쇄 부재내에 고정되는 박막 부재의 상응하는 단부를 공지된 방식으로 주조함으로써 박막 부재의 간단한 고정을 가능하게 한다. 동일한 것이 별도로 형성될 수 있는 폐쇄 부재의 공급부에도 적용된다. 따라서, 상이한 통로 단면을 가진 전술한 방식의 통로의 제조를 용이하게 할 수 있다. 폐쇄 부재의 수용부 및 공급부는 예컨대 적합한 주조 수지 또는 임의의 적합한 플라스틱으로 제조될 수 있고, 예정된 디자인에 따라 전술한 개별 부품의 형태로 성형된 후에 접착에 의해 또는 직접적인 재료 결합에 의해 서로 결합될 수 있다.

박막 부재가 압력 밀봉식으로 그리고 기계적으로 견고히 수용부내에 고정되게 하기 위해서는, 수용부내에 박막 부재의 기본 고정을 위해 경질 탄성 결합 수단을 제공하고, 하우징 내부 챔버에서의 조절가능한 박막 부재의 이동성을 보장하기 위해 연질 탄성 결합 수단을 제공함으로써, 장치의 작동 동안 박막 부재의 이동이 조절되어 장치에 분리될 매질의 공급시 박막 부재의 파괴 또는 누설이 발생되지 않을 수 있다. 외부의 연질 탄성 결합 수단은 수용부내에 박막 부재를 고정시키는데 사용되는 한편, 장치를 통해 길이방향으로 그은 가상의 축선에 대해, 방사방향으로 박막 부재의 방해 없는 이동성을 허용한다.

장치의 구성 및 용도에 따른 기능은, 매질을 장치, 특히 박막 부재를 통해 흐르게 하기 위해 분리될 매질에 인가하는 압력 제공 방식과는 무관하다. 즉, 장치가 매질측 과압으로 또는 여과액측 저압으로 작동될 수 있다. 장치를 통한 매질의 흐름과 관련해서 상이한 작동 방식이 구현될 수 있다. 기본적으로 장치는 전술한 바와 같이 매질이 높은 속도로 축방향으로 흐르는 소위 크로스-플로우-방식으로 작동되거나, 또는 여과액을 제거한 미처리수만이 장치내로 이송되는 소위 데드-엔드(dead-end)-방식으로 작동될 수 있다. 그러나, 장치의 다른 바람직한 작동 방식, 소위 "세미-크로스-플로우" 방식에서는 분리될 매질이 매질의 흐름 경로내에 배치된 펌프에 의해 장치내로 그리고 장치를 통해 이송된다. 이것은 적은 매질 흐름만이 장치를 통해 흐른다는 것을 의미한다. 분리 공정 및 여과 수율을 높이기 위해, 세미-크로스-플로우-방식에 따른 작동시 매질측의 약간의 과압과 여과액측의약간의 저압을 조합한 작동 방식이 바람직하다. 그에 따라 본 발명에 따른 장치는 보편적으로 즉, 분리될 매질 중의 광범위한 고형물 농도에 대해 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 선행 기술에 공지된 장치에서는 막힘, 피복층 형성, 또는 분리될 매질과 함께 이송되는 이물질에 의해 박막 부재에 대해 그밖의 악영향이 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 구성에 의해 그러한 막힘, 피복층 형성 또는 그밖의 영향을 상당히 방지할 수 있지만, 특정한 드문 조건하에서는 완전히 제거할 수 없어 박막의 분리 작용에 대한 영향이 발생할 가능성은 있다.

크로스-플로우-방식에서는 장치의 막힘이 높은 흐름 속도에 의해 방지되지만, 펌프에 대한 많은 에너지가 필요하다는 단점이 있다. 데드-엔드-방식은 적은 에너지로 작동되기는 하지만, 규칙적인 간격으로 작동 중단 및 세척을 필요로 한다. 본 발명에 따른 세미-크로스-플로우 방식에서는 막힘을 방지하기 위해, 바람직하게는 예정된 시간 간격으로 장치로 또는 장치를 통해 분리될 매질의 공급 및 공기의 공급을 행할 필요가 있다. 공기의 공급은 바람직하게는 클록 제어되어, 예컨대 공기 공급에 대한 시간은 1초 이상으로 선택되는 한편, 공기 공급 중단 시간은 예컨대 6초 이상으로 선택되는 시간 간격으로 공기가 장치를 통해 안내되도록 수행될 수 있다. 이렇게 함으로써, 예컨대 연속하는 공기 펄스가 충격력으로서 박막에 작용하여 박막 표면에 부착된 입자가 제거될 수 있다는 장점이 제공된다. 또한, 공기의 투입은 흐름 채널 내부에서 분리될 매질의 난류를 증가시킴으로써, 박막 부재의 분리 작용이 부가로 증가될 수 있다는 부가의 장점을 갖는다. 이 경우, 장치에서 한쪽 단부만이 고정된 박막 부재가 매질의 흐름에서 방사방향으로 이동되는 것이 바람직하다.

하우징이 적어도 매질 공급측 단부에 하우징 개구를 밀봉시키는 연결 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 연결 부재는 장치 또는 장치의 하우징을 적어도 한쪽 단부에서 폐쇄시킨다. 그러나, 연결 부재가 장치의 구성 및/또는 작동을 위해 반드시 필요한 것은 아니다. 따라서, 연결 부재의 구성은 장치의 구성 및 하우징의 구성 및 하우징의 횡단면에 따라 다양하게 변동될 수 있다. 분리될 매질의 압력이 주변 압력 보다 낮기 때문에, 연결 부재를 간단한 밀봉 수단에 의해, 예컨대 연결 부재내에 형성된 홈내에 배치된 탄성 재료 O-링에 의해, 하우징내로 삽입한 후에, 하우징에 대해 밀봉할 수 있다. 하우징의 대응하는 내부 홈내로 삽입된, Seeger-링과 유사하게 형성된 안전 링에 의해, 연결 부재를 하우징 내부에 삽입한 후 하우징에 예컨대 분리가능하게 고정시킬 수 있다.

연결 부재 자체는 바람직하게는 하나 이상의 여과액 배출구를 포함한다. 상기 여과액 배출구는, 예컨대 각각의 배출구에 압력 밀봉식으로 연결될 수 있는 파이프에 의해, 전술한 방식으로 연결 부재의 내부에 형성된 하나 이상의 여과액 배출구에 연결될 수 있다. 연결 부재내에서 예컨대 중앙에 배치된 분리될 매질용 통로는 분리될 매질을 폐쇄 부재로 양호하게 분배하여 공급하기 위해 제공된다. 상기 통로는 폐쇄 부재로부터 거기에 형성된 통로를 통해 박막 부재 사이의 흐름 채널내로 연장된다.

바람직하게는 전술한 방식으로 형성될 수 있는 다수의 장치가 직렬 접속의 방식으로 차례로 접속될 수 있다. 이러한 장치는 예컨대 반제품으로 저렴하게 구입가능한 관으로 제조된 하나의 공통 하우징내에 배치됨으로써, 용도에 따른 그것의 기능을 수행할 수 있다. 장치의 이러한 직렬 접속은 개별 장치가 긴 길이를 가질 필요가 없다는 장점을 갖는다. 이것은 재차 박막 부재의 내부에서 여과액 채널의 흐름 단면이 매우 작은 경우에도 여과액측 압력 손실이 작다는 장점을 갖는다.

박막 부재는 그 비고정 단부가 박막 내부 챔버에 대해 바람직하게는 폐쇄되도록 형성된다. 이 경우, 박막 부재의 비고정 부분은 흐름 매질에 대해 자유로이 이동할 수 있는 것이 매우 바람직하다. 이로 인해, 막힘이 거의 방지되고, 분리될 매질 중의 섬유 성분이 흐름 방향으로 스트리핑될 수 있다.

장치는 바람직하게는 매질측 과압 및/또는 여과액측 저압으로 작동될 수 있기 때문에, 데드-엔드-방식, 크로스-플로우-방식 또는 세미-크로스-플로우-방식에 따른 작동이 가능하다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

이물질을 함유하는 액체 매질(11), 특히 도시 및 산업 폐수를 분리하기 위한 장치(10)는 다수의 박막 분리 장치(12)를 포함한다. 박막 분리 장치(12)는 각각 다수의 박막 부재(13)로 형성된다. 박막 부재(13)에 의한 물질 분리시 통상적인 바와 같이, 분리될 매질(11)(당업계에서는 피이드(feed)라고도 칭함)은 박막 부재(13)의 입구 측면으로 이송된다. 여기서는 박막 부재(13)의 선택된 침투성 또는 선택성으로 인해 매질(11)이 박막 부재(13)를 통해 침투되는 반면, 박막에 의해 침투가 저지되는 고형물 및 기타 모든 물질은 박막의 매질 공급 측면 또는 잔류 측면에 남게 된다. 잔류물은 작동 방식에 따라 연속적으로(크로스-플로우 또는 세미-크로스-플로우 작동시) 또는 불연속적으로(데드-엔드 작동시) 농축된 형태로 장치(10)로부터 배출되고 경우에 따라 후속 처리를 위해 공급된다. 여과액(17)은 수집되어 여과액 배출구(18)를 통해 장치(10)로부터 분리된다. 상기 물리적 메커니즘은 당업자에게는 공지되어 있기 때문에, 여기서는 더 이상 설명하지 않는다.

장치(10)는 하우징(21)을 포함한다. 하우징(21)은 여기서는 관형으로 형성되며 반제품으로서 시판되는 관을 소정의 길이로 절단시켜 사용할 수 있다. 장치(10)가 장치(10)의 외부면(23)에 가해지는 압력을 약간 초과하는 압력으로 작동되기 때문에, 하우징(21)은 임의의 적합한 플라스틱 또는 경우에 따라 금속으로 제조될 수 있다.

하우징(21)내에는 폐쇄 부재(2)가 분리가능하게 설치된다(도 5 및 도 7 참고). 상기 폐쇄 부재(2)는 박막 부재(13)를 개별적으로 밀봉식으로 수용한다. 폐쇄 부재(22)는 여기에 설명된 실시예에서 2개의 부분, 즉 박막 부재(13)를 수용하기 위한 수용부(222) 및 분리될 매질이 유입되는 공급부(223)로 구성된다. 상기 공급부(223)에는 분리될 매질(11)이 유입되는 방향으로부터 볼 때 폐쇄 부재(22)를 관통하는 통로(221)의 제 1 부분이 형성된다. 예컨대, 중공사 박막으로 형성된 박막 부재(13)가 주조 가능한 수지 및 플라스틱으로 이루어진 폐쇄 부재(22)내로 어떻게 삽입되는지는 당업자에게 공지되어 있고, 수지의 투입 및 경화 후에 필요한 여과액 배출구(131)가 어떻게 형성되는지도 당업자에게 공지되어 있다. 동일한 방식으로 박막 쿠션으로 형성된 박막 부재(13)가 폐쇄 부재(22), 즉 폐쇄 부재(22)의수용부(222)내에 삽입되어 거기에 고정된다. 따라서, 폐쇄 부재(22)내에 중공사 박막 또는 박막 쿠션 형태의 박막 부재(13)를 고정시키는데 있어 차이가 없으며, 이것은 한 측면만 박막층을 갖거나 또는 분리 작용층에 대해 단층으로 형성되는 박막 부재(13)에도 적용된다.

도 5에 도시된 폐쇄 부재(22)는 자유 공간을 보장하기 위해 압력 밀봉식으로 하우징(21)내에 배치되지 않으므로, 폐쇄 부재의 가장자리 영역에서도 매질(11)이 하우징(21)의 내부 공간(24)내로 또는 내부 공간(24)을 통해 흐를 수 있어, 분리될 매질(11)이 폐쇄 부재(22)의 가장자리 영역에 배치된 박막 부재(13) 주위로 흐를 수 있다. 따라서, 폐쇄 부재(22)의 외부 구조가 도 3에 도시된 바와 같이 단면이 구불구불한 형태로 제공된다. 이것은 간단히 원형으로도 형성될 수 있다. 폐쇄 부재(22)는 여과액 수집 챔버(220)를 포함한다. 박막 부재(13)의 여과액 배출구(131)로부터 배출된 여과액(17)이 상기 여과액 수집 챔버(220)로 유입된다. 수집된 여과액 체적 흐름은 장치(10)의 잔류물 측면에 대해 일렬로 배열된 폐쇄 부재로부터 연결 파이프 라인(132)을 통해 여과액 수집 챔버(220)내로 유입된다. 폐쇄 부재(22)내에는 또한 여과액 배출구(18)가 배치된다. 여과액 수집 챔버(220)에 수집된 여과액(17)은 상기 여과액 배출구(18)를 통해 배출된다. 폐쇄 부재(22)는 또한 전술한 통로(221)을 포함한다. 통로(221)는 외부면(23)으로부터 장치의 내부 챔버(24)로 폐쇄 부재(22)를 관통한다. 도시된 장치(10)에서 통로(221)는 외부면(23)을 향한 단부의 단면이 6각형으로 형성되는 한편, 장치의 내부 챔버(24)를 향한 단부의 단면은 원형으로 형성된다(참고: 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4의 폐쇄부재(22) 및 도 6). 도 6에는 통로(221)가 6각형 단면으로부터 원형 단면으로 변화하는 것이 명확하게 도시되어 있다. 그러나, 통로의 단면 형상은 장치의 구조 및 사용된 박막 부재(13) 및 분리될 매질(11)에 따라 임의의 형상이 선택될 수 있다.

폐쇄 부재(22)는 전술한 바와 같이, 여기에 도시된 실시예에서 수용부(222) 및 공급부(223)으로 이루어진다. 기본 고정을 확실히 하기 위해 그리고 여과액 챔버에 대한 압력 밀봉을 위해 박막 부재(13)가 경질 탄성 연결 수단(224)에 의해 수용부(222)에 고정된다. 박막 부재(13)의 한 단부는 하우징의 길이방향으로 볼 때 특히 폐쇄 부재(22)의 수용부(222)에 고정되는 반면, 다른 단부는 고정되지 않으므로 하우징 내부 챔버(24)내에서 방사방향으로 이동할 수 있다. 그러나, 이러한 이동성은 고정 영역에서 박막 부재(13)의 파괴 또는 손상을 일으킬 수 있다. 따라서, 박막 부재(13)의 파괴 또는 손상 없이 하우징 내부 챔버(24)에서 박막 부재(13)의 이동성을 보장하기 위해, 연질 탄성 연결 수단(225)이 제공될 수 있다. 탄성 연결 수단(225)에 의해 박막 부재(13)가 폐쇄층과 유사하게 폐쇄 부재(22)의 수용부(222)내에 고정된다. 또한, 장치(10)는 하우징(21)내의 적어도 매질 공급측 단부에서 하우징 개구(210)를 밀봉하는 연결 부재(25)를 포함한다. 상기 연결 부재(25)는 분리될 매질(11)용 중앙 관통구(250)를 포함한다. 또한, 연결 부재(25)에는 파이프 접속부(253)가 제공된다. 상기 파이프 접속부를 통해 다수의 파이프(252)를 이용해서, 경우에 따라 하나의 파이프(252)를 이용해서 폐쇄 부재(22)의 여과액 배출구로 접속될 수 있다(참고: 도 7). 여과액(17)과 분리될매질(11)의 혼합을 피하기 위해, 상기 파이프 접속부 전체가 압력 밀봉식으로 형성되어야 한다. 연결 부재(25)의 내부에서 모든 파이프 접속부(253)가 연통되어 있는 여과액 수집 채널(254)을 통해 여과액(17)이 수집되고 연결 부재(25)의 여과액 배출구(251)를 통해 적합한 방식으로 배출되어 적합하게 사용된다.

도 7에 나타나는 바와 같이, 다수의 장치(10)가 직렬 접속의 형태로 차례로 하우징(21)내에 제공될 수 있다. 도 7에는 단지 2개의 장치(10)만이 차례로 접속되어 있다. 그러나, 용도에 따라 보다 다수의 장치(10)를 가진 여러 가지 실시예가 하우징내에 수용될 수 있다. 장치(10)의 길이방향으로 또는 하우징(21)의 길이방향으로 박막 부재(13)의 평균 길이는 400 내지 2000mm이다.

전술한 바와 같이, 장치의 작동시 분리될 매질(11)의 압력은 장치(10)의 외부면(23)에 가해지는 압력에 비해 약간만 상승된다. 이것은 매질의 흐름내에 배치된, 도시되지 않은 펌프에 의해 이루어질 수 있다. 장치(10)은 바람직하게는 "세미-크로스-플로우" 방식으로 작동된다. 장치의 작동 동안 박막 부재(13)가 막히는 것을 방지하거나, 또는 박막 부재(13)의 표면상에 피복층이 형성되는 것을 피하기 위해 그리고 장치를 통해 흐를 때 분리될 액체 매질(11)의 난류를 증가시키기 위해, 세미-크로스-플로우-작동시 일정한 시간 간격으로 공기가 장치(10)의 내부 챔버(24)내로 공급된다. 상기 공기 공급은 매질(11)의 투입과 동시에 또는 별도로 이루어질 수 있다. 이로 인해, 부가로 박막 부재(13)의 이동이 일어나, 재차 박막 표면상의 피복층 형성을 억제할 수 있다. 경우에 따라 공기 공급은 클록 제어되도록, 예컨대 1초 동안 공기 공급 그리고 6초 동안 공기 공급 중단의 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다. 각각의 공기 펄스는 공기의 새로운 통계학적 분배를 보장하므로, 장치(10)내에서 특정 흐름 채널 형성이 방지되고 그에 따라 개별 흐름 채널(20)의 막힘이 방지된다.

여과액(17)의 흐름을 반전시킴으로써, 즉 박막 부재(13)를 여과액으로 역세척시킴으로써, 형성된 피복층 또는 그밖의 부착물이 박막 표면으로부터 제거될 수 있다.

본 발명에 따라 형성된 박막 부재(13)는 장치(10)를 통해 매질(21)의 흐름 방향(19)으로 흐름 채널(20)을 형성하며, 박막 부재(13)는 그들 사이에 흐름 채널을 포위한다. 예컨대, 단면이 6각형인 흐름 채널(20)로 도시된, 상기 방식의 흐름 채널(20)의 배치 또는 디자인은 분리될 매질(11)이 장치(10)를 통해 흐를 때 매질(11)이 박막 부재(13)를 최적으로 흘러 지나가는 것을 보장한다.

본 발명에 의해 지금까지 공지된 장치에 비해 확실하고 장애 없는 작동을 수행하고, 막힘 또는 그밖의, 장치의 작동을 방해하거나, 제한하거나 또는 불가능하게 하는 방해가 일어나지 않으며, 구성 및 분해가 간단하고, 저렴하게 제조될 수 있으며, 저렴하게 작동될 수 있는 장치가 제공된다.

Claims

도시 및 산업 폐수를 포함하는 이물질 함유 액체 매질을 박막 부재를 포함하는 박막 분리 장치를 이용하여 분리하기 위한 장치로서, 분리될 매질이 유입구를 통해 박막 분리 장치의 공급 측면에 공급되고, 이물질로 농축된 잔류물 및 이물질을 포함하지 않는 여과액이 각각의 배출구를 통해 배출되도록 구성된 장치에 있어서, 다수의 박막 부재(13)가 장치(10)를 통해 매질(11)의 흐름 방향(19)으로 적어도 부분적으로 형성된 하나 이상의 흐름 채널(20)을 포위하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서, 박막 부재(13)가 다각형 단면의 흐름 채널(20)을 포위하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2항에 있어서, 흐름 채널(20)의 단면이 6각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2항에 있어서, 흐름 채널(20)의 단면이 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 박막 부재(13)가 쿠션 박막(박막 쿠션, 박막 주머니)의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 박막 부재(13)가 중공사 박막의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 다수의 박막 부재(13)가 배치된 하우징(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 박막 부재(13)의 여과액 배출구(131)가 하우징(21)에 분리가능하게 설치된 폐쇄 부재(22)내로 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8항에 있어서, 폐쇄 부재(22)가 여과액 수집 챔버(220)을 포함하며, 박막 부재(13)의 여과액 배출구(131)로부터 배출된 여과액(17)이 상기 여과액 수집 챔버(220)내로 유입되고, 장치(10)로부터 분리된 여과액이 여과액 수집 챔버(220)에 연결된 여과액 배출구(18)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8항에 있어서, 폐쇄 부재(22)가 흐름 채널(20)의 수에 상응하게 액체 매질(11)용 다수의 통로(221)를 포함하며, 통로(221)가 외부면(23)으로부터 장치의 내부 챔버(24)로 폐쇄 부재(22)를 관통하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 10항에 있어서, 외부면(23)을 향한 통로(221)의 단부는 다각형 또는 6각형 또는 원형 단면으로 형성되고, 장치의 내부 챔버(24)를 향한 통로(221)의 단부는 다각형 또는 6각형 또는 원형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8항에 있어서, 폐쇄 부재(22)가 박막 부재(13)를 수용하기 위한 수용부(222), 및 상기 수용부(222)에 접속되며 분리될 매질(11)을 공급하기 위한 공급부(223)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 12항에 있어서, 수용부(222)내에 박막 부재(13)를 고정시키기 위하여, 박막 부재의 기본 고정을 위해 경질 탄성 연결 수단(224)이 제공되고, 하우징 내부 챔버(24)에서의 조절가능한 박막 부재(13)의 이동성을 보장하기 위해 연질 탄성 연결 수단(225)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 분리될 매질(11)이 매질 흐름 중에 배치된 펌프에 의해 장치(10)내로 또는 장치(10)를 통해 "세미-크로스-플로우" 방식에 따라 이송되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 장치(10)로 그리고 장치(10)를 통한 분리될 매질(11)의 공급 및 공기(23)의 공급이 예정된 시간 간격으로 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13항에 있어서, 공기(23), 액체 매질(11), 또는 둘 모두의 공급이 클록 제어되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 하우징(21)이 적어도 매질 공급측 단부에 하우징 개구(210)를 밀봉시키는 연결 부재(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 17항에 있어서, 연결 부재(25)가 분리될 매질(11)용 통로(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 17항에 있어서, 연결 부재(25)가 하나 이상의 여과액 배출구(251)를 포함하고, 상기 여과액 배출구(251)는 연결 부재(25) 내부에 형성된 하나 이상의 여과액 배출구(18)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 장치(10)가 직렬 접속의 방식에 따라 차례로 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 박막 부재(13)가 그 비고정 부분이 박막 내부 챔버(130)에 대해 폐쇄되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 박막 부재(13)의 비고정 부분이 매질(11)에 대해 자유로이 이동가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 매질측 과압, 여과액측 저압, 또는 상기 둘의 조합에 의해 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.