KR101281642B1 - 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분리막 프레임, 상기 분리막 프레임의 좌우 측면을 막아주는 막음판, 상기 막음판 사이의 공간에 설치되는 다수의 중공사막모듈, 상기 분리막 프레임 하부에 분리막 프레임을 연결하면서 중공사막모듈의 헤더를 지지하는 모듈받침대, 상기 중공사막모듈의 헤더 일측에 대응되도록 막음판에 형성되는 가압볼트공, 상기 가압볼트공에 머리부는 헤더에 밀착에 밀착되고 생크부는 관통공을 지나 가압볼트공에 체결되어 외측으로 돌출되는 가압볼트, 상기 가압볼트 생크부의 끝 부분에 형성되는 조임부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치의 분리막 유니트에 관한 것이다.

Description

침지식 막분리 장치용 분리막 유니트{Membrane unit}
본 발명은 오폐수와 하수를 처리하고 정화하는 침지식 막분리 시스템의 분리막유니트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공사막 다발이 묶여 있는 중공사막 모듈이 설치되었을 때 단순하면서 새로운 구조로 중공사막모듈을 고정하면서 유동도 방지할 수 있는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트에 관한 것이다.
침지식막분리장치는 생물학적 공정이나 물리화학적 공정으로 오폐수에 포함된 용존오염물질과 미생물 및 부유물질 등의 이물질을 걸러내어 여과함으로써 오폐수를 정화하는 장치이다.
분리막은 일반적으로 중공사막을 사용하는데, 한정된 공간내에서 처리용량을 높이고 집적화 하기 위해 중공사막 수백내지 수천개를 한데 모아서 일체로 묶은 중공사막모듈을 사용한다.
중공사막모듈은 분리막유니트의 크기에 맞게 제작되므로 각각 다르지만 대략 가로 세로의 길이는 150×120cm 정도이다.
중공사막모듈의 구조는 일반적으로 소정길이를 갖는 중공사막과 중공사막 상하단을 고정하는 헤더가 형성되고, 헤더의 양단에는 상하 헤더를 연결하여 보조프레임으로 이루어져 있다.
헤더에는 여과유로가 형성되어 있어서, 헤더에 연결된 펌프 등의 부압에 의해서 중공사막을 통해 여과수가 배출된다.
헤더의 재료는 금속이나 합성수지를 사용하는데, 무게가 가볍고 가격이 저렴하며 특히 성형성이 우수한 합성수지를 사용하는 것이 일반적이다.
상기와 같은 중공사막모듈이 분리막 유니트에 설치될 때에는 분리막 유니트에 헤더를 안착시킬 수 있는 모듈지지대가 구비되고, 모듈지지대 사이에 중공사막모듈이 조립된다.
분리막 유니트의 제조는 각각의 구성부들로 제작하였다가, 용접이나 끼워 맞춤으로 조립하는 것이 일반적인데 생산성이나 제품의 안전성에서 유리하기 때문이다.
중공사막모듈도 한꺼번에 다수를 제작하기 때문에 일정한 가공오차가 있다. 이러한 중공사막모듈을 분리막 유니트의 모듈지지대에 조립하면 가공오차에 의해 틈이 생겨 유동이 발생될 수 밖에 없다.
중공사막모듈의 하부에는 여과 과정에서 중공사막의 미세공에 오염물질이 달라 붙어 폐색되는 것을 방지하기 위하여 산기관을 통해 공기 세척을 하게 되는데, 압축공기에 의한 오폐수의 유동으로 중공사막모듈에도 상당한 압력이 가해진다.
또한 산기관을 통한 공기압은 일정한 압력이 균일하고 지속적으로 가해지는 것이 아니라 강하게 짧은 공기압이 반복되는 펄스압이 가해지기 때문에 중공사막모듈은 유동이 발생될 수 밖에 없다.
중공사막모듈이 흔들리면 헤더와 지지대의 접촉부위가 지속적인 충격으로 피로하중이 누적되어 결국에는 파손되고 만다. 중공사막모듈은 소모품이기 때문에 일정시간 경과후 교체해야 하지만, 대부분 중공사막모듈의 다른 문제보다는 헤더의 손상으로 인해 교체되는 경우가 더 많이 발생된다. 따라서 헤더의 손상만 방지할 수 있으면 중공사막모듈의 사용기간을 늘릴 수 있는 것이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 중공사막모듈의 유동 문제를 해결하기 위한 것으로, 분리막 유니트에 중공사막 모듈이 설치될 때, 중공사막 모듈을 잡아주거나 고정하는 구조를 개선하여 중공사막 모듈을 고정하는 구조를 단순화 시키고, 사용중에 중공사막 모듈의 고정이 느슨해졌을 때 단순공구로 간단한 조임으로써 단단하게 다시 조여줄 수 있으며, 중공사막 모듈의 헤더가 다른 구조물에 접촉하는 부분이 최소화되어 헤더의 손상도 방지할 수 있는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 분리막 프레임, 상기 분리막 프레임의 좌우 측면을 막아주는 막음판, 상기 막음판 사이의 공간에 설치되는 다수의 중공사막모듈, 상기 분리막 프레임 하부에 분리막 프레임을 연결하면서 중공사막모듈의 헤더를 지지하는 모듈받침대, 상기 중공사막모듈의 헤더 일측에 대응되도록 막음판에 형성되는 가압볼트공, 상기 가압볼트공에 머리부는 헤더에 밀착되고 생크부는 관통공을 지나 가압볼트공에 체결되어 외측으로 돌출되는 가압볼트, 및 상기 가압볼트 생크부의 끝 부분에 형성되는 조임부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트를 제공한다.
본 발명에 따른 분리막 프레임은 수십개가 설치된 중공사막 모듈을 가압력만으로 일시에 고정하므로 고정구조가 매우 단순하고, 중공사막 모듈의 헤더를 분리막 프레임에 각각 끼우거나 형결합 하는 구조가 아니어서 가공오차에 의해 발생할 수 밖에 없었던 유격이 없다. 가공오차에 의한 유격은 중공사막 모듈이 유동할 수 있는 공간을 부여하지만 유격이 없기 때문에 중공사막 모듈의 유동이 근원적으로 방지된다. 사용중에 시효에 따른 재료의 수축이나 변형 등에 의해 중공사막 모듈의 헤더를 밀고 있던 가압볼트의 가압력이 느슨해져 유동이 발생되면 드라이버 등을 이용하여 가알볼트의 끝 부분에 형성된 조임부를 간단하게 돌려 다시 단단히 고정할 수 있다.
또한, 헤더가 가공의 편의성 때문에 합성수지재로 이루어진 것이 일반적이지만 중공사막에 가해지는 공기압이나 장치 작동중의 충격이나 유동으로 헤더가 손상된다. 따라서 헤더의 손상을 방지할 수 있는 헤더지지구를 설치하거나 완충장치를 별도로 구비하는 복잡한 구성들이 부가되나, 본 발명에서는 수십개의 중공사막 모듈을 일시에 가압하여 유동을 방지하므로 유동방지구조가 매우 단순하고, 가압볼트의 머리부가 헤더와 접촉되므로 접촉면적이 넓어서 헤더에 가해지는 압력이 분산되므로 피로 파괴에 따른 헤더의 손상을 미연에 방지할 수 있으며, 가압볼트의 생크부에 고정너트가 체결되기 때문에 가압볼트의 고정된 위치가 더욱 단단히 조여지므로 유동방지의 항상성을 유지할 수 있다. 또한 막음부 외측으로 돌출된 가압볼트의 단부에 조임부가 형성되어 있어서 가동중에도 외부에서 간단하게 조일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분리막 유니트의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분리막 유니트의 주요부 상세도이다.
도 3는 본 발명에 따른 분리막 유니트에 설치되는 중공사막 모듈이다.
도 4는 본 발명에 따른 분리막 유니트의 주요부 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 분리막 유니트의 주요부 결합사시도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상호용접으로 형성된 구조물이 모서리 부분에서는 분해조립이 편리한 볼트로 결합되어 일체화 됨으로써 직육면체 형태를 이루는 분리막 프레임(110)이 구비된다.
분리막 프레임(110)의 전후좌우에는 내부공간을 형성할 수 있으면서 분리막 프레임에 분해조립이 가능하게 막음판(120)이 형성된다.
막음판(120)에 의해 형성된 내부 공간에는 중공사막모듈(130)이 설치된다.
중공사막모듈(130)은 미세공이 다수 형성된 일정길이의 중공사막(132) 양쪽끝을 헤더(134)에 결합시킨 것으로, 헤더(134)의 양쪽끝에는 상하 헤더를 연결하면서 일체로 고정하는 샤프트(131)를 결합하여 중공사막(132)이 항상 펼쳐진 상태를 이루도록 한다. 헤더의 측면에는 중공사막 모듈이 횡으로 적층되어 설치될 때 중공사막 모듈간의 일정한 간격이 유지되도록 5mm 정도의 높이를 갖는 간격유지구(133)가 형성된다.
상부 헤더는 내부에 중공사막(132)과 연통되는 유로가 형성되어 있고, 헤더(134)의 중심에는 중공사막(132)을 통해 유입된 물을 외부로 배출시킬 수 있는 집수구(136)가 형성되어 있다.
분리막 프레임(110)의 하부에는 내부에 설치된 중공사막모듈(130)을 받쳐줄 수 있도록 모듈받침대(140)를 형성되고, 모듈받침대(140)에는 수개의 누름대볼트공(142)이 형성되어 있으며, 측면에는 관통공(144)이 형성되어 있다.
모듈받침대(140)는 상면이 평판으로 되어 있어 중공사막모듈(130)의 헤더가 면접촉되면서 안착되고, 모듈받침대(140)에 안착된 중공사막모듈(130)이 움직이지 않도록 위치를 고정하고 작동중에 펄스 공기압 등과 같은 충격 등에도 유동이 발생되지 않도록 헤더(134)를 위에서 눌러주는 모듈누름대(150)가 구비된다. 모듈받침대(140)에는 누름대볼트공(142)에 대응되는 통공(도시되지 않음, 체결볼트가 통과하는 통공)이 수개 형성되어 있고, 통공에는 체결볼트(154)가 끼워져 있어 헤더(134) 위에 올려놓고 체결볼트(154)를 조이면 체결볼트(154)가 누름대볼트공(142)에 조여지면서 모듈받침대(140)가 헤더(134)를 누르고 있도록 한 것이다.
중공사막모듈(130)은 분리막 프레임(110) 내부 공간 전체에 설치되고, 도 2와 같이 중공사막모듈(130) 수십개가 일렬로 접하면서 연속 연결된다.
중공사막모듈(130)의 상하 유동은 모듈누름대(150)에 의해서 방지되지만, 좌우유동은 모듈누름대(150)만으로는 방지하기 어려우므로 좌우 가장 양단에 위치되는 모듈받침대(140)의 헤더를 강하게 밀어 붙여 전체 유동을 방지한다.
도 4 및 도 5와 같이, 헤더(134)와 막음판(120) 사이에는 5cm 정도의 간격(공간)이 떨어져 있고, 중공사막모듈의 헤더의 일측에 대응되도록 막음판에는 탭이 형성된 가압볼트공(160)이 형성된다.
가압볼트공(160)에는 모듈받침대(140)의 관통공(144)을 지나 내측에서 외측으로 관통되도록 가압볼트(170)를 체결한다. 즉 가압볼트(170)의 머리부(172)가 헤더(134)에 밀착되게 하고, 생크부(174)는 관통공(144) 및 가압볼트공(160)을 지나 막음판(120)의 외측으로 돌출되게 한다. 가압볼트(170)의 끝에는 드라이버와 같은 공구를 이용하여 가압볼트(170)를 정역회전시킬 수 있도록 1cm 정도 길이를 갖는 각형의 조임부(176)를 형성한다. 가압볼트(170)의 생크부(174)에는 고정너트(180)를 결합하여 가압볼트(170)가 정역회전으로 위치가 설정된 후 설정된 위치의 변동없이 단단히 고정될 수 있도록 한다.
가압볼트(170)의 머리부(172)는 헤더의 간격유지구(133)를 전부 덮을 정도로 하여 압력이 가해질 때 간격유지구(133) 전체에 압력이 분산되도록 함으로써 헤더(134)의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이 이루어진 분리막 유니트의 작용을 설명하면 다음과 같다.
중공사막 모듈(130)의 하부 헤더(134)를 모듈받침대(140) 위에 안착시킨 상태로 수십개의 중공사막모듈(130)을 연접하여 설치한다. 중공사막모듈(130)은 설치할 때 헤더(134)가 서로 밀착되도록 한다. 헤더(134)에는 돌출된 간격유지구(133)가 형성되어 있어서, 상호 대향되는 간격유지구(133)와 간격유지구(133)가 접촉되므로 간격유지구(133)를 합한 높이만큼의 간격이 유지된 상태로 조립 설치된다.
중공사막 모듈(130)은 작동중에 수시로 산기관을 통해 공기압을 토출시켜 중공사막 미세공에 달라붙은 오염물질을 제거해야 하므로 유체가 이동할 수 있는 중공사막모듈간의 간격은 필수적이다.
중공사막 모듈(130)이 설치된 뒤에는, 모듈누름대(150)를 이용하여 하부 헤더 위에 올려놓고 체결볼트(154)를 조여 하부 헤더가 모듈받침대(140) 위에 단단히 고정되도록 한다.
하부 헤더를 고정한 후에는 막음판(120)에 구비된 가압볼트(170)의 조임부(176)를 드라이버와 같은 공구를 이용해서 조여 중공사막 모듈 전체를 서로 강하게 밀착시킨다.
가압볼트(170)를 조일때에는 각 모서리의 막음판(120)과 중공사막모듈 사이의 간격이 일정하도록 전체적으로 균형을 유지하는 것이 바람직하다.
가압볼트(170)를 조인후에는 가압볼트의 생크부(172)에 고정너트(180)를 결합하여 단단히 조여 분리막 유니트가 작동중 강한 진동이나 충격이 발생되어도 고정된 위치가 변동되지 않도록 한다.
또한, 분리막의 전후에도 막음판(120)이 형성되어 있고, 헤더의 양측단에 대응되는 부분에 밀착대(122)가 형성되어 있어서 헤더와 밀착대(122)가 맞닿아 중공사막 모듈의 전후 유동이 방지된다. 게다가 밀착대(122)는 중공사막 모듈을 형성하는 멤브레인 필터가 폭기중에 요동치면서 막음판(120)에 직접 부딪히지 않도록 밀착대(122) 두께 만큼의 이격공간을 제공하여 멤브레인 필터의 손상을 방지하는 기능도 한다.
침지식 막분리 장치에 적용된 분리막 유니트는 장기간 사용하면 진동이나 충격 등으로 수축이나 변형되면서 단단히 고정되어 있던 중공사막 모듈이 느슨해질 수 있는데, 이때는 고정너트를 풀고 조임부를 다시 조여주면 된다.
110 : 분리막 프레임 120 : 막음판
130 : 중공사막 모듈 132 : 중공사막
134 : 헤더 136 : 집수구
140 : 모듈받침대 142 : 누름대볼트공
150 : 모듈누름대
154 : 체결볼트 160 : 가압볼트공
170 : 가압볼트 172 : 머리부
174 : 생크부 176 : 조임부
180 : 고정너트

Claims (3)

  1. 분리막 프레임(110);
    상기 분리막 프레임의 측면을 막아주는 막음판(120);
    상기 막음판 사이의 공간에 설치되는 다수의 중공사막모듈(130);
    상기 분리막 프레임 하부에 분리막 프레임을 연결하면서 중공사막모듈의 헤더를 지지하는 모듈받침대(140);
    상기 중공사막모듈의 헤더 일측에 대응되도록 막음판에 형성되는 가압볼트공(160);
    상기 볼트공에 머리부는 헤더에 밀착되고 생크부는 관통공을 지나 가압볼트공에 체결되어 외측으로 돌출되는 가압볼트(170); 및
    상기 가압볼트 생크부의 끝 부분에 형성되는 조임부(176);
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압볼트의 생크부(174)에는 고정너트(180)가 체결되는 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리막 프레임(110)의 전후면을 막아주는 막음판(120)이 구비되고, 상기 막음판(120)에는 헤더와 밀착되면서 헤더의 전후면 유동을 방지하고, 헤더와 막음판 사이의 이격 공간을 제공하는 밀착대(122)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트.
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