KR101333636B1 - 중공사막필터를 이용한 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공사막필터를 이용한 여과장치에 관한 것이다. 그 구성은; 상부관(10); 하부관(20); 필터부재 연결구(30)를 매개로 하여 상기 상부관(10)과 하부관(20)의 사이를 연결하는 중공사막형 필터부재(40); 상기 상부관(10)을 수평으로 지지하는 상부프레임(50); 상기 하부관(20)을 수평으로 지지하는 하부프레임(60); 상기 상부프레임(50)과 하부프레임(60)을 수직방향으로 이격되게 고정하여 육면체 형태의 여과장치 본체(1)를 형성하는 4개의 포스트(71,72,73,74); 상기 여과장치 본체 내부에 설치되는 다수의 필터부재(40)에 압축공기를 분사 공급하여 필터부재(40) 표면에 점착된 이물질을 떨어뜨리기 위한 탈거수단을 포함한다.

Description

중공사막필터를 이용한 여과장치{Filter Apparatus Using Membrane Filter member}

본 발명은 여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 여과의 효과를 높이고 유지 보수가 용이한, 중공사막필터를 이용한 여과장치에 관한 것이다.

중공사막필터(Hollow Fiber Membrane Filter)는 속이 비어 있는 가느다란 관체 형태의 단위 필터를 수십 수백가닥 묶은 다음 압력을 가해 물은 중공을 통해 외부로 빠져 나가도록 하고 오염물질 등은 통과되지 못하도록 하는 방식의 필터를 일컫는다. 중공사막필터는 상하수도 처리시설이나 산업 배수 처리시설에서 피처리수로부터 불순물을 분리 제거하기 위해 널리 사용되며 통상 '중공사막 여과법'이라 일컫기도 한다. 제조사 마다 다양한 구조의 필터 장치가 제안된 바 있으며 각자 장단점을 가지고 있다.

국내 특허출원 제10-2000-0074016호, 제10-2010-0073452호는 중곡사막 여과법을 이용한 여과장치를 각각 개시한다. 종래 제안된 기술들은 여과방식에 대한 내용이 주를 이루고 있으며 구체적으로 필터를 설치하는 방법이나 그 구조에 대하여는 마땅한 제안이 없었다.

외압식 중공사막 모듈은 수백∼수만개의 중공사막이 묶여진 중공사막 다발과 내부에 중공사막 다발을 포함하는 원통형케이스로 이루어진다. 원통형케이스는 원통형케이스의 내벽면에 고정된 밀봉체에 의해 그것의 양단에 밀봉된다. 두 밀봉체 사이의 원통형케이스 안의 공간은, 중공사막 다발이 위치한 여과실을 형성한다.

각 중공사막의 중공부가, 한쪽의 밀봉체의 외측표면에 대하여 개구한 상태로 해당 밀봉체에 장치되고, 다른 쪽의 밀봉체의 외측표면에 대하여 폐구 또는 개구한 상태로 장치되어, 중공사막 다발이 여과실 내에 수납되는 경우가 있다. 각 중공사막의 중공부가, 한쪽의 밀봉체의 외측표면에 대하여 개구한 상태로 장치되어, 전체 중공사막이 U자형상으로 만곡해서, 중공사막 다발이 여과실 내에 수납되는 다른 경우도 있다.

유동성수지가 중공사막 다발을 형성하고 있는 각 중공사막 사이의 간격에 침투한 후 수지가 고화하고, 중공사막과 일체화된다. 이 고화된 수지는 또한 통형상 케이스의 내벽면과도 일체화되어 밀봉체를 형성한다. 수지에 의한 밀봉체의 형성을 포팅(potting)이라 한다. 포팅에 사용되는 수지를 밀봉수지(sealing resin) 또는 포팅화합물(potting compound)이라고 한다.

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 여과효율이 높고 사막필터 어셈블리의 설치와 교체가 용이한 구조를 갖는, 중공사막필터를 이용한 여과장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적은, 상부관; 하부관; 필터부재 연결구를 매개로 하여 상기 상부관과 하부관의 사이를 연결하는 것으로서, 튜브 형태를 갖는 다수의 유연성 필터부재; 상기 상부관을 수평으로 지지하는 것으로서, 일측은 상기 상부관의 일단과 관이음되는 상부흡입횡관과, 대향되게 설치되는 1쌍의 상부종관과, 상기 상부관의 타단을 지지하는 상부지지바를 포함하는 상부프레임;

상기 하부관을 수평으로 지지하는 것으로서, 일측은 상기 하부관의 일단과 관이음되는 하부흡입횡관과, 대향되게 설치되는 1쌍의 하부종관과, 상기 하부관의 타단을 지지하는 하부지지바를 포함하는 하부프레임; 상기 상부프레임과 하부프레임을 일정한 간격으로 지지하여 육면체 형태의 여과장치 본체를 형성하는 4개의 포스트; 상기 여과장치 본체 내부에 설치되는 다수의 필터부재에 압축공기를 분사공급하여 필터부재 표면에 점착된 이물질을 떨어뜨리기 위한 탈거수단을 포함하되;

상기 탈거수단은 외부에서 압축공기를 발생키는 압축기와, 상기 여과장치 본체의 하단에 설치되는 공기공급관과, 상기 공급관의 연장방향을 따라 다수 설치되는 것으로서, 상방향을 향해 압축공기를 분사할 수 있도록 노즐공이 마련되어 있는 복수개의 노즐관을 포함하며;

상기 상부종관중 하나는 관체로서 상기 상부흡입횡관과 관이음되어 있으며 물을 흡입하기 위한 흡입관이 연결되어 있으며;

상기 포스트중 하나는 관체로서 상기 상부흡입횡관 및 하부흡입횡관과 소통되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 여과장치에 의해 달성된다.

본 고안의 특징에 의하면, 상기 상부관의 일측과 상부흡입횡관은 일단은 상기 상부흡입횡관에 연결 고정되며 타단은 상기 상부관에 내주에 밀착하여 끼워지는 관체로서 외주면에 복수 개의 기밀유지용 제1오링이 끼워지는 소켓부재에 의해 연결되며; 상기 상부관의 타측은, 일단은 유(U)볼트에 의해 상기 상부지지바에 고정되며, 타단은 상기 상부관의 내주에 밀착하여 끼워지는 봉체로서 외주면에 복수 개의 기밀유지용 제2오링이 끼워지는 플러그부재에 의해 연결될 수 있다.

본 고안의 다른 특징에 의하면,

상부관 및 하부관을 상기 필터부재와 연결하는 필터부재 연결구는;

반원통 형상으로서 상기 상부관 및 하부관의 외주면을 밀착하여 감싼 상태에서 접착제로써 고정되는 덮개판; 상기 덮개판의 중간에 상기 덮개판에 대하여 직각방향으로 연결되는 것으로서 수십 내지 수백 개의 단위 필터부재가 끼워져 고정되는 단관을 포함할 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 필터부재의 상단과 하단에서 각각 부압이 작용함으로써 물을 흡입함으로써 여과처리의 속도를 높일 수 있으며, 필터부재와 한 세트를 이루고 있는 상부봉과 하부봉을 용이하게 설치하거나 교체할 수 있게 하는 구조로서 필터부재의 유지 보수가 용이한 중공사막필터를 이용한 여과장치가 제공된다.

도 1은 본 고안의 실시예에 의한 중공사막필터를 이용한 여과장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 취한 평단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 취한 정단면도이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 의한 중공사막필터를 이용한 여과장치의 일부 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

프레임 형태로 제공되는 여과장치 본체(1)에는 복수 개의 필터 어셈블리(2)가 설치된다. 필터 어셈블리(2)는 보통 수명을 가지고 있으며 주기적으로 교체된다. 중공사막 필터의 미세구멍이 막혀 여과효율이 떨어지기 때문이다. 본 고안은 필터 어셈블리(2)를 용이하게 설치 및 교환할 수 있게 하는 구조를 제안한다.

필터 어셈블리(2)는 상부관(10)과, 하부관(20)과 그 사이에 연결되는 중공사막 필터로 된 필터부재(40)를 포함한다. 튜브 형태를 갖는 다수의 유연성 필터부재(40)는 필터부재 연결구(30)를 매개로 하여 상부관(10)과 하부관(20)의 사이에 연결된다. 필터부재(40)는 국수가닥과 유사한 형태이며, 수십 개의 가닥이 한 개의 다발을 이룬 상태에서 다시 몇 개의 다발이 필터 어셈블리(2)를 구성하게 되는 것이다. 필터부재(40)는 중공 형태이며 직경이 3 ~ 5mm로서 외부에서 중공으로 소통되는 미세한 구멍을 갖는다. 폐수에 포함되어 있는 오염물질은 미세한 구멍을 통과하지 못하며, 물은 통과하는데 이러한 원리로 오폐수를 정화하는 것이다. 한 가닥의 필터부재(40)를 통과하는 물의 양은 적지만, 필터부재(40) 수천 내지 수만 가닥이 설치됨으로써 여과속도를 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

여과장치 본체(1)는 상부프레임(50), 하부프레임(60) 및 이들을 이격되게 연결하는 4개의 포스트(71,72,73,74)에 의해 육면체 형태의 프레임 구조를 갖는다. 상부프레임(50)의 상단에는 여과장치 본체(1)의 인양을 위한 인양고리(3)가 설치될 수 있다.

상부프레임(50)은 상부관(10)을 수평으로 지지한다. 상부프레임(50)은 일측은 상기 상부관(10)의 일단과 관이음되는 상부흡입횡관(51)과, 대향되게 설치되는 1쌍의 상부종관(52,53)과, 상부관(10)의 타단을 지지하는 상부지지바(54)를 포함한다. 상부종관(52,53)은 각각 관체로 되어 있으며, 제1상부종관(52)의 중간에는 압축공기가 유입되는 입구가 되는 압축기연결관(56)이 연결된다.

하부프레임(60)은 하부관(20)을 수평으로 지지한다. 하부프레임(60)은 일측은 하부관(20)의 일단과 관이음되는 하부흡입횡관(61)과, 대향되게 설치되는 1쌍의 하부종관(62,63)과, 하부관(20)의 타단을 지지하는 하부지지바(64)를 포함한다.

각관 형태로 되어 있는 4개의 포스트(71,72,73,74)는 공히 상부프레임(50)과 하부프레임(60)을 수직방향으로 이격되게 고정하는 기둥체 역할을 한다. 포스트(71,72,73,74)는 공기 또는 물의 소통을 위한 관로를 제공하기도 하는데 이에 대하여는 후술한다.

여과장치 본체(1) 내부에 설치되는 다수의 필터부재(40)에 압축공기를 분사 공급하여 필터부재(40) 표면에 점착된 이물질을 떨어뜨리기 위하여 탈거수단이 제공된다.

탈거수단은 외부에서 압축공기를 발생키는 압축기(80)와, 상기 여과장치 본체(1)의 하단에 설치되는 공기공급관(81,84)과, 상기 공기공급관(81)의 연장방향을 따라 다수 설치되는 노즐관(83)을 포함한다. 노즐관(83)에는 상방향을 향해 압축공기를 분사할 수 있도록 길이방향을 따라 노즐공(82)이 일정한 간격으로 타공됨으로써 마련되어 있다. 공기공급관(81,84)은 도시된 것처럼 2개가 될 수 있으며, 하부 프레임(60)을 구성하도록 할 수 있다. 노즐관(83)은 각 공기공급관(81,84)을 따라 지그재그 형태로 마련될 수 있다.

제1,2포스트(71,72)는 제1상부종관(52)과 공기공급관(81,84)을 각각 연결하여 압축기연결관(56)을 통해 유입된 압축공기가 공기공급관(81,84)을 통해 노즐관(83)으로 공급되도록 한다. 노즐관(83)은 하부관(20)의 저부에 설치되어 있어 하부관(20)을 필터 어셈블리(2)를 향해 압축공기를 분사할 수 있다.

또한 상부종관중 하나인 제2상부종관(53) 역시 관체로 되어 있으며, 상부흡입횡관(51)과 소통되어 있다. 제2상부종관(53)의 중간에는 물을 흡입하기 위한 펌프(85)에 연결하기 위한 펌프연결관(55)이 설치되어 있다.

또한 포스트중 하나인 제3포스트(73)는 관체로서 상부흡입횡관(51) 및 하부흡입횡관(61)을 서로 소통되도록 하고 있다. 따라서 펌프연결관(55)에 걸린 부압은 상부흡입횡관(51) 및 하부흡입횡관(61)에 동시에 작용하여 상부관(10) 및 하부관(20)에 연결되어 있는 무수한 필터부재(40)를 통해 외부에 물이 빨려들어가도록 한다.

상부관(10)의 일측과 상부흡입횡관(51)은 관형상으로 된 소켓부재(90)에 의해 연결된다. 소켓부재(90)는 일단은 상부흡입횡관(51)에 연결 고정되며 타단은 상부관(10)에 내주에 밀착하여 끼워진다. 소켓부재(90)의 외주면에는 복수 개의 기밀유지용 제1오링(91)이 끼워진다. 상부흡입횡관(51)에는 그의 길이방향을 따라 연결단관(95)이 일정한 간격으로 고정 설치되어 있으며, 소켓부재(90)는 이 연결단관(95)에 끼워진 상태에서 수밀을 유지하며 고정된다.

또한 상부관(10)의 타측은 플러그부재(94)에 의해 밀폐되며 또한 상부지지바(54)에 연결된다. 플러그부재(94)는 일단이 유(U)볼트(92)에 의해 상부지지바(54)에 고정된다. 상부관(10)은 플러그부재(94)를 매개로 하여 상부지지바(54)에 고정되는 것이다. 플러그부재(94)의 타단은 상부관(10)의 내주에 밀착하여 끼워지는 봉체로서 외주면에 복수 개의 기밀유지용 제2오링(93)이 끼워지는 플러그부재(94)에 의해 연결될 수 있다.

필터부재 연결구(30)는 상부관(10) 및 하부관(20)을 상기 필터부재(40)와 연결하는 수단이다. 필터부재 연결구(30)는 반원통 형상으로서 상부관(10) 및 하부관(20)의 외주면을 밀착하여 감싼 상태에서 접착제로써 고정되는 덮개판(31)과 덮개판(31)의 중간에 덮개판(31)에 대하여 직각방향으로 연결되는 단관(32)을 포함한다. 단관(32)에는 수십 내지 수백 개의 단위 필터부재(40)가 끼워져 고정된다. 상부관(10)과 하부관(20)에는 각각 필터부재 연결구(30)가 연결되는 곳마다 소통공(11,21)이 타공되어 있다.

필터부재(40)는 필터부재(40)의 각 사이에 침투한 후 고화된 수지(41)에 의해 밀봉된 상태로 단관(32) 내부에 고정된다. 고화된 수지는 단관(32)의 내벽면과도 일체화되어 포팅(potting) 형태의 밀봉체를 형성한다.

위와 같은 구성에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이 일측으로부터는 압축기연결관(56)을 통해 압축공기가 유입되어 노즐관(83)으로부터 상방향을 향해 분사 공급되고, 이 공기압에 의해 필터부재(40)는 진동을 하면서 이물질을 떨어내게 된다.

그리고 타측으로부터는 흡입기 연결관(55)을 통해 오폐수를 흡입하여 필터부재(40)를 통해 물을 흡수하게 된다. 흡수되는 과정에서 오폐수는 정화되고 흡입기 연결관(55)을 통해서는 정화수가 배출되게 된다.

필터부재(40)의 교체주기가 되면 유볼트(92)를 도 6에 도시된 바와 같이 분해하고 소켓부재(90)를 연결단관(95)로부터 빼냄으로써 필터 어셈블리(2)를 여과기 본체(1)에서 분리해낼 수 있게 된다. 필터 어셈블리(2)의 하부도 상부과 동일한 방식에 의해 여과기 본체(1)에 설치되는데 마찬가지 방식으로 분리 및 조립할 수 있다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 여과장치 본체 2 : 필터 어셈블리
10 : 상부관 20 : 하부관
30 : 여과재 연결구 31 : 덮개판
32 : 단관 40 : 필터부재
50 : 상부프레임 51 : 상부흡입횡관
52,53 : 상부종관 54 : 상부지지바
55 : 흡입기연결관 56 : 압축기연결관
60 : 하부프레임 61 : 하부흡입횡관
62,63 : 하부종관 64 : 하부지지바
71,72,73,74 : 포스트 80 : 압축기
81,84 : 공기공급관 90 : 소켓부재
91,93 : 제1,2오링 92 : 유볼트
94 : 플러그부재 95 : 연결단관

Claims (3)

1. 상부관(10); 하부관(20); 필터부재 연결구(30)를 매개로 하여 상기 상부관(10)과 하부관(20)의 사이를 연결하는 것으로서, 튜브 형태를 갖는 다수의 유연성 필터부재(40); 상기 상부관(10)을 수평으로 지지하는 것으로서, 일측은 상기 상부관(10)의 일단과 관이음되는 상부흡입횡관(51)과, 대향되게 설치되는 1쌍의 상부종관(52,53)과, 상기 상부관(10)의 타단을 지지하는 상부지지바(54)를 포함하는 상부프레임(50);
   상기 하부관(20)을 수평으로 지지하는 것으로서, 일측은 상기 하부관(20)의 일단과 관이음되는 하부흡입횡관(61)과, 대향되게 설치되는 1쌍의 하부종관(62,63)과, 상기 하부관(20)의 타단을 지지하는 하부지지바(64)를 포함하는 하부프레임(60); 상기 상부프레임(50)과 하부프레임(60)을 수직방향으로 이격되게 고정하여 육면체 형태의 여과장치 본체(1)를 형성하는 4개의 포스트(71,72,73,74); 상기 여과장치 본체 내부에 설치되는 다수의 필터부재(40)에 압축공기를 분사 공급하여 필터부재(40) 표면에 점착된 이물질을 떨어뜨리기 위한 탈거수단을 포함하되;
   상기 탈거수단은 외부에서 압축공기를 발생키는 압축기(80)와, 상기 여과장치 본체(1)의 하단에 설치되는 공기공급관(81)과, 상기 공기공급관(81)의 연장방향을 따라 다수 설치되는 것으로서, 상방향을 향해 압축공기를 분사할 수 있도록 노즐공(82)이 마련되어 있는 복수개의 노즐관(83)을 포함하며;
   상기 상부종관중 하나(53)는 관체로서 상기 상부흡입횡관(51)과 소통되어 있으며 물을 흡입하기 위한 펌프연결관(55)이 연결되어 있으며;
   상기 포스트중 하나(73)는 관체로서 상기 상부흡입횡관(51) 및 하부흡입횡관(61)과 소통되도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 여과장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부관(10)의 일측과 상부흡입횡관(51)은, 일단은 상기 상부흡입횡관(51)에 연결 고정되며 타단은 상기 상부관(10)에 내주에 밀착하여 끼워지는 관체로서 외주면에 복수 개의 기밀유지용 제1오링(91)이 끼워지는 소켓부재(90)에 의해 연결되며; 상기 상부관(10)의 타측은, 일단은 유(U)볼트(92)에 의해 상기 상부지지바(54)에 고정되며, 타단은 상기 상부관(10)의 내주에 밀착하여 끼워지는 봉체로서 외주면에 복수 개의 기밀유지용 제2오링(93)이 끼워지는 플러그부재(94)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 여과장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부관(10) 및 하부관(20)을 상기 필터부재(40)와 연결하는 필터부재 연결구(30)는;
   반원통 형상으로서 상기 상부관(10) 및 하부관(20)의 외주면을 밀착하여 감싼 상태에서 접착제로써 고정되는 덮개판(31); 상기 덮개판(31)의 중간에 상기 덮개판(31)에 대하여 직각방향으로 연결되는 것으로서 수십 내지 수백 개의 단위 필터부재(40)가 끼워져 고정되는 단관(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 여과장치.
   

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