KR101527992B1 - 중공사막 엘리먼트, 중공사막 엘리먼트용 프레임 및 여과막 장치 - Google Patents
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Abstract
중공사막을 사용한 여과막 장치에서는, 중공사막을 묶은 것을 카트리지 형상의 용기에 넣고, 그 용기를 프레임에 고정된 매니폴드에 액밀 결합시키는 구성을 이용하였지만, 물을 흡수한 중공사막은 무겁고, 매니폴드로부터 떼어내는 것이 용이하지 않다는 과제가 있었다. 본 발명은, 이 과제를 해결하기 위해, 중공사막을 묶은 것에 집수구와 홈을 갖는 집수캡 (20)을 액밀 접속한 중공사막 엘리먼트 (1)을, 홈에 끼워 맞추는 지지빔 (65)를 갖는 프레임 (60)에 결합하는 구성을 이용한다. 지지빔 (65)는 집수캡 (20)에 설치된 홈 (21)에 삽입하는 것만으로도, 결합 및 중공사막 엘리먼트 (1)의 회전을 규제할 수 있다.
Description
본 발명은, 원수(原水)가 들어 있는 처리 수조 내에 침지시켜 원수를 여과 처리하는 여과막 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 중공사막을 묶은 중공사막 엘리먼트(element)의집수캡에 엘리먼트 지지체와 결합하기 쉽도록 홈 가공을 행하고, 이것을 엘리먼트 지지체의 빔(梁)에 결합함으로써 간단하게 중공사막 엘리먼트의 탈착이 가능한 여과막 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 침지형 중공사막을 사용한 여과막 장치는, 처리 수조 내에 여과막 장치를 침지시키고, 처리 수조 내의 현탁 물질을 포함하는 원수를 중공사막을 통해 흡인 여과하여 여과수를 얻기 위해 사용되고 있다.
중공사막은, 통상적으로 가늘고 긴 중공사막을 다수개 묶어 가늘고 긴 통형(筒狀) 카트리지로서 사용되는 경우가 많다. 카트리지 내에서는 한쪽 말단이 봉쇄되고, 다른쪽 말단은 개구 상태가 된 중공사막이 다수개 묶여 있다. 이 통형 카트리지의 중공사막이 개구 상태가 된 측으로부터 흡인함으로써, 중공사막을 통과한 여과수를 얻을 수 있다.
여과막 장치 자체의 집수 효율은 흡인력에 비례하지만, 집수량을 늘리기 위해서는 많은 이들 카트리지를 통합하여 처리 수조에 침지시키는 것이 효과적이다. 각각의 카트리지로부터의 여과수의 집수량이 적어도 많은 카트리지를 동시에 사용함으로써, 집수량을 많게 할 수 있기 때문이다.
따라서, 특허문헌 1에는, 통형 카트리지 형상의 중공사막을 포함하는 필터 서브모듈을 4개 통합하여 고정하고, 이것을 복수개 연결하여 프레임에 고정한 여과기가 개시되어 있다. 이 여과기에서는, 4개의 필터 서브모듈의 상부를 1개의 매니폴드로 액밀(液密) 고정시킨다. 또한, 매니폴드에는 집수관이 결합되어 있으며, 1개의 매니폴드로부터는 4개의 필터 서브모듈로부터의 여과수를 집수할 수 있다.
이 4개의 필터 서브모듈을 통합한 유닛을 다수개 나란히 배치하여, 1개의 여과막 장치로 한다.
또한, 중공사막에는 원수 내의 현탁 물질이 부착되어 여과 효율이 감소한다는 문제점이 발생한다. 그 때문에, 필터 서브모듈의 하부에는 산기관(散氣管)을 설치하여, 일정 기간마다 공기를 분사한다. 이 공기에 의해 중공사막에 부착된 현탁 물질을 박리 제거한다. 이 처리는 공기 스크러빙이라고 한다.
이와 같이 필터 서브모듈을 복수개 고정하는 매니폴드는, 필터 서브모듈과 탈착 가능하도록 로크(lock) 기구와 클립 수단을 갖고 있다. 매니폴드와 필터 서브모듈은 액밀 결합되어야 하는 한편, 필터 서브모듈은 해를 거듭할수록 열화를 피할 수 없어 교환해야만 하기 때문이다. 또한, 처리 수조 중에 침지된 필터 서브모듈은 매우 무겁고, 프레임에 고정된 매니폴드마다 끌어올리기 위해서는, 매니폴드와 필터 서브모듈의 결합이 강고해야 한다.
그러나, 장기간에 걸쳐서 처리 수조 중에 침지되어 있던 매니폴드와 필터 서브모듈의 결합은 용이하게 떼어낼 수 없어, 교환 작업을 현저히 곤란하게 한다는 과제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 집수관과는 액밀 결합되어 있고, 처리 수조로부터 끌어올릴 때에는 프레임에 확실하게 고정되어 있고, 교환시에는 용이하게 떼어내어 교환할 수 있는 중공사막 엘리먼트를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 중공사막 엘리먼트는, 묶여 있는 중공사막과 집수구를 갖는 집수캡이 액밀 결합되고, 이 집수캡에는 프레임측에 설치된 지지빔과 끼워 맞추기 위한 홈이 설치된 중공사막 엘리먼트이다.
또한, 이러한 홈 부착 집수캡을 갖는 중공사막 엘리먼트와 끼워 맞추는 지지빔을 갖는 프레임도 제공한다. 또한, 홈 부착 집수캡을 갖는 중공사막 엘리먼트를 지지빔을 갖는 프레임에 설치하여 이루어지는 여과막 장치도 제공한다.
본 발명의 중공사막 엘리먼트는, 중공사막과 액밀 결합된 홈 부착 집수캡을 갖고 있기 때문에, 이 홈에 프레임측의 지지빔을 끼워 맞춤으로써 프레임에 고정할 수 있다. 특히 집수캡의 홈을 수평 방향으로 형성하고, 프레임으로부터 수평으로 돌출된 지지빔에 끼워 맞추면, 수직 방향으로는 높은 내하중성을 얻을 수 있다. 따라서, 중공사막 엘리먼트의 교환시에 처리 수조로부터 끌어올리는 것이 용이하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 중공사막 엘리먼트는, 프레임의 지지빔에 집수캡에 형성된 홈을 끼워 맞추기만 하므로, 떼어내는 것은 매우 용이하다는 효과가 있다.
또한, 집수캡과 프레임이 결합되어 있기 때문에, 집수구와 집수관은 일반적인 페룰(ferrule) 구조를 클램프 밴드로 고정하는 방법으로 결합시키기만 하여도 좋다는 효과가 있다.
본 발명의 프레임은 중공사막 엘리먼트를 유지하기 위한 지지빔을 갖는다. 이 지지빔은 집수캡의 홈에 끼워 맞추는 빔인 것이 바람직하다. 원하는 강도를 확보할 수 있으면 그 형상이 직선상이어도 이용할 수 있기 때문에, 용이하게 제조할 수 있다는 효과를 갖는다.
본 발명의 여과막 장치는 이상과 같은 중공사막 엘리먼트와 프레임을 갖기 때문에, 제조가 용이하고, 중공사막 엘리먼트의 교환이 간단하다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)을 예시하는 단면도이다.
도 2는 집수캡 (20)을 페룰 이음매 (23)이 있는 측으로부터 본 평면도이다.
도 3은 집수캡 (20)의 홈 (21) 형상의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 4는 집수캡 (20)의 홈 (21) 형상의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5는 집수캡 (20)의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합하는 프레임 (60)을 예시하는 사시도이다.
도 7은 프레임 (60)에 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합한 여과막 장치 (3)을 예시하는 사시도이다.
<부호의 설명>
1 중공사막 엘리먼트
3 여과막 장치
10 중공사막
20 집수캡
21 홈
22 집수구
27 리브
30 육각캡 너트(hexagon cap nut)
40 통형 용기
60 프레임
70 집수관
75 산기관
도 2는 집수캡 (20)을 페룰 이음매 (23)이 있는 측으로부터 본 평면도이다.
도 3은 집수캡 (20)의 홈 (21) 형상의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 4는 집수캡 (20)의 홈 (21) 형상의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5는 집수캡 (20)의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합하는 프레임 (60)을 예시하는 사시도이다.
도 7은 프레임 (60)에 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합한 여과막 장치 (3)을 예시하는 사시도이다.
<부호의 설명>
1 중공사막 엘리먼트
3 여과막 장치
10 중공사막
20 집수캡
21 홈
22 집수구
27 리브
30 육각캡 너트(hexagon cap nut)
40 통형 용기
60 프레임
70 집수관
75 산기관
본 발명의 실시 형태를 도면에 의해 설명한다. 도 1은 본 발명의 중공사막 엘리먼트의 한 실시 형태를 나타내는 도면이다. 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)은, 중공사막 (10), 집수캡 (20)을 포함한다. 또한, 육각캡 너트 (30), 통형 용기 (40)을 포함할 수도 있다.
중공사막 (10)은 50 내지 2000개를 1개로 묶은 작은 다발 (13)으로 통합되고, 한쪽 말단을 중공사막 폐색 부재 (12)로 폐색시킨다. 작은 다발 (13)끼리는 중공사막 폐색 부재 (12)로 폐색된 쪽의 반대쪽 말단에서 중공사막 고정 부재 (11)로 고정된다. 중공사막 고정 부재 (11)은 복수의 작은 다발 (13)을 1개로 묶고, 중공사막 (10)을 개구 상태로 고정한다. 즉, 1개의 중공사막 (10)은 주머니 형상이 된다.
중공사막의 소재는 특별히 한정되지 않으며, 막면 투과성이 있는 중공사상 섬유일 수 있다. 예를 들면, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴로톨릴, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스, 폴리불화비닐리덴, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌 등이나 이들의 복합 소재를 이용할 수 있다.
집수캡 (20)은 본체 내에 매니폴드 (25)와 집수구 (22)와 홈 (21)을 갖는다. 집수캡 (20)은 중공사막 (10)과 액밀 결합되지만, 그 방법은 특별히 한정되지 않는다. 도 1에서, 중공사막 (10)은 중공사막 고정 부재 (11)로 일단 고정되고, 또한 통형 용기 (40)의 내벽에 액밀 결합된다. 또한, 통형 용기 (40)과 집수캡 (20)을 육각캡 너트 (30)으로 세게 조임으로써, 중공사막 (10)과 집수캡 (20)이 액밀 결합된다.
집수구 (22)는 집수캡 (20)의 매니폴드 (25)로부터 외부로 뚫린 관통 구멍이며, 이로부터 음압으로 빼냄으로써 중공사막 (10)에 의해 원수로부터 여과된 여과수를 매니폴드를 경유하여 얻을 수 있다.
집수구 (22)에는 집수관으로 이어지는 파이프와의 결합 수단이 있다. 중공사막 엘리먼트 (1)의 교환시에 이 결합 수단으로 집수관과의 접속을 절단하기 위함이다. 이 결합 수단에 대해서도 특별히 한정되지 않으며, 액밀 상태로 결합할 수 있는 수단인 것이 바람직하다.
도 1에서는, 결합 수단으로서 집수구 (22)에 페룰 이음매 (23)을 형성한 경우를 나타낸다. 페룰 이음매 (23)은 플랜지형 이음매 표면에 패킹용 오목부 (24)가 형성되어 있다. 또한, 패킹을 끼워 동일한 형상의 페룰 이음매 (23)을 맞대고, 클램프 밴드로 고정함으로써 용이하게 액밀 상태의 결합이 가능하다.
본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)에서는, 전체 중량을 홈 (21)로 유지하기 때문에 집수구 (22)에 설치되는 결합 수단에는 하중의 부담이 없다. 따라서, 액밀 상태를 유지할 수 있으면, 결합 수단 자체에는 신장이나 내하중 성능이 불필요하다.
홈 (21)은 집수캡 (20)의 외주에 형성된다. 도 2(a)는 집수캡 (20)을 페룰 이음매 (23)이 있는 측으로부터 본 평면도이다. 홈 (21)은 집수구 (22)를 사이에 두고 평행하게 홈파기 가공이 실시됨으로써 형성된다. 즉, 홈 (21)을 집수캡 (20)의 외주 상의 복수 개소, 이 경우, 집수캡 (20)의 수평 방향 단면에서의 중선(中線)(도면의 상하 방향)에 대하여 선대칭 위치에 2 개소 설치한 예이다.
이 홈 (21)에는, 프레임 (60)측으로부터의 지지빔 (65)가 삽입되고(도 6 참조), 이 지지빔 (65)와 홈 (21)을 끼워 맞춤으로써 집수캡 (20)은 지지빔 (65)에 결합된다(도 2(b)). 이 경우, 홈 (21)이 집수캡 (20)의 수평 방향 단면에서의 중선(도면의 상하 방향)에 대하여 선대칭 위치에 형성된 것은, 지지빔 (65)가 평행하게 삽입됨으로써 집수캡 (20)의 회전 방향의 움직임이 규제되고, 집수구 (22)와 집수관 (70) 사이의 파이프 (71)이 손상되지 않기 때문이다.
이와 같이 집수캡 (21)의 홈은, 중공사막 엘리먼트 (1)을 프레임 (60)의 지지빔 (65)와 결합시킬 뿐만 아니라 회전 방향의 움직임을 규제할 수 있는 것이 보다 바람직하다. 도 3에는, 집수캡 (20)의 홈 (21)의 다른 형태를 예시한다. 형성된 홈 (21)의 형상은 이것으로 한정되지 않는다.
도 3(a)는 홈 (21)을 「팔(八)자」형으로 형성한, 즉 홈 (21)을 집수캡 (20) 외주 상의 복수 개소, 이 경우에는 2 개소에 설치한 것이다. 이 경우, 프레임측의 지지빔 (65)도 이러한 형상으로 되어 있는 것이 보다 바람직하다.
도 3(b)는 홈 (21)이 삼각형상으로 형성되어 있는 경우, 즉, 홈 (21)을 집수캡 (20)의 수평 방향 단면에서의 중선(도면의 상하 방향)에 대하여 선대칭 위치에 설치한 한 형태이다. 이 경우에도 지지빔 (65)는 「팔(八)자」형으로 되어 있는 것이 바람직하다.
도 3(c)는 홈 (21)이 사각형상으로 형성되어 있는 경우이다. 이 경우, 평행한 한 쌍의 홈 (21)이 2개 직각으로 형성되어 있다고도 할 수 있으며, 홈 (21)을 집수캡 (20)의 외주 상의 전부에 설치하고, 홈 (21)을 집수캡 (20)의 수평 방향 단면에서의 중선(도면의 상하 방향)에 대하여 선대칭 위치에 설치한 한 형태이다.
도 4(a)는 홈 (21)이 육각형상으로 형성되어 있는 경우이다. 이와 같이 홈 (21)은 다각형일 수도 있으며, 이 경우에는 홈 (21)을 집수캡 (20)의 외주 상의 전부에 설치하고, 홈 (21)을 집수캡 (20)의 수평 방향 단면에서의 중선(도면의 상하 방향)에 대하여 선대칭 위치에 설치한 한 형태가 된다.
도 4(b)는 홈 (21)이 집수캡 (20)의 외주에 원형으로 형성되어 있는 경우를 나타낸다. 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)은 원형 또는 원호형 홈 (21)을 제외하는 것은 아니다. 단, 이 경우에는 집수캡 (20)이 원주 방향으로 어긋나는 경우가 있으며, 프레임 (60)의 지지빔 (65)측에 집수캡 (20)의 회전 규제를 위한 수단이 있는 것이 바람직하다.
단, 홈 (21)에는, 원수를 함유한 중공사막 엘리먼트 (1)의 하중뿐만 아니라, 처리 수조에서의 원수의 주배수(注排水)에 의한 수류가 작용하여도 파손되지 않는 강도가 필요하다. 따라서, 홈 (21)의 구성 및 형상, 및 집수캡 (20) 중 어느 부분에 홈 (21)을 설치하는지에 대해서는, 중공사막 엘리먼트 (1)의 연직 방향의 하중뿐만 아니라 수평 방향으로 작용하는 하중도 고려하여 결정된다.
도 5에는 집수캡 (20)의 사시도를 나타낸다. 집수캡 (20)의 상부에는 집수구가 있고, 페룰 이음매 (23)에 의해 집수관 (70)으로부터 연장되는 파이프 (71)과 접속된다. 집수캡 (20)은 통형 용기 (40)과 액밀 접속되어 있다. 집수캡 (20)의 측면에는 홈 (21)이 형성되어 있다. 이 홈 (21)이 형성되어 있는 부분에는 리브 (27)을 설치할 수도 있다.
집수캡 (20)은 수지재를 사용할 수 있지만, 집수캡 (20)의 직경은 100 mm를 초과하여 수백 mm 정도인 경우가 많다. 후육부(厚肉部)가 있는 경우, 사출 성형에는 바람직하지 않은 형상이며, 절삭 가공에서는 무거워진다. 따라서, 집수캡 (20)으로부터 두께 감소(肉削) 부분 (28)을 설치할 수도 있다. 이 때에는, 리브 (27)을 설치하여 홈 (21) 부분의 강도를 보강하는 것이 바람직하다.
도 1로 다시 돌아가서, 통형 용기 (40)은 측면에 개구부 (41)을 갖는다. 또한, 아래쪽에는 공기 도입통 (42)가 설치되어 있다. 공기 도입통 (42) 아래에는 산기관이 설치되어 있고, 공기 도입통 (42)로부터 통형 용기 (40) 내에 들어간 공기는 상승하면서 중공사막 (10)을 흔들어 개구부 (41)로부터 배출된다. 중공사막 (10)이 흔들림으로써, 중공사막 (10)의 표면에 부착되어 있던 현탁 물질은 표면으로부터 박리되고, 그 결과 중공사막 (10)의 여과 효율이 유지된다.
상기 개구부 (41)의 위치는, 통형 용기 (40)의 연직 방향(도 1에서의 상하 방향)에 있어서, 상반분의 영역에 그 개구 면적의 75 ％ 이상을 설치하는 것이 바람직하고, 통형 용기 (40)의 상반분의 영역에 개구부 (41)의 개구 면적의 100 ％를 설치하는 것이 더욱 바람직하다. 개구부 (41)이 통형 용기 (40)의 하반분의 영역에 다수 설치된 경우, 공기의 일부는 통형 용기 (40) 내를 상승하지 않고, 즉, 중공사막 (10)을 흔들지 않고 하측의 개구부 (41)로부터 배출되어 버려, 중공사막 (10)의 표면으로부터 현탁 물질을 박리하는 효과가 저하되기 때문이다.
육각캡 너트 (30)은 집수캡 (20)과 통형 부재 (40)의 말단을 맞댄 부분을 감싸도록 결합한다. 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)은 집수캡 (20)과 중공사막 (10)이 일체가 된 상태에서 교환되기 때문에, 도 1과 같이 중공사막 (10)과 통형 부재 (40)이 일체가 되어 있는 경우에는, 집수캡 (20)과 통형 부재 (40)을 접착 또는 용착과 같은 수단으로 접합할 수도 있다.
육각캡 너트 (30), 통형 용기 (40), 집수캡 (20) 및 공기 도입통 (42)는 통상적으로 수지로부터 형성된다. 이들을 형성하는 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌, 폴리부텐 등의 폴리올레핀계 수지나, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA), 사불화에틸렌ㆍ육불화프로필렌(FEP), 에틸렌ㆍ사불화에틸렌(ETFE), 삼불화염화에틸렌(PCTFE), 에틸렌ㆍ삼불화염화에틸렌(ECTFE), 불화비닐리덴(PVDF) 등의 불소계 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등의 염소계 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리알릴술폰 수지, 폴리페닐에테르 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 수지(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등이 단독으로 또는 혼합하여 사용된다.
또한, 육각캡 너트 (30), 통형 용기 (40), 집수캡 (20) 및 공기 도입통 (42)는 수지 이외의 재료로 형성될 수도 있다. 이 경우의 재료로서는, 알루미늄, 스테인리스강 등이 사용된다. 또한, 수지와 금속의 복합체나 유리 섬유 강화 수지, 탄소 섬유 강화 수지 등의 복합 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 통형 용기 (40), 집수캡 (20) 및 공기 도입통 (42)는 동일한 재료일 수도 있고, 각각 상이한 재료로 형성될 수도 있다.
이상과 같은 중공사막 엘리먼트 (1)은, 집수구 (22)에, 프레임 (60)측에 배치된 집수관 (70)과의 사이를 연결하는 파이프 (71)을 액밀 접속하고, 프레임 (60)의 지지빔으로 홈 (21)을 끼워 맞춤으로써 소정 위치에 유지하여, 처리 수조 중에 침지된다. 집수관 (70)은 음압 펌프에 결합되고, 매니폴드를 통해 각 중공사막 (10)의 내측으로부터 외측의 원수를 흡인한다. 이 때, 중공사막 (10)에 의해 원수 중의 현탁 물질을 여과하고, 여과수를 매니폴드로부터 집수구를 통해 집수관 (70)으로 보낸다.
일정 시간의 여과 공정이 종료되면, 여과수 또는 압축 공기를 집수캡 (20)측으로부터 원수측으로 흐르게 하는 역세정을 행하거나, 중공사막 엘리먼트 (1) 아래쪽에 설치한 산기관으로부터 압축 공기를 공급하여, 중공사막 (10)에 축적된 현탁 물질을 배출하는 공기 스크러빙을 행한다.
역세정은, 여과수 또는 압축 공기가 중공사막의 내부로부터 외부를 향해 흐르기 때문에, 중공사막의 외부 표면에 부착되어 있던 현탁 물질이 박리 또는 박리되기 쉬운 상태가 된다. 또한, 공기 스크러빙에 의해 박리하여, 처리 수조의 저면에 퇴적시킨다.
도 6에는 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)을 유지하는 프레임 (60)을 나타낸다. 프레임 (60)은 베이스 (61)과 기둥 (62)와 복수개의 평행한 지지빔 (65)를 갖는다. 베이스 (61)은 기둥에 접속되어 있다. 기둥 (62)는 도리(桁) (63)에 의해 다른 기둥과 고정되고, 베이스 (61), 기둥 (62), 도리 (63)에 의해 프레임은 형상을 유지한다.
지지빔 (65)는 본 발명의 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합하는 부분이다. 지지빔 (65)는 중공사막 엘리먼트 (1)의 집수캡 (20)에 설치된 홈 (21)에 끼워 맞출 수 있는 형상인 것이 바람직하다.
프레임 (60)과 지지빔 (65)의 고정은 어떠한 방법으로 행하여도 상관없으며, 특별히 한정되지 않지만, 도 6에서는 평행한 지지빔 (65)를 강고하게 고정하기 위해, 기둥과 기둥 사이의 도리 (63)에 지지빔 (65)를 고정하는 구조를 나타낸다.
프레임 (60)에는 집수관 (70)과 산기관 (75)를 설치할 수도 있다. 집수관 (70)은 중공사막 엘리먼트 (1)로부터의 여과수를 모아 배수하기 위한 관이다. 배관 (76)은 산기관 (75)에 공기를 보내기 위한 배관이며, 도중까지를 기재하였지만, 처리 수조의 외부로부터 공기를 공급하기 위해 사용된다. 산기관 (75)는 중공사막 엘리먼트 (1)의 하측으로부터 공기를 공급하여, 공기 스크러빙을 행함으로써 중공사막 (10) 표면의 현탁 물질을 박리한다. 따라서, 산기관 (75)는 중공사막 엘리먼트 (1)의 하부에 있으며, 중공사막 엘리먼트 (1)에 대하여 상대적으로 위치 변화가 작은 것이 안정 운전의 실현에는 바람직하다. 따라서, 산기관 (75)는 변형되기 어려운 것이 바람직하고, 재질은 강재 또는 경질 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 산기관 (75)는 장기간에 걸쳐서 처리 수조에 침지되기 때문에, 스테인리스 또는 그와 동등한 금속 또는 합금으로 제조되는 것이 더욱 바람직하다.
산기관 (75)는 공기 공급을 위한 구멍(도시하지 않음)을 갖는다. 구멍은 중공사막 엘리먼트 (1)의 수평 단면에서의 대략 중심에 위치하도록 하고, 또한 1개의 중공사막 엘리먼트 (1)에 대하여 적어도 1개의 구멍을 배치한다. 단, 산기의 목적은 상술한 바와 같이 중공사막 (10)에 축적된 현탁 물질을 박리하는 것이므로, 상술한 구멍의 배치로 한정되지 않으며, 처리 수조의 형상이나 원수의 성상 등의 조건에 따라, 효율적으로 적은 공기 공급량으로도 현탁 물질의 배출을 달성할 수 있는 구멍의 위치 및 구멍의 수로 조정할 수 있다.
프레임 (60)은 중공사막 엘리먼트 (1)을 유지해야 하기 때문에 금속제인 것이 바람직하고, 장기간에 걸쳐서 처리 수조에 침지되기 때문에, 내식성을 감안하여 스테인리스 또는 그와 동등한 금속 또는 합금으로 제조되는 것이 바람직하다.
지지빔 (65)의 재질도 내식성을 감안하여 스테인리스 또는 그와 동등한 금속 또는 합금으로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 지지빔 (65)에는, 원수를 함유한 중공사막 엘리먼트 (1)의 하중뿐만 아니라, 처리 수조에서 원수를 주배수할 때 발생하는 수류가 중공사막 엘리먼트 (1)에 작용하여 발생하는 하중을 유지하고, 파손 또는 실용에 지장이 있는 변형을 일으키지 않는 강도가 필요하다. 따라서, 지지빔 (65)의 구성 및 형상은, 원수를 함유한 중공사막 엘리먼트 (1)의 중량, 갯수, 처리 수조의 용량, 주수시 및 배수시에 원수에 발생하는 수류가 중공사막 엘리먼트 (1)에 주는 하중을 고려하여 결정된다.
도 7에는, 프레임 (60)에 중공사막 엘리먼트 (1)을 8개, 2열×4행으로 결합시킨 여과막 장치 (3)을 나타낸다. 여기서 열이란, 지지빔 (65)의 길이 방향으로 직행하는 방향을 말한다. 또한, 행이란, 지지빔 (65)의 길이 방향을 말한다. 중공사막 엘리먼트 (1)은 집수캡 (20)에 설치된 홈 (21)에 프레임 (60)의 지지빔 (65)를 끼워 맞추어 결합시킨다. 도 7의 경우, 양쪽 말단의 지지빔 (65)를 제외한 3개의 지지빔 (65) 각각에 있어서, 2개의 중공사막 엘리먼트가 지지빔 (65)의 길이 방향으로 직행하는 방향, 즉 열 방향으로 결합되어 있기 때문에, 4개의 엘리먼트를 결합하는 데에 8개의 지지빔을 필요로 하지 않는다. 즉, 각각의 중공사막 엘리먼트가, 지지빔의 길이 방향에 직교하는 방향으로, 인접하는 2개의 지지빔의 사이에 정의된 각각의 공간에 배치되어, 인접하는 2개의 지지빔에 결합되어 있다. 상술한 바와 같이 프레임 (60)에 결합된 중공사막 엘리먼트 (1)은 집수구로부터 집수관 (70)에 파이프 (71)에 의해 연결되어 있다.
또한, 도 7에서는, 열 방향뿐만 아니라 지지빔 (65)의 길이 방향, 즉, 행 방향으로 중공사막 엘리먼트 (1)을 2개씩 위치시켜 결합한 것도 나타내고 있다. 즉, 상기 지지빔에 상기 지지빔의 길이 방향으로 2개의 상기 중공사막 엘리먼트가 결합되어 있다. 또한, 프레임 (60)에는 8개의 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합한 모습을 나타내지만, 8개의 중공사막 엘리먼트 (1)을 모두 결합할 필요는 없고, 예를 들면 7개의 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합할 수도 있다. 또한, 예를 들면 7개의 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합하는 경우, 어떠한 지지빔 (65)에 대하여 중공사막 엘리먼트 (1)을 결합하는지에 대하여 특별히 제한은 없다. 또한, 1개의 프레임 (60)에 결합하는 중공사막 엘리먼트 (1)의 수도 특별히 제한은 없고, 제조하는 여과막 장치 (3)의 규모로 적절하게 결정할 수 있다.
지지빔 (65)는 집수캡 (20)의 홈에 삽입되어 있을 뿐이기 때문에, 매우 간단하게 프레임 (60)에 결합시킬 수 있다. 또한, 중공사막 엘리먼트 (1)에 회전 방향의 힘이 가해져도, 지지빔 (65)가 집수캡 (20)을 끼우고 있기 때문에 부착 위치가 규제되어, 중공사막 엘리먼트 (1)이 회전하지 않는다.
또한, 중공사막 엘리먼트 (1)의 하측을 프레임 (60)에 고정하도록 구성할 수도 있다. 그러나, 중공사막 엘리먼트 (1)은 대부분이 수지로 형성될 뿐만 아니라 조립품이기 때문에, 치수 정밀도는 그다지 높지 않다. 따라서, 집수캡 (20) 이외에 하측에서도 고정에 의한 위치 규제를 행하는 것은, 오히려 고정시의 조정 등에 시간과 수고가 든다. 따라서, 본 발명에 따른 홈을 사용한 결합 이외에, 중공사막 엘리먼트 (1)을 유지하기 위해서는, 중공사막 엘리먼트 (1)의 하측을 고정하기보다는 중공사막 엘리먼트 (1)의 상측에서 보조적인 위치 규제를 행하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 하천수나 호수와 같은 표류수의 정화, 지하수의 정화 이외에, 하수나 생산 공장, 레스토랑, 수산 가공 공장, 식품 공장으로부터 발생하는 폐수를 처리 수조 내에서 정화할 때 사용되는 막 엘리먼트 및 이것을 사용한 막 분리 장치의 제조에 바람직하게 이용할 수 있다.
Claims (10)
- 복수의 중공사막, 상기 복수의 중공사막의 상부를 묶어 개구 상태로 고정하는 중공사막 고정 부재, 상기 복수의 중공사막의 하부를 묶어 폐색 상태로 고정하는 중공사막 폐색 부재, 및 상기 중공사막 고정 부재와 액밀(液密) 결합되고, 집수구와 외주에 형성된 홈을 갖는 집수캡을 갖는 중공사막 엘리먼트(element), 및
막 여과 장치의 중공사막 엘리먼트 지지체이며, 중공사막 엘리먼트와의 결합부에 복수개의 평행한 지지빔(梁)을 갖는 중공사막 엘리먼트용 프레임
을 포함하는 여과막 장치이며,
중공사막 엘리먼트의 상기 홈이, 상기 중공사막 엘리먼트용 프레임의 상기 지지빔에 결합되어 있고,
상기 집수구는 집수구를 통한 액체 흐름에 평행하고, 홈의 방향축에 수직인 방향으로 뻗어 있는 중심축을 갖는 중공부를 포함하고, 상기 중심축은 홈 사이에 위치하는 것인, 여과막 장치. - 제1항에 있어서, 복수의 상기 중공사막 엘리먼트가 상기 프레임에 부착되고, 각각의 중공사막 엘리먼트가, 인접하는 2개의 지지빔의 사이에 정의된 각각의 공간에 배치되어, 인접하는 2개의 지지빔에 결합되어 있는 여과막 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 복수의 상기 중공사막 엘리먼트가 상기 프레임에 부착되고, 상기 지지빔에 상기 지지빔의 길이 방향으로 각각 2개의 상기 중공사막 엘리먼트가 결합되어 있는 여과막 장치.
- 복수의 중공사막, 상기 복수의 중공사막의 상부를 묶어 개구 상태로 고정하는 중공사막 고정 부재, 상기 복수의 중공사막의 하부를 묶어 폐색 상태로 고정하는 중공사막 폐색 부재, 및 상기 중공사막 고정 부재와 액밀 결합되고, 집수구와 외주에 형성된 홈을 갖는 집수캡을 가지며,
상기 집수구는 집수구를 통한 액체 흐름에 평행하고, 홈의 방향축에 수직인 방향으로 뻗어 있는 중심축을 갖는 중공부를 포함하고, 상기 중심축은 홈 사이에 위치하는 것인, 중공사막 엘리먼트. - 제4항에 있어서, 상기 집수캡과 액밀 결합된 통형 용기를 추가로 갖고, 상기 중공사막 고정 부재가 상기 통형 용기의 내벽과 액밀 결합되어 있는 중공사막 엘리먼트.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 홈이 상기 집수캡의 외주 상의 복수 개소에 또는 외주 상의 전부에 설치되어 있는 중공사막 엘리먼트.
- 제6항에 있어서, 상기 홈이 상기 집수캡의 수평 방향의 단면에서의 임의의 중선(中線)에 대하여 선대칭 위치에 설치되어 있는 중공사막 엘리먼트.
- 제7항에 있어서, 상기 홈이 2 개소에 설치되어 있는 중공사막 엘리먼트.
- 막 여과 장치의 중공사막 엘리먼트 지지체이며, 중공사막 엘리먼트와의 결합부에 복수개의 평행한 지지빔을 갖는 중공사막 엘리먼트용 프레임.
- 제9항에 있어서, 산기관(散氣管)을 갖는 중공사막 엘리먼트용 프레임.
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