KR101801875B1 - 평관형 세라믹 분리막 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내마모성, 내화학성 및 내열성이 우수한 오폐수 처리 장치의 분리막이 개시된다.
본 발명의 일 양상에 따른 세라믹 분리막은 세라믹으로 형성된 본체와 본체를 수평하게 관통하는 다수의 관통홀을 포함한다.

Description

평관형 세라믹 분리막 및 그 제조방법{Flat tubular ceramic membrane and the manufacturing method thereof}

본 발명은 오·폐수 처리 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오·폐수 처리 장치에 사용되는 세라믹 분리막과 그 분리막의 제조방법에 관한 것이다.

과거에는 인간이 배출한 오·폐수가 자연의 자정작용에 의해 정화되었기 때문에 생태계가 잘 유지될 수 있었다. 그러나 현재에는 인구의 증가 및 산업의 발달로 인하여 환경오염이 날로 심각해지고 있기 때문에 오·폐수를 인위적으로 처리하는 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

이러한 폐수처리 기술 중 폐수를 처리할 수 있을 뿐만 아니라 폐수중에 함유된 유효물질을 회수하여 재활용할 수 있는 막분리 기술이 널리 연구되고 있다. 막분리 기술은 단순히 폐수를 처리할 뿐만 아니라 폐수 중의 물을 높은 수율로 회수하여 재이용함으로써 폐수 오염원의 부하를 크게 줄여 준다는 측면에서 많은 잇점을 가지고 있다.

그 외에도 폐수처리시 들어가는 약품의 양이 적어 발생 슬러지를 줄일 수 있으며 물리적인 처리방법으로 폐수의 수질변화에 대한 영향을 적게 받아 일정한 처리수준을 유지할 수 있다. 전 시스템의 자동화운전이 가능하기 때문에 인건비 및 운전비를 크게 줄일 수 있는 장점도 있다.

한편, 이물질을 걸러내는 분리막으로는 PS, PES, PVDF 등 폴리머 재질로 이루어진 고분자 분리막들이 주로 활용되어 왔다. 이러한 분리막들은 일반적인 정수공정, 해수담수화 공정, 초순수 생산 공정, 하수처리공정 등에 널리 활용되고 있다.

그러나 생활하수보다 수백 배 내지 수만 배가 넘는 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 축산폐수의 처리함에 있어서는 시료의 넓은 pH 범위, 고온, 고농도 및 고점도 특성들에 의해 폴리머 재질로 된 기존의 분리막은 내마모성, 내화학성 및 내열성이 취약하여 교체 주기가 짧다는 단점이 있다. 따라서 극한의 조건에도 적합한 분리막의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 내마모성, 내화학성 및 내열성이 우수한 오폐수 처리 장치의 분리막을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 평관형 세라믹 분리막은 세라믹으로 형성된 본체와 본체를 수평하게 관통하는 다수의 관통홀을 포함한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 평관형 세라믹 분리막은 일단에 돌출부가 마련되고 타단에 돌출부에 대응되는 홈부가 마련된 다수의 조각들이 결합되어 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 세라믹으로 형성된 본체와 본체를 수평하게 관통하는 다수의 관통홀을 포함하는 평관형 세라믹 분리막을 제조하는 방법은 일단에 돌출부가 마련되고 타단에 그 돌출부에 대응되는 홈부가 마련된 다수의 조각들을 압출하여 생성하는 단계와 그 다수의 조각들을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 분리막의 내마모성, 내화학성 및 내열성이 우수하게 되고, 효율적으로 오·폐수를 처리할 수 있게 된다.

또한, 조각들을 서로 결합하여 폭 0.5m이상의 대형 세라믹 분리막을 만들 수 있다.

도 1은 와류생성형 농축 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 와류생성형 농축 시스템의 작동 원리를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 평관형 세라믹 분리막이 적용된 분리모듈을 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 평관형 세라믹 분리막을 AA선에 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 평관형 세라믹 분리막의 조각을 확대한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 구성이나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지의 구성 및 기술에 대한 설명은 생략한다. 그리고, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다.

도 1은 와류생성형 농축 시스템을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 와류생성형 농축 시스템의 작동 원리를 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 평관형 세라믹 분리막은 와류생성형 농축 시스템에 장착될 수 있다. 따라서, 도 1 내지 도 2를 참조하여 와류생성형 농축 시스템에 대해 간략히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 2에 도시된 와류생성형 농축 시스템은 상하 분리막(10, 30)과 그 사이에서 와류를 발생시키는 와류생성기(20)로 이루어져 있다. 농축 시스템에 오·폐수가 투입되면 크기가 작은 수분만 분리막을 통과하고 크기가 큰 오염물질들은 분리막에 걸리게 된다. 그런데 오염물질이 분리막에 쌓이면 수분들도 분리막을 통과하지 못하게 되므로, 와류생성기(20)가 회전축(40)에 고정되어 회전하면서 와류를 발생시켜 분리막(10, 30)에 오염물질이 쌓이는 것을 방지한다. 분리막(10, 30)을 통과한 수분은 분리막(10, 30)의 외측에 배치된 가이드부(50)의 내부홀(50a)을 통해 외부로 배출된다.

도 3은 본 발명에 따른 평관형 세라믹 분리막이 적용된 분리모듈을 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 평관형 세라믹 분리막을 AA선에 따라 절단한 단면도이며, 도 5는 도 4의 평관형 세라믹 분리막의 조각을 확대한 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 평관형 세라믹 분리막(10)은 본체와 다수의 관통홀(10a)로 이루어진다.

본체는 세라믹으로 형성된다. 알루미나(Al2O3), 규소, 마그네슘과 같은 원재료들을 배합한 후 배합물에 물을 첨가하여 혼련하여 이를 성형, 소결 및 가공함으로써 본체를 만들 수 있다. 본체가 세라믹으로 이루어지므로 본 발명에 따른 평관형 세라믹 분리막(10)은 우수한 내마모성, 내화학성, 내열성을 갖게 된다. 본체는 원형의 판 형상으로 제작될 수 있다.

다수의 관통홀(10a)은 본체를 수평하게 관통한다. 그리하여 본 발명에 따른 평관형 세라믹 분리막(10)은 평관형이라는 명칭이 의미하듯이 편평한 관형상이 된다. 관통홀(10a)은 원형이나 타원형으로 형성될 수 있다. 그리고 관통홀(10a)은 본체의 내부에서 서로 통하도록 형성될 수 있다. 분리막의 표면부를 지나 본체의 내부 관통홀(10a)로 들어온 수분은 본체의 외곽으로 흘러 외곽에 배치된 가이드부(50)의 내부홀(50a)을 통해 아래로 떨어지게 된다. 도시되지는 않았지만 관통홀(10a)은 내부에서 외부로 하방 경사지게 형성될 수 있다. 이 경우 수분이 본체의 외곽으로 더 잘 흘러가게 된다.

전술한 바와 같이 이루어진 평관형 세라믹 분리막(10)은 내마모성, 내화학성 및 내열성이 우수하게 되고, 안정적으로 오·폐수를 처리하게 된다.

한편 평관형 세라믹 분리막(10)은 일단에 돌출부가 마련되고 타단에 돌출부에 대응되는 홈부가 마련된 다수의 조각들이 결합되어 형성될 수 있다. 이 경우 압출로 조각들을 제작한 후 그 조각들을 서로 결합하여 대형의 세라믹을 만들 수 있다. 폭이 0.5m이상인 대형 세라믹 분리막도 만들 수 있게 된다. 이 경우 종래의 분리막에 비해 폐수를 처리할 수 있는 단면적이 커지므로 효율적이게 된다.

위와 같은 평관형 세라믹 분리막을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 일단에 돌출부가 마련되고 타단에 돌출부에 대응되는 홈부가 마련된 다수의 조각들을 압출성형기법으로 압출하고 건조, 소성하여 제작한다. 각 조각은 본체와 본체를 수평하게 관통하는 관통홀로 이루어진다. 다음, 다수의 조각들을 결합한다. 압출로 조각들을 제작한 후 그 조각들을 서로 결합하여 평관형 세라믹 분리막을 만드므로, 폭이 0.5m이상인 대형 세라믹 분리막도 만들 수 있게 된다.

첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 분리막 10a: 관통홀
20: 와류생성기 30: 분리막
40: 회전축 50: 가이드부
50a: 내부홀

Claims (4)

1. 세라믹으로 형성된 본체와;
   상기 본체를 수평하게 관통하는 다수의 관통홀을 포함하고,
   일단에 돌출부가 마련되고 타단에 상기 돌출부에 대응되는 홈부가 마련된 다수의 조각들이 결합되어 형성되며,
   상기 관통홀은 내부에서 외부로 하방 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 평관형 세라믹 분리막.
   
2. 삭제
3. 제1항에 기재된 평관형 세라믹 분리막을 제조하는 방법에 있어서,
   일단에 돌출부가 마련되고 타단에 상기 돌출부에 대응되는 홈부가 마련된 다수의 조각들을 압출하여 생성하는 단계와;
   상기 다수의 조각들을 결합하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 평관형 세라믹 분리막의 제조 방법.
   
4. 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 기재된 평관형 세라믹 분리막을 이용한 오폐수 처리 장치.

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