KR19990015702A - 소모에너지를 줄이는 관형여과막을 이용한 교차흐름여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 관형여과막을 이용한 교차흐름여과 방식에서 소모에너지를 줄이며 여과하는 여과 장치에 관한 것이다.

종래의 관형여과막의 여과처리는 여과막표면에서만 일어나기 때문에 관형여과막 중간부분을 통과하는 유체는 직접적으로 여과막표면에 영향을 주지못한다.

이에 본 발명은 상기 각 관형여과막 중앙부분의 유체의 흐름을 막으며, 상기 관형여과막의 역세시 각각의 관형 여과막내면이 서로 맞붙는 것을 방지하도록 상기 각 관형여과막내의 중앙에 여과막내면과 소정간격을 두고 설치되는 관형여과막 중앙지지수단과, 상기 관형여과막 중앙지지수단이 상기 관형여과막내의 중앙에 고정설치되도록 상기 와 양측단에 설치된 관형여과막 고정수단이 포함되어 구성되어서 소모에너지를 줄이는 것을 특징으로 한다.

Description

소모에너지를 줄이는 관형여과막을 이용한 교차흐름여과장치

본 발명은 관형여과막을 이용한 교차흐름여과 방식에서 소모에너지를 줄이는 여과 장치에 관한 것이다.

상세하게는 관형여과막을 이용하여 이 여과막내에 여러가닥의 가는 실을 꼬아서 만든 줄을 넣어 순환하는 유체의 량을 줄임으로 순환용 공급유체 펌프의 용량을 줄여 소모에너지를 줄이는 여과 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체 속의 부유물질과 같은 이물질을 제거하기 위해 관모양의 여과막을 이용하는 장치에는 여러종류가 있다. 막의 재질에 따라서 유기막과 무기막으로 나눌 수 있으며, 또한 관모양의 여과막에는 단단한 형태의 관형여과막과 쉽게 휠수있는 유연한 천과 같은 여과막이 있다.

관모양의 여과막을 이용하여 여과하는 장치는 직접여과와 교차흐름여과 (cross flow filtration)에 의해 여과를 행한다.

관형여과막의 교차흐름 방식 여과처리는 관내에 일정한 유속으로 유량을 통과시켜 여과막에서 일부는 여과되어 처리유체는 막을 통해 배출되고 일부는 농축되어 재순환된다.

이때 여과막에는 여과물질이 부착되어 여과유체의 처리질을 높인다. 종래에는 이 여과의 질을 높이기 위해 관형막에 초기에 여과제를 이용하여 코팅하는 경우도 있으며, 관형여과막내부에 난류를 형성하기 위한 난류촉진 스프링이나 구슬 같은 것을 사용하는 경우가 있다

그러나 상기와 같이 부착된 여과물질층은 빠른 유속에서는 떨어져나가고 낮은 유속에서는 증가될 수가 있다. 따라서 대부분의 관형막 통과유속은 초당 0.5미터 에서 3.0미터 이하 범위로 일정하다. 이와같은 관형여과막의 여과처리는 여과막표면에서만 일어나기 때문에 관형여과막 중간부분을 통과하는 유체는 직접적으로 여과막표면에 영향을 주지못한다.

따라서 직접적으로 여과막표면에 영향을 주지 못하는 관 중간부분의 유체의 흐름을 막아 흐르지 못하게 하고 내부에 위치한 줄과 여과막 사이에만 유체가 통과하도록 하면 교차흐름 여과방식에서 소모에너지를 줄일수가 있게된다.

그러나 본 발명에서는 종래의 경우처럼 난류를 형성하기 위한 목적이 아니며, 난류가 형성되는 경우 오히려 여재에 의한 코팅층이 일정하게 유지되지 못하여 처리유체의 질을 떨어뜨리는 경우가 발생하기 때문에 여과막내에 여러가닥의 실을 꼬아서 만든 줄을 넣어 도넛츠관 모양으로 형성시켜 내부줄과 여과막 사이에 유체가 흐르게 하여 여과하는 소모에너지를 줄이는 관형여과막을 이용한 여과장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 여과장치 모듈의 단면도.

도 2a는 본 발명에 의한 여과 장치의 관형여과막내부 단면도.

도 2b는 종래의 여과 장치의 관형여과막내부 단면도.

도 3a는 본 발명에 의한 여과 장치의 관형여과막 내부의 유체흐름도.

도 3b는 종래의 여과 장치의 와 유체흐름도.

도 4a는 본 발명에 의한 관형여과막이 역세시 줄어든 모양의 상태도.

도 4b는 종래의 여과 장치의 관형여과막이 역세시 줄어든 모양의 상태도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 모듈 몸체 110: 처리유체 출구

120: 모듈 배수구 및 역세유체 입구 130: 여과막 지지 장치

140: 오링 150: 여과막지지장치 고정대

160: 여과막지지용볼트너트 200: 모듈 몸체 연결 덮개

210: 공급유체 입구 220: 농축유체 출구

300: 관형여과막 310: 줄

320: 지지고리 400: 커플링

500: 도포막 600: 여과유체

700: 공급유체

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 소모에너지를 줄이는 관형여과막을 이용한 교차흐름여과장치는 유입된 유체를 여과시켜 배출하는 복수개의 관형여과막이 구비되어 교차흐름여과 방식으로 여과하는 관형여과막을 이용한 교차흐름여과장치에 있어서, 상기 각 관형여과막 중앙부분의 유체흐름을 막으며, 역세시 각각의 관형 여과막내면이 서로 맞붙는 것을 방지하도록 상기 관형여과막의 중앙에 여과막내면과 소정간격을 두고 설치되는 관형여과막 중앙지지수단과; 상기 관형여과막 중앙지지수단이 상기 관형여과막내의 중앙에 고정설치되도록 상기 관형여과막의 양측단에 설치된 관형여과막 고정수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예는 관형여과막(300) 내에 가는 실과 같은 줄을 여러가닥 서로 꼬아서 만든 줄을(310) 관형여과막내에(300) 넣어 도넛츠관 형태로 형성 유체가 통과하는 단면의 면적을 줄여 공급유체 펌프의 용량을 줄임으로 인해 소모에너지를 줄일수 있게 한다.

따라서 직접적으로 여과막표면에 영향을 주지 못하는 관 중간부분의 유체를 흐르지 못하게 하고 내부에 위치한 줄과 여과막 사이에만 유체가 통과하도록 하여 교차흐름여과 방식에서 소모에너지를 줄일수 있도록 되어 있다.

또한 휘기쉽고 유연성이 있는 부드러운 관형여과막의 경우 막외부에서 물이나 공기 등의 유체를이용 압력을 가해 역세를 하는 경우 여과막이 찌글어들어 서로 붙게되어 유체가 통과하여 흐를 공간이 없어 역세를 할수 없게 된다.

그러나 내부에 이와같은 줄을 넣어 장치를 형성하는 경우 관형막이 외압에 의해 찌글어 들더라도 일부의 공간을 유지하게되어 역세를 할수있게 된다.

일반적으로 관형여과막을 이용한 여과 장치에 의한 여과처리시 유체가 흐르는 유속은 일반적으로 초당 0.5 미터 에서 2미터 사이에서 많이 적용된다.

예를들어 13 mm 크기의 관형여과막내에 6 mm 굵기의 줄을 넣어서 모듈을 형성하는 경우 줄을 삽입하기 전의 유량의 단면적은 π(13/2)²이고 줄을 삽입한 후의 흐름이 저지되는 단면적은 π(6/2)²으로서 줄을 삽입하기 전보다 줄을 삽입한 후에는 약 21%의 유량을 줄일수 있다.

관형여과막에서 여과되는 부분은 관형여과막 내부의 면적에 의해 여과되며 내부는 유체의 흐름 공간으로 직접적인 영향을 주지못한다.

내부의 유체의 흐름공간을 줄을 이용하여 채움으로 유량을 줄일수 있고 감소된 유량만큼 펌프의 용량을 줄일수 있어 운전시 소모에너지를 줄일수 있다.

관형여과막 내부의 유체흐름공간은 중간부분에 위치한 줄의 굵기에 따라 조절할수 있다. 줄은 휘기쉽고 부드러운 재질이나 형태를 사용하는 경우 관형여과막 중간에 위치하도록 양쪽 방향에서 힘을 주어 잡아당겨 고정시켜 모듈을 형성한다.

관형여과막이 유연한 여과천과 같은 재질인 경우 역세시 외부에서 압력을 가하게 되면 여과막은 도 7과 같이 찌글어들어 양면이 서로 밀착되어 붙어 버린다. 이와같은 이유로인해 역세가 불가하게 되어 외부에서 압력을 주어 역세를 할수없다.

그러나 내부에 여러가닥의 실을 꼬아서 만든 줄을 넣으면 도 6과 같이 외부에서 압력을 주어도 내부의 줄 때문에 공간이 형성되며 줄도 여러가닥 꼬아 만든 것으로 줄 내부에도 미세공간이 존재하기 때문에 외부에서 물이나 공기를 이용하여 쉽게 역세를 할 수 있는 장점이 있다.

이 여과 장치의 역활을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

공급유체 입구(210)에 부유물질이 포함된 유체를 공급하면 관형여과막(300)을 통해 농축유체 출구(220)로 배출되어 순환 된다.

초기에 여과층이 형성될수 있는 코팅 물질을 포함하여 순환시키는 경우 도 2와 같이 코팅되어 유체 속의 이물질이 이 코팅층(500)과 여과막층(300)에 의해 여과된다. 여과된 처리유체는 여과유체 출구(110)로 배출된다.

이때 관형여과막(300)내부에 위치한 줄은 관형여과막의 유체 통과 면적을 적게 하여 유체가 적게 흘러도 처리가 될 수 있도록 역할을 하며 이의 역할로 에너지를 절약운전할수 있게된다.

관형여과막내에 위치한 줄은 천연섬유실이나 인조섬유실, 프라스틱실 ,금속실 등으로 굵은 한가닥만을 사용할수있고 가는 여러가닥을 꼬아서 사용할 수 있다.

상기의 본발명에 의하면 종래의 기술에 비해 다음과 같은 장점이 있다.

첫째 본발명의 여과장치는 종래의 관형여과막 장치에 비해 교차흐름 방식 여과에서의 소모 에너지가 적다.

둘째 종래의 유연한 관형여과막 장치는 역세시 막외부에서 유체에 압력을 가해 역세를 할수 없었으나 본 발명에 의한 여과장치는 막 외부에서 압력을 가해 역세를 할수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명에 의한 처리장치는 각종 생활용수뿐만 아니라 공업용수 및 폐수속에 함유된 부유물과 같은 이물질을 효과적으로 여과하는데 사용될 수 있다.

Claims (2)

1. 유입된 유체를 여과시켜 배출하는 복수개의 관형여과막이 구비되어 교차흐름여과 방식으로 여과하는 관형여과막을 이용한 교차흐름여과장치에 있어서,

   상기 각 관형여과막 중앙부분의 유체흐름을 막으며, 역세시 각각의 관형 여과막내면이 서로 맞붙는 것을 방지하도록 상기 관형여과막의 중앙에 여과막내면과 소정간격을 두고 설치되는 관형여과막 중앙지지수단과;

   상기 관형여과막 중앙지지수단이 상기 관형여과막내의 중앙에 고정설치되도록 상기 관형여과막의 양측단에 설치된 관형여과막 고정수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 소모에너지를 줄이는 관형여과막을 이용한 교차흐름여과장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 관형여과막 중앙지지수단은,

   가는 실을 여러가닥 꼬아 만든 줄로 하며;

   상기 관형여과막 고정수단은,

   상기 관형여과막의 양측단에 각각 설치된 고정고리인 것을 특징으로 하는 소모에너지를 줄이는 관형여과막을 이용한 교차흐름여과장치.