KR20010098339A

KR20010098339A - 생물학적 유기질 유동 매체의 여과 및 분리를 위한 장치

Info

Publication number: KR20010098339A
Application number: KR1020000036932A
Authority: KR
Inventors: 빌헬름 하이네; 랄프 귄터
Original assignee: 로헴 로-바써베한들룽 게엠베하
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2001-11-08
Also published as: DE50011507D1; US6524478B1; KR100486898B1; EP1147803A1; CA2313304A1; JP2002136844A; EP1147803B1; CA2313304C; DE10026202A1; ES2250046T3; JP4900749B2; ATE308374T1

Abstract

역삼투, 마이크로 여과, 울트라 여과 및 나노 여과에 의해 특히 생물학적 유기질 유동 매체(11)를 여과하고 분리하기 위한 장치(10)에 있어서, 유동 매체(11)가 흐르는 다수의 서로 이격된 평면 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 필터 엘리먼트는 필터 엘리먼트(12)로 이루어진 다수의 별도 스택(13)이 연속적으로 및/또는 나란히 배치되며, 상기 유동 매체가 연속적으로 및/또는 나란히 상기 스택(13)주위로 흐르고, 상기 필터 엘리먼트(12)에 의해 모인 투과물이 상기 필터 엘리먼트(12)로 이루어진 상기 스택(13)을 횡단하는 배출핀(15)으로 유급되고, 투과물 배출구(16)를 통해 유출된다. 상기 투과물(14)은 주변 압력 또는 대기압의 레벨로 존재하는 상기 유동 매체(11)에 비한 투과물 배출구(16)에서의 저압 형성에 의해 생성될 수 있다.

Description

생물학적 유기질 유동 매체의 여과 및 분리를 위한 장치 {APPARATUS FOR FILTERATION AND SEPARATION OF BIOLOGICAL ORGANIC FLOW MEDIA}

본 발명은 역삼투, 마이크로 여과, 울트라 여과 및 나노 여과에 의해 특히 생물학적 유기질 유동 매체를 여과하고 분리하기 위한 장치에 관한 것이고, 다수의 서로 이격된 평면의 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 필터 엘리먼트는 필터 엘리먼트(12)로 이루어진 다수의 별도 스택(13)이 연속적으로 및/또는 나란히 배치되며, 상기 유동 매체가 연속적으로 및/또는 나란히 상기 스택(13)주위로 흐르고, 상기 필터 엘리먼트에 의해 모인 투과물이 상기 필터 엘리먼트로 이루어진 상기 스택을 횡단하는 배출핀으로 유급되고, 투과물 배출구를 통해 유출된다.

상기 방식의 장치는 공지되어 있다 (EP-A-0 707 884). 공지된 장치는 하나의 하우징을 포함하고, 상기 하우징 내에 필터 엘리먼트의 스택이 연속적으로 배치되고, 상기 하우징은 분리된 매체용 유입구, 투석 잔류물용 배출구 및 투과물용 배출구를 포함하고, 상기 투과물은 필터 엘리먼트에 의해 적합하게 유출되고, 모여서 추가 용도를 위한 투과물 배출구를 통해 외부로 유출된다. 필터 엘리먼트로 이루어진 스택은 실제로 종방향 채널 방식으로 흐르는 유동 매체에 대한 사각 지역을 포함하지 않고, 유동 매체는 거의 편향 없이 장치의 유입구로부터 배출구까지 흐를 수 있기 때문에, 스택이 배치된 상기 하우징 내부에 유동 매체용 준 개방 채널이 제공되고, 필터 엘리먼트로 이루어진 스택의 배치 방식에 의해 유동 매체의 유동 속도가 유동 매체의 유입구와 투석 잔류물로서 상기 장치로부터 벗어나는 유동 매체의 배출구 사이에서 극도로 빨라질 수 있고, 예컨대 필터 케이크(여과되고 남은 고체 잔재물)형태의 침전물의 형성이 필터 엘리먼트에서 제거된다.

공공 폐수와 영업 폐수는 높은 생물학적 유기 성분, 즉 높은 바이오 매스 농도를 함유하고, 만약 상기 방식의 생물학적 유기 유동 매체로부터 액상 용매, 즉 일반적으로 물이 얻어져야만 한다면, 상기 바이오 매스의 농도는 매우 많은 장치 비용 및/또는 방법에 따른 비용으로 조절될 수 있다. 유동 매체를 최적으로 분해할 수 있기 위해, 수성 용매의 수득은 유동 매체의 농축을 목적으로 사용될 수 있고, 및/또는 예컨대 생물학적 유기 물질을 함유한 유동 매체로부터 공업 용수 및심지어 식수를 얻을 수 있기 위해, 유동 매체로부터 얻어진 수성 매체가 사용될 수 있다.

상기 장치는 상기 유동 매체 자체가 거의 정지하거나 또는 아주 느린 속도로 움직일 경우, 즉 상기 유동 매체의 속도 비율은 예컨대 폐수 정화 컨테이너, 자유 수역, 또한 생물 반응로에서 얼마나 우세한가에 관계될 경우에 효과적이어야 하는 것이 요구된다. 또한 여기로부터 생성된 상기 방식의 장치의 고장 없는 연속적인 작동에 대한 모든 결과에 의해, 유동 매체의 유동 속도가 유동 매체의 유입구와 투석 잔류물로서 서두에 언급된 상기 장치를 벗어나는 유동 매체 사이에서 우세한 것처럼, 유동 매체는 빠른, 경우에 따라 극도로 빠른 유동 매체의 속도에 의존될 수 없다.

상기 장치는 존재하는 전압 공급 회로망과는 무관하게 작동될 수 있기 때문에, 상기 장치의 연속적이고 방해받지 않는 작동을 위한 에너지의 필요량은 극소량이므로, 이러한 이유로 전기 펌프 및 그와 같은 것에 의해 발생된 높은 유동 매체 압력 또는 유동 속도는 상기 장치에서처럼 검출될 수 없다.

본 발명의 목적은 많은 생물학적 유기 및/또는 무기 성분을 가진 액체를 확실히 분리시키며, 상기 분리를 실행하기 위해, 유동 매체의 정지에 이르기까지 가장 느린 유동 속도로 작동될 수 있고, 필터 엘리먼트상에 필터 케이크형 침전물을 가급적 발생시키지 않고, 정비될 필요 없이 효율적이고 연속적으로 매우 낮은 에너지 비용으로 작동될 수 있고, 그럼에도 불구하고 낮은 에너지 소비를 갖는 장치를제공하는 것이다.

도 1 은 필터 엘리먼트로 된 4 개의 스택으로 이루어진 장치를 부분적으로 잘라낸 정단면도이고,

도 2 는 도 1 의 측면도이고,

도 3 은 배출핀이고, 이것에 의해 도 1 에 나타난 필터 엘리먼트 스택 당 장치의 2 개의 실시예가 사용되고

도 4 는 도 3 에 따른 배출핀을 90。 회전시킨 측면도 및 부분적인 단면도이고,

도 5 는 도 4 의 A - B 라인을 따른 배출핀의 단면도이고,

도 6 은 장치의 스택 내에 사용되는 박막 필로형 필터 엘리먼트의 평면도이고,

도 7 은 안정화 엘리먼트의 평면도이고, 도 6 에 따른 박막 필로 내에 있는 상기 엘리먼트는 2 개의 외부로 제한된 박막 엘리먼트에 배치되고,

도 8 은 도 7 에 따른 안정화 엘리먼트의 측면도이고,

도 9 는 스트립형 디스턴스 엘리먼트 및 아웃 라인이 점선으로 나타난 링형 디스턴스 엘리먼트의 평면도이고,

도 10 은 도 9 에 나타난 디스턴스 엘리먼트의 측면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 장치 11 : 유동 매체

12 : 필터 엘리먼트, 박막 필로 13 : 스택

120, 121 : 박막 엘리먼트 122 : 안정화 엘리먼트

123 : 투과물 배출홀

14 : 투과물 15 : 배출핀

150 : 관통구 151 : 배출홀

152 : 배출 덕트 16 : 투과물 배출구

17 : 디스턴스 엘리먼트 (링 형) 170,180 : 홀

18 : 디스턴스 엘리먼트 (스트립 형) 19,20 : 버팀대

21, 22 : 스페이서

본 발명에 따른 목적은 상기 투과물이 주변 압력 또는 대기압의 레벨로 존재하는 유동 매체에 비한 상기 배출구에서의 저압 구성에 의해 생성될 수 있음으로써 달성된다.

본 발명에 따른 해결책의 장점은 기본적으로 장치를 둘러 싼 하우징을 필요로 하지 않는 전체 장치가 예컨대 정화 컨테이너, 자유 수역 또는 생물 반응로내의 유동 매체 내로 간단하게 침지될 필요가 있고, 상기 장치의 투과물 배출구에서 예컨대 0.5 내지 0.9 바아의 진공을 발생시키는 진공 펌프에 의한 적합한 저압만이 이용될 필요가 있다는 것이다. 본 발명에 따른 장치의 가장 큰 장점은 어떠한 하우징도 필요로 하지 않고, 상기 장치가 각각의 임의의 적합한 위치에서 유동 매체 내로 잠길 필요가 있다는 것뿐만 아니라, 유동 매체의 분리는 투과물측 저압에 의해서만 야기되고, 또한 유동 매체와 투과물 사이의 최적 압력 차의 세팅에 의해, 또는 유동 매체와 투과물 사이의 적합한 압력 비율의 세팅에 의해 야기되는 것이다. 또한 상기 장치는 극도로 큰 박막 표면을 가장 작은 공간에 바람직하게 형성하게 하며, 이 경우 하우징측의 프리 세팅을 고려할 필요가 없다. 상기 장치의 박막 표면은 상기 장치를 벗어나는 투과 잔류물의 소정의 농축도를 달성하는데는 충분하지 않고, 이것이 동일하게 상기 장치를 벗어나는 투과물의 소정의 순도에도 해당된다면, 필터 엘리먼트로 이루어진 추가의 스택이 상기 장치에 배치될 경우에 상기 장치는 간단한 방법으로 그의 박막 표면에서 확장될 수 있고, 상기 장치는 이것을 추후에도 간단한 방법으로 가능하게 하도록 구조적으로 형성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 필터 엘리먼트는 박막 분리 기술에서 일반적으로 알려진 박막 필로형으로 형성된다. 물론 필터 엘리먼트가 박막 필로형으로는 필터 엘리먼트를 형성하는 유일한 가능성을 나타내지 못한다는 것에 대해서도 언급되어 있다. 구조적인 조치에 의해 유동 매체로부터 떨어진 박막 엘리먼트의 측면, 즉 투과물측이 유동 매체에 대해 효과적으로 밀봉되는 것이 보장된다면, 하나의 박막층으로만 이루어진 필터 엘리먼트가 사용되는 가능성이 존재함으로써, 상기 유동 매체가 재차 투과물에 섞일 수 없는 것이 보장된다.

박막 필로의 높은 고유 안전성을 위한 적어도 하나의 형태가 안정된 평면의안정화 엘리먼트가 박막 필로를 각각 제한하는 외부 박막 엘리먼트 또는 하나의 필로 엘리먼트를 한쪽 면에서 제한하는 외부 박막 엘리먼트 사이의 박막 필로 내에 바람직하게 배치된다. 기본적으로 하나의 엘리먼트로 이루어진 박막 엘리먼트 형태 또는 박막 필로 형태의 필터 엘리먼트가 상기 장치의 작동시 서로 가압되지 않고 또는 부분적으로 접촉되지 않도록 안정화되는 것이 가능하다. 상기 조치에 있어서 박막 표면이 줄어들어 분리 파워가 감소되는 결과는 제공되지 않는다. 또한 접촉시, 박막 엘리먼트의 선택적인 분리 층의 손상이 수반될 수 있고, 추가로 접촉은 박막 엘리먼트의 접착으로 공급되고, 이것에 의해 재차 침전물의 시작점이 제공될 수 있고, 상기 시작점은 필터 엘리먼트의 완전한 인터로크에 공급될 수 있다. 또한 전적으로 심하게 오염된 유동 매체에서 원료가 관계되며, 기계적으로 불안정한 필터 엘리먼트에서 상기 원료는 전술한 불리한 결과에 따라, 작동하는 동안 필터 엘리먼트가 접촉하게 할 수 있다. 이러한 이유로 필터 엘리먼트의 높은 고유의 안전성을 위한 적어도 하나의 형태가 안정된, 평면의 안정화 엘리먼트가 박막 필로를 각각 제한하는 외부 박막 엘리먼트 사이의 박막 필로 내에 배치되거나, 또는 박막 엘리먼트의 한쪽 면만 사용되는 경우에, 박막 엘리먼트 형태로 형성된 필터 엘리먼트에서의 박막 엘리먼트의 위 또는 아래에 배치된다. 선행 기술에 공지된 것처럼, 상기 장치의 상기 방식의 실시예에는 바람직하게 외부 디스턴스 엘리먼트가 없으며, 상기 디스턴스 엘리먼트가 없는 필터 엘리먼트의 형성은 유동 매체가 방해받지 않고 필터 엘리먼트의 모든 면에 도달될 수 있게 하는 장점을 가지고, 이것은 특히 정지하거나 단지 느리게 움직이는 유동 매체에 있어서 매우 큰 장점이다.

필터 엘리먼트는 바람직하게 폴리머 또는 폴리머 혼합물로 이루어지고, 이러한 경우 소위 폴리머 박막이라 일컫는다. 상기 폴리머 박막은 선행 기술에서 가장 상이한 분리 목적을 위한 가장 상이한 화학 조성물로 공지되고, 분리 목적을 해결하기 위해 적합하게 선택된다.

폴리머 또는 폴리머 혼합물로 이루어진 필터 엘리먼트 외에 세라믹 재료로 이루어진 필터 엘리먼트가 제공되고, 상기 필터 엘리먼트는 특수한 분리 목적을 해결할 수 있고, 상기 분리 목적은 폴리머 박막으로는 어렵게 해결되거나, 때때로 전혀 해결될 수 없고, 특히 유동 매체가 온도를 가지는 경우에, 상기 온도에 의해 폴리머 박막 또는 폴리머 혼합물 박막은 더 이상 안정되지 않는다.

안정화 엘리먼트는 바람직하게 충분하게 온도 및 압력이 안정된 재료로 이루어짐으로써, 안정화 엘리먼트가 내부 또는 외부에 배치된 상기 필터 엘리먼트는 변형되지 않거나 약간 변형된다.

투과물의 배출을 향상시키기 위해, 즉 투과물측 에너지 소비를 방지하기 위해, 안정화 엘리먼트는 다공성 재료로 이루어지는 장점이 있다. 다공성으로 이루어진 재료에 의해 박막의 배출측으로부터의 투과물의 향상된 배출이 가능하기 때문에, 투과물은 경우에 따라 적은 에너지 소비로 상기 장치의 투과물 배출구에 도달할 수 있다. 기본적으로 상기 안정화 엘리먼트는 바람직하게 플리스틱 및/또는 금속 재료 및/또는 세라믹 재료로 이루어지고, 안정화 엘리먼트의 형성을 위해 상기 재료의 조합이 가능하다. 상기 안정화 엘리먼트의 재료는 호환성 기준에 따라 유동 매체 및 소정의 온도 조건에 의해 선택된다.

서두에 상기 장치가 간단함 및 저렴한 구현성의 관점으로 설계되어야 한다고 제시되어있고, 이것은 한편으로는 대량으로 가능한 이용성에 관련된 장점 및 다른 한편으로는 제조 가능성 및 정비 용이성에 관련된 장점을 갖는다. 이러한 관점에서 더 많이 주목할 점은 배출핀이 바람직하게 하기의 방식으로 형성되는데 있다. 즉 상기 배출핀은 둘레로 그리고 그 길이에 걸쳐 분포되어 배치된 상기 배출핀을 축방향으로 횡단하는 배출홀 내로 투과물을 유입시키기 위한 다수의 관통구를 포함한다. 상기 실시예는 예컨대 플라스틱 또는 유리 섬유가 강화된 플라스틱 또는 금속 파이프형 재료로 이루어진 배출핀의 형성을 위한 시중에서 사용될 수 있는 규격에 맞는 파이프 반제품이 사용될 수 있게 한다. 이러한 방법으로 간단한 배출 덕트가 축방향으로 배출핀에서 형성되고, 상기 덕트가 파이프 덕트 공간에 대해 정해진 간격 내에 관통됨으로써, 한편으로는 배출핀의 기계적 안정성이 유지되고, 그럼에도 불구하고 다른 한편으로는 상기 배출핀 주위에 제공된 동일하게 분할된 투과물 배출이 가능하게 된다.

축방향으로 형성된 또는 축방향으로 향한 그루우브 및 관통구는 예컨대 작은 디스트 직경을 가진 디스크 밀링 커터에 의해 비교적 간단한 방법으로 형성될 수 있다.

바람직하게 스택의 필터 엘리먼트는 아래로 나란히 하기의 방식으로 앞뒤로 이격되어 배치된다. 즉 상기 필터 엘리먼트는 상기 장치가 작동되는 동안 접촉되지 않고, 이미 상기 접촉의 단점에 대해서는 위에서 언급되었다.

바람직하게 상기 필터 엘리먼트의 간격은 아래로 나란히 링형 디스턴스 엘리먼트가 제공되도록 형성될 수 있다. 필터 엘리먼트 또는 필터 엘리먼트 스택이 단지 하나의 배출핀에 의해 횡단되는 경우에, 바람직하게 상기 방식의 실시예가 선택되지만, 또한 예컨대 2 개의 배출핀이 필터 엘리먼트로 이루어진 스택을 횡단하는 경우에, 기본적으로 링형 디스턴스 엘리먼트가 제공될 수 있다. 그럼에도 불구하고 마지막의 경우에, 바람직하게 필터 엘리먼트의 간격이 아래로 나란히 하기의 방식으로 제공된다. 즉 이를 위해 스트립형 디스턴스 엘리먼트가 사용되고, 상기 엘리먼트는 이러한 경우 서로 이격된 2 개의 배출핀에 대한 홀 간격에서 각각 하나의 홀을 가지고. 상기 홀로 하나의 배출핀이 관통한다.

또한 링형 및/또는 스트립형 디스턴스 엘리먼트는 이격 효과 외에도 투과물 배출 공간에 대한 밀봉 효과를 갖도록 형성됨으로써, 필터 엘리먼트로 이루어진 스택의 형성을 위한 다양한 부품이 가라앉을 수 있다.

필터 엘리먼트로 이루어진 스택은 양측면에서 스택을 제한하고 이격시키는 버팀대에 의해 스스로 결합될 수 있고, 바람직하게 버팀대 사이에 버팀대를 서로 미리 정해진 간격으로 결합시키는 스페이서가 제공될 수 있고, 디스턴스 엘리먼트 및 경우에 따라서 별도의 밀봉을 포함하는 각각의 스택을 충분히 압력 밀봉식으로 형성하기 위해, 필터 엘리먼트로 이루어진 각각의 스택상에 필요한 축방향 압력이 스페이서에 의해 가해진다.

그럼에도 불구하고 홀더의 상기 구성 및 필터 엘리먼트 또는 필터 엘리먼트로 이루어진 스택의 압력 밀봉 방식 결합의 구성은 아주 간단하지만 그럼에도 불구하고 수용 및 고정하는데 아주 효과적인 방법이고, 상기 방법은 원래 위치에서 실제 사용 조건하에서 사용할 경우, 폐수 정화 컨테이너 및 유동 수역에서 이미 입증되었다.

본 발명은 실시예에 따른 하기의 개략도와 관련하여 더 자세히 설명된다.

먼저 도 1 은 장치(10)의 전면도이고, 도 2 는 도 1 에 나타난 장치(10)의 정면 전면도를 나타낸다.

상기 장치(10)는 유동 매체(11)의 여과 및 분리를 위해 제공되고, 특히 상기 유동 매체(11)는 예컨대 45 g/l 의 바이오 매스 농도를 포함한다. 상기 장치(10)는 도 1 의 실시예에서 필터 엘리먼트(12)로 이루어진 4 개의 스택(13)을 포함하고, 도 6 - 도 8 에서 상기 필터 엘리먼트는 여기서 예컨대 박막 필로의 형태로 형성된다. 스택(13)당 필터 엘리먼트(12)의 수는 상기 장치(10)에서 구현되는 박막 표면에 의해 결정된다.

필터 엘리먼트(14)로 이루어진 각각의 스택(13)은 이 도면에 나타난 상기 장치(10)의 실시예에서 각각 2 개의 배출핀(15)에 의해 횡단되고, 상기 배출핀은 특히 도 3, 4 및 5 에서 도 1 에 비해 확대된 치수로 표현된다. 상기 실시예는 2 개의 배출핀(15) 대신에 단지 하나의 배출핀(15)에 의해 횡단하는 필터 엘리먼트(12) 또는 스택(13)에 의해 가능한 것이 제시된다. 예컨대 낮은 작동 압력에 의한- 여기에 관해서는 다음에 살펴보겠다 - 투과물(14)의 가능한 방해 받지 않는 배출이 필터 엘리먼트에 의해 이루어지는 경우에, 기본적으로 스택(13) 또는 필터 엘리먼트(12)당 2 개 이상의 배출핀(15)이 제공될 수 있다.

예컨대 상이한 디스턴스 엘리먼트(17)가 하나의 스택(13)에서 선택되고, 개별 스택들(13)이 상이한 필터 엘리먼트(12)수를 가질 경우에, 하나의 스택(13)을 형성하는 필터 엘리먼트(12)의 수는 기본적으로 상기 장치(10)의 스택마다 변할 수 있다. 유동 매체(11)가 예컨대 도 1 에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 상기 장치(10)를 횡단함으로써, 스택(13)마다 아래로 나란한 필터 엘리먼트의 간격이 왼쪽에서 오른쪽으로 증가하는 경우에 -여기서는 예컨대 도 1 의 실시예에서-, 마지막에 언급된 실시예는 중요할 수 있다.

디스턴스 엘리먼트(17)에 의해 형성되는 - 여기에 관해서는 다음에 살펴보겠다 - 상기 필터 엘리먼트(12)의 상이한 간격은 예컨대 1 nm 내지 10 nm 범위에서 변할 수 있고, 상이한 바이오 매스 농도 또는 기타의 오염 농도가 유동 매체(11)에서 고려되고, 또는 도 1 의 실시예를 유지하기 위해 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 유동 매체(11) 농도의 증가가 고려된다.

상기 유동 매체(11)는 상기 스택(13)에 집중된 필터 엘리먼트(12)주위로 흐른다. 만약 상기 필터 엘리먼트(12)가 박막 필로 형태로 형성된다면, 박막 필로가 유동 매체(11)에 의해 분리 작용하는 2 개의 박막 엘리먼트측에 접촉될 수 있기 때문에, 박막 필로의 분리 작용은 단지 하나의 박막 엘리먼트(120)를 가진 필터 엘리먼트(12)에 대해 배가된다. 도 1 및 도 2 에 나타나듯이, 상기 스택(13)이 서로 나란히 배치될 수 있음으로써, 상기 유동 매체(11)는 상기 필터 엘리먼트(12)를 평면으로 스쳐지나가거나 또는 넘쳐흐를 수 있다. 또한 연속하여 및/또는 서로 나란히 배치된 스택(13)이 제공되는 것이 가능하다. 상기 장치(10)는 필터 엘리먼트(12)를 가진 스택(13)의 열 모양 및/또는 행 모양 배치를 가능하게 한다. 상기 장치(10)는 모듈 방식 구조에 의해, 유동 매체의 방식 또는 유동 매체 내의 오염 농도에 직접적으로 매칭될 수 있다.

필터 엘리먼트(12)로 이루어진 상기 스택(13)은 T 또는 L 형으로 형성될 수 있는 버팀대(19, 20)의 양측에서 제한된다. 양 버팀대(19, 20)의 내부 간격은 양측으로 나사형 부착물을 가질 수 있는 스페이서(21, 22)를 통해 서로 결합될 수 있다. 상기 스페이서(21, 22)의 길이는 스택(13)당 필터 엘리먼트(12)의 수 및 필터 엘리먼트 사이에 제공된 디스턴스 엘리먼트(17)의 수 및 필터 엘리먼트(12)의 두께에 의해 결정된다.

도 3 - 5 에 상이한 전면도로 나타난 배출핀(15)은 도 1 과 비교하여 보면, 그 내부에서 상기 필터 엘리먼트(12)로부터 나온 투과물(14)이 모여서 외부로 배출되고, 상기 배출핀은 도 6 - 8 에 나타난 것처럼 박막 필로형으로 형성된 상기 필터 엘리먼트에 매칭된다. 하나의 배출핀(15)은 파이프형 반제품으로 나타난 하나의 파이프로 이루어진다. 도 5 와 비교하여, 본 경우에 배출 덕트(152)가 주위를 통해 분할된 4 개의 지점에 배치되고, 상기 배출 덕트는 상기 배출핀(15)의 벽을 관통하지 않는다. 길이 및 주위를 통해 단지 정해진 수로 분할되어 관통구(150)는 상기 배출핀(15)에 배치되고, 상기 배출핀(15)을 축방향으로 횡단하는 상기 관통구를 통해 투과물(14)이 상기 배출핀(15)의 배출홀(151)에 도달할 수 있다. 배출핀(15)당 관통구(150)의 수 및 배출 덕트(152)의 수는 배출핀(15)의 길이, 직경 및 투과물(14)에 의해 좌우되어 적합하게 선택될 수 있다.

박막 필로 형태로 형성된 필터 엘리먼트(12)의 구성이 전문계에 공지됨으로써, EP-G-O 129 663 에 제시될 수 있고, 여기에 박막 필로로 형성된 필터 엘리먼트(12)의 전형적인 구성이 기술된다. 도 7 및 도 8 과 비교하여, 상기 장치(10)에서 사용된 박막 필로에 있어서의 특수성은 상기 박막 필로를 각각 제한하는 외부 박막 엘리먼트(120, 121) 사이에 각각 평면의, 형태가 안정된 적어도 하나의 안정화 엘리먼트(122)가 제공된다는 데 있다. 형태가 안정된 안정화 엘리먼트(122)에 의해 박막 필로의 높은 고유 안정성이 생성될 수 있음으로써, 상기 장치(10)가 작동하는 동안 상기 박막 필로는 접촉되지 않는 것이 보장된다. 상기 안정화 엘리먼트(122)는 플라스틱 및/또는 세라믹 재료로 이루어질 수 있고, 균질 또는 다공성으로 형성될 수 있고, 마지막 경우에 투과물(14)이 방해받지 않고 배출되는 것이 가능하다.

도 9 및 도 10 에서 상기 필터 엘리먼트(12)는 링형 및/또는 스트립형으로형성된 디스턴스 엘리먼트(17, 18)에 의해 형성된다. 상기 디스턴스 엘리먼트(17, 18)는 홀(170, 180)을 포함하고, 홀(180)은 여기서 투과물 배출홀(123)을 형성하는, 박막 필로로 형성된 필터 엘리먼트(12)의 홀의 간격과 상응하는 방식으로 서로 이격된다. 예컨대 탄성 중합체 재료로 이루어진 상기 디스턴스 엘리먼트(17, 18)는 동시에 밀봉 기능을 가질 수 있음으로써, 여기서 박막 필로로 형성된 필터 엘리먼트(12)에 의해 발생된 투과물(14)은 박막 엘리먼트(120, 121)내에서 투과물 배출 홀(123)로 흘러갈 수 있고, 거기서부터 투과물 배출 홀(123) 또는 디스턴스 엘리먼트(17, 18)를 횡단하는 배출핀(15)의 배출 덕트(152)로 흘러갈 수 있다. 상기 투과물(14)은 배출핀(15)내에 있는 관통구(150)에 의해, 배출 덕트(152)로부터 배출핀 홀(151)에 도착하여 외부로 유출된다.

예컨대 정화 컨테이너, 자유 수역 또는 생물 반응로로 침지될 수 있는 상기 장치(10)가 작동하는 동안, 유동 매체(11)로 공급되거나 또는 침지된 후에, 상기 유동 매체는 모든 필터 엘리먼트를 순환한다. 상기 배출핀(15)의 투과물 배출구(16)에 적합한 파이프 연결물이 설치됨으로써, 예컨대 유동 매체(11)가 존재하는 주변 압력 또는 대기압에 대한, 거기에 연결된 진공 펌프를 통해 예컨대 0.5 - 0.9 바아 사이 범위의 저압을 발생시킨다. 유도 매체(11)의 분리가 상기 필터 엘리먼트(12)내에서 상기 저압에 의해 야기됨으로써, 투과물(14)이 발생되고, 상기 투과물은 상기 필터 엘리먼트(12)를 통해, 또는 박막 필로로 형성된 필터 엘리먼트(12)의 내부에서 배출핀(15)의 배출 덕트(152)로 이송되며, 거기서부터 관통구(150)를 통해 배출홀(151)로 흐르고, 거기서부터 외부로 유출된다. 상기장치(10)의 적절한 작동에 있어서 단지 필터 엘리먼트(12) 또는 박막 필로의 투과측상에 낮은 저압을 발생시키는 진공 펌프가 제공되는 것이 필요하다. 상기 장치(10)에 의한 테스트는 어떠한 상황에서도 상기 장치(10)가 작동되는 동안, 유동 매체 내에 함유된 오염 물질로 이루어진 층들이 필터 엘리먼트 상에 형성될 수 있다는 것을 나타낸다. 주변 압력 또는 대기압의 레벨에 존재하는 유동 매체(11)에 비한 배출구측 낮은 저압의 형성에 의한 본 발명에 따라 사용된 유동 매체(11)의 분리는 필터 엘리먼트 상에 형성된 층들이 높은 압력 또는 유동 매체의 빠른 유동 속도(높은 피드 압력, 높은 피드 속도)에 의해 작동되는 장치에서 구동되는 필터 엘리먼트상의 층들과는 다른 기계적 안정성을 나타낸다는 것을 보여준다. 본 발명에 따른 장치(10)의 장점은 추가의 영역에서

추가의 영역에서 본 발명에 따른 장치(10)의 장점은 즉 경우에 따라 필터 엘리먼트 상에 형성된 층들이 예컨대 필터 엘리먼트(12)의 배출구측으로부터 예컨대 정화수에 의한 역세척이 일어남으로써, 단지 적은 점착성과 다공성의 층들이 필터 엘리먼트(12)에 의해 용해되고, 유동 매체(11)에 의해 흡수됨으로써 아주 쉽게 분리될 수 있다는 것이다.

유동 매체를 필터 엘리먼트(12)의 표면, 즉 박막 엘리먼트(120, 121)의 표면을 통해 느린 속도로 스쳐 지나게 하기 위해, 경우에 따라 유동 매체가 공기에 의해 소용돌이치고, 경우에 따라 순환 펌프가 제공됨으로써 본 발명에 따른 장치(10)의 작동이 개선될 수 있다. 또한 이것에 의해 적은 에너지 소비로 필터 엘리먼트(12)상에 형성된 층에 반작용될 수 있다.

많은 생물학적 유기 및/또는 무기 성분을 가진 액체를 확실히 분리시키며, 상기 분리를 실행하기 위해, 유동 매체의 정지에 이르기까지 가장 느린 유동 속도로 작동될 수 있고, 필터 엘리먼트상에 필터 케이크형 침전물을 가급적 발생시키지 않고, 정비될 필요 없이 효율적이고 연속적으로 매우 낮은 에너지 비용으로 작동될 수 있고, 그럼에도 불구하고 낮은 에너지 소비를 갖는 장치가 제공된다.

Claims

유동 매체(11)가 흐르는 다수의 서로 이격된 평면 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 필터 엘리먼트는 필터 엘리먼트(12)로 이루어진 다수의 별도 스택(13)이 연속적으로 및/또는 나란히 배치되며, 상기 유동 매체가 연속적으로 및/또는 나란히 상기 스택(13)주위로 흐르고, 상기 필터 엘리먼트(12)에 의해 모인 투과물이 상기 필터 엘리먼트(12)로 이루어진 상기 스택(13)을 횡단하는 배출핀(15)으로 유급되고, 투과물 배출구(16)를 통해 유출되도록 구성된, 역삼투, 마이크로 여과, 울트라 여과 및 나노 여과에 의해 특히 생물학적 유기질 유동 매체(11)를 여과하고 분리하기 위한 장치(10)에 있어서,

상기 투과물(14)이 주변 압력 또는 대기압의 레벨로 존재하는 상기 유동 매체(11)에 비한 투과물 배출구(16)에서의 저압 형성에 의해 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서,

투과물측 저압이 상기 투과물 배출구(16)와 연결된 진공 펌프에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항 또는 두 항에 있어서,

투과물측 저압이 0.4 에서 0.9 바아 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

상기 필터 엘리먼트(12)가 박막 필로식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 박막 필로를 각각 제한하는 외부 박막 엘리먼트(120, 121)사이에 있는 박막 필로 내에, 박막 필로의 높은 고유 안정성을 위한 적어도 하나의 형태가 안정된 평면의 안정화 엘리먼트(122)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

상기 필터 엘리먼트(12)가 폴리머 또는 폴리머 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

상기 필터 엘리먼트(12)가 세라믹 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

상기 안정화 엘리먼트(122)가 다공성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

상기 안정화 엘리먼트(122)가 플라스틱 및/또는 금속 재료 및/또는 세라믹 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

상기 배출핀(15)은 둘레로 그리고 그 길이에 걸쳐 분포되어 배치된, 상기 배출핀(15)을 축방향으로 횡단하는 배출홀(151)내로 투과물(14)을 유입시키기 위한 다수의 관통구(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

작동하는 동안 상기 필터 엘리먼트(12)가 접촉하지 않게 상기 스택(13)의 상기 필터 엘리먼트(12)가 아래로 나란히 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 필터 엘리먼트(12)의 이격을 위해 아래로 나란히 링형 디스턴스 엘리먼트(17)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 필터 엘리먼트(12)의 이격을 위해 아래로 나란히 스트립형 디스턴스 엘리먼트(17)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 12 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항 또는 두 항에 있어서,

상기 디스턴스 엘리먼트(17, 18)가 투과물 배출 공간에 대한 밀봉 작용을 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서,

상기 필터 엘리먼트(12)로 이루어진 상기 스택(13)은 양 측면에서 스택을 제한하고 이격시키는 버팀대(19, 20)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 버팀대(19, 20)가 스페이서(21, 22)를 통해 서로 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.