KR20060049347A

KR20060049347A - 여과 장치

Info

Publication number: KR20060049347A
Application number: KR1020050100819A
Authority: KR
Inventors: 도루 모리타; 기요시 이다
Original assignee: 스미토모덴코파인폴리머 가부시키가이샤
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-05-18
Also published as: JP2006116495A

Abstract

중공사의 여과 성능에 영향을 미치는 일없이, 중공사의 표면에 부착, 퇴적되는 현탁 성분을 박리제거하고, 여과 성능을 존속시켜, 양호한 여과 성능을 장기간에 걸쳐서 유지한다. 현탁 성분을 포함하는 피처리액을 침지형 흡인 여과용 또는 외압 여과용의 중공사에 투과시켜서 고액분리를 실행하는 여과 장치에 있어서, 다수개의 중공사를 소요의 공극을 두어 배치하고, 이들 중공사의 양 단말을 수지로 고착한 고정 부재를 구비한 카트리지를 설치하고, 상기 카트리지의 일단측의 상기 고정 부재에 고정되는 상기 중공사 단말은 봉하여 막는 동시에, 해당 고정 부재에는 상기 중공사 고착부에 끼워진 부분에 관통공을 설치하고, 기체 도입 관에 연결되는 기체 도입 캡을 상기 고정 부재의 중공사 돌출측과 반대면에 밀폐 상태로 부착하고, 상기 기체 도입 캡으로부터 상기 각 관통공을 통하여 중공사 사이의 공극에 가압 기체를 분사시키는 한편, 상기 카트리지의 타단측의 상기 고정 부재에, 집수관과 접속되는 집수 헤더를 액밀 상태로 부착하고, 상기 중공사 단말은 개구시켜서 상기 집수 헤더에 대면시킨다.

Description

여과 장치{FILTER DEVICE}

본 발명은 현탁 성분을 포함하는 피처리액을 중공사(中空絲)에 투과시켜서 고액 분리를 실행하는 여과 장치에 관한 것이며, 특히 중공사면에 부착되는 현탁 성분을 제거하는 청정 수단을 구비한 여과 장치에 관한 것이다.

다수개의 중공사를 원형상으로 집속하여 배치하고, 그 한쪽 단부 또는 양 단부를 개구 상태에서 고정 부재로 고정하여 집수부로 한 막 모듈이 침지형 흡인 여과 장치 또는 외압식 여과 장치에 장착되어서 사용되고 있다. 종래, 막 모듈은 호수, 늪, 하천수의 정화라는 소위 정수 처리의 분야에 있어서 널리 사용되어 왔다. 또한, 최근 이 정수 분야에 한하지 않고, 하수의 2차 처리, 3차 처리나, 배수, 산업 폐수, 공업 용수 등의 여과라는 고오탁성 하수 처리 용도로의 검토도 많이 이루어지고 있다.

정수 및 고오탁성 하수 처리의 어느 경우도, 막 모듈을 채용한 여과 장치에 의해 여과 처리를 계속하면, 막 표면 또는 막 사이에 피처리액중에 포함된 현탁 성분이 퇴적되고, 이것이 막 폐색의 원인이 된다. 즉, 퇴적물을 거쳐서 중공사 사이에 고착 일체화하여 막 모듈내의 중공사의 유효막 면적이 감소하고, 투과 유량의 저하를 초래한다.

이 때문에, 정기적으로 막면의 퇴적물을 제거하는 세정 조작이 행하여진다. 세정은 침지조내에 피처리액을 채운 상태에서 막 모듈의 하부로부터 공기를 도입하고, 공급되는 기포에 의해 중공사에 진동을 부여하는 에어 버블링(air bubbling)에 의해 막면의 퇴적물을 박리하는 방법이 취해진다.

예컨대, 일본 특허 제 3014248 호 공보에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 시트 형상의 평형 중공사 모듈(101)의 하방에 설치한 산기(aeration) 판(102)의 산기공(102a)으로부터 공급되는 기포에 의해 중공사(103)에 대하여 에어 버블링을 연속적 또는 단속적으로 실행하면서 액체를 여과하는 방법에 있어서, 시트면이 수직방향으로, 중공사가 수평방향으로 되도록 막 모듈(101)을 배치하고, 중공사(103)를 에어 버블링에 의해 진동시키는 여과 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제 1996-215548 호 공보에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 중공사(105)의 한쪽 단부(106) 또는 양 단부(106, 107)를 개구 상태로 유지하면서 고정 부재에 의해 고정하여 집수 기능을 갖게 하는 동시에, 한쪽 단부(하단부)(106)에 산기공(106a)을 설치하여 산기 기능을 갖게 하고, 중공사(105)를 에어 버블링 세정법에 의해 막면을 세정하는 막 모듈이 개시되어 있다.

또한, 일본 특허 공고 제 1995-61420 호 공보에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 다수의 중공사 여과막(110)을 외통(外筒)(111)내에 배열하고, 중공사 다발중에 다공질 파이프(112)를 혼입시킴으로써, 다공질 파이프(112)의 하방으로부터 공기를 도입하고, 기포를 다공질 파이프(112)를 따라 상승시키면서 중공사를 진동시켜, 에어 버블링을 실행하는 여과기가 개시되어 있다.

또한, 일본 특허 공표 2002-542013 호 공보에서는, 도 13a 및 도 13b에 도시하는 바와 같이, 카트리지(101)의 하단에 공기 체류용의 스커트부(120)를 설치하고, 해당 스커트부(120)로부터 중공사 사이로 청정용 공기를 도입하는 구조로 하고 있다.

그러나, 상기 특허 제 3014248 호 공보(도 10)에 기재된 여과 방법에서는, 산기판(102)의 산기공(102a)으로부터 모듈 전역에 걸쳐 산기를 실행하는 것이기 때문에, 산기를 충분히 실행하기 위해서는, 인접한 시트 형상의 평형 중공사 모듈(101)을 어느 정도 이간시켜서 배치할 필요가 있고, 막을 고밀도로 설치하는 것은 어렵다. 따라서, 막 설치부의 용적이 커진다. 또한, 막 모듈(101)의 하방으로부터 전체적으로 산기를 실행하는 것만으로는 중공사(103)의 표면만이 산기 되어, 막 사이, 특히 막의 폐색이 진행되는 경향이 있는 집수부 부근에의 산기가 불충분하게 되는 문제가 있다.

마찬가지로, 상기 일본 특허 공개 제 1996-215548 호 공보(도 11)에 기재된 막 모듈에서는, 막 모듈의 한쪽 단부(하부 집수관)(106)에 산기 구조를 갖도록 하고, 산기공(106a)으로부터 산기시키기 때문에, 중공사(105)의 외면측에만 산기되고, 내면측에는 산기가 미치지 않아, 세정 효율면에서 충분하다고는 말할 수 없다. 또한, 다수의 중공사를 원형상으로 집속 배열한 막 모듈에는 적용할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 상기 일본 특허 공고 제 1995-61420 호 공보(도 12)에 기재된 여과기에서는, 다수의 중공사 여과막(110)을 원형상으로 배열한 중공사 다발중에 복수 라인의 다공질 파이프(112)를 혼입시킨 것뿐이므로, 막 사이로의 산기가 불충분하다는 문제가 있다.

또한, 상기 일본 특허 공표 제 2002-542013 호 공보(도 13)에 도시하는 구조에서는, 일단 스커트부내에 공기가 체류한 시점에서 공기압이 개방되기 때문에, 중공사의 진동 효과가 적다.

또한, 종래에 사용되고 있는 중공사는 PSF, PVDF, PE 등의 수지로 성형되어 있고, 중공사의 막 두께는 0.5∼1mm 정도로서, 강도, 특히 항장력(抗張力)의 관점에서, 산기관으로부터의 분사하는 기체 압력이 크면 중공사에 파단이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 약 1m 정도의 긴 중공사 단말측으로부터 기포를 발생시켜서 중공사에 미진동을 부하(負荷)시키도록 멈추어 있고, 그 결과 기포에 의한 버블링만으로는, 특히 중공사의 표면에 강고히 부착된 현탁 성분을 박리제거하는 기능이 약하다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제를 감안하여 실시된 것으로서, 막 여과의 계속에 의해 막 표면 또는 막 사이에 퇴적된 현탁 성분을, 중공사에 확실히 진동을 부여하고, 효율적으로 박리제거하여 청정화할 수 있는 여과 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 현탁 성분을 포함하는 피처리액을 침지형 흡인 여과용 또는 외압 여과용의 중공사에 투과시켜서 고액 분리를 실행하는 여과 장치에 있어서, 다수개의 중공사를 소요의 공극을 두어 배치하고, 이들 중공사의 양 단말을 수지로 고착한 고정 부재를 구비한 카트리지를 설치하고, 상기 카트리지의 일단측의 상기 고정 부재에 고정되는 상기 중공사 단말은 봉하여 막는 동시에, 해당 고정 부재에는 상기 중공사 고착부에 끼워진 부분에 관통공을 설치하고, 기체 도입관에 연결되는 기체 도입 캡을 상기 고정 부재의 중공사 돌출측과 반대면에 밀폐 상태로 부착하고, 상기 기체 도입 캡으로부터 상기 각 관통공을 통과시켜서 중공사 사이의 공극에 가압 기체를 분사시키는 한편, 상기 카트리지의 타단측의 상기 고정 부재에, 집수관과 접속되는 집수 헤더를 액밀 상태로 부착하고, 상기 중공사 단말은 개구시켜서 상기 집수 헤더에 대면시키는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 다수개의 중공사를 고착하는 수지제의 고정 부재[소위 포팅(potting)부] 자체에 청정용 기체(공기 등)를 분사시키는 관통공을 설치하고, 말하자면 노즐부로서 이용하여, 구조를 간단하게 하고 있다. 또한, 기체를 가압 분사시키는 관통공을 인접한 중공사 사이에 형성하고 있기 때문에, 확실히 중공사의 표면에 진동을 부하할 수 있고, 중공사의 막면에 부착되는 현탁 성분을 제거할 수 있다.

또한, 상기 고정 부재에 대하여 기체 도입 캡은 기밀 상태로 부착하고 있기 때문에, 도입하는 가압 기체의 압력을 감쇠시키는 일없이 상기 관통공으로부터 분사시킬 수 있다.

상기 카트리지는 상기 중공사의 양 단말을 고정하는 상기 상하의 고정 부재 사이를 강성을 갖는 막대 형상 또는 파이프 형상의 연결 지지재로 연결하고 있다.

바람직하게는, 상기 연결 지지재를 파이프로 형성하고, 해당 파이프는 축선방향의 전장에 걸쳐서 간격을 두고 기체 분사 구멍을 갖는 다공 파이프로 하고, 해당 다공 파이프의 일단을 개구 상태에서 상기 기체 도입 캡 장착측의 고정 부재에 고정하고, 해당 기체 도입 캡에 대면시킨 개구로부터 가압 기체를 도입시켜, 상기 기체 분사 구멍으로부터 상기 중공사를 향하여 가압 기체를 분출시키는 구성으로 하고 있다.

상기 연결 지지재로서는 SUS 등의 금속 재료 또는 폴리염화비닐, 경질 플라스틱 재료 및 상기 금속재료에 플라스틱제의 튜브를 피복한 것 등을 사용할 수 있다.

이와 같이, 양단의 고정 부재를 강성을 갖는 연결 지지재로 연결하고, 고정 부재간의 치수를 규정해 두면, 그 사이에 부착할 수 있는 다수의 중공사를, 가압 기체의 분사에 의한 진동이 부하되어도, 휘어짐 없이 직선 상태로 유지할 수 있다. 그것을 위해서는 각 중공사에 항장력이 요구되지만, 후술하는 바와 같이, PTFE 등 이 높은 항장력을 갖는 소재로 이루어지는 중공사를 형성함으로써, 가압 공기를 직접 중공사 사이의 간극에 분사 가능하게 하고 있다.

상기 연결 지지재는 집속된 중공사의 외주 위치에 간격을 두어 배치해도 좋고, 중공사가 집속되어 있는 내부 위치에 혼재시켜 배치해도 좋다.

또한, 연결 지지재를 다공 파이프로서 두면, 중공사를 축선방향 전역에 걸쳐서 진동을 부하할 수 있고, 현탁 성분을 확실히 박리제거할 수 있다.

상기 카트리지는 상기 중공사의 중심거리(피치)가 2∼20mm로서 평행 배치하는 동시에 인접한 중공사와의 사이에 0.5∼10mm의 공극을 두고, 해당 카트리지의 전체 형상을 단면 원형 또는 사각형상으로 하고 있다.

이렇게 배열하는 중공사의 양단은 상기 상하 고정 부재에 각각 X-Y방향으로 간격을 두어 고정하고, 이들 중공사 사이에 상기 기체 분출용 개구를 설치하고 있다.

또는, 수평 단면 사각형상으로 층상으로 집속한 중공사 집속체를 설치하고, 이것을 중공사 집속체를 소요의 공간을 두어 평행 배치하고, 해당 평행 배치된 상기 중공사 집속체를 2∼20mm의 공극을 두어 배치하고, 이들 인접한 중공사 집속체간의 고정 부재에 상기 기체 분사용의 관통공을 형성하고 있다.

또한, 카트리지의 형상은 상기 형상에 한정되지 않고, 다양한 종류의 형태로 할 수 있다.

상기 고정 부재에 형성하는 청정용의 기체 분사 구멍이 되는 관통공의 크기는 고액 분리하는 처리액의 현탁 성분의 크기에 따라 설정된다.

즉, 관통공으로부터는 가압 기체를 분사하기 때문에, 해당 기체 분사시에는 현탁 성분이 관통공에 유입할 우려는 없지만, 기체의 분사를 정지하고 있을 경우에도, 관통공으로부터 현탁 성분이 유입될 수 없는 치수로 설정하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 하수 처리수가 유입되는 활성 오니조(汚泥槽)내에 침지되는 카트리지에서는 관통공의 지름은 2mm∼6mm의 범위, 보다 바람직하게는 3∼4mm정도가 좋다.

상기 기체 도입 캡에 도입하는 기체로서 공기를 사용하고, 해당 공기 압력은 50∼500kPa의 범위, 바람직하게는 100∼300kPa로 설정하고 있다. 압력 공기는 송풍기를 이용하여 공급하고 있다. 또한, 콤프레서도 좋지만 공기 압력이 지나치게 강하고, 송풍기쪽이 비용적으로 유리하다.

또한, 막의 세정을 목적으로 한 기체 도입량은 송풍기의 운전에 소비되는 전력, 즉 운용비용의 면에서 적은 것이 알맞지만, 본 제품에 의하면, 예컨대 카트리지의 설정 여과 수량 100L/hr에 대하여, 1∼10㎚³/hr, 바람직하게는 2∼4㎚³/hr의 범위가 바람직하지만, 여과 수량의 분리하는 현탁 성분량에 따라서 적당히 설정된다.

상기 카트리지의 중공사는 초미세 다공질인 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)이나 폴리불화비니리덴 등의 불소계 수지, 다공질 알루미나, 다공질 질화 규소 등의 세라믹으로 형성되어 있다. 특히, PTFE로 구성하는 것이 바람직하고, PTFE로 함으로써, 산, 알칼리, 용제에 대하여 안정적이고, 또한 발수성이 뛰어나기 때문에, 현탁 성분이 부착되기 어렵게 할 수 있고, 또한 유연성이 뛰어나기 때문에, 가공이 용이하다.

특히, 항장력을 3kgf 이상으로 하여 강한 항장력을 부여해 두는 것에 의해, 청정용 파이프로부터 가압 기체를 분출해도, 중공사에 휘어짐이나 손상을 발생시키지 않는다.

또한, 중공사의 소재는 상기에 한정되지 않고, 폴리술폰계 수지, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로스 유도체, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트 등의 각종의 재료로 된 것을 사용할 수 있다. 또한, 이들 수지의 공중합체나 일부에 치환기를 도입한 것이어도 좋고, 또한 이종 이상의 수지를 혼합한 수지여도 좋다.

중공사는 내경 0.5∼12mm, 외경 1.5∼14mm, 초미세공 직경 50㎚∼1000㎚, 막 두께 0.5∼1mm, 기공율 50∼80%, 막간 차압 0.1∼1.0MPa의 내압성을 구비한 것으로 하는 것이 바람직하다.

상술한 중공사를 사용하면 다양한 현탁 성분을 포함하는 피처리액의 여과에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 4는 본 발명을 침지형 흡인 여과 장치에 적용한 제 1 실시 형태를 도시한다.

제 1 실시 형태는 하수 처리수(2)가 들어간 활성 오니조(汚泥槽)로 이루어지는 여과조(3)내에 본 발명의 여과 장치를 침지하고, 막 분리 활성 오니법에 의해 하수를 여과 처리하는 것이다.

상기 여과 장치는 카트리지(1)를 구비하고, 해당 카트리지(1)는 다수개의 중공사(10)를 소요의 공극을 두어 배치하고, 이들 중공사(10)의 양 단말을 수지로 몰드(mold)하고, 소정 위치에 위치 결정 고정하여 성형한 고정 부재(11, 12)를 구비하고 있다.

도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 중공사(10)의 중심간 거리는 2∼20mm로 하여 인접한 중공사(10)의 사이에 0.5∼10mm의 간격을 두고 있으며, 본 실시 형태에서는 5mm의 간격을 두고 있는 상기 상하의 고정 부재(11, 12)는 에폭시 수지, 불포화폴리에스터수지, 폴리우레탄 수지 등의 액상 수지를 경화시켜서 성형하고 있다.

카트리지(1)의 전체 형상은 수평 단면 원형으로 하며, 상하의 고정 부재(11, 12)도 원반형상으로 하고 있다.

상기 중공사(10)는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)으로 이루어진 초미세 다공질재로 형성하고 있다. 해당 중공사로서는 내경이 0.5∼12mm, 외경이 1.5∼14mm, 막 두께가 0.5∼1mm, 길이가 약 1000mm, 초미세공 직경이 50㎚∼1000㎚, 기공율이 50∼80%, 항장력이 3kgf 이상, 막간 차압 0.1∼1.0MPa의 내압성을 구비하는 것을 용도에 따라 이용할 수 있다.

본 실시형태에서는, 중공사(10)는 내경 1mm, 외경 2mm, 길이 1000mm이며, 이들 중공사(10)를 400∼500개 집속하여, 카트리지(1)의 지름을 150mm로 하고 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 상부 고정 부재(11)의 상부에는 집수 헤더(13)를 액밀 상태로 고정하고, 중공사(10)의 상단을 개구 상태인 채로 집수 헤더(13)에 대면시켜서, 중공사(10)의 내부의 여과된 처리필액을 집수 헤더(13)에 모으고 있다. 해당 집수 헤더(13)에는 집수관(14)을 착탈 가능하게 연결하고, 처리필액을 흡인 펌프(15)로 흡인하고 있다.

상기 집수 헤더(13)는 기계적 강도 및 내구성을 갖는 재질로 성형하며, 예컨대, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 아크릴 수지, ABS 수지, 변성 PPE 수지 등을 사용하고 있다.

한편, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하부 고정 부재(12)로 고정하는 중공사(10)의 하단은 봉하여 폐쇄단으로 하고 있다. 해당 하부 고정 부재(12)에는 고정하는 중공사(10) 사이의 위치에 관통공(20)을 설치하고 있다.

각 관통공(20)의 지름은 2∼6mm로 하며, 본 실시형태에서는 4mm로 하고 있다. 상기 고정 부재(12)는 X-Y방향에 중공사(10)를 상향으로 돌출 설치하고 있기 때문에, 이들 중공사(10) 사이의 위치의 고정 부재(12)에 설치하는 관통공(20)도 X-Y방향으로 간격을 두어 형성하고 있다.

상기 하부 고정 부재(12)의 하면 전체에, 고정 부재(12)와의 사이에 청정용의 기체 도입 캡(21)을 패킹(26)을 거쳐서 일체식으로 기밀 고정하고 있다. 해당 기체 도입 캡(21)은 얕고 평탄한 저면을 갖는 원통형상으로 하며, 하부 고정 부재(12)와의 사이에 폭이 가는 유로를 갖는 형상으로 하고 있다. 이렇게 기체 도입 캡(21)을 밀폐 상태로 하고, 그 내부와 상기 관통공(20)을 연통하고, 관통공(20)으로부터 기체 도입 캡(21)에 도입되는 가압 공기가 감압되는 일없이 분사될 수 있는 구성으로 하고 있다.

상기 기체 도입 캡(21)의 저면 중앙에는 공기 도입관(22)을 연결하고, 기체 도입 캡(21)내에 유입되는 가압 공기를 직접적으로 관통공(20)으로부터 중공사(10) 사이의 공극에 가압 분사시키는 구성으로 하고 있다.

상기 공기 도입관(22)은 송풍기(27)에 연결하고, 공기압 50∼500kPa의 범위의 가압 공기를 기체 도입 캡(21)에 도입하고 있다.

또한, 상기 카트리지(1)에서는, 상하의 고정 부재의 외주 부분을 둘레방향으로 간격을 형성하고, 강성을 갖는 다공 파이프(25)로 이루어지는 연결 지지재로 연결하고 있다. 본 실시형태에서는 6개의 다공 파이프(25)로 상하의 고정 부재(11, 12)를 연결하고 있다.

상기 다공 파이프(25)는 폴리염화비닐제로 형성하고, 그 축선방향의 전체 및 전체 주위에 걸쳐서 간격을 두고 주벽에 기체 분사용의 구멍(25a)을 형성하고 있다.

상기 다공 파이프(25)는 상단을 폐쇄단으로 하고, 중공사(10)와 함께 고정 부재(11)에 몰드 고정하고 있다. 한편, 하단은 개구단으로서 중공사(10)와 함께 고정 부재(12)에 몰드하여 고정하고, 하단 개구단을 상기 기체 도입 캡(21)에 개구상태로 대면시키고 있다.

도 1에서는, 여과조(3)내에 1개의 카트리지(1)를 침지하고 있는 상태를 간략화하여 도시하고 있지만, 상기 카트리지(10)는 전후 좌우로 소요의 간격을 두고 여과조(3)내에 침지되어 있다. 이들 카트리지(10)는 집수 헤더(13)를 집수관(14)에 연결함으로써 일체적으로 조립되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 여과 장치(10)의 작용을 설명한다.

침지조(3)내에 도입되어서 채워진 피처리액(2)은 흡인 펌프(15)의 구동에 의해 각 카트리지(1)의 중공사(10)를 투과시켜서 고액 분리가 행하여지고, 집수관(14)으로부터 처리필액으로서 회수된다.

막 여과의 계속에 의해 중공사(10)의 표면 또는 막 사이에 퇴적된 현탁 성분을 박리제거할 경우는, 송풍기(27)를 작동시켜서 공기 도입관(22) 및 기체 공기 캡(21)으로부터 직접 하부 고정 부재(12)에 설치한 관통공(20)으로부터 인접한 중공사(10) 사이의 공극에 직접 가압 공기를 분사한다. 분사된 기포는 인접한 중공사(10)의 표면에 접하면서 상승하고, 중공사(10)에 진동을 부여하여, 현탁 성분을 중공사(10)의 표면으로부터 박리제거한다.

상기 가압 공기의 분출은 상시 실행하는 것이 바람직하지만, 단속적으로 하여도 좋다.

동시에 지지 파이프(25)의 주벽에 형성된 구멍(25a)으로부터도 공기가 분사되기 때문에, 카트리지(1)의 외주방향으로부터 중공사(10)의 축선방향의 전장에 걸쳐 진동을 부여할 수 있다.

이와 같이, 중공사를 고정하는 하부의 고정 부재를 청정용 공기의 분사관으로서 이용하고, 인접한 중공사 사이의 위치에 공기 분출용의 관통공을 설치하고, 해당 관통공에는 가압 공기가 직접적으로 도입될 수 있는 구성으로 하고 있기 때문에, 공기가 감쇠되는 일없이, 중공사 사이의 공극에 분사될 수 있다. 따라서, 종래보다도 강한 진동을 중공사에 부하할 수 있다.

또한, 상하 고정 부재를 소정 거리로 유지하는 지지 파이프에도 가압 공기를 도입하고, 그 주벽의 구멍으로부터도 가압 공기를 분사시키고 있기 때문에, 중공사의 축선방향의 전역에 걸쳐 진동을 부여하고, 중공사에 부착되는 현탁 성분을 박리제거할 수 있고, 여과 성능을 높게 유지할 수 있다.

또한, 상기 지지 파이프에 구멍을 형성하지 않은 경우에도, 고정 부재의 관통공으로부터 분사되는 가압 공기만으로 중공사에 진동을 부여하여, 중공사에 부착되는 현탁 성분을 박리제거할 수 있다.

도 5 및 도 6은 제 2 실시 형태의 카트리지(1')을 도시한다.

제 2 실시 형태의 카트리지(1')에서는, 상하의 고정 부재(11, 12)의 연결 지지재로서, 중공사(10)와 대략 동일 직경의 다공 파이프(40)로 이루어지는 연결 지지재를 사용하고 있다. 이들 다공 파이프는 강성을 갖는 폴리염화비닐로 구성되어 있다. 상기 다공 파이프(40)는 도 6에 검은 원으로 나타낸 바와 같이, 4개를 1조로서 카트리지(1')의 중심 위치와, 그 주위를 둘러싸도록 둘레방향으로 간격을 두어 배치하고 있다.

또한, 중공사(10)의 집속부의 외주를, 피처리액을 유입시키는 비교적 큰 유통항(流通項)(45a)을 형성한 원통 파이프(45)내에서 둘러싸고 있다. 해당 원통 파이프(45)는 강성을 갖는 폴리염화비닐제에 의해, 그 상하 양단이 상하의 고정 부재(11, 12)에 연결되어 있다.

상술한 바와 같이, 카트리지(1')의 중공사군의 내부에 배치하는 다공 파이프(40)를 중공사(10)와 대략 동일 직경으로 하면, 다공 파이프(40)를 부착하기 위하여 중공사(10)의 집속 개수를 그리 감소할 필요가 없고, 중공사군 안에 배치하는 다공 파이프(40)로부터 분출하는 가압 공기를 주위의 중공사(10)에 작용시킬 수 있다.

도 7 및 도 8은 제 3 실시 형태의 카트리지(1")을 도시한다.

제 3 실시 형태에서는, 카트리지(1')의 중공사(10)의 집속 형태를 변화시켜, 중공사(10)를 수평 단면이 직사각형상이 되도록 층상으로 집속한 막 집속체(30)를 6층을 설치하고, 전체로서 수평 단면 원형으로 구성하고 있다.

상기 막 집속체(30)를 소요 간격을 두어 상하의 고정 부재(11, 12)에 고정하고 있다. 고정 부재(12)에 설치하는 관통공(20)은 인접한 상기 막 집속체(30) 사이의 위치에 설치하고 있다.

제 2 실시 형태에서는 상하의 고정 부재(11, 12) 사이에는 연결 지지재를 부착하지 않고 있다. 다른 구성은 제 1 실시 형태와 같기 때문에 설명을 생략한다.

제 3 실시 형태에서도, 각 막 집속체(30)의 외주면의 거의 전역에 관통공(20)으로부터 분사하는 가압 공기에 의한 진동을 부하할 수 있고, 각막 집속체(30)를 효율적으로 요동시켜서, 해당 막 집속체(30)를 구성하는 중공사(10)의 막 표면 또는 막 사이에 퇴적된 현탁 성분을 박리제거할 수 있다.

「실시예 및 비교예」

MLSS10000mg/L의 하수 처리수가 들어간 활성 오니조내에, 본 발명의 실시예 및 비교예의 여과 장치를 침지하고, 막분리 활성 오니법에 의한 처리를 하기의 조건에서 실시하였다.

설정 여과 수량 100L/hr

공기체 도입량 3㎚3/hr (기체 분사는 연속하여 상시 실시함)

공기압 200kPa

여과 운전 경과 일수에 따라 처리필액의 흡인 압력을 측정하고, 중공사에의 현탁 성분의 부착 상태를 측정하였다. 흡인 압력이 작은 만큼, 청정 효과가 있다.

실시예 1, 2 및 비교예 1에서도, 내경 1mm, 외경 2mm, 기공율 75%, 기공 직경 0.45㎛, 유효 길이 1000mm이며 막 면적 3m²인 연신 PTFE 중공사 482개를 사용하고, 상기 도 1에 도시하는 바와 같이, 중공사간 피치를 5mm로 하고, 전체로서 수평 단면 원형으로 배치하고, 상단부 및 하단부를 고정용 수지(에폭시 수지)로 고정하여 상하 고정 부재(11, 12)를 구성하여 카트리지(1)를 제작하였다.

「실시예 1」

실시예 1은 상기 제 1 실시 형태에 해당하고, 상하의 고정 부재를 다공 파이프로부터 연결 지지재로 연결하였다. 하부의 고정 부재에는, 인접한 중공사 사이에 내경 4mm의 관통공을 8개 형성하고, 해당 고정 부재의 하면에 기체 도입 캡을 기밀 일체형으로 부착하였다.

외주 위치에 둘레방향으로 간격을 두어 8개의 다공 파이프를 배치하고, 상하의 고정 부재 사이에 부착하였다. 상기 다공 파이프의 구멍 직경을 4mm로 하고, 축선방향에 100mm 피치 간격으로 막 집속측, 즉 내측을 향하여 1개씩 직렬로 배치하였다.

「실시예 2」

실시예 2는 하부의 고정 부재에 설치하는 관통공이 실시예 1과 동일하고, 상하의 고정 부재로 연결했지만, 해당 고정 부재는 구멍을 설치하지 않은 것을 사용하였다. 다른 구성은 실시예 1과 동일하게 하였다.

「비교예 1」

실시예 1과 같이 하부 고정 부재에 관통공을 설치했지만, 하부 고정 부재에 특허문헌 4와 같은 스커트부를 설치하고, 각 스커트부의 바로 아래에 공기 도입관을 연결하였다.

「비교예 2」

실시예 1, 2 및 비교예 1에서는 중공사 사이에 5mm의 간극을 형성하였지만, 비교예 2에서는 중공사 사이에 간극을 설치하지 않고 밀집시켜서 집속하고, 이들 밀착시켜서 집속한 중공사 집속체의 막 표면적을 6m²로 하였다. 고정 부재에는 상기 중공사 집속체의 외주 위치에 맞는 위치에 관통공을 설치하고, 실시예 1과 같은 구성으로서 기체 도입 캡에 도입한 가압 공기를 관통공으로부터 분사시켰다.

측정 결과를 하기의 표 1 및 도 9에 도시한다.

표 1

흡인 압력(△P)(kPa)

여과 경과 일수	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
5일	5	7	7	8
10	5	7	7.5	11
15	5	7	8	18
20	5	7	9	25
25	5	7	12	40
30	5	7	15
35	5	7	18
40	5	7	21
45	5	7	25
50	5	7	30
55	5	7	32
60	5	7	38

상기 표 1 및 도 9의 그래프로부터도 명확한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 실시예 2에서는 60일 경과후에도 흡인 압력은 동일하기 때문에, 중공사의 표면에 현탁 성분이 부착 퇴적되지 않고 있는 것이 확인된다.

이것에 대하여, 비교예 1에서는 20일 경과후에 흡인 압력은 점차로 증가하고, 60일 경과후에는 실시예 1의 7배, 실시예 2의 5배 정도의 흡인 압력이 필요하게 되고, 중공사 표면의 청정 능력은 실시예 1, 2보다 뒤떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 비교예 2에서는, 측정 개시후 5일이 경과한 시점에서 이미 8kPa의 흡인 압력을 필요로 하고, 40일 경과한 시점에서 흡인 압력이 40kPa이고, 카트리지를 교환할 필요가 있다는 것이 확인되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 여과 장치에 의하면, 다수의 중공사를 양단을 고정 부재(포팅부)로 고정하고 있는 카트리지의 한쪽 측의 고정 부재(카트리지를 세로로 배치할 때는 하부 고정 부재)에 기체 도입 캡을 밀폐 상태로 부착하는 동시에, 해당 고정 부재의 중공사 사이의 위치에 관통공을 설치하고, 해당 관통공으로부터 가압 기체를 중공사 사이의 공극에 직접 분사시키는 구성으로 하고 있기 때문에, 중공사에 진동을 확실히 부여할 수 있고, 막 표면 또는 막 사이에 퇴적된 현탁 성분을 효율적으로 박리제거할 수 있다.

또한, 상하의 고정 부재를 연결 지지재로 연결하고, 중공사를 직선형으로 유지하는 동시에, 중공사 자체가 고인장력을 갖고, 한편 해당 연결 지지재를 다공 파이프로 하고, 해당 다공 파이프로부터도 중공사를 향하여 가압 기체를 분사시키면, 보다 확실히 중공사에 진동을 부하하여 현탁 성분이 중공사의 표면에 부착, 퇴적 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 중공사 사이의 공극에 대응한 위치에 관통공을 고정 부재에 설치하는 것만으로 좋기 때문에, 중공사 사이의 공극의 사이즈 및 배치 위치 등을 자유롭게 설계할 수 있다.

본 발명의 여과 장치는 중공사를 확실히 진동시켜서, 중공사의 표면 또는 중공사 사이에 퇴적된 현탁 성분을 효율적으로 박리제거할 수 있으므로, 정수 분야에 한하지 않고, 막분리 활성 오니법이 대상으로 하는 하수 분야에 사용하기에 알맞다. 또한, 산업 배수, 축산 배수 등의 처리 분야에도 적용가능하다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시 형태의 여과 장치로서, 도 1a는 정면도, 도 1b는 측면도,

도 2는 제 1 실시 형태의 하부 고정 부재의 확대 평면도,

도 3은 제 1 실시 형태의 하부 고정 부재측의 요부 단면도,

도 4는 제 1 실시 형태의 상부 고정 부재측의 요부 단면도,

도 5는 제 2 실시 형태의 카트리지의 정면도,

도 6은 도 5의 A-A선 단면도,

도 7은 제 3 실시 형태의 카트리지의 정면도,

도 8은 도 7의 B-B선 단면도,

도 9는 실시예와 비교예의 시험 결과를 도시하는 그래프,

도 10은 종래예를 개시하는 도면,

도 11은 다른 종래예를 개시하는 도면,

도 12는 또다른 종래예를 개시하는 도면,

도 13a는 또다른 종래예를 개시하는 도면, 도 13b는 도 13a의 요부 확대도.

도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명

1 : 카트리지 2 : 피처리액

3 : 침지조 10 : 중공사

11 : 상부 부재 12 : 하부 부재

13 : 집수 헤더 20 : 관통공

21 : 기체 도입 캡 22 : 기체 도입 관

24 : 다공 파이프

Claims

현탁 성분을 포함하는 피처리액을 침지형 흡인 여과용 또는 외압 여과용의 중공사에 투과시켜서 고액 분리를 실행하는 여과 장치에 있어서,

다수개의 중공사를 소요의 공극을 두어 배치하고, 이들 중공사의 양 단말을 수지로 고착한 고정 부재를 구비한 카트리지를 설치하고,

상기 카트리지의 일단측의 상기 고정 부재에 고정되는 상기 중공사 단말은 봉하여 막는 동시에, 해당 고정 부재에는 상기 중공사 고착부에 끼워진 부분에 관통공을 설치하고, 기체 도입관에 연결되는 기체 도입 캡을 상기 고정 부재의 중공사 돌출측과 반대면에 밀폐 상태로 부착하고, 상기 기체 도입 캡으로부터 상기 각 관통공을 통과시켜서 중공사 사이의 공극에 가압 기체를 분사시키는 한편,

상기 카트리지의 타단측의 상기 고정 부재에, 집수관과 접속되는 집수 헤더를 액밀 상태로 부착하고, 상기 중공사 단말은 개구시켜서 상기 집수 헤더에 대면시키는 것을 특징으로 하는

여과 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 카트리지는 상기 중공사의 양 단말을 고정하는 상기 상하의 고정 부재 사이를 강성을 갖는 막대 형상 또는 파이프 형상의 연결 지지재로 연결한

여과 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 연결 지지재를 파이프로 형성하고, 해당 파이프는 축선방향의 전장에 걸쳐서 간격을 두고 기체 분사 구멍을 갖는 다공 파이프로 하고, 해당 다공 파이프의 일단을 개구 상태에서 상기 기체 도입 캡 장착측의 고정 부재에 고정하고, 해당 기체 도입 캡에 대면시킨 개구로부터 가압 기체를 도입시켜, 상기 기체 분사 구멍으로부터 상기 중공사를 향하여 가압 기체를 분출시키는 구성으로 하고 있는

여과 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 카트리지는 상기 중공사의 중심 거리(피치)가 2∼20mm로서 평행 배치되는 동시에, 인접한 중공사와의 사이에 0.5∼10mm의 공극을 두고, 해당 카트리지의 전체 형상을 단면 원형 또는 사각형상으로 하고 있는

여과 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 카트리지는 수평 단면 사각형상으로 층상으로 집속한 막 집속체를 설치하고, 이들 막 집속체를 소요의 공간을 두어 평행 배치하고, 해당 평행 배치된 상기 막 집속체를 5∼20mm의 공극을 두어 배치하고 있는

여과 장치.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 관통공의 크기는 2mm∼6mm 이상으로 하고 있는

여과 장치.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 기체 도입 캡에 도입하는 기체로서 가압 공기를 사용하고, 그 압력을 50∼500kPa의 범위로 설정하고 있는

여과 장치.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 카트리지의 중공사는 초미세 다공질로서 PTFE, PVDF를 포함하는 불소 수지, 알루미나, 질화 규소 등의 세라믹으로 이루어지고, 항장력이 3kgf 이상인

여과 장치.