KR20150039761A

KR20150039761A - 가압 액체 처리 모듈용 통기 확산기 및 그 작동방법

Info

Publication number: KR20150039761A
Application number: KR1020157002682A
Authority: KR
Inventors: 벤자민 로버트 프리맨; 벤 위버; 크레이그 알. 바텔스; 댄 슈네맨; 하아린 지이
Original assignee: 하이드라너틱스
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2015-04-13
Also published as: HUE030878T2; JP6110486B2; SG11201408687SA; US20150151224A1; WO2014011204A1; EP2872240B1; US9731230B2; JP2015522412A; ES2594852T3; KR101808275B1; EP2872240A1

Abstract

가압 액체 처리 모듈용 통기 확산기(12)는 기체 통로(32)와 이 기체 통로로부터 유체적으로 분리된 액체 통로(50)를 구비한 베이스를 포함한다. 상기 확산기의 베이스의 액체 통로 안으로 액체가 주입된다. 액체는 상기 확산기의 베이스를 통해 상기 모듈 안으로 흘러 상기 모듈 안의 여과막(들)에 의해 여과된다. 상기 액체와는 별개로 상기 확산기의 베이스를 통해 기체가 흘러 상기 모듈 내 상기 여과막(들)을 통기시킨다. 하나 이상의 확산기들을 포함한 모듈과 여과방법이 개시된다.

Description

가압 액체 처리 모듈용 통기 확산기 및 그 작동방법{Aeration Diffuser for Pressurized Liquid Treatment Module and Method of Operating Same}

이 출원은 가압 모듈용 통기 확산기"라는 명칭의 2012년 7월 13일자 미국 가출원 제61/671,274호를 우선권으로 주장한다.

본 발명은 일반적으로 모듈 내 여과막의 기체 정련(gas scouring)을 허용하는 가압 액체 처리 모듈용 통기 확산기(aeration diffuser)에 관한 것이다.

해양수, 폐수 및 지표수와 같은 다양한 종류의 액체를 여과하거나 처리하기 위하여, 모듈내에 섬유막("여과막")을 사용하여 처리 액체로부터 부유 물질과 불순물을 분리시킨다. 시간이 지남에 따라, 여과막(filtration membranes)의 공급면, 즉 외부면 상에 이러한 불순물이 축적되어 적어도 부분적으로 여과막을 폐색하거나 여과막에 들러붙을 것이다. 이렇게 불순물이 쌓이면 작동압력을 높이거나 생산성을 저감시킴으로써 여과 저항을 증대시키고 여과막의 작동에 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.

불순물의 축적이나 여과막의 퇴적은 여과막을 물리적으로 세정함으로써 제어하는 것이 보통이다. 일반적으로, 액체로부터 불순물을 여과하는 일정 기간 후에 물리적 세정을 수행하고, 여과 및 세척하는 과정을 반복한다. 물리적 세정은 역세척(backwashing)을 포함하는데, 역세척이란 여과 경로의 역방향으로 여과막을 통하여 액체를 펌핑하는 것이다. 순방향 프러싱(forward flushing)이라고 알려진 다른 유형의 물리적 세정은 여과막의 공급면에 접선방향으로 액체를 펌핑하는 것이다. 순방향 플러싱 동안에 아무런 여과도 일어나지 않으며 불순물이 전단력에 의해 제거된다. 또 다른 유형의 물리적 세정은 공기 정련(air scouring)인데, 여과막의 공급면을 따라 기포를 발생시켜 진동하게 함으로써 불순물을 흔들어 헐렁하게 만들어 막표면에 전단력으로 국부적인 와류를 일으키게 하는 것이다.

여과막을 공기 정련하기 위하여, 종래기술 시스템은 공통된 단일 입구를 통해 모듈 안으로 기체(예컨대, 공기)와 액체(예컨대, 물)를 주입한다. 특히, 종래기술은 모듈 저부의 동일한 개구나 몇 개의 개구들 안으로 공급물과 공기를 주입한다. 이러한 종래기술이 여과막에 통기를 제공하고 유지하는데 효과적일 수 있지만, 이러한 구성이 반드시 기체 정련 효율을 최적화하지 않으며, 그렇게 하는 것이 바람직할 것이다.

특히, 여과용 모듈로 공급물을 도입하기 위한 디자인 고려사항은 정련용 모듈 안으로 공기를 도입하기 위한 고려사항과 다르다. 공급수용 개구들은 모듈로부터 효율적인 배수를 허용하도록 충분히 커야 한다. 그러나, 개구들이 너무 크면 대부분의 공기가 개구의 일부를 통해 또는 몇 개의 개구들을 통해 빠져나가 버려 모듈을 통해 균일하게 분산되지 않는다.

따라서, 모듈 내의 액체(예컨대, 급수)분포를 손상시키지 않고서 모듈 내 기체(예컨대, 공기)분포를 최적화하는 것이 바람직할 것이다. 특히, 기체 및 액체 분포를 최적화하기 위하여 유체적으로 분리된 별개의 기체와 액체 개구 또는 통로를 모듈 안으로 제공하는 것이 바람직하다.

간단히 말해서, 본 발명의 일 양태는 기체 통로와 이 기체 통로로부터 유체적으로 분리된 액체 통로를 갖는 베이스를 포함하는 가압 액체 처리 모듈용 통기 확산기에 관한 것이다. 액체는 확산기 베이스의 액체 통로 내로 주입할 수 있다. 액체는 확산기의 베이스를 통해 모듈 안으로 흘러 모듈 내의 여과막에서 여과된다. 기체는 확산기 베이스의 기체 통로 안으로 주입할 수 있다. 기체는 확산기의 베이스를 통해 흘러 모듈 내 여과막을 통기시킨다.

본 발명의 또 다른 태양은 가압 액체 처리 모듈 및 적어도 하나의 통기 확산기의 조합체에 관한 것이다. 가압 액체 처리 모듈은 제1 단부와 대향 제2 단부를 갖는 외부 쉘을 포함한다. 외부 쉘의 종축선은 제1 단부로부터 제2 단부로 연장된다. 외부 쉘은 내부에 복수의 여과막을 둘러싼다. 각 여과막은 일반적으로 상기 종축선에 평행하게 연장한다. 제1 통기 확산기는 모듈의 제1 단부에 부착된다. 제1 통기 확산기는 기체 통로와 이 기체 통로와 유체적으로 분리된 액체 통로를 갖는 베이스를 포함한다. 액체는 제1 통기 확산기의 베이스의 액체 통로 안으로 주입된다. 액체는 제1 통기 확산기의 베이스를 통해서 모듈 안으로 흘러 다수의 여과막들에 의해 여과된다. 기체는 제1 통기 확산기의 기체 통로 안으로 주입된다. 기체는 제1 통기 확산기의 베이스를 통해 모듈 안으로 흘러 다수의 여과막들을 통기시킨다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 가압 액체 처리 모듈에 연결된 확산기의 액체 통로에 액체를 주입하여 액체가 확산기를 통해 모듈 안으로 들어가 모듈 내의 여과막과 접촉하는 것을 포함하는 가압 액체 처리모듈을 작동하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 여과된 액체는 모듈을 빠져나가게 허용하고, 확산기의 액체 통로로의 액체의 주입을 적어도 일시적으로 정지하고, 여과된 액체가 모듈을 빠져나가는 것을 적어도 일시적으로 정지시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 확산기의 기체 통로에 기체를 주입하는 단계를 더 포함한다. 이 기체 통로는 액체 통로로부터 유체적으로 분리된다. 이 기체는 확산기의 기체 통로를 통해 상기 모듈 안으로 들어와 여과막과 접촉하여 정련한다.

첨부된 도면을 참조하면, 상술한 개요와 본 발명의 상세한 설명이 더 잘 이해될 것이다. 발명을 설명하기 위하여, 현재 바람직한 실시예가 도면에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 도시된 배치 및 수단들에 의해서 엄격히 한정되거나 제한되지 않는 것으로 이해되어야한다. 도면에서 :
도 1은 어떤 유입구, 유출구 및 밸브가 모듈을 통한 기체 및 액체의 흐름을 식별하기 위해 도시되는 본 발명의 실시예에 따른 가압 액체 처리 모듈의 측면도이다;
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 통기 확산기의 적어도 일부의 확대 저면 사시도이다;
도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 통기 확산기의 적어도 일부의 확대된 상부 사시도이다;
도 2는 도 1의 모듈 일부와 도 1b의 제1 통기 확산기의 확대 부분 단면도이며, 모듈 내의 어떤 여과막들은 편의상 생략하고;
도 3은 도 1b의 제1 통기 확산기의 확대 단면도이다;
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 통기 확산기의 적어도 일부의 상부 사시도이다;
도 5는 도 4의 제1 통기 확산기 어댑터의 측면도이다;
도 6은 도 1의 어댑터의 저면도이다;
도 7은 도 6의 제1 통기 확산기 베이스의 저면도이다.

특정 용어는 단지 편의를 위해 다음의 설명에서 사용되는 것이며 제한되지 않는다. 단어 상, 하, 위, 및 아래는 기준이 되는 도면 내의 방향을 가리킨다. 단어 내향과 외향은 본 발명에 따라 장치의 기하중심이나 지정된 부품의 가까운 쪽이나 먼 쪽을 가리킨다. 이 명세서에서 명시되지 않으면 관사는 하나를 의미하는 것이 아니라 적어도 하나를 의미하는 것이다. 전문용어는 위에 언급한 단어 외에도 그 파생어나 유사어를 포함한다.

몇 개의 도면들에 걸쳐 유사한 번호들은 유사한 요소들을 가리키는 데, 도면을 구체적으로 참조하면, 도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가압액체 처리모듈(10)과 하나 이상의 통기 확산기(12, 14)들을 보여준다. 특히, 도 1b는 제1 실시예에 따른 하부의 제1 통기 확산기(12)의 일부를 보여주고, 도 1a는 제1 실시예에 따른 상부의 제2 통기 확산기의 적어도 일부를 나타낸다. 모듈(10)과 통기 확산기(12, 14)는 결합되어 바람직하게는 물과 같은 액체에 대한 가압 여과 또는 다른 처리 장치를 형성한다. 배관, 펌프 및/또는 다른 구성 요소들(도시하지 않음)은 바람직하게는 통기 확산기(12, 14)를 통해 모듈(10) 주위에 설치되거나 모듈에 작동적으로 결합된다.

도 1을 참조하면, 모듈(10)은 하부에 제1 단부(18)가 있고 상부에 제2 단부(20)가 마주보고 있는 외부 쉘(16)을 포함한다. 외부 쉘(16)의 종축선은 제1 단부(18)에서 제2 단부(20)로 연장된다. 외부 쉘(16)은 일반적으로 외주가 원통형인 측벽(22)을 가지며, 바람직하게는 고분자 재료로 형성된다. 그러나, 모듈(10)은 본 명세서에 기재된 기능을 허용하는 한 어떤 형상이나 물질로도 형성될 수 있으므로 이러한 형상 및/또는 재료로 제한되지 않는다. 모듈(10)은 본 명세서에 기재된 기능을 허용하는 한 상기 종축선을 따라 수 피트의 높이를 가질 수 있다. 모듈(10)은 콜로이드성 물질로서, 비교적 작은 입자상 물질을 필터링하도록 나노 여과, 정밀 여과나 한외 여과 모듈일 수 있다.

도 2에서, 모듈(10)의 외부 쉘(16)은 적어도 부분적으로 다수의 여과막(24)을 둘러싼다. 도 2는 단순하게 표현하기 위해 주변 및/또는 중간 구조물 중 몇 개의 여과막(24) 만을 보여준다. 그러나, 여러 개의 여과막(24)들이 대략 조밀하게 조립되지만 여전히 약간 이격된 방식으로 모듈(10) 안에 내장되는 것이 바람직하다. 각 여과막(24)은 튜브형이고 고분자 물질로 형성된다. 각 여과막(24)은 섬유상 물질로 형성되고 중공 섬유일 수도 있다. 각 여과막(24)은 상기 종축선(A)에 대략 나란하게 연장될 수 있다. 각 여과막(24)의 대향 단부들은 모듈(10)의 단부(18, 20)들의 적어도 하나 또는 바람직하게는 양단부 근처에 및/또는 각 통기 확산기(12, 14)의 일부에서 포팅 섹션(26)(즉, 접착부)에 의해 모듈(10) 내 적소에 고정되는 것이 바람직하다. 각각의 여과막(24)은 바람직하게는 적어도 부분적으로 중공으로 되어 있어 적어도 일부의 액체가 종축선(A)에 대략 수직하거나 나란하게 각 여과막(24) 내에서 유동할 수 있다(도 2의 화살표 참조).

도 1 및 도 1b 내지 도 3을 참조하면, 제1 통기 확산기(12)는 바람직하게는 모듈(10)의 제1 단부(18)에 또는 그 내부에 고정 부착된다. 제1 통기 확산기(12)는 모듈(10)에 영구적으로 부착되거나 탈착가능하게 부착될 수 있다. 대안으로, 제1 통기 확산기(12)는 모듈(10)의 적어도 일부와 또는 그 내부에 일체로 형성될 수 있다. 제1 통기 확산기(12)는 바람직하게는 베이스(28)와 어댑터(30)를 포함한다. 통기 확산기(12)의 베이스(28)는 바람직하게는 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)에 고정 부착된다. 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)는 영구적으로 또는 제거 가능하게(예를 들면, 나사식으로) 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)에 부착될 수 있다. 대안으로, 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)는 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)와 일체로 형성될 수 있다. 어댑터(30)는 바람직하게는 대체로 원통형 형상을 가지며, 후술하는 바와 같이 베이스(28)는 바람직하게는 휠 모양(예를 들어, 허브 및 스포크)을 갖는다. 그러나, 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)와 어댑터(30)는 그러한 형상 및/또는 구성에 한정되지 않는다.

도 3을 참조하면, 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)는 바람직하게는 기체 통로(32) 및 액체 통로(34)를 포함한다. 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)의 기체 통로(32)는 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)의 액체 통로(34)로부터 분리된다. 즉, 상기 기체 통로(32)는 액체 통로(34)로부터 분리되고 구별된다. 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)의 위 및/또는 아래에서 취한 상기 베이스(28)의 액체 통로(34)의 단면적은 기체 통로(32)의 상응하는 단면적보다 큰 것이 바람직하다. 액체 통로(34)의 단면적이 액체 통로(34)를 통해 마찰 압력 손실을 최소화하기 위해 상대적으로 큰 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 통기 확산기(12)는 바람직하게는 베이스(28)의 적어도 일부와 어댑터(30)의 적어도 일부를 감싸는 연결 부재(31)를 포함한다. 연결 부재(31)는 바람직하게는 대략 오목한 형상을 지니고 어댑터(30)는 그 중앙 개구를 통해 삽입될 수 있다. 연결 부재(31)가 베이스(28) 및 어댑터(30)와 일체로 형성되거나 탈착가능하게 부착될 수 있다. 연결 부재(31)는 바람직하게는 액체가 모듈(10)을 통과하거나 모듈 내를 순환한 후에 여과되거나 처리된 액체가 제1 통기 확산기(12)를 통해 모듈(10)을 빠져나갈 수 있도록 허용하는 유체 출구 포트(36)를 포함한다. 제1 실시예에서, 유체 출구 포트(36)의 A선 단면적은 적어도 대략 원형이고, 상기 베이스(28)의 기체 통로(32)와 액체 통로(34)의 단면적 보다 바람직하게는 더 크다. 그러나, 상기 유체 출구 포트(36)는 이러한 크기, 형상 및/또는 구성에 제한되지 않는다.

도 1b 및 도 3을 참조하면, 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)는 바람직하게는 중앙 허브(38)와 이 허브(38)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 적어도 두 개의 채널(40)을 포함한다. 보다 구체적으로는, 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)는 허브(38)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 적어도 두 개 바람직하게는 4개의 등간격 채널(40)들을 포함한다. 각 채널(40)은 베이스(28)의 기체 통로(32)와 유체 소통하고 상기 베이스(28)의 액체 통로(34)로부터 유체적으로 분리된다. 각 채널(40)은 하나 또는 그 이상의 이격된 개구(42)들이 있다. 도 1b 및 도 3에 도시 된 바와 같이, 각각의 개구(42)는 삼각 형상의 스파이크로 형성되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 원주 부재(44)는 바람직하게는 채널 주위에 연장되고, 각 채널(40)과 유체 소통한다. 원주 부재(44)는 대체로 원형 형상으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 각 채널(40)과 마찬가지로, 아래에서 상세히 설명된 바와 같이, 원주 부재(44)는 바람직하게는 기체가 통과해서 모듈(10) 내의 여과막(24)(들)를 통기할 수 있도록 하는 하나 이상의 이격된 개구(46)들을 갖는다.

다시 도 1b 내지 도 3을 참조하면, 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)는 바람직하게는 기체 통로(48)와 이 기체 통로(48)로부터 유체적으로 분리된 액체 통로(50)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 어댑터(30)의 기체 통로(48)는 바람직하게는 액체 통로(50) 내로 반경 방향 내측으로 연장되는 내벽(90)에 의해 액체 통로(50)로부터 분리된다. 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)는 바람직하게는 상기 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)에 선택적으로 부착될 수 있어서 어댑터(30)의 기체 통로(48)는 베이스(28)의 기체 통로와 유체 소통하고 어댑터(30)의 액체 통로(50)는 베이스(28)의 액체 통로(34)와 유체 소통된다. 도 1b 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)는 바람직하게는 기체 흡입구(52) 및 액체 입구 개구(54)를 포함한다. 기체 흡입구(52)는 바람직하게는 어댑터(30)의 측벽 위나 안에 위치하고, 액체 입구 개구(54)는 어댑터(30)의 바닥 벽 위나 안에 위치되는 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기체 흡입구(52)는 나사홈이 파여 있다.

작동에 있어서, 공급 액체가 액체 입구 개구(54)를 통해 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)의 액체 통로(50)에 주입가능하다. 액체는 베이스(28)의 액체 통로(34) 안으로 흐르거나 주입가능하고, 모듈(10) 안으로 흘러들어가 다수의 여과막(24)들에 의해 여과된다. 여과될 공급 액체는 여과막(24)을 관통해서 여과막 위나 아래로 흐른다. 마찬가지로, 기체가 기체 흡입구(52)를 통해 어댑터(30)의 기체 통로(48) 안으로 흐르거나 주입가능하다. 기체가 베이스(28)의 기체 통로(32) 내로 흐르거나 주입가능하고 예를 들어, 하나 이상의 개구(42 및 46)를 통해 모듈(10) 안으로 흘러 다수의 여과막(24)들의 외측면을 통기시킨다. 특히, 기체는 개구(42, 46)를 통해 제1 통기 확산기(12)를 빠져나가 여과막(24)의 외부 표면과 접촉한다.

도 1 및 도 1a를 참조하면, 제2 통기 확산기(14)는 모듈(10)의 제2 단부(20)에 또는 그 안에 고정 부착된다. 제2 통기 확산기(14)는 모듈(10)에 영구적으로 부착되거나 제거가능하게 부착될 수 있다. 대안으로, 제2 통기 확산기(14)는 모듈(10)의 제2 단부(20)의 적어도 일부분과 일체로 형성되거나 그 안에 형성될 수 있다. 제2 통기 확산기(14)는 전술한 제1 통기 확산기의 베이스(28)와 실질적으로 유사한 베이스(56)를 포함한다. 예를 들어, 제2 통기 확산기(14)의 베이스(56)는 바람직하게는 기체 통로(전술한 기체 통로(32)를 참조해서 도시안함)와, 이 기체 통로와 유체적으로 분리된 액체 통로(전술한 액체 통로(34)를 참조하여 도시안함)와, 중앙 허브(58)와, 이 허브(58)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 적어도 두 개의 채널(60)을 포함한다. 각 채널(60)은 기체 통로와 유체 소통하고 베이스(56)의 액체 통로로부터 유체적으로 분리된다. 각 채널(60)은 기체가 통과할 수 있도록 하는 하나 이상의 이격된 개구(62)가 있다. 원주 부재(64)는 바람직하게는 각 채널의 주위에 연장되고, 각 채널(60)과 유체 소통한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 통기 확산기(14)는 바람직하게는 어댑터(57)와 연결 부재(59)를 포함하고, 이들은 바람직하게는 제1 통기 확산기(14)의 연결 부재(31)와 실질적으로 유사하다. 연결 부재(59)는 바람직하게는 액체가 모듈(10)을 통과하거나 모듈 내부를 순환한 후 여과되거나 달리 처리된 액체가 모듈(10)을 빠져나가도록 허용하는 유체 배출 포트(37)를 포함한다. 두 이격된 유체 배출 포트(36, 37)의 조합으로 인하여, 여과되거나 달리 처리된 액체가 모듈(10)의 양 단부(18, 20)들에서 빠져나갈 수 있다. 제1 실시예에서, 유체 배출 포트(37)의 A선 단면적은 바람직하게 대략 원형이다. 그러나, 제2 통기 확산기의 유체 배출 포트(37)는 이러한 형상 및/또는 구성에 제한되지 않는다. 제1 실시예에서, 제2 통기 확산기(14)의 베이스(56)는 제1 통기 확산기(12)의 베이스(28)와 동일하다.

모듈(10)은 바람직하게 도 1의 제1 구성과 이 제1 구성에 대략 반대되는 제2 구성으로 작동한다. 모듈(10)은 제1 구성일 때 기체는 제1 통기 확산기(12)를 통해 모듈(10) 안으로 흐르거나 주입가능하고, 제2 구성일 때 기체는 제2 통기 확산기(14)를 통해 모듈(10) 안으로 흐르거나 주입가능하다. 제2 구성의 작동시에 기체는 제2 통기 확산기(14)의 베이스(56)의 기체 통로 안으로 흐르거나 주입가능하다. 제2 구성에서, 기체는 베이스(56)의 기체 통로로부터 채널(60)들을 통해 흐르거나 주입되고 개구(62)들을 통해 제2 통기 확산기(14) 밖으로 해서 모듈(10) 안으로 들어가 복수의 여과막(24)들을 통기 시킨다. 상기 제1 및 제2 구성들 중 어느 하나 또는 둘 다를 작동시킬 수 있으므로 모듈 내의 여과막(24)들이 보다 쉽고도 신속하게 통기될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액체와 기체는 바람직하게 모듈(10) 안으로 주입하고 후술하는 바와 같이, 복수의 밸브들 중 하나의 작동에 의해 모듈(10)을 빠져나갈 수 있게 허용된다. 액체는 바람직하게 모듈(10) 안으로 주입되어 여과되거나 처리된다. 기체는 바람직하게는 모듈(10) 안으로 주입되어 모듈(10) 내의 여과막(24)을 세정한다. 후술하는 바와 같이, 액체와 기체가 직렬로(즉, 순차적으로) 또는 병렬로(즉, 동시에) 모듈(10) 안으로 주입될 수 있다.

모듈(10)을 작동시키는 방법은 모듈(10)에 접속시키거나 연관된 공급 밸브(66)(도 1 참조)를 개방함으로써 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)의 액체 통로(50) 안으로 액체를 주입하는 단계를 포함한다(단계 1). 공급 밸브(66)는 도 1에 개방되어 보여준다. 액체는 바람직하게는 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)의 액체 통로(50)에서 모듈(10) 안으로 들어가 모듈(10) 내 여과막(24)에 접촉한다. 여과될 액체가 모듈(10) 안으로 주입되는 동안, 도 1에 도시한 바와 같이 기체 밸브(68), 배출 밸브(70), 및 기체 배기 밸브(72)는 모두 적어도 처음에는 닫혀있는 것이 바람직하다. 그러나, 여과액 밸브(74)는 도 1에 도시한 대로 적어도 처음에는 열려있는 것이 바람직하다. 여과액 밸브(74)는 바람직하게 작동 가능 유체 출구 포트(36, 37)의 양쪽에 작동 접속된다. 액체가 여과막(24)과 접촉하거나 또는 여과 처리된 후에, 여과된 액체는 유체 배출 포트(36, 37) 중 하나 또는 두 개를 통과함으로써 모듈(10)을 빠져나간다(단계 2). 단계 1과 단계 2는 순차로 또는 동시에 수행될 수 있다.

상기 단계 1과 단계 2가 수행되는 동안, 입자상 물질은 모듈(10)의 여과막(24) 및/또는 내부에 축적되는 경향이 있다. 효과적이고 효율적으로 액체를 계속 여과하려면, 입자상 물질이 여과막(24) 및 모듈(10)의 내부로부터 제거되어야 한다. 그렇게 하려면 제1 통기 확산기(12)의 액체 통로(34, 50) 안으로 액체를 주입하는 것을 적어도 일시적으로 정지시키는 것이 바람직하다(단계 3). 이는 공급 밸브(66)를 폐쇄함으로써 수행될 수 있다. 또한, 여과된 액체는 바람직하게는 적어도 일시적으로 모듈(10)에서 빠져나가지 않도록 정지되고(단계 4), 이는 단순히 여과된 액체 모두가 모듈(10)로부터 유체 출구 포트(36, 37)를 통해 배출하거나 여과액 밸브(74)를 닫음으로써 수행된다. 단계 3 및 단계 4는 순차로 또는 동시에 수행될 수 있다.

다음에, 기체는 바람직하게 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)의 기체 통로 안으로 주입된다(단계 5). 이는 기체 밸브(68)를 개방함으로써 달성될 수 있다. 기체는 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(40)의 기체 통로(48)로부터 베이스(28)의 기체 통로(32)를 통해 모듈(10) 안으로 들어와 여과막(24)을 정련한다. 기체는 바람직하게는 적어도 일시적으로 기체 배출 밸브(72)를 열어 모듈(10)을 빠져나가도록 적어도 일시적으로 허용된다(단계 6). 기체는 본질적으로 여과막의 표면으로부터 입자상 물질을 풀어주어 여과막(24)과 모듈(10) 내부를 세정하도록 돕는다. 단계 5 및 단계 6은 순차로 또는 동시에 수행될 수 있다.

기체는 바람직하게는 적어도 일시적으로 모듈(10)을 빠져나가는 것이 방지된다(단계 7). 이는 기체 배출구(72)를 폐쇄함으로써 수행될 수 있다. 다음에, 모듈(10) 내로 기체의 주입으로 인해 여과막(24)으로부터 정련된 적어도 일부의 입자상 물질은 적어도 일시적으로 모듈(10)을 빠져나오거나 배출하도록 허용되는 것이 바람직하다(단계 8). 이는 배기 밸브(70)를 개방함으로써 달성될 수 있다. 단계 7 및 단계 8은 바람직하게 동시에 수행되고, 일반적으로 최초의 "공기 정련 및 배출"단계로 간주된다. 단계 5에서 전술한 바와 같이, 기체는 바람직하게 연속적으로 모듈(10)에 주입되어 입자상 물질의 배출을 촉진한다.

입자상 물질의 배출은 적어도 일시적으로 중지되는 것이 바람직하다(단계 9). 이것은 입자상 물질의 전부를 모듈(10)로부터 배출시키거나 배출 밸브(70)를 닫음으로써 달성될 수 있다. 모듈(10) 내 기체는 바람직하게 모듈(10)을 빠져나가도록 허용된다(단계 10). 이는 기체 배출구(72)를 개방함으로써 수행될 수 있다. 단계 9 및 단계 10은 바람직하게는 병렬로 진행된다. 액체는 바람직하게는 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)의 액체 통로(50)에 주입하고, 바람직하게는 제1 통기 확산기(12)의 베이스(30)의 액체 통로(34)를 통해 모듈(10) 안으로 유입된다(단계 11). 이는 공급 밸브(66)를 개방함으로써 수행될 수 있다. 단계 11은 단계 9 및 단계 10과 순차로 또는 동시에 수행될 수 있다. 단계 9 내지 단계 11은 일반적으로 "공기 정련 및 리필" 단계들로 간주된다. 한편, 단계 5에서 전술한 바와 같이, 기체는 바람직하게 연속적으로 모듈(10)에 주입된다.

바람직하게는 모듈(10) 안으로 액체 주입은 적어도 일시적으로 중지된다(단계 12). 이는 공급 밸브(66)를 폐쇄함으로써 수행될 수 있다. 모듈(10)의 기체는 바람직하게는 모듈(10)에서 빠져나가는 것이 저지된다(단계 13). 이는 기체 배출 밸브(72)를 폐쇄함으로써 수행될 수 있다. 단계 12와 단계 13은 바람직하게는 병렬로 진행된다. 모듈(10) 내로 기체의 주입으로 인해 여과막(24)으로부터 정련된 적어도 일부 입지들은 모듈(10)로부터 배출되거나 모듈을 빠져나가도록 적어도 일시적으로 허용된다(단계 14). 단계 14는 직렬로 또는 단계 12 및 단계 13과 병렬로 수행될 수 있다. 단계 12 내지 단계 14는 일반적으로 두 번째 "공기 정련 및 배출"단계로 간주된다. 한편, 단계 5에서 전술한 바와 같이, 기체는 바람직하게 연속적으로 모듈(10)에 주입된다.

입자 물질의 배출은 바람직하게는 적어도 일시적으로 중지된다(단계 15). 이것은 단순히 입자 물질 모두를 모듈(10)로부터 배출시키거나 배출 밸브(70)를 폐쇄함으로써 달성될 수 있다. 모듈(10) 내로 기체의 주입은 바람직하게는 정지된다(단계 16). 이는 기체 밸브(68)를 닫음으로써 달성될 수 있다. 기체는 바람직하게는 모듈(10)을 빠져나가도록 적어도 일시적으로 허용된다(단계 17). 이는 기체 배출 밸브(72)를 개방함으로써 이루어진다. 액체는 제1 통기 확산기(12)의 어댑터(30)의 액체 통로(50)에 주입되어, 제1 통기 확산기(12)의 베이스(30)의 액체 통로(34)를 통해 모듈(10) 안으로 흐른다(단계 18). 이는 공급 밸브(66)를 개방함으로써 수행될 수 있다. 단계 15, 단계 16, 단계 17, 및 단계 18은 바람직하게는 병렬로 수행되지만, 이들 단계들 중 하나 이상이 직렬로 수행될 수 있다. 단계 15 내지 단계 18은 일반적으로 "리필"단계로 간주된다.

마지막으로, 모듈(10) 내의 기체는 바람직하게는 모듈(10)에서 빠져나가지 않도록 저지된다(단계 19). 이는 기체 배출 밸브(72)를 폐쇄함으로써 수행될 수 있다. 여과된 액체는 바람직하게는 모듈(10)을 빠져나가도록 허용된다(단계 20). 이는 여과액 밸브(74)를 개방함으로써 수행될 수 있다. 단계 19 및 단계 20은 바람직하게는 병행되지만 순차로 수행될 수 있다. 전술한 단계 1 내지 단계 20은 반복되어 액체를 필터링하거나 처리하여 여과막(24)을 세정한다. 단계 1 내지 단계 20을 완료하는 데 약 6분 이하가 바람직하다. 원하는 경우, 단계 1 내지 단계 20의 일부가 생략되거나 또는 다른 순서로 수행될 수 있다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 제1 통기 확산기(12)의 제2 실시예를 도시한다. 제2 실시예의 도면 부호는 100의 첨가에 의해 제1 실시예와 구별 가능하지만, 별도의 명시를 제외하고는 제1 실시예에서 나타낸 바와 같이 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 어댑터(130) 등과 같이 제2 실시예의 제1 통기 확산기(112)의 적어도 어떤 부분은 전술한 제1 실시예와 실질적으로 유사하다. 실시예들 사이의 유사성의 설명은, 간략화 및 설명의 편의상 생략되고 여기에 제한받지 않는다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 제1 통기 확산기(112)의 어댑터(130)는 수직 측벽에 기체 유입구(152)가 있고 하부에 액체 유입구(154)가 있다. 액체 유입구(154)는 어댑터(130)의 액체 통로(150)에 유체적으로 접속된다. 마찬가지로, 상기 기체 유입구(152)는 어댑터(130)의 기체 통로(도시되지 않음)에 유체적으로 접속된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 어댑터(130)의 기체 통로들은 액체 통로(150)로 반경 방향 내측으로 연장되는 내벽(190)에 의해 액체 통로(150)로부터 분리된다.

제2 실시예의 구별되는 특징으로서, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 베이스(128)는 원주 부재를 포함하지 않는다. 반대로, 적어도 하나 바람직하게는 방사상 이격된 복수의 채널(140)들은 중앙 허브(138)로부터 반경 방향 외측으로 연장된다. 제2 실시예에서, 제1 통기 확산기(128)의 베이스(112)는 8개의 채널(140)을 포함한다. 각 채널(140)에는 하나 이상의 개구(142)가 있어 기체가 제1 통기 확산기(12)를 빠져나갈 수 있도록 한다. 각 채널(140)의 내측 제1 단부는 중앙 허브(138)에 고정 부착되고, 각각의 채널(140)의 대향하는 외측 제2 단부는 자유단부이거나 또는 다른 구성에 연결되어 있지 않다. 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙 허브(138)는 기체 통로(132)와 베이스(128)의 액체 통로(134)를 둘러싼다.

당업자라면 본 발명의 넓은 개념을 벗어나지 않고 전술한 실시예에 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims

가압 액체 처리 모듈용 통기 확산기로서, 상기 확산기는 기체 통로와 이 기체 통로로부터 유체적으로 분리된 액체 통로를 갖는 베이스를 포함하고,
액체가 상기 베이스의 액체 통로 내로 주입되고, 상기 액체는 상기 베이스를 통해 모듈 안으로 흘러 모듈 내 적어도 하나의 여과막에 의해 여과되고,
기체가 상기 베이스의 기체 통로 내로 주입되고, 상기 기체는 상기 베이스를 통해 흘러 상기 모듈 내 적어도 하나의 여과막을 통기하는 것을 특징으로 하는 통기 확산기.
제1항에 있어서,
상기 베이스는 중앙 허브와 상기 허브로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 적어도 두 개의 채널을 더 포함하고, 각각의 채널은 상기 기체 통로와 유체 소통되고, 상기 액체 통로로부터 유체적으로 분리되며, 각각의 채널은 적어도 하나의 개구를 구비하며,
기체가 상기 베이스의 기체 통로 안으로 주입가능하고, 상기 기체는 상기 채널들을 통해 상기 확산기 밖으로 상기 적어도 하나의 개구를 통해 흘러 상기 모듈 내 상기 적어도 하나의 여과막을 통기시키는 것을 특징으로 하는 통기 확산기.
제2항에 있어서,
상기 베이스는 상기 적어도 두 개의 채널들과 유체소통하며 주변으로 연장하는 원주 부재를 더 포함하고, 상기 원주 부재는 적어도 하나의 개구를 구비하여 상기 모듈 내 상기 적어도 하나의 여과막을 통기시키는 것을 특징으로 하는 통기 확산기.
제2항에 있어서,
상기 각 채널은 다수의 이격된 구멍들을 포함하는 것을 특징으로 하는 통기 확산기.
제1항에 있어서,
상기 액체 통로의 단면적은 상기 기체 통로의 단면적보다 큰 것을 특징으로하는 통기 확산기.
제1항에 있어서,
기체 통로와 상기 기체 통로부터 유체적으로 분리된 액체 통로를 구비한 어댑터를 더 포함하고,
상기 어댑터는 상기 베이스에 선택적으로 부착될 수 있어 상기 어댑터의 기체 통로는 상기 베이스의 기체 통로와 유체소통하고 상기 어댑터의 액체 통로는 상기 베이스의 액체 통로와 유체소통하는 것을 특징으로 하는 통기 확산기.
제6항에 있어서,
상기 베이스의 적어도 일부와 상기 어댑터의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 연결 부재를 더 포함하고, 상기 연결 부재의 유체 출구 포트를 통해 여과된 액체가 상기 모듈을 빠져나가는 것을 특징으로 하는 통기 확산기.
가압 액체 처리 모듈 및 적어도 하나의 통기 확산기의 조합체로서,
가압 액체 처리모듈은 제1 단부와 대향하는 제2 단부를 구비한 외부 쉘을 포함하고, 상기 외부 쉘의 종축선이 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 연장하고, 상기 외부 쉘이 내부에 복수의 여과막들을 감싸고, 각각의 여과막이 상기 종축선에 나란하게 연장하며,
상기 모듈의 제1 단부에 제1 통기 확산기가 부착되고, 상기 제1 통기 확산기는 기체 통로와 이 기체 통로로부터 유체적으로 분리된 액체 통로를 구비한 베이스를 포함하고,
상기 제1 통기 확산기의 베이스의 액체 통로 안으로 액체가 주입가능하고, 상기 액체가 제1 통기 확산기의 베이스를 통해 상기 모듈 안으로 흘러 상기 복수 여과막들로 여과되고,
상기 제1 통기 확산기의 베이스의 기체 통로 안으로 기체가 주입가능하고, 상기 기체는 상기 제1 통기 확산기의 베이스를 통해 상기 모듈 안으로 흘러 상기 복수 여과막들을 통기시키는 조합체.
제8항에 있어서,
상기 제1 통기 확산기의 베이스는 중앙 허브와 이 허브로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 적어도 두 개의 채널을 포함하고, 각 채널은 상기 기체 통로와 유체소통하고 상기 액체 통로와 유체적으로 분리되고, 각 채널은 적어도 하나의 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 조합체.
제8항에 있어서,
상기 제1 통기 확산기는 기체 통로와 이 기체 통로로부터 유체적으로 분리된 액체 통로를 구비한 어댑터를 더 포함하고, 상기 어댑터는 상기 베이스에 선택적으로 부착될 수 있어 상기 어댑터의 기체 통로는 상기 베이스의 기체 통로와 유체소통하고 상기 어댑터의 액체 통로는 상기 베이스의 액체 통로와 유체소통하는 것을 특징으로 하는 조합체.
제8항에 있어서,
상기 모듈의 제2 단부에 부착가능한 제2 통기 확산기를 더 포함하고, 상기 제2 통기 확산기는 기체 통로, 상기 기체 통로와 유체적으로 분리된 액체 통로, 중앙 허브, 및 이 허브로부터 반경 방향 외측으로 연장하는 적어도 두 개의 채널들을 구비한 베이스를 포함하고, 각각의 채널은 상기 기체 통로와 유체소통하고 상기 액체 통로와 유체적으로 분리되며, 각각의 채널은 적어도 하나의 개구를 구비하고 있으며, 상기 제2 통기 확산기의 기체 통로 안으로 기체가 주입되며, 상기 기체는 상기 제2 통기 확산기의 상기 채널들을 통해 상기 제2 통기 확산기 밖으로 상기 적어도 하나의 개구를 통해 흘러 상기 복수의 여과막들을 통기시키는 것을 특징으로 하는 조합체.
제11항에 있어서,
상기 모듈이 제1 구성일 경우, 상기 제1 통기 확산기를 통해 모듈 안에 기체가 주입되고, 상기 모듈이 제2 구성일 경우, 상기 제2 통기 확산기를 통해 모듈 안에 기체가 주입되며, 상기 제2 구성은 상기 제1 구성에 대해 반대되는 것을 특징으로 하는 조합체.
제11항에 있어서,
상기 모듈의 대향 단부들에서 액체가 빠져나가는 것을 특징으로 하는 조합체.
가압 액체 처리 모듈을 작동하는 방법에 있어서,
가압 유체 처리 모듈에 부착된 확산기의 액체 통로 안으로 액체를 주입하는 단계로서, 액체가 상기 확산기를 통해 상기 모듈 안으로 들어가 상기 모듈 내 적어도 하나의 여과막과 접촉하는 액체 주입 단계;
여과된 액체가 상기 모듈을 빠져나가도록 허용하는 단계;
상기 확산기의 액체 통로 안으로의 액체 주입을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계;
여과된 액체가 상기 모듈로부터 빠져나가는 것을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계; 및
상기 확산기의 기체 통로 안으로 기체를 주입하는 단계;를 포함하며,
상기 기체 통로는 상기 액체 통로로부터 유체적으로 분리되고, 상기 기체는 상기 확산기의 기체 통로를 통해 상기 모듈 안으로 통과해서 상기 적어도 하나의 여과막과 접촉하여 정련하는 가압 유체 처리 모듈의 작동방법.
제14항에 있어서,
상기 모듈 안의 기체가 상기 모듈을 빠져나가도록 허용하는 단계를 더 포함하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 모듈에서 기체가 빠져나가는 것을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계와;
상기 적어도 하나의 여과막으로부터 정련된 적어도 일부의 입자상 물질을 상기 모듈로부터 배출하는 단계;를 더 포함하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 모듈로부터 적어도 일부의 입자상 물질의 배출을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계;
상기 모듈 안의 기체가 상기 모듈을 빠져나가도록 허용하는 단계; 및
상기 확산기의 액체 통로 안으로 액체를 주입하는 단계;를 더 포함하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 확산기의 액체 통로로의 액체의 주입을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계;
상기 모듈로부터 기체가 빠져나가는 것을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계; 및
상기 적어도 하나의 여과막으로부터 정련된 적어도 일부의 입자상 물질을 상기 모듈로부터 배출시키는 단계;를 더 포함하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 모듈로부터 적어도 일부의 입자상 물질의 배출을 적어도 일시적으로 정지시키는 단계;
상기 확산기의 기체 통로 안으로 기체의 주입을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계;
상기 모듈 안의 기체가 상기 모듈을 빠져나가도록 허용하는 단계; 및
상기 확산기의 액체 통로 안으로 액체를 주입하는 단계;를 더 포함하는 방법.
제19항에 있어서,
상기 모듈에서 기체가 빠져나가는 것을 적어도 일시적으로 중지시키는 단계와;
여과된 액체가 상기 모듈을 빠져나가게 허용하는 단계;를 더 포함하는 방법.