KR20190019646A

KR20190019646A - 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트

Info

Publication number: KR20190019646A
Application number: KR1020170104845A
Authority: KR
Inventors: 강문신
Original assignee: 옥수금속(주)
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2019-02-27
Also published as: KR102073039B1

Abstract

본 발명은 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트에 있어서, 분리막 프레임; 상기 분리막 프레임의 상부와 하부에는 서로 대향 되어 형성되고, 각각 다수의 구공이 형성된 상모듈지지프레임과 하모듈지지프레임; 좌우로 이격된 한쌍의 헤더와 상기 헤더 사이를 연결하는 중공사막 및 상기 헤더의 상하단에 형성된 연결구로 이루어지고, 상기 상부와 하부 모듈지지프레임 구공에 연결구가 끼워져 조립되는 중공사막모듈; 상기 하모듈지지프레임 위에 올려져 결합되되, 상기 하모듈지지프레임에 형성된 구공의 직경 크기와 일치되는 통공이 상기 구공의 수 만큼 형성되어 있고, 상기 헤더와 동일재료이거나 상기 헤더의 재료 보다 상대적으로 경도가 낮은 재료로 이루어져 있어서, 상기 헤더와 반복적으로 부딪혀도 상기 헤더의 피로파괴를 방지할 수 있도록 하는 저경도바;상기 분리막프레임에는 분리막프레임을 가로질러 고정되고 상기 헤더 사이에 각각 끼워질 수 있도록 등 간격으로 다수의 웨지가 형성되어 있으며, 수평하게 형성된 상기 모듈지지프레임을 기준으로 지면을 향해 30 ~ 60°경사지게 설치된 헤더홀더;구조적강도가 상대적으로 약한 헤더홀더의 한쪽을 감싸면서 잡아주어 헤더홀더에 폭기되는 수류에 의한 외력이 작용해도 헤더홀더가 휘거나 뒤틀리지 않도록 하는 홀더고정판; 상기 홀더고정판을 상기 분리막 프레임에 용접이나 볼팅으로 결합할 수 있도록 상기 홀더고정판의 양단에 일체로 형성되는 판브라켓;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중공사막모듈의 변형을 방지하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트에 관한 것이다.

Description

침지식 막분리 장치용 분리막 유니트{Membrane unit}

본 발명은 오폐수나 하수를 처리하여 정화하는 침지식 막분리 장치의 분리막유니트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공사막모듈이 분리막 프레임에 설치되었을 때 폭기되는 공기압에 의해 발생되는 요동에 의하여 중공사막모듈의 피로파괴나 손상을 방지하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트에 관한 것이다.

침지식 막분리장치는 생물학적 공정이나 물리화학적 공정으로 오폐수나 하수에 포함된 용존오염물질과 미생물 및 부유물질 등의 이물질을 걸러내고 여과함으로써 오폐수나 하수를 정화하는 장치이다.

분리막은 일반적으로 중공사막을 사용하는데, 한정된 공간내에서 처리용량을 높이고 집적화하기 위해 중공사막 수백 내지 수천개를 한데 모아서 묶은 중공사막모듈을 사용한다. 중공사막의 재질은 PVDF(Polyvinelidene Fluoride)가 가장 많이 사용된다.

중공사막모듈의 구조는 일반적으로 소정길이를 갖는 중공사막과 중공사막 양단을 고정하는 헤더와 헤더의 상하단에 형성되는 연결구로 구성된다.

헤더에는 중공사막과 연통되는 유로가 형성되어 있어서, 헤더의 유로에 연결되는 펌핑장치를 통해 부압이 발생되면 중공사막을 통해 정화수가 유입되어 외부로 배출된다.

헤더의 재료는 금속이나 합성수지를 사용하는데, 무게가 가볍고 가격이 저렴하며 성형성이 우수한 합성수지(ABS 수지, 폴리우레탄 수지)를 사용하는 것이 일반적이다.

상기와 같은 중공사막모듈이 분리막 유니트에 설치될 때에는 분리막 유니트에 헤더를 안착시킬 수 있는 모듈지지대가 구비되고, 그 모듈지지대 사이에 중공사막모듈이 조립된다.

중공사막모듈은 원가절감이나 생산성 향상을 위해 규격화시켜 제작하지만 정밀한 제작에 한계가 있으므로 미세한 가공오차가 발생 된다. 이러한 중공사막모듈을 분리막 유니트의 모듈지지대에 조립하면 가공오차에 의해 단차가 생겨서 유격에 의한 유동이 발생될 수 밖에 없다.

또한, 중공사막모듈을 잡아주는 모듈지지대를 별도로 설치하더라도 분리막 유니트 뼈대를 이루는 분리막 프레임의 제작 과정에서 가공오차가 생길 수밖에 없고, 폭기시 발생되는 수류와 부상공기로 부터 중공사막모듈의 요동을 방지하기 위해 다양한 구조의 요동방지구조가 구비되고 있지만 아직도 요동을 방지하는데 어려움을 겪고 있다.

게다가 중공사막모듈의 요동을 잡기 위해 그 유동을 방지하는 구성을 구비할 때 유로가 형성된 헤더를 손상시키는 경우가 많고, 헤더의 손상은 정화되지 않은 폐수가 유입되는 것을 의미하므로 미량이어도 정화장치로서의 기능을 수행하기 어렵게 된다.

헤더는 전술한 바와 같이, 내부에 공간이 비어 있는 상태의 유로가 형성되고, 여기에 다수의 중공사막이 결합 되어 있다. 중공사막은 인장력은 강하지만 구조적 강도는 없어서 헤더에 연통시켜 결합시킬 때 금속관을 끼우듯이 헤더에 구멍을 형성하고 그 구멍에 탭을 낸 다음 볼트체결 방식으로 결합할 수도 없고 재질이 합성수지라 용접으로 결합할 수도 없다.

중공사막이 헤더에 결합될 때 일정한 간격으로 결합되는 것이 아니라 중공사막 간에 간격없이 연속되거나 중복되는 경우도 있으므로 헤더의 일측을 선형으로 개방하여 여기에 다수의 중공사막을 삽입한 후 접착제를 채워 넣어 밀페함으로써 수밀을 유지한다. 게다가 중공사막모듈은 수밀이 매우 중요하므로 접착제를 발라서 밀폐시키는 과정에서 고도의 기술적 요소들이 첨가되지만 흡입펌프를 통해 중공사막에 가해지는 압력변화에 따라 결합부위의 단면이 축소되거나 확대되는 등 변형이 지속적으로 반복되므로 헤더와 중공사막의 결합부는 구조적으로 취약해 질 수 밖에 없다.

따라서, 중공사막모듈의 요동을 방지하지는 구성을 갖출 때 헤더의 손상을 중요하게 고려해야 하지만 지금까지도 헤더의 상하단에서만 헤더를 단단히 고정하는 수단을 강구하여 헤더의 힘이나 뒤틀림을 방지하는데 어려움을 겪고 있다.

또한, 분리막 프레임은 제작과정에서 용접열에 의한 잔류응력, 강판을 절곡하거나 형강 제작 과정에서 발생되는 잔류응력 등에 의해 사용하다 보면 미세하지만 구조적인 변형이 올 수 있고, 이러한 구조적인 변형은 조립된 중공사막모듈의 헤더 부분을 파손시키거나 중공사막모듈의 유동을 더욱 가속시킬 수 있지만, 그 구조적 변형을 방지하는데도 어려움이 있었다.

게다가 아래의 그림과 같이 폐수속에서 중공사막모듈을 오랫동안 사용하면 헤더와 헤더 사이에 이물질이 끼여서 헤더를 휘거나 뒤틀리게 한다. 헤더가 과도하게 휘거나 뒤틀리면 헤더가 조립된 곳에서 이탈하거나 헤더가 부러지는 등 손상되어 제기능을 할 수 없다.

대한민국 공개특허 제10-2012-0133600호 대한민국 등록실용신안 제20-0402163호 대한민국 등록특허 제10-1461048호 대한민국 등록특허 제10-1281642호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 중공사막모듈의 헤더 부분이나 연결부 부분이 사용중 지속적인 충격에 의해 피로파괴되는 것을 방지하고, 프레임에 고정된 중공사막모듈의 헤더가 헤더와 헤더 사이에 끼이는 이물질이나 수류 등에 의해 휘거나 뒤틀리는 것을 방지하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트에 있어서, 분리막 프레임; 상기 분리막 프레임의 상부와 하부에는 서로 대향 되어 형성되고, 각각 다수의 구공이 형성된 상모듈지지프레임과 하모듈지지프레임; 좌우로 이격된 한쌍의 헤더와 상기 헤더 사이를 연결하는 중공사막 및 상기 헤더의 상하단에 형성된 연결구로 이루어지고, 상기 상부와 하부 모듈지지프레임 구공에 연결구가 끼워져 조립되는 중공사막모듈; 상기 하모듈지지프레임 위에 올려져 결합되되, 상기 하모듈지지프레임에 형성된 구공의 직경 크기와 일치되는 통공이 상기 구공의 수 만큼 형성되어 있고, 상기 헤더와 동일재료이거나 상기 헤더의 재료 보다 상대적으로 경도가 낮은 재료로 이루어져 있어서, 상기 헤더와 반복적으로 부딪혀도 상기 헤더의 피로파괴를 방지할 수 있도록 하는 저경도바;상기 분리막프레임에는 분리막프레임을 가로질러 고정되고 상기 헤더 사이에 각각 끼워질 수 있도록 등 간격으로 다수의 웨지가 형성되어 있으며, 수평하게 형성된 상기 모듈지지프레임을 기준으로 지면을 향해 30 ~ 60°경사지게 설치된 헤더홀더;구조적강도가 상대적으로 약한 헤더홀더의 한쪽을 감싸면서 잡아주어 헤더홀더에 폭기되는 수류에 의한 외력이 작용해도 헤더홀더가 휘거나 뒤틀리지 않도록 하는 홀더고정판; 상기 홀더고정판을 상기 분리막 프레임에 용접이나 볼팅으로 결합할 수 있도록 상기 홀더고정판의 양단에 일체로 형성되는 판브라켓;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중공사막모듈의 변형을 방지하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트를 제공한다.

또한, 상기 헤더홀더는 분리막 유니트의 프레임에 두개 내지 세개를 형성하여 중공사막모듈에 가해지는 외력을 분산시켜 지지할 수 있는 것을 특징으로 하고, 상기 헤더홀더의 웨지는 그 수를 가감하여 다수의 헤더 중에 중간중간 일부의 헤더만 잡아주도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 웨지의 후단에는 수류가 지나다닐 수 있는 핀홀을 형성하여 헤더홀더와 헤더의 접촉면 사이에 이물질이 끼이지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 중공사막모듈이 요동치면, 중공사막모듈을 고정하고 있는 상연결구와 하연결구에 집중된다. 상연결구는 어댑터가 감싸고 있고, 헤더의 손상잉 방지되고, 하연결구는 저경도바가 감싸고 있어서, 하연결구에 전달된 충격력은 저경도바를 통해 흡수되어 하연결구의 피로파괴를 방지할 수 있다.

또한, 하연결구가 형성되는 헤더의 하단이 강판으로 이루어진 하모듈지지프레임에 직접 접촉되지 않고 상대적으로 경도가 낮아서 재료의 신축성이 있는 저경도바에 먼저 접촉되므로 헤더의 하단 피로피괴도 방지된다.

또한, 수류는 중공사막에 달라 붙은 이물질을 제거하지만, 중공사막에 반복적이고 지속적인 외력을 가하고, 또한 헤더 사이에 이물질을 끼어 적층되면서 헤더를 벌어지게 하여 헤더를 휘어지거나 뒤틀리게 하지만, 헤더홀더의 웨지가 각각의 헤더를 잡고 있어서 헤더가 휘거나 뒤틀리지 않게 함으로써 헤더의 손상을 방지하고, 헤더의 상연결구와 하연결구의 이탈도 방지한다.

또한, 헤더홀더에 의해 수류가 상승하는 것이 방해되지만, 헤더홀더는 지면을 향해 다시 말해 수류가 올라오는 방향을 향해 30 ~ 60°경사져 있으므로 수류에 저항하는 힘을 감소시키므로, 수류의 유동력을 최소화 시키면서 헤더를 잡아주는 헤더홀더의 기능을 수행할 수 있다.

게다가, 헤더홀더의 재료를 헤더의 경도 보다 낮은 재료를 사용함으로써 구조적 강도가 약해져 발생되는 헤더홀더의 휨이나 뒤틀림은 헬더홀더의 한쪽을 양면에서 잡아주는 홀더고정판을 통해 분산시킴으로 헤더홀더가 헤더를 손상되지 않도록 잡아주면서 헤더홀더의 변형도 방지한다. 또한 헤더홀더는 두개 내지 세개 형성되어 있으면 헤더에 가해지는 외력을 분배하여 지지하므로 헤더의 힘이나 뒤틀림을 더 잘 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분리막 유니트의 사시도이이다.
도 2는 본 바명에 따른 분리막 유니트로서 프레임이 제거된 상태의 사시도이다.
도 3는 본 발명에 따른 분리막 유니트에 조립되는 중공사막모듈이다.
도 4는 본 발명에 따른 분리막 유니트의 주요부 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 분리막 유니트의 헤더홀더와 홀더고정판과의 결합관계를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 분리막 유니트의 헤더홀더와 홀더고정판 및 판브라라켓의 결합관계를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 분리막 유니트의 하모듈지지프레임에 저경도바가 결합된 상태의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 분리막 유니트에 헤더홀더가 두개 설치된 상태를 나타낸 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상호간에 결합하여 형성된 구조물이 모서리 부분에서는 분해조립이 편리한 볼트로 결합되어 일체화되는 분리막 프레임(110)이 구비된다.

분리막 프레임(110)의 상단과 하단에는 분리막 프레임(110)의 양측을 가로질러 연결하는 상모듈지지프레임(120a)과 하모듈지지프레임(120b)이 형성된다. 상,하모듈지지프레임(120b)은 분리막 프레임(110) 양측을 연결하면서 구조도 강화시킨다.

분리막프레임(110)과 상,하모듈지지프레임(120b)은 높은 구조적강도를 얻고 수중에서 녹이 슬지 않도록 하기 위하여 스테인레스 강판을 사용한다.

상,하모듈지지프레임(120b)은 분리막 프레임(110)에 용접으로 결합할수도 있으나 손상되었을 때 교체가 용이하도록 볼트/너트 방식으로 체결하는 것도 가능하다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상,하모듈지지프레임(120b)에는 후술하는 중공사막모듈(130)의 연결구가 삽입될 수 있도록 일정한 간격으로 다수의 구공이 형성된다. 상,하모듈지지프레임(120b)은 서로간에 대향되어 설치되어 있으므로, 상모듈지지프레임(120a)의 저면에 구공을 형성하고, 하모듈지지면의 상면에 구공을 형성한 후 후술하는 중공사막모듈(130)의 연결구를 끼워져 조립된다.

상,하의 모듈지지프레임 사이에는 도 3과 같은 중공사막모듈(130)이 일정간격으로 다수 조립 설치된다. 중공사막모듈(130)은 합성수지재의 헤더(132)를 서로 이격시켜 좌우로 배치하고, 그 사이에 다수의 중공사막(134)을 연결하여 이루어진 것으로, 일측의 헤더(132)에는 중공사막(134)과 연통되는 유로가 형성되어 있다.

중공사막(134)은 헤더(132)에 결합될 때 다발로 이루어진 중공사막(134)의 끝이 헤더(132)의 유로에 위치되도록 한 후 여기에 접착제를 부어서 굳혀 고정 시킨다. 중공사막(134)이 합성수지재로 이루어진 음료수 빨대와 같이 유연성이 있어, 기계적인 결합수단으로는 헤더(132)에 결함 없이 수밀을 유지하면서 단단히 고정시키는데 어려움이 있기 때문에 접착제를 이용한 것이다.

접착제를 발라서 굳어진 결합부분은 사용중에 지속적인 충격력이 발생하면 손상될 수 있고, 특히 유로가 형성된 합성수지제 헤더(132)도 파손될 수 있기 때문에 중공사막모듈(130)을 분리막 프레임에 조립하여 고정할 때 중공사막모듈(130)을 단단히 고정하면서도 산기관 때문에 필연적으로 발생하는 수류의 반복적인 펄스수압에도 견딜 수 있어야 한다. 즉 피로파괴가 쉽게 일어나지 않아야 한다.

헤더(132)를 경도가 높은 금속재로 하여 피로파괴가 잘되지 않도록 할 수도 있지만, 중공사막(134)이 합성수지여서 중공사막(134)을 헤더(132)와 다발로 묶어서 접착제를 이용하여 연통되게 결합할 때 높은 접착력을 얻기 위해서는 중공사막(134)과 재료의 성질이 유사한 합성수지 헤더(132)를 사용해야 된다. 즉 피로파괴가 안되는 것도 중요하지만 중공사막(134)과의 접합 부위가 취약해지면 사용중에 그 부분이 손상되어 정수되지 않은 폐수가 바로 유입되므로 피로파괴 못지 않게 매우 중요하다. 따라서 현재까지 헤더(132)는 피로파괴에 금속 보다는 취약하더라도 접착력을 높여 중공사막(134)과의 결합부가 취약해지지 않게 하기 위해서 합성수지를 주로 사용한다.

헤더(132)의 상단에는 상연결구(136a)가 하단에는 하연결구(136b)가 형성된다. 헤더(132)는 중공사막(134)과 연통되는 유로가 형성되어 있고, 상연결구(136a)는 중공되어 유로와 연통되어 있어서, 중공사막(134)을 통해 헤더(132)로 유입된 정수는 상연결구(136a)는 통해 외부로 송출된다. 헤더(132)의 하연결구(136b)에는 헤더(132)의 유로와 연통시킬 필요가 없고, 단순히 하모듈지지프레임(120b)에 고정시키기 위한 것이다. 그렇지만 하연결구(136b)와 형성되는 헤더(132)의 하단까지 유로가 형성되어 있어서, 헤더(132)의 하단이 손상되면 폐수가 유입되므로 헤더(132)의 하단이 피로파괴 되지 않는 것도 매우 중요하다.

상연결구(136a)를 상모듈지지프레임(120a)에 연결할 때는 구공에 바로 끼우지 않고 부압을 받아도 수밀을 유지할 수 있도록 구공에 중공된 어댑터(도시되지 않음)를 끼우고 그 어댑터에 상연결구(136a)를 끼워서 조립한다. 구공에 어댑터를 끼운후 상연결구(136a)를 끼우는 것은 구조도 복잡해지고 제조공정도 어렵게 만들지만 수밀을 유지하기 위해서 선택할 수 밖에 없다.

하연결구(136b)는 헤더(132)의 유로와 연통되지 않으므로 수밀을 유지할 필요가 없어서, 하모듈지지프레임(120b)의 구공에 어댑터 없이 바로 끼워서 조립한다. 하연결구(136b)는 합성수지이고 구공이 형성되는 하모듈지지프레임(120b)은 스테인레스 강판이므로 중공사막모듈(130)이 조립되면 합성수지의 하연결구(136b)와 합성수지의 헤더(132)의 단부가 강판과 접촉하게 된다.

중공사막모듈(130)은 분리막 유니트의 하부에 형성된 산기관을 통해 폭기되는 공기에 의해 상당한 수압을 갖는 수류가 형성되는데, 사용중에 요동치면 경도가 약한 헤더(132)의 단부와 하연결구(136b)가 경도가 상대적으로 강한 강판과 부딪히면서 피로파괴가 되기 쉽다. 따라서 중공사막모듈(130)이 상모듈지지프레임(120a)과 하모듈지지프레임(120b) 사이에 유격 없이 완전히 밀착시켜 요동이 없도록 하면 좋겠지만, 수십개의 중공사막모듈(130)이 동일한 상,하모듈지지프레임(120b)에 설치되고, 중공사막모듈(130)을 모두 동일하게 규격화 시킨다고는 하지만, 가공오차 때문에 조립과정에서 유격이 생길 수밖에 없고, 작은 유격에서도 수압이 높은 수류에 의해 요동하면 피로파괴가 일어난다.

이와 같이 중공사막(134)이 요동에 의해서 피로파괴되는 것을 방지하기 위해, 헤더(132)의 하단과 하모듈지지프레임(120b) 사이에 저경도바(140)를 끼운다. 저경도바(140)는 헤더(132)의 경도 보다 약간 낮은 경도를 갖는 재료의 합성수지로서 신축성도 있어서, 헤더(132)의 하연결구(136b)의 직경과 동일한 저경도바(140)의 구공에 끼워지더라도 억지끼움이 가능하다. 즉 저경도바(140)의 신축성은 가공오차를 줄이는 중요한 요소이다. 다시 말해 저경도바(140)의 구공이 하연결구(136b)의 직경 보다 미세하게 작더라도 조립이 가능하다.

저경도바(140)의 양측은 프레임에 고정되고, 중간중간에 볼트공이 형성되어 있어서, 하모듈지지프레임(120b)에 미리 형성된 볼트공에 맞대어 볼트로 고정된다. 저경도바(140)의 두께는 5 ~ 15mm 로서, 하연결구(136b) 길이의 1/2 이하로 해야 도 7과 같이, 하연결구(136b)가 저경도바(140)의 구공을 통과한 후 다시 하모듈지지프레임(120b)의 구공에 삽입되어 조립된다. 즉 하연결구(136b)는 저경도바(140)의 구공에도 걸리고, 하모듈지지프레임(120b)의 구공에도 조립되어 이중으로 고정된다.

저경도바(140)가 형성되어 있으면, 헤더(132)의 하단은 강판인 하모듈지지프레임(120b)과 직접 접촉되지 않고, 상대적으로 연한 저경도바(140)에 먼저 접촉되면서 충격력이 흡수되므로 중공사막모듈(130)이 요동치더라도 헤더(132)의 하단부에 충격력이 상대적으로 약하게 전달되어 피로파괴를 방지할 수 있게 된다.

분리막 프레임을 오랫동안 사용하면 구조적인 잔류응력이나 열응력 때문에 변형이 생길 수 밖에 없고, 페수중에 포함된 침전물이 중공사막모듈(130) 사이에 끼인다. 침전물은 특히 중공사막모듈(130)의 헤더(132)와 헤더(132) 사이에 진흙처럼 꽉 끼어서 오랜 시간이 지나면 헤더(132)를 양쪽으로 벌리는 것처럼 힘이 작용해서 결국 헤더(132)가 휘거나 뒤틀리게 된다. 헤더(132)가 휘거나 뒤틀리면 조립된 위치를 이탈하거나 휘거나 뒤틀리면서 재료의 파괴를 가져오므로 결국 중공사막모듈(130)의 손상으로 이어지므로, 본원발명에서는 중공사막모듈(130)의 헤더(132)를 잡아주는 헤더홀더(150)를 설치한다.

헤더홀더(150)는 분리막프레임을 가로질러 고정되고 헤더(132) 사이사이에 각각 끼워질 수 있도록 등 간격으로 다수의 웨지(152)가 형성되어 있으며, 수평하게 형성된 상기 모듈지지프레임을 기준으로 지면을 향해 30 ~ 60°경사지게 설치된다.

헤더홀더(150)가 지면을 향해 경사지게 설치되는 것은 매우 중요하다. 산기관은 공기를 폭기시켜 큰 수압의 수류를 형성함으로써 중공사막(134)에 달라붙어 있는 이물질을 제거하는 기능을 하는데, 이때 수류의 방향이 아래로 위로 향하는데, 헤더홀더(150)가 수평으로 설치되어 있으면 수류에 저항하여 수류의 상승을 방해하므로 헤더홀더(150) 근처의 중공사막(134)은 이물질 제거가 잘 되지 않을 수 있다.

또한, 헤더홀더(150)가 수평으로 설치되어 있으며, 헤더홀더(150)에 큰 저항력이 생겨서 헤더홀더(150)가 휘거나 뒤틀리면서 파손될 수 있으므로 수류를 영향을 덜 받게 하기 위해서 헤더(132)홀더를 더 작게 만들거나 구조적 강도가 큰 재료를 사용해야 한다. 구조적 강도가 큰 재료는 그 자체적으로 선기능을 하지만, 경도가 높아가 구조적 강도가 높아지므로 스테인리스 강판과 같은 금속을 사용할 수 밖에 없다. 스테인레스 강판은 위에서 설명한 바와 같이 요동치는 헤더(132)를 손상시킬 수 있으므로 사용하지 않아야 한다.

헤더홀더(150)의 웨지(152)는 헤더(132)를 잡고 있는 것으로, 웨지(152)와 웨지(152)사이의 공간이 헤더(132)가 삽입되는 헤더삽입부가 된다. 따라서 헤더삽입부의 폭은 헤더(132)의 두께와 같고, 헤더삽입부의 수는 중공사막모듈(130)의 수와도 일치하지만, 웨지(152)를 수를 줄여 2 ~ 3개의 헤더(132)를 건너 뛰면서 헤더(132)를 잡아도 헤더(132)의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있다.

도 5와 같이, 웨지(152)의 후단에는 양쪽에 핀홀(156)이 형성되어 있는데, 헤더삽입부(154)에 헤더(132)가 끼어 진 상태로 있으면, 헤더홀더(150)와 웨지(152) 및 헤더(132)가 접하는 부분에 이물질이 끼일 수 있고, 시간이 지나면 이물질이 경화되면서 적층될 수 있기 때문에 수류가 지나다니면서 수압을 가해 이물질이 달라붙어 고착되거나 잔류하지 않고 핀홀(156)을 통해서 빠져나갈 수 있도록 한 것이다.

헤더홀더(150)에는 일정한 간격으로 다수의 볼트공이 형성되어 있다. 이는 후술하는 홀더고정판(160)을 결합하기 위한 것이다. 헤더홀더에 형성되는 볼트공은 폭방향이 더 긴 장홀로 형성된다. 볼트공이 장홀로 형성되면 후술하는 홀더고정판에 결합할 때 헤더홀더가 돌출되는 길이를 조절할 수 있다. 즉 볼트가 장홀에서 움직일 수 있는 거리 만큼 돌출되는 길이를 가변시킬 수 있게 된다.

헤더홀더(150)에는 구조적강도가 상대적으로 약한 헤더홀더(150)의 한쪽을 앞뒤로 감싸면서 잡아주어 폭기되는 수류에 의한 외력이 작용해도 헤더홀더가 휘거나 뒤틀리지 않도록 하는 한쌍의 홀더고정판(160)이 결합된다. 홀더고정판(160)에도 헤더홀더(150)에 형성된 볼트공과 대응되는 볼트공을 형성하여 헤더홀더(150)의 앞면과 뒷면에 홀더고정판(160)을 대로 볼트로 결합한다.

홀더고정판(160)의 양단에는 판브라켓(170)이 형성되어 있어서, 분리막 프레임에 용접하거나 볼트공(도시되지 않음)을 형성하고, 분리막 프레임에도 볼트공(도시되지 않음)을 형성한 후 서로 볼팅할 수도 있다.

헤더홀더(150)는 분리막 프레임에 하나만 결합할 수도 있고, 도 8과 같이, 두개 내시 세개를 결합할 수 도 있다. 하나만 결합할 때에는 수류의 영향을 많이 받아 휘거나 뒤틀리기 쉬운 헤더(132) 높이의 1/3 지점에 형성하는 것이 바람직하고, 두개를 결합할 때에는 하나는 헤더(132) 높이의 1/3지점, 다른 하나는 헤더(132) 높이의 2/3 지점에 형성하여 전체적으로 헤더(132)를 세 등분 하는 각 지점에 형성하여 요동시 힘을 분산시켜 헤더(132)를 균형있게 잡아주도록 한다.

전술한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

폐수처리장의 수중에 분리막 유니트를 설치하고 침지식 막분리 장치가 가동되면, 중공된 상모듈지지프렘에 연결된 흡기장치를 통해 부압이 형성되고, 중공사막(134)을 통해 폐수로부터 정수가 흡출 된다.

이때, 분리막 유니트의 하부에 형성된 산기관을 통해 주기적으로 공기를 폭기시키므로, 그때마다 상당한 수압을 갖는 수류가 파도처럼 밀려 올라오면서 상승한다.

흡기장치는 펌프로 이루어지는데, 펌프가 가동되면 분리막 유니트 전체에도 진동이 전해져 중공사막모듈(130)이 요동치고, 수류가 올라오면서 중공사막모듈(130)에 충돌하면서 요동이 한층 가중된다.

중공사막모듈(130)이 요동치면, 중공사막모듈(130)을 고정하고 있는 상연결구(136a)와 하연결구(136b)에 집중된다. 상연결구(136a)는 어댑터가 감싸고 있어서, 헤더(132)의 손상이 방지되고, 하연결구는 저경도바(140)가 감싸고 있어서, 하연결구(136b)에 전달된 충격력은 저경도바(140)를 통해 흡수되어 하연결구(136b)의 피로파괴를 방지할 수 있다. 또한 하연결구(136b)가 형성되는 헤더(132)의 하단이 강판으로 이루어진 하모듈지지프레임(120b)에 직접 접촉되지 않고 상대적으로 경도가 낮아서 재료의 신축성이 있는 저경도바(140)에 먼저 접촉되므로 헤더(132)의 하단 피로피괴도 방지된다.

수류는 중공사막(134)에 달라 붙은 이물질을 제거하지만, 중공사막(134)에 반복적이고 지속적인 외력을 가하고, 또한 헤더(132) 사이에 이물질을 끼어 적층되면서 헤더(132)를 벌어지게 하여 헤더(132)를 휘어지거나 뒤틀리게 하지만, 헤더홀더(150)의 웨지(152)가 각각의 헤더(132)를 잡고 있어서 헤더(132)가 휘거나 뒤틀리지 않게 함으로써 헤더(132)의 손상을 방지하고, 헤더(132)의 상연결구(136a)와 하연결구(136b)의 이탈도 방지한다.

헤더홀더(150)에 의해 수류가 상승하는 것이 방해되지만, 헤더홀더(150)는 지면을 향해 다시 말해 수류가 올라오는 방향을 향해 30 ~ 60°경사져 있으므로 수류에 저항하는 힘을 감소시키므로, 수류의 유동력을 최소화 시키면서 헤더(132)를 잡아주는 헤더홀더(150)의 기능을 수행할 수 있다.

헤더홀더(150)의 재료를 헤더(132)의 경도 보다 낮은 재료를 사용함으로써 구조적 강도가 약해져 발생되는 헤더홀더(150)의 휨이나 뒤틀림은 헤더홀더(150)의 한쪽을 양면에서 잡아주는 홀더고정판(160)을 통해 분산시킴으로 헤더홀더(150)가 헤더(132)를 손상되지 않도록 잡아주면서 헤더홀더(150)의 변형도 방지한다. 또한 헤더홀더(150)는 두개 내지 세개 형성되어 있으면 헤더(132)에 가해지는 외력을 분배하여 지지하므로 헤더(132)의 힘이나 뒤틀림을 더 잘 방지할 수 있다.

110 : 분리막 유니트
120a : 상모듈지지프레임 120b : 하모듈지지프레임
130 : 중공사막모듈 132 : 헤더
134 : 중공사막
136a : 상연결구 136b : 하연결구
140 : 저경도바 150 : 헤더홀더
152 : 웨지 154 : 헤더삽입부
156 : 핀홀
160 : 홀더고정판 170 : 판브라켓

Claims

침지식 막분리 장치용 분리막 유니트에 있어서,
분리막 프레임(110);
상기 분리막 프레임의 상부와 하부에는 서로 대향 되어 형성되고, 각각 다수의 구공이 형성된 상모듈지지프레임(120a)과 하모듈지지프레임(120b);
좌우로 이격된 한쌍의 헤더와 상기 헤더 사이를 연결하는 중공사막 및 상기 헤더의 상하단에 형성된 연결구로 이루어지고, 상기 상부와 하부 모듈지지프레임 구공에 연결구가 끼워져 조립되는 중공사막모듈(130);
상기 하모듈지지프레임 위에 올려져 결합되되, 상기 하모듈지지프레임에 형성된 구공의 직경 크기와 일치되는 통공이 상기 구공의 수 만큼 형성되어 있고, 상기 헤더와 동일재료이거나 상기 헤더의 재료 보다 상대적으로 경도가 낮은 재료로 이루어져 있어서, 상기 헤더와 반복적으로 부딪혀도 충격이 흡수되어 상기 헤더의 피로파괴를 방지할 수 있도록 하는 저경도바(140);
상기 분리막프레임에는 분리막프레임을 가로질러 고정되고 상기 헤더 사이에 각각 끼워질 수 있도록 등 간격으로 다수의 웨지가 형성되어 있으며, 수평하게 형성된 상기 모듈지지프레임을 기준으로 지면을 향해 30 ~ 60°경사지게 설치된 헤더홀더(150);
구조적강도가 상대적으로 약한 헤더홀더의 한쪽을 감싸면서 잡아주어 헤더홀더에 폭기되는 수류에 의한 외력이 작용해도 헤더홀더가 휘거나 뒤틀리지 않도록 하는 홀더고정판(160);
상기 홀더고정판을 상기 분리막 프레임에 용접이나 볼팅으로 결합할 수 있도록 상기 홀더고정판의 양단에 일체로 형성되는 판브라켓(170);
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중공사막모듈의 변형을 방지하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트.
제1항에 있어서,
상기 헤더홀더(150)는 분리막 유니트의 프레임에 두개 내지 세개를 형성하여 중공사막모듈에 가해지는 외력을 분산시켜 지지할 수 있는 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트.
제1항에 있어서,
상기 헤더홀더(150)의 웨지()는 그 수를 가감하여 다수의 헤더 중에 중간중간 일부의 헤더만 잡아주도록 하는 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트.
제1항에 있어서,
상기 웨지(152)의 후단에는 유동하는 수류가 지나다닐 수 핀홀(156)을 형성하여 헤더홀더와 헤더의 접촉면 사이에 이물질이 끼이지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트.