KR100341410B1

KR100341410B1 - 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치

Info

Publication number: KR100341410B1
Application number: KR1019990018540A
Authority: KR
Inventors: 최충현
Original assignee: 최충현
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2002-06-21
Also published as: KR20000074529A

Abstract

본 발명은 내부/외부 압력용기 사이의 바이패스 경로를 통하는 원수중 일부는 여과되고, 나머지 원수는 원수의 농축을 위해 원수조로 귀환시켜 역세정 주기를 연장할 수 있는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치(VPMF)에 관한 것이다.

본 발명은 외부 압력용기와, 외부 압력용기의 내부에 동심상으로 배치되며, 하측에 관통구멍이 타공된 내부 압력용기와, 내부/외부 압력용기의 상부에 결합되며 원수 주입관이 연결된 상판 플랜지와, 내부/외부 압력용기의 하부에 결합되며 처리수 배출관이 연결된 하판 플랜지와, 하판홀더에 하단부가 고정 설치되고 상단부가 가동형 상판홀더에 고정된 다수의 가요성 위사필터와, 내부/외부 압력용기 사이의 공간으로부터 하판 플랜지를 통하여 여과되지 않은 원수를 원수조로 귀환시기키 위한 원수농축수단과, 오염된 가요성 위사필터를 역세정하기 위하여 가압공기를 주입하기 위한 가압공기 주입수단으로 구성되며, 원수의 압력에 따라 상판홀더와 위사필터가 하판 플랜지에 압착되어 필터층을 형성하며, 내부/외부 압력용기 사이로 유입된 원수의 일부는 필터층을 통하여 여과되어 처리수 배출관으로 배출되고, 원수의 일부는 농축수 배출관을 통하여 원수조로 귀환되는 것을 특징으로 한다.

Description

크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치{Crossflow Type Variable Pore Micro Filter}

본 발명은 크로스플로우 타입(Crossflow type) 가변세공 정밀 여과장치에 관한 것으로, 특히 가요성 위사(緯絲) 필터의 압착과 압착해제에 따라 부유 고형물의여과와 역세정을 실행할 때 내부/외부 압력용기 사이의 바이패스 경로(by-pass passage)를 통하여 유입된 원수중 일부는 넓은 필터층의 측면을 통한 여과에 의해 처리용량의 증대를 도모하고, 일부의 원수는 원수조로 귀환시켜 시간의 경과에 따라 원수의 농축을 도모하며, 이에 따라 역세정 주기의 연장에 의해 고농도 원수의 여과에 효과적으로 활용할 수 있는 크로스플로우 타입(Crossflow type) 가변세공 정밀 여과장치(Variable Pore Micro Filter : VPMF)에 관한 것이다.

정수장의 정수처리과정에서 부유물의 여과, 각종 오·폐수의 고도처리(즉, 활성탄, 오존, 광촉매, 막분리 처리)하기 전의 전처리, 또는 재활용 목적의 수처리에는 유체(특히 물) 속에 포함되어 있는 부유고형물(Suspended Solids)을 여과하는 장치로서 정밀여과장치(Micro Filter)가 사용되고 있다.

이러한 용도로 사용되는 정밀여과장치는 여과를 수행하는 필터의 세공구조가 일정한 크기로 고정된 구조로서 제작되므로 일정시간 운전한 후에는 여과된 오염물에 의해서 세공이 막히게 되면 역세척이 불가능하거나 역세척 회복율이 극히 저조하여 대부분의 정밀여과장치는 필터를 교환하지 않으면 않되었다.

이와같이 종래의 여과장치가 역세정 효율이 떨어지는 이유는 세공구조가 여과시와 동일하게 역세척시에도 변하지 않기 때문이다. 그결과 필터의 세공에 끼인 오염물의 세척이 쉽게 이루어지지 못하여 역세정 효율이 낮게 된다.

이러한 종래의 여과장치의 문제점을 개선하여 여과시와 역세정시에 필터층의 세공구조를 변화시킴에 의해 유체(특히 물) 속에 함유되어 있는 부유고형물을 고정도로 여과할 수 있고 공기압과 청수를 사용한 역세정에 의해 우수한 역세정 효율을갖는 가변 필터층을 갖는 여과장치(VPMF)를 본 출원인에 의해 1997. 9. 30자 특허출원 제97-50047호(공개특허 제97-74668호)로 제안되었다.

상기한 선출원 여과장치를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와같이 종래의 여과장치는 통형상을 이루며 상측에 원수 주입관(7)이 연결되고 하측에 여과된 원수가 배출되는 처리수 배출관(8)이 연결된 용기(3)의 하판 플랜지(4) 내부에 다수의 가요성 위사로 이루어진 위사필터(1,2)의 하단부를 고정 설치하여, 상기 원수의 여과시에는 원수의 압력에 따라 상기 다수의 위사가 하판 플랜지(4)에 압착되어 부유고형물을 여과하는 필터층을 형성하고, 역세정은 상기 필터층에 대한 압축이 해제된 상태에서 처리수 배출관(8)을 통하여 가압공기와 청수를 인가함에 의해 필터층을 형성하는 다수의 위사필터(1,2)의 압착을 해제함과 동시에 포집된 고형물의 역세정을 실행하여, 여과와 역세정 효율이 모두 높게한 구조를 갖고 있다.

도 1에서 미설명 부호 5는 수류 안정판, 6은 상판 플랜지, 10은 상부홀더, 11은 하부홀더, 12는 배출구멍, 13은 중공부, 14는 집수판, 15는 구멍, 16는 홀더 지지판을 각각 가리킨다.

그런데 상기한 종래의 여과장치는 여과방식이 전량 여과방식으로서 일단 여과장치의 원수 주입관(7)으로 유입된 원수는 필터층을 통과하여야만 처리수 배출관(8)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 고농도의 원수를 처리할 때에는 필터층이 오염물질들에 의해 급격하게 오염되므로 역세정 주기가 단축되어 여과시간과 처리유량이 크게 감소하며 상기 여과장치의 특징중 하나인 필터층의 깊은 부분까지 여과에 활용하는 심층여과의 효과 역시 반감케 되는 문제가 있다. 즉, 상기한 여과장치는 고농도 원수에 대한 적용성과 처리용량이 떨어지는 문제를 안고 있다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 가요성 위사(緯絲) 필터의 압착과 압착해제에 따라 부유 고형물의 여과와 역세정을 실행할 때 내부/외부 압력용기 사이의 바이패스 경로를 통하여 유입된 원수중 일부는 넓은 필터층의 측면을 통한 여과에 의해 처리용량의 증대를 도모하고, 일부의 원수는 원수조로 귀환시켜 시간의 경과에 따라 원수의 농축을 도모하며, 이에 따라 역세정 주기의 연장에 의해 고농도 원수의 여과에 효과적으로 활용할 수 있는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치(VPMF)를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 역세정시에 청수를 처리수 배출관으로 공급하여 위사필터의 압착을 해제함과 동시에 가압공기는 공기 주입관을 통하여, 청수는 처리수 배출관을 통하여 분리하여 공급함에 의해 필터층의 세공 크기를 더욱 확장시키는 동시에 가요성 위사필터를 비틀어주어 가압공기와 청수가 일으키는 난류를 증가시켜 역세정 효과를 높일 수 있는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치(VPMF)를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 대용량의 원수를 처리하는데 적합하도록 다수의 여과장치 또는 다수의 여과유닛을 병렬로 조합하여 처리용량을 증가시킬 수 있는병렬 여과 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 가변세공 정밀 여과장치를 보여주는 부분절개 사시도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 바이패스 경로를 갖는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치(VPMF)의 내부구조를 보여주는 부분절개 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 내부압력용기를 보여주는 부분절개 사시도,

도 4a는 수동식 홀더 회전기를 구비한 본 발명의 제2실시예에 따른 바이패스 경로를 갖는 크로스플로우 타입 VPMF의 초기상태 단면도,

도 4b는 제2실시예의 여과동작을 보여주는 단면도,

도 4c는 제2실시예의 역세정 동작을 보여주는 단면도,

도 5a는 도 4a에 도시된 상판홀더의 평면도,

도 5b는 상판홀더의 단면도,

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따라 다수의 크로스플로우 타입 VPMF를 병렬로 연결한 상태를 보여주는 개략 사시도,

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따라 다수의 여과유닛을 포함하는 크로스플로우 타입 VPMF를 보여주는 개략 단면도,

도 8은 도 7의 일부 절개 평면도,

도 9는 제4실시예에 사용되는 여과유닛을 보여주는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

21a-21c,21n ; 가요성 위사필터 22,221-22n ; 상판홀더

22a-22c ; 하부요홈 23,23a-23n ; 하판홀더

24,241-24n ; 처리수 수집관 24a,25a ; 관통구멍

25,25a-25n ; 내부 압력용기 26 ; 외부 압력용기

27 ; 상판 플랜지 28 ; 하판 플랜지

29,29a-29c ; 원수 주입관 30,30a-30n ; 처리수 배출관

31,31a-31c ; 공기 주입관 32,32a-32c ; 농축수 배출관

33 ; 홀더 회전기 33a ; 핸들

33b ; 축 33c ; 블레이드

34 ; 연결축 40 ; 필터층

41-43 ; 여과장치 44 ; 하우징

45a-45c ; 유량제어밸브 50a-50n ; 여과유닛

57 ; 상부캡 58 ; 하부캡

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 통형상의 외부 압력용기와, 상기 외부 압력용기의 내부에 일정거리를 두고 동심상으로 배치되며, 하측에는 내외부를 관통하는 다수의 관통구멍이 타공된 내부 압력용기와, 상기 내부/외부 압력용기의 상부에 결합되며 원수가 도입되는 원수 주입관이 연결된 상판 플랜지와, 상기 내부/외부 압력용기의 하부에 결합되며 여과된 처리수가 배출되는 처리수 배출관이 연결된 하판 플랜지와, 상기 내부 압력용기의 하부에 설치된 하판홀더에 하단부가 고정 설치되고 상단부가 원수의 유입에 따라 내부 압력용기의 상하로 이동 가능한 가동형 상판홀더에 고정된 다수의 가요성 위사필터와, 상기 내부/외부 압력용기 사이의 공간으로부터 하판 플랜지를 통하여 여과되지 않은 원수를 원수조로 귀환시기키 위한 원수농축수단과, 부유고형물로 오염된 가요성 위사필터를 역세정하기 위하여 상기 하판 플랜지와 하판홀더를 통하여 가압공기를 주입하기 위한 가압공기 주입수단으로 구성되며, 상기 원수의 여과시에는 원수의 압력에 따라 상기 상판홀더가 하강하여 다수의 위사필터가 하판 플랜지에 압착되어 부유고형물을 여과하는 필터층을 형성하며, 상기 내부/외부 압력용기 사이로 유입된 원수의 일부는 상기 필터층을 통하여 여과된 처리수가 처리수 배출관으로 배출되고, 원수의 일부는 농축수 배출관을 통하여 원수조로 귀환되는 것을 특징으로 하는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치를 제공한다.

상기 필터층의 역세정은 처리수 배출관을 통하여 청수를 주입하여 상기 필터층에 대한 압축을 해제한 상태에서 처리수 배출관을 통하여 청수를 주입함과 동시에 가압공기 주입수단에 의해 가압공기를 다수의 위사필터 사이로 주입하여 상기 위사필터에 포집된 고형물의 역세정을 실행된다.

더욱이 본 발명은 상기 내부 압력용기의 하부 중앙에 설치되어 이를 둘러싸는 위사필터의 필터층을 통하여 여과된 처리수를 수집하여 처리수 배출관으로 안내하기 위한 중공부를 갖는 통형상의 처리수 수집관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 여과장치는 역세정시에 청수와 가압공기에 의한 난류가 상기 위사필터와 접촉하는 기회를 증가시켜 오염물질의 역세정 효과를 증가시킴과 동시에 난류를 증가시키기 위하여 상기 상판홀더와 가요성 위사필터를 일정한 각도만큼 회전시키기 위한 홀더 회전수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 통형상의 외부 압력용기와, 상기 외부 압력용기의 내부에 일정거리를 두고 동심상으로 배치되며, 하측에는 용기의 내외부를 관통하는 다수의 관통구멍이 타공된 내부 압력용기와, 상기 내부/외부 압력용기의 상부에 결합되며 원수가 도입되는 원수 주입관이 연결된 상판 플랜지와, 상기 내부/외부 압력용기의 하부에 결합되며 여과된 처리수가 배출되는 처리수 배출관이 연결된 하판 플랜지와, 상기 내부 압력용기의 하부에 설치된 하판홀더에 하단부가 고정 설치되고 상단부가 원수의 유입에 따라 내부 압력용기의 하부로 이동 가능한 가동형 상판홀더에 고정된 다수의 가요성 위사필터와, 상기 내부 압력용기의 하부 중앙에 설치되어 이를 둘러싸는 위사필터의 필터층을 통하여 여과된 처리수를 수집하여 처리수 배출관으로 안내하기 위한 중공부를 갖는 통형상의 처리수 수집관과,상기 내부/외부 압력용기 사이의 공간으로부터 하판 플랜지를 통하여 여과되지 않은 원수를 원수조로 귀환시기키 위한 원수농축수단과, 부유고형물로 오염된 가요성 위사필터를 역세정하기 위하여 상기 하판 플랜지와 하판홀더를 통하여 가압공기를 주입하기 위한 가압공기 주입수단으로 구성되며, 상기 원수의 압력에 따라 다수의 가요성 위사필터가 하판 플랜지에 압착되어 부유고형물을 여과하는 필터층을 형성하며, 상기 내부/외부 압력용기 사이로 유입된 원수의 일부는 내부 압력용기와 필터층을 통하여 여과되고, 원수의 일부는 농축수 배출관과 바이패스 경로를 통하여 원수조로 귀환되는 방식으로 원수를 농축시키는 것을 특징으로 하는 바이패스 경로를 갖는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치가 제공된다.

더욱이 본 발명에서는 상기 여과장치의 원수 주입관, 처리수 배출관, 가압공기 주입수단, 및 원수 농축수단에 각각의 원수 주입관, 처리수 배출관, 가압공기 주입수단, 및 원수 농축수단이 서로 병렬로 연결되는 적어도 2 이상의 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치를 더 구비하여 필요에 따라 원수의 처리용량을 증가시키는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 원수 주입관이 연결되며 내부에 공간부를 갖는 상부캡과; 외주부가 상기 상부캡과 결합되며 내측에 다수의 결합구멍을 갖는 상판 플랜지와; 상기 상판 플랜지에 상부가 결합되는 통형상의 외부 압력용기와; 각각 상기 상판 플랜지의 결합구멍에 결합되며 외부 압력용기의 내부에 일정거리를 두고 착탈 가능하게 배치되어 외부 압력용기와 함께 크로스플로우 방식의 여과를 실행하는 다수의 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과유닛과; 상기 외부 압력용기 및 다수의 여과유닛의 하부에 결합되어 상기 상판 플랜지와 함께 상기 외부 압력용기 및 다수의 여과유닛을 지지하기 위한 하판 플랜지와; 외주부가 상기 하판 플랜지에 결합되며 여과유닛을 통하여 여과된 처리수를 수집하여 외부로 배출하는 처리수 배출관이 연결된 하부캡과; 상기 내부/외부 압력용기 사이의 공간으로부터 여과유닛을 통하여 여과되지 않은 원수를 원수조로 귀환시기키 위한 원수농축수단과; 부유고형물로 오염된 가요성 위사필터를 역세정하기 위하여 상기 여과유닛으로 가압공기를 주입하기 위한 가압공기 주입수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬접속된 다수의 여과유닛을 갖는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치를 제공한다.

상기 각각의 여과유닛은 각각 하측에는 내외부를 관통하는 다수의 관통구멍이 타공된 내부 압력용기와, 상기 내부 압력용기의 하부에 설치된 하판홀더에 하단부가 고정 설치되고 상단부가 원수의 유입에 따라 내부 압력용기의 하부로 이동 가능한 가동형 상판홀더에 고정된 다수의 가요성 위사필터와, 상기 내부 압력용기의 하부 중앙에 설치되어 이를 둘러싸는 위사필터의 필터층을 통하여 여과된 처리수를 수집하여 하부캡으로 안내하기 위한 중공부를 갖는 통형상의 처리수 수집관으로 구성되어, 상기 원수의 압력에 따라 다수의 가요성 위사필터가 하판 플랜지에 압착되어 부유고형물을 여과하는 필터층을 형성할 때, 상기 내부 압력용기로부터 내부/외부 압력용기 사이로 유입된 원수의 일부는 다시 내부 압력용기와 필터층을 통하여 여과되고, 원수의 일부는 원수농축수단에 의해 농축된다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 여과시에는 내부/외부 압력용기 사이의 바이패스 경로를 통하여 유입된 원수중 일부는 넓은 필터층의 측면을 통한 여과에 의해 처리용량의 증대를 도모하고, 일부의 원수는 원수조로 귀환시켜 시간의 경과에 따라 원수의 농축을 도모하여 하수처리장 등에서 슬러지의 배출량을 줄이거나 또는 고가 금속이나 각종 용매로 사용된 산 용액의 재활용에 처리비용을 줄일 수 있게 된다. 더욱이 상기한 바이패스 경로를 통한 원수의 농축과 크로스플로우 타입의 여과에 의해 역세정 주기를 연장하여 고농도 원수의 여과에 효과적으로 활용될 수 있다.

본 발명에서는 역세정시에 청수를 처리수 배출관으로 공급하여 위사필터의 압착을 해제한후 동시에 가압공기는 공기 주입관을 통하여, 청수는 처리수 배출관을 통하여 분리하여 공급할 때 가요성 위사필터를 홀더 회전기로 비틀어 줌에 의해 가압공기와 청수가 일으키는 난류를 증가시켜 역세정 효과를 높일 수 있다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 바이패스 경로를 갖는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치(VPMF)의 내부구조를 보여주는 부분절개 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 내부압력용기를 보여주는 부분절개 사시도이다.

먼저 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 바이패스 경로를 갖는 크로스플로우 타입 VPMF는 외부로부터 여과처리될 원수를 안내하는 원수 주입관(29)이 설치된 상판 플랜지(27)가 원통형을 이루는 한쌍의 내부 및 외부 압력용기(25,26)의 상부에 결합되고, 내부 및 외부 압력용기(25,26)의 하부에는 여과된 처리수가 배출되는 처리수 배출관(30), 여과되지 않은 원수를 원수조로 귀환시키기 위한 농축수 배출관(32), 역세정용 공기 주입관(31)이 설치된 하판 플랜지(28)가 결합되어 있다.

상기 원수 주입관(29)에는 공급배관을 통하여 원수조의 원수펌프와 연결되어 있고, 또한 원수 주입관(29)과 원수펌프 사이에는 유입유량과 유입압력을 조절하기 위한 유량조절밸브와 압력계가 설치된다. 또한 원수펌프를 역세정시에도 사용하는 경우는 후술하는 별도의 역세정용 펌프는 필요하지 않게 된다.

상기 처리수 배출관(30)에는 역세정에 사용되는 펌프와, 처리수의 유량확인을 위한 유량계와, 처리수의 저류를 위한 처리수조가 설치된다.

또한, 상기 농축수 배출관(32)은 내부 및 외부 압력용기(25,26) 사이에 일단이 연결되고, 그의 타단은 원수조로 연결되어 있으며, 역세정용 공기 주입관(31)은 일단이 예를들어 4개의 주입구를 통하여 하판 플랜지(28)를 관통한후 후술하는 하판홀더(23)와 하판 플랜지(28) 사이의 공간으로 연장되어 있고, 그의 타단은 역세정에 필요한 가압공기를 발생시키는 공기 압축기에 공급배관을 통하여 연결되어 있다.

한편, 내부 압력용기(25)의 내부에는 각각 동심상의 3중 원통형상으로 배열된 다수의 가요성 위사필터(21a-21c)가 상하로 이동 가능하게 내장된 상판홀더(22)의 3개의 하부 요홈(22a-22c)(도 5b 참조)에 고정되고, 다수의 가요성 위사필터(21a-21c)의 하단은 하판 플랜지(28)에 고정된 하판홀더(23)의 3개의 상부요홈에 고정되어 있으며, 하판 플랜지(28)의 중앙에는 필터층(40)(도 4b 참조)을 통하여 여과된 처리수를 수집하여 처리수 배출관(30)으로 이송하는 처리수 수집관(24)이 설치되어 있다.

상기 내부 압력용기(25)는 도 3에 도시된 바와같이 일정한 간격과 크기를 갖는 다수의 관통구멍(25a)이 타공되어 있으며, 상기 관통구멍(25a)은 내부 압력용기(25) 내부의 원수를 내부 압력용기(25)와 외부 압력용기(26) 사이의 공간으로 흘려보내는 역할을 한다. 예를들어, 관통구멍(25a)의 직경은 약 3mm 내외로 설정될 수 있다.

상기 관통구멍(25a)의 타공범위는 내부 압력용기(25)의 하부로부터 시작되어 가요성 위사필터(21a-21c)가 압착되어 형성하는 필터층(40)(도 4b 참조)의 높이까지, 즉 하부로부터 약 30-50% 높이까지 처리용량과 처리수질에 따라 다양한 규격으로 형성된다. 상기와 같이 관통구멍(25a)의 타공범위를 설정한 이유는 원수의 여과를 위해 유입되는 원수에 따라 상판홀더(22)가 하강하여 위사필터(21a-21c)가 미세한 기공을 갖는 필터층(40)을 형성하기 위한 것이다.

도시된 예에는 상기 위사필터(21a-21c)가 동심상의 3중 원통형으로 배열되어 있으나, 크기에 따라 2중 또는 4중 원통형상으로 배열될 수 도 있고, 전체적인 위사필터(21a-21c)의 수는 여과장치의 크기에 따라 증가 또는 감소될 수 있고, 동심상으로 설치된 제1 내지 제3위사필터(21a-21c)는 내부 압력용기(25)의 내주면 사이에 일정한 간격으로 배치되는 것이 필터층(40)에 균일한 기공을 형성하는데 바람직하다.

상판홀더(22)의 하강 압착에 따라 필터층(40)를 형성하는 위사필터(21a-21c)는 예를들어, 가요성(flexible)과 내구성을 갖는 소재로서 폴리에스터, 나일론, 폴리프로필렌(PP) 등의 합성섬유가 사용될 수 있다. 상기 상부홀더(22)는 위사필터가 부력에 의해 수직으로 자세를 갖도록 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 용기의 형상에 따라 상부홀더(22)와 하부홀더(28)의 형상이 결정되며, 바람직하게는 내/외부 압력용기(25,26)가 고압에 강한 원통형인 경우 원통형을 이루며, 용기의 형상에 따라 각종형태의 다각형으로 이루어지는 것도 가능하다.

한편, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 제2실시예는 제1실시예에 수동식 홀더 회전기를 추가로 구비한 실시예로서 나머지 부분은 제1실시예와 동일한 구조를 갖고 있다. 따라서 제2실시예에서 제1실시예와 동일한 부분에 대하여는 설명을 생략하고 상이한 부분에 대하여만 이하에 설명한다.

상기 홀더 회전기(33)는 여과장치의 외부에 핸들(33a)이 설치되고 핸들(33a)로부터 연장되어 여과장치의 내부로 뻗어있는 축(33b)의 타단에는 상판홀더(22)를 일장한 각도만큼 회전시키기 위한 6개의 블레이드(33c)가 설치되어 있다. 또한, 상기 블레이드(33c)는 상판홀더(22)의 상부에서 돌출된 6개의 연결축(34)과 접촉하여 핸들(33a)의 회전력을 전달한다(도 5a 및 도 5b 참조).

따라서, 여과장치의 위사필터를 역세정할 때 홀더 회전기(33)의 핸들(33a)을 하강시켜 상판홀더(22)의 연결축(34) 상단부 보다 약간 밑으로 블레이드(33c)를 하강시킨 상태에서 핸들(33a)을 회전시켜 회전력을 상판홀더(22)와 위사필터(21a-21c)에 전달할 수 있다.

이하에 도 4a 내지 도 4c를 참고하여 실시예의 작용을 상세하게 설명한다.

도 4a는 제2실시예의 초기상태 단면도, 도 4b는 제2실시예의 여과동작을 보여주는 단면도, 도 4c는 제2실시예의 역세정 동작을 보여주는 단면도이다.

먼저 도 4a를 참고하여 본 발명에 따른 여과장치의 여과동작을 설명한다.

초기상태일 때 상판홀더(22)는 부력에 의해 도 4a와 같이 내부 압력용기(25)의 상부로 상승되어 있다. 이 상태에서 원수의 여과(filtering)시에는 원수가 원수조로부터 원수펌프의 가동에 따라 원수주입관(29)을 통하여 일정한 수압으로 내부 압력용기(25)의 내부로 유입되어 상판홀더(22)를 가압한다. 이 경우 상판홀더(22)는 내부 압력용기(25)와의 사이에 약간의 간격을 갖고 삽입되어 있어 일정압력의 원수가 가해지면 밑으로 하강하여 위사필터(21a-21c)를 가압하게 된다.

이에 따라 수압에 의해 위사필터(21a-21c)가 하판홀더(23)에 압착되어 도 4b에 도시된 바와같이 미세한 세공, 예를들어 25미크론(μ)에서 0.2미크론에 이르기 까지 가요성 위사필터의 굵기와 재질에 따라 다양한 크기의 기공을 갖는 필터층(40)을 형성한다. 그후 상판홀더(22)에 대한 내부 압력용기(25) 내부의 압력이 상승하면 원수는 내부 압력용기(25)의 상측 관통구멍(25a)을 통하여 내부 압력용기(25)로 유입된 원수가 내부/외부 압력용기(25,26) 사이로 흐르게 된다.

그후 필터층(40)에 의해 내부/외부 압력용기(25,26)의 압력이 상승하게 되면 내부/외부 압력용기(25,26) 사이로 흐르는 원수중 일부는 다시 필터층(40) 측면의 내부압력용기(25)의 하측 관통구멍(25a)을 통하여 필터층(40)으로 유입되어, 원수에 함유되어 있던 부유고형물은 필터층(40)을 통과하면서 걸러지고, 여과된 처리수는 중앙부에 배치된 처리수 수집관(24)의 관통구멍(24a)을 통하여 내부로 집수되어, 처리수 배출관(30)을 통하여 처리수조로 배출된다.

또한, 내부/외부 압력용기(25,26) 사이의 하판 플랜지(8)에는 농축수 배출관(32)이 설치되어 있어 필터층(40)을 통과하지 못한 원수는 농축수 배출관(32)을 통하여 원수조로 귀환된다. 따라서, 시간이 경과함에 따라 원수의 부유고형물이 농축되는 결과가 얻어진다.

이러한 원수 또는 부유고형물의 농축현상은 금속제련소에서 배출되는 원수에 포함되어 있는 유용한 고가의 각종 용매나 산 등을 회수할 때는 회수비용을 절감할 수 있고, 또한 하수처리장 등의 슬러지와 같이 부유고형물을 폐기하여야 하는 경우는 슬러지 발생량을 절감시켜 처리비용을 절감할 수 있게 된다.

더욱이 상기한 필터층(40)을 통한 원수의 여과는 필터층(40)의 측면 전체를 통하여 부유고형물이 여과되므로 여과면적이 종래에 비하여 크게 증가되었고, 또한 여과되지 못한 일부의 원수가 바이패스(by-pass) 경로, 즉 농축수 배출관(32) 및 연력관을 통하여 원수조로 귀환되는 방식으로 운영되므로 고농도 원수를 처리하는 경우에도 역세정 주기를 늘릴 수 있게 된다. 따라서, 고농도 원수에 대한 짧은 운전시간을 극복할 수 있다.

이하에 도 4c를 참고하여 여과장치의 역세정에 대하여 설명한다.

일정시간 여과장치를 운전한 후 상기 필터층(40)이 부유고형물에 의해 기준치 이상으로 오염이 된 경우 위사필터(21a-21c)에 대한 역세정을 실시한다. 역세정은 먼저 필터층(40)에 대한 압축을 해제하기 위하여 처리수 배출관(30)을 통하여일정압력의 청수를 주입한다.

압착이 해제된 상태에서 처리수 배출관(30)으로는 청수를 주입하고, 공기 주입관(31)으로는 가압공기를 주입하여 가압공기가 하판홀더(23)에 상하로 관통형성된 정도의 다수의 관통구멍을 통하여 가요성 위사필터(21a-21c) 사이로 주입한다.

이 경우 주입된 청수와 가압공기는 압착이 해제된 필터층(40)의 세공의 크기를 더욱 확장시키는 동시에 급격한 난류를 형성하여 위사필터(21a-21c)에 포집되어 있던 고형물의 역세정이 쉽게 이루어지며, 세정수는 그후 상판홀더(22)와 내부압력용기(25) 사이의 틈새로 흘러서 원수 주입관(29)을 통하여 외부로 배출된다.

이때 홀더 회전기(33)를 회전시켜 상판홀더(2)를 일정한 각도만큼 회전시키면 가요성 위사필터(21a-21c)가 비틀어진 상태를 갖게 되어, 역세정시에 주입되는 가압공기와 청수가 위사필터(21a-21c)와 접촉하는 기회와 면적이 증가하며 가압공기와 청수에 의해 형성되는 난류를 증가시키게 되어 역세정의 효과를 높일 수 있다.

이와같이 본 발명에서는 기본적으로 위사필터(21a-21c)가 형성하는 필터층(40)의 세공 크기가 여과시와 역세정시에 따라 변화할 수 있는 구조를 갖고 있으며, 더욱이 여과시에는 내부/외부 압력용기(25,26) 사이의 바이패스 통로를 이용하여 필터층(40)의 측면을 이용한 측면여과와 원수의 농축을 실행하여 여과용량과 역세정 주기의 연장이 가능하게 되었다.

또한, 역세정시에는 청수가 직접 처리수 수집관(24)의 개방된 상부로부터 필터층(40)을 형성하고 있는 가요성 위사필터(21a-21c)에 인가되므로 압착이 쉽게 풀리게 되고, 가압공기가 청수와 분리되어 가요성 위사필터(21a-21c) 사이로 주입되므로 역세정의 효율과 시간을 단축할 수 있게 된다.

이러한 여과 시스템의 운전은 대부분 전기적인 제어장치에 의해 여과 및 역세정 과정이 자동으로 반복될 수 있으며, 따라서 본 발명의 여과장치는 위사필터의 교환없이 수류흐름 방향만을 바꾸어 역세정이 가능하므로 장기간 운전이 가능하다.

한편, 본 발명의 여과장치는 상기한 제1 및 제2 실시예와 같이 단일의 유닛으로 사용될 수 있고, 필요에 따라 이러한 단일 유닛을 직렬 또는 병렬로 연결하여 각각의 목적에 따라 응용하는 것이 가능하다.

예를들어, 도 6에 도시된 바와같이 다수의 여과장치(41-43)를 병렬로 연결하여 사용함에 의해 원수의 처리용량을 증가시킬 수 있게 된다. 즉, 여과장치(41-43) 각각의 원수 주입관(29a-29c), 처리수 배출관(30a-30c), 공기 주입관(31a-31c), 및 농축수 배출관(32a-32c)을 서로 병렬로 연결하여 하나로 통합하고, 이들은 단일의 여과장치 하우징(44) 내부에 안치시키거나 또는 별도의 하우징 없이 사용한다.

이 경우 사용자는 처리해야할 원수의 유입량을 고려하여 적정한 수의 여과장치(41-43)를 유량제어밸브(45a-45c)의 제어에 따라 선택적으로 가동시키는 것도 물론 가능하다.

이와 같이 다수의 여과장치(41-43)를 병렬로 연결하여 사용하는 경우 이들의 동작은 단일 유닛의 여과장치와 동일한 여과/역세정 과정을 가지므로 이에 대한 설명은 생략한다.

또한, 다수의 여과장치를 직렬로 사용하는 경우는 여과장치 필터층(40)의 기공의 크기가 순차적으로 작은 순서로 배열하여 사용할때 최종단에서 배출되는 처리수는 여과도가 향상된다.

한편, 도 7은 본 발명의 제4실시예에 따라 다수의 여과유닛을 포함하는 크로스플로우 타입 VPMF를 보여주는 개략 단면도, 도 8은 도 7의 일부 절개 평면도, 도 9는 제4실시예에 사용되는 여과유닛을 보여주는 단면도이다.

도 7 내지 도 9를 참고하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 크로스플로우 타입 VPMF는 다수의 여과유닛(50a-50d)이 하나의 대형 외부 압력용기(26) 내부에 착탈 가능하게 설치되며, 각각 병렬로 연결된 구조를 갖는다.

제4실시예는 도 9에 도시된 단일 여과유닛(50n)이 도 7과 같이 다수개 하나의 대형 외부 압력용기(26) 내부에 상판 및 하판 플랜지(27,28) 사이에 착탈 가능하게 설치되며, 원수 주입관(29)은 주변부가 상판 플랜지(27)에 고정되며 내부에 공간부가 형성된 상부캡(57)에 연결되고, 처리수 배출관(30)은 주변부가 하판 플랜지(28)에 고정되며 내부에 공간부가 형성된 하부캡(58)에 연결되어 있다.

또한, 상부캡(57)의 내부 공간부는 각 여과유닛(50a-50d)의 내부 압력용기(25a-25c)의 내부와 연통하며, 각 여과유닛(50a-50d)의 처리수 배출관(30a-30c)은 하부캡(58)의 내부 공간부로 뻗어서 메인 처리수 배출관(30)으로 처리수가 수집된다.

역세정에 사용되는 공기 주입관(31)은 하부캡(58), 하부 플랜지(28) 및 각 내부 압력용기(25a-25c)의 하판홀더(23a-23c)를 통하여 내부 압력용기와 연통하도록 연결되어 있고, 농축수 배출관(32)은 외부 압력용기(26)와 다수의 내부 압력용기(25a-25c) 사이의 공간과 연통하도록 하부캡(58)과 하부 플랜지(28)를 통하여 내부와 연결되어 있다.

여기서 각각의 여과유닛(50a-50n)은 상기한 제1실시예 또는 제2실시예의 내부 압력용기(25)를 포함하는 여과구조와 동일한 구조를 갖고 있다. 도 7에서는 각 여과유닛(50a-50c)에 대하여 편의상 다수의 가요성 위사필터(21n)는 도시를 생략하였다.

상기와 같이 구성된 제4실시예는 외부 압력용기(26) 내부의 여과기능이 다수의 여과유닛(50a-50n)에 의해 이루어진 다는 점을 제외하고, 여과시에 내부/외부 압력용기(25a-25n,25) 사이의 바이패스 경로를 통하여 유입된 원수중 일부는 넓은 필터층의 측면을 통한 여과에 의해 각각의 처리수 수집관(24a-24n)으로 모아지고, 일부의 원수는 농축수 배출관(32)을 통하여 원수조로 귀환되는 장치의 여과동작과, 청수와 가압공기를 이용한 역세정 동작은 제1 및 제2실시예와 동일하게 이루어지므로 이에 대한 설명은 생략한다.

제4실시예는 여과용량을 증가시키기 위하여 여과장치의 용기 직경이 2m 이상으로 대형인 경우 하나의 여과유닛으로 이를 제작할 때 각각의 대형부품을 가공하는데 따른 어려움을 해결하는데 적합한 실시예이다. 따라서, 제4실시예는 병렬연결되어 처리용량을 증가시키는 점은 유사하나, 하나의 용기 내부에 다수의 여과유닛(50a-50n)이 병렬로 연결되면서도 전체적으로는 상기한 제3실시예 보다 콤팩트한 구조를 갖는다.

제4실시예는 제1 및 제2 실시예와 동일한 동작으로 여과/역세정이 이루어지므로 이들과 동일한 각종 특징을 갖고 있으며, 이에 더하여 제4실시예는 일부 여과유닛이 고장난 경우 해당 여과유닛만을 쉽게 교체 또는 수리하는 것이 가능하여 여과장치의 보수유지가 간편하고 가동 정지시간을 단축할 수 있게 된다.

더욱이, 제4실시예에 있어서도 상기한 제3실시예와 유사하게 처리해야할 원수의 용량을 감안하여 다수의 여과유닛을 선택적으로 동작시키는 것도 당업자가 용이하게 이해하여 실시 가능하다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 여과시에 내부/외부 압력용기 사이의 바이패스 경로를 통하여 유입된 원수중 일부는 넓은 필터층의 측면을 통한 여과에 의해 처리용량의 증대를 도모하고, 일부의 원수는 원수조로 귀환시켜 시간의 경과에 따라 원수의 농축을 도모하여 하수처리장 등에서 슬러지의 배출량을 줄이거나 또는 각종 용매로 사용된 산 용액의 재활용에 처리비용을 줄일 수 있게 된다. 더욱이 상기한 바이패스 경로를 통한 원수의 농축과 크로스플로우 타입의 여과에 의해 역세정 주기를 연장하여 고농도 원수의 여과에 효과적으로 활용될 수 있다.

따라서, 본 발명이 하수처리장 또는 폐수처리장에 사용되는 경우 처리용량이 종래에 비하여 크게 증가되었으므로 여과장치의 설비비용과 역세정 주기의 연장에 따른 운전비용을 절감할 수 있다.

또한, 역세정시에 청수를 처리수 배출관으로 공급하여 위사필터의 압착을 해제한후 동시에 가압공기는 공기 주입관을 통하여, 청수는 처리수 배출관을 통하여 분리 공급함에 의해 가압공기와 청수가 일으키는 난류에 의해 세정능력을 증가시켜역세정 효과를 높일 수 있다.

더욱이, 대용량의 원수를 처리하는 경우는 다수의 여과장치 또는 다수의 여과유닛을 병렬로 조합하여 구성함에 의해 이를 간단하게 해결할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

원수가 도입되는 원수 주입관;

상기 원수 주입관이 연결된 상판 플랜지;

상기 상판 플랜지에 상부가 결합되는 통형상의 외부 압력용기;

상기 외부 압력용기의 내부에 일정거리를 두고 동심상으로 배치되며, 하측에는 내외부를 관통하는 다수의 관통구멍이 타공된 내부 압력용기, 상기 내부 압력용기의 하부에 설치된 하판홀더에 하단부가 고정 설치되고 상단부가 원수의 유입에 따라 내부 압력용기의 상하로 이동 가능한 가동형 상판홀더에 고정된 다수의 가요성 위사필터로 구성되는 여과유닛;

상기 내부/외부 압력용기의 하부에 결합되며 여과된 처리수가 배출되는 처리수 배출관이 연결된 하판 플랜지;

상기 내부/외부 압력용기 사이의 공간으로부터 상기 하판 플랜지를 통하여 여과되지 않은 원수를 원수조로 귀환시키기 위한 원수농축수단; 및

부유고형물로 오염된 가요성 위사필터를 역세정하기 위하여 상기 하판 플랜지와 하판홀더를 통하여 가압공기를 주입하기 위한 가압공기 주입수단을 포함하며,

상기 원수의 여과시에는 원수의 압력에 따라 상기 상판홀더가 하강하여 다수의 위사필터가 하판 플랜지에 압착되어 부유고형물을 여과하는 필터층을 형성하며, 상기 내부/외부 압력용기 사이로 유입된 원수의 일부는 상기 필터층을 통하여 여과되어 처리수 배출관으로 배출되고, 원수의 일부는 농축수 배출관을 통하여 원수조로 귀환되는 것을 특징으로 하는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치.
제1항에 있어서, 상기 필터층의 역세정은 처리수 배출관을 통하여 청수를 주입하여 상기 필터층에 대한 압축을 해제한 상태에서 처리수 배출관을 통하여 청수를 주입함과 동시에 가압공기 주입수단에 의해 가압공기를 다수의 위사필터 사이로 주입하여 상기 위사필터에 포집된 고형물의 역세정을 실행하는 것을 특징으로 하는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치.
제1항에 있어서, 상기 내부 압력용기의 하부 중앙에 설치되어 이를 둘러싸는 위사필터의 필터층을 통하여 여과된 처리수를 수집하여 처리수 배출관으로 안내하기 위한 중공부를 갖는 통형상의 처리수 수집관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치.
제1항에 있어서, 역세정시에 청수와 가압공기에 의한 난류가 상기 위사필터와 접촉하는 기회를 증가시키고 난류를 증가시키기 위하여 상기 상판홀더와 가요성 위사필터를 일정한 각도만큼 회전시키기 위한 홀더 회전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치.
제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 여과장치의 원수 주입관, 처리수 배출관, 가압공기 주입수단, 및 원수 농축수단에 각각의 원수 주입관, 처리수 배출관, 가압공기 주입수단, 및 원수 농축수단이 서로 병렬로 연결되는 2 이상의 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 여과유닛은 2개 이상이 상기 외부 압력용기의 내부에 일정거리를 두고 착탈 가능하게 배치되어 상호 병렬 접속된 것을 특징으로 하는 크로스플로우 타입 가변세공 정밀 여과장치.
삭제