KR100343198B1

KR100343198B1 - 드럼필터를 이용한 여과방법

Info

Publication number: KR100343198B1
Application number: KR1020000027008A
Authority: KR
Inventors: 이칠성; 주용현
Original assignee: 주용현; 주식회사 미래엔지니어링; 이칠성; 대성기계공업 주식회사
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2002-07-10
Also published as: KR200201856Y1; KR20000054043A

Abstract

본 발명은 드럼필터를 이용한 여과방법에 관한 것으로, 회전식 진공여과기, 드럼스크린, 디스크필터 등 종래에 상용화되어 있는 여과장치의 장점을 채택하고 단점을 보완한 드럼필터는 본체부, 유입부, 처리부, 구동부, 수위조절부, 고형물제거부, 역세부 및 배출부로 구성되어 있고, 폐수 중에 존재하는 조대입자부터 미세한 입자상 부유물질까지 제거가 가능하며, 또한 고액분리 시스템의 여재오염문제, 처리수 수질문제, 역세수 문제를 동시에 해결하면서 장치를 단순화하여 정수처리장, 폐수처리장의 침전조 또는 연속식 모래여과기를 대체할 수 있는 뛰어난 효과가 있으며, 제지공정의 펄프농축, 백수정화, 원료회수 등에 적용이 가능한 다목적 여과장치로 사용할 수 있는 특징이 있다.

Description

드럼필터를 이용한 여과방법{Filtration method using drum filter}

본 발명은 드럼필터를 이용한 여과방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여재오염의 최소화, 처리수 수질의 안정화 및 역세수 최소화를 동시에 만족시키기 위한 본체부, 유입부, 처리부, 구동부, 수위조절부, 고형물제거부, 역세부 및 배출부로 구성되는 드럼필터를 이용한 여과방법에 관한 것이다.

종래의 고액분리 시스템으로는 드럼스크린, 진공여과기, 디스크필터, 연속식 모래여과기 등이 있다. 드럼스크린은 여재가 스테인레스로 구성되어 있으며, 여재의 표면이 거칠고 여재의 두께가 크기 때문에 여재오염의 문제가 있다. 또한, 여재오염의 문제를 극복하려면 여재의 기공크기를 작게 할 수 없으므로 처리수의 수질이 불안정해진다. 진공여과기는 여재의 오염문제와 처리수의 수질을 안정적으로 유지하기 위하여 여재표면을 코팅후 처리하는 것이 일반적이나, 코팅처리할 경우 운전비가 높아지고 역세수량이 증가하며, 부산물 발생의 문제가 있다. 진공압을 이용한 디스크필터는 주로 대규모 처리시설에 적용되는 설비로 진공여과기와 같은 문제점이 있다. 연속식 모래여과기는 처리수의 수질을 좋게 하기 위하여 입자가 작은 모래를 사용하거나 약품을 사용하여 응집처리할 경우 여재의 막힘현상이 발생하여 역세수의 양이 증가하게 된다.

일반적인 고액분리 시스템에서 여재오염의 최소화, 처리수 수질 안정화 및 역세수 최소화는 동시에 고려해야 하는 과제이다. 그러나, 여재오염 문제를 해결하려 하면 처리수가 불안정하고 역세수의 양이 증가하게 되며, 처리수의 수질을 개선하려 하면 여재오염문제, 역세수의 증가 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 고액분리 시스템의 문제점을 해결하여 여재오염의 최소화, 처리수 수질의 안정화 및 역세수 최소화를 만족시키는 드럼필터를 이용한 여과방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 드럼필터의 원리를 도시한 개념도,

도 2는 본 발명의 드럼필터를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 드럼필터를 도시한 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 탱크 2 : 유입수 배관

3 : 유입부 수조 4 : 드럼

5 : 여과포 6 : 드럼구동축

7 : 드럼회전모터 8 : 수문

9 : 고형물 배출구 10 : 고형물제거용 호퍼

11 : 역세공기노즐 12 : 역세펌프

13 : 고무패킹 14 : 처리수 배출구a

15 : 처리수 배출구b 16 : 배수용 배출구

17 : 공기배출구 18 : 역세수노즐

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 본체부, 유입부, 처리부, 구동부, 수위조절부, 고형물제거부, 역세부 및 배출부로 구성되는 드럼필터를 제공하며, 여재의 두께가 얇고 기공크기가 작은 다양한 고분자 재질의 여과포를 사용함으로써 여재의 장력을 증가시키고, 공기 및 처리된 여과수를 노즐에서 고압으로 분사시키는 연속적 역세방식을 채택함으로써 여재의 오염을 확실히 제거하고 역세수량을 감소시키며, 또한 처리방식을 수두차에 의한 자연여과방식 및 여과포 표면에 부착한 입자들이 새로운 막을 형성하여 여과포의 기공크기보다 훨씬 미세한 입자까지 제거가 가능한 여과방식을 채택함으로써 처리수의 수질 안정화를 달성하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 드럼필터의 원리를 나타내는 개념도이다. 고형분을포함한 원수는 드럼내부로 유입된다. 드럼내부로 유입된 원수중의 고형분은 여과포에 의하여 여과되고, 여과포를 통과한 처리수는 처리수라인을 따라 이송된다. 여과포에 걸러진 고형분은 드럼의 회전(0∼4 rpm)에 의하여 여과포 표면에 부착되면서 일종의 새로운 막을 형성하며, 이로 인하여 여과포 기공크기보다 훨씬 미세한 입자까지 제거가 가능하다. 드럼의 회전방향으로 여과포에 부착되는 고형물의 양은 증가하게 된다. 여과방식은 진공이나 압력과 같은 외부의 강제적인 힘에 의한 것이 아니라 여과포 내부와 외부의 수두차에 의한 자연여과이다. 여과포 표면에 부착된 고형물은 드럼회전시 탱크상부에 위치한 고압역세수 또는 고압공기에 의하여 드럼내부의 호퍼로 이동하여 농축수라인으로 이송된다. 사용되는 역세수는 처리된 여과수를 이용하여 순환시킨다.

도 2는 본 발명의 드럼필터를 도시한 단면도이며, 도 3은 측단면도이다. 본 발명의 드럼필터는 탱크(1)를 포함하는 본체부; 유입수 배관(2) 및 유입부 수조(3)를 포함하는 유입부; 드럼(4) 및 여과포(5)를 포함하는 처리부; 드럼구동축(6), 드럼회전모터(7) 및 고무패킹(13)을 포함하는 구동부; 수문(8)을 포함하는 수위조절부; 고형물 배출구(9) 및 고형물제거용 호퍼(10)를 포함하는 고형물제거부; 역세공기노즐(11), 역세수노즐(18) 및 역세펌프(12)를 포함하는 역세부 및; 처리수 배출구a(14), 처리수 배출구b(15), 배수용 배출구(16) 및 공기배출구(17)를 포함하는 배출부로 구성되어 있다.

상기 탱크(1) 내부에는 원기둥 형태의 드럼(4)이 설치되어 있다. 상기 드럼(4)의 양쪽 끝단 원형부분 중 한쪽 끝단은 철판으로 막혀있으며, 다른 한쪽 끝단은 개공되어 있다. 상기 드럼(4)의 개공부는 유입부 수조(3)와 연결되어 있으며, 드럼(4)과 유입부 수조(3)는 탱크(1)내에서 밀폐된 상태로 있다. 상기 드럼(4)의 양쪽 끝단 원형부분은 철망으로 연결되어 있으며, 철판의 중심부에 드럼구동축(6)이 설치되어 있다. 상기 드럼(4)의 철망 둘레에는 장력이 크게 걸린 상태로 고분자 여과포(5)가 부착되어 있다. 상기 드럼(4) 내부에는 걸려진 고형물제거를 위한 깔대기 모양의 고형물제거용 호퍼(10) 및 고형물 배출구(9)가 설치되어 있다. 직팔면체 모양의 탱크(1) 양쪽 벽부위 안쪽에는 수문(8)이 설치되어 내부의 수위를 조절할 수 있다. 상기 탱크(1)의 양쪽 끝단부위 중 한쪽 끝단은 드럼구동축(6)이 연결되어 있으며, 탱크(1) 외부에 드럼회전모터(7)가 설치되어 있다. 상기 탱크(1)의 다른 한쪽 끝단은 직사각형의 일부 상부가 개공되어 있으며, 또한 드럼(4)의 개공부와 패킹으로 연결되어 있다. 상기 여과포(5)에 부착된 고형물을 제거하기 위한 역세공기노즐(11)과 역세수노즐(18)이 드럼(4) 상부와 탱크(1) 상단면 사이에 설치되어 있으며, 고압공기 및 고압역세수를 분사하기 위한 역세펌프(12)가 탱크(1) 외부에 설치되어 있다. 상기 탱크(1) 내의 물을 방출하기 위하여 배수용 배출구(16)가 탱크(1) 하단부에 설치되어 있으며, 탱크(1) 내의 공기를 배출하기 위한 공기배출구(17)가 탱크(1) 외부 상단에 설치되어 있다. 드럼구동축(6)과 탱크(1)와 연결된 부위에 누수를 방지하기 위하여 고무패킹(13)이 설치되어 있다.

유입수 배관(2)을 통하여 유입수 수조(3)로 처리하고자 하는 고형분을 포함한 원수가 유입되어 드럼(4) 내부로 이동한다. 상기 드럼(4) 내부로 유입된 원수는 회전하는 드럼(4)에 부착된 여과포(5)를 통과하면서 탱크(1) 내부로 유입된다.상기 탱크(1)와 드럼(4) 사이의 공간에 설치된 수위조절장치인 수문(8)에 의하여 드럼(4) 내부의 원수와 탱크(1) 내부의 여과수는 일정한 수위와 수두차를 유지하게 된다. 유입된 원수만큼 드럼(4)에 설치된 여과포(5)를 통하여 고형분은 여과되면서 여과액은 드럼(4) 외부와 탱크(1) 내부사이로 유로를 형성하며 수위조절 장치인 수문(8)를 통하여 탱크(1) 외부의 처리수 배출구(14, 15)로 배출된다. 상기 처리수 배출구a(14)로 배출되는 처리수는 드럼(4)의 회전방향에 따라 여과포(5)에 부착되는 고형물농도가 적은 드럼(4) 방향에 위치하기 때문에 처리수 배출구b(15)로 배출되는 처리수보다 잔존하는 고형물의 농도가 적은 편이다. 역세펌프(12)를 사용하여 공기 및 처리된 여과수를 드럼(4) 상부에 설치된 역세공기노즐(11) 및 역세수노즐(18)에서 고압으로 분사시킴으로써 고형물을 여과포(5)에서 분리시키며, 상기 고형물은 드럼(4) 내부에 설치된 고형물제거용 호퍼(10)에 축적되면서 고형물 배출구(9)를 통하여 외부로 배출된다.

고액분리 시스템 기술의 핵심은 여재의 오염없이 처리수의 수질를 안정적으로 계속 유지시키는 것이며, 여재의 오염을 제거하기 위한 역세수량을 최소화하는 것이다. 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 여재의 두께가 얇은(100∼400 ㎛) 고분자 재질의 여과포를 사용하여 장력이 크게 걸린 상태로 드럼에 부착시킴으로써 고체입자들이 여과포에 오염되는 것을 차단하였다. 또한 드럼이 0∼4 rpm으로 회전하는 동시에 드럼 상부에서는 공기 및 처리된 여과수를 노즐에서 고압으로 분사시키는 연속적인 역세방식을 채택함으로써 여재의 오염을 확실하게 제거하였다. 역세수는 드럼내부의 고형물제거용 호퍼를 통하여 배출되는 방식을 채택하였고, 역세수량은 역세펌프에 설치된 타이머로 조절이 가능하게 하였으며, 주기적인 역세로 역세수량을 최소화하였다. 또한, 처리방식으로 드럼이 수면에 2/3 정도 잠긴 상태로 회전하면서 드럼내부와 외부의 수두차에 의하여 여과되는 자연여과방식, 여재의 기공크기가 작고 다양한 고분자 재질의 여과포 및 여과포 표면에 부착한 입자들이 새로운 막을 형성하여 여과포의 기공크기보다 훨씬 미세한 입자까지 제거가 가능한 여과방식을 선택함으로써 처리수의 수질안정화를 달성하였다.

본 발명에 따른 드럼필터를 사용하여 실제폐수를 처리한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 폐수의 부유고형물제거율이 대부분 90%를 상회하는 우수한 처리효율을 나타내었다. 평균적인 부유고형물제거율은 85∼98%, 회수율은 85∼95%이었으며, 고농도의 폐수에도 적용가능하였다.

본 발명에 따라 드럼필터를 사용한 실제폐수의 처리효율.

구분	부유고형물(ppm)	비고
구분	원수	비고	처리수	처리효율
원료회수	프레스 파트발생폐수	5,990	25.6	99%	H제지
	프레스 파트발생폐수	2,025	16	99%	H제지
	초지백수	800	15.1	92%	H제지
	초지백수	4,700	25	99%	H제지
침전조 대체	1차 응집처리수	3,150	15.1	99%	30 ㎛
침전조 대체	1차 응집처리수	3,150	120	96%	120 ㎛
방류수 처리	가압부상처리 후 처리수	484	33.6	93%	H제지
	가압부상처리 후 처리수	49.5	6.5	87%	H제지
	방류수수질개선	100	9	91%	H제지
	방류수수질개선	17	6	65%	I하수처리장

본 발명에 따른 드럼필터는 10∼400 ㎛ 두께의 다양한 여과포를 사용할 수 있으므로 원수 및 요구수질에 따라 선택적 적용이 가능하며, 원수의 성상(온도, pH)에 따라 현장상황에 적합한 다양한 여과포재질 선정이 가능할뿐만 아니라, 특수하게 표면처리된 여과포 사용으로 처리수량 증가 및 역세효율을 향상시킬 수 있고, 컴퓨터에 의한 무인자동운전이 가능하며, 드럼회전속도, 수위자동조절 및 역세수노즐 자동세척장치 부착으로 운전 및 유지보수가 편리하다는 장점이 있다.

이상 본 발명의 구성을 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명은 수두차에 의한 자연여과방식과 여과포 표면에 부착한 입자들이 새로운 막을 형성하여 여과포의 기공크기보다 훨씬 미세한 입자까지 제거가 가능한 여과방식을 채택함으로써 처리수의 수질을 안정시키는 효과가 있으며, 여과를 위하여 진공이나 가압을 전혀 사용하지 않으므로 에너지를 절감하는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 여재의 두께가 얇은 고분자 재질의 여과포를 사용하여 장력이 큰 상태로 드럼에 부착하고, 공기 및 처리된 여과수를 노즐에서 고압으로 분사시키는 역세방식을 채택함으로써 여재의 오염을 확실하게 제거하는 효과가 있다. 또한, 역세펌프 전원에 타이머를 연결하여 주기적인 역세를 실시함으로써 역세수량을 최소화시키는 효과가 있으며, 장치를 단순화하여 정수처리장, 폐수처리장의 침전조 또는 연속식 모래여과기를 대체할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 폐수처리산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

탱크(1) 내부에 원기둥 형태로 설치되어 양쪽 끝단 원형부분 중 한쪽 끝단은 철판으로 막혀있고, 다른 한쪽 끝단은 개공되어 있으며, 양쪽 끝단 원형부분은 철망으로 연결되어 있는 드럼(4); 상기 탱크(1) 내에 밀폐된 상태로 상기 드럼(4)의 개공된 끝단과 연결되어 있는 유입부 수조(3); 고형물을 포함하는 원수가 유입되는 유입수 배관(2); 상기 드럼(4)의 철망 둘레에 장력이 크게 걸린 상태로 부착된 10∼400 ㎛ 두께의 고분자 여과포(5); 상기 드럼(4)의 철판 중심부에 설치된 드럼구동축(6); 상기 탱크(1) 외부에 설치되어 상기 드럼구동축(6)을 구동하는 드럼회전모터(7); 상기 탱크(1) 양쪽 벽과 상기 드럼(4) 사이에 설치되어 내부의 수위를 조절할 수 있는 수문(8); 고형물제거를 위하여 상기 드럼(4) 내부에 설치된 깔대기 모양의 고형물제거용 호퍼(10); 상기 고형물제거용 호퍼(10)와 연결된 고형물 배출구(9); 상기 여과포(5)에 부착된 고형물을 제거하기 위하여 상기 드럼(4) 상부와 상기 탱크(1) 상단면 사이에 설치된 역세공기노즐(11) 및 역세수노즐(18); 고압공기 및 고압역세수를 분사하기 위하여 상기 탱크(1) 외부에 설치된 역세펌프(12); 처리된 여과수가 배출되는 처리수 배출구a(14) 및 처리수 배출구b(15); 상기 탱크(1) 내의 물을 방출하기 위하여 탱크(1) 하단부에 설치된 배수용 배출구(16) ; 상기 탱크(1) 내의 공기를 배출하기 위하여 탱크(1) 외부 상단에 설치된 공기배출구(17) 및; 상기 드럼구동축(6)과 상기 탱크(1)와 연결된 부위의 누수를 방지하기 위하여 설치된 고무패킹(13)으로 구성됨을 특징으로 하는 드럼필터를 이용한 여과방법.
제 1항에 있어서, 상기 드럼(4)이 수면에 2/3 정도 잠긴 상태에서 0∼4 rpm으로 회전하고 수위조절장치인 수문(8)을 설치함으로써 드럼(4) 내부와 외부의 일정한 수위 및 수두차가 유지되면서 자연여과되는 것을 특징으로 하는 드럼필터를 이용한 여과방법.
제 1항에 있어서, 상기 고분자 여과포(5) 및 여과포(5) 표면에 부착한 입자들이 새로운 막을 형성하여 여과포(5)의 기공크기보다 미세한 입자까지 제거시킴을 특징으로 하는 드럼필터를 이용한 여과방법.
제1항 드럼필터의 역세펌프(12)를 사용하여 공기 및 처리된 여과수를 역세공기노즐(11) 및 역세수노즐(18)에서 고압으로 분사시키고, 상기 역세펌프(12)에 타이머를 설치하여 주기적인 역세를 실시함으로써 역세수량을 최소화시키며, 역세수는 드럼(4) 내부의 고형물제거용 호퍼(10)를 통하여 배출시킴을 특징으로 하는 제1항 드럼필터를 이용한 역세방법.