KR100397530B1 - 원심 상향류식 모래 여과기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결빙의 문제를 해결하여 모래와 같은 입자로 된 필터의 역 세척을 연속적으로 수행할 수 있도록 실내에 설치될 수 있으며, 제조 및 설치 비용이 저렴하고, 여과기의 형상이 특정 형상에 구애받지 않는 원심 상향류식 모래 여과기이다. 여과기는 폐수의 분사에 따른 원심력 발생부 내에서의 폐수의 원심력에 의한 음압으로 펄터층으로부터 필터를 흡입하여, 원심력을 이용하여 오염 필터를 오염물 제거부를 통해 상승되는 동안 필터가 1 차적으로 제거되며, 오염물이 1차적으로 제거된 필터를 여과수 챔버로부터 공급된 여과수로 세척한다. 세척된 필터는 에어 리프팅 파이프를 통하여 여과수 챔버로 재상승되어, 침강되는 동안 여과수에 의하여 재세척된다.

Description

원심 상향류식 모래 여과기

발명의 분야

본 발명은 모래와 같은 입자물을 이용하는 유체 여과기에 관한 것이고, 보다 상세하게는 유체의 원심력을 이용하여 필터 입자물의 역세척의 필요성을 제거하고, 또한 수질 내의 부유 물질과 입자물의 혼합, 순환, 분리를 효과적으로 할 수 있는 원심 상향류식 모래 여과기에 관한 것이다.

종래의 기술

오늘날 폭발적인 인구 증가 및 각종 산업이 눈부시게 발전하고 있으며, 이러한 인구 증가 및 각종 산업의 발달에 비례하여 축산, 분뇨 폐수와 산업 폐수가 다량으로 배출되는 추세이다. 다량의 축산, 분뇨 폐수와 산업 폐수의 배출은 하천의 심각한 수질 오염의 원인으로 작용하였다.

이러한 오염 물질은 상수원인 각종 호수나 하천 및 지하수를 오염시키기 때문에, 오염원을 제거하고, 발생된 폐수를 규제하기 위하여 국가에서는 오염 물질 배출 허용 기준을 정하였으며, 최근에는 이러한 기준치를 더욱 강화하는 추세이며, 이러한 추세에 맞추어, 대량의 오염 물질을 배출하는 각종 사업장에서는 폐수 처리 시설의 설치는 물론 폐수 배출 허용 기준 이하로 방류 수질을 유지하기 위하여 고도 처리(3차 처리) 시설까지 구비할 필요성이 요구되었다.

한편, 이러한 고도 처리 시설은 배출 허용 기준을 충족하면서도 설치 및 운전에 있어서, 경제적이고도 효과적인 폐수 처리가 요구된다.

현재, 상기된 바와 같은 요구를 충족시키기 위한 폐수 처리 장치가 개발되거나 실용화되고 있으며, 이러한 장치 중에는 모래층을 이용하여 폐수중의 불순물을 제거하는 모래 여과 장치가 있으며, 제 1 도에는 모래 여과 장치중의 하나인 스웨덴의 액셀 존슨 엔지니어링(Axel Johnson Engineering)사가 개발한 다이나 센트 필터(DSF, Dyna Sand Filter) 장치가 도시되어 있다.

제 1 도에 도시된 DSF는 종래의 모래 여과 방식이 여과지를 운전하는 동안 불순 고형물이 모래층 표면에 축적되었을 때 여과 장치의 운전을 중단하고 모래의 역세척을 통해 불순물을 제거해야 하는 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 제 1 도에 도시된 바와 같이 유입관을 통하여 들어온 원수(폐수)는 방사상으로 연장하여 중앙의 튜브에 설치된 다수의 분배관을 통하여 모래층으로 분사되어, 모래층(여과층)을 통하여 위 쪽으로 올라가는 동안 모래에 의하여 여과되는 한편, 원수를 여과하는 동안 원수중의 불순물이 침착된 모래는 분배관 하부에 설치된 모래 분배 콘(cone)하부에 설치된 에어 리프팅 펌프에 의한 에어 분사류에 의하여 중앙관 내부에 위치되는 모래 상승관을 통하여 폐수와 함께 상부에 설치된 스플래쉬 후드로 상승된다.

이 과정에서, 모래의 오염 물질은 모래로부터 분리되고, 스플래쉬 후드 하부에 설치된 나선 형상의 샌드 와셔를 타고 내려오는 동안 오염 물질은 모래로부터 다시 한번 분리되는 과정을 거치며, 이 때, 입도가 큰 모래 입자는 중력에 의하여 아래로 침강되고, 입도가 작은 물짙은 분리 상승되어 배출관을 통하여 배출된다.

그러나, 상기된 바와 같은 DSF 장치는 그 크기가 통상 7M 정도의 높이와 2.4내지 3M의 지름을 가지므로 통상 실외에 설치될 수 밖에 없기 때문에, 기온이 빙점 이하로 떨어지는 동절기에 모래의 유동량이 적은 모래 분배 콘 부분이 빙결되는 경우가 많다. 그러므로, 동절기에는 운전이 연속적으로 이루어지지 않고 간헐적으로 이루어지기 때문에, 운전 효율이 떨어진다는 문제점 뿐만 아니라, 장치의 크기가 크고 복잡하기 때문에 제조 비용 및 설치 비용이 비싸고, 아울러 설치하기 위해서는 보다 큰 설치 면적이 필요하다는 문제가 있었다.

또한, 상향식 중력 여과형을 취하기 때문에, 처리 효율이 하향식 중력 여과형에 비해 낮고, 원수가 반응조 하부에서 공급되므로, 분배기에서 모래와 슬러지에 의한 막힘(뭉침: mud) 현상 및 단회로(short circuit) 현상이 발생될 수 있다는 문제점을 가진다.

상기된 바와 같은 DSF 장치의 결점을 극복하기 위한 하나의 장치로서, "액체 여과용 장치"라는 명칭으로 1990, 12, 5일자 국제 출원된 하칸손스벤 안데르스 사무엘의 PCT/SE/00803호(한국출원 제 91-700554호)가 제 2 도에 도시되어 있다.

제 2 도에 도시된 장치는 원수가 원수 중간 통체에 위치된 유입관으로부터 깔때기 형상의 유입로를 통하여 모래층으로 형성되는 필터 베드의 아래 부분에 균등하게 공급된다. 공급된 원수는 필터 베드를 통하여 위로 흐르게 되고, 이 때, 오염 물질이 제거되어 여과수로서 처리된다. 여과수는 상부에 형성되는 오버 플로우 웨어 위로 넘쳐서 유출관을 통해 유출된다.

한편, 오염 물질을 가지고 있는 더러운 모래는 원추형의 모래 분배기의 바깥 쪽 통로를 통하여 여과기 밑으로 하강하여 샌드 컬렉팅 박스로 들어가게 된다. 샌드 컬렉팅 박스로부터 제 1 샌드 리프팅 펌프의 에어 분사에 의하여 샌드 리프트 관을 통하여 상승하는 과정에서 물과 공기에 의하이 더러운 물질이 모래로부터 분리되는 예비 세정 과정을 거친다.

상승된 모래는 여과기 외측 상부에 설치되는 에어 세퍼레이터에서 공기와 분리되어, 모래는 원통형의 세정 장치로 들어간다. 세정 장치로 들어간 모래는 세정 장치 내에 설치된 라비린스(labyrinth, DSF 장치의 샌드 와셔) 통로에서 지그 재그로 낙하하는 동안 모래는 세정 장치의 아래 부분에서 유입되는 여과수(여과수의 일부)와 접촉하여 세정된다.

세정된 모래는 세정 장치 하부에 위치되는 세정조의 바닥으로 낙하하여 제 2 샌드 리프트 펌프에 의하여 모래층 위쪽으로 토출되며, 세정 배수는 세정 장치 상부에 위치되는 배수 장치에서 배출된다.

상기된 바와 같이, PCT/SE/00803호는 DSF 장치의 규모가 커야만 된다는 결점을 보완하기 위하여, 여과기 내에 설치되는 샌드 와셔를 여과기 밖에 설치한 것으로, 동절기에 원추 형상의 샌드 컬렉팅 박스의 결빙 문제는 여전히 존재하게 되며, 여과기의 전체 크기에 비하여 샌드 와셔의 크기가 1/6 내지 1/7에 해당하므로, PCT/SE/00803호 또한 시설 운전 관리면에서 효율이 떨어진다는 문제점 뿐만 아니라, 장치의 크기가 크고 복잡하기 때문에 개조 비용 및 설치 비용이 비싸고, 아울러 실외에서만 설치가 가능하다는 문제가 있었다.

상기된 바와 같은 종래의 기술은 원수를 증력이나 수압(기계 압력)을 이용하므로, 상향류식 여과기의 경우, 오염된 모래를 모으기 위하여 전체적인 형상이 원추형에 다른 원통형으로 해야만 한다는 제한을 가지고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 모래의 역세척을 연속적으로 수행할 수 있는 원심 상향류식 모래 여과기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 실내 및 지하 구조물에 설치될 수 있으며, 제조 및 설치 비용이 저렴한 원심 상향류식 모래 여과기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 여과기의 형상이 특정 형상에 구애받지 않는 원심 상향류식 모래 여과기를 제공하는 데 있다.

발명의 요약

상기와 같은 목적은, 폐수 여과용 필터를 수용하며, 여과수 배출 오버 플로우 웨어가 상부 한 쪽 측부에, 필터 드레인 파이프가 하측부에 설치되는 필터 수용 탱크와; 상기 필터 수용 탱크의 하부 중앙에 위치되며, 폐수 유입관이 측면으로부터 편향 관통되며, 폐수의 유동 방향으로 다수의 배플이 내측으로 형성된 원통으로형성되는 원심력 발생부와; 상기 원심력 발생부로부터 상승된 오염 필터로부터 오염물을 제거하도록 외부에 다수의 블레이드가 설치된 오염물 이송축을 수용하며, 외주면에 상기 나선 방향과 반대 방향으로 나선이 형성되는 원통 형상의 오염물 제거부와; 원심력 발생부와 상기 오염물 제거부 사이에 위치되어, 상기 원심력 발생부로부터 상승되는 오염 필터를 상기 오염물 제거부로 안내하는 깔때기 형상의 분배기와; 상기 여과수 배출 오버 플로우 웨어와 동일 선상에 입구가 위치하는 여과수 순환관이 설치되는 여과수 챔버와; 상기 여과수 챔버의 수위보다 낮은 위치에 입구가 위치되는 슬러지 배출관이 설치되며, 하부에 상기 여과수 순환관의 출구가 설치되어, 상기 여과수 챔버로부터 여과수 순환관을 통하여 공급된 여과수를 이용하여 오염물이 분리된 필터를 세척하는 필터 세척기와; 상기 필터 세척기의 하단을 통하여 상기 여과수 챔버에 연결되어, 에어 리프팅 펌프의 작동으로 필터를 상기 여과수 챔버로 상승시키는 에어 리프팅 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 원심 상향류식 모래 여과기에 의하여 달성된다.

상기에서, 필터 수용 탱크는 다각형 통체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 원심력 발생부는 상기 폐수의 분사에 의한 원심력에 의하여 오염 필터가 안내되도록, 원추형 상부를 가지는 원통으로 형성된다.

상기 원심력 발생부는 하부에 필터 통로를 형성하도록 상부에 현수의 형태로 설치되고 바닥 중앙에 흡입공이 형성되는 중간 통체와, 상기 중간 통체의 흡입공에 설치되며, 폐수의 유동 방향을 향하여 원심력 발생부의 배플과 교번적으로 다수의 배플이 외측으로 형성되는 중공의 관성부를 포함한다.

상기 분배기는 더블 콘 형상의 단면을 가지며, 상부에 각 콘의 외측에 다수의 구멍이 원형으로 배열되어 형성된다.

상기 오염물 이송축의 블레이드는 폐수의 유동 방향에 따라서 나선의 형태로 상방으로 전진하도록 형성된다.

상기 필터 세척기는 상부에 위치되는 확장부와, 하부에 위치되는 축경부와, 상기 확장부 및 축경부를 연결하는 테이퍼부와, 상기 여과수 순환관의 하단이 연결되는 경사 바닥면을 포함하며, 상기 테이퍼부의 외면 상단에는 하향 경사진 필터 안내면이 설치되는 원통이다.

상기 필터 세척기는 상기 오염물 제거부의 외면에 형성된 나선과 동일한 방향으로, 상기 오염물 제거부의 외면에 형성된 나선과 맞물리도록 상기 축경부에 나선이 형성된다.

상기 오염물 이송축은 상부에 원추 마개가 역으로 설치되고, 상기 필터 세척기에는 상기 오염물 이송축의 상승을 정지시키기 위한 스토퍼가 형성되는 공기 배기관이 설치된다.

상기 오염물 제거부는 상단에 접시 형상의 플랜지가 설치되며, 상기 확장부의 외측에는 필터 침강 안내관이 설치될 수도 있다.

상기 에어 리프팅 파이프는 상기 필터 세척기의 하부에 연결된 에어 분출관을 통하여 상기 여과수 챔버에 연결된다.

상기 에어 분출관은 여과수 순환관과 직각을 형성하도록 상기 여과수 챔버에 설치된다.

상기 원심력 발생부는 상부에 개방부가 형성되는 마름모 형상으로 형성되며, 하부 경사면에 폐수의 원심력 방향으로 내측을 향하여 다수의 배플이 형성된다.

상기 분배기는 상기 원심력 발생부의 개방부를 통하여 관성부와 일체로 형성되는 원통 형상으로 형성되며, 상기 오염물 제거부와 상기 오염물 이송축은 상기 원심력 발생부까지 연장하여, 상기 오염물 제거부는 상기 분배기의 원통 내면을 따라서 결합된다.

상기 관성부는 상기 원심력 발생부의 배플과 동일한 방향으로 내측으로 형성되는 배플을 가진다.

바람직한 실시예의 설명

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

제 3 도에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원심 상향류식 모레 여과기가 개략적으로 도시되어 있다. 제 3 도에서, 필터 수용 탱크(20)는 모래와 같은 입자로 된 폐수 여과용 필터를 수용하며, 필터에 의하여 여과된 여과수가 일정 수위 이상되었을 때, 여과수가 배출되도록 여과수 배출 오버 플로우 웨어(21)가 상부 한 쪽 측부에 설치되며, 사용된 필터를 필터 수용 탱크(20)로부터 제거하기 위하여 필터 드레인 파이프(22)가 하측부에 설치된다.

한편, 여과수 순환관(24)이 여과수 배출 오버 플로우 웨어(21)의 하단에 대응하는 필터 수용 탱크(20)에 설치되어, 여과수 배출 오버 플로우 웨어(21)를 오버 플로우되는 여과수는 여과수 순환관(24)을 통하여 배출된다. 필터 드레인파이프(22)에는 드로틀 밸브(23)가 설치되어, 필터를 드레인할 때 개방된다.

필터 수용 탱크(20)는 다각형 동체로 형성될 수 있으며, 여과 용량에 따라 변할 수 있으나, 대략 1000 ton의 처리 용량을 가지는 경우에 대략 1.6 ~ 6m, 바람직하게는 4m의 높이를 가지며, 필터층(100)은 필터 수용 탱크(20)의 내부 전체 체적에 대략 50 ∼ 75% 정도 채워지는 것이 바람직하다. 상기된 바와 같이, 필터 수용 탱크(20)의 높이가 대략 4m의 크기를 가지므로, 본 발명에 따른 원심 상향류식 모래 여과기는 실내에 피트를 형성하여 설치될 수도 있다. 실내에 설치되는 경우에 드로틀 밸브(23)는 지상에 설치된다. 한편, 여과 장치가 지하에 설치되는 경우에는 에어 리프팅 파이프(44)에 호스를 연결하여, 펌프를 이용하여 모래를 드레인한다.

필터 수용 탱크(20)의 하부 중앙에는 제 4 도에 보다 상세하게 도시된 원심력 발생부(10)가 제 3 도에 도시된 바와 같이 설치된다. 원심력 발생부(10)는 폐수의 분사에 의한 원심력에 의하여 오염 필터가 안내되도록, 폐수 유입관(11)이 측면으로부터 편향 관통되며, 폐수 유입관(11)으로부터 분출된 폐수에 의하여 원심력이 발생되도록 원통 형상을 가진다.

원심력 발생부(10)는 폐수의 유동 방향으로 다수의, 바람직하게는 4 ∼ 8개의 배플(12, 제 4 도참조)이 내측으로 형성된 원통으로 형성되는 것에 의하여, 원심력 발생부(101의 내부에는 음압이 작용하게 되고, 이러한 음압에 의하여 원심력 발생부(10) 외부의 필터층(100)으로부터, 폐수가 여과되는 과정에서 슬러지와 같은 오염물이 피착되어 있는 필터가 원심력 발생부(10) 내로 흡입된다.

원심력 발생부(10) 내로 흡입된 오염 필터는 폐수 유입관(11)으로부터 분출된 폐수의 원심력에 의하여 상승되어, 원심력 발생부(10)의 상부로 상승된다. 바람직하게, 원심력 발생부(10)는 폐수에 의하여 상승된 필터의 안내를 용이하게 하도록 원추형 상부를 가지며, 원통형 개방부(14)가 원추형 상부의 중앙에 형성되는 원통으로 형성된다.

대안적으로, 원심력 발생부(10)는 제 3 도에 도시된 바와 같이, 하부에 필터 통로(13)를 형성하도록 원심력 발생부(10)의 상부에 현수의 형태로 설치되고, 바닥 중앙에 흡입공(15)이 형성되는 중간 통체(16)와, 중간 통체(16)의 흡입공(15)에 설치되며, 폐수의 유동 방향을 향하여 원심력 발생부(10)의 배플(12)과 교번적으로 다수의, 바람직하게는 3개의 배플(18, 제 4 도 참조)이 외측으로 형성되는 중공의 관성부(17)를 포함할 수도 있다.

중간 통체(16)에 의하여 형성된 통로(13)는 원심력 발생부(10)의 외부에 적층된 필터층(100)으로부터 일시에 많은 양의 필터가 중간 통체(16) 내로 흡입되는 것을 방지하는 기능을 가진다.

중공의 관성부(17)는 제 3 도에 도시된 바와 같이, 원심력 발생부(10)로 분출된 폐수의 원심력에 의한 필터의 상승이 보다 양호하게 발생될 수 있도록 원추형으로 형성되는 것이 바람직하다.

깔때기 형상의 분배기(25)는 원심력 발생부(10)와 상부에 설치되는 오염물 제거부(20) 사이에 위치되어, 원심력 발생부(20)로부터 원심력에 의하여 상승되는 오염 필터를 오염물 제거부(27)로 안내한다. 제 3 도로부터 알 수 있는 바와 같이 원심력 발생부(10)의 원통형 개방부(14)의 출구는 분배기(25)내로 연장되어, 원심력에 의하여 상승된 필터는 분배기(25) 내로 용이하게 진입될 수 있다.

분배기(25)는 제 3 도 및 제 4 도에 도시된 바와 같이 더블 콘 형상의 단면을 가지며, 상부에 각 콘의 외측에 다수의 구멍(26)이 원형으로 배열되어 형성된다. 그러므로, 원통형 개방부(14)를 통하여 분배기(25)로 상승된 오염 필터와 폐수중 일정량이 구멍(26)을 통하여 오염물 제거부(27)로 상승 배출된다.

이 때, 폐수와 오염 필터중 일부는 분배기(25)의 원추면을 따라서 원심력 발생부(10) 외부의 필터층(100)으로 배출되며, 필터층(100)으로 배출된 폐수는 필터층(100)을 통과하여 상승되는 동안 여과되는 한편, 필터층(100)의 필터는 폐수의 원심력에 의하여 유동이 발생되어, 원심력 발생부(10)로의 흡입이 보다 용이하게 된다.

분배기(25)의 구멍(26)을 통하여 상승된 오염 필터와 폐수는 오염물 제거부(27)로 보내진다. 오염물 제거부(20)는 외주면에 다수의 블레이드(29)가 나신 형태로 설치되는 오염물 이송축(30)을 수용하는 나팔관(31)을 포함한다.

나팔관(31)의 하부는 제 3 도에 도시된 바와 같이 분배기(25)의 상부에 형성된 원통부(28)를 수용하는 나팔 부분(31a)이 형성되므로, 분배기(25)의 구멍(26)을 통과한 폐수와 오염 필터는 용이하게 나팔관(31)내로 진입될 수 있다. 나팔관(31)에 수용된 오염물 이송축(30)에 형성된 블레이드(29)는 폐수의 원심 방향에 따라서 폐수와 오염 필터가 상승하는 방향의 나선 형태로 설치되고, 이에 따라, 원심력에 의한 폐수의 상승시에 오염 필터가 오염물 이송축(30)의 외주면에 설치되는 다수의 블레이드(29)와 충돌하는 것에 의하여 오염 필터로부터 오염물이 제거되고, 블레이드(29)의 방향에 의하여 오염 필터와 폐수의 상승이 원활하게 진행될 수 있다. 나팔관(31)의 외주면에는 오염물 이송축(30)의 블레이드(29) 방향과 반대 방향으로 나선(32)이 형성된다.

오염물 제거부(20)의 나팔관(31)의 상부에는 여과수 배출 오버 플로우웨어(21)와 동일 선상에 여과수 순환관(36)의 입구가 설치되는 여과수 챔버(35)가 제공된다. 여과수 순환관(36)은 입구가 중앙을 향하도록 설치되고, 이는 오염물이 내부 중앙에 응집하려는 경향이 있으므로, 여과 정도가 약한 여과수를 필터 세척에 이용하고자 하는 이유 때문이다.

여과수 챔버(35) 내에, 필터로부터 분리된 오염물이 상부에 부유되고 오염물이 분리되는 필터를 세척하는 필터 세척기(37)가 제공되며, 필터 세척기(37)는 제 3 도에 도시된 바와 같이 상부에 위치되는 확장부(37a)와, 하부에 위치되는 축경부(39)와, 확장부(37a) 및 축경부(39)를 연결하는 테이퍼부(40)와, 여과수 순환관(36)의 하단이 연결되는 경사 바닥면(41)을 포함하는 원통체로 형성된다. 테이퍼부(41)의 외면 상단에는 하향 경사진 필터 안내면(42)이 설치된다.

필터 세척기(37)는 여과수 챔버(35)의 수위에 비하여 낮은 위치인 상부 위치에 입구가 위치되는 슬러지 배출관(38)이 설치되며, 경사 바닥면(41)의 상부에 여과수 순환관(36)의 출구가 설치된다. 즉, 제 3 도에 도시된 바와 같이 여과수 순환관(36)의 입구는 슬러지 배출관(38)의 입구 보다 높은 위치에 위치되며, 그 높이의 차이는 5 내지 30 cm정도이며 여과기의 크기에 따라서 변경될 수 있다.

필터 세척기(37)는 여과수 챔버(35)로부터 여과수 순환관(36)의 입구와 슬러지 배출관(38)의 입구의 높이차에 따라 순환관(36)을 통하여 계속적으로 공급되는 여과수를 이용하여 오염물이 분리된 필터를 세척한다. 그러므로, 필터 세척기(37)로부터 슬러지 배출관(38)을 통하여 오염수(슬러지)가 계속적으로 배출될지라도, 필터 세척기(37)에서의 수위는 여과수 챔버(35)로부터 여과수 순환관(36)을 통해 공급되는 여과수에 의하여 여과수가 계속 공급되므로 일정한 수위를 유지한다.

대안적으로, 필터 세척기(37)는 제 6 도에 도시된 바와 같이 오염물 제거부(27)외 외면에 형성된 나선(32)과 동일한 방향으로, 오염물 제거부(27)의 외면에 형성된 나선(32)과 맞물리도록 축경부(39)에 나선(43)이 형성된다. 그러므로, 폐수의 원심력에 의하여 오염물 제거부(27) 내에 수용된 오염물 이송축(30)으로 올라온 오염 필터는 폐수의 원심력 방향에 따라서 오염물 이송축(30)의 블레이드(29)에 의하여 형성되는 나선 방향과 반대 방향으로 형성된 나선(32)과 필터 세척기(37)의 축경부(39)에 형성된 나선(43)을 타고 내려오게 된다.

이 때, 필터는 필터 이송축(30)의 블레이드(29)와의 충돌에 의하여 오염물이 1차적으로 분리된 상태이며, 나선(32,43)을 타고 내려오는 동안 나선(32,43)과의 접촉에 의하여 2차적으로 오염물이 분리된다. 나선(32,43)을 타고 내려오는 동안 분리되는 오염물 또한 여과수 챔버(36)의 상부 수위에 부유되어 오염수와 함께 여과수 챔버(35)와 침강 안내관(45) 사이에 입구가 제공되는 슬러지 배출관(38)을 통해 배출된다.

나선(32,43)을 따라서 내려오는 동안 잔류 오염물이 분리된 필터는 필터 세척기(37)의 바닥 경사면(41)으로 침강되어, 여과수 챔버(35)로부터 여과수순환관(36)을 통해 공급된 여과수에 의하여 세척된다. 여과수로 세척된 잔류 오염물 또한 필터 세척기(37) 상부로 부유되어 슬러지 배출관(38)을 통해 배출된다.

여과수로 세척된 필터는 바닥 경사면(41)의 경사면을 타고 아래로 모여지게 된다. 바닥 경사면(41)의 하부에는 여과수 챔버(35)에 연결되는 에어 리프팅 파이프(44)가 설치되어 있다. 에어 리프팅 파이프(44)는 콤프레셔와 같은 에어 리프팅 펌프와 연결되어, 바닥 경사면(41)의 하부에 모여진 필터를 여과수 챔버(35)로 상승시키는 안내관의 기능을 가진다.

에어 리프팅 펌프의 작동에 의하여 에어 리프팅 파이프(44)를 통해 여과수와 필터가 분사될 때, 여과수와 필터는 여과수 챔버(35)의 외주면을 따라서 여과기 전체에 걸쳐서 균일하게 분배된다. 그러므로, 에어 리프팅 파이프(44)을 통해 분사된 여과수와 필터는 여과수 챔버(35)의 외주면을 따라서 균일하게 분배되고, 필터 세척기(37)의 외주면에 형성된 경사면(42)을 따라서 아래로 침강되는 동안 여과수에 의하여 재세척된다.

에어 분출관(61)을 통한 여과수 챔버(35)에 대한 에어 리프팅 파이프(44)의 연결 위치는 에어 리프팅 파이프(44)가 여과수에 항상 잠기도록 여과수 순환관(36)의 입구 위치보다 낮은 위치에 위치된다. 에어 분출관(61)은 제 5 도에 도시된 바와 같이 여과수 순환관(36)파 직각을 형성하도록 여과수 챔버(35)에 설치된다. 그러므로, 에어 분출관(61)을 통하여 분출되는 재세척용 필터는 에어 리프팅 파이프(44)에 의한 공기의 분출시에 필터 세척기(37)의 확장부(37a)의 외주면을 따라서 회전된 후에, 여과수 배출관(36)을 통하여 일부는 경사면(41)으로 재투입되며, 일부는 여과수 내로 침강되어 재세척된다.

대안적으로, 오염물 제거부(27)의 나팔관(31) 상단에는 접시 형상의 플랜지(33)가 설치되며, 필터 세척기(37)의 확장부(37a)의 외측에는 필터 침강 안내관(45)이 설치될 수도 있다. 필터 침강 안내관(45)은 나팔관(31)으로부터 배출되는 슬러지와 필터가 급속히 분리되어 침강되는 것을 방지한다.

또한, 오염물 이송축(30)은 상부에 원추 마개(34)가 역으로 설치되고, 필터 세척기(17)에는 나선형 유도에 의하여 모래는 침강되고, 여과수의 상승에 의하여 오염물 이송축(30)이 상승되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(46)가 형성되는 공기 배기관(47)이 설치된다. 공기 배기관(47)은 오염물 제거부(27)의 나팔관(31) 상단에 위치된 플랜지(33)에 의하여 지지되며, 공기 배기관(47)의 하단부는 필터와 폐수가 배출되도록 다수의 돌출부(도시되지 않음)를 가지도록 형성된다.

제 7 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원심 상향류식 모래 여과기의 개략도이다. 제 7 도에 도시된 실시예에서, 상기된 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하며, 동일한 부분에 대해서는 설명의 명료성을 위하여 설명은 생략된다.

제 7 도로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예는 원심력 발생부(50), 분배기(51), 및 오염물 제거부(53)의 구성이 제 1 실시예와 다르다. 즉, 원심력 발생부(50)는 상부와 하부에 경사면이 각각 형성되는 마르모 형상을 하고 있으며, 분배기(51)는 제 1 실시예에서의 관성부(17)와 동일한 형상의 관성부(51a)와 원심력 발생부(50)의 개방부(56)를 통하여 관성부와 일체로 형성되는 원통 형상으로 형성되며, 일체로 형성되는 형상을 취하며, 오염물 제거부(53)는 나팔관(53a)이 분배기(51)를 통하여 관성부(51a) 까지 연장한다. 한편, 나팔관(51) 내에는 다수의 블레이드(54a)가 나선형으로 설치된 오염물 제거봉(54)이 수용되어 있으며, 오염물 제거봉(54)의 하단부는 나팔관(53a)의 하단 보다 약간 높은 위치에 위치된다.

제 2 실시예에 따른 원심력 발생부(50)는 마름모 형상을 하고 있으며, 제 1 실시예와 마찬가지로 폐수 유입관(11)이 중심부로부터 벗어난 위치에 연결된다. 그러므로, 폐수 유입관(11)으로부터 분출되는 폐수는 필터 흡입관(11) 내에서 원심 운동을 하게 되고, 이러한 폐수의 원심력에 의하여, 원심력 발생부(50)의 외부에 있는 오염 필터는 원심력 발생부(50)의 하부 마름모면에 형성된 다수의 배플(52)을 통하여 원심력 발생부(50) 내로 흡입된다.

원심력 발생부(50)에 형성된 배플(52)은 폐수의 웜심력 방향을 향하여 내측으로 돌출되도록 형성되어, 폐수의 회전에 따른 원심력에 의하여 원심력 발생부(50) 외부에 적층된 오염 필터가 원심력 발생부(50) 내로 흡인된다. 원심력 발생부(50) 내로 흡입된 오염 필터는 계속적으로 폐수의 원심력에 의하여 관성부(51a)에 형성된 다수의 배플(55)을 통하여 관성부(53a)내로 흡입된다.

관성부(53a)내로 흡입된 오염 필터는 오염물 제거부(53)의 나팔관(53a)내로 폐수의 원심력에 의하여 흡입되어, 상승되고, 상승되는 동안 오염물 제거봉(54)의 블레이드(54a)와 접촉하게 된다. 오염 모래는 오염물 제거봉(53)에 설치된 블레이드(54a)와 접촉하는 동안 오염물이 제거되고, 제거된 오염물은 슬러지의 형태로 필터 세척기(37) 내의 상부 수위의 부유되어 슬러지 배출관(28)을 통하여 배출된다. 이후의 과정은 제 1 실시예와 동일하다.

한편, 제 2 실시예에서 채택되는 분배기(51)는 제 1 실시예에서의 분배기(25)와는 다르게, 원심력 발생부(50)의 상부 경사면을 타고 올라오는 오염 모래와 폐수를 원심력 발생부(50) 외부에 적층된 필터층(100)으로 배출시키는 기능만 가진다. 즉, 분배기(51)는 폐수의 원심력에 의하여 오염 필터가 동반된(entrained) 폐수가 원심력 발생부(50)의 상부 경사면을 타고 올라와, 원심력 발생부(50)의 상부에 형성된 개방부(56)을 통과한 후에, 분배기(51)의 경사면에 충돌, 안내되어, 원심력 발생부(50) 외부에 적층된 필터층(100)으로 배출된다.

폐수와 오염 필터는 분배기(51)의 원추면을 따라서 원심력 발생부(10) 외부의 필터층(100)으로 배출되고, 필터층(100)으로 배출된 폐수는 필터층(100)을 통과하여 상승되는 동안 여과되는 한편, 필터층(100)의 필터는 폐수의 원심력에 의하여 유동이 발생되어, 원심력 발생부(10)로의 흡입이 보다 용이하게 된다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따른 원심 상향류식 모래 여과기에 의하면, 원심력 발생부를 원심력에 의한 필터와 오염 물질의 유동 상태로 혼합 공급(순환)으로 유지함으로써, 처리의 극대화와 종래의 상향류식 여과기에 비해 높이나 용적이 작기 때문에, 실내에 설치될 수 있으므로 동절기에 원추 형상의 샌드 컬렉팅 박스의 결빙 문제가 없다. 그러므로, 필터의 역세척을 연속적으로 수행할 수 있다는 효과를 가진다.

또한, 종래의 여과기에서 사용되었던 압력식 여과 장치의 가압 탱크, 상향류식의 원수(폐수) 주입 분리기 또는 오염된 모래를 모으기 위한 원추형 호퍼 대신에, 폐수의 원심력을 이용하고 여과기의 규모가 작으므로, 제조 및 설치 비용이 저렴하다는 이점 뿐만 아니라 여과기의 형상이 특정 형상에 구애받지 않는다는 이점을 가진다.

제 1 도는 종래의 상향류식 모래 여과 장치의 개략 사시도.

제 2 도는 또 다른 종래의 상향류식 모래 여과 장치의 부분 절단된 개략 사시도.

제 3 도는 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원심 상향류식 모래 여과기의 개략도.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 원심 상향류식 모래 여과기의 모래 순환 구조부의 분해 사시도.

제 5 도는 공기 분사관과 슬러지 배출관의 위치 관계를 도시한 평면도.

제 6 도는 나팔관의 외주면에 형성된 나선과 필터 세척기의 내주면에 형성된 나선의 관계를 도시한 도면.

제 7 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원심 상향류식 모래 여과기의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 50 : 원심력 발생부 11 : 폐수 유입관

12, 52, 18, 55 : 배플 15 : 흡입공

16 : 중간 통체 17, 51a : 관성부

19 : 중심축 20 : 필터 수용 탱크

21 : 오버 플로우 웨어 22 : 필터 드레인 파이프

25, 51 : 분배기 27, 53 : 오염물 제거부

30,54 : 오염물 이송축 31, 53a : 나팔관

36 : 여과수 순환관 37 : 필터 세척기

38 : 슬러지 배출관 44 :에어 리프팅 파이프

47 : 에어 분출관 100 : 필터층

Claims (7)

1. 폐수 여과용 필터를 수용하며, 여과수 배출 오버 플로우 웨어가 상부 한쪽 측부에, 필터 드레인 파이프가 하측부에 설치되는 필터 수용 탱크와; 상기 필터 수용 탱크의 하부 중앙에 위치되며, 폐수 유입관이 측면으로부터 편향 관통되며, 폐수의 유동 방향으로 다수의 배플이 내측으로 형성된 원통으로 형성되는 원심력 발생부와; 상기 원심력 발생부로부티 상승된 오염 필터로부의 오염물을 제거하도록 외부에 나선이 형성된 오염물 이송축을 수용하며, 외주면에 상기 나선 방향과 반대 방향으로 나선이 형성되는 원통 형상의 오염물 제거부와, 원심력 발생부와 상기 오염물 제거부 사이에 위치되어, 상기 원심력 발생부로부터 상승되는 오염 필터를 상기 오염물 제거부로 안내하는 깔때기 형상의 분배기와; 상기 여과수 배출 오버 플로우 웨어와 동일 선상에 입구가 위치하는 여과수 순환관이 설치되는 여과수 챔버와; 상기 여과수 챔버의 순위보다 낮은 위치에 입구가 위치되는 슬러지 배출관이 설치되며, 하부에 상기 여과수 순환관의 출구가 설치되어, 상기 여과수 챔버로부터 여과수 순환관을 통하여 공급된 여과수를 이용하여 오염물이 분리된 필터를 세척하는 필터 세척기와; 상기 필터 세척기의 하단을 통하여 상기 여과수 챔버에 연결되어, 에어 리프팅 펌프의 작동으로 필터를 상기 여과수 챔버로 상승시키는 에어 리프팅 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 상향류식 모래 여과기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 원심력 발생부는 상기 폐수의 분사에 의한 원심력에의하여 오염 필터가 안내되도록, 원추형 상부를 가지는 원통으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 상향류식 모래 여과기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 원심력 발생부는 하부에 필터 통로를 형성하도록 상부에 현수의 형태로 설치되고 바닥 중앙에 흡입공이 형성되는 중간 통체와, 상기 중간 통체의 흡입공에 설치되며, 폐수의 유동 방향을 향하여 원심력 발생부의 배플과 교번적으로 다수의 3개의 배플이 외측으로 형성되는 중공의 관성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 상향류식 모래 여과기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 분배기는 더블 콘 형상의 단면을 가지며, 상부에 각 콘의 외측에 다수의 구멍이 원형으로 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 상향류식 모래 여과기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 세척기는 상부에 위치되는 확장부와, 하부에 위치되는 축경부와, 상기 확장부 및 축경부를 연결하는 테이퍼부와, 상기 여과수 순환관의 하단이 연결되는 경사 바닥면을 포함하며, 상기 테이퍼부의 외면 상단에는 하향 경사진 필터 안내면이 설치되는 원통인 것을 특징으로 하는 원심 상향류식 모래 여과기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 세척기는 상기 오염물 제거부의 외면에 형성된나선과 동일한 방향으로, 상기 오염물 제거부의 외면에 형성된 나선과 맞물리도록 상기 축경부에 나선이 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 상향류식 모래 여과기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 원심력 발생부는 상부에 개방부가 형성되는 마름모 형상으로 형성되며, 하부 경사면에 폐수의 원심력 방향으로 내측을 향하여 다수의 배플이 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 상향류식 모래 여과기.