KR100425049B1 - 공극 제어형 심층여과기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공극제어형 여과기에 관한 것으로서, 원수의 유입구와 유출구로 구분되는 여과조와; 상기 여과조에 유입구와 유출구에 이르는 길이방향으로 원수투과공이 형성된 걸대에 걸려서 상기 여과조 내부에 밀집 설치되어, 여과층을 형성시키는 섬유여재와; 상기 섬유여재의 사이 사이에 여과조의 길이방향으로 투입된 신축성 튜브로서, 유체의 출입이 제어되어 팽창 및 수축되는 공극제어관으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 공극 제어형 심층여과기에 관한 것이다.

본 발명에 의하여, 섬유여재를 효율적으로 압착시키며, 여과층이 심층 형성됨에 따라 여과공간이 확대되고, 제어가 간편하며, 여과지속시간이 길고, 세척빈도가 적으며, 유입수의 수질변동에 대처하기가 쉬운 공극 제어형 심층여과기가 제공되는 이점이 있다.

Description

공극 제어형 심층여과기{Air gap controlling deep bed filter}

본 발명은 공극 제어형 심층여과기에 관한 것으로서, 원수의 유입구와 유출구로 구분되는 여과조와; 상기 여과조에 유입구와 유출구에 이르는 길이방향으로 상기 여과조 내부에 밀집 설치되어, 여과층을 형성시키는 섬유여재와; 상기 섬유여재의 사이 사이에 여과조의 길이방향으로 투입된 신축성 튜브로서, 유체의 출입이 제어되어 팽창 및 수축되는 공극제어관으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 공극 제어형 심층여과기에 관한 것이다.

일반적인 여과기의 운전은 여과공정과 세척공정으로 나누어진다.

여과공정이란 부유물질을 함유한 원수를 여과기에 유입시켜 부유물질이 제거된 깨끗한 처리수를 배출시키는 공정으로, 원수중의 부유물질을 여과기의 여층 내의 공극에 체분리, 침전, 관성충돌, 차단, 흡착, 응집 등의 복잡한 메카니즘으로 억류·포획시키고, 깨끗한 물만 처리수로서 배출시키는 과정이다.

여과공정을 계속하게 되면 여층 내의 공극은 점점 부유물질로 채워지고 여과저항이 증가하여 더 이상 여과공정을 계속할 수 없는 상태에 이르게 된다.

이때 깨끗한 세척수와 공기 등을 여과공정과 반대방향으로 주입하여 공극에 포획된 부유물질을 배제시키기 위한 세척공정이 필요하다.(이하 이 과정은 세척수의 흐름이 원수의 흐름과 반대방향이므로 역세공정이라고 하기로 한다)

따라서 여과기의 성능은 부유물질의 제거효율, 여과속도, 여과지속시간, 세척수 사용량, 세척빈도 및 세척시간 등에 의하여 결정된다.

여층에 충전하는 여재는 모래, 안스라사이트, 무연탄 등과 같은 무기 입상의 재질이 주로 사용되어 왔다.

이러한 여재는 쉽게 구할 수 있다는 장점과 이들에 의하여 형성되는 공극의 크기보다 작은 입자도 제거할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

그러나 이러한 여재로 형성된 여층은 부유물질을 포획할 수 있는 공간이 표층 부근에 한정되어 있기 때문에 공극의 폐색으로 인한 여과저항의 급속한 증가를초래한다.

따라서 역세척을 자주 해주어야 하는 단점이 있다.

부유물질이 여층의 표면 부근에서 주로 포획되는 단점을 해결하기 위하여 여층을 복층 또는 다층으로 개선한 여과기도 개발되어 있으나, 각 층에는 서로 다른 입경과 밀도를 가지는 여재가 사용되고 있으며 층별 구분이 완전하지 않기 때문에 세척공정을 반복하면 여층간의 경계가 애매해져 처음의 목적을 달성하기 어렵다.

또 입상 여재를 사용할 때에는 역세시 여재가 유실되는 문제점이 여전히 남게된다.

최근에는 여과기의 성능을 보다 향상시키기 위하여 섬유사를 여재로 사용하고, 여과기의 하단에 섬유사를 고정시켜, 원수 공급압력으로 여재를 압착시키고, 공기와 세척수 공급압력으로 여재를 팽창시키는 여과기가 개발(등록번호 10-0241198)되어 있으나, 이 방법은 여층이 단층이고 여재의 압착 정도가 원수 공급압력에 의하여 결정되기 때문에, 부유물질의 포획공간이 적어 여과지속시간이 짧고 세척빈도가 잦으며 유입수의 수질변동에 대처하기가 쉽지 않고 목적하는 수질과 수량을 임의로 조절하기가 어려운 문제점이 있다.

본 출원인은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 특허등록 10-0362597 및 특허출원 10-2002-0076132등으로 여과기술을 발전시켜 왔으며, 본 발명은 상기 발명의 개선발명이다.

본 발명은 상기한 발명을 개선하여 여재를 효율적으로 압착시키며, 여과층의여과공간을 확대시키고 여과지속시간이 길고, 세척빈도가 적으며, 유입수의 수질변동에 대처하기가 쉬운 공극 제어형 심층여과기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공극 제어형 심층여과기의 단면구조도

도 2에서 도 4는 본 발명에 따른 공극 제어형 심층여과기의 사용 상태가 도시된 단면구조도

*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*

30 : 섬유여재 31 : 섬유여재 고정줄

50 : 공극제어관

55 : 제어밸브 100 : 여과조

101 : 유입구 102 : 유출구

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 원수의 유입구와 여과된 처리수의 유출구가 마련된 여과조와; 상기 여과조의 내부에 밀집 설치된 섬유여재에 의하여 형성되는 여과층과; 상기 여과층 사이에 투입된 신축성 튜브로서, 내측으로 출입이 제어되는 유체에 의하여 팽창 또는 수축되어 상기 여과층의 공극크기를 제어시키는 공극제어관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공극 제어형 심층여과기를 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 여과층은 길이가 서로 다른 섬유다발이 여과조의 길이방향을 따라 내설되어, 상기 여과조 내부에서 길이에 따라 공극밀도가 서로 다른 심층여과층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 공극 제어형 심층여과기로 되는 것이 바람직하다.

이하 도면과 함께 본 발명에 관하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공극 제어형 심층여과기의 단면구조도이며, 도 2에서 도 4는 본 발명에 따른 공극 제어형 심층여과기의 사용 상태가 도시된 단면구조도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 여과조(100)와 섬유여재(30)와 공극제어관(50)으로 구성된다.

본 발명의 상기 여과조(100)는 원수가 유입되어 여과되는 공간으로서, 통상 원통체로 형성되며, 여과대상이 되는 원수의 유입경로를 기준으로 유입구(101)와 유출구(102)가 구분된다.

상기 유입구(101)는 원수 유입관으로 형성되거나, 여과조 상측에 유입공이 형성된 뚜껑을 마련하고 상측으로부터 원수를 유입시키기도 하는데, 이는 공지의 실시예에 불과하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.(유출구도 공지의 실시예이므로 설명을 생략함)

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 상기 섬유여재(30)는 상기 여과조의 상하측에 형성된 걸대에 걸려서, 상기 여과조(100) 내부에서 길이방향으로 밀집 설치되어 여과층을 형성시킨다.

상기 섬유여재(30)는 통상 섬유사 다발의 양단을 섬유여재 고정줄(31)로 묶고, 그 양단을 걸대에 결합시킨다.

본 발명의 상기 공극제어관(50)은 상기 여과조(100) 내의 상기 섬유여재(30) 사이 사이에 여과조의 길이방향으로 투입 설치되는 신축성 튜브로서, 내측으로 유체의 출입을 제어시켜 팽창 또는 수축된다.

따라서 상기 공극제어관(50)은 유체의 출입경로를 제어시키는 유체 제어밸브(55) 등을 마련하는 것이 바람직하다.

이하, 도 2에서 도 4의 도면과 함께 이상 설명한 본 발명의 실시에 관하여 살펴보기로 한다.

도 2는 여과조에 동일한 공극을 가지는 여과층이 형성된 것을 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 실시에 있어서 평면구조도이며, 도 4는 상기 여과층이 도 1과 같은 심층여과층을 형성시키는 것의 측단면구조도이다.

도 4에서 공극밀도는 해칭밀도로 표현되어 있으며, 해칭이 짙을수록 공극밀도는 큰 것으로 이해하면 될 것이다.

도 2에서 도 4에는 각각 상기 공극제어관 내부로 출입되는 유체(55-1)에 의해 공극제어관(50)이 확대, 축소되는 상태와 그에 대한 공극의 밀도상태가 도시되어 있다.

상기의 구성에 의한 본 발명은 원수를 여과처리하는 여과기로서, 상기 여과조로 원수가 유입되면, 원수는 섬유여재(30)가 형성시키는 여과층에 의하여 슬러지등이 여과되고, 여과된 처리수는 유출구(102)로 배출된다.

그런데 상기 섬유여재(30)가 형성시키는 여과층의 공극의 밀도에 의하여 여과효율이 결정된다.

본 발명에 있어서 상기 공극의 조절은 상기 공극제어관(50)으로 유입되는 유체의 출입을 제어시킴으로써 이루어진다.

즉, 여과층의 공극 크기가 작아야 하는 원수의 여과공정에 있어서는, 상기 공극제어관 내부로 유체를 가하여 상기 공극제어관(50)이 유압에 의하여 팽창되도록 하여 섬유여재(30)의 공극을 축소시키고, 반대로 여과층의 공극 크기가 커야 하는 섬유여재의 역세과정에 있어서는, 상기 공극제어관 내부 유체를 배출시켜 상기 공극제어관이 수축되도록 하여 섬유여재(30)의 공극을 크게함으로써, 원수의 유입경로와는 반대의 유로를 형성시키는 역세수(역세척을 위하여 상기 여과조로 유입되는 물)에 의하여 섬유여재 사이에 끼어진 오염물이 세척되도록 한다,

즉, 상기 공극제어관(50)이 팽창되는 여과공정은 공극제어관(50) 외부에 밀집설치된 섬유여재(30)를 압착시켜 공극의 크기가 작아지고, 세척공정에서는 상기 공극제어관을 수축시키므로 공극의 크기가 커져, 원하는 역세효율을 이룰 수 있다.

한편 본 발명의 상기 섬유여재(30)는 길이가 서로 다른 섬유다발로 구성되어 상기 여과조(100) 내부에 공극의 밀도가 길이 별로 서로 다른 심층여과층을 형성시키게 한다.

상기 섬유다발이 형성시키는 여과층은 공극의 밀도가 길이방향에 따라 모두 같을 때에는 원수가 유입되는 유입구 부분에 슬러지가 집중되어 여과효율이 떨어지고 잦은 역세척의 원인이 된다.

그러나 길이(또는 관점에 따라서는 깊이가 될 것이다)에 따라 공극의 크기가 점점 작아지는 심층여과층을 형성시킬 경우에는 여과층의 여과공간이 확대되어 여과효율이 향상된다.

따라서 본 발명은 공극의 크기는 공극제어관(50)을 통하여 제어시키며, 제어된 공극은 심층여과층을 형성시키므로 여과효율이 증폭된다.

이상 본 발명의 설명에 있어서, 공극제어관의 팽창, 수축은 유체를 실시예로 하여 설명하였으나, 본 발명의 요지가 반드시 이에 한하는 것은 아니며, 고체인 원추형 봉의 출입등으로도 원하는 효과를 얻을 수 있는 등, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 변형실시가 가능함은 물론이다.

이상 설명한 본 발명에 의하여, 섬유여재를 효율적으로 압착시키며, 여과층이 심층여과층을 형성시킴에 따라 여과공간이 확대된 공극 제어형 심층여과기가 제공되는 이점이 있다.

또한 제어가 간편한 공극 제어형 심층여과기가 제공되는 이점이 있다.

그리고 심층여과층을 형성시킴에 따라, 여과지속시간이 길고, 세척빈도가 적으며, 유입수의 수질변동에 대처하기가 쉬운 공극 제어형 심층여과기가 제공되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 원수의 유입구와 여과된 처리수의 유출구가 마련된 여과조와;

   상기 여과조의 내부에 밀집 설치된 섬유여재에 의하여 형성되는 여과층과;

   상기 여과층 사이에 투입된 신축성 튜브로서, 내측으로 출입이 제어되는 유체에 의하여 팽창 또는 수축되어 상기 여과층의 공극크기를 제어시키는 공극제어관으로;

   구성되는 것을 특징으로 하는 공극 제어형 심층여과기.
2. 제1항에 있어서 상기 여과층은

   길이가 서로 다른 섬유다발이 여과조의 길이방향을 따라 내설되어, 상기 여과조 내부에서 길이에 따라 공극밀도가 서로 다른 심층여과층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 공극 제어형 심층여과기.