KR100529867B1

KR100529867B1 - 섬유 여재를 사용한 고속 여과기

Info

Publication number: KR100529867B1
Application number: KR10-2003-0087234A
Authority: KR
Inventors: 이시가키마코토; 다쿠마오사무; 야마시타오사무; 나카우라산페이
Original assignee: 가부시키가이샤 이시가키
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-11-22
Also published as: CN1256164C; CN2708980Y; TW200410749A; KR20040050047A; CN1506145A; TWI225802B

Abstract

본 발명은 부상성 합성 수지제 섬유 여재로 여재층을 형성함으로써, 큰 여과속도를 얻을 수 있어 원액 성상에 맞춘 여과 처리를 양호한 효율로 행할 수 있는 고속 여과기를 제공한다. 수직형의 밀폐식 여과조(1)에 강도와 공극율이 크고, 비중의 조정이 용이한 부상성 합성 수지제 섬유 여재(2, 3)를 충전하고, 충전량을 여과조(1) 용량의 0.5∼0.6이 되도록 함으로써, 고속 여과를 계속 행할 수 있고, 최적의 교반 효율에 의해, 단시간에 양호한 효율로 섬유 여재(2, 3)의 세정 및 재생이 가능하고, 장기간에 걸쳐 안정된 여과 운전을 실시할 수 있다.

Description

섬유 여재를 사용한 고속 여과기 {HIGH-SPEED FILTER USING FIBER FILTER MEDIA}

본 발명은 부상성(浮上性) 합성 수지 섬유 여재를 충전한 여과기의 개량에 관한 것이며, 특히, 고속 여과와 정밀 여과를 가능하게 하는 상향류식 고속 여과기의 개량에 관한 것이다.

일반적으로, 부상성 여재를 사용한 여과기에서는 여과조 내의 상부에 여재의 유실 방지용 스크린을 설치한다. 이 스크린의 하부에 부상성 여재를 충전하여 여재층을 형성한다. 여과기는 원수를 여과조의 하부에서 상향류로 통액하여 여재층으로 고액 분리를 행하는 여과 처리를 행하여 있다.

본 발명의 목적은 부상성 합성 수지제 섬유 여재로 여재층을 형성함으로써, 빠른 여과 속도를 얻을 수 있고 원액 성상에 맞추어 양호한 효율로 여과 처리를 행할 수 있는 고속 여과기를 제공하는 것이다.

본 발명의 요지로서, 섬유 여재를 사용한 고속 여과기는 수직형의 밀폐식 여과조(1)를 포함한다. 상기 여과기는 상기 여과조(1) 내에 부상성 섬유 여재(2, 3)를 충전하여 형성한 여재층(4)을 포함한다. 상기 여과기는 상기 여과조(1)의 천정부에 수직으로 설치한 섬유 여재의 유실 방지용 집수 노즐(5)을 포함한다. 상기 여과기는 상기 여과조(1)의 저부에 설치한 원수의 공급구(6)를 포함한다. 상기 여과기는 상향류(上向流)에서 원수를 여과 처리한다. 상기 섬유 여재(2, 3)는 3종류의 다른 섬유직경의 합성수지 섬유로 구성된 부직성(不織性) 섬유여재(2,3)이다. 상기 섬유 여재는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합 섬유이며, 섬도(纖度)가 18∼65 데니어인 제1 필라멘트(2a)를 포함한다. 상기 섬유 여재는 소재가 폴리프로필렌 섬유이며, 섬도가 3∼10 데니어인 제2 필라멘트(2b)를 포함한다. 상기 섬유 여재는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합 섬유이며, 섬도가 1.5∼6 데니어인 제3 필라멘트(2c)를 포함한다. 상기 섬유 여재는 각 섬유를 혼면(混綿)한 웹(web)을 니들 펀칭법에 의해 포형(布形)으로 만들고, 양면의 웹 기모(起毛) 상태를 평활화 하지 않고 가열 처리하여 판상체로 만들고, 이 판상체를 재단한 것이다. 상기 여재층(4)의 용량은 여과조(1)의 용량에 대하여 0.5∼0.6이다.

상기 섬유 여재(2, 3)는 겉보기 비중이 0.7∼0.92, 두께가 2∼30mm, 폭이 5∼30mm, 길이가 5∼30mm인 직육면체 또는 입방체이다. 상기 겉보기 비중을 0.92 이하로 조정할 경우에는 상기 섬유 여재는 발포성(發泡性) 수지판(3a)을 상기 판상체로 사이에 끼워 접합하여 재단한 것을 사용한다. 이로써, 원수 성상에 맞추어 최적의 섬유 여재를 선정할 수 있다. 또, 상기 섬유 여재로 형성한 여재층(4)을 여과조(1)의 하저부에 설치한 교반 장치(7)로 교반하면서, 세정수를 하강하여 흘려 유속 30∼50m/hr로 주입한다. 이로써, 양호한 효율로 섬유 여재를 세정할 수 있다. 이 때의 교반 날개(7a)의 회전 속도를 7∼11m/sec로 한다. 이로써, 상기 여재층이 양호한 효율로 유동한다. 또한, 섬유 여재로 포착한 고형물의 비중이 작고, 입자 직경이 작은 것은 침강성이 작기 때문에 상향류로 세정할 수도 있다.

상기 섬유 여재의 막힘이 심한 경우, 기계 교반을 장시간 행하면 섬유 여재를 손상할 우려가 있다. 이 경우, 산기관(散氣管)(9)에 공기를 공급하여, 기계 교반과 공기 교반을 병용한다. 이렇게 함으로써, 섬유 여재의 세정 및 재생이 단시간에 이루어질 수 있고 섬유 여재의 손상을 방지할 수 있다.

[본 발명의 바람직한 실시 형태]

본 발명에 따른 여과기에서는 수직형의 밀폐식 여과조 내에, 여과조의 용량에 대하여 여재층의 용량이 0.5∼0.6이 되도록, 부상성 섬유 여재를 충전한다. 원수를 공급 펌프에 의해 여과조 하부의 유입구로부터 공급한다. 이로써, 섬유 여재는 원수와 함께 여과조 위쪽으로 부상하고, 여재의 부상력과 원수의 상향류에 의해 압축된 여재층을 형성한다. 이 여재층은 원수를 고액 분리하고, 고형물을 포착한다. 그 처리수는 여과조 상부의 배출구로부터 외부로 배출된다. 여재층이 완전하게 형성되고, 처리수의 탁도가 안정화되는 동안, 처리수는 원수조 또는 배수 설비에 반송된다.

상기 여과기에 사용하는 섬유 여재는 섬유 직경이 상이한 3종류의 합성 수지 섬유로 구성된 부직성 섬유 여재이다. 제1 필라멘트는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합 섬유로서, 그 섬도는 18∼65 데니어이다. 제2 필라멘트의 소재는 폴리프로필렌 섬유로서, 그 섬도는 3∼10 데니어이다. 제3 필라멘트는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합 섬유로서, 그 섬도는 1.5∼6 데니어이다. 각 섬유를 혼면한 웹은 니들 펀칭법에 의해 포형으로 만들어지고, 양면의 웹 기모 상태는 평활화되지 않고 가열 처리되어 판상체로 된다. 이 판상체를 재단하여 섬유 여재를 얻는다. 이 섬유 여재의 겉보기 비중은 약 0.92이다. 원수의 성상이나 여과 속도에 따라, 겉보기 비중이 작고 부상력이 큰 섬유 여재를 사용하는 경우에는 비중이 작은 발포성 수지판을 상기 판상체로 사이에 끼워 접합함으로써, 섬유 여재의 비중은 0.7∼0.92의 범위로 조정되어 사용된다.

여과 운전을 계속함으로써, 섬유 여재에 막힘이 발생된다. 여과 장치의 처리 능력이 점차 저하되면, 섬유 여재를 세정하여 재생할 필요가 있다. 섬유 여재의 세정 시기는 여재층의 저항에 의한 압력 손실이 설정치에 도달했을 때이며, 또는 타이머의 설정치에 의해 검출된다. 먼저, 원수의 공급을 정지하고, 여과조의 하저부에 설치한 교반 장치를 구동시킨다. 여재층의 밑면으로부터 아래 쪽에 위치하는 교반 날개를 회전시켜, 이 교반 날개의 수류(水流)에 의해 여재층을 교반시킨다. 이로써, 섬유 여재가 서로 충돌을 반복하고, 섬유 여재의 표면이나 내부에 부착되어 있는 고형물을 박리한다. 다음에, 교반 날개의 회전을 계속하면서 여과조의 상부로부터 하강류로 세정수를 주입하여, 여과조의 하부로부터 오탁(汚濁)된 세정 배수를 배출한다. 이로써, 섬유 여재의 세정이 완료된다. 세정수에는 원수를 사용할 수도 있고, 처리수를 사용할 수도 있다. 또한, 전술한 교반 날개의 회전 속도를 7∼11m/sec로 설정하면, 모든 섬유 여재가 원활하게 유동하여, 양호한 효율로 세정이 이루어진다. 또, 세정수를 유속 30∼50m/hr로 주입함으로써, 섬유 여재는 여과조 내에서 균등하게 분포되어 양호한 효율로 세정할 수 있다. 세정이 완료되면, 교반 장치를 정지하여 교반 날개의 회전을 멈춘다. 공급 펌프에 의해 여과조 하부의 유입구로부터 다시 원수를 공급하고, 처리수의 탁도가 안정될 때까지 섬유 여재의 헹굼과 배수를 행한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 고속 여과기를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고속 여과기의 모식적 종단면도이다. 도 2a∼2c는 고속 여과기의 외관도이다. 도 3 및 도 4는 상기 고속 여과기에 사용하는 부상성 섬유 여재이다. 상기 도 1∼도 4를 참조하여, 본 발명의 여과기의 구성에 대하여 상술한다. 여과기는 여과조(1) 및 여과조(1) 측면에 제어반(21)을 갖는다. 원통형의 여과조(1)는 수직으로 설치되고, 또한 밀폐 구조를 갖는다. 여과조(1)는 각각 원호 형상의 바닥판(1a)과 천정판(1b)을 갖는다. 이 여과조(1)의 내부에는 도 3 또는 도 4에 나타내는 부상성 섬유 여재(2, 3)가 채워진다. 섬유 여재(2, 3)는 여과 운전 시에 여재층(4)을 형성한다. 섬유 여재(2, 3)의 충전량은 여과조(1)의 용량에 대하여 0.5∼0.6으로 한다. 이로써, 여과 효율 및 교반 효율이 최적으로 된다. 0.5보다 작은 충전량은 교반 동력을 작게 하지만, 여과조(1)의 용량을 크게 하고, 그로 인해, 설비 비용, 설치 면적을 크게 한다. 또, 0.6보다 큰 충전량은 교반 동력을 크게 하고, 그로 인해, 전기 설비의 용량을 크게 하거나 강력한 교반에 의해 섬유 여재(2, 3)를 심하게 손상하거나 한다.

상기 섬유 여재(2, 3)는 섬유 직경이 상이한 3종류의 합성 수지 섬유로 구성된 부직성의 섬유 여재이다. 제1 필라멘트(2a)는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합 섬유로서, 그 섬도는 18∼65 데니어이다. 제2 필라멘트(2b)는 그 소재가 폴리프로필렌 섬유로서, 그 섬도는 3∼10 데니어이다. 제3 필라멘트(2c)는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합 섬유로서, 그 섬도는 1.5∼6 데니어이다. 각 섬유를 혼면한 웹은 니들 펀칭법에 의해 포형으로 만들어지고 양면의 웹 기모 상태가 평활화되지 않고 가열 처리되어 판상체로 된다. 이 판상체를 재단하여 섬유 여재(2, 3)를 얻는다. 상기 섬유 여재(2, 3)를 겉보기 비중이 0.7∼0.92, 두께가 2∼30mm, 폭이 5∼30mm, 길이가 5∼30mm인 직육면체 또는 입방체로 만든다. 섬유 여재(2)는 폴리프로필렌 섬유만으로 구성되어 있으므로, 그 비중은 약 0.92이다. 비중을 0.92 이하로 조정할 경우에는 섬유 여재(3)와 같이 발포성 수지판(3a)을 상기 판상체로 사이에 끼워 접합하고 재단함으로써, 0.7∼0.92의 비중으로 임의로 조정할 수 있다. 또한, 발포성 수지판(3a)의 비중을 더욱 작게 함으로써, 섬유 여재(3)의 비중을 0.7 이하가 되도록 할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 원수 성상이나 여과 운전 방법에 맞추어 최적의 섬유 여재(2, 3)를 선정할 수 있다.

상기 여과조(1)의 바닥판(1a) 상의 중심부에, 여재층(4)을 교란하기 위한 교반 장치(7)를 설치한다. 이 교반 장치(7)는 여과조(1) 내에 수직으로 설치한 교반 날개(7a) 및 여과조(1) 외부에 설치한 구동기(7b)를 포함한다. 교반 날개(7a)는 여재층(4)의 하면 부근까지 연장 설치된다. 이 배치 관계는 교반 날개(7a)에 의한 선회류(旋回流)를 효율적으로 여재층(4)에 전달한다. 교반 날개(7a)의 회전 속도는 7∼11m/sec로 설정한다. 이 회전 속도에 의해, 여재층(4)을 구성하는 모든 섬유 여재(2, 3)가 양호한 효율로 유동하여 선회한다. 회전 속도가 상기 설정 속도보다 느리면 일부의 섬유 여재(2, 3) 밖에 유동하지 않는다. 반면에, 회전 속도가 상기 설정 속도보다 빠르면 섬유 여재(2, 3)와 교반 날개(7a)의 충돌 회수가 증가한다. 그러 인해, 섬유 여재(2, 3)가 심하게 손상되고, 섬유 여재(2, 3)의 수명이 단축된다. 교반 날개(7a)의 아래 쪽에는 섬유 여재(2, 3)의 유실 방지용 스크린(8)을 설치한다. 여과조(1)의 측면부에는 교반 날개(7a)의 상부와 여재층(4)의 하면 사이에 산기관(9)을 설치한다. 상기 산기관(9)은 여과조(1)의 중심선에 따라 일단으로부터 타단까지 연장 설치된다. 또는 여과조(1)의 내주면을 따라 원형 고리형으로 배치할 수도 있다. 공급구(6)로는 원수를 공급한다. 원수는 공급 펌프(10)로부터 이 공급구(6)에 압송되어 여과조(1) 내에 유입된다.

여과조(1) 내에 유입한 원수와 함께 섬유 여재(2, 3)는 부상하여 여재층(4)을 형성한다. 이 여재층(4)은 원수 중의 고형물을 포착한다. 여과액은 처리수로서, 여과조(1)의 천정판(1b)에 연결되어 있는 배출구(11)로부터 외부로 배출된다. 천정판(1b)의 중앙부에는 섬유 여재(2, 3)의 유실 방지용 집수 노즐(5)이 수직으로 설치된다. 그러므로, 섬유 여재(2, 3)가 처리수 중으로 유실되지 않는다. 도 5(A), 5(B), 5(C)에 따라 집수 노즐(5)에 대하여 상세히 설명한다. 도 5(A)는 집수 노즐(5)의 사시도이다. 이 집수 노즐(5)은 원통 형상으로 되어 있다. 집수 노즐(5)의 외주면에는 웨지 와이어(wedge wire) 또는 펀칭 메탈(punching metal)로 이루어지는 스크린(5a)이 설치되어 있다. 스크린(5a)의 내면에는 등간격으로 복수의 보강용 리브(rib)(5b)가 고착되어 있다. 집수 노즐(5)의 저부는 막힌 판으로 하고, 상부는 개방되어 있고 둘레부에 날받침(鍔)(5d)을 고착한다. 손잡이(5c)는 집수 노즐(5)를 여과조(1)로부터 꺼낼 때에 사용한다. 도 5(B)는 도 5(A)의 집수 노즐(5)를 X2-X2선을 따라 절단한 확대 단면도이다. 이 도면의 경우, 스크린(5a)에 웨지 와이어를 사용한다. 슬릿(H)측을 외주면으로 하고, 이 슬릿(H)의 간격은 섬유 여재(2, 3)의 최소 두께 L보다 작기 때문에, 섬유 여재(2, 3)가 슬릿(H)를 통과하여 유실되지 않는다. 도 5(C)는 집수 노즐(5)의 장착 방법을 나타낸 도면이다. 집수 노즐(5)이 천정판(1b)에 고착되어 있는 플랜지(1c)로부터 삽입되고, 날받침(5d)이 플랜지(1c)에 설치된다. 이 날받침(5d)에 덮개(1d)를 씌운다. 덮개(1d)의 둘레부와 플랜지(1c)는 볼트로 서로 고정되어 장착된다.

도 6(A)∼도 6(D)를 참조하여, 웨지 와이어 대신에 집수 노즐(5)에 사용되는 펀칭 메탈(50a ∼50d)에 대하여 설명한다.

도 6(A)에서, 펀칭 메탈(50a)은 스테인리스의 시트(51a)에 병렬로 배치된 원형의 구멍(52a)을 갖는다. 구멍(52a)의 직경은 1∼3mm이며, 여재(2, 3)인 섬유의 굵기(3mm)보다 작게 설정한다.

도 6(B)에서, 펀칭 메탈(50b)은 시트(51b)에 병렬로 배치된 원형의 구멍(52b) 및 크로스형의 구멍(53b)을 갖는다. 구멍(52b, 53b)은 교대로 배치된다.

도 6(C)에서, 펀칭 메탈(50c)은 시트(51c)에 병렬로 배치된 사각형의 구멍(52c)을 갖는다.

도 6(D)에서, 펀칭 메탈(50d)은 시트(51d)에 병렬로 배치된 장공(52d, 53d)을 갖는다. 장공(52d, 53d)은 서로 반대로 경사를 이룬다.

다음에 도 7∼도 13에 따라 각각의 작동 공정을 설명한다. 도 7은 각 기기의 작동 및 밸브의 개폐 상태를 나타내는 타임 차트이다. 도 8은 여과 공정을 나타내는 흐름도이다. 여과 공정에서는 공급 밸브(V1) 및 처리수 밸브(V3)가 열림, 전환 밸브(V2), 물교환 밸브(V4), 배수 밸브(V5)는 닫힘 상태이다. 드레인 밸브(V6)도 닫힌다. 원수는 공급구(6)로부터 여과조(1) 내에 유입된다. 여재층(4)은 원수를 고액 분리하고, 원수로부터 고형물을 포착한다. 처리수는 배출구(11)로부터 배출되어 처리수 밸브(V3)로부터 외부로 배출된다. 여과 처리를 장시간 계속하면, 여재가 막히게 되고, 여과조(1) 내의 압력이 상승한다. 도 1에 나타내는 압력 스위치(12)는 이 상승하는 압력을 검지한다. 압력이 설정치 이상으로 된 시점에서, 여과 공정은 종료되고, 공정은 여재의 교반 및 세정 공정으로 이행된다. 또한, 여재의 교반 및 세정 공정으로의 이행 시기는 여과 계속 시간의 타이머가 종료된 시점으로 할 수도 있다.

다음에, 여재의 교반 및 세정 공정에 대하여 설명한다. 먼저, 도 9를 참조하면, 여재 교반 공정에서는 공급 밸브(V1), 전환 밸브(V2), 처리수 밸브(V3), 물교체 밸브(V4), 배수 밸브(V5)의 모든 밸브를 닫힘으로 한다. 공급 펌프(10)를 정지시켜, 원수의 유입 및 처리수의 배출을 정지한다. 동시에 교반 장치(7)를 구동하여 수직축을 중심으로 한 선회류를 일으킨다. 교반 날개(7b)의 회전 속도는 7∼11m/sec로 설정한다. 이 선회류에 의해, 여재층(4)을 교반하여 여재를 유동시킨다. 선회류로 여재를 돌아가도록 하면서, 수류나 여재끼리의 충돌에 의한 충격에 의해 여재의 표면이나 내부에 포착되어 있는 고형물을 박리한다. 이 여재 교반 공정은 설정 타이머의 종료에 응답하여, 다음의 여재 세정 공정으로 바뀐다.

도 10을 참조하면, 여재 세정 공정에서는 전환 밸브(V2), 배수 밸브(V5)를 열림, 공급 밸브(V1), 처리수 밸브(V3), 물교체 밸브(V4)를 닫힘으로 한다. 교반 장치(7)는 계속하여 구동시킨다. 공급 펌프(10)를 구동시켜 원수를 여과조(1) 상부의 배출구(11)로부터 공급한다. 원수는 배출구(11)로부터 하강류로 된다.

하강류는 여재를 세정하고, 여과조(1) 하부의 공급구(6)로부터 고형물과 함께 배출된다. 여과조(1)의 하부에는 스크린(8)이 설치된다. 스크린(8)은 여재의 유실을 방지한다. 상기는 여재의 세정을 원수로 행할 경우의 설명이다. 그러나, 원수 탁도가 높아 세정수로서 부적합할 때는 처리수 또는 다른 깨끗한 물을 사용할 수도 있다. 전술한 하강류에 의한 여재 세정을 행하는 경우, 세정수의 유속을 30∼50m/hr로 하는 것이 최적이다. 30m/hr 이하의 유속에서는 선회류로 회동하고 있는 여재를 하방향으로 이동시키는 힘이 약하고, 여재에 상하 방향의 선회를 일으킬 수 없고, 여재의 세정 및 재생이 불충분하게 된다. 또, 50m/hr 이상의 유속에서는 여재가 여과조(1) 하부에 집중된다. 이에 따라 세정이 불완전하게 된다. 또, 교반 날개(7a)에 대한 여재의 충돌 회수가 증가하여 여재가 손상되는 원인으로 된다.

도 11을 참조하면, 사용하는 섬유 여재(2, 3)의 비중이 큰 경우, 원수의 공급을 정지하면, 섬유 여재(2, 3)는 포착하고 있는 고형물의 무게로 인해 침강한다. 따라서, 세정수를 공급구(6)으로부터 주입하고, 배출구(11)로부터 배수하는 상향류 세정이 적합하다.

또한, 세정수만으로는 여재의 세정 및 재생에 많은 시간을 필요로 하거나, 불완전한 세정 및 재생이 되는 경우가 있다. 이 경우, 도 12를 참조하면, 산기관(9)으로부터 에어(공기)를 공급하여, 세정수와 공기를 병용한다. 이렇게 함으로써, 여재와 공기가 반복하여 충돌하고, 세정 효과가 높아진다. 그러나, 공기를 사용하는 경우, 공기의 상승 속도가 빠르기 때문에, 하강류 세정에서는 에어가 외부에 배출되지 않는다. 그러므로, 상향류 세정이 적합하다. 이 여재 세정 공정도 설정 타이머의 종료에 의해 다음의 물교체 공정으로 바뀐다.

도 13을 참조하면, 물교체 공정에서는 공급 밸브(V1) 및 물교체 밸브(V4)를 열림, 전환 밸브(V2), 처리수 밸브(V3) 및 배수 밸브(V5)를 닫힘으로 한다. 원수 또는 다른 세정수는 공급구(6)로부터 여과조(1) 내에 주입된다. 여과조(1) 내에 잔존하고 있는 미세한 오탁물을 포함한 세정 배수는 배출구(11)로부터 배수된다. 이 물교체 공정도 설정 타이머 종료 또는 탁도계에 의한 설정 탁도 이하의 검지에 의해 최초의 여과 공정으로 바뀐다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고속 여과기는 여과 공정→여재 교반 공정→여재 세정 공정→물교체 공정을 연속하여 순차적으로 행한다. 따라서, 장기간의 무인 운전이 가능하고, 유지 보수에 필요로 하는 비용은 지극히 적으며 각종 원수를 고속으로 처리할 수 있다.

도 14를 참조하면, 여재 세정 공정에서의 교반 날개의 둘레 속도에 대한 교반 효과를 설명한다.

시험 조건으로서, 여과조는 직경 1600mm, 높이 2170mm, 용량 4.63㎥이다. 여재의 충전율은 60%이다. 교반 장치의 전동기 출력은 11kW이다.

그 결과, 시험 1, 4, 5에서, 여재의 유동 상태는 양호했다. 한편, 시험 2에서, 모든 여재는 유동하지 않았다. 시험 3에서, 여과조 상부의 여재는 유동하지 않았다.

이상으로부터, 교반 날개의 둘레 속도를 7∼11m/sec로 설정하는 것이 적당하다.

본 발명에 사용하는 섬유 여재는 섬유 직경이 상이한 3종류의 합성 수지 섬유를 가열 처리하여 판상체로 만들고, 이 판상체를 재단하여 여재로 만들거나, 또는 저비중의 발포성 수지판을 상기 판상체로 사이에 끼워 접합하여 재단한 것이다. 이 섬유 여재에 의하면, 원액 성상이나 처리 방법에 맞추어 여재의 비중을 최적이 되도록 할 수 있어, 장시간 사용하여도 압축 내성의 저하가 없으며, 처리 능력의 저하도 막을 수 있다. 그러므로, 장기간에 걸쳐 안정된 연속 운전을 실행할 수 있다. 그리고, 여재를 세정 및 재생할 때에는 여과조의 용량에 대하여, 최적인 여재층 용량으로 한다. 따라서, 여과 효율 및 교반 효율이 양호하고, 여재의 교반 및 세정이 양호한 효율로 용이하게 이루어지고, 여재의 손상이 적어 장기간 사용할 수 있다. 그리고, 상기 섬유 여재는 큰 공극율을 가지기 때문에, 여재층의 공극율도 크고 압력 손실이 작아 고속 여과가 가능하며, 수질이 안정된 처리수를 얻을 수 있다.

[산업상 이용 가능성]

본 발명의 고속 여과기에 사용하는 섬유 여재는 압축 내성 및 공극율이 크고, 원수 성상, 처리 속도에 적합한 비중으로 조정할 수 있기 때문에, 다양한 분야의 원수에 적용할 수 있다. 예를 들면, 합류식 하수도에서의 우천 시 미처리수를 고속으로 여과 처리하거나, 공업용수의 고도 처리를 행하는 정밀 여과에 사용하거나, 수족관 물의 정화나 수영장, 목욕탕의 순환 여과 등, 다양한 방면의 여과 처리 장치로서 이용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 고속 여과기의 모식적 종단면도이다.

도 2a는 도 1의 고속 여과기의 측면도이다.

도 2b는 도 2a의 고속 여과기의 평면도이다.

도 2c는 도 2a에 있어서 X1 방향의 고속 여과기의 시시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 섬유 여재의 단위편을 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유 여재의 단위편을 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 집수 노즐을 나타낸 도면이다. 도 5(A)는 사시도이고, 도 5(B)는 X2-X2선의 확대 단면도이고, 도 5(C)는 집수 노즐의 장착 방법을 나타낸다.

도 6은 도 5(A)의 집수 노즐에 이용되는 펀칭 메탈을 나타내는 평면도이다.

도 7은 도 1의 고속 여과기에 적용되는 타임 차트이다. 이 도면에서, 실선으로 나타내는 범위는 기기의 가동 상태 및 밸브의 열린 상태를 나타낸다. 공란은 기기의 정지 상태 및 밸브의 닫힌 상태를 나타낸다.

도 8은 도 1의 고속 여과기에 적용되는 여과 공정을 나타내는 흐름도이다.

도 9는 도 1의 고속 여과기에 적용되는 여재 교반 공정을 나타내는 흐름도이다.

도 10은 도 1의 고속 여과기에 적용되는 여재 세정 공정을 나타내는 흐름도이다.

도 11은 도 1의 고속 여과기에 적용되는 다른 여재 세정 공정을 나타내는 흐름도이다.

도 12는 도 1의 고속 여과기에 적용되는 다른 여재 세정 공정을 나타내는 흐름도이다.

도 13은 도 1의 고속 여과기에 적용되는 사수 공정을 나타내는 흐름도이다.

도 14는 여재 세정 공정에서, 교반기의 둘레 속도와 교반 효과의 관계를 나타낸다. 도면 중, ◎은 여재의 가장 양호한 유동 상태를 나타낸다. ○은 여재의 양호한 유동 상태를 나타낸다. ×는 여재의 불량한 유동 상태, 또는 여재의 정지 상태를 나타낸다.

[부호의 설명]

1: 여과조, 2, 3: 섬유 여재, 2a: 제1 필라멘트, 2b: 제2 필라멘트, 2c: 제3 필라멘트, 3a: 발포성 수지판, 4: 여재층, 5: 집수 노즐, 5a, 8: 스크린, 6: 공급구, 7: 교반 장치, 7a: 교반 날개, 7b: 구동기, 9: 산기관

Claims

수직형 밀폐식 여과조,

상기 여과조 내에 부상성(浮上性) 섬유여재(濾材)를 충전하여 형성한 여재층,

상기 여과조의 천정부에 수직으로 설치한 섬유여재 유실 방지용 집수(集水) 노즐 및,

상기 여과조의 저부에 설치한 원수의 공급구(供給口)를 포함한, 상향류(上向流)에 의해 원수(原水)를 여과 처리하는 고속 여과기로서,

상기 집수 노즐을 대략 원통형상으로 형성하고, 상기 집수 노즐의 측면에 웨지 와이어(wedge wire) 또는 펀칭 메탈(punching metal)로 이루어지는 스크린을 설치하며,

상기 섬유여재는, 섬유 직경이 상이한 3종류의 합성 수지 섬유로 구성된 부직성(不織性) 섬유여재이고,

상기 섬유여재는, 폴리프로필렌 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합섬유로서 섬도가 18∼65 데니어인 제1 필라멘트; 소재가 폴리프로필렌 섬유이고 섬도가 3∼10 데니어인 제2 필라멘트; 및, 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열융착성 복합 섬유로서 섬도가 1.5∼6 데니어인 제3 필라멘트를 포함하며,

상기 섬유여재는, 각각의 섬유를 혼면(混綿)한 웹(web)을 니들 펀칭법에 의해 포형화(布形化)하고, 양쪽 면의 웹의 기모(起毛) 상태를 평활화하지 않고 가열 처리하여 판상체(板狀體)로 하고, 상기 판상체를 재단한 것이고,

상기 여재층의 용량은 상기 여과조의 용량에 대하여 0.5∼0.6 으로 한 것을 특징으로 하는, 섬유여재를 사용한 고속 여과기.
제1항에 있어서,

상기 섬유여재는 겉보기 비중이 0.7∼0.92, 두께가 3∼30mm, 폭이 5∼30mm, 길이가 5∼30mm인 직육면체 또는 입방체이며,

상기 겉보기 비중을 0.92 이하로 조정하는 경우에는, 상기 섬유여재는 발포성 수지판을 상기 판상체로 사이에 끼워 접합하고 재단한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 섬유여재를 사용한 고속 여과기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 여과조의 하저부에 설치한 교반장치에 의해 섬유여재를 교반하면서, 여과조의 상부로부터 세정수를 유속 30∼50m/hr로 주입하고, 여과조의 하부로부터 세정 배수(洗淨排水)를 배출함과 동시에, 상기 여과조의 하부에 섬유여재의 유출 방지용 스크린을 설치한 것을 특징으로 하는, 섬유여재를 사용한 고속 여과기.
제3항에 있어서,

상기 교반장치는, 여과조 하부 내에 수직으로 설치한 교반 날개 및, 여과조 외부에 설치한 구동기를 포함하고,

상기 교반장치는 교반날개의 회전 속도를 7∼11m/sec로 여재층을 교반하는 것을 특징으로 하는, 섬유여재를 사용한 고속 여과기.
제4항에 있어서,

상기 여과조의 하저부에 설치한 교반장치로 섬유여재를 교반하면서, 여과조의 하부로부터 세정수를 주입하고, 여과조의 상부로부터 세정 배수를 배출하는 것을 특징으로 하는, 섬유여재를 사용한 고속 여과기.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 여과조의 하부 측면에 산기관(散氣管)을 설치하고, 상기 산기관에 공기를 공급하여 상기 여재층을 교반하는 동시에, 여과조의 하부로부터 세정수를 주입하고, 여과조의 상부로부터 세정배수를 배출하여 상기 섬유여재를 세정하는 것을 특징으로 하는, 섬유여재를 사용한 고속 여과기.
제1항에 있어서,

상기 스크린 구멍의 크기를 섬유여재보다 작게 하는 동시에, 상기 여과조의 천정부에 설치하는 집수노즐을 여과조의 여과면적에 따라 복수개 설치하는 것을 특징으로 하는, 섬유여재를 사용한 고속 여과기.