KR100543150B1 - 여과사 세정 방법과 그 시스템 - Google Patents

Abstract

여과사에 의해 물의 정화를 행하는 급속 여과지(1)의 역류 세정시에 급속 여과지(1)로부터 소정량의 여과사(5)를 펌프(2)로 흡입한다. 흡입한 여과사(5)를 모래 세정 장치(3)에 공급하여, 모래 세정 장치(3)에 의해 여과사의 오염을 제거한다. 오염을 제거한 여과사(6)를 세정사 저장조(4)에 저장해 둔다. 급속 여과지(1)의 역류 세정시에 저장해 둔 여과사(7)를 급속 여과지(1)로 복귀시킨다. 이러한 여과사의 흡입, 세정, 복귀를 반복하여 급속 여과지(1) 내의 여과사를 자동적으로 세정한다. 이에 의해, 모래의 정화 기능을 표면 세정, 역류 세정이라는 세정 방법 이외의 방법으로 재생시켜, 여과지의 갱생 공사의 주기를 비약적으로 연장시킨다.

펌프, 여과사, 급속 여과지, 모래 세정 장치, 여과사층, 저장조

Description

여과사 세정 방법과 그 시스템{FILTER SAND WASHING METHOD AND ITS SYSTEM}

본 발명은 물의 정화를 행하는 여과지(濾過池)의 여과사(濾過砂)를 세정하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 급속 여과지의 여과사 일부를 취출하여 세정을 행하는 세정 방법 및 시스템에 관한 것이다.

정수장에 있어서의 세정 처리는 하천, 호수로부터 인입한 원수에 약품을 주입하여 원수 중의 부유물을 침전하기 쉬운 크기의 덩어리로 침전시켜, 윗물을 여과지로 이송하고, 여기서 더 미세한 부유물을 모래(여과사)층을 통해서 제거하고, 여과한 물을 염소로 소독함으로써 행해지고 있다. 급속 여과지에서는 일반적으로 24 내지 72시간 간격으로 정기적으로 여과재의 세정이 행해진다. 세정에는, 노즐로부터 분사되는 모래층 표면을 두드리도록 세정하는 표면 세정과, 하부 압력실로부터 정수를 여과지 내에 압입하여 모래를 부상시켜, 모래와 모래를 비벼서 오염을 제거하는 역류 세정이 있다.

이 정수 처리에 사용되는 여과사는 이러한 표면 세정, 역류 세정을 정기적으로 행하고 있어도, 오랜 세월 반복 사용하고 있으면 표면에 오염(오니 등의 탁질)이 부착되게 된다. 탁질의 부착에 의해 여과사의 입경 비대가 진행되면, 여과사 사이의 공극이 감소하거나, 여과사의 흡착 물질의 박리에 의한 막힘 현상이나 오니 그 자체의 박리에 의한 누설 등이 일어나게 된다. 역류 세정의 횟수를 늘리는 등으로 이에 대응하고 있지만, 역류 세정을 오랜 세월 반복하고 있으면 그 수압에 의해 여과사를 지지하고 있는 자갈층에도 영향이 생겨, 본래 수평하게 깔려 있을 자갈층이 부분적으로 두꺼워지거나 혹은 얇아지는 현상인 불육(不陸)이 생기게 된다. 이 불육이 생기면 자갈층이 두꺼운 부분에서는 모래층이 얇아져, 그 부분에서는 여과가 불충분해지고, 본래 발휘되는 여과 기능이 저하되어 여과지가 정상적으로 움직일 수 없어 안전한 물의 공급을 할 수 없게 된다.

정상적인 여과 기능을 복귀시키기 위해서는, 여과지의 운전을 일단 정지하여 여과재를 반출하고, 반출한 여과재를 세정 및 체 분류하여 여과지 내부를 점검 수리한 후, 세정한 여과재를 다시 여과지에 까는 갱생 공사를 행할 필요가 있다. 그러나 이 갱생 공사에는 막대한 비용을 필요로 하고, 또한 공사 기간 중에는 여과지의 운전을 정지할 필요가 있어, 갱생 공사에 걸리는 기간은 그대로 정수 효과의 저하로 이어지므로, 갱생 공사의 주기는 가능한 한 길게 하고 싶어하는 정수장측의 요망이 있다.

한편, 갱생 공사로 다시 까는 여과사로는 신사(新砂)가 이용되는 경우도 있지만, 채취한 모래 중 여과사로서 실제로 인정되는 것은 불과 1 내지 2할 정도로 여과재에는 엄격한 기준이 제정되어 있고, 또한 신사를 사용하는 경우에는 비용의 증대로도 이어지므로, 여과사는 세정 등에 의해 재생되고 있다. 본 발명자들은 이미 비벼 세척하는 공법이라는 획기적인 방법으로, 세정 탁도 30도 이하라는 신사에 가까운 상태로까지 모래의 재생을 가능하게 하는 모래 세정 장치를 제안하고 있다( 일본 특허 공개 평10-109051호, 일본 특허 공개 평11-57526호). 이 장치에 의해, 갱생 공사시에 여과지에 다시 까는 여과사에 신사를 이용하지 않아도, 신사를 이용한 여과지와 동일한 정화 기능을 실현하는 것이 가능해지고 있다.

그러나, 최근의 도시 배수, 공업 배수, 농업 배수 등에 의한 하천, 호수, 바다의 수질 오염 혹은 대기 오염 물질의 질소 산화물이나 유황 산화물이 용해되어 내리는 산성비 등에 의해 수도용 원수는 급속히 악화되고 있다. 이러한 원수의 악화에 의해, 여과사의 상태는 표1에 나타낸 바와 같이 오탁이 진행되어, 이전에는 통상의 운전에 있어서 7 내지 10년의 장기간에 걸쳐 사용 가능하던 여과지도 갱생공사의 진행을 앞당겨야만 했다.

한편, 여과지에서 행해지는 여과사의 보수는 오로지 불육 측정이나 입경 조사 등의 갱생 공사의 시기를 판단하기 위해서 행해지는 것이고, 갱생 공사에 의해 본래의 정화 기능을 되찾은 모래의 기능을 유지하기 위한 보수는 표면 세정, 역류 세정에 의한 정기적인 여과사의 세정 공정에만 한정되고 있다.

또한, 1996년에 제정된 크립토스폴리듐 잠정 대책을 받고 여과지 출구의 탁 도를 0.1도 이하로 유지한다는 후생성의 지침에 대응하기 위해, 정수장에서는 상기와 같은 표면 세정, 역류 세정의 빈도를 높여 대응하고 있지만, 그 동안은 정수를 할 수 없어 취득할 수 있는 물의 양은 감소하므로 정화 효율은 나빠지고 있다. 또한, 세정을 할 때마다 세사(細砂)가 유출되어 다시 역류 세정의 빈도가 증가하면 불육의 형성을 앞당기게 되어, 결과적으로 갱생 공사의 시기를 재촉하는 결과가 되는 경우도 있어, 종래의 표면 세정, 역류 세정이라는 세정 공정만으로 대응하기 위해서는 한계가 있다고 생각된다.

본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 여과지의 운전을 중지하는 일 없이 모래의 정화 기능을 표면 세정, 역류 세정이라는 통상의 세정 방법 이외의 방법으로 재생시켜, 여과지의 갱생 공사의 주기를 비약적으로 연장하는 것을 가능하게 하는 여과사 세정 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 여과사 세정 방법은, 여과사에 의해 물의 정화를 행하는 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로부터 소정량의 여과사를 흡입하고, 상기흡입한 여과사를 모래 세정 장치에 공급하여, 상기 모래 세정 장치에 의해 상기 여과사의 오염을 제거하고, 오염을 제거한 상기 여과사를 상기 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로 복귀시켜, 상기 여과사의 흡입, 세정, 복귀의 공정을 반복하여 상기 급속 여과지 내의 여과사를 세정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 여과사 세정 시스템은 급속 여과지와, 상기 급속 여과지로 부터 여과사를 흡입하는 수단과, 흡입한 상기 여과사를 세정하는 모래 세정 장치와, 상기 모래 세정 장치로부터 상기 급속 여과지로 오염을 제거한 모래를 복귀시키는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다. 상기 여과사 세정 시스템은 여과사의 흡입, 세정, 복귀의 공정을 연속 처리하는 것이라도 좋고, 배치 처리에 의해 행하는 것이라도 좋다.

「여과사의 흡입」을 급속 여과지의 역류 세정시에 행하는 것은, 여과사는 통상의 상태에서는 물을 여과하고 있는 상태이고, 이 상태에서 여과사의 흡입을 행하면 여과사층에 층 두께가 얇은 부분이 생겨 버려 탁질이 누설될 가능성이 있기 때문이다. 여과사의 흡입은 역류 세정과 동시에 표면 세정이 행해지고 있을 때라도 지장이 없다. 또한, 「여과사의 복귀」도 급속 여과지의 역류 세정시에 행하는 것은, 역류 세정시는 하부 압력실로부터 정수를 여과지 내로 압입하여 모래가 부상하고 있는 상태이므로, 이 상태에서 여과사를 복귀시키면 역류 세정이 끝났을 때에는 여과사가 평평한 층을 형성할 수 있기 때문이다. 또한, 여과사의 복귀도 여과사의 흡입과 마찬가지로 역류 세정과 동시에 표면 세정이 행해지고 있을 때라도 지장이 없다. 「소정량」이라 함은, 여과지의 물의 정화에 영향을 주지 않을 정도의 여과사의 양을 의미한다.

또, 「여과사의 흡입」은 급속 여과지의 자갈층 표면에 불육을 형성하지 않는 크기의 흡인력으로 행하게 하는 것이 바람직하다. 급속 여과지의 여과사층은 60 ㎝ 전후이지만, 지나치게 강한 흡인력으로 여과사를 흡입하거나 혹은 자갈층과의 경계 부근에서 여과사를 흡입하는 경우에는, 여과사를 지지하고 있는 자갈층이 부분적으로 얇아지거나 혹은 두꺼워지거나 하므로, 자갈층의 표면에 불육을 형성하지 않을 정도의 흡인력으로 여과사를 흡입하는 것이 바람직하다. 여과사의 흡입은 여과층 구성이나 그 흡입의 흡인력에도 따르지만 여과사층의 표면으로부터 여과사층의 15 내지 70 ％의 깊이, 또는 40 내지 60 ％의 깊이가 바람직하다. 또한, 불육 방지 네트가 사용되고 있는 경우에는 100 ％의 깊이, 즉 자갈층의 바로 위로부터 흡입해도 지장이 없다.

모래 세정 장치에 의해 여과사의 오염을 제거한 후, 오염을 제거한 여과사는 급속 여과지로 복귀시키기까지의 동안에, 저류조에 저류해도 좋고, 오염을 제거한 여과사를 저류조에 저류하는 일 없이 오염을 제거한 상기 여과사를, 상기 여과사를 흡입한 상기 역류 세정시에 있어서의 역류 세정이 종료하기 전에 복귀시켜도 좋다. 저류조를 설치하지 않은 경우에는 상기 여과사의 흡입, 세정, 복귀의 공정을 상기 역류 세정시에 연속하여 행해도 좋다.

저류조를 설치하는 경우에는, 저류된 여과사가 공기와 접촉하지 않도록 물 혹은 산화제를 포함한 물을 넣어 두는 것이 바람직하다. 산화제로서는, 예를 들어 염소 등이 바람직하다. 모래 세정 장치로부터 세정 후의 여과사를 저류조로 옮김으로써, 빈 모래 세정 장치를 다른 급속 여과지의 모래 세정에 사용하는 것이 가능해진다. 또, 그 저류조에 여과사가 건조되지 않도록 물 혹은 산화제를 포함한 물을 채워 둠으로써, 원수의 망간 제거 능력을 갖는 여과사의 망간층의 활성을 유지할 수 있다. 저류조의 크기는, 적어도 여과지로부터 흡입한 1회분의 소정량의 여과사를 공기에 접촉하지 않도록 물에 넣어 저류할 수 있는 크기라면 좋다.

본 발명의 여과사 세정 방법 및 시스템은, 그린리프라고 불리우는 부호 4 내지 6의 급속 여과지가 연결되어 있는 복수의 급속 여과지의 여과사의 세정에도 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 여과사 세정 방법은 여과사에 의해 물의 정화를 행하는 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로부터 소정량의 여과사를 흡입하고, 상기 흡입한 여과사를 모래 세정 장치에 공급하여, 상기 모래 세정 장치에 의해 상기 여과사의 오염을 제거하고, 상기 오염을 제거한 여과사를 저류조에 저류하여, 상기 저류해 둔 여과사를 상기 급속 여과지와는 다른 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로 복귀시켜, 상기 여과사의 흡입, 세정, 저류, 복귀의 공정을 반복하여 복수의 급속 여과지 내의 여과사를 세정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

저류해 둔 여과사를, 여과사를 흡입한 여과지와는 다른 여과지로 복귀시키는 것으로 한 것은, 동일한 여과지로 복귀시키면 그 여과지의 다음 역류 세정시까지 세정한 여과사를 복귀시킬 수 없으므로, 실질적으로는 여과지를 1개씩 여과사 세정하는 것과 동일한 만큼의 시간이 필요해지기 때문이다. 저류조를 복수 설치하면 동일한 여과지로 복귀시켜도 단일 여과지의 여과사를 세정하는 것과 시간적으로는 차이가 없지만, 이 경우에는 상당한 설비 비용과 토지가 필요해져 경제적이지 못하다. 또한, 상당히 큰 저류조를 설치하면 복수의 여과지로부터 흡입하여 세정한 여과사를 저류하는 것이 가능해지지만, 이 경우에도 상당한 설비 투자가 필요해진다. 그러나, 통상 복수의 급속 여과지가 연결되어 있는 정수장에서는 각 급속 여과지의 역류 세정은 처리 능력의 관점으로부터 동시에는 행해지지 않고, 타이밍을 늦추어 행하게 되어 있다. 따라서, 예를 들어 이 늦춘 타이밍을 이용하면 급속 여과지가 복수로 증가한 경우에도, 1개의 여과지의 여과사를 모두 세정하는 시간과 거의 변함 없는 시간으로 모든 여과지의 여과사의 세정을 행할 수 있고, 게다가 저류조는 단일 여과지의 여과사를 세정하는 경우와 동일한 규모의 저류조 1개로 족하기 때문에 설비 비용의 관점으로부터도 바람직하다.

또한, 복수의 급속 여과지를 갖는 정수장에서는 여과사의 오염이 심한 여과지와 여과사의 오염이 비교적 적은 여과지가 존재하는 경우가 있다. 이러한 경우에는 여과사의 오염이 심한 여과지로부터 흡입한 여과사는 여과사의 오염이 비교적 적은 여과지로 복귀시키고, 여과사의 오염이 비교적 적은 여과지로부터 흡입한 여과사는 여과사의 오염이 심한 여과지로 복귀시키는 것이 복수의 여과지의 여과사 평준화의 관점으로부터 보다 바람직하다.

이들의 각 공정의 반복은 시퀀스 제어에 의해 자동적으로 행하는 것이 바람직하다. 즉, 급속 여과지의 역류 세정은 압력 손실이나 시간을 요소로 하여 제어할 수 있으므로, 시퀀스 제어에 의해 여과사의 흡입, 세정, 복귀의 공정 혹은 여과사의 흡입, 세정, 저류, 복귀 공정의 일련의 흐름을 자동적으로 행할 수 있다.

여과사의 흡입과 복귀는 모두 여과사가 부유하고 있는 역류 세정 중에 행해지므로, 흡입되는 여과사에 이미 오염이 제거된 여과사가 섞이지 않는 것이 세정 효율을 올리기 위해 바람직하다. 따라서, 급속 여과지 내의 여과사를 흡입하는 위치로부터 떨어진 위치에 오염을 제거한 여과사를 복귀시키는 것이 바람직하다. 즉, 급속 여과지로부터 여과사를 흡입하는 수단과 오염을 제거한 여과사를 복귀시 키는 수단은 분리하여 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 여과사의 세정 효율의 관점으로부터, 여과사를 흡입하는 위치는 여과사를 흡입할 때마다 이동시키는 것이, 오염을 제거한 여과사를 복귀시키는 위치도 또한 여과사를 복귀시킬 때마다 이동시키는 것이 바람직하다. 즉, 급속 여과지로부터 여과사를 흡입하는 수단과 상기 급속 여과지로 오염을 제거한 모래를 복귀시키는 수단 중 적어도 한 쪽이 이동 가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다.

「모래 세정 장치」로서는, 일본 특허 공개 평10-109051호에 개시되어 있는 장치, 즉 모래와 함께 세정수를 저류하는 세정조와, 상기 세정조 내에서 대략 수직인 축의 주위로 회전하는 스크루 컨베이어와, 상기 스크루 컨베이어를 상기 세정수의 수면 아래에 있는 상기 스크루 컨베이어의 하부에 있어서, 상기 스크루 컨베이어의 회전에 의해 상기 모래와 상기 세정수를 상승시키는 동시에 상기 세정수를 개재시킨 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하고, 상기 세정수의 수면 위에 있는 상기 스크루 컨베이어의 상부에 있어서 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어 상에서 유동시켜, 오니를 포함하는 물을 약간 포함하는 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하는 속도로 회전시키는 수단과, 상승시킨 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어의 하부까지 하강시키고, 다시 상기 스크루 컨베이어로 상승시키는 순환 수단으로 이루어지는 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

종래 표면 세정, 역류 세정이라는 세정 방법에만 의존하고 있던 여과사의 세정을 본 발명의 여과사 세정 방법은, 역류 세정시에 급속 여과지로부터 소정량의 여과사를 흡입하고, 흡입한 여과사를 모래 세정 장치에 공급하여 모래 세정 장치에 의해 여과사의 오염을 제거하고, 오염을 제거한 여과사를 역류 세정시에 급속 여과지로 복귀시키고, 이 여과사의 흡입, 세정, 복귀를 반복함으로써 급속 여과지 내의 여과사를 세정하는 것으로 하였으므로, 여과지의 운전을 중지하는 일 없이 효과적으로 여과사의 세정을 할 수 있어, 여과지의 갱생 공사의 주기를 비약적으로 연장할 수 있다.

보다 구체적으로는, 예를 들어 여과사의 흡입, 세정, 복귀를 반복함으로써 급속 여과지 내의 거의 모든 여과사를 자동적으로 세정하면, 여과지의 물 정화 기능을 재생시키는 것이 가능해진다. 또한, 여과사의 오염이 제거되어 있으면 여과저항을 줄이는 것이 가능해지므로, 설계대로의 압력으로 역류 세정을 행하면 좋고, 따라서 여과사의 유출을 줄이는 것 및 박리하는 오니의 유출을 대폭적으로 줄이는 것이 가능해지고, 또한 불육의 형성을 지연시키는 것이 가능해지므로 이 점으로부터도 여과지의 갱생 공사의 주기를 비약적으로 연장할 수 있다.

또한, 역류 세정시에 급속 여과지로부터 소정량의 여과사를 흡입하고, 흡입한 여과사를 모래 세정 장치에 공급하여 모래 세정 장치에 의해 여과사의 오염을 제거하고, 오염을 제거한 여과사를 저류조에 저류하여 저류해 둔 여과사를 여과사를 흡입한 급속 여과지와는 다른 급속 여과지의 역류 세정시로 복귀시켜, 여과사의 흡입, 세정, 저류, 복귀의 공정을 반복함으로써, 여과지의 운전을 중지하는 일 없이 복수의 여과지의 여과사를 효율적으로 세정할 수 있다. 또, 저류해 둔 여과사를 여과사를 흡입한 급속 여과지와는 다른 급속 여과지로 복귀시키므로, 단일 여과지의 여과사를 모두 세정하는 데 걸리는 시간과 거의 변함 없는 시간으로 복수 여 과지의 여과사의 세정이 가능해진다. 또한, 여과사를 복귀시킬 때에 여과사의 오염이 심한 여과지로부터 흡입한 여과사는 여과사의 오염이 비교적 적은 여과지로 복귀시키고, 여과사의 오염이 비교적 적은 여과지로부터 흡입한 여과사는, 여과사의 오염이 심한 여과지로 복귀시키는 것으로 하면 여과지의 여과사 평준화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명의 여과사 세정 방법 및 그 시스템의 모래 세정 장치에 모래와 함께 세정수를 저류하는 세정조와, 상기 세정조 내에서 대략 수직인 축의 주위로 회전하는 스크루 컨베이어와, 상기 스크루 컨베이어를 상기 세정수의 수면 아래에 있는 상기 스크루 컨베이어의 하부에 있어서 상기 스크루 컨베이어의 회전에 의해 상기 모래와 상기 세정수를 상승시키는 동시에 상기 세정수를 개재시킨 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하고, 상기 세정수의 수면 상에 있는 상기 스크루 컨베이어의 상부에 있어서 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어 상에서 유동시켜, 오니를 포함하는 물을 약간 포함하는 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하는 속도로 회전시키는 수단과, 상승시킨 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어의 하부까지 하강시켜, 다시 상기 스크루 컨베이어 상승시키는 순환 수단으로 이루어지는 장치를 사용하면, 모래를 부수는 일 없이 모래끼리가 비벼져 오염을 제거하는 것이 가능해지므로, 여과사의 물 정화 기능을 신사에 가까운 상태로 재생할 수 있어, 여과지의 갱생 공사의 주기를 더욱 비약적으로 연장할 수 있다.

또한, 정수장에서는 크립토스폴리듐 대책으로서 종래 표면 세정이나 역류 세 정의 빈도를 높여 대응해 오고 있었지만, 통상의 빈도로 표면 세정, 역류 세정을 행하면 여과지 출구의 탁도를 0.1도 이하로 유지하는 것이 가능해지므로, 크립토스폴리듐 대책의 일조가 되며, 또한 정화 효율이 떨어지는 일 없이 정수장을 가동시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 여과사 세정 방법의 실시 형태를 도시한 공정도이다.

도2는 본 발명의 여과사 세정 시스템의 제1 실시 형태를 도시한 개략도이다.

도3은 본 발명의 여과사 세정 시스템의 제2 실시 형태를 도시한 개략도이다.

도4는 본 발명의 여과사 세정 방법의 다른 실시 형태를 도시한 공정도이다.

도5는 본 발명의 여과사 세정 방법의 또 다른 실시 형태를 도시한 공정도이다.,

도6은 도2에 도시한 급속 여과지의 A-A선 단면도이다.

도7은 복수의 여과지에 대응한 여과사의 흐름을 도시한 도면이다.

도8은 여과지 사이의 여과사 이동의 일예를 도시한 도면이다.

본 발명의 여과사 세정 시스템은, 도2에 도시한 바와 같이 급속 여과지(1)와, 급속 여과지(1)로부터 오염이 부착된 여과사를 흡입하는 펌프(2)와, 오염이 부착된 여과사(5)를 세정하는 모래 세정 장치(3)와, 모래 세정 장치(3)로 세정된 여과사(6)를 저장해 두는 세정사 저장조(4)와, 세정사 저장조(4)로부터 급속 여과지(1)로 오염을 제거한 모래를 복귀시키는 경로(7)를 구비하여 이루어지는 것 이다(이 여과사 세정 시스템의 처리 공정의 상세는 실시예에 의해 후술함).

또한, 본 발명의 여과사 세정 시스템은 도3에 도시한 바와 같이 급속 여과지(1)와, 급속 여과지(1)로부터 오염이 부착된 여과사를 흡입하는 펌프(2)와, 오염이 부착된 여과사(5)를 세정하는 모래 세정 장치(3)와, 모래 세정 장치(3)로부터 급속 여과지(1)로 오염을 제거한 모래를 복귀시키는 경로(7)를 구비하여 이루어지는 것, 즉 세정사 저장조를 구비하고 있지 않은 것이라도 좋다. 세정사 저장조를 구비하고 있지 않은 여과사 세정 시스템의 경우에는, 세정사 저장조에 드는 비용을 절약하는 것이 가능해지고, 또 급속 여과지 주위에 세정사 저장조를 설치할 토지의 여유가 없는 경우 등에는 보다 바람직한 태양이다.

도3에 도시한 여과사 세정 시스템의 처리의 예로서는, 예를 들어 도4에 도시한 바와 같이 여과지(1)의 표면 세정, 역류 세정이 행해지고 있는 시간(예 : 15분 내지 25분) 내에 약 1 ㎥의 오염된 여과사를 여과지(1)로부터 펌프(2)로 흡입하고, 펌프(2)로 흡입한 여과사를 모래 세정 장치(3)로 이송하고, 모래 세정 장치(3)로 짧은 시간(약 10분 정도) 내의 세정을 행하여, 여과지(1)의 표면 세정, 역류 세정이 종료되기 전에 세정 후의 여과사(세정사)를 여과지(1)로 복귀시킨다는 공정에 의해 행할 수 있다. 이와 같이 1개의 표면 세정, 역류 세정이 행해지고 있는 시간 내에 오염 모래의 흡입과 세정 모래의 복귀를 행함으로써, 단시간에 오염 모래의 세정을 행하는 것이 가능해진다.

혹은, 도5에 도시한 바와 같이 여과지(1)의 표면 세정, 역류 세정이 행해지고 있는 시간(예 : 7분 내지 10분) 내에 오염된 여과사를 여과지(1)로부터 펌프(2) 로 연속하여 흡인하고, 펌프(2)로 흡인한 여과사를 모래 세정 장치(3)로 연속하여 이송하고, 모래 세정 장치(3)로 연속 세정을 행하여, 여과지(1)의 표면 세정, 역류 세정이 종료되기 전에 세정 모래를 여과지(1)에 연속하여 복귀시키게 되는 공정에 의해 처리를 행할 수도 있다. 이와 같이 표면 세정, 역류 세정이 행해지고 있는 시간 내에 연속하여 처리를 행하면, 단시간에 보다 많은 오염 모래의 세정을 행할 수 있다.

급속 여과지(1)는, 도6에 도시한 바와 같이 여과층으로서 여과사층(12)과, 여과사층(12)을 지지하는 부호 13 내지 16의 자갈층을 구비하고 있다. 여과사층(12)은, 유효 직경 0.6 ㎜, 균등 계수 1.5 이하의 모래로 이루어진다. 자갈층은 입경이 다른 4층으로 이루어지고, 지지층으로서 여과사(12)가 집수 장치[도시하지 않았지만, 정화된 물이 집수되는 장치가 급속 여과지(1)의 더욱 하부에 설치되어 있음]로 들어가는 것을 방지하고 있다. 자갈층(13 내지 16)은 역류 세정을 균등하게 행하기 위해, 구형에 가까운 경질로 청정하고 균질한 것이 선정되고, 그 입경으로서는 일반적으로 이용되는 것, 즉 자갈층(13)에는 유효 직경 2.0 내지 3.5 ㎜, 자갈층(14)에는 3.5 내지 7.0 ㎜, 자갈층(15)에는 7.0 내지 13.0 ㎜, 자갈층(16)에는 13.0 내지 20.0 ㎜로 미세한 입자를 상층에 조한 입자를 하층에 차례로 불육이 없도록 깔려져 있다. 여과사층(12)의 위에는 원수의 탁질을 응집제에 의해 응집 및 침전시켜 전처리된 물이 도입되어 있다. 또한, 여과사층(12)의 상방에는 표면 세정시에 여과사층을 표면으로부터 두드리도록 세정하는 표면 세정수를 노즐로부터 분사하는 표면 세정관(22)과, 표면 세정, 역류 세정시의 세정 배수를 배출하는 트로프(21)가 설치되어 있다.

다음에 원수의 일반적인 정화 처리 공정을 간단하게 설명한다. 하천, 호수 등으로부터 응집 침전지로 인입된 원수의 탁질을 폴리 염화 알루미늄 등의 응집제에 의해 응집 및 침전시킨 후, 윗물은 급속 여과지(1)의 여과사층(12) 상으로 송수된다. 이 여과사층(12)에 의해 응집 침전지에서는 제거할 수 없었던 미세한 부유물이 제거된다. 여과된 물은 급속 여과지(1)의 하부에 설치되어 있는 집수 장치에 집수된다. 집수된 물은 염소로 소독되어 배수지에 저수된다. 여과 속도는 통상 120 내지 150 m/일이다. 일반적으로는 이 여과 속도로 정시적으로 혹은 손실 수두가 1.5 m에 달하면, 정수를 위한 여과는 중지되어 급속 여과지의 하부 압력실로부터 세정수를 압입하여 여과사를 부상시켜 모래와 모래를 비벼서 세정이 행해진다. 표면 세정은 역류 세정시 또는 역세정 사이클이 있는 시간에 맞추어, 여과사(12)의 표면에 표면 세정관(22)으로부터 세정수를 분사시켜 행해진다. 표면 세정, 역류 세정 후의 세정 배수(11)는 트로프(21)로부터 배출된다. 세정이 종료되면 다시 전처리된 원수가 송수되어 여과가 재개된다. 이 정수, 세정의 공정은 통상 자동화되어 있고, 급속 여과법으로 정수 처리를 행하는 정수장의 원수의 상태에 의해 표면 세정, 역류 세정을 행하는 타이밍이 미리 설정되어 있거나 혹은 손실 수두가 일정치 이상이 되면 자동적으로 표면 세정, 역류 세정이 행해지도록 설정되어 있다.

표2에 나타낸 바와 같이, 여과사의 선정 표준(일본 수도 협회 규격 JWWA A 103-1988)은, 세정 탁도는 30도 이하, 염산 가용율은 3.5 ％이하, 유효 직경 0.45 내지 0.70 ㎜, 균등 계수 1.7 이하로 정해져 있다. 상기와 같은 일반적인 표면 세 정, 역류 세정을 정기적으로 행하고 있어도 신사로부터 10년이나 지나면, 7년 간격으로 갱생 공사를 행해도 표2의 원오염사에 나타낸 바와 같이 세정 탁도 1480도, 염산 가용율 9.7 ％, 유효 직경 0.533 ㎜, 균등 계수 1.485로 여과사에 탁질이 부착되어 상당히 오염된다.

이와 같이, 탁질이 부착된 여과사를 계속 사용하면 탁질에 의한 막힘 현상이 일어나 급격한 손실 수두의 상승에 의해 역류 세정의 횟수가 증가하고, 그 역류 세정의 수압에 의해 자갈층에도 영향을 미쳐 불육 형성을 앞당기게 된다. 불육 형성에 의해 자갈층이 두꺼운 부분에서는 모래층이 얇아져, 그 부분에서의 여과가 불충분해지고, 또한 오니 물질이나 여과사로부터 박리한 흡착 물질에 의해, 브레이크 스루가 일어나 여과수에 악영향을 미치게 된다. 이러한 상태가 되면, 갱생 공사가 필요해지게 된다.

이하에, 상기 통상의 세정 공정에서, 또한 여과사의 일부를 취하여 모래 세정 장치로 세정하고, 오염을 제거한 모래를 다시 여과지로 복귀시키는 공정을 행하는 여과사 세정 시스템의 실시예를 나타낸다.

(제1 실시예)

모래 세정 장치(3)에는 일본 특허 공개 평10-109051호에 개시되어 있는 모래와 함께 세정수를 저류하는 세정조와, 상기 세정조 내에서 대략 수직인 축의 주위로 회전하는 스크루 컨베이어와, 상기 스크루 컨베이어를 상기 세정수의 수면 아래에 있는 상기 스크루 컨베이어의 하부에 있어서 상기 스크루 컨베이어의 회전에 의해 상기 모래와 상기 세정수를 상승시키는 동시에 상기 세정수를 개재시킨 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하고, 상기 세정수의 수면 상에 있는 상기 스크루 컨베이어의 상부에 있어서 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어 상에서 유동시켜, 오니를 포함하는 물을 약간 포함하는 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하는 속도로 회전시키는 수단과, 상승시킨 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어의 하부까지 하강시키고, 다시 상기 스크루 컨베이어에서 상승시키는 순환 수단으로 이루어지는 비벼 세척하는 공법을 실현할 수 있는 장치를 이용하였다. 도1, 도2에 도시한 바와 같이, 여과지(1)의 표면 세정, 역류 세정이 행해지고 있는 시간(7분 내지 10분) 내에 1 ㎥의 오염된 여과사를 여과지(1)의 구석부(1a)로부터 펌프(2)로 흡인하였다. 여과사의 흡인은 자갈층(13)의 상부로부터 약 10 ㎝ 정도의 깊이로 행하였다(여과사 층 두께는 60 ㎝). 펌프(2)로 흡인한 여과사(5)를 모래 세정 장치(3)로 이송하여, 모래 세정 장치(3)로 약 1시간 세정을 행하였다. 표3에 나타낸 바와 같이, 약 1시간의 세정에 의해 흡인된 여과사(5)의 세정 탁도는 148O 도로부터 11도로, 염산 가용율은 9.7 ％로부터 2.8 ％로, 균등 계수는 1.485로부터 1.280으로 세정이 신사와 동일한 수준으로까지 행해지고 있는 것을 알 수 있다.

세정 후의 여과사(6a)는 물이 채워진 세정사 저장조에 보관하였다. 급속 여과지(1)에서 다시 행해지고 있던 여과로부터 약 48시간 경과 후, 여과는 중지되고 다시 표면 세정, 역류 세정이 시작되고, 이 때에 구석부(1a)와는 서로 대향하는 구석부(1b)로부터 세정한 모래를 여과지(1)로 복귀시켰다. 이 사이클을 반복함으로써, 여과지(1)의 여과사 60 ㎥의 대략 전량의 모래를 약 120일 세정하였다.

(제2 실시예)

상기 제1 실시예에서 이용한 특정한 모래 세정 장치를 종래의 분사 수류에 의한 모래 세정 장치로 바꾸어 행하는 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지로 여과사 세정을 행하였다. 표4에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예의 특정한 모래 세정 장치를 이용한 것과 비교하여 약간의 유의차는 있지만, 원오염사로부터는 각별하게 세정되었다. 단, 제1 실시예의 경우에는 모래의 입경에 변화는 거의 볼 수 없었지만, 장시간 세정을 행하는 동안에 유효 직경은 작아지고 균등 계수는 커졌다. 분사 수류를 이용한 종래의 모래 세정 장치에서는, 세정 중에 모래가 관벽 등에 충돌 하여 모래의 파쇄가 생기는 것을 알 수 있다.

다음에, 급속 여과지가 복수인 경우의 여과사의 세정 방법과 시스템에 대해 도7, 도8을 이용하여 설명한다. 도7은 복수의 여과지에 대응한 여과사의 흐름을 도시한 도면, 도8은 여과지 사이의 여과사의 이동의 일예를 도시한 도면이다. 여기서는 도7에 도시한 바와 같이 급속 여과지 A 내지 F의 6개의 급속 여과지와, 1대의 모래 세정 장치와 1조의 저류조를 조합한 여과사 시스템을 예로 들어 설명하지만, 여과지의 수는 이 이상이라도 또는 이 이하라도 원리는 완전히 동일하다.

여과지 A 내지 F는 각각 48시간 간격으로 역류 세정이 행해지는 여과지이다. 도7에 도시한 바와 같이 각 여과지의 역류 세정이 행해지는 시간의 간격은 8시간이다. 우선, 여과지 A로부터 소정량의 여과사가 흡입된다. 흡입된 여과사는 모래 세정 장치에서 1시간 세정된다. 오염이 제거된 여과사는 물 혹은 산화제를 포함한 물이 채워진 저류조에 저류된다. 저류된 세정 후의 여과사는 여과지 A의 역류 세정으로부터 8시간 경과한 후에 역류 세정이 시작되는 여과지 B로 복귀된다. 여과지 B의 역류 세정시에는 세정된 여과사가 복귀되는 동시에, 오염된 여과사가 흡입 된다. 여과지 B에서 흡입된 여과사는 모래 세정 장치에서 1시간 세정되고, 세정된 여과사는 물 혹은 산화제를 포함한 물이 채워진 저류조에 저류된다. 저류된 세정 후의 여과사는 여과지 B의 역류 세정으로부터 8시간 경과한 후에 역류 세정이 시작되는 여과지 C로 복귀된다. 여과지 C의 역류 세정시에는 세정된 여과사가 복귀되는 동시에, 오염된 여과사가 흡입된다. 이와 같이 하여, 48시간이 경과하면 여과지 A 내지 F의 모든 여과지에 있어서 소정량의 여과사가 흡입되는 동시에, 소정량의 세정 후의 여과사가 복귀되게 된다. 이 공정을 반복하여, 여과지 A 내지 F의 모든 여과사를 세정할 수 있다. 이와 같이, 복수의 여과지의 역류 세정 타이밍에 맞춤으로써 단일 여과지의 여과사 세정에 드는 시간과 거의 변함 없는 시간에 복수 여과지의 여과사 세정을 행할 수 있다.

또한, 가령 여과지의 여과사가 여과지 A →F의 순으로 오염이 심해져 있는 경우에는, 도8에 도시한 바와 같이 여과지 A의 세정 후의 여과사를 여과지 E로, 여과지 E의 세정 후의 여과사를 여과지 C로, 여과지 C의 세정 후의 여과사를 여과지 D로, 여과지 D의 세정 후의 여과사를 여과지 A로 복귀시킴으로써, 여과지 A 내지 F의 여과사의 평준화를 도모할 수 있다.

또한, 적어도 급속 여과지로부터 여과사를 흡입하는 공정과, 모래 세정 장치 로 여과사를 세정하는 공정과, 급속 여과지로 오염을 제거한 여과사를 복귀시키는 공정의 3공정, 또는 급속 여과지로부터 여과사를 흡입하는 공정과, 모래 세정 장치 로 여과사를 세정하는 공정과, 세정한 여과사를 저류조에 저류하는 공정과, 급속 여과지로 오염을 제거한 여과사를 복귀시키는 공정의 4공정을 시퀀스 제어에 의해 자동적으로 행함으로써, 여과사를 신사와 같은 상태로 장기간 유지하는 것이 가능해져, 갱생 공사의 주기를 비약적으로 연장하는 것이 가능해진다.

Claims (20)

1. 삭제
2. 여과사에 의해 물의 정화를 행하는 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로부터 소정량의 여과사를 흡입하고, 상기 흡입한 여과사를 모래 세정 장치에 공급하여 상기 모래 세정 장치에 의해 상기 여과사의 오염을 제거하고, 오염을 제거한 상기 여과사를 상기 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로 복귀시키고, 상기 여과사의 흡입, 세정, 복귀의 공정을 반복하여 상기 급속 여과지 내의 여과사를 세정하며,

   상기 모래 세정 장치로서 모래와 함께 세정수를 저류하는 세정조와, 상기 세정조 내에서 대략 수직인 축의 주위로 회전하는 스크루 컨베이어와, 상기 스크루 컨베이어를 상기 세정수의 수면 아래에 있는 상기 스크루 컨베이어의 하부에 있어서 상기 스크루 컨베이어의 회전에 의해 상기 모래와 상기 세정수를 상승시키는 동시에, 상기 세정수를 개재시킨 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하고, 상기 세정수의 수면 상에 있는 상기 스크루 컨베이어의 상부에 있어서 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어 상에서 유동시켜, 오니를 포함하는 물을 약간 포함하는 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하는 속도로 회전시키는 수단과, 상승시킨 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어의 하부까지 하강시키고, 다시 상기 스크루 컨베이어에 의해 상승시키는 순환 수단으로 이루어지는 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 모래 세정 장치에 의해 여과사의 오염을 제거한 후, 상기 오염을 제거한 여과사를 상기 급속 여과지로 복귀시킬 때까지 저류조에 저류하는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
4. 제2항에 있어서, 오염을 제거한 상기 여과사를 상기 여과사를 흡입한 상기 역류 세정시에 있어서의 역류 세정이 종료되기 전에 복귀시키는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 여과사의 흡입, 세정, 복귀의 공정이 상기 역류 세정시에 연속하여 행해지는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 저류조에, 저류된 여과사가 공기와 접촉하지 않도록 물 혹은 산화제를 포함한 물을 넣어 두는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
7. 여과사에 의해 물의 정화를 행하는 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로부터 소정량의 여과사를 흡입하고, 상기 흡입한 여과사를 모래 세정 장치에 공급하여, 상기 모래 세정 장치에 의해 상기 여과사의 오염을 제거하고, 상기 오염을 제거한 여과사를 저류조에 저류하여, 상기 저류해 둔 여과사를 상기 급속 여과지와는 다른 급속 여과지의 역류 세정시에 상기 급속 여과지로 복귀시키고, 상 기 여과사의 흡입, 세정, 저류, 복귀의 공정을 반복하여 복수의 급속 여과지 내의 여과사를 세정하는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
8. 제2항 또는 제7항에 있어서, 상기 각 공정의 반복을 시퀀스 제어에 의해 자동적으로 행하는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
9. 제2항 또는 제7항에 있어서, 상기 급속 여과지 내의 상기 여과사를 흡입하는 위치로부터 떨어진 위치에 상기 오염을 제거한 여과사를 복귀시키는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
10. 제2항 또는 제7항에 있어서, 상기 여과사를 흡입하는 위치를 여과사를 흡입할 때마다 이동시키는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
11. 제2항 또는 제7항에 있어서, 상기 오염을 제거한 여과사를 복귀시키는 위치를 여과사를 복귀시킬 때마다 이동시키는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
12. 제2항 또는 제7항에 있어서, 상기 여과사의 흡입을 상기 급속 여과지의 자갈층 표면에 불육을 형성하지 않는 크기의 흡인력으로 행하는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 급속 여과지와, 상기 급속 여과지로부터 여과사를 흡입하는 수단과, 흡입한 상기 여과사를 세정하는 모래 세정 장치와, 상기 모래 세정 장치로부터 상기 급속 여과지로 오염을 제거한 여과사를 복귀시키는 수단을 구비하여 이루어지는 여과사 세정 시스템이며,

    상기 저류조는, 상기 저류조 내의 여과사가 공기와 접촉하지 않도록 상기 저류조 내에 물을 공급하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 여과사 세정 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 급속 여과지를 복수 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 시스템.
17. 삭제
18. 삭제
19. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 급속 여과지로부터 여과사를 흡입하는 수단과, 상기 급속 여과지로 오염을 제거한 모래를 복귀시키는 수단 중 적어도 한 쪽이 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 시스템.
20. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 모래 세정 장치가 모래와 함께 세정수를 저류하는 세정조와, 상기 세정조 내에서 대략 수직인 축의 주위로 회전하는 스크루 컨베이어와, 상기 스크루 컨베이어를 상기 세정수의 수면 아래에 있는 상기 스크루 컨베이어의 하부에 있어서 상기 스크루 컨베이어의 회전에 의해 상기 모래와 상기 세정수를 상승시키는 동시에 상기 세정수를 개재시킨 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하여, 상기 세정수의 수면 상에 있는 상기 스크루 컨베이어의 상부에 있어서 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어 상에서 유동시켜, 오니를 포함하는 물을 약간 포함하는 상기 모래끼리의 접촉에 의해 상기 모래의 오염을 제거하는 속도로 회전시키는 수단과, 상승시킨 상기 모래를 상기 스크루 컨베이어의 하부까지 하강시키고, 다시 상기 스크루 컨베이어에 의해 상승시키는 순환 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 여과사 세정 시스템.

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