KR100606479B1 - Horizontal high-speed filter using fiber filter element - Google Patents
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Abstract
본 발명의 여과 장치에서는 수평으로 설치된 밀폐형 여과조(1)에 강도 및 공극률이 크고 비중의 조정이 용이한 부상성 합성 수지제 섬유 여재(5, 6)를 충전하고, 원수를 저부로부터 공급하여 처리수를 정상부로부터 인출한다. 오염된 섬유 여재(5, 6)를 재생하기 위해 복수의 교반 날개(11a, 11b, 11c)를 구비한 교반기(9) 및 산기관(8)으로부터의 공기를 병용하여 강한 선회 흐름을 발생시킨다. 따라서, 단시간에 효율적으로 섬유 여재(5, 6)의 세정 및 재생을 행할 수 있으므로, 높은 여과 속도를 계속해서 얻을 수 있고, 장기간에 걸쳐 고속 대용량 처리가 가능하다.In the filtration apparatus of the present invention, the airtight synthetic resin fibrous media (5, 6) having a high strength and porosity and easy adjustment of specific gravity are filled in the horizontally closed hermetic filtration tank 1, and the raw water is supplied from the bottom and treated water. Is extracted from the top. In order to regenerate the contaminated fibrous media (5, 6), a combination of air from the stirrer (9) with a plurality of stirring vanes (11a, 11b, 11c) and the diffuser (8) generates a strong swirl flow. Therefore, since the fiber media 5 and 6 can be washed and regenerated efficiently in a short time, a high filtration rate can be continuously obtained, and a high-speed large-capacity treatment is possible for a long time.
여과 장치, 부상성 섬유 여재, 산기관, 집수판, 스크류 컨베어, 니들 펀칭Filtration Units, Floating Fiber Media, Diffusers, Collectors, Screw Conveyors, Needle Punching
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 수평형 고속 여과 장치의 정면도이다.1 is a front view of a horizontal high speed filtration apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 수평형 고속 여과 장치의 측면도이다.FIG. 2 is a side view of the horizontal high speed filtration apparatus of FIG. 1.
도 3은 도 1의 III-III선을 따라 절단한 수평형 고속 여과 장치의 종단면도이다.3 is a longitudinal cross-sectional view of a horizontal high speed filtration device taken along line III-III of FIG. 1.
도 4(A)는 도 1의 교반기에 대한 상세도이다.4 (A) is a detailed view of the stirrer of FIG.
도 4(B)는 도 4(A)의 화살표 IVB 방향에서의 교반 날개를 나타내는 정면도이다.Fig. 4B is a front view showing the stirring blade in the direction of arrow IVB in Fig. 4A.
도 4(C)는 도 4(A)의 화살표 IVC 방향에서의 교반 날개를 나타내는 정면도이다.4: (C) is a front view which shows the stirring blade in the arrow IVC direction of FIG. 4 (A).
도 5(A)는 도 1의 수평형 고속 여과 장치의 흐름도이다.FIG. 5A is a flowchart of the horizontal high speed filtration apparatus of FIG. 1.
도 5(B)는 도 1의 수평형 고속 여과 장치에서의 산기관의 설치 위치를 나타내는 도면이다.Fig. 5B is a view showing the installation position of the diffuser in the horizontal high speed filtration apparatus of Fig. 1.
도 6은 도 1의 수평형 고속 여과 장치에 따른 타임 차트 도면이다.6 is a time chart diagram according to the horizontal high speed filtration apparatus of FIG.
도 7은 본 발명에 따른 섬유 여재의 단위편(單位片)을 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view showing a unit piece of the fiber media according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 섬유 여재의 단위편의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.8 is a perspective view showing another embodiment of a unit piece of the fiber media according to the present invention.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 수평형 고속 여과 장치를 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which shows the horizontal high speed filtration apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
도 10은 도 9의 수평형 고속 여과 장치의 스크류 컨베어를 나타내는 상세도이다.10 is a detailed view illustrating a screw conveyor of the horizontal high speed filtration apparatus of FIG. 9.
도 11(A)∼11(D)는 도 3의 집수판 및 도 10의 스크린에 사용하는 펀칭 메탈을 나타내는 평면도이다.11A to 11D are plan views showing punching metals used for the collecting plate of FIG. 3 and the screen of FIG. 10.
본 발명은 부상성(浮上性) 합성 수지 섬유 여재(濾材)를 충전한 여과기의 개량에 관한 것으로, 특히 고속 여과 및 정밀 여과를 가능하게 하는 상향류식(上向流式) 수평형 고속 여과 장치의 개량에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement of a filter filled with floating synthetic resin fiber media, and more particularly, to an upflow type horizontal high speed filtration device which enables high speed filtration and microfiltration. It is about improvement.
일반적으로 부상성 여재를 사용한 여과기에서는 여과조 내의 상부에 여재 유실방지용 스크린을 설치한다. 이 스크린의 아래 쪽에 부상성 여재를 충전하여 여재층을 형성한다. 여과기는 원수(原水)를 여과조의 아래 쪽으로부터 상향류로 액을 통과시켜 여재층에서 고액 분리를 행하는 여과 처리를 행한다.Generally, in the filter using the flotation filter, a screen for preventing the loss of the filter is installed in the upper part of the filter tank. The bottom of this screen is filled with floating media to form a layer of media. The filter performs a filtration process in which raw water is passed through the liquid from the bottom of the filtration tank in an upward flow to perform solid-liquid separation in the filter media layer.
본 발명의 목적은 강도가 크고 압축성이 우수한 부상성 합성 수지제 섬유 여 재로 여재층을 형성함으로써 높은 여과 속도가 얻어지고, 원액 성상에 맞춘 여과 처리를 효율적으로 행할 수 있는 수평형 고속 여과 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a horizontal high-speed filtration apparatus which can obtain a high filtration rate by forming a filter medium layer of a floating synthetic resin fibrous material having high strength and excellent compressibility, and efficiently performing a filtration treatment in accordance with the properties of a stock solution. It is.
본 발명의 제1 특징은 섬유 여재를 사용하는 수평형 고속 여과 장치를 제공한다. 본 발명의 여과 장치는 부상성 섬유 여재(5, 6)가 충전된 여재층(7)을 형성하고, 수평으로 설치된 밀폐식 여과조(1)를 포함한다. 여과조(1)는 원수를 여과조(1)의 저부(底部)로부터 공급하여 여재층(7)에서 분리된 처리액을 여과조(1)의 정상부로부터 배출시킨다. 상기 여과 장치는 여과조(1) 내의 상부에 수평형으로 펼쳐 설치되고 다수의 작은 구멍을 가진 집수판(集水板)(2)을 포함한다. 상기 여과 장치는 집수판(2)에 의해 칸막이를 이룬 위 쪽의 집수실(3) 및 아래 쪽의 여과실(4)을 포함한다. 상기 여과 장치는 여과실(4) 하부의 한 쪽 둘레 벽 근방에 배치된 산기관(散氣管)(8)을 포함하며, 여과실(4) 하부의 다른 쪽 둘레 벽 근방에 여재층(7) 밑면으로부터 아래 쪽에 배치된 교반기(9)를 포함한다.A first aspect of the invention provides a horizontal high speed filtration apparatus using a fibrous media. The filtration device of the present invention forms a
바람직한 양태로서, 상기 섬유 여재(5, 6)는 3종류의 상이한 섬유 직경을 갖는 합성 수지 섬유로 구성된 부직성(不織性) 섬유 여재이다. 상기 섬유 여재는 폴리프로필렌 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열 융착성 복합 섬유이고 또한 섬도(纖度)가 18∼65 데니어인 제1 필라멘트(5a)를 포함한다. 상기 섬유 여재는 소재가 폴리프로필렌 섬유이고 또한 섬도가 3∼10 데니어인 제2 필라멘트(5b)를 포함한다. 상기 섬유 여재는 폴리프로필렌 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열 융착성 복합 섬유이고 또한 섬도가 1.5∼6 데니어인 제3 필라멘트(5c)를 포함한다. 상기 섬유 여재(5, 6)는 상기 각 섬유를 혼면(混綿)한 웹(web)을 니들 펀칭(needle punching)법에 의해 직물형으로 만들고, 양면의 웹 기모(起毛) 상태를 평활화하지 않고 가열 처리하여 판상체(板狀體)로 만들고, 상기 판상체를 재단한 것이다. 상기 재단된 섬유 여재(5, 6)를 겉보기 비중이 0.7∼0.92, 두께가 3∼30mm, 폭이 5∼30mm, 길이가 5∼30mm인 직방체 또는 입방체로 만든다. 상기 섬유 여재(5, 6)는 발포성 수지판(6a)을 상기 판상체로 끼워 접합하고 재단하여 겉보기 비중을 0.92 이하로 조정한다.In a preferred embodiment, the
바람직한 양태로서, 상기 교반기(9)의 축(10)에는 교반 날개를 복수 위치에 배치한다. 양측벽 근방에 설치한 교반 날개(11a, 11b)는 축 중심에 대해 약 45도의 경사를 이루고, 다른 교반 날개(11c)는 축 중심과 평행으로 설치되어 있다. 축(10)의 일단(一端)을 여과조(1)의 측벽을 관통하여 구동기(30)에 연결한다.As a preferable aspect, the stirring blade is arrange | positioned in the several position in the
바람직한 양태로서, 상기 산기관(8)을 여과조(1)의 수평축을 중심으로 아래 쪽에 15∼75도의 위치에 최소한 1개 설치한다.In a preferred embodiment, at least one
바람직한 양태로서, 상기 여재층(7)의 교반을 교반기(9)와 산기관(8)을 병용하여 행할 경우, 산기에 사용하는 공기의 양은 10∼20N㎥/㎡ㆍHr이다.As a preferable embodiment, when the stirring of the
바람직한 양태로서, 상기 교반기(9)를 정지하고 산기관(8)에 의해 여재층(7)을 교반할 경우, 산기에 사용하는 공기의 양은 15∼25N㎥/㎡ㆍHr이다.As a preferable embodiment, when the
바람직한 양태로서, 상기 여과기는 여과조(1)의 저부에 펼쳐 설치되고 원수 공급관(34)이 연결된 일단부 및 드레인 배출구(35)가 개방된 타단부를 가진 원통형 스크린(32) 및 상기 스크린(32) 내부에 설치된 스크류 컨베어(33)를 포함한다.In a preferred embodiment, the filter is installed at the bottom of the
바람직한 양태로서, 상기 스크린(32)의 하부에 복수의 원수 공급관(34) 및 복수의 드레인 배출구(35)가 설치된다.In a preferred embodiment, a plurality of raw
본 발명의 제2 특징에 따른 여과 장치는 유체와 함께 상기 유체에 부상 가능한 여재를 수용하는 여과조를 포함한다. 여과 장치는 상기 여과조의 수평축에 대해 아래 쪽이고 또한 상기 수평축으로부터 수평 방향으로 이격(離隔)한 위치로부터 기포를 공급하여 상기 수평축을 중심으로 한 회전 방향으로 상기 유체와 함께 상기 여재를 이동하는 공급기를 포함한다.A filtration device according to a second aspect of the present invention includes a filtration tank for accommodating a fluid which is floatable in the fluid together with the fluid. The filtration device supplies a bubble from a position below the horizontal axis of the filtration tank and spaced apart from the horizontal axis in a horizontal direction to move the media together with the fluid in a rotational direction about the horizontal axis. Include.
바람직한 양태로서, 상기 여재는 상이한 직경을 가진 1군(群)의 섬유, 및 상기 1군의 섬유와 접합되고 또한 상기 1군의 섬유에 의해 작은 겉보기 비중을 가진 발포체를 포함한다.In a preferred embodiment, the media comprises a group of fibers having different diameters, and a foam bonded to the group of fibers and having a small apparent specific gravity by the group of fibers.
바람직한 양태로서, 여과 장치는 상기 여과조의 수평축으로부터 아래 쪽에 배치되고, 상기 여과조의 수평축을 중심으로 한 회전 방향으로 유체를 이동시키는 임펠러를 포함한다.In a preferred embodiment, the filtration device includes an impeller disposed below the horizontal axis of the filtration tank and moving the fluid in a rotational direction about the horizontal axis of the filtration tank.
바람직한 양태로서, 상기 임펠러는 수평축을 따라 유체를 이동시키는 제1 날개, 및 수평축을 중심으로 한 선회(旋回) 방향으로 유체를 이동시키는 제2 날개를 포함한다.In a preferred embodiment, the impeller includes a first wing for moving the fluid along a horizontal axis and a second wing for moving the fluid in a pivoting direction about the horizontal axis.
바람직한 양태로서, 상기 임펠러는 여과조의 수직축에 관해 공급기와 대향하도록 위치 결정된다.In a preferred embodiment, the impeller is positioned to face the feeder with respect to the vertical axis of the filtration tank.
바람직한 양태로서, 여과 장치는 원수로부터 협잡물(挾雜物)을 제거하는 스크린 및 상기 협잡물을 배출구에 반송하는 컨베어를 포함한다.In a preferred embodiment, the filtration apparatus includes a screen for removing contaminants from raw water and a conveyor for conveying the contaminants to the outlet.
본 발명에 의하면, 사용하는 섬유 여재는 3종류의 상이한 섬유 직경을 갖는 합성 수지 섬유를 가열 처리하여 판상체로 만든 것이다. 섬유 여재는 이 판상체를 재단하여 여재로 만들거나, 또는 저비중 발포성 수지판을 상기 판상체 사이에 끼워 접합하여 재단한 것이다. 따라서, 원액 성상이나 처리 방법에 맞추어 여재의 비중을 최적화하여, 장시간 사용해도 압축 내성의 저하가 없으며 처리 능력의 저하도 방지된다. 따라서, 장기간에 걸쳐 안정한 연속 운전을 행할 수 있다.According to the present invention, the fibrous media to be used is formed by heating a synthetic resin fiber having three different fiber diameters into a plate-like body. The fibrous media is formed by cutting the plate-like body into a medium or by inserting a low specific gravity foamable resin plate between the plate-like bodies and joining them together. Therefore, the specific gravity of the media is optimized in accordance with the stock solution properties and the treatment method, so that even if used for a long time, there is no deterioration in the compression resistance, and the deterioration in the processing capacity is also prevented. Therefore, stable continuous operation can be performed for a long time.
또, 본 발명에 의한 비중이 1.0 이하인 부상성 섬유 여재를 세정 및 재생하기 위해 산기관과 기계식 교반기를 병용한 경우, 교반기에 의한 선회 흐름과 산기관으로부터 분출되는 공기에 의해 여재가 효율적으로 선회된다. 따라서, 여재의 세정이 단시간에 종료되기 때문에 공기 사용량이 적다. 또, 교반기의 축을 수평으로 설치한 여과조의 한 쪽 측벽으로부터 다른 쪽 측벽까지 연장 설치하여 복수의 교반 날개를 배치하고 있으므로 여재를 효율적으로 선회시킬 수 있고 동력도 작게 든다.In addition, when the diffuser and the mechanical stirrer are used together to clean and regenerate the floating filtrate having a specific gravity of 1.0 or less according to the present invention, the filtration is efficiently turned by the swirl flow of the stirrer and the air blown out from the diffuser. . Therefore, since the washing of the filter medium is completed in a short time, the amount of air used is small. Moreover, since the some stirring blade is arrange | positioned by extending from one side wall to the other side wall of the filtration tank which installed the shaft of the stirrer horizontally, the media can be efficiently rotated and power is also small.
또, 본 발명의 섬유 여재는 큰 공극률을 가지므로, 여재층의 공극률도 크고 압력 손실이 작으며 고속 여과가 가능하여, 안정적인 수질의 처리수를 얻을 수 있다. 상기 교반기의 축에는 교반 날개를 복수 위치에 배치하고, 상기 축의 양단부에 설치된 교반 날개는 축 중심에 대해 약 45도의 경사를 이루며, 다른 교반 날개는 축 중심과 평행하게 설치되어 있다. 따라서, 교반 시에 여재가 체류되지 않고, 여재의 교반 시에 여재는 기계적 교반과 공기 교반을 병용함으로써 발생되는 선회 흐름을 타고 효율적으로 선회하면서 충분히 세정 및 재생이 행해지며, 또한 세정 시간도 단축된다.In addition, since the fiber media of the present invention has a large porosity, the porosity of the media layer is large, the pressure loss is small, and high-speed filtration is possible, so that treated water of stable water quality can be obtained. Stirring blades are arranged in plural positions on the shaft of the stirrer, and stirring blades provided at both ends of the shaft form an inclination of about 45 degrees with respect to the shaft center, and the other stirring blades are provided in parallel with the shaft center. Therefore, the media does not stay during the stirring, and the media is sufficiently washed and regenerated while efficiently turning in the swirl flow generated by the combination of mechanical and air agitation while the media is stirred, and the cleaning time is also shortened. .
또, 돌이나 큰 고형물이 혼합되어 있는 원수를 처리할 경우, 여과조의 스크린에서 돌이나 큰 고형물이 분리되어 스크류 컨베어로부터 외부로 배출된다.In addition, when treating raw water mixed with stones or large solids, the stones or large solids are separated from the screen of the filtration tank and discharged to the outside from the screw conveyor.
본 발명에 따른 여과기는 전술한 바와 같이 구성되어 있고, 원수는 유입구로부터 복수개로 분기된 공급관에 의해 여과조의 저부로부터 여과실 내에 공급된다. 여과실 내에는 공급관의 위 쪽에 원수의 유입 방향과 평행하게 정류판(整流板)이 설치되어 있다. 원수는 이 정류판을 따라 균등하게 여과실 내에 공급된다. 부상성 섬유 여재로 형성된 여재층을 상승시키는 동안에 원수 중에 포함된 고형분은 여재층에서 포착된다. 분리된 처리수는 여과조 상부에 펼쳐 설치된 집수판 전면(全面)에 뚫려 있는 다수의 작은 구멍으로부터 균등하게 집수실에 유입된다. 상기 집수실에 모아진 처리수는 여과조 정상부로부터 외부로 배출된다. 이와 같이 하여 여과 조작을 계속하면, 여재층에 막힘이 발생되고, 또 여과 속도가 점차 저하되면 여재를 세정 및 재생할 필요가 있다. 여재를 세정 및 재생하기 위해서는 먼저 원수의 유입을 정지시키고, 드레인 밸브를 열어 여과실 내의 원소를 배출한다. 이 때, 집수실 내의 처리수가 집수판을 통과하여 원수와 교체된다. 처리수가 집수판을 통과하여 여과실 내의 수위(水位)가 집수판의 하면(下面) 근방에 도달한 시점에서 드레인 밸브를 닫고 원수의 배출을 정지시킨다.The filter according to the present invention is configured as described above, and raw water is supplied into the filtration chamber from the bottom of the filtration tank by a plurality of supply pipes branched from the inlet. In the filtration chamber, a rectifying plate is provided above the supply pipe in parallel with the inflow direction of the raw water. Raw water is supplied into the filtration chamber evenly along this rectifying plate. Solids contained in the raw water are captured in the media layer while raising the media layer formed of the flotation fibrous media. The separated treated water flows into the collection chamber evenly from a plurality of small holes drilled in the front surface of the collection plate installed on the upper part of the filtration tank. The treated water collected in the collection chamber is discharged to the outside from the top of the filtration tank. In this way, if the filtration operation is continued, clogging occurs in the filter medium layer, and if the filtration rate gradually decreases, the filter medium needs to be washed and regenerated. In order to clean and regenerate the filter medium, first, the inflow of raw water is stopped and the drain valve is opened to discharge the elements in the filtration chamber. At this time, the treated water in the collecting chamber passes through the collecting plate to be replaced with raw water. When the treated water passes through the collecting plate and the water level in the filtration chamber reaches near the lower surface of the collecting plate, the drain valve is closed to stop the discharge of raw water.
한편, 여과조 내에 설치된 교반기를 구동함과 동시에 산기관에 의해 공기를 분출시킴으로써 여과실 내에 선회 흐름이 발생된다. 여재층을 구성하는 여재는 이 선회 흐름을 타고 선회하면서 여재끼리 또는 여재와 기포가 충돌을 반복함으로써 여재의 표면 및 내부에 부착되어 있는 고형물이 박리된다. 상기 교반기에 의한 선회 흐름을 촉진하는 위치에 산기관이 설치되어 있으므로, 상부까지 효율적으로 선회시킬 수 있고, 단시간에 고형물을 여재로부터 박리시킬 수 있다. 또한, 여재의 오염 상황에 따라서는 교반기를 사용하지 않고, 산기관으로부터의 공기만으로 여재를 재생할 수도 있다. 다음에, 교반기 및 공기의 공급을 정지하고, 드레인 밸브를 열어 여과실 내의 오탁수(汚濁水)를 배출한다. 배출이 끝나면, 드레인 밸브를 닫고 원수의 유입구로부터 세정수를 공급하는 동시에 배수 밸브를 연다. 소정 시간이 경과한 후, 교반기를 구동하고 산기관으로부터 공기를 분출하여 선회 흐름을 발생시켜 여재에 남아 있는 고형물을 세정한다. 세정 배수는 배수 밸브로부터 외부로 배출된다.On the other hand, the vortex flow is generated in the filtration chamber by driving the stirrer provided in the filtration tank and blowing air through the diffuser. As the media constituting the media layer is turned in this turning flow, the media and the media and the bubbles repeatedly collide with each other, so that the solids adhered to the surface and the interior of the media are peeled off. Since the diffuser is provided in the position which promotes the turning flow by the said stirrer, it can turn to upper part efficiently and can peel a solid substance from a media in a short time. In addition, depending on the contamination condition of the filter medium, the filter medium may be regenerated only by air from the diffuser without using an agitator. Next, the supply of the stirrer and the air is stopped, and the drain valve is opened to discharge the filthy water in the filtration chamber. When the discharge is finished, close the drain valve and open the drain valve while supplying the washing water from the inlet of the raw water. After a predetermined time has elapsed, the stirrer is driven and air is blown out from the diffuser to generate a swirl flow to wash the solids remaining in the media. The cleaning drain is discharged to the outside from the drain valve.
상기와 같이 하여 여재의 세정 및 재생이 끝나면, 교반기 및 공기의 공급을 정지한다. 그리고, 다시 원수를 공급하여 집수실 내에 잔존하는 세정 배수가 처리수와 교체될 때까지 공급을 계속한다. 교체된 시점에서 배수 밸브를 닫고, 처리수 밸브를 열어 여과 조작을 개시하면, 다시 청징(淸澄)한 처리수를 빼낼 수 있다. 이하, 도면에 기초하여 본 발명에 따른 섬유 여재를 사용한 여과 장치의 실시예에 관해 상세히 설명한다.When the cleaning and regeneration of the media are completed as described above, the supply of the stirrer and the air is stopped. Then, the raw water is supplied again, and the supply is continued until the washing waste water remaining in the collection chamber is replaced with the treated water. If the drain valve is closed, the treated water valve is opened, and the filtration operation is started at the time of replacement, the clarified treated water can be taken out again. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, based on drawing, the Example of the filtration apparatus using the fibrous medium which concerns on this invention is described in detail.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 좌측면도이다. 도 3은 도 1의 III-III선을 따라 절단한 종단면도이다. 상기 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 여과 장치의 구성에 관해 상세히 설명한다. 원통형 여과조(1)는 횡방향으로 설치되고, 또 밀폐 구조를 갖는다. 이 여과조(1) 내 상부의 전면에 걸쳐 집수판(2)이 수평으로 펼쳐 설치된다. 집수판(2)은, 예를 들면, 펀칭 메탈 등의 다수의 작은 구멍을 갖는 부재로 구성된다. 여과조(1)는 집수판(2)에 의해 칸막이된다. 여과조(1)에서 집수판(2)보다 상부는 집수실(3)이고, 집수판(2)보다 하부는 여과실(4)이다. 원수는 여과조(1)에 병렬로 설치된 원수 연통관(18)의 유입구(19)로부터 공급되고, 원수 연통관(18) 사이에 장착된 유입 밸브(11)를 통과한다. 상기 원수는 원수 연통관(18)에 접속되어 있는 복수의 공급관(20)을 통해 여과조(1)의 저부로부터 여과조(1) 내에 유입된다. 여과조(1)에 유입된 원액은 공급관(20) 개구부의 위 쪽 근방에 펼쳐 설치된 정류판(21)에 의해 안내되어 균등하게 여과실(4) 내에 공급된다. 정류판(21)은 공급관(20) 개구부의 폭보다 약간 크다. 정류판(21)은 원수의 유입 방향과 평행하게 여과조(1)의 벽으로부터 다른 쪽 벽까지 펼쳐 설치된다. 정류판(21)에는 펀칭 메탈 등의 다수의 작은 구멍을 가진 부재가 사용된다. 여과실(4) 내에는 부상성 섬유 여재(5, 6)가 충전되어 소정 두께의 여재층(7)이 형성된다. 여재층(7)의 두께는 여과조(1)의 직경에 비례하여 두꺼워진다.1 is a front view of a filtration apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a left side view of FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1. 1 to 3 will be described in detail with respect to the configuration of the filtration device of the present invention. The
원수 중의 고형물은 상기 여재층(7)에 의해 포착된다. 원수는 집수판(2)을 통과하여 집수실(3)에 유입된다. 집수실(3)의 정상부에는 복수의 집수관(31)이 접속된다. 집수관(31)의 타단은 처리수 연통관(22)에 접속되어 집합을 이룬다. 집수실(3)에 유입된 처리수는 처리수 연통관(22) 사이에 장착되어 있는 처리수 밸브(13)를 통해 처리수 인출구(23)로부터 외부로 인출된다. 또한, 처리수 연통관(22)은 처리수 밸브(13)의 앞 쪽에서 분기되어 있고, 배수 밸브(14)가 사이 에 장착되어 L자형 배수관(24)에 접속되고, 그 마지막 단부가 배수구(25)로 되어 있다. 그리고, 배수관(24)은 배수구(25)의 앞 쪽에 드레인 밸브(16)가 사이에 장착된 드레인 관(26)과 접속된다. 드레인 관(26)의 타단은 여과조(1)의 저부에 개구되어 있다. 또, 여과실(4) 내에는 산기관(8) 및 교반기(9)가 여과조(1)의 수평 길이 방향으로 설치된다. 산기관(8)은 여과조(1) 한 쪽의 측벽으로부터 다른 쪽 측벽까지 수평 축을 따라 연장 설치되고, 또 여과실(4) 아래 쪽의 둘레 벽 근방에 배치되어 있다. 교반기(9)는 수직 축에 관해 산기관(8)과 반대측의 둘레 벽 근방에 있고, 교반 시 여재층(7)의 하면과 간섭을 일으키지 않는 위치에 배치되어 있다. 처리수 연통관(22)의 정상부에는 여과조(1) 내의 공기를 대기 중에 방출하기 위한 공기 방출 밸브(27)가 설치되어 있다. 여과조(1)에는 점검용 맨홀(28)이 설치되고 또한 감시창(29)이 설치된다.Solid matter in the raw water is captured by the
다음에, 도 4(A) 내지 4(C)에 의거하여 교반기에 관해 상세히 설명한다. 교반기(9)의 구동기(30)에 끼워 장착된 축(10)은 여과조(1)의 한 쪽 측벽으로부터 다른 쪽 측벽 근방까지 연장 설치된다. 축(10)의 양단부에는 축 중심에 대해 45도 경사진 교반 날개(11a, 11b)가 설치된다. 축(10)의 양단부는 상기 교반 날개(11a, 11b)에 인접한 위치에 베어링(10a)으로 지지된다. 베어링(10a)은 여과조(1)의 벽에 고정된 지지 부재(10b)에 의해 지지된다. 양베어링(10a) 사이에는 축 중심에 대해 평행하게 복수의 교반 날개(11c)가 배치된다. 또한, 도 4에서, 상기 교반 날개(11a)는 축(10)의 중심에 대해 아래 쪽으로 45도 경사를 이룬다. 교반 날개(11b)는 축 중심에 대해 위 쪽으로 45도 경사를 이룬다. 교반 날개(11a, 11b) 는 각각 축(10)의 중앙부를 향해 흐름을 일으킨다. 한편, 상기 교반 날개(11a, 11b)는 교반기(9)의 구동 시에 측벽 부근의 섬유 여재(5, 6)가 여과조(1)의 중앙부에 모이도록 작동한다. 교반 날개(11c)는 축(10) 주위로 선회하는 흐름을 일으키기 때문에, 섬유 여재(5, 6)를 상하 방향으로, 즉 여과조(1)의 수평축을 중심으로 선회시키도록 작동한다.Next, the agitator will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4C. The
다음에, 도 5(A)의 흐름도, 도 5(B) 및 도 6의 타임 차트에 의거하여 본 발명의 여과 공정에 관해 상세히 설명한다. 여과 처리 공정에서는 유입 밸브(12)와 처리수 밸브(13)를 연다. 원수는 원수 펌프(도시되지 않음)로부터 이송되어 유입 밸브(12)를 통해 여과조(1)의 여과실(4)에 유입된다. 여과실(4)에 유입된 원수가 여재층(7)의 하면으로부터 상승하여 여재층(7)을 통과하는 동안에 원수 중의 고형물이 포착된다. 원수는 청징수로 되어 집수판(2)을 통과하여 집수실(3)에 저류(貯留)되고, 집수실(3)의 상부로부터 처리수 밸브(13)를 통해 외부로 인출된다. 여과 공정을 계속하면, 여재층(7)은 포착된 고형물로 막힘을 일으켜 여과조(1) 내의 압력이 상승하고, 여과 속도가 점차 저하된다. 이러한 상태가 되면, 여과층(7)을 세정ㆍ재생할 필요가 있다. 여재층(7)의 막힘을 검지하기 위해 압력 스위치 등(도시되지 않음)이 여과조(1) 내의 압력을 검지한다. 압력 스위치가 설정 압력 이상을 검지하면, 여과 공정을 정지하고 여재층(7)의 교반 및 세정 공정을 행한다.Next, the filtration process of this invention is demonstrated in detail based on the flowchart of FIG. 5 (A), the time chart of FIG. 5 (B), and FIG. In the filtration treatment process, the
다음에, 여재층(7)의 교반 및 세정 공정에 관해 설명한다. 원수 펌프(도시되지 않음)를 정지하고, 유입 밸브(12)와 처리수 밸브(13)를 닫고 여과 공정을 종료한다. 이어서, 교반 공정에 앞서 교반 준비 공정을 행한다. 먼저, 드레인 밸브(16)를 열고, 집수실(3) 내에 저류되어 있는 처리수를 여과실(4)로 역류시켜 여과실(4) 내에 남아 있는 원수를 드레인 밸브(16)로부터 배수한다. 그리고, 여과실(4) 내의 액면이 집수판(2)보다 낮아진 시점에서 드레인 밸브(16)를 닫는다. 계속해서, 여재층(7)의 교반 공정으로 전환한다. 먼저, 교반기(9)를 구동시키는 동시에 공기 공급 밸브(15)를 열어 산기관(8)으로부터 공기를 공급한다. 산기에 사용되는 공기의 양은, 예를 들면, 10∼20N㎥/㎡ㆍHr이다. 교반기(9)는 도 5에 나타낸 화살표(P) 방향으로 회전시킨다. 이렇게 함으로써 여과실(4)의 하부에서는 화살표(Q) 방향으로 선회 흐름이 발생된다. 화살표(Q) 방향의 선회 흐름은 산기관(8)으로부터 공급되는 공기에 의해 증속되어 상승하고, 여과실(4)의 상부에서 화살표(R) 방향의 선회 흐름이 된다. 이 화살표(Q) 및 화살표(R)의 선회 흐름에 의해 여재층(7)을 구성하는 섬유 여재(5, 6)는 이들 선회 흐름을 타고 상하로 선회하면서 섬유 여재(5, 6)끼리 충돌을 반복하거나, 섬유 여재(5, 6)와 산기관(8)으로부터의 공기의 기포와 충돌한다. 이로써 섬유 여재(5, 6)의 표면 및 내부에 부착되어 있는 고형물이 박리된다. 산기관(8)으로부터 공급된 공기는 처리수 연통관(22)의 정상부에 설치되어 있는 공기 방출 밸브(27)로부터 대기 중에 방출된다. 다음에, 교반기를 정지하고, 공기 공급 밸브(15)를 닫고 교반 공정을 종료시킨다. 이어서, 섬유 여재(5, 6)의 세정을 행한다. 또한, 상기 산기관(8)은 도 5(A) 및 5(B)에서, 여과조(1)의 수평축(O)을 중심으로 수평선(H)으로부터 아래 쪽에 15∼75도의 위치에 복수개(도 3에서는 2개) 설치된다. 산기관(8)은 섬유 여재(5, 6)의 오염도 및 운전 상황에 따라 1개 또는 복수개 사용 여부를 적절히 선택하여 사용한 다.Next, the stirring and washing step of the
먼저, 드레인 밸브(16)를 열어 여과실(4)의 오탁수를 배수하고, 배수가 종료된 후, 드레인 밸브(16)를 닫는다. 그리고, 배수 밸브(14)와 세정수 밸브(17)를 열어 세정수를 여과조(1) 내에 공급한다. 여과조(1)가 대략 만수(滿水)에 이르면 교반기(9)를 구동시키고, 공기 공급 밸브(15)를 열어 공기를 공급한다. 섬유 여재(5, 6)를 선회 흐름으로 교반하면서 세정함으로써 섬유 여재(5, 6)에 남아 있는 미세 입자 등이 제거된다. 세정 배수는 집수실(3)로부터 배수 밸브(14)를 통해 외부로 배수된다. 섬유 여재(5, 6)의 세정 및 재생이 종료된 후, 교반기(9)를 정지하고, 공기 공급 밸브(15)와 세정수 밸브(17)를 닫는다. 유입 밸브(12)를 열고, 원수 펌프(도시되지 않음)로부터 원수를 여과실(4) 내에 공급하여, 집수실(3) 내에 잔존한 세정 배수를 처리수로 교체한다(물 교체 공정). 그리고, 배수 밸브(14)를 닫고, 처리수 밸브(13)를 열면, 물 교체 공정이 종료되고, 섬유 여재(5, 6)의 세정 및 재생이 완료된다. 이어서, 여과 공정을 재개한다. 또한, 세정 배수 중의 고형물 탁도가 낮은 경우 및 고형물의 비중이 작은 경우 등에는 분리된 고형물이 배수 중에 섬유 여재(5, 6)에 재부착될 우려도 있다. 이 때문에, 교반이 종료된 후, 배수 공정을 실시하지 않고 계속해서 세정 공정을 행하는 경우도 있다. First, the
또한, 교반 공정에서, 교반기(9)를 정지하고 산기관(8)으로부터의 기포에 의해 여재층(7)을 교반할 수도 있다. 이 경우, 산기에 사용하는 공기의 양은 15∼25N㎥/㎡ㆍHr 이다.In addition, in the stirring process, the
도 5(B)를 참조하여 산기관의 설치 위치와 교반 효과의 관계를 설명한다. 이 설명에서는 수평축(O)에 대해 도면 우상측의 수평선(HL)을 기준으로, 반시계 방향을 포지티브 각도로 한다. 제1 경우로서, 여과조(1) 내에서 수평선(HL)에 대해 -15°∼+180°의 범위(A)에 산기관의 위치를 결정했다. 이 경우, 산기관(8)의 상부와 교반기(9) 주변의 여재만이 유동하고 여재층(7) 전체는 유동하지 않았다.The relationship between the installation position of the diffuser and the stirring effect will be described with reference to Fig. 5B. In this description, the counterclockwise direction is a positive angle with respect to the horizontal axis O with respect to the horizontal line HL on the upper right side of the drawing. As a 1st case, the position of the diffuser was determined in the range A of -15 degrees-+180 degrees with respect to the horizontal line HL in the
제2 경우로서, 수평선(HL)에 대해 +180°∼+240°의 범위(B)에 산기관(8)의 위치를 결정했다. 이 경우 산기관의 상부와 교반기(9) 주변의 여재는 유동했지만 여재층(7) 전체는 유동하지 않았다.As a 2nd case, the position of the
제3 경우로서, 수평선(HL)에 대해 +240°∼+285°의 범위(C)에 산기관의 위치를 결정했다. 이 경우 교반기(9)의 주변 및 여재층 하부의 여재는 유동했지만 여재층(7) 상부에서의 집수판(3) 부근의 여재는 유동하지 않았다. 따라서, 여재층 전체는 유동하지 않았다.As a 3rd case, the position of the diffuser was determined in the range C of +240 degrees-+285 degrees with respect to the horizontal line HL. In this case, the media of the periphery of the
제4 경우로서, 수평선(HL)에 대해 +285°∼+345° 또는 -15°∼-75°의 범위(D)에 산기관의 위치를 결정했다. 이 경우 여재층(7) 전체가 유동하여 여과조 내를 선회했다.As a 4th case, the position of the diffuser was determined in the range (D) of +285 degrees to +345 degrees or -15 degrees to -75 degrees with respect to the horizontal line HL. In this case, the whole
이상의 결과로부터, 상기 범위(D)에 산기관을 배치하는 것이 양호하다.From the above result, it is preferable to arrange | position an diffuser in the said range (D).
도 7 및 도 8은 본 발명에 사용하는 부상성 섬유 여재(5, 6)의 사시도이다. 이 섬유 여재는 3종류의 상이한 섬유 직경을 갖는 합성 수지 섬유로 구성된 부직성 섬유 여재이다. 제1 필라멘트(5a)는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열 융착성 복합 섬유로서, 그 섬도가 18∼65 데니어이다. 제2 필라멘트(5b)의 소재는 폴리프로필렌 섬유로서, 그 섬도가 3∼10 데니어이다. 제3 필라멘트(5c)는 폴리프로필렌의 코어에 폴리에틸렌을 피복한 열 융착성 복합 섬유로서, 그 섬도가 1.5∼6 데니어이다. 각 섬유(5a, 5b, 5c)를 혼면한 웹을 니들 펀칭법에 의해 직물형으로 만들고, 양면의 웹 기모 상태를 평활화하지 않고 가열 처리하여 평판체로 만들고, 이 평판체를 재단한다. 상기 섬유 여재(5)를 겉보기 비중이 0.7∼0.92, 두께가 2∼30mm, 폭이 5∼30mm, 길이가 5∼30mm인 직방체 또는 입방체로 만든다. 섬유 여재(5)는 폴리프로필렌 섬유만으로 구성되어 있으므로, 그 비중은 대략 0.92이다.7 and 8 are perspective views of the floating
비중을 0.92 이하로 조정할 경우에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 섬유 여재(6)와 같이 발포성 수지판(6a)을 상기 판상체 사이에 끼워 접합하여 재단한다. 발포성 수지판(6a)에는, 예를 들면, 섬유 여재(6)보다 작은 비중을 갖는 발포 폴리스티렌을 사용한다. 이로써, 비중을 0.7∼0.92 범위에서 임의로 조정할 수 있다. 또한, 발포성 수지판(6a)의 비중을 더욱 작게 함으로써 섬유 여재(6)의 비중을 0.7 이하로 하는 것도 가능함은 물론이다. 전술한 바와 같이, 원수 성상 및 여과 운전 방법에 맞추어 최적인 섬유 여재(5, 6)를 선정할 수 있다.When adjusting specific gravity to 0.92 or less, as shown in FIG. 8, like the
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 여과 장치이다. 돌이나 직물 등의 협잡물 또는 섬유 찌꺼기를 포함한 원수를 처리하기 위한 것이다. 이 경우, 이들 협잡물이나 섬유 찌꺼기가 여과조(1) 내에 혼합되면, 여재층(7)이 조기에 막히는 원인이 되거나, 교반기(9)를 손상할 우려가 있다. 이러한 원수를 여과 처리하는 경우, 여과 장치의 전단에 제진기(除塵機) 등의 전처리 장치를 설치하고, 전처리 장치에 의해 이들 협잡물이나 섬유 찌꺼기를 제거한 후, 여과 처리를 행한다. 도 9에서는 상기 제진기가 내장된 여과 장치를 나타낸다. 협잡물이나 섬유 찌꺼기가 혼입되어 있는 오수가 원수 공급관(34)으로부터 여과조(1) 내에 유입되면 여과조(1)의 저부에 펼쳐 설치되어 있는 원통형 스크린(32)에 의해 협잡물이나 섬유 찌꺼기 등의 큰 고형물이 포착 제거된다. 상기 스크린(32)을 통과한 원수는 여과실(4)에 유입된다. 상기 원수는 여재층(7)에서 고액 분리되고 처리수는 여과조(1)의 정상부로부터 외부로 배출된다. 상기 스크린(32)으로 포착된 협잡물이나 섬유 찌꺼기 등은 스크린(32) 내에 설치되어 있는 스크류 컨베어(33)에 의해 드레인 배출구(35)까지 반송되고, 이 드레인 배출구(35)로부터 외부에 배출된다.9 is a filtration device according to a second embodiment of the present invention. It is for treating raw water including impurities such as stones and fabrics or fiber residues. In this case, when these contaminants and fiber residues are mixed in the
스크린 컨베어(33)는 스크류 날개(33b)가 부착된 스크류 축(33a)과 구동기(36)로 구성된다. 구동기(36)로 스크류 축(33a)을 회동시킴으로써 포착된 협잡물이나 섬유 찌꺼기 등은 도 9의 좌측에서 우측 방향으로 연속해서 이송된다. 도 10에는 스크린(32)에 복수의 원수 공급관(34)과 복수의 드레인 배출구(35)가 설치되어 있다. 협잡물 및 섬유 찌꺼기 등이 다량으로 혼입되어 있는 원수의 경우, 협잡물 및 섬유 찌꺼기가 한 곳에 집중된다. 이로 인해 원수가 여과실(4)에 유입될 때, 저항이 생기는 것을 막고 스크린(32) 전면에 걸쳐 원수를 균등하게 여과실(4)에 공급할 수 있다. 도 10에서는 3개소에 원수 공급관(34), 2개소에 드레인 배출구(35)가 설치되어 있다. 스크류 날개(33b)는 4분할되어 스크류 축(33a)에 감겨 부착된다. 도 10의 좌단의 스크류 날개(33b)(첫 번째)는 우측 방향으로 이송 가능하다. 인접한 스크류 날개(33b)(두 번째)는 좌측 방향으로 이송 가능하다. 세번째 스크류 날개(33b)는 첫 번째와 같은 방향, 세 번째 스크류 날개(33b) 는 두 번째와 같은 방향으로 이송 가능하다. 좌측단의 원수 공급관(34)으로부터 유입된 협잡물 및 섬유 찌꺼기 등은 첫 번째(좌측) 드레인 배출구(35)에 이송된다. 중앙의 원수 공급관(34)으로부터 유입된 협잡물 및 섬유 찌꺼기 등은 좌우의 드레인 배출구(35)에 나뉘어 이송된다. 우측단의 원수 공급관(34)으로부터 유입된 협잡물 및 섬유 찌꺼기 등은 두번째(우측) 드레인 배출구(35)에 이송되어 외부로 배출된다. 상기와 같은 구성에 의해 협잡물 및 섬유 찌꺼기 등 큰 고형물이 여과실(4) 내에 유입되지 않기 때문에 여재층(7)의 조기 막힘을 방지하고 교반기(9)의 손상을 방지할 수 있다.The
도 11(A)∼11(D)에서, 상기 실시 형태에서의 집수판(22) 및 스크류(32)에 이용되는 펀칭 메탈(50a∼50d)을 설명한다.11A to 11D, the punching
도 11(A)에서, 펀칭 메탈(50a)은 스테인리스 시트(51a) 및 상기 시트(50a)에 병렬로 배치된 원형 구멍(52a)을 갖는다. 구멍(52a)의 직경은 1∼3mm이고, 여재인 섬유의 굵기(3mm)보다 작게 설정한다.In Fig. 11A, the punching
도 11(B)에서, 펀칭 메탈(50b)은 시트(51b)에 병렬로 배치된 원형 구멍(52b) 및 십자형 구멍(53b)을 갖는다. 상기 구멍(52b, 53b)은 교대로 배치된다.In Fig. 11B, the punching
도 11(C)에서, 펀칭 메탈(50c)은 시트(51c)에 병렬로 배치된 직사각형 구멍(52c)을 갖는다.In Fig. 11C, the punching
도 11(D)에서, 펀칭 메탈(50d)은 시트(51d)에 병렬로 배치된 장공(長孔)(52d, 53d)을 갖는다. 장공(52d, 53d)은 서로 반대로 경사져 있다.In Fig. 11D, the punching
본 발명의 수평형 고속 여과 장치에 사용하는 섬유 여재는 압축 내성 및 공극률이 크고, 원수의 성상, 처리 속도에 적합한 비중으로 조정하는 것이 가능하기 때문에, 여러 가지 분야의 원수에 적용할 수 있다. 예를 들면, 합류식 하수도에서의 우천 시 다량의 미처리수를 고속으로 여과 처리하거나, 공업용수의 고도 처리를 행하는 정밀 여과에 사용하거나, 수족관의 물의 정화, 수영장 및 욕장의 순환 여과 등, 모든 방면의 대용량 여과 처리 장치로서 이용 가능하다. The fiber media used in the horizontal high speed filtration apparatus of the present invention has high compression resistance and porosity, and can be adjusted to specific gravity suitable for the properties and processing speed of raw water, and thus it can be applied to raw water in various fields. For example, a large amount of untreated water can be filtered at high speed in rainwater in a combined sewage system, used for precision filtration to perform advanced treatment of industrial water, or in all aspects of purification of aquarium water, circulation filtration of swimming pools and baths. It can be used as a large-capacity filtration treatment device.
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