KR100654300B1 - 정밀여과시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정밀여과시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 정밀여과시스템은 원수유입관에 의해 원수조와 연결되며, 내부에 여과재가 배치되어 있으며, 상기 원수유입관을 통해 유입된 원수를 상기 여과재로 여과시켜 여과수가 되게 하는 여과장치와; 상기 원수조로부터 상기 여과장치로 유입되는 원수 중의 부유물을 응집시키기 위한 약품을 저장하는 약품 저장탱크와; 상기 여과장치에 결합되며, 내부에 재여과재가 마련되어 상기 여과장치로부터 배출되는 여과수를 상기 재여과재로 재처리하여 상수용 처리수가 되게 하는 재여과장치;를 포함하여 구성되며,
상기 재여과장치는 중공의 통 형상을 가지며, 상기 통 형상의 재여과장치는 상기 여과장치를 감싸는 형태로 그 여과장치 본체에 결합되며, 상기 재여과장치와 여과장치 사이에는 상기 재여과재가 배치되는유동공간이 마련되어서,
상기 여과재에 의해 여과된 후 상기 여과장치로부터 배출되는 여과수가 상기 유동공간에 유입되고, 그 여과수가 상기 유동공간에 배치된 재여과재를 거쳐 상수용 처리수가 되게 하는 것을 특징으로 한다.
여과장치, 재여과장치, 약품혼화관
Description
도 1은 본 발명에 의한 정밀여과시스템을 개략적으로 보인 전체구조도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에 채용되는 여과장치를 포함한 구성의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예에 채용되는 여과장치를 포함한 구성의 단면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 단면도.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 단면도.
도 6는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 실시예에 채용되는 약품혼화관의 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 정밀여과시스템의 여과공정을 보인 유체흐름도.
도 9는 본 발명에 의한 정밀여과시스템의 제1세척공정을 보인 유체흐름도.
도 10은 본 발명에 의한 정밀여과시스템의 제2여과공정을 보인 유체흐름도.
도 11은 본 발명에 의한 정밀여과시스템의 다른 실시예를 보인 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1:원수조 2:제1펌프
3:원수 유입관 4:연결관
5:처리수 수송관 6:처리수조
7:제2펌프 8:제1세척수유입관
9:공기압축기 10:공기저장탱크
11:제1공기유입관 12:제1세척수배출관
13:제2세척수유입관 14:제2공기유입관
15:약품공급관 16:제2세척수배출관
17:제3펌프 100:여과장치
110:외통부재 111:공기 유입구
112:제1세척수배출구 120:내통부재
125:여과수 배출관 125a:여과수 배출구
130:하부고리관 130a:원수 유입구
140:재여과장치 140a:유입구
140d:세척수 배출공 140c:처리수 배출구
150:유출방지부재 160:상부고리관
160a:제2세척수배출구 170:유연성 섬유사
180:고정판 190:약품 저장탱크
195:약품혼화관 195a:나선형 날개
본 발명은 정밀여과시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천수, 지하수, 지표수 및 상수 등에 잔존하는 부유물질, 조류, 미세입자 등을 효율적으로 처리할 수 있도록 구조가 개선된 정밀여과시스템에 관한 것이다.
하천수, 지하수, 지표수 등을 식수용 상수로 사용하기 위해서는 하천수나 지하수 등에 잔존하는 부유고형물질(suspended solid), 조류(algae), 미세입자(particle size) 등을 제거하는 상수처리공정이 요구된다.
상수처리공정은 현재까지 응집, 침전 후 여과 공정이 적용되고 있으며, 이러한 처리계통은 100년 이상된 재래식 공정이라고 할 수 있다. 상수처리공정 내 여과 공법 중에서 완속 여과공정(여과속도 5 ~ 10m/d)은 비교적 수질이 양호한 지표수에 적용할 수 있는 것으로 모래층 내에서 생물막에 의한 흡착과 화학적 작용에 의해 정화하는 방법이다. 이러한 비교적 느린 여과속도는 급속도로 증가하는 인구와 수질오염에 대한 대처를 불가능하게 함으로 급속 여과공정의 도입은 필수적이다.
그러나, 종래의 상수처리공정은 응집, 침전 후 여과 공정을 모두 거쳐야 하천수나 지표수 등을 상수로 활용할 수 있게 된다.
여기서, 응집공정은 여과되어야 할 원수에 약품을 혼화시켜 그 원수에 포함되어 있는 부유물질 등을 큰 입자로 만들어 주기 위한 공정을 말하며, 상기 응집공정을 수행하기 위해서 원수와 약품을 혼화시켜 교반하기 위한 부피가 큰 응집탱크 및 교반탱크가 별도로 마련된다.
그리고, 상기 침전공정은 상기 원수와 약품의 응집으로 큰 입자가 된 부유물질 등을 침전시키기 위한 공정을 말하며, 종래의 상수처리공정은 이러한 침전공정 을 수행하기 위해서 상기 응집공정을 거친 원수를 상기 응집탱크 및 교반탱크와는 별도로 마련되는 침전탱크에 유입시킨다.
상기 침전탱크에는 큰 입자의 부유물질 등이 침전되고, 미세부유물질 등은 다시 모래필터와 같은 여과장치에 의해 여과되어 처리수조에 수용된다.
따라서, 종래의 여과시스템에는 상기 상수처리공정을 수행하기 위해 부피가 큰 응집탱크, 교반탱크 및 침전탱크가 구비되어야 하므로, 여과시스템을 설치하기 위한 공간의 확보가 요구되어 그 설치비용이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 여과시스템에는 여과되어야 할 원수가 상기 응집공정, 침전공정 및 여과공정을 순차로 모두 거쳐야 하므로, 상수처리에 소요되는 시간이 늘어 상수처리공정의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구조를 간소화시켜 설치비용을 줄을 수 있게 하는 정밀여과시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 여과처리공정에 소요되는 시간을 줄여 여과처리공정의 효율을 높일 수 있는 정밀여과시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원수유입관에 의해 원수조와 연결되며, 내부에 여과재가 배치되어 있으며, 상기 원수유입관을 통해 유입된 원수를 상기 여과재로 여과시켜 여과수가 되게 하는 여과장치와; 상기 원수조로부터 상 기 여과장치로 유입되는 원수 중의 부유물을 응집시키기 위한 약품을 저장하는 약품 저장탱크와; 상기 여과장치에 결합되며, 내부에 재여과재가 마련되어 상기 여과장치로부터 배출되는 여과수를 상기 재여과재로 재처리하여 상수용 처리수가 되게 하는 재여과장치;를 구비한다.
상기 재여과장치는 중공의 통 형상을 가지며, 상기 통 형상의 재여과장치는 상기 여과장치를 감싸는 형태로 그 여과장치 본체에 결합되며, 상기 재여과장치와 여과장치 사이에는 상기 재여과재가 배치되는유동공간이 마련되어서, 상기 여과재에 의해 여과된 후 상기 여과장치로부터 배출되는 여과수가 상기 유동공간에 유입되고, 그 여과수가 상기 유동공간에 배치된 재여과재를 거쳐 상수용 처리수가 되게 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 재여과장치의 상부 외측에 상기 재여과장치의 상부를 에워싸도록 배치되는 상부고리관을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 여과장치는, 외부로부터 공급되는 원수를 내부로 유입시킬 수 있도록, 내주면과 외주면을 관통하는 다수의 원수 유입공이 마련되어 있는 외통부재와; 상기 외통부재의 내부에 배치되며, 내주면과 외주면을 관통하는 다수의 여과수 유입공이 마련되어 있는 내통부재와; 상기 외통부재와 내통부재 사이에 배치되어, 상기 원수 유입공들을 통해 유입되는 원수를 여과시켜 여과수가 되게 하는 여과재와; 상기 외통부재의 하부 외측에 상기 원수 유입공들을 에워싸도록 배치되어 상기 원수 유입공들을 서로 연통시키는 환형의 내부공간을 형성하며, 상기 원수를 상기 내부공간으로 유입시키기 위한 원수 유입구를 가지는 하부고리관과; 상기 여과재를 거 친 여과수가 상기 여과수 유입공들을 통해 상기 내통부재의 내부로 유입된 후 상기 외통부재의 측방향으로 유출될 수 있도록, 일단부는 상기 내통부재에 접속되고 타단부는 상기 외통부재의 측면을 지름방향으로 관통하는 여과수 배출관;을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 외통부재 내의 상기 여과재에 흡착된 부유물질을 탈리시켜서 상기 여과재를 세척하기 위한 제1세척수유입관과; 상기 여과재를 세척한 세척수가 배출되는 제1세척수배출관과; 상기 외통부재 내로 유입되는 세척수에 공기가 공급되도록 상기 외통부재 내부로 공기를 유입시키기 위한 제1공기유입관;을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제1세척수유입관은 상기 하부고리관의 원수 유입구에 접속되고, 상기 제1공기유입관은 상기 외통부재의 하단부에 접속되며, 상기 제1세척수배출관은 상기 외통부재의 상단부에 접속되는 것이 바람직하다.
상기 여과재는 다수개의 유연성 섬유사이며, 상기 외통부재의 하부에는 상기 여과재인 유연성 섬유사들의 하단부들을 고정지지하는 고정판이 마련되며, 상기 고정판에는, 상기 공기유입관을 통해 유입되는 공기를 상기 외통부재의 내부로 유입시키기 위한 복수개의 공기유입공이 형성되어 있다.
본 발명에는 상기 재여과장치 내의 상기 재여과재에 흡착된 부유물질을 탈리시켜서 상기 재여과재를 세척하기 위한 세척수를 상기 재여과장치 내로 유입시키기 위한 제2세척수 유입관과; 상기 재여과재를 세척한 세척수가 배출되는 제2세척수 배출관과; 상기 재여과장치 내로 유입되는 세척수에 공기가 공급되도록 상기 재여 과장치 내부로 공기를 유입시키기 위한 제2공기유입관;을 더 구비하며, 상기 제2세척수유입관 및 상기 제2공기유입관은 상기 재여과장치의 하부에 접속되며, 상기 제2세척수배출관은 상기 재여과장치의 상부에 접속되는 것이 바람직하다.
본 발명은 관 형상을 가지고, 상기 원수유입관의 일측에 마련되어 상기 원수유입관의 일부를 형성하며, 상기 약품 저장탱크 내의 약품이 유입되어 내부의 원수 중의 부유물이 응집되는 약품혼화관;을 더 구비하고, 상기 관 형상의 약품혼화관 내부에는, 그 약품혼화관의 연장방향으로 복수개의 나선형 날개가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 다른 실시예에 의하면, 상기 재여과장치는 상기 재여과재가 내부에 수용될 수 있도록 통 형상으로 형성되며, 상기 통 형상의 재여과장치는 상기 여과장치의 하단부에 결합되어서, 상기 여과재에 의해 여과된 여과수가 상기 통의 내부에 유입되게 한 후, 그 여과수가 상기 재여과재를 거쳐 상수용 처리수가 되게 한다.
이하에서는 본 발명에 의한 정밀여과시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 정밀여과시스템을 개략적으로 보인 전체구조도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실시예에 채용되는 여과장치를 포함한 구성의 정면도이며,도 3은 본 발명에 따른 실시예에 채용되는 여과장치를 포함한 구성의 단면도이며,도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 단면도이며, 도 6는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 실시예에 채용되는 약품혼화관의 사시도 이다.
이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 정밀여과시스템에는 여과장치(100)와, 약품 저장탱크(190)와, 재여과장치(140)가 구비된다.
먼저, 상기 여과장치(100)에 대해 설명하면, 상기 여과장치(100)는 원수 유입관(3)에 의해 원수조(1)와 연결되며, 내부에 여과재가 배치되어 있으며, 상기 원수유입관(3)을 통해 유입된 원수를 상기 여과재로 여과시켜 여과수가 되게 한다.
이러한 여과장치(100)는 외통부재(110), 내통부재(120), 여과수 배출관(125)하부고리관(130) 및 여과재를 구비한다.
상기 외통부재(110)는 중공의 통 형상을 가지며, 내주면과 외주면을 관통하는 다수의 원수 유입공(110a)이 마련되어 있다. 상기 원수 유입공(110a)은 상기 외통부재(110)의 하부에 마련되며, 외부로부터 공급되는 원수를 상기 외통부재(110)의 내부로 유입시키기 위한 것이다. 여기서, 외부는 원수조(1)를 말하는 것으로, 상기 원수조(1)에는 상수처리되어야 할 원수가 수용되어 있으며, 상기 외통부재(110)는 원수 유입관(3)을 통해 상기 원수조(1)에 연결되어 있다.
이와 같이, 외통부재(110)에 원수 유입공(110a)들이 마련됨으로써, 상기 원수가 상기 원수 유입공(110a)들을 통해 외통부재(110)의 내부로 골고루 유입될 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에서 상기 외통부재(110)의 하단부에는 제1공기유입관(11)에 접속되는 공기유입구(111)가 마련되며, 그 상단부에는 제1세척수배출관(12)에 접속되는 제1세척수배출구(112)가 마련된다.
이러한 외통부재(110)의 내부 중앙에는 내통부재(120)가 배치된다. 상기 내통부재(120)는 중공의 통 형상을 가지며, 내주면과 외주면을 관통하는 다수의 여과수 유입공(120a)이 마련되어 있다.
상기 내통부재(120)의 최하측 여과수 유입공(120a)은 상기 외통부재(110)의 최상측 원수 유입공(110a)보다 하측에 위치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 되면, 상기 외통부재(110)의 내부로 유입된 원수가 내통부재(120)의 내부로 원활하고 신속하게 유입될 수 있다.
상기 외통부재(110)와 내통부재(120) 사이에는 여과재가 배치된다. 상기 여과재는 상기 원수 유입공(110a)들을 통해 유입되는 원수를 여과시키는 역할을 한다. 즉, 상기 원수는 그 원수에 포함되어 있는 부유물질과 미세입자 등이 상기 여과재에 의해 포획되어 여과수가 된다. 이러한 여과수는 상기 내통부재(120)의 여과수 유입공(120a)들을 통해 내통부재(120)의 내부로 유입된다.
본 실시예에서 상기 여과재는 다수개의 유연성 섬유사(170)이다. 상기 유연성 섬유사(170)들은 유연성과 신축성을 가지고 적당한 표면 거칠기를 가진다. 상기 유연성 섬유사(170)들의 굵기는 제거 목표로 하는 수중 부유물질 입자의 크기에 따라 조절될 수 있다.
이러한 유연성 섬유사(170)들은 그 하단부가 아래에서 설명될 고정판(180)에 마련되어 있는 다수의 섬유사 고정구(180a)에 고정되게 설치되며, 그 상단부가 그 어떤 곳에도 고정되지 않은 자유 상태로 방치되게 설치된다.
한편, 상기 하부고리관(130)은 상기 외통부재(110)의 하부 외측에 상기 원수 유입공(110a)들을 에워싸도록 배치되어, 상기 원수 유입공(110a)들을 서로 연통시키는 환형의 내부공간(130')을 형성한다.
그리고, 상기 하부고리관(130)은 상기 원수를 상기 내부공간(130')으로 유입시키기 위한 원수 유입구(130a)를 가진다. 여기서, 상기 원수 유입구(130a)는 원수조(1)에 수용되어 있는 원수의 이동경로를 제공하는 원수 유입관(3)과 상기 유연성 섬유사(170)들을 세척시키기 위한 제1세척수유입관(8)이 접속되는 부분이다.
이러한 하부고리관(130)은 상기 원수 유입구(130a)로 유입된 원수가 상기 외통부재(110)의 내부로 골고루 유입되게 하여, 상기 원수의 여과효율을 높이는 역할을 한다.
상기 하부고리관(130)을 통해 외통부재(110)의 내부로 유입된 원수는 상기 유연성 섬유사(170)들에 의해 여과되어 내통부재(120)의 내부로 유입된 후, 여과수 배출관(125)을 통해 배출된다.
상기 여과수 배출관(125)은 그 일단부가 상기 내통부재(120)에 접속되고 그 타단부가 상기 외통부재(110)의 측면을 지름방향으로 관통하여서, 상기 유연성 섬유사(170)들을 거친 여과수가 상기 외통부재(110)의 측방향으로 유출되게 한다. 이와 같이 유출된 여과수는 연결관(4)을 통해 상기 재여과장치(140)의 내부로 유입된다.
그리고, 본 발명에는 상기 원수 유입구(130a)에 접속되는 제1세척수유입관(8)과 상기 제1세척수배출구(112)에 접속되는 제1세척수배출관(12)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제1세척수유입관(8)은 상기 외통부재(110) 내의 상기 유연성 섬유사(170)들에 흡착된 부유물질을 탈리시켜 상기 유연성 섬유사(170)들을 세척하기 위한 세척수의 이동경로를 제공하는 역할을 한다.
상기 제1세척수배출관(12)은 상기 유연성 섬유사(170)들을 세척한 세척수가 외부로 배출되게 하기 위한 것이다. 상기 세척수로서는, 처리수조(6)에 수용되는 상수용 처리수가 사용되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 공기유입구(111)에는 제1공기유입관(11)이 접속된다. 상기 제1공기유입관(11)은 상기 외통부재(110) 내로 유입되는 세척수에 공기가 공급되도록 상기 외통부재(110) 내부로 공기를 유입시키기 위한 것이다. 여기서, 상기 공기는 공기압축기(9)에 의해 압축된 압축공기를 말한다. 상기 압축공기는 공기저장탱크(10)에 저장되고, 제8밸브(V5)가 열리면 상기 제1공기유입관(11)을 통해 상기 공기유입구(111)로 유입된다.
상기 공기유입구(111)로 유입된 압축공기는, 상기 고정판(180)에 마련되어 있는 공기 유입공(180b)들을 통해 상기 유연성 섬유사(170)들이 배치되어 있는 외통부재(110)와 내통부재(120) 사이의 공간으로 유입되어, 상기 외통부재(110) 내부에 난류를 형성하는 역할을 한다. 이렇게 형성된 난류로 인해 상기 유연성 섬유사(170)들에 포획된 부유물질 등의 탈리가 더욱 원활하게 이루어지는 것이다.
한편, 상기 제1세척수유입관(8)은 상기 하부고리관(130)의 원수 유입구(130a)에 접속되고, 상기 제1공기유입관(11)은 상기 외통부재(110)의 하단부에 접속되며, 상기 제1세척수배출관(12)은 상기 외통부재(110)의 상단부에 접속되는 것이 바람직하다. 이와 같이 되면, 원수가 여과되는 방향과 동일한 방향으로 세척공정이 이루어지기 때문에, 상기 유연성 섬유사(170)들의 세척효율이 높아지지게 된다.
이상, 본 발명에 따른 정밀여과시스템을 구성하는 여과장치(100)에 대해 설명하였다.
다음으로, 재여과장치(140)에 대해 설명하기로 한다. 상기 재여과장치(140)는 상기 여과장치(100)에 결합되며, 내부에 재여과재가 마련되어 있다.
이러한 재여과장치(140)는 중공의 통 형상을 가지며, 상기 통 형상의 재여과장치(140)는 상기 여과장치(100)를 감싸는 형태로 그 여과장치(100)에 결합되며, 상기 재여과장치(140)와 여과장치(100) 사이에는 상기 재여과재가 배치되는 유동공간(140')이 마련된다.
따라서, 상기 유연성 섬유사(170)들에 의해 여과된 후 상기 여과장치(100)로부터 배출되는 여과수가 상기 유동공간(140')에 유입되고, 그 여과수가 상기 유동공간(140')에 배치된 재여과재를 거쳐 상수용 처리수가 된다. 본 실시예에서, 상기 재여과재로는 공지의 활성탄(141)이 사용된다.
상기 재여과장치(140)의 하부에는 유입구(140a)와 활성탄 교체구(140b)와 처리수 배출구(140c)가 마련되어 있고, 상부에는 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 유동공간(140')과 아래에서 설명될 내부공간(160')을 연통시키기 위한 복수의 세척수 배출공(140d)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 활성탄(141)이 세척수 배출공(140d)들을 통해 내부공간(160') 으로 유출되지 않도록, 상기 재여과장치(140)에는 유출방지부재(150)가 결합되어 있다. 상기 유출방지부재(150)는 그물망 구조로 되어 있어, 입자가 큰 활성탄의 유출을 방지시키고 세척수의 유출을 가능하게 한다.
한편, 본 실시예처럼, 상부고리관(160)이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 상부고리관(160)은 상기 재여과장치(140)의 상부 외측을 에워싸도록 배치되어, 상기 유동공간(140')과 연통되는 환형의 내부공간(160')을 형성하며, 상기 내부공간(160')과 연통되는 제2세척수배출구(160a)를 가진다. 여기서, 상기 제2세척수배출구(160a)는 상기 세척수를 배출시키기 위한 제2세척수배출관(16)이 접속되는 부분이다.
이러한 상부고리관(160)은 상기 유동공간(140')의 내부로 유입된 세척수가 상기 내부공간(160')에 골고루 유입되게 하여, 한꺼번에 많은 양의 세척수가 상기 제2세척수배출구(160a)를 통해 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이제, 상기 약품혼화관(195)과 약품 저장탱크(190)에 대해 설명하기로 한다.
상기 약품 저장탱크(190)는 원수조(1)로부터 상기 여과장치(100) 내로 유입되는 원수 중의 부유물질을 응집시키기 위한 약품을 저장해 두기 위한 것이다. 상기 약품 저장탱크(190)에 저장되어 있는 약품은 제2펌프(7)의 가동으로 약품공급관(15)을 통해 약품혼화관(195) 내로 주입된다. 여기서, 상기 약품으로 PAC(poly aluminum cloride)와 폴리수산화 염화황산 알루미늄(hibpahcs) 등이 사용된다.
상기 약품혼화관(195)은 관 형상을 가지고, 그 내부에서는 상기 약품 저장탱크(190)로부터 주입되는 약품이 상기 원수 중의 부유물질과 응집되는 응집공정이 수행된다.
그리고, 상기 약품혼화관(195)의 내부에는, 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 그 약품혼화관(195)의 연장방향으로 복수개의 나선형 날개(195a)가 마련되어 있다. 상기 나선형 날개(195a)는 약품혼화관(195)의 내부로 유입된 원수와 약품을 혼화 및 교반시키는 역할을 한다.
이러한 약품혼화관(195)은 상기 원수 유입관(3)의 일측에 마련되어 그 원수 유입관(3)의 일부를 형성하여서, 원수와 약품을 혼화 및 교반시켜 원수 중의 부유물질과 약품을 응집시키는 역할을 한다.
상기 약품혼화관(195)을 통과한 원수는 부유물질과 약품 사이의 응집으로 입자가 큰 부유물질이 함유된 상태로, 상기 원수 유입구(130a)를 통해 외통부재(110)의 내부로 유입된다.
이와 같이 유입된 원수는 유연성 섬유사(170)들을 거쳐 여과수가 되고, 상기 여과수는 활성탄(141)을 거쳐 상수용 처리수가 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 정밀여과시스템의 여과공정에 따라 본 발명의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
원수를 여과시키는 여과공정에서는 제1,2,3밸브(V1,V2,V3)만이 열려 있고, 제4,5,6,7,8,9밸브(V3,V4,V5,V6,V7,V8,V9)는 닫혀 있다.
이 상태에서 제1펌프(2)가 가동되면, 원수조(1)에 수용되어 있는 원수가 원수 유입관(3)을 통해 원수 유입구(130a)에 유입된다. 상기 원수 유입관(3)에는 약품혼화관(195)이 마련되어 있어, 상기 원수 중의 부유물질은 상기 약품혼화관(195) 의 내부에서 약품 저장탱크(190)로부터 공급되는 약품과 응집반응을 일으켜, 큰 입자의 부유물질이 된다.
이와 같이, 상기 원수 유입관(3)에 원수 중의 부유물질을 응집시키는 약품혼화관(195)을 마련되게 하여, 본 발명에는 응집 및 침전탱크와 같은 부피가 큰 설비가 요구되지 않아, 설비에 소용되는 비용이 줄어들게 된다.
그리고, 상기 약품혼화관(195) 내부에 마련되어 있는 복수개의 나선형 날개(195a)는 상기 원수와 약품 간의 혼화 및 교반을 신속하고 원활하게 한다.
상기 약품혼화관(195)을 거쳐 상기 원수 유입구(130a)에 유입된 원수는, 도 8에 도시된 바와 같이, 하부고리관(130)과 외통부재(110) 사이에 마련되는 내부공간(130')에 균일하게 유입된 후, 상기 외통부재(110)의 원수 유입공(110a)들을 통해 외통부재(110)의 내부로 유입된다.
상기 외통부재(110)의 내부로 유입된 원수는 여과재인 다수개의 유연성 섬유사(170)들에 의해 여과되어 여과수가 된 후, 상기 내통부재(120)의 여과수 유입공(120a)들을 통해 내통부재(120)의 내부로 유입되고 내통부재(120)의 상단부에 접속되어 있는 여과수 배출관(125)을 통해 외통부재(110)와 재여과장치(140) 사이에 마련되는 유동공간(140')에 유입된다.
상기 유동공간(140')에 유입된 여과수는 공지의 활성탄(141)과 같은 재여과재에 의해 재여과되어 상수용 처리수가 되고, 상기 상수용 처리수는 처리수 수송관(5)을 통해 처리수조(6)에 수용되어, 식수용 등 다양한 용도로 사용된다.
상술한 여과공정에서 살펴본 바와 같이, 하부고리관(130)이 외통부재(110)의 하부를 에워싸도록 배치됨으로써, 원수가 외통부재(110) 내로 원활하게 유입되어 여과효율이 높아지게 된다.
또한, 상기 재여과장치(140)가 상기 외통부재(110)를 에워싸도록 상기 여과장치(100)에 결합되어, 본 발명에 따른 정밀여과시스템은 협소한 공간에서도 설치되는 것이 가능하게 되고, 상기 여과장치(100)로 여과된 여과수가 장시간 수송되지 않고 곧바로 재여과장치(140)에 의해 재여과됨으로써, 여과수를 재여과시키는 시간이 줄어 여과효율이 높아지게 된다.
그리고, 상기 내통부재(120)는, 내통부재(120)의 최하측 여과수 유입공(120a)이 외통부재(110)의 최상측 원수 유입공(110a)의 하측에 위치되도록, 상기 외통부재(110)의 내부 중앙에 배치됨으로써, 외통부재(110)의 하부로 유입된 원수가 유연성 섬유사(170)들을 거친 후 곧바로 내통부재(120)의 하부로 유입된다. 따라서, 본 발명에는 여과속도가 증가되고 여과저항이 줄어 여과효율이 높아지는 장점이 있다.
상기와 같이 여과공정이 계속되면, 유연성 섬유사(170)들에 부유물질 포획량이 증가하게 되고, 이로 인해 여과저항은 증가하고 여과속도는 작아져, 결국 여과수량이 감소하게 된다. 이 때, 여과되는 수량이 설정된 목표수량 이하로 감소하거나 여과압력이 설정된 값 이상이 되거나 혹은 미리 설정된 여과지속시간에 도달하면, 상기 유연성 섬유사(170)들과 활성탄(141)을 세척하기 위한 세척공정이 수행된다. 편의상, 상기 유연성 섬유사(170)들을 세척하기 위한 세척공정을 제1세척공정이라 하고, 상기 활성탄(141)을 세척하기 위한 세척공정을 제2세척공정이라 한다.
이하에서는 본 발명에 의한 여과시스템의 세척공정에 따른 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
유연성 섬유사(170)들을 세척하기 위한 제1세척공정에서는 제1,2,3밸브 및 제7,8,9밸브(V1,V2,V3,V7,V8,V9)가 닫혀 있고, 제6밸브(V6)가 열려 있으며, 제4,5밸브(V4,V5)는 교번하여 열리고 닫힌다. 본 실시예에서, 세척수로서는 처리수조(6)에 담긴 상수용 처리수가 사용된다.
제3펌프(17)가 가동되면, 상기 세척수가 제1세척수유입관(13)을 통해 원수 유입구(130a)로 유입된 후, 외통부재(110)와 내통부재(120) 사이에 마련되는 공간에 유입된다. 이와 같이, 세척수가 상기 공간에 일정양 유입되고 나면, 자동으로 상기 제4밸브(V4)가 닫히고, 제5밸브(V5)가 열린다.
상기 제5밸브(V5)의 열림으로 공기저장탱크(10)에 저장되어 있는 압축공기는 제1공기유입관(11)을 통해 공기 유입구(111)로 유입된 후, 고정판(180)에 형성된 공기 유입공(180b)들을 통해 상기 외통부재(110)와 내통부재(120) 사이의 공간으로 유입된다.
이와 같이, 세척수와 압축공기가 교번하여 상기 외통부재(110)와 내통부재(120) 사이의 공간으로 유입됨으로써, 상기 공간에는 난류가 더 크게 형성된다. 따라서, 상기 난류에 의해 전단력이 발생하게 되고, 상기 전단력에 의해 상기 유연성 섬유사(130)들에 포획된 부유물질 등의 탈리가 단시간 내에 이루어지게 된다.
상기 유연성 섬유사(170)들에서 탈리된 부유물질은 세척수에 섞여 농축액 형태로 되어 제1세척수배출관(12)을 통해 외부로 배출된다.
한편, 본 실시예에서 세척공정시, 세척수는 상기 처리수조(6)에 저장되어 있는 상수용 처리수를 이용하는 것이 바람직하나, 상기 원수를 세척수로 사용할 수 있음은 물론이다.
상술한 제1세척공정에서 살펴본 바와 같이, 상기 외통부재(110)와 내통부재(120) 사이에 유연성 섬유사(170)들이 배치되어 있어, 상기 유연성 섬유사(170)들을 세척 후 탈리된 부유물질 등이 상기 내통부재(120)의 내부로 유입되는 것이 억제된다. 따라서, 상기 제1세척공정이 수행된 후 여과공정이 다시 수행될 때, 상기 부유물질 등이 상기 내통부재(120)의 내부로 유입된 후 처리수조(6)로 유입되는 것이 억제된다.
그리고, 상기 유연성 섬유사(170)들을 세척하기 위한 세척수와 압축공기는, 도 9에 도시된 바와 같이, 외통부재(110)의 하부로 유입되어 외통부재(110)의 상단부에 마련된 제1세척수배출구(112)를 통해 외부로 배출된다. 따라서, 상기 제1세척공정시 유체저항이 줄고 유체속도가 증가하여 세척공정의 효율이 높아지게 된다.
이러한 본 발명의 장점은 제1세척수유입관(8)과 제1공기유입관(11)을 각각 상기 외통부재(110)의 하부측에 접속시키고, 상기 제1세척수배출관(12)을 외통부재(110)의 상단부측에 접속시키는 구조로 인한 것이다. 그리고, 본 발명은 이러한 장점을 도출해 내기 위해 상기 내통부재(120)의 내부로 유입된 여과수가 상기 외통부재(110)의 상부 측방향으로 유출되는 구조로 설계된 것이다.
상술한 바와 같이 제1세척공정이 수행되고 나면, 다시 여과공정이 수행되거나 제2세척공정이 수행된다.
상기 활성탄(141)을 세척하기 위한 제2세척공정에서는 제1,2,3밸브(V1,V2,V3) 및 제4,5,6밸브(V4,V5,V6)가 닫혀 있고, 제9밸브(V9)는 열려 있으며, 제7,8밸브(V7,V8)는 교번하여 열리고 닫힌다.
제3펌프(17)가 가동되면, 상기 세척수가 제2세척수유입관(13)을 통해 유입구(140a)로 유입된 후, 여과장치(100)와 재여과장치(140) 사이에 마련되는 유동공간(140')에 유입된다. 이와 같이, 세척수가 상기 유동공간(140')에 일정양 유입되고 나면, 자동으로 상기 제7밸브(V7)가 닫히고, 제8밸브(V8)가 열린다.
상기 제8밸브(V8)의 열림으로 공기저장탱크(10)에 저장되어 있는 압축공기는 제2공기유입관(14)을 통해 상기 유입구(140a)로 유입되어 상기 유동공간(140')으로 유입된다.
이와 같이, 세척수와 압축공기가 교번하여 상기 유동공간(140')으로 유입됨으로써, 상기 유동공간(140')에는 난류가 더 크게 형성된다. 따라서, 상기 난류에 의해 전단력이 발생하게 되고, 상기 전단력에 의해 상기 활성탄(141)에 포획된 부유물질 등의 탈리가 단시간 내에 이루어지게 된다.
상기 활성탄(141)에서 탈리된 부유물질은 세척수에 섞여 농축액 형태로 되어 제2세척수배출관(16)을 통해 외부로 배출된다.
이와 같이, 제2세척공정이 수행됨으로써, 보다 양질의 처리수를 만들어 낼 수 있게 된다. 물론, 제1세척공정과 마찬가지로, 상기 제2세척수유입관(13) 및 상기 제2공기유입관(14)은 상기 재여과장치(140)의 하부에 접속되며, 상기 제2세척수 배출관(16)은 상기 재여과장치(140)의 상부에 접속되어서, 제2세척공정의 효율이 높아지게 된다.
한편, 도 11은 본 발명에 의한 정밀여과시스템의 다른 실시예를 보인 사시도이다. 도 11에 도시된 실시예는 통 형상의 재여과장치(240)가 여과장치(200)의 하단부에 결합되고, 상부고리관(160)이 구비되어 있지 않는 점에서 상술한 실시예와 차이가 있다. 나머지 구성 및 기본적인 기능은 앞에서 설명한 실시예와 마찬가지이므로, 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
다만, 이해의 편의를 위해 도 11에 도시된 미설명부호에 대해 설명하면, 230a는 원수가 유입되는 원수 유입구이고, 211은 압축공기가 유입되는 공기 유입구이며, 212는 제1세척공정에 사용되는 세척수가 배출되는 제1세척수배출구이며, 240a는 제2세척공정에 사용되는 세척수와 공기가 유입되는 유입구이며, 240b는 활성탄 교체구이며, 240c는 처리수가 배출되는 처리수 배출구이다.
본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.
예를 들어, 본 실시예에서는 상기 재여과장치(140)로 활성탄을 이용하여 여과하도록 된 것이 채용되나, 다른 실시예에서는 재여과장치로 분리막(membrane)을 이용하여 여과하도록 된 것이 채용될 수 있다. 이렇게 분리막을 이용하여 여과하는 공정을 막여과공정이라 하는데, 상기 막여과공정은 특정한 크기의 물질을 분리할 수 있는 세공을 가진 막을 이용하여 물속에 포함된 오염물질을 제거하기 위한 공정을 말한다.
이러한 막여과공정에 사용되는 분리막은 관형(tubular)의 분리막과 중공사형(hollow fiber)의 분리막 등 다양하다. 상기 관형의 분리막은 스테인레스, 세라믹 및 플라스틱 재질 등의 다공성 지지관의 내부에 다발의 관 형상을 가지는 관형막을 배치시킨 형태의 막모듈을 말한다.
이러한 관형막의 내부로 유입된 여과수는, 부유물질 등의 입자가 관형막의 내부에서 걸러진 상태로 상기 지지관을 통해 배출되어, 양질의 상수용 처리수가 된다.
또한, 상기 재여과장치로 모래를 이용하여 여과하도록 된 것이 채용될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 정밀여과시스템에는 다음과 같은 효과가 기대된다.
즉, 본 발명에서는, 원수 유입관의 일부를 형성하는 약품혼화관이 원수 중의 부유물질을 응집되게 하고, 그 응집되어 입자가 커진 부유물질을 여과장치 내부에 배치되는 여과재로 여과시킴으로써, 부유물질을 응집시키기 위해 공간을 많이 차지하는 응집탱크와 같은 설비가 요구되지 않아 설비에 소용되는 비용이 줄어들게 되는 효과가 있으며, 여과시간이 줄어 여과효율이 높아지는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 여과장치에 재여과장치가 결합됨으로써, 협소한 공간에서도 제품을 설치할 수 있어 그 설치를 위한 비용이 절감되고, 여과에 소요되는 시간이 줄어 여과효율이 높아지는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서는 여과장치를 구성하는 외통부재의 내부 중앙에 내통부재를 배치하고, 외통부재와 내통부재 사이에 여과재를 배치함으로써, 하나의 유니트로 여과공정과 세척공정을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 의한 여과장치는 적은 공간을 차지하면서도 여과효율을 높일 수 있는 장점을 가진다.
그리고, 본 발명에서는 외통부재와 하부고리관 사이에 환형의 내부공간이 형성되도록, 외통부재의 하부 외측에 배치되는 하부고리관이 구비됨으로써, 원수가 내부공간을 통해 외통부재의 내부로 골고루 분산하여 유입되어, 유체저항이 줄고 유체속도가 증가하여 여과효율이 높아지는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 여과재를 세척시키기 위한 세척수와 압축공기가 외통부재의 하부를 통해 연직상방으로 흐를 수 있도록, 제1세척수배출관이 상단부에 접속되게 하고 여과수 배출관이 외통부재의 측면을 지름방향을 관통하도록 배치되어 있어, 세척수의 여과저항이 줄어 세척공정의 효율이 높아지게 되며, 세척공정이 효율적으로 이루어짐에 따라 여과공정의 효율도 높아지게 되는 장점도 있다.
또한, 본 발명에서는 활성탄을 세척시키기 위한 구조가 마련되어 있다. 따라서, 세척된 활성탄으로 여과수를 재여과시킴으로써, 보다 양질의 처리수를 제공할 수 있는 장점도 있다.
Claims (12)
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- 원수유입관에 의해 원수조와 연결되며, 내부에 여과재가 배치되어 있으며, 상기 원수유입관을 통해 유입된 원수를 상기 여과재로 여과시켜 여과수가 되게 하는 여과장치와;상기 원수조로부터 상기 여과장치로 유입되는 원수 중의 부유물을 응집시키기 위한 약품을 저장하는 약품 저장탱크와;상기 여과장치에 결합되며, 내부에 재여과재가 마련되어 상기 여과장치로부터 배출되는 여과수를 상기 재여과재로 재처리하여 상수용 처리수가 되게 하는 재여과장치;를 포함하여 구성되며,상기 재여과장치는 중공의 통 형상을 가지며,상기 통 형상의 재여과장치는 상기 여과장치를 감싸는 형태로 그 여과장치 본체에 결합되며, 상기 재여과장치와 여과장치 사이에는 상기 재여과재가 배치되는유동공간이 마련되어서,상기 여과재에 의해 여과된 후 상기 여과장치로부터 배출되는 여과수가 상기 유동공간에 유입되고, 그 여과수가 상기 유동공간에 배치된 재여과재를 거쳐 상수용 처리수가 되게 하는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 2 항에 있어서,상기 재여과장치의 상부 외측에는 상기 재여과장치의 상부를 에워싸도록 배치되어 상기 유동공간과 연통되는 환형의 내부공간을 형성하며, 상기 내부공간에 연결되는 처리수 배출구를 가지는 상부고리관을 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 여과장치는:외부로부터 공급되는 원수를 내부로 유입시킬 수 있도록, 내주면과 외주면을 관통하는 다수의 원수 유입공이 마련되어 있는 외통부재와;상기 외통부재의 내부에 배치되며, 내주면과 외주면을 관통하는 다수의 여과수 유입공이 마련되어 있는 내통부재와;상기 외통부재와 내통부재 사이에 배치되어, 상기 원수 유입공들을 통해 유입되는 원수를 여과시켜 여과수가 되게 하는 여과재와;상기 외통부재의 하부 외측에 상기 원수 유입공들을 에워싸도록 배치되어 상기 원수 유입공들을 서로 연통시키는 환형의 내부공간을 형성하며, 상기 원수를 상기 내부공간으로 유입시키기 위한 원수 유입구를 가지는 하부고리관과;상기 여과재를 거친 여과수가 상기 여과수 유입공들을 통해 상기 내통부재의 내부로 유입된 후 상기 외통부재의 측방향으로 유출될 수 있도록, 일단부는 상기 내통부재에 접속되고 타단부는 상기 외통부재의 측면을 지름방향으로 관통하는 여과수 배출관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 4 항에 있어서,상기 외통부재 내의 상기 여과재에 흡착된 부유물질을 탈리시켜서 상기 여과재를 세척하기 위한 제1세척수유입관과;상기 여과재를 세척한 세척수가 배출되는 제1세척수배출관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 5 항에 있어서,상기 외통부재 내로 유입되는 세척수에 공기가 공급되도록 상기 외통부재 내부로 공기를 유입시키기 위한 제1공기유입관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 6 항에 있어서,상기 제1세척수유입관은 상기 하부고리관의 원수 유입구에 접속되고, 상기 제1공기유입관은 상기 외통부재의 하단부에 접속되며,상기 제1세척수배출관은 상기 외통부재의 상단부에 접속되는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 6 항에 있어서,상기 여과재는 다수개의 유연성 섬유사이며,상기 외통부재의 하부에는 상기 여과재인 유연성 섬유사들의 하단부들을 고정지지하는 고정판이 마련되며,상기 고정판에는, 상기 공기유입관을 통해 유입되는 공기를 상기 외통부재의 내부로 유입시키기 위한 복수개의 공기유입공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 6 항에 있어서,상기 재여과장치 내의 상기 재여과재에 흡착된 부유물질을 탈리시켜서 상기 재여과재를 세척하기 위한 세척수를 상기 재여과장치 내로 유입시키기 위한 제2세척수 유입관과;상기 재여과재를 세척한 세척수가 배출되는 제2세척수 배출관과;상기 재여과장치 내로 유입되는 세척수에 공기가 공급되도록 상기 재여과장치 내부로 공기를 유입시키기 위한 제2공기유입관;을 더 구비하며,상기 제2세척수유입관 및 상기 제2공기유입관은 상기 재여과장치의 하부에 접속되며,상기 제2세척수배출관은 상기 재여과장치의 상부에 접속되는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 2 항에 있어서,관 형상을 가지고, 상기 원수유입관의 일측에 마련되어 상기 원수유입관의 일부를 형성하며, 상기 약품 저장탱크 내의 약품이 유입되어 내부의 원수 중의 부유물이 응집되는 약품혼화관;을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 약품혼화관 내부에는, 그 약품혼화관의 연장방향으로 복수개의 나선형 날개가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템,.
- 원수유입관에 의해 원수조와 연결되며, 내부에 여과재가 배치되어 있으며, 상기 원수유입관을 통해 유입된 원수를 상기 여과재로 여과시켜 여과수가 되게 하는 여과장치와;상기 원수조로부터 상기 여과장치로 유입되는 원수 중의 부유물을 응집시키기 위한 약품을 저장하는 약품 저장탱크와;상기 여과장치에 결합되며, 내부에 재여과재가 마련되어 상기 여과장치로부터 배출되는 여과수를 상기 재여과재로 재처리하여 상수용 처리수가 되게 하는 재여과장치;를 포함하여 구성되며,상기 재여과장치는 상기 재여과재가 내부에 수용될 수 있도록 통 형상으로 형성되며,상기 통 형상의 재여과장치는 상기 여과장치의 하단부에 결합되어서, 상기 여과재에 의해 여과된 여과수가 상기 통의 내부에 유입되게 한 후, 그 여과수가 상기 재여과재를 거쳐 상수용 처리수가 되게 하는 것을 특징으로 하는 정밀여과시스템.
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