KR100655724B1 - 상향류식 모래여과기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상향류식 모래여과기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 상향류식 모래여과기는 내부에 모래 여과층이 형성되고 상기 모래 여과층을 통과한 원수가 상측으로 이동되면서 오염물질이 제거된 후 처리수둑에서 오버플로우되어 배출되도록 처리수관이 상부에 형성된 여과탱크와, 상기 여과탱크에 수직으로 설치되고 공기 압축기에서 공급되는 에어를 하방으로 분사하여 오염된 모래를 상승시키는 에어리프트관과, 상기 에어리프트관의 상단부에 설치되어 상기 에어리프트관을 통해 1차 세정된 모래를 세정한 세정수가 모이게 되는 세정수 분리통과, 상기 세정수 분리통에 모인 처리수를 배출하도록 일단은 상기 세정수 분리통과 통하고 타단은 외부와 통하는 세정수관을 포함하여 구성되는 상향류식 모래여과기에 있어서, 상기 에어리프트관의 하단부에는, 일부분의 관이 그와 인접한 위쪽 부분의 관보다 방사상의 외측 방향으로 돌출되어 관의 내부가 넓어진 확장부 및 상기 확장부의 하단으로부터 하방으로 갈수록 방사상의 내측 방향으로 점차 좁아져 경사를 이루는 노즐부를 포함하고 상기와 같은 관의 돌출로 인해 형성된 상기 확장부의 상면에는 에어를 하방으로 분사시키는 에어 공급관과 연결된 복수 개의 에어 구멍이 형성되어 구성되는 모래리프트부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

모래여과기, 상향류식, 에어리프트관, 노즐부, 라비린스

Description

상향류식 모래여과기 {A high flow type sand filter}

도 1은 종래 기술에 의한 상향류식 모래여과기를 나타낸 정단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 상향류식 모래여과기의 에어리프트관 중 모래리프트부를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기의 일 실시 예를 나타낸 정단면도.

도 4 a는 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기의 에어리프트관 중 모래리프트부의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 4 b는 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기의 에어리프트관 중 모래리프트부의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기의 에어리프트관 중 모래리프트부의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기의 에어리프트관 중 모래리프트부의 평면도.

도 7은 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기의 모래세정부의 에어리프트관 중 모래리프트부의 개략도.

도 8은 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기의 모래세정부의 에어리프트관 중 모래리프트부의 평면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 모래리프트부 12: 확장부

12b: 에어 구멍 13: 노즐부

21: 추가 모래리프트부 22a: 에어 구멍

31: 모래 세정부

본 발명은 상향류식 모래여과기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상향류식 모래여과기에 설치되는 에어리프트관의 구조를 개선하여 에어리프트관의 막힘과 오염을 방지하고, 세정된 모래가 균일하게 분산되면서 낙하되도록 하는 모래세정부를 구비한 상향휴식 모래여과기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 상향류식 여과시설을 나타낸 그림이다.

도시한 바와 같이 상향류식 여과시설은 내부에 모래 여과층이 형성되고, 상기 모래 여과층을 통과한 원수가 상측으로 이동되면서 오염물질이 제거된 후 처리수둑에서 오버플로우되어 배출되도록 처리수관이 상부에 형성된 여과탱크(1)와, 유입관(2a)을 통해 상기 여과탱크(1) 내부로 유입되는 원수를 균일하게 분산시켜주는 원수 분산콘(2)과, 상기 여과 탱크(1)에 수직으로 설치되고 공기 압축기에서 공급되는 공기를 하측에 분사하여 오염된 모래를 상승시키도록 하는 에어리프트관(3)과, 상기 에어리프트관(3)의 상단부에 설치되어져 상기 에어리프트관(3)을 통해 1차 세정된 모래를 세정한 세정수가 모이게 되는 세정수 분리통(4)과, 상기 세정수 분리통(4)에 모인 처리수를 배출하도록 일단은 상기 세정수 분리통(4)에 연결되고, 타단은 외부와 연결되어진 세정수관(5)과, 상기 세정수 분리통(4)의 하방에 위치되어 1차 세정된 모래를 하방으로 낙하시키면서 2차 세정되도록 하는 유로가 형성된 모래세정부(6)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 상향류식 여과시설은 유입관(2a)을 통해 공급되는 원수가 모래 여과층 내에 설치된 원수 분산콘(2)에 의해 모래 여과층에 균일하게 분포되어 상승하게 되고, 이때 이물질(SS)은 모래 여과층에 의해 포집되고, 처리수는 상부로 이동하여 처리수둑에서 오버플로우되어 처리수관을 통해 외부로 배출된다.

원수를 여과해서 오탁한 물질을 포착한 오염된 모래는 에어리프트관(3)의 가장자리에서 분사되는 압축공기에 의해 상부로 상승하게 되고, 상승하는 오염된 모래와 물 그리고 공기가 서로 다른 속도로 상승하는 과정에서 오염된 모래에서 오염물질이 분리되어 세정수 분리통(4)으로 모이게 된다.

그리고 상기 세정수 분리통(4)에 모인 모래는 다시 모래세정부(6)의 유로를 통해 하방으로 낙하하면서 분산되어 모래 여과층의 상부에 쌓이게 된다. 또한, 상기 세정수 분리통(4)에 모래와 함께 유입된 세정수는 세정수관(5)을 통해 외부로 배출된다.

도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 종래의 상향류식 여과시설에 설치된 에어리프트관(3) 중 에어가 관 내부로 들어오도록 하는 에어리프트관(3)의 하단부(이하 "모래리프트부"라 칭한다)을 나타낸 그림으로서, 모래리프트부(101)는 도 2에 도시된 것과 같이 관의 일부가 바깥쪽으로 돌출되어 원기둥 형태의 내부 공간이 다른 부분에 비하여 확대된 관의 형태를 가진다.

바깥쪽으로 돌출됨으로써 형성된 모래리프트부(101)의 상면(102)에는 도 6에 도시된 것과 같이 세 개의 에어 구멍(102a)이 형성되어 있고 여과탱크(1) 바깥에 있는 공기 압축기와 연결된 에어 공급관들이 각 에어 구멍(102a)에 연결되어 모래리프트부(101) 가장자리의 상단으로부터 에어 공급관에 의해 모래리프트부(101) 내부로 에어가 분사된다. 이와 같이 에어가 분사되면 에어가 에어리프트부(101)의 하면에 부딪히면서 도 2에서 모래리프트(101) 내부에 도시된 화살표에 의해 표현된 것과 같이 에어가 모래리프트부(101)의 중심부로 상승기류를 일으키며 모여들게 되고, 이러한 공기의 흐름에 의하여 에어리프트관(3)과 통해 있는 모래 여과층(1a)의 모래가 상승하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.

에어리프트관(3)에 에어가 공급되다가 그 공급이 멈추게 되면 모래가 낙하되고 에어가 공급되는 중이라도 세정수 분리통(4)까지 올라가지 못하고 낙하되는 모래가 있을 수 있는데, 그 낙하되는 모래는 모래리프트부(101)의 하단 가장자리의 수평한 바닥면(103)에 점차적으로 쌓이게 된다.

그런데 모래리프트부(101)의 바닥(103)에 쌓이는 모래는 슬러지가 붙어있는 모래로서 점액질을 가지고 있기 때문에 모래리프트부(101)의 바닥에 쌓이는 모래는 점차 딱딱하게 굳어지는 고형 현상을 일으키게 되고 이러한 현상이 계속되면 에어리프트관(3)을 틀어막을 수도 있게 된다. 그리하여 종래의 상향류식 모래여과기에서는 이따금씩 모래리프트부(101)가 막히게 되는데, 이렇게 되면 모래의 세정이 이 루어지지 않게 되어 모래여과기의 기능을 상실한다는 문제점이 있으며, 이를 해소하려면 모래여과기의 작동을 멈추고 모래리프트부(101)의 막힌 부분을 뚫는 번거롭고 힘든 작업을 해야 한다는 불편함이 있었다. 또한 혐기성 슬러지가 붙은 모래들이 모래리프트부(101)에 들러붙어 고형되면 이 고형물질이 악취발생, 변색 등을 일으키는 하나의 오염 발생원의 역할을 하게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 모래리프트부(101)가 에어리프트관(3) 하단부에 단 하나만 구비되어 있는데 모래리프트부(101)에 에어를 공급하다가 멈추면 모래가 이미 에어리프트관(3)에 어느 높이까지 채워져 있는 상태이기 때문에 모래가 상승을 멈추더라도 에어리프트관(3)을 빠져나오지 못한 채 모래리프트부(101)의 위쪽까지 에어리프트관(3)의 내부에 모래가 채워진 채로 있게 된다. 이렇게 모래리프트부(101) 위쪽으로도 모래가 수북히 쌓여있는 상태에서는 쌓인 모래의 하중 때문에 모래리프트부(101)에 에어를 다시 공급하더라도 면 모래가 다시 원활하게 상승하지 않는 경우가 발생할 가능성이 있다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 세정수 분리통(4)으로부터 낙하되는 모래를 분산시키기 위한 모래세정부(101)는 직선형 유로를 가지고 있어서 모래가 모래 여과층(1a) 상면의 전 영역에 걸쳐 골고루 분산되도록 하는 효과가 미약하고, 이로 인해 특정 부위에만 모래가 많이 쌓이게 되어 작동에 지장을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 에어리프트관 내부에 수평한 바닥 턱이 형성되지 않도록 구조적인 개선 을 가함으로써 모래가 쌓여 고형되는 것을 방지하여 에어리프트관의 막힘 및 오염을 방지하고, 에어리프트관 중 에어가 분사되는 위치의 높이를 여러 단계로 하여 에어 분사에 의한 모래의 상승이 원활해지도록 하는 상향류식 모래여과기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 모래 여과층이 형성되고 상기 모래 여과층을 통과한 원수가 상측으로 이동되면서 오염물질이 제거된 후 처리수둑에서 오버플로우되어 배출되도록 처리수관이 상부에 형성된 여과탱크와, 상기 여과탱크에 수직으로 설치되고 공기 압축기에서 공급되는 에어를 하방으로 분사하여 오염된 모래를 상승시키는 에어리프트관과, 상기 에어리프트관의 상단부에 설치되어 상기 에어리프트관을 통해 1차 세정된 모래를 세정한 세정수가 모이게 되는 세정수 분리통과, 상기 세정수 분리통에 모인 처리수를 배출하도록 일단은 상기 세정수 분리통과 통하고 타단은 외부와 통하는 세정수관을 포함하여 구성되는 상향류식 모래여과기에 있어서, 상기 에어리프트관의 하단부에는, 일부분의 관이 그와 인접한 위쪽 부분의 관보다 방사상의 외측 방향으로 돌출되어 관의 내부가 넓어진 확장부 및 상기 확장부의 하단으로부터 하방으로 갈수록 방사상의 내측 방향으로 점차 좁아져 경사를 이루는 노즐부를 포함하고 상기와 같은 관의 돌출로 인해 형성된 상기 확장부의 상면에는 에어를 하방으로 분사시키는 에어 공급관과 연결된 복수 개의 에어 구멍이 형성되어 구성되는 모래리프트부가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 에어리프트관에는 상기 모래리프트부의 위쪽으로 일정 거리만큼 이격된 위치에 상기 모래리프트부와 동일한 구성의 추가 모래리프트부가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세정수 분리통의 아래에 상기 세정수 분리통과 통하도록 연결되고, 낙하되는 모래에 원심력을 가하기 위하여 스파이럴(spiral) 형태의 유로가 형성된 라비린스(labyrinth) 구조의 모래세정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상향류식 모래여과기의 정단면도를 나타낸 것이다. 에어리프트관(3)의 하단부에 위치하는 모래리프트부와 모래세정부(6) 외의 구성은 앞에서 상술한 종래 기술에 따른 상향류식 모래여과기와 동일하므로 모래리프트부와 모래세정부(6) 외의 본 발명의 구성에 대한 설명은 상기 종래 기술에 대한 설명으로 대체하기로 한다.

도 4a는 도 3의 A 부분을 확대한 것으로서 본 발명의 일 실시 예에 따른 상향류식 모래여과기의 모래리프트부(11)를 나타낸 것이다.

모래리프트부(11)는 에어리프트관(3)의 하단부에서 일정한 길이만큼의 관이 방사상 방향으로 돌출되어 관의 내부가 다른 부분에 비하여 넓게 형성된 부분으로서, 돌출로 인해 형성된 상면(12a)에는 도 6에 도시된 것과 같이 세 개의 에어 공급관이 연결되는 에어 구멍(12b)이 형성된다. 에어 공급관은 한쪽 개방된 말단은 여과탱크(1) 바깥의 공기 압축기에 연결되고 다른 한쪽 개방된 말단은 에어 구멍 (12b)을 통해 모래리프트부(11)와 연결되는 가느다란 관으로서 에어 공급관을 통해서 압축 공기가 모래리프트부(11)의 내부 공간으로 위에서 아래로 강하게 분사된다.

모래리프트부(11)는 상부의 확장부(12)와 하부의 노즐부(13)로 이루어지는데 확장부(12)는 원통 형상을 이루고 노즐부(13)는 아래쪽으로 갈수록 내부 공간의 단면적이 줄어드는 거꾸로 된 원뿔대의 옆면 형태를 이루고 있다. 상기와 같은 노즐부(13)의 형태로 인하여 모래가 낙하되더라도 노즐부(13)의 경사면에 닿아 미끄러져서 밑으로 떨어지게 된다.

또한, 모래리프트부(11)의 위쪽에는 도 4b에 도시한 것처럼, 모래리프트부(11)와 일정 거리만큼 간격을 두고 일정한 길이만큼의 관이 방사상 방향으로 돌출되어 원통 형상을 이루는 추가 모래리프트부(21)가 구비될 수도 있다.

추가 모래리프트부(21)에도 모래리프트부(11)와 같이 그 상면에 세 개의 에어 구멍(22a)이 형성되고 그 각각의 에어 구멍(22a)에 상기 모래리프트부(11)와 연결되는 에어 공급관과는 별개의 에어 공급관들이 연결되어 에어 분사에 따른 모래 리프팅 작용을 하도록 돕는다.

도 5는 본 발명의 상향류식 모래여과기의 다른 실시 예에 따른 모래리프트부(11)를 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 실시예에서는 추가 모래리프트부(21)의 바닥면(23)이 수평하게 형성되어 있는 부분이 있어서 비록 추가 모래리프트부(21)가 모래리프트부(11)보다 높게 위치되어 모래가 그 안에 쌓여서 고형물을 이룰 가능성이 적다고는 해도 여전히 종래 기술의 문제점에서 지적했던 이유로 인하여 추가 모래리프트부(21)에 모래가 쌓여서 고형화될 염려가 있으므로 본 실시예에서는 모래의 고형화에 대한 염려를 방지하기 위해 추가 모래리프트부(21)의 하부도 모래리프트부(11)와 같이 경사진 면이 되게 형성된다.

상기 두 실시 예에서는 모래리프트부(11)와 추가 모래리프트부(21) 두 개만 구비되어 있으나 필요한 경우에는 추가 모래리프트부(21)가 일정 간격을 두고 두 개 이상이 구비될 수 있음은 물론이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상향류식 모래여과기의 모래세정부(31)를 정면 개략도 및 평면도이다.

그림과 같이 모래세정부(31)는 낙하되는 모래에 원심력을 가하기 위하여 중심부를 관통하는 에어리프트관(3)을 중심으로 하는 스파이럴(spiral) 형태의 유로(33)가 형성된 라비린스(labyrinth) 구조로 되어 있어서 모래가 모래세정부(31)를 돌다가 빠져나옴으로써 모래 여과층에 골고루 낙하된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 상향류식 모래여과기에 의하면 모래리프트부의 하부가 경사지게 형성되어 있어 모래가 경사면을 따라 잘 낙하되어 빠져나가므로 하단면 구석에 점액질의 슬러지가 함유된 모래가 적층되어 고형물이 형성되는 작용을 방지할 수 있어서 에어리프트관의 막힘으로 인한 작동 불능과 고형물로 인한 오염, 변색, 악취 등의 위험을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 에어리프트관 중 모래리프트부 위로 일정 간격만큼 떨어진 곳에 모래 리프트부와 유사한 또는 동일한 구성의 추가 모래리프트부가 구비되어 있어 모래가 모래리프트부보다 위까지 쌓여있어서 에어의 공급이 모래에 의해 막히는 상황과 적층된 모래의 무게로 인해 모래를 상승시키기 어려운 상황에서 따르는 곤란함을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 내부에 모래 여과층이 형성되고 상기 모래 여과층을 통과한 원수가 상측으로 이동되면서 오염물질이 제거된 후 처리수둑에서 오버플로우되어 배출되도록 처리수관이 상부에 형성된 여과탱크와, 상기 여과탱크에 수직으로 설치되고 공기 압축기에서 공급되는 에어를 하방으로 분사하여 오염된 모래를 상승시키는 에어리프트관과, 상기 에어리프트관의 상단부에 설치되어 상기 에어리프트관을 통해 1차 세정된 모래를 세정한 세정수가 모이게 되는 세정수 분리통과, 상기 세정수 분리통에 모인 처리수를 배출하도록 일단은 상기 세정수 분리통과 통하고 타단은 외부와 통하는 세정수관을 포함하여 구성되는 상향류식 모래여과기에 있어서,

   상기 에어리프트관의 하단부에는, 일부분의 관이 그와 인접한 위쪽 부분의 관보다 방사상의 외측 방향으로 돌출되어 관의 내부가 넓어진 확장부 및 상기 확장부의 하단으로부터 하방으로 갈수록 방사상의 내측 방향으로 점차 좁아져 경사를 이루는 노즐부를 포함하고 상기와 같은 관의 돌출로 인해 형성된 상기 확장부의 상면에는 에어를 하방으로 분사시키는 에어 공급관과 연결된 복수 개의 에어 구멍이 형성되어 구성되는 모래리프트부가 구비되는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 에어리프트관에는 상기 모래리프트부의 위쪽으로 일정 거리만큼 이격된 위치에 상기 모래리프트부의 확장부와 동일한 구성의 추가 모래리프트부가 구비되는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 에어리프트관에는 상기 모래리프트부의 위쪽으로 일정 거리만큼 이격된 위치에 상기 모래리프트부와 동일한 구성의 추가 모래리프트부가 구비되는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 세정수 분리통의 아래에 상기 세정수 분리통과 통하도록 연결되고, 낙하되는 모래에 원심력을 가하기 위하여 스파이럴(spiral) 형태의 유로가 형성된 라비린스(labyrinth) 구조의 모래세정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기.

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