KR100735149B1 - 여과지의 역세척수 균등분배시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여과지의 역세척수 균등분배시스템에 관한 것으로서, 원수에 포함된 현탁물질을 체(sieve)거름시키기 위한 여과재층을 형성하는 복수의 여과지와, 상기 여과지를 구획하는 분리벽 사이에 마련되어 상기 여과지에서 공급되는 정수를 집수하거나 정수지로 이송시키도록 된 수로를 포함하고, 상기 수로를 따라 역세척수 및 역세척공기가 공급되며, 상기 역세척수 및 역세척공기가 공급되는 수로의 상층에는 분리 구획된 압력순환통로를 형성하고, 상기 압력순환통로에서의 압력순환작용에 의해 여과지의 바닥으로부터 역으로 공급되는 역세척수 및 역세척공기가 일정하고 균일한 압력으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명은 수로 상측에 압력순환통로를 형성함으로써, 수로 내에 형성되는 역세척수 및 역세척공기의 배압이 자연 순환되고, 이로 인해 여과지에 공급되는 역세척수 및 역세척공기의 압력을 균등하게 균압 배분되어 여과지 역세척 효율을 향상하고 여과재층이 유실되거나 상하 교체되는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

정수장, 여과지, 여과재층, 역세척

Description

여과지의 역세척수 균등분배시스템{Backwash Water Uniform Supplying Apparatus}

도 1은 일반적인 오/폐수 정수처리 공정을 설명하기 위한 블록도.

도 2는 종래기술에서의 여과지 구조를 설명하기 위한 개략도.

도 3은 도 2의 "A"부 상세도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 여과지의 역세척수 균등분배시스템을 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 역세척수 및 역세척공기의 균등분배의 원리를 설명하기 위한 개념도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과지의 역세척수 균등분배시스템을 나타내는 단면도.

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

110: 여과지 111: 여과재층

112: 유공블록 120: 분리벽

121: 관통공 121a: 역세척(수) 관통공

121b: 역세척(공기) 관통공 130: 수로

131: 역세척(수) 공급관 133: 역세척(공기) 공급관

135: 보조격벽 137: 협수로

140: 압력순환통로 141: 관통공

본 발명은 정수장의 여과지 역세척 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 여과지 중앙통로를 평탄한 구조로 하고, 유공블럭의 각 열마다 설치하던 공기배관을 하지 않고도 역세척시에 공기와 물의 균등분배가 가능하도록 하며, 수로 상측에 압력순환통로를 형성함으로써, 수로 내에 형성되는 역세척공기의 배압이 자연 순환되도록 하여 여과지에 공급되는 역세척수 및 역세척공기를 균등하게 배분되도록 하는 여과지의 역세척수 균등분배시스템에 관한 것이다.

일반적으로 정수장이라 함은 오, 폐수(廢水)로 이루어진 원수를 공급받아 소정의 정수처리공정들을 거쳐 정화시킨 후, 정수된 물을 가정에 식수원으로 공급하기 위한 정수시설로서, 도 1에서 보여지는 바와 같이 통상 원수에 포함된 이물질을 물리적으로 침전시키는 착수정(1)과, 상기 착수정(1)에서 처리된 원수(原水)를 수(水)처리 약품과 혼화시키는 혼화지(2)와, 상기 혼화지(2)에서 수처리 약품과 화합된 원수에서 응집된 플록을 형성시키는 응집지(3)와, 상기 응집지(3)에서 형성된 플록(floc)을 중력에 의해 자연 침강시켜 침전시키는 침전지(4)와, 상기 침전지(4)에서 플록이 제거된 원수(原水)를 여과시키는 여과지(5)와, 상기 여과지(5)에서 여과된 원수에 염소 등의 소독약품을 투입시켜 최종 정수시킨 후 가정집으로 공급하는 정수지(6)로 이루어지고 있다.

도 2는 종래기술에서의 여과지 구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 도 2의 "A"부 상세도이다.

동 도면에서와 같은 종래기술의 여과지 구조는 원수에 포함된 현탁물질을 제거하기 위한 여과재층(11)을 형성하는 복수의 여과지(10)와, 상기 여과지(10)를 구획하는 분리벽(20) 사이에 마련되어 상기 여과지(10)에서 공급되는 정수를 집수하거나 정수지로 이송시키도록 된 수로(30)를 구성한다.

이때, 상기 여과재층(11)은 여과지(10) 바닥에 설치되어 여과지(10) 바닥으로부터 역 공급되는 역세척수 및 역세척공기가 통과되도록 제작된 구조물인 유공블럭(12) 위에 소정 두께로 적층시키게 된다.

상기한 구성으로 이루어지는 종래기술에서의 여과작용에 대해 설명하면 다음과 같다. 우선, 상기 여과지(10)에 유입된 원수는 여과재층(11)에 빠른 유속으로 통과되도록 함으로써, 현탁(懸濁)물질이 여과재층(11) 표면에 부착되거나 여과재층(11)에서의 체 작용으로 제거되도록 한다.

이때, 상기 여과재층(11)은 다공질의 매체로 구성되어 여과기능 즉, 필터의 기능을 해주는 것으로서, 모래, 자갈, 석류석, 활성탄, 규조토, 안트라사이트와 같은 입자들을 이용한 필터층을 형성하는 것이다.

이러한, 여과 작용이 반복됨에 따라 여과재층(11)이 폐색(閉塞)되면 여과를 중단하고 세척(재생)을 하여야 하며, 이러한 세척은 여과 효과에 큰 영향을 미치게 되므로 여과지(10) 전체에 걸쳐서 균등하고 유효한 세척이 이루어지도록 하는 것이 대단히 중요하다.

만약, 세척 효과가 불충분할 경우에는 여과지속시간의 감소 및 여과정수수질의 악화, 머드 볼(Mud Ball)의 발생과 같은 문제 이외에도 여과재층(11)의 구열(龜裂), 여과재층(11) 표면의 불균일 등 여러 가지 문제가 발생되고, 정수의 생산량이 감소되는 문제를 낳게 된다.

상기한 바와 같은 여과재층(11)의 세척(재생) 작업을 위해 정수지에 집수되어 있는 정수를 되받아 세척수로 이용하는 역세척방법이 이용된다.

이러한, 역세척 방식으로는 세척수 만을 이용해 세척하는 (물)세척 방식과, 세척수와 더불어 공기를 공급시켜 세척하는 (공기+물)세척 방식이 사용되고 있다.

우선, (물)세척 방식은 여과지(10)의 정수를 이송시키기 위한 수로(30)에 형성된 정수배출 밸브(미도시)를 닫고 역세척수 공급밸브(미도시)를 열어 수로(30)를 통해 역(逆)으로 유입되는 역세척수가 여과지(10) 내로 공급되도록 한다.

이때, 상기 여과지(10)의 바닥으로 유입되는 역세척수는 유공블럭(12)을 지나 여과재층(11)을 역류하여 통과하게 된다. 이처럼 여과재층(11)을 역류하여 통과하는 역세척수는 여과재층(11) 표면에 부착된 탁질이 수류에 의해 전단되어 떨어져 나가도록 작용하게 된다.

여기서, 상기 여과재층(11)에 통과되는 역세척수의 유속은 균일하고 안정적으로 공급되도록 하고, 가급적 서서히 유속을 향상시키는 것이 바람직한데, 이는 여과재층(11)의 유실을 방지하면서도 여과재층(11) 상호간의 자연스러운 충돌 및 마찰을 유도시켜 부착탁질이 효율적으로 제거되도록 한다.

다음으로, (공기+물)세척 방식은 상기 (물)세척 방식에서의 역세척수 공급과 더불어 별도의 공기 공급수단(콤프레샤 등)을 이용해 역세척공기가 공급되도록 함으로써, 역세척 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

이를 위해 수로(30) 하단부에 형성된 역세척수 공급밸브(미도시)의 상측에 공기 공급을 위한 별도의 공기공급밸브(미도시)가 형성되도록 하고, 상기 공기공급밸브를 통해 공급된 역세척공기는 수로(30)를 따라 여과지(10) 내로 공급된다.

이때, 여과지(10) 내로 공급되는 역세척공기는 여과재층(11)을 통과하게 되고, 상기 역세척공기의 상승 기포의 미진동에 의하여 여과재층(11) 표면으로부터 부착탁질이 떨어지도록 함으로써, 탁질을 제거시키게 된다.

이와 같은 (공기+물)세척 방식은 세척수 만을 이용하는 경우에 비하여 세척 효과가 높을 뿐 아니라 표면 세척 설비 및 배수 트랩이 없고 역세척수의 수량이 적게 소요된다는 점에서 매우 경제적이며 효과적이다.

상기한 바와 같은 종래 기술의 역세척 방식은 무엇보다도 세척(재생시)에 필요한 역세척수를 안정적으로 균등하게 공급시키기는 것이 매우 중요하다.

그러나, 종래와 같은 (물)세척 방식에서는 역세척 초기에 정격유량의 역세척수가 급속히 유입됨에 따라 역세척수를 여과지(10) 전역에 균등하게 균압 배분할 수 없게 되는 문제가 있고, 이로 인하여 지엽적인 상승 유속을 증가시키므로 여과재층(11)의 유실이나 여과재층(11)의 상하 교체를 초래하여 여과지 전역에 걸쳐서 균등한 역세척이 이루어지지 않는 등 역세척 효과를 감소시키게 되는 문제점이 있었다.

또한 (공기+물)세척 방식에서는 역세척공기가 여과지(10) 내로 공급되어 공기 압력층을 형성하고 있을 때 역세척수가 갑자기 유입됨에 따라 공기 압력층이 순간적으로 불균등하게 작용되어 공기 압력층과 역세척수의 균압이 순간적으로 파괴되면서 순간적인 압이 상승하게 되는데, 이때 순간적인 압이 상승할 때의 헌팅(Hunting) 현상에 의하여 여과지(10)의 여과재층(11) 및 유공블럭(12)에 심각한 영향을 주게 되는 문제점이 있었다.

이를 방지하기 위하여 유공블럭(12)의 하부집수장치에서는 수로(30)의 중앙통로를 오목하게 시공하여 역세척수가 공급되도록 하고, 유공블럭(12)의 각 열마다 개별적인 배관을 함으로써 역세척 공기가 공급되도록 하고 있다.

그러나 이러한 방법은 시공이 복잡하고, 기간이 오래 걸릴 뿐 아니라, 시공 후에도 유지관리가 어려운 문제가 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 수로 상측 에 압력순환통로를 형성함으로써, 수로 내에 형성되는 역세척수 및 역세척공기의 배압이 자연 순환되도록 하여 여과지에 공급되는 역세척수 및 역세척공기의 압력을 균등하게 균압 배분되도록 하는 여과지의 역세척수 균등분배시스템을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 두 번째 목적은 유공블럭 벽면에 역세척수 통로와 역세척 공기 통로를 별도로 구성하여 물과 공기가 서로 압력의 상충과 운동모멘텀의 변화로 인한 병목현상을 해소함으로써 여과지 내로 공급되는 공기의 압력층과 역세척수의 균압이 유지되도록 하고, 헌팅(Hunting) 현상에 의한 여과지의 여과블럭 및 기타 구조물에 대한 영향력이 최소화되도록 하는 여과지의 역세척수 균등분배시스템을 제공함에 있다.

마지막으로 본 발명의 세 번째 목적은 별도의 펌프 설비나 압력조절밸브를 설치하지 않고도 수로의 상측에 압력순환통로를 형성해주는 간단한 설계변경을 통해 반영구적 사용 및 자동압력조절이 가능한 여과지의 역세척수 균등분배 시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 여과지의 역세척수 균등분배시스템은 원수에 포함된 현탁물질을 체(sieve)거름시키기 위한 여과재층을 형성하는 복수의 여과지와, 상기 여과지를 구획하는 분리벽 사이에 마련되어 상기 여과지에서 공급되는 정수를 집수하거나 정수지로 이송시키도록 된 수로를 포함하 고, 상기 수로를 따라 역세척수 및 역세척공기가 공급되며, 상기 역세척수 및 역세척공기가 공급되는 수로의 상층에는 분리 구획된 압력순환통로를 형성하고, 상기 압력순환통로에서의 압력순환작용에 의해 여과지의 바닥으로부터 역으로 공급되는 역세척수 및 역세척공기가 유공블럭의 역세척수 통로와 역세공기 통로를 통하여 일정하고 균일한 압력으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 여과지의 역세척수 균등분배시스템을 나타내는 단면도로서, 본 발명에 따른 여과지(110) 및 수로(130)에 대한 요부구성을 도시하고 있다.

동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명은 원수에 포함된 현탁물질을 체거름시키기 위한 여과재층(111)을 형성하는 복수의 여과지(110)와, 상기 여과지(110)를 구획하는 분리벽(120) 사이에 마련되어 상기 여과지(110)에서 공급되는 정수를 집수하거나 정수지로 이송시키도록 된 수로(130)를 포함한다.

이때, 상기 여과재층(111)은 모래, 자갈, 석류석, 활성탄, 규조토, 안트라사이트와 같은 다공질의 매체로 구성되어 필터 기능을 수행하게 되는데, 유공블럭(112) 상부에 소정 두께로 적층된다.

그리고, 상기 역세척수 및 역세척공기가 공급되는 수로(130)의 상측에 분리 구획된 압력순환통로(140)가 형성된다. 이때 상기 수로(130)의 바닥은 여과지 바닥 과 평행한 평탄구조로 이루어지게 된다. 이는 수로(130)의 바닥을 오목구조로 시공하는데 비해 시공이 용이하고, 시공기간이 단축되는 이점을 갖게 된다.

여기서, 상기 압력순환통로(140)는 수로(130) 내에 형성되는 역세척수 및 역세척공기에 의한 배압이 자연 순환되도록 하는 역할을 수행하게 되는데, 상기와 같은 압력순환작용에 의해 여과지(110)의 바닥으로부터 역으로 공급되는 역세척수 및 역세척공기를 균등 배분할 수 있게 된다.

또한, 상기 분리벽(120)에는 수로(130)에 공급된 역세척공기 및 역세척수가 여과지(110) 내로 공급되기 위한 복수의 관통공(121)을 형성하게 되는데, 상기 관통공(121)은 수로(130)의 바닥부에 근접하여 역세척수가 관통되도록 하는 세척(수) 관통공(121a)과, 상기 세척(수) 관통공(121a)의 상측으로 세척공기가 관통되도록 하는 세척(공기) 관통공(121b)으로 형성된다.

도 5는 본 발명에 따른 역세척수 및 역세척공기의 균등분배의 원리를 설명하기 위한 개념도로서, 도 5a 내지 5b는 종래 기술의 수로(30)구조에서의 배압형성 관계를 개념적으로 도시하고 있고, 도 5c는 본 발명에 따른 수로(130)구조에 따른 압력순환구조를 개념적으로 도시하고 있다.

도 5a는 일반적으로 가장 널리 사용되고 있는 수로(30)의 형태를 나타내고 있는데, 역세척(수) 공급관(31)과 역세척(공기) 공급관(33)을 통해 수로(30) 내에 공급된 역세척수 및 역세척공기가 수로(30)의 후방으로 갈수록 막힌 벽면으로 인하여 유속이 정지되면서 배압에 의한 압력증가 현상이 일어나는 것을 볼 수 있다. 이 는 도면에서 수로(30) 내에 도시된 화살표의 크기로 예시되고 있다.

도 5b는 도 5a에서와 같은 압력집중 현상을 최소화시키기 위하여 수로(30)의 천정부를 일정 경사지도록 설계하여 수로(30) 후방으로 갈수로 내면적이 확장되도록 함으로써, 압력이 분산되도록 유도하고 있으나, 수로(30) 후방쪽에 여전히 압력이 집중되는 것을 볼 수 있다.

도 5c는 압력순환통로(140)가 설계된 본 발명에 따른 수로(130)의 구조를 도시하고 있는데, 수로(130)의 후방 쪽에 집중되는 압력이 압력순환통로(140)를 통해 자연 순환되도록 함으로써, 수로(130) 내의 압력이 균일하게 분포됨을 볼 수 있다.

상기 압력순환통로(140)는 역세척공기 및 역세척수에 의해 수로(130) 후방에 집중되는 비정상 공급압력을 바이패스(bypass) 시키기 위한 복수의 관통공(141)을 형성하게 된다. 이때 상기 관통공(141)은 수로(130)의 전/후방으로 나누어 형성되도록 하는데, 전 후방 각각에 형성되는 관통공(141)의 크기 또는 개수는 수로(130)의 정격압력에 의해 다양한 형태로 정해질 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명은 압력순환통로(140)의 작용에 의해 여과지(110)에 공급되는 역세척수 및 역세척공기의 압력을 균등 배분하게 됨으로써, 여과재층(111)이 유실되거나 상하 교체되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 구성을 이용한 여과지(110)의 역세척 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 역세척(수) 공급관(131) 및 역세척(공기) 공급관(133)을 통해 수 로(130) 내에 역세척수 및 역세척공기가 공급되도록 한다.

상기 수로(130) 내에는 역세척수 및 역세척공기에 의한 배압이 형성되고, 이로 인한 압력집중 수로(130) 후방 쪽에서 일어나게 된다.

이때, 상기 수로 후방 쪽에 형성되는 집중압력은 압력순환통로(140)의 관통공(141)을 통해 자연 순환이 이루어지게 되고, 이로 인해 여과지(110)에 공급되는 역세척수 및 역세척공기의 압력을 균압 배분시킬 수 있게 된다.

이때 별도로 설치된 역세척공기 통로(121b)와 역세척수 통로(121a)로 역세척공기와 역세척수가 운동모멘텀의 상호 간섭없이 균등하게 분배된다.

이와 같이 압력순환통로(140)에서 균압 배분된 역세척수 및 역세척공기는 여과지(110)의 여과재층(111)을 역류하면서 통과하게 되는데, 이때, 상기 역세척공기는 여과재층(111)을 통과하면서, 상승 기포의 미진동에 의하여 여과재층(111) 표면으로부터 부착 탁질이 떨어지도록 하고, 비교적 저속으로 통과되는 역세척수에 의해 여과재층(111)으로부터 탁질을 분리 배출시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과지의 역세척수 균등분배시스템을 나타내는 단면도로서, 상기 수로(130) 내부에 소정간격 이격되어 설치되는 보조격벽(135)을 이용한 협수로(137)가 형성되도록 할 수 있다.

이처럼, 수로(130) 내에 별도의 협수로(137)를 형성함으로써, 수로(130) 내에 집수되는 정수의 수두가 높아지게 되고, 이로 인해 여과지(110)에 공급되는 역세척수의 공급압력을 항상 일정한 수준 이상으로 유지시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명은 수로 상측에 압력순환통로를 형성함으로써, 수로 내에 형성되는 역세척수 및 역세척공기의 배압이 자연 순환되고, 이로 인해 여과지에 공급되는 역세척수 및 역세척공기의 압력을 균등하게 균압 배분되어 여과재층이 유실되거나 상하 교체되는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

아울러, 본 발명은 여과지 전역에 걸쳐서 균등한 역세척이 이루어지도록 함으로써, 역세척 효율이 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 여과지 내로 공급되는 공기의 압력층과 역세척수의 균압이 이루어지도록 함으로써, 헌팅(Hunting) 현상에 의한 여과지의 여과블럭 및 기타 구조물에 대한 영향력을 최소화시켜 사용수명을 연장하고, 이로 인한 설비교체 및 보수에 따른 비용을 절감하게 되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 수로의 상측에 압력순환통로를 형성해주는 간단한 설계변경만으로 반영구적으로 자동압력조절이 가능한 여과지의 역세척수 균등분배 시스템을 제공하게 됨에 따라, 유량조절을 위한 별도의 펌프 설비나 조절밸브의 설비를 갖추어야 하는 종래기술에 비해 설비비용이 대폭 감소되는 동시에 유지관리가 매우 간편해지는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 원수에 포함된 현탁물질을 체거름시키기 위한 여과재층(111)을 형성하는 복수의 여과지(110)와, 상기 여과지(110)를 구획하는 분리벽(120) 사이에 마련되어 상기 여과지(110)에서 공급되는 정수를 집수하거나 정수지로 이송시키도록 된 평탄형 수로(130)를 포함하고,

   상기 수로(130)를 따라 역세척수 및 역세척공기가 공급되며, 상기 역세척수 및 역세척공기가 공급되는 수로(130)의 상층에는 분리 구획된 압력순환통로(140)를 형성하고, 상기 압력순환통로(140) 에서의 압력순환작용에 의해 여과지(110)의 바닥으로부터 역으로 공급되는 역세척수 및 역세척공기가 유공블럭의 역세척수 통로(121a)와 역세척 공기통로(121b)를 통하여 일정하고 균일한 압력으로 공급되도록 한 여과지의 역세척수 균등분배시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 압력순환통로(140)는 역세척공기 및 역세척수에 의해 수로(130)에 형성된 비정상 공급압력을 균등분포 시키기 위한 복수의 관통공(141)을 형성하는 것을 특징으로 하는 여과지의 역세척수 균등분배시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 분리벽(120)에는 수로(130)에 공급된 역세척공기 및 역세척수가 여과지(110) 내로 공급되기 위한 복수의 관통공(121)을 형성하되, 상기 관통공은 수로(130)의 바닥부에 근접하여 역세척수가 관통되기 위한 세척수 관통공(121a)을 형성하고, 상기 세척수 관통공(121a)의 상측으로 세척공기가 관통되도록 하는 세척공기 관통공(121b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 여과지의 역세척수 균등분배시스템.
4. 제 1항 또는 제 2항, 제 3항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

   상기 수로(130) 내부에 소정간격 이격되어 설치되는 보조격벽(135)을 이용한 협수로(137)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 여과지의 역세척수 균등분배시스템.

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