KR100894645B1 - 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템 - Google Patents

자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 가압부상조를 이용한 정수시스템에 있어서 : 일정량의 원수를 저장하는 착수정(100) ; 상기 착수정(100)에 저장된 원수와 약품공급장치(200)에 저장되어 있는 약품을 각각 공급받아 혼합시키는 급속혼화지(300) ; 상기 급속혼화지(300)에서 약품이 혼합된 원수를 공급받아 플록을 형성시키는 완속혼화지(400) ; 상기 완속혼화지(400)에서 공급된 플록이 형성된 원수와 기포를 발생시키는 용존공기 순환수를 각각 공급받으며 상기 용존공기 순환수의 기포를 이용하여 플록을 부상시켜 원수를 플록과 처리수로 분리시키는 원형의 보조탱크(510), 상기 보조탱크(510)를 포위하는 원형의 부상조(520), 상기 보조탱크(510)의 중앙부에 설치되는 스컴 유출배관(531), 상기 부상조(520)의 일측상단에 마련되어 상기 보조탱크(510)에서 부상한 스컴을 걸러내 상기 스컴 유출배관(531)으로 배출시키는 스컴제거장치(532), 상기 부상조(520)와 보조탱크(510) 사이 둘레면을 따라 칸막이로 구획 형성되며 상기 보조탱크(510)에서 분리된 처리수를 공급받는 다수개의 처리조(540)들, 상기 처리조(540)에 각각 설치되며 상기 처리조(540)로 공급된 처리수에 포함되어 있는 이물질을 걸러내는 여과재(541), 상기 처리조(540)의 바닥면에 각각 설치되는 처리수 배출관(542), 상기 부상조(520)의 일측상단에 마련되어 상기 부상조(520)의 둘레면을 따라 회전가능하게 마련되는 회전테이블(551), 상기 회전테이블(551)을 회전시키기 위한 회전테이블 회전수단, 상기 회전테이블(551)의 하부에 상하로 이동가능하게 마련되어 하강한 상태일 때 상기 처리조(540)의 상면을 폐쇄 시키는 세척 챔버(552), 상기 세척 챔버(552)를 상하로 이동시키기 위한 세척 챔버 이동수단(554), 상기 회전테이블(551)에 상하방향으로 마련되는 원통 형태의 여과재 분리장치(561), 상기 여과재 분리장치(561)의 하단부에 마련되어 상기 여과재 분리장치(561)의 하단부를 개폐하는 여과재 배출 밸브(562), 상기 여과재 분리장치(561)의 상부에 마련되어 상기 여과재 분리장치(561) 내부로 세척수를 받아들이되 유입되는 세척수가 상기 여과재 분리장치(561)의 내주면을 따라 회전유동하도록 안내하는 형태를 가진 회전유동 안내용 유입부(563), 일단이 상기 여과재 분리장치(561) 내부에 하방향으로 개구되어 마련되되 상기 회전유동 안내용 유입부(563)의 하부에 마련되며 타단부가 상기 여과재 분리장치(561) 외부로 노출되는 여과재 분리용 내부 배관(564), 일단이 상기 여과재 분리용 내부 배관(564)으로부터 세척수를 받아들이며 타단이 상기 스컴 유출배관(531)으로 세척수를 배출할 수 있도록 마련되는 세척수 배출용 배관(565), 상기 세척 챔버(552)의 내부와 상기 회전유동 안내용 유입부(563)를 연결시키는 연결 배관(553)을 포함하여 이루어지는 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조(500) ; 상기 보조탱크(510)에 용존공기 순환수를 공급하기 위한 용존공기 순환수용 설비 ; 상기 처리수 배출관(542)에 세척수를 공급하기 위한 세척수용 설비 ; 상기 스컴유출배관(531)에 연결되어 상기 스컴유출배관(531)으로 배출된 스컴을 저장하는 스컴저류조(600) ; 상기 처리수 배출관(542)에 연결되어 상기 처리조(540)를 통과한 처리수를 공급받아 저장하는 처리수조(700) ; 상기 처리수조(700)에 저장된 처리수를 공급받아 음용수로 정수시키는 소독설비(800) ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템{CLEAN WATER SYSTEM USING DISSOLVED AIR FLOATATION TANK}
본 발명은 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용존공기 순환수를 이용하여 부상조에서 이물질을 1차적으로 제거하고, 또한 이에 의하여 제거되지 못한 미세한 이물질을 여과재에서 2차적으로 걸러내도록 하여 하나의 장치를 이용하여 두 공정을 동시에 수행할수 있도록 한 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가압부상조는 원수에 약품(알럼 등)을 넣어 일정하게 교반하면 물속에 잔류된 이물질이 결합한 플록이 형성되고, 플록이 형성된 원수를 부상조에 유입시켜 부상조내에서 용존공기 순환수에서 발생된 기포와 결합시키면 상층부로 플록이 부상되고 하층부의 물은 상등수가 되는 수처리장치를 말한다.
또한 여과장치는 가압부상조에서 1차 처리된 처리수를 모래 등의 여과재를 통과시켜 물속에 잔존된 부유물을 제거하는 장치를 말한다.
그러나 종래 가압부상조 및 여과장치는 각각의 공정으로 나누어져 있으나, 본 발명에서는 가압부상조 및 여과장치를 하나로 통합하여 하나의 공정에서 모두 행하는 기술로 기존 미세기포를 이용한 용존공기 가압부상조 하부에 자동연속여과장치를 부착함으로써 한 공정 내에서 2개의 공정을 모두 처리될 수 있도록 처리공정을 단순화하고 부상과 침전의 서로 상반된 공정을 사용함으로 처리효과를 극대화 한 설비로 상부에는 미세기포의 효율이 높은 고용존공기부상장치를 적용함으로써 부상조의 특성인 원수에 잔류되어 있는 부유물, 색도, 전구물질, 조류 등의 미생물이 잘 처리되도록 하고 일정한 처리효율을 유지함으로써 하부의 여과공정에 부하가 적어서 운전이 원활하게 이루어지며 자동연속여과장치에 조류 등의 미생물로 인한 여과지 폐색현상도 막을 수 있다.
또한 본 기술은 여과공정을 연속해서 자동으로 여과를 할 수 있으므로 여과공정을 수행하는 중에도 처리수를 지속적으로 인출이 가능하며 원수의 조건에 따라 다양한 여과재를 사용하여 처리효율을 높일 수 있다. 따라서 본 발명을 적용하여 호소수 또는 정수처리 시스템에 구성하면 처리공정을 단순화시킬 수 있으며 짧은 처리시간(15~20분)에도 불구하고 기존 침전시스템(2시간~3시간) 보다 좋은 수질을 얻을 수 있다.
또한 본 기술은 설치면적이 넓을 필요가 없으며 공사비용 및 유지관리비도 절감할 수 있다.
하지만 종래의 가압부상조는 부상조와 여과지가 각각분리되어 있어 각 장치를 별도로 설치하므로 넓은 면적이 요구되고 또한 부상조와 여과지 사이에 공정을 연결하는 매개체로 저류조, 입력펌프, 자동밸브 등을 설치해야 하는 문제점과 각자 별도로 관리해야하는 등 관리가 복잡하고 두개의 공정 중 하나만 문제가 있어도 모두 가동을 중단하는 등 애로사항이 많다. 하지만 무엇보다 문제점은 여과지 세척시 여과공정을 멈추어야 하기 때문에 연속적인 운전이 되지 않는다는 것이다. 부상조는 연속적인 운전이 되어야 일정한 처리수를 얻을 수 있다는 점에서 두 공정을 연결하기에는 많은 어려움이 있었다. 그리고 세척수의 배출양이 상당하나 재활용되지 못하여 모두 버려야 하는 비용상 낭비도 문제점으로 지적된다.
한편 본 발명과 관련된 종래의 기술로서, 국내 특허등록 제10-0294992호, 국내 특허등록 제10-0321800호, 국내 실용신안공고 제92-5416호 등이 개시되어 있으며, 상기 종래 기술들은 본 명세서에 일체화된 것으로 본다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 부상조에 여과재(여과장치)를 내설하여, 부상조와 여과재가 가지는 각각의 기능이 하나의 장치내에서 이루어질 수 있도록 한 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 여과재를 세척하는 과정에서도 연속적인 처리공정이 이루어지도록 한 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 처리수를 부상조 하부의 여과재를 통하여 배출함으로 부상의 효과와 침전 및 여과의 효과도 동시에 이룰 수 있기 때문에 부유물과 침전물을 동시에 해결할 수 있도록 한 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 세척과정에서 유실될 수 있는 여과재의 약 80% 이상을 재활용할 수 있으며, 연속적 여과 세척시에도 처리수를 계속 인출할 수 있는 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상술한 가압부상조를 정수시스템에 접목시켜 정수시스템 공정이 단순화되고 설치면적은 작고 기존 침전조의 단점으로 모래여과지가 막히는 현상과 여과지 폐색현상을 예방할 수 있도록 한 자 동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템을 제공함에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 가압부상조를 이용한 정수시스템에 있어서 : 일정량의 원수를 저장하는 착수정(100) ; 상기 착수정(100)에 저장된 원수와 약품공급장치(200)에 저장되어 있는 약품을 각각 공급받아 혼합시키는 급속혼화지(300) ; 상기 급속혼화지(300)에서 약품이 혼합된 원수를 공급받아 플록을 형성시키는 완속혼화지(400) ; 상기 완속혼화지(400)에서 공급된 플록이 형성된 원수와 기포를 발생시키는 용존공기 순환수를 각각 공급받으며 상기 용존공기 순환수의 기포를 이용하여 플록을 부상시켜 원수를 플록과 처리수로 분리시키는 원형의 보조탱크(510), 상기 보조탱크(510)를 포위하는 원형의 부상조(520), 상기 보조탱크(510)의 중앙부에 설치되는 스컴 유출배관(531), 상기 부상조(520)의 일측상단에 마련되어 상기 보조탱크(510)에서 부상한 스컴을 걸러내 상기 스컴 유출배관(531)으로 배출시키는 스컴제거장치(532), 상기 부상조(520)와 보조탱크(510) 사이 둘레면을 따라 칸막이로 구획 형성되며 상기 보조탱크(510)에서 분리된 처리수를 공급받는 다수개의 처리조(540)들, 상기 처리조(540)에 각각 설치되며 상기 처리조(540)로 공급된 처리수에 포함되어 있는 이물질을 걸러내는 여과재(541), 상기 처리조(540)의 바닥면에 각각 설치되는 처리수 배출관(542), 상기 부상조(520)의 일측상단에 마련되어 상기 부상조(520)의 둘레면을 따라 회전가능하게 마련되는 회전테이블(551), 상기 회전테이블(551)을 회전시키기 위한 회전테이블 회전수단, 상기 회전테이블(551)의 하부에 상하로 이동가능하게 마련되어 하강한 상태일 때 상기 처리조(540)의 상면을 폐쇄시키는 세척 챔버(552), 상기 세척 챔버(552)를 상하로 이동시키기 위한 세척 챔버 이동수단(554), 상기 회전테이블(551)에 상하방향으로 마련되는 원통 형태의 여과재 분리장치(561), 상기 여과재 분리장치(561)의 하단부에 마련되어 상기 여과재 분리장치(561)의 하단부를 개폐하는 여과재 배출 밸브(562), 상기 여과재 분리장치(561)의 상부에 마련되어 상기 여과재 분리장치(561) 내부로 세척수를 받아들이되 유입되는 세척수가 상기 여과재 분리장치(561)의 내주면을 따라 회전유동하도록 안내하는 형태를 가진 회전유동 안내용 유입부(563), 일단이 상기 여과재 분리장치(561) 내부에 하방향으로 개구되어 마련되되 상기 회전유동 안내용 유입부(563)의 하부에 마련되며 타단부가 상기 여과재 분리장치(561) 외부로 노출되는 여과재 분리용 내부 배관(564), 일단이 상기 여과재 분리용 내부 배관(564)으로부터 세척수를 받아들이며 타단이 상기 스컴 유출배관(531)으로 세척수를 배출할 수 있도록 마련되는 세척수 배출용 배관(565), 상기 세척 챔버(552)의 내부와 상기 회전유동 안내용 유입부(563)를 연결시키는 연결 배관(553)을 포함하여 이루어지는 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조(500) ; 상기 보조탱크(510)에 용존공기 순환수를 공급하기 위한 용존공기 순환수용 설비 ; 상기 처리수 배출관(542)에 세척수를 공급하기 위한 세척수용 설비 ; 상기 스컴유출배관(531)에 연결되어 상기 스컴유출배관(531)으로 배출된 스컴을 저장하는 스컴저류조(600) ; 상기 처리수 배출관(542)에 연결되어 상기 처리 조(540)를 통과한 처리수를 공급받아 저장하는 처리수조(700) ; 상기 처리수조(700)에 저장된 처리수를 공급받아 음용수로 정수시키는 소독설비(800) ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 세척수 배출용 배관(565)으로부터 배출되는 세척수가 상기 보조탱크(510) 및 상기 스컴 유출배관(531) 중 어느 하나로 배출될 수 있도록 배출 방향을 변경하는 배출 방향 변경 장치(566)가 상기 세척수 배출용 배관에 마련되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 여과재 분리장치의 내부 하부에 고깔 형태의 여과재 비산 방지 커버(567)가 마련되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명은 다음과 같은 많은 효과들을 달성한다.
첫 번째로 본 발명은 부상조에 여과재를 내설하여 슬러지와 밀도가 높은 이물질을 하나의 장비로 동시에 제거할 수 있는 효과를 가진다.
두 번째로 본 발명은 여과재를 일정기간마다 세척토록 함으로서 이물질에 의한 여과재의 막힘현상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
세 번째로 여과재를 세척하는 과정에서도 다른 처리조에서는 처리수의 연속적인 처리공정이 가능하도록 함으로써 작업성을 높일 수 있는 효과를 가진다.
네 번째로 유실되는 여과재를 수집하여 다시 재활용할 수 있도록 함으로서 여과재의 손실을 막아 유지 및 보수비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
다섯 번째로 정수시스템 공정이 단순화되고 설치면적은 작고 기존 침전조의 단점으로 모래여과지가 막히는 현상과 여과지 폐색현상을 예방할 수 있는 상승적인 효과를 가진다.
이하에서는 본 발명의 실시례에 의거하여 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.
한편, 본 발명에서 사용되는 용어들 중 원수는 찌거기인 슬러지가 포함되어 있는 폐수 등 처리대상으로서의 물을 의미하며, 플록(floc)은 상기 원수에 특정약품을 투입하여 슬러지를 덩어리형태로 응집시킨 것을 의미한다.
또한 처리수는 원수에 포함된 슬러지를 제거하여 정화작업을 거친 물을 의미하며, 용존공기 순환수는 상기 처리수 일부에 용존공기가 혼합된 물을 뜻하고, 마지막으로 스컴은 수면위로 부상한 플록을 뜻한다.
한편, 본 발명에서 구동수단으로서의 밸브나 모터, 에어실린더 등은 자동제어될 수 있으며, 이러한 부분은 별도로 설명하지 않아도 쉽게 이해될 수 있으리라 본다.
또한 본 발명에서 배관이란 단순히 파이프 등의 배관통로만을 의미하는 것은 아니며, 유체의 흐름을 유발하는 펌프나 유체의 흐름을 개폐하거나 유체의 유량을 조절하기 위한 밸브 등을 포함하는 개념으로 이해되어야 하며, 각종 배관이 펌프나 밸브 등을 포함하는지 여부는 해당 배관의 기능을 통하여 쉽게 이해될 수 있으며 적절히 응용될 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조의 정면 개념도이며, 도 2는 도 1의 평면 개념도이며, 도 3은 도 1 및 도 2에서 모래 분리 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 정면 개념도이며, 도 4는 도 3에서 모래 분리 장치의 종단면 개념도이며, 도 5는 도 4의 A-A 단면도이며, 도 6은 도 3에서 배출 방향 변경 장치를 위한 구성의 평면도 및 정면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템의 공정 도시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조(500)는 보조탱크(510), 부상조(520), 스컴 제거장치(532), 처리조(540), 세척 챔버(552) 등으로 이루어진다.
보조탱크(510)는 원형 형태로서, 플록이 형성된 원수와, 기포를 발생시키는 용존공기가 포함된 용존공기 순환수를 각각 공급받으며 상기 용존공기 순환수의 기포를 이용하여 플록을 부상시켜 플록과 처리수를 분리시키는 장치이다.
보조탱크(510)에는 원수 유입관(511)이 설치된다. 상기 원수 유입관(511)은 정수시스템의 완속혼화지(400)를 통해 플록이 형성된 원수를 상기 보조탱크(510)로 유입시키게 된다. 이때 원수 유입관(511)의 출구는 일정각도 경사지게 형성하여 유입되는 원수가 보조탱크(510)내에서 와류를 일으키며 상승하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 보조탱크(510)에는 순환수 유입관(512)이 설치된다. 상기 순환수 유입관(512)은 용존공기가 포함되어 있는 용존공기 순환수를 상기 보조탱크(510)로 유입시키게 된다. 상기 보조탱크(510)로 배출된 용존공기 순환수는 용존공기를 이용하여 기포를 발생시키게 되고, 여기서 발생한 기포는 전술한 원수 유입관(511)을 통해 보조탱크(510)로 유입된 원수에 형성되어 있는 플록에 들러붙어 플록을 수면위로 부상시키게 된다.
순환수 유입관(512)의 선단에는 원형 링 형태를 가지는 분사노즐(513)이 설치되며, 상기 분사노즐(513)은 보조탱크(510) 위쪽에 위치한 상태에서 용존공기 순환수를 보조탱크(510) 아래로 분사시키게 되며, 따라서 보조탱크(510)로 공급된 원수의 플록은 순환수의 기포와 충돌하며 접촉되어 부상조(520) 상층부로 쉽게 부상하게 되고, 플록이 분리된 처리수는 부상조(520) 하부에 남게 된다.
상기 보조탱크(510)의 중앙에는 스컴 유출배관(531)이 상하방향으로 설치된다. 상기 스컴 유출배관(531)은 스컴 제거장치(532)를 통해 걸러진 스컴을 외부로 배출시키게 된다. 상기 스컴 유출배관(531)으로 배출된 스컴은 후술하는 정수시스템의 스컴 저류조(600)에 저장된다. 스컴 유출배관(531)은 그 상부가 깔때기 형태를 이루고 있다.
상기 부상조(520)는 보조탱크(510)를 포위하는 원형 형태로서, 상기 보조탱크(510)에서 분리된 플록과 처리수를 공급받게 된다. 상기 부상조(520)로 공급된 플록은 기포를 통해 부상조(520) 상층부로 부상하게 되고, 처리수는 부상조(520)의 처리조(540) 측으로 이동하게 된다.
스컴 제거장치(532)는 부상조(520)의 일측상단에 설치되며 부상조(520)의 상층부로 부상한 플록 즉, 스컴을 걸러내 보조탱크(510)의 중앙에 설치되어 있는 스컴 유출배관(531)으로 배출시키게 된다.
본 실시례에서 스컴 제거장치(532)는 회전테이블(551)에 마련되어 회전테이블(551)과 함께 부상조(520)의 둘레면을 따라 회전하게 된다.
처리조(540)는 보조탱크(510)와 부상조(520)의 사이에서 부상조(520)의 둘레면을 따라 보조탱크(510)를 중심으로 칸막이로 구획 형성되는 공간이다.
처리조(540)는 플록이 제거된 처리수를 공급받게 된다. 처리조(540)는 칸막이를 이용하여 부상조(520)내에서 17개구간으로 등분되도록 한다.
여과재(541)는 칸막이로 구획 형성된 각 처리조(540)에 각각 설치되며, 상기 처리조(540)로 공급된 처리수에 포함되어 있는 미세한 이물질을 걸러내는 수단이다. 즉, 플록이 제거된 처리수라 하더라도 모래나 기타 밀도가 높은 이물질은 부상하지 못하고 아래로 가라앉게 되는데, 이러한 이물질을 여과재(541)가 처리수를 통과시키는 과정에서 2차적으로 걸러내게 되는 것이다.
상기 처리조(540) 바닥면 각각에는 처리수 배출관(542)이 설치된다. 상기 처리수 배출관(542)은, 여과재(541)를 통과한 후 이물질이 걸러진 처리수를 외부로 배출시키게 된다. 상기 처리수 배출관(542)으로 배출된 처리수는 후술하는 정수시스템을 구성하는 처리수조(700)에 저장된다.
한편, 처리수 배출관(542)은 처리수를 외부로 배출시키는 역할 뿐만 아니라 세척수가 처리조(540)내로 유입되는 역할을 하기도 한다. 이는 세척 챔버(552)의 기능 설명시 자세히 설명한다.
한편, 처리수가 여과재(541)를 통과하는 과정에서 일부 부상되지 않은 부유물질과 비중이 높은 침전물질은 여과재(541)에 의해 제거되어 여과재(541) 상층에 쌓이게 되어 시간이 지날수록 여과재(541)을 막게 되는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 간헐적으로 여과재(541)를 세척하여야 한다.
상기 세척을 위하여 세척 챔버(552) 등이 마련된다.
세척 챔버(552)의 설치를 위하여 부상조(520)의 일측 상단에 회전테이블(551)이 부상조(520)의 둘레면을 따라 회전가능하게 마련된다.
회전테이블(551)은 모터 등의 회전테이블 회전수단에 의하여 부상조(520)의 둘레면을 따라 회전할 수 있다.
상기 회전테이블(551)의 하부에 세척 챔버(552)가 마련된다.
세척 챔버(552)는 회전테이블(551)가 함께 회전할 뿐만 아니라, 회전테이블(551)에 대하여 상하로 이동가능하게 마련되며, 하강한 상태에서 처리조(540)의 상면을 폐쇄시키게 된다.
이를 위하여 회전테이블(551)에는 에어실린더 등의 2개의 세척 챔버 이동수단(554)이 마련되며, 세척 챔버 이동 수단(554)의 구동에 의하여 세척 챔버(552)가 상하로 이동된다.
세척 챔버(552)의 하강으로 처리조(540)의 상면이 덮혀지면 상기 세척 챔버(552)로 인하여 처리수는 여과재(541)로 들어가지 못하고 차단된 상태가 된다.
물론 이때에도 세척 챔버(552)에 의하여 덮혀진 여과재(541)만 처리수가 통 과하지 못하는 상태이며, 세척 챔버(552)에 의하여 덮혀지지 않은 다른 여과재(541)는 처리수가 통과하는 상태이다.
이와 같은 상태에서 처리수 배출관(542)과 연결된 외부의 처리수 배출 배관(701)은 밸브 등에 의하여 차단되며, 외부의 세척수 공급 배관(702)으로부터 세척수가 처리수 배출관(701)으로 강제 공급되어 여과재(541)를 세척시키게 된다.
또한 여과재(541)의 세척시 외부의 압축공기 공급 배관(901)으로부터 압축공기가 처리수 배출관(701)으로 강제 공급되어 여과재(541) 상층에 쌓인 부유물 및 침전물들을 와류시켜 혼탁하게 한다.
이를 위하여 처리조(540) 각각에 연결되는 외부 배관에는 각종 밸브와 펌프 등이 연결되며, 특히 이들 밸브들은 처리수 배출시와 세척시에 따라 그 동작이 서로 전환된다. 즉 처리조(540) 각각에 연결되는 외부 배관으로서는 i) 처리수 배출 배관(701)과, ii) 세척수 공급 배관(702)과 압축공기 공급 배관(901)이 있으며, i)과 ii)는 어느 하나가 폐쇄되면 다른 하나가 개통되는 식으로 밸브들 및 이에 연동된 펌프 등이 동작한다.
본 실시례에서 세척 챔버(552)는 17개 구간으로 등분되어 나누어진 17개의 처리조(540) 중 하나의 처리조(540)에 대하여 하강 이동하여 개별적으로 세척하게 되며, 이후 세척이 완료되면 상승 이동한 후 회전테이블(551)의 회전에 의하여 다음다음 처리조(540)로 회전이동한 후 하강이동하여 해당 처리조(540)를 세척하는 과정을 반복하게 된다. 따라서 회전테이블(551)이 2회전을 완료하면 모든 처리조(540)의 세척이 완료된다.
즉, 세척신호가 들어오면 먼저 제일 가까운 구간부터 세척 챔버(552)가 하강하여 해당 처리조(540)의 상면을 차단시키게 되면 이때 해당 처리조(540)에 연결된 외부 배관 중 처리수 배출 배관(701)은 밸브에 의하여 폐쇄되며, 해당 처리조(540)에 연결된 외부 배관 중 세척수 공급 배관(702)과 압축공기 공급 배관(901)이 개통된다. 즉 처리수 배출관(542)으로부터의 처리수 배출이 중단되고, 처리수 배출관(542)으로 세척수와 압축공기가 공급되어 여과재(541)를 세척하게 된다.
이와 같은 여과재(541) 세척동작 사이클은 각각의 처리조(540)마다 개별적으로 이루어지는데, 바람직하게는 하나의 처리조(540) 세척이 완료되면 상기 처리조(540)에 인접하는 한곳의 처리조(540)를 뛰어넘은 상태에서 다음 처리조(540)로 세척 챔버(552)를 이동시켜 세척작업이 이루어지도록 하여 세척 챔버(552)가 전체적으로 2회전하면 등분된 17개의 처리조(540) 전체의 세척작업이 완료되도록 한다. 그리고 처리조(540)를 구간별로 세척을 하는 중에도 세척을 하지 않는 나머지 구간에 해당하는 처리조(540)에는 해당 처리조(540)의 처리수 배출관(542)를 통하여 처리수가 배출되도록 하여 처리조(540)로 공급된 처리수에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 작업을 연속적으로 수행하도록 한다.
한편, 여과재의 세척시 세척 챔버(552)로 유입되는 세척수의 처리 구조를 설명한다.
회전테이블(551)에는 여과재 분리 장치(561)가 고정 마련되어, 여과재 분리 장치(561)는 회전테이블(551)과 함께 회전 이동된다.
여과재 분리 장치(561)는 원통형상으로 회전테이블(551)에 상하 방향으로 마 련되며, 아울러 여과재 분리 장치(561)는 세척 챔버(552)와 이격되어 마련된다.
여과재 분리 장치(561)의 하단부에는 여과재 배출 밸브(562)가 마련된다. 여과재 배출 밸브(562)는 여과재 분리 장치(561)의 하단부를 개폐하여 여과재 배출 밸브(562) 상부에 집적되는 모래 등의 여과재를 배출하기 위한 것이다.
여과재 분리 장치(561)의 내부 하부에는 고깔 형태의 여과재 비산 방지 커버(567)가 마련된다.
여과재 비산 방지 커버(567)는 상부에서 낙하되어 여과재 비산 방지 커버(567) 하부에 집적된 모래 등의 여과재가 여과재 비산 방지 커버(567) 상부의 유체 유동에 의하여 다시 비산되는 것을 방지하는 역할을 한다.
여과재 분리 장치(561)의 상부에는 회전유동 안내용 유입부(563)가 마련된다.
회전유동 안내용 유입부(563)는 세척수 등의 유체를 여과재 분리 장치(561) 내부로 받아들이되 유입되는 유체가 여과재 분리 장치(561)의 내주면을 따라 회전유동하도록 안내하는 형태를 가진다. 본 실시례에서 회전유동 안내용 유입부(563)는 굽어진 관 형태이지만, 실시례에 따라서는 안내판 등이 부착되어도 좋다.
회전유동 안내용 유입부(563)는 연결 배관(553)에 의하여 세척 챔버(552)의 내부와 연결된다. 즉 세척 챔버(552)로 유입된 세척수는 연결 배관(553)을 거쳐 회전유동 안내용 유입부(563)로 유입된다.
연결 배관(553)은 일단이 회전테이블(551)에 대하여 상하로 이동하는 세척 챔버(552)와 연결되며, 타단이 회전테이블(551)에 대하여 고정된 회전유동 안내용 유입부(563)와 연결되므로, 연결 배관(553)은 유연성이 있는 관인 것이 바람직하다. 예컨대 플렉스블 배관이나 스위블 조인트를 이용한 배관 등이 바람직하다.
따라서 세척 챔버(552)로 유입된 세척수는 연결 배관(553)을 거쳐 회전유동 안내용 유입부(563)를 통하여 여과재 분리 장치(561)로 유입된다.
한편, 여과재 분리 장치(561)에는 여과재 분리용 내부 배관(564)이 마련된다.
여과재 분리용 내부 배관(564)은 본 실시례에서는 상하 방향으로 배치되어 그 하단부가 여과재 분리 장치(561)의 내부에서 하방향으로 개구되어 마련되며, 또한 그 하단부가 회전유동 안내용 유입부(563)의 하부에 마련된다. 여과재 분리용 내부 배관(563)의 타단부는 여과재 분리 장치(561)의 외부로 노출된다.
따라서 회전유동 안내용 유입부(563)로 유입된 세척수는 여과재 분리 장치(561)의 내주면을 따라 회전유동을 하게 되고, 또한 하방향으로의 유로 흐름을 형성한 후 여과재 분리용 내부 배관(564)을 통하여 외부로 배출된다.
이때 모래 등의 여과재는 그 질량이 비교적 무거우므로 원심력의 작용에 의하여 여과재 분리 장치(561)의 내주면에 근접하여 나선상의 유동을 하면서 하부로 낙하되어 여과재 비산 방지 커버(567)의 옆을 지나 여과재 비산 방지 커버(567)의 하부로 모이게 된다.
따라서 여과재 분리용 내부 배관(564)을 통하여 모래 등의 여과재가 거의 배출되지 않으므로 여과재의 손실을 줄일 수 있다.
이후 여과재 분리용 내부 배관(564)은 세척수 배출용 배관(565)에 연결된다.
세척수 배출용 배관(565)은 그 일단이 여과재 분리용 내부 배관(564)에 연결되는 한편, 그 타단이 세척수 등의 유체가 스컴 유출배관(531)으로 배출될 수 있도록 마련된다. 도시된 바와 같이 세척수 배출용 배관(565)은 스컴 유출 배관(531)과 직접 연결될 필요가 없으며, 단지 배출되는 세척수가 스컴 유출 배관(531)으로 낙하할 수 있는 위치에 마련되는 것으로 충분하다.
한편, 세척수 배출용 배관(565)의 후단부에는 배출 방향 변경 장치(566)가 마련된다.
배출 방향 변경 장치(566)는 세척수 배출용 배관(565)을 통하여 배출되는 세척수가 부상조(520)와 스컴 유출 배관(531) 중 어느 하나에 선택적으로 배출될 수 있도록 배출 방향을 변경하기 위한 것이다.
본 실시례에서는 세척수 배출용 배관(565)의 후단부를 사각형의 통로형태로 형성하고, 상기 사각형 통로형태의 바닥면에 개구부(565a)를 형성하고, 90°회동하여 상기 개구부(565a)를 개폐하는 회동판(566a) 및 상기 회동판(566a)을 회동시키기 위한 회동용 모터(566b)에 의하여 배출 방향 변경 장치(566)를 구현하였지만 이는 일 실시례에 불과하며 이에 한정되지 않는다.
따라서 회동판(566a)이 회동하여 도면상에서 수직하게 서면 세척수는 개구부(565a)를 통하여 낙하되어 보조탱크(510)로 투입되며, 회동판(566b)이 도면상에서 수평방향으로 누우면 개구부(565a)를 막게 되어 세척수가 스컴 유출배관(531)로 투입된다.
이와 같이 여과재 분리 장치(561)는 세척과정에서 여과재(541)가 이물질과 함께 씻겨나가 유실되지 않도록 여과재(541)만 수집하게 되고, 세척수 및 세척수의 이물질만이 세척수 배출용 배관(565)을 통하여 배출된다. 또한 배출되는 세척횟수를 기준으로 5회 세척시 4회(80%)는 배출 방향 변경 장치(566)에 의하여 보조탱크(510)로 유입 및 순환되어 재활용되도록 하고, 마지막 1회(20%)만 스컴 유출배관(531)을 통하여 스컴과 함께 외부로 배출되도록 한다.
한편 여과재 분리 장치(561)에 수집된 여과재(541)는 세척 과정이 완료된 후 여과재 배출 밸브(562)가 개방되어 여과재(541)는 하부로 낙하된다.
이때 여과재 배출 밸브(562)의 위치는 세척 과정이 진행된 처리조(540)와 이웃하고 있는 처리조(540)의 상부에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
따라서 여과재 분리 장치(561)로부터 낙하되는 여과재(541)는 세척 과정이 진행된 처리조(540)와 이웃하고 있는 처리조(540)로 투입되어 재활용된다.
이러한 구성 및 공정에 의하여 여과재(541)의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 세척수의 소모를 최소화할 수 있다.
도 7을 참조하여 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템을 설명한다.
용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템에는 착수정(100), 급속 및 완속혼화지(300, 400), 용존공기 가압부상조(500), 스컴 저류조(600), 처리수조(700) 및 소독설비(800) 등를 포함하여 구성한다.
착수정(100)은 슬러지가 포함되어 있는 일정량의 원수를 저장하는 곳이다.
급속혼화지(300)는 착수정(100)에 설치되어 있는 원수공급펌프(101)의 펌핑에 따라 착수정(100)에 저장된 원수를 공급받고, 또한 약품공급장치(200)에서 공급되는 약품(알럼)을 공급받아 원수에 약품을 혼합시키는 곳이다.
완속혼화지(400)는 급속혼화지(300)에서 공급된 약품이 혼합된 원수를 공급받아 상기 약품을 이용하여 원수에 포함되어 있는 슬러지를 덩어리형태로 응집시켜 플록을 형성시키게 된다.
상기 완속혼화지(104)를 통해 플록이 형성된 원수는 전술한 원수 유입관(511)을 통하여 용존공기 가압부상조(500)를 구성하는 보조탱크(510)로 유입된다.
상기 보조탱크(510)로 유입된 플록이 형성된 원수는 순환수 유입관(512)을 통하여 보조탱크(510)로 유입되는 용존공기 순환수와 혼합된 후, 상기 순환수에서 발생하는 기포를 통해 플록을 부상시키게 된다.
보조탱크(510)에 용존공기 순환수를 공급하기 위하여 용존공기 순환수용 설비(910)가 마련된다.
용존공기 순환수용 설비(910)는 공기를 압축하여 공급하는 공기압축기(911)와, 처리수를 받아들이기 위한 순환수용 배관(912)(본 실시례에서는 처리수조(700)의 처리수를 펌핑하여 이용함.)과, 공기압축기(911)로부터 공급되는 압축공기와 순환수용 배관(912)으로부터 공급되는 순환수를 혼합하는 가압튜브(913)(air dissolving tube)로 이루어지며, 가압튜브(913)에 의하여 생성된 용존공기 순환수 가 순환수 유입관(512)을 통하여 보조탱크(510)로 유입된다.
상기 보조탱크(510)에서 부상한 플록(즉, 스컴)이 부상조(520)의 상층부에 쌓이게 되면 스컴 제거장치(532)를 통해 스컴이 보조탱크(510)의 스컴 유출배관(531)으로 배출되고, 플록이 제거된 처리수는 상기 부상조(520)에 구획 형성된 다수개의 처리조(540)들로 유입된다. 상기 처리조(540)로 유입된 처리수는 여과재(541)를 통과하는 과정에서 이물질이 완전히 걸러진 후, 처리수 배출관(542)으로 배출된다.
한편 여과재(541)의 상층부에 쌓이는 이물질은 세척수용 설비(세척수 공급 배관(702)과 압축공기 공급 배관(901))와 세척 챔버(552) 등에 의하여 주기적으로 세척된다.
스컴 저류조(600)는 보조탱크(510)의 스컴 유출배관(531)을 통해 배출되는 스컴을 저장하는 곳이다.
처리수조(700)는 부상조(520)의 처리조(540)에서 이물질이 걸러진 처리수를 공급받아 저장하는 곳이다. 즉, 부상조(520)의 처리조(540)로 유입된 처리수는 상기 처리조(540)에 설치되어 있는 여과재(541)를 통과하여 처리수에 포함되어 있는 이물질이 걸러지게 되고, 이물질이 걸러진 처리수는 처리조(540)의 바닥면에 설치되어 있는 처리수 배출관(542)을 통해 처리조(540) 외부로 배출된 후, 처리수 배출 배관(701)을 타고 처리수조(700)로 배출되는 것이다.
소독설비(800)는 처리수조(700)에 저장된 처리수를 방류펌프의 동작으로 공급받아 염소 소독 등을 통하여 음용수로 정수시키는 설비이다. 이때 상기 소독설비(800)는 처리수를 음용수로 정수시킬 경우에 사용토록 하고, 만일 호수의 물을 정화시킬 목적으로 본 발명을 사용할 때에는 상기 염소소독설비를 사용치 않고, 처리수조(700)의 처리수를 직접 호수로 방류시킴으로서 호수의 정화시스템으로 사용할 수 있는 것이다.
상기의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 발명은 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템으로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조의 정면 개념도,
도 2는 도 1의 평면 개념도,
도 3은 도 1 및 도 2에서 모래 분리 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 정면 개념도,
도 4는 도 3에서 모래 분리 장치의 종단면 개념도,
도 5는 도 4의 A-A 단면도,
도 6은 도 3에서 배출 방향 변경 장치를 위한 구성의 평면도 및 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템의 공정 도시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 착수정 101 : 원수공급펌프
200 : 약품공급장치 300 : 급속혼화지
400 : 완속혼화지 500 : 용존공기 가압부상조
510 : 보조탱크 511 : 원수 유입관
512 : 순환수 유입관 513 : 분사노즐
520 : 부상조 531 : 스컴 유출배관
532 : 스컴 제거장치 540 : 처리조
541 : 여과재 542 : 처리수 배출관
551 : 회전테이블 552 : 세척 챔버
553 : 연결 배관 554 : 세척챔버 이동수단
561 : 여과재 분리장치 562 : 여과재 배출 밸브
563 : 회전유동 안내용 유입부 564 : 여과재 분리용 내부 배관
565 : 배출용 배관 566 : 배출 방향 변경 장치
567 : 여과재 비산 방지 커버
600 : 스컴 저류조 700 : 처리수조
701 : 처리수 배출 배관 702 : 세척수 공급 배관
800 : 소독설비 901 : 압축공기 공급 배관
900 : 용존공기 순환수용 설비 911 : 공기압축기
911 : 순환수용 배관 913 : 가압튜브

Claims (3)

  1. 가압부상조를 이용한 정수시스템에 있어서 :
    일정량의 원수를 저장하는 착수정(100) ;
    상기 착수정(100)에 저장된 원수와 약품공급장치(200)에 저장되어 있는 약품을 각각 공급받아 혼합시키는 급속혼화지(300) ;
    상기 급속혼화지(300)에서 약품이 혼합된 원수를 공급받아 플록을 형성시키는 완속혼화지(400) ;
    상기 완속혼화지(400)에서 공급된 플록이 형성된 원수와 기포를 발생시키는 용존공기 순환수를 각각 공급받으며 상기 용존공기 순환수의 기포를 이용하여 플록을 부상시켜 원수를 플록과 처리수로 분리시키는 원형의 보조탱크(510), 상기 보조탱크(510)를 포위하는 원형의 부상조(520), 상기 보조탱크(510)의 중앙부에 설치되는 스컴 유출배관(531), 상기 부상조(520)의 일측상단에 마련되어 상기 보조탱크(510)에서 부상한 스컴을 걸러내 상기 스컴 유출배관(531)으로 배출시키는 스컴제거장치(532), 상기 부상조(520)와 보조탱크(510) 사이 둘레면을 따라 칸막이로 구획 형성되며 상기 보조탱크(510)에서 분리된 처리수를 공급받는 다수개의 처리조(540)들, 상기 처리조(540)에 각각 설치되며 상기 처리조(540)로 공급된 처리수에 포함되어 있는 이물질을 걸러내는 여과재(541), 상기 처리조(540)의 바닥면에 각각 설치되는 처리수 배출관(542), 상기 부상조(520)의 일측상단에 마련되어 상기 부상조(520)의 둘레면을 따라 회전가능하게 마련되는 회전테이블(551), 상기 회전 테이블(551)을 회전시키기 위한 회전테이블 회전수단, 상기 회전테이블(551)의 하부에 상하로 이동가능하게 마련되어 하강한 상태일 때 상기 처리조(540)의 상면을 폐쇄시키는 세척 챔버(552), 상기 세척 챔버(552)를 상하로 이동시키기 위한 세척 챔버 이동수단(554), 상기 회전테이블(551)에 상하방향으로 마련되는 원통 형태의 여과재 분리장치(561), 상기 여과재 분리장치(561)의 하단부에 마련되어 상기 여과재 분리장치(561)의 하단부를 개폐하는 여과재 배출 밸브(562), 상기 여과재 분리장치(561)의 상부에 마련되어 상기 여과재 분리장치(561) 내부로 세척수를 받아들이되 유입되는 세척수가 상기 여과재 분리장치(561)의 내주면을 따라 회전유동하도록 안내하는 형태를 가진 회전유동 안내용 유입부(563), 일단이 상기 여과재 분리장치(561) 내부에 하방향으로 개구되어 마련되되 상기 회전유동 안내용 유입부(563)의 하부에 마련되며 타단부가 상기 여과재 분리장치(561) 외부로 노출되는 여과재 분리용 내부 배관(564), 일단이 상기 여과재 분리용 내부 배관(564)으로부터 세척수를 받아들이며 타단이 상기 스컴 유출배관(531)으로 세척수를 배출할 수 있도록 마련되는 세척수 배출용 배관(565), 상기 세척 챔버(552)의 내부와 상기 회전유동 안내용 유입부(563)를 연결시키는 연결 배관(553)을 포함하여 이루어지는 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조(500) ;
    상기 보조탱크(510)에 용존공기 순환수를 공급하기 위한 용존공기 순환수용 설비 ;
    상기 처리수 배출관(542)에 세척수를 공급하기 위한 세척수용 설비 ;
    상기 스컴유출배관(531)에 연결되어 상기 스컴유출배관(531)으로 배출된 스 컴을 저장하는 스컴저류조(600) ;
    상기 처리수 배출관(542)에 연결되어 상기 처리조(540)를 통과한 처리수를 공급받아 저장하는 처리수조(700) ;
    상기 처리수조(700)에 저장된 처리수를 공급받아 음용수로 정수시키는 소독설비(800) ;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세척수 배출용 배관(565)으로부터 배출되는 세척수가 상기 보조탱크(510) 및 상기 스컴 유출배관(531) 중 어느 하나로 배출될 수 있도록 배출 방향을 변경하는 배출 방향 변경 장치(566)가 상기 세척수 배출용 배관에 마련되는 것을 특징으로 하는 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압부상조를 이용한 정수시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과재 분리장치의 내부 하부에 고깔 형태의 여과재 비산 방지 커버(567)가 마련되는 것을 특징으로 하는 자동연속여과장치 부착형 용존공기 가압 부상조를 이용한 정수시스템.
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