KR100923735B1 - 합성 물질 필터 및 연관된 사용 방법 - Google Patents

합성 물질 필터 및 연관된 사용 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 세로방향 날개(74) 및 슬롯(72)을 갖는 기다란 몸체(70)를 포함하는 차량의 오수처리 시스템(vehicular sewage treatment system)을 위한 필터. 상기 몸체는 생물학적 작용제들의 성장을 유지시킬 수 있는 물질로 만들어진다. 슬롯(72)들은 약 0.04inch보다 큰 입자들의 통과를 방해하도록 그 크기가 정해진다. 상기 필터들은, 막에 의하여 상부 챔버와 하부 챔버로 분할된 처리 탱크를 갖는 차량의 폐수 시스템에 사용될 수 있도록 구조화된다. 상기 막은, 그 안에 필터들이 배치된 복수의 필터 개구들을 갖는다. 상기 필터들은 약 0.04inch보다 작은 고상 입자들 및 액상 폐기물이 하부 챔버로 흘러들어가게 한다. 고상 폐기물의 보다 큰 입자들은 상부 챔버내에서 공기에 노출되게 함으로써 호기성 생물학적 작용제들로 하여금 상기 고상 폐기물을 처리하도록 한다. 사용시, 상기 필터들은 폐수의 액상 부분이 처리 탱크의 상부 챔버로부터 하부 챔버내로 통과하도록 한다. 다음에 고상 폐기물 입자들이 상부 챔버내에서 호기성 박테리아에 의하여 소비된다.

Description

합성 물질 필터 및 연관된 사용 방법{SYNTHETIC MATERIAL FILTER AND ASSOCIATED METHOD OF USE}
본 발명은 차량의 오수 처리 시스템을 위한 필터, 특히 입자들을 필터링하고 생물학적 작용제(biological agent)를 유지시키도록 구조화된 합성 물질(synthetic material)로 만들어진 필터, 그리고 이의 사용에 관한 것이다.
기차에 사용되는 시스템과 같은 차량의 오수처리 시스템(vehicular wastewater treatment system)은 고상 폐기물(solid waste)을 붕괴(breakdown)시키기 위하여 생물학적 작용제를 이용하고 있다. 상기 생물학적 작용제는 일반적으로 대장균 박테리아(coliform bacteria), 호기성(aerobic) 박테리아이다. 상기 오수 처리 시스템은 처리 탱크와 결합되고 이와 유체 연통(fluid communication)되는 변기(toilet)를 포함한다. 상기 처리 탱크는 또한 염소처리기 조립체(chlorinator assembly)와 결합되고 이와 유체 연통된다. 일반적으로, 고상 입자들을 포함하는 오수는 상기 변기로부터 처리 탱크로 플러싱(flushing)된다. 탱크내에서, 오수는 탱크의 수위(water level) 위쪽에 배치된 필터를 통과한다. 오수의 액상 부분(liquid portion)은 상기 필터를 통과하여 상기 탱크의 하부 부분으로 흘러들어간다. 필터를 통과하기에 너무 큰 대부분의 고상 폐기물 입자들은 상기 필터 위에서 트래핑(trapping) 된다. 생물학적 작용제가 상기 고상 폐기물에 공급되어 상기 고상 폐기물을 액체들 또는 가스들이 되도록 분해시킨다. 상기 가스는 상기 시스템으로부터 배출(venting)되고 액체는 상기 탱크의 하부 부분으로 흐르게 된다. 오수, 그리고 상기 생물학적 작용제에 의해 생성된 여하한의 액체는 또다른 처리를 위해 염소처리기내로 흘러들어간다.
처리 탱크에 사용되는 종래의 필터는 필터 매체로서 그리고 생물학적 작용제가 그 위에서 성장하는 기판으로서 천연 미국산 삼나무 바크(natural redwood bark)를 채용한다. 상기 바크는, 탱크의 바닥에 인접하나 이와는 일정한 간격을 유지하는 막내에 배치되고 상기 막을 통과하는 통로가 제공된다. 그러나, 고갈 및 수확 유예기간(depletion and harvesting moratorium) 때문에 바크의 이용가능성은 감소한다. 또한, 바크 필터는 항균성 세정 작용제(anti-bacterial cleaning agent)와는 조화되기 어렵다. 즉, 변기에 사용되는 세정 작용제는 변기가 플러싱된 후에 필터를 통과했다. 상기 바크 필터는 세정 작용제를 흡수하고 생물학적 작용제의 성장을 방해하였다. 강한 세정 작용제의 흡수는 상기 필터를 망가뜨려서 상기 필터는 교체되어야만 했다.
따라서, 오수 내의 고상 입자들을 트래핑시키고 생물학적 작용제의 성장을 유지시키는 바크 필터를 대체하도록 하는 구조의 필터에 대한 필요성이 있다.
또한 세정 작용제를 흡수하지 않을 필터에 대한 필요성이 있다.
또한 차량의 오수 처리 시스템의 현존하는 처리 탱크의 구조와 조화될 수 있는 필터에 대한 필요성이 있다.
본 명세서에 개시된 발명은 차량의 오수 처리 시스템에 사용하기 위한 합성 필터를 제공한다. 상기 합성 필터는 미국산 삼나무 바크 필터의 대체품이다. 상기 합성 필터는, 액체 통과를 허용하는 복수의 세로방향 빗모양 슬롯 및 날개(vane)를 가지는 일반적으로 견고한 실린더(generally solid cylinder)형의 기다란 몸체이다. 상기 실린더의 반대쪽들을 향해 연장되는 2 세트의 세로방향 빗모양 슬롯 및 날개가 존재하는 것이 바람직하다. 상기 필터는 또한 2개의 세로 방향 채널들을 포함할 수 있다. 상기 채널들은 상기 빗모양 슬롯/날개로부터 약 90도의 각도로 서로 상기 필터의 반대쪽들에 배치된다. 상기 필터는 현존의 필터 시스템에 사용되는 처리 탱크의 상부 챔버와 하부 챔버 사이의 막내의 구멍들에 꼭 들어맞는 구조를 갖는다. 상기 필터는 유연한 물질(flexible material)로 만들어지고, 따라서, 상기 필터가 댐 구멍(dam hole)내에 설치됨에 따라 상기 빗모양 슬롯/날개들은 약간 변형된다. 설치되면, 상기 필터는 최대 입자 크기가 약 0.04 inch인 입자가 통과되도록 할 것이다. 상기 필터는 합성 물질로 만들어진다. 상기 합성 물질은 어드밴스드 엘라스토머 시스템스(Advanced Elastomer Systems)(388 S. Main St., Akron Ohio, 44311)에 의해 제조된 Santoprene®, Grade 64A와 같은 열가소성 고무, 또는 알파 게리(Alpha Gary)(Albis North America, P. O. Box 711, Rosenberg, TX 77471-0711)에 의해 제조된 Evoprene®, Grade G963과 같은 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 이러한 합성 물질은 세정 작용제를 흡수하지 않을 것이고, 따라서 변기내에서 항균성 세정 작용제가 우연히 사용되더라도 상기 필터를 망가뜨리지는 않을 것이다.
본 발명의 목적은 오수 내의 고상 입자를 트래핑시키고 생물학적 작용제의 성장을 유지시키는 바크 필터를 대체하도록 구조화된 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 세정 작용제를 흡수하지 않을 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 차량의 오수 처리 시스템의 현존하는 처리 탱크의 구조에 조화될 수 있는 필터를 제공하는 것이다.
본 발명은 다음 도면과 결합하여 이해될 때 뒤이은 바람직한 실시예들의 기재로부터 완전히 이해될 수 있을 것이다:
도 1은 차량의 오수 처리 시스템의 아이소메트릭 도면(isometric view)이다.
도 2는 처리 탱크의 부분 단면 측면도이다.
도 3은 처리 탱크의 부분 단면 평면도이다.
도 4는 필터의 종면도(end view)이다.
도 5a는 필터의 제 1 측면도이다. 도 5b는 상기 제 1 측면도로부터 90도의 각도만큼 회전된 상기 필터의 제 2 측면도이다.
본 명세서에 사용된 "오수(wastewater)"는 액상 및 고상 폐기물(waste), 그리고 이들의 조합을 포함할 것이다.
본 명세서에 사용된 "생물학적 작용제에 대한 유지"는 생물학적 유기체(organism)의 성장을 장려하는 구조 및/또는 표면과 같은 물리적 유지를 의미할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 오수 처리 시스템(10)은 하나 이상의 변기 조립체(20), 처리 탱크 조립체(30), 및 염소처리기 시스템(60)을 포함한다. 변기 조립체(20)는 도관(22)에 의해 상기 처리 탱크 조립체(30)과 결합되고 이와 유체 연통된다. 변기 조립체(20)은 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 방식으로 작동하고 일반적으로 대변 및 종이(paper)와 같은 고상 폐기물 뿐만 아니라 물 및 소변과 같은 액상 폐기물을 포함하는 오수를 모은다. 변기 조립체(20)가 플러싱될때, 상기 오수는 도관(22)을 거쳐 처리 탱크 조립체(30)쪽으로 통과된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 처리 탱크 조립체(30)은 탱크 조립체(32), 복수의 상부 필터 조립체(34), 막(36), 및 복수의 하부 필터(38)를 포함한다. 탱크 조립체(32)는 최상부(40), 측벽(42), 및 바닥부(44)를 포함한다. 유입 포트(45)는 최상부(40)를 통과하거나, 또는 도시된 바와 같이 최상부(40)에 인접한 측벽(42)을 통과한다. 유입 포트(45)는 도관(22)과 결합하고 이와 유체 연통된다. 막(36)은 탱크 조립체 바닥부(44)에 인접하나 이와는 간격을 두고 배치된다. 막(36)은 탱크 조립체(32)의 전체 내부를 가로질러 연장되고, 필터 개구(37)들을 제외하고는, 아래에 기재되는 바와 같이 방수된다(watertight). 막(36)은 복수의 필터 개구(37)를 포함한다. 필터 개구는 약 1.5inch의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 막(36)은 탱크 조립체(32)를 상부 챔버(46)과 하부 챔버(48)로 분할시킨다. 이하에 상세히 기재된 바와 같이 하부 필터(38)는 필터 개구(37)들을 통과하도록 연장된다. 따라서, 오수가 상부 챔버(46)로부터 하부 챔버(48)쪽으로 통과하기 위해서는 오수는 하부 필터(38)을 통과하여야 한다. 하부 챔버(48)는 측벽(42)를 통과하여 연장되는 유출 포트(50)를 포함한다. 배출 도관(egress conduit; 52)는 유출 포트(50)과 결합되고 이와 유체 연통된다.
상기 배출 도관(52)은 또한 염소처리기 시스템(60)에 결합되고 이와 유체 연통된다. 염소처리기 시스템(60)은 타블렛 챔버(tablet chamber; 62) 및 뱀모양 도관(serpentine conduit; 64)을 포함한다. 타블렛 챔버(62)는 사용자가 염소 타블렛들을 삽입할 수 있는 타블렛 개구(66)를 포함한다. 상기 배출 도관(52)은 특히 상기 타블렛 챔버(62)에 결합되고 이와 유체 연통된다. 타블렛 챔버(62)는 또한 뱀모양 도관(64)에 결합되고 이와 유체 연통된다. 뱀모양 도관(64)은 처리 탱크 조립체(30)의 아래에 지그재그 패턴으로 연장되고 (도시되지 않은) 배플(baffle)들 또는 오수의 흐름을 느리게 하기 위한 다른 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하부 필터(38) 각각은 합성 물질, 바람직하게는 Santoprene로 만들어진다. 하부 필터(38) 각각에는 일반적으로 견고한 실린더인 것이 바람직한 기다란 몸체(70)가 포함된다. 상기 기다란 몸체(70)는 약 1.4 및 1.8 inch 사이의 최대 직경을 갖는 것이 바람직하며, 약 1.6 inch의 최대 직경을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 상기 기다란 몸체(70)는 액체 통과를 허용하기 위한 복수의 세로방향 빗모양 슬롯(72) 및 날개(74)들을 가지는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 세로방향 빗모양 슬롯(72) 및 날개(74)의 제 1 세트(76) 및 제 2 세트(78)가 존재한다. 세로방향 빗모양 슬롯/날개의 상기 제 1 및 제 2 세트(76, 78)는 필터 몸체(70)의 서로 반대쪽으로 연장된다. 하부 필터(38)는 또한 2개의 세로방향 채널(80)을 포함한다. 상기 채널(80)들은 필터 몸체(70)의 반대쪽에 서로 배치되고 세로방향 빗모양 슬롯/날개의 제 1 및 제 2 세트(76, 78)와 90도의 각도를 이루도록 배치된다. 각 필터 몸체(70)는 필터 개구(37)에 꼭 들어맞는 구조로 되어 있다. 각 필터 몸체(70)는 유연한 물질로 만들어지고, 따라서, 필터 몸체(70)가 필터 개구(37)내에 설치됨에 따라 상기 세로방향 빗모양 슬롯/날개의 제 1 및 제 2 세트(76, 78)는 약간 변형될 수 있다. 날개(74)들은 약 0.09 inch 만큼 간격을 두고 떨어져 있어서, 슬롯(72)들은 약 0.09 inch의 폭을 갖는다. 슬롯(72)들의 내부 단부(82), 즉 상기 세로방향 빗모양 슬롯/날개의 제 1 및 제 2 세트(76, 78) 사이에서 연장되는 중심선에 가장 가까운 단부는 뾰족하게 되어 있다. 이러한 형상으로 인하여, 필터 몸체(70)가 필터 개구(37)내로 삽입될 때 상기 세로방향 빗모양 슬롯/날개의 제 1 및 제 2 세트(76, 78)가 보다 쉽게 접힐(collapsed) 수 있게 된다. 기다란 몸체(70)은 필터 개구(37)보다 큰 직경을 가지고 있기 때문에, 상기 필터 몸체(70)가 막 개구(37)내에 설치될 때 상기 세로방향 빗모양 슬롯/날개의 제 1 및 제 2 세트(76, 78)가 압축되어 슬롯(72)들은 약 0.04 inch의 폭을 가진다. 따라서, 약 0.04 inch보다 큰 직경을 갖는 고형 입자들은 하부 필터(38)들을 통과할 수 없다. 필터 몸체(70)의 상부 챔버(46)내로 연장된 부분은 막(36)위에서 최소한 약 2.5 inch 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 날개들(74) 및 슬롯들(72)의 세트는 3개의 날개(74) 및 4개의 슬롯(72)을 포함하여 구성될 수 있으며, 슬롯들(72)은 약 0.03 및 0.10 inch 사이의 폭을 가질 수 있다.
상부 필터 조립체(34)는 상부 챔버(46)내에 장착되고 탱크 벽면의 내부에 부착된다. 상기 상부 필터 조립체(34)는 장착 브래킷(90), 하우징(92), 및 복수의 상부 필터(94)를 포함한다. 상부 필터(94)는 하부 필터(38)과 동일한 단면 형상을 가질 수 있다. 장착 브래킷(90)은 하우징(92)을 탱크 측벽(42)에 결합시킨다. 상부 필터(94)는 하우징(92)내에 배치된다. 하우징(92)에는 물이 스며들 수 있다. 처리 탱크 조립체(30)내의 오수 레벨이 하부 필터(38)의 최상부 위에 있을 때 상부 필터(94)들은 호기성 생물학적 작용제를 위한 기판을 제공한다. 상부 필터(94)들은 상부 필터 조립체 하우징(92)내에서 수직으로 또는 수평으로 배치될 수 있다.
동작시, 오수는 변기 조립체(20)으로부터 도관(22)을 거쳐 처리 탱크 조립체(30)내로 플러싱된다. 오수는 상부 챔버(46)의 바닥부로 이동되고 막(36)의 최상부에 배치된다. 상기 오수의 액상 부분은 하부 필터(38)들 내의 슬롯들을 통과하여 하부 챔버(48)로 흐른다. 약 0.04 inch보다 큰 직경을 갖는 오수 내의 고상 폐기물 입자들은 하부 필터(38)들에 의해 차단되고 상부 챔버(46)에 유지된다. 대장균 박테리아와 같은 호기성 생물학적 작용제가 상기 처리 탱크 조립체(30) 내에 존재하거나, 또는 오수와 함께 도입된다. 상기 생물학적 작용제는 고상 폐기물 입자들을 분쇄하여 다양한 액체 및 가스들을 발생시킨다. 상기 가스들은 처리 탱크 조립체(30)로부터 배출되고 상기 액체들은 하부 필터(38)들을 통과하여 하부 챔버(48)내로 흐른다. 상기 하부 챔버(48)내의 오수 및 다른 액체들은 염소처리기 시스템(60)으로 통과된다. 염소처리기 시스템(60)은, 오수가 뱀모양 도관(64)를 통과함에 따라 모든 생물학적 작용제들을 죽일 염소 타블렛들을 사용자들로 하여금 첨가시키게 할 수 있다. 오수가 염소처리기 시스템을 통과한 후에, 상기 오수는 덤핑(dump)되 거나 원한다면 더욱 처리된다.
일반적으로, 상부 챔버(46)내의 액체 레벨은 하부 필터(38)의 최상부보다 위로 올라가지 않는다. 따라서, 하부 필터(38)내의 호기성 생물학적 작용제는 흔히 공기에 노출된다. 그러나, 여러번 사용되는 동안, 상기 처리 탱크 조립체(30)는 빨리 채워져서 상부 챔버(46)내의 액체 레벨이 하부 필터(38)의 최상부보다 위로 올라갈 수 있다. 이러한 경우가 발생할 때, 상기 상부 챔버 내의 액체의 표면은 상부 필터 조립체(34)와 접촉하게 될 것이다. 호기성 생물학적 작용제는 또한 상기 상부 필터(94)의 기판상에 배치되고, 그리고 오수의 최상부에 떠있는 고상 폐기물 입자들을 처리하기 시작할 것이다.
본 발명에 의하면 오수 내의 고상 입자를 트래핑하는 바크 필터를 대체하도록 구조화된 필터가 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 이 필터는 고상 페기물 입자들을 소비할 수 있는 생물학적 작용제들의 성장을 유지시키는 물질로 이루어진다. 상기 필터는 또한 세정 작용제를 흡수하기 않을 것이고, 따라서, 세정 작용제에 오출되면 망가질 수 있는 종래 기술에 의한 바크 필터와는 달리, 보다 연장된 시간 주기동안 사용될 수 있다. 상기 필터는 차량의 오수 처리 탱크에 사용되는 것이 바람직하기는 하지만, 정치 처리 탱크(stationary treatment tank) 또는 다른 유형의 처리 탱크에 사용될 수도 있다.
이상으로 본 발명의 특정 실시예가 기재되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 명세서의 기재내용의 전체적인 사상의 견지에서 다양한 변형례 및 세부 사항에 대한 대안례가 있을 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 특정 장치배열들은 단지 예시적이며, 첨부된 청구항의 전체 범위 및 이의 균등물에 주어진 본 발명의 범위를 제한하지 않는다고 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면 오수 내의 고상 입자를 트래핑하는 바크 필터를 대체하도록 구조화된 필터가 제공될 수 있다. 상기 필터는 고상 페기물 입자들을 소비할 수 있는 생물학적 작용제들의 성장을 유지시키며 또한 세정 작용제를 흡수하기 않을 것이기 때문에, 세정 작용제에 오출되면 망가질 수 있는 종래 기술에 의한 바크 필터와는 달리, 보다 연장된 시간 주기동안 사용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 처리 탱크가 막에 의하여 상부 챔버와 하부 챔버로 분할되고, 상기 막이 복수의 필터 개구를 가지는 차량의 오수처리 시스템에 사용하기 위한 필터에 있어서,
    상기 필터는 복수의 세로방향 날개 및 슬롯을 가지는 기다란 몸체를 포함하며;
    상기 몸체는 생물학적 작용제의 성장을 유지시킬 수 있는 물질로 만들어지고;
    상기 슬롯은 0.04 inch보다 큰 입자들의 통과를 저지하도록 크기가 정해지고; 및
    상기 필터는 열가소성 고무 또는 열가소성 엘라스토머로 구성된 군에서 선택되는 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 날개들 및 슬롯들은 빗모양 구성으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 빗모양 날개들 및 슬롯들은 2세트 존재하며, 상기 2세트는 대체로 대향하는 방향들로 연장되는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기다란 몸체는 대체로 실린더형인 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 몸체는 1.4 내지 1.8 inch의 범위의 최대 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 몸체는 1.6 inch의 최대직경을 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 날개들 및 슬롯들의 세트는 3개의 날개 및 4개의 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 필터 개구보다 큰 직경을 가지며;
    상기 슬롯들은 0.03 및 0.10 inch 사이의 폭을 가지며; 및
    상기 슬롯들은 상기 몸체가 상기 필터 개구안에 삽입되는 경우 압축되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 필터 개구보다 큰 직경을 가지며;
    상기 슬롯들은 0.09 inch의 폭을 가지며; 및
    상기 슬롯들은 상기 몸체가 상기 필터 개구안에 삽입되는 경우 압축되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 오수처리 시스템용 필터.
  10. 삭제
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KR1020057006870A 2002-10-22 2003-01-10 합성 물질 필터 및 연관된 사용 방법 KR100923735B1 (ko)

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