KR100951075B1 - 자기 세척기능을 가지는 여과장치 및 자기 세척방법 - Google Patents

자기 세척기능을 가지는 여과장치 및 자기 세척방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 세척기능을 가지는 분리막 또는 필터가 부착된 여과장치 및 자기 세척방법에 관한 것으로, 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치는, 세척수를 저장하는 세척수 저장부와, 하나 또는 다수의 중공축에 각각 다수로 결합되어 회전하며, 폐수 저장부로부터 공급된 폐수를 여과하는 디스크를 구비하는 여과기와, 상기 여과기 내에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부와, 상기 세척수 저장부의 세척수를 상기 여과기 내로 공급하는 필터세척라인과 상기 필터세척라인에 결합되어 상기 회전하는 디스크필터 각각에 세척수를 분사하여 세척하는 다수의 노즐을 포함. 이와 같이 구성되는 본 발명은 폐수를 정화시키는 분리막 디스크필터의 표면에 세척수를 분사하여, 용이하게 디스크필터를 세척하여, 기존 수작업에 의한 디스크필터의 세척에 비하여 작업시간을 단축시키고, 비용을 절감할 수 있으며, 유지 및 관리가 용이한 효과가 있다. 또한 본 발명은 세척을 위해 설치되는 세척노즐과 디스크필터 간의 간섭에 의한 난류를 형성하여, 폐수의 정화 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
자기 세척, 여과장치, 폐수, 분리막, 필터

Description

자기 세척기능을 가지는 여과장치 및 자기 세척방법{Filter having function of self cleaning and self cleaning method thereof}
본 발명은 여과장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리막 또는 필터를 부착한 디스크를 채용한 여과장치에서 자체적으로 상기 디스크필터를 세척할 수 있는 자기 세척기능을 가지는 여과장치 및 자기 세척방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가축분뇨를 처리하는 방법에는 액비화 및 퇴비화 등 자원화 처리방법과 정화 후 방류 방법이 사용되고 있다. 상기 자원화 처리방법은 분뇨분리가 용이한 한우, 젖소, 양계의 폐수처리에는 용이하게 적용할 수 있으나, 양돈폐수의 경우에는 분뇨의 분리가 난해하여 그 자원화 처리방법으로 처리할 경우 비용이 오히려 증가하는 문제점이 있다.
따라서 양돈분뇨의 경우에는 정화 후 방류하는 방법이 적당하다. 이와 같은 정화 후 방류를 위한 여과장치가 본 출원인이 출원하여 등록된 등록실용신안공보 20-0317334호에 기재되어 있다.
상기 등록실용신안공보 20-0317334호에 기재된 고안은 가축분뇨 특히 양돈분뇨를 효과적으로 액비화 또는 정화 후 방류할 수 있으나, 사용이 거듭되면서 디스크필터에 분료슬러리가 고착화되어 주기적으로 디스크필터를 세척해야 한다.
상기 디스크필터를 세척하기 위해서는 장치를 분해하여 수작업으로 직접 디스크필터에 세척수를 분사하여 세척해야 한다. 이와 같은 수작업 세척에 의해 종래에는 관리비용이 증가하는 문제점이 있었으며, 디스크필터의 세척 시 장치의 분해 및 조립이 필요하여 작업시간이 지연되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 폐수를 정화시킴과 아울러 정화에 사용된 디스크필터를 외부로 노출시키지 않고도 자동으로 그 디스크필터를 세척할 수 있는 자기 세척기능을 가지는 여과장치 및 자기 세척방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 난류의 생성을 촉진시켜 여과효율을 보다 높일 수 있는 자기 세척기능을 가지는 여과장치 및 자기 세척방법을 제공함에 있다.
아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 기존의 여과장치를 교체하지 않고도 자기 세척기능을 부여할 수 있는 자기 세척기능을 가지는 여과장치 및 자기 세척방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 세척수를 저장하는 세척수 저장부와, 하나 또는 다수의 중공축에 각각 다수로 결합되어 회전하며, 폐수 저장부로부터 공급된 폐수를 여과하는 디스크필터를 구비하는 여과기와, 상기 세척수 저장부의 세척수를 상기 여과기 내로 공급하는 필터세척라인과 상기 필터세척라인에 결합되어 상기 회전하는 디스크필터 각각에 세척수를 분사하여 세척하는 다수의 노즐을 포함한다.
본 발명은 폐수를 정화시키는 디스크필터의 표면에 세척수를 분사하여, 용이하게 디스크필터를 세척함으로써 기존 수작업에 의한 디스크필터의 세척에 비하여 작업시간을 단축시키고, 비용을 절감할 수 있으며, 유지 및 관리가 용이한 효과가 있다.
또한 본 발명은 세척을 위해 설치되는 세척노즐과 디스크필터 간의 중첩에 의한 난류를 형성하여, 폐수의 정화 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 기존의 여과장치를 교체하지 않고도, 설비의 설치를 통해 자기 세척기능을 부여할 수 있어 추가적인 비용의 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치에 따른 제1실시예의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 여과기의 일부 상세 단면 구성도이다.
도 1 및 도 2를 각각 참조하면 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제1실시예는, 폐수를 저장하는 폐수 저장부(100)와, 상기 폐수를 공급관(110) 및 펌프(120)를 통해 공급받아 여과하여 여과수를 추출하되, 모터(220)에 의해 회전하는 다수의 디스크필터(210)를 사용하여 여과하는 여과기(200)와, 상기 여과기(200)에 압축공기를 공급하여 그 여과기(200) 내부의 폐수를 배출시키는 압축공기 공급부(300)와, 상기 여과기(200)에서 여과된 여과수를 공급받아 저장하는 여과수 저장부(400)와, 상기 여과수 저장부(400)의 여과수 또는 시수를 공급받아 저장하는 세척수 저장부(500)와, 상기 공급관(110)에서 분기되어 상기 세척수 저장부(500)의 세척수를 상기 여과기(200)의 디스크필터(210)측으로 공급 및 분사하는 필터세척라인(510) 및 노즐(511)을 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 폐수를 여과시키기 위하여 폐수 저장부(100)에 저장된 폐수가 밸브(V1), 공급관(110)과 펌프(120)를 통해 여과기(200)로 공급된다.
여과기(200)는 모터(220)에 의해 중공축(230)이 회전하며, 그 중공축(230)에 중앙부가 삽입된 디스크필터(210)들이 회전한다.
도 3은 상기 디스크필터(210)의 단면 구성도이다.
도 3을 참조하면 상기 디스크필터(210)는 중공축(230)의 측면에 결합되는 지지대(211)와, 상기 지지대(211)와는 일부에 공간이 마련되도록 결합되는 유로 막(213)과, 상기 유로막(213)의 상부에 위치하는 필터(212)를 포함하여 구성된다.
상기 지지대(211)와 유로막(213)의 사이에 마련되는 공간의 측면측인 중공축(230)에는 여과수가 유입될 수 있는 공급구(231)가 마련되어 있다.
이와 같은 구성에서 상기 공급된 폐수는 상기 필터(212)에서 여과되어 폐수의 이물질은 필터(212)의 상부에 잔류하고, 수분만이 여과수로서 상기 필터(212)를 투과하고, 유로막(213)을 지나 그 유로막(213)과 지지대(211)가 이루는 공간으로 유입되며, 그 유입된 여과수는 공급구(231)를 통해 중공축(230)의 내부를 지나 상기 여과수 저장부(400)에 저장된다.
이와 같이 여과수와 분리된 이물질은 이물질배출구(250)를 통해 외부로 배출되며, 배수를 할 경우에는 드레인라인(240)을 통해 외부로 배출되거나, 여과기(200)의 상부에 별도의 배출구를 마련하여 이 배출구를 통해 배출되도록 할 수 있다.
이때 여과의 효율을 높이기 위하여 압축공기 공급부(300)에서는 압축공기를 여과기(200)의 내부로 공급하여, 그 압력의 증가에 의해 이물질과 수분의 분리를 더욱 촉진시킬 수 있다. 이 경우 상기 중공축(230)의 끝단에 펌프(221)를 연결시키고, 그 펌프(221)를 구동시켜 중공축(230) 내부의 압력을 감압시키면 필터(212)에서의 여과효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 압축공기 공급부(300)에 의해 공급되는 압축공기는 상기 중공축(230)의 내부 감압에 따라 필터(212)가 손상되는 것을 방지하며, 여과수의 배출이 용이하도록 하는 역할을 한다.
이와 같은 여과과정을 반복할수록 상기 필터(212)의 상부에는 슬러리가 고착된다. 물론 디스크필터(210)의 회전과, 이웃한 디스크필터(210)와의 중첩 배치에 의한 난류의 형성으로 그 디스크필터(210)의 표면에 슬러리가 고착되는 것을 줄일 수는 있지만, 완전하게 슬러리의 고착을 방지하는 것은 불가능하다.
상기 슬러리의 고착에 의하여 여과효율이 저하되면, 여과처리를 중단하고, 그 디스크필터(210)로부터 슬러리를 세척하는 세척처리를 한다.
이를 위해 밸브(V1)가 닫힌 상태에서, 밸브(V2)가 열려 세척수 저장부(500)의 세척수가 펌프(120)와, 공급관(110)을 통해 공급되며, 밸브(V6)가 닫힌 상태에서 열린 밸브(V7)를 통해 필터세척라인(510)에 공급되어, 그 필터세척라인(510)에 결합된 다수의 노즐(511)을 통해 각 디스크필터(210)의 표면에 분사된다.
이때 노즐(511)의 직경 및 펌프(120)의 압력에 의해 세척수가 적당한 압력으로 분사되어 슬러리를 제거할 수 있다. 상기 세척수는 순수한 물일 수도 있으며, 세척의 용이를 위하여 세척제가 포함된 것일 수 있다
이때 각 디스크필터(210)를 모터(220)를 이용해 회전시키면, 그 디스크필터(210)의 회전에 의하여 그 필터세척라인(510)에 결합된 노즐(511)들이 고정된 상태에서도 디스크필터(210)의 전체를 세척할 수 있다.
상기 노즐(511)은 인접한 디스크필터(210)의 상면과 하면을 동시에 세척할 수 있도록 양측에 배출구가 마련된 것이 바람직하다.
도 4는 상기 디스크필터(210)의 배치에 따라 배치될 수 있는 노즐(511)의 배치형태를 보인 제1실시예의 구성도이다.
도 4를 참조하면 여과기(200)는 두 개의 서로 다른 중공축(230)에 결합된 다수의 팔각형 디스크필터(210)들이 상호 중첩되어 배치되도록 구성할 수 있으며, 그 디스크필터(210)의 형상은 원형, 8각형, 16각형 등 그 형상에 의해 본 발명이 제한되지 않는다.
이와 같은 배치에서 세척수를 공급하는 세척수 공급관(510)에 결합된 다수의 노즐(511)들은 그 다수의 디스크필터(210)의 사이 사이에 중첩되도록 위치여, 최선단과 최후단을 제외한 노즐(511)들은 각각 인접한 디스크필터(210)의 상면과 하면을 동시에 세척한다.
상기 노즐(511)은 앞서 설명한 바와 같이 디스크필터(210)들과 중첩되게 위치할 수 있으며, 또한 중첩되지 않고 거리를 두고 위치할 수 있다.
이때 상기 디스크필터(210)들은 회전하도록 구성될 수 있다. 따라서 상기 노즐(511)에서 분사된 세척수에 의해 각 디스크필터(210)의 전체가 고르게 세정될 수 있다.
특히 노즐(511)은 디스크필터(210)의 면에 대하여 예각의 분사각도를 가지도록 경사져 고착된 슬러리를 외측으로 밀어 내는 형태가 바람직하다.
또한 상기 디스크필터(210)의 세척에 사용된 세척수는 여과시 여과수와 같이 중공축(230)을 통해 배출되어 여과수 저장부(400)에 저장된다. 이 경우 그 여과수 저장부(400)에 저장된 여과수는 펌프(410)와 밸브(V3)를 통해 다시 세척수 저장부(500)에 저장되는 것으로 구성할 수 있다.
이는 세척수뿐만 아니라 여과수를 순환시켜 세척수로 사용할 수 있기 때문에 세척에 사용되는 세척수를 절약할 수 있게 된다.
또한 상기 노즐(511)은 각 디스크필터(210)의 사이에 위치하고 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 노즐(511)과 디스크필터(210)는 소정의 길이만큼 중첩되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하면, 여과시에 디스크필터(210)가 회전하면서 그 노즐(511)과의 유체 간섭이 발생하여 난류가 발생하며, 이 난류의 형성은 디스크필터(210)에 이물이 부착되는 것을 방지하여, 여과 효율을 높일 수 있 게 한다.
도 5는 하나의 중공축(230)을 사용하는 여과기(200)에서의 노즐(511)의 배치를 보인 실시예의 구성도이다.
도 5를 참조하면 앞서 설명한 바와 같이 중공축(230)을 다수로 사용하는 경우에는 디스크필터(210)들의 중첩 및 노즐(511)과 디스크필터(210)의 중첩에 의한 난류의 형성에 의하여 그 디스크필터(210)에 이물이 부착되는 것을 방지할 수 있으나, 하나의 중공축(230)을 사용하는 경우에는 디스크필터(210)들 간의 중첩이 없기 때문에 노즐(511)의 일부를 그 디스크필터(210)에 중첩시켜 디스크필터(210)의 회전시 발생하는 노즐(511)과의 유체 간섭에 의한 난류발생에 의해 이물 부착을 줄일 수 있게 된다.
도 6은 상기 디스크필터(210)의 배치에 따라 배치될 수 있는 노즐(511)의 배치형태를 보인 제2실시예의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 여과기(200)는 네 개의 서로 다른 중공축(230)에 결합된 다수의 원형 디스크필터(210)들이 상호 중첩되어 배치되도록 구성할 수 있다.
상기 네 개의 다른 중공축(230)의 사이 중앙부에는 상기 필터세척라인(510)이 그 중공축(230)들과 평행하게 배치되고, 그 필터세척라인(510)에 다수로 결합되는 노즐(511)들을 그 네 방향으로 배치된 디스크필터(210)의 각각에 대응하 는 방향으로 배치한다.
이와 같은 구조에서는 디스크필터(210)들의 사이에 하나의 필터세척라인(510)을 설치하여 설치가 용이하고, 집적도를 높일 수 있으며, 이러한 구조는 중공축(230)이 세 개 이상일 때 적용할 수 있다.
그리고 도 7a 내지 도 7c는 각각 다수의 원형 디스크필터(210)들이 서로 중첩되지 않은 상태로 배치될 때 노즐(511)의 다양한 배치상태를 나타낸 구성도이다.
도 7a에서는 상호 중첩되지 않게 배치된 디스크필터(210)들의 중앙에 각각의 디스크필터(210)와 일부 중첩되도록 노즐(511)이 마련된 것이며,
도 7b는 상호 중첩되지 않게 배치된 디스크필터(210) 각각의 외측에서 개별 노즐(511)들이 그 디스크필터(210) 각각에 중첩되게 위치하는 예를 도시한 것이다.
또한 도 7c는 디스크필터(210)들이 상호 중첩되지 않고, 노즐(511)들 역시도 각각의 디스크필터(210)들과 중첩되지 않도록 배치된 예를 나타낸 것이다.
상기의 예들과 같이 본 발명에 따른 자기 세척기능을 가지는 여과장치는, 세척수 또는 여과수를 회전하는 디스크필터(210)의 표면에 분사하여 디스크필터(210)의 표면에 고착된 슬러리를 세척할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명은 디스크필터(210)를 자기 세척할 수 있을 뿐만 아니라 슬러리가 고착될 수 있는 공급관(110)도 자기 세척할 수 있다.
즉, 도 1에서 밸브(V2)를 열어 세척수 저장부(500)에 저장된 세척수를 펌프(120)와 공급관(110)으로 유입시켜, 그 공급관(110) 내에 고착될 수 있는 슬러리를 제거한다.
이와 같이 본 발명은 공급관(110)도 세척할 수 있기 때문에 압력의 상승이나 공급관(110)의 막힘에 의한 장치의 손상을 방지할 수 있게 된다.
상기 공급관(110)에서 세척된 슬러리는 여과기(200)로 유입되며, 이후 드레인라인(240)을 통해 배출할 수 있다.
도 8은 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제2실시예의 구성도이다.
도 8을 참조하면 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제2실시예는, 상기 도 1을 참조하여 상세히 설명한 본 발명의 제1실시예의 구성에서 상기 압축공기 공급부(300)의 압축공기를 상기 필터세척라인(510)에 공급하는 압축공기혼합라인(310)을 더 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성은 압축공기를 상기 압축공기혼합라인(310)을 통해 필터세척라인(510)으로 공급하여 그 필터세척라인(510) 내에서 세척수와 압축공기가 혼합되어 버블을 포함하는 이류체를 형성하고, 그 이류체를 상기 노즐(511)을 통해 디 스크필터(210)로 분사하여 세척효율을 높일 수 있게 된다.
도 9는 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제3실시예의 구성도이다.
도 9를 참조하면 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제3실시예는, 상기 도 1을 참조하여 상세히 설명한 본 발명의 제1실시예의 구성에서 상기 압축공기 공급부(300)의 압축공기를 상기 여과기(200)의 내부로 공급하고, 다수의 공기분사노즐(321)을 통해 분기하여 디스크필터(210)의 표면에 분사하는 압축공기 공급관(320)을 더 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명의 제3실시예는 상기 제2실시예와는 다르게 하나의 노즐에서 이류체를 분사하는 방식이 아닌 서로 다른 유체를 각기 분사하는 두 노즐을 이용하여 디스크필터(210)에 압축공기와 세척수가 분사되도록 하여 세척효율을 높일 수 있는 구성이다.
도 1은 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제1실시예의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 여과기의 일부 상세 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 디스크필터의 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명에서 디스크필터의 배치에 따라 배치될 수 있는 노즐의 배치형태를 보인 제1실시예의 구성도이다.
도 5는 본 발명에서 단일 중공축을 사용할 때 노즐의 배치형태를 보인 구성도이다.
도 6은 본 발명에서 디스크필터의 배치에 따라 배치될 수 있는 노즐의 배치형태를 보인 제2실시예의 구성도이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명에 적용되는 다수의 원형 디스크필터(210)들이 서로 중첩되지 않은 상태로 배치될 때 노즐(511)의 다양한 배치상태를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제2실시예의 구성도이다.
도 9는 본 발명 자기 세척기능을 가지는 여과장치의 제3실시예의 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100:폐수 저장부 200:여과기
210:디스크필터 220:모터
230:중공축 240:드레인라인
300:압축공기 공급부 400:여과수 저장부
410:펌프 500:세척수 저장부
510:필터세척라인 511:노즐
110:공급관 120:펌프

Claims (11)

  1. 세척수를 저장하는 세척수 저장부;
    하나 또는 다수의 중공축에 각각 다수로 결합되어 회전하며, 폐수 저장부로부터 공급된 폐수를 여과하는 디스크필터를 구비하는 여과기;
    상기 여과기 내에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부; 및
    상기 세척수 저장부의 세척수를 상기 여과기 내로 공급하는 필터세척라인과 상기 필터세척라인에 결합되어 상기 회전하는 디스크필터 각각에 세척수를 분사하여 세척하는 다수의 노즐을 포함하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여과기에서 여과된 여과수를 저장하며, 그 저장된 여과수를 상기 세척수 저장부로 순환공급하는 여과수 저장부를 더 포함하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 노즐들 각각은,
    상기 디스크필터들의 사이에 중첩되게 위치하여, 그 디스크필터들이 회전 할 때 난류를 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공축이 두 개 이상 사용될 때,
    상기 중공축에 결합된 디스크 필터는 인접하는 중공축에 결합된 디스크 필터와 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 디스크 필터 각각의 가장자리부에 중첩되게 설치된 것을 특징으로 하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공축이 세 개 이상 사용될 때,
    상기 중공축들의 배치공간 중앙에 상기 필터세척라인이 그 중공축들과 평행하게 배치되며, 상기 필터세척라인에는 상기 중공축들에 결합된 상기 디스크 필터들에 세척수를 분사하기 위한 다수의 노즐이 결합된 것을 특징으로 하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축공기 공급부의 압축공기를 상기 필터세척라인으로 공급하여, 상기 노즐을 통해 이류체를 분사하는 압축공기혼합라인을 더 포함하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축공기 공급부의 압축공기를 상기 여과기의 내부로 공급하고, 다수의 공기분사노즐을 통해 분기하여 상기 디스크필터 각각의 표면에 분사하는 압축공기 공급관을 더 포함하는 자기 세척기능을 가지는 여과장치.
  9. 세척수 저장부로부터 세척수를 공급받아 다수의 노즐을 이용하여 여과기 내에 구비된 디스크필터 각각의 양면에 직접 분사하여 디스크필터를 정화시키되, 상기 다수의 노즐은 상기 디스크필터의 사이에서 중첩되도록 위치하여 난류를 발생시켜, 슬러리의 고착을 방지하는 것을 특징으로 하는 여과장치의 자기 세척방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 디스크필터의 각각의 양면에 상기 세척수를 분사함과 아울러 상기 디스크필터 각각의 양면에 압축공기를 분사하거나, 상기 세척수에 압축공기를 혼입 후 상기 디스크필터 각각의 양면에 분사하는 것을 특징으로 하는 여과장치의 자기 세척방법.
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