KR100967057B1 - 다공성 여재를 사용한 수중 오염물질 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치에 관한 것으로, 하우징과; 하우징에 빗물 등의 유수를 공급하는 유입구; 유입수에 함유된 침강성 오염물질을 포집하는 침전지; 하우징 내에서 이격되게 배치되고, 박스형상의 여과카트리지; 여과카트리지 하부로부터 길이연장되어 처리수를 하우징 외부로 배출하는 유출구;로 이루어져 있다.

특히, 본 발명에 따른 수중 오염물질 제거장치는 다면으로 이루어진 여과카트리지를 사용하여 오염물질 제거효율을 극대화시켰을 뿐만 아니라 역세척 방식을 채택하여 여과효율의 저감을 방지할 수 있도록 설계되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

다공성 여재를 사용한 수중 오염물질 제거장치 {Filtration system of contamination in water}

본 발명은 빗물과 같은 유수로 유입되는 수중 오염물질을 여과하는 제거장치에 관한 것으로, 특히 다공성 입자를 여재(濾材)로 사용하는 수중 오염물질 제거장치에 관한 것이다.

비점오염원(非點汚染源)이라 함은 도로, 택지, 산업단지, 농지, 산지 공사장 등으로서 불특정장소에서 불특정하게 수질오염물질을 배출하는 배출원을 칭하는데, 이 비점오염원에 쌓여 있던 오염물질들이 빗물과 같은 유수를 통해 수계로 유입된다. 이러한 오염물질들은 수계로 유입되기 전에 사전에 제거되어야 하는 것은 자명한 사실로, 종래에 설치된 오염물질 제거장치들은 상당한 규모로 되어 설치비용 및 유지비용이 상당할 뿐만 아니라 그 제거장치가 혐오시설로 간주되어 지역주민들에게 부정적 이미지로 남아 있게 된다.

또한, 비점오염원을 빗물과 같은 강수량을 정량적으로 미리 예측하기 곤란할 뿐만 아니라 비점오염원 제거시설을 도시에 설치함에 있어서 상당한 제한을 받게 될 것이다.

따라서, 본 발명은 전술된 여러 문제점들을 해결하기 위해서 창출된 것이다.

본 발명의 목적은 유수로 유입될 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 여과장치를 제공하는 것으로, 이 여과장치는 다공성 여재를 적용하여 오염물질을 제거하는 것이다.

이와 더불어서, 본 발명은 다면(多面)에 여과카트리지를 배치하여 설치부지 단위면적당 수중 오염물질의 처리능력을 향상시키도록 한다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 다공성 여재(모래)를 매개로 하여 비점오염원으로부터 빗물과 같은 유수에 휩쓸려 유입될 오염물질들을 여과처리할 수 있도록 하는 한편, 종래의 수중 오염물질 제거장치에 비해서 처리능력을 향상시키기 위해 하부가 개방된 육면체의 다면에 여재용 다공성 모래를 충전하여 사용토록 한다.

이와 더불어서, 본 발명에 따른 다공성 입자를 이용한 수중 오염물질 제거장치의 처리능력이 저하되는 문제점을 극복하기 위해 제거장치에 역세척 수단을 별도로 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 비점오염원에 잔존하던 오염물질 들이 우수를 통해 수계로 유입되는 것을 방지하도록 제공된다.

본 발명은 하부가 개방된 육면체, 바람직하기로는 정육면체로 형성된 여과카트리지를 수용한 제거장치로 형성되어, 하부면을 제외한 4개의 측면과 하나의 상부면에서 오염물질을 제거할 수 있다. 전술된 바와 같이, 여과카트리지는 정육면체로 되어 크기를 소형화하고 시설 설치비를 절감할 수 있을 뿐더러 운영비를 크게 절약할 수 있다.

또한, 본 발명은 여과층의 처리능력을 유지시키기 위해 역세척 수단을 통해 여재들간의 공극에 퇴적되어 있던 오염물질을 여과카트리지에서 탈리시킬 수 있도록 되어 있다.

이제, 본 발명의 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치는 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 오염물질 제거장치의 개략적인 단면도로, 도면에 표시된 화살표는 유입구(15)로 유입된 유수의 처리공정을 따라 이동하는 경로를 보여주고 있지만, 역세척수의 유입과 오버플로우되는 유수에 대한 경로는 제외하였다.

본 발명의 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치는, 하우징(10)과; 하우징(10)에 빗물 등의 유수를 공급하는 유입구(15); 유입수에 함유된 침강성 오염물질을 포집하는 침전지(18); 하우징(10) 내에서 이격되게 배치되고, 박스형상 의 여과카트리지(11); 여과카트리지(11) 하부로부터 길이연장되어 처리수를 하우징(10) 외부로 배출하는 유출구(16);로 이루어져 있다.

이와 더불어서, 본 발명은 여과카트리지(11)의 처리효율을 향상시키기 위해 역세척수 펌프(P)와 이 역세척수 펌프(P)에서 여과카트리지(11)까지 유체연통하는 배관(20)으로 이루어진 역세척 수단을 별도로 구비한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치는 유입구(15)를 통해 제거장치의 하우징(10) 내에서 처리될 유입수(예컨대, 빗물)를 공급받는다. 하우징(10)은 경질재료로 만들어지는 것이 바람직하며, 특히 콘크리트로 제작될 수 있다.

이렇게 공급된 유입수는 침전지(18)를 지나면서 침강성 오염물질을 포집하여, 일차적으로 오염물질을 제거한다. 침전지(18)는 그 내부에 가라앉은 오염물질을 하우징(10) 밖으로 배출하기 위한 배출구(181)를 구비한다. 선택가능하기로, 침전지에서 오염물질의 침전을 증가시키기 위해, 소정의 응집제를 투여할 수도 있다.

1차처리된 유입수는 하우징(10) 내부에 설치된 여과카트리지(11) 속으로 관통하면서 유입수에 포함되어 있던 부유물 혹은 협잡물 등을 여과카트리지(11)를 수단으로 하여 제거될 수 있다. 여과카트리지(11)는 하우징(10) 내부에 위치되되, 바람직하기로 하우징(10) 내부면에서 소정의 거리만큼 이격되어 배치된다. 하우징(10)과 여과카트리지(11) 사이의 공간은 유입구(15)로 유입될 유입수의 흐름경로를 제공하여, 이 공간을 통해 유입된 유입수는 여과카트리지(11)의 표면에 형성된 미세구멍을 통해 여과카트리지(11) 내부에서 여과처리된다.

여과카트리지(11)는 육면체, 특히 정육면체의 박스형상으로 형성되되, 하부면을 제외한, 다시 말하자면 하나의 상부면과 4개의 측면을 여재로 충전시켜 다면(정확하게는 5면)에서 유입수의 오염물질을 제거할 수 있도록 설계되어 있다.

여과카트리지(11)의 하부는 차폐막으로 막혀 있고, 여과카트리지(11) 하부의 차폐막에서 본 발명에 따른 하우징(10)의 외부로 길게 뻗어 있는 유출구(16)를 따라 처리수가 수계로 안내된다. 유출구(16)는 여과카트리지로 처리된 처리수의 방출량을 조절하는 조절밸브(참조부호 없음)를 구비할 수 있으며, 이러한 방출량의 조절을 통해서 유입수가 하우징(10) 내에 머무는 체류시간을 조절할 수 있다. 이는 여과카트리지(11)에 다공성 여재와의 접촉시간을 제어하여 여과처리속도에 영향을 미치게 된다.

4개의 측면과 상부면에 여재를 충전한 여과카트리지(11)는 전술되었듯이 여과카트리지(11) 표면에 형성된 다수의 미세구멍을 통해 침전지(18)를 지난 유입수를 여과카트리지(11)로 둘러싸인 내부공간(100)으로 안내하는데, 유입수는 여과카트리지(11) 내에 충전된 다공성 여재에 접촉하면서 오염물질과 분리된다. 이렇게 분리된 오염물질은 여과카트리지(11) 표면의 미세구멍과 다공성 여재의 공극 사이에 끼여 막혀져 여과과정을 지속적으로 수행하게 되면 여과효율이 떨어지게 된다.

이러한 여과효율의 저하를 해결하기 위해서, 본 발명은 역세척수를 여과카트리지(11)에 공급할 수 있게 형성되어 있다. 구체적으로, 역세척수는 역세척수 펌프(P)를 매개로 하여 역세척수 펌프(P)에서 하우징(10)을 관통해 여과카트리지(11) 내부까지 길이연장된 배관(20)을 따라 안내된다. 역세척수가 전술된 펌프(P)와 배 관(20)을 따라 여과카트리지(11) 내부에 상당한 수압으로 안내되면서 여과카트리지(11) 내부를 충전한 다공성 여재의 공극과 여과카트리지의 미세구멍에 붙어 있던 오염물질 혹은 협잡물들을 떼어낸다.

배관(20)의 역세척용 배관(21)에는 역세척수를 여과카트리지(11) 내에서 분사할 수 있게 역세척용 배관(21) 외주면 둘레로 다수의 구멍(211)을 형성한다(도 2a 참조). 여과카트리지(11) 외부면에 천공된 미세구멍이 여과카트리지(11) 내부면에 천공된 미세구멍보다 오염물질의 적층이 더욱 심각하게 발생하므로, 배관(20)의 역세척용 배관(21)에서 분사될 역세척수가 여과카트리지(11)의 외부면을 향해 의도적으로 분사될 수 있게 역세척용 배관(21)에 형성된 다수의 구멍(211)을 여과카트리지(11) 외부면과 근접해 있는 외주면에 편향되게 배열되도록 한다(도 2b 참조). 여기서, 여과카트리지(11)의 외부면이라 함은 여과카트리지(11)를 둘러싼 둘레면 중 하우징(10) 내부와 마주보는 표면이고, 여과카트리지(11)의 내부면이라 함은 여과카트리지를 둘러싼 둘레면 중 내부공간(100)을 한정하는 표면이다.

본 발명에 따른 제거장치는, 집중 강우시 우수가 수중오염물질 제거장치의 처리능력 이상으로 유입되는 오버플로우(overflow)에 대응할 수 있도록 신속하게 초과유입된 우수를 하우징(10) 외부로 배출토록 오버플로우관(19)을 하우징(10) 상단부에 구비한다.

또한, 본 발명은 역세척시 배관(20)의 역세척용 배관(21)으로 분사될 역세척수가 여과카트리지(11)의 둘레에 형성된 미세구멍을 통해 여과카트리지(11) 밖으로, 더욱 구체적으로 하우징(10)과 여과카트리지(11) 사이에 형성된 공간으로 분출 될 것이다.

그 외에, 하우징(10)과 여과카트리지(11) 사이의 공간으로 분출된 역세척수는 하우징(10)에 구비된 배출구(181) 또는 오버플로우관(19)으로 유도하여 배출한다.

본 발명에 따른 수중 오염물질 제거장치는 여과카트리지(11)의 세척을 위해 다양한 방법을 통해 역세척수를 공급받을 수 있다.

우선, 본 발명에 사용될 역세척수는 내부공간(100)에 잔존해 있는 여과카트리지(11)를 매개로 여과처리된 처리수를 사용할 수 있는바, 이 내부공간(100)에 있는 처리수를 역세척수로 사용하기 위해서 내부공간(100) 내부로부터 펌프(P)까지 연통된 배관(30)을 구비한다. 즉, 역세척수는 펌프(P)의 구동으로 내부공간(100)에 잔존해 있는 처리수를 배관(30)을 통해 끌어올려 상당한 수압으로 배관(20)을 따라 여과카트리지(11) 내부까지 안내한다.

이와 달리, 본 발명에 사용될 역세척수는 유출관(16)으로 배출된 처리수를 저수조(50)에 일시적으로 저장하고, 펌프(P)의 구동으로 저수조(50)에 저장된 처리수를 저수조(50)에서 펌프(P)까지 길게 뻗어 있는 배관(40)을 따라 끌어올려 상당한 수압으로 배관(20)으로 내보낸다.

참고로, 본 발명의 여과카트리지에 충전된 다공성 여재는 인조모래로서 작은 입자크기를 갖는 유리분말에 발포제를 혼합하고, 이 혼합물을 고온(예컨대, 800 ~1,100℃)으로 가열하고 이를 냉각분쇄한 입상체를 칭하는 것으로, 이 입상체는 건 조시 용적밀도 0.4~0.6g/㎤, 수분포화시 1.3~1.8g/㎤이고, 공극률이 65~80%로 수질정화용으로 사용할 수 있다.

본 발명은 여과카트리지를 하우징에서 소정의 간격으로 떨어지게 배치하고 이들을 교체할 수 있도록 지지대를 통해 지지보유되도록 한다. 본 발명만의 특징을 이해할 수 있고 명료하게 기술하기 위해 박스형상의 여과카트리지를 지지하기 위한 지지대의 구조와 배치에 대한 설명을 여기서는 배제토록 한다.

또한, 본 발명은 전술된 상세한 설명과 첨부도면에 국한되지 않고 다음의 청구범위의 범주와 범위 내에서 변경가능함을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 수중오염물질 제거장치의 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 사용될 배관의 역세척용 배관들의 일례를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 ----- 하우징,

11 ----- 여과카트리지,

15 ----- 유입관,

16 ----- 유출관,

18 ----- 침전조,

19 ----- 오버플로우관,

20,30,40 ----- 배관

100 ----- 내부공간.

Claims (8)

1. 하부면은 차폐막으로 차단되고, 측면과 상부면을 다공성 여재로 충전된 여과카트리지(11)와;

   상기 여과카트리지(11)를 소정의 간격만큼 이격되게 수용하고, 그 하부에 침강성 오염물질을 위한 침전지(18)를 구비한 하우징(10);

   상기 하우징(10)으로 유입수를 공급하도록, 외부에서 침전지까지 유체연통하는 유입관(15);

   상기 차폐막에서 상기 하우징(10) 외부로 길이연장되어, 상기 여과카트리지(11)로 처리된 처리수를 수계로 안내하는 유출관(16);

   상기 하우징(10)의 여과카트리지(11) 내부까지 길게 뻗어 있는 배관(20)으로 역세척수를 공급하는 역세척수 펌프(P) 및;

   상기 하우징(10) 상단부에 구비된 오버플로우관(19);으로 이루어진 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 여과카트리지(11)는 바닥면을 제외한 나머지 면들을 여재로 충전된 육면체, 바람직하기로 정육면체로 형성되어 있는 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 배관(20)의 역세척용 배관(21)은 그 외주면 둘레로 다수의 구멍(211)을 형성하고 있는 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 배관(20)의 역세척용 배관(21)은 상기 여과카트리지(11) 외부면을 마주보는 일부 외주면에만 다수의 구멍(211)을 편향되게 배열하는 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 침전지(18)는 침강성 오염물질을 배출하는 배출구(181)를 추가로 구비하는 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 다공성 여재는 작은 입자크기를 갖는 유리분말에 발포제를 혼합한 혼합물을 고온으로 가열하고 이를 냉각분쇄한 입상체로 되어 있으며, 이 입상체는 건조시 용적밀도 0.4~0.6g/㎤, 수분포화시 1.3~1.8g/㎤이고, 공극률이 65~80%의 특성을 갖는 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 역세척수는 상기 여과카트리지(11)로 둘러싸인 내부공간(100) 내부에 처리수를 사용할 수 있게, 상기 내부공간(100) 내부로부터 펌프(P)까지 상호연통하는 배관(30)을 추가로 구비하는 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 역세척수는 상기 유출관(16)으로 배출될 처리수를 사용할 수 있게, 상기 유출관(16)으로 배출될 처리수를 저장하는 저수조(50)와 이 저수조(50)로부터 펌프(P)까지 상호연통하는 배관(40)을 추가로 구비하는 다공성 여재를 사용하는 수중 오염물질 제거장치.

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