KR100978070B1 - 초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치 - Google Patents

초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치에 관한 것으로, 시설용량보다 몇 배 이상으로 유입되는 하수를 효과적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 다공성 부상여재의 폐색으로 효율이 떨어지면 신속하게 다공성 부상여재를 세정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 하수를 여과부에 부유되어 있는 다공성 부상여재 내부로 공급하여 여과처리된 처리수를 신속하게 여과조의 위·아래에 배치된 상·하부 배출관들을 통해 외부로 방류된다.

Description

초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치 {Filtraion apparatus having SS filtering type and backwash-water discharge type}
본 발명은 하수 중에 존재하는 불용성 부유물질(Suspended Solid;이하 SS)과 총인(T-P)을 더욱 효율적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 사용함에 따라 저하될 처리효율을 신속하게 최적화시킬 수 있는 초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치에 관한 것이다.
일반적으로 상·하수도, 폐수 및 우수에는 다양한 오염물질과 인(phosphorus)을 함유하고 있어, 이러한 하수에 의한 인 부하가 매우 높은 편이다.
종래에 사용된 하수 처리장치는 하수로부터 부유물과 고형물들을 분리하기 위해서 하수를 나선형으로 와류시켜 원심분리하거나 중력작용을 통해 바닥으로 떨어뜨려 분리하는 방식을 채택하고 있는 게 현실이다.
이와 같이 원심분리 혹은 중력작용으로 부유물 혹은 고형물들을 제거하였던 종래의 오수 처리장치는 미세한 입자로 된 고형물 또는 화학물질들을 충분히 제거하지 못한 채로 수계로 방류되어 생태계를 오염시키는 문제점을 야기하고 있어 이에 대한 개선책 강구가 필요한 시점이라고 사료된다.
이러한 부유물과 고형물 이외에도, 하수를 통해 방류수역으로 유입된 인은 영양염류로서 부영양화를 일으키는 수역에 다량의 조류 발생을 유발시켜 수서생태계에 악영향을 미치게 된다.
이러한 문제를 야기하는 오염물질과 인에 대한 용수 처리할 때에 물속의 혼탁한 탁도, 부유물 또는 인 등의 물질을 제거하기 위해 약품을 주입하여 플럭(floc) 입자를 형성하고 응집 및 여과공정으로 처리하고 있다.
일반 상수도 수원지나 하수종말처리장 등의 대형 기간처리시설에서는 전술된 공정들을 위해 개별적인 응집조, 응결조, 침전조를 구비하고 있어 상당한 설비면적에 대한 부담을 가져야 하며, 이러한 대규모 시설의 운전 및 관리에 어려움이 뒤따르게 된다.
종래에 사용된 합류식 하수의 처리는 합류식 하수도에서 하수종말처리장으로 유입되는 합류하수를 1차 침전조에서 간이침전시킨 하수종말처리장의 시설용량을 초과하는 하수는 완전 처리하지 않은 상태로 월류시켜 공공수역으로 방류하고 있는 게 현실이다.
이렇게 월류·방류되는 하수는 간이침전 과정에서 입자가 큰 고형물만이 침전제거되므로 상당량의 오염물질은 제대로 제거되지 못한 상태로 공공 수역으로 방류되어 하류 생태계를 오염시키는 문제점을 야기하고 있다.
그동안 국내 하수종말처리장은 수 차례에 걸친 방류수 수질기준 강화를 통하여 고도처리시설을 설치 운영하여 청천 시에는 하수가 적정처리 방류되고 있으나, 특히 많은 비가 내리는 때에는 하수종말처리장의 시설용량을 초과하는 우수 및 하수는 완전 처리되지 않은 상태로 월류·방류되어 하류 공공 수역의 수질오염 및 생태계에 악영향을 미치고 있어 이를 해소할 수 있는 적정한 처리기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 전술된 문제점들을 해결하기 위하여 대량의 우수와 하수를 초고속으로 처리할 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 목적은 오염수 속에 함유된 점오염원 또는 비점오염원으로부터 유출될 다양한 유형의 오염물질, 특히 SS와 T-P을 신속하면서 효과적으로 제거함과 더불어 처리효율을 지속적으로 유지시킬 수 있는 여과장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 응집된 플럭을 다공성 부상여재로 구성된 여과층부에 통과시켜 여과처리능력을 현저히 향상시키는 방식으로 오염물질을 처리할 수 있도록 설계되어 있다.
특히, 본 발명의 여과장치는 여과처리능력을 향상시키기 위해서 다공성 부상여재로 충전된 여과조에 오염수를 통과시켜 여과조의 상·하부에 위치된 각각의 배출관을 통해 처리수를 방출할 수 있도록 되어 있는바, 이는 종래 상향류식 또는 하향류식 처리에서 탈피하여 양방향식(혹은 복합식) 처리를 구현하여 처리속도를 획기적으로 높인 것이다.
본 발명은 화학적 응집으로 플럭을 형성하여 오염물질의 여과효율을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용하는 다공성 부상여재는 무게가 가볍고 공극율이 높아 수중에서 부상할 수 있는 특성을 지니고 있어 단위면적당 여과능력을 크게 하므로서 오염물질을 처리할 수 있도록 설계되어 있다.
본 발명에 따른 여과장치는 장시간 여과공정을 거치면서 다공성 부상여재의 겉표면에 슬러지가 과도하게 포획되면 다공성 부상여재의 폐쇄현상을 유발하여 여과저항이 커지게 되고 여과효율이 떨어져, 배출될 처리수 내에 SS의 함량이 현저하게 증가되는 문제점을 극복하기 위해서, 여과조 하부에서는 상방으로 역세척 공기를 분산시키는 한편, 여과조 상부에서는 하방으로 역세척수를 공급하여 다공성 부상여재에 붙어 있는 슬러지를 박리시킬 수 있도록 역세용 설비를 별도로 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 처리수, 특히 우수, 하천수, 호소수, 하수, 폐수, 상수 내에 포함된 다양한 유형의 오염물질이 직접 수계로 유입되는 것을 방지하도록 제공된다. 즉, 우수 및 상하수 처리나 오폐수 및 하천수나 오염된 호수를 정화하는 데에 유용하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 여과장치는 여과조의 상·하부에 배출관을 개별적으로 구비하여 상햐류식 및 하향류식 여과를 동시에 구현함으로써, 대량의 처리수의 신속한 배출을 도와 여과처리능력을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 여과장치는 여과조 내에서 다공성 부상여재를 역세척하여 여과층부를 최적의 상태로 유지하여 여과효율을 극대화시킬 수 있도록 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 고속여과장치를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 고속여과장치에 구비된 여과조의 사용예에 따른 운전공정을 도시한 개략도이다.
이제, 본 발명에 따른 초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치는 첨부도면을 참조로 하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고속여과장치의 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치(1)는 플럭 형성조(10)와 여과조(20) 및 농축조(30)로 이루어진다. 본 발명의 여과장치(1)는 오염수(예컨대, 우수 또는 하수)가 유입부(110)를 통해 플럭 형성조(10)로 안내된다.
플럭 형성조(10)는 유입부(110)로 안내된 오염수와 응집제를 충분히 교반시킬 수 있는 공간을 제공하는데, 이 플럭 형성조(10)는 탁질 입자인 플럭(floc)을 형성할 수 있도록 오염수의 체류시간을 충분히 확보하기 위해 하나 이상의 혼화지(120)로 구성된다. 바람직하기로, 플럭 형성조(10)의 혼화지(120)는 응집제를 오염수에 투여하는 약품공급부(121)와, 이 응집제와 오염수를 혼합교반하는 교반기(122)를 구비한다.
교반작업으로, 플럭은 플럭 형성조(10) 내에서 형성되고 다음 공정을 위해 플럭 형성조(10)의 최종 혼화지(120)에서 뻗어 있는 안내관(11)을 따라 여과조(20)로 안내된다. 안내관(11)은 플럭 형성조(10)에서 여과조(20)로 안내될 플럭과 오염수의 유동흐름을 제어할 수 있는 밸브(12)를 구비한다.
여과조(20)는 안내관(11)을 따라 안내될 오염수와 다공성 부상여재(40)와의 접촉공간을 제공할 수 있도록 설계되되, 안내관(11)은 도시된 바와 같이 최종 혼화지(120)로부터 여과조(20)의 측벽을 관통하여 여과조(20) 내부까지 길게 연장되어 있는데, 특히 안내관(11)의 일 단부는 여과조(20) 내부, 구체적으로 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이에 위치되도록 한다.
여과조(20)는 상부 배출관(220)과, 이 상부 배출관(220) 아래에서 여과조(20)를 가로질러 배열된 제1스크린(230), 바닥면 위에 여과조(20)를 가로질러 배열된 제2스크린(240), 제2스크린(240)보다 아래에 여과조(20) 측벽을 관통해 있는 하부 배출관(270), 및 여과조(20) 하단부에 위치된 슬러지 배출관(260)으로 이루어진다. 특히, 여과조(20)는 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이에 다공성 부상여재(40)를 구비한다.
본 발명에 따른 여과장치(1)는 오염수의 공급에 따라 지속적으로 여과처리를 수행하게 되는데, 특히 여과처리를 수행할수록 다공성 부상여재의 폐색현상이 점진적으로 진행되어, 상부 배출관을 따라 유출될 처리수의 배출수량이 현저하게 떨어질 수 있으며, 이와 더불어서 상부 배출관 혹은 하부 배출관으로 배출된 처리수 내에는 완전히 여과처리되지 못한 SS 함유량이 높아지게 된다. 이러한 현상들이 발생하게 되면, 오염수의 추가 공급을 차단하고 다공성 부상여재를 재사용할 수 있도록 확실하게 세정할 수 있는 역세용 설비를 구동시켜야 한다. 이때, 역세척 시기의 판단을 자동적으로 처리할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명은 상부 및/또는 하부 배출관(220,270)에 감지기(S)를 구비하는바, 특히 이 감지기는 상부 및/또는 하부 배출관으로 빠져나가는 처리수의 유량을 측정하거나 여과조의 수위를 감지할 수 있고, 여과조내 또는 상·하부 배출관으로 빠져나가는 처리수 내에 SS 함량을 측정할 수 있다.
이 여과조(20)는 다공성 부상여재(40)를 역세척할 때에 사용될 역세용 설비를 구비하는 것이 바람직한데, 역세용 설비는 공기를 공급하는 송풍수단과 역세척수를 공급하는 급수수단으로 구성된다. 송풍수단은 역세용 송풍기(251)와 이 송풍기(251)에서 여과조(20) 내부까지 길게 뻗어 있는 배관(252) 및 이 배관(252)에서 분기된 하나 이상의 산기관(253)으로 구성되되, 특히 배관(252)은 제2스크린(240) 아래에 배치되는 것이 바람직하다.
덧붙여서, 배관(252)은 밸브(254)를 구비하는바, 이 밸브(254)는 역세척할 경우에는 개방되어 송풍기(251)로부터 생성될 강제기류를 여과조(20)로 공급할 수 있게 하는 반면에, 역세척 이외의 다른 공정, 예컨대 여과중일 때에는 밸브(254)를 폐쇄하여 여과조(20) 내에 수용된 오염수 혹은 처리수가 배관(252)으로 흘러들어가지 못하도록 한다.
역세용 설비 중 다른 하나인, 급수수단은 역세척수 공급원 혹은 세정수조(60)로부터 여과조(20) 상부, 바람직하기로 제1스크린(230) 위까지 길게 뻗어 있는 배관(262)으로 이루어진다. 배관(262)은 이의 말단부에 하나 이상의 노즐(263)을 구비하여 여과조에 골고루 역세척수를 분사시킬 수 있다. 선택가능하기로, 역세척수의 원활한 공급을 위해서, 급수수단은 펌프(P)를 추가로 구비할 수도 있다.
본 발명의 여과조(20)에 사용될 다공성 부상여재(40)는 작은 입자크기를 갖는 유리분말에 발포제를 혼합하고, 이 혼합물을 고온으로 가열하여 이를 냉각시켜 분쇄한 것으로, 건조시 용적밀도 0.2~0.6g/㎤, 공극률이 60~90%이며, 20~70mm의 크기로 되어 있고, 수분포화시에도 용적밀도가 1g/㎤보다 작아 물에 뜨게 되는데, 바람직하게는 수분포화시 0.8g/㎤보다 작은 것이 좋다.
부언하자면, 상기 다공성 부상여재(40)는 유리분말에 발포제를 혼합하고 고온으로 가열하여 이를 냉각시켜 분쇄하여 형성하는데, 상기 다공성 부상여재(40)는 내부의 기포가 유지되어 물에 뜨게 된다.
전술된 바와 같이, 제1스크린(230)과 제2스크린(240)은 다공성 부상여재의 크기보다 작은 조밀한 간격으로 배열되어 다공성 부상여재(40)를 상부 배출관(220)과 하부 배출관(270) 및 슬러지 배출관(260)으로 유실되지 않게 한다.
플럭과 오염수는 최종 혼화지(120)에서부터 여과조(20)의 측면에서 내부까지 길이연장된 안내관(11)을 따라 여과조(20) 내부로 유입될 수 있다. 여과조(20)에 유입된 플럭과 오염수는 다공성 부상여재(40)와 접촉하여 여과처리되고, 여과처리된 처리수는 상향류되면서 제1스크린(230)을 지나 상부 배출관(220)을 따라 외부 수계로 내보내진다. 이와 동시에, 여과처리된 나머지 처리수들은 하향류되면서 제2스크린(240)을 지나 하부 배출관(270)을 따라 외부 수계로 내보내진다.
구체적으로, 안내관(11)의 제1단부는 최종 혼화지(120)에 유체연통가능하게 배치되는 반면에, 안내관(11)의 반대쪽 제2단부는 여과조(20) 내부에 삽입되어 있다. 전술된 바와 같이, 안내관(11)은 여과조(20)의 측면에서 내부까지 길게 뻗어 있는 것을 특징으로 한다. 안내관(11)은 오염수와 플럭을 여과조(20)에 공급하는데, 이 오염수와 플럭은 여과조(20)의 다공성 부상여재(40)와 충분한 접촉기회를 제공받아 여과처리될 수 있도록 한다.
이를 위해, 즉 오염수와 다공성 부상여재와의 접촉을 보장하기 위해, 안내관(11)의 제2단부는 여과조(20) 내부까지 길이연장되되, 바람직하게는 여과조(20)의 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이에 위치되며, 특별하기로는 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이 공간에 배치될 다공성 부상여재(40)으로 이루어진 여과층부 속으로 삽입되어 있다. 즉, 다공성 부상여재(40)는 여과처리시 공급되는 오염수로 부유하게 될 때 여과조(20) 내로 길게 뻗어 있는 안내관(11)의 제2단부를 확실히 매설할 수 있을 정도의 양으로 상기 스크린(230,240) 사이를 채우는 것이 바람직하다. 특히, 다공성 부상여재(40)는 여과조(20)의 측면과 상기 제1 및 제2스크린(230,240)으로 형성된 내부 공간에 대해서 80부피% 정도를 채우는 것이 바람직하다. 선택가능하기로, 안내관(11)의 제2단부는 제1스크린(230)과 제2스크린(240)의 중간 지점으로 뻗도록 한다.
다공성 부상여재(40)는 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이 일부를 채우도록 하는 대신에 완전히 충전되지 않도록 한다. 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이의 공간을 다공성 부상여재(40)로 완전히 채워지면 역세척시 다공성 부상여재 의 난류 유동을 유발시킬 수 없어 세정효과가 떨어지게 될 것이다.
다시 말하자면, 안내관(11)의 제2단부에서 배출될 오염수는 제2단부 둘레를 둘러싸고 있는 다공성 부상여재(40)와 접촉되어 여과효율 및 여과속도를 향상시킬 수 있도록 한다. 제2단부를 빠져나온 오염수 중 일부는 상방으로 흐르면서 다공성 부상여재(40)와 접촉하여 여과처리되어 상부 배출관(220)으로 빠져나가고, 제2단부를 빠져나온 오염수 중 일부는 하방으로 흐르면서 다공성 부상여재(40)와 접촉하여 여과처리되어 하부 배출관(270)으로 빠져나가도록 설계되어 있는바, 오염수와 플럭이 여과조의 다공성 부상 여재 속에서 사방으로 뿜어지기 때문에, 여과처리된 처리수는 여과조 상부에 설치된 상부 배출관과 여과조 하부에 설치된 하부 배출관으로 야기될 상향류 및/또는 하향류를 통해 신속하게 외부로 빠져나가도록 되어 있어, 통상적으로 일 방향으로 이동하여 처리하는 종래의 여과처리장치보다는 여과면적과 여과속도를 2배 정도 빠르게 처리할 수 있다. 덧붙여서, 만약 하수의 공급이 예상치 않게 중단될 경우에, 하부 배출관(270)이 여과조(20)의 하부에 위치되어 가능한 한 많은 양의 처리수를 여과조 내부에 잔류시키지 않고 외부로 신속하게 배출시킬 수 있는 장점을 제공할 것이다.
또 상부 및 하부 배출관(220, 270)은 하수의 특성에 따라 밸브 개폐정도를 조절함으로써 처리수의 배출속도를 조절할 수도 있다. 예컨대, 부상성 오염원이 많은 경우 하부 배출관(270)을 많이 열고, 침전성 오염원이 많은 경우 상부 배출관(220)을 더 많이 여는 등 상황에 맞게 적절한 수처리가 가능하여 더욱 효율적인 시설 운영이 가능해진다.
오염수에 대한 연속여과공정을 수행할수록, 슬러지들이 다공성 부상여재(40)의 겉표면에 포획되어 여과저항이 커지게 되면 여과효율이 떨어져, 다공성 부상여재(40)로 이루어진 여과층부의 관통속도도 현저하게 느려지는 현상이 발생하게 되는데, 이때에 산기관(253)을 통해 여과조(20)에 공기를 분사시켜 다공성 부상여재(40)를 역세척할 수 있을 뿐만 아니라, 배관(262)을 통해 다공성 부상여재 위로 역세척수를 공급하여 역세척을 수행할 수도 있다.
이러한 역세척 과정에서, 다공성 부상여재(40)에 붙어 있던 슬러지와 역세척수들은 제2스크린(240) 아래로 배출되고 슬러지 배출관(260)을 통해 농축조(30)로 안내된다. 슬러지 배출관(260)은 도 1을 참조로 하여 전술된 바와 같이 여과조(20)의 최하단부에 설치되되, 역세척수와 다공성 여재들로부터 박리된 슬러지들의 배출속도를 향상시키기 위해서, 여과조(20)의 측벽에 슬러지 배출관(도시되지 않음)을 추가로 설치할 수 있는데, 이 슬러지 배출관은 여과조의 측벽으로부터 농축조까지 연통될 수 있거나 여과조의 측벽으로부터 슬러러 배출관(260)에 합류될 수도 있다.
농축조(30)는 여과조(20)의 슬러지 배출관(260)을 따라 안내된 다공성 부상여재(40)에서 분리 혹은 박리된 슬러지와 스컴(scum) 등을 포집한다. 이를 위해서, 농축조(30)는 그 내부에 정류통(31;centre well)을 구비하는데, 이 정류통(31)은 농축조(30) 내에서 슬러지의 침전을 돕는다. 즉, 슬러지 배출관(260)을 통해 농축조(30)로 안내된 오염수는 농축조로 유입될 때에 운동에너지를 갖고 있기 때문에, 그대로 유입되면 난류상태의 오염수가 농축조 내에 수용된 물을 유동화시켜 농축조 바닥에 가라앉아 있던 슬러지 등을 다시 부상시킬 우려가 있으므로 오염수를 정류통(31) 내부로 우선 안내하여 충분히 운동에너지를 없애주고 농축조 내로 유입될 때 층류상태로 변동시켜 침전이 잘 이루어지도록 한다.
선택가능하기로, 농축조(30)는 이의 바닥면 상에 스크레이퍼(scraper)를 추가로 구비하여, 농축조의 바닥면에 가라앉아 있는 슬러지를 농축 슬러지저류조로 원활하게 이동시킬 수 있도록 한다.
농축조(30)는 다공성 부상여재(40)에서 분리된 슬러지를 별도의 처리시설, 예컨대 농축 슬러지저류조로 안내할 수 있으며, 농축조(30)에서 걸러진 상징수는 플럭 형성조(10)로 재순환시켜 상징수 내에 함유된 슬러지를 다시 여과 및 농축시킬 수 있도록 되어 있다.
상·하부 배출관(220,270)은 외부로 상호연통되어, 처리수를 외부 수계로 방출시킬 수 있다. 선택가능하기로, 상·하부 배출관(220,270)은 여과조(20)의 상부와 하부 측벽에서부터 세정수조(60)까지 상호연통가능하게 설치되어, 처리수를 여과조(20)에서 세정수조(60)로 안내한다. 세정수조(60)는 처리수를 일시 저장하는 곳으로, 이중 일부는 배관(262)을 따라 역세척수로 사용되며, 나머지 처리수들은 외부 수계로 방출된다.
도 2는 본 발명의 초고속 역세기능을 구비한 여과장치의 사용예에 따른 운전공정을 도시한 개략도이다. 여기서, 플럭 형성조를 통과한 후, 본 발명에 따른 여과장치가 플럭과 오염수에 함유된 오염물질을 처리하는 경우, 다공성 부상여재를 역세척하는 경우 및 역세척 후에 슬러지들을 배출하는 경우로 세분하여 설명하는데, 이해를 돕기 위해서 안내관(11)과, 상·하부 배출관(220,270), 슬러지 배출관(260) 등을 통해서 안내되는 유량의 흐름 상태를 식별할 수 있도록 각각의 배관을 따라 물의 유량이 흐를 경우에는 배관을 검은색으로 채색한다. 유량의 흐름이 없는 배관은 채색하지 않는다. 여과조(20) 내부에 오염수 혹은 역세척수의 충전상태에 대한 이해를 명료하게 할 수 있도록 여과조 내부는 별도로 채색하지 않는다.
도 2a는 여과조(20)에서 오염수 및/또는 플럭을 여과하는 단계를 도해한 도면이다.
구체적으로, 플럭과 오염수는 안내관(11)을 따라 여과조(20)의 내부, 더욱 구체적으로 다공성 부상여재(40) 속으로 안내된다. 안내관(11)은 오염수와 이 오염수에 함유된 오염물질을 탁질의 입자형태로 된 플럭을 플럭 형성조(10;도 1 참조)로부터 여과조(20)까지 안내할 수 있게 밸브(12)를 개방한다. 이 오염수와 플럭은 여과조(20) 내의 다공성 부상여재(40) 속으로 직접 안내되는바, 오염수와 플럭이 지속적으로 공급되므로 제1스크린(230) 또는 제2스크린(240)을 관통해 상부 배출관(220) 혹은 하부 배출관(270)으로 유출된다. 다시 말하자면, 본 발명에 사용된 여과조(20)는 오염수를 다공성 부상여재(40)로 이루어진 여과층부 내부에서 상향류와 하향류되도록 자연스럽게 유동되면서 상·하방으로 여과처리할 수 있도록 설계된 양방향식(혹은 복합식) 여과조로서, 상방으로 여과처리된 처리수는 상부 배출관(220)을 통해 외부 수계 혹은 세정수조로 방류되는 한편, 하방으로 여과처리된 처리수는 하부 배출관(270)을 통해 외부 수계 혹은 세정수조(60;도 1 참조)로 방류될 수 있다. 종래의 여과장치의 일방향 여과처리방식과는 달리, 양방향, 즉 상하방향으로 여과처리할 수 있도록 안내관(11)의 제2단부가 다공성 부상여재(40) 속으로 길게 뻗어 있게 배열하는 것이 본 발명만의 독특한 특징이라 할 수 있다.
안내관(11)으로 안내될 오염수가 여과처리될 수 있게 여과조(20)로 공급되는 한편 처리수를 신속하게 내보낼 수 있도록, 여과조(20)에서 농축조(30)까지 상호연통하는 슬러지 배출관(260)을 폐쇄해야만 한다. 이와 더불어서, 역세척용 송풍수단인 배관(252)이 여과조(20) 내부까지 뻗어 있어 오염수가 배관(252)을 따라 역세용 송풍기(251)까지 흐르지 않게 밸브(254)를 차단해야만 한다. 이렇게 밸브(261,254)를 폐쇄하여, 오염수가 여과조(20) 내부에 연속적으로 공급되면서 오염수에 함유된 다양한 유형의 오염물질을 다공성 부상여재를 수단으로 하여 고속으로 여과처리할 수 있다.
도 2b는 여과조(20) 내부에 배열된 다공성 부상여재(40)의 세정단계를 도해한 도면이다.
다공성 부상여재 겉표면 상에 슬러지가 과도하게 포획되어 여과저항이 커지게 되어 여과효율이 떨어질 경우 다음의 세정단계를 실시하게 되는바, 다공성 부상여재(40)의 역세척 공정은 우선적으로 오염수의 공급을 차단하기 위해 안내관(11)의 밸브(12)를 차단하고, 여과조(20) 내부에 일정량의 수위를 유지하기 위해서 슬러지 배출관(260)의 밸브(261)와 배출관(220,270)의 밸브(221,271)도 차단한다. 다시 말하자면, 소정의 수위는 다공성 부상여재(40)를 충분히 함침시킬 수 있을 정도의 높이, 예컨대 제1스크린(230)의 설치위치까지 유지한다.
본 발명에 따른 여과장치는 여과조에서 상·하부 배출관으로 내보내지는 처리수의 성능검사를 통해 역세척 시기를 용이하게 판단할 수 있는바, 즉 처리수 내에 SS 함유량을 측정하거나 여과조 상부에 위치된 상부 배출관을 통해 유출될 처리수의 유량 등을 감지하여 미리 설정된 기준치보다 SS 함량이 높거나 처리수의 배출유량이 저감되면 다공성 부상여재의 폐색으로 인한 여과처리 효율저감으로 판단하여 역세척을 실행하게 될 것이다.
역세용 송풍기(251)가 기동하면서 밸브(254)를 개방하여, 송풍기(251)로 공급된 고압의 공기는 배관(252)을 따라 여과조(20) 내부로 안내된다. 특히, 이 공기는 산기관(253)을 수단으로 하여 여과조(20) 전체로 공급된다.
공기는 여과조(20)에 채워져 있던 오염수 혹은 역세척수를 난류 유동시켜 다공성 부상여재 간의 충돌로서 붙어 있는 슬러지, 예컨대 SS를 박리시킬 수 있다. 선택가능하기로, 산기관(253)은 도시된 바와 같이 제2스크린(230) 아래에 배치될 수 있으며, 이와 달리 제2스크린(230) 위에 배치시킬 수도 있다.
이와 더불어서, 다공성 부상여재(40)에서 박리된 슬러지가 다시 포획되지 않고 다공성 부상여재를 깨끗하게 세정하는 동시에 슬러지의 배출을 용이하게 역세척수를 공급하는 역세척용 급수수단을 별도로 구비한다. 급수수단은 세정수조(60) 혹은 다른 역세척수 공급원으로부터 여과조(20) 상부까지 길게 뻗어 있는 배관(262)으로 역세척수를 공급하며, 역세척수의 공급을 원활하게 하기 위해서 펌프(P)를 구비할 수도 있다. 이렇게 여과조 상부에서 역세척수를 여과조 내부로 급수 혹은 분사시킬 수 있도록 한다.
도 2c는 여과조(20) 하부에 쌓여진 슬러지의 배출단계를 도해한 도면이다.
다공성 부상여재(40)에서 슬러지가 충분히 박리된 후에, 역세용 설비, 즉 송풍수단와 급수수단의 작동이 중단되므로 밸브(254)와 밸브(264)를 폐쇄한다. 안내관(11)의 밸브(12)가 폐쇄되어 있고 슬러지 배출관(260)의 밸브(261)가 개방된다. 여과조(20) 바닥에 쌓여 있던 침전물과 다공성 부상여재(40)에서 박리된 슬러지는 여과조(20) 내부에 채워져 있던 역세척수에 휩쓸려 슬러지 배출관(260)을 따라 농축조(30;도 1 참조)로 보내진다.
본 발명은 앞서 기술된 상세한 설명과 실시예 및 첨부도면에 국한되지 않고 아래의 청구범위의 범주와 범위 내에서 변경가능함을 미리 밝혀둔다.
1 ----- 여과장치,
10 ----- 플럭 형성조,
11 ----- 안내관,
12, 221, 254, 261, 264, 271 ----- 밸브,
20 ----- 여과조,
30 ----- 농축조,
40 ----- 다공성 부상여재,
220, 260, 270 ---- 배출관.

Claims (9)

  1. 하수를 공급하는 유입부(110)와 하나 이상의 혼화지(120) 및 이 혼화지(120)에 응집제를 투여하는 약품공급부(121)를 구비한 플럭 형성조(10)와;
    상기 플럭 형성조(10)와 안내관(11)으로 유체연통되고, 상부를 가로질러 배열된 제1스크린(230)과, 상기 제1스크린(230)과 평행하게 하부를 가로질러 배열된 제2스크린(240), 상기 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이에 수용된 다공성 부상여재(40), 처리수를 외부 수계 혹은 세정수조(60)로 안내하는 배출관, 및 하단부에 위치되어 침전물 혹은 슬러지들을 외부로 배출하는 슬러지 배출관(260)을 갖춘 여과조(20);
    송풍기(251)와, 이 송풍기(251)로부터 여과조(20) 내부까지 뻗어 있는 배관(252), 상기 배관(252)의 말단부에 설치된 하나 이상의 산기관(253), 및 상기 배관(252)을 개폐하는 밸브(254)를 구비한 역세척용 송풍수단; 및
    상기 여과조(20)의 하부에서 길게 뻗은 슬러지 배출관(260)으로 유체연통되어, 역세척시 박리된 슬러지 등을 포집하는 농축조(30);로 이루어진 여과장치에 있어서,
    상기 안내관(11)은 상기 플럭 형성조(10)로부터 상기 여과조(20)의 측벽을 관통하여 상기 제1스크린(230)과 제2스크린(240) 사이에서 상기 여과조(20)에 채워진 물로 부유되어 있는 상기 다공성 부상여재(40) 내부까지 길이연장되어 처리수의 흐름이 상향류와 하향류를 형성하도록 되어 있고,
    상기 처리수를 안내하는 배출관은 상기 제1스크린(230) 위에 배치된 상부 배출관(220)과 상기 제2스크린(240) 아래에 배치된 하부 배출관(270)으로 구성되며,
    상기 안내관(11)으로 이송되는 원수는 상기 다공성 부상여재(40)로 여과처리되어 상부 배출관(220) 혹은 하부 배출관(270)으로 처리수를 외부로 배출할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 여과기능 및 역세기능을 구비한 여과장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다공성 부상여재(40)는 상기 여과조(20)의 측벽면과 상기 제1 및 제2스크린(230,240)으로 형성될 내부공간의 80부피%를 채울 수 있게 구비되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안내관(11)의 말단부는 상기 제1스크린(230)과 제2스크린(240)의 중간 지점에서 상기 여과조(20)를 관통해 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다공성 부상여재(40)는 작은 입자크기를 갖는 유리분말에 발포제를 혼합하고, 이 혼합물을 고온으로 가열하여 이를 냉각시켜 분쇄한 것으로, 건조시 용적밀도 0.2~0.6g/㎤, 수분포화시 용적밀도는 1g/㎤ 보다 작으며, 공극률이 60~90%이며, 20~70mm의 크기로 되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 여과조(20)에 감지기(S)를 추가로 구비하여, 역세척 시기를 판단하고, 역세척수가 상기 여과조(20)를 월류하지 않도록 역세척수의 공급량을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 감지기(S)는 상기 여과조(20)의 상부 배출관(220) 혹은 하부 배출관(270)에 설치되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  7. 제1항에 있어서, 역세척수 공급원으로부터 상기 여과조(20) 상부까지 길게 연통되어 있는 역세수 공급용 배관(262)과 이 배관(262)을 개폐하는 밸브(264) 및 노즐(263)를 구비한 역세척용 급수수단을 구비하는 여과장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 농축조(30)에서 걸러진 상징수는 상기 유입부(110)로 재순환되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 농축조(30)는 그 내부에 정류통(31)을 추가로 구비하여, 상기 슬러지 배출관(260)으로 안내될 슬러지와 역세척수가 정류통(31)으로 안내되어 안정화되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
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