KR101011127B1 - 교차형 섬유사 공극조절 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교차형 섬유사 공극조절 여과장치에 관한 것으로 유체(기체 혹은 액체)속에 포함된 입자상 물질을 여과할 수 있고, 동시에 세정 효율도 우수한 여과 장치를 제공하는데 목적이 있다. 이를 실현하기 위해 본 발명의 여과장치는 섬유사 여과판, 섬유사 여재, 공압 실린더, 여과조 상하부 덮개, 섬유사 지지대, 확산석, 에어 컴프레서, 원수 유입구와 처리수 및 역세수 유출구로 구성된다. 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 공압 실린더에 의한 섬유사 여과판과 상하부 덮개의 구조적인 작동으로 원하는 공극을 형성한다. 여과시에는 섬유사 여과판에 순차적으로 형성된 가로와 세로 방향의 섬유여재의 굵기와 감김 횟수로 공극을 형성한 후 공압 실린더와 상하부 덮개로 여과판의 간격을 밀착하여 교차형의 미세 공극을 형성하여 부유물질을 제거한다. 또한 세정시에는 공압 실린더로 여과판의 간격을 분리부상하여 교차형의 미세공극을 해제하고 분리된 확대 공극을 형성한 후 에어컴프레서로 확산석을 통해 공기방울을 분사하여 섬유사에 부착된 입자상 물질들을 효과적으로 떨어내어 효율적인 여과와 역세척 효율을 향상시켰다.

여과장치, 공극조절, 교차, 역세척, 섬유사

Description

교차형 섬유사 공극조절 여과장치{Pore Controllable Filter by Intersecting Fiber Yarn}

도면 1은 교차형 섬유사 공극조절 여과장치의 전체 입체도이다.

도면 2는 교차형 섬유사 공극조절 여과장치의 여과조 내부 상하부 덮개와 섬유사 여과판의 모식도이다.

도면 3은 여과조 내부 상부 덮개와 하부덮개의 모식도이다.

도면 4는 여과조 내부 가로단 및 세로단의 섬유사 여과판 모식도이다.

도면 5는 내부 가로단의 섬유사 여과판 구성도이다.

도면 6은 내부 세로단의 섬유사 여과판 구성도이다.

도면 7은 교차형 섬유사 공극조절 여과장치의 여과시 전체 단면도이다.

도면 8은 교차형 섬유사 공극조절 여과장치의 역세척시 전체 단면도이다.

＜도면의 부호설명＞

1. 원수 유입구 7. 여과조 하부덮개

2. 여과조 상부덮개 8. 확산석

3. 섬유사 지지대 9. 공압 실린더

4. 섬유사 여재 10. 여과조

5. 섬유사 여과판 11. 역세수 유출구

6. 처리수 유출구 12. 에어 컴프레서

여과란 유체를 다공성 메디아나 막으로 통과시켜 미세한 입자상 물질을 제거하는 것으로 여재를 충진하여 여과하는 내면 여과와 미세막으로 여과한는 표면 여과가 있다. 내면 여과의 예는 모래 여과와 스티로폴 여재 여과장치와 캐트리지 필터 등이 있다. 표면 여과 방식은 기체나 액체 혼합물을 분리시 특정성분을 잘 통과시키는 반투막(semipermeable membrane)을 사용하는 공정으로 정밀여과(microfiltration), 한외여과(ultrafiltration), 나노여과(nanofiltration), 역삼투(reverse osmosis), 전기투석(electrodialysis)이 있다. 모래 여과가 큰 입자상 물질을 제거하는데 비해 정밀여과는 0.1∼1㎛ 정도의 미세입자 및 용질을 분리할 수 있는 공정으로 세공이 막 총 용적의 80％ 정도를 차지하는 것이 적합하고 추진력은 0.5∼5bar이다. 현재까지 발표된 내면 여과 방식 장치들의 특성을 살펴보면, 모래 여과는 수질이 낮고 설치비는 비교적 낮으나 세정 효율과 운영비는 보통이다. 스티로폴 여재 여과장치는 세정 효율은 개선하였으나 수질이 낮으며, 캐트리지 필터는 수질은 아주 우수하나 세정 효율이 낮고 운영비가 높다. 표면 여과 방식인 고분자 분리막은 수질은 아주 좋으나 설치, 운영비가 높고 세정 효율이 낮다. 즉 여과장치들에 있어서 특성은 여과와 세정 효율은 반비례 하는 것이다. 내면 여과 방식은 보통 표면 여과 방식보다 큰 공극으로 세정 효율은 우수하나 여과 효율은 낮 으므로 여과 성능을 향상시키기 위해서는 여과시 미세공극을 유지할 수 있어야 한다. 표면 여과 방식은 대체로 미세 공극으로 여과 성능은 우수하나 세정 효율이 낮으므로 여과시의 미세 공극은 유지하면서 세정시에 공극을 확대 조절 할 수 있으면 문제점이 해결된다. 즉 여과장치의 문제점인 여과 효율과 역세 효율을 동시에 증진시키기 위해서는 여과시와 세정시의 공극의 크기를 미세·확대 제어 할 수 있으면 된다.

여과장치의 성능을 향상시키기 위해 여과시와 세정시의 공극의 크기를 미세·확대 제어 할 수 있는 여과장치로는 본 발명의 발명자가 개발한 특허 10-0393274의 공극조절 여과장치가 있다. 상기 발명은 여러 종류의 섬유 여재를 섬유줄의 형태로 만들어 섬유줄 지지대와 조임쇠에 의해 반응조의 덮개에 고정한 후, 덮개와 연결된 걸림쇠와 조임 나사에 의해 섬유줄 간의 공극을 미세·확대 조절할 수 있도록 설계하였다. 여과를 수행할 때는 걸림쇠와 조임 나사를 조여 섬유줄을 팽팽히 비틀어 당겨 주어 섬유줄 간의 공극을 최대한 미세하게 하여 여과효율을 높이고, 세정(역세척)을 수행할 때는 걸림쇠의 조절나사를 풀어 섬유줄을 느슨하게 수직으로 풀어주어 섬유줄 간의 공극을 최대한 확보하여 입자상 물질을 효율적으로 떨어낼 수 있게 하였다. 그 외 여과장치의 미세공극을 형성하기 위해 섬유사를 여재로 사용한 발명으로 다음의 여과장치들이 있다. 등록번호 10-0425907의 "유연성 섬유사 필터모듈을 이용한 정밀여과장치"는 하폐수를 처리하기 위해 유연성과 신축성을 가지면서 적당한 거칠기를 지닌 유연성 섬유사를 장치의 길이 방향으로 장착한 후 여과수와 역세수 및 세척용 공기가 주입되는 섬유사의 끝단은 여재 고정판에 고정 시키고 상부끝단은 자유 상태로 방치하고 장치내부 및 유출관은 만수상태로 유지하여 밀집된 유연성 섬유사에 의해 여과와 모세관현상 및 사이펀현상을 유도하여 여과효율과 역세효율을 개선하고자 하였다.

등록번호 10-0571100의 "여과포를 이용한 여과장치"는 변형량이 적은 유연성의 줄이나 끈을 불규칙으로 밀집 배치하여 미세한 공극을 형성시킨 여과포를 탱크내에 여과실과 원수실을 연락되게 설치된 중공상의 관체 주위에 설치하여 유동하는 원수중에 함유된 부유물질을 여과하고, 세정시에는 탱크내에 구비된 역세척 장치에 의해 여과포를 이동시켜 공극을 확대시킨후 여과포에 부착된 이물질들을 탈리시켜 배출하도록 하였다.

등록번호 10-0592083의 "가변필터 여과장치"는 여과장치의 중앙에 압력을 집중하여 가할 수 있는 압축부를 형성하여 섬유사를 점진적으로 압축하여 미세공극을 형성하여 여과를 수행하고, 일정시간 운전 후에는 섬유사를 압축 해제하여 역세척을 수행하도록 하였다. 상기의 섬유사를 이용한 여과장치들은 여과포나 섬유사들의 밀집과 해체에 의해 임의의 미세공극이나 확대공극을 형성하여 여과와 세정을 수행하였다. 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 여과장치의 구조적인 작동으로 여과와 세정에 필요한 원하는 공극을 형성한다. 여과시에는 섬유사 여과판에 순차적으로 형성된 가로와 세로 방향의 섬유여재의 굵기와 감김 횟수로 공극을 형성한 후 공압 실린더와 상하부 덮개로 여과판의 간격을 밀착하여 교차형의 미세 공극을 형성하며, 세정시에는 반대로 공압 실린더로 여과판의 간격을 분리 부상하여 교차형의 미세공극을 해제하고 분리된 확대 공극을 형성하여 부유물질을 효과적으 로 떨어내도록 구성하였다.

종래 상 하수처리장이나 양어장, 수족관 수 중에 포함된 입자상 물질 제거에 가장 많이 통용되고 있는 여재는 모래, 부직포, 스티로폼 등이며 그 특성은 다음과 같다.

첫째, 원수수질에 따른 여과성능 조절시 여과재 소요 부피가 커 일정한 규격의 여과조 내에서는 여과재 증가 장착이 어려워 여과 성능 개선이 어렵다. 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 원수 수질 악화에 따른 여과효율 향상시 여과조 체적의 증가없이 섬유사 굵기와 감김 횟수로 공극을 조절할 수 있어 여과성능 조절이 가능하다.

둘째, 부직포나 스티로폼 등의 여재는 공극이 고정되어 있어 신규 사용시 여과 효율은 양호하나 세정시 공극의 조절이 어려워 재생 효율이 낮고 세정횟수에 따른 재생 효율이 급격히 감소된다. 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 공압 실린더에 의한 섬유사 여과판과 상하부 덮개의 구조적인 작동으로 필요한 공극을 형성하여 여과와 세정 성능이 우수하다.

셋째, 여과장치의 여과재 부직포는 수분 함유시 여재의 무게 증가율이 커 세정시 힘이 들고 소요공간이 필요하며 점성물질의 흡착시 세정은 어렵다. 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 여과재의 흡수성과 무게증가율이 작아 세정과 관리가 용이하며 점성물질 흡착시에도 재생이 가능하다.

이를 실현하기 위해 본 발명의 여과장치는 섬유사 여과판, 섬유사 여재, 공 압 실린더, 여과조 상하부 덮개, 섬유사 지지대, 확산석, 에어 컴프레서, 원수 유입구와 처리수 및 역세수 유출구로 구성되었다.

본 발명은 교차형 섬유사 공극조절 여과장치에 관한 것으로 유체(기체 혹은 액체)속에 포함된 입자상 물질을 여과할 수 있고, 동시에 세정 효율도 우수한 여과 장치를 제공하는데 목적이 있다. 이를 실현하기 위해 본 발명의 여과장치는 섬유사 여과판, 섬유사 여재, 공압 실린더, 여과조 상하부 덮개, 섬유사 지지대, 확산석, 에어 컴프레서, 원수 유입구와 처리수 및 역세수 유출구로 구성된다. 유체 중에 포함된 입자상 물질은 원수 유입구로 유입되어 홀이 형성되어 있는 여과조 상부덮개를 통해 유입되며 섬유사 지지대에 가로축과 세로축으로 순차적으로 밀착 교차하여 생긴 미세 공극에 의해 제거된다. 섬유사 지지대는 직사각형 홀이 형성된 섬유사 여과판의 내측 모서리에 갈아맞춤으로 형성되어 섬유사를 지지한다. 이 때 섬유사 여과판의 단수와 섬유사 지지대에 형성된 섬유사의 굵기와 설치횟수에 따라 유입수의 여과효율이 결정된다. 여과된 유입수는 섬유사 여과판의 하부덮개 아래에 형성된 처리수 유출구를 통하여 유출된다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

1)은 여과조 최상단에 위치하며 여과 처리하고자 하는 입자상 물질을 포함하는 유체가 유입되는 원수 유입구이다.

2)는 원수 유입구의 하부에 위치하며 다수의 홀이 형성되어 있어 최상단에 유입된 원수의 섬유사층으로의 원할한 유입을 돕고 유입 원수에 의해 섬유사층의 쏠림과 벌어짐을 방지하는 여과조 상부덮개이다. 여과조 상부덮개는 여과시 다단의 여과판을 하부덮개와 함께 받쳐주어 섬유사층의 공극을 조밀화하는 역할을 수행한다.

3)은 여과조 상부덮개의 하부에 위치하며 섬유사 여과판의 내측 축에 분리, 장착형으로 설치된 섬유사 지지대이다. 섬유사 지지대는 섬유사 여과판에 장착시 여과판에 가로와 세로 순으로 단계적으로 설치한다. 섬유사 지지대는 여재설치 및 교환시 섬유사 여과판에서 분리, 장착할 수 있다.

4)는 섬유사 지지대의 내측에 위치하며 여러 종류의 여재를 섬유줄의 형태로 만들어 섬유사 지지대를 축으로 감아서 형성된 섬유사 여재이다. 섬유사 여재층의 공극은 섬유사 여과판(5)에 순차적으로 형성된 가로와 세로 방향의 섬유여재의 굵기와 감김 횟수로 공극을 형성한 후 공압 실린더(9)와 상하부 덮개(5, 7)로 여과판의 간격을 밀착하여 교차형의 미세 공극을 형성하여 부유물질을 제거한다.

5)는 여과조 상부덮개의 하부에 위치하며 섬유사 지지대와 섬유사 여재가 형성되어 있는 섬유사 여과판이다. 섬유사 여과판의 단수와 섬유사층의 감김횟수로 유입 원수의 입자상 물질의 제거 효율이 조절된다.

6)은 여과조의 최하단에 위치하며 유입 원수가 섬유사층에 의해 여과 되어 원할하게 유출되도록 홀이 형성되어 있는 처리수 유출구이다.

7)은 섬유사 여과판의 하부에 위치하며 다수의 홀이 형성되어 있어 처리수의 원할한 유출과 상부에 위치한 섬유사층을 수직 밀착시켜 공극의 쏠림과 벌어짐을 방지하는 여과조 하부덮개이다.

8)은 여과조 하부덮개의 아래쪽에 형성되며 섬유사층에 부착된 입자상 물질을 효과적으로 떨어낼 수 있도록 에어 컴프레서를 통하여 유입된 공기를 균일하고 미세한 기포로 분산시키는 확산석이다.

9)는 여과조 상하부덮개 및 섬유사 여과판의 양 축에 위치하며 세정시 상하부 덮개와 다단의 여과판을 부상 분리하여 확대공극을 형성하고 여과시에는 섬유사 여과판과 상하부덮개를 밀착시켜 미세공극으로 형성하여 효율적 세척을 수행하도록 하는 공압 실린더이다.

10)은 상하부에는 원수 유입구와 처리수 유출구, 확산석이 있으며 중앙부에는 여과조 상하부덮개 및 섬유사 지지대와 섬유사 여재가 장착된 다단의 섬유사 여과판으로 이루어진 여과조이다.

11)은 여과조의 상단 양 측면에 위치하며 제거된 부유 물질이 효과적으로 배출되도록 형성된 역세수 유출구이다. 역세정은 여과장치의 효율 및 여과 수명을 증대시킨다. 본 여과장치의 역세수 유출구는 미세 기포와 세정수에 의해 섬유사층에서 분리된 부유물질을 다단 여과판의 측면, 외측방향으로 유출시켜 여과조 상부로 부상, 제거되도록 구성된다.

12)는 주 반응조인 여과조의 외부에 위치하며 역세정시 공압 실린더의 가압 및 확산석의 공기 공급을 담당하는 에어 컴프레서이다.

에어컴프레서(12)를 통하여 유입된 공기는 확산석(8)을 통하여 미세하고 균일한 기포가 발생되어 상승된다. 이 미세 기포에 의해 섬유사 여재(4)에 부착된 입자상 물질이 용이하게 탈착·분리되어 섬유사층의 재생효율이 극대화된다. 본 발명 의 여과장치의 구성과 작동 원리를 요약하면 상하부에는 원수 유입구와 처리수 유출구, 확산석이 있으며 중앙부에는 여과조 상하부덮개 및 섬유사 지지대와 섬유사 여재가 장착된 다단의 섬유사 여과판으로 이루어진 여과조로 구성되어 여과시에는 섬유사 여과판에 순차적으로 형성된 가로와 세로 방향의 섬유여재의 굵기와 감김 횟수로 공극을 형성한 후 공압 실린더에 의해 섬유사 여과판과 상하부 덮개의 간격을 조절하여 교차형의 미세 공극을 형성하여 부유물질을 제거하고 세정시에는 공압 실린더로 여과판의 간격을 분리 부상하여 교차형의 미세공극을 해제하고 분리된 확대 공극을 형성한 후 에어컴프레서로 확산석을 통해 공기방울을 분사하여 섬유사에 부착된 입자상 물질들을 떨어 내어 효율적인 여과와 세정을 하는 교차형 섬유사 공극조절 여과장치이다.

본 발명은 교차형 섬유사 공극조절 여과장치에 관한 것으로 유체(기체 혹은 액체)속에 포함된 입자상 물질을 여과할 수 있고, 동시에 세정 효율도 우수한 여과 장치를 제공하는데 목적이 있다. 이를 실현하기 위해 본 발명의 여과장치는 섬유사 여과판, 섬유사 여재, 공압 실린더, 여과조 상하부 덮개, 섬유사 지지대, 확산석, 에어 컴프레서, 원수 유입구와 처리수 및 역세수 유출구로 구성되며 발명효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 원수 수질 악화에 따른 여과 효율 향상시 여과조 체적의 증가없이 섬유사 굵기와 감김 횟수로 공극을 조절할 수 있어 여과효율이 우수하다.

둘째, 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 여과장치의 구조적인 작동으로 여과와 세정에 필요한 공극을 조절할 수 있다.

셋째, 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 여과재의 흡수성과 무게증가율이 작아 세정이 쉽고 관리가 용이하며 점성물질 흡착시에도 재생효율이 높다

넷째, 본 발명의 교차형 섬유사 공극조절 여과장치는 공압 실린더에 의한 섬유사 여과판과 상하부 덮개의 구조적인 작동으로 원하는 공극을 형성한다.

Claims (1)

1. 여과조 최상단에 위치하며 여과 처리하고자 하는 입자상 물질을 포함하는 유체가 유입되는 원수 유입구와;

   원수 유입구의 하부에 위치하며 다수의 홀이 형성되어 있어 최상단에서 유입된 원수의 섬유사층으로의 원할한 유입을 돕고 유입 원수에 의해 섬유사층의 쏠림과 벌어짐을 방지하는 여과조 상부 덮개와;

   여과조 상부덮개의 하부에 위치하며 섬유사 여과판의 내측 축에 분리, 장착형으로 설치된 섬유사 지지대와;

   섬유사 지지대의 내측에 위치하며 여러 종류의 여재를 섬유줄의 형태로 만들어 섬유사 지지대를 축으로 감아서 형성된 섬유사 여재와;

   여과조 상부덮개의 하부에 위치하며 섬유사 지지대와 섬유사 여재가 형성되어 있는 섬유사 여과판과;

   여과조의 최하단에 위치하며 유입 원수가 섬유사층에 의해 여과 되어 원할하게 유출되도록 홀이 형성되어 있는 처리수 유출구와;

   섬유사 여과판의 하부에 위치하며 다수의 홀이 형성되어 있어 처리수의 원활한 유출과 상부에 위치한 섬유사층을 수직 밀착시켜 공극의 쏠림과 벌어짐을 방지하는 여과조 하부덮개와;

   여과조 하부덮개의 아래쪽에 형성되며 섬유사층에 부착된 입자상 물질을 효과적으로 떨어낼 수 있도록 에어 컴프레서를 통하여 유입된 공기를 균일하고 미세 한 기포로 분산시키는 확산석과;

   여과조 상하부덮개 및 섬유사 여과판의 양 축에 위치하며 역세정시 상하부덮개와 다단의 여과판을 수직 부상시켜 공극을 분리, 확대시켜 효율적 세척을 수행하도록 하는 공압 실린더와;

   상하부에는 원수 유입구와 처리수 유출구, 확산석이 있으며 중앙부에는 여과조 상하부덮개 및 섬유사 지지대와 섬유사 여재가 장착된 다단의 섬유사 여과판으로 이루어진 여과조와;

   여과조의 상단 양 측면에 위치하며 제거된 부유 물질이 효과적으로 배출되도록 형성된 역세수 유출구와;

   주 반응조인 여과조의 외부에 위치하며 역세정시 공압 실린더의 가압 및 확산석의 공기 공급을 담당하는 에어 컴프레서;로 구성되어

   여과시에는 섬유사 여과판에 순차적으로 형성된 가로와 세로 방향의 섬유여재의 굵기와 감김 횟수로 공극을 형성한 후 공압 실린더와 상하부 덮개로 여과판의 간격을 밀착하여 교차형의 미세 공극을 형성하여 부유물질을 제거하며 세정시에는 공압 실린더로 여과판의 간격을 분리 부상하여 교차형의 미세공극을 해제하고 분리된 확대 공극을 형성한 후 에어컴프레서로 확산석을 통해 공기방울을 분사하여 섬유사에 부착된 입자상 물질들을 효과적으로 떨어내는 교차형 섬유사 공극조절 여과장치.

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