KR101269582B1 - 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일측에 원수 유입부가 형성되고 타측은 정수 유출부가 형성되는 여과탱크; 상기 여과탱크의 하측에 형성되며, 배출슈트하부에 J자형 배출관이 형성되는 배출부; 상기 배출부의 상측에 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 원수 유입부의 하측에 일단이 연결되어 상기 여과탱크 내부에 수평방향으로 길게 형성되는 원수 공급관; 상기 여과탱크 및 배출부의 내부에 충전되는 여과사; 및 상기 여과탱크 또는 배출부의 일측에 결합되는 진동자; 를 포함하여 이루어져, 진동자의 작동에 의해 여과 과정에서 폐색되는 여과사의 여과층을 액상화 현상을 이용하여 자동으로 제거할 수 있도록 하여 일정한 정화능력을 유지하여 정수의 수질을 개선시킬 수 있으며, 정수를 하면서 동시에 폐색되는 여과층을 제거할 수 있어 연속적인 수처리가 가능한 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법 {Sand filter and fitration method using the liquefaction}
본 발명은 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일측에 원수 유입부가 형성되고 타측은 정수 유출부가 형성되는 여과탱크; 상기 여과탱크의 하측에 형성되며, 배출슈트하부에 J자형 배출관이 형성되는 배출부; 상기 배출부의 상측에 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 원수 유입부의 하측에 일단이 연결되어 상기 여과탱크 내부에 수평방향으로 길게 형성되는 원수 공급관; 상기 여과탱크 및 배출부의 내부에 충전되는 여과사; 및 상기 여과탱크 또는 배출부의 일측에 결합되는 진동자; 를 포함하여 이루어져, 진동자의 작동에 의해 여과 과정에서 폐색되는 여과사의 여과층을 액상화 현상을 이용하여 자동으로 제거할 수 있도록 하여 일정한 정화능력을 유지하여 정수의 수질을 개선시킬 수 있으며, 정수를 하면서 동시에 폐색되는 여과층을 제거할 수 있어 연속적인 수처리가 가능한 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모래 여과 장치는 정수장에서 정수 공정의 하나로 모래층을 통과시켜 물을 정화하는 장치로서 상수도 및 하수도의 수처리에 주로 이용된다.
그리고 여과 방식에 따라 급속여과와 완속여과 두 가지 방식으로 나뉜다. 급속여과는 대량으로 처리가 가능하나 정화력은 떨어지고, 완속여과는 모래 입자에 생물막이 형성되어 작은 이물질과 세균 및 중금속과 같은 물질도 제거할 수 있으나 여과 효율은 떨어진다.
그리고 원수의 유입 및 유출 위치에 따라 하향류 방식과 상향류 방식으로 구분할 수 있다. 하향류 방식은 자연 유하를 이용한 모래여과 방식으로 여재의 표면만 여과작용을 함으로서 여과 지속시간이 짧고 여과 선속도가 급격히 감소하므로 잦은 역세가 필요하며, 일정한 여과속도를 확보하기 위해서는 넓은 여과면적이 필요하다.
그러므로 여재 표면층의 폐색(막힘)으로 잦은 역세를 실시해야 하며, 역세를 위해 수처리 유량의 5 내지 15%의 역세수가 필요하며 또한 하수의 경우 1일 1회, 상수의 경우 3일에 1회 정도 역세를 실시해야 한다.
즉, 역세를 하는 횟수와 역세에 필요한 역세수의 양이 많고 또한 역세수 역시 다시 재처리되어야 하므로 에너지의 손실이 많다.
뿐만아니라, 장기간 사용시에는 여과층이 완전히 폐색되어 모래 전체를 교체해야 하는 문제점이 있다.(하수의 경우 1년에 1회 정도 모래 전체 또는 일부를 교체해야함)
그리고 기존의 모래여과 방식은 장시간 사용할 경우 채널(channel)이 발생할 수 있으며, mud ball(모래와 고형물등이 엉켜 20~25mm의 덩어리를 형성함), air binding(수중의 공기가 부압이나 온도상승으로 유리되어 모래층에 기포형성), break through(여과면적 감소로 여과 속도가 증가함에 따라 고형물질이 같이 유출되는 현상) 등도 발생하게 되어 여과 수질이 나빠질 수 있다.
또한, 기존 모래여과는 유공블록과 같은 하부집수장치, 역세장치 등이 갖추어져야 하므로 시설비가 많이 소요되며, 연속적인 여과가 불가능하다.
또한, 모래여과는 여재의 공극보다 큰 입자가 여과되는 기계적 여과작용 외에 부착, 흡착과 같은 물리화학적 여과작용, 여과지 내에서 증식하는 미생물에 의한 생물학적 여과작용이 있어 자연수 또는 하수에 존재하는 용해성 물질에 대한 제거능력이 있다. 반면에 마이크로필터(MF)와 같은 막 또는 멤브레인을 사용할 경우 용해성 물질은 여과되지 않으므로, 별도의 소독으로 인한 염소계 소독부산물이 발생하는 문제점이 있다.
그리고 상향류 방식은 하측에서 원수가 유입되어 모래층을 거쳐 상측으로 정수가 유출되는 방식으로서, 시설이 복잡하여 대부분 소규모 탱크로 제작되므로 대규모 시설에 적용하기는 어려운 실정이다.
마찬가지로 상향류 방식의 모래여과도 잦은 역세를 실시해야 하므로 많은 역세수가 발생되며, 하향류 방식과 유사한 정수의 오염문제가 발생된다.
도 1은 종래의 상향류 방식의 모래 여과장치를 나타난 개략도이다.
우선, 여과탱크(10)에 여과사(20)가 충진되어 있고, 상기 여과탱크(10)의 하측으로 원수인입관(30)이 설치되어 여과탱크(10) 내측의 여과사(20) 안으로 수처리 하고자 하는 원수가 유입되도록 구성된다.
그리고 상기 여과탱크(10) 상측에는 여과된 정수가 유출되도록 정수유출관(40)이 구성되어, 상기 원수유입관(30)으로 유입된 원수가 여과사(20)를 통과하여 정수되어 여과탱크(10)의 상측에 구성되는 상기 정수유출관(40)으로 배출되어 여과가 이루어진다.
이때, 상기 여과탱크(10)의 중앙에는 상승관(50), 상기 상승관(50)의 하단부에 구성되는 압축공기 배출장치(51), 상기 상승관(50)의 상단에 구성되는 분리조(60), 상기 분리조의 하측으로 형성되는 분리관(70) 및 상기 분리조(60)의 상측 일면에 형성되는 퇴수관(80)이 구성된다.
여기에서 상기 압축공기 배출장치(51)에 의해 상기 상승관(50)을 따라 여과사(20)의 일부가 상측으로 이동하여 분리조(60)로 유입되어 공기 방울에 의해 이물질들은 분리조(60)의 상측으로 떠올라 퇴수관(80)으로 배출되고, 여과사(20)는 상기 분리관(70)을 따라 여과탱크(10) 내부로 순환되어 유입된다.
그리하여 연속적으로 여과사(20)가 세척 및 순환되면서 동시에 정수작용을 할 수 있도록 하는 장치가 개발되어 있으나 장치가 복잡하며, 상기 분리조(60)에서 이물질과 여과사(20)가 잘 분리되지 않은 경우에 상기 정수유출관(40)으로 이물질이 유입될 수 있어 수질이 나빠질 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 여과시 폐색되는 부분은 여재로 작용하는 원수 공급관 주변의 여과사이므로 폐색되는 부분의 여과사를 자동으로 제거하여 일정한 여과능력 및 정수의 수질을 유지할 수 있으며, 연속적인 정수가 가능한 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 폐색되는 여과사를 회수탱크에 회수하고 모래 세척장치에서 세척한 후 여과탱크의 상측에 구성되는 모래 배급장치로 공급하여 여과사를 보충할 수 있도록 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치는, 일측에 원수 유입부(110)가 형성되고 타측은 정수 유출부(120)가 형성되는 여과탱크(100); 상기 여과탱크(100)의 하측에 형성되며, 배출슈트(210)하부에 J자형 배출관(220)이 형성되는 배출부(200); 상기 배출부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 원수 유입부(110)의 하측에 일단이 연결되어 상기 여과탱크(100) 내부에 수평방향으로 길게 형성되는 원수 공급관(300); 상기 여과탱크(100) 및 배출부(200)의 내부에 충전되는 여과사(400); 및 상기 여과탱크(100) 또는 배출부(200)의 일측에 결합되는 진동자(500); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원수 공급관(300)은 하측에 다수개의 원수 공급홀(310)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여과탱크(100)의 하측에 상기 배출부(200)가 수용되도록 형성되는 회수탱크(600)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여과탱크(100)의 상측에 구성되어 상기 여과사(400)가 보충되도록 하는 모래 배급장치(700)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회수탱크(600)에 일측이 연결되고 타측은 상기 모래 배급장치(700)에 연결되는 모래 세척장치(800)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 모래 세척장치(800)는 하이드로사이클론(hydrocyclone)인 것을 특징으로 한다.
상기 여과사(400)는 서로 다른 둘 이상의 여재가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 모래 여과 장치를 이용한 여과 방법은,
상기 원수 공급관(300)으로 원수가 공급되어 상기 여과사(400)를 상측으로 통과하며 여과되는 단계(S10); 및 상기 S10단계 도중에 상기 진동자(500)를 작동시켜 상기 원수 공급관(300) 주변의 폐색되는 여과사(400)가 상기 배출관(220)을 통해 제거되도록 하는 단계(S20); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 S20단계는 일정한 시간을 두고 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법은 폐색되는 부분의 여과사를 자동으로 제거하여 일정한 여과능력 및 정수의 수질을 유지할 수 있으며, 정수와 동시에 폐색되는 여과사를 제거할 수 있어 역세가 필요치 않으며, 연속적인 정수가 가능한 장점이 있다.
또한, 폐색되는 여과사를 회수탱크에 회수하고 모래 세척장치에서 세척한 후 여과탱크의 상측에 구성되는 모래 배급장치로 공급하여 여과사를 보충할 수 있도록 하여 여과사의 연속적인 재사용이 가능한 장점이 있다.
또한, 정수와 동시에 폐색되는 여과사를 제거할 수 있어 연속적인 정수가 가능하여 비교적 작은 입자의 여과사를 사용할 수 있으므로 정수의 수질이 향상되고 여과속도가 증가되는 장점이 있다.
도 1은 종래의 모래 여과장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 배출부를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치의 다른 예를 나타낸 개략도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치를 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치는 일측에 원수 유입부(110)가 형성되고 타측은 정수 유출부(120)가 형성되는 여과탱크(100); 상기 여과탱크(100)의 하측에 형성되며, 배출슈트(210)하부에 J자형 배출관(220)이 형성되는 배출부(200); 상기 배출부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 원수 유입부(110)의 하측에 일단이 연결되어 상기 여과탱크(100) 내부에 수평방향으로 길게 형성되는 원수 공급관(300); 상기 여과탱크(100) 및 배출부(200)의 내부에 충전되는 여과사(400); 및 상기 여과탱크(100) 또는 배출부(200)의 일측에 결합되는 진동자(500); 를 포함하여 이루어진다.
우선, 상기 여과탱크(100)는 일측에 원수 유입부(110)가 높이방향으로 길게 형성되고, 타측에는 상기 여과탱크(100)의 상측에 정수 유출부(120)가 형성된다.
상기 원수 유입부(110)의 상부에는 원수가 유입되도록 유입구(111)가 형성되고, 상기 정수 유출부(120)에 여과되는 정수가 유출되도록 유출구(121)가 형성된다.
이때, 상기 유입구(111)가 유출구(121)보다 높게 형성되어, 상기 유입구(111)로 유입되는 원수가 상기 원수 유입부(110)내에서 일정한 높이를 유지하도록 하여 중력에 의해 정수되도록 하는 상향류 방식이 적용되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 배출부(200)는 상기 여과탱크(100)의 하측에 형성되며, 상기 배출슈트(210)가 여과탱크(100)에 결합되고 상기 배출슈트(210)의 하부에 J자형으로 배출관(220)이 형성된다.
이때, 상기 배출부(200)의 상측에 일정거리 이격되도록 원수 공급관(300)이 형성되며, 상기 원수 공급관(300)은 상기 원수 유입부(110)의 하측에 일단이 연결되고 타단은 상기 여과탱크(100)에 고정된다.
그리고 상기 여과탱크(100)와 배출부(200)의 내부에는 여과사(400)가 충전되며, 상기 여과사(400)는 상기 여과탱크(100)의 정수 유출부(120)보다 낮은 높이로 충전되고 상기 배출부(200)의 배출관(220) 끝까지 채워진다.
또한, 상기 여과탱크(100) 또는 배출부(200)의 일측에 진동자(500)가 결합된다.
이때, 상기 진동자(500)는 상기 여과탱크(100) 또는 배출부(200)에 연결되어 진동을 전달할 수 다른 위치에 결합될 수도 있다.
그리하여 상기와 같이 구성되는 본 발명의 모래 여과 장치를 이용한 여과 방법은, 상기 원수 공급관(300)으로 원수가 공급되어 상기 여과사(400)를 상측으로 통과하며 여과되는 단계(S10); 및 상기 S10단계 도중에 상기 진동자(500)를 작동시켜 상기 원수 공급관(300) 주변의 폐색되는 여과사(400)가 상기 배출관(220)을 통해 제거되도록 하는 단계(S20); 를 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 유입구(111)로 원수가 유입되면 상기 원수 유입부(110)와 원수 공급관(300)을 거쳐 상기 여과사(400)를 상측으로 통과하며 여과되어 정수 유출부(120)로 배출되어 정수가 이루어진다.
이때, 원수가 여과되는 부분은 상기 원수 공급관(300) 주변의 여과사(400)이며, 여과과정을 거치며 이물질에 의해 폐색되어 여과능력이 저하된다.
그러므로 일정 시간동안 원수를 여과하여 원수 공급관(300) 주변의 여과사(400)가 폐색되면 이를 제거하거나 역세를 해야만 정화능력을 유지할 수 있으므로, 상기 폐색되는 여과사(400)를 상기 배출부(200)를 통해 제거하기 위해 진동자(500)가 작동된다.
상기 진동자(500)가 작동하게 되면 상기 여과사(400)의 액상화 현상에 의해 마치 액체와 같이 유동하며 상기 배출부(200)의 배출관(220)의 말단부로 배출된다.
즉, 상기 진동자(500)가 작동되기 전에는 상기 배출부(200)의 배출관(220)에 채워져 있는 여과사(400)가 응력에 의해 배출되지 않으며, 상기 진동자(500)가 작동하여 상기 여과탱크(100) 및 배출부(200)에 초음파 진동이 가해지면 상기 여과탱크(100)와 배출부(200)에 채워진 여과사(400)의 자중에 의해 상기 배출부(200)의 여과사(400)가 밀려 내려가면서 상기 배출관(220)의 말단부로 넘쳐 흘러가게 되어 폐색되는 여과사(400)를 제거할 수 있다.
이때, 상기 액상화 현상이란 물이 상기 여과사(400)의 공극에 간극수로 존재하는 경우 진동이 가해지면 상기 여과사(400)가 전단 저항력을 상실하여 마치 액체와 같이 흐를 수 있는 상태가 되는 것이며, 액상화된 여과사(400)에 작은 진동이 가해지더라도 상기 여과탱크(100) 내에 높게 채워지는 여과사(400)의 자중에 의해 여과사(400)가 밀려 넘치면서 상기 배출관(220)의 바깥쪽으로 흘러 내려가게 된다.
이와 같이 본 발명의 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치는 폐색되는 부분의 여과사(400)를 액상화 현상을 이용하여 자동으로 제거할 수 있어 역세가 필요치 않으며, 정수를 하면서 동시에 폐색되는 여과사(400)를 제거할 수 있어 연속적인 정수가 가능하며 또한 일정한 여과능력 및 정수의 수질을 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 S20단계는 일정한 시간을 두고 반복적으로 수행되도록 할 수 있다.
즉, 원수가 여과되는 도중에 상기 원수 공급관(300) 주변의 폐색되는 여과사(400)를 연속적으로 제거하지 않고, 일정한 시간 간격을 두고 반복적으로 폐색되는 여과사(400)를 제거할 수 있다.
이때, 상기 진동자(500)가 작동되어 여과사(400)를 제거하기 전에 상기 원수 공급관(300)으로 공급되는 원수를 차단할 수도 있다.
그리고 상기 여과사(400)는 액상화 현상이 더욱 잘 일어날 수 있도록 그 입자가 미세하고 균등한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 여과탱크(100)는 부식에 강하고 여과사(400)에 의한 마모에 견딜 수 있도록 내부식성과 내마모성이 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 진동자(500)의 초음파 진동을 전달하는 효율을 높일 수 있는 재질로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 진동자(500)는 상기 여과탱크(100) 또는 배출부(200)의 일측이나 상기 여과탱크(100) 또는 배출부(200)에 연결되어 진동을 전달할 수 있는 위치에 설치될 수 있으며, 상기 여과사(200)로 진동을 잘 전달 수 있는 위치를 선정하여 설치하는 것이 바람직하다.
즉, 도 2와 같이 상기 여과탱크(100)의 하측에 상기 배출부(200)가 수용되도록 회수탱크(600)를 구성하고 상기 회수탱크의 내측에 경사판(610)을 형성하여 상기 경사판(610)의 하면에 다수개의 진동자(500)를 설치할 수 있다.
그리하여 상기 진동자(500)를 이용하여 상기 여과탱크(100) 및 배출부(200)에 진동을 전달할 수 있으며, 상기 배출관(220)에서 배출되는 여과사(400)를 상기 경사판(610)을 따라 일측으로 모이도록 할 수 있다.
그리고 상기 진동자(300)는 높은 주파수의 진동을 발생시키는 것을 사용해야 상기 여과사(400)의 액상화 현상이 더욱 잘 일어날 수 있으며 20kHz 내지 100kHz 범위의 초음파 진동을 발생시키는 것을 사용하는 것이 바람직하나, 초음파 외의 낮은 주파수를 발생시키는 진동자를 이용할 수도 있다.
또한, 상기 배출부(200)는 도 3과 같이 상기 여과탱크(100)의 하단에 길이 또는 폭 방향으로 길게 형성될 수 있으며, 상기 배출부(200)는 도 4와 같이 길이가 긴 형태 또는 다각형 형태 등 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 원수 공급관(300)은 하측에 다수개의 원수 공급홀(310)이 형성되어, 상기 원수 유입부(110)로 유입되는 원수가 상기 원수 공급홀(310)을 통해 여과사(400)로 공급되면서 여과사(400) 및 여과되는 이물질에 의해 상기 원수 공급홀(310)이 막히지 않도록 할 수 있다.
이때, 상기 원수 공급홀(310)은 상기 원수 공급관(300)의 하측에 길게 홈의 형태로 형성될 수도 있다.
그리고 상기 여과탱크(100)의 하측에 상기 배출부(200)가 수용되도록 회수탱크(600)가 형성될 수 있다.
상기 회수탱크(600)는 상기 여과탱크(100)의 하측에 구성되어 상기 배출부(200)가 내부에 수용되어 밀폐되도록 형성되어, 원수가 유출되지 않으면서 상기 배출부(200)에서 배출되는 여과사(400)를 회수할 수 있다.
또한, 상기 여과탱크(100)의 상측에 구성되어 상기 여과사(400)가 보충되도록 하는 모래 배급장치(700)가 형성되어, 상기 배출부(200)로 배출되어 줄어드는 여과사(400)를 보충할 수 있다.
이때, 상기 모래 배급장치(700)는 도2 및 도 3과 같이 하부를 폭이 좁게 형성하여, 상기 여과탱크(100)로 여과사(400)가 보충될 때 상기 모래 배급장치(700)의 하단부까지 여과사(100)가 보충되면 더 이상 보충되지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 모래 배급장치(700)의 양측에 이송수단(710)을 결합하여 상기 여과탱크(100) 상측의 길이 또는 폭 방향으로 이동하면서 고르게 여과사(400)를 공급하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 회수탱크(600)에 일측이 연결되고 타측은 상기 모래 배급장치(700)에 연결되도록 모래 세척장치(800)가 구성될 수 있다.
즉, 상기 회수탱크(600), 모래 세척장치(800) 및 모래 배급장치(700) 사이에 각각 모래 이송펌프(820)를 설치하여 모래 이송배관(810)으로 연결하여, 상기 회수탱크(600)에서 회수되는 여과사(400)를 상기 모래 세척장치(800)에서 이물질을 분리한 후 상기 모래 배급장치(700)로 공급하여 상기 여과사(400)를 재사용 할 수 있다.
이때, 상기 모래 세척장치(800)는 하이드로사이클론(hydrocyclone)이 사용될 수 있다.
상기 하이드로사이클론은 일측에 세척수 공급관(830) 및 퇴수관(840)이 형성되어, 상기 세척수 공급관(830)에서 세척수가 공급되면 유체의 회전에 따른 원심력에 의해 무거운 모래는 원통의 바깥쪽으로 밀려나면서 아래쪽으로 모이고, 이물질은 분리되어 상부에 형성되는 상기 퇴수관(840)으로 배출되도록 하여 여과사(400)를 세척할 수 있다.
또한, 상기 여과사(400)는 서로 다른 둘 이상의 여재가 적층되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 여과사(400)는 안트라사이트, 활성탄, 제올라이트 또는 펄라이트와 같은 여재를 모래와 함께 적층되는 형태를 이루도록 구성하여 사용할 수 있다.
일례로 모래와 안트라사이트를 적층하여 사용할 경우, 상기 모래 배급장치(700)를 두 칸으로 형성하여 한쪽은 모래, 다른 한쪽은 안트라사이트를 공급할 수 있도록 하고 그 하부에 개폐장치를 각각 설치한다.
그리고 상기 개폐장치를 제어하여 여재층의 두께를 원하는 만큼 모래 한층, 안트라사이트 한층 씩으로 여러 층으로 적층되도록 형성한다.
또한, 상기 배출부(200)를 통해 배출되는 여재는 상기 하이드로사이클론으로 이송하여 세척수의 회전에 의해 이물질이 분리되면서 동시에 비중차에 의해 두 여재가 분리되며, 상기 분리된 두 여재는 상기 모래 배급장치(700)에 구분하여 다시 공급되도록 한다.
즉, 상기 안드라사이트는 모래보다 가벼우므로 상기 하이드로사이클론에서 세척과정을 거치면 모래는 하부에 가라앉고 그 상부에 안드라사이트가 층을 이루게 되므로, 모래와 안드라사이트를 각각 분리할 수 있다.
이와 같이 복층으로 여재를 구성할 경우 입경이 작은 여재와 흡착기능이 좋은 여재 등을 이중으로 사용함으로써 정수의 수질을 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 모래 이송펌프(820)들은 하천에서 모래를 채취하거나 토목공사, 준설공사, 레미콘 공장의 콘크리트 침전물의 배수 또는 기타 산업공장의 침전물 등에 사용되는 (수중)샌드펌프가 사용될 수 있으며, 나선 방식의 펌프 또는 다이어프램 방식의 펌프 등을 이용할 수 있으나 내마모성이 우수하고 누수가 발생하지 않으며 막힘이 발생하지 않는 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 샌드 필터의 다른 예로 도 5와 같이 여과탱크(100)가 원통형으로 형성되고 그 하측에 원추형의 회수탱크(600)가 형성되며, 원수 유입부(110)가 중앙에 위치되도록 구성될 수 있다.
즉, 원수의 중력에 의한 여과 방식이 아닌 상기 원수 유입부(110)를 배관으로 형성하고 이를 통해 원수를 압송하는 가압 여과방식을 적용할 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : (본 발명의) 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치
100 : 여과탱크
110 : 원수 유입부 111 : 유입구
120 : 정수 유출부 121 : 유출구
200 : 배출부
210 : 배출슈트 220 : 배출관
300 : 원수 공급관 310 : 원수 공급홀
400 : 여과사
500 : 진동자
600 : 회수탱크 610 : 경사판
700 : 모래 배급장치 710 : 이송수단
800 : 모래 세척장치
810 : 모래 이송배관 820 : 모래 이송펌프
830 : 세척수 공급관 840 : 퇴수관

Claims (9)

  1. 일측에 원수 유입부(110)가 형성되고 타측은 정수 유출부(120)가 형성되는 여과탱크(100);
    상기 여과탱크(100)의 하측에 형성되며, 배출슈트(210)하부에 J자형 배출관(220)이 형성되는 배출부(200);
    상기 배출부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 원수 유입부(110)의 하측에 일단이 연결되어 상기 여과탱크(100) 내부에 수평방향으로 길게 형성되는 원수 공급관(300);
    상기 여과탱크(100) 및 배출부(200)의 내부에 충전되는 여과사(400); 및
    상기 여과탱크(100) 또는 배출부(200)의 일측에 결합되는 진동자(500); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원수 공급관(300)은 하측에 다수개의 원수 공급홀(310)이 형성되는 것을 특징으로 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 여과탱크(100)의 하측에 상기 배출부(200)가 수용되도록 형성되는 회수탱크(600)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 여과탱크(100)의 상측에 구성되어 상기 여과사(400)가 보충되도록 하는 모래 배급장치(700)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회수탱크(600)에 일측이 연결되고 타측은 상기 모래 배급장치(700)에 연결되는 모래 세척장치(800)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모래 세척장치(800)는 하이드로사이클론(hydrocyclone)인 것을 특징으로 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 여과사(400)는 서로 다른 둘 이상의 여재가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액상화 현상을 이용한 모래 여과 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 모래 여과 장치를 이용한 여과 방법에 있어서,
    상기 원수 공급관(300)으로 원수가 공급되어 상기 여과사(400)를 상측으로 통과하며 여과되는 원수 여과 단계(S10); 및
    상기 S10단계 도중에 상기 진동자(500)를 작동시켜 상기 원수 공급관(300) 주변의 폐색되는 여과사(400)가 상기 배출관(220)을 통해 제거되도록 하는 폐색 여과사 제거 단계(S20); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모래 여과 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폐색 여과사 제거 단계(S20)는 일정한 시간을 두고 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 모래 여과 방법.
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