KR101543548B1 - 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부가 개방된 중력식 여과조 내부에 섬유여과재를 충진하여 여과조에 유입되어 방류되는 상수에 존재하는 불용성 부유물과 총인 등의 오염물질을 여과처리하는 여과과정과 역세과정을 순차적으로 반복하도록 하는 역세기능을 구비한 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법에 관한 것이다.
즉 여과조(10)의 한쪽 측면전체에 유입관(13)과 연통하는 유입조(22)와 역세배출관(25)과 연통하는 배출조(23)를 형성하여, 다수의 분배공(26)을 형성한 분배관(21)의 양측 끝단 부를 유입조(22)와 배출조(23)에 각각 연통하도록 구성하는 상부 스크린장치(20)와, 여과전공간(11)에 구비한 여과망(43) 상단에 다수의 섬유여과재(50)를 안착하는 여과층부(40)와, 여과후공간(12) 중심 내부로 유입되는 매인공기관(31) 양측에 다수의 분할공(33)을 형성하는 다수의 공기분할관(32)을 연통하도록 구성하는 공기유입관(30)과, 여과후공간(12) 하단부와 연통하는 별도의 하부배수관(70)을 각각 포함하는 역세기능을 겸비한 중력식 여과장치(1)를 이용하여 인과 부유물을 제거하는 여과단계(100)와, 섬유여과재(50)를 부양하는 여과재 부양단계(200)와, 섬유여과재(50) 표면에 흡착된 인과 불용성 및 점착성 부유물을 배출하도록 하는 역세단계(300)와, 역세수 배출단계(400)를 각각 순차적으로 진행하여 세척과정으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법{Filtering apparatus and the use of total phosphorus filtering method}

본 발명은 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 상부가 개방된 중력식 여과조 내부에 섬유여과재를 충진하여 여과조에 유입되어 방류되는 하수에 존재하는 불용성 부유물과 총인 등의 오염물질을 섬유여과재로 신속하게 여과처리하고 여과과정에서 섬유여과재에 흡착된 부유물을 제거하는 역세과정을 순차적으로 반복하도록 하여 작은 동력으로 적은 부피의 여과조를 통해서 신속하면서도 효율이 높은 여과와 역세가 이루어질 수 있도록 하는 역세기능을 구비한 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수도, 폐수 및 우수에는 다양한 유기물질, 부유물질, 질소, 인 등을 함유하고 있어, 이러한 다양한 오염물질에 대한 용수를 처리할 때에 통상적으로 물속에 함유되어 있는 무기물질은 물리/화학적으로 제거하고 유기물질은 미생물에 의한 생물학적 처리방법으로 처리하여야 하므로, 일반 하·폐수 종말처리장 등의 대형 기간처리시설에서는 전술된 공정들을 위해 개별적인 1차 침전조, 생물반응조, 최종침전조, 여과설비 등을 구비하여 처리하고 있다.

이때, 통상적으로 사용하는 종래의 1차 침전조는 무겁고 입자가 큰 협잡물을 침사지에서 제거한 후 유입되는 하수를 중력침전에 의하여 간이 침전시키고 있어 수면적 부하가 약 50㎥/㎡·day 로 작고 유기물질 및 부유물질의 제거율이 낮아 부지면적을 크게 차지하는 한계점이 있으므로 급속여과기술을 개발하여 오염물질 제거효율 및 처리속도를 높여 부지면적을 줄이는 기술 개발이 절실히 요구되고 있고, 생물반응조는 유기물질, 질소, 인 등을 제거하기 위하여 하수의 체류시간을 일반적으로 8 ~ 9시간을 유지하는 규모로 설치하고 있어 부지면적이 크고, 하수처리에 적당한 미생물을 확보·유지하기 위한 산소공급량이 과다하게 소요되는 한계점이 있으므로, 이러한 생물반응조에서 형성된 하수슬러지를 제거하기 위한 최종침전조는 주로 중력침전 방식에 의하여 고액 분리시키고 있어 수면적 부하가 약 20㎥/㎡·day 로 매우 작아 부지면적이 크게 차지하는 한계점이 있는 통상의 수처리장치는 상당한 시설규모, 부지면적, 시설설치비 및 유지비에 대한 부담을 가져야 하며, 이러한 대규모 시설의 운전 및 관리에 어려움이 뒤따르게 되므로 이를 극복하기위해 생물반응조 및 최종침전조 기능을 동시에 수행할 수 있는 생물막 여과기술을 개발하여 부지면적 및 공기공급량을 획기적으로 줄여서 시설설치비 및 유지비를 저감하는 기술개발이 절실히 요구되고 있는 상황이다.

이에 근래에는 선 출원된 등록특허 10-0980464호의 "하수고도처리장치"를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 "종래의 하수종말처리장에 1차 침전조를 대체하도록 다공성 부상여재로 충전된 부상 여과조를 구비하여, 하수가 상향류식으로 이동하면서 다공성 부상여재와의 접촉을 통해 여과처리되도록 하고, 부상 여과조의 하류에는 다단의 생물막 여과조를 일렬로 배열하여 그 내부에 충전된 부상식 다공성미생물 담체와 함께 공기를 공급할 수 있도록 하여 종래의 생물학적 하수처리공정에서의 생물반응조 및 최종침전조를 대체하는 공정으로 BOD의 산화 및 질소, 인 등을 제거할 수 있도록 하며, 추가로 생물막 여과조로부터 유출된 처리수에는 완전 처리하기위하여 여과층부와 약품투입관을 구비한 한 급속여과조를 구성하여 상기 1차 침전조와 생물막 여과조에서 해결하지 못한 소량의 입자상 물질 뿐만 아니라 부영양화를 유발하는 인을 함유하고 있는 처리수를 하향류식으로 이동시키도록" 구성함으로써, 생물막 여과조를 구비하여 BOD의 산화와 함께 질소 및 인을 제거할 수 있도록 하고, 다공성 부상여재와 부상식 다공성 미생물 담체와의 접촉을 향상시키고 이를 관통해 흐르는 하수의 유속을 빠르게 하여 처리속도를 향상시키며, 기존 하수종말처리장에 비해서 여과처리속도와 여과처리효율을 향상시킬 수 있어, 본 발명은 설치면적을 줄여서 시공단가를 낮추는 경제적인 효과도 창출하도록 하고 있으나 이 또한 처리하여야 할 처리수의 양과 처리수에 분포하는 유기물질, 부유물질, 질소 및 인 등의 함유량에 따라 여과조의 수량을 다르게 구성하여야 하므로 필요에 따라 다수의 여과조가 필요하여 전체 총인여과장치의 면적이 커지는 문제점과 함께, 급속여과제에 여전히 모래층을 구성하여야 하므로 처리수의 처리속도에 한계를 가지는 등의 문제점을 여전히 해결하지 못하는 구조임을 알 수 있다.

이에, 선 출원된 등록특허 10-0955799호의 "하수고도처리장치"를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 "단일 반응조에서 응집과 여과기능을 동시에 수행할 수 있도록 단일 반응조의 상부에서는 반응조 역할을 수행하고 단일 반응조의 하부에서는 여과조 역할을 수행토록 하고, 다공성 여재를 이용한 수처리를 위한 응집총인여과장치의 여과효율이 저하되는 문제점을 극복하기 위해 수처리를 위한 응집총인여과장치의 역세척 수단을" 구성함으로써, 역세척 수단을 별도로 구비하여 처리하는 동안에 실시간으로 일정한 여과압력에 도달하게 되면 자동으로 역세척을 실시하여 여과처리능력을 일정하게 유지시킬 수 있도록 하여 다양한 오염물질과 총인을 여과처리할 수 있도록 하여 처리수에 이러한 오염물질의 함유량을 현저하게 저감시킬 수 있도록 하고 있으나 이 또한, 급속여과제에 여전히 모래층을 구성하여야 하므로 처리수의 처리속도에 한계를 가질 뿐만 아니라 다공성여재의 입자가 미세하여 역세과정에서 모래층과 함께 소실되거나 역세과정으로 인해 모래층과 다공성 여재가 순차적으로 적재되지 못해 여과효율이 떨어지게 되며, 회전교반기로 인해 유입수가 유동되면서 다공성여과재의 위치를 이동하여 여과 효율을 저하 하는 등의 다양한 문제점으로 인해 수처리효율이 낮아 실사용에 적용하지 못하고 있는 실정이다.

하여 최근에는 선 출원된 공개특허 10-2013-0008880호의 "초고속 역세기능과 미세여재의 회수기능을 구비한 총인여과장치"를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 "원수를 저장하는 원수조와 공급관으로 유체연통되고, 상부에 위치되어 역세척수와 슬러지를 외부로 배출하는 상부 배출관과, 하단부에 위치되어 처리수를 외부로 배출하는 하부 배출관, 그 내부를 가로질러 배열된 여재 지지지부, 이 여재 지지부 상에 다공성 미세여재와 이 다공성 미세여재의 하부에 상대적으로 비중이 큰 하부여재로 구성된 여과층을 갖춘 여과조; 및 상기 여과조의 상부 배출관과 배관으로 유체연통되고, 상기 상부 배출관으로 배출되는 역세척수와 다공성 미세여재를 분리하는 원심분리기"로 구성함으로써, 여과조 내부로 공급될 원수를 하향류식 여과처리하여, 원수를 신속하게 여과처리할 수 있는 여과처리능력을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 하고, 여과조 내에서 다공성 미세여재를 역세척하여 여과층부를 최적의 상태로 유지하여 여과효율을 극대화시킬 수 있도록 제공되는 한편, 역세척시 다공성 미세여재가 역세척수와 함께 부상하여 외부로 배출될 정도로 상대적으로 가벼운 여재를 사용하되, 역세척수에 휩쓸려 유실될 미세여재를 원심분리기를 통해 회수할 수 있도록 하여 역세시간을 단축시킬 수 있도록 하고 있으나, 이는 여과조의 구조가 밀폐형으로 구성되어 처리수의 공급과 배출 및 역세가 고압의 압력으로 이루어지는 압력식으로 한꺼번에 많은 양의 처리수를 처리하지 못하여 대량의 수치리 시설에 적합하지 못할 뿐만 아니라 역세시 다공성 이세여재의 회수를 위한 원심분리기나 고압의 펌프 등이 필요하며, 공급관 및 배출관 또한 고압에 사용할 수 있는 고가의 제품을 사용하여야 하므로 총인여과장치를 설치하기위한 비용이 높아지는 등의 문제점이 있어 일반 하·폐수 종말처리장 등의 대형 기간처리시설에서는 적용하기 못하고 있음에도 처리시설을 필요로 하는 사용업체나 이를 설치하과 관리하는 관련 수처리 업체에서도 아직까지 이러한 기본적인 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정에 있다.

KR 등록특허 10-0971810호 KR 등록특허 10-0955799호 KR 공개특허 10-2013-0008880호

이에 본 발명에서는 상기와 같은 제반 문제점들을 일소하기 위하여 개발한 것으로서 내부에 섬유여과재를 충진시킨 상태에서 필요에 따라 섬유여과재로 불용성 및 점착성 부유물과, 응집제에 의해 응집 침전된 인 화합물을 정밀하게 여과하여 효율적으로 제거함과 동시에 여과과정에서 섬유여과재에 흡착된 부유물질을 신속하게 제거하는 역세과정을 물과 공기의 공급량과 방향전환만으로 진행하여 이루어지도록 하는 역세기능을 구비한 총인여과장치를 구성함으로써, 적은 동력으로 작은 부피의 여과조로도 역세 수량 및 역세 시간을 단축하여 신속하면서도 효율이 높은 여과와 역세가 이루어질 수 있도록 하는 목적과 함께 설치 및 수리 관리 및 유지보수가 용이함은 물론 설치비용과 관리 및 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 하는 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법을 제공하기 위하여 위 과제를 해결하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법은 상부가 개방되는 여과조(10)의 바닥면에서 소정의 거리만큼 이격하여 여과망(43)을 구성하여 여과망(43) 상부에 여과전공간(11)을 형성하고 여과망(43) 하부에 여과후공간(12)을 형성하되, 여과망(43) 상단에 다수의 여과재를 구비하여 여과층부(40)를 형성하고, 여과조(10) 상단에서 여과전공간(11)으로 유입수를 공급하는 유입관(13)과, 역세수를 여과전공간(11)에서 여과조(10)외부로 배출하는 역세배출관(25)을 형성하고, 여과후공간(12)에 외부의 공기를 유입하는 공기유입관(30)과, 여과 완료된 여과수를 여과후공간(12)에서 여과조(10) 외부로 배출하는 배출관(14)과, 역세수를 여과후공간(12)으로 유입하는 역세수유입관(24)과 여과전공간(11)에 수위를 감지하는 수위계측기(60)를 포함하여 구성하는 통상의 중력식 총인여과장치에 있어서;

상기 여과조(10)의 내측 상부 한쪽 측면전체에 상부가 개방되어 상기 유입관(13)의 끝단부가 유입되는 유입조(22)를 형성하고 다른 쪽 측면전체에 밀폐되어 하단중심부가 상기 역세배출관(25)과 연통하는 배출조(23)를 형성하여, 표면에 다수의 분배공(26)을 형성한 분배관(21)의 양측 끝단 부를 유입조(22)와 배출조(23)에 각각 연결하여 연통하도록 구성하되 분배관(21)을 같은 높이로 일정간격을 두고 다수로 구성하는 상부 스크린장치(20)와;

상기 여과조(10)의 내측 하부 한쪽에 외부와 연통하는 매인공기관(31)은 외부에서 여과후공간(12) 중심 내부로 유입되는 매인공기관(31)이 순차적으로 지름이 작아지도록 구성하되 매인공기관(31) 양측에, 표면에 다수의 분할공(33)을 형성하며 끝단으로 갈수록 지름이 축소되는 다수의 공기분할관(32)을 일정간격을 유지하도록 분배하여 매인공기관(31)과 연통하도록 구성하는 공기유입관(30)과;

상기 공기유입관(30) 상단부의 여과전공간(11)에 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 구비한 여과망(43) 상단에 다수의 섬유여과재(50)를 여과조 유효수심의 50% 내지 70%의 높이로 충진하되 충진된 섬유여과재(50)의 상단부가 유지하는 높이에 여과망(43)과 평행하게 유지하는 격자모양의 격자관(45)을 형성하여 격자관(45) 사이에 다수의 분배공간(44)을 형성하도록 구성하는 여과층부(40)와;

여과조(10)의 하단부 측면 한쪽에 여과후공간(12) 하단부와 연통하는 별도의 하부배수관(70)을 각각 포함하는 역세기능을 겸비한 중력식 여과장치(1)를 구성하여,

우선 배출관(14)을 개방한 상태에서 유입관(13)을 통해 유입된 유입수가 유입조(22)를 거쳐서 다수의 분배관(21)으로 분배되어 다수의 분배공(26)을 통해 분산되어 섬유여과재(50) 상부에 자유낙하면서 여과층부(40)를 통과하므로 유입수에 내포되어 응집 침전된 인 화합물과 불용성 및 점착성 부유물이 섬유여과재(50)에 흡착되도록 하여 섬유여과재(50)에 의해 인과 부유물이 제거된 여과수로 변환하여 배출관(14)으로 배출하도록 하는 여과단계(100)와;

상기 여과단계(100)의 지속적인 운전으로 인해 인을 비롯한 다양한 부유물이 섬유여과재(50)에 흡착되어 유입수가 여과층부(40)를 통과하는 속도가 느려지므로 여과전공간(11)에 유입된 유입수의 수위가 설정높이만큼 차면 배출관(14)과 유입관(13)을 밀폐하고 여과과정을 중단한 다음 공기유입관(30)을 개방하여 외부에서 생성한 압축공기를 매인공기관(31)을 통해 유입하여 다수의 공기분할관(32)으로 분할되어 분할공(33)을 통해 배출되어 상기 여과망(43)에 구성된 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 거쳐서 섬유여과재(50)를 부양하도록 하는 여과재 부양단계(200)와;

상기 여과재 부양단계(200)를 통해 섬유여과재(50)가 여과전공간(11)에 고르게 확산되어 분포된 상태에서 역세유입관(24)을 개방하여 역세수가 압축공기와 같이 상기 여과망(43)에 구성된 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 거치면서 일정하게 분산되어 여과전공간(11)으로 유입되도록 함에 따라 생성되는 다수의 미세 공기방울을 함유한 역세수가 섬유여과재(50) 표면에 흡착된 인과 불용성 및 점착성 부유물을 미세공기방울로 분리시킨 후 다수의 분배공(26)을 통해 분배관(21)으로 유입된 다음 배출조(23)로 결합시켜서 역세배출관(25)을 통해 배출하도록 하는 역세단계(300)와;

상기 역세단계(300)가 완료되면 역세유입관(24)을 밀폐하고, 하부배수관(70)을 개방하여 여과조(10) 내부에 잔류하는 고형물과 불용성 및 점착성 부유물은 물론 인을 내포하는 역세수를 하부배수관(70)을 통해 배출함과 동시에 섬유여과재(50)가 역세수의 배출이 완료되는 상단부에서부터 하단부까지 순차적으로 안착하면서 수분을 함유한 자체의 무게로 인해 각자 수축함과 동시에 서로 밀착하도록 하는 역세수 배출단계(400)를 각각 순차적으로 진행하여 세척과정으로 이루어지는 중력식 여과장치(1)를 이용한 여과방법에 관한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법은 여과과정에서 여과조의 막힘 현상 및 역세효율을 개선함으로써, 적은 동력으로 작은 부피의 여과조를 통해도 역세 수량 및 역세 시간을 단축하여 신속하면서도 효율이 높은 여과와 역세가 이루어질 수 있도록 하고, 설치 및 수리 관리 및 유지보수가 용이함은 물론 설치비용과 관리 및 유지보수 비용을 절감할 수 있어 적은 비용으로 대용량의 총인여과장치를 좁은 공간에 설치하여 장기간 용이하게 사용할 수 있는 그 기대되는 바가 매우 많고 큰 발명이다.

도 1은 통상의 바람직한 총인설비의 여과과정을 나타낸 전체구성 구조도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 총인여과장치의 구성도로써, (가)는 평면 구성도이고, (나)는 정면단면 구성도.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시 예를 보인 총인여과장치의 구성도로써, (가)는 평면단면 구성도이고, (나)는 측면 단면 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 여과단계를 일실시 예로 도시한 총인여과장치의 단면 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 여과재 부양단계를 일실시 예로 도시한 총인여과장치의 단면 구성도.
도 6은 본 발명의 바람직한 역세단계를 일실시 예로 도시한 총인여과장치의 단면 구성도.
도 7은 본 발명의 바람직한 역세수 배출단계를 일실시 예로 도시한 총인여과장치의 단면 구성도.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 공기유입관의 구성도로서 (가)는 평면도 (나)는 단면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 상부 스크린장치의 구성단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 여과망의 단면구성도.
도 11은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 격자관의 구성 상태를 도시한 평면구성도.

이하, 첨부된 도면에 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이 통상의 하·폐수처리장의 생물학적 처리 이후 처리수 중에 남아있는 총인, 부유물질, 용존성 유기물질을 처리하도록, 유입수의 저장 및 다음 공정으로 이송하기위한 이송펌프가 구비된 유입수조(2)와; 상기 유입수조(2)에서 보내져 유입되는 유입수에 응집제를 투입하여 상기 유입수에 포함된 부유물질 및 인과 반응시켜 미세 플럭으로 생성되도록 하는 반응조(3)와; 반응조(3)로 부터 유입되어 수중에서 응집되지 않은 이물질 및 각 미세 플럭을 응집시켜 조대 플럭으로 생성되도록 교반시키는 교반기가 구비된 플럭형성조(4)와; 상기 플럭형성조(4)에서 보내져 유입되는 유입수에 포함된 인과 불용성 및 점착성 부유물과 용존성 유기물질을 심층여과가 가능한 여과재를 이용하여 여과처리하는 여과조(10)와; 상기 여과조(10)에서 보내지는 정화 처리된 여과수가 유입되어 저장되는 처리수조(5)와; 상기 여과조(10)에서 역세과정을 통해 걸러져서 배출한 인과 불용성 및 점착성 부유물과 용존성 유기물질을 유입시켜서 농축한 다음 슬러지를 외부로 배출하도록 하는 농축조(6)로 이루어지는 총인처리장치를 구성하여 유입수를 깨끗한 처리수로 정화하고 있다.

이때, 상기와 같이 구성되는 총인처리장치의 유입수조(2) 또는 반응조(3), 플럭형성조(4), 처리수조(5), 및 농축조(6)의 구성이나 그 용도는 유입수의 유량이나 오염정도에 따라 그 용량이 달라지는 보편적인 공지의 구성과 작용으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만 상기 여과조(10)의 구성과 작용이 필요에 따라 현저히 차이가 나고 다양함에 본원 발명에서는 여과조(10)의 구성을 공지의 구성과 다르게 형성한 중력식 처리장치(1)로 구성하여 이를 이용한 총인여과방법을 통해 플럭형성조(4)에 의해 응집제와 혼입된 상태로 유입되어 용해성 인과 반응, 침전하기 쉬운 플럭으로 만들어 침전시킨 유입수가 유입되도록 하여 여과함으로써, 불용성 및 점착성 부유물과 용존성 유기물질을 안정적으로 처리할 수 있도록 하여 깨끗한 처리수로 변환할 수 있도록 하는 것으로 도 2 내지 도 11에 도시된 도면을 기준으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉 본 발명에서는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 상부가 개방되는 여과조(10)의 바닥면에서 소정의 거리만큼 이격하여 여과망(43)을 구성하여 여과망(43) 상부에 여과전공간(11)을 형성하고 여과망(43) 하부에 여과후공간(12)을 형성하되, 여과망(43) 상단에 다수의 여과재를 구비하여 여과층부(40)를 형성하고, 여과조(10) 상단에서 여과전공간(11)으로 유입수를 공급하는 유입관(13)과, 역세수를 여과전공간(11)에서 여과조(10)외부로 배출하는 역세배출관(25)을 형성하고, 여과후공간(12)에 외부의 공기를 유입하는 공기유입관(30)과, 여과 완료된 여과수를 여과후공간(12)에서 여과조(10) 외부로 배출하는 배출관(14)과, 역세수를 여과후공간(12)으로 유입하는 역세수유입관(24)과 여과전공간(11)에 수위를 감지하는 수위계측기(60)를 포함하여 구성하는 통상의 중력식 총인여과장치에 있어서;

상기 여과조(10)의 내측 상부 한쪽 측면전체에 상부가 개방되어 상기 유입관(13)의 끝단부가 유입되는 유입조(22)를 형성하고 다른 쪽 측면전체에 밀폐되어 하단중심부가 상기 역세배출관(25)과 연통하는 배출조(23)를 형성하여, 표면에 다수의 분배공(26)을 형성한 분배관(21)의 양측 끝단 부를 유입조(22)와 배출조(23)에 각각 연결하여 연통하도록 구성하되 분배관(21)을 같은 높이로 일정간격을 두고 다수로 구성하는 상부 스크린장치(20)와;

상기 여과조(10)의 내측 하부 한쪽에 외부와 연통하는 매인공기관(31)은 외부에서 여과후공간(12) 중심 내부로 유입되는 매인공기관(31)이 순차적으로 지름이 작아지도록 구성하되 매인공기관(31) 양측에, 표면에 다수의 분할공(33)을 형성하며 끝단으로 갈수록 지름이 축소되는 다수의 공기분할관(32)을 일정간격을 유지하도록 분배하여 매인공기관(31)과 연통하도록 구성하는 공기유입관(30)과;

상기 공기유입관(30) 상단부의 여과전공간(11)에 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 구비한 여과망(43) 상단에 다수의 섬유여과재(50)를 여과조 유효수심의 50% 내지 70%의 높이로 충진하되 충진된 섬유여과재(50)의 상단부가 유지하는 높이에 여과망(43)과 평행하게 유지하는 격자모양의 격자관(45)을 형성하여 격자관(45) 사이에 다수의 분배공간(44)을 형성하도록 구성하는 여과층부(40)와;

여과조(10)의 하단부 측면 한쪽에 여과후공간(12) 하단부와 연통하는 별도의 하부배수관(70)을 각각 포함하여 구성한다.

우선, 상기 상부 스크린장치(20)는 여과조(10)의 내측 상부 한쪽 측면전체에 상부가 개방되어 상기 유입관(13)의 끝단부가 유입되는 유입조(22)를 형성하고 다른 쪽 측면전체에 밀폐되어 하단중심부가 상기 역세배출관(25)과 연통하는 배출조(23)를 형성하여, 표면에 다수의 분배공(26)을 형성한 분배관(21)의 양측 끝단 부를 유입조(22)와 배출조(23)에 각각 연결하여 연통하도록 구성하되 분배관(21)을 같은 높이로 일정간격을 두고 다수로 구성한다.

이에 여과조(10)를 통해 인과 불용성 및 점착성 부유물과 용존성 유기물질을 포함하는 유입수를 유입관(13)을 통해 유입조(22)에 유입하면 유입조(22)에 유입된 유입수가 유입조(22)와 연통되는 다수의 분배관(21)으로 흘러들어가서 분배관(21)에 형성된 다수의 분배공(26)을 통해 여과조(10)에 형성된 여과전공간(11)으로 자연 낙하하는 구조로, 분배관(21)을 일정한 간격으로 다수 형성하여 개방된 여과조(10)의 상부에 고르게 구성하고 각각의 분배관(21)에 다수의 분배공(26)을 형성함으로써, 여과전공간(11)상부에서 고르게 분포하여 자유낙하 하도록 하여 여과전공간(11) 하부에 유지하는 섬유여과재(50)의 상부에 고르게 분포하여 여과속도를 상승하도록 하면서 여과효율이 높아지도록 하는 구조임을 알 수 있다.

이때, 유입조(22)의 하단부를 분배관(21)에 연통된 쪽이 낮게 구성되도록 하면서 유입조(22)에서 배출조(23)조까지 평행이 유지되도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.

특히, 분배관(21)의 내경 하단부에 길이방향으로 연장하여 분배관(21)의 하단부에 구성되는 분배공(26)을 막도록 하는 가림편(27)을 설치하고 가림편(27)의 길이방향으로 일정간격을 유지하여 다수의 차단턱(28)을 구비하여 구성함에 따라, 가림편(27)과 차단턱(28)을 통해 유입조(22)에서 유입되는 유입수가 배출조(23)까지 일정한 유량과 유속을 유지하면서 분배관(21)을 진행하도록 하여 유입수가 유입조(22)에서 배출조(23)로 바로 유출되지 않도록 하면서도 분배관(21)에서 고르게 분산되어 분배공(26)을 통해 하부로 고르게 분산되도록 하여 하부에 유지하는 섬유여과재(50) 상부에 유입수를 고르게 분포하도록 하는 것이 여과효능을 높이는 구조임을 알 수 있는 중요 구성임을 알 수 있으며, 차단턱(28)의 상부 끝단의 높이가 가림편(27)의 측면 높이보다 낮게 구성하는 것이 바람직할 것이다. ( 도 9 참조)

또한, 배출조(23)의 구성을 유입조(22)의 맞은편에 구성하되 전체가 밀폐되도록 구성하되 상부측이 다수의 분배관(21)과 연통되도록 연결되고 하단부 중심부가 좁게 형성하여 중심부 하단에 여과조(10) 외부로 인출되는 역세배출관(25)이 연통되도록 구성하여 역세작업시 역세되어 수면이 상승하는 역세수가 배출관(14)의 분배공(26)으로 유입되어 배출조(23)로 집수되어 역세배출관(25)을 통해 농축조(6)로 배수되도록 하는 구조임을 알 수 있다.( 도 9 참조)

뿐만 아니라 상기 여과층부(40)는 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 구비한 여과망(43)을 여과조(11)의 일정높이 중심부에 평행하게 구성하여 여과조(11)의 공간을 여과전공간(11)과 여과후공간(12)으로 구분하도록 하되, 여과망(43) 상단부인 여과전공간(11)에 다수의 섬유여과재(50)를 여과조(11) 유효수심의 50% 내지 70%의 높이로 충진하고, 충진된 섬유여과재(50)의 상단부가 유지하는 높이에 여과망(43)과 평행하게 유지하는 격자모양의 격자관(45)을 형성하여 격자관(45) 사이에 다수의 분배공간(44)을 형성하도록 하는 구성이다.

이때, 여과망(43)은 여과조(10)의 면적과 같은 형상과 크기를 유지하는 면적에 다수의 여과홀(42)과 다수의 여과기(41)가 서로 겹치지 않도록 일정간격을 유지하도록 구성하는 것이 바람직하며, 여과홀(42)은 주로 역세수가 관통할 때, 역세수 내의 압축공기가 주로 통과하도록 하여 압축공기가 고르게 분산되도록 하면서 미세공기가 발생하도록 하는 기능을 유지하도록 하는 반면, 여과기(41)는 여과기(41) 상부에 형성하는 다수의 분할공간(44)을 통해 유입수가 관통할 때 섬유여과재(11)가 여과기(41)의 분할공간(44)을 막지 못하도록 하여 유입수의 관통경로를 직접 막지 못하도록 하여 여과속도가 감소하는 것을 방지도록 하는 기능과 주로 역세과정에서 역세수가 관통하면서 역세수가 여과기(41)의 분할공간(44)으로 분산되어 상승하도록 함으로써, 섬유여과재(50)가 고르게 부상하도록 하여 역세 효능을 상승하는 기능을 유지하도록 하는 것이다. (도 10 참조)

또한, 여과전공간(11)에 내장된 섬유여과재(50)는 그 구성이 일정길이의 미세한 폴리에스테르 섬유사를 다수 나열시킨 다음 고정 고리로 중앙부를 묶어 폴리에스테르 섬유사가 하나의 볼 형태로 형성되도록 구성시킨 정수용 여과재로써, 볼 형태의 섬유여과재(50)가 여과조(10) 내에 필요로 하는 수량만큼 주입된 상태에서는 섬유여과재(50)의 구조상 섬모가 서로 밀착 결합함으로 상당수의 공백이 형성되며, 유입관(13)을 통해 유입되는 유입수가 분배관(21)의 분배공(26)을 통해 섬유여과재(50)의 상부에서부터 고르게 분사되므로 상부에 유지하는 볼 형태의 섬유여과재(50)부터 수분을 흡수하여 자체무게를 증가하면서 압축되면서 차차 하부에 유지하는 섬유여과재(50)까지 수분흡수와 압축과정을 반복할 뿐만 아니라 주입되는 유입수의 유입량에 따라 섬유여과재(50)의 자체 형상과 각각의 섬유여과재(50)가 서로 밀착하는 여과공간이 달라지지만, 유입되는 유입수의 유입량이 일정수치가 되면 더 이상의 섬유여과재(50의 변형이 일어나지 않게 되므로 일정유입량 이상부터는 고른 여과속도를 유지하게 되므로 일정한 크기의 여과조(10)를 가지는 중력식 여과장치(1)에서는 별도의 여과압력을 사용하지 않고도 동일한 여과량을 유지할 수 있어 여과 선속도가 여타 여과장치에 비하여 고르게 유지하므로 유입수 내부에 내포된 인을 비롯한 불용성 및 점착성 부유물을 제거하는 효율이 90% 이상 나타나 여과 효율이 상당히 높음 여과재로, 본 발명자가 고안하여 등록한 대한민국등록실용신안 제0425911호인 정수용 여과재이므로 섬유여과재(50) 자체의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상 상기와 같이 유지하는 특성의 섬유여과재(50)가 여과망(23) 상단부에 고르게 분포되도록 하기 위하여 충진된 섬유여과재(50)의 상단부가 유지하는 높이에 여과망(43)과 평행하게 유지하는 격자모양의 격자관(45)을 형성하여 격자관(45) 사이에 다수의 분배공간(44)을 형성하는 것이다.

즉, 본 발명에 사용되는 섬유여과재(50)는 비중이 낮아 유입되는 유입수의 흐름에 따라 쉽게 유입수의 흐름방향으로 움직이게 되므로 다수의 섬유여과재(50)가 겹쳐져서 이루어지는 여재층이 여과과정에 의해 한쪽으로 몰리거나 뭉쳐지는 현상이 발생하게 되는데 이때 여과망(43) 상단부에 고르게 분포되어 여재층을 이룰 수 있도록 하는 구성으로 격자관(45)을 통상의 사각파이프로 구성하여 유압과 유속에 의해 움직이는 다수의 섬유여과재(50)의 움직임에도 상하방향과 함께 전후좌우 모든 방향으로도 견딜수 있도록 하면서 격자관(45)의 중량을 최소화 할 수 있도록 하며 격자관(45)에 의해 형성되는 분배공간(44)이 너무 넓거나 너무 좁지 않게 형성하는 것이 바람직한 구성임을 알 수 있다.

또한, 공기유입관(30)은 외부에서 여과후공간(12) 중심 내부로 유입되는 매인공기관(31)이 순차적으로 지름이 작아지도록 구성하되 매인공기관(31) 양측에, 표면에 다수의 분할공(33)을 형성하며 끝단으로 갈수록 지름이 축소되는 다수의 공기분할관(32)을 일정간격을 유지하도록 분배하여 매인공기관(31)과 연통하도록 구성함으로써, 역세작업을 하기 전에 여과망(43) 상부에 안착되는 섬유여과재(50)를 고르게 비산할 수 잇도록 여과망(43)의 전체면적에 압축공기가 여과망(43) 하단부 전체에 고르게 분포할 수 있도록 하기위한 구조임을 알 수 있다.

즉 여과후공간(12) 중심 내부로 유입되는 매인공기관(31)이 외부에서 유입되는 곳을 기준으로 순차적으로 지름이 작아지도록 구성함으로써, 매인공기관(31)을 통해 유입되는 압축공기가 순차적으로 좁아지는 매인공기관(31)에 의해 발생하는 압력으로 인해 매인공기관(31) 양측에 구성한 공기분할관(32)으로 용이하게 유입되어 다수의 공기분할관(32)으로 압축공기의 양이 고르게 유지할 수 있도록 하는 구조가 되는 것이다.

특히, 공기분할관(32)의 표면에 형성하는 분할공(33)을 공기분할관(32)의 하단부 측에 형성하여 공기분할관(32)을 통해 배출되는 공기가 상부로 부상하면서 보다 넓은 공간으로 확산되어 분포되도록 할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 총인여과장치로 인해 작은 용량의 총인여과장치로 여과효율과 역세효율이 매우 높은 여과작업과 역세작업을 할 수 있음을 알 수 있다.

먼저, 우선 배출관(14)을 개방한 상태에서 유입관(13)을 통해 유입된 유입수가 유입조(22)에 유입되어 중력에 의해 다수의 분배관(21)으로 유입되면서 다수의 분배공(26)을 통해 분산되어 섬유여과재(50) 상부에 자유낙하면서 여과층부(40)를 통과하므로 유입수에 내포되어 응집 침전된 인 화합물과 불용성 및 점착성 부유물이 섬유여과재(50)에 흡착되도록 하여 섬유여과재(50)에 의해 인과 부유물이 제거된 여과수로 변환하여 배출관(14)으로 배출하도록 하는 여과단계(100)를 진행한다(도 4 참조).

이때, 폴리에스테르 섬유사로 이루어지는 볼 형태의 섬유여과재(50)가 여과조(10) 내에 필요로 하는 수량만큼 주입된 상태에서는 섬유여과재(50)의 구조상 섬모가 서로 밀착 결합함으로 상당수의 공백이 형성되며, 유입관(13)을 통해 유입되는 유입수가 다수의 분배관(21)의 분배공(26)을 통해 섬유여과재(50)의 상부에서부터 고르게 분사되므로 상부에 유지하는 볼 형태의 섬유여과재(50)부터 수분을 흡수하여 자체무게를 증가하면서 압축되면서 차차 하부에 유지하는 섬유여과재(50)까지 수분흡수와 압축과정을 반복할 뿐만 아니라 주입되는 유입수의 압력에 따라 섬유여과재(50)의 자체 형상과 각각의 섬유여과재(50)가 서로 밀착하면서 공백이 축소된다.

즉 주입되는 유입수의 압력이 중력으로만 유지되어 더 이상의 섬유여과재(50)의 변형이 일어나지 않게 되므로 일정한 크기의 여과조(10)를 가지는 중력식 여과장치(1)에서도 여과량이 일정할 뿐만 아니라 여과 선속도가 고르게 유지되어 유입수 내부에 내포된 불용성 및 점착성 부유물을 제거하는 효율이 90% 이상 나타나 여과 효율이 상당히 높음을 알 수 있는 것이다

상기와 같이 여과단계(100)를 통해 유입수를 여과수로 변화하게 되는데, 여과과정에의해 섬유여과재(50)에 흡착된 인을 비롯한 불용성 및 점착성 부유물로 인해 여과선속도가 저하되는 것이 보편적이며, 이때 유입관(13)으로 유입되는 유입수의 유입량이 배출관(14)을 통해 유출되는 여과수의 배출량보다 많아지게 되므로 여과전공간(11)에 유입되는 유입수의 수면이 높아지게 된다.

이때, 여과조(10)에 비치한 수위계측기(60)에 설정한 높이만큼 높아지면 배출관(14)과 유입관(13)을 밀폐하여 여과과정을 중단한 다음 공기유입관(30)을 개방하여 외부에서 생성한 압축공기를 매인공기관(31)을 통해 유입하여 다수의 공기분할관(32)으로 분할되어 분할공(33)을 통해 배출되어 상기 여과망(43)에 구성된 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 거쳐서 섬유여과재(50)를 부양하도록 하는 여과재 부양단계(200)를 진행한다.(도 5참조)

즉 순수 압축곡기만이 공기유입관(30)을 통해 유입되어 여과후공간(12)으로 고르게 분포하여 여과망(43)의 여과기(41)와 여과홀(42)을 통해 여과전공간(11)으로 고르게 분포되어 비산하면서 여과망(43) 상부에 수압으로 압착되어 유지하는 섬유여과재(50) 전체를 여과전공간(11) 내부에서 부상시킴과 동시에 서로 분리하여 원래의 모양으로 팽창되도록 하여 각각의 섬유여과재(50) 표면에 흡착된 불용성 및 점착성 부유물을 미세공기방울로 분리시키도록 하는 과정이다.

이와 같은 부양단계(200)는 섬유여과재(50)를 원래의 모양으로 돌려주면서 표면에 흡착된 인을 비롯한 불용성 및 점착성 부유물을 미세공기방울로 분리시키도록 하는 기능을 별도의 세척수 없이 순수 공기만으로 이루러지도록 하여 역세시간과 역세를 위한 역세수의 양을 현저히 절약할 수 있는 아주 유용한 작업단계임을 알 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 여과재 부양단계(200)를 통해 섬유여과재(50)가 여과전공간(11)에 고르게 확산되어 분포된 상태에서 역세유입관(24)을 개방하여 역세수가 압축공기와 같이 상기 여과망(43)에 구성된 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 거치면서 일정하게 분산되어 여과전공간(11)으로 유입되도록 함에 따라 생성되는 다수의 미세 공기방울을 함유한 역세수가 섬유여과재(50) 표면에 흡착된 인과 불용성 및 점착성 부유물을 미세공기방울로 분리시킨 후 다수의 분배공(26)을 통해 분배관(21)으로 유입된 다음 배출조(23)로 결합시켜서 역세배출관(25)을 통해 배출하도록 하는 역세단계(300)를 진행한다.(도 6참조)

즉 여과재 부양단계(200)를 통해 여과전공간(11) 정체에 부양시켜서 표면에 흡착된 인과 불용성 및 점착성 부유물을 미세공기방울로 분리시킨 상태에서 역세수를 공급하여 여과전공간(11)의 수면이 상승하면서 수면 상부에 떠오르는 인과 불용성 및 점착성 부유물이 여과전공간(11) 상부에 구성한 상부 스크린장치(20)에 구성되는 다수의 분배관(21)에 구성한 분배공(26)을 통해 분배관(21)을 거쳐서 배출조(23)로 유입되어 역세배출관(25)을 통해 농축조(6)로 배출하게 된다.

이때, 역세유입관(24)과 공기유입관(30)을 통해 역세수와 0.5~1㎏/㎠의 압력으로 유입되는 압축공기의 비율이 서로 30(역세수): 70(압축공기)의 비율로 유지하도록 하여, 여과조(10) 하단에 구성되는 여과후공간(12)에서부터 상부로 비산하면서 상승하도록 하여 여과망(43)에 구비한 다수의 여과홀(42)과 여과기(41)로 일정하게 분산되어 통과하면서 여과전공간(11)으로 유입되도록 함에 따라 생성되는 다수의 미세 공기방울을 함유한 역세수가 여과전공간(11)에서 상승하면서 섬유여과재(50) 전체를 여과전공간(11) 내부에서 부상시킴과 동시에 서로 분리된 상태에서 다수의 분배관(21)에 구성한 분배공(26)으로 동시에 유입될 수 있도록 하여 인과 불용성 및 점착성 부유물을 함유한 역세수만 분배관(21)으로 유입되고 분배공(26)의 면적보다 많이 큰 구성의 섬유여과재(50)는 여과전공간(11)에서 이탈하지 않도록 하여 역세단계(300)로 인해 섬유여과재(50)가 분실되는 것을 구조적으로 방지할 수 있도록 하는 구조임을 알 수 있다.

마지막으로 상기 역세단계(300)가 완료되면 역세유입관(24)을 밀폐하고, 하부배수관(70)을 개방하여 여과조(10) 내부에 잔류하는 고형물과 불용성 및 점착성 부유물은 물론 인을 내포하는 역세수를 하부배수관(70)을 통해 배출함과 동시에 섬유여과재(50)가 역세수의 배출이 완료되는 상단부에서부터 하단부까지 순차적으로 안착하면서 수분이 함유한 자체의 무게로 인해 각자 수축함과 동시에 서로 밀착하도록 하는 역세수 배출단계(400)를 진행하여 본 발명의 역세기능을 겸비한 중력식 여과장치를 이용한 총인여과방법을 완료하는 것이다.

즉 역세유입관(24)을 밀폐하고, 하부배수관(70)을 개방하면, 역세수가 하부배수관(70) 통해 여과조(10)의 하단부에 구성된 여과후공간(12)까지 완전히 배출하면서 여과전공간(11)에 미세공기가 내포된 역세수로 인해 부상하여 이동하던 섬유여과재(50)는 역세수가 소멸하는 여과전공간(11)의 상단부에서부터 하단부까지 순차적으로 안착하면서 수분이 함유한 자체의 무게로 인해 각자 수축함과 동시에 서로 밀착하도록 하면서 여과조(10)에 구성되는 여과망(43) 상단부에 자연 안착 완료되어 역세수 배출단계(400)를 완료하면서 여과조(10) 내부에 잔류하는 고형물과 불용성 및 점착성 부유물을 완전히 제거하도록 하는 방법임을 알 수 있다.

이때, 상기 부양단계(200)와 역세단계(300)에서 여과망(43) 상단부에서 여과전공간(11) 상부로 부상하는 다수의 섬유여과재(50)가 격자모양으로 구성한 격자관(45)에 의해 고르게 분산되도록 하고, 역세수 배출단계(400)시에는 격자관(45)에 의해 형성된 동일한 면적을 유지하는 다수의 분배공간(44)으로 배출되는 역세수와 함께 여과전공간(11) 상부에 유지하던 다수의 섬유여과재(50)가 고르게 분포되어 여과망(43) 상단부에 순차적으로 안착될 수 있도록 하는 기능이 있음을 알 수 있다.

상기 같이 구성되어 작용하는 본 발명의 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법은 상기에 기술한 여과단계(100)와 여과재 부양단계(200), 역세단계(300), 역세수 배출단계(400)를 순차적으로 진행하는 여과방법으로 효율이 높은 용수의 여과작업 역세작업이 반복적으로 이루어지도록 하는 것으로 필요에 따라 여과재 부양단계(200)를 생략하고 여과단계(100)와 역세단계(300) 및 역세수 배출단계(400) 만을 순차적으로 진행할 수도 있으나 효율적인 면에서는 모든 과정을 거치는 것이 바람직할 것이다.

이때, 본 발명에 구성되어 사용되는 펌프( 도면 미도시 )와 밸브를 작동하는 각종 센서들과 스위치의 신호들을 전기적/전자적 제어 체계를 통하여 자동으로, 연속적으로 진행될 수 있도록 하는 것인데, 이는 자동화 시스템 등에 통상적으로 사용될 수 있는 제어 방법을 응용하여 별도의 제어장치를 구비시켜서 사용하는 것임으로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. (미도시)

이에 상기와 같이 구성되어 작동하는 본 발명의 중력식 여과장치 및 이를 이용한 총인여과방법은 여과과정에서 여과조의 막힘 현상 및 역세효율을 개선함으로써, 적은 동력으로 적은 부피의 여과조를 통해도 역세 수량 및 역세 시간을 단축하여 신속하면서도 효율이 높은 여과와 역세가 이루어질 수 있도록 하고, 설치 및 수리 관리 및 유지보수가 용이함은 물론 설치비용과 관리 및 유지보수 비용을 절감할 수 있어 적은 비용으로 대용량의 총인여과장치를 좁은 공간에 설치하여 장기간 용이하게 사용할 수 있는 그 기대되는 바가 매우 많아 특히, 하수 방류수의 총인 및 부유물질 처리에 있어서 유용하게 적용하여 사용할 수 있는 발명이다.

1: 총인여과장치 2: 유입수조
3: 반응조 4: 플럭형성조
5: 처리수조 6: 농축조
10: 여과조 11: 여과전공간
12: 여과후공간 13: 유입관
14: 배출관 20: 상부 스크린장치
21: 분배관 22: 유입조
23: 배출조 24: 역세유입관
25: 역세배출관 26: 분배공
30: 공기유입관 31: 매인공기관
32: 공기분할관 33: 분할공
40: 여과층부 41: 여과기
42: 여과홀 43: 여과망
44: 격자공간 45: 격자관
50: 섬유여과재 60: 수위계측기
70: 역세세척관 100: 여과단계
200: 여과재 부양단계 300: 역세단계
400: 역세수 배출단계

Claims (4)

1. 상부가 개방되는 여과조(10)의 바닥면에서 소정의 거리만큼 이격하여 구성한 여과망(43)의 상부에 여과전공간(11)과 하부에 여과후공간(12)을 형성하되, 여과후공간(12)에 배출관(14)과, 역세수유입관(24) 포함하여 구성하는 중력식 여과장치에 있어서;
   
   여과조(10)의 내측 상부 한쪽 측면전체에 상부가 개방되어 유입관(13)의 끝단부가 유입되는 유입조(22)를 형성하고 다른 쪽 측면전체에 밀폐되어 하단중심부가 역세배출관(25)과 연통하는 배출조(23)를 형성하여, 표면에 다수의 분배공(26)을 형성하며, 내경 하단부에 길이방향으로 연장하여 분배관(21)의 하단부에 구성되는 분배공(26)을 막도록 하는 가림편(27)을 설치하고 가림편(27)의 길이방향으로 일정간격을 유지하여 다수의 차단턱(28)을 구비하여 구성하는 분배관(21)의 양측 끝단 부를 유입조(22)와 배출조(23)에 각각 연결하여 연통하도록 구성하되 분배관(21)을 같은 높이로 일정간격을 두고 다수로 구성하는 상부 스크린장치(20)와;
   여과조(10)의 내측 하부 한쪽에 외부와 연통하는 매인공기관(31)은 외부에서 여과후공간(12) 중심 내부로 유입되는 매인공기관(31)이 순차적으로 지름이 작아지도록 구성하되 매인공기관(31) 양측에, 표면에 다수의 분할공(33)을 형성하며 끝단으로 갈수록 지름이 축소되는 다수의 공기분할관(32)을 일정간격을 유지하도록 분배하여 매인공기관(31)과 연통하도록 구성하는 공기유입관(30)과;
   공기유입관(30) 상단부의 여과전공간(11)에 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 구비한 여과망(43) 상단에 다수의 섬유여과재(50)를 여과조 유효수심의 50% 내지 70%의 높이로 충진하도록 구성하며, 충진된 섬유여과재(50)의 상단부가 유지하는 높이에 여과망(43)과 평행하게 유지하는 격자모양의 격자관(45)을 형성하여 격자관(45) 사이에 다수의 분배공간(44)을 형성하도록 구성하는 여과층부(40)와;
   여과조(10)의 하단부 측면 한쪽에 여과후공간(12) 하단부와 연통하는 별도의 하부배수관(70)을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 중력식 여과장치.
   
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4. 배출관(14)을 개방한 상태에서 유입관(13)을 통해 유입된 유입수는 유입조(22)에 유입된 다음 중력에 의해 다수의 분배관(21)으로 유입되면서 하단부에 구성되는 분배공(26)을 막도록 하는 가림편(27)의 길이방향으로 일정간격을 유지하여 다수의 차단턱(28)을 순차적으로 진행하면서, 다수의 분배공(26)을 통해 고르게 분산되어 자유낙하하므로, 격자관(45) 사이에 다수의 분배공간(44)에 고르게 분포되어 유지하는 섬유여과재(50)의 상부면 전체에 고르게 유입되어 여과층부(40)를 통과하므로 유입수에 내포되어 응집 침전된 인 화합물과 불용성 및 점착성 부유물이 섬유여과재(50)에 흡착되도록 하여 섬유여과재(50)에 의해 인과 부유물이 제거된 여과수로 변환하여 배출관(14)으로 배출하도록 하는 여과단계(100)와;
   상기 여과단계(100)의 지속적인 운전으로 인해 인을 비롯한 다양한 부유물이 섬유여과재(50)에 흡착되어 유입수가 여과층부(40)를 통과하는 속도가 느려지므로 여과전공간(11)에 유입된 유입수의 유입양이 설정높이만큼 차면 배출관(14)과 유입관(13)을 밀폐하고 여과과정을 중단한 다음 공기유입관(30)을 개방하여 외부에서 생성한 압축공기를 매인공기관(31)을 통해 유입하여 표면에 다수의 분할공(33)을 형성하며 끝단으로 갈수록 지름이 축소되는 다수의 공기분할관(32)으로 분할되어 분할공(33)을 통해 배출되어 여과망(43)에 구성된 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 거쳐서 섬유여과재(50)를 부양하도록 하는 여과재 부양단계(200)와;
   상기 여과재 부양단계(200)를 통해 섬유여과재(50)가 여과전공간(11)에 고르게 확산되어 분포된 상태에서 역세유입관(24)을 개방하여 역세수가 압축공기와 같이 상기 여과망(43)에 구성된 다수의 여과기(41)와 여과홀(42)을 거치면서 일정하게 분산되어 여과전공간(11)으로 유입되도록 함에 따라 생성되는 다수의 미세 공기방울을 함유한 역세수가 섬유여과재(50) 표면에 흡착된 인과 불용성 및 점착성 부유물을 미세공기방울로 분리시킨 후 다수의 분배공(26)을 통해 분배관(21)으로 유입된 다음 배출조(23)로 결합시켜서 역세배출관(25)을 통해 배출하도록 하는 역세단계(300)와;
   상기 역세단계가 완료되면 역세유입관(24)을 밀폐하고, 하부배수관(70)을 개방하여 여과조(10) 내부에 잔류하는 고형물과 불용성 및 점착성 부유물은 물론 인을 내포하는 역세수를 하부배수관(70)을 통해 배출함과 동시에 섬유여과재(50)가 역세수의 배출이 완료되는 여과조(10)의 상단부에서부터 하단부까지 순차적으로 안착하되, 여과망(43)과 평행하게 유지하는 격자모양의 격자관(45) 사이에 형성되는 다수의 분배공간(44)에 의해 여과조(10)의 하단부에 고르게 분포되어 안착하면서 수분이 함유한 자체의 무게로 인해 각자 수축함과 동시에 서로 밀착하도록 하는 역세수 배출단계(400)를 각각 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 중력식 여과장치를 이용한 총인여과방법.

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