KR101605243B1 - 세정형 마이크로 공극조절 여과기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기는 하나의 여과조 내에서 다양한 공극을 형성하여 입자의 크기가 다양한 수질에 적용시 여재층의 막힘을 예방하여 입자상 물질을 효과적으로 여과 가능하다. 기존의 여과기는 하나의 여과조내에 하나의 고정 공극을 형성하여 여과함으로 초기 공극의 크기에 따라 여과속도가 결정되는 단점이 있다. 특히 막 여과는 표면 여과 방식으로 막 표면이 먼저 막혀 내부의 깨끗한 막을 사용하기도 전에 표면 막이 막혀 교체해야 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 기존의 다층 여과는 공극의 크기를 달리 구성하고자 크기가 다른 자갈-모래 혹은 안쓰라싸이트-모래 등을 사용하여 거대-중간 공극을 형성하였다. 그러나 역세정시 하부에서 주입하는 공기와 물로 가벼운 모래층이 상승되어 공극층이 역전되어 중간-거대 공극이 되거나 공극층이 혼합되어 여과시에 막힘을 예방하고 여과 속도를 높이기 위한 노력은 허사가 되었다.

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기는 공극 조절조내의 섬유사 다발을 거대 공극(macro-pore)과 중간 공극(meso-pore) 및 미세 공극(micro-pore)을 형성하여 여과시 막힘을 예방하여 여과 속도를 높였으며, 세정시에는 섬유사 다발을 상부로 당겨 유입 수조와 macro-meso의 확대 공극에서 세정하고, 여과시에는 섬유사 다발을 하부로 당겨 초기의 macro-meso-micro 공극으로 재조성하여 여과 속도와 세정 효율을 크게 향상하였다.

세정형, 공극 조절조, 섬유사 다발, 거대 공극, 중간 공극, 미세 공극

Description

세정형 마이크로 공극조절 여과기{Micro-pore Controllable Fiber Filter Possible Washing}

도면 1은 세정형 마이크로 공극조절 여과기의 전체 단면도이다.

도면 2는 세정형 마이크로 공극조절 여과기의 윗면도이다.

＜도면의 부호설명＞

1. 원수 유입구

2. 유입 수조

3. 섬유사 다발

4. 거대 공극

5. 중간 공극

6. 미세 공극

7. 처리 수조

8. 여과조 상부 덮개

9. 나사

10. 여과조

11. 공극 조절조

12. 미세 공극조절 수나사

13. 미세 공극조절 너트

14. 여과조 하부 덮개

15. 유출구

기존의 여과장치는 고정 공극이라 여과시간이 경과함에 따라 공극이 막히고 공극이 막힌 상태에서 역세정을 수행함으로 세정이 어려워 역세 수량이 많이 소요되고 오염 세척수량도 많았다. 특히 비가 자주 오는 장마철에는 여과지의 막힘으로 역세정 횟수가 늘어나고 여과 생산량은 현저히 줄었다. 본 발명인의 종래 공극조절 여과장치는 섬유사 여재로 균일의 미세 공극을 형성하여 여과와 세정 성능을 향상하고 여과기의 사용수명을 연장하였으나, 다양한 크기의 입자상 물질이나 고탁도가 유입될 경우 균일한 미세 공극이 막혀 역세정이 자주 일어나고 여과 생산량이 감소하였다.

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기는 거대 공극(macro-pore)과 중간 공극(meso-pore) 및 미세 공극(micro-pore)을 형성하여 다양한 크기의 입자상 물질이나 고탁도가 유입될 경우에도 막힘이 없이 여과 선속도를 유지하여 여과 속도와 성능을 높였으며, 섬유사를 감거나 비틀지 않아 섬유사의 엉김이나 끊김이 적고 회전 동력도 적게 소요되어 경제성을 크게 향상하였다.

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기가 이루고자 하는 기술적 과제는 다음과 같다.

첫째, 기존의 여과장치는 여과와 역세정시 공극이 조절되지 않는 고정 공극이다. 특히 막 여과는 고탁도나 조류가 번식한 경우 역세정이 빈번히 일어나거나 약품 세정이 필요해 세정 수량과 오염수량이 많이 소요되었다. 본 발명은 여과시에는 거대 공극과 중간 공극 및 미세 공극을 형성하여 막힘이 적고, 세정시에는 섬유사 다발을 상부로 당겨 유입 수조와 macro-meso의 확대 공극에서 세정을 수행하여 세정수량이 적게 소요되었다.

둘째, 기존의 다층 여과인 자갈과 모래를 이용한 경우 상부의 자갈이 역세정후에는 모래보다 아래쪽으로 내려와 원래 공극의 크기 분포를 유지하지 못하였다. 본 발명은 하나의 여과조 내에서 다양한 공극을 형성하고 세정 후에도 공극의 크기를 초기 여과시 형성된 공극으로 재조성하였다.

세째, 기존 여과 장치는 여과시에 섬유사를 감거나 비틀고 세정시에는 다시 풀어주어 여재의 끊김이 생기거나 회전 동력이 많이 소요되었다. 본 발명은 섬유사 다발의 공극을 조절할 때 섬유사를 감거나 비틀지 않고 상하 이동과 미세 조절 나사로 조절하여 여과재의 끊김이 적어 수명이 향상되고 동력이 적게 소요되었다.

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기의 여과 메카니즘은 다음과 같다.

처리대상 원수의 여과속도와 처리 효율을 고려하여 먼저 공극 조절조에 섬유사 다발의 거대 공극과 중간 공극을 조성한 후 미세 공극조절 너트로 미세 공극(micro-pore) 형성을 조절한다. 유입구를 통해 입자상 물질을 함유한 원수가 유입수조와 공극 조절조 및 처리수조로 구성된 여과조를 통해 유입되면 공극 조절조에 형성된 섬유사 다발의 공극에 의해 여과가 수행된다. 유입수중의 큰 입자상 물질은 공극 조절조의 상부에 위치한 거대 공극(macro-pore : 20㎛∼200㎛)의 섬유사 다발을 통해 먼저 여과되며, 중간 크기의 입자와 곰팡이(fungi)와 조류(algae)는 중간 공극(meso-pore : 2㎛∼20㎛)의 섬유사 다발에 의해 여과되고, 미세 입자와 박테리아(bacteria)가 미세 공극(micro-pore : 0.2㎛∼2㎛)의 섬유사 다발에 의해 제거된 후 처리수조를 통해 유출구로 유출된다.

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기의 세정 메카니즘은 다음과 같다.

먼저 공극 조절조 하부에 체결된 미세 공극조절 너트를 풀고 섬유사 다발의 상부 거대공극을 유입수조에 위치하게 한다. 세정수는 처리수조의 물을 유입시켜 유입수조와 거대 공극 및 중간 공극에 위치한 섬유사 다발을 세정한 후 세정 오염수는 유입수조의 유입구를 통해 유출한다. 확대 조절된 공극에서 세정되는 섬유사 다발은 쉽게 입자상 물질이 떨어내져 세정이 용이하다. 세정이 끝나면 섬유사 다발을 처리수조 하부에서 당겨 거대 공극과 중간 공극을 조성하고 공극 조절조 하부의 미세 공극 조절 너트로 조아 미세 공극을 재형성한다.

본 발명 장치의 구성과 기능을 도면 부호를 사용하여 설명하면 다음과 같다.

1)은 여과시에는 처리 대상 원수가 유입되며 세정시에는 세정수가 배출되는 여과조의 최상단에 위치하는 원수 유입구 혹은 세정오염수 배출구이다.

2)는 상기 원수 유입구(1)의 하부에 위치하며 여과시에는 처리 대상 원수가 저장되는 유입수조이다. 세정시에는 섬유사 다발의 거대 공극과 중간 공극의 섬유사 다발이 당겨 올려져 세정이 수행되는 수조 역할을 수행하는 세정오염수가 저장되는 세정오염수 배출수조이다.

3)은 상기 유입수조(혹은 세정오염수 배출수조)의 하부에 위치하며 공극 조절조의 수직 단면상에 거대 공극과 중간 공극, 미세 공극을 형성하여 유입 원수중의 입자상 물질과 곰팡이(fungi)와 조류(algae), 박테리아(bacteria)를 제거하는 섬유사 다발이다.

4)는 상기 섬유사 다발의 상부에 위치하며 여과시에는 유입수 중의 큰 입자상 물질을 여과하는 거대 공극(macro-pore : 20㎛∼200㎛)이다. 세정시에는 상부의 유입 수조에 위치되어 확대 조절된 공극에서, 하부의 처리수조에서 유입된 세정수에 의해 세척된다.

5)는 상기 거대 공극(4)의 바로 아래 거대 공극 전이 층(transition region : 원추 모양 층)을 지나 섬유사 다발의 중간부에 위치하며 유입수 중의 거대 공극에서 여과되지 않은 중간 크기의 입자상 물질과 곰팡이(fungi)와 조류(algae)가 제거되는 중간 공극(meso-pore : 2㎛∼20㎛)이다. 세정시에 섬유사 다발은 상부에 위치하는 거대 공극에 위치되어 확대 조절된 공극에서 하부의 처리수조에서 유입된 세정수에 의해 세척된다.

6)은 상기 중간 공극(5) 하부의 전이 층 하부에 연결되어 위치하는 미세 공극(micro-pore : 0.2㎛∼2㎛)이다. 중간 공극에서 제거되어지지 않은 미세 입자와 박테리아(bacteria)가 여과된다.

7)은 상기 섬유사 다발(3)이 연결되어 형성하는 거대 공극(4)과 중간 공극(5) 및 미세 공극(6)의 하부에 위치하며 여과시에는 유입수중의 입자상 물질이나 곰팡이(fungi)와 조류(algae), 박테리아(bacteria)가 섬유사 다발의 공극을 지나 여과되어 저장되는 수조이며, 세정시에는 섬유사 다발에 제공할 세정 청정수를 저장하는 처리 수조(7)이다.

8)은 상기 원수 유입구(1)를 포함하고 암나사가 형성되어 있어 하부의 여과조(10)와 체결과 분리가 용이한 여과조 상부덮개이다.

9)는 상기 여과조 상부 덮개(8) 및 하부 덮개(14) 내면과 여과조 외면에 암나사와 수나사로 형성되어 여과조와 여과조 상부 덮개의 분리와 체결을 용이하게 하는 나사이다.

10)은 상기 여과조 상부덮개(8)의 하부에 위치하며, 유입수조(2)와 섬유사 다발(3)을 포함하는 공극 조절조(11) 및 처리 수조(7)로 구성되어 유입수중의 입자상 물질과 곰팡이(fungi)와 조류(algae), 박테리아(bacteria)의 여과가 일어나는 여과조이다.

11)은 상기 섬유사 다발(3), 거대 공극과 중간 공극 및 미세 공극을 형성할 수 있도록 내부면이 다단 원추 모양으로 가공되는 공극 조절조이다

12)는 상기 공극 조절조(11)의 하단 외면에 형성되어 미세한 공극을 형성하기 위해 미세 공극 조절 너트와 강하게 결합되는 미세 공극 조절 수나사이다.

13)은 상기 공극 조절조(11)의 하부에 위치하며 공극 조절조의 하부 외면에 형성된 수나사와 체결되어 미세 공극 형성을 조절하는 미세 공극 조절 너트이다.

14)는 상기 처리수조(7)의 하단에 여과조와 나사로 연결되어 체결되어 여과 조와 체결·분리되는 여과조 하부 덮개이다.

15)는 상기 처리수조(7)의 하부에 위치하며 여과시에는 처리수가 유출되며, 세정시에는 깨끗한 처리수를 유입하는 처리수조 유출구이다.

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기의 여과와 세정시의 작동과 기능을 요약하면 다음과 같다. 여과조(10)의 상부에는 상부 덮개(8)와 유입구(1) 및 유입수조(2)가 형성되어 있어 유입 원수중의 다양한 크기의 입자상 물질과 곰팡이(fungi)와 조류(algae), 박테리아(bacteria)가 유입되며, 상기 여과조(10)의 중앙부에는 다단 원추 모양으로 형성된 공극 조절조(11)가 있어 섬유사 다발(3)의 공극을 거대 공극(4)과 중간 공극(5)으로 조성하며, 미세 공극 조절 수나사(12)와 미세 공극 조절 너트(13)가 있어 중간 공극(5) 하부에 미세 공극 형성을 제어하여 유입 원수중의 미세 입자와 박테리아를 여과하고 처리 수조(7)를 통해 처리수를 유출한다.

세정시에는 공극 조절조(11)에 형성된 섬유사 다발(3)을 상부로 당겨 미세 공극(6)은 중간 공극(5)에, 거대 공극(4)은 유입 수조(2)에 위치시켜 확대 조절된 공극에서 세정을 수행하고, 여과시에는 섬유사 다발(3)을 하부로 당겨 유입 수조(2)에 위치하던 확대 조절된 공극은 거대 공극(4)에 위치시키고 중간 공극(5)은 미세 공극(6)에 위치시켜 초기 여과시 형성된 공극으로 재조성하여, 여과 속도와 세정 효율을 크게 향상시킨 세정형 마이크로 공극 조절 여과기

본 발명의 세정형 마이크로 공극조절 여과기의 발명 효과는 다음과 같다.

첫째, 하나의 여과조 내에서 다양한 공극을 형성하고 세정 후에도 공극의 크 기분포가 해체되지 않고 유지되어 여과와 세정 효율을 향상하였다. 기존의 다층 여과인 자갈과 모래를 이용한 경우 상부의 자갈이 역세정후에는 모래보다 아래쪽으로 내려와 원래 공극의 크기 분포를 유지하지 못하였다.

둘째, 공극의 크기를 거대, 중간, 미세 공극으로 조성하여 유입수중에 다양한 크기의 입자가 유입되어도 큰 입자부터 제거되고 여과됨으로 막힘이 적어 여과 수량이 크게 증가하였다. 기존의 여과장치는 여과와 역세정시 공극이 조절되지 않는 고정 공극(fixed pore)이다.

세째, 본 발명의 여과기는 섬유사를 감거나 비틀지 않고 수직 상하 이동함으로 여과재의 끈김이 적어 수명이 향상되고 동력이 적게 소요되었다. 기존 여과 장치는 여과시에 섬유사를 감거나 비틀고 세정시에는 다시 풀어주어 여재의 끊김이 생기거나 회전 동력이 많이 소요되었다.

네째, 섬유사 다발을 세정시에 여과시의 공극보다 확대 공극에서 세정함으로 세정이 용이하여 세정수량도 적고 세정 효율도 높였다. 기존의 여과장치는 시간이 경과함에 따라 공극이 막히고 작아진 공극에서 역세정이 실시됨으로 약품이 필요하거나 세정이 어려웠다.

Claims (1)

1. 여과조(10)의 상부에는 상부 덮개(8)와 유입구(1) 및 유입수조(2)가 형성되어 있어 유입 원수중의 다양한 크기의 입자상 물질과 곰팡이(fungi)와 조류(algae), 박테리아(bacteria)가 유입되며, 상기 여과조(10)의 중앙부에는 다단 원추 모양으로 형성된 공극 조절조(11)가 있어 섬유사 다발(3)의 공극을 거대 공극(4)과 중간 공극(5)으로 조성하며, 미세 공극 조절 수나사(12)와 미세 공극 조절 너트(13)가 있어 중간 공극(5) 하부에 미세 공극 형성을 제어하여 유입 원수중의 미세 입자와 박테리아를 여과하여 처리 수조(7)를 통해 처리수를 유출하고, 세정시에는 공극 조절조(11)에 형성된 섬유사 다발(3)을 상부로 당겨 미세 공극(6)은 중간 공극(5)에, 거대 공극(4)은 유입 수조(2)에 위치시켜 확대 조절된 공극에서 세정을 수행하고, 여과시에는 섬유사 다발(3)을 하부로 당겨 유입 수조(2)에 위치하던 확대 조절된 공극은 거대 공극(4)에 위치시키고 중간 공극(5)은 미세 공극(6)에 위치시켜 초기 여과시 형성된 공극으로 재조성하여, 여과 속도와 세정 효율을 크게 향상시킨 세정형 마이크로 공극 조절 여과기

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