KR101826085B1 - 무반류 연속세정 상향류 여과기 - Google Patents

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박창원
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(주)대신환경기술
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Abstract

본 발명은 내부에 여과층을 포함하는 여과조, 여과재와 억류된 고형물을 에어벤트부로 이송하는 에어리프트부, 고형물을 미세기포에 의해 부상분리시키는 부상분리부, 에어리프트부에서 1차 세정된 모래가 제1 및 제2 돌출부 사이에서 하부로 낙하되면서 미세기포에 의해 추가로 세정되는 세정부 및 상기 여과기 외부에 별도로 구비되며 미세기포를 발생시키기 위한 미세기포 발생장치를 포함하는 무반류 연속세정 상향류 여과기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기는 세정수에 포함된 고형물을 미세기포에 의해 부상분리시켜 반류수의 생성을 제로화시킴으로서 폐수 처리장의 처리 효율을 높이고 운전비를 절감시키며 여과재의 세정 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

무반류 연속세정 상향류 여과기{UPFLOW TYPE CONTINUOUS BACKWASH FILTERING DEVICE WITH NO RETURN FLOW}
본 발명은 무반류 연속세정 상향류 여과기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세정수에 포함된 고형물을 미세기포에 의해 부상분리시켜 반류수의 생성을 제로화시킬 수 있는 무반류 연속세정 상향류 여과기에 관한 것이다.
지속적인 방류수 수질 기준 강화로 방류수의 고도처리가 요구됨에 따라 대부분의 폐수처리장 등에서는 후처리시설을 설치 운영하고 있으며, 이러한 후처리시설로는 일반적으로 상향류식 여과기가 주로 사용되고 있다. 상향류식 여과기는 설치면적이 작고, 여과재의 세정에 상향류 세정방식을 채용하여 여과와 동시에 여과재의 세정도 연속적으로 할 수 있으므로 하수처리를 비롯하여 산업폐수의 처리로부터 폐수의 재활용과 담수화 산업 등에 널리 사용되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1158765호는 '상향류식 모래 여과기'를 개시하고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-0774583호는 '스크류 상향류식 여과필터'를 개시하고 있다. 이러한 종래의 상향류식 여과기는 주지된 바와 같이, 여과조 내부에 모래여과층이 형성되고, 모래여과층을 통과한 원수가 상측으로 이동되면서 오염물질이 제거된 후, 처리수관을 통해 처리수가 배출되는 구조이다.
이 때, 유입관을 통해 공급되는 원수가 모래여과층 내에 설치된 분산관에 의해 모래여과층에 균일하게 분산되어 상승하게 되고, 오염된 모래를 상승시키도록 하는 에어리프트관을 통해 1차 세정된 모래를 세정한 오염수가 역세수 챔버에 모여 역세수관을 통해 배출된다. 즉, 원수를 여과해서 오염물질을 포착한 오염된 모래는 에어리프트관의 하부에서 분사되는 압축공기에 의해 상부로 상승하게 되고, 상승하는 오염된 모래와 물, 공기는 비중차에 의해 서로 다른 속도로 상승하는 과정에서 오염된 모래가 세정된다.
그런데, 이러한 종래의 연속식 상향류 여과기는 모래를 세정한 오염수인 역세수 즉 반류수의 양이 많은 문제점이 있다. 즉, 기존의 연속식 상향류 여과기는 여재를 연속적으로 세정하는 과정에서 통상적으로 원수 대비 약 5~10% 정도의 반류수가 발생하는 문제점이 있다. 이러한 반류수는 처리장의 메인 스트림(main stream)으로 순환함에 따라 생물반응조. 침전조 등 처리장에서의 체류시간이 감소되어 처리장의 처리효율이 감소되는 문제점이 있었다.
또한 원수의 약 5~10%에 해당하는 반류수가 메인 스트림으로 순환함에 따라 이송대상 유체의 량이 증가되어 펌프 및 블로워(blower)의 동력비가 증가되는 등 폐수의 처리단가가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반류수를 제로화시킴으로써 전체 폐수 처리 공정의 처리 효율을 향상시키고 처리 비용을 절감시킬 수 있는 무반류 연속세정 상향류 여과기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 여과재의 연속세정 효율을 향상시키고 여과기능을 향상시킬 수 있는 무반류 연속세정 상향류 여과기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원수 중의 질산성 질소를 제거할 수 있는 탈질 수단으로서의 무반류 연속세정 상향류 여과기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 여과기의 본체를 구성하며 내부에 여과층, 에어리프트(airlift)부, 세정 및 부상분리부를 포함하고, 일측 하부에는 원수가 유입되는 원수 유입관이 형성되며, 일측 상부에는 처리수가 배출되는 처리수 배출관이 형성되고, 하부에는 여과재를 배출시키는 여과재 배출관이 형성되는 여과조;와, 상기 여과조 내부에 수직으로 설치되고 에어리프트 펌프에서 공급되는 압축 공기가 유입되는 압축공기 유입관과, 상기 압축공기를 통해 오염된 여과재를 1차 세정시키면서 상승시키는 에어리프트관과, 상기 에어리프트관 상부에 구비되며 도달된 여과재 및 고형물(floc)은 세정 및 부상분리부로 배출시키고 공기는 대기 중으로 방출시키는 에어벤트 챔버를 포함하는 에어리프트부;와, 상기 에어리프트부 상부에 구비되며 여과재에서 분리된 고형물과 세정수가 모이는 세정수 챔버와, 상기 세정수 챔버에 모인 세정수를 여과조 외부로 배출시키는 세정수 배출관과, 상기 세정수 챔버 상부에 부유되는 고형물을 포집하는 스크레퍼(scraper)와, 상기 포집된 고형물을 외부로 배출시키는 고형물 배출관을 포함하는 부상분리부;와, 부상분리부 하부에서 상기 에어리프트관을 감싸도록 구비되고, 내벽면에 형성되는 제1 돌출부와 상기 에어리프트관 외벽에 형성되는 제2 돌출부를 포함하며 그 하부에는 미세기포 유입관이 구비되어 상기 1차 세정된 모래가 상기 제1 및 제2 돌출부 사이에서 하부로 낙하되면서 미세기포에 의해 추가로 세정되는 세정부; 및 여과기 외부에 별도로 구비되며 상기 미세기포 유입관을 통하여 유입되는 미세기포를 발생시키기 위한 미세기포 발생장치;를 포함하는 무반류 연속세정 상향류 여과기에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 세정수 배출관에서 배출되는 세정수는 상기 미세기포 발생장치의 압력 펌프로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 미세기포 발생장치는 상기 세정수를 압축하는 압력 펌프, 공기를 압축하여 공급하는 컴프레서(compressor) 및 상기 세정수 및 압축 공기를 수용하여 미세기포를 발생시키는 압력 탱크를 포함할 수 있다. 또한 상기 압력 펌프의 출구측에는 역류를 방지하기 위한 체크 밸브가 구비되고, 상기 압력 탱크에는 레벨 센서 및 압력계가 구비될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 원수 유입관 하부에는 유입된 원수를 여과층에 균등히 분산시키기 위한 유입수 분배부가 원수 유입관과 연통되어 구비될 수 있다. 또한 상기 유입수 분배부는 콘(cone) 형상으로서 저부에는 외측으로 돌출된 돌출관이 방사상으로 형성되고, 상면에는 유입수를 상방으로 균등 분배시키기 위한 슬릿(slit)이 방사상으로 다수개 형성될 수 있다. 상기 슬릿의 폭은 0.8~1.2 mm 범위일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 에어리프트부의 에어벤트 챔버(air vent chamber)에는 상승된 여과재가 외부로 배출되지 않도록 분산 방지판이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기는 상기 세정 및 부상분리부 내에서 여과재는 하향류를 형성하고 세정수 및 미세기포는 상향류를 형성함으로써 서로 대향류(counter current)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 부상분리부의 스크레퍼는 감속 모터에 의해 구동되며 고무 블레이드로 형성될 수 있다. 또한 세정수 챔버에는 높이조절 웨어(weir)가 구비될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 세정부의 미세기포 유입관은 세정부의 외벽과 연통하여 형성되며, 세정부의 외벽에는 미세기포 유입공이 다수 형성될 수 있다. 또한 상기 처리수 배출관 입구측에는 처리수 수위조절을 위한 웨어가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 여과재는 모래로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 하나의 양상은, 원수 중에 포함된 질산성질소(NO3-)를 제거하기 위하여 원수 유입관측에 메탄올을 주입하기 위한 메탄올 주입구가 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기에 관한 것이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 무반류 연속세정 상향류 여과기에 따르면, 세정수에 포함된 고형물(floc, sludge)을 미세기포에 의해 부상분리시켜 반류수를 발생시키지 않음으로써 슬러지 저류조 및 생물반응조의 체류시간을 감소시켜 처리장 전체 공정의 처리 효율을 향상시키고 에너지 소비를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 미세기포에 의해 여과재의 세정효과를 높임으로써 여과재의 연속세정 효율을 향상시키고 여과기능을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기의 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기의 평면도이다.
도 3은 유입수 분배부를 도 1의 A-A 단면에서 본 평면도이다.
도 4는 도 1에 따른 세정부의 확대도이다.
도 5는 미세기포 발생장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기의 공정다이어그램(flow diagram)이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 구현예를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기의 정단면도이고, 도 2는 그 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 무반류 연속세정 상향류 여과기(100)는 크게 여과조(10), 에어리프트부(20), 부상분리부(30), 세정부(40) 및 미세기포 발생장치(50)를 포함하여 이루어진다.
상기 여과조(10)는 여과기(100)의 본체를 구성하는 부분으로서, 그 내부에 여과층(11), 에어리프트부(20), 부상분리부(30) 및 세정부(40)를 수용한다.
여과층(11)은 여과조(10) 내부에 구비된다. 여과층(11)에서 원수 중의 고형분(floc, suspend solid 등)이 여과재의 표면과 여과공극에 흡착 억류되어 고액 분리가 일어나게 된다. 여과재로는 안트라사이트, 다공성 클레이 등 공지된 여과재를 제한없이 사용할 수 있으나 비용 등의 측면에서 모래를 사용하는 것이 바람직하다.
여과조(10)의 일측 하부에는 전처리 시설에서 혼화 응집된 원수가 유입되는 원수 유입관(12)이 형성된다. 또한 원수 유입관(12) 하부에는 유입된 원수를 여과층(11)에 균등히 분산시키기 위한 유입수 분배부(13)가 원수 유입관(12)과 연통되어 구비된다. 도 3은 유입수 분배부(13)를 도 1의 A-A 단면에서 본 평면도이다. 도 1및 도 3을 참조하면, 상기 유입수 분배부(13)는 삼각뿔 모양의 콘(cone) 형상으로 이루어진다. 유입수 분배부(13)의 저부에는 외측으로 돌출된 돌출관(14)이 방사상으로 다수 개 형성된다. 상기 유입수 분배부(13) 및 돌출관(14)의 상면에는 유입수를 상방으로 균등 분배시키기 위한 슬릿(slit, 15)이 방사상으로 다수개 형성된다. 상기 슬릿(15)의 폭은 0.8~1.2 mm 범위일 수 있다. 이에 의하여 원수 유입관(12)에서 유입된 원수는 유입수 분배부(13) 내에서 상기 슬릿(15)을 통하여 여과층(11)의 상방으로 균등하게 분배되어 흐르게 된다.
여과조(10)의 일측 상부에는 처리수가 배출되는 처리수 배출관(16)이 형성된다. 처리수 배출관(16) 입구측에는 처리수 수위조절을 위한 웨어(weir, 17)를 구비한다. 상기 웨어(17)는 후술할 세정수 챔버(31) 수위와의 수두차(△H)를 조절함으로써 처리수의 유속을 조절한다. 수두차가 너무 낮으면 유속이 너무 느려 세정이 잘 안될 수도 있다.
여과조(10)의 하부에는 여과재를 배출시키는 여과재 배출관(18)이 형성된다. 여과재 배출관(18)은 여과재를 배출시킬 때 사용되는데, 여과층(11)의 여과재가 세정되지 않고 오염되어 쌓여있거나, 여과조(10) 내부의 여과층(11)을 전량 빼낼 때 사용된다.
에어리프트부(20)는 오염된 여과재를 압축 공기에 의해 상승시켜 부상분리부(30) 및 세정부(40)로 배출시키는 장치로서 여과조(11) 내부에 수직으로 설치된다. 본 발명의 일 구현 예에 따르면, 에어리프트부(20)는 에어리프터로 압축 공기가 유입되는 압축공기 유입관(21)과, 압축공기를 통해 오염된 여과재를 1차 세정시키면서 상승시키는 에어리프트관(22)과, 에어리프트관(22) 상부에 구비되며 상승된 여과재 및 고형물이 도달하는 에어벤트 챔버(23)을 포함한다. 에어벤트 챔버(23)에서 여과재 및 고형물은 부상분리부(30) 및 세정부(40)로 배출되고 공기는 대기 중으로 방출된다. 에어벤트 챔버(23)의 상부에는 공기를 배출하기 위한 공기 배출공(24)이 약 10 mm 직경으로 5~7개 형성된다. 또한 에어벤트 챔버(23)에는 상승된 여과재가 외부로 배출되지 않도록 분산 방지판(25)을 설치하는 것이 바람직하다. 에어리프트부(20)의 구성 및 기능은 여기에 한정되지 않으며 기존의 공지된 기술을 사용할 수 있다.
에어리프트부(20)의 상부에는 부상분리부(30)가 구비된다. 부상분리부(30)는 여과재에서 분리된 고형물과 세정수가 모이는 세정수 챔버(31)와, 상기 세정수 챔버(31)에 모인 세정수를 여과조(10) 외부로 배출시키는 세정수 배출관(32)과, 상기 세정수 챔버(31) 상부에 부유되는 고형물을 포집하는 스크레퍼(scraper, 33)와, 상기 포집된 고형물을 외부로 배출시키는 고형물 배출관(34)을 포함한다.
스크레퍼(33)는 세정수 챔버(31) 내에 설치되며 고무 블레이드에 의해 세정수 챔버(31) 상부에 부유된 고형물을 포집하여 고형물 배출관(34)으로 보낸다. 스크레퍼(33)의 회전 속도는 감속 모터(35)에 의해 적절히 조절될 수 있다. 또한 세정수 배출관(32)의 전방에는 세정수 챔버(31)의 세정수 수위를 조절하기 위한 높이조절 웨어(weir, 36)가 설치된다.
부상분리부(30)의 하부에는 세정부(40)가 구비된다. 세정부(40)는 에어리프트부(20)를 통해 1차 세정된 여과재가 하부로 낙하되면서 2차 세정되는 부분이다.
도 4는 상기 세정부(40)의 확대도이다. 도 4 및 도 1을 참조하면, 세정부(40)는 에어리프트관(22)을 감싸도록 구성된다. 세정부(40)의 내벽에는 제1 돌출부(41)가 형성되며, 에어리프트관(22)의 외벽에는 제2 돌출부(42)가 형성된다. 제1 및 제2 돌출부(41, 42)는 분리형으로 구비되고, 고무 재질로 형성된다. 제1 돌출부(41)는 내부를 향하도록 뿔 형태로 경사져서 형성되고, 제2 돌출부(42)는 외부를 향하도록 뿔 형태로 경사져서 형성된다. 제1 및 제2 돌출부(41, 42)는 돌출된 부분이 서로 엇갈리도록 구비된다. 여기서, 1차 세정된 여과재는 제1 및 제2 돌출부(41, 42) 사이로 지그재그로 낙하되면서 2차 세정된다.
이때 본 발명에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기(100)는 세정부(40)의 하부에 미세기포를 공급하기 위한 미세기포 유입관(51)이 구비되는 것을 특징으로 한다. 상기 미세기포 유입관(51)은 세정부(40)의 외벽과 연통하여 형성되며, 세정부의 외벽에는 미세기포 유입공(43)이 다수 개 형성된다.
상기 미세기포는 세정수에 포함된 고형분을 효과적으로 부상분리시킴으로써 세정수 챔버(31)에서 스크레퍼(33)에 의해 고형물을 효율적으로 제거할 수 있도록 한다. 또한 낙하되는 여과재에 부착된 고형물을 보다 용이하게 제거하도록 한다. 즉, 본 발명의 무반류 연속세정 상향류 여과기(100)에 따르면, 상기 세정 및 부상분리부 (30, 40) 내에서 여과재는 하향류를 형성하고 세정수 및 미세기포는 상향류를 형성함으로써 서로 대향류(counter current)를 형성하게 된다. 이에 의하여 여과재에서 분리되는 고형물이 미세기포의 부착력 및 부력에 의해 부상분리되어 세정수에서 용이하게 제거될 수 있다. 따라서 세정수 챔버(31)에서 세정수 배출관(32)으로 배출되는 세정수에는 고형물이 거의 포함되지 아니하므로 세정수를 다시 전처리시설로 반류시킬 필요가 없게 된다. 상기 배출되는 세정수는 후술할 미세기포 발생장치(50)의 압력펌프(52)로 순환되어 본 발명에 따른 상향류 여과기에서는 반류수 제로화가 가능하게 된다.
도 5는 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생장치(50)의 정면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 미세기포 발생장치(50)는 세정수 배출관(32)에서 유입되는 세정수를 가압하는 압력 펌프(52), 공기를 압축하여 압력 탱크(54) 내로 공급하는 컴프레서(compressor, 53) 및 상기 세정수 및 압축 공기를 수용하여 미세기포를 발생시키는 압력 탱크(54)를 포함하여 이루어진다. 상기 압력 펌프(52)의 출구측에는 역류를 방지하기 위한 체크 밸브(55)가 설치된다. 또한 압력 탱크(54)에는 수위 측정을 위한 레벨 센서(56) 및 탱크(54) 내 압력 체크를 위한 압력계(57)가 설치된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기에 있어서, 상기 미세기포 발생장치(50)는 공기의 용해도는 압력에 비례하는 원리를 이용하여 고압에서 과 포화시킨 공기는 저압에서 용해도 차이만큼 기포로 석출되는 원리에 의해 미세기포를 발생시킨다. 미세기포 발생장치(50)에서 발생한 미세기포는 미세기포 유입관(51)을 통하여 세정부(40) 하부로 유입된다.
도 6은 본 발명에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기 공정에 대한 공정 흐름도이다. 도 6을 참조하여 본 발명의 공정에 대해 보다 상세하게 설명한다.
전처리시설(미도시)에서 혼화 응집된 원수는, 유입부(12)를 통하여 여과조(10) 내부로 유입된다. 여과조(10) 내부로 유입된 원수는 유입수 분배부(13)에서 여과부(11) 내로 균등 분배되어, 고형분은 여과재의 표면과 여과공극에 흡착 억류되고, 처리된 물은 상향 이동하여 방류부(16)를 통하여 외부로 방류된다. 한편 여과재에 억류된 고형분은 하부에 설치된 에어리프트관(22)에 의해 여과재와 함께 에어벤트 챔버(23)에서 세정 및 부상분리부(30, 40)로 이송되어 미세기포 발생장치(50)에서 공급되는 미세기포에 의해 분리된다. 분리된 고형물은 스크레퍼(33)에 의해 모아져 고형물 배출관(34)을 통하여 슬러지 저류조로 보내지게 된다. 한편 여과재는 세정되어 하부로 순환하며 다시 고형분을 흡착 억류시키는 역할을 반복함으로써 연속적으로 여과능을 수행하게 된다. 이때 세정수 배출관(32)을 통하여 배출되는 세정수는 고형물을 거의 포함하지 않으므로 미세기포 발생장치(50)의 압력펌프로 유입되어 여과기에서 전 처리시설로 반류되는 반류수의 제로화가 가능하게 된다.
본 발명의 또 하나의 양상은, 원수 중에 포함된 질산성질소(NO3-)를 제거하기 위하여 원수 유입관측에 메탄올을 주입하기 위한 메탄올 주입구가 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기에 관한 것이다.
여과를 위해 유입되는 원수에는 질소 성분이 포함되어 있을 수 있는데, 원수에는 주로 유기 질소 및 암모니아성 질소가 존재하고, 제조 공정에서 질산(HNO3)을 사용하는 경우에는 다량의 질산성 질소를 함유할 수 있다.
질산성 질소를 제거하기 위해서는 생물학적 공법이 사용되는데, 생물학적으로 질소를 제거하기 위해서는 기본적으로 두 단계의 반응이 필요하다. 먼저, 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화되는 질산화 반응(Nitrification)과 질산성 질소를 질소가스로 전환시키는 탈진산화 반응(Denitrification)이다.
질산화 반응은 다음과 같이 진행된다.
2NH4+ + 3O2 →(Nitrosomonas) 2NO2­ + 2H2O+ 4H + New Cell
2nNO2­ + O2 →(Nitrobacter) 2NO3­
0.15g of new cell are formed 0.08g of inorganic are consumed
다음으로, 탈질산화 반응은 다음과 같이 진행된다.
6NO3­ + 5CH3OH → 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH­
이와 같이, 본 발명에 따른 무반류 연속세정 상향류 여과기(100)는 원수 유입관(12)으로 주입되는 메탄올에 의해 탈 질산화 반응을 통해 원수의 질산성 질소가 제거되는 효과를 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 구현 예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일 형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 여과조 34 : 고형물 배출관
11 : 여과층 35 : 감속 모터
12 : 원수 유입구 36 : 높이조절 웨어
13 : 유입수 분배부 40 : 세정부
14 : 돌출관 41 : 제1 돌출부
15 : 슬릿 42 : 제2 돌출부
16 : 처리수 배출관 43 : 미세기포 배출공
17 : 수위조절 웨어 50 : 미세기포 발생장치
18 : 여과재 배출관 51 : 미세기포 유입구
20 : 에어리프트부 52 : 압력 펌프
21 : 압축공기 유입관 53 : 컴프레서
22 : 에어리프트관 54 : 압력 탱크
23 : 에어리프트 챔버 55 : 체크 밸브
24 : 공기 배출공 56 : 레벨 센서
25 : 분산 방지판 57 : 압력계
30 : 부상분리부 100 : 여과기
31 : 세정수 챔버
32 : 세정수 배출관
33 : 스크레퍼

Claims (15)

  1. 여과기의 본체를 구성하며 내부에 여과층, 에어리프트부, 세정 및 부상분리부를 포함하고, 일측 하부에는 원수가 유입되는 원수 유입관이 형성되며, 일측 상부에는 처리수가 유출되는 처리수 유출관이 형성되고, 하부에는 여과재를 배출시키는 여과재 배출관이 형성되는 여과조;
    상기 여과조 내부에 수직으로 설치되고 에어리프트 펌프에서 공급되는 압축 공기가 유입되는 압축공기 유입관과, 상기 압축공기를 통해 오염된 여과재를 1차 세정시키면서 상승시키는 에어리프트관과, 상기 에어리프트관 상부에 구비되며 도달된 여과재 및 고형물은 세정 및 부상분리부로 배출시키고 공기는 대기 중으로 방출시키는 에어벤트 챔버를 포함하는 에어리프트부;
    상기 에어리프트부 상부에 구비되며 여과재에서 분리된 고형물과 세정수가 모이는 세정수 챔버와, 상기 세정수 챔버에 모인 세정수를 여과조 외부로 배출시키는 세정수 배출관과, 상기 세정수 챔버 상부에 부유되는 고형물을 포집하는 스크레퍼와, 상기 포집된 고형물을 외부로 배출시키는 고형물 배출관을 포함하는 부상분리부;
    상기 부상분리부 하부에서 상기 에어리프트관을 감싸도록 구비되고, 내벽면에 형성되는 제1 돌출부와 상기 에어리프트관 외벽에 형성되는 제2 돌출부를 포함하며 그 하부에는 미세기포 유입관이 구비되어 상기 1차 세정된 모래가 상기 제1 및 제2 돌출부 사이에서 하부로 낙하되면서 미세기포에 의해 추가로 세정되는 세정부; 및
    상기 여과기 외부에 별도로 구비되며 상기 미세기포 유입관을 통하여 유입되는 미세기포를 발생시키기 위한 미세기포 발생장치;를 포함하고,
    상기 세정수 배출관에서 배출되는 세정수는 상기 미세기포 발생장치의 압력 펌프로 유입되는 것인, 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세기포 발생장치는 상기 세정수를 압축하는 압력 펌프, 공기를 압축하여 공급하는 컴프레서 및 상기 세정수 및 압축 공기를 수용하여 미세기포를 발생시키는 압력 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압력 펌프의 출구측에는 역류를 방지하기 위한 체크 밸브가 구비되고, 상기 압력 탱크에는 레벨 센서 및 압력계가 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원수 유입관 하부에는 유입된 원수를 여과층에 균등히 분산시키기 위한 유입수 분배부가 원수 유입관과 연통되어 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유입수 분배부는 콘 형상으로서 저부에는 외측으로 돌출된 돌출관이 방사상으로 형성되고, 상면에는 유입수를 상방으로 균등 분배시키기 위한 슬릿이 방사상으로 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬릿의 폭은 0.8~1.2 mm 인 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세정 및 부상분리부 내에서 여과재는 하향류를, 세정수 및 미세기포는 상향류를 형성함으로써 서로 대향류를 형성하는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에어리프트부의 에어벤트 챔버에는 상승된 여과재가 외부로 배출되지 않도록 분산 방지판 및 공기를 방출하는 공기 방출공이 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 부상분리부의 스크레퍼는 감속 모터에 의해 구동되며 고무 블레이드로 형성되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 부상분리부의 세정수 챔버에는 높이조절 웨어가 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 세정부의 미세기포 유입관은 세정부의 외벽과 연통하여 형성되며, 세정부의 외벽에는 미세기포 유입공이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 처리수 유출관 입구측에는 처리수 수위조절을 위한 웨어가 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  14. 제1항, 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과재는 모래인 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
  15. 제1항, 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원수 유입관에는 메탄올을 주입하기 위한 메탄올 주입구가 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 무반류 연속세정 상향류 여과기.
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