KR101889546B1 - 부상형 여과장치 및 여과방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존의 여과장치에 밀도가 낮은 여과재로 여과조작을 선수행하여 수중 부유물질을 1차 제거함으로써 기존 여과장치의 여과성능이 향상되는 부상형 여과장치 및 여과방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 부상형 여과장치 및 여과방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 여과장치에 밀도가 낮은 여과재로 여과조작을 선수행하여 수중 부유물질을 1차 제거함으로써 기존 여과장치에 비해 여과성능이 향상된 부상형 여과장치 및 여과방법 에 관한 것이다.
부유물질(Suspended Solids; 부유물질)은 통상적으로 물에 함유된 0.1μ 이상의 작은 입자성분을 나타내는 용어로, 물 속에 다량 함유되어 있을 경우 심한 탁도를 유발하고 BOD, COD의 증가요인이 되기도 한다. 부유물질이 많이 들어있는 하수는 관로 내에 퇴적하여 물의 흐름을 방해하고 퇴적된 유기물이 부패하여 수질을 악화시킬 수 있으므로 반드시 제거해야 하는 오염물질이다.
한편, 부유물질은 입자크기로 분류하면 콜로이드 성분보다 조금 큰 상태로 존재하며 용존성 물질과는 반대로 물속에 부유된 상태로 존재한다. 부유물질 성분은 일정시간이 지나면 어느 정도 침전이 이루어지지만, 입자크기가 작아 침전속도가 매우 늦은 편이며, 따라서 물속에 함유된 부유물질을 제거하기 위해서 응집제를 사용하여 입자를 크게 뭉치게 하여 플록형태로 만들어 침전, 또는 부상방식에 의해 제거하거나 여과재를 이용하여 미량의 부유물질성분을 제거하는 방식이 일반적이다.
통상적으로 여과시 부유물질은 여과재에 부유물질 성분이 걸러지면서 여과공정이 진행되지만, 일정시간이 경과하면 여과재 사이에 부유물질이 축적되어 여과재 막힘현상으로 처리유량이 감소되고 전체적으로 여과 효율이 떨어지게 된다. 이러한 경우 여과방향의 반대로 역세를 거쳐 여과재 사이에 걸린 부유물질을 제거해야 한다. 그러나 잦은 역세는 여과재의 손실을 가져오고 모래 등의 일반여재를 사용할 경우에는 역세공정에 의해 여과재의 일부가 파쇄되는 현상이 발생하여 심각할 경우 여과탱크가 폐쇄되거나 여과재의 교체빈도가 잦아지게 되어 처리수질의 악화 및 유지관리 비용의 증가를 초래하는 단점을 가지고 있다. 또한 처리수를 이용한 일반적인 역세방법은 효율적인 역세가 진행되기 어려울 뿐 만 아니라 다량의 역세수가 발생하여 이를 다시 처리하기 위한 많은 처리비용이 소요되는 단점을 가지고 있다.
여과장치는 오염된 원수를 여과재를 통해 여과시켜 깨끗한 처리수로 만들어 공급하는 장치로서, 음용을 위한 식수 뿐 아니라 상하수나 공장용수의 처리에 이르기까지 널리 사용되고 있다. 특히, 하천수나 공장폐수의 처리 또는 해수의 담수화 설비에 사용되는 여과장치는 처리수량의 확대와 수질의 개선을 위하여 점차 대형화되는 추세에 있다.
한편, 여과장치에 사용되는 여과재로는 과거 모래나 무연탄 등이 활용되었으나, 부유물질의 포획공간이 표층부근에 한정된다는 점, 폐색이 쉽게 일어난다는 점, 세척이 어렵다는 점 등의 문제점 때문에 다층여재필터(Dual Media Filter) 등이 개발되었다.
그런데, 다층여재필터의 경우에 있어서는 실질적으로 밀집되어 한 덩어리로 뭉쳐있는 형태로 구성되는 경우가 대부분이어서 다층에 따른 여과효과를 거두기는 어렵다는 문제점이 있다.
종합하면, 부유물질을 효과적으로 제거하면서도 역세척이 효율적으로 이루어 질 수 있고 다층여재필터의 처리속도 및 여과성능을 향상시키도록 개선해야 할 필요성이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 기존의 여과장치에 밀도가 낮은 여과재로 여과조작을 선수행하여 수중 부유물질을 1차 제거함으로써 기존 여과장치의 여과성능이 향상되는 부상형 여과장치 및 여과방법 을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 역세척시 여재 내부의 오염물질 제거를 돕도록 하는 것이다.
상기 목적은, 여과조; 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되, 상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고, 제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며, 제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 크고, 상기 여과조의 상부로부터 유입된 원수는 상기 부상여과층을 통과한 후 상기 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 차례로 통과하여 여과조 하부로 배출되는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치에 의해 달성될 수 있다.
이때, 상기 여과조 상부에 원수를 유입하거나 상기 부상여재의 역세수를 배출하기 위한 원수유입구가 구비될 수 있다.
또한, 상기 원수유입구와 부상여과층의 사이에 원수 내 여과물질의 혼화응집을 촉진하는 혼화응집조가 구비되며, 상기 혼화응집조는 내부 공간에 제1 난류형성 유도체가 충진되어 투입되는 원수에 1차적으로 플록(floc)을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부와, 내부 공간에 제2 난류형성 유도체가 충진되어 상기 제1 혼화응집부를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 제1침전여과층 및 제2침전여과층에 포함된 침전여재는 서로 밀도가 상이한 것이 바람직하다.
또한, 상기 부상여과층 상단부 또는 하단부에는 역세척시 부상여재의 외부누출을 방지하기 위한 다공판 또는 분리망(screen)이 구비될 수도 있다.
또한, 상기 부상여과층과 상기 제1침전여과층 사이에 침전여재의 역세수를 배출하기 위한 역세수배출구가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2침전여과층의 하단부에 상기 침전여재의 지지를 위한 지지대가 구비될 수 있고, 상기 지지대의 하단부에 처리수의 배출을 위한 처리수배출구가 구비될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 여과조; 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되, 상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고, 제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며, 제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치를 이용한 여과방법에 있어서, 상기 여과조의 상부로 원수를 유입하는 유입단계, 유입된 원수가 상기 부상여과층을 통과하고 다시 상기 침전여과층을 통과하는 여과단계 및 상기 침전여과층을 통과한 처리수를 배출하는 처리수 배출단계를 포함하는 부상형 여과방법에 의해 달성될 수 있다.
이때, 상기 여과조 상부에 원수유입구가 구비되어 상기 유입단계에서 상기 원수유입구를 통해 원수를 유입할 수 있다.
또한, 상기 제1침전여과층 및 제2침전여과층에 포함된 침전여재는 서로 밀도가 상이할 수 있다.
또한, 상기 제2침전여과층의 하단부에 지지대가 구비되어 상기 제1침전여과층및 제2침전여과층을 지지하고 상기 지지대의 하단부에 처리수배출구가 구비되어 상기 처리수배출구를 통해 처리수가 배출되는 것을 특징으로 하는 부상형 여과방법.
또한, 상기 목적은, 여과조; 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되, 상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고, 제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며, 제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치를 이용한 역세척 방법에 있어서, 상기 여과조의 하부로 역세척수를 투입하는 단계, 투입된 역세척수가 상기 침전여과층 및 부상여과층을 차례로 통과하면서 각 여과층의 여재 내 잔여 오염물질을 제거하는 역세척 단계 및 상기 오염물질이 포함된 역세척수를 상기 여과조의 상부로 배출하는 역세척수 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치의 역세척 방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 여과조; 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및 상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되, 상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고, 제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며, 제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치를 이용한 역세척 방법에 있어서, 상기 부상여과층과 상기 제1침전여과층 사이에 침전여재의 역세수를 배출하기 위한 역세수배출구가 구비되며, 상기 여과조의 하부로 역세척수를 투입하는 단계, 투입된 역세척수가 침전여과층을 통과하면서 상기 침전여재내 잔여 오염물질을 제거하는 역세척 단계 및 상기 오염물질이 포함된 역세척수를 상기 역세수배출구를 통해 배출하는 역세척수 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치의 역세척 방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부상형 여과장치에 의하면 원수가 밀도가 낮은 여재에 의해 1차로 여과되고, 밀도가 높은 여재에 의해 순차적으로 여과되어 사전에 오염물질 일부가 제거되도록 함으로써 여과장치의 처리부담을 분산시켜 동일한 높이의 여과조에서도 여과속도가 증가하고 여과성능이 향상되는 효과가 있다.
또한, 1개 여과조 내에서 복수개의 여과층을 구성하게 되므로 점유공간이 감소되는 효과가 있다.
또한 부상여과단이나 각 여과단 하부의 다공판 또는 분리벽이 여재의 손실을 방지하여 여과장치의 운영비용을 절감할 수 있다.
또한, 역세척수를 투입하여 침전여과층을 통과하면서 잔여 오염물질을 제거한 후 오염물질이 포함된 역세척수를 배출하여 여과장치의 여과효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 부상형 여과장치의 개략도이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부상여재의 사진이다
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 처리수배출구의 다양한 실시예로서, 유공블럭(도 3a), 노즐 스트레이너(도 3b) 및 측면배관 스트레이너(도 3c)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 혼화응집조를 포함하는 부상형 여과장치 전체 설비의 모식도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 부상형 여과장치의 여과 과정의 작용도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 침전여재의 역세척 과정의 작용도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부상여재 및 침전여재의 역세척 과정의 작용도이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 역세척 완료후의 여과조내 역세척수 를 제거하는 과정의 작용도이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부상여재의 사진이다
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 처리수배출구의 다양한 실시예로서, 유공블럭(도 3a), 노즐 스트레이너(도 3b) 및 측면배관 스트레이너(도 3c)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 혼화응집조를 포함하는 부상형 여과장치 전체 설비의 모식도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 부상형 여과장치의 여과 과정의 작용도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 침전여재의 역세척 과정의 작용도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부상여재 및 침전여재의 역세척 과정의 작용도이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 역세척 완료후의 여과조내 역세척수 를 제거하는 과정의 작용도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
본 발명의 실시예에 대한 설명 중에서 원수는 이동경로나 상태에 따라서 여과수나 처리수 또는 배출수 등으로 명칭이 변경되어 지칭될 수 있으며, 역세척수 또한 세척수 또는 배출수 등으로 변경되어 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부상형 여과장치는 여과조(10); 상기 여과조(10) 내에 밀도가 낮은 부상여재(35)를 포함하는 부상여과층(11); 상기 여과조(10) 내에 밀도가 높은 침전여재(45)를 포함하는 침전여과층(12);을 포함하고, 여과조(10)의 상부에 구비되는 원수유입구(미도시)를 통해 유입된 원수는 부상여과층(11)을 통과한 후 침전여과층(12)을 통과하여 여과조(10) 하부에 구비되는 처리수배출구(96)을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 부상형 여과장치의 개략도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여과조(10)는 원통체로 형성되는 것이 바람직하다. 여과조(10)는 복층 구조로 형성되며, 각단은 동일한 직경으로 형성될 수 있으며, 서로 연통된다.
*여과조(10)의 상부 일측에는 원수(原水)가 유입될 수 있는 원수유입관(50)이 연결되어 여과조(10)에 구비된 원수유입구(미도시)를 통해 여과조(10) 내부로 원수가 공급된다. 원수유입관(50)은 후술하는 바와 같이 역세척시 여재를 세척한 역세척수가 배출될 때 이용될 수 있다. 원수유입관(50)의 일부에는 원수 유입 제어밸브(51)가 구비되어 원수의 유입량을 조절하게 된다.
여과조(10)의 하부 일측에 구비되는 처리수배출구(96)에는 여과수가 배출될 수 있는 여과수배출관(65)이 연결될 수 있다. 여과수배출관(65)의 일측에는 여과수 유출 제어밸브(66)가 구비되어 여과수의 유출입량을 조절하게 된다. 또한 여과수배출관(65)의 일측에는 역세척수가 유입될 수 있는 역세수유입관(55)이 연결될 수 있다. 역세수유입관(55)의 일측에는 역세척수 또는 역세척 공기의 유입을 제어하기 위한 역세수 유입 제어밸브(56)가 구비될 수 있다.
부상여재(35)는 물보다 밀도가 낮거나 높은 물질로 구상된다. 부상여재(35)는 플라스틱이나 스폰지를 사용할 수 있으며 기타 여과능을 보유한 소재라면 적용 가능하다. 부상여재(35)의 표면은 부상여재의 손상을 방지하고 원수의 유출입이 가능하도록 개방형의 볼 형태로 이루어질 수 있다. 부상여재(35)는 원수나 역세척수가 여과조(10)에 유입되면 침전되지 않고 원수중에 부유하면서 원수중의 오염물질을 제거한다.
부상여재(35)는 수중에서 부유하면서 여과조작을 수행하므로 여과 및/또는 역세척작업시 여재의 손실을 방지하기 위하여 원수공급관(50)과 여과조(10) 간의 연결부 및/또는 부상여과층(11) 하부에 다공판 또는 분리망(Screen)(16)을 설치할 수 있다.
침전여재(45)는 물보다 밀도가 높은 물질로 구성된다. 통상적으로는 모래(Sand), 무연탄(Anthracite), 부석(Pumice) 등이 사용되나 여과능을 보유한 물질이라면 적용 가능하다. 침전여재(45)는 1가지 물질만 사용할 수도 있으며 바람직하게는 도 1에 도시된 구분된 형태의 두 침전여과층(12)과 같이 서로 밀도가 상이한 다른 종류의 침전여재(45)로 충진된 복수 개의 층으로 구성할 수 있다. 침전여재(45)는 침전여과층(12) 하부에 침전된 상태로 원수로부터 오염줄질을 제거한다. 2가지 이상의 여재를 혼합하여 사용하는 경우는 물질간 밀도차에 따라 복수개의 침전여과층이 형성되어 순차적으로 여과를 수행한다.
침전여과층(12)의 하부에는 지지대(Support Layer)(95)가 설치될 수 있다. 지지대(95)는 침전여과층(12)을 지지하면서 침전여재의 유출을 방지함과 동시에 처리수만 통과시키는 역할을 한다. 지지대(95) 하부에는 처리수배출구(Under Drain)(96)가 설치될 수 있다. 처리수배출구(96)의 바람직한 실시예로는 유공블럭(도 3a 참조), 노즐 스트레이너(도 3b 참조), 측면 스트레이너 유출관(Lateral pipe with strainer)(도 3c 참조) 등이 사용될 수 있다. 처리수배출구(96)는 지지대(95)을 통과한 처리수중 존재하는 여재를 제거하고 처리수를 여과수배출관(65)으로 배출하는 역할을 한다.
부상여과층(11)과 침전여과층(12) 사이에 침전여재(45)의 역세수를 배출하기 위해 여과조(10) 일측에 구비되는 역세수배출구(미도시)에 역세수배출관(60)이 연결될수 있다. 역세수배출관(60)은 여과수배출관(65)과 연결된 역세수유입관(55)으로부터 공급된 역세척수가 침전여재(45)를 세척한후 오염물질이 포함된 역세척수가 부상여과층(11)을 통과하지 않고 배출될 수 있도록 한다. 역세수배출관(60)의 일측에는 역세수 배출 제어밸브(61)가 구비되어 역세척수의 배출을 제어하고 처리수의 누출을 단속할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 혼화응집조를 포함한 부상형 여과장치를 도시한 모식도로서, 좀 더 상세하게는 원수에 응집제를 투입하여 미립자를 응집시켜 플록(floc)을 형성 및 성장시키는 혼화응집조(100)가 원수유입구와 부상여과층의 사이에 위치되도록 구비될 수 있으며, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 원수가 복수 개의 여과조(10)로 이송되는 공급채널(300) 내에 구비될 수 있다.
이때, 공급채널(300)은 외부로부터 처리 대상물인 원수가 유입되는 유입채널(310)과 유입된 원수를 상기 복수 개의 여과조(10)로 각각 공급시키는 분배채널(320)을 포함할 수 있다. 제1 혼화응집부(110)는 유입채널(310) 내부에 구비되고, 제2 혼화응집부(120)는 분배채널(320) 내부에 구비될 수 있는데, 상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120) 간의 상이한 난류강도를 유지하기 위하여 상기 유입채널(310)과 분배채널(320)을 구획하는 격벽이 구비되어, 상기 유입채널(310)을 통과한 원수는 격벽을 통하여 낙차에 의해 분배채널(320)로 공급되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유입채널(310)에는 내부 공간을 구획하도록 상기 유입채널(310)의 저면으로부터 일정 거리 이격된 위치에서 저면과 수직되게 설치되는 제1 격벽(311)이 마련되고, 상기 제1 격벽(311)을 통해 구획된 상기 유입채널(310) 내부 공간 각각에 모두 상기 제1 난류형성 유도체(111a, 111b)가 충진되어, 유입된 원수가 상기 제1 난류형성 유도체(111a)를 하향류로 통과한 후 다시 상향류로 상기 제1 난류형성 유도체(111b)를 통과하여 상기 분배채널(320)로 이송될 수 있다.
상기 혼화응집조(100)는 종래의 교반기 등을 이용하는 기계식 혼화응집조의 기능을 대신하도록 내부 공간에 제1 난류형성 유도체(111)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(110) 및 내부 공간에 제2 난류형성 유도체(121)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부(110)를 통과한 원수에 2차적으로 플럭을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부(110)에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(120)를 포함됨으로써 별도의 교반동력 없이 무동력으로 원수에 포함된 미립자를 난류에 의해 내부에서 순환시키면서 응집제와 서로 접촉하여 일정 크기로 응집된다.
제1 혼화응집부(100)는 발생되는 난류에 의해 상기 원수에 포함된 미립자가 순환되면서 응집제와 상호결합하여 플럭(floc)을 형성시킬 수 있는 수밀한 공간으로서, 상기 하향류 방향 및/또는 상향류 방향에 각각 제1 난류형성 유도체(111)가 구비될 수 있고, 상기 제1 혼화응집부(110) 상부측 영역에는 원수가 유입되는 유입관이 포함될 수 있다.
상기 유입관을 통해 직선 수류의 형태로 유입되는 원수는 제1 혼화응집부(110) 내부에 충진된 제1 난류형성 유도체(111)를 통과하면서 급속난류를 형성하게 되고, 발생된 난류로 인하여 원수에 포함된 미립자와 응집제가 서로 접촉하면서 플록이 형성된다. 상기 제1 난류형성 유도체(111)는 메쉬(Mesh)타입의 재료가 여러 겹 적층된 형태이거나, 복수 개의 섬유다발이 서로 얽혀 있는 형태로 바람직하게는 상기 홀이 형성된 메쉬 타입의 재료와 인접한 메쉬타입의 재료 간에 홀이 수직방향으로 일치되지 않도록 비대칭으로 적층될 수 있다. 상기 메쉬타입의 재료 간의 홀이 수직방향으로 비대칭으로 적층되어 있으므로 중력에 의해 원수가 메쉬타입의 재료를 통과하면서 난류를 발생시킬 수 있고, 상기 홀의 크기에 따라 발생되는 난류의 속도를 제어할 수 있다.
제1 혼화응집부(110)를 통과한 처리수가 낙차에 의해 분배채널(320)로 이송되어 지면, 상기 분배채널(320) 내부에 구성된 제2 혼화응집부(120)를 통과하거나 제2 혼화응집부(120)의 하류측 방향으로 평행하게 구획된 우회유로(322)를 통과하여 여과조(10)로 이송되어질 수 있다. 상기 분배채널(320)은 상기 분배채널(320) 내 상기 제2 혼화응집부(120)가 구비된 메인유로(321) 및 이와 평행하게 별도로 마련되는 우회유로(322); 상기 메인유로(321)와 우회유로(322)를 구획하는 제2 격벽(323); 및 상기 메인유로(321)로 유입된 처리수를 상기 우회유로(322)로 이송시키기 위하여 상기 제2 격벽(323) 상에 구비되는 적어도 하나 이상의 수문(324)이 포함될 수 있는데, 상기 분배채널(320) 내부에 제2 혼화응집부(120)와 우회유로(322)를 구획하기 위한 제2 격벽(323)의 수문(324)을 통하여 상기 원수의 상태 따라서 제2 혼화응집부(120)에 구비된 복수 개의 폴링 타입의 재료가 충진된 단의 통과하는 흐름을 제어할 수 있다.
상기 제2 혼화응집부(120)는 제1 혼화응집부(110)를 통과한 처리수가 제2 난류형성 유도체(121)를 통과하면서 발생된 완속난류로 인하여 상기 처리수에 포함된 플록을 성장시키는 공간으로서, 하류측 영역에는 플럭이 포함된 처리수를 여과할 수 있는 여과조 (10)와 연통될 수 있다.
상기 제1 혼화응집부(110)의 급속난류 및 제2 혼화응집부(120)의 완속난류의 속도는 특별히 제한되지 않고, 각각의 제1 혼화응집부(110) 및 제2 혼화응집부(120) 내의 난류강도의 상대적인 차이로 정의될 수 있다.
상기 제2 난류형성 유도체(121)는 복수 개의 폴링(Pall Ring) 타입의 재료가 충진된 형태로, 바람직하게는 상기 복수 개의 폴링 타입의 재료가 충진된 단이 분리된 형태로 복수 개의 단으로 나란히 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 폴링 타입의 재료가 충진된 단이 복수 개의 단으로 나란히 배치된 형태의 제2 혼화응집부(120)는 원수의 상태에 따라서 복수 개의 단의 개수를 제어하여 사용할 수 있으며, 상기 복수 개의 단은 각각이 분리된 형태로 하류측 영역으로 갈수록 충전밀도(Packing Density)를 작게 하는 것이 바람직하다. 이는 충전밀도가 낮아질수록 난류속도가 떨어져 플록이 좀 더 크게 성장시킬 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부상형 여과장치의 작동에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부상형 여과장치의 작동은 크게 두가지로 구분된다. 첫째는 원수를 여과처리하여 처리수로 만들어내는 작용이고, 둘째는 여재의 역세척 작용인데 부상여재 및 침전여재에 대한 역세척작용, 침전여재에 대한 역세척작용 및 역세척 완료후 역세척수 제거작용으로 다시 구분할 수 있다.
먼저, 도 5를 참조하여 원수를 여과처리하여 처리수로 만드는 과정을 설명하기로 한다.
원수 유입 제어밸브(51)가 개방되어 원수유입관(50)을 통해 원수가 여과조(10)에 유입된다. 원수는 원수유입관(50)의 외측에 형성된 펌프(미도시)를 통해 가압받아 여과조(10) 내로 유입 된다. 유입된 원수는 부상여재(35)로 형성된 부상여과층(11)을 통해 1차로 여과된 후 침전여과층(12)으로 유입된다. 1차 여과된 처리수는 침전여재(45)로 이루어진 침전여과층(12)의 표층에 고르게 분배된다. 이때 처리수의 고른 분배를 위하여 분배판(미도시)을 설치할 수 있으며 분배판의 분배홈을 통과하여 처리수가 참전여과층(12)으로 유입된다. 1차 처리수는 침전여재(45)로 이루어진 침전여과층(12)을 통과하며 2차 여과 처리된다. 2차 여과된 처리수는 여과수배출관(65)을 통해 배출된다.
다음으로, 도 6을 참조하여 침전여재(35)에 대한 역세척 작용에 대하여 설명하기로 한다.
원수 유입 제어밸브(51)를 닫고 여과수 유출 제어밸브(66)를 개방한다. 여과수배출관(65)을 통해 유입된 역세척수는 침전여과층(12)을 통과하면서 침전여재(45)를 세척하게 된다. 침전여재(45)를 세척한 세척수는 역세수배출관(60)을 통해 배출되게 된다.
바람직하게는 세척효과를 높이기 위하여 침전여과층(12)의 하면(13)은 전체적으로 'U'자 형태로 형성되며 지지대(95) 상부에 스트레이너 노즐(20)이 다수개 설치된다.(도 6 참조) 스트레이너 노즐(20)은 역세척시 상방으로 공기 또는 세척수를 분사하여 침전여재(45)가 섞일 수 있도록 한다. 상기 스트레이너 노즐(20)을 통해 침전여과층(12) 하면(13)의 중앙부(14)에서 분사되는 물줄기에 의해 침전여과층(12)에서는 중앙부(14)에서 상향하여 외곽부(15)로 하향하는 순환류가 형성된다. 침전여재(45)는 이 순환류에 의해 서로 섞이면서 골고루 세척이 일어나게 된다. 침전여재(45)를 세척한 세척수는 역세수배출관(60)을 통해 배출되게 된다.
다음으로, 도 7을 참조하여 부상여재(45) 및 침전여재(35)에 대한 역세척 작용에 대하여 설명하기로 한다.
원수 유입 제어밸브(51)를 닫고 여과수 유출 제어밸브(66)를 개방한다. 여과수배출관(65)을 통해 유입된 역세척수는 침전여과층(12)을 통과하면서 침전여재(45)를 세척하게 된다. 침전여과층(12)의 내부가 만수되어 다공판 또는 분리망(16)을 통과하여 부상여과층(11)으로 이동한 세척수는 부상여재(35)를 세척하게 된다. 부상여재(35)를 세척한 역세척수는 원수유입관(50)을 통해 배출되게 된다.
바람직하게는 세척효과를 높이기 위하여 침전여과층(12)의 하면(13)은 전체적으로 'U'자 형태로 형성되며 지지대(95) 상부에 스트레이너 노즐(20)이 다수개 설치된다. 스트레이너 노즐(20)은 역세척시 상방으로 공기 또는 세척수를 분사하여 침전여재(45)가 섞일 수 있도록 한다. 상기 스트레이너 노즐(20)을 통해 침전여과층(12) 하면(13)의 중앙부(14)에서 분사되는 물줄기에 의해 침전여과층(12)에서는 중앙부(14)에서 상향하여 외곽부(15)로 하향하는 순환류가 형성된다. 침전여재(45)는 이 순환류에 의해 서로 섞이면서 골고루 세척이 일어나게 된다. 침전여과층(12)의 내부가 만수되어 부상여과층(11)으로 이동한 세척수는 다공판(16)의 내부로 유입되어 부상여재(35)를 세척하게 된다. 부상여재(35)를 세척한 세척수는 원수유입관(50)을 통해 배출되게 된다.
다음으로, 도 8을 참조하여 역세척 완료후의 역세척수 제거작용에 대하여 설명하기로 한다.
역세척을 통해 여재 내 부유물질 및 불순물을 제거한후 여과수 유출 제어밸브(66)를 개방한다. 침전여재(45)만을 세척한 경우 여과조 (10)내 잔존 처리수는 침전여과층(12)을 통과하여 여과수배출관(65)을 통해 배출된다. 부상여재(35) 및 침전여재(45)를 함께 세척한 경우 여과조(10)내 잔존 처리수는 부상여과층(11) 및 침전여과층(12)을 순차적으로 통과하여 여과수배출관(65)을 통해 배출된다. 이때, 2종 이상의 침전여재(45)를 적용한 경우 물질간 밀도차에 따라 복수개의 침전여과층(12)을 형성한다.
이상의 모든 실시예에서 각 밸브의 조절 및 구동부 및 길이조절수단의 운동은 전기전자적인 방법에 의해 제어될 수 있도록 별도로 제어부를 구성하여 실시할 수 있음은 물론이다.
*비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
10 여과조
11 부상여과층
12 침전여과층
12a 제1침전여과층
12b 제2침전여과층
13 침전여과층 하면
14 중앙부
15 외곽부
16 다공판/분리망
20 스트레이너 노즐
35 부상여재
45 침전여재
50 원수유입관
51 원수 유입 제어밸브
55 역세수유입관
56 역세수 유입 제어밸브
60 역세수배출관
61 역세수 배출 제어밸브
65 여과수배출관
66 여과수 유출 제어밸브
95 지지대
96 처리수배출구
100 혼화응집조
110 제1 혼화응집부
111(111a, 111b) 제1 난류형성 유도체
120 제2 혼화응집부
121 제2 난류형성 유도체
300 공급채널
310 유입채널
311 제1 격벽
320 분배채널
321 메인유로
322 우회유로
323 제2 격벽
324 수문
11 부상여과층
12 침전여과층
12a 제1침전여과층
12b 제2침전여과층
13 침전여과층 하면
14 중앙부
15 외곽부
16 다공판/분리망
20 스트레이너 노즐
35 부상여재
45 침전여재
50 원수유입관
51 원수 유입 제어밸브
55 역세수유입관
56 역세수 유입 제어밸브
60 역세수배출관
61 역세수 배출 제어밸브
65 여과수배출관
66 여과수 유출 제어밸브
95 지지대
96 처리수배출구
100 혼화응집조
110 제1 혼화응집부
111(111a, 111b) 제1 난류형성 유도체
120 제2 혼화응집부
121 제2 난류형성 유도체
300 공급채널
310 유입채널
311 제1 격벽
320 분배채널
321 메인유로
322 우회유로
323 제2 격벽
324 수문
Claims (14)
- 여과조;
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되,
상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고,
제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며,
제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 크고,
상기 여과조의 상부로부터 유입된 원수는 상기 부상여과층을 통과한 후 상기 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 차례로 통과하여 여과조 하부로 배출되며,
상기 여과조 상부에 원수를 유입하거나 상기 부상여재의 역세수를 배출하기 위한 원수유입구가 구비되고,
상기 원수유입구와 부상여과층 사이의 공급채널 내에 원수 내 여과물질의 혼화응집을 촉진하는 무동력 혼화응집조가 구비되며,
상기 공급채널은,
외부로부터 처리 대상물인 원수가 유입되는 유입채널과 유입된 원수를 상기 여과조로 각각 공급시키는 복수 개의 분리된 분배채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 혼화응집조는 내부 공간에 제1 난류형성 유도체가 충진되어 투입되는 원수에 1차적으로 플록(floc)을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부와, 내부 공간에 제2 난류형성 유도체가 충진되어 상기 제1 혼화응집부를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1침전여과층 및 제2침전여과층에 포함된 침전여재는 서로 밀도가 상이한 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치. - 제1항에 있어서,
상기 부상여과층 상단부 또는 하단부에는 역세척시 부상여재의 외부누출을 방지하기 위한 다공판 또는 분리망(screen)이 구비되는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치. - 제1항에 있어서,
상기 부상여과층과 상기 제1침전여과층 사이에 침전여재의 역세수를 배출하기 위한 역세수배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2침전여과층의 하단부에 상기 침전여재의 지지를 위한 지지대가 구비되는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치. - 제7항에 있어서,
상기 지지대의 하단부에 처리수의 배출을 위한 처리수배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치. - 여과조;
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되,
상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고,
제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며,
제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 크고,
상기 여과조 상부에 원수를 유입하거나 상기 부상여재의 역세수를 배출하기 위한 원수유입구가 구비되며,
상기 원수유입구와 부상여과층 사이의 공급채널 내에 원수 내 여과물질의 혼화응집을 촉진하는 무동력 혼화응집조가 구비되고,
상기 공급채널은,
외부로부터 처리 대상물인 원수가 유입되는 유입채널과 유입된 원수를 상기 여과조로 각각 공급시키는 복수 개의 분리된 분배채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치를 이용한 여과방법에 있어서,
상기 여과조의 상부로 원수를 유입하는 유입단계, 유입된 원수가 상기 부상여과층을 통과하고 다시 상기 침전여과층을 통과하는 여과단계 및 상기 침전여과층을 통과한 처리수를 배출하는 처리수 배출단계를 포함하는 부상형 여과방법. - 제9항에 있어서,
상기 유입단계에서 상기 원수유입구를 통해 원수를 유입하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과방법. - 제9항에 있어서,
상기 제1침전여과층 및 제2침전여과층에 포함된 침전여재는 서로 밀도가 상이한 것을 특징으로 하는 부상형 여과방법. - 제9항에 있어서,
상기 제2침전여과층의 하단부에 지지대가 구비되어 상기 제1침전여과층및 제2침전여과층을 지지하고 상기 지지대의 하단부에 처리수배출구가 구비되어 상기 처리수배출구를 통해 처리수가 배출되는 것을 특징으로 하는 부상형 여과방법. - 여과조;
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되,
상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고,
제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며,
제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 크고,
상기 여과조 상부에 원수를 유입하거나 상기 부상여재의 역세수를 배출하기 위한 원수유입구가 구비되며,
상기 원수유입구와 부상여과층 사이의 공급채널 내에 원수 내 여과물질의 혼화응집을 촉진하는 무동력 혼화응집조가 구비되고,
상기 공급채널은,
외부로부터 처리 대상물인 원수가 유입되는 유입채널과 유입된 원수를 상기 여과조로 각각 공급시키는 복수 개의 분리된 분배채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치를 이용한 역세척 방법에 있어서,
상기 여과조의 하부로 역세척수를 투입하는 단계, 투입된 역세척수가 상기 침전여과층 및 부상여과층을 차례로 통과하면서 각 여과층의 여재 내 잔여 오염물질을 제거하는 역세척 단계 및 상기 오염물질이 포함된 역세척수를 상기 여과조의 상부로 배출하는 역세척수 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치의 역세척 방법. - 여과조;
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 낮은 부상여재를 포함하는 부상여과층; 및
상기 여과조 내에 구비되며 물보다 밀도가 높은 침전여재를 포함하는 침전여과층;을 포함하되,
상기 침전여과층은 서로 다른 침전여재를 포함하는 제1침전여과층 및 제2침전여과층을 포함하고,
제1침전여과층은 제2침전여과층의 상부에 위치하며,
제1침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경은 제2침전여과층에 포함된 침전여재의 평균 직경보다 크고,
상기 여과조 상부에 원수를 유입하거나 상기 부상여재의 역세수를 배출하기 위한 원수유입구가 구비되며,
상기 원수유입구와 부상여과층 사이의 공급채널 내에 원수 내 여과물질의 혼화응집을 촉진하는 무동력 혼화응집조가 구비되고,
상기 공급채널은,
외부로부터 처리 대상물인 원수가 유입되는 유입채널과 유입된 원수를 상기 여과조로 각각 공급시키는 복수 개의 분리된 분배채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치를 이용한 역세척 방법에 있어서,
상기 부상여과층과 상기 제1침전여과층 사이에 침전여재의 역세수를 배출하기 위한 역세수배출구가 구비되며,
상기 여과조의 하부로 역세척수를 투입하는 단계, 투입된 역세척수가 침전여과층을 통과하면서 상기 침전여재 내 잔여 오염물질을 제거하는 역세척 단계 및 상기 오염물질이 포함된 역세척수를 상기 역세수배출구를 통해 배출하는 역세척수 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상형 여과장치의 역세척 방법.
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