KR101938134B1 - 부정형 여과재층 및 이것을 구비한 여과장치 - Google Patents

Abstract

부정형 여과재층(3, 103, 203)이, 피처리액에 포함되는 현탁물질을 포착하는 여과재(4, 104, 204)와, 피처리액에 포함되는 현탁물질을 통과시키는 여과조재(5, 105, 205)를 구비한다. 여과재(4, 104, 204)와 여과조재(5, 105, 205)는 혼재되고, 피처리액이 혼재되는 여과재(4, 104, 204) 및 여과조재(5, 105, 205)에 통수되어 여과된다. 여과장치(1A, 1B, 101, 201)가, 부정형 여과재층(3, 103, 203)과, 부정형 여과재층(3, 103, 203)을 수용하는 여과조(2, 102, 202)를 구비한다.

Description

부정형 여과재층 및 이것을 구비한 여과장치{INDEFINITE FORM FILTER MEDIUM LAYER AND FILTER DEVICE PROVIDED WITH SAME}

본 발명은, 피처리액(원수(原水))에 포함되어 있는 현탁물질(縣濁物質)을 분리하여 제거하기 위한 부정형 여과재층(不定形 濾過材層) 및 이것을 구비한 여과장치(濾過裝置)에 관한 것이다.

부정형의 입상 여과재(粒狀 濾過材)에 의하여 여과재층을 구성한 여과장치가, 고액분리(固液分離)나 생물처리장치(生物處理裝置)에 많이 사용되고 있다. 상기의 여과장치는, 피처리액 중의 현탁물질을 주로 여과재층의 표면에서 포착하는 표층여과(表層濾過)를 실시한다. 표층여과에서는, 여과재층의 표면에 포착된 현탁물질이 축적되어, 여과재층 전체를 효율적으로 이용하지 않고 있는 상태에서도 여과재층에 막힘이 발생한다. 이 때문에 단시간에 여과압력이 상승하게 되어 빈번하게 여과재의 세정이 필요하게 된다. 여과재층의 통수로(通水路)(인접하는 여과재 상호간의 간극)가 좁은 경우에 여과재층의 균형이 나빠지게 되어 표층여과가 일어나기 쉽다. 피처리액 중의 현탁물질을 여과재층의 표면뿐만 아니라 여과재층 내부에서도 포착하는 심층여과(深層濾過)는, 여과재층의 여과압력이 증대되기 어려워서 1사이클당 고형분(固形分) 포착량이 많다. 현탁물질이 통과할 수 있는 통수로를 여과재층 내부까지 형성하고 있는 경우에, 여과재층 전체를 효율적으로 이용할 수 있게 된다.

여과재층을 구성하는 여과재의 일례로서, 내부에 공극성(空隙性)이 있는 부정형의 입상 섬유여과재에 의하여 일정한 두께의 여과재층을 형성하고, 그 여과재의 내부·표면에서 피처리액에 포함되어 있는 현탁물질을 포착하는 여과장치가 특허문헌1에서 제안되어 있다.

비중이나 입도(粒度)가 서로 다른 모래나 무연탄(無煙炭 : anthracite) 등의 입상물을 다층으로 구성하고, 유효지름이 큰 입자에 의하여 형성된 큰 간극에서 큰 현탁물질을 포착하고, 유효지름이 작은 입자에 의하여 형성된 작은 간극에서 작은 현탁물질을 포착하는 여과장치가 특허문헌2에서 제안되어 있다.

또한 2종류의 입경(粒徑)이 서로 다른 여과재(입경(a)와 입경(3∼5a))를 적당량 혼합하여 여과재층을 형성함으로써 여과재 사이의 간극을 조정하여, 여과압력을 거의 증대시키지 않고 여과능력을 장시간 유지시킬 수 있는 여과방법이 특허문헌3에서 제안되어 있다. 예를 들면 특허문헌3에서는, 2종류의 입상 여과재로서, 발포 폴리스티렌(發泡 polystyrene)으로 제작된 비중이 0.1, 입경이 0.6mm인 여과재와, 비중이 0.1, 입경이 2.8mm인 여과재를 사용하고 있다. 그리고 2종류의 입상 여과재를 교반(攪拌)시켜서 혼합하여, 2종류의 부상 여과재 입자가 분리되지 않고 혼재되어 있는 상태의 여과조(濾過槽)에서, 장시간 압손(壓損 : pressure loss)이 적고, SS(현탁물질 : Suspended Solids) 포착량이 큰 부상여과방법(浮上濾過方法)이 기재되어 있다.

공극률이 높은 원통형상의 여과재를 사용하여 심층여과를 하는 기술이 특허문헌4에서 제안되어 있다.

입상 활성탄(粒狀 活性炭) 및 가넷(garnet)을 병용한 사여과장치(砂濾過裝置)가 알려져 있다. 예를 들면 입경이 0.45∼0.8mm인 모래 또는 가넷, 혹은 모래 및 가넷을 다층(多層)으로 하여 충전(充塡)한 제1여과재층과, 그 상방의 지지체에 입경이 0.9∼1.6m인 입상 활성탄 또는 무연탄을 충전한 제2여과재층을 형성하고, 하강류에 의하여 여과처리를 하는 여과장치가 특허문헌5에 개시되어 있다.

수지성 여과재(樹脂性 濾過材)나 섬유여과재 등을 사용하여 고액분리와 생물처리를 하는 여과장치가 알려져 있다. 예를 들면 수지성 여과재를 사용하는 배수(排水)의 1차처리장치로서, 처리조 내의 여과재층에 공극률이 70% 이상, 비중이 1.0 이하인 소형 원통형상 여과재를 충전한 상향류식(上向流式)의 고액분리장치가 특허문헌6에 개시되어 있다.

생물처리 등의 폭기실(暴氣室)에 사용하고 유동 가능한 충전재로서, 비중이 0.800∼0.999인 합성수지이며 큰 표면적을 구비하고, 외측 둘레가 대략 구형상(球形狀)인 수처리용 충전재(水處理用 充塡材)가 특허문헌7에 개시되어 있다.

오수(汚水) 중에 포함되는 현탁물질을 분리하는 섬유여과재로서는, 서로 꼬아서 합한 심사(芯絲)와 가압사(pressing yarn)에 필라멘트(filament)를 감고 열처리하여 몰 여과재(mogol 濾過材)를 만드는 수처리용 섬유여과재가 특허문헌8에 제안되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개2002-011305호 공보 특허문헌2 : 일본국 공개특허 특개평7-284355호 공보 특허문헌3 : 일본국 공개특허 특개평7-232007호 공보 특허문헌4 : 일본국 공개특허 특개평01-007920호 공보 특허문헌5 : 일본국 공개특허 특개2001-38107호 공보 특허문헌6 : 일본국 공개특허공보 특개소64-7920호 공보 특허문헌7 : 일본국 특허 제3730441호 공보 특허문헌8 : 일본국 특허 제3994392호 공보

부정형의 입상 섬유여과재에 의하여 여과작업을 하는 경우에 피처리액에 대한 여과재의 선정이 곤란하다. 이러한 여과재로 구성된 여과재층은, 시간이 경과함에 따라 여과재층의 표층부로부터 서서히 피처리액의 흐름방향을 따라 현탁물질의 포착대(捕捉帶)가 진행된다. 또한 섬유여과재는 여과압력에 의하여 압밀(壓密)되기 때문에 통수로가 감소하게 된다.

여과재의 내부를 구성하는 섬유 사이의 통수로가 좁은 섬유여과재를 사용하면, 현탁물질을 대량으로 포착하는 청징여과(clarifying filtration)가 가능하게 된다. 그러나 현탁물질을 여과재층 표면 부근의 여과재에 의하여 대량으로 포착하는 표층여과가 되어, 빠른 시기에 막혀서 여과압력이 상승하게 된다. 소정의 여과압력 혹은 소정의 여과계속시간에 의거하여 세정공정으로 이행하게 된다. 그러나 여과재층의 최심부까지 유효하게 여과작용에 이용되고 있지 않기 때문에, 현탁물질의 포착량에 대하여 세정공정의 회수가 증가하여 처리량이 감소하게 된다. 또한 피처리액에 따라 여과재 사이의 간극을 조정하지 않으면 안 되기 때문에, 적절한 입경의 여과재를 선정하는 것이나 피처리액의 유입압력에 의하여 여과재층의 압밀도(壓密度)를 조정할 필요가 있다.

여과재의 내부를 구성하는 섬유 사이의 통수로가 넓은 섬유여과재나 여과압력에 의하여 압밀되지 않는 강도를 구비하는 섬유여과재를 사용하면, 여과재층의 최심부까지 포착대가 진행하는 심층여과가 가능하게 된다. 여과압력은 거의 상승하지 않지만, 처리액의 수질이 나빠지게 되어, 여과 시작의 초기에서부터 피처리액에 포함되어 있는 현탁물질이 처리액과 함께 유출된다(브레이크 스루(breakthrough) 현상).

비중이나 입도가 서로 다른 모래나 무연탄 등의 입상물을 여과재로 하여 다층으로 구성한 여과장치는, 피처리액에 포함되는 현탁물질에 있어서 입경이 큰 것이 최초에 조립자 여과재층(粗粒子 濾過材層)에서 포착되고, 순차적으로 미립자 여과재층(微粒子 濾過材層)을 향하여 입경이 작은 것이 포착되어 간다. 여과재층 전체가 유효하게 이용되는 심층여과가 되지만, 여과재조 내의 통수로가 여과재 상호간의 간극뿐이어서 처리속도가 느리다. 여과재 세정에 있어서, 역세정(逆洗淨 : backwash)에 의한 세정에서는 고압유체를 분사시킬 필요가 있다. 또한 교반에 의한 세정에서는 세정 후에 다층으로 구성되도록 각 여과재의 비중차이를 크게 하여야만 한다. 이 경우에 비중이 큰 여과재를 교반하기 위한 큰 동력이 필요하게 된다. 여과재 세정 시에 풀어지지 않는 간극부의 현탁물질의 덩어리가 충전층 중에 남아 버릴 우려가 있다.

2종류의 입경이 서로 다른 여과재(입경(a)와 입경(3∼5a))를 적당량 혼합한 여과재층은, 여과재 상호간의 간극분포를 조정하여 여과재층 전체에서 효율적으로 현탁물질의 포착을 하는 것이다. 큰 입경(3∼5a)만의 여과재층에서는, 여과재 상호간의 간극이 크기 때문에 심층여과가 되지만, 현탁물질의 포착량이 작아서 브레이크 스루 현상이 발생하기 쉬워진다. 반대로 작은 입경(a)만의 여과재층에서는, 현탁물질의 포착량이 많지만, 여과재 상호간의 간극이 좁기 때문에 표층여과가 되어, 단시간에 여과압력이 상승하여 빈번하게 여과재 세정이 필요하게 된다. 그러나 대소의 입경을 혼합함으로써 여과재 상호간의 간극은 평균이 되어, 결국 2종류의 평균입경으로 구성된 여과재층과 동등한 여과성능이 된다.

사여과장치나 섬유여과장치 등의 고속여과장치는, 일정한 두께의 여과재층을 형성하고, 그 여과재층의 내부에서 현탁물질을 포착하는 심층여과장치이다. 그러나 여과재가 성기게 되어 있으면 현탁물질을 포착할 수 없어 현탁물질이 유출되고, 여과재층이 지나치게 촘촘하게 되어 있으면 표층여과가 된다. 피처리액(원수)의 성상(性狀) 및 처리조건에 따른 여과재를 선정할 필요가 있지만, 많은 종류의 여과재를 준비하는 것은 곤란하다. 이 때문에 하수의 방류수 등의 표준적인 성상의 피처리액에 대응할 수 있는 여과재가 필요하게 된다. 이 표준 여과재는, 응집여과(凝集濾過)와 같이 표층여과가 되기 쉬운 피처리액에서는 여과재층 전체를 사용할 수 없어 여과계속시간이 단축됨으로써 세정빈도가 증가하여, 심층여과로서의 충분한 기능을 발휘할 수 없다. 전용 여과재를 개발하여 적합하게 대응할 필요가 있다. 이 대응에 가령 1종류만 표준 여과재와는 다른 전용 여과재를 개발하더라도, 표층여과가 되기 쉽지만 중간적인 경우에는 최적 여과재라고는 말할 수 없다. 또한 우천(雨天) 직후의 하천수와 같이 고탁 피처리액(高濁 被處理液)의 경우에는, 최적재료로 대응하기 위해서는 전용의 성기게 되어 있는 여과재를 개발하여 적합하게 할 필요가 있다. 여과재층의 구성이 최적조건으로부터 벗어난 경우에는, 여과장치의 표준성능을 하회하는 처리량으로 운전하거나 또는 여과재의 세정빈도를 올려서 대응하지만, 상황에 따라서는 대폭적인 성능저하가 된다.

특허문헌3에 기재된 2종류의 여과재를 사용하는 부상여과방법은, 2종류의 부상 여과재 입자가 분리되지 않고 혼재된 여과재층을 형성하는 것으로서, 장시간에 걸쳐서 여과 중의 압손이 작아 SS포착량을 크게 한다. 종래의 여과재의 크기, 비중 등이 서로 다른 여과재를 혼재시킨 여과재층에 대해서는, 입경이 서로 다른 여과재를 분산시켜서 성기고 엉성한 통로를 삭감하는 것이다. 이들의 여과재는, 현탁물질을 포착하기 위한 것이며, 현탁물질을 여과재층의 심부로 운반하는 것은 아니다.

사여과장치에 있어서는, 몇 종류의 큰 입경에서부터 작은 입경의 여과재를 사용하여 심층 여과재층을 구성하는 방법이 정수처리(淨水處理) 등에서는 보급되어 있다. 특허문헌5에 기재된 바와 같이 입경, 비중이 서로 다른 2종류 이상의 여과재를 복합적으로 사용하여, 각 여과재에 의하여 각각의 여과재층을 구성하고 있다. 2종류 이상의 여과재를 복합적으로 사용하는 사여과장치는, 피처리액에 포함되는 현탁물질의 입자 크기별로 단계적으로 선택적으로 포착하는 것이며, 입자의 일부를 여과재층의 내부까지 유입시켜서 여과재층의 두께 전체에서 피처리액 중의 현탁물질을 포착하는 것은 아니다. 다층 여과재층을 이용하는 사여과장치는, 큰 공극을 형성하는 여과입자의 여과재층에서 비교적 큰 입자를 포착하고, 작은 공극을 형성하는 여과입자의 여과재층에서 비교적 작은 입자를 포착한다.

특허문헌6에 기재되어 있는 것과 같은 소형 원통형상 여과재는, 공극률이 70% 이상, 비중이 1.0 이하인 플라스틱의 소형 원통형상 여과재로 여과재층을 형성하여 상향류에 의하여 통과시킨다. 소형 원통형상 여과재는, 공극률이 매우 커서 현탁물질은 여과재층의 하부 표면에서만 포착되는 것은 아니며, 여과재층 전체에서 입체적으로 포착되어 현탁물질의 지지능력이 높아지게 되어 장시간 운전이 가능하게 된다. 사여과장치는, 하수처리장의 2차 처리수와 같이 저농도 배수에서는 현탁물질의 제거율도 높고 여과속도도 높아 우수한 능력을 발휘하지만, 1차 처리수에 사용한 경우에는 공극률이 작기 때문에 여과재층을 형성하는 여과사 표층면의 폐색(閉塞)이 단시간에 발생한다.

섬유여과재를 사용한 고속여과장치는, 일정한 두께의 여과재층을 형성하고, 여과재층 내부에서 피처리액 중의 현탁물질을 포착하는 심층여과장치로서, 정상의 여과를 계속하면 여과재층 표면으로부터 서서히 피처리액의 흐름방향을 따라 포착대가 진행된다. 현탁물질의 포착에 따르는 여과압손(濾過壓損 : filtration pressure loss)이 소정의 압력에 도달하지 않으면, 여과재층의 심층부까지 포착대가 진행하게 되어, 결국에는 현탁물질이 다량으로 유출되는 브레이크 스루의 현상이 발생한다. 처리수의 탁도(濁度)를 감시하여 브레이크 스루를 검출함으로써 여과공정을 종료하고, 여과재의 세정공정으로 들어가거나 또는 소정의 시간마다 타이머에 의하여 세정공정으로 들어간다. 또한 브레이크 스루 전에 현탁물질의 포착에 따르는 여과압손이 소정의 압력에 도달하면, 여과재층을 모두 사용하지 않고 여과공정을 종료하고, 여과재의 세정공정으로 들어간다.

상기에서 설명한 여과장치는, 각각 피처리액의 성상이나 조건에 적합한 여과재를 선정함으로써 심층여과가 되어 소정의 여과성능을 발휘할 수 있는 것도 있지만, 피처리액은 무기, 유기를 포함하여 다종다양하다. 여과재 내부의 공극률이나 여과재 강도 등 각각 적합한 여과재를 준비할 필요가 있고, 그 때문에 생산·재고관리가 곤란·번잡하게 된다.

본 발명은, 피처리액에 맞는 여과재의 선정이 불필요하고, 여과 계속 가능시간이 긴 부정형 여과재층 및 이것을 사용한 여과장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 1실시형태는, 피처리액에 포함되는 현탁물질을 포착하는 여과재와, 상기 피처리액에 포함되는 상기 현탁물질을 통과시키는 여과조재를 구비하고, 상기 여과재와 상기 여과조재가 혼재하고, 상기 피처리액이 상기 혼재하는 상기 여과재 및 상기 여과조재에 통수되어 여과되는 부정형 여과재층인 것을 요지로 한다.

상기 구성에 의하면, 여과조재를 통하여 용이하게 여과재층의 내부까지 피처리액을 통수시켜서, 여과재층의 표면뿐만 아니라 여과재층의 내부를 유효하게 여과작용에 이용할 수 있다. 또한 피처리액에 맞춘 여과재의 선정이 불필요하고, 여과계속시간을 길게 할 수 있다.

또한 상기 여과조재는, 상기 현탁물질이 항상 상기 여과조재 내부를 용이하게 통과할 수 있는 공극을 구비하더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 여과조재를 통하여 용이하게 여과재층의 내부까지 피처리액을 통수시킬 수 있다.

또한 상기 여과조재는 섬유로 형성되더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 현탁물질은 항상 여과조재의 내부를 용이하게 통과할 수 있기 때문에, 피처리액을 적절하게 여과재층의 내부로 유입시켜서, 여과재층 전체를 사용한 심층여과를 할 수 있다.

또한 상기 여과조재는, 내부를 중공으로 구성하고, 둘레벽에 2 이상의 개구를 구비하더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 현탁물질은 항상 여과조재의 내부를 통과할 수 있기 때문에, 피처리액을 적절하게 여과재층의 내부로 유입시켜서, 여과재층 전체를 사용한 심층여과를 할 수 있다.

또한 상기 여과조재는, 일부에 상기 현탁물질을 포착하기 위하여 입모시킨 입모섬유를 구비하더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 여과재와 여과조재의 간극에서 유효하게 현탁물질을 포착할 수 있어 청징여과를 촉진할 수 있다.

또한 상기 여과조재는 사각형상, 구형상, 몰형상 또는 원통형상이더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 여과조재로서 다양한 형상을 채용할 수 있다.

또한 상기 여과재는 섬유로 형성되더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 여과재 사이의 간극과 여과재 내부의 공극 양방에 의하여 현탁물질을 포착할 수 있다.

또한 상기 여과재는 중실의 입상으로 형성되더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 여과재 사이의 간극에 의하여 현탁물질을 포착할 수 있다.

또한 상기 여과재는, 내부에 많은 공극을 구비하고 서로 접착된 웨이브 형상의 필라멘트 섬유이며, 상기 여과재의 상기 내부의 섬유 사이는, 상기 현탁물질을 포착할 수 있도록 촘촘하게 되어 있고, 상기 여과조재는, 섬유이며, 여과압력에 의하여 압밀되지 않는 강도를 구비하고, 상기 여과재의 상기 내부의 상기 섬유 사이에서도 섬유 사이가 성기게 되어 있더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 피처리액을 적절하게 여과재층의 내부로 유입시켜서, 여과재층 전체를 사용한 심층여과를 할 수 있다.

또한 상기 여과조재는, 상기 피처리액의 여과 시에 상기 여과재보다 큰 내부공극을 구비하도록 구성되더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 여과압력이 상승하여 여과재층이 압밀되더라도, 여과조재를 통하여 여과재층 내부에 대한 통수로를 확보할 수 있다.

또한 상기 여과재는 열가소성 수지이더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 형상이나 비중이 균일한 중실 입상 여과재를 대량으로 생산할 수 있다.

상기 여과재는, 독립기포를 구비하는 연화계 수지이더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 비중이 작기 때문에 여과면 표층의 여과재에 현탁물질이 부착되더라도 여과재가 침강하지 않아, 적절한 여과층 두께를 유지할 수 있다.

또한 상기 여과재는 여과사, 가넷, 무연탄 또는 이들의 조합이더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 여과재로서 다양한 중실의 입상재료를 채용할 수 있다.

또한 상기 여과재 및 상기 여과조재는 상기 피처리액에 대하여 부상성을 구비하고, 상기 여과재층은 중력방향의 하방으로부터 상방으로 상기 피처리액을 통수하더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 상향류 방식의 여과장치에 이용할 수 있는 부정형 여과재층으로 할 수 있다.

또한 상기 여과재 및 상기 여과조재는 상기 피처리액에 대하여 침강성을 구비하고, 상기 여과재층은 중력방향의 상방으로부터 하방으로 상기 피처리액을 통수하더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 하향류 방식의 여과장치에 이용할 수 있는 부정형 여과재층으로 할 수 있다.

또한 상기 여과재 및 상기 여과조재는 모두, 상기 피처리액의 비중을 1.0이라고 하였을 때에, 비중이 0.1 이상 1.0 미만이더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 상향류 방식의 여과장치에 이용할 수 있는 부정형 여과재층으로 할 수 있다.

또한 상기 여과재 및 상기 여과조재는 모두, 상기 피처리액의 비중을 1.0이라고 하였을 때에, 비중이 1.0 이상 3.0 미만이더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 하향류 방식의 여과장치에 이용할 수 있는 부정형 여과재층으로 할 수 있다.

또한 상기 여과조재는 균등하게 분산되어 있더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 현탁물질을 포함하는 피처리액을 적절하게 여과재층의 내부로 유입시켜서, 여과재층의 전체를 포착대로 할 수 있어, 여과재층 전체를 사용한 심층여과를 할 수 있다.

또한 상기 여과조재는, 하류측보다도 상류측에 더 많이 혼재하더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 표층 부근에서의 막힘이 발생하기 어렵고, 표층 부근의 여과재의 막힘을 지연시켜서, 단시간에서의 여과압력의 상승을 방지할 수 있다. 따라서 적극적으로 여과재층의 내부로 피처리액을 유입시켜서, 여과재층 전체를 사용한 심층여과를 할 수 있다.

또한 상기 여과재와 상기 여과조재의 부피혼합비율이 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5이더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 브레이크 스루 현상을 방지하면서, 여과재층 전체의 포착SS량을 유지하여, 여과재층 전체를 활용한 심층여과를 안정적으로 할 수 있다.

본 발명의 1실시형태는, 상기의 부정형 여과재층과, 상기 부정형 여과재층을 수용하는 여과조를 구비한 여과장치인 것을 요지로 한다.

도1은, 제1실시형태에 관한 여과장치에 있어서 균등하게 분산시킨 여과재층의 개략적인 구성도이다.
도2는, 하향류 방식의 여과장치이다.
도3은, 상향류 방식의 여과장치이다.
도4는, 사각형상 섬유여과재의 개략도이다.
도5는, 구형상 섬유여과재의 개략도이다.
도6은, 몰형상 섬유여과재의 개략도이다.
도7은, 통형상 섬유여과재의 개략도이다.
도8은, 사각형상 여과조재의 개략도이다.
도9는, 구형상 여과조재의 개략도이다.
도10은, 몰형상 여과조재의 개략도이다.
도11은, 통형상 여과조재의 개략도이다.
도12는, 여과상태를 나타내는 여과재층에 있어서의 표층부의 일부 확대도이다.
도13은, 표층분산한 여과재층의 개략적인 구성도이다.
도14는, 제1실시형태와 관련기술에 관한 여과압력과 여과계속시간의 비교표이다.
도15는, 제2실시형태에 관한 여과장치에 있어서의 여과재층의 개략적인 구성도이다.
도16은, 상향류식의 여과장치이다.
도17은, 사각형상 여과조재의 개략도이다.
도18은, 구형상 여과조재의 개략도이다.
도19는, 몰형상 여과조재의 개략도이다.
도20은, 원통형상 여과조재의 개략도이다.
도21은, 여과상태를 나타내는 여과재층에 있어서의 표층부의 일부 확대도이다.
도22는, 표층분산한 여과재층의 개략적인 구성도이다.
도23은, 제2실시형태와 관련기술에 관한 여과압력과 여과계속시간의 비교표이다.
도24는, 제3실시형태에 관한 여과장치에 있어서의 여과재층의 개략적인 구성도이다.
도25는, 여과장치의 종단면도이다.
도26은, 사각형상 여과조재의 외형도이다.
도27은, 원통형상 여과조재의 외형도이다.
도28은, 구형상 여과조재의 외형도이다.
도29는, 몰형상 여과조재의 외형도이다.
도30은, 여과상태를 나타내는 여과재층에 있어서의 표층부의 확대도이다.
도31은, 표층분산한 여과재층의 개략적인 구성도이다.
도32는, 관련되는 여과사만으로 형성한 여과재층과, 제3실시형태의 여과사와 몰 여과재를 혼재시켜서 형성한 여과재층에 있어서, 여과압력과 여과계속시간의 비교시험의 비교표이다.

본 발명의 실시형태에 관한 여과장치를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또 도2, 3, 12, 13, 16, 21, 22, 25, 30, 31에 있어서, 지면(紙面)의 상하방향이 중력방향이며, 지면의 하측방향을 중력방향의 하방이라고 하고, 지면의 상측방향을 중력방향의 상방이라고 한다.

(제1실시형태)

제1실시형태에 관한 여과장치(濾過裝置)(1A, 1B)는, 여과재(濾過材)(4) 및 여과조재(濾過助材)(5)를 사용한 부정형 여과재층(不定形 濾過材層)(3)에 의하여, 예를 들면 생활배수(폐수(廢水))나 공업배수(폐수) 등의 피처리액에 포함되어 있는 현탁물질(縣濁物質)을 분리하여 제거하는 것이다. 또 부정형 여과재층이라는 것은, 부정형의 여과재(여과재 및 여과조재의 집합체)가 형성하는 여과재층을 말한다.

도1은 여과재층(3)의 개략적인 구성도이다. 여과조(2)에 여과재(4)와 여과조재(5)를 충전(充塡)하고, 이들을 혼재시킨 상태에서 여과재층(3)을 형성하고 있다. 여과재(4)와 여과조재(5)의 비중이 각각 1.0 이상인 경우에 도2에 나타내는 바와 같이 여과조(2)의 하방에 여과재층(3A)이 형성되어, 하향류(下向流) 방식의 여과장치(1A)가 된다. 여과재(4)와 여과조재(5)의 비중이 각각 1.0 미만인 경우에 도3에 나타내는 바와 같이 여과조(2)의 상방에 여과재층(3B)이 형성되어, 상향류(上向流) 방식의 여과장치(1B)가 된다.

도4∼도7은 제1실시형태에 관한 여과재의 개략도이다. 본 실시형태에서는, 여과재(4)를 웨이브 형상의 필라멘트 섬유(filament 纖維)에 의하여 서로 접착하고 그 내부에 많은 공극(空隙)을 구비하고 있는 섬유여과재(纖維濾過材)로 구성하고 있다. 여과재(4)의 내부공극을 피처리액이 현탁물질과 함께 통과할 수 있기 때문에 고속여과를 할 수 있다. 여과재(4) 내부의 섬유 사이는 촘촘하게 구성되어 있어, 여과재(4) 내부의 섬유 사이에서 현탁물질을 포착할 수 있다. 여과재(4)의 표면에는 섬유가 입모(立毛)되어 있기 때문에, 여과재(4, 4) 상호간의 간극을 통과하는 현탁물질을 여과재(4)의 표면에서도 포착할 수 있다.

여과재층(3)을 형성하여 피처리액을 통수(通水)할 때에, 내부에 공극을 구비하는 섬유여과재(4)가 적절하게 압축되어 충전된다. 이 때문에 섬유여과재(4, 4) 상호간의 간극을 균일하게 유지할 수 있어, 효율적으로 여과할 수 있다.

도4는 사각형상 섬유여과재(四角形狀 纖維濾過材)(4a)를 나타낸다. 사각형상 섬유여과재(4a)는, 대형의 매트(mat) 모양으로 되어 있는 매체로부터 정형품(定刑品)으로 재단함으로써 사각형상으로 형성되어 있다. 사각형상 섬유여과재(4a)는 섬유로 구성되어 있기 때문에, 사각형상 섬유여과재(4a)의 표면의 입모섬유 혹은 사각형상 섬유여과재(4a) 내부의 섬유 사이에서 현탁물질을 포착할 수 있다. 사각형상 섬유여과재(4a)를 여과조(2)에 충전하여 여과재층(3)을 형성하면, 여과재(4a, 4a) 상호간에 대소의 간극이 형성되어 현탁물질을 포착하면서 피처리액을 여과재층(3)의 내부로 통수시킨다.

도5는 본 실시형태의 변형예에 관한 구형상 섬유여과재(球形狀 纖維濾過材)(4b)를 나타낸다. 구형상 섬유여과재(4b)는 구형상으로 형성되어 있다. 구형상 섬유여과재(4b)는 사각형상 섬유여과재(4a)와 마찬가지로 섬유로 구성되어 있기 때문에, 구형상 섬유여과재(4b)의 표면의 입모섬유 혹은 구형상 섬유여과재(4b) 내부의 섬유 사이에서 현탁물질을 포착할 수 있다. 구형상 섬유여과재(4b)는 예를 들면 큰 표면적에서 많은 박테리아(bacteria)를 담지(擔持)시켜도 좋으며, 이 경우에 효과적으로 오염의 분해가 가능하게 된다. 또한 구형상 섬유여과재(4b)는, 피처리액 중에 포함되는 현탁물질에 대하여 구형상 섬유여과재(4b) 사이를 이동시켜서 막힘을 발생시키기 어렵게 하는 특징도 있다.

도6은 본 실시형태의 변형예에 관한 몰형상 섬유여과재(mogol形狀 纖維濾過材)(4c)를 나타낸다. 몰형상 섬유여과재(4c)는 몰형상으로 형성되어 있다. 몰형상 섬유여과재(4c)는 사각형상 섬유여과재(4a)와 마찬가지로 섬유로 구성되어 있기 때문에, 몰형상 섬유여과재(4c)의 표면의 입모섬유 혹은 몰형상 섬유여과재(4c) 내부의 섬유 사이에서 현탁물질을 포착할 수 있다. 몰형상 섬유여과재(4c)는 현탁물질의 포착부위의 분산·전개가 용이하여, 식모섬유(植毛纖維) 사이의 포착입자를 매우 작은 에너지에 의하여 박리·탈락시키는 것이 가능하게 된다.

도7은 본 실시형태의 변형예에 관한 원통형상 섬유여과재(圓筒形狀 纖維濾過材)(4d)를 나타낸다. 원통형상 섬유여과재(4d)는 통형상으로 형성되어 있다. 원통형상 섬유여과재(4d)는 사각형상 섬유여과재(4a)와 마찬가지로 섬유로 구성되어 있기 때문에, 원통형상 섬유여과재(4d)의 표면의 입모섬유 혹은 원통형상 섬유여과재(4d) 내부의 섬유 사이에서 현탁물질을 포착할 수 있다.

도8∼도11은 제1실시형태에 관한 여과조재의 개략도이다. 본 실시형태의 여과조재(5)는 섬유로 구성되어 있고, 섬유 사이가 성기게 되어 있어, 여과조재(5)의 일방(一方)으로부터 타방(他方)으로 현탁물질을 포함하는 피처리액이 통과하기에 충분한 공극 혹은 개구를 구비하고 있다. 여과재(4)에 의하여 형성된 여과재층(3) 내에 여과조재(5)가 혼재되어 있기 때문에, 여과조재(5)의 상류측의 여과재층(3)에서 포착되지 않은 현탁물질을 피처리액과 함께 하류측으로 통수시킨다. 그리고 하류측의 여과재층(3)에서 여과조재(5)의 내부를 통과한 현탁물질을 포착한다.

여과재층(3)의 표면(S)(도12를 참조)에서 많은 현탁물질을 포착하더라도 여과재층(3) 내부에 적절하게 여과조재(5)가 혼재되어 있기 때문에, 여과재층(3) 내부에 대한 통수로(通水路)를 확보할 수 있어, 여과압력이 상승하기 어렵다. 여과조재(5)가 여과재층(3) 내부로 피처리액을 인도하여, 여과재층(3) 내부에서의 심층여과(深層濾過)를 촉진시킨다. 이 때문에 1회의 여과시간을 길게 설정할 수 있어 처리량이 증대된다.

여과조재(5)는 압밀(壓密)되더라도 형상을 유지할 수 있는 구조 예를 들면 강도를 구비하는 부재를 사용한 구조 혹은 섬유지름을 크게 한 구조 등의 구조로 형성되어 있다. 구체적으로는 여과조재(5)를 플라스틱 등의 합성수지나 합성섬유로 성형하더라도 좋다.

여과조재(5)의 내부는 여과재(4)보다 훨씬 큰 공극을 구비하고, 그 내부로 통하는 개구는 적어도 2 이상을 구비하고 있다. 여과조재(5)의 내부공극 및 개구는, 현탁물질을 포함하는 피처리액이 통과하기에 충분한 크기이다. 현탁물질을 포함하는 피처리액은, 여과조재(5)의 일방의 개구로부터 내부로 유입되어, 내부의 공극을 통하여 타방의 개구로부터 유출된다. 개구로부터 여과조재(5)의 내부공극을 지나서 여과재층(3)의 하류측으로 통수할 수 있는 크기이면, 여과조재(5)의 내부공극 및 개구의 형상, 크기 등은 특정되지 않는다. 내부와 외부를 연결시키는 개구는 대칭위치에 2 이상을 형성하더라도 좋다. 여과조재(5)는, 내부를 중공(中空)으로 구성하여 둘레벽에 개구를 형성하더라도 좋다.

여과조재(5)를 구성하는 부재는, 여과재층(3) 내부에서 압밀되더라도 용이하게 압축에 의한 변형이 일어나지 않는다. 이 때문에 여과운전 중에도 여과재층(3)은 여과조재(5) 내부의 공극에 의한 통수로를 항상 확보할 수 있다.

여과조재(5)의 크기를 여과재(4)와 거의 동등하게 하면, 여과재(4, 4) 상호간의 간극과 여과재(4)와 여과조재(5)의 간극이 거의 동등하게 되어, 여과재층(3) 내에서 현탁물질의 포착량(捕捉量)이 치우치는 것과 같은 여과(편중여과(偏重濾過))가 발생하기 어렵다.

여과조재(5)의 일부 예를 들면 표면에 섬유를 입모시켜서, 여과조재(5)의 표면에서 현탁물질을 포착할 수 있도록 하더라도 좋다.

도8은 사각형상 여과조재(四角形狀 濾過助材)(5a)를 나타낸다. 사각형상 여과조재(5a)는 사각형상 섬유여과재(4a)와 마찬가지로 생성되어 있지만, 사각형상 섬유여과재(4a)의 섬유 사이보다 섬유 사이가 성기게 되어 있다. 사각형상 여과조재(5a)의 내부는 현탁물질을 포함하는 피처리액이 통과할 수 있는 충분한 공극을 구비한다.

도9는 본 실시형태의 변형예에 관한 구형상 여과조재(球形狀 濾過助材)(5b)를 나타낸다. 구형상 여과조재(5b)는 구형상으로 형성되어 있다. 구형상 여과조재(5b)는 구형상 섬유여과재(4b)와 마찬가지로 생성되어 있지만, 구형상 섬유여과재(4b)의 섬유 사이보다 섬유 사이가 성기게 되어 있다.

도10은 본 실시형태의 변형예에 관한 몰형상 여과조재(mogol形狀 濾過助材)(5c)를 나타낸다. 몰형상 여과조재(5c)는 몰형상으로 형성되어 있다. 몰형상 여과조재(5c)는 몰형상 섬유여과재(4c)와 마찬가지로 생성되어 있지만, 몰형상 섬유여과재(4c)의 섬유 사이보다 섬유 사이가 성기게 되어 있다.

도11은 본 실시형태의 변형예에 관한 원통형상 여과조재(圓筒形狀 濾過助材)(5d)를 나타낸다. 원통형상 여과조재(5d)는 통형상으로 형성되어 있다. 원통형상 여과조재(5d)는 원통형상 섬유여과재(4d)와 마찬가지로 생성되어 있지만, 원통형상 섬유여과재(4d)의 섬유 사이보다 섬유 사이가 성기게 되어 있다.

도8∼도11에 나타내는 여과조재(5a, 5b, 5c, 5d)는, 피처리액의 통수 시에 통수압력에 의하여 형상이 변형되지 않도록 여과조재를 구성하는 섬유를 굵게 하여 강도를 높여도 좋다.

도12는 여과재층(3)의 일례에 있어서의 일부 확대도로서, 여과재(4)와 여과조재(5)가 혼재되어 여과재층(3)을 구성하고 있다.

여과재층(3)에 화살표(Y1) 방향으로 피처리액을 통수하면, 여과재층(3)의 표면(S) 부근에 위치하는 여과재(4)에서 다량의 현탁물질(SS)이 포착된다. 현탁물질(SS)을 제거한 처리액과 일부의 현탁물질(SS)을 포함하는 피처리액은, 여과재(4, 4) 상호간의 간극, 여과재(4) 내부의 공극, 여과재(4)와 여과조재(5)의 간극 혹은 여과조재(5) 내부의 공극을 통과하여 여과재층(3) 내부로 유입된다. 이 때에 여과재(4) 내부의 공극, 여과재(4, 4) 상호간의 간극, 여과재(4)와 여과조재(5)의 간극에서 현탁물질(SS)이 포착된다. 따라서 여과재층(3)에 있어서의 현탁물질(SS)의 포착량은 여과재층(3)의 상류로부터 하류를 향하여 감소한다.

여과재층(3)에는 여과조재(5)가 혼재되어 있어, 피처리액은 여과조재(5)의 내부를 용이하게 통과할 수 있다. 여과조재(5)를 통과한 후에 하류측에 여과재(4)가 있으면, 여과재(4)의 공극 혹은 여과재(4, 4) 상호간의 간극에 따라 현탁물질(SS)이 포착된다. 또한 피처리액은 여과재(4, 4) 상호간의 간극, 여과재(4) 내부의 공극, 여과재(4)와 여과조재(5)의 간극 혹은 여과조재(5) 내부의 공극을 통과하여 여과재층(3) 내부로 유입되어, 여과재층(3) 내부의 여과재(4)에 의하여 현탁물질(SS)이 포착된다.

이와 같이 하여 여과조재(5)를 통하여 여과재층(3) 내부에 현탁물질(SS)을 포함하는 피처리액을 통수시킴으로써 여과재층(3) 내부에서도 효율적으로 여과를 하여, 여과재층(3) 전체를 유효하게 이용할 수 있는 심층여과로 할 수 있다.

도1에 나타내는 바와 같이 여과재(4)와 여과조재(5)의 비중은, 하향류 방식의 여과장치(1A)인 경우에 모두 1.0 이상∼3.0 미만, 상향류 방식의 여과장치(1B)인 경우에 모두 0.1 이상∼1.0 미만이면 적절하게 분산된다.

상기한 바와 같이 여과재(4)와 여과조재(5)에서 비중차이를 작게 설정하고 또한 동일한 형상의 여과재(4)와 여과조재(5)를 사용하였을 경우에, 도1에 나타내는 바와 같이 세정교반(洗淨攪拌)을 하더라도 균등하게 혼재되어 여과재층(3)을 형성하는 균등분산이 된다.

여과재(4)와 여과조재(5)에서 비중차이가 크게 달라지도록 설정 혹은 이형(異形) 형상의 여과재(4)와 여과조재(5)를 사용하였을 경우에 교반·세정을 하면, 비중, 형상의 차이점에 의하여 여과재층(3)의 일방(상류측 혹은 하류측)에 여과재(4) 혹은 여과조재(5)를 편중시켜서 혼재시킬 수 있다.

구체적으로는 도13에 나타내는 바와 같이 여과조재(5)를 여과재층(3)의 상류측으로 편중시킨 표층분산(表層分散)으로 하면, 여과재(4)의 막힘이 발생하기 쉬운 표층 부근의 여과압력의 상승을 방지할 수 있어, 적극적으로 여과재층(3)의 내부에 피처리액을 유입시켜서 현탁물질을 포착할 수 있다.

여과재(4)와 여과조재(5)의 혼합비를 조정함으로써 다양한 피처리액에 대응할 수 있어, 공극률이나 크기가 서로 다른 다양한 종류의 여과재(4)를 준비할 필요가 없다. 조건에 따라 여과재층(3)의 압밀도(壓密度)를 조정함으로써 여과재(4) 내부의 공극률이나 여과재(4, 4) 상호간의 간극을 설정할 수 있다.

비중이 모두 1.0 이상인 경우에는, 여과재층(3A)은 여과조(2)(도2를 참조)의 하부로 침전하기 때문에 하향류에 의하여 피처리액을 통수시킨다. 비중이 모두 1.0 미만인 경우에는, 여과재층(3B)은 여과조(2)(도3을 참조)의 상부로 부상하기 때문에 상향류에 의하여 피처리액을 통수시킨다.

도2는 하강류 방식의 여과장치(1A)를 나타낸다. 여과조(2) 내에는, 하단으로부터 소정의 높이에 여과재(4) 및 여과조재(5)가 유출되는 것을 방지하는 여과재 유출방지 스크린(濾過材 流出防止 screen)(6A)이 설치되어 있다. 여과재 유출방지 스크린(6A)의 상측에는, 여과재(4) 및 여과조재(5)에 의하여 소정 두께의 여과재층(3A)이 형성되어 있다. 여과재(4) 및 여과조재(5)에 의하여 여과재층(3A)을 형성할 때에 섬유여과재(4)가 적절하게 압축되어 충전되기 때문에, 여과재(4, 4) 상호간의 간극을 균일하게 유지할 수 있어 효율적으로 여과할 수 있다.

피처리액 공급관(被處理液 供給管)(7A)은, 여과재층(3A)의 상측에 피처리액을 공급하도록 여과조(2)에 접속되어 있다.

세정장치(8)는, 여과조(2) 내에 에어를 공급하고, 에어에 의하여 여과재층(3A)을 구성하는 여과재(4)를 교반하여 세정할 수 있도록 여과재층(3A)의 하측부분에 대응하는 즉 여과재 유출방지 스크린(6A)의 상측부분에 대응하는 여과조(2)의 부분에 접속되어 있다.

여과조(2)에 있어서 여과재 유출방지 스크린(6A)보다 하측부분에는, 피처리액(피처리수) 등을 배출하는 배출관(排出管)(9)이 접속되어 있다.

다음에 여과장치(1A)에 있어서의 여과처리의 일례에 대하여 설명한다.

피처리액 공급관(7A)으로부터 여과조(2) 내에 피처리액을 공급함으로써 피처리액은 여과재층(3A) 내를 하강하여 여과되어, 배출관(9)을 통하여 배출된다.

그리고 예를 들면 여과재층(3A)에서 포착한 현탁물질에 의한 막힘에 의하여 여과압력이 상승하였을 경우 또는 여과의 누적가동시간이 소정의 시간에 도달하였을 경우 또는 처리액이 소정의 기준에 도달하지 않았을 경우에 세정장치(8)로부터 에어를 공급한다.

여과조(2) 내에 피처리액 및 에어를 공급하면, 에어에 의하여 여과재(4)가 교반된다. 여과재(4)가 교반됨으로써 여과재(4)가 세정되어, 여과재(4)가 포착하고 있는 현탁물질이 박리, 침강하게 되어 배출관(11)을 통하여 여과조(2) 외부로 배출된다. 여과재(4)와 여과조재(5)의 크기, 비중 등을 거의 동일하게 하였을 경우에는, 여과재(4)의 세정 시에는 여과조재(5)도 마찬가지로 교반된다. 여과재(4)(및 여과조재(5))를 세정하는 경우에 여과조(2) 내에 공급하는 세정액(세정수)은, 소정의 기준에 도달한 세정수 예를 들면 처리액(처리수)을 공급하더라도 좋다.

도3은 본 실시형태의 변형예에 관한 여과장치(1B)의 개략적인 구성도이다. 도2와 동일한 부분 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 설명을 생략하는 경우가 있다.

도3은 상향류 방식의 여과장치(1B)를 나타낸다. 여과조(2) 내에 있어서 여과조(2)의 하방에는, 여과재가 유출되는 것을 방지하는 여과재 유출방지 하측스크린(6Ba)이 설치되어 있다. 여과조(2)의 상방에는, 여과재(4)가 유출되는 것을 방지하는 여과재 유출방지 상측스크린(6Bb)이 설치되어 있다. 여과재 유출방지 상측스크린(6Bb)의 하측에는, 여과재(4) 및 여과조재(5)에 의하여 소정 두께의 여과재층(3B)이 형성되어 있다.

피처리액 공급관(7B)은, 여과재 유출방지 하측스크린(6Ba)의 하측에 피처리액을 공급하도록 여과조(2)에 접속되어 있다.

세정장치(8)는, 여과조(2) 내에 에어를 공급하여, 에어에 의하여 여과재층(3B)을 구성하는 여과재(4)를 교반시켜서 세정할 수 있도록 여과재 유출방지 하측스크린(6Ba)의 상측부분에 대응하는 여과조(2)의 부분에 접속되어 있다.

여과조(2)에 있어서 여과재 유출방지 하측스크린(6Ba)보다 하측부분에는, 피처리액(피처리수) 등을 배출하는 배출관(11)이 접속되어 있다.

여과조(2)에 있어서 여과재 유출방지 상측스크린(6Bb)보다 상측부분에는, 처리액(처리수)을 배출하는 처리액 배출관(10)이 접속되어 있다.

여과장치(1B)에 사용하는 여과재(4) 및 여과조재(5)는, 비중이 1.0 미만인 여과재(4) 및 여과조재(5)를 사용한다.

다음에 여과장치(1B)에 있어서의 여과처리의 일례에 대하여 설명한다.

피처리액 공급관(7B)으로부터 여과조(2) 내에 피처리액을 공급함으로써 피처리액은 여과재층(3B) 내를 상향(上向)하여 여과되어, 처리액 배출관(10)을 통하여 여과조(2) 외부로 배출된다.

그리고 예를 들면 여과재층(3B)에서 포착한 현탁물질에 의한 막힘에 의하여 여과압력이 상승하였을 경우 또는 여과의 누적가동시간이 소정의 시간에 도달하였을 경우 또는 처리액이 소정의 기준에 도달하지 않았을 경우에 세정장치(8)로부터 에어를 공급한다.

여과조(2) 내에 피처리액 및 에어를 공급하면, 에어에 의하여 여과재(4)가 교반된다. 여과재(4)가 교반됨으로써 여과재(4)가 세정되어, 여과재(4)가 포착하고 있는 현탁물질이 박리, 침강하게 되어 배출관(9)을 통하여 여과조(2) 외부로 배출된다. 여과재(4)와 여과조재(5)의 크기, 비중 등을 거의 동일하게 하였을 경우에는, 여과재(4)의 세정 시에는 여과조재(5)도 마찬가지로 교반된다. 여과재(4)(및 여과조재(5))를 세정하는 경우에 여과조(2) 내에 공급하는 세정액(세정수)은, 소정의 기준에 도달한 세정수 예를 들면 처리액(처리수)을 공급하더라도 좋다.

또한 여과재(4)는 밀폐식(密閉式)의 상향류 방식의 여과장치에도 적용할 수 있고, 적용하였을 때에 상기와 동일한 여과성능을 발휘함과 아울러, 교반날개에 의한 여과재 세정에서도 동일한 세정효과를 얻을 수 있다.

여과재(4)만으로 구성된 여과재층을 구비하는 것과 관련되는 하향류 방식의 여과장치와, 제1실시형태에 관한 여과재(4)와 여과조재(5)를 혼재시켜서 구성한 여과재층(3A)을 구비하는 여과장치(1A)에 의하여 비교시험을 하였다. 시험에 사용한 피처리액, 통수속도, 여과재, 여과조재, 관련되는 여과장치, 여과장치(1A)는 하기의 사양으로 하였다.

피처리액 : 응집시킨 지수(池水 : pond water) 또는 해초류를 포함하는 지수

여과재 : 몰형상 섬유여과재(4c) 지름이 5mm, 길이가 15mm인 몰형상섬유

여과조재 : 몰형상 여과조재(5c) 지름이 5mm, 길이가 15mm인 몰형상섬유

본체조(本體槽) 높이 : 4000mm

본체조 내경 : 지름 600mm

통수속도 : 40m/h

도14는 제1실시형태의 여과장치(1A)와, 관련되는 여과장치에 관한 여과압력과 여과계속시간의 비교결과표이다. 도14에 있어서, 세로축을 여과압력(kPa), 가로축을 여과계속시간(h)으로 하고 있다. 보통의 경우에는 여과압력이 15kPa까지 상승하면, 여과재(4)로부터 현탁물질을 제거하기 위하여 여과재 세정이 필요하게 된다.

여과재(4)만으로 구성된 여과재층을 구비하는 것과 관련되는 여과장치(도14의 R1로 나타내는 선)에서는, 4.5시간에서 여과압력이 15kPa까지 상승하였다. 이것은 4.5시간마다 여과재 세정이 필요한 것을 나타내고 있다.

한편 본 실시형태의 여과재(4)와 여과조재(5)를 혼재시켜서 형성하고 있는 여과재층(3)을 구비하는 여과장치(1A)(도14의 E1-1, E1-2로 나타내는 선)에서는, 여과압력이 상승할 때까지의 시간이 비약적으로 길어졌다.

구체적으로는, 부피비로 여과재(4)를 90%, 여과조재(5)를 10%로 하여 균등하게 혼재시킨 여과재층(3Aa)(도14의 E1-1로 나타내는 선)에서는, 4.5시간에서 여과압력이 6∼7kPa까지 밖에 상승하지 않았다. 15kPa까지 여과압력이 상승하는 데에 7시간이 필요하였다. 7시간 후에 여과처리를 한 후의 처리액 중의 SS농도는, 관련되는 여과장치와 본 실시형태의 여과장치(1A)에서 차이는 없었다.

또한 부피비로 여과재(4)를 80%, 여과조재(5)를 20%로 하여 균등하게 혼재시킨 여과재층(3Ab)(도14의 E1-2로 나타내는 선)에서는, 15kPa까지 여과압력이 상승하는 데에 8.5시간이 필요하였다. 그러나 4시간이 경과하면, 여과처리 후의 처리액 중의 SS농도가 급상승하여 브레이크 스루(breakthrough) 현상을 확인할 수 있었다.

관련되는 여과장치의 여과재층은 여과재(4)만으로 구성되어 있다. 이 때문에 여과재(4, 4) 상호간의 간극이 좁고 또한 여과재(4) 내부의 공극이 좁기 때문에, 여과재층의 표면 부근에 퇴적되어 있는 여과재(4)가 단시간에 많은 현탁물질을 포착한다. 그러나 현탁물질의 포착에 의하여 여과재(4)의 통수면적이 감소하여, 여과장치로서는 단시간에 여과압력이 상승한다.

한편 본 실시형태에 있어서의 여과장치(1A)의 여과재층(3A)은, 여과재(4)와 여과조재(5)를 혼재시켜서 형성하고 있다. 이 때문에 피처리액이 여과조재(5)를 통하여 여과재층(3A) 내부로 통수된다.

특히 여과조재(5)를 부피비로 10% 혼입한 여과재층(3Aa)에서는, 여과재층(3Aa)의 표면 부근의 여과재(4)에 의하여 현탁물질을 포착하더라도, 적절하게 여과조재(5)를 통하여 여과재층(3Aa) 내부로 통수시키는 통로가 확보된다. 그리고 여과조재(5)를 통하여 통수되는 피처리액은, 여과조재(5)의 하류측의 여과재(4)에 의하여 현탁물질이 포착된다. 결과적으로 여과재층(3Aa) 전체를 유효하게 이용하기 때문에, 여과면적이 커져서 여과압력의 상승이 완만하게 된다.

여과조재(5)의 비율을 증가시키면, 여과재층(3A)의 하류측에서 많은 현탁물질을 포착하는 경우가 있어, 브레이크 스루 현상이 발생하기 쉬워진다. 또한 여과재층(3A)의 상류로부터 하류까지 여과조재(5)가 연결되어 통수로를 형성하는 경우가 있어, 처리액 중의 SS농도가 높아지는 경우가 있다.

여과재(4)와 여과조재(5)의 부피에 있어서의 혼합비율(이하, 부피혼합비율이라고 한다)은, 피처리액의 성상(性狀)이나 처리수량, 여과장치에 따라 적절하게 선택하더라도 좋다. 여과압력의 상승시간이나 브레이크 스루 현상을 고려하면, 여과재(4)와 여과조재(5)의 부피혼합비율은 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5로 할 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 피처리액에 맞춘 여과재를 선정하지 않고, 여과계속시간이 긴 여과재층 전체를 유효하게 이용한 심층여과를 하면서 브레이크 스루 현상이 발생하기 어렵고 또한 청징여과(clarifying filtration)가 가능하게 된다.

본 실시형태에 관한 여과장치(1A, 1B)를 형성하는 여과재층(3A, 3B)은, 피처리액에 함유되는 현탁물질을 포착하는 여과재(4)와, 현탁물질을 함유하는 피처리액을 여과재층(3A, 3B)의 하류측으로 통수시키는 여과조재(5)를 혼합하여 구성하고 있다. 여과공정에 있어서, 여과조재(5)를 통하여 용이하게 여과재층 내부까지 피처리액을 통수시키기 때문에, 여과재층(3A, 3B)의 표면뿐만 아니라 여과재층의 내부를 유효하게 여과작용에 이용하여 현탁물질의 대량포착, 여과압력의 상승방지, 여과계속시간의 증대가 도모되어, 청징여과가 가능하게 된다. 또한 여과조재(5)를 혼재시키는 비율을 변경하는 것만으로 다양한 피처리수에 대응할 수 있어, 다른 사양의 여과재로 변경할 필요가 없어 처리수의 SS농도의 조정도 용이하게 가능하게 된다.

본 실시형태에 의하면, 여과재(4)와 여과조재(5)의 부피혼합비를 조정함으로써 피처리액의 성상이나 처리조건에 따라 여과재층(3)의 기능을 최적화할 수 있기 때문에, 표층여과가 되기 쉬운 응집여과(凝集濾過)나 고탁도수(高濁度水) 혹은 풀(pool) 등의 고청정도가 요구되는 특수한 용도에도 여과재층 전체를 유효하게 이용할 수 있다.

(제2실시형태)

제2실시형태에 관한 여과장치(101)는, 부상성(浮上性)의 여과재(104) 및 여과조재(105)를 사용한 부정형 여과재층(103)에 의하여, 예를 들면 생활배수(폐수)나 공업배수(폐수) 등의 피처리액에 포함되어 있는 현탁물질을 분리하여 제거하는 것이다.

도15는 부정형 여과재층(103)의 개략적인 구성도이다. 도15에서는, 여과조(102)에 여과재(104)와 여과조재(105)를 충전하고, 이들을 혼재시킨 상태에서 여과재층(103)을 형성하고 있다. 부상여과를 하는 것에 있어서, 여과대상으로 하는 피처리액의 비중을 1.0으로 하면, 여과재(104) 및 여과조재(105)의 겉보기 비중은 1.0 미만이다. 여과재(104)와 여과조재(105)의 비중이 각각 1.0 미만이기 때문에, 여과조(102)의 상방에 여과재층(103)이 형성되어 도16에 나타내는 상향류 방식의 여과장치(101)가 된다.

도16은 상향류 방식의 여과장치(101)를 나타낸다. 여과조(102) 내에는, 하단으로부터 소정의 높이에, 여과재(104)가 유출되는 것을 방지하는 여과재 유출방지 하측스크린(106Ba)이 설치되어 있다. 여과조(102) 내에는, 상단으로부터 소정의 낮은 위치에, 여과재(104)가 유출되는 것을 방지하는 여과재 유출방지 상측스크린(106Bb)이 설치되어 있다. 여과재 유출방지 상측스크린(106Bb)의 하측에는, 소정 두께의 여과재층(103)이 형성되어 있다.

여과재층(103)은, 여과재(104) 및 여과조재(105)가 혼재된 것으로 구성되어 있다.

여과장치(101)에 사용하는 여과재(104) 및 여과조재(105)는, 비중이 1.0 미만인 것을 사용한다.

피처리액 공급관(7B)은, 여과재 유출방지 하측스크린(106Ba)의 하측으로부터 피처리액을 공급하도록 여과조(102)에 접속되어 있다.

세정장치(108)는, 교반날개를 회전시킴으로써 여과재층(103)을 구성하는 여과재(104) 및 여과조재(105)를 교반시켜서 세정한다. 세정장치(108)는, 여과조(102)의 저면의 외측으로부터 여과재 유출방지 하측스크린(106Ba)의 상측부분까지 관통시켜서 설치되어 있다.

여과조(102)에 있어서 여과재 유출방지 하측스크린(106Ba)보다 하측부분에는, 피처리액(피처리수) 등을 배출하는 배출관(11)이 접속되어 있다.

여과조(102)에 있어서 여과재 유출방지 상측스크린(106Bb)보다 상측부분에는, 처리액(처리수)을 배출하는 처리액 배출관(10)이 접속되어 있다.

여과재(104)는, 여과재(104) 사이의 간극에서 현탁물질을 포착한다. 여과재(104)는, 입경(粒徑)이나 피처리액의 압입압력(壓入壓力)에 의하여 여과재(104) 사이의 간극이 변화된다. 따라서 이들의 조건을 변경함으로써 여과성능을 조정할 수 있다. 여과재(104)와 여과조재(105)의 혼합율을 조정하는 것에 의해서도 다양한 피처리액에 대응할 수 있다.

여과재(104)는 피처리액 중에서 부상하여 여과층을 형성하기에 적합한 중실(中實)의 입상 여과재(粒狀 濾過材)로서, 부상성의 독립기포를 구비하는 연화계 수지(軟化系 樹脂)나 PP(폴리프로필렌)·PE(폴리에틸렌) 등의 열가소성 수지(熱可塑性 樹脂)를 사용할 수 있다. 형상도 구형상, 원통형상 이외에 임의의 형상의 입상 여과재를 사용할 수 있다. 여과재(104)는 제1실시형태의 여과재(4)를 사용하더라도 좋다.

제2실시형태에 관한 여과조재(105)는, 통수성을 구비하고 있어, 여과조재(105)의 일방으로부터 타방으로 현탁물질을 포함하는 피처리액이 통과하기에 충분한 공극 혹은 개구를 구비하고 있다. 여과재층(103)은 여과재(104)와 여과조재(105)가 혼재되어 있기 때문에, 여과조재(105)에 의하여 상류측의 여과재층(103)에서 포착되지 않은 현탁물질을 피처리액과 함께 하류측으로 통수시킨다. 그리고 하류측의 여과재층(103)에 의하여 상류측에서 통수된 현탁물질을 포착한다.

여과재층(103)의 표면(S)(도21을 참조)에서 많은 현탁물질을 포착하더라도 여과재층(103)의 내부에 적절하게 여과조재(105)가 혼재되어 있기 때문에, 여과재층(103) 내부에 대한 통수로를 확보할 수 있어 여과압력이 상승하기 어렵다. 여과조재(105)가 여과재층(103) 내부로 피처리액을 인도하여, 여과재층(103) 내부에서의 심층여과를 촉진시킨다. 이 때문에 1회의 여과시간을 길게 설정할 수 있어 처리량이 증대된다.

여과조재(105)는, 압밀하더라도 형상을 유지할 수 있는 구조이며 예를 들면 충분한 강도를 구비하는 부재를 사용한 구조 혹은 섬유지름을 크게 한 구조 등의 구조로 형성되어 있다. 구체적으로는, 여과조재(105)를 플라스틱 등의 합성수지나 PP·PE 등의 합성섬유로 형성하더라도 좋다.

여과조재(105)의 내부는 여과재(104) 사이의 간극보다 훨씬 큰 공극을 구비하고, 그 내부로 통하는 개구는 적어도 2 이상을 구비하고 있다. 여과조재(105)의 내부공극 및 개구는, 현탁물질을 포함하는 피처리액이 통과하기에 충분한 크기이다. 현탁물질을 포함하는 피처리액은, 여과조재(105)의 일방의 개구로부터 내부의 공극으로 유입되어, 내부의 공극을 통하여 타방의 개구로부터 유출된다. 개구로부터 여과조재(105)의 내부공극을 지나서 여과재층(103)의 하류측으로 통수할 수 있는 크기이면, 여과조재(105)의 내부공극 및 개구의 형상, 크기 등은 특정하지 않는다. 내부와 외부를 통하는 개구는 대칭위치에 2 이상을 형성하더라도 좋다.

여과조재(105)를 구성하는 부재는, 여과재층(103) 내부로 압밀되더라도 용이하게 압축에 의한 변화가 일어나지 않는다. 이 때문에 여과운전 중에도 여과재층(3)은 여과조재 내부의 공극에 의한 통수로를 항상 확보할 수 있다.

여과조재(105)의 크기를 여과재(104)와 거의 동등하게 하면, 여과재(104, 104) 사이의 간극과, 여과재(104) 및 여과조재(105) 사이의 간극이 거의 동등하게 되어, 여과재층(103)에서 편중여과가 발생하기 어렵다.

여과조재(105)의 일부 예를 들면 표면에 섬유를 입모시켜서, 여과조재(105)의 표면에서 현탁물질을 포착할 수 있도록 하더라도 좋다.

도17∼도20은 제2실시형태에 관한 여과조재(105)의 개략도이다.

도17은 통과성능을 구비하는 사각형상 여과조재(105a)를 나타낸다. 사각형상 여과조재(105a)는 사각형상으로 형성되어 있다. 사각형상 여과조재(105a)는 웨이브 형상의 필라멘트 섬유에 의하여 서로 접착하고, 그 내부에 많은 공극을 구비하고 있는 섬유로 구성되어 있어, 섬유 사이가 여과재(104)보다 성기게 되어 있다. 이 때문에 사각형상 여과조재(105a)의 내부는, 현탁물질을 포함하는 피처리액을 통과시킬 수 있는 충분한 공극을 구비한다.

도18은 본 실시형태의 변형예에 관한 통과성능을 구비하는 구형상 여과조재(105b)를 나타낸다. 구형상 여과조재(105b)는 구형상으로 형성되어 있다. 구형상 여과조재(105b)는, 사각형상 여과조재(105a)와 마찬가지로 섬유 사이가 여과재(104)보다 성기게 되어 있다. 이 때문에 구형상 여과조재(105b)의 내부는, 현탁물질을 포함하는 피처리액을 통과시킬 수 있는 충분한 공극을 구비한다.

도19는 본 실시형태의 변형예에 관한 통과성능을 구비하는 몰형상 여과조재(105c)를 나타낸다. 몰형상 여과조재(105c)는 몰형상으로 형성되어 있다. 몰형상 여과조재(105c)는, 사각형상 여과조재(105a)와 마찬가지로 섬유 사이가 여과재(104)보다 성기게 되어 있다. 이 때문에 몰형상 여과조재(105c)의 내부는, 현탁물질을 포함하는 피처리액을 통과시킬 수 있는 충분한 공극을 구비한다.

도20은 본 실시형태의 변형예에 관한 통과성능을 구비하는 원통형상 여과조재(105d)를 나타낸다. 원통형상 여과조재(105d)는 원통형상으로 형성되어 있다. 원통형상 여과조재(105d)는, 사각형상 여과조재(105a)와 마찬가지로 섬유 사이가 여과재(104)보다 성기게 되어 있다. 이 때문에 원통형상 여과조재(105d)의 내부는, 현탁물질을 포함하는 피처리액을 통과시킬 수 있는 충분한 공극을 구비한다.

또한 이들의 여과조재(105)(105a∼105d)는, 피처리액의 통수 시에 통수압력에 의하여 형상이 변형되지 않도록 여과조재(105)를 구성하는 섬유를 굵게 하여 강도를 높여도 좋다. 또한 섬유 사이를 조밀하게 함으로써 여과기능을 구비할 수도 있다.

도17∼도20에 나타내는 사각형상 여과조재(105a), 구형상 여과조재(105b), 원통형상 여과조재(105d)는 내부를 중공 또는 충분한 공극을 구비하는 섬유로 성형하고, 내부가 중공인 경우에는 둘레벽에 현탁물질이 항상 여과조재 내부를 용이하게 통과할 수 있는 개구를 형성하더라도 좋다. 또한 둘레벽에 섬유를 입모시켜서 현탁물질을 포착하는 기능을 구비하더라도 좋다.

도21은 여과재층(103)에 있어서의 일례의 일부 확대도로서, 여과재(104)와 여과조재(105)가 혼재되어 여과재층(103)을 구성하고 있다.

여과재층(103)에 화살표(Y2) 방향으로 피처리액을 통수하면, 여과재층(103)의 표면(S) 부근에 위치하는 여과재(104) 사이의 간극에서 현탁물질(SS)이 포착된다. 현탁물질(SS)을 제거한 처리액과, 일부의 포착할 수 없었던 현탁물질(SS)을 포함하는 피처리액은, 여과재(104) 사이의 간극, 여과조재(105) 내부의 공극, 여과재(104)와 여과조재(105)의 간극을 통과하여 여과재층(103) 내부로 유입된다. 이 때에 여과재층(103) 내부에 있어서 여과재(104) 사이의 간극, 여과재(104)와 여과조재(105)의 간극에서 현탁물질(SS)이 포착된다.

여과재층(103)에는 여과조재(105)가 혼재되어 있어, 피처리액에 포함되는 현탁물질(SS)은 여과조재(105)를 용이하게 통과할 수 있다. 여과조재를 통과한 후에 하류측에 여과재(104)가 있으면, 여과재(104) 사이의 간극에 따라 현탁물질(SS)이 포착된다. 또한 여기에서도 포착되지 않은 현탁물질(SS)을 포함하는 피처리액은 여과재(104) 사이의 간극, 여과조재(105) 내부의 공극, 여과재(104)와 여과조재(105)의 간극을 통과하여 여과재층(103)의 더 심층으로 유입된다. 이 과정을 반복함으로써 현탁물질(SS)을 포착하여 간다.

이와 같이 하여 여과조재(105)를 통하여 여과재층(103) 내부로 현탁물질(SS)을 포함하는 피처리액을 통수시킴으로써 여과재(104) 사이의 포착율은 저하되지 않고, 여과조재(105)에 의하여 여과재층(103)의 하층까지 현탁물질(SS)을 유입시킬 수 있다. 이 때문에 여과재층(103) 내부에서도 효율적으로 여과를 하여, 여과재층(103) 전체를 유효하게 이용할 수 있는 심층여과로 할 수 있다.

도15에 나타내는 바와 같이 여과재(104)와 여과조재(105)의 비중은, 상향류 방식의 여과장치(101)의 경우에 모두 0.1 이상 1.0 미만이면 적절하게 분산된다. 여과재(104)와 여과조재(105)에서 비중차이를 작게 설정하고 또한 동일한 형상의 여과재(104)와 여과조재(105)를 사용하였을 경우에, 도15에 나타내는 바와 같이 교반·세정을 하더라도 균등하게 혼재되어 여과재층(103)을 형성하는 균등분산이 된다.

도22에 나타내는 바와 같이 여과재(104)와 여과조재(105)에서 비중차이를 커지게 되도록 설정(여과조재(105)의 비중을 여과재(104)의 비중보다 크게 설정) 혹은 이형 형상의 여과재(104)와 여과조재(105)를 사용하였을 경우에, 교반·세정을 하면 비중, 형상의 차이점에 의하여 여과조재(105)를 여과재층(103)의 상류측으로 편중시킨 표층분산으로 할 수 있다. 여과조재(105)를 여과재층(103)의 표층으로 치우치도록 많이 혼재시켰을 경우에, 여과재(104)의 막힘이 발생하기 쉬운 표층(여과재층(103)의 표면(S)) 부근의 여과압력의 상승을 방지할 수 있어, 적극적으로 여과재층(103)의 내부에 피처리액을 유입시켜서 현탁물질을 포착할 수 있다.

여과재(104)와 여과조재(105)의 혼합비를 조정함으로써 다양한 피처리액에 대응할 수 있어, 크기가 서로 다른 다양한 종류의 여과재(104)를 준비할 필요가 없다. 조건에 따라 여과재층(103)의 압밀도를 조정함으로써 여과재(104) 사이의 간극을 설정할 수 있다.

다음에 여과재층(103)을 사용한 여과장치(101)에 있어서의 여과처리의 일례에 대하여 설명한다.

피처리액 공급관(7B)으로부터 여과조(102) 내로 피처리액을 공급함으로써 피처리액은 여과재(104)와 여과조재(105)로 구성된 여과재층(103) 내를 상향하여 여과되어, 처리액 배출관(10)을 통하여 배출된다. 여과재층(103)에서는, 표층에서 현탁물질을 포착하면서 여과조재(105)에 의하여 현탁물질을 내부에도 유입시킴으로써 심층여과를 한다.

그리고 예를 들면 여과재층(103)에서 포착한 현탁물질에 의한 막힘에 의하여 여과압력이 상승하였을 경우 또는 여과의 누적가동시간이 소정의 시간에 도달하였을 경우 또는 처리액이 소정의 기준에 도달하지 않았을 경우에 세정장치(108)의 교반날개가 회전함으로써 여과재층(103)을 세정한다.

이와 같이 여과조(102) 내의 교반날개가 회전하여, 선회류(旋回流)에 의하여 여과재(104) 및 여과조재(105)가 교반됨으로써 여과재층(103)에서 포착하고 있었던 현탁물질이 박리, 침강하게 되어, 배출관(11)을 통하여 여과조(102) 외부로 배출된다. 여과재층(103)을 세정하는 경우에 여과조(102) 내에 공급하는 세정액(세정수)은, 소정의 기준에 도달한 세정수 예를 들면 처리액(처리수)을 공급하더라도 좋다.

여과재(104)만으로 구성된 여과재층을 구비하는 것과 관련되는 상향류 방식의 여과장치와, 제2실시형태에 관한 여과재(104)와 여과조재(105)를 혼재시켜서 구성한 여과재층(103)을 구비하는 상향류 방식의 여과장치(101)에 의하여 비교시험을 하였다. 시험에 사용한 피처리액, 통수속도, 여과재, 여과조재, 관련되는 여과장치, 여과장치(101)은 하기의 사양으로 하였다.

피처리액 : 응집시킨 방류수

여과재 : 여과재(104) 지름이 3mm인 PP 펠렛(PP pellet)

여과조재 : 몰형상 여과조재(105c) 지름이 3mm, 길이가 3mm인 몰형상섬유

본체조 높이 : 4000mm

본체조 내경 : 지름 600mm

통수속도 : 40m/h

도23은 제2실시형태의 여과장치(101)와, 관련되는 여과장치에 관한 여과압력과 여과계속시간의 비교결과표이다. 도23에 있어서, 세로축을 여과압력(kPa), 가로축을 여과계속시간(h)으로 하고 있다. 보통의 경우에는 여과압력이 15kPa까지 상승하면, 여과재(104)로부터 현탁물질을 제거하기 위하여 여과재 세정이 필요하게 된다.

여과재(104)만으로 구성된 여과재층을 구비하는 것과 관련되는 여과장치(도23의 R2로 나타내는 선)에서는, 10시간에서 여과압력이 15kPa까지 상승하고 있다. 이것은 10시간마다 여과재 세정이 필요한 것을 나타내고 있다.

한편 본 실시형태의 여과재(104)와 여과조재(105)를 혼재시켜서 형성하고 있는 여과재층(103)을 구비하는 여과장치(101)(도23의 E2-1, E2-2로 나타내는 선)에서는, 여과압력이 상승할 때까지의 시간이 비약적으로 길어졌다.

구체적으로는, 여과재(104)를 90%, 여과조재(105)를 10%로 하여 균등하게 혼재시킨 여과재층(103a)(도23의 E2-1로 나타내는 선)에서는 10시간에서 여과압력이 2kPa까지 밖에 상승하지 않았다. 15kPa까지 여과압력이 상승하는 데에 18시간이 필요하였다. 18시간 후에 여과처리를 한 후의 처리액 중의 SS농도는, 관련되는 여과장치와 본 실시형태의 여과장치(101)에서 차이는 없었다.

또한 여과재(104)를 80%, 여과조재(105)를 20%로 하여 균등하게 혼재시킨 여과재층(103b)(도23의 E2-2로 나타내는 선)에서는, 15kPa까지 여과압력이 상승하는 데에 22시간이 필요하였다. 그러나 12시간이 경과하면, 여과처리 후의 처리액 중의 SS농도가 급상승하여 브레이크 스루 현상을 확인할 수 있었다.

관련되는 여과장치의 여과재층은 여과재(104)만으로 구성되어 있다. 이 때문에 여과재(104, 104) 상호간의 간극이 좁아, 여과재층의 표면 부근에 퇴적하고 있는 여과재(104)가 단시간에 많은 현탁물질을 포착한다. 그러나 현탁물질의 포착에 의하여 여과재(104)의 통수면적이 감소하여, 여과장치로서는 단시간에 여과압력이 상승한다.

한편 본 실시형태의 여과장치(101)의 여과재층(103)은, 여과재(104)와 여과조재(105)를 혼재시켜서 형성되어 있다. 이 때문에 피처리액이 여과조재(105)를 통하여 여과재층(103) 내부로 통수된다.

특히 여과조재(105)를 10% 혼입한 여과재층(103a)에서는, 여과재층(103a)의 표면(S) 부근의 여과재(104)에 의하여 현탁물질을 포착하더라도, 적절하게 여과조재(105)를 통하여 여과재층(103a) 내부로 통수시키는 통로가 확보된다. 그리고 여과조재(105)를 통하여 통수되는 피처리액은, 여과조재(105)의 하류측의 여과재(104)에 의하여 현탁물질이 포착된다. 결과적으로 여과재층(103a) 전체를 유효하게 이용하기 때문에, 여과작용면이 커지게 되어 여과압력의 상승이 완만하게 된다.

여과조재(105)의 비율을 증가시키면, 여과재층(103)의 하류측에서 많은 현탁물질을 포착할 수 있지만 브레이크 스루 현상이 발생하기 쉽게 된다. 또한 여과재층(103)의 상류에서부터 하류까지 여과조재(105)가 연결되어 통수로를 형성하는 경우가 있어, 처리액 중의 SS농도가 높아지는 경우가 있다.

여과재(104)와 여과조재(105)의 부피혼합비율은, 피처리액의 성상이나 처리수량, 여과장치(101)에 따라 적절하게 선택하더라도 좋다. 여과압력의 상승시간이나 브레이크 스루 현상을 고려하면, 여과재(104)와 여과조재(105)의 부피혼합비율은 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5로 할 수 있다.

본 실시형태에 관한 여과장치(101)를 형성하는 여과재층(103)은, 피처리액에 함유되는 현탁물질을 포착하는 부상성 입상 여과재(이하, 여과재라고 한다)(104)와, 현탁물질을 함유하는 피처리액을 여과재층(103)의 하류측으로 통수시키는 여과조재(105)를 혼합하여 구성되어 있다. 여과공정에 있어서, 여과조재(105)를 통하여 용이하게 여과재층(103) 내부까지 피처리액을 통수시키기 때문에, 여과재층(103)의 표면뿐만 아니라 여과재층(103)의 내부를 유효하게 여과작용에 이용하는 심층여과가 된다. 이 때문에 현탁물질의 대량포착, 여과압력의 상승방지, 여과계속시간의 증대가 도모된다. 다만 현탁물질을 포착하는 간극을 넓혀서 통수로를 확보한 심층여과와는 달리, 여과재(104) 사이의 간극은 좁기 때문에 청징여과가 가능하게 된다. 또한 여과조재(105)를 혼재시키는 비율을 변경하는 것만으로 다양한 피처리액에 대응할 수 있어, 여과재 그 자체를 변경할 필요가 없어 처리수의 SS농도의 조정도 용이하게 할 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 여과재(104)와 여과조재(105)의 혼합비를 조정함으로써 피처리액의 성상이나 처리조건에 따라 여과재층(103)의 기능을 최적화할 수 있기 때문에, 표층여과가 되기 쉬운 응집여과나 고탁도수 등의 특수한 용도에도 여과재층(103) 전체를 유효하게 이용할 수 있다.

(제3실시형태)

제3실시형태에 관한 여과장치(201)는, 침강성(沈降性)의 여과재(204) 및 여과조재(205)를 사용한 부정형 여과재층(203)에 의하여, 예를 들면 하수처리장에서 발생하는 오수(汚水)나 산업폐수의 처리 또는 호수와 늪이나 하천 등의 정화를 하는 것이다. 여과장치(201)는, 피처리액(원수) 중의 현탁물질을 여과재층(203)의 표층뿐만 아니라 여과재층(203)의 내부에서도 협잡물(挾雜物)로서 포착한다. 여과장치(201)는, 현탁물질을 포착하는 기능의 여과재(204)와 통수기능을 구비하는 여과조재(205)에 의하여 여과재층(203)을 구성하고, 각각의 기능을 구비하는 여과재를 여과재층(203)으로 분산시켜서, 현탁물질의 일부를 여과재층(203)의 심부에 통과시켜서 여과재층(203)의 전체에서 현탁물질을 포착한다. 피처리액 성상이나 처리조건에 따라 기능이 서로 다른 여과재의 부피혼합비율을 조정하여, 여과재층(203)의 기능을 최적화할 수 있다.

도24는 여과조(202)에 형성되는 여과재층(203)의 개념도이다. 여과조(202)에 형성되는 (심층)여과재층(203)은, 피처리액에 포함되는 현탁물질을 포착하는 입상 여과재(204)와 현탁물질을 통과시키는 여과조재(205)의 부피혼합비율을 조정하고, 입상 여과재(204)와 여과조재(205)를 혼재시켜서 여과재층이 두꺼운 여과재층(203)을, 통수구멍을 구비하는 지지바닥으로서의 여과재 유출방지 스크린(6A)에 형성되어 있다. 입상 여과재(204)는, 여과재 사이의 간극에서 현탁물질을 포착하는 여과기능을 구비한다. 여과조재(205)는, 현탁물질을 포함하는 피처리액이 내부를 통과할 수 있는 통수기능을 구비한다. 입상 여과재(204)와 여과조재(205)는 각각 비중을 1.0∼3.0으로 하고 있다. 여과조(202)의 상부로부터 공급한 피처리액을 여과재층(203)에서 현탁물질을 포착하여, 여과조(202)의 바닥부로부터 고액분리(固液分離)한 처리수를 빠져나가게 하는 하강류식의 여과장치(201)로 되어 있다. 입상 여과재(204)가 피처리액의 흐름방향을 따라 현탁물질의 포착대(捕捉帶)를 표층부로부터 서서히 진행시켜서, 여과조재(205)가 일부의 현탁물질을 그대로 여과재층(203) 속으로 통과시켜서, 후방의 입상 여과재(204) 사이에서 현탁물질을 포착하여, 전체의 여과재층(203)의 기능을 활용함으로써 고액분리를 할 수 있도록 도25에 나타내는 여과장치(201)를 구성한다.

도25는 하강류 방식의 여과장치(201)의 종단면도이다. 여과장치(201)는, 여과재층(203)을 형성하는 여과조(202)의 상부에 피처리액 공급관(7A)이 연결되어 있다. 여과조(202)의 바닥부에는 처리수관(處理水管)(9)이 연결되어 있다. 지지바닥으로서의 여과재 유출방지 스크린(6A)의 하방에 현탁물질을 제거한 처리수실(處理水室)(209)을 형성하고, 여과재층(203)의 상방부를 피처리액실(被處理液室)(210)로 하고 있다. 현탁물질을 포착하는 입상 여과재(204)는, 중실의 부정형의 여과사(濾過砂), 가넷(garnet), 무연탄(anthracite) 또는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등의 열가소성 수지를 단체(單體)로 또는 복합시켜서 이용할 수 있다. 입상 여과재(204)는 제1실시형태의 여과재(4)를 사용하더라도 좋다. 현탁물질을 통과시키는 여과조재(205)는 원통부재, 구형상 여과조재 또는 몰 여과재 등을 이용할 수 있다. 여과재층(203)은, 여과기능을 구비하는 입상 여과재(204)와 통수기능을 구비하는 여과조재(205)를 균등하게 분산시켜서 형성하면, 여과재층(203)의 전체를 포착대로 할 수 있다. 또한 여과조재(205)를 여과재층(203)의 표층측으로 밀도를 높게 하여 분산시켜서 혼합하면, 여과조재(205)가 많은 현탁물질을 여과재층(203)의 내부로 통과시켜서, 입상 여과재(204) 사이에서 현탁물질을 포착하면서 속부로 유입시켜서 전체의 여과재층(203)이 기능을 발휘할 수 있다.

하수의 방류수 등 표준적인 성상의 피처리액뿐만 아니라 표층여과가 되기 쉬운 응집오니(凝集汚泥)나 고탁도 피처리액(高濁度 被處理液) 또는 고청정도(高淸淨度)가 요구되는 풀 등 특수한 용도에도, 입상 여과재(204)와 여과조재(205)의 부피혼합비율을 조정하여 여과재층(203)을 형성하면, 여과의 기능을 충분히 발휘할 수 있다. 피처리액 성상이나 처리조건에 따라 입상 여과재(204)와 여과조재(205)의 부피혼합비율을 조정하면, 여과재층(203)의 기능을 최적화할 수 있다. 또한 여과재층(203)이 막힌 때에는, 처리수관(9)으로부터 처리수실(209)로 세정수를 공급하고, 여과재 유출방지 스크린(6A)의 통수구멍으로부터 세정수를 압입하여 여과재층(203)을 유동시킨다. 이에 따라 입상 여과재(204)에서 포착한 현탁물질을 분리하여 피처리액실(210)로 부상시켜서, 세정배수를 피처리액 공급관(7A)으로부터 배출한다. 여과재층(203)의 여과재 세정은 초음파 발신기(超音波 發信機)(208)를 이용하더라도 좋다.

현탁물질을 포착하는 입상 여과재(204)는, 비중이 1.0∼3.0으로 되어 있다. 현탁물질을 여과재층(203) 속으로 통과시키는 여과조재(205)의 비중도, 입상 여과재(204)의 비중인 1.0∼3.0으로 근사되어 있다.

도26∼도29는 제3실시형태에 관한 여과조재(205)의 개략도이다.

도26은 통수기능을 구비하는 사각형상 여과조재(205a)를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 사각형상 여과조재(205a)는 예를 들면 비중이 1.0∼3.0으로 조정된 수지에 의하여 주로 PET제(폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 길이가 15mm, 폭이 10mm, 높이가 5mm인 사각형상으로 형성되어 있다.

도27은 본 실시형태의 변형예에 관한 원통형상 여과조재(205b)를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 원통형상 여과조재(205b)는 예를 들면 수지섬유이며 비중이 1.0∼3.0으로 조정된 수지에 의하여 주로 PET제(폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 지름이 5mm, 길이가 15mm인 원통형상으로 형성되어 있다.

도25에 나타내는 여과장치(201)에 형성되는 여과재층(203)은 여과조재(205)를 원통형상 여과조재(205b)로 구성하고, 입상 여과재(204)와 원통형상 여과조재(205b)의 부피혼합비율을 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5로 하면, 브레이크 스루 현상을 방지하면서 여과재층(203) 전체의 포착SS량을 유지할 수 있다.

도28은 본 실시형태의 변형예에 관한 통수기능을 구비하는 구형상 여과조재(205c)를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 구형상 여과조재(205c)는 예를 들면 비중이 1.0∼3.0으로 조정된 PET제에 의하여 외측 둘레가 원구(圓球) 형상이고 지름이 5mm인 구형상으로 형성되어 있다. 구형상 여과조재(205c)는 현탁물질을 여과재층(203) 속으로 통과시키는 기능을 구비한다.

도25에 나타내는 여과장치(201)에 형성되는 여과재층(203)은 여과조재(205)를 구형상 여과조재(205c)로 구성하고, 입상 여과재(204)와 구형상 여과조재(205c)의 부피혼합비율을 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5로 하면, 브레이크 스루 현상을 방지하면서 여과재층(203) 전체를 활용할 수 있다.

도29는 본 실시형태의 변형예에 관한 통수기능을 구비하는 몰형상 여과조재(205d)를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 몰형상 여과조재(205d)는 예를 들면 비중이 7.7인 스테인레스 또는 비중이 2.7인 알루미늄의 심재(芯材)(205da)에 PET제의 필라멘트(205db)를 접착하고 있고, 외경지름이 5mm, 길이가 5mm이고 비중이 1.0∼3.0으로 조정된 몰형상으로 형성되어 있다. 몰형상 여과조재(205d)는 글래스 섬유(glass fiber)로 형성하더라도 좋다. 몰형상 여과조재(205d)는, 필라멘트(205db)의 개수를 적게 한 올이 성긴 섬유(coarse fiber)로 하면 현탁물질의 공극이 커지고, 몰형상 여과조재(205d)의 필라멘트(205db)를 촘촘하게 하면 여과기능을 구비할 수 있다. 도25에 나타내는 여과장치(201)에 형성되는 여과재층(203)은 여과조재(205)를 몰형상 여과조재(205d)로 구성하고, 입상 여과재(204)와 몰형상 여과조재(205d)의 부피혼합비율을 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5로 하면, 현탁물질을 심부로 유입시켜서 전체의 여과재층(203)의 기능을 발휘할 수 있다.

도26∼도28에 나타내는 사각형상 여과조재(205a), 원통형상 여과조재(205b), 구형상 여과조재(205c)는 내부를 중공 또는 충분한 공극을 구비하는 섬유로 성형하고, 내부가 중공인 경우에는 둘레벽에 현탁물질이 항상 여과조재의 내부를 용이하게 통과할 수 있는 개구를 형성하더라도 좋다. 또한 둘레벽에 섬유를 입모시켜서 현탁물질을 포착하는 기능을 구비하더라도 좋다.

통수기능을 구비하는 여과조재(205)를 구성하는 사각형상 여과조재(205a), 원통형상 여과조재(205b), 구형상 여과조재(205c) 및 몰형상 여과조재(205d)는 생물처리의 미생물을 생식시키는 것도 가능하다.

도30은 여과상태를 나타내는 여과재층(203)에 있어서의 일례의 일부 확대도로서, 입상 여과재(204)와 여과조재(205)를 분산시킨 여과재층(203)의 표면(S) 부근의 표층부에 피처리액에 포함되는 현탁물질(SS)이 포착되는 상태를 나타내고 있다. 도25에 나타내는 여과조(202)의 피처리액 공급관(7A)으로부터 피처리액실(210)로 화살표(Y3) 방향으로 피처리액을 공급하면, 피처리액 중에 포함되는 큰 현탁물질(SS)이 여과재층(203)의 표층부의 입상 여과재(204) 사이에서 포착된다. 표층부에 분산되어 있는 여과조재(205)를 통과한 현탁물질(SS)을 포함하는 피처리액은, 여과재층(203)의 입상 여과재(204)에 의하여 현탁물질(SS)을 포착하면서 여과조재(205)를 통과하여 여과재층(203)의 내부로 유입된다. 여과재층(203)을 형성하는 표층부로부터 서서히 피처리액의 흐름방향을 따라 포착대를 진행시켜서, 현탁물질(SS)을 입상 여과재(204)에 포착시키면서 나머지 현탁물질(SS)이 미세화된다. 여과조재(205)가 일부의 현탁물질(SS)을 그대로 여과재층(203) 속으로 통과시켜서, 후방의 여과재층(203)을 형성하는 입상 여과재(204)에 의하여 현탁물질(SS)을 포착하여 전체의 여과재층(203)의 기능을 활용하여 고액분리를 할 수 있다. 현탁물질(SS)이 제거된 처리수는 여과재층(203)의 여과재 유출방지 스크린(6A)의 통수구멍으로부터 처리수실(209)로 유입되어, 여과조(202)의 처리수관(9)으로부터 빠져나간다.

입상 여과재(204)와 여과조재(205)를 분산시킨 여과장치(201)는, 사여과(砂濾過)에 의한 표층여과가 되지 않고, 피처리액 중에 포함되는 현탁물질(SS)은 여과재층(203)의 전체에서 입체적으로 포착되어 심층여과의 기능을 발휘하여, 현탁물질(SS)의 지지능력이 높아져서 장시간 운전이 가능하게 되어 세정빈도도 적어진다. 피처리액 성상이나 처리조건에 따라 입상 여과재(204)와 이것과 기능이 다른 여과조재(205)와의 부피혼합비율을 조정하여, 여과재층(203)의 기능을 최적화하는 여과장치(201)가 된다. 입상 여과재(204)와 여과조재(205)의 부피혼합비율은 통수기능부재의 형상에 따라 다르게 되지만, 통수기능부재에 여과기능을 부여하지 않는 여과조재의 원통형상 여과조재(205b) 또는 구형상 여과조재(205c)는, 입상 여과재(204)에 대하여 10∼30%의 부피혼합비율로 할 수 있다. 통수기능부재에 여과기능을 부여하는 몰형상 여과조재(205d)는, 입상 여과재(204)에 대하여 20∼60% 정도의 부피혼합비율로 할 수 있다.

도31은 여과사인 입상 여과재(204)와 몰형상 여과조재(205d)를 혼재시켜서 여과재층(203)을 형성한 여과조(202)의 개념도이다. 구체적으로는, 여과조재(205)를 여과재층(203)의 상류측에 많이 편중시키고 있어, 입상 여과재(204)의 막힘이 발생하기 쉬운 표층 부근의 여과압력의 상승을 방지할 수 있어, 적극적으로 여과재층(203)의 내부에 피처리액을 유입시켜서 현탁물질을 포착할 수 있다.

입상 여과재(204)만으로 구성된 여과재층을 구비하는 것과 관련되는 하향류 방식의 여과장치와, 제3실시형태에 관한 입상 여과재(204)와 여과조재(205)를 혼재시켜서 구성된 여과재층(203)을 구비하는 여과장치(201)에 의하여 비교시험을 하였다. 시험에 사용된 피처리액, 통수속도, 입상 여과재, 여과조재, 관련되는 여과장치, 여과장치(201)는 하기의 사양으로 하였다.

피처리액 : 응집제를 첨가한 지수 또는 해초류를 포함하는 지수

입상 여과재 : 여과사

여과조재 : 비중이 1.38인 PET제이고, 지름이 5mm, 길이가 5mm인 필라멘트의 섬유를 굵게 하고 개수를 적게 한 몰형상섬유

본체조 높이 : 4000mm

본체조 내경 : 지름 600mm

통수속도 : 20m/h

도32는 제3실시형태의 여과장치(201)와, 관련되는 여과장치에 관한 여과압력과 여과계속시간의 비교결과표이다. 도32에 있어서, 세로축을 여과압력(kPa), 가로축을 여과계속시간(h)으로 하고 있다.

비교시험의 결과에 있어서, 여과압력이 15kPa까지 상승하면, 여과재층으로부터 막힌 현탁물질을 제거하기 위하여 여과재 세정이 필요하게 된다.

관련되는 여과장치(도32의 R3으로 나타내는 선)에서는, 8시간에서 여과압력이 15kPa까지 상승하였다. 이것은 8시간마다 여과재 세정이 필요한 것을 나타내고 있다.

한편 본 실시형태의 입상 여과재(204)와 몰형상 여과조재(205d)를 혼재시켜서 구성한 여과재층(203)을 구비하는 여과장치(201)(도32의 E3-1, E3-2로 나타내는 선)에서는, 여과압력이 상승할 때까지의 시간이 비약적으로 길어졌다. 구체적으로는, 입상 여과재(204)(여과사)를 80%와 몰형상 여과조재(205d)를 20% 혼재시킨 여과재층(203a)(도32의 E3-1로 나타내는 선)에서는, 8시간 경과 후에 여과압력이 4.5kPa까지 밖에 상승하지 않았다. 여과압력은 13시간 경과 후에 15kPa까지 상승하였다. 13시간 후에 여과재층(203a)을 통과한 처리수 중의 SS농도는, 관련되는 여과장치와 본 실시형태의 여과조(201)에 차이는 없었다.

입상 여과재(204)(여과사)를 70%, 몰형상 여과조재(205d)를 30%의 부피혼합비율로 하여 균등하게 혼재시킨 여과재층(203b)(도32의 E3-2로 나타내는 선)에서는, 15kPa까지 여과압력이 상승하는 데에 16시간이 필요하였다. 그러나 10시간이 경과하면, 여과처리 후의 처리수 중의 SS농도가 상승하여 브레이크 스루 현상을 확인할 수 있었다.

관련되는 여과장치의 여과재층은 입상 여과재(204)만으로 구성되어 있다. 이 때문에 입상 여과재(204, 204)(여과사) 상호간의 간극이 좁아, 여과재층을 형성하는 입상 여과재(204)의 표면 부근에 많은 현탁물질을 단시간에 포착하여 퇴적시킨다. 그러나 입상 여과재(204)의 표층부에 현탁물질을 포착함으로써 여과장치로서는 여과사의 통수면적이 감소하여 단시간에 여과압력이 상승한다.

한편 본 실시형태의 여과장치(201)의 여과재층(203)은, 입상 여과재(204)(여과사)와 몰형상 여과조재(205d)를 혼재시켜서 형성하고 있다. 이 때문에 피처리액이 몰형상 여과조재(205d)의 간극을 흘러서 여과재층(203)의 내부로 통수된다.

특히 몰형상 여과조재(204)를 20% 혼입한 여과재층(203a)에서는, 여과재층(203a)에 있어서 표면(S) 부근의 표층부의 입상 여과재(204)(여과사)에 의하여 현탁물질을 포착하더라도, 적절하게 몰형상 여과조재(205d)를 통하여 여과재층(203)의 속부로 통수시키는 통로가 확보된다. 그리고 몰형상 여과조재(205d)를 통하여 통수되는 피처리액은, 몰형상 여과조재(205d)의 하류측의 여과재층(203)을 형성하는 입상 여과재(204)(여과사)에 의하여 현탁물질이 포착된다. 결과적으로 여과재층(203) 전체를 유효하게 이용하기 때문에, 여과면적이 커지게 되어 여과압력의 상승이 완만하게 된다.

여과조재(205)인 몰형상 여과조재(205d)의 비율을 증가시키면, 여과재층(203)의 하류측에서 많은 현탁물질을 포착하게 되어 브레이크 스루 현상이 발생하기 쉬워진다. 또한 여과재층(203)의 상류로부터 하류까지 몰형상 여과조재(205d)가 연결되어 통수로를 형성하여, 처리수 중의 SS농도가 높아지는 경우가 있다. 입상 여과재(204)(여과사)와 몰형상 여과조재(205d)의 부피혼합비율은 피처리액의 성상이나 처리수량, 여과장치에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 여과압력의 상승시간이나 브레이크 스루 현상을 고려하면, 입상 여과재(204)(여과사)와 몰형상 여과조재(205d)의 부피혼합비율은 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5로 할 수 있다.

본 실시형태에 관한 여과장치(201), 현탁물질을 포착하는 입상 여과재(204)와, 현탁물질을 여과재층(203)의 하류측으로 통과시키는 여과조재(205)를 사용하여 여과재층(203)을 형성하고, 입상 여과재(204)와 여과조재(205)의 부피혼합비율을 조정하여 피처리액 성상이나 처리조건에 따라 여과재층(203)의 기능을 최적화할 수 있다. 그리고 표층여과가 되기 쉬운 응집여과 등에도 심층여과의 기능을 발휘하는 여과재층(203)을 형성할 수 있다. 또한 고탁도 피처리액이나 고청정도가 요구되는 풀 등의 특수한 용도에도, 여과조재(205)를 선택하여 여과재층(203)을 조정함으로써 적합하게 할 수 있다.

본 실시형태에 관한 여과장치(201)는, 여과조(202)에 형성되는 여과재층(203)에 현탁물질을 포착하는 여과재(204)와 현탁물질을 통과시키는 여과조재(205)를 혼재시켜서, 피처리액 중에 포함되는 현탁물질의 일부를 여과재층(203)의 속부로 통과시켜서, 여과재층(203)의 전체에서 현탁물질을 포착하는 것이다. 피처리액의 성상이나 처리조건에 따라 기능이 서로 다른 여과재(204)와 여과조재(205)의 부피혼합비율을 조정하여 여과재층(203)의 기능을 최적화할 수 있는 여과장치(201)이다.

따라서 예를 들면 하수처리장에서 발생하는 오수나 산업폐수의 처리 또는 호수와 늪이나 하천 등의 정화를 하는 하향류식 여과장치로서 사용할 수 있다.

이상의 제1∼제3실시형태에서 설명한 여과재(4, 104, 204) 및 여과조재(5, 105, 205)는, 상기한 실시형태의 조합에 한정되지 않고 임의로 조합시킬 수 있다. 예를 들면 제1실시형태의 여과재와 제2실시형태의 여과조재를 조합시켜서 여과재층을 형성하더라도 좋다.

이상에서는 본 발명을 실시형태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 각 부의 구성은 동일한 기능을 구비하는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다.

일본국 특허출원2011-219139호(출원일 : 2011년 10월 3일), 일본국 특허출원2012-059681호(출원일 : 2012년 3월 16일) 및 일본국 특허출원2012-076355호(출원일 : 2012년 3월 29일)의 전체 내용은, 본 명세서에서 원용된다.

Claims (21)

1. 피처리액에 포함되는 현탁물질(縣濁物質)을 포착하는 여과재(濾過材)와,
   상기 피처리액에 포함되는 상기 현탁물질을 통과시키는 여과조재(濾過助材)를
   구비하고,
   상기 여과재와 상기 여과조재가 혼재(混在)하고,
   상기 피처리액이 상기 혼재하는 상기 여과재 및 상기 여과조재에 통수(通水)되어 여과되고,
   상기 여과재는, 내부에 공극을 구비하고 서로 접착된 웨이브 형상(wave 形狀)의 필라멘트 섬유(filament 纖維)이며,
   상기 여과재의 상기 내부의 섬유 사이는 상기 현탁물질을 포착할 수 있도록 촘촘하게 되어 있고,
   상기 여과조재는, 섬유이며, 여과압력에 의하여 압밀(壓密)되지 않는 강도를 구비하고, 상기 여과재의 상기 내부의 상기 섬유 사이보다 섬유 사이가 성기게 되어 있는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층(不定形 濾過材層).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 여과조재는, 상기 현탁물질이 항상 상기 여과조재의 내부를 용이하게 통과할 수 있는 공극(空隙)을 구비하는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
   
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 여과조재는 내부를 중공(中空)으로 구성하고, 둘레벽에 2 이상의 개구(開口)를 구비하는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 여과조재는, 일부에 상기 현탁물질을 포착하기 위하여 입모(立毛)시킨 입모섬유(立毛纖維)를 구비하는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 여과조재는 사각형상(四角形狀), 구형상(球形狀), 몰형상(mogol形狀) 또는 원통형상(圓筒形狀)인 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
   
7. 삭제
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 여과재는, 중실(中實)의 입상(粒狀)으로 형성된 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
   
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 여과조재는, 상기 피처리액의 여과 시에 상기 여과재보다 큰 내부공극을 구비하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 여과재는 열가소성 수지(熱可塑性 樹脂)인 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 여과재는 독립기포(獨立氣泡)를 구비하는 연화계 수지(軟化系 樹脂)인 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 여과재는 여과사(濾過砂), 가넷(garnet), 무연탄(無煙炭 : anthracite) 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 여과재 및 상기 여과조재는, 상기 피처리액에 대하여 부상성(浮上性)을 구비하고,
    상기 여과재층은, 중력방향의 하방으로부터 상방으로 상기 피처리액을 통수시키는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 여과재 및 상기 여과조재는, 상기 피처리액에 대하여 침강성(沈降性)을 구비하고,
    상기 여과재층은, 중력방향의 상방으로부터 하방으로 상기 피처리액을 통수시키는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
16. 제14항에 있어서,
    상기 여과재 및 상기 여과조재는 모두, 상기 피처리액의 비중(比重)을 1.0이라고 하였을 때에, 비중이 0.1 이상 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
17. 제15항에 있어서,
    상기 여과재 및 상기 여과조재는 모두, 상기 피처리액의 비중을 1.0이라고 하였을 때에, 비중이 1.0 이상 3.0 미만인 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 여과조재는 균등하게 분산(分散)되어 있는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 여과조재는, 하류측보다 상류측에 더 많이 혼재하는 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 여과재와 상기 여과조재의 부피혼합비율이 0.95∼0.5 : 0.05∼0.5인 것을 특징으로 하는 부정형 여과재층.
    
21. 제1항 또는 제2항의 부정형 여과재층과,
    상기 부정형 여과재층을 수용하는 여과조(濾過槽)를
    구비한 여과장치.

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