KR102116109B1 - 원심 교반형 흡착 여과기 - Google Patents

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윤민영
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브니엘 네이처 주식회사
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Abstract

본 발명은 여과기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소규모 공공 하수 처리시설에서 방류수로부터 원심 교반 및 흡착 방식으로 고형물을 여과하여 배출하는 원심 교반형 흡착 여과기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 원심 교반형 흡착 여과기는, 상부 일측에 방류수가 유입되는 유입구가 형성되고, 내부에 상부가 개구된 원통형으로 구성되어 고형물을 여과하는 데미스터 필터가 구비되며, 상기 데미스터 필터의 내측에 유입된 방류수를 교반하여 외측 방향으로 이동시키기 위한 교반스크류가 구비된 여과조와; 상기 여과조와 연통되고, 내부에 상기 여과조를 통과후 방류수 내에 남아있는 고형물을 흡착 제거하기 위한 활성탄필터카트리지와 미세 플록을 흡착 제거하기 위해 표면에 양전하를 띤 양전하메쉬망이 구비된 흡착조를 포함한다.

Description

원심 교반형 흡착 여과기{CENTRIFUGAL STIRRING TYPE ADSORPTION FILTERING APPARATUS}
본 발명은 여과기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소규모 공공 하수 처리시설에서 방류수로부터 원심 교반 및 흡착 방식으로 고형물을 여과하여 배출하는 원심 교반형 흡착 여과기에 관한 것이다.
일반적으로, 공공 하수처리장에는 방류된 하수(방류수)에 포함된 고형물(플록)을 여과하기 위한 여과시설이 설치된다. 대규모 하수처리 시설은 통신망을 이용한 실시간 원격 관제 시스템에 의해 가동 상태가 관리되는데, 비교적 저유량을 처리하는 소규모 공공 하수 처리시설에서는 순회점검이 주로 이루어지고 실시간으로 관리되지 못하다 보니 대부분 가동 정지 상태로 방치중인 경우가 많고, 유지관리 및 사용 방법이 까다로워 가동 횟수가 많지 않다. 따라서, 소규모 하수 처리 시설에서 플록 여과 효율이 우수하면서도 자동제어를 통한 유지관리 및 사용 방법이 용이하여 가동율을 높일 수 있는 여과시설의 공급이 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-1538308호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 소규모 공공 하수처리 시설의 여과장치의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 고형물의 제거 효율이 우수할 뿐만 아니라 자동 제어 시스템을 적용하여 밸브류의 자동 개폐와 여과 및 역세척을 자동화함으로써 유지 관리가 용이하여 가동율을 높일 수 있는 여과기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원심 교반형 흡착 여과기는, 상부 일측에 방류수가 유입되는 유입구가 형성되고, 내부에 상부가 개구된 원통형으로 구성되어 고형물을 여과하는 데미스터 필터가 구비되며, 상기 데미스터 필터의 내측에 유입된 방류수를 교반하여 외측 방향으로 이동시키기 위한 교반스크류가 구비된 여과조와; 상기 여과조와 연통되고, 내부에 상기 여과조를 통과후 방류수 내에 남아있는 고형물을 흡착 제거하기 위한 활성탄필터카트리지와 미세 플록을 흡착 제거하기 위해 표면에 양전하를 띤 양전하메쉬망이 구비된 흡착조를 포함한다.
여기서, 상기 데미스터 필터의 하단부 중앙에는 여과조의 바닥에 설치된 회전축에 회전가능하게 결합된 회전블럭이 결합되고, 상기 회전블럭의 상부 중앙에는 상기 교반스크류의 교반축 하단부가 삽입 결합될 수 있도록 도킹홈이 형성되며, 상기 교반축이 회전블럭에 도킹된 상태에서 회전됨에 따라 상기 회전블럭과 함께 데미스터 필터가 회전되도록 구성된다.
그리고, 상기 교반스크류의 교반축은 회전블럭과의 도킹을 위해, 상기 교반스크류를 회전 구동시키는 모터의 모터축과 교반축 사이에 연결된 실린더에 의해 수직 방향으로 승강 가능하게 구성된다.
또한, 상기 데미스터 필터의 외측에는 데미스터 필터의 외측에서 내측으로 역세척수를 분사하기 위한 제1역세관이 구비된다.
그리고, 상기 흡착조에는 활성탄필터카트리지와 양전하메쉬망의 역세척을 위한 제2역세관이 구비되고, 상기 제2역세관은 제1분기관과 제2분기관으로 분기되되, 상기 제1분기관은 활성탄필터카트리지에 형성된 역세관삽입공에 삽입 설치되어 활성탄필터카트리지 내부에서 외측을 향하여 역세척수를 분사하도록 구성되고, 상기 제2분기관은 양전하메쉬망의 상하에 각각 수평 배치된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 소규모 공공 하수처리 시설에서 고형물의 제거 효율을 높이고, 자동 제어 시스템을 적용하여 밸브류의 자동 개폐와 여과 및 역세척을 자동화함으로써 유지 관리가 용이하여 가동율을 높일 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1 은 본 발명에 따른 원심 교반형 흡착 여과기의 전체 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 원심 교반형 흡착 여과기의 역세척 작동 상세도이다.
이하, 본 발명에 따른 원심 교반형 흡착 여과기의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심 교반형 흡착 여과기는 크게 여과조(100)와 흡착조(200)로 구분된다. 여과조(100)는 방류수를 후술하는 데미스터 필터(120)로 여과하여 1차 고형물을 제거하는 부분이고, 흡착조(200)는 여과조(100)를 통과한 방류수를 활성탄필터카트리지(220)와 양전하메쉬망(240)으로 순차적으로 통과시켜 2차 고형물과 3차 미세 플록을 흡착 제거하는 부분이다.
보다 구체적으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 여과조(100)는 내부에 수용공간이 형성된 함체로 구성되되, 상부 일측에는 방류수가 유입되는 유입구(110)가 형성되고, 여기에는 유입구(110)를 개폐하기 위한 유입밸브(112)와, 유입되는 방류수의 압력을 감지하기 위한 압력센서(114)가 구비된다.
상기 여과조(100)의 내부에는 데미스터 필터(120)가 구비된다. 상기 데미스터 필터(120)는 유입된 방류수에 포함된 비교적 큰 고형물을 1차적으로 제거하는 것으로, 도시된 바와 같이, 상부가 개구된 원통형으로 구성된다.
상기 데미스터 필터(120)는 후술하는 바와 같이 역세척시 전체 둘레에 역세척수를 분사할 수 있도록 회전 가능하게 구성된다. 이를 위해, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 데미스터 필터(120)의 하단부 중앙에는 여과조(100)의 바닥에 설치된 회전축(122)에 회전가능하게 결합된 회전블럭(124)이 결합된다. 그리고, 상기 회전블럭(124)의 상부 중앙에는 후술하는 교반축(132)의 하단부가 삽입 결합될 수 있도록 도킹홈(125)이 형성된다. 이러한 구성을 통하여, 역세척시 상기 교반축(132)이 회전블럭(124)에 도킹된 상태에서 회전되면 회전블럭(124)과 함께 데미스터 필터(120)가 회전된다. 이러한 역세척시 데미스터 필터(120)의 회전 작동에 대해서는 후에 좀더 상세하게 설명한다.
상기 데미스터 필터(120)의 내측에는 교반스크류(130)가 구비된다. 교반스크류(130)는 데미스터 필터(120)의 상부 개구로 유입된 방류수를 교반하여 필터 중앙에서 웜심력을 이용한 여과압을 생성하여 방류수를 외측 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 교반스크류(130)는 데미스터 필터(120)의 내측 중앙에 배치되며, 상하 수직으로 배치된 교반축(132)과, 상기 교반축(132)의 둘레에 구비된 다수의 교반날개(134)를 포함한다. 그리고, 상기 교반축(132)은 여과조(100)의 상측으로 길게 연장되고, 상단부에는 모터(140)가 연결된다. 이에 따라, 상기 모터(140)의 구동에 의해 교반축(132)이 회전되어 방류수의 교반이 수행된다. 모터(140)는 별도의 브라켓(미도시)에 의해 고정 설치된다.
한편, 상기 교반스크류(130)의 교반축(132)은 수직 방향으로 승강 가능하게 구성된다. 위에서 언급한 바와 같이 여과 작업시에는 상기 교반스크류(130)가 데미스터 필터(120)와 독립적으로 회전되는 반면, 역세척시에는 상기 교반축(132)과 회전블럭(124)이 서로 도킹되어 교반스크류(130)와 데미스터 필터(120)가 함께 회전된다. 이를 위해, 상기 교반축(132)은 수직 방향으로 승강 가능하게 구성되며, 이러한 승강 작동은 실린더(135)에 의해 수행된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(135)는 모터축과 교반축(132) 사이에 연결된다. 방류수의 교반시에는 실린더(135)가 수축된 상태가 되어 교반축(132)이 회전블럭(124)으로부터 이격 분리되며, 역세척시에는 실린더(135)가 팽창되어 교반축(132)이 회전블럭(124)과 도킹된다.
다시, 도 1 을 참조하면, 상기 데미스터 필터(120)의 외측에는 제1역세관(150)이 배치된다. 상기 제1역세관(150)은 데미스터 필터(120)의 외측에서 내측으로 역세척수를 분사하여 데미스터 필터(120)에 낀 이물질을 제거하기 위한 것이다. 상기 제1역세관(150)은 역세척수를 공급하는 메인관으로부터 분기된 후 데미스터필터의 외측에서 수직으로 연장 형성되며, 수직 길이 방향을 따라 다수의 분사노즐이 일정 간격을 두고 이격 배치된다. 이러한, 상기 제1역세관(150)은 데미스터 필터(120)의 외측 둘레를 따라 다수개가 일정 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 데미스터 필터(120)는 유지 보수를 위하여 여과조(100)로부터 분리 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 데미스터 필터(120)의 상부에는 와이어(162)가 연결되고, 상기 와이어(162)를 권취하기 위한 윈치와 같은 인양수단(160)이 추가로 구비되는 것이 바람직하다.
추가적으로, 상기 여과조(100)의 하부 일측에는 역세척시 사용된 역세척수를 외부로 배출할 수 있도록 제1드레인밸브(170)가 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 흡착조(200)는 여과조(100)의 일측에 인접 설치된다. 보다 구체적으로, 여과조(100)와 흡착조(200)는 전체 함체의 중앙부에 수직으로 제1격벽(210)에 의해 구분되어 일측은 여과조(100)로 활용되고, 타측은 흡착조(200)로 활용된다. 그리고, 여과조(100)에서 1차 여과된 방류수가 연속적으로 흡착조(200)로 유입되어 처리되도록 상기 제1격벽(210)의 하측에는 연통구(212)가 형성된다.
상기 흡착조(200)에는 또한 제2격벽(214)이 형성된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 제2격벽(214)은 상기 제1격벽(210)과 일정 간격 이격되어 흡착조(200)의 바닥으로부터 상방으로 일정 길이 만큼 연장 형성된다. 이때, 상기 제2격벽(214)의 상단은 흡착조(200)의 상단과 이격되어 있어, 도 1 에서 화살표로 표시한 바와 같이, 여과조(100)로부터 연통구(212)를 통과한 방류수가 제2격벽(214)에 막혀 상방으로 이동후 제2격벽(214)을 넘어 다시 흡착조(200)의 하측으로 이동되는 경로를 형성하게 된다. 그리고, 상기 제2격벽(214)의 타측에는 상부로부터 활성탄필터카트리지(220)와 양전하메쉬망(240)이 일정 간격을 두고 이격되어 순차 배치된다.
활성탄필터카트리지(220)는 여과조(100)를 통과후 방류수 내에 남아있는 고형물을 2차적으로 흡착 제거하는 것으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 대체로 직육면체 형상의 메쉬망 형태로 구성되고, 내부에는 활성탄이 충진된다. 그리고, 길이 방향을 따라 후술하는 제2역세관(250)의 제1분기관(254)이 삽입되도록 역세관삽입공(222)이 형성된다.
상기 활성탄필터카트리지(220)는 또한 교체가 용이하도록 흡착조(200)의 일측에서 서랍식으로 출납 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
양전하메쉬망(240)은 양전하발생기(242)와 연결되어 전체적으로 양전하를 띄는 메쉬망으로서, 상기 활성탄필터카트리지(220)의 하측에 배치되어 여과조(100)의 데미스터 필터(120)와 흡착조(200)의 활성탄필터카트리지(220)에서 제거되지 못한 미세 플록을 흡착 제거한다. 기본적으로 플록은 음전하를 띄기 때문에 양전하를 띤 양전하메쉬망(240) 표면에 미세 플록이 흡착되어 제거된다. 상기 양전하메쉬망(240) 또한 교체가 용이하도록 서랍식으로 출납 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 흡착조(200)에는 활성탄필터카트리지(220)와 양전하메쉬망(240)의 역세척을 위해 제2역세관(250)이 구비된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 제2역세관(250)은 역세척수가 공급되는 메인관으로부터 분기되어 흡착조(200) 내측으로 연장되며, 수평 방향으로 제1분기관(254)과 제2분기관(256)으로 다시 분기된다.
상기 제1분기관(254)은 활성탄필터카트리지(220)를 세척하기 위한 것으로, 수평 길이 방향으로 상하좌우로 다수개의 분사노즐이 다수 설치되어 활성탄필터카트리지(220) 내부에서 외측을 향하여 역세척수를 분사한다. 여기서, 상기 제1분기관(254)은 활성탄필터카트리지(220)에 형성된 역세관삽입공(222)에 삽입 설치된다. 한편, 상기 활성탄필터카트리지(220)의 외측에도 별도의 분기관과 분사노즐이 추가 설치되어 외측에서도 역세척수를 분사하도록 구성되는 것도 바람직하다.
제2분기관(256)은 양전하메쉬망(240)을 세척하기 위한 것으로, 양전하메쉬망(240)의 외측 상하에 각각 수평 배치되어 다수의 분사노즐로부터 역세척수가 분사되도록 구성된다.
한편, 상기 흡착조(200)의 하부 일측에는 처리된 방류수를 외부로 배출시키기 위한 여과수밸브(270)와 역세척수를 배출하기 위한 제2드레인밸브(260)가 구비된다.
지금까지 본 발명에 따른 원심 교반형 흡착 여과기의 구성에 대하여 설명하였는바, 이하에서는 방류수의 처리 및 역세척 작업 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 유입구(110)를 통해 방류수가 여과조(100)로 유입되면, 방류수는 데미스터 필터(120)의 상부 개구를 통해 내측으로 유입된다. 이때, 교반스크류(130)의 교반축(132)은 실린더(135)의 수축에 의해 상방으로 상승되어 하측의 회전블럭(124)과 이격 분리된 상태에서 모터(140)의 구동에 의해 회전됨에 따라 데미스터 필터(120) 내측으로 유입된 방류수가 교반된다. 이에 따라, 교반스크류(130)의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 방류수가 데미스터 필터(120)를 통과하여 외측으로 배출되도록 한다. 배출되는 과정에서 방류수에 포함된 비교적 큰 고형물이 데미스터 필터(120)에 걸려 여과 제거된다. 이와 같이 데미스터 필터(120)를 통과한 방류수는 제1격벽(210) 하측의 연통구(212)를 통하여 흡착조(200)로 이동하는데, 흡착조(200)에 설치된 제2격벽(214)을 따라 상승한 후 제2격벽(214)을 넘어 다시 하강함에 따라 활성탄필터카트리지(220)에서 고형물이 2차적으로 흡착되고, 마지막으로 양전하메쉬망(240)에서 음전하를 띤 미세 고형물이 3차로 흡착 제거된다. 이와 같이 고형물이 제거 거치된 방류수는 하측의 여과수밸브(270)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 역세척시에는 도 2 에 도시된 바와 같이, 교반축(132)이 실린더(135)의 팽창에 의해 하강하여 데미스터 필터(120) 하측의 회전블럭(124)에 형성된 도킹홈(125)에 결합된다. 이에 따라, 모터(140)가 구동되면 교반축(132)의 회전에 의해 회전블럭(124) 및 데미스터 필터(120)가 함께 회전된다. 그 다음, 제어부(300)는 유입밸브(112)와 여과수밸브(270)를 폐쇄하고, 제1역세관(150)에 구비된 제1역세밸브(152)와 제2역세관(250)에 구비된 제2역세밸브(252) 및 제1드레인밸브(170)와 제2드레인밸브(260)를 개방한 상태에서 역세척수가 공급되도록 제어한다. 이에 따라, 제1역세관(150)을 통해 공급된 역세척수가 데미스터 필터(120)의 외측으로부터 내측을 향하여 분사되어 역세척이 이루어지고, 활용된 역세척수는 제1드레인을 통해 외부로 배출된다. 그리고, 제2역세관(250)을 통해 공급된 역세척수는 제1분기관(254)을 통하여 활성탄필터카트리즈 내부에서 외측을 향하여 분사되어 역세척이 이루어지고, 제2분기관(256)을 통하여 양전하메쉬망(240)에 분사되어 역세척이 이루어지며, 활용된 역세척수는 제2드레인관을 통해 외부로 배출된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
100 : 여과조 110 : 유입구
112 : 유입밸브 114 : 압력센서
120 : 데미스터 필터 122 : 회전축
124 : 회전블럭 125 : 도킹홈
130 : 교반스크류 132 : 교반축
134 : 교반날개 135 : 실린더
140 : 모터 150 : 제1역세관
152 : 제1역세밸브 160 : 인양수단
162 : 와이어 170 : 제1드레인밸브
200 : 흡착조 210 : 제1격벽
212 : 연통구 220 : 활성탄필터카트리지
222 : 역세관삽입공 240 : 양전하메쉬망
242 : 양전하발생기 250 : 제2역세관
252 : 제2역세밸브 254 : 제1분기관
256 : 제2분기관 260 : 제2드레인밸브
270 : 여과수밸브 300 : 제어부

Claims (5)

  1. 상부 일측에 방류수가 유입되는 유입구(110)가 형성되고, 내부에 상부가 개구된 원통형으로 구성되어 고형물을 여과하는 데미스터 필터(120)가 구비되며, 상기 데미스터 필터(120)의 내측에 유입된 방류수를 교반하여 외측 방향으로 이동시키기 위한 교반스크류(130)가 구비된 여과조(100)와;
    상기 여과조(100)와 연통되고, 내부에 상기 여과조(100)를 통과후 방류수 내에 남아있는 고형물을 흡착 제거하기 위한 활성탄필터카트리지(220)와 미세 플록을 흡착 제거하기 위해 표면에 양전하를 띤 양전하메쉬망(240)이 구비된 흡착조(200)를 포함하며;
    상기 데미스터 필터(120)의 하단부 중앙에는 여과조(100)의 바닥에 설치된 회전축(122)에 회전가능하게 결합된 회전블럭(124)이 결합되고, 상기 회전블럭(124)의 상부 중앙에는 상기 교반스크류(130)의 교반축(132) 하단부가 삽입 결합될 수 있도록 도킹홈(125)이 형성되며, 상기 교반축(132)이 회전블럭(124)에 도킹된 상태에서 회전됨에 따라 상기 회전블럭(124)과 함께 데미스터 필터(120)가 회전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 원심 교반형 흡착 여과기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반스크류(130)의 교반축(132)은 회전블럭(124)과의 도킹을 위해, 상기 교반스크류(130)를 회전 구동시키는 모터(140)의 모터축과 교반축(132) 사이에 연결된 실린더(135)에 의해 수직 방향으로 승강 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 원심 교반형 흡착 여과기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데미스터 필터(120)의 외측에는 데미스터 필터(120)의 외측에서 내측으로 역세척수를 분사하기 위한 제1역세관(150)이 구비되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 원심 교반형 흡착 여과기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착조에는 활성탄필터카트리지(220)와 양전하메쉬망(240)의 역세척을 위한 제2역세관이 구비되고, 상기 제2역세관은 제1분기관(254)과 제2분기관(256)으로 분기되되, 상기 제1분기관(254)은 활성탄필터카트리지(220)에 형성된 역세관삽입공(222)에 삽입 설치되어 활성탄필터카트리지(220) 내부에서 외측을 향하여 역세척수를 분사하도록 구성되고, 상기 제2분기관(256)은 양전하메쉬망(240)의 상하에 각각 수평 배치되는 것을 특징으로 하는 원심 교반형 흡착 여과기.
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