KR102542010B1 - 상향류 여과기를 이용한 인제거 및 재이용수 처리시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소독설비를 구비하여 다목적용으로 개발된 상향류 여과기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 독특한 형태와 재질의 부유성 합성 수지 섬유여재를 충진한 상향류식 고속여과장치의 개량에 관한 것으로 처리원수를 여과조의 하부에서 상향류로 통과시켜 여과기의 상단에 장착한 UVC-LED 살균장치에 의하여 포도상구균, 대장균등 병원성 미생물을 살균하며, 여과와 살균을 동시에 처리하므로서 설치비용과 유지관리비를 절감하고 안정적인 처리효율을 유지할 수 있다.
Description
본 발명은 소독설비를 구비하여 다목적용으로 개발된 상향류 여과기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 독특한 형태와 재질의 소수성 발포 고분자 여재인 폴리프로필렌계(EPP) 또는 다공성 부상성 고분자 여재인 플로에틸렌계열(PE) 부상여재를 충진한 상향류식 고속여과장치의 개량에 관한 것으로 처리원수를 여과조의 하부에서 상향류로 통과시켜 여과기의 상단에 장착한 UVC-LED 살균장치에 의하여 포도상구균, 대장균등 병원성 미생물을 살균하며, 여과와 살균을 동시에 처리하므로서 설치비용과 유지관리비를 절감하고 안정적인 처리효율을 유지할 수 있다.
생활용수와 산업용수를 생산하는 정수과정과 하수와 처리 대상수를 처리하는 수처리 과정에서 물에 존재하는 입자성 오염물질을 제거하는 대표적인 공정이 여과이다.
예를 들면, 정수장에서는 약품(응집제)을 원수와 혼화(혼합), 교반하면서 원수에 포함된 오염물질(인산염 등)을 응집제와 반응시켜 고형체(플록(floc)) 형태로 석출 시킨 다음, 침전지로 옮겨 침전 과정을 거치고, 모래여과지에서 여과 과정을 거쳐 최종 정화 처리된 물을 용수로 활용한다.
하수와 처리 대상수처리장의 경우 생물학적 처리와 화학적 처리를 거친 물은 통상 모래여과지로 보내어지는데, 여과재 층이 오염물질로 인하여 쉽게 폐색되어 이를 역세척하기 위하여 많은 시간과 비용이 소요된다.
여과 속도를 높여 여과지 체적을 줄이고 여과과정에 포집된 이물질의 제거과정인 역세척을 효과적으로 수행할 수 있는 여과장치가 전반적인 수처리 과정에서 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0519680호 및 제10-0406190호 등에는 종래 침전지에 비하여 상대적으로 적은 공간에 설치하는 것이 가능하고, 여과와 역세척을 용이하게 행하는 것이 가능한 여과조에 대한 기술이 공개되어 있다.
또 대한민국 등록실용신안공보 제20-0339212호에는 다층 여재를 이용하는 상향류 부상식 오처리 대상수 처리장치에 대한 기술이 공개되어 있다.
그러나 응집한 미세 입자를 여과하기 위한 최적의 소수성 발포 고분자 여재인 폴리프로필렌계(EPP) 또는 다공성 부상성 고분자 여재인 폴리에틸렌계열(PE) 부상여재의 개발이 아직 늦고 포집/여과 기능과 고속/저압 여과를 다양하게 제어 가능한 장치의 개발을 하지 못한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 현장 수질에 따라 적합한 약품과 독특한 형태와 재질의 소수성 발포 고분자 여재인 폴리프로필렌계(EPP) 또는 다공성 부상성 고분자 여재인 폴리에틸렌계열(PE) 부상여재를 사용하여 응집한 미세 입자를 여과하는 시스템으로 산업 공정수, 음용수 등을 위한 정밀 여과 처리가 가능한 상향류 여과기를 이용하여 다목적으로 사용할 수 있도록 목표수질을 달성하는데 목적이 있다.
또한 본 발명에 따른 소수성 발포 고분자 여재는 폴리프로필렌계 또는 플리에틸렌계로 내산성, 내알칼리성 등 화학적 안정성이 우수하고 비중이 경량이며, 우수한 내구성을 갖고 있어 반복 세정이 가능하다. 또한 다수개의 공극을 가져 포집/여과 기능과 고속/저압 여과를 실현할 수 있는 상향류 고속여과기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 처리 대상수를 1차적으로 여과하는 여재부; 상기 고분자 여재부에서 1차 여과된 처리 대상수를 2차적으로 살균 소독하는 살균 소독부; 상기 고분자 여재부와 결합되어 케이싱에 회전 가능하도록 내장되어, 흡입되는 이물질을 다시 사이클론 기류로 튕겨내는 임펠라; 상기 임펠라에서 전달받은 이물질을 소수성 발포 고분자 여재인 폴리프로필렌계(EPP) 또는 다공성 부상성 고분자 여재인 폴리에틸렌계열(PE) 부상여재를 이용하여 여과하는 상향류 여과기; 상기 상향류 여과기에서 임펠라를 통해 부상성 고분자 여재와 이물질을 교반하는 교반기; 상기 상향류 여과기에서 토출되는 유량을 조절하는 유량조정조; 상기 상향류 여과기에서 토출되는 여과수를 자외선으로 살균하는 자외선 살균기; 상기 여과수의 유량을 측정하는 유량계; 상기 상향류 여과기에서 토출되는 여과수를 저장하는 처리수조;를 포함한다.
상기 상향류 여과기의 부상성 여재는 소수성 발포 고분자 여재(EPP, PE)는 입방체 형태 또는 부정형 부상성 경량 여재로 높은 압밀성으로 고형물은 여재의 표면이나 내부에 퇴적시키고 물은 투과시켜 미세 부유물까지 제거함으로 처리효율이 높은 부정형 형태의 부상성 고분자 여재이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 수단은 오.처리 대상수 처리시설 또는 산업처리 대상수처리시설의 소독설비를 구비한 하이브리드 다목적 여과조의 부상성 여재의 여과층을 통하여 정제된 고양질의 여과수는 처리수 챔버 상단에서 적정량의 오존을 통하여 살균하거나 또는 내부 하우징 벽면에 밀착하도록 상기 장착 부재에 장착되어 수평 배치되는 PCB 튜브형 기판 및 상기 PCB튜브형 기판에 실장되어 오버플로워 배출되는 유체를 살균하는 다수개의 UVC-LED를 포함 한다.
상기 상향류 여과기의 섬유여재는 PE 또는 PP 재질의 입방체 형태 또는 폴리올레핀계열 수지섬유의 웹(얇은 시트형태) 형태이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 고분자 여재는(EPP, PE) 경량 소재의 특성을 가진 고성능 엔지니어링 플라스틱으로 탄성과 유연성 및 반복충격에 강하고 내후성, 내산성, 내알칼리성 등 화학적 안정성이 우수하고 크기는 2.5~5.0mm이고, 비중이 0.85 ~ 0.9이며, 단위 용적당 질량은 10.60kg/m3으로 초경량이다, 부가교성으로 발포제조한 부정형 입상여재의 여과 선속도는 20m/hr이상으로 고속여과가 가능하며, 단위 면적당 처리용량을 대폭 향상시켜 소요부지의 절감과 교체주기 10년 이상의 내구성을 갖고 있어 100% Recycle이 가능하다. 따라서 획기적인 성능향상으로 초기 투자비와 유지관리비를 대폭 절감할 수 있으며 고속/저압 여과를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고속/저압 여과를 실현할 수 있는 상향류식 고속여과기의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부상성 소수성 발포 고분자 여재(EPP)의 외관과 규격을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소수성 발포 고분자 여재(EPP)의 소재, 제조, 효율을 보여주는 테이블이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소수성 발포 고분자 여재(EPP)의 부유물 여과 및 흡착, 부유물의 탈리 및 분리, 본 여과기의 역세과정등 여과 과정에 따른 기계식 교반 방법을 보여주는 장치이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고속/저압 여과를 실현할 수 있는 상향류식 고속여과기의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부상성 소수성 발포 고분자 여재(EPP)의 외관과 규격을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소수성 발포 고분자 여재(EPP)의 소재, 제조, 효율을 보여주는 테이블이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소수성 발포 고분자 여재(EPP)의 부유물 여과 및 흡착, 부유물의 탈리 및 분리, 본 여과기의 역세과정등 여과 과정에 따른 기계식 교반 방법을 보여주는 장치이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
대표도에서 도시된 바와 같이 본체의 상측 커버에는 안전변과 맨홀 및 맨홀커버가 결합되어 있고, 상기 본체의 측면 외부에는 UVC-LED 소독장치가 탈부착이 가능하도록 설치되고, 일측의 측면에는 압력계 및 맨홀과 맨홀커버가 결합되어 있어 간단하고 편리하게 유지관리가 가능하도록 배치하였다.
여기에서 상기 UVC-LED 소독장치는 오존 소독 장치로 대체될 수도 있다.
또 다른 일측의 측면에는 처리수의 유출관이 결합되고 상기 본체의 하부에는 맨홀과 맨홀커버가 결합되어 있고 하부 저면 일측에 원수 유입관이 배치되어 있어 여과기의 상하부 및 측면부의 구성이 완성된다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 원수 유입구와 처리수 배출구가 형성된 PAC부(100);
상기 PAC부(100) 내에 존재하는 유리잔류염소, 트리할로메탄류, 클로로포름을 포함하는 휘발성 유기화합물(VOC)과 납을 효과적으로 흡착할 수 있고, 아민 냄새 제거 및 메틸메르캅탄 제거 능력을 갖는 10~50mesh와 10~150cm의 두께의 활성탄필터를 포함하는 부상성여재부(110)에서 1차 여과된 처리 대상수를 2차적으로 여과하는 처리수조(200);
상기 처리수조(200)의 처리 대상수가 부상성 여재부(110)와 결합되어 전처리된 슬러지와 상기 PAC부(100)로 부터의 응집제를 혼합하는 라인믹서(310);
상기 라인믹서(310)의 케이싱에 회전 가능하도록 내장되어, 흡입되는 이물질을 다시 사이클론 기류로 튕겨내는 임펠라(320);
상기 임펠라(320)로 부터 전달받은 이물질을 제거하기 위한 약품을 투입하여 교반하는 반응 응집조(330)로 부터 전달받은 이물질을 섬유여재를 이용하여 다시 여과하는 상향류 여과기(10);
상기 상향류 여과기(10)에서 임펠라를 통해 섬유여재와 이물질을 교반하는 회전 날개(교반기)(500);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 유량을 조절하는 유량조정조(400);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 자외선으로 살균하는 자외선 살균기(600);
상기 여과수의 유량을 측정하는 유량계(700);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 저장하는 처리수조(800);를 포함한다.
상기 PAC부(100) 내에 존재하는 유리잔류염소, 트리할로메탄류, 클로로포름을 포함하는 휘발성 유기화합물(VOC)과 납을 효과적으로 흡착할 수 있고, 아민 냄새 제거 및 메틸메르캅탄 제거 능력을 갖는 10~50mesh와 10~150cm의 두께의 활성탄필터를 포함하는 부상성여재부(110)에서 1차 여과된 처리 대상수를 2차적으로 여과하는 처리수조(200);
상기 처리수조(200)의 처리 대상수가 부상성 여재부(110)와 결합되어 전처리된 슬러지와 상기 PAC부(100)로 부터의 응집제를 혼합하는 라인믹서(310);
상기 라인믹서(310)의 케이싱에 회전 가능하도록 내장되어, 흡입되는 이물질을 다시 사이클론 기류로 튕겨내는 임펠라(320);
상기 임펠라(320)로 부터 전달받은 이물질을 제거하기 위한 약품을 투입하여 교반하는 반응 응집조(330)로 부터 전달받은 이물질을 섬유여재를 이용하여 다시 여과하는 상향류 여과기(10);
상기 상향류 여과기(10)에서 임펠라를 통해 섬유여재와 이물질을 교반하는 회전 날개(교반기)(500);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 유량을 조절하는 유량조정조(400);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 자외선으로 살균하는 자외선 살균기(600);
상기 여과수의 유량을 측정하는 유량계(700);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 저장하는 처리수조(800);를 포함한다.
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본 발명은 상기 라인믹서(310)와 상향류 여과기(10) 사이에서 오염물질을 제거하기 위한 약품을 상기 처리 대상수에 투입하여 교반하는 반응 응집조(330); 및 상기 반응 응집조(330)로 부터의 교반된 처리 대상수를 살균하는 UVC-LED장치부(340)를 포함한다.
도 2에서 도시된 바와 같이 일실시예로서 UVC-LED장치부(350)에 포함되는 복수개의 UVC-LED장치 상기 방전부와 상기 복수개의 UVC-LED장치를 포함할 수 있다.
상기 상향류 여과기(10)에 사용할 여재로는 부상성 부정형 입상여재와 다공성 PE(Polyethylene) 부상여재가 있는데 소수성 발포 고분자 여재(EPP)(11)는 발포성 폴리프로필렌으로 부상성 부정형 입상여재이거나 다공성 부상성 고분자 여재는 폴리에틸렌 계열(PE)의 부상여재로서 이 또한 부정형의 형태인 것이 바람직하다.
따라서 본 발명의 소수성 발포 고분자 여재(EPP)(11)는 발포성 폴리프로필렌으로 내후성, 내산성, 내알칼리성 등 화학적 안정성이 우수하고 비중이 0.85 ~ 0.9 중량 70kg/m3으로 경량이고, 부가교성으로 발포제조하는 방법을 사용하여 제조하며, 공극이 92% 이상, 교체주기 10년 이상의 내구성을 갖고, 반복 세정 3,000회 이상이 가능하며, 92% 이상 공극을 가져 포집/여과 기능(10~15kg/m3)과 LV 20m/hr 고속/저압 여과를 실현할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 상향류 여과기(10) 소수성 발포 고분자 여재(EPP) 크기는 2.5mm~5mm 정도의 부정형 형태의 입상여재로 재질은 EPP(Expanded Polypropylene), 고속 소수성 발포 고분자 여재로 구성되었다.
그리고 소수성 발포 고분자 여재는 공극 92% 이상으로 부가교성으로 발포제조하는 방법으로 제조된다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이
(a)상기 폴리프로필렌 부정형 입상여재의 조직과 메카니즘을 보면 2.5mm~5mm 타입의 입방체 형태로 교반 세정에 적합하고 충진/교체 작업이 용이하다.
(b) 92% 이상 분포한 공극이 부유물을 포집하여 여과하며, 압력 손실이 거의 없이 상향류 고속 여과가 가능하다.
(c) 폴리프로필렌계열 소수성 발포 고분자 여재(EPP)로 부가교성으로 발포제조하여 반복 압축변형율이 7.5%에 불과하여 교반 세정에 의한 변형을 최소화 할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 상향류 여과기를 이용하여 정수처리, 인 제거 및 재이용수 처리등 다목적 용도로 사용 가능하며, 기본적인 여과시스템으로 산업, 농수산, 오/처리 대상수 처리시스템에 적용 가능하다.
본 발명에 따른 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리시스템은 현장 수질에 따라 적합한 약품을 사용하여 응집한 미세 입자를 여과하는 시스템으로 산업 공정수, 음용수 등을 위한 정밀 여과 처리가 가능하다.
본 발명에 따른 소수성 발포 폴리프로필렌(EPP)과 다공성 부상성 고분자 여재 폴리에틸렌(PE)은 내후성, 내산성, 내알칼리성 등 화학적 안정성이 우수하고 비중이 0.85 ~ 0.9 중량 70kg/m3으로 초경량이다.
이하 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리시스템을 이용한 처리 방법을 설명한다.
본 발명의 다른 실시예로서 여과 공정 중 부유물 포집에 의한 압력 상승과 운전 지속 시간 조건에 따라 자동 세정 제어를 진행한다.
인 제거 및 재이용수에 사용되는 여재의 소요 처리 수량과 세정 후 소수성 발포 폴리프로필렌(EPP)이나 다공성 고분자 여재(PE)의 마모와 손실을 최소화하도록 하고, 완전 자동 처리 정도 및 현장 상황에 따른 세부 조정이 가능하다.
상기 부상성 여재는 상향류 여과기(10)의 내부에 설치되며, 기가 다른 부정형 여재가 복수의 층을 이루며 배치되는 여재층과, 상기 상향류 여과기(10)의 중앙을 상하로 가로질러 설치되며 모터의 회전력을 전달받아 정역 회전하는 회전축과 상기 여재층 내부에 설치되어 여재를 교반하도록 상기 회전축에 설치되는 회전날개(500)를 포함한다(도 5, 6 참조).
상기 회전날개(500)는 회전축의 길이방향을 따라 설정된 거리를 이격시켜서 설치되며 조류의 흐름방향에 따라 회전하는 적어도 하나의 회전날개일 수 있다.
또한 상기 회전 날개의 끝단에는 나사 또는 용접으로 상기 회전 날개 보다 적은 사이즈의 날개를 부착하여 더 많은 회전력을 발생시킬 수도 있다.
상기 여재층은 2.5mm~5mm로 형성한 여재를 배치하고, 소수성 발포 폴리프로필렌(EPP) 부상성 여재로서 내산성, 내알카리성 등 화학적 안정성이 우수한 소재이다.
상기 소수성 발포 폴리프로필렌(EPP) 부상성 기재의 형상이 크기는 2.5mm~5mm 정도의 부정형 형태의 입상여재로 재질은 EPP(Expanded Polypropylene), 고속 소수성 발포 고분자 여재로 구성되었다.(도 2 참고).
상향류 여과장치는 내부에 중공부를 구비하고 하부에 여과수 배출공을 구비하며, 양측면에 복수의 여과수유입공을 구비한 다공통과,상기 다공통의 양측면에 조밀하게 밀착 배치된 복수의 다공성 고분자 여재군으로 이루어진 폴리에틸렌 고분자여재와, 상기 다공통 상측에 위치하도록 설치되어 다공성 고분자 여재를 당기거나 이완시켜 다공성 고분자 여재의 공극을 제어하는 실린더와, 상기 다공통의 중공부내에 위치하도록 설치되는 PTFE 다공막을 포함한다. 상기 PTFE 다공막은 다공통의 중공부에 위치하도록 다공통의 내면을 감싸도록 설치된다.상기 PTFE 다공막은 다공통의 내면에 열융착되어 일체로 설치된다.
이하 본 발명의 실시를 위한 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리 방법에 대하여 자세히 설명한다.
먼저 PAC부(100)가 처리 대상수를 고분자 응집제로 응집한다.
그리고 상기 PAC부(100)로 부터의 처리 대상수를 1차적으로 여과한다.
또한 처리수조(200)가 1차 여과된 처리 대상수를 2차적으로 여과한다.
계속하여 라인믹서(310)가 결합되어 전처리된 슬러지와 상기 PAC부(100)로 부터의 응집제를 혼합한다.
계속하여 라인믹서(310)가 결합되어 전처리된 슬러지와 상기 PAC부(100)로 부터의 응집제를 혼합한다.
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또한 임펠라(320)가 상기 라인믹서의 케이싱에 회전 가능하도록 내장되어, 흡입되는 이물질을 다시 사이클론 기류로 튕겨내는 작업을 한다.
또한 상향류 여과기(10)가 상기 임펠라(320)에서 전달받은 이물질을 섬유여재를 이용하여 여과시킨다.
또한 회전날개(500)가 상기 상향류 여과기(10)에서 임펠라를 통해 섬유여재와 이물질을 교반한다.
또한 유량조정조(400)가 상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 유량을 조절한다.
또한 자외선 살균기(600)가 상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 자외선으로 살균한다.
그리고 처리수조(800)가 상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 저장한다.
추가적으로 반응 응집조(330)가 상기 라인믹서(310)와 상향류 여과기(10) 사이에서 오염물질을 제거하기 위한 약품을 상기 처리 대상수에 투입하여 교반하는 단계;를 더 포함한다.
마지막으로 배오존 파괴기(900)가 상기 반응 응집조(330)의 배오존을 처리한다.
이 때 상기 반응 응집조(330)로부터 배기되는 배오존을 분해하는 배오존 파괴기(900) 및 압력 센서에서 측정된 상기 반응 응집조(330)의 압력에 따라 상기 배오존 파괴기(900)의 동작을 조절하는 제어 유닛을 포함한다.
상기 상향류 여과기(10)의 섬유여재(CFM)는 혼섬-펠트-열융착 단계를 이용하여 제조된다.
한편 상술한 부상성여재부, 부상성 부정형 입상여재, 부상여재, 소수성 발포 고분자 여재, 고속 소수성 발포 고분자 여재 등은 서로 유사한 구조를 가지고 있으며 본 발명은 이에 더하여 활성탄필터;를 더포함할 수 있다.
상기 활성탄필터의 경우, 오수에 포함된 탁도와 색도 유발물질을 흡착하고, 냄새를 소취하는 기능이 탁월하다. 특히, 유리잔류염소, 트리할로메탄류, 클로로포름 등 휘발성 유기화합물(VOC), 납 등과 효과적으로 흡착할 수 있을 뿐만 아니라, 기타, 아민 냄새 제거, 메틸메르캅탄 제거 능력을 가지고 있다.
상기 활성탄 필터는 10~50mesh의 활성탄 입자가 여재로 충진되어, 10~150cm의 두께를 갖는 것 일수 있 수 있다.
이때, 상기 활성탄 입자가 50 mesh 미만일 경우, 활성탄 필터를 통과하는 유체의 유속이 저하될 우려가 있고, 10 mesh를 초과할 경우, 활성탄 필터층의 소취 및 흡착 기능이 저하될 수 있다.
또한, 활성탄 필터가 10 cm 미만의 두께를 갖게 될 경우, 흡착 및 소취 기능이 저감될 수 있고, 150cm를 초과하는 두께를 갖게 될 경우, 필터부가 필요 이상으로 대형화되고, 경제성이 좋지 못한 문제가 있으므로, 상기 기재된 범위의 활성탄 필터를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 활성탄 필터가 부착된 위치에는 모래, 석류석, 안트라사이트, 제올라이트, 화성암, 맥반석, 석류석, 세라믹 볼, 고령토 볼, 황토볼로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상인 필터가 더 포함될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 필터는 오수 속 응집된 오염물질을 흡착하는 기능이 탁월한 무기계 필터를 이용한 것으로서, 오염물질을 흡착하는 기능이 저하되지 않되, 필요이상으로 대형화되지 않도록 직경 0.5∼30 ㎜인 것을 이용할 수 있다.
또는 상기 필터에 활성탄 필터층을 형성하고, 평균직경 0.5 ㎜의 모래 입자를 30 ㎝ 두께로 충진하여 무기여과재 필터층을 형성하고, 상기 탈유 양고추냉이나무(Moringa oleifera Lamarck) 씨앗 복합체 입자를 20 ㎝ 두께로 충진하여 유무기 복합 필터층을 형성하고, 두께 5 ㎝의 폴리프로필렌 재질의 합성섬유 필터를 장착하여 전처리 필터층을 형성할 수도 있다.
또한 상술한 부상성여재부, 부상성 부정형 입상여재, 부상여재, 소수성 발포 고분자 여재, 고속 소수성 발포 고분자 여재는 고분자 필터 플레이트 부재가 요홈부를 통해 서로 결합되어 이루어진 고분자 필터 모듈은 그 기하학적 구조 형상을 유지하기 위하여 고분자 필터 모듈를 묶는 바인딩 부재를 더 포함한다.
상기 바인딩 부재는 예를 들면 와이어, 밴드 또는 고분자 필터 플레이트 부재와 동일 재질의 재료를 실 형태로 형성시켜 묶을 수도 있다.
상기 여재 내부에 채워진 기하학적 구조의 고분자 필터 플레이트 부재 및 그 고분자 필터 플레이트 부재 사이사이로 오수가 통과되면서, 오수에 포함된 미세입자의 오일성분이 고분자 필터(즉, 셀 단위 고분자 필터 플레이트 부재)의 표면에 밀착 이동되면서 마찰이 발생되어 미세입아의 오일성분들이 합체를 하게 됨으로써 입자의 크기가 커진 오일성분이 처리탱크의 상부로 부상되어 제거된다.
아울러 고분자 필터의 내부로 오수가 통과되면서, 오수에 포함된 미세입자의 고형물이 고분자 필터(즉, 셀 단위 고분자 필터 플레이트 부재)의 표면에 밀착 이동되면서 마찰이 발생되어 미세입자의 고형물들이 합체를 하게 됨으로써, 입자의 크기가 커진 고형물이 처리탱크의 하부로 침전되어 제거된다.
이와 같이 본 발명의 고분자 필터는 사이 사이에 오수통과 통로를 갖는 기하학적 구조의 고분자 필터를 통해, 그 셀 단위 고분자 필터 플레이트 부재에 의한 기하학적 구조로 인해 표면적을 넓혀 오수에 포함된 미세 오일성분의 합체 성능을 향상시켜 미세 오일성분의 제거 효율을 향상시키고, 오수에 포함된 미세 고형물의 합체 성능을 향상시켜 미세 고형물의 제거 효율을 향상시키게 된다.
상술한 여재 또는 필터들은 폴리에스터 섬유를 통해 형성되며, 섬유소(폴리에스터)의 자체 융합으로 삼차원 망상구조를 구성하여 인장강도와 유연성을 동시에 구비하고, 내부에 연결된 기공을 보유하여 흡음성, 단열성 및 경량성을 가지며, 폴리에스터 섬유의 고유 특성인 습기안정성이 우수하여 오수가 쉽게 배수될 뿐만 아니라, 배수 후에도 원래 상태의 강도를 유지할 수 있다.
또는 상술한 여재 또는 필터들은 스프링형 또는 원통형 필터로 형성되어 고압의 공기나 물을 분사하여 필터를 세척하는 과정에서 원통형 필터의 변형을 좀 더 방지하는 역할도 함께 하는 것이다. 다시 말해, 상기와 같이 나선형의 절결부를 가지는 원통형 필터의 외주면에 스프링형 복원부를 더 형성함으로써, 고압의 공기나 물을 분사하여 필터를 세척하는 과정에서 원통형 필터의 복원력을 높임에 따라, 고압의 공기나 물로 인하여 상기 원통형 필터가 영구적으로 변형되는 손상을 좀 더 방지할 수도 있는 것이다.
한편 원통형 필터의 원통체의 길이방향으로 나선형으로 절취된 절결부가 형성되어 있다.
상기 절결부는 원통체에 유체의 흐름압력에 의한 외력 또는 근접한 고분자필터 간의 밀착력이 작용하게 되면 원통체의 외형이 탄력적으로 변형하고, 외력이 제거되면 원통체의 외형이 탄력적으로 복원되도록 하는 기능을 수행한다.
상기 원통체의 탄력적인 변형은, 외력의 방향에 따른 중심축선에 대하여 휨 또는 굴곡변형을 한다.
또한 외력을 받는 부분이 외력의 작용방향에 따라 중심축선에 대하여 편심변형을 한다. 이러한 탄성변형작용은 원통체의 표면과 공간 사이를 타고 이동하면서 합체된 기름성분의 부상을 더욱 원활하게 하고, 원통체의 표면에 부착되는 고형물을 털어내므로 고형물의 부착을 최소화하게 되며, 고형물을 필터통체 하부로 낙하시키는 것을 더욱 원활하게 한다.
한편 상술한 부상성여재부, 부상성 부정형 입상여재, 부상여재, 소수성 발포 고분자 여재, 고속 소수성 발포 고분자 여재는 원뿔형상의 부유 고분자 필터일 수 있으며, 속이 빈 원뿔체로 형성되므로 부피표면적 대비 중량을 최소화한다.
상기 고분자 필터의 사이즈는 상기한 사이즈보다 너무 크게 형성되면 중량이 물의 비중보다 커져 물에 부유하지 않고 가라앉기 때문에 오수분리 및 고형물제거기능을 수행할 수 없게 된다. 반대로 사이즈를 너무 작게 형성하면 표면적이 작아 오수분리성능 및 고형물제거성능이 저하되고, 무게가 너무 가볍게 되면 고분자 필터가 수면위로 완전히 부상하므로 역시 오수분리효율을 저하시키게 된다.
일실시예로서 상기 필터에는 폴리에테르-폴리에스테르 폴리올(branched polyether-polyester polyol), 충전제(filler), 실리콘 오일(silicone oil), 지방산 에스테르화합물(fatty acid ester), 아크릴코폴리머(copolymer acrylate), 제올라이트(zeolite powder), 자외선 차단제를 포함하는 코팅제로 보호할 수 있다.
따라서 필터링 처리하는 도중에 외부 충격에 의해 쉽게 파손되는 것을 막아주는 접착성 및 내수성, 광택성, 내마모성, 내약품성 등이 우수한 코팅제를 상술한 비율에 의해 추가한다.
왜냐하면 폴리에스테르 폴리올(Polyester polyol)은 내마모성, 찢김강도, 유연성, 내유성, 내열성, 탄성이 뛰어나나 물에 의하여 가수분해되는 문제가 있어, 충전제(filler) 35~60중량부, 실리콘 오일(silicone oil) 0.1~2중량부, 지방산 에스테르화합물(fatty acid ester) 1~10중량부, 아크릴코폴리머(copolymer acrylate) 0.1~3중량부, 제올라이트(zeolite powder) 1~5중량부, 자외선 차단제 0.1~3중량부를 포함시키도록 한다.
또한 상기 필터에는 폴리카보네이트, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 알루미늄 포일, 폴리올레핀, 폴리 비닐 부티랄, 실리콘 수지(silicone resin) 중 하나의 재질로 이루어진 보호층이 각각 코팅될 수 있다.
일실시예에 따라 본 발명에 따른 소수성 발포 고분자 여재(EPP; Expended Polypropylene Media) 또는 부상성여재부 또는 섬유여재부는 폴리머를 유화 중합 방법으로 제조하여 다공성을 쉽게 부여할 수 있고, 또한 중금속에 대한 화학적 결합능을 가지는 티올 화합물을 비교적 낮은 온도에서 상기 다공성 폴리머에 그래프팅 시킴으로써, 적은 함량으로도 높은 중금속 제거 효율을 달성할 수 있다.
즉, 티올기로 기능화되어 화학적 흡착이 일어나 흡착과정이 안정하고, 강력한 흡착력을 가지며, 이로 인해, 기존 중금속 제거용 흡착제에 비해 효율적이며 경제성이 우수하다.
또한, 상기 아크릴계 다공성 폴리머는 유화중합이라는 간단한 방법을 통해 제조되어 화학적인 기능화가 용이하다.
이러한 단순한 제작 과정을 통해 제품의 대량생산이 용이하게 하여 경제성을 확보할 수 있다.
또는 아래 표 1과 같은 반응을 통해 카드뮴 등을 용이하게 제거할 수도 있다.
10 : 상향류 여과기
100 : PAC(고분자 응집제)부, 외부하우징
110 : 부상성여재부, 섬유여재부
200 : 처리수조
310 : 라인믹서
320 : 임펠라
400 : 유량조정조
500 : 회전날개
600 : 자외선 살균기
700 : 유량계
800 : 처리수조
100 : PAC(고분자 응집제)부, 외부하우징
110 : 부상성여재부, 섬유여재부
200 : 처리수조
310 : 라인믹서
320 : 임펠라
400 : 유량조정조
500 : 회전날개
600 : 자외선 살균기
700 : 유량계
800 : 처리수조
Claims (8)
- 원수 유입구와 처리수 배출구가 형성된 PAC부(100);
상기 PAC부(100) 내에 존재하는 유리잔류염소, 트리할로메탄류, 클로로포름을 포함하는 휘발성 유기화합물(VOC)과 납을 효과적으로 흡착할 수 있고, 아민 냄새 제거 및 메틸메르캅탄 제거 능력을 갖는 10~50mesh와 10~150cm의 두께의 활성탄필터를 포함하는 부상성여재부(110)에서 1차 여과된 처리 대상수를 2차적으로 여과하는 처리수조(200);
상기 처리수조(200)의 처리 대상수가 부상성 여재부(110)와 결합되어 전처리된 슬러지와 상기 PAC부(100)로 부터의 응집제를 혼합하는 라인믹서(310);
상기 라인믹서(310)의 케이싱에 회전 가능하도록 내장되어, 흡입되는 이물질을 다시 사이클론 기류로 튕겨내는 임펠라(320);
상기 임펠라(320)로 부터 전달받은 이물질을 제거하기 위한 약품을 투입하여 교반하는 반응 응집조(330)로 부터 전달받은 이물질을 섬유여재를 이용하여 다시 여과하는 상향류 여과기(10);
상기 상향류 여과기(10)에서 임펠라를 통해 섬유여재와 이물질을 교반하는 회전 날개(교반기)(500);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 유량을 조절하는 유량조정조(400);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 자외선으로 살균하는 자외선 살균기(600);
상기 여과수의 유량을 측정하는 유량계(700);
상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 저장하는 처리수조(800);를 포함하고,
상기 라인믹서(310)와 상향류 여과기(10) 사이에서 오염물질을 제거하기 위한 약품을 상기 처리 대상수에 투입하여 교반하는 반응 응집조(330);
상기 반응 응집조(330)로 부터의 교반된 처리 대상수를 살균하는 오존 장치(340);를 포함하는 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 반응 응집조(330)의 배오존을 처리하는 배오존 파괴기(900);를 더 포함하는 상향류 여과기를 이용한 인제거 및 재이용수 처리시스템. - 제1항에 있어서,
상기 상향류 여과기(10)의 섬유여재(11)는 PE 또는 PP 재질의 입방체 형태 또는 폴리올레핀계열 수지섬유의 웹 형태인 것을 특징으로 하는 상향류 여과기를 이용한 인제거 및 재이용수 처리시스템. - PAC부(100)가 고분자 응집제로 응집하는 단계;
부상성 유여재부(110)가 상기 PAC부(100)로 부터의 처리 대상수를 1차적으로 여과하는 단계;
처리수조(200)가 부상성 여재부(110)로 1차 여과된 처리 대상수를 2차적으로 여과하는 단계;
라인믹서(310)가 상기 처리수조(200)의 처리 대상수가 부상성 여재부(110)와 결합되어 전처리된 슬러지와 상기 PAC부(100)로 부터의 응집제를 혼합하는 단계;
임펠라(320)가 상기 라인믹서의 케이싱에 회전 가능하도록 내장되어, 흡입되는 이물질을 다시 사이클론 기류로 튕겨내는 단계;
상향류 여과기(10)가 상기 임펠라(320)에서 전달받은 이물질을 섬유여재를 이용하여 여과하는 단계;
회전날개(500)가 상기 상향류 여과기(10)에서 임펠라를 통해 섬유여재와 이물질을 교반하는 단계;
유량조정조(400)가 상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 유량을 조절하는 단계;
자외선 살균기(600)가 상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 자외선으로 살균하는 단계;
처리수조(800)가 상기 상향류 여과기(10)에서 토출되는 여과수를 저장하는 단계;를 포함하고,
반응 응집조(330)가 상기 라인믹서(310)와 상향류 여과기(10) 사이에서 오염물질을 제거하기 위한 약품을 상기 처리 대상수에 투입하여 교반하는 단계;를 더 포함하는 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리 방법. - 삭제
- 제5항에 있어서,
배오존 파괴기(900)가 상기 반응 응집조(330)의 배오존을 처리하는 단계;를 더 포함하는 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리 방법. - 제5항에 있어서,
상기 상향류 여과기(10) 내에 부상성 부정형 입상여재와 다공성 PE(Polyethylene) 부상여재가 포함되는 것을 특징으로 하는 상향류 여과기를 이용한 인 제거 및 재이용수 처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210093078A KR102542010B1 (ko) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 상향류 여과기를 이용한 인제거 및 재이용수 처리시스템 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210093078A KR102542010B1 (ko) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 상향류 여과기를 이용한 인제거 및 재이용수 처리시스템 및 그 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230013205A KR20230013205A (ko) | 2023-01-26 |
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ID=85110752
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2021
- 2021-07-15 KR KR1020210093078A patent/KR102542010B1/ko active IP Right Grant
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