KR19990085578A - 역세척 기능이 구비된 자흡식 여과장치 및 여과방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기체 또는 액체와 같은 유체에 함유된 고형물을 분리 제거하는 여과장치 및 여과방법에 관한 것으로,
여과기케이스(15) 내부에 여과모듈(3)과 구동장치(14)가 구비된 회전차(13)를 설치하여 유체유입구(4)를 통하여 유입되는 유체를 회전차(13)로 회전시켜서 형성되는 와류의 전단력을 이용하여 여과모듈(3)에 부착되는 고형물을 강제로 탈리시키고 고형물함량이 높은 오탁유체를 별도로 분리제거하므로써 여과모듈(3)의 폐쇄를 방지하고 역세척 빈도를 감소시키며 동시에 별도의 펌프시설 등이 없이도 자흡이 가능토록 한 것이다.
Description
본 발명은 분진을 함유한 기체 또는 입자상 고형물로 오염된 액체 등의 유체로부터 고형물과 청정유체를 분리하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여과모듈을 이용하여 고형물을 여과분리하되, 여과모듈의 주변에 와류를 형성시키고 와류에 의한 전단력을 이용하여 여과모듈의 표면에 부착되는 고형물을 탈리제거하고 여과모듈의 폐쇄를 방지하여 여과모듈의 역세척 빈도를 줄일 수 있는 여과방법 및 장치에 관한 것이다.
유체로부터 고형물을 분리하는 장치는 시멘트 공장, 제분 공장 등 생산공정에서는 물론 오염된 공기의 정화 또는 하수 및 폐수로부터 입자상 오염물질을 분리제거하는 환경오염방지시설 등 매우 많은 분야에서 사용되고 있다.
이러한 고형물분리장치로는 지금까지 원심력을 이용하는 사이크론, 중력을 이용하는 침전지, 여과기 등 다양한 장치와 방법들이 개발되어 사용되고 있다. 사이크론은 비중이 작거나 미세한 입경의 고형물 제거 효율이 낮고, 침전지는 부지소요면적이 큰 문제점이 있으며, 여과장치는 미세한 입경도 효과적으로 제거할 수 있고 장치가 컴팩트하고 처리효율이 우수한 장점이 있다.
그러나, 종래의 여과장치는 분리된 고형물이 여과모듈의 망목을 폐쇄시키는 구조이어서 역세척 주기가 짧아 장치의 가동율이 낮고 여과가 진행됨에 따라 여과모듈에 고형물이 축적되므로 소요압력이 증대되고 고형물 함량이 높은 유체에는 사용이 제한되는 문제점이 있었으며 별도의 펌프시설 등을 사용하여 여과장치에 유체를 공급하여야 되므로 시설비가 증대되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상술한 제문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 여과모듈의 망목이 고형물에 의하여 폐쇄되는 것을 최대한 방지하여 처리유량을 증대시키고 여과장치의 가동율을 높히며 고형물농도가 매우 높은 유체에도 효율적으로 적용할 수 있는 여과장치와 여과방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 여과기케이스 내부에 여과모듈을 설치하고 상기 케이스에는 유체유입관과 처리된 청정유체유출구외에 유입유체에서 청정유체가 분리되어 고형물 농도가 증가된 오탁유체가 유출되는 오탁유체유출관을 구비하는 구조이다. 유입관을 통하여 케이스 내부로 유입되는 유체는 구동장치에 의하여 강제로 회전되는 회전차에 의하여 강하고 빠른 와류로 전환되고 와류에 의한 강한 전단력이 여과모듈에 작용되는 구조이다. 또한 회전차의 회전에 의하여 생성되는 흡입 및 토출양정을 이용하여 유체가 여과장치 내부로 흡입 및 토출되는 구조이다.
이와 같이 회전차를 이용하여 여과모듈에 부착되는 고형물을 강제로 탈리시켜서 여과모듈의 망목이 폐쇄되는 것을 방지하고 여과기의 역세척 빈도를 줄이므로써 여과장치의 가동율을 높히고 동시에 자흡기능이 구비된 여과장치를 실현할 수 있게 된다.
도1은 본 발명에 따른 회전차가 구비된 여과장치의 개략 단면도
도2는 본 발명에 따른 회전차가 구비된 여과장치의 개략 평면도
도3은 본 발명에 따른 축류형 회전차의 개략 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
3 : 여과모듈 5 : 청정유체유출구
13 : 회전차 13가 : 축류형회전차
14 : 구동장치 15 : 여과기케이스
16 : 청정유체저류통 17 : 오탁유체유출관
18 : 유입관 19 : 청정유체유출관
21 : 축봉 22 : 회전류 형성판
23 : 충돌체 24 : 회전케이스
25 : 와류형성판
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 여과장치에서 여과모듈(3)의 망목이 폐쇄되는 것을 방지할 수 있는 여과방법에 관한 개략 단면도로서, 선회류(11) 또는 불규칙한 와류를 기계적인 방법으로 형성시킬 수 있는 구동장치(14)가 연결된 회전차(13)를 설치하여 여과장치를 구성한 것이다.
여과기케이스(15)의 중앙부근에 회전차(13)를 설치하고 상기 회전차(13)의 주변에는 1개 또는 2개 이상 다수의 여과모듈(3)을 설치하며 상기 여과기케이스(15) 하부에는 청정유체저류통(16)을 구성하되, 각 저류통 사이에는 여과모듈(3)의 내부 청정유체유출구(5) 부분을 제외하고 상호 밀폐되는 구조이다. 상기 여과기케이스(15)에는 유입관(18)과 오탁유체유출관(17)을 청정유체저류통(16)에는 청정유체유출관(19)을 각각 구비하였다. 상기 여과기케이스(15) 안에서 회전하는 회전차(13)에 의하여 선회류(11) 또는 와류가 형성되도록 구성하여 상기 여과모듈(3)의 표면에 전단력을 가하므로써 여과모듈(3) 표면에 부착되는 입자를 탈리시켜 세척하는 구조이다.
종래의 여과장치에서는 유입된 유체에 함유된 고형물은 여과모듈에서 걸러져서 청정유체로 분리되고 청정유체는 여과장치의 외부로 배출되게 된다. 따라서 여과모듈의 표면에 고형물이 축적되어 여과속도가 감소하고 소요압력이 증대되므로 청정유체를 여과방향과 반대방향으로 압송하여 여과모듈의 표면에 축적된 고형물을 빈번하게 역세척(Back Fresh)시키거나 여과모듈을 교환하므로 가동율이 낮고 상당량의 청정유체가 역세척과정에서 다시 오염되거나 여과모듈이 낭비되었다.
그러나 본 발명에서는 여과기케이스(15)에 오탁유체유출관(17)과 회전차(13)를 구성하여 회전차(13)에 의하여 생성되는 와류에 의한 전단력을 이용하여 여과모듈(3) 표면에 축적되는 고형물을 탈리시키고 고형물이 농축된 오탁유체를 오탁유체유출관(17)을 통하여 배출시키므로 역세척주기를 매우 길게 할 수 있게 되어 여과장치의 가동율을 증대시키고 상기한 낭비요인이 감소될 수 있다.
즉, 유입관(18)을 통하여 상기 여과기케이스(15)로 고형물이 함유된 유체가 유입되고 상기 회전차(13)의 회전에 의하여 형성되는 회전류(Vortex)는 여과모듈(3)과 충돌하여 여과모듈(3)의 표면을 세척하게 된다. 상기 여과기케이스(15)에는 와류형성판(25)을 추가로 설치하여 여과기케이스(15)의 내면을 따라 회전하는 선회류를 와류로 전환시켜 여과모듈(3)에 작용하는 세척력을 강화시키는 것이 바람직하다.
상기 회전차(13)의 회전방향을 주기적으로 반복하여 와류의 흐름방향을 반대방향으로 전환시키면 상기 여과모듈(3) 표면에 세척력이 고루 작용하여 세척기능이 강화된다. 또한 상기 회전차(13)는 여과기케이스(15) 상부에 설치되므로 회전류가 여과기케이스(15) 하부에도 고르게 작용될 수 있도록 상기 회전차(13)의 중심축에서 축봉(21)을 연장하고 상기 축봉(21)에는 회전류를 형성시킬 수 있는 회전류형성판(22)을 구비하였다.
본 발명에서는 회전차(13)의 회전에 의하여 유체유입구에 흡입양정이 생성되므로 여과장치에 유체를 이송시키기 위한 별도의 펌프시설을 생략할 수 있어 경제적인 장치의 실현이 가능하다. 동시에 회전차(13)의 회전력에 의하여 형성되는 토출양정에 의하여 청정유체 및 오탁유체를 여과장치 외부로 배출할 수 있다. 이것은 기존의 축류펌프 또는 원심펌프와 동일한 원리를 이용한 것이다. 본 실시예에서는 원심펌프에서 사용하는 회전차를 사용하였으며 상기 여과기케이스(15)는 펌프의 케이싱에 해당되고 상기 회전차(13)는 펌프의 임펠러 기능을 수행하게 되는 것이다.
또한 상기 여과기케이스(15) 내부에는 구형 또는 돌기가 부착된 합성수지볼, 세라믹, 플라스틱 주름관 토막 등으로 구성된 충돌체(23)를 다수 충전할 수 있다. 와류를 따라 유동하는 충돌체(23)들이 여과모듈(3)과 충돌하여 고형물을 탈리시키므로 강한 세척력을 형성할 수 있으며 이 방법은 접착성 고형물의 여과에 보다 유리하다.
상기 여과모듈(3)은 금속을 천공하여 구성하거나 금속사를 엮어서 구성한 금속망, 다공성의 세라믹, 부직포 또는 섬유를 직조하여 구성하거나 여러겹을 적층하여 구성할 수 있으며 여과하고자 하는 고형물 및 유체의 특성에 적절한 여과모듈(3)을 선정하여야 한다.
여과모듈(3)의 표면 또는 망목에는 미생물이 부착증식되어 망목이 폐쇄되기도 하므로 이러한 경우 단순한 물리적인 힘에 의해서 미생물이 쉽게 탈리되지 않을 수도 있다. 따라서 미생물을 제거하기 위해서는 살균제 또는 세제를 주입하여 여과모듈(3)을 세척하는 방법이 있으며 이러한 미생물 제거방법도 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
도2는 본 발명에서의 여과장치에 관한 이해를 돕기 위하여 도1의 여과장치를 상부에서 본 개략 단면도를 나타낸 것이다.
도3은 본 발명에 따른 여과장치를 구성하는 회전차(13)의 다른 실시예에 관한 것으로 프로펠러 즉 축류형회전차(13가)를 사용하는 실시예에 관한 것이다. 도1의 실시예에서와 같이 원심펌프에서 사용되는 원심형 회전차(13)를 사용할 경우에는 회전차가 회전함에 따라 유체가 축방향과 직각인 원주방향으로 흐르게 된다.
원심펌프에서 사용되는 회전차는 원판(Disc Plate)에 만곡된 깃(Vane)이 달린 구조이며 개방형과 폐쇄형이 있다. 본 발명에서 목적하는 자흡형(Self Priming) 여과장치를 실현하기 위하여 폐쇄형회전차를 사용할 경우에는 물론 개방형회전차를 사용하여도 회전차의 원판이 아래로부터 유체가 과도하게 상승하는 것을 방지하므로 회전차(13)의 윗부분에 있는 유입관(18)에는 유체가 여과장치 내부로 흡입될 수 있는 충분한 부압(Negative Pressure)이 생성될 수 있다. 따라서 원심형회전차(13)를 사용할 경우에는 별도의 회전차케이스를 설치하지 않고서도 자흡능력이 구비된 여과장치를 실현할 수 있다.
반면에 본 실시예에서와 같이 축류형회전차(13가)에서는 회전차의 상부에 부압이 형성되어 유체가 회전차 상부 주변으로부터 중심으로 모여서 하부 축방향으로 흐르면서 케이스(15)내부에서 순환하게 되므로 유입관(18)을 통하여 외부로부터 유체를 흡입할 수 있는 자흡력이 부족하게 된다. 따라서 본 실시예에서와 같이 축류형회전차(13가)를 사용할 경우에는 회전차 주위에 회전차케이스(24)를 설치하여 여과기케이스(15) 내부의 유체가 순환되는 것을 억제시키고 자흡력을 높이도록 구성하였다.
본 실시예에서도 여과기케이스(15) 내부에 고르게 회전류가 형성될 수 있도록 회전차 축중심에 회전류형성판(22)이 구비된 축봉(21)을 설치하였다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 여과장치 및 여과방법을 고형물 회수공정 또는 수처리목적으로 이용하면, 다음과 같은 효과가 기대된다.
① 여과장치의 폐쇄를 방지하여 여과모듈의 역세척이 불필요하거나 빈도를 줄일 수 있게 되어 장치의 가동율을 증대시킬 수 있다.
② 역세척에 소요되는 청정유체의 낭비를 방지하거나 여과모듈을 폐기하지 않고 장기간 사용할 수 있게 된다.
③ 가동상태에서도 오탁유체를 계속 외부로 배출시키므로 고형물농도가 높은 유체도 여과시킬 수 있다.
④ 여과모듈이 계속 세척되므로 소요압력이 균일하고 동력이 절약된다. .
⑤ 회전차의 회전력에 의한 흡입양정을 이용하여 여과장치로 유체를 공급할 수 있으므로 펌프 등을 생략할 수 있게 되어 경제적이다.
Claims (11)
- 유체유입관(18), 오탁유체유출관(17)이 구비된 여과기케이스(15) 내부에 구동장치(14)와 연결된 회전차(13)를 설치하고 상기 회전차(13)의 주위에는 1개 또는 2개 이상 다수의 여과모듈(13)을 설치하는 것을 특징으로 하는 여과장치
- 제1항에 있어서,상기 회전차(13)의 축중심에는 회전류형성판(22)이 구비된 축봉(21)을 설치하는 것을 특징으로 하는 여과장치
- 제1항에 있어서,상기 여과기케이스(15) 내부에는 와류형성판(25)을 설치하는 것을 특징으로 하는 여과장치
- 제1항에 있어서,상기 여과기케이스(15) 내부에는 구형 또는 돌기가 부착된 합성수지볼, 세라믹, 플라스틱 주름관 토막 등으로 구성된 충돌체(23)를 다수 충전하는 것을 특징으로 하는 여과장치
- 제1항에 있어서,상기 회전차를 축류형회전차(13가)로 구성하고 회전차(13가)의 주위에는 회전차케이스(24)를 설치하는 것을 특징으로 하는 여과장치
- 여과기케이스(15) 내부에 회전차(13)를 회전시켜서 형성되는 선회류 및 와류를 이용하여 여과모듈(3) 표면에 부착되는 고형물을 탈리제거하는 것을 특징으로 하는 여과방법
- 제6항에 있어서,상기 여과기케이스(15) 내부에는 구형 또는 돌기가 부착된 합성수지볼, 세라믹, 플라스틱 주름관 토막 등으로 구성된 충돌체(23)를 다수 충전하고, 와류에 의하여 유동하는 상기 충돌체(23)가 여과모듈(3)과 충돌하여 발생되는 충격력을 이용하여 상기 여과모듈(3)의 표면에 부착되는 고형물을 탈리제거하는 것을 특징으로 하는 여과방법
- 제6항에 있어서,상기 회전차(13)의 회전방향을 주기적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 여과방법
- 제6항에 있어서,상기 여과기케이스(15) 내부에 세제 또는 살균제를 주입하여 상기 여과모듈(3)을 세척하는 것을 특징으로 하는 여과방법
- 제6항에 있어서,상기 회전차(13)의 회전에 의하여 생성되는 흡입양정을 이용하여 유체를 여과기케이스(15) 내부에 흡입시키는 것을 특징으로 하는 여과방법
- 제6항에 있어서,상기 회전차(13)의 회전에 의하여 생성되는 토출양정을 이용하여 오탁유체와 청정유체를 여과기케이스(15) 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 여과방법
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