KR200218326Y1 - 역세척이 손쉬운 필터층을 보유한 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 여과장치의 역세척 빈도를 줄이고, 역세척으로 인한 여재손실을 줄이기 위해 여재층을 수직형태로 얇게 적치하여 역세척을 쉽게 할 수 있는 필터층을 보유한 여과장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 원수유입관(1)을 통해 여과장치(7)로 유입된 원수는 원수유입관(1)을 통해 여과장치(7) 중앙으로 흘러가며, 이때 여과장치(7) 안의 원수유입관(1)은 원수가 여과층으로 유입되게끔 일정간격으로 hole이 뚫려져 있다. 원수유입관(7)의 hole을 통해 여과작용을 시작하게 된 원수는 우선 제1 여과층(11)을 통하여 여과가 진행되고, 이후 제2여과층(13)을 거쳐 재차 여과작용이 진행되게 된다.

이때 제1여과층(11)과 제2여과층(13)의 사이에는 여재의 혼합을 방지하기 위한 여과층분리필터(2)가 설치되는데 이것은 균일한 여과를 지속시키기 위해서 반드시 필요하다.

여과층의 일측 하부에는 여과층을 지지하기 위한 하부필터(12)가 설치되는데 하부필터(12)는 여과층 지지 역활외에 역세척시 슬러지의 배출구 역할을 하기도 한다.

하부필터(12) 하부에는 슬러지수집부(10)가 설치되며, 여기에 수집된 슬러지는 슬러지배출관(8)의 밸브를 열어 외부로 배출되게 된다.

여과가 지속되면서 필연적으로 여층내에 이물질 등이 차이게 되고 이것은 여과속도를 감소시키게 되어 역세척을 수행하게 되는데, 역세척은 여과장치(7) 안쪽벽에 부착된 역세척노즐(5)을 통해 이루어진다. 역세척시 여재의 유실을 방지하기 위해 여재이탈방지필터(6)를 제2여과층(13) 외측면에 설치한다.

Description

역세척이 손쉬운 필터층을 보유한 여과장치{Sand filter system with filter layer for easy backwash}

본 고안은 역세척이 손쉬운 필터층을 보유한 여과장치에 관한 것으로, 여과장치내에 여재층을 통상의 경우 수평으로 설치하였으나 본 고안은 수직으로 여재층을 설치하여 일정량의 유동성을 지니게 함으로서 여과장치의 단점으로 지적되어온 역세척의 어려움을 해결하고자 안출된 것이다.

현재 우리나라에는 모래여과가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 부영양화가 진행되고 봄·가을로 조류가 발생할 때에 모래여과지의 여과지속시간이 불과 수시간에 불과하여 매우 비효율적이어서 조립모래의 심층여과나 이중여재를 이용한 심층여과가 사용되고 있다.

조립모래의 단일심층여과지는 최근에 도입되기 시작하였으나 이중여재 여과지는 이미 많은 정수장에서 도입하고 있다. 그러나 이중여재를 포설한 후에는 anthracite 여재의 심한 유실과 모래와 anthracite 경계면에서의 과다한 섞임 현상으로 인하여 많은 불편을 겪게 되었다.

역세척시 anthracite 여재 유실의 원인은 과도한 역세척 속도와 단순간에 급작스러운 역세척밸브의 개방, 표면세척기의 운전미숙 등의 원인에 기인한다.

최근 수처리분야에서는 외국의 고도처리용 수처리기계는 많이 수입되고 있으나 국내의 처리기술은 이에 뒤따르지 못하는 실정이고, 따라서 국내에서의 정수장과 하수처리장 및 폐수처리장의 고도처리용 수처리 기자재를 외국으로부터 수입하거나 기술사용료를 지급하면서 기술을 빌려오고 있다.

고도처리기술로는 모래를 이용한 사여과기가 많이 이용되고 있으며 이들은 원수(처리수)의 유입형태에 따라 상향류식과 하향류식, 처리속도에 따라 급속식과 완속식으로 구분된다. 그러나 이들 모두의 단점은 여과가 진행되는 동안 슬러지가 모래공극사이에 끼이게 되어 주기적인 청소를 해주기 위해 역세척을 하는 등 단점을 내포하고 있으며, 이럴 경우에 처리시스템의 가동을 중지해야 하는 결정적인 단점이 있다. 또한 역세척에 따른 모래의 침식, 여과층의 혼합 등에 의해 주기적으로 여재를 갈아주어야 하는 등 여러 가지 단점을 내포하고 있다.

여과조의 가장 큰 목적은 여과지속시간을 길게 유지한 채 여과수질을 향상 시키는 것이 여과조를 운영하는 가장 중요한 목적이다. 여과지속시간에 영향을 미치는 중요한 인자는 플록(floc)의 크기와 밀도이다. 플록(floc)의 밀도나 강도가 클 경우 여과조에서의 제거효율은 크게 증가할 뿐만 아니라 탁질이 누출될 염려가 적다. 플록(floc)의 크기는 여재의 평균 공극크기(100㎛ 전후) 보다 작은 10∼20㎛ 정도가 좋고, 플록(floc)의 크기가 여재의 공극보다 더 클 경우 표면여과에 의하여 여재 표면에서 손실수두가 급격하게 증가하게 된다.

50∼300㎛ 크기의 규조류가 발생할 경우 여과지속시간이 급격하게 감소하는 것은 여재의 표면에서 걸름 작용에 의하여 규조류가 제거되기 때문이다.

여과효율에 영향을 미치는 수질상의 인자는 수온을 비롯한 입자의 크기와 밀도이며, 여과공정의 선택은 원수의 수질에 따라 다르게 결정할 수 있다.

특히 최근 문제가 되고 있는 바이러스나 Guardia와 같은 10 ㎛ 이하의 작은 미생물을 제거하는 것이 주 목적이 되는 경우에는 여재의 깊이를 깊게 하고 여재의 입경을 작게 하는 것이 유리한 반면 탁질을 제거하기 위한 급속여과 공정에서는 여상의 표층에서 대부분의 입자가 제거되는 표면여과 현상이 발생하기 때문에 여재입자를 크게 하고 여상을 깊게 설계하는 것이 바람직하다. 위의 두 가지 문제가 동시에 발생 될 우려가 있는 여과 조에서는 최근 2중 외재를 사용하고 있는 추세이다.

그러나 탁도의 변화가 심하고 강우에 의해 고탁도 유입이 잦은 정수장에서는 여과조 전에 응집침전 공정을 도입하여 대부분의 입자를 침전지에서 제거하고, 잘 침전되지 않은 일정한 크기의 탁질을 여과조에서 제거하는 것이 바람직하다.

그러나 이때에도 잘 침전되지 않은 규조류가 다량 유입할 경우 여과조의 폐색문제가 자주 발생하게 된다.

이에 조류가 많이 발생하는 취수원을 이용하는 정수장에서는 이중여재를 많이 사용하고 있으나 상기 원인으로 인한 여과지 폐색으로 역세척을 자주 시행하여야 하는 번거로움이 발생되고 있다.

이에 본 장치는 여재의 교환을 방지하고, 여재층의 혼합을 예방하여, 지속적인 여과작용을 수행하기 위한 장치로서 수처리분야의 고도처리공정중 하나인 사여과장치에 관한 것이다.

본 고안은 종래의 급속식 모래여과장치와 완속식 모래여과장치의 장점을 모두 살려서 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 고안은 여재층이 수직으로 설치되어 있어 부유물질의 여재입자 사이의 채움을 방지하여, 처리속도가 빨라서 다량의 처리대상 원수를 빠른 시간내에 처리할 수가 있으며, 기존 모래여과조의 단점인 슬러지의 조기폐색과 여재층의 혼합을 방지하여 역세척빈도를 적게 하기 위한 여과장치를 제공하기 위함이다.

도 1은 본 고안의 구성을 나타낸 여과장치 내부구조 절개 사시도.

도 2는 본 고안에 따른 도1의 단면도

도 3은 도1의 상부 절개사시도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 원수유입관

2 : 여과층분리필터

3 : 여재이탈 방지필터 상부고정 프레임

4 : 여재이탈 방지필터 하부고정 프레임

5 : 역세척노즐

6 : 여재이탈방지필터

7 : 여과장치

8 : 슬러지배출관

9 : 처리수배출관

10 : 슬러지수집부

11 : 제1여과층

12 : 하부필터

13 : 제2여과층

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 원통형의 여과장치(7) 상부로 처리수를 유입시키기 위한 원수유입관(1)이 설치되어 있고, 여과장치(7) 중앙을 기준으로 제1여과층(11)과 제2여과층(13)이 설치되어 있으며, 여과층 하부로는 여재의 이탈을 방지하기 위한 하부필터(12)와 슬러지를 수집하기 위한 슬러지수집부(10)가 구비되며, 처리된 원수를 외부로 배출시키기 위한 처리수 배출관(9)이 구비된 것을 특징으로 한다.

이하 상기한 본 고안의 바람직한 실시예를 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 구성을 나타낸 여과장치 내부구조 절개 사시도이며, 도 2는 본 고안에 따른 도1의 단면도, 도 3은 도1의 상부 절개사시도를 나타내고 있다.

먼저 도 1은 본 고안의 구성을 나타낸 여과장치 내부구조 절개 사시도를 설명한다. 도 1에 나타난바와 같이 본 고안에 따른 여과장치(7)는 원통형의 형상을 띠고 있고 여과장치(7)의 크기는 처리용량에 맞게 크기를 조정하는 것이 바람직하다.

여과장치(7)의 외벽은 최근 많이 사용되고 있는 고밀도폴리에틸렌수지 계통의 재료로 제작되는 것이 타당하다.

본 고안에 따른 처리계통을 도 2를 참조로 좀 더 자세히 설명한다.

도 2에 도시된바와 같이 여과장치(7) 상부에는 이차침전지에서 여과장치(7)로 원수를 유입시키기 위한 원수유입관(1)이 구비되어 있다.

원수유입관(1)을 통해 여과장치(7)로 유입된 원수는 원수유입관(1)을 통해 여과장치(7) 중앙으로 흘러가며, 이때 도 2의 상세도에 도시된바와 같이 여과장치(7) 안의 원수유입관(1)은 원수가 여재층으로 유입되게끔 일정간격으로 hole이 뚫려져 있다.

원수유입관(7)의 hole을 통해 여과작용을 시작하게 된 원수는 우선 제1여과층(11)을 통하여 여과가 진행되고, 이후 제2여과층(13)을 거쳐 여과작용을 수행하게 된다.

이때 제1여과층(11)과 제2여과층(13)의 사이에는 여재의 혼합을 방지하기 위한 여과층분리필터(2)가 설치되는데, 이것은 균일여과를 위해 반드시 필요하다. 여과층이 섞일 경우 불필요한 마찰손실을 일으키게 되며, 이러한 일련의 작용은 여과효율을 감소시키는 원인이 된다.

여과층의 일측 하부에는 여과층을 지지하기 위한 하부필터(12)가 설치되는데 하부필터(12)는 여과층 지지 역활외에 역세척시 슬러지의 배출구 역할을 하기도 한다.

하부필터(12) 하부에는 슬러지수집부(10)가 설치되며, 여기에 수집된 슬러지는 슬러지배출관(8)의 밸브를 열어 외부로 배출되게 된다.

여과가 지속되면서 필연적으로 여과층내에 이물질 등이 차이게 되고 이것은 여과속도를 떨어트리게 되어 역세척을 수행하게 되는데, 역세척은 여과장치(7) 안쪽벽에 부착된 역세척노즐(5)을 통해 이루어진다. 역세척수는 도면에는 도시되어 있지 않으나 역세척펌프를 가동하여 공급되어지며, 역세척시 여재의 유실을 방지하기 위해 여재이탈방지필터(6)를 제2여과층(13) 외측면에 설치하였다.

제 1, 2여과층을 거쳐 처리된 처리수는 도면에 도시된바와 같이 화살표를 따라 하부로 이동하게 되고, 하부로 이동된 처리수는 처리수배출관(9) 밸브를 열어 외부로 배출되게 된다.

상기 여재이탈방지필터(6)의 고정은 여재이탈방지필터 상부고정프레임(3)과 여재이탈방지필터 하부고정프레임(4)으로 고정되어지며, 고정방법에 있어서는 통상적인 리벳 등의 고정방법을 채택하면 된다.

상기한 바와 같이 본 고안에서는 여재층을 기존 수평적치 방법에서 수직방법으로 대체하여, 여과사의 적치양를 절감시킬 수 있고, 여과속도 또한 기존 방식보다 빠르게 진행시킬 수 있다.

또한 기존 사여과 방식보다 역세척 빈도를 획기적으로 절감시킬 수 있어 유지관리의 편리와 아울러 유지관리비용 또한 절감시킬 수 있다.

따라서 역세척 빈도의 절감은 여과사의 사용년한을 증대시켜, 여과사 마모나 유실에 따른 교체비용을 절감 시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 여과장치(7) 상부로 처리수를 유입시키기 위한 원수유입관(1)이 설치되어 있고; 여과장치(7)내의 원수유입관(1)에는 처리수를 배출시키기 위한 hole이 일정간격으로 구비되면서 여과장치(7) 중앙을 기준으로 제1여과층(11)과 제2여과층(13)이 원통형 수직형태로 적치되며; 여과층 하부로는 여재의 이탈을 방지하기 위한 하부필터(12)와 슬러지를 수집하기 위한 슬러지수집부(10)가 구비되며; 여과층의 일측 하부에 여과층을 지지하기 위한 하부필터(12)와; 여재공극 막힘시 역세척을 수행하기 위해 여과장치(7) 안쪽벽에 부착된 역세척노즐(5)을 등을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 역세척이 손쉬운 필터층을 보유한 여과장치