KR200288787Y1 - 여과층 역세척 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교반기를 이용한 여과층을 역세척(Backwash)하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수처리에서 많이 사용되는 여과기(모래여과기, 활성탄 흡착탑, 이온교환탑)의 여과층을 교반기로서 역세척하여 가동함으로써 역세효율을 향상시킴과 동시에 머드볼(Mud-Ball)의 발생을 줄일 수 있는 여과층 역세척 장치에 관한 것이다.

본 고안은 유입수 입구(122)를 통해 유입된 물이 상부에서 하부로 흐르도록 분사하는 분사기(130)와, 다공성판부재로 이루어진 스트레이너(140)와, 여재가 충전되어 여과층(150)을 갖는 여과탑(110)으로 이루어져 폐수를 여과하는 여과기에 있어서, 상기 여과탑(110)의 본체에 착탈가능하도록 조립되는 회전축(12)과, 상기 여과층(150)에 위치하도록 상기 회전축(12)에 장착되는 임펠러(16)와, 상기 회전축(12)을 회전시키는 모터(14)로 이루어져 상기 여과탑(110)내로의 역세수 유입시 가동되는 교반기(10)를 갖추어 구성하는 여과층 역세척장치를 제공한다.

Description

여과층 역세척 장치

본 고안은 교반기를 이용한 여과층을 역세척(Backwash)하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수처리에서 많이 사용되는 여과기(모래여과기, 활성탄 흡착탑, 이온교환탑)의 여과층을 교반기로서 역세척하여 가동함으로써 역세효율을 향상시킴과 동시에 머드볼(Mud-Ball)의 발생을 줄일 수 있는 여과층 역세척장치에 관한 것이다.

일반적으로 여과기는 정수처리 및 폐수처리공정에서 물속의 부유물질을 제거하기 위해 사용되는 장치로서, 이러한 여과기의 구조는 크게 금속용기로 이루어져 외형을 구성하는 여과탑형식과, 토목구조물로 되어 있는 여과지형식으로 나누어진다.

또한, 상기 여과탑내부에 충전하는 여재에 따라 모래를 충전하여 물속의 부유물질을 제거하는 모래여과기와, 활성탄을 충전하여 물속의 용존유기물을 제거하는 활성탄흡착탑 및 이온교환수지를 충전하여 물속의 용존이온들을 제거하는 이온교환탑등이 있으며, 여과탑내로 유입되는 유체의 흐름방향에 따라 상부에서 하부로 향하는 하향류식과 하부에서 상부로 향하는 상향류식 여과방식으로 분류된다.

한편, 유체가 상부에서 하부로 흐르는 하향류식 여과기에서는 여과시간이 경과함에 따라 여과층표면에 부유물질등이 축적되어 채수량이 줄어들고, 여과통내부의 운전압력이 증가하여 더 이상의 여과를 지속할 수 없게 된다. 이때, 내부에 충전된 여재를 원상태로 회복시키기 위해 일정시간 여과통내부로 물을 반대로 통수하여 여재를 세척하는 역세척을 하게 된다.

즉, 여과기의 내부를 역세척하는 종래의 방법은 여과탑 하부에 장착되고, 다공성 판부재로 이루어진 스트레이너(Strainer)를 통하여 물이나 공기를 하부에서 상부로 주입시키면서 내부에 충전된 여과층 표면에 축적되어 있던 이물질을 물과 함께 물이 유입되는 여과기의 유입구를 통해 역으로 외부로 배출한다.

그러나, 상기 여과기를 장시간 운전하거나 특히 물속에 폴리머(응집제)나 오일과 같은 점착성이 많은 물질이 존재하게 되면, 이들이 여재와 뭉쳐 머드볼을 형성하게 되는데, 이러한 머드볼이 형성되면 역세를 하여도 여재의 분리가 잘 되지 않고 통수시 여재내에서의 유입수 흐름에 편류(Channelling) 현상이 발생되어 여과효율을 크게 저하시키는 주요요인이 되었다.

따라서, 여과기에 생성된 머드볼을 부수기 위해 세정제나 스팀등을 이용하는 경우도 있으나 그 효과가 미비한 실정이다. 또한, 이러한 머드볼 현상이 여과기내에서 심화되면 여재를 교체해야만 하는데, 여재를 교체하는데는 많은 시간과 인건비가 소모되고, 교체시 발생되는 폐여재를 처리하는데도 많은 경비가 지출되는 문제점을 안고 있다.

한편, 수처리에 있어서 역세척 방법에 관한 예는 비교적 많은데, 그 대표적인 예로서는 " 여과층 세척방법 및 장치( 대한민국 특허공개 88-3659 ) ", " 급속여과지의 역세척방법( 대한민국 특허공개 92-7665 ) ", " 공기, 물 겸용 역세척시 자동여과장치( 대한민국 특허공개 83-1434 ) ", " 여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치(대한민국 특허공개 88-13579 )", "생물활성탄 여과장치의 세정장치(일본국 특허공개 94-238289 )등이 있지만, 이러한 예들은 주로 역세척 그 자체에 관한 방법 및 장치 또는 자동여과방식등에 관한 것으로 그 자체로는 여과장치내에서 발생하는 머드볼 등을 제거하는데는 근본적인 한계가 있는 것이다.

따라서, 본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 그 목적은, 머드볼발생을 억제하도록 물역세시 여과기내에 설치된 교반기를 동시에 가동시켜 운전압력을 낮추고, 역세주기를 늘리며, 채수량을 높임은 물론, 여재 교체주기를 늘릴수 있는 여과층 역세척장치를 제공하고자 한다.

도 1은 본 고안에 따른 여과층 역세척장치를 도시한 개략도,

도 2는 본 고안에 따른 역세척장치를 갖는 여과기와 종래의 여과기에서 운전시간에 따른 운전압력변화를 도시한 그래프,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 ...... 교반기 12 ...... 회전축

14 ...... 모터 16 ...... 임펠러

100 ..... 여과기 110 ..... 여과탑

122 ..... 유입수 입구 124 ..... 처리수 출구

130 ..... 분사기 140 ..... 스트레이너

150 ..... 여과층

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 고안은,

유입수 입구를 통해 유입된 물이 상부에서 하부로 흐르도록 분사하는 분사기와, 다공성판부재로 이루어진 스트레이너와, 여재가 충전되어 여과층을 갖는 여과탑으로 이루어져 폐수를 여과하는 여과기에 있어서,

상기 여과탑의 본체에 착탈가능하도록 조립되는 회전축과, 상기 여과층에 위치하도록 상기 회전축에 장착되는 임펠러와, 상기 회전축을 회전시키는 모터로 이루어져 상기 여과탑내로의 역세수 유입시 가동되는 교반기를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 여과층 역세척장치를 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안에 대하여 보다 상세 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 여과층 역세척장치를 도시한 개략도로서, 여과층 역세척장치(1)는 도시한 바와같이, 유입수 입구(122)를 통해 유입된 물이 상부에서 하부로 흐르도록 분사하는 분사기(130)와, 다공성판부재로 이루어진 스트레이너(140) 및 내부에 채워지는 여재로서 여과층(150)을 형성하는 여과탑(110)으로 이루어진 여과기(100)에서 상기 여과층(150)의 여재를 역세척하도록 처리수가 배출되는 처리수 출구(124)를 통해 역세수가 여과탑(110)내로 역세됨과 동시에 가동되어 여재에 붙어있는 점착성 물질을 제거하는 교반기(10)를 갖추어 구성한다.

미설명 부호 125는 여과층(150)을 구성하는 여재를 교체할 때 개방되는 맨홀이다.

상기 교반기(10)는 상기 여과탑(110)의 본체에 착탈가능하도록 조립되어 고정되는 회전축(12)과, 상기 여과층(150)에서 회전이 이루어지도록 상기 회전축(12)에 장착되어 상기 여과층(150)에 위치하는 임펠러(16)와, 상기 처리수출구(124)를 통한 역세수의 강제유입시 상기 임펠러(16)를 갖는 회전축(12)을 회전시키는 모터(14)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 임펠러(16)는 회전시 여과층(150)내에 채워진 여재의 손상을 방지할수 있도록 단면이 원형인 파이프부재를 복수개 설치하며, 폐수에 의한 부식을 방지할수 있는 재질로 이루어지고, 상기 모터(14)는 상기 임펠러(16)의 회전속도를 적절히 조절할수 있는 것으로 장착하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 교반기(10)를 갖는 역세척장치(1)를 이용하여 여과기(100)내의 여과층(150)을 역세척하는 작업은 다음과 같다.

먼저, 상기 여과탑(110)내로 압축공기를 강제 공급하여 에어블로잉(AIR BLOWING)을 시켜 여과층(150)의 여재표면에 부착된 이물질을 1차로 제거한 다음, 여과된 처리수가 배출되는 처리수출구(124)를 통하여 강제로 역세수를 주입시키면, 역세수는 다공성판부재로 이루어진 스트레이너(140)를 통과하여 여과탑(110)내로 공급되어 여과층(150)의 여재와 혼합되기 때문에, 하중에 의해서 견고하게 뭉쳐있던 여재의 응집력은 공급되는 역세수에 의해 둔화되어 상기 임펠러(16)의 회전이 원할하게 이루어지도록 유동화된다.

이때, 상기 유입수 입구(122)를 통한 통수가 상부에서 하부로 이루어지는 동안이나 에어블로잉 작업시 상기 교반기(10)의 모터(14)를 구동시키면, 회전축(12)에 조립된 임펠러(16)가 여재의 하중에 의해서 회전되지 않아 모터(14)의 과부하에 의한 손상이나 화재발생의 우려가 있기 때문에, 상기 교반기(10)의 모터구동은 역세수 입구가 되는 처리수 출구(124)를 통한 역세수의 유입에 의해서 여재가 여과층(150)내에서 유동화될 때 반드시 이루어져야 한다.

이러한 상태에서, 상기 교반기(10)의 모터(14)에 외부전원을 인가하여 여과탑(110)본체에 조립된 회전축(12)을 회전시키면, 이에 조립되어 상기 여과층(150)내에 위치된 임펠러(16)가 회전되면서 여과층(150)의 여재와 임펠러(16)가 서로 부딪히게 때문에, 상기 여재에 부착된 점착성이 높은 물질이 제거되어 점착성이 큰 물질과 여재가 역세척시 서로 뭉쳐 머드볼을 형성하는 현상을 방지할수 있는 것이다.

그리고, 제거된 점착성물질을 함유한 역세수는 상기 처리수 출구(124)를 통해 강제 유입되는 역세수의 공급압력에 의해서 상기 여과층(150)상부까지 올라와 분사기(130)의 상단 구멍을 통하여 역세수 출구인 유입수 입구(122)를 통하여 외부로 배출된다.

도 2는 본 고안에 따른 역세척장치를 갖는 여과기와 종래의 여과기에서 운전시간에 따른 운전압력변화를 도시한 그래프로서, 이는 폐수처리장에서 배출되는 폐수(실험기간중 평균농도 : 부유물질 34ppm, 오일 12ppm)를 본 고안에 따른 역세척장치(1)를 갖는 여과기와 종래의 여과기를 동시에 가동하면서 운전시간에 따라 변화하는 운전압력을 측정하여 비교한 것이다. 이때, 측정되는 운전압력은 여과탑(110)내의 역세척 작업후 유입수 입구(112)측에서의 압력이다.

여기서, 상기 여과탑(110)은 충전된 여재의 거동을 용이하게 관찰하기 위하여 투명한 PVC 재질로 제작하고, 통수 실험을 수행하면서 하루에 1번씩 같은 시기에 역세척을 실시하고, 실험의 객관성을 유지하기 위하여 물역세시 역세척장치(1)의 교반기(10)를 가동하는 것 외에는 동일한 조건으로 운전하였다.

상기 두 여과기를 운전하는 조건은,폐수를 10L/min 의 동일 유량으로 본 고안의 역세척장치(1)를 갖는 여과기와 종래의 여과기에 각각 공급하며, 운전초기에 두 개의 여과기내로 유입되는 역세수의 유입압력은 2kg/cm²로 동일하며, 역세조건은 공기를 이용하여 2분간 에어블로잉을 실시한 후 역세수를 이용하여 5분간 물역세를 실시하였다.

이때, 본 고안의 역세척장치(1)는 물역세 시작 1분후에 교반기(10)의 모터(14)를 120rpm 의 속도로 3분간 가동시키고, 이와같은 공정을 15일간 반복하면서 두 개의 여과기에서의 운전압력 변화와 내부 여재의 거동을 관찰하였다.

도 2에 도시한 바와같이, 실험결과 초기에는 두 여과기에서의 운전압력에 큰 차이가 없었으나 약 7일이 경과한 후부터는 두 여과기의 운전압력에 차이를 보이기 시작하였으며 역세척장치를 설치하지 않는 여과기 하부에는 머드볼이 발생하였으며 이는 육안으로도 관찰할 수 있었다.

상술한 바와같은 본 고안에 의하면, 여과탑(110)내로 역세수를 하부에서 상부로 강제주입함과 동시에 여과층(150)내에 임펠러(16)를 위치시킨 교반기(10)를 가동시킴으로서, 여과층(150)의 여재들이 점착성 물질과 서로 뭉쳐 머드볼을 형성하는 것을 미연에 방지할 수 있기 때문에, 동일한 수질에 대해 운전압력을 줄일 수 있으며, 채수량을 증가시키고 역세주기를 연장할 수 있는 한편, 여재의 교체주기를 종래에 비하여 현저히 연장시킬수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (2)

1. 유입수 입구(122)를 통해 유입된 물이 상부에서 하부로 흐르도록 분사하는 분사기(130)와, 다공성판부재로 이루어진 스트레이너(140)와, 여재가 충전되어 여과층(150)을 갖는 여과탑(110)으로 이루어져 폐수를 여과하는 여과기에 있어서,

   상기 여과탑(110)의 본체에 착탈가능하도록 조립되는 회전축(12)과, 상기 여과층(150)에 위치하도록 상기 회전축(12)에 장착되는 임펠러(16)와, 상기 회전축(12)을 회전시키는 모터(14)로 이루어져 상기 여과탑(110)내로의 역세수 유입시 가동되는 교반기(10)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 여과층 역세척장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 임펠러(16)는 회전시 여과층(150)내에 채워진 여재의 손상을 방지할수 있도록 단면이 원형인 파이프부재를 복수개 설치하며, 폐수에 의한 부식을 방지할수 있는 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 여과층 역세척장치.