KR200289120Y1 - 물 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 농업용수 및 양액재배시 배양액으로 사용되는 강물이나 지표수등에 포함되어 있는 부유 물질이나 녹조류 및 병원균을 여과할 수 있는 물 여과장치에 관한 것으로, 폴리에틸렌 탱크인 여과조의 내부에 모래층과 자갈층으로 되는 여과층과 집수관체를 구비하고, 여과조에 에어 콤프레셔 및 일반 모터펌프를 관으로 연결하여 구성함으로써 일반 모터펌프를 사용하여 저압식 완속 여과를 할 수 있고, 여과장치의 역세척시 모터펌프와 에어 콤프레셔를 사용함으로써 불순물을 함유한 모래를 새로운 모래로 교체할 필요가 없음은 물론 역세척 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 탱크로 되는 여과조와 일반 모터펌프를 사용함으로써 구입 및 유지관리비용이 저렴하고, 이동 및 취급이 간편하여 일반 농가에서 용이하게 사용할 수 있다.

Description

물 여과장치{Water filtering apparatus}

본 고안은 농업용수 및 양액재배시 배양액으로 사용되는 강물이나 지표수등에 포함되어 있는 부유 물질이나 녹조류 및 병원균을 여과할 수 있는 물 여과장치에 관한 것으로, 특히 폴리에틸렌 탱크로 되는 여과조를 구비하고, 일반 모터펌프를 사용한 저압식 완속 여과를 할 수 있으며, 역세척시 모터펌프와 에어 콤프레셔를 이용함으로써 역세척 효율을 향상시킬 수 있는 물 여과장치에 관한 것이다.

인구밀도의 증가와 산업의 발달 등으로 인해 도시인근 및 강 하류지역의 수질은 점차 악화되고 있다. 일부 지역의 수질은 농업용수로 사용하기에도 불가능할 정도로 오염되어 농업용수로서 수돗물을 사용하는 농가가 늘어나고 있는 실정이다.

따라서, 종래에는 강물이나 지표수등을 여과하여 농업용수로 사용할 수 있게 하는 물 여과장치를 사용하였으나, 부유 물질등을 여과할 수 있는 간단한 형태의 필터를 사용하는 물 여과장치가 대부분이다. 그리고 일부 농가에서는 미세입자의 물질이나 병원균을 제거하기 위해서 여과조에 모래를 채워 사용하거나 산업용 모래 여과기를 사용하기도 하였다.

그러나, 농가에서 사용하고 있는 종래의 물 여과장치는 여과조를 벽돌이나 스테인리스 강철등으로 제작하여 일정기간 사용한 후 모래에 불순물이 많이 쌓이게 되면 불순물을 함유한 모래를 퍼내고 새로운 모래를 여과조의 내부에 충진시켜야 하기 때문에 매우 불편하였다.

또한, 산업용 모래여과장치는 밀폐형 압력식 급속여과시스템이기 때문에 여과조를 강철로 제작해야될 뿐만 아니라 여과작업 및 역세척시 높은 수압을 유지하기 위해 고압펌프를 사용하기 때문에 물 여과장치의 구입 및 유지관리 비용이 상승하고, 이동과 취급이 불편하기 때문에 일반 농가에서 사용하기에는 어려움이 많았다.

본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로,

본 고안의 목적은 일반 모터펌프를 사용하여 저압식 완속 여과를 할 수 있는 물 여과장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 모터펌프와 에어 콤프레셔를 사용하여 역세척을 함으로써 불순물을 함유한 모래를 새로운 모래로 교체할 필요가 없음은 물론 역세척 효율을 향상시킬 수 있는 물 여과장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 폴리에틸렌 탱크로 되는 여과조와 일반 모터펌프를 사용함으로써 구입 및 유지관리비용이 저렴하고, 이동 및 취급이 간편하여 일반 농가에서 용이하게 사용할 수 있는 여과장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 물 여과장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 물 여과장치에서 집수관체를 나타낸 평면도,

도 3은 본 고안에 따른 물 여과장치에서 혼합관을 나타낸 사시도,

＜도면의 주요부분에 대한 부호설명＞

10 ; 모터펌프 11 ; 물공급관

12 ; 분기관 20 ; 여과조

21 ; 여과층 22 ; 모래층

23 ; 자갈층 24 ; 집수관체

25 ; 집수통 26 ; 퇴수관

27 ; 볼탑 30 ; 공기공급수단

31 ; 에어 콤프레셔 32 ; 공기주입관

32a ; 혼합관

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 물 여과장치는 내부 공간에 여과층을 구비하고, 양측 벽면에 상부유수구와 하부유수구 및 상부배수구와 하부배수구가 각각 관통형성되어 있는 여과조; 상기 여과조의 바닥과 여과층의 하측부 사이에 설치되며, 물유동로를 형성한 관상체로 상기 하부유수구와 연결되는 입구와, 상기 하부배수구와 연결되는 출구가 형성된 집수관체; 상기 여과조의 하부유수구에 물공급관으로 연결되고, 상부유수구에 분기관으로 연결되어 물을 공급가능한 모터펌프;상기 여과조의 하부유수구로 공급되는 물에 공기를 공급하는 공기공급수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기에, 상기 여과조 내부의 여과층 내에 수용되며, 하단부가 밀폐되고, 상단부가 개방된 원통형의 집수통을 더 포함하여 구성한다.

상기 집수관체는 다수개의 배관자재와 연결관이 결합되어 격자형으로 형성되되, 상단부에는 다수개의 스트레이너를 구비하고, 입구측 상단부에는 적어도 하나의 배출공이 형성된다.

그리고, 상기 공기공급수단은 에어 콤프레셔와; 상기 물공급관보다 큰 직경을 가지고, 상기 물공급관의 관로상에 연결되는 혼합관과; 상기 에어 콤프레셔와 상기 혼합관을 연결하는 공기주입관을 포함하여 구성된다.

상기 혼합관(32a)에 일단부가 고정결합된 상기 공기주입관(32)은 상기 혼합관(32a)의 입구측으로 상향경사지게 설치된다.

이하, 본 고안의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 물 여과장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 이 도면에서 도시된 바와 같이 물 여과장치는 내부공간에 강물이나 지표수를 여과하는 여과층(21), 상기 여과층(21)의 하측부에 설치된 집수관체(24)를 구비하고, 양측 벽면에는 상부유수구(20a)와 하부유수구(20b), 및 상부배수구(20c)와 하부배수구(20d)를 형성한 여과조(20); 상기 여과조(20)의 상부유수구(20a) 또는 하부유수구(20b)에 관으로 연결되어 물을 공급하는 모터펌프(10); 상기 여과조(20)와 상기 모터펌프(10)연결하는 관로상에 공기를 공급하는 공기공급수단(30)을 구비한다.

여과조(20)의 내부에는 정수용 모래가 충진되어 형성된 모래층(22)과, 모래층(22)의 하측에 자갈이 충진되어 형성된 자갈층(23)으로 이루어진 여과층(21)을 구비한다. 여과층(21)의 상측부 양측 벽면에는 상부유수구(20a) 및 상부배수구 (20c)가 각각 형성되고, 상부배수구(20c)에는 여과조의 내부를 향하여 퇴수관(26)이 설치되어 있다. 여과층(21)의 내부에는 하단부가 밀폐되고, 상단부가 개방된 원통형의 집수통(25)이 수용된다. 여과층(21)의 하측부와 여과조(20)의 바닥 사이에는 물유동로를 형성한 관상체인 집수관체(24)가 구비되어 있다.

집수관체(24)는 도 2에서 보다 구체적으로 볼 수 있는 바와 같이 다수개의 배관자재 및 연결관이 서로 연통되게 결합되어 격자형을 이루고 있다. 각 배관의 상단부 일측에는 스트레이너(24a)가 설치되되, 물이 유입되는 입구측 배관의 상단부 일측에는 소정 직경의 배출공(24b)이 형성되어 있다. 배출공(24b)이 형성된 배관과 집수관체(24)의 중심부에 설치된 배관의 사이에는 다른 연결관보다 직경이 축소된 연결관(24c)이 연결 설치되어 있다. 그리고 집수관체(24)의 입구측은 여과조(20)의 하부유수구(20b)와 연결되고, 출구측은 여과조(20)의 하부배수구 (20d)와 연결된다.

한편, 모터펌프(10)는 여과조(20)의 하부유수구(20b)에 물공급관(11)으로 연결되고, 물공급관(11)과 상부유수구(20a)는 분기관(12)으로 연결된다. 분기관(12)의 단부는 여과조(20)의 상부유입구(20a)를 관통하여 여과조(20) 내부의 집수통 (25)의 개방된 상단부까지 연장형성된다. 또한, 여과조(20) 내부의 분기관(12)의 상측부 관로상에는 여과조(20) 내의 수위를 조절하는 볼탑(27)이 설치되어 있다.물공급관(11)의 단부는 여과조(20)의 하부유수구(20b)에 연결되어 있다.

공기공급수단(30)은 물공급관(11)의 관로상에 공기를 공급하는 에어 콤프레셔(31)와, 상기 관로상에 연결설치된 혼합관(32a)과, 에어 콤프레셔(31)와 혼합관 (32a)을 연결하는 공기주입관(32)을 포함한다.

혼합관(32a)은 도 3 에서 구체적으로 도시한 바와 같이 물공급관(11)의 관로상에 설치되고, 물공급관(11)의 관로보다 직경이 크게 형성된다.

공기주입관(32)은 에어 콤프레셔(31)와 혼합관(32a)을 연결하되, 혼합관 (32a)과의 결합은 혼합관(32a)의 입구측으로 각 α및 각 β만큼 상향경사지게 설치되어 있다.

이하, 본 고안에 따른 물 여과장치의 작용에 대해서 설명한다.

먼저, 물공급관(11)의 관로상에 설치된 개폐수단(V1)이 개방되고, 모터펌프 (10)가 작동되면 물은 물공급관(11)과 분기관(12)을 통과하여 여과조(20) 내부의 집수통(25)에 공급된다. 이 때, 개폐수단(V5)(V6)(V7)은 폐쇄되어 있기 때문에 물이 통과할 수 없다. 계속해서 집수통(25)의 내부로 물이 공급되면 집수통(25)의 개방된 상단부측으로 물이 흘러 넘치게 되고, 넘친 물은 모래층(22)의 내부로 스며들게 된다. 이 때, 물속에 함유된 부유물질,녹조류 및 병원균등은 모래층(22)을 통과하여 여과된다. 모래층(22)을 통과한 물은 자갈층(23)을 통과하여 집수관체(24)의 스트레이너(24a)와 배출공(24b)을 통해 집수관체(24)의 내부에 집수된 다음 출구에 연결된 하부배수구(20d)를 통과하여 배수된다.

한편, 일정기간 사용한 후 모래층(22)에 불순물이 많이 쌓여 여과작용이 원활하지 않을 경우 여과된 물을 이용하여 역세척을 한다. 역세척을 하기 위해서는 먼저, 개폐수단(V4)이 개방되어 모터펌프(10)가 작동되면 여과되어 깨끗해진 물이 물공급관(11)을 유동하게 된다. 이 때, 공기주입관(32)에 설치된 개폐수단(V5)이 개방되면서 에어 콤프레셔(31)에서 압출된 공기가 공기주입관(32)을 통과하여 혼합관(32a)의 내부로 주입된다. 여기서, 공기주입관(32)은 혼합관(32a)의 입구측으로 소정의 각 α및 각 β를 이루며 상향경사져 있기 때문에 혼합관(32a)의 내부로 주입된 공기는 물과 함께 혼합관(32a) 내부에서 와류를 형성하게 된다. 또한, 혼합관 (32a)이 물공급관(11)보다는 큰 직경을 가지고 물공급관(11)에 연결되어 있기 때문에 물과 공기는 서로의 흐름을 방해하지 않으면서 서로 혼합된다. 혼합된 물과 공기는 여과조(20)의 하부유수구(20b)를 통과하여 집수관체(24)로 유입되며, 집수관체(24)의 입구측은 공기압력이 가장 강하게 작용하므로 배출공(24b)을 적게 5mm정도로 형성함과 동시에 격자 가운데를 연결하는 배관은 주배관보다 작은 직경의 배관자재를 연결관(24c)으로 연결하여 집수관체(24) 내의 압력분포가 균일하게 되어 집수관체 (24) 상측의 스트레이너(24a)와 배출공(24b)을 통하여 여과층(21) 쪽으로 물과 공기가 고르게 분출되어 여과층(21)의 불순물을 세척하게 된다. 이 때 개폐수단 (V2)(V3)은 패쇄되어 있기 때문에 집수관체(24)의 내부로 물을 집중시킬 수 있으며, 이 때 물과 공기는 자갈층(23)을 통과하고, 이어서 모래층(22)을 통과하게 되는데, 밀도가 적고, 고압인 공기가 먼저 모래층(22)을 통과하면서 내부에 통로를 만들고, 그 통로를 통과하여 물이 통과하면서 세척이 이루어진다. 모래층(22)을 통과한 불순물을 함유한 물은 모래층(22)의 상측부의 상부배수구(20c)에 설치된 퇴수관(26)을 통과하여 여과조(20)의 외부로 배출된다.

이상과 같이 설명한 본 고안에 따른 물 여과장치의 여과 효율을 알아보기 위하여 간이 파일럿을 만들고, 30cm두께의 모래층 (22)에 부유물질과 농업에서 주로 문제가 되는 병원균의 여과 효율은 표1,2와 같다.

표 1. 여과재료에 따른 부유물질의 제거효율

여과 재료 종류	부유 물질 농도별 여과 효율(%)
	20	70	120
강모래	94.3	94.3	96.7
제올라이트	88.6	77.1	63.3
맥반석	94.3	94.3	73.3
목탄	88.6	77.1	66.7
석영모래	94.3	94.3	96.7
세라믹	94.3	94.3	83.3
실리카겔	94.3	94.3	90.0

표 2. 여과재료에 따른 토양전염성 병원균 제거 효율

여과재료	시들음 병균 (F. oxysporum)	고추 역병균 (P. capsici)	고추 풋마름병 (P.solanacearum)
강모래	96.8%	99.6%	83.2%
제올라이트	45.8	95.6	69.7
맥반석	65.0	97.9	39.2
목 탄	69.0	97.6	41.8
석영모래	63.7	99.5	75.0
세라믹	45.8	98.7	38.9

상기 표 1에서 120 mgㆍL^-1의 부유물질이 함유된 물을 모래층에 통과시킨 결과 96.7%의 부유물질이 제거 되었고, 표 2와 같이 토양전염성 병원균의 제거효율은 시들음 병원균 96.8%, 고추병균99.6%, 고추풋마름 병원균 83.2%가 모래층(22)에 의해 제거됨을 알 수 있다.

이와 같이 설명한 본 고안에 따른 물 여과장치는 폴리에틸렌 탱크인 여과조의 내부에 모래층 및 자갈층으로 되는 여과층과 집수관체를 구비하고, 여과조에 에어 콤프레셔 및 일반 모터펌프를 관으로 연결하여 구성함으로써 일반 모터펌프를 사용하여 저압식 완속 여과를 할 수 있고, 모터펌프와 에어 콤프레셔를 사용하여 역세척함으로써 불순물을 함유한 모래를 새로운 모래로 교체할 필요가 없음은 물론 역세척 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 탱크로 된 여과조와 시판중인 일반 모터펌프를 사용함으로써 여과장치의 구입 및 유지관리비용이 저렴하고, 이동 및 취급이 간편하여 일반 농가에서 용이하게 사용할 수 있다.

Claims (5)

1. 물 여과장치에 있어서,

   내부 공간에 여과층(21)을 구비하고, 양측 벽면에 상부유수구(20a)와 하부유수구(20b), 및 상부배수구(20c)와 하부배수구(20d)가 각각 관통형성되어 있는 여과조(20);

   상기 여과조(20)의 바닥과 여과층(21)의 하측부 사이에 설치되며, 물유동로를 형성한 관상체로 상기 하부유수구(20b)와 연결되는 입구와, 상기 하부배수구 (20d)와 연결되는 출구가 형성된 집수관체(24);

   상기 여과조(20)의 하부유수구(20b)에 물공급관(11)으로 연결되고, 상부유수구(20a)에 분기관(12)으로 연결되어 물을 공급가능한 모터펌프(10);

   상기 여과조(20)의 하부유수구(20a)로 공급되는 물에 공기를 공급하는 공기공급수단(30)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물 여과장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 여과조(20) 내부의 여과층(21) 내에 수용되며, 하단부가 밀폐되고, 상단부가 개방된 원통형의 집수통(25)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물 여과장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 집수관체(24)는 다수개의 배관자재와 연결관이 결합되어 격자형으로 형성되되, 상단부에는 다수개의 스트레이너(24a)를 구비하고, 입구측 상단부에는 적어도 하나의 배출공(24b)을 형성한 것을 특징으로 하는 물 여과장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기공급수단(30)은

   에어 콤프레셔(31);

   상기 물공급관(11)보다 큰 직경을 가지고, 상기 물공급관(11)의 관로상에 연결되는 혼합관(32a)과;

   상기 에어 콤프레셔(31)와 상기 혼합관(32a)을 연결하는 공기주입관(32)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물 여과장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 혼합관(32a)에 일단부가 고정결합된 상기 공기주입관(32)은 상기 혼합관(32a)의 입구측으로 상향경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 물 여과장치.