KR200377885Y1

KR200377885Y1 - 배관연결형 약품혼합기와 공극제어형 섬유상정밀여과기를 이용한 정수처리장치

Info

Publication number: KR200377885Y1
Application number: KR20-2004-0036477U
Authority: KR
Inventors: 안효원; 김우구; 김충환; 김정현; 김한승; 배철호; 이일국; 허현철
Original assignee: 효림산업주식회사; 한국수자원공사
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2005-03-14

Abstract

본 고안은 배관연결형 약품혼합기와 공극제어형 섬유상 정밀여과기를 이용한 정수처리장치에 관한 것으로, 정수처리가 미흡한 소규모 정수시설 및 간이 상수시설에 대하여 안정적인 정수공급이 가능하도록 지하수나 지표수 등 여러 원수의 정수처리가 가능한 장치로서, 원수가 유입되어 응집제나 응집보조제 등 약품의 혼화 및 응집을 위한 배관연결형 약품혼합기(10)를 통과한 후, 밀폐형 응집반응탱크(20)를 거쳐 응집반응이 이루어지며, 미세 유연 섬유다발을 여재로 하는 섬유상 정밀여과기(30)를 통해 응집된 원수 중에서 오염물질을 제거하여 정수를 생산하게 된다.

Description

배관연결형 약품혼합기와 공극제어형 섬유상 정밀여과기를 이용한 정수처리장치 {A Device for water treatment using inline mixer and pore controllable fiber filter}

본 고안은 정수처리장치에 관한 것으로, 특히, 지하수나 지표수 등 여러 원수의 정수처리가 가능한 정수처리장치로서, 정수처리가 미흡한 소규모 정수시설 및 간이 상수시설에 대하여 안정적인 정수공급이 가능하도록 원수가 유입되어 응집제나 응집보조제 등 약품의 혼화 및 응집을 위한 배관연결형 약품혼합기를 통과한 후, 미세 유연 섬유다발을 여재로 하는 섬유상 정밀여과기를 통해 응집된 원수중에서 오염물질을 제거하여 정수를 생산할 수 있도록 한 배관연결형 약품혼합기와 공극제어형 섬유상 정밀여과기를 이용한 정수처리장치에 관한 것이다.

정수 처리의 목적은 깨끗한 물을 얻는데 있고, 오염된 물을 정수시키는 방법은 일반적으로 물에 함유된 고형물질을 물로부터 분리하는 것이다. 일반적인 정수과정은 약품 혼화 및 응집을 거친 후 침전시켜 여과를 거치는 것으로, 이는 모래여과공정을 주력으로 한 정수방법이다. 그러나, 이러한 방법은 중·대형 정수처리장에서의 탁도와 병원성 세균 등의 제거를 위해서는 적합한 공정이지만, 계절별 고탁도 발생기간이나 저수온기간, 규조류와 같은 조류 과대발생기간에는 안전한 상수 생산에 많은 어려움이 있다. 게다가 소규모 간이 상수도의 경우에는 대부분 전문성이 없는 마을 대표 등이 운영 및 관리를 담당하고 있을 뿐만 아니라, 가장 기본적인 운영비 마련과 기술인력 확보가 어려워 여과 등의 철저한 정수과정이 결여된 상태로 상수를 공급하는 것이 현재의 상황이다.

지금까지의 재래식 정수처리공정에서는 혼화 및 응집과정으로 혼화지와 패들형 응집지, 그리고 장방형 침전지로 구성되어 있고, 이들 공정들이 서로 매우 밀접한 관련을 갖고 운전되어 어느 한 공정에 문제가 발생하게 되면 타 공정에 직접적인 효율저하가 나타나 운전에 매우 어려움이 있었다.

또한, 급속 모래여과 시스템은 응집제를 제대로 주입하지 않을 경우 오염물질의 처리효율이 매우 낮아지고 위생적으로 안전하지 않은 상수를 생산하여 공급함으로써 재래식 여과공정의 개선이 시급한 실정이다.

본 고안은 국민의 건강을 위협하는 정수처리가 미흡한 소규모 정수시설 및 간이 상수 시설에 대하여 안정적인 정수공급과 기존의 정수공정의 문제점을 해결하기 위하여, 유지관리 및 운영이 쉬운 섬유상 여재를 이용한 정밀여과공정을 결합하여 효율적이고 안정적인 정수처리공정을 개발하여 이를 정수장에 적용하고자 하는 것으로, 특히, 계절별 고탁도 발생기간이나 저수온 기간에도 안전하게 상수를 생산할 수 있으며, 농어촌 지역의 현실을 감안하여 유지관리가 쉬운 정수처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 원수가 유입되어 응집제나 응집보조제 등 약품의 혼화 및 응집을 위한 배관연결형 약품혼합기를 통과한 후, 미세 유연 섬유다발을 여재로 하는 섬유상 정밀여과기를 통해 응집된 원수중에서 오염물질을 제거하여 정수를 생산하도록 된 정수처리장치를 제공한다.

이하, 본 고안을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 정수처리장치의 전체구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 고안에서 사용되는 배관연결형 약품혼합기의 구성도이며, 도 3은 본 고안에서 사용되는 반응탱크의 외형도이고, 도 4는 본 고안에서 사용되는 섬유상 정밀여과기의 배관계통도이며, 도 5 및 도 6은 섬유상 정밀여과기의 내부구조도로서, 여재인 섬유다발이 다공관에 압착된 상태와 이완된 상태를 각각 도시한 것이다.

상기 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 고안의 정수처리장치는 원수 중에 함유된 고형물을 효율적으로 제거할 수 있도록 원수에 응집제나 응집보조제 등의 약품을 혼합하기 위하여 정밀여과공정으로 연결되는 원수공급배관(1)에 약품혼합기(10)를 설치하되, 이 약품혼합기(10)의 입구측에는 약품공급배관(2)과 인젝션 링(12)을 구비하고, 약품혼합기(10)의 중앙부에는 가변판(14)을 구비하며, 상기 인젝션 링(12)에는 4~6개의 노즐(13)을 설치하여 약품공급배관(2)으로부터 공급되는 약품을 인젝션 링(12)의 중앙으로 흐르는 원수에 분사시켜 혼합할 수 있도록 되어 있다.

상기 약품혼합기(10)는 중간부의 내경이 작고 입출구 부분의 내경은 큰 벤튜리관의 형태로 이루어져 있는데, 이는 1쌍의 가속챔버(15)와 감속챔버(16)가 대칭형태로 맞대어진 형태이며, 상기 가변판(14)은 가속챔버(15)와 감속챔버(16)사이에 설치된 가변 오리피스챔버(17)내에 구비되어 있고, 약품이 분사된 원수가 원수공급펌프(P1)의 압력에 의해 가변판(14)을 밀어 올릴 때 교반이 발생되어 약품과 원활한 혼합이 이루어지도록 되어 있다.

또한, 상기 감속챔버(16)의 후단에는 2차 혼합교반부(18)를 연속으로 구비하여 가변판(14)을 통과한 원수가 감속되면서 2차 혼합교반부(18)내의 나선형 날개(19)에 의해 약품과 원활하게 혼합 교반되도록 되어 있다.

약품혼합이 이루어진 후 도 3에 도시된 바와 같은 복수의 밀폐형 응집반응탱크(20)를 정류관(22)으로 연결하여 그 내부에서 원수가 응집제와 자연스럽게 혼합되어 응집반응을 거치도록 되어 있다.

상기 응집반응탱크(20)는 약품이 혼합된 원수의 반응 및 응집작용이 일어나도록 하는 압력탱크로서 일정한 반응시간을 확보할 수 있도록 설계되며 응집반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 탱크 내부에 통상의 방해판이 설치된다.

도면중 부호 24와 26은 각각 원수와 응집제가 유출입되는 유입관과 유출관이다.

상기 응집반응탱크(20)에서 응집반응을 거친 처리수는 도 4에 도시된 바와 같이 공극제어형 섬유상 정밀여과기(30)이 내부로 유입되어 다수의 섬유다발(31)을 통과하면서 여과된 후, 하단 홀(32)을 통해 여과된 처리수가 배출되도록 되어 있다.

이를 상세히 설명하면, 섬유상 정밀여과기(30)내부에는 다수의 섬유다발(31)이 설치되어 있는데, 이 섬유다발(31)의 상측과 하측은 각각 묶어서 여과기(30)의 상부 걸대(33)와 하부 걸대(34)에 고정하여 중앙의 다공관(35)에 밀착되게 고정한다.

또, 정밀여과기(30)하단 일측에는 응집반응탱크(20)로부터 응집반응이 이루어진 반응수가 공급되는 반응수 공급배관(3)이 접속되는 반응수 공급포트(H1)가 구비되어 있고, 이 반응수 공급배관(3)에는 반응수 공급밸브(V1)가 구비되어 있으며, 정밀여과기(30)의 하단 일측에는 세척수 배출밸브(V2)를 갖는 세척수 배수포트(H2)가 구비되어 드레인탱크(50)에 드레인관(4)으로 연결되어 있다.

또한, 정밀여과기(30)의 하단 홀(32)일측으로는 처리수 배출포트(H3)가 구비되어 여기에 처리수 밸브(V3)가 구비된 처리수관(5)을 접속시켜 처리수 수조(40)에 연결하고, 상기 하단 홀(32)에는 역세펌프(P2)와 세척수 공급밸브(V4)가 구비된 역세관(6)을 접속시켜 처리수 수조(40)에 다시 연결함과 동시에 에어펌프(P5)와 에어공급밸브(V5)가 구비된 에어공급관(7)을 역세관(6)에 연결하여 처리수와 에어로 여과기(30)의 내부를 세척할 수 있도록 한다.

상기 여과기(30)의 상부에는 압착실린더(36)가 구비되어 있으며, 이 압착실린더(36)의 신축작동에 의해 상부회전축(37)이 정역방향으로 회전할 수 있도록 되어 있고, 이 상부회전축(37)의 회전에 의해 상부 걸대(33)가 회전되면서 고정된 상태의 하부 걸대(34)사이에 설치된 섬유다발(31)이 다공관(35)외측으로 모여들면서 감기게 되며 이와 같은 상태에서 반응수의 여과가 이루어지게 된다.

상기 섬유상 정밀여과기(30)에서의 여과공정에 대하여 설명하면, 섬유다발(31)을 깨끗이 세척한 후 처리수 밸브(V3)와 반응수 공급밸브(V1)만 열고 압착실린더(36)를 이용해 상부 걸대(33)를 돌려 여재인 섬유다발(31)을 다공관(35)주변으로 압착시킨 상태에서 즉, 공극을 작게 한 상태에서 원수를 유입하여 여과한다.

이러한 상태에서 여과공정이 계속되면 여과장치 내의 섬유다발(31)에 억류된 부유물질이 증가하여 여과저항이 증가하고, 처리수의 배출속도가 감소하거나 압력이 상승하여 포획된 부유입자가 처리수로 배출되게 된다.

이때 처리수의 배출속도가 설정된 값보다 작게되거나, 여과기 내부의 압력이 설정된 값보다 높아지거나, 처리수의 수질이 목적하는 값보다 나빠지면 여과공정을 중단하고 세척공정으로 전환한다.

세척공정은 자동 또는 수동으로 수행할 수 있으며, 우선 반응수 공급밸브(V1)와 처리수 배출밸브(V3)를 닫고, 하부의 세척수 배출밸브(V2), 세척용 공기공급밸브(V5), 세척수 공급밸브(V4)를 차례로 열고, 나머지 모든 밸브를 닫은 다음, 상부 압착실린더(36)를 이완시켜 상부회전축(37)을 반대방향으로 돌려 섬유다발(31)이 이완되도록, 즉, 공극을 크게 하여 섬유다발(31)을 세척한다.

흐르는 물에 빨래를 하듯 이완과 압착을 반복하면서 섬유다발(31)내부에 포획된 부유물질이 탈리되고, 오탁된 세척수는 하부의 세척수 배출관(6)으로 배출된다. 섬유다발(31)내에 포획된 부유물질이 충분히 탈리되었다고 판단되면 다시 상기의 여과공정으로 전환하면 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 원수공급배관에 응집제나 응집보조제 등 약품의 혼화 및 응집을 위한 배관연결형 약품혼합기를 설치하여 원수공급배관 내에서 원수와 약품이 혼합 및 교반이 되도록 함으로써 과다한 약품손실을 줄이고, 이를 위한 약품혼합탱크 및 교반기를 없애 공간활용도를 높여 비용부담을 줄일 수 있으며, 혼합 및 교반을 위해 별도의 동력을 사용할 필요가 없으므로 보다 효율적으로 원수와 약품을 혼합 교반시킬 수 있다. 또, 본 고안은 섬유여재를 이용한 가압식 급속 정밀여과공법을 이용한 정수처리시설로 경제적이고 효율적인 정수시스템을 이룰 수 있어 정밀한 조작이 필요치 않고, 장기 운영에 따른 동력비를 절감할 수 있어 효율적 측면이나 경제적 측면에서 우위를 확보할 수 있고, 본 시스템은 이의 운전에 별도의 전문가가 불필요한 운전의 용이성도 갖는다. 또, 취수 원수의 수질부하 변동이 심하거나 조류 발생시에도 관계없이 안정적이고 지속적인 상수 수질확보가 가능하고 기존의 시스템보다 설비의 콤팩트화가 가능하여 시설 설치 소요부지의 최소화로 설비비 절감 및 설비장소의 최소화를 이룰 수 있다. 또한, 지하수 개발시 부적합 판정에 따른 추가 관정 개발비용의 절감대체효과와 더불어 중수처리 및 하수처리분야로의 범용적 적용이 가능할 뿐만 아니라, 중대규모 정수설비의 고도정수처리에도 대체 적용이 가능하다.

도 1은 본 고안의 전체구성도,

도 2는 본 고안에서 사용되는 배관연결형 약품혼합기의 단면도,

도 3은 본 고안에서 사용되는 반응탱크의 구성도,

도 4는 본 고안에서 사용되는 섬유상 정밀여과기의 배관계통도,

도 5는 본 고안에서 사용되는 섬유상 정밀여과기의 내부구조도로서, 여재인 섬유다발이 다공관에 압착된 상태,

도 6은 본 고안에서 사용되는 섬유상 정밀여과기의 내부구조도로서, 여개징 섬유다발이 이완된 상태를 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 원수공급배관 2 : 약품공급배관

3 : 배수관 4 : 드레인관

5 : 처리수관 6 : 역세관

7 : 에어공급관 10 : 약품혼합기

12 : 인젝션 링 13 : 노즐

14 : 가변판 15 : 가속챔버

16 : 감속챔버 17 : 가변 오리피스챔버

18 : 2차 혼합교반부 19 : 나선형 날개

20 : 응집반응탱크 22 : 정류관

24 : 유입관 26 : 유출관

30 : 여과기 31 : 섬유다발

32 : 하단 홀 33 : 상부 걸대

34 : 하부 걸대 35 : 다공관

36 : 압착실린더 37 : 상부회전축

40 : 처리수 탱크 50 : 폐수탱크

V1 : 반응수 공급밸브 V2 : 세척수 배출밸브

V3 : 처리수 배출밸브 V4 : 세척수 공급밸브

V5 : 에어 공급밸브 H1 : 반응수 공급포트

H2 : 세척수 배수포트 H3 : 처리수 배출포트

H4 : 세척수 공급포트 H5 : 에어 공급포트

P1 : 원수공급펌프 P2 : 역세펌프

P3 : 폐수배송펌프 P4 : 응집제 펌프

Claims

원수가 유입되어 응집제나 응집보조제 등 약품의 혼화 및 응집을 위한 배관연결형 약품혼합기(10)를 통과한 후, 밀폐형 응집반응탱크(20)를 거쳐 응집반응이 이루어지며, 섬유 다발을 여재로 하는 섬유상 정밀여과기(30)를 통해 응집된 원수중에서 오염물질을 제거하여 정수를 생산하도록 된 것을 특징으로 하는 배관연결형 약품혼합기와 공극제어형 섬유상 정밀여과기를 이용한 정수처리장치.
청구항 1에 있어서,

상기 정밀여과기(30)는 다수의 섬유다발(31)의 상측과 하측이 상,하부 걸대(33,34)에 고정되어 압착실린더(36)의 신축작동에 의해 중앙의 다공관(35)에 밀착되거나 이격되고, 여과기 하단에는 반응수 공급포트(H1)와 세척수 배출포트(H2)가 구비되며, 상기 다공관(35)의 하단에는 처리수 배출포트(H3)와 세척수 공급포트(H4)및 에어 공급포트(H5)가 구비되며, 각 포트(H1~H5)에는 각각 밸브(V1~V5)가 설치된 것을 특징으로 하는 배관연결형 약품혼합기와 공극제어형 섬유상 정밀여과기를 이용한 정수처리장치.