KR20050071782A - 전자석을 이용한 여과 및 역세방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체 속에 함유되어 있는 부유고형물을 고도의 정밀도로 여과할 수 있고 공기압과 청수를 사용한 역세정 시 가변 필터층을 갖는 여과장치 원통체 특정 부위에 전자석 및 영구자석을 설치하여 항상 일정한 조건에서 균일한 처리수를 얻고자 하는 여과 및 역세 가능 정밀여과장치에 관한 것으로, 여과시에는 유입 원수의 수압에 의해 가변 필터층 압착이 이루어지며 여과장치 원통체 하단의 특정부에 이르렀을 때는 전자석과 영구자석에 의해 필터위치가 고정. 형성되어 수압 등 다른 조건에 영향을 받지 않고 항상 일정한 압착층을 형성하여 균일수질의 여과수를 제공하게 되고, 역세 시에는 여과수 배출구를 통해 역세수를 주입하게 되면 압착된 필터층은 원통체 상방향으로 올라가게 되는데 이때 공기를 주입하여 공기 버블에 의해 난류를 형성시키며 상단부에 부착된 전자석의 자력을 이용하며 역세공정을 반복함에 의해 상하 진동을 형성시켜 필터 사이에 끼어있는 오염물질을 완벽하게 밖으로 배출시키는 전자석을 이용한 여과 및 역세 가능 정밀여과장치를 제공하고자 하는 것이다.

Description

전자석을 이용한 여과 및 역세방법 및 그 장치{Apparatus of filtering and backward washing with electromagnetic power}
본 발명은 유체 속에 함유되어 있는 부유고형물을 고도의 정도로 여과할 수 있고 공기압과 청수를 사용한 역세정 시 가변 필터층을 갖는 여과장치 원통체의 특정 부위에 전자석을 설치하여 항상 일정한 조건에서 균일한 처리수를 제공케 하고자 하는 여과 및 역세가 가능한 정밀여과장치에 관한 것으로, 여과시에는 원수 유입수의 수압에 의해 필터층 압착이 이루어지고 하단의 특정부에 이르렀을 때 자력감응에 의해 필터위치가 고정. 형성되어 수압 등 다른 조건에 영향을 받지 않고 항상 일정한 압착층을 형성하여 균일 수질의 여과수를 제공할 수 있게 되고, 역세시에는 여과수 배출구를 통해 역세수를 주입하게 되면 압착된 필터층은 원통체 상방향으로 올라가게 되는데 이때 공기를 주입하여 공기 버블에 의해 난류를 형성시키며 상단부에 부착된 전자석의 자력에 의해 상하 진동을 형성시켜 필터 사이에 끼어있는 오염물질을 완벽하게 밖으로 배출시키는 전자석을 이용한 여과 및 역세가 가능한 정밀여과장치를 제공하고자 하는 것이다.
정수장의 정수처리과정에서 부유물의 여과, 각종 오.폐수의 고도처리(즉, 활성탄, 오존, 광촉매, 막분리 처리)하기 전의 전처리, 또는 재활용 목적의 수처리에는 유체(특히 물) 속에 포함되어 있는 부유고형물을 여과하는 정밀여과장치(Micro Filter)가 사용되고 있다.
또한 일반 가정용 정수기에서도 다양한 여과장치가 적용 사용되고 있다.
이러한 용도로 사용되는 정밀여과장치는 여과를 수행하는 필터의 세공구조가 일정한 크기로 제작되므로 일정시간 운전한 후에는 여과된 오염물에 의해서 세공이 막히게 되면 역세척이 불가능하게 되거나 역세척 회복율이 극히 저조하여 대부분의 정밀여과장치는 필터를 일정주기로 교환하지 않으면 안 되었다.
또한 종래에도 일부에서 여과 및 역세정을 한 반응조에서 실시하고자 하는 방법과 여과장치에 관한 개발 시도가 있었으나 종래의 기술을 설명한 도 6의 도면에서 보는 바와 같이 원수가 1위치에서 유입되면 필터층 3이 수압으로 압착되어 초기 유입 시 부유물이 화이버나 위사 등으로 된 필터층이 충분히 압착되기 전에 배출구 4로 미여과 상태로 유출될 우려가 있으며 원수(1)의 공급이 연속되어 정상적 필터링이 될 때는 도 6의 (a)상태를 유지하다가 공급 중단 상태가 되면 필터층이 탄성과 부력으로 다시 부상되어 도 5의 (b)상태로 장기간 사용이 중지되면 도 5의 (c)상태로까지 부상되었다가 원수가 재 투입이 되는 경우에 수압에 따라 도 5의 (b)상태나, (a)상태 등으로 주변 여건에 따라 수시로 배출환경이 달라지게 되므로 초기의 수질과 중간의 수질이 다르게 방류되어 수질의 균일화 및 안정화를 이루지 못하는 결과를 가져왔다.
또한 역세를 하고자 하는 경우 필터층의 기공을 에어로만 변동을 주기 때문에 진동 등의 효과가 없어 이물질의 제거에 효율이 떨어지고 이로 인하여 역세주기가 빠르게 되며 결과적으로 청수의 소비량이 많게 되는 문제점을 갖고 있었던바, 출원인은 이를 해결하고자 여러 장치를 만들어보고 여러 방법을 시도하게 되었고 그 중 전자석이나 영구자석을 이용하여 테스트 한 결과 가장 좋은 결과치를 얻고 본원 발명을 완성하게 된 것 이었다.
따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 유체의 여과나 역세정시에 여과장치에 전자석 및 영구자석을 부설하여 항상 일정한 처리수를 제공하고자 하는 것으로, 여과 시에는 원수 유입구 방향으로 유입수의 수압에 의해 압착이 이루어지며 하단부에 도착하였을 때는 전자석 13위치의 자력에 의해 필터층의 위치가 고정. 형성되어 수압에 영향을 받지 않고 일정 압착층을 형성하여 항상 동일 조건에서 일정수질의 여과수를 얻을 수 있게 되고, 역세 시에는 여과수 배출구를 통해 역세수를 주입하게 되면 압착된 필터는 상방향으로 올라가게 되고 이때 공기를 주입하여 공기 버블에 의해 난류를 형성시키고 상단부에 부착된 자력에 의해 전자석 11과 전자석 12 사이에 상하 진동을 형성시켜 필터 사이에 끼어있는 오염물질을 완벽하게 밖으로 배출시킬 수 있는 전자석을 이용한 여과 및 역세 가능 정밀여과장치를 제공하는데 있다.
또한 본원의 여과장치를 가정용 정수기에 전처리 장치로 적용될 수 있도록 전자석을 이용하므로 항상 균일하게 안정적인 정수를 제공하는 여과장치를 제공하고자 하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 통형상을 이루며 상측에 원수 주입관이 연결되고 하측에 여과된 원수가 배출되는 처리수 배출관이 연결되어 유체 속에 함유되어 있는 부유고형물을 빠르고 깨끗하게 고정도로 여과할 수 있고, 공기압과 청수를 사용한 역세정 시에는 우수한 역세정 을 위해 가변 필터층이 특정 부위에 작동. 적용될 수 있도록 여과장치 용기 외부에 전자석을 설치하고 용기 내부에서 가변 필터층을 인도하는 상부롤러부에 대응자력을 보유하도록 설치되어 본원의 목적을 성취시킴을 특징으로 하는 것이다.
발명을 상세히 설명하기 위하여 제시된 도면에 의해 구체적으로 설명하여 보면 도 2에서 제시하고 있는 가변 필터층을 갖는 여과장치(10)에 원수 및 농축수 배관(21)을 통하여 원수가 유입되거나 역세수가 배출되는 구조를 갖고 가변 필터링부(24)를 리드하는 상부홀더부(22)를 갖되 이 상부홀더부는 유입 원수의 수류를 균일하게 분산시켜 수류를 안정화시키는 기능을 가짐과 동시에 여과장치 외부에 설치된 전자석에 대응하는 영구자석이 상부홀더부의 외주연에 삽설되어 외부 전자석과 대응되도록 설치된다.
상부홀더부(22)와 하부홀더부(27)사이에는 밴드 A(23), 밴드 B(26)로 인하여 화이버나 위사 등으로 이루어지는 가변 필터링부(24)와 연결되고, 역세 시에 역세수와 공기버블의 확산효율을 높이기 위하여 유로형성판이 설치되는데 유로형성판은 3 ~10 도의 테이퍼 각을 갖도록 하여 확산력을 증가 시키고 또한 배출구멍은 각 방향으로 골고루 향하여 확산되도록 설치되어 확산력을 증가시키고자 한다.
상기의 도면 및 상세한 설명에서와 같이 본원발명은 원수 여과 시에는 원수 유입관(21)를 통하여 원수가 유입되어 원통 상부의 상부홀더부(22)를 통하여 일정 압으로 분산되도록 하여 수류 안정화를 도모하고 유입수의 수압에 의해 화이버나 위사 필터층(24)을 통하여 압착이 이루어지며 상부홀더부가 하단부 전자석13에 도착하였을 때는 자력의 감응에 의해 위치 고정이 형성되어 수압에 영향을 받지 않고 일정 압착층을 형성하여 일정수질의 여과수를 제공하게 되고, 역세 적용시에는 여과수 배출구(30)를 통해 역세수를 주입하게 되면 압착된 필터층은 상방향으로 올라가게 되며 유로형성판(25)에 3 내지 10도 정도의 테이퍼 각도를 부여하여 분사율을 높이며 이때 공기를 주입하여 공기 버블에 의해 난류를 형성시키며 필터층을 상부로 올리는데 상단부에 부착된 전자석11과 12사이에서 역세수를 일정시간 유입, 정지를 반복하며 자력에 의해 상하 진동을 반복. 형성시켜 필터 사이에 끼어있는 오염물질을 완벽하게 밖으로 배출시키는 역세정을 실행하게 되는 원리인 것이다.
이하 본 발명을 실시형태를 여러 양태로 구체적으로 상술한다.
도 5에서 제시하는 도면은 본원의 여과장치를 가정용이나 산업용 정수기의 전처리장치로서 사용된 실시도의 단면도 로서 UF(ultra filter)나 NF(nano filter), RO(revers osmosis)필터 등의 전처리 시설로 유용하게 사용될 수 있다.
이하 본원의 발명사상을 보다 더 구체화하기 위하여 바람직한 실시예를 제시하고 그 결과를 제시한다.
(실시예1)
- 원수 수질조건 : 카오린 성분을 100 ppp 으로 함유한 용액을 샘플로 채취하고 아래조건에서 실험하였다.
- 실험조건 :
1. 상부에 6000 G 의 전자석을 취부하고 하부에 4000 G의 전자석을 취부하여 원수를 모듈에 투여하였다.
2. 여과 실시에는 전자석 설치가 없이 여과 및 역세 기능을 갖는 타사제품을 본원 발명품과 대비하여 시간별로 원수 공급 및 중단을 20초 간격으로 반복하여 처리수의 수질을 측정하였다.
3. 역세를 실시함에는 10초 유입후 5초 정지, 다시 10초 유입 후 5초 정지를 5회 반복한 후 다시 여과를 실시하여 그 결과치를 비교 하였다.
( 2의 방법으로 실시한 실험결과: 수질단위 ppm).
운전조건 구분 여과시작1분후 여과시작5분후 여과시작10분후 가동정지20초 후재가동 가동정지1분후 재가동
비교실시예(타사제품) 5.4 3.2 3.0 3.5 3.8
본원제품 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8
( 3의 방법으로 실시한 실험결과: 수질단위 ppm).
조건 수질(ppm) 여과시작1분후 여과시작5분후 여과시작10분후 가동정지20초 후재가동 가동정지1분후 재가동
비교실시예(타사제품) 5.6 3.2 3.1 3.8 4.0
본원제품 2.9 2.8 2.8 2.8 2.8
본원의 전자석 필터를 이용하게 되는 효과로서는 초기 원수 여과를 원할 시 사전에 전자석을 이용하여 여과에 필요 충분한 조건을 갖는 압착된 위치(전자석 13)에 필터층을 형성하여 놓은 후 원수가 투입되게 되므로 초기 원수의 필터링이 효과적으로 이루어질 수 있으며 원수의 공급이 중단되어도 필터링 면사나 화이버 필터층이 상승되지 않도록 전자석이 붙잡아줌으로서 수질이 안정적으로 일정하게 정수효과를 얻을 수 있으며 역세정을 실시하는 경우에도 전자석이 필터층의 화이버나 면사를 원하는 역세위치에서 잡고 있으므로 면사의 부력이 발생되지 않으며 전자석11과 전자석12사이에서 역세수를 수초동안 유입, 수초동안 정지를 반복하며 자력 띠에 의해 상하 진동운동을 형성시켜 필터 사이에 끼어있는 오염물질을 완벽하게 밖으로 배출시키는 역세정 효과를 기대할 수 있는 것으로 결과적으로 원수의 수압에 의해 정수의 량과 질에 전혀 변화가 없이 일정하게 항상 안정적으로 양질의 정수기능을 수행 할 수 있도록 하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명 전자석을 이용한 여과 및 역세장치의 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 여과장치의 여과동작을 보여주는 작동 상태도.
도 4는 역세장치의 역세정 동작을 보여주는 작동 상태도.
도 5는 본원 발명을 일반 정수기에 적용한 사용도.
도 6은 종래의 여과장치를 보여주는 개략 단면도 이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가변필터층을 갖는 여과장치
11 : 전자석 A 12 : 전자석 B
13 : 전자석 C 21 : 원수 및 농축수 배관
22 : 상부 홀더부 23 : 밴드부 A
24 : 필터층 25 : 유로 형성판
26 : 밴드부 B 27 : 하부 홀더부
28 : 하부홀러 지지부 29 : 배출 구멍
30 : 처리수 및 역세수 배관

Claims (4)

  1. 원통 형상을 이루며 상측에 원수 주입관이 연결되고 하측에 처리수 배출관이 연결되어 유체속에 함유되어 있는 부유고형물을 여과하고 필요시 역 세정을 실시하기 위한 여과 및 역세방법에 있어서,
    여과 및 역세장치 용기의 외부 특정부에 전자석이 설치되고 용기 내부에 필터층과 연계된 상부홀더부에 대응자석이 설치되어 여과 수행 시에는 화이버(fiber) 필터층을 원하는 위치(전자석13)에 고정시켜 수압이나 유체의 흐름에 영향을 받지 않고 항상 일정 압착층을 형성하여 일정수질의 여과수를 제공하게 되고, 역세를 원할 경우에는 여과수 배출구(30)를 통해 역세수가 주입되며 가변필터층이 상승될 시 용기 상부에 부착된 전자석(11, 12)사이에서 역세수를 일정 시간 유입, 정지를 반복하며 자력에 의해 상하 진동운동을 형성시켜 필터 사이에 끼어있는 오염물질을 완벽하게 밖으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 여과 및 역세방법.
  2. 원통 형상을 이루며 상측에 원수 주입관이 연결되고 하측에 처리수 배출관이 연결되어 유체속에 함유되어 있는 부유고형물을 여과하는 여과방법에 있어서,
    여과장치 용기의 외부 특정부에 전자석이 설치되고 용기 내부에 필터층과 연계된 상부홀더부에 대응자석이 설치되어 여과 수행시 위사나 화이버(Fiber)필터층을 원하는 위치에 고정시켜 수압이나 유체의 흐름에 영향을 받지 않고 항상 일정 압착층을 형성하여 일정수질의 정제여과수를 얻는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 여과방법
  3. 원통 형상을 이루며 상측에 원수 주입관이 연결되고 하측에 처리수 배출관이 연결되어 유체속에 함유되어 있는 부유고형물을 여과하고 필요시 역세정을 실시하기 위한 여과 및 역세정 장치에 있어서,
    여과장치의 용기의 외부 특정부에 전자석(11, 12, 13)이 설치되고 용기 내부에 필터층과 연계되는 상부홀더부에 영구자석이 삽설되어 여과나 역세 수행시 필터층을 원하는 위치에 고정시켜 수압이나 유체의 흐름에 영향을 받지 않고 항상 일정 압착층을 형성하여 일정수질의 여과수를 얻거나 역세를 실시하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 여과 및 역세장치
  4. 제 3 항에 있어서,
    여과 및 역세장치의 하단부 유로 형성판에 3~10도의 테이퍼 각도를 줘서 유체의 확산속도를 높이는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 여과 및 역세장치.
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