KR20070047257A - 하폐수 및 정수처리를 위한 수평류형 여과장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하폐수처리시설 및 정수처리시설에서 고형물을 분리하는 여과장치에 관한 것으로, 원수 유입구와 처리수 유출구가 구비된 여과지의 내부에 2겹 이상의 수직 판상의 망체가 이격 설치되고, 그 사이에 형성된 내부공간에 여과재가 충전되어 구성된 하나 이상의 수평류형 여과상이 설치되어, 상기 여과상을 통과하는 수류의 흐름방향이 지면과 평행한 수평방향으로 흐르게 되고, 여과지의 깊이와 여과상의 세로 변을 길게 제작 설치하여 여과지의 면적보다 넓은 여과상의 면적을 확보할 수 있으므로, 부지 소요 면적이 작고 중대규모 수처리시설에 적용할 수 있는 여과장치에 관한 것이다.
여과재, 여과상
Description
도 1은 본 발명에 따른 여과장치 제 1실시예의 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 여과장치 제 1실시예의 A-A 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 여과장치 제 1실시예의 B-B 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 여과장치 제 2실시예의 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 여과장치 제 2실시예의 A-A 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 여과장치 제 2실시예의 B-B 단면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 여과장치 제 3실시예의 평면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 여과장치 제 3실시예의 A-A 단면도이고,
도 9는 본 발명에 따른 여과장치 제 3실시예의 B-B 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 여과재 2, 2a: 망체
3,3a: 유공관 4: 집수수로
5: 팽창용 공간 11: 여과지
12:원수 유입구 13: 원수 분배수로
14: 원수 분배구 15: 처리수 집수구
16: 처리수 유출수로 17: 처리수 유출구
18: 오탁수 유출구 19: 오탁수 유출관
본 발명은 하폐수처리시설 및 정수처리시설에서 고형물을 분리하는 여과장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2겹 이상의 수직 판상의 망체가 이격 설치되고 그 사이에 형성된 내부공간에 여과재가 충전된 하나 이상의 여과상이 구비된 수평류형 여과장치에 관한 것이다.
종래의 중력식 여과장치와 압력식 여과장치는 수류가 상부에서 지면 방향으로 통과하는 수직류형이므로 여과상의 면적보다 더 큰 부지면적이 소요되는 반면에 복층으로 설치하기 어려운 구성이므로 넓은 부지가 소요되고 토지가 귀한 우리나라 실정에 부적합한 문제점이 있다.
관상의 망체에 섬유가 권선된 종래 방식의 여과모듈은 역세척과 재활용이 어려워 여과모듈의 구매비용이 과다하게 소요되고 대규모 수처리에는 적용할 수 없고 여과압력이 크게 소요되는 문제점이 있다.
수류가 지면과 평행하게 수평류형으로 여과상을 통과하는 종래의 회전 원판 형 여과장치(Rotating Disc Filter)는 장치의 구성이 컴팩트하고 부지소요가 작은 반면에 여과상은 한 겹의 금속망체 또는 여과포로 구성되므로 입경이 작은 고형물은 통과하는 등 여과성능이 우수하지 못하고 역세주기가 짧고 역세 유량이 많이 발생되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 여과성능이 우수하고, 역세주기가 길어 가동율이 높으며, 역세 유량이 적게 발생되고, 여과압력이 작게 소요되며 특히, 부지 소요 면적이 작고 중대규모 수처리 시설에 적용할 수 있는 여과장치의 실현을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 2겹 이상의 수직 판상 망체가 소정의 간격으로 이격되도록 설치하고, 상기 망체 사이에 형성된 내부공간에는 입상 또는 섬유상 등과 같은 여과재를 충전하여 수평류형의 여과상을 구성하였다.
이와 같이 수평류형의 여과상으로 여과장치를 구성하게 되면 여과상을 통과하는 수류의 흐름방향이 지면과 평행한 방향으로 흐르게 되므로 여과장치의 설치에 소요되는 부지 면적보다 넓은 여과상을 설치할 수 있게 된다.
또한 상기 여과상의 두께와 여과상의 내부에 충전되는 여과재의 재질 및 입경과 공극은 원수 수질과 처리목적에 적합한 것으로 선택할 수 있으므로 한 겹의 금속망체 또는 여과포로 구성된 회전 원판형 여과장치와 달리 미세한 고형물도 제거할 수 있고, 여과재의 표면과 공극에서도 고형물이 포집되므로 여과효율이 우수하고, 역세주기가 길고 역세 수량도 감소하게 된다.
또한 상기 수직 판상의 망체는 3겹 이상으로 설치하여 그 사이에 구획되는 2개 이상의 공간에 입경이 서로 다른 입상 여과재 또는 공극이 서로 다른 섬유상 여과재를 충전하여 수평류형의 다층 여과장치를 구성함으로써 여과성능을 향상시키고 역세주기를 더욱 길게 할 수 있다.
상기 여과상의 중앙 내부에는 유공관을 설치하고 상기 유공관은 처리수 유출구와 연통되도록 구성하여 상기 유공관을 통하여 여과수를 인출할 수 있다. 이와 같은 구성의 여과상에서는 1개의 수평류형 여과상의 양면에서 동시에 여과가 이루어지므로 여과상 단위 면적당 여과용량을 2배로 증대시킬 수 있게 된다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수평류형 여과장치 제 1실시예의 개략적인 평면도이고, 도 2와 도 3는 각각 도 1의 A-A 단면도와 B-B 단면도이다.
이 실시예에서는 여과지(11)의 내부에 소정 간격으로 이격 설치된 2겹 이상의 수직 판상의 망체(2,2a)와 상기 판상의 망체사이에 형성된 내부 공간에 충전된 여과재(1)로 구성되어 유입원수가 여과상의 측면으로 통과하면서 여과가 이루어 질 수 있는 담장형태의 여과상이 하나 이상 설치된 수평류형 여과장치를 나타내고 있 다.
원수는 원수유입구(12)와 원수분배수로(13) 및 원수분배구(14)를 통하여 여과지(11) 내부로 유입되고, 유입된 원수는 수직 판상의 망체(2)와 여과재(1) 및 또 다른 수직 판상의 망체(2a)로 구성된 여과상들을 거쳐서 여과가 이루어진다. 여과된 처리수는 처리수 집수구(15)와 처리수 유출수로(16)를 거쳐서 집수되고, 집수된 처리수는 처리수 유출구(17)를 통하여 외부로 유출되는 구성이다.
본 발명에 따른 여과상의 역세척 방법은 상기 여과재 층의 내부 또는 상기 여과지(11)의 내부에 공기 공급관[도면생략]을 설치하고 공기를 공급하거나, 원수유입을 차단하고 상기 처리수 유출구(17)를 통하여 청수를 역류시키고, 여과재를 교반시키는 등과 같은 이미 공지된 방식의 역세척 방법을 이용할 수 있다.
상기 여과재는 미세사가 적층된 섬유상 여과재 또는 모래, 안스라사이트, 미세사가 뭉쳐서 입상으로 성형된 미세사구(微細絲球)들로 구성할 수 있다.
입상의 여과재를 적용할 경우에는 비중이 1보다 큰 입상의 여과재 중에서 역세시에 여과재의 부상 및 팽창 등을 고려하여 입경과 비중을 선택하는 것이 중요하다. 따라서 상기 입상 여과재는 입경 0.25㎜ ~ 6.5㎜, 비중 1.02 ~ 2.9 범위의 입상 여과재 중에서 선정하는 것이 바람직하다. 비중과 내마모성이 구비된 광물질을 파쇄하고 필요한 입경을 선별하여 입상의 여과재로 사용할 수 있다. 또한 합성수지, 세라믹, 합성수지와 세라믹의 혼합재질로 입상의 여과재를 제조하면 소정의 입경과 비중을 자유스럽게 선택할 수 있게 된다.
또한 상기 여과재는 직포, 부직포, 섬모층이 형성된 직포, 발포수지 등과 같 이 입상이 아닌 여과재를 이용할 수 있다. 섬유상의 여과재는 직경 2㎛ ~ 20㎛ 범위의 미세사가 적층되어 구성된 섬유상과 상기 미세사가 입경 0.5㎜ ~ 25㎜ 범위의 구형으로 뭉쳐진 미세사구(微細絲球) 중에서 선택된 형상을 이용하되 그 재질은 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드계열 등의 합성수지 재질로 제조할 수 있다.
또한 상기 여과재는 직경이 0.1㎜ ~ 2㎜ 범위의 공극이 서로 관통되어 개방형 공극(Opened Pore)이 형성되도록 성형된 발포수지로 제작할 수 있으며 상기 여과재 내부의 공극크기는 여과 진행방향을 따라 점진적으로 축소될 수 있도록 공극 크기가 서로 다른 판상의 스펀지를 두 겹 이상 겹쳐서 여과상을 구성할 수 있다.
역세척시에 공기와 수류 등의 역세척용 유체를 여과상에 공급하면 내부에 충전된 입상의 여과재(1)는 상부로 부상하면서 팽창하게 된다. 이와 같이 여과재를 팽창시켜서 여과재간의 공극을 크게 하는 것이 역세척용 유체가 여과재의 표면에 고르게 전달되고 탈리된 고형물 및 오탁수가 잘 배출될 수 있으므로 유리하다. 따라서 역세척시에는 수직 망체의 상부측으로 여과재가 부상하여 팽창할 수 있도록 여과상의 상부측에는 역세척용 여유 공간 즉, 여과재 팽창용 공간(5)을 확보하는 것이 바람직하다.
역세척시에 팽창된 상기 여과재는 하중이 작은 상부층은 제대로 압밀이 되지 못하여 미세 고형물의 여과효율이 저하될 수 있으므로 상기 여과재 팽창용 공간(5)에는 상하 이동형 압밀수단[도면생략]을 설치할 수 있다.
압밀수단은 여과상을 진동시키는 진동발생장치, 여과시에는 여과상을 압밀하 고 역세척시에는 상부로 이동하여 팽창용 공간이 확보될 수 있도록 하는 상하 이동형 압밀수단과 공기압에 의하여 팽창 및 축소할 수 있는 신축성 튜브 등으로 구성할 수 있으며, 역세척시에 수위상승에 따른 부력에 의하여 부상하고 여과시에는 하강하여 여과재가 압밀되도록 할 수 있다.
또한 신축성이 있는 스펀지상, 섬유상 또는 섬유가 구형으로 뭉쳐진 입상의 여과재가 충전된 여과상의 경우 상기 여과재를 압착하여 부착된 고형물을 간극수와 함께 외부로 배제시켜서 역세척할 수 있다. 이와 같이 역세척시에 상기 수직 망체의 이격 간격을 일시적으로 확대 및 축소하거나, 또는 수직 망체의 측면에서 여과재를 압착하여 여과재가 충전된 내부 공간을 축소할 수 있는 수평 이동형 압밀수단[도면생략]을 설치할 수 있다.
상기 상하 이동형과 좌우 이동형 압밀수단에는 전동, 공압 및 유압 액튜에이터를 구비하여 상하 또는 좌우로 작동할 수 있다.
역세척시에 발생된 오탁수는 여과지(11)의 하부에 구비된 오탁수 유출구(18)와 오탁수 유출관(19)을 통하여 외부로 배수된다. 또한 역세척된 오탁수는 상부에 설치된 유출웨어[도면생략] 또는 상기 원수분배구(14)를 통하여 외부로 배제하는 등 기존의 공지된 기술을 이용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 수평류형 여과장치 제 2실시예의 개략적인 평면도이고, 도 5와 도 6은 각각 도 1의 A-A 단면도와 B-B 단면도이다.
이 실시예에서는 여과지(11)의 내부에 소정 간격으로 이격 설치된 2겹 이상의 수직 판상의 망체(2)와 상기 판상의 망체사이에 형성된 내부 공간에 충전된 여과재(1) 및 상기 여과재의 내부 중앙에 처리수 유출구(17)와 연통되도록 내삽 설치된 하나 이상의 유공관(3,3a)으로 구성되어 양면에서 동시에 여과가 이루어 질 수 있는 여과상이 하나 이상 설치된 수평류형 여과장치를 나타내고 있다.
원수는 원수 유입구(12)와 원수 분배수로(13) 및 원수 분배구(14)를 통하여 여과지(11) 내부로 유입되고, 유입된 원수는 수직 판상의 망체(2)와 여과재(1) 및 유공관(3,3a)으로 구성된 여과상을 거쳐서 여과가 이루어지고 여과된 처리수는 상기 유공관 하부에 구비된 집수수로(4)와 처리수 집수구(15)및 처리수 유출수로(16)를 거쳐서 집수되고, 집수된 처리수는 처리수 유출구(17)를 통하여 외부로 유출되는 구성이다.
이와 같이 유입수는 여과상의 양 측면으로부터 상기 유공관까지 통과하면서 여과가 진행되므로 수평류형 여과상의 양면에서 여과가 이루어지게 된다. 따라서 여과상의 단위면적당 여과유량을 2배로 증대할 수 있으며 상기 유공관은 관형의 유공관(3)에 국한되지 않고 장방형의 유공관(3a)으로 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 여과상의 역세척 방법은 상기 유공관(3,3a)을 통하여 공기를 여과와 반대방향으로 역류시키거나, 원수유입을 차단하고 상기 유공관(3,3a)을 통하여 청수를 역류시키는 역세척 방법을 이용할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 수평류형 여과장치 제 3실시예의 개략적인 평면도이 고, 도 8과 도 9는 각각 도 7의 A-A단면도와 B-B단면도이다.
이 실시예에서는 여과지(11)의 내부에 소정 간격으로 이격 설치된 2겹 의 수직 판상의 망체(2)의 양측 끝도 판상의 망체로 구성되어 장방형 무한 궤도형상을 이루며 상기 판상의 망체(2) 내부 공간에 충전된 여과재(1) 및 상기 여과재의 내부 중앙에 외부와 연통되도록 내삽 설치된 하나 이상의 유공관(3)으로 구성되어 양면에서 동시에 여과가 이루어 질 수 있는 한편, 상기 여과상의 양끝 부분과 여과지의 벽면이 이격 설치되므로 여과지의 내부 에서 유입원수가 자유롭게 유통될 수 있는 구성이다.
원수는 원수 유입구(12)를 통하여 여과지(11) 내부로 유입되고, 유입된 원수는 수직 판상의 망체(2)와 여과재(1) 및 유공관(3)으로 구성된 여과상을 거쳐서 여과가 이루어지고 여과된 처리수는 상기 유공관 하부에 구비된 집수수로(4)와 처리수 유출구(17)를 통하여 외부로 유출될 수 있다.
따라서 이 실시예에서는 제 1내지 제 2실시예의 상기 원수 분배수로(13)와 원수 분배구(14), 처리수 집수구(15)와 처리수 유출수로(16)가 생략될 수 있다. 또한 오탁수 드레인은 상기 여과지의 어느 일측에서 이루어질 수 있으므로 제 1내지 제 2실시예에서 설치되는 다수개의 오탁수 집수구(18)와 오탁수 집수수로(19)가 생략되므로 장치의 구성이 단순하며 경제적이다.
여기서, 상기 여과상은 평면형의 수직 판상 망체로 구성된 담장형 여과상에 국한되지 않고 수직 원통형 여과상[도면생략]으로 구성할 수 있다.
상기 망체는 직경이 서로 다른 2겹 이상의 수직 원통형 망체로 구성하고 상기 원통형 망체사이에 형성된 내부공간에 여과재를 충전하여 원통형의 여과상을 구성함으로써 구조적으로 안정되고 여과압력을 증대시킬 수 있으며 상기 원통형 여과상의 내측 공간은 처리수 유출구(17)와 연통시켜서 처리수가 외부로 유출될 수 있는 여과장치를 실현할 수 있다.
상기 제 1내지 제 3실시예에서는 사각형의 여과상을 도시하였으나, 상기 여과상은 소정 간격으로 이격 설치된 원판형의 망체사이의 내부공간에 여과재가 충전된 원판형의 여과상[도면생략]으로 구성할 수 있다.
또한 상기 원판형 여과상은 수중에 일부 침적하고 회전시켜서 수중에 침적된 부분에서는 여과가 이루어지고 대기 중에 돌출된 상부에서는 여과방향과 반대방향에서 살수하는 고압수류에 의하여 고형물의 역세척이 이루어지는 여과와 역세척이 반복되는 회전 원판형 여과장치형태로 구성할 수 있다.
상기 제 1내지 제 3실시예에서는 중력식 여과장치를 예시하였으나 본 발명에 따른 여과장치는 압력식 여과에도 제한없이 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 수평류형 여과장치를 하폐수 및 용수처리에 이용하면 여과성능이 우수하고, 역세주기가 길어 가동율이 높으며, 역세 유량이 적게 발생되고, 여과압력이 작게 소요되며, 대규모 수처리 시설에 적용할 수 있고 특히, 부지 면적이 작게 소요되므로 도시지역에 설치가 용이하고 토지가 귀한 우리나라 실정에 부합되 는 여과장치를 실현할 수 있게 된다.
Claims (10)
- 하폐수 및 용수 중에 함유된 고형물을 걸러서 분리할 수 있는 여과상이 구비되어 고액 분리기능을 수행하는 여과장치에 있어서,상기 여과상은 소정 간격으로 이격 설치된 2겹 이상의 수직 판상의 망체(2)와, 상기 판상의 망체사이에 형성된 내부공간에 충전된 여과재(1)로 구성된 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과상은 직경이 서로 다른 2겹 이상의 수직 원통형 망체와, 상기 원통형 망체사이에 형성된 내부공간에 충전된 여과재로 구성된 원통형 여과상인 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과상은 소정 간격으로 이격 설치된 원판형의 망체와 상기 원판형의 망체사이에 형성된 내부공간에 충전된 여과재로 구성된 원통형 여과상인 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과상의 내부에는 하나 이상의 유공관(3,3a)이 처리 수 유출구(17)와 연통되도록 설치되어 여과상의 양 측면에서 여과가 이루어질 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과상의 상부에는 여과재(1)가 부상 및 팽창할 수 있는 여과재 팽창용 공간(5)이 구비된 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과재는 입경 0.25㎜ ~ 6.5㎜, 비중 1.02 ~ 2.9범위의 입상 여과재인 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과재는 합성수지, 세라믹, 합성수지와 세라믹의 혼합물 중에서 선택된 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과재는 직경 2㎛ ~ 20㎛ 범위의 미세사가 적층되어 구성된 섬유상과 상기 미세사가 입경 0.5㎜ ~ 25㎜ 범위의 구형으로 뭉쳐진 미세사 구 중에서 선택된 여과재인 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과재는 직경이 0.1㎜ ~ 3㎜ 범위의 공극이 서로 관통되도록 성형된 스펀지인 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과상에는 여과재 압밀수단이 구비된 것을 특징으로 하는 하폐수 및 정수처리용 수평류형 여과장치.
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