KR20080069366A - 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 - Google Patents

세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정수 및 하수처리공정에서 유입수의 여과기능을 더욱 향상시키기 위하여 유기물 및 무기물 등을 정화하는 여과장치로서 미세물질, 탁도유발물질, 잔류염소를 제거하기 위한 활성탄 흡착방식을 이용한 여과장치와 공정상 발생되는 미생물, 세균, 박테리아 및 대장균의 살균작용에 효과가 있는 자외선(U.V)램프를 이용한 살균장치로 구성되어 있으며, 수질을 효과적으로 정화하기 위하여 직립형의 원통에서 여과, 흡착 및 살균이 동시에 이루어 질 수 있도록 구성되어 운전조작이 용이하게 고안된 장치이다.

Description

세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템{A filtering apparatus system using ceramics filter and UV lamp}
도 1은 종래기술에 따른 스트레이너를 이용한 활성탄 여과장치를 나타낸 도면이며, 그리고
도 2는 본 발명에 따른 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템
110 : 탱크 122 : 살수관
120 : 제1챔버 125 : 세라믹필터
130 : 제2챔버 132 : UV램프
140 : 제3챔버 150 : 경판
161 : 산기관 170 : 세라믹볼
본 발명은 하수처리장 공정중에 유입되는 유기물, 무기물 및 잔류염소와 미 세고형물을 제거하고자 세라믹필터와 활성탄 여과방법을 이용하고, 세균, 박테리아 및 대장균은 자외선(U.V)램프를 이용하여 살균하는 여과장치이다.
지금까지의 입자상 물질의 여과장치는 자갈이나 실리카 샌드로 구성되어 수질에 따라 직접 또는 전처리과정을 거쳐서 여과하는 샌드 여과장치가 이용되었으며, 원수에 혼합되어 있어 전처리가 어려운 합성세제, 소독물질 또는 미생물 생성에 필요한 유기물질 등의 여과는 입상 활성탄에 의하여 흡착 처리하는 활성탄 흡착장치가 주로 이용되어 왔다.
이와 같은 종래의 여과장치는 도 1에서 보는 바와 같이 밀폐된 원통형의 탱크(10), 탱크(10)의 상부면상에 형성된 유입구(11)와 연결되어 오폐수가 유입 분사되는 살수관(12), 탱크(10)의 하부면상에 오목한 돔형상으로 형성된 경판(13), 경판(13)의 하부면상에 오폐수가 배출되는 배출구(14)로 구성된다. 그리고 경판(13)의 위에는 통상의 스트레이너(20)가 형성되고, 스트레이너(20)의 상부로는 차례대로 자갈(21), 모래(22), 활성탄(23)이 적층된다. 또한, 유입구(11)에는 유입라인(31) 및 역세배출라인(32)이 연결되고, 배출구(14)에는 역세유입라인(33) 및 배출라인(34)이 연결된다.
따라서 유입라인(31) 및 유입구(11)를 통해 유입된 오폐수는 살수관(12)에서 살수되어 활성탄(23)과, 모래(22), 자갈(21) 및 스트레이너(20)를 통해 배출구(14) 및 배출라인(34)으로 정화되어 배출된다.
또는, 스트레이너(20), 자갈(21), 모래(22) 및 활성탄(23)에 걸러진 찌꺼기들을 제거하기 위해 역세를 수행하게 되는데, 이때에는 역세유입라인(33) 및 배출 구(14)로 역세수가 유입되어 스트레이너(20), 자갈(21), 모래(22) 및 활성탄(23)에 끼인 찌꺼기들을 부유시키면서 유입구(11) 및 역세배출라인(32)을 통해 외부로 배출시킨다.
이러한 다층 여과장치(샌드 여과장치)는 현탁물질을 함유한 용수를 자갈과 모래층을 통과시켜 여과하는 방식으로 상층부에서 이물질이 포집되고 일정 통수량을 취수한 뒤에는 장치내부의 압력편차에 의한 역세척을 시행하여 포집된 이물질을 장치 외부로 배출하는 방식의 급속여과방식이므로 처리수량이 많고 구조 및 운전조작은 간단하나 처리효율면에서는 한계가 있다.
활성탄 여과방식은 직립원통형 탱크로서 상부에서 원수가 다공형 파이프 살수관을 통해 원수가 유입되어 활성탄, 모래 및 자갈을 통과하여 탱크 하부에 설치된 스트레이너에 이물질이 제거되고, 일정기간동안 사용 후 역세하는 방식으로 양질의 여과수질을 기대하는데 한계가 있었다.
또 최근에는 역삼투압 여과장치가 이용되고 있으나 유입수의 농도, pH 등의 원수변화, 미생물의 발생 및 수질의 급격한 변화에 따라 운전이 제한되는 단점이 있고 멤브레인막을 이용하였을 경우 장치가 고가이고 초기투자비용이 비싸다.
그리고 이외에도 그 사용방법과 쓰이는 용처에 따라 다른 한외여과장치(U/F)와 정밀여과장치(MF)가 있으나 이들 장치는 일반적으로 미립자나 미생물(조류, 대장균, 세균 등)의 제거능력이 뛰어나 전자회사나 식품회사에서 주로 사용하고 있는 실정이다.
따라서 지금까지의 활성탄 흡착방식만으로는 세균이나 박테리아 및 대장균을 사멸시키는 것이 어려웠으며 이를 해결하기 위하여 활성탄 여과시 후공정으로 오존처리, 염소살포 및 자외선(U.V)램프를 이용한 별도의 시설을 추가로 설치하였으나 그 비용이 비싸고 수질관리상 그 효과가 적어 유지관리에 이중 부담을 갖게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 정수 및 하수처리공정에서 여과기능을 확대시키기 위한 세라믹필터를 탱크의 높이만큼 쌓아 유기물, 무기물 ?? 부유물질이 세라믹필터를 통해서 여과토록하고, 세균, 박테리아 및 대장균은 자외선(U.V)램프에서 방출되는 파장을 이용하여 제거되게 하는 여과장치시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
중앙에서부터 외곽측으로 제1챔버, 제2챔버, 제3챔버가 형성되며, 제1챔버와 제2챔버는 하부에서 연통되고, 제2챔버와 제3챔버는 상부에서 연통되는 탱크;
제1챔버의 천정에 장착되는 유입구와 연결된 살수관;
제1챔버에 적층되는 다공질의 세라믹필터층;
제2챔버에 종방향으로 장착되는 UV램프;
제3챔버의 바닥면에서부터 적층되는 스트레이너, 자갈, 모래, 활성탄; 그리고
제3챔버의 하부와 연통되면서 오목한 돔형상을 가지며, 하부면상에 배출구가 형성된 경판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템을 제공한다.
이때, 탱크의 외부에는 제2챔버로 광촉매(TiO2)를 공급시키는 광촉매장치가 더 포함되는 것이 바람직하다.
그리고 제2챔버 또는 제3챔버의 하부에는 별도의 외부 콤푸레셔와 연결된 산기관이 더 포함될 수 있다.
또한, 제2챔버의 하부에는 세라믹볼이 내장될 수 있다.
또한, 제3챔버의 제2챔버와 연통되는 부위 하부에는 덮개망이 형성됨이 바람직하다.
한편, 유입구의 일측 및 타측에는 유입라인 및 역세배출라인이 연결되고, 배출구의 일측 및 타측에는 역세유입라인 및 배출라인이 형성되며, 유입라인, 역세배출라인, 역세유입라인, 배출라인에는 각각 전동밸브가 장착됨이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 활성탄 여과장치시스템에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 여과장치 시스템(100)은 두개의 원통형 격벽(111, 112)에 의해 제1챔버(120), 제2챔버(130), 제3챔버(140)로 공간이 3등분되는 밀폐된 탱크(110)를 포함한다. 이러한 탱크(110)의 제1챔버(120)는 탱크(110)의 중심부에 형성되고, 제3챔버(140)는 외곽에 형성되며, 제2챔버(130)는 제1챔버(120)와 제3챔버(140)의 사이에 형성된다. 이때, 제1챔버(120)와 제2챔버(130)는 바닥면에서 서로 연통되고, 제2챔버(130)와 제3챔버(140)는 천정 인접한 부분에서 관통공(131)에 의해 서로 연통되는 구조를 갖는다.
먼저, 제1챔버(120)의 상부면상에는 유입구(121)가 형성되고, 유입구(121)의 하부면상 즉, 제1챔버(120)의 상부측에는 유입구(121)와 연통되는 살수관(122)이 횡방향으로 연장 형성된다. 그리고 유입구(121)의 일측에는 유입라인(123)이 연결되고, 유입구(121)의 타측에는 역세배출라인(124)이 연결된다.
이와 같이 형성된 제1챔버(120)의 내부에는 다수의 세라믹필터층(125)이 적층된다. 세라믹필터층(125)은 다공질로 구성된 것으로, 유입수에 포함되어 있는 대부분의 유기물, 무기물 및 부유물질을 제거한다.
제2챔버(130)는 제1챔버(120)에서 1차여과된 유입수가 연통된 바닥면을 통해서 차오르는 곳으로, 제2챔버(130)의 중심부에는 그 종방향으로 UV램프(132)가 장착된다. 이러한 UV램프(132)는 천정에서 고정되어 거의 바닥면까지 연장되는 길이를 갖는다. 이때, 제2챔버(130)의 천정으로는 외부의 광촉매장치(135)에서 광촉매가 공급된다. 이와 같은 광촉매(TiO2)는 UV램프(132)에서 발산되는 자외선을 받으면 분해되면서 오존(O3)이 발생되게 되는데, UV램프(132)에서 발산되는 자외선과 오존에 의해 처리공정상 발생되는 미생물, 세균 및 대장균을 살균처리한다.
제3챔버(140)는 제2챔버(130)를 통과한 유입수가 관통공(131)을 통해서 넘어 오는 곳으로, 제3챔버(140)에는 바닥면에서부터 스트레이너(141), 자갈(142), 모래(143), 활성탄(144)이 적층되게 구성되어 기존 방법과 같이 유입수를 다시 한번 여과시킨다. 바람직하게는 활성탄(144)은 제2챔버(130)와 제3챔버(140)가 연통되는 관통공(131)의 아래까지 형성됨이 바람직하다. 그리고 관통공(131)에 인접한 아래측에는 횡방향으로 덮개망(145)이 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 형성된 탱크(110)의 하부면상에는 오목한 돔 형상을 갖는 경판(150)이 형성된다. 이때, 경판(150)은 최종적으로 정화된 유입수가 흘러나오는 곳이기 때문에 제3챔버(140)측으로만 연결되도록 형성됨이 바람직하다. 이러한 경판(150)의 하부면상에는 정화된 유입수가 배출되는 배출구(151)가 형성된다. 바람직하게는 배출구(151)의 일측에는 역세유입라인(152)이 연결되고, 배출구(151)의 타측에는 배출라인(153)이 연결된다.
한편, 탱크(110)의 외부에는 콤프레셔(160)를 별도로 구비하고, 제2챔버(130)와 제3챔버(140)의 하부에 산기관(161)을 콤프레셔와 연결되도록 설치하여 산기관(161)으로 외부공기를 유입시킨다.
또한, 제2챔버(130)의 하부에는 세라믹볼(170)을 내장시켜 UV램프(132)의 하부에서 세라믹볼(170)과 산기관(161)을 통해서 공급된 공기가 UV램프(132)의 파장을 크게 하는 이온화를 촉진시키도록 하여 그 효과를 크게 하였다.
그리고 제3챔버(140)에서는 산기관(161)을 통하여 공기가 균일하게 공급되며 자갈(142), 모래(143) 및 활성탄(144)층을 통과하면서 미세고형물, 색도 및 잔류염소가 활성탄(144)에 흡착되게 함으로서 여과기능을 강화하였다.
전술한 본 발명에서 미설명 부호인 (155)은 드레인벨브이고, (184)는 역세라인이다.
한편, 유입라인(123), 배출라인(153), 역세유입라인(152), 및 역세배출라인(124)에 전동밸브(123a, 153a, 152a, 124a)를 장착하여 외부의 제어부에서 밸브를 열고 닫음으로써, 정화와 역세를 외부에서 수동조작으로 또는 자동패턴으로 구동시킬 수 있다.
여기에서 말하는 역세는 일정기간동안 본 발명에 따른 여과장치 시스템을 사용한 후에는 세라믹필터(125)와 스트레이너(141) 및 활성탄(144)에 부착된 슬러리와 유기물 등의 이물질을 역세자동밸브를 이용한 역세작용을 통해서 외부로 배출되도록 할 수 있음을 말한다.
역세효과를 증대시키기 위해서는 전동밸브를 통해서 배출이 가능토록 자동제어시스템을 구성하여 유지관리가 수월하도록 하였다. 이와 같은 자동제어시스템에는 일정한 압력을 유지토록 자동에어밴트(182)를 상부에 설치하고 하부에는 드레인밸브(155)를 설치하여 통 내부 청소가 가능토록 하고 자외선(U.V)램프 기능을 항시 감시할 수 있도록 점검구(190)를 설치토록 구성하였다.
마지막으로 여과와 세척기능의 자동제어시스템을 간단히 설명하면 평상시 사용하는 여과기능은 유입전동밸브(123a)와 방류전동밸브(153a)만 열리고 역세시에는 역세전동밸브(152a)와 역세방류전동밸브(124a)만 열리는 기능이며 이때 일정한 에어가 산기관(161)을 통해서 유입될 수 있도록 콤프레셔의 압력을 제어할 수 있도록 구성하고 또한 유입되는 원수펌프(195)의 작동을 제어할 수 있는 자동제어시스템으 로 구성하였다.
본 발명은 정수 및 하수처리공정에서 여과기능을 강화하기 위한 세라믹필터를 통의 높이만큼 단을 쌓아 다공형의 세라믹필터를 통해서 유기물, 무기물 및 부유물질을 여과토록 하고, 통 하부의 세라믹볼과 산기관을 통해 균일하게 공기를 공급하여 자외선(U.V)램프관의 파장을 이용한 이온화기능을 향상시켜 세균, 박테리아 및 대장균의 살균효과를 배가시켰다.
그리고 활성탄 여과기 하부에 스트레이너 사이에 산기관을 통해 공기를 공급하도록 하여 자갈, 모래 및 활성탄층 통과시 미세고형물, 색도물질 및 잔류염소의 활성탄 흡착효율을 증대시켰다.
또한 일정기간 사용후에는 역세밸브 조작으로 스트레이너, 세라믹필터 및 활성탄 사이에 부착된 미세 이물질을 역방향으로 밸브를 통하여 배출할 수 있도록 자동제어시스템으로 조작할 수 있어 유지관리가 쉽고 여과기능이 크게 향상되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 중앙에서부터 외곽측으로 제1챔버(120), 제2챔버(130), 제3챔버(140)가 형성되며, 제1챔버(120)와 제2챔버(130)는 하부에서 연통되고, 제2챔버(130)와 제3챔버(140)는 상부에서 연통되는 탱크(110);
    상기 제1챔버(120)의 천정에 장착되는 유입구(121)와 연결된 살수관(122);
    상기 제1챔버(120)에 적층되는 다공질의 세라믹필터층(125);
    상기 제2챔버(130)에 종방향으로 장착되는 UV램프(132);
    상기 제3챔버(140)의 바닥면에서부터 적층되는 스트레이너(141), 자갈(142), 모래(143), 활성탄(144); 그리고
    상기 제3챔버(140)의 하부와 연통되면서 오목한 돔형상을 가지며, 하부면상에 배출구(151)가 형성된 경판(150);을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탱크(110)의 외부에는 상기 제2챔버(130)로 광촉매(TiO2)를 공급시키는 광촉매장치(135)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2챔버(130) 또는 상기 제3챔버(140)의 하부에는 별도의 외부 콤푸레셔(160)와 연결된 산기관(161)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2챔버(130)의 하부에는 세라믹볼(170)이 내장되는 것을 특징으로 하는 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제3챔버(140)의 상기 제2챔버(130)와 연통되는 부위 하부에는 덮개망(145)이 형성됨을 특징으로 하는 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유입구(121)의 일측 및 타측에는 유입라인(123) 및 역세배출라인(124)이 연결되고, 상기 배출구(151)의 일측 및 타측에는 역세유입라인(152) 및 배출라인(153)이 형성되며, 상기 유입라인(123), 역세배출라인(124), 역세유입라인(152) 배출라인(153)에는 각각 전동밸브(123a, 124a, 152a, 153a)가 장착됨을 특징으로 하는 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 시스템.
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