KR20110125044A - 부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우천시 초기우수에 포함되어 있는 각종 비점오염물질을 효율적으로 제거하여 자연하천의 환경오염을 방지하면서도 여과작업의 소강상태시 무전원으로 여재를 자정(自淨)하여 여재의 막힘을 해소하는 부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치에 관한 것이다
이러한 본 발명은 우수공급시 공극이 자동으로 작아지는 부양성 여재를 통과하면서 우수에 포함된 오염물을 1차적으로 여과하고, 상기 1차 여과된 우수는 신축성 여재의 작아진 공극을 통과하면서 미세오염물마저 2차적으로 여과하며, 여과작업의 소강상태시 상기 신축성 여재의 커진 공극을 통해 자연배수방식으로 신축성 여재에 달라붙은 오염물 입자를 자체적으로 말끔하게 제거함을 기술적인 특징으로 한다.

Description

부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치{Pore controllable double filtering device using buoyancy and pressure}

본 발명은 초기우수에 포함되어 있는 비점오염물질을 효율적으로 제거하여 자연하천의 수질오염을 방지하면서도 여과작업의 소강상태시 무전원으로 여재를 자정(自淨)하여 여재의 막힘을 해소하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 산업의 발달과 도시화의 진전으로 인하여 도시에서의 초기우수는 대기중의 오염물질과 상업, 공업, 주택단지 및 도로면의 오물, 먼지, 오일 또는 그리스(Grease), 흙, 모래 등의 각종 비점오염물질을 포함한 상태로 합류식 하수관이나 분리식 우수관을 통해 호소(湖沼)나 하천 등으로 흘러들어가 환경오염에 막대한 지장을 초래함에 따라 상기 초기우수의 처리에 대한 필요성이 강조되고 있다.

최근 이용되고 있는 우수처리방식으로는 유입 우수의 직선적 운동을 회전운동으로 바꾸어 원심력에 의해 고형물을 침전시키거나 스크린 등을 통해 조대한 고형물을 직접 거르는 형식의 처리방식과, 소정의 비점오염물질을 거를 수 있는 여재층을 통과시키는 여과방식 등이 이용되고 있다.

특히 입자가 매우 작은 비점오염물질의 경우 상기 스크린 및 원심력, 침전 등의 물리적 처리로는 처리효율이 매우 낮게 나타나 여과방식의 적용이 효율적이며, 이와 같은 여과방식은 처리수의 흐름을 여재의 하부에서 상부로 유도하는 상향류 여과방식이 바람직한데, 이는 비점오염물질을 가급적 여재층 깊이 침투시켜 여재의 수명을 연장시키기 위함이다.

그러나 종래의 상향류 여과방식은 여재의 공극이 일정한 크기로 제한됨으로써 미립자의 여재를 사용하면 여과시간이 매우 짧아지는 문제점이 있으며, 조대입자의 여재를 사용하면 미립자의 비점오염물질은 공극을 그대로 통과하므로 이를 완벽하게 여과할 수 없어 여과성능이 현저하게 저하된다.

또한, 여과효율을 높이기 위하여 미립자의 여재를 사용할 경우 오염물입자가 여재의 공극에 쌓이므로 여과장치가 지속적인 여과기능을 갖기 위해서는 공극에 쌓인 오염물입자를 주기적으로 제거, 청소해야만 하나 종래에는 마땅한 장비가 없고, 다만 근자에 들어 여재층을 청소하기 위한 장비가 일부 제안되고 있으나, 이 경우 별도의 전원을 사용하여 청소장치를 가동함으로써 이에 따른 불필요한 운용비용이 발생하여 비경제적이며, 낙뢰사고로 인해 전원공급이 불가한 경우 현실적으로 가동할 수 없는 문제점이 야기된다.

따라서, 여재의 우수한 여과성능은 물론 장기간을 사용할 수 있도록 여재의 막힘 현상이 적고, 강우종료시 여재의 셀프 클리닝 기능을 수행할 수 있는 요건을 충족하는 여과장치가 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 종래의 여과방식을 이용한 우수의 여과처리에 따른 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 우수공급시 상향류로 방향이 전환된 우수가 공극이 자동으로 작아지는 부양성 여재를 통과하면서 우수에 포함된 비교적 큰 부유물질을 1차적으로 여과하도록 하고, 상기 1차 여과된 우수의 수위증가에 따라 상승하는 부구의 부력을 이용하여 신축성 여재를 압착하도록 하며, 상기 신축성 여재의 작아진 공극을 1차 여과된 우수가 통과하면서 미세입자의 오염물마저 2차적으로 여과하도록 하고, 여과작업의 소강상태시 상기 신축성 여재가 이완되면서 커진 공극을 통해 자연배수방식으로 잔여수와 함께 신축성 여재에 부착되었던 오염물입자를 자체적으로 탈리할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 우수처리조의 하측에 부양성 여재가 채워진 1차 부양여과조를 설치하고, 상기 1차 부양여과조의 상부에 수평상으로 고정설치한 고정다공판을 기점으로 상하에 각각 여과수 챔버 및 2차 압착여과조를 분리 설치하며, 상기 여과수 챔버 및 2차 압착여과조에는 각각 부구 및 신축성 여재를 설치하되 상기 부구의 하단에 연결된 견인로드는 고정다공판 및 신축성 여재를 관통하여 다공성 압착판과 일체화 연결하는 기술을 강구한다.

또한, 본 발명은 상기 1차 부양여과조의 양측에 각각 이물질 배출관을 1차 부양여과조의 상하를 관통하여 설치하는 기술을 강구한다.

본 발명은 초기우수에 포함된 각종 비점오염물질을 효율적으로 제거하여 자연하천 및 호소(湖沼)의 수질오염을 방지하고 자연생태계를 보존하는 효과를 제공한다.

또한, 초기우수의 여과작업시 자동으로 공극의 크기가 작아지는 부양성 여재를 통과하면서 부유물질을 효율적으로 1차 여과함은 물론 순차적으로 신축성 여재의 작아진 공극을 통과하는 과정에서 미처 제거되지 않은 미세입자의 오염물을 반복하여 2차 여과함으로써 여과성능이 매우 뛰어난 효과를 제공한다.

아울러 여과작업의 소강상태시 상기 신축성 여재는 자동으로 공극이 커짐에 따라 자연배수방식으로 배수되는 잔여수가 신축성 여재에 부착된 오염물 입자를 세척, 탈리시켜 여재를 말끔하게 필터링 하면서도 이와 같은 여재의 필터링을 무전원에 의한 셀프 클리닝방식으로 간편하게 구현할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명이 적용된 초기우수 처리장치의 종단면도
도 2는 본 발명 1차 부양여과조의 설치상태 일부절결 평단면도
도 3은 본 발명의 우수공급시 부구 및 다공성 압착판의 상부 이동에 따른 신축성 여재의 압착상태 종단면도
도 4는 본 발명의 우수공급 중단시 부구 및 다공성 압착판의 하부 이동에 따른 신축성 여재의 이완상태 종단면도

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 상부 양측에 우수유입관(11) 및 여과수 유출관(12)이 각각 설치되고, 내부 중앙에 여과조 분리벽(13)이 설치되되 상기 여과조 분리벽(13)의 하측에 유입유로(14)가 형성된 우수처리조(10)와; 상기 여과조 분리벽(13) 및 우수처리조(10)의 내벽(10a) 사이에 한 쌍의 다공판(21)이 상하로 이격 설치되고, 상기 다공판(21)의 사이에 부양성 여재(22)가 채워진 1차 부양여과조(20)와; 상기 1차 부양여과조(20)의 상부에 고정설치된 고정다공판(30)의 상측에 여과수 유출관(12)과 연통하는 여과수 챔버(31)가 설치되고, 상기 여과수 챔버(31)에 상하로 이동가능하게 설치된 부구(40)와; 상기 고정다공판(30)의 하측에 형성된 2차 압착여과조(32)에 배치된 신축성 여재(50)와; 상기 신축성 여재(50)의 하측에 배치되되, 부구(40)에 일체로 연결된 상태로 고정다공판(30) 및 신축성 여재(50)를 관통하는 견인로드(41)의 하단에 일체화 연결되어 상기 부구(40)와 함께 상하로 연동하는 다공성 압착판(60)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 우수처리조(10)는 일측 상부에 초기우수를 우수처리조(10)의 내부로 유입시키는 우수유입관(11)이 설치되고, 상기 우수유입관(11)의 타측 상부에 여과처리된 여과수를 외부로 유출시키는 여과수 유출관(12)이 설치되며, 내부 중앙에 여과조 분리벽(13)이 설치되되, 상기 여과조 분리벽(13)의 하측에는 우수가 1차 부양여과조(20)로 유입될 수 있도록 개방된 유입유로(14)가 형성된다.

상기 여과조 분리벽(13)과 우수처리조(10)의 내벽(10a) 사이에는 한 쌍의 다공판(21)이 상하로 이격 설치되고, 상기 다공판(21)의 사이에는 부양성 여재(22)가 채워진 구성을 갖는 1차 부양여과조(20)가 설치됨으로써 상기 유입유로(14)를 경유하여 상향류로 방향 전환되는 우수는 1차 부양여과조(20)를 통과하는 과정에서 각종 부유물질이 1차적으로 여과된다.

상기 부양성 여재(22)는 물보다 비중이 작은 소재로 이루어짐으로써 우수가 공급될 때 도 3과 같이 상부로 부양하면서 공극이 작아짐에 따라 20㎛정도의 부유물질을 여과할 수 있어 여과성능을 획기적으로 향상하면서도 우수의 공급이 중단되어 여과작업이 소강상태인 경우에는 자연적으로 하부로 가라앉으면서 원상태로 공극이 커짐에 따라 상기 공극에 쌓인 오염물을 자체적으로 원활하게 배출하여 공극의 막힘 현상을 해소할 수 있게 된다.

이때 본 발명은 상기 1차 부양여과조(20)에 의한 본격적인 여과작업을 시행하기 이전에 비교적 입자가 큰 조대물질을 침전제거하기 위한 전처리공정에 해당하는 기술이 추가로 접목되는 것으로, 이를 위한 기술구성으로는 도 1과 같이 상단에 부유물 스크린(15)이 형성된 격벽(16)이 상기 우수유입관(11) 및 여과조 분리벽(13)의 사이에 설치되고, 상기 격벽(16)의 양측에는 1mm이상의 조대물질을 침전제거하는 침전조(17) 및 침전제거된 우수를 유입유로(14)로 안내하는 역할을 수행하는 우수 유도로(18)가 각각 형성된다.

따라서, 상기 우수유입관(11)을 통해 유입된 오수는 침전조(17)에서 자연적인 침전제거방식으로 조대물질이 우선적으로 제거된 후 부유물 스크린(15)을 통과하여 우수 유도로(18)를 통해 비로소 상기 1차 부양여과조(20)로 유도 공급됨으로써 여과성능을 더욱 개선하는 효과를 제공한다.

상기 1차 부양여과조(20)의 상부에는 수평상으로 고정다공판(30)의 양측이 각각 여과조 분리벽(13) 및 우수처리조(10)의 내벽(10a)에 고정설치되고, 상기 고정다공판(30)의 상측에는 여과공정을 마친 여과수가 일시적으로 머무는 공간인 여과수 챔버(31)가 상기 여과수 유출관(12)과 연통하도록 형성되며, 상기 여과수 챔버(31)에는 부력에 의해 선택적으로 상하로 이동함으로써 별도의 전원을 사용하지 않고서도 무전원으로 신축성 여재(50)를 압착하거나 이완시키는 역할을 수행하는 부구(40)가 설치된다.

상기 고정다공판(30)의 하측에는 1차 여과된 우수를 2차적으로 여과처리하기 위한 2차 압착여과조(32)가 형성되며, 상기 2차 압착여과조(32)에 본 발명의 핵심기술인 신축성 여재(50)가 설치된다.

상기 신축성 여재(50)는 선택적으로 압착되면서 공극이 작아지거나 또는 이완되면서 공극이 커지는 신축성을 갖는 소재로 이루어지는 것으로, 공극이 작아지는 경우 더욱 미세한 오염물을 제거하면서도 이와 반대로 공극이 커지는 경우에는 신축성 여재(50)에 부착된 오염물 입자를 탈리시켜 외부로 원활하게 배출한다.

상기 신축성 여재(50)의 하측에는 신축성 여재(50)를 압착하는 역할을 수행함은 물론 하부로 쳐지지 않도록 받쳐주는 역할을 수행하는 다공성 압착판(60)이 배치되되, 상기 다공성 압착판(60)은 부구(40)의 하단에 일체로 연결된 상태로 고정다공판(30) 및 신축성 여재(50)를 관통하는 한 쌍의 견인로드(41)의 하단부에 일체화 연결됨으로써 상하 이동하는 부구(40)와 함께 연동하면서 선택적으로 신축성 여재(50)를 압착하거나 이완시키는 역할을 하며, 상기 다공성 압착판(60)을 통과한 1차 여과수는 신축성 여재(50)로 공급된다.

즉 상기 다공성 압착판(60)은 견인로드(41)를 매개로 부구(40)와 일체화 연결됨으로써 도 3과 같이 우수의 공급시 상부로 이동하는 부구(40)와 함께 연동 이동하면서 신축성 여재(50)를 압착하여 상기 신축성 여재(50)의 공극이 작아짐에 따라 더욱 미세한 오염물마저도 여과시켜 여과성능을 획기적으로 향상시키며, 우수의 공급이 중단되어 여과처리작업이 소강상태인 경우에는 상기 신축성 여재(50)는 원상태로 이완되면서 공극이 커짐에 따라 신축성 여재(50)에 달라붙어 있던 오염물 입자를 원활하게 제거할 수 있게 된다.

또한, 상기 신축성 여재(50)는 우수 공급이 중단됨에 따라 원상태로 이완되는 과정에서 함수하고 있던 잔여수가 커진 공극을 통해 하부로 자연배수됨에 따라 자연배수방식으로 신축성 여재(50)에 달라붙은 오염물 입자를 더욱 원활하게 탈리시켜 자체적으로 공극을 말끔하게 클리닝 함으로써 공극의 막힘을 해소하며, 이와 같은 셀프 클리닝을 별도의 전원을 사용하지 않고 무전원으로 자동 시행하는 효과를 제공한다.

아울러 상기한 셀프 클리닝에 의해 하부로 배출되는 오염물 입자는 물론 상기 다공성 압착판(60)에 응집되었다가 떨어지는 응집이물질을 1차 부양여과조(20)의 하측으로 자동 배출시켜 작업자가 이를 수거할 수 있도록 하는 이물질 배출관(70)의 기술구성이 추가로 접목된다.

이와 같은 이물질 배출관(70)은 1차 부양여과조(20)의 양측에 각각 상하로 관통하여 설치되고, 상기 이물질 배출관(70)의 상단에는 체크밸브(71)가 설치됨으로써 우수공급시에는 상기 체크밸브(71)가 유로를 차단하여 우수가 1차 부양여과조(20)를 거치지 않고 직접 2차 압착여과조(32)로 유입됨을 방지한다.

또한, 우수의 공급이 중단되면 신축성 여재(50)에서 자연배수되는 잔여수에 의한 수압으로 체크밸브(71)의 유로가 개방됨으로써 오염물 입자 및 이물질은 상기 이물질 배출관(70)을 통해 1차 부양여과조(20)의 하측으로 원활하게 배출함에 따라 여과작업의 소강상태시 자동으로 1차 부양여과조(20)는 물론 2차 압착여과조(32) 및 신축성 여재(50)를 말끔하게 필터링 하여 여과성능을 더욱 개선하면서도 별도의 인력을 투입하여 시행하던 필터링 작업을 생략하여 여과장치의 유지관리에 따른 편의성을 제공할 수 있게 된다.

10: 우수처리조 13: 여과수 분리벽
14: 유입유로 16: 격벽
17: 침전조 18: 우수 유도로
20: 1차 부양여과조 21: 다공판
22: 부양성 여재 30: 고정다공판
31: 여과수 챔버 32: 2차 압착여과조
40: 부구 41: 견인로드
50: 신축성 여재 60: 다공성 압착판
70: 이물질 배출관 71: 체크밸브

Claims (5)

1. 상부 양측에 우수유입관(11) 및 여과수 유출관(12)이 각각 설치되고, 내부 중앙에 여과조 분리벽(13)이 설치되되 상기 여과조 분리벽(13)의 하측에 유입유로(14)가 형성된 우수처리조(10)와;
   상기 여과조 분리벽(13) 및 우수처리조(10)의 내벽(10a) 사이에 한 쌍의 다공판(21)이 상하로 이격 설치되고, 상기 다공판(21)의 사이에 부양성 여재(22)가 채워진 1차 부양여과조(20)와;
   상기 1차 부양여과조(20)의 상부에 고정설치된 고정다공판(30)의 상측에 여과수 유출관(12)과 연통하는 여과수 챔버(31)가 설치되고, 상기 여과수 챔버(31)에 상하로 이동가능하게 설치된 부구(40)와;
   상기 고정다공판(30)의 하측에 형성된 2차 압착여과조(32)에 배치된 신축성 여재(50)와;
   상기 신축성 여재(50)의 하측에 배치되되, 부구(40)에 일체로 연결된 상태로 고정다공판(30) 및 신축성 여재(50)를 관통하는 견인로드(41)의 하단에 일체화 연결되어 상기 부구(40)와 함께 상하로 연동하는 다공성 압착판(60)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   부양성 여재(22)는 물보다 비중이 낮은 소재로 이루어져 우수공급시 상부로 부양하면서 공극이 작아지고, 우수의 공급이 중단되면 하부로 가라앉으면서 공극이 커져 상기 공극에 쌓인 오염물을 자체적으로 원활하게 배출하는 것을 특징으로 하는 부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   다공성 압착판(60)은 우수공급시 부력에 의해 상부로 이동하는 부구(40)와 함께 연동 이동하면서 신축성 여재(50)를 압착시켜 상기 신축성 여재(50)의 공극이 작아지고, 우수의 공급이 중단되면 하부로 이동하는 부구(40)와 함께 연동 이동하는 신축성 여재(50)가 원상태로 이완되면서 공극이 커져 신축성 여재(50)에 달라붙은 오염물 입자를 자체적으로 원활하게 배출하는 것을 특징으로 하는 부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   1차 부양여과조(20)에는 다공성 압착판(60)에 응집되었던 응집이물질을 상기 1차 부양여과조(20)의 하측으로 배출시키는 이물질 배출관(70)이 상하로 관통하여 설치되고, 상기 이물질 배출관(70)의 상단에는 체크밸브(71)가 설치된 것을 특징으로 하는 부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   우수유입관(11) 및 여과조 분리벽(13)의 사이에는 상단에 부유물 스크린(15)이 형성된 격벽(16)이 설치되고, 상기 격벽(16)의 양측에는 우수에 포함된 큰 입자의 조대물질을 침전제거하는 침전조(17) 및 우수를 유입유로(14)로 안내하는 우수 유도로(18)가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 부력압착을 이용한 공극 제어형 이중여과장치.

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