KR20120028697A - 모래여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 모래가 채워져 있는 여과탱크; 상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 처리하고자 하는 원수가 유입되는 유입구; 상기 유입구에 연결설치되어 원수가 이동하는 경로를 제공하도록 상기 여과탱크의 내부에 구비되는 원수 이동경로; 상기 원수 이동경로에 연결설치되어 원수 이동경로를 통과한 원수가 여과탱크 내부로 분배되도록 하는 원수 분배기; 상기 여과탱크의 하단에 연결설치되어 외부의 공기를 여과탱크 내부로 유입시키기 위한 공기 유입관; 상기 공기 유입관과 일정거리 이격되도록 상부에 구비되어 공기 유입관으로부터 배출되는 공기와 함께 역세를 위한 모래 및 원수가 유입되어 이동하는 경로를 제공하는 역세 유도관; 상기 역세 유도관의 일측에 연결설치되어 역세 유도관을 통과하는 공기, 역세를 위한 모래 및 원수를 혼합하여 모래 중에 존재하는 오염물질을 모래로부터 탈리시켜 역세하는 난류 발생수단; 상기 난류 발생수단에 연결설치되어 난류 발생수단에서 처리된 역세된 모래를 오염물질, 원수 및 공기와 분리하는 고액분리수단; 상기 고액분리수단에 연결설치되어 분리된 모래를 여과탱크로 이동시키는 모래 이동경로; 상기 고액분리수단에 연결설치되어 모래로부터 분리된 오염물질, 원수 및 공기를 외부로 배출하는 분리물 배출관; 및 상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 여과된 원수가 외부로 배출되는 배출구를 포함하는 모래여과장치에 관한 것이다.

Description

모래여과장치{Sand Filtering Apparatus}

본 발명은 모래여과장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등이 포함된 하수, 정수 또는 폐수 등의 원수를 처리하기 위한 모래여과장치에 모래를 연속적으로 역세하는 수단을 구비시켜 모래여과장치의 사용을 중단하지 않고 원수를 여과할 수 있도록 한 모래여과장치에 관한 것이다.

모래여과장치는 하수처리공정이나 정수처리공정에서 처리하고자 하는 하수 등에 포함된 부유물 및/또는 유기물 등을 제거하기 위하여 통상적으로 사용되는 장치로서, 모래의 표면이나 기공에 부유물이나 유기물 등의 오염물질이 부착되어 하수 등에 포함된 오염물질을 정화한다.

이러한 모래여과장치는 설계 및 시공하는 것이 간단하여 공업용수처리 및 하수의 인 처리 등에 널리 사용되고 있다.

한편, 상기 모래여과장치의 여과능력이 포화상태에 이르렀을 경우, 모래의 표면 또는 모래와 모래 사이에 존재하는 오염물질을 제거하는 역세를 통하여 모래의 여과능력을 재생시킨다.

역세는 모래여과장치의 여과효율 및 역세수 발생량 등과 관련이 있다. 기존의 역세는 일정시간 동안의 여과공정에 의해 걸러진 여과사를 압축공기 등을 이용하여 역세하도록하여, 역세 중 모래여과장치의 여과공정이 중단이 되어, 연속적인 역세 및 여과가 곤란하다.

본 발명은 모래여과장치에 연속적인 역세를 도입하여 여과와 역세가 동시에 일어나도록 하여 여과공정의 중단 없이 모래를 세척하는 역세를 할 수 있도록 한다.

본 발명은 내부에 모래가 채워져 있는 여과탱크;

상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 처리하고자 하는 원수가 유입되는 유입구;

상기 유입구에 연결설치되어 원수가 이동하는 경로를 제공하도록 상기 여과탱크의 내부에 구비되는 원수 이동경로;

상기 원수 이동경로에 연결설치되어 원수 이동경로를 통과한 원수가 여과탱크 내부로 분배되도록 하는 원수 분배기;

상기 여과탱크의 하단에 연결설치되어 외부의 공기를 여과탱크 내부로 유입시키기 위한 공기 유입관;

상기 공기 유입관과 일정거리 이격되도록 상부에 구비되어 공기 유입관으로부터 배출되는 공기와 함께 역세를 위한 모래 및 원수가 유입되어 이동하는 경로를 제공하는 역세 유도관;

상기 역세 유도관의 일측에 연결설치되어 역세 유도관을 통과하는 공기, 역세를 위한 모래 및 원수를 혼합하여 모래 중에 존재하는 오염물질을 모래로부터 탈리시켜 역세하는 난류 발생수단;

상기 난류 발생수단에 연결설치되어 난류 발생수단에서 처리된 역세된 모래를 오염물질, 원수 및 공기와 분리하는 고액분리수단;

상기 고액분리수단에 연결설치되어 분리된 모래를 여과탱크로 이동시키는 모래 이동경로;

상기 고액분리수단에 연결설치되어 모래로부터 분리된 오염물질, 원수 및 공기를 외부로 배출하는 분리물 배출관; 및

상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 여과된 원수가 외부로 배출되는 배출구를 포함하는 모래여과장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 모래여과장치는 연속적인 자동역세를 통해 여과와 역세가 동시에 수행되어, 여과공정의 중단없이 역세를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 모래여과장치를 구성하는 난류 발생수단을 인라인 믹서 또는 노즐 등을 사용함으로써 역세효율을 향상시키고, 하이드로사이클론을 이용하여 효율적으로 역세된 모래를 분리 회수할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모래여과장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 모래여과장치 단면도이다.

본 발명은 내부에 모래가 채워져 있는 여과탱크; 상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 처리하고자 하는 원수가 유입되는 유입구; 상기 유입구에 연결설치되어 원수가 이동하는 경로를 제공하도록 상기 여과탱크의 내부에 구비되는 원수 이동경로; 상기 원수 이동경로에 연결설치되어 원수 이동경로를 통과한 원수가 여과탱크 내부로 분배되도록 하는 원수 분배기; 상기 여과탱크의 하단에 연결설치되어 외부의 공기를 여과탱크 내부로 유입시키기 위한 공기 유입관; 상기 공기 유입관과 일정거리 이격되도록 상부에 구비되어 공기 유입관으로부터 배출되는 공기와 함께 역세를 위한 모래 및 원수가 유입되어 이동하는 경로를 제공하는 역세 유도관; 상기 역세 유도관의 일측에 연결설치되어 역세 유도관을 통과하는 공기, 역세를 위한 모래 및 원수를 혼합하여 모래 중에 존재하는 오염물질을 모래로부터 탈리시켜 역세하는 난류 발생수단; 상기 난류 발생수단에 연결설치되어 난류 발생수단에서 처리된 역세된 모래를 오염물질, 원수 및 공기와 분리하는 고액분리수단; 상기 고액분리수단에 연결설치되어 분리된 모래를 여과탱크로 이동시키는 모래 이동경로; 상기 고액분리수단에 연결설치되어 모래로부터 분리된 오염물질, 원수 및 공기를 외부로 배출하는 분리물 배출관; 및 상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 여과된 원수가 외부로 배출되는 배출구를 포함하는 모래여과장치를 제공한다.

본 발명에 따른 모래여과장치는 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질이 포함된 하수, 정수 및/또는 폐수 등을 모래로 여과하기 위한 것이다.

여기서, 상기 여과하기 위한 대상인 하수, 정수 및/또는 폐수 등을 본 발명에서는 원수로 지칭할 수 있다.

본 발명에 따른 모래여과장치는 여과, 바람직하게는 여과처리하기 위한 원수가 모래여과장치의 하부로부터 상부로 이동하며 처리되는 상향류식 모래여과장치인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 모래여과장치를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 모래여과장치 단면도로서 함께 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모래여과장치는 내부에 모래(10)가 채워져 있는 여과탱크(2); 상기 여과탱크(2)의 일측에 연결설치되어 처리하고자 하는 원수가 유입되는 유입구(4); 상기 유입구(4)에 연결설치되어 원수가 이동하는 경로를 제공하도록 상기 여과탱크(2)의 내부에 구비되는 원수 이동경로(12); 상기 원수 이동경로(12)에 연결설치되어 원수 이동경로(12)를 통과한 원수가 여과탱크(2) 내부로 분배되도록 하는 원수 분배기(8); 상기 여과탱크(2)의 하단에 연결설치되어 외부의 공기를 여과탱크(2) 내부로 유입시키기 위한 공기 유입관(14); 상기 공기 유입관(14)과 일정거리 이격되도록 상부에 구비되어 공기 유입관(14)으로부터 배출되는 공기와 함께 역세를 위한 모래(10) 및 원수가 유입되어 이동하는 경로를 제공하는 역세 유도관(16); 상기 역세 유도관(16)의 일측에 연결설치되어 역세 유도관(16)을 통과하는 공기, 역세를 위한 모래 및 원수를 혼합하여 모래 중에 존재하는 오염물질을 모래로부터 탈리시켜 역세하는 난류 발생수단(18); 상기 난류 발생수단(18)에 연결설치되어 난류 발생수단(18)에서 처리된 역세된 모래(10)를 오염물질, 원수 및 공기와 분리하는 고액분리수단(20); 상기 고액분리수단(20)에 연결설치되어 분리된 모래(10)를 여과탱크(2)로 이동시키는 모래 이동경로(26); 상기 고액분리수단(20)에 연결설치되어 모래(10)로부터 분리된 오염물질, 원수 및 공기를 외부로 배출하는 분리물 배출관(22); 및 상기 여과탱크(2)의 일측에 연결설치되어 여과된 원수가 외부로 배출되는 배출구(6)를 포함한다.

본 발명에 따른 여과탱크(2)는 원수를 여과하기 위한 장소를 제공하는 것으로서, 그 내부에는 원수에 포함된 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질을 제거하기 위한 모래(10)가 충진되어 있다.

상기 여과탱크(2)는 원수를 처리, 바람직하게는 여과하여 처리하기 위한 장소를 제공하는 것이라면, 그 형태가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 원통형 형상을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유입구(4)는 여과하고자 하는 원수가 유입된다.

본 발명에 따른 원수 이동경로(12)는 유입구(4)에 연결설치되어 원수가 이동하는 경로를 제공한다.

상기 원수 이동경로(12)는 원수가 여과탱크(2)의 내부, 바람직하게는 내부 중심을 따라 수직으로 하강할 수 있도록 길이방향으로 확장된 관 형상을 갖도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기 원수 분배기(8)는 원수 이동경로(12)에 연결설치되어 원수 이동경로(12)를 통과한 원수가 여과탱크(2) 내부로 분배되어, 상기 여과탱크(2)에 충진된 모래(10)가 원수에 포함된 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질을 처리할 수 있도록 한다.

이때, 상기 원수 분배기(8)는 상기 원수 이동경로(12)의 일측에 연결설치된 유입구(4)에 대향되는 타측에 연결설치되는 것이 바람직하다.

상기 원수 분배기(8)는 원수가 여과탱크(2)에 충진된 모래(10)에 고루 분배될 수 있도록 하는 것이라면 그 형태가 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 상기 여과탱크(2)의 횡방향으로 방사형이 되도록 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 원수 분배기(8)는 여과탱크(2)의 내부 하단에 설치되어 원수가 여과탱크(2)의 하부로부터 상부로 흐르는 상향류식 흐름으로 원수가 흐르도록 한다.

여기서, 본 발명에 따른 모래여과장치가 상향류식으로 운전되면, 모래여과장치의 여과탱크(2) 하부에 위치하는 모래(10)에 보다 많은 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질 존재하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 여과탱크(2)의 모래(10)를 통과한 원수는 여과탱크(2)의 일측, 바람직하게는 상부 일측에 구비된 배출구(6)로 배출된다.

본 발명에 따른 공기 유입관(14)은 여과탱크(2)의 하단에 연결설치되어 외부의 공기를 여과탱크(2) 내부로 유입시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 공기 유입관(14)이라면 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 역세 유도관(16)은 공기 유입관(14)과 일정거리 이격되도록 상부에 구비되어 공기 유입관(14)으로부터 배출되는 공기와 함께 역세를 위한 모래, 즉 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질이 부착된 모래 및 원수가 유입되어 이동하는 경로를 제공한다.

여기서, 상기 역세 유도관(16)은 여과탱크(2)의 하부로부터 상부까지 수직으로 확장되도록 형성되는 것이 좋다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 역세 유도관(16)은 그 일측에 역세를 위한 모래(10)를 용이하게 역세 유도관(16)으로 유입시킬 수 있도록 역세 유도관(16)을 중심으로 깔대기 형상으로 형성된 모래 분배기(24)가 더 구비될 수 있다.

이때, 상기 깔대기 형상은 하부로 깔대기의 입구가 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 난류 발생수단(18)은 역세 유도관(16)의 일측에 연결설치되어 역세 유도관(16)을 통과하는 공기, 역세를 위한 모래(10) 및 원수를 혼합, 바람직하게는 강력하게 혼합하여 난류를 발생시킴으로써, 모래(10)에 존재, 바람직하게는 붙어 있는 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질을 탈리시켜 역세한다.

여기서, 상기 난류 발생수단(18)은 모래(10)에 존재, 바람직하게는 붙어 있는 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질을 탈리시킬 수 있는 장치라면, 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 역세 유도관(16)을 따라 이동하는 공기, 원수 및 역세를 위한 모래 혼합물을 강하게 교반시킬 수 있는 장치를 사용하는 것이 좋다.

특히, 종래의 역세는 단순히 공기를 모래여과장치의 하부에서 공급하거나, 공기와 모래 등을 지그재그 형태의 유로를 통과하도록 구성하였지만, 이러한 방법으로 공기 및/또는 모래를 포함하는 유체에 난류를 제공하는 것이 용이하지 않다.

이에, 본 발명에 따른 난류 발생수단(18)은 보다 용이하고, 효과적인 난류를 발생시키기 위해 인라인 믹서(inline mixer), 노즐, 벤츄리, 방해판에 의한 충돌장치 또는 이들 중 적어도 두 개 이상 이용한 장치로 구성되어, 공기, 역세를 위한 모래(10) 및 원수 혼합물로 이루어진 유체에 강력한 난류를 형성시킬 수 있다.

이와 같은 난류 발생수단(18)의 일례로서, 인라인 믹서를 사용하는 경우, 상기 인라인 믹서의 관 내부에 방해판, 바람직하게는 유체의 흐름을 방해하는 방해판을 설치하여 인라인 믹서의 내부를 통과하는 유체에 난류를 제공한다.

또한, 노즐이나 벤츄리를 사용하는 경우, 유체가 흐르는 배관의 직경을 변화시켜 유속을 변화시킴으로써, 유체에 난류를 제공한다.

또한, 방해판에 의한 충돌장치는 유체가 흐르는 방향과 수직으로 방해판을 설치하여 유체의 흐름을 방해함으로써 난류를 형성시킨다.

전술한 본 발명에 따른 난류 발생수단(18)은 공기, 역세를 위한 모래(10) 및 원수 혼합물로 이루어진 유체에 난류를 발생시키므로, 기존의 공기에 의한 역세 방법과 비교하여 매우 효율적이며, 짧은 시간에 역세가 가능하고, 모래의 역세를 위한 별도의 동력이 필요치 않다.

본 발명에 따른 고액분리수단(20)은 상기 난류 발생수단(18)에 연결설치되어 난류 발생수단(18)에서 처리된 역세된 모래(10)를 오염물질, 원수 및 공기와 분리한다.

여기서, 상기 고액분리수단(20)은 역세된 모래(10)와 오염물질, 원수 및 공기를 분리할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 하이드로사이클론을 사용하는 것이 좋다.

상기 하이드로사이클론은 원형으로 이루어진 내부에 높은 유속으로 혼합물이 유입될 경우, 혼합물이 원주방향으로 흐르면 혼합물의 비중에 의해 발생하는 원심력의 차이로 인해 가벼운 물질은 원의 중심으로 모이고, 무거운 물질은 원의 외측으로 흐른다.

이에, 본 발명에 따른 하이드로사이클론은 상기 난류 발생수단(18)에서 처리된 공기, 원수 및 오염물질은 하이드로사이클론의 중심으로 모이고, 역세된 모래(10)는 하이드로사이클론의 외측으로 이동한다.

여기서, 상기 고액분리수단(20)인 하이드로사이클론의 중심에 모인 공기, 원수 및 오염물질은 고액분리수단(20)에 연결설치된 분리물 배출관(22)을 통해 외부로 배출되고, 하이드로사이크클론의 외측으로 이동한 모래(10)는 고액분리수단(20)에 연결설치된 모래 이동경로(26)를 통해 여과탱크(2)로 이동한다.

상기 모래 이동경로(26)를 통해 여과탱크(2)로 이동하는 모래(10)는 여과탱크(2)의 중심부로 이동하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 모래여과장치에 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유입구(4)를 통해 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질을 포함하는 원수가 유입되면, 상기 유입구(4)에 연결설치된 원수 이동경로(12)를 통해 여과탱크(2)의 하단에 위치하는 원수 분배기(8)로 이동하여 여과탱크(2)의 모래(10)에 고루 분배된다.

그 다음, 상기 원수 분배기(8)를 통해 배출되는 원수는 여과탱크(2)의 상방향으로 흐르며, 원수에 포함된 부유물, 유기물 및/또는 응집된 인 등의 오염물질이 모래(10)에 의해 여과된다.

그 다음, 여과처리된 원수는 여과탱크(2)의 일측, 바람직하게는 상부 일측에 구비된 배출구(6)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 상기 원수의 여과과정과 함께 여과탱크(2)의 하단에 구비된 공기 유입관(14)으로 공기가 유입되며, 상기 유입된 공기는 공기 유입관(14) 상단에 일정거리 이격되도록 설치된 역세 유도관(16)으로 이동한다.

이때, 상기 역세 유도관(16)으로 이동하는 공기와 함께 그 주위에 존재하는 모래(10) 및 원수가 공기와 함께 역세 유도관(16)의 내부로 이동한다.

그 다음, 역세 유도관(16)으로 이동한 공기, 모래(10) 및 원수 혼합물은 역세 유도관(16)의 일측에 연결설치된 난류 발생수단(18)을 통과하며 난류가 제공되어 모래(10)에 붙어 있는 오염물질이 탈리되어 역세한다.

그 다음, 난류 발생수단(18)을 통과하며 역세된 모래(10), 오염물질, 공기 및 원수는 고액분리수단(20)으로 유입되어 역세된 모래(10)는 모래 이동경로(26)를 통해 여과탱크(2)로 유입되고, 오염물질, 공기 및 원수는 분리물 배출관(22)을 통해 외부로 배출된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 모래여과장치는 여과탱크(2)의 하부에 위치하는 모래가 연속적으로 역세되어 여과탱크(2)의 상부로 공급됨에 따라 원수의 여과공정을 중단하지 않고 연속적으로 역세가 이루어진다.

또한, 원수가 여과탱크(2)의 하부에서 상부로 이동하기 때문에 여과되는 원수의 수질에 영향을 미치지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

2 : 여과탱크 4 : 유입구
6 : 배출구 8 : 원수 분배기
10 : 모래 12 : 원수 이동경로
14 : 공기 유입관 16 : 역세 유도관
18 : 난류 발생수단 20 : 고액분리수단
22 : 분리물 배출관 24 : 모래 분배기
26 : 모래 이동경로

Claims (4)

1. 내부에 모래가 채워져 있는 여과탱크;
   상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 처리하고자 하는 원수가 유입되는 유입구;
   상기 유입구에 연결설치되어 원수가 이동하는 경로를 제공하도록 상기 여과탱크의 내부에 구비되는 원수 이동경로;
   상기 원수 이동경로에 연결설치되어 원수 이동경로를 통과한 원수가 여과탱크 내부로 분배되도록 하는 원수 분배기;
   상기 여과탱크의 하단에 연결설치되어 외부의 공기를 여과탱크 내부로 유입시키기 위한 공기 유입관;
   상기 공기 유입관과 일정거리 이격되도록 상부에 구비되어 공기 유입관으로부터 배출되는 공기와 함께 역세를 위한 모래 및 원수가 유입되어 이동하는 경로를 제공하는 역세 유도관;
   상기 역세 유도관의 일측에 연결설치되어 역세 유도관을 통과하는 공기, 역세를 위한 모래 및 원수를 혼합하여 모래 중에 존재하는 오염물질을 모래로부터 탈리시켜 역세하는 난류 발생수단;
   상기 난류 발생수단에 연결설치되어 난류 발생수단에서 처리된 역세된 모래를 오염물질, 원수 및 공기와 분리하는 고액분리수단;
   상기 고액분리수단에 연결설치되어 분리된 모래를 여과탱크로 이동시키는 모래 이동경로;
   상기 고액분리수단에 연결설치되어 모래로부터 분리된 오염물질, 원수 및 공기를 외부로 배출하는 분리물 배출관; 및
   상기 여과탱크의 일측에 연결설치되어 여과된 원수가 외부로 배출되는 배출구를 포함하는 모래여과장치.
2. 제1항에 있어서,
   난류발생수단은 인라인 믹서, 노즐, 벤츄리, 방해판, 방해판에 의한 충돌장치 또는 이들 중 적어도 두 개 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 모래여과장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 고액분리수단은 하이드로사이클론인 것을 특징으로 하는 모래여과장치.
4. 제1항에 있어서,
   역세 유도관의 일측에 연결설치되어 역세를 위한 모래를 용이하게 역세 유도관으로 유입될 수 있도록 역세 유도관을 중심으로 깔대기 형상으로 형성된 모래 분배기를 더 포함하는 모래여과장치.

Images