KR20120081116A - 우수 여과 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20120081116A
KR20120081116A KR1020127008505A KR20127008505A KR20120081116A KR 20120081116 A KR20120081116 A KR 20120081116A KR 1020127008505 A KR1020127008505 A KR 1020127008505A KR 20127008505 A KR20127008505 A KR 20127008505A KR 20120081116 A KR20120081116 A KR 20120081116A
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다니엘 피. 콥
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콘텍 엔지니어드 솔루션스 엘엘씨
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Abstract

우수 필터 카트리지는 입구와 여과된 물 출구를 가지는 하우징, 및 물 입구와 여과된 물 출구 사이의 유동 경로를 따라서 배치되는 필터 매체를 포함하고, 배수 공간은 유동 경로의 적어도 일부분을 형성하고 필터 매체의 하류측과 여과된 물 출구 사이에 배치되며, 배수 공간에 배치되는 부유 튜브는 개방 하단부와 개방 상단부를 가지며, 공간의 바닥에 있는 여과된 물이 여과된 물 출구로 가는 것을 막거나 실질적으로 제한하는 하강 위치와 여과된 물 출구로의 여과된 물의 자유로운 유동을 허용하는 상승 위치 사이에서 움직이며, 유체 저수조는 배수 공간과 유체 교통하고, 부유 튜브가 하강 위치에 있는 동안 하우징에 있는 수위가 상승함으로써, 여과된 물을 수집하기 위하여 하우징 내에서 상기 필터 매체 위에 배치된다.

Description

우수 여과 장치, 시스템 및 방법{STORMWATER FILTRATION APPARATUS, SYSTEM AND METHOD}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합되는, 2009년 9월 9일자 출원된 미국 특허 가출원 제61/240,808호에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 우수 여과 장치, 특히 역류 수용력을 가지는 모듈 방식의 우수 필터 조립체에 관한 것이다.
우수는 대체로 빗물과 함께 운반되는 임의의 미립자 파편과 용해 물질들이 더해진 유출수이다. 도시의 경우에, 빌딩의 옥상에 떨어지고 도로, 철길, 활주로 및 인도와 같은 포장 영역 상에 모이는 빗물은 전형적으로 하수도 시스템과 분리된 파이프 시스템을 통하여 물줄기가 바뀐다.
우수는 확산 또는 비점원(non-point source) 오염의 형태일 수 있다. 쓰레기, 침전물, 유기물, 중금속, 유기 독소와 같은 오염물을 동반하여, 이것들을 수용 천연 해수체(bodies of water)로 운반할 수 있다. 그 결과, 우수를 수용하는 해수체 또한 환경 피해를 치료할 수 없는 오염물을 수용할 수 있다.
이러한 수용 해수체 내로 들어오는 우수 오염물의 양은 주변 구역의 도시화 정도 및 주변 활동도의 특성에 관련된다. 도시화는 대용량의 우수를 발생시키고 오염물을 축적하는 도로, 옥외 주차장, 및 옥상과 같은 저/무투과성 구조에 의한 육상의 차폐를 초래한다. 이러한 형태의 표면이 빗물이 투과하는 것을 불허하기 때문에, 이러한 표면은 축적된 오염물을 우수 배수 시스템으로 운반되는 것을 가능하게 한다.
오염된 우수에 의해 취해진 환경 문제들을 다루는 노력으로, 우수를 위한 방취판(trap)들과 필터들이 개발되었다. 예를 들어, 미국 특허 제5,322,629호는 수용 해수체 내로 방출하기 전에 오염물을 제거하는 고품질 약토(leaf compost material) 물질 베드를 통한 수직 여과에 의한 우수의 처리를 위한 방법 및 장치를 개시한다.
이러한 여과 시스템의 전체적인 성능을 개선하는 과립형 퇴비는 미국 특허 제5,624,576호에 개시되어 있다. 이러한 과립형 퇴비를 포함하는 필터의 투과성은 증가되고, 연장된 시간 기간 동안 유지될 수 있다.
미국 특허 제6,027,639호에 기술된 필터 장치는 사이펀 유도 메커니즘을 특징으로 한다. 필터 장치는 하우징 내에서 공기 비움(air evacuation)을 위한 체크 밸브를 포함하는 밀봉된 상부 하우징을 이용하였다. 유도된 사이펀 효과(siphon effect)는 사이펀을 차단하는 하우징의 하부 주변을 따라서 공기 입구를 통해 공기가 당겨질 때까지 필터를 통하여 우수를 흡인한다. 이러한 사이펀의 붕괴로 초래되는 공기 스트림이 난류를 만들고 이에 의해 필터를 청소하는 것이 의도되었다.
특허문헌 1 : 미국 특허 제5,322,629호 특허문헌 2 : 미국 특허 제5,624,576호 특허문헌 3 : 미국 특허 제6,027,639호
이러한 필터 카트리지의 사용이 점점 일반화됨으로써, 카트리지들이 대체(예를 들어 대체 카트리지로) 또는 유지(예를 들어, 카트리지 매체가 대체되는 업무 통화(service call)를 통해)되는 빈도를 감소시키도록 증가된 유효 수명을 가진 카트리지에 대한 요망 및 필요성이 증가하였다.
하나의 양태에 있어서, 우수 필터 카트리지는 물 입구 및 여과된 물 출구(filtered water outlet)를 가지는 하우징, 및 물 입구와 여과된 물 출구 사이의 유동 경로를 따라서 배치된 필터 매체를 포함한다. 배수 공간은 유동 경로의 적어도 일부를 형성하고, 필터 매체의 하류측과 여과된 물 출구 사이에 배치된다. 배수 공간에 배치된 실축형(solid) 벽 부유 튜브는 개방 하단부와 개방 상단부를 가지며, 실축형 벽 부유 튜브는 배수 공간의 바닥에 있는 여과된 물이 여과된 물 출구로 나아가는 것을 막거나 실질적으로 제한하는 하강 위치와 여과된 물 출구로의 여과된 물의 자유로운 유동을 허용하는 상승 위치 사이에서 움직일 수 있다. 유체 저수조는, 배수 공간과 유체 교통하고, 실축형 벽 부유 튜브가 하강 위치에 있는 동안 하우징에 있는 수위가 상승함으로써, 여과된 물을 수집하기 위하여 하우징 내에서 필터 매체 위에 배치된다. 하우징이 충전됨으로써, 하우징에서의 수위가 상승하여 실축형 벽 부유 튜브는 상승 위치로 움직이고, 부압이 하우징에 생성되어 필터 매체를 통해 유체를 흡인한다. 필터 카트리지 외부의 수위가 강하함에 따라서, 공기는 물 입구를 통해 하우징으로 들어와 실축형 벽 부유 튜브를 하강 위치로 강하시키며, 유체 저수조에 있는 여과된 물은, 역류의 속도를 향상시키도록 실축형 벽 부유 튜브를 통해 위로 나아가는 것에 의해 공기가 하우징으로 들어오는 동안, 물 입구를 통해 하우징의 안에서 밖으로 필터 매체를 통해 역류한다.
이전의 양태의 한 실시예에서, 배수 공간은 하우징 내의 중앙에 위치되고, 여과된 물 출구는 배수 공간의 바닥에 있으며, 배수 공간은, 실축형 벽 부유 튜브를 둘러싸고 적어도 그 하부 영역을 따라서 천공되는 튜브에 의해 적어도 부분적으로 한정된다.
이전의 양태의 추가의 실시 또는 실시에 있어서, 천공 튜브(perforated tube)의 상부 부분은 천공되지 않는다.
이전의 양태의 추가의 실시 또는 임의의 이전의 실시에 있어서, 필터 매체는 과립형 필터 매체, 펠릿형 필터 매체, 필터 섬유 또는 필터 망사 중 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
이전의 양태의 추가의 실시 또는 임의의 이전의 실시에 있어서, 유체 저수조는 여과된 물로 충전됨에 따라서 유체 저수조로부터 공기를 일소하기(purge) 위한 관련 체크 밸브를 포함할 수 있다.
이전의 양태의 추가의 실시 또는 임의의 이전의 실시에 있어서, 적어도 하나의 상향 연장 공기 유동 통로가 유체 저수조의 상부 부분으로부터 배수 공간의 상부 부분까지 제공될 수 있다.
이전의 양태의 추가의 실시 또는 임의의 이전의 실시에 있어서, 편향 구조물(deflecting structure)이 배수 공간에서 공기 유동 통로 아래에 위치될 수 있다.
이전의 양태의 추가의 실시 또는 임의의 이전의 실시에 있어서, 우수 처리 시스템은 다수의 필터 카트리지를 포함하고, 격납 구조물(containment structure)은 입구 및 적어도 하나의 배수 매니폴드를 포함하며, 격납 구조물 내에 있는 각각의 필터 카트리지는 배수 매니폴드로 여과된 우수를 인도하도록 연결되는 출구를 가진다.
또 다른 양태에서, 우수 필터 조립체는 입구와 출구를 구비하는 하우징을 포함한다. 내부 부유 튜브는 하우징 내에 위치되고, 출구와 관련된 하단부를 가지며, 부유 튜브는 여과된 물이 출구로 나아가는 것을 막거나 실질적으로 제한하는 하강 위치와 출구로의 여과된 물의 유동을 허용하는 상승 위치 사이에서 움직일 수 있으며, 내부 부유 튜브는 그 하단부로부터 그 상단부까지의 유동 통로를 가진다. 외부 튜브는 내부 부유 튜브 주위에 배치되어, 내부 부유 튜브와의 사이에 여과된 물을 수용하기 위한 유동 공간을 한정한다. 필터 매체는 입구와 외부 튜브 사이에 배치되고, 우수는 여과 작업 동안 외부 튜브를 통해 진행하며, 내부 부유 튜브는 필터 매체의 높이 위로 상향하여 연장하고, 외부 튜브는 필터 매체의 높이 위로 상향하여 연장한다. 유체 저수조는 내부 튜브가 하강 위치에 있는 동안 하우징에서의 수위가 상승함으로써 여과된 우수를 수집하기 위하여 필터 매체 위에 위치된다. 우수 여과 동안, 하우징에서의 수위가 상승하여 내부 부유 튜브는 상승 위치로 움직이고, 부압이 하우징에 생성되어 필터 매체를 통해 유체를 흡인한다. 필터 카트리지 외부의 수위가 강하함으로써, 공기가 하우징에 들어가 감압 상태를 붕괴시켜 내부 부유 튜브를 하강 위치로 강하시키며, 유체 저수조에 있는 여과된 물은, 역류의 속도를 향상시키도록 유동 통로를 따라서 내부 부유 튜브를 통해 위로 나아가는 것에 의해 공기가 하우징으로 들어오는 동안, 하우징의 안에서 밖으로 필터 매체를 통해 역류한다.
여전히 또 다른 양태에서, 오염물을 제거하도록 우수를 여과하는 방법은, 우수를 필터 유닛 내로 유동시키는 단계; 필터 유닛이 우수로 충전됨에 따라서 필터 하우징으로부터 공기를 일소하는 단계; 여과된 우수가 필터 유닛의 출구를 통해 빠져나가는 것을 막는 하강 위치에서 상기 유닛 내에 부유 튜브를 제공하는 단계; 여과된 우수로 상기 필터 유닛의 상부 유체 저수조를 충전하는 단계; 여과된 우수가 상기 출구를 통해 빠져나가도록 허용하는 상승 위치로 상기 부유 튜브를 움직이고, 상기 필터 유닛을 통해 우수를 흡인하는 감압 상태를 생성하는 단계; 필터 하우징 주위의 수위가 강하함으로써, 공기가 상기 필터 유닛으로 들어와 감압 상태를 붕괴시켜, 상기 부유 튜브를 하강 위치로 다시 강하시키는 단계; 및 역류의 속도를 향상시키도록 공기가 상기 부유 튜브를 통해 위로 나아가는 것에 의해 상기 하우징으로 들어오는 동안, 상기 필터 유닛을 통해 상기 유체 저수조에서 여과된 물을 역류시키는 단계를 포함한다.
도 1은 필터 조립체 장비의 부분 사시도.
도 2는 대안적인 필터 조립체 장비의 부분 사시도.
도 3은 충전 또는 역류 동안 하강 위치에 있는 실축형 벽 부유성 중앙 튜브를 구비한 필터 장치의 실시예의 부분 단면도.
도 4는 튜브가 필터 조립체를 통한 여과 동안 상승 위치에 있는, 도 3의 실시예의 부분 단면도.
도 5는 유체 저수조를 위한 공기 유동 장치의 한 실시예의 부분 단면도.
도 6은 유체 저수조를 위한 공기 유동 장치의 다른 실시예의 부분 단면도.
도 1을 참조하여, 필터 조립체(12)의 매니폴드(10)가 도시되어 있다. 필터 조립체(12)는 전형적으로 점선 형태로 도 1에 도시된 격납 구조물(14)에 수용되며, 격납 구조물은 예를 들어 우수 배수관, 주차장, 거리 또는 다른 불투과성 및/또는 반투과성 표면으로부터 강우 유출수(예를 들어, 출구(11)를 통해)를 수용하는데 대체로 적합한 콘크리트 저수조 또는 다른 매립 탱크 구조물일 수 있다. 격납 구조물(14)은, 우수로부터 미립자 및 파편들의 침전을 촉진하는 우수 침전지(settling basin)를 구비하는 취수지(13, forebay)를 포함할 수 있다. 그러나, 격납 구조물(14)은 필터 조립체(12)가 격납 구조물의 플로어(16) 위로 올려지는 경우에 설비들에서 침전지를 요구하지 않을 수 있다. 침전지의 제거는 물처리 구역을 확장하는 것에 의해 동일 크기 건평(footprint)의 격납 구조물(14) 내에서 추가의 필터 조립체(12)의 배치를 가능하게 할 수 있다.
주어진 격납 구조물(14)은 단일 필터 조립체(12)를 수용할 수 있지만, 전형적으로 2개 이상의 필터 조립체들을 수용할 수 있다. 각 필터 조립체(12)의 내부 배수 공간은 도 1에 도시된 바와 같은 격납 구조물(14)에 끼워질 수 있는 배수 매니폴드 또는 매니폴드들(18)과 유체 연통한다. 그러나, 일부 실시예들에서, 배수 매니폴드 또는 유동 배관은 콘크리트 또는 격납 구조물에 끼워지지 않을 수 있다. 배수 매니폴드(18)는 일반적인 배수관과 통하는 물받이(예를 들어, 덮여지거나 또는 덮여지지 않은 물받이)로 물을 댈 수 있다. 격납 구조물(14)을 떠난 우수는 출구(15)를 통해 수용 해수체로 방출될 수 있거나, 또는 추가의 정화를 위해 추가 처리 장치로 돌려질 수 있다. 대안적인 장치에서, 도 2에 따라서, 필터 조립체들은 격납 구조물(14')의 바닥면 위로 올려질 수 있다. 다수의 새들 구조물(17)들은 각각의 배수 매니폴드들/운반 도관(18)들을 지지하고, 각 필터는 각각의 새들 구조물(17, 예를 들어, 미국 특허 제7,638,066호에 따라서) 위에 위치될 수 있다.
필터 조립체(12)는 필터 매체를 통하여 우수를 수로로 운반하는 역할을 하고 우수의 효율적인 여과를 조장한다. 도 3 및 도 4를 참조하여, 필터 조립체(12)는 후드(20)와 베이스(30)로 형성된 하우징에 의해 실질적으로 봉입된다. 후드는 필터 매체의 규정된 표면 세척을 향상시키도록 다수의 보이드(void, 도시되지 않음)들을 포함할 수 있다. 보이드들은 예를 들어 후드(20)의 하부 가장자리(22)보다 높지만 그 가까이에서 후드 물질 내에서 수평으로 정렬된 배열로 정렬될 수 있다.
후드(20)는, 후드(20)의 수직 중앙축을 따라서 연장하는 내부 천공 튜브(26)의 상향 연장 단부를 나사 결합할 수 있는 캡(24)을 통해 필터 조립체(12)에 부착될 수 있거나, 또는 후드는 다른 수단에 의해 필터 조립체에 부착될 수 있다. 캡(24)과 후드(20) 사이의 연결은 예를 들어 네오프렌 고무와 같은 적절한 밀봉재의 후드 가스켓(21)의 사용을 통해 밀봉될 수 있다. 캡(24)은 공기 밸브(23, 예를 들어 원웨이 체크 밸브)를 추가로 포함할 수 있으며, 이 체크 밸브는 폭풍우 동안 필터 조립체(12)로부터 공기가 빠져나가는 것을 허용하지만, 필터 유닛이 침수될 때 밸브를 통해 물의 유입을 방지하기 위한 것이다. 일부 실시예들에서, 밸브(23)는 제거될 수 있으며, 공기는 다음에 기술되는 튜브(44)를 아래로 보내는 것에 의해 간단하게 필터를 정화한다.
필터 조립체(12)의 부품들은 물 비투과성 물질, 바람직하게 플라스틱의 베이스(30, 예를 들어, 예시된 필터 조립체의 경우에 중앙 개구(31)를 구비한 원형 베이스)에 의해 지지된다. 이러한 베이스(30)는 필터 조립체(12)와 배수 매니폴드(18) 또는 새들(17) 사이의 연결 지점으로서 작용하는 커넥터(32) 위에 안치된다. 커넥터(32)는 내부 배수 공간(34)가 유체 연통하고, 배수 공간은 순차적으로 필터 매체(36, 예를 들어 과립형 또는 펠릿형 필터 매체)와 유체 연통한다. 필터 매체(36)는 내부 튜브(26)와 외부 스크린 및/또는 필터 섬유(28) 사이의 환형공간에 배치되고, 베이스(30)로부터 밀봉된 환형 플레이트 부재(31)로 상향하여 연장한다. 외부 스크린 지지 링(40)이 또한 제공된다. 천공 튜브(26)의 내부는 그 상부에 플로트(47)를 구비한 가동성 중앙 실축형 벽 배수 튜브(44)이다. 배수 튜브(44)와 천공 튜브(26) 사이에 한정되는 환형 용적부(45)는 유체 경로를 형성하며, 유체는 유체 경로를 따라서 필터 매체(36) 위에 위치되어 이와 분리되는 여과된 물 또는 역류 저수조(48)로 및 이로부터 진행할 수 있다.
필터 조립체(12)는 대체로 필터 매체(36)를 통하여 초기에 물을 강압하는 유체 압력에 의지하며, 그러므로 필터 조립체는 정상적인 동작 동안 적어도 부분적으로 우수에 침수된다. 예시적인 초기 유입을 도시하는 도 3의 좌측에 있는 화살표(60, 62 및 64)들에 의해 도시된 바와 같이, 우수는 밑에 있는 후드(20)로부터 필터 조립체(12)에 들어가고, 외부 스크린(28)과 필터 매체(36)를 통해 방사상으로 내향하여 스며들며, 배수 튜브(44)와 천공 튜브(26) 사이에 위치된 용적부(45) 내로 진행한다. 여과는 유입 유동 동안 물이 필터 매체(36)를 스며들어 접촉함으로써 발생하지만, 카트리지로부터의 유출은 도시된 바와 같이 튜브(44)의 하단부와 커넥터(32) 사이의 결합에 의해 방지된다. 용적부(45)에서 한때, 여과된 우수는 상향하여 수직으로 진행하고, 그런 다음 필터 매체(36) 위에 위치된 저수조(48) 내로 유동하게 된다.
저수조(48)가 충전되고 공간(45)에서의 수위가 플로트(47)의 위치를 향해 위로 유사하게 상승함으로써, 플로트는 튜브(44)를 궁극적으로 도 4에 도시된 위치로 튀어 오르게 한다. 튜브(44)는 바람직하게, 물이 튜브(44)의 상부 개구(70) 내로 하향 유동하도록 충분히 상승하기 전에, 부유 튜브의 이러한 부유 작용이 일어나도록 위치 및 구성되지만, 변형예에서, 튜브(44)의 상향 움직임이 예상되기 전에 물의 일부가 튜브(44) 하향 유동하는 것이 발생한다. 튜브(44)가 위로 변위하면, 매체를 통한 연속 유동(80)은 공간(45)으로 들어가고, 카트리지의 배수 출구 내로 하향하여 진행한다(화살표(82)에 대해). 낙하하는 물은 필터 매체(36)를 통하여 물을 흡인하는 감압 상태를 유도한다. 여과가 계속 중이고 물이 카트리지를 통과함으로써, 유체 저수조(48)는 여과된 물이 가득 차거나 또는 실질적으로 가득 차있다. 우수가 빠지기 시작하고 하우징 외부의 수위가 강하하기 시작함으로써, 하우징 내의 수위는 영향받지 않고, 저수조(48)를 포함하는, 하우징 내의 물의 직립 기둥이 유지되며, 감압 상태 또는 사이펀 효과는 필터 조립체(12)를 통해 우수를 계속 흡인한다. 공기가 하우징으로 들어갈 수 있도록 후드(20) 외부의 수면이 충분히 낮게 강하할 때(예를 들어, 후드의 하부 가장자리(22)의 수위 밑으로), 후드(20)의 외부와 내부 사이의 압력차는 압력을 평형화하려고 후드 밑으로 외부 공기를 흡인한다.
공기가 하우징 내로 유동함으로써, 하우징은 부유 튜브의 상단부 주위의 공간(45)의 상부 부분으로 이동하는 경향이 있다. 하우징에서 공기의 영향력이 부유 튜브를 하강 위치로 다시 강하시키는데 충분하면, 감압 상태 또는 사이펀 효과는 완전히 붕괴된다. 저수조(48)에서 축적된 여과된 우수는 필터 조립체(12)를 통하여 다시 여정을 시작한다. 특히, 유동 화살표(90, 92 및 94)들에 의해 도시된 바와 같은 도 3의 우측에 대하여, 여과된 우수는 저수조(48)로부터 필터 매체(36)를 통하여 방사상 외향하여, 그리고 후드(20) 밑으로, 배수 튜브(44)와 천공 튜브(26) 사이의 경로 아래로 수직으로 진행한다. 여과된 우수의 이러한 역류는 필터 매체(36)에 포획된 입자들을 느슨하게 하여 제거하도록 작용할 수 있으며, 이에 의해 필터 매체의 수명을 증가시킨다. 그러므로, 튜브(44)에 있는 통로는 공기가 배수 매니폴드(18)로부터 카트리지로 들어가는 것을 가능하게 하여, 필터 안에서 밖으로의 물의 역류 속도를 향상시킨다.
하나의 실시에서, 튜브(26)의 상부 부분(98, 도 3)은 공간(45) 내로의 후드 가장자리 아래에서 후드 내로 공기의 유입에 초점을 맞추도록 구멍들 없이 만들어질 수도 있다. 도 5의 부분 단면도를 지금 참조하여, 한 실시예에서, 중앙 튜브(26), 후드(20) 또는 이 둘은 저수조(48)로부터 배수 공간(34)의 상단부까지의 하나 이상의 상향 기류 통로(100)들을 포함할 수도 있다. 통로(100)들은 여과된 물이 아래로부터 저수조에 충전됨에 따라서(예를 들어 카트리지 충전 작업 동안) 도 5의 좌측에 있는 유동 화살표(102)에 따라 기류가 저수조(48)를 빠져나가는 것을 가능하게 한다. 역으로, 통로(100)는, 여과된 물이 저수조의 하부 부분에서 저수조를 빠져나가 필터를 통해 역류함으로써, 도 5의 우측에 있는 화살표(104)에 의해 도시된 바와 같이 튜브(44)를 통해 위로 유동하는 공기가 저수조(48)의 상부 부분에 들어가는 것을 가능하게 한다. 또한, 통로(100)들은, 배수 공간(34)이 통로(100)로부터 멀리 가압되는 경향이 있도록(예를 들어, 공기가 필터 하우징에 들어가고 후드 외측의 낮은 수위로 인하여 필터 매체를 통과함으로써) 그 하부 가장자리들에 편향 부분(106)이 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 대량의 유입 공기는 저수조(48) 내로의 이동보다는 오히려 플로트(47) 주위의 직접적인 영역에 초점이 맞춰지게 되어, 머지않아 부유 튜브를 강하시키고 역류를 위한 보다 큰 용적의 물을 제공한다. 도 6을 참조하여, 또 다른 실시예에서, 저수조(48) 자체는 도 6의 좌측에 도시된 바와 같이 저수조의 충전 동안 저수조로부터 공기를 일소하는 것을 가능하게 하는 관련 원웨이 공기 배출 밸브(110)를 포함할 수 있다. 역류 동작 동안, 원웨이 공기 밸브(112)는, 여과된 물이 저수조(48)의 하부 부분을 떠남으로써, 도 6의 우측에 도시된 바와 같이 배수 공간으로부터 저수조(48)의 상부 부분 내로 공기가 유동하는 것을 가능하게 한다. 다른 기류 변화도 가능하다.
저수조(48)의 크기는 사전 선택된 용적의 우수의 역류를 제공하도록 선택될 수 있다. 하나의 실시에서, 저수조(48)의 크기는 표준 구성 요소 크기의 사용에 의해 설정된다. 예를 들어, 비역류 필터 카트리지(non-backflush filter cartridge, 예를 들어 미국 특허 제6,027,639호 또는 PCT 출원 공개 제WO/2008/140919호에 개시된 바와 같은)들이 2개의 상이한 표준 크기(예를 들어 18인치 톨 사이즈(tall size)와 27인치 톨 사이즈)에서 이용 가능하고, 개선된 역류 카트리지는, 플레이트(31)와 실축형 부유 벽 중앙 튜브(44)의 추가와 함께, 표준 18인치 높이 카트리지의 필터 매체 스크린 및 공간과 조합하여 표준 27인치 높이 카트리지로부터 후드(20)와 천공 튜브(26)를 이용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이러한 실시는 감소된 새로운 부분 필요조건을 가진 3개의 상이한 필터 카트리지(즉, 표준 18인치, 표준 27인치, 및 27인치 역류)들을 위한 제조 방법론을 제공한다. 특히, 표준 18인치 카트리지를 제조하도록, 18인치용 후드 튜브 및 필터 매체 스크린이 사용되고, 27인치 표준 카트리지를 제조하도록, 27인치용 필터 매체가 사용되며, 27인치 역류 카트리지를 제조하도록, 27인치용 후드 및 튜브가 18인치용 필터 매체 스크린과 조합하여 사용된다.
물이 하부 가장자리 밑으로부터 들어가는 하우징과 상기의 필터들이 관련하여 주로 기술되고 환형 매체 공간을 통하여 방사상으로 유동하였지만, 변형이 가능하다. 예를 들어, 카트리지의 바닥을 통해 물이 들어가는 필터들이 가능하다. 추가적으로, 섬유 형태 필터, 망사 필터, 매체 기반 및 상기의 조합뿐만 아니라 다양한 유동 패턴을 구비한 와류 권취 필터들과 같은 다양한 형태의 필터 매체들이 카트리지 내에 위치될 수도 있다.
상기된 설명이 단지 예시 및 예의 방식으로 의도되고, 제한의 방식으로 취해지도록 의도되지 않았으며, 변경 및 변형이 가능하다는 것을 명백히 이해하여야 한다. 따라서, 다른 실시예들은 예측되며, 변경 및 변화가 지금 포함되거나 또는 이후에 추가되는 임의의 청구항들에 의해 설명되는 바와 같이 본 출원의 범위로부터 벗어남이 없이 만들어질 수도 있다.

Claims (17)

  1. 우수로부터 오염물들을 제거하기 위한 필터 카트리지로서,
    물 입구 및 여과된 물 출구를 가지는 하우징;
    상기 물 입구와 상기 여과된 물 출구 사이의 유동 경로를 따라서 배치되는 필터 매체;
    상기 유동 경로의 적어도 일부분을 형성하고 상기 필터 매체의 하류측과 상기 여과된 물 출구 사이에 배치되는 배수 공간;
    상기 배수 공간에 배치되고 개방 하단부와 개방 상단부를 가지며, 상기 배수 공간의 바닥에 있는 여과된 물이 여과된 물 출구로 나아가는 것을 막거나 실질적으로 제한하는 하강 위치와 여과된 물 출구로의 여과된 물의 자유로운 유동을 허용하는 상승 위치 사이에서 움직이는 실축형 벽 부유 튜브;
    상기 배수 공간과 유체 교통하고, 상기 실축형 벽 부유 튜브가 하강 위치에 있는 동안 상기 하우징에 있는 수위가 상승함으로써, 여과된 물을 수집하기 위하여 상기 하우징 내에서 상기 필터 매체 위에 배치되는 유체 저수조를 포함하며;
    상기 하우징이 충전됨으로써, 상기 하우징에서의 수위가 상승하여 상기 실축형 벽 부유 튜브는 상승 위치로 움직이게 하고, 부압이 상기 하우징에 생성되어 상기 필터 매체를 통해 유체를 흡인하며;
    상기 필터 카트리지 외부의 수위가 강하함에 따라서, 공기는 상기 물 입구를 통해 상기 하우징으로 들어와 상기 실축형 벽 부유 튜브를 하강 위치로 강하시키며, 상기 유체 저수조에 있는 여과된 물은, 역류의 속도를 향상시키도록 상기 실축형 벽 부유 튜브를 통해 위로 나아가는 것에 의해 공기가 상기 하우징으로 들어오는 동안, 상기 물 입구를 통해 상기 하우징의 안에서 밖으로 상기 필터 매체를 통해 역류하는 필터 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배수 공간은 상기 하우징 내에서 중앙에 위치되고, 상기 여과된 물 출구는 상기 배수 공간의 바닥에 있으며, 상기 배수 공간은, 상기 실축형 벽 부유 튜브를 둘러싸고 적어도 그 하부 영역을 따라서 천공되는 튜브에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 필터 카트리지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 천공 튜브의 상부 부분은 천공되지 않는 필터 카트리지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 매체는 하나 이상의 과립형 필터 매체, 펠릿형 필터 매체, 필터 섬유 또는 필터 망사를 포함하는 필터 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 저수조는 여과된 물이 충전됨으로써 상기 유체 저수조로부터 공기를 일소하기 위한 관련 체크 밸브를 포함하는 필터 카트리지.
  6. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 상향 연장 공기 유동 통로는 상기 유체 저수조의 상부 부분으로부터 상기 배수 공간의 상부 부분까지 제공되는 필터 카트리지.
  7. 제 6 항에 있어서, 편향 구조물이 상기 배수 공간에서 상기 공기 유동 통로 아래에 위치되는 필터 카트리지.
  8. 제 1 항에 따른 다수의 필터 카트리지들을 포함하는 우수 처리 시스템으로서,
    입구 및 적어도 하나의 배수 매니폴드를 구비하는 격납 구조물을 포함하며, 상기 격납 구조물 내에 있는 각각의 필터 카트리지는 상기 배수 매니폴드로 여과된 우수를 인도하도록 연결되는 출구를 가지는 우수 처리 시스템.
  9. 우수 필터 조립체로서,
    입구 및 출구를 구비하는 하우징;
    상기 하우징 내에 위치되고, 출구와 관련된 하단부를 가지며, 여과된 물이 상기 출구로 나아가는 것을 막거나 실질적으로 제한하는 하강 위치와 상기 출구로의 여과된 물의 유동을 허용하는 상승 위치 사이에서 움직이며, 하단부로부터 상단부까지의 유동 통로를 내부에 가지는 내부 부유 튜브;
    상기 내부 부유 튜브 주위에 배치되어, 상기 내부 부유 튜브와의 사이에 여과된 물을 수용하기 위한 유동 공간을 한정하는 외부 튜브;
    상기 입구와 우수가 여과 동작 동안 통과하는 상기 외부 튜브 사이에 배치되는 필터 매체로서, 상기 내부 부유 튜브가 상기 필터 매체의 높이 위로 상향하여 연장하고, 상기 외부 튜브가 상기 필터 매체의 높이 위로 상향하여 연장하는, 상기 필터 매체;
    상기 내부 튜브가 하강 위치에 있는 동안 상기 하우징에서의 수위가 상승함으로써 여과된 우수를 수집하기 위하여 상기 필터 매체 위에 위치되는 유체 저수조를 포함하며;
    우수 여과 동안, 상기 하우징에서의 수위가 상승하여 상기 내부 부유 튜브가 상승 위치로 움직이게 하고, 부압이 하우징에 생성되어 상기 필터 매체를 통해 유체를 흡인하며;
    상기 필터 카트리지 외부의 수위가 강하함으로써, 공기가 상기 하우징에 들어가 감압 상태를 붕괴시켜 상기 내부 부유 튜브를 하강 위치로 강하시키며, 상기 유체 저수조에 있는 여과된 물은, 역류의 속도를 향상시키도록 상기 유동 통로를 따라서 상기 내부 부유 튜브를 통해 위로 나아가는 것에 의해 공기가 상기 하우징으로 들어오는 동안, 상기 하우징의 안에서 밖으로 상기 필터 매체를 통해 역류하는 우수 필터 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 내부 부유 튜브와 상기 외부 튜브는 상기 하우징 내에서 중앙에 위치되고, 상기 여과된 물 출구는 상기 하우징의 바닥에 있으며, 상기 외부 튜브는 적어도 그 하부 영역을 따라서 다수의 개구들을 포함하는 우수 필터 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 외부 튜브의 상부 부분은 천공되지 않는 우수 필터 카트리지.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 필터 매체는 하나 이상의 과립형 필터 매체, 펠릿형 필터 매체, 필터 섬유 또는 필터 망사를 포함하는 우수 필터 카트리지.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 유체 저수조는 여과된 물이 충전됨으로써 상기 유체 저수조로부터 공기를 일소하기 위한 관련 체크 밸브를 포함하는 우수 필터 카트리지.
  14. 제 9 항에 있어서, 적어도 하나의 상향 연장 공기 유동 통로는 상기 유체 저수조의 상부 부분으로부터 상기 유동 공간의 상부 부분까지 제공되는 우수 필터 카트리지.
  15. 제 14 항에 있어서, 편향 구조물이 상기 유동 공간에서 상기 공기 유동 통로 아래에 위치되는 필터 카트리지.
  16. 제 9 항에 따른 다수의 필터 카트리지들을 포함하는 우수 처리 시스템으로서,
    입구 및 적어도 하나의 배수 매니폴드를 구비하는 격납 구조물을 포함하며, 상기 격납 구조물 내에 있는 각각의 필터 카트리지는 상기 배수 매니폴드로 여과된 우수를 인도하도록 연결되는 출구를 가지는 우수 처리 시스템.
  17. 오염물들을 제거하도록 우수를 여과하는 방법으로서,
    우수를 필터 유닛 내로 유동시키는 단계;
    상기 필터 유닛이 우수로 충전됨에 따라서 필터 하우징으로부터 공기를 일소하는 단계;
    여과된 우수가 상기 필터 유닛의 출구를 통해 빠져나가는 것을 막는 하강 위치에서 상기 유닛 내에 부유 튜브를 제공하는 단계;
    여과된 우수로 상기 필터 유닛의 상부 유체 저수조를 충전하는 단계;
    여과된 우수가 상기 출구를 통해 빠져나가도록 허용하는 상승 위치로 상기 부유 튜브를 움직이고, 상기 필터 유닛을 통해 우수를 흡인하는 감압 상태를 생성하는 단계;
    상기 필터 하우징 주위의 수위가 강하함으로써,
    공기가 상기 필터 유닛으로 들어와 감압 상태를 붕괴시켜, 상기 부유 튜브를 하강 위치로 다시 강하시키는 단계; 및
    역류의 속도를 향상시키도록 공기가 상기 부유 튜브를 통해 위로 나아가는 것에 의해 상기 필터 유닛으로 들어오는 동안, 상기 필터 유닛을 통해 상기 유체 저수조 내의 여과된 물을 역류시키는 단계를 포함하는 우수 여과 방법.
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