KR20130114520A - 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치 - Google Patents

다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치 Download PDF

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KR20130114520A
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신강하이텍(주)
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Abstract

본 발명은 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치에 관한 것이다. 본 발명은 중공형 케이싱의 내부에 다공성 경질 세라믹 여재가 충전된 여과 유닛; 케이싱의 상하단에 연결되는 처리대상수 유입관과 처리수 유출관; 처리수 유출관에서 유출되는 처리수를 저류하는 처리수 저류조, 상기 처리수 유출관에 일단이 연결되고 타단이 상기 처리수 저류조에 침지되는 역세척수 공급관을 구비하여 케이싱의 하부에 역세척수를 공급하는 역세척 수단;을 포함하여 구성되어 여재의 강도가 매우 높아 여재의 충돌, 마찰에 의한 파손이 방지되고, 여재 굳음 현상을 배제할 수 있으며, 여과정밀도를 높일 수 있게 된다. 본 발명은 처리수 유출관에 연결되는 역세척수 공급관을 포함하는 역세척 수단에 의하여 케이싱의 하부에 역세척수를 공급함과 아울러 케이싱의 상단에서 배출되는 역세척 슬러지를 역세척 슬러지 배출관을 포함하는 역세척 슬러지 배출수단에 의하여 배출하는 것으로, 역세척이 효과적으로 이루어짐과 아울러 역세척 시 발생하는 역세척 슬러지를 효과적으로 배출할 수 있게 된다. 또한 본 발명은 복수개의 여과 유닛으로 구성하여 여과 유닛의 일부는 역세척 모드로 운전하고, 나머지는 여과 모드로 운전할 수 있도록 구성함으로써 하ㆍ폐수의 여과 모드 운전이 중단 없이 이루어지게 된다.

Description

다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치{Apparatus for filtering water using porous hard ceramics filter medium}
본 발명은 다공성 여재를 이용한 수처리용 여과장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 여재 굳음 현상을 배제할 수 있고, 여과정밀도를 높일 수 있으며, 역세척이 간편하고, 여과 모드 운전 중지 없이 하ㆍ폐수의 여과가 가능하면서도 비교적 저렴하며, 역세척 슬러지의 배출이 원활하게 이루어지도록 한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치에 관한 것이다.
일반적으로 하ㆍ폐수를 여과 처리함에 있어서는 시설형 장치와 여과형 장치가 사용된다.
시설형 장치는 혼화조와 침전지 등을 결합한 것이며, 여과형 장치는 여재를 사용한 것이다.
본 발명과 관련한 종래 여과형 장치는 유입관과 유출관이 연결된 여과조와 상기 여과조의 내부에 충전된 여재로 구성된다.
여과장치는 유체의 종류와 고형물 입자의 크기, 형태 및 농도에 따라 적절한 형식의 것을 선택하는 것이 중요하며, 최적의 운전성능과 경제성을 확보하기 위해서는 프로세스(Process)의 요구조건 즉, 최소 허용 입자의 크기, 여과효율, 연속운전여부 등에 따라서 여재의 종류, 여과면적, 역세척 방법 등을 선정해야 한다.
종래에 사용되는 대표적인 여재로서는 금속 스크린과 모래 및 섬유상 여재가 있다.
금속 스크린은 와이어 메시 타입(Wire mesh type) 및 타공판 타입(Punched plate type)이 있으며 응용범위가 넓다.
모래는 천연 모래 및 인조 모래가 있으며, 중급의 수처리에 사용된다.
섬유상 여재는 주로 카트리지 타입(Cartridge type)으로 공급되며 아주 미세한 불순물의 여과에 사용된다.
여재의 강도 면에서 보면, 금속 스크린은 유체의 흐름이나 불순물 입자의 충격에 대한 내구성이 아주 우수하고, 모래는 여재간의 충돌, 마모 등에 의한 손상으로 여과 효율이 저하될 우려가 있으며, 섬유상 여재는 강도가 아주 약하다. 따라서 반드시 전처리가 필요하며, 여재 면적을 크게 하여 유속을 아주 느리게 해야 한다.
시간에 따른 성능 변화를 비교해 보면, 섬유상 여재는 부착된 강한 오염물질을 제거하기 위해 주기적으로 역세척되어야 하며, 모래는 사용에 따라 부착성이 강한 오염물질이 세척되지 않아 오염도가 점차 증가하게 되며, 이에 따라 여과 능력이 저하되고, 또한 여과와 역세척을 반복함에 따라 모래끼리 충돌, 마모가 발생하고, 파손된 작은 입자의 모래가 처리수와 함께 유출되어 프로세스 측의 오염을 증가시킬 수 있고, 섬유상 여재는 1회용으로 역세척이 불가능하므로 사용시간이 증가하면 급격히 저항이 증가하고 교체주기가 매우 짧다.
유지비용면에서 비교해 보면, 섬유상 여재는 유지관리는 비교적 간단하나 여재(Media)가 대개 1회용이므로 고가이며, 모래는 유지관리가 복잡하여 비용이 많이 들고 오염도가 증가하면 화학세정을 하거나 1~2년마다 여재 전체를 교체해야 한다.
여과 기작을 비교해 보면, 금속 스크린은 오염물질이 1차적으로 스크린 메시의 크기에 의해 기계적으로 여과되며, 여과가 진행됨에 따라 여재면에 여과된 오염물질에 의해 케익(Cake; 덩어리)층을 형성하게 된다. 케익층이 형성된 후에는 스크린보다는 케익을 통한 2차 여과작용이 이루어지며, 이때는 스크린 메시 크기보다 훨씬 미세한 입자(스크린 크기의 1/5정도)까지 걸러지게 된다. 이러한 2차 여과를 케익 여과(Cake Filtration) 효과라고 한다. 모래는 오염물질이 모래층 사이의 틈새에 걸리거나 모래의 표면에 부착되는 형태로 여과가 이루어지며, 여과효율은 모래의 크기, 모양, 균일도 및 표면 거칠기에 따라 달라진다.
여과 속도 및 장치의 크기를 비교해 보면, 여재를 통과하는 유속은 일반적인 모래 필터의 경우 0.2~0.3m/sec정도이며, 금속스크린의 경우 모래의 3~5배 정도이다. 모래 필터는 여재 층의 깊이(0.5~1m)가 필요하므로 장치의 크기가 아주 커지는데 반해, 금속스크린을 사용할 경우에는 장치가 훨씬 콤팩트해진다. 모래 필터에 유속을 빠르게 하면 여재층에 채널링(Channeling)이 발생하여 오염물질이 여과되지 않고 배출될 수 있으므로 특히 주의해야 한다.
또한 종래의 각 여재를 사용한 여과장치는 필요에 따라 또는 주기적으로 역세척(Back-Wash)을 하게 되는데 일반적으로 여과장치에는 다음과 같은 문제점이 있다.
역세척 주기가 비교적 짧다.(세정주기는 고형물의 농도에 따라서 상당히 달라진다.)
역세척이 완전하게 이루어지지 않는다.
세정시 용수공급이 중단된다.
세정 수량이 많이 소비된다.
세정의 주기가 짧은 문제는 여과면적을 증가시키면 해결될 수 있지만 여과면적이 N배가 되면 세정주기는 N배로 늘어난다.
따라서 본 발명의 목적은 여재의 강도가 매우 높아 여재 굳음 현상이 발생하지 않으며, 여과정밀도가 높은 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 역세척이 효과적으로 이루어지도록 한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하ㆍ폐수의 여과 모드 운전이 중단 없이 이루어지도록 한 다공성 세라믹 여재를 이용한 여과장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 역세척 모드 시 발생하는 역세척 슬러지를 효과적으로 배출할 수 있도록 한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치를 제공하려는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여,
중공형 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 충전되는 다공성 경질 세라믹 여재로 구성되는 여과 유닛;
상기 케이싱의 상단에 연결된 처리대상수 유입관;
상기 케이싱의 하단에 연결된 처리수 유출관;
상기 처리수 유출관에서 유출되는 처리수를 저류하는 처리수 저류조, 상기 케이싱의 하단에 일단이 연결되고 타단이 상기 처리수 저류조에 침지되는 역세척수 공급관을 구비하여 상기 케이싱의 하부에 역세척수를 공급하는 역세척 수단;
을 포함하여 구성되는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치를 제공한다.
상기 처리수 저류조는 상기 처리수 유출관에서 유출되는 처리수를 1회 역세척에 소요되는 양만큼 저류하고, 그 이상의 처리수는 월류되도록 구성할 수 있다.
상기 역세척수 공급관에 연결되는 역세척 공기 공급관을 구비한 역세척 공기 공급수단을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 여과 유닛의 케이싱이 밀폐형으로 형성되고,
상기 케이싱의 상단에 연결되는 역세척 슬러지 배출관을 구비한 역세척 슬러지 배출수단을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 복수개의 케이싱의 상단은 각각 상기 처리대상수 유입관에서 분지된 처리대상수 유입 분지관과 상기 역세척 슬러지 배출관에서 분지된 역세척 슬러지 배출 분지관에 연결되고,
상기 복수개의 케이싱의 하단은 각각 상기 처리수 배출관에서 분지된 처리수 배출 분지관과 상기 역세척수 공급관에서 분지된 역세척수 공급 분지관에 연결할 수 있다.
상기 여과 유닛의 케이싱이 상단 개방형으로 형성되며,
상기 여과 유닛이 탱크 내에 수용되고,
상기 탱크의 바닥면에는 역세척 슬러지 수집부가 구비되며,
상기 역세척 슬러지 수집부에 연결되는 역세척 슬러지 배출관(60)을 구비한 역세척 슬러지 배출수단을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 처리대상수 유입관과 상기 처리수 배출관 사이에 연결되는 바이패스 관을 구비한 바이패스 수단을 더 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명은 중공형 케이싱의 내부에 다공성 경질 세라믹 여재가 충전된 여과 유닛; 케이싱의 상하단에 연결되는 처리대상수 유입관과 처리수 유출관; 처리수 유출관에서 유출되는 처리수를 저류하는 처리수 저류조, 상기 케이싱의 하단에 일단이 연결되고 타단이 상기 처리수 저류조에 침지되는 역세척수 공급관을 구비하여 케이싱의 하부에 역세척수를 공급하는 역세척 수단;을 포함하여 구성되어 여재의 강도가 매우 높아 여재 굳음 현상을 배제할 수 있으며, 여과정밀도를 높일 수 있게 된다.
본 발명은 케이싱의 하단에 연결되는 역세척수 공급관을 포함하는 역세척 수단에 의하여 케이싱의 하부에 역세척수를 공급함과 아울러 케이싱의 상단에서 배출되는 역세척 슬러지를 역세척 슬러지 배출관을 포함하는 역세척 슬러지 배출수단에 의하여 배출하는 것으로, 역세척이 효과적으로 이루어짐과 아울러 역세척 시 발생하는 역세척 슬러지를 효과적으로 배출할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 복수개의 여과 유닛으로 구성하여 여과 유닛의 일부는 역세척 모드로 운전하고, 나머지는 여과 모드로 운전할 수 있도록 구성함으로써 하ㆍ폐수의 여과 모드 운전이 중단 없이 이루어지게 된다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 의한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치의 바람직한 제 1 실시 예를 보인 것으로,
도 1은 여과 모드의 계통도,
도 2는 역세척 모드의 계통도,
도 3은 다공성 경질 세라믹 여재의 전자현미경 확대 사진,
도 4는 본 발명에 의한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치의 바람직한 제 2 실시 예를 보인 계통도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치의 바람직한 제 3 실시 예를 보인 것으로,
도 5는 여과 모드의 계통도,
도 6은 역세척 모드의 계통도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 중공형 케이싱(11)과 상기 케이싱(11)의 내부에 충전되는 다공성 경질 세라믹 여재(12)로 구성되는 여과 유닛(10)이 구비된다.
본 실시 예는 처리대상수의 유입 압력이 0.05MPa(게이지 압력)이하의 미압(微壓)인 경우에 적용한 것으로 상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)은 밀봉된 상태로 구성된다.
상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)는 입자 형태로 형성되며, 많은 미세구성이 형성된 경질 세라믹 소재로 구성되는 것이다. 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)는 그 표면적이 석영모래의 50배에 이르며, 기계차단, 체거름 및 화학정전흡착에 의한 여과 기작을 가지는 것으로 전통적인 압력여과방식의 여과구멍에 비해 30배 큰 여과구멍을 가지면서도 1㎛의 여과정밀도를 확보할 수 있도록 구성된다. 또한 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)는 모래에 비하여 역세척 주기를 3~10배 길게 할 수 있으며, 경질로서 충돌, 마찰에 의해 파손되지 않아 여재의 교환이 필요 없는 것이다.
상기 케이싱(11)의 상부에는 처리대상수 유입관(20)이 연결된다. 상기 유입관(20)에는 처리대상수 유입밸브(21)가 설치된다.
상기 여과 유닛(10)은 단일 구조로 구성할 수도 있으나, 도시 예와 같이 복수개(도면에서는 4개)를 병렬로 배치하는 것이 바람직하다.
복수개의 여과 유닛(10)을 병렬로 배치한 경우, 각 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 상단을 상기 처리대상수 유입관(20)에서 분지된 처리대상수 유입 분지관(22)에 연결한다. 또한 상기 처리대상수 유입 분지관(22)에는 처리대상수 유입 분지밸브(23)가 설치된다.
상기 처리대상수 유입관(20)에는 처리대상수 유입펌프(24)가 설치된다.
상기 케이싱(11)의 하단에는 처리수 유출관(30)이 연결된다. 상기 처리수 유출관(30)에는 처리수 유출밸브(31)가 설치된다.
복수개의 여과 유닛(10)을 병렬로 배치한 경우, 각 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 하단을 상기 처리수 유출관(30)에서 분지된 처리수 유출 분지관(32)에 연결한다. 또한 상기 처리수 유출 분지관(32)에는 처리수 유출 분지밸브(33)가 설치된다.
본 발명의 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치는 역세척 수단을 더 포함한다.
상기 역세척 수단은 상기 처리수 유출관(30)에서 유출되는 처리수를 저류하는 처리수 저류조(40)와, 상기 케이싱(11)의 하단에 일단이 연결되고 타단이 상기 처리수 저류조(40)에 침지되는 역세척수 공급관(41)과, 상기 역세척수 공급관(41)에 설치되는 역세척수 공급밸브(42)와, 상기 역세척수 공급관(41)에 설치되는 역세척수 공급펌프(45)를 포함하여 구성된다.
상기 처리수 저류조(40)에는 방류관(46)이 연결된다.
상기 처리수 저류조(40)는 상기 처리수 유출관(30)에서 유입되는 처리수를 1회의 역세척에 필요한 양만큼 저류하고, 그 이상으로 유입된 처리수는 상기 처리수 저류조(40)를 월류하여 상기 방류관(46)을 통해 방류되도록 구성된다.
복수개의 여과 유닛(10)을 병렬로 배치한 경우, 각 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 하단을 상기 역체척수 공급관(41)에서 분지된 역세척수 공급 분지관(43)에 연결한다. 또한 상기 역세척수 공급 분지관(43)에는 역세척수 공급 분지밸브(44)가 설치된다.
본 발명의 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치는 역세척 공기 공급수단을 더 포함한다.
상기 역세척 공기 공급수단은 상기 역세척수 공급관(41)에 연결되는 역세척 공기 공급관(50)과, 상기 역세척 공기 공급관(50)에 설치되는 역세척 공기 공급밸브(51)와, 상기 역세척 공기 공급관(50)에 설치되는 역세척 공기 공급펌프(52)를 포함하여 구성된다.
상기 역세척 공기 공급관(50)은 상기 역세척수 공급관(41)의 역세척수 공급밸브(42)보다 하류측에 연결된다.
본 발명에 의한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치는 역세척 과정에서 발생하는 역세척 슬러지를 배출하기 위한 역세척 슬러지 배출수단을 더 포함한다.
상기 역세척 슬러지 배출수단은 상기 케이싱(11)의 상단에 연결되는 역세척 슬러지 배출관(60)과, 상기 역세척 슬러지 배출관(60)에 설치되는 역세척 슬러지 배출밸브(61) 및, 상기 역세척 슬러지 배출관(60)에 설치되는 역세척 슬러지 배출펌프(64)를 포함하여 구성된다.
복수개의 여과 유닛(10)을 병렬로 배치한 경우, 각 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 상단을 상기 역세척 슬러지 배출관(60)에서 분지된 역세척 슬러지 배출 분지관(62)에 연결한다. 또한 상기 역세척 슬러지 배출관(62)에는 역세척 슬러지 배출 분지밸브(63)가 설치된다.
본 발명에 의한 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치는 바이패스 수단을 더 포함한다.
상기 바이패스 수단은 상기 처리대상수 유입관(20)과 상기 처리수 유출관(30)을 연결하는 바이패스 관(70)과, 상기 바이패스 관(70)에 설치되는 바이패스 밸브(71)를 포함하여 구성된다.
상기 바이패스 관(70)은 상기 처리대상수 유입관(20)의 처리대상수 유입밸브(21)보다 상류측에 설치된다.
상기 바이패스관(70)은 상기 처리대상수 유입관(20)의 처리대상수 유입밸브(21)보다 상류측과 상기 처리수 유출관(30)의 처리수 유출밸브(31)보다 하류측 사이에 연결된다.
이하, 본 실시 예에 따른 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치의 작용은 설명한다.
도 1은 유입되는 처리대상수를 여과, 처리하여 그 처리수를 배출하는 여과 모드를 보인 것이다.
여과 모드에서는 상기 처리대상수 유입밸브(23)와 처리수 배출밸브(33)를 개방하고, 역세척수 공급밸브(42), 역세척 공기 공급밸브(51), 역세척 슬러지 배출밸브(61) 및 바이패스 밸브(71)를 폐쇄한 상태에서 상기 처리대상수 유입펌프(24)를 가동시켜 처리대상수가 상기 처리대상수 유입관(20)을 통해 상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11) 상단부로 유입되도록 한다.
상기 여과 유닛(10)이 복수개 병렬로 배치되어 있는 경우에는 상기 처리대상수 유입 분지밸브(23)를 개방하여 상기 처리대상수 유입관(20)을 통해 유입되는 처리대상수는 상기 처리대상수 유입관(20)과 각각의 여과 유닛(10)을 연결하는 처리대상수 유입 분지관(22)을 통해 각각의 여과 유닛(10)의 케이싱(11)에 유입되도록 한다.
상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 상부로 유입된 처리대상수는 상기 케이싱(11) 내부에 충전된 다공성 경질 세라믹 여재(12) 사이의 공극과 여재 자체의 공극을 통과하면서 여과, 처리된다.
여기서 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)는 기계적 차단, 체거름 및 화학정전흡착에 의하여 오염물질을 여과하는 것이다.
상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)의 표면적은 모래의 표면적의 50배에 이르는 표면적을 가지며, 여과공극보다 작은 오염물질을 여과할 수 있다.
즉, 여과공극을 금속 스크린, 모래 및 섬유상 여재 등 전통 압력 여과방식의 여재의 여과공극에 비해 30배까지 크게 할 수도 있다.
따라서 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)는 모래의 여과정밀도가 10㎛이고 섬유상 여재의 여과정밀도가 10㎛인 것에 비하여 1㎛의 높은 여과정밀도를 가진다.
상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)는 여과공극이 큰 만큼 펌프의 양정을 낮출 수 있으며, 역세척 주기를 모래에 비하여 3~10배 연장시킬 수 있다.
또한 다공성 경질 세라믹 여재(12)는 역세척에 의하여 초기 성능을 회복할 수 있으므로 여재 교환이 불필요하게 된다.
일반적으로 모래는 여과와 역세척을 반복함에 따라 모래끼리 충돌, 마모가 발생하고, 파손된 작은 입자의 모래가 처리수와 함께 유출되어 프로세스 측의 오염을 증가시킬 수 있고, 섬유상 여재는 1회용으로 역세척이 불가능하므로 사용시간이 증가하면 급격히 저항이 증가하고 교체주기가 매우 짧게 되는 것이 비하여 매우 경제적이라고 할 수 있다.
상기 여과 유닛(10)에서 처리된 처리수는 상기 케이싱(11)의 하단에 연결된 처리수 유출관(30)을 통해 유출된다.
상기 여과 유닛(10)이 복수개 병렬로 배치되어 있는 경우에는 상기 처리수 유출 분지밸브(33)를 개방하여 처리수가 처리수 유출 분지관(32)과 처리수 유출관(30)을 통해 유출되도록 한다.
상기 처리수 유출관(30)을 통해 유출되는 처리수는 상기 처리수 저류조(40)에 역세척수로서 저류된다. 상기 처리수 저류조(40)는 1회 역세척에 필요한 역세척수를 저류할 수 있는 용량을 가지는 것으로서 그 이상으로 수위가 상승하게 되면 처리수 저류조(40)를 월류하여 상기 방류관(46)을 통해 방류된다.
한편, 상기 처리대상수 유입관(20)을 통해 유입되는 처리대상수의 수량이 여과 장치의 용량을 초과하여 급격히 증가한 경우에는, 바이패스 밸브(71)를 개방하여 유입되는 처리대상수의 일부는 여과 유닛(10)으로 유입되어 상술한 여과 과정을 거치고, 나머지는 바이패스 관(70)을 통해 상기 처리수 유출관(30)으로 유출되는 바이패스 모드로 운전되도록 한다.
이러한 바이패스 모드 운전으로의 전환은 상기 처리대상수 유입관(20)에 설치되는 유량센서(미도시)에 의한 처리대상수의 유입 유량 감지신호에 의하여 자동적으로 이루어지도록 할 수 있다.
또한 상기 처리대상수 유입밸브(21), 처리수 유출밸브(31), 역세척수 공급밸브(42), 역세척 공기 공급밸브(51), 역세척 슬러지 배출밸브(61) 및 바이패스 밸브(71)는 솔레노이드 밸브를 사용하여 상기 처리대상수 유입펌프(24), 역세척수 공급펌프(43), 역세척 공기 공급펌프(52), 역세척 슬러지 배출펌프(62)와 함께 컨트롤 박스에서 제어할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 2는 상기 여과 유닛(10)의 다공성 경질 세라믹 여재(12)를 역세척하는 역세척 모드를 보인 것이다.
역세척 모드에서는 역세척수 공급밸브(42)와 역세척 공기 공급밸브(51) 및 역세척 슬러지 배출밸브(61)를 개방하고, 상기 처리대상수 유입밸브(21), 처리수 배출밸브(31) 및 바이패스 밸브(71)를 폐쇄한 상태에서 상기 역세척수 공급펌프(45)와 슬러지 배출 컴프레서(64)를 가동시켜 상기 처리수 저류조(40)에 저류되어 있던 역세척수가 상기 역세척수 공급관(41)을 통해 상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 하단부로 유입되도록 한다.
복수개의 여과 유닛(10)이 병렬로 배치된 경우에는 상기 역세척수 공급 분지밸브(44)를 개방하여 상기 역세척수 공급관(41)을 통해 유입되는 역세척수가 상기 역세척수 공급 분지관(43)을 통해 각각의 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 하단부로 유입된다.
역세척수의 공급 압력은 6Pa(게이지 압력) 정도로 유지하는 것이 바람직하나, 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)의 특성에 따라 설정할 수 있다.
상기 케이싱(11)의 하단부로 유입된 역세척수는 상기 케이싱(11)에 충전된 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)를 여과 모드와는 역 방향으로 통과하면서 여과 모드에서 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)에 기계적 차단, 체거름 및 화학정전흡착 작용에 의하여 포집되어 있는 오염물질을 세척하게 된다.
이때, 상기 에어 컴프레서(52)를 가동시키면 가압된 공기가 상기 처리수 유출관(20)을 통해 역세척수와 함께 상기 케이싱(11) 하단 내부로 공급된다.
이와 같이 역세척수와 함께 공기가 상기 케이싱(11)의 하단 내부로 공급되면 기포를 형성하게 되고 기포가 폭발하면서 역세척 효과를 상승시키게 된다.
역세척이 이루어짐에 따라 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)에 포집되어 있던 오염물질이 역세척 슬러지로서 역세척수와 함께 상기 케이싱(11)의 상부로 유동하게 되고, 상기 케이싱(11)의 상부에 연결된 처리대상수 유입관(20)과 역세척 슬러지 배출관(61)을 통해 배출된다.
복수개의 여과 유닛(10)이 병렬로 배치된 경우에는 상기 역세척 슬러지 배출 분지밸브(63)를 개방하여 역세척 슬러지가 상기 역세척 슬러지 배출 분지관(62)과 역세척 슬러지 배출관(60)을 통해 배출되도록 한다.
상술한 여과 모드와 역세척 모드는 복수개의 여과 유닛(10) 전체에 대하여 동시에 이루어지도록 운전할 수도 있으나, 상기 처리대상수 유입 분지밸브(23), 처리수 유출 분지밸브(33), 역세척 슬러지 배출 분지밸브(63)를 선택적으로 개폐함으로써 복수개의 여과 유닛(10) 중 일부는 여과 모드로 운전하고, 나머지는 역세척 모드로 운전함으로써 전체적으로는 여과 모드가 중단 없이 지속적으로 이루어지도록 할 수 있다.
예컨대, 상기 복수개의 여과 유닛(10)을 2개군으로 설정하여 제 1군의 여과 유닛(10)은 여과 모드로 운전하고, 제 2군의 여과 유닛(10)은 역세척 모드로 운전함으로써 전체적으로는 여과 모드 운전이 중단 없이 지속적으로 이루어지도록 할 수 있는 것이다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치가 도 4에 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 상기 여과 유닛(10)을 탱크(80) 내에 수용한 것이며, 여타 구성은 상술한 제 1 실시 예와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.
또한 본 실시 예에서는 상기 처리대상수 유입관(20), 처리수 유출관(30), 역세척수 공급관(41), 역세척 공기 공급관(50), 역세척 슬러지 배출관(60) 및 바이패스 관(70) 등의 각종 배관과, 상기 처리대상수 유입밸브(21), 처리대상수 유입 분지밸브(23), 처리수 유출밸브(31), 처리수 유출 분지밸브(33), 역세척수 공급밸브(42), 역세척수 공급 분지밸브(44), 역세척 공기 공급밸브(51), 역세척 슬러지 배출밸브(61), 역세척 슬러지 배출 분지밸브(63) 및 바이패스 밸브(71) 등의 각종 밸브를 상기 탱크(80) 내에 배치하여 외관상으로는 배관의 일부만 노출되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따른 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.
본 실시 예에 따른 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치는 처리대상수의 유입 압력이 0.1MPa(게이지 압력) 정도의 상압(常壓)인 경우에 적용한 것으로, 상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 상단이 개방된 상태로 구성된다.
상기 여과 유닛(10)을 탱크(80) 내에 수용하고, 상기 탱크(80)의 바닥면에는 역세척 슬러지 수집부(81)를 구비하며, 상기 역세척 슬러지 수집부(81)에 역세척 슬러지 배출관(60)을 연결한 것이며, 여타 구성은 상술한 제 1 실시 예와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.
이하, 본 실시 예에 따른 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치의 작용은 설명한다.
도 5는 유입되는 처리대상수를 여과, 처리하여 그 처리수를 배출하는 여과 모드를 보인 것이다.
여과 모드에서는 상기 처리대상수 유입밸브(23)와 처리수 배출밸브(33)를 개방하고, 역세척수 공급밸브(42), 역세척 공기 공급밸브(51), 역세척 슬러지 배출밸브(61) 및 바이패스 밸브(71)를 폐쇄하여 처리대상수가 상기 처리대상수 유입관(20)을 통해 상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)에 유입되도록 한다.
상기 여과 유닛(10)이 복수개 병렬로 배치되어 있는 경우에는 상기 처리대상수 유입 분지밸브(23)를 개방하여 상기 처리대상수 유입관(20)을 통해 유입되는 처리대상수는 상기 처리대상수 유입관(20)과 각각의 여과 유닛(10)에 연결하는 처리대상수 유입 분지관(22)을 통해 각각의 여과 유닛(10)의 케이싱(11)에 유입되도록 한다.
상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 상부로 유입된 처리대상수는 상기 케이싱(11) 내부에 충전된 다공성 경질 세라믹 여재(12) 사이의 공극과 여재 자체의 공극을 통과하면서 여과, 처리된다.
상기 여과 유닛(10)에서 처리된 처리수는 상기 케이싱(11)의 하단에 연결된 처리수 유출관(30)을 통해 유출된다.
상기 여과 유닛(10)이 복수개 병렬로 배치되어 있는 경우에는 상기 처리수 유출 분지밸브(33)를 개방하여 처리수가 처리수 유출 분지관(32)과 처리수 유출관(30)을 통해 유출되도록 한다.
한편, 상기 처리대상수 유입관(20)을 통해 유입되는 처리대상수의 수량이 여과 장치의 용량을 초과하여 급격히 증가한 경우에는, 바이패스 밸브(71)를 개방하여 유입되는 처리대상수의 일부는 여과 유닛(10)으로 유입되어 상술한 여과 과정을 거치고, 나머지는 바이패스 관(70)을 통해 상기 처리수 유출관(30)으로 유출되도록 한다.
또한 상기 처리대상수 유입밸브(21), 처리수 유출밸브(31), 역세척수 공급밸브(42), 역세척 공기 공급밸브(51), 역세척 슬러지 배출밸브(61) 및 바이패스 밸브(71)는 솔레노이드 밸브를 사용하여 컨트롤 박스에서 제어할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 6은 상기 여과 유닛(10)의 다공성 경질 세라믹 여재(12)를 역세척하는 역세척 모드를 보인 것이다.
역세척 모드에서는 역세척수 공급밸브(42)와 역세척 공기 공급밸브(51) 및 역세척 슬러지 배출밸브(61)를 개방하고, 상기 처리대상수 유입밸브(21), 처리수 배출밸브(31) 및 바이패스 밸브(71)를 폐쇄한 상태에서 상기 슬러지 배출 컴프레서(62)를 가동시켜 상기 처리대상수 유입관(20)으로 유입되는 처리대상수가 역세척수로서 상기 역세척수 공급관(41)과 처리수 유출관(30)을 통해 상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 하단부로 유입되도록 한다.
복수개의 여과 유닛(10)이 병렬로 배치된 경우에는 상기 역세척 공급 분지밸브(44)를 개방하여 상기 역세척수 공급관(41)을 통해 유입되는 역세척수가 상기 역세척수 공급 분지관(43)을 통해 각각의 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 하단부로 유입된다.
상기 케이싱(11)의 하단부로 유입된 역세척수는 상기 케이싱(11)에 충전된 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)를 여과 모드와는 역 방향으로 통과하면서 여과 모드에서 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)에 기계적 차단, 체거름 및 화학정전흡착 작용에 의하여 포집되어 있는 오염물질을 세척하게 된다.
이때, 상기 에어 컴프레서(52)를 가동시키면 가압된 공기가 상기 처리수 유출관(20)을 통해 역세척수와 함께 상기 케이싱(11) 하단 내부로 공급된다.
이와 같이 역세척수와 함께 공기가 상기 케이싱(11)의 하단 내부로 공급되면 기포를 형성하게 되어 역세척 효과를 상승시키게 된다.
여기서 상기 케이싱(11)의 상단부에는 그물망이나 다공판으로 된 캡을 씌워 역세척 과정에서 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)가 유실되지 않도록 할 수 있다.
역세척이 이루어짐에 따라 상기 다공성 경질 세라믹 여재(12)에 포집되어 있던 오염물질이 역세척 슬러지(S)로서 역세척수와 함께 상기 케이싱(11)의 상부로 유동하여 상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)의 상단 개방부를 통해 월류하여 상기 탱크(80)의 바닥 쪽으로 흘러내리게 된다.
상기 탱크(80)의 바닥 쪽으로 흘러내린 역세척 슬러지(S)는 상기 탱크(80)의 바닥에 구비된 역세척 슬러지 수집부(81)에 수집되고, 상기 역세척 슬러지 수집부(81)에 수집된 역세척 슬러지(S)는 상기 역세척 슬러지 수집부(81)에 연결된 역세척 슬러지 배출관(60)을 통해 배출된다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예로서, 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 제시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
10 : 여과 유닛 11 : 케이싱
12 : 다공성 세라믹 여재 20 : 처리대상수 유입관
22 : 처리대상수 유입 분지관 30 : 처리수 유출관
32 : 처리수 유출 분지관 40 : 처리수 저류조
41 : 역세척수 공급관 43 : 역세척수 공급 분지관
50 : 역세척 공기 공급관 60 : 역세척 슬러지 배출관
62 : 역세척 슬러지 배출 분지관 70 : 바이패스 관
80 : 탱크 81 : 역세척 슬러지 수집부

Claims (7)

  1. 중공형 케이싱(11)과, 상기 케이싱(11)의 내부에 충전되는 다공성 경질 세라믹 여재(12)로 구성되는 여과 유닛(10);
    상기 케이싱(11)의 상단에 연결된 처리대상수 유입관(20);
    상기 케이싱(11)의 하단에 연결된 처리수 유출관(30);
    상기 처리수 유출관(30)에서 유출되는 처리수를 저류하는 처리수 저류조(40), 상기 케이싱(11)의 하단에 일단이 연결되고 타단이 상기 처리수 저류조(40)에 침지되는 역세척수 공급관(41)을 구비하여 상기 케이싱(11)의 하부에 역세척수를 공급하는 역세척 수단;
    을 포함하여 구성되는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리수 저류조(40)는 상기 처리수 유출관(30)에서 유출되는 처리수를 1회 역세척에 소요되는 양만큼 저류하고, 그 이상의 처리수는 월류되도록 구성됨을 특징으로 하는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 역세척수 공급관(41)에 연결되는 역세척 공기 공급관(50)을 구비한 역세척 공기 공급수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)이 밀폐형으로 형성되고,
    상기 케이싱(11)의 상단에 연결되는 역세척 슬러지 배출관(60)을 구비한 역세척 슬러지 배출수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항 에 있어서,
    상기 복수개의 케이싱(11)의 상단은 각각 상기 처리대상수 유입관(20)에서 분지된 처리대상수 유입 분지관(22)과 상기 역세척 슬러지 배출관(60)에서 분지된 역세척 슬러지 배출 분지관(62)에 연결되고,
    상기 복수개의 케이싱(11)의 하단은 각각 상기 처리수 배출관(30)에서 분지된 처리수 배출 분지관(32)과 상기 역세척수 공급관(41)에서 분지된 역세척수 공급 분지관(43)에 연결됨을 특징으로 하는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과 유닛(10)의 케이싱(11)이 상단 개방형으로 형성되며,
    상기 여과 유닛(10)이 탱크(80) 내에 수용되고,
    상기 탱크(80)의 바닥면에는 역세척 슬러지 수집부(81)가 구비되며,
    상기 역세척 슬러지 수집부(81)에 연결되는 역세척 슬러지 배출관(60)을 구비한 역세척 슬러지 배출수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리대상수 유입관(20)과 상기 처리수 배출관(30) 사이에 연결되는 바이패스 관(70)을 구비한 바이패스 수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다공성 경질 세라믹 여재를 이용한 수처리용 여과장치.
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CN108854214A (zh) * 2018-07-17 2018-11-23 林经师 一种反冲洗微滤水处理装置

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