KR20140112192A - 여과지의 역세척수 배출 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급속 여과지의 공기 공급관(5)에 별도의 보조 공기 공급관(10)을 연결하고, 공기 공급관(5)에 밸브 1(13)과 보조 공기 공급관(10)에 밸브 2(14) 및 공기압 조절용 안전밸브(15)를 설치하며, 보조 공기 공급관(10)은 T자형으로 연결되어 여과지의 외벽(2)의 내측으로 측벽(16)을 관통하여 여과지내 외벽에 고정된 공기 분사관(12)과 연결하고,
상기 공기 분사관(12)에는 공기 분사구(11)가 형성되며, 공기 분사구(11)는 원형 또는 슬릿형으로 형성되며, 원형일 경우 직경이 3 내지 15mm로 형성하고 그 간격은 5 내지 25cm로 구성하며, 슬릿형일 경우 1 내지 10mm 폭에 5 내지 20cm의 길이를 가지며, 공기 분사구(11)는 여과지의 수위, 즉 내벽(1)의 높이보다 하부에 설치되고, 바람직하게는 5 내지 15cm 하부에 구성하는 것을 특징으로 하는 여과지의 오염된 역세척수 배출 장치 및 방법을 기술적 특징으로 하는 것이다.

Description

여과지의 역세척수 배출 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DISCHARGING BACKWASHING WATER OF FILTER BASIN}

본 발명은 정수장 및 하수처리장 등의 여과지 내에서 역세척 공정을 실시할 때, 역세척에 의한 이물질인 오니 등의 오염물질이 함유된 역세척수를 퇴수구로 용이하게 배출하기 위한 것으로, 역세척수를 배출하기 위한 트러프의 설치나 원수의 사용없이도 공기의 압력에 의하여 오염된 역세척수를 용이하게 배출할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정수장이나 하수처리장에서는 최종 처리단계에서 소독의 전단계로 여과공정을 실시하며, 이러한 여과 공정 진행을 위하여 스트레이너블럭형 여과지를 사용하는 것은 당업계에 널리 알려져 있다.

상기의 여과지에 의한 정수방법은 원수가 여과지의 상부로 유입되면 여과층을 통과하면서 주로 현탁 물질이 제거되어 정수되며, 여과된 정수는 스트레이너블럭을 통해 정수관거를 거쳐 정수조로 집수되도록 되어 있다.

이와 같은 여과작용이 반복됨에 따라 여재에 현탁물질이 부착되어 여과층의 여과 능력이 떨어지면 역세척 공정을 통해 여재에 대한 세척을 행하게 된다.

이러한 역세척 공정은 역세척수에 의한 역세척 공정(수세척) 또는 역세공기와 역세척수를 혼합한 역세척 공정(수공세척)으로 분류하지만, 현재에는 역세척 효율면에서 우수한 후자(수공세척)를 선택하는 것이 대세이다.

수공세척은 1단계로 역세척 공기에 의한 미진동에 의하여 여재와 오염물질을 박리시키고, 2단계로 공기 및 역세척수를 공급하여 추가로 여재와 오염물질을 분리시키며, 3단계로 역세척수에 의한 분리된 오염물질을 제거, 세정하는 다단계 공정으로 실시하고 있다.

상기의 역세척 공정의 3단계에 의한 오염물질이 함유된 역세척수를 배출하기 위한 방법으로, 별도의 퇴수구를 설치하여 역세척수를 일류(溢流)시켜 배출하였으나, 퇴수구로부터 멀리 떨어진 외벽(2) 쪽의 오염물질이 함유된 역세척수는 퇴수구로 일류하지 못하고, 와류하는 현상이 발생하여 신속하고 균일한 배출이 이루어지지 아니하여 오염물질이 함유된 역세척수가 완전히 배수될 때까지 계속 역세척수를 공급함으로써 정수를 낭비하는 문제점이 있었다.

따라서 이를 개선하기 위하여 퇴수구 반대쪽에 원수 공급부를 통하여 원수를 공급하여 원수의 수압에 의하여 퇴수구 반대편의 오염된 역세척수를 퇴수구로 배출되도록 하였으나(공개실용신안공보 제1997-020970호 참조), 이는 불필요한 원수의 낭비를 초래하며 그 수압이 낮아 신속하게 오염된 역세척수를 배출하지 못하고, 낮은 효율로 인한 역세척수 및 원수의 낭비를 초래하는 문제점을 여전히 해결하지 못하고 있었다.

또한 여과지의 상부에 오염된 역세척수를 배수하기 위한 트라프를 설치한 여과지가 제안되었다.

위와 같은 트라프가 설치된 여과지는 트라프의 설치부위의 단면적이 좁아지면서 유속이 상승되어 오염물질뿐만 아니라 여재도 함께 유실되는 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위하여 트라프의 구성을 개선한 여과지에 대한 다수의 특허문헌이 알려져 있다(등록특허 제10-0420376, 제10-0544829, 등록실용신안 제20-0251845호).

그러나 상기의 여과지는 트라프를 별도로 설치하여야 하는 추가적인 비용이 소요되고 구성이 복잡하며, 여전히 여재 유출의 문제점을 완전히 해결하지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 세척수와 원수 및 여재의 낭비가 없고 별도의 트라프의 설치가 필요 없어 그 구성이 간단하며, 기존의 여과지의 구성을 활용하여 간편하고 경제적으로 오염물질이 함유된 역세척수를 용이하게 배출할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 종래의 수공식 역세척 장치를 구비하는 스트레이너 블럭형 여과지의 공기공급장치에 별도의 보조공기 공급관을 연결하고, 이 보조 공기 공급관을 통하여 여과지의 외벽의 공기 분사관에 설치된 복수의 공기 분사구에 공기를 공급하여, 이 공기압에 의하여 오염물질이 함유된 역세척수를 퇴수구로 배출하는 방법 및 장치의 구성을 기술적 특징으로 한다.

일반적으로 급속여과지는, 도 1을 참조하면 내, 외벽(1,2)에 의하여 양측에 형성되며, 그 중앙에 퇴수구(3)가 형성되고 여과지 내부에 여과재층(4)이 장입되는 여과영역과 이 여과영역의 하부에 설치되는 집수실(역세척시는 압력실로 사용된다)(7) 및 그 중앙에 퇴수구(3)와 분리된 하부에 공기 유입관(5)과 정수밸브(6)가 형성된 구성으로 되어 있다.

이러한 급속여과지에서의 여과 방식은 원수가 원수배분거(8)를 통하여 균등하게 여과 영역 내의 여과재층(4)의 상층에 유입되어 여과재 층을 통과하면서 주로 여과재에 부착되거나 여과재에서의 여과작용으로 현탁 물질을 제거한다.

급속여과지의 여과공정이 진행됨에 따라 여과재 층에 오염물질이 축적되어 여과 효율이 떨어지면 여과지 내에 원수의 수위가 높아지며, 일정 수위에 도달하면 여과를 중지하고 역세척을 실시하게 된다.

역세척 공정은 앞에서 설시한 바와 같이 공기 공급관(5)으로 역세공기를 강하게 공급하여 여과재 층의 여과사 등에 부착된 현탁물질 등을 1 단계에서 분리한 후, 공기 공급관과 정수밸브(6)를 통하여 역세공기와 역세척수를 동시에 공급하여 2 단계 공정에서 여과사에서 분리된 현탁물질을 더욱 분산시키고, 마지막으로 3 단계 공정에서 여과재 층에서 분리된 현탁물질 등의 불순물을 역세척수로 세정하면서, 상부를 부유시켜 퇴수거(3)를 통하여 제거한다.

종래의 3 단계 공정에서는 원수 배분거(8)로 원수를 공급하여 이 원수의 압력으로 여과지 상부로 부상된 현탁물질 등이 함유된 역세척수를 퇴수구로 밀어주어 배출하는 것으로(도 2 참조), 원수의 불필요한 낭비와 원수의 수압이 낮아 오염물질이 함유된 역세척수의 배출에 많은 시간이 소요되며, 이에 따라 역세척 시간이 길어져 역세척수의 낭비를 초래하는 문제점이 있어, 본 발명자는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 많은 연구와 실험을 통하여 본 발명을 완성한 것이다.

따라서 본 발명은 종래의 역세척 3단계 공정에서 오염물질이 함유된 역세척수의 신속한 배출을 위하여, 공기 공급관에 별도의 보조 공기 공급관(10)을 설치하고, 이를 여과지 외벽(2)에 공기 분사구(11)를 형성한 공기 분사관(12)에 연결하여, 이 공기의 압력으로 오염물질이 함유된 역세척수를 퇴수구로 신속하게 배출시킴으로써 역세척 효율을 향상시켜 역세수 및 원수를 절감하고 구성을 간단하게 하는 경제적이고 유용한 발명인 것이다.

본 발명은 별도의 공기 공급장치가 필요없이 기존의 역세척 공기 공급장치를 이용하며, 공기의 압력을 사용하여 오염물질이 함유된 역세척수를 배출함으로써, 역세척 효율을 높여 역세척 시간을 단축함과 아울러 역세척수 및 원수의 사용을 절약할 수 있고, 트러프 설치가 필요가 없는 구조로서, 매우 간단하고 경제적인 방법으로 오염물질이 함유된 역세척수를 배출할 수 있는 효과를 가지는 것이다.

도 1은 일반적인 급속 여과지의 단면도.
도 2는 종래의 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 흐름도.
도 3은 본 발명의 설치 단면도.
도 4는 본 발명의 도3의 A-A 단면도.
도 5는 본 발명의 공기 분사관의 정면도.
도 6은 본 발명의 공기 분사관의 다른 실시예.

이하, 본 발명의 오염물질이 함유된 역세척수 배출 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서의 급속여과지는 일반적으로 사용되는 여과지로 특별히 그 구성을 제한하지 아니하며, 역세척이 사용되는 종래의 여과지에 사용이 가능하다.

도 3, 4는 본 발명의 보조 공기 공급관 및 공기 분사관의 설치에 대한 단면도를 도시한 것이다.

도 5, 6은 공기 분사관의 공기 분사구의 구성에 관한 것이다.

도 4와 같이, 본 발명은 종래의 급속 여과지의 공기 공급관(5)에 별도의 보조 공기 공급관(10)을 연결하고, 공기 공급관(5)에 밸브 1(13)과 보조 공기 공급관(10)에 밸브 2(14) 및 공기압 조절용 안전밸브(15)를 설치한다.

도 3와 같이 보조 공기 공급관(10)은 T자형으로 연결되어 여과지의 외벽(2)의 내측으로 측벽(16)을 관통하여 여과지내 외벽에 여과지의 길이 만큼 고정된 공기 분사관(12)과 연결된다.

공기 분사관(12)에는 공기 분사구(11)가 형성되며, 공기 분사구(11)는 원형 또는 슬릿형으로 형성되며, 원형일 경우 직경이 3 내지 15mm로 형성하고 그 간격은 5 내지 25cm로 구성하며, 슬릿형일 경우 1 내지 10mm 폭에 5 내지 20cm의 길이를 가지는 것이 바람직하며, 당업자 수준에서 여과지의 크기에 따라 그 조절이 가능함은 당연한 것이다.

상기 공기 분사관(12)과 공기 분사구(11)는 공기를 일정한 압력으로 분사하기 위하여, 공기 분사관의 직경이 입구에서 끝 부분으로 작아지는 변단면을 가지면서, 공기 분사구는 동일한 구경을 가지거나(본 발명자의 등록특허 제10-0530613호 참조), 공기 분사관의 앞과 뒤의 직경은 동일하고 공기 분사구의 구경이 달라지는 구성(본 발명자의 등록특허 제10-1115311호 참조), 또는 공기 분사관의 동일한 직경의 관을 사용하면서 공기 분사관의 단면적이 공기 분사구의 전체 단면적의 합보다 2 내지 5배 크게 구성하여 사용할 수 있다.

이러한 구성에 의하여 공기를 일정 압력으로 분사하여 오염물질을 균일하게 배출할 수 있다.

또한 공기 분사구(11)는 여과지의 수위, 즉 내벽(1)의 높이보다 하부에 설치되며, 5 내지 15cm 하부에 구성하는 것이 바람직하다.

상기의 수치 범위의 하한치를 벗어나면 공기의 압력이 과다하여 수면 위로 공기가 분출되고, 상한치를 벗어나면 공기압이 떨어져 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 능력이 저하된다.

공기압 조절용 안전 밸브(15)는 역세척 공기송풍펌프(도시 생략)의 역세척시의 압력이 공기 분사관(12)의 압력보다 높아 이를 조절하기 위한 것이다.

위와 같은 본 발명의 구성에 의한 역세척 방법에 대하여 상세히 설명한다.

여과지에 있어서 일반적인 정수시에는 원수 배분거(8)의 원수 유입구(9)를 통하여, 여재층(4) 상부로 유입된 원수가 중력에 의하여 여재층(4)을 통과하며 여과된다.

이 과정에서 원수에 포함되어 있는 오염물질은 여재층(4)에 의하여 걸러지게 된다.

원수는 여재층(4)을 이루는 각 세부 여재층들을 순차적으로 통과하여 하부의 집수실(7)로 모여 중앙의 정수밸브(6)를 통하여 정수 집수장(미도시)으로 배출된다.

일정시간 여과공정이 진행되면 오염물질이 여과층에 축적됨에 따라 여과효율이 저하되어 여과지 내의 수위가 상승한다. 원수가 일정수위에 도달하면 원수의 공급을 중단한 후 여과공정을 중지하고 역세척을 실시한다.

역세척 공정은 1단계로 공기공급펌프(미도시)를 가동하고 공기 공급관(5)의 밸브 1(13)을 개방하여 압력실(7)에 공기를 공급하고(이때 밸브 2는 폐쇄된 상태를 유지한다), 이 역세척 공기는 스트레이너 블록에 설치된 스트레이너(미도시, 본 출원인의 2011년 특허출원 제29058호 "여과지용 스트레이너"의 구성 참조)를 통하여 여재층을 통과하면서 여재층의 여재에 부착되거나 퇴적된 오염물질을 여재로부터 박리시킨다.

1단계 공정 후 역세척 펌프(미도시)로 역세척 밸브(정수밸브)(6)를 통하여 역세수(정수를 사용한다)를 공기와 함께 동시에 스트레이너를 통하여 여재층으로 공급하여 2단계 공정인 공기-물 역세척을 실시한다.

이러한 역세척은 일반적인 급속여과지에서 정수 및 역세척 공정에서 사용되는 것으로, 역세척 밸브(6)는 역세척시는 역세척 밸브로 정수시는 정수밸브 역할을 하는 것이며, 정수 배관에 역세척 펌프에 의한 역세척 배관을 연결하고 별도의 역세척관 밸브와 정수관 밸브에 의하여 역세척시에는 역세척관 밸브를 열고, 정수관 밸브는 잠가 역세척 밸브를 통하여 역세척수를 공급하고, 정수시는 이와 반대로 정수된 물을 배출하는 것으로 당업계의 공지된 구성이므로 이에 대한 도시나 공정은 생략한다.

제2단계 공정에 의하여 1단계에서 미분리되거나 분리된 오염물질을 2차적으로 여과재로부터 분리, 세정 된다.

2단계 공정이 완료되면 역세척수를 계속 공급하면서 공기 공급관의 밸브 1(13)을 닫아주고, 보조 공기 공급관의 밸브 2(14)를 열어주어 보조 공기 분사관(10)으로 공기를 공급한다.

이때 여재층(4)으로부터 분리된 탁질 등의 오염물질은 역세척수의 흐름과 함께 수면 방향으로 부상한다.

수면으로 부상한 오염물질은 공기 공급관(12)의 공기 분사구(11)로부터 분사된 공기의 압력에 의하여 중앙의 퇴수구(3) 방향으로 흐름이 형성되어, 내벽(1)을 넘어 퇴수구(3)로 모여 흘러나간다.

이때 퇴수구(3)의 퇴수밸브(미도시)는 개방된 상태를 유지한다.

상기의 역세척 공정을 실시하는 동안 원수의 공급을 중단함으로써 원수의 낭비를 방지할 수 있다.

이러한 역세척이 끝나면 밸브 2(14)와 퇴수밸브를 닫아, 역세척수 공급을 중단하고 밸브 1(13)과 원수공급밸브를 개방하여 여과공정을 다시 시작한다.

본 발명의 공정에 의하여 역세척시 오염물질이 함유된 역세척수를 공기의 압력에 의하여 신속하게 배출하여, 원수의 사용 없이 역세척 효율을 높임으로써, 원수 및 역세척수를 절감할 수 있으며, 이에 따른 역세척 시간의 단축 및 비용이 절감되는 효과도 가지는 것이다.

본 발명은 상기의 실시예 이외의 모든 여과지의 역세척 장치에 사용이 가능하며, 특히 트라프가 설치된 여과지에서도 사용이 가능하다.

즉 트라프가 설치된 여과지의 트라프를 제거하고 중앙 내벽(1)의 구조를 동일한 높이로 형성하고, 외벽 쪽에 본 발명의 공기 분사관을 설치하면 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있는 것이다.

이러한 구성에 의하여 트라프를 설치할 필요가 없어 그 구성이 간략화되고, 여재의 손실을 방지할 수 있고, 경제적으로 역세척을 실시할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

이상에서 설명한 오염물질이 함유된 역세척수 배출 방법 및 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1: 내벽, 2: 외벽, 3: 퇴수구, 4: 여과재 층, 5: 공기 공급관, 6: 정수밸브(역세척수 밸브), 7: 집수실(압력실), 8: 원수 배분거, 9: 원수 유입구, 10: 보조 공기 공급관, 11: 공기 분사구, 12: 공기 분사관, 13: 밸브 1, 14: 밸브 2, 15: 안전밸브, 16: 측벽

Claims (6)

1. 여과지의 오염된 역세척수를 배출하는 방법에 있어서,
   역세척 공기 공급관(5)에 별도의 보조 공기 공급관(10)을 연결하고, 이 보조 공기공급관을 통하여 여과지의 외벽(2)의 내측으로 측벽(16)을 관통하여 여과지 내 외벽에 고정된 공기 분사관(12)에 설치된 복수의 공기 분사구(11)에 공기를 공급하여, 이 공기압에 의하여 오염된 역세척수를 퇴수구(3)로 배출하는 것을 특징으로 하는 여과지의 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 방법.
2. 제1항에 있어서,
   공기 분사구(11)는 원형으로 형성되며, 그 직경이 3 내지 15mm이고 간격은 5 내지 25cm인 것을 특징으로 하는 여과지의 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 방법.
3. 제1항에 있어서,
   공기 분사구(11)는 슬릿형으로 형성되며, 그 폭이 1 내지 10mm이고 길이가 5 내지 20cm인 것을 특징으로 하는 여과지의 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 방법.
4. 제1항에 있어서,
   공기 분사구(11)는 외벽(2)에 설치되며 내벽(1)보다 하부에 바람직하게는 5 내지 15cm 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 여과지의 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 방법.
5. 공사 분사관(12)의 단면적이 공기 분사구(11) 단면적 전체의 합보다 2 내지 5배인 것을 특징으로 하는 여과지의 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 방법.
6. 급속 여과지의 역세척 공기 공급관(5)에 별도의 보조 공기 공급관(10)을 연결하고, 공기 공급관(5)에 밸브 1(13)과 보조 공기 공급관(10)에 밸브 2(14) 및 공기압 조절용 안전밸브(15)를 설치하며, 공기 공급관(10)은 T자형으로 연결되어 여과지의 외벽(2)의 내측으로 측벽(16)을 관통하여 여과지내 외벽에 고정된 공기 분사관(12)과 이 공기 분사관(12)에 형성된 공기 분사구(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 여과지의 오염물질이 함유된 역세척수의 배출 장치.

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