KR20150090713A - 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치 - Google Patents

여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스크류(7)가 내장된 원통(6)의 외주면에 원통과 무한궤도 핀과 지지대(19)로 체결된 무한궤도(4)와, 섬유사 다발 지지봉(1)에 끼워져 무한궤도의 각 요소 중앙 홀에 체결된 섬유사 다발(10)은 원통과 무한궤도 수평 회전축(18-2)과 연결된 원통 모터(9-1)에 의해 원통과 함께 동일한 속도로 회전하며, 원통의 하부에서는 원통과 밀착시켜 꽉 죄인 섬유사 다발 지지망(11)에 의해 섬유사 다발의 공극이 미세 조절되어 여과를 수행하고, 원통의 상부에서는 스프링(2)과 진동 장치(3), 분사장치(15)에 의해 섬유사 다발의 공극을 확대 조절하면서 진동을 준 후 분사기(16)에서 나오는 세척수로 오염물질을 떨어내어 세정을 수행하는, 회전하는 무한궤도와 섬유사 다발에 의해 여과와 세정이 동시에 이루어지는 공극조절 여과장치이다.
그러므로 본 발명의 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극 조절 여과 장치는 대규모 산업공정이나 대용량 하수처리장에서 처리수를 중단 없이 생산 가능하다. 또한 입자상 물질의 농도가 높은 연속 배양된 미세 조류 분리 여과나 비점 오염원의 탁도 제거, 하수 재이용을 위한 전처리, 조류가 번식한 호소나 상수원의 전처리 및 고탁도 제거 이동형 상수 여과장치에 효과적이다.
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동시 세정 · 여과, 무한궤도, 공극조절, 섬유사 여과기, 진동 세정 장치

Description

여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치{Simultaneous Accomplishment for Filtration and Washing at Pore Controllable Fiber Filter}
도면 1은 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치의 전체 단면도이다.
도면 2는 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치의 전체 측면도이다.
도면 3은 원통 상부에 위치한 진동 세정 장치 정면도이다.
도면 4는 원통 상부에 위치한 캠 부분도이다.
도면 5는 원통 하부에 위치한 섬유사 다발과 섬유사다발 지지망 부분도이다.
＜도면의 부호설명＞
1. 섬유사 다발 지지봉
2. 스프링
3. 캠
4. 무한궤도
5. 유입구
6. 원통
7. 스크류
8. 슬러지 저장조
9-1. 원통 모터
9-2. 스크류 모터
9-3. 캠 모터
10. 섬유사 다발
11. 섬유사 다발 지지망
12. 여과 수조
13. 섬유사 다발 지지망 세정 분리대
14-1. 세정 지지대
14-2. 스크류 지지대
15. 분사 장치
16. 분사기
17. 세정 수조
18-1. 스크류 수평 회전축
18-2. 원통과 무한궤도 수평 회전축
19. 무한궤도 핀과 지지대
기존의 여과 장치는 여과와 역세정이 순차적으로 일어나는 공정으로 역세정 이 끝난 후 여과가 재개되어 역세정(backwashing) 동안에는 여과 생산량이 중단되었다. 특히 비가 자주 오는 장마철에는 여과지의 막힘으로 역세정 횟수가 늘어나 여과 생산량이 현저히 줄어들었다. 본 발명인의 종래 공극조절 여과장치는 여과와 역세정시 공극을 조절하여 여과기의 사용수명을 연장하고 여과기 성능을 향상하였으나 고탁도가 자주 유입될 경우 역세정이 자주 일어나 여과 생산량이 감소하였다.
기존의 여과장치는 여과시간이 경과함에 따라 공극이 막히나 공극이 조절되지 않는 고정 공극이라 공극이 막힌 상태에서 역세정을 수행함으로 세정이 어려워 역세 수량이 많이 소요되고 오염 세척수량도 크게 증대되었다. 본 발명의 동시 세정 · 여과장치는 여과시에는 섬유사 다발의 공극을 미세 조절하고 세정시에는 공극을 확대 조절하는 조절 공극으로 형성하였다. 또한 본 여과 장치는 캠의 회전에 따라 섬유사 다발에 진동이 일으켜 입자상 물질을 떨어내면서 소량의 세척수로 세정하는 진동 세정으로 효율을 높여 세정 수량과 오염 세척 수량을 감소시켰다.
본 발명은 세정 중에도 여과가 계속되어 여과 생산량을 유지할 수 있어 연속처리에 효과적이다.
본 발명의 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 다음과 같다.
첫째, 기존의 여과 장치는 역세정(backwashing)시에는 여과가 중단되고 역세정이 끝난 후 여과가 재개되는 여과와 역세정이 순차적으로 일어난다. 본 발명 장치는 원통과 무한궤도, 섬유사 다발이 동일한 속도로 회전하여, 섬유사 다발이 원 통의 상부에 위치하였을 때는 세정을 수행하고 세정된 섬유사 다발이 원통 하부에 위치하면 유입 오염물질의 여과를 수행하는 여과와 세정이 원통의 하부와 상부에서 동시에 이루어지도록 하였다.
둘째, 기존의 여과장치는 여과와 역세정시 공극이 조절되지 않는 고정공극이다. 본 발명 장치는 여과시에는 섬유사 다발 지지망을 원통과 밀착시켜 공극을 미세 조절하고 세정시에는 섬유사 다발 지지망을 세정 분리대위에 두어 공극을 확대 조절하도록 하였다.
셋째, 수중에 입자상 물질이나 슬러지가 있거나 조류가 번식한 고탁도의 수질인 경우 역세정이 빈번히 일어나 세정 수량과 오염 세척수량도 크게 증대된다. 본 발명 장치는 무한궤도의 일측면에 섬유사 다발 지지봉으로 연결된 섬유사 다발이 있고 무한궤도의 또 다른 일측면에는 캠이 있어 캠의 회전에 따라 지지봉이 왕복운동을 하면서 지지봉에 매달려 있던 섬유사 다발이 왕복운동하면서 진동이 일어나 섬유사 다발에 걸려있던 입자상 물질을 떨어내면서 분사장치의 하부에 있는 분사기에서 나오는 소량의 세척수로 세정하는 진동 세정으로 오염 세척 수량을 현저히 감소하도록 하였다.
본 발명의 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치의 메카니즘은 다음과 같다.
유입폐수중의 슬러지나 부유물질을 공극이 조절되는 섬유사 다발로 제거하는데 회전하는 섬유사 다발이 원통의 하부에 위치할 때는 여과를 수행하고 원통의 상 부에 있을 때는 진동 세정을 수행한다.
수중의 부유물질(입자상 물질) 여과 메카니즘으로 살펴보면, 유입폐수는 유입구를 통해 원통으로 유입된 후 원통의 외주면에 형성된 다수의 홀을 통과한 후 원통을 감싸는 섬유사 다발에 의해 걸러진다. 섬유사 다발에 의해 걸러진 입자는 진동 장치로 떨어낸 후 분사기에서 나오는 세척수로 세정된다. 원통내에는 스크류가 내재되어 있어 유입수중의 슬러지나 입자상 물질을 저장조로 이송시켜 슬러지 저장조로 배출시킨다.
자세히는 스크류(7)가 내장된 다수의 홀이 있는 원통과, 원통(6)의 외주면에 원통과 무한궤도 핀과 지지대(19)로 체결된 무한궤도(4)와, 섬유사 다발 지지봉(1)에 끼워져 무한궤도의 각 요소 중앙 홀에 체결된 섬유사 다발(10)은 원통과 무한궤도 수평 회전축(18-2)과 연결된 원통 모터(9-1)에 의해 원통과 동일한 속도로 회전한다. 원통내의 스크류는 스크류 모터(9-2)에 의해 원통보다 빠른 속도로 회전하여 유입 폐수중의 슬러지를 이송시켜 슬러지 저장조(8)로 배출한다. 유입폐수중의 작은 부유물질은 원통의 홀을 통과해 원통을 감싸고 있는 섬유사 다발에 의해 걸러져 여과 수조(12)로 유출된다. 걸러진 부유물질은 섬유사 다발이 회전하면서 원통의 상부에 위치하였을 때 스프링과 캠에 의해 떨어내지고 소량의 물로 세정된다. 떨어내진 부유물질과 오염 세척수는 세정 수조에 배출된다.
입자상 물질을 포함한 유입수가 원통 유입구(5)를 통하여 유입되면 원통(6) 내부에 형성된 스크류(7)에 의해 유입수중의 슬러지와 부유물질(주로 비중이 큰 슬러지)은 스크류 회전 방향으로 이송되어 슬러지 저장조(8)로 배출되고, 유입수중의 부유물질(주로 비중이 작은 부유물질)은 섬유사 다발 지지망(11)으로 지지된 섬유사 다발(10)에 의해 여과되어 처리수조(12)로 유출된다. 원통(6)과 동일한 속도로 회전하는 섬유사 다발(10)은 원통의 하부에 위치할 때는 여과를 수행하고 상부에 위치할 때는 세정을 수행한다. 무한궤도(4)와 섬유사 다발, 그리고 섬유사 다발 지지망은 회전할 때 원통의 상부에 형성된 섬유사 다발 지지망 세정 분리대(13)위에 걸쳐지고 무한궤도의 일측면에 위치하는 스프링(2)과 캠(3)의 회전에 의해 공극이 확대 되고 진동이 형성되어 섬유사 다발에 걸려있던 입자상 물질이 떨어내지고, 분사장치(15)의 하부에 위치한 분사기(16)에서 나오는 세척수로 섬유사 다발(10)이 세정된다.
본 발명의 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치는 유입수가 유입되는 원통과 섬유사 다발 지지망으로 지지된 섬유사 다발이 회전하면서 원통을 중심으로 하부에서는 여과가 수행되고 상부 섬유사 다발에서는 캠과 캠 모터 및 분사기에 의해 세정이 수행된다.
원통 유입구(5)로 폐수가 유입되면 홀이 있는 원통(6)을 빠져나가 섬유사 다발 지지망(11)으로 지지된 섬유사 다발(10)을 통해 여과되어 하부의 여과수조(12)로 유출된다. 원통 내부에는 스크류(7)가 회전하면서 저장조로 이송시켜 슬러지 저장조(8)로 배출시킨다.
본 발명 장치의 구성과 기능을 도면 부호를 사용하여 설명하면 다음과 같다.
1)은 무한궤도(4)의 홀에 끼워지며 외주면으로 스프링(2)이 감겨져 있고 캠(3)이 연결되어 있어 섬유사 다발을 지지하는 섬유사 다발 지지봉이다.
2)는 상기 섬유사 다발 지지봉(1)의 외주면에 감겨져 있으며 캠의 회전으로 섬유사 다발 지지봉과 섬유사 다발을 왕복 운동할 수 있게 탄성을 주는 스프링이다.
3)은 섬유사 다발 지지봉(1)과 스프링(2)과 연결되어 모터에 의해 캠(cam)이 회전하며 스프링을 압축, 팽창하며 섬유사 다발을 팽팽히 혹은 느슨하게 하며 섬유사에 걸린 이물질을 떨어내는 캠이다.
4)는 무한궤도는 다수의 요소로 이루어지며 무한궤도 각 요소(piece)는 3개의 홀이 있으며 좌우 2개의 홀은 좌우의 무한궤도 요소와 체결되며 중앙 홀은 섬유사 다발 지지봉(1)과 체결된다. 원통과 동일한 속도로 회전하며 섬유사 다발을 회전시키는 다수의 무한궤도 요소로 이루어진 무한궤도이다.
5)는 원통의 수평 회전축과 연결되어 위치하며 입자상 물질을 포함한 폐수가 유입되는 원통 유입구이다.
6)은 무한궤도 핀과 지지대(19)로 체결된 무한궤도(4)와, 섬유사 다발 지지봉(1)에 끼워져 무한궤도의 각 요소 중앙 홀에 체결된 섬유사 다발(10)은 원통과 무한궤도 수평 회전축(18-2)과 연결된 원통 모터(9-1)에 의해 무한궤도와 동일한 속도로 회전하며, 유입구를 통해 유입된 유입수를 외주면을 감싸는 섬유사 다발로 보내도록 외주면에 다수의 홀이 형성되어 있는 원통이다.
7)은 상기 원통(6)의 내부에 위치하며 스크류 모터(9-2)에 의해 원통보다 빠른 속도로 회전하며 유입수중의 입자상 물질이나 슬러지를 이송시키는, 내부 빈 공간으로 형성된 스크류이다.
8)은 상기 스크류(7)에 의해 이송된 슬러지를 저장하며 폐수 유입수 진행방향으로 원통의 일측면 하부에 형성된 슬러지 저장조이다.
9-1)은 원통과 무한궤도의 수평 회전축(18-2)과 연결되어 일측면에 위치하여 원통과 무한궤도를 동일한 속도로 회전시키는 동력원인 원통 모터이다.
9-2)는 상기 스크류(7)를 원통(6)보다 빠른 속도로 회전시키는 스크류 동력원인 스크류 모터이다
9-3)은 상기 캠(3)과 연결되어 측면에 위치하며 섬유사 다발(10) 진동 세정시 캠을 회전시키는 동력원인 캠 모터이다
10)은 상기 원통(6)의 외주면에 원통과 무한궤도 핀과 지지대(19)로 체결된 무한궤도(4)와, 섬유사 다발 지지봉(1)에 끼워져 무한궤도의 각 요소 중앙 홀에 체결되어 원통과 무한궤도 수평 회전축(18-2)과 연결된 원통 모터(9-1)에 의해 원통과 동일한 속도로 회전하며, 원통의 하부에 위치하였을 때는 원통과 밀착시켜 꽉 죄인 섬유사 다발 지지망(11)에 의해 섬유사 다발의 공극이 미세 조절되어 여과를 수행하고, 원통의 상부에 위치하였을 때는 스프링(2)과 진동 장치(3), 분사장치(15)에 의해 섬유사 다발의 공극을 확대 조절하면서 진동을 준 후 분사기(16)에서 나오는 세척수로 오염물질을 떨어내어 세정을 수행하는 회전하는 섬유사 다발이다.
11)은 상기 섬유사 다발(10)의 외주면에 위치하며 섬유사 다발이 원통의 하부에 위치하였을 때는 원통과 밀착시켜 꽉 조여 섬유사 다발의 공극을 미세 조절하고, 원통의 상부에 위치하였을 때는 세정 분리대(13)위에 올려져 섬유사 다발과 분리시켜 공극 확보에 도움을 주는 섬유사 다발 지지망이다.
12)는 원통의 하부에 위치하며 하부 섬유사 다발을 통해 여과된 물이 저장되는 여과 수조이다.
13)은 원통을 중심으로 세정 지지대(14-1) 상부에 고정되어 위치하며 세정시 회전하는 섬유사 다발 지지망을 섬유사 다발과 이격되도록 고정되어 위치하는 섬유사 다발 지지망 세정 분리대이다.
14-1) 상기 섬유사 다발 지지망 세정 분리대(13)와 분사 장치(15)를 수직으로 지지하는 세정 지지대이다.
14-2)는 상기 원통(6)의 내부에 슬러지를 이송하도록 형성된 스크류(7)의 내부 빈 공간을 지지하도록 형성된 스크류 지지대이다.
15)는 상기 세정 지지대(14-1)에 의해 지지되며 섬유사 다발(10)의 세정을 위해 형성된 분사장치이다.
16)은 상기 분사장치(15)의 하부에 위치하며 섬유사 다발의 세정시 세정수를 분사하도록 형성된 분사기이다.
17)은 상기 분사기(16)에서 분사되는 깨끗한 물을 섬유사 다발로 분사시킨 후 섬유사 다발에서 떨어지는 오염 세척수를 받는 세정 수조이다.
18-1)은 상기 스크류 모터(9-2)와 연결되어 스크류(7)를 상하로 회전하는 축인 스크류 수평 회전축이다.
18-2)는 상기 원통(6)과 무한궤도(4)로 연결된 섬유사 다발(10)을 동일한 속도로 돌게 하는 원통과 무한궤도 수평 회전축이다.
19)는 상기 원통(6)과 무한궤도를 체결하며 무한궤도가 궤도를 이탈하지 않 도록 지지하는 무한궤도 핀과 지지대이다.
본 발명 장치의 구성 요소간의 결합 및 기능을 부호와 함께 설명하면 다음과 같다.
원통(6)의 외주면에 형성된 무한궤도(4)는 원통(6)과 무한궤도 핀과 지지대(19)로 체결되고 섬유사 다발(10)은 섬유사 다발 지지봉(1)에 끼워져 무한궤도의 각 요소의 중앙 홀에 체결되어 원통 모터(9-1)에 의해 무한궤도와 원통, 섬유사 다발은 동일한 속도로 회전한다. 원통(6)의 외주면에 형성된 무한궤도(4)의 각 요소에는 3개의 홀이 있으며, 중앙 홀은 섬유사 다발(10)을 매단 섬유사 다발 지지봉(1)과 체결된다.
원통 모터(9-1)에 의해 원통(6) 및 무한궤도(4)와 함께 회전하는 섬유사 다발(10)은 원통의 하부에 위치할 때는 여과가 일어나며 메카니즘은 다음과 같다. 입자상 물질을 포함한 유입수가 원통 유입구(5)를 통하여 유입되면 원통 내부에 형성된 스크류 모터(9-2)에 의해 스크류(7)가 회전하면서 슬러지를 이송하여 슬러지 저장조(8)로 배출하고, 원통의 홀을 통하여 하부에 위치한 섬유사 다발로 유입된 폐수는 섬유사 다발 지지망(11)으로 팽팽히 감싸진 미세한 공극을 가진 섬유사 다발에 의해 여과되어 처리수조(12)로 유출된다.
본 발명의 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치의 진동 세정 원리는 다음과 같다. 회전하는 섬유사 다발(10)이 원통(6)의 상부에 도달하였을 때 섬유사 다발 지지망(11)은 섬유사 다발 지지망 세정 분리대(13)위에 걸쳐져 섬유사 다발의 공극이 확대되고, 스프링(2)이 감겨있는 섬유사 다발 지지봉(1) 일측면에 형성된 캠 모터(9-3)에 의해 캠(3)이 회전하면서 섬유사 다발 지지봉을 밀고 당겨 섬유사 다발에 진동을 준 후, 분사장치(15)의 하부에 위치한 분사기(16)에서 나오는 세척수로 오염물질을 떨어내어 세정을 수행한다.
본 발명 장치의 전체적인 기능을 구성과 결합관계로 요약하면 다음과 같다. 스크류(7)가 내장된 원통(6)의 외주면에 원통과 무한궤도 핀과 지지대(19)로 체결된 무한궤도(4)와, 섬유사 다발 지지봉(1)에 끼워져 무한궤도의 각 요소 중앙 홀에 체결된 섬유사 다발(10)은 원통과 무한궤도 수평 회전축(18-2)과 연결된 원통 모터(9-1)에 의해 원통과 함께 동일한 속도로 회전하며, 원통의 하부에서는 원통과 밀착시켜 꽉 죄인 섬유사 다발 지지망(11)에 의해 섬유사 다발의 공극이 미세 조절되어 여과를 수행하고, 원통의 상부에서는 스프링(2)과 진동 장치(3), 분사장치(15)에 의해 섬유사 다발의 공극을 확대 조절하면서 진동을 준 후 분사기(16)에서 나오는 세척수로 오염물질을 떨어내어 세정을 수행하는, 회전하는 섬유사 다발에 의해 여과와 세정이 동시에 이루어지는 공극조절 여과장치이다.
본 발명의 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치의 발명 효과는 다음과 같다.
첫째, 기존의 여과장치는 시간이 경과함에 따라 공극이 막혀 역세정이 어렵고 역세정하는 동안에도 여과가 중단되는 단점이 있었다. 본 발명의 여과와 세정이 동시에 수행되는 공극조절 여과장치는 회전하는 원통과 무한궤도, 섬유사 다발에 의해 여과와 세정이 원통의 하부와 상부에서 동시에 이루어져 세정 중에도 여과가 계속되어 여과 수량이 일정하게 생산된다.
둘째, 기존의 여과장치는 여과와 역세정시 공극이 조절되지 않는 고정 공극(fixed pore)이다. 본 발명 장치는 여과시에는 섬유사 다발 지지망을 원통과 밀착시켜 다수의 섬유사 다발의 공극을 미세 조절하고 세정시에는 섬유사 다발 지지망을 세정 분리대위에 두어 섬유사 다발과 분리시켜 공극을 확대하는 공극조절 여과장치(pore controllable fiber filter)이다.
셋째, 기존의 여과장치는 수중에 입자상 물질이나 슬러지가 있거나 조류가 번식한 고탁도의 수질인 경우 역세정이 빈번히 일어나 세정 수량과 오염 세척수량도 크게 증대된다. 본 발명 장치는 캠의 회전에 따라 섬유사 다발에 진동이 일으켜 입자상 물질이 떨어내면서 소량의 세척수로 세정하는 진동 세정으로 오염 세척 수량이 작고 세정 효율이 높다.
본 발명 장치는 여과시에는 섬유사 다발 지지망을 원통과 밀착시켜 공극을 미세 조절하고 세정시에는 섬유사 다발 지지망을 세정 분리대위에 두어 공극을 확대 조절한 후 진동 세정함으로 세정효율이 높다.

Claims (2)

  1. 스크류(7)가 내장된 원통(6)의 외주면에 원통과 무한궤도 핀과 지지대(19)로 체결된 무한궤도(4)와, 섬유사 다발 지지봉(1)에 끼워져 무한궤도의 요소 중앙 홀에 체결된 섬유사 다발(10)은 원통과 무한궤도 수평 회전축(18-2)과 연결된 원통 모터(9-1)에 의해 원통과 함께 동일한 속도로 회전하며, 원통의 하부에서는 원통과 밀착시켜 꽉 죄인 섬유사 다발 지지망(11)에 의해 섬유사 다발의 공극이 미세 조절되어 여과를 수행하고, 원통의 상부에서는 스프링(2)과 진동 장치(3), 분사장치(15)에 의해 섬유사 다발의 공극을 확대 조절하면서 진동을 준 후 분사기(16)에서 나오는 세척수로 오염물질을 떨어내어 세정을 수행하는, 회전하는 섬유사 다발에 의해 여과와 세정이 동시에 이루어지는 공극조절 여과장치.
  2. 회전하는 섬유사 다발(10)이 원통(6)의 상부에 도달하였을 때 섬유사 다발 지지망(11)은 섬유사 다발 지지망 세정 분리대(13)위에 걸쳐져 섬유사 다발의 공극이 확대되고, 스프링(2)이 감겨있는 섬유사 다발 지지봉(1) 일측면에 형성된 캠 모터(9-3)에 의해 캠(3)이 회전하면서 섬유사 다발 지지봉을 밀고 당겨 섬유사 다발에 진동을 준 후, 분사장치(15)의 하부에 위치한 분사기(16)에서 나오는 세척수로 오염물질을 떨어내어 세정을 수행하는 진동 세정 장치.
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