KR20180037393A - 섬유여과장치 - Google Patents

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KR20180037393A
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Abstract

본 발명은 여과시에 물이 위쪽으로 흐르는 수조 또는 탱크; 수조 또는 탱크에 설치되고, 물이 통과할 수 있는 개구부를 구비하며, 개구부 이외에는 물의 통과를 차단하는 차단판; 차단판의 개구부에 상부가 고정되도록 설치되고, 수축과 팽창이 가능한 섬유천으로 구성되는 섬유여과천; 및 섬유여과천의 상부에 설치되고, 섬유여과천의 저면과 연결되는 부표를 포함하는 섬유여과장치를 제공한다.

Description

섬유여과장치{Fiber filter device}
본 발명은 섬유여과장치에 관한 것이다.
전처리 시스템에는 응집침전장치, 여과장치 등 여러 가지 종류가 있다. 그러나 종래의 장치(Clarifier, DAF 등)는 운전이 불편하고 복잡하다. 최근 많이 사용하는 막을 이용한 필터도 적절한 전처리를 필요로 한다. 이러한 전처리 장치를 대신하여 사용할 수 있는 간단한 장치로서, 폐수 발생이 적고, 시스템이 간단하며, 적용가능 범위가 넓은 장치가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 간단한 장치로서, 폐수 발생이 적고, 시스템이 간단하며, 적용가능 범위가 넓은 섬유여과장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 여과시에 물이 위쪽으로 흐르는 수조 또는 탱크; 수조 또는 탱크에 설치되고, 물이 통과할 수 있는 개구부를 구비하며, 개구부 이외에는 물의 통과를 차단하는 차단판; 차단판의 개구부에 상부가 고정되도록 설치되고, 수축과 팽창이 가능한 섬유천으로 구성되는 섬유여과천; 및 섬유여과천의 상부에 설치되고, 섬유여과천의 저면과 연결되는 부표를 포함하는 섬유여과장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 여과시에, 섬유여과천이 부표의 부력에 의해 수축되면서 다수의 주름을 형성하고, 이 주름에 수중의 부유물질이 부착되면서 물이 여과될 수 있다.
본 발명에 따르면, 역세시에, 부표의 부력이 해제되면, 부표의 무게와 섬유여과천 자체의 무게에 의해 중력으로 섬유여과천이 원상태로 팽창되면서, 섬유여과천에 부착된 부유물이 제거될 수 있다.
본 발명에 따르면, 역세시에, 섬유여과천에 의해 여과된 상부의 물이 하부로 배출되면서, 섬유여과천에 부착된 부유물질이 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 섬유여과장치는 섬유여과천 내부에 설치되어 섬유여과천의 과도한 수축을 제한하는 지지체를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 섬유여과천은 원통형이나 다각형의 통형으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 섬유여과장치는 지지체의 유출을 방지하고 여과된 물만 배출될 수 있도록, 섬유여과천 상부에 설치되는 방해망을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 섬유여과천은 1겹 이상의 섬유천으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 섬유여과천의 직경은 1 내지 30 cm일 수 있다.
본 발명에 따른 섬유여과장치는 폐수 발생이 적고, 시스템이 간단하며, 적용가능 범위가 넓고 모든 전처리에 적용 가능하다. 본 발명에서 섬유여과천은 1겹 또는 2겹 이상 겹쳐서 사용 가능하고, 요구되는 처리수질에 따라서 조밀한 것을 사용 가능하다. 또한, 섬유 여과천이 펴지면서 탈리되기 때문에, 섬유여과천에 여과된 부유물질의 탈리효과가 크다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 섬유여과장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 가압식 섬유여과장치의 역세공정과 여과공정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 중력식 섬유여과장치의 역세공정과 여과공정을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 섬유여과장치의 연결라인을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 2겹으로 구성된 섬유여과천을 예시한 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 5를 참고하면, 본 발명에 따른 섬유여과장치는 수조 또는 탱크(10), 차단판(20), 섬유여과천(30), 부표(40) 등을 구비할 수 있다.
도 2와 3을 참고하면, 수조 또는 탱크(10)는 물을 수용하는 곳으로, 도 2와 같이 입구와 출구를 제외하고 밀폐된 탱크로 구성되거나, 도 3과 같이 상부가 개방된 수조로 구성될 수 있다. 수조 또는 탱크(10) 내에서 물은 여과시에 아래로부터 위쪽으로 흐를 수 있다. 이와 같이, 물이 위쪽으로 흘러야, 부표(40)의 승강에 의한 섬유여과천(30)의 수축과 팽창이 가능하다. 물을 위쪽으로 흐르게 하기 위해, 수조 또는 탱크(10)에 연결된 유입라인 및/또는 배출라인 등에는 펌프가 설치될 수 있다. 펌프의 종류와 흡입력 및 용량 등은 특별히 제한되지 않고 적절하게 설정될 수 있다. 수조 또는 탱크(1)에 유입되는 물은 여과를 필요로 하는 오폐수, 해수 등일 수 있다.
수조 또는 탱크(10)는 물 또는 공기의 유입 및 배출이 이루어지는 2개의 포트, 구체적으로 수조 또는 탱크(10)의 상부에 설치되는 제1포트(12) 및 하부에 설치되는 제2포트(14)를 구비할 수 있다. 여과공정에서는 제2포트(14)를 통해 처리할 오염수가 유입되고, 처리된 여과수가 제1포트(12)를 통해 배출된다. 역세공정에서는 제1포트(12)로부터 공기가 유입되고, 처리된 역세수가 제2포트(14)를 통해 배출될 수 있다. 수조 또는 탱크(10)는 금속, 플라스틱, 콘크리트 등으로 제작될 수 있다.
도 2와 3을 참고하면, 차단판(20)은 수조 또는 탱크(10)에 수평방향으로 설치되고, 물이 통과할 수 있는 개구부를 구비하며, 개구부 이외에는 물의 통과를 차단한다. 또한, 차단판(20)은 개구부를 통해 섬유여과천(30)을 설치하고 지지하는 역할도 한다. 차단판(20)에 의해 물은 개구부에 설치된 섬유여과천(30)을 통해서만 흐를 수 있다. 개구부의 수는 섬유여과천(30)의 수에 대응하며, 즉 섬유여과천(30)이 복수 개로 설치되면, 개구부도 그에 맞게 복수 개로 설치된다. 차단판(20)은 금속, 플라스틱, 콘크리트 등으로 제작될 수 있으며, 수조 또는 탱크(10)와 일체로 제작될 수도 있다.
도 2와 3을 참고하면, 섬유여과천(30)은 차단판(20)의 개구부에 상부가 고정되도록 설치될 수 있다. 섬유여과천(30)의 상부를 고정하여야, 부표(40)의 승강에 의한 섬유여과천(30)의 수축과 팽창이 가능하다. 섬유여과천(30)은 수축과 팽창이 가능한 섬유천으로 구성되고, 원통형이나 다각형 등의 통 형상으로 이루어질 수 있다. 섬유여과천(30)의 상부는 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 개방될 수 있다. 섬유여과천(30)은 부표(40)에 의해 수축되어 다수의 주름을 형성할 수 있고, 여과시 형성된 주름에 부유물질들이 부착되어 여과된다.
도 1을 참고하면, 섬유여과천(30)은 고정부재(32), 측면(36) 및 저면(34)으로 구성될 수 있다. 고정부재(32)는 섬유여과천(30)을 차단판(20)에 설치하기 위한 것으로, 섬유여과천(30)의 상부에 고리 형태 또는 플랜지 형태로 형성될 수 있다. 고정부재(32)는 금속, 플라스틱, 섬유 등으로 구성될 수 있고, 차단판(20)과 나사결합, 접착 등에 의해 체결될 수 있다. 측면(36)과 저면(34)은 섬유천으로 구성되어 전체적으로 통 형상을 이룬다.
섬유여과천(30)은 일종의 여과모듈로서, 수조 또는 탱크(1)로 유입된 물 중의 이물질을 걸러주는 역할을 한다. 여과공정에서 물이 섬유여과천(30)의 측면(36)과 저면(34)을 통과하면서 이물질이 걸러지고, 여과된 물은 개방된 상부를 통해 흐른다. 섬유여과천(30)은 섬유로 만든 천으로 구성되어 유연함에 따라, 부표(40)의 승강에 따른 수축과 팽창이 가능하다.
섬유여과천(30)의 재질은 부드러운 실로 직조된 다양한 재질을 적용할 수 있다. 섬유여과천(30) 표면에 미생물 생성을 줄이기 위하여, 항균성 실을 사용하여 직조한 천을 사용할 수 있고, 고분자 물질의 실과 금속성의 실을 같이 사용하여 직조한 섬유여과천을 사용할 수도 있다.
섬유여과천(30)을 구성하는 소재는 내화학성을 가질 수 있는데, 내화학성 섬유 소재로는 올레핀계 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유 등을 사용할 수 있다. 오폐수의 경우에는 pH 범위가 넓어 폴리에스테르 섬유를 사용하는 것이 부적절할 수 있다.
섬유여과천(30)은 수중에서 물을 여과해야 하기 때문에 기공(pore) 크기가 매우 중요하다. 섬유로 이루어진 제품에서 기공 크기를 조절하는 방법은 섬유의 굵기와 제조 시 밀도를 이용하는 방법이 있다. 섬유여과천(30)의 기공 크기는 처리대상수의 수질과 용도에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어 0.5 내지 100 마이크로미터일 수 있다. 구체적인 예로서 오폐수를 여과할 경우에는, 섬유여과천(30)의 기공 크기는 0.5 내지 2 마이크로미터 수준이 적합하다. 섬유 전체 굵기를 낮게 설계할 경우 섬유여과천(30)의 두께가 작아지기 때문에, 탱크(10) 내 압력 또는 에어 사용에 따라 섬유여과천(30)의 협착이 일어날 수 있어, 내부 구조를 통 형태로 유지할 수 있는 구조물을 사용해야 한다.
섬유여과천(30)을 항균성 섬유로 만든 천으로 구성할 경우, 섬유여과천(30) 표면에 부착되는 미생물의 생장(바이오 파울링)을 억제 또는 방지할 수 있다. 일반적으로 항균섬유는 방사공정에서 항균제(유기 혹은 무기)를 투입하여 제조할 수 있고, 또한 섬유를 제조한 후 섬유 표면에 유기 항균제를 도포하여 큐어링하는 방법을 통해 제조할 수 있다. 내구성은 방사공정에 항균제를 투입하는 경우가 우수하다. 방사공정에 사용하는 항균제는 내열성 문제로 유기 항균제보다 무기 항균제를 보편적으로 사용한다. 항균제 성분은 주로 은(Ag) 성분이고, 음이온 상태에서 항균성을 나타낸다.
섬유여과천(30)의 개수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 1 내지 100개 정도 설치할 수 있다. 섬유여과천(30)의 직경은 특별히 제한되지 않고, 바람직하게는 1 내지 30 cm일 수 있다. 여러 개의 섬유여과천(30)을 하나의 베슬이나 탱크 내에 장착하여 가압식이나 중력식 여과기로 적용할 수 있다.
도 1 내지 3을 참고하면, 부표(40)는 섬유여과천(30)의 수축과 팽창을 위한 것으로, 섬유여과천(30)의 상부에 설치되고, 섬유여과천(30)의 저면(34)과 연결된다. 부표(40)가 섬유여과천(30)의 저면(34)과 연결되어야, 부표(40)의 승강에 의한 섬유여과천(30)의 수축과 팽창이 가능하다. 부표(40)는 줄, 끈, 와이어 등과 같은 연결부재(42)를 통해 섬유여과천(30)의 저면(34)과 연결될 수 있다. 섬유여과천(30), 부표, 연결부재(42)는 고리 묶음, 접착, 나사 결합 등을 통해 연결될 수 있다.
부표(40)는 수중에서 부력이 발생하도록 내부가 빈 물체로 구성되거나 발포체(폴리우레탄 폼, 폴리스티렌 폼 등) 등으로 구성될 수 있다. 부표(40)는 플라스틱이나 금속 등으로 제작될 수 있다. 부표(40)의 형상은 구체, 원통체, 계란형, 다면체 등일 수 있고, 부표(40)의 크기와 개수는 특별히 제한되지 않고 적절하게 설정할 수 있다.
한편, 섬유여과천(30)의 내부에는 지지체(미도시)가 설치될 수 있다. 지지체는 섬유여과천(30)의 수축된 내부 부피만큼 차지하여 공간을 확보함으로써, 섬유여과천(30)이 적절하게 수축되도록 하고, 섬유여과천(30)이 과도하게 수축되어 찌글어들면서 여과된 물이 배출되지 못하게 하는 것을 방지하도록, 섬유여과천(30)의 수축을 일정 수준으로 제한하는 역할을 한다. 섬유여과천(30)에 일정한 수준의 주름이 형성되는 내부 부피만큼, 섬유여과천(30)의 내부에 지지체가 채워지도록, 지지체의 크기를 적절하게 설정할 수 있다. 지지체는 전체적으로 밀폐된 구조를 갖거나, 망상체와 같이 대부분이 개방된 구조를 가질 수 있다. 지지체는 예를 들어 금속, 플라스틱, 섬유 등으로 제작될 수 있고, 원통형 등의 다양한 모양으로 제작될 수 있다.
또한, 지지체가 빠져나가지 않고 여과된 물만 배출될 수 있도록, 섬유여과천(30)의 상부에는 방해망(미도시)이 설치될 수 있다. 방해망은 예를 들어 금속, 플라스틱, 섬유 등으로 제작된 판형 망상체일 수 있다. 방해망은 섬유여과천(30)의 상부에 분리 가능하게 고정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가압식 섬유여과장치를 예시한 것이며, 도 2의 (a)는 역세공정이고 (b)는 여과공정을 나타낸 것이다. 이 실시형태에서는 탱크(10) 형태를 사용할 수 있다.
도 2의 (b)를 참고하면, 여과공정에서는 공급수(F)가 탱크(10)의 제2포트(14)를 통해 하부로부터 유입된 후 위쪽으로 흐르다가 섬유여과천(30)에 의해 여과되고, 여과수(P)는 탱크(10)의 제1포트(12)를 통해 상부로 배출된다. 섬유여과천(30)은 차단판(20)에 그 상부가 고정되도록 설치되고 부표(40) 하부에 위치하며, 연결부재(42)를 통해 섬유여과천(30)의 저면(34)과 부표(40)가 연결된다. 부표(40)가 위로 흐르는 물에 의해 상승하면, 부표(40) 하부에 위치한 섬유여과천(30)이 부표(40)의 부력에 의해 수축되면서 다수의 주름을 형성하고, 이 주름에 수중의 부유물질이 부착되면서 물이 여과된다.
도 2의 (a)를 참고하면, 차압이 형성되어 여과유량이 줄거나 적정 여과시간이 지나면 여과를 중단하고 역세공정을 실시한다. 구체적으로, 하부 드레인 밸브를 열고 상부 벤트 밸브를 열면, 상부의 제1포트(12)로 공기(A)가 유입되고 중력에 의해 하부의 제2포트(14)로 역세수(D)가 배출되면서 수위가 내려가고 부표(40)도 아래로 내려가며, 상부 여과수가 섬유여과천(30)을 통과하면서 수축된 섬유여과천(30)을 원상태로 팽창시킴으로써, 섬유여과천(30) 표면에 부착된 여과물질에 충격을 주어 탈리시키고, 역으로 배수되는 상부 여과수에 의해서 섬유여과천(30) 표면에 부착된 부유물질을 제거하게 된다. 이 실시형태에서, 컴프레서 등을 통해 역세용 압축 공기(A)를 탱크(10) 상부에서 주입할 수 있고, 역세용 공기(A)는 섬유여과천(30)에 부착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 중력식 섬유여과장치를 예시한 것이며, 도 3의 (a)는 역세공정이고 (b)는 여과공정을 나타낸 것이다. 이 실시형태에서는 수조(10) 형태를 사용할 수 있다.
도 3(b)의 여과공정은 도 2(b)의 여과공정과 실질적으로 동일하다. 다만, 제1포트(12)가 수조(10)의 측면 상단에 배치되고, 제2포트(14)가 수조(10)의 측면 하단에 배치되며, 수조(10)의 상부는 개방될 수 있다.
도 3의 (a)를 참고하면, 역세공정에서 부표(40)의 부력이 해제되면, 부표(40)의 무게와 섬유여과천(30) 자체의 무게에 의해 중력으로 섬유여과천(30)이 원상태로 팽창되면서, 섬유여과천(30)에 부착된 부유물이 제거될 수 있다. 이때, 섬유여과천(30)에 의해 여과된 상부의 물이 하부로 배출되면서, 섬유여과천(30)에 부착된 부유물질이 제거될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 섬유여과장치의 연결라인을 예시한 것으로, 탱크(10)의 제1포트(12)에는 벤트라인(15)과 배출라인(16)이 각각 연결될 수 있고, 탱크(10)의 제2포트(14)에는 유입라인(17)과 드레인라인(18)이 각각 연결될 수 있다. 각 라인에는 1개 이상의 밸브가 설치되어 개폐 및 유량을 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 1차 여과천(37)과 2차 여과천(38)의 2겹으로 구성된 섬유여과천(30)을 예시한 것이다. 섬유여과천(30)은 1겹으로 사용할 수 있고, 도 5와 같이 2겹 이상 여러 겹을 같이 사용할 수 있다. 1겹을 사용하면, 여과처리수가 2겹 이상 사용하는 것보다 나쁠 수 있지만, 차압이 적고 많은 유량 처리에 유리한 면은 있다. 그러나 섬유여과천(30)의 포어(pore, 구멍) 크기에 의해 처리수질과 차압 유량 등에 차이가 날 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 섬유여과장치는 시스템이 간단하고 폐수 발생량이 적으며, 모든 전처리에 적용 가능하다. 섬유여과천은 1겹 또는 2겹 이상 겹쳐서 사용 가능하고, 요구되는 처리수질에 따라서 조밀한 것을 사용 가능하다. 섬유여과천이 펴지면서 탈리되기 때문에, 섬유여과천에 여과된 부유물질의 탈리효과가 크다.
10: 수조 또는 탱크
12: 제1포트
14: 제2포트
15: 벤트라인
16: 배출라인
17: 유입라인
18: 드레인라인
20: 차단판
30: 섬유여과천
32: 고정부재
34: 저면
36: 측면
37: 1차 여과천
38: 2차 여과천
40: 부표
42: 연결부재

Claims (9)

  1. 여과시에 물이 위쪽으로 흐르는 수조 또는 탱크;
    수조 또는 탱크에 설치되고, 물이 통과할 수 있는 개구부를 구비하며, 개구부 이외에는 물의 통과를 차단하는 차단판;
    차단판의 개구부에 상부가 고정되도록 설치되고, 수축과 팽창이 가능한 섬유천으로 구성되는 섬유여과천; 및
    섬유여과천의 상부에 설치되고, 섬유여과천의 저면과 연결되는 부표를 포함하는 섬유여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    여과시에, 섬유여과천이 부표의 부력에 의해 수축되면서 다수의 주름을 형성하고, 이 주름에 수중의 부유물질이 부착되면서 물이 여과되는 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
  3. 제2항에 있어서,
    역세시에, 부표의 부력이 해제되면, 부표의 무게와 섬유여과천 자체의 무게에 의해 중력으로 섬유여과천이 원상태로 팽창되면서, 섬유여과천에 부착된 부유물이 제거되는 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
  4. 제3항에 있어서,
    역세시에, 섬유여과천에 의해 여과된 상부의 물이 하부로 배출되면서, 섬유여과천에 부착된 부유물질이 제거되는 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
  5. 제1항에 있어서,
    섬유여과천 내부에 설치되어 섬유여과천의 과도한 수축을 제한하는 지지체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
  6. 제1항에 있어서,
    섬유여과천은 원통형이나 다각형의 통형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
  7. 제5항에 있어서,
    지지체의 유출을 방지하고 여과된 물만 배출될 수 있도록, 섬유여과천 상부에 설치되는 방해망을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
  8. 제1항에 있어서,
    섬유여과천은 1겹 이상의 섬유천으로 구성되는 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
  9. 제1항에 있어서,
    섬유여과천의 직경은 1 내지 30 cm인 것을 특징으로 하는 섬유여과장치.
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