KR20180068255A

KR20180068255A - 역세척이 용이한 무동력 여과기

Info

Publication number: KR20180068255A
Application number: KR1020160169983A
Authority: KR
Inventors: 김상진; 김기곤
Original assignee: 주식회사두합크린텍
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-21
Also published as: KR101939963B1

Abstract

본 발명은 처리대상수를 여과하기 위하여 복합여재층이 형성된 여과기에 있어서 일정시간 여과 후 여재층에 포집된 불순물을 제거하는 여재 세척을 실시하는 과정에서 세척 효율을 높이기 위하여 미세기포공급장치에 의하여 기포를 발생시켜 여과기 내부에 유입시키고, 분사노즐과 임펠라로 구성되어 미세기포를 확산 균등 배분시켜 주어 하부지지판 위에 결합된 여과망에 균등 유입되게 하여 궁극적으로는 하부지지판 상부에 형성된 다층으로 구성된 복합여과층을 팽창 유동토록 하여 여과층의 세척을 용이토록 하는 역세척이 용이한 무동력 여과기에 관한 것이다.

Description

역세척이 용이한 무동력 여과기{Non-powered Filtration Apparatus easy to Back-wash}

본 발명은 처리대상수 중에 포함된 부유 물질, 미세 고형물질 등을 여과하기 위하여 복합여재층이 형성된 여과기에 있어서 일정시간 여과 후 복합여재층 사이에 포집된 불순물을 여과기 밖으로 배출시키기 위해 세척작업을 주기적으로 수행하여 배출한다. 보다 상세하게는 여과기의 역세 효율을 향상시키기 위해 여재층에 누적된 고형 물질을 여재 입자 및 여재층으로 부터 보다 용이하게 분리시키는 여재 세척장치에 관한 것이다.

일반적으로 여과공정은 부유 물질을 함유한 처리대상수를 여과장치에 유입시켜 부유 물질이 제거된 깨끗한 처리수를 배출시키는 공정으로, 처리대상수 중의 부유 물질을 여과장치의 여과층 내의 공극에 체분리, 침전, 관성충돌, 차단, 흡착, 응집 등의 복잡한 메카니즘으로 억류, 포획시키고, 깨끗한 물만 처리수로 배출시키는 과정이다.

여과공정을 계속하게 되면 여과층 내의 공극은 점점 부유 물질로 채워지고 여과저항이 증가하여 더 이상 여과공정을 계속할 수 없는 상태에 이르게 되며, 이때 세척수와 공기 등을 주입하여 공극에 포획된 부유 물질을 배제시키기 위한 세척공정이 필요하다.

일반적으로 수처리 공정에서 이용되는 여과기는 단순여과 처리와 흡착여과 처리로 구분할 수 있다. 여과기 내로 유입되는 유체의 흐름 방향에 따라 상부에서 하부로 흐르는 하향류식 방식과 하부에서 상부로 흐르는 상향류식 방식으로 분류되고, 압력 여부에 따라 중력식과 압력식으로 구분할 수 있다.

통상적으로 여과기에 충진된 여과층을 세척하는 세척 방법은 일정시간 간격을 설정하고 그 간격에 따라 세척을 수행하는 것이 일반적이나 그 세척 주기를 짧게 설정할 경우에는 세척수의 소모량이 많아지고, 더불어 외부로 여재가 유출되어 여재의 유실량이 많고 깨끗하게 세척이 수행되지 못하는 문제점이 있다.

대한민국 등록실용신안 20-0437511호 대한민국 등록실용신안 20-0410182호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 세척 시 무동력 미세기포 공급장치에서 공급된 미세기포를 이용하여 여과기 내의 복합여과층을 팽창하여 유동시킴으로써 복합여과층 사이에 잔존한 부유물질의 세척을 통하여 여과성능을 향상시킴과 동시에 세척수 소모량을 줄일 수 있도록 하는 무동력 미세기포공급장치를 이용하여 세척이 가능한 여과기를 제공함에 있어, 공급된 미세기포가 여과기 내에서 골고루 분포되지 않고, 한 쪽 방향으로 편중되게 부상하여 세척 효율이 획기적으로 개선되지 않은 문제점이 있어 이를 해결해야 하는 과제를 안고 있었다. 따라서 공급된 미세기포가 편중되지 않고 균등하게 공급될 수 있도록 수류 회전용 분사노즐을 설치하고 수류 회전에 따라 임펠라가 동시에 회전하게 하여 역세 효율을 획기적으로 향상시키고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상향류식의 세척방법을 체택하고, 세척 시 무동력 미세기포공급장치에서 공급된 미세기포를 이용하여 여과기 내의 복합여과층을 팽창하여 유동시킴으로써 복합여과층 사이에 잔존한 부유물질의 세척을 통하여 여과성능을 향상시킴과 동시에 역세척수 소모량을 줄일 수 있도록 하는 무동력 미세기포공급장치를 이용하여 역세척이 가능한 여과기를 제공하기 위한 것이다.

아울러 공급된 미세기포가 여과기 하부에서 골고루 분산 부상할 수 있도록 수류회전형 분사노즐과 임펠라를 설치하여 분사노즐에서 공급된 미세기포가 수류 회전에 따라 임펠라가 동시에 회전하여 역세척수와 미세기포가 여과기 하부에서 균등하게 분배ㆍ공급되도록 구조가 이루어져 여재층의 역세척 효율을 향상시키도록 하는 무동력으로 역세척이 용이한 여과기를 제공하기 위한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 역세척 시 무동력 미세기포공급장치에서 공급된 미세기포를 이용하여 여과기 내의 복합여과층을 팽창하여 유동시킴으로써 복합여과층 사이에 잔존한 부유 물질을 단시간에 효과적인 세척을 통하여 여과성능을 향상시킴과 동시에 역세척수 소모량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 조작자가 간편하게 취급ㆍ조작할 수 있고, 소비전력의 절감효과를 얻을 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 역세척이 용이한 무동력 여과기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 역세척이 용이한 무동력 여과기의 부분 절개 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기포배분장치 확대 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 여과망의 확대 사시도이다.

본 발명에 따른 역세척이 용이한 무동력 여과기에 적용되는 무동력 미세기포공급장치(240)는 역세척수 유입구의 출구부와 유출구의 입구부를 벤츄리관 형태로 구성한 벤츄리관 유입구(241), 벤츄리관 유출구(243) 및 외부공기 흡입을 위한 벤츄리관 중앙흡입구(242)와 상기 벤츄리관 중앙흡입구(242)를 제어하는 솔레노이드 밸브(244)에 의하여 역세척수 공급시 여과기(100)의 저면부에 미세기포(245)의 공급이 가능하도록 설치하고, 상기 미세기포(245)의 균등배분을 효과적으로 실행하기 위하여 하부경판(130)에는 기포배분장치(400)가 설치되며, 하부지지판(500)에는 원통형 망목구조의 여과망(510)이 설치되고, 아울러 상기 하부지지판(500) 상부에는 복합여과층(520)이 적층되는 것을 특징으로 하고 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 역세척이 용이한 무동력 여과기에 대한 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 역세척이 용이한 무동력 여과기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 역세척이 용이한 무동력 여과기의 부분 절개 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기포배분장치 확대 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 여과망의 확대 사시도이다.

도 1 과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 역세척이 용이한 무동력 여과기(100)의 외부에 설치되는 전면배관(200)은 처리대상수와 역세척수의 흐름을 위한 배관을 서로 공유하며, 전자밸브1 내지 전자밸브5(310, 320, 330, 340, 350)에 의하여 흐름을 제어 가능하도록 구성되어 있고, 처리대상수 유입구(210)와 여과를 마친 처리수의 유출구(250) 및 청소나 역세척시 여과기(100)의 내부의 처리수 및 처리대상수 또는 역세척수를 외부로 배출하는 배출구(260)가 있으며, 역세척시 미세기포(245)를 발생시켜 여과기(100) 내부 하측에 공급시켜 주기 위한 미세기포공급장치(240)가 처리대상수 유입구(210)와 전자밸브1(310)의 연결배관의 중간부에서 하향으로 분기되어 역세척수 유입구(230)가 설치되고, 상기 미세기포공급장치(240)의 후단에는 전자밸브3(183)이 설치된다. 상기 미세기포공급장치(240)는 역세척수 유입구의 출구부와 유출구의 입구부를 벤츄리관 형태로 구성한 벤츄리관 유입구(241), 벤츄리관 유출구(243) 및 외부공기 흡입을 위한 벤츄리관 중앙흡입구(242)와 상기 벤츄리관 중앙흡입구(242)를 제어하는 솔레노이드 밸브(244)에 의하여 제어되며 솔레노이드 밸브(244)를 열면 역세척수 유입구(230)를 통해 유입된 처리대상수와 벤츄리관 중앙흡입구(242)를 통해 공급되는 외부 공기와 섞여 미세기포(245)가 생성되어 상기 여과기(100)의 저면 중앙을 통하여 여과기(100) 내부에 투입되게 된다. 전자밸브1(310)을 지나 전자밸브2(320)가 설치되고, 전자밸브1(310)과 전자밸브2(320) 간의 연결배관 중간에서 분기되어 상향으로 상기 여과기(100) 내부로 연결되는 배관이 설치되고, 상기 여과기(100) 내부에 연장되며 끝단에 상향으로 호퍼(220)가 결합되고, 상기 호퍼(220)의 상측 단부에는 호퍼 여과망(221)이 부착된다. 상기 호퍼 여과망(221)은 역세척시 여재가 세척수와 혼합되어 외부로 유출되지 못하도록 하는 기능을 하여 여재의 유실을 방지한다. 아울러 전자밸브3(330)을 지나 전자밸브4(340)가 설치되고, 상기 전자밸브3(330)과 전자밸브4(340) 간의 연결배관 중간에서 분기되어 하향으로 드레인을 위한 배관이 일정 길이로 연장되고, 지면과 수평으로 절곡되어 전자밸브5(350)가 설치되고, 상기 전자밸브5(350)를 지나 연장된 배관의 끝단이 배출구(260)가 된다. 또한, 상기 여과기(100)의 상측에는 내부와 관통되어 연결되는 배관이 설치되고 배관의 끝에는 상기 여과기(100)의 내부 공기를 배출하기 위한 에어밴트(270)가 설치되며, 상기 여과기(100)에서 연장된 배관과 상기 에어벤트(270) 중간에서 분기되어 일정 길이로 연장되고 하향으로 절곡되어 설치된 배관은 전자밸브2(320)를 지나 연장 설치되는 배관과 T 자로 결합되고, 하향으로 더 연장되어 전자밸브5(350)와 배출구(160) 사이에 분기 결합되어 설치된다. 또한 하부경판(130)의 중앙 저면에는 관통되어 연결되는 배관이 설치되고, 전자밸브5(350) 전단에 분기되어 결합 구성된다.

상기 여과기(100)의 본체(110) 외측 일면에는 상기 여과기(100)의 내부를 확인 가능토록 관찰창(140)이 설치되고, 상부경판(120)의 외면 일측에는 맨홀 상(150)이 설치되고, 본체(110)의 외측 하부 일측에는 맨홀 중(170)이 설치되며, 하부경판(130)의 외면 일측에는 맨홀 하(160)가 설치되어 내부의 작업을 위하여 필요시 활용할 수 있도록 구성되어 있다.

아울러 상기 여과기(100)의 내부 구성을 설명하면, 하부경판(130)의 저면에는 미세기포공급장치(240)를 지나 유입되는 기포와 수압에 의하여 회전하는 분사노즐(410)과 상기 분사노즐(410)의 상측에 동축상에 결합되어 분사노즐(410)에서 분사되는 힘에 의하여 회전하는 임펠라(420)로 구성된 기포배분장치(400)가 설치되고, 본체(110)의 하측부에는 다수의 여과망(510) 결합 홀이 형성된 하부지지판(500)이 설치되며, 상기 하부지지판(500) 상부에는 다수의 여과망(510)이 결합되어 구성되며, 상기 하부지지판(500)의 상부에는 여과를 위한 복합여과층(520)이 형성되는데 그 구성은 맨 하층에는 자갈층(524), 상기 자갈층(524) 위에 모래층(523), 상기 모래층(523) 위에 안트라사이트층(522), 상기 안트라사이트층(522) 위에 활성탄층(521)을 쌓아 구성한다.

다음으로, 처리대상수를 여과하는 경로를 살펴보면, 하향류식 여과방식을 체택하고 있으며, 전자밸브1(310)과 전자밸브4(340)는 열린 상태이고, 전자밸브2(320)와 전자밸브3(330) 및 전자밸브5(350)는 닫힌 상태를 유지한다. 처리대상수 유입구(210)를 통하여 처리대상수가 유입되면 전자밸브1(310)을 지나 상향하여 여과기(100) 내부의 상측이 개방된 호퍼(220)의 상측 단부의 호퍼 입출구(222)를 통하여 복합여과층(520) 상측 공간에 저류된다. 상기 여과기(100) 내부에 유입된 처리대상수는 활성탄층(521), 안트라사이트층(522), 모래층(523), 자갈층(524)를 지나면서 여과되고, 여과망(510)의 덮개에 형성된 수직분할공(515)과 몸통에 구성된 외부 메쉬망(511), 수평분출공(513), 내부 메쉬망(512)을 통하여 여과망(510)을 지나면서 여과과정이 완료되고, 처리수는 여과기(l00)의 하부 공간에 저류되고, 하부경판(130)의 저면 중앙에 연결된 배관을 통하여 외부로 유출되어 열려있는 전자밸브4(340)를 지나 유출구(250)를 통해 외부로 배출된다. 이와 같은 여과과정을 지속하면 복합여과층(520)은 유입되는 오염물질로 인하여 여과 성능이 저하되게 되는데 이렇게 저하된 여과 성능을 복원하기 위한 과정이 복합여과층(520) 세척과정이며, 이 세척을 위하여 상향류식 세척방식을 체택하고 있으며 이를 역세 또는 역세척이라 한다.

다음으로, 역세하는 경로를 살펴보면, 먼저 전자밸브2(320), 전자밸브3(330)은 열린상태이고, 전자밸브1(310)과 전자밸브4(340) 및 전자밸브5(350)는 닫힌 상태를 유지한다. 처리대상수 유입구(210)를 통해 유입된 처리대상수가 미세기포공급장치(240)을 지나면서 처리대상수에는 다량의 미세기포가 함유된 상태가 되고, 전자밸브3(330)을 지나 하부경판(130) 중앙 저면에 설치된 기포배분장치(400)를 통해 여과기(100) 내부로 유입된다. 이 과정에서 상기 기포배분장치(400)의 분사노즐(410)은 유입되는 압력에 의하여 회전하게 되고 처리대상수와 미세기포(245)를 분사하면서 임펠라(420)을 회전시키게 되고, 상기 임펠라(420)는 미세기포를 골고루 배분해 주는 기능을 하게 되며, 하부지지판(500)에 설치되어 있는 다량의 여과망(510)의 중앙 홀에 각각 골고루 배분 유입이 가능하게 된다. 이렇게 유입된 다량의 미세기포(245)가 함유된 처리대상수는 여과망(510)을 지나 복합여과층(520)을 팽창시키고 동시에 유동시키면서 상기 복합여과층(520)에 쌓인 이물질을 탈리시켜 세척되고, 이 과정에서 발생한 이물질을 포함한 역세척수는 상기 여과기(100) 내부의 상측에 위치한 호퍼(220)의 호퍼 입출구(222)를 통해 유입되어 전면배관(200)의 배출구(260)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 상기의 역세척 과정에서 팽창하여 유동한 여과층이 뒤섞여 교란상태가 되지만 역세척 후 정상 여과 상태로 복귀되는 과정에서 복합여과층(520)을 구성하고 있는 여재는 각각의 비중 차에 의하여 비중이 가장 큰 자갈층(524)이 먼저 하부지지판(500)의 맨 하부로 하강하고, 이어 모래층(523), 안트라사이트층(522), 활성탄층(521)의 순으로 가라앉아 정상적인 복합여과층(520)을 형성하게 되면, 전자밸브5(350)를 열어 여과기(100) 내부에 잔류한 부유 물질을 배출구(260)를 통하여 외부로 배출시켜 복합여과층(520)의 세척을 완료한다.

상기의 역세척 과정에서 본 발명에 따른 기포배분장치(400)의 특징은 기존의 단순히 미세기포(245)만을 여과기(100) 저면에 공급하는 방식에서 생기는 기포의 중앙 집중 현상으로 인하여 하부지지판(500)에 다량 분포 설치된 여과망(510)에 골고루 유입되지 못함으로 인하여 복합여과층(520)을 구성하고 있는 여재가 전체적으로 팽창 유동되지 못함으로 인하여 발생하는 여재 세척의 문제를 해결해야 하는 과제를 개선하기 위한 것으로, 도 3에서 보인 바와 같이 미세기포(245)가 다량 함유된 처리대상수가 유입되는 압력을 이용하여 분사노즐(410)을 회전시킴으로써 무동력이 가능하고, 분사노즐(410)이 회전하면서 분사되는 미세기포(245)가 함유된 처리대상수를 하부지지판 하측면에 골고루 분사할 수 있고, 아울러 분사된 압력에 의하여 분사노즐(410)의 상측에 설치된 임펠라(420) 역시 무동력으로 회전하면서 미세기포(245)를 전면적으로 배분해 주는 역할을 보완해 줄 수 있도록 구성하였다.

아울러 종래의 기술은 하부지지판(500) 하측에 부착된 소켓에 여과망(510)을 결합하는 방식인데 이는 소켓에 의하여 미세기포(245)가 여과망(510)에 유입되는데 간섭이나 저해 요인으로 작용하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 4에 도시한 바와 같이 하부지지판(500)의 하측의 소켓을 제거하고, 여과망 베이스(516)를 상기 하부지지판(500)의 상측면에 밀착시켜 설치가 가능토록 개선하였고, 여과망 브라켓(517)에 의하여 고정된다. 아울러 여과망 베이스(516)에 여과망 브라켓(517) 고정 돌기와 삽입 가능한 크기의 여과망 조립공(518)을 형성하여 여과망 베이스(516)가 여과망 브라켓(517)을 통과한 후 회전시켜 결합할 수도 있다.

또한, 여과망(510)이 결합된 하부지지판(500)의 대응되는 홀에 각각 넓은 부분이 하측으로 향하도록 여과망 호퍼(530)를 인접하는 여과망 호퍼(530)와 서로 겹치지 않도록 설치하면 미세기포의 유입에 효과적인 추가 구성도 가능하다.

이상에서 설명된 것들은 본 발명의 기술적 사상에 의거한 예시에 불과하다. 당업자는 청구범위를 통해 표현되는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 넘지 않는 선에서 예시된 바를 활용하여 다양한 변형실시를 할 수 있을 것이다. 예를 들어 위에 설명된 모든 실시예들은 당업자에 의해 자유롭게 조합되어 실시될 수 있으며 어떠한 조합이든지 본 발명의 권리범위에 포함된다고 해석되어야 한다.

100 : 여과기 110 : 본체
120 : 상부경판 130 : 하부경판
140 : 관찰창 150 : 맨홀 상
160 : 맨홀 하 170 : 맨홀 중
200 : 전면배관 210 : 처리대상수 유입구
220 : 호퍼 221 : 호퍼 여과망
222 : 호퍼 입출구 230 : 역세척수 유입구
240 : 미세기포공급장치 241 : 벤츄리관 유입구
242 : 벤츄리관 중앙흡입구 243 : 벤츄리관 유출구
244 : 솔레노이드 밸브 245 : 미세기포
250 : 유출구 260 : 배출구
270 : 에어벤트 310 : 전자밸브1
320 : 전자밸브2 330 : 전자밸브3
340 : 전자밸브4 350 : 전자밸브5
400 : 기포배분장치 410 : 분사노즐
420 : 임펠라 500 : 하부지지판
510 : 여과망 511 : 여과 메쉬망
512 : 내부 메쉬망 513 : 수평분할공
514 : 여과망 덮개 515 : 수직분할공
516 : 여과망 베이스 517 : 여과망 브라켓
518 : 여과망 조립공 520 : 복합여과층
521 : 활성탄층 522 : 안트라사이트층
523 : 모래층 524 : 자갈층
530 : 여과망 호퍼

Claims

처리대상수를 여과하는 여과기의 여과를 담당하는 복합여과층(520)을 구성하는 여재를 세척하기 위한 역세척이 용이한 무동력 여과기에 있어서,
처리대상수 유입구(210)와 분기되어 설치된 벤츄리관 형상의 입출구(241, 243)와 벤츄리관 흡입구(242) 및 이를 제어하는 솔레노이드 밸브(244)가 결합되어 구성된 미세기포공급장치(240);
상기 미세기포공급장치(240)와 연결되고, 여과기(100) 내부 저면에 설치되어 상기 미세기포공급장치(240)에서 유입되는 압력에 의하여 회전 가능한 적어도 하나 이상의 분사노즐(410)을 구비하고, 상기 분사노즐(410)과 동축으로 상측에 회전 가능한 임펠라(420)로 구성되어 상향으로 설치되는 기포배분장치(400);
상기 여과기(100) 본체(110) 하단부에 설치되는 하부지지판(500)의 상측 면에 밀착되는 구조의 여과망 베이스(516)를 여과망 브라켓(517)에 의하여 결합되는 적어도 하나 이상의 여과망(510);
상기 하부지지판(500)의 상측으로 비중이 서로 다른 여재를 비중이 큰 순서로 겹으로 쌓아 적어도 한층 이상의 층을 이루어 형성된 복합여과층(520);
상기 복합여과층(520) 상부 공간에는 처리대상수 유입구(210)와 연장되고, 끝단에는 상향으로 호퍼(220)가 설치되고, 호퍼의 개구부에는 호퍼 여과망(221)이 결합되어 구성된 호퍼 입출구(222)가 구비되는 것을 특징으로 하는 역세척이 용이한 무동력 여과기.
제 1항에 있어서,
상기 여과망 베이스(516)에 여과망 브라켓(517)의 고정 돌기가 관통 가능한 크기의 여과망 조립공(518)을 형성하여 여과망 베이스(516)의 여과망 조립공(518)이 여과방 브라켓(517)을 통과한 후 회전시켜 하부지지판(500)에 결합 가능한 적어도 하나 이상의 여과망(510)이 구비되는 것을 특징으로 하는 역세척이 용이한 무동력 여과기.
상기 1항에 있어서,
하부지지판(500)에 결합된 여과망(510)의 홀에 대응한 하측에 하향으로 여과망 호퍼(530)가 구비되는 것을 특징으로 하는 역세척이 용이한 무동력 여과기.