KR20190094610A - 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법 및 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로프형 여재를 이용한 수처리 다단여과장치 및 여과방법에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법은, 로프형 여재를 이용한 다단 수처리 여과방법에 있어서, 여과기 본체의 상부에 형성된 압축기를 통해서 상기 여과기 본체의 제1 내지 4 분리판을 가압하는 단계(s10);와, 여과기 본체의 하단부에 형성된 원수유입배관을 통해서 원수가 유입되는 단계(s20);와, 유입된 원수는 여과기 본체의 제1 여층에 형성된 큰 고리를 포함하는 제1여재를 통해서 상기 원수를 여과 처리하는 단계(s30);와, 여과처리된 상기 원수가 복수개의 홀이 있는 제2 분리판을 통해서 제2 여층으로 이동하는 단계(s40);와, 상기 제2여층에 포함된 큰고리와 작은 고리를 포함하는 제2 여재를 통해서 상기 원수를 여과처리하는 단계(s50);와, 여과처리된 상기 원수가 복수개의 홀이 있는 제3분리판을 통해서 제3여층으로 이동하는 단계(s60);와, 상기 제3여층에 포함된 작은 고리를 포함하는 제3 여재를 통해서 상기 원수를 여과처리하는 단계(s70); 및 여과처리된 상기 원수를 복수개의 홀이 있는 제4분리판을 통해서 이동시키고, 이동된 상기 원수를 원수배출배관을 통해서 배출하는 단게(s80)를 포함하되, 상기 제1, 2, 3여층에 형성된 여재는, 로프형 고정상 접촉재로서, 폴리프로필렌 로프사이고, 상기 고리는, 나일론BCF 멀티 필라멘트(nylon bulk continuous filament multi filament)와 나일론모노필라멘트의 합사이고, 상기 제1, 2, 3 여층에는 상기 압축기에 의하여 작용하는 압축작용에 대응하여 단면적이 동일하고, 상기 압축작용에 대응하는 변위(△x)가 동일한 재1, 2, 3 스프링을 포함하는 것일 수 있다.

Description

로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법 및 여과장치{MULTI-STAGE FILTERING METHOD OF WATER USING ROPE TYPE FILTER MATERIAL AND MANUFACTURING DEVICE OF THE SAME}

본 발명은 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법 및 여과장치에 관한 것이다.

수처리 분야, 즉 정수, 하수, 폐수, 재이용수 등 다양한 분야에서 여과 장치를 사용하는 기술은 상기 정수, 하수, 폐수, 재이용수에 포함되어 있는 부유 물질, 미세하게 상기 정수, 하수 등을 오염시키는 탁도 유발물질을 물리적으로 제거할 수 있는 기술이다.

일반적으로 생활용수 및 산업폐수, 축산 페수 등의 오폐수 처리 공법은 크게 물리적 처리, 화학적 처리, 및 생물학적 처리로 분류할 수 있다. 물리적 처리공법은 화학적 반응이 전혀 일어나지 않고, 단지 물리적인 작용으로만 처리하는 공법으로서, 스크린조, 침사지 등을 이용하여 처리하는 공법을 말한다. 화학적 처리 공법은 화학적인 반응을 주로 이용하는 공법으로서, 중화조, 산화, 환원 반응조, 응집조, 흡착탑 등을 이용하는 처리방법이다. 생물학적 처리공법은 미생물을 이용하여 폐수처리를 하는 공법으로서 활성 오니조, 활성 슬러지조 등의 반응 시설을 이용하는 공법이다.

이 중에서 화학적 처리 공법은 화학약품을 주로 사용하기 때문에 또 다른 환경오염을 유발시키는 원인이 되며, 최근에는 미생물을 이용한 생물학적 처리방법이 활발하게 연구되고 있다. 생물학적 처리방법은 다양한 유기물질을 분해할 수 있고, 처리효율이 우수한 장점을 가지고 있는 데, 이러한 생물학적 처리방법으로는 활성오니법과 접촉산화법(contact oxidation method)이 있다.

접촉산화법은 미생물 배양조 내에 미생물이 부착성장할 수 있는 접촉재를 넣어 폭기하는 방법으로서, 슬러지 발생이 적고, 설비가 간단한 이점을 갖고 있기 때문에 최근 각광을 받고 있으며, 특히 저비용 고효율의 접촉산화방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

접촉산화법에 사용되는 미생물 접촉재는 접촉재의 상태에 따라 유동상 접촉재와 고정상 접촉재로 구분된다. 유동상 접촉재는, 주로 플라스틱을 사출하여 제조된 성형품 또는 활성탄 등으로, 제조비용은 저렴하나 미생물의 부착량이 적어 폐수처리 효율이 극히 나쁜 단점을 갖는다. 고정상 접촉재는 주로 섬유필라멘트를 가공하여 제조되는 것으로, 부착되는 미생물의 양이 많아 처리 효율이 우수한 이점이 있는 반면에, 제조비용이 높고, 미생물이 과도하게 부착되면 폐색 현상이 발생되어 내부가 혐기화되면서 미생물이 탈리되어 처리효율이 저하되는 단점을 갖는다.

고정상 접촉재는 그 형상에 따라 판상과 로프형으로 나눌 수 있다.

국내특허공고 90-2340호는 알루미늄 합금 등의 심선재의 주변 경사방향으로 서로 교차하는 것처럼 배열된 복수개의 불연 접속사와 100내지 200데니아의 폴리염화비닐리덴 모노필라멘트로 구성되고, 이 필라멘트를 이 접속사와의 권회 부분 사이로 뽑아서 각 필라멘트로 심선재의 반경 바깥 방향 쪽으로 무결속 상태의 독립된 고리를 형성하여 된 수처리용 접촉재를 개시하고 있다.

그러나 이러한 접촉재는 섬유로서는 굵은 100내지 200 데니아의 모노필라멘트를 사용하므로 수 데니아의 멀티 필라멘트를 사용할 경우에 비해 표면적이 월등히 작아 충분한 양의 미생물을 부착시키기 어려우며, 이로 인해 폐수를 정화하기 위해 다량의 접촉재를 사용해야 하는 문제점이 있다(여기서 "수"는 일정무게의 섬유로 얼마의 길이를 뽑아낼 수 있느냐가 기준이고, 반대로, "데니아"는 일정길이의 섬유를 뽑기위한 섬유의 무게가 기준이 되는 것입니다). 또한 이러한 접촉재를 제조하는 설비로 직기를 변형하여 사용하고 있는데, 이는 단지 8개의 고리 모양을 형성하기 위해 16개의 고리형성용 필라멘트와 16개의 고리 고정용 필라멘트를 사용하므로 설비의 규모가 대형화되고, 고리 모양을 형성하기 위해 침핀을 일정 시간 간격으로 위와 아래로 이동시킴으로 인해 많은 시간이 소요되어 설비당 생산성이 낮아 제조비용이 상승되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 현재의 로프형 여재를 이용한 수처리 여과장치는 설비의 규모가 대형화되고 처리 공정에 대한 관리가 어려운 문제에 대한 대책으로, 가압수단으로 수처리 공정에 대한 효율을 높이고, 혐기성 또는 호기성 필터 특성에 적합한 고리를 상기 여재에 설치하여 여과작용을 수행하면서 상기 수처리 여과장치의 내부 압력에 대한 측정을 통하여 역세 공정을 진행할 수 있는 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 로프형 여재를 사용하는 경우, 상기 로프형여재를 구성하는 로프사가 꼬인 형태로 구성되어 유체의 교차 흐름(cross flowing)을 통한 여재에 붙어있는 미생물의 접촉시간이 최대가 되게 함으로써 유기오염물, 부유물질, 및 일부 영양염류 제거에서 타 여재에 비해 유리한 조건을 갖는 데 이러한 로프형 여재를 포함하는 서로 다른 크기를 갖는 고리를 포함시켜 여과효율을 향상시킬 수 있는 수처리 다단 여과장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법은, 로프형 여재를 이용한 다단 수처리 여과방법에 있어서, 여과기 본체의 상부에 형성된 압축기를 통해서 상기 여과기 본체의 제1 내지 4 분리판을 가압하는 단계(s10);와, 여과기 본체의 하단부에 형성된 원수유입배관을 통해서 원수가 유입되는 단계(s20);와, 유입된 원수는 여과기 본체의 제1 여층에 형성된 큰 고리를 포함하는 제1여재를 통해서 상기 원수를 여과 처리하는 단계(s30);와, 여과처리된 상기 원수가 복수개의 홀이 있는 제2 분리판을 통해서 제2 여층으로 이동하는 단계(s40);와, 상기 제2여층에 포함된 큰고리와 작은 고리를 포함하는 제2 여재를 통해서 상기 원수를 여과처리하는 단계(s50);와, 여과처리된 상기 원수가 복수개의 홀이 있는 제3분리판을 통해서 제3여층으로 이동하는 단계(s60);와, 상기 제3여층에 포함된 작은 고리를 포함하는 제3 여재를 통해서 상기 원수를 여과처리하는 단계(s70); 및 여과처리된 상기 원수를 복수개의 홀이 있는 제4분리판을 통해서 이동시키고, 이동된 상기 원수를 원수배출배관을 통해서 배출하는 단계(s80)를 포함하되, 상기 제1, 2, 3여층에 형성된 여재는, 로프형 고정상 접촉재로서, 폴리프로필렌 로프사이고, 상기 고리는, 나일론BCF 멀티 필라멘트(nylon bulk continuous filament multi filament)와 나일론모노필라멘트의 합사이고, 상기 제1, 2, 3 여층에는 상기 압축기에 의하여 작용하는 압축작용에 대응하여 단면적이 동일하고, 상기 압축작용에 대응하는 변위(△x)가 동일한 재1, 2, 3 스프링을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 여과기 본체의 하단부에 형성된 원수 유입 압력계로 측정된 압력이 설정치 이상이 되면, 원수유입배관자동밸브와 원수 배출 배관자동밸브를 잠금으로써, 원수 유입과 원수 유출을 차단하는 단계(s90);와, 상기 압축기의 작동을 중지시켜서 상기 여과기 본체에 걸려 있는 압력을 해소하고 상기 제1, 2 및 3 여층에 포함된 스프링의 작동으로 상기 제1, 2 및 3 여층의 높이를 복원하는 단계(s100);와, 역세 공기 유입배관 자동밸브가 열림으로써 역세 공기 유입배관을 통하여 역세 공기가 유입되는 단계(s110); 및 여과기 본체 압력계에서 설정된 설정치에 도달하면, 역세수 배출배관 자동밸브가 열려 역세수를 배출하는 단계(s120);를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치에 있어서, 내부 공간이 형성된 기둥형상이고, 상기 내부 공간으로 원수가 유입되며, 유입된 원수가 여과처리되어 외부로 배출되는 본체;와, 상기 본체의 내부 공간에 수용되고, 상기 내부공간을 구분짓는 복수개의 홀이 있는 제1 내지 4 분리판;과, 상기 본체에 수용되고, 상기 복수개의 홀이 있는 제1 내지 4 분리판을 일 방향으로 가압하는 압축기;와, 상기 제1,2 분리판 사이에 형성된 큰고리를 포함하는 제1 여재와 스프링을 포함하는 제1 여층;과, 상기 제2,3 분리판 사이에 형성된 큰고리와 작은 고리를 포함하는 제2 여재와 스프링을 포함하는 제2 여층;과, 상기 제3,4 분리판 사이에 형성된 작은 고리를 포함하는 제3 여재와 스프링을 포함하는 제3 여층을 포함하고, 상기 원수가 유입되는 제1 여층의 일측에는 원수유입 배관과 원수유입압력계, 원수유입 배관 자동밸브를 포함하고, 상기 제1 여층의 타측에는 역세공기유입배관 자동밸브와 역세 공기 유입배관을 포함하고, 상기 제3 여층의 일측에는 원수 배출 배관 및 원수 배출 배관자동밸브를 포함하고, 상기 제3 여층의 타측에는 역세수 유입배관 및 역세수 유입 배관 자동밸브를 포함하되, 상기 여재는, 로프형 고정상 접촉재로서, 폴리프로필렌 로프사이고, 상기 고리는, 나일론BCF 멀티 필라멘트(nylon bulk continuous filament multi filament)와 나일론모노필라멘트의 합사이고, 상기 제1, 2, 3 여층에는 상기 압축기에 의하여 작용하는 압축작용에 대응하여 단면적이 동일하고, 상기 압축작용에 대응하는 변위(△x)가 동일한 재1, 2, 3 스프링을 포함하는 것일 수 있다.

상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시 예에 따르면,. 여재층을 큰 고리를 포함하는 여재층과 작은고리와 큰 고리를 포함하는 여재층 및 작은 고리를 포함하는 여재층으로 3등분하여 각각의 특성에 맞는 혐기성 호기성 미생물을 서식시키는 방법으로서, 각각의 특성에 적합한 유기물, 부유물, 일부 영양염류를 제거할 수 있어서, 접촉산화법에 의한 하폐수 처리를 위한 수처리 다단 여과 방법 또는 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원수 유입구, 본체 상부 등에 압력 게이지를 설치하여 원수의 압력 상태 및 본체의 압력 상태를 체크할 수 있고, 압축기를 포함하고 있어서 여재를 가압한 상황에서 여과 공정을 진행할 수 있어서, 역세시에는 상기 압축기에 의해서 걸렸던 압력을 제거하여 여재의 확대를 극대화할 수 있고, 이에 따라 역세척 주기가 길어지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치 중 여층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치에서 압력을 걸지않았을 때를 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 여층에 배치된 여재의 구성을 보여주는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 설명하기로 한다. 그러나 본 고안은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치의 구성에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치는 3층의 여층(21, 22,23)을 포함할 수 있다.

이하에서는, 로프형 여재(2a, 2b, 2c)를 이용한 수처리 다단 여과방법에 대하여 먼저 논의하면 다음과 같다.

먼저 여과기 본체(1)의 상부에 형성된 압축기(5)를 통해서 상기 여과기 본체(1)의 제1 내지 4분리판(3a, 3b, 3c, 3d)를 가압할 수 있다(s10).

기본적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 다단 여과방법에서는 여과 공정(A공정)과 세척 공정(B공정)을 포함할 수 있다.

여과 공정은 상기 여과기 본체(1)의 압축기(5)에 의한 가압 조건에서 접촉성 여재인 로프형 여재(2a, 2b, 2c,)를 통한 여과 공정이 진행된다고 볼 수 있다. 그리고 이와 같은 여과 공정을 진행하다 보면 원수의 압력이 증가하게 되고, 원수유입 압력계(12)로 측정된 압력이 설정치 이상이 되면, 여과된 물질 또는 오염물질에 의하여 상기 여과기 본체(1)가 가득차 있는 상황이라고 판단할 수 있다.

이때는 여과 공정(A)에 대한 후속공정인 여재(2a, 2b, 2c)에 대한 세척 공정이 진행될 수 있다. 상기 세척공정(B)은 여재(2a, 2b, 2c)에 붙어 있는 오염물질에 대한 제거 공정이라고 할 수 있다.

도 1을 참조하면, 먼저 여과기 본체(1)에 압력을 가하고 난 후, 원수를 원수 유입 배관(7)을 통해서 공급할 수 있다. 이와 같은 과정은 원수유입 배관 자동밸브(14)에 의하여 자동적으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 원수유입 배관(7)을 통해서 유입된 원수는 제 1 여층(21)으로 공급될 수 있다. 제1 여층(21)은 기본적으로 제1 여재(2a)와 제 1스프링(4)을 포함할 수 있다.

상기 제1 스프링(4), 제2 스프링(4) 및 제3 스프링(4)은 각각 제1 분리판(3a)과 제2 분리판(3b) 사이, 제2 분리판(3b)과 제3 분리판(3c) 사이, 제3 분리판(3c)와 제4분리판(3d) 사이에서 상기 압축기(5)에 의한 압축 작용에 의하여 압축되었다가, 압축기(5)를 통한 외부 힘의 제거가 이루어지는 과정(예를 들면, 역세 공정)이 이루어 졌을 때, 자동적으로 원위치로 복귀될 수 있도록 구성될 수 있다.

기본적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링(4)은

(수학식 1)에 의하여 지배되는 스프링으로서

[수학식 1]

K=W/δ

로서 (K는 스프링 상수, W는 외부 하중에 해당하고, δ는 변위(displacement)에 해당한다)

따라서 본원 발명에 사용되는 스프링의 외부에서 작용하는 하중에 대한 단면적이 동일할 경우 변위(displacement)가 동일하게 나타날 경우 동일한 규격의 스프링이라고 할 수 있다.

따라서 이와 같은 스프링(4)을 동일한 위치(즉 각층마다 동일한 위치에 배치할 경우, 외부의 수직 방향의 힘(force)이 상기 제1, 내지 4 분리판(3a, 3b, 3c, 3d)에 작용할 경우, 스프링 상수가 동일한 특성을 갖기 때문에 이로부터 나타나는 제1 내지 4 분리판이 형성되어 었는 제1 여층(21), 제2 여층(22) 및 제3 여층23)에 배치되어 있는 스프링(4)의 동일한 작용에 의하여 나타나는 변위는 동일하게 나타날 수 있다.

상기 압축기(5)와 여재상판 연결대(6)는 상기 제1 내지 4 분리판(3a, 3b, 3c, 3d)이 상하로 이동될 때, 한쪽으로 기울어지지 않도록 대칭되는 위치 또는 등각도로 분할되는 위치에 배열하여 설치되는 것일 수 있다.

제1 여층(21)에 유입된 원수는 제1 여층(21)에 형성된 제1 여재(2a)를 통하여 원수에 대한 여과 작용이 이루어질 수있다. 상기 제 1여재에는 큰고리(31)를 통해서 여과작용이 이루어질 수 있다.

상기 큰고리(31)는 합성섬유로 이루어지는 데, 제 1 여층(21)과 같이 큰 고리(31)만 있을 때에는, 수류가 상대적으로 원할하여 내부에 무산소 혐기 조건이 형성되기 어렵기 때문에 질소 및 인이 제거되기 어려울 수 있다.

이에 반해 이러한 제 1여층(21)을 통과한 원수는 공급되는 펌프의 압력에 의하여 제 2여층(22)으로 공급될 수 있다. 제 2여층(22)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 큰고리(31)와 작은고리(32)가 교대로 배치되어 있는 제2 여재(2b)가 배치될 수 있다.

이와 같이 큰 고리(31)와 작은 고리(32)가 교대로 배치되어 있는 경우, 상기 펌프에 의해 주어지는 압력에 의해 형성되는 수류의 흐름을 방해하고 미세 기포의 흐름을 방해하여 산소의 전달이 작은 고리(32)보다는 큰 고리(31) 쪽으로 치우치게 되어 교대로 배열된 작은 고리(32) 쪽은 무산소 혐기 조건이 되고, 큰 고리(31) 쪽의 미생물막은 호기성이 되는 경향이 높음을 알 수 있다.

이는 또한 용존할 수 있는 미세한 공기 방울이 폴리프로필렌 로프사(25) 내부까지 침입하지 못하는 것과 같은 이치로, 외부의 큰고리(31)에만 대부분의 산소 전달이 이루어지게 된다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과 방법에서는, 보다 효율적인 정화효과를 위하여 외부 고리와 내부 고리까지 고려하는 것을 고려할 필요가 있다.

또한 일반적인 여재를 사용할 경우에 발생할 수 있는 문제인 미생물의 탈리 문제애 대해서도 적극적인 대응수단이 될 수 있다.

즉 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 로프사(25)는 코어부에 감긴 폴리프로필렌 로프사(25)의 주변에 나일론 BCF(bulk continuous filament) 멀티필라멘트와 나일론모노필라멘트의 합사가 형성될 수 있다.

이에 대하여 조금 더 살펴보면, 상기 나일론BCF 멀티필라멘트와 나일론 모노필라멘트의 합사는 고리모양으로 8방향 꼬여져 있으며, 이를 고정하기 위하여 폴리프로필렌로프사(25) 주위에 폴리프로필렌 멀티필라멘트(24)가 감겨져 있다.

이와 같이, 폴리프로필렌로프사(25)에 큰고리(31)와 작은 고리(32)를 구성하는 나일론 BCF멀티필라멘트와 나일론 모노필라멘트의 합사를 배치하게 되면, 이와 같은 생물학적 접촉재인 제1, 2, 3 여재를 통해서 부착되고 성장되는 미생물의 작용을 통해서 원수에 대한 정화가 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시에에 따른 제1, 2, 3 여재는 로프형 고정상 미생물 접촉재일 수 있다.

이와 같은 로프형 고정상 미생물 접촉재를 제조하기 위해서는, 고리 형성용 섬유로 나일론BCF 멀티 필라멘트와 나일론 모노필라멘트의 합사를 7:1에서 1:7의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 미생물이 원수 여과 처리를 위한 미생물 접촉재의 표면에 잘 부착되기 위해서는 미생물 접착재의 표면의 전하가 양이온이어야 하며, 표면이 굴곡이 심하고, 거칠어 미생물이 그 굴곡 사이로 들어갈 수 있어야 한다.

이러한 조건에 부합하는 섬유는 나일론BCF 멀티 필라멘트 섬유인데, 상기 나일론BCF멀티필라멘트 섬유는, 말단의 아민기 (-NH₂) 로 인하여 양이온을 가지고 있다. 이와 같은 나일론BCF 멀티 필라멘트는 단면이 Y자형으로 벌키하면서도 굴곡이 많아 미생물의 부착에 적합한 표면구조를 가지고 있다고 할 수 있다.

이와 같은 로프형 여재를 사용하는 경우 가장 큰 문제 중의 하나가 탈리(elimination)이라고 할 수 있다. 즉, 원형 단면 섬유에 의해 제조된 로프형 고정상 미생물 접착제를 사용하여 원수에 대한 여과 처리를 하는 경우, 발생되는 가장 큰 문제점이 탈리 현상이라고 할 수 있는 데, 탈리현상이 발생하면, 원수의 생물학적 산소요구량과 부유물질량이 증가하여 처리 능력이 저하된다. 이러한 탈리 현상은 원수의 흐름과 공기방울의 흐름에 의한 충격으로 주로 발생되는 데, 종래의 원형 단면 섬유에 부착된 미생물들은 직접적으로 충격을 받게 되어 탈리현상이 심해지는 반면에 본 발명에서 사용되는 나일론 BCF 멀티 필라멘트 섬유는, 단면형상이 Y자 형상으로 형성되어 그 내부에 부착된 미생물은 보호받을 수 있게 되어 탈리 현상을 방지할 수 있다.

이와 같은 미생물 처리를 하기위한 로프형 고정상 접촉재를 제조하기 위해서는 다음과 같은 과정을 통해서 가능할 수 있다.

즉 나일론 BCF 멀리필라멘트와 나일론모노 필라멘트를 감은 보빈 8개와 고리고정용 실로 사용할 폴리프로필렌 멀티필라멘트를 감은 보빈 8개를 봅빈 이동용 가이드에 장착한다. 각 보빈 이동용 가이드는 서로 연결된 16개의 원통홈에 장착되어 있으며, 기계의 작동으로 각 보빈이 가이드의 홈을 따라 서로 교차되면서 반대 방향으로 회전하게 된다.

이 회전에 의해 폴리프로필렌 로프사(25) 주위에 각 필라멘트가 연속적으로 꼬이게 된다.

이때 본 발명에서는 고정상 바늘을 사용하여 나일론 BCF 멀티 필라멘트와 나일론 모노필라멘트가 미생물접촉재인 폴리프로필렌 로프사(25)의 길이 방향에 대하여 수직인 고리를 형성할 수 있다.

즉, 16개의 원통형 홈 중 2개 간격으로 8개의 원통홈 중앙에 고정상 바늘을 설치하여 그 끝이 심지인 폴리프로필렌 로프사(25)의 주변에 8방향으로 일정한 거리(이 일정한 거리를 변동하는 것에 의해 큰 고리(31)와 작은 고리(32)를 형성할 수 있다.)에 위치하게 한 후 회전하는 보빈 중 고리모양을 형성하는 보빈은 바늘이 바깥쪽으로 회전하여 각 필라멘트(나일론 BCF멀티필라멘트, 나일론모노필라멘트, 폴리프로필렌 멀티필라멘트(24))가 바늘에 걸려 폴리프로필렌 로프사(25) 쪽으로 일정한 길이에 도달하면, 바늘에서 빠져 고리모양을 형성할 수 있다. 이를 고정하는 데 사용되는 폴리프로필렌 멀티필라멘트(24)는 항상 바늘의 안쪽으로 회전하게 하여 형성된 고리모양을 고정시킬 수 있다.

이러한 큰고리(31)와 작은고리(32)의 회전방식은 생산량이 월등할 뿐만 아니라, 그 직경도 자유롭게 조절할 수 있는 장점을 가질 수 있다.

이와 같이 각 여층(21, 22, 23)에 형성된 로프형 제1 여재(2a), 2 여재(2b), 3 여재(2c)에 대하여 큰 고리와 작은 고리를 병합하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치에 사용되는 여재에 대한 제조가 가능할 수 있다.

이와 같이 제조된 제1 여재(2a), 제2 여재(2b), 제3 여재(2c)에 대한 여과작용은 단계적으로 이루어질 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 여재는 큰 고리(31)만 포함한 제1 여재(2a)(s30), 큰 고리(31)와 작은 고리(32)를 포함한 제2 여재(2b)(s50), 및 작은 고리(32)만 포함한 제3 여재(2c)(s70)를 포함하고 이에 대한 통과가 단계적으로 이루어질 수 있도록 설계될 수 있다.

이와 같은 조합을 통해서, 혐기성막을 포함하는 작은 고리(32)를 통해서 질소 및 인에 대한 제거가 가능할 수 있고, 호기성막을 포함하는 큰고리(31)를 통해서 유기오염물, 부유물질, 및 일부 영양염류에 대한 제거가 가능할 수 있다.

여기에 더하여 압축기(5)를 통한 가압 작용은 제1, 제2, 제3 여재(2a, 2b, 2c)를 상기 큰 고리(31)와 작은 고리(32)에 대하여 수직 방향으로 놓일 수 있도록 도울 수 있어서 상기 여과작용을 극대화할 수 있다.

이와 같이 여과작용을 거친 원수는 원수배출배관(8)을 통해서 외부로 배출될 수 있다(s80).

이하에서는 여재(2a, 2b, 2c)에 대한 역세 과정에 대하여 논의한다.

역세 공정은 여재(2a, 2b, 2c)의 작용으로 오염물 등이 상기 여재(2a, 2b, 2c)의 주변에 많이 적재되는 경우, 원수공급압력이 저하되고 이에 따라 이루어지는 여재(2a, 2b, 2c)에 대한 정제 공정이라고 할 수 있다.

따라서 역세 공정의 시작은 원수 유입배관(7)의 옆에 설치되어 있는 원수유입 압력계(12)를 통한 원수에 대한 압력측정을 통해서 이루어질 수 있다.

상기 원수유입압력계(12)를 통해서 측정된 압력이 설정된 압력 이상이 되면, 원수유입배관자동밸브(14)가 잠기고, 원수배출 배관 자동밸브(15)가 자동적으로 잠기도록 설계될 수 있다.

이와 같은 작동은 원수 유입과 원수 배출동작이 차단될 수 있다(s90).

이와 같이 원수 유입과 원수 배출 동작이 차단되면, 압력기(5)를 통해서 여과기 본체(1)에 걸려 있던 압력을 제거할 수 있다. 이와 같이 여과기 본체(1)에 걸려있는 압력을 제거하는 동작은 각 여층(21, 22, 23)마다 배치되어 있는 여재(2a, 2b, 2c)에 대한 정화 동작을 원할하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

즉 상기 압축기(5)의 작동시에는 큰고리(31)와 작은 고리(32)를 통한 여과 작동이 주요한 작용이었다고 할 수 있는 반면에 역세 작용은 역세 공기와 역세수의 공급을 통한 세정 작업이라고 할 수 있다.

이때 스프링(4)은 탄성작용에 의하여 상기 제1 ,2, 3 여층(21, 22, 23)의 본래 높이로 복원될 수 있다(s100).

이렇게 제1, 2, 3 여층(21, 22, 23)의 높이가 복원되고 나서, 역세 공기 유입배관 자동밸브(16)가 열림으로써, 역세 공기 유입배관(9)을 통해서 역세 공기가 유입되는 단게가 진행될 수 있다(s110).

이와 같은 상태에서 여과기 본체 압력계(13)에서 압력을 측정하여, 설정된 압력치가 되면, 역세수 배출배관 자동밸브(17) 가 열려 역세수가 유출되는 공정(s120)이 진행될 수 있다.

이와 같이 역세수 배출이 소정 시간 진행되고 난 후 역세수를 공급하는 공정(s130)을 진행하여 역세 공기에 의한 교반과 역세수에 의한 세척 공정이 동시에 진행될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치에 대하여 논의한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로프형 여재(2a, 2b, 2c)를 이용한 수처리 다단 여과장치는 내부 공간이 형성된 기둥형상이고, 상기 내부 공간으로 원수가 유입될 수 있는 구성으로 이루어져 있다.

상기 수처리 다단 여과장치는 유입된 원수가 여과처리되어 외부로 배출되는 여과기 본체(1)가 포함되고 상기 여과기 본체(1)는 제1 내지 4분리판(3a, 3b, 3c, 3d)로 분리될 수 있도록 설계되어 있다. 상기 제1 내지 4 분리판(3a, 3b, 3c, 3d)으로 나뉘어져 있는 공간으로는 각각 제1여층(21), 제2 여층(22), 및 제3여층(23)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 2, 3 여층(21, 22, 23)에는 각각 제1 여재(2a, 2b, 2c)를 포함하고 제1, 2, 3 스프링(4)을 포함할 수 있다. 상기 스프링은 모두 동일한 규격을 갖는 것일 수 있다.

이러한 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치에서 원수의 유입방향과 역세수의 유입방향은 반대방향일 수 있다.

이러한 작용을 원할하게 진행할 수 있도록 하기 위해 원수를 유입하기위한 장치로서, 원수유입 배관(7), 원수의 공급상태를 확인할 수 있는 원수유입압력계(12), 및 원수유입 배관 자동밸브(14)를 포함할 수 있다. 이러한 기구들의 작동에 대해서는 전술한 바와 같다.

상기 원수의 유입과 배출을 용이하게 하기 위해 각 제1 내지 4 분리판(3a, 3b, 3c, 3d)에는 다수의 홀(hole)이 형성될 수 있다.

그리고 상기 제1 내지 4분리판(3a, 3b, 3c, 3d)를 가압하여 여과와 세척작용을 원할하게 할 수 있도록 하기 위해 압축기(5)를 포함할 수 있고 원수를 배출하기 위한 구성으로 원수배출배관(8), 원수배출배관 자동밸브(15) 및 여과기 본체(1)의 압력을 측정하기 위한 여과기 본체 압력계(13)을 포함할 수 있다. 상기 기구들의 작동에 해당하는 작용에 대해서는 전술한 바와 같다.

또한 상기 여과기 본체(1)에 장착되어 있는 여재(2a, 2b, 2c)에 대한 세정과 오염물 처리를 위하여 역세공기를 공급할 수 있는 역세공기 유입배관(9) 및 역세공기 유입배관 자동밸브(16)를 포함할 수 있다. 또한 세정을 위한 기구로 역세수를 사용할 수 있는 데 이를 위하여 역세수 유입 배관(11), 역세수 유입 배출 자동밸브(18) 및 역세수 배출배관 자동 밸브(17),역세수 배출배관(10)을 포함할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1: 여과기 본체 2a: 제1 여재
2b: 제2 여재 2c: 제3 여재
3a: 제1 분리판 3b: 제2 분리판
3c: 제3 분리판 3d: 제4 분리판
4: 스프링(제1, 제2, 제3 스프링) 5: 압축기
6: 압축기와 여재 상판 연결대 7: 원수유입배관 8: 원수배출배관
9: 역세 공기 유입배관 10: 역세수 배출배관
11: 역세수 유입 배관 12: 원수 유입 압력계
13: 여과기 본체 압력계 14: 원수 유입 배관자동밸브
15: 원수 배출 배관 자동밸브 16: 역세공기 유입배관 자동밸브
17: 역세수 배출배관 자동밸브 18: 역세수 유입 배관 자동밸브
21: 제1 여층 22: 제2 여층
23: 제3 여층 31: 큰 고리
32: 작은 고리

Claims (3)

1. 로프형 여재를 이용한 다단 수처리 여과방법에 있어서,
   여과기 본체의 상부에 형성된 압축기를 통해서 상기 여과기 본체의 제1 내지 4 분리판을 가압하는 단계(s10);
   여과기 본체의 하단부에 형성된 원수유입배관을 통해서 원수가 유입되는 단계(s20);
   유입된 원수는 여과기 본체의 제1 여층에 형성된 큰 고리를 포함하는 제1여재를 통해서 상기 원수를 여과 처리하는 단계(s30);
   여과처리된 상기 원수가 복수개의 홀이 있는 제2 분리판을 통해서 제2 여층으로 이동하는 단계(s40);
   상기 제2여층에 포함된 큰고리와 작은 고리를 포함하는 제2 여재를 통해서 상기 원수를 여과처리하는 단계(s50);
   여과처리된 상기 원수가 복수개의 홀이 있는 제3분리판을 통해서 제3여층으로 이동하는 단계(s60);
   상기 제3여층에 포함된 작은 고리를 포함하는 제3 여재를 통해서 상기 원수를 여과처리하는 단계(s70); 및
   여과처리된 상기 원수를 복수개의 홀이 있는 제4분리판을 통해서 이동시키고, 이동된 상기 원수를 원수배출배관을 통해서 배출하는 단게(s80)를 포함하되,
   상기 제1, 2, 3여층에 형성된 여재는,
   로프형 고정상 접촉재로서,
   폴리프로필렌 로프사이고,
   상기 고리는, 나일론BCF 멀티 필라멘트(nylon bulk continuous filament multi filament)와 나일론모노필라멘트의 합사이고,
   상기 제1, 2, 3 여층에는 상기 압축기에 의하여 작용하는 압축작용에 대응하여 단면적이 동일하고, 상기 압축작용에 대응하는 변위(△x)가 동일한 재1, 2, 3 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 여과기 본체의 하단부에 형성된 원수 유입 압력계로 측정된 압력이 설정치 이상이 되면, 원수유입배관자동밸브와 원수 배출 배관자동밸브를 잠금으로써, 원수 유입과 원수 유출을 차단하는 단계(s90);
   상기 압축기의 작동을 중지시켜서 상기 여과기 본체에 걸려 있는 압력을 해소하고 상기 제1, 2 및 3 여층에 포함된 스프링의 작동으로 상기 제1, 2 및 3 여층의 높이를 복원하는 단계(s100);
   역세 공기 유입배관 자동밸브가 열림으로써 역세 공기 유입배관을 통하여 역세 공기가 유입되는 단계(s110); 및
   여과기 본체 압력계에서 설정된 설정치에 도달하면, 역세수 배출 배관 자동밸브가 열려 역세수를 배출하는 단계(s120);
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과방법.
3. 로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치에 있어서,
   내부 공간이 형성된 기둥형상이고, 상기 내부 공간으로 원수가 유입되며, 유입된 원수가 여과처리되어 외부로 배출되는 여과기 본체;
   상기 여과기 본체의 내부 공간에 수용되고, 상기 내부공간을 구분짓는 복수개의 홀이 있는 제1 내지 4 분리판;
   상기 본체에 수용되고, 상기 복수개의 홀이 있는 제1 내지 4 분리판을 일 방향으로 가압하는 압축기;
   상기 제1,2 분리판 사이에 형성된 큰고리를 포함하는 여재와 스프링을 포함하는 제1 여층;
   상기 제2,3 분리판 사이에 형성된 큰고리와 작은 고리를 포함하는 여재와 스프링을 포함하는 제2 여층;
   상기 제3,4 분리판 사이에 형성된 작은 고리를 포함하는 여재와 스프링을 포함하는 제3 여층을 포함하고,
   상기 원수가 유입되는 제1 여층의 일측에는 원수유입 배관과 원수유입압력계, 원수유입 배관 자동밸브를 포함하고,
   상기 제1 여층의 타측에는 역세공기유입배관 자동밸브와 역세 공기 유입배관을 포함하고,
   상기 제3 여층의 일측에는 원수 배출 배관 및 원수 배출 배관자동밸브를 포함하고,
   상기 제3 여층의 타측에는 역세수 유입배관 및 역세수 유입 배관 자동밸브를 포함하되,
   상기 여재는,
   로프형 고정상 접촉재로서,
   폴리프로필렌 로프사이고,
   상기 고리는, 나일론BCF 멀티 필라멘트(nylon bulk continuous filament multi filament)와 나일론모노필라멘트의 합사이고,
   상기 제1, 2, 3 여층에는 상기 압축기에 의하여 작용하는 압축작용에 대응하여 단면적이 동일하고, 상기 압축작용에 대응하는 변위(△x)가 동일한 재1, 2, 3 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는
   로프형 여재를 이용한 수처리 다단 여과장치.

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