KR820001429B1 - 역류 이동식 여과장치(逆流移動式濾過裝置) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

역류 이동식 여과장치(逆流移動式濾過裝置)

제1도는 본 발명을 구현하는 역류 이동식 여과장치를 표시한 계통도.

제2도는 본 발명에 의한 역류 이동식 여과장치 내에서의 액체의 압력손실과 유속 사이의 관계를 표시한 도표.

제3도는 본 발명의 다른 실시예를 표시한 장치의 일부를 확대한 종단면도.

제4도는 제1도에서 표시한 장치에서 채용되는 제한구조의 일부를 확대한 사시도.

제5도는 제한구조의 변형된 형상을 표시한 측단면도.

제6도는 제한구조의 또 다른 변형된 형상을 표시한 측단면도.

제7도는 본 발명의 또 다른 실시예를 표시한 제1도와 유사한 계통도.

본발명은 일반적으로 역류 이동식 여과장치, 더 상세히 말하면 여과조와 여과조에서 사용된 여과재를 재생하기 위한 재생조(再生槽)로 구성된 이른바, 복합식 역류 이동 여과장치에 관한 것이다.

여기서 "복합식"이라 함은 여과조와 재생조가 일체로 결합되어 있는 이동식 여과장치를 말한다.

복합식 이동 여과장치는 1973년 6월 29일에 일본 특허공보 제 48-21551호로 공개되었다. 이 공보에 의하면 재래식 이동 여과장치에는 여과조와 이러한 여과조의 상부와 역원추형으로 된 재생조의 하부 사이에 뻗어 있는 연결관을 통하여 여과조의 상부와 접속되어 있는 재생조가 포함되어 있다.

여과조는 그 역원추형으로 된 하부가 압축공기 또는 가압류체에 의하여 압축되어 있는 유동매질원과 그 상부에 인접된 부분에 뚫려있는 배출구에 연결되어 있다. 여과조와 재생조 사이의 연결관도 가압류동매질원에 연결되어 있다.

제1개폐밸브와 제2개폐밸브는 각각 여과조의 하부와 가압류동매질원 사이의 제1유동선 및 배출구와 가압류 동매질원 사이의 제2유동선상에 배치되어 있다.

그 외에도 재래식 이동 여과장치에는 하단이 여과조의 제1유동선과 연결된 하부에 뚫려있는 구멍과 공간적으로 나란히 여과조 내부에 위치하고 있는 중직으로 뻗은 주입관과 연결관에 동축적으로 뻗어 재생조의 내부에서 끝나있는 주입관이 포함되어 있다. 주입관에는 직경이 주입관 보다 더 큰 분배관이 있으며, 이 분배관을 여과조 내부에 있는 주입관 부분에 단단히 고정되어 있고 공급선을 통하여 정화되어야 할 더러워진 유동매질원에 연결되어 있다.

처음에는 여과조를 여과재의 베드에 공급할 여과재로 가득 채우는 한편 재생조에는 여과조에서 사용하는 것과 동일한 여과재를 필요한 때에 재생조 속으로 그 입자가 유동할 수 있을만큼 충분한 양으로 충전한다. 재생조 안에 있는 여과재는 재생조 부분뿐 아니라 연결관도 가득 채운다.

위에서 설명한 구조를 가진 재래식 이동 여과장치에 있어서는 더러워진 유동매질의 정화는 제1 및 제2개폐밸브를 폐쇄한채 더러워진 유동매질을 분배관 속으로 공급한 다음에 분배관 속에 들어있는 더러워진 유동매질을 분배관의 아래쪽을 향하여 방사상으로 흘러서 여과개의 베드를 거쳐 위쪽을 향하여 대각선상으로 흐르게 함으로서 이를 실행한다.

여과조 안에 있는 여과재가 더러워진 때와 더러워진 유동매질을 위에서 설명한 방법으로 정화하는 과정중이거나 그 후에는 제1밸브가 개방되어 가압류동매질이 여과조 안으로 공급된다.

이와 같이 공급된 가압류 동매질이 주입관으로 흘러들어가면 여과조의 바닥에 인접된 여과재의 입자들이 가압유동매질의 흐름속으로 말려들어가고 여기에서 더러워진 여과재는 가압류동매질의 흐름에 의하여 주입관을 거쳐 재생조 안으로 상향반송될 수 있다.

가압류동매질이 주입관으로 계속하여 공급되는 동안에 여과입자에 부착되어 이를 더럽히는 부유물질이 여과입자로부터 분리되어 주입관을 통하여 반송될뿐 아니라 재생조 속으로도 흘러들어간 다음에 이와 같이 분리된 부유물질은 액체성분과 함께 재생조 밖으로 배출된다. 부유물질은 사후에 가압류동매질을 제2유동선을 거쳐 연결관 속으로 공급하는 한편 제1유동선을 통한 가압류 동매질의 공급은 차단하는 방법으로도 재생조안으로 반송된 여과입자로부터 강제로 분리시킬수 있다.

본 발명의 여과입자를 불필요하게 흐르지 못하게 하면서 더러워져서 정화하여야 할 유동매질을 여과재의 베드를 거쳐 비교적 빠른 속도로 상향공급할 수 있는 개량된 복합식 역류이동 여과장치를 제공하는 것이 그 주된 목적이다.

본 발명의 또 다른 주요목적은 더러워진 유동매질을 비교적 단시간내에 실질적으로 정화할 수 있는 개량된 복합식 역류이동 여과장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 여과 베드의 예상유동화 및 팽창을 방지하기 위하여 제한된 구조를 채용한 개량된 복합식 역류이동 여과장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 최소수의 부품으로 제조할 수 있고 정화방식에서 재생방식으로 또는 그 반대로 전환시키는데 실질적으로 복잡한 조작을 요하지 아니하고 개량된 복합식 역류 이동 여과장치를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명에 의하면 액체처리조와 재생조의 복합단위가 포함된 역류 이동식 여과장치가 제공된다. 액체처리조에는 그 안에 충진된 여과재의 베드, 그 상ㆍ하단에 위치한 재료의 유입구 및 배출구, 이러한 상ㆍ하단에 인접된 상ㆍ하부에 배치된 액체유입구 및 액체배출구가 있다. 실질적으로 정화될 유동매질은 액체유입구를 통하여 액체처리조로 도입되며 일단 이와 같이 도입되면 여과 베드를 거쳐 위쪽에 있는 액체배출구쪽으로 흐른다. 재료배출구는 재료배출관과 연결되어 있는데 이러한 재료배출관은 액체처리조로부터 아래쪽으로 뻗어있고 여기에는 차단밸브가 열려있는 동안에 베드의 여과재중에서 액체처리조의 저부에 위치하고 그 안에 들어있다가 정화될 유동매질로부터 제거되는 부유물질로 인하여 매우 더러워진 부분을 액체처리조로부터 글어내기 위하여 설치된 차단밸브가 있다.

재생조의 상단은 대기에 대하여 폐쇄되어 있고 액체처리조에 단단히 설치되어 있으며, 그 하단은 재료유입구를 통하여 액체 처리조 속으로 돌출되어 있다. 이러한 재생조에는 액체처리조 내의 여과 베드를 형성하는 여과재와 동일한 여분의 여과재가 충진되어 있는데 이 여분의 여과재는 액체처리조 내에 있는 여과재와 인접되어 있기 때문에 후자의 일부가 액체처리조로부터 끌려나가면 그 인력에 의하여 재생조 내에 있는 여분의 여과재가 액체처리조 속으로 끌려들어와서 그 감소된 분량의 여과재를 보충한다.

액체처리조에서 밀려나온 여과재 부분을 차단밸브가 개방되어 있는 동안에 이송하기 위하여 압력액체조에 연결된 슬러리펌프 또는 압출기인 이송수단이 재료배출관과 재생조로 통하는 운송관 사이에 설치되어 있다. 액체처리조에서 밀려나온 여과재부분 속에 포함된 부유물질을 더러워진 여과재가 운송관을 통하여 이송되는 동안에 또는 이와 같이 재생조 속으로 이송된 더러운 여과재가 재생조 내에서 유체화될 때 여과재로부터 분리된다.

여과재로부터 제거되어 재생조 내에 부유하고 있는 부유물질은 배기관을 통하여 재생조의 밖으로 배출되며, 이러한 배기관의 1단은 재생조의 폐쇄된 상단으로부터 미리 정하여진 거리를 두고 재생조 내에 뚫려있는 배기구에 연결되어 있다.

이러한 배기관의 맞은쪽 끝은 재생조 내에 있는 배기구의 수준으로부터 미리 정한 거리를 두고 유동매질에 의하여 대기와 차단되어 있다.

액체처리조 내에서 여과되거나 정화된 유동매질의 1부를 재생조 속으로 흘러 들어가게 하고 필요한 때마다 재생조 내에 있는 여분의 여과재를 유체화시키기 위하여 한쪽 끝이 액체유입구에 연결되어 있는 액체배출관이 미리 정하여진 거리를 두고 재생조 내에 있는 배기구의 상부수준 위에 까지 뻗어 잇다.

재생조 내에 있는 배기구의 수준과 액체배출관의 사이펀 파고점 사이의 거리 H1 및 재생조 내에 있는 배기구의 수준과 배기관의 다른쪽 끝이 액체로 봉함되어 있는 수중사이의 거리 H2는 H1 ＞ ΔP - H2의 관계가 성립되도록 선택하여야 한다. 여기에서 ΔP는 재생조의 하단개구부로부터 배기구의 수중쪽으로 흐르는 유동매질의 압력손실량에서 유동매질의 통로내에 설비될 밸브 또는 노즐과 같은 유량조절기를 통과하는 유동매질의 압력손실량 ΔPr을 용제한 것을 표시한다.

본 발명에 관한 설명에 앞서 첨부된 도면에서는 동일한 부분을 동일한 참조번호로 표시하였음을 유의하여야 한다.

제1도를 참조하여 보면 본 발명을 구현하는 역류 이동식 여과장치에는 일반적으로 (1) 및 (8)로 표시된 액체처리조와 재생조의 복합단위가 포함되어 있다.

액체처리조 (1)는 길게 늘어난 원통형 용기로서 그 저부(la)는 아래쪽으로 점점 좁아지고 이와 같이 아래로 좁아진 저부는 재료유출구(3)로 되어있다. 액체처리조(1) 내부에는 그 안에 충전되는 이미 알려진 베드(bed)가 있으며 액체처리조(1) 안에는 구멍이 뚫린 제한구조(24)도 자리하고 있는데 이에 대하여는 후술하기로 한다.

액체처리조(1)의 역원추형 하단(la) 근방에는 액체유입구(2)가 있으며, 이러한 유입구를 통하여 여과되거나 정화될 유동매질(이하에서는 혼동을 피하기 위하여 "더러워진 액체"라 한다)이 더러워진 액체를 이하에서 설명하는 바와 같이 배출구(13)의 높이까지 끌어올릴만큼 큰 수두(Liquid head)가 달린 펌프 또는 저수조와 같은 재래식 공급원(s)으로부터 공급선(SL)을 거쳐 액체처리조(1) 안으로 도입된다.

액체유입구(2)는 공급선(SL)에서 나온 더러워진 액체가 여과 베드(6)을 통하여 위쪽으로 흐를수 있도록 설계되어 있으며 여과는 더러워진 액체가 여과 베드(6)을 통하여 위로 흐르는 동안에 실시된다.

액체처리조(1)의 뾰죽한 하단으로부터 아래쪽으로는 재료배출관(3a)이 뻗어 있으며 이러한 배출관의 한쪽끝은 재료유출구(3)에 다른쪽 끝은 이미 알려진 구조로 된 압출기(5)의 흡입구에 각각 연결되고 있고 동재료배출관(3a)에는 차단밸브(4)가 설비되어 있다.

액체처리조(1)에는 그 상부 근방 아래쪽에 액체유출구(7)가 있으며 액체처리조(1)의 상부는 재생조(8)와 상통할 수 있도록 부분적으로 개방되어 있다. 이러한 재생조(8)는 길게 늘어난 원통형의 용기로서 그 하부는 아래쪽으로 (10)에서 좁아지고 액체처리조(1) 속으로 돌출되어 있으며 액체처리조(1)의 상부에서는 아래쪽에, 액체처리조(24) 내에 있는 구멍이 뚫린 제한구조(24)로 부터는 위쪽에 재생조(8)의 하단개구부(9)가 위치하고 이러한 재생조(8)의 하단개구부와 반대되는 끝은 폐쇄되어 있다. 재생조(8)에는 액체처리조 안에 들어 있는 여과재(6)와 동일한 여분의 여과재(6')가 들어 있는데 실제로는 여과재(6')는 하단개구부(9)를 통하여 중력에 이끌려서 액체처리조(1) 안으로 들어가기 때문에 여과재(6')와 (6) 사이에 방해현상이 일어나지 아니한다.

그러나 재생조(8)의 하단은 이미 설명한 바와 같이 액체처리조의 액체유출구(7)로부터 배출된 부유액의 난류를 생기게 함이 없이 정화된 액체가 여과 베드를 통하여 유선형으로 흐를수 있도록 (10)에서 아래쪽으로 좁아져 있을지라도 재생조(8)의 크기와 모양에 따라 원통형으로도 할 수 있다는 점을 유의하여야 한다.

여과재(6)중 재료배출관(3a)으로 끌려들어온 부분을 차단밸브(4)가 열려있는 동안에 중력의 영향으로 재생조(8)로 공급하고 이러한 여과재를 재생하기 위하여 운송관(12)을 채용하였는데 이러한 운송관의 한 끝은 압출기(5)의 배출구에 연결되고 다른은 재생조(8)의 높이 중간에서 재생조(8) 속으로 개방되어 있다. 실제로 여과재중 이러한 부분은 공급구로부터 당해 분야의 전문가들에게는 이미 잘 알려진 압출기(5) 속에 있는 배출구 쪽으로 압력하에 고속으로 흐르는 유동매질과 함께 운송관(12)을 통하여 재생조(8)로 이송된다.

이러한 목적을 위하여 압출기(5)의 공급구는 펌프(19)와 차단밸브(20)에 의하여 공급관(21)을 거쳐서 유동매질의 원천, 예컨데 저장기(18)에 연결되어 있으며, 이러한 펌프(19)와 차단밸브(20)에 의하여 공급관(21)을 거쳐서 유동매질의 원천, 예컨데 저장기(18)에 연결되어 있으며, 이러한 펌프(19)와 차단밸브(20)는 모드 공급판(21)에 배치되어 있다.

재생조(8)에는 재생조 속으로 열려있는 운송관(12)의 끝(11) 위쪽에 재생조(8)의 상단으로부터 일정한 거리를 두고 위치한 배기구(13)가 있다.

제1도에서 설명된 바와 같이 이러한 배기구(13)는 한끝이 배기구(13)와 연결되어 있고 다른 끝이 저장기(13) 안의 유동매질속에 잠겨있는 배기관(17)에 의하여 저장기(13)에 연결되어 있으며 저장기(18) 속에 들어있는 유동매질의 상부수준을 재생조(8) 내에 있는 배기구(13)의 수준으로부터 미리 정하여진 거리 H1 아래쪽에 위치한다.

더러워진 유동매질이 액체처리조(1) 안에 있는 여과 베드를 거쳐 위쪽으로 흐르는 동안에 유동매질을 오염시키는 부유물질에 제거된 정화유동매질 즉 더러워진 유동매질이 액체처리조(1)의 밖으로 배출되는 액체처리조(1) 내의 액체유출구(7)는 액체배출관(14)에 연결되어 있다.

이러한 배수관(14)은 액체유출구(7)로부터 재생조(8) 내에 있는 배기구(13)의 개구부 수준에서 미리 정하여진 거리 H2 위쪽에 위치한 최고점까지 연장된 다음에 사이펀ㆍ브레이커관(15)에 연결되어 있으며 이러한 사이펀ㆍ브레이커관의 양단은 배수관(14)의 최고점 상ㆍ하에 각각 위치한다.

배수관(14)의 최고점, 다시 말하면 사이펀 파괴점은 배기구(13)의 개구부수준으로부터 미리 정하여진 거리 H1 위에 위치한다고 설명하였으나 이러한 배수관은 배기구(13)의 개구부 수준과 동일한 높이에 위치할 수 있으며 이러한 경우에는 미리 정하여진 거리 H1이 0이라고 볼 수 있다는 것, 또는 배수관은 도면 제7도에 표시된 바와 같이 배기구(13)의 개구부수준 이하에 위치할 수 있으며 이러한 경우에는 미리 정하여진 거리 H1이 음수라고 볼 수 있다는 것을 유의하여야 한다.

구멍이 뚫린 제한구조(24)를 제4도 내지 제6도를 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 제4도를 참조하여 보면 여기에 표시된 제한구조(24)에는 예정된 벽두께(W)와 넓이(d)를 가진 다수의 길게 늘어진 벽부재(25)가 포함되어 있으며 이러한 벽부재(25)는 모두 함께 조립되어 각 벽부재의 넓이에 상응하는 깊이의 무수한 정방형 개구(26)가 있는 격자구조를 제공한다.

각 벽부재(25)는 적당한 강성을 가진 재료,예컨데 철강재나 폴리비닐염화물과 같은 합성수지 등으로 만들 수 있으며 그 넓이(w)는 벽두께(d)보다 더 커야한다. 두께는 대개 1내지 10mm가 적당하다.

제한구조(24)는 개구부의 총단면적과 벽부재(25)의 총단면적의 합에 대한 개구부(26)의 총단면적의 예정된 비를 가져야 하며 이렇나 비를 이하 "개구비"라 한다. 개구비 또는 제한구조(24)의 높이가 크면 클수록 여과재(6)가 제한구조와 접촉하는 표면적이 그만큼 더 커지기 때문에 제한구조(24)는 여과재가 액체처리조(1) 내에서 액화되는데 대한 저항력을 더 크게 할 수 있다. 그러나 제한구조(24)는 여과재(6)가 액체처리조 안에서 중력에 따라 원활하게 이동하는 것을 방해할 우려가 있는 구조로 되어서는 아니되며 이러한 중력이동은 액체처리조(1)의 저부에 있는 여과재(6) 부분이 물러가면서 1 내지 10cm/min의 속도로 일어난다.

그 외에도 제한구조(24)는 여과재의 입자가 개구부(26)의 일부 또는 전부를 메워버릴 우려가 있는 구조로 하여서도 아니된다. 이러한 점으로 보아 개구비와 제한구조(24)의 높이는 신중히 선택하여아하는데 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.

위에서 말한 제한구조(24)의 개구비는 각 벽부재(25)의 벽두께(d)와 이러한 벽부재(25)에 의하여 한정 되는 각 개구부(26)의 모양에 의하여 정하여진다.

발명자가 실시한 실험에서는 높이가 10cm이며, 서로 평행하여 배열되고 서로의 간격이 5mm 떨어진 다수의 벽부재를 포함한 구조의 제한구조(24)가 실험장치 속에 사용되었으며 여기에는 입자의 평균크기가 1.08mm인 모래를 여과재로서 채워넣고 모래의 상부표면까지 물을 채웠다. 여과재는 차단밸브(4)가 개방되어 있는 동안에 중력에 의하여 10cm/min의 속도로 흐르게 한 결과 액체처리조(1) 안에 있는 여과재가 제한구조에 의하여 방해를 받지 아니한채 순조로히 아래로 이동하는 것을 관찰하였다.

이러한 실험의 결과로부터 바로 알 수 있는 바와 같이 제한구조(24) 내에 잇는 각 개구부(26)의 크기는 인접된 2벽배주(25) 사이의 최소공간이 사용된 여과재의 평균크기 보다 몇배 더 크도록 선행하는 동시에 각 벽부재(25)의 넓이(w)로써 표시되는 제한구조(24)의 높이는 여과 베드의 높이보다 5％ 정도 더 크게 선택하여야 한다.

이와 같이 선택하면 액체처리조(1) 안에 있는 여과재는 차단밸브가 열려있는 동안에 제한구조(24)를 거쳐 중력에 의하여 아래를 원할히 흐를수 있다는 것을 알게 될 것이다. 제한구조의 최고높이는 여과베드 높이의 50％ 이하가 유리하다는 것을 유의하여야 한다.

제한구조의 높이가 여과 베드 높이의 50％를 초과하는 때에는 더러워진 액체가 액체처리조 안에 있는 여과 베드를 통하여 균일하게 분배하는 것이 곤란할뿐 아니라 장치의 조작비가 더 많이 소요된다.

제한구조의 개구비는 더러워진 액체가 액체처리조(1) 안에 있는 여과 베드를 통하여 위로 흐르는 선상유속이 이러한 액체가 제한구 내의 개구부를 통하여 흐를 때 증가되지 아니하도록 크게 하는 것이 바람직하다. 그러나 제한구조의 개구비는 더러워진 액체의 선상유속에 따라 적게 할 수 있다.

다만 더러워진 액체가 제한구조의 개구부를 통하여 위로 흐르는 선상유속이 증가됨으로써 여과입자가 제한수조에 인접된 구역에서 액화되거나 팽창되어서는 아니된다. 이러한 점으로 보아 제한구조의 개구비는 액체처리조(1) 내에서의 더러워진 액체의 선상유속을 참작하여 비교적 최저치로 정한다.

더구나 다음에 설명하는 본 발명의 예에서 사용한 특수구조의 역류 이동식 여과장치에 있어서는 더러워진 액체의 선상유속이 40m/hr 이상인 때에는 여과입자가 제한구조의 근방에서 액화 또는 팽창되는 경향이 있다는 것이 판명되었기 때문에 더러워진 액체가 30m/hr의 선상유속으로 여과 베드를 거쳐 위로 흐를수 있으면 제한구조의 개구비를 75％ 보다 더 크게 하는 것으로 충분하다. 반면에, 더러워진 액체가 20m/hr의 선상유속으로 여과 베드를 통하여 위로 흐를수 있으면 개구비는 50％ 이상으로 충분하다.

제한구조(24)는 도면 제4도에 표시된 바와 같은 격자구조나 평행배열에 한정되지 아니하고 다수의 튜브를 한데 묶어서 구성할 수 있다. 더구나 제한구조 내의 개구부는 제4도에 표시된 바와 같은 장방형 단면에 한하지 아니하고 예를 들면 3각형이나 6각형 같은 적당한 단면형도 취할 수 있다.

그 외에도 제1도 및 제4도에서 액체처리조(1)의 종축에 대하여 평행으로 뻗어있는 것처럼 표시된 제한구조(24) 내의 각 개구부는 그 종축을 제5도에서 보는 바와 같이 액체처리조(1) 종축에 대하여 경사지게 할 수 있다. 제5도에 표시된 배열에 있어서 제한구조(24)는 서로 일정한 간격을 두고 평행으로 배열되고 액체처리조의 종축에 대하여 동일한 바향으로 경사진 다수의 벽부재로 구성된다.

제5도에 표시된 구조를 가진 제한구조(24)는 단독으로 사용하거나 제6도에 표시된 것과 같은 제한구조를 제공하기 위하여 제한구조를 위에 유사한 제한구조를 겹쳐서 복합적으로 사용할 수 있다.

제6도에서 보는 제한구조에서는 각 개구부가 구부러져 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 여과재에는 위에서 말한 모래 이외에 무연탄, 유리 또는 자기 및 활성화된 탄소, 반토, 규산겔, 합성불석, 합성수지 등과 같은 흡착재 등이 포함된다.

위에서 설명한 구조를 가진 역류 이동식 여과장치의 조작을 설명하면 다음과 같다.

더러워진 액체는 압력하에 공급선을 통하여 액체유입구 쪽으로 공급되는 한편 차단밸브(4,16,20)는 모두 폐쇄되어 있다고 가정하면 액체유출구(2)에서 나온 더러워진 액체는 액체처리조(1) 안에 있는 여과 베드를 거쳐 위쪽으로 흐르게 된다. 더러워진 액체가 여과 베드를 통과하는 동안에 이러한 액체에 포함된 부유물질은 제거되고 실질적으로 정화된 액체는 액체유출구(7)를 통하여 배출된다.

액체처리조(1) 안에서 여과 베드를 형성하는 여과재가 더러워진 액체로부터 제거된 부유물질에 의하여 오염된 정도를 참작하여 정하는 예정된 시간간격으로 액체처리조(1)의 저부에 있는 여과재 부분이 퇴출된다. 이러한 퇴출은 차단밸브(4,16,20)를 개방하는 동시에 펌프(19)를 작동시키면 쉽게 실행할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 이러한 퇴출 여과재 부분은 펌프(19)에 의하여 저장기(18)로부터 끌어내어 압출기(5)를 통과하는 유동매질과 함께 운송관(12)을 거쳐 재생조로 운반된다. 그 다음에는 먼저 차단밸브(4)가 그 뒤를 이어 차단밸브(20)가 폐쇄되고 펌프(19)는 비작동위치로 되돌아가는 반면에 차단밸브(16)는 그대로 개방되어 있다. 차단밸브(4,20)가 폐쇄되는 시간은 액체처리조(1)의 저부로부터 퇴출되어야 할 여과재 부분의 량과 재생조(8)의 용적을 참작하여 정할수 있다.

이때 유동조절기(23)가 개방되는데 이러한 유동조절기(23)의 개방은 액체가 배기관(17)을 거쳐 흐르는데 대한 예정저항을 증가시켜서 정화된 액체부분이 조정된 속도로 재생조(8)의 하단개구부(9)를 통하여 재생조 속으로 흘러들어가서 재생조(8) 안에 있는 여과재(6')를 안정되게 액화시킬수 있도록 선택하여야 한다는 점을 유의하여야 한다. 그러나 차단밸브(16)를 이러한 목적에 이용할 수 있기 때문에 유동조절기(23)가 반드시 필요한것은 아니다.

액체처리조 안에 있는 여과 베드를 통과한 정화액체를 하단 개구부(9)를 거쳐 재생조(8)로 도입하기 위하여는 배기구(13)의 개구부수준과 배구관(14)의 사이펀 파괴점 사이의 거리 H1 및 배기구(13)의 개구부수준과 저장기(18) 내에 있는 액체의 상부수준 사이의 거리 H2가 H1 aΔP-H2의 관계를 유지하여야 한다. 여기에서 ΔP는 하단개구부(9)로부터 재생조(8) 안에 있는 배기구(13)까지 위를 향하여 흐르는 정화액체의 압력손실을 표시한다.

압력손실 ΔP는 여과재의 물리적 특성과 량 및 더러워진 액체의 유속뿐 아니라 재생조(8)의 모양에 따라서도 달라지기 때문에 거리 H1 및 H2에 압력손실 ΔP를 모두 변수로 보며 위에서 말한 관계를 예를 들면 재생조(8)의 아래쪽으로 좁아진 역원추형저부(10)와 하단개구부(9)의 크기를 적절히 선택함으로써 달성할 수 있다.

한단개구부(9)를 통하여 재생조(8) 안으로 도입된 정화액체는 운송관(12)을 거쳐 재생조(8) 안으로 운송된 여과입자에 부착한 부유물질을 여과입자로부터분리시킬수 있도록 재생조(8) 안에 있는 여과재를 유동화시키는데 이를 사용하며 이러한 유동화에 의하여 여과입자를 씻어낸다.

이와 같이 분리된 부유물질은 액체에 의하여 배기구(13)속으로 운반된 다음에 배기관(17)을 거쳐 지장기(18)로 배출된다. 재생조(8) 안에 있는 여과재(6')의 량은 차단밸브(4)가 개방되어 있는 동안에 액체처리조(1)로부터 재료배출구(3)를 거쳐 퇴출될 더러워진 여과재의 양과 동등하다.

더러워진 여과재를 차단밸브(4)가 개방되어 있는 동안에 재생조(8)로 운송하기 위하여 액체처리조(1)로부터 재료배출구(3)를 거쳐 퇴출시키면 이와 동시에 액체처리조 안에 있는 여과 밴드가 내려앉지만 액체처리조(1) 안에 남아있는 여과재의 이러한 양적 감소는 재생조(8) 안에 있는 여과재가 중력에 의하여 하단개구부(9)를 거쳐 액체처리조(1) 안으로 들어오기 때문에 즉시 보충된다.

그러므로 재생조(8)로 운송된 여과재가 재생조(8)로 들어오자마자 액체처리조(1)로 쉽게 들어갈 수 없다. 그 외에도 재생조(8)안에 있는 여과재와 재생조(8)의 역원추형 하부(10)를 한정하는 벽이 여과과정 뿐 아니라 재생과정 중에도 유동매질의 흐름에 대한 저항력을 제공하기 때문에 재생조(8)안에 있는 더러워진 유동매질이 액체처리조(1) 속으로 흘러들어가서 정화된 유동매질과 뒤섞일 가능성은 없다.

재생조(8)안으로 운송된 여과재가 세척에 의하여 재생되는 재생과정이 종료된 다음에는 차단밸브(16)의 한쪽이 폐쇄되고 더러워진 액체는 다시 여과과정을 거치기 위하여 공급선(SL)을 거쳐 액체처리조(1)안으로 다시 공급된다.

재생작업 과정중 재생조(8)안에 있는 여과재(6')의 유동화를 촉진하기 위하여는 제3도에서 보는 바와 같이 한끝은 배수관(14)에 연결되고 다른 한끝은 재생조(8)의 저부 속으로 돌출되어 있는 지관(22)을 채용할 수 있다는 점도 유의하여야 한다.

더구나 더러워진 여과재를 재생조(8)까지 운송하는데 필요한 유동매질의 원천은 재생조(8)에서 나오는 더러워진 액체가 배기관(17)에 의하여 배출되는 저장기(18)로 구성되어 있는 것으로 이미 설명을 하였으나 이러한 원천은 저장기(18)와는 별도의 적합한 수조 또는 제7도에 표시된 바와 같은 오수조 등으로도 이를 구성할 수 있다.

더러워진 액체의 원천이 더러어진 여과재를 운송관(12)을 거처 재생조(8)로 운송하는제 필요한 액체원으로서 사용되는 때에는 공급선(SL)을 공급관(21)중 펌프(19)와 차단밸브(20)사이의 부분에 지선을 하나 만들고 차단밸브(20)와 유사하면서도 이에 대하여 반대로 작동할 수 있는 차단밸브(20')를 제7도에 표시된 바와 같이 공급선(SL)상에 설치하여야 한다.

제1도 및 제7도에 표시된 실시예에서는 차단밸브(20)를 운송관(12)위에 설치할 수 있다.

이제 제2도를 참조하여 보면 도표는 재생조(8) 안에 있는 정화액체가 하단개구부(9)로부터 배기구(13)의 깨구부수준으로 흐르는 공간유속 U과 압력손실 사이의 관계를 표시한다.

이 도표에서 굵은 실선은 하단개구부(9)에서 배기구(13)쪽으로 흐르는 정화된 액체의 압력손실 ΔP를 나타내고 단일연쇄선은 구멍으로 되어 있고, 배기관(17)위에 배치된 유동조절기(23)를 통하여 흐르는 액체의 압력손실 ΔPr를 표시하고 이중연쇄선(-··-)은 압력손실 ΔP와 ΔPr와 합을 가르킨다.

도표를 보면 재생조(8) 안에서 생기는 압력손실 ΔP은 재생조(8) 안에 있는 여과재(6')가 유등화되기 시작할 때 다시 말하면 속도 U=U₁일 때 최대치 ΔP(max)에 달한다는 것을 쉽게 알 수 있다. 그러나 재생조(8)안에 있는 여과재(6')의 유동화가 진전되어감에 따라 재생조(8) 안에서 생기는 압력손실은 상당히 감소된다.

반면에 더러워진 액체가 배기관(17)을 통하여 흐르는 속도는 U에 비례하기 때문에 이러한 액체가 유동조절기(23)를 통과하는 동안에 생기는 압력손실도 속도 U에 비례한다.

위의 설명으로 보아 낙차(H1+H2)를 다음의 관계가 충족되도록 선택하면 여과재(6')를 재생조 안에서 유동화시킬수 있다.

H1+H2"g

ΔP(max)+ΔPr₁……… (1)

여기에서 ΔPr₁은 더러워진 액체가 유속U=U₁일 때 유동조절기를 통과하는 동안에 생기는 압력손실을 표시한다. 따라서 제2도의 도표에서 P로 표시된 음영부분은 위의 관계(1)를 충족시킬 수 있는 부분을 나타낸다.

반면에 거리 H1과 H2의 합이 위의 관계(1)를 충족시킬 수 있도록 선택된때에는 다음의 관계(2)를 충족시키는 유속(U₂)도 서할수 있으며 그 결과로 재생조(8) 안에 있는 여과재(6')도 이와 같이 정하여진 속도로 하단개구부(8)로부터 배기구(13) 쪽으로 흐르는 정화액체에 의하여 유동화될 수 있다.

H1+H2=ΔP₂+ΔPr₂………(2)

제2도의 도표에 표시된 유속(U₂)은 위의 관계(1)를 충족시킬 수 있는 최저한에 달하도록 선택한 속도이다. 따라서 재생과정증 재생조(8) 안에서의 유속(U)은 유속(U₂)와 같은 값 또는 그보다 더 높은 값으로 임의 선택할 수 있다.

본 발명을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

사용하는 장치의 구조는 제1도의 경우와 같으며 규격은 다음과 같다.

액체처리조(1) : 내경 500mm

제한구조(24) : 벽두께 3mm 넓이 200mm

2개의 인접된 벽부재 사이의 간격 27mm인 다수의 길게 늘어진 벽부재로 구성된 평행배열, 이러한 제한 구조는 그 상단이 여과베드의 상단수준으로부터 아래로 100mm떨어져서 여과재의 베드 안에 삽입되어 있다. 제한구조를 형성하는 각 벽부재용 재료는 폴리비닐염화물이다. 개구비는 89％이고 제한구조가 여과재와 접촉하는 표면적은 1.4m²/m²이다.

여과재 :평균입자크기 1.08mm, 유효크기 0.83, 균일계수 1.47의 모래(유효크기는 사용하는 여과재의 총량중 중량비로 60％가 체를 통과할 수 있는 체의 그물눈크기를 사용하는 여과재의 총량중 중비량로 10％가 체를 통과할 수 있는 체의 그물눈 크기로 나는 상이다.)

사용하는 여과재의 량은 액체처리조 안에서 높이 1,000mm의 여과 베드를 형성하는데 필요한 량이다.

재생조(8) : 내경이 150mm이며 그 하부가 제1도에 표시된 바와 같이 아래로 좁아진 원추형 용기이다.

위에 설명한 장치를 사용하면 부유물질 100ppm을 포함한 더러워진 액체를 여과과정중 30m/hr의 속도로 여과시키고 사용된여과재는 1시간 간격으로 재료배출구(3)를 통하여 액체처리조에서 퇴출된다.

이러한 여과재가 액체처리조로부터 퇴출하는 속도는 약 6cm/min이다.

장치는 액체처리조(1) 안에 있는 여과재가 유동화되거나 팽창됨이 없이 10시간 동안 만족스럽게 효과적으로 가능하였다. 장치에서 제한구조(24)를 제거한체 조작한 결과 여과작업이 개시된 때로부터 1시간 후에 더러워진 액체로부터 제거된 부유물질로 인하여 어느 정도 오염되고 여과 베드가 팽창되었을뿐 아니라 여과재가 유동화되었음을 발견하였다.

제한구조를 채용한 때에는 여과재의 팽창이나 유동화도 일어나지 아니하고 여과속도도 40m/hr를 초과하지 아니한다는 것을 발견하였다.

재료배출구(3)를 통하여 액체처리조로부터, 퇴출되고 1회 배출량이 8.0리터인 사용된 여과재는 압출기에 의하여 운송관을 거쳐 재생조로 운송되었다.

사용된 여과재를 재생조(8)까지 운송하는데 사용된 유동매질은 재생조(8) 안에 있는 배기구(13)를 거쳐 저장기(18)로 반송되었다. 이러한 절차중 차단밸브(4,16,20)은 개방되고 펌프(19)는 작동하였다.

8리터의 사용된 여과재가 위에서 설명한 방법으로 재생조 속에 운송된 후, 차단밸브(4,20)은 폐쇄되고 펌프(19)는 비작동 위치로 되돌아간다. 그 다음에 더러워진 액체가 액체처리조(1)속으로 공급되자마자 정화된 액체의 일부는 액체유출구(7)를 통하여 액체처리조로부터 배출되고 다른 일부는 하단개구부(9)를 거쳐 재생조(8) 안으로 흘러 들어간 다음에 배기구(13)를 통하여 재생조(8) 밖으로 배출되었다. 재생조(8)를 통하여 위로 흐르는 정화 액체의 양은 2m³/hr가 되도록 선택하였다.

다시 말하면 정화된 액체가 재생조(8)를 통하여 위쪽으로 흐르는 속도는 113m/hr이었는데 이 유속은 재생조(8) 안에 있는 여과조를 유동화시키기에 충분하였다. 재생조(8) 안에 있는 여과재의 유동화와 액체 유출구(7)를 통한 정화액체의 배출은 30초 동안 계속한 후 차단 밸브(16)를 폐쇄하였다.

장치를 10분간에 걸쳐 계속하여 작동하는 동안에 액체유출구(7)를 통하여 배출된 정화액체 속에 포함되어 있는 부유물질의 함량은 계속하여 1ppm 이하로 유지할 수 있었다.

재생과정중 재생조(8)의 하단개구부(9)로 들어가는 정화액체는 선상유속 35내지 37m/hr로 흘렀는데 이러한 유속은 재생조(8) 안에 있는 여과재를 그 세척의 목적을 위하여 유동화시키기에는 충분한 것이었다.

이때 재생조(8)내의 여과 베드 높이가 1,000mm인 때 압력손실 ΔP(max)는 0.85kg/cm²이었고 여과 베드의 높이가 500mm인 때에는 0.78kg/cm²이었다. 따라서 압력손실 ΔP+ΔPr이 0.86kg/cm²가 되도록 선택하고, 거리 H2가 5m인 때 거리 H1는 3.6m가 되도록 선택하면 H1 aΔP+H2=0.36-ΔPr(kg/cm²)의 관계를 충족시킬 수 있었다.

본 발명을 가장 많이 이용하는 실시예에 관련하여 상세히 설명하였으나 이에 대한 여러 가지 변경이나수정이 있을 수 있음을 유의하여야 한다. 예를 들면 제한구조(24)의 채용은 반드시 필요한 것은 아니다. 그러나 이러한 제한구조가 여과재와의 더 넓은 접촉면적을 제공하고 이에 따라 더러워진 액체가 흐르는 유속에 나쁜 영향으그러나 주거나 여과재의 하향이동을 방해하지 아니하면서 액체처리조(1) 속에 있는 여과재의 하향이동에 대한 저항력을 제공하기 때문에 제한구조(24)를 채용한 때에는 여과속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

그 외에도 저장기(18)를 채용하고 있는 것에 간음하여 제7도에서 (18')로 표시된 것과 같이 거꾸로 된 U자형으 구부러진 관을 배기구(13)로부터 멀리 떨어진 배기관(17)의 끝을 액체대함하기 위한 것으로 채용할 수 있다.

이러한 변경과 수정은 본 발명으로부터 분리되지 아니하는 한 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해한다.

Claims (1)

1. 역류 이동식 여과에 의하여 액체를 정화하고 액체를 정화하기 위하여 사용된 여과재를 재생하기 위한 장치에 있어서, 그 안에 충진할 여과재의 베드와 그 상·하단에 각 재료 유입수단 및 유출수단이 있고 그 상·하단에 각 액체류입수단 및 유출수단이 있으며 이러한 액체유입수단이 재료유출수단 위에 위치하고 정화될 액체의 원천에 적합되어 있는 액체처리조.

   상단은 대기에 폐쇄되어 있고 하단은 재료 유입수단을 통하여 액체처리조 속으로 돌출되어 있으며 액체처리조 안에 있는 것과 동일한 여과재가 다량으로 충진되어 있고 이러한 여과재가 액체처리조 안에 있는 여과재에 접속되어 있으며 그 안에 배기구가 뚫려있는 재생조.

   한끝이 재료유구수단에 연결되어 있고 그 안에 차단밸브가 설치되어 있으며 동 차단밸브는 액체처리조의 하부에 인접된 여과재가 중력에 의하여 계속적으로 재료배출관 속으로 흘러들어갈 수 있도록 열리게 되어 있는 반면에 액체처리조 안의 여과베드는 이에 따라 낮아지면서 재생조 안에 있는 여과재가 중력에 의하여 액체처리 속으로 끌려 들어가서 액체처리조 안에 있는 여과재의 감소량을 보충하여 주는 재료배출관.

   한끝이 재생조의 내부에 녀결되어 있는 운송관.

   재료배출관의 양단과 차단밸브가 개방되어 있는 동안에 재료 배출관으로 배출된 여과재를 운송관을 통하여 재생조로 반송하기 위한 운송관사이에 설치된 이송수단.

   한끝이 액체유출수단에 연결되어 있고 정화된 액체가 액체배출관을 통하여 액체처리조의 밖으로 배출되는 액체배출관.

   한끝이 재생조 안에 있는 배기구에 연결되고 다른 한끝이 배기구의 개구부수준에서 예정된 거리에 위치한 유동매질에 이하여 대기에 차단되어 있으며 재생조로 반송되는 여과재의 입자로부터 분리되어 재생조안에 포함되어 있는 부유물질이 이를 통하여 재생조의 밖으로 배출되는 배기관을 가진 역류 이동식 여과장치.

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