KR910009148B1 - 여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치

제1도는 본원 발명에 관한 여과조제를 사용한 여과장치를 역세척장치의 개략 구성도.

제2도는 이 여과장치의 여과엘레멘트의 상세도.

제3도는 이 여과엘레멘트의 횡단면도.

제4도는 종래의 여과장치의 역세척장치의 개략구성도.

제5도는 제4도에 나타낸 역세척장치의 어타치멘트의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 여과탱크 2 : 관판

7 : 관찰 창문 10 : 세척용수 탱크

11 : 송수관 12 : 확산노즐

15 : 송기관 20 : 여과엘레멘트

V₁: 주개폐밸브 V₂: 부개폐밸브

V₃: 유량조절밸브

본원 발명은 여과조제(助劑)를 사용한 여과장치의 역세척 장치에 관한 것이며, 특히 규조토 등의 여과조세를 미리 코트해서 여과를 행하는 여과장치에 있어서, 이 여과장치에 새로운 여과조제를 미리 코트하기 위한 역세척장치에 관한 것이다.

오늘날 맥주 제조나 의약품 제조 등의 제조공정에 있어서 규조토 등의 여과조제를 미리 코트해서 여과를 행하는 여과공정이 널리 채용되고 있다.

이러한 여과장치에 있어서는 여과를 계속해가면, 여과조제의 주위에 여과찌꺼기가 퇴적하여 여과엘레멘트의 눈이 막힘에 의한 진액(

液)유량의 감소를 초래한다. 이 때문에 소정사이클 종료 후 필터케이크를 역세척장치에 의해서 역세척해서 완전하게 제거할 필요가 있다.

종래 이 종류의 역세척장치로서 예를들면 스위스연방 특허 제481,669호 명세서에 기재된 것이 있고, 이 역세척장치를 제4도 및 제5도를 참조해서 설명한다.

제4도는 역세척장치의 개략도이며, 이 도면에서 부호(50)은 여과탱크이며, 이 여과탱크(50)은 관판(51)에 의해서 진액실(52)과 원액실(53)으로 간막이 되고, 이 관판(51)에 여과엘레멘트(54)가 다수 매달아 설치되어 있다.

한편, 여과탱크(50)에 근접해서 세척용수탱크(55)가 병설되어 있고, 이 세척용수탱크(55)내에 송수관(56)이 배설되어 있다. 이 송수관(56)의 한쪽 끝은 세척용수탱크(55)의 저부에 개구되고, 다른쪽 끝은 여과탱크(50)의 진액실(52)에 개구되어 있다. 상기 세척용수탱크(55)의 하부에는 세척용수가 저류되고, 상부에는 가압기체가 저류되도록 되어 있고, 이 가압기체는 가압원(57)에 연통되어 있다.

그래서, 상기 역세척장치는 드라이 디스차지(dry discharge)를 가능하게 하기 위해서 각 여과엘레멘트(54)내에 제5도에 나타낸 바와 같이 관판(51)에 지지된 어타치멘트(60)이 부착되어 있다. 여기서 드라이 디스차지의 필요성에 대해서 약간의 설명을 하면 규조토 여과는 폐기규조토를 그대로 공장의 배수계통에 흘리면 규조토가 침전하기 쉬우므로 배수관로가 막혀버릴 염려가 있고, 또한 배수처리장의 조정토에 쌓여서 그 처리기능을 잃어버릴 염려가 잇다. 한편, 활성오니법(活性汚泥法)으로는 퀴보기의 활성오니농도를 높여서 기능을 손상시킬 염려가 있다. 그러므로, 폐기규조토는 탈수되어 파묻어 처리되거나, 또는 유동상소각로(流動床燒却爐)등으로 소성되어서 재생규조토로서 그레이드가 낮은 규조토여과에 사용되거나 숫돌, 단열재의 원료로서 사용되거나 하고 있다. 상술한 탈수, 또는 소각까지의 어느 공정을 채용해도, 발생되는 폐기규조토의 수분은 적은 편이 후의 공정부담을 작게 할 수 있고, 러닝코스트도 적게 된다. 이 때문에, 드라이 디스차지법으로 저함액(低含液)케이크를 배출하는 것이 필요하다.

즉, 이상의 요청으로부터 제4도에 나타낸 역세척장치에서는 여과엘레멘트(54)내에 어타치멘트(60)을 설치하고 있고, 이 어타치멘트(60)은 관판(51)을 관통해서 여과엘레멘트(54)의 상부에 돌출하고 있다. 그리고, 이 어타치멘트(60)의 주위벽에는 복수의 노즐(60a)가 뚫려 있다. 상기와 같은 구성에 있어서, 제4도의 밸브(V₁)을 열면 먼저 세척액이 여과탱크(50)의 진액실(52)로 들어가고, 각 여과엘레멘트(54)내에 배설된 어타치멘트(60)에 의해서 미세한 물방울로 되어 엘레멘트의 내벽을 따라서 낙하하고, 케이크층에 습기가 부여되고, 이어서 가압기체는 눌려서 박리 낙하한다.

그러나, 상기 역세척장치에 있어서는 미세한 물방울을 드라이 디스차지 개시의 초기부터 각 여과엘레멘트에 공급하기 위한 어타치멘트를 각 여과엘레멘트에 설치하고 있기 때문에 장치구조가 복잡하게 되어 있었다. 그리고, 상기 케이크층 박리의 공정에 이어서 같은 세척이 여러번 실시되지만 이 어타치멘트가 있기 때문에 엘레멘트 상부는 잘 세정되지만 이에 반해서 하부는 직접 세정수가 접촉하지 않기 때문에 세정이 불충분하게 되는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기에 유효하다가 생각되는 한가지 제안으로서 일본국 특허출원 공기 제1984-42013호 공보에 기재되어 있는 역세척장치가 있다. 상기 역세척장치는 송수관에 작은 구멍을 뚫고 이 작은 구멍으로부터 가압기체를 도입해서 기액혼상류(氣液混相流)를 만들어 내도록 하고 있다. 상기 장치에 있어서는 기액혼상류를 어타치멘트 없이 만들어내는 것이 가능하며, 또한 여과엘레멘트의 일부를 케이크만이 탈락하는 현상은 피할 수 있으나, 다른 문제점을 포함하고 있다. 즉, 송수관에 뚫린 작은 구멍은 세척용수탱크내에 있고, 더욱이 이 작은 구멍의 단면적은 고정적이며 변경할 수가 없다. 그 때문에, 이 작은 구멍으로부터 세척수내에 도입되는 가입기체의 양은 일정하며, 세척수의 압력이나 공급관에서 토출될 때의 조건이나 각종 역세척 조건에 따라서 상기 가압기체의 세척수내로의 도입량을 조절할 수 없기 때문에, 그때의 각종 조건에 적응한 기액혼합비를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

그리고, 완전한 드라이 디스차지를 달성하기 위해서는 적정한 기액혼합비의 세척수가 디스차지 개시의 초기부터 케이크층에 공급될 필요가 있는데 대해서, 상기 역세척장치에는 송수관의 출구측에는 개폐밸브가 없고, 더욱이 가압기체 도입용의 작은 구멍에도 개폐밸브가 없다. 따라서 세척수와 가압기체의 미묘한 제어를 할 수 없고, 디스차지 초기부터 완료될 때까지 가장 적합한 기액혼합비의 세척수를 공급할 수 없다는 문제점이 있다. 더욱이 상기 개시된 기술은 소형 소요량의 여과장치의 경우에 적용하는 것으로 다수의 여과엘레멘트를 가지며 규조토의 여과조제를 사용한 대용량의 정밀여과장치에 있어서, 매우 적은양의 세척수로 엘레멘트에 코팅되어 있는 여과조제와 여과찌꺼기를 균일하게 박리하는 동시에 완전 세척할 수 있는 기술에 그대로 적용할 수 있는 것은 아니다.

본원 발명은 상기 사정을 감안하여 창안된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 세척수와 가압기체와의 가장 적합한 혼합비의 기액혼상류를 얻으므로서 여과엘레멘트에 퇴적한 케이크층의 드라이 디스차지를 가능하게 하고, 여과조제와 여과찌꺼기를 균일하게 박리하고 동시에 완전 세척할 수 있는 역세척장치를 제공하는데 있다.

본원 발명은 여과조제를 사용한 여과장치의 여과탱크내의 여과엘레멘트에 세척용수를 가압기체의 작용으로 송수해서 여과엘레멘트의 세척을 하는 역세척장치에 있어서, 상기 세척용수와 가입기체를 저류하는 세척용수탱크와 이 세척용수탱크의 세척용수 저류부와 상기 여과탱크의 진액실상부와를 연통하는 송수관과, 이 송수관과 상기 세척용수탱크의 가입기체 저류부를 연통하는 송기관을 가지며, 이것에 의해서 송수관내의 세척수 중에 송기관으로부터의 가압기체를 혼합하여 휘저어 섞여져서, 가압기체를 포함한 세척수는 휘저어 섞는 작용을 속행하면서 확산노즐로부터 여과탱크내에 가장 적합한 기액혼상류로 되어 확산 살포되고, 여과엘레멘트의 케이크층에 습기가 부여되고, 그 후의 가압기체에 의해서 케이크층은 박리 낙하된다.

다음에 본원 발명에 관한 여과조제를 사용한 여과장치의 실시예를 제1도 내지 제3도를 참조해서 설명한다.

제1도는 여과장치의 역세척장치를 나타내는 개략도이며, 이 도면에서 부호(1)은 여과탱크이며, 이 여과탱크(1)은 관판(2)에 의해서 탱크 상부측에 위치하는 진액실(3)과 탱크 하부측에 위치하는 원액실(4)로 간막이 되어 있다. 상기 여과탱크(1)은 그 하부에는 원액도입파이프(5), 슬러지배출파이프(6)가 배설되고, 그 중간부에는 탱크내 점검용 관찰 창문(7)이 배설되고, 그 상부에는 진액출구파이프를 겸용하는 송수관(11)이 각각 배설되어 있다.

그리고, 상기 관판(2)에는 다수의 여과엘레멘트(20)이 매달아 설치되어 있다(제1도에서는 일부의 여과엘레멘트만을 나타낸다).

한편, 여과탱크(1)에 근접해서 세척용수탱크(10)이 병설되어 있고, 이 세척용수탱크(10)내에 송수관(11)이 배설되고, 이 송수관(11)의 한쪽끝은 세척용수탱크(10)의 저부에 개구되고, 다른쪽 끝은 상기와 같이 여과탱크(1)의 상부에 주개폐밸브(V₁)을 통해서 개구되어 있다. 그리고, 송수관(11)의 여과탱크측 개구끝에는 확산노즐(12)이 설치되고, 세척수는 이 확산노즐(12)내에 설치된 안내날개(13)과 그물눈(14)를 통해서 여과탱크내의 진액실 상부에 확산분출되도록 되어 있다. 그리고, 확산노즐(12)는 공지의 분산날개를 갖는 것이다.

상기 송수관(11)은 상부배관부에서 비교적 소경의 송기관(15)가 접속되어 있고, 이 송기관(15)는 세척용수탱크(10)의 상부에 개구되어 있어서 가압기체가 공급되도로 되어 있다. 그리고, 송기관(15)에는 부개폐밸브(V₂)와 가압기체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(V₃)이 설치되어 있다.

한편, 세척용수탱크(10)의 상부는 급기관(17)에 의해 가압기체 공급원(가압원)(18)에 연통되고, 그 하부는 급수관(19)에 의해서 급수원(도시 생략)에 연통되어 있다.

다음에, 제2도 및 제3도를 참조해서 여과엘레멘트(20)을 설명한다.

여과엘레멘트(20)은 횡단면이 꽃잎 모양의 파형 주위면을 가진 요철의 다각관(21)에 가느다란 와이어(22)를 전체 길이에 걸쳐서 감은 것으로 이루어지며, 이 와이어 사이에 형성되는 슬릿 간격은 균일한 간격(예를 들면 본 실시예에 있어서는 50μ)으로 되어 있다. 그리고, 상기 파형다각관(21)의 오목부에는 간격을 두고 유통공(23)이 다수 뚫려 있고, 이 유통공(23)을 통해서 진액이 엘레멘트 내부에 유입되도록 되어 있다. 그래서, 와이어 사이의 슬릿 간격이 전체 길이에 걸쳐 균일하게 형성되어 있기 때문에, 예를 들면 규조토의 사전코트는 균일하게 퇴적된다. 그리고, 와이어(22)와 이 와이어의 지지체인 파형다각관(21)과는 점접촉이며, 엘레멘트 자체의 압력손실이 적고, 또한 세척성은 양호하다. 더욱이 와이어(22)와 파형다각관(21)과의 사이에는 단면이 3각형의 공간(24)가 형성되어 있고, 이 공간(24)는 유체를 저류하는 포켓의 역할을 하고 여과시와 역세척시에 유체의 흐름이 각 부에서 균일해지고, 여과성과 역세척성이 모두 양호해진다.

다음에, 상기와 같이 구성된 본원 발명에 관한 여가장치의 역세척장치의 동작에 대해서 설명한다.

소정의 여과 종료후 여과탱크에 맑은 물을 채우고 여과액을 밀어낸 다음, 이 맑은물을 배출한다. 그리고, 다음의 공정으로 역세척을 한다.

먼저, 주개폐밸브(V₁)과 부개폐밸브(V₂)는 온·오프제어 밸브이며, 이를 개폐밸브(V₁)(V₂)는 당초는 닫힌 상태이고, 이 닫힌 상태로 세척용수탱크(10)에 세척수를 정량 채우고, 다음에 가압원(18)에서 가압기체를 공급해서 가압상태로 한다. 이 상태에서 세척수는 탱크내의 가압기체의 압력에 의해서 송수관(11)내를 소정높이 상승해서 제1도에 나타낸 상태가 된다. 그리고, 다음에 개폐밸브(V₁)과 (V₂)를 거의 동시에 개방하면 송수관(11)내의 세척수와 송기관(15)로부터의 가압기체와는 서로 휘저어 섞여지면서 확산노즐(12)로 향해서 진행한다. 이때 송수관(11)과 송기관(15)의 접속부(A)에 있어서의 송수압력과 송기압력은 유체의 동압(動壓)과 정압(靜壓)과의 관계에 있고 베르누이 정리(Vernoulli theorem)에서 송수유속이 빠르면 빠를수록 송수압력은 저하하고, 송기관내의 기체는 힘차게 계속 흡입되고, 이 부분에서 세척수와 가압기체와는 격렬하게 휘저어 섞는 작용이 이루어진다. 한편, 상기 휘저어 섞는 작용으로 기액혼합이 이루어진 세척수는 확산노즐(12)로 향해서 진행하는 사이에 송수관(11)내에서 급속한 기울기로 압력강하가 일어나서 세척수 중에 거품모양으로 혼합되어 있는 압축기체가 급격하게 팽창해서 다시 휘저어 섞는 작용이 이루어진다. 그리고, 확산노즐(12)에 도달하면, 이 노즐내의 안내날개(13)에 의해서 세척수는 다시 팽창하면서 미세한 물방울로 되어 기류를 타고 확산한다. 따라서, 이때의 물방울은 거의 기체의 확산과 같은 동작을 하고, 여과탱크(1)내에 균일하게 확산 살포되고, 여과 엘레멘트(20)에 퇴적한 케이크층 내면을 균일하게 젖게 한다. 상기 동작이 연속해서 이루어지고, 세척용수탱크(10)내의 세척수가 없어질 때에는 케이크층 내면은 충분히 습기가 부여되며, 이어서 가압기체가 송수관(11)에서 공급되고, 여과엘레멘트(20)에 퇴적된 케이크층은 가압기체에 밀려서 박리 낙하한다. 그리고, 낙하한 슬러지는 차례로 슬러지배출파이프(6)으로부터 탱크 밖으로 배출된다.

본 실시예에서는 주개폐밸브(V₁)과 부개폐밸브(V₂)의 개방 타이밍은 동시의 경우를 설명하였으나, 이 개폐밸브(V₁)(V₂)의 개방타이밍은 송수와 송기의 유속이나 송기관의 접속위치등의 조건을 감압하여 제어장치에 의해서 가장 적합한 타이밍이 되도록 조정할 수 있다.

그리고, 세척수와 공기와의 혼합비는 여과엘레멘트의 케이크층의 박리가 가장 균일하게 또한 확실하게 이루어지도록 가장 적합한 비율을 선택하기 위해 송기관(15)에 설치한 유량조절밸브(V₃)에 의해서 가압기체의 유량을 조절한다. 그리고, 이 유량조절밸브(V₃)으로 바꾸어서 가장 적합한 스로틀구경을 가진 오리피스를 형성해도 된다. 유량조절밸브(V₃)의 조절이나 오리피스 구경의 선정은 여과탱크(1)의 관찰 창문(7)을 통해서 엘레멘트의 케이크층의 박리 상황으로 보아 가장 적합한 설정을 할 수 있다.

이상 실시예의 설명에서 명백한 바와 같이 본원 발명에 의하면 세척수와 가압기체와의 가장 적합한 혼합비의 기액혼상류를 얻을 수 있고, 여과 엘레멘트의 케이크층 내면을 균일하게 젖게 할 수 있고, 그 후의 가압기체의 분층에 의해서 케이크층을 완전하게 박리 제거할 수가 있으며, 완전한 드라이 디스차지가 가능해진다.

Claims (5)

1. 여과조제를 사용한 여과장치의 여과탱크내의 여과엘레멘트에 세척용수를 가압기체의 작용으로 송수해서 여과엘레멘트의 세척을 행하는 역세척장치에 있어서, 상기 세척용수와 가압기체를 저류하는 세척용수탱크와, 이 세척용수탱크의 세척용수 저류부와 상기 여과탱크의 진액실 상부와를 연통하는 송수관과, 이 송수관과 상기 세척용수탱크의 가압기체 저류부와를 연통하는 송기관을 가진 것을 특징으로 하는 여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 송수관에는 주개폐밸브가 설치됨과 동시에 상기 송기관에는 부개폐밸브와 상기 세척용수에 혼합되는 가압기체의 유량을 조절하기 위한 유량조절장치가 구비된 것을 특징으로 하는 여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 송수관에 설치한 주개폐밸브와 상기 송기관에 설치한 부개폐밸브와의 개폐타이밍은 제어장치에 의해서 조절 가능한 것을 특징으로 하는 여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 송수관의 출구측에는 세척용수와 가압기체와의 혼합체가 확산 분출되도록 확산노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 여과엘레멘트는 그 횡단면이 꽃잎모양의 파형의 주위면을 가진 요철관이며 그 주위에 가느다란 와이어를 감고, 상기 여과엘레멘트의 파형주위면에는 유통공이 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 여과조제를 사용한 여과장치의 역세척장치.

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