KR920007874B1 - 정수장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

정수장치

제1도는 본 발명 정수장치의 일부를 절개 표시한 사시도이다.

제2도는 장치 상측부의 부분확대단면도이다.

본 발명은 액체로부터 현탁입자를 제거하기 위한 액체의 처리장치에 관한 것으로, 특히 물을 정화하기 위한 정수장치에 관한 것이다.

본 발명은 1983년 3월 22일자 크로프타(Krofta)의 미국특허 제4,377,485호에 기술된 발명에 관련이 있으나, 다른 잇점들과 함께 소형화하고 보다 콤팩트한 장치를 제공하도록 특허된 장치에서 다수의 부분을 수정한 것이다.

본 발명의 목적은 음료수용 또는 다른 용도로서 산업용으로 사용하기 위한 목적으로 물을 정화하기 위한 상기 언급된 형태의 새로운 정화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 정화되지 않은 물에 포함된 침착성 고체를 여과하기 위한 다수의 여과층을 가지며, 이 여과층을 효과적으로 세정화하기 위한 개선된 구조를 갖는 상기 언급된 형태의 새로운 정화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 물에 포함되어 있는 현탁입자를 효과적으로 면상화(綿狀化)하고 부유시킬 수 있도록 한 개선된 구조를 갖는 상기 언급된 형태의 정수장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 구조가 간단하고 콤팩트하며 또한 경비면에서도 저렴한 상기 언급된 형태의 정수장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적과 잇점들은 다음의 설명과 첨부된 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.

이러한 목적들을 고려하여 본 발명의 정수장치는 외부탱크, 이 외부탱크내에 배설된 내부탱크, 외부탱크의 상부에 배설되고 그 수직축선을 중심으로 이동 가능한 캐리지, 내부탱크내로 정화되지 않은 물을 주입하기 위한 도관수단, 정화된 물에 대하여 면상화 물질을 첨가시키기 위하여 도관수단에 연결된 공급수단으로 구성되고, 여기에서 면상화 물질은 내부탱크의 정화되지 않은 물에 혼합되며, 내부탱크의 상부는 외부탱크의 상부보다 낮은 아래에 위치하고, 오염물질에 부착된 면성화물질과 함께 정화되지 않은 물은 내부탱크로부터 외부탱크로 넘쳐 흘러가며, 혼합물에서 면상화된 오염물질의 입자에 부착되고 외부탱크에서 이를 부유시키기 위하여 물에 용해된 기체상물질을 내부탱크의 상측부내로 주입하기 위한 수단, 외부탱크의 수면상에서 면상화된 입자에 의하여 형성된 슬러지를 제거하기 위하여 캐리지상에 배설된 수단, 하측방향으로 흐르는 면상화된 물질을 제거하기 위하여 외부탱크의 저면부에 착설된 여과수단과, 이와 같이 하여 정화된 물을 배출하기 위한 배출 수단으로 구성된다.

본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시된 정수장치는 외부원통형 탱크(1)로 구성되고 그 내부에는 면상화탱크라고도 불리게 될 내부원통형 탱크(2)가 동심원상으로 외부탱크(1)가 놓이는 지지면상에 놓이게 된다. 내부탱크(2)의 상측부는 외부탱크(1)의 상측부보다 아래에 있으며(예를 들어 약 6인치), 이 내부탱크의 상측부에는 원형의 전향링(19)이 둘러싸여 있고 내부탱크와 일정한 간격을 두고 고정되어 개방부가 형성되므로서 내부탱크(2)로부터 외부탱크(1)로 물이 넘쳐흐르게 되어 있다(제2도 참조). 전향링(19)은 탱크(2)를 넘어가는 물의 힘을 약화시켜 물의 교란상태를 줄이고 탱크(1)의 상측부에 슬러지층이 형성되는 것을 돕도록 작용한다.

가동캐리지(6)는 원운동을 위하여 탱크(1)의 상측부에 착설되고, 탱크(1)의 플랜지형 테두리(1a)상에 놓이는 가장자리에 로울러(6a)(6b)를 가지며 이는 테두리 (1a)상에서 구르게 되어 있고, 도시된 바와 같이 고정펀넬(5)에 고정된 중앙의 베어링 (45)상에 축설되어 있다.

캐리지(6)에 착설된 모우터(24)는 캐리지를 그 중앙의 베어링(45)과 탱크(1)의 수직축선을 중심으로 회전시키기 위하여 벨트를 통하여 로울러(6a)를 구동시킨다.

나선형 스쿠프(spiral scoop)(7)가 캐리지(6)상에 착설되고 이후 보다 상세히 설명되는 바와 같이 부유된 슬러지를 수집하도록 외부탱크(1)내의 수면에 접촉시키기 위한 개방부를 통해 연장되어 있다. 스쿠프(7)은 일측단부 캐리지(6)의 지지체(6c)에 착설되고 타측단부가 캐리지의 후브(6b)에 착설된 축에 회전 가능하게 축설되고, 이에 인접한 캐리지(6)상에 착설된 가변속도 모우터(8)에 의하여 벨트(8a)를 통해 회전된다.

작동 모우터(24)(8), 그리고 이후 설명되는 다른 모우터를 위하여 케이블(50)을 통하여 얻게 되는 전원은 전기적인 회전형 접점(9)을 통하여 공급되며, 전기적인 도체(9a)가 접점(9)과 각 모우터 사이의 연결도체(도시하지 않았음)를 통하여 여러 모우터에 전원을 공급하도록 타이머장치(38)와 접점(9)사이에 연결된다.

내부탱크(2)의 상부중앙에는 펀넬(5)이 착설되어 스쿠프(7)에 의하여 수집되고 튜우브(7a)를 통하여 스쿠프(7)로부터 배출된 슬러지를 수집하도록 되어 있다. 내부탱크(2)에 착설된 파이프(23)는 그 상측부에서 펀넬(5)에 연결되고 탱크(1)(2)를 통하여 하향 외측으로 연장되어 장치로부터 수집된 슬러지를 배출할 수 있도록 되어 있다. 제2도에서 보인 바와 같이, 제1도에서는 설명을 간단히 하기 위하여 생략된 보조 스쿠프(7b)가 내부탱크(2)내의 수면에 축적될 슬러지를 제거하기 위하여 주 스쿠프 (7)에 인접하여 튜우브(7a)상에 착설되고, 이 튜우브(7a)는 수집된 슬러지를 제거하기 위하여 주 스쿠프(7)에 인접하여 튜우브(7a)상에 착설되고, 이 튜우브(7a)는 지지디스크 (7d)에 착설된 4개의 지지대(7c)사이를 지닌다.

탱크(1)와 탱크(2)사이에 현착된 다수의 여과층격실(3)은 저면부(4)상측의 환상공간부 하측에 환상으로 배열되어 있다. 각 여과층격실(3)은 벽(3c)과 하측의 미세스크린(3b)으로 구성되며 이에 모래층(3a)이 채워져 있고, 여과층격실의 하측에 형성된 환상의 챔버(30)는 여과층에 의하여 여과된 물을 받기 위한 챔버를 구성하게 된다. 챔버(30)내에는 장치로부터 정화된 물을 배출하기 위한 배출파이프(31)가 연장되어 있으며 밸브(22)는 그 배출량을 제어한다.

외부탱크(1)를 통하여 내부면상화탱크(2)의 내측으로 연장된 유입파이프(14)는 정화되지 않은 물을 내부 탱크로 공급하며 탱크의 축선에 대하여 일정한 각도로 경사지게 내부탱크에 배설되므로서 정화되지 않은 물이 내부탱크에서 교란되고 소용돌이치도록 하여 면상화과정이 촉진될 수 있도록 한 노즐(16)로 구성된다. 유입파이프(14)에는 파이프(17)가 연결되어 있으며 이를 통하여 황산알루미늄 용액인 면상화제가 면상화탱크(2)내부를 통과하는 정화되지 않은 물에 주입된다. 본 발명의 기술분야에 잘 알려져 있고 또한 상기 언급된 크로프타 특허에서도 기술된 바와 같이, 면상화제는 정화되지 않은 물의 용해된 화학물질과 반응하여 미세한 면상체, 즉 ＂플록(flocs)＂을 형성하고 오염물질의 입자가 이에 부착되므로서 이들을 용이하게 제거할 수 있다.

여과층격실(3)의 상부에서 탱크(1)의 내부와 연통된 유출파이프(31)는 공기용해 탱크(11)로 도관(32)을 통하여 차례로 물을 공급하게 되는 압력펌프(10)로 탱크(1)에서 예비정화된 물의 일부를 보내도록 되어 있다. 도관(32)을 통하여 공급된 물과 혼합되도록 압축공기가 파이프(12)를 통하여 탱크(11)에 공급된다.

도관(32)에는 파이프(18)가 연결되고 이를 통하여 고분자전해질용액이 탱크 (11)로 보내지는 물에 첨가된다. 면상화탱크에서 황산알루미늄 처리된 물과 혼합될 때에 고분자 전해질용액은 황산알루미늄에 의하여 시작되는 응고작용을 촉진하며, 이는 이러한 목적을 위하여 여러 공지의 물질일 수도 있다.

용해된 공기와 고분자 전해질을 함유하는 탱크(11)내의 가압된 물은 파이프 (33)를 통하여 내부탱크(2)로 옮겨지고 탱크(2)로 물을 배출하도록 천공된 사각분배파이프(13)내로 유입된다. 분배파이프(13)는 이미 언급된 바와 같이 외부탱크(1)로 넘어가기 전에 탱크(2)내의 면상화된 물의 표면아래에 배치되도록 탱크의 상측 중앙부에 배설된다. 파이프(13)의 천공된 구멍을 통하여 배출된 물에 형성된 미세한 기포는 물이 탱크(1)내로 넘어갈 때에 물에 포함된 입자부착플록에 부착되고 이어서 탱크(1)의 수면에서 면상화된 부유물에 부착되어 여기에서 슬러지층을 형성한다.

제2도에서 보인 바와 같이, 상하측 전향체는 물이 교란없이 보다 균일하게 흐를 수 있도록 천공된 파이프(13)로부터 배출되는 물의 힘을 약화시키기 위하여 천공파이프(13)의 상하측에 배설되어 있다.

탱크(1)의 외측부에 착설된 용기(15)는 탱크의 상측부에서(제2도 참조) 수면 하측에 위치하는 개방부(1b)를 통하여 탱크의 내부와 연통되어 있으며 탱크내의 수위를 감시하기 위한 부재(15a)가 담겨 있다. 이 부체(15a)는 스위치를 작동시키기 위한 스위치장치(15c)에 봉체(15b)로 연결되고 스위치는 탱크(1)내의 수위를 일정하게 유지할 목적으로 파이프(14)의 유입조절밸브(14a)를 작동시킨다(제1도 참조).

하측으로 수렴된 원추형의 형태인 내부탱크(2)의 저면벽(1c)은 외부탱크(1)의 외측으로 통과하고 내부탱크의 저면에 쌓이는 모래와 같은 무거운 침전고체를 배출토록 작용하는 배출파이프(29)가 중앙에 연결되어 있다.

여과층(3)의 표면을 여과할 목적으로, 흡인호퍼(20)가 봉체(35)로 캐리지(6)에 매달려 있고, 이 봉체는 캐리지에 착설된 모우터(25)에 연결되어 있으며 캐리지에 착설된 하우징(35a)으로 둘러싸여 있다. 호퍼(20)의 내부는 역시 캐리지(6)에 착설된 흡인펌프(26)에 파이프(36)로 연결되어 있으며 그 유출구 단부측이 면상화 탱크(2)의 내부로 연장된 배출 파이프(28)가 연결되어 있다. 모우터(25)는 호퍼(20)를 각 여과층(3)측으로 하강시키고 이후 상세히 설명되는 바와 같이 이로부터 상승되게 한다. 그 저면부에서 호퍼(20)의 크기와 형태는 호퍼가 하강된 위치에서 각 모래층의 상부에 안착될 수 있을 정도로 되어 있다. 고정하우징(35a)에 대한 호퍼(20)의 운동은 파이프 (36)의 재질인 플라스틱과 같은 가요성물질을 사용하므로서 가능하게될 것이며, 호퍼의 운동은 예를 들어 약 1인치 정도로 비교적 제한된다.

본 발명의 특징에 따라서, 캐리지(6)의 회전과 정지는 탱크의 둘레를 회전하는 동안 예정된 수의 여과층을 뛰어넘은 후 어느 특별한 여과층상에 하강될 수 있도록 이후에 상세히 설명되는 바와 같은 수단에 의하여 제어된다. 이러한 목적을 위하여 탱크(1)내에 착설되는 여과층(3)의 수는 소수(素數), 예를 들어 19, 23, 29, 31, 37개이며, 전형적인 경우 31개의 여과층이 사용된다. 이와 같이 하므로서 역방향 세정처리과정이 완전한 여과시간 동안에 균일하게 행하여져 여과층을 균일하게 세정시킬 수 있다.

캐리지(6)의 회전은 캐리지에 착설되고 이 캐리지로부터 하향 외측으로 돌출된 작동암(40a)을 갖는 마이크로스위치(40)에 의하여 제어된다. 스위치(40)는 모우터 (24)에 연결되고 이를 온-오프시키도록 작동한다. 탱크(1)의 벽에는 캐리지가 회전될 때에 스위치 암(40a)에 접촉되는 다수의 봉체(41)가 일정한 간격을 두고 착설되어 있다. 이들 봉체(41)의 수와 간격은 여과층(3)과 일치하며 모우터(24)의 작동은 스위치 (40)와 타이머장치(38)에 의하여 제어되어 이미 언급된 바와 같이 캐리지(6)의 완전한 1회전시에 흡인호퍼가 예정된 여과층상으로만 하강된다. 타이머장치(38)는 이러한 제어가 효과적으로 이루어질 수 있도록 공지된 형태의 사전설정 가능한 가변임펄스스위치를 포함한다.

정수장치의 작동에 있어서, 정화되지 않은 물은 파이프(14)를 통하여 공급되고 파이프(17)를 통하여 주입되는 황산알루미늄과 같은 면상화제와 예비 혼합되며 이 혼합물은 노즐(16)을 통하여 면상화탱크(2)로 유입된다. 탱크(2)에서 , 물이 탱크내에서 소용돌이치며 상측으로 이동될 때에 면상화물(플록)이 형성되고 이 플록에 대하여 물에 포함되어 있는 오염물질입자가 효과적으로 부착된다. 이 동안에 공기가 용해되고 부분적으로 정화된 물과 공급파이프(33)를 통하여 탱크(2)로 유입되는 고분자전해질 면상화물질의 혼합물은 탱크의 상부에서 천공파이프(13)를 통하여 배출되고, 여기에서 오염물질입자가 포집된 플록은 파이프(13)로부터 이러한 물의 배출에 의하여 발생된 기포에 부착된다. 그리고 이 혼합물은 면상화탱크(1)내로 넘쳐 흘러가고, 오염물질입자가 부착된 플록은 기포와 함께 탱크(1)의 수면으로 상승하여 슬러지부유층을 형성한다. 캐리지(6)가 회전하므로 스쿠프(7)는 회전하면서 슬러지를 수집하여 이를 펀넬(5)측으로 보낼 것이며, 이로부터 파이프(23)를 통하여 방출되어 적당히 폐기 처리될 것이다.

정화되지 않은 물에 포함되어 있는 대부분의 오염물질입자는 상술한 부유화 및 슬러지 제거과정에 의하여 제거된다. 정화되지 않은 물이 계속하여 탱크(2)내로 공급되므로 탱크(1)내의 물과 남아 있는 플록물질 및 이에 부착된 오염물질은 정화된 물이 파이프(21)를 통하여 배출되고 모래여과층(3)을 지나 환상의 챔버(30)내로 보내지므로 하측으로 이동한다.

슬러지물질이 모래여과층의 표면에 쌓이면 모래를 통과하는 물의 흐름은 감소한다. 장치를 통하여 적당한 유량이 유지되도록 하기 위하여 각 여과층의 모래는 주기적으로 세정된다. 이는 이미 언급된 바와 같이, 캐리지(6)의 운동이 정지된 후에 예정된 시간간격을 두고 각 여과층에 흡인호퍼(20)가 하강되게 하므로서 성취될 수 있다. 흡인펌프(26)의 작동은 여과층으로부터 물을 흡인하기 시작하여 여과층에서 모래가 부상하여 유동되게 한다. 이와 같이 흡인되는 역방향 세정된 더러운 물은 파이프라인(28)을 통하여 면상화탱크(2)내로 배출된다. 예를 들어 20초 정도의 예정시간이 지난 후 흡인펌프 (26)의 작동이 정지되고 파이프(36)에서는 체크밸브(27)에 의하여 어떠한 역류라도 방지된다. 다시 10초 정도의 시간이 지난 후 모래는 호퍼(20)의 하측으로 침천되고, 호퍼는 모우터(25)에 의하여 상승되며, 모우터(24)에 의하여 구동되는 캐리지( 6)는 예정된 수의 여과층을 뛰어넘은 후 다른 모래여과층상에서 정지할 때까지 운동하게 될 것이다.

전형적인 설비에서, 외부탱크(1)는 직경이 약 5피이트이고 높이가 6피이트였으며, 내부탱크(2)는 직경이 약 21/2피이트이고 높이가 51/2피이트였다. 이때 유량은 약 47갈론/분이었다.

이와 같이 본 발명의 정수장치는 호수, 연못, 개울, 오수정화조 등의 여러 저질수원이 갖는 특징으로서 현탁입자, 박테리아 그리고 다른 유기 및 무기물질을 포함하는 급수원 또는 오염된 물을 효과적으로 정화하며, 또한 이 장치는 비교적 적은 공간을 차지할 뿐 아니라 제조경비도 비교적 저렴하게 소요된다.

본 발명은 도시된 실시 형태를 참조하여 설명되었으나 본 발명의 기술분야에 숙련된 자이면 본 발명의 청구 범위를 벗어남이 없이 여러가지 수정이 가능할 것이다. 따라서 첨부된 청구 범위는 본 발명의 기술사상과 범위 내에서 이와 같은 동등한 수정형태까지도 포함될 수 있다.

Claims (16)

1. 외부탱크, 이 외부탱크내에 배설된 내부탱크, 외부탱크의 상부에 배설되고 그 수직축선을 중심으로 이동 가능한 캐리지, 내부탱크내로 정화되지 않은 물을 주입하기 위한 도관수단, 정화된 물에 대하여 면상화물질을 첨가시키기 위하여 도관수단에 연결된 공급수단으로 구성되고, 여기에서 면상화물질은 내부탱크의 정화되지 않은 물에 혼합되며, 내부탱크의 상부는 외부탱크의 상부보다 낮은 아래에 위치하고 오염물질에 부착된 면상화물질과 함께 정화되지 않은 물은 내부탱크로부터 외부탱크로 넘쳐 흘러가며, 혼합물에서 면상화된 오염물질의 입자에 부착되고 외부탱크에서 이를 부유시키기 위하여 물에 용해된 기체상 물질을 내부탱크의 상측부내로 주입하기 위한 수단, 외부탱크의 수면상에서 면상화된 입자에 의하여 형성된 슬러지를 제거하기 위하여 캐리지 상에 배설된 수단, 하측방향으로 흐르는 면상화된 물질을 제거하기 위하여 외부탱크의 저면부에 착설된 여과수단과, 이와 같이 하여 정화된 물을 배출하기 위한 배출 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 정수장치.
2. 청구범위 1항에 있어서, 상기 내부탱크와 외부탱크의 벽이 환상의 공간부를 형성하고, 상기 여과수단은 상기 환상의 공간부에 배설된 다수의 여과층으로 구성되며, 상기 여과층은 하측으로 흐르는 면상화된 물질이 표면에 퇴적되는 다공성물질과 이 퇴적된 물질을 제거하기 위한 수단으로 구성되는 바의 장치.
3. 청구범위 2항에 있어서, 상기 퇴적물질제거수단이 상기 여과층의 표면으로부터 퇴적물질을 제거하기 위하여 여과층 상부의 상기 환상공간부 둘레로 이동될 수 있도록 상기 캐리지에 재가된 흡인수단과, 이와 같이 제거된 물질을 배출하기 위하여 상기 흡인 수단에 연결된 제2도관수단으로 구성되는 바의 장치.
4. 청구범위 3항에 있어서, 각 여과층에 상기 흡인수단을 하강시키는 수단과, 예정된 수의 여과층을 통과한 후에 각 여과층상에 흡인수단을 선택적으로 하강시키기 위한 제어수단을 포함하는 바의 장치.
5. 청구범위 4항에 있어서, 상기 여과층의 전체수가 소수인 바의 장치.
6. 청구범위 4항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 외부탱크의 둘레에 일정한 간격을 두고 배치한 다수의 돌출수단, 상기 캐리지의 회전중에 다수의 돌출수단에 연속 결합토록 되어 있는 캐리지에 재가된 스위치수단과, 상기 스위치수단에 연결되고 상기 캐리지의 회전을 선택적으로 시작하고 정지시킬 수 있도록 작동되는 전기적 수단으로 구성되는 바의 장치.
7. 청구범위 1항에 있어서, 상기 슬러지제거수단이 상기 내부탱크상에 연장된 배출튜우브수단을 갖는 회전가능한 나선형 스쿠프수단과, 상기 튜우브 수단으로부터 수집된 슬러지를 수집하고 배출하기 위하여 상기 내부 탱크에 배설된 조합된 슬러지수집 및 배출수단으로 구성되는 바의 장치.
8. 청구범위 1항에 있어서, 기체상물질이 용해된 물을 주입하기 위한 상기 수단이 상기 내부탱크의 상측부에서 유출부를 갖는 파이프수단으로 구성되고, 상기 유출부가 천공된 분배파이프로 구성되면, 이에 의하여 기포가 상기 분배파이프를 떠나는 물에서 발생되는 바의 장치.
9. 청구범위 8항에 있어서, 상기 처음 언급된 면상화물질과는 상이한 면상물질을 상기 파이프수단에 공급하기 위한 수단을 포함하는 바의 장치.
10. 청구범위 1항에 있어서, 상기 내부탱크를 둘러싸서 이 내부탱크와의 사이에 개방부를 형성하도록 내부탱크의 상부에 착설되어 이 내부탱크로 흘러넘치는 물이 상기 개방부를 통하여 외부탱크에 하측방향으로 전향되어 흘러들게 하는 전향수단을 포함하는 바의 장치.
11. 청구범위 7항에 있어서, 상기 내부탱크의 수면으로부터 슬러지를 제거하여 이를 상기 조합된 슬러지 수집 및 배출수단으로 배출하기 위하여 상기 제1스쿠프수단에 인접하여 이와 함께 회전될 수 있게 된 보조 나선형 스쿠프수단을 포함하는 바의 장치.
12. 청구범위 1항에 있어서, 상기 도관수단이 정화되지 않은 물을 소용돌이치며 상측으로 유동될 수 있도록 상기 내부탱크의 축선에 대하여 일정한 각도로 경사지게 배설된 유출부를 갖는 바의 장치.
13. 청구범위 1항에 있어서, 기체상 물질이 용해된 물을 주입하기 위한 상기 수단이 상기 외부탱크내로 연장된 외부파이프, 이 외부파이프에 연결된 펌프수단, 이 펌프수단에 연결된 공기용해용기, 이 용기에 연결된 압축공기공급수단과, 상기 용기로부터 상기 내부탱크로 관통된 유입파이프수단으로 구성되고, 상기 외부파이프를 통하여 상기 외부탱크로부터 흡인되는 예비정화된 물이 상기 용기내로 펌프되고 공기가 용해된 혼합물이 상기 유입파이프수단에 의하여 상기 내부 탱크내로 이송되는 바의 장치.
14. 청구범위 1항에 있어서, 상기 내부탱크가 하측으로 수렴된 저면벽과, 이로부터 침전된 고체물질을 제거하기 위하여 이 저면부에 연결된 배출수단을 갖는 바의 장치.
15. 청구범위 8항에 있어서, 상기 분배파이프로부터 방출되는 물의 흐름을 약화시키기 위하여 상기 천공된 분배파이프에 인접하여 배설된 전향수단을 포함하는 바의 장치.
16. 청구범위 1항에 있어서, 상기 외부탱크의 수위를 감지하고 제어하기 위한 수단을 포함하는 바의 장치.

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