WO2015108220A1

WO2015108220A1 - 유체 정화장치 및 방법

Info

Publication number: WO2015108220A1
Application number: PCT/KR2014/000676
Authority: WO
Inventors: 반용찬
Original assignee: 아이펙이엔지 주식회사
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-23

Abstract

유체 정화장치를 개시한다. 개시된 유체 정화장치는 정화 대상 유체를 여재에 통과시키며 불순물이 제거된 정화 유체로 정화 처리하기 위한 것으로서, i)정화 대상 유체를 유입시키는 유입부를 상부 측에 형성하고, 정화 유체를 배출하는 배출부를 바닥 측에 형성하는 탱크 구조물과, ii)탱크 구조물의 바닥 측에 지주를 통해 설치되며, 정화 유체가 유입되는 소정 공간의 정화 유체실을 구획 형성하는 여과블럭과, iii)여과블럭에 결합되며, 여과블럭의 상측 공간과 정화 유체실을 연결하는 다수 개의 스트레이너들과, iv)여과블럭의 상부에 형성되는 여재로서의 여과층과, v)여과층의 역세척을 위해 정화 유체실에 설치되며 그 정화 유체실로 공기를 분사하고, 스트레이너들의 하단 보다 높은 위치에 공기 배출단을 형성하는 공기 공급유닛을 포함할 수 있다.

Description

유체 정화장치 및 방법

본 발명의 실시 예는 유체 정화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원유, 오일샌드, 또는 천연가스 생산공정 폐수, 오/폐수, 산업 폐수, 유기 용매, 음용수 등의 유체를 정화 처리하기 위한 유체 정화장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 원유, 오일샌드, 또는 천연가스 생산공정 폐수, 오/폐수, 산업 폐수, 유기 용매, 음용수 등의 유체를 정화 처리하기 위한 정화장치는, 원유, 오일샌드, 또는 천연가스 생산시설, 정수장이나 하수처리장에 설치되며, 정화되지 않은 원수를 안정된 수질의 정화수로 처리하는 여과층과 하부 집수장치로 구성되어 있다.

하부 집수장치는 여과층(

)을 거치면서 정화처리가 이루어지는 원수에서 고형입자 (solid particle), 유적 (oil droplet), 에멀젼(emulsion), 플록(floc), 침적물 또는 유기 조류등의 미세한 불순물을 걸러내어 정화된 물만이 통과될 수 있도록 하는 설비로, 모래, 자갈과 기타 과립형의 여재(

)를 지지함과 더불어 여과수의 집수 및 역세척수의 균등배분 등의 기능을 갖도록 되어 있다.

예를 들면, 하부 집수장치는 여러 가지 다양한 형태로 제안되고 있으나, 여과층 하부에 스트레이너(strainer)를 지지판(plate)에 삽입 고정시킨 스트레이너 타입이 통상적으로 사용되고 있다.

한편, 이와 같은 스트레이너 타입의 하부 집수장치는 여재의 여과 효율을 향상시키기 위해 물과 공기를 여과층으로 역 공급하여 그 물과 공기의 역 공급 분출 압력으로서 여재 입자의 표면과 여재 입자들의 공극에 걸러진 불순물을 주기적으로 제거하고 있다.

이에 당 업계에서는 여재의 세척 효율 및 전체 장치의 정화 성능을 향상시키며, 여재의 세척 작업을 효율적으로 진행할 수 있도록 물과 공기를 여과층으로 원활하게 역 공급하기 위한 다양한 기술을 개발하고 있으나 여과층의 세척이 효율적으로 진행하지 않는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 여과층의 세척을 위한 공기의 공급 구조를 개선하여 여과층의 세척 효율 및 전체 장치의 정화 성능을 향상시킬 수 있도록 한 유체 정화장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치는, 정화 대상 유체를 여재에 통과시키며 불순물이 제거된 정화 유체로 정화 처리하기 위한 것으로서, i)상기 정화 대상 유체를 유입시키는 유입부를 상부 측에 형성하고, 상기 정화 유체를 배출하는 배출부를 바닥 측에 형성하는 탱크 구조물과, ii)상기 탱크 구조물의 바닥 측에 지주를 통해 설치되며, 상기 정화 유체가 유입되는 소정 공간의 정화 유체실을 구획 형성하는 여과블럭과, iii)상기 여과블럭에 결합되며, 상기 여과블럭의 상측 공간과 상기 정화 유체실을 연결하는 다수 개의 스트레이너들과, iv)상기 여과블럭의 상부에 형성되는 여재로서의 여과층과, v)상기 여과층의 역세척을 위해 상기 정화 유체실에 설치되며 그 정화 유체실로 공기를 분사하고, 상기 스트레이너들의 하단 보다 높은 위치에 공기 배출단을 형성하는 공기 공급유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 공기 공급유닛은 상기 스트레이너들의 하측에 설치되는 공기 공급관과, 상기 공기 공급관에서 상기 스트레이너 측으로 분기되며 상단부에 상기 공기 배출단이 형성되는 다수 개의 분기관들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 분기관들은 상기 공기 공급관의 관로 단면적 보다 작은 관로 단면적을 지니며 상기 공기 공급관에 일체로 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 스트레이너는 상기 여과블럭에 결합되는 중공 관체와, 상기 중공 관체의 상단부에 형성되고 상기 여과블럭의 상측 공간으로 배치되며 다수 개의 헤드 슬롯들이 형성된 헤드부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 중공 관체의 상단부 측에는 상기 정화 유체실과 연결되는 연결홀이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 중공 관체의 하단부 측에는 상기 정화 유체실과 연결되는 적어도 하나의 연결 슬롯이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 연결 슬롯은 한 쌍으로서 상기 중공 관체의 하단부 측에 상하 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 분기관들의 공기 배출단은 상기 연결홀의 하측에 위치할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 탱크 구조물의 유입부에는 정화 대상 유체를 유입시키는 제1 유입관이 연결되고, 상기 제1 유입관에는 제1 밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 탱크 구조물의 배출부에는 정화 유체를 배출하는 제1 배출관이 연결되고, 상기 제1 배출관에는 제2 밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 탱크 구조물의 배출부에는 역세척 유체를 유입시키는 제2 유입관이 연결되고, 상기 제2 유입관에는 제3 밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 탱크 구조물의 유입부에는 역세척 유체와 공기를 배출하는 제2 배출관이 연결되고, 상기 제2 배출관에는 제4 밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치에 있어서, 상기 공기 공급관에는 공기를 유입시키는 공기 유입관이 설치되고, 상기 공기 유입관에는 제5 밸브가 설치될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화방법은, 정화 대상 유체를 여재에 통과시키며 불순물이 제거된 정화 유체로 정화 처리하기 위한 것으로서, (a) 탱크 구조물, 여과블럭, 스트레이너들, 여과층 그리고 공기 공급유닛을 포함하는 유체 정화장치를 제공하고, (b) 정화 대상 유체를 상기 탱크 구조물 내부로 유입시키며, 상기 여과층을 통해 상기 정화 대상 유체 중의 불순물을 제거하고, 그 불순물이 제거된 정화 유체를 상기 스트레이너들을 통해 정화 유체실로 유입시키며 외부로 배출하는 정화 과정과, (c) 상기 공기 공급유닛을 통해 정화 유체실로 공기를 주입하고, 그 공기를 상기 스트레이너들을 통해 여과층으로 분사하여 상기 여과층을 공기로서 세척하는 에어 버블링 과정과, (d) 상기 정화 유체실로 역세척 유체를 공급하고, 상기 스트레이너들을 통해 역세척 유체를 여과층으로 분사하여 상기 여과층을 역세척 유체로서 세척하는 역세척 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법은, 상기 에어 버블링 과정에서, 상기 공기 공급유닛을 통해 상기 스트레이너들의 하단 보다 높은 위치에서 공기를 분사할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법은, 상기 탱크 구조물의내부에 차압이 발생하는 경우에 상기 에어 버블링 과정 및 역세척 과정을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법은, 상기 공기 공급유닛으로서 상기 정화 유체실에서 상기 스트레이너들의 하측에 설치되는 공기 공급관과, 상기 공기 공급관에서 상기 스트레이너 측으로 분기되며 상기 스트레이너들의 하단 보다 높은 위치에 공기 배출단이 배치되는 다수 개의 분기관들을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법에 있어서, 상기 정화 과정에서는 제1 유입관의 제1 밸브 및 제1 배출관의 제2 밸브를 개방하며, 상기 제1 유입관을 통해 상기 탱크 구조물의 내부로 정화 대상 유체를 유입시키고, 상기 제1 배출관을 통해 정화 유체를 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법에 있어서, 상기 에어 버블링 과정에서는 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 폐쇄하고, 제2 유입관의 제3 밸브를 폐쇄하며, 제2 배출관의 제4 밸브 및 공기 유입관의 제5 밸브를 개방하며, 상기 공기 유입관을 통해 상기 공기 공급유닛으로 공기를 유입시키고, 상기 제2 배출관을 통해 공기를 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법에 있어서, 상기 역세척 과정에서는 상기 제1 밸브, 제2 밸브 및 제5 밸브를 폐쇄하고, 상기 제3 및 제4 밸브를 개방하며, 상기 제2 유입관을 통해 역세척 유체를 공급하고, 상기 제2 배출관을 통해 역세척 유체를 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법은, 상기 정화 과정 및 에어 버블링 과정 사이에, 상기 정화 유체실에 정화 유체를 일정 시간 동안 유입시키는 제1 안정화 과정을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법은, 상기 역세척 과정 이후에, 상기 정화 유체실에 정화 유체를 일정 시간 동안에 유입시키는 제2 안정화 과정을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화방법에 있어서, 상기 제1 및 제2 안정화 과정에서는 상기 제1 내지 제5 밸브를 모두 폐쇄할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 에어 버블링 방식으로 여과층을 역세척 하기 위해 공기를 공급하는 공기 공급관에 분기관들을 형성하고, 그 분기관들의 공기 배출단을 스트레이너들의 하단 보다 높은 위치에 배치함으로써 여과층의 세척 효율 및 전체 장치의 정화 성능을 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치를 설명하기 위한 비교 예로서의 하부 집수장치를 나타내 보인 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치를 나타내 보인 단면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치에 적용되는 스트레이너를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치에 적용되는 공기 공급유닛을 도시한 도면이다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치를 이용한 유체 정화방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이와 같은 도면은 본 발명의 바람직한 실시 예와 기술적인 사상 또는 특징 등을 구체적이고 명확하게 설명하기 위한 참고용이므로, 실제 제품 사양과 다를 수도 있음을 미리 밝혀둔다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치(100: 이하 도 2 참조)는 원유, 오일샌드, 또는 천연가스 생산공정 폐수, 오/폐수, 산업 폐수, 유기 용매(알코올, 에스터, 에테르, 암모니아수 등), 음용수 등의 유체 등과 같은 각종 정화 대상 유체를 여재(

)를 통해 정화 유체로 정화 처리하기 위한 것이다.

예를 들면, 본 발명의 실시 예에서 유체 정화장치(100)는 정화 처리되지 않은 정화 대상 유체로서의 원수를 안정된 수질의 정화 유체 즉, 정화수(당 업계에서는 “여과수” 라고도 한다)로 정화 처리하기 위한 하부 집수장치를 포함할 수 있다.

여기서, 하부 집수장치로서의 유체 정화장치(100)는 모래, 자갈과 기타 과립형의 여재로 원수를 통과시키며 그 원수 중의 불순물을 걸러 내고, 이렇게 정화된 정화수를 배출하는 구조로 이루어진다.

또한, 상기한 유체 정화장치(100)는 여재에 걸러진 불순물, 예컨대 고형입자 (solid particle), 유적 (solid particle), 에멀젼(emulsion), 플록(floc), 침적물 또는 유기 조류 등을 제거하기 위해 물과 공기를 여재로 역 공급하여 그 물과 공기의 역 공급 분출압력으로서 여재를 세척할 수 있는 구조로 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치(100)를 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 비교 예로서의 하부 집수장치를 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 비교 예로서의 하부 집수장치는 예를 들면 스트레이너 타입으로 구성될 수 있다.

이러한 스트레이너 타입의 하부 집수장치는 원수를 수용하는 여과지로서의 탱크 구조물(1)과, 탱크 구조물 바닥의 지주(2) 상부에 배치되는 여과블럭(3)과, 여과블럭(3)에 나사 결합되는 다수 개의 스트레이너들(4)과, 여과블럭(3) 상부에 모래, 자갈과 기타 과립형의 여재로 형성되는 여과층(5)을 구비하고 있다.

따라서, 탱크 구조물(1) 내에 원수가 공급되면, 여과층(5)의 상부에서 하부로 원수가 흘러내리며, 원수에 함유되어 있는 미세한 불순물이 여과층(5)에 의해 걸러지게 된다.

이렇게 불순물이 걸러진 깨끗한 물의 여과수는 여과블럭(3)에 설치된 다수 개의 스트레이너들(4)을 통해 배수되어 여과블럭(3)의 하측에 형성된 하부 집수실(8)로 유입된다.

한편, 하부 집수장치는 여과효율의 향상을 위해 여과층(5)에 걸러진 불순물의 주기적인 제거작업이 필요하다. 이러한 여과층(5)의 불순물 제거작업은 스트레이너들(4)을 통해 물과 공기를 여과층(5)에 역공급시켜 그 물과 공기의 역공급 분출압력을 통해 여과층(5)에 걸러져 있는 불순물을 세척하고 있다.

즉, 스트레이너(4)의 하측에서 상측으로 일정압력의 물과 공기를 공급하게 되면, 물과 공기가 스트레이너(4)를 통해 여과층(5)에 강한 압력으로 분사되면서 그 여과층(5)의 불순물을 제거할 수 있다.

이를 위해 여과블럭(3) 하측의 하부 집수실(8)에는 공기를 분사하기 위한 공기 분사관(9)이 설치되어 있다. 이 공기 분사관(9)은 파이프 형태로서 스트레이너들(4)에 대응되게 설치되며 공기를 분출하는 다수 개의 공기 분출공들(9a)이 형성되어 있다.

따라서, 공기 분사관(9)으로 공기를 공급하게 되면, 공기가 공기 분출공들(9a)을 통해 분출되며 하부 집수실(8)에서는 여과수의 에어 버블링이 일어나고, 그 하부 집수실(8)의 공기를 스트레이너들(4)을 통해 여과층(5)으로 분사함으로써 여과층(5)의 불순물을 제거할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 비교 예에 따른 하부 집수장치는 하부 집수실(8)에서의 에어 버블링 시, 여과수가 불규칙한 파도형을 띠며 요동치기 때문에, 스트레이너들(4)을 통해 공기를 균등하게 배분하여 여과층(5)으로 분사하지 못하게 되고, 이로 인해 여과층(5)의 세척 효율, 더 나아가서는 하부 집수장치 정화 성능이 저하될 수 있다.

또한, 하부 집수장치는 여과층(5)의 세척 효율 저하로 인해 하부 집수시설에서 차압이 자주 발생하는데, 이는 여과층(5)의 불순물 제거작업에 따른 물과 공기의 소비량과, 여과층(5)의 세척 시간을 증대시키는 요인으로 작용하게 되며, 원수의 정수를 위한 운전 정지 시간이 길어지게 되어 작업성이 비 효율적으로 진행될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 여재의 역세척을 위한 공기의 공급 구조를 개선하여 여재의 세척 효율 및 전체 장치의 정화 성능을 향상시킬 수 있는 유체 정화장치(100)를 제공한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치(100)로서 하부 집수장치에 적용되는 예를 설명하는데, 원수를 정화 대상 유체로 정의하고, 정화수(여과수)를 정화 유체로 정의하며, 역세척을 위한 물을 역세척 유체로 정의할 수 있다.

그러나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 원유, 오일샌드, 또는 천연가스 생산공정 폐수, 오/폐수, 산업 폐수, 유기 용매, 음용수 등의 대상 유체를 여재를 이용하여 정화 처리하는 다양한 종류 및 용도의 정화장치라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유체 정화장치(100)는 탱크 구조물(10), 여과블럭(30), 스트레이너들(40), 여과층(60) 그리고 공기 공급유닛(70)을 포함한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 탱크 구조물(10)은 정화 대상 유체를 여과/정화하기 위한 여과지에 설치되는 정화 구조물로서, 일정 유량의 정화 대상 유체를 수용할 수 있는 탱크 구조체로 구비된다.

예를 들면, 상기 탱크 구조물(10)은 집수로 또는 정수로의 기초 구조물에 구성되며, 정화 대상 유체를 유입시키는 유입부(11)를 상부 측에 형성하고, 위에서 언급한 바 있는 정화 유체를 배출하는 배출부(12)를 바닥 측에 형성하고 있다.

상기 탱크 구조물(10)의 내측에는 유입부(11)와 연결되며, 정화 대상 유체를 탱크 구조물(10)의 내부로 분배하는 디스트리뷰터(distributor: 13)가 설치되는 바, 이 디스트리뷰터(13)는 뒤에서 더욱 설명될 역세척 유체를 유입부(11)를 통해 외부로 배출하는 기능도 하게 된다.

여기서, 상기 탱크 구조물(10)의 유입부(11)에는 정화 대상 유체를 유입시키는 제1 유입관(14)이 연결되고, 그 제1 유입관(14)에는 제1 밸브(21)가 설치된다. 그리고 상기 탱크 구조물(10)의 배출부(12)에는 정화 유체를 배출하는 제1 배출관(15)이 연결되며, 그 제1 배출관(15)에는 제2 밸브(22)가 설치된다.

또한, 상기 탱크 구조물(10)의 배출부(12)에는 역세척 유체를 유입시키는 제2 유입관(16)이 연결되고, 그 제2 유입관(16)에는 제3 밸브(23)가 설치된다. 그리고 상기 탱크 구조물(10)의 유입부(11)에는 역세척 유체와 공기를 배출하는 제2 배출관(17)이 연결되며 그 제2 배출관(17)에는 제4 밸브(24)가 설치된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 여과블럭(30)은 탱크 구조물(10)과 같은 재질로 이루어진 집수 블록으로서, 탱크 구조물(10)의 바닥 측에 지주(31)와 함께 설치된다.

상기 여과블럭(30)은 탱크 구조물(10)의 바닥 측에 일정 공간을 구획 형성하는 바, 정화 유체가 유입되는 소정 공간의 정화 유체실(33)을 탱크 구조물(10)의 바닥 측에 구획 형성한다.

즉, 상기 여과블럭(30)은 탱크 구조물(10)의 바닥 측에 설치되며, 하측 공간으로서의 정화 유체실(33)을 구획 형성하고, 정화 대상 유체가 수용되는 공간으로서의 상측 공간을 구획 형성한다.

이 경우, 상기 정화 유체실(33)은 뒤에서 더욱 설명될 여과층(60)에 의해 정화 대상 유체 중의 불순물이 제거된 정화 유체를 수용하는 공간으로서, 탱크 구조물(10)의 배출부(12)와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 스트레이너(40)는 다수 개로서 여과블럭(30)에 결합되며, 그 여과블럭(30)의 상측 공간과 하측 공간인 정화 유체실(33)을 연결한다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 상기 스트레이너(40)는 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 수지 또는 폴리프로필렌(PP) 수지 등의 열가소성수지 계열의 합성 수지재를 사출 성형한 것으로, 물과 같은 유체와 공기를 여과블럭(30)을 기준으로 상측 공간 및 정화 유체실(33)로 유동시키는 유동 통로로서의 기능을 하게 된다.

이러한 스트레이너(40)는 여과블럭(30)에 결합되는 중공 관체(41)와, 중공 관체(41)의 상단부에 형성되는 헤드부(43)를 포함한다.

상기 중공 관체(41)는 원통 형상으로 이루어지며, 예를 들면 나사부를 통해 여과블럭(30)에 나사 결합된다. 즉, 상기 중공 관체(41)는 나사부에 결합되는 너트(48)를 통해 여과블럭(30)에 체결될 수 있다.

그러나, 상기 중공 관체(41)는 여과블럭(30)에 나사 식으로 결합되는 것에 반드시 한정되지 않고, 용접, 억지 끼움 방식 등 다양한 결합 방식으로 여과블럭(30)에 결합될 수도 있다.

그리고 상기 헤드부(43)는 여과블럭(30)의 상측 공간에 배치되며, 다수 개의 헤드 슬롯들(45)이 수직 또는 수직 방향으로 형성되어 있다.

여기서, 상기 중공 관체(41)의 상단부 측에는 정화 유체실(33)과 연결되는 적어도 하나의 연결홀(47)이 형성되고, 그 중공 관체(41)의 하단부 측에는 정화 유체실(33)과 연결되는 적어도 하나의 연결 슬롯(49)이 형성되어 있다.

상기에서 연결 슬롯(49)은 상하 방향으로 길게 형성된 장공으로, 중공 관체(41)의 하단부 측에 한 쌍으로서 상하 방향으로 배치된다. 이 때 상기 연결 슬롯(49)은 중공 관체(41)의 하단부에 단순히 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 그 중공 관체(41)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 배치될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 여과층(60)은 정화 대상 유체 중의 불순물을 걸러내기 위한 여재로서, 여과블럭(30)의 상부에 형성된다.

이러한 여과층(60)은 모래와 자갈 등으로 이루어진 복수 층의 여재층으로, 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 여재 필터 매체로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 공기 공급유닛(70)은 공기의 역공급 분출 압력을 이용하여 여과층(60)에 걸러진 고형입자 (solid particle), 유적 (oil droplet), 에멀젼(emulsion), 플록, 침적물 또는 유기 조류 등의 불순물을 제거하기 위한 것이다.

상기 공기 공급유닛(70)은 정화 유체실(33)에 설치되며 그 정화 유체실(33)로 공기를 분사한다.

이러한 공기 공급유닛(70)은 도 2 및 도 4에서와 같이, 정화 유체실(33)에서 스트레이너들(40)의 하측에 설치되는 공기 공급관(71)과, 공기 공급관(71)에서 스트레이너(40) 측으로 분기되는 다수 개의 분기관들(73)을 포함한다.

상기 공기 공급관(71)은 공기가 유입되는 관로로 구비되며, 분기관들(73)은공기 공급관(71)의 관로 단면적 보다 작은 관로 단면적을 지니며 그 공기 공급관(71)에 일체로 연결된다.

여기서, 상기 분기관들(73)은 상하 방향으로 직립되게 형성되며, 그 분기관들(73)의 상단부에는 공기가 분사되는 공기 배출단(75)이 형성되는 바, 상기 공기 배출단(75)은 스트레이너들(40)의 하단 보다 높은 위치에 배치된다. 좀더 구체적으로, 상기 공기 배출단(75)은 스트레이너들(40)의 하단 보다 높은 위치에서 연결홀(47)의 하측에 위치한다.

한편, 상기 공기 공급관(71)은 공기를 압송하는 공기 펌프 등과 같은 공기 공급원(도면에 도시되지 않음)과 연결되며, 그 공기 공급관(71)에는 공기를 유입시키는 공기 유입관(77)이 설치되고, 그 공기 유입관(77)에는 제5 밸브(25)가 설치된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치(100)를 이용한 유체 정화방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 제1 유입관(14)의 제1 밸브(21) 및 제1 배출관(15)의 제2 밸브(22)를 개방하고, 제2 유입관(16)의 제3 밸브(23), 제2 배출관(17)의 제4 밸브(24) 및 공기 유입관(77)의 제5 밸브(25)를 폐쇄한다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 탱크 구조물(10)의 유입부(11)를 통해 정화 대상 유체를 그 탱크 구조물(10)의 내부로 유입시킨다. 이 때 상기 정화 대상 유체는 디스트리뷰터(13)를 통해 탱크 구조물(10)의 내부로 분산되며 유입될 수 있다.

그러면, 상기 정화 대상 유체는 탱크 구조물(10)의 내부에서 여과블럭(30)에 의해 구획된 상측 공간의 여과층(60) 상에 수용되면서 자중에 의해 그 여과층(60)의 상부에서 하부로 흘러내리게 된다.

이에 정화 대상 유체 중에 함유되어 있는 각종 불순물은 여과층(60)에 의해 걸러지게 되고, 이렇게 불순물이 걸러진 깨끗한 정화 유체는 스트레이너들(40)의 헤드부(43) 및 중공 관체(41)를 통해 배수되며, 여과블럭(30)에 의해 구획된 하측 공간의 정화 유체실(33)로 유입된다.

즉, 정화 유체는 헤드부(43)의 헤드 슬롯들(45)을 통해 중공 관체(41)의 내부로 유입되며 그 중공 관체(41)의 하단 개구를 통해 정화 유체실(33)로 유입될 수 있다.

그리고, 상기와 같이 정화 유체실(33)로 유입된 정화 유체는 탱크 구조물(10)의 배출부(12) 측에서 제1 배출관(15)을 통해 배출되며 정화된 유체를 저장하는 곳으로 유입될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 과정을 통해 정화 대상 유체를 계속적으로 정화 처리하는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 여과층(60)에 걸러진 불순물, 예컨대 고형입자 (solid particle), 유적 (oil droplet), 에멀젼(emulsion), 플록(floc), 침적물 또는 유기 조류 등에 의해 그 여과층(60)의 상측 공간에 걸리는 압력과 정화 유체실(33)에 걸리는 압력 차에 의해 탱크 구조물(10)의 내부에 차압이 발생할 수 있다.

이러한 경우, 본 발명의 실시 예에서는 위에서 언급한 바 있는 제1 내지 제3 및 제5 밸브(21, 22, 23, 25)를 모두 폐쇄하고, 제4 밸브(24)는 개방하여 내부 차압을 제거하며, 일정 시간(대략 5분) 동안 탱크 구조물(10)의 안정화 모드를 구현한다.

다른 한편, 상기와 같이 여과층(60)에 걸러진 불순물에 의해 탱크 구조물(10)의 내부에 차압이 발생하여 정화 대상 유체의 원활한 정화 과정이 이루어지지 않기 때문에, 본 발명의 실시 예에서는 도 6에서와 같이 에어 버블링 과정을 통해 여과층(60)의 불순물을 제거할 수 있다.

이와 같은 에어 버블링 과정을 더욱 구체적으로 설명하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 제1 밸브(21), 제2 밸브(22) 및 제3 밸브(23)를 폐쇄하며, 제5 밸브(25)를 개방하며, 공기 유입관(77)을 통해 공기 공급유닛(70)의 공기 공급관(71)으로 공기를 유입시킨다. 그러면, 공기는 분기관들(73)을 통해 정화 유체실(33)의 내부로 분사된다.

여기서, 상기 정화 유체실(33)에 수용된 정화 유체는 도 7의 (a)에서와 같이, 분기관들(73)의 공기 배출단(75)을 오버하는 수위를 유지할 수 있다. 이 때 상기 분기관들(73)의 공기 배출단(75)은 스트레이너들(40)의 하단 보다 높은 위치에서 연결홀(47)의 하측에 위치할 수 있다.

그러면, 상기와 같이 정화 유체에 잠긴 분기관들(73)을 통해 공기가 분사됨에 따라 정화 유체실(33)에서는 공기의 버블이 시작되며, 공기의 버블에 의해 정화 유체가 요동치며 파도형을 형성하게 되고, 이에 따라 스트레이너들(40)의 연결홀(47)을 통해 미량의 공기와 함께 정화 유체가 여과층(60)으로 유입될 수 있다.

이 후, 상기 스트레이너들(40)의 연결홀(47)을 통해 공기와 함께 정화 유체가 여과층(60)으로 유입됨에 따라, 도 7의 (b)에서와 같이 정화 유체실(33)에서의 정화 유체 수위가 직선형을 이루며 하강하게 되고, 그 정화 유체의 수위가 분기관들(73)의 공기 배출단(75)을 지나는 순간부터 그 공기 배출단(75)을 통해 공기가 안정적으로 분사된다. 이렇게 공기 배출단(75)을 통해 분사된 공기는 일정한 압력을 유지하며 스트레이너들(40)의 연결홀(47)을 통해 여과층(60)으로 공급될 수 있다.

그리고 나서, 상기 분기관들(73)을 통해 정화 유체실(33)로 주입되는 공기의 양만큼 그 정화 유체실(33) 내의 정화 유체는 스트레이너들(40)을 통해 여과층(60)으로 유입되며 도 7의 (c)에서와 같이 수위가 직선형을 이루며 점차 내려가게 된다.

이에, 상기 분기관들(73)을 통해 분사되는 공기는 앞서 설명한 과정 보다 더 많은 양으로서 스트레이너들(40)의 연결홀(47)과 연결 슬롯들(49)을 통해 안정적으로 여과층(60)으로 유입되며 그 여과층(60)에 걸러져 있는 불순물을 공기의 버블링으로 흔들어 떨어뜨릴 수 있게 된다.

마찬가지로, 상기 분기관들(73)을 통해 정화 유체실(33)로 주입되는 공기의 양만큼 그 정화 유체실(33) 내의 정화 유체는 스트레이너들(40)을 통해 여과층(60)으로 유입되며 도 7의 (a)~(d)에서와 같이 수위가 점차 내려가게 된다.

이러는 과정에, 상기 정화 유체실(33)에서 정화 유체의 수위가 스트레이너들(40)의 하단 개구를 지나는 순간, 본 발명의 실시 예에서는 분기관들(73)을 통해 분사되는 공기를 스트레이너들(40)의 하단 개구를 통해 동시에 여과층(60)으로 유입시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 분기관들(73)을 통해 분사되는 많은 양의 공기를 스트레이너들(40)을 통해 여과층(60)으로 동시에 균등하게 유입시킬 수 있으므로, 그 공기의 분출 압력에 의한 에어 버블링으로서 여과층(60)에 걸러진 고형입자 (solid particle), 유적 (oil droplet), 에멀젼(emulsion), 플록, 침적물 또는 유기 조류 등의 불순물들을 완벽하게 떨어뜨릴 수 있다.

이와 같은 에어 버블링 과정은 대략 5~10분 동안 진행하는데, 이러한 시간은 정화 대상 유체의 불순물 함유 정도, 여과층(60)의 불순물 오염 정도 및 탱크 구조물(10)의 차압에 따라 가감될 수 있다.

여기서, 상기 여과층(60)에서 버블링 되는 공기는 탱크 구조물(10)의 유입부(11) 측에서 제2 배출관(17)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기한 바와 같이 에어 버블링을 통한 여과층(60)의 역세척이 이루어진 후, 본 발명의 실시 예에서는 역세척 유체를 이용한 여과층(60)의 역세척 과정이 진행된다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 도 8에서와 같이 제1 밸브(21), 제2 밸브(22) 및 제5 밸브(25)를 폐쇄하고, 이와 동시에 제3 및 제4 밸브(23, 24)를 개방한다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 클리닝 워터와 같은 역세척 유체를 탱크 구조물(10)의 배출부(12) 측에서 제2 유입관(16)을 통해 정화 유체실(33)의 내부로 공급한다. 이에 역세척 유체는 정화 유체실(33)에서 스트레이너들(40)을 통해 여과층(60)으로 유입된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 에어 버블링에 의해 여과층(60)에서 떨어져 나온 불순물들을 역세척 유체의 역 공급 분출 압력으로서 정화 대상 유체에 분산시킬 수 있다.

그리고, 상기와 같이 불순물이 분산된 정화 대상 유체는 탱크 구조물(10)의 유입부(11) 측에서 디스트리뷰터(13)를 통하여 제2 배출관(17)을 따라 외부로 배출될 수 있다.

이와 같은 역세척 유체를 통한 여과층(60)의 역세척 과정은 대략 15~30분 동안 진행하는데, 이러한 시간은 정화 대상 유체의 불순물 함유 정도, 여과층(60)의 불순물 오염 정도 및 탱크 구조물(10)의 차압에 따라 가감될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 역세척 과정이 완료된 후, 본 발명의 실시 예에서는 제1 내지 제3, 및 제5 밸브(21, 22, 23, 25)를 모두 폐쇄하고, 제4 밸브를(24) 밸브를 탱크내부의 차압을 제거하기 위하여 가장 늦게 폐쇄한다. 일정 시간(대략 5분) 동안 탱크 구조물(10)의 안정화 모드를 구현한다. 이 경우에는 상기한 바와 같은 에어 버블링 및 역세척 과정으로서 정화 유체실(33)의 내부에 일정 유량의 정화 유체를 유입시키며 탱크 구조물(10) 내부의 차압을 제거할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 정화장치(100) 및 이를 이용한 유체 정화방법에 의하면, 에어 버블링 방식으로 여과층(60)을 역세척 하기 위한 공기 공급유닛(70)의 구조를 개선하여 여과층(60)의 세척 효율을 증대시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에서는 공기를 공급하는 공기 공급관(71)에 분기관들(73)을 형성하고, 그 분기관들(73)의 공기 배출단(75)을 스트레이너들(40)의 하단 보다 높은 위치에 배치함으로써 여과층(60)의 세척 효율이 증대되어 전체 장치의 정화 성능을 향상시킬 수 있다.

이로 인해 본 발명의 실시 예에서는 여과층(60)의 세척 효율을 증대시킴으로써 탱크 구조물(10) 내부의 차압 발생을 최소화할 수 있으며, 여과층(60)의 불순물 제거작업에 따른 역세척 유체와 공기의 소비량을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 여과층(60)의 세척 시간을 단축함에 따라, 정화 대상 유체의 정화를 위한 운전 정지 시간을 줄임으로써 정화 대상 유체의 정화 작업을 효율적으로 진행할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims

정화 대상 유체를 여재에 통과시키며 불순물이 제거된 정화 유체로 정화 처리하기 위한 유체 정화장치로서,

상기 정화 대상 유체를 유입시키는 유입부를 상부 측에 형성하고, 상기 정화 유체를 배출하는 배출부를 바닥 측에 형성하는 탱크 구조물;

상기 탱크 구조물의 바닥 측에 지주를 통해 설치되며, 상기 정화 유체가 유입되는 소정 공간의 정화 유체실을 구획 형성하는 여과블럭;

상기 여과블럭에 결합되며, 상기 여과블럭의 상측 공간과 상기 정화 유체실을 연결하는 다수 개의 스트레이너들;

상기 여과블럭의 상부에 형성되는 여재로서의 여과층; 및

상기 여과층의 역세척을 위해 상기 정화 유체실에 설치되며 그 정화 유체실로 공기를 분사하고, 상기 스트레이너들의 하단 보다 높은 위치에 공기 배출단을 형성하는 공기 공급유닛

을 포함하는 유체 정화장치.
제1 항에 있어서,

상기 공기 공급유닛은,

상기 스트레이너들의 하측에 설치되는 공기 공급관과,

상기 공기 공급관에서 상기 스트레이너 측으로 분기되며, 상단부에 상기 공기 배출단이 형성되는 다수 개의 분기관들

을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제2 항에 있어서,

상기 분기관들은,

상기 공기 공급관의 관로 단면적 보다 작은 관로 단면적을 지니며 상기 공기 공급관에 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제2 항에 있어서,

상기 스트레이너는,

상기 여과블럭에 결합되는 중공 관체와,

상기 중공 관체의 상단부에 형성되고, 상기 여과블럭의 상측 공간으로 배치되며, 다수 개의 헤드 슬롯들이 형성된 헤드부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제4 항에 있어서,

상기 중공 관체의 상단부 측에는 상기 정화 유체실과 연결되는 연결홀이 형성되고,

상기 중공 관체의 하단부 측에는 상기 정화 유체실과 연결되는 적어도 하나의 연결 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제5 항에 있어서,

상기 연결 슬롯은 한 쌍으로서 상기 중공 관체의 하단부 측에 상하 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제5 항에 있어서,

상기 분기관들의 공기 배출단은 상기 연결홀의 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제2 항에 있어서,

상기 탱크 구조물의 유입부에는 정화 대상 유체를 유입시키는 제1 유입관이 연결되고, 상기 제1 유입관에는 제1 밸브가 설치되며,

상기 탱크 구조물의 배출부에는 정화 유체를 배출하는 제1 배출관이 연결되고, 상기 제1 배출관에는 제2 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제8 항에 있어서,

상기 탱크 구조물의 배출부에는 역세척 유체를 유입시키는 제2 유입관이 연결되고, 상기 제2 유입관에는 제3 밸브가 설치되며,

상기 탱크 구조물의 유입부에는 역세척 유체와 공기를 배출하는 제2 배출관이 연결되고, 상기 제2 배출관에는 제4 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
제9 항에 있어서,

상기 공기 공급관에는 공기를 유입시키는 공기 유입관이 설치되고, 상기 공기 유입관에는 제5 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
정화 대상 유체를 여재에 통과시키며 불순물이 제거된 정화 유체로 정화 처리하기 위한 유체 정화방법으로서,

탱크 구조물, 여과블럭, 스트레이너들, 여과층 그리고 공기 공급유닛을 포함하는 유체 정화장치를 제공하고;

정화 대상 유체를 상기 탱크 구조물 내부로 유입시키며, 상기 여과층을 통해 상기 정화 대상 유체 중의 불순물을 제거하고, 그 불순물이 제거된 정화 유체를 상기 스트레이너들을 통해 정화 유체실로 유입시키며 외부로 배출하는 정화 과정;

상기 공기 공급유닛을 통해 정화 유체실로 공기를 주입하고, 그 공기를 상기 스트레이너들을 통해 여과층으로 분사하여 상기 여과층을 공기로서 세척하는 에어 버블링 과정; 및

상기 정화 유체실로 역세척 유체를 공급하고, 상기 스트레이너들을 통해 역세척 유체를 여과층으로 분사하여 상기 여과층을 역세척 유체로서 세척하는 역세척 과정

을 포함하며,

상기 에어 버블링 과정에서, 상기 공기 공급유닛을 통해 상기 스트레이너들의 하단 보다 높은 위치에서 공기를 분사하는 유체 정화방법.
제11 항에 있어서,

상기 탱크 구조물의 내부에 차압이 발생하는 경우에 상기 에어 버블링 과정 및 역세척 과정을 실시하는 것을 특징으로 하는 유체 정화방법.