KR100598135B1 - 수중 자동세척식 호소수 여과장치 및 그 세척방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염된 호소수의 수중에 설치하는 여과 정화장치에 관한 것으로서 타올형 여과포와 스폰지로 이루어진 여과재를 통하여 물을 여과하고, 세척시에는 센서로 작동되는 스크류에 의해 여과재를 압착함으로써 여과재가 세척되도록 하는 자동세척식 호소수 여과장치에 대한 것이다.

상기 호소수의 여과를 위하여 본 발명은 카트리지 내에 타올형태의 면직 여과포, 스폰지 그리고 다시 타올형태의 면직 여과포로 이루어진 3중구조의 여과재를 사용하고, 여과재의 세척시에는 센서에 의한 가동자 연계작동에 의해 여과재를 압착, 이완 반복하여 여과재 공극의 밀도 또는 크기를 조정시킨다.

이 발명은 오염된 호소수 수중에 간단히 설치되고, 부유물질을 함유한 유체를 유입시켜 여과처리를 행함에 있어서 여과포가 막히면 자동세척에 의해서 막힌 공극을 짧은 시간에 효율적으로 세척하여 주고, 고농도 혼탁수만 추출하여 세척수에 의한 2차 오염이 없게 됨으로써, 호소수의 여과처리공정에 크게 기여한다.

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Description

수중 자동세척식 호소수 여과장치 및 그 세척방법{Underwater automatical washing filter apparatus for purifying of lake and washing process thereof}

도 1은 종래의 호소수 여과장치의 실시예를 나타내는 사용상태도이다.

도2는 본 발명에 따른 자동세척식 호소수 여과장치의 분해 사시도이다.

도3은 도2의 여과장치의 단면도이다.

도4는 도2의 자동세척식 호소수 여과장치의 내부 카트리지의 분해사시도이다.

도5는 도4에 따라 조립된 내부 카트리지의 단면도이다.

도6은 도5의 카트리지가 작동되는 상태를 나타내며, 도 6(a)는 이완된 상태를, 도 6(b)는 수축된 상태를 나타내는 사시도이다.

도7은 카트리지를 연결하는 연계콘넥터의 사시도이다.

도8은 자동세척식 호소수 여과장치의 작동을 위한 센서의 전자적 회로도이다.

도9는 호소수 수중에 본 발명에 따른 여과장치를 복수 개 설치하여 사용하는 실시예를 나타내는 사용상태도이다.

<도면의 부호의 설명>

1. 코아형 보호외관 2. 카트리지

3. 카트리지 홀더 4. 연계콘넥터

5. 수중펌프 6. 마그넷선택밸브

7. 카트리지 외다공관 8. 여과재

9. 가동자 10. 가동자 안내관

11. 감속구동장치 12. 스크류관

13. 차압계 80. 나이론 메쉬

81. 제 1타올형 여과포 82. 스펀지

83. 제 2타올형 여과포

본 발명은 하수 및 오수의 여과 정화장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 자동세척식으로 호소수를 여과하는 여과장치와, 여과장치의 내부에 장착되는 카트리지와 카트리지의 내부에 장착되는 3단구조의 여과재와 여과재의 세척방법에 관한 것이다.

각종의 생활하수에 포함된 유기물, 질소, 인 등은 제거, 정화한 후 하천이나 공공수역으로 배출되는 것이 바람직하다. 그러나 각종 생활하수는 정화되지 아니한 채로 그대로 방류되어 생태계의 원천인 하천, 호소수 등의 오염 주원인이 되고 있다. 특히 인구밀도의 증가와 산업의 발달 등으로 인해 도시인근 및 강 하류지역의 수질은 점차 악화되고 있다. 일부 지역의 수질은 농업용수로 사용되기 불가 능할 정도로 오염되어 농업용수로서 수돗물을 사용하는 농가가 늘어나고 있는 실정이다. 호수나 하천으로 유입되는 각종 폐기물에는 아질산염, 질산염, 암모니아, 인산염, 규산염 등 각종 유기물질이 포함되어 있는데 이러한 유기물질은 플랑크톤의 성장과 번식을 과도하게 야기하여 수중생태계를 파괴하며, 인체에 유해하여 인간에게는 질병을 일으킬 수 있다. 이러한 오염된 하천이나 호수를 사용하기 위해서는 수질관리와 폐수처리를 위한 시설이 필요하므로, 여러 종류의 하천 정화용 여과장치가 개발되고 있는 실정이다.

종래의 여과장치는 모래 등으로 충진된 여과탱크 내에 일정압력으로 부유물질이 혼합된 물을 통과시키면서 부유물질을 걸러내는 방법이 가장 널리 사용되어왔으며, 모래 이외에도 안스라사이트, 활성탄, 점토류, 분쇄 자철광, 석류석, 불활성메디아 등과 같은 입자상 물질이 주로 사용되어 왔다. 이러한 여과재는 구입이 용이하고 설치가 간편한 장점이 있으나 여과장치와 설치면적이 매우 큰 단점이 있다. 또한 이러한 여과재를 사용할 경우, 여과시 수중입자의 포획공간이 표층부근에 한정되어 여과 후 여과탱크 내 모래 등 위에 물과 분리된 부유물질이 쌓이므로 이러한 부유물질을 제거하고 부유물질이 포함된 모래를 새로운 모래로 교체해야 하는 번거로움이 있으며, 청소를 제때 못하면 여과탱크 내의 오염된 모래를 통과한 처리수가 여과탱크를 거치지 않은 하천수보다 오염도가 더 높아져서 오염된 처리수를 방류하는 문제를 야기시킨다. 따라서 이러한 여과재를 사용할 경우, 여과장치의 설치, 가동 및 유지, 관리에 있어서 많은 인력과 에너지가 요구되어 비경제적이고, 제대로 관리되지 못할 경우 오염된 처리수를 방류하는 문제가 있다.

상기와 같이 여과재를 사용하는 대신 여과사를 이용한 여과장치가 있다. 여과사를 이용한 경우에는 모래 등의 여과재를 사용하지 않으므로 부유물질로 인해 오염된 모래 등을 자주 세척하거나 새 모래로 교체해야 하는 문제는 없으나, 일반적으로 여과사를 이용한 여과장치는 원수에서 오염물질을 여과시키는 과정과 여과사에서 오염물질을 분리시키는 공정이 이원화되어 이루어지므로 원수처리기간이 많이 소요되고 그에 따라 많은 용량을 처리할 수 있는 규모가 큰 원수처리시설이 필요하므로 처리비용이 많이 요구되는 결함이 있다. 또한 여과사를 세정하기 위해서 세정조로 보내 세정한 후 다시 여과조로 보내는 과정이 추가되어 번거롭고, 이러한 여과사의 운반과정에서 압축공기가 필요하므로 고압의 압축공기를 제조, 분사하는 장치나 단계가 더 필요하다.

또한 종래의 기술로 유체의 부유물질을 여과처리 함에 있어서 여과포로 된 여과백을 이용한 여과장치의 예를 들면, 부유물질이 함유된 유체를 여과백 내로 유입시키면 여과포의 미세한 공극으로 액체가 빠져나가면서 여과는 이루어지고, 수중의 부유물질은 여과로 인한 유체의 흐름에 따라 여과백으로 이동하여 여과포에 부유물질이 달라붙게 되며, 이로 인해 여과포는 공극이 막히게 되어 여과가 안되는 현상이 발생하는데, 이에대한 해결책으로서 여과포의 외측 둘레에 많은 개수의 노즐을 설치하여 여과포를 향해 세척수를 분사해서 여과포를 세척하여 막힌 공극을 개통시키고 있으나, 노즐 분사는 원형의 선으로 분사되기 때문에 분사수가 닿지 않는 부분이 더 많아서 여과포의 많은 표면적은 세척이 안되므로 효율이 떨어지며, 다수의 노즐이 소요되고, 빈번한 노즐의 교체, 세척수에 의한 2차오염수를 배출하 게 되는 문제점을 안고 있다.

도 1에서와 같이 종래에는 여과장치를 호수 근처 지상에 설치하여 호수물을 끌어올려 여과한 후 여과수를 다시 호수로 유입시키는 방식을 택하는 것이 일반적인 경우로서, 호소수의 수중에 침전되어 존재하는 고농도의 오염수를 여과하는 데에 있어서 많은 동력의 낭비를 초래하고, 여과의 효율도 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오염된 호수나 하천의 수중에 간단히 설치되며, 수개의 카트리지내에 흡수율이 높은 여과재를 사용하고, 원수 여과시 원수의 여과 과정과 오염된 여과재의 세척과정이 하나의 여과장치 내에서 연속적으로 반복되면서 원수를 지속적으로 여과 처리할 수 있도록 함으로써 처리시설에 대한 설치 및 운용 비용을 절감시킬 수 있게 하는 보다 효율적인 원수 여과장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 모래 등을 사용하여 여과하는 경우에는 표면여과방식을 취하지만, 본 발명에 의한 여과장치는 다공성 코아형 외관내에 원통형의 다수의 카트리지가 장착되는 구조로서 입체여과가 가능하게 됨으로써 더 작은 규모의 시설로도 훨씬 우수한 여과효율을 낼 수 있는 여과장치를 제공함에 있다.

또한 타올과 스폰지로 구성된 여과재를 사용함으로써 모래 등의 여과재를 사용하는 경우에 비해 훨씬 작은 규모의 시설로 효율적인 여과가 가능하며, 모래 등의 여과재와 달리 세척이나 교체에 드는 비용 및 인력이 필요 없는 여과장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명에는 여과재를 세척하기 위해 압축공기나 압축물이 필요하지 않기 때문에, 공기나 물을 고압처리하여 분사하기 위한 압축장치 및 분사장치가 필요하지 않아 시설을 더욱 간소하게 하고 보수 유지가 용이하도록 하는 여과장치의 세척방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수중에 포함된 각종 부유물질 혹은 부유고형물질을 자동으로 여과하고 세척하기 위한 여과장치에 있어서, 통공을 통하여 원수가 유입되고 24개의 여과 카트리지를 보호하며 여과된 처리수와 세척된 퇴출수를 분리 배출하는 코아형 보호외관과; 원수를 여과하는 카트리지; 및 카트리지를 고정하는 카트리지 홀더; 개별카트리지의 일단부를 통수유통관으로 연결하여 카트리지내부의 차압에 따라 여과수가 선택적으로 유통되게 하는 연계콘넥터; 카트리지에서 여과된 처리수 및 세척된 퇴출수를 배출시키는 수중펌프; 수중펌프 격실 내의 차압에 따라 작동하는 센서; 그리고 여과수와 퇴출수를 전기적 마그넷 밸브로 선택하여 통수로를 결정하는 마그넷 선택밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 카트리지는, 상단부에 통공이 한줄로 천공된 형태의 원통형 외다공판과; 상기 외다공판에 내삽되어 원수를 여과시키는 3중의 여과재; 여과재의 양 끝을 고정되게 하고 스크류의 회전에 따라 상하로 회전이동하는 가동자; 가동자내에서 회전되는 파이프 형태에 3줄 나사산이 형성된 다공형의 스크류관; 수중전동기에 의하여 구동되어 스크류를 회전시키는 감속구동장치와; 가동자의 이동방향을 결정하는 다공형의 가동자 안내관으로 구성된다.

상기 여과재는 타올형태의 면직여과포, 스폰지, 그리고 다시 타올형 면직여과포로 이루어진 원통형의 3중구조로서, 이중 타올형 여과포는 천연 미세한 섬유질로 구성되어 있고 표면적을 크게 하기 위한 수많은 올이 면직물 표면에 돋아나 있는 형태를 갖는다.

상기 여과장치의 여과재에 오염물이 다량 흡착하게 된 경우에는 여과재의 세척과정을 진행하게 되는바, 여과장치의 여과재 세척은 격실내에 설치된 차압감지센서에 의하여 감속구동장치가 작동하는 단계와; 감속구동장치에 의하여 스크류관이 연동회전되는 단계; 스크류관의 회전에 의해 가동자가 연계작동함으로써 중앙부로 이동하여 여과재를 압착하는 단계; 여과재가 압착한계치에 도달하면 스크류관의 역회전에 의해 다시 가동자가 양 말단부로 이동하여 여과재를 이완하는 단계;로 이루어지며 상기 압착 및 이완 단계가 반복된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 자동세척식 호소수 여과장치의 분해 사시도이다. 코아형 보호외관(1)은 단위 여과장치로서 여과 카트리지(2)를 보호하며 여과수와 퇴출수를 분리배출한다.

코아형 보호외관(1)의 내부에는 8개의 카트리지를 한 세트로 하여 3세트로 된 24개의 카트리지(2)가 장착되며, 이 카트리지들은 연계콘넥터(4)에 의해 서로 연결된다. 카트리지(2)를 서로 연결하는 연계콘넥터(4)는 앞, 뒤로 한 세트(8개)씩 총 16개의 카트리지(2)를 수용할 수 있으며, 이 연계콘넥터(4)를 통하여 여과수 가 자유롭게 유통할 수 있다.

코아형 보호외관(1)에 연결된 격실에는 수중펌프(5)가 형성되어 여과시에는 카트리지(2)를 통하여 여과된 여과수를 배출시키게 되며, 카트리지(2)의 세척시 발생하는 퇴출수를 배출시키는 경우에는 수중펌프의 배출구에 설치된 마그넷 선택밸브(6)에 의하여 여과수 통로는 차단되고 퇴출수 통로가 개방됨으로써 퇴출수를 분리 배출할 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 자동세척식 호소수 여과장치의 단면도이다.

코아형 보호외관(1)에 형성된 유입공을 통하여 원수가 유입되고 유입된 원수는 카트리지(2) 상부에 형성된 통공을 통하여 내부로 유입되며, 카트리지(2) 내의 여과재(8)를 통하여 여과된 물은 연계콘넥터(4)를 통하여 수중펌프(5)가 있는 격실로 이동하고 수중펌프(5)의 작동에 의하여 여과수 통로로 배출되게 된다.

본 여과장치는 단독으로 사용될 수도 있으나, 호수의 크기나 호소수의 용량에 따라서 수 개의 여과장치를 규칙적으로 배열한 조합으로도 사용될 수도 있으며 이 경우 여과장치는 수중펌프가 하부에 위치하도록 세워서 사용하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 여과장치 내에 장착되는 카트리지(2)의 분해사시도이다.

카트리지의 외다공관(7)은 상부(여과장치내 물의 흐름방향과 반대편)에 한 줄로 일정간격의 통공이 천공된 형태를 갖는다.

상부에만 통공을 형성한 이유는 여과시 통공을 통하여 외부의 물이 카트리지 내부로 유입되도록 하며, 여과재(8)의 세척시에는 여과재(8)의 압착에 의해 여과재 (8)로부터 용출된 오염물질이 다시 호소수로 유입되는 것을 최대한 방지하려는 데에 있다.

카트리지 홀더(3)는 카트리지(2)의 착탈을 간편하게 한 시중 기성품으로 세탁기 호수 체결용을 응용하여 부착하였다.

카트리지의 외다공관(7)에 내삽되는 여과재(8)는 제 1타올형 여과포(80)와 스펀지(81), 다시 제2 타올형 여과포(83)로 이루어진 3중의 원통형 구조로서, 여과재의 외부에는 여과재를 보호함으로써 여과재의 수명을 연장하도록 하는 나이론메쉬(80) 망이 둘러싸여 있고, 여과재의 양 말단은 가동자(9)에 의하여 고정된다.

여과재(8)로 사용되는 타올형 여과포(81, 83)는 천연 미세한 섬유질로 구성되어 있고 용도에 활용될 수 있도록 수많은 올을 면직물 표면에 형성하여 흡수율을 높게 하였다. 이러한 면직물(81, 83)의 사이에 스폰지(82)를 내삽한 여과재(8)로 다공판으로 된 파이프를 둘러싸게 됨으로써 섬유공극을 불규칙하게 그리고 미세하게 하여 원수의 통과시 흡착 및 여과효과를 극대화 할 수 있다.

또한 가정에서 사용되는 주방용 수세미의 형태 중, 속은 스폰지이고 겉은 거친 소재로 이루어진 수세미 등에 오염물이 다량 흡착된 경우에도 유수 중에서 압착과 이완을 반복하면 용이하게 세척되는 것과 같이, 타올형 여과포(81, 83) 사이에 스폰지(82)를 두어, 스폰지가 없이 타올형 여과포만으로 이루어진 여과재에 비해서 그 세척의 효과가 우수하도록 하였다.

가동자(9)는 여과재(8)의 양 말단을 고정시키며 스크류관(12)의 회전에 따라 비틀림과 압축작용으로 여과재(8)가 세척되도록 작동하게 된다. 가동자(9)의 내 주연에는 스크류관의 나사산을 따라 이동하는 너트형태의 이동부재에 부착되어 스크류관(12)이 회전할 때 가동자 안내관의 홈을 따라 이동하도록 연결롯(rod)이 2개 또는 3개 형성되어 있다.

가동자 안내관(10)은 원통형 3중 여과재(8)의 내측에 삽입되어 세척과정에서 여과재(8)의 압착 및 이완시에 여과재(8)의 양 말단에 위치한 가동자(9)의 이동방향을 결정한다.

즉, 가동자 안내관(10)은 카트리지의 내부에 고정된 다공판형의 구조를 갖는 파이프로서 수직 방향으로 약간의 비틀림 각도가 중앙부를 중심으로 반대방향으로 통로가 형성되어 그 통로를 따라서 가동자(9)가 이동함으로써 여과재(8)의 세척시 보다 안정적인 중앙부로의 압착을 가능하게 한다.

스크류관(12)은 카트리지(2)의 가장 안쪽에 위치하는 것으로서, 감속구동장치(11)에 의하여 작동되며 구조는 파이프 형태에 3줄의 나사산이 형성되도록 하며, 여과재(8)를 통과한 여과수가 유입되도록 원주에는 수많은 작은 통공이 천공되어 있다.

또한 스크류관(12)의 나사산은 중앙부를 중심으로 양측이 반대방향으로 기울어진 형태로서 스크류관(12)의 회전에 의하여 여과재(8) 양 말단에 위치한 가동자(9)가 동시에 중앙부로 모이거나 양 말단부를 향해 움직이도록 하였다.

감속구동장치(11)는 카트리지 홀더(3)의 하부에 위치하며 수중 전동기에 의해 감속장치를 구동하여 스크류관(12)를 회전시킴으로써 가동자(9)를 작동시킨다.

도 5는 본 여과카트리지(2)의 단면도로서 카트리지(2)의 양 말단에 카트리지 홀더(3)가 형성되고, 일측의 카트리지 홀더(3) 하부에 감속구동장치(11)가 배치되며, 카트리지 외다공관(7)의 내부에 스크류관(12)의 나사산을 따라서 이동하는 가동자(9)와, 가동자(9)에 고정된 3중의 여과재(8), 그리고 감속구동장치(11)에 의해 회전하는 스크류관(12)과 가동자 안내관(10)으로 이루어진 것을 알 수 있다.

도 6은 본 여과카트리지(2)의 작동원리를 설명하는 입체도로서, 도 6a는 가동자가 이완된 상태를 나타나고, 도 6b는 압착된 상태를 나타낸다. 감속구동장치(11)에 의하여 스크류관(12)이 회전하게 되면 스크류관(12)에 연결된 가동자(9)가 가운데로 이동하게 되며, 이때 가동자 안내관(10)은 가동자(9)의 이동방향에 있어서 상하방향의 비틀림을 부가하여 양 측의 가동자(9)는 서로 반대방향으로 회전하게 됨으로써 여과재(8)를 비틀림, 압착하게 된다. 또한 충분히 압착된 이후에는 스크류관(12)을 반대방향으로 회전하게 함으로써 두개의 가동자(9)는 가동자 안내관(10)을 따라 다시 원위치로 돌아오게 된다. 이러한 압착과 이완을 반복함으로써 여과재(8)의 세척과정이 진행된다. 이때 배출된 퇴출수는 수중펌프(5)의 압력에 의하여 스크류관(12) 내부로 유입되고, 카트리지 외공관(7)의 상부에만 통공이 형성되어 있음으로 인하여 오염물질이 다시 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다.

도 7은 연계콘넥터(4)의 사시도이며, 연계콘넥터(4)는 앞뒤로 각각 8개의 개별카트리지가 통수유통관으로 서로 연결되도록 하는 것으로서 카트리지 내부의 차압에 따라 여과수가 선택적으로 자유롭게 유통되도록 한다.

즉, 여과장치의 설치 및 가동 후 시간이 지나면, 부유물질로 인해 일부 카트리지의 유입공 또는 여과재의 공극이 폐색되어 여과기능을 저하시킬 수 있는데, 본 발명에 의하면 이러한 폐색된 카트리지 내부는 압력이 낮아지므로 다른 카트리지에서 여과된 물이 연계콘넥터를 통하여 유입공이 막힌 카트리지 내의 스크류관내로도 이동하여 통과할 수 있기 때문에 세척을 자주 할 필요가 없다.

도 8은 카트리지 내의 여과재를 자동세척하기 위한 차압감지센서의 전기적 회로도이다.

전기적 회로에 의해 단위 카트리지 자동세척과정을 설명하면, 여과재에 포집되는 수질오염인자가 한계치에 도달하면 여과장치 내부의 압력이 낮아지게 되고, 수중펌프 격실내에 있는 차압계(DP)는 부압에 의해 설정값에 따라 동작하게 된다. 본 발명에 의한 여과장치 내의 카트리지 그룹을 3단계별로 나누어 순차적으로 세척하기 위해 타임스위치가 T1, T2, T3로 차등 설정된 값에 따라 작동이 시작된다.

여기서 설명의 편의상 수중펌프 격실에서 먼 8개의 카트리지 그룹부터 '그룹1', '그룹2', '그룹3'으로 하며, 여과장치의 세척은 그룹1부터 시간에 따라 순차적으로 진행된다.

우선 그룹1에서의 세척과정을 설명하면, 이완된 가동자의 안착대에서 T1이 작동하면 가동자 이완한계 리미트 스위치(Lf)에 의해 압착방향 구성의 계전기(88F)가 작동하게 되고 따라서 구동모터의 압착방향 회전 전자스위치(MF)에 의해 구동모터가 압착방향으로 회전하면 연동된 스크류관에 의해 가동자가 압착작동을 하면서 여과재내의 스폰지에 함유된 물이 분출하면서 여과재에 흡착되어 있던 부유물질 등 이물질이 이탈되어 세척이 시작된다.

가동자가 압착한계치에 도달하면 가동자 압착한계 리미트 스위치(Lr)의 b,a 접점에 의해 압착방향 구성의 계전기(88F)는 복귀되고 이완방향 구성의 계전기(88R)가 작동함에 따라 구동모터의 이완방향 회전 전자스위치(MR)에 의해 구동모터가 이완방향으로 회전하면 연동된 스크류관에 의해 가동자가 이완작용을 하면서 원상으로 복귀된다.

또 이완한계치에 도달하면 Lf의 b,a접점에 의해 압착과 이완작동을 반복하면서 설정한 타임계전기 값만큼 연속작동하는 것이다.

타임계전기가 설정한계값에 도달하면 T1은 복귀되고, 양쪽 가동자의 이완 한계 리미트스위치(Lf,Lff)는 가동자가 정상위치로 도달하면 자동 복귀되어 작동 완료 계전기(88E)도 작동을 멈추므로 모든 세척작동이 완료된다.

이어서 T2, T3에 의해서도 코아내 카트리지 여과재의 압착과 이완에 의한 자동세척은 T1에서와 동일하게 단계별로 이루어지게 된다.

세척과정은 상기와 같은 차압감지 센서에 의해서도 이루어 질 수 있지만 필요에 따라 수동 작동 스위치(MAN)를 작동시킴으로써 동일하게 진행시킬 수도 있다.

여기서 타임스위치(T1, T2, T3)의 작동시에는 퇴출수 마그넷 선택밸브(MSV)가 동작하여 유수의 방향은 퇴출수 통로쪽으로 선택되어지므로 세척에 의한 퇴출수는 호수로 유입됨이 없이 퇴출수통로를 따라서 침전지로 이동하게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 여과장치를 호소수의 수중에 설치한 예시도이다.

본 여과장치는 수중에 설치되는 여과장치로서 하나의 장치만을 단독으로 사용할 수 도 있지만, 도 9에서와 같이 각 면에 유수공이 형성된 콘테이너와 같은 형태를 갖는 여과장치 수납케이스에 본 발명에 의한 다수의 여과장치를 수중펌프가 하부에 위치하도록 세워진 형태로 배치하여 사용하는 것도 가능하다.

카트리지의 하나의 길이가 60㎝ 정도로서 전체 여과장치의 길이는 약 2m정도이고, 여과장치의 코아형 보호외관의 지름이 약 30㎝정도가 되도록 설계하면, 약 1㎡의 면적당 본 발명에 의한 여과장치가 9개까지 배치가능하여 보다 입체적이고 효율적인 여과가 가능해진다.

여과수의 용도나 여과될 하천의 규모에 따라 유동적으로 여과장치나 여과장치가 수납된 콘테이너의 개수를 조절할 수 있으므로 설치환경에 따른 융통성 있는 설계가 가능하다.

이하 본 발명에 따른 물 여과장치의 작용에 대해서 설명한다.

여과공정시에는 코아형태의 보호외관을 통하여 유입된 원수가 카트리지의 외다공판을 거쳐서 타올형태의 면직여과포, 스폰지 그리고 다시 타올형 면직여과포를 거치면서 여과되고 스크류관의 유입구를 통하여 연계콘넥터에서 차압에 따라 선택적으로 여과수가 유통된다. 여과재에 부유물질 등 이물질이 흡착하게 된 경우에는 내부의 압력강하가 발생하게 되며 내부센서는 이를 감지하여 감속구동장치를 작동시킨다. 감속구동장치에 의해 카트리지 내부의 스크류관이 회전함에 따라서 가동자가 중앙부로 이동하여 여과재가 압착되며, 이때 발생한 고농도의 퇴출수는 가동자가 중앙부로 이동함에 따라 양단에 생긴 공간을 통하여 스크류관으로 유출되고, 연계 콘넥터, 마그넷 선택밸브를 거쳐서 배출펌프에 의해 퇴출수 통로를 통하여 침전지로 이동하게 된다. 이러한 작동을 코아형 보호관내의 24개의 카트리지가 동시에 가동자에 의해 수회 반복하는 것이다.

종래 원수의 여과 과정과 여과재의 세정과정이 이원화되어 비효율적으로 이루어지던 하수처리 방식에서 탈피하여, 원수에서 오염물질을 분리하여 깨끗한 물을 수득하는 원수의 여과과정과, 오염된 여과재에서 다시 오염물질을 분리시켜 깨끗한 여과재를 수득하는 여과재의 세정과정이 하나의 여과장치 내에서 연속적으로 순환되면서 원수를 지속적으로 여과 처리할 수 있게 됨으로써, 시설규모가 콤팩트할뿐만 아니라 공급원수의 수질변화에 대처가 용이하고 타 여과방식에 비해 여과에 소요되는 압력손실이 적고 여과재의 내구성이 뛰어나기 때문에 유지관리비가 저렴하여 보다 많은 용량의 원수를 효과적으로 여과처리 할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하여 단위체적당 여과면적을 원형의 수개의 카트리지 방식으로 극대화하고, 다수의 여과장치의 조합으로 사용가능하게 됨으로써 더 작은 규모의 시설로도 보다 효율적이고 융통성 있는 설계가 가능하게 되는 효과가 있다.

오염된 호수나 하천의 수중에 간단히 설치하여 고농도의 혼탁수만 추출하는 것이 할 수 있으며, 연속적인 여과와 세척에 의한 효율적인 여과가 가능하게 된다.

본 발명에 의한 여과장치는 가벼운 합성수지로도 제작이 가능하므로, 여과설비의 경량화를 가능하게 되는 효과가 있다.

모래 등의 여과재를 사용하는 경우에 비해 훨씬 작은 규모의 시설로 효율적인 여과가 가능하며, 타올과 스폰지로 구성된 여과재를 사용하기 때문에, 모래 등의 여과재와 달리 세척이나 교체에 의한 유지관리비가 종래의 타 여과장치에 비하여 현저하게 감소될 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에는 여과재를 세척하기 위해 압축공기나 압축수가 필요하지 않기 때문에, 공기나 물을 고압처리하여 분사하기 위한 압축장치 및 분사장치가 필요하지않아 시설이 더욱 간소해지며, 세척시 사용되는 세척수가 타 여과장치에서는 통상 여과수의 6∼7%에 달하는 반면, 본 발명에 의한 여과장치는 보다 적은 양의 세척수만으로도 여과재의 세척이 이루어지는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 수중에 포함된 각종 부유물질을 여과하고 제거하기 위한 여과장치에 있어서,

   일정한 길이를 가지는 원통형의 관체 외주연에 하천이나 호수의 물이 유입되는 유입공을 일정한 간격으로 형성한 코아형 보호외관과;

   보호외관의 내부에 설치되고 원수를 여과하는 여과재가 내삽된 카트리지 및 카트리지 홀더;

   개별카트리지의 일단부를 통수유통관으로 연결하여 카트리지내부의 차압에 따라 여과수가 선택적으로 유통되게하는 연계콘넥터;

   여과장치의 일측단부 격실에 설치되어 카트리지에서 여과된 처리수 및 세척된 퇴출수를 외부로 배출시키는 수중펌프;

   수중펌프가 있는 격실내에 설치된 차압감지센서;

   여과수와 퇴출수를 전기적 마그넷 밸브로 선택하여 통수로를 결정하는 마그넷 선택밸브;로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 자동세척식 호소수 여과장치.
2. 제 1항에 있어서

   상기 카트리지는

   외주연에 외부의 물이 유입되도록 일측단부에 유입공을 일정한 간격으로 형성한 외다공판;

   상기 외다공판의 내부에 장착되며 외부가 망으로 둘러싸인 여과재;

   상기 여과재의 양 말단을 고정하며 세척시에 여과재를 압축하는 가동자;

   여과재의 내부에 위치하며 외주연에 비스듬한 통로가 형성되어 가동자의 연결롯(rod)이 통과하도록 장착되고 상기 가동자의 이동방향을 결정하는 가동자 안내관;

   상기 가동자 안내관의 내부에 장착되고 양 말단의 외주연에 서로 역방향의 비스듬한 나사산이 형성되며 원통형 몸체의 표면에 일정한 간격으로 유입공이 형성되어 물이 유입되도록 하는 스크류관;

   상기 스크류관의 일측 말단에 접속되고 상기 스크류관을 회전시켜 가동자를 작동시키는 감속구동장치;

   상기 감속구동장치와 맞물리도록 접속되며 수중전동기와 연결된 감속장치;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 자동세척식 호소수 여과장치.
3. 제 2항에 있어서

   상기 여과재는,

   원통형의 제 1타올층;

   상기 타올층을 둘러싼 스폰지층;

   상기 스폰지층을 둘러싼 제2타올층으로 구성되며, 외부에서 유입되는 호소수를 제 2타올층, 스폰지층, 제 1타올층을 거쳐 3단으로 여과되도록 한 것을 특징으로 하는 수중 자동세척식 호소수 여과장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   격실내에 설치된 차압감지센서에 의하여 감속구동장치가 작동하는 단계와;

   감속구동장치에 의하여 스크류관이 연동회전되는 단계;

   스크류관의 회전에 의해 가동자가 연계작동함으로써 중앙부로 이동하여 여과재를 압착하는 단계;

   여과재가 압착한계치에 도달하면 스크류관의 역회전에 의해 다시 가동자가 양 말단부로 이동하여 여과재를 이완하는 단계;로 이루어지며 상기 압착 및 이완 단계가 반복되는 수중 자동세척식 여과장치의 자동세척방법.

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