KR100955799B1 - 수처리를 위한 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리를 위한 응집여과장치에 관한 것으로, 특히 이 수처리를 위한 여과장치는 상·하수, 폐수 및 우수에 함유된 부유물질 및 총인(total phosphorus)을 고도처리하기 위하여 응집공정과 여과공정이 단일 반응조 내에서 동시에 실행될 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 시간이 경과함에 따라 여과처리능력이 저하되는 문제점을 극복하기 위해 반응조에 상향류로 유동하는 역세척수를 공급하여 다공성 여재에 붙어 있던 이물질들을 분리시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

수처리를 위한 여과장치 {Filtration apparatus for water treatment}

본 발명은 응집과 여과공정을 단일 반응조 내에서 동시에 실행할 수 있도록 된 수처리를 위한 응집여과장치에 관한 것이다.

일반적으로 상·하수, 폐수 및 우수에는 다양한 오염물질과 인(phosphorus)을 함유하고 있어 이러한 오폐수에 의한 인 부하가 매우 높은 편이다.

방류수역으로 유입된 인은 영양염류로서 부영양화를 일으키는 수역에 다량의 조류 발생을 유발시켜 수서생태계에 악영향을 미치게 된다.

이러한 문제를 야기하는 오염물질과 인에 대한 용수처리할 때에 물 속의 혼탁한 탁도, 부유물 또는 인 등의 물질을 제거하기 위해 약품을 주입하여 후록(flock)입자를 형성하고 응집과 침전 공정으로 처리하고 있다.

일반 상수도 수원지나 하수종말처리장 등의 대형 기간처리시설에서는 전술된 공정들을 위해 개별적인 응집조, 응결조, 침전조를 구비하고 있어 상당한 설비면적에 대한 부담을 가져야 하며, 이러한 대규모 시설의 운전 및 관리에 어려움이 뒤따 르게 된다.

본 발명은 무게가 가벼운 다공성 여재를 사용함으로써 여과속도가 빠르고 역세척이 매우 용이하여 기존의 중력식 여과장치에서 사용중인 일반모래여과기의 단점인 느린 여과속도와 역세척의 어려움을 일시에 해소하고 하천·호수 등의 부영양화물질인 총인(T-P)을 추가로 제거할 필요가 있을 경우에는 약품응집기능을 수처리를 위한 응집여과장치 내에서 동시에 수행할 수 있도록 함으로써 시설 설치부지면적당 처리능력을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 단일 반응조에서 응집과 여과기능을 동시에 수행할 수 있도록 창출되었다. 즉, 본 발명에 따른 수처리를 위한 응집여과장치는 단일 반응조의 상부에서는 반응조 역할을 수행하고 단일 반응조의 하부에서는 여과조 역할을 수행토록 한다.

이와 더불어서, 본 발명에 따른 다공성 여재를 이용한 수처리를 위한 응집여과장치의 여과효율이 저하되는 문제점을 극복하기 위해 수처리를 위한 응집여과장치의 역세척 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 다양한 오염물질과 총인을 여과처 리할 수 있도록 하여 처리수에 이러한 오염물질의 함유량을 현저하게 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 역세척 수단을 별도로 구비하여 처리하는 동안에 실시간으로 일정한 여과압력에 도달하게 되면 자동으로 역세척을 실시하여 여과처리능력을 일정하게 유지시킬 수 있도록 한다.

이젠, 본 발명의 다공성 여재를 이용한 수처리를 위한 응집여과장치는 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수처리를 위한 응집여과장치의 개략적인 단면도이다.

본 발명에 따른 수처리를 위한 응집여과장치는 바닥면(12)과 이 바닥면(12) 가장자리 둘레를 따라 수직되게 배열된 측면(11)으로 둘러싸인 하우징을 구비하는 한편, 바닥면(12)에 평행하게 배열된 여과층부(121)를 상기 하우징 내에 구비한다.

바닥면(12)과 나란하게 여과층부(121)를 구비하는데, 이 여과층부(121)는 바닥면(12)과 떨어지게 배치되어 여과층부(121)와 바닥면(12) 사이에 공간을 제공한다. 이 공간은 여과층부(121)로 여과된 처리수가 이동하는 통로로써 사용될 것이다. 이 처리수는 하우징 바닥면(12)에 구비된 유출구(16)를 통해 외부로 배출된다.

여과층부(121)는 앞서 기술된 바와 같이 하우징의 바닥면(12)과 평행하게 이격되어 배치되되, 이는 다공성 여재(123)로 충전되어 있다. 여과층부(121)의 구조는 도 1의 부분확대도를 참조한다.

도면을 참조로, 여과층부(121)는 지지대(1211)와, 스크린(1213), 이 스크린을 통과하지 않는 정도의 굵은 모래층(1214), 및 다공성 여재(123)로 이루어진다. 더욱 구체적으로, 지지대(1211)는 그 상에 안착될 스크린, 굵은 모래층 뿐만 아니라 다공성 여재를 충분히 지탱할 수 있게 한다. 지지대(1211) 상에 넓게 스크린(1213)이 펼쳐진다. 스크린(1213)은 굵은 모래가 여과층부(121) 하부로 유출되는 것을 방지할 수 있게 촘촘한 구조로 선택되는 것이 바람직하다. 예컨대, 굵은 모래층(1214)을 이루는 굵은 모래의 입자 크기는 2~3mm로 되어 있으며, 굵은 모래가 관통하지 못하도록 조밀한 틈새를 갖는 스크린(1213)상에 안착된다. 굵은 모래의 유출을 방지하기 위해서 스크린은 다층으로 적재될 수 있다. 바람직하기로, 스크린(1213)은 처리수 혹은 역세척수의 원활한 유동 경로를 확보할 수 있게 되어 있을 뿐만 아니라 그 위에 적층될 소재(예컨대, 모래 등)의 유실을 방지할 수 있는 부직포, 특히 와이어 메쉬를 사용할 수 있다.

다공성 여재(123)는 굵은 모래층(1214) 상에 안착되되, 내부공간(130)에 수용된 유입수를 여과한다. 이렇게 여과된 처리수는 굵은 모래층(1214)과 스크린(1213) 및 지지대(1211)를 관통해 공간으로 안내된다.

이러한 구조로 된 여과층부(121)는 유입수가 직접적으로 다공성 여재(123)와 접촉할 수 있게 설치되어 있다.

내부공간(130)은 전술되었듯이 유입구(15)로 공급된 유입수를 집수하고, 약품투입기(18)가 내부공간(130)으로 응집제를 공급한다. 즉, 내부공간(130)은 유입수와 응집제를 혼합하여 응집시키는 응집반응구간으로 사용된다.

응집물은 여과층부(21)의 다공성 여재(123)와 접촉하면서 여과된다. 지속적으로, 이러한 응집과 여과과정을 거치면서 다공성 여재(123) 둘레로 응집물 입자가 포획되며 그 일부는 다공성 여재 상으로 쌓이게 되어 내부공간(130)의 유입수가 여과층부(21)를 관통하지 못하고 내부공간(130) 내에서 잔존하게 된다.

이러한 응집물 혹은 침전물 적층으로 여과층부(121)의 공극이 막혀져 여과효율이 떨어지게 되는데, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 별도의 역세척 설비를 구비한다.

전술된 바와 같이 다공성 여재 상으로 적층될 응집물과 침전물로 인하여 유입수가 배출되지 못하기 때문에, 내부공간(130)에 유입수의 수위가 상승하게 된다. 본 발명의 수처리를 위한 응집여과장치는 수위계측기(13)를 수단으로 하여 내부공간(130)의 유입수 수위를 실시간 혹은 정기적 혹은 부정기적 측정한다. 유입수 수위의 변동, 더욱 구체적으로 미리 설정된 수위 이상으로 유입수가 차오르게 되면 이를 수위계측기(13)가 감지하고서 배관(30)을 통해 본 발명의 수처리를 위한 응집여과장치 바닥에서 여과층부(121)를 향해 상향류되게 공기와 역세척수를 공급한다.

역세척수는 유입수의 여과처리되는 유동방향과 반대방향으로 주입되어 여과층부(121)에 적층되어 있던 퇴적물을 여과층부(121)로 둘러싸인 내부공간(130)으로 분산시켜 여과층부의 막힘을 방지할 수 있다.

역세척으로 분산된 퇴적물은 내부공간(130) 상부로 떠오르게 하여 하우징 상부에 구비된 퇴출구(17)를 지나 외부로 반출된다.

선택가능하기로, 유출구(16)로 배출될 처리수의 일부가 역세척수로 사용되도록 하우징으로 돌려보내 진다.

본 발명에 따른 수처리를 위한 응집여과장치는 협잡물의 응집처리공정을 추가할 수 있도록 유입수에 약품투입기(18)를 통해 응집제를 투여할 수도 있다.

추가로, 내부공간(130)의 여과층부(121)에 적층될 응집물 혹은 퇴적물은 회전 교반기(40)를 매개로 하여 내부공간(130)으로 유입된 유입수를 지속적으로 유동시켜 여과층의 표면이 교란되어 여과층 표면에 입자가 포획되어 여과손실이 일어나는 것을 방지하면서 퇴적물의 침강속도를 최대한 지연시켜 여과층부(121) 상으로 가라앉지 못하게 한다. 또한, 회전 교반기(40)는 내부공간(130)으로 유입된 유입수와 약품투입기(18)로 공급될 응집제를 잘 혼합하여 협잡물의 응집을 돕는다.

본 발명의 여과재로 사용될 다공성 여재는 다공성 인조모래로서 작은 입자크기를 갖는 유리분말에 발포제를 혼합하고, 이 혼합물을 고온(예컨대, 800~1,100℃)으로 가열하고 이를 냉각시킨 후 분쇄하여, 입자의 크기는 3mm 이하이며, 건조시 용적밀도 0.4~0.6g/㎤, 수분포화시 1.3~1.8g/㎤이고, 공극률이 65~80%인 다공성 입상체(粒狀體) 여재를 적층하여 사용한다.

도면에 표시된 점선의 화살표는 유입구(15)로 유입된 유입수의 처리공정을 따라 이동하는 경로를 보여주고 있지만, 역세척수의 유입에 의해 퇴출구(17)로 방출되는 경로는 별도로 표시하지 않고 있다.

또한, 본 발명은 전술된 상세한 설명과 첨부도면에 국한되지 않고 다음의 청구범위의 범주와 범위 내에서 변경가능함을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리를 위한 응집여과장치의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

15 ----- 유입구, 16 ----- 유출구,

17 ----- 퇴출구, 18 ----- 약품투입기,

20 ----- 송풍기, 30 ----- 배관,

40 ----- 회전 교반기, 121 ----- 여과층부,
P ----- 펌프.

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Claims (7)

1. 측면(11)과 바닥면(12)으로 둘러싸여 있는 하우징과;

   상기 하우징의 바닥면(12)에서 소정의 거리만큼 이격되고, 다공성 여재를 구비한 여과층부(121);

   상기 하우징의 측벽(11)과 여과층부(121)로 한정된 내부공간(130)으로 유입수를 공급하는 유입구(15);

   상기 하우징의 바닥면(12)으로부터 외부로 뻗어 있는 유출구(16);

   상기 여과층부(121) 아래에 위치되어 역세척수와 공기를 공급하는 배관(30); 및 외부로 역세척수 혹은 월류수를 내보내는 퇴출구(17);를 포함하여 이루어지는 응집여과장치에 있어서,

   상기 여과층부(21)는 지지대(1211)와; 이 지지대(1211) 상에 배치된 하나 이상의 스크린(1213); 이 스크린을 통과하지 않는 굵은 모래층(1214); 및 이 모래층(1214) 위에 다공성 여재(123); 순서로 배열되어 있고,

   상기 스크린(1213)은 하나 이상의 와이어 메쉬로 이루어져 있고,

   상기 다공성 여재는 다공성 인조모래로서 작은 입자크기를 갖는 유리분말에 발포제를 혼합하고, 이 혼합물을 고온으로 가열하고 이를 냉각시킨 후 분쇄하여 입자의 크기는 3mm 이하이며, 건조시 용적밀도 0.4~0.6g/㎤, 수분포화시 1.3~1.8g/㎤이고, 공극률이 65~80%으로 되어 있으며,

   상기 하우징 상부에 위치되어 내부공간(130)내의 수위를 계측함으로써 역세척을 실행할 시점을 판단하기 위한 수위계측기(13)를 구비하고,

   상기 하우징 내로 응집제를 투입하기 위해 약품투입기(18)를 구비하고,

   상기 내부공간(130)에, 유입된 유입수를 유동시켜 여과층의 표면이 교란되어 퇴적물의 침강속도를 지연시켜 여과손실이 일어나는 것을 방지하면서 내부공간(130)으로 유입되는 유입수와 상기 약품투입기(18)에 의해 공급되는 응집제를 혼합하여 협잡물의 응집을 돕도록 되어 있는 회전 교반기(40)를 구비하여, 응집과 여과공정을 단일 반응조 내에서 동시에 실행할 수 있도록 된 응집여과장치.
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