KR102426331B1 - 극친수성 표면을 갖는 하부집수장치용 다공성 여재 지지판 및 이를 포함하는 수처리 시설 - Google Patents

Abstract

극친수성 표면을 갖는 하부집수장치용 다공성 여재 지지판이 개시된다. 본 발명에 따른 다공성 여재 지지판은, 유공블록형 하부집수장치 상부에 설치되어 여재층을 구성하는 여재를 지지하는 것으로, 열 융착을 통해 서로 단단하게 결합되는 합성수지 알갱이들의 집합체이며, 여과수와 역세수, 그리고 역세 공기가 유동할 수 있도록 이웃하는 알갱이들 사이에 소정의 공극이 형성되고, 여재 지지판의 표면 또는 여재 지지판을 구성하는 알갱이의 표면에 이산화티타늄(TIO₂)과 같은 친수성 물질을 코팅함으로써, 여과수와 역세수의 투과 능력과 친수화 기능에 의한 방오 효과 및 역세 시 세정 능력을 극대화시킨 것을 특징으로 한다.

Description

극친수성 표면을 갖는 하부집수장치용 다공성 여재 지지판 및 이를 포함하는 수처리 시설{Porosity filter media for under drain device and Water treatment facility containing the same}

본 발명은 유공블록형 하부집수장치 상부에 설치되어 여재를 지지하는 다공성 여재 지지판에 관한 것으로, 특히 여과수와 역세수, 그리고 역세 공기가 유동할 수 있도록 공극이 형성되며 표면이 친수성 물질로 코팅된 극친수성 표면을 갖는 하부집수장치용 다공성 여재 지지판 및 이를 포함하는 수처리 시설에 관한 것이다.

일반적으로 수처리시설은 식수원으로부터 원수를 공급받아 음용에 적합한 수준으로 정수하는 시설을 말한다. 수처리 시절은 보통 혼화지와 응집지, 침전지와 여과지 및 정수지로 구성된다. 여기서 침전지를 경유한 물이 여과지의 상부로 유입되고, 모래나 활성탄 등으로 이루어진 여과층을 통과한 뒤 여과지 하부의 하부집수장치를 거쳐 정수지로 보내진다.

하부집수장치는 휠러(Wheeler Ball)형, 스트레이너(Strainer)형, 다공관형, 유공블럭형 등이 알려져 있으며, 이중에서도 동일 면적 대비 높은 여과속도와 많은 현탁 물질의 억류가 가능한 유공블록형과 다공관형이 주로 사용되고 있다. 유공블록형과 다공관형은 심층여과 방식으로 공기와 물을 이용한 역세 기능을 필요로 한다.

수처리 시설의 여과지에는 하부집수장치와 함께, 여재층을 지지하고 역세척 시 역세수의 균등 분산을 위해 여과사리(여과층)를 채택한 처리 방식을 주로 사용하여 왔으나, 근래 들어 여과사리를 대체할 수 있는 기술로서 다공성 여재 지지판을 적용하는 경우가 많다.

다공성 여재 지지판을 사용하면 여과지의 전체 층고를 낮출 수 있어 공간적인 측면이나 공사비 절감에 있어 유리한 효과가 있으며, 하부집수장치와 결합된 형태로 제공될 수 있어서 시공이 용이하고 세척이 수월한 장점이 있다. 따라서 최근 많은 정수장과 수도사업소에서 다공성 여재 지지판을 보편적으로 사용하고 있다.

다공성 여재 지지판은 하부집수장치 상부에 구성된 여과층의 여재를 떠받치는 역할을 한다. 또한 역세척 시 역세수(세정수)를 균등 분산시키고 여과 중 발생되는 미탄이나 역세척 중 미세 플록(탁질)들이 후속공정으로 흘러 들어가지 못하도록 필터링 하는 역할을 한다.

여과 중에 흡착된 탁질이나 미탄 부스러기들이 여재 지지판에 달라붙게 되면 터널링 및 폐색 현상으로 여과 효율이 떨어지고 여과 품질이 저하된다. 따라서 실제 정수장에서는 주기적으로 물(세정수) 또는 공기를 이용하여 역세척을 실시하며, 이 과정에서 지지판과 여재에 달라붙은 탁질이 수류 전단력과 에어 스코어링(Air scouring)에 의해 제거된다.

종래 다공성 여재 지지판 대부분은 환경 호르몬이 발생되지 않으면서 여재를 지지할 수 있을 정도의 충분한 기계적 강도를 갖는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 제작된다. 그러나 고밀도 폴리에틸렌은 소수성 재질이어서 다공성 여재 지지판의 표면에 대해 물(세정수)은 높은 접촉각을 가지며, 때문에 물을 이용한 세척이 쉽지 않다.

세척(역세척)이 불충분하면 부압이 발생할 수 있다. 즉 부압의 발생 원인 중 하나가 여과 종료 후 세정수를 통한 역세척의 효율저하이다. 세정수를 통한 역세 시 세척이 충분히 이루어지지 못하면, 여재 또는 여재 지지판 중간에 미세 플록(탁질)이 잔류하게 되고, 잔류하는 플록 저부에서 국부적인 압력저하가 일어나 부압이 발생하게 되는 것이다.

부압이 발생하면 공기층(Air Binding)이 형성되어 여재를 부상시켜 들뜨게 하고 여과 면적을 축소시키며, 여과수를 한곳으로 집중시켜 파이핑(Piping) 현상을 초래하게 된다. 파이핑 현상이 발생하면 여과 유속이 국부적으로 빨라져 여재에 부착되어 있던 탁질이 누출되는 현상(Break Through)이 발생하여 여과 수질을 악화시키게 된다.

공개특허공보 제10-2010-0048030호(2010. 05. 11. 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 극친수성 물질로 기재(고밀도 폴리에틸렌 알갱이의 집합체인 여재 지지판 또는 여재 지지판을 구성하는 알갱이)의 표면을 코팅하여, 물과의 접촉면적을 넓히고 더러운 이물질의 부착을 방지하며, 역세척 수의 통과유속을 높이고 접촉면적을 넓게 하여 세척효과를 높일 수 있는 극친수성 표면을 갖는 하부집수장치용 다공성 여재 지지판 및 이를 포함하는 수처리 시설을 제공하고자 하는 것이다.

과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

유공블록형 하부집수장치 상부에 설치되어 여재층의 여재를 지지하는 여재 지지판에 있어서,

상기 여재 지지판은 열 융착을 통해 서로 단단하게 결합되는 합성수지 알갱이들의 집합체로서, 여과수와 역세수, 그리고 역세 공기가 유동할 수 있도록 이웃하는 알갱이들 사이에 소정의 공극이 형성되며,

물과의 접촉면적을 넓혀 고른 역세수 침투와 효과적인 이물질 탈리가 이루어질 수 있도록, 상기 여재 지지판의 표면 또는 여재 지지판을 구성하는 상기 알갱이의 표면에 친수성 물질로 방오층을 형성시킨 극친수성 표면을 갖는 하부집수장치용 다공성 여재 지지판을 제공한다.

바람직한 일례로서, 상기 여재 지지판의 표면에 겔(gel) 상태의 이산화 티타늄(TiO₂)을 소정 두께로 도포 후 자외선을 조사함으로써 상기 방오층을 형성시킬 수 있다.

바람직한 다른 예로서, 상기 여재 지지판을 이산화 티타늄 수용액에 침지시켜 알갱이 표면을 친수성 물질로 코팅 후 자외선을 조사하여 상기 방오층을 형성시킬 수도 있다.

바람직하게는, 상기 다공성 여재 지지판의 공극이 300 ~ 500㎛ 일 수 있다.

본 발명에 다른 상기 다공성 여재 지지판은 바람직하게, 열 융착을 통해 서로 단단하게 결합되는 비대칭 형상의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 알갱이들로 구성될 수 있다.

바람직한 다른 실시 예로서, 상기 여재 지지판에 관형 심재가 매입(Insert)될 수 있으며, 상기 관형 심재의 둘레면에는 등 또는 부등 간격으로 분사홀이 형성될 수 있다.

과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

격벽에 의해 내부가 유입실과 분산실로 구획되는 본체와, 본체 상면에서 돌출되는 지지부와, 지지부 주변의 본체에 형성된 통로부를 포함하는 하부집수장치; 및

상기 본체 상면을 덮도록 상기 지지부 상에 놓여지는 전술한 일 측면에 따른 다공성 여재 지지판;을 포함하는 수처리 시설을 제공한다.

여기서 상기 하부집수장치의 통로부는 바람직하게, 상기 지지부보다 낮은 높이로 본체 상면에서 돌출되는 돌출부와, 상기 본체의 내측과 연통되고 돌출부의 상면 중앙에 개구를 형성한 역세 유로로 구성되며, 상기 역세 유로는 상기 본체에서 상기 개구 측으로 갈수록 단면적이 점차 증대되는 단면 확장형 유로이고, 위로 갈수록 단면적이 확장되는 상기 역세 유로의 주면에는 상기 개구를 향하여 나선 모양으로 연속되는 홈이 형성된 구성일 수 있다.

본 발명에 따른 다공성 여재 지지판에 의하면, 그 표면 또는 이를 구성하는 알갱이 표면이 친수성 소재로 코팅처리 됨으로써 습윤성이 높다. 이에 따라 역세수의 유동성을 저하시키는 주된 요인인 물방울 맺힘 현상(WATER BREAKING 현상)이 방지되며, 같은 유량과 유속에서 더욱 효과적으로 이물질이 제거(역세척)될 수 있다.

또한, 여재 지지판의 표면(또는 알갱이 표면)이 친수성 소재로 코팅처리 되면, 여재 지지판 표면에 대한 역세수의 접촉각이 현저히 작아지게 되므로, 여재 지지판(또는 알갱이)의 표면과 이물질 사이로 역세수 침투가 원활하게 이루어져 역세 과정에서 이물질이 쉽게 탈리되는 것과 같이 자정성(SELF-CLEANING)이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 하부집수장치용 다공성 여재 지지판의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 하부집수장치용 다공성 여재 지지판의 단면도.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 다공성 여재 지지판의 작용, 효과를 설명하기 위한 참고도.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 하부집수장치용 다공성 여재 지지판의 길이 방향 횡 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 다공성 여재 지지판의 높이 방향 종 단면도.
도 7은 다공성 여재 지지판을 포함하는 수처리 시설의 분리 사시도.
도 8은 도 7의 하부집수장치를 구성하는 통로부를 확대 도시한 사시도 및 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 하부집수장치용 다공성 여재 지지판의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 하부집수장치용 다공성 여재 지지판의 단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다공성 여재 지지판(10)은 약 2㎝ 정도 두께의 사각형 평면구조를 갖는 판상체로서, 열 융착을 통해 서로 단단하게 결합되는 합성수지 알갱이(12)들의 집합체이다.

본 발명의 실시 예에 따른 다공성 여재 지지판(10)은 유공블록형 하부집수장치(100, 도 7 참조) 상부에 설치되어 하부집수장치 상부에 구성되는 여과층(20, 도 7 참조)의 여재를 지지하는 역할을 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 다공성 여재 지지판(10)은 또한, 여과수와 역세수, 그리고 역세 공기가 유동할 수 있도록, 열 융착을 통해 서로 단단하게 결합된 알갱이(12)들 사이에 소정의 공극(14)이 형성되며, 여재 지지판(10)의 표면 또는 여재 지지판(10)을 구성하는 알갱이(12) 표면에는 친수성 물질이 코팅되어 여과수 및 역세수(역세척을 위한 세정수)에 대한 친화력을 갖는 방오층(15)이 형성된다.

방오층(15)은 도 1의 바람직한 일 실시 예와 같이 여재 지지판(10)의 표면, 좀 더 구체적으로는 여재 지지판(10)의 상면과 하면에 한하여 소정의 두께로 형성되거나, 도 2의 바람직한 다른 실시 예와 같이 여재 지지판(10)의 표층을 구성하는 합성수지 알갱이(12)의 표면뿐 아니라 내측에 위치한 합성수지 알갱이(12)의 표면에 까지 소정의 두께로 형성될 수 있다.

방오층(15)을 구성하는 친수성 물질로는 이산화 티타늄(TiO2)이 바람직하다. 이산화 티타늄은 물질 특성상 물 분자와 쉽게 결합하는 특성, 즉 친수성이 매우 높고, 산화력이 매우 커서 높은 항균 특성을 지닌다. 또한 악취 제거 및 살균 작용을 하며, 비독성이며, 생물학적으로 반응을 하지 않아 환경 및 인체에 무해한 특성이 있기 때문이다.

도 1의 경우 방오층(15)은 겔(gel) 상태의 이산화 티타늄을 여재 지지판(10)의 표면에 소정 두께로 도포한 후 자외선을 조사하여 경화시키는 방식으로 형성될 수 있으며, 도 2의 경우에는 공극(14)을 통해 친수성 물질이 내부까지 고르게 침투되도록 이산화 티타늄 수용액에 여재 지지판(10)을 일정 시간 침지시킨 후 꺼내 자외선 건조시키는 방식으로 형성시킬 수 있다.

경우에 따라서는, 여재 지지판(10) 성형 전 펠릿(Pellet) 형태의 원료(합성수지 알갱이)를 이산화 티타늄 수용액에 침지시킨 후 꺼내 자외선 건조하는 방식으로 원료 표면에 이산화 티타늄을 막을 미리 형성하여, 이산화 티타늄 막이 형성된 원료(합성수지 알갱이)를 사용하여 여재 지지판(10)을 성형하는 방법으로 방오층(15)을 형성시킬 수도 있다.

다공성 여재 지지판(10)을 구성하는 알갱이(12) 사이의 공극(14)은 300 ~ 500㎛ 일 수 있다. 다공성 여재 지지판(10)을 구성하는 상기 알갱이(12)는 환경 호르몬이 발생되지 않으면서 상부에 형성되는 여재층의 여재를 안정적으로 지지할 수 있을 정도의 기계적 강도를 갖는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재질로서, 그 형상은 공극(14) 형성에 유리한 비대칭 형상일 수 있다.

여기서, 다공성 여재 지지판(10)의 알갱이(12) 사이의 공극(14)이 300㎛ 보다 작으면, 여과 시 공극(14)이 이물질로 쉽게 폐색되어 여과 면적이 줄게 됨으로써 여과 효율이 떨어지고 여과 품질이 저하될 수 있으며, 500㎛ 보다 크면 상부에 적재된 여재(여과층을 구성하는 모래나 활성탄 등)가 여재 지지판(10)을 통과하여 유실될 수 있다.

또한, 여재 지지판(10)을 형성하는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 알갱이(12)들의 형상이 불규칙한 비대칭 형상으로 구성되면, 알갱이(12)들이 불규칙한 형태로 서로를 지지하면서 결합됨으로써 결속력이 증대되고 전체적인 내력이 향상되는 것은 물론, 알갱이(12)를이 불규칙한 형태로 서로를 지지하면서 그 사이에 공극(14)이 형성되므로 공극(14) 형성이 보다 용이하다.

방오층(15)을 형성하는 이산화 티타늄은 앞서도 언급했듯이 친수성이 매우 높다. 친수성은 소수성의 상대적인 개념으로, 소수성 재질의 고밀도 폴리에틸렌에 아무 처리를 하지 않으면, 도 3의 (a)와 같이 물의 표면장력으로 여재 지지판(10)(또는 알갱이(12))의 표면에 물방울이 생겨 여과수나 역세수의 유동성이 저하될 수 밖에 없다.

반면, 본 발명처럼 친수성 재질의 이산화 티타늄으로 방오층(15)을 형성하면, 이산화 티타늄 특유의 물 분자와 쉽게 결합하는 성질에 의하여 도 3의 (b)와 같이 여재 지지판(10)(또는 알갱이(12))의 표면에 물이 번지게 되므로, 유동성을 저하시키는 물방울이 생기지 않고 마찰계수가 작아져 역세 시 역세수의 투과 유량이 증가하여 이물질이 더욱 효과적으로 제거(역세척)될 수 있다.

또한, 여재 지지판(10)이 소수성 재질이면, 여재 지지판의 표면(또는 알갱이 표면)에 대해 역세수가 높은 접촉각(물의 표면장력 때문에 접촉각이 높아는 것임)을 가지기 때문에, 여재 지지판 표면(또는 알갱이 표면)과 이물질 사이로 역세수가 침투하기 어려워 여재 지지판 표면(또는 알갱이 표면)에 붙은 이물질이 쉽게 떨어지지 않아 역세의 효율성이 저하된다.

그러나 본 발명처럼 친수성 재질의 이산화 티타늄으로 방오층(15)을 형성하면, 여재 지지판(10) 표면(또는 알갱이(12) 포면)에 대한 역세수의 접촉각이 현저히 작아지며(표면과 물 사이의 인력이 물의 표면장력 보다 커서 접촉각이 작아지는 것임), 이에 따라 도 4의 참고도와 같이 방오층(15)과 이물질 사이로 역세수가 침투하여 상기 이물질을 쉽게 떨어낼 수 있게 된다.

이처럼 본 발명의 일 실시 예 및 다른 실시 예에 따른 다공성 여재 지지판(10)은, 그 표면 또는 이를 구성하는 알갱이(12) 표면이 친수성 소재로 코팅처리 됨으로써, 습윤성이 높아져 역세수의 유동성을 저하시키는 주된 요인인 물방울 맺힘 현상(WATER BREAKING 현상)이 방지되며, 같은 유량과 유속에서 더욱 효과적으로 이물질이 제거(역세척)될 수 있다.

또한, 여재 지지판(10)의 표면(또는 알갱이(12) 표면)이 친수성 소재로 코팅처리 되면, 여재 지지판(10) 표면(또는 알갱이(12) 포면)에 대한 역세수의 접촉각이 현저히 작아지게 되므로, 여재 지지판(10)(또는 알갱이(12))의 표면과 이물질 사이로 역세수 침투가 원활하게 이루어져 역세 과정에서 이물질이 쉽게 탈리되는 것과 같이 자정성(SELF-CLEANING)이 향상된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 하부집수장치용 다공성 여재 지지판의 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 바림작한 또 다른 실시 예는 여재 지지판(10)에 그 길이 방향 또는 폭 방향으로 관형 심재(16)가 매입(Insert)된다. 이때 여재 지지판(10)에 매입되는 상기 관형 심재(16)의 둘레면에는 등 또는 부등 간격으로 물과 공기가 분사되는 분사홀(17)이 형성될 수 있다.

관형 심재(16)의 한 쪽 끝은 막혀 있고 반대편 끝은 개방되어 여재 지지판(10) 측면으로 노출되는 구성일 수 있으며, 노출된 관형 심재(16)의 개방단에는 역세척 시 관형 심재(16) 내부로 역세수(역세척을 위한 물)와 공기가 공급될 수 있도록 역세관(미도시)이 연결될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 여재 지지판(10) 내에서 상기 관형 심재(16)가 보강재 역할을 하므로, 여재층 하중에 대한 저항성이 크게 증대되어 고하중에도 변형되거나 파손되지 않고 제기능을 발휘할 수 있으며, 관형 심재(16)를 통해 여재 지지판(10)의 중간에서 역세척용 공기와 물이 분사되므로 역세 성능과 효율이 일층 향상될 수 있다.

다음은 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 다공성 여재 지지판을 포함하는 수처리 시설에 대해 살펴보기로 한다.

도 7은 다공성 여재 지지판을 포함하는 수처리 시설의 분리 사시도이며, 도 8은 도 7의 하부집수장치를 구성하는 통로부를 확대 도시한 사시도 및 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시 예에 따른 수처리 시설은 격벽에 의해 내부가 유입실(110)과 분산실(120)로 구획되는 본체(100)와, 본체(100) 상면에서 돌출되는 지지부(200)와, 지지부(200) 주변의 본체(100)에 형성된 통로부(300)를 포함하는 하부집수장치(1) 및 상기 본체(100) 상면을 덮도록 상기 지지부(200) 상에 놓여지는 다공성 여재 지지판(10)을 포함한다.

여기서 본 실시 예에 따른 수처리 시설에 적용되는 다공성 여재 지지판(10)은 전술한 다공성 여재 지지판이므로 이에 대한 중복된 설명은 이하 생략하기로 하며, 상부에 상기 다공성 여재 지지판(10)이 놓여지는 하부집수장치(1)의 구성에 대해서만 살펴보기로 한다.

하부집수장치(1)는 내부가 격벽(130)에 의해 유입실(110)과 분산실(120)로 구획되는 본체(100)를 포함한다. 본체(100)의 상면에는 상기 다공성 여재 지지판을 지지하는 다수의 지지부(200)가 이격 형성된다. 그리고 상기 지지부(200)의 주위에는 역세 시 역세척을 위한 공기와 물이 배출되는 통로부(300)가 형성된다.

본체(100)는 저압발포사출 방식으로 성형될 수 있으며, 설치 조건이나 환경에 따라 길이방향으로 여러 개를 직렬로 접속시켜 사용 가능하도록, 길이방향 일측 선단부와 대향부 타측 선단부에는 각각 상호 결속 가능한 형태의 제1 연결부(102)와 제2 연결부(103)가 형성될 수 있다.

제1 연결부(102)는 본체(100)와의 경계부에 외측 테두리를 따라 일정 길이 돌출되는 형태로 구성됨으로써, 본체 간 결속 시 이웃하는 다른 본체의 제2 연결부(103)를 외측에서 감싸는 억지 끼움 형태로 결속될 수 있으며, 제1 연결부(102)와 제2연결부(103)에는 본체 간 상호 결속 시 견고한 결속력을 발생시키는 다수의 돌기(102a)와 홀부(103a)가 형성될 수 있다.

지지부(200)는 바람직하게, 일(-)자 또는 도면과 같은 십자(+) 형상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본체 상부에 안착되는 여재 지지판을 안정적으로 지지할 수 있는 형상이라면 특별한 제한은 없다.

지지부(200)는 본체(100)의 상면으로부터 일정 높이로 돌출되되, 통로부(300)보다 상대적으로 높게 돌출 됨으로써, 지지부(200) 상에 여재 지지판(10)이 놓여지더라도 지지부(200)와 통로부(300)는 소정 거리 이격되며, 따라서 상기 통로부(300)를 통해 역세척 공기 및 물이 상기 여재 지지판을(10)을 향해 안정적으로 분사될 수 있다.

지지부(200)는 그 주변에 배치된 통로부(300) 사이를 일정 높이로■가로막는 칸막이 역할도 한다. 이로 인해 지지부(200) 주변의 통로부(300)를 통해 역세척 공기와 물이 동시에 확산되는 형태로 분사되더라도 상호 간섭 없는 안정적인 영역별 분사가 이루어질 수 있다.

지지부(200)는 도면의 도시와 같이, 본체(100)의 상면 길이 방향을 따라서는 일정한 간격을 두고 이격되는 동시에, 본체(100)의 폭 방향을 따라서는 좌우 쌍을 이뤄 대향되는 배치를 이루도록 형성될 수 있으나 이러한 배치 형태에 국한되는 것은 아니다.

본체(100)의 상부 중앙에는 내측을 향해 요입된 유입 홈(2)이 형성된다. 유입 홈(2)은 역세척 시 본체(100)와 여재 지지판(10) 사이에 존재하는 여과수를 집수시켜 상기 유입 홀(2a)을 통해 분산실(120)로 유도하는 기능을 하며, 역세척 공기 및 물에 포함된 공기의 안정적인 순환을 가능하게 하여 유체의 유동 흐름을 안정화시키는 역할도 한다.

본체(100)는 하판(1a)이 중앙을 향해 하향 경사진 형태로 구성됨으로써, 시공을 위해 현장 바닥면에 모르타르를 타설하는 경우 상기 바닥면과 경사진 하판(1a) 사이의 틈새로 모르타르가 고르게 주입될 수 있어 보다 안정적으로 설치될 수 있다.

본체(100)의 내측에는 본체 길이방향에 대해 분산실(120)을 부분적으로 분리 구획하도록 차단판(140)이 설치된다. 차단판(140)은 분산실(120)의 공기층이 일정한 높이로 유지되도록 함으로써, 역세척 시 역세척을 위한 공기가 본체 상방으로 일정 압력을 유지한 상태로 보다 효율적으로 분사될 수 있도록 한다.

역세척이 진행되는 과정에서 분산실(120)의 내측 상부로 공기층이 형성되는데, 상기 공기층은 분산실(120)의 길이 방향 전 영역에서 균일한 높이로 유지되어야만 역세척 공기가 여재부를 향해 배출될 때 역세 효율이 전 영역에서 균일하게 유지될 수 있다.

만약 분산실(120) 내 공기층의 높이가 서로 다르면, 역세척 시 공기층의 높이에 따라 영역별 역세 효율이 크게 달라져 전반적으로 고른 역세척 품질을 기대할 수 없다.

도면에서는 본체(100)의 일단부 내측에 차단판(140)을 적용한 구성을 예를 들어 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본체의 크기나 길이, 분산실 체적 등에 따라 하나의 본체에 설치되는 차단판의 개수나 그 설치 간격은 달라질 수 있으므로 이러한 변형 역시 본 발명의 범주에 포함될 수 있음을 밝혀둔다.

본체(100)는 역세척 공기 및 물이 유입되는 공간을 형성하는 유입실(110)과 유입실(110) 인접 측부의 분산실(120), 그리고 상기 유입실(110)과 분산실(120) 사이를 분리 구획하고 상기 유입실(110)과 분산실(120)을 연통하는 연통 홀(132)이 형성된 격벽(130)을 포함한다.

유입실(110)은 역세척을 위한 공기와 물이 유입되는 통로로서 본체(100)의 내부에 상기 격벽(130)에 의해 대략 삼각형 모양의 단면을 가지며 본체(100)의 길이 방향으로 연장되며, 분산실(120)은 상기 유입실(110)의 인접 상부 좌측과 우측에 대략 역삼각 모양의 단면형태로 유입실(110)과 분리 구획될 수 있다.

격벽(130)은 좌우 한 쌍이 블럭 내부에 이등변 삼각형을 구획하는 형태로 경사지게 배치될 수 있으며, 각각에는 일정 간격(또는 패턴)으로 상기 연통 홀(132)이 형성됨으로써 역세척 공기 및 물이 유입실(110)에서 상기 분산실(120) 측으로 원활히 이동될 수 있다.

본체(100)의 상면의 통로부(300)는 지지부(200)보다 낮은 높이로 본체의 상면에서 도출되는 돌출부(320)와, 본체(100)의 내측과 연통되고 돌출부(320)의 상면 중앙에 개구를 형성한 역세 유로(310)를 포함한다. 역세 유로(310)는 본체(100)의 분산실(120)과 연통되어 역세척 시 분산실(120)을 통해 공급되는 공기와 물이 역세 유로(310)를 통해 여재 지지판(10)을 향하여 분사된다.

역세 유로(310)는 분산실(120)에서 돌출부(320)의 방향 즉, 도면상 위로 갈수록 그 단면적이 점진적으로 증대되는 형태로 구성될 수 있다(도 8 참조). 따라서 유체(역세척 공기 및 물)가 보다 넓은 면적에 걸쳐 여재 지지판(10)를 향해 확산 분사될 수 있으며, 그 결과 여재 지지판(10)에 대한 보다 고른 세척이 행해질 수 있다.

역세 유로(310)의 주면에는 상기 개구를 향하여 나선 모양으로 연속되는 홈(312)이 형성된다. 따라서 역세 시 주 유동로(310)를 따라 여재 지지판(10)을 향하여 분사되는 역세척 공기와 물이 나선형의 상기 홈(312)을 따라 이동하면서 회전성이 부여된 상태로 상기 여재 지지판(10)을 향하여 강하게 분사될 수 있다.

역세척 공기와 물이 나선형의 상기 홈(312)을 따라 이동하면서 회전성이 부여되면, 역세척 공기와 물이 단순히 수직방향으로 분사되는 것에 비해 보다 고른 분포로 여재 지지판(10)을 향하여 분사될 수 있어서 이물질이 제거되지 않는 사수구역(Dead space)이 줄어 들게 된다.

또한, 나선형의 상기 홈(312)에 의하여 역세척 공기와 물의 유동에 회전방향으로 방향성이 부여되면, 단순 수직분사에 비해 여재 지지판(10)에 대한 유입각이 작아지고 유동저항이 줄게 되므로 에너지(운동에너지) 손실이 줄어 들게 된다. 결과적으로, 여재 지지판 표면 및 알갱이 표면에 부착된 이물질에 대한 탈리가 보다 효과적으로 행해질 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 하부집수장치
10 : 다공성 여재 지지판
12 : 알갱이
14 : 공극
15 : 방오층
100 : 하부집수장치 본체
200 : 지지부
300 : 통로부
310 : 역세 유로
312 : 나선형 홈
320 : 돌출부

Claims (8)

1. 격벽에 의해 내부가 유입실과 분산실로 구획되는 본체와, 본체 상면에서 돌출되는 지지부와, 지지부 주변의 본체에 형성된 통로부를 포함하는 하부집수장치; 및
   상기 본체 상면을 덮도록 상기 지지부 상에 놓여지고 여과층의 여재를 하부에서 떠받치는 다공성 여재 지지판;을 포함하며,
   상기 하부집수장치의 통로부는 상기 지지부보다 낮은 높이로 본체 상면에서 돌출되는 돌출부와, 상기 본체의 내측과 연통되고 돌출부의 상면 중앙에 개구를 형성한 역세 유로로 구성되며,
   상기 역세 유로는 상기 본체에서 상기 개구 측으로 갈수록 단면적이 점차 증대되는 단면 확장형 유로로서, 상기 역세 유로의 주면에는 상기 개구를 향하여 나선 모양으로 연속되는 홈이 형성되고,
   상기 여재 지지판은 열 융착을 통해 서로 단단하게 결합되는 합성수지 알갱이들의 집합체로서, 여과수와 역세수, 그리고 역세 공기가 유동할 수 있도록 이웃하는 알갱이들 사이에 소정의 공극이 형성되며,
   상기 여재 지지판의 표면 또는 여재 지지판을 구성하는 상기 알갱이의 표면에 친수성 물질로 방오층이 형성되고,
   상기 여재 지지판에 관형 심재가 매입(Insert)되고, 관형 심재의 둘레면에는 등 또는 부등 간격으로 분사홀이 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 시설.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 여재 지지판의 표면에 겔(gel) 상태의 이산화 티타늄(TiO₂)을 소정 두께로 도포 후 자외선을 조사하여 상기 방오층을 형성시킨 극친수성 표면을 갖는 수처리 시설.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 여재 지지판을 이산화 티타늄 수용액에 침지시켜 알갱이 표면을 친수성 물질로 코팅 후 자외선을 조사하여 상기 방오층을 형성시킨 극친수성 표면을 갖는 수처리 시설.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 다공성 여재 지지판의 공극이 300 ~ 500㎛ 인 극친수성 표면을 갖는 수처리 시설.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 다공성 여재 지지판은 열 융착을 통해 서로 단단하게 결합되는 비대칭 형상의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 알갱이들로 구성되는 극친수성 표면을 갖는 수처리 시설.
   
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