KR20030091230A - 샌드위치식 완속여과지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상의 완속여과지의 개선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 완속여과지의 각각의 충진재층 사이에, 공극이 있는 차단재를 개재함으로써 유지보수를 용이하게 하여 여과효율 증대와 경제적인 관리를 할 수 있는 샌드위치식 완속여과지에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 완속여과지가 적용된 간이상수도의 정수처리시설의 운영 및 관리·유지보수를 저렴하고 용이하게 할 수 있게 된다.

Description

샌드위치식 완속여과지 {Sandwich type slow sand filters}

본 발명은 통상의 완속여과지의 개선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 완속여과지의 각각의 충진재층 사이에, 공극이 있는 차단재를 개재함으로써 여과효율을 증대시키고 유지보수를 용이하게 하는 샌드위치식 완속여과지에 관한 것이다.

완속여과법은 다층의 모래 내지 자갈이 적층된 완속 모래여과지의 상면으로 원수를 통과시켜 중력에 의해 정수는 하부로 이동하고 원수 중의 각종 이물질 내지 유기물 등은 적층된 모래에 의해 여과되는 무동력의 반영구적 정수방식이다.

완속여과법은 취수원수의 탁도가 낮고, 수량변동이 적은 계곡수, 용천수 또는 지하수의 정수에 적합한 공정이지만 홍수기와 융설기에 점토분 및 실트 등에 의해 원수가 고탁도로 되면 완속여과지가 폐색되어 정수기능을 상실하게 된다는 단점이 있다.

기본적으로 완속여과법에 의한 시스템은 취수시설, 침전지, 완속여과지 및 살균/저수조로 이루어진다. 하지만 장마철에 고탁도의 원수가 유입되는 환경에 설치된 완속여과시스템의 경우 침전지의 전단에 응집/혼화/플록형성지가 추가되어 있어, 탁도 유발물질에 의한 완속여과지의 급속폐색을 방지하도록 하고 있다. 즉, 지하수, 계곡수처럼 비교적 청정하고 탁도가 낮은 원수를 이용할 수 있는 할 경우에는 취수(조)-침전지-완속여과지-살균/저수조로 이루어진 완속여과시스템이 적용되며, 우기에 원수의 탁도가 높아지는 경우에는 취수(조)-침전지-완속여과지-살균/저수조로 이루어진 완속여과시스템이 적용된다. 도 1은 응집/혼화/플록형성지가 추가된 일반적인 완속여과시스템의 공정의 구성도이다.

도 1에서 취수시설에 의해 도수된 원수는 침전지로 유입되어 무거운 고형물을 침전시키고, 상징수는 완속여과지로 유입된다. 완속여과지는 보통 3∼5 m/일의 완속으로 원수가 통과되면서 모래층과 모래표면에 증식한 미생물군에 의해 수중의 불순물이 포착되고, 산화분해되는 생물여과막의 작용을 하게 된다.

그러나, 대부분의 간이상수도 시설처럼 완속여과법에 의한 시스템도 비훈련된 관리자 및 지방예산의 미지원으로 허술하게 관리되고 있는 실정이다. 또한 가장 중요한 여과지의 모래교체작업이 시기 적절하게 이루어지지 않고 있으며, 원수의 수량·수질적 변동에 의해 제 기능을 못하고 있다.

이에 본 발명은 기존 완속여과지 시설에서 큰 문제가 되고있는 고탁도 원수유입시 또는 평시에 경제적이고 관리가 쉬운 장치의 도입으로 완속여과지의 폐색을 감소시키는 동시에 유지관리비용의 절감이 가능한 개선된 완속여과지를 제공하고자 한다.

즉, 본 발명은 새로운 공정을 개발하거나, 진보적인 단위기술을 삽입하는 방식보다는 기존 시설을 최대한 활용하여 정수능을 극대화시킬 수 있는 개선된 완속여과지를 제공하고자 한다.

도 1은 종래의 완속여과법에 의한 정수 공정 흐름도.

도 2는 본 발명에 의한 샌드위치식 완속여과지의 개략적인 구성단면도.

도 3은 본 발명에 의한 샌드위치식 완속여과지에서 격자형의 차단재 지지수단 및 그의 확대모습을 보여주는 개념도.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상이한 특성을 가지는 충진재가 층상으로 형성되어 있는 통상의 완속여과지를 개선한 것으로서, 상기 충진재층 사이의 어느 하나 또는 둘 이상의 곳에, 공극이 있는 차단재를 개재한 샌드위치식 완속여과지에 관한 것이다.

본 발명에서 충진재란 통상 완속여과지에 적용되는 세사, 중사, 왕사, 세자갈, 중자갈, 왕자갈 및 각종의 흡·탈취제 등을 의미한다.

통상 완속여과지는 상기와 같은 충진재가 층상으로 적층되어 있는데, 본 발명은 상기 적층된 충진재층 사이에 공극이 있는 차단재를 설치한 것이다. 차단재가 반복적으로 충진재층 사이에 개재되었다는 의미에서 "샌드위치식"이라는 용어를 사용하는 것이다.

본 발명에서 상기 차단재는 차단재 상하에 위치하는 충진재가 혼합되어 순차적인 여과기능이 상실되는 것을 방지하기 위한 것이다.

한편, 일반적으로 기존 완속여과지의 최상 충진재(일반적으로 세사)는 3∼6개월 마다 주기적으로 삭취하여 제거하고 새로운 충진재로 교체하게 된다. 기존 완속여과기의 충진재 삭취·교체작업은 하부의 충진재층을 손상시키지 않고 이루어져야 하기 때문에 상당히 까다로운 일로서 전문가의 손을 요하게 되며, 이 점이 종래 완속여과기 운영의 최대 단점의 하나로 인식되고 있다. 이에 본 발명은 촤상 충진재의 하면에 차단재를 설치하여 하부 충진재층과 공간적으로 차단함으로써 충진재의 삭취·교체작업을 비 전문가라도 매우 신속하고 경제적으로 수행할 수 있게 한다.

또한 본 발명에 의하면, 충진재층 사이 뿐 아니라 완속여과지의 최상단 충진재층의 표면에도 상부차단재가 추가로 포설되는 것이 바람직하다. 이에 의해 취수원수에 존재하는 상당한 분량의 유기성, 무기성 고형물을 1차적으로 여과하게 되어 최상 충진재(예를들면, 세사)층의 폐색을 방지하는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면 최상 충진재층의 삭취·교체 주기를 연장시키는 것이 가능하게 된다. 나아가 상기 상부차단재를 주기적으로 간단하게 걷어낸 다음 교체하거나, 세척 후에 재설치함으로써 최상 충진재층의 삭취·교체 주기를 더욱 연장시킬 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 차단재의 공극의 직경은 그의 상면에 충진된 충진재가 하부로 유출되지 않을 정도의 크기로, 상면에 충진된 충진재 최소직경의 0.5∼1.0배인 것이 바람직하다.

한편, 상기 최상단 충진재층의 표면에 포설되는 상기 상부차단재는 비교적 큰 유기성, 무기성 고형물을 1차로 여과하는 기능을 하는 것이기 때문에 그 공극의 직경은 그의 하면에 충진된 충진재 최소직경의 1.0∼3.0배 정도인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 차단재는 전술한 바와 같이 적절한 공극을 가지며, 상부와 하부의 충진재층을 물리적으로 차단할 수 있는 것이라면 어떠한 재질의 것이라도 적용이 가능하다.

예를들면, 적절하게 공극이 형성된 금속판이나 합성수지판을 적용할 수 있다. 그러나 설치 및 교체작업의 편의성을 위해 자유롭게 접거나 절단할 수 있는 직물형태의 여과포인 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 여과포를 하나 또는 복수개의 층(즉, 한겹 또는 여러겹의 여과포)으로 하여 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 차단재를 지지하고 설치를 편리하게 하기 위해 상기 차단재의 하면에 격자형의 차단재 지지수단을 추가하는 것이 가능하다. 즉, 완속여과지의 평면을 일정한 크기로 격자화하고 프레임을 설치하여 맨홀뚜껑처럼 차단재를 덮을 수 있게 하면 차단재의 설치 및 교체작업을 용이하게 할 수 있다(도 3).

본 발명에서 상기 충진재층의 충진재는, 상부로부터 세사, 왕사, 세자갈, 왕자갈인 것이 바람직하다. 이때 왕사∼왕자갈 또는 세자갈∼왕자갈로 이루어지는 충진재층은 거의 영구적으로 사용되므로 상기 차단재는 세사 충진재층과 왕사 충진재층 사이, 왕사충진재층과 세자갈 충진재층 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 중사 및 중자갈 충진재층이 상기 세사-왕사 충진재층 사이 및 세자갈-왕자갈 충진재층 사이에 추가로 설치될 수도 있다. 이 경우 중사 충진재층 상하에 차단재가 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서는 정수의 악취, 악미 성분을 흡착·제거하기 위하여 상기 충진재층 중 어느 하나 또는 복수개 층의 충진재를 숯, 목탄 또는 입상활성탄을 사용할 수 있다. 이들의 적층 위치는 취수원수의 특성에 따라 최상층 또는 최하층이 될 수 있을 것이다.

나아가 완속여과지 한 측면을 개폐식으로 하여 상부 충진재층을 삭취·교체시 작업을 용이하게 할 수 있도록 할 수도 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 본 실시예에서는 구체적인 충진재를 적시하였으나, 이는 본 발명의 한 예일 뿐 다양한 특성을 가지는 충진재를 선택하여 사용할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 전문가에게는 용이한 일일 것이다.

실시예

도 2에 도시되어 있듯이, 하부로부터 왕자갈-세자갈-왕사 충전재층을 만들고, (이들은 반영구적으로 사용되므로) 왕사 충전재층의 상면에 합성수지 재질의 여과포를 깔았다. 그 위에 조립활성탄 충전재층을 추가하고 재차 여과포를 덮은 다음 그 위에 세사(또는 다른 특수담체)를 충진하였다.

중간에 개재되어 있는 여과포가 세사-활성탄-세사 충진재간의 교란 및 뒤섞임을 방지하며, 따라서 충전재층 삭취·교체작업시 작업을 용이하게 하고 충진재의 불균화를 방지하는 기능을 하게 된다.

또한 최상부에 1∼5cm 두께의 여과포를 깔아 고탁도의 취수원수 유입시 하부 충진재의 급속폐색을 방지하게 된다.

완속여과기의 여과면적을 50 m2로, 생산수량을 100톤/일로 가정할 때, 종래 기술에 의한 완속여과기와 본 발명에 의한 개선된 샌드위치식 완속여과기의 상부 충전재층 삭취·교체작업에 소요되는 연간비용과 본 제안에 의한 비용을 개략적으로 비교하여 표 1에 나타내었다.

	규격(생산수량100톤/일 기준)	비용산정내역	기존방식(A)	본 발명(B)
세사	15톤,상수도용 (0.45-0.7mm)	60,000원/톤	7,200 천원	1,800 천원
세사교체횟수	(A) : 4회 (B) : 1회
활성탄 및 여과포	정수처리용 입상활성탄합성수지소재의 여과포	1,300원/kg1,500원/m2	-	1,500 천원350 천원/식
인건비		24,000원/톤	1,400 천원	560 천원
합 계			8,640 천원/년	4,200 천원/년

표에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 의하면 종래 기술을 적용한 경우에 비교하여 세사(상부 충전재층)의 삭취·교체횟수를 대폭 줄일 수 있으며, 운영비용도 50% 이하로 절약할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 샌드위치식 완속여과지를 적용하는 경우, ① 충진재층 간의 뒤섞임을 방지하여 여과효과를 장기간 유지시킬 수 있고 ② 상부 충진재층(세사)의 삭취·제거 횟수를 대폭 줄일 수 있으며 ③ 상부 충진재층(세사)의 삭취·제거를 비 전문가가 용이하게 작업할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 의하면 완속여과지가 적용된 간이상수도의 정수처리시설의 운영 및 관리·유지보수를 저렴하고 용이하게 할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 상이한 특성을 가지는 충진재가 층상으로 형성되어 있는 완속여과지에 있어서, 상기 각각의 충진재층 사이의 어느 하나 또는 둘 이상의 곳에, 공극이 있는 차단재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.
2. 제 1 항에 있어서,

   최상단의 충진재층의 표면에 상부차단재가 추가로 포설되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 차단재의 공극의 직경은 그의 상면에 충진된 충진재의 최소직경의 0.5∼1.0배인 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 상부차단재의 공극의 직경은 그의 하면에 충진된 충진재의 최소직경의 1.0∼3.0배인 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 차단재는 하나 또는 복수개 층의 여과포인 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 차단재의 하면에는 격자형의 차단재 지지수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 충진재층의 충진재는, 상부로부터 세사, 중사, 왕사, 세자갈, 중자갈, 왕자갈인 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 충진재층 중 어느 하나 또는 복수개 층의 충진재는 숯, 목탄 또는 입상활성탄등의 탄소계 매질 또는 수처리 제거대상 물질에 상응하는 매질인 것을 특징으로 하는 샌드위치식 완속여과지.