密度調節型繊維糸の精密ろ過装置
生物学的処理後に水中に残存する微細プラグ粒子、藻類、上水原水内の浮遊物質などを効果的にろ過分離するためのろ過装置であり、より詳細には、１ないし６０μｍの有効直径を持ちつつ柔軟性と伸縮性及び適当な表面粗度を持つ柔軟性繊維糸を装置の長手方向に装着し、ジャケット状原水（流入水）流入部を多孔性流入構造とし、ろ過処理されたろ過水（処理水）を中央の多孔性チャンバを通じて排出させることによって、ろ材層全体を粒子捕獲空間として活用可能にして、既存ろ過装置に比べてろ過効率、ろ過水量、ろ過持続時間及び動力コストを画期的に改善させた密度調節型繊維糸の精密ろ過装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的及び物理化学的処理後に水中に残存する微細フロック粒子（ｆｌｏｃ）、藻類（ａｌｇａｅ）、浮遊物質などを効果的にろ過分離するためのろ過装置に係り、より詳細には、１ないし６０μｍの有効直径を持ちつつ柔軟性と伸縮性及び適当な表面粗度を持つ柔軟性繊維糸を装置の長手方向に装着し、ジャケット型原水（流入水）流入部として多孔性流入構造を採用し、ろ過処理されたろ過水（処理水）を中央の多孔性チャンバを通じて排出させることによってろ材層全体を粒子捕獲空間として活用可能にして、既存ろ過装置に比べてろ過効率、ろ過水量、ろ過持続時間及び動力コストを画期的に改善させた密度調節型繊維糸の精密ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に廃水、汚水、下水及び上水原水は多様な大きさの浮遊物質を含有しており、これら浮遊物質を川や海に放流すれば水資源を汚染させ、水資源の利用に莫大な支障を招く。ここで、前記浮遊物質は０．１μｍ以上の大きさを持つ粒子（有機物と無機物）からなる固形物質であり、水を懸濁させるので懸濁物質とも呼ばれる。
【０００３】
前記浮遊物質（懸濁物質）を含有した水は水資源を汚染させ、その状態では家庭や産業現場で一般用水として使用するには適していない。したがって、予め処理された処理水を２次的に処理して使用することによって、上水及び水資源を生成してエネルギー低減効果を高める水処理用ろ過装置が開発されてきた。
【０００４】
ろ過装置の性能をさらに向上させるために繊維糸をろ材として使用し、ろ過装置の下端にろ材を固定させて、原水（流入水）供給圧力でろ材を密着させ、空気と洗浄水供給圧力でろ材を膨脹させる可変フィルタ層を持つろ過装置が公知（特許文献１）であるが、この方法は、ろ材層が単層でありろ材の密着程度が原水供給圧力によって決定されるために、浮遊物質の捕獲空間が少なくてろ過持続時間が短く、洗浄頻度が多く、流入水の水質変動に備え難く、目的とする水質と水量を任意に調節し難い短所がある。
【０００５】
前記問題点を解決するための装置として、従来からある柔軟性繊維糸を利用した溶液の中の浮遊固形物質分離装置（特許文献２）がある。これは、ろ材として使用した繊維糸の長さによってろ層深さと粒子捕獲空間の任意調節が可能であり、柔軟性繊維糸の集積密度によって空隙率と空隙の大きさ、粒子捕獲量及びろ過水質の調節が容易であり、かつ供給原水の水質変化に容易に対応できるろ過装置であるが、柔軟性と伸縮性のある繊維糸の集積方法において機械化が難しく、またろ過速度が低いためろ過装置のサイズが大きくなるなどの短所があった。
【０００６】
前記した問題点を解決するための従来の水中浮遊物質のろ過装置（特許文献３）は、ろ材層を通過する水の流れを、充填されたろ材の長手方向と同一にすることで（ｃｏ−ｃｕｒｒｅｎｔ）、ろ材ろ過原理と長手方向に充填したろ材による毛細管現象を主なろ過原理として採用したろ過装置であるために、繊維糸の充填問題を容易にすることはもとより、ろ過速度を大きく向上させて装置のサイズを縮めたことが特徴であるが、５μｍ以下の水中浮遊物質を除去し難い点と、ろ過層全体を活用できないという短所があった。
【特許文献１】大韓民国登録番号１０−０２４１１９８；出願番号１０−１９９７−００５００４７；出願日１９９７−０９−３０
【特許文献２】大韓民国登録番号１０−０３２４７２７；出願番号１０−１９９９−００１３３９６；出願日１９９９−０４−１５
【特許文献３】大韓民国登録番号１０−０３５４８３６；出願番号１０−１９９９−００１３４４８；出願日２００１−０３−１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記のような従来のろ過装置で現れた問題点を解決するためになされたものであり、多様な形態で流入水内に含まれている浮遊物質の種類及び大きさ、状態に関係なく浮遊物質のろ過及び捕獲された汚染物質の逆洗浄などをさらに効率的に行うことができ、低いろ過抵抗で多くの水量及び精密ろ過が可能な密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過装置本体の下部のジャケット状原水流入部を多孔性流入構造とし、前記ジャケット状原水流入部の下端に逆洗浄用空気流入口が形成されたろ材固定板とろ材密度調節板を装着して、接近（アクセス）流速を減少させ、流入された原水がろ材固定板下部へ逆流することを防止すると同時に、ろ材層全体を捕獲粒子空間とする深層ろ過方式を採用することによって、ろ過抵抗を減らして過持続時間を延長させることができ、ろ過層全体をろ過空間として活用できる密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過装置の下部に設置される逆洗浄用空気流入口が形成されたろ材固定板にろ材である柔軟性繊維糸を固定し、その上部先端は柔軟性が維持されるように固定しない状態でろ過と逆洗浄とが行われるようにろ過装置の長手方向に充填してろ過と逆洗浄効率を高め、逆洗浄時間と逆洗浄水発生量を最小化させることができる密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１０】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過処理されたろ過水を中央の多孔性チャンバを通じて排出させることによって、流出部の充填密度を相対的に高く維持し、流出部の断面積は大きくしてろ過流出抵抗を減らすことにより、低いろ過圧力で精密ろ過を可能にした密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１１】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、濃縮液排出部（流出部）をジャケット状にすることによって、逆洗浄時にろ材間に捕獲された浮遊物質の排出を円滑に行える密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過原水を逆洗浄水として使用することによって逆洗浄用処理水槽がなく、かつ弁及びその他の配管が単純でコンパクトな密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１３】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、大容量の原水を処理するのに適するように複数のろ過装置を並列に組み合わせて処理容量を増加させることができる並列ろ過システムを可能にする密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記した技術的課題を達成するために、流入水の主要通路になり、流入水が長手方向に流れるろ過装置本体と、ろ過装置本体によって包囲され、ろ過装置の長手方向に伸びる柔軟性繊維糸からなり、充填密度が制御され、流入水に含まれる各種浮遊物質を除去するろ材と、前記ろ過装置本体の下側部分の側部に流入水を流入させるための流入水ガイドジャケットと、前記流入水ガイドジャケットの下方に配置され、前記ろ材の下端を固定する複数の固定口を有するろ材固定板と、ドーナツ状の形状を有し前記流入水ガイドジャケットと前記ろ材固定板との間に配置され、前記ろ材固定板に固定された柔軟性繊維糸がその中孔部を通過しつつ充填密度を高めることによって、流入される前記流入水が前記ろ材固定板側に流れることを防止するろ材密度調節板と、前記ろ過装置本体の上部から伸びて一定の径を有し、前記ろ材の上部層の密度を増加させ、前記ろ材により処理された処理水がその内部に流入されて前記ろ過装置本体外部に流出されるようにその回りに複数の処理水流入口が形成された内部多孔性チャンバと、前記ろ過装置本体上部の一部分を外側で取り囲む形態に配置されて、逆洗浄時に前記ろ材に捕獲されていた濃縮液が前記ろ過装置本体外部に排出されるように誘導する濃縮液排出ジャケットと、を備えることを特徴とする精密ろ過装置を提供する。
【００１５】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ材固定板にその下部先端が固定された前記柔軟性繊維糸の上部先端は固定されず自由状態に放置され、前記流入水ガイドジャケットに対応する前記本体部分には前記流入水が通過する複数の流入水通過口が形成され、逆洗浄時に逆洗浄された濃縮液の排出を前記ろ過装置本体の外部に誘導するために内部のろ過装置本体を外側から取り囲み、ろ過装置本体の上部を介して前記濃縮液を外部に排出させるためのジャケット状の円筒部材から形成される濃縮液排出ジャケットが形成される。
【００１６】
前記濃縮液排出ジャケットに対応する前記本体部分には、前記流入水が通過する複数の流入水通過口が形成される。
【００１７】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ過装置は、前記ろ材固定板を下部から支持するように設置され、逆洗浄時に逆洗浄空気を注入可能にする逆洗浄空気流入管が形成された下部結合構造物を備える。
【００１８】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ材固定板に前記逆洗浄空気が通過する複数の逆洗浄空気流入口が正六角形の配列に形成されるか、前記逆洗浄空気流入管の前記本体内部に位置する部分に前記逆洗浄空気が排出される逆洗浄空気排出口が形成される。
【００１９】
本発明の望ましい実施形態において、前記内部多孔性チャンバの体積は、前記本体体積の１０〜５０％になるように形成される。
【００２０】
本発明の望ましい実施形態において、前記柔軟性繊維糸は、ろ過対象の流入水または前記流入水の処理程度によって単一材質の柔軟性繊維糸または相異なる材質の柔軟性繊維糸が複合的に使われる。
【００２１】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ過装置は、逆洗浄時に前記流入水を逆洗浄水として使用することによって、逆洗浄用の追加の水槽とその他の逆洗浄用ポンプと弁及び配管資材を必要としない。
【００２２】
本発明の望ましい実施形態において、前記流入水が逆洗浄時に逆洗浄水としても使われることによって、ろ過工程と逆洗浄工程とがそれぞれ同じ方向で行われる。
【００２３】
本発明の望ましい実施形態において、逆洗浄時に前記ろ材固定板の逆洗浄空気流入口または前記逆洗浄空気流入管の排出口を通じて前記逆洗浄空気を前記本体内部に間歇的に注入して乱流を発生させることによって、この時に形成される柔軟性繊維糸ろ材と該ろ材に捕獲された汚染物質間のせん断力により前記汚染物質が短時間に脱離される。
【００２４】
本発明の望ましい実施形態において、前記逆洗浄空気は、空気圧縮器で発生する圧縮空気であって、この圧縮空気は、高圧のまま前記逆洗浄空気流入管に連結された空気保存タンクに保存された後、逆洗浄時に周期的に前記本体内部に注入されて逆洗浄工程が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の望ましい実施形態を詳細に説明する。本発明を説明するに当たって関連した公知技術または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にすると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。そして、後述する用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わりうる。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて下されねばならない。
【００２６】
図１は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の構成図であり、図２は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の側断面図であり、図３は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の多孔性チャンバ構成図であり、図４及び図５は、それぞれ本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の下部結合構造物の構成図である。図６ないし図８は、それぞれ本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図であり、図９は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の流入水ガイドジャケットの構成図であり、図１０は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材密度調節板の構成図であり、図１１は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の濃縮液排出ジャケットの構成図であり、図１２は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ過工程時の作用を説明する概念図であり、図１３は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の逆洗浄工程時の作用を説明する概念図である。図１４ないし図１９は、それぞれ本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施形態のグラフであり、図１４は、水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の粒径に対する除去効率を示したグラフであり、図１５は、運転期間に対する水中浮遊物質の除去効率を示したグラフであり、図１６は、運転期間による水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の流入／流出濃度を示したグラフであり、図１７は、運転期間によるＢＯＤの除去効率を示したグラフであり、図１８は、運転期間によるＢＯＤの流入／流出濃度を示したグラフであり、図１９は、運転期間による圧力及びろ過フラックス変化を示したグラフである。
【００２７】
図１ないし図１１を参照すれば、本発明によるろ過装置１００は、流入水（ろ過原水及び／または逆洗浄原水）の主要通路となり、柔軟性繊維糸６がその内部に長手方向に充填されるろ過装置本体１と、本体１の下側部分の側部に前記流入水を流入させるための流入水ガイドジャケット７と、流入水ガイドジャケット７の下端に柔軟性繊維糸ろ材６の下部先端が固定される複数の固定口１５が形成されているろ材固定板１２と、ドーナツ状に流入水ガイドジャケット７とろ材固定板１２との間に配置され、ろ材固定板１２に固定された柔軟性繊維糸６がその中孔部を通過しつつ充填密度を高めることによって、流入される前記流入水がろ材固定板１２側に流れることを防止するろ材密度調節板９と、本体１の上部から下方に一定大きさに本体１の内部に配置されてろ材６の上部層の密度を増加させ、ろ材６により処理された処理水（ろ過水）がその内部に流入されて本体１の外部に流出されるようにその回りに複数の処理水流入口１１が形成された多孔性チャンバ１０と、本体１の上部の一定部分を外側で取り囲む形態に配置されて、逆洗浄時に逆洗浄された濃縮液が本体１の外部に排出されるように誘導する濃縮液排出ジャケット１６と、ろ材固定板１２を下部から支持するように設置され、逆洗浄時に逆洗浄空気を注入させる逆洗浄空気流入管が形成された下部結合構造物１３と、を備えてなる。
【００２８】
ろ材密度調節板９は、図１０に示したように、流入水ガイドジャケット７を通じて流入された流入水が上部のろ材層を通過せずに本体１の下部に流れた後、下部中央で上部の流出管３方向に向って流れることを防止する。すなわち、ろ材密度調節板９は、柔軟性繊維糸６をその中孔部に高密度に稠密に入れることによって、流入された流入水が下部に流れないようにする。
【００２９】
図４に示した下部結合構造物１３ａは、逆洗浄空気の均一な供給のために逆洗浄空気流入口１４が正六角形の配列に形成されているろ材固定板１２ａ（図６）、１２ｂ（図７）と共に設置される。図５に示した逆洗浄空気流入管４の上部周囲に逆洗浄空気排出口４ｂが形成されている下部結合構造物１３ｂは、逆洗浄空気流入口のないろ材固定板１２ｃ（図８）と共に設置される。
【００３０】
本発明において、ろ材固定板１２に固定されていない柔軟性繊維糸６の上部先端は、何も固定されていない自由状態に放置される。流入水ガイドジャケット７に対応する本体１部分には、図２及び図９に示したように、前記流入水が通過する複数の流入水通過口８が形成され、濃縮液排出ジャケット１６は、逆洗浄時に排出される濃縮液が上部にオーバーフローされつつ排出されるように密閉型外筒構造になって本体１の上端部に形成される。多孔性チャンバ１０の体積は、図２に示したように、本体１の体積の１０〜５０％になるように作られる。
【００３１】
本発明に使われるろ材として柔軟性繊維糸６は、ろ過対象流入水または前記流入水の処理程度によって単一材質の柔軟性繊維糸または相異なる材質の柔軟性繊維糸が複合的に使われうる。柔軟性繊維糸６の材質は、望ましくはポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンなどの素材からなる。
【００３２】
本発明のろ過装置１００は、図１２及び図１３に示したように、逆洗浄時に逆洗浄用原水としてろ過原水をそのまま使用することによって、逆洗浄用水槽と逆洗浄用ポンプ及び弁、そしてその他の逆洗浄用配管資材を必要としない。このように、前記流入水が逆洗浄時に逆洗浄水としても使われることによって、ろ過工程と逆洗浄工程がそれぞれ同じ方向、すなわち、実線矢印と点線矢印とで図示したように本体１の上部方向に進行する。
【００３３】
一方、本発明のろ過装置１００は、逆洗浄時ろ材固定板１２の逆洗浄空気流入口１４または逆洗浄空気流入管４の空気排出口４ｂを通じて前記逆洗浄空気を本体１の内部に間歇的に注入して乱流を発生させることによって、この時に形成される柔軟性繊維糸ろ材６と該ろ材６に捕獲された汚染物質間のせん断力により前記汚染物質を短時間に脱離させる。前記のように間歇的に注入される逆洗浄空気は、図１２及び図１３に図示したような所定の空気圧縮器６２で発生する圧縮空気であって、この圧縮空気は、逆洗浄空気流入管４に連結された空気保存タンク６４に保存された後、逆洗浄時に周期的に本体１の内部に注入される。
【００３４】
流入水ガイドジャケット７に対応する本体１部分は、流入水に抵抗がかからないようにして接近（アクセス）速度が一定に維持されるように多孔板形態とする。多孔性チャンバ１０は、図２及び図３に示したように、流出水流出管３及び上部結合構造物と一体型または分離型に構成される。濃縮液流出ジャケット１６は、本体１の上部外側にジャケット状に設置され、本体１の上部にオーパーフローする濃縮水は外側ジャケットを通して円滑に排出される。ろ材固定板１２には柔軟性繊維糸６束が固定されるが、ろ過しようとする対象あるいは対象物質の処理程度によって単一種の柔軟性繊維糸６あるいは流入部と流出部別に多様な物性の柔軟性繊維糸６の装着が可能である。
【００３５】
以下、図１２及び図１３を参照して本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の作用例を説明する。図１２は、本発明のろ過装置のろ過工程時の作用を示したものであり、図１３は、本発明のろ過装置の逆洗浄工程時の作用を示したものである。
【００３６】
図１２を参照すれば、ろ過工程時にはポンプＰの動作でろ過原水が流入され、流出水流出管３と連結されたろ過水排出弁Ｖ１が開放される。これにより、ろ過原水槽５２のろ過原水がろ過装置１００に供給されつつ上向流式ろ過が進行する。ろ過装置１００によりろ過されたろ過水は、本体１及びろ過水排出弁Ｖ１を経由してろ過水貯蔵槽５４に流出される。ろ過工程時、逆洗浄用空気流入弁Ｖ２及び濃縮液排出弁Ｖ３は閉状態にある。
【００３７】
ろ過工程をより詳細に説明すれば、ろ過原水（流入水）内の浮遊性固形物質は、柔軟性繊維糸６からなるろ材層を通過しつつ篩かけ、物理化学的吸着、遮断、沈殿及び毛管現象などの多様なメカニズムでろ材層内に捕集され、前記浮遊性固形物質が除去されたろ過水は排出弁Ｖ１を通じてろ過水貯蔵槽５４に流出される。
【００３８】
ろ過工程が続けば、ろ材６に浮遊物質捕獲量が増加し、これによってろ過抵抗は増加してろ過速度（ｆｌｕｘ）は小さくなり、結局ろ過水量が減少する。この時、ろ過される水量が設定された目標水量以下に減少するか、ろ過圧力が設定された値以上になるか、あるいはあらかじめ設定されたろ過持続時間に到達すれば、逆洗浄工程が始まる。
【００３９】
図１３を参照すれば、逆洗浄工程時、ろ過水排出弁Ｖ１は閉状態、逆洗浄用空気流入弁Ｖ２及び濃縮液排出弁Ｖ３は開状態にある。一方、逆洗浄水としてろ過原水槽５２にあるろ過原水を逆洗浄水として使用するために、ろ過原水及び／または逆洗浄原水流入ポンプＰは連続して動作し続ける。
【００４０】
逆洗浄工程時、空気圧縮器６２と空気保存タンク６４を通じてろ過装置１００に流入される加圧空気と、ろ過原水及び／または逆洗浄水流入ポンプＰを通じてろ過装置１００に流入される逆洗浄水により、ろ過装置１００内のろ材６は、水平及び垂直方向に膨脹すると同時に上下左右に強く揺れる。この時、ろ材６の膨脹及び上下左右に揺れることにより乱流が発生し、この乱流によりせん断力が発生し、このせん断力によりろ材６に捕獲された粒子（浮遊物質）の脱離が短時間内に行われる。ろ材６から脱離された浮遊物質は逆洗浄水に混ざって濃縮液形態になり、濃縮液排出ジャケット１６と濃縮液排出弁Ｖ３を経由して濃縮液貯蔵槽５６に排出される。
【００４１】
前記逆洗浄工程時、逆洗浄用加圧空気は、望ましくは空気圧縮器６２で発生する圧縮空気を空気保存タンク６４に保存した後、保存された圧縮空気を周期的にろ過装置１００に注入することによって逆洗浄工程を効率的に行える。
【００４２】
本発明の一実施形態による逆洗浄工程時、逆洗浄水としては、前述したようにろ過原水槽５２にあるろ過原水を利用するが、別途の水槽に保存された逆洗浄水を使用することもできるということは言うまでもない。
【００４３】
本発明の一実施形態のように、ろ過原水槽５２に保存されたろ過原水を逆洗浄水として使用する場合、別途の逆洗浄水水槽が不必要であり、逆洗浄水の供給のためのポンプと弁及びその他の配管も不必要であるために、ろ過装置の設置構成が単純になりうる。
【００４４】
以下、実験実施例を通じて本発明のろ過装置を付加的に説明する。
【００４５】
＜実施例−下水処理＞
ある都市の下水処理場に本体の直径１５００ｍｍ、長さ３０００ｍｍサイズの本発明によるろ過装置１００を設置して６ケ月間運転した結果、平均流入水固形物質（Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ；ＳＳ）濃度１０．３ｐｐｍ、平均流出水ＳＳ濃度０．７ｐｐｍであり、流出水ＳＳ濃度が常時１ｐｐｍ以下を維持し、処理効率は平均９２．９％を得ることができた。また流入水及び流出水の浮遊性ＳＳ粒径分布を確認した結果、粒径１〜３μｍでは７０％、３〜５μｍでは８２％、５〜８μｍでは８５％、８〜１０μｍ以上では９３％、１０〜１５μｍでは９５％、１５〜２５μｍでは９８％、２５μｍ以上では１００％の除去効率を表した。生物学的に処理した下・廃水の場合、流出水ＢＯＤ中の７０％以上が固形性ＢＯＤであるためにＢＯＤも同伴除去されることが確認できた。本運転結果では、平均流入ＢＯＤ ９．０ｐｐｍ、平均流出ＢＯＤ ３．０ｐｐｍ、平均除去率６０．５％を得ることができた。
【００４６】
前記した実施例と関連した図面を図１４ないし図１９に参考的に示したが、図１４は、水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の粒径に対する除去効率を示したグラフであり、図１５は、運転期間に対する水中浮遊物質の除去効率を示したグラフであり、図１６は、運転期間による水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の流入／流出濃度を示したグラフであり、図１７は、運転期間によるＢＯＤの除去効率を示したグラフであり、図１８は、運転期間によるＢＯＤの流入／流出濃度を示したグラフであり、図１９は、運転期間による圧力及びろ過フラックス（Ｆｌｕｘ）変化を示したグラフである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置は、１ないし６０μｍの有効直径を持ちつつ柔軟性と伸縮性及び適当な表面粗度を持つ柔軟性繊維糸を装置の長手方向に装着し、ジャケット状原水（流入水）流入部を多孔性流入構造とし、ろ過処理されたろ過水（処理水）を中央の多孔性チャンバを通じて排出させることによって全体ろ材層を粒子捕獲空間として活用可能にして、既存ろ過装置に比べてろ過効率、ろ過水量、ろ過持続時間及び動力コストを改善させる利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の構成図である。
【図２】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の側断面図である。
【図３】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の多孔性チャンバ構成図である。
【図４】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の下部結合構造物の構成図である。
【図５】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の下部結合構造物の構成図である。
【図６】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図である。
【図７】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図である。
【図８】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図である。
【図９】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の流入水ガイドジャケットの構成図である。
【図１０】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材密度調節板の構成図である。
【図１１】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の濃縮液排出ジャケットの構成図である。
【図１２】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ過工程時の作用を説明する概念図である。
【図１３】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の逆洗浄工程時の作用を説明する概念図である。
【図１４】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の粒径に対する除去効率を示す。
【図１５】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間に対する水中浮遊物質の除去効率を示す。
【図１６】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間による水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の流入／流出濃度を示す。
【図１７】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間によるＢＯＤの除去効率を示す。
【図１８】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間によるＢＯＤの流入／流出濃度を示す。
【図１９】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間による圧力及びろ過フラックス変化を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１ ろ過装置本体
３ 流出水流出管
４ 逆洗浄空気流入管
４ｂ 逆洗浄空気排出口
６ 柔軟性繊維糸
７ 流入水ガイドジャケット
８ 流入水通過口
９ ろ材密度調節板
１０ 多孔性チャンバ
１１ 処理水流入口
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ろ材固定板
１３、１３ａ、１３ｂ 下部結合構造物
１４ 逆洗浄空気流入口
１５ 固定口
１６ 濃縮液排出ジャケット
５２ ろ過原水槽
５４ ろ過水貯蔵槽
５６ 濃縮液貯蔵槽
６２ 空気圧縮器
６４ 空気保存タンク
１００ ろ過装置
Ｐ ポンプ
Ｖ１ ろ過水排出弁
Ｖ２ 逆洗浄用空気流入弁
Ｖ３ 濃縮液排出弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的及び物理化学的処理後に水中に残存する微細フロック粒子（ｆｌｏｃ）、藻類（ａｌｇａｅ）、浮遊物質などを効果的にろ過分離するためのろ過装置に係り、より詳細には、１ないし６０μｍの有効直径を持ちつつ柔軟性と伸縮性及び適当な表面粗度を持つ柔軟性繊維糸を装置の長手方向に装着し、ジャケット型原水（流入水）流入部として多孔性流入構造を採用し、ろ過処理されたろ過水（処理水）を中央の多孔性チャンバを通じて排出させることによってろ材層全体を粒子捕獲空間として活用可能にして、既存ろ過装置に比べてろ過効率、ろ過水量、ろ過持続時間及び動力コストを画期的に改善させた密度調節型繊維糸の精密ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に廃水、汚水、下水及び上水原水は多様な大きさの浮遊物質を含有しており、これら浮遊物質を川や海に放流すれば水資源を汚染させ、水資源の利用に莫大な支障を招く。ここで、前記浮遊物質は０．１μｍ以上の大きさを持つ粒子（有機物と無機物）からなる固形物質であり、水を懸濁させるので懸濁物質とも呼ばれる。
【０００３】
前記浮遊物質（懸濁物質）を含有した水は水資源を汚染させ、その状態では家庭や産業現場で一般用水として使用するには適していない。したがって、予め処理された処理水を２次的に処理して使用することによって、上水及び水資源を生成してエネルギー低減効果を高める水処理用ろ過装置が開発されてきた。
【０００４】
ろ過装置の性能をさらに向上させるために繊維糸をろ材として使用し、ろ過装置の下端にろ材を固定させて、原水（流入水）供給圧力でろ材を密着させ、空気と洗浄水供給圧力でろ材を膨脹させる可変フィルタ層を持つろ過装置が公知（特許文献１）であるが、この方法は、ろ材層が単層でありろ材の密着程度が原水供給圧力によって決定されるために、浮遊物質の捕獲空間が少なくてろ過持続時間が短く、洗浄頻度が多く、流入水の水質変動に備え難く、目的とする水質と水量を任意に調節し難い短所がある。
【０００５】
前記問題点を解決するための装置として、従来からある柔軟性繊維糸を利用した溶液の中の浮遊固形物質分離装置（特許文献２）がある。これは、ろ材として使用した繊維糸の長さによってろ層深さと粒子捕獲空間の任意調節が可能であり、柔軟性繊維糸の集積密度によって空隙率と空隙の大きさ、粒子捕獲量及びろ過水質の調節が容易であり、かつ供給原水の水質変化に容易に対応できるろ過装置であるが、柔軟性と伸縮性のある繊維糸の集積方法において機械化が難しく、またろ過速度が低いためろ過装置のサイズが大きくなるなどの短所があった。
【０００６】
前記した問題点を解決するための従来の水中浮遊物質のろ過装置（特許文献３）は、ろ材層を通過する水の流れを、充填されたろ材の長手方向と同一にすることで（ｃｏ−ｃｕｒｒｅｎｔ）、ろ材ろ過原理と長手方向に充填したろ材による毛細管現象を主なろ過原理として採用したろ過装置であるために、繊維糸の充填問題を容易にすることはもとより、ろ過速度を大きく向上させて装置のサイズを縮めたことが特徴であるが、５μｍ以下の水中浮遊物質を除去し難い点と、ろ過層全体を活用できないという短所があった。
【特許文献１】大韓民国登録番号１０−０２４１１９８；出願番号１０−１９９７−００５００４７；出願日１９９７−０９−３０
【特許文献２】大韓民国登録番号１０−０３２４７２７；出願番号１０−１９９９−００１３３９６；出願日１９９９−０４−１５
【特許文献３】大韓民国登録番号１０−０３５４８３６；出願番号１０−１９９９−００１３４４８；出願日２００１−０３−１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記のような従来のろ過装置で現れた問題点を解決するためになされたものであり、多様な形態で流入水内に含まれている浮遊物質の種類及び大きさ、状態に関係なく浮遊物質のろ過及び捕獲された汚染物質の逆洗浄などをさらに効率的に行うことができ、低いろ過抵抗で多くの水量及び精密ろ過が可能な密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過装置本体の下部のジャケット状原水流入部を多孔性流入構造とし、前記ジャケット状原水流入部の下端に逆洗浄用空気流入口が形成されたろ材固定板とろ材密度調節板を装着して、接近（アクセス）流速を減少させ、流入された原水がろ材固定板下部へ逆流することを防止すると同時に、ろ材層全体を捕獲粒子空間とする深層ろ過方式を採用することによって、ろ過抵抗を減らして過持続時間を延長させることができ、ろ過層全体をろ過空間として活用できる密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過装置の下部に設置される逆洗浄用空気流入口が形成されたろ材固定板にろ材である柔軟性繊維糸を固定し、その上部先端は柔軟性が維持されるように固定しない状態でろ過と逆洗浄とが行われるようにろ過装置の長手方向に充填してろ過と逆洗浄効率を高め、逆洗浄時間と逆洗浄水発生量を最小化させることができる密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１０】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過処理されたろ過水を中央の多孔性チャンバを通じて排出させることによって、流出部の充填密度を相対的に高く維持し、流出部の断面積は大きくしてろ過流出抵抗を減らすことにより、低いろ過圧力で精密ろ過を可能にした密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１１】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、濃縮液排出部（流出部）をジャケット状にすることによって、逆洗浄時にろ材間に捕獲された浮遊物質の排出を円滑に行える密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ろ過原水を逆洗浄水として使用することによって逆洗浄用処理水槽がなく、かつ弁及びその他の配管が単純でコンパクトな密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【００１３】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、大容量の原水を処理するのに適するように複数のろ過装置を並列に組み合わせて処理容量を増加させることができる並列ろ過システムを可能にする密度調節型繊維糸の精密ろ過装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記した技術的課題を達成するために、流入水の主要通路になり、流入水が長手方向に流れるろ過装置本体と、ろ過装置本体によって包囲され、ろ過装置の長手方向に伸びる柔軟性繊維糸からなり、充填密度が制御され、流入水に含まれる各種浮遊物質を除去するろ材と、前記ろ過装置本体の下側部分の側部に流入水を流入させるための流入水ガイドジャケットと、前記流入水ガイドジャケットの下方に配置され、前記ろ材の下端を固定する複数の固定口を有するろ材固定板と、ドーナツ状の形状を有し前記流入水ガイドジャケットと前記ろ材固定板との間に配置され、前記ろ材固定板に固定された柔軟性繊維糸がその中孔部を通過しつつ充填密度を高めることによって、流入される前記流入水が前記ろ材固定板側に流れることを防止するろ材密度調節板と、前記ろ過装置本体の上部から伸びて一定の径を有し、前記ろ材の上部層の密度を増加させ、前記ろ材により処理された処理水がその内部に流入されて前記ろ過装置本体外部に流出されるようにその回りに複数の処理水流入口が形成された内部多孔性チャンバと、前記ろ過装置本体上部の一部分を外側で取り囲む形態に配置されて、逆洗浄時に前記ろ材に捕獲されていた濃縮液が前記ろ過装置本体外部に排出されるように誘導する濃縮液排出ジャケットと、を備えることを特徴とする精密ろ過装置を提供する。
【００１５】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ材固定板にその下部先端が固定された前記柔軟性繊維糸の上部先端は固定されず自由状態に放置され、前記流入水ガイドジャケットに対応する前記本体部分には前記流入水が通過する複数の流入水通過口が形成され、逆洗浄時に逆洗浄された濃縮液の排出を前記ろ過装置本体の外部に誘導するために内部のろ過装置本体を外側から取り囲み、ろ過装置本体の上部を介して前記濃縮液を外部に排出させるためのジャケット状の円筒部材から形成される濃縮液排出ジャケットが形成される。
【００１６】
前記濃縮液排出ジャケットに対応する前記本体部分には、前記流入水が通過する複数の流入水通過口が形成される。
【００１７】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ過装置は、前記ろ材固定板を下部から支持するように設置され、逆洗浄時に逆洗浄空気を注入可能にする逆洗浄空気流入管が形成された下部結合構造物を備える。
【００１８】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ材固定板に前記逆洗浄空気が通過する複数の逆洗浄空気流入口が正六角形の配列に形成されるか、前記逆洗浄空気流入管の前記本体内部に位置する部分に前記逆洗浄空気が排出される逆洗浄空気排出口が形成される。
【００１９】
本発明の望ましい実施形態において、前記内部多孔性チャンバの体積は、前記本体体積の１０〜５０％になるように形成される。
【００２０】
本発明の望ましい実施形態において、前記柔軟性繊維糸は、ろ過対象の流入水または前記流入水の処理程度によって単一材質の柔軟性繊維糸または相異なる材質の柔軟性繊維糸が複合的に使われる。
【００２１】
本発明の望ましい実施形態において、前記ろ過装置は、逆洗浄時に前記流入水を逆洗浄水として使用することによって、逆洗浄用の追加の水槽とその他の逆洗浄用ポンプと弁及び配管資材を必要としない。
【００２２】
本発明の望ましい実施形態において、前記流入水が逆洗浄時に逆洗浄水としても使われることによって、ろ過工程と逆洗浄工程とがそれぞれ同じ方向で行われる。
【００２３】
本発明の望ましい実施形態において、逆洗浄時に前記ろ材固定板の逆洗浄空気流入口または前記逆洗浄空気流入管の排出口を通じて前記逆洗浄空気を前記本体内部に間歇的に注入して乱流を発生させることによって、この時に形成される柔軟性繊維糸ろ材と該ろ材に捕獲された汚染物質間のせん断力により前記汚染物質が短時間に脱離される。
【００２４】
本発明の望ましい実施形態において、前記逆洗浄空気は、空気圧縮器で発生する圧縮空気であって、この圧縮空気は、高圧のまま前記逆洗浄空気流入管に連結された空気保存タンクに保存された後、逆洗浄時に周期的に前記本体内部に注入されて逆洗浄工程が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の望ましい実施形態を詳細に説明する。本発明を説明するに当たって関連した公知技術または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にすると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。そして、後述する用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わりうる。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて下されねばならない。
【００２６】
図１は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の構成図であり、図２は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の側断面図であり、図３は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の多孔性チャンバ構成図であり、図４及び図５は、それぞれ本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の下部結合構造物の構成図である。図６ないし図８は、それぞれ本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図であり、図９は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の流入水ガイドジャケットの構成図であり、図１０は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材密度調節板の構成図であり、図１１は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の濃縮液排出ジャケットの構成図であり、図１２は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ過工程時の作用を説明する概念図であり、図１３は、本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の逆洗浄工程時の作用を説明する概念図である。図１４ないし図１９は、それぞれ本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施形態のグラフであり、図１４は、水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の粒径に対する除去効率を示したグラフであり、図１５は、運転期間に対する水中浮遊物質の除去効率を示したグラフであり、図１６は、運転期間による水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の流入／流出濃度を示したグラフであり、図１７は、運転期間によるＢＯＤの除去効率を示したグラフであり、図１８は、運転期間によるＢＯＤの流入／流出濃度を示したグラフであり、図１９は、運転期間による圧力及びろ過フラックス変化を示したグラフである。
【００２７】
図１ないし図１１を参照すれば、本発明によるろ過装置１００は、流入水（ろ過原水及び／または逆洗浄原水）の主要通路となり、柔軟性繊維糸６がその内部に長手方向に充填されるろ過装置本体１と、本体１の下側部分の側部に前記流入水を流入させるための流入水ガイドジャケット７と、流入水ガイドジャケット７の下端に柔軟性繊維糸ろ材６の下部先端が固定される複数の固定口１５が形成されているろ材固定板１２と、ドーナツ状に流入水ガイドジャケット７とろ材固定板１２との間に配置され、ろ材固定板１２に固定された柔軟性繊維糸６がその中孔部を通過しつつ充填密度を高めることによって、流入される前記流入水がろ材固定板１２側に流れることを防止するろ材密度調節板９と、本体１の上部から下方に一定大きさに本体１の内部に配置されてろ材６の上部層の密度を増加させ、ろ材６により処理された処理水（ろ過水）がその内部に流入されて本体１の外部に流出されるようにその回りに複数の処理水流入口１１が形成された多孔性チャンバ１０と、本体１の上部の一定部分を外側で取り囲む形態に配置されて、逆洗浄時に逆洗浄された濃縮液が本体１の外部に排出されるように誘導する濃縮液排出ジャケット１６と、ろ材固定板１２を下部から支持するように設置され、逆洗浄時に逆洗浄空気を注入させる逆洗浄空気流入管が形成された下部結合構造物１３と、を備えてなる。
【００２８】
ろ材密度調節板９は、図１０に示したように、流入水ガイドジャケット７を通じて流入された流入水が上部のろ材層を通過せずに本体１の下部に流れた後、下部中央で上部の流出管３方向に向って流れることを防止する。すなわち、ろ材密度調節板９は、柔軟性繊維糸６をその中孔部に高密度に稠密に入れることによって、流入された流入水が下部に流れないようにする。
【００２９】
図４に示した下部結合構造物１３ａは、逆洗浄空気の均一な供給のために逆洗浄空気流入口１４が正六角形の配列に形成されているろ材固定板１２ａ（図６）、１２ｂ（図７）と共に設置される。図５に示した逆洗浄空気流入管４の上部周囲に逆洗浄空気排出口４ｂが形成されている下部結合構造物１３ｂは、逆洗浄空気流入口のないろ材固定板１２ｃ（図８）と共に設置される。
【００３０】
本発明において、ろ材固定板１２に固定されていない柔軟性繊維糸６の上部先端は、何も固定されていない自由状態に放置される。流入水ガイドジャケット７に対応する本体１部分には、図２及び図９に示したように、前記流入水が通過する複数の流入水通過口８が形成され、濃縮液排出ジャケット１６は、逆洗浄時に排出される濃縮液が上部にオーバーフローされつつ排出されるように密閉型外筒構造になって本体１の上端部に形成される。多孔性チャンバ１０の体積は、図２に示したように、本体１の体積の１０〜５０％になるように作られる。
【００３１】
本発明に使われるろ材として柔軟性繊維糸６は、ろ過対象流入水または前記流入水の処理程度によって単一材質の柔軟性繊維糸または相異なる材質の柔軟性繊維糸が複合的に使われうる。柔軟性繊維糸６の材質は、望ましくはポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンなどの素材からなる。
【００３２】
本発明のろ過装置１００は、図１２及び図１３に示したように、逆洗浄時に逆洗浄用原水としてろ過原水をそのまま使用することによって、逆洗浄用水槽と逆洗浄用ポンプ及び弁、そしてその他の逆洗浄用配管資材を必要としない。このように、前記流入水が逆洗浄時に逆洗浄水としても使われることによって、ろ過工程と逆洗浄工程がそれぞれ同じ方向、すなわち、実線矢印と点線矢印とで図示したように本体１の上部方向に進行する。
【００３３】
一方、本発明のろ過装置１００は、逆洗浄時ろ材固定板１２の逆洗浄空気流入口１４または逆洗浄空気流入管４の空気排出口４ｂを通じて前記逆洗浄空気を本体１の内部に間歇的に注入して乱流を発生させることによって、この時に形成される柔軟性繊維糸ろ材６と該ろ材６に捕獲された汚染物質間のせん断力により前記汚染物質を短時間に脱離させる。前記のように間歇的に注入される逆洗浄空気は、図１２及び図１３に図示したような所定の空気圧縮器６２で発生する圧縮空気であって、この圧縮空気は、逆洗浄空気流入管４に連結された空気保存タンク６４に保存された後、逆洗浄時に周期的に本体１の内部に注入される。
【００３４】
流入水ガイドジャケット７に対応する本体１部分は、流入水に抵抗がかからないようにして接近（アクセス）速度が一定に維持されるように多孔板形態とする。多孔性チャンバ１０は、図２及び図３に示したように、流出水流出管３及び上部結合構造物と一体型または分離型に構成される。濃縮液流出ジャケット１６は、本体１の上部外側にジャケット状に設置され、本体１の上部にオーパーフローする濃縮水は外側ジャケットを通して円滑に排出される。ろ材固定板１２には柔軟性繊維糸６束が固定されるが、ろ過しようとする対象あるいは対象物質の処理程度によって単一種の柔軟性繊維糸６あるいは流入部と流出部別に多様な物性の柔軟性繊維糸６の装着が可能である。
【００３５】
以下、図１２及び図１３を参照して本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の作用例を説明する。図１２は、本発明のろ過装置のろ過工程時の作用を示したものであり、図１３は、本発明のろ過装置の逆洗浄工程時の作用を示したものである。
【００３６】
図１２を参照すれば、ろ過工程時にはポンプＰの動作でろ過原水が流入され、流出水流出管３と連結されたろ過水排出弁Ｖ１が開放される。これにより、ろ過原水槽５２のろ過原水がろ過装置１００に供給されつつ上向流式ろ過が進行する。ろ過装置１００によりろ過されたろ過水は、本体１及びろ過水排出弁Ｖ１を経由してろ過水貯蔵槽５４に流出される。ろ過工程時、逆洗浄用空気流入弁Ｖ２及び濃縮液排出弁Ｖ３は閉状態にある。
【００３７】
ろ過工程をより詳細に説明すれば、ろ過原水（流入水）内の浮遊性固形物質は、柔軟性繊維糸６からなるろ材層を通過しつつ篩かけ、物理化学的吸着、遮断、沈殿及び毛管現象などの多様なメカニズムでろ材層内に捕集され、前記浮遊性固形物質が除去されたろ過水は排出弁Ｖ１を通じてろ過水貯蔵槽５４に流出される。
【００３８】
ろ過工程が続けば、ろ材６に浮遊物質捕獲量が増加し、これによってろ過抵抗は増加してろ過速度（ｆｌｕｘ）は小さくなり、結局ろ過水量が減少する。この時、ろ過される水量が設定された目標水量以下に減少するか、ろ過圧力が設定された値以上になるか、あるいはあらかじめ設定されたろ過持続時間に到達すれば、逆洗浄工程が始まる。
【００３９】
図１３を参照すれば、逆洗浄工程時、ろ過水排出弁Ｖ１は閉状態、逆洗浄用空気流入弁Ｖ２及び濃縮液排出弁Ｖ３は開状態にある。一方、逆洗浄水としてろ過原水槽５２にあるろ過原水を逆洗浄水として使用するために、ろ過原水及び／または逆洗浄原水流入ポンプＰは連続して動作し続ける。
【００４０】
逆洗浄工程時、空気圧縮器６２と空気保存タンク６４を通じてろ過装置１００に流入される加圧空気と、ろ過原水及び／または逆洗浄水流入ポンプＰを通じてろ過装置１００に流入される逆洗浄水により、ろ過装置１００内のろ材６は、水平及び垂直方向に膨脹すると同時に上下左右に強く揺れる。この時、ろ材６の膨脹及び上下左右に揺れることにより乱流が発生し、この乱流によりせん断力が発生し、このせん断力によりろ材６に捕獲された粒子（浮遊物質）の脱離が短時間内に行われる。ろ材６から脱離された浮遊物質は逆洗浄水に混ざって濃縮液形態になり、濃縮液排出ジャケット１６と濃縮液排出弁Ｖ３を経由して濃縮液貯蔵槽５６に排出される。
【００４１】
前記逆洗浄工程時、逆洗浄用加圧空気は、望ましくは空気圧縮器６２で発生する圧縮空気を空気保存タンク６４に保存した後、保存された圧縮空気を周期的にろ過装置１００に注入することによって逆洗浄工程を効率的に行える。
【００４２】
本発明の一実施形態による逆洗浄工程時、逆洗浄水としては、前述したようにろ過原水槽５２にあるろ過原水を利用するが、別途の水槽に保存された逆洗浄水を使用することもできるということは言うまでもない。
【００４３】
本発明の一実施形態のように、ろ過原水槽５２に保存されたろ過原水を逆洗浄水として使用する場合、別途の逆洗浄水水槽が不必要であり、逆洗浄水の供給のためのポンプと弁及びその他の配管も不必要であるために、ろ過装置の設置構成が単純になりうる。
【００４４】
以下、実験実施例を通じて本発明のろ過装置を付加的に説明する。
【００４５】
＜実施例−下水処理＞
ある都市の下水処理場に本体の直径１５００ｍｍ、長さ３０００ｍｍサイズの本発明によるろ過装置１００を設置して６ケ月間運転した結果、平均流入水固形物質（Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ；ＳＳ）濃度１０．３ｐｐｍ、平均流出水ＳＳ濃度０．７ｐｐｍであり、流出水ＳＳ濃度が常時１ｐｐｍ以下を維持し、処理効率は平均９２．９％を得ることができた。また流入水及び流出水の浮遊性ＳＳ粒径分布を確認した結果、粒径１〜３μｍでは７０％、３〜５μｍでは８２％、５〜８μｍでは８５％、８〜１０μｍ以上では９３％、１０〜１５μｍでは９５％、１５〜２５μｍでは９８％、２５μｍ以上では１００％の除去効率を表した。生物学的に処理した下・廃水の場合、流出水ＢＯＤ中の７０％以上が固形性ＢＯＤであるためにＢＯＤも同伴除去されることが確認できた。本運転結果では、平均流入ＢＯＤ ９．０ｐｐｍ、平均流出ＢＯＤ ３．０ｐｐｍ、平均除去率６０．５％を得ることができた。
【００４６】
前記した実施例と関連した図面を図１４ないし図１９に参考的に示したが、図１４は、水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の粒径に対する除去効率を示したグラフであり、図１５は、運転期間に対する水中浮遊物質の除去効率を示したグラフであり、図１６は、運転期間による水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の流入／流出濃度を示したグラフであり、図１７は、運転期間によるＢＯＤの除去効率を示したグラフであり、図１８は、運転期間によるＢＯＤの流入／流出濃度を示したグラフであり、図１９は、運転期間による圧力及びろ過フラックス（Ｆｌｕｘ）変化を示したグラフである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置は、１ないし６０μｍの有効直径を持ちつつ柔軟性と伸縮性及び適当な表面粗度を持つ柔軟性繊維糸を装置の長手方向に装着し、ジャケット状原水（流入水）流入部を多孔性流入構造とし、ろ過処理されたろ過水（処理水）を中央の多孔性チャンバを通じて排出させることによって全体ろ材層を粒子捕獲空間として活用可能にして、既存ろ過装置に比べてろ過効率、ろ過水量、ろ過持続時間及び動力コストを改善させる利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の構成図である。
【図２】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の側断面図である。
【図３】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の多孔性チャンバ構成図である。
【図４】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の下部結合構造物の構成図である。
【図５】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の下部結合構造物の構成図である。
【図６】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図である。
【図７】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図である。
【図８】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材固定板の構成図である。
【図９】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の流入水ガイドジャケットの構成図である。
【図１０】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ材密度調節板の構成図である。
【図１１】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の濃縮液排出ジャケットの構成図である。
【図１２】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置のろ過工程時の作用を説明する概念図である。
【図１３】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の逆洗浄工程時の作用を説明する概念図である。
【図１４】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の粒径に対する除去効率を示す。
【図１５】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間に対する水中浮遊物質の除去効率を示す。
【図１６】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間による水中浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ；ＳＳ）の流入／流出濃度を示す。
【図１７】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間によるＢＯＤの除去効率を示す。
【図１８】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間によるＢＯＤの流入／流出濃度を示す。
【図１９】本発明による密度調節型繊維糸の精密ろ過装置の実験実施例のグラフであり、運転期間による圧力及びろ過フラックス変化を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１ ろ過装置本体
３ 流出水流出管
４ 逆洗浄空気流入管
４ｂ 逆洗浄空気排出口
６ 柔軟性繊維糸
７ 流入水ガイドジャケット
８ 流入水通過口
９ ろ材密度調節板
１０ 多孔性チャンバ
１１ 処理水流入口
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ろ材固定板
１３、１３ａ、１３ｂ 下部結合構造物
１４ 逆洗浄空気流入口
１５ 固定口
１６ 濃縮液排出ジャケット
５２ ろ過原水槽
５４ ろ過水貯蔵槽
５６ 濃縮液貯蔵槽
６２ 空気圧縮器
６４ 空気保存タンク
１００ ろ過装置
Ｐ ポンプ
Ｖ１ ろ過水排出弁
Ｖ２ 逆洗浄用空気流入弁
Ｖ３ 濃縮液排出弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入水の主要通路になり、流入水が長手方向に流れるろ過装置本体と、
ろ過装置本体によって包囲され、ろ過装置の長手方向に伸びる柔軟性繊維糸からなり、充填密度が制御され、流入水に含まれる各種浮遊物質を除去するろ材と、
前記ろ過装置本体の下側部分の側部に流入水を流入させるための流入水ガイドジャケットと、
前記流入水ガイドジャケットの下方に配置され、前記ろ材の下端を固定する複数の固定口を有するろ材固定板と、
ドーナツ状の形状を有し前記流入水ガイドジャケットと前記ろ材固定板との間に配置され、前記ろ材固定板に固定された柔軟性繊維糸がその中孔部を通過しつつ充填密度を高めることによって、流入される前記流入水が前記ろ材固定板側に流れることを防止するろ材密度調節板と、
前記ろ過装置本体の上部から伸びて一定の径を有し、前記ろ材の上部層の密度を増加させ、前記ろ材により処理された処理水がその内部に流入されて前記ろ過装置本体外部に流出されるようにその回りに複数の処理水流入口が形成された内部多孔性チャンバと、
前記ろ過装置本体上部の一部分を外側で取り囲む形態に配置されて、逆洗浄時に前記ろ材に捕獲されていた濃縮液が前記ろ過装置本体外部に排出されるように誘導する濃縮液排出ジャケットと、を備えることを特徴とする精密ろ過装置。
【請求項２】
前記ろ材固定板にその下部先端が固定された前記柔軟性繊維糸の上部先端は固定されず自由状態に放置され、前記流入水ガイドジャケットに対応する前記ろ過装置本体部分には前記流入水が通過する複数の流入水通過口が形成され、前記濃縮液排出ジャケットは、濃縮液を所定の流出管を通じて外部に排出させるためのジャケット状の円筒部材からなることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項３】
前記ろ材固定板を下部から支持するように設置され、逆洗浄時に逆洗浄空気を注入する逆洗浄空気流入管が形成された下部結合構造物を備えることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項４】
前記ろ材固定板に前記逆洗浄空気が通過する複数の逆洗浄空気流入口が正六角形の配列に形成されるか、前記逆洗浄空気流入管の前記ろ過装置本体内部に位置する部分に前記逆洗浄空気が排出される逆洗浄空気排出口が形成されることを特徴とする請求項３に記載の精密ろ過装置。
【請求項５】
前記内部多孔性チャンバの体積は、前記ろ過装置本体体積の１０〜５０％になるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項６】
前記柔軟性繊維糸は、ろ過対象の流入水または前記流入水の処理程度によって単一材質の柔軟性繊維糸または相異なる材質の柔軟性繊維糸が複合的に使われることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項７】
ろ過水の水質は、柔軟性繊維糸の充填密度、ろ過速度、柔軟性繊維糸の表面粗度と太さによって調節可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の密度調節型繊維糸の精密ろ過装置。
【請求項８】
前記流入水及び逆洗浄用空気が流入管に流入されてろ過と逆洗浄とが同じ方向で行われるようになっていることを特徴とする請求項１または３に記載の密度調節型精密ろ過装置。
【請求項９】
逆洗浄時に前記流入水を逆洗浄水として使用することによって、逆洗浄用の追加の水槽、ポンプ、弁、及び配管を必要としないことを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項１０】
逆洗浄時に前記流入水を逆洗浄水として使用することによって、ろ過と逆洗浄とが同じ方向で行われるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の精密ろ過装置。
【請求項１１】
逆洗浄時に前記ろ材固定板の逆洗浄空気流入口または前記逆洗浄空気流入管の排出口を通じて前記逆洗浄空気を間歇的に注入して乱流を発生させることによって、この時に形成されるろ材と該ろ材に捕獲された汚染物質間のせん断力により前記汚染物質が短時間に脱離されるように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の精密ろ過装置。
【請求項１２】
前記逆洗浄空気は、空気圧縮器で発生する圧縮空気であって、この圧縮空気は高圧のまま前記逆洗浄空気流入管に連結された空気保存タンクに保存された後、逆洗浄時に周期的に前記ろ過装置本体内部に注入されることを特徴とする請求項１１に記載の精密ろ過装置。
【請求項１】
流入水の主要通路になり、流入水が長手方向に流れるろ過装置本体と、
ろ過装置本体によって包囲され、ろ過装置の長手方向に伸びる柔軟性繊維糸からなり、充填密度が制御され、流入水に含まれる各種浮遊物質を除去するろ材と、
前記ろ過装置本体の下側部分の側部に流入水を流入させるための流入水ガイドジャケットと、
前記流入水ガイドジャケットの下方に配置され、前記ろ材の下端を固定する複数の固定口を有するろ材固定板と、
ドーナツ状の形状を有し前記流入水ガイドジャケットと前記ろ材固定板との間に配置され、前記ろ材固定板に固定された柔軟性繊維糸がその中孔部を通過しつつ充填密度を高めることによって、流入される前記流入水が前記ろ材固定板側に流れることを防止するろ材密度調節板と、
前記ろ過装置本体の上部から伸びて一定の径を有し、前記ろ材の上部層の密度を増加させ、前記ろ材により処理された処理水がその内部に流入されて前記ろ過装置本体外部に流出されるようにその回りに複数の処理水流入口が形成された内部多孔性チャンバと、
前記ろ過装置本体上部の一部分を外側で取り囲む形態に配置されて、逆洗浄時に前記ろ材に捕獲されていた濃縮液が前記ろ過装置本体外部に排出されるように誘導する濃縮液排出ジャケットと、を備えることを特徴とする精密ろ過装置。
【請求項２】
前記ろ材固定板にその下部先端が固定された前記柔軟性繊維糸の上部先端は固定されず自由状態に放置され、前記流入水ガイドジャケットに対応する前記ろ過装置本体部分には前記流入水が通過する複数の流入水通過口が形成され、前記濃縮液排出ジャケットは、濃縮液を所定の流出管を通じて外部に排出させるためのジャケット状の円筒部材からなることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項３】
前記ろ材固定板を下部から支持するように設置され、逆洗浄時に逆洗浄空気を注入する逆洗浄空気流入管が形成された下部結合構造物を備えることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項４】
前記ろ材固定板に前記逆洗浄空気が通過する複数の逆洗浄空気流入口が正六角形の配列に形成されるか、前記逆洗浄空気流入管の前記ろ過装置本体内部に位置する部分に前記逆洗浄空気が排出される逆洗浄空気排出口が形成されることを特徴とする請求項３に記載の精密ろ過装置。
【請求項５】
前記内部多孔性チャンバの体積は、前記ろ過装置本体体積の１０〜５０％になるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項６】
前記柔軟性繊維糸は、ろ過対象の流入水または前記流入水の処理程度によって単一材質の柔軟性繊維糸または相異なる材質の柔軟性繊維糸が複合的に使われることを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項７】
ろ過水の水質は、柔軟性繊維糸の充填密度、ろ過速度、柔軟性繊維糸の表面粗度と太さによって調節可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の密度調節型繊維糸の精密ろ過装置。
【請求項８】
前記流入水及び逆洗浄用空気が流入管に流入されてろ過と逆洗浄とが同じ方向で行われるようになっていることを特徴とする請求項１または３に記載の密度調節型精密ろ過装置。
【請求項９】
逆洗浄時に前記流入水を逆洗浄水として使用することによって、逆洗浄用の追加の水槽、ポンプ、弁、及び配管を必要としないことを特徴とする請求項１に記載の精密ろ過装置。
【請求項１０】
逆洗浄時に前記流入水を逆洗浄水として使用することによって、ろ過と逆洗浄とが同じ方向で行われるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の精密ろ過装置。
【請求項１１】
逆洗浄時に前記ろ材固定板の逆洗浄空気流入口または前記逆洗浄空気流入管の排出口を通じて前記逆洗浄空気を間歇的に注入して乱流を発生させることによって、この時に形成されるろ材と該ろ材に捕獲された汚染物質間のせん断力により前記汚染物質が短時間に脱離されるように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の精密ろ過装置。
【請求項１２】
前記逆洗浄空気は、空気圧縮器で発生する圧縮空気であって、この圧縮空気は高圧のまま前記逆洗浄空気流入管に連結された空気保存タンクに保存された後、逆洗浄時に周期的に前記ろ過装置本体内部に注入されることを特徴とする請求項１１に記載の精密ろ過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公表番号】特表２００７−５２７７９７（Ｐ２００７−５２７７９７Ａ）
【公表日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０２６９４（Ｐ２００７−５０２６９４）
【出願日】平成１６年３月１７日（２００４．３．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００４／０００５７６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８４７７６
【国際公開日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０６３０６１５６）ナノエンテック カンパニー リミテッド (2)
【出願人】（５０６３０５４６９）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年３月１７日（２００４．３．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００４／０００５７６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８４７７６
【国際公開日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０６３０６１５６）ナノエンテック カンパニー リミテッド (2)
【出願人】（５０６３０５４６９）
【Ｆターム（参考）】
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