KR0155482B1 - 하천, 호수, 늪 등의 정화장치(淨化裝置) - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하천이나 호수, 늪 등의 물의 정화를 효율적으로 수행할 수 있으며 또한 계속적인 정화작업을 가능하게 하고, 정화된 하천이나 호수, 늪 등의 정화상태를 유지할수 있는 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

하천이나 호수, 늪 등의 피처리부(A)로부터 흡수관(3)을 경유하여 원수를 퍼올려 기액혼합수단(1)으로 공급하는 가압 펌프(2)와, 기액혼합수단(1)으로 공급된 원수로 압축공기를 공급하는 컴프레서(4)와, 원수와 압축공기를 혼합하여 가압하에서 원수중에 공기를 혼합, 용해시키는 기액혼합수단(1)과, 공기가 용해된 가압수를 수납하는 가압 탱크(5)와 가압구를 가압 탱크(5)로부터 재차 피처리부(A)에 공급하는 급수관(7)과 급수관(7)의 선단에 부착되어 소정의 압력이상에서 개방되는 압력 밸브(6)와, 피처리부(A)의 수면에 고리 모양으로 떠 있는 플로트(8)와, 플로크(8)로부터 수중에 수직으로 설치된 펜스(9)와, 고리 모양의 플로트(8) 내의 수면에 부상하는 스컴(S)을 회수하는 스컴 트레이(13)와, 회수한 스컴(S)을 반송하는 반송수단(14)으로 이루어지고, 고리 모양의 플로트(8)와 이것에 수직으로 설치된 펜스(9)에 의해 피처리부(A) 내부에 부상분리부(B)를 구성하고, 급수관(7) 선단의 압력 밸브(6)를 부상분리부(B)의 수중에 배치한 정화장치이다.

Description

하천, 호수, 늪 등의 정화장치(淨化裝置)

제1도는 본 발명에 관계된 정화장치의 전체 배치도.

제2도는 기액혼합수단(氣液混合手段)의 일례인 스태틱 믹서(static mixer)의 중요부를 나타내는 부분 단면 사시도.

제3도는 상기 스태틱 믹서의 측단면도.

제4도는 압력판의 일례를 나타내는 측단면도.

제5도는 스컴(scum)을 회수하기 위한 구조예를 나타내는 측단면도.

제6도는 스컴 트레이(scum tray) 내부로 회수한 스컴을 반송하기 위한 구조예를 나타내는 일부를 파단(破斷)한 설명도.

제7도는 스컴 회수 레버, 스컴 트레이 및 회수관을 나타내는 중요부의 사시도.

제8도는 스컴 회수 레버, 스컴 트레이 및 회수관을 나타내는 요부의 단면도.

제9도는 공기 반송장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 피처리부(被處理部) B : 부상분리부(浮上分離部)

M : 모터(motor) b : 미세기포(微細氣泡)

F : 플록(floc) S : 스컴( scum)

1 : 기액혼합수단(氣液混合手段) 2 : 가압 펌프(加壓 pump)

3 : 흡수관(吸水管) 4 : 컴프레서(compressor)

5 : 가압 탱크(加壓 tank) 6 : 압력 밸브

7 : 급수관(給水管) 8 : 플로트(float)

9 : 펜스(fence) 10 : 회전축(回轉軸)

11 : 스컴 회수 레버 12 : 닫집

13 : 스컴 트레이(scum tray) 14 : 스컴 반송수단

15 : 회수관(回收管) 16 : 반송장치(搬送裝置)

17 : 수송관(輸送管) 18 : 사이클론(cyclone)

19 : 약제주입수단(藥注手段) 20 : 스태틱 믹서(static mixer)

21 : 하우징(housing) 22, 23 : 엘리멘트(element)

24 : 잉여공기 배출구 25 : 유입구(流入口)

26 : 배출구 27 : 스프링

28 : 밸브(valve) 30 : 역류방지 밸브

31 : 플로트 밸브 39 : 개구부(開口部)

40 : 공기 반송장치 41 : 컴프레서(compressor)

42 : 반송구멍 43 : 통기로(通氣路)

44 : 송기관 (送氣管) 45 : 분사구멍

[산업상 이용분야]

본 발명은 하천, 호수나 늪 또는 연못 등의 물 정화장치에 관한 것이며 더 상세히

말하자면 부상분리법(浮上分離法)을 이용하여서 하천, 호수나 늪 등의 정화를 이들 하천, 호수나 늪 내에서 직접 행하기 위한 장치에 관한 것이다.

[종래의 기술과 그 문제]

종래의 부상분리법에 의한 정화방법이라 함은, 피처리액(被處理液)에 응집제를 주입하여 응집반응통에서 휘저어 섞은후 이 액의 일부를 가압수(加壓水)로 이용하여 공기를 용해하고, 공기를 용해한 이 가압수를 상기 응집제 혼합액과 혼합함으로써 가압수 중의 공기에 의한 기포를 액중(液中)의 플록(floc)에 부착시켜서 부상분리통으로 유입시키는 것이다. 이 부상분리법에 의한 정화는 공기를 용해한 가압수로부터 발생하는 기포에 의한 부착작용을 이용하는 것이지만, 이 부착작용은 기포가 팽창, 파열(破裂)할 때의 압력변화가 클수록 높아지며, 이 압력 변화는 기포가 작을수록 커지고 또 가압수의 압력이 높을수록 공기의 용해량이 높아져서 기포부착에 의한 부상효과(浮上效果)는 높게된다. 그러나 상기와 같은 종래의 부상분리법에 있어서는 공기를 용해한 가압수는, 공기를 용해한 후 재차 응집혼합통에 보내져서 응집혼합액과 혼합되는 시점에서는 이미 압력이 저하돼 버리고, 수중(水中)의 공기 용해량이 감소할 뿐만 아니라 압력의 저하에 의해 기포가 팽창해 버려서 응집혼합통 안에서의 기포의 팽창, 파열시의 압력변화는 작게 되고, 기포부착에 의한 충분한 부상작용(浮上作用)을 얻을 수 없다. 거기다가 종래의 장치는, 응집반응통이나 부상분리통을 필요로 하는 폐쇄계(閉鎖系)이기 때문에 장치가 대형이 되며 또 응집반응통이나 부상 분리통의 크기에 따라 처리능력이 제한을 받을 뿐만 아니라 장치의 설치장소나 이동에도 제한이 있고, 하천이나 호수, 늪 등을 현지에서 직접 정화하는 것은 곤란했었다.

따라서, 본 발명자는, 상기와 같은 종래의 정화장치의 문제점을 감안하여 수중에 대량의 공기를 용해 가능하게 하고 또한 이 수중에 용해된 공기로부터 발생하는 극히 미세한 기포에 의해 효율적인 부상작용을 완수함과 동시에, 장치구성을 간편하게 함으로써 하천이나 호수, 늪 등에 있어서 모든 장소와 상황에 대응하여 사용가능한 정화장치를 이미 제안하였다(특개평 5-317847호). 이 정화장치는 피처리부(被處理部)로부터 퍼올리는 원수(原水)를 기액혼합수단(氣液混合手段)으로 공급하는 가압 펌프와, 상기 원수에 압축공기를 공급하는 컴프레서와, 상기 원수와 압축공기를 혼합해서 원수 중에 공기를 혼합, 용해시키는 기액혼합수단과, 상기 공기를 혼합, 용해시킨 후의 가압수를 수납하는 가압 탱크와, 상기 가압 탱크 안의 가압수를 피처리부에 공급하는 공급관과, 그 공급관의 선단(先端)에 부착되어 소정의 압력 이상에서 개방되는 압력 밸브로 구성되어 있다. 이 정화장치에 의한 정화조작은 이하와 같다.

우선 공급관 선단의 압력 밸브를 피처리부 내에 위치시킨 상태에서 피처리로부터 가압 펌프에 의해 원수를 퍼올린다. 이 원수와 컴프레서로부터의 압축공기를 동시에 기액혼합수단으로 공급함으로써, 상기 기액혼합수단에 의해 원수와 압축공기가 가압상태화에서 혼합되어 수중에 공기가 용해된다. 계속하여 이 공기가 용해된 가압수를 가압 탱크로부터 공급관으로 재차 피처리부의 수중에 공급한다. 그렇게 하면 가압수가 피처리부의 수중에서 대기압하에 개방됨으로써, 그 가압수 중에 용해되어 있는 공기가 미세기포로서 발생한다. 이 미세기포는 피처리부의 수중에서 팽창되면서 부상하여 피처리부의 수중에 있는 플록이나 유분(油分)등의 오탁물질(汚濁物質)에 부착하고, 이것을 스컴(scum : 浮上懸濁物質, 이하 「스컴」이라한다.)으로서 피처리부의 수면위로 부상시킨다. 이 수면 위로 부상한 스컴을 적절한 수단으로 회수함으로써 하천이나 호수, 늪 등의 물이 정화되는 것이다.

이 정화장치에 의하면, 공기를 용해한 가압수를 피처리부로 공급하기 위한 공급관의 선단에 소정의 압력 이상에서 개방되는 압력밸브를 설치함으로써, 가압수의 압력을 피처리부의 수중에 배치한 공급관의 선단까지 일정이상의 압력을 유지할 수 있게 함으로 인해, 피처리부로 공급되는 가압수 중에는 항상 일정량 이상의 공기가 용해되어 있다. 또한 압력 밸브로부터 피처리부의 수중으로 피처리부에 배출된 가압수 중의 공기가 기포로 되어 팽창, 파열할 때의 압력변화가 매우 크다. 따라서 이 초미세기포(超微細氣泡)가 팽창되면서 수중의 플록이나 유분 등의 오탁물질에 효율적으로 부착하여, 이것을 스컴으로 부상시키기 때문에 정화효율이 지극히 높을 뿐만 아니라, 항상 일정한 정화작용을 완수할 수있다. 또한 이 장치의 경우에는, 상기와 같이 가압수가 공급관의 선단까지 높은 압력을 유지시키므로 공급관을 필요에 따라 연장함으로써, 가압 펌프나 기액혼합수단, 가압 탱크 등의 설치장소로부터 멀리 떨어진 장소에 있어서 정화처리나 유수(油水)분리 처리도 가능하며, 하천이나 호수, 늪 등의 모든 장소, 상황에 대응한 정화처리가 가능하게 되었다.

상기의 본 발명자가 먼저 제안한 정화장치는 하천이나 호수, 늪등을 현지에서 직접 정화가 가능한 종래에 없는 획기적인 것이었다. 그러나 이 정화장치의 경우, 피처리부인 하천이나 호수, 늪 등을 그 피처리부의 수중에서 직접 정화처리하는 것이므로, 피처리부인 하천이나 호수, 늪 등의 면적이 큰 경우에는 미세기포에 의해 피처리부의 수면으로 부상시킨 스컴이 하천이나 호수, 늪 등에 광범위하게 퍼질 염려가 있고, 스컴의 회수작업이 힘들며 넓은 장소를 정화할 때에는 작업효율이 반드시 좋다고는 말할 수 없다. 또 처리에 의해 수면에 떠오른 스컴은 그때마다 회수할 필요가 있고 정화작업을 장기간에 걸쳐서 계속하여 수행하는 것이 곤란했다. 그 때문에 하천이나 호수, 늪 등을 한 번 정화했어도 시간의 경과에 따라, 하천이나 호수, 늪 등이 재차 오염될 때마다 정화작업을 반복할 필요가 있었다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

여기서 본 발명은 상기와 같은 본 발명자가 먼저 제안한 정화장치를 더욱 개량함으로써, 하천이나 호수, 늪 등의 물 정화를 보다 효율적으로 수행할 수 있음과 동시에, 계속해서 정화작업을 수행함으로써, 정화된 하천이나 호수, 늪 등의 상태를 유지할수 있는 정화장치를 제공하고자 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관계되는 정화장치는 , 하천이나 호수, 늪 등의 피처리부로부터 흡수관을 통하여 원수를 퍼올려서 기액혼합수단에 공급하는 가압 펌프와, 상기 기액혼합수단에 공급되는 원수에 압축공기를 공급하는 컴프레서와, 상기 가압 펌프에 의해 공급되는 원수와 컴프레서로부터 공급되는 압축공기를 혼합하여 가압하에서 원수중에 공기를 혼합 용해시키는 기액혼합수단과, 상기 공기가 용해된 가압수를 수납하는 가압 탱크와, 상기 가압수를 상기 가압 탱크 내로부터 재차 피처리부에 공급하는 급수관과, 그 급수관의 선단에 부착되어 있고 소정의 압력 이상에서 개방되는 압력 밸브와, 상기 피처리부의 수면에 고리 모양으로 떠 있는 플로트와, 그 플로트로부터 수중에 수직으로 설치된 펜스와, 상기 고리 모양의 플로트(8) 내의 수면에 떠오르는 스컴을 수집하는 스컴 수집수단과 그 수집수단에 의해 수집한 스컴을 회수하는 스컴 회수수단과, 그 스컴 회수수단에 의해 회수한 스컴을 반송하는 스컴 반송수단으로 구성되고, 상기 고리 모양의 플로트와 그 플로트에 수직으로 설치된 펜스에 의해 피처리부 내에 부상분리부를 구성함과 동시에, 상기 급수관 선단의 압력 밸브를 상기 부상분리부의 수중에 배치하는 것이다.

[작용]

상기 같은 본 발명에 관계되는 정화장치에 의해, 하천, 호수나 늪 또는 연못 등을 정화하려면 다음과 같이 한다. 먼저 정화작업의 준비로서, 고리 모양의 플로트 및 여기에 수직으로 설치된 펜스를 하천이나 호수, 늪 등의 적절한 장소에 설치하여 피처리부 내의 일부에 부상분리부를 구성한다. 다음에 흡수관의 선단을 상기 부상분리부 이외의 수중에 배치함과 동시에, 상기 부상분리부 내의 수중에 급수관 선단의 압력 밸브를 설치한다. 이와 같이 정화장치를 피처리부에 설치하고, 가압 펌프에 의해 피처리부의 원수를 흡수관을 통하여 퍼올리고, 이 퍼올린 원수와 컴프레서로부터의 압축공기를 동시에 기액혼합수단에 공급한다. 기액혼합수단에서는 원수와 압축공기 가압하에서 혼합되어 원수중에 기체가 용해된다. 계속하여 이 기체가 용해된 가압수는 가압 탱크에 보내져 이 가압 탱크로부터 급수관으로 고리 모양의 플로트와 펜스에 의해 하천이나 호수, 늪 등의피처리부 내에 구성된 부상분리부의 수중에 개방된다. 이 가압수가, 부상분리부 내에 있어서 대기압하의 수중에 개방됨으로써, 그 가압수 중에 용해되어 있는 공기가 팽창, 파열해서 미세기포가 되고, 이 미세기포가 부상분리부의 수중에서 팽창되면서 수중의 플록이나 유분 등의 오탁물질에 부착하여, 이들을 스컴으로 부사분리부의 고리 모양의 플로트에 둘러싸여진 수면으로 부상시킨다. 수면으로 부상한 이 스컴은 스컴 수집수단에 의해 수집되어 스컴 회수수단으로 회수된다. 또한 이 스컴 회수수단에 회수된 스컴은 스컴 반송수단에 의해 반송되어 스컴은 피처리부의 부상분리부로부터 배출된다. 이 조작을 연속적으로 함으로써, 하천이나 호수, 늪 등의 물은 항상 정화된 상태가 유지된다.

상기의 경우에 본 발명의 정화장치에서는, 피처리부로부터 퍼올린 원수를 재차 피처리부로 되돌리기 위해 급수관의 선단에 소정의 압력 이상에서 개방되는 압력 밸브까지 일정한 가압 상태가 유지되고, 재차 피처리부의 수중으로 배출되는 가압수 중의 공기의 용해량이 항상 일정량 이상으로 보존된다. 동시에 수중에 배출된 가압수가 대기압하로 개방됨으로써, 그 가압수 중의 공기가 파열, 팽창할 때의 압력변화가 매우 크고, 플록이나 유분 등의 오탁물질로의 부착작용이 상당히 높으며 이들 오탁물질을 스컴으로서 효과적으로 수면에 부상시킬 수 있다. 또 상기 급수관을 필요에 따라 연장함으로써, 가압 펌프나 기액혼합수단, 가압 탱크 등의 설치장소로부터 멀리 떨어진 장소에 있어서 정화처리가 가능하다. 또 상기 부상분리부를 구성하는 고리 모양의 플로크와 펜스의 위치를 이동시킴으로써, 하천이나 호수, 늪 등에 있어서 임의의 위치에서 정화처리를 수행할 수 있다. 거기다가 수면에 부상한 스컴은 그 부상분리부를 구성하는 고리 모양의 플로크 내부 이외로 확산되지 않고, 스컴 수집수단에 의해 효율적으로 스컴 회수수단으로 회수되며 또한 이 스컴 회수수단으로부터 스컴 반송수단에 의해 연속적으로 배출되므로, 피처리부로부터의 스컴의 회수가 용이함과 동시에 연속적으로 수행되어 하천이나 호수, 늪 등의 계속된 정화가 가능하며 하천이나 호수, 늪 등의 정화상태를 유지할 수 있다.

[실시예]

이하 실시예를 들어서 본 발명에 관계되는 하천이나 호수, 늪 등의 정화장치를 보다 상세히 설명한다

제1도는 본 발명에 돤계되는 정화장치의 한 실시예를 나타내는 전체 배치도이다

도면 중에서 A는 하천이나 호수, 늪 등의 피처리부이다. 다음에 부호 1 로 나타내는 것은 본 발명에 관계되는 정화장치를 구성하는 기액혼합수단, 2 는 상기 피처리부(A)로부터 흡수관(3)을 경유하여 피처리부(A)의 원수를 퍼올려서 상기 기액혼합수단(1)으로 공급되는 원수에 압축공기를 공급하는 컴프레서, 5 는 가압 탱크이다. 이들 기액혼합수단(1), 가압 펌프(2), 컴프레서(4), 가압 탱크(5) 등은 피처리부(A)인 하천이나 호수, 늪 등인 하안(河岸)이나 호안(湖岸)에 적절하게 설치된다. 또한 이들 장치를 자동차에 탑재해서 이동도 가능하게 할 수 있다. 또 부호 6 은 소정의 압력 이상에서 개방되는 압력 밸브이며 이 압력 밸브(6)는 상기 가압 탱크(5)에 연결한 급수관(7)의 선단에 설치된다. 또 부호 8 은 피처리부(A)인 하천이나 호수, 늪 등의 수면의 적절한 장소에 떠 있는 플로트이며, 이 플로트(8)는 피처리부(A)에 있어서 소정범위의 수면을 에워싸는 듯한 고리 모양, 바람직하게는 원호형상(圓弧形狀)으로 설치되어 있다. 상기 플로트(8)로부터 수중으로 그 전주위(全周圍)에 걸쳐서 펜스(9)가 수직으로 설치되어 있고 피처리부(A)의 일부에 상기 플로트(8)와 펜스(9)에 의해 부상분리부(B)가 구성된다. 이 부상분리부(B)의 수면에는 그 수면 위로 부상하는 스컴(S)을 수집하는 스컴 수집수단으로서, 모터(M)에 의해 회전하는 회전축(10)을 중심으로 하여 고리 모양의 플로트(8) 내의 수면 위를 선회하는 스컴 회수 레버(11)가 설치되어 있다. 실시예에서는 이 스컴 회수 레버(11)는 상기 플로트(8) 위에 탑재 설치된 닫집(12)의 정점(頂點) 밑면에 모터(M)를 설치하고, 이 모터(M)의 회전축에 연결한 회전축(10)에 의해 스컴 회수 레버(11)가 수면를 선회하도록 설치되어 있다.

또한 상기 플로트(8)에 둘러싸여진 부상분리(B) 내의 수면 가까이에는 스컴 회수수단으로서 부상분리부(B)의 중앙부로부터 고리 모양의 플로트(8)의 바깥쪽까지 뻗어 있는 스컴 트레이(13)가 설치되어 있다. 이 스컴 트레이(13) 내에는 그 스컴 트레이(13) 내에 회수된 스컴(S)을 반송하여 부상분리부(B)로부터 배출하기 위한 스컴 반송수단(14)이 설치되어 있다. 실시예의 스컴 반송수단(14)은 스컴 트레이(13) 내에 수평으로 설치된 회수관(15)과, 그 회수관(15)의 끝부분에 설치된 반송장치(16)와, 그 반송장치(16)에 의해 수송관(17)을 통하여 스컴(S)을 회수하는 사이클론(18)을 갖추고 있다. 이 사이클론(18)은 상기 기액혼합수단(1) 등과 마찬가지로 피처리부(A)의 하안이나 호안 등에 적절하게 설치된다.

상기와 같은 정화장치에 의해, 하천, 호수, 늪 또는 연못 등의 피처리부(A)의 물을 정화하려면, 피처리부(A) 내에 있어서 상기 부상분리부(B)의 바깥쪽에 위치한 흡수관(3)의 선단에 설치된 플로트 밸브(31로부터 가압 펌프(2)에 의해 피처리부(A)의 원수를 퍼올리고, 이 원수를 가압상태에서 컴프레서(4)로부터의 압축공기와 함께 기액혼합수단(1)으로 공급한다. 그 기액혼합수단(1)에서는 가압하에서 공기가 혼합되어 원수중에 공기가 용해된다. 다음으로 이 공기가 용해된 가압수는 기액혼합수단(1)으로부터 가압 탱크(5)로 보내지고, 이 가압 탱크(5)로부터 급수관(7)을 경유하여 그 선단의 압력 밸브(6)으로부터 부상분리부(B) 내의 수중으로 배출된다. 공기가 용해된 이 가압수가 대기압하의 수중에 개방됨으로써, 그 가압수 중에 용해되어 있는 공기가 수중에서 파열, 팽창하여 미세기포(b)가 수중의 플록(F)이나 유분 기타 오탁물질에 부착해서, 이들 오탁물질을 스컴(S)으로 고리 모양의 플로트(8)에 둘러싸여진 부상분리부(B) 내의 수면에 부상시킨다. 이 수면에 부상한 스컴(S)은 그 수면상을 선회하는 스컴 회수 레버(11)에 의해 수집되어 스컴 트레이(13) 내로 회수된다. 이 스컴 트레이(13) 내로 회수된 스컴(S)은 그 스컴 트레이(13) 내부에 수평으로 설치된 회수관(15)으로부터 반송장치(16)에 의해 수송관(17)을 통하여 사이클론(18)에 반송되며 사이클론(18) 내로 회수된다. 상기의 조작을 연속해서 수행함으로써, 피처리부(A)인 하천이나 호수, 늪 등의 물이 순차적으로 정화되어 가는 것이다.

또한 상기 정화처리의 경우 피처리부(A) 중에는 약제(藥劑) 주입수단(19)으로부터 적절한 약제가 주입된다. 이 약제 주입에 의해 정화효율을 향상시킬 수 있다. 이 주입하는 약제로서는 폴리 염화 알루미늄 등의 응집제나 소석회(消石灰) 등의 중화제이다. 상기 응집제는 피처리부(A)의 수중에 포함된 현탁물질(SS)을 응집시키며 미세기포(b)에 의한 부상분리를 용이하게 하기 위함이고, 또 중화제는 피처리부(A)의 수중에 포함된 인(燐)을 중화하여, 인산(燐酸) 칼슘으로 불용화(不容化)해서 부상분리에 의해 회수가능하게 한다. 상기와 같은 응집제를 피처리부(A)에 주입하면 먼저, 주입된 피처리부(A)의 수중에서 일차 응집작용이 발생한다. 다음에 이 일차 응집된 원수는 가압 펌프(2)에 의해 기액혼합수단(1)으로 보내지고, 공기가 용해되어 가압 탱크(5)로부터 급수관(7)을 경유하여 선단의 압력 밸브(6)으로부터 부상분리부(B)의 수중으로 배출되며, 여기서 2차 응집작용이 발생하여 응집된 수중의 현탁물질(SS)은 가압수로부터 발생하는 미세기포(b)에 부착되어 수면에 부상한다.

이하에서 상기 실시예에 있어서 정화장치를 더욱 상세히 설명한다.

먼저 기액혼합수단(1)은 가압 펌프(2)로 공급되는 피처리부(A) 내의 원수와 컴프레서(4)로부터 공급되는 압축공기를 가압상태에서 혼합하여 원수중에 공기를 혼합, 용해시키는 것이다. 이 기액혼합수단(1)의 구체적 구조로서는 예를 들어, 제 2 도, 제 3 도에 나타내는 바와 같은 널리 알려진 스태틱 믹서(20)나, 혹은 본 출원인의 선원(先願)에 관계되는 실개평 2 - 112321 호에 기재된 기액혼합장치를 이용할 수가 있다. 제 2 도, 제 3 도에 나타낸 스태틱 믹서(20)는, 원통형의 하우징(21)내에 180。 왼나사 방향의 나선형(螺旋形) 엘리멘트(22), (23),···가 상호 직각으로 교차하는 상태로 배치되어 있고, 상기 하우징(21) 내에 가압상태로 공급되는 물 및 압축공기가 상기 엘리멘트(22), (23),···에 의해 분할됨과 동시에, 오른나사 방향인 엘리멘트(22)와 왼나사 방향인 엘리멘트(23)를 번갈아 통과함으로써 흐름이 역전되어 서로 혼합되며 또한 엘리멘트(22), (23)의 비틀림면을 따라서 중심부로부터 하우징(21) 내벽면으로 또 하우징(21)의 중심부로 연속적으로 이동함으로써 혼합효율을 향상시킨 것이다.

또 실개평 2 - 112321 호에 기재된 기액혼합장치는, 원통형의 용기 내부에 나선형의 오른나사와 왼나사를 그 끝부분이 원통용기 내부에 밀접한 상태에서 같은 축상에 번갈아 고정한 것이며, 상기 용기 내에 공급되는 액체와 공기가 왼나사로 좌회전을 주면서 전방으로 유도된 후, 오른나사로 급격히 회전방향을 오른쪽으로 위상변환시켜 난류(亂流)상태가 됨으로써 액체와 공기가 혼합되고, 오른쪽 회전을 주면서 전방으로 유도된 후 다음 왼나사로 재차 급격히 회전방향을 왼쪽으로 위상변환시켜 난류상태가 됨으로써 액체와 공기가 혼합되며 이를 반복함으로써 공기가 액체중에 혼합, 용해되는 것이다.

다음에 가압 펌프(2)는 피처리부(A)인 하천이나 호수, 늪 등으로부터 원수를 퍼올림과 동시에, 퍼올린 원수를 가압상태로 상기 기액혼합수단(1)에 보내 가압 탱크(5)를 경유하여 재차 피처리부(A)의 수중에 공급하기 위한 것이다.

또한 이 가압 펌프(2)의 앞에는, 도시되어 있지 않지만, 이젝터(ejecter)를 설치하여, 컴프레서(4)로부터의 압축공기와 혼합하기 이전의 원수에 미리 공기를 넣어둘 수도 있다. 이 이젝터는, 원통형 용기의 중앙부에 형성한 좁아진 직경(直徑)을 갖는 통로(축경부 : 縮徑部)를 향해서 축(軸)방향으로 노즐을 돌출시켜 설치하고, 그 노즐의 근처에 용기 외부로부터 공기를 혼입하는 유입관을 갖추고 있으며, 상기 용기 내에 공급된 액체를 노즐로부터 용기 내의 축경부를 향해서 분사시킴으로써, 분사된 액체의 흐름(분사류 : 噴射流)에 의한 부압(負壓) 및 분사류의 확산에 의해 상기 유입관으로부터 공기를 흡입하여 액중에 공기를 넣는다. 이와 같이 가압 펌프(2)의 앞에 이젝터를 설치하여 미리 공기를 넣도록 한 경우에는 가압 펌프(2)로서 임펠러(impeller)를 내장한 과류식(過流式)을 이용함으로써, 공기가 균일하게 혼합되지 않은 상태에서 상기 이젝터로부터 공급되는 물을 섞어, 수중으로의 공기 용해를 보다 한층 촉진시킬 수 있다. 또한 이 가압 펌프(2)의 도달 압력으로서는 통상 5 ∼ 10㎏/㎠ 정도의 성능인 것을 이용한다.

또 컴프레서(4)는 상기 가압 펌프(2)에 의해 가압상태로 기액혼합수단(1)으로 공급되는 원수에 압축공기를 합류시키는 것으로, 가압 펌프(2)에 의해 공급되는 수압에 대응하여 합류시키는 압축공기의 압력을 적절하게 설정 가능하다. 또한 공기이외의 기체라도 그 기체를 저장한 봄베(bombe : 고압 저장통)로부터 흡입하여 수중으로 압축, 공급하는 것도 가능하다. 이 경우에 똑같은 봄베로부터 상기 이젝터로 똑같은 기체를 공급하도록 하여 사용하여도 좋다.

또한 가압 탱크(5)는 상기 기액혼합수단(1)에 의해 공기가 용해된 물을 가압상태에서 저류(貯留)함과 동시에, 가압수 중에 용해되지 않았던 잉여공기를 탱크 상단에 설치한 잉여공기 배출구(24)로부터 외부로 개방한다. 또한 이 경우, 기체로서 공기 혹은 기타 값이 싸면서 해가 없는 기체를 이용하는 경우에는 직접 대기중으로 방출하지만, 기타 기체의 경우에는 잉여공기 배출구(24)로부터 회수 탱크 등으로 회수하여 회수한 기체를 재이용하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 가압 탱크(5)에 연결된 급수관(7)의 선단에 붙어 있는 압력 밸브(6)는 급수관(7)으로부터 공급되는 물이 소정의 압력 이상이 되면 개방되는 구조로서, 소정의 압력 이하인 경우에는 닫혀진 상태 그대로이다. 이와 같이 소정의 압력 이상에서 비로서 개방되는 압력 밸브(6)를 급수관(7)의 선단에 장착함에 따라, 부상분리부(B)의 수중에 배출된 가압수의 압력을 향상 소정의 압력 이상으로 할 수가 있고, 가압수 중의 공기의 용해량을 항상 일정 이상으로 할 수가 있고, 가압수 중의 공기의 용해량을 항상 일정 이상의 고농도로 유지하며 또한 이 공기가 용해된 가압수가 부상분리부(B)의 대기압하의 수중에 개방되어 용해된 공기가 파열, 팽창할 때의 압력변화를 크게 해서, 미세기포(b)에 의한 플록, 기타 오탁물질로의 부착작용 및 오탁 물질의 부상작용을 효율적으로 수행할 수 있다. 거기다가 가압수의 압력을 급수관(7)의 선단까지 항상 소정의 압력 이상으로 유지함으로써, 급수관(7)의 길이에 관계없이 항상 일정한 정화효과를 기대할 수 있다. 따라서 급수관(7)을 적절히 연장함으로써 원하는 장소에서 정화 작업을 수행할 수 있으며, 고리 모양의 플로트(8)와 펜스(9)로부터 구성되는 부상분리부(B)함께 압력 밸브(6)의 위치를 피처리부(A) 내로 이동시켜 순차적으로 처리해 나감으로써, 피처리부(A) 전체를 효율적으로 정화할 수 있다.

이 압력 밸브(6)로서는 예를 들어 제 4 도에 나타낸 것과 같은 것을 사용할 수 있다. 유입구(25)와 배출구(26)의 사이를 스프링(27)으로 강력하게 미는 밸브(28)에 의해 탄력적으로 폐쇄되는 구조를 가지고, 유입구(25)로부터 유입되는 유체가 소정의 압력 이상이 되면, 이 유체의 압력에 의해 밸브(28)가 스프링(27)의 미는 힘에 저항하여 제 4도에서 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이 개방되어, 유체를 배출구(26)로부터 배출하는 구조로 되어 있다. 통상 이러한 종류의 압력 밸브(6)는 관내의 유체의 압력을 일정압력 이하로 유지하기 위한 안전 밸브로서 사용되어지고 있지만, 본 발명에서는 이 압력 밸브(6)를 급수관(7) 선단에 유입구(25)측을 연결해서 부착함으로써, 급수관(7)으로부터 피처리부(A)의 부상분리부(B) 내로 공급되는 공기가 용해된 가압수의 압력을 항상 일정 이상으로 유지하기 위하여 이용하고 있다. 통상 이 압력 밸브(6)로서는 가압수의 압력이 7㎏/㎠ 이상이 되면 열리는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

또 상기 압력 밸브(6)로부터 배출된 가압수로부터 발생하는 미세기포(b)에 의해, 피처리부(A)에 내의 수중에 있는 플록 등의 오탁물질을 스컴(S)으로 부상시키는, 부상분리부(B)를 구성하는 고리 모양의 플로트(8)는 속이 빈 합성수지 튜브(tube) 또는 발포 합성수지성형품 등의 적절한 재료로 만들어져 있고, 미세기포(b)가 오탁물질에 부착하여 부상한 스컴(S)이 피처리부(A)의 수면에 넓은 범위로 확산되는 것을 방지하며, 스컴 회수 레버(11)에 의한 스컴(S)의 회수를 용이하게 하기 위해 피처리부(A)의 수면 위를 소정의 범위로 구획(區劃)한다. 또 상기 고리 모양의 플로트(8)로부터 수중에 수직으로 설치된 팬스(9)는 합성 수지 시트(sheet) 등으로 만들어져 있고, 피처리부(A)의 수중을 소정의 범위로 구획하여 부상분리부(B)를 구성하는 것이다. 이와 같이 펜스(9)에 의해 피처리부(A)의 일부를 부상분리부(B)로서 구획함으로써, 이 부상분리부(B) 내에서 응집제 등의 첨가에 의한 2차 응집반응을 수행시킴과 동시에, 수중에 있는 오탁물질을 효과적으로 부상시킬 수 있다.

다음으로 상기 고리 모양의 플로트(8)에 둘러싸여진 부상분리부(B)의 수면 위로 부상한 스컴(S)을 피처리부(A)로부터 배제하기 위한 구조를 제 5 도 이하에 기초하여 설명한다.

제 5 도는 부상분리부(B)의 수면으로부터 스컴(S)을 회수, 반송하기 위한 구조를 나타낸 개략도이다. 고리 모먕의 플로트(8) 및 펜스(9)로부터 구성되는 부상분리부(B)의 중앙부로부터 바깥쪽에 걸쳐서 스컴 트레이(13)가 설치되어 있다. 이 스컴 트레이(13) 내에는 회수관(15)이 수평으로 설치되어 있으며 스컴 회수 레버(11)에 의해 스컴 트레이(13) 내로 회수된 스컴(S)은, 반송장치(16)가 회수관(15) 내를 흡인(吸引)함으로써 회수관(15) 내로 흡입되며 또한 상기 반송장치(16)의 배출력에 의해 회수관(15) 내의 스컴(S)은 수송관(17) 내룰 통하여 사이클론(18)으로 반송, 회수된다.

상기 회수관(15) 및 반송장치(16)의 구체적인 예를 들면, 제 6 도 이하에 나타내 바와 같은 구조를 이용할 수 있다. 먼저, 회수관(15)으로 서는 제 7 도, 8 도에 나타낸 바와 같이, 그 측면에 다수의 개구부(39)가 형성되어 있어 스컴 트레이(13) 내로 회수된 스컴(S)은 그 개구부(39)로부터 회수관(15) 내로 들어가게 된다. 또 이 회수관(15)의 끝쪽에 접속되는 반송장치(16)로서는 제 6 도, 제 9 도에 나타내는 바와 같은 공기 반송장치(40)를 이용할 수 있다. 이 공기 반송장치(40)는 컴프레서(41)로부터 공급되는 압축공기를 구동원으로 하며, 공기 반송장치(40) 내를 관통하는 반송구멍(42)의 주위에는 제 9 도에 나타내는 바와 같이 고리 모양의 통기로(通氣路)(43)가 상기 컴프레서(41)로부터 송기관(44)으로 연결되어 통하도록 설치되어 있고, 그 고리 모양의 통기로(43)의 다수의 위치에 반송구멍(42) 내의 반송방향으로 향하여 경사지게 분사구멍(45)···이 형성되어 있다. 그리고 컴프레서(41)로부터 송기관(44)을 통해서 공급되는 압축공기를 상기 분사구멍(45)을 통하여 반송구멍(42) 내의 반송방향을 향해서 고속분사함에 따라, 회수관(15)내를 흡인하여 스컴 트레이(13) 내의 스컴(39)···를 통하여 회수관(15) 내로 들어오게 함과 동시에, 그 개구부(39)···를 통하여 스컴(S)과 함께 흡입되는 대기를 동반하여 강력한 흡인풍력(吸引風力 : 진공)을 발생시키고, 공기 반송장치(40)의 다른 끝부분에 연결된 수송관(17)방향을 향해서는, 분사구멍(45)을 통하여 분사되는 고속의 공기와 회수관(15)으로부터 빨아들이는 대기를 동반하는 흡인풍력이 합류함으로, 큰 배출력을 가진 공기흐름에 의해 스컴(S)을 수송관(17)에 접속된 사이클론(18)으로 반송한다.

또 부상분리부(B)의 수면에 부상한 스컴(S)을 수집하여 상기 스컴 트레이(13) 내로 회수하기 위한 스컴 회수 레버(11)는 닫집(12)의 정점밑면에 설치된 모터(M)에 의해 회전하는 회전축(10)을 중심으로 수면위를 선회하도록 설치되어 있고, 그 하단 끝부분이 수중에 약간 잠긴 상태로 설치되어 있는 것이 바람직하며, 선회함으로써 상기 스컴 트레이(13) 내로 스컴(S)을 떨어뜨려 넣을 때에 스컴 트레이(13)의 상단 가장자리를 넘을 수 있게 하기 위해 스컴 회수 레버(11)의 하부(11a)는 연질 함성수지나 고무 등의 유연한 재질로 만듬과 동시에, 그 상부 (11b)는 강성이 있는 금속 등으로 만드는 것이 좋다.

또한 실시예에 있어서 상기 닫집(12)은 섬유강화 프라스틱(FRP)등의 가벼우면서 질긴 재료로 만들어져 있다. 이와 같이 부상분리부(B)를 닫집(12)으로 덮음으로써 우천시에도 대처가능함과 동시에, 부상분리부(B)를 은폐하여 하천이나 호수, 늪 등의 경관을 훼손하지 않고 정화처리를 수행할 수 있다. 또한 이 닫집(12)의 외면에 의장을 해두면 본 처리장치를 계속적으로 설치해 두는 경우에는 닫집(12)을 기념물로서 이용할 수도 있다.

또 본 발명에 관계되는 정화장치의 구체적 구조는 상기의 실시예로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 부상분리부(B)의 플로트(8) 위에 설치한 닫집(12)은 반드시 설치할 필요가 없으며 또 스컴 트레이(13)내로 회수된 스컴(S)을 반송하기 위한 반송수단에 대해서도, 상기와 같은 공기 반송장치(40) 이외에 이미 알려진 진공흡인장치를 이용하는 것 등도 임의로 할 수 있다.

또한 도면 중에 부호 30으로 나타낸 것은 가압 펌프(2)에 의해 기액혼합수단(1)으로 보내진 원수가 가압 펌프(2) 방향으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 밸브이다.

[발명의 효과]

이상과 같이 본 발명에 관계되는 정화장치에 의하면, 피처리부로서의 하천이나 호수 늪 등에 고리 모양의 플로트 및 그 플로트로부터 수중으로 수직으로 설치된 펜스에 의해서 부상분리부를 구성하고, 그 부상분리부의 수중으로 급수관의 선단에 설시한 소정의 압력 이상에서 개방되는 압력 밸브를 배치하여, 공기를 용해한 가압수를 급수관의 선단의 가압 밸브로부터 부상분리부로 배출함으로써, 대기압의 부상분리부의 수중으로 개방된 가압수로부터는 항상 매우 미세한 기포를 발생시킬 수 있으며 또한 가압수 중의 기체 용해량도 항상 일정량 이상으로 보전된다. 또한 부상분리부의 수중으로 개방된 가압수 중의 공기가 파열, 팽창할 때의 압력변화가 매우 큰데다가, 이 초미세기포가 팽창되면서 수중의 플록, 유분 등의 오탁물질 등에 효율적으로 부착하여 이것을 부상시키기 때문에, 정화효율, 유수분리 효율은 지극히 높으며 항상 일정한 정화작용을 수행한다. 또 상기와 같이 공기가 용해된 가압수는 급수관의 선단까지 높은 압력을 유지하므로 급수관을 필요에 따라 연장함으로써, 가압 펌프나 기액혼합수단, 가압 탱크 등의 설치장소로부터 멀리 떨어진 장소에 있어서 정화처리가 가능하다. 또한 상기와 같이 부상분리부의 수면에 부상한 스컴을 스컴 회수수단을 이용해서 수집하여, 수집한 스컴을 스컴 회수수단으로 회수함과 동시에, 그 스컴 회수수단으로부터 스컴 반송수단에 의해 반송하여 피처리부로부터 스컴을 배제하도록 구성함에 따라, 부상한 스컴이 피처리부인 하천이나 호수, 늪 등의 전체에 넓게 확산되지 않고, 용이하면서 효율적으로 하천이나 호수, 늪 등의 계속적인 정화처리를 가능하게 하며 정화상태를 지속할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 하천이나 호수, 늪 등의 피처리부로부터 흡수관을 경유하여 원수를 퍼올려 기액혼합수단으로 공급하는 가압 펌프와, 상기 기액혼합수단으로 공급된 원수로 압축공기를 공급하는 컴프레서와, 상기 가압 펌프에 의해 공급되는 원수와 컴프레서로부터 공급되는 압축공기를 가압하에서 혼합하여 수중에 공기를 혼합, 용해시키는 기액혼합수단과, 상기 공기가 용해된 가압수를 수납하는 가압 탱크와, 상기 가압수를 상기 탱크 내부로부터 재차 피처리부에 공급하는 급수관과, 상기 급수관의 선단에 부착되어 소정의 압력 이상에서 개방되는 압력 밸브와, 상기 피처리부의 수면에 고리 모양으로 떠 있는 플로트와, 상기 플로트로부터 수중에 수직으로 설치된 펜스와, 상기 고리 모양의 플로트 내부의 수면에 부상하는 스컴을 수집하는 스컴 수집수단과, 상기 수집수단에 의해 수집한 스컴을 회수하는 스컴 회수수단과, 상기 스컴 회수수단에 의해 회수한 스컴을 반송하는 스컴 반송수단으로 이루어지고, 상기 고리 모양의 플로트에 수직으로 설치된 펜스에 의해 피처리부 내부에 부상분리부를 구성함과 동시에, 상기 급수관 선단의 압력 밸브를 상기 부상분리부의 수중에 배치한 것을 특징으로 하는 하천이나 호수, 늪 등의 정화장치