KR100278062B1 - 폐수처리반응조에설치되는공기튜브를이용한부상식상징수배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 폐수처리 반응조에 설치되는 부상식 상징수 배출장치는 하단부가 상징수 배출관(22)의 상단부에 결합되고 상단부가 부자(10)와 연결되어 부자(10)가 상하로 이동할 수 있도록 하기 위한 가요성 배출관(21); 상기 가요성 배출관(21)에 연결되고 부자상판(11), 부자하판(12), 및 이들의 내부쪽에 환상으로 삽입된 공기튜브(26)로 이루어지고, 이들은 조립되어 상징수가 배출될 수 있도록 환상의 상징수 유입구(13)와 환상의 상징수 배출구(14)가 형성된 부자(10); 처리수 표면에 떠있는 스컴(s)이 처리수와 함께 유입되는 것을 방지하도록 상기 부자(10)의 측부에 환상으로 고정 설치된 스컴 방지판(16); 상기 부자(10)의 중앙 내부와 가요성 배출관(21)을 관통하여 상기 상징수 배출관(22)과 결합되고, 복수개의 파이프로 이루어지는 부자유도봉(17); 및 부자의 최대 하강지점에서 부자를 정지시킬 수 있도록 부자의 측부와 부자유도봉(17)을 연결한 스토퍼(29)로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다. 상기 부자(10)의 공기튜브(26)는 팽창 또는 수축되어 상징수의 배출을 개폐하고, 이러한 기능은 공기튜브에 연결된 가압밸브(19)와 감압밸브(20)로써 행해진다.

Description

폐수처리 반응조에 설치되는 공기튜브를 이용한 부상식 상징수 배출장치

발명의 분야

본 발명은 부유성 고형물이 포함된 물을 처리하는 폐수처리 장치의 반응조에서 부유성 고형물을 침전시킨 후 상징수를 배출하는 상징수 배출장치에 관한 것으로, 특히 침전된 부유성 고형물이 다시 부상하여 상징수와 함께 유출되는 것을 방지하고 오·폐수 처리시 발생되는 스컴(scum)이 상징수와 함께 유출되는 것을 방지하기 위한 공기튜브를 이용한 부상식 상징수 배출장치에 관한 것이다.

발명의 배경 및 선행기술

일반적으로 연속 회분식 반응조에서는 원수나 오·폐수를 유입시켜 생물학적 또는 화학적 반응을 시킨 후 발생되는 슬러지를 침전시키고 처리수 중 수표면상의 상징수를 배출하고 있다. 이러한 상징수를 배출함에 있어 제6도 (가) 및 (나)와 같이 상징수 유입구(2a)와 유출구(2b)를 가지는 부자(2)를 반응조(1)내의 수면상에 부상시키고 이 부자(2)의 유출구(2b)에 배출관(4)을 힌지(4a)로 회전 가능하게 연결하고 이 배출관(4)에 펌프(3)를 연결하여 상징수 유입구(2a)로 유입된 상징수를 배출관(4)을 통하여 외부로 배출하도록 하는 장치가 사용되고 있다.

그러나 이러한 상징수 배출장치에서는 펌프(3)를 이용하여 펌핑해내는 것으로서 상징수를 배출하는데 별도의 동력이 소요되는 문제점이 있었다. 또 이들 장치에서는 수면상에 발생된 스컴이 상징수와 함께 유입구(2a)를 통하여 유입되므로 처리수의 수질이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 제6도 (가)의 장치에서는 상징수 배출관(4)을 반응조(1)의 일측에 상하로 회전가능하게 힌지(4a)로 연결하는 것으로서 이 배출관(4)의 상하 회전각도에 따라 부자(2)의 수평방향 위치가 변동되면서 반응조(1)내의 물을 교반시키는 작용을 하게 되어 침전된 부유성 고형물을 재부상하여 상징수와 함께 혼입, 배출되어 처리수의 수질이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명자들은 폐수처리 반응조내에서의 상징수를 배출시킬 때 스컴이 상징수와 함께 배출되지 않고 상징수만을 배출시킬 수 있고, 반응조의 표면수위에 따라 부자의 위치가 상하로 자동 조절되며, 공기 조절 밸브를 이용하여 상징수를 배출시키고, 동력을 사용하지 않고 사이폰의 원리를 이용하여 상징수를 배출시킬 수 있는 부상식 상징수 배출장치를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 침전된 부유성 고형물이 재부상되지 않아 부유성 고형물이 상징수와 함께 유출되는 것을 방지함과 아울러 오·폐수처리시 발생되는 스컴이 상징수와 함께 유출되는 것을 방지함으로서 수처리 효율을 높일 수 있도록 한 부상식 상징수 배출장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐수처리 반응조의 표면 수위에 따라 부자의 위치가 상하로 자동 조절되며, 공기 조절 밸브를 이용하여 상징수를 배출시킬 수 있는 부상식 상징수 배출장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 동력을 사용하지 않고 중력에 의하여 상징수를 배출시킬 수 있는 부상식 상징수 배출장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 모두 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

이하 본 발명에 의한 부상식 상징수 배출장치를 첨부 도면과 함께 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 부상식 상징수 배출장치가 설치된 폐수처리장치 반응조의 부분 종단면도이다.

제2도는 본 발명에 의한 상징수 배출장치의 개략적인 부분 확대 단면도이다.

제3도는 본 발명에 의한 부상식 상징수 배출장치의 개략적인 사시도이다.

제4도는 본 발명에 의한 부상식 상징수 배출장치의 다른 실시예를 도시하는 요부 종단면도이다.

제5도는 본 발명에 의한 부상식 상징수 배출장치에 의한 처리시의 부유성 고형물의 제거율 및 배출수의 농도변화를 나타낸 그래프이다.

제6도는 종래의 부상식 상징수 배출장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

10: 부자 11: 부자상판

12: 부자하판 13: 상징수 유입구

14: 상징수 유출구 15: 집수부

16: 스컴방지판 17: 부자유도봉

18: 부자안내편 19: 가압밸브

20: 감압밸브 21: 가요성연결관

22: 상징수배출관

24: 체결수단 25: 부자보호대

26: 공기튜브 27: 개폐부

28: 부자유도봉 고정고리 29: 스토퍼

30: 힌지

제1도는 본 발명에 의한 부상식 상징수 배출장치가 적용된 연속회분식 반응조의 부분 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 연속회분식 반응조의 일측에 설치되어 수위에 따라 부자가 승강된다.

본 발명의 폐수처리 반응조에 설치되는 부상식 상징수 배출장치는 하단부가 상징수 배출관(22)의 상단부에 결합되고 상단부가 부자(10)와 연결되어 부자(10)가 상하가 이동할 수 있도록 하기 위한 가요성 배출관(21); 상기 가요성 배출관(21)에 연결되고 부자상판(11), 부자하판(12) 및 이들의 내부쪽에 환상으로 삽입된 공기튜브(26)로 이루어지고, 이들이 조립되어 상징수가 배출될 수 있도록 환상의 상징수 유입구(13)와 환상의 상징수 배출구(14)가 형성된 부자(10); 처리수 표면에 떠 있는 스컴(s)이 처리수와 함께 유입되는 것을 방지하도록 상기 부자(10)의 측부에 환상으로 고정 설치된 스컴 방지판(16); 상기 부자(10)의 중앙 내부와 가요성 배출관(21)을 관통하여 상기 상징수 배출관(22)과 결합되고, 복수개의 파이프로 이루어지는 부자유도봉(17); 및 부자의 최대 하강지점에서 부자를 정지시킬 수 있도록 부자의 측부와 부자유도봉(17)을 연결한 스토퍼(29)로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

상기 부자(10)는 전체 외형이 원형, 정육면체 또는 직육면체형 등으로 형성되며, 하부가 깔대기형으로 되고 그 중앙 하단에 상기 상징수 유출구(14)가 형성되는 집수부(15)와, 부자(10)의 중앙 부분에 상기 상징수 유입구(13)와 상징수 유출구(14) 사이에 형성되는 공기튜브(26)를 포함하는 개폐부(27)로 구성된다. 부자(10)는 부자상판(10)과 부자하판(11)이 체결수단(24)에 의하여 조립되며, 그 중앙부위에 환상의 개폐부(27)가 형성되고, 그 내부에 공기튜브(26)가 위치한다. 제2도는 본 발명에 따른 상징수 배출장치의 개략적인 부분 확대 단면도이고, 제3도는 개략적인 사시도이다.

가압밸브(19)가 작동하여 공기튜브(26)가 팽창하면 상징수 유입구(13)는 막히게 되고, 그 결과 상징수 유출구(14)에는 상징수가 흐르지 않는다. 상징수가 배출되지 않은 상태에서 반응조 표면의 수위가 상승하면 부자(10)도 상승한다. 이때 가요성 배출관(21)은 펼쳐지게 된다.

감압밸브(20)가 작동하여 공기튜브(26)가 수축되면 상징수 유입구(13)는 열리게 되고, 그 결과 상징수 유출구(14)에 상징수가 배출된다. 유출구(14)로 배출된 상징수는 집수부(15)로 모여서 배출관(22)을 따라 배출된다. 상징수가 배출되면 반응조 표면의 수위가 내려가고, 이때 부자(10)도 내려간다. 이때 가요성 배출관(21)은 오므라든다. 부자(10)가 내려가는 최저점을 고정하기 위하여 부자(10)와 부자유도봉(17) 사이에 스토퍼(29)가 연결된다.

상기 부자(10)는 상기 상징수 유입부(13) 및 상징수 유출부(14)가 수면 아래에 위치하는 정도의 부력을 갖도록 구성된다. 상기 부자(10)를 반응조에 대하여 수직으로 승강되도록 하기 위하여 반응조(10)에 한개 또는 다수개의 부자유도봉(17)이 수직으로 고정 설치되고, 다수개의 부자 유도봉이 설치되는 경우는 부자유도봉의 안쪽에 부자유도봉 고정고리(28)를 설치한다.

부자(10)가 수직으로 승강되도록 하기 위하여 부자유도봉(17)이 배출관(22) 상부에 결합된다. 즉 부자유도봉(17)은 부자의 중앙부의 부자안내편(18) 내부와 가요성 배출관(21)의 내부를 관통하여 고정 설치된다. 부자유도봉(17)은 복수개의, 바람직하기로는 통상 6개 또는 8개의 파이프를 그 단면이 6각형 또는 8각형이 되도록 조립한 것이다. 부자유도봉(17)은 부자유도봉 고정고리(28)에 의하여 조립된다.

부자상판(11)에는 스컴의 유입을 방지하기 위한 스컴방지판(16)이 설치된다.

상기 가압밸브(19)와 감압밸브(20)는 솔레노이드 밸브를 이용하여 전기적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.

상기 부자(10)의 상부와 부자유도봉(17)의 상부에는 부자의 최대 하강 종단을 규제하기 위한 스토퍼(29)가 설치되어 있다. 이는 반응조의 수위가 일정 이하로 하강한 경우에는 상징수층과 침전물층(p)이 근접하여 상징수를 배출하는 과정에서 침전물이 혼입 배출되기 쉬우므로 그 이하로 하강하는 것을 방지하기 위한 것으로, 이 스토퍼(29)에는 부자(10)가 스토퍼(29)에 걸려 정지된 것을 감지하기 위한 감지 수단이 설치되며, 상기 가압밸브(19)와 감압밸브(20)와 함께 공정제어장치에 연결되어 상기 가압밸브(19) 및 감압밸브(20)를 제어할 수 있도록 되어 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 부상식 상징수 배출장치를 첨부도면에 도시한 바와 같이 상세히 설명한다.

최초, 가압밸브(19)를 열고, 감압밸브(20)를 폐쇄한 상태에서 반응조에 오·폐수를 유입시킨다. 가압밸브가 열려진 상태에서 공기가 공기튜브(26)로 유입되면서 공기튜브(26)가 팽창하여 상징수 유입구(13)와 상징수 배출구(14)를 모두 막아 상징수 유입 및 유출이 없는 상태가 된다. 오·폐수가 유입되어 수위가 상승함에 따라 부자(10)가 상승하여 반응조내의 수위가 적정수위에 도달하면 오·폐수의 유입을 중단하고, 생물학적 반응 또는 물리화학적 반응을 수행하며 반응 종료후 생성된 슬러지의 침전과정을 거치게 된다.

침전이 완전히 진행된 후 가압밸브(19)를 닫고, 감압밸브(20)를 열어 공기튜브(26)내의 공기를 배출시킨다. 이 과정에서 공기튜브(26)가 수축하고 부피가 감소하여 상징수 유입구(13)와 상징수 유출구(14)를 열어주는 효과를 나타내게 되어 상징수가 집수부(15)와 가요성 연결관(21)을 통하여 외부로 배출되게 된다. 즉, 부자(10)의 상징수 유입구(13), 상징수 유출구(14), 집수부(15), 가요성 연결관(21) 및 상징수 배출관(22)은 하나의 사이폰을 형성하여 상징수가 수위차에 의해 이동되어 외부로 배출되는 것이다.

이 때, 상기 부자(10)는 반응조에 수직으로 설치된 부자 유도봉(17)을 통하여 수직으로 이동되기 때문에 부자(10)에 의하여 반응조 내부의 물이 교반되지 않기 때문에 침전된 슬러지(p)가 재부상하는 일이 없게 됨과 동시에 상징수 상층에는 스컴이 부유하고 있으나 상기 상징수 유입구(13)는 그 상단이 스컴의 하단보다 낮은 위치에 있고 상징수 유입구(13)의 상측에는 스컴방지판(16)이 설치되어 상징수 유입구(13)에는 스컴이 혼입되는 일이 없이 순수한 상징수만 유입된다.

상징수의 배출이 진행됨에 따라 반응조 내의 수위가 낮아지게 되고, 이에 따라 그 수표면상에 부상하고 있는 부자(10)가 하강하게 되는 바, 계속해서 상술한 사이폰 관이 형성되므로 상징수의 배출이 계속된다.

상징수가 배출됨에 따라 부자(10)가 하강하여 반응조에 설치된 감지장치에 의해 일정 수위에 도달하면 감압밸브(20)가 닫히고, 가압밸브(19)가 열려 공기가 주입되어 공기튜브(26)를 팽창시킨다. 팽창된 공기튜브(26)는 상징수 유입구(13)와 상징수 유출구(14)를 동시에 막아 더 이상 상징수가 유출되지 않도록 한다.

공기튜브에 의해 상징수 유입구(13)와 상징수 유출구(14)가 완전히 막히면 상징수 배출이 완료되고, 다시 오·폐수를 유입시켜 상술한 생물학적 분해반응 또는 물리화학적 반응과 침전, 배출과정을 반복하게 된다.

본 발명에 따른 배출장치의 작동예를 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같은 방법으로 공정제어 장치에 의해서 감압밸브(20)를 폐쇄한 상태에서 연속회분식 반응기의 고형물 농도를 2,500∼4,500㎎/ℓ 범위에서 운전할 때 유입된 오·폐수는 반응조내의 수위가 반응 적정수위에 이른 후 생물학적 분해과정과 물리화학적 분해과정을 거치고, 다시 침전과정을 거쳤으며, 침전과정이 완료된 후 공정제어 장치에 의하여 가압밸브(19)를 닫고, 감압밸브(20)를 열어 상징수를 배출시키고, 부자(10)가 하강하여 감지장치에 의하여 신호를 받았을 때 감압밸브(20)가 닫히고, 가압밸브(19)가 열려 상징수의 배출을 중지시켰다.

이와같은 실험을 3개월간 반복 수행하여 제5도와 같은 결과를 얻었다.

제5도에서 보는 바와 같이 오·폐수 유입시 부유물질의 농도는 500∼4,000㎎/ℓ로 변화가 심하였으나 배출수의 부유물질 농도는 10㎎/ℓ 정도의 낮은 경우가 주로 많았으며, 간혹 배출농도가 높을 경우에도 50㎎/ℓ 이상을 초과하지 않았다.

이러한 결과로 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 상징수 배출장치에 의하면, 부자(10)의 승강 작동시 침전물이 재부상하는 것이 확실히 방지됨과 아울러 상징수의 상중에서 발생되는 스컴의 혼입이 방지됨을 확인할 수 있었다.

제4도는 본 발명의 또다른 실시예를 도시하는 것으로, 본 실시예에서는 상징수 배출관을 가요성 연결관(21)을 사용하지 않고 상징수 배출관(23) 상단과 하단에 회전 가능한 힌지(30) 또는 가요성 플랜지를 연결하여 상징수를 배출할 수 있도록 한 것이다. 본 실시예는 상징수 배출관을 가요성 연결관(21)을 사용하지 않고, 힌지(30)를 부착한 상징수 배출관을 사용한 것 외에 기타 구성부분은 상술한 실시예에서와 동일하므로 동일부분에 대하여는 동일부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명은 침전된 부유성 고형물이 재부상되지 않아 부유성 고형물이 상징수와 함께 유출되는 것을 방지하여 수처리 효율을 높일 수 있고, 동력을 사용하지 않고 중력에 의하여 상징수를 배출시킬 수 있는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (5)

1. 하단부가 상징수 배출관(22)의 상단부에 결합되고 상단부가 부자(10)와 연결되어 부자(10)가 상하가 이동할 수 있도록 하기 위한 가요성 배출관(21);

   상기 가요성 배출관(21)에 연결되고 부자상판(11), 부자하판(12) 및 이들의 내부쪽에 환상으로 삽입된 공기튜브(26)로 이루어지고, 이들은 조립되어 상징수가 배출될 수 있도록 환상의 상징수 유입구(13)와 환상의 상징수 배출구(14)가 형성된 부자(10);

   처리수 표면에 떠있는 스컴(s)이 처리수와 함께 유입되는 것을 방지하도록 상기 부자(10)의 측부에 환상으로 고정 설치된 스컴 방지판(16);

   상기 부자(10)의 중앙 내부와 가요성 배출관(21)을 관통하여 상기 상징수 배출관(22)과 결합되고, 복수개의 파이프로 이루어지는 부자유도봉(17); 및

   부자의 최대 하강지점에서 부자를 정지시킬 수 있도록 부자의 측부와 부자유도봉(17)을 연결한 스토퍼(29);

   로 이루어지는 것을 그 특징으로 하는 폐수처리 반응조에 설치되는 부상식 상징수 배출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 공기튜브(26)는 가압밸브(19)와 감압밸브(20)에 연결되어, 상기 가압밸브가 작동할 때 팽창하여 상징수 유입구(13)와 배출구(14)를 막히게 하고, 상기 감압밸브가 작동할 때 수축하여 상징수 유입구(13)와 배출구(14)가 열리게 되는 것을 특징으로 하는 폐수처리 반응조에 설치되는 상징수 배출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 부자유도봉(17)은 복수개의 파이프로 이루어지고, 부자유도봉 고정고리(28)에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 폐수처리 반응조에 설치되는 상징수 배출장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 부자(10)의 부자상판(11)과 부자하판(12)은 체결수단(24)에 의하여 조립되는 것을 특징으로 하는 폐수처리 반응조에 설치되는 상징수 배출장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가요성 연결관(21)을 사용하지 않고 상징수 배출관(23) 상단과 하단에 회전가능한 힌지(30) 또는 가요성 플랜지를 연결하여 상징수를 배출하는 것을 특징으로 하는 폐수처리 반응조에 설치되는 상징수 배출장치.