KR100383802B1 - 정수장치 및 이동형 정수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지표나 지하심정, 관정 또는 하천에서 취수한 원수(raw water)를 정수 처리하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정수장치는, 취수된 원수(raw water)로부터 협잡물을 분리·제거하는 1차처리부(원심분리기)와; 상기 협잡물이 제거된 상태로 1차처리부에서 배출되는 처리수에 고압수를 소정량 혼합한 다음 대기압 아래에 노출시키므로써, 상기 혼합수 내의 플록(가벼운 협잡물)을 스컴 형태로 부상(floating)시켜 분리·제거하는 2차처리부(가압부상장치)와; 상기 고압수를 생성하기 위해서 다량의 공기를 가압하여 물속에 용존시키는 가압부와; 상기 2차처리부에서 배출되는 처리수(treated water) 내의 플록(floc)과 냄새 등을 필터링하는 3차처리부를 포함하여 이루어진다.

Description

정수장치 및 이동형 정수장치{Apparatus for clarifying raw water}

본 발명은 원수(raw water)를 정수(clarification)하여 안전한 상태의 물을 풍부하게 공급할 수 있도록 하는 정수장치에 관한 것이다.

구체적으로는, 지표(지표수)나 하천(하천수) 등으로부터 원수를 취수한 후,상기 원수를 원심분리기와 가압부상장치, 그리고 필터에서 순차적으로 정수처리하므로써 짧은 시간에 많은 양의 원수를 고도 정수처리 할 수 있도록 하는 정수장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 원심분리기와 가압부상장치의 사이에 응집교반용의 교반조를 설치하여 더욱 신속하게 정수 처리를 할 수 있도록 하는 정수장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 설치장소(재해지역이나 도서벽지 등)로 직접 운반하여서 안정적으로 음용수를 공급할 수 있도록 하는 이동형 정수장치에 관한 것이다.

세계적으로 심각한 물부족 현상이 일어나고 있으며 이제는 물도 하나의 자원으로 거래되고 있다. 일 예로, 미네럴이 풍부한 깨끗한 물이 용기에 담겨서 생수로 판매되고 있다.

물부족 현상은 갈수기와 같이 수자원의 절대량이 부족하여 일어나는 경우도 있지만 급수체계가 잘못되었거나 또는 급수시설이 낙후되고 노후화 되어서 그 기능을 제대로 발휘하지 못하기 때문에 일어나는 경우도 있다.

뿐만 아니라, 상수도시설이 잘 갖춰진 곳일지라도 홍수 등의 천재지변에 의해 급수시설의 일부가 손상된 경우에는, 관할지역의 일부 또는 전체에 대한 물공급 활동이 중단되기 때문에 이러한 비상사태를 대비한 비상 급수시스템의 개발이 요청된다. 한편, 비상급수시스템(정수시스템)은 재해지역의 주민들을 대상으로 하여 운영될 것이기 때문에 무엇보다도 시간당 정수량(급수량)이 풍부해야 하며 신속하게급수할 수 있어야 한다. 여기에다 재해 지역에서 발생되기 쉬운 각종 수인성 전염병 등을 방지하기 위하여 고도의 정수처리 능력이 요구되게 된다.

하지만, 아직까지 상기 2가지의 요구 사항들을 모두 충족시키는 비상급수장치는 제안된 바 없다. 이 때문에, 매년 장마철이 되면 일부지역의 주민들이 식수난에 시달리는 일이 반복해서 발생되고 있다.

상기의 비상급수시스템(또는 장치)과 목적이 조금 다른 장치로서, 상수도설비가 갖춰지지 않은 산간오지나 도서지방에 거주하는 사람들을 위한 집단 급수용의 간이 정수시스템(또는 장치)이 있다.

이에 대해서는, 국내에 몇 건의 실용신안이 등록되어 있으며, 일 예로 등록실용신안공보 제162239호에 개시된 이동식 정수장치가 있다.

동 공보에 기재된 바에 따르면, 상기 이동식 정수장치는, 지하심정 또는 관정 등에서 펌핑해 올린 원수를 전단다층필터, 전단활성탄필터, 마이크로필터, 역삼투압정수장치가 상기의 순서대로 배열·설치되어 있는 송수라인에 공급하여 정수한 후, 상기 정수 처리된 물속의 가스성분과 좋지 못한 냄새 등을 후단활성탄필터에서 재차 제거하고, 이후 취수밸브를 통해 배수하기 직전에 자외선살균장치로 살균토록 한 구성으로 되어 있다.

그런데, 상기의 간이 정수시스템은 수백~ 수천 명을 대상으로 하는 급수시스템으로 사용하기에는 정수 생산능력이 너무 낮고, 또 막투과 방식으로 정수를 하기 때문에 필터를 자주 역세척(back washing) 해 주거나 또는 필터의 여과제를 교체해주어야 하는 등 운영비가 많이 드는 단점이 있었다.

본 발명은 산간오지나 도서지방에서는 간이정수장치로 사용할 수 있고 또한 재해지역에서는 비상급수장치로 사용할 수 있는 정수장치에 관한 것으로서, 원수를 정수 처리하여 안전한 상태의 물을 풍부하게 급수할 수 있도록 하는 정수장치를 제공함에 목적이 있다. 특히, 본 발명은 취수원에서 펌핑해 올린 원수가 협잡물과 처리수로 신속하게 분리되도록 원심분리기를 이용함으로써 많은 양의 원수를 짧은 시간내에 정수할 수 있도록 하는 정수장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 2차 정수장치로 가압부상장치를 채택하여 처리수 내의 플록이 용이하게 제거되도록 함과 동시에, 1차 정수장치로 제공되는 상기 원심분리기와 가압부상장치가 서로 공조하여 정수 능력이 극대로 되게 한 정수장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 가압부상장치에서 더많은 스컴(기포와 플록의 결합물; 거품의 형태)이 발생되도록 원심분리기와의 사이에 플록 응집용의 교반조를 설치한 정수장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 활성탄층과 원적외선 세라믹 담체층이 적층되어 있는 여과탑 안으로 처리수를 통과시켜 상기 처리수로부터 플록과 이취 등이 완전 제거되게 하고, 나아가서는 상기 원적외선 세라믹 담체층에 의하여 물의 활성이 높아지게 한 정수장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 처리수 내에 직접 소금이나 염수를 투입하여 전기분해기로전해하거나, 또는 별도의 탱크에서 염수를 전해하여 얻은 이산화염소, 차아염소산나트륨, 오존 등을 상기 처리수 내에 투입하여 살균 소독하는 정수장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 정수 처리과정에서 배출되는 슬러지를 탈수기에서 압착처리하여, 액체성분(물)은 회수하고 고체성분(케이크)은 케이크 상태로 배출하여 폐기물로 처리할 수 있게 하는 정수장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상술한 정수장치의 각 구성요건이 소정의 설치부재상에 설치된 이동형 정수장치를 제공함에 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 일 실시예의 정수장치에서 원수를 정수 처리하는 과정을 나타낸 처리도이다.

도2는 본 발명에 따른 일 실시예의 정수장치를 나타낸 평면도이다.

도3은 일 실시예에 따른 1차처리부의 단면도이다.

도4는 일 실시예에 따른 2차처리부의 개략적인 구조를 나타낸 사시도이다.

도5는 일 실시예에 따른 3차처리부의 개략 단면도이다.

도6은 본 발명의 정수장치를 재해지역으로 운반하는 상태를 나타낸 것이다.

[도면 부호의 설명]

100...1차처리부, 110...바이패스관,

120...슬러지 배출구, 130...처리수 분리관,

140...물배출관, 150...펌핑수단,

170...압력챔버, 180...경사수류공,

190...원심분리관체, 200...2차처리부,

210...유입구, 220...수조,

230...공기부상조, 240...스컴제거기,

250...스컴포집조, 260...배출관,

270...전해기, 300...3차처리부,

310...급수포트, 320...여과망,

330...활성탄층, 340...원적외선 세라믹 담체층,

380...용기, 400...혼합부,

450...교반기, 460...약품투입관,

470...드레인관, 500...가압부,

600...필터, 650...검출부,

700...저장부, 800...약품공급부,

810...약품저장탱크, 820...펌핑수단,

830...교반기, 850...운송수단,

870...설치부재, 900...원수공급관,

911~920...송수관, 950...탈수기,

961...세척수배출관, 970...임시저류조,

990...제어기, AG...동력발생원.

본 발명에서는 상기의 목적을 달성하기 위하여, 원수 내에 포함된 협잡물을 원심력 또는 중력의 작용에 의하여 분리·제거하는 1차처리부와; 상기 1차처리부에서 협잡물이 제거된 상태로 배출되는 처리수에 고압수를 혼합한 다음 대기압 아래에 노출시키므로써, 상기 혼합수 내의 플록(floc)을 스컴(scum) 형태로 부상시켜 분리·제거하는 2차처리부와; 상기 고압수를 생성하기 위하여, 공기를 가압하여 물속에 용존시키는 가압부와; 상기 2차처리부에서 배출되는 처리수 내의 플록과 냄새 등을 필터링하는 3차처리부로 이루어지는 정수장치를 제안한다.

펌핑수단에 의해 1차처리부 안으로 유입된 원수는, 원심력 또는 중력의 작용에 의해서, 무겁고 큰 협잡물과 처리수(가볍고 작은 협잡물+물)로 분리된다.

상기 처리수는 2차처리부로 송수되는 도중에, 공기가 고농도로 용존되어 있는 고압수와 혼합되어 혼합수로 된다. 상기 혼합수 내에 용존되어 있는 공기는 대기압 상태의 2차처리부에서 기포로 용출되고, 이때 혼합수에 포함되어 있던 가볍고 작은 협잡물(플록)과 상기 기포가 정전현상에 의해 서로 부착된 상태로 부상하게 된다. 수면으로 부상되는 상기 기포와 플록의 부착물(이하, 스컴이라 함)은 스컴제거기에 의해서 제거되고, 제거되지 못한 약간의 플록이 함유된 처리수는 3차처리부로 송수된다.

처리수에 내포되어 있던 플록과 좋지 못한 냄새 등은 3차처리부에서 최종적으로 제거되며, 원적외선의 작용에 의해서 물의 활성이 높아지게 된다.

여기서, 무겁고 큰 협잡물이란, 모래나 흙과 같이 물보다 비중이 무거운 무기물질은 물론 크기가 수㎛ 이상인 조류(algae)의 수화현상을 일으키는 플랑크톤과 같은 유기물질까지 포함하는 것으로 정의하며, 처리수란 비중이 물보다 작은 협잡물(이하, 플록)이 내포된 정수 처리중의 물을 의미하는 것으로 정의한다.

본 발명에서는, 바람직하게는 1차처리부 안으로 공급하는 원수의 pH와 탁도 등을 펌핑작업 전에 혹은 펌핑작업 중에 검출부에서 검출하고, 검출결과에 따라 일정량의 응집제 또는 중화제와 같은 특정약품을 상기 1차처리부와 2차처리부 사이에 설치한 교반조(혼합부)에 투입하여 상기 약품과 처리수를 교반하는 정수장치를 제안한다.

즉, 본 발명에서는 원수를 취수하기 전에 또는 취수 중에 소정의 수질검사를 실시하고, 검출결과에 기초하여 특정약품으로 처리수를 정수 처리하는 것이다. 이 처리과정에 의해 수질이 향상되며, 2처처리부에서의 원수의 처리속도가 향상된다.

또한, 본 발명은 검출결과(pH와 탁도 등)가 허용치 이내인 경우에는, 무약품처리도 가능한 정수장치를 제안한다.

본 발명에서는 2차처리부에서 3차처리부쪽으로 배출되는 처리수를 임시저류조에 저류시킨 후 상기 처리수에 염수(소금물)나 소금을 가하여 전기분해기(이하, 전해기라 함)로 전해하거나 또는 별도로 마련한 탱크에서 염수를 전기분해하여 얻은 이산화염소, 차아염소산나트륨, 오존 등을 상기 처리수 내에 투입하므로써, 상기 1차처리부와 2차처리부에서 제거되지 않은 세균 등을 살균할 수 있도록 하는 정수장치를 제안한다.

이산화염소나 차아염소산나트륨, 오존 등의 소독성분은 물속에 포함되어 있는 철, 망간 등의 무기물을 신속하게 산화시키고, 물의 이취미를 제거하며, 트리할로메탄(THM)을 감소시키는 등 여러 가지 기능을 하기 때문에 원수를 고도로 정수 처리하는 과정에서 사용하게 된다.

본 발명에서는 3차처리부를 통해 배출되는 최종 정수과정의 처리수를 보조탱크에 잠시 저류시킨 상태에서 염수 등을 투입하여 전해기로 전기분해하거나 또는 별도로 마련한 탱크에서 염수를 전해하여 얻은 이산화염소 등을 상기 처리수 내에 투입하므로써 상기 처리수가 재차 살균되도록 한 정수장치를 제안한다.

본 발명에서는 바람직하게는 상기 1차처리부와 2차처리부 또는 3차처리부의 역세(back washing) 과정 등에서 배출되는 고농도의 슬러지를 탈수기에서 압착하여, 원수와 압착된 슬러지(케이크라 함)를 분리·배출하는 정수장치를 제안한다.

상기 탈수기는 정수하는 과정에서 발생된 슬러지의 배출량(부피)을 줄여 줌으로써, 슬러지의 운반을 용이하게 한다. 한편, 상기 탈수기에서 케이크 형태로 배출되는 슬러지는 석회와 혼합되어 폐기된다.

본 발명에서는, 바람직하게는 정수처리에 관계되는 상기의 각 구성요건들이 컨테이너나 플레이트와 같은 설치부재상에 선택적으로 설치되므로써, 통상의 운송수단에 의하여 설치장소까지 운반될 수 있도록 한 이동형 정수장치를 제안한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예의 정수장치에 대해 설명한다.

첨부된 도면중, 도1과 도2는 각각 본 발명에 따른 일 실시예의 정수장치로 원수를 정수 처리하는 과정을 나타낸 처리도와 구성요건들의 레이아웃을 나타낸 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 정수장치는, 먼저 펌핑수단(150)의 유입측에 연결된 원수공급관(900)을 통하여, 물웅덩이나 하천 또는 지하심정 등의 취수원으로부터 원수를 취수하게 된다(원수 취수단계).

이때, 바람직하게는 취수원 내에 잠기는 원수공급관(900)의 일측 단부에 필터를 설치하여, 잔가지나 나뭇잎 등의 이물질이 제거된 상태로 취수될 수 있도록 하는 것이 좋다. 본 발명에서, 상기의 펌핑수단은 예를 들면 펌프(P1)와 상기 펌프를 구동하기 위한 모터(M1)로 이루어져 있으며, 상기 모터는 제어부(990)에 의해서제어되고 있다. 그리고, 이들은 예를 들면 발전장치 등의 동력발생원(AG)에서 동력을 공급받고 있다.

원수공급관(900)을 통해 취수원으로부터 펌핑수단의 펌프(P1) 안으로 유입된 원수는, 상기 펌프의 토출측에 연결된 송수관(911)을 통해서 상기 송수관의 타단에 설치되어 있는 본 발명의 1차처리부(100) 안으로 유입된다. 상기 1차처리부 안으로 유입된 원수는 소정의 처리과정을 거쳐, 처리수와 협잡물로 각각 분리·배출된다(분리·배출단계).

본 실시예에서는 상기의 1차처리부로서 예를 들면 본 출원인의 선출원 공개특허번호 제1999-37267호에 개시된 원심분리기가 사용되고 있지만, 이와 다른 형태의 원심분리기(국내 공개실용신안공보 공개번호 제1998-67158호 참조)가 사용될 수도 있다. 또한, 짧은 시간동안 많은 양의 원수를 협잡물과 처리수로 분리할 수 있는 구조라면 어느 형태의 것이라도 본 발명의 1차처리부로서 채택할 수 있다.

도3은 상술한 공개특허공보에 기재된 단일원심분리기의 개략적인 구성을 도시한 것으로서, 송수관(911)을 통해서 압력챔버(170) 안으로 유입된 원수는 상기 압력챔버의 하부측에 천공된 경사수류공(180)을 통하여 원심분리관체(190) 안으로 선회하면서 유입되고, 이 과정에서 원심력과 중력의 작용을 받아 아래로 침강된 협잡물이 소량의 물(원수)과 함께 슬러지 배출구(120)를 통해 외부로 배출된다. 이에 반해, 대부분의 물과 가벼운 플록은 처리수 분리관(130)을 통해서 물배출관(140)까지 상승하여 외부로 배출된다. 한편, 시간당 원수의 처리량을 높일 필요가 있는 경우, 동 공보에 개시된 다단원심분리기의 연결관과 송수관(911)을 연결하므로써 목적하는 바를 달성할 수 있다. 상기의 원심분리기는 종래 적조제거용으로 많이 사용되었기 때문에, 업계에서는 적조처리시스템(RTS; redtide treatment system)이라고도 한다.

상기 과정을 거쳐 1차로 처리된 처리수는, 상기 1차처리부의 물배출관(140)과 연결된 송수관(912)을 통해 혼합부(400)로 배출되고, 슬러지 배출구(120)를 통해서 배출되는 슬러지는 상기 슬러지 배출구와 연결된 별도의 관로(935)를 따라 탈수기(950)쪽으로 유입된다. 상기의 탈수기로는 예컨대 국내 등록실용신안 제112450호에 개시된 스크류 타입의 탈수기나 벨트 프레스형의 탈수기가 사용될 수 있다.

상기 처리수가 유입되는 혼합부(400)는 장방형 탱크 형태의 교반조로서, 모터(M4)에 의해 회전 구동되는 적어도 하나 이상의 교반기(450)가 용기의 중앙에 현수되어 있고, 상기 교반기의 날개부분(교반익)은 처리수 내에 잠겨 있다.

또한, 상기 혼합부의 벽면(상부벽면 또는 측벽면)에는, 처리수의 배출통로가 되는 송수관(913)과 적어도 하나 이상의 약품투입관(460)이 연통되어 있다. 그리고, 바닥면에는 슬러지 배출용의 드레인관(470)이 설치될 수도 있다. 이때, 상기 드레인관에, 일측이 탈수기와 연결되는 별도의 파이프를 연결하면 슬러지를 회수할 수 있다.

약품투입관(460)을 통해서 상기 혼합부에 특정약품을 공급하게 되는 약품공급부(800)는, 예를 들면 알루미늄설파이트, 알루미늄클로라이트, 페릭설파이트, 폴리엘렉트로라이트와 같은 알칼리 계열 또는 산성 계열의 응집제나 pH 조절용 중화제가 저장된 적어도 하나 이상의 약품저장탱크(810)와, 상기 저장된 약품의 특성에따라 약품저장탱크의 중앙에 현수시키는 교반기(830)와, 제어기(990)에서 요구받은 양만큼의 약품만 상기 약품저장탱크로부터 펌핑하여 상기 혼합부 내에 공급하게 되는 펌핑수단(820)으로 구성되어 있다. 경우에 따라서는, 상기 약품저장탱크중의 하나에 염수가 저장될 수도 있다.

여기서, 상기의 펌핑수단은 예를 들면 펌프(P2)와 상기 펌프를 구동하는 모터(M2)로 이루어져 있으며, 상기 모터는 제어부(990)에 의해서 제어되고 있다. 또한, 상기 교반기는 모터(M3)에 의해서 회전 구동된다. 이들을 구동하는 동력 역시 상술한 동력발생원에서 공급받는다.

한편, 상기 혼합부 내에 공급되는 약품의 종류와 투입량은 취수원에서 샘플링한 원수의 pH와 탁도(turbidity)에 따라서 결정되는데, 상기 pH와 탁도는 수동검사작업 또는 자동검사작업에 의하여 구해진다.

예를 들면, 취수작업 전에 샘플링한 원수의 pH와 탁도를 시험에 의하여 검출하거나 또는 취수된 원수의 일부를 검출부(650)로 바이패스시켜 자동으로 검출하는 것이다(특성치 검출단계). 원수의 일부를 검출부쪽으로 바이패스 시키는 경우, 바이패스관(110)을 상기 송수관(911)의 일측에 연통시키는 것이 바람직하며 상기 바이패스관에는 수동조작형 밸브나 솔레노이드 밸브를 설치하여 검출작업완료 후에는 폐쇄되도록 하는 것이 좋다.

이렇게 하여 검출한 pH와 탁도 등은 본 발명의 각 구성요건을 제어하는 제어기(990)에 수동 또는 자동으로 입력되며, 입력된 특성치에 따라 약품의 종류 및 투입량이 자동으로 결정되어 상기 혼합부에 투입된다.

상기 혼합부에 특정약품이 투입된 직후, 중앙에 현수시킨 교반기(450)가 구동되어 처리수와 특정약품을 교반하게 된다. 이때, 상기 교반기는 검출된 특성치에 기초하여, 응집 및 중화작용이 방해받지 않는 범위 내에서 최적의 속도로 회전 구동된다(응집 및 중화단계).

상기 과정을 거쳐서 혼합부로부터 배출되는 처리수는, 송수관(913)을 통해 2차처리부(200)로 유동되며 유동하는 도중에 고압수와 혼합된다.

공기를 가압하여 물 속에 고농도로 용존시킨 상기 고압수는 가압부(500)에서 만들어지며, 상기 송수관(913)과 연통되어 있는 송수관(914)을 통해 공급된다(고압수 공급단계). 한편, 고압수와 처리수의 배출 압력에 차이가 있는 경우, 상기 송수관(913)의 관로 상에 체크밸브와 같은 역류방지수단(도시하지 않음)을 설치하여, 상기 고압수가 송수관(913)을 따라 역류되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

첨부도면중 도4는 본 실시예의 2차처리부를 나타낸 사시도로, 본 실시예에서는, 바람직하게는 본 출원인의 선등록 실용신안 제182583에 개시되어 있는 슬러지 분리제거장치를 채택하여 사용하고 있다.

수조(220)의 좌측 벽면상에 형성된 유입구(210)를 통하여, 송수관(913)으로부터 혼합수가 공급된다. 상기 혼합수는 유입구(210)를 통해 공기부상조(230)내에 채워지며, 이때 혼합수 내에서 압력 차이에 기인하여 기포로 발생된다.

한편, 경우에 따라서는 상기 수조에 2개의 유입구(210)를 형성하여 한쪽 유입구에는 혼합부와 연통된 송수관(913)을 연결하고, 다른쪽 유입구(210)에는 상기 가압부와 연통된 송수관(914)을 연결하여 상기 수조 내에서 처리수와 고압수가 혼합되게 할 수도 있다.

또한, 혼합부가 필요 없는 경우에는, 예를 들면 원수의 pH가 중성이고 비교적 깨끗한 경우에는 1차처리부(100)의 물배출관(140)과 연결된 송수관(912)이 직접 수조의 유입구(210)에 연결될 수도 있다. 이때에는 상기 고압수가 흘러 나가는 송수관(914)이 상기 수조의 유입구에 직접 연결되거나 또는 상기 송수관(912)에 연결되게 된다.

더욱 바람직하게는, 상기 공기부상조의 바닥면에 드레인관(290)이 설치되어 있어, 정수작업 종료 후, 공기부상조(230)의 바닥에 남아 있는 슬러지가 이 드레인관을 통해 배출되게 하는 것이 좋다.

주지하다시피, 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 크다.

따라서, 대기압보다 높은 압력하에서 공기를 용존시킨 혼합수(처리수+고압수)가 대기압 아래에 노출되면, 그 압력 차이에 해당하는 양만큼의 공기가 혼합수에서 방출(용출)되게 되며 이것이 상술한 기포(bubble)로서 나타나게 된다.

이때, 압력 차이가 클수록 기포의 크기는 작아지게 되지만, 그 수는 많아지게 된다. 그리고, 혼합수로부터 용출된 기포는 정전현상에 의하여 플록에 부착되어 수면으로 부상하게 된다. 이러한 이유 때문에, 공기부상조(230)의 수면쪽보다는 바닥쪽에 가까울수록 물이 청정하다.

한편, 수면 위로 부상(floating)한 플록과 기포의 부착물(스컴)은 스컴제거기(240)에 의해서 스컴포집조(250)로 배출되며, 하부측의 배출관(260)과 연결된 관로(945)을 통해 탈수기 등으로 방출된다(공기부상 및 스컴제거단계).

본 실시예의 경우에는 스컴제거기로서 스크레이퍼 컨베이어가 사용되고 있지만, 통상구조의 스컴스키머펌프(scum skimmer pump)나 스폿펌프(spot pump)가 사용될 수도 있다. 상술한 구성의 2차처리부는 업계에서 가압부상장치(DAF; Dissolved Air Flotation)로 불리워진다.

이에 대해, 공기부상조(230)의 바닥쪽 가까이에 위치하는 처리수는 측벽 하부의 송수관(920)을 통해 보조탱크(235)로 배출되고, 다시 보조탱크의 일측에 설치된 송수관(915)을 따라 임시저류조(970)로 공급된다. 상기 보조탱크는 송수관(920)을 통해 용출되는 처리수의 흐름을 층류로 만들어 주는 작용도 하지만, 내부에 설치된 여과망으로 처리수 내에 포함된 플록을 걸러서 배출하는 작용도 한다. 그러나, 상기 보조탱크가 필수 구성요건은 아니기 때문에, 예를 들면 상기 송수관(920)이 처리수 배출용의 송수관(915)에 직접 연결될 수도 있다.

한편, 상기 공기부상조의 측벽에 연통된 송수관(926)을 통해서는 상기 처리수중의 일부가 가압부(500)로 유입되어 고압수로 생성되게 된다. 상기 고압수의 생성 원리에 대해서는 선출원 등록실용신안 제182583에 개시되어 있으므로 여기서는 설명을 생략한다.

이어서 상기 임시저류조로 배출된 처리수 내에 액상의 이산화염소를 투입하거나, 또는 염수(소금물)을 투입한 후 전해기(270)로 전기분해하거나, 또는 별도로 마련한 탱크에서 염수를 전기분해하여 얻은 이산화염소, 차아염소산나트륨, 오존 등을 상기 처리수 내에 투입한다(소독단계). 염수나 상기 염수를 전기분해하여 얻은 소독성분의 투입은 수동 또는 자동으로 이루어질 수 있다.

상기 염수는 전술한 약품공급부(800)로부터 별도의 공급관로(미도시)를 통해 공급받을 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 임시저류조 부근에 별도로 설치한 탱크에서 공급받을 수도 있다.

따라서, 상기 임시저류조에서는 전기화학적 처리과정을 통해 처리수에 포함되어 있던 미생물 등이 살균되고, 물의 이취미가 제거되며, 무기물이 신속하게 산화된다.

살균 처리된 처리수는 송수관(916)을 따라 펌핑수단(550) 안으로 유입되며, 상기 펌핑수단에서 가압된 상태로 송수관을 따라 필터(600)에 공급된다. 상기 필터에서는 예를 들면 처리수 내에 포함되어 있는 20㎛ 수준까지의 플록이 필터링 된다. 상기 필터링된 처리수는 송수관(917)을 따라, 가압된 상태로 3차처리부로 공급되며 여기에서 5㎛ 수준까지 필터링 된다(여과단계). 여기서, 상기 펌핑수단은, 앞서 설명한 다른 펌핑수단과 마찬가지로, 펌프(P5)와 모터(M5)로 이루어져 있다.

도5는 본 발명의 3차처리부(300)를 나타낸 개략 단면도로서, 외주면의 상부 일측에 설치된 급수포트(310)을 통해 송수관(917)으로부터 처리수가 유입된다.

내부로 유입된 처리수는 지면쪽으로 쏟아져 내리면서 여과망(320)과 활성탄층(330), 그리고 원적외선 세라믹 담체층(340)을 차례로 지나게 되고 이 과정에서 처리수 내에 잔존해 있던 미세한 플록과 좋지 않은 냄새(이취) 등이 완전히 제거된다. 상기 원적외선 세라믹 담체층은, 처리수를 정수할 뿐 아니라 물 분자에 미세한 파동을 주어 소위 파동수로 만든다. 상기 활성탄층과 원적외선 세라믹 담체층의 설치 위치는 뒤바뀔 수 있으며 경우에 따라서는 두 물질층이 교대로 퇴적된 다층 구조로 제공될 수 있다.

이와 같이 하여, 최하위의 여과층 예를 들면 원적외선 세라믹 담체층을 통과한 처리수는, 용기(380)의 최하부측에 연통·설치된 배출관(360)과 상기 배출관에 연결된 송수관(918)을 통해 보조탱크(350)으로 송수된다(정수단계).

여기서, 미설명부호 962는 도1의 세척수배출관(961)이 연결되는 배수포트로서, 3차처리부의 각 여과층을 역세(back washing)할 때 발생되는 세척수가 이곳을 통해 배출되게 된다. 상기 세척수는 용기의 최하부측에 설치된 배출관(360)을 통해 공급되며, 역세작업 후에는 송수관(916)을 통해 필터(600)로 재차 공급되거나 하수관으로 드레인되거나 또는 탈수기쪽으로 배출된다.

이어서 상기 보조탱크에 소독약품(염수등)이 투입되고, 필요한 경우에는 전해기(540)에 의한 전기분해가 실시된다.

상기 보조탱크로부터 송수관(919)을 통해 배출되는 처리수는, 취수밸브(710)가 설치되어 있는 저장부(700)에 공급되며, 이용자는 이 취수밸브를 통해 음용수(식수)를 공급받게 된다(저장단계).

여기서, 미설명부호 870은 설치부재이다.

첨부된 도면중 도6은 상술한 각 구성요건들이 설치부재(870)상에 고정·설치되어 있는 이동형 정수장치를 나타낸 것이다.

이처럼, 본 발명의 각 구성요건들이 플레이트나 컨테이너와 같은 설치부재상에 놓여져 있는 경우, 운반대차(890) 등에 실어서 이동시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 특히, 설치부재(870)로서 컨테이너를 채택하는 경우, 상기 컨테이너에 가열수단을 설치하여 겨울철에 일어날 수 있는 송수관(911~920)의 동파를 방지하는 것이 좋다.

그리고, 본 발명에 따른 이동형 정수장치의 이동은, 견인차와 같은 육상 운송수단(850)이나 선박 등의 해상 운송수단에 의해서 달성될 수 있다.

본 발명의 정수장치에서 1차처리부로 작용하는 원심분리기에 의하면, 경사 수류공을 따라 원심분리관체 안으로 선회하면서 유입되는 원수가 원심력과 중력의 작용에 의하여 협잡물과 처리수로 신속하게 분리되므로 종래의 정수장치보다 정수시간이 짧아지고, 또한 시간당 물의 처리량도 많아지는 장점이 있다.

즉, 종래의 정수장치에서는 원수에 포함된 협잡물을 여과막으로 제거하였으나, 본 발명에서는 1차처리부로 제공되는 원심분리기에서 중력과 원심력을 동시에 작용시켜 협잡물을 강제로 급속 침강시키기 때문에 시간당 수처리량이 많아지게 되고 처리속도도 빨라지게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서 2차처리부로 작용하는 가압부상장치는, 대전된 기포와 처리수 내의 플록이 스컴의 형태로 수면에 부상하여 스컴제거기에 의해서 제거되므로 미세 협잡물(플록)의 제거효율이 높고, 또한 많은 양의 처리수를 짧은 시간내에 정수처리할 수 있다는 장점이 있다.

더욱이, 상술한 원심분리기와 가압부상장치가 동시에 제공되는 본 발명의 정수장치에서는, 이들이 서로 보충적으로 작용하는 시너지효과에 의하여 수처리 능력이 극대화 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 대부분의 협잡물이 원심분리기에서 제거된 후 가압부상장치로 공급되기 때문에, 가압부상장치의 하부에 침전되는 물질이 극히 적어지게 되어, 종래처럼 가압부상장치를 정기적으로 청소할 필요가 없다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 2차처리부에서 더 많은 스컴이 발생되도록, 검출부에서 측정한 pH와 탁도에 기초하여 중화제 등을 요구받은 양만큼만 혼합부에 투입·교반하므로써, 더욱 청정한 물을 풍부하게 얻을 수 있게 한 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 활성탄층과 원적외선 세라믹 담체층이 내부에 적층되어 있는 3차처리부에서 미세 플록과 이취등을 완전히 제거하고 나아가서는 상기 원적외선 세라믹 담체층에 의하여 물의 활성이 높아지게 하므로써, 건강에도 좋고 물맛도 좋은 청정한 음용수를 사용자에게 급수할 수 있도록 한 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 2차처리부와 3차처리부의 유동로(송수관) 사이에 임시저류조를 두어 중간 처리과정에 있는 처리수가 임시저류조에 잠시 정체되게 한 다음, 그 상태에서 소정의 소독약품을 임시저류조에 투입하거나 또는 염수 투입 후 전기분해에 의한 살균처리를 실시함으로써 세균에 의한 질병 전염을 방지토록 한 특징이 있다.

특히, 이때 투입하는 소독약품으로서 소금과 같은 고형물을 채택하여 사용하면서 전해기로 분해하는 경우, 약품의 취급이 용이하고 또 정수장치의 크기를 작게 할 수 있으므로 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상술한 각 구성요건들로부터 배출되는 슬러지를 탈수기에서 압착하여, 액체성분(물)은 정수라인으로 회수하고 고체성분(케이크)은 석회와 섞어서 폐기하거나 또는 케이크 상태로 배출하여 고체비료 등으로 재활용할 수 있게 하였다.

또한, 본 발명에서는 상술한 각 구성요건들을 설치부재상에 고정·설치함으로서 통상의 운송수단에 의하여 운반이 가능하게 한 특징이 있다.

Claims (5)

1. 원심력과 중력의 작용에 의하여 원수를 협잡물과 처리수로 분리하는 1차처리부와;

   상기 처리수에 혼합되는 고압수를 생성하는 가압부와;

   상기 1차처리부에서 배출되는 처리수와 공기가 가압에 의하여 고농도로 용존되어 있는 고압수를 송수 중에 혼합하여 혼합수로 만든 다음 대기압 아래에 노출시키므로써, 상기 혼합수 내의 플록을 스컴 형상으로 부상시켜서 분리·제거하는 2차처리부와;

   상기 2차처리부에서 배출되는 처리수 내의 플록과 냄새를 필터링하는 3차처리부로 이루어지는 정수장치.
2. 제1항에 있어서,

   원수의 pH 및 탁도를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서의 검사결과에 따라 일정량의 약품을 상기 1차처리부에서 배출된 처리수에 섞어 혼합·교반하는 혼합부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 정수장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   2차처리부와 3차처리부 사이에, 처리수를 살균 처리하기 위한 임시저류조와 전해기가 설치됨을 특징으로 하는 정수장치.
4. 제3항에 있어서,

   3차처리부와 저장부 사이에, 처리수를 최종 살균 처리하기 위한 보조탱크와 전해기가 설치됨을 특징으로 하는 정수장치.
5. 펌핑수단과 연결되는 1차처리부와, 상기 1차처리부에서 배출되는 처리수에 약품을 투입하여 교반하게 되는 혼합부와, 공기를 가압하여 물 속에 고농도로 용존시키는 가압부와, 상기 가압부로부터 배출되는 고압수와 상기 혼합부에서 배출되는 처리수가 송수 중에 혼합되어 혼합수로서 공급되는 2차처리부와, 상기 2차처리부에서 배출되는 처리수가 공급되는 필터와, 상기 필터에서 배출된 처리수가 공급되어지는 3차처리부와, 상기 3차처리부에서 배출되는 처리수를 저장한 상태에서 약품을 투입하여 전해기로 전해하게 되는 보조탱크와, 상기 보조탱크로부터 송수관을 통해 배출되는 청정수가 저장되는 저장부와, 그리고 상기의 구성요건들이 상면상에 설치되는 설치부재를 포함하여 이루어지는 이동형 정수장치.