KR100452432B1 - 수처리시스템의 입자분리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수처리시스템의 입자분리장치에 관한 것으로, 일정 크기의 구멍이 뚫린 원통형 1차 스크린으로 통과한 1차 처리수를 연속적으로 2차 철망스크린으로 통과시켜 물 속에 포함된 입자 형태의 물질을 분리할 수 있도록 하는 한편, 1차 스크린을 통과한 미세한 부유 물질이 2차 스크린에서 슬러지 케이크를 형성하면서 시스템의 상부와 스크린 외부, 그리고 슬러지 체류조를 경계로 압력차이가 발생하는 것을 이용하여 슬러지의 배출이 이루어질 수 있도록 함으로써 무인 자동화운전을 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 외형을 이루는 저수탱크, 유입수에 포함된 일정 크기의 입자성 물질을 거르는 제 1 스크린, 제 1 스크린에 의해 처리된 상태의 중간처리수에 포함된 미세입자를 걸러 최종적으로 처리하는 제 2 스크린, 제 1 스크린과 제 2 스크린 사이에 설치되는 스크린 분리대, 제 2 스크린의 내측면에 걸러진 케이크 상태의 슬러지를 수거하는 슬러지 수거수단, 저수탱크의 저류조 내측 상부와 슬러지 체류조의 압력을 감지하는 압력감지수단 및 압력감지수단에 의해 감지된 압력차가 설정치 이상이면 개방되어 슬러지를 배출시키는 린즈밸브를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 물리적인 처리방법으로 유입수에 포함된 수 마이크론 입자크기 범위까지의 입자를 분리하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다공성의 원통형 1차 스크린을 통과한 1차 처리수를 2차 스크린으로 통과시켜 유입수에 포함된 입자 형태의 부유물질을 물리적으로 분리할 수 있도록 하는 수처리시스템의 입자분리장치에 관한 것이다.
일반적으로 물 속의 부유입자 제거방법에 있어 종래의 처리방법으로는 화학적 처리, 전기적 처리, 여과, 멤브란법 등을 이용하여 처리하고 있다. 먼저, 가장 대표적인 처리방법으로는 화학적 처리 중에서 응집제(coagulant)를 사용하는 것으로, 무기응집제 또는 유기응집제를 사용하여 입자의 표면성질을 변화시켜 플럭을 형성케 한 후 침전시키는 것이 지금까지 가장 일반적인 방법으로 알려져 있다.
전술한 화학적 처리에서 사용하는 응집제로는 알루미늄계 또는 철계통의 응집제를 사용하고 있으며, 유기응집제로는 폴리아크릴아마이드, 폴리대드맥, 폴리아민 등 여러 가지 종류가 사용되고 있다. 이러한 화학적 처리의 가장 큰 장점은 0.1 마이크론 입자크기까지 응집으로 제거할 수 있다는 것이다. 따라서, 화학적 응집처리방법은 정수처리시에 필수적으로 사용하고 있다.
전술한 바와 같은 화학적 처리방법에서 물 속에 분산된 입자표면은 일반적으로 (-)전하를 띄며 동종 입자끼리는 반발하나, 외부로부터 (+)금속성분이 유입되면표면에 중성반응이 일어나 입자끼리 서로 당기는 상호인력의 힘이 발생하여 입자의 성장이 유도됨으로써 플럭이 성장하게 된다. 플럭이 성장하면 하부로 침전하게 되어 슬러지로 누적되며, 이 슬러지를 주기적으로 배출한다. 이러한 과정을 거쳐 물과 입자를 분리하려면 막대한 처리공간과 처리시간 그리고 처리비용이 상당하다.
즉, 전술한 화학적 처리방법으로 부유물질을 제거하는 경우 슬러지의 생성이 불가피하게 대두되는 문제점이 있음은 물론, 약품의 사용으로 처리비용이 상승한다는 문제점이 있다.
한편, 수중에 포함된 입자를 제거하는 것으로 원심분리하는 방법이 있는데, 고탁도인 경우에 적용이 되며, 이러한 원심분리법의 경우에는 분리해내는 입자크기를 조절할 수 없다는 단점이 있으며, 유입수 중에 유기응집제를 투입해야 하기 때문에 약품의 사용으로 인한 처리비용이 상승한다는 문제점이 있다.
최근에는 전기적 처리방법으로 음극과 양극을 물 속에 설치하여 물 속의 부유입자를 제거방법을 사용하고 있는데, 이러한 전기적 처리방법의 입자제거 원리는 알루미늄 금속판 또는 철 금속판으로부터 이온 형태의 알루미늄 이온(Al3+) 또는 철이온(Fe3+)이 생성되는 것을 이용하여 (-)전하를 띄고 있는 입자들을 중성화시켜 응집하는 것이다. 즉, 전기적 처리방법은 입자들의 표면이 (+)금속 또는 그들의 수산화물(Al(OH)3또는 Fe(OH)3)에 의하여 중성화반응(neutralization)이 일어나면 입자끼리 인력의 힘이 발생하여 플럭이 형성되어 침전된다.
그러나, 전술한 전기적인 방법으로 알루미늄판이나 철판으로부터 금속을 용출시켜 응집에 적용할 경우 용출농도에 한계가 있고, 수소의 발생으로 인하여 생성된 플럭이 부상할 수 있다는 문제가 있다.
그리고, 최근에 개발된 여과장치 중에 실을 이용해서 하는 시스템도 개발되어 현장에 적용되고 있으나, 이러한 여과장치는 여과면적이 작고 역세척시 가동을 중지해야 하는 번거로움이 있으며, 여과효율이 낮아 아직 상용화에 이르지는 못하고 있는 실정이다.
또한, 멤브란(막)을 이용하여 입자를 제거하는 공정이 개발되고 있으나, 아직은 처리비용의 상승 때문에 확산상태에 있지 못하다. 특히, 막이 오염되면 역세척을 해야 하는데 하나의 단일 시스템을 이용하면 처리중간에 운전을 중지시키고 해야 하기 때문에 번거로울 뿐 아니라 처리용량이 크게 감소하므로 비경제적이라고 할 수 있다. 이러한 멤브란을 이용한 처리공법은 물로 단순히 세척하는 것이 아니라 가성소다 등을 세척제로 넣어서 오염된 막을 세척해야 하기 때문에 시간이 걸릴 뿐 아니라 세척비용도 상당히 상승한다. 특히, 멤브란을 이용한 처리공법은 최소 두 개 이상의 동일한 시스템을 가지고 운영하여야 연속적으로 처리할 수 있다는 문제가 있다.
한편, 최근 개발된 여과장치 중에는 원통형 하우징 내에 수 개 이상의 철망 여과조를 설치하여 교대로 철망 여과조에 부착된 슬러지를 배출해내는 시스템이 개발되어 추진되고 있으나, 장치가 복잡하고 슬러지를 배출할 동안 한 개의 처리조가 정지되어야 하는 단점이 있다. 뿐만 아니라 유입수의 탁도가 증가하면 각 철망 파이프의 처리조 내에 부착되는 슬러지가 증가하여 여과 처리면적이 동시에 저하할수 있는 문제가 있다. 이러한 기존의 장치는 감속모터를 설치해야 하므로 장치가 아주 복잡하고 제작비용이 증가할 뿐 아니라 운전방법도 복잡하다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 해결하기 위해 창안된 것으로, 일정 크기의 구멍이 뚫린 원통형 1차 스크린으로 통과한 1차 처리수를 연속적으로 2차 철망스크린으로 통과시켜 물 속에 포함된 입자 형태의 물질을 분리할 수 있도록 하는 한편, 1차 스크린을 통과한 미세한 부유 물질이 2차 스크린에서 슬러지 케이크를 형성하면서 시스템의 상부와 스크린 외부, 그리고 슬러지 체류조를 경계로 압력차이가 발생하는 것을 이용하여 슬러지의 배출이 이루어질 수 있도록 함으로써 무인 자동화운전을 할 수 있도록 한 수처리시스템의 입자분리장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 감속모터를 설치하지 않고 수력의 힘만으로 슬러지를 자동 배출할 수 있도록 함으로써 처리기능을 대폭 단순화하면서 여과면적, 여과정도 및 유량을 최대할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 슬러지 배출시에도 연속적인 수처리가 유지되도록 하여 처리용량을 안정적으로 유지할 수 있도록 함은 물론, 나아가 스크린의 자동 역세척 기능을 첨가하여 가장 효율적인 자동 수처리시스템을 구성할 수 있도록 함에 있다.
한편, 본 발명은 종래 응집처리의 경우에 유입수의 pH 범위가 6∼8정도에 있어야 응집반응이 효과적으로 일어나 미세입자들의 제거효과가 상승하는 기술과는달리 유입수의 pH조절과 관계없이 안정적으로 수중의 입자를 연속적으로 제거할 수 있도록 함에 있다.
나아가, 본 발명은 지표수, 홍수, 보일러의 냉각수, 제철소의 순환수 등을 처리할 수 있는 전처리 시스템으로 15마이크론의 입자까지 제거할 수 있으며, 필요에 따라 약품을 사용하여 그 이하로 까지 제거할 수도 있도록 함은 물론, 역세척시에도 계속적인 수처리가 가능하도록 함에 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치를 보인 세부 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치를 보인 분리 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치를 보인 외형도.
도 4 는 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치에서 제 1, 2 차 스크린의 부유물질 제거 상태를 보인 단면도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100. 입자분리장치 102. 유입수 라인
104. 무기응집제 투입관 110. 저수탱크
112. 저류조 114. 슬러지 체류조
120. 제 1 스크린 130. 제 2 스크린
140. 스크린 분리대 150. 수직 회전관
152. 블레이드관 154. 슬러지 배출관
160. 압력감지센서 170. 린즈밸브
180. 혼화관 190. 유기응집제 투입관
200. 구동모터 210. 진동자
먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 본 기술의 특징으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명은 지표수, 홍수, 보일러의 냉각수, 제철소의 순환수 등을 처리할 수 있는 전처리 시스템으로, 15 마이크론 크기의 입자까지 제거할 수 있으며, 필요에 따라 약품을 사용하여 그 이하로 까지 제거할 수도 있는 기술이다. 전처리 시스템에서 중요한 것은 연속적으로 처리하는 것으로, 역세척시에도 계속적으로 물을 처리할 수 있어야 한다. 기존의 멤브란 처리공법의 경우 세척시 운전을 중지하고 세척해야 하나 본 발명에서는 처리량에 영향을 주지 않으면서 연속적으로 슬러지를 배출하기 때문에 처리면에 있어서 기존의 수처리공법에 비해 효율적이다.
특히, 우리 나라의 경우에는 소규모 정수장이 9,000개가 넘는 실정으로 감안하면 비가 많이 올 경우 500 NTU(탁도의 단위) 이상의 물이 유입되므로 소규모 정수장에서 처리할 능력이 되지 않아 수처리에 상당한 어려움을 겪고 있는 실정이다.
전술한 바와 같이 고탁도의 원수가 제대로 처리되기 위해서는 응집제가 유입되는 지점에 급속교반이 일어나야 하며, 다음 완속교반으로 플럭의 성장이 이루어져야 침전하게 된다.
그러나, 간이 정수장에는 그러한 시설이 제대로 갖추어지지 않아 고탁도의 원수 유입시 상당한 여려움을 겪고 이는 실정이다. 이러한 경우 본 발명의 수처리시스템을 사용할 경우 아주 좁은 공간에서도 급속교반지, 완속교반지, 침전지의 기능을 발휘할 수 있기 때문에 효율적으로 대처할 수 있다.
본 발명에 따른 전처리 시스템은 일반적으로 두 개의 시스템을 설치하여 다른 하나를 운전할 동안 세척 또는 재생하여야 하는 번거로움이 있는 기존의 전처리 시스템에 비해 하나의 시스템 내에서 연속적으로 처리하는 과정에서도 역세척을 동시에 발휘할 수 있도록 하여 처리효율을 증가시키고자 하였다.
한편, 최근 개발된 여과기 중에는 수 개 이상의 스크린과 감속모터를 설치하여 용수를 스크린 내부에서 외부로 유출하는 장치가 있다. 이러한 장치는 처리 중에 생성되는 슬러지를 배출시키기 위하여 회동축을 움직이게 하는 감속모터의 설치가 필연적이며, 결과적으로 처리비용이 상승하는 단점이 지적된다. 또한, 감속모터에 의하여 스크린 상의 오염된 물질을 역세척하는 동안 해당 스크린의 여과기능이 상실하는 단점이 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 장치에서는 전력을 사용하지 않고 물의 흐름을 이용하여 슬러지를 배출하는 새로운 방법을 찾아냈으며, 역세척하는 동안 처리용량에는 영향을 주지 않고 단일 원통형 하우징 내부에 단일 스크린으로 여과기능, 역세척기능, 슬러지 배출기능을 동시에 실현하는 새로운 방법을 실현하는 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 수처리장치는 고탁도의 입자를 포함하는원수를 처리하는데 탁월한 효과를 보여준다. 일차적으로 수중에 포함된 부유물질을 수 십 마이크론 이하까지 제거하게 되므로 간이 정수장에서 전처리 장치로 활용할 경우 탁월한 성능을 보여줄 수 있다. 또한, 지표수의 경우 부유물질을 다량 포함하는데 공정수로 사용할 경우 노즐의 막힘현상이 나타날 수가 있으며, 본 발명의 수처리장치를 사용할 경우 그러한 문제를 극복할 수 있다. 제철소의 경우 금속성미립자를 포함한 폐수의 경우 순환하여 재사용하는데 본 발명의 제품을 사용할 경우 입자성 금속을 제거할 수 있어 순환수로 사용할 수 있다. 지표수로부터 공정수로 활용하고자 할 때 본 발명에 따른 수처리장치를 활용할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 수처리장치는 앞서 기술한 목적을 달성하기 위해 다음과 같이 구성된다. 즉, 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치는 지표수, 홍수, 보일러의 냉각수, 제철소의 순환수 등의 정수처리 과정에서 입자성 물질을 분리 제거하는 수처리장치에 있어서, 내부에 공간이 형성되어 내측 상부는 저류조를 형성하고, 내측 하부는 슬러지 체류조를 형성하는 한편, 저류조의 상부 외측 적소에 유입수가 유입되는 유입구, 저류조의 하부 외측 적소에 처리수가 유출되는 유출구 및 슬러지 체류조의 외측 적소에 슬러지가 유출되는 슬러지 유출구가 형성된 저수탱크; 다공성의 원통형으로 저수탱크의 내측 상부에 설치되어 유입구를 통해 유입되는 유입수에 포함된 일정 크기의 입자성 물질을 저류조의 내측면과의 사이에 거르는 제 1 스크린; 내측은 제 1 스크린보다 작은 크기의 다공이 형성된 이중철망구조로 이루어지고, 외측은 내측의 다공보다 큰 크기의 다공이 형성된 원통형의 구조로 이루어지는 한편, 제 1 스크린의 하부에 설치되어 제 1 스크린에 의해 처리된상태의 중간처리수에 포함된 미세입자를 걸러 최종적으로 처리하는 제 2 스크린; 제 1 스크린과 제 2 스크린 사이에 설치되어 제 1 스크린을 통과한 중간처리수가 제 2 스크린 내측으로 유입되도록 하는 한편, 제 1 스크린의 외측에 걸린 일정 크기의 입자성 물질이 제 2 스크린의 외측 하부측으로 이송되지 않도록 하는 스크린 분리대; 제 2 스크린의 내측 중심 상에 회전 가능하게 설치되는 한편 유입수에 의한 회전을 통해 제 2 스크린의 내측면에 걸러진 케이크 상태의 슬러지를 수거하여 슬러지 체류조로 배출시키는 슬러지 수거수단; 저수탱크의 저류조 내측 상부와 슬러지 체류조의 압력을 감지하는 압력감지수단; 및 슬러지 유출구 측에 설치되는 한편 압력감지수단에 의해 감지된 압력차가 설정치 이상이면 개방되어 슬러지 체류조에 수거된 슬러지를 배출시키고, 압력차가 설정치 이하이면 슬러지 유출구를 폐쇄시키는 린즈밸브를 포함하여 이루어진다.
전술한 제 1 스크린의 다공의 직경은 3∼8 mm로 이루어질 수 있다.
전술한 제 2 스크린의 안쪽을 구성하는 이중철망의 내측은 20∼2400 메쉬(mesh)의 능첩직 철망(twilled dutch weave) 또는 첩직 철망(plain dutch weave)로 구성되며, 외측은 20∼1500 메쉬(mesh)의 평직(plain weave) 또는 능직(twilled weave)으로 구성될 수 있다.
전술한 슬러지 수거수단은 저류조 하단을 관통하여 슬러지 체류조 하단 중심과 스크린 분리대의 중심에 상·하단이 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 원통 형태의 수직 회전관; 수직 회전관 외주면에 내통되게 연결되어 각각의 끝단이 제 2 스크린의 내측면에 1∼2mm 정도의 간격으로 이격된 상태로 수직 회전관의 회전시제 2 스크린의 내측면에 걸러진 케이크 상태의 슬러지를 수거하여 수직 회전관의 내부로 안내하는 다수의 블레이드관; 및 수직 회전관의 하단에 수평 방향으로 내통되게 설치되어 수직 회전관 내측으로 수거된 슬러지를 슬러지 체류조 내부로 배출시키는 슬러지 배출관으로 이루어질 수 있다.
전술한 압력감지수단은 저수탱크의 저류조 내측 상부와 슬러지 체류조의 내측에 각각 설치된 압력감지센서; 압력감지센서에 의해 감지된 압력값을 비교 판단하여 설정치 이상의 압력차면 린즈밸브를 개방시키고, 설정치 이하이면 린즈밸브를 폐쇄시키는 제어부로 이루어질 수 있다.
한편, 유입수가 유입되는 유입구 측에 무기응집제를 투입하는 무기응집제 투입구가 더 형성될 수 있다.
전술한 수처리장치에는 삼각형 형태의 일정각으로 분리되는 구조로 형성되어 유입구에 연결되는 혼화관; 및 혼화관의 밑변측 내부에 설치되어 유입수에 포함된 입자성 물질과 무기응집제가 부딪히면서 혼화되도록 하는 혼화판으로 이루어져 입자성 물질을 성장시킬 수 있도록 하는 순간혼화수단이 더 구비될 수 있다.
전술한 저수탱크의 상단으로부터 수직 회전관 내부 중심으로 관통하여 수직 회전관과 함께 회전 가능하게 설치되는 한편, 수직 회전관 내부에 위치하는 부분에는 다수의 공급공이 형성되어 상단으로부터 투입되는 유기응집제가 공급공을 통해 수직 회전관의 내부로 투입되어 수직 회전관 내부의 슬러지와 혼화될 수 있도록 하는 유기응집제 투입관이 더 구비될 수 있다.
전술한 저수탱크의 하부에 설치되어 수직 회전관을 저속 회전시키는 구동모터가 더 구비될 수 있다.
전술한 저수탱크의 하부에 설치되는 한편, 저수탱크를 미세하게 진동시켜 제 2 스크린 틈새에 잔류된 입자들이 탈리될 수 있도록 하는 진동자가 더 구비될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리시스템의 입자분리장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치를 보인 세부 단면도, 도 2 는 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치를 보인 분리 사시도, 도 3 은 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치를 보인 외형도, 도 4 는 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치에서 제 1, 2 차 스크린의 부유물질 제거 상태를 보인 단면도이다.
도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치(100)는 크게 저수탱크(110), 제 1 스크린(120), 제 2 스크린(130), 스크린 분리대(140), 슬러지 수거수단, 압력감지수단 및 린즈밸브(170)으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 입자분리장치(100)는 저수탱크(110)의 저류조(112)에 형성된 유입구(112a)를 통해 유입된 유입수가 제 1 스크린(120)과 제 2 스크린(130)을 연속적으로 통과하면서 유입수에 함유된 입자성 물질이 제 1 스크린(120)의 외측면과 제 2 스크린(130)의 내측면에 걸러져 정화 처리된 처리수만이 저류조(112)의 유출구(112b)를 통해 유출될 수 있도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이 유입수를 정화 처리하는 과정에서 제 2 스크린(130)의 내측면에 잔류된 케이크 상태의 슬러지는 슬러지 수거수단을 통해 수거되어 저수탱크(110)의 하부를 형성하는 슬러지 체류조(114)로 유입되고, 이에 따라 슬러지 체류조(114)의 압력이 높아져 저류조(112)의 상부측과의 압력차가 설정치 이상이면 린즈밸브(170)의 열림에 의해 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지가 슬러지 배출구(114a)를 통해 배출된다.
전술한 바와 같이 린즈밸브(170)의 열림에 의해 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지가 슬러지 배출구(114a)를 통해 배출될 때, 제 2 스크린(130)에서는 역세척이 발생하게 된다. 즉, 린즈밸브(170)의 열림에 의해 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지가 슬러지 배출구(114a)를 통해 배출되는 경우 제 2 스크린(130)의 내측에서 외측으로 흘러 유출구(112b)를 통해 유출되던 처리수가 슬러지의 배출에 따라 제 2 스크린(130)의 외측에서 내측으로 흘러 제 2 스크린(130)의 내측면에 잔류된 슬러지 케이크를 탈리시키는 역세척이 이루어진다. 이때, 유입수는 계속적으로 유입되는 상태이고, 슬러지 수거수단은 유입수의 작용에 의해 무동력하에 회전하게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 입자분리장치(100)는 연속적으로 유입수를 처리하는 기능, 슬러지를 자동으로 배출하는 기능, 제 2 스크린(130)에 형성된 슬러지 케이크를 자동 역세척하는 기능을 가지고 있다.
전술한 본 발명의 구성에서 유입수가 유입되는 유입구(112a)의 유입수 라인(102)에는 무기응집제를 투입하는 무기응집제 투입구(104)가 더 형성된다. 즉, 유입수에 포함된 입자성 물질을 응집시켜 성장시켜주는 기능을 갖는 무기응집제를 유입수에 투입시키는 무기응집제 투입구(104)가 유입수 라인(102) 상에 더 형성된다.
한편, 전술한 입자분리장치(100)에는 유입수와 무기응집제를 순간적으로 혼화시켜 입자성 물질을 성장시킬 수 있도록 하는 순간혼화수단이 구비된다. 이러한 순간혼화수단은 삼각형 형태의 일정각으로 분리되는 구조로 형성되어 유입구(112a)에 연결되는 혼화관(180) 및 혼화관(180)의 밑변측 내부에 설치되어 유입수에 포함된 입자성 물질과 무기응집제가 부딪히면서 보다 효율적으로 혼화되도록 하는 혼화판(182)으로 이루어진다.
또한, 전술한 구성의 입자분리장치(100)에는 슬러지 수거수단의 내부로 유기응집제를 투입하기 위한 유기응집제 투입관(190)이 설치되는데, 이 유기응집제 투입관(190)은 저수탱크(110)의 상단으로부터 슬러지 수거수단의 내부 중심을 수직으로 관통하여 슬러지 수거수단과 함께 회전 가능하게 설치된다. 이때, 슬러지 수거수단의 내부에 위치하는 유기응집제 투입관(190)의 일부분에는 수 개 이상의 공급공(192)이 형성되어 상단으로부터 투입되는 유기응집제가 공급공(192)을 통해 슬러지 수거수단의 내부로 투입되어 슬러지와 혼화됨으로써 유동성을 발휘하도록 한다.
본 발명에 따른 입자분리장치(100)의 슬러지 수거수단을 회전시키는 힘은 무동력하에서 유입수에 의존하여 회전시키지 않고 구동모터(200)를 통해서도 저속 회전시킬 수 있다. 이러한 구동모터(200)는 통상 저수탱크(110)의 하부에 설치되어 슬러지 수거수단이나 유기응집제 투입관(190)을 회전시킴으로써 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 입자분리장치(100)에는 저수탱크(100)를 미세하게 진동시키는 진동자(210)가 더 구성될 수 있는데, 이 진동자(210)는 슬러지의 배출시 이루어지는 역세척시 진동되어 저수탱크(110)를 미세하게 진동시킴으로써 제 2 스크린(130) 틈새에 잔류된 입자성 물질들이 용이하게 탈리될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치(100)를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 저수탱크(110)는 유입수를 유입시켜 처리한 후 처리수와 슬러지를 분리하기 위한 것으로, 이 저수탱크(110)는 내부에 공간이 형성되어 내측 상부는 저류조(112)를 형성하고, 내측 하부는 슬러지 체류조(114)를 형성한다. 이때, 저류조(112)의 상부 외측 적소에는 유입수가 유입되는 유입구(112a)가 형성되고, 저류조(112)의 하부 외측 적소에는 처리수가 유출되는 유출구(112b)가 형성되며, 슬러지 체류조(114)의 외측 적소에는 슬러지가 유출되는 슬러지 유출구(114a)가 형성된다.
전술한 바와 같이 구성된 저수탱크(110)는 유입구(112a)를 통해 유입된 유입수가 후술할 스크린(120, 130)을 통과하여 입자성 물질은 슬러지로써 슬러지 체류조(114)로 수거되고, 처리수는 유출구(112b)를 통해 유출되며, 슬러지 체류조(114)로 수거된 슬러지는 저류조(112) 상부측과 슬러지 체류조(114) 내부의 압력차가 설정치 이상이 되어 린즈밸브(170)가 열리면 외부로 배출된다.
제 1 스크린(120)은 유입구(112a)를 통해 저류조(112)의 내부로 유입되는 유입수에 포함된 일정크기 이상의 입자성 물질을 거르는 것으로, 이 제 1 스크린(120)은 일정크기의 구멍이 형성된 원통형의 구조로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 제 1 스크린(120)의 구멍 직경은 3∼8 mm로 이루어진다. 이는 유입되는 유입수로써 지표수, 홍수, 보일러의 냉각수, 제철소의 순환수에 포함된 입자성 물질의 종류나 크기에 알맞게 하기 위함이다.
한편, 전술한 제 1 스크린(120)은 그 외경이 저류조(112)의 내경에 비해 작은 크기로 형성되어 유입수에 포함된 일정크기 이상의 입자성 물질이 제 1 스크린(120)의 외측면에서 걸러져 저류조(112)의 내측면과 제 1 스크린(120)의 외측면 사이에 위치된다.
제 2 스크린(130)은 제 1 스크린(120)에 의해 처린된 중간처리수를 최종적으로 처리하는 것으로, 이 제 2 스크린(130)은 제 1 스크린보다 작은 크기의 다공이 형성된 이중철망의 내측구조와 내측의 다공보다 큰 크기의 다공이 형성된 원통형의 외측구조로 이루어진다. 이때, 제 2 스크린(130)의 안쪽을 구성하는 이중철망의 내측은 20∼2400 메쉬(mesh)의 능첩직 철망(twilled dutch weave) 또는 첩직 철망(plain dutch weave)로 구성되며, 외측은 20∼1500 메쉬(mesh)의 평직(plain weave) 또는 능직(twilled weave)으로 구성된다.
전술한 바와 같이 구성된 제 2 스크린(130)은 제 1 스크린(120)에 의해 일정크기 이상의 입자성 물질이 걸러진 상태의 중간처리수에 포함된 미세 입자성 물질을 안쪽을 구성하는 이중철망 구조에서도 내측의 20∼2400 메쉬(mesh)로 이루어진 능첩직 철망(twilled dutch weave) 또는 첩직 철망(plain dutch weave) 내측면을 통해 거르게 된다.
즉, 제 1 스크린(120)은 외측에서 일정크기 이상의 입자성 물질을 거르고, 제 2 스크린(130)은 내측에서 미세 입자성 물질을 거르게 된다. 한편, 제 2 스크린(130)의 외측을 구성하는 20∼1500 메쉬(mesh)의 평직(plain weave) 또는능직(twilled weave)은 안쪽을 구성하는 이중철망구조를 통과한 미세 입자성 물질이 이중철망구조에 잔류되지 않고 통과될 수 있도록 하기 위해 안쪽의 이중철망 구조의 다공보다 큰 크기의 다공이 형성된다.
전술한 바와 같은 구성을 통해 유입수는 유입구(112)를 통해 제 1 스크린(120)의 외측에서 내측으로 통과하여 제 2 스크린(130)의 내측으로 낙하된 후, 제 2 스크린(130)의 내측에서 외측으로 통과하여 유출구(114)를 통해 유출됨을 알 수 있다. 이때, 유입수는 제 1 스크린(120)과 제 2 스크린(130)에 의해 입자성 물질이 걸러진 상태로 유출된다.
스크린 분리대(140)는 제 2 스크린(130) 상부에 제 1 스크린(120)을 지지하기 위한 것으로, 이 스크린 분리대(140)는 그 중심 부분을 통해 제 1 스크린(120)을 통과한 중간처리수가 제 2 스크린(130) 내측으로 유입되도록 하는 구조로 이루어진다. 또한, 스크린 분리대(140)는 제 1 스크린(120)의 외측에 걸린 일정 크기의 입자성 물질이 제 2 스크린(130)의 외측면과 저류조(112)의 하부측 내주면 사이로 이송되지 않도록 한다.
슬러지 수거수단은 제 2 스크린(130)의 내측면 상에 끼인 케이크 형태의 입자성 물질 슬러지를 수거하는 것으로, 이 슬러지 수거수단은 린즈밸브(170)의 열림에 의해 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지가 배출될 때 이루어지는 역세척시 및 린즈벨브(170)가 열리지 않은 가운데 유출수가 연속적으로 배출되는 과정에서 회전되어 제 2 스크린(130)의 내측면 상에 끼인 케이크 형태의 입자성 물질 슬러지를 내부로 수거하게 된다.
전술한 슬러지 수거수단의 구성으로는 저류조(112) 하단을 관통하여 슬러지 체류조(114) 하단 중심과 스크린 분리대(140)의 중심 각각에 상·하단이 베어링(150a))에 의해 회전 가능하게 지지된 원통 형태의 수직 회전관(150), 수직 회전관(150) 외주면에 내통되게 연결되어 각각의 끝단이 제 2 스크린(130)의 내측면에 1∼2mm 정도의 간격으로 이격된 상태로 수직 회전관(150)의 회전시 제 2 스크린(130)의 내측면에 걸러진 케이크 상태의 슬러지를 수거하여 수직 회전관(150)의 내부로 안내하는 다수의 블레이드관(152) 및 수직 회전관(150)의 하단에 수평 방향으로 내통되게 수직 회전관(150) 내측으로 수거된 슬러지를 슬러지 체류조(114) 내부로 배출시키는 슬러지 배출관(154)으로 이루어진다.
전술한 수직 회전관(150)은 저류조(112) 하단을 관통한 상태로 그 상단과 하단이 스크린 분리대(140)의 중심과 슬러지 체류조(114) 하단 중심에 베어링(150a)에 의해 회전 가능하게 설치된다. 이때, 수직 회전관(150)은 원통형으로 이루어져 상단과 하단은 폐쇄된 구조이다.
블레이드관(152)은 수직 회전관(150)의 외주면에 좌우 또는 세 방향으로 교차된 형태로 수직 회전관(150)의 내부와 내통되도록 설치된다. 이때, 블레이드관(152)의 끝단은 제 2 스크린의 내측면에 1∼2mm 정도의 간격을 두고 구성된다. 이처럼 블레이드관(152)이 수직 회전관(150)의 외주면에 설치됨으로써 수직 회전관(150)은 외부와 통하게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 블레이드관(152)은 린즈밸브(170)의 열림에 의해 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지가 배출될 때 이루어지는 역세척시 및린즈벨브(170)가 열리지 않은 가운데 유출수가 연속적으로 배출되는 과정에서 수직 회전관(150)이 회전함에 따라 제 2 스크린(130) 내측면을 긁어 케이크 형태의 입자성 물질 슬러지를 블레이드관(152)의 내부로 수거하게 된다. 이때, 블레이드관(152) 내부로 수거된 슬러지는 수직 회전관(150)의 내부로 유입되어 후술하는 슬러지 배출관(154)을 통해 슬러지 체류조(114) 내부로 배출된다.
슬러지 배출관(154)은 블레이드관(152)을 통해 수직 회전관(150)의 내부로 수거된 슬러지를 유입되어 슬러지 체류조(114) 내부로 배출시키는 것으로, 이 슬러지 배출관(154)은 수직 회전관(150)의 하단에 수평 방향으로 내통되게 설치된다.
따라서, 린즈밸브(170)의 열림에 의해 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지가 배출될 때 이루어지는 역세척시 수직 회전관(150)의 회전에 따라 블레이드관(152)을 통해 수직 회전관(150)의 내부로 수거되는 슬러지는 하부측으로 이동되어 슬러지 배출관(154)을 거져 슬러지 체류조(114) 내부로 배출된다.
압력감지수단은 저수탱크(110)의 저류조(112) 내측 상부와 슬러지 체류조(114) 내측의 압력을 감지하여 두 위치의 압력차가 설정치 이상이면 린즈밸브(170)를 열리도록 하는 것으로, 이 압력감지수단은 저수탱크(110)의 저류조(112) 내측 상부와 슬러지 체류조(114)의 내측에 각각 설치된 압력감지센서(160)에 의해 감지된 압력값을 비교 판단하여 설정치 이상의 압력차면 린즈밸브(170)를 개방시키고, 설정치 이하이면 린즈밸브(170)를 폐쇄시키는 제어부(220)으로 이루어진다.
린즈밸브(170)는 저수탱크(110)의 저류조(112) 내측 상부와 슬러지 체류조(114) 내측의 압력차에 의해 개폐되어 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지를배출시키는 것으로, 이 린즈밸브(170)는 앞서 기술한 감력감지수단에 의해 감지된 저수탱크(110)의 저류조(112) 내측 상부와 슬러지 체류조(114) 내측의 압력차가 설정치 이상이면 열려 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지를 배출시키고, 압력차가 설정치 이하이면 닫아 슬러지의 배출을 차단하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 입자분리장치(100)에는 유입수가 유입되는 유입구(112a)의 유입수 라인(102) 상에 무기응집제를 투입하는 무기응집제 투입구(104)가 더 형성된다. 따라서, 무기응집제 투입구(104)로 투입되는 무기응집제는 유입수에 포함된 입자성 물질을 응집시켜 성장시켜줌으로써 전처리를 양호하게 한다.
또한, 본 발명에는 전술한 바와 같이 무기응집제 투입구(104)로 투입된 무기응집제와 유입수를 순간적으로 혼화시켜 무기응집제가 입자들 표면에 균일하게 분포되도록 함으로서 응집효과를 향상시키기 위한 수단이 구성되는데, 이 순간혼화수단은 삼각형 형태의 일정각으로 분리되는 구조로 형성되어 유입수 라인(102)과 유입구(112) 사이에 연결되는 혼화관(180) 및 혼화관(180)의 밑변측 내부에 설치되어 유입수에 포함된 입자성 물질과 무기응집제가 부딪히면서 혼화되도록 하는 혼화판(182)으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 순간혼화수단에서의 유입수는 유입수 라인(102)을 흐르는 가운데 무기응집제 투입구(104)를 통해 무기응집제가 투입되면 어느 정도 섞인 상태로 혼화관(180)의 입구측에서 분리된 후, 밑변측의 내측 중심에 설치된 혼화판(182)에 부딪히게 된다. 이에 따라, 혼화판(182)에 부딪힌 유입수는 순간적인 유동에 의해 혼화되면서 무기응집제와 유입수의 섞임이 보다 양호하게 이루어진다.
그리고, 본 발명의 기술에는 유기응집제 투입관(190)이 설치되는데, 이 유기응집제 투입관(190)은 앞서도 기술한 바와 같이 수직 회전관(150)의 내부로 유기응집제를 투입하기 위한 것으로, 이 유기응집제 투입관(190)은 저수탱크(110)의 상단으로부터 수직 회전관(150)의 내부 중심을 수직으로 관통하여 수직 회전관(150)과 거수단과 함께 회전 가능하게 설치된다.
전술한 바와 같이 구성된 유기응집제 투입관(190)의 일부분 중 수직 회전관(150)의 내부에 위치하는 유기응집제 투입관(190)의 상부측 일부분에는 수 개 이상의 공급공(192)이 형성되어 상단으로부터 투입되는 유기응집제가 공급공(192)을 통해 수직 회전관(150)의 투입되어 슬러지와 혼화될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 입자분리장치(100)에서는 저류조(112) 내부의 압력유지와 방수를 위하여 상부뚜껑(106)과 저류조(112) 저수탱크(110) 상단 사이에 오링을 함께 끼워 넣고, 고정나사(108)를 통해 상부뚜껑(106)을 쉽게 개패할 수 있도록 구성하였다.
전술한 바와 같이 구성된 입자분리장치(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 순간혼화수단을 거치면서 무기응집제와 혼화된 유입수는 유입구(112)를 통해 유입되어 제 1 스크린(120)을 통과하게 되고, 제 1 스크린(120)을 통과한 중간처리수는 제 2 스크린(130)을 통과하면서 최종처리수로 되어 유출구(114)를 통해유출된다. 이때, 제한된 공간에 있는 물탱크의 물을 처리하고자 할 때 연속적으로 재순환과정을 거치면서 처리할 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이 유입수가 연속적으로 처리되는 과정에서 무기응집제 투입구(104)에는 유입수의 탁도에 따라 입자성 물질의 제거효과를 상승시키기 위해 무기응집제를 선택적으로 투입할 수 있다.
전술한 바와 같이 무기응집제를 투입하는 경우 순간혼화수단의 혼화관(180)을 통해 유입수와 무기응집제가 유동하면서 혼화가 일어나도록 함으로써 투입한 무기응집제가 입자들 표면에 균일하게 분포되도록 하여 응집효과를 증가시킨다. 응집이 일어나는 단계를 크게 세 단계로 구분해 보면 다음과 같다.
제 1 단계 : Al 이온의 가수분해반응(hydrolysis)
제 2 단계 : 입자의 불안정화(particle destabilization)
제 3 단계 : 혼화(mixing)에 의한 콜로이드의 이동(colloid transport)
단계 1 과 2는 아주 빠르게 일어나지만 단계 3 은 상대적으로 느리다. 즉, 제 3 단계가 응집의 속도결정단계라고 할 수 있으며, 이는 입자간 충돌빈도수와 효율에 따라 변한다. 물리·화학적 개념에서 보면 단계 1 과 2 는 화학적 변수이고, 단계 3 은 물리적 변수이다. 본 발명에 따른 입자분리장치(100)는 이 물리적 변수를 최대로 발휘시키기 위하여 순간혼화수단을 구성하였다.
제 1 스크린(120)을 통과한 유입수는 연속적으로 제 2 스크린(130)을 통과하게 된다. 제 1 스크린(120)은 직경 3∼8 mm 정도의 구멍이 뚫려있어 제 2 스크린(130)으로 큰 입자들의 통과를 억제하는 기능을 가지고 있다. 제 1스크린(120)을 구성함에 있어 직경이 3∼8 mm 정도인 다수의 홀(hole)이 뚫린 원통형으로 구성한다. 여기서, 일차적인 큰 입경의 입자들이 걸러진다.
제 2 스크린(130)은 미세한 이중철망구조로 구성되어 중간처리수에 포함된 미세입자들을 걸러내는 기능을 가지고 있다. 제 2 스크린(130)은 안쪽으로 이중철망구조와 바깥쪽으로 제 1 스크린(120)과 동일한 원통형 스크린으로 구성된다. 이중철망구조의 안쪽 구성은 20∼2400 메쉬(mesh)의 능첩직철망(twilled dutch weave) 또는 첩직철망(plain dutch weave)로 구성되고, 바깥쪽은 20∼1500 메쉬(mesh)의 평직(plain weave) 또는 능직(twilled weave)으로 구성되며, 가장 바깥은 직경 4∼10 mm 정도로 여러 개의 홀이 뚫어져 있는 원통형으로 구성하여 처리효율을 최대화되도록 하였다.
본 발명에서 제 2 스크린(130) 안쪽의 구성물로써 첩직 또는 능첩직철망을 사용하는 것은 안쪽과 바깥쪽의 스크린 틈새 사이에 체류하는 입자가 최소화되도록 하기 위함이다. 이처럼 스크린 틈새 사이에 끼이는 오염물질들은 역세척시에도 쉽게 빠져나가지 못하기 때문에 처리과정 중에서 틈새에 오염물질이 끼이는 것을 최소화하여야 압력차이를 감소시킬 수가 있다. 역세척에도 제거되지 않는 오염물질들이 스크린 틈새에 계속 누적되면 압력차의 값이 증가하게 되므로 운전이 효율적으로 진행되지 못한다.
일반적으로 중간처리수가 제 2 스크린(130)을 통과할 때 제 2 스크린(130) 틈새 사이에 오염물질이 잔류할 수 있는데, 본 발명에서는 제 2 스크린(130)의 이중철망구조의 직조특성을 살려서 철망 틈새 사이에 오염물질의 잔류를 최소화하였으며, 진동자(210)를 설치하여 역세척시 저수탱크(110)를 미세 진동시켜 제 2 스크린(130)의 틈새 사이에 끼인 미세한 입자도 제거되도록 하였다. 또한, 제 2 스크린(130)의 이중철망구조는 부식하지 않은 것으로 교체가 가능하도록 제작된다.
제 1 스크린(120)을 통과한 중간처리수는 세밀한 구조를 가진 제 2 스크린(130)을 통과하게 되며, 이 과정에서 제 1 스크린(120)에서 통과한 미세입자들이 제 2 스크린(130)의 내측면에 붙게 된다. 제 2 스크린(130)에 미세입자들이 부착하게 되면 압력이 걸리게 되며, 일정 압력 이상이 되면 린즈밸브(170)가 작동하여 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지가 자동으로 배출된다.
저류조(112) 내부의 유입수 압력과 슬러지 체류조(114) 내부의 압력은 압력감지센서(160)를 통해 이들간의 압력차(ΔP)를 자동으로 감지하여 제어부(220)를 통해 린즈밸브(170)를 작동하게 함으로써 슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지를 배출하게 된다. 이때, 저류조(112) 내부에서는 제 2 스크린(130) 외측의 처리수가 제 2 스크린(130)의 내부로 유입되는 역세척이 동시에 일어나게 된다. 이 과정은 거의 수 초내에 발생하므로 처리유량에 영향을 주지 않는다. 상부압력(저류조 내부)이 항상 하부압력(슬러지 체류조)보다 높으므로 유입수의 양과 질에 따라 설정하는 압력값을 경험적으로 조절하여 정한다.
슬러지 수거수단은 베어링(150a)을 통해 상하단을 지지하여 처리수의 유동적 흐름에 의하여도 충분히 회전될 수 있도록 설계되어 있어 제 2 스크린(130)에 부착되는 케이크 형태의 슬러지는 린즈벨브(170)가 열리지 않은 가운데서도 유출수가 연속적으로 배출되기 때문에 계속 작동된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 기술은 슬러지 수거수단의 수직 회전관(150)이 수력에 의하여 자유롭게 회전할 수 있도록 베어링(150a)을 통해 회전마찰력이 최소화되도록 하였으며, 이는 본 발명에 따른 장치의 큰 장점으로써 외부에서 인위적으로 에너지를 주어 모터를 돌릴 필요가 없게 된다.
슬러지 체류조(114) 내부의 슬러지는 압력감지센서(180)에 의해 감지된 압력차가 설정치 이상이면 린즈밸브(170)의 열림에 의해 배출되기 시작하고, 이에 따라 시스템 내의 압력이 상압으로 떨어지게 되며, 동시에 제 2 스크린(120)을 통과하여 배출되는 최종처리수가 블레이드관(152)의 입구로 수직 회전관(150)의 내부로 이동하게 된다. 이과정에서 제 2 스크린(130)에 내측면에 부착된 미세입자들로 구성된 케이크 형태의 슬러지가 탈리하는 현상이 나타나는데 역세척효과를 발휘하게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 기술은 별도로 역세척하는 장치 없이도 슬러지를 자동으로 배출함과 동시에 역세척이 거의 순간적으로 발휘되기 때문에 처리량에 영향을 거의 주지 않고 연속적으로 운전할 수 있다.
또한, 본 발명은 유기응집제 투입관(190) 내에 유기응집제를 투입하여 수거되는 슬러지의 응집현상을 통해 유동성을 증가시켜 배출효과를 증가시킬 수 있다. 유기응집제 투입관(190) 내로 유입되는 유기응집제는 선택적으로 사용될 수 있으며 미세입자가 많은 슬러지가 배출될 때에는 유기응집제를 사용하여 슬러지의 배출효과를 증가시킨다. 유기응집제 투입관(190) 내로 유입되는 유기응집제는 공급공(192)을 통해 수직 회전관(150) 내부로 분산되어 슬러지를 응집시켜 유동성을 증가시킬 뿐 아니라 배출효과, 탈수효과도 증가시킨다. 본 발명에 따른 유기응집제는 폴리대드맥 , 폴리아크릴 아마이드, 폴리아민 등을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 역세척시 제 2 스크린(130)에 부착된 케이크 형태의 슬러지를 쉽게 탈리시키기 위해 진동자(210)를 저수탱크(110) 하부에 설치하여 역세척이 일어날 동안 작동하게 하함으로써 제 2 스크린(130)에 붙은 케이크 형태의 슬러지를 보다 효과적으로 탈리시킬 수 있도록 하였다. 이러한 진동자(210)의 작동은 제어부(220)에 의해 제어되어 정상적인 처리시에도 미세입자 농도가 아주 높을 때에는 선택적으로 작동할 수 있도록 하였다.
전술한 바와 같은 진동자(210)는 제 2 스크린(130)의 틈새에 오염물질이 잔류하게 되어 운전압력이 증가할 뿐 아니라 처리효율도 저하되는 문제점을 해결하기 위해 미세입자들을 최소화하여 역세척 주기를 증가시킴으로써 수처리기능을 향상시키게 된다.
본 발명에 따른 수처리시스템의 입자분리장치(100)는 운전 중에 슬러지 처리가 가능하므로 처리물량에 영향을 주지 않는 장점이 있다.
[실시예 1]
본 발명에 따른 장치를 이용하여 고탁도의 유입수에 적용하였다. 처리용량은 200ℓ/min을 기준하였으며, 연속적으로 슬러지를 배출하면서 수행하였다. 실험은 응집제를 첨가하는 경우와 그렇치 않은 경우를 나누어서 실험하였다. 응집제를 첨가하지 않은 경우 아주 미세한 입자들이 최종처리수에 포함되었으나, 응집제를 첨가한 경우 미세한 입자들의 농도가 크게 감소하였다. 본 실험에서는 무기고분자응집제인 PAC(poly aluminium chloride)를 사용하였다. 유입수 중에 미세한 입자들의 분포가 클수록 투입하여야 할 응집제의 양도 일반적으로 증가한다. 입자의 평균입경은 입자분석장치를 이용하여 평균크기로 계산하였다.
원수탁도는 450 NTU, 알칼리도는 27.8 mg/l, pH는 7.8, 사용응집제로는 PAC(poly aluminium chloride, Al2O3=10.1%)이다.
| 구분 | 응집제투입량(ppm) | 초기탁도(NTU) | 최종처리수탁도(NTU) | 입자평균크기(마이크론) |
| 본 발명에따른 수처리장치 | 0 | 455 | 26 | 27 |
| 75 | 455 | 12 | 16 |
* NTU: Neophilic Turbidity Unit
* 상기 수치는 매시간 간격 3회 평균수치로 계산한 것임.
연속적인 데이터를 보면 아래의 표 2 와 같으며, 고탁도일수록 역세척 주기가 짧아지는 현상이 나타난다.
표 2 는 본 발명에 따른 수처리장치에 유입수를 통과시킨 시간과 잔류탁도의 변화를 나타낸 것이다.
[실시예 2]
일반 지표수의 경우에 실험을 한 결과를 표 3 에 나타내었다. 150ℓ/min 처리용량으로 탁도가 낮은 경우에 적용한 결과를 보면 응집제를 투입한 결과와 그렇치 않은 결과와 비교해 볼 때 큰 폭의 차이가 나지 않음을 알 수 있다. 이는 미세입자 농도가 평상시의 강물에는 낮다는 것을 의미한다. 강물의 경우 평상시에는 미세입자 농도가 아주 낮으나 홍수시에 대폭 증가한다. 아래 표 3 의 결과를 보면 평상시 강물을 전처리하여 사용하고자 할 때 응집제를 사용하지 않아도 무방할 것으로 판단된다.
| 구분 | 응집제투입량(ppm) | 유입수의초기탁도(NTU) | 최종처리수탁도(NTU) | 입자평균크기(마이크론) |
| 본 발명에따른 수처리장치 | 0 | 28.7 | 2.8 | 3.6 |
| 15 | 28.7 | 2.1 | 2.3 |
* NTU: Neophilic Turbidity Unit
* 상기 수치는 매시간 간격 5회 평균수치로 계산한 것임.
[실시예 3]
제철소의 폐수처리 경우 대개 재순환하여 다시 사용하는데 본 발명에 따른 장치를 사용하여 분석하였다. 분당 100ℓ/min 처리용량으로 운전하였을 때 초기탁도가 125 NTU인 경우에 실험한 결과를 표 4 에 나타내었다.
| 구분 | 응집제투입량(ppm) | 유입수의 초기탁도(NTU) | 최종처리수탁도(NTU) | 입자평균크기(마이크론) |
| 본 발명에따른 수처리장치 | 0 | 75 | 4.5 | 4.7 |
| 15 | 75 | 2.4 | 1.2 |
연속적으로 유입수를 통과시키고 시간간격으로 데이터를 분석한 결과를 보면 표 5 의 그래프에서와 같다.
표 5 는 본 발명에 따른 수처리장치에 유입수를 통과시킨 시간과 잔류탁도의 변화를 보인 것이다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 수처리장치는 단일 시스템으로 유입수 중에 포함된 입자들을 제거하는 기능, 슬러지를 자동배출하는 기능, 스크린에 형성된 케이크를 자동 역세척하는 기능을 발휘하여 보다 경제적이고, 보다 효과적인 수처리를 실현할 수 있는 효과가 발휘된다.
본 발명의 다른 효과는 처리중간에 오염된 스크린을 역세척 할 때 해당 스크린 또는 전체공정을 일시적으로 멈추어야 하는 기존의 수처리장치에 비해 연속적으로 처리하는 가운데 처리량도 유지하면서 역세척도 할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명에 따른 기술은 유입수의 15마이크론 이하까지의 입자도 여과할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 감속모터를 설치하지 않고 수력의 힘만으로 슬러지를 자동 배출할 수 있도록 함으로써 처리기능을 대폭 단순화하면서 여과면적, 여과정도 및 유량을 최대화할 수 있다. 물론, 시설비용의 절감효과도 있음은 당연할 것이다.
또한, 본 발명은 슬러지 배출시에도 연속적인 수처리가 유지되도록 함으로써 처리용량을 안정적으로 유지할 수 있다.
나아가, 본 발명은 종래 응집처리의 경우에 유입수의 pH 범위가 6∼8정도에 있어야 응집반응이 효과적으로 일어나 미세입자들의 제거효과가 상승하는 기술과는 달리 유입수의 pH조절과 관계없이 안정적으로 수중의 입자를 연속적으로 제거할 수 있다.
Claims (10)
- 지표수, 홍수, 보일러의 냉각수, 제철소의 순환수 등의 정수처리 과정에서 입자성 물질을 분리 제거하는 수처리장치에 있어서,내부에 공간이 형성되어 내측 상부는 저류조를 형성하고, 내측 하부는 슬러지 체류조를 형성하는 한편, 상기 저류조의 상부 외측 적소에 유입수가 유입되는 유입구, 상기 저류조의 하부 외측 적소에 처리수가 유출되는 유출구 및 상기 슬러지 체류조의 외측 적소에 슬러지가 유출되는 슬러지 유출구가 형성된 저수탱크;다공성의 원통형으로 상기 저수탱크의 내측 상부에 설치되어 상기 유입구를 통해 유입되는 유입수에 포함된 일정 크기의 입자성 물질을 상기 저류조의 내측면과의 사이에 거르는 제 1 스크린;내측은 상기 제 1 스크린보다 작은 크기의 다공이 형성된 이중철망구조로 이루어지고, 외측은 내측의 다공보다 큰 크기의 다공이 형성된 원통형의 구조로 이루어지는 한편, 상기 제 1 스크린의 하부에 설치되어 제 1 스크린에 의해 처리된 상태의 중간처리수에 포함된 미세입자를 걸러 최종적으로 처리하는 제 2 스크린;상기 제 1 스크린과 제 2 스크린 사이에 설치되어 상기 제 1 스크린을 통과한 중간처리수가 상기 제 2 스크린 내측으로 유입되도록 하는 한편, 상기 제 1 스크린의 외측에 걸린 일정 크기의 입자성 물질이 제 2 스크린의 외측 하부측으로 이송되지 않도록 하는 스크린 분리대;상기 제 2 스크린의 내측 중심 상에 회전 가능하게 설치되는 한편 유입수에의한 회전을 통해 상기 제 2 스크린의 내측면에 걸러진 케이크 상태의 슬러지를 수거하여 상기 슬러지 체류조로 배출시키는 슬러지 수거수단;상기 저수탱크의 저류조 내측 상부와 슬러지 체류조의 압력을 감지하는 압력감지수단; 및상기 슬러지 유출구 측에 설치되는 한편 상기 압력감지수단에 의해 감지된 압력차가 설정치 이상이면 개방시켜 상기 슬러지 체류조에 수거된 슬러지를 배출시키고, 압력차가 설정치 이하이면 상기 슬러지 유출구를 폐쇄시키는 린즈밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스크린의 다공의 직경은 3∼8 mm로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 제 2 스크린의 안쪽을 구성하는 이중철망의 내측은 20∼2400 메쉬(mesh)의 능첩직 철망(twilled dutch weave) 또는 첩직 철망(plain dutch weave)로 구성되며, 외측은 20∼1500 메쉬(mesh)의 평직(plain weave) 또는 능직(twilled weave)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 슬러지 수거수단은 상기 저류조 하단을 관통하여 상기 슬러지 체류조 하단 중심과 스크린 분리대의 중심에 상·하단이 베어링에 의해회전 가능하게 지지된 원통 형태의 수직 회전관;상기 수직 회전관 외주면에 내통되게 연결되어 각각의 끝단이 상기 제 2 스크린의 내측면에 근접된 상태로 상기 수직 회전관의 회전시 상기 제 2 스크린의 내측면에 걸러진 케이크 상태의 슬러지를 수거하여 상기 수직 회전관의 내부로 안내하는 다수의 블레이드관; 및상기 수직 회전관의 하단에 수평 방향으로 내통되게 설치되어 상기 수직 회전관 내측으로 수거된 슬러지를 상기 슬러지 체류조 내부로 배출시키는 슬러지 배출관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압력감지수단은 상기 저수탱크의 저류조 내측 상부와 슬러지 체류조의 내측에 각각 설치된 압력감지센서;상기 압력감지센서에 의해 감지된 압력값을 비교 판단하여 설정치 이상의 압력차면 상기 린즈밸브를 개방시키고, 설정치 이하이면 상기 린즈밸브를 폐쇄시키는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입수가 유입되는 유입구 측에 무기응집제를 투입하는 무기응집제 투입구가 더 형성된 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 6 항에 있어서, 삼각형 형태의 일정각으로 분리되는 구조로 형성되어 상기 유입구에 연결되는 혼화관; 및상기 혼화관의 밑변측 내부에 설치되어 상기 유입수에 포함된 입자성 물질과 무기응집제가 부딪히면서 혼화되도록 하는 혼화판으로 이루어져 상기 입자성 물질을 성장시킬 수 있도록 하는 순간혼화수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 저수탱크의 상단으로부터 상기 수직 회전관 내부 중심으로 관통하여 상기 수직 회전관과 함께 회전 가능하게 설치되는 한편, 수직 회전관 내부에 위치하는 부분에는 수 개 이상의 공급공이 형성되어 상단으로부터 투입되는 유기응집제가 상기 공급공을 통해 상기 수직 회전관의 내부로 투입되어 상기 수직 회전관 내부의 슬러지와 혼화될 수 있도록 하는 유기응집제 투입관이 더 설치된 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 저수탱크의 하부에 설치되어 상기 수직 회전관을 저속 회전시키는 구동모터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 저수탱크의 하부에 설치시키는 한편 상기 저수탱크를 미세하게 진동시켜 상기 제 2 스크린 틈새에 잔류된 입자들이 탈리될 수 있도록 하는 진동자가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수처리시스템의 입자분리장치.
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| KR890701189A (ko) * | 1987-08-28 | 1989-12-19 | 크로프타 마일로스 | 예상치 이상의 입자를 제거하기 위한 정수장치 |
| KR940026229U (ko) * | 1993-05-24 | 1994-12-08 | 서동숭 | 발바닥 지압 및 단련 운동구 |
| KR950030893U (ko) * | 1994-04-29 | 1995-11-22 | 대우전자 주식회사 | 배관순환유체의 불순물 여과장치 |
| KR200188553Y1 (ko) * | 2000-01-29 | 2000-07-15 | 김귀성 | 센드세퍼레이트장치 |
-
2002
- 2002-03-18 KR KR10-2002-0014517A patent/KR100452432B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR102448607B1 (ko) * | 2022-04-25 | 2022-09-30 | 주식회사 유정테크 | 자가발전을 기반으로 한 uv 살균 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030075348A (ko) | 2003-09-26 |
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