KR100456661B1 - 상등액 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수처리용 연속 회분식 반응조 등에 의해 처리된 하수로부터 맑은 상등액을 배출하기 위한 연속 회분식 반응조용 배출장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상등액 배출장치(1)는, 상기 반응조(2)로부터 상기 상등액이 유입되는 유입구(12)가 형성되어 있고 수면으로부터 일정거리 아래에 배치된 수집관(11)과 상기 수집관(11)에 연결되어 선택적으로 개폐되는 배출밸브(14)가 구비된 배출관(13)을 포함하는 상등액 수집장치(10); 상기 상등액 수집장치(10)에 선택적으로 공기를 공급하여 상기 상등액 수집장치(10)로부터의 상기 상등액의 배출을 선택적으로 차단하는 공기공급장치(20); 상기 상등액 수집장치(10)가 상기 상등액에 일정 높이로 부유되게 하는 부유부재(30); 상기 상등액 수집장치(10)를 상하 이동 가능하게 지지하는 지지장치(40); 를 포함한다.

Description

상등액 배출장치{Decanter for Discharging Supernatant}

(기술분야)

본 발명은 상등액 배출장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 연속 회분식 반응조와 같은 장치 등에 장착되어서 처리 하수로부터 맑은 상등액을 배출하는 상등액 배출장치에 관한 것이다.

(배경기술)

연속 회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor)는 단일의 반응조 내에서 유입, 포기와 교반, 반응, 침강 및 배출을 반복적으로 행함으로써 각종 하수를 정화하는 장치로서, 유입과 배출을 이용하는 최초의 활성 슬러지 시스템이다.

연속 회분식 반응조에 의한 하수처리는 개발 초기에 별로 사용되지 않다가 자동화 설비의 발전으로 80년대부터 다시 활성화되어 오늘날 여러 가지 변형 장비들이 개발되어 널리 사용되고 있다.

연속 회분식 하수처리는, 하나의 반응조로 2차와 3차 처리 목적을 동시에 달성할 수 있는 생물학적 제어를 하는 일종의 고도처리이며, 주어진 하나의 반응조에서 박테리아 활성을 주기적으로 이용함으로써 하수로부터 유기물질과 부유성 고형물질(체) 뿐만 아니라 질소와 인도 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다.

연속 회분식 반응조에 있어서 박테리아 활성은, 간단하게 타이머를 사용하여, 질산염 형태 외에는 이용할 수 있는 유리 용존 산소가 없음을 의미하는 무산소조건, 하수에서 질산염 형태로도 유리 산소를 이용할 수 없는 혐기적 조건, 질산염의 존재에 관계없이 하수 중에서 유리 용존 산소를 이용 할 수 있는 호기적 조건으로 제어할 수 있다.

연속 회분식 반응조는, 유입수질, 유입모드, 반응시간, 생물학적 반응의 우점성 등 제어할 수 있는 모든 공정에 의해 제기되는 모든 가능성에 대하여 지속적으로 연구되고 있다.

일반적으로, 연속 회분식 하수처리는, 하수를 연속 회분식 반응조에 순차적으로 유입시키는 단계인 유입단계, 처리요구수준에 따라 포기하는 포기단계, 생물학적 반응이 일어나게 하는 반응단계, 상기 연속 회분식 반응조의 혼합액을 분리시키는 침강단계, 상부의 맑은 상등액을 배출시키는 배출단계, 및 반응조에 발생한 잉여 슬러지를 배출하고 다음 유입단계까지 기다리는 대기단계를 포함하는 과정으로 진행된다.

연속 회분식 하수처리의 장점 중에 하나는 유입모드를 이용하여 침강성은 물론 박테리아의 활성제어가 가능하다는 것이다. 즉, 주어진 반응조에서 적당한 종류의 박테리아가 많이 번식되게 하면 활성 슬러지를 단순한 중력 침강에 의해서 쉽게 분리할 수 있다는 것이 잘 알려져 있다.

예를 들어 연속 회분식 반응조에 새로운 유입을 빠르게 하면, 매우 효과적인 생물학적 선택 효과를 관찰할 수 있으며, 이로써 활성 슬러지를 매우 효율적으로 분리시키고 상등액을 매우 깨끗한 상태로 할 수 있게 된다.

이와 같은 연속 회분식 반응조에는, 유입, 포기 및 활성 슬러지 침강 후에상층부의 맑게 정화된 상등액을 반응조 밖으로 배출시키는 상등액 배출장치가 필요시 된다.

그러나, 지금까지 연속 회분식 반응조에 사용되는 상등액 배출장치는 수위 변동과 관련하여 기계식으로 운전하는 장치가 주를 이루고 있어서 장치가 복잡하여 유지관리에 문제점이 많았다. 또한 일부 부유식(floating) 상등액 배출장치도 있었지만, 배출장치가 상하 수직으로 움직이지 않고 수집부위가 배출 지점과 이격된 스윙 타입이었기 때문에 수집부위 고장이나 문제가 발생시 그 유지관리가 불편하였다.

본 발명의 목적은, 구조가 간단하여 유지관리가 용이하고 상등액의 배출에 불순물이 혼입되어 배출되는 것을 방지할 수 있는 상등액 배출장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 목적은, 연속 회분식 반응조에 의해 처리된 맑은 상등액을 효율적이고 경제적으로 배출시킬 수 있는 연속 회분식 반응조용 상등액 배출장치를 제공하고자 하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 예시적인 연속 회분식 반응조용 상등액 배출장치의 측면 개략도,

도2는 본 발명에 따른 예시적인 연속 회분식 반응조용 상등액 배출장치의 개략 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 본 발명에 따른 상등액 배출장치 2: 반응조

10: 상등액 수집장치 11: 수집관

12: 유입구 13: 배출관

14: 배출밸브 20: 공기공급장치

21: 공기압축기 22: 공기공급관

23: 솔레노이드 밸브 30: 부유부재

40: 지지장치 41: 지지대

42: 가이드 43: 브래킷

본 발명에 따라 반응조에 설치되어 상기 반응조에 의해 맑게 처리된 상등액을 배출하는 상등액 배출장치가 제공된다.

상기 상등액 배출장치는, 상기 반응조로부터 상기 상등액이 유입되는 유입구가 형성되어 있고 수면으로부터 일정거리 아래에 배치된 수집관과 상기 수집관에연결되어 선택적으로 개폐되는 배출밸브가 구비된 배출관을 포함하는 상등액 수집장치; 상기 상등액 수집장치에 선택적으로 공기를 공급하여 상기 상등액 수집장치로부터의 상기 상등액의 배출을 선택적으로 차단하는 공기공급장치; 상기 상등액 수집장치가 상기 상등액에 일정 높이로 부유되게 하는 부유부재; 상기 상등액 수집장치를 상하 이동 가능하게 지지하는 지지장치; 를 포함한다.

바람직하게 상기 지지장치는 상기 상등액 수집장치의 상하 이동 경로에 따라 수직으로 길게 형성된 지지대, 상기 지지대에 장착되어 상기 상등액 수집장치의 상하 이동을 안내하는 가이드 및 상기 지지대를 상기 반응조에 고정시키는 브래킷을 포함한다.

바람직하게 상기 반응조는 연속 회분식 반응조이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 상등액 배출장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 상등액 배출장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도1은 본 발명에 따른 예시적인 연속 회분식 반응조용 상등액 배출장치의 측면 개략도이고, 도2는 본 발명에 따른 예시적인 연속 회분식 반응조용 상등액 배출장치의 개략 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상등액 배출장치(1)는, 반응조(2), 예를 들어 연속 회분식 반응조(2), 보다 구체적으로 연속 회분식 반응조(2)의 하류 쪽에 있는 측벽(2a)에 설치되어 연속 회분식 반응조(2)에 의해 처리된 맑은 상등액을 연속 회분식 반응조(2)의 밖으로 배출하는 장치로서, 상등액 수집장치(10), 공기공급장치(20), 부유부재(30), 및 지지장치(40)를 포함한다.

상기 상등액 수집장치(10)는 연속 회분식 반응조(2)에 의해 처리된 상등액을 수집하여 배출하는 장치로서, 바람직하게 상등액이 유입되는 유입구(12)가 형성되어 있고 수면으로부터 일정 거리 아래에 수평으로 길게 뻗은 수집관(11)과, 상기 수집관(11)에 수직으로 연결되어 수집된 상등액을 배출하는 배출관(13)을 포함한다.

수집관(11)은 반응조(2)의 내부에 설치되고 배출관(13)은 수집관(11)에 연결되어 반응조(2)의 외부로 배관되어 있으며, 반응조(2)의 외부에 위치하는 부분의 배출관(13)에는 배출밸브(14)가 설치되어 있다. 배출밸브(14)는 상등액의 배출이 개시될 때 열리고 배출이 중단될 때 닫히는 밸브이다.

따라서, 수면 바로 아래에 위치하는 수집관(11)의 유입구(12)로 유입된 상등액은 배출관(13)을 통해 흘러서 배출밸브(14)의 개폐에 따라 반응조(2)로부터 배출된다.

상기 공기공급장치(20)는 상등액의 배출이 진행되지 아니하는 배출대기상태에서 상등액 수집장치(10)에 공기를 공급함으로써 상등액은 물론 고형체나 스컴과 같은 불순물이 유입구(12)를 통해 유입되는 것을 차단하는 작용을 한다.

공기공급장치(20)는 공기압축기(21)와 솔레노이드 밸브(23)를 포함한 공기공급관(22)을 포함하도록 구성할 수 있다.

배출밸브(14)가 닫힌 상태에서 공기공급장치(20)는 수집관(11)에 일정량의 공기를 공급함으로써 수집관(11)에 일종의 공기쿠션(Air cushion)을 형성하며, 이로써 수집관(11)에는 상등액은 물론 불순물도 유입구(12)로 유입되지 못하게 하는 격리벽이 형성된다. 공기쿠션에 의한 격리벽의 형성은 솔레노이드 밸브(23)의 제어를 통해 관리된다.

연속 회분식 반응조(2)에서의 교반과 포기를 위해 상등액 배출을 끝낼 시점에 이르면, 공기공급장치(20)는 수집관(11)으로 공기를 유입시켜 상등액 수집장치(10)로 상등액이 유입되지 못하도록 하며, 이러한 배출중단은 다음의 배출이 시작될 때까지 지속된다.

다시 다음의 배출 단계에 이르면, 처음 수초 동안 솔레노이드 밸브(23)를 개방시켜 수집관(11)의 공기를 배출시킴으로써 수집관(11)을 진공으로 되게 하며, 이런 수집관(11)의 진공상태가 상등액을 수집관(11)으로 유입시키고, 이로써 수집관(11)은 그 무게에 의해 상등액의 표면 아래로 조금 더 잠기게 되며, 이후 배출밸브(14)가 개방되어 상등액이 배출된다.

상등액의 생성 및 배출 과정에 따라 연속 회분식 반응조(2)에서의 상등액 수위는 변하게 된다. 예를 들어 상등액을 배출하면 반응조(2)의 상등액 수위는 낮아지게 된다. 이와 같은 상등액의 수위 하강과 상승에 대하여 수집관(11)의 높이가 상등액의 수면 아래 일정한 위치에 유지되도록 할 필요가 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 상등액 배출장치(1)는 부유부재(30)와 지지장치(40)를 구비한다.

부유부재(30)는 상등액 수집장치(10)에 적당한 부력을 제공함으로써 수집관(11)이 상등액의 수면 바로 아래의 일정 높이를 유지하여 항상 상등액을 배출할 수 있는 상태가 유지되도록 한다.

도시된 구체예에 있어서는 수집관(11)의 좌우에 각각 부유부재(30)를 장착하여 상등액 수집장치(10)가 부력을 받아 수집관(11)이 수면 바로 아래에 유지되도록 하고 있다.

이와 같이, 수집관(11)이 수면에 일치하지 아니하고 수면으로부터 일정거리 아래에 유지되도록 하는 것은, 상등액의 수면에 떠 있는 스컴과 같은 부유성 불순물이 상등액의 배출과정에서 유입구(12)로 혼입되는 것을 방지하기 위한 것이다.

계속적인 상등액의 배출로 수집관(11)이 반응조(2)의 최저수위(B)에 이르면, 배출밸브(14)가 폐쇄되고 공기공급장치(20)에 의해 수집관(11)에 공기가 공급되어서 배출이 중단되고 다음의 배출 단계까지 대기상태가 된다.

지지장치(40)는 상등액 수집장치(10)와 부유부재(30)를 상하 이동 가능하게 지지함으로써, 반응조(2)의 수위 변화에 따라 그 최고수위(T)와 최저수위(B) 사이에서 상등액 수집장치(10)와 부유부재(30)가 상하로 자유로이 이동할 수 있도록 한다.

지지장치(40)는 반응조(2)의 수위 변화에 따라 상등액 수집장치(10)와 부유부재(30)를 상하 이동 가능하게 지지할 수 있는 구조라면 특히 제한되지 아니하며, 예를 들어 상등액 수집장치(10)의 상하 이동 경로에 따라 수직으로 길게 형성된 지지대(41), 상기 지지대(41)에 장착되어 상기 상등액 수집장치(10)의 상하 이동을 안내하는 가이드(42) 및 상기 지지대(41)를 반응조(2)의 일측 벽(2a)에 고정시키는 브래킷(43)을 포함하도록 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 상등액 배출장치(1)에 의하면, 상등액 수집장치(10)에 의해 수집된 상등액은 공기공급장치(20)와의 연동으로 상등액 배출 순서에 따라 불순물의 혼입 없이 안전하게 배출되며, 아울러 부유부재(30)와 지지장치(40)의 작용으로, 상등액 수집장치(10)의 수집관(11)은 상등액의 생성과 배출에 따라 변하는 반응조(2)의 상등액 수위에 관계없이 상등액의 수면 아래의 적당한 위치에 항상 유지된다.

본 발명에 따른 상등액 배출장치(1)는 연속 회분식 반응조에서의 상등액 배출뿐만 아니라 유사한 다른 용도에도 적용할 수 있으며, 예를 들어 슬러지 저류조에서 상등액을 수집하여 배출하는 것에도 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 상등액 배출장치(1)는, 연속 회분 반응조 등에 적용함에 있어서 보다 저렴한 비용으로 설치하고 관리할 수 있으며, 상등액을 불순물의 혼입 없이 배출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 반응조(2)에 설치되어 상기 반응조(2)에 의해 맑게 처리된 상등액을 배출하는 상등액 배출장치에 있어서,

   상기 반응조(2)로부터 상기 상등액이 유입되는 유입구(12)가 형성되어 있고 수면으로부터 일정거리 아래에 배치된 수집관(11)과 상기 수집관(11)에 연결되어 선택적으로 개폐되는 배출밸브(14)가 구비된 배출관(13)을 포함하는 상등액 수집장치(10);

   상기 상등액 수집장치(10)에 선택적으로 공기를 공급하여 상기 상등액 수집장치(10)로부터의 상기 상등액의 배출을 선택적으로 차단하는 공기공급장치(20);

   상기 상등액 수집장치(10)가 상기 상등액에 일정 높이로 부유되게 하는 부유부재(30);

   상기 상등액 수집장치(10)를 상하 이동 가능하게 지지하는 지지장치(40);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 상등액 배출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지장치(40)는 상기 상등액 수집장치(10)의 상하 이동 경로에 따라 수직으로 길게 형성된 지지대(41), 상기 지지대(41)에 장착되어 상기 상등액 수집장치(10)의 상하 이동을 안내하는 가이드(42) 및 상기 지지대(41)를 상기 반응조(2)에 고정시키는 브래킷(43)을 포함하는 것을 특징으로 하는 상등액 배출장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응조(2)는 연속 회분식 반응조인 것을 특징으로 하는 상등액 배출장치.