KR100647716B1

KR100647716B1 - 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치

Info

Publication number: KR100647716B1
Application number: KR1020050012209A
Authority: KR
Inventors: 안효원; 박노석; 이선주; 기남연; 신영두
Original assignee: 한국수자원공사
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2006-11-23
Also published as: KR20060091787A

Abstract

본 발명은 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입된 원수에 응집제가 투여되어 혼화되는 혼화지와, 상기 혼화지에서 유입된 유입수를 플록 형성이 용이하도록 혼화기에 의해 일정한 속도로 혼화시키는 응집지와, 상기 응집지로부터 유입된 반응수에서 소정의 크기로 형성된 플록은 중력에 의해 바닥으로 침전되고 상등수만 외부로 배출시키는 침전지가 포함된 정수처리시설용 응집 및 침전장치에 있어서, 상기 응집지의 내측에는 응집지 내부에 채워진 반응수의 부력에 의해 응집지의 바닥면으로부터 일정높이 부상되어 그 저면과의 사이에 소정의 유로를 형성시키면서 응집지를 좌·우 양측으로 분리시키도록 응집지와 분리된 내부 공간부를 갖는 침전지가 설치되고, 상기 침전지의 일측에는 제1응집지에서 제2응집지로 이동되어 교반된 반응수가 유입되는 월류유입부가 형성되고, 상기 월류유입부를 통해 침전지의 내부 바닥으로 유입된 반응수가 상부로 이동되면서 플록 및 슬러지는 중력에 의해 바닥에 가라앉고 상등수만 외부로 배출되도록 침전지의 상부에 배출트라프가 구비되어 이루어진 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치에 관한 것이다.

일체형 응집 및 침전장치, 침전지, 응집지, 상향류식

Description

정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치{Flocculation and sedimentation combined device for water treatment}

도 1은 종래의 정수처리공정에 사용된 응집지 및 침전지의 설치상태도,

도 2는 본 발명에 따른 일체형 응집 및 침전장치에 대한 정수처리공정을 설명하기 위한 개략적인 구성 단면도,

도 3은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 일체형 응집 및 침전장치의 구성상태도,

도 4는 본 발명에 따른 장치를 이용하여 교반강도를 조정하기 위해 침전지의 위치를 이동한 상태도,

도 5는 본 발명에 따른 일체형 응집 및 침전장치의 평면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명

10 : 혼화지 20 : 응집지

21, 22 : 제1,2응집지 25 : 혼화기

26 : 유로 30 : 침전지

35 : 배출트라프 37 : 슬러지수집부

40 : 월류유입부 50 : 이동수단

52 : 견인수단 54 : 회전이동수단

60 : 배출유도관

본 발명은 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상향류식 침전지가 응집지 내에 구비되어 정수지의 효율적인 이용과 더불어 밀도류에 대한 문제점을 해결할 수 있도록 하고, 상기 침전지의 이동에 따라 양측의 응집지 부피를 변화시켜 교반강도 조절이 용이하도록 구성된 응집지 및 침전지가 일체로 조합되어 구성된 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치 장치에 관한 것이다.

통상적으로 사용되고 있는 정수처리시설의 응집 및 침전장치은 도 1에 도시된 바와 같이, 3단 응집지(2)(3)(4) 및 수평류식 장방향 침전지(5)가 설치된 구조로 이루어진 것으로, 이와 같은 구조로 이루어진 종래의 정수처리시설의 응집 및 침전장치는 유입된 원수가 응집제가 투여된 혼화지(1)에서 급속혼화공정이 이루어지면서 응집제와 혼환된 원수가 복수단의 응집지(2)(3)(4)를 통과하면서 물속의 이물질과 응집반응을 일으켜 플록을 형성한 후 장방형으로 크게 형성된 침진지(5)로 유입되어 수평방향으로 이동되면서 플록 및 슬러지들은 침전지의 바닥으로 가라앉고 상등수만 배출트라프(6)를 통해 배출되는 구성으로 이루어진다.

이와 같은 종래의 수평류식 장방형 정수처리시설의 응집 및 침전장치는 응집지 각 단의 구조 및 부피의 변형이 불가능하기 때문에 각 응집지(2)(3)(4)에 설치된 혼화기(7)의 교반강도(G값)를 조정하기 위해서는 수평축(또는 수직축)의 혼화기(또는 교반기)의 회전수를 조정하여야 하나, 부피가 큰 응집지 내부에 채워진 유체의 저항 및 수압에 의해 혼화기(7)의 회전수 조정의 어려움의 교반강도 조절이 어렵고, 이의 조절을 위한 무리한 동작으로 기계적 고장이 발생하는 경우가 많았으며, 또한 장방형의 침전지(5)는 통상 그 폭이 20M 내외, 길이는 50M 이상의 대규모 부지를 필요로 하게 되어 부지확보에 어려움이 있었으며, 이러한 정수처리시설의 유지 및 관리 또한 많은 인원과 에너지가 소요되는 단점이 있었다.

또한, 이러한 종래의 장방형 수평류식 응집 및 침전장치를 이용하는 경우, 우리나라의 기후여건상 6월에서부터 9월에 이르는 동안 기온의 상승으로 원수표면의 온도는 상승하고 내부 바닥면 근처는 차가운 상태가 되어 바닥에 침전된 플록이 수면위로 상승되어 유출되는 밀도류의 영향으로 지속적으로 수질악화가 발생되는 경우 이의 방지책이 없었으며, 동절기에는 침전지의 상부에 살얼음이 생겨 침전효율에 악영향을 주는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상술한 종래의 정수처리시설의 응집 및 침전장치이 갖는 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 대규모의 부지를 필요로 하는 정수처리시설의 효율적인 부지이용이 가능하도록 하고, 유입된 원수에 따라 정수처리시설에 설치된 응집지의 교반강도 조절이 용이하여 플록의 형성을 극대화 할 수 있도록 하는 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 응집지 내부에 침전지를 설치함으로써 침전지의 간단한 위치 이동으로 간편한 응집지의 부피 조절이 가능하여 인력 및 에너지의 절감을 도모하고, 무리한 조작방지에 따른 기기류의 고장발생이 없도록 하여 기기류의 내구성을 향상시킬 수 있는 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치를 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치는 유입된 원수에 응집제가 투여되어 혼화되는 혼화지와, 상기 혼화지에서 유입된 유입수를 플록 및 슬러지 형성이 용이하도록 혼화기에 의해 일정한 속도로 혼화시키는 응집지와, 상기 응집지에서 유입된 반응수에서 소정의 크기로 형성된 플록 및 슬러지는 중력에 의해 바닥으로 침전되고 상등수만 외부로 배출시키는 침전지로 구성되어 이루어지는 정수처리시설용 응집 및 침전장치에 있어서, 상기 응집지의 내측에는 응집지 내부에 채워진 반응수의 부력에 의해 응집지의 바닥면으로부터 일정높이 부상되어 그 저면과의 사이에 소정의 유로를 형성시키고 그 내부는 응집지와 분리된 공간부를 형성시키는 상향류식 침전지가 설치되고, 상기 침전지의 일측에는 침전지의 저면에 형성된 유로를 통해 제1응집지에서 제2응집지로 이동되어 교반된 반응수가 유입되는 월류유입부가 형성되고, 상기 월류유입부를 통해 침전지의 내부 바닥으로 유입된 반응수가 상부로 이동되면서 플록 및 슬러지는 중력에 의해 바닥에 가라앉고 상등수만 외부로 배출되도록 침전지의 상부에 배출트라프가 구비된 구조로 이루어지는 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치를 제공한다.

특히, 상기 상향류식 침전지는 응집지의 내부에 채워진 반응수에 의해 부상된 상태에서 좌우 이동되어 양단의 응집지 부피를 변화시킬수 있도록 침전지의 양단과 응집지의 상면 양측 사이에 침전지의 이동수단이 각각 구비된 특징적인 구조로 이루어진다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 일체형 응집 및 침전장치에 대한 정수처리공정을 설명하기 위한 개략적인 구성 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 일체형 응집 및 침전장치의 구성상태도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치는 유입된 원수에 응집제를 투여하여 마이크로플록을 형성시키기 위한 혼화공정을 수행하는 혼화지(10)와, 상기 혼화지(10)에서 유입된 유입수에 포함된 마이크로플록끼리 충돌시켜 더 큰 플록을 형성시키도록 혼화기(25)에 의해 완속 교반작업을 수행하는 복수단의 응집지(20)와, 상기 응집지(20) 내에서 소정의 크기로 형성된 플록이 월류되어 중력에 의해 플록 및 슬러지들은 하단에 침전되고 상등수만 상부에 설치된 배출트라프(35)로 통해 배출되도록 상기 응집지(20) 내부에 부상 설치되는 침전지(30)로 구성되어 이루어진다.

즉, 본 발명의 특징부는 상기 응집지(20)의 내부에 침전지(30)가 설치되어 상호 분리된 공간부가 형성되도록 구성되어, 상기 응집지(20)는 침전지(30)에 의해 상기 혼화지(10)에서 유입된 반응수가 1차 교반되는 제1응집지(21)와, 상기 제1응집지(21)에서 완속 교반되어 미세 플럭이 형성된 반응수가 침전지(30)의 하단에 형성된 소정의 유로(26)를 통해 상기 제1응집지(21)보다 다소 낮은 강도로 교반이 이루어지도록 구성되는 제2응집지(22)로 분할된 구조로 이루어진다.

이와 같이, 침전지(30)가 응집지(20)의 내부에 설치됨으로써 응집지(20)가 좌·우의 제1응집지(21)와 제2응집지(22)로 분할 구성되어, 혼화지(10)에서 유입된 반응수가 제1응집지(21)에서 1차 혼화기(25)에 의해 교반되어 미세플록이 형성된 후에 침전지(30)의 하단에 형성된 유로(26)를 경유하여 제2응집지(22)로 이동되고, 제1응집지(21)보다 더욱 낮은 속도로 회전하는 혼화기(25)에 의해 교반이 이루어지는 제2응집지(22)에서 미세플록이 더욱 큰 플록으로 형성된 후에 침전지(30)의 내부로 월류될 수 있도록 구성된다.

상기 침전지(30)는 제2응집지(22)에서 월류되어 유입된 반응수가 내측 하단으로 유입된 후에 상부로 이동될 수 있는 상향류식으로 이루어지는 것으로, 제2응집지(22)의 반응수가 월류되어 침전지(30)의 내부 바닥으로 유입될 수 있도록 안내 하는 월류유입부(40)가 침전지의 일측에 형성되어 있고, 상기 침전지(30)의 내부 바닥으로 유입된 반응수가 침전지(30)의 상부로 이동되면서 그 이동속도가 점차 느려져 반응수에 포함된 플럭 및 슬러지들이 중력에 의해 자연적으로 침전지의 바닥으로 가라앉도록 침전지는 그 형상이 바닥에서 상부로 점차 단면적(폭)이 증대되는 형상인 상광하협식으로 구성된다.

특히, 상술한 본 발명에 따른 침전지(30)는 응집지(20)의 내부에 채워진 반응수의 부력에 의해 응집지(20)의 내부에서 부상된 상태가 유지되는데, 부상된 침전지(30)는 별도로 구비된 이동수단(50)에 의해 좌·우 이동이 가능하도록 구성되어 일측의 제1응집지(21)와 타측의 제2응집지(22)의 부피를 상호 변경시킬 수 있도록 구성되며, 상기 이동수단(50)은 침전지(30)의 양측(또는 전후측)과 각 단의 응집지(21)(22)의 상면 양측 사이에 설치되어 침전지(30)의 수평이동이 가능하도록 하는 견인수단(52)과 회전이동수단(54)이 조합되어 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 이동수단(50)에 의해 침전지(30)가 일측으로 이동되어 양측의 제1응집지(21)와 제2응집지(22)의 부피(체적)변화가 이루어진 상태가 도 4에 도시되어 있다.

또한, 상기 이동수단(50)에 의해 침전지(30)가 이동되어질 때 침전지(30)의 상부에 구비된 배출트라프(35)로 유입된 상등수의 배출이 침전지(30)의 좌우 이동에도 불구하고 원활하게 배출될 수 있도록 상기 배출트라프(35)의 출구가 구비된 침전지(30)의 일측 또는 양측으로 정수처리된 상등수의 배출을 위한 배출유도관(60)이 구비되며, 상기 이동수단(50)의 견인수단(52)은 침전지(30)의 양측에 설치되는 와이어(55) 또는 체인 등으로 이루어지고, 상기 회전이동수단(54)은 응집지(20)의 상면 양측 및 침전지의 상단 전·후측에 설치되는 회전롤러 및 이동레일(56) 등으로 구성되어 작업자가 수동식 또는 모터에 의한 기계적인 동력으로 각 단의 응집지 측으로 침전지를 견인할 수 있도록 구성되며, 이에 대한 일실시예가 도 5의 평면도에 도시되어 있으며, 상기 이동수단(50)의 구체적인 기술내용은 통상의 기술을 이용하여 다양한 형태로 구현이 가능하므로 본 발명에서는 이에대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 이하에서는 상술한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 일체형 응집 및 침전장치의 가장 큰 특징적 작용이라 할 수 있는 것은 통상 대규모의 부지를 필요로 하는 침전지(30)를 응집지(20)의 내부에 일체로 포함시켜 정수처리시설을 구성할 수 있게 됨으로써 정수처리시설에 필요한 부지를 최소화 할 수 있어 공사비 및 공사기한을 절감할 수 있으며, 정수처리시설의 부지선정이 용이하고 또한 월별이나 계절별로 유입되는 원수의 수질에 많은 차이가 있어서 응집지(20)의 교반강도를 조정하여야 할 경우, 종래의 경우에는 응집지(20)의 부피(체적)가 항상 일정하게 고정된 상태가 되어 혼화기의 교반강도를 조절하기가 매우 어려웠고, 이의 무리한 조작시에 기계류의 고장이 발생하는 경우가 많았는데, 본 발명에 따른 일체형 응집 및 침전장치의 경우, 각 단으로 분할 구성된 응집지(21)(22)의 부피를 침전지(30)의 좌·우 이동으로 변경시킬 수 있어 응집지(20)의 혼화기에 걸리는 교반강도값의 조절이 용이하도록 한다.

즉, 통상 혼화기의 교반강도(G)는 아래 식 [1]으로 나타낼 수 있다.

여기서, P=혼화기의 회전에너지

μ= 유체의 점성계수

V = 응집지 부피(체적)

상기 식[1]에서 교반강도(G)를 조절할 수 있는 인자로는 혼화기의 회전에너지(P)와 응집지의 체적(V)인데, 종래의 경우에는 응집지의 체적(V)이 불가변형으로 이루어진 것이어서 교반강도(G)를 변형하기 위해서는 혼화기의 회전에너지(P)를 증감할수 밖에 없었으나, 상기 혼화기의 회전에너지(P)를 증감하는 것은 유체의 수압이나 마찰력에 의해 매우 어렵고, 이의 무리한 변경시에 기기류가 고장이 발생되는 경우가 허다하고, 기기류의 고장 발생시에는 이의 교체에 따른 많은 보수작업시간과 노동력, 비용 및 동력의 손실이 야기되고, 정수처리시설의 이용불편에 따른 정수효율을 저감시키는 하나의 요인으로 작용하였었다.

그러나, 본 발명에서는 상기 식[1]에서 종래와 같이 회전에너지(P)를 변경하여 교반강도(G)를 변경하는 것이 아니라 응집지(30)의 부피(V)를 침전지(30)의 이동으로 간단하게 변경하여 교반강도(G)를 용이하게 조절가능하므로 특별히 기기류의 손상이 발생되거나 정수처리효율을 떨어뜨리는 요인이 발생되지 않아 작업의 효율성을 기할 수 있도록 하며, 상기 침전지의 경우 부력에 의해 응집지 내에서 부상 되어 이를 이동시키는데에도 큰 힘을 들이지 않고 용이하게 이동시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 침전지는 상향류식으로 이루어져 일정한 크기로 형성된 플록 및 슬러지가 침전지의 하단부로 유입된 후에 침전지 상부로 서서히 이동되다가 침전지 내부의 단면적 증대로 유속이 떨어지므로서 중력에 의한 플록의 침전이 자연스럽게 이루어지게 되어 별도의 기구나 장치가 필요치 않으며, 침전지의 하단으로 가라앉은 플록은 슬러지수집부(37)에 모아져 주기적으로 외부로 배출 처리된다.

또한 상향류식 침전지의 채용으로 침전지 내부의 수온의 편차를 줄여서 우리나라의 경우 6월에서 9월사이에 발생될 수 있는 밀도류 발생을 방지하여 수질악화를 방지할 수 있도록 하고, 동절기에도 침전지 상부에 얼음이 생기는 것을 방지하여 침전효율에 악영향이 발생되지 않도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치는 부지의 효율적 이용이 가능하고, 침전지가 상향류식으로 구성되고 하단에서 상단부로 점차 단면폭이 증대되는 구조로 이루어져 침전조 하단으로 유입되어 상단부로 이동되는 반응수의 속도를 느리게 하여 플록의 원활한 침전이 가능하도록 하며, 침전지의 위치이동으로 응집지의 부피를 변화시켜 교반강도를 용이하게 조절할 수 있도록 하며, 하절기의 밀도류 발생방지와 동절기의 결빙현상을 방지하여 사계절 침전지를 효율적으로 관리할 수 있도록 한다.

Claims

유입된 원수에 응집제가 투여되어 혼화되는 혼화지(10)와, 상기 혼화지(10)에서 유입된 유입수를 플록 및 슬러지 형성이 용이하도록 혼화기에 의해 일정한 속도로 혼화시키는 응집지(20)와, 상기 응집지(20)에서 유입된 반응수에서 소정의 크기로 형성된 플록 및 슬러지는 중력에 의해 바닥의 슬러지수집부에 침전되고 상등수만 외부로 배출시키는 침전지(30)를 포함하여 이루어지는 정수처리시설용 응집 및 침전장치에 있어서,

상기 응집지(20)의 내측에는 응집지에 채워진 반응수의 부력에 의해 응집지의 바닥면으로부터 일정높이 부상되어 그 저면과의 사이에 소정의 유로를 형성시키면서 응집지(20)를 좌·우 양측으로 분리시키면서 응집지(20)와 분리된 공간부를 갖는 상향류식 침전지(30)가 설치되고, 상기 침전지(30)의 일측에는 침전지의 저면에 형성된 유로를 통해 침전지의 일측에 형성된 제1응집지(21)에서 타측에 형성된 제2응집지(22)로 이동되어 교반된 반응수가 유입되는 월류유입부(40)가 형성되고, 상기 월류유입부(40)를 통해 침전지(30)의 내부 바닥으로 유입된 반응수가 상부로 이동되면서 플록 및 슬러지는 중력에 의해 바닥에 가라앉고 상등수만 외부로 배출되도록 침전지의 상부에 배출트라프(35)가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치.
제 1항에 있어서,

상기 상향류식 침전지(30)는 응집지(20)의 내부에 채워진 반응수에 의해 부상된 상태에서 좌·우 이동으로 양단 응집지(21)(22)의 부피를 변화시켜 각 응집지에 구비된 혼화기(25)의 교반강도를 용이하게 조절할 수 있도록 침전지(30)의 양단과 응집지(21)(22)의 양측 상면 사이에 침전지 이동수단(50)이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 침전지(30)는 바닥으로 유입된 상기 반응수가 상부로 이동되면서 점차 이동속도가 느려져 중력에 의한 플록 및 슬러지의 침전이 용이하도록 하단부에서 상단부로 점차 단면폭이 증대되는 상광하협 구조로 이루어지고, 상기 침전지(30)의 일측 또는 양측에는 침전지(30)의 좌·우 위치이동시에도 상등수의 원활한 배출이 가능하도록 하는 배출유도관(60)이 추가로 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 정수처리시설용 일체형 응집 및 침전장치.
제 2항에 있어서,

상기 침전지의 이동수단(50)은 작업자의 조작에 의해 응집지(20)의 일측으로 침전지(30)를 자동 또는 수동으로 이동시키는 견인수단(52)과, 상기 침전지(30)의 전·후 양단에 구비되어 침전지의 원활한 이동이 가능하도록 하는 회전이동수단(54)으로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 응집 및 침전장치.