KR100658144B1 - 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치에 관한 것이다. 이를 위해, 일측으로 원수가 공급되고, 바닥면에 슬러지 수집 피트(150)가 형성된 침전조(140); 침전조(140)의 하부에 위치하여 침전되는 슬러지를 슬러지 수집 피트(150)로 집중시키는 스크래퍼 수단 및 스크래퍼 수단을 구동하기 위한 구동수단; 침전조(140)의 상부 일측에 위치하고, 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(340)이 모듈 형태로 설치된 적어도 하나 이상의 경사판 모듈(300); 및 경사판 모듈(300)의 상부에 설치되어, 경사판 모듈(300)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류 웨어 수로(160);가 제공된다.

하폐수, 처리, 부하, 반응, 경사판, 슬러지, 침전, 모듈, 스크래퍼

Description

경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치{Lamella modules and Fast Sedimentation Device therewith}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예(회전형 스크래퍼)에 따른 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치의 개략적인 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 고속 침전장치의 평면도,

도 3은 도 2중 침전조(140)와 경사판 모듈(300)의 부분 확대 평면도,

도 4는 도 3중 A-A방향의 부분 단면도,

도 5a는 도 1 내지 도 4 및 본 발명에 따른 경사판 모듈(300)의 정면도,

도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 경사판 모듈(300')의 정면도,

도 6은 도 5에서 경사판을 제거한 상태의 프레임 사시도,

도 7a은 본 발명의 일실시예에 따른 절곡형 경사판의 사시도,

도 7b은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직선형 경사판의 사시도,

도 8은 본 발명의 제 2 실시예(무한궤도형 스크래퍼)에 따른 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치의 개략적인 단면도,

도 9는 본 발명에 따른 고속 침전장치의 시뮬레이션 결과 그래프이다.

<주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>

100 : 고속 침전장치, 110 : 원수 유입구,

112 : 제 1 수류, 114 : 제 2 수류,

116 : 제 3 수류, 120 : 제 1 수류유도판,

122 : 제 2 수류유도판, 124 : 제 3 수류유도판,

130 : 구동모터, 132 : 구동축,

134 : 스크래퍼, 140 : 침전조,

142 : 경사판 모듈 하부지지대, 150 : 슬러지 수집피트,

160 : 처리수 월류 웨어 수로, 180 : 슬러지 배출관,

182, 184 : 슬러지 배출펌프, 190 : 슬러지 저장탱크,

200 : 처리수 최종수로, 210 : 처리수 배출구,

300, 300' : 경사판 모듈, 310 : 제 1 프레임,

315 : 슬릿, 317 : 용접부,

320 : 제 3 프레임, 340 : (절곡형)경사판,

340' : (직선형) 경사판, 342 : 평탄부,

344 : 골짜기부, 346 : 경사면,

350 : 고리, 360 : 제 2 프레임,

400 : 구동장치, 410 : 체인,

420 : 구동풀리, 430 : 제 2 피동풀리,

440 : 제 1 피동풀리, 450 : 무한궤도형 스크래퍼,

460 : 스크래퍼 돌기.

본 발명은 하ㆍ폐수 또는 정수 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치에 관한 것이다.

일반적으로 하ㆍ폐수 및 정수 처리장치는 응집 및 침전의 원리를 이용하여 원수내의 유기물 및 부유물질 들을 제거한다. 이러한 수처리장치는 공장 폐수, 축산물 폐수, 생활하수 등을 정화하는데 널리 사용되어 왔다.

그러나 종래의 수처리장치는 넓은 침전면적과 오랜 응집시간 등이 충족되어야만 안정된 처리수를 배출하였다. 따라서, 이러한 조건들이 충족되지 않을 경우에는 안정된 처리수를 얻기 위하여 과다한 약품투여 및 특수약품에 의존하는 경향이 있었다. 이로 인해 약품비용, 슬러지 처리비용 등이 상승하여 비경제적이고, 비효율적이라는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 최근에는 경사판 침전장치에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 경사판 침전장치는 급속반응조와 완속응집조 및 경사판 침전조를 직렬로 연결하는 방식이다. 즉, 급속반응조에서는 교반기를 통한 고속 교반과 약품(예 : 무기응집제) 투입을 병행하여 최초 응집물을 형성하며, 완속응집조에서는 교반기를 통한 저속 교반과 유기 고분자응집제를 투입하여 미세 플록을 숙성시키는 처리를 한다. 그 다음, 침전조에서는 대상향류 분리식 경사판을 통과하면서 숙성된 플록이 아래로 가라앉고 상등수가 상부의 웨어와 수로를 통해 배출되는 고액분리가 일어난다.

그러나, 이와 같은 종래의 경사판 침전장치는 침전조외에 급속반응조와 완속응집조가 필요할 뿐만 아니라, 공정이 미생물 반응공정인지 또는 폐수처리 공정인지 등에 따라 달라지는 한계가 있었다. 또한, 경사판 침전조의 성능이 설계변수와 가동 조건등에 민감하게 반응하기 때문에 설계에 많은 노하우가 필요하였다. 예를 들어, 경사판의 치수나 설치위치, 설치 간격 등이 달라짐에 따라 원수의 흐름에 편류가 발생하고, 이는 경사판의 슬러지 발생으로 이어진다. 이로 인해, 경사판의 흐름이 막히고, 나머지 경사판에 추가적인 부하가 발생하게 된다. 이는 결국 경사판내에 슬러지의 발생, 이로 인한 경사판의 폐쇄, 슬러지의 부상(떠오름)등의 악순환으로 이어진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 원수의 유체흐름을 난류와 편류없이 균일한 층류로 변환하고, 경사판에서 균등한 분배 흐름이 일어나도록 하는 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은, 폐수처리장치에서 설계의 노하우나 전문가의 시공 노하우 없이 원하는 용량과 치수에 따라 경사판 모듈을 쉽게 구입하여 신속히 설치할 수 있도록 하는 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 3 목적은, 설계장소와 용도 및 용량에 따라 침전조 면적에 광협이 있더라도 갯수에 따라 경사판 모듈을 수평과 간격만을 맞추어 설치하는 것만으로 시공이 완료될 수 있는 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 4 목적은 오수, 하폐수 유입단계의 최초 침전지, 생물학적 반응조 후단의 최종 침전지 그리고 정수 및 상수 처리의 고액분리(슬러지와 처리수)가 필요한 침전지 등과 같이, 종류와 무관하게 광범위로 적용할 수 있으면서도 일반 침전조보다 콤팩트한 설계와 시공이 가능한 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은,

일측으로 원수가 공급되고, 바닥면에 슬러지 수집 피트(150)가 형성된 침전조(140);

침전조(140)의 하부에 위치하여 침전되는 슬러지를 슬러지 수집 피트(150)로 집중시키는 스크래퍼 수단 및 스크래퍼 수단을 구동하기 위한 구동수단;

침전조(140)의 상부 일측에 위치하고, 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(340)이 모듈 형태로 설치된 적어도 하나 이상의 경사판 모듈(300); 및

경사판 모듈(300)의 상부에 설치되어, 경사판 모듈(300)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류 웨어 수로(160);로 구성되는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치에 의해 달성될 수 있다.

그리고, 스크래퍼 수단은 침전조(140)의 바닥면 영역의 중심으로부터 방사상으로 복수개가 설치되고, 회전 가능하게 구성된 스크래퍼(134)일 수 있다.

또한, 구동수단은, 침전조(140)의 상부에 위치하는 구동모터(130);

일단은 구동모터(130)와 연결되고, 침전조(140)내에 수직으로 위치하며 타단은 스크래퍼(134)를 회전시키도록 연결된 구동축(132)인 것이 바람직하다.

아울러, 스크래퍼 수단은 적어도 일부가 침전조(140)의 바닥면을 지나가고, 나머지들중 적어도 일부가 또한 슬러지 수집 피트(150)를 지나가는 무한궤도형 스크래퍼(450)일 수도 있고, 구동수단은, 침전조(140)의 상부에 위치하는 구동장치(400); 고속 침전장치(100)내에 설치된 구동풀리(420); 구동장치(400)와 구동풀리(420)를 연결하는 동력전달수단; 및 침전조(140)의 바닥면 영역에 형성된 적어도 2 이상의 피동풀리(430, 440);로 구성되고, 무한궤도형 스크래퍼(450)가 구동풀리(420)와 피동풀리(430, 440)에 의해 구동되도록 구성할 수 있다.

뿐만 아니라, 슬러지 수집 피트(150)는 침전조(140)의 바닥면중 가장자리 영역에 위치할 수 있다.

그리고, 동력전달수단은 체인, 벨트, 기어물림, 축이음 들중 하나일 수 있다.

또한, 경사판 모듈(300)은, 육면체 형상의 각 모서리 영역을 차지하는 제 1, 2 프레임(310, 360); 및 제 1, 2 프레임(310, 360)에 의해 형성되는 육면체 형상의 내부에 일정한 방향으로 고정되는 경사판(340);일 수 있으며, 제 1 프레임(310) 상호간 및 제 1 프레임과 제 2 프레임(360) 상호간을 경사지게 연결하는 제 3 프레임 (320)을 더 포함할 수도 있다.

여기서, 각 경사판(340)은 처리수의 흐름에 대해 중간영역이 일정각도로 절곡되거나 직선형일 수 있고, 평탄부(342)를 기준으로 처리수의 흐름을 따라 다수개의 골짜기부(344)가 등간격으로 함몰 형성되어 있거나, 중간영역의 절곡없이 형성될 수 있다.

뿐만 아니라, 경사판(340)의 단면방향을 기준으로, 평탄부(342)와 골짜기부(344)는 경사면(346)으로 연결되어 전체적으로 사다리꼴 형상을 갖는 것이 바람직하고, 경사판(340)은 50도 ~ 60도 범위로 기울어져 있는 것이 더욱 바람직하다.

아울러, 경사판 모듈(300)은 높이가 500 mm ~ 2000 mm 이고, 길이가 500 mm ~ 8000 mm 이며, 그리고, 두께방향의 폭이 500 mm ~ 2000 mm 이거나 그 이상일 수 있다.

그리고, 경사판 모듈(300)의 상부에는 적어도 2개 이상의 고리(350)가 더 형성되어 운반과 설치를 용이하게 할 수 있다.

뿐만 아니라, 침전조(140)의 내측면으로부터 경사판 모듈 하부지지대(142)가 내향 돌출되고, 경사판 모듈(300)이 경사판 모듈 하부지지대(142)위에 올려짐으로 고정되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 처리수 월류 웨어 수로(160)는 각 경사판 모듈(300)에 대응되도록 설치되고, 상호 등간격으로 배치되는 것이 가장 바람직하다.

여기서, 침전조(140)의 원수 공급측에는, 원수의 흐름을 하향으로 유도할 수 있는 제 1 수류유도판(120); 제 1 수류유도판(120)을 지난 원수의 흐름을 상향으로 유도할 수 있는 제 2 수류유도판(122); 및 제 2 수류유도판(122)을 지난 원수의 흐름을 침전조(140)의 상부로부터 하향 진입하도록 유도하는 제 3 수류유도판(124)을 더 포함하는 것이 가장 바람직하다.

그리고, 제 1 프레임(310)에는 복수개의 슬릿(315)이 형성되어 있어 경사판(340, 340')이 끼워질 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은 본 발명의 또 다른 관점으로서,

육면체 형상의 각 모서리 영역을 차지하는 제 1, 2 프레임(310, 360);

제 1 프레임(310) 상호간 및 제 1 프레임과 제 2 프레임(360) 상호간을 경사지게 연결하는 제 3 프레임(320); 및

제 1, 2, 3 프레임(310, 360, 320)에 의해 형성되는 육면체 형상의 내부에 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(340);을 포함하는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈에 의해 달성될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예(회전형 스크래퍼)에 따른 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치(100)의 개략적인 측단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 고속 침전장치(100)는 크게 제 1, 2, 3 수류유도판(120, 122, 124)과 침전조(140), 경사판 모듈(300) 및 슬러지 배출 시설 등으로 이루어져 있다.

제 1 수류유도판(120)은 원수 유입구(110)에 형성되어, 원수 유입구(110)를 통해 유입된 원수의 흐름을 하향으로 유도한다.

제 2 수류유도판(122)는 제 1 수류유도판(120)으로부터 평행하게 이격되도록 설치되며 제 1 수류유도판(120)을 지난 원수의 흐름을 다시 상향으로 유도하는 기능을 갖는다.

제 3 수류유도판(124)는 제 2 수류유도판(122)으로부터 평행하게 이격되도록 설치되며 제 2 수류유도판(122)을 지난 원수의 흐름을 다시 하향으로 유도하는 기능을 갖는다. 특히, 제 1, 2 수류유도판(120, 122)의 간격 보다는 제 2, 3 수류 유도판(122, 124) 사이의 간격이 더 넓음에 따라 원수는 처리가 진행될 수록 흐름이 느려지게 된다. 이상과 같이 유입된 원수의 흐름을 하향, 상향 및 다시 하향으로 변화시키기 위하여 제 1, 2, 3 수류유도판(120, 1222, 124)은 지그재그 형태로 배치한다.

제 1, 2 수류유도판(120, 122)에 의해 형성된 제 1, 2, 3 수류(112, 114, 116)를 흐르는 동안 완만한 유속으로 침전조(140)에 균등한 유입이 되도록 하기 위하여 일단측 단면적보다 타단측 단면적이 더 넓다. 즉, 침전조(140)까지의 연결을 파이프로 하지 않고 수류(112, 114, 116)로 함으로써, 원수가 침전조(140)로 유입되는 동안 응집물간의 해체가 안되고 침전조(140) 내에서는 매우 빠른 침강 효과를 얻을 수 있는 것이다.

침전조(140)는 원수중 플록의 침강이 이루어지는 부분으로서, 하부에는 스크래퍼(134)가 설치되고, 상부로는 경사판 모듈(300), 처리수 월류 웨어수로(160)와 처리수 배출구(210) 등이 설치되어 있다.

침전조(140)의 상부에는 구동모터(130)가 설치되어 있고, 그 구동축(132)은 수직으로 하향 연장되어 침전조(140)의 바닥면까지 연장되어 있다. 그리고, 스크래퍼(134)는 이러한 구동축(132)과 연결되어 침전조(140)의 바닥면을 긁으면서 회전하도록 구성된다. 스크래퍼(134)는 슬러지 수집피트(150)를 중심으로 방사상으로 연장된 4개의 스크래퍼를 가지고 있다.

슬러지 수집피트(150)는 스크래퍼(134)에 의해 집중되는 슬러지 등이 일정하게 모여지는 장소이다. 이를 위해 침전조(140)의 하부 중심의 바닥면은 소정 체적만큼 함몰되어 있다.

배출관(180)은 일단이 슬러지 수집피트(150)에 연결되어 있고, 타단은 병렬로 연결된 2대의 슬러지 배출펌프(182, 184)와 연결되어 있다. 그리고, 슬러지 배출펌프(182, 184)의 토출측은 슬러지 저장탱크(190)까지 연결되어 있다.

경사판 모듈(300)은 침전조(140)의 상부에 수평으로 놓여지며, 설계사양과 용량에 따라 여러개가 나란히 놓여진다. 이러한 경사판 모듈(300)은 침전조(140)를 구성하는 콘크리트 구조물(또는 철 구조물, FRP 구조물 등)에 의해 지지된다.

경사판 모듈(300)의 상부에는 복수개의 처리수 월류 웨어수로(160)가 나란히 설치되어 있다. 이러한 복수개의 처리수 월류 웨어수로(160)는 상호 평행하게 일정 간격의 균등 배치로 설치되는 것이 중요하다. 만약 일정간격의 균등한 배치가 아니거나 평행이 아닌 경우 경사판 사이에서 편류나 난류를 일으킬 수 있다.

따라서, 경사판 모듈(300)을 통과한 후 넘치는 처리수는 처리수 월류 웨어수로(160)를 통해 처리수 최종수로(200)로 진입하고, 최종적으로는 처리수 배출구(210)를 통해 외부로 배출된다. 이를 위해, 처리수 월류 웨어수로(160)는 처리수 최종수로(200)와 연결되어 있고, 처리수 최종수로(200)의 하부에는 처리수 배출구(210)가 설치되어 있다.

도 2는 도 1에 도시된 고속 침전장치의 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 침전조(140)의 외곽 콘크리트(또는 철구조물, FRP 구조물 등) 구조물과 제 1 수류유도판(120)에 의해 형성되는 공간은 제 1 수류(112)를 이룬다. 이러한 제 1 수류(112)는 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형의 평면 형성을 갖는다.

그리고, 제 1 수류유도판(120)과 제 2 수류유도판(122)에 의해 형성되는 공간은 제 2 수류(114)를 이룬다. 이러한 제 2 수류(114)는 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형의 평면 형성을 갖는다.

그리고, 제 2 수류유도판(122)과 제 3 수류유도판(124)에 의해 형성되는 공간은 제 3 수류(116)를 이룬다. 이러한 제 3 수류(116)는 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형의 평면 형상을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 처리가 진행됨에 따라 원수의 흐름을 느리게 하기 위하여 제 3 수류(116)는 더 큰 면적을 갖는다.

스크래퍼(134)는 구동모터(130)를 중심으로 4개가 상호 직각을 이루며 바닥면에서 회전할 수 있을 정도의 길이를 갖는다. 그리고, 4개의 각 스크래퍼(134)에는 날개가 돌출되어 있어서, 스크래퍼(134)가 회전함에 따라 바닥의 슬러지가 중심으로 모여지게 된다.

경사판 모듈(300)은 도 2의 경우 6개가 나란히 배치되어 있다. 그리고, 각 경사판 모듈(300) 마다에는 처리수 월류 웨어 수조(160)가 등간격으로 평행하게 배치되어 있다. 이러한 처리수 월류 웨어 수조(160)는 경사판 모듈(300)을 통과한 처리수가 모여지면서 처리수 최종 수로(200)로 흐르게 하는 기능을 한다.

처리수 최종수로(200)도 침전조(140)와 같은 너비를 갖고 있으며, 중심의 바닥면에는 처리수 배출구(210)가 형성되어 있다.

도 3은 도 2중 침전조(140)와 경사판 모듈(300)의 부분 확대 평면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 침전조(140)의 바닥면은 대략 정사각형이고, 경사판 모듈(300)은 직사각형의 평면 형상을 갖는다. 그리고, 중앙영역에 설치되는 경사판 모듈(300)은 구동축(132)의 통과를 위해 별도의 공간을 구비한다.

도 4는 도 3중 A-A방향의 부분 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 경사판 모듈(300)의 양단을 지지하기 위하여 제 3 수류유도판(124)으로부터 돌출된 경사판 모듈 하부지지대(142)와 침전조(140)의 콘크리트 구조물(또는 철구조물, FRP 구조물 등)로부터 내향 돌출된 하부지지대(142)가 구비된다. 또한, 보다 안정적인 지지를 위하여 경사판 모듈(300)의 중간영역을 또 다른 하부지지대(144)가 지지한다. 참고로, 침전조(140)의 상부에는 운전자나 관리자의 접근시 안전을 위한 난간이 설치되어 있다.

도 5a는 도 1 내지 도 4 및 본 발명에 따른 경사판 모듈(300)의 정면도이고, 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 경사판 모듈(300')의 정면도이며, 도 6은 도 5a, 5b에서 경사판을 제거한 상태의 프레임 사시도이다. 도 5a, 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이, 경사판 모듈(300)은 대략 직사각형의 직육면체이며, 각 모서리 영역에는 제 1 프레임(310)과 제 2 프레임(360)이 구비되고, 하중을 적절히 지지하기 위하여 대각선 방향으로 복수개의 제 3 프레임(320)이 구비된다. 또한, 경 사판 모듈(300)의 상면에는 크레인 등을 이용하여 설치와 이동이 용이하도록 약 4개의 고리(350)가 구비되어 있다.

제 1 프레임(310)에는 경사판(340, 340')이 50 내지 60도로 기울어져 끼워질 수 있도록 작은 슬릿(315)이 일정한 간격 및 반복적으로 가공되어 있다. 따라서, 경사판(340, 340')은 제 1 프레임(310)의 측면으로부터 삽입되어 슬릿(315)에 끼워진 후, 각 슬릿(315)과 경사판(340, 340')사이가 용접되어 고정된다. 따라서, 사각형의 경사판(340, 340')은 4 곳의 꼭지점 영역에서 제 1 프레임(310)과 용접되어 고정된다. 그리고, 경사판(340, 340')의 크기가 큰 경우에는 프레임외에 슬릿이 형성된 별도의 스페이서(미도시)를 부착하여 강도를 증가시킬 수 있다. 이러한 프레임(310, 320, 360)은 충분한 강성을 유지하기 위한 철재 빔이나 내부식성이 있는 형강 등으로 제작한다.

또한, 경사판(340)은 대 상향류 분리식 경사판으로서 수평으로 설치되는 제 1 프레임(310)에 대해 50도 내지 60 도의 경사각을 이루도록 설치된다.

보다 세부적으로, 이러한 경사판 모듈(300)은 높이가 500 mm ~ 2000 mm 이고, 길이가 500 mm ~ 8000 mm 이며, 그리고, 두께방향의 폭이 500 mm ~ 2000 mm 이다. 만약 크기가 더 길어지거나 커진다면 균일한 층류를 형성하기 위해 설계에 더 많은 노력이 필요하게 된다.

도 7a은 본 발명의 일실시예에 따른 절곡형 경사판(340)의 사시도이고, 도 7b은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직선형 경사판(340')의 사시도이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 절곡형 경사판(340)의 중간영역은 처리수 흐름의 가로방향으 로 소정 각도(예를 들어, 30도 내지 60도)만큼 절곡되어 있다. 이와 같은 중간영역의 절곡은 처리수의 흐름을 편류없이 균등 분배되도록 도움을 두며, 경사판 유효면적을 높일 수 있다. 따라서, 단위시간당 처리용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 보다 고속으로 처리수를 배출하고자 할 경우 사용한다. 그리고, 경사판(340)은 처리수의 흐름을 따라 평탄부(342)로부터 복수개의 골짜기부(344)가 함몰 형성되어 있다. 이러한 골짜기부(344)는 등간격을 유지하고, 상호 평행하게 형성된다.

그리고, 평탄부(342)와 골짜기부(344)는 경사면(346)을 이루고 있다. 따라서, 골짜기부(344)의 전체적인 단면 형상은 일측이 개방된 사다리꼴 형상(또는 각주 단면 형상)이 된다. 이로 인해 경사판 사이를 통과하는 처리수는 흐름이 깨지지 않는 평행유로를 형성하게 된다.

도 7b에서는 도 7a와 동일한 단면 형상을 가진 경사판(340')이 개시되어 있는데, 차이점은 중간 영역의 절곡이 없이 직선형 경사판(340')이라는 점이다. 이 경우, 처리수의 흐름을 보다 저속에서 사용할 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치의 동작에 대해 설명한다.

우선, 침전조(140)에 경사판 모듈(300)을 설치한다. 즉, 여러개의 경사판 모듈(300)을 고리(350)를 통해 들어 올린 다음 경사판 모듈 하부지지대(142)위에 나란히 올려 놓는다. 그 다음, 처리수 월류 웨어 수로(160)를 설치하여 완성한다.

원수 유입구(110)를 통해 유입된 원수는 제 1 수류 유도판(120)에 의해 하향 유도되고, 다시 제 2 수류유도판(122)에 의해 상향 유도된다. 그 다음, 제 3 수류 유도판(124)에 의해 면적이 넓어지면서 유속이 느려진다. 따라서, 원수는 천천히 층류를 형성하며 침전조(140)의 바닥 영역을 향해 하향 진입한다.

침전조(140)내로 응집물과 폐수가 혼재된 원수가 경사판 모듈(300)을 지나게 된다. 이 때, 응집물은 침강하게 되고, 폐수는 경사판을 통과하면서 처리수가 된다. 경사판(340)은 유효 침전면적의 증대효과를 주기 때문에 고체(슬러지)와 액체(처리수)의 분리가 효과적으로 일어난다. 따라서, 작은 침전조(140)의 면적으로도 맑은 상등수를 얻을 수 있는 것이다.

침강하는 응집물은 바닥면에 슬러지로서 쌓이게 된다. 그러면, 구동모터(130)가 회전하면서 구동축(132)과 스크래퍼(134)를 회전시킨다. 이에 따라 바닥에 쌓인 슬러지는 스크래퍼(134)에 의해 중심에 모여지고, 슬러지 수집피트(150)에 집중된다.

그 다음, 슬러지 배출펌프(182, 184)를 구동시키면 배출관(180)을 통해 모여진 슬러지가 슬러지 저장탱크(190)로 이송되어 별도의 농축, 탈수처리로 감량 처리된다.

한편, 경사판 모듈(300)을 통과한 처리수는 처리수 월류 웨어수로(160)를 타고 처리수 최종수로(200)로 모여진다. 그 다음, 처리수 배출구(210)를 통해 별도의 장소로 이송된다. 이와 같은 과정을 통해 원수의 고(슬러지) 액(처리수) 분리가 이루어지는 것이다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예(무한궤도형 스크래퍼)에 따른 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치의 개략적인 단면도한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 회전식 스크래퍼 대신 무한궤도형 스크래퍼(450)를 채택하였다. 이와 같이 무한궤도형 스크래퍼를 채택할 경우 긴 장방형의 고속 침전지 형태가 이루어질 수 있기 때문에 부지 활용도가 높아진다.

무한궤도형 스크래퍼(450)는 1개의 구동풀리(420)와 적어도 2개 이상의 피동풀리(430, 440)에 의해 침전조(140) 내에서 동작하게 된다. 또한 보다 효과적인 슬러지의 수집을 위해 무한궤도형 스크래퍼(450)의 표면에는 복수개의 스크래퍼 돌기(460)가 형성되어 있다. 이러한 스크래퍼 돌기(460)는 바닥면을 긁으면서 슬러지를 한쪽 방향으로 이동시키는 역할을 한다.

구동장치(400)는 침전조(140)의 외부에 설치된 모터이며, 체인, 벨트, 기어 등을 통해 구동풀리(420)에 회전력을 전달한다. 이와 같은 구동장치 등에 관한 구성은 당업자에게 용이한 사항임으로 구체적인 도시와 설명은 생략하기로 한다.

아울러, 슬러지 수집피트(150)는 침전조(140)의 일측 구성에 형성된다. 이는 일방향으로 직선운동하는 무한궤도형 스크래퍼(450)에 대해 슬러지의 모음을 효과적으로 하기 위함이다.

제 2 실시예에 대한 그 밖의 구성이나 동작은 앞서 설명한 제 1 실시예와 유사함으로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치의 구체적인 파라미터는 다음과 같다. 즉, 침전조(140)의 유입 평균 유속은 0.1 m/sec 이하, 체류시간은 20-50분, 침전조의 수면적 부하는 4-15m/hr, 경사판 상부의 수면적 부하는 6-20m/hr, 경사판의 간격은 50-100mm, 경사판의 수직높이는 1.0 ~ 2.0 m, 경사판내의 체류시간은 5분 이상, 경사판의 절곡각도는 60도, 스크레이퍼의 원주속도는 2-4m/분이다.

그리고, 도 9는 본 발명에 따른 고속 침전장치 내의 유체흐름 및 전산유체역학적 시뮬레이션 결과 그래프이다. 도 9에서 제 3 수류(116), 침전조(140) 및 경사판의 형상을 정한 다음 원수를 유동시키는 시뮬레이션을 하였다. 이러한 시뮬레이션의 목적은 경사판의 하부에서 편류가 발생하는지 또는 발생한다면 어느 곳에서 어느 정도로 발생하는지를 알아보기 위한 것이다.

참고로, 경사판 침전조에서 고액분리의 성능을 높이기 위해서는 유체의 흐름을 일정한 층류로 유도하여 상향 흐름 속도를 일정하게 하는 것이 가장 중요하다. 만약 흐름중 편류나 난류가 발생하고 흐름속도가 일정하지 않다면 플록의 손실이나 슬러지에 의한 경사판의 막힘 현상이 일어나고 슬러지의 침강 효율이 저하되기 때문이다.

도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 경사판의 하부에서는 편류나 난류가 발생하지 않고 균일한 흐름의 층류만이 형성됨을 알 수 있다. 이는 경사판의 사이에서 슬러지가 발생하지 않는 것을 의미하며 결국, 경사판이 슬러지에 의해 막히지 않는다는 것을 예상할 수 있게 된다.

본 발명중 침전조(140)의 또 다른 변형 실시예로 침전조(140)의 하부를 사각뿔 혹은 원뿔형 형상으로 제작할 수 있는데 이 경우에는 스크레이퍼를 설치하지 않아도 무방하다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 중심영역이 절곡되지 않은 직선형 경 사판을 비스듬하게 설치하여 사용할 수 있다. 이 경우, 처리수의 흐름을 보다 저속에서 사용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 경사판 모듈 및 이를 갖는 고속 침전장치에 의하면, 원수의 유체흐름을 난류와 편류없이 균일한 층류로 변환하고, 경사판에서 균등한 분배 흐름이 일어난다. 이는 원수의 흐름에 편류가 발생하여 경사판에 슬러지 가 발생하는 것을 방지한다. 이로 인해, 장시간의 운전에도 경사판의 흐름이 막힘없이 원활하다.

그리고, 하폐수처리장치에서 고도의 설계 노하우나 전문가의 시공 노하우 없이도 원하는 용량과 치수에 따라 경사판 모듈을 쉽게 구입하여 신속히 설치할 수 있는 효율성과 경제성이 있다.

또한, 설계장소와 용도 및 용량에 따라 침전조 면적에 광협이 있더라도 갯수에 따라 경사판 모듈을 수평과 간격만을 맞추어 설치하는 것만으로 시공이 완료될 수 있기 때문에 시공과 공법 선택에 편리함이 있다. 이는 경사판을 이용한 하폐수처리장치의 적용 확대 및 관련 분야의 계속적인 연구개발을 불러 일으킬 것이다.

그리고, 오수, 하폐수 유입단계의 최초 침전지, 생물학적 반응조 후단의 최종 침전지 그리고 정수 및 상수 처리의 고액분리(슬러지와 처리수)가 필요한 침전지 등과 같이, 종류와 무관하게 광범위로 적용할 수 있으면서도 일반 침전조보다 콤팩트한 설계와 시공이 가능한 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (20)

1. 일측으로 원수가 공급되고, 바닥면에 슬러지 수집 피트(150)가 형성된 침전조(140);

   상기 침전조(140)의 하부에 위치하여 침전되는 슬러지를 상기 슬러지 수집 피트(150)로 집중시키는 스크래퍼 수단 및 상기 스크래퍼 수단을 구동하기 위한 구동수단;

   상기 침전조(140)의 상부 일측에 위치하고, 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(340)이 모듈 형태로 설치된 적어도 하나 이상의 경사판 모듈(300); 및

   상기 경사판 모듈(300)의 상부에 설치되어, 상기 경사판 모듈(300)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류 웨어 수로(160);로 구성되고,

   상기 경사판 모듈(300)은,

   육면체 형상의 각 모서리 영역을 차지하는 제 1, 2 프레임(310, 360);

   상기 제 1 프레임(310) 상호간 및 상기 제 1 프레임과 제 2 프레임(360) 상호간을 연결하는 제 3 프레임(320); 및

   상기 제 1, 2, 3 프레임(310, 360, 320)에 의해 형성되는 육면체 형상의 내부에 일정한 방향으로 고정되는 경사판(340);으로 구성되며,

   상기 제 1 프레임(310)에는 복수개의 슬릿(315)이 형성되어 있어 상기 경사판(340, 340')이 끼워질 수 있는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크래퍼 수단은 상기 침전조(140)의 바닥면 영역의 중심으로부터 방사상으로 복수개가 설치되고, 회전 가능하게 구성된 스크래퍼(134)인 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동수단은,

   상기 침전조(140)의 상부에 위치하는 구동모터(130);

   일단은 상기 구동모터(130)와 연결되고, 상기 침전조(140)내에 수직으로 위치하며 타단은 상기 스크래퍼(134)를 회전시키도록 연결된 구동축(132)인 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스크래퍼 수단은 적어도 일부가 상기 침전조(140)의 바닥면을 지나가고, 나머지들중 적어도 일부가 또한 상기 슬러지 수집 피트(150)를 지나가는 무한궤도형 스크래퍼(450)인 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 구동수단은,

   상기 침전조(140)의 상부에 위치하는 구동장치(400);

   상기 고속 침전장치(100)내에 설치된 구동풀리(420);

   상기 구동장치(400)와 상기 구동풀리(420)를 연결하는 동력전달수단; 및

   상기 침전조(140)의 바닥면 영역에 형성된 적어도 2 이상의 피동풀리(430, 440);로 구성되고,

   상기 무한궤도형 스크래퍼(450)가 상기 구동풀리(420)와 피동풀리(430, 440)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 슬러지 수집 피트(150)는 상기 침전조(140)의 바닥면중 가장자리 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전 장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 동력전달수단은 체인, 벨트, 기어물림중 하나인 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서, 상기 각 경사판(340)은 처리수의 흐름에 대해 중간영역이 일정각도로 절곡되고, 평탄부(342)를 기준으로 상기 처리수의 흐름을 따라 다수개의 골짜기부(344)가 등간격으로 함몰 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 각 경사판(340')은 처리수의 흐름에 대해 직선형이며, 평탄부(342)를 기준으로 상기 처리수의 흐름을 따라 다수개의 골짜기부(344)가 등간격으로 함몰 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 경사판(340)의 단면방향을 기준으로, 상기 평탄부(342)와 상기 골짜기부(344)는 경사면(346)으로 연결되어 전체적으로 사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 경사판(340)은 50도 ~ 60도 범위로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 경사판 모듈(300)은

    높이가 500 mm ~ 2000 mm 이고,

    길이가 500 mm ~ 8000 mm 이며, 그리고,

    두께방향의 폭이 500 mm ~ 2000 mm 인 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 경사판 모듈(300)의 상부에는 적어도 2개 이상의 고리(350)가 더 형성되어 운반과 설치를 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 침전조(140)의 내측면으로부터 경사판 모듈 하부지지대(142)가 내향 돌출되고, 상기 경사판 모듈(300)이 상기 경사판 모듈 하부지지대(142)위에 올려짐으로 고정되는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 처리수 월류 웨어 수로(160)는 각 경사판 모듈(300)에 대응되도록 설치되고, 상호 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 침전조(140)의 상기 원수 공급측에는,

    상기 원수의 흐름을 하향으로 유도할 수 있는 제 1 수류유도판(120);

    상기 제 1 수류유도판(120)을 지난 원수의 흐름을 상향으로 유도할 수 있는 제 2 수류유도판(122); 및

    상기 제 2 수류유도판(122)을 지난 원수의 흐름을 상기 침전조(140)의 상부 로부터 하향 진입하도록 유도하는 제 3 수류유도판(124)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사판 모듈을 갖는 고속 침전장치.
19. 삭제
20. 육면체 형상의 각 모서리 영역을 차지하는 제 1, 2 프레임(310, 360);

    상기 제 1 프레임(310) 상호간 및 상기 제 1 프레임과 제 2 프레임(360) 상호간을 연결하는 제 3 프레임(320); 및

    상기 제 1, 2, 3 프레임(310, 360, 320)에 의해 형성되는 육면체 형상의 내부에 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(340, 340');을 포함하고,

    상기 제 1 프레임(310)에는 복수개의 슬릿(315)이 형성되어 있어 상기 경사판(340, 340')이 끼워지며, 그리고

    상기 경사판 모듈(300)은

    높이가 500 mm ~ 2,000 mm 이고,

    길이가 500 mm ~ 8,000 mm 이며, 그리고,

    두께방향의 폭이 500 mm ~ 2,000 mm 인 것을 특징으로 하는 경사판 모듈.

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