KR100815248B1 - 응집-여과 일체형 하향식 정화처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응집-여과 일체형 하향식 정화처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 호소수의 정수공정에 필요한 소요부지면적이 최소화되도록 응집과 여과가 연속적으로 이루어지는 단순한 구조의 반응기를 구성하는 동시에 별도의 처리동력 없이 중력에 의해 고효율로 작동되는 호소수 정화처리능력을 갖는 응집-여과 일체형 하향류 정화처리장치에 관한 것으로, 현탁액과 혼합될 응집제가 투여되는 응집부와 상기 응집부로부터 유입되는 현탁액을 여과하는 여과부가 상부에서 하부로 구비되어 일체로 형성되는 정화장치에 있어서, 상기 응집부가 상부에 배치되며 하부에 상기 여과부가 구비되는 원통형의 반응조를 형성하고, 상기 반응조의 상부측에서 상기 응집부 내측으로 삽입되는 교반수단으로 현탁액과 응집제의 교반이 이루어지도록 하며, 상기 여과부는 내부에 모래를 적층하여 상기 응집부와 연통되게 구성하고, 상기 여과부에는 상기 반응조의 측면에서 내측으로 삽입되어 하부에서 상부로 역세척이 이루어지도록 구성되는 역세척부를 갖고 상기 여과부를 통해 정수된 물을 저장하여 외부로 배출시키도록 상기 여과부 하부측에 형성되는 저장부를 포함하여 구성되며; 상기 여과부는 내부에 모래가 적층되되, 상부에 적층되는 모래의 입도보다 하부에 적층되는 모래가 더 큰 입도를 갖도록 적층되고; 상기 역세척부는 상기 응집부에 역세척이 이루어지도록 상기 여과부 상단에 구비되는 응집부 역세척관과, 상기 여과부에 역세척이 이루어지도록 상기 저장부에 구비되는 여과부 역세척관으로 구성되며; 상기 응집부 역세척관과 여과부 역세척관를 타이머로 제어하는 제어부가 더 포함되어 구성된다.

따라서, 본 발명은 원통형으로 형성된 반응조 내부에 응집부와 여과부를 일체로 구성함으로써, 일반적인 사여과 장치와 비교해 최소한의 소요부지를 사용하게 되는 동시에 침전설비가 생략되어 설비구축의 용이성과 설비구축에 따른 소요비용이 감소하게 되는 이점을 갖게 되며, 응집과 여과가 병행되어 입자성 물질과 인의 제거가 동시에 가능해지면서 여과공정에 의한 호소수 처리효율이 향상되는 효과를 가지게 된다.

호소수, 정화, 응집, 여과, 교반, 모래, 역세척

Description

응집-여과 일체형 하향식 정화처리장치{Condensation-Filtration All Type Downward Sewage Disposal Facilities}

도 1은 본 발명의 실시예 구성을 보인 사시도.

도 2는 도 1의 내부 구성을 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 작동과정을 보인 블럭도.

도 4는 종래의 여과공정설비가 포함된 정수장치의 종래도.

도 5는 종래의 횡방향 여과공정설비가 구성된 정수장치의 종래도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 반응조

20 : 응집부 21 : 현탁액 유입관

22 : 응집제 유입관 23 : 역세척수 배출관

30 : 교반수단 31 : 회전모터

32 : 회전축 33 : 교반날개

40 : 여과부 41 : 사여과 필터

S1 : 가는 모래층 S2 : 굵은 모래층

S3 : 자갈

50 : 역세척부 51 : 응집부 역세척관

52 : 여과부 역세척관

60 : 저장부 61 : 배출관

70, 71 : 펌프 71a : 제어부

본 발명은 응집-여과 일체형 하향식 정화처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 호소수의 정수공정에 필요한 소요부지면적이 최소화되도록 응집과 여과가 연속적으로 이루어지는 단순한 구조의 반응기를 구성하는 동시에 별도의 처리동력 없이 중력에 의해 고효율로 작동되는 호소수 정화처리능력을 갖는 응집-여과 일체형 하향류 정화처리장치에 관한 것이다.

일반적인 정화장치는 넓은 소요면적을 필요로 하는 구조물로서 응집, 침전, 여과과정을 통해 오폐수를 정화하는 장치이며, 특히 정체된 수역이 대부분인 호소수의 경우 자정능력이 한계에 이르러 과다한 조류의 증식과 부유물질의 발생, 높은 탁도 및 인의 오염이 발생되어 호소수의 오염이 가중되고 있기 때문에 조류증식의 증가에 따른 악취의 발생으로 상기와 같은 정화장치에 의한 호소수의 처리가 반드시 필요하다.

호소수의 주요 오염물질로는 조류, 입자성 물질 및 인 등이 대표적인 것으로 파악하였으나, 이를 제거하기 위한 연구는 활발하게 이루어지고 있지 않은 실정에 있으며, 일반적으로 조류 제거는 응집제를 투여하여 조류입자가 표면흡착과 가교작 용에 의해 미세입자가 모이는 응결과정을 통해 플럭(floc)이 형성되도록 하고 상기 플럭(floc)을 여과장치로 여과하는 처리기술이 일반적으로 개시되었다.

종래에는 도 4에 도시한 바와 같이 상기와 같은 오염물질의 처리를 위해 응집제의 성능을 극대화시켜 여과공정의 효율이 향상되는 것을 기대하였거나, 도 5에 도시한 바와 같이 단순화된 처리공정이 이루어지도록 침전공정을 생략하고 횡방향으로 여과공정설비를 설치하는 것으로 호소수의 정화하는 경우가 많았다.

도 4는 종래의 여과공정설비가 포함된 정수장치의 종래도로서, 도시한 바와 같이 하우징(100)의 내측 하부에 여재(101)와 스트레이너(102)가 적층되어 이루어지는 여과부를 구성하고 상기 하우징(100)의 외측에 간헐적으로 작동되는 역세척수처리수단(103)를 설치하여 상기 하우징(100) 내측으로 유입되는 현탁액을 상기 여재(101)와 스트레이너(102)로 여과하여 저장하고 상기 여재(101)와 스트레이너(102)에 여과된 플럭(floc)은 상기 역세척수처리수단(103)에 의해 가끔 단시간에 걸쳐서 역세척되어 역세척수의 처리가 이루어지도록 하였다.

도 5는 종래의 횡방향 여과공정설비가 구성된 정수장치의 종래도로서, 도시한 바와 같이 물위에 고정되는 인공부도(204) 상에 횡방향으로 원수 유동수단(201)과 응집제 투여수단(202)을 여과수단(203)에 연결되도록 구성하고 원수와 응집제가 혼합되어 응집된 현탁액을 상기 여과수단(203)으로 여과하여 정수가 이루어지도록 구성되었다.

그러나, 조류가 과다하게 증식되는 여름철에는 그로 인해 조류의 응집 및 침전이 방해받게 되어 조류 제거에 많은 어려움을 겪게되는 문제가 있었으며, 여과과 정에서의 침전효율이 나빠질 경우에는 이에 대한 대처가 용이하지 않은 동시에 설비의 운영이 복잡하고 소요되는 비용의 발생이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 처리공정을 단순화하기 위하여 침전공정을 생략하고 여과공정을 횡방향으로 설치하여 이용하는 경우에는 대규모 설비들이 설치되면서 횡방향으로 넓은 부지면적을 필요로 하기 때문에 처리설비의 구축에 따른 비용과 설치작업의 어려움이 증가하게 되며, 여과과정에서 지속적인 정화효율을 유지하도록 하기 위한 작업이 번거롭고 어려운 불편함이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 호소수의 정수공정에 필요한 소요부지면적이 최소화되도록 응집과 여과가 연속적으로 이루어지는 단순한 구조의 반응기를 구성하는 동시에 별도의 처리동력 없이 중력에 의해 고효율로 작동되는 호소수 정화처리능력을 갖는 응집-여과 일체형 하향류 정화처리장치의 제공과 함께 현탁액과 응집제의 원활한 혼합과 응집제로 인해 형성된 플럭으로 폐색의 발생이 지연되도록 하는 것을 목적으로 한다.

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또한, 본 발명의 또 다른 목적은 응집공정에서 형성되는 플럭에 의해 여과공정에서 발생되는 폐색을 역세척을 통하여 신속하고 원활하게 제거할 수 있도록 하고, 역세척이 정기적으로 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 현탁액과 혼합될 응집제가 투여되는 응집부와 상기 응집부로부터 유입되는 현탁액을 여과하는 여과부가 상부에서 하부로 구비되어 일체로 형성되는 정화장치에 있어서, 상기 응집부가 상부에 배치되며 하부에 상기 여과부가 구비되는 원통형의 반응조를 형성하고, 상기 반응조의 상부측에서 상기 응집부 내측으로 삽입되는 교반수단으로 현탁액과 응집제의 교반이 이루어지도록 하며, 상기 여과부는 내부에 모래를 적층하여 상기 응집부와 연통되게 구성하고, 상기 여과부에는 상기 반응조의 측면에서 내측으로 삽입되어 하부에서 상부로 역세척이 이루어지도록 구성되는 역세척부를 갖고 상기 여과부를 통해 정수된 물을 저장하여 외부로 배출시키도록 상기 여과부 하부측에 형성되는 저장부를 포함하여 구성되며; 상기 여과부는 내부에 모래가 적층되되, 상부에 적층되는 모래의 입도보다 하부에 적층되는 모래가 더 큰 입도를 갖도록 적층되고; 상기 역세척부는 상기 응집부에 역세척이 이루어지도록 상기 여과부 상단에 구비되는 응집부 역세척관과, 상기 여과부에 역세척이 이루어지도록 상기 저장부에 구비되는 여과부 역세척관으로 구성되며; 상기 응집부 역세척관과 여과부 역세척관를 타이머로 제어하는 제어부가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

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이에, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 상세하게 설명을 하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예 구성을 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부 구성을 보인 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명은 현탁액과 혼합될 응집제가 투여되는 응집부(20)와, 상기 응집부(20)로부터 유입되는 현탁액을 여과하는 여과부(40)가 상부에서 하부로 구비되어 일체로 형성되는 정화장치에 있어서, 상기 응집부(20)와 여과부(40)가 상부와 하부에 일체로 구비되는 원통형의 반응조(10)와, 상기 반응조(10)의 상부측에 배치되어 상기 응집부(20)로 유입되는 현탁액과 응집제를 교반하는 교반수단(30)으로 이루어지며, 상기 여과부(40) 내부에 모래가 적층되어 상기 응집부(20)와 연통되고, 상기 여과부(40)에는 상기 반응조(10)의 측면에서 내측으로 삽입되어 하부에서 상부로 역세척이 이루어지는 역세척부(50)를 가지며, 상기 여과부(40)를 통해 정수된 물을 저장하여 외부로 배출시키도록 상기 여과부(40) 하부측에 형성되는 저장부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 반응조(10)는 내부에 공간을 갖는 원통 형상의 칼럼(column)으로 형성되는 것으로서, 내측을 양분하여 상부에는 응집부(20)가 구성되고 하부에는 상기 여과부(40)가 구성되며, 상기 여과부(40)의 하부측에는 정수된 현탁액을 저장하는 저장부(60)가 구성된다..

상기 응집부(20)는 상기 반응조(10) 외측에서 내측으로 연결되는 현탁액 유입관(21)과 응집제 유입관(22)을 포함하며, 상기 현탁액 유입관(21)과 응집제 유입관(22) 상부측에 역세척수 배출관(23)이 더 포함되어 구성된다.

상기 현탁액 유입관(21)과 응집제 유입관(22)은 각각 상기 반응조(10)의 외부에 구비되는 펌프(미도시)로 이송되도록 구성되며, 현탁액과 응집제의 유입량 조절이 용이하도록 상기 펌프를 정량이송 펌프로 구성하거나, 상기 현탁액 유입관(21) 및 응집제 유입관(22)에 밸브를 형성하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 응집부(20)에는 유입되는 상기 현탁액 및 응집제와의 반응이 원활하게 이루어지도록 내부로 삽입되는 상기 교반수단(30)이 더 포함되며, 상기 교반수단(30)은 상기 반응조(10)의 상부에 설치되는 회전모터(31)와, 상기 회전모터(31)에서 길이방향으로 연장되어 상기 반응조(10)의 내측으로 삽입되는 회전축(32)과, 상기 회전축(32)의 하부에 수평으로 형성되는 교반날개(33)로 구성된다.

상기 여과부(40)는 상기 응집부(20)의 하부로 배치되어 상기 응집부(20)와 상호 연통되게 구성되며, 상기 여과부(40) 하부에는 다수의 관통공을 같는 원판(미도시)에 의해 분리되는 상기 저장부(60)가 구성된다.

상기 여과부(40)는 내측에 다양한 입도를 갖는 모래가 적층되도록 하여 상기 응집부(20)에서 현탁액과 응집제가 서로 응집되어 형성되는 플럭(floc)이 상기 모래를 통과하면서 걸러지도록 사여과 필터(41)가 형성된다.

상기 사여과 필터(41)는 하부에서 상부로 점진적으로 입도가 작아지도록 하부에서부터 자갈, 굵은 모래, 가는 모래의 순서로 적층되게 구성되는데, 상기 응집부(20)에서 형성된 상기 플럭(floc)은 상기 사여과 필터(41)를 통해 여과되기 때문에 상기 응집부(20)에서 유입되는 현탁액은 최종적으로 자갈층을 통과하여 상기 저장부(60)로 정수가 유입되게 되며, 저장된 정수가 외부로 배출되도록 일측에 배출관(61)이 형성된다.

그리고, 상기 여과부(40)에는 상기 반응조(10)의 외부에서 내측으로 삽입되는 역세척부(50)가 구성된다.

상기 역세척부(50)는 압축된 공기가 배출되는 역세척관으로 구성되는 것으로서, 상기 여과부(40)의 상부와 상기 저장부(60)에 각각 응집부 역세척관(51)과 여과부 역세척관(52)이 장착되어 상기 반응조(10)의 하부에서 상부측으로 역세척이 이루어지도록 설치된다.

상기 응집부 역세척관(51)과 여과부 역세척관(52)은 외부에서 타이머로 작동되어 주기적으로 역세척이 이루어지는 것으로, 상기 여과부 역세척관(52)에서 중력에 역방향으로 이루어지는 역세척을 통하여 상기 플럭(floc)에 의해 여과과정에서 상기 사여과 필터(41)에 발생되는 폐색이 제거되게 된다.

또한, 상기 응집부 역세척관(51)은 역세척이 이루어진 상기 플럭(floc)을 상기 응집부(20) 내에서 재차 역세척이 이루어지도록 하여 상기 교반날개(33)와 함께 역세척을 통해 상기 플럭(floc)의 유동을 교란시키고, 그에 따라 상기 응집부(20) 내에서 응집제와 현탁액과의 응집을 활성화시키는 반면, 상기 플럭(floc)의 침전은 지연되게 된다.

또한, 상기 응집부(20)에서의 역세척으로 인하여 상기 플럭(floc)이 포함된 역세척수가 상기 반응조(10)의 상부로 범람하는 것이 방지되고 외부로 역세척수를 배출하도록 상기 반응조의 상단부에 역세척수 배출관(23)이 구비된다.

도 3은 본 발명의 작동과정을 보인 블록도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 반응조(10)의 외부에 구비된 펌프에 의해 현탁액과 응집제는 각각 상기 현탁액 유입관(21)과 응집제 유입관(22)을 통하여 상기 응집부(20) 내부로 나란히 유입되면 상기 응집부(20) 내부에서 현탁액과 응집제가 응집되어 플럭(floc)을 형성하는 동시에 상기 교반수단(30)을 구성하는 상기 교반날개(33)가 회전하면서 현탁액과 응집제와의 응집은 더욱 활성화되고, 그에 따라 현탁액으로부터 인의 분리도 활발하게 이루어지게 된다.

그리고, 상기 교반날개(33)의 회전에 의해서 현탁액에는 교란이 발생하게 되는데, 이로 인하여 현탁액과 응집제와의 혼합은 더욱 활발해지는 반면에 상기 플럭(floc)은 교란에 의해서 침전이 지연되게 되며, 상기 플럭(floc)으로 인하여 상기 여과부(40)의 여과과정에서 발생되는 폐색이 지연되게 되는 것이다.

상기 응집부(20)에서 응집을 거쳐 상기 여과부로 유입되는 상기 현탁액과 플럭(floc)은 상기 여과부(40) 내부에 구비되는 상기 사여과 필터(41)에 의해서 여과되게 되는데, 상기 현탁액은 먼저 상기 사여과 필터(41)의 상부를 구성하는 가는 모래층(S2)을 거치고 그 하부를 구성하는 굵은 모래층(S2)을 통과하여 자갈층(S3)에 도달한 후 상기 저장부(60)로 유입되게 된다.

즉, 상기 현탁액에 포함되어 있는 상기 플럭(floc)은 각각의 상기 가는 모래층(S2), 굵은 모래층(S2), 자갈층(S3)을 통과하면서 여과되고, 여과가 이루어진 정수만이 상기 저장부(60)로 이동하게 된다.

여기서, 상기 여과부(40)의 상부와 상기 저장부(60)에 각각 구비되는 상기 응집부 역세척관(51)과 여과부 역세척관(52)에서는 고압의 공기가 하부에서 상부로 분출되어 역세척이 이루어지게 되는데, 상기 사여과 필터(41)를 폐색시킨 상기 플럭(floc)은 상기 여과부 역세척관(52)에서의 역세척을 통하여 상기 응집부(20)로 역세척되게 되며, 상기 여과부 역세척관(52)에서의 역세척을 통해서는 상기 응집부(20)로 역세척된 상기 플럭(floc)이 재차 역세척이 이루어져 혼합수의 상부층으로 이동하게 된다.

즉, 상기 사여과 필터(41)를 폐색시키고 있던 상기 플럭(floc)은 상기 여과부 역세척관(52)과 응집부 역세척관(51)을 통하여 상기 응집부(20)의 상부로 현탁액이 정수방향에 역행하여 역세척되는 것이며, 역세척된 상기 플럭(floc)은 상기 교반날개(33)에 의해 교란이 이루어져 침전이 지연되면서 응집의 원활함이 향상되는 동시에 여과에 따른 폐색의 제거가 신속하게 이루어지게 되는 것이다.

또한, 상기 응집부 역세척관(51)과 여과부 역세척관(52)은 상기 반응조(10)의 외부에 구비되는 제어부(71a)를 통해 타이머 제어되는 펌프(71)로 작동되도록 구성하여 일정한 시간이 흐르면 역세척이 자동적으로 이루어져 폐색으로 인해 여과 효율이 저하되는 것이 방지되도록 하며, 상기 응집부(20)의 상부로 역세척된 상기 플럭(floc)의 일부는 상기 역세척수 배출관(23)을 통해 역세척수로 배출하도록 하여 상기 반응조(10)에서 범람하는 것이 방지되게 된다.

따라서, 본 발명은 원통형을 갖는 column형 반응조(10) 내부에 응집부(20)와 여과부(40)가 연통되어 일체로 형성되고 별도로 구비되는 동력 없이도 중력에 의해 현탁액의 정화처리가 이루어지게 되며, 상기 응집부(20)에 교반수단(30)을 구비하여 응집반응을 활성화하는 동시에 플럭(floc)의 침전을 지연시키고, 상기 여과부(40)에 제어부(71a)의 타이머 제어로 작동되는 역세척부(50)를 구비하여 일정하고 신속하게 상기 폴록(floc)에 의한 폐색을 제거하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 원통형으로 형성된 반응조 내부에 응집부와 여과부를 일체로 구성함으로써, 일반적인 사여과 장치와 비교해 최소한의 소요부지를 사용하게 되는 동시에 침전설비가 생략되어 설비구축의 용이성과 설비구축에 따른 소요비용이 감소하게 되는 이점을 갖게 되며, 응집과 여과가 병행되어 입자성 물질과 인의 제거가 동시에 가능해지면서 여과공정에 의한 호소수 처리효율이 향상되는 효과를 가지게 된다.

또한, 별도로 요구되는 동력을 필요로 하지 않고 중력에 의한 자연대류로 여과공정이 이루어지게 되어 처리공정이 응집과 여과공정으로 단순해지고 각 공정에서 고장이 발생할 위험이 없고, 호소수 처리공정에 따른 처리비용이 현저하게 감소하게 되는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 교반수단에 의해 현탁액과 응집제의 혼합이 더욱 원활해짐으로써, 응집으로 인해 입자성 물질 이외에 인의 제거가 동시에 가능하게 되어 인의 처리가 탁월해지면서 교반을 통해 플럭의 생성은 원활해지면서 회전에 따른 교란이 발생되어 플럭이 침전되어 폐색이 이루어지는 것을 지연시키는 효과를 갖는다,

또한, 본 발명은 원통형태의 반응조를 구성하는 여과부에 다양한 입도의 모래가 적층되도록 구성함으로써, 여과공정이 이루어지는 공간이 최소화되면서 중력에 의한 하향식 직접여과처리로 별도의 동력없이 호소수의 신속한 여과가 이루어지게 되고, 호소수 여과와 함께 직접여과에 의한 인의 처리효율 향상을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 여과부와 저장부에 각각 역세척관을 설치하여 상향식 역세척이 이루어지도록 구성함으로써, 여과부에 발생되는 폐색의 신속한 제거 및 교반과 역세척이 병행되어 응집부에서의 응집과 폐색의 지연이 더 향상되는 동시에 타이머에 의해 역세척이 정기적으로 이루어져 역세척의 효율 및 작업의 편리함이 향상된다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 현탁액과 혼합될 응집제가 투여되는 응집부(20)와 상기 응집부(20)로부터 유입되는 현탁액을 여과하는 여과부(40)가 상부에서 하부로 구비되어 일체로 형성되는 정화장치에 있어서,

   상기 응집부(20)가 상부에 배치되며 하부에 상기 여과부(40)가 구비되는 원통형의 반응조(10)를 형성하고, 상기 반응조(10)의 상부측에서 상기 응집부(20) 내측으로 삽입되는 교반수단(30)으로 현탁액과 응집제의 교반이 이루어지도록 하며, 상기 여과부(40)는 내부에 모래를 적층하여 상기 응집부(20)와 연통되게 구성하고, 상기 여과부(40)에는 상기 반응조(10)의 측면에서 내측으로 삽입되어 하부에서 상부로 역세척이 이루어지도록 구성되는 역세척부(50)를 갖고 상기 여과부(40)를 통해 정수된 물을 저장하여 외부로 배출시키도록 상기 여과부(40) 하부측에 형성되는 저장부(60)를 포함하여 구성되며;

   상기 여과부(40)는 내부에 모래가 적층되되, 상부에 적층되는 모래의 입도보다 하부에 적층되는 모래가 더 큰 입도를 갖도록 적층되고;

   상기 역세척부(50)는 상기 응집부(20)에 역세척이 이루어지도록 상기 여과부(40) 상단에 구비되는 응집부 역세척관(51)과, 상기 여과부(40)에 역세척이 이루어지도록 상기 저장부(60)에 구비되는 여과부 역세척관(52)으로 구성되며;

   상기 응집부 역세척관(51)과 여과부 역세척관(52)를 타이머로 제어하는 제어부(71a)가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 응집-여과 일체형 하향식 정화처리장치.

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