KR100966320B1 - 침전물 수집식 비점오염 처리용 와류형 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 처리대상 원수(原水)에 하향 선회류를 형성함으로써 처리수내 고형물을 분리하는 와류형 처리장치, 특히 강우 초기 유출수 등 비점오염원으로 작용하는 처리수내 입자상 고형물의 신속한 침전을 유도함으로써 오염부하를 경감하는 무동력 장치형 비점오염원 처리장치에 관한 것으로, 고형물과 분리된 상등수(上等水)가 입자상 접촉재를 통과하여 배출되도록 함으로써 역간접촉산화(礫間接觸酸化)를 유도하고, 본체 하부에는 수집조를 설치하되 수집조 내부 저면을 왕복하는 블레이드 및 수집조 하부에 연결된 흡출관을 설치하여 수집조 내부 저면에 침전 또는 침착된 슬러지(sludge)를 효율적으로 수집 및 제거할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 와류형 비점오염원 처리장치에 고액분리 기능 외에도 역간접촉산화를 통한 오염물 처리기능을 부여하고, 효과적인 침전 및 침착 슬러지의 제거를 통하여 와류형 비점오염원 처리장치의 처리효율 제고는 물론 유지관리 편의성 또한 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

침전물 수집식 비점오염 처리용 와류형 처리장치{SLUDGE COLLECTING TYPE HYDRO-CYCLONE FOR NON-POINT POLLUTION TREATMENT}
본 발명은 처리대상 원수(原水)에 하향 선회류를 형성함으로써 처리수내 고형물을 분리하는 와류형 처리장치, 특히 강우 초기 유출수 등 비점오염원으로 작용하는 처리수내 입자상 고형물의 신속한 침전을 유도함으로써 오염부하를 경감하는 무동력 장치형 비점오염원 처리장치에 관한 것으로, 고형물과 분리된 상등수(上等水)가 입자상 접촉재를 통과하여 배출되도록 함으로써 역간접촉산화(礫間接觸酸化)를 유도하고, 본체 하부에는 수집조를 설치하되 수집조 내부 저면을 왕복하는 블레이드 및 수집조 하부에 연결된 흡출관을 설치하여 수집조 내부 저면에 침전 또는 침착된 슬러지(sludge)를 효율적으로 수집 및 제거할 수 있도록 한 것이다.
수질오염을 유발하는 오염원은 배출지점 및 배출경로의 확인이 가능한 점오염원과 배출지점 등이 불분명한 비점오염원으로 구분될 수 있는데, 하천수질의 관점에서 점오염원은 오, 폐수를 발생하는 축산 및 산업시설 등을 들 수 있으며, 비점오염원은 강우의 초기유출을 통하여 유입되는 유역내 오염물을 들 수 있다.
특히, 집수면적 중 상당부분이 수문학적(水文學的) 피복체인 도시하천에서는 강우 초기유출시 각종 중금속이 포함된 분진 등 다량의 입자상 오염물이 하천으로 유입되는 바, 이들 비점오염원을 일차적으로 처리하기 위한 시설로서 도로 측구, 교량 배수시설 또는 우수관거 및 합류식 관거의 하천토구 등에 고형 오염물의 침전내지 정화를 유도하는 처리시설을 설치하여 하천의 오염부하를 경감하고 있다.
이러한 비점오염 저감시설은 저류시설, 인공습지, 침투시설 및 식생형 시설 등의 자연형 시설과, 여과형 시설, 와류형 시설, 스크린형 시설, 응집침전 처리형 시설 및 생물학적 처리형 시설 등의 장치형 시설로 분류되는데, 본 발명은 장치형 시설 중 처리수내 와류(渦流)를 형성함으로써 토사, 협잡물 등 고형 오염물의 침전을 촉진하는 와류형 시설에 관한 것으로, 전술한 바 있는 도로 측구 또는 교량 배수시설 등에 연결된다.
종래의 와류형 비점오염 저감시설은 고형 오염물의 침전을 촉진하는 단순한 물리적처리 기능에 그 효과가 국한된 것으로, 원형 처리조에 접선방향으로 유입된 처리수에 발생되는 와류 즉, 하향 선회류에 의하여 처리수내 고형물을 처리조 하부에 침강시키고, 고형물과 분리된 상등수(上等水)는 외부로 배출하는 단순한 구조 및 기능을 가지고 있으며, 따라서 고액분리의 물리적 처리효과 외에 용존 오염물의 처리효과는 전혀 기대할 수 없는 문제점이 있었다.
또한 도로 측구 또는 우수관거 및 합류식 관거의 하천토구 등에 설치되는 장치 특성상 매설(埋設)되는 것이 일반적인데, 처리조 하부에 침전된 슬러지(sludge)를 주기적으로 제거하는 과정에서 전체 장치의 작동을 중단하여야 할 뿐 아니라, 처리조 내부로 작업자가 투입되어 슬러지 제거작업을 수행하여야 하는 바 작업 편의 확보가 곤란하고 사고위험성 높은 심각한 문제점이 있었다.
특히, 장기간 사용으로 인하여 처리조 하부에 침착된 오염물은 제거가 곤란하여 전체 장치 수명을 단축하고 운용 효율을 저하하는 문제를 초래하였다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 상광하협(上廣下狹)의 원형 수조인 본체(10)로 유입된 처리수에 와류(渦流)를 형성하여 고형 오염물을 침전시키는 와류형 처리장치에 있어서, 개방된 본체(10) 하부에는 장방형의 수집조(40)가 설치되되, 수집조(40)에는 본체(10)와 연결된 침전실(41)과, 침전실(41) 일측 단부에 하방으로 형성된 수집요부(43)가 구비되고, 침전실(41)에는 침전실(41) 내부를 횡단하는 블레이드(50)가 설치되되, 블레이드(50)의 하단은 침전실(41) 내부 저면에 접하며, 침전실(41)의 내부에는 외주면에 나선이 형성된 나선축(45)이 수평으로 설치되되, 이 나선축(45)은 수직으로 설치된 구동축(21)과 종동베벨기어(62) 및 주동베벨기어(61)를 통하여 연결되고, 블레이드(50)에는 상기 나선축(45)에 체결되는 왕복너트(51)가 설치되고, 블레이드(50)의 양단에는 로울러(52)가 설치되며, 침전실(41)의 양 측벽에는 상기 로울러(52)가 결합되는 주행홈(42)이 형성되어, 구동축(21)이 회전됨에 따라 나선축(45)이 회전되고, 나선축(45)에 결합된 블레이드(50)의 왕복너트(51)가 나선축(45)의 축방향으로 왕복하여, 블레이드(50)가 침전실(41) 내부 저면에 침전 및 침착된 슬러지(49)를 이동 및 박리(剝離)함을 특징으로 하는 침전물 수집식 비점오염 처리용 와류형 처리장치이다.
또한, 본체(10) 내주면 상부에는 본체(10)와 동심의 환형수로(環形水路)(33)가 형성되고, 본체(10) 내부에는 본체(10)와 동심(同心)이고 하부가 개방된 유입실린더(31)가 설치되며, 유입실린더(31) 내부에는 유입실린더(31)와 동심(同心)인 유도봉(32)이 설치되고, 유입실린더(31)에는 본체(10) 외부와 유입실린더(31) 내부를 연결하는 유입관(11)이 접선방향으로 설치되며, 환형수로(33)에는 본체(10) 외부와 환형수로(33) 내부를 연결하는 배출관(12)이 설치되고, 환형수로(33)의 중심측 측벽 하단 및 유입실린더(31)의 외주면에는 각각 걸림턱(34)이 형성되며, 상기 걸림턱(34)들 상측에는 저면이 망체로 구성되고 접촉재(39)가 적재된 환형(環形)적재함(35)이 거치되어, 유입관(11)을 통하여 유입실린더(31) 내부로 유입된 처리수가 유입실린더(31) 내주면과 유도봉(32) 외주면간 공간에서 와류(渦流)를 형성하며 고형물이 본체(10) 하부로 침전되고 상등수(上等水)는 환형적재함(35)의 저면 및 접촉재(39)간 공극을 통과한 후 환형수로(33) 측벽을 월류하여 배출관(12)으로 배출됨을 특징으로 하는 침전물 수집식 비점오염 처리용 와류형 처리장치이다.
본 발명을 통하여, 와류형 비점오염원 처리장치에 고액분리 기능 외에도 역간접촉산화를 통한 오염물 처리기능을 부여하고, 효과적인 침전 및 침착 슬러지의 제거를 통하여 와류형 비점오염원 처리장치의 처리효율 제고는 물론 유지관리 편의성 또한 확보하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예 사시도
도 2는 도 1 실시예의 부분절단 분해사시도
도 3은 매설된 본 발명 일 실시예 사용상태 대표단면도
도 4는 본 발명의 요부 발췌 부분절단 사시도
도 5는 본 발명의 슬러지 제거방식 설명도
본 발명의 상세한 구성 및 작동 방식을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1은 본 발명의 외형을 도시한 사시도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 상광하협(上廣下狹)의 원형 수조인 본체(10)와, 본체(10) 내, 외부를 연결하는 유입관(11) 및 배출관(12) 그리고 본체(10) 하부에 연결 설치된 수집조(40) 등으로 구성된다.
도시된 실시예는 매설형으로서 금속제 또는 합성수지제 본체(10) 하부에 콘크리트제 수집조(40)가 연결 설치되며, 마감 콘크리트가 성형된 본체(10) 상단부에는 본체덮개(19)가 결합된다.
또한 후술할 수집조(40) 내부 슬러지(49) 수집수단을 조작하기 위한 구동축(21) 및 흡출관(22)등이 내장된 보호관(25)이 본체(10) 상단 즉, 지상(地上)으로 연결되며, 도 2에서와 같이, 보호관(25) 상단에는 핸드홀(handhole)(23)을 구성하여, 지상에서의 조작이 가능하도록 한다.
도 1 실시예의 내부구조는 도 2에서와 같으며, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본체(10) 내주면 상부에는 본체(10)와 동심의 환형수로(環形水路)(33)가 형성되고, 본체(10) 내부에는 본체(10)와 동심(同心)이고 하부가 개방된 유입실린더(31)가 설치되며, 유입실린더(31) 내부에는 유입실린더(31)와 동심(同心)인 유도봉(32)이 설치된다.
이들 유입실린더(31) 및 유도봉(32)은 유입된 처리수에 와류(渦流) 즉, 하향 선회류를 형성하기 위한 구성으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 유입실린더(31)에는 본체(10) 외부와 유입실린더(31) 내부를 연결하는 유입관(11)이 접선방향으로 설치되어, 본체(10) 외부 즉, 도로 측구, 교량 배수시설 또는 우수관거 및 합류식 관거의 하천토구 등 오염된 처리대상 원수(原水) 배출원과 유입실린더(31) 내부를 연결하게 되며, 유입된 처리수는 도 3에서와 같이, 유입시의 관성에 의하여 유입실린더(31)와 유도봉(32) 사이의 공간에서 와류를 형성하며 하측으로 이동하면서 처리수내 고형물의 침강이 촉진된다.
한편, 유도봉(32)의 하단부에는 단면이 하측으로 점차 확대되는 하광상협(下廣上狹)구조를 적용함으로써 유입실린더(31)를 벗어난 처리수가 유입실린더(31)의 외주면과 본체(10)의 내주면간 공간에서 상승류를 원활하게 형성할 있도록 한다.
고형물이 침강 제거된 상등수(上等水)는 도 3에서와 같이, 환형적재함(35)에 적재된 모래, 자갈, 제올라이트(zeolite) 또는 활성탄 등 입자상 접촉재(39)의 공극을 통과하면서, 잔류 고형물의 여과는 물론 역간접촉산화(礫間接觸酸化) 처리된 후, 환형수로(33)의 측벽을 월류(越流)하여 본체(10) 내측 상부의 환형수로(33)로 유입되고 배출관(12)을 통하여 외부로 배출된다.
접촉재(39)가 적재되는 환형적재함(35)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내경 및 외경이 각각 유입실린더(31)의 외경 및 환형수로(33)의 내경과 일치하는 동심원상(同心圓狀) 용기로서, 그 저면이 망체 또는 다공판 등으로 구성되어 처리수의 통과가 가능하다.
또한, 환형수로(33)의 중심측 측벽 하단에는 걸림턱(34)이 형성되고, 이 걸림턱(34)과 동일 수평면상 유입실린더(31)의 외주면에도 역시 걸림턱(34)이 형성되어, 이들 걸림턱(34)들 상단에 환형적재함(35)을 거치함으로써 간편한 설치가 가능하다.
이렇듯 걸림턱(34)을 통하여 환형적재함(35)을 용이하게 착탈함으로써 적재된 접촉재(39)의 교환 등 유지관리상 편의성을 확보할 수 있다.
한편, 본체(10) 하부로 침강된 고형물은 슬러지(sludge)(49) 형태로 침전되는데, 본 발명에서는 개방된 본체(10) 하부에 별도의 수집조(40)를 구성하여 침전된 슬러지(49)의 효과적인 수집 및 배제가 가능하도록 하였다.
즉, 도 2 및 도 3을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 개방된 본체(10) 하부에 장방형의 수집조(40)를 설치하되, 수집조(40)에는 본체(10)와 연결된 침전실(41)과, 침전실(41) 일측 단부에 하방으로 형성된 수집요부(43)를 구성하고, 침전실(41)에는 침전실(41) 내부를 횡단하는 블레이드(50)를 설치하여, 이 블레이드(50)가 침전실(41) 내부를 왕복하면서 침전 또는 침착된 슬러지(49)를 수집요부(43)측으로 이동시킬 수 있도록 하였다.
침전실(41) 내부의 블레이드(50)는 그 하단이 침전실(41) 바닥에 밀착되도록 설치되어, 블레이드(50)가 이동함에 따라 단순 침전된 슬러지(49) 뿐 아니라, 침전실(41) 바닥에 강력하게 침착된 슬러지(49) 또한 박리(剝離)가 가능하며, 이로써 정기적인 슬러지(49) 배제 작업시 슬러지(49) 제거 효과를 배가하고 전체 장치의 수명을 연장하며 처리효율을 제고할 수 있다.
특히, 침전실(41)의 내부에는 외주면에 나선이 형성된 나선축(45)을 수평으로 설치하고, 블레이드(50)에는 상기 나선축(45)에 체결되는 왕복너트(51)를 연결하며, 외부 즉, 지상까지 연장되어 수직으로 설치된 구동축(21)과 상기 나선축(45)을 주동베벨기어(61) 및 종동베벨기어(62)를 통하여 연결하여, 도 4에서와 같이, 구동축(21)을 회전하면 나선축(45)이 회전하고, 그에 따라 블레이드(50)가 나선축(45)의 축방향으로 이동할 수 있도록 함으로써, 본체(10) 및 수집조(40)에 작업자가 직접 진입하지 않고도 지상에서 블레이드(50)를 조작할 수 있도록 구성하였다.
블레이드(50)의 지상 조작은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 핸드홀덮개(29)를 개방하여 핸드홀(23) 내부에 노출된 구동축(21)에 회전공구(71)를 결합하여 회전하는 등의 방식으로 진행될 수 있으며, 이러한 수집조(40)내 블레이드(50)의 지상 조작을 통하여 작업 안전성 및 편의성을 확보함은 물론, 슬러지(49)의 배제 작업중에도 전체 장치의 운용을 중단하지 않고 평시와 동일한 처리가 가능하도록 할 수 있다.
침전실(41) 내부에 설치되는 블레이드(50)는 나선축(45)의 축방향 즉, 장방형 침전실(41)의 종바향으로의 자유로운 왕복은 보장되되, 나선축(45)을 축으로 하는 회전운동은 억제되어야 하는 바, 도시된 실시예에서는 블레이드(50)의 양단에 자유롭게 회전하는 로울러(52)를 설치하고, 침전실(41)의 양 측벽에는 상기 로울러(52)가 결합되는 주행홈(42)을 형성하여 블레이드(50)의 원활한 작동이 가능하도록 하였다.
한편, 도시된 실시예에는 수집조(40)에 침전실(41) 및 수집요부(43) 외에도 주동베벨기어(61), 종동베벨기어(62) 등이 설치되고 보호관(25)이 연결되는 격실(44)이 구성되어 있는데, 이렇듯 별도의 격실(44)을 구성하지 않고, 보호관(25)을 연장하여 기어를 수납하는 등 다양한 변형이 가능하다.
블레이드(50)에 의하여 박리되어 이송된 슬러지(49)는 도 5의 타원내 확대부에서와 같이 침전실(41) 일 측단에 형성된 수집요부(43)에 수집되는데, 도시된 바와 같이 수집요부(43)하부에는 지상으로 연장된 흡출관(22)이 연결되어 수집된 슬러지(49)가 흡입 배출되게 된다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 핸드홀(23)에 노출된 흡출관(22) 상단에 흡입펌프(72)를 연결하여 작동시킴으로써 수집요부(43)에 수집된 슬러지(49)가 흡입 배출되며, 이러한 슬러지(49) 배제 작업 또한 전체 와류형 처리장치의 가동 중단 및 작업자의 진입 없이 수행가능하다.
10 : 본체
11 : 유입관
12 : 배출관
19 : 본체덮개
21 : 구동축
22 : 흡출관
23 : 핸드홀(handhole)
25 : 보호관
29 : 핸드홀덮개
31 : 유입실린더
32 : 유도봉
33 : 환형수로
34 : 걸림턱
35 : 환형적재함
39 : 접촉재
40 : 수집조
41 : 침전실
42 : 주행홈
43 : 수집요부
44 : 격실
45 : 나선축
49 : 슬러지(sludge)
50 : 블레이드(blade)
51 : 왕복너트
52 : 로울러
61 : 주동베벨기어
62 : 종동베벨기어
71 : 회전공구
72 : 흡입펌프

Claims (2)

  1. 상광하협(上廣下狹)의 원형 수조인 본체(10)로 유입된 처리수에 와류(渦流)를 형성하여 고형 오염물을 침전시키는 와류형 처리장치에 있어서,
    개방된 본체(10) 하부에는 장방형의 수집조(40)가 설치되되, 수집조(40)에는 본체(10)와 연결된 침전실(41)과, 침전실(41) 일측 단부에 하방으로 형성된 수집요부(43)가 구비되고;
    침전실(41)에는 침전실(41) 내부를 횡단하는 블레이드(50)가 설치되되, 블레이드(50)의 하단은 침전실(41) 내부 저면에 접하며;
    침전실(41)의 내부에는 외주면에 나선이 형성된 나선축(45)이 수평으로 설치되되, 이 나선축(45)은 수직으로 설치된 구동축(21)과 종동베벨기어(62) 및 주동베벨기어(61)를 통하여 연결되고;
    블레이드(50)에는 상기 나선축(45)에 체결되는 왕복너트(51)가 설치되고, 블레이드(50)의 양단에는 로울러(52)가 설치되며, 침전실(41)의 양 측벽에는 상기 로울러(52)가 결합되는 주행홈(42)이 형성되어, 구동축(21)이 회전됨에 따라 나선축(45)이 회전되고, 나선축(45)에 결합된 블레이드(50)의 왕복너트(51)가 나선축(45)의 축방향으로 왕복하여, 블레이드(50)가 침전실(41) 내부 저면에 침전 및 침착된 슬러지(49)를 이동 및 박리(剝離)함을 특징으로 하는 침전물 수집식 비점오염 처리용 와류형 처리장치.
  2. 삭제
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