KR100971880B1 - 수평류형 침전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오염수가 유입되는 도입부와 부유물질이 제거된 처리수가 유출되는 위어(weir)가 형성된 유출부와 상기 침전부에서 포획된 부유물질을 배출하기 위한 배출부를 포함하는 수평류형 침전시스템에 있어서, 상기 도입부에는 다수의 투수공이 형성된 수직배플이 적어도 하나 또는 둘 이상 연속하여 설치되어 있는 수평류형 침전시스템이다.
본 발명에 의하면 오염수가 수평류를 형성하면서 흐를 때, 부유물질이 침전지 내에 단계적으로 침강 또는 부착되어 침전효율이 우수한 침전시스템을 제공할 수 있게 된다.
수평류, 층류, 배플, 위어, 경사판, 처리수 유도관

Description

수평류형 침전 시스템{Horizontal sedimentation system}
본 발명은 침전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부유물질을 포함한 오염수의 흐름이 수평류를 유지하도록 하여 부유물질의 가벼운 플록은 침전부에 부착되고 무거운 플록은 중력침강 되도록 한 침전효율이 우수한 수평류형 침전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 침전공정은 부유물질(SS ; Suspended Solids)을 함유한 오염수를 침전장치에 유입시켜, 부유물질을 침전시키고 깨끗한 물만 처리수로서 배출시키는 과정이다.
초기의 침전개념은 스토크의 법칙(Stokes's Law)에 따라 무거운 부유물질이 시간이 지남에 따라 침전지 바닥에 침전이 될 수 있도록 하여 부유물질을 제거하는 단순 중력침강식 침전장치이다. 종래 중력침강식 침전 장치에서는 부유물질의 농도에 따라 플록의 크기가 달라지고, 플록의 비중에 따라 침전속도가 다르기 때문에 침전속도를 크게 하기 위해서는 응집제를 혼합하여 플록의 크기를 크게 한다. 일반적으로 하수나 폐수는 부유물질의 농도가 높아 다른 응집제를 혼합할 필요가 없으나 정수처리와 같은 용수처리에서는 유입수의 부유물질 농도가 낮아 플록의 크기가 작아 침전속도가 느리므로 침전시간이 길기 때문에 설치부지 면적이 넓어지고 슬러지 수집기 등의 기계장치가 많아지게 된다.
따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 경사판 또는 여과필터가 설치된 침전지가 개발되었다(도 1). 경사판이 설치된 침전지에서 각 경사판은 침전부의 하부 역할을 하게 된다. 경사판 바닥에 침전된 슬러지는 경사면을 따라 침전지 하부 바닥에 침적되며, 침적된 슬러지는 슬러지 수집기에 의해 한곳으로 모이게 되고 펌프 등에 의해 배출된다.
하지만, 상기와 같은 경사판이 설치된 침전지는 종래 중력식 침전지보다 침전지의 체류시간이 적고 수질의 개선효과가 큰 장점이 있지만 경사판의 관리가 어렵고 경사각을 완만하게 하는 경우에 슬러지가 경사판에 침적되어 경사판의 붕괴사고가 발생하는 단점이 있어 그 이용이 제한되어 있다.
여과필터가 설치된 침전지는 부유물질을 제거하는데 있어서 여과필터의 상부나 하부의 표면만을 이용하게 되므로 침전지속시간이 짧고 역세척 횟수가 증가하여 에너지 소모량이 늘어나고 처리수의 생산이 감소하게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 침전지 내에서 부유물질을 포함한 오염수가 수평류 흐름을 유지하도록 하기 위해 유입 정류 수단과 유출 수단을 개선하고, 또한 오염수의 부유물질이 플록의 크기에 따라 단계적으로 침강 또는 부착되어 부유물질의 제거효율이 향상된 침전시스템을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 부유물질이 제거된 깨끗한 처리수가 균일하게 유출될 수 있는 침전시스템을 제공하고자 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오염수가 유입되는 도입부와 유입된 오염수가 침전되는 침전부, 침전부에서 부유물질이 제거된 처리수가 유출되는 위어(weir)가 형성된 유출부와, 상기 침전부에서 포획된 부유물질을 배출하기 위한 배출부를 포함하는 침전시스템에 있어서, 상기 도입부에는 다수의 투수공이 균일하게 형성된 수직배플이 적어도 하나 이상 연속하여 설치되어 있는 수평류형 침전시스템을 제공한다.
또한, 상기 유출부에는 처리수와 위어를 분리시키는 수평차단판과, 상기 수 평차단판을 관통하는 복수개의 하방향 처리수 유도관이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 처리수 유도관은 상기 위어의 전방과 후방에 각각 복수개 배열되며, 각 처리수 유도관의 길이는 침전시스템 내 수심의 10~45%, 55~90%인 것이 좋다. 유도관의 형태는 통상의 원형관일 수도 있고 사각형관일 수도 있다. 사각형관인 경우에는 단면이 직사각형으로, 하나의 관이 위어의 폭에 대응되는 크기(폭)가 같거나 다소 작도록 즉, 직사각형 단면의 긴 변의 길이가 위어의 폭과 같거나 다소 작도록할 수도 있다.
또한, 본 발명에 의한 침전시스템에 있어서 상기 도입부에는 추가로 폭기장치가 설치되어 침전시스템 내의 용존산소 농도를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 침전시스템 내로 유입된 오염수가 유입수단과 유출수단의 개선으로 수평류를 유지하므로 부유물질의 가벼운 플록과 무거운 플록이 단계적으로 침강 및/또는 부착되므로 침전효율이 향상될 수 있는 침전시스템을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 침전시스템은 종래 경사판 침전지에 비해 운전 및 관리가 용이하여 부지면적과 유지·관리 비용을 절감할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 더 욱 상세히 설명한다.
본 발명의 명세서에 첨부된 실시 예와 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니며, 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침전시스템의 일측 단면을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 침전지의 평면도를 나타낸다.
도입부는 오염된 원수가 침전시스템 내부로 유입되는 부분이다.
도입부에는 침전조 내로 유입된 오염수가 균일한 수평흐름과 적정유속을 유지하면서 침전부로 흘러들어갈 수 있도록 다수의 투수공(24)을 가진 도입수직배플(15a) 이 형성되어 있으며, 보다 바람직하게는 투수공(24)을 통과한 오염수가 보다 균일한 층류를 유지할 수 있도록 도입수직배플(15a)이 둘 이상 연속 설치되어 있는 것이 좋다.
본 발명에 있어서 도입수직배플(15a)에 형성되어 있는 상기 투수공(24)의 모양, 크기는 임의로 선택할 수 있음은 당연하나, 그 크기가 너무 작으면 부유물질이 원활하게 통과하지 못할 수 있고 크기가 너무 크면 오염수의 층류흐름이 유지되지 않을 수 있으므로, 부유물질을 포함한 오염수의 통과가 용이하면서도 흐름이 일정하게 유지될 수 있는 범위에서 선택되어야 할 것이다. 투수공의 개수는 투수공의 형상, 크기 및 수직배플의 규모에 따라 그 수를 적절히 선택하여 형성할 수 있다. 도 4는 원형의 투수공이 형성된 수직배플을 나타낸 도면이다.
본 발명에 의한 침전시스템에 있어서, 상기 도입부에는 추가로 폭기장치(16)를 설치하는 것이 좋다.
한편, 오염수 내에 포함된 부유물질이나 유기물 침전부에서 침적되어 오랜 시간 체류할 때 용존산소를 소모하게 된다. 용존산소가 부족할 경우 침전된 부유물질 등이 부패하게 되어 유출수질을 악화시키므로 이를 방지하기 위해 침전조 내 용존산소를 증가시킬수 있도록 상기 도입부에 폭기장치(16)를 추가로 설치할 수 있다.
또한 유입부는 슬러지 배출설비도 설치되는 것이 좋다. 슬러지 배출설비는 침전지내에 펌프를 직접 설치할 수도 있고, 별도의 펌프설비실을 둘 수도 있을 것이다.
참고로, 첨부된 도면 2~6에는 폭기장치와 슬러지 배출설비가 장착된 실시예를 보여준다. 그러나 폭기장치와 슬러지 배출설비가 반드시 존재해야 하는 것은 아니다.
도입부에 설치된 도입수직배플(15a)의 투수공(24)을 통과한 오염수는 침전부로 유입된다.
본 발명에 있어서 상기 침전부는 공지된 기술에 의한 것, 예를 들면 경사판또는 섬유상 메디아, 디스크필터, 원형 등의 형태를 가진 여재(모래, 자갈 등 기타 폴리머를 이용하여 만든 여재) 등을 포함할 수 있다. 침전부에 설치된 상기 경사 판, 메디아, 디스크필터, 기타 여재 등에는 무게가 가벼운 플록이 침강 또는 부착되게 되고 부착되지 않은 무거운 플록은 침전조의 바닥에 침전된다.
부유물질이 침강 및/또는 부착되어 제거된 처리수는 유출수직배플(15b)을 통해 유출된다. 상기 유출수직배플(15b)은 도입수직배플(15a)과 마찬가지로 복수개의 투수공을 포함하며 투수공의 모양과 개수는 도입수직배플(15a)에서와 같이 당업자가 임의로 선택할 수 있음은 당연하다.
유출수직배플(15b)의 투수공을 통과한 처리수는 처리수 유도관(20)을 통해 유출위어(17)로 유출된다. 처리수 유도관(20)은 처리수가 유출됨에 있어 단회로를 방지하기 위한 것이다. 상기 처리수 유도관(20)은 위어(17)를 중심으로 전방과 후방에 각각 다른 길이, 예를 들면 전방 처리수 유도관(20)의 길이는 침전시스템 깊이의 10~45%, 후방 처리수 유도관(20)의 길이는 55~90% 또는 전방 처리수 유도관(20)의 길이를 55~90%, 후방 처리수 유도관(20)의 길이를 10~45%로 설치하여 처리수가 위어(17)로 보다 균일하게 유입되도록 하는 것이 바람직하다. 유도관의 형태는 통상의 원형관일 수도 있고 사각형관일 수도 있다. 사각형관인 경우에는 단면이 직사각형으로, 하나의 관이 위어의 폭에 대응되는 크기(폭)가 같거나 다소 작도록--즉, 직사각형 단면의 긴 변의 길이가 위어의 폭과 같거나 다소 작도록--할 수도 있다.
상기 처리수 유도관(20)의 형상, 규격 및 길이는 침전시스템의 운전조건 및 깊이에 따라 상기 범위 외에서도 당업자가 임의로 조절할 수 있을 것이다. 상기 처리수 유도관(20)의 개수는 전방과 후방을 합하여 최소 2개가 될 것이나 처리수의 보다 균일한 유입을 위하여 전방과 후방에 각각 복수 개 설치하는 것이 바람직하다.
처리수 유도관(20)의 설치 개수는 침전시스템의 규모 및 처리공정에 따라 적절히 선택할 수 있음은 당연할 것이다. 또한, 동일 방향(전방 또는 후방)의 처리수 유도관(20)은 그 길이가 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있을 것이다.
도 2에서 보듯이 상기 처리수 유도관(20)은 유출위어(17)와 처리수를 분리하기 위한 수평차단판(21)을 관통한다. 수평차단판(21)은 침전부에서 부착 및 침강된 부유물질이 처리수와 함께 유출부로 유입되는 것을 방지한다.
본 발명에 의한 침전시스템에 있어서, 보다 원활한 처리수의 유출을 위하여 하나 이상의 유출위어(17)를 소정 깊이 간격으로 적층하여 설치할 수 있다.
상기와 같은 과정으로 오염수가 정화된 후 침전부의 침전·부착된 부유물질의 양이 증가함에 따라 유출수의 수질이 기준을 초과하게 되면 공기유입장치(19)를 통해 투입된 역세척공기에 의해 침전부에 포획된 부유물질이 탈리·배출되도록 할 수 있다.
슬러지 배출부는 도 2와 같이 유입부의 하부 또는 침전부의 하부에 위치할 수 있다. 도 2와 같이 유입부의 하부에 위치할 경우에는 침전부에서 최종적으로 탈리된 부유물질이 배출부로 용이하게 이동할 수 있도록 유입수직배플(15a)은 침전조(10)의 하부 바닥과 분리되어 있는 것이 좋다. 이 경우 유입부의 오염수가 유입 수직배플(15a)의 투수공을 통하지 않고 침전부로 유입되면 침전부에서는 갑자기 유입된 오염수에 의해 수류 교란이 일어날 수 있고 이로 인해 침전부에 부착 또는 침전된 부유물질이 탈리될 수 있으므로, 유입수직배플(15a)의 하부 말단 또는 말단 부근에 유입방지판(18)을 적어도 하나 이상 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유입방지판(18)은 배출부에 모아진 슬러지가 다시 침전부로 역류하는 것을 방지할 수도 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 침전시스템을 이용한 오염수의 처리예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 침전시스템에 의해 부유물질이 제거된 처리수는 추가로 설치된 막여과 장치(도 5) 또는 여과장치(도 8)로 유입되어 2차 여과 처리되고 막여과 농축수나 여과의 역세척수는 다시 침전조의 도입부로 반송되어 오염수로서 침전지내에서 다시 농축된 부유물질이 침강되어 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 이용한 오염수 처리시 제거하고자 하는 오염물질(예를 들면 하수처리장에서 배출된 오염수에 포함된 인)에 따라 오염수의 침전조 유입 단계 전에 응집제를 사용하여 부유물질의 플록을 키워 침강이 효율적으로 이루어지도록 할 수도 있다(도 6 및 도 7).
도 1은 종래 경사판이 설치된 침전지의 측단면,
도 2는 본 발명에 의한 침전시스템 일예의 측단면도,
도 3은 본 발명에 의한 침전시스템 일예의 평면도,
도 4는 투수공을 포함한 배플의 평면도,
도 5 내지 도 8은 본 발명에 의한 침전시스템을 이용한 처리수 재이용 시스템 및 오염수처리 실시예를 나타낸 도면이다.
* 도면 부호의 설명 *
10 : 침전지 11 : 경사판
12 : 메디아 13 : 지지대
14 : 슬러지 수집기 15a : 도입수직배플
15b : 유출수직배플 16 : 폭기장치
17 : 유출위어 18 : 유입방지판
19 : 공기역세장치 20 : 처리수 유도관
21 : 수평차단판 22 : 화학응집반응조
23 : 막여과 장치 24 : 투수공

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 오염수가 유입되는 도입부와, 유입된 오염수에 포함된 플록 및 부유성물질이 침전되는 침전부와, 상기 침전부에서 부유물질이 제거된 처리수가 유출되는 위어(weir)가 형성된 유출부와, 상기 침전부에서 포획된 부유물질을 배출하기 위한 배출부를 포함하는 수평류형 침전시스템에 있어서,
    상기 유출부에는 처리수와 위어를 분리시키는 수평차단판과, 상기 수평차단판을 관통하는 복수개의 처리수 유도관이 침전시스템 내 수심의 10~90% 깊이로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평류형 침전시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리수 유도관은 상기 위어의 전방과 후방에 각각 복수개 배열되며, 각 처리수 유도관의 길이는 침전시스템 내 수심의 10~45%, 55~90%인 것을 특징으로 하는 수평류형 침전시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 도입부는 추가로 폭기장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평류형 침전시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수평류형 침전시스템에는 유출된 처리수를 2차 여과하기 위한 별도의 여과시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수평류형 침전시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 침전부에는 경사판이 형성되어 있거나, 섬유상 메디아, 디스크필터 또는 여재가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 수평류형 침전시스템.
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