KR100978038B1 - 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부상조 내에 채널부재가 배치되는 간단한 구성으로 이루어지며 부상조 내의 수위 조절을 통해 스컴을 용이하게 제거할 수 있도록 한 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치에 관한 것이다.
그 구성은 상부 내벽에 구획되도록 격벽이 배치되는 부상조와, 부상조 내의 원수가 고액 분리됨에 따라 부유 물질인 스컴이 도면상 격벽의 좌측으로 부상되고 남은 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출 밸브와, 스컴이 부유되는 부상조의 상부에 고정되도록 배치되어 부상조 내의 원수 수위가 정해진 수위 이상 상승할 때 부유 물질인 스컴을 외부로 배출시켜 제거하는 스컴 제거수단을 구비한다.
이에 따르면 본 발명은 모터, 스크레이퍼, 컨베이어 등의 스컴 제거설비가 별도로 요구되지 않으므로 원가 및 사용 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 간편하게 스컴을 제거할 수 있으므로 작업성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과를 갖는다.

Description

수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치{A Water Treatment System using the Difference of Water Level}

본 발명은 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치에 관한 것으로, 특히 간단한 구성으로 가압 부상 방식으로 고액 분리되는 부유물질들을 부상조 내의 원수 수위를 조절함에 따라 간편하게 제거할 수 있도록 그 구조가 개선된 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치에 관한 것이다.

우리나라가 당면하고 있는 수자원 문제는 수자원의 절대량이 부족할 뿐만 아니라, 수질이 날로 악화되고 있다는 점이다.

최근에는 수질기준이 대폭 강화됨에 따라 종래 하폐수 처리공정만으로는 안정된 수질을 지속적으로 확보하기가 어려운 실정이다.

따라서 기존의 수처리공정에 물리화학적 처리공정을 결합시킨 복합적인 하폐수 처리공정들이 개발되고 있으며, 대표적인 물리화학적 수처리 공정으로서 막분리 기술이 채용되고 있다.

역삼투법(Reverse Osmosis: RO), 정밀여과(Microfiltration: MF) 및 한외여과(Ultrafiltration: UF) 등의 분리막을 이용한 하폐수 처리기술은 고액 분리능은 뛰어나나 비교적 그 설치비와 유지관리비가 높은 단점이 있다. 특히 하폐수 처리에 분리막 공정을 적용하는 경우 막 표면에 부착되는 케이크층에 의하여 막의 분리능이 저하되는 문제가 있다.

또한 막 장치의 점검 및 교환작업이 복잡하고, 폐수 중의 부유 고형물 등에 의하여 막의 폐색이 쉽게 발생하여 막을 세정하기 위한 별도의 동력 또는 정기적인 약품세정이 필요하고 막의 수명이 짧아지는 문제가 있다.

현재 비교적 널리 적용되고 있는 소수성 고분자막의 경우 고형물질 및 유기물에 의한 막오염을 해결하기 위하여 막 하부에서 공기를 주입하거나 교반기를 이용하여 막을 흔들어 주어 고분자막에 부착된 고형물질 및 유기물질을 제거하는 방식 등이 도입되고 있다.

본 발명의 목적은 간단한 구성으로 가압 부상 방식으로 고액 분리되는 부유물질들을 부상조 내의 원수 수위를 조절함에 따라 간편하게 제거할 수 있도록 그 구조가 개선된 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 응집조를 통해 응집 처리된 원수가 유입되고 가압수에 의한 미세 기포를 부유 물질에 부착시켜 부유 물질을 수면의 상부로 부상시키기 위한 부상조와,

상기 부상조 내의 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출 밸브와,

상기 부상조의 상부에 배치되고 상기 배출 밸브의 폐쇄 동작과 연계되어 부상조 내의 처리수의 수위 상승시 상기 부유 물질을 배출시키기 위한 스컴 제거수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 스컴 제거수단은 상기 부상조의 상부에 배치되며 상기 원수의 수위 상승시 상기 부유 물질이 월류하는 채널부재를 구비한다.

상기 채널부재는 일단부의 바닥면과 타단부의 바닥면 높이가 서로 차등되도록 경사지게 형성된다.

상기 스컴 제거수단은 상기 배출 밸브의 개폐동작 시간을 조절하는 타이머를 배치하되,

상기 타이머는 상기 부상조 내에 공급되는 원수의 오염 농도에 따라 상기 배출 밸브의 개폐시간을 조절한다.

상기 스컴 제거수단은 상기 부상조의 상부에 고정되도록 배치되어 상기 부유 물질의 유무를 감지하고 상기 부유 물질의 유무에 따라 상기 배출 밸브의 개폐동작을 조절하는 고형물 감지센서를 더 구비한다.

본 발명은 부상조 내에 채널부재가 배치되는 간단한 구성으로 이루어지며 부상조 내의 수위 조절을 통해 스컴을 용이하게 제거할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 모터, 스크레이퍼, 컨베이어 등의 스컴 제거설비가 별도로 요구되지 않으므로 원가 및 사용 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 간편하게 스컴을 제거할 수 있으므로 작업성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명 부상조를 나타낸 평면도.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도로서, 배출 밸브가 개방된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명 배출 밸브가 폐쇄된 상태로 스컴이 채널부재를 월류하는 상태를 나타낸 사용상태도.
도 5는 본 발명 채널부재의 측면도.

하폐수 처리 공정중에 부상조 내의 폐수에 함유된 고체 입자 등의 고형 물질에 미세한 기포를 부착시켜 비중 감소로 인한 부력을 증가시켜 고형 물질을 부상시키고, 부상된 고형 물질(스컴)을 스크레이퍼 등의 설비를 이용하여 제거하는 가압 부상식 수처리장치가 제시되고 있다.

본 발명에서는 스크레이퍼 등의 설비를 이용하지 않고도 부상조의 상부로 부상되는 스컴 등의 부유 물질을 간단한 방식으로 용이하게 제거할 수 있도록 한 가압 부상방식 수처리장치에 대해 설명한다.

본 발명 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치는, 부조상 내의 원수 수위를 조절함에 따라 부유 물질을 간편하게 제거할 수 있도록 한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 그 구성은 가압 부상 방식 수처리 설비의 구성요소 들의 하나로서, 상부 내벽에 구획되도록 격벽(150)이 배치되는 부상조(100)와, 부상조(100) 내의 원수가 고액 분리됨에 따라 부유 물질인 스컴(S: scum)이 도면상 격벽(150)의 좌측으로 부상되고 남은 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출 밸브(200)와, 스컴(S)이 부유되는 부상조(100)의 상부에 고정되도록 배치되어 부상조(100) 내의 원수(W) 수위가 정해진 수위 이상 상승할 때 부유 물질인 스컴(S)을 외부로 배출시켜 제거하는 스컴 제거수단을 구비한 것이다.

더 상세히 설명하면, 스컴 제거수단은 부상조(100)의 상부에 양단부가 부상조(100)의 양 내측면에 고정되며 원수(W)의 수위 상승시 원수(W)의 상부에 층을 이루는 부유 물질인 스컴(S)이 월류하도록 배치되는 V-자 형태의 채널부재(300)를 구비한다.

채널부재(300)는 상부가 개구된 형태로 배치되며, 타단부가 부상조(100)의 내측 벽면에 관통되어 부상조(100)의 외부에 배치된 스컴 수집조(350)의 내부에 수용되도록 배치되는 것이 바람직하다.

이는, 채널부재(300)를 통해 부상조(100) 내의 스컴(S)이 부상조(100)로부터 제거된 후에 스컴 수집조(350) 내에 수집되도록 유도하기 위함이다.

스컴 수집조(350) 내에 수집된 스컴(S)은 스컴 수집조(350) 내에 저장되었다가 건조 처리 등의 별도의 공정을 거친 후에 외부로 배출된다.

채널부재(300)는 부상조(100) 내의 원수(W) 수위가 높아짐에 따라 월류되는 스컴(S)의 외부 배출을 유도하기 위해 V자 홈을 구성하는 바닥면이 경사지게 형성되어 있다.

이를 위해 채널부재(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일단부와 타단부 바닥면 높이가 서로 다르게 형성되어 있다.

즉, 채널부재(300)의 바닥면은 일단부에서 타단부로 갈수록 높이가 점차적으로 낮아지도록 경사진 형태(L1〉L2)로 형성된다.

또한, 채널부재(300)의 바닥면 경사각은 10~30°의 각도를 갖는 것이 바람직하다.

이는 10°미만의 경사각일 경우에는 스컴(S)의 배출이 용이하지 못하게 되고, 30°의 각도를 초과할 경우에는 바닥면 두께가 두꺼워져 중량이 무거워질 뿐만 아니라 원가 상승의 요인이 된다.

하지만, 앞서 설명한 채널부재(300)의 바닥면 경사각은 바람직한 예일 뿐이며 이에 한정하지는 아니한다.

즉, 채널부재(300)의 바닥면이 경사지게 형성되지 않고 수평으로 형성된 것을 채용할 수도 있다.

본 발명의 채널부재(300)는 스컴(S)의 외부 배출을 위해 V자 형태의 홈으로 된 것을 채용하고 있으나, 그 형태에 제한을 두지 아니한다.

배출 밸브(200)는 응집조(20) 내의 원수 오염 농도에 따라 개폐 동작 시간을 조절하도록 타이머(250)를 더 구비할 수 있다.

또한, 배출 밸브(200)는 응집조(20) 내의 원수 오염 농도 뿐만 아니라, 부상조(100) 내의 스컴(S) 유무에 따라 개폐 시기를 조절할 수도 있다.

이 경우 부상조(100) 내의 스컴(S) 유무를 확인하기 위하여 부상조(100)의 상부에 고형물 감지센서(400)를 배치하는 것이 바람직하다.

고형물 감지센서(400)는 배출 밸브(200)의 동작과 연계되도록 구성되며, 고형물 감지센서(400)의 일 예로는 초음파나 적외선을 이용하여 물과 고형물 차이를 인식함으로써, 고형물인 스컴의 유무 또는 스컴 층의 높이를 판단할 수 있다.

여기서 가압 부상 방식의 수처리 설비를 구성하는 반응조(10), 응집조(20), 가압수 공급장치(30) 및 이젝터(50: ejector) 등은 공지의 것이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

가압수는 부상조(100)의 하부에 연결된 원수가 펌프 등으로 구성된 가압수 공급장치(30)를 통해 가압되고 외부 공기와 혼합되도록 이젝터(50)를 통해 분사된 것을 의미한다.

미설명 부호 "110"은 응집조(20)에서 원수(W)를 부상조(100) 내로 공급하기 위한 공급 파이프(110)를 나타낸 것이고, "120"은 응집조(20)에서 처리된 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출 파이프(120)를 나타낸 것이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치는, 원수(W)가 담겨진 반응조(10) 내에 화학 약품을 투입하여 화학 반응을 유도한 후에 응집조(20)에서 고액 분리되어 응집된 원수(W)를 공급 파이프(110)를 통해 부상조(100) 내에 공급하는 공정을 거친다.

이때, 공급 파이프(110)는 가압수 공급장치(30)와 이젝터(50)가 연결되어 있으므로, 원수(W)를 부상조(100) 내에 공급하는 과정에서 미세 기포를 발생시키는 가압수를 공급 파이프(110) 내로 공급하여 가압수와 원수(W)가 혼합된 상태로 부상조(100) 내로 공급한다.

부상조(100) 내로 공급된 원수(W)는 격벽(150)을 기준으로 도면상 좌측에 스컴(S)이 상부에 층을 이루도록 부상되어 고액 분리되고, 격벽(150)의 하부를 통해 분리 처리된 처리수가 배출 파이프(120)를 통해 외부로 배출되는 공정을 갖는다.

부상조(100) 내의 스컴 층이 쌓이게 되거나, 정해진 시간 주기가 되면 배출 밸브(200)를 폐쇄시킴으로써, 부상조(100) 내의 수위를 상승시킨다.

부상조(100) 내의 수위 조절은 배출 밸브(200)의 개폐 동작에 따라 수위가 낮아지거나 높아지게 된다.

즉, 배출 밸브(200)의 폐쇄 동작시 공급 파이프(110)를 통해 지속적으로 부상조(100) 내로 유입되는 원수(W)로 인해 부상조(100) 내의 수위가 높아지게 되고, 배출 밸브(200)의 개방 동작시 배출 파이프(120)를 통해 처리수가 외부로 배출되어 부상조(100) 내의 수위가 낮아지게 된다.

이러한 부상조(100) 내의 수위가 정해진 높이(채널부재(300)의 상부면 높이)보다 높아지게 되면, 스컴(S)이 채널부재(300)의 상부면을 넘어서 중간의 V홈 내부로 월류하게 된다.

월류된 스컴(S)은 채널부재(300)의 바닥면 경사를 따라 일단부에서 타단부측으로 미끄러지게 되며, 이어서 부상조(100)의 외부에 배치된 스컴 수집조(350) 내로 배출된다.

스컴 수집조(350) 내로 배출된 스컴(S)은 건조 처리 등의 별도 공정을 거쳐서 외부로 폐기 처리된다.

배출 밸브(200)의 개폐동작은 앞서 설명한 바와 같이 원수(W)의 오염 농도에 따라 타이머(250)를 이용하여 배출 밸브(200)의 개폐 시기를 조절할 수 있으며, 오염 농도가 심할 경우에는 배출 밸브(200)의 개폐 주기를 단축시키고 오염 농도가 심하지 않을 경우에는 배출 밸브(200)의 개폐 주기를 길게 조정할 수 있다.

또한, 부상조(100) 내에 배치된 고형물 감지센서(400)를 이용하여 스컴(S)의 유무를 판단하고, 고형물 감지센서(400)의 감지신호를 제어부(미도시)에 인가시킴에 따라, 제어부에서 배출 밸브(200)의 개폐동작을 제어하는 제어신호를 출력하여 배출 밸브(200)의 동작을 조정할 수도 있다.

이 경우, 제어부는 부상조(100) 내의 스컴(S)이 정상치보다 낮을 경우에는 배출 밸브(200)를 개방시켜 처리수를 배출 파이프(120)를 통해 외부로 배출하고, 이와 반대로 스컴(S)이 정상치보다 높을 경우에는 배출 밸브(200)를 폐쇄시켜 부상조(100) 내의 수위를 상승시켜 스컴(S)을 제거하도록 제어한다.

여기서 스컴(S)은 원수의 오염 물질들중 중금속, 특히 인(P)을 중점적으로 제거한 것을 채용한다.

따라서, 본 발명은 모터, 스크레이퍼, 컨베이어 등과 같은 기존의 스컴 제거 설비가 요구되지 않으므로 부상조(100) 설치시 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 스컴 제거 설비를 구동하기 위한 에너지를 절감할 수 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 부상조 110 : 공급 파이프
120 : 배출 파이프 150 : 격벽
200 : 배출 밸브 250 : 타이머
300 : 채널부재 400 : 고형물 감지센서
W : 원수 S : 스컴

Claims (5)

1. 응집조를 통해 응집 처리된 원수가 유입되고 가압수에 의한 미세 기포를 부유 물질에 부착시켜 부유 물질을 수면의 상부로 부상시키기 위한 부상조와,
   상기 부상조 내의 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출 밸브와,
   상기 부상조의 상부에 배치되고 상기 배출 밸브의 폐쇄 동작과 연계되어 부상조 내의 처리수의 수위 상승시 상기 부유 물질을 배출시키기 위한 스컴 제거수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스컴 제거수단은 상기 부상조의 상부에 배치되며 상기 원수의 수위 상승시 상기 부유 물질이 월류하는 채널부재를 구비한 것을 특징으로 하는 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 채널부재는 일단부의 바닥면과 타단부의 바닥면 높이가 서로 차등되도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 스컴 제거수단은 상기 배출 밸브의 개폐동작 시간을 조절하는 타이머를 배치하되,
   상기 타이머는 상기 부상조 내에 공급되는 원수의 오염 농도에 따라 상기 배출 밸브의 개폐 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스컴 제거수단은 상기 부상조의 상부에 고정되도록 배치되어 상기 부유 물질의 유무를 감지하고 상기 부유 물질의 유무에 따라 상기 배출 밸브의 개폐동작을 조절하는 고형물 감지센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수위차를 이용한 스컴 분리수단을 갖는 하수, 폐수 오염물질 및 인 처리장치.

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