KR100985064B1 - 이동식 실시간 수질정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 펌프를 사용하여 실시간으로 오폐수를 수질정화용 분말과의 교반수단으로 공급하면서 정화된 물을 하천으로 방류할 수 있도록 함과 아울러, 이를 차량에 탑재가능한 컨테이너 박스에 패키지화하여 수질정화가 필요한 현장으로 신속하게 이동할 수 있도록 하는 이동식 수질정화용 분말 교반장치에 관한 것이다.

이를 구현하기 위한 본 발명의 이동식 실시간 수질정화장치는, 오폐수를 흡입하여 수질정화용 분말과 함께 교반하여 방류하도록 하는 수질정화장치에 있어서, 오폐수를 흡입하여 고압 교반탱크와 이젝터관으로 이송하는 펌프, 수질정화용 분말을 적재하는 호퍼, 분말을 고압 교반탱크로 이송하는 진공이송기, 흡입된 오폐수와 수질정화용 분말이 수압에 의해 1차 교반되는 고압 교반탱크, 상기 펌프에 의하여 이송되어오는 오폐수의 유속에 의해 발생하는 벤추리 효과에 의하여 상기 고압 교반탱크에서 교반된 혼합액을 흡인하여 분출시키는 이젝터관, 상기 이젝터관에서 분출되는 혼합액을 스크류에 의해 2차 교반하여 방출하는 정적 혼합기를 포함하여 이루어지고, 나아가 이들을 컨테이너 박스 내에 고정설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

수질정화, 교반, 분말, 호퍼, 원심분리, 컨테이너 박스

Description

이동식 실시간 수질정화장치{MOVABLE REAL TIME WATER PURIFICATION APPARATUS}

본 발명은 분말을 사용하여 강, 호수, 보 등을 정화하는 수질정화용 분말 교반장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 펌프를 사용하여 실시간으로 오폐수를 수질정화용 분말과의 교반수단으로 공급하는 기능과 정화된 물을 하천으로 방류하는 기능을 동시에 수행할 수 있도록 함과 아울러, 이를 차량에 탑재가능한 컨테이너 박스에 패키지화하여 수질정화가 필요한 현장으로 신속하게 이동할 수 있도록 하는 이동식 수질정화용 분말 교반장치에 관한 것이다.

급속한 인구증가와 산업발달에 따라 현대사회에서는 물질적 문명활동의 부산물로서 각종 가정폐수, 공장폐수 등이 끊임없이 배출되어 강·바다·토양·지하수 등의 오염이 심해짐으로써 환경보전 및 국민보건, 심지어는 인류의 생존에 위협하는 심각한 문제로 대두되고 있다. 이에따라, 선진 각국에서는 자국 수역의 오염방지, 이미 오염된 수질의 복구를 위하여 연구·법적규제·시설투자 등을 활발히 하고 있으며, 범지구적인 환경보전을 위하여 국제간의 협력이 진행되고 있다.

수질오염방지수단으로는 오폐수로부터 오염물질을 걸러내는 물리적인 방법, 큰 조에 오폐수를 가두고 응집제 등의 고분자 화학물질을 투입하여 물 속에 있는 오염입자들을 물 속에 가라앉히고 방류시 소독제를 투입하는 화학적인 방법, 오염된 물을 미생물이 들어있는 조에 넣어 미생물들이 물 속의 오염물질들을 먹어 정화시키는 생물학적인 방법, 기타 전기분해방법이나 수생식물을 이용한 방법 등이 있으며, 이러한 방법들은 서로 장단점이 있기 때문에 이들 방법들을 적절하게 섞어서 사용하고 있다.

도 1은 종래 응집침전처리장치의 개략도이다.

참조부호 11은 제1차 교반실, 12는 제2차 교반실, 13은 임펠러, 14는 원수공급라인, 15는 약품공급라인, 16은 유출수 방류라인, 17은 슬러지 제거라인, 18은 슬러지 배출라인, 19는 밸브를 각각 나타낸다.

상기 구조의 응집침전처리장치(10)는 다음과 같이 작동된다.

원수공급라인(14)를 통해 제1차 교반실(11)로 원수, 즉 오폐수가 공급되고, 약품공급라인(15)을 통해 제1차 교반실(11)로 수질정화용 약품이 공급된다. 임펠러(13)에 의해 제1차 교반실(11)에서 원수와 약품이 혼합된 후 제2차 교반실(12)에서 깨끗한 물과 침전물을 분리하고 여분의 슬러지는 슬러지 배출라인(18)을 통해 배출되어 제1차 교반실(11)로 반송되어 응집효과를 높이는데 사용된다. 이때 반송되는 슬러지의 양은 밸브(19)에 의해 조절된다. 농축된 슬러지는 슬러지 제거라인(17)을 통해 외부로 배출되는 한편, 깨끗한 물은 유출수 방류라인(16)을 통해 하천 등으로 방류된다.

그러나 이와 같은 응집침전처리장치(10)는 처리용량에 상응하는 응집침전조 를 설치하기 위하여 지상의 광범위한 면적을 필요로 하고, 그에 따른 플랜트공사, 토목공사를 필요로 하여 비용과 공간 활용면에서 불리한 단점이 있다. 또한, 물속의 현탁물질이나 유기물, 미생물 등의 미립자를 응집제로 응집시킨 플록을 침전시키기 위해 오랜 시간 침전시켜야하므로 빠른 시간에 많은 양의 오폐수를 정화하는데 한계가 있고, 특히 이동식으로 제작이 불가능하다.

도 2의 (a)는 종래의 다른 실시예로써, 1999년 2월 18일에 공개된 실용신안공개 제1999-5373호에는 이동식 오폐수정화장치가 개시되어 있으며, 도 2의 (a)는 도 2의 (a)를 보기 쉽게 도식화한 도면이다. 이는, 흡입구(1)를 이젝터(2)와 파이프(10-1)로 연결하여 파이프(10-1)에는 약액탱크(3)의 파이프(10-2)를 연결하는 한편 파이프(10-1)(10-2)에는 고압펌프(4)와 약액정량펌프(5)를 설치하고, 이젝터(2)와 믹싱탱크(6)는 파이프(10-3)로, 믹싱탱크(6)와 고압탱크(7)는 파이프(10-4)로 연결하여 파이프(10-3)(10-4)의 단부에는 분사노즐(6')(7')을 고정하고, 이젝터(2)와 고압탱크(7)에는 에어콤프레셔(9)와 파이프(10-6)(10-7)로 연결하고, 고압탱크(7)의 배출파이프(10-5)에는 분사노즐(8)을 고정한 구조로 이루어져, 고압펌프(4)에 의하여 흡입구(1)로 흡입되어 이젝터(2)로 유입되는 오수에 응집제를 혼합되게 한 후 이젝터(2)를 통과하는 중 에어콤프레셔(9)와 압축공기와 혼합되어 믹싱탱크(6) 내에서 공기 중의 산소를 용해한 다음 고압탱크(7) 내에서 미세하게 분무되도록 하여 분사노즐(8)을 통하여 수중으로 분사됨과 동시에 초미세한 기포를 발생시켜 상기의 기포에 의하여 슬러지를 수면으로 부상되게 하여 정화시킬 수 있도록 되어 있다.

그러나 이러한 이동식 오폐수정화장치는 약액을 공급하기 위한 약액정량펌프(5)와, 약액이 포함된 오폐수를 공급하기 위한 고압펌프(4)의 2개의 펌프를 필요로 하고, 다시말해서 약액정량펌프(5)는 약액을 공급하는 1가지 역할만하고 고압펌프(4)는 오폐수와 약액의 혼합액을 믹싱탱크(6)에 공급하는 1가지 역할만 하는등 1개의 펌프는 1가지의 기능만 수행한다. 또한, 믹싱탱크(6)와 고압탱크(7) 2개의 탱크가 존재하고 이들 각각의 탱크(6)(7)로 분사노즐을 통해 오폐수를 고압분사하기 위한 에어콤프레셔(9)를 필요로 하는 등 제작비용이 비싸다. 또한, 이물질에 의해 분사노즐이 막히는 등의 고장우려도 높고, 2개의 탱크(6)(7)에서 약액과 오폐수 및 공기가 혼합되도록 이루어져 실시간 정화처리가 곤란하여 정화효율이 떨어지며, 특히 슬러지가 수중으로 분사되는 등 슬러지 수집처리가 이루어지지 않는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 사정을 감안하여 발명한 것으로, 오폐수의 흡입뿐만 아니라 정화된 물을 방류하는데 하나의 펌프를 사용하고, 오폐수 처리에 따른 슬러지를 별도로 수집하여 처리가 가능하며, 이러한 수질정화처리를 실시간으로 하여 정화효율을 높일 수 있도록 함과 아울러, 특히 수질정화수단을 컨테이너박스에 패키지화하여 차량으로 용이하게 이동가능하도록 된 이동식 실시간 수질정화장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동식 실시간 수질정화장치는, 오폐수를 흡입하여 수질정화용 분말과 함께 교반하여 방류하도록 하는 수질정화장치에 있어서,

오폐수를 흡입하여 고압 교반탱크와 이젝터관으로 이송하는 펌프, 수질정화용 분말을 적재하는 호퍼, 분말을 고압 교반탱크로 이송하는 진공이송기, 흡입된 오폐수와 수질정화용 분말이 수압에 의해 1차 교반되는 고압 교반탱크, 상기 펌프에 의하여 이송되어오는 오폐수의 유속에 의해 발생하는 벤추리 효과에 의하여 상기 고압 교반탱크에서 교반된 혼합액을 흡인하여 분출시키는 이젝터관, 상기 이젝터관에서 분출되는 혼합액을 스크류에 의해 2차 교반하여 방출하는 정적 혼합기를 포함하여 이루어져 있다.

상기에 있어서, 상기 정적 혼합기의 출력측에는 원심력을 이용하여 상기 혼합액에서 청정수와 슬러지를 분리하는 원심분리기가 추가로 연결된 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 고압 교반탱크의 오폐수 유입 파이프와 혼합액 출수 파이프, 그리고 이젝터관의 오폐수 유입 파이프에는 각각 유량조절용 밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 고압 교반탱크에는 수위센서가 설치되어 교반되는 혼합액의 양을 제어할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기의 펌프, 호퍼, 진공이송기, 고압 교반탱크, 이젝터관, 정적 혼합기 및 원심분리기가 컨테이너 박스에 내장되어 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 수질정화장치의 패키지화로 수질 정화가 필요한 곳이면 별도의 플랜트공사, 토목공사 없이 신속하고 간단하게 이동 설치가 가능하고, 정화처리 용량에 따라 구성요소들의 용량과 크기, 파이프의 직경 등을 변경하고 이에 맞게 컨테이너 박스의 크기도 변경하여 다양한 용량의 장치를 구현할 수 있으며, 특히 오폐수의 유입, 교반 배출이 실시간으로 이루어지므로 저가의 소형탱크로도 정화작용이 가능한 장점이 있다. 또한, 본 발명은 원심분리기를 사용하여 별도의 여과지없이 슬러지 처리가 가능하므로 고가의 멤브레인을 사용하는 종래의 화학적 정화처리방식에 비하여 저가로 처리가 가능할 뿐만 아니라 하나의 펌프를 이용하여 오폐수의 공급 및 배출 작용을 하므로 원가절감이 가능한 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 수질정화장치의 개략적 구성도를 나타낸다.

펌프(20)에는 강, 하천, 호수, 보 등의 오페수를 흡입하는 파이프(101)가 연결됨과 아울러, 흡입된 오폐수를 고압 교반탱크(30)와 이젝터관(40)으로 각각 이송하는 파이프(102)(103)가 설치되어 있다.

고압 교반탱크(30)에는 파이프(104)를 통해 호퍼(50)가 연결되어 있으며, 상기 호퍼(50)에는 고압 교반탱크(30)로 공급할 수질 정화용 분말이 적재된다. 그리고 파이프(104)에는 호퍼(50)의 분말을 고압 교반탱크(30)로 공급하는 진공이송기(60)가 설치되어 있다. 상기 진공이송기(60)는 사용자 설정에 의해 분말을 정량공급할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 고압 교반탱크(30)는 펌프(20)측에서 이송되어오는 오폐수와 진공이송기(60)를 통해 공급되는 수질정화용 분말이 펌프(20)에 의해 작용되는 수압에 의해 교반되도록 이루어져 있다.

이젝터관(40)은 벤츄리관으로 이루어져 있는 것으로, 펌프(20)에서 압송되는 오폐수가 이젝터관(40)을 통과할 때 이젝터관(40)의 직경이 작은 부분에 연결된 고압 교반탱크(30)측의 혼합액이 이젝터관(40)을 통과하는 오폐수의 압력차에 의거 벤츄리효과에 따라 흡입되면서 상기 펌프(20)측에서 공급되는 오폐수와 재차 혼합되어 분출되도록 이루어져 있다.

상기 이젝터관(40)의 출력측 파이프(106)에 연결되는 정적 혼합기(Static Mixing System; 70)는 원통내에 스크류(72)가 고정설치된 구조로써, 유입된 혼합액이 펌프(20)에 의한 압송력으로 스크류(72)의 날개를 따라 나선형으로 회전되면서 상기 고압 교반탱크(30)에 이어 재차 교반된 후 파이프(107)를 통해 배출되도록 이루어져 있다.

나아가, 상기 정적 혼합기(70)의 출력측에는 원심분리기(80)가 추가로 연결될 수 있다. 상기 원심분리기(80)는 유입된 혼합액으로부터 원심력을 이용하여 청정수와 슬러지로 분리하도록 이루어져 있는바, 상기 원심분리기(80)를 콘 형상으로 형성하는 경우 원심력 작용시 비중이 무거운 슬러지는 하부로 이동하고 청정수는 상부로 이동하게 된다. 상기 원심분리기(80)의 하부에는 파이프(108)가 연결되어 슬러지를 별도의 포집조로 배출할 수 있도록 이루어져 있다.

또한, 상기 고압 교반탱크(30)에는 수위센서(32)가 설치되어 적정량의 혼합액이 유입되도록 한계치를 감지하거나, 유입되어 교반되는 혼합액의 양을 감지하여 투입할 수질정화용 분말양을 제어하는데 이용된다.

한편, 고압 교반탱크(30)로 오폐수가 유입되는 파이프(103)와 고압 교반탱크(30)에서 혼합된 혼합액이 출수되는 파이프(105), 그리고 이젝터관(40)으로 오폐수가 유입되는 파이프(102)에는 각각 유량조절용 밸브(111,112,113)가 설치되어 있다. 상기 유량조절용 밸브(111,112,113)들은 단위시간당 정화처리능력에 따라 유입되는 오폐수의 양을 조절하고 그에 상응되게 교반시간을 조절하기 위함으로써, 이러한 유량조절용 밸브(111,112,113)들은 수동식 밸브로 설치할 수 있지만, 본 장치의 자동화를 위해서는 전자밸브로 설치할 수도 있다. 상기 유량조절용 밸 브(111,112,113) 뿐만 아니라 기타 다른 구성수단들간의 연결파이프에도 필요에 따라 수동식 밸브 또는 전자밸브를 추가로 설치할 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.

아울러, 이와 같이 수질정화장치를 구성하는 각 구성수단들, 즉 펌프(20), 고압교반탱크(30), 이젝터관(40), 호퍼(50), 진공이송장치(60), 정적 혼합기(70), 원심분리기(80) 및 이들을 연결하는 파이프, 그리고 오폐수 유입 파이프와 청정수 배출 파이프 등은 하나의 컨테이너 박스(100)에 내장되게 설치할 수 있으며, 또한 상기 컨테이너 박스(100)는 구성수단들의 용량 및/또는 부피에 따라 다양한 크기로 제작할 수 있다. 따라서 컨테이너 박스에 내장되게 설치된 본 발명에 따른 수질정화장치는 차량에 탑재하여 이동할 수 있도록 이루어져 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 수질정화장치의 작용에 대하여 설명한다.

펌프(20)에 연결되어있는 파이프(101)를 수질을 정화하고자 하는 강, 하천, 호수, 보 등의 수중으로 침지시키고 펌프(20)를 작동시키면, 펌프(20)의 압력작용에 의해 오폐수가 파이프(101)를 통해 흡입되어 그 출구측에 연결되어 있는 고압 교반탱크(30)와 이젝터관(40)으로 각각 공급된다.

고압 교반탱크(30)에서는 진공이송기(60)의 작용으로 호퍼(50)에 있는 수질정화용 분말이 유입되면서 펌프(20)에 의해 압송되어오는 오폐수의 수압에 의거 1차적인 교반이 이루어진다. 상기 고압 교반탱크(30)에서 교반되는 혼합액의 양은 밸브(111)와 진공이송기(60)에 의거 결정되며, 상기 밸브(11)와 진공이송기(60)는 도시되지 않은 콘트롤러에 설정된 값에 의하여 제어된다.

고압 교반탱크(30)에서 오폐수와 수질정화용 분말이 1차적인 교반이 이루어진 후 파이프(105)를 통해 이젝터관(40)으로 이송되며, 이때 이젝터관(40)에서는 펌프(20)에 의해 파이프(102)를 통해 압송되는 오폐수의 압력에 따른 벤츄리효과에 의하여 흡입되면서 혼합분출된다.

이어, 정적 혼합기(70)로 압송되는 혼합액은 정적 혼합기(70) 내의 스크류(72)를 따라 나선형으로 회전되면서 2차적인 혼합이 이루어진 후 배출된다.

한편, 정적 혼합기(70)에서 배출되는 혼합액은 바로 강, 호수, 하천, 보 등으로 방류될 수도 있으나, 혼합액에 포함되어 있는 슬러지를 제거하기 위하여 원심분리기(80)를 통과시킬 수도 있다. 원심분리기(80)는 상광하협의 콘 형상으로 이루어져 원심분리기(80) 내로 유입된 혼합액이 회전될 때 원심력에 의하여 비중이 무거운 슬러지가 하부로 모이게 되고 청정수는 상부로 떠오르게 되어 청정수와 슬러지가 분리되게 된다. 상부의 청정수는 바로 강, 호수, 하천, 보 등으로 방류되어 수질을 정화하게 되고 하부의 슬러지는 파이프(108)를 통해 슬러지 포집소(도시되지 않음)로 저장되어 폐기된다. 이와 같이 본 발명에 따른 수질정화장치에서는 슬러지를 걸러내기 위한 별도의 여과지를 사용하지 않으므로 저가로 슬러지 처리가 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는 오폐수를 하나의 펌프로 흡입하여 고압 교반탱크로 공급하면, 이와 동시에 고압 교반탱크에서는 오폐수와 수질정화용 분말이 1차적인 교반이 이루어지면서 이젝터관과 정적 혼합기에서 2차적인 교반이 이루어지고, 이후 원심분리기를 통해 슬러지가 제거되면서 배출되는 동작이 실시간 으로 이루어진다. 즉, 오폐수의 흡입과 수질정화용 분말이 혼합된 혼합액의 방류가 동시에 이루어지게 되므로 교반탱크의 크기를 줄일 수 있다.

특히, 이러한 수질정화장치는 컨테이너 박스 내에 고정설치할 수 있도록 구현됨으로써 수질정화가 필요한 장소로 신속한 이동설치가 가능하게 된다.

도 1은 종래 응집침전처리장치의 개략도,

도 2의 (a)는 종래 이동식 오폐수정화장치의 구성도,

도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 간락도,

도 3은 본 발명에 따른 이동식 실시간 수질정화장치의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 -- 펌프, 30 -- 고압 교반탱크,

40 -- 이젝터관, 50 -- 호퍼,

60 -- 진공이송기, 70 -- 스크류,

80 -- 원심분리기, 100 -- 컨테이너 박스,

101~107 -- 파이프, 111~113 -- 밸브.

Claims (5)

1. 강, 하천 또는 호수의 오염된 오폐수를 취수하기 위하여 강, 하천 또는 호수에 연결된 오폐수 취수관;

   상기 강, 하천 또는 호수에 연결된 오폐수 취수관에서 취수된 강, 하천 또는 호수의 오염된 오폐수를 수질정화용 분말과 함께 교반하여 정화시키는 수질정화장치;

   상기 수질정화장치에 의해 정화된 오폐수를 강, 하천 또는 호수로 방류하기 위하여 상기 수질정화장치에 연결된 방류관;

   상기 수질정화장치를 내부에 포함하고 있는 하나의 컨테이너 박스; 및

   상기 컨테이너 박스를 탑재한 하나의 차량을 포함하는 이동식 실시간 수질정화장치로서,

   상기 수질정화장치는

   상기 강, 하천 또는 호수에 연결된 오폐수 취수관에 연결되어 강, 하천 또는 호수의 오폐수를 흡입하고, 흡입된 오폐수를 가압시켜서 고압 교반탱크와 이젝터관으로 동시에 토출하는 하나의 펌프;

   오폐수를 정화시키기 위한 수질정화용 분말이 적재되는 호퍼;

   상기 호퍼에 적재된 수질정화용 분말을 사용자의 설정에 의해 정량으로 고압 교반탱크로 이송하는 진공이송기;

   상기 펌프에서 이송되어진 오폐수와 진공이송기에서 이송되어진 수질정화용 분말이 상기 펌프에서 이송되어진 오폐수의 수압에 의해 1차 교반되며, 내부에는 상기 오폐수와 수질정화용 분말의 혼합비율을 조절하기 위한 수위센서가 설치되어 있는 고압 교반탱크;

   상기 고압 교반탱크와 연결된 직경이 작은 부분을 구비한 벤츄리관으로 이루어져 있으며, 상기 펌프에서 이송되어지는 오폐수가 직경이 작은 부분을 통과하면서 발생하는 압력차에 의해 상기 고압 교반탱크내에 오폐수와 수질정화용 분말의 혼합액을 흡입하여 재차 혼합하면서 분출하는 이젝터관;

   상기 이젝터관의 출력측 파이프에 연결되어 있으며, 내부에는 길이 방향의 축을 중심으로 나선형의 스크류가 고정 설치된 길이 방향으로 긴 원통형상으로서, 이젝터관에서 분출되는 오폐수가 상기 펌프에 의한 압송력으로 상기 스크류의 날개를 따라 나선형으로 회전되면서 재차 교반되면서 배출되는 구조를 가지는 정적 혼합기; 및

   상기 정적 혼합기의 출력측 파이프에 연결된 콘 형상이고, 원심력을 이용하여 청정수와 슬러지를 분리하며, 하부에는 슬러지 포집조가 연결되어 있는 원심분리기;

   상기 고압 교반탱크의 오폐수 유입 파이프와 혼합액 출수 파이프, 그리고 이젝터관의 오폐수 유입 파이프에 각각 설치된 유량조절용 밸브; 및

   수질정화장치의 단위시간당 처리능력에 따라 유입되는 오폐수의 양을 조절하고 그에 상응되게 오폐수와 수질정화용분말의 교반시간을 조절하기 하기 위하여 상기 고압 교반탱크의 오폐수 유입 파이프에 설치된 유량조절용 밸브와 진공이송기를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 실시간 수질정화장치.
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