KR100994259B1 - 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입부와, 상기 유입부에 의하여 공급되는 유입수를 여재와 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의하여 정수 처리시키기 위한 생물막여과수단과, 상기 생물막여과수단에 산화공기를 공급하기 위한 에어레이션(aeration)과, 상기 생물막여과수단에 의하여 정수된 처리수를 유출시키기 위한 처리수배출부를 포함하여 이루어져, 하수나 오폐수 등의 오염수를 정수하기 위해 다공성 및 미세공을 갖는 여재를 도입하여 미생물 부착 성능을 향상시켜 여재에서 미생물의 유실을 방지하고, 아울러 여재에 부착된 다량의 미생물에 의하여 생물학적 유기물 및 질소 제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거 효율을 높여 줌으로써 여재의 단기 체류에도 불구하고 최대의 처리 효율을 얻을 수 있어 경제적이면서도 신뢰성을 확보할 수 있는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치를 제안하고자 한다.

Description

생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치{SEWAGE TREATMENT APPARATUS USING BIO-FILM FILTER}

본 발명은 하수나 오폐수 등의 오염수를 정수하기 위해 다공성 및 미세공을 갖는 여재를 도입하여 미생물 부착 성능을 향상시켜 여재에서 미생물의 유실을 방지하고, 아울러 여재에 부착된 다량의 미생물에 의하여 생물학적 유기물 및 질소 제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거 효율을 높여 줌으로써 여재의 단기 체류에도 불구하고 최대의 처리 효율을 얻을 수 있어 경제적이면서도 신뢰성을 확보할 수 있는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에 관한 것이다.

최근 인구증가와 더불어 산업화 및 도시화의 가속화에 따라 물 사용량이 급증하고 있으며, 이에 따른 각종 생활하수와 공장폐수 및 축산폐수 등 하·폐수의 방류량이 늘어나면서 하천의 오염이 점차 심화되고 있다.

하천의 오염은 생태계를 파괴시킬 뿐 아니라 상수원의 수질을 악화시켜 수돗물 공급을 위한 상수도의 정수처리 비용을 증가시키고, 심지어 그 정수처리장의 기능을 마비시킬 수 있다.

통상적인 상수도의 정수처리방법 중 완속여과방식은 미생물군에 의한 생물학적 분해작용으로 원수중의 탁질로부터 미량의 암모니아성 질소, 망간, 세균, 냄새물질 등을 제거하나, 약품처리를 하지 않기 때문에 수질 변동이 심하고 오염된 원수의 정수처리에는 적용할 수 없다.

한편, 완속여과방식으로 처리할 수 없는 경우에 적용되는 급속여과방식에서는 약품에 의한 혼화, 응집 및 침전 처리된 원수를 모래와 자갈로 구성되는 입상층에 비교적 빠른 속도로 통과시켜 물리적 체거름 작용으로 현탁물질을 제거하므로 수질변동을 어느 정도는 수용할 수 있으나,

이 역시 원수의 수질오염 정도에 따라 그 처리에 한계가 있으며,

특히 댐 건설로 인해 정체수가 늘어나서 조류 발생이 심하면 여과지 운용에 큰 장애를 받는다.

따라서 안심하고 마실 수 있는 양질의 수돗물을 공급하기 위해서는 하천 등 상수원의 오염방지와 함께 상수원의 수질악화에 대처하는 방안으로서 상수원 수질이 악화된 데 따른 정수처리의 부담을 줄임으로써 기존 정수처리의 신뢰도를 높여줄 수 있는 전처리기술이나 고도처리기술이 요구되고 있으며, 이에 따라 본 발명과 관련한 미생물에 의한 생물학적 처리기술이 연구되어 왔다.

생물학적 처리는 생물의 자연정화작용을 인위적으로 반응조 안에 고효율로 진행시키는 것으로서,

종래에 허니컴(honeycomb)방식, 회전원판장치, 생물접촉여과장치 등이 알려져 있다.

그러나 종래의 이와 같은 생물학적 전처리 설비들은 원수의 온도와 수질변동에 기인하는 적응능력과 유지관리 등에서 신뢰성이 없으며, 현재까지는 중ㅇ대용량에 직접 적용될 수 있도록 설계되지 못하고 있는 실정이다.

일반적으로 생물학적 처리의 효과는 수중의 유기물, 질소, 인 등이 생물막에 존재하는 미생물에 의하여 분해 또는 섭취되기 때문에 수질의 정화가 이루어지는 효과가 있는 것으로 보고된 바 있으나,

생물막 중의 미생물의 생물화학적 반응을 제어하기 어려워 처리대상물질을 완전히 제거하기가 곤란하고,

수온과 미생물의 증식환경 변화에 따른 영향을 많이 받으므로 계절이나 원수수질에 따라 처리효과가 달라지는 등 해결해야할 과제가 남아 있다.

한편, 우리나라와 같이 하절기에 강우량이 집중되어 유량변동이 큰 하천은 동절기 등의 갈수기에 각종 생활하수와 공장폐수 및 축산폐수 등에 의해 쉽게 오염될 수 있다.

방류수질 기준에 가까운 저농도 하수의 유기물질을 효과적으로 제거하지 못할 경우 그 오염은 더욱 심화될 수 있고,

따라서 하천 등의 상수원 수질을 보전하기 위하여는 각종 하ㅇ폐수의 방류수질을 향상시킬 수 있는 고도처리시설이 필요하다.

그러나 종래의 하·폐수 처리에 적용되고 있는 활성오니방식은 유기물질 제거에 한계가 있어 그 처리효과가 낮고, 처리공정이 복잡하고 유지관리가 어려운 단점을 가지고 있다.

더 나아가 종래에 여재를 사용한 생물막을 이용한 처리방식에서는 미생물의 흡착력 및/또는 부착력이 약해 미생물이 유실될 위험이 크고,

이로 인하여 정수처리 효율이 떨어져 장시간동안 장치를 가동하여야 하거나, 또는 여재의 보충 및 교체나, 또는 이를 보완할 수 있는 여재의 연구 개발 등의 노력과 경제적인 손실의 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

하수나 오폐수 등의 오염수를 정수하기 위해 다공성 및 미세공을 갖는 여재를 도입하여 미생물 부착 성능을 향상시켜 여재에서 미생물의 유실을 방지하고, 아울러 여재에 부착된 다량의 미생물에 의하여 생물학적 유기물 및 질소 제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거 효율을 높여 줌으로써 여재의 단기 체류에도 불구하고 최대의 처리 효율을 얻을 수 있어 경제적이면서도 신뢰성을 확보할 수 있는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 역세정수단은 여재에 의하여 정수 처리된 처리수를 이용한 무동력 자연유하를 통하여 역세정이 이루어짐으로써 전력 소모를 줄일 수 있고, 또한 역세정 과정에서 불필요한 외압으로 여재가 파손되거나 또는 막을 형성하고 있는 미생물의 유실을 방지할 수 있어 여재의 내구성을 향상시킬 수 있는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치를 제공하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치는 유입부; 상기 유입부에 의하여 공급되는 유입수를 여재와 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의하여 정수 처리시키기 위한 생물막여과수단; 상기 생물막여과수단에 산화공기를 공급하기 위한 에어레이션(aeration); 및 상기 생물막여과수단에 의하여 정수된 처리수를 배출시키기 위한 처리수유출부;를 포함하여 이루어진다.

그리고 본 발명에 따른 상기 생물막여과수단에서 상기 여재는 폴리에틸렌 수지와 활성탄, 제올라이트, 맥반석, 부식토, 또는 이들 모두의 혼합물 중 어느 하나와 혼합하여 형성된 발포 폴리에틸렌 성형물인 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 상기 여재는 샌드블라스트(sand blast) 또는 숏블라스트(short blast)에 의하여 미세공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

더 나아가 본 발명에 따른 상기 생물막여과수단의 여재를 세정하기 위한 역세정수단이 더 구비되고, 상기 역세정수단은 정수 처리된 처리수의 자연유화(自然流下)를 통하여 상기 여재를 역세정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치는 하수나 오폐수 등의 오염수를 정수하기 위해 다공성 및 미세공을 갖는 여재를 도입하여 미생물 부착 성능을 향상시켜 여재에서 미생물의 유실을 방지하고, 아울러 여재에 부착된 다량의 미생물에 의하여 생물학적 유기물 및 질소 제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거 효율을 높여 줌으로써 여재의 단기 체류에도 불구하고 최대의 처리 효율을 얻을 수 있어 경제적이면서도 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

그리고 본 발명에 따른 역세정수단은 여재에 의하여 정수 처리된 처리수를 이용한 무동력 자연유하를 통하여 역세정이 이루어짐으로써 전력 소모를 줄일 수 있고, 또한 역세정 과정에서 불필요한 외압으로 여재가 파손되거나 또는 막을 형성하고 있는 미생물의 유실을 방지할 수 있어 여재의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치를 나타내는 단면 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치의 역세정 과정을 나타내는 단면 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 여재의 성형 공정을 나타내는 공정도,
도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에서 각 배관을 연결하는 파이프 조인트유닛을 나타내는 사시도 및 단면도.

본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치는

유입부(100); 상기 유입부(100)에 의하여 공급되는 유입수를 여재(211)와 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의하여 정수 처리시키기 위한 생물막여과수단(200); 상기 생물막여과수단(200)에 산화공기를 공급하기 위한 에어레이션(300)(aeration); 및 상기 생물막여과수단(200)에 의하여 정수된 처리수를 배출시키기 위한 처리수유출부;를 포함하여 이루어진다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에서, 상기 유입부(100)는

유입수가 유입조(110)에 집수되고, 상기 유입조(110)의 저면부에 구비된 유입관을 통하여 유입수를 하부 방향으로 이송되어 생물막여과수단(200)이 구비된 여과조(220)로 유입되어 상향류로 유입된다.

본 발명에 따른 유입부(100)에서 상기 유입조(110)는 제1 유입조(111)와, 상기 제1 유입조(111)와 인접한 제2 유입조(113)를 포함하여 이루어지되,

상기 제1 및 제2 유입조(111)(113) 사이에는 격벽(115)이 형성되어 있어, 유입수가 상기 제1 유입조(111)에서 상기 격벽(115)을 월류하여 상기 제2 유입조(113) 쪽으로 유입된다.

그리고 상기 제2 유입조(113)의 저면에는 상기 유입관(120)이 형성되어 있어 제2 유입조(113)로 공급된 유입수가 유입관(120)을 따라 하부 방향으로 이동하여 여과조(220)로 유입된다.

즉 상기 유입부(100)에서 유입수를 상기 제1 유입조(111)에서 제2 유입조(113)로 월류시켜 공급하는 것은 생물막 처리장으로 하수나 또는 오폐수와 같은 유입수가 한 번에 다량으로 유입되는 경우

일정한 구경을 갖는 유입관(120)이 급격하게 유입된 유입수를 수용하지 못하여 유입수의 유입이 원활히 이루어지지 않거나, 또는 역류하는 등의 문제를 해결하기 위함이다.

또한 상기 유입관(120) 하단 부분에는 삼방밸브(V3)가 구비되어 있어 여과조(220) 내에 구비된 생물막여과수단(200)을 역세정 과정 시 유입수가 여과조(220)로 유입되는 것을 차단하고,

아울러 역세정 공정 시 세정수가 방류조(500)로 유입되도록 하여 유입수의 유입과 역세정 시 그 처리수의 배출이 상호 독립적으로 이루어질 수 있게 된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에서, 상기 생물막여과수단(200)은

상기 유입부(100)에 의하여 공급되는 유입수를 여재(211)와 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리 화학적 여과과정을 통하여 하수나, 또는 오폐수와 같은 유입수를 정화 처리하여 상수원으로 사용하거나 또는 하천으로 방류하여 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 생물막여과수단(200)은 상기 유입부(100) 일측에 구비된 여과조(220)와,

상기 여과조(220)의 저면부에는 상기 유입부(100)의 유입관(120)을 따라 유입수가 유입되는 집수부(230)가 구비되고,

상기 집수부(230)는 상기 여과조(220)의 저면부에 고랑 형태의 다수 열로 배열된 집수챔버(231)로 이루어진다.

따라서 상기 유입관(120)은 그 하단 부분에서 분기하여 상기 집수부(230)의 각 집수챔버(231)와 연결되어 유입수를 상기 각 집수챔버(231)로 유입시키게 된다.

그리고 상기 각 집수챔버(231)에는 빗살무늬 또는 갈고리 형상을 갖는 스키머(skimmer)(235)가 집수챔버(231)의 벽면에 복수로 구비되어 유입수와 함께 유입되는 일정 이상의 부피를 갖는 부유물이나 이물질 등을 1차적으로 걸러 내주는 역할을 하게 된다.

아울러 상기 각 집수챔버(231)에는 그 상부 부분을 덮는 집수블록(233)이 구비되고, 상기 각 집수블록(233)에는 다수의 통수공(233a)이 형성되어 있어 상기 각 집수챔버(231)로 공급된 유입수를 생물막여과수단(200)의 여재(211)와 접촉할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 생물막여과수단(200)은 미생물에 의하여 생물막을 형성하기 위한 여재(211)가 상기 여과조(220) 내에 구비되는데,

상기 여재(211)는 다공성을 갖는 부상식 및/또는 부유식 여재(211)로 유입수가 유입되면서 여과조(220) 내에서 부상하게 된다.

이 경우 상기 여재(211)가 어느 정도 부상한 후, 정수 처리된 여과수가 여재층(210)을 통과하여 여과조(220) 상부 부분에 집수될 수 있도록 상기 여재층(210) 상부에는 스트레이너(240)(strainer)가 구비되고,

따라서 상기 스트레이너(240)는 상기 여재(211)는 통과하지 못하고 여과수만이 통과하여 상기 여과조(220) 상부 부분에 처리수가 집수될 수 있도록 한다.

아울러 상기 스트레이너(240)에는 다수의 노즐이 구비되어 있고, 상기 노즐에 의하여 여재층(210)에 통과한 여과수가 상기 각 노즐을 통하여 스트레이너(240) 상부에 위치하는 여과조(220)에 집수된다.

아울러 상기 여과조(220)의 일측면에는 정수 처리된 여과수가 처리수조(410)로 배출될 수 있도록 수문(221)이 단수 또는 복수로 형성되어 있고,

상기 수문(221)은 자동 또는 수동으로 개폐하는 것이 가능하여 수문(221)을 통하여 여과수가 처리수조(410)로 배출되거나 또는 배출을 차단하는 것이 가능하게 된다.

한편 본 발명에 따른 생물막여과수단(200)에서 부상식 및/또는 부유식 여재(211)는

폴리에틸렌 수지와 분말 활성탄, 제올라이트, 맥반석, 부식토, 또는 이들 모두의 혼합물(이하 '분말재'라고 함.) 중 어느 하나와 소정 비율로 혼합하여 마스터배치 성형한 후,

마스터배치를 사출하고 발포 성형하여 발포 폴리에틸렌 여재(211)를 성형하게 된다.

이 경우 상기 각 분말재를 여재(211)에 함침시켜 여재(211)를 성형하는 것은 하수나 또는 오폐수에 포함된 유기물에 대한 흡착력과,

미생물이 부착되어 성장하기 적합한 다공성과 표면적을 증대시켜 줌으로써 우수한 여과 효율을 갖는 여재(211)를 제공하기 위함이다.

또한 상기 발포 폴리에틸렌 여재(211)는 그 표면에 미세공을 형성하기 위해 샌드블라스트 또는 숏블라스트 가공을 통하여 다수의 미세공을 형성하게 되는데,

이는 상기 각 여재(211)에 무수히 많은 미새공을 형성하여 줌으로써 미생물의 부착 성능을 더욱 배가시켜 여재(211)에 부착된 미생물의 유실을 방지하고,

또한 이를 통하여 하수나 오폐수에 포함된 유기물을 보다 효과적으로 흡착 분해할 수 있어 정수 처리 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막여과수단(200)에서 상기 여재(211)의 제조방법은

원재료인 폴리에틸렌 수지와 분말재를 원료로서 투입하는 원료투입공정(S1)을 수행하고,

투입된 원료를 1차 혼합하여 마스터배치를 만들어 주는 복합소재공정(S2)을 수행하게 되는데,

복합소재공정(S2)에서 혼합되는 분말재의 적정한 입도와, 폴리에틸렌 수지와 분말재의 혼합비를 결정하게 된다.

다음으로 폴리에틸렌과 분말재가 혼합된 수지를 혼합기를 통하여 혼합하는 혼합공정(S3)과,

혼합된 수지에서 수분을 제거하기 위한 건조 및 제습공정(S4)을 거친 후,

사출공정(S5)을 통하여 펠렛 형상 또는 원형 형태 또는 부정형 형태의 고농도 마스터배치를 생산하고, 발포 공정을 통하여 분말재가 함침된 발포 폴리에틸렌 여재(211)를 성형하게 된다.

더 나아가 상기 여재(211)에 미세공을 형성하기 위하 여재(211) 표면에 모래와 같은 성형입자를 분사하는 샌드블라스트 또는 숏블라스트 공정(S6)을 거쳐 완전한 여재(211)를 성형하게 된다.

다만 본 발명에서는 원재로서 폴리에틸렌을 사용하고 있으나, 이는 폴리프로필렌, 폴리스틸렌 등과 같은 고분자 화합물로 대체 가능하며,

이는 각 소재의 특징과 그 기능성 및 소재비 등의 다양한 팩트를 이용하여 설계 시 고려될 수 있는 사항이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에서, 상기 에어레이션(300)은

상기 생물막여과수단(200)에 산화공기를 공급하여 미생물군이 증식할 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 있는 용존 산소량을 증가시키는 동시에 여재(211)를 통과하는 유입수에 산소를 접촉시켜 수중의 금속성 산화가능물질을 산화처리하게 된다.

본 발명에 따른 에어레이션(300)은 상기 여재(211) 하부에 다수 열로 배열되는 분출관(310)과, 상기 각 분출관(310)에는 분출공(311)이 형성되어 각 분출관(310)과 연결되는 컴프레서(320)에 의하여 일정한 압력의 산화공기를 공급하게 된다.

그리고 상기 에어레이션(300)에는 펌핑되는 공기압이나 그 양을 측정하기 위한 공기량계와, 그 양을 조절하기 위한 조절밸브(V2)가 구비되어 있어 보다 효율적인 장치의 운영이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에서, 상기 처리수배출부(400)는

상기 여과조(220)에 집수된 처리수가 처리수조(410)로 유입되어 정수된 물을 상수원으로 사용하거나 또는 하천으로 방류하여 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 처리수배출부(400)는 상기 여과조(220)의 일측에 위치하는 처리수조(410) 구비되어, 상기 여과조(220)의 수문(221)이 개방되는 경우 상기 생물막여과수단(200)에 의하여 정수된 처리수가 수문(221)을 통하여 상기 처리수조(410)로 유입된다.

그리고 상기 처리수조(410)의 저면에는 상기 처리수를 방류시키기 위한 배수관(420)이 구비되고, 상기 배수관(420)을 통하여 처리수를 상수원으로 공급하거나, 또는 하천이나 강으로 방류하여 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

아울러 상기 배수관(420)에는 개폐밸브(V1)가 구비되어 있어 처리수조(410) 내로 유입된 처리수를 방류하거나,

또는 역세척 과정에서 압축 공기에 의하여 세척 후, 세정수로 처리수조(410) 내의 처리수를 이용한 자연유하(自然流下)에 의하여 여재(211)를 세척하는 하는 경우

상기 개폐밸브(V1)가 배수관(420)을 차단하여 처리수조(410) 내의 처리수가 방류되는 것을 방지하여 처리수를 세정수로 사용하는 것이 가능하게 된다.

더 나아가 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에는 역세정수단이 더 구비되는데,

상기 역세정수단은 자연유하 방식을 이용하여 무동력으로 여재(211)를 세정함으로써 전력 소모를 줄일 수 있고,

또한 역세정 과정에서 불필요한 외압으로 여재(211)가 파손되거나 또는 막을 형성하고 있는 미생물의 유실을 방지할 수 있어 여재(211)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

즉 상기 역세정수단은 상기 생물막여과수단(200)에 의한 정수 처리가 일정 시간 이상 지속되는 경우 상기 여재(211)에 누적되는 탁질에 의하여 점차 폐쇄되거나 또는 부하가 커지게 되어 여재(211)의 파손이나 손상의 위험이 발생하게 된다.

따라서 상기 여재(211)가 부상한 상태에서 에어레이션(300)을 통하여 일정한 압력으로 가압 공기를 분사하여 여재(211)에 누적되어 있는 탁질을 분리해내고,

탁질의 분리 작업이 어느 정도 이루어진 다음에는 처리수의 자연유하에 의하여 여재(211)를 세정한 후,

분리된 탁질과 처리수는 외부로 방류하여 역세정 작업을 마치게 된다.

이 경우 상기 역세정수단에 의하여 역세정 작업 후, 그 처리수는 상기 여과주 하부에 인접한 구비된 방류조(500)로 배출되는데,

이는 상기 집수부(230)의 각 집수챔버(231) 입구에 연결된 유입관(120)이 분기되어 상기 방류조(500)로 배열되고,

상기 유입관(120)에는 삼방밸브(V3)가 구비되어 있어 역세정으로 배출되는 처리수가 유입관(120)을 통하여 상승하지 않고 상기 방류조(500) 쪽으로 배출될 수 있도록 조절하게 된다.

그리고 상기 방류조(500) 저면에는 방류관(510)이 형성되어 있어 상기 방류관(510)을 통하여 탁질과 처리수가 배출되는데,

이 경우 상기 방류관(510)을 통하여 외부로 배출되는 처리수는 약품처리나 그 밖의 정화처리를 통하여 환경오염을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에서 유입관, 분출관, 배수관 및 방류관은 파이프로 이루어지고,

각 파이프의 연결 부위에는 결속력 및 기밀을 보장하기 위해 파이프 조인트유닛(JU)이 구비되어 있으며,

이하에서는 상기 파이프 조인트유닛(JU)에 관한 다양한 변형례들과, 이들 각 기능 및 작용에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 파이프 조인트유닛(JU)은 연결 구조가 단순하여 생산원가를 낮출 수 있고, 구성요소들의 결합 즉, 각 배관들의 연결이 신속하고 간편하게 이루어질 수 있으며,

아울러 두 파이프의 접촉부위에 방수패킹을 도입하여 가압 밀착되도록 함으로써 흐르는 유체의 온도에 따라 각 배관을 구성하는 파이프의 수축이나 팽창에도 불구하고 방수성을 유지할 수 있게 된다.

도 4 내지 도 11에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 파이프 조인트유닛(JU)은 지지체(10), 브라켓(20), 조임수단(30), 그리고 방수패킹(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 지지체(10)는 파이프(1)의 단부 유로홀(3)에 삽입되고, 삽입된 파이프(1) 단부의 확장부에 대한 지지력을 보강하고,

상기 지지체(10)는 두 파이프(1)의 연결 시 파이프(1) 외부에서 가해지는 가압력에 대항하여 변형이 발생되지 않도록 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 지지체(10)의 중앙에는 파이프(1)의 유로홀(3)과 연통되는 통공(11)이 관통 형성되어 있고, 외면에는 양측에 삽입 연결되는 두 파이프(1)의 직경을 확장시키기 위해 중앙에서 양측으로 가면서 외경이 점차 작아지는 경사부(13)가 형성되어 있다.

또 상기 지지체(10)는 도 5 및 도 7에서 보는 바와 같이 양측에 경사부(13)가 일체로 구비되어 있는 하나로 이루어질 수 있고,

도 6 및 도 8, 또는 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이 대칭된 형상을 하고 있으며 내측이 서로 접촉되어 양측에 경사부(13)가 각각 구비되도록 하는 두 분체(10a, 10b)로 이루어질 수도 있다.

이 경우 상기 지지체(10)가 하나로 이루어지면 지지체의 보관, 이송, 두 파이프의 연결 작업 등이 편리할 수 있지만,

상기 지지체(10)와 파이프(1)의 재질 특성 차이로 접촉면인 지지체의 외면과 파이프의 내면이 긴밀히 밀착되기 어려워 이들의 접촉면 틈새로 누수가 발생할 수 있다.

따라서 이들 접촉면 틈새로의 누수를 방지하기 위해 방수패킹이 필요한데, 지지체(10)를 파이프(1)에 삽입 시에 방수패킹을 이들 사이에 개재시키기가 곤란하므로

상기 지지체(10)를 두 분체(10a, 10b)로 구성하면 서로 연결되는 두 분체(10a, 10b)의 접촉면과 두 파이프(1)의 접촉면에 방수패킹을 구비할 수 있으므로 누수를 방지할 수 있어 바람직할 수 있다.

그리고 상기 지지체(10)를 구성하는 두 분체(10a, 10b)의 전면(즉, 서로 접촉되는 내면)에는 방수패킹(40)의 수용돌기(41)가 수용되는 수용홈(15)이 형성되어 있다.

아울러 상기 파이프, 특히 합성수지 파이프(1)는 가소성을 가지므로, 파이프(1)의 단부에 적절한 수단으로 열(뜨거운 물 이용 가능)과 압력(지지체와 유사한 확관장치를 수동 또는 자동(모터 연결 등)으로 선회시키면서 서서히 투입하는 방식 이용 가능)을 서서히 가하면서 확관시키면 되고,

필요에 따라서는 현장에서 파이프 단부에 열을 가하면서 지지체(10)를 파이프(1) 단부 유로홀(3)에 밀어 넣음으로써 파이프(1)의 단부 직경을 확장시키면서 지지체(10)와 파이프(1)를 결합시킨다.

상기 브라켓(20)은 상기 파이프(1)에 삽입되어 상기 지지체(10)의 경사부(13), 즉, 파이프(1)의 확장부(5)에 배치된다.

그리고 상기 조임수단(30)은 양측의 파이프(1)에 삽입된 두 브라켓(20)을 연결하고 조여 두 파이프(1)가 가압 밀착되도록 하고,

상기 조임수단(30)으로는 헤드와 나사산을 갖는 조임핀(31)과 너트(32)가 사용될 수 있다.

또한 상기 브라켓(20)에는 상기 파이프(1)가 삽입되는 삽입공(21)과, 상기 조임핀(31)이 삽입되는 핀홀(23)이 형성되어 있으며,

그리고 상기 삽입공(21)의 테두리에는 파이프(1)의 확장부(5) 경사각에 대응하는 경사각을 갖고, 접촉면적을 늘려 브라켓(20)이 파이프(1) 외면에서 원활하게 접촉 이동하게 하며,

상기 브라켓(20)이 파이프(1)를 접촉 가압하는 힘을 분산시켜 파이프(1)에 가해지는 부하를 경감시키는 접촉면확장부(25)가 구비되어 있다.

상기 핀홀(23)은 라운드진 장홀 형태로 이루어져, 양측의 두 브라켓(20)을 정밀하게 정렬시키지 아니하여도 조임핀(31)이 체결 가능하도록 하는 것이 바람직하고,

헤드와 너트(32)에 각각 와셔(33)를 개재하여 장홀에 따른 조임핀(31)의 이동을 방지하면서 결속력을 높이는 것이 바람직하다.

도 4 내지 도 8과 같이 양측의 브라켓(20)을 조임핀(31)으로 직접 연결하여 조이는 경우, 조임핀(31)이 두 브라켓(20)을 잡아당기는 방향과 브라켓(20)이 파이프(1) 외면을 타고 상승하는 방향이 일치하지 않고,

그에 따라 조임핀(31)으로 조여지는 두 브라켓(20)의 안정성과 결합력이 약해질 수 있고, 브라켓(20)이 파이프(1) 외면을 가하는 부하가 특정 부위에 집중되어 파이프(1)의 손상을 발생시킬 수 있다.

따라서 조임핀(31)이 브라켓(20)을 잡아당기는 방향과 브라켓(20)이 파이프(1) 외면을 타고 전진하는 방향을 일치시킬 필요가 있고, 이러한 필요에 의해 본 발명은 도8 내지 도 10에서 보는 바와 같이 조임수단(30)으로 지지구(35)를 구비하였다.

또한 상기 지지구(35)는 두 파이프(1)의 연결부위에 결합되고 상부를 향하여 양측으로 날개부(36)가 돌출 형성되어 있고, 상기 돌출부(43)에는 조임핀(31)이 삽입되어 결합되는 핀공(37)이 형성되어 있다.

이때 상기 날개부(36)는 파이프(1)의 확장부(5) 경사면에 수직된 방향으로 돌출되고, 상기 핀공(37)은 브라켓(20)의 핀홀(23)과 같이 장공 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

더 나아가 양측의 두 브라켓(20)과 지지구(35)의 두 날개부(36)를 조임핀(31)으로 연결함에 있어

조임핀(31)이 서로 간섭을 하지 아니하도록 조임핀(31)의 헤드는 날개부(36)에 위치하고 너트(32)는 브라켓(20)에 위치하며, 양측의 두 조임핀(31)은 서로 엇갈려 체결되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 날개부(36)의 핀공(37)에 조임핀(31)을 삽입 시에 반대쪽의 날개부(36)에 의한 방해를 받지 않도록 날개부(36)에 핀공(37)과 연결되는 절개부(38)를 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

아울러 상기 지지구(35)는 볼트(b)로 조여져 직경의 조절이 가능하고, 하부에는 양측 파이프(1)의 외면에 접촉되고 볼트(b)에 의해 직경이 작아짐에 따라 파이프(1) 외면을 가압하는 가압부(39)가 양측으로 돌출 형성되어 있다.

또 상기 방수패킹(40)은 서로 연결되는 두 파이프(1)와 두 분체(10a, 10b)의 접촉면에 개재되고 가압되어 이들의 접촉틈새를 밀봉하여 파이프(1)에 흐르는 유체의 누수를 방지하게 된다.

아울러 상기 방수패킹(40)의 양면 중앙에는 상기 지지체(10)의 수용홈(15)에 삽입 수용되는 수용돌기(41)가 형성되어 있고, 양면 테두리에는 돌출부(43)가 돌출 형성되어 있고,

양면에는 환형으로 다수의 환형돌기(45)가 돌출 형성되어 있다.

또한 상기 수용돌기(41)는 방수패킹(40)의 정렬위치를 가이드하고, 상기 돌출부(43)는 상기 지지구(35)의 가압부(39)에 의해 파이프(1) 외면에 가압되어 유체의 누수를 2차적으로 다시 한 번 차단하고, 양면의 상기 환형돌기(45)는 방수패킹(40)의 방수성을 높인다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

V1 : 개폐밸브 V2 : 조절밸브
V3 : 삼방밸브 JU : 파이프 조인트유닛
10 : 지지체 11 : 통공
13 : 경사부 15 : 수용홈
20 : 브라켓 221 : 삽입공
23 : 핀홀 25 : 접촉면확장부
30 : 조임수단 31 : 조임핀
35 : 지지구 36 : 날개부
38 : 절개부 39 : 가압부
40 : 방수패킹 41 : 수용돌기
43 : 돌출부 45 : 환형돌기
100 : 유입부 110 : 유입조
111 : 제1 유입조 113 : 제2 유입조
115 : 격벽 120 : 유입관
200 : 생물막여과수단 210 : 여재층
211 : 여재 220 : 여과조
221 : 수문 230 : 집수부
231 : 집수챔버 233 : 집수블록
233a : 통수공 235 : 스키머
240 : 스트레이너
300 : 에어레이션 310 : 분출관
311 : 분출공
400 : 처리수배출부 410 : 처리수조
420 : 배수관
500 : 방류조 510 : 방류관
S1 : 원료투입공정 S2 : 복합소재공정
S3 : 혼합공정 S4 : 건조 및 제습공정
S5 : 사출공정 S6 : 샌드블라스트 또는 숏블라스트 공정

Claims (4)

1. 제1 및 제2 유입조와,
   상기 제1 유입조와 제2 유입조 사이에 구비되어 유입수를 월류시키기 위한 격벽을 포함하는 유입부;
   상기 유입부에 의하여 공급되는 유입수를 여재와 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의하여 정수 처리시키기 위한 생물막여과수단;
   상기 생물막여과수단에 산화공기를 공급하기 위한 에어레이션(aeration); 및
   상기 생물막여과수단에 의하여 정수된 처리수를 유출시키기 위한 처리수배출부;를 포함하여 이루어지며,
   상기 생물막여과수단의 여재를 세정하기 위한 역세정수단이 더 구비되고,
   상기 역세정수단은 정수 처리된 처리수의 자연유화(自然流下)를 통하여 상기 여재를 역세정하게 되며,
   상기 생물막여과수단이 내장되고, 상기 유입부의 제2 유입조와 유입관에 의하여 연결되는 여과조가 더 구비되고,
   상기 유입관에는 상기 여과조로의 유입수 유입과, 상기 역세정수단에 의한 처리수의 배출을 선택적으로 조절 가능하게 하는 삼방밸브가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 생물막여과수단에서
   상기 여재는 폴리에틸렌 수지와 활성탄, 제올라이트, 맥반석, 부식토, 또는 이들 모두의 혼합물 중 어느 하나와 혼합하여 형성된 발포 폴리에틸렌 성형물인 것을 특징으로 하는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 여재는 샌드블라스트(sand blast) 또는 숏블라스트(short blast)에 의하여 미세공이 형성되는 것을 특징으로 하는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유입관에는 파이프 조인트유닛이 더 구비되어 있으며,
   상기 파이프 조인트유닛은
   통공이 관통 형성되어 있고, 외면에 중앙에서 양측으로 가면서 외경이 작아지는 경사부가 형성되어 있으며, 상기 양측의 경사부는 각각 파이프 유로홀에 삽입되는 지지체;
   상기 지지체의 경사부를 감싸는 파이프 외주연에 삽입 배치되는 브라켓; 및
   상기 지지체의 경사부가 삽입된 양측의 파이프에 각각 구비된 두 브라켓을 서로 연결하고 조여주는 조임수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치.

Images