KR101023019B1 - 유량 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 주처리공정으로 유체를 정량적으로 공급하기 위하여 일정량의 유체를 후단의 처리시설로 이송시키고, 나머지는 반송시키기 위한 유량 조절장치에 있어서, (A) 처리를 위한 유체가 유입되는 유입부 : (B) 하부에는 하기 반송위어를 통과한 유체가 반송되는 반송관이 형성되어 있는, 수직으로 설치된 고정관; 상기 고정관의 내부에 삽입되거나, 상기 고정관이 내부에 삽입되어 하기 조절수단에 의해 상기 고정관을 따라 상하이동되는 상부관; 상기 상부관의 상부에 형성된 반송위어; 상기 상부관의 상하이동을 조절하는 조절수단;을 포함하는 하나 또는 복수개의 반송부: 및 (C) 상기 유입부과 반송부의 사이가 아닌 부분에 설치된, 상기 반송위어를 통과하지 못한 유체가 위로 통과되도록 하는 배출위어; 상기 배출위어을 통과한 유체가 후단의 주처리시설로 배출되는 배출관;을 포함하는 배출부:로 구성되는 유량 조절장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 유량 조절장치를 활용하면 경제적이면서 효율적이고 안정적으로 각종 오폐수 정화처리장치의 처리효율을 극대화 할 수 있게 된다.

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Description

유량 조절장치{Apparatus for regulating the flow rate of a fluid}

본 발명은 유량조절장치에 관한 것으로, 오폐수 처리장치를 포함하여 각종 정화 처리장치에 설치하여 사용 시 항상 일정량의 유체를 다음의 처리조로 공급하고 초과유량을 바이패스하여 줌으로써 수량의 변동에 효율적으로 대처하여 수처리 능력을 효율적이고 일정하게 유지할 수 있도록 한 유량 조절장치에 관한 것이다.

산업의 발달과 인구증가로 인하여 산업폐수와 생활하수가 급격하게 늘어나면서 오폐수의 수질을 정화하는 수처리장치와 방법이 다수 개발되어 활용되고 있다. 일반적으로, 오폐수는 영양물질/난분해성물질/독성물질/중금속 등을 함유하고 있는데, 이러한 오폐수의 처리방법으로서 1) 유기화합물을 함유하는 오폐수처리용의 생물학적 방법과, 2) 난분해성물질 및 독성물질과 중금속 등을 포함한 오폐수를 처리하기 위한 물리·화학적 방법이 있다.

현재 대부분의 오폐수는 최종적으로 생물학적 처리방법에 의해 처리되고 있다. 예를 들면, 난분해성물질 및 독성물질과 중금속 등을 포함한 오폐수라 하더라 도 1차로 물리·화학적 방법을 적용한 후에 2차로 생물학적 처리방법을 적용하는 것이 일반적이다.

유기물 등의 제거에 활용되는 대표적인 생물학적 방법으로는, 도 1에 도시된 것과 같이, 최초 침전조(10)와 폭기조(20) 및 최종 침전조(30)로 구성된 폐수처리장치를 이용하는 (표준)활성슬러지법이 있다. 유입된 오폐수를 1차 침전시킨 후 폭기조로 이송하여 폭기(aeration)시킨 후 침전조로 이송하여 침전시키되, 침전된 슬러지는 폭기조로 반송시키고 상등수는 방류하는 방법이다.

그러나 산업폐수나 생활하수는 시간별로 발생량에 많은 차이가 있는 것이 현실이다. 따라서 상기한 오폐수 처리시설에 순간적으로 과량의 처리수가 유입될 경우 수처리 환경이 교란되면서 슬러지 팽화(bulking) 현상이 발생하는 등, 처리효율이 떨어지는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최초 침전조(10) 또는 폭기조(20) 전후에 유량 조정조를 설치하고 펌프와 밸브를 사용하여 오폐수를 일정량씩 공급하는 방법이 이용되고 있다. 그러나 이와 같이 유량 조절을 하는 경우 밸브가 막히는 현상이 종종 발생하여 항상 일정량의 오폐수를 포기조로 공급하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 특히 소규모 오폐수처리장의 경우 유량조절의 실패로 인해 과량으로 유입되는 오폐수의 부하변동에 효율적으로 대처하지 못하는 단점이 있다.

또 다른 해결방법으로 한국특허등록 710501호는 "유체유입부, 정류판, 원하는 처리수의 배출량에 따라 상하로 높낮이가 조절되는 수문, 상기 수문을 통과하지 못한 유체가 상향류로 통과되어 반송되도록 하는 상류판을 포함하는 유량 조절장 치"를 개시하고 있다. 그러나 상기 유량 조절장치는 원하는 유량을 판의 높이를 조절하는 방법으로 얻게 되므로 유량변동이 심해 유량조절의 효과가 적은 단점이 있다.

본 발명은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 오폐수와 같은 유체를 일정량만큼 다음의 처리시설로 이송시킬 수 있도록 함으로써 수처리 효율을 높이고 부하변동에 효율적으로 대처할 수 있도록 한 간단하고 경제적인 유량 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 주처리공정으로 유체를 정량적으로 공급하기 위하여 일정량의 유체를 후단의 주처리시설로 이송시키고, 나머지는 반송시키기 위한 유량 조절장치에 있어서, (A) 처리를 위한 유체가 유입되는 유입부 : (B) 하부에는 하기 반송위어를 통과한 유체가 반송되는 반송관이 형성되어 있는, 수직으로 설치된 고정관; 상기 고정관의 내부에 삽입되거나, 상기 고정관이 내부에 삽입되어 하기 조절수단에 의해 상기 고정관을 따라 상하이동되는 상부관; 상기 상부관의 상부에 형성된 반송위어; 상기 상부관의 상하이동을 조절하는 조절수단;을 포함하는 하나 또는 복수개의 반송부: 및 (C) 상기 유입부과 반송부의 사이가 아닌 부분에 설치된, 상기 반송위어를 통과하지 못한 유체가 위로 통과되도록 하는 배출위어; 상기 배출위어을 통과한 유체가 후단의 주처리시설로 배출되는 배출관;을 포함하는 배출부:로 구성되는 유량 조절장치에 관한 것이다.

본 발명에서 '유체'는 일정량을 다음 처리조로 이송하고자 하는 각종 오폐수나 슬러지 등을 칭하는 것이다. 본 발명의 유량 조절장치는 통상의 오폐수 처리장치를 포함하여 각종 정화처리시설에서 일정량의 유체를 다음 처리조로 이송시키기 위한 부위에 설치하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 유입부는 외부로부터 유체가 유입되는 부분으로서, 유체는 펌프 등의 설비에 의해 전단의 처리조로부터 유입된다. 예를 들어 도 1에 도시한 통상의 오폐수 처리장치에서 폭기조(20)와 최종 침전조(30) 사이에 본 발명에 의한 유량 조절장치가 설치된 경우 폭기조(20)를 거친 오폐수가 유입된 후 일정량이 최종 침전조(30)로 이송되고 나머지는 최초 침전조(10) 또는 폭기조(20) 등으로 반송되는 것이다.

유입부로 유입된 유체는 와류를 형성하게 되는데, 이렇게 와류가 형성된 유체가 그대로 반송부나 배출부로 이송될 경우 유체량 조절이 다소 곤란할 수 있다. 이를 방지하고 유입된 유체의 정류를 유도하기 위해, 상기 유입부과 반송부의 사이에 하나 또는 복수개의 정류판을 추가하는 것이 바람직하다. 이때 정류판의 구조는 필요에 따라 다양하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 하단이 관통되어 있어 유입된 유체가 아래로 통과하면서 정류되도록 할 수도 있고, 유체가 수평으로 층류유동 할 수 있도록 다수의 투수공이 형성된 수직배플 형태일 수도 있다.

한편, 상기 배출위어의 상단은 하나 또는 복수개의 V홈을 형성시킬 수도 있다(도시 생략). 배출위어의 상단이 V홈의 형태를 갖는 경우 배출부로 유입되는 유체의 양을 보다 미세하게 조절할 수 있게 되며, 따라서 외부처리조로 보내고자 하는 유체량의 편차 없이 일정량을 공급할 수 있게 된다.

또한 유입수의 수량의 변동이 장기간 지속되거나 하단의 처리조 처리용량의 변화가 있는 경우 유량 조절장치의 개조가 요구될 수 있는데, 이러한 경우에 간편하고 경제적으로 대처하기 위하여 상기 배출위어의 높낮이가 조절되도록 하는 것이 좋다. 구체적으로는, 상기 배출위어를 연접한 배출위어상부판과 배출위어하부판의 이중판으로 제작하여 배출위어상부판의 높낮이가 필요에 따라 조절되도록 할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 고정관과 상부관은 다양한 형상의 단면일 수 있으나, 제작과 운전·관리의 편의를 위해 정사각통형이나 원통형인 것이 바람직하다.

한편, 상기 반송위어는 별도의 구조체일 수도 있지만, 단순히 상기 상부관의 상부외주연을 의미할 수도 있다. 상기 반송위어가 별도의 구조체일 경우, 반송위어의 수평단면이 상기 상부관의 단면보다 넓게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 반송위어의 수평단면은 다양한 형상일 수 있지만, 제작과 운전·관리의 편의를 위해 원형 또는 사각형인 것이 바람직하다.

한편, 과량의 유체가 급격하게 유입되는 경우 유체가 보다 용이하게 반송될 수 있도록 상기 배출위어의 폭이 상기 반송위어의 외주 길이보다 짧게 형성되도록 하는 것이 좋다. 이에 의해 유체의 과부하에 효율적으로 대처할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 유량 조절장치를 활용하면 경제적이면서 효율적으로 유체의 부하변동에 능동적으로 대처할 수 있게 되어 각종 오폐수 정화처리장치의 처리효율을 극대화 할 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유량 조절장치의 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유량 조절장치는, 유체가 유입되는 유입 부(110)와, 고정관(122), 상하이동되는 상부관(123), 반송위어 및 조절수단으로 이루어진 반송부(120)와, 상기 반송위어를 통과하지 않은 유체를 배출시키기 위한 배출위어(131)과 배출관(134)으로 이루어진 배출부(130)를 포함하여 구성된다.

상기 고정관(122)과 상부관(123)은 반드시 두개의 관으로 이루어진 것을 의미하는 것은 아니고, 필요에 따라 안테나 식으로 인접한 관의 말단이 다른 인접한 관의 말단에 삽입되는 다단식일 수도 있다(도시 생략). 상기 실시예에서, 유입부(110)를 통해 유입된 유체의 일부는 상기 반송위어(124)를 통해 반송부(120)를 거쳐 반송되고, 반송위어(124)를 통과하지 않은 나머지 일정량의 유체는 배출위어(131)의 상부를 거쳐 후단의 처리단계로 배출된다.

본 발명에서 상기 상부관(123)은 배출부(130)로부터 외부처리조(하단의 처리단계)로 배출되는 유체량을 일정하게 하기 위하여 형성된 것으로서, 유체의 유입량과 외부처리조의 처리용량을 고려하여 상부관(123)의 높낮이를 조절하게 된다. 즉, 후단의 외부처리조의 처리용량이 일정한데 유체 유입량이 증가할 때는 상부관(123)의 높이를 낮추어 유체의 반송량을 증가시키고, 유체 유입량이 감소할 때는 높이를 높여 궁극적으로 배출위어(131)을 통과하는 유체의 배출량이 일정하게 되도록 하는 것이다.

도 3은 유입부(110)와 반송부(120) 사이에 정류판(111)이 설치된 본 발명의 다른 실시예에 의한 유량 조절장치의 사시도이다.

전술한 바와 같이, 상기 정류판(111)은 하단이 관통되어 유입된 유체가 아래 로 통과하면서 정류되도록 할 수도 있고, 다수의 투수공이 형성된 수직배플 형태여서 유체가 수평으로 층류 유동되도록 하는 것도 가능하다. 도 3에서는 다수의 투수공이 형성된 정류판(111)을 예시하였다. 정류판(111)에 의해 유입된 유체의 와류가 정류됨으로써 일정량 이상의 유체가 예기치 않게 반송위어(124) 또는 배출위어(131)으로 넘어가는 상황을 방지할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 유량 조절장치에 적용되는 반송부(120)의 예와, 그의 작동상태를 보여주는 구조도 및 고정관(122)과 상부관(123)의 연결부위 예의 확대도이다.

본 발명에서, 상기 반송부(120)는, 고정관(122)과 조절수단(125)에 의해 고정관(122)을 따라 상하이동되는 상부관(123)과 상기 상부관(123)의 상부에 형성된 반송위어(124)와 상기 상부관(123)의 상하이동을 조절하는 조절수단(125)을 포함하는 구조이다. 본 발명에서 상기 고정관(122)과 상부관(123)은 다양한 형상의 단면일 수 있으나, 상기 실시예에서는 원통형인 것으로 하였으며, 상부관(123)이 고정관(122)의 내측으로 삽입되는 것을 예시하였다.

상부관(123)을 상하로 이동시키는 조절수단(125)은 공지된 기술을 적용할 수 있다. 도면에서는 수동에 의한 스크류(126)(screw)식 상하이동 조절수단(125)을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식을 적용하여 수동 또는 모터 등에 의해 자동으로 조절될 수 있도록 할 수 있을 것이다. 도시된 바와 같이 반송부(120)에서 상부관(123), 반송위어(124) 및 조절수단(125)은 지지대(129)에 의해 상하이동 가능하도록 고정되어 있으므로, 스크류(126)를 일정 방향으로 회전시켜 상부관(123)을 위로 끌어올리며(도 4에서 (a)), 반대방향으로 회전시켜 아래로 내리는 것(도 4에서 (b))이 가능하다.

별도의 수위센서를 두어 유입된 유체의 수위와 연동하여 상기 상부관(123)의 높낮이를 자동으로 조절되게 하는 것도 고려할 수 있을 것이다.

상기 고정관(122)과 상부관(123)은 가능하면 유체가 누출입되지 않도록 밀봉연결되는 것이 바람직한데, 예를 들면 도 4의 확대도에 예시된 것처럼, 고정관(122)에 플랜지를 형성하고 여기에 밀봉수단(127)(예를 들면 고무 패킹)을 삽입한 한 쌍의 고정링(128)을 연결한 구조로 제작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 유량 조절장치에서 반송위어(124)의 예를 보여주는 구조도이다.

상기 반송위어(124)는 별도의 구조체일 수도 있지만, 단순히 상기 상부관(123)의 상부외주연을 의미할 수도 있다. 상기 반송위어(124)가 별도의 구조체일 경우, 반송위어(124)의 수평단면이 상기 상부관(123)의 단면보다 넓게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 반송위어(124)의 수평단면은 다양한 형상일 수 있지만, 제작과 운전·관리의 편의를 위해 원형 또는 사각형인 것이 바람직하다.

도시하지는 않았지만, 상기 반송위어(124)의 상단에 복수개의 V홈을 형성하여 반송부(120)로 유입되는 유체의 양을 보다 미세하게 조절할 수 있도록 할 수도 있다.

도 6은 다양한 구조적 변형을 예시한 본 발명의 유량 조절장치의 평면도이다.

본 발명에 의한 유량 조절장치는 동일한 기술적 사상과 균등의 범위 내에서, 조건과 필요에 따라 다양한 변형이 가능함은 당연할 것이다.

도 6에서 (a)처럼, 반송부(120)가 다수 개 형성될 수 있다. 상기 도면에는 두 개의 반송부(120)를 도시하였으나 필요에 따라 그 이상 설치할 수도 있다. 반송부(120)를 다수 개 형성하는 것은 유체의 유입량 변동폭이 크거나 적은 유량을 처리하는 경우에 유리하다.

도 6에서 (b)처럼, 반송부(120)와 배출부(130)가 같은 위상에 형성되고 배출위어(131)가 다각으로 형성되도록 할 수도 있다. 처리량이 적은 경우에 유용한 구조가 될 것이다.

추가로 도시하지는 않았지만, 반송부(120)의 위치를 변경하거나 반송부(120)를 복수 개로 하는 등, 필요에 따라 유입부(110), 반송부(120), 배출부(130)의 상대적 위치 및 설치 수를 다양하게 변화시킬 수 있음은 당연하다.

도 7은 도 2에 도시된 유량 조절장치에서 수위의 변화에 따른 반송위어(124)와 배출위어(131)의 관계를 보여주는 개략적 단면도이다.

도 7에서 (a)는 통상적인 운전상태로서 유체의 유입량이 유체 배출량보다 많 아 항상 어느 정도의 유체가 반송부(120)를 통해 반송되는 상태를 나타낸다. 이때 유체 유입량이 증가하더라도 배출위어(131) 앞의 수위는 거의 일정하다. 반송위어(124)의 높이는 배출위어(131)로 일정량의 유체가 월류될 수 있도록 조절된다.

도 7에서 (b)는 일시적으로 단기간동안 유체의 유입량이 유체 배출량보다 적게 된 상태를 나타낸다. 이때 반송위어(124)의 높이는 상기 수위보다 일정정도 높게 유지되도록 상기 상부관(123)이 상승하므로 유체가 전혀 반송되지 않게 된다.

한편, 환경의 변화에 따라 유입되는 유체의 양이 상시적으로 대폭 감소되거나, 시설의 확장 등에 의해 외부처리조의 처리용량이 증가되는 상황이 발생할 수 있다. 이때 배출위어(131)의 높이가 일정하다면 상기 도 7에서의 (b)와 같은 상황이 계속되어 상기 상부관(123)의 높이를 계속적으로 미세하게 조절해야 하는 문제(즉, 유량 조절기능이 상실되는 문제)가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 간편하고 경제적으로 대처하기 위하여 상기 배출위어(131)의 높낮이가 조절되도록 하는 것이 좋다(도 8).

도 8에 배출위어(131)의 높이가 조절되도록 한 실시예에서 수위의 변화에 따른 반송위어(124)와 배출위어(131)의 관계를 보여주는 개략적 단면도를 도시하였다.

예를 들면, 상기 배출위어(131)을 연접한 배출위어상부판(133)과 배출위어하부판(132)의 이중판 구조로 제작하여 상부판의 높낮이가 필요에 따라 조절되도록 한 본 실시예에 의하면 도 7에서의 (b)와 같은 상황이 일시적이 아닌 상시적으로 발생하는 경우, 상부판의 높이를 낮추어 배출위어(131) 앞의 수위와 일치시킨다. 이렇게 하면 일시적인 유체의 유입감소가 발생하더라도 항상 일정량의 유체가 배출위어(131)를 통해 후속 처리공정으로 이송된다.

배출위어(131)의 높낮이를 상하로 이동시키는 것은 공지된 기술을 적용할 수 있으며, 수동 또는 모터 등에 의해 높낮이가 자동으로 조절될 수 있도록 할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 표준 활성슬러지법에 의한 폐수처리장치의 개략 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유량 조절장치의 사시도.

도 3은 유입부와 반송부 사이에 정류판이 설치된 본 발명의 다른 실시예에 의한 유량 조절장치의 사시도.

도 4는 본 발명의 유량 조절장치에 적용되는 반송부의 예와, 그의 작동상태를 보여주는 구조도.

도 5는 본 발명의 유량 조절장치에서 반송위어의 예를 보여주는 구조도.

도 6은 다양한 구조적 변형을 예시한 본 발명의 유량 조절장치의 평면도.

도 7은 도 2에 도시된 유량 조절장치에서 수위의 변화에 따른 반송위어와 배출위어의 관계를 보여주는 개략적 단면도.

도 8은 배출위어의 높이가 조절되도록 한 실시예에서 수위의 변화에 따른 반송위어와 배출위어의 관계를 보여주는 개략적 단면도.

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 최초 침전조 20 : 폭기조 30 : 최종 침전조

110 : 유입부 111 : 정류판 120 : 반송부

121 : 반송관 122 : 고정관 123 : 상부관

124 : 반송위어 125 : 조절수단 126 : 스크류

127 : 밀봉수단 128 : 고정링 129 : 지지대

130 : 배출부 131 : 배출위어 132 : 배출위어하부판

133 : 배출위어상부판 134 : 배출관

Claims (8)

1. 일정량의 유체를 후단의 처리시설로 이송시키고, 나머지는 반송시키기 위한 유량 조절장치에 있어서,

   (A) 처리를 위한 유체가 유입되는 유입부(110):

   (B) 하부에는 하기 반송위어(124)를 통과한 유체가 반송되는 반송관(121)이 형성되어 있는, 수직으로 설치된 고정관(122);

   상기 고정관(122)의 내부에 삽입되거나, 상기 고정관(122)이 내부에 삽입되어 하기 조절수단(125)에 의해 상기 고정관(122)을 따라 상하이동되는 상부관(123);

   상기 상부관(123)의 상부에 형성된 반송위어(124);

   상기 상부관(123)의 상하이동을 조절하는 조절수단(125);을 포함하는 하나 또는 복수개의 반송부(120): 및

   (C) 상기 유입부(110)과 반송부(120)의 사이가 아닌 부분에 설치된, 상기 반송위어(124)를 통과하지 못한 유체가 위로 통과되도록 하는 배출위어(131);

   상기 배출위어(131)을 통과한 유체가 후단의 주처리시설로 배출되는 배출관(132);을 포함하는 배출부(130):를 포함하여 구성되고,

   상기 배출위어(131)의 일측에는 높낮이가 외부처리조의 처리용량에 따라 조절되는 배출위어상부판(132)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   유입된 유체의 정류를 유도하기 위해, 상기 유입부(110)과 반송부(120)의 사이에 하나 또는 복수개의 정류판(111)이 추가된 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 배출위어(131)의 상단은 하나 또는 복수개의 V홈이 형성된 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 고정관(122)과 상부관(123)은 원통형인 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 반송위어(124)의 수평단면이 상기 상부관(123)의 단면보다 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 반송위어(124)의 수평단면은 원형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 배출위어(131)의 폭이 상기 반송위어(124)의 외주 길이보다 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.

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