KR101067633B1 - 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 처리대상수와 응집제를 높은 혼화효율로 초고속 혼화하는 인라인 믹서를 구비함으로써 처리대상수와 응집제의 혼화효율이 극대화되고 최종적인 응집처리효율이 크게 향상되며, 시설의 소형화하면서도 고효율의 응집 처리가 가능하게 되고, 완속교반조에서 회전류가 발생하지 않게 되어 응집처리효율을 극대화할 수 있고, 최종침전조에 수면적을 증대시킬 수 있는 경사판을 설치함으로써 침전효율을 향상시켜 응집처리효율을 더욱 극대화할 수 있다. 본 발명의 하수, 우수의 선택적 처리장치는 하수처리시설에서 처리된 처리수를 초고속 고효율 응집처리장치에 의해 재차 처리함으로써 방류 수계의 수질오염을 확실하게 방지할 수 있게 되고, 평수시와 강우시 합류관거를 통해 유입되는 하수 및/또는 우수의 유량에 따라 하수처리시설에 의한 처리와 초고속 고효율 응집처리장치에 의한 응집처리 및 여과형 오염물질 처리시설에 의한 여과 처리를 선택적 또는 복합적으로 수행할 수 있으므로 발생할 수 있는 상황에 최적의 상태로 대처할 수 있으며, 하수처리시설에서 1차로 T-P를 제거한 처리수로부터 T-P를 재차 제거 처리하는 것이므로 T-P를 확실하게 제거할 수 있어 방류 수계의 수질 오염을 확실하게 방지할 수 있게 되고, 하수와 우수의 유입 유량이 급속히 증가할 경우 유입 유량을 하수처리시설과 초고속 고효율 응집처리장치 및 여과형 오염물질 처리시설로 분산 차집하여 각각 처리함으로써 하수와 우수의 처리효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

Description

건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템{System for treating total phosphorus from effluent water of sewage treatmentplant during the dry season and treating storm water runoff selectively during rainy day}

본 발명은 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 혼화효과가 높고 수두 손실을 최소화하여 응집 처리 효율이 극대화되는 인라인 믹서를 이용하여 반응조의 개수를 최소화하면서도 응집 처리 효율을 극대화할 수 있도록 한 초고속 고효율 응집처리장치 및 1차 침전지에서 가중응집제를 분리하는 분리장치 그리고 이를 이용한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리시스템에 관한 것이다.

1993년부터 2005년까지의 물 관리정책으로 하수시설에 투자된 비용은 26조 원으로 같은 기간 사용된 예산의 91%에 달한다. 그 결과 BOD를 중심으로 4대강 및 하천의 유기물 오염부하량은 감소하였으나 영양염류 관련 대책소홀 등으로 총인(TP) 등이 증가해 하천의 부영양화 현상이 가중되고 있다. 하천의 부영양화는 용존산소의 급격한 변동을 일으킨다. 낮에는 부착조류의 광합성으로 용존산소의 농도가 크게 증가하지만 밤에는 반대로 부착조류가 물속의 산소를 사용하기 때문에 용존산소의 변동이 크다. 이러한 현상은 어류 등 물 속 생물들에게 악영향을 끼친다. 조류의 번성은 정수처리를 어렵게 만들고 먹는 물에 맛과 냄새 등을 유발한다. 한강수계 최상류인 소양댐의 2007년 총인 농도는 0.032㎎/ℓ이며 팔당댐은 0.056㎎/ℓ로 각각 3등급과 4등급으로 이미 부영양화 단계에 이르렀다. 이러한 우리나라 하천의 부영양화 현상의 원인으로 외국에 비해 매우 높은 하수처리장 방류수 인 기준을 지적할 수 있다.

통상 부영양화는 호소와 같은 정수역에서 발생하지만 우리나라는 하천에서도 부영양화가 심각한데 갈수기 유속 감소와 체류시간이 증가한 탓도 있지만 인 농도 높은 하수처리장 방류수에 의한 원인도 무시할 수 없다. 우리나라의 방류수 인농도 기준은 2 mg/L인 반면 미국, 독일, 일본 등 주요 국가의 기준과 상당히 큰 차이를 보이고 있다. 우리나라 방류수의 총인농도 기준 2 mg/L은 부영양화 기준의 100배에 달하는 수치이며, 부영양화가 발생하는 수역에서는 0.1 mg/L 이하로 강화해야 한다.

2007년 말 기준 전국에서 운영 중인 공공하수처리시설은 총 357개이다. 이중 질소제거 고도처리공법(A2O, SBR 등)이 245개소로 전체의 69%에 이르고 BOD 제거를 위한 전통적인 공법 (표준활성슬러지, 장기포기 등)은 31%인 112개소로 전반적으로 고도처리공법으로 전환되는 추세이다 (오재일, 가뭄 대응형 하수도 구축, 2009. 4). 표 10은 2006년, 2007년 우리나라 하수처리장의 평균 유입수질 및 평균 방류수질을 보여주고 있다. 각 항목의 제거율은 점차 증가하고 있으나 BOD, COD, SS의 제거율(2007년 기준 94.3%, 85.3%, 96.0%)과 T-N, T-P 제거율 (2007년 기준 67.6%, 75.3%)과는 차이가 나고 있다. T-P의 평균 방류 수질은 2007년 1.2 mg/L로 방류수질 기준(2 mg/L) 이내 이지만 부영양화 기준을 50배 이상 넘는 수치이다. 전국 공공하수처리장 중 고도처리공법 적용시설이 69% 인 것을 생각해보면 현재의 고도처리시설은 부영양화 방지를 위한 총인(TP)제거에는 큰 효과가 없는 것을 유추할 수 있다.

또한, 하천 또는 호소로 유입되는 유입수에 포함되는 오염물질은 점오염원(point source)과 비점오염원(non-point source)으로부터 유입되는 것이며, 이중 비점오염원에서 유입되는 오염물질이 전체의 60~70%를 차지한다. 비점오염물질은 강우에 의해 유출되어 하천 또는 호소로 유입되는데 점오염물질에 비하여 그 처리가 매우 까다롭다.

우리나라는 대부분 합류식 하수관거를 채용하고 있으며, 초기강우시 오염물질의 유출이 발생한다. 이를 CSO(Combined Sewer Overflow)라 하며, 초기강우에 의해 지표면의 오염물질과 합류식 하수관거 내에 침전되어 있던 오염물질이 동시에 유출되어 오염물질의 농도 및 부하가 매우 높다.

강우시 하수처리장으로 유입되는 하수량이 증가하게 되는데 이때 하수처리시설에서는 설계유량(Q)의 3배(3Q)에 해당하는 유량을 유입시켜 1차 침전지에서의 1차 침전을 한 다음 2Q는 그대로 방류하고 1Q만 생물학적 처리시설에서 처리하고 있다.

이 경우 1차 침전지에 유입되는 유량이 증가함에 따라 1차 침전지의 효율이 저하되며, 하수처리시설 슬러지 처리 계통에서 반송되는 고농도의 반송수가 유입하수로 유입되어 1차 처리수가 유입수에 비해 높은 농도를 나타내는 경우가 많아 하천 또는 호소 등의 수계로 유입되는 오염물질의 양이 저감되지 않고 오히려 증가하게 되는 역 효과가 있다.

따라서 종래에는 하수처리형 응집처리장치가 개발되어 있으며, 그 예로서는 URC(Ultra Rapid Coagulation) 방식과, Actiflo(TM) 방식과, 부상여재를 이용한 상향류식 방식과, 무동력 응집 침전 방식 및, 일체형 고효율 응집 침전 방식이 있다.

종래의 URC 방식의 하수처리형 응집처리장치는 도 29에 도시한 바와 같이, 급속반응조와 응집조와 완속응집조 및 고속경사판침전조를 포함한다. URC 방식의 하수처리형 응집처리장치는 응집제와 함께 응집보조제를 투여하고 경사판 침전조를 사용하는 데에 특징이 있다.

URC 방식의 하수처리형 응집처리장치는 기존 응집 침전 방식의 장치에 비해 반응 및 침전시간을 10배 이상 줄일 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 급속반응조는 처리대상수와 응집제를 고속으로 회전하는 교반기에 의해 급속 교반하여 혼화하는 것으로, 급속반응조에서의 처리대상수와 응집제의 혼화는 1분 이내에 이루어져야 하는데 실제로 시설규모가 큰 경우 급속혼화가 충분히 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 또한 급속반응조와 응집조 및 완속응집조에서는 교반기를 이용하여 처리대상수와 응집제를 교반하여 혼화하는 것으로, 각 조의 구석부분에 데드 스페이스(dead space)가 형성되면서 회전류(回轉流)가 발생하게 되고, 이에 따라 교반 및 혼화효율이 저하되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여 응집제(약품) 사용량을 증가시키는 방법을 생각할 수 있으나, 이 경우 슬러지 발생량이 증가하여 공정의 경제성이 저하되는 문제점이 있으며, 약품과 슬러지의 처분에 관한 해결 방법이 추가적인 문제점을 드러나게 된다.

또한 간헐적으로 운전되는 특정에 따라 경제적, 유지관리적 문제점이 있고, 현탁물 응집에는 탁월하나 용존성 유기물질 및 특히, T-N은 제거효과가 떨어지는 문제점이 있다.

종래의 Actiflo(TM) 방식의 하수처리형 응집처리장치는 도 30에 도시한 바와 같이, 급속교반조, 완속교반조, 플록형성조(Flocculation reactor; 완속교반조), 침전조를 포함한다. Actiflo 방식의 하수처리형 응집처리장치는 URC 방식과 원리는 같으나 응집보조제로 폴리머 외에 가중응집제로서 모래(micro-sand)를 투입하며, 사이클론을 사용하여 모래를 재순환시키는 것이라는 데에 특징이 있다.

Actiflo 방식의 하수처리형 응집처리장치는 시설부지면적 소요가 적어 경제적이며, 운전이 신속하게 이루어진다는 장점이 있어 유럽 여러 지역에서 우천시 CSOs 처리를 위해 사용하고 있다.

그러나 Actiflo 방식의 하수처리형 응집처리장치는 URC 방식에서와 마찬가지로 약품사용량이 많아 약품의 처분에 관한 해결 방법이 요구되는 문제점이 있고, 또 사이클론을 설치하여야 하므로 시설이 복잡하고 고가로 되는 문제점이 있다.

종래의 부상여재를 이용한 상향류식의 하수처리형 응집처리장치는 도 31에 도시한 바와 같이, 반응조에 상부 스크린과 부상여재를 구비하고, 반응조의 일측에 응집물의 수거를 위한 응집물 수거조와 수거펌프를 구비한 것을 특징으로 한다.

부상여재를 이용한 상향류식 하수처리형 응집처리장치는 우천시 하수의 급격한 유량변동에 유연하게 대응할 수 있고, 우수처리를 위한 적합한 전용여재를 사용함으로써 별도의 응집제 없이도 응집 처리가 가능하다는 장점이 있다.

그러나 부상여재를 이용한 상향류식의 하수처리형 응집처리장치는 반응조를 다단계로 설치하여야 하는 등 시설 규모가 커지는 문제점이 있다.

종래의 무동력 응집침전식 하수처리형 응집처리장치는 도 32에 도시한 바와 같이, 정량약품공급부, 혼화응집부, 침전부 및 여과부를 직렬로 연결하여 전체를 수리학적으로 배치한 것을 특징으로 한다.

무동력 응집침전식 하수처리형 응집처리장치는 유량이 변동하더라도 처리효율은 90%이상 유지할 수 있다는 장점이 있다.

그러나 무동력 응집침전식 하수처리형 응집처리장치는 반응조를 다단계로 설치하여야 하는 등 시설 규모가 커지는 문제점이 있다.

종래의 일체형 고효율 응집 침전 방식 하수처리형 응집처리장치는 도 33에 도시한 바와 같이, 응집조와 침전지가 일체형으로 되어 있고 경사판을 이용한 침전방식을 채택하며 기계식 교반장치가 없는 무동력 응집 처리 시설이라는 특징으로 한다.

일체형 고효율 응집 침전 방식 하수처리형 응집처리장치는 침전효율이 높으며 소요부지 면적이 크게 줄어든다는 장점이 있다.

그러나 일체형 고효율 응집 침전 방식 하수처리형 응집처리장치는 체류시간이 짧아 충격부하나 장기운전에 따른 슬러지 부상 등이 발생했을 때 일시적으로 수질이 악화될 수 있는 문제점이 있다.

최근에는 URC 방식과 Actiflo 방식에서의 문제점을 해결하기 위하여 혼화효과를 높이고 반응조의 개수를 줄이기 위해 급속반응조를 인라인 믹서로 대체하는 노력이 계속되고 있다.

종래의 인라인 믹서는 원통형 케이싱의 내부에 복수개의 격막이나 스크루를 설치하여 원통형 케이싱의 길이보다 길게 연장되는 처리대상수 유로를 형성함으로써 연장된 처리대상수 유로를 통과하는 동안 2종 이상의 처리대상수가 혼화되도록 한 것이 널리 사용되고 있다.

그러나 종래의 인라인 믹서는 단순히 유로를 지그재그형 또는 나선형으로 형성하거나 복수개의 격판에 서로 위상 차이를 가지는 유통공을 형성하여 그 처리대상수의 유동거리를 연장한 것에 불과하므로 수두손실이 커지면서도 혼화효율은 그다지 높지 못한 문제점이 있다.

따라서 이러한 인라인 믹서를 급속반응조에 대체하더라도 큰 수두손실과 낮은 혼화효율로 인하여 초고속 응집 처리 설비의 응집 처리 효율을 저하시키는 문제점이 발생하며, 상술한 URC 방식이나 Actiflo 방식에서의 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 인라인 믹서를 이용하여 처리대상수와 응집제를 높은 혼화효율로 고속 혼화할 수 있어 응집처리효율을 높일 수 있도록 한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 완속교반조의 내벽면에 배플을 설치하여 혼화효율을 극대화함에 따라 응집처리효율을 극대화할 수 있도록 한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 처리대상수와 응집제 등의 처리대상수와 응집제의 혼화효율이 극대화됨과 아울러 초고속으로 혼화할 수 있는 인라인 믹서를 이용함으로써 급속교반조 또는 급속응집조를 생략할 수 있어 시설의 소형화하면서도 고효율의 응집 처리가 가능하게 되는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 최종침전조에 수면적을 증대시킬 수 있는 경사판을 설치함으로써 침전효율을 향상시켜 응집처리효율을 더욱 극대화할 수 있도록 한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전처리조의 1차 침전지에 침전된 침전물질로부터 미세한 입상물질을 분리하여 완속교반조에 투입하여 가중응집제로서 활용함으로써 가중응집제 사용에 따른 비용을 절감할 수 있도록 한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 평수시와 강우시 합류관거를 통해 유입되는 하수 및/또는 우수의 유량에 따라 하수처리시설과 초고속 고효율 응집처리장치에 의한 응집처리 및 여과형 오염물질 처리시설에 의한 여과 처리를 선택적, 또는 복합적으로 처리하게 되므로 발생할 수 있는 상황에 최적의 상태로 대처할 수 있으며, 결과적으로 방류 수계의 수질을 향상시킬 수 있도록 한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하수처리시설에서 1차로 T-P를 제거한 처리수로부터 T-P를 재차 제거 처리함으로써 T-P를 보다 확실하게 제거할 수 있어 방류 수계의 수질을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하수와 우수의 유입 유량이 급속히 증가할 경우 유입 유량을 하수처리시설과 초고속 고효율 응집처리장치 및 여과형 오염물질 처리시설로 분산 차집하여 각각 처리하도록 함으로써 하수와 우수의 처리효율을 극대화할 수 있도록 한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 생물학적 하수처리장치에서 방류되는 처리대상수에 응집제를 고속으로 혼화하기 위한 고속교반수단과, 상기 고속교반수단에서 응집제와 혼화된 처리대상수를 완속으로 교반하여 거대플록을 형성하는 완속교반수단과, 상기 완속교반수단에서 처리된 처리대상수를 침전처리하는 침전조를 구비하는 응집처리장치와; 처리대상수를 침전처리하여 그 상등수를 상기 생물학적 하수처리장치에 유입시키는 1차 침전지와; 상기 1차 침전지에서 침전된 침전물질을 슬러지와 가중응집제로 분리하여 분리된 가중응집제를 상기 완속교반수단에 공급하기 위한 슬러지-가중응집제 분리수단;을 포함하며 건기시에는 생물학적 하수처리장치에서 방류되는 처리대상수를 처리하며 강우시에는 상기 1차 침전지에서 하수처리장에 유입되지 못하고 월류되는 월류수를 처리하는 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템을 제공한다.

상기 고속교반수단은, 인라인 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 인라인 믹서는, 처리대상수 유입관과 유출관을 구비한 원통형 케이싱과; 상기 원통형 케이싱의 내부에 동심상으로 삽입되어 그 외주면과 상기 원통형 케이싱의 내주면 사이에 처리대상수 유동공간을 형성하는 스템; 및 상기 처리대상수 유동공간에 동심상으로 설치되어 처리대상수 유동공간을 형성하는 복수열의 수류제어 및 혼화돌기열을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열은, 각 열마다 복수개의 돌기를 포함하며, 원주방향으로 인접하는 수류제어 및 혼화돌기열들을 구성하는 돌기들은 상기 원통형 케이상의 길이 방향을 따라 서로 교호로 배치되어 상기 처리대상수 유동공간이 분기구역과 합류구역을 반복하는 형태로 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열을 구성하는 돌기의 외주측 단부와 내주측 단부의 단면 형상과 단면적을 동일하게 구성할 수 있다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열을 구성하는 돌기의 외주측 단부의 단면적을 내주측 단부의 단면적보다 크게 구성할 수 있다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열들을 구성하는 돌기들은 단면 형상이 마름모꼴로 형성되며, 서로 대향하는 에지가 상류와 하류를 향하도록 배치될 수 있다.0

상기 완속교반수단은 완속교반조와, 상기 완속교반조의 내부에 설치되는 교반기 및, 상기 완속교반조의 네 벽체 내면에 설치되는 적어도 하나 이상의 배플로 구성할 수 있다.

상기 배플은 완속교반조의 상류측 및 하류측 벽체의 상단에서 중단에 이르는 상측 배플과, 완속교반조의 좌우 벽체의 하단에서 중단에 이르는 하측 배플로 구성할 수 있다.

상기 침전조는 복수개의 경사판을 포함할 수 있으며, 상기 경사판은 상기 침전조에는 파이프 또는 환봉 모양 부재를 격자형으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단은, 상기 1차 침전지의 침전물질 반송관에 연결되어 반송된 침전물질을 슬러지와 가중응집제로 분리하는 하이드로 사이클론과, 상기 하이드로 사이클론의 하단에 연결되어 상기 하이드로 사이클론에서 분리된 가중응집제를 상기 완속교반수단에 투입하기 위한 가중응집제 투입관 및, 상기 하이드로 사이클론의 상단에 연결되는 슬러지 이송관을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단의 하이드로 사이클론은 상기 침전조의 하단에 연결된 침전물질 반송관에 연결될 수 있다.

상기 완속교반수단에 가중응집제를 투입하기 위한 가중응집제 투입수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 가중응집제 투입수단은, 가중응집제 공급원과, 상기 가중응집제 공급원에 저장된 가중응집제를 상기 완속교반수단에 투입하기 위한 가중응집제 투입관을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단의 가중응집제 투입관과 상기 가중응집제 투입수단의 가중응집제 투입관은 가중응집제를 개별적으로 상기 완속교반수단에 투입하도록 구성할 수 있다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단의 가중응집제 투입관과 상기 가중응집제 투입수단의 가중응집제 투입관은 서로 연결되어 가중응집제를 상호 보완적으로 상기 완속교반수단에 투입하도록 구성할 수 있다.

본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 처리대상수와 응집제를 고속으로 혼화하는 인라인 믹서와, 상기 인라인 믹서에 의해 혼화된 처리대상수와 응집제를 완속교반하여 거대플록을 형성시키는 완속교반조와, 완속교반조에서 완속교반되어 거대플록이 형성된 처리대상수를 침전처리하는 최종침전조를 구비하며, 인라인 믹서는 처리대상수 유동공간을 따라 유동하는 처리대상수와 응집제는 수류제어 및 혼화돌기열을 구성하는 돌기들에 의해 분기되었다가 다시 합류하는 과정을 반복하면서 혼화가 활발하게 이루어지며, 수류제어 및 혼화돌기열의 외주측과 내주측을 흐르는 처리대상수의 유속이 다르게 됨에 따라 처리대상수의 흐름이 난류를 형성하게 되어 처리대상수와 응집제의 혼화가 더욱 활발하게 이루어지게 됨과 아울러 수류제어 및 혼화돌기열을 구성하는 돌기의 상류측 에지에 의해 분기된 처리대상수가 상류측 에지의 양측에 형성된 빗면의 넓이가 외주측이 넓고 내주측이 좁게 되도록 구성되어 있기 때문에 외주측 빗면에 접촉하면서 유동하는 처리대상수와 내주측 빗면에 접촉하면서 유동하는 처리대상수에 작용하는 유동저항이 서로 다르게 됨에 따라 처리대상수와 응집제의 혼화효율이 더욱 극대화되며, 이에 따라 최종적인 응집처리효율이 크게 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 처리대상수와 응집제의 혼화효율을 극대화할 수 있음과 아울러 초고속으로 혼화할 수 있는 인라인 믹서를 이용함으로써 급속교반조 또는 급속응집조를 생략할 수 있어 시설의 소형화하면서도 고효율의 응집 처리가 가능하게 된다.

또한 본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 완속교반조에 배플을 설치함으로써 완속교반조에서 처리대상수와 응집제를 교반하는 과정에서 회전류가 발생하지 않게 되어 응집처리효율을 극대화할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 초고속 고효율 응집처리장치는 최종침전조에 수면적을 증대시킬 수 있는 경사판을 설치함으로써 침전효율을 향상시켜 응집처리효율을 더욱 극대화할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 전처리조의 1차 침전지에 침전된 침전물질로부터 미세한 입상물질을 분리하여 완속교반조에 가중응집제로 활용함으로써 가중응집제 사용에 따른 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 하수처리시설에서 처리된 처리수를 초고속 고효율 응집처리장치에 의해 재차 처리하는 것이므로 방류 수계의 T-P에 의한 수질오염을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 평수시와 강우시 합류관거를 통해 유입되는 하수 및/또는 우수의 유량에 따라 하수처리시설에 의한 처리와 초고속 고효율 응집처리장치에 의한 응집처리 및 여과형 오염물질 처리시설에 의한 여과 처리를 선택적 또는 복합적으로 수행할 수 있으므로 발생할 수 있는 상황에 최적의 상태로 대처할 수 있으며, 결과적으로 방류 수계의 수질 오염을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템은 하수처리시설에서 1차로 T-P를 제거한 처리수로부터 T-P를 재차 제거 처리하는 것이므로 T-P를 확실하게 제거할 수 있어 방류 수계의 수질 오염을 확실하게 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 강우시 하수와 우수의 유입 유량이 급속히 증가할 경우 하수처리시설용량을 초과하여 유입되는 용량을 초고속 고효율 응집처리장치로 신속하게 처리하여 방류함으로써 하수와 우수의 처리효율을 극대화할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 16은 본 발명에 적용되는 초고속 고효율 응집처리장치의 바람직한 일예를 보인 것으로,
도 1은 전체 계통도,
도 2 내지 도 6은 인라인 믹서의 제 1 예를 보인 것으로,
도 2는 사시도,
도 3은 분해 사시도,
도 4는 종단 측면도,
도 5는 도 4의 A-A선 단면도,
도 6은 수류제어 및 혼화 원리를 설명하기 위한 전개도,
도 7 내지 도 11은 인라인 믹서의 제 2 예를 보인 것으로,
도 7은 사시도,
도 8은 분해 사시도,
도 9는 종단 측면도,
도 10은 도 9의 B-B선 단면도,
도 11은 수류제어 및 혼화 원리를 설명하기 위한 전개도,
도 12 및 도 13은 인라인 믹서의 다른 예를 보인 부분 사시도,
도 14는 완속교반조의 사시도,
도 15는 완속교반조의 부분 절개 사시도,
도 16은 완속교반조의 부분 절개 사시도,
도 17 내지 도 19는 종래 완속교반조의 교반과정을 보인 분석그림,
도 20 내지 도 22는 본 발명에 의한 완속교반조의 교반과정을 보인 분석도면,
도 23 및 도 24는 본 발명의 최종침전조에 설치되는 경사판의 사시도,
도 25는 본 발명에 적용되는 초고속 고효율 응집 처리 장치의 바람직한 다른 예를 보인 계통도,
도 26 및 도 27은 본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템의 바람직한 실시예를 보인 것으로,
도 26은 평수시의 하수의 처리 과정을 보인 계통도,
도 27은 강우시의 하수, 우수의 처리 과정을 보인 계통도,
도 28 및 도 29는 본 발명에 의한 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템의 바람직한 제 2 실시예를 보인 계통도로서,
도 28은 평수시의 하수의 처리 과정을 보인 계통도,
도 29는 강우시의 하수, 우수의 선택적 처리 과정을 보인 계통도,
도 30 내지 도 34는 종래 응집처리장치를 보인 도면이다.

이하, 본 발명에 적용되는 초고속 고효율 응집처리장치의 바람직한 일예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 적용되는 바림직한 일예의 초고속 고효율 응집처리장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 처리대상수와 응집제를 혼화하기 위한 고속교반수단과; 상기 고속교반수단에 의해 혼화된 처리대상수와 응집제를 교반하는 완속교반수단; 및 상기 완속교반수단에 의해 교반된 처리대상수를 침전처리하는 최종침전조(3)를 포함한다.

상기 고속교반수단은 인라인 믹서(1)가 사용되며, 상기 완속교반수단은 완속교반조(2)가 사용된다.

처리대상수와 응집제를 혼화하는 인라인 믹서(1)와, 상기 인라인 믹서(1)에서 혼화된 처리대상수와 응집제를 교반하는 완속교반조(2)와, 상기 완속교반조(2)에서 교반된 처리대상수를 침전처리하는 최종침전조(3)를 포함한다.

상기 인라인 믹서(1)는 격벽과 통수공을 구비한 방식, 스크루 방식 등 통상적인 인라인 믹서를 사용할 수 있으나, 후술하는 바와 같은 인라인 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 인라인 믹서(1)는 그 유입단이 처리대상수 유입관(1a)에 연결되고 그 유출단은 유출관(1b)을 통해 완속교반조(2)에 연결된다. 상기 처리대상수 유입관(1a)의 도중에는 응집제 투입관(1c)이 연결되어 처리대상수와 함께 응집제가 인라인 믹서(1)로 유입되도록 한다.

상기 인라인 믹서(1)의 바람직한 일예는, 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 원통형 케이싱(10)과, 상기 원통형 케이싱(10)의 내부에 동심상으로 삽입되어 그 외주면과 상기 원통형 케이싱(10)의 내주면 사이에 처리대상수 유동공간(21)을 형성하는 스템(20); 및 상기 처리대상수 유동공간(21)에 동심상(同心狀)으로 설치되어 처리대상수 유동공간(21)을 형성하는 복수열의 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 포함한다.

상기 원통형 케이싱(10)은 그 양단이 개방되며, 그 양단에는 각각 통수형 캡(11)(14)이 결합된다. 상기 통수형 캡(11)(14)은 도시예와 같이 스포크(spoke)형 리브(12)(15)에 의해 복수개(도면에서는 3개)의 유입구(13)와 유출구(16)가 형성되도록 구성할 수 있으나, 망체를 사용하여 처리대상수이 유입 및 유출될 수 있도록 구성할 수도 있다.

상기 스템(20)은 원통형 케이싱(10)과의 사이에 처리대상수 유동공간(21)을 형성하는 것이므로 원통형 케이싱(10)의 내경보다 작은 외경을 가진다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열(30)은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 각 열마다 복수개의 돌기(31)를 포함하며, 원주방향으로 인접하는 수류제어 및 혼화돌기열(30)들을 구성하는 돌기(31)들은 상기 원통형 케이싱(10)의 길이 방향을 따라 서로 교호로 배치되어 상기 처리대상수 유동공간(21)이 분기구역과 합류구역을 반복하는 형태로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 수류제어 및 혼화돌기열(30)은 외주측 단부(32)와 내주측 단부(33)의 단면 형상과 단면적을 동일하게 구성하였다.

또한 상기 수류제어 및 혼화돌기열(30)들을 구성하는 돌기(31)들은 단면 형상이 마름모꼴로 형성되며, 서로 대향하는 에지(34)(35)가 상류와 하류를 향하도록 배치하는 것이 바람직하다.

이는 수류제어 및 혼화돌기열(30)들의 돌기(31)들을 정방형으로 형성하여 서로 마주보는 두 면이 상류와 하류를 향하도록 배치할 경우 상류측에 위치하는 면은 처리대상수의 유동에 저항요인으로 작용하게 되고, 하류측에 위치하는 면은 부압을 발생시키는 요인으로 작용하여 두 면 공히 수두손실을 초래하게 되는 문제점을 해결하기 위함이다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열(30)들은 이들을 구성하는 각 돌기(31)의 외주측 단부(32)가 상기 원통형 케이싱(10)의 내주면에 밀착된다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 구성하는 각 돌기(31)의 내주단을 고정하기 위하여 상기 원통형 케이싱(10)의 내경보다 작은 외경을 가지는 스템(20)을 원통형 케이싱(10)의 내부에 동심상으로 삽입하고, 상기 각 돌기(31)의 내주측 단부(33)가 상기 스템(20)의 외주면에 밀착되도록 한다.

상기 수류제어 및 혼화돌기열(30)은 그 내주측 단부(33)가 상기 스템(20)의 외주면에 일체로 형성되도록 구성할 수 있다.

도시예에서는 상기 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 6열로 구성하였으나, 반드시 이로써 국한되는 것은 아니며, 3열, 내지 5열 또는 7열 이상으로 구성할 수도 있다.

상기 유입구캡(11)과 유출구캡(13)은 상기 스템(20)의 양단을 고정하는 역할도 겸하도록 구성할 수 있다.

상기 인라인 믹서는 원통형 케이싱(10)의 일단에서 유입되는 2개의 물질, 예컨대 우수 또는 폐수 등의 처리대상수와 응집제 등은 원통형 케이싱(10)과 스템(20) 사이에 형성된 처리대상수 유동공간(21)을 통해 원통형 케이싱(10)의 타단에서 유출된다.

상기 처리대상수 유동공간(21)을 따라 유동하는 처리대상수와 응집제 등의 2개 이상의 처리대상수는 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 구성하는 돌기(31)들에 의해 분기되었다가 다시 합류하게 되며, 이러한 과정을 반복하게 된다.

특히 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 구성하는 돌기(31)는 그 서로 대향하는 에지(34)(35)가 상류와 하류를 향하도록 배치되어 있어 처리대상수 유동공간(21)을 따라 유동하는 처리대상수는 돌기(31)의 상류측 에지(34)에 의해 분기되며, 분기된 처리대상수는 상류측 에지(34)의 양측에 형성된 빗면에 의해 안내되기 때문에 처리대상수의 분기가 원활하게 이루어지게 된다.

상류측 에지(34)의 양측에 형성된 빗면을 통과한 처리대상수는 계속해서 이어지는 하류측 에지(35)의 양측에 형성된 빗면을 따라 유동하게 되며, 이 부분에서 부압을 발생시키는 요인이 배제된 상태이므로 부압이 발생하지 않아 수두손실이 없게 된다.

또한 상류측에 위치하는 돌기(31)에 의해 분기된 처리대상수는 그보다 하류측에 위치하는 돌기(31)의 상류측에서 합류되었다가 다시 그 하류측에 위치하는 돌기(31)에 의해 분기되며, 이러한 과정을 반복하게 되어 처리대상수와 응집제 등의 혼합하고자 하는 처리대상수와 응집제의 혼화효율이 극대화된다.

상기 인라인 믹서(1)의 바람직한 다른 예는, 도 7 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 구성하는 돌기(31)의 외주측 단부(32)의 단면적을 내주측 단부(33)의 단면적보다 크게 형성하여 원통형 케이싱(10)의 내주면에 대한 외주측 단부(32)의 밀착력을 증강시킨 것이며, 여타 구성은 상술한 도 2 내지 도 6에 도시한 인라인 믹서와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

또한 본 실시예에 따른 인라인 믹서는 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 구성하는 돌기(31)의 외주측 단부(32)의 단면적을 내주측 단부(33)의 단면적보다 크게 형성하여 그 상류측 에지(34)에 의해 분기된 처리대상수가 상류측 에지(34)의 양측에 형성된 빗면의 넓이가 외주측이 넓고 내주측이 좁게 되도록 구성되어 있으므로 외주측 빗면에 접촉하면서 유동하는 처리대상수가 내주측 빗면에 접촉하면서 유동하는 처리대상수에 작용하는 유동저항이 서로 다르게 됨에 따라 처리대상수와 응집제의 혼화효율이 더욱 극대화된다.

즉, 본 실시예에 따른 인라인 믹서는 처리대상수의 분기와 합류의 반복, 난류의 발생 및 유동저항의 차이 등 3가지 요인에 의해 믹싱효율이 더욱 극대화되는 것이다.

상술한 도 2 내지 도 11에 도시한 인라인 믹서는 수류제어 및 혼화돌기열(30)을 구성하는 돌기(31)들의 외주측 단부(32)와 내주측 단부(33)의 단면을 마름모꼴로 형성하였으나, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같은 원형 단면으로 형성할 수도 있으며, 타원형 단면(미도시)으로 형성할 수도 있다.

상기 완속교반조(2)는 통상적인 교반기(2a)를 구비한다.

상기 완속교반조(2)는 상기 인라인 믹서(1)에서 혼합된 처리대상수와 응집제의 혼합물인 처리대상물질을 완속교반조(2)의 바닥쪽으로 유도하기 위한 유도벽(2b)을 상류측에 구비하며, 완속교반조(2)에서 교반된 처리대상물질이 최종침전조(3)로 공급되도록 하기 위한 월류벽(2c)과 월류벽(2c)을 월류한 처리대상물질이 최종침전조(3)의 바닥쪽으로 공급되도록 하기 위한 유도벽(2d)을 하류측에 구비한다.

상기 완속교반조(2)의 벽체 내면에는 처리대상수의 회전류(回轉流)가 발생하지 않도록 하여 교반효율을 증가시키기 위한 배플(B)이 구비된다.

상기 배플(B)은 완속교반조(2)의 네 벽체 중 어느 하나의 벽체 내면에만 설치하여도 상당한 효과를 얻을 수 있다.

도시예에서는 상기 배플(B)은 완속교반조(2)의 상, 하류측에 위치하는 유도벽(2b)과 월류벽(2c)의 상단에서 중단에 이르는 상측 배플(B1)과, 완속교반조(2)의 좌우 벽체(2e)의 하단에서 중단에 이르는 하측 배플(B2)로 구성하는 것이 바람직하다. 또한 유도벽(2b)과 월류벽(2c)에 하측 배플(B2)을 설치하고 좌우 측벽(2e)에 상측 배플(B1)을 설치할 수도 있다.

상기 최종침전조(3)는 상술한 종래 기술에서의 침전조 중 어느 하나를 채용하여도 무방하나, 도시예와 같이 경사판(3a)을 구비한 침전조를 채용하는 것이 바람직하다.

상기 최종침전조(3)의 상단에는 처리수를 배출하는 배출관(3c)을 구비한다.

상기 최종침전조(3)의 하단에는 침전물질 반송관(3d)이 연결되며, 상기 침전물질 반송관(3d)의 도중에는 반송펌프(3e)가 구비된다. 상기 침전물질 반송관(3d)과 반송펌프(3e)에 의해 배출되는 슬러지는 통상적인 슬러지 처리시설이나 하수 처리시설로 보내질 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 최종침전조(3)에서의 침전효율을 높이기 위하여 완속교반조(2)에 마이크로 샌드(Micro-sand) 등의 가중응집제를 투입하는 가중응집제 투입수단(4)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 가중응집제 투입수단(4)은 가중응집제 공급원(4a)과, 상기 가중응집제 공급원(4a)에 저장된 가중응집제를 상기 완속교반조(2)에 투입하기 위한 가중응집제 투입관(4b)을 포함한다.

상기 가중응집제 공급원(4a)은 가중응집제를 저장하는 박스나 호퍼 형태로 구성할 수 있다.

상기 가중응집제 투입수단(4)에서 완속교반조(2)에 투입된 가중응집제는 최종침전조(3)에서 슬러지와 함께 침전되는 바, 이 침전된 가중응집제를 슬러지와 분리, 회수하여 재사용하기 위하여 슬러지-가중응집제 분리수단(5)이 더 구비된다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단(5)은 상기 침전물질 반송관(3d)의 단부에 연결, 설치되어 슬러지와 가중응집제를 분리하는 하이드로 사이클론(5a)과, 상기 하이드로 사이클론(5a)의 하단에 연결되어 분리된 가중응집제를 완속교반조(2)에 재투입하기 위한 가중응집제 재투입관(5b) 및 상기 하이드로 사이클론(5a)의 상단에 연결, 설치되어 분리된 슬러지를 슬러지 처리시설(미도시)로 이송하기 위한 슬러지 이송관(5c)을 포함한다.

상기 가중응집제 재투입관(5b)은 독립적으로 상기 완속교반조(2) 상에 설치할 수도 있으나, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 가중응집제 투입수단(4)의 가중응집제 투입관(4b)에 연결, 설치할 수도 있다.

상기 슬러지 이송관(5c)은 슬러지를 통상적인 하수처리시설이나 슬러지 처리시설로 이송하기 위한 것으로, 하수처리시설로 이송된 슬러지는 하수처리공정에 재활용되며, 슬러지 처리시설로 이송된 슬러지는 최종적으로 처리하여 폐기하는 공정을 거치게 된다.

이하, 본 실시예에 적용된 초고속 고효율 응집처리장치에 의한 응집 처리 과정을 설명한다.

상기 처리대상수 유입관(1a)을 통해 유입되는 처리대상수인 원수와 응집제 투입관(1c)을 통해 투입된 응집제는 인라인 믹서(1)에 의해 혼합된다.

이때, 인라인 믹서(1)로 유입된 처리대상수와 응집제는 원통형 케이싱(10)과 스템(20) 사이에 형성되는 유동공간(21)을 따라 유동하게 되며, 상술한 바와 같이, 상기 유동공간(21)에 구비되어 있는 복수열의 수류제어 및 혼화돌기열(30)에 의해 분기와 합류의 반복, 난류의 발생 및 유동저항의 차이 등에 의해 고속으로 충분히 혼화된다.

상기 인라인 믹서(1)는 처리대상수와 응집제를 1분 이내에 충분히 혼화하게 되며, 이에 따라 응집제(약품) 사용량과 슬러지 발생량을 최소화할 수 있어 공정의 경제성을 높일 수 있고, 약품과 슬러지 처분에 대한 부담을 최소화할 수 있게 된다.

여기서 처리대상수와 응집제의 혼화효율이 극대화되는 원리에 대해서는 상술한 바와 같으므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 응집제 투입관(1c)을 통해 투입되는 응집제로서는 고분자 응집제와/또는 무기계 응집제를 사용할 수 있다.

상기 응집제로서 FeCl₃를 사용할 경우 처리대상수 중의 인(PO43-)을 불용성의 인산염화(FePO₄)하게 되어 인(P)제거효과를 얻을 수 있게 된다.

인라인 믹서(1)에서 혼화된 처리대상수와 응집제는 완속교반조(2)로 유입되어 교반기(2a)에 의해 완속교반되면서 응집제의 작용으로 응집이 이루어지게 된다.

상기 응집조(2)에서는 응집에 의해 거대 플록이 형성된다. 이때 인라인 믹서(1)에서는 처리대상수와 응집제의 혼화효율이 극대화되기 때문에 응집조(2)에서의 응집효율이 극대화된다.

또한 상기 완속교반조(2)의 상류측 유도벽(2b)과 월류벽(2c) 및 좌우 측벽(2d)에는 배플(B; B1, B2)이 설치되어 있으므로 회전류가 발생하지 않게 되고, 충분한 혼화가 이루어지면서 거대플록을 형성할 수 있게 된다.

또한 상기 배플(B)은 상측 배플(B1)과 하측 배플(B2)로 구성되어 있기 때문에 완속교반조(2)에서의 처리대상수와 응집제의 혼화가 전체적으로 균일하게 이루어지게 된다.

도 17 및 도 18은 각각 배플이 없는 완속교반조와 배플이 있는 완속교반조에서의 수류 실험 결과를 보인 것이다.

배플이 없는 완속교반조에서는 구석부분에 데드 스페이스(dead space)가 존재하게 되기 때문에(도 17 참조), 교반기(2a)의 회전에 따른 회전류가 발생하게 되며(도 18 참조), 고형부유물질이 완속교반조(2)의 바닥에 퇴적하게 되어(도 19 참조) 혼화효율이 저하될 뿐만 아니라 거대플록을 충분히 발생시키지 못하게 되어 추후 최종침전조(3)에서의 침전효율도 크게 저하시키게 되는 문제점이 있음이 확인되었다.

반면, 본 발명과 같이 배플이 있는 완속교반조에서는 구석부분에 데드 스페이스가 존재하지 않게 되고(도 20 참조), 교반기(2a)에 회전에 따른 회전류가 발생하지 않고(도 21), 고형부유물질이 완속교반조(2)의 바닥에 퇴적하지 않게 되어(도 22 참조) 혼화효율이 극대화될 뿐만 아니라 거대플록을 충분히 발생시키게 되어 추후 최종침전조(3)에서의 침전효율도 크게 향상시키게 되는 효과가 있음이 확인되었다.

상기 응집조(2)에서 응집된 거대 플록을 가지는 처리대상수는 최종침전조(3)로 유입되어 침전처리된다.

이때, 상기 완속교반조(2)에서 배플(B; B1, B2)의 작용으로 처리대상수와 응집제의 혼화가 충분히 이루어짐과 아울러 거대플록이 충분히 발생한 상태이므로 최종침전조(3)에서의 침전효율이 극대화된다.

또한 상기 경사판(3a)은 단순한 판상부재로 구성할 수도 있으나, 도 23 및 도 24에 도시한 바와 같이, 원형 파이프 또는 환봉 모양 부재(3a')를 격자상(格子狀)으로 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 최종침전조(3)에서의 침전효율을 높이는 방법으로서는 수심과 수면적을 증대시키는 방법이 있으며, 수심을 동일한 조건으로 하였을 때 수면적이 클수록 침전효율이 증가하게 되는 바, 도시예와 같이 원형 파이프 또는 환봉 모양 부재(3a')를 격자상으로 형성한 경우 수면적이 증대되어 침전효율이 높아지게 된다.

상기 최종침전조(3)에서 침전처리된 처리수는 배출관(3c)을 통해 배출된다.

상기 배출관(3c)을 통해 배출된 처리수는 방류 수계로 방류된다.

한편, 최종침전조(3)에서 침전되는 슬러지는 완속교반조(2)에서 슬러지보다 비중이 큰 가중응집제가 혼화되어 슬러지 자체보다 비중이 큰 거대플록이 형성된 상태이므로 최종침전조(3)에서의 침전효율이 극대화된다.

상기 최종침전조(3)에서의 침전과정에서 최종침전조(3)의 하부에 침전된 슬러지는 침전물질 반송관(3d)과 반송펌프(3e)에 의해 하수 처리시설이나 슬러지 처리시설로 반송된다.

여기서 슬러지의 침전효율을 높이기 위해 상기 완속교반조(2)에 가중응집제를 투입한 경우에는 최종침전조(3)의 하부에 슬러지와 함께 가중응집제가 침전된다.

침전조(3)의 하부에 침전된 슬러지와 가중응집제는 침전물질 반송관(3d)과 반송펌프(3e)에 의해 반송되며, 침전물질 반송관(3d)의 단부에 연결, 설치된 슬러지-가중응집제 분리수단(5)을 구성하는 하이드로 사이클론(5a)에 의해 분리된다.

이때 상대적으로 비중이 큰 가중응집제는 하이드로 사이클론(5a)의 하부에 모이게 되고 여기서 가중응집제 재투입관(5b)을 통해 완속교반조(2)에 재투입되며, 상대적으로 비중이 작은 슬러지는 하이드로 사이클론(5a)의 상부에 모이면서 농축되고 여기서 농축된 슬러지는 슬러지 이송관(5c)을 통해 슬러지 처리시설로 이송된다.

본 발명에 적용되는 다른 예에 따른 초고속 고효율 응집처리장치는 도 25에 도시한 바와 같이, 상기 인라인 믹서(1)의 처리대상수 유입관(1a)에 1차 침전지(6)를 연결 설치하여 처리대상수를 1차 침전처리한 다음, 그 상등수가 인라인 믹서(1)로 유입되도록 함과 아울러 1차 침전지(6)에 침전된 침전물질 중의 미세입상물질을 분리하여 완속교반조(2)에서 가중응집제로서 활용하도록 한 것이다.

상기 1차 침전지(6)는 통상적인 하수처리시설에서 전처리조인 침사지 하류측에 설치되는 것으로, 처리대상수의 고형부유물질을 침전처리하는 것으로, 상등수를 상기 인라인 믹서(1)의 처리대상수 유입관(1a)로 공급하기 위한 상등수 이송관(6a)과 침전물질을 반송하기 위한 침전물질 반송관(6b)을 구비한다.

상기 1차 침전지(6)의 침전물질 반송관(6b)은 슬러지-가중응집제 분리수단(5)에 연결된다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단(5)은 상술한 제 1 실시예에서와 동일한 것이며, 최종침전조(3)의 침전물질 반송관(3d)과 1차 침전지(6)의 침전물질 반송관(6b)이 공통으로 연결되어 최종침전조(3)의 침전물질과 1차 침전지(6)의 침전물질을 선택적으로, 또는 동시에 슬러지와 가중응집제로 분리할 수 있는 것이다.

상기 가중응집제 투입관(5b)은 가중응집제를 독립적으로 상기 완속교반조(2)에 투입하도록 구성하거나 상기 가중응집제 투입수단(4)의 가중응집제 투입관(4b)에 연결하여 가중응집제 투입수단(4)의 가중응집제와 함께 완속교반조(2)에 투입되도록 할 수 있다.

상기 가중응집제 투입관(5b)은 도시예와 같이 가중응집제 투입수단(4)의 가중응집제 투입관(4b)에 연결하거나 가중응집제를 완속교반조(2)에 독립적으로 투입할 수도 있으나, 가중응집제 회수장치(미도시)에 연결하여 보관하였다가 가증응집제 투입수단(4)의 가중응집제 공급원(4a)에 투입할 수도 있다.

상기 슬러지 이송관(5c)은 분리된 슬러지를 슬러지 처리 시설로 이송할 수도 있으며, 그 일부를 완속교반조(2)로 반송하여 응집하고 최종침전조(3)에서 침전처리할 수도 있다.

또한 도 25에서는 상기 슬러지-가중응집제 분리수단(5)을 하이드로 사이클론(5a)로 구성하였으나, 채거름 방식으로 구성할 수도 있다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단(5)은 상기 최종침전조(3)의 침전물질 반송관(3d)에 연결하여 최종침전조(3)에 침전된 침전물질을 슬러지와 가중응집제로 분리하여 완속교반조(2)에 재투입하도록 할 수도 있다.

즉, 상기 슬러지-가중응집제 분리수단(5)은 1차 침전지(6)의 침전물질과 최종침전조(3)의 침전물질을 선택적으로 분리하거나 동시에 분리할 수도 있는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 하수, 우수의 선택적 처리장치를 도 26 및 도 27에 도시한 바람직한 제 1 실시예에 따라서 설명한다.

본 실시예에 따른 하수, 우수의 선택적 처리장치는 상술한 바와 같은 초고속 고효율 응집처리장치를 하수처리시설과 우수처리시설에 결합한 것으로, 평수시와 강우시 그리고 하수와 우수의 유량에 따라 선택적으로 처리할 수 있도록 구성한 것이다.

본 실시예에 따른 하수, 우수의 선택적 처리장치는 도 26 및 도 27에 도시한 바와 같이, 초고속 고효율 응집처리장치(100)를 통상적인 하수처리시설(200)에 연결하여 하수와 우수를 선택적으로 처리할 수 있도록 한 것이다.

상기 초고속 고효율 응집처리장치(100)와 하수처리시설(200)은 하수처리시설(200)의 처리수 배출관(201)과 초고속 고효율 응집처리장치(100)의 인라인 믹서(1)의 처리대상수 유입관(1a)을 연결관(202)로 연결하는 것에 의해 서로 연결된다.

상기 초고속 고효율 응집처리장치(100)는 도 1 내지 도 24를 참조하여 상술한 초고속 고효율 응집처리장치의 바람직한 실시예와 동일하므로 각 구성요소에 대하여 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

상기 하수처리시설(200)은 기존의 하수처리시설 중 어느 하나를 선택할 수 있는 것으로 본 실시예에서는 이에 대하여 구체적으로 설명하지 않는다.

또한 하수와 우수를 선택적으로 처리할 수 있도록 하기 위하여 통상적인 우수토실(300)과 통상적인 여과형 오염물질 제거시설(400)을 연결한다.

즉, 합류관거(L)에 우수토실(300)을 연결하고, 우수토실(300)에는 하수처리시설(200)과 초고속 고효율 응집처리장치(100) 및 여과형 오염물질 처리시설(400)을 연결한다.

상기 우수토실(300)은 1Q 차집관(301)과 2Q 차집관(302) 및 용량초과 방류관(303)을 구비한통상적인 것을 사용할 수 있다. 상기 용량초과 방류관(303)은 3Q이상의 유량을 방류하기 위한 것이다.

상기 우수토실(300)의 1Q 차집관(301)은 하수처리시설(200)에 연결되고, 2Q 차집관(302)은 초고속 고효율 응집처리장치(100)에 연결되며, 용량초과 방류관(303)은 여과형 오염물질 제거시설(400)에 연결된다.

상기 여과형 오염물질 제거시설(400)은 여재를 구비한 여과형 오염물질 제거시설이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 본 출원인에 의한 등록특허 10-0952998호의 것을 사용할 수 있다.

상기 2Q 차집관(302)의 도중에는 저류조(500)를 구비하여 초고속 고효율 응집처리장치(100)에 유입되는 유량을 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 처리수 배출관(201)과 연결관(202)의 사이와, 연결관(202)과 2Q 차집관(302)의 사이에는 각각 삼방밸브(미도시)를 설치하여 유동방향을 제어할 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명에 의한 하수, 우수의 선택적 처리장치에 의한 하수, 우수의 처리 과정을 설명한다.

평수시, 즉 강우가 없는 평상시에는 하수가 우수토실(300)로 유입되면 1Q 차집관(301)을 통해 하수처리시설(200)로 유입되고, 하수처리시설(200)에서 처리된 처리수는 처리수 배출관(201)과 연결관(202)을 통해 초고속 고효율 응집처리장치(100)를 구성하는 인라인 믹서(1)의 처리대상수 유입관(1a)을 통해 유입된다.

인라인 믹서(1)의 처리대상수 유입관(1a)을 통해 유입된 처리수는 도 1 내지 도 24를 참조하여 상술한 바와 같은 초고속 고효율 응집처리장치의 작용에 의해 처리된 후 최종침전조(3)의 배출관(3c)을 통해 배출된다.

이 경우 하수처리시설(200)에 의해 1차 처리된 처리수를 초고속 고효율 응집처리장치(100)에 의해 2차 처리하는 것이며, 초고속 고효율 응집처리장치(100)는 상술한 바와 같이 혼화효율과 응집효율 및 침전효율이 극대화되는 것이므로 최종 처리수의 수질이 크게 향상된다.

강우시에는 하수와 우수가 우수토실(300)로 유입되면 1Q 차집관(301)을 통해 차집된 1Q의 하수와 우수가 하수처리시설(200)로 유입되어 통상적인 하수처리공정을 거쳐 처리되며, 2Q 차집관(302)을 통해 차집된 2Q의 하수와 우수가 초고속 고효율 응집처리장치(100)로 유입되어 응집처리되고, 우수토실(300)에 3Q이상의 하수와 우수가 유입되면 용량초과 방류관(303)을 통해 여과형 오염물질 제거시설(400)로 유입되어 여과 처리된다. 상기 여과형 오염물질 제거시설(400)에서 처리된 처리수는 처리수 배출관(401)을 통해 방류 수계로 방류된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 하수, 우수의 선택적 처리장치는 평수시와 강우시 합류관거(L)를 통해 유입되는 하수 및/또는 우수의 유량에 따라 하수처리시설(200)과 초고속 고효율 응집처리장치(100)에 의한 응집처리 및 여과형 오염물질 처리시설(400)에 의한 여과 처리를 선택적, 또는 복합적으로 처리하게 되므로 발생할 수 있는 상황에 최적의 상태로 대처할 수 있으며, 결과적으로 방류 수계의 수질을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 하수처리시설(200)에서 생물학적으로 처리한 하수처리수를 초고속 고효율 응집처리장치(100)에 의해 재차 처리하여 T-P를 보다 확실하게 제거할 수 있어 방류 수계의 수질을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 의한 하수, 우수의 선택적 처리장치를 도 28 및 도 29에 도시한 바람직한 제 2 실시예에 따라서 설명한다.

본 실시예에 따른 하수, 우수의 선택적 처리장치는 도 28 및 도 29에 도시한 바와 같이, 상기 우수토실(300)의 유입단에 1차 침전지(6)를 연결 설치하여 처리대상수를 1차침전처리한 다음, 그 상등수가 우수토실(300)로 유입되도록 함과 아울러 1차 침전지(6)에 침전된 침전물질 중의 가중응집제를 분리하여 완속교반조(2)에서 가중응집제로서 활용하도록 한 것이다.

상기 1차 침전지(6)는 통상적인 하수처리시설에서 전처리조인 침사지 하류측에 설치되는 것으로, 처리대상수의 고형부유물질을 침전처리하는 것으로, 상등수를 상기 우수토실(300)로 공급하기 위한 상등수 이송관(6a)과 침전물질을 반송하기 위한 침전물질 반송관(6b)을 구비한다. 상기 침전물질 반송관(6b)에는 반송펌프(6c)가 설치된다.

상기 1차 침전지(6)에 침전된 침전물질을 슬러지와 가중응집제로 분리하기 위한 슬러지-가중응집제 분리수단(5)을 구비한다.

상기 슬러지-가중응집제 분리수단(5)은 상술한 초고속 고효율 응집처리장치의 제 2 실시예(도 25 참조)에서와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

또한 본 실시예에 따른 하수, 우수의 선택적 처리장치의 하수, 우수의 선택적 처리 과정은 1차 침전지(6)에 침전된 침전물질을 슬러지-가중응집제 분리수단(5)에 의해 분리하여 가중응집제로 활용하는 것을 제외하고는 상술한 제 1 실시예에서와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예로서, 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 제시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 고유사상의 범위 내에서 해당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 인라인 믹서 2 : 완속교반조
3 : 최종침전조 4. 가중응집제 투입수단
5 : 슬러지-가중응집제 분리수단
10 : 원통형 케이싱 20 : 스템
30 : 수류제어 및 혼화돌기열 31 : 돌기
100 : 초고속 고효율 응집처리장치 200 : 하수처리시설
300 : 우수토실 400 : 여과형 오염물질 제거장치

Claims (17)

1. 생물학적 하수처리장치에서 방류되는 처리대상수에 응집제를 고속으로 혼화하기 위한 것으로 인라인 믹서로 구성되는 고속교반수단과, 상기 고속교반수단에서 응집제와 혼화된 처리대상수를 완속으로 교반하여 거대플록을 형성하는 완속교반수단과, 상기 완속교반수단에서 처리된 처리대상수를 침전처리하는 침전조를 구비하는 응집처리장치와;
   처리대상수를 침전처리하여 그 상등수를 상기 생물학적 하수처리장치에 유입시키는 1차 침전지와;
   상기 1차 침전지에서 침전된 침전물질을 슬러지와 가중응집제로 분리하여 분리된 가중응집제를 상기 완속교반수단에 공급하기 위한 슬러지-가중응집제 분리수단;을 포함하며 건기시에는 생물학적 하수처리장치에서 방류되는 처리대상수를 처리하며 강우시에는 상기 1차 침전지에서 하수처리장에 유입되지 못하고 월류되는 월류수를 처리하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인라인 믹서는,
   처리대상수 유입관과 유출관을 구비한 원통형 케이싱과;
   상기 원통형 케이싱의 내부에 동심상으로 삽입되어 그 외주면과 상기 원통형 케이싱의 내주면 사이에 처리대상수 유동공간을 형성하는 스템; 및
   상기 처리대상수 유동공간에 동심상으로 설치되어 처리대상수 유동공간을 형성하는 복수열의 수류제어 및 혼화돌기열을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 수류제어 및 혼화돌기열은,
   각 열마다 복수개의 돌기를 포함하며, 원주방향으로 인접하는 수류제어 및 혼화돌기열들을 구성하는 돌기들은 상기 원통형 케이상의 길이 방향을 따라 서로 교호로 배치되어 상기 처리대상수 유동공간이 분기구역과 합류구역을 반복하는 형태로 형성되도록 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 수류제어 및 혼화돌기열을 구성하는 돌기의 외주측 단부와 내주측 단부의 단면 형상과 단면적이 동일하게 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 수류제어 및 혼화돌기열을 구성하는 돌기의 외주측 단부의 단면적이 내주측 단부의 단면적보다 크게 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 수류제어 및 혼화돌기열들을 구성하는 돌기들은 단면 형상이 마름모꼴로 형성되며, 서로 대향하는 에지가 상류와 하류를 향하도록 배치됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 완속교반수단은 완속교반조와,
   상기 완속교반조의 내부에 설치되는 교반기 및,
   상기 완속교반조의 네 벽체 내면에 설치되는 적어도 하나 이상의 배플로 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 배플은 완속교반조의 상류측 및 하류측 벽체의 상단에서 중단에 이르는 상측 배플과, 완속교반조의 좌우 벽체의 하단에서 중단에 이르는 하측 배플로 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 침전조는 복수개의 경사판을 포함하는 것임을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 경사판은 상기 침전조에는 파이프 또는 환봉 모양 부재를 격자형으로 형성한 것임을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러지-가중응집제 분리수단은, 상기 1차 침전지의 침전물질 반송관에 연결되어 반송된 침전물질을 슬러지와 가중응집제로 분리하는 하이드로 사이클론과,
    상기 하이드로 사이클론의 하단에 연결되어 상기 하이드로 사이클론에서 분리된 가중응집제를 상기 완속교반수단에 투입하기 위한 가중응집제 투입관 및,
    상기 하이드로 사이클론의 상단에 연결되는 슬러지 이송관을 포함하는 것임을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 슬러지-가중응집제 분리수단의 하이드로 사이클론은 상기 침전조의 하단에 연결된 침전물질 반송관에 연결됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 완속교반수단에 가중응집제를 투입하기 위한 가중응집제 투입수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 가중응집제 투입수단은, 가중응집제 공급원과, 상기 가중응집제 공급원에 저장된 가중응집제를 상기 완속교반수단에 투입하기 위한 가중응집제 투입관을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
    
16. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 슬러지-가중응집제 분리수단의 가중응집제 투입관과 상기 가중응집제 투입수단의 가중응집제 투입관은 가중응집제를 개별적으로 상기 완속교반수단에 투입하도록 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.
    
17. 제 11 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 슬러지-가중응집제 분리수단의 가중응집제 투입관과 상기 가중응집제 투입수단의 가중응집제 투입관은 서로 연결되어 가중응집제를 상호 보완적으로 상기 완속교반수단에 투입하도록 구성됨을 특징으로 하는 건기시 하수처리장 방류수의 총인 처리 및 강우시 강우유출수의 선택적 처리 시스템.

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