KR101068551B1 - 고도 수처리가 가능한 나선흐름의 저에너지형 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조 - Google Patents

고도 수처리가 가능한 나선흐름의 저에너지형 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고도 수처리가 가능한 나선흐름의 저에너지형 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조에 관한 것이다.
본 발명의 고속침전조는, 상부로 갈수록 넓어지는 슬러지분리공간을 가지며, 슬러지분리공간의 하부에는 슬러지를 포함하는 원수가 유입되는 원수유입구를 갖고, 상부에는 슬러지가 제거된 정수가 배출되는 정수유출구를 가지며, 원수유입구와 정수유출구 사이에는 원수로부터 분리되어 농축된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구를 갖는 슬러지 블랭킷 구조로 되어 있되 유입되는 원수로 인해 슬러지분리공간 내에 와류가 형성되고, 슬러지배출구는 슬러지분리공간의 위쪽 중심부에 깔때기 형태로 형성되어 있으며, 정수유출구와 슬러지배출구의 사이에는 다수 개의 경사판이 일정한 간격으로 배치되어 있어 슬러지가 제거된 정수가 경사판과 경사판 사이의 통수로를 경유하는 과정에서 정수에 남아있는 잔존 슬러지가 경사판에 의해 다시 분리되도록 된 경사판침전부가 구비되어 있다.
본 발명의 고속침전조는, 종래의 슬러지 블랭킷이나 경사판침전조보다 슬러지를 빠르게 제거하면서도 슬러지의 분리, 제거 효과는 우수하다.
슬러지, 분리, 제거, 슬러지블랭킷, 경사판, 침전조

Description

고도 수처리가 가능한 나선흐름의 저에너지형 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조{THE SIUDGE BLANKET TYPE OF HIGH-RATE SETTLING TANK HAVING HYDRAULIC SPIRAL FLOW}
본 발명은 정수장이나 하수처리장에서 원수에 섞여 있는 불순물을 분리, 제거하는 침전조에 관한 것이다.
정수장이나 하수처리장에서는 응집, 침전, 여과를 실시하여 정수를 하는 것이 일반적이다.
원수로부터 불순물을 분리, 제거하는 방법에는 여러 가지 방법이 있지만 슬러지 블랭킷을 사용한 방법, 공기 부상법을 이용한 방법, 경사판을 사용한 방법이 주로 사용되고 있다.
상기 방법 중 본 발명과 관련된 것은 슬러지 블랭킷을 사용한 방법과 경사판침전조를 사용한 방법이다.
슬러지 블랭킷을 사용한 방법은, 상부로 갈수록 넓어지는 슬러지분리공간으 로 유입된 원수가 유동화층을 형성하고, 슬러지의 입자는 응집물에 부착됨으로써 포획되도록 하며, 슬러지가 분리된 정수는 상부의 정수유출구로 배출되고, 포획된 슬러지는 정수유출구의 아래쪽에 위치되어 있는 슬러지배출구를 통해 슬러지 블랭킷의 외부로 배출되도록 하는 기술이다.
슬러지 블랭킷을 사용한 정수처리 방법은 다른 방법에 비하여 신속한 정수처리가 가능하지만 슬러지의 분리 효과가 낮다는 문제점을 가지고 있었다.
이러한 슬러지 블랭킷에 관한 기술은 한국 특허등록 제10-0855289호(폐수 처리를 위한 현탁물의 분리방법 및 그 실행 장치) 등에 구체적으로 설명되어 있다.
이러한 슬러지 블랭킷 침전조의 경우 유량 변화에 블랭킷 층을 안정적으로 유지하기 위해서는 기계적인 임펠러를 추가하여야 하는 단점이 있었다.
슬러지 블랭킷에 관한 기술은 이미 공지된 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
경사판을 사용한 슬러지 제거방법은, 한국 실용신안등록 제20-0129346호 및 한국 특허등록 제10-0341004호에서와 같이 침전지 내에 다수 개의 경사판을 일정한 간격으로 설치하고, 슬러지를 포함하고 있는 원수가 경사판과 경사판 사이의 통수로를 경유하도록 하여 슬러지가 경사판을 따라 미끄러져 침전되도록 하며, 슬러지가 제거된 유체는 경사판의 상부로 배출되도록 하는 것이다.
그런데 경사판을 사용한 정수처리 방법은, 다량의 원수가 유입되는 경우 슬러지를 분리하여 침전시키는 효과가 크게 낮아지는 문제점이 있었다.
또, 다량의 원수가 유입되는 경우가 아니어도 원수에 다량의 슬러지가 포함 되어 있는 경우에는 슬러지를 분리하여 침전시키는 효과가 크게 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 슬러지 블랭킷을 사용하여 슬러지를 분리, 제거하는 것보다 빠르고 효율적으로 슬러지를 분리, 제거할 수 있고, 종래의 슬러지 블랭킷이나 경사판침전조를 사용한 방법보다 슬러지의 분리, 제거효과가 우수한 슬러지 블랭킷 형태의 고속침전조를 제공하려는데 목적이 있다.
또, 평막 형태의 침지형 분리막을 슬러지분리공간의 상부에 설치하고, 분말활성탄을 투입하는 공정을 통해 용존성 미량 유해물질 및 입자성 물질을 동일한 반응조 내에서 제거할 수 있으며, 후속공정인 여과공정이 요구되지 않는 일체형 슬러지 블랭킷 형태의 고속침전조를 제공하려는 목적도 있다.
본 발명에서는, 침전조의 하부를 슬러지 블랭킷 형태로 구현하고 상부를 경사판 침전조의 형태로 구현하여 종래의 슬러지 블랭킷 보다 신속하게 슬러지를 분리, 제거할 수 있도록 하면서 슬러지의 분리, 제거 효율은 슬러지 블랭킷을 사용한 방법이나 경사판침전조의 슬러지 제거 방법보다 우수하도록 한다.
이러한 본 발명의 침전조는, 상부로 갈수록 넓어지는 슬러지분리공간을 가지며, 슬러지분리공간의 하부에는 슬러지를 포함하는 원수가 유입되는 원수유입구를 갖고, 상부에는 슬러지가 제거된 정수가 배출되는 정수유출구를 가지며, 원수유입 구와 정수유출구 사이에는 원수로부터 분리되어 농축된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구를 갖는 슬러지 블랭킷 구조로 되어 있다.
또, 원수유입구가 슬러지분리공간의 하부 측면에 위치되어 유입되는 원수로 인해 슬러지분리공간 내에 와류가 형성되고, 슬러지배출구는 슬러지분리공간의 위쪽 중심부에 깔때기 형태로 형성되어 있어 와류의 상단 중심부에 모인 슬러지가 슬러지배출구를 통해 배출되도록 되어 있다.
또, 정수유출구와 슬러지배출구의 사이에는 다수 개의 경사판이 일정한 간격으로 배치되어 있어 슬러지가 제거된 정수가 경사판과 경사판 사이의 통수로를 경유하는 과정에서 정수에 남아있는 잔존 슬러지가 경사판에 의해 다시 분리되도록 된 경사판침전부가 구비되어 있다.
본 발명의 고속침전조는, 하부가 슬러지 블랭킷 형태로 구현되어 있고 상부가 경사판 침전조의 형태로 되어 있으며, 슬러지분리공간에 임펠러 없이 측면으로 유입된 원수의 유입 유속에 의해 형성된 나선형 흐름으로 인해 중심부로 모인 슬러지가 깔때기 형태의 슬러지배출구를 통해 배출됨으로써 종래의 슬러지 블랭킷 보다 신속하게 슬러지를 분리, 제거할 수 있고, 슬러지의 분리, 제거 효율은 슬러지 블랭킷을 사용한 방법이나 경사판침전조를 사용한 슬러지 제거 방법보다 우수하다.
또, 평막 형태의 침지형 분리막을 슬러지분리공간의 상부에 설치하고, 분말활성탄을 투입하는 공정을 갖는 경우 용존성 미량 유해물질 및 입자성 물질을 제거 할 수 있으며, 일반적인 정수처리 공정인 분말활성탄접촉조, 응집지, 침전지, 여과지의 공정을 하나의 반응조 내에서 처리할 수 있어 부지면적 및 시설투자비를 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 정수를 위하여 원수에 섞여 있는 슬러지를 분리, 제거하기 위한 장치에 관한 것으로서, 종래기술보다 슬러지를 빠르게 분리, 제거하면서도 분리, 제거효율은 우수하도록 하려는 목적을 갖는다.
종래 슬러지 분리, 제거 방법에서 슬러지를 신속하게 처리하면서도 처리 효율과 경제성 등에서 비교적 만족할 만한 성과를 나타내는 것이 슬러지 블랭킷을 사용한 방법이었다.
그러나 슬러지 블랭킷을 사용한 방법에서도 처리 속도에 한계가 있었다.
즉, 슬러지 블랭킷으로 유입되는 원수의 양이 일정한 수준을 넘어서면 슬러지의 분리, 제거효과가 현격히 저하되었던 것이다.
또, 슬러지 블랭킷으로 유입되는 원수에 섞여있는 슬러지의 양이 많을 경우 그 처리속도가 느려질 뿐만 아니라 슬러지 블랭킷 층이 불균일하게 분포하게 되어 발생되는 편류에 의해 슬러지의 분리, 제거효과가 현격히 저하되었던 것이다.
이러한 이유로 종래의 슬러지 블랭킷을 사용한 슬러지 분리, 제거방법을 통해서는 처리속도를 높이는데 한계가 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 오랜 연구와 노력 끝에 본 출원의 발명자는, 하부를 무동력의 나선형 흐름의 슬러지 블랭킷 형태로 구현하고, 상부는 경사판 침전조의 형태로 구현한 도 1과 같은 침전조를 안출하였다.
즉, 슬러지를 신속하게 분리, 제거할 수 있는 슬러지 블랭킷의 구조에 경사판 침전조의 형태를 결합한 고속침전조를 안출한 것이다.
따라서 본 발명의 고속침전조는, 상부로 갈수록 넓어지는 슬러지분리공간(10)을 가지며, 슬러지분리공간(10)의 하부에는 슬러지를 포함하는 원수가 유입되는 원수유입구(20)를 갖고, 상부에는 슬러지가 제거된 정수가 배출되는 정수유출구(30)를 가지며, 원수유입구(20)와 정수유출구(30) 사이에는 원수로부터 분리되어 농축된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구(40)를 갖는 슬러지 블랭킷 구조로 되어있다.
또, 다수 개의 경사판(51)이 일정한 간격으로 배치되어 있는 경사판침전부(50)가 정수유출구(30)의 하부에 구비되어 있어, 슬러지 블랭킷 구조에 의해 슬러지의 제거가 이루어진 정수가 경사판(51)과 경사판(51) 사이의 통수로(52)를 경유하는 과정에서 잔존 슬러지가 다시 분리되도록 되어 있다.
즉, 슬러지 블랭킷 구조에 의해서 슬러지가 대부분 제거되지만 유입되는 원 수의 양이 많거나, 원수에 포함되어 있는 슬러지의 양이 많아서 잔존 슬러지가 발생된다면 경사판(51)과 경사판(51) 사이의 통수로(52)를 경유하는 과정에서 잔존 슬러지가 경사판(51)에 의해 분리, 제거되도록 하는 것이다.
따라서 종래의 슬러지 블랭킷을 사용한 방법보다 슬러지의 분리, 제거 효과가 우수할 뿐만 아니라 슬러지의 분리, 제거 속도를 높일 수 있다.
또, 다량의 슬러지가 포함되어 있는 원수의 유입이 이루어지더라도 슬러지를 안정적으로 분리, 제거할 수 있다.
슬러지 블랭킷의 구조 및 이를 사용한 슬러지의 분리, 제거에 대한 기술은 이미 공지되어 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
또, 다수 개의 경사판(수평상태에서 60°정도 기울어진 것이 일반적임)을 통해 슬러지를 분리, 제거하는 경사판 침전조의 구조도 이미 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.
그런데 종래의 슬러지 블랭킷에 있어서, 유량 변화에 블랭킷 층을 안정적으로 유지하기 위해서는 기계적인 임펠러를 추가하여야 하는 단점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명에서는 도 3과 같이 원수유입구(20)가 슬러지분리공간(10)의 하부 측면에 위치되어 유입되는 원수로 인해 슬러지분리공간(10) 내에 나선형 흐름이 형성되록 한다.
상기와 같이 와류가 형성되는 슬러지 블랭킷과 경사판 침전조가 결합된 구조에서 슬러지배출구(40)의 위치 및 형태가 매우 중요하다는 사실을 다양한 실험과 연구를 통해 알게되었다.
즉, 종래의 슬러지블랭킷에 형성된 슬러지배출구는 한국 특허등록 제10-0855289호에서와 같이 슬러지분리공간을 형성하는 내벽에 위치되어 있다.
그러나 이러한 구조는 본 발명에서와 같이 슬러지블랭킷과 경사판 침전조가 결합되고 와류가 형성되는 구조에서는 슬러지의 배출이 원활하지 못하였던 것이다.
이러한 이유로 본 발명에서는 슬러지배출구(40)가 슬러지분리공간(10)의 위쪽 중심부에 깔때기 형태로 형성되어 있도록 한다.
즉, 슬러지분리공간(10)에 형성되는 와류의 상단 중심부에 모인 슬러지가 슬러지배출구(40)를 통해 배출되도록 하는 것이다.
한편, 본 발명의 구성요소인 경사판(51)은 슬러지분리공간(10)에서 일정한 방향을 향해 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이를 위하여 경사판침전부(50)는 도면에서와 같이 사각의 형태가 되도록 구현할 수 있다.
본 발명과 같은 구조에서 경사판침전부(50) 위쪽에 위치되는 정수가 여러 지점에서 고르게 정수유출구(30)로 유입되어 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
이는 경사판침전부(50) 위쪽에 위치되는 정수가 고르게 배출되어야 경사판침전부(50) 하부에 위치되는 정수가 각각의 경사판(51)과 경사판(51) 사이로 원활하게 이동되기 때문이다.
이를 위하여 본 발명의 정수유출구(30)는. 도 1 및 도 2에서와 같이 상단부가 개방된 관로 형태로 이루어져 슬러지분리공간(10) 중 경사판침전부(50)의 위쪽을 가로지르는 형태로 설치되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 원수유입구(20)로 유입되어 처리된 정수가 표면층에서 정수유출구(30)로 고르게 흘러들어오도록 된 것이다.
본 발명에 있어서, 경사판침전부(50)는 평막 형태의 침지형 분리막(멤브레인)에 의해서 형성된 형태가 되도록 할 수도 있다.
즉, 평막 형태의 침지형 분리막은 다수 개의 평막을 가지고 있다.
따라서 평막 형태의 침지형 분리막을 경사판(51)과 같이 기울여 설치할 경우 이 평막은 경사판(51)과 같은 작용을 하게되는 것이다.
이러한 경우 본 발명의 고속침전조는 도 4와 같이, 상부로 갈수록 넓어지는 슬러지분리공간(10)을 가지며, 슬러지분리공간(10)의 하부에는 슬러지를 포함하는 원수가 유입되는 원수유입구(20)를 갖고, 상부에는 슬러지가 제거된 정수가 배출되는 정수유출구(30)를 가지며, 원수유입구(20)와 정수유출구(30) 사이에는 원수로부터 분리되어 농축된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구(40)를 갖는 슬러지 블랭킷 구조로 되어 있다.
또, 원수유입구(20)가 슬러지분리공간(10)의 하부 측면에 위치되어 유입되는 원수로 인해 슬러지분리공간(10) 내에 나선형 흐름이 형성되고, 슬러지배출구(40)는 슬러지분리공간(10)의 위쪽 중심부에 깔때기 형태로 형성되어 있어 와류의 상단 중심부에 모인 슬러지가 슬러지배출구(40)를 통해 배출되도록 되어 있다.
또, 정수유출구(30)와 슬러지배출구(40)의 사이에는 평막 형태의 침지형 분리막(60)이 기울어진 형태로 설치되어 있고 이 침지형 분리막(60)의 액체유출구(61)와 정수유출구(30)가 연결되어 있어 정수유출구(30)로 흡입력을 발생시키면 슬러지가 제거된 정수가 침지형 분리막(60)을 통해 여과되면서 유출되도록 되어 있다.
본 발명에 있어서, 슬러지분리공간(10)에 분말활성탄이나 응집제가 선택적으로 투입되도록 하는 응집제활성탄투입수단을 더 구비할 수 있다.
이러한 응집제활성탄투입수단은 이미 공지된 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 도 4와 같이 원수가 슬러지분리공간(10)으로 유입되기 직전에 원수에 활성탄이나 응집제를 투입함으로써 슬러지분리공간(10)에 활성탄이 포함된 원수나 응집제가 포함된 원수가 채워지도록 할 수도 있다.
또, 슬러지분리공간(10)의 하부에 직접 투입되는 형태가 되도록 할 수도 있다.
위와 같이 활성탄이 투입되도록 하면, 용존성 미량 유해물질이 슬러지분리공간(10)에서 제거되도록 할 수 있다.
특히, 평막 형태의 침지형 분리막(60)을 갖는 구조에 적용할 경우 미량의 입자성 물질까지 제거가 가능하고, 일반적인 정수처리 공정인 분말활성탄접촉조, 응집지, 침전지, 여과지의 공정을 하나의 슬러지분리공간(10) 내에서 처리하는 결과를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 슬러지배출구(40)의 위쪽에는 공기방울을 발생시키는 블로어장치(80)를 더 구비하여 경사판(51)이나 침지형 분리막(60)에 부착된 잔존 슬러지의 제거가 원활하도록 할 수 있다.
즉, 블로어장치(80)의 가동에 의해 발생되는 공기방울로 인해 경사판(51)이나 침지형 분리막(60)에 부착되어 있는 슬러지가 원활하게 분리되도록 하는 것이다.
이러한 구조는 침지형 분리막(60)을 갖는 구조에 매우 적합한데 이는 침지형 분리막(60)의 경우 정수가 정상적인 흐름방향과 반대방향으로 흐르도록 하는 역세공정을 통해 분리막(60)에서 슬러지를 제거할 수 있고, 이때 블로어장치(80)를 가동하면 효과가 극대화되기 때문이다.
미설명 부호 90은 침전물을 제거하는 침전물제거배관이다.
도 1은 본 발명의 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조를 설명하기 위한 정단면 개략도
도 2는 본 발명의 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조를 설명하기 위한 평면 개략도
도 3은 슬러지분리공간에 와류가 형성되는 원리를 설명하기 위한 본 발명의 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조의 평단면 개략도
도 4는 평막 형태의 침지형 분리막이 설치된 본 발명의 또 다른 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조를 설명하기 위한 정단면 개략도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10. 슬러지분리공간 11. 내벽
20. 원수유입구 30. 정수유출구
40. 슬러지배출구 50. 경사판침전부
51. 경사판 52. 통수로
60. 분리막 61. 액체유출구
70. 응집제활성탄투입수단 80. 블로어장치
90. 침전물제거배관

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 정수처리를 위해 슬러지를 분리, 침전시키는 침전조에 있어서,
    상부로 갈수록 넓어지는 슬러지분리공간(10)을 가지며, 슬러지분리공간(10)의 하부에는 슬러지를 포함하는 원수가 유입되는 원수유입구(20)를 갖고, 상부에는 슬러지가 제거된 정수가 배출되는 정수유출구(30)를 가지며, 원수유입구(20)와 정수유출구(30) 사이에는 원수로부터 분리되어 농축된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구(40)를 갖는 슬러지 블랭킷 구조로 되어 있되 원수유입구(20)가 슬러지분리공간(10)의 하부 측면에 위치되어 유입되는 원수로 인해 슬러지분리공간(10) 내에 나선형 흐름이 형성되고, 슬러지배출구(40)는 슬러지분리공간(10)의 위쪽 중심부에 깔때기 형태로 형성되어 있어 와류의 상단 중심부에 모인 슬러지가 슬러지배출구(40)를 통해 배출되도록 되어 있으며, 정수유출구(30)와 슬러지배출구(40)의 사이에 평막 형태의 침지형 분리막(60)이 경사판침전조의 경사판과 같이 기울여진 상태로 설치되어 있고 이 침지형 분리막(60)의 액체유출구(61)와 상기 정수유출구(30)가 연결되어 있어 정수유출구(30)로 흡입력을 발생시키면 슬러지가 제거된 정수가 침지형 분리막(60)을 통해 여과되면서 유출되도록 되어 있으며, 상기 슬러지분리공간(10)에 분말활성탄이 투입되도록 하는 응집제활성탄투입수단(70)이 구비된 것을 특징으로 하는, 고도 수처리가 가능한 나선흐름의 저에너지형 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 슬러지배출구(40)의 위쪽에는 공기방울을 발생시키는 블로어장치(80)가 더 구비되어 있어 침지형 분리막(60)에 부착된 잔존 슬러지의 제거가 원활한 것을 특징으로 하는, 고도 수처리가 가능한 나선흐름의 저에너지형 슬러지 블랭킷 형태 고속침전조.
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