KR101128388B1

KR101128388B1 - 수면부상형 우수처리장치

Info

Publication number: KR101128388B1
Application number: KR1020110101365A
Authority: KR
Inventors: 김수해
Original assignee: 한국서부발전 주식회사; 주식회사 해동에이오에스
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2012-03-23

Abstract

본 발명에 따른 수면부상형 우수처리장치는, 상부는 개방되고 하부는 막혀있으며 측면에 복수개의 관통공이 형성되는 통형 펌프실(10); 펌프실(10) 내에 설치되는 펌프(70); 펌프실(10)이 중앙에 위치하도록 펌프실(10)에 연결되면서 펌프실(10)을 거리를 둔 채로 둘러싸도록 설치되는 프레임(20); 펌프실(10)의 상부를 통해서 펌프실(10)에서 빠져나와 펌프(70)에 의해서 배수되는 처리수를 외부로 이송시키도록 설치되는 처리수 이송관(60); 프레임(20)에 설치되는 부상체(30); 펌프실(10)을 둘러싸도록 프레임(20)에 설치되는 필터통체(40); 및 필터통체(40)와 펌프실(10) 사이의 밑면을 막도록 설치되는 바닥부재(50); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 처리수가 사방으로 유입되어 필터링되기 때문에 설치면적 대비 대용량 처리가 가능하므로, 화력발전소의 회사장, 수자원보호구역(댐), 자연형 비점오염저감시설의 저류시설 등에 사용되는 대용량의 초기강우처리시설로서 범용성이 우수하다. 또한 수면부상형이기 때문에 설치위치에 크게 구애를 받지 않아 더욱 그러하다.

Description

수면부상형 우수처리장치{Rainwater treatment apparatus floating on the water}

본 발명은 수면부상형 우수처리장치에 관한 것으로서, 특히 강우시에 화력발전소의 회사장, 수자원보호구역(댐), 자연형 비점오염저감시설의 저류시설 등에 유입되는 비점오염물질을 설치면적에 대비하여 대용량으로 처리하기에 적합할 뿐만 아니라, 수면부상형으로 설치되기 때문에 설치위치에 특별한 제한을 받지 아니하는 수면부상형 우수처리장치에 관한 것이다.

일반적인 비점오염저감시설('초기우수처리시설'이라고 표현되기도 함. 이하 마찬가지)은 비점오염물질 중 고형물(SS) 제거율이 80% 이상 되도록 하기 위하여 여과형 처리시설을 사용하고 있으며, 이러한 여과형 처리시설은 최대 200㎥/hr가 적정 처리용량으로 평가되고 있다.

환경부의 "비점오염저감시설의 설치 및 관리운영 매뉴얼(2008년 12월)" 에 나타난 바와 같이 고형물 제거율 80%를 충족시키기 위해 일정 여과면적과 처리유속을 유지하여야 하나, 물리적 처리방법인 자연여과형태의 종래 여과형 처리시설들은 설치면적의 과다와 시공비의 상승으로 경제적이면서도 효율적인 처리에 한계점을 가지게 되어, 이와 같이 처리용량의 한계를 피할 수 없게 된 것이다.

특히 처리수의 유입구와 유출구의 수두차이가 200~400mm에 불과한 종래의 자연여과방식 비점오염저감시설은, 모래, 안스라사이트, 제오라이트, 피트모스 등의 입경이 작은 조밀한 입자가 필터를 통과하므로 대부분 다음 강우 전까지 필터를 청소하거나 교체하는 등의 유지관리가 필요하다. 따라서 이러한 종래의 압력여과방식 비점오염저감시설은 소규모 처리용량에서는 여과효율을 높일 수 있지만, 상대적으로 여과 수량은 줄어들기 때문에 대용량의 우수처리에는 적용되지 못하고 있다.

석탄을 연료로 사용하는 화력발전소 회사장의 경우, 여름철 장마시나 가을 태풍 때 대량으로 유입되는 우수를 적기에 처리하지 못하여 회사장의 수위조절 능력을 상실함으로써, 처리되지 않은 우수가 범람하여 회사장 인근 농지 및 수산물 양식장 등에 유입되어 경제적 손실을 유발시키는 문제가 많이 발생한다. 이 때 압력여과방식의 경우 처리유량을 증가시키기 위하여 많은 시설비용을 투입하면서도 지속적으로 필터청소 및 교체를 필요로 하고, 또한 동력비용이 투입됨에도 불구하고, 1기당 최대 처리용량이 600㎥/hr 정도밖에 되지 않아 점차 아열대성 기후로 변해가는 한반도의 기후 특성상 집중강우 빈도가 증가함에 따라 화력발전소 회사장으로 유입되는 대량의 강우수를 처리하기에는 역부족이다.

이러한 석탄을 주연료로 사용하는 화력발전소 회사장으로 유입되는 대량의 강우수를 처리하기 위해서는 회사장 크기에 따라 최소 1,000㎥/hr ~ 6,000㎥/hr 정도의 순간 유입 우수를 처리할 수 있어야 회사장의 수위조절 능력을 유지하게 되므로 화력발전소 회사장의 대용량 우수처리설비는 최소 1,000㎥/hr ~ 6,000㎥/hr 이상을 처리할 수 있는 규모로 설계되어져야 한다.

따라서 화력발전소 회사장, 대단위 면적의 산업단지 조성 지구나 택지조성지구의 우수관로로 유입되는 비점오염물질을 처리수로부터 분리하기 위한 비점오염저감시설은 순수한 물리적 처리시설로서 설치운영하기 위해 일정 유역의 우수관로 관말 부분에 바이패스(by-pass) 관로를 설치하여 모래, 안스라사이트, 제오라이트, 피트모스 등의 입경이 작은 조밀한 입자를 여재로 하는 여과기를 통과시키므로서 여과효율을 높이는 자연여과방식과 유수 혼합물의 특정한 부력차이와 부력에 따른 혼합물의 유동을 기초로 한 스톡스(stoke's) 법칙에 의해 제거하는 방법을 사용하고 있다.

그러나 전자의 경우는 모래, 안스라사이트, 제오라이트, 피트모스 등의 입경이 작은 조밀한 입자를 여재로 사용하기 때문에 여과효율은 높은 편이나, 상대적으로 여과속도가 떨어져 200㎥/hr 이상 대용량의 여과시설로 적용하기에는 부지면적이 많이 필요하게 되어 설치장소에 제약이 따르게 되며, 후자의 경우 부유물질의 크기가 1㎜ 이상이면 부유물이 처리수에서 비교적 쉽게 분리되지만, 유체의 흐름을 통해 잘게 쪼개진 지름이 1～10㎛인 상태의 부유물질은 부상 또는 침전에 오랜 시간이 소요되어 처리조 안에 여러 개의 수평판 또는 평행경사판을 설치하여 유효접촉면적을 넓히는 플레이트 합체 팩(COALESCING PLATE PACK)을 조밀하게 설치하여야 하며, 대용량 처리를 위해서는 플레이트 합체 팩의 설치면적 또한 넓어져야 하므로 설치에 대면적이 요구되고 경제성이 떨어지는 단점이 발생하여 범용성이 떨어지는 문제가 있다. 이와 같이 종래의 대용량 비점오염저감시설의 경우는 처리효율이 좋지 않고, 처리효율을 향상시키기 위해서는 설치면적이 커져야 하기 때문에 시공비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 설치면적에 비하여 대용량 우수를 처리하기에 적합할 뿐만 아니라 설치위치에 대해서도 특별한 제한을 받지 아니하는 수면부상형 우수처리장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 수면부상형 우수처리장치는,

상부는 개방되고 하부는 막혀있으며 측면에 복수개의 관통공이 형성되는 통형 펌프실;

상기 펌프실 내에 설치되는 펌프;

상기 펌프실이 중앙에 위치하도록 상기 펌프실에 연결되면서 상기 펌프실을 거리를 둔 채로 둘러싸도록 설치되는 프레임;

상기 펌프실의 상부를 통해서 상기 펌프실에서 빠져나와 상기 펌프에 의해서 배수되는 처리수를 외부로 이송시키도록 설치되는 처리수 이송관;

상기 프레임에 설치되는 부상체;

상기 펌프실을 둘러싸도록 상기 프레임에 설치되는 필터통체; 및

상기 필터통체와 상기 펌프실 사이의 밑면을 막도록 설치되는 바닥부재; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 펌프실은 원통형상을 하는 것이 바람직하다.

상기 프레임은 위에서 내려다 보았을 때에 그 테두리가 다각형 형상으로 상기 펌프실을 둘러싸도록 설치되는 것이 바람직하다. 이 때 상기 다각형은 4개보다 많은 수의 변을 가지는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 8각형인 것이 좋다.

상기 처리수 이송관은 위에서 내려다 봤을 때에 상기 펌프실에서 동일한 중심각을 가지고 빠져 나오도록 복수개 설치되는 것이 바람직하다. 상기 처리수 이송관 복수개는 상기 프레임의 외측 공간에서 모여 한 방향으로 진행되도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 바닥부재는 처리수가 스며들어 젖을 수 있는 투수성 재질로 이루어지며, 상기 투수성 재질의 둘레를 따라서 보호 테두리판이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 프레임은, 상기 펌프실에서 방사상으로 뻗어나도록 설치되는 방사 프레임; 및 상기 방사 프레임을 연결하면서 상기 펌프실을 둘러싸도록 설치되는 테두리 프레임; 을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 부상체는 상기 방사 프레임 또는 상기 테두리 프레임에 설치되며, 상기 필터통체는 상기 테두리 프레임에 의해 지지되면서 세워지도록 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 처리수가 사방으로 유입되어 필터링되기 때문에 설치면적 대비 대용량 처리가 가능하므로, 화력발전소의 회사장, 수자원보호구역(댐), 자연형 비점오염저감시설의 저류시설 등에 사용되는 대용량의 초기강우처리시설로서 범용성이 우수하다. 또한 수면부상형이기 때문에 설치위치에 크게 구애를 받지 않아 더욱 그러하다.

도 1은 본 발명에 따른 수면부상형 우수처리장치를 설명하기 위한 사시도;
도 2는 도 1의 평면도;
도 3은 도 2의 A-A'선에 따른 단면도;
도 4는 프레임(20)의 설치과정을 설명하기 위한 도면;
도 5는 부상체(30)의 설치과정을 설명하기 위한 도면;
도 6은 필터통체(40)의 설치과정을 설명하기 위한 도면;
도 7은 부상체(floater, 30)를 설명하기 위한 도면;
도 8 및 도 9는 필터통체(40)를 설명하기 위한 도면들;
도 10 내지 도 12는 고분자 필터(100)를 설명하기 위한 도면들;
도 13은 부직포 섬유필터(200)를 설명하기 위한 도면;
도 14 및 도 15는 필터통체(40)의 설치구조를 설명하기 위한 도면들;
도 16은 처리수 이송관(60)을 설명하기 위한 평면도;
도 17은 2차 필터 카트리지(90)를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 수면부상형 우수처리장치를 설명하기 위한 도면들로서, 도 1은 사시도이고, 도 2는 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선에 따른 단면도이다. 이해의 편의상 도 1에서는 처리수 이송관(60)과 펌프(70)의 도시를 생략하였다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 수면부상형 우수처리장치는 펌프실(10), 프레임(20), 부상체(30), 필터통체(40), 바닥부재(50), 처리수 이송관(60), 및 펌프(70)를 포함하여 이루어진다.

펌프실(10)은 상부는 개방되고 하부는 막혀있으며 측면에 복수개의 관통공(11)이 형성된다. 펌프실(10) 내에는 펌프(70)가 설치된다. 프레임(20)은 펌프실(10)이 중앙에 위치하도록 펌프실(10)에 연결되면서 펌프실(10)을 거리를 둔 채로 둘러싸도록 설치된다. 처리수 이송관(60)은 펌프(70)에 연결된 상태에서 펌프실(10)의 개방된 상부를 통해 빠져나와 펌프(70)에 의해 배수되는 처리수를 외부로 이송시키도록 설치된다. 프레임(20)에는 부상체(30)가 설치된다. 필터통체(40)는 펌프실(10)을 둘러싸도록 프레임(20)에 설치된다. 프레임(20)과 펌프실(10) 사이의 밑면에는 바닥부재(50)가 설치된다.

본 발명에 따른 수면부상형 우수처리장치는 부상체(30)에 의해 수면에 뜨게 되는데 이 때 필터통체(40)가 수면에 잠기도록 부상되는 것이 바람직하다. 펌프(70)를 가동시키면 처리수가 바깥쪽에서 필터통체(40)를 통과하여 들어와 관통공(11)을 거쳐 펌프실(10)로 유입된 후 처리수 이송관(60)을 통하여 외부의 제3의 위치로 방출된다. 처리수내의 비점오염물은 필터통체(40)를 통과하는 과정에서 걸러지게 된다.

도 4는 내지 도 6은 본 발명에 따른 수면부상형 우수처리장치의 설치과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4는 프레임(20)의 설치과정을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 펌프실(10)이 중앙에 위치하도록 펌프실(10)에 연결되면서 펌프실(10)을 거리를 둔 채 둘러싸도록 프레임(20)을 설치한다. 프레임(20)은 방사 프레임(21)과 테두리 프레임(22)을 포함하여 이루어진다. 방사 프레임(21)은 위에서 내려다 보았을 때에 펌프실(10)에서 방사상으로 뻗어 나오도록 설치되며, 테두리 프레임(22)은 위에서 내려봤을 때에 방사 프레임(21)을 연결하면서 펌프실(10)을 둘러싸도록 설치된다.

방사 프레임(21)은 펌프실(10)의 하부에서 뻗어 나오는 하부 방사 프레임(21b)과 펌프실(10)의 상부에서 뻗어 나오는 상부 방사 프레임(21a)으로 이루어지며, 하부 방사 프레임(21b)과 상부 방사 프레임(21a) 사이에는 방사 프레임(21a, 21b)의 상하간격 유지를 위하여 상하간격 유지 프레임(23)이 설치된다. 테두리 프레임(22)은 하부 방사 프레임(21b)을 연결하는 하부 테두리 프레임(22b)과 상부 방사 프레임(21a)을 연결하는 상부 테두리 프레임(22a, 22a', 22a")로 이루어진다.

상부 방사 프레임(21a)은 하부 방사 프레임(21b)보다 더 길게 설치되며, 상부 테두리 프레임(22a, 22a', 22a")은 하부 테두리 프레임(22b)의 바로 위 뿐만 아니라 더 바깥쪽에도 설치된다. 이하에서는 하부 테두리 프레임(22b)의 바로 위에 설치되는 상부 테두리 프레임(22a)을 제1상부 테두리 프레임이라고 하고, 그 바깥쪽에 설치되는 상부 테두리 프레임(22a', 22a")을 안쪽에서부터 순차적으로 제2상부 테두리 프레임 및 제3상부 테두리 프레임이라고 칭한다. 제1상부 테두리 프레임(22a)과 펌프실(10) 사이에 위치하는 상부 방사 프레임(21a)에는 부상체 걸이대(81)가 설치된다. 또한 제2상부 테두리 프레임(22a')과 제3상부 테두리 프레임(22a") 사이에도 부상체 걸이대(82)가 설치된다.

테두리 프레임(22)은 위에서 내려다 보았을 때에 다각형 형상으로 펌프실(10)을 둘러싸도록 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 본 발명에 따른 우수처리장치는 규모가 상당하므로 테두리 프레임(22)을 원형으로 가공하기가 매우 어렵기 때문이다. 따라서 테두리의 조립과 가공의 편의상 막대형태의 테두리 부품을 사용하여 조립함으로써 원형보다는 다각형을 이루도록 하는 것이 바람직하다.

그렇다고 다각형의 변의 수가 너무 적으면, 예컨대 사각형이면 바람직하지 않다. 왜냐하면 펌프(70)의 흡입력에 의해 처리수가 필터통체(40)를 통과하여 들어올 때 필터통체(40)에 상당한 압력이 걸리는데 변의 수가 너무 적으면 하나의 변에 걸리는 측압이 상당하게 되어 필터통체(40) 내부가 붕괴되거나 프레임(20)이 붕괴되는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 테두리 프레임(22)은 오각형 이상인 것이 바람직하다. 도면에서는 테두리 프레임(22)이 8각형인 경우로서 필터통체(40)가 각 변에 설치된 경우가 도시되었다. 반면에 펌프실(10)은 필터통체(40)를 통과하여 들어온 처리수가 사방에서 균등하게 유입되어 들어올 수 있도록 원통형상을 하는 것이 바람직하다.

하부 테두리 프레임(22b)의 안쪽을 따라서는 보호 테두리판(52)이 설치되는 것이 바람직하고, 이러한 보호 테두리판(52)은 프레임(20)과 마찬가지로 철강재로 이루어지는 것이 바람직하다. 보호 테두리판(52)의 안쪽에는 처리수가 스며들어 젖을 수 있는 투수성 재질로 이루어진 투수성 부재(51)가 설치된다. 따라서 바닥판(50)은 가운데에 넓게 투수성 부재(51)가 설치되고 그 주위를 보호 테두리판(52)이 둘러싸는 형태로 설치된다. 투수성 부재(51)로는 3~4겹의 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 부직포는 미세한 부유물은 차단하고 물은 통과시키기 때문이다.

본 발명에 따른 우수처리장치는 필터통체(40)가 물에 잠기도록 수면에 어느 정도 잠기면서 부상되어야 하는데, 만약에 바닥판(50)을 보호 테두리판(52)으로만 형성한다면 부상체(30)가 설치된다고 하더라도 보호 테두리판(52)의 불투수성으로 인해 본 발명에 따른 우수처리장치를 어느 정도 물에 잠기도록 하는 데에 어려움이 생기게 된다. 따라서 이렇게 부력을 상쇄시키기 위한 투수성 부재(51)의 설치가 필요한 것이다. 만약, 바닥판(50) 전체를 투수성 부재(51)로만 형성한다면 행여나 갈수기 또는 펌프(70)의 구동으로 저수지의 수면이 급격히 낮아질 경우 투수성 부재(51)가 저수지의 바닥에 닿아 손상을 입을 수 있기 때문에 이와 같이 바닥판(50)을 투수성 부재(51)와 보호 테두리판(52)으로 구성하는 것이다.

도 5는 부상체(30)의 설치과정을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 부상체(30)는 부상체 걸이대(81, 82)에 매달리도록 설치된다. 이 때, 상부 방사 프레임(21a)의 부상체 걸이대(81)에 설치되는 부상체(30)는 펌프실(10)을 바라본 상태에서 복수개가 직렬 배열되는 것이 바람직하고, 제2상부 테두리 프레임(22a')과 제3상부 테두리 프레임(22a") 사이의 부상체 걸이대(82)에 설치되는 부상체(30)는 제2상부 테두리 프레임(22a')과 제3상부 테두리 프레임(22a") 사이에 다리를 놓는 형태로 복수개가 설치되는 것이 바람직하다. 이렇게 하는 것이 부상체(30)를 촘촘하게 많이 설치하는 데에 유리하기 때문이다. 부상체(30)를 먼저 설치하고 프레임(20)의 조립과정을 거쳐도 무방하다.

도 6은 필터통체(40)의 설치과정을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 필터통체(40)는 제1상부 테두리 프레임(22a)과 제2상부 테두리 프레임(22a') 사이에는 수직하게 크레인을 통하여 위에서부터 밑으로 끼워지도록 설치되며, 제1상부 테두리 프레임(22a)과 하부 테두리 프레임(22b)에 의해 지지되어 세워진다. 필터통체(40)에 의해 하부 테두리 프레임(22b)과 제1상부 테두리 프레임(22a) 사이의 빈 공간이 가려지게 된다.

이후에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 펌프(70)와 처리수 이송관(60)을 설치한다. 펌프(70)는 이전에 미리 설치될 수도 있다. 처리수 이송관(60)은 위에서 내려다 봤을 때 펌프실(10)에서 동일한 중심각을 가지고 빠져 나오도록 복수개 설치되는 것이 바람직하다. 처리수 이송관(60)으로서 구경이 큰 하나의 관만을 사용하게 되면 처리수 이송관(60)에 의한 하중이 어느 한쪽에 치우쳐 작용하게 되어 우수처리장치 전체가 어느 한쪽으로 기울어지기 때문이다. 그리고 이렇게 펌프실(10)에서 빠져나온 복수개의 처리수 이송관(60)은 도 16에 도시된 바와 같이 프레임(20)의 외측 공간(R)에서 모여 한 방향으로 진행되도록 설치된다. 프레임(20)의 내부가 아닌 외측 공간(R)에서 모이도록 하는 것도 균형상의 이유 때문이다.

도 7은 부상체(floater, 30)를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 부상체(30)는 사출성형으로 제조되는 HDPE(high density polyethylene) 재질의 속이 빈 부함(31)으로 이루어진다. 부함(31)의 측면에는 나사공이 뚫려있는 연결편(32)이 돌출 형성되며 연결핀을 통하여 연결편(32)을 서로 체결시킴으로써 복수개의 부함(31)을 수평방향으로 연결시키거나 또는 수직방향으로 적층시킨다.

도 8 및 도 9는 필터통체(40)를 설명하기 위한 도면들로서, 도 8은 평면도이고, 도 9는 분해도이다. 이해의 편의상 도 9에서는 후면판(43)의 도시를 생략하였다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 필터통체(40)는 윗면이 개방된 사각통 형상을 하며, 펌프실(10)에 대해서 바깥쪽에 위치하는 전면판(41)과 안쪽에 위치하는 후면판(43) 사이에 중간판(42)이 개재되어 이루어진다. 전면판(41), 중간판(42), 후면판(43) 각각에는 오픈율이 50% 이상이 되도록 복수개의 관통공이 형성된다.

전면판(41)과 중간판(42) 사이에는 1차 필터가 설치되고, 중간판(42)과 후면판(43) 사이에는 2차 필터가 설치된다. 1차 필터는 1mm 이상의 부유 고형물을 처리수로부터 분리하기 위한 것이고, 2차 필터는 10um~1mm의 부유물질을 처리수로부터 분리하기 위한 것이다.

1차 필터는 전면판(41)과 중간판(42) 사이에 고분자 필터(100)를 채워 넣음으로써 이루어진다. 전면판(41)과 중간판(42) 사이의 상부는 복수개의 관통공이 형성된 타공판(44)에 의해 덮인다. 타공판(44)에는 고분자 필터(100)로 공기를 불어 넣을 수 있도록 에어 주입부(47)가 설치되며, 또한 고분자 필터(100)를 집어넣거나 배출시키기 위한 출입문(46)이 설치된다. 전면판(41)과 중간판(42) 사이의 하부에도 복수개의 관통공이 형성되는 것이 바람직하다.

도 10 내지 도 12는 고분자 필터(100)를 설명하기 위한 도면들이다. 도 10 및 도 12를 참조하면, 고분자필터(100)는 비중이 0.85 내지 0.95이고 분자량이 600만~1100만인 초고분자 폴리에틸렌 재질로 이루어지며, 너비(W)가 8-25mm, 길이(L)가 60-200mm, 두께(t)가 0.01mm-0.1mm인 띠를 직경(d)이 10~20mm인 가상의 원통체에 나선형으로 감아 이루어진 속이 빈 원통형상의 나선형체를 한다.

고분자필터(100)의 재질로서 초고분자 폴리에틸렌을 사용하는 이유는 초고분자 폴리에틸렌이 내마모성, 내충격성 및 자기 윤활성이 높고, 내약품성 및 내기후성이 강하며, 무독성이고 비흡수성이며, 전기 절연성과 고주파 특성이 있기 때문이다. 또한 고분자필터(100)를 원통형상의 나선형체로 하는 이유는 부피표면적 대비 중량을 최소화하여 물에 부유되도록 하기 위함이다.

고분자필터(100)는 상기한 사이즈보다 크면 중량이 커져 물에 부유하지 않고 가라앉기 때문에 유수분리 및 고형물 제거기능을 수행할 수 없게 된다. 반대로 사이즈를 너무 작게 하면 표면적이 작아 유수분리 및 고형물 제거 성능이 저하되고, 무게가 너무 가벼워 고분자 필터(100)가 수면위로 완전히 부유하게 되면 이 또한 유수분리 효율을 저하시키게 된다.

원통형상의 나선형 고분자 필터에는 나선형으로 꼬이는 과정에서 나선형 절결부(101)가 생기게 된다. 나선형 절결부(101)는 가상 원통의 중심축(x)에 대하여 45~65도의 경사각(θ)을 가지며, 또한 5~25mm 간극(s)을 가진다. 유체의 흐름압력에 의한 외력 또는 인접 고분자필터(100)간의 밀착력이 작용하게 되면 고분자필터(100)는 도 11에서와 같이 원통형상이 휨 또는 굴곡변형을 하거나 도 12에서와 같이 중심축(x)에 대하여 편심변형을 하는 등 다양하고 복합적인 탄성 변형을 하게 되며, 외력이 제거되면 원통형상이 다시 탄력적으로 복원된다. 나선형 절결부(101)는 바로 이러한 변형 및 복원이 원활히 이루어지도록 하는 역할을 한다.

이러한 변형 및 복원이 활발히 이루어지면 고분자 필터(100)에 고형물이 고착되지 못하기 때문에 고분자필터(100)의 자체 중량이 증가되는 것이 방지되는 효과도 나타난다. 고분자필터(100)의 자체 중량이 증가하면 고분자필터(100)가 바닥으로 가라앉아 기능을 상실하기 때문에 바람직하지 않다.

나선형 절결부(101)의 경사각(θ)이 65도 보다 크면, 원통형상의 탄성력이 너무 약하여 작은 외력에도 쉽게 원통형상이 변형하고, 변형정도가 심할 경우 원래대로 복원되지 않을 수 있다. 또한 나선형 절결부(101)의 경사각이 45보다 작게 되면, 원통형상의 탄성력이 너무 강하여 탄성변형 정도가 너무 작거나 탄성변형이 이루어지지 않을 수 있다.

고분자 필터(100)는 외압이 없는 자연상태에서 전면판(41)과 중간판(42) 사이의 용적의 80~85％로 충진됨으로써 유동성이 보장되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 충진밀도는 고분자필터(100) 사이에 유체가 흐를 수 있는 사잇공간을 제공한다. 따라서 고분자 필터(100)의 사이사이 공간과 원통형체의 속이 빈 내부공간이 처리수의 유로로서의 역할을 하게 된다.

처리수가 제1필터를 통과하는 과정에서 기름성분은 고분자필터(100)의 표면과 공간 사이를 타고 이동하면서 서로 합체된다. 그러면 기름 액적의 크기가 증가하게 되어 부상이 활발히 일어나게 된다. 그리고 고형물 성분은 중력에 의해 필터통체(40)의 하부 관통공을 통해 저수지로 빠져 나간다. 필터통체(40) 내의 고형물은 고분자필터(100)를 필터통체(40)에서 빼내지 않고 그대로 에어 주입구(47)를 통하여 에어(air)나 물을 세게 주입함으로써 밖으로 배출시킬 수 있기 때문에 유지관리가 매우 편리하다.

고분자필터(100)에는 원통형체의 길이방향으로 나선형의 절결부(101)가 형성되어 있기 때문에 유체의 흐름압력에 의한 외력 또는 근접 고분자필터(100)간의 밀착력에 의하여 원통형상이 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 탄력적인 변형과 복원을 반복하게 된다. 이러한 탄성변형작용은 원통형상의 표면과 공간 사이를 타고 이동하면서 합체된 기름성분의 부상을 더욱 원활하게 하고, 원통형상의 표면에 부착되는 고형물을 털어내므로 고형물의 부착이 최소화되어 고형물이 하부로 낙하되는 것이 더욱 원활히 이루어진다.

다시 도 8 및 도 9를 참조하면, 2차 필터는 2차 필터 카트리지(90)내에 부직포 섬유 필터(200)를 설치함으로써 이루어진다. 2차 필터 카트리지(90)의 전면부와 후면부는 EX 철망(93)으로 이루어진다. EX 철망(3)은 관통공이 차지하는 비중(오픈율)이 98% 이상인 것이 바람직하다. 2차 필터 카트지(90)는 도 17에 도시된 바와 같이 전면부 또는 후면부 중 어느 한쪽에 미닫이문이 형성되어 있으며, 열고 닫음을 위하여 힌지(90a)와 토글 스위치(90b)가 설치된다.

도 13은 부직포 섬유필터(200)를 설명하기 위한 도면이다. 도 13을 참조하면, 부직포 섬유필터(200)는 폭이 30~100mm이고 길이가 500~4500mm인 세로로 긴 띠 형태를 하며 복수개 설치된다. 이 때 복수개의 부직포 섬유필터(200)는 2차 필터 카트리지(90)의 측면을 바라보도록 즉, 폭이 처리수의 유입방향으로 놓이도록 설치되는 것이 바람직하다. 만약에 부직포 섬유필터(200)가 전면부 및 후면부를 바라보도록 설치되면 펌프(70)의 흡입력에 의하여 부직포 섬유필터(200)가 서로 압착되어 처리수가 이동하는데 방해가 될 수 있기 때문이다.

그리고 부직포 섬유필터(200)가 처리수에 젖게 되면 자체 하중에 의해서 밑으로 쳐지면서 옆으로 쓰러져 EX 철망(93)이 터질 우려가 있기 때문에 부직포 섬유필터(200)의 위쪽에는 걸침봉(201)이 관통하도록 끼워진다. 따라서 부직포 섬유필터(200)는 걸침봉(201)에 매달리는 형태가 되며, 걸침봉(201)은 2차 필터 카트리지(90)의 전면부와 후면부의 사이의 상부에 설치된다.

부직포 필터(200)는 10회 이상 재사용후 폐기물 소각시에도 대기오염물질의 발생이 없으며 소각잔해가 1% 미만이며, 발열량은 ASTM D240 에 의해 7600 BTU/lb로 측정되어 환경오염에 영향을 주지 않는다.

다시 도 8 및 도 9를 참조하면, 필터통체(40)의 중간판(42)과 후면판(43) 사이의 측벽(98, 99)에 수직하게 키홈(92)이 형성되고, 2차 필터 카트리지(90)가 키홈(92)에 슬라이딩되면서 위에서 밑으로 끼워지도록 2차 필터 카트리지(90)의 외측면에 키홈(92)에 합치되는 키(91)가 형성된다. 키홈(92)은 예비적으로 사용할 수 있도록 복수개 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 키(91)와 키홈(92)은 탈부착의 용이함을 통해 유지관리의 편의성을 도모하기 위한 것이다.

도 14 및 도 15는 필터통체(40)의 설치구조를 설명하기 위한 도면들로서, 도 14는 도 1의 참조부호 B의 확대도이고, 도 15는 키(191)와 키홈(192)을 설명하기 위한 도면이다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 제1상부 테두리 프레임(22a)과 상부 방사 프레임(21a)이 만나는 부위에 수직하게 키홈(192)이 설치되며, 필터통체(40)가 키홈(192)에 슬라이딩되면서 위에서 밑으로 끼워지도록 필터통체(40)의 외측면에 키홈(192)에 합치되는 키(191)가 형성된다.

도 15에서와 같이, 키홈(192)은 밑으로 내려올수록 폭이 좁아지도록 설치되며, 키(191)도 키홈(192)에 합치되도록 밑으로 내려올수록 폭이 좁아진다. 도 15에서는 한쪽 측벽이 경사져서 밑이 폭 d만큼 좁아지는 경우가 도시되었다. 키홈(192)의 내측벽에는 밀폐수단(193)으로서 모헤어(mohair)가 내측벽을 따라 세로로 길게 설치된다. 밀폐수단(193)은 키홈(192)의 바닥에도 설치된다.

키(191)의 밑단(L)이 키홈(192)의 윗단(H)보다 작기 때문에 키홈(192)에 키(191)가 여유를 가지고 인입된다. 만약에 키홈(192)과 키(191)가 밑으로 갈수록 좁아지는 구조가 아니라면, 키(191)의 밑단(L)이 키홈(192)의 윗단(H)에 끼워지는 순간부터 빡빡하기 때문에 키(191)가 밑으로 슬라이딩할 때에 밀폐수단(193)이 함께 밀려 내려오게 되어 바람직하지 않게 된다.

밀폐수단(193)을 설치하는 이유는 우수처리장치의 측면에서 유입되는 처리수가 필터통체(40)를 거치지 않고 새어 들어오는 것을 방지하기 위한 것이다. 이렇게 키(191)와 키홈(192)이 좁아지는 구조와 밀폐수단(193)의 설치는 2차 필터 카트리지(90)의 설치를 위한 키(91)와 키홈(92)의 경우에도 마찬가지로 적용된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 처리수가 사방으로 유입되어 필터링되기 때문에 설치면적 대비 대용량 처리가 가능하므로, 화력발전소의 회사장, 수자원보호구역(댐), 자연형 비점오염저감시설의 저류시설 등에 사용되는 대용량의 초기강우처리시설로서 범용성이 우수하다. 또한 수면부상형이기 때문에 설치위치에 크게 구애를 받지 않아 더욱 그러하다. 1차 필터로서 고분자필터를 사용하고, 2차 필터로서 부직포 필터를 사용함으로써 여과효율이 극대화되며, 필터의 교체 및 유지관리가 매우 편하다.

10: 펌프실
20: 프레임
21: 방사 프레임
21a: 상부 방사 프레임
21b: 하부 방사 프레임
22: 테두리 프레임
22a: 제1상부 테두리 프레임
22a': 제2상부 테두리 프레임
22a": 제3상부 테두리 프레임
22b: 하부 테두리 프레임
30: 부상체
31: 부함
32: 연결편
40: 필터통체
41: 전면판
42: 중간판
43: 후면판
44: 타공판
46: 출입문
47: 에어 주입구
50: 바닥부재
51: 투수성 부재
52: 보호 테두리판
60: 처리수 이송관
70: 펌프
81, 82: 부상체 걸이대
90a: 힌지
90b: 토글 스위치
91, 191: 키
92, 192: 키홈
93: EX 철망
100: 고분자 필터
101: 나선형 절결부
193: 밀폐수단
200: 부직포 필터
201: 걸침봉

Claims

상부는 개방되고 하부는 막혀있으며 측면에 복수개의 관통공이 형성되는 통형 펌프실;
상기 펌프실 내에 설치되는 펌프;
상기 펌프실이 중앙에 위치하도록 상기 펌프실에 연결되면서 상기 펌프실을 거리를 둔 채로 둘러싸도록 설치되는 프레임;
상기 펌프실의 상부를 통해서 상기 펌프실에서 빠져나와 상기 펌프에 의해서 배수되는 처리수를 외부로 이송시키도록 설치되는 처리수 이송관;
상기 프레임에 설치되는 부상체;
상기 펌프실의 옆을 둘러싸도록 상기 프레임에 설치되는 필터통체; 및
상기 필터통체와 상기 펌프실 사이의 밑면을 막도록 설치되는 바닥부재; 를 포함하여 이루어짐으로써,
처리수가 상기 필터통체의 측면쪽에서 유입되어 상기 필터통체를 통과하면서 필터링된 후 상기 펌프실의 관통공을 통하여 상기 펌프실 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프실이 원통형상을 하는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 프레임이 위에서 내려다 보았을 때에 그 테두리가 다각형 형상으로 상기 펌프실을 둘러싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제3항에 있어서, 상기 다각형이 4개보다 많은 수의 변을 가지는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 처리수 이송관이 위에서 내려다 봤을 때에 상기 펌프실에서 동일한 중심각을 가지고 빠져 나오도록 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제5항에 있어서, 상기 처리수 이송관 복수개가 상기 프레임의 외측 공간에서 모여 한 방향으로 진행되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 바닥부재가 처리수가 스며들어 젖을 수 있는 투수성 재질로 이루어지며, 상기 투수성 재질의 둘레를 따라서 보호 테두리판이 설치되는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 프레임이,
상기 펌프실에서 방사상으로 뻗어나도록 설치되는 방사 프레임; 및
상기 방사 프레임을 연결하면서 상기 펌프실을 둘러싸도록 설치되는 테두리 프레임; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제8항에 있어서, 상기 부상체가 상기 방사 프레임 또는 상기 테두리 프레임에 설치되는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.
제8항에 있어서, 상기 필터통체가 상기 테두리 프레임에 의해 지지되면서 세워지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 수면부상형 우수처리장치.