KR101141167B1 - 이동식 하천 정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 적재함에 반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기 등의 처리장치를 탑재한 뒤 오염된 하천 바닥에 쌓인 슬러지 또는 유기물을 흡입 처리하되, 가압처리과정에서 스크린통에 슬러지가 많이 누적되면 이를 감지하여 가압을 중지시키고 고압세척 및 흡입의 방법으로 스크린통의 미세틈새에 끼인 슬러지를 신속히 제거함으로써, 연속 처리가 가능한 이동식 하천 정화방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 차량 적재함에 펌프, 경사스크린, 1차반응조, 2차반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기가 순차적으로 연결되어 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 제거하기 위한 이동식 하천 정화방법에 있어서, 상기 경사스크린에서 이물질을 선별하는 이물질선별단계; 상기 1차반응조 및 2차반응조에서 응집제 및 고분자응집제를 투입하여 슬러지 및 유기물이 응집되도록 하는 응집제투입단계 및 고분자응집제투입단계; 상기 가압처리기의 스크린통으로 오염된 하천수를 2kg/㎠이내로 가압 충진하여 슬러지 및 유기물이 걸러지도록 하는 가압처리단계; 그리고 상기 가압처리기의 내압이 2kg/㎠이상일때 자동밸브를 개방시켜 슬러지 및 유기물로 오염된 하천수를 농축저장조에 저장하는 농축저장단계들로 이루어지고, 상기 자동밸브가 25번째 개방될때 마다 상기 가압처리단계에서의 오염된 하천수 가압을 중지시키고, 내부 수위가 낮아진 상기 스크린통을 저속으로 회전시키면서 상기 스크린통 외부의 에어노즐에서 고압공기를 분사하고, 수조에 잠긴 수압노즐에서 세척수를 고압분사하여 상기 스크린통의 미세틈새에 끼인 슬러지나 유기물이 상기 스크린통 내부로 제거되도록 하는 가압처리기청소단계들로 이루어진 특징이 있다.

Description

이동식 하천 정화방법{The movement type river purification method}

본 발명은 이동식 하천 정화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기 등의 정화장치를 차량에 탑재하여 오염된 하천으로 이동한뒤 하천 바닥에 쌓인 슬러지 또는 유기물을 흡입 처리하되, 상기 가압처리기의 스크린통을 주기적으로 외부에서 고압 세척하고 내부에서 슬러지를 흡입제거함으로써, 정화장치의 이동성이 향상되고 또한 상기 가압처리기의 정화성능이 향상되는 이동식 하천 정화방법에 관한 것이다.

일반적으로 하천, 공장, 하수처리장 및 폐수처리장 등에서 발생하는 오수, 하수 또는 공장폐수 중에서 슬러지는 탈수기를 사용하여 최대로 수분을 제거한 후 슬러지 양을 최소화시켜 매립, 소각, 재활용 등의 방법으로 처리되고 있으며, 수분을 제거시킨 후 고형화된 슬러지를 운반하여 폐기물 하치장에 적재시킴으로써 고상 폐기물의 양을 최소화하고 있다. 하수처리장이나 폐수처리장 등의 침전조에서 상등수를 분리하여 발생되는 잉여슬러지는 통상적으로 함수율 99.9~99.5 중량% 이고, 상기 고농도의 슬러지는 중력농축, 기계농축 등 다양한 방법으로 농축시켜 양을 감소시킨 후 탈수기에서 감량하고 있다.

종래 기계식 농축 여과장치는 특허 제518366호에 개시된 바 있다. 이는 단면이 삼각형태인 스크린바를 원통으로 만든 스크린통을 수직으로 세우고 그 외부를 하우징으로 감싼 뒤 스크린통의 외주면에 회전판이 회전하게 되고, 수직바에 설치된 고무판 및 브러쉬가 스크린통의 외주면 즉 스크린바의 외주면을 회전하면서 닦아내는 것으로서, 종래의 여과장치는 상기 수직바의 외주면을 감싸는 나선 스크류가 슬러지를 위로 끌어올려 배출 제거하는 구성이다.

그러나 종래의 여과장치는 가압식이 아닌 중력식이며, 폐수의 슬러지의 농도가 30% 이상으로 덩어리 형태의 슬러지를 걸러주는데는 효과적이나, 0.01% 이내의 슬러지 농도를 갖는 콜로이드상태의 슬러지는 걸러줄 수 없는 단점이 있었다.

국내 특허공개 제2004-0048106호는 고압탱크 내부에 다공질 드럼을 설치하여 폐수가 정화되도록 한 것이다. 그러나 고압탱크의 내부 바닥에만 폐수가 공급되고 그 폐수의 일부가 가압방식으로 다공질 드럼 내부로 스며들어 정화되는 것이므로 폐수처리량이 극히 제한적인 단점이 있었다.

상기 종래의 장치들은 어느 한 장소에 폐수 정화장치를 고정 설치한 방식인데, 하천의 경우 현장에서 하천 바닥에 쌓인 슬러지나 유기물을 직접 흡입 처리하는 것이 유리하므로 상기 정화장치들을 차량에 탑재하여 오염지역에서 직접 처리하는 기술이 필요하다.

종래 특허 제985064호는 차량에 펌프, 진공이송기, 고압교반탱크, 호퍼, 혼합기 및 원심분리기 등의 장치를 탑재한 기술인데, 이는 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 진공 흡입하여 수질정화분말과 교반한 뒤 원심분리를 통하여 슬러지는 걸러내고 수질정화분말이 포함된 처리수는 방류하는 것이다.

그러나 종래의 차량 이동장치는 슬러지를 원심분리 방식으로 처리하기 때문에 많은 량을 신속하게 처리할 수 없으며, 미세한 유기물은 걸러줄 수 없는 등의 기술적인 한계가 있었다.

종래 특허공개 제2001-108858호는 응집부, 침전부, 탈수부 및 여과부를 차량에 탑재하여 오염된 곳을 정화시키는 방법이 개시된 바 있다. 이는 오폐수처리 설비가 설치되지 않은 사업장 또는 주거시설에서 오폐수가 발생되는 경우, 현장으로 이동되는 이동식 오폐수처리장치를 이용하여 오폐수를 처리하기 때문에 시설비와 시설을 설치하기 위한 부지 그리고 오폐수처리장치를 운영하기 위한 인건비, 약품비, 전력비용 등 설비의 유지 관리를 위한 비용이 저감된다는 장점이 있다.

그러나 상기 종래의 공개특허는 오염원을 응집한 뒤 침전방식으로 걸러내기 때문에 처리시간이 많이 걸리고 또한 좁은 장소에는 적합하나, 하천과 같은 넓은 장소에서 많은 량의 오염원을 연속으로 신속하게 제거하는데 부족한 등의 단점이 있었다.

본 발명자는 회전가압식 폐수처리장치를 국내특허 제1040201호로 등록한 바 있다. 상기 본 발명자의 특허는 회전되는 스크린통 내부로 폐수를 가압하여 스크린통 내부에 채워지도록 한 것인데, 이때 슬러지는 스크린통의 미세틈새에 걸리고 정화된 물은 배출되도록 하여 많은 량의 폐수를 연속으로 신속하게 처리할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 본 발명자의 특허를 개량하여 하천의 슬러지나 유기물을 신속하게 처리할 수 있는 방법을 개발한 것이다. 본 발명의 목적은 차량 적재함에 반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기 등의 정화장치를 탑재한 뒤 오염된 하천으로 이동하여 그 지역 하천 바닥에 쌓인 슬러지 또는 유기물을 흡입 처리하되, 가압처리과정에서 스크린통에 슬러지가 많이 누적되면 가압 처리를 중지시키고 스크린통 외부를 고압세척하되, 이때 스크린통 내부의 슬러지를 흡입 제거하여 스크린통의 미세틈새에 끼인 슬러지를 깨끗이 흡입 제거함으로써, 오염된 하천수를 계속해서 신속하게 처리할 수 있는 이동식 하천 정화방법을 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 차량 적재함에 펌프, 경사스크린, 1차반응조, 2차반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기가 순차적으로 연결되어 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 제거하기 위한 이동식 하천 정화방법에 있어서, 상기 경사스크린에서 이물질을 선별하는 이물질선별단계; 상기 1차반응조 및 2차반응조에서 응집제 및 고분자응집제를 투입하여 슬러지 및 유기물이 응집되도록 하는 응집제투입단계 및 고분자응집제투입단계; 상기 가압처리기의 스크린통으로 오염된 하천수를 2kg/㎠이내로 가압 충진하여 슬러지 및 유기물이 걸러지도록 하는 가압처리단계; 그리고 상기 가압처리기의 내압이 2kg/㎠이상일때 자동밸브를 개방시켜 슬러지 및 유기물로 오염된 하천수를 농축저장조에 저장하는 농축저장단계들로 이루어지고, 상기 자동밸브가 25번째 개방될때 마다 상기 가압처리단계에서의 오염된 하천수 가압을 중지시키고, 내부 수위가 낮아진 상기 스크린통을 저속으로 회전시키면서 상기 스크린통 외부의 에어노즐에서 고압공기를 분사하고, 수조에 잠긴 수압노즐에서 세척수를 고압분사하여 상기 스크린통의 미세틈새에 끼인 슬러지나 유기물이 상기 스크린통 내부로 제거되도록 하는 가압처리기청소단계를 포함하는 특징이 있다.

본 발명에 따르면 하천의 바닥에 쌓인 슬러지나 유기물을 진공 흡입하여 1차적으로 자갈이나 모래 등의 알갱이를 스크린판으로 걸러낸 뒤 하천수에 응집제를 투입하여 슬러지를 응집시키고, 이를 회전가압식 스크린통으로 가압하여 미크론 단위의 미세틈새로 하천수가 배출되도록 가압처리단계를 거친다. 이때 응집된 슬러지는 스크린통의 내부에 걸러지는데, 슬러지 농도가 점차 증가되면 농도 증가에 따라 콜로이드상태의 슬러지들이 스크린통의 미세틈새에 끼여 내압이 증가된다. 이때 자동밸브를 개방시키면 스크린통 내부의 고농도 슬러지를 갖는 오염수가 다음 공정의 농축저장조로 이송된 뒤 탈수과정을 거쳐 슬러지가 수거되는 단계들로 이루어진다.

본 발명은 상기 가압처리단계에서 슬러지의 지속적인 여과로 인하여 스크린통의 미세틈새가 막히면 이를 주기적으로 청소해주는 단계가 구비되는데, 가압처리기청소단계에서 상기 스크린통은 내부 가압이 정지되고 내부의 오염된 하천수가 배출되어 수위가 낮아진다. 상기와 같은 상태의 스크린통을 저속으로 회전시키면서 상기 스크린통의 외부에 구비된 에어노즐과 수압노즐에서 고압공기와 물을 분사하면 스크린통의 미세틈새에 끼인 슬러지가 떨어져 스크린통의 내부로 모인다. 이때 상기 스크린통에 마련된 흡입구로 슬러지를 흡입 제거하면 상기 스크린통의 미세틈새를 최적의 상태로 만들어 줄 수 있으므로 오염된 하천수의 정화성능이 향상된다.

종래 가압처리 방식에서는 스크린통 내부로 오염수가 충진된 상태에서 상측의 에어노즐에서 고압공기가 분사되므로, 스크린통의 내부 압력과 외부의 고압공기압이 서로 충돌되기 때문에 미세틈새를 청소하는데 어려움이 있었으며, 미세틈새에 끼인 슬러지가 스크린통의 내부로 들어가지 않고 외부로 튕겨져 정화된 물에 섞이는 폐단이 있었다. 그러나 본 발명은 스크린통의 가압이 정지되어 스크린통의 수위가 낮아진 상태이므로 공기나 물을 고압으로 분사하면 미세틈새가 뚤리면서 슬러지가 떨어지고 또한 떨어진 슬러지는 흡입 제거하여 스크린통 내부가 원상태로 깨끗해지므로 오염된 하천수를 연속으로 정화시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 이동식 정화방법의 흐름도
도 2는 본 발명 한 실시예의 이동식 정화방법을 구현하는 장치의 개념도
도 3은 본 발명 한 실시예의 이동식 정화방법을 구현하는 장치의 차량 탑재상태를 나타낸 정면도
도 4는 본 발명 한 실시예의 이동식 정화방법의 가압처리기 정단면도
도 5는 본 발명 한 실시예의 이동식 정화벙법의 가압처리기 측단면도

도 1 내지 도 3에서 본 발명 한 실시예의 이동식 하천 정화방법은 이물질선별단계, 응집제투입단계, 고분자응집제투입단계, 가압처리단계, 농축저장단계, 탈수단계 및 슬러지수거단계로 이루어진다. 그리고 상기 가압처리단계에서 가압처리기의 미세틈새의 막힘을 뚤어주는 가압처리기청소단계 및 청소물흡입단계가 추가된다.

상기 단계들을 구현하는 장치는 차량 적재함(100)에 구비되는데, 펌프(101), 경사스크린(102), 1차반응조(103), 2차반응조(104), 가압처리기(107), 농축저장조(108), 탈수기(109) 및 슬러지수거통(110)이 순차적으로 연결 구비된다.

상기 이물질선별단계에서 펌프(101)로 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 흡입하여 상기 경사스크린(102)으로 투입한다. 상기 경사스크린(102)은 슬러지에 포함된 자갈이나 모래 알갱이를 1차적으로 걸러주는 역할을 하며, 이후 상기 응집제투입단계에서 상기 1차반응조(103)에 응집제(105)가 투입되고, 상기 고분자응집제투입단계에서 상기 2차반응조(104)에 고분자응집제(106)가 투입되어 이들 반응조 내부에서 유기물이나 슬러지가 걸러지기 쉽게 응집된다.

상기 가압처리단계를 구현하는 가압처리기(107)는 도 4 및 도 5에서와 같이 스크린통(20)으로 구성된 것인데, 슬러지나 유기물이 포함된 하천수를 2kg/㎠ 이내의 압력으로 주입하여 슬러지나 응집된 유기물이 상기 스크린통(20)의 미세틈새에 걸러지고 정화된 하천수는 배출되어 방류되도록 하는 것이다. 상기 미세틈새에 슬러지가 많이 누적되어 막히게 되면 상기 스크린통(20)에 2kg/㎠ 이상의 부하가 걸리게 되는데, 이때 오염된 하천수의 가압을 중지시키고 자동밸브(60)를 개방시키면 대기와의 압력차로 인하여 상기 스크린통(20) 내부의 오염된 하천수가 배출된다. 이후 다시 오염된 하천수를 가압정화시키는 과정이 반복된다.

상기 스크린통(20)은 단면이 삼각형인 원형 스크린바를 다수개 병설한 것으로서, 이들 스크린바 사이의 간격은 25㎛ 내외의 미세틈새로 구성되어 콜로이드상태의 슬러지나 응집된 유기물은 걸러지고 정화된 하천수는 빠져나온다. 상기 스크린통(20)은 한쪽에 투입관(21)이 구비되고 반대쪽에 자동밸브(60)를 갖는 배출관(22)가 구비되며, 상기 스크린통(20)의 상측 외주연에는 에어노즐(30)이 구비되고, 하측 외주연에는 수조(10)에 잠기는 수압노즐(40)이 구비된다. 또한 상기 수압노즐(40)은 커버(41)로 감싸져서 5kg/㎠ 이상의 압력으로 물을 분사할때 물이 튕겨나가지 않게 해준다. 그리고 상기 배출관(22)은 흡입구(51)가 상기 스크린통(20)의 내부 바닥으로 분기되어 있으며, 상기 흡입구(51)로부터 상기 스크린통(20)의 오염된 하천수를 강제로 진공흡입하여 제거하는 흡입펌프(50)가 구비되는데, 상기 흡입펌프(50) 및 흡입구(51)는 슬러지수거단계에 이용된다.

상기 가압처리단계에서 오염된 하천수는 투입관(21)으로 2kg/㎠이내의 압력으로 공급되어 상기 스크린통(20) 내부에 충진되는데, 이때 스크린통(20)의 미세틈새로 하천수는 정화되어 빠져나온 뒤 수조(10)에 저장되었다가 오버플로우되어 하천으로 방류되고, 오염된 하천수는 스크린통(20)에 남는다. 상기 스크린통(20)으로 공급되는 오염된 하천수는 콜로이드상태의 슬러지 및 유기물이 약 0.01% 내외로 포함된 것인데, 정화된 하천수가 수조(10)로 배출되는 과정에서 스크린통(20) 내부의 슬러지 및 유기물 농도가 점차 증가되어 약 10% 내외까지 되면 상기 미세틈새가 막히면서 스크린통(20)의 내압이 증가된다.

상기 스크린통(20)의 내압이 2kg/㎠ 이상 되면 자동밸브(60)가 개방되어 상기 스크린통(20) 내부의 오염된 하천수는 농축저장단계의 농축저장조(108)로 투입되고 이후 탈수단계의 탈수기(109)를 거쳐 슬러지수거단계에서 슬러지수거통(110)에 슬러지는 수거된다.

상기 가압처리기청소단계는 도 5에서와 같이 상기 스크린통(20)의 미세틈새를 주기적으로 청소하기 위한 것인데, 가압처리량이 증가됨에 따라 상기 스크린통(20)의 미세틈새가 슬러지로 막혀 정화성능이 떨어지게 된다. 따라서 상기 자동밸브(60)의 개폐횟수를 연산하여 25회가 되면 상기 스크린통(20) 내부로 오염된 하천수의 가압을 정지시킨다. 상기 스크린통(20)은 자동밸브(60)의 개방으로 내부의 오염된 하천수가 대부분 배출된 상태인데, 이때 상기 스크린통(20)을 저속으로 회전시킨다.

이후 상기 에어노즐(30)을 작동시키면 고압의 공기가 스크린통(20)의 상부에서 분사되어 미세틈새에 끼인 슬러지가 스크린통(20) 내부의 빈 공간으로 떨어져 제거된다. 또한 수조(10)에 잠긴 수압노즐(40)을 작동시키면 고압 세척수가 분사되어 미세틈새의 슬러지를 적극적으로 제거한다. 상기 스크린통(20)의 청소가 완료되면 흡입펌프(50)를 작동시켜 상기 스크린통(20)의 내부 바닥으로 연장된 흡입구(51)로부터 슬러지에 오염된 하천수를 흡입하여 농축저장조(108)로 보내는 청소물수거단계를 거친다.

상기 청소물수거단계가 완료되면 상기 가압처리단계로 복귀하여 하천수를 계속 가압처리한다. 하천 정화의 경우 한 장소에서 오염원을 제거하는 것이 아니고 하천을 따라 이동하다가 오염지역에 정차하여 처리하기 때문에 다량의 슬러지를 제거하다 보면 상기 스크린통(20)이 쉽게 막히게 된다. 그러나 본 발명은 스크린통(20)을 주기적으로 고압세척하여 슬러지를 흡입 제거하기 때문에 미새틈세가 적극적으로 청소되어 스크린통이 막히지 않고 연속적이고 다량의 오염원을 수거할 수 있다.

10 : 처리조 20 : 스크린통
30 : 에어노즐 40 : 수압노즐
50 : 흡입펌프 60 : 자동밸브
100 : 차량 101 : 펌프
102 : 경사스크린 103 : 1차반응조
104 : 2차반응조 105 : 응집제
106 : 고분자응집제 107 : 가압처리기
108 : 농축저장조 109 : 탈수기
110 : 슬러지수거통

Claims (2)

1. 차량 적재함(100)에 펌프(101), 경사스크린(102), 1차반응조(103), 2차반응조(104), 가압처리기(107), 농축저장조(108) 및 탈수기(109)가 순차적으로 연결되어 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 제거하기 위한 이동식 하천 정화방법에 있어서,
   상기 경사스크린(102)에서 이물질을 선별하는 이물질선별단계;
   상기 1차반응조(103) 및 2차반응조(104)에서 응집제 및 고분자응집제를 투입하여 슬러지 및 유기물이 응집되도록 하는 응집제투입단계 및 고분자응집제투입단계;
   상기 가압처리기(107)의 스크린통(20)으로 오염된 하천수를 2kg/㎠이내로 가압 충진하여 슬러지 및 유기물이 걸러지도록 하는 가압처리단계; 그리고
   상기 가압처리기(107)의 내압이 2kg/㎠이상일때 자동밸브(60)를 개방시켜 슬러지 및 유기물로 오염된 하천수를 농축저장조(108)에 저장하는 농축저장단계들로 이루어지고,
   상기 자동밸브(60)가 25번째 개방될때 마다 상기 가압처리단계에서의 오염된 하천수 가압을 중지시키고, 내부 수위가 낮아진 상기 스크린통(20)을 저속으로 회전시키면서, 상기 스크린통(20) 외부의 에어노즐(30)에서 고압공기를 분사하고, 수조(10)에 잠긴 수압노즐(40)에서 세척수를 고압분사하여 상기 스크린통(20)의 미세틈새에 끼인 슬러지나 유기물이 상기 스크린통(20) 내부에 모이도록 한 가압처리기청소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 하천 정화방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압처리기청소단계가 완료되면 상기 스크린통(20) 내부의 오염된 하천수를 흡입펌프(50)로 강제 배출하여 상기 스크린통(20) 내부의 청소과정에서 발생된 슬러지나 유기물이 제거되도록 하는 청소물수거단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 하천 정화방법.

Images