KR101164660B1

KR101164660B1 - 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기부상 처리시스템

Info

Publication number: KR101164660B1
Application number: KR1020120025784A
Authority: KR
Inventors: 박일량; 이광식
Original assignee: (주) 우경엔지니어링
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-07-12

Abstract

본 발명은 공기로 포화된 가압수를 순간적으로 감압할 때 발생되는 미세기포가 고형물입자에 부착되어 상승분리되도록 하여 수질정화가 이루어지도록 한 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템을 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명은, 수용된 원수를 감압하는 가압포화조(10)와; 수상(水上)에 설치되는 부상조(20)와; 상기 부상조(20)로부터 순환되는 순환수를 상기 가압포화조(10)측으로 순환시키도록 상기 가압포화조(10)와 상기 부상조(20)를 연결하는 순환수공급관(30)과; 상기 부상조(20)에서 부상되는 슬러지를 공급하여 저장하는 슬러지저장조(40)와; 상기 슬러지저장조(40)에 저장된 슬러지를 농축하는 농축조(50)와; 상기 농축조(50)에 의해 농축된 슬러지를 탈수하여 탈리액은 상기 부상조(20)가 설치된 수상측으로 공급하고 탈리액이 제거된 슬러지는 배출하도록 탈리액배출관(61)과 슬러지배출관(62)이 각각 구비되는 탈수기(60)와; 상기 농축조(50)에 폴리머약품을 공급하는 교반조(70)가 포함되어 이루어진다.
본 발명은, 처리시간을 단축하고 처리비용의 절감을 유도하며 장시간 운전에도 안정적이고 높은 처리효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 각종 난분해성 물질의 효율적인 제거가 가능하다.

Description

저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기부상 처리시스템{The dissolved air flotation system with the use of on-site treatment technology for the water quality improvement of reservoir and pond}

본 발명은 수질정화를 위한 용존공기부상 처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 오염물질 처리를 위한 용존공기부상처리와, 호상(湖床)에 퇴적된 유기퇴적층 교란과 수괴(水槐)의 흐름을 유도하고 정체수역 또는 사수역의 정화효율을 향상시킴은 물론 물의 흐름을 원활하게 유도하도록 한 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기부상 처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자연수(自然水)에 존재하는 물질은 광물질에 기원하는 물질과 유기물질에 기인하는 물질로 크게 구분되며, 물속에서의 존재형태는 현탁성, 콜로이드성, 용존성 물질이 있으며 이러한 물질은 수중 자연부존량 이상일 경우에는 오염현상을 나타낸다.

이러한 오염현상에 따른 오염수역의 정화처리는 인공적인 시설이나 외부재료 투입에 의해 처리하는 기계적 처리방법과 자연정화능력을 이용한 자연처리 방법이 있다.

또한, 수중 오염물질 분리정화 처리기술은 처리원리에 따라 물리적 처리, 화학적 처리, 생물학적 처리 기술로 구분할 수 있으며 현재 침전, 여과, 희석, 산화환원, 응집, 흡착, 미생물, 수생식물 등 여러 가지 단위공정이 연구개발 되어 운영되고 있다.

저수지와 같은 폐쇄성수역에서 수질관리는 물이 장기간 체류하는 사이에 유광층에서는 조류가 광 에너지나 영양염류(질소, 인)를 이용해서 이상증식하는 부영양화 현상(Eutrophication)과 무광층에서는 강우시 토사유출 등에 의해 발생하는 비점오염물질인 현탁성 유기물질이 분해되지 않고 결과적으로는 저니층(퇴적층)에 침전, 퇴적이 이루어지고, 장기탁수현상을 유발하는 등의 폐쇄성 수역의 대표적인 오염현상이 나타나게 되는 바, 이를 제어하기 위해서는 처리대상원수가 많고 농도가 낮기 때문에 물리화학적인 처리가 가장 유리한 방법이다.

또한 수질의 정화뿐만 아니라 수역에 퇴적된 저니층에 대한 대책이나 생태계의 제어 등도 중요하다.

이에 따라, 부상분리(Flotation)를 사용하고 있으며, 부상분리란 액체 상태로부터 고체 또는 액체 입자를 분리하는데 사용되는 단위 조작중의 하나이다.

즉, 아주 작은 가스(공기)방울을 액체 속에 넣어줌으로서 분리가 일어나도록 하는 것으로, 공기방울은 입자성 물질에 달라붙어 입자와 공기방울과의 합한 부력이 입자를 물 위로 떠오를 수 있게 해주기 때문에, 액체보다 밀도가 무거운 입자나 액체보다 밀도가 가벼운 입자를 떠오르게 하여 부상물질을 제거하도록 하고 있다.

이와 같은 부상분리는 하수처리에서 주로 부유물질을 제거하고 생물학적 슬러지를 농축시키기 위해 사용되는 것으로, 부상분리가 침전분리보다 좋은 점은 천천히 침전하는 작거나 가벼운 입자들을 단시간 내에 완전히 제거할 수 있다는 것이다.

부상분리는, 입자들이 표면에 떠오르면 스키밍 작용에 의해 모아서 제거할 수 있는 것으로, 즉 물리적인 작용에 의한 분산매(dispersion medium)중에 함유된 부유상(suspended phase)에 미세한 기포(bubble)를 부착시켜 분산매와 공기가 접하고 있는 한계면까지 부상시켜 고액분리를 유도하는 것을 말하며, 침강분리법의 반대 개념으로 미세기포의 부상특성을 이용하여 물속의 가벼운 입자들을 분리하는 수 처리 방법 중 하나이다.

특히 가라앉기 어려운 입자라든지 입자가 가라앉으면 2차 오염을 일으킬 우려가 있는 곳에서는 부상분리가 가장 적절한 대안 중의 하나로 각광을 받고 있다.

이러한 부상분리의 종류는 미세기포를 발생시키는 방식에 따라 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation, DAF), 분산공기부상법(Dispersed Air or Cavitational Air Flotation, DaF), 유도공기부상법(Induced Air Flotation, IAF), 진공부상법(Vacuum Flotation), 전해부상법(Electro Flotation), 미생물학적 부상법(Microbiological Auto Flotation)등이 있다.

한편 플럭(floc)분리 방법 선정은 처리대상원수의 수질 중 탁도와 클로로필 농도로서 침전, 직접여과, 용존공기부상법을 선정하는 도식이 개발되었다(Janssens and Buekens,1993).

이와 같은 부상분리의 종류 중 본 발명에서는 현탁성 및 콜로이드성 오염물질을 처리대상으로 하는 기계적 및 물리화학적 처리의 단위공정인 용존공기가압부상법으로 범위를 한정하고자 한다.

용존공기부상법(DAF)이란, 높은 압력으로 물에 공기를 충분히 용해시켜 이를 처리하고자 하는 원수에 주입시키면, 수중에서 다시 감압된 물은 과포화된 만큼의 공기가 미세한 기포로 형성되어 처리원수중의 플럭과 결합한다. 기포-플럭 결합체는 빠르게 수중에서 수 표면으로 상승하여 고액분리가 달성되는 수 처리방법이다.

국외의 경우 용존공기부상법이 부상분리공법으로 가장 많이 사용되고 있으며, 특히 산업폐수 등의 전처리 방법으로 흔히 적용되고 있는 실정이다.

한편, 용존공기부상법은 공기의 가압 용해 및 원수 첨가방법에 따라서 전원수 가압법(Total Flow Pressurization), 원수 분류 가압법(Partial Flow Pressurization) 및 순환수 가압법(Recycle Flow Pressurization) 등으로 나눌 수 있다.

이와 같은 용존공기부상법을 채택한 상수도시설은 단기간에 건설이 가능하며 조류제거가 용이하고, 아울러 부상된 슬러지의 고형물비가 높아지고 체류시간이 감소되는 효과가 있으며, 이와 더불어 처리과정에 사용되는 응집제량을 절감시킬 수 있으며 처리과정에서 발생하는 슬러지 량도 감소된다.

또한, 수중의 조류(Algae) 제거에도 사용할 수 있고 저질 표면의 부드러운 유기퇴적물(ooze)을 제거하는 데에도 사용할 수 있다.

이외에도 통상의 침전공정에서보다 부상처리수의 잔류응집제 농도가 낮고 4℃이하의 낮은 수온 에서도 처리수질이 양호한 것으로 알려지고 있다.

그러나, 이러한 효과를 갖고 있는 용존공기부상법은, 응집을 위한 기포크기의 미세 균일성이 기술적으로 충분히 완성되지 못하여 응집처리의 효율성이 떨어지는 문제가 있다.

특히 수체 내 오염물질이 집중적으로 축적되는 저질 오니층의 유기물은 국내에서 적용되는 용존공기부상기술로는 처리하지 못하여 전반적인 시스템 기술이 되지 못하고 있다.

또한, 제거된 조류 및 유기성오니를 회수하여 탈수를 통해 적절히 처리하는 효율적인 기술이 마련되지 못하고 비용이 많이 들어 이 분야의 기술개발과 현재기술의 업그레이드가 크게 필요하다.

더욱이, 용존공기부상법을 이용하여 호수에서 조류만 제거하는 것은 효과가 오래 지속될 수 없는 바, 이는 조류를 제거하여 밀도를 낮추기 위해서는 매일 호수 부피의 10% 정도를 처리하여야만 하는 데, 이러한 단점으로 대형호수에서는 비경제적이므로 적용이 불가능하고 소형 관상용 연못에서만 사용 가능한 문제점이 있다.

또한 알루미늄 응집제를 함께 투여하여 조류와 함께 인(燐)도 제거하는 경우에는 좀 더 효과가 좋을 수 있으나 외부에서 계속 인이 유입된다면 수질개선 효과는 오래 지속할 수가 없다.

종래 기술로서, 등록특허 제10-0843970호인 마이크로 버블 발생장치가 안출된 바 있으며, 이는 낮은 탱크 압력에서 공기, 오존, 순 산소 등의 기체를 수 마이크로미터 이하의 크기로 수중에 버블화 함으로써, 적은 동력으로 대량의 고농도 기포수(마이크로 버블을 함유한 물)를 발생시켜 하ㅇ폐수처리, 정수처리, 하천 및 호소의 수질정화, 수체의 살균소독, 산소공급, 식품 위생 산업 등에 활용가능하도록 하고 있다.

다른 예로서, 등록특허 제10-1044357호인 마이크로버블을 이용한 호소 수질정화장치가 안출된 바 있으며, 이는 마이크로버블 발생장치, 오토펜스, 용출선을 이용하여 오염된 호소에서 수중 및 바닥퇴적물에 존재하는 부유물질, 유기오염물질, 영양염류, 조류 등의 각종 오염물질을 응집부상 제거함으로써, 호소의 수질을 복원, 개선시키는 마이크로버블을 이용하여 호소 수질정화를 하도록 하고 있다.

또 다른 예로서, 등록특허 제10-1066547호인 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치가 안출된 바 있으며, 이는 단시간 내에 담수호의 수질을 정화할 수 있는 수질정화장치와 담수호에 설치하여 지속적으로 수질을 유지할 수 있는 수질유지장치로 구성되어, 수질정화 후 수질유지장치가 계속 작동해 담수호의 물이 오염되지 않아 유지관리비를 줄일 수 있고, 수질정화장치와 수질유지장치를 동시에 구동시켜 수질관리의 효율성을 증대할 수 있으며, 수질정화장치에서 미세립자의 활성화된 가압수를 분사해 수중 깊숙이 있는 오염물질을 부상시켜 정화효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수질유지장치를 통해 부유물이 발생하지 않고 오염물질을 제거하여 유지관리비용을 줄일 수 있도록 하고 있다.

이러한 종래 기술들은 마이크로버블을 이용하여 담수호의 수질을 정화하도록 하고는 있으나, 응집처리의 효율성이 떨어지는 문제점이나 대형호수의 수질정화를 제대로 처리하지 못하는 문제점 등은 여전히 해결하지 못하고 있는 실정이다.

대한민국등록특허 10-0843970호(2008.06.27 등록) 대한민국등록특허 10-1044357호(2011.06.20 등록) 대한민국등록특허 10-1066547호(2011.09.15 등록)

본 발명은 종래 수질정화장치들이 지닌 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공기로 포화된 가압수를 순간적으로 감압할 때 발생되는 미세기포가 고형물입자에 부착되어 상승분리되도록 함으로써 처리시간을 단축하고 처리비용의 절감을 유도하며 장시간 운전에도 안정적이고 높은 처리효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 각종 난분해성 물질의 효율적인 제거가 가능하도록 한 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명인 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템은, 하부에 연결구가 구비되고 에어콤프레셔와 연결되어 압축공기에 의해 내부에 수용된 원수를 가압하는 가압포화조와; 상기 가압포화조에 의해 가압된 가압수가 유입되고 유입되는 가압수에 의해 발생되는 미세기포가 고형물입자에 달라붙어 부상되는 슬러지를 수집하도록 수면(水面)에 설치되는 부상조와; 상기 부상조로부터 순환되는 순환수를 상기 가압포화조측으로 순환시키도록 상기 가압포화조와 상기 부상조를 연결하는 순환수공급관과; 상기 부상조에서 부상되는 슬러지를 공급하여 저장하도록 상기 부상조와 슬러지공급관에 의해 연결된 슬러지저장조와; 상기 슬러지저장조에 저장된 슬러지를 농축하도록 상기 슬러지저장조와 연결된 농축조와; 상기 농축조에 의해 농축된 슬러지를 탈수하여 탈리액은 상기 부상조가 설치된 수면측으로 배출하고, 함수슬러지는 수분이 제거된 슬러지는 최종처리 하도록 슬러지공급관과 슬러지배출관이 각각 구비되는 탈수기와; 상기 농축조에 폴리머약품을 공급하는 교반조가 포함되어 이루어진다.

상기 가압포화조는, 상기 부상조와 연결되어 부상조측으로 가압수를 공급하도록 하부에 가압수배출관이 구비된 포화조탱크와; 상기 포화조탱크의 하부에 구비된 가압수배출관과 연결되어 가압수배출관으로부터 배출되는 가압수에 응집제를 공급하는 약품펌프와; 상기 포화조탱크의 내부와 연통되도록 연결되고 상기 가압수배출관측으로 가압수가 배출되도록 상기 포화조탱크의 내부에 수용되는 원수를 가압하는 에어콤프레셔와; 상기 부상조 말단부의 처리된 물을 상기 포화조탱크의 내부측으로 양수하도록 상기 순환수회수관과 연결되는 양수펌프와; 상기 포화조탱크에는 포화조탱크의 내부에 수용되는 가압수의 수위를 감지하는 수위센서와; 상기 수위센서에 의해 감지된 신호를 입력받아 포화조탱크의 수면을 일정하게 유지되도록 상기 포화조탱크와 상기 순환수회수관 사이에 구비되는 압력밸브가 포함되어 이루어진다.

상기 압력밸브에는 상기 압력밸브와 연결되어 상기 포화조탱크 내부의 수위를 일정하게 유지하는 벤츄리형노즐이 더 구비되어 이루어진다.

상기 부상조는, 수면에 설치되어 고정되고 서로 대응되도록 위치되는 제1고정구조물 및 제2고정구조물과; 상기 제1고정구조물과 제2고정구조물을 연결하여 상기 제1고정구조물 및 제2고정구조물이 수면에 부상되도록 하는 유연구조물와; 상기 가압포화조와 연결되어 가압포화조에 의해 가압된 가압수가 공급되고 공급된 가압수를 상기 부상조의 내부로 분사하도록 상기 제1고정구조물에 설치되는 분사노즐과; 상기 제2고정구조물의 상단에 구비되어 상기 제2고정구조물에 대해 횡방향으로 설치되어 부상되는 슬러지를 수집하는 회전식슬러지수집체와; 상기 회전식슬러지수집체에 의해 수집된 슬러지를 상기 슬러지저장조측으로 공급하도록 상기 슬러지공급관과 연결되는 슬러지호퍼가 포함되어 이루어진다.

상기 분사노즐은, 내부에 벤츄리작용부가 구비된 벤츄리형(venturi)으로 이루어지거나 또는 상기 분사노즐은, 내부에 선회류작용부가 구비된 선회류형(旋回流)노즐로 이루어진다.

상기 분사노즐은, 벤츄리형과 선회류형이 혼합되어 이루어진다.

상기 부상조가 설치되는 수상에는 부상조 내부에서 정화처리되는 처리원수의 흐름이 원활하도록 물흐름유도장치가 더 구비되어 이루어진다.

상기 부상조가 설치되는 수상에는 압력수를 고속으로 분사하여 퇴적물을 교란함으로써 퇴적물의 침전 및 퇴적되는 것을 방지하도록 유기퇴적층교란장치가 더 구비되어 이루어진다.

또한, 현장 처리여건 등에 의해 정화효율 지속성과 정화처리 효율을 향상시키기 위해 상기 가압포화조의 하부에 구성된 연결구와 연결되는 물흐름유도장치와 유기퇴적층 교란장치가 더 구비되어 이루어진다.

본 발명은 포화조에 공기공급(벤추리형 노즐)과 순환수 유입 구조를 대향배치(對向配置)하여 공기용해도를 향상시켜 줌으로써 동력비용을 크게 절감할 수 있으며, 포화조가 수평형 구조로 장치의 콤펙트화에 따른 물류비용을 절감할 수 있다.

또한, 부상조에 설치된 가압수 분사노즐은 벤츄리형 및 선회류형을 채택함으로써 현장처리 여건에 따른 적용성을 극대화할 수 있고, 부상조의 양단(兩端)에 제1고정구조물과 제2고정구조물, 중간부분에 유연구조물에 의해 현장 직접처리시에 파랑 및 정수압에 견딜 수 있으며, 부상조 말단에 회전식슬러지 수집체를 설치함으로써 고정식 장치에 의한 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 처리대상 수역의 수체(Water body)가 사수역(Dead space) 또는 정체구역이 있을 경우 물흐름 유도장치에 의해 원활한 물 흐름을 유도하여 처리대상 전체 수역을 균질하게 처리할 수 있으며, 유기퇴적층 교란장치에 의해 퇴적층으로부터 부하되는 오염물질량을 제거함으로써 정화효율의 지속성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템의 전체구성을 대략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템의 포화조의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템의 부상조의 구성을 나타낸 평면구성도이다.
도 4는 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템의 부상조의 구성을 나타낸 정면구성도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템의 분사노즐의 실시예를 각각 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템의 물흐름유도장치를 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템의 퇴적층교란장치를 나타낸 구성도이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명인 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템은, 하부에 연결구(112)가 구비되고 에어콤프레셔와 연결되어 압축공기에 의해 내부에 수용된 원수를 감압하는 가압포화조(10)와, 상기 가압포화조(10)에 의해 감압된 가압수가 유입되고 유입되는 가압수에 의해 발생되는 미세기포가 고형물입자에 달라붙어 부상되는 슬러지를 수집하도록 수면(水面)에 설치되는 부상조(20)와, 상기 부상조(20)로부터 순환되는 순환수를 상기 가압포화조(10)측으로 순환시키도록 상기 가압포화조(10)와 상기 부상조(20)를 연결하는 순환수공급관(30)과, 상기 부상조(20)에서 부상되는 슬러지를 공급하여 저장하도록 상기 부상조(20)와 슬러지공급관(41)에 의해 연결된 슬러지저장조(40)와, 상기 슬러지저장조(40)에 저장된 슬러지를 농축하도록 상기 슬러지저장조(40)와 연결된 농축조(50)와, 상기 농축조(50)에 의해 농축된 슬러지를 탈수하여 탈리액은 상기 부상조(20)가 설치된 수상측으로 공급하고 탈리액이 제거된 슬러지는 배출하도록 탈리액배출관(61)과 슬러지배출관(62)이 각각 구비되는 탈수기(60)와, 상기 농축조(50)에 폴리머약품을 공급하는 교반조(70)가 포함되어 이루어진다.

상기 가압포화조(10)와 상기 부상조(20)를 연결하는 상기 순환수공급관(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 양수펌프(14)와 연결되는 것으로, 도 1에는 양수펌프(14)의 도시를 생략한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 수질을 정화하고자 하는 지역의 저수지 및 연못에 상기 부장조(20)를 설치한 후, 상기 가압포화조(10)에 의해 감압된 가압수가 상기 부상조(20)측으로 공급하여 줌으로써 부상조(20)측으로 공급된 가압수가 상기 부상조(20)의 내부로 분사되면서, 분사되는 가압수에 의해 발생되는 미세기포가 부상조(20) 내부의 고형물입자에 달라붙게 되어 고형물 즉, 슬러지가 부상조(20)의 상부로 부상된다.

또한, 부상조(20)의 상부로 부상된 슬러지는 상기 슬러지공급관(41)을 통해 슬러지저장조(40)로 이동되어 저장되었다가 농축조(50)에 의해 농축되고 다시 상기 탈수기(60)측으로 이동되어 탈수기(60)에 의한 탈수가 진행된다.

이와 같이 탈수기(60)에 의해 슬러지에 포함된 물은 다시 부상조(20)의 내부로 배출되고 상기 원수가 제거된 슬러지는 배출되어 최종처분 폐기된다.

이러한 공정이 진행되는 것에 의해 용존용기 부상법을 통해 수질정화가 이루어짐으로써 저수지 및 연못의 수질정화를 현장에서 직접 처리할 수 있다.

상기 가압포화조(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 부상조(20)와 연결되어 부상조(20)측으로 가압수를 공급하도록 하부에 가압수배출관(111)이 구비된 포화조탱크(11)와, 상기 포화조탱크(11)의 하부에 구비된 가압수배출관(111)과 연결되어 가압수배출관(111)으로부터 배출되는 가압수에 응집제를 공급하는 약품펌프(12)와, 상기 포화조탱크(11)의 내부와 연통되도록 연결되고 상기 가압수배출관(111)측으로 가압수가 배출되도록 상기 포화조탱크(11)의 내부에 수용되는 원수를 가압하는 에어콤프레셔(13)와, 상기 부상조(20)에 양수된 물을 상기 포화조탱크(11)의 내부측으로 공급시키도록 상기 순환수공급관(30)과 연결되는 양수펌프(14)와, 상기 포화조탱크(11)에는 포화조탱크(11)의 내부에 수용되는 가압수의 수위를 감지하는 수위센서(15)와, 상기 수위센서(15)에 의해 감지된 신호를 입력받아 상기 포화조탱크(11)의 수위를 일정하게 유지되도록 상기 포화조탱크(11)와 상기 순환수공급관(30) 사이에 구비되는 압력밸브(16)가 포함되어 이루어진다.

이에 따라 공기를 상기 에어콤프레셔(13)로 포화조탱크(11)의 내부로 강제주입시킴으로써 포화조탱크(11) 내부에 수용되어 있는 원수를 감압시킨다.

또한, 상기 가압포화조(10)에는 상기 가압수배출관(111)과 연결된 응집제를 정량 주입할 수 있는 약품펌프(12)가 구비되어 있기 때문에 수질정화에 필요한 약품을 감압된 가압수와 함께 부상조(20)측으로 공급할 수 있다.

상기 압력밸브(16)에는 상기 순환수공급관(30)과 연결되어 상기 포화조탱크(11) 내부의 수위를 일정하게 유지하는 벤츄리형 노즐(17)이 더 구비되어 이루어진다.

따라서, 포화조탱크(11)의 내부 수위를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 압력밸브(16)에 의해 포화조탱크(11) 내부 압력을 제어할 수 있다.

예를 들어 포화조탱크(11) 내부 압력을 1.36 ~ 3.4 기압으로 조절하였을 때 방출되는 기포의 크기는 30 ~ 100㎛정도이다.

상기 부상조(20)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 구조물의 부력 및 안전성을 확보하고 반응구역을 혼화구역과 응집구역 및 부상구역으로 구분할 수 있으며 부상물(Floats) 즉 부상되는 슬러지를 수집제거하는 것으로, 수면에 설치되고 서로 대응되도록 위치되는 제1고정구조물(21) 및 제2고정구조물(22)과, 상기 제1고정구조물(21)과 제2고정구조물(22)을 연결하여 상기 제1고정구조물(21) 및 제2고정구조물(22)이 수면에 부상되도록 하는 유연구조물(23)과, 상기 가압포화조(10)와 연결되어 가압포화조(10)에 의해 가압된 가압수가 공급되고 공급된 가압수를 상기 부상조(20)의 내부로 분사하도록 상기 제1고정구조물(21)에 설치되는 분사노즐(24)과, 상기 제2고정구조물(22)의 상단에 구비되어 상기 제2고정구조물(22)에 대해 횡방향으로 설치되어 부상되는 슬러지를 수집하는 회전식슬러지수집체(25)와, 상기 회전식슬러지수집체(25)에 의해 수집된 슬러지를 상기 슬러지저장조(40)측으로 공급하도록 상기 슬러지공급관(41)과 연결되는 슬러지호퍼(26)가 포함되어 이루어진다.

상기 부상조(20)는, 수면에 설치되는 수상구조물이기 때문에, 비나 바람 등 기후적 요인에 의한 파랑이나 정수압에 영향을 최소화할 수 있도록 하기 위해 제1고정구조물(21)과 제2고정구조물(22) 및 이들을 연결하여 부상시키는 유연구조물(23)로 구성된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 제1고정구조물(21)과 제2고정구조물(22) 사이에 수직형 커튼(23a)을 호저면까지 설치한다.

상기와 같이 구성된 부상조(20)는, 분사노즐(24)을 통해 상기 포화조(10)의 가압수가 공급되어 분사되는 것으로, 이 때 분사노즐(24)을 통해 분사되는 가압수에 의해 미세기포가 발생되고 미세기포에 의해 부상조(20) 내부의 슬러지가 부상된다.

상기 회전식슬러지수집체(25)는, 날개가 회전하면서 부상되는 슬러지를 모아서 상기 슬러지호퍼(26)측으로 이동시켜 주는 것으로, 운전주기 및 회전날개의 크기에 따라 부상하는 슬러지의 제거량이 조절될 수 있다.

상기 분사노즐(24)은, 도 5에 도시된 바와 같이 내부에 벤츄리작용부(241)가 구비된 벤츄리형(venturi type)으로 이루어질 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 분사노즐(24)은, 내부에 선회류작용부(242)가 구비된 선회류형(旋回流型)노즐로 이루어질 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 분사노즐(24)은, 일측에 벤츄리작용부(241)가 구비되고 상기 벤츄리작용부(241)의 타측에 선회류작용부(242)가 구비되어 이루어질 수 있다.

뿐만 아니라, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 분사노즐(24)은, 중앙에 벤츄리작용부(241)가 구비되고, 상기 중앙에 구비된 벤츄리작용부(241)의 양측에 각각 선회류작용부(242)가 구비되어 이루어질 수 있다.

상기 분사노즐(24)의 길이는 약 1m로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 분사노즐(24)을 벤츄리형 또는 선회류형으로 구성함으로써 고속으로 분사되는 액체의 전단력에 의한 파괴로 미세기포가 발생되며, 효과적으로 가압수를 분사시키기 위해서는 압력을 급속하게 감소시켜 높은 난류조건을 만들어 주어야 한다.

상기 분사노즐(24)에서 가압조에서 용해된 공기량의 95% 이상의 공기방울이 생산되며 공기의 실제 방출량은 감압시점의 난류혼합조건과 가압장치에서의 공기포화도에 따라 달라지며 기포의 크기는 10~ 120㎛이나 평균적으로 40㎛이며, 기포의 크기는 압력차와 노즐의 형상에 따라 변화한다.

또한, 가압순환수가 부상조(20)에 토출 분사하는 것은 기포발생량 및 기포농도에 영향을 미치는 핵심공정으로써, 상기 부상조(20)에 마이크버블 생성과 오염물질이 효율적으로 접촉반응을 하기 위해서는 작은 공기방울과 균질의 기포가 생성되어야 하며 충분한 접촉반응시간을 감안하여야 하고, 부상조(20)에서 응결플럭이 파괴되지 않게 플러그 플로우(Plug flow) 물의 흐름은 유지하여야 하며, 기포와 고형물이 충돌할 수 있는 구조로 하여야 하는 것으로, 본 발명에서의 분사노즐(24)이 유속 유지를 위한 벤츄리형과 충돌기회 확보를 위한 선회류형으로 구성되거나 또는 벤츄리형과 선회류형의 혼합구조로 구성함에 따라 부상물 분리를 촉진할 수 있도록 구성하여 부상처리 효율을 극대화 할 수 있다.

본 발명은 처리원수의 흐름이 원활하도록 물흐름유도장치(80)가 상기 가압포화조(10)의 하부에 구비된 연결구(112)에 더 연결되어 이루어진다.

상기 물흐름유도장치(80)는, 도 9에 도시된 바와 같이 내부에 밴츄리형 노즐(81)이 구비되어 있기 때문에, 처리 대상수역의 형상이 사수역(dead space) 또는 정체수역이 있을 경우에는 입구 또는 관구에서 유체가 외부로 분출되는 경우, 입구 가까이에서 좁은 영역을 고속으로 흐르게 되기 때문에 처리원수를 원활히 공급할 수 있다.

또한, 본 발명은 처리대상 수역의 퇴적층에 압력수를 고속으로 분사하여 퇴적물을 교란하여 처리함으로써 퇴적층으로부터 부하되는 오염량을 제어하여 수질정화 효율 지속성을 있는 유기퇴적층교란장치(90)가 상기 가압포화조(10)의 하부에 구비된 연결구(112)에 더 연결되어 이루어진다.

상기 유기퇴적층교란장치(90)는, 도 10에 도시된 바와 같이 내부에 벤츄리형 석션부(91)가 구비되어 있음에 따라 퇴적층교란장치(90) 내에 고속으로 원수를 제트 분사하여 진공을 발생시킬 수 있어 다른 액체를 흡인할 수 있고, 흡인된 액체는 제트류와 혼합되어 운동에너지가 전달되도록 하여 오염물질이 주위 수역에 영향을 주지 않도록 함에 따라 퇴적물을 교란시킬 수 있다.

상기 물흐름유도장치(80)와 유기퇴적층교란장치(90)는 필요에 따라 연결하여 사용하게 되는 것이다.

구분	제거율(%)
구분	COD	SS	T-P	Chl-a
본 발명	56.6	87.0	85.8	88.9
종래기술	55.0	80.0	3.3	84.1

[표 1]은 종래 기술과 본 발명의 제거율을 비교한 것으로, 표 1에 의해 알 수 있듯이, COD, SS, T-P, Chl-a 항목에서 우수한 제거 효율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

10 : 가압포화조 11 : 포화조탱크
111 : 가압수배출관 12 : 약품펌프
13 : 에어콤프레셔 14 : 양수펌프
15 : 수위센서 16 : 압력밸브
17 : 벤츄리노즐 20 : 부상조
21 : 제1고정구조물 22 : 제2고정구조물
23 : 유연구조물 24 : 분사노즐
241 : 벤츄리작용부 242 : 선회류작용부
25 : 회전식슬러지수집체 26 : 슬러지호퍼
30 : 순환수공급관 40 : 슬러지저장조
41 : 슬러지공급관 50 : 농축조
60 : 탈수기 61 : 탈리액배출관
62 : 슬러지배출관 70 : 교반조
80 : 물흐름유도장치 90 : 유기퇴적층교란장치

Claims

에어콤프레셔와 연결되어 압축공기에 의해 내부에 수용된 원수를 감압하고 하부에 연결구(112)가 구비되는 가압포화조(10)와;
상기 가압포화조(10)에 의해 감압된 가압수가 유입되고 유입되는 가압수에 의해 발생되는 미세기포가 고형물입자에 달라붙어 부상되는 슬러지를 수집하도록 수면(水面)에 설치되는 부상조(20)와;
상기 부상조(20)는, 수상에 설치되어 고정되고 서로 대응되도록 위치되는 제1고정구조물(21) 및 제2고정구조물(22)과; 상기 제1고정구조물(21)과 제2고정구조물(22)을 연결하여 상기 제1고정구조물(21) 및 제2고정구조물(22)이 수면에 부상되도록 하는 유연구조물(23)과; 상기 가압포화조(10)와 연결되어 가압포화조(10)에 의해 감압된 가압수가 공급되고 공급된 가압수를 상기 부상조(20)의 내부로 분사하도록 상기 제1고정구조물(21)에 설치되는 분사노즐(24)과; 상기 제2고정구조물(22)의 상단에 구비되어 상기 제2고정구조물(22)에 대해 횡방향으로 설치되어 부상되는 슬러지를 수집하는 회전식슬러지수집체(25)와; 상기 회전식슬러지수집체(25)에 의해 수집된 슬러지를 슬러지공급관(41)과 연결되는 슬러지호퍼(26)가 포함되어 이루어져 있으며;
상기 부상조(20)로부터 순환되는 순환수를 상기 가압포화조(10)측으로 순환시키도록 상기 가압포화조(10)와 상기 부상조(20)를 연결하는 순환수공급관(30)과;
상기 부상조(20)에서 부상되는 슬러지를 공급하여 저장하도록 상기 부상조(20)와 슬러지공급관(41)에 의해 연결된 슬러지저장조(40)와;
상기 슬러지저장조(40)에 저장된 슬러지를 농축하도록 상기 슬러지저장조(40)와 연결된 농축조(50)와;
상기 농축조(50)에 의해 농축된 슬러지를 탈수하여 탈리액은 상기 부상조(20)가 설치된 수면측으로 공급하고 탈리액이 제거된 슬러지는 배출하도록 탈리액배출관(61)과 슬러지배출관(62)이 각각 구비되는 탈수기(60)와;
상기 농축조(50)에 폴리머약품을 공급하는 교반조(70)가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템.
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 분사노즐(24)은, 내부에 벤츄리작용부(241)가 구비된 벤츄리형(venturi type)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 분사노즐(24)은, 내부에 선회류작용부(242)가 구비된 선회류형(旋回流型) 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 분사노즐(24)은, 일측에 벤츄리작용부(241)가 구비되고 상기 벤츄리작용부(241)의 타측에 선회류작용부(242)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 분사노즐(24)은, 중앙에 벤츄리작용부(241)가 구비되고, 상기 중앙에 구비된 벤츄리작용부(241)의 양측에 각각 선회류작용부(242)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 가압포화조(10)의 하부에 구비된 연결구(112)에는 수체가 사수역 또는 정체수역이 있을 경우에 처리원수의 물흐름이 원활하도록 하는 물흐름유도장치(80)가 더 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 가압포화조(10)의 하부에 구비된 연결구(112)에는 압력수를 고속으로 분사하여 유기퇴적층을 교란함으로써 수질정화효율의 지속성을 확보하도록 퇴적층 교란장치(90)가 더 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수지 및 연못 수질정화를 위한 용존공기 부상 처리시스템.