KR101350617B1 - 우수처리 장치 - Google Patents

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최승도
박노연
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홍신희
윤석진
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주식회사 한국종합기술
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Abstract

본 발명은 우수처리 장치에 관한 것으로, 유입구(12)와 배출구(14)를 구비하는 처리조(10); 유입구(12)와 연결되며, 호퍼(22)와 호퍼(22)의 내부에 설치되는 회전브러시(24)로 구성되어 처리조(10) 내부에 설치되는 스월스크린부(20); 다공질로 이루어진 유동상여재(32), 유동상여재(32)를 수용하는 수용망(34), 유동상여재(32)의 하부에 설치되는 공기분사관(36)으로 구성되어 스월스크린부(20)와 연통되는 침전부(30) 및 컨베이어(41), 컨베이어(41)에 의해 회전 구동되고 양단부가 벨트식으로 연결되어 내측으로 정화공간(42a)을 형성하는 섬유벨트필터(42), 섬유벨트필터(42)의 양측면에 결합되며 일측으로 배출관(43)이 형성되는 차단막(44), 섬유벨트필터(42)의 외측에 설치되는 진공흡입기(45), 섬유벨트필터(42)의 내측에 설치되는 분사노즐(46)로 구성되어 침전부(30)와 연통되는 여과부(40)를 포함한다. 이에 따라 우수와 함께 유출되는 비점오염물질을 보다 원활하게 정화하여 배출할 수 있다.

Description

우수처리 장치 {APPARATUS FOR RAINWATER RECYCLING}
본 발명은 우수처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수와 함께 유출되는 비점오염물질 및 미처리 유출수를 보다 원활하게 정화하여 배출할 수 있는 우수처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수질 오염원은 점오염원(點汚染源)과 비점오염원(非點汚染源)으로 구분된다. 점오염원은 가정하수, 공장폐수 등과 같이 오염원의 출처와 원인이 명확한 것이고, 비점오염원은 오염원이 광범위하게 산재되어 있어 그 출처와 원인을 특정하기 어려운 것을 말한다. 이외에도 수질 오염원으로는 미처리 유출수인 침입수(INFILTRATION), 유입수(INFLOW), 합류식 하수도 월류수(COMBINED SEWER OVERFLOWS) 등이 있다.
이러한 미처리 유출수 및 비점오염원은 강우시 초기 우수와 함께 하천 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 일으키는 주원인이 되고 있다. 이에 따라 초기 우수에 보다 효과적으로 대응하고, 하천 생태계를 보호하기 위해 우수처리 장치가 이용되고 있다.
종래의 우수처리 장치가‘특허문헌 1’에 게재되어 있다. 이러한 우수처리 장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 유입관(1)과 배출관(2)을 구비하며 내측으로 정화공간이 형성되는 수조부(3); 수조부(3)의 내부에 설치되며, 내측으로 유입관(1)을 통해 유입되는 우수에 의해 회전구동되는 회전판(도시되지 않음)을 구비하고, 둘레방향으로 다수의 여과홀(4)이 형성되어 우수를 배출하는 회전드럼(5); 회전드럼(5)을 거친 여과수가 유입되어 침전되는 침전조(6); 침전조(6)와 연통되며 모래와 미생물 담체로 이루어진 제1 여과층(7) 및 다수의 공극이 형성된 제2 여과층(8)을 구비하여 오염물질을 침전시키는 여과조(9)를 포함하여 구성된다.
그러나 위와 같은 우수처리 장치는 회전드럼(5)에 형성된 다수의 여과홀(4) 및 여과조(9)의 제1 여과층(7) 및 제2 여과층(8)을 통해 입자가 큰 오염물질이나 침전성 오염물질 등을 제거하므로 미세 부유성 오염물질의 제거성능을 기대하기 어렵다.
또한 제1 여과층(7) 및 제2 여과층(8)의 탈리 수단을 따로 구비하지 않아 여과 수단을 주기적으로 교체해 주어야 하므로 연속적인 여과가 어렵다. 이에 따라 유지관리가 어렵고 장마철과 같이 우수의 유입량이 급증할 때 여과 부하가 높아지므로 제대로 여과되지 못한 미처리수가 그대로 방출되어 환경오염을 일으킨다. 이는 결국 우수처리 장치의 기능성을 저하시키는 결과를 초래한다.
KR 10-0977877 B1 2010. 08. 24.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 미세 부유성 오염물질을 제거할 수 있고 여과와 탈리가 함께 가능하여 연속적인 여과가 가능한 우수처리 장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 우수처리 장치는 유입구와 배출구를 구비하는 처리조; 상기 유입구와 연결되며, 호퍼와 상기 호퍼의 내부에 설치되는 회전브러시로 구성되어 상기 처리조 내부에 설치되는 스월스크린부; 다공질로 이루어진 유동상여재, 상기 유동상여재를 수용하는 수용망, 상기 유동상여재의 하부에 설치되는 공기분사관으로 구성되어 상기 스월스크린부와 연통되는 침전부 및 컨베이어, 상기 컨베이어에 의해 회전 구동되고 양단부가 벨트식으로 연결되어 내측으로 정화공간을 형성하는 섬유벨트필터, 상기 섬유벨트필터의 양측면에 결합되며 일측으로 배출관이 형성되는 차단막, 상기 섬유벨트필터의 외측에 설치되는 진공흡입기, 상기 섬유벨트필터의 내측에 설치되는 분사노즐로 구성되어 상기 침전부와 연통되는 여과부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 우수처리 장치는 스월스크린, 유동상여재 및 섬유벨트필터를 구비하여 조대 협잡물 및 침전성 오염물질 뿐만 아니라 미세 부유성 오염물질까지 제거할 수 있어 우수처리 장치의 여과성능을 향상시킬 수 있다.
또한 스월스크린, 유동상여재 및 섬유벨트필터에 자동 탈리 수단을 구비하여 여과와 탈리가 함께 진행될 수 있도록 함으로써 여과 수단의 교체 없이도 연속적인 여과가 가능하다. 이에 따라 여과성능을 높일 수 있고 여과 수단의 폐색을 방지하여 유지관리가 용이할 뿐만 아니라 우수처리 장치의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 우수처리 장치의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 우수처리 장치의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 우수처리 장치의 스월스크린부의 설치상태를 도시한 단면도
도 4는 본 발명에 따른 우수처리 장치의 침전부의 설치상태를 도시한 단면도
도 5는 본 발명에 따른 우수처리 장치의 여과부의 설치상태를 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 따른 우수처리 장치의 여과부의 분해사시도
도 7은 본 발명에 따른 우수처리 장치의 여과부의 단면도
도 8은 본 발명에 따른 우수처리 장치의 여과과정을 도시한 단면도
아래에서는 본 발명에 따른 우수처리 장치를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 우수처리 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 우수처리 장치의 스월스크린부의 설치상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 우수처리 장치의 침전부의 설치상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 우수처리 장치의 여과부의 설치상태를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 우수처리 장치는 처리조(10); 처리조(10)의 내부에 설치되는 스월스크린부(20); 스월스크린부(20)와 연통되는 침전부(30) 및 침전부(30)와 연통되는 여과부(40)를 포함하여 구성된다.
처리조(10)는 우수가 유입되어 정화되는 유로 역할을 한다. 이러한 처리조(10)는 우수를 수용할 수 있는 내부공간이 형성되며 양측으로 유입구(12)와 배출구(14)가 형성된다.
처리조(10)의 내부에는 상부가 연통되도록 일정한 높이를 갖는 격벽(16)이 형성되어 스월스크린부(20), 침전부(30) 및 여과부(40)가 순차적으로 설치되고, 격벽(16)의 상부에는 우수의 이동을 위한 이동로(17)가 형성된다. 처리조(10)의 상부가 연통되도록 하는 것은 장마철과 같이 우수의 유입량이 급증할 때 월류되어 원활하게 배출되도록 하기 위함이다.
처리조(10)의 상면에는 점검구(18)가 마련되어 처리조(10)의 내부 상태를 간편하게 확인할 수 있다.
스월스크린부(20)는 우수에 포함된 조대 협잡물이나 침전성 오염물질 등이 여과되는 곳으로 스테인레스, 고강도 폴리염화비닐, 유리섬유강화플라스틱 및 폴리프로필렌과 같은 부식에 강한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 크기와 형상은 설치지역의 우수 특성에 따라 다양하게 변경가능하다.
스월스크린부(20)는 처리조(10)의 유입구(12)와 연결되어 설치되고, 둘레방향으로 다수의 타공(21)이 형성된 호퍼(22), 호퍼(22)의 내부에 설치되어 선회류를 일으키는 회전브러시(24), 호퍼(22) 하부에 연결되는 배출구(26)로 구성된다.
처리조(10)의 유입구(12)를 통해 유입된 우수는 호퍼(22)의 내부로 유입되어 회전브러시(24)를 구동시킨다. 회전브러시(24)가 회전구동됨에 따라 유입된 우수에 선회류가 발생되고 원심력으로 인해 우수가 다수의 타공(21)을 통해 배출되며 입자가 큰 오염물질이나 침전성 오염물질 등은 호퍼(22)의 하부로 침전된다. 침전된 오염물질이 일정량이 되면 배출구(26)를 개방하여 수두차에 의해 배출시키고, 침전물은 별도의 슬러지 저장소(도시되지 않음)로 이송되어 처리된다. 이와 같이 우수가 회전브러시(24)를 회전구동시킴에 따라 스월스크린부(20)의 구동을 위한 동력이 소모되지 않아 경제적이며, 선회류의 발생 및 회전브러시(24)의 브러싱 작용에 의해 호퍼(22)의 오염물질 등이 탈리되어 폐색이 방지되므로 유지관리가 용이하다.
스월스크린부(20)를 통해 조대 협잡물이나 침전성 오염물질 등이 제거된 우수는 이동로(17)를 통해 침전부(30)로 이동된다. 침전부(30)는 다공질로 이루어져 오염물질을 흡착하는 유동상여재(32), 유동상여재(32)를 수용하는 수용망(34), 유동상여재(32)를 향해 공기를 분사하는 공기분사관(36), 탈리된 침전물을 이송하는 침전물이송기(38)로 구성된다.
유동상여재(32)는 활성탄, 슬래그, 점토 등과 같은 성분으로 혼합 제조되어 유기물과 암모니아에 대한 높은 흡착력을 갖으며 원수의 성분에 따라 다양한 성분으로 제작 가능하다. 유동상여재(32)의 표면에는 다수의 공극이 형성되어 있어 오염물질을 흡착하여 부가적인 설비가 필요하지 않고, 적층이나 투기를 통해 간편하게 교체하여 사용할 수 있으므로 유지관리가 쉽다.
이러한 유동상여재(32)는 비중이 작아 부상하여 유동하므로 폴리에틸렌 재질의 수용망(34)을 두어 독립적인 층을 이루도록 한다. 수용망(34)은 다수의 타공(도시되지 않음)이 형성되어 유동상여재(32)에서 탈리된 오염물질이 하부로 배출될 수 있도록 한다.
공기분사관(36)은 유동상여재(32)에 흡착된 오염물질을 탈리시키는 역할을 한다. 공기분사관(36)은 유동상여재(32)의 하부에 나란하게 이격 설치되며 그 배치형태는 유동상여재(32)에 흡착된 이물질을 효율적으로 탈리시킬 수 있도록 다양하게 변경가능하다.
스월스크린부(20)를 거친 처리수가 침전부(30)로 유입되면 유동상여재(32)를 거치면서 오염물질이 흡착된다. 이러한 과정이 반복되면서 유동상여재(32)의 공극이 줄어들고 오염물질의 흡착층은 성장하게 된다. 이때 공기분사관(36)에서 공기를 분사하여 유동상여재(32)의 오염물질을 탈리시킨다.
침전부(30)에는 센서(도시되지 않음)를 구비하여 수위를 감지하며 일정수위 이상일 경우 공기분사관(36)을 작동시켜 원활한 탈리작용이 이루어지도록 한다. 공기분사관(36)은 유동상여재(32)의 흡착상태에 따라 분사압 및 분사 시간 등을 조절할 수 있어 효율적인 탈리가 가능하다.
침전물이송기(38)는 한 쌍의 스프로킷(38a), 스프로킷(38a)에 맞물려 회전하는 벨트(38b), 벨트(38b)를 원활하게 회전시키는 롤러(38c), 벨트(38b)의 외측에서 침전물을 수집하는 스크레이퍼(38d), 스프로킷(38a)을 회전시키는 모터(38e)로 구성된다.
유동상여재(32)로부터 탈리된 오염물질 등이 침전되어 침전부(30)의 바닥으로 퇴적되면 침전물이송기(38)에서 수집하여 침전부(30)의 하부 일측으로 설치된 호퍼(도시되지 않음)로 이동시킨다. 침전물이 일정량이 되면 배출구(도시되지 않음)를 통해 배출하고 배출된 침전물은 별도의 슬러지 저장소로 이송되어 처리된다.
여과부(40)는 처리조(10)의 말단에 설치되어 미세 부유성 오염물을 제거하는 역할을 한다. 여과부(40)는 도 6에 도시된 바와 같이, 컨베이어(41), 컨베이어(41)에 결합되는 섬유벨트필터(42), 섬유벨트필터(42)의 양측면에 결합되는 차단막(44), 섬유벨트필터(42)의 외측에 설치되는 진공흡입기(45), 섬유벨트필터(42)의 내측에 설치되는 분사노즐(46)로 구성된다.
컨베이어(41)는 여과부(40)의 구동부 역할을 하며 컨베이어(41)의 구동속도를 조절하여 여과부(40)의 여과속도를 조정할 수 있다. 컨베이어(41)는 도 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 스프로킷(41a), 스프로킷(41a)에 맞물려 회전하는 체인(41b), 체인(41b)의 내측에서 체인(41b)을 원활하게 회전시키는 롤러(41c), 스프로킷(41a)을 회전시키는 모터(41d)로 구성된다.
섬유벨트필터(42)는 컨베이어(41)의 외측으로 결합되어 컨베이어(41)에 의해 회전구동된다. 섬유벨트필터(42)는 양단부가 벨트식으로 연결되어 내측으로 정화공간(42a)을 형성하며, 유입수를 1차적으로 여과하는 외부망(42b); 외부망(42b)을 거친 여과수를 2차적으로 여과하는 내부망(42c)으로 구성된다. 이렇게 외부망(42b)과 내부망(42c)을 적층하여 사용함으로써 표면과 내부에서 여과되므로 이중여과 효과를 볼 수 있다.
외부망(42b)은 부직포 재질이나 투수성 재질의 섬유로 이루어지는 것이 바람직하며 부직포나 섬유는 가격이 저렴하여 경제적이고 무게가 가벼워 취급이 용이하므로 간편하게 교체하여 사용할 수 있다.
또한 외부망(42b)은 한 겹 또는 여러 겹을 적층함으로써 섬유벨트필터(42)의 여과성능을 높일 수 있고, 서로 다른 간극으로 직조되는 섬유층을 복수 개 적층하여 사용함으로써 다양한 크기의 입자들을 여과할 수 있다.
내부망(42c)은 외부망(42b)의 내측에서 외부망(42b)의 형태를 유지해주고, 2중 여과층을 형성하여 미세 오염물을 여과하여 섬유벨트필터(42)의 내부로 배출한다. 이러한 내부망(42c)은 다수의 타공(42d)이 형성되거나 그물망 형상을 가질 수 있다.
섬유벨트필터(42)의 외측에는 섬유벨트필터(42)의 오염물질을 제거하는 스크레이퍼(42e)를 구비하여 섬유벨트필터(42)의 오염물질을 제거할 수 있다. 스크레이퍼(42e)는 섬유벨트필터(42)의 외측에서 유동이 가능하도록 설치될 수 있다.
차단막(44)은 섬유벨트필터(42)의 정화공간(42a)으로 유입된 여과수가 오염물질과 단절되도록 하기 위해 설치된다. 차단막(44)의 일측으로는 배출관(43)이 형성되어 정화공간(42a)의 여과수를 배출한다.
차단막(44)의 하부에는 경사각조절대(44a)가 설치되어 여과부(40)의 경사각을 조절한다. 이는 오염물질의 양에 따라 경사각을 조절할 수 있도록 하여 오염물질이 많을 때 이송이 용이하도록 한 것이다.
진공흡입기(45)는 섬유벨트필터(42)의 외측에서 섬유벨트필터(42)의 오염물질을 흡입하는 역할을 한다. 진공흡입기(45)는 섬유벨트필터(42)의 상부에 수면 위로 노출되도록 설치되어 섬유벨트필터(42)의 이물질을 흡수하고, 흡입된 오염물질은 흡입관(45a)을 통하여 슬러지 저장소로 이동된다.
분사노즐(46)은 진공흡입기(45)에 의해 1차적으로 오염물질이 제거된 섬유벨트필터(42)에 잔존하는 미세 오염물질을 섬유벨트필터(42)의 내부에서 외부로 유체의 압력을 가하여 2차적으로 탈리시킨다. 분사노즐(46)의 유체는 공기 또는 물이 사용될 수 있으며, 섬유벨트필터(42)에 압력을 가하여 오염물질을 탈리시킬 수 있는 다양한 구조로 변경할 수 있다.
여과부(40)의 내부에는 센서(도시되지 않음)가 구비되어 여과부(40)의 수위를 감지한다. 섬유벨트필터(42)가 연속하여 회전구동됨에 따라 여과부(40)로 유입된 처리수는 미세 부유성 오염물질이 제거되어 배출되고 이러한 여과과정이 제대로 이루어지지 않을 경우 여과부(40)의 수위가 높아진다. 이때 진공흡입기(45) 및 분사노즐(46)을 작동시켜 섬유벨트필터(42)의 이물질을 제거하여 원활한 여과가 이루어질 수 있도록 한다. 이렇듯 섬유벨트필터(42)의 여과작용과 진공흡입기(45) 및 분사노즐(46)의 탈리작용이 함께 진행되도록 함으로써 여과 수단의 교체 없이도 연속적인 여과가 가능하여 여과성능을 높일 수 있고 여과 수단의 폐색을 방지하여 유지관리가 용이하며 이에 따라 우수처리 장치의 수명 향상 효과를 또한 기대할 수 있다.
한편 처리조(10)의 상부에는 세척노즐(50)이 설치되어 처리조(10)의 내부와 스월스크린부(20), 침전부(30) 및 여과부(40)를 간편하게 세척할 수 있다.
이상에서 설명한 우수처리 장치의 여과과정을 도 8을 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.
처리조(10)의 유입구(12)를 통해 스월스크린부(20)로 유입된 우수는 호퍼(22)의 내부로 유입되어 회전브러시(24)를 회전구동시킨다. 회전브러시(24)가 회전구동됨에 따라 선회류가 발생되고 원심력에 의해 우수가 호퍼(22)의 타공(21)을 통해 배출되어 조대 협잡물 및 침전성 오염물질 등은 호퍼(22)의 하부에 침전되고, 처리수는 이동통로(17)를 통해 침전부(30)로 유입된다. 침전부(30)로 유입된 처리수는 유동상여재(32)를 거치며 부유성 오염물질이 흡착·제거된 후 이동로(17)를 통해 여과부(40)로 유입되고 여과부(40)의 섬유벨트필터(42)를 거쳐 여과된 후 배출관(43)을 통해 배출된다.
이와 같은 우수처리 장치는 별도의 저류시설이 필요하지 않으므로 현장적용이 용이하고 경제적이다. 또한 초기우수의 처리뿐만 아니라 하수처리장에서 침사 및 침전의 통합시설로 활용이 가능하다.
10: 처리조 12: 유입구
14: 배출구 20: 스월스크린부
22: 호퍼 24: 회전브러시
30: 침전부 32: 유동상여재
34: 수용망 36: 공기분사관
38: 침전물이송기 40: 여과부
41: 컨베이어 42: 섬유벨트필터
42b: 외부망 42c: 내부망
42e: 스크레이퍼 43: 배출관
44: 차단막 44a: 경사각조절대
45: 진공흡입기 46: 분사노즐

Claims (6)

  1. 유입구(12)와 배출구(14)를 구비하는 처리조(10);
    상기 유입구(12)와 연결되며, 호퍼(22)와 상기 호퍼(22)의 내부에 설치되는 회전브러시(24)로 구성되어 상기 처리조(10) 내부에 설치되는 스월스크린부(20);
    다공질로 이루어진 유동상여재(32), 상기 유동상여재(32)를 수용하는 수용망(34), 상기 유동상여재(32)의 하부에 설치되어 상기 유동상여재(32)를 향해 공기를 분사하는 공기분사관(36)으로 구성되어 상기 스월스크린부(20)와 연통되는 침전부(30) 및
    컨베이어(41), 상기 컨베이어(41)에 의해 회전 구동되고 양단부가 벨트식으로 연결되어 내측으로 정화공간(42a)을 형성하는 섬유벨트필터(42), 상기 섬유벨트필터(42)의 양측면에 결합되며 일측으로 배출관(43)이 형성되는 차단막(44), 상기 섬유벨트필터(42)의 외측에 설치되는 진공흡입기(45), 상기 섬유벨트필터(42)의 내측에 설치되는 분사노즐(46)로 구성되어 상기 침전부(30)와 연통되는 여과부(40)를 포함하며,
    상기 호퍼(22)의 둘레방향으로 다수의 타공(21)이 형성되고, 상기 회전브러시(24)는 상기 유입구(12)를 통해 유입된 우수에 의해 회전되며,
    상기 침전부(30)의 바닥면에 설치되는 침전물이송기(38)를 더 포함하며, 상기 침전물이송기(38)는 한 쌍의 스프로킷(38a), 상기 스프로킷(38a)에 맞물려 회전되는 벨트(38b), 상기 벨트(38b)를 원활하게 회전시키기 위한 롤러(38c), 상기 벨트(38b)의 외측에서 침전물을 수집하는 스크레이퍼(38d) 및 상기 스프로킷(38a)을 회전시키는 모터(38e)로 구성되는 것을 특징으로 하는 우수처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 섬유벨트필터(42)는 외부망(42b) 및 상기 외부망(42b)의 내측에 적층되는 내부망(42c)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 우수처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외부망(42b)은 복수 개의 섬유층이 적층되고, 상기 섬유층은 서로 다른 간극으로 직조되는 것을 특징으로 하는 우수처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 섬유벨트필터(42)의 외측에 설치되는 스크레이퍼(42e)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우수처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차단막(44)의 하부에 틸팅 결합되어 상기 여과부(40)의 경사각을 조절하는 경사각조절대(44a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우수처리 장치.
  6. 삭제
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