KR101383076B1 - 침전슬러지 배출용 호퍼 커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리 시설의 침전지 특히 호퍼에 침전된 슬러지를 배출하기 위한 호퍼 커버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 래빗 홀 현상을 방지하며, 농축된 슬러지를 효율적으로 배출하게 되는 침전슬러지 배출용 호퍼 커버에 관한 것이다.
본 발명의 침전슬러지 배출용 호퍼 커버는, 호퍼 내 슬러지 축적으로 인한 래빗 홀 현상을 방지하여 슬러지 배출 효율이 높아지기 때문에 방류수 부하 경감, 후처리 공정(탈수, 방류 등) 효율 향상, 침전수 절감 등의 효과가 있다. 또한 슬러지에 물을 분사하는 분사 수단은 별도의 급수 수단 없이 침전지 내의 침전수를 사용하기 때문에 구성이 간단하고, 유지 관리가 용이하다.

Description

침전슬러지 배출용 호퍼 커버{Hopper cover for discharging sedimentation sludge}

본 발명은 수처리 시설의 침전지 특히 호퍼에 침전된 슬러지를 배출하기 위한 호퍼 커버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 래빗 홀 현상을 방지하며, 농축된 슬러지를 효율적으로 배출하게 되는 침전슬러지 배출용 호퍼 커버에 관한 것이다.

일반적으로 우리가 사용하는 물은 수처리 시설을 거쳐 공급된다.

도 1은 일반적인 표준 수처리 공정도를 나타낸다. 도 1을 참조하면 표준 수처리 공정을 위한 시설은 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지 및 정수지로 나누어지며 상기 시설을 순차적으로 거치게 된다.

상기 착수정은 취수 펌프로 양수된 원수를 받아 후속 공정의 수위를 안정시키기 위해 유량을 조절하는 시설이고, 상기 혼화지는 수처리용 약품을 수중 확산시키는 시설이고, 상기 응집지는 불안정화된 콜로이드 입자들을 서로 뭉쳐 침전이 가능한 입자들로 성장시키는 시설이고, 상기 침전지는 슬러지를 침전시켜 원수로부터 분리해내는 시설이고, 상기 여과지는 침전지에서 침전되지 않은 미세입자를 제거하기 위한 시설이고, 상기 정수지는 소독시설과 배출수 처리시설로 나누어지고, 상기 소독시설은 원수 중에서 콜로이드성 입자들을 제거하고 난 후에 수인성 미생물을 사멸시켜 위생적으로 안전한 음용수를 생산하는 시설이며, 상기 배출수 처리시설은 침전지에서 배출된 오니배출수, 여과지 역세척수 등에서 고액분리를 하여 고형물은 매립장으로 보내 최종처분하게 하고, 상징수는 회수하는 시설이다.

상기와 같은 수처리 시설 중 침전지의 중요한 기능은 원수중의 고형물을 침전시켜서 깨끗한 상징수를 생산하는 것과 침전된 슬러지를 효과적으로 배출하는 것이다.

도 2는 일반적인 침전지(10)를 보여주는 단면도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 수처리 시설의 침전지(10)는 일정한 길이와 폭을 구비한 콘크리트 구조물로 설치되고, 응집되어 침전된 슬러지는 침전지(10)의 내부에서 왕복 이동하도록 설치된 수중 대차식 슬러지 수집기(1)에 의해 침전지의 바닥 일측에 형성된 호퍼(2)로 수집된다. 이와 같이 호퍼(2)에 수집된 슬러지는 호퍼(2) 하부에 구비되는 드레인 배관(3)을 통해 상기 침전지(10) 외부로 주기적으로 또는 간헐적으로 강제 배출시킨 후 탈수 처리하여 매립 및 해양투기하거나 복토재 및 시멘트 원료 등에 일부 재활용되고 있는 실정이다.

하지만 상기 응집지 및 침전지에서 농축된 슬러지는 상기 호퍼(2)의 드레인 배관(3)을 통해 배출되지 않고 물만 빠져나는 래빗 홀(Rabbit Hole) 현상이 발생할 수 있다.

도 3은 일반적인 침전지(10)의 래빗 홀 현상을 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 일반적으로 상기 슬러지 수집기(1)에 의해 호퍼(2)에 수집된 농축된 슬러지는 배출되지 않고, 상기 호퍼(2)의 내측 둘레면에 압밀되어 작고 협소한 수로를 형성하며, 함수율이 높은 슬러지만 상기 드레인 배관(3)을 통해 상기 침전지의 외부로 배출된다. 상기와 같은 현상은 슬러지가 쌓인 형상이 토끼굴과 유사하여 래빗 홀 현상이라고 한다.

상기와 같은 래빗 홀 현상은 함수율이 높은 슬러지를 탈수 시설로 유입시킴으로써 함수율이 80% 이상 되는 탈수 케이크가 발생하여 이의 처분이 어렵고, 함수율 증가에 의한 처분비용이 높아 각 정수장에서의 시설운영비용에 커다란 부담이 된다. 또한, 상기 래빗 홀 현상은 상기 침전지(10)의 침전수가 낭비되고 슬러지의 배출 효율이 떨어질 뿐만 아니라 인력을 통해 주기적으로 상기 호퍼(2) 내에 압밀된 슬러지를 정리해야하는 번거로움이 있다.

따라서 호퍼에 침전된 슬러지를 효과적으로 배출시키기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 호퍼의 상측에 상하 회동에 의해 호퍼를 밀폐 또는 개방할 수 있는 커버를 구비하고, 커버에는 호퍼 밀폐 시 호퍼 내부와 외부의 압력차에 의해 호퍼에 물을 분사하는 분사 노즐이 구비된 침전슬러지 배출용 호퍼 커버를 제공함에 있다.

본 발명의 호퍼 커버는, 침전지의 바닥 후측에 형성되어 전측의 슬러지 수집기에 의해 모아진 슬러지가 수집되고, 하측방향으로 갈수록 면적이 좁아지고, 하부에 구비되어 수집된 슬러지를 배출시키는 드레인 배관을 포함하는 호퍼의 상단을 밀폐하기 위한 호퍼 커버에 있어서, 상기 호퍼 커버는, 관상으로 상기 호퍼 커버를 관통하며, 유입단이 상기 침전지에 노출되며, 유출단이 상기 호퍼에 노출되는 적어도 하나 이상의 분사 노즐; 및 상기 호퍼 커버가 상기 호퍼의 상단을 밀폐 또는 개방하도록 상기 호퍼 커버를 상하 회동시키기 위한 회동 수단; 을 포함한다.

또한, 상기 호퍼 커버는, 함체 상으로 하측이 개방 형성되며, 상측으로 갈수록 단면적이 줄어드는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 분사 노즐은, 상기 호퍼의 경사진 전측면에 물이 분사되도록 상기 호퍼 커버의 전측 중앙에 구비되는 메인 분사노즐; 및 상기 호퍼의 경사진 양측면에 물이 분사되도록 상기 호퍼 커버의 양측에 각각 구비되는 복수의 서브 분사노즐; 로 구성된다.

또한, 상기 호퍼 커버는, 상기 호퍼 커버의 상하 회동을 안내하도록 가이드부가 더 구비되며, 상기 가이드부는, 상기 호퍼 커버의 양측단에서 일정거리 이격되며, 상하 길이 방향으로 형성되는 가이드바; 회전에 의해 상기 가이드바를 따라 상하 회동하는 롤러; 및 일단에 상기 롤러가 회전 가능하도록 결합되며, 타단이 상기 호퍼 커버의 일측면 또는 타측면에 고정되는 롤러브래킷; 을 포함한다.

또한, 상기 호퍼 커버는, 상기 회동수단이 설치되는 상판과, 상기 상판의 양측에 상판과 둔각을 이루도록 일정각도 기울어지게 형성되는 양측판과, 상기 상판의 전측 및 후측에 상판에 수직하게 형성되는 전측판과 후측판으로 구성되며, 상기 메인 분사노즐은 상기 상판에 구비되고, 상기 서브 분사노즐은 상기 양측판에 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회동 수단은, 유압에 의해 구동되는 리니어 실린더인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사 노즐은, 상하 길이방향으로 형성되되, 유입단부는 지면에 수평하도록 절곡 형성되며, 유입단은 상부가 외측으로 돌출되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 호퍼 커버는, 하단 둘레를 따라 완충 부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 호퍼커버의 상판에는, 호퍼 내측의 공기를 배출시키기 위한 통기홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 침전슬러지 배출용 호퍼 커버는, 호퍼 내 슬러지 축적으로 인한 래빗 홀 현상을 방지하여 슬러지 배출 효율이 높아지기 때문에 방류수 부하 경감, 후처리 공정(탈수, 방류 등) 효율 향상, 침전수 절감 등의 효과가 있다. 또한 슬러지에 물을 분사하는 분사 수단은 별도의 급수 수단 없이 침전지 내의 침전수를 사용하기 때문에 구성이 간단하고, 유지 관리가 용이하다.

도 1은 일반적인 표준정수처리 공정도
도 2는 일반적인 침전지 단면도
도 3은 일반적인 침전지의 래빗 홀 현상을 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 호퍼 커버가 적용된 침전지 단면도
도 5는 본 발명의 호퍼 커버 전체사시도
도 6은 본 발명의 호퍼 커버가 적용된 호퍼 정면도
도 7a는 본 발명의 호퍼 커버 작동 상태도 (호퍼 밀폐 시)
도 7b는 본 발명의 호퍼 커버 작동 상태도 (호퍼 개방 시)

도 4에는 본 발명의 호퍼 커버(100)가 적용된 침전지(10)의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 침전지(10)에는 침전수가 저장되며, 침전된 슬러지(S)는 침전수 수집기(20)를 통해 호퍼(30)에 수집된다. 호퍼(30)에 수집된 슬러지는 드레인 배관(31)을 통해 배출되는데, 호퍼(30)에 슬러지를 보다 효과적으로 배출시키기 위해 본 발명의 호퍼 커버(100)가 적용된다. 호퍼 커버(100)는 슬러지 배출 시 호퍼(30)의 상단을 밀폐한다. 호퍼 커버(100)에는 분사 노즐(110, 120)이 구비된다. 분사 노즐(110, 120)은 드레인 배관(31)을 통해 호퍼(30)내 슬러지를 포함한 침전수가 배출될 때, 호퍼(30) 내부와 외부의 압력차를 이용해 호퍼(30) 외측의 침전수를 호퍼(30)로 분사하게 된다. 따라서 축적된 슬러지의 배출을 위해 분사하는 물을 별도의 공급 수단 없이 호퍼 커버(100)를 통해 침전수로 공급이 가능하다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 호퍼 커버(100)의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 실시 예의 설명을 보다 명확하게 하기 위해 침전지 내 호퍼가 형성되는 방향을 후측, 슬러지 수집기가 회동하는 방향을 전측, 상하 방향 및 전후측에 수직인 방향을 양측으로 정의하고 설명한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 호퍼 커버(100)는 상판(101), 양측판(102), 전측판(103), 후측판(미도시)으로 구성되며, 분사 노즐(110, 120), 회동수단(130) 및 가이드부(140)를 포함하여 이루어진다.

호퍼 커버(100)는 하면이 개방되는 함체 상으로 이루어진다. 호퍼 커버(100)는 하단의 면적이 호퍼(30)의 상단과 대응되도록 구성되며, 상측으로 갈수록 단면적이 좁아지도록 구성된다. 즉 호퍼 커버(100)는 하면의 면적보다 작게 형성되는 상판(101)과 상판(101)의 전측과 후측에서 하방으로 형성되되, 상판(101)과 수직하게 형성되는 전측판(103) 및 후측판(미도시)과, 상판(101)의 양측에서 하방으로 형성되되, 상판(101)과 둔각을 이루도록 기울어지게 형성되는 양측판(102)으로 구성된다. 상판(101)의 크기를 최소화하고, 양측판(102)을 기울어지게 구성하여 호퍼 커버(100)의 상면에 슬러지의 침전을 최소화하는 장점이 있다.

분사노즐(110, 120)은 메인 분사노즐(110)과, 서브 분사노즐(120)로 구성된다. 메인 분사노즐(110)은 관상으로 상판(101)의 전측을 관통하여 구비된다. 분사노즐을 통해 유동하는 침전수의 유속을 빠르게 하기 위해 분사노즐(110, 120)의 총 단면적은 드레인 배관의 단면적보다 작게 구성하는 것이 바람직하다.

메인 분사노즐(110)의 유입단은 호퍼 커버(100)가 호퍼(30)를 밀폐 시, 호퍼 외측에 노출되며, 유출단은 호퍼 내측에 노출되도록 구성된다. 메인 분사노즐(110)은 상하 길이 방향으로 형성되며, 유출단부는 도 4에 도시된 호퍼(30)의 전측면(30a)을 향하도록 배치된다. 더욱 상세하게 메인 분사노즐(110)의 유출단은 전측면(30a)에 근접하도록 배치된다. 이는 슬러지 수집기(20)에 의해 이송된 슬러지가 전측면(30a)에 많이 축적되기 때문이며, 메인 분사노즐(110)의 타단에서 분사되는 물의 수압을 효과적으로 전측면(30a)에 전달하기 위함이다. 메인 분사노즐(110)의 유입단부는 지면에 수평하도록 절곡 형성되며, 유입단은 상부가 외측으로 돌출되도록 경사지게 형성된다. 즉 메인 분사노즐(110)의 유입단는 상부에서 하부로 갈수록 내측으로 절삭 형성된다. 상기와 같은 구성을 통해 메인 분사 노즐(110)의 유입단의 슬러지에 의한 폐색을 방지한다.

서브 분사노즐(120)은 관상으로 양측판(102)을 각각 관통하여 구비된다. 서브 분사노즐(120)은 전후 길이 방향을 따라 복수 개가 일정거리 이격 구비될 수 있다. 서브 분사노즐(120)의 유입단은 호퍼 커버(100)가 호퍼(30)를 밀폐 시, 호퍼 외측에 노출되며, 유출단은 호퍼 내측에 노출되도록 구성된다. 서브 분사노즐(120)은 상하 길이 방향으로 형성되며, 유출단부는 도 6에 도시된 호퍼(30)의 양측면(30b)을 향하도록 배치된다. 더욱 상세하게 서브 분사노즐(120)의 유출단은 양측면(30b)에 근접하도록 배치된다. 이는 호퍼(30)의 양측면에 침전되는 슬러지를 배출시키기 위함이며, 서브 분사노즐(120)의 타단에서 분사되는 물의 수압을 효과적으로 양측면(30b)에 전달하기 위함이다. 서브 분사노즐(120)의 직경은 메인 분사노즐(110) 보다 작게 구성하고, 다수 개를 배치한다. 이는 전측면(30a) 보다 상대적으로 얇고 광범위하게 고착되는 양측면(30b)의 슬러지를 효율적으로 제거하기 위함이다. 서브 분사노즐(120)의 유입단부는 지면에 수평하도록 절곡 형성되며, 유입단은 상부가 외측으로 돌출되도록 경사지게 형성된다. 즉 서브 분사노즐(120)의 유입단는 상부에서 하부로 갈수록 내측으로 절삭 형성된다. 상기와 같은 구성을 통해 서브 분사노즐(120)의 유입단의 슬러지에 의한 폐색을 방지한다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 호퍼 커버(100)는 호퍼(30)를 밀폐 또는 개방하기 위한 회동 수단(130)을 포함하여 이루어진다. 회동 수단(130)은 호퍼 커버(100)를 상하 회동시키기 위한 구성으로 상판(101)에 설치된다. 회동 수단(130)은 유압 구동 방식의 리니어 실린더(Linear Cylinder)가 적용될 수 있다. 리니어 실린더(미도시)는 침전지의 상부에 설치되며, 호퍼 커버(100)의 상판(101)에 축으로 연결될 수 있다. 상기 회동 수단(130)은 호퍼 커버(100)가 느리게 회동할 수 있도록 구성하여 원활한 슬러지 수집은 물론 호퍼 커버(100)의 회동으로 인한 슬러지의 부상을 방지하는 장점이 있다.

또한 본 발명의 호퍼 커버(100)는 상하 회동 시 회동 방향에 수직한 방향으로 회전을 방지하기 위해 가이드부(140)를 포함한다. 도 6을 참조하면 가이드부(140)는 가이드바(141), 롤러(142) 및 롤러브래킷(143)으로 구성된다. 가이드바(141)는 원통형으로 상하 길이 방향으로 형성된다. 가이드바(141)는 호퍼 커버(100)의 양측에서 일정거리 이격 형성된다. 가이드바(141)는 전후 길이방향을 따라 복수 개가 일정거리 이격 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는 가이드바(141)는 호퍼 커버(100)의 네 모서리 부에 각각 배치될 수 있다. 롤러(142)는 회전에 의해 가이드바(141)를 따라 상하 회동하도록 구성되며, 롤러(142)의 둘레면에는 가이드바(141)를 따라 회동할 수 있도록 홈이 함몰 형성되며, 상기 홈은 가이드바(141)에 대응되도록 단면이 호를 이룬다. 롤러브래킷(143)은 롤러(142)와 호퍼 커버(100)를 연결하며, 일단에 롤러(142)가 회전 가능하도록 결합되고 타단은 호퍼 커버(100)의 양측면(102) 중 어느 하나에 고정된다. 따라서 호퍼 커버(100)는 롤러(142)에 의해 가이드바(141)를 따라 상하 회동하게 되어 상하 회동 시 회동 방향에 수직한 방향으로 회전을 방지한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 호퍼 커버(100)의 하단에는 완충부재가 구비될 수 있다. 완충부재는 호퍼 커버(100)의 호퍼(30) 밀폐 시 충격을 완화 시킬 수 있을 정도의 고무 재질이 적용될 수 있다. 따라서 완충 부재를 통해 호퍼 커버(100)의 호퍼(30) 밀폐 시 충격을 최소화 한다.

또한, 호퍼 커버(100)의 상판(101)에는 통기홀(미도시)이 형성될 수 있다. 통기홀을 통해 호퍼 커버(100) 내측에 발생할 수 있는 공기를 외부로 배출 시켜 호퍼 커버(100)의 구동 장애를 방지한다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 호퍼 커버(100)의 작동에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

호퍼 커버(100)는 슬러지 수집기에 의해 수집된 슬러지가 호퍼내부로 원활하게 유입될 수 있도록 도 7b에 도시된 바와 같이 회동 수단(130)에 의해 항시 상부에 위치하도록 하여 호퍼의 개방 상태를 유지한다.

호퍼 내부에 슬러지가 퇴적되어 배출이 필요하게 되면 도 7a에 도시된 바와 같이 회동 수단(130)에 의해 호퍼 커버(100)가 천천히 하강하여 호퍼의 상단에 밀착되어 호퍼는 밀폐 상태가 된다.

호퍼 커버(100)가 호퍼에 완전히 밀착된 상태에서 드레인 배관이 오픈되면 분사노즐(110, 120)을 통해서 물이 호퍼의 전측면 및 양측면에 빠르게 유입되어 분사되고, 슬러지는 물과 함께 드레인 배관으로 배출된다.

호퍼 내 슬러지가 제거되면, 드레인 배관이 닫히고, 호퍼 커버(100)가 천천히 상승하여 원위치 된다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

100 : 호퍼 커버 101 : 상판
102 : 양측판 103 : 전측판
110 : 메인 분사노즐 120 : 서브 분사노즐
130 : 회동 수단 140 : 가이드부
141 : 가이드바 142 : 롤러
143 : 롤러 브래킷

Claims (9)

1. 침전지의 바닥 후측에 형성되어 전측의 슬러지 수집기에 의해 모아진 슬러지가 수집되고, 하측방향으로 갈수록 면적이 좁아지고, 하부에 구비되어 수집된 슬러지를 배출시키는 드레인 배관을 포함하는 호퍼의 상단을 밀폐하기 위한 호퍼 커버에 있어서,
   상기 호퍼 커버는,
   관상으로 상기 호퍼 커버를 관통하며, 유입단이 상기 침전지에 노출되며, 유출단이 상기 호퍼에 노출되는 적어도 하나 이상의 분사 노즐; 및
   상기 호퍼 커버가 상기 호퍼의 상단을 밀폐 또는 개방하도록 상기 호퍼 커버를 상하 회동시키기 위한 회동 수단; 을 포함하며,
   상기 분사 노즐은,
   상기 호퍼의 경사진 전측면에 물이 분사되도록 상기 호퍼 커버의 전측 중앙에 구비되는 메인 분사노즐; 및
   상기 호퍼의 경사진 양측면에 물이 분사되도록 상기 호퍼 커버의 양측에 각각 구비되는 복수의 서브 분사노즐; 로 구성되고,
   상기 호퍼 커버는,
   상기 회동수단이 설치되는 상판과, 상기 상판의 양측에 상판과 둔각을 이루도록 일정각도 기울어지게 형성되는 양측판과, 상기 상판의 전측 및 후측에 상판에 수직하게 형성되는 전측판과 후측판으로 구성되며,
   상기 메인 분사노즐은 상기 상판에 구비되고, 상기 서브 분사노즐은 상기 양측판에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는, 침전슬러지 배출용 호퍼 커버.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 호퍼 커버는,
   함체 상으로 하측이 개방 형성되며, 상측으로 갈수록 단면적이 줄어드는 것을 특징으로 하는 침전슬러지 배출용 호퍼 커버.
   
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,
   상기 호퍼 커버는, 상기 호퍼 커버의 상하 회동을 안내하도록 가이드부가 더 구비되며,
   상기 가이드부는,
   상기 호퍼 커버의 양측단에서 일정거리 이격되며, 상하 길이 방향으로 형성되는 가이드바;
   회전에 의해 상기 가이드바를 따라 상하 회동하는 롤러; 및
   일단에 상기 롤러가 회전 가능하도록 결합되며, 타단이 상기 호퍼 커버의 일측면 또는 타측면에 고정되는 롤러브래킷;
   을 포함하는, 침전슬러지 배출용 호퍼 커버.
   
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 회동 수단은,
   유압에 의해 구동되는 리니어 실린더 인 것을 특징으로 하는, 침전슬러지 배출용 호퍼 커버.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 분사 노즐은,
   상하 길이방향으로 형성되되, 유입단부는 지면에 수평하도록 절곡 형성되며,
   유입단은 상부가 외측으로 돌출되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 침전슬러지 배출용 호퍼 커버.
   
8. 제 2항에 있어서,
   상기 호퍼 커버는,
   하단 둘레를 따라 완충 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는, 침전슬러지 배출용 호퍼 커버.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 호퍼커버의 상판에는,
   호퍼 내측의 공기를 배출시키기 위한 통기홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 침전슬러지 배출용 호퍼 커버.

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