KR101434981B1

KR101434981B1 - 저에너지형 고속고액분리장치

Info

Publication number: KR101434981B1
Application number: KR1020140004851A
Authority: KR
Inventors: 유완석
Original assignee: 주식회사 지이글로벌
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-08-28

Abstract

본 발명은 고속고액분리장치에 관한 것으로서, 원수가 유동되며 침전성오염물질이 침전되는 침전조와;상기 침전조에 유입되는 원수의 수류흐름방향에 대해 역방향으로 경사지게 설치된 복수개의 역경사흐름유도판과; 상기 역경사흐름유도판의 하부에 배치되며, 상기 복수개의 흐름유도판으로부터 침전되는 침전성오염물질을 경사각에 의해 하부로 무동력방식으로 안내하는 고형물수집경사부와; 상기 복수개의 역경사흐름유도판을 관통하도록 설치되며, 원수를 상기 복수개의 역경사흐름유도판의 전방으로 유입시킨 후, 상기 역경사흐름유도판의 하부로 배출되는 원수분배수로가 형성된 원수분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저에너지형 고속고액분리장치{LOW ENERGY TYPE HIGH SPEED SOLID AND LIQUID SEPERATOR}

본 발명은 저에너지형 고속고액분리장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 초기우수, 정수 및 하폐수처리과정에서 침전성오염물질을 효율적으로 분리할 수 있는 저에너지형 고속고액분리장치에 관한 것이다.

일반적으로 초기우수, 정수 및 하폐수처리과정에서 반드시 요구되는 공정인 고액분리단계는 전체 공정의 처리성능을 좌우하는 매우 중요한 과정으로 인식되고 있다. 또한 최근에는 이러한 고액분리단계를 멤브레인으로 대체하거나 최종단계에 여과공정을 추가하는 등 강화된 방류수질기준 만족을 위한 다각적인 방법이 대두되고 있으며, 적은 부지공간 및 짧은 반응시간에도 고액분리효과를 극대화할 수 있는 경사판침전방식이 널리 활용되고 있다.

이와 관련하여 등록특허 제10-0712962호 "경사판 침전설비"에 경사판침전방식의 일례가 개시된 바 있다.

종래 경사판침전장치는 다수개의 판을 일정경사각을 주어 여러 층으로 구성하여 침전성오염물질은 경사판에 침전되어 하부로 유출되고 처리수는 상부로 흐르도록 되어 있다.

이러한 경사판을 이용한 오염물질 분리기술은 판의 경사각이 고정된 구조로서 유입오염물질 부하변동에 취약한 구조를 갖고 있으며, 침전성 오염물질이 경사판에 퇴적 또는 부착하여 오염물질의 침강 저해 및 통수단면적 축소 등 경사판침전지의 한계성을 갖고 있다. 또한 기존 경사판침전지에서 분리된 고형물의 수집을 위한 별도의 수집장치가 요구되는 것이 현실이다.

이와 더불어 종래 경사판침전장치는 경사판이 수류흐름방향으로 배치되어 있어 유입부하에 의한 와류 및 충격부하 발생으로 입자상오염물질의 효율적인 침전에 장애를 초래하고 있으며, 원수유입측 근거리로부터 원거리에 따라 유입부하량에 차이를 두어 효율적인 유효단면 활용에 어려움이 있었다.

또한 유효수면적 증대 및 처리효율 향상을 목적으로 벌집구조형 경사판을 고안하여 활용하고 있으나 접촉면적의 증가로 인한 마찰손실 증가 및 슬러지 침적 및 흡착시 이를 제거하는데 유지관리 측면에서 단점을 지니고 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 수류흐름에 대해 역방향으로 배치된 복수개의 역경사흐름유도판을 통해 입자상오염물질을 보다 효율적으로 침전시킬 수 있는 저에너지형 고속고액분리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원수가 역경사흐름유도판의 하부로 유입되는 구조를 통해 유속의 균동화를 꾀할 수 있는 저에너지형 고속고액분리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 역경사흐름유도판의 경사각을 조절하여 경사판내 오염물질 부착을 방지하여 고액분리를 더욱 효과적으로 수행할 수 있는 저에너지형 고속고액분리장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 역경사흐름유도판으로부터 분리된 입자상오염물질이 하부의 경사각에 의해 무동력으로 수집될 수 있는 저에너지형 고속고액분리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 초기우수, 정수 및 하폐수처리과정에서 침전성오염물질을 분리하는 저에너지형 고속고액분리장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 저에너지형 고속고액분리장치는, 원수가 유동되며 침전성오염물질이 침전되는 침전조와;상기 침전조에 유입되는 원수의 수류흐름방향에 대해 역방향으로 경사지게 설치된 복수개의 역경사흐름유도판과; 상기 역경사흐름유도판의 하부에 배치되며, 상기 복수개의 흐름유도판으로부터 침전되는 침전성오염물질을 경사각에 의해 하부로 무동력방식으로 안내하는 고형물수집경사부와; 상기 복수개의 역경사흐름유도판을 관통하도록 설치되며, 원수를 상기 복수개의 역경사흐름유도판의 전방으로 유입시킨 후, 상기 역경사흐름유도판의 하부로 배출되는 원수분배수로가 형성된 원수분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 역경사흐름유도판의 배면을 접촉지지하며 상기 역경사흐름유도판의 경사각을 45°~65° 범위로 조절하는 경사각조절부를 더 포함할 수 있다.

삭제

일 실시예에 따르면, 상기 역경사흐름유도판은 티타늄(TiO₂) 또는 규소(Si)계열 중 적어도 하나의 극소수성혼합물로 표면처리하여 판면에 미생물 또는 입자성물질의 부착을 방지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 복수개의 역경사흐름유도판의 상부에 수평하게 배치되며, 상기 역경사흐름유도판을 따라 이동되며 침전성오염물질이 분리된 처리수를 상부로 배출하는 상향류유도홀이 형성된 다공형평판을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 저에너지형 고속고액분리장치는, 수류의 흐름방향에 역방향으로 경사지게 배치된 복수개의 역경사흐름유도판과 원수분배부의 분배수로의 구조에 의해 형태학적으로 유효단면적 활용도를 극대화시킬 수 있다.

또한, 마찰에 의한 속도경사를 최소화하여 전단면의 유속을 최대한 균일하게 유지할 수 있어 고액분리를 더욱 효과적으로 운영할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저에너지형 고속고액분리장치의 구성을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 저에너지형 고속고액분리장치의 다공형평판과 역경사흐름유도판의 결합상태를 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 저에너지형 고속고액분리장치의 작동과정을 도시한 예시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 저에너지형 고속고액분리장치의 경사각조절부의 구성을 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 저에너지형 고속고액분리장치(100)의 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 역경사흐름유도판(130)과 다공형평판(170)의 결합상태를 도시한 예시도이고, 도 3은 본 발명의 저에너지형 고속고액분리장치(100)의 고액분리과정을 도시한 예시도이다.

본 발명에 따른 저에너지형 고액분리장치(100)는 초기 우수, 정수 및 하폐수처리과정에서 침전성오염물질의 분리를 수행하기 위해 사용된다.

저에너지형 고액분리장치(100)는 원수(A)가 유입되며 침전성오염물질(S)이 침전되는 침전조(110)와, 침전조(110) 내부로 원수를 공급하는 원수분배부(120)와, 원수분배부(120)에 역방향으로 경사지게 배치되어 원수(A)에 포함된 침전성오염물질(S)을 분리하는 역경사흐름유도판(130)과, 역경사흐름유도판(130)의 경사각도를 조절하는 경사각조절부(140)와, 역경사흐름유도판(130)의 판면에 침전되는 침전성오염물질(S)을 침전조(110)의 하부로 안내하는 고형물수집경사부(150)와, 복수개의 역경사흐름유도판(130)의 상부에 배치되어 처리수(B)를 상방향으로 안내하는 다공형평판(170)을 포함한다.

침전조(110)는 내부에 원수가 유입된 후 고액분리 과정을 거쳐 처리수(B)는 상방향으로 외부로 배출되도록 하고, 침전성오염물질(S)은 하부의 호퍼(160)로 배출되도록 한다.

원수분배부(120)는 침전조(110)의 길이방향을 따라 적어도 하나 이상이 배치된다. 원수분배부(120)는 외부로부터 유입된 원수(A)를 역경사흐름유도판(130)의 하부로 배출한다. 원수분배부(120)는 밀폐된 함체 형상으로 형성되고, 일측에 원수(A)가 유입되는 원수유입구(121)가 배출되고, 원수유입구(121)와 연결되게 형성되어 원수(A)를 각 역경사흐름유도판(130)의 하부로 안내하는 복수개의 원수분배수로(123)를 포함한다.

원수분배수로(123)는 도 3에 점선으로 표시된 바와 같이 각 역경사흐름유도판(130)의 전방 하부로 원수(A)를 안내한다. 이에 따라 원수(A)가 역경사흐름유도판(130)의 하부에서 역경사흐름유도판(130)의 판면을 따라 상방향으로 이동하며 고액분리가 진행된다.

이 때, 복수개의 원수분배수로(123)가 각각 역경사흐름유도판(130)에 대응되게 형성되어 원수를 균일하게 분배하여 공급하므로 전체 역경사흐름유도판(130)에걸쳐 균일하게 통수가 될 수 있고 유속도 균등화될 수 있다. 즉, 원수의 수류가 유입되면서 발생되는 흐름은 관성에 의해서 직진하려는 특성을 갖는다. 이에 따라 침전성오염물질이 침전하지 못하고 직진 혹은 수류와 함께 부상할 수 있다.

원수분배수로(123)가 원수를 아래방향으로 배출하므로 상승하려는 관성력을 감소시킬 수 있고, 관성이 최소화된 상태로 원수가 유입되므로 특정 역경사흐름유도판(130)으로만 원수가 몰리는 부분적 흐름이 일어나지 않고 침전조(110) 전영역에 걸쳐 유속이 균등화될 수 있다.

역경사흐름유도판(130)은 원수분배부(120)의 양측에 결합되어 원수(A)로부터 침전성오염물질(S)을 분리시킨다. 본 발명에 따른 역경사흐름유도판(130)은 원수의 수류흐름방향에 대해 역방향으로 형성된다. 이에 따라 수류에 작용하는 관성력의 반대방향으로 원수가 이동되도록 한다. 따라서, 수류의 흐름이 일방적인 한쪽방향으로 이루어지지 않고 역경사흐름유도판(130) 전 면적을 따라 진행되게 된다.

원수(A)는 역경사흐름유도판(130)을 따라 이동되며 입자상오염물질(S) 중력에 의해 자연침강되게 유도한다. 이 때, 복수개의 역경사흐름유도판(130)은 양측면 하부까지 막힘구조로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 역경사흐름유도판(130)의 판면은 물리학적 플록형성 또는 약품투입 등 화학적 처리방법을 병행할 수 있다. 또한, 역경사흐름유도판(130)의 표면에 규소계열(Si)의 극소수성혼합물로 표면처리하여 미생물 또는 생성된 플록의 부착을 방지할 수 있다.

이러한 구조의 역경사흐름유도판(130)에 의해 형태학적으로 유효단면적 호라동도를 극대화시킴과 동시에 마찰에 의한 속도경사를 최소화하여 전단면을 유속을 최대한 균일하게 유지할 수 있어 고액분리를 더욱 효과적으로 운영할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 원수분배부(120)의 수로 형상에 의해 원수의 관성력을 최소화 또는 "0"에 가깝게 유도하고, 역경사흐름유도판(130)이 수류방향을 역으로 형성하기 때문에 수류의 흐름이 일방향이 아닌 전여역에 걸쳐 이루어질 수 있다. 따라서, 통수전단면에 원수의 유속이 균등하게 유도될 수 있다.

또한, 마찰은 원수(A)와 역경사흐름유도판(130) 사이, 원수(A)와 역경사흐름유도판(130)에 부착되어 서식하는 미생물에 의해 발생된다. 본 발명에 따른 저에너지형 고액분리장치(100)는 역경사흐름유도판(130) 표면에 극소수성혼합물로 코팅처리를 하기 때문에 미생물 서식이 불가능하다. 또한, 역경사흐름유도판(130)과 원수(A)의 경계면에 미세공기층이 자연스럽게 형성되고 부착미생물 서식이 없어 마찰이 최소화될 수 있다.

이때, 원수분배부(120)와 역경사흐름유도판(130)의 폭비는 1:5 ~ 1:15가 바람직하며, 전면폭비는 1:10 ~ 1:20이 바람직하다.

경사각조절부(140)는 복수개의 역경사흐름유도판(130)의 경사각을 침전성오염물질(S)의 부하량에 따라 조절한다. 도 4는 경사각조절부(140)의 각도조절구조를 도시한 예시도이다. 도시된 바와 같이 경사각조절부(140)는 복수개의 역경사흐름유도판(130)의 측면에 각각 결합바(143)가 고정된다. 그리고, 복수개의 결합바(143)는 조절봉(141)에 결합된다. 조절봉(141)의 단부에는 조절레버(145)가 구비되어 작업자가 경사각(β)을 조절하게 된다.

작업자가 조절레버(145)를 전방 또는 후방으로 가압하여 회전하면 조절봉(141)이 전방 또는 후방으로 전진하거나 후진하게 된다. 조절봉(141)이 전진 또는 후진하면 이에 고정결합된 결합바(143)가 시계방향 또는 반시계방향으로 이동하며 역경사흐름유도판(130)의 경사각(β)을 조절하게 된다.

이 때, 경사각조절부(140)는 역경사흐름유도판(130)의 경사각(β)을 45°~65°범위로 조절하게 구비된다. 이는 경사각(β)이 65°이상으로 커지게 되면 원수의 유속이 느려져 고액분리 효율이 떨어질 수 있기 때문이다. 또한, 경사각(β)이 45°보다 작아지면 복수개의 역경사흐름유도판(130) 사이의 간격이 좁아져 통수단면적이 줄어들기 때문에 고액분리 효율이 떨어질 수 있다.

고형물수집경사부(150)는 침전조(110)이 하부에 양측으로 배치되어 복수개의 역경사흐름유도판(130)으로부터 분리된 침전성오염물질(S)을 호퍼(160) 측으로 안내할 수 있다. 이 때, 고형물수집경사부(150)는 일정각도를 갖는 경사면으로 형성되므로, 침전성오염물질(S)이 별도의 동력수단 없이 무동력으로 유도할 수 있다.

고형물수집경사부(150)의 경사각도(α)는 30°~60°범위로 설계된다. 이는 경사각도(α)가 60°를 초과하면 경사각에 의한 침전성오염물질(S)의 침강에 영향을 주지 못하게 된다. 즉, 중력에 의한 침전이 이루어질 뿐 경사각에 의한 고액분리 효과는 줄어들게 된다.

또한, 경사각도(α)가 30°보다 작아지면 침전성오염물질(S)이 경사면을 따라 흘러내지지 않고 정체되어 있어 무동력에 의한 침전성오염물질(S)의 침강효과가 줄어들게 된다.

호퍼(160)는 양측의 고형물수집경사부(150)의 가운데 영역에 형성되어 고형물수집경사부(150)에 의해 유도된 침전성오염물질(S)을 수집하여 외부로 배출한다. 도면에 도시되지 않았으나 호퍼(160)에는 배출구(미도시)가 구비되어 침전성오염물질(S)을 외부로 배출한다.

한편, 침전조(110)의 상부에는 다공형평판(170)이 구비된다. 다공형평판(170)은 역경사흐름유도판(130)을 따라 이동하며 침전성오염물질(S)이 분리된 처리수(B)를 외부로 배출한다.

다공형평판(170)의 판면에는 처리수(B)를 외부로 배출시키는 복수개의 상향류유도홀(171)이 형성된다. 상향류유도홀(171)은 다각형, 또는 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 저에너지형 고액분리장치(100)의 작동과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

침전조(110)로 원수가 유입되면, 원수분배부(120)의 원수유입구(121)로 유입된다. 그리고, 원수분배수로(123)를 따라 이동하여 각 역경사흐름유도판(130)의 하부 전방으로 이동된다. 원수분배수로(123)를 통해 배출된 원수(A)는 역경사흐름유도판(130)을 따라 수류의 관성 반대방향으로 이동하게 된다.

역경사흐름유도판(130)을 따라 이동하며 원수(A)에 포함된 침전성오염물질(S)이 분리되어 판면에 쌓이게 된다. 판면에 쌓인 침전성오염물질(S)은 역경사흐름유도판(130)의 경사각과 중력에 의해 하부로 이동된다. 그리고, 고형물수집경사부(150)의 경삭각도에 의해 자연적으로 호퍼(160)로 이동되어 외부로 배출되게 된다.

한편, 역경사흐름유도판(130)을 따라 상방향으로 이동된 처리수(B)는 다공형평판(170)의 상향류유도홀(171)을 통해 상부로 이동된 후 처리수수집조(미도시) 측으로 이동된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 저에너지형 고속고액분리장치는, 수류의 흐름방향에 역방향으로 경사지게 배치된 복수개의 역경사흐름유도판과 원수분배부의 분배수로의 구조에 의해 형태학적으로 유효단면적 활용도를 극대화시킬 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 저에너지형 고속고액분리장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 저에너지형 고속고액분리장치
110 : 침전조 120 : 원수분배부
121 : 원수유입구 123 : 원수분배수로
130 : 역경사흐름유도판 140 : 경사각조절부
141 : 조절봉 143 : 결합바
145 : 조절레버 150 : 고형물수집경사부
160 : 호퍼 170 : 다공형평판
171 : 상향류유도홀

Claims

초기우수, 정수 및 하폐수처리과정에서 침전성오염물질을 분리하는 저에너지형 고속고액분리장치에 있어서,
원수가 유동되며 침전성오염물질이 침전되는 침전조와;
상기 침전조에 유입되는 원수의 수류흐름방향에 대해 역방향으로 경사지게 설치된 복수개의 역경사흐름유도판과;
상기 역경사흐름유도판의 하부에 배치되며, 상기 복수개의 흐름유도판으로부터 침전되는 침전성오염물질을 경사각에 의해 하부로 무동력방식으로 안내하는 고형물수집경사부와;
상기 복수개의 역경사흐름유도판을 관통하도록 설치되며, 원수를 상기 복수개의 역경사흐름유도판의 전방으로 유입시킨 후, 상기 역경사흐름유도판의 하부로 배출되는 원수분배수로가 형성된 원수분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저에너지형 고속고액분리장치.
제1항에 있어서,
상기 역경사흐름유도판의 배면을 접촉지지하며 상기 역경사흐름유도판의 경사각을 45°~65° 범위로 조절하는 경사각조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저에너지형 고속고액분리장치.
삭제
제2항에 있어서,
상기 역경사흐름유도판은 티타늄(TiO₂) 또는 규소(Si)계열 중 적어도 하나의 극소수성혼합물로 표면처리하여 판면에 미생물 또는 입자성물질의 부착을 방지하는 것을 특징으로 하는 저에너지형 고속고액분리장치.
제4항에 있어서,
상기 복수개의 역경사흐름유도판의 상부에 수평하게 배치되며, 상기 역경사흐름유도판을 따라 이동되며 침전성오염물질이 분리된 처리수를 상부로 배출하는 상향류유도홀이 형성된 다공형평판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저에너지형 고속고액분리장치.