KR101488763B1 - 오수처리장치 - Google Patents

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KR101488763B1
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조수진
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조세연
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케이씨산업주식회사
조수진
이용우
전용민
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Abstract

본 발명은 챔버(11)와, 이 챔버(11) 내부로 투입되는 활성탄(C)으로 구성되며, 상기 챔버(11)에는 상측에 활성탄(C)이 투입되는 활성탄투입구(12) 및 활성탄(C)을 통과하여 슬러지가 제거된 물이 배출되는 배수구(14)와, 하측에 수처리설비(A)에서 배출된 슬러지가 물과 함께 유입되는 유입구(13) 및 슬러지가 흡착된 활성탄(C)이 배출되는 배출구(15)가 형성된 여과장치(10); 상기 여과장치(10)의 챔버(11) 배출구(15)에 연결된 탈수장치(20); 상기 탈수장치(20)에 연결되어 탈수된 활성탄(C) 및 활성탄(C)에 묻은 슬러지를 탄화시키는 탄화장치(30); 및 상기 탄화장치(30)에서 배출된 활성탄(C)을 상기 여과장치(10)로 투입하는 이송장치(50);를 포함하며, 상기 챔버(11)에는 유입구(13)보다 상측 내벽에서 내향 돌출되되 선단으로 갈수록 하향 경사지며 챔버(11) 둘레부를 따라 연장된 테이퍼부(16)와, 이 테이퍼부(16)의 선단과 일정간격 이격되도록 챔버(11) 내부에 설치되어 투입되는 활성탄(C)을 분산시켜 슬러지와의 접촉면적 및 시간을 증대시켜 슬러지 포집효율을 높이는 활성탄분배기(17)가 구비된 슬러지처리설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리장치를 제공한다.

Description

오수처리장치{Dirty water cleaning apparatus}
본 발명은 오수처리장치 및 이를 이용한 오수처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬러지를 농축, 저류, 소화 및 탈수 등의 과정을 거치지 않고 처리할 수 있도록 한 오수처리장치 및 이를 이용한 오수처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 폐수나 분뇨 등과 같은 오수를 처리하기 위한 오수처리장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 오수를 처리하는 수처리설비(A)와, 이 수처리설비(A)에서 배출된 슬러지를 처리하는 슬러지처리설비(B)로 이루어진다.
이때, 상기 수처리설비(A)는 침전조(A1)와 폭기조(A2) 및 소독설비(A3) 등이 구비되어, 슬러지를 비롯한 오수의 이물질을 침전시켜 제거한 후, 소독하여 정화된 물을 배출할 수 있도록 구성된다. 그리고 슬러지처리설비(B)는 농축조(B1), 저류조(B2), 소화조(B3), 소화슬러지 농축조(B4) 및 탈수기(B5)로 이루어져서, 수처리설비(A)를 통해 배출된 슬러지를 처리하여 배출하며, 배출된 슬러지는 매립되거나 해양투기된다.
그런데, 이러한 오수처리장치의 슬러지처리설비(B)는 상기와 같이 농축조(B1), 저류조(B2), 소화조(B3), 소화슬러지 농축조(B4) 및 탈수기(B5)로 이루어지는데, 각각의 설비는 충분한 양의 오수와 슬러지를 저장할 수 있도록 매우 크게 제작되어야 한다. 따라서 슬러지처리설비(B)를 구비하기 위해서는 매우 넓은 공간을 확보하여야 할 뿐 아니라 설비의 운영 및 유지보수에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.
특히, 이러한 슬러지처리설비(B)는 슬러지를 완벽하게 처리 및 배출하기 어려워, 슬러지의 처리공정중에 배출되지 못한 슬러지는 다시 모아 농축조(B1) 등으로 순환시켜 다시 처리공정을 거치도록 하므로, 슬러지처리효율이 떨어지고, 비용이 상승되는 문제점이 있었다. 또한, 상기 슬러지처리설비(B)는 슬러지를 탈수시켜 케이크형태로 배출하므로, 배출된 슬러지를 매립하거나 해양투기하기 위한 별도의 비용이 소요될 뿐 아니라, 슬러지의 폐기에 따른 오염이 발생되는 문제점이 있었다.
그리고 슬러지를 처리하기 위해서는 슬러지가 상기 농축조(B1), 저류조(B2), 소화조(B3), 소화슬러지 농축조(B4) 및 탈수기(B5)를 통과하여, 농축과 저류, 소화 및 탈수과정을 거치게 되는데, 각 단계의 시간이 많이 소요되므로 슬러지를 신속하게 처리하기 어려운 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-1998-061768호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 활성탄을 이용하여 슬러지를 농축, 저류, 소화 및 탈수 등의 과정을 거치지 않고 여과할 수 있으며 상황에 따라 여과속도가 저하되는 것을 방지할 수 있어 보다 신속하게 여과할 수 있는 오수처리장치 및 이를 이용한 오수처리방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 오수를 처리하는 수처리설비(A)와, 이 수처리설비(A)에서 배출된 슬러지를 처리하는 슬러지처리설비(B)를 포함하는 오수처리장치에 있어서, 상기 슬러지처리설비(B)는, 챔버(11)와, 이 챔버(11) 내부로 투입되는 활성탄(C)으로 구성되며, 상기 챔버(11)에는 상측에 활성탄(C)이 투입되는 활성탄투입구(12) 및 활성탄(C)을 통과하여 슬러지가 제거된 물이 배출되는 배수구(14)와, 하측에 수처리설비(A)에서 배출된 슬러지가 물과 함께 유입되는 유입구(13) 및 슬러지가 흡착된 활성탄(C)이 배출되는 배출구(15)가 형성된 여과장치(10); 상기 여과장치(10)의 챔버(11) 배출구(15)에 연결된 탈수장치(20); 상기 탈수장치(20)에 연결되어 탈수된 활성탄(C) 및 활성탄(C)에 묻은 슬러지를 탄화시키는 탄화장치(30); 및 상기 탄화장치(30)에서 배출된 활성탄(C)을 상기 여과장치(10)로 투입하는 이송장치(50);를 포함하며, 상기 챔버(11)에는 유입구(13)보다 상측 내벽에서 내향 돌출되되 선단으로 갈수록 하향 경사지며 챔버(11) 둘레부를 따라 연장된 테이퍼부(16)와, 이 테이퍼부(16)의 선단과 일정간격 이격되도록 챔버(11) 내부에 설치되어 투입되는 활성탄(C)을 분산시켜 슬러지와의 접촉면적 및 시간을 증대시켜 슬러지 포집효율을 높이는 활성탄분배기(17)가 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 슬러지처리설비(B)에는 상기 탄화장치(30)에서 슬러지가 탄화되어 생성된 분말탄과 입상탄을 분리하여 배출하는 탄화물분리장치(40)와, 상기 여과장치(10)의 챔버(11) 내부압력에 따라 탄화물분리장치(40)에서 배출된 분말탄 또는 입상탄을 선택적으로 이송장치(50)를 통해 챔버(11)로 공급하도록 제어하는 제어수단(60)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 여과장치(10)의 챔버(11)의 하측부에 챔버(11) 내부로 에어를 공급하는 에어공급관(90)이 더 설치되며, 이 에어공급관(90)을 통해 챔버(11) 내부로 주입된 에어에 의해 미세와류가 형성되어 챔버(11)에 유입된 슬러지가 분산됨에 따라 활성탄(C)과 보다 균일하게 접촉되며 활성탄(C)이 챔버(11)의 테이퍼부(16) 및 활성탄분배기(17)에 점착되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 오수처리장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 여과장치(10)의 배수구(14)에는 잔여 슬러지를 걸러주는 필터(18a)가 내장된 거름망(18)과, 이 거름망(18)의 외측에 구비되며 외부에서 내측으로 에어가 주입됨에 따라 거름망(18)쪽으로 공기방울을 배출하는 맴브레인(19)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 여과장치(10)와 탈수장치(20) 사이에 연결 설치되며, 상기 여과장치(10)의 챔버(11) 내부로 과량의 슬러지가 유입되거나 또는 유입된 슬러지 중 일부만 활성탄(C)에 포집되어 과량의 슬러지가 방치된 경우 슬러지와 물을 챔버(11) 외부로 강제배출시키는 강제이송장치(70)가 더 구비되며, 상기 강제이송장치(70)는 일단이 여과장치(10)의 챔버(11)의 배출구(15)와 연결되며 타단으로 갈수록 상향 경사지며 타단부가 챔버(11)에 채워진 물의 수위보다 높은 위치에 구비된 이송관(71)과, 이 이송관(71) 내부에 설치된 이송스크류(73)와, 이 이송스크류(73)를 구동시키는 구동모터(74)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오수처리장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 오수를 처리하는 수처리공정과, 이 수처리공정에서 발생된 슬러지를 처리하는 슬러지처리공정을 포함하는 오수처리방법에 있어서, 상기 슬러지처리공정은, 여과장치(10)에 투입된 활성탄(C)을 이용하여 수처리공정에서 물과 함께 배출된 슬러지를 흡착시켜 여과하는 슬러지여과단계; 상기 슬러지여과단계에서 슬러지가 흡착된 활성탄(C)을 배출하고 활성탄(C)과 함께 배출된 물을 배출하는 탈수단계; 활성탄(C)에 흡착된 상태로 상기 탈수단계를 거쳐 탈수된 슬러지를 탄화장치(30)에 투입하여 탄화시키는 탄화단계; 상기 탄화단계를 거쳐 생성된 탄화물의 입자크기가 일정수치 이상인 입상탄과 일정수치 미만인 분말탄을 분리하여 선택적으로 배출하는 탄화물분리단계; 상기 탄화물분리단계에서 생성된 입상탄 또는 분말탄을 선택적으로 여과장치(10)에 투입하여 재활용하는 순환단계;를 포함하며, 상기 여과장치(10)의 내부로 물과 함께 유입된 슬러지에 의해 발생되는 내부압력이 일정압력 이상이면 상기 탄화물분리단계에서 분리된 입상탄을 여과장치(10)로 투입하고 상기 내부압력이 일정압력 미만이면 분말탄을 여과장치(10)로 투입하는 것을 특징으로 하는 오수처리방법이 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 여과장치(10)의 챔버(11)에 테이퍼부(16)와 활성탄분배기(17)를 구비함으로써, 챔버(11) 상측에서 하측으로 낙하되는 활성탄(C)이 고르게 분산되어 챔버(11) 하측으로 물과 함께 유입되는 슬러지와의 접촉면적 및 시간을 증대시켜 슬러지의 포집효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 그리고 슬러지를 효율적으로 처리함에 따라 SS는 물론 유기물, BOD, 질소 인 등을 저감하여 후처리공정에 부하를 줄여 고도처리 등의 축소로 비용을 절감할 수 있다.
또한, 탄화장치(30)를 이용하여 여과장치(10)에서 배출된 활성탄(C)과 함께 슬러지를 탄화시켜, 이때 발생된 활성탄(C)을 재활용 할 수 있으므로, 농축, 저류, 소화 및 탈수 등을 거쳐 슬러지를 처리하는 종래의 오수처리장치 및 처리방법과 달리, 설비 전체의 사이즈를 매우 콤팩트하게 줄일 수 있을 뿐 아니라, 슬러지를 신속하게 처리할 수 있고, 슬러지가 탄화되어 발생된 활성탄(C)을 재활용함으로써, 슬러지를 매립 또는 해양투기함에 따라 오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다
그리고 상기와 같이 슬러지를 탄화시켜 얻어진 분말탄과 입상탄을 챔버(11) 내부에서 물과 슬러지가 활성탄(C)들과 부딪치면서 발생되는 수로현상 폐쇄, 압력손실에 따라 일정비율로 투입함으로써, 압력을 낮춰 여과시간을 단축시키고 분말탄을 통해 여과효율을 높일 수 있게 된다.
그리고 활성탄(C)이 챔버(11)에 저장된 상태로 여과하는 것이 아니라 챔버(11)로 계속 투입하면서 여과함에 따라 활성탄(C)이나 거름망(19) 등의 역세척이 불필요하다. 뿐만 아니라, 챔버(11)로 과량의 슬러지가 유입되거나 포집률이 떨어져서 과량의 슬러지가 정체될 때 슬러지를 챔버(11)에서 강제배출시키는 강제이송수단(70)을 구비함으로써, 슬러지와 물이 챔버(11)로 보다 원활하게 유입될 수 있다.
또한, 챔버(11) 하측으로 에어를 공급하는 에어공급관(90)을 더 구비하여 챔버(11) 내부로 주입된 에어가 미세와류를 형성함에 따라 슬러지가 균일하게 분산되어 활성탄(C)과 고르게 접촉되므로 포집효율을 더축 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 에어에 의한 미세와류에 의해 활성탄(C)이 자유낙하되면서 챔버(11)의 테이퍼부(16)와 활성탄분배기(17)에 점착되는 것이 방지되어 활성탄(C)의 원활한 침강이 유도되는 효과가 있다.
한편, 챔버(11)의 배수구(14)에 필터(18a)가 구비된 거름망(18) 및 맴브레인(19)을 구비하여 활성탄(c)에 의해 슬러지가 제거된 물을 한 번 더 필터링해줌으로써 여과효율을 더욱 높이고 슬러지에 의해 막힌 거름망(18)을 맴브레인(19)에서 배출되는 공기방울로 뚫어줌으로써 채막힘 현상을 방지하여 여과된 물을 보다 신속하게 배출할 수 있다.
도 1은 종래 오수처리장치의 일례를 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 오수처리장치의 일실시예를 도시한 도면
도 3은 상기 실시예의 여과장치를 확대도시한 도면
도 4는 상기 실시예의 강제이송장치를 확대도시한 도면
도 5는 도 4의 강제이송장치의 일부확대도
도 6은 상기 실시예의 탈수장치를 확대도시한 도면
도 7은 상기 실시예의 탄화장치를 확대도시한 도면
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오수처리장치를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 오수처리장치는 오수를 처리하는 수처리설비(A)와, 이 수처리설비(A)에서 배출된 슬러지를 처리하는 슬러지처리설비(B)로 이루어지며, 수처리설비(A)는 종래와 동일하다.
상기 슬러지처리설비(B)는 수처리설비(A)에서 물과 함께 배출되는 슬러지를 걸러내는 여과장치(10)와, 이 여과장치(10)에서 여과되어 배출되는 슬러지를 강제이송시키는 강제이송장치(70); 이 강제이송장치(70)에서 배출되는 슬러지를 탈수시키는 탈수장치(20)와, 이 탈수장치(20)에서 탈수된 슬러지를 탄화시켜 활성탄(C)으로 만드는 탄화장치(30)와, 이 탄화장치(30)에서 배출된 슬러지 탄화물을 입상탄 또는 분말탄으로 분리하는 탄화물분리장치(40)와, 이 탄화물분리장치(40)에서 입상탄 또는 분말탄을 여과장치(10)로 투입하는 이송장치(50)와, 상기 탄화물분리장치(40)에서 입상탄 또는 분말탄을 선택적으로 이송장치(50)로 배출하도록 제어하는 제어수단(60)으로 구성된다.
상기 여과장치(10)는 챔버(11)와, 이 챔버(11) 내부로 계속적으로 투입되는 활성탄(C)으로 구성된다. 이때, 상기 활성탄(C)은 둘레면에 미세한 기공이 형성된 탄소덩어리 형태로 이루어져서 챔버(11) 내부를 통과하는 슬러지가 둘레면의 기공에 쉽게 흡착되어 걸러진다.
상기 챔버(11)는 하측부에 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 호퍼부(11a)가 형성된 통형상으로 이루어진다. 이와 같은 챔버(11)의 상측에 활성탄(C)이 투입되는 활성탄투입구(12)가 형성되고 하측 둘레부에 수처리설비(A)에서 물과 함께 배출된 슬러지가 유입되는 유입구(13)가 형성된다. 그리고 챔버(11)의 호퍼부(11a)의 중앙 하단에 활성탄(C)이 물과 함께 배출되는 배출구(15)가 구비된다.
또한, 챔버(11)에는 유입구(13)보다 상측 내벽에서 내향 돌출되되 선단으로 갈수록 하향 경사지며 챔버(11) 둘레부를 따라 연장된 테이퍼부(16)와, 이 테이퍼부(16)의 선단과 일정간격 이격되도록 챔버(11) 내부에 설치되는 활성탄분배기(17)가 구비된다. 이때, 활성탄분배기(17)는 대략 상측으로 오목한 반구체 형상으로 이루어지며 다수의 관통공(17a)이 형성된다. 따라서 활성탄투입구(12)로 투입된 활성탄(C)이 급격히 좁아진 활성탄분배기(17)와 테이퍼부(16) 사이에서 소정시간 정체됨에 따라 챔버(11)로 유입된 슬러지와의 접촉면적과 접촉시간이 증대되어 슬러지가 활성탄(C)에 보다 효율적으로 포집된다.
그리고 상기 챔버(11)의 상측 둘레부에는 활성탄(C)을 통과하여 슬러지가 제거된 물이 배출되는 다수의 배수구(14)가 구비되며, 챔버(11)의 둘레부에 상기 배수구(14)를 둘러싸는 덕트(11b)가 구비된다. 이때, 배수구(14)에는 필터(18a)가 내장된 거름망(18)이 설치되어 슬러지를 한 번 더 걸러줄 뿐 아니라 챔버(11) 내부의 활성탄(C)이 배수구(14)를 통해 외부로 배출되는 것을 차단한다.
또한, 거름망(18)의 외측에 부직포나 세라믹 등으로 이루어진 대략 원통 형상의 맴브레인(19)이 구비되며, 맴브레인(19)의 내부에는 도시안된 에어공급관을 통해 에어가 주입된다. 이때, 맴브레인(19)의 후방에는 상측으로 갈수록 거름망(18)쪽으로 경사진 형태의 가이더(19a)가 구비된다. 이에 따라, 맴브레인(19)에 주입된 에어가 맴브레인(19)을 통해 외부로 공기방울 형태로 배출되며 가이더(19a)에 의해 거름망(18)쪽으로 이동되어, 슬러지에 의해 막힌 거름망(18)을 뚫어주게 된다. 맴브레인(19)과 가이더(19a)는 거름망(18)과 이격되게 후진가능하게 구비되어 거름망(18)을 용이하게 교체할 수 있다. 한편, 상기 유입구(13) 및 배수구(14)에는 각각 급수관(1) 및 배수관(2)이 연결된다.
따라서 수처리설비(A)에서 물과 함께 배출된 슬러지는 상기 급수관(1)과 유입구(13)를 통해 여과장치(10)의 챔버(11) 내부로 이송된 후 활성탄분배기(17)의 관통공(17a) 및 활성탄분배기(17)와 테이퍼부(16) 사이의 틈새를 통해 상측으로 이송되면서 활성탄(C) 사이를 통과함에 따라 활성탄(C)의 표면에 달라붙어 제거되며, 슬러지가 제거된 물은 챔버(11)의 배수구(14)로 배출된다. 그리고 상기 배출구(15)의 밸브(2)를 개방하면, 챔버(11) 내부의 슬러지는 침강하는 활성탄(C)의 표면기공에 흡착된 상태로 챔버(11) 내부의 물과 함께 배출구(15)를 통해 배출된다.
한편, 상기 챔버(11)의 하측에 챔버(11) 내부로 에어를 주입하는 에어공급관(90)이 더 구비되며, 상기 제어수단(60)에 의해 제어되는 밸브(91)를 통해 에어공급량을 조절하도록 구성된다. 상기 에어공급관(90)을 통해 챔버(11) 내부로 주입된 에어는 챔버(11) 하측 내부에서 미세와류를 형성하게 된다. 이와 같은 미세와류로 인해 챔버(11)로 유입된 슬러지가 보다 균일하게 분산됨으로써 활성탄(C)과 보다 균일하게 접촉되므로 포집효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 미세와류로 인해 자유낙하되는 활성탄(C)이 테이퍼부(16)와 활성탄분배기(17)에 점착되는 것이 방지되어 활성탄(C)의 보다 원활한 침강을 유도하게 되므로 활성탄(C)의 순환이 원활하게 이루어지게 된다.
상기 강제이송장치(70)는 도 4에 도시된 바와 같이, 일단이 여과장치(10) 챔버(11)의 배출구(15)와 연결되고 타단으로 갈수록 상향경사지며 내부에 이송통로(72)가 형성된 이송관(71)과, 이 이송관(71)의 이송통로(72) 내부에 배치된 이송스크류(73)와, 상기 이송관(71)의 타단에 구비되며 상기 이송스크류(73)를 구동시키는 구동모터(74)를 포함하여 구성된다. 이때, 이송관(71)의 일단에는 여과장치(10) 챔버(11)의 배출구(15)와 연되는 강제유입구(71a)가 형성되고 타단에는 강제배출구(71b)가 형성된다.
한편, 상기 이송관(71)의 타단부 강제배출구(71b)보다 하측에는 이송통로(72)로 유입된 물을 배수하는 배수부(75)가 형성되며, 이 배수부(75)의 외부에는 배수부(75)에서 배출된 물을 수집하여 상기 여과장치(10)의 배수관(2)으로 배출하는 수집덕트(77)가 구비된다. 이때, 상기 배수부(75)에서 배출된 물은 수위차에 의해 자유낙하된다.
상기 배수부(75)는 도 6에서와 같이, 중앙부에 관통공(75b)이 형성된 다수개의 디스크(75a)를 연결하여, 디스크(75a) 사이로 물이 배출될 수 있도록 된 것을 예시하였으나 경우에 따라 망체로 이루어질 수도 있다. 슬러지를 포집한 활성탄(C)이 물과 함께 여과장치(10)의 배출구(15)로 배출되면, 슬러지는 활성탄(C)에 포집,흡착된 상태로 이송스크류(73)에 의해 강제배출구(71b)쪽으로 이송되어 배출되며, 활성탄(C)과 함께 이송관(71)으로 공급된 물은 디스크(75a) 사이의 틈을 통해 외부로 배출된다. 그리고 디스크(75a) 사이의 틈으로 배출된 물은 수집덕트(77)에 의해 여과장치(10)의 배수관(2)으로 공급되어 배수된다.
그리고 이와 같이 형성된 이송관(71)의 타단은 여과장치(10)의 챔버(11)에 채워진 물의 수위보다 높게 배치되어 이송스크류(73)에 의해 이송관(71)의 타단쪽으로 이동된 물과 슬러지는 챔버(11) 내부의 수압의 영향에서 벗어나게 되므로 물이 배수부(75)를 통해 원활하게 배수될 수 있다. 다만, 도면은 비좁은 여백공간으로 인해 이송관(71)의 타단이 챔버(11) 내부 물의 수위보다 낮은 위치에 도시하였다.
이와 같은 강제이송장치(70)는 여과장치(10)에서 배출된 물과 슬러지 및 활성탄(C)을 여과장치(10) 챔버(11)의 물 수위보다 높게 끌어올려 일부 물을 배출하면서 슬러지와 활성탄(C)을 상기 탈수장치(20)로 이송시킨다. 뿐만 아니라, 상기 챔버(11)로 슬러지가 과량 유입되거나 활성탄(C)에 포집되지 않고 과량이 정체되는 경우 챔버(11)로 계속 유입되는 슬러지와 물의 막힘현상이 발생되는 것을 방지한다. 즉, 상기 구동모터(74)가 이송스크류(73)의 회전속도를 조절할 수 있도록 구성되어, 챔버(11) 내부에 과량의 슬러지가 구비될 경우 이송스크류(73)의 회전속도를 증가시켜 물과 슬러지를 챔버(11) 외부로 강제로 배출시킴으로써 상기의 막힘현상이 방지된다. 이때, 에어공급관(90)의 에어공급량을 조절하여 상기 막힘현상을 방지할 수도 있다.
상기 탈수장치(20)는 도 4에 도시한 바와 같이, 양단에 각각 액체배출구(22) 및 고형물배출구(23)가 형성된 회전통(21)과, 이 회전통(21)의 내부에 설치된 스크류 컨베이어(24)와, 이 스크류 컨베이어(24)를 회전시키는 도시안된 구동모터를 포함하여 구성된다. 이때, 스크류 컨베이어(24)에 혼합물 투입구(25) 및 공급구(26)가 형성되고, 회전통(21)과 스크류 컨베이어(24)는 고형물배출구(23)쪽으로 갈수록 좁아지도록 경사부(21a,24a)가 형성된 구조로 이루어진다. 상기 투입구(25) 및 공급구(26)를 통해 슬러지와 물의 혼합물이 내부로 공급되면, 상기 회전통(21)의 고속 회전에 따른 원심력에 의해 슬러지와 물의 분리가 이루어지며, 분리된 물은 상기 액체배출구(22)로 이동되고, 슬러지는 상기 스크류 컨베이어(24)의 회전에 따른 이송력에 의해 고형물배출구(23)로 이동되어 연속적으로 슬러지와 물의 분리가 이루어진다.
상기 건조장치(80)는 탈수장치(20)에서 분리 배출된 물과 슬러지를 열을 이용하여 건조시키는 장치로서, 상기 물은 수증기로 변하고 수증기를 응축시켜 배출하며 소취설비를 구비하여 냄새까지 제거한 배기가스와 깨끗한 물을 배출할 수 있다. 그리고 상기 슬러지는 건조된 상태로 후술할 탄화장치(30)로 투입된다. 한편, 건조장치(80)는 후술할 탄화장치(30)에서 배출되는 폐열을 이용할 수 있다.
상기 탄화장치(30)는 상기 건조장치(80)에서 건조된 슬러지 및 탈수장치(20)에서 탈수된 슬러지가 흡착된 활성탄(C)을 탄화시키는 장치로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 내부에 구비된 격판(32)에 의해 상부의 탄화실(33)과 하부의 가열실(34)로 구획되며 일측에는 상기 탄화실(33)과 연통되는 탄화장치투입구(35)가 형성된 케이스(31)와, 상기 탄화실(33)의 내부에 구비된 교반스크류(36)와, 상기 가열실(34)에 연결되어 격판(32)을 가열할 수 있도록 된 버너(37)로 이루어진다. 이때, 상기 케이스(31)의 탄화장치투입구(35)는 탈수장치(20)의 고형물배출구(23) 및 건조장치(80)의 배출단과 연결되어 탈수장치(20)에서 배출된 활성탄(C) 및 건조된 슬러지를 탄화실(33)로 투입할 수 있도록 구성되며, 상기 탄화실(33)의 일측에는 탄화물배출구(38)가 구비된다.
따라서 상기 탄화실(33)로 활성탄(C)에 묻어있는 슬러지와 건조된 슬러지가 일정량 계속 투입되면서 상기 버너(37)로 격판(32)을 가열함과 동시에 교반스크류(36)로 활성탄(C)을 교반시키면, 건조된 슬러지는 탄화되고 활성탄(C)에 묻은 슬러지는 그 상태로 탄화된다. 그리고 상기 여과장치(10)에서 배출되어 슬러지와 함께 탄화장치(30)로 투입된 기존의 활성탄(C)은 산화되지 않고 활성탄(C) 상태를 유지한다.
그리고 탄화가 완료되면 상기 탄화실(33)의 탄화물배출구(38)를 열어 탄화실(33) 내부의 활성탄(C) 즉, 여과장치(10)에서 배출된 기존의 활성탄(C)과 슬러지가 탄화되어 새롭게 발생된 활성탄(C)을 함께 배출할 수 있다. 이때, 슬러지가 탄화되어 생성된 활성탄은 입자크기가 일정수치 미만인 분말탄과 입자크기가 일정수치 이상인 입상탄으로 구별되며, 챔버(11)에 입상탄이 더 필요할 경우 분말탄을 소결시켜 탄화장치(30)를 통해 한 번 더 탄화시킴으로써 입상탄을 얻을 수 있다.
상기 탄화물분리장치(40)는 탄화장치(30)에서 슬러지가 탄화되어 생성된 상기 분말탄과 입상탄을 분리하며, 상기 제어수단(60)에 의해 분말탄 또는 입상탄을 선택적으로 배출구(41)를 통해 배출한다. 이때, 배출구(41)로 배출되는 분말탄 또는 입상탄에 CO2나 수증기를 가하면 기공이 형성되어 여과장치(10)의 챔버(11)에 투입되는 활성탄(C)과 동일한 형태로 이루어짐으로써, 탄화된 슬러지를 여과장치(10)로 투입하여 재활용할 수 있다.
상기 이송장치(50)는 탄화물분리장치(40)의 배출구(41)에 배치된 이송컨베이어 장치로써, 상기 탄화물분리장치(40)의 배출구로 배출된 분말탄 또는 입상탄을 여과장치(10)의 챔버(11) 내부로 공급한다.
상기 제어수단(60)은 여과장치(10)의 챔버(11) 내부에서 유입구(13)를 통해 유입된 물과 슬러지가 활성탄(C)에 포집됨에 따라 발생되는 채막힘이나 내부압력이 높은 경우 탄화물분리장치(40)에서 입상탄을 이송장치(50)로 배출시키고, 채막힘이 없고 상기 내부압력이 낮은 경우 탄화물분리장치(40)에서 분말탄을 이송장치(50)로 배출시키도록 제어한다. 이때, 상기 내부압력이 높거나 채막힘이 발생되어 입상탄이 더 많이 요구될 때, 제어수단(60)은 탄화장치(30)에서 배출된 분말탄을 소결시켜 탄화시킴으로써 입상탄의 양을 증가시키게 된다.
그리고 제어수단(60)은 상기한 바와 같이 과량의 슬러지가 챔버(11)로 유입되거나 과량의 슬러지가 정체된 경우 강제이송장치(70)의 구동모터(74)를 제어하여 이송스크류(73)의 회전속도를 조절하거나 또는 에어공급관(90)의 밸브(91)를 제어하여 에어공급량을 조절함으로써, 슬러지와 물을 챔버(11)에서 강제이송장치(70)로 보다 신속하게 배출시켜 과량의 슬러지 정체로 인해 포집효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 제어수단(60)은 챔버(11)에 주입되는 에어공급량, 챔버(11)에 공급되는 입상탄과 분말탄의 비율 및 공급량, 챔버(11)에서 슬러지를 배출시키는 배출량 및 배출속도 등을 조절함으로써, 슬러지의 처리량과 처리속도 및 처리수의 수질 등을 컨트롤할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 오수처리장치를 이용하여 오수를 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수처리설비(A)를 거쳐 배출된 슬러지가 물과 함께 여과장치(10)의 챔버(11)의 하측부로 투입되고 챔버(11)의 상측에서 낙하되는 활성탄(C)들을 통과하면서 제거된다. 슬러지가 제거된 물은 배수구(14)에서 필터(18a)를 통해 한 번 더 걸러진 상태로 배수된다. 이때, 배수된 물은 미생물이 저장된 침전조를 통과하면서 처리되어 방류하는 것이 바람직하다.
그리고 슬러지가 흡착된 활성탄(C)은 배출구(15)를 통해 배출되어 탈수장치(20)를 거쳐 탄화장치(30)로 유입되어 슬러지가 탄화된다. 이때, 탈수장치(20)에서 분리된 슬러지가 흡착된 활성탄에 잔류된 수분은 건조장치(80)에서 기화, 응축시켜 맑은 물로 배출되며 슬러지는 건조장치(80)를 거쳐 건조된 상태로 탄화장치(30)에서 탄화된다. 이와 같이 탄화된 슬러지는 탄화물분리장치(40)에서 입상탄과 분말탄으로 분리되어 이송장치(50)를 통해 여과장치(10)로 재투입된다. 이때, 여과장치(10)의 챔버(11) 내부압력이 높은 경우 챔버(11)로 입자크기가 비교적 큰 입상탄을 투입함으로써 물과 슬러지가 보다 원활하게 통과되므로 내부압력을 낮출 수 있다. 또한, 상기 내부압력이 낮은 경우 챔버(11)로 입자가 비교적 작은 분말탄을 투입함으로써 물과 슬러지가 분말탄과의 접촉면접과 시간을 늘려 여과효율을 높일 수 있다. 한편, 상기와 같이 입상탄이 더 많이 요구될 때에는 분말탄을 소결, 탄화시켜 입상탄을 얻을 수 있다. 이와 같이 슬러지를 탄화시켜 다시 여과장치로 재투입하여 재활용할 수 있으므로 경제적이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 오수처리장치는 여과장치(10)의 챔버(11)에 테이퍼부(16)와 활성탄분배기(17)를 구비하여 활성탄(C)이 분산되어 챔버(11) 내부로 유입된 슬러지와 접촉되는 면적과 시간을 늘려서 슬러지의 포집효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬러지를 여과 및 탄화시킴으로써 활성탄(C)으로 변화시켜 재활용하므로, 슬러지의 처리시간 및 비용을 절감하고, 부피를 최소화시켜 슬러지처리설비(B)가 차지하는 공간을 최소화하므로 설치부지 확보가 용이할 뿐 아니라 슬러지를 매립 또는 해양투기하는 비용을 절감하고 이에 따른 환경오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 슬러지를 탄화시킬 때 최종적으로 활성탄(C) 이외의 물질이 배출되지 않을 뿐 아니라 이러한 활성탄(C)을 재활용함으로써, 아무런 공해물질이 배출되지 않는다. 특히, 배출된 활성탄(C)은 여과 이외에도 다양한 쓰임새가 있으므로, 이러한 활성탄(C)을 판매하여 부수적인 이익을 창출하는 것도 가능하다. 또한, 상기 이송장치(50)에 의해 여과장치(10)로 투입되는 활성탄(C)은 기존의 활성탄(C)의 상부에 쌓이게 되며, 상기 배출구(15)는 여과장치(10)의 챔버(11) 하측에 형성되므로, 하측에 쌓인 오래된 활성탄(C)부터 순차적으로 배출하여, 항상 활성탄(C)의 여과작용을 최적의 상태로 유지할 수 있다.
그리고 상기 탈수장치(20)는 중앙부에 배수부(25)가 형성된 이송관(21)을 이용하여 활성탄(C)과 함께 배출된 물만을 선택적으로 배출하므로, 효율이 매우 높을 뿐 아니라 배수부(25)의 외부에 수집덕트(27)가 구비되어 배출된 물을 수집하므로 배수부(25)에서 배출된 물에 의해 오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 이송장치(50)를 이용하여 탄화장치(30)에서 배출된 활성탄(C)을 다시 여과장치(10)로 공급하여 재활용하므로, 작업자가 별도로 활성탄(C)을 운반할 필요가 없고, 전자동화가 가능해지는 장점이 있다. 그리고 한편, 상기와 같은 오수처리공정이 모두 밀폐된 상태 즉, 여과장치(20), 강제이송장치(70), 탈수장치(20), 건조장치(80), 탄화장치(30), 탄화물분리장치(40) 및 이송장치(50)가 밀폐된 상태에서 이루어지므로, 처리된 물에 분진이 섞이거나 냄새가 외부로 발산되는 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (6)

  1. 오수를 처리하는 수처리설비(A)와, 이 수처리설비(A)에서 배출된 슬러지를 처리하는 슬러지처리설비(B)를 포함하는 오수처리장치에 있어서,
    상기 슬러지처리설비(B)는,
    챔버(11)와, 이 챔버(11) 내부로 투입되는 활성탄(C)으로 구성되며, 상기 챔버(11)에는 상측에 활성탄(C)이 투입되는 활성탄투입구(12) 및 활성탄(C)을 통과하여 슬러지가 제거된 물이 배출되는 배수구(14)와, 하측에 수처리설비(A)에서 배출된 슬러지가 물과 함께 유입되는 유입구(13) 및 슬러지가 흡착된 활성탄(C)이 배출되는 배출구(15)가 형성된 여과장치(10);
    상기 여과장치(10)의 챔버(11) 배출구(15)에 연결된 탈수장치(20);
    상기 탈수장치(20)에 연결되어 탈수된 활성탄(C) 및 활성탄(C)에 포집된 슬러지를 탄화시키는 탄화장치(30); 및
    상기 탄화장치(30)에서 배출된 활성탄(C)을 상기 여과장치(10)로 투입하는 이송장치(50);를 포함하며,
    상기 챔버(11)에는 유입구(13)보다 상측 내벽에서 내향 돌출되되 선단으로 갈수록 하향 경사지며 챔버(11) 둘레부를 따라 연장된 테이퍼부(16)와, 이 테이퍼부(16)의 선단과 일정간격 이격되도록 챔버(11) 내부에 설치되어 투입되는 활성탄(C)을 분산시켜 슬러지와의 접촉면적 및 시간을 증대시켜 슬러지 포집효율을 높이는 활성탄분배기(17)가 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬러지처리설비(B)에는 상기 탄화장치(30)에서 슬러지가 탄화되어 생성된 분말탄과 입상탄을 분리하여 배출하는 탄화물분리장치(40)와, 상기 여과장치(10)의 챔버(11) 내부압력에 따라 탄화물분리장치(40)에서 배출된 분말탄 또는 입상탄을 선택적으로 이송장치(50)를 통해 챔버(11)로 공급하도록 제어하는 제어수단(60)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과장치(10)와 탈수장치(20) 사이에 연결 설치되며, 상기 여과장치(10)의 챔버(11) 내부로 과량의 슬러지가 유입되거나 또는 유입된 슬러지 중 일부만 활성탄(C)에 포집되어 과량의 슬러지가 방치된 경우 슬러지와 물을 챔버(11) 외부로 강제배출시키는 강제이송장치(70)가 더 구비되며, 상기 강제이송장치(70)는 일단이 여과장치(10)의 챔버(11)의 배출구(15)와 연결되며 타단으로 갈수록 상향 경사지며 타단부가 챔버(11)에 채워진 물의 수위보다 높은 위치에 구비된 이송관(71)과, 이 이송관(71) 내부에 설치된 이송스크류(73)와, 이 이송스크류(73)를 구동시키는 구동모터(74)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과장치(10)의 챔버(11)의 하측부에 챔버(11) 내부로 에어를 공급하는 에어공급관(90)이 더 설치되며, 이 에어공급관(90)을 통해 챔버(11) 내부로 주입된 에어에 의해 미세와류가 형성되어 챔버(11)에 유입된 슬러지가 분산됨에 따라 활성탄(C)과 보다 균일하게 접촉되며 활성탄(C)이 챔버(11)의 테이퍼부(16) 및 활성탄분배기(17)에 점착되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과장치(10)의 배수구(14)에는 잔여 슬러지를 걸러주는 필터(18a)가 내장된 거름망(18)과, 이 거름망(18)의 외측에 구비되며 외부에서 내측으로 에어가 주입됨에 따라 거름망(18)쪽으로 공기방울을 배출하는 맴브레인(19)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
  6. 삭제
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