KR101497066B1 - 중수 처리장치 - Google Patents

Abstract

간편하고 효율적인 정화처리가 가능한 중수 처리장치가 제공된다. 중수 처리장치는, 하수유입관과, 하수유입관으로부터 하수를 공급받고 하수를 침전시켜 슬러지층과 처리수층으로 분리하는 분리수조와, 분리수조 외부에 위치하며, 처리수층의 처리수를 공급받고, 공급된 처리수를 여과하여 중수를 생성하는 여과부와, 여과부와 연결되어 중수를 공급받아 저장하는 중수조와, 하수유입관과 분리수조를 연결하여 분리수조에 하수를 공급하는 제1 연결관, 및 분리수조와 여과부를 연결하여 여과부에 처리수를 공급하는 제2 연결관을 포함하되, 제1 연결관은 끝단부가 슬러지층 하부에 위치하고, 제2 연결관은 끝단부가 처리수층 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

중수 처리장치{Waste water reusing apparatus}

본 발명은 하수 및 오, 폐수를 재사용 가능한 중수로 정화 처리하는 중수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 간편하고 효율적인 정화 처리가 가능한 중수 처리장치에 관한 것이다.

일반적인 생활하수나 공장지역의 오, 폐수 등은 하수도 설비를 통해 특정 지역에 모이고, 정화 시설물 등에 수용되어 처리된 후 하천 또는 해양으로 방류된다. 하수도 설비는 상수도 설비와 함께 관개시설의 근간을 이루며, 사용한 용수를 공급라인으로부터 배제하여 수처리를 원활하게 하는 데 사용된다.

한편, 하수도 설비와 별도로 한 번 사용한 용수를 정화하여 재사용하기 위한 설비가 있다. 이러한 설비는 통상 중수도 또는 중수 처리시설로 불리며, 빌딩과 같은 건축물이나 공장설비 등의 지하에 마련되어 각종 생활용수를 공급하는 데 사용될 수 있다. 대한민국 공개특허 제10-2002-0017101호에는 이러한 중수 처리시설의 일 례가 개시되어 있다.

중수 처리시설은 건물의 하수배관과 연결되어 하수를 공급받고, 공급된 하수를 생물학적 처리방식, 여과방식, 침전방식, 약품처리방식 등의 다양한 방식으로 정화 처리하여 탁도가 낮은 중수로 변환시킨 후 다시 건물로 공급한다. 종래 중수 처리시설은 정화 처리에 사용하기 위한 여러 개의 수조를 포함하고, 각각의 수조에 다양한 처리장비들이 부속되는 방식으로 복잡하게 구성되었다.

이에 따라, 중수 처리과정이 지연되고 비효율적으로 이루어지는 문제가 발생하였다. 또한, 처리시설이 대형화되어, 지하부지가 충분히 확보되기 어려운 소형 또는 중대형 빌딩 등에 이러한 중수 처리시설을 적용하기가 매우 곤란한 문제가 생겨났다. 따라서, 종래에 비해 간편하게 설치 가능하면서도 효율적으로 정화 처리가 가능한 중수 처리시설의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2002-0017101호, (2002.03.07)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간편하고 효율적인 정화 처리가 가능한 중수 처리장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 중수 처리장치는, 하수유입관; 상기 하수유입관으로부터 하수를 공급받고 상기 하수를 침전시켜 슬러지층과 처리수층으로 분리하는 분리수조; 상기 분리수조 외부에 위치하며, 상기 처리수층의 처리수를 공급받고, 공급된 처리수를 여과하여 중수를 생성하는 여과부; 상기 여과부와 연결되어 상기 중수를 공급받아 저장하는 중수조; 상기 하수유입관과 상기 분리수조를 연결하여 상기 분리수조에 상기 하수를 공급하는 제1 연결관; 및 상기 분리수조와 상기 여과부를 연결하여 상기 여과부에 상기 처리수를 공급하는 제2 연결관을 포함하되, 상기 제1 연결관은 끝단부가 상기 슬러지층 하부에 위치하고, 상기 제2 연결관은 끝단부가 상기 처리수층 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 연결관은 끝단부가 상기 처리수층 표면에서 부유할 수 있다.

상기 중수 처리장치는 상기 제2 연결관 끝단부에 결합되는 부유구, 및 상기 부유구의 하강 또는 상승에 따라 상기 제2 연결관을 풀거나 감는 권취롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 중수 처리장치는 상기 권취롤러에 결합되어 상기 제2 연결관이 감기는 방향으로 탄성력을 전달하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

상기 중수 처리장치는 상기 제1 연결관의 끝단부에 결합되고 상기 분리수조의 저면을 향해 확장되는 디퓨저를 더 포함할 수 있다.

상기 중수 처리장치는 상기 제2 연결관 일 측에 연결되어 상기 처리수를 상기 여과부로 공급하는 공급펌프, 및 상기 공급펌프와 상기 여과부 사이의 상기 제2 연결관에 연결되고, 상기 처리수에 포함된 부유물의 농도에 따라 상기 여과부로 공급되는 상기 처리수의 공급량을 조절하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.

상기 스위치부는, 투명한 재질로 형성되고, 상기 공급펌프와 상기 여과부 사이의 상기 제2 연결관에 연결되어 상기 제2 연결관을 통과하는 처리수를 유입 또는 유출하는 수용부, 상기 수용부 일 측에 형성되어 상기 수용부에 광을 조사하는 발광부, 상기 수용부 타 측에 형성되어 상기 수용부를 투과한 광의 광량을 측정하는 수광부, 및 상기 공급펌프와 상기 수용부 사이의 상기 제2 연결관에 연결되고, 상기 수용부를 투과한 광의 광량에 따라 상기 제2 연결관을 개폐하는 제어밸브를 포함하는 것일 수 있다.

상기 스위치부는, 세정액이 수용된 세정액탱크, 및 상기 세정액탱크와 상기 수용부를 연결하여 상기 세정액을 상기 수용부에 공급하는 세정액공급관을 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 중수 처리장치는 상기 하수유입관과 상기 제1 연결관 사이에 개재되어 상기 제1 연결관으로 유입되는 상기 하수의 유속을 감소시키는 스크린부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 중수 처리장치는, 간편하게 구성되어 설치공간이 간소화된다. 따라서 부지 확보가 어려운 빌딩 등에도 용이하게 설치할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

또한, 종래 분리되었던 정화 처리과정을 통합하여 진행할 수 있는 장점이 있고, 변동하는 처리수의 양에 대응하여 이를 최대한 활용할 수 있어 효율적인 중수 생산이 가능하다. 따라서, 상수도 사용량을 절감하고 종래 버려지던 생활하수나 오, 폐수 등을 용이하게 재사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 중수 처리장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 분리수조의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 스위치부의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 분리수조 및 권취롤러를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 권취롤러의 단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 4의 권취롤러와 제2 연결관을 함께 도시한 작동도이다.
도 8 내지 도 10은 도 2의 분리수조 내부의 정화처리과정을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 명세서 상에서 '하수'는 일반 건물에서 배출되는 생활하수만을 의미하지 않으며, 공장지역의 오, 폐수나 그 밖에 관로를 통해 배출되는 한 번 이상 사용된 모든 종류의 용수를 포함하는 뜻으로 사용된다. 이러한 용수는 농업용수, 공업용수, 일반 생활하수 등으로 예시될 수 있다.

또한, 본 발명의 중수 처리장치가 연결되는'옥내 수도배관'및'옥외하수배관'은 이러한 용수가 공급 또는 배출되는 빌딩, 시설물, 공장지역 등에 설치된 다양한 종류의 배관을 포함하는 것으로, 일반 건물의 상수도 또는 하수도 배관과, 건물 외부의 하수 처리관 만으로 한정되지 않는다.

또한, 본 명세서 상에서 '처리수'는 상기'하수'가 일정 시간 동안 활성슬러지와 교반된 후 '하수'에서 슬러지(Sludge: 오니)가 침전되고 남은 것으로 여과과정을 거치기 전 중간단계의 물(水)을 의미하며,'중수'는 상기'처리수'가 여과과정을 거쳐 재사용 가능한 상태로 된 것으로 중수 처리를 모두 마친 최종단계의 물(水)을 의미한다.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 중수 처리장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 중수 처리장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 분리수조의 구조를 도시한 단면도이다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 중수 처리장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 하수를 유입하는 하수유입관(11), 유입된 하수를 처리수층(도 2의 W 참조) 및 슬러지층(도 2의 S 참조)으로 분리하는 분리수조(20), 분리수조(20)에서 분리된 처리수를 재차 여과하는 여과부(30), 하수유입관(11)과 분리수조(20)를 연결하는 제1 연결관(60), 및 여과부(30)와 분리수조(20)를 연결하는 제2 연결관(70)을 포함한다. 여과부(30) 통과하여 최종적으로 정화 처리된 중수는 중수조(40)를 거쳐 다시 옥내 수도배관(A)으로 공급되며, 오염수는 방류탱크(50)를 거쳐 옥외 하수배관(B)으로 방류된다.

이 중, 분리수조(20)는 침전과정을 통해 하수에서 슬러지를 분리하는 역할과, 하수에 산소를 주입하여 슬러지를 활성화함으로써 오염물질을 분해하고, 슬러지의 응집을 촉진하는 역할, 및 응집 및 침전과정을 통해 분리된 처리수의 공급량을 조절하는 역할을 모두 수행할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 침전조, 폭기조, 유량조절조 등 각각 서로 다른 역할을 하는 수조를 복수로 구성할 필요가 없으며, 간편하게 중수 처리장치(1)가 구성된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 연결관(60)의 끝단부는 슬러지층(S) 하부에 위치하고, 제2 연결관(70)의 끝단부는 처리수층(W) 상부에 위치한다. 이로써, 하수를 유입하면서 동시에 처리수를 여과부(30)로 공급할 때, 슬러지층(S) 및 처리수층(W)의 교란을 최소화 할 수 있다. 특히, 제2 연결관(70)은 끝단부가 처리수층(W) 표면에서 부유하여 지속적으로 처리수층(W) 상단에 위치함으로써, 처리수층(W)을 안정시키고 최대한 많은 양의 처리수를 여과부(30)로 제공할 수 있다. 따라서, 간편한 구성으로도 효율적인 여과 처리가 가능한 것이다. 이하, 이러한 특징을 갖는 중수 처리장치(1)의 각 구성부에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

하수유입관(11)은 옥내 수도배관(A)과 연결되어 하수를 유입한다. 이 때, 옥내 수도배관(A)은 전술한 바와 같이 빌딩, 시설물, 공장지역 등에 설치된 다양한 종류의 용수 공급배관과 배출배관을 포함하는 것이다. 하수유입관(11)은 이 중 배출배관 측에 연결되어 하수를 유입할 수 있다.

스크린부(10)는 하수유입관(11)과 제1 연결관(60) 사이에 개재된다. 스크린부(10)는 다공성 막 또는 다수의 홀이 형성된 판상의 부재로 형성되어 하수의 유동속도를 저하시키고, 관로 내부의 압력을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 하수가 분리수조(20) 내부에 고속으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 스크린부(10)는 다수의 홀을 이용하여 유입된 하수로부터 큰 덩어리의 노폐물들을 우선적으로 제거한다. 따라서, 관로 내부가 막히지 않고 하수가 원활히 정화될 수 있다.

분리수조(20)는 제1 연결관(60)을 통해 하수를 유입하고, 유입된 하수를 활성화된 슬러지를 이용하여 정화한 후 침전시켜 처리수와 슬러지로 분리하며, 분리된 처리수를 제2 연결관(70)을 통해 다시 여과부(30)에 제공할 수 있다. 분리수조(20), 제1 연결관(60), 및 제2 연결관(70)에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

분리수조(20)에서 분리된 처리수는 여과부(30)로 공급된다. 여과부(30)는 분리수조(20) 외측에 위치하여 분리수조(20)와 독립적으로 형성된다.

여과부(30)는 다양한 방식으로 형성될 수 있으나, 바람직하게는, 멤브레인(Membrane: 여과막) 유닛이 순차적 또는 병렬적으로 연결되고, 펌프 및 실린더와 같은 가압수단이 구비된 가압식 여과설비로 이루어질 수 있다. 이러한 가압식 여과설비는 멤브레인 유닛에 고압으로 처리수를 제공함으로써 능동적이고 효율적인 여과작업이 가능하다.

종래에는 중수 처리시설이 대형화되어 이와 같은 가압식 여과설비는 적용이 어려웠으며, 상대적으로 수동적인 여과방법인 침지식의 여과설비가 주로 적용되었다. 또한 종래의 침지식 여과설비는 별도의 기능을 갖는 여러 수조 중 하나에 병합하여 구성하는 것이 보통이어서 여과성능이 충분히 발휘되지 못하였다.

본 발명의 일 실시예에 의한 중수 처리장치(1)는 간편한 구성으로 종래 수조들이 차지하던 공간을 줄일 수 있어, 여과부(30)를 분리수조(20) 외부에 마련하고 이러한 가압식 여과설비를 용이하게 적용할 수 있는 것이다. 이로 인해 탁도가 현저히 낮아진 깨끗한 중수를 얻을 수 있다. 여과부(30)는 분리관(31)을 통해 중수조(40) 및 방류탱크(50)와 각각 연결된다.

중수조(40)는 여과부(30)를 통과하여 정화처리가 끝난 중수를 저장하고 필요한 때 공급하는 역할을 한다. 중수조(40)는 중수공급관(41)을 통해 옥내 수도배관(A)과 연결될 수 있다. 중수공급관(41)을 통해 공급된 중수는 건물, 시설물, 공장지역 등에 제공되어 다양한 방식으로 재활용된다. 도시되지 않았지만, 여과부(30)와 중수조(40) 사이에는 화학적 처리를 통해 중수를 소독하는 소독조 등이 연결될 수도 있다.

한편, 여과설비를 통과하지 못하고 여과부(30) 외부로 배출된 오염수는 방류탱크(50)에 수용된다. 오염수는 탁도가 높아 재사용이 불가능한 것이며, 외부의 하수처리시설을 이용하여 종국적으로 처리될 수 있다. 방류탱크(50)는 방류관(51)을 통해 옥외 하수배관(B)과 연결되어, 원거리의 하수 종말처리장과 같은 처리시설에 오염수를 제공할 수 있다.

이하, 분리수조(20), 제1 연결관(60), 및 제2 연결관(70)의 구성에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

분리수조(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 방형의 탱크 또는 저장조 형태로 형성될 수 있다. 그러나 분리수조(20)의 형상이 이에 한정될 것은 아니며, 설치장소의 위치, 환경 등에 따라 분리수조(20)는 그에 적합한 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

분리수조(20)는 제1 연결관(60)을 통해 하수유입관(11)과 연결된다. 이 때, 하수유입관(11)과 제1 연결관(60) 사이에 도시된 바와 같이 스크린부(10)가 개재되어 분리수조(20)로 유입되는 하수의 유속을 적정수준으로 감소시킬 수 있다.

제1 연결관(60)은 분리수조(20)의 저면을 향해 연장되어 끝단부가 슬러지층(S)의 하부에 위치한다. 제1 연결관(60)의 끝단부가 슬러지층(s)의 상부에 위치하는 경우, 유입된 하수가 충분히 침전되지 못하고 처리수와 혼합되어 곧바로 배출될 위험이 있다. 본 발명에 의한 중수 처리장치(1)는 제1 연결관(60)의 끝단부가 슬러지층(s) 하부에 위치함으로써 이러한 위험을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

또한, 제1 연결관(60)의 끝단부에는 디퓨저(610)가 결합된다. 디퓨저(610)는 분리수조(20)의 저면을 향해 넓게 확장된 형태로 형성되어 배출되는 하수의 유속을 급격히 저하시킬 수 있다. 이로써, 슬러지층(S)이 교란되는 것을 방지하면서, 분리수조(20) 내부로 하수를 용이하게 유입할 수 있다.

유입된 하수는 분리수조(20) 내부에서 침전되어 도시된 바와 같이 슬러지층(S) 및 처리수층(W)으로 분리된다. 이 때 슬러지층(S)은 유입된 오염물질이 침전된 후 생물학적 활성과정을 거쳐 응집된 것일 수 있다. 분리수조(20)는 폭기 및 교반과정 과 침전 및 응집과정을 반복적으로 진행하여 슬러지층(S)을 증식하고, 이와 동시에 처리수층(W)을 확장하여, 정화된 처리수를 생성할 수 있다.

분리수조(20)의 저면에는 슬러지 활성화에 필요한 산소를 공급하기 위한 산기장치(260)가 복수개 구비될 수 있다. 산기장치(260)는 과량의 산소를 직접 또는 용해된 상태로 슬러지에 공급하는 것으로, 예를 들어, 다공질의 세라믹이나 소결체로 이루어진 것일 수 있다. 산기장치(260)를 통해 분리수조(20) 내부로 주입된 산소는 슬러지를 활성화하고 하수와 슬러지를 교반시킨다. 산기장치가 산소를 공급하는 동안 여과부(30)는 처리수 여과를 정지한다. 산소 공급과 교반이 완료되어 산기장치(260)의 가동이 멈추면 응집 및 침전과정이 진행된다.

제1 연결관(60)은 끝단부가 슬러지층(S)의 하부에 위치하고, 아울러 끝단부가 디퓨저(610)와 결합되어 있어 이와 같이 침전 및 응집과정을 거쳐 형성된 슬러지층(S)이 하수의 유입에도 교란되지 않도록 할 수 있는 것이다.

한편, 제2 연결관(70)은 끝단부가 처리수층(W)의 상부에 위치한다. 특히, 제2 연결관(70)의 끝단부에는 도시된 바와 같이 부유구(710)가 결합되며, 부유구(710)의 상방에는 부유구(710)의 하강 또는 상승에 따라 제2 연결관(70)을 풀거나 감는 권취롤러(210)가 설치된다.

이러한 구조로 인해, 제2 연결관(70)의 끝단부는 처리수층(W)의 확장 및 감소시에도 언제나 처리수층(W)의 상단에 유지되고, 슬러지층(S)과는 이격되는 것이다. 따라서, 처리수의 유출시에도 슬러지층(S)이 교란되지 않으며, 슬러지층(S)뿐만 아니라 처리수층(W) 역시 안정되는 효과를 얻을 수 있다. 제2 연결관(70)은 이와 같이 안정된 처리수층(W) 전체를 활용하여 최대한 많은 양의 처리수를 여과부(30)로 공급할 수 있다. 부유구(710)와 권취롤러(210), 제2 연결관(70)의 작동과정에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

분리수조(20)의 저면에는 슬러지를 배출하기 위한 배출펌프(240)가 설치된다. 배출펌프(240)는 분리수조(20)내 슬러지층(S)이 과도하게 증식된 경우, 슬러지를 배출하여 슬러지층(S)의 부피를 다시 적정수준으로 유지시킬 수 있다. 배출펌프(240)는 분리수조(20)의 외측으로 연장된 슬러지배출관(241)을 통해 분리수조(20) 안의 슬러지를 용이하게 배출할 수 있다.

또한, 분리수조(20)에는 처리수층(W) 및 슬러지층(S)의 수위를 측정하기 위한 레벨미터(250)가 설치될 수 있다. 레벨미터(250)는 예를 들어, 분리수조(20) 내부의 유체유량을 측정하거나, 초음파를 이용하는 방식 등으로 형성될 수 있으며, 처리수 내부의 부유물 농도를 측정하는 스위치부(230)와 연계하여 수위뿐만 아니라 슬러지층(S)의 부피를 산출하는 데에도 용이하게 사용될 수 있다.

제2 연결관(70)의 일 측에는 처리수를 여과부(30)로 공급하는 공급펌프(220)가 설치되고, 공급펌프(220)와 여과부(30) 사이의 제2 연결관(70)에는 스위치부(230)가 연결된다. 공급펌프(220)가 처리수를 분리수조(20)로부터 유입하여 여과부(30)로 공급하는 반면, 스위치부(230)는 처리수에 포함된 부유물의 농도를 측정하여 농도에 따라 처리수의 공급량을 조절할 수 있다. 이하 이에 대해 설명한다.

도 3은 도 1의 스위치부의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 스위치부(230)는 공급펌프(도 2의 220 참조)와 여과부(도 2의 30 참조) 사이의 제2 연결관(70)에 연결되는 수용부(231), 수용부(231) 일 측 및 타측에 각각 형성되는 발광부(232)와 수광부(233), 공급펌프(220)와 수용부(231) 사이의 제2 연결관(70)에 연결되는 제어밸브(234)를 포함한다. 제어밸브(234), 발광부(232), 및 수광부(233)는 제어부(235)와 전기적으로 연결되어 상호간에 전기신호를 교환할 수 있다.

수용부(231)는 제2 연결관(70) 사이에 연결된다. 수용부(231)는 예를 들어, 투명한 재질의 용기나 수조, 탱크로 이루어져 제2 연결관(70)을 통과하는 처리수를 유입하거나 유출할 수 있다. 처리수의 유입/유출량은 제어밸브(234)에 의해 제어된다. 또한, 수용부(231)는 투명하므로 발광부(232)에서 조사된 광의 적어도 일부가 수용부(231)를 투과하여 수광부(233)로 도달할 수 있다. 발광부(232)는 이와 같이 수용부(231)를 투과한 광의 광량을 측정한다.

발광부(232)는 다양한 종류의 광원으로 이루어질 수 있으며, 광원의 종류에 따라 조사되는 광의 종류 역시 다양하게 변화될 수 있다. 발광부(232)에서 조사되는 광은 수용부(231)를 투과하되, 수중 부유물의 농도 또는 탁도에 따라 투과량이 적절히 조절되는 가시광으로 형성되는 것이 바람직하다.

수광부(233)는 예를 들어, 광에 반응하여 전기신호를 생성하는 감광소자로 이루어질 수 있다. 감광소자 역시 발광부(232)에서 조사된 광을 감지할 수 있는 것이면 어떠한 것이든 가능하다.

제어부(235)는 예를 들어, 중앙처리장치가 내장된 소형의 칩셋이나, 컴퓨터, 또는 PLC(Programmable Logic Controller) 등으로 이루어질 수 있다. 제어부(235)는 발광부(232)로부터 광량의 측정값을 수신하고, 이로부터 일정한 산식을 연산하여 처리수에 포함된 부유물의 농도를 산출할 수 있다. 즉, 수광부(233)가 측정한 광량은 처리수에 포함된 부유물의 농도 또는 탁도에 따라 변화할 것이므로 이에 일정한 산식을 적용하여 부유물 농도를 산출하고 처리수의 오염도를 판별할 수 있는 것이다.

처리수의 오염도가 기준수준 이상으로 판별되면 제어부(235)는 제어밸브(234)에 제어신호를 인가하여 제2 연결관(70)을 폐쇄하고, 반대로, 오염도가 기준수준 미만인 경우에는 제2 연결관(70)을 개방하여 더 많은 양의 처리수를 여과부(30)로 공급할 수 있다. 이로써, 스위치부(230)가 처리수의 공급량을 적절히 조절할 수 있다.

한편, 스위치부(230)에는 세정액이 수용된 세정액탱크(236)와, 세정액탱크(236)와 수용부(231)를 연결하는 세정액공급관(237)이 형성될 수 있다. 따라서, 처리수가 심하게 오염된 경우나, 그렇지 않더라도 추가적인 정화처리가 필요한 경우, 스위치부(230)가 화학적인 방법으로 처리수에 정화처리를 할 수 있다. 세정액공급관(237)의 일 측에는 세정액공급관(237)을 개폐하는 조절밸브(238)가 형성될 수 있으며, 조절밸브(238)는 제어부(235)와 연결되어 제어부(235)의 제어신호에 따라 세정액의 주입량을 적절히 조절할 수 있다.

도 4는 도 2의 분리수조 및 권취롤러를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 권취롤러의 단면도이며, 도 6 및 도 7은 도 4의 권취롤러와 제2 연결관을 함께 도시한 작동도이다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 권취롤러의 구조 및 제2 연결관의 작동과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

우선, 도 4 및 도 5를 참조하면, 권취롤러(210)는 부유구(710) 또는 분리수조(20)의 상방에 설치된다. 따라서, 제2 연결관(70)은 도시된 바와 같이 적어도 일부가 권취롤러(210)에 감겨 지지될 수 있으며, 그 끝단부가 하방으로 연장되어 처리수층(W) 표면에 용이하게 위치할 수 있다. 그러나, 권취롤러(210)의 설치위치가 이에 한정될 것은 아니며, 그 밖에 제2 연결관(70)을 효과적으로 지지할 수 있는 위치 어디에나 권취롤러(210)가 설치될 수 있다.

권취롤러(210)는 중앙에 형성된 회전축(211)이 지지부(214)에 삽입되는 방식으로 고정될 수 있다. 이 때, 지지부(214)는 회전축(211) 또는 회전축(211)을 포함하는 권취롤러(210) 전체를 지지하기 위한 것으로 도면에 도시된 바와 같은 형상으로 한정되지 않는다. 지지부(214)는 분리수조(20)가 설치된 설치장소의 측벽이나 상부 등에 고정된 것일 수 있다.

부유구(710)는 비중이 낮은 물질로 형성될 수 있으며, 따라서, 처리수층(W) 표면에서 용이하게 부유할 수 있다. 부유구(710)는 형상, 표면적, 중량 등의 변화에 따라 부력이 증가 또는 감소할 수 있다.

한편, 권취롤러(210)에는 탄성부재(213)가 결합된다. 탄성부재(213)는 예를 들어, 회전축(211)을 둘레에 결합되는 토션 스프링(Torsion spring)으로 형성될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 일단부는 권취롤러(210)측에 고정되고, 타단부는 지지부(214)측에 고정되어 탄성력을 전달할 수 있다. 권취롤러(210)가 전달하는 탄성력의 방향은 제2 연결관(70)이 감기는 방향이 된다.

제2 연결관(70)은 예를 들어, 회전축(211)을 관통하는 홈(212)을 통해 삽입되어 도시된 바와 같이 권취롤러(210) 외주부에 감겨 지지된다. 이 때, 처리수층(W)의 수위가 변동하면, 부유구(710)가 상승 또는 하강하게 되고, 그에 따라 권취롤러(210)가 회전하여 제2 연결관(70)이 풀리거나 감기게 된다.

제2 연결관(70)이 풀리는 방향은 처리수층(W) 표면을 향해 하강하는 방향(도 4의 a 참조)이며, 제2 연결관(70)이 감기는 방향은 처리수층(W) 표면으로부터 이탈하여 상승하는 방향(도 4의 b 참조)이다. 제2 연결관(70)은 자중에 의해 하강하여 필요이상으로 많이 풀릴 수 있으므로, 탄성부재(213)가 이의 반대방향 즉, 제2 연결관(70)이 감기는 방향(b)으로 탄성력을 전달하여 이를 보상하는 것이다. 따라서, 제2 연결관(70)의 끝단부는 처리수층(W) 표면에 안정적으로 유지될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 이에 대해 더욱 자세히 알 수 있다. 즉, 부유구(710)가 일정 높이(d)만큼 상승하거나 하강하는 경우, 권취롤러(210)는 그에 대응하여 일 측 또는 타 측으로 회전하면서 제2 연결관(70)을 적절한 길이로 유지한다. 이에 따라 제2 연결관(70)은 도 6에 도시된 바와 같이 상대적으로 짧게 풀린 상태로 유지되거나, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 연결관(70)이 상대적으로 길게 풀린 상태로 유지된다.

이러한 각각의 경우에 있어서, 제2 연결관(70)의 자중과 탄성부재(도 4 및 도 5의 213 참조)의 탄성력은 서로 반대방향(도 4의 a 및 b 참조)으로 작용하여 균형을 이루는 것이다. 이 때, 탄성부재(213)의 두께나, 길이, 형상 등을 변화시켜 탄성력을 적절한 수준으로 조정할 수 있다.

도 8 내지 도10은 도 2의 분리수조 내부의 정화처리과정을 도시한 도면이다.

이하, 도 8 내지 도10을 참조하여, 분리수조의 정화처리과정에 대해 상세히 설명한다.

도 8을 참조하면, 하수유입관(11) 및 스크린부(10)를 거쳐 제1 연결관(60)으로 유입된 하수는 분리수조(20)에 수용되어 슬러지와 접촉하며 교반된다. 산기장치(260)는 활성산소를 공급하여 슬러지를 활성화시키며 일정시간 동안 분리수조 내부의 유체를 교반시킨다. 이러한 상태는, 정화 처리가 시작되는 초기상태일 수 있다. 정화처리가 완료되면 응집 및 침전 과정이 시작된다.

한편, 도 9를 참조하면, 침전과정이 일정시간 이상 진행된 후에는, 슬러지층(S)이 생성된다. 오랜 시간 운전을 통하여 슬러지층(S)이 과도하게 증가한 경우에는 레벨미터(250) 및 스위치부(230)를 이용해 이를 감지하고, 배출펌프(240)를 이용해 슬러지를 분리수조(20) 외부로 배출할 수 있다.

이러한 과정을 통해 처리수층(W)이 확장되면, 처리수층(W) 표면은 도시된 바와 같이 상대적으로 높은 지점(L1)에 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제2 연결관(70)의 끝단부는 슬러지층(S)과 멀어져 슬러지층(S) 및 처리수층(W)이 안정될 수 있다. 따라서, 안정된 처리수층(W) 전체로부터 최대한 많은 양의 처리수를 유입하여 여과부(30)로 공급할 수 있는 것이다.

도 10을 참조하면, 하수는 제1 연결관(60) 끝단부에 형성된 디퓨저(610)를 통해 저속으로 배출되므로 슬러지층(S)의 교란이 최소화된다. 여과부(30)로 처리수 공급이 계속되면서 처리수층(W) 표면이 상대적으로 낮은 높이(L0)에 형성될 수 있다. 이러한 상태에서도, 제2 연결관(70)의 끝단부는 부유구(710)와 함께 처리수층(W) 표면에서 부유하여 슬러지층(S)과 거리를 유지할 수 있다. 따라서, 슬러지층(S)을 교란하지 않으면서도, 안정된 처리수층(W)으로부터 처리수를 원활하게 유입할 수 있다. 유입된 처리수는 공급펌프(220), 및 스위치부(230)를 거쳐 여과부(30)로 공급된다. 스위치부(230)에서 슬러지층(S)을 감지할 때까지 처리수의 공급은 계속되며, 처리수 공급이 중단됨과 동시에 도 8에서와 같은 침전 과정을 다시 반복한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 중수 처리장치는 이와 같이 하나의 수조에서 폭기, 응집, 침전, 처리수의 공급량 조절 등의 처리과정을 통합하여 수행할 뿐만 아니라, 슬러지층(S)이나 처리수층(W)이 증가 또는 감소하여도 이에 대응하여 교란을 최소화하고, 처리수층(W)을 안정시켜 원활하게 처리수를 제공할 수 있는 것이다. 이로써, 효율적인 중수 처리가 가능하다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서도 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 중수 처리장치 10: 스크린부
11: 하수유입관 20: 분리수조
30: 여과부 31: 분리관
40: 중수조 41: 중수공급관
50: 방류탱크 51: 방류관
60: 제1 연결관 70: 제2 연결관
210: 권취롤러 211: 회전축
212: 홈 213: 탄성부재
214: 지지부 220: 공급펌프
230: 스위치부 231: 수용부
232: 발광부 233: 수광부
234: 제어밸브 235: 제어부
236: 세정액탱크 237: 세정액공급관
238: 조절밸브 240: 배출펌프
241: 슬러지배출관 250: 레벨미터
260: 산기장치 610: 디퓨저
710: 부유구 A: 옥내수도배관
B: 옥외하수배관 W: 처리수층
S: 슬러지층 L0, L1: 처리수층 표면의 높이
a: 풀림방향 b: 감김방향
d: 부유구의 이동거리

Claims (9)

1. 하수유입관;
   상기 하수유입관으로부터 하수를 공급받고 상기 하수를 침전시켜 슬러지층과 처리수층으로 분리하는 분리수조;
   상기 분리수조 외부에 위치하며, 상기 처리수층의 처리수를 공급받고, 공급된 처리수를 여과하여 중수를 생성하는 여과부;
   상기 여과부와 연결되어 상기 중수를 공급받아 저장하는 중수조;
   상기 하수유입관과 상기 분리수조를 연결하여 상기 분리수조에 상기 하수를 공급하는 제1 연결관;
   상기 분리수조와 상기 여과부를 연결하여 상기 여과부에 상기 처리수를 공급하는 제2 연결관;
   상기 제2 연결관 일 측에 연결되어 상기 처리수를 상기 여과부로 공급하는 공급펌프, 및
   상기 공급펌프와 상기 여과부 사이의 상기 제2 연결관에 연결되고, 상기 처리수에 포함된 부유물의 농도에 따라 상기 여과부로 공급되는 상기 처리수의 공급량을 조절하는 스위치부를 포함하되,
   상기 제1 연결관은 끝단부가 상기 슬러지층 하부에 위치하고, 상기 제2 연결관은 끝단부가 상기 처리수층 상부에 위치하고,
   상기 스위치부는,
   투명한 재질로 형성되고, 상기 공급펌프와 상기 여과부 사이의 상기 제2 연결관에 연결되어 상기 제2 연결관을 통과하는 처리수를 유입 또는 유출하는 수용부,
   상기 수용부 일 측에 형성되어 상기 수용부에 광을 조사하는 발광부,
   상기 수용부 타 측에 형성되어 상기 수용부를 투과한 광의 광량을 측정하는 수광부, 및
   상기 공급펌프와 상기 수용부 사이의 상기 제2 연결관에 연결되고, 상기 수용부를 투과한 광의 광량에 따라 상기 제2 연결관을 개폐하는 제어밸브를 포함하는 것인 중수 처리장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 연결관은 끝단부가 상기 처리수층 표면에서 부유하는 중수 처리장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2 연결관 끝단부에 결합되는 부유구, 및
   상기 부유구의 하강 또는 상승에 따라 상기 제2 연결관을 풀거나 감는 권취롤러를 더 포함하는 중수 처리장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 권취롤러에 결합되어 상기 제2 연결관이 감기는 방향으로 탄성력을 전달하는 탄성부재를 더 포함하는 중수 처리장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 연결관의 끝단부에 결합되고 상기 분리수조의 저면을 향해 확장되는 디퓨저를 더 포함하는 중수 처리장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 스위치부는
   세정액이 수용된 세정액탱크, 및
   상기 세정액탱크와 상기 수용부를 연결하여 상기 세정액을 상기 수용부에 공급하는 세정액공급관을 더 포함하는 것인 중수 처리장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 하수유입관과 상기 제1 연결관 사이에 개재되어 상기 제1 연결관으로 유입되는 상기 하수의 유속을 감소시키는 스크린부를 더 포함하는 중수 처리장치.
   

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