KR101563561B1 - 밸러스트 처리된 응집 및 침전에 의한 수처리 방법 및 장치 - Google Patents

밸러스트 처리된 응집 및 침전에 의한 수처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 응집을 형성하도록 응집 지역(1)에서 물, 밸러스트 및 응집제를 접촉시키는 단계, 이와 같이 형성된 혼합물을 침전지역(11)에 도입하는 단계, 상기 처리수(processes water)를 분리하는 단계, 상기 침전지역(11)의 하부에서 상기 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 추출하는 단계 및 이를 교반되는 중간 혼합 지역(19)에 공급하는 단계, 중간 혼합 지역(19)에 존재하는 상기 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 추출하는 단계, 이를 하이드로사이클론 분리에 의해 슬러지 및 밸러스트로 분리(26)되도록 하는 단계, 상기 응집지역(1)에서 언더플로우를 재순환시키는 단계, 오버플로우로부터 배출되는 슬러지의 일부를 추출하는 단계 및 다른 부분을 중간 혼합 지역(19)으로 재순환하는 단계를 포함하는 장치에서의 수처리 방법에 있어서, 물이 상기 응집 영역에 유입되기 전에 혹은 유입되는 경우에, 물 중의 불순물의 농도를 나타내는 최소 하나의 파라미터를 연속적으로 측정하는 것으로 이루어지는 단계; 및 예정된 품질의 처리수를 얻기 위해 사용되어야 하는 밸러스트의 양을 연속적으로 추론하기 위해, 수행된 측정 결과를 이용하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리방법에 관한 것이다.
Figure R1020097015886
물, 밸러스트, 응집제, 수처리, 불순물의 농도측정

Description

밸러스트 처리된 응집 및 침전에 의한 수처리 방법 및 장치{Method and Plant for Processing Water by Ballasted Flocculation and Deposition}
본 발명은 수처리에 관한 것이다.
수처리, 주로 물의 포타빌리제이션(potabilisation) 및 오염이 제거되어야하는 도시 또는 산업용 폐수처리는 처리하고자 하는 불순물로 채워진 물을 종종 3가 금속염으로 구성되는 응고제로 응고시키는 단계(coagulating), 상기 응고된 물(coagulated water)을 일반적으로 유기 중합체로 구성되는 응집제로 응집시키는 단계(flocculating), 및 형성된 플록을 침전탱크에 침전시키는 단계(settling)를 포함하며, 상기 슬러지는 침전탱크의 하부(bottom portion)으로 부터 부분적으로 추출(extract, 빼내어지고)되고 처리수(treated water)는 침전탱크의 상부(top portion)로 부터 추출된다.
이러한 기술에 의해, 특히 처리수로 부터 유기물, 미세오염원(micropollutant) 및 미생물로 구성되는 용해된 혹은 서스펜션된(suspended) 콜 로이드 불순물을 제거할 수 있다.
특히, 본 발명은 밸러스트 처리된 플록(floc)을 갖는 응집-침전으로 불리는 기술에 관한 것으로, 이는 응집 개시제(flocculation initiator)로서 작용하는 플록 형성 속도를 증가시키기 위해 그리고 또한, 밀도를 증대시켜서, 응집 페이스(flocculation phase)도중에 형성된 플록의 침강(settling) 속도를 증가(이로 인하여 구조물의 크기를 감소시킬 수 있다)시키기 위해 마이크로샌드와 같은 미세한 고밀도 과립 물질로 구성되는 밸러스트가 예를들어, 응집지역에 도입된다.
실제, 응고된 물은 반응기내에 중합체와 같은 응집제 및 밸러스트(ballast)와 접촉되어 위치되며, 여기서 교반수단에 의해 밀접하게 혼합된다. 상기 물과 응집제 및 밸러스트의 접촉시간은 응집제에 의하여 상기 밸러스트 주위에 집결(aggregated) 되어 있는 불순물로 구성되는 플록이 형성되고 크기가 증가되기에 충분하여야 한다.
평균 직경이 약 20 내지 400 마이크로미터이며, 일반적으로는 80 내지 300 마이크로미터인 마이크로샌드는 이용가능성 및 비용면에서 가장 종종 사용되는 밸러스트이다.
상기 밸러스트 처리된 응집-침전 기술은 특히 다음의 특허에 기술되어 있다:
- 1989.9.1일에 발행된 특허출원 FR-A-2627704;
- 1995.11.3일에 발행된 특허출원 FR-A-2719234.
상기 기술에서, 상기 밸러스트는 공정에서 재순환 수단에 의해 재순환될 수 있도록 침전 구조로 부터 추출된(extracted) 슬러지로 부터 일반적으로 분리된다.
재순환 도중에, 상기 밸러스트중 적은 일부분이 슬러지와 함께 간다. 따라서, 밸러스트 손실을 보상하기 위해 주기적으로 새로운 밸러스트를 주입할 필요가 있다.
새로운 밸러스트의 사용 양을 최소화하기 위해 슬러지와 함께 손실되는 밸러스트를 제어하는 것이 중요하다. 더욱이, 과다한 재순환은 추출된 슬러지의 품질을 저하시킬 수 있다. 즉, "물-손실(water-losses)"에 해당하는 과다하게-묽은 추출된 슬러지가 될 수 있다.
이러한 손실을 최소화하기 위해, 공정에서 상기 밸러스트를 재순환하기 위해 슬러지로 부터 밸러스트의 분리가 슬러지/밸러스트 혼합물의 하이드로사이클론(hydrocyclone) 분리로 일반적으로 행하여진다.
그러나, 하이드로사이클론 고장 위험은 언더플로우(underflow)중의 주어진 고형분 함량(종종 약 40부피% 고형분)을 넘어서 급격하게 증가한다.
마지막으로, 현저한 밸러스트 손실은 하이드로사이클론의 언더플로우가 막혀서 상기 밸러스트가 넘치는(overflow)는 경우에 발생할 수 있다.
상기 문제를 해소하기 위한 시도로서, 종래기술, 즉, 2003.7.3일자로 공개된 특허출원 WO-A-03053862는 상기 침전 탱크의 하부로 부터 슬러지와 밸러스트의 혼합물을 추출하여 이를 교반된 중간 혼합 지역으로 향하도록 하고, 상기 중간 혼합 지역에 존재하는 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 추출하여 하이드로사이클론 분리에 의한 슬러지/밸러스트 분리 단계가 행하여 지도록 하고, 상기 재순환 속도를 조절하여 일부의 슬러지를 재순환하도록 하는 펌프를 제시한다.
그러나, 상기 기술의 이행은 응집지역에서 재순환되도록 하는 조건에서 밸러스트와 슬러지의 분리단계를 이행하는 것이 바람직한 경우에, 상기 가장 깨끗한 밸러스트의 처리수의 품질이 저하될 수 있다. 또한, 추가적인 고형분의 유입은 처리수의 품질을 오염시키는 경향이 있다.
어떠한 경우에도, FR-A-2627704 및 FR-A-2719234에 기술되어 있는 방법 뿐만 아니라, WO-A-03053862에 기술되어 있는 방법은 처리하고자 하는 물로 부터 응집되는 물질의 부하로 인하여 이행되는 밸러스트의 양을 최적화할 수 없다. 상기 최적화는 또한 다음을 가능하게 할 수 있다:
플록 형성 및 슬러지의 재순환에 필요한 현저한 에너지 증가없이,
제거하고자 하는 불순물의 응집,
밸러스트 손실의 최소화,
물 손실 감소,
고-품질의 처리수 수득.
본 발명의 목적은 이러한 최적화를 가능하게 하거나 혹은 달성할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은
- 응집 지역에서, 플록이 형성될 수 있도록, 물, 물보다 부거운 최소 하나의 불용성 과립 물질로 구성되는 최소 하나의 밸러스트 및 최소 하나의 응집제를 접촉시키는 단계;
- 물과 상기와 같이 형성된 플록의 혼합물을 침전 지역에 도입하는 단계;
- 상기 침전 지역의 하부의 슬러지와 밸러스트의 혼합물로 부터 상기 침전지역의 상부의 처리된 물을 분리하여 교반되는 중간 혼합 지역으로 향하게 하는 단계;
- 상기 중간 혼합 지역에 존재하는 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 추출하여 하이드로사이클론 분리에 의해 슬러지 및 밸러스트로 분리되도록 하는 단계;
- 상기 응집 지역에서 상기 하이드로사이클론 분리 단계의 언더플로우를 재순환하는 단계;
- 상기 하이드로사이클론 분리단계의 오버플로우로 부터 배출되는 슬러지 일부를 추출하고 상기 슬러지의 다른 부분을 상기 교반된 중간 혼합 지역에 재순환시키는 단계로 이루어지는 단계를 포함하는, 처리 장치에서, 콜로이달 불순물로 채워진 수처리 방법에 있어서,
- 물이 상기 응집 지역에 도입되기 전 혹은 도입될 때, 물에서 불순물의 농도를 나타내는 최소 하나의 파라미터를 연속적으로 측정하는 것으로 이루어지는 단계;
- 예정된 품질의 처리수를 얻기위해 이행될 필요가 있는 밸러스트의 양을 연속적으로 추론(deduce)하기 위해 상기와 같이 행하여진 측정 결과를 사용하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다.
이러한 방법은 밸러스트의 손실을 최소화하면서, 전체 오염물질 부하(load)의 응집을 얻기위해 오염물질 부하에 대하여 필요한 밸러스트의 양을 언제라도 알 수 있도록 한다.
본 발명에 의한 방법은 바람직하게는
- 상기 침전 지역에서 추출된 혼합물 혹은 상기 응집 지역에 존재하는 혼합물에서 밸러스트의 농도를 연속적으로 측정하는 것으로 이루어지는 단계;
- 상기 침전 지역으로 부터 추출된 혼합물 농도의 연속적인 측정으로 부터 상기 처리 장치에 실제 존재하는 밸러스트의 농도를 추론하는 것으로 이루어지는 단계; 및
- 상기 장치에 실제 존재하는 밸러스트의 농도가 예정된 값(value)보다 낮은 경우에 상기 응집 지역에 밸러스트를 재충진(refilling)하는 것으로 이루어지는 단계를 포함한다.
또한, 이로운 다른 견지에서, 상기 장치에 실제 존재하는 밸러스트의 양이 예정된 값보다 낮은 경우에, 상기 응집 지역에 밸러스트를 재충진(refilling)하는 단계는 또한 자동적으로 행하여질 수 있다.
상기 방법은 또한 예정된 품질을 갖는 처리수를 얻기위해 상기 응집 지역에 투여할 필요가 있는 응집제의 양을 또한 추론하기 위해 물중의 물순물의 농도를 나타내는 최소 하나의 파라미터의 측정 결과를 이용하는 것으로 이루어지는 단계를 이롭게 포함한다.
다른 구현에 있어서, 상기 방법은 물이 응집 지역에 유입되기 전에, 상기 물에 최소 하나의 응고제를 예정된 양으로 그리고, 경우에 따라, pH를 조절하는 최소 하나의 시약(reagent)를 예정된 양으로 연속적으로 주입하는 단계로 이루어지는 예비 단계를 또한 포함한다. 응고제 주입 및 pH가 조절 단계는 매우 일반적으로 필요로 한다. 그러나, 경우에 따라서, 특히, 처리하고자 하는 물이 매우 적은 유기 물질을 함유하는 경우에, 상기 단계가 절대적으로 필수적인 것은 아니다.
제시된 방법의 이행에 사용되는 물중의 불순물 농도를 나타내는 상기 파라미터는 바람직하게는 물중의 소위 "총(overall) SS"의 농도(X)이며, 상기 소위 "총 SS" 농도는 다음의 파라미터를 전부 혹은 일부를 고려하여 계산된다:
- 물에 부유된 고형물의 농도,
- 물중 유기 물질의 농도,
- 원수(raw water)중 미생물(microorganism)의 농도,
- 원수중 미세오염원(micropollutants)의 농도,
- 응고제의 상기 예정된 양,
- pH를 조절하기 위한 시약의 예정된 양.
또 명세서에 개시된 다른 방법에 의하면, 예정된 품질의 처리수를 얻기위해 응집 탱크에 필요한 밸러스트의 양은 화학식 I: Y= aXb + c(식중, a는 0.4 내지 1이며, b는 0.3 내지 1이며, c는 0 내지 2임)에 의해 계산된 상기 소위 "총 SS" 농도 X에 대하여 필요한 밸러스트의 농도 Y 및 상기 장치에 존재하는 물의 대략적인 부피를 기준으로 하여 결정된다.
제시된 방법은 예정된 품질의 처리수를 얻기위한 이행에 필요한 상기 밸러스트의 농도에 따라 상기 응집 지역에 분배되는 상기 응집제의 양을 연속적으로 조절하는 것으로 또한 이루어지는 단계를 바람직하게 포함한다.
상기 침전 지역의 하부에서 슬러지와 밸러스트의 혼합물을 추출하여 이를 중간 혼합 지역으로 향하도록 하는 것으로 이루어지는 상기 단계는 최소 하나의 무한 스크루우(endless screw)를 사용하여 바람직하게 행하여진다. 이러한 무한 스크루우는 침전 탱크의 하부에서 나오는 슬러지와 밸러스트의 혼합물을 상기 중간 지역으로 훨씬 더 규칙적으로 향하도록 할 수 있으며, 이는 폄프가 구비된 단순한 파이프라인을 사용하여서는 행하여지지 않는다.
이로운 다른 구현에서, 상기 방법은 또한 상기 중간 혼합지역에서 슬러지와 밸러스트의 예정된 수준을 유지하도록, 상기 중간 혼합 지역으로 재순환되는, 상기 하이드로사이클론 분리단계의 오버플로우로 부터 나오는 슬러지의 유속을 조절하는 것으로 이루어지는 단계를 포함한다.
이러한 경우에, 상기 방법은 또한, 상기 하이드로사이클론 분리 단계의 오버플로우로 부터 나오는 상기 슬러지를 오버플로우 파이프를 갖는 탱크에 저장하고, 상기 중간 혼합 지역에 존재하는 슬러지와 밸러스트 혼합물의 수준을 측정하고, 측정된 값이 예정된 값보다 작은 경우에, 상기 탱크의 최소 일부를 상기 중간 혼합지역으로 방출하는 것으로 이루어지는 단계를 바람직하게 포함한다.
개시된 기술의 바람직한 일 견지에 의하면, 상기 침전 지역으로 부터 나오는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 하이드로사이클론 분리단계는 상기 슬러지에 접선방향으로(tangentially) 부가적인 액체를 주입하므로써 행하여진다.
상기 부가적인 액체는 상기 하이드로사이클론 분리단계에 도입되는 슬러지 및 밸러스트의 혼합물 부피의 5 내지 100 부피%, 그리고 전형적으로는 5 내지 20 부피%에 해당하는 양으로 주입된다.
이러한 부가적인 액체를 사용함으로써 하이드로사이클론 언더플로우에서 더 깨끗한 밸러스트, 특히, 밸러스트가 하이드로사이클론에 유입되는 경우에 이들 주위에 맥석(gangue) 불순물이 실질적으로 없는 깨끗한 밸러스트 얻을 수 있다.
기술된 방법의 다른 구현에 있어서, 응집 지역에서, 플록이 형성되도록, 물, 물보다 무거운 최소 하나의 불용성 과립 물질로 구성되는 최소 하나의 밸러스트 및 최소 하나의 응집제를 접촉시키는 것으로 이루어지는 상기 단계는:
- 응집지역에서, 완전히 침지된 플로우-가이드 구조에 의해, 교반에 의하여 상기 처리하고자 하는 물, 상기 밸러스트 및 상기 응집제 혼합물의 흐름(flow)을 상기 플로우-가이드 구조의 축방향으로 형성하는 내부지역(internal zone)을 정의하는 것으로 이루어지는 단계;
- 수압분배 디바이스(hydraulic distribution device)에 의해 상기 응집제를 상기 흐름에 주입하는 것으로 이루어지는 단계;
- 상기 흐름의 회전에 반대되며 상기 플로우-가이드 구조(flow-guide structure)의 방출구에 배열된 정적 디바이스(static device)에 의해 상기 흐름을 분배(distributing)하는 것으로 이루어지는 단계;
- 상기 플로우-가이드 구조 주위의 주변 지역(peripheral zone)에서, 상기 내부 지역의 유입구까지 반대 방향으로 상기 흐름이 순환되도록 하는 것으로 이루어지는 단계; 및
- 상기 흐름이 상기 침전 지역으로 이동되는 것으로 이루어지는 단계를 포함한다.
상기 플로우-가이드 구조에 의해 정의되는 내부지역에 제공되는 교반수단을 사용함으로써 주변 지역에서 우수한 플록 형성에 관하여는 밸러스트와 응집체 및 서스펜션된 고형물의 격렬한 혼합물이 형성될 수 있다. 응집지역의 내부 지역 및 주변 지역으로의 분할(partition, 구획)은 플록이 플로우-가이드 구조에 의해 보호되어, 교반수단에 의한 상기 플록의 기계적 파괴가 방지되도록 할 수 있다.
상기 방법은 플로우-분배 정적 디바이스(flow-distributing static device)에 의해 상기 플로우-가이드 구조를 떠난 상기 흐름을 축류(axial flow)로 전환시키는 것으로 이루어지는 단계를 포함한다. 상기 디바이스는 상기 플로우-가이드 구조로 부터 분리될 수 있으며, 예를들어, 상기 응집지역의 베이스(base)에 부착되도록 분리될 수 있다. 그러나, 상기 플로우-분배 정적 디바이스는 상기 실제 플로우-가이드 구조내에 바람직하게 제공될 수 있다.
상기한 방법은 상기 응집지역에서 처리하고자 하는 물, 상기 응집제 및 상기 밸러스트 사이에 1 내지 수 분(several minutes)의 접촉 시간을 제공할 수 있다.
상기 밸러스트는 평균 직경이 약 20 내지 400 마이크로미터인 마이크로샌드가 바람직하다.
상기 방법의 다른 구현에 의하면, 활성탄 분말과 같은 흡착성을 갖는 과립 물질 혹은 수지와 같은 이온 혹은 분자 교환특성을 갖는 과립물질이 상기 물질과 처리하고자 하는 물에 충분한 접촉 시간을 제공하도록 상기 응집지역 혹은 상기 응집지역의 업스트림에 도입된다.
상기 물질은 적합한 경우에, 상기 밸러스트 혹은 제 2 밸러스트를 구성할 수 있다.
상기 방법의 분리단계(separating step)는 바람직하게는 라멜라(lamellar) 분리단계이다.
본 발명은 또한;
- 최소 하나의 교반기가 제공되는 최소 하나의 응집탱크;
- 처리하고자 하는 물을 상기 응집탱크에 제공하는 파이프라인;
- 바닥 부분에 상기 처리된 물에 대한 방출구가 제공된 침전 탱크;
- 최소 하나의 교반기가 제공되는 중간 탱크에 상기 침전 탱크의 하부(bottom protion)을 연결하는 파이프라인;
- 상기 중간 탱크를 하이드로사이클론에 연결하는 파이프라인;
- 상기 하이드로사이클론의 오버플로우의 일부를 상기 중간 탱크로 재순환시키는 파이프라인을 포함하는 어떠한 장치에 있어서,
- 상기 장치에 유입되는 물중의 불순물 농도를 나타내는 최소 하나의 파라미터를 연속적으로 측정하는 최소 하나의 제 1 센서;
상기 제 1 센서에 의하여 취하여진 측정치로 부터 예정된 품질의 치리수를 얻기위해 이행되어야 하는 밸러스트의 양을 연속적으로 추론(deduce)할 수 있도록 하는 계산기를 포함함을 특징으로 하는 이러한 방법을 이행하는 어떠한 장치에 관한 것이다.
이러한 장치는 상기 응집 탱크 혹은 상기 중간 탱크 혹은 상기 중간 탱크를 상기 하이드로사이클론에 연결시키는 상기 파이프라인의 높이에 제공되며, 이들중 하나를 통과하는 혼합물중의 밸러스트 농도를 연속적으로 측정할 수 있는 최소 하나의 제 2 센서를 바람직하게 포함하며, 상기 계산기는 상기 제 2 센서에서 의하여 취하여진 측정치로 부터 상기 장치에 존재하는 실제 밸러스트의 양을 연속적으로 추론할 수 있다.
이러한 장치는 자동 밸러스트-재충진 디바이스(automatic ballast-refilling device)를 이롭게 포함한다.
상기 계산기는 예정된 품질의 치리수를 얻기위해서 이행하기 위해 필요한 응집제의 양을, 상기 제 1 센서에 의해 취하여진 측정치로 부터 연속적으로 추론할 수 있도록 디자인되는 것이 바람직하다.
다른 구현에 의하면, 상기 장치는 또한, 상기 계산기에 연결된 자동 응집제 디스펜서를 포함한다.
상기 제 1 센서는 바람직하게는 원수(raw water)에 부유된 고형물의 농도 및/또는 물중의 총 유기카본의 농도와 같은 원수중의 유기물질의 농도를 측정하는 센서이다.
다른 구현에서, 상기 장치는 상기 장치에서 처리되는 물의 품질을 연속적으로 측정하는 최소 하나의 센서를 포함한다. 다른 구현에서, 상기 측정은 경우에 따라서, 때때로 그리고 수동적(manual)으로 행하여질 수 있다.
물을 상기 응집 탱크에 공급하는 상기 파이프라인에는 처리하고자 하는 물을 응고제와 혼합하기 위한 정적 혼합기(static mixer)가 바람직하게 장착된다.
상기 침전 탱크로 부터의 처리수의 배출은 최소 하나의 여수로(spillway) 혹은 천공된 튜브(perforated tube)를 이롭게 포함한다.
상기 침전 탱크에는 이의 유입구에 사이포니폼 파티션(siphoniform partition)이 바람직하게 장착된다.
또한 바람직하게, 상기 침전탱크는 이의 유입구에 스플리팅 구조(splitting structure)가 장착된다. 상기 후자는 상기 응집탱크와 상기 침전탱크 사이에 제공되는 침수된 여수로의 각각의 면에 서로 평행하게 배열된 최소 2개의 플레이트 및 상기 침수된 여수로에 포개어지는 다른 플레이트 사이에서 서로 평행하게 배열되는 횡단 플레이트를 포함하며, 상기 횡단 플레이트는 상기 다른 플레이트와 함께, 상기 응집 탱크 및 상기 침전탱크 사이에 동일한 수의 플로우 채널(flow channels)을 구성한다.
다른 이로운 구현에 의하면, 상기 침전 탱크의 하부를 상기 중간 탱크에 연결하는 파이프라인에는 무한 스크루우가 장착된다.
다른 구현에 의하면, 상기 장치는 상기 하이드로사이클론 오버플로우의 일부를 상기 중간 탱크로 재순환시키는 상기 파이프라인상에 제공되는 오버플로우 파이프가 제공되는 탱크 및 바람직하게는 상기 하이드로사이클론 오버플로우의 일부를 상기 중간 탱크로 재순환시키는 상기 파이프라인상에 제공되는 밸브를 포함하며, 상기 밸브는 상기 탱크의 다운스트림에 제공된다.
또한, 바람직하게, 상기 장치는 상기 중간 탱크에 존재하는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 수준을 감지(sense)하는 센서를 포함한다.
다른 구현에 의하면, 기술된 장치에 사용되는 하이드로사이클론은 처리하고자 하는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 최소 하나의 접선 공급(tangential supply)에 제공되는 원통형 부분(cylindrical protion) 및 원뿔형 부분(conical portion) 그리고 상기 원뿔형 부분의 방출구에 부가적인 액체의 접선 공급을 갖는 부가적인 액체 주입 챔버를 갖는다.
다른 구현에 의하면, 제시된 장치는 상기 응집 탱크에 이온 혹은 분자 교환 혹은 흡착성을 갖는 물질을 분배하기 위한 최소 하나의 디스펜서를 포함한다.
바람직하게 상기 침전 탱크는 일 구현에 의한 수직 블레이드가 제공되는 라멜라 침전 탱크이다.
이로운 다른 구현에 있어서, 상기 응집 탱크는 상기 교반기가 장착되는 중앙지역 및 주변 지역을 형성하며, 두 말단이 개방되고 상기 탱크의 베이스(base)로 부터 떨어져서 배열되는 플로우-가이드 구조 및 상기 플로우-가이드 구조를 떠난 흐름(flow)을 분배하는 정적 디바이스를 바람직하게 포함한다. 바람직하게, 상기 플로우-가이드 구조는 상기 응집 탱크의 베이스로 부터 일정한 거리에 수직하게 배열된 원형 횡단면(cross-section)을 갖는 튜브이다.
이로운 다른 구현에서, 이러한 정적 디바이스는 상기 플로우-가이드 구조의 저부(lower portion), 바람직하게는 교반기의 최소 200㎜ 아래에서 통합(integrate)된다. 상기 디바이스는 최소 2개의 구획(compartments)을 형성하는 높이 H의 최소 하나의 직경 플레이트(diametral plate)로 이롭게 구성된다. 최소 하나의 플레이트로 형성된 상기 구획은 실질적으로 동일한 표면을 가지며, 각 구획의 이론치 폭 B는 상기 최소 하나의 플레이트에서의 높이 H와 상기 이론치 폭 B사이의 H/B 비율이 약 1 내지 약 2, 전형적으로는 약 1.5가 되도록 선택된다.
본 발명에 의한 다양한 잇점 뿐만 아니라 본 발명은 도면을 참고하여 제공되는 2가지의 바람직한 구현에 대한 후술하는 상세한 설명으로 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 제 1구현에 의한 장치의 개략적인 횡단면도를 나타내며;
도 2는 도 1에 도시한 장치의 플로우-가이드 튜브의 방출구에 제공되는 플로우-분배 디바이스(flow-distributing device)의 상부 사시도이며;
도 3은 도 1에 도시한 장치의 응집 탱크 및 침전 탱크 사이의 침수된 여수로에 제공된 스플리팅 구조의 하부 부분 사시도이며;
도 4는 상기 장치의 하이드로사이클론의 횡단면도이며;
도 5는 본 발명에 의한 제 2 구현에 의한 장치의 개략적인 횡단면도를 나타내며;
도 6은 도 5에 도시한 장치의 플로우-가이드 튜브 및 이의 통합된 흐름 분배기(flow distributor)의 횡단면도이며;
도 7은 상기 흐름 분배기의 AA' 횡단면도이며;
도 8 및 9는 흐름 분배기(flow distributor)의 다른 구현의 횡단면도이다.
도 1을 참고하여, 본 명세서에 기술한 구현예는 기계적 교반기 2가 제공되는 응집 탱크 1을 갖는다. 상기 기계적 교반기 2는 상기 탱크내로 플런징(plunging)되는 회전-탑재된 수직 핀을 포함하며, 이의 말단에 블레이드가 장착된다.
본 명세서에 기재된 바람직한 구현에서 상기 응집 탱크 1은 필수적으로 평형 육면체 형태(parallelepiped shape)이지만, 다른 구현에서, 다른 형태, 특히, 원형(circular)일 수 있다.
상기 응집 탱크 1에는 이의 중심 부분에, 상기 교반기 2를 수신하는 실린더형 플로우-가이드 튜브 3으로 구성되는 플로우-가이드 구조가 장착된다. 상기 플로우-가이드 튜브 3은 상기 탱크의 베이스(base)로 부터 좀 떨어져서 제공되며, 여기서, 플로우-가이드 튜브 3의 홀로 구성되는 중심 내부지역(central internal zone) 1a 및 상기 플로우-가이드 튜브 3의 외부벽과 상기 응집탱크 1의 내부벽 1c 사이의 주변 지역 1b가 정의된다.
상기 응집 탱크 1은 상기 플로우-가이드 튜브 3의 방출구 및 이로 부터 좀 떨어져서, 이의 바닥 벽 1d에 부착되어 정적 플로우-분배 디바이스가 장착된다.
상기 정적 디바이스 4의 사시도를 도 2에 나타내었다. 이는, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 서로 십자이음매(cross)를 형성하는 두 플레이트 4a 및 4b의 제휴(association)로 구성된다.
다른 구현에서, 상기 정적 디바이스는 상기 플로우-가이드 튜브의 방출구에 제공될 수 있으나 상기 베이스(base)로 부터 떨어져서 부착되는 대신에 여기에 통합(integrate)된다.
도 1에 도시한 장치는 또한, 처리하고자 하는 물을 상기한 응집 탱크에 공급하는 파이프라인 5를 포함하며, 상기 파이프라인 5는 상기 탱크의 저부(lower portion)에 연결된다.
상기 파이프라인 5에는 응고제, 예를들어, 염화철 인젝터(injector)와 같은 주입수단 6, pH를 조절할 수 있는 반응물, 예를들어, 석회(lime) 인젝터와 같은 주입수단 7, 및 정적 혼합기 8이 장착되며, 상기 정적 혼합기 8은 응고탱크의 유입구에서, 예정된 pH를 갖는 응고된 물을 얻기 위해, 수단 6 및 수단 7에 의해 파이프라인으로 도입되는 시약(reagents)이 원수와 혼합되도록 한다.
도 1에 도시한 장치는 또한, 응집 탱크 1에 디스펜서와 같은, 마이크로샌드와 같은 밸러스트를 구성하는 과립 물질 분배수단 9 및 상기 동일한 응집 탱크에, 디스펜서와 같은, 중합체와 같은 응집제 분배수단 10을 포함한다.
특히, 상기 수단 10에 의해 응집제가 상기 플로우-가이드 튜브 3 내부의 상기 교반기 2의 상기 블레이드 아래에 위치하는 플로우-가이드 튜브 부분에 분배될 수 있다.
상기 장치는 또한, 응집 탱크의 다운스트림에 제공되는 라멜라 침전 탱크 11을 포함한다. 상기 바람직한 구현에서, 장치가 더욱 소형이 되도록, 침전 탱크는 응집 탱크와 공유하는 벽 1c를 가지며, 상기 공유된 벽에는 스플리팅 구조 17가 장착된 침수된 여수로 16이 장착된다. 상기 침전 탱크 11에는 상기 침수된 여수로 16 및 상기 스플리터와 함께, 응집 탱크 1과 침전 탱크 11 사이에 통로 18a를 형성하는 싸포니폼 파티션 18이 장착된다.
통로 18a에 대하여 도 3을 참고하여 보다 상세히 설명한다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 응집 탱크 1 및 침전 탱크 11에 의해 공유되는 벽 1c에는 이의 상부에 침지된 여수로 9가 장착된다. 상기 침지된 여수로 9에는 스플리팅 구조(splitting structure) 17이 장착된다. 보다 상세하게, 상기 구조는 침수된 여수로 16의 각각의 면에 배열된 2개의 평행한 플레이트 17a 및 침지된 여수로 16에 포개어지는 다른 플레이트 17a 사이에 평행하게 배열된 횡단 플레이트 17b로 이루어진다. 이들 횡단 플레이트(transverse plates) 17b는 플레이트 17a와 함께, 응집 탱크 1과 침전 탱크 11 사이에 동일한 수의 플로우 채널(flow channels)을 구성한다. 이들 채널은 상기 침전 탱크 11에 제공되는 사포니폼 파티션에 의해 정의되는 통로 18a와 연계된다.
도 1을 참고하여, 상기 장치의 침전 탱크 11에는 이의 저부(lower portion)에 슬러지 스크레이핑(scraping)용 회전 디바이스 12가 그리고 이의 상부(upper portion)에 수평 블레이드 13이 장착된다.
종래에는 플록의 침전을 촉진하기 위해 밸러스트 처리된 플록을 사용하는 수처리 장치에 사용되는 라멜라 침전 탱크의 블레이드를 경사지게 하는 것이 제안되었다. 그러나, 본 발명자들은 침전 탱크에 수직 블레이드를 제공하므로써 플록의 침전에 악영향을 미치지 않으면서, 이들 플레이트의 취급을 용이하게하는 장점을 가짐을 발견하였다. 그러나, 다른 구현에서, 침전 탱크는 경사진 블레이드 가질 수 있으며, 혹은 블레이드가 없을 수 있다.
상기 침전 탱크 11은 이의 하부에, 여기에서 가만히 따르어지는(decant) 슬러지용 배출 채널 14를 그리고 이의 상부에, 본 구현에서는 단순한 여수로로 구성되는, 처리수용 배출 방출구 15를 갖는다. 상기 여수로로 부터 배출되는 처리수는 처리수의 품질과 관련된 하나 또는 그 이상의 파라미터를 연속적으로 혹은 주기적으로 측정할 수 있는 센서 44가 제공된 파이프라인 15a에 의해 픽업(pick up)된다. 본 발명의 다른 구현에서, 처리수의 품질과 관련된 이러한 측정은 수동적(manual)으로 얻어질 수 있다.
도 1을 참고하여, 본 발명에 의한 장치는 또한, 블레이드가 탑재된 회전 핀으로 구성되는 교반기 20이 장착된 소위 "중간 탱크(intermediate tank)"를 포함한다.
상기 구현에서, 소형화(compactness) 이유로, 상기 중간 탱크 19는 상기 응집 탱크 1에 부착된다. 그러나, 상기 중간 탱크 19의 베이스(base)는 응집 탱크 1의 베이스의 높이 보다 낮다.
도 1에 도시한 장치는 또한, 침전 탱크 11의 채널 14를 중간 탱크 19의 내부에 연결하는 파이프라인 21을 포함한다. 상기 파이프라인 21에는 무한 스크루우 22가 장착되며, 이의 회전은 모터 23에 의해 조절된다.
상기 장치는 또한, 중간 탱크 19를 하이드로사이클론 26에 연결하는, 펌프 28이 제공된 파이프라인 25를 포함하며, 상기 하이드로사이클론 26의 언더플로우 27은 응고 탱크 1의 상부에 제공된다.
상기 하이드로사이클론 26의 오버플로우 29는 상기 중간 탱크 19의 상부에 연결되는 재순환 파이프라인 30에 연결된다. 탱크 31은 상기 재순환 파이프라인 30에 제공되며, 오버플로우 파이프 32 뿐만 아니라, 상기 오버플로우 파이프에 대한 배출 파이프라인 33이 장착된다. 상기 탱크 31의 다운스트림에 제공되는 상기 파이프라인 30부분에는 밸브 34가 장착된다.
중간 탱크 19에는 또한 탱크 19에 존재하는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 수준을 감지하는 센서 43이 장착된다. 상기 센서 43은 상기 밸브 34에 연결된다.
바람직한 구현에 따라서, 상기 장치는 또한, 상기 하이드로사이클론의 언더플로우 27에 서비스 급수(service water)를 제공하는 파이프라인 35를 포함한다. 상기 파이프라인에는 응집제를 제공하는 수단 10a가 장착되어, 상기 응집제와 상기 밸러스트의 혼합물을 최적화할 수 있다. 상기 하이드로사이클론을 도 4의 횡단면도로 보다 상세히 나타내었다.
도 4를 참조하여, 상기 하이드로사이클론 26은 처리하고자 하는 서스펜션을 접선 공급(tangential supply)하도록 상부에 제공되는 실린더형 부분 50을 포함한다. 상기 접선 공급은 재순환 파이프라인 25에 연결된다.
상기 하이드로사이클론 26은 또한, 원통형 부분 50으로 부터 신장되며, 원통형 챔버 53과 연계되는 원뿔형 부분 52을 포함한다. 상기 원통형 챔버 53은 상기한 서비스 급수 공급 파이프라인 35와 연계되는 접선 공급 54를 갖는다. 실린더형 챔버 53은 상기 하이드로사이클론의 언더플로우 27과 연계된다. 상기 하이드로사이클론의 오버플로우 29는 상기 원통형 부분 50의 상부에 제공된다.
도 1을 참고하여, 상기한 장치는 응집 탱크 1로 유입되는, 처리하고자 하는 원수에서 불순물의 농도를 나타내는 파라미터를 연속적으로 측정하는 센서 40, 40a를 포함한다. 이들 불순물은 다른 타입 및/또는 다른 형태(서스펜션된 고형물, 콜로이드 물질, 용해된 물질, 미생물, 미세오염물질 등)일 수 있다. 측정된 파라미터는 TOC(총 유기 탄소) 혹은 254㎚에서 UV 흡수성(absorbency) 혹은 COD (화학적 산소 요구량) 혹은 산소 소비-과망산산염(KMnO4) 혹은 OM(입자 혹은 용해된)를 정확하게 측정할 수 있는 어떠한 다른 측정으로 측정된, 예를들어, 원수에 서스펜션된 고형물의 농도 혹은 원수중의 유기물질의 농도일 수 있다.
상세하게 후술하는 바와 같이, 센서 40, 40a에 의해 취하여진 이들 파라미터의 측정치는 상기 응집 탱크 1에 유입되는 물의 소위 "총 SS" 농도의 추론에 사용될 수 있다.
도 1을 참고하여 기술한 구현에서, 상기 센서 40은 처리하고자 하는 물을 응집 탱크 1에 제공하는 파이프라인 5에 제공되는 정적 혼합기 8의 업스트림에 제공된다. 따라서, 센서 40에 의하여 측정된 측정치는 원수에 대한 것이다. 그러나, 다른 구현에서, 응고된 물에 대하여 측정치를 구할 수 있으며, 따라서, 상응하는 센서를 물 응고 수단의 다운 스트림에 위치시키는 것이 또한 고려될 수 있다.
상기한 장치는 또한, 중간 탱크 19를 하이드로사이클론 26에 연결하는 파이프라인 25의 높이에 제공되는 센서 41을 포함한다. 상기 센서 41은 파이프라인 25를 통하여 통과하는 밸러스트 및 슬러지의 혼합물의 밸러스트 농도(상기 구현예에서는, 마이크로샌드)를 연속적으로 측정할 수 있도록 한다. 이러한 밸러스트 농도는 중간 탱크 19에 존재하는 밸러스트 농도에 해당하며, 응집 탱크 1에 존재하는 물, 밸러스트 및 중합체의 혼합물의 밸러스트 농도에 비례한다.
다른 구현에서, 상기 밸러스트 농도 센서는 또한, 중간 탱크 19 혹은 응집 탱크 1에 제공될 수 있다.
상기 장치는 또한, 센서 40, 40a 및 41에서 취하여진 측청치를 수집할 수 있는 계산기 42를 포함한다.
도 1 내지 4를 참조한 상기한 장치의 작용은 다음과 같다.
처리하고자 하는 원수는 파이프라인 5에 의해 도달한다. 응고제(예를들어, 염화철) 및 pH 조절제(예를들어, 석회(lime))는 각각 수단 6 및 7에 의해 상기 원수에 예정된 양으로 주입되고 여기서 정적 혼합기 8에 의해 혼합되어, 응고 탱크 1에 도달한 물은 응고되고 선택된 응고제의 종류에 따라 pH가 최적화된다.
상기 응집 탱크 1의 저부에 도달한 응고된 물은 플로우-가이드 튜브 3의 상부 개구부를 통해 통과하여 상기 플로우-가이드 튜브 3의 홀로 정의되는 중심 내부 지역 1a를 향하여 아래로 움직(플로우-가이드 튜브 3d에서 아래를 가르키는 화살표로 도 1에 나타낸 바와 같이)이기 전에, 응집 탱크 1의 내부벽 1b 및 플로우-가이드 튜브 3으로 정의되는 주변 지역 1b를 향하는 올라가는 통로를 이동(응집 탱크 1에서 위를 가르키는 화살표로 도 1에 나타낸 바와 같이)한다.
다른 구현에서, 응고된 물은 그 흐름과 함께 응집 탱크의 상부에 도달하고 그 후, 주변 지역으로의 하강 움직(descending movement) 및 내부 지역으로 의 상승 움직임이 일어날 수 있다.
상기 플로우-가이드 튜브 3을 향해 하강하는 경우에, 상기 응고수(coagulated water)는 교반기 2의 블레이드의 움직임으로 인하여 수평 방사상 성분에 의해 하강 움직임이 일어난다.
상기 흐름은 플로우-가이드 튜브 3의 하부 방출구를 통해 상기 플로우-가이드 튜브 3을 떠나서, 정적 플로우-분배 디바이스 4에 도달한다. 상기 정적 플로우-분배 디바이스 4는 이의 배열(configuration, 형태)에 의해서, 플로우-가이드 튜브 3으로 부터 나오는 흐름의 방사상 성분(radial component)을 매우 약하게 하고 상기 흐름을 응고 탱크 1의 주변지역 1b 전체에 실질적으로 균일한 방식으로 분배한다.
분배수단 9는 후술하는 바와 같이, 계산된 양의 밸러스트를 응고 탱크 1에 존재하는 물에 분배한다.
분배수단 10은 후술하는 바와 같이, 계산된 양의 응집제를 상기 플로우-가이드 튜브 3의 내부의 상기한 바와 동일한 물에 연속적으로 분배한다.
플로우-가이드 튜브 3 및 교반기 2는 상기 중합체 및 마이크로샌드와 물의 혼합물을 최적화한다.
응고탱크 1에서, 응집제로 인하여, 밸러스트로 구성되는 플록이 형성되며 물에 함유되어 있는 불순물이 상기 플록 주위에 교착(agglutinate)된다. 물 및 밸러스트 및 응집제 혼합물의 개선에 의해 플록 형성을 또한, 최적화할 수 있다.
센서 40 및 40a는 각각, 원수중에 서스펜션되어있는 고형물의 함량 및 유기물질(organic matter, OM)의 농도를 연속적으로 측정한다.
상응하는 측정치는 계산기 42로 보내지며, 계산기 42는 응집 탱크 1에 유입되는 응고된 물중의 소위 "총 SS" 농도(물에 함유되어 있는 제거되어야 하는 오염물의 농도를 나타냄)를 추론하기 위해, 응고제의 예정된 양, pH를 조절하기 위해 사용되는 시약 및 원수중의 미세조류(microalga) 농도에 관한 측정치를 조합한다.
그 후, 계산기 42는
- 파이프라인 5를 통해 장치에 도달하는 처리하고자 하는 원수의 유속,
- 응집탱크 1에 도달한 물중의 상기 소위 "총 SS",
- 상기 밸러스트를 구성하는 과립 물질의 입자크기에 따라,
수단 9에 의해 상기 장치에서 실행되는데 필요한 응집제의 양을 계산한다.
상기 계산기 42는 예정된 품질의 처리수를 얻기위해 장치에서 실행되는데 필요한 밸러스트의 양을 계산하며, 상기 양은 응집 탱크중의 최소 밸러스트 농도에 해당한다.
상기 구현예에서, 상기 밸러스트 농도 Y는 하기 식에 따라 계산기 42에 의해 계산된다:
Y = 0.4208 x X 0.3667
상기 식에서, X는 "총 SS" 농도에 해당한다.
다른 구현에서, 상기 밸러스트 농도를 계산하는 다른 방법이 고려될 수 있다.
응고 탱크 1을 통과한 후에, 물 및 플록으로 형성된 혼합물은 침수된 여수로 16를 통과하여 침전탱크 11에 유입된다.
상기 통과 도중에, 상기 혼합물은 도 3에 도시한 스플리팅 구조의 플레이트 17, 17a에 의해 정의되는 채널을 통해 통과한다.
상기 구조에 의하여 상기 채널의 방출구에서, 침수된 여수로 16의 길이를 전체에 걸쳐서 보다 잘 분배되는 물 및 플록의 혼합물의 흐름이 얻어질 수 있다.
그 후, 상기 혼합물은 침수된 여수로 16 및 사포니폼 파티션 18에 의해 정의되는 통로 18a를 통과하여 침전 탱크 11에 도달한다.
침전 탱크 11에서, 밸러스트 주위에서 집합(aggregate)된 물질에 의해 형성된 플록은 침전 탱크 11의 바닥 벽에 침전되고 축적되어 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 형성한다. 상기 침전은 상기 침전 탱크 11의 상부에 제공되는 블레이드 13의 존재로 인하여 개선된다.
회전 스크레핑 디바이스 12는 슬러지 및 모래(sand)의 혼합물을 침전 탱크 11의 채널 14로 향할 수 있게 한다.
불순물이 없는 처리수는 배출 방출구 15에 의해 침전 탱크 11의 상부로 배출된다.
침전 탱크 11의 채널 14에 존재하는 슬러지 및 밸러스트의 혼합물은 파이프라인 21에 제공된 무한 스크루우 22에 의해 파이프라인 21을 통해 상기 채널 14로 부터 추출되며, 상기 무한 스크루우는 모터 23에 의해 가동된다.
상기 슬러지 및 밸러스트 혼합물은 상기 중간 탱크 19로 주로 일정한 속도로 향한다. 이러한 여정은 상기 탱크 19의 베이스가 응집 탱크 1의 높이 보다 낮은 높이에 제공되어 상기 파이프라인 21이 그 아래를 통과하도록 하므로써 용이하게 행하여진다.
상기 슬러지 및 밸러스트 혼합물은 탱크 19에 제공되는 교반 수단 20에 의해 혼합되며, 여기서, 상기 혼합물은 상승이동(ascending movement) 후, 하강운동(decending movement)(위쪽을 가르키는 그리고 아래쪽을 가르키는 화살표로 나타낸바와 같이)된다.
상기 슬러지 및 밸러스트 혼합물은 상기 혼합물에 함유되어 있는 슬러지로 부터 밸러스트를 분리하기 위해 하이드로사이클론 26을 향하도록 펌프 28에 의해 파이프라인 25를 통해 중간 탱크 19로 부터 연속적으로 추출된다.
상기 분리는 파이프라인 25를 통해, 상기 하이드로사이클론으로 서비스 급수를 주입하므로써 개선된다. 상기 서비스 급수의 주입에 의해 상기 하이드로사이클론 26의 언더플로우 27에서, 본질적으로 유기물질이 없는 밸러스트를 얻을 수 있다. 상기 하이드로사이클론의 언더플로우 27에서 회수된 밸러스트는 응집 탱크 1에 재분배된다.
희석된 슬러지로 구성되는 상기 하이드로사이클론 26의 오버플로우 29는 파이프라인 30을 통해 이에 제공된 탱크 31을 향한다. 상기 희석된 슬러지는 상기 탱크 31에 축적된다. 상기 희석된 슬러지의 일부는 상기 탱크에 제공된 오버플로우 파이프 32에 연결된 파이프라인 33을 통해 배출되며, 다른 부분은 파이프라인 30을 경유하여 중간 탱크 19로 향한다. 그러나, 상기 재순환은 탱크 19에 존재하며, 센서 43에 의해 검출된 혼합물의 수준이 예정된 수치보다 작은 경우에만 이행된다. 이 경우에, 파이프라인 30에 제공되는 밸브 34는 탱크 31의 내용물중 일부를 탱크 19로 방출하도록 개방되며, 센서 43이 상기 탱크 19중 혼합물의 수준이 예정된 수지에 도달한 것으로 검출하는 경우에 닫힌다.
상기 메카니즘은 상기 탱크 19에서 밸러스트의 농도가 본질적으로 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
상기 센서 41은 상기 농도를 연속적으로 측정하여 이를 계산기 42로 전송하며, 계산기 42는 장치에 실제 존재하는 밸러스트의 양을 추론한다.
상기 양이 예정된 품질의 물을 얻기에 필요한 밸러스트의 양 (상기 밸러스트 농도 Y로 나타내어지는 계산된 양) 보다 적거나 혹은 매우 적으면, 즉, 상기 양이 예정된 값보다 작아지면, 계산기 42는 상기 필요한 양을 얻도록 상기 분배 수단 9에 상기 장치에 부가적인 양의 밸러스트 채우도록 명령한다.
제 2 구현예를 도 5 내지 7에 나타내었다.
도 5에 나타낸 장치는
- 응집탱크 1에 흐름 분배기(flow distributor) 4a'를 포함하는 플로우-가이드 튜브 3a가 장착되고;
- 응집 탱크 1에 제 2 과립 물질 (흡착성 혹은 이온 혹은 분자 교환특성을 갖는 물질)의 디스펜서 9a를 포함함을 제외하고는 도 1에 도시한 장치한 완전히 동일하다.
도 6을 참고하여, 튜브에 포함되어 있는 흐름 분배기 4a'는 교반기 2의 200㎜ 아래에 위치하며, 튜브 3을 떠난 흐름의 통로가 되도록 25개의 채널 51을 정의하는 다수의 서로 십자이음매(cross)를 함께 형성하는 8개의 플레이트 50의 연합으로 구성된다.
도 8 및 9에서, 상기 흐름 분배기는 8개 이외의 많은 플레이트, 예를들어, 4개(도 4) 혹은 9개 (도 9)로 구성될 수 있다.
플레이트 50의 높이 H 및 이들의 최대 폭 B 사이의 비율은 바람직하게는 1.5 내지 2이다.

Claims (50)

  1. - 응집 지역에, 플록이 형성될 수 있도록, 물, 물보다 무거운 최소 하나의 불용성 과립 물질로 구성되는 최소 하나의 밸러스트 및 최소 하나의 응집제를 함께 접촉시키는 단계;
    - 물 및 이와 같이 형성된 플록의 혼합물을 침전 지역에 도입하는 단계;
    - 상기 플록의 침전으로 인한 결과물인 슬러지 및 밸러스트의 혼합물로부터 상기 침전지역의 상부에서 처리수를 분리하는 단계;
    - 상기 침전지역의 하부에서 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 추출하고 이를 교반되는 중간 혼합 지역으로 보내는 단계;
    - 상기 중간 혼합 지역에 존재하는 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 추출하여 하이드로사이클론 분리에 의해 슬러지 및 밸러스트로 분리되도록 하는 단계;
    - 상기 응집 지역에서 상기 하이드로사이클론 분리 단계의 언더플로우를 재순환하는 단계;
    - 상기 하이드로사이클론 분리 단계의 오버플로우로부터 배출되는 슬러지 일부를 추출하고 상기 슬러지의 다른 부분을 상기 교반되는 중간 혼합 지역에 재순환시키는 단계로 이루어지는 단계를 포함하는, 처리장치에서 콜로이달 불순물로 채워진 수처리 방법에서,
    - 물이 상기 응집 지역에 유입되기 전에 혹은 유입되는 경우에, 물중의 불순물의 농도를 나타내는 최소 하나의 파라미터를 연속적으로 측정하는 것으로 이루어지는 단계;
    - 예정된 품질의 처리수를 얻기 위해 이행되어야 하는 밸러스트의 양을 연속적으로 추론하기 위해, 수행된 상기 측정의 결과를 이용하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 침전지역에서 추출되는 혼합물 혹은 상기 응집지역에 존재하는 혼합물에서 상기 밸러스트 농도를 연속적으로 측정하는 것으로 이루어지는 단계;
    상기 침전지역으로부터 추출된 혼합물의 농도의 연속적인 측정으로부터, 상기 처리 장치에 실제 존재하는 밸러스트의 농도를 추론하는 것으로 이루어지는 단계; 및
    상기 처리 장치에 실제 존재하는 밸러스트의 상기 농도가 예정된 값(value)보다 낮은 경우에 상기 응집 지역에 밸러스트를 재충진(refilling)하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 처리 장치에 실제 존재하는 밸러스트의 양이 예정된 값 보다 낮은 경우에 상기 응집 지역에 밸러스트를 재충진하는 것으로 이루어지는단계는 자동으로 행하여짐을 특징으로 하는 수처리 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 예정된 품질을 갖는 처리수를 얻기 위해 상기 응집 지역에 분배되어야 하는 응집제의 양을 추론하기 위해서, 물 중의 불순물의 농도를 나타내는 최소 하나의 파라미터 측정 결과를 이용하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 물이 상기 응집 지역에 유입되기 전에, 상기 물에 예정된 양의 최소 하나의 응고제 및 경우에 따라, 예정된 양의 pH를 조절하는 최소 하나의 시약을 연속적으로 주입하는 것으로 이루어지는 예비단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 물 중의 불순물 농도를 나타내는 상기 파라미터는 물 중의 소위 "총 SS"의 농도(X)이며, 상기 소위 "총 SS" 농도는 다음의 파라미터를 전부 혹은 일부 고려하여 계산됨을 특징으로 하는 수처리 방법.
    - 물에 부유된 고형물의 농도,
    - 물 중 유기 물질의 농도,
    - 원수(raw water) 중 미생물의 농도,
    - 원수 중 미세오염원의 농도,
    - 응고제의 상기 예정된 양,
    - pH를 조절하기 위한 시약의 상기 예정된 양.
  7. 제 6항에 있어서, 예정된 품질의 처리수를 얻기 위해 응집 탱크에 필요한 밸러스트의 양은 화학식 (I): Y= aXb + c(식 중, a는 0.4 내지 1이며, b는 0.3 내지 1이며, c는 0 내지 2임)에 의해 계산된 상기 소위 "총 SS" 농도(X)에 대하여 필요한 밸러스트의 농도(Y) 및 상기 처리 장치에 존재하는 물의 부피에 따라 결정됨을 특징으로 하는 수처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 예정된 품질의 처리수를 얻기 위해 이행되어야 하는 상기 밸러스트의 농도에 따라 상기 응집 지역에 분배되는 상기 응집제의 양을 연속적으로 조절하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 침전 지역의 하부(bottom portion)로부터 슬러지 및 밸러스트의 혼합물을 추출하여 이를 최소 하나의 무한 스크루우(endless screw)를 사용하여, 중간 혼합지역으로 향하도록 하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 중간 혼합지역에서 슬러지 및 밸러스트의 예정된 수준을 유지하기 위해, 상기 중간 혼합 지역으로 재순환되는, 상기 하이드로사이클론 분리 단계의 오버플로우로 부터 배출되는 슬러지의 유속을 조절하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 하이드로사이클론 분리 단계의 오버플로우로부터 배출되는 상기 슬러지를 오버플로우 파이프를 갖는 탱크에 저장하고,
    상기 중간 혼합 지역에 존재하는 슬러지 및 밸러스트의 혼합물의 수준을 측정하고,
    측정된 값이 예정된 값 보다 작은 경우에, 상기 탱크 중의 최소 일부를 상기 중간 혼합지역으로 방출하는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 침전 지역에서 배출되는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 하이드로사이클론 분리 단계는 상기 슬러지에 대한 부가적인 액체를 접선 주입하여 행해짐을 특징으로 하는 수처리 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 부가적인 액체는 상기 하이드로사이클론 분리 단계에 도입되는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 5 내지 100 부피%에 해당하는 양으로 주입됨을 특징으로 하는 수처리 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 응집 지역에서, 플록이 형성되도록, 물, 물보다 무거운 최소 하나의 불용성 과립 물질로 이루어지는 최소 하나의 밸러스트 및 최소 하나의 응집제를 접촉시키는 것으로 이루어지는 상기 단계는:
    - 응집지역에서, 완전히 침지된 플로우-가이드 구조에 의해, 교반에 의하여 처리되어야 하는 물, 상기 밸러스트 및 상기 응집제의 혼합물의 흐름(flow)을 상기 플로우-가이드 구조의 축방향으로 형성하는 내부지역(internal zone)을 정의하는 것으로 이루어지는 단계;
    - 수압분배 디바이스(hydraulic distribution device)에 의해 상기 응집제를 상기 흐름에 주입하는 것으로 이루어지는 단계;
    - 상기 흐름의 회전에 반대되며 상기 플로우-가이드 구조(flow-guide structure)의 방출구에 배열된 정적 디바이스(static device)에 의해 상기 흐름을 분배하는 것으로 이루어지는 단계;
    - 상기 플로우-가이드 구조 주위의 주변 지역에서, 상기 내부 지역의 유입구까지 반대 방향으로 상기 흐름이 순환되도록 하는 것으로 이루어지는 단계; 및
    - 상기 흐름이 상기 침전 지역으로 이동되는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 플로우-가이드 구조를 떠난 상기 흐름이 플로우-분배 정적 디바이스에 의해 축류(axial flow)로 전환되는 것으로 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 플로우-가이드 구조를 떠난 상기 흐름이 플로우-분배 정적 디바이스에 의해 축류로 전환되는 것으로 이루어지는 상기 단계는 상기 실제 플로우-가이드 구조 내에서 행하여짐을 특징으로 하는 수처리 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 응집 지역에서, 처리되어야 하는 물, 상기 응집제 및 상기 밸러스트 사이의 접촉시간은 1분 내지 수 분인 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 밸러스트는 마이크로샌드임을 특징으로 하는 수처리 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 흡착성을 갖는 과립물질, 또는 이온 혹은 분자 교환특성을 갖는 과립물질이, 처리되어야 하는 물과 상기 물질의 충분한 접촉시간이 되도록, 상기 응집지역 혹은 상기 응집 지역의 업스트림에 도입됨을 특징으로 하는 수처리 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 이온 혹은 분자 교환 특성을 갖는 물질은 수지임을 특징으로 하는 수처리 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 흡착성을 갖는 물질은 활성탄 분말임을 특징으로 하는 수처리 방법.
  22. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 상기 흡착성 또는 이온 또는 분자 교환 특성을 갖는 상기 과립물질은 상기 밸러스트를 구성함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  23. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 상기 흡착성 또는 이온 또는 분자 교환 특성을 갖는 상기 과립물질은 제 2 밸러스트를 구성함을 특징으로 하는 수처리 방법.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 분리 단계는 라멜라 분리 단계임을 특징으로 하는 수처리 방법.
  25. - 최소 하나의 교반기(2)가 제공된 최소 하나의 응집탱크(1);
    - 처리하고자 하는 물을 상기 응집탱크(1)에 공급하는 파이프라인(5);
    - 하부(bottom portion)에 처리수용 배출 방출구(15)가 제공된 침전 탱크(11);
    - 최소 하나의 교반기(20)가 제공되는 중간 탱크(19)에 상기 침전 탱크의 하부를 연결하는 파이프라인(21);
    - 상기 중간 탱크(19)를 하이드로사이클론(26)에 연결하는 파이프라인(25);
    - 상기 하이드로사이클론(26)의 오버플로우의 일부를 상기 중간 탱크(19)로 재순환시키는 파이프라인(30)을 포함하는 장치에 있어서,
    상기 처리 장치에 유입되는 물 중의 불순물 농도를 나타내는 최소 하나의 파라미터를 연속적으로 측정하는 최소 하나의 제 1 센서(40, 40a);
    상기 제 1 센서에 의하여 취하여진 측정치로부터 예정된 품질의 처리수를 얻기 위해 이행되어야 하는 밸러스트의 양을 연속적으로 추론할 수 있도록 하는 계산기(42)를 포함하는 제 1항의 방법을 이행하는 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 응집 탱크 내에, 혹은 상기 중간 탱크 내에, 혹은 상기 중간 탱크를 상기 하이드로사이클론에 연결시키는 상기 파이프라인(25)의 높이에 제공되며, 이들 중 하나를 통과하는 혼합물 내의 밸러스트 농도를 연속적으로 측정할 수 있도록 하는 최소 하나의 제 2 센서(41)를 포함하며,
    상기 계산기(42)는 상기 제 2 센서(41)에 의해 취하여진 측정치로부터, 상기 처리 장치에 실제로 존재하는 밸러스트의 양을 연속적으로 추론함을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 25항에 있어서, 자동 밸러스트-재충진 디바이스(9)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 계산기(42)는 상기 제 1 센서(40, 40a)에 의해 취하여진 측정치로부터, 예정된 품질의 처리수를 얻기 위해 이행되어야 하는 응집제의 양을 연속적으로 추론하도록 디자인됨을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 계산기에 연결된 자동 응집제 디스펜서(10)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 25항에 있어서, 상기 제 1 센서(40, 40a)는 원수에 부유된 고형물의 농도 및/또는 원수 중의 총 유기 탄소의 농도와 같은 상기 원수 중의 유기 물질의 농도를 측정하는 센서임을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 25항에 있어서, 상기 장치에 의해 처리되는 물의 품질을 연속적으로 측정하는 최소 하나의 센서(44)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 25항에 있어서, 상기 응집 탱크(1)에 물을 공급하는 상기 파이프라인(5)에, 처리하고자 하는 물을 응고제와 혼합하기 위한 정적 혼합기(8)가 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 25항에 있어서, 상기 침전 탱크로부터 처리수를 배출하기 위한 상기 배출 방출구(15)는 최소 하나의 침수된 여수로(spillway) 혹은 천공된 튜브를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 25항에 있어서, 상기 침전 탱크(11)는 이의 유입구에 사이포니폼 파티션(siphoniform partition)(18)이 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 25항에 있어서, 상기 침전 탱크(11)에는 이의 유입구에 스플리팅 구조(17)가 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 스플리팅 구조(17)는 상기 응집탱크(1)와 상기 침전탱크(11) 사이에 제공되는 침수된 여수로(16)의 각각의 면에 서로 평행하게 배열된 최소 2개의 플레이트(17a), 및 상기 여수로(16)에 포개어지는 플레이트(17a) 사이에서 서로 평행하게 배열된 횡단 플레이트(17b)를 포함하며,
    상기 횡단 플레이트(17b)는 상기 플레이트(17a)와 함께, 상기 응집탱크(1) 및 상기 침전탱크(11) 사이에 동일한 수의 플로우 채널을 구성함을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 25항에 있어서, 상기 침전 탱크의 하부를 상기 중간 탱크에 연결하는 상기 파이프라인(21)에는 무한 스크루우(22)가 장착됨을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 25항에 있어서, 상기 중간 탱크(19)로 하이드로사이클론(26) 오버플로우의 일부를 재순환시키기 위해, 상기 파이프라인(30)에 제공되는 오버플로우 파이프(32)가 제공되는 탱크(31)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 중간 탱크(19)로 하이드로사이클론(26) 오버플로우의 일부를 재순환시키기 위해, 상기 파이프라인(30)에 제공되는 밸브(34)를 포함하며,
    상기 밸브(34)는 상기 탱크(31)의 다운스트림에 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  40. 제 38항 또는 제 39항에 있어서, 상기 중간 탱크(19)에 존재하는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 수준을 감지하는 센서(43)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  41. 제 25항에 있어서, 상기 하이드로사이클론(26)은 처리하고자 하는 슬러지 및 밸러스트 혼합물의 최소 하나의 접선 공급(tangential supply)에 제공되는 원통형 부분(50) 및 원뿔형 부분(52) 그리고 상기 원뿔형 부분의 방출구에, 부가적인 액체의 접선 공급(54)을 갖는 부가적인 액체 주입 챔버(53)를 가짐을 특징으로 장치.
  42. 제 25항에 있어서, 상기 응집 탱크에 이온 혹은 분자 교환 혹은 흡착성을 갖는 물질을 분배하기 위한 최소 하나의 디스펜서(9a)를 포함함을 특징으로 장치.
  43. 제 25항에 있어서, 상기 침전 탱크(11)는 라멜라 침전 탱크임을 특징으로 장치.
  44. 제 43항에 있어서, 상기 라멜라 침전 탱크(11)에는 수직 블레이드가 제공됨을 특징으로 장치.
  45. 제 25항에 있어서,
    상기 응집 탱크(1)는,
    두 말단이 개방되고 상기 탱크(1)의 베이스로부터 떨어져서 배열되는 플로우-가이드 구조, 및
    상기 플로우-가이드 구조를 떠난 흐름을 분배하는 정적 디바이스(4, 4a')를 포함함을 특징으로 장치.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 플로우-가이드 구조는 상기 응집 탱크(1)의 베이스로부터 떨어져서 수직으로 배열된 원형 횡단면(cross-section)을 갖는 튜브(3)임을 특징으로 장치.
  47. 제 45항 또는 제 46항에 있어서, 상기 정적 디바이스(4a')는 상기 플로우-가이드 구조의 저부에 포함됨을 특징으로 하는 장치.
  48. 제 46항에 있어서, 상기 튜브(3)에 포함되어 있는 상기 정적 디바이스(4a')는 상기 튜브(3)을 떠난 흐름의 통로가 되도록 채널(51)을 형성하는 다수의 십자이음매(cross)를 함께 형성하는 플레이트(50)의 연합으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  49. 제 47항에 있어서, 상기 정적 디바이스(4)는 상기 교반기의 최소 200㎜ 아래에 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  50. 제 48항에 있어서,
    상기 플레이트(50)의 높이 H 및 이들의 최대 폭 B 사이의 비율은 1.5 내지 2임을 특징으로 하는 장치.
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