KR101586628B1 - 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 「상·하수 처리장치에서, 호(狐)형 단면을 가지는 판형 부재로서 내곡면이 하방향을 향하도록 배치되되 상부 끝단이 하방향으로 절곡된 침전판이 서로 수평으로 이격되고 수직으로 엇갈리게 다수개 적층된 1차침전부; 상기 1차침전부 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 일정 크기 이상의 슬러지가 통과하지 못하도록 걸러주는 거름수단이 배치된 2차침전부; 상기 2차침전부 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 슬러지가 다공부에 걸려 외부로 분리되고 남은 최종 정화수만 내부로 유입되는 다수개의 정수월류관이 설치되는 3차침전부; 및 상기 1차침전부 하부에 위치하며 위에서 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지배출부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상·하수 슬러지 분리침전 장치」및 이를 이용한 상·하수 처리 방법을 제공한다.

Description

상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법{A sludge separation device for water and sewage and a sludge separation method for water and sewage using the same}

본 발명은 상수도 원수 또는 하수도의 하폐수를 침전 여과하여 슬러지를 걸러내기 위한 것으로, 상부가 곡선인 침전판과 거름수단 등을 이용하여 슬러지 처리 효율을 극대화시킨 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법에 관한 것이다.

근래 환경이 중요한 문제로 대두됨에 따라 상수도의 원수 및 생활 속에서 발생한 하폐수의 처리에 관한 법규가 강화되고 있으며, 더불어서 상수도의 원수 및 하폐수 처리장치의 개선을 위한 연구도 활발하게 이루어지고 있다.

이와 관련한 선행기술을 살펴보면 등록특허 제0871352호가 나노기포를 이용한 하폐수 처리 방법 및 그 장치에 관해 개시하고 있으며, 등록특허 제0988474호가 상수 및 하폐수 처리용 플록형성지에 관해 개시하고 있다. 그러나 등록특허 제0871352호의 나노기포를 이용한 하폐수 처리장치의 경우 구조의 복잡성과 화학약품의 사용 등이 문제점으로 지적되고 있으며, 등록특허 제0988474호의 상수 및 하폐수 처리용 플록형성지의 경우 단위우류식교반플록형성모듈의 상부가 평평하여 슬러지가 아래로 침전되지 못하고 상기 단위우류식교반플록형성모듈의 상부에 쌓이는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

따라서 이와 같은 기존 선행기술의 문제점을 해결하고 효율적으로 상수 및 하수를 여과하여 슬러지를 걸러낼 수 있게 해주는 상·하수 처리장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

등록특허 제0871352호 "나노기포를 이용한 하폐수 처리 방법 및 그 장치", 2008. 12. 02. 등록특허 제0988474호 "상수 및 하폐수 처리용 플록형성지", 2010. 10. 18.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것으로, 그 목적은 다음과 같다.

첫째, 간단한 구조와 기능으로 별도의 설계변경없이 바로 현장에 적용할 수 있는 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법을 제공한다.

둘째, 침전판과 거름수단의 구조를 개선하여 슬러지 침전효율을 극대화시킨 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법을 제공한다.

전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「상·하수 처리장치에서, 호(狐)형 단면을 가지는 판형 부재로서 내곡면이 하방향을 향하도록 배치되되 상부 끝단이 하방향으로 절곡된 침전판이 서로 수평으로 이격되고 수직으로 엇갈리게 다수개 적층된 1차침전부; 상기 1차침전부 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 일정 크기 이상의 슬러지가 통과하지 못하도록 걸러주는 거름수단이 배치된 2차침전부; 상기 2차침전부 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 슬러지가 다공부에 걸려 외부로 분리되고 남은 최종 정화수만 내부로 유입되는 다수개의 정수월류관이 설치되는 3차침전부; 및 상기 1차침전부 하부에 위치하며 위에서 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지배출부;를 포함하고, 유입된 상·하수가 상승하며 상기 침전판의 하부에 충돌하며 슬러지가 분리되고 분리된 슬러지는 상기 침전판의 상부에 쌓이지 않고 상기 슬러지배출부로 하강하고, 나머지 상·하수는 계속 상승하여 상기 거름수단을 통과하되 일정 크기 이상의 슬러지는 분리되어 상기 1차침전부로 하강하고, 나머지 상·하수는 계속 상승하여 상기 정수월류관의 다공부를 통과하되 상기 정수월류관의 다공부를 통과하지 못한 슬러지는 분리되어 상기 2차침전부로 하강함과 동시에 통과된 최종 정화수는 상기 정수월류관을 통하여 외부로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상·하수 슬러지 분리침전 장치」를 제공한다.

이때, 상기 거름수단은 굴곡지게 설치된 다공판인 것을 특징으로 하거나 중단 위로는 다수개의 구멍이 형성되고 중단 아래로는 밀폐된 V형 단면의 유공경사판인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 상·하수 슬러지 분리침전 장치는 상기 슬러지배출부와 상기 1차침전부 사이에 설치되어 기포를 분사하여 주는 기포발생장치;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 상·하수 슬러지 분리침전 장치는 상기 2차침전부와 상기 3차침천부 사이에 설치되어 상기 거름수단에 끼인 슬러지가 분리될 수 있도록 하방향으로 세척수를 분사해주는 세척장치;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 「상기 상·하수 슬러지 분리침전 장치를 이용한 상·하수 처리 방법으로, (a) 상기 상·하수 슬러지 분리침전 장치 내부로 상·하수를 유입시키는 상·하수유입단계; (b) 유입된 상·하수가 상승하며 상기 침전판의 하부에 충돌하며 슬러지가 분리되고 분리된 슬러지는 상기 침전판의 상부에 쌓이지 않고 상기 슬러지배출부로 하강하는 제1차침전단계; (c) 상·하수가 계속 상승하여 상기 거름수단을 통과하되 일정 크기 이상의 슬러지는 분리되어 상기 1차침전부로 하강하는 제2차침전단계; (d) 상·하수가 계속 상승하여 상기 정수월류관의 다공부를 통과하되 상기 다공부에 걸린 슬러지는 분리되어 상기 2차침전부로 하강함과 동시에 상기 다공부를 통과한 최종 정화수는 상기 정수월류관를 통하여 외부로 배출되는 제3차침전및정화수배출단계; 및 (e) 상기 슬러지배출부를 통하여 바닥에 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상·하수 처리 방법」을 함께 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 간단한 구조와 기능으로 별도의 설계변경없이 바로 현장에 적용할 수 있는 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법을 제공받게 된다.

둘째, 침전판과 거름수단의 구조를 개선하여 슬러지 침전효율을 극대화시킨 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법을 제공받게 된다.

[도 1]은 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치의 일실시예의 단면도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치에서 이루어지는 플럭 침전 과정의 모식도이다.
[도 3] 및 [도 4]는 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치의 또 다른 일실시예들의 단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법에 관하여 상세하게 설명한다.

1. 상·하수 슬러지 분리침전 장치

[도 1]에는 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치의 일실시예의 단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치는, 호(狐)형 단면을 가지는 판형 부재로서 내곡면이 하방향을 향하도록 배치되되 상부 끝단이 하방향으로 절곡된 침전판(210)이 서로 수평으로 이격되고 수직으로 엇갈리게 다수개 적층된 1차침전부(200); 상기 1차침전부(200) 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 일정 크기 이상의 슬러지가 통과하지 못하도록 걸러주는 거름수단(310)이 배치된 2차침전부(300); 상기 2차침전부(300) 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 슬러지가 다공부(411)에 걸려 외부로 분리되고 남은 최종 정화수만 내부로 유입되는 다수개의 정수월류관(410)이 설치되는 3차침전부(400); 및 상기 1차침전부(200) 하부에 위치하며 위에서 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지배출부(100);를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치에 유입된 상·하수가 상승하게 되면 우선 상기 침전판(210)의 하부에 충돌하며 슬러지가 분리되고 분리된 슬러지는 상기 침전판(210)의 상부에 쌓이지 않고 상기 슬러지배출부(100)로 하강하게 된다. 또한 나머지 상·하수는 계속 상승하여 상기 거름수단(310)을 통과하되 일정 크기 이상의 슬러지는 분리되어 상기 1차침전부(200)로 하강하게 되며, 나머지 상·하수는 계속 상승하여 상기 정수월류관(410)의 다공부(411)를 통과하되 상기 정수월류관(410)의 다공부(411)를 통과하지 못한 슬러지는 분리되어 상기 2차침전부(300)로 하강함과 동시에 통과된 최종 정화수는 상기 정수월류관(410)을 통하여 외부로 배출되게 된다.

한편, 상기 슬러지배출부(100)는 슬러지의 효율적인 배출을 위하여 흡입펌프 등 음압제공수단을 구비할 수 있다.

[도 2]에는 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치에서 이루어지는 플럭 침전 과정의 모식도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치에 상·하수가 유입되어 수위가 상승하게 되면 상·하수에 포함된 부유성 미세입자(SS)도 상승하면서 상기 침전판(210)의 하부에 부딪히거나 접촉한 상태로 이동하게 된다(a). 이때, 부유성 미세입자간의 접촉 기회가 증대되어 플럭이 형성되고, 그 크기가 점점 커지게 되면 하강, 침전하게 된다(b). 또한, 상기 침전판(210)의 상부 끝단의 절곡부까지 도달한 부유성 미세입자 또는 플럭은 정체되어 상호간 접촉을 하게 되고 그 결과 커다란 플럭으로 형성되어 하강, 침전하게 된다(c). 또한, 상승하는 상·하수는 상기 침전판(210)의 상부 끝단에 충돌하며 와류를 일으키기도 하는데 이는 교반 효과를 일으켜 부유성 미세입자 또는 플럭의 상호 접촉 기회를 제공하고 그 결과 커다란 플럭이 형성되어 하강, 침전하게 된다(d). 또한, 상기 침전판(210) 위로부터 하강, 침전하는 슬러지는 상기 침전판(210)이 경사지게 배치되어 있으므로 쌓이지 않고 흘러내려가 하강하게 된다.

한편, 상기 거름수단(310)은 다양하게 구현될 수 있는데, 굴곡지게 설치된 거름망, 중단 위로는 다수개의 구멍이 형성되고 중단 아래로는 밀폐된 V형 단면의 유공경사판 등을 그 예로 들 수 있다. 상기 거름수단(310)이 굴곡지게 설치된 거름망으로 이루어진 경우 평평하게 설치된 거름망에 비하여 상·하수와의 접촉면적이 넓어지므로 일정 크기 이상의 슬러지를 장기간에 걸쳐 더욱 효율적으로 걸러줄 수 있게 된다. 한편, 상기 거름수단(310)이 중단 위로는 다수개의 구멍이 형성되고 중단 아래로는 밀폐된 V형 단면의 유공경사판으로 이루어진 경우 V형 단면의 수렴부가 하방향을 향하도록 배치되며, 이 경우 구멍을 통과한 일정 크기 이하의 슬러지가 수렴부에 쌓이게 되어 슬러지의 추가적인 분리가 가능하게 되는 이점이 있다.

[도 3] 및 [도 4]는 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치의 또 다른 일실시예들의 단면도이다.

[도 3]에 도시된 상·하수 슬러지 분리침전 장치는 상기 슬러지배출부(100)와 상기 1차침전부(200) 사이에 설치되어 기포를 분사하여 주는 기포발생장치(500)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 기포발생장치(500)에 의해 분사되는 기포는 충돌을 통해 상기 다수개의 침전판(210) 등에 고착된 플럭들의 탈리를 유도함으로써 상·하수 슬러지 분리침전 장치의 내부를 청소하여 줌과 동시에 슬러지 배출의 효율도 높여준다. 또한 상기 기포발생장치(500)는 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치의 가동 중에 상·하수의 침전 처리를 통한 슬러지의 분리와 장치 내부 세척이 동시에 수행될 수 있게 해주어 장치 관리의 편의성 및 효율성을 증대시켜 준다.

[도 4]에 도시된 상·하수 슬러지 분리침전 장치는 상기 2차침전부(300)와 상기 3차침천부(400) 사이에 설치되어 상기 거름수단(310)에 끼인 슬러지가 분리될 수 있도록 하방향으로 세척수를 분사해주는 세척장치(600)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 세척장치(600)는 상·하수 슬러지 분리침전 장치의 내부에 유입된 상·하수가 없는 상태에서 장치 내부 세척를 위해 작동되는 구성으로 하부에 위치한 거름수단(310)에 세척수를 분사하여 줌으로써 상기 거름수단(310)에 끼어있는 슬러지가 하방향으로 씻겨져 나가게 해준다.

2. 상·하수 슬러지 분리침전 장치를 이용한 상·하수 처리 방법

본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치를 이용한 상·하수 처리 방법은, 상기 상·하수 슬러지 분리침전 장치 내부로 상·하수를 유입시키는 상·하수유입단계((a)단계); 유입된 상·하수가 상승하며 상기 침전판(210)의 하부에 충돌하며 슬러지가 분리되고 분리된 슬러지는 상기 침전판(210)의 상부에 쌓이지 않고 상기 슬러지배출부(100)로 하강하는 제1차침전단계((b)단계); 상·하수가 계속 상승하여 상기 거름수단(310)을 통과하되 일정 크기 이상의 슬러지는 분리되어 상기 1차침전부(200)로 하강하는 제2차침전단계((c)단계); 상·하수가 계속 상승하여 상기 정수월류관(410)의 다공부(411)를 통과하되 상기 다공부(411)에 걸린 슬러지는 분리되어 상기 2차침전부(300)로 하강함과 동시에 상기 다공부(411)를 통과한 최종 정화수는 상기 정수월류관(410)를 통하여 외부로 배출되는 제3차침전및정화수배출단계((d)단계); 및 상기 슬러지배출부(100)를 통하여 바닥에 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지배출단계((e)단계);를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치가 [도 3]의 실시예에서와 같이 상기 기포발생장치(500)를 더 포함하여 구성된 경우, 상기 기포발생장치(500)가 기포를 분사하는 단계가 상기 (b)단계 내지 (e)단계 중 1 이상의 단계에서 함께 수행될 수 있다. 상기 기포발생장치(500)가 기포를 분사하여 줄 경우 전술한 바와 같이 상기 다수개의 침전판(210) 등에 고착된 플럭들의 탈리를 유도함으로써 장치 내부의 세척과 슬러지 배출의 효율성 향상을 동시에 도모할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 상·하수 슬러지 분리침전 장치가 [도 4]의 실시예에서와 같이 상기 세척장치(600)를 더 포함하여 구성된 경우, 상기 (e)단계 후에, 상기 세척장치(600)가 하폐수 처리장치 내부에 유입된 하폐수가 없는 상태에서 하부에 위치한 거름수단(310)에 세척수를 분사하여 줌으로써 상기 거름수단(310)에 끼어있는 슬러지가 하방향으로 씻겨져 나가도록 해주는 단계((f)단계) 가 추가적으로 수행될 수 있다. 상기 (f)단계는 상·하수 슬러지 분리침전 장치 내부의 세척 단계로서 장치의 성능이 잘 유지될 수 있도록 도와 준다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의할 경우 간단한 구조와 기능으로 별도의 설계변경없이 바로 현장에 적용할 수 있으며 침전판과 거름수단의 구조가 개선되어 슬러지 침전효율이 극대화된 상·하수 슬러지 분리침전 장치 및 이를 이용한 상·하수 처리 방법을 제공받게 된다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

100: 슬러지배출부 200: 1차침전부
210: 침전판 300: 2차침전부
310: 거름수단 400: 3차침전부
410: 정수월류관 411: 다공부
500: 기포발생장치 600: 세척장치

Claims (6)

1. 상·하수 처리장치에서,
   호(狐)형 단면을 가지는 판형 부재로서 내곡면이 하방향을 향하도록 배치되되 상부 끝단이 하방향으로 절곡된 침전판(210)이 서로 수평으로 이격되고 수직으로 엇갈리게 다수개 적층된 1차침전부(200);
   상기 1차침전부(200) 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 일정 크기 이상의 슬러지가 통과하지 못하도록 걸러주는 거름수단(310)이 배치된 2차침전부(300);
   상기 2차침전부(300) 상부에 위치하며 아래에서 상승한 상·하수에 섞인 슬러지가 다공부(411)에 걸려 외부로 분리되고 남은 최종 정화수만 내부로 유입되는 다수개의 정수월류관(410)이 설치되는 3차침전부(400); 및
   상기 1차침전부(200) 하부에 위치하며 위에서 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지배출부(100);를 포함하고,
   유입된 상·하수가 상승하며 상기 침전판(210)의 하부에 충돌하며 슬러지가 분리되고 분리된 슬러지는 상기 침전판(210)의 상부에 쌓이지 않고 상기 슬러지배출부(100)로 하강하고,
   나머지 상·하수는 계속 상승하여 상기 거름수단(310)을 통과하되 일정 크기 이상의 슬러지는 분리되어 상기 1차침전부(200)로 하강하고,
   나머지 상·하수는 계속 상승하여 상기 정수월류관(410)의 다공부(411)를 통과하되 상기 정수월류관(410)의 다공부(411)를 통과하지 못한 슬러지는 분리되어 상기 2차침전부(300)로 하강함과 동시에 통과된 최종 정화수는 상기 정수월류관(410)을 통하여 외부로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상·하수 슬러지 분리침전 장치.
   
2. 제1항에서,
   상기 거름수단(310)은 굴곡지게 설치된 다공판인 것을 특징으로 하는 상·하수 슬러지 분리침전 장치.
   
3. 제1항에서,
   상기 거름수단(310)은 중단 위로는 다수개의 구멍이 형성되고 중단 아래로는 밀폐된 V형 단면의 유공경사판인 것을 특징으로 하는 상·하수 슬러지 분리침전 장치.
   
4. 제1항에서,
   상기 슬러지배출부(100)와 상기 1차침전부(200) 사이에 설치되어 기포를 분사하여 주는 기포발생장치(500);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상·하수 슬러지 분리침전 장치.
   
5. 제1항에서,
   상기 2차침전부(300)와 상기 3차침전부(400) 사이에 설치되어 상기 거름수단(310)에 끼인 슬러지가 분리될 수 있도록 하방향으로 세척수를 분사해주는 세척장치(600);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상·하수 슬러지 분리침전 장치.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 상·하수 슬러지 분리침전 장치를 이용한 상·하수 처리 방법으로,
   (a) 상기 상·하수 슬러지 분리침전 장치 내부로 상·하수를 유입시키는 상·하수유입단계;
   (b) 유입된 상·하수가 상승하며 상기 침전판(210)의 하부에 충돌하며 슬러지가 분리되고 분리된 슬러지는 상기 침전판(210)의 상부에 쌓이지 않고 상기 슬러지배출부(100)로 하강하는 제1차침전단계;
   (c) 상·하수가 계속 상승하여 상기 거름수단(310)을 통과하되 일정 크기 이상의 슬러지는 분리되어 상기 1차침전부(200)로 하강하는 제2차침전단계;
   (d) 상·하수가 계속 상승하여 상기 정수월류관(410)의 다공부(411)를 통과하되 상기 다공부(411)에 걸린 슬러지는 분리되어 상기 2차침전부(300)로 하강함과 동시에 상기 다공부(411)를 통과한 최종 정화수는 상기 정수월류관(410)를 통하여 외부로 배출되는 제3차침전및정화수배출단계; 및
   (e) 상기 슬러지배출부(100)를 통하여 바닥에 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상·하수 처리 방법.
   

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