KR101649567B1

KR101649567B1 - 수저퇴적물 유효활용을 위한 모듈식 정화처리 바지선

Info

Publication number: KR101649567B1
Application number: KR1020160028220A
Authority: KR
Inventors: 김경련; 공준; 최진영
Original assignee: 한국해양과학기술원; 에이치플러스에코 주식회사
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2016-08-30

Abstract

본 발명은 수저퇴적물을 처리하는 복수의 처리유닛이 바지선에 선택적으로 배치 및 상호 연결되되, 각 처리유닛은 상기 바지선과 사이에 진동감소장치에 의해 고정되어 바지선으로부터 처리유닛으로 진동전달이 제어되는 것을 특징으로 하는 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선에 관한 것이다.

Description

수저퇴적물 유효활용을 위한 모듈식 정화처리 바지선{A modularized barge system for the remediation and beneficial using of sediment at the bottom of water bed}

본 발명은 독립적 처리기능을 가진 모듈을 선택적으로 바지선에 장착토록 하여 현장으로 이동, 배치, 연결, 분리, 재배치가 용이하여 최적화된 시스템이 구현될 수 있고 특히 수상의 바람, 파도 등 환경에 구애됨 없이 정화가 가능하도록 하는 바지선에 관한 것이다.

해안은 과거부터 축적된 오염물질과 자연생태계에서 발생된 오염물질 등에 의하여 오염이 심화되고 있으며, 이러한 오염물질이 함유된 수저퇴적물은 수질오염의 근본적인 원인중 하나가 될 수 있다. 이에 수저퇴적물을 수거(준설)하여 수거(준설)된 수저퇴적물을 정화하기 위한 다양한 기술이 제시되고 있다. 특히, 이러한 수저퇴적물은 실트, 점토 등의 미세입자 함량이 높아 유기물, 중금속 등 오염물질의 함량이 높은 특성이 있다.

기존 국내·외 수저퇴적물 정화기술은 주로 몇 개의 단위공정(예: 입자분리, 세척)을 단순 배치한 비교적 큰 규모의 처리 플랜트(가로/세로/높이: 수∼수십 m)로 구성되며, 이동이 제한되고, 대상 오염지역 정화(약 3년) 후 대부분 처리 플랜트 자체를 폐기 처분하는 문제가 있었으며, 기존 처리 플랜트는 설계, 제작 된 다음 현장 상황에 따라 필요한 공정의 추가, 용량의 확대 등 최적화가 불가능한 문제가 있었고, 대부분의 정화기술은 대상 오염물질의 저감을 위한 단순 처리에 중점을 두며, 특히 기존 육상의 처리 플랜트는 규모뿐만 아니라 용수, 전력 등 기반시설 사용이 제한되는 현장(해역 등)에서 적용이 제한되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 기술의 예로 대한민국 특허등록 제10-1399284호에서는 “바다(연안) 또는 하천(호소,저수지)에서 준설시 준설토와 함께 흡입된 준설수를 수용하도록 갑판 상에 수용조가 형성되며, 상기 준설수를 배출하기 위한 배출구가 형성되어 있는 선박; 및 상기 준설토 및 준설수를 정화처리하고, 처리된 준설수를 상기 선박의 배출구로 배출시키기 위하여 정화처리 시스템;을 구비하는 것을 특징으로 하는 오염토 현장 처리용 정화선을 제시하고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 충분한 복합적 정화를 기대할 수 없어 별도의 침강조(침전조) 등이 구비되도록 하여 공간제약을 극복할 수 없는 문제가 있으며, 특히 수상에서 정화작업이 이루어지는 관계로 정화선(바지선) 상부에 각종 정화설비에 바람, 파도 등에 의해 횡방향 및 종방향 진동이 전달되어 각 정화설비의 처리능을 저해하는 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-1399284호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 독립적인 처리기능을 가진 모듈을 복수로 구성하여 현장으로 이동이 용이하도록 하며, 현장에서 모듈의 배치 및 연결에 의해 시공이 용이하고, 전기적인 시설 등이 모듈로 구성됨에 의해 장소적 제약이 없으며, 현장상황의 변화에 따라 모듈을 추가 또는 제거시킬수 있으므로 현장에 최적화된 시스템을 구현할 수 있고, 특히 수상환경에 대한 제약을 최소화하여 정화효율을 극대화시킨 바지선을 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명인 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선은 수저퇴적물을 처리하는 복수의 처리유닛이 바지선에 선택적으로 배치 및 상호 연결되되, 각 처리유닛은 상기 바지선과 사이에 진동감소장치에 의해 고정되어 바지선으로부터 처리유닛으로 진동전달이 제어되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 처리유닛은, 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 제 1입자선별장치가 프레임에 내재된 입자선별모듈; 상기 입자선별모듈에 연결되며 수저퇴적물을 공급받아 세척처리 하는 세척반응조와 상기 세척반응조로부터 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 제 2입자선별장치가 프레임에 내재된 세척모듈; 상기 세척모듈에 연결되어 수저퇴적물을 공급받아 고도처리를 하는 고도처리반응조와 상기 고도처리반응조로 초미세기포를 공급하는 초미세기포발생장치와 상기 고도처리반응조로부터 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 하이드로사이클론이 프레임에 내재된 고도처리모듈; 상기 고도처리모듈에 연결되어 수저퇴적물을 공급받아 탈수처리 하는 탈수장치가 프레임에 내재된 탈수모듈; 하나 이상의 약품탱크가 프레임에 내재되어 수저퇴적물의 처리시 약품이 소요되는 모듈로 약품을 공급하는 약품모듈; 전체 모듈을 제어하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 바지선 간에는 탈착이 가능하도록 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 진동감소장치는, 바지선과 처리유닛에 각각 부착되는 상,하 받침판과 상기 상,하 받침판 사이에 체결되는 스프링과 상기 스프링이 내부에 게재되도록 상,하 받침판 사이에 적층되는 링형상의 복수의 관절로 구성된 복수의 진동완화장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 진동감소장치에는, 상기 처리유닛에 부착되는 부착판과 상기 부착판에서 돌출되는 소성변형바와 상기 바지선에 부착되되 상기 소성변형바의 끝단부가 내부에 내재되어 유동하도록 중공이 형성되며 상기 중공 내주연에 완충패드가 부착되는 링 형상의 제어링을 포함하는 복수의 소성변형장치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 진동완화장치에 있어 상기 하 받침판에는 수용홈이 형성되어 상기 스프링 일단부가 상기 수용홈에 비부착으로 안치되어, 횡방향 하중에 의해 소성변형바가 상기 제어링에 의해 소성변형 되는 경우 상기 스프링 일단부가 상기 수용홈에서 탈리되도록 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 하이드로 사이클론은, 수저토적물이 유입되는 유입관이 형성되며 하단부가 직경이 좁아지는 콘형상의 몸체; 상기 몸체로부터 선별된 일정 입경 이상의 수저퇴적물을 배출하되 상기 몸체 하부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 하부배출관의 직경이 다른 복수의 하부배출유닛; 상기 몸체로부터 선별된 일정 입경 미만의 수저퇴적물을 배출하되 상기 몸체 상부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 상부배출관의 직경이 다른 복수의 상부배출유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

하나의 예로 상기 상부배출유닛은 개구된 몸체 상단을 막는 막음판과 상기 막음판을 관통하며 막음판의 상,하단으로 노출되도록 구성되는 상부배출관으로 구성되되, 복수의 상부배출유닛은 각각 상부배출관의 내경이 다르도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명인 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선은 적용 대상 해역의 특성 및 퇴적물의 오염정도에 따라 각각 독립적인 처리기능을 가진 처리유닛을 바지선에 선택적으로 조합 및 처리유닛이 장착된 바지선 간의 연결을 통해 설치 및 철거의 용이성은 물론 사용후 재사용이 가능하도록 하여 운용성 및 경제성이 우수한 장점이 있다.

또한 본 발명의 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선은 바지선과 각 처리유닛의 장착에 있어 진동감소장치를 매개로 장착되도록 하여 수상에서 바람, 파도 등 수상특유의 환경요인에 의해 각 처리유닛의 처리능 저해요소를 제어하여 효율적인 운용이 가능하도록 하는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 사용상태를 나타내는 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일 구성인 진동감소장치의 일 실시 예를 나타내는 개략도이고,
도 4는 본 발명의 일 구성인 진동감소장치의 다른 실시 예를 나타내는 개략도이고,
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 진동감소장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도이고,
도 6 내지 13은 도 1에 도시된 각 처리유닛의 실시 예를 나타내는 평면도 또는 측면도이고,
도 14는 본 발명의 일 구성인 하이드로 사이클론의 기본 예를 나타내는 측단면도이고,
도 15는 상기 하이드로 사이클론의 일 실시예를 나타내는 측단면도이고,
도 16은 하이드로 사이클론의 다른 실시 예를 나타내는 측단면도이고,
도 17은 하이드로 사이클론의 또 다른 실시 예를 나타내는 측단면도이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명인 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선은 도 1에서 보는 바와 같이 바지선(B)에 수저퇴적물을 처리함에 있어 입자선별장치, 세척반응조, 고도처리반응조, 탈수장치, 약품탱크를 포함하는 개별장치가 각각 또는 하나 이상 연결되어 프레임에 내재되도록 하는 처리유닛(A)을 복수로 구성하되 선택적으로 처리유닛(A)을 배치 및 연결하여 수저퇴적물을 처리하는 것을 특징으로 한다.

즉 도 1에서 보는 바와 같이 각각 별도의 처리기능을 가진 처리유닛(A; 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9)을 바지선(B)에 선택적으로 배치하여 도면에 도시된 바는 없으나 각 처리유닛 간을 연결함으로써 수저퇴적물의 복합적 처리가 가능하도록 하는 것이며 각 처리유닛을 선택 배치함에 있어서는 처리 수저의 특성, 오염정도 등에 따라 배치가 가능한 것이며 도 1에서는 각 처리유닛을 1개씩 배치한 구조가 제시되고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 어떠한 독립적인 기능, 예를 들어 고도처리가 더 필요한 경우에는 이하에서 언급할 고도처리모듈(3)을 복수로 더 구성되도록 할 수 있다.

이에 더하여 도 2에서 보는 바와 같이 각 바지선(B)은 바지선(B)간 연결수단(B-1)을 이용하여 탈착이 가능하도록 하여 바지선(B) 내부에서 처리유닛의 선택에 의해 처리용량을 선택할 수 있음은 물론 바지선(B)간을 연결수단(B-1)에 의해 연결되도록 하여 처리용량의 선택폭을 크게 할 수 있는 것이다. 여기서 연결수단(B-1)은 다양한 공지기술이 존재하므로 그 설명은 생략한다.

이렇게 구성됨에 의해 본 발명의 바지선은 처리 대상지역의 장소적 제한없이 수상에서 적용이 가능하게 되는 것이며 현장에 최적의 조합의 배치가 용이하게 되고 현장상황에 따라 처리규모의 부분적 및 전체적 확대가 용이하게 되어 현장적용성이 우수한 것이며 처리 후에도 철거 및 재활용이 용이하여 경제적인 시스템을 제공하게 되는 것이다.

특히 본 발명에서는 도 3에서 보는 바와 같이 바지선(B)과 각 처리유닛(A)간을 진동감소장치(4)를 매개로 설치가 되도록 함으로써 수상에서 바람, 파도 등 환경여건에 의해 각 처리유닛(A)의 처리능이 방해되는 것을 제어토록 한다. 즉 바지선(B)에 설치된 각 처리유닛(A)이 파도 등에 의해 바지선(B)에 발생되는 진동이 진동감소장치(4)에 의해 각 처리유닛(A)으로 전달되는 것을 제어함으로써 해상에서 처리능의 한계를 극복하는 것이다.

본 발명에서는 도 3에서 진동감소장치(4)의 예를 제시한다. 본 실시예의 진동감소장치(4)는 바지선(B)과 처리유닛(A)에 각각 부착되는 상,하 받침판(411, 412)과 상기 상,하 받침판(411, 412) 사이에 체결되는 스프링(413)과 상기 스프링(413)이 내부에 게재되도록 상,하 받침판(411, 412) 사이에 안치되는 링형상의 복수의 관절(414)로 구성된 복수의 진동완화장치(41)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동완화장치(41)를 매개로 바지선(B)에 처리유닛(A)이 장착됨에 따라 도 3에서 보는 바와 같이 바람, 파도 등 횡방향하중이 바지선(B)에 작용하는 경우라도 이러한 횡방향하중이 처리유닛(A)으로 전달을 차단하거나 완화시키게 되는 것이다.

또한 처리유닛(A)은 파도에 의해 횡방향하중에 종방향하중이 부가되는 경우라도 어느 정도 처리유닛(A)의 수평성이 유지되므로 처리유닛(A)의 기울어짐에 의해 처리능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다. 도면에 도시된 바는 없으나 복수의 관절(414)은 상,하로 적층되되 상호 일부가 삽입되는 구조로 적층되어 상기 스프링(413)을 보호하는 기능은 물론 횡방향 및 종방향 변위가 자유롭게 형성되도록 구성됨이 타당하다.

한편 상기 진동완화장치(41)만에 의해 바지선(B)에 처리유닛(A)이 고정되는 경우 진동완화장치(41)에서 바지선(B)과 처리유닛(A)에 각각 부착되는 상,하 받침판(411, 412)의 부착력 등 각 구성의 부착력을 초과하는 횡방향하중 예로 태풍 등 강한 바람이 부는 경우 진동완화장치(41)의 파괴와 바지선(B)에서 처리유닛(A)이 탈리되면서 처리유닛(A)의 파괴로 이러질 수 있는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 횡방향하중이 작용하더라도 진동완화장치(41)의 파괴와 바지선(B)에서 처리유닛(A)이 탈리되면서 처리유닛(A)의 파괴를 최소화 할 수 있는 실시 예를 도 4에서 제시하고 있다.

본 실시 예의 진동감소장치(4)에는 상기 진동완화장치(41)에 더하여 소성변형장치(42)가 더 부가되도록 하는 예를 제시하고 있다. 상기 소성변형장치(42)는 상기 처리유닛(A)에 부착되는 부착판(421)과 상기 부착판(421)에서 돌출되는 소성변형바(422)와 상기 바지선(B)에 부착되되 상기 소성변형바(422)의 끝단부가 내부에 내재되어 유동하도록 중공(423-1)이 형성되며 상기 중공(423-1) 내주연에 완충패드(423-3)가 부착되는 링 형상의 제어링(423)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 소성변형바(422)는 소성변형을 유발하는 재질이면 무방하며 일 예로 납이 사용될 수 있다. 상기 소성변형바(422)는 상기 중공(423-1)에 의해 형성되는 유동공간(423-2)에서 유동하도록 구성되는 바, 그 끝단이 상기 유동공간(423-2)에서 바지선(B)과 일정 유격을 형성한 상태로 내재되도록 하여야 한다. 이는 상기 유동공간(423-2)에서 횡방향은 물론 종방향으로도 유동이 되도록 하기 위한 것이다. 상기 소성변형바(422)는 상기 유동공간(423-2)에서 유동하면서 상기 진동완화장치(41)의 변위를 어느 정도에서 제어토록 하는 것이다.

즉 도 5a에서 보는 바와 같이 일정 횡하중 이하로 횡하중(F1)이 작용하는 경우 상기 소성변형바(422)가 상기 완충패드(423-3)에 접하면서 횡하중을 완화시키고 변위를 제어하여 처리유닛(A)에 큰 변위의 발생을 제어토록 하는 것이다. 특히 상기 소성변형바(422)는 일정 횡하중을 초과하는 횡하중(F2)이 작용하는 경우에는 상기 제어링(423)의 제어에 의해 도 5b에서 보는 바와 같이 소성변형을 일으키게 되어 횡하중(F2)을 소산시키게 되는 것이다. 즉 소성변형바(422)의 소성변형에 의해 횡하중(F2)을 소산시킴으로써 바지선(B)에서 처리유닛(A)이 탈리되면서 처리유닛(A)의 파괴를 최소화 하게 되는 것이다.

이를 위해 본 실시 예에서는 상기 진동완화장치(41)에 있어 상기 하 받침판(412)에는 수용홈(412-1)이 형성되어 상기 스프링(413) 일단부가 상기 수용홈(412-1)에 비부착으로 안치되도록 한다. 이렇게 구성됨에 따라 상기 횡하중(F2)이 작용되는 경우 소성변형바(422)가 상기 제어링(423)에 의해 소성변형 되면서 상기 스프링(413) 일단부가 상기 수용홈(412-1)에서 탈리되도록 구성되는 것이다. 이와 같이 구성됨에 따라 상기 횡하중(F2)이 작용되어 소성변형바(422)의 소성변형으로 에너지를 소산시킴과 동시에 진동완화장치(41)의 하 받침판(412)에서 스프링(413)이 분리되도록 하여 진동완화장치(41)의 파괴도 방지하게 되는 것이다. 즉 각 구성의 재사용이 가능하도록 하는 것이다.

한편 본 발명에서는 상기 처리유닛(A)의 예를 제시하고 있다.

우선 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 제 1입자선별장치(14)가 프레임에 내재된 입자선별모듈(1)에 대해 설명한다.

도 6에 도시되고 있는 입자선별모듈(1)은 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 제 1입자선별장치(14)가 프레임(P)에 내재되도록 하는 것인데, 더욱 상세히는 전단에 투입원료탱크(11)가 구성되어 수저퇴적물을 공급받는 것이며 그 다음으로 아트라선스크라바(12) 및 밸런스탱크(13)를 거쳐 제 1입자선별장치(14)로 유입되도록 하여 개략적으로 1.2 내지 0.2mm의 입자를 외부로 선별하고 상기 입도를 가진 입자가 선별된 수저퇴적물은 'ℓ1'을 통해 후단의 모듈로 유입되도록 하는 것이다.

여기서 'ℓ1' 등은 각 모듈의 배치후 연결되는 라인으로 바람직하게는 가변성이 우수한 관으로 연결되도록 하여 각 모듈 간 연결이 용이하도록 하는 것이 타당하다.

도 7에 도시되고 있는 세척모듈(2)은 수저퇴적물을 공급받아 입자를 세척하는 세척반응조(21)가 프레임(P)에 내재되도록 하는 것인데, 더욱 상세히는 1차적으로 입자가 선별된 수저퇴적물이 'ℓ1'을 통해 세척반응조(21)로 유입되도록 하여 약품에 의한 세척이 이루어지도록 한다.

도면에 도시된 바는 없으나 상기 세척반응조(21)에는 이하에서 설명할 약품모듈(8)과 연결되도록 하여 약품모듈(8)로부터 약품이 상기 세척반응조(21)로 공급되도록 하여야 한다. 세척반응조(21)를 거친 수저퇴적물은 그 후단의 제 2입자선별장치(22)로 유입되도록 하여 개략적으로 0.2 내지 0.075mm의 입자를 외부로 선별하고 상기 입도를 가진 입자가 선별된 수저퇴적물은 'ℓ2'을 통해 후단의 모듈로 유입되도록 하는 것이다.

이렇게 입자가 세척된 수저퇴적물은 후단의 고도처리모듈(3)로 유입되도록 하는데 상기 고도처리모듈(3)은 상기 세척모듈(2)과 'ℓ2'를 통해 연결되어 수저퇴적물을 공급받아 고도처리를 하는 고도처리반응조(31)와 상기 고도처리반응조(31)로 초미세기포를 공급하는 초미세기포발생장치(32)와 상기 고도처리반응조(31)로부터 고도처리를 거친 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 하이드로사이클론(32)이 프레임(P)에 내재되도록 하는 것이다. 이에 더하여 오존발생장치(33)가 더 구성되도록 함으로써 초미세기포와 오존에 의한 산화 등 고도처리가 동시에 수행되도록 할 수 있다.

상기 입자선별모듈(1) 및 세척모듈(2)을 거치면서 비교적 입경이 큰 토사의 경우는 약품처리만으로도 오염물질이 제거되나 입경이 작은 토사의 경우는 표면적이 넓어 오염물질의 흡착이 잘되고, 상호간에도 흡착되려는 경향이 강하여 단순히 약품처리만으로는 오염물질의 제거효율이 보장될 수 없다.

특히 수저퇴적물의 경우 세립질이 차지하는 비중이 커서 본 발명에서는 상기 입자선별모듈(1) 및 세척모듈(2)을 거친 수저퇴적물을 상기 고도처리모듈(3)로 유입되도록 하는 것이다. 상기 고도처리모듈(3)에서는 0.075mm미만의 입경을 가진 수저오염퇴적물이 유입되도록 하여 침전의 전단계로서 초미세기포에 노출되도록 함으로써 초미세기포에 의해 토사로부터 오염물질이 분리되도록 하고, 후단에서 침전 등을 통해 유기물, 중금속 등 오염물질을 제거하도록 하는 것이다.

이렇게 상기 고도처리모듈(3)에서 분사되는 초미세기포는 입경이 작은 토사에 부착된 오염물질을 흡착하여 토사로부터 오염물질을 분리토록 하여 침전(약품처리)에 의해 오염물질을 더욱 용이하게 제거할 수 있도록 하는 것이다. 또한 초미세기포 자체가 유기물질을 산화시켜 오염물질 제거의 기능을 수행토록 할 수 있는 것이다.

상기 하이드로사이클론(32)은 고도처리반응조(31)로부터 고도처리를 거친 수저퇴적물(물이 혼합된 상태)을 공급받아 입경별로 분급을 통해 각각 'ℓ3', 'ℓ4'로 후단의 모듈로 수저퇴적물을 공급토록 하는 것이다.

한편 본 발명은 분급효율을 배가시킬 수 있는 하이드로사이클론의 실시 예를 도 14에서 제시하고 있다. 본 실시예의 하이드로 사이클론(100)은 도 14에서 보는 바와 같이 수저퇴적물이 유입되는 유입관(113)이 형성되며 하단부가 직경이 좁아지는 콘형상의 몸체(110), 상기 몸체(110)로부터 선별된 일정 입경 이상의 수저퇴적물을 배출하되 상기 몸체(110) 하부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 하부배출관(121)의 직경이 다른 복수의 하부배출유닛(120), 상기 몸체(110)로부터 선별된 일정 입경 미만의 수저퇴적물을 배출하되 상기 몸체(110) 상부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 상부배출관(131)의 직경이 다른 복수의 상부배출유닛(130)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 본 실시예의 하이드로 사이클론(100)은 수저퇴적물의 입자분급이 주입압력, 직경과 높이, 콘의 경사도 등 기계적 특성 뿐만 아니라 각각 토양/퇴적물의 입경분포, 점도 등 여러 가지 요인에 의해 영향을 받음에 따라 해당 퇴적물에 대해 일의적인 상,하부 배출관의 직경을 적용하는 경우 그 분급효율을 기대할 수 없고 이에 적정한 상,하부 배출관의 직경에 따른 사이클론 자체의 교체 또한 번거로운 문제가 있는데 이에 분급효율을 제어할 수 있는 중요한 요소인 상,하부 배출관의 직경을 용이하게 교환할 수 있어 수저퇴적물의 입자분급 효율을 높일 수 있게 하는 것이다.

상기 몸체(110)는 수저퇴적물이 유입되는 유입관(113)이 형성되며 하단부가 직경이 좁아지는 콘형상으로 구성됨에 특징이 있다. 상기 몸체(110)는 상기 유입관(113)을 통해 내부로 유입된 수저퇴적물이 일정 입경 기준으로 분리되도록 형성되는 것으로 통상적으로 원통형 상부와 콘 형상의 하부로 이루어진다. 이때 원통형 상부와 콘 형상의 하부가 접하는 면은 각진 형태로 형성될 수도 있고 매끄러운 곡선 형태로 일체로 형성될 수도 있다.

특히 본 발명에서 상기 몸체(110)는 상기 유입관(113)이 연통하며 직관형상의 상부몸체(111)와 상기 상부몸체(111) 하부에서 하방향으로 직경이 좁아드는 콘형상의 하부몸체(112)로 구성되며 상기 상부몸체(111)와 상기 하부몸체(112)는 착탈이 가능하도록 구성됨에 특징이 있다.

이렇게 몸체(110)를 구성함에 있어 상부몸체(111)와 하부몸체(112)가 착탈형으로 구성되도록 하는 이유는 콘형상의 하부몸체(112)를 기울기에 따라 복수로 구성하여 분급효율을 높이도록 기울기에 따른 하부몸체(112) 교체의 용이성을 도모하는 면도 있으며 특히 이하에서 설명할 진동차단패드(140(142))가 상부몸체(111)와 하부몸체(112)에 게재되도록 하여 유입관(113)을 통해 유입된 수저퇴적물이 상부몸체(111)에서 와류를 형성함에 따른 진동이 하부몸체(112)로 전달되는 것을 차단하여 하부몸체(112)에서 원심력을 크게 함으로써 입자분급효율을 높이기 위한 것이다.

종래 기술과 같이 몸체(110)를 일체형으로 구성하는 경우 몸체(110) 내부에 진동이 발생됨에 따라 이러한 진동이 와류가 형성된 수저퇴적물에 원심력의 발생을 저해함으로써 입자분급효율을 저하시키는 요인으로 작용하였는데 상기에서 본 바와 같이 본 발명은 몸체(110)를 상부몸체(111)와 하부몸체(112)로 모듈화 시켜 그 사이에 진동차단패드(142)가 게재되도록 함으로써 원심력 저하요일을 제거토록 한 것이다.

상기 상부배출유닛(130)은 상기 몸체(110)로부터 선별된 일정 입경 미만의 수저퇴적물을 배출하되 상기 몸체(110) 상부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 상부배출관(131)의 직경이 다르도록 구성됨에 특징이 있다.

즉 상부배출유닛(130)은 복수로 구성되며 각각 상부배출유닛(130)은 상부배출관(131)의 직경을 달리하여 상기 상부몸체(111) 상단에 선택적으로 착탈이 되도록 하는 것이다. 도 11에서는 2개의 상부배출유닛(130)이 선택적으로 상부몸체(111)에 착탈되는 예를 도시하고 있는데, 일 상부배출유닛(130)의 상부배출관(131) 직경(D1)과 타 상부배출유닛(130)의 상부배출관(131) 직경(D2)이 다르게 구성되어 사용자는 해당 수저퇴적물의 분급을 실시함에 있어 상부배출관(131)의 직경에 따라 상부배출유닛(130)을 선택적으로 상부몸체(111)에 착탈시켜 적정의 분급효율을 얻어내도록 할 수 있는 것이다.

상기 상부배출유닛(130)은 개구된 상부몸체(111) 상단을 막는 막음판(132)과 상기 막음판(132)을 관통하며 막음판(132)의 상,하단으로 노출되도록 구성되는 상부배출관(131)으로 구성됨에 특징이 있다.

상기 하부배출유닛(120)은 상기 몸체(110)로부터 선별된 일정 입경 이상의 수저퇴적물을 배출하되 상기 하부몸체(112) 하부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 하부배출관(121)의 직경이 다르도록 구성됨에 특징이 있다.

즉 하부배출유닛(120)은 복수로 구성되며 각각 하부배출유닛(120)은 하부배출관(121)의 직경을 달리하여 상기 하부몸체(112) 하단에 선택적으로 착탈이 되도록 하는 것이다.

도 14에서는 2개의 하부배출유닛(120)이 선택적으로 하부몸체(112)에 착탈되는 예를 도시하고 있는데, 일 하부배출유닛(120)의 하부배출관(121) 직경(d1)과 타 하부배출유닛(120)의 하부배출관(121) 직경(d2)이 다르게 구성되어 사용자는 해당 수저퇴적물의 분급을 실시함에 있어 하부배출관(121)의 직경에 따라 하부배출유닛(120)을 선택적으로 하부몸체(112)에 착탈시켜 적정의 분급효율을 얻어내도록 할 수 있는 것이다.

상기 하부배출유닛(120)은 도 15에서 보는 바와 같이 각각 하부배출관(121)의 내주연은 상기 하부몸체(112)의 내주연과 연하도록 구성되어야 한다. 즉 연속성이 보장되도록 함으로써 분급이 용이하게 이루어지도록 하여야 한다. 이를 위해서 도 15에서는 2가지의 하부배출유닛(120)의 예를 도시하고 있다.

상기 하부배출관(121)의 직경(d1)이 작은 하부배출유닛(120)의 경우 하부배출관(121)의 내경은 상단부가 콘형상의 콘부(121-2)와 그 이하가 직관형상의 직관부(121-1)로 구성되도록 하여 하부몸체(112)의 내경과 하부배출관(121)의 내경의 연속성이 보장되도록 하는 것이다.

또한 하부배출관(121)의 직경(d2)이 큰 하부배출유닛(120)의 경우 그 내경에 직관부(121-1)만이 구성되도록 하여 하부배출관(121) 내경의 직경을 크게 가져가면서 하부몸체(112)의 내경과 연속성이 보장되도록 하는 것이다. 이렇게 하부배출관(121)의 내경은 콘부(121-2)와 직관부(121-1)의 직경 및 길이를 조절함으로써 하부몸체(112)의 내경과 연속성이 유지된 상태로 하부배출관(121)의 다양한 내경을 가진 복수의 하부배출유닛(120)이 구성되도록 할 수 있는 것이다.

상기 상부배출유닛(130), 상기 상부몸체(111), 상기 하부몸체(112) 및 상기 하부배출유닛(120)은 각각 착탈이 가능한 구조로 구성함에 있어 도면들에서 보는 바와 같이 플랜지(도면번호 도시되지 않음)를 각각 구성하여 볼트결합(도면번호 도시되지 않음)에 의해 착탈이 가능하도록 구성될 수 있다.

한편 상기에서 언급한 바와 같이 유입관(113)과 연통하는 상부몸체(111)에는 유입된 수저퇴적물에 와류가 형성되면서 상부몸체(111)에 진동이 발생된다. 이러한 진동은 와류가 형성된 오염토양에 원심력을 저해시키는 요인으로 작용하는 바, 이렇게 원심력을 저해하는 요인을 제거하기 위해 본 발명에서는 상기 상부몸체(111)와 상기 하부몸체(112) 사이 및 상기 상부몸체(111)와 상기 상부배출유닛(130) 사이에 진동차단패드(140(141, 142))가 각각 게재되도록 하는 예를 제시한다.

특히 상기 상부몸체(111)와 상기 하부몸체(112) 사이에 진동차단패드(142)가 게재되도록 하여 상부몸체(111)에 발생한 진동이 하부몸체(112)로 전달되는 것을 차단하여 하부몸체(112)에서 와류가 형성된 수저퇴적물에 원심력을 저해시키지 않음으로써 분급효율을 높이도록 한다.

여기서 진동차단패드(142)는 탄성재질을 사용하여 상부몸체(111)에서 발생된 진동을 흡수토록 하는데 고무 등 다양한 재질이 사용될 수 있다.

또한 본 발명에서는 도 16에서 보는 바와 같이 분급효율을 더욱 높이기 위한 실시 예를 제시하고 있다.

본 실시 예에서는 상기 상부몸체(111)와 상기 하부몸체(112) 사이에 상기 상부몸체(111) 하단과 상기 하부몸체(112) 상단의 형상에 대향하는 링부(151)와 상기 링부(151) 내주연에서 내부로 돌출되며 일정방향으로 경사구배가 형성되는 복수의 분리날(152)로 구성되는 타격가스켓(150)과 상기 링부(151)의 상,하면에 부착되는 진동차단패드(142)가 게재됨을 특징으로 한다.

상기 타격가스켓(150)에 있어 링부(151)는 도 16에서 보는 바와 같이 상기 상부몸체(111) 하단과 상기 하부몸체(112) 상단의 형상에 대향하도록 높이를 가진 원형의 링형상으로 구성되며, 상기 분리날(152)은 상기 링부(151) 내주연에서 내부로 돌출되며 일정방향으로 경사구배가 형성되도록 복수로 구성된다.

이와 같이 타격가스켓(150)이 구성되는 이유는 상기 상부몸체(111)에서 와류가 형성된 오염토양은 와류에 의해 어느 정도 입자간 점착력이 저하되어 입자간 분리가 이루어지며 이러한 오염토양이 상기 분리날(152)에 타격되면서 입자간 분리를 더욱 배가시키게 되고 복수의 분리날(152)이 일정한 경사구배가 형성되도록 하여 수저퇴적물의 와류가 계속적으로 유지되도록 하면서 하부몸체(112)로 유입되도록 하는 것이다.

이에 하부몸체(112)에서는 콘형상에 의해 직경이 좁아지면서 더욱 원심력이 커지게 되고 상기 분리날(152)에 의해 입자간 분리가 더욱 크게 이루어진 수저퇴적물은 하부몸체(112)에서 큰입자와 미세입자의 분리가 더욱 용이해져서 상부배출유닛(130)과 하부배출유닛(120)에서 분급효율을 더욱 배가시키게 되는 것이다.

또한 본 실시 예에서는 진동차단패드(142)가 상기 링부(151)의 상,하면에 부착되도록 하여 상기에서 언급한 바와 같이 상부몸체(111)의 진동이 하부몸체(112)로 전달되는 것을 차단함과 동시에 수저퇴적물이 타격가스켓(150)에 타격됨에 의해 발생되는 진동도 상부몸체(111) 및 하부몸체(112)로 전달되는 것을 차단토록 하는 것이다.

상기 고도처리모듈(3)을 거친 처리수는 'ℓ3'를 통해 방류되며 상기 고도처리모듈(3)을 거친 수저퇴적물은 'ℓ4'를 통해 후단의 저압탈수모듈(5)로 유입되도록 하는데 상기 저압탈수모듈(5)은 도 9에서 보는 바와 같이 저압탈수장치(51)로 구성되는 바, 저압탈수장치(51) 자체가 일 모듈을 이룸으로써 저압탈수모듈(5)에서 프레임(P)은 도면번호가 도시되지 않았으나 저압탈수장치(51) 자체의 하우징이 될 것이다. 상기 저압탈수장치(51)로 유입된 수저퇴적물은 저압탈수에 의해 0.075mm 내지 0.032mm의 입경분포를 가진 처리토로 배출되는 것이다.

상기 고압탈수모듈(6)은 도 10에서 보는 바와 같이 고압탈수장치(61)로 구성되는 바, 고압탈수장치(61)의 경우도 자체가 일 모듈을 이룸으로써 고압탈수모듈(6)에서 프레임(P)은 도면번호가 도시되지 않았으나 고압탈수장치(61) 자체의 하우징이 될 것이다. 상기 고압탈수장치(61)로 유입된 수저퇴적물은 고압탈수에 의해 0.032mm미만의 입경분포를 가진 처리토로 배출되는 것이다.

도 11에 도시된 약품모듈(7)은 하나 이상의 약품탱크가 프레임(P)에 내재되어 수저퇴적물의 처리시 약품이 소요되는 모듈로 약품을 공급하도록 하는 것이다. 도 11에 도시된 약품모듈(8)의 실시 예를 설명하면 시스템워터탱크(71)가 구성되어 물공급이 필요한 모듈과 연결되어 물이 공급되도록 하는 것이며 상기 시스템워터탱크(71)와 연동하는 시스템워터펌프(73)가 구성되고 에어콤프레셔(72)가 구성되며 상기에서 언급한 응집제공급탱크(74)와 응집제희석탱크(75)가 구성되고 상기 세척반응조(21)등과 연결되어 과산화수소 및 계면활성제를 공급토록 하는 과산화수소탱크(76) 및 계면활성제탱크(77)가 구성되도록 하는 것이다. 이외에도 시스템을 구성하는 각 모듈에 소요되는 약품 등이 저장될 수 있는 탱크가 더 구성될 수 있다.

도 12에 도시되고 있는 슬러리모듈(8)은 하나 이상의 슬러리탱크가 프레임에 내재되도록 하여 각 모듈의 처리과정에서 발생되는 슬러리를 저장토록 하는 구성으로 도 12에서는 슬러리모듈(8)의 실시 예를 도시하고 있는 바, 본 실시 예의 슬러리모듈(8)은 1차 슬러리탱크(83)가 구성되어 상기 고도처리모듈(3)을 거친 수저퇴적물이 'ℓ4'를 통해 후단의 저압탈수모듈(5)로 유입되기 전에 'ℓ4'가 1차 슬러리탱크(83)를 거치도록 하면서 1차 슬러리탱크(83)에서 슬러리가 제거된 상태의 수저퇴적물이 저압탈수모듈(5)로 유입되도록 하는 것이다.

즉 저압탈수모듈(5)로 슬러리가 제거된 수저퇴적물이 유입되도록 하여 부하를 방지하고 탈수효율을 높이기 위한 것이다.

또한 슬러리모듈(8)에는 2차 슬러리탱크(81)가 구성되어 상기 침전조(42)의 반응을 거쳐 침전된 수저퇴적물이 'ℓ5'를 통해 후단의 고압탈수모듈(6)로 유입되기 전에 'ℓ5'가 2차 슬러리탱크(81)를 거치도록 하면서 2차 슬러리탱크(81)에서 슬러리가 제거된 상태의 수저퇴적물이 고압탈수모듈(6)로 유입되도록 하는 것이다. 즉 고압탈수모듈(6)로 슬러리가 제거된 수저퇴적물이 유입되도록 하여 부하를 방지하고 탈수효율을 높이기 위한 것이다.

또한 슬러리모듈(8)에는 고도처리슬러리탱크(82)도 구성되는 바, 고도처리모듈(3)에서 고도처리조(31)를 거친 수저퇴적물에는 고도처리과정에서 발생한 슬러리를 포함하고 있으므로 이러한 슬러리를 제거하여 후단의 하이드로 사이클론(32)으로 수저퇴적물을 유입토록 하기 위해 고도처리조(31)를 거친 수저퇴적물은 상기 고도처리슬러리탱크(82)를 거치도록 하여 슬러리가 제거된 수저퇴적물이 하이드로 사이클론(32)으로 유입되도록 하여 부하를 방지하고 분급효율을 높이도록 하는 것이다.

상기 슬러리모듈(8)은 각 모듈 내 또는 모듈 간에 있어 처리과정에서 발생되는 슬러리를 각각 제거 및 저장토록 하여 슬러리가 제거된 상태의 수저퇴적물이 후단으로 유입되도록 함으로써 후단 장치의 부하를 제어하고 효율을 높이기 위한 것이다.

도 13에 도시되는 제어모듈(9)은 상기에서 언급한 각 모듈에 유선 또는 무선으로 각각 연결되도록 하여 각 모듈의 각 장치를 제어토록 하는 것이다. 즉 제어모듈(9)에서 사용자의 조작에 의해 각 모듈의 작동이 제어되도록 하는 것이다. 이러한 제어모듈(9)에는 다양한 전기적 제어장치, 통신장치, 모니터링장치 등이 구성되도록 할 수 있다.

1 : 1차 입자선별모듈 2 : 세척모듈
3 : 고도처리모듈 4 : 진동감소장치
5 : 저압탈수모듈 6 : 고압탈수모듈
7 : 약품모듈 8 : 슬러리모듈
9 : 제어모듈

Claims

수저퇴적물을 처리하는 복수의 처리유닛이 바지선에 선택적으로 배치 및 상호 연결되며, 각 처리유닛은 상기 바지선과 사이에 진동감소장치에 의해 고정되어 바지선으로부터 처리유닛으로 진동전달이 제어되되,
상기 진동감소장치는,
바지선과 처리유닛에 각각 부착되는 상,하 받침판과, 상기 상,하 받침판 사이에 체결되는 스프링과, 상기 스프링이 내부에 게재되도록 상,하 받침판 사이에 안치되는 링형상의 복수의 관절로 구성된 복수의 진동완화장치; 및
상기 처리유닛에 부착되는 부착판과, 상기 부착판에서 돌출되는 소성변형바와, 상기 바지선에 부착되되 상기 소성변형바의 끝단부가 내부에 내재되어 유동하도록 중공이 형성되며 상기 중공 내주연에 완충패드가 부착되는 링 형상의 제어링으로 구성된 복수의 소성변형장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선.
제 1항에 있어서,
상기 처리유닛은,
수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 제 1입자선별장치가 프레임에 내재된 입자선별모듈;
상기 입자선별모듈에 연결되며 수저퇴적물을 공급받아 세척처리 하는 세척반응조와 상기 세척반응조로부터 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 제 2입자선별장치가 프레임에 내재된 세척모듈;
상기 세척모듈에 연결되어 수저퇴적물을 공급받아 고도처리를 하는 고도처리반응조와 상기 고도처리반응조로 초미세기포를 공급하는 초미세기포발생장치와 상기 고도처리반응조로부터 수저퇴적물을 공급받아 입자를 선별하는 하이드로사이클론이 프레임에 내재된 고도처리모듈;
상기 고도처리모듈에 연결되어 수저퇴적물을 공급받아 탈수처리 하는 탈수장치가 프레임에 내재된 탈수모듈;
하나 이상의 약품탱크가 프레임에 내재되어 수저퇴적물의 처리시 약품이 소요되는 모듈로 약품을 공급하는 약품모듈; 및
전체 모듈을 제어하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선.
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제 1항에 있어서,
상기 진동완화장치에 있어 상기 하 받침판에는 수용홈이 형성되어 상기 스프링 일단부가 상기 수용홈에 비부착으로 안치되어, 횡방향 하중에 의해 소성변형바가 상기 제어링에 의해 소성변형 되는 경우 상기 스프링 일단부가 상기 수용홈에서 탈리되도록 구성됨을 특징으로 하는 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선.
제 2항에 있어서,
상기 하이드로 사이클론은,
수저퇴적물이 유입되는 유입관이 형성되며 하단부가 직경이 좁아지는 콘형상의 몸체;
상기 몸체로부터 선별된 일정 입경 이상의 수저퇴적물을 배출하되 상기 몸체 하부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 하부배출관의 직경이 다른 복수의 하부배출유닛;
상기 몸체로부터 선별된 일정 입경 미만의 수저퇴적물을 배출하되 상기 몸체 상부에 각각 착탈이 가능하도록 하며 각각 상부배출관의 직경이 다른 복수의 상부배출유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선.
제 7항에 있어서,
상기 상부배출유닛은 개구된 몸체 상단을 막는 막음판과 상기 막음판을 관통하며 막음판의 상,하단으로 노출되도록 구성되는 상부배출관으로 구성되되, 복수의 상부배출유닛은 각각 상부배출관의 내경이 다르도록 구성됨을 특징으로 하는 수저퇴적물 유효활용을 위한 정화처리 바지선.