KR101672728B1 - 활성탄 정수 및 재생 기능을 개선한 대용량 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크게 육면체 형상의 용기 본체; 오폐수를 장치 내로 균형되게 분배하도록 유도하는 격자형의 원수유입도관; 수증기 유입구를 통해 유입된 고온의 수증기를 조사관으로 공급하기 위해 상부 및 하부에 각각 설치되는 상하 2개의 수증기 공급관; 고온의 수증기를 분사하도록 분기된 분기관, 및 상단이 상기 분기관에 나사결합되도록 한 다수의 분사 노즐을 갖는 다수의 조사관; 및 상기 용기 본체 내부에 안치되고 활성탄 여과제를 통과한 원수는 통과시키고 활성탄 여과제는 배출시키지 않는 다수의 스트레이너를 갖는 하부 배수판;을 포함하는 활성탄 자동재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 활성탄 자동 재생기능을 갖는 대용량 수처리장치는 조사관의 길이를 짧게하면서 상하 이중으로 조사관이 설치되어 있어 고온의 수증기의 양이 조사관 하단부까지 공급되므로 활성탄 재생시간과 재생효율이 높으며, 또한, 활성탄 재생시 고온 수증기의 열손실을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

활성탄 정수 및 재생 기능을 개선한 대용량 수처리장치{Improved Large Capacity Water Treatment Apparatus For Regenerating Activated Carbon}

본 발명은 활성탄 정수 및 재생 기능을 크게 개선한 대용량 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오폐수 등의 원수가 균일하게 분산되어 활성탄에 통수되도록 함과 동시에 활성탄의 재생 성능을 높임으로써 활성탄 재생을 위한 에너지 소비를 크게 개선한 대용량의 수처리장치에 관한 것이다. 본 발명에서 대용량이라 함은 시간당 500 톤 이상의 오폐수를 처리하는 양을 의미한다.

일반적으로 오폐수 처리를 위한 수처리장치는 오폐수를 흡착재가 채워진 수처리 용기로 통과되도록 하면서 오폐수에 포함되어 있는 유해성분이 흡착재에 흡착되도록 하여 정수가 이루어지게 하고 일정시간이 경과함에 따라 오염물이 흡착된 활성탄을 교체해주거나 흡착된 오염물을 분해제거함으로써 재사용이 가능하도록 하여야 한다.

즉 산업용의 수처리장치에서 입상 활성탄으로 이루어지는 흡착재는 일정 시기가 되면 활성탄의 표면에 형성된 공극에 유기물들이 채워지면서 정수처리능력이 급격하게 저하되므로 처리 능력이 저하된 흡착재를 주기적으로 교체해주거나 재생을 해야만 하나, 이들 흡착재를 교체하는데 소요되는 비용은 대단히 과중하므로 대부분 재생시켜 사용하도록 하고 있다.

이를 위해서 종전에는 수처리 용기로부터 흡착재를 꺼내 별도의 재생설비가 갖추어진 장소로 이동시킨 후 재생하였지만, 이와 같이 흡착재를 용기로부터 꺼내 원거리로 이동시켜 재생한 후 다시 원위치로 이동시켜야만 하므로 재생비용이 많이 들뿐만 아니라, 재생기간 동안 수처리장치의 가동이 중단되기 때문에 경제적 손실이 큰 폐단이 있었다.

이에 일본특허 제4335292호(명칭:수처리장치 및 수처리방법)을 통해 흡착재를 굳이 수처리 용기로부터 꺼내지 않고 자체적으로 재생시킬 수 있도록 하는 기술이 제안되어 사용되었으나 종래기술의 특허에서는 반드시 수처리 용기가 복수 개로서 구비되도록 해야만 가능하고, 분사 노즐에 의한 과열 수증기의 분사 압력 편차가 심할 뿐만 아니라 흡착재의 보충 또는 교체 시 수처리 용기를 전체적으로 분해시켜야 하는 관리의 어려움이 있는 문제가 있다.

이를 위해서 본 출원인은 국내특허등록 제1158898호(2012.06.15.명칭:수처리장치 및 수처리방법)를 통해 수처리 용기를 단독으로 사용할 수 있도록 하면서도 지속적인 수처리가 가능하도록 하며, 과열 수증기의 균일한 분사를 통해 흡착재가 균일하게 재생될 수 있도록 하고, 흡착재 보충 및 교체가 용이토록 수행될 수 있도록 하는 구성을 제안한 바 있다.

하지만 종래 기술의 국내 선등록 발명은 비교적 중소형 용량의 수처리 용기에 적합하며, 대용량의 수처리를 위해서는 대단히 많은 수처리 용기가 필요로 될 뿐만 아니라, 이러한 수처리 용기를 설치하기 위해서는 많은 공간이 필요로 되므로 설치 비용의 과다한 부담이 초래되는 비경제적인 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 국내특허등록 제 1275502 호(2013.6.11.등록)에서 내부를 복수로 분할되게 하면서 각 분할 공간에 채워지도록 한 활성탄 여과제에 의해서 대량의 오수나 폐수가 일시에 정수처리될 수 있도록 하는 활성탄 자동재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치를 제안하였다.

그러나 상기 종래 특허의 장치는 조사관의 길이가 너무 길어 활성탄 재생시 조사관 중간 부분 이하의 노즐에서 나오는 고온의 수증기의 양이 적어지게 되므로 활성탄 재생시간이 필요 이상으로 길어지고 재생효율도 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 활성탄 재생시 200 ℃ 이상의 고온 수증기를 유입시키게 되는 데 이때 용기 본체에서 열손실이 일어나 에너지 소비가 높아지는 문제점이 있었다.

일본특허 제 4335292 호 국내특허등록 제 1158898 호(2012.06.15.) 국내특허등록 제 1275502 호(2013.6.11.)

본 발명자는 이러한 문제점들을 해결하고자 연구를 거듭한 결과, 조사관의 길이를 짧게 함과 동시에 2부분 이상으로 분리하여 유입하고, 용기 본체 주변을 단열재로 처리함으로써 에너지 소비를 경감시킬 수 있다는 사실을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은 오폐수와 같은 원수를 균등하게 장치 내로 분배하고 용기 본체의 하부에 있는 활성탄까지 균일하게 재생할 수 있으며, 재생 에너지의 열손실을 줄일 수 있는 활성탄 자동재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 이러한 목적은 내부에 하부배수판이 걸치도록 걸림턱이 형성되어 있는 육면체 형상의 용기 본체;

2개 이상의 원수유입구를 통해 유입되는 오폐수를 장치 내로 균형되게 분배하도록 유도하는 격자형의 원수유입도관;

수증기 유입구를 통해 유입된 고온의 수증기를 조사관으로 공급하기 위해 상기 용기 본체의 외부에 설치된 메인관과 상기 용기 본체의 내부에 설치된 다수의 서브메인관을 가지며, 다수의 서브메인관이 상기 용기 본체의 측벽을 사이에 두고 2개의 플랜지에 의해 상기 메인관에 연결되며, 상부 및 하부에 각각 설치되는 상하 2개의 수증기 공급관;

상기 수증기 공급관을 통해 공급된 고온의 수증기를 분사하도록 분기된 분기관, 및 상기 용기 본체의 하부를 향해 일정 높이로 연장되며 일정 간격마다 일정 각도로 하향 경사지도록 상단이 상기 분기관에 나사결합되도록 한 다수의 분사 노즐을 갖는 다수의 조사관; 및

상기 용기 본체 내부에 형성된 걸림턱에 안치되고 활성탄을 통과한 원수는 통과시키고 활성탄은 배출시키지 않도록 하는 다수의 스트레이너를 갖는 하부 배수판; 을 포함하는 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치에 의해서 달성된다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 수처리 장치를 보수하거나 작동상태를 점검하기 위해 용기 본체 상면에 2개의 점검창을 구비하는 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 유입되는 원수의 용량에 따라 원수 유입구를 3 또는 4개 설치하고 그에 따라 원수 유입도관의 격자모양이 증가하는 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 상기 용기 본체의 변형을 방지하기 위해서 가로방향과 세로방향으로 다수의 지지대를 용기 본체의 외측 사방의 측벽에 형성하고 상기 지지대 사이의 사각형에 맞도록 단열판이 부착된 측면커버를 상기 용기 본체의 외벽에 나사결합하고, 상기 용기 벽체의 상하부에 단열판이 부착된 상하부 커버를 나사결합한 활성탄 자동재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 활성탄 자동 재생기능을 갖는 대용량 수처리장치는 조사관의 길이를 짧게하면서 상하 이중으로 조사관이 설치되어 있어 고온의 수증기의 양이 조사관 하단부까지 공급되므로 활성탄 재생시간과 재생효율이 높으며, 또한, 활성탄 재생시 고온 수증기의 열손실을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따라 단열판이 설치된 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 단열판 및 그 설치수단을 도시한 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따라 장치의 내부를 나타낼 수 있도록 부분 절개된 수처리장치의 사시도,
도 4는 본 발명에 따라 단열재가 설치된 대용량 수처리장치의 측면도,
도 5는 본 발명에 따라 조사관의 설치상태를 나타내도록 수평으로 절개된 대용량 수처리장치의 평면도,
도 6은 본 발명에 따라 조사관의 설치상태를 나타내도록 수직으로 절개된 대용량 수처리장치의 단면도.

이하, 첨부 도면을 참고로, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 단열판이 설치된 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단열판 및 그 설치수단을 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따라 장치의 내부를 나타낼 수 있도록 부분 절개된 활성탄 재생기능을 갖는 대용량 수처리장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따라 단열재가 설치된 대용량 수처리장치의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따라 조사관(40)의 설치상태를 나타내도록 수평으로 절개된 대용량 수처리장치의 평면도이고, 그리고 도 6은 본 발명에 따라 조사관(40)의 설치상태를 나타내도록 수직으로 절개된 대용량 수처리장치의 단면도이다.

도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 활성탄 자동재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치는 크게 육면체 형상의 용기 본체(10); 오폐수를 장치 내로 균형되게 분배하도록 유도하는 격자형의 원수유입도관(20); 수증기 유입구(31)를 통해 유입된 고온의 수증기를 조사관(40)으로 공급하기 위해 상부 및 하부에 각각 설치되는 상하 2개의 수증기 공급관(30); 고온의 수증기를 분사하도록 분기된 분기관(41), 및 상단이 상기 분기관(41)에 나사결합되도록 한 다수의 분사 노즐(42)을 갖는 다수의 조사관(40); 및 상기 용기 본체(10) 내부에 안치되고 활성탄 여과제(F)를 통과한 원수는 통과시키고 활성탄 여과제(F)는 배출시키지 않는 다수의 스트레이너(51)를 갖는 하부 배수판(50);으로 이루어지는 구성이다.

본 발명의 용기 본체(10)는 그 내측 하부에 하부배수판(50)이 걸치도록 걸림턱(도시되지 않음)이 형성되어 있고 육면체 형상을 하고 있다. 하부판이 받는 하중은 수만 톤에 이르기 때문에 하부판 밑에는 다수의 지지 수단(도시도지 않음)을 구비하여야 한다.

상기 용기 본체(10)의 상면에는 수처리장치의 작동상태를 점검하거나 장치를 수리 및 보수하기 위해 맨홀 기능을 하는 2개의 점검창(11)을 구비하고 있으며, 정면에는 원수유입구(21), 수증기 유입 메인관(32)과 연결되는 서브메인관(33), 정수배출구(52)가 구비되어 있으며, 활성탄 여과제(F) 배출구(도시되지 않음)를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 원수유입도관(20)은 원수유입구(21)를 통해 유입되는 오폐수를 장치 내로 균형되게 분배하도록 유도하는 격자형으로 구성되어 있으며, 본 명세서에서는 실시예로서 원수유입구(21)를 2개만 도시하였으나, 원수유입구(21)를 한개만 설치할 경우 시간당 500톤 이상의 대용량 오폐수가 유입되다보니 물살이 강하고 유입량이 많아 오폐수가 균일하게 분산되지 않고 어느 한쪽으로 치우치게 되어 원활한 정수가 불가능하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 대용량의 오폐수를 처리할 때 대용량의 오폐수가 원수유입도관(20)에 차서 도관 위로 골고루 분산되어 활성탄으로 통수하게 하기 위한 구조로 되어 있다.

본 발명에 따른 수증기 공급관(30)은 동일한 것이 상부와 하부에 각각 설치되어 있다. 수증기 공급관(30)은 용기 본체(10)의 외부에 설치되는 메인관(32)과 이 메인관(32)에 각각 연결되는 3개의 서브 메인관(33)으로 이루어진다. 서브메인관(33)은 상기 용기 본체(10)의 측벽을 사이에 두고 2개의 플랜지(34)에 의해 상기 메인관(32)에 연결된다. 본 명세서에서는 실시예로서 3개의 서브메인관(33)을 도시하였지만 필요에 따라 그 수를 더 증가시킬 수 있다. 이와 같이 서브메인관(33)의 수를 여러 개로 한 것은 역시 재생시 고온의 수증기를 균일하게 수처리장치 내로 공급하기 위함이다. 상기 수증기 공급관(30)은 동일한 것이 상하로 설치되어 있어 수처리장치 하부에 있는 활성탄 여과제(F)까지 고온의 수증기로 재생할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 대용량 수처리장치는 상기 용기 본체(10)의 내부에 채워지는 활성탄 여과제(F)의 재생을 위해 공급되는 고온 수증기의 공급을 위해 조사관(40)을 구비한다.

상기 조사관(40)은 분기관(41)과 상기 분기관에 연결된 다수의 노즐(42)로 이루어져 있으며, 상기 분기관(41)은 상기 서브메인관(33)에 일정 간격으로 다수개가 연결되어 있다. 본 명세서에서는 실시예로서 상기 조사관(40)이 9개로 도시하였으나 필요에 따라 그 수를 증가시킬 수 있다.

상기 다수의 분사 노즐(42)은 상기 용기 본체(10)의 하부를 향해 일정 높이로 연장되며 일정 간격마다 일정 각도로 하향 경사지도록 상단이 상기 분기관(41)에 나사결합되어 있다.

본 발명에 따른 하부 배수판(50)은 상기 용기 본체(10) 내측 하부에 형성된 걸림턱(도시되지 않음)에 안치되고, 활성탄 여과제(F)를 통과한 원수는 통과시키고 활성탄 여과제는 배출시키지 않도록 하는 다수의 스트레이너(51)를 갖고 있다.

도 1, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 용기 본체(10)가 수만 톤의 하중에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 용기 본체(10)의 측벽에 가로, 세로 각각 다수의 지지대(60)를 격자 모양으로 용접하여 보강한다.

그리고 상기 격자 모양의 지지대(60) 사이의 사각형에 맞도록 측면 단열판(61)이 부착된 측면커버(62)를 상기 용기 본체(10)의 외벽에 나사결합하고, 또한 상기 용기 벽체(10)의 상하부에 상하부 단열판(63)이 부착된 상하부 커버(64)를 나사결합한다. 물론 측면 단열판(61)이 부착된 상하부 커버(64)는 원수유입구(21), 서브메인관(33), 정수배출구(52), 점검창(11) 및 활성탄 배출구(미도시)에 맞게 끼워지도록 재단하여 설치된다.

상기에서 측면 단열판(61)이나 상하부 단열판(63)을 설치하는 것은 활성탄을 재생할 때 수증기의 온도가 200 내지 400 ℃까지 상승하게 되는 데, 외부 온도와의 차이로 열손실이 일어날 수 있으므로 열손실을 줄이기 위한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 활성탄 자동재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치의 통수 작동 및 활성탄의 재생 작동을 설명한다.

오폐수 등의 원수는 용기 본체(10) 내의 원수유입도관(20)의 바로 아래까지 활성탄 여과제(F)가 채워져 있다. 2개의 원수 유입구(21)를 통해 오폐수 등의 원수가 유입되면 대용량의 오폐수가 빠른 속도로 원수유입도관(20)내에 채워지며, 채워진 오폐수는 즉시 원수유입도관(20)의 벽 위로 넘쳐흘러 활성탄 여과제(F)를 통과할 때 대부분의 유기물 오염물질이 활성탄에 흡착되고, 이와 같이 정수된 물은 스트레이너(51)를 통과하여 정수배출구(52)로 배출된다. 상기 하부배수판(50)에 설치된 상기 스트레이너(52)는 활성탄은 통과하지 않도록 미세한 구멍들이 형성되어 있어 정수된 물만이 배출되도록 구성되어 있다.

오폐수의 오염도에 따라 다르지만 작동한 후 일정 시간이 경과하여 활성탄 여과제(F)를 재생할 필요가 있을 때는 원수유입구(31)를 닫고, 히터(도시하지 않음)에 의해 가열된 고온의 수증기를 상하에 있는 한 쌍의 수증기 유입구(31)를 통해 공급하면 메인관(32)을 거쳐 다시 3개의 서브메인관(33)을 통과하여 조사관(40)의 분기관(41)을 거쳐 하향으로 배열된 분사노즐(42)을 통해 고온의 수증기가 골고루 분사된다.

이때 분기관(41)의 길이를 종전보다 짧게 함으로써 공급되는 고온의 수증기의 양을 용기 본체(10) 내의 하부에 있는 활성탄 여과제(F)까지 도달하게 함으로써 활성탄의 재생 효율을 높일 수 있다. 또한 그에 따라 재생 시간을 단축할 수 있어 경제적으로 유리하다.

본 발명에서는 무엇보다도 용기 본체(10)를 대용량으로 함에 따른 문제점으로서 대두되었던 오폐수의 불균일한 유입을 균일하게 분산시킬 수 있으며, 조사관(40)의 분기관(41)이 길어져서 용기 본체(10)의 하부에 있는 활성탄의 불완전한 재생 문제를 획기적으로 해결하였다.

10 : 용기 본체 11 : 점검창
20 : 원수 유입도관 21 : 원수 유입구
30 : 수증기 공급관 31 : 수증기 유입구
32 : 메인관 33 : 서브메인관
34 : 플랜지 40 : 조사관
41 : 분기관 42 : 분사 노즐
50 : 하부 배수판 51 : 스트레이너
60 : 지지대 61 : 측면 단열판
62 : 측면 커버 63 : 상하부 단열판
64 : 상하부 커버 F : 활성탄 여과제

Claims (4)

1. 내부에 하부배수판(50)이 걸치도록 걸림턱이 형성되어 있는 육면체 형상의 용기 본체(10);
   2개 이상의 원수유입구(21)를 통해 유입되는 오폐수를 장치 내로 균형되게 분배하도록 유도하는 격자형의 원수유입도관(20);
   수증기 유입구(31)를 통해 유입된 고온의 수증기를 조사관(40)으로 공급하기 위해 상기 용기 본체(10)의 외부에 설치된 메인관(32)과 상기 용기 본체(10)의 내부에 설치된 다수의 서브메인관(33)을 가지며, 다수의 서브메인관(33)이 상기 용기 본체(10)의 측벽을 사이에 두고 2개의 플랜지(34)에 의해 상기 메인관(32)에 연결되며, 상부 및 하부에 각각 설치되는 상하 2개의 수증기 공급관(30);
   상기 수증기 공급관(30)을 통해 공급된 고온의 수증기를 분사하도록 분기된 분기관(41), 및 상기 용기 본체(10)의 하부를 향해 일정 높이로 연장되며 일정 간격마다 일정 각도로 하향 경사지도록 상단이 상기 분기관(41)에 나사결합되도록 한 다수의 분사 노즐(42)을 갖는 다수의 조사관(40); 및
   상기 용기 본체(10) 내부에 형성된 걸림턱에 안치되고 활성탄 여과제(F)를 통과한 원수는 통과시키고 활성탄 여과제(F)는 배출시키지 않도록 하는 다수의 스트레이너(51)를 갖는 하부 배수판(50); 을 포함하고,
   상기 용기 본체(10)의 변형을 방지하기 위해서 가로방향과 세로방향으로 다수의 지지대(60)를 용기 본체(10)의 외측 사방의 측벽에 형성하고, 상기 지지대(60) 사이의 사각형에 맞도록 측면 단열판(61)이 부착된 측면커버(62)를 상기 용기 본체(10)의 외벽에 나사결합하고, 상기 용기 본체(10)의 상하부에 상하 단열판(63)이 부착된 상하부 커버(64)를 나사결합하며,
   상기 스트레이너는, 상기 분사노즐 측으로 연장형성되어 상기 하부 배수판의 바닥면으로부터 높이를 형성함으로써, 정수된 물만이 배출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 장치를 보수하거나 작동상태를 점검하기 위해 용기 본체(10) 상면에 점검창(11)을 구비하는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   유입되는 원수의 용량에 따라 원수 유입구(21)를 3 또는 4개 설치하고 그에 따라 원수 유입도관(20)의 격자모양이 증가하는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생 기능을 갖는 대용량 수처리장치.
   
4. 삭제

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