KR101679739B1

KR101679739B1 - 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치

Info

Publication number: KR101679739B1
Application number: KR1020160092811A
Authority: KR
Inventors: 이세한
Original assignee: 이세한
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2016-11-25

Abstract

고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원수에 포함된 오염물질의 입자를 조대화하는 응집조, 응집조로부터 배출되는 응집처리수를 공급받아 입자성 물질을 부상 분리하는 부상조, 부상조로부터 유출되는 처리수에 기체를 용해시키는 기체용해부, 기체용해부로부터 유출되는 기체 함유 순환수를 상기 부상조로 주입하는 다수의 통공이 형성된 제1 기포발생노즐 및 기체용해부에 공기를 주입하는 컴프레서를 포함하되, 부상조 입구측 소정 위치에는 응집처리수와 기체 함유 순환수의 혼합수가 상기 부상조 수면부근으로 상승하도록 소정의 높이를 갖는 격벽이 구비되고, 상기 제1 기포발생노즐은 부상조 입구측과 상기 격벽 사이 부상조 저면에 위치하는 것을 특징으로 하는 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 관한 것이다.

Description

고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치 {FLOTATION DEVICE USING HIGH EFFICIENCY TANK FOR DISSOLVING A GASES INTO LIQUIDS}

본 발명은 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부상조 내의 스컴층의 적체 현상을 줄임과 아울러 기체용해탱크 내에서 순환수에 보다 많은 양의 공기를 용이하게 용해시킬 수 있도록 하는 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수 및 폐수 등을 처리하기 위하여 부상분리장치가 많이 사용되되고 있으며, 부상법은 하수 및 폐수 등을 처리함에 있어서 현탁액 중의 오염물질을 수면에 부상시켜 제거하는 방법으로서, 물보다 밀도가 아주 작은 기름 등의 유분에 한하여 적용할 수 있는 중력식 부상법과 수처리 기술에서 통상적으로 부상이라 부르는 기포식 부상법으로 대별될 수 있다.

여기서 기포식 부상법은 분리하고자 하는 현탁액 중의 오염물질에 기포를 부착시켜 부상속도를 현저하게 높이는 방법으로서, 물보다 밀도가 높아서 침강하는 입자라도 기포를 부착시켜서 부상 분리할 수 있는 것이며, 이렇게 제거하고자 하는 현탁입자에 충분한 기포를 부착시키면 부상분리속도가 증가되어 현탁입자의 제거속도를 증가시킬 수 있는 것이다.

예컨대 상기와 같이 기포식 부상법을 이용한 부상분리장치는 특허출원 제10-2008-0034902호로 출원되어 등록된 기술이 있는 바, 이는 응집조로부터 원폐수가 유입되는 부상조; 상기 부상조 일측의 원폐수 유입구 하부에 구비되어 유입되는 원폐수에 미세기포를 발생시키는 미세기포발생장치; 상기 부상조의 하부에 구비되어 현탁입자가 제거된 처리수가 유입되는 처리수수집부; 상기 부상조의 외부 상측에 구비되어 상기 처리수수집부를 통해 유입된 처리수중 일부를 외부로 배출시키는 농축율조절밸브; 상기 처리수수집부를 통해 유입된 처리수중 일부를 가압시키는 순환수펌프; 및 상기 순환수펌프에 의해 가압된 순환수에 공기가 용해되어 형성된 가압수를 수용하며, 가압수를 상기 미세기포발생장치로 공급하는 기체용해탱크로 이루어지며, 상기 기체용해탱크는 컴프레서에 의해 공급되는 공기가 벤트리관을 통해 기체용해탱크의 내부로 유입되는 가압수에 용해되고, 수위에 따라 순환수 통로 및 공기 통로를 개폐하는 수위조절센서가 구비되는 구조를 이루고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 스컴층 제거구가 부상조 내의 처리수의 수면에 부상된 스컴층을 전체적으로 이동시킬 뿐만 아니라 스컴층 제거구의 입구측에 형성된 처리수의 수면 위의 여유 면적이 부족하기 때문에, 처리수의 수면 위의 여유 면적의 부족함과 아울러 스컴층 제거구에 의한 스컴층의 이동 속도보다 처리수의 유동 흐름에 의한 스컴층의 이동 속도가 빨라 스컴층 제거구의 입구측에서 스컴층의 적체 현상이 발생되고, 스컴층 제거구의 긴 길이로 인하여 부상조 수면 위의 진동이 발생되어 스컴층 제거구에서 이동되는 스컴층으로 물이 떨어지는 현상에 의해 스컴층 제거구로 스컴층을 원활하게 이송하지 못하는 경우가 발생되며, 또한 기체용해탱크 내서 벤트리관 방식으로 순환수에 산소를 용해하는 것이어서 산소가 용해되는 순환수의 표면적 부족으로 인하여 순환수에 산소의 용해도가 낮을 뿐만 아니라 순환수에 산소의 용해를 증대하기에 한계가 있다는 단점이 있다.

상기와 같은 단점 외에도, 종래 대부분의 부상조는 스컴층을 이동시키기 위하여 스크레퍼를 이용하고 있으나, 스컴층의 두께에 관계없이 정하여진 일정한 시간 간격으로 스크레퍼를 구동시키기 때문에 운전비용이 증가하며, 또한 제거된 스컴층의 함수율이 높아 농축탈수 공정단계에서 처리비용이 높아진다는 문제점을 안고 있다.

한국특허출원번호 제10-2008-0034902호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부상분리장치의 운전비용을 절감하고 나아가 부상분리 효과를 현저하게 향상시킬 수 있는 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치와 이러한 장치의 운전방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치는, 원수에 포함된 오염물질의 입자를 조대화하는 응집조, 상기 응집조로부터 배출되는 응집처리수를 공급받아 입자성 물질을 부상 분리하는 부상조, 부상조로부터 유출되는 처리수에 기체를 용해시키는 기체용해부, 상기 기체용해부로부터 유출되는 기체 함유 순환수를 상기 부상조로 주입하는 다수의 통공이 형성된 제1 기포발생노즐 및 상기 기체용해부에 공기를 주입하는 컴프레서를 포함하되, 상기 부상조 입구측 소정 위치에는 응집처리수와 기체 함유 순환수의 혼합수가 상기 부상조 수면부근으로 상승하도록 소정의 높이를 갖는 격벽이 구비되고, 상기 제1 기포발생노즐은 부상조 입구측과 상기 격벽 사이 부상조 저면에 위치하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기체용해부는 소정 형상의 기체용해탱크, 상기 기체용해탱크 내부에 마련된 개구부를 갖는 호리병 형상의 액포 생성용기, 상기 기체용해탱크 상측에 구비된 부상조 처리수를 공급하는 기체용해탱크 공급관, 상기 기체용해탱크 측면 하부에 구비된 기체용해탱크 배출관 및 기체용해탱크 측면 상부에 구비된 공기주입관을 포함한다.

또한 상기 액포 생성용기의 개구부에는 기포유도부재가 더 구비되되, 상기 기포유도부재의 중앙부에는 기체용해탱크 공급관으로부터 낙하하는 부상조 처리수를 통과시키는 처리수 관통구멍이 형성되고, 상기 처리수 관통구멍 주변에는 처리수에서 발생되어 넘쳐흐르는 기포를 분산 유도하는 다수의 기포분산구멍이 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치는, 상기 부상조의 혼합수 상부에 부유하는 스컴층을 외부로 이송하는 스컴층 제거구가 부상조 출구측에 배치되고, 상기 부상조의 처리수를 수집하는 처리수 수집부가 부상조의 내부 하측에 배치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치는, 부상한 스컴층을 이동시키는 에어분사노즐, 부상한 스컴층의 높이를 측정하는 스컴층 위치검출부 및 상기 스컴층 위치검출부의 결과값으로부터 상기 에어분사노즐을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 에어분사노즐은 부상한 스컴층을 스컴층 제거구 쪽으로 이동시키는 상기 부상조 입구측에 구비된 1개 이상의 제1 에어분사노즐, 부상한 스컴층을 스컴층 제거구 및/또는 부상조 중간으로 이동시키는 부상조 양 측면을 따라 구비된 1개 이상의 에어분사노즐을 포함하고, 상기 스컴층 위치검출부는 상기 부상조의 소정 위치까지 스컴층이 도달하였는지 확인하는 부상조 일측면을 따라 구비된 1개 이상의 발광부와, 타측면을 따라 구비되며 상기 발광부와 서로 마주보는 위치에 구비되는 1개 이상의 수신부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 스컴층 제거구는 스컴층 저류조 측으로 갈수록 점진적으로 높아지는 스컴층 이송벽 인근에 배치되되, 상기 스컴층 이송벽에는 혼합수 상부에 부유하는 스컴층의 압력을 측정하는 1개 이상의 압력센서가 구비되고, 상기 압력센서의 측정값이 소정 범위 이상에 해당되는 경우에만 상기 스컴층 제거구가 작동하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치는, 부상조 격벽과 부상조 처리수 수집부 사이에 제2 기포발생노즐을 더 구비하되, 상기 제2 기포발생노즐로부터 발생되는 기포의 크기는 상기 제1 에어분사노즐로부터 발생되는 기포의 크기보다 더 큰 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 운전방법은, 전술한 부상분리장치를 이용하여 응집조에 원수와 응집제를 주입하면서 소정 시간과 교반속도로 원수를 교반하는 제1 단계, 상기 응집조로부터 배출되는 응집처리수를 부상조로 공급하는 제2 단계, 기체용해부로부터 유출되는 기체 함유 순환수를 상기 부상조에 구비된 다수의 통공이 형성된 제1 기포발생노즐로 공급하여, 상기 응집처리수에 포함된 입자성 물질을 수면 부근으로 부상시키는 제3 단계, 상기 부상조의 소정 위치까지 스컴층이 도달하였는지 스컴층 위치검출부로 측정하는 제4 단계, 상기 제4 단계의 스컴층 위치검출부의 측정치가 소정 범위에 해당되면, 상기 부상조의 에어분사노즐을 작동하여 부상한 스컴층을 스컴층 제거구 및/또는 부상조 중간으로 이동시키는 제 5단계를 수행하고, 소정 범위에 해당되지 않으면 제1 단계 내지 제4 단계를 반복하는 단계, 부상조의 혼합수 상부에 부유하는 스컴층의 압력을 측정하는 제6 단계 및 상기 제6 단계의 스컴층 압력이 소정 범위에 해당되면 스컴층 제거구를 작동시켜 스컴층 저류조로 스컴층을 이동시키고, 소정 범위에 해당되지 않으면 제1 단계 내지 제6 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 부상분리장치는 부상한 스컴층을 이동시키는 에어분사노즐과 이를 제어하는 제어부를 구비하고 있기 때문에, 스컴층 제거구의 이동 반경을 현저히 줄일 수 있고 이는 전체적인 처리비용 절감에 기여할 수 있다.

또한 본 발명의 부상분리장치는 스컴층 이송벽에 다수개의 압력센서를 구비하고 있어, 스컴층의 수분을 저감시킬 수 있고 이는 스컴층의 처리비용을 절감시킬 수 있다는 효과가 있다.

게다가 본 발명의 부상분리장치는 부상조에 다수개의 기포발생노즐을 구비하고 있어, 수면부근으로 부상된 현탁물질이 침강하는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 A-A’ 단면도이다.
도 3은 도 1의 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 스컴층 이송벽의 확대도이다.
도 4는 도 1의 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 수위 조절부를 확대한 도면이다.
도 5는 도 1의 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 적용되는 기체용해탱크의 일 예의 단면도이다.
도 6은 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 적용되는 기체용해탱크의 다른 예의 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 명세서에 기재된 원수란 탁도 성분을 포함한 각종 오염물질이 포함되어 있는 처리대상수, 응집처리수란 원수에 응집제를 주입한 후 소정시간과 교반강도로 교반시킨 물로 정의하고, 처리수란 부상조 내에서 스컴층이 분리된 물로 정의한다. 또한 기체함유 순환수는 처리수에 기체를 용해시킨 물로 정의하며, 혼합수는 기체함유 순환수와 응집처리수가 혼합된 물로 정의한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 정면도, 도 2는 도 1의 부상분리장치의 A-A’ 단면도를 나타내는 도면으로서, 본 발명의 부상장치는 응집조(100), 부상조(200), 처리수 순환펌프(300), 기체용해부(400), 컴프레서(500)를 포함한다.

상기 응집조(100)는 원수에 포함된 각종 오염물질의 입자를 조대화할 목적으로 응집제를 주입하고 교반하기 위한 반응조이다. 여기서, 상기 응집조(100)에 주입하는 응집제는 수처리분야에서 통상적으로 사용하는 응집제라면 특별히 제한하지 않으며, 일 예로 철계 응집제, 알루미늄계 응집제 및/또는 고분자 응집제일 수 있다.

상기 부상조(200)는 응집조(100)로부터 배출되는 응집처리수를 공급받아 입자성 물질을 부상 분리시키는 반응조로서, 소정의 용적과 대략 장방형 육면체이며 소정의 높이를 갖는 격벽(211)이 구비된 부상조 본체(210), 처리수 수집부(220), 수위 조절부(230), 스컴층 제거구(240), 스컴층 저류조(250), 기포발생노즐(260), 에어분사노즐(270), 스컴 위치검출부(280)를 포함하여 이루어진다.

격벽(211)은 도 1에 도시한 바와 같이, 응집처리수가 유입되는 부상조 본체(210) 입구측 부근에 설치되어 있으며, 혼합수에 포함된 현탁물질이 수면부근으로 용이하게 부상할 수 있도록 유도하는 기능을 수행한다.

상기 부상조 본체(210) 저부에는 1개 이상의 기포발생노즐이 설치되는 것이 바람직하다. 상기 부상조 본체(210) 입구측과 상기 격벽(211) 사이 저부에 구비되며 다수의 통공(미도시)이 형성되어 있는 제1 기포발생노즐(261)은 기포용해부(400)로부터 공급되는 기체함유 순환수를 부상조 본체(210)로 공급하기 위한 것이며, 이 때 기체함유 순환수에 포함된 기포와 응집처리수의 현탁물질이 반응함으로써 바닥으로 가라안지 않고 수면부근으로 부상한다.

여기서, 상기 제1 기포발생노즐(261)로부터 발생되는 기포의 크기는 가급적 작은 것이 바람직하다. 좀 더 상세하게 설명하면, 응집처리수에 포함된 현탁물질은 바닥으로 침전하기 쉽기 때문에, 수면부근으로 부상시키기 위해서는 가급적 작은 기포들을 많이 발생시켜 현탁물질 표면에 부착시키는 것이 바람직하기 때문이다.

한편, 일반적으로 운영되는 부상조의 경우, 수면부근으로 부상한 현탁입자들 일부는 물의 흐름 또는 스컴층 제거구가 이동할 때 전달하는 충격으로 인하여 다시 부상조 바닥부근으로 침강하기도 한다. 본 발명에서는 이러한 종래 부상조에서 발생하는 운영상의 문제점을 최소화하기 위하여, 상기 격벽(211)과 부상조 처리수 수집부(220) 사이에 1개 이상의 기포발생노즐(262, 263)을 더 배치한다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 기포발생노즐(262)과 제3 기포발생노즐(263)을 설치할 수 있고, 여기서 제2 기포발생노즐(262)로부터 발생되는 기포의 크기는 상기 제1 기포발생노즐(261)로부터 발생되는 기포보다 큰 것이 바람직하고, 제3 기포발생노즐(263)로부터 발생되는 기포의 크기는 상기 제2 기포발생노즐(262)로부터 발생되는 기포보다 큰 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이, 부상조 본체(210) 배출구 측으로 갈수록 큰 기포를 발생시키는 이유는 부상조 본체(210) 입구측 보다는 배출구 측에 부상한 스컴층의 현탁물질 입자가 더 크고, 따라서 이러한 입자가 바닥으로 가라 않는 것을 방지하기 위해서는 큰 기포가 유리하기 때문이다.

이렇게 혼합수에 포함되어 있던 현탁물질은 수면부근에서 스컴층을 형성한 후, 부상조 본체(210) 출구측에 배치되는 스컴층 제거구(240)에 의하여 스컴층 저류조(250)로 이송되고, 현탁물질이 제거된 처리수는 부상조 본체(210) 내부 하측에 배치되는 다수의 처리수 집수구(221)와 배출구(222)를 갖는 처리수 수집부(220)를 통하여 일부는 외부로 배출되고, 나머지는 기체용해부(400)로 다시 공급된다.

한편, 본 발명의 부상분리장치는 부상한 스컴층을 이동시키는 다수의 에어분사노즐(270), 스컴 검출부(280) 그리고 이들의 작동여부를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.

종래 부상조는 스컴층의 제거나 수거를 일정 시간 간격으로 계속적으로 이동하는 스컴층 제거구에만 의존하였기 때문에, 스컴층 제거구 구동에 소요되는 전력비가 상승하고 이는 전체적인 처리비용을 증가시키는 요인으로 작용하여 왔다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해소할 수 있도록, 부상한 스컴층을 이동시킬 수 있는 제1 에어분사노즐(271), 제2 에어분사노즐(272), 제3 에어분사노즐(273) 및 제4 에어분사노즐(274)을 구비하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 부상조 본체(210) 입구측에 위치하는 제1 에어분사노즐(271)은 부상한 스컴을 스컴층 제거구(240) 또는 부상조 본체(210) 출구측으로 이동시키고, 부상조 본체(210) 양 측면을 따라 구비된 제2 에어분사노즐(272), 제3 에어분사노즐(273) 및 제4 에어분사노즐(274)은 부상한 스컴을 부상조(200) 중간 및/또는 스컴 제거구(240) 측으로 이동시킨다.

또한 이들 에어분사노즐(270)은 스컴층의 높이를 측정하는 스컴 검출부(280)로부터 전송되는 결과값에 따라 제어부(미도시)에 의해 제어된다.

즉, 부상조 본체(210) 일측면 소정 위치에는 빛을 조사하는 제1 발광부(281), 제2 발광부(282) 및 제3 발광부(283)가 구비되고, 반대면 마주보는 위치에는 각 발광부로부터 조사된 빛이 도달하였는지를 판단하는 제1 수신부(281-1), 제2 수신부(282-1) 및 제3 수신부(283-1)가 구비되어 있다. 따라서 각 발광부와 수신부가 배치된 위치까지 스컴층이 도달하였는지를 쉽게 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광부(281)로부터 조사된 빛이 제1 수신부(281-1)에 도달하지 않으면, 제1 발광부(281)가 설치된 위치까지 스컴층이 형성된 것으로 인식하여 에어분사노즐(270)을 작동시키고, 반대로 제1 수신부(281-1)에서 빛이 수신되면 스컴층이 충분하게 형성되지 않은 것으로 판단하여 에어분사노즐(270)을 작동시키지 않을 수 있다.

첨부한 도 2에는 부상조 본체(210) 양측면을 따라 발광부와 수신부를 배치하는 것으로만 도시하였으나, 높이 방향 즉, 스컴층이 형성되는 수직방향을 따라 2개 이상의 발광부와 수신부를 구비할 수도 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 부상분리장치에서는 부상한 스컴층을 이동시키는 1개 이상의 에어분사노즐(270), 스컴층 위치검출부(280) 그리고 이들을 제어하는 제어부(미도시)를 구비하고 있기 때문에, 스컴층 제거구(240)의 이동 반경을 현저히 줄일 수 있고 이는 전체적인 처리비용 절감에 기여할 수 있다.

도 3은 본 발명 부상분리장치의 스컴층 이송벽의 확대도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 스컴층 저류조(240) 측으로 갈수록 점진적으로 높아지는 스컴층 이송벽(214)에 1개 이상의 압력센서(215)를 더 구비하고 있다.

전술한 바와 같이, 종래 부상조는 스컴층의 두께와 관계없이 연속적으로 스컴층을 제거하고 있으며, 또 스컴층이 두껍게 형성되어도 수분이 과량으로 포함되어 있는 경우가 빈번하다. 따라서 스컴층 저류조에 수집된 스컴층의 수분함량이 일정하지 않거나 수분이 다량으로 함유되어, 결과적으로 수집한 스컴층을 농축 탈수 하는 비용이 증가하는 원인으로 작용한다.

본 발명에서는 부상조 본체(210)에서 스컴층의 수분을 충분히 제거한 후 스컴층 저류조(250)로 이송시킬 수 있도록 스컴층 이송벽(214)에 1개 이상의 압력센서(215)를 더 구비한다.

첨부한 도 3에서는 제1 압력센서(215-1), 제2 압력센서(215-2) 및 제3 압력센서(215-3) 3개 구비된 것으로 도시하고 있으나, 필요에 따라 센서의 설치 개수를 증감시킬 수 있음은 자명하다.

상기와 같은 압력센서(215)의 작동에 관해 설명하면, 제1 압력센서(215-1)에서 측정한 압력값이 소정값 이상에 해당되는 경우에는 스컴층의 수분이 충분히 제거된 것으로 판단하여 스컴층 제거구(240)를 구동시켜 스컴층 저류조(250)로 이송시킨다. 그러나 스컴층이 두껍게 형성되어 제2 압력센서(215-2)까지 도달하더라도 제2 압력센서(215-2)의 측정값이 소정범위에 해당되지 않으면, 스컴층 수분이 더 제거될 수 있도록 스컴층 제거구(240)를 구동시키지 않는다.

한편, 상기와 같은 스컴층의 수분함량은 혼합수의 수위 조절을 통해서도 달성이 가능하다. 도 4는 부상분리장치의 수위 조절부를 확대한 도면으로, 처리수 이송관(223)은 부상조(200) 내부에 위치한 처리수 수집부(200)와 연통되어 있고, 처리수 이송관(223) 상부에는 덮개부 지지축(232)과 결합된 덮개부(231)가 위치하며, 덮개부 지지축(232)은 지지축 이동수단(233)에 의해 상하로 이동한다.

따라서 부상조(200)의 수위를 높이고자 하는 경우에는 덮개부(231)를 상부로 이동시켜 처리수 이송관(233)으로 배출되는 처리수의 배출량을 증가시키고, 반대로 수위를 낮추고자 하는 경우에는 덮개부(231)를 하부로 이동시켜 배출량을 감소시킴으로써, 부상조(200)의 수위 조절이 가능하다.

한편 부상조(200)의 수위가 낮아지면 스컴층의 두께를 두껍게 유지하는 것이 가능하고, 반대로 부상조(200)의 수위가 높아지면 스컴층의 두께는 얇아지게 되므로, 스컴층의 수분함량을 낮게 유지하기 위해서는 부상조(200)의 수위를 낮추는 것이 유리하다. 그러나 부상조(200)의 수위를 항상 낮게 유지하면 그만큼 반응공간이 줄어들게 되므로 현탁물질이 잘 부상하지 않거나 처리용량이 떨어지게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명에서는 상기 제1 압력센서(215-1), 제2 압력센서(215-2) 및 제3 압력센서(215-3)가 구비되어 있어, 스컴층의 수분함량에 따라 수위를 조절하는 것이 가능하다.

예를 들어, 스컴층 이송벽(214)의 가장 높은 위치에 배치된 제3 압력센서(215-3)의 측정값이 소정 범위에 해당되지 않는 경우, 부상조(200)의 수위를 낮게 유지하여 스컴층의 수분함량을 낮추는 것이 가능하다.

한편, 현탁물질이 제거된 처리수 중 일부는 부상조(200) 내부 하측에 배치되는 처리수 수집부(220)와 처리수 순환펌프(300)를 통하여 기체용해부(400)로 공급된다.

도 5는 도 1의 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 적용되는 기체용해탱크의 일 예의 단면도이다.

상기 기체용해부(400)는 소정 형상을 갖는 기체용해탱크(410)와 기체용해탱크(410) 내부에 마련되며 상부에는 개구부가 구비된 호리병 형상의 액포 생성용기(420)를 포함한다.

또한 상기 기체용해탱크(410) 상측에는 부상조(200) 처리수를 공급하는 기체용해탱크 공급관(430), 기체용해탱크(410) 측면 하부에는 기체용해탱크 배출관(440) 그리고 기체용해탱크(410) 측면 상부에는 공기주입관(450)이 더 구비되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 기체용해부(400)는, 공기가 과포화된 기체함유 순환수를 부상조 본체(210)의 제1 기포발생노즐(261) 내지 제3 기포발생노즐(263)로 공급하는 것이 가능하다. 즉, 상기 부상조 본체(210) 처리수의 일부가 처리수 순환펌프(300)에 의해 기체용해탱크(410) 내부의 액포 생성용기(420)로 이송되고, 압축공기가 컴프레서(500)에 의해 기체용해탱크(410) 내에 유입된다. 따라서 상기 기체용해탱크(410) 내에서 공기가 과포화되도록 처리수에 용해되고, 상기 기체용해탱크(410) 내의 공기압에 의해 기체용해탱크(410) 내의 기체 함유순환수가 유출되어 제1 기포발생노즐(261) 내지 제3 기포발생노즐(263)을 통하여 분출되는 것이다.

도 6은 고효율 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치에 적용되는 기체용해탱크의 다른 예의 단면도로서, 액포 생성용기(420)의 개구부에 기포유도부재(421)가 더 구비되어 있다.

상기 기포유도부재(421)의 중앙부에는 기체용해탱크 공급관(430)으로부터 낙하하는 부상조(200) 처리수를 통과시키는 처리수 관통구멍(421-1)이 형성되고, 또 상기 처리수 관통구멍(421-1) 주변에는 처리수에서 발생되어 넘쳐흐르는 기포를 분산 유도하는 다수의 기포분산구멍(421-2)이 구비되어 있다. 상기와 같이 기포유도부재(421)를 더 포함하는 기체용해탱크(400)에 의하면, 상기 기포유도부재(421)로 인하여 액포 생성용기(420)의 개구부측으로 상승하는 기포가 노즐(431)로부터 분사 낙하하는 처리수의 영향을 적게 받게 되어 상기 기포유도부재(421)의 기포분산구멍(421-2)을 통하여 넘쳐흐르는 기포의 유지 상태를 보다 오랫동안 지속되어 기체용해탱크(410) 내의 처리수에 보다 많은 양의 공기가 용해될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 운전방법에 관하여 설명하기로 한다.

상술한 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 운전방법은, 먼저 응집조(100)에 원수와 응집제를 주입하면서 소정 시간과 교반속도로 원수를 교반하는 제1 단계를 수행한다.

다음으로는 상기 응집조(100)로부터 배출되는 응집처리수를 부상조(200)로 공급하는 제2 단계를 수행하면서, 기체용해부(400)로부터 유출되는 기체 함유 순환수를 상기 부상조 본체(210)에 구비된 다수의 통공이 형성된 제1 기포발생노즐(261)로 공급하여, 상기 응집처리수에 포함된 입자성 물질을 수면 부근으로 부상시키는 제3 단계가 수행된다.

또한 상기와 단계들을 연속적으로 수행하면서, 간헐 또는 연속적으로 상기 부상조 본체(210)의 소정 위치까지 스컴층이 도달하였는지 스컴층 위치검출부(280)로 스컴층을 측정(제4 단계)하고, 제4 단계의 스컴층 위치검출부(280)의 측정치가 소정 범위에 해당되면, 상기 부상조 본체(210)의 에어분사노즐을 작동하여 부상한 스컴층을 스컴층 제거구(240) 및/또는 부상조(200) 중간으로 이동시키는 제 5단계를 수행한다. 만약 제4 단계의 스컴층 위치검출부(280)의 측정치가 소정 범위에 해당되지 않는 경우에는 제1 단계 내지 제4 단계를 계속 반복한다.

다음은 부상조 본체(210)의 혼합수 상부에 부유하는 스컴층의 압력을 측정하는 제6 단계를 수행하고, 상기 제6 단계의 스컴층 압력이 소정 범위에 해당되면 스컴층 제거구(240)를 작동시켜 스컴층 저류조(250)로 스컴층을 이동시키고, 소정 범위에 해당되지 않으면 제1 단계 내지 제6 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다.

물론 상기 제 6단계의 스컴층 압력이 소정 범위에 해당되지 않으면 상기 제1 단계 내지 제5 단계를 계속 반복수행한다.

상기 제1 내지 제6 단계는 이해가 용이하도록 단계를 구분한 것에 불과할 뿐, 반드시 순차적으로 수행되는 것이 아님은 당업자에게 자명한 사항이다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

100 : 응집조
200 : 부상조
210 : 부상조 본체
211 : 격벽
212 : 처리수 저류조 213 : 스컴층층 저류벽
214 : 스컴층층 이송벽 215 : 압력센서
215-1 : 제1 압력센서 215-2 : 제2 압력센서
215-3 : 제3 압력센서
220 : 처리수 수집부
221 : 처리수 집수구 222 : 처리수 배출구
223 : 처리수 이송관
230 : 수위 조절부
231 : 덮개부 232 : 덮개부 지지축
233 : 지지축 이동수단
240 : 스컴층 제거구
250 : 스컴층 저류조
260 : 기포발생노즐
261 : 제1 기포발생노즐 262 : 제2 기포발생노즐
263 : 제3 기포발생노즐
270 : 에어분사노즐
271 : 제1 에어분사노즐 272 : 제2 에어분사노즐
273 : 제3 에어분사노즐 274 : 제4 에어분사노즐
280 : 스컴층층 위치검출부
281 : 제1 발광부 281-1 : 제1 수신부
282 : 제2 발광부 282-1: 제2 수신부
283 : 제3 발광부 283-1: 제3 수신부
300 : 처리수 순환펌프
400 : 기체용해부
410 : 기체용해탱크
420 : 액포 생성용기
421 : 기포유도부재
421-1 : 처리수관통구멍 421-2 : 기포분산구멍
430 : 기체용해탱크 공급관
431 : 처리수 공급노즐
440 : 기체용해탱크 배출관
450 : 공기 주입관
500 : 컴프레서

Claims

원수에 포함된 오염물질의 입자를 조대화하는 응집조;
상기 응집조로부터 배출되는 응집처리수를 공급받아 입자성 물질을 부상 분리하는 부상조;
소정 형상의 기체용해탱크, 상기 기체용해탱크 내부에 마련된 개구부를 갖는 호리병 형상의 액포 생성용기, 상기 기체용해탱크 상측에 구비된 부상조 처리수를 공급하는 기체용해탱크 공급관, 상기 기체용해탱크 측면 하부에 구비된 기체용해탱크 배출관 및 기체용해탱크 측면 상부에 구비된 공기주입관을 포함하는 부상조로부터 유출되는 처리수에 기체를 용해시키는 기체용해부;
상기 기체용해부로부터 유출되는 기체 함유 순환수를 상기 부상조로 주입하는 다수의 통공이 형성된 제1 기포발생노즐;
부상조의 혼합수 상부에 부유하는 스컴층을 외부로 이송하는 부상조 출구측에 배치된 스컴층 제거구;
부상조의 내부 하측에 배치되는 부상조 처리수를 수집하는 처리수 수집부; 및
상기 기체용해부에 공기를 주입하는 컴프레서를 포함하되,
상기 부상조는 부상한 스컴층을 이동시키는 부상조 입구측에 구비된 1개 이상의 제1 에어분사노즐과 부상조 양 측면을 따라 구비된 1개 이상의 에어분사노즐, 부상한 스컴층의 높이를 측정하는 부상조 일측면을 따라 구비된 1개 이상의 발광부와 타측면을 따라 구비되며 상기 발광부와 서로 마주보는 위치에 구비되는 1개 이상의 수신부를 포함하는 스컴층 위치검출부, 및 상기 스컴층 위치검출부의 결과값으로부터 상기 에어분사노즐을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 부상조 입구측 소정 위치에는 응집처리수와 기체 함유 순환수의 혼합수가 상기 부상조 수면부근으로 상승하도록 소정의 높이를 갖는 격벽이 구비되고,
상기 스컴층 제거구는 스컴층 저류조 측으로 갈수록 점진적으로 높아지는 스컴층 이송벽 인근에 배치되되, 상기 스컴층 이송벽에는 혼합수 상부에 부유하는 스컴층의 압력을 측정하는 1개 이상의 압력센서가 구비되고, 상기 압력센서의 측정값이 소정 범위 이상에 해당되는 경우에만 상기 스컴층 제거구가 작동하는 것을 특징으로 하는 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치.
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제1항에 있어서,
상기 액포 생성용기의 개구부에는 기포유도부재가 더 구비되되, 상기 기포유도부재의 중앙부에는 기체용해탱크 공급관으로부터 낙하하는 부상조 처리수를 통과시키는 처리수 관통구멍이 형성되고, 상기 처리수 관통구멍 주변에는 처리수에서 발생되어 넘쳐흐르는 기포를 분산 유도하는 다수의 기포분산구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치.
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제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 기재된 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 운전방법에 있어서,
응집조에 원수와 응집제를 주입하면서 소정 시간과 교반속도로 원수를 교반하는 제1 단계;
상기 응집조로부터 배출되는 응집처리수를 부상조로 공급하는 제2 단계;
기체용해부로부터 유출되는 기체 함유 순환수를 상기 부상조에 구비된 다수의 통공이 형성된 제1 기포발생노즐로 공급하여, 상기 응집처리수에 포함된 입자성 물질을 수면 부근으로 부상시키는 제3 단계;
상기 부상조의 소정 위치까지 스컴층이 도달하였는지 스컴층 위치검출부로 측정하는 제4 단계;
상기 제4 단계의 스컴층 위치검출부의 측정치가 소정 범위에 해당되면, 상기 부상조의 에어분사노즐을 작동하여 부상한 스컴층을 스컴층 제거구 및/또는 부상조 중간으로 이동시키는 제 5단계를 수행하고, 소정 범위에 해당되지 않으면 제1 단계 내지 제4 단계를 반복하는 단계;
부상조의 혼합수 상부에 부유하는 스컴층의 압력을 측정하는 제6 단계; 및
상기 제6 단계의 스컴층 압력이 소정 범위에 해당되면 스컴층 제거구를 작동시켜 스컴층 저류조로 스컴층을 이동시키고, 소정 범위에 해당되지 않으면 제1 단계 내지 제6 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체용해탱크를 이용한 부상분리장치의 운전방법.