KR101692162B1

KR101692162B1 - 고속 침전조 및 이를 포함하는 수처리 장치

Info

Publication number: KR101692162B1
Application number: KR1020150112208A
Authority: KR
Inventors: 민진희; 이철우; 노영준
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-01-02
Also published as: US20180185771A1; EP3130385A3; EP3130385B1; US9878270B2; US10463992B2; EP3130385A2; US20170043281A1

Abstract

본 발명은 수처리용 침전조 및 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원수(하천수, 하폐수 처리장의 방류수 등)에 포함된 이물질 등이 응집되어 형성된 플럭(floc)을 슬러지로 빠르게 제거할 수 있도록 하는 고속 침전조와 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 제공하는 침전조는 원형 오리피스관을 이용하여 슬러지를 고속 침전시킬 수 있어, 수처리 시간을 단축시키는 등 수처리 효율을 보다 높일 수 있을 뿐만 아니라, 무동력으로 슬러지를 침전시킬 수 있어 수처리 장치를 유지 및 관리하는 비용을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제공하는 침전조는 상기한 바와 같이 고속으로 슬러지를 침전시키면서도 부지 면적을 최소화할 수 있어, 협소한 지역에도 설치가 용이하며, 수처리 장치의 설치에 소요되는 비용 또한 저감할 수 있다.

Description

고속 침전조 및 이를 포함하는 수처리 장치{High-rate sedimentation tank and water treatment apparatus comprising the same}

본 발명은 수처리용 침전조 및 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원수(하천수, 하폐수 처리장의 방류수 등)에 포함된 이물질 등이 응집되어 형성된 플럭(floc)을 슬러지로 빠르게 제거할 수 있도록 하는 고속 침전조와 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것이다.

원수 중에 함유된 부유물질이나 콜로이드와 같은 탁도 유발물질, 색도, THM 전구물질, 조류를 포함한 미생물 등과 같은 다양한 오염물질들은 응집제가 수화반응하면서 생성하는 수화물에 흡착되어 미세 플럭(micro floc)을 생성시킨다. 이러한 미세 플럭을 침전성이 양호한 조대 플럭(macro floc)로 생성시키는 정수 과정이 응집 공정(flocculation)이며, 이렇게 생성된 플럭 을 수중에서 제거시키기 위한 다음 공정으로 침전 공정(sedimentation)이 필요하게 된다.

한편, 상기한 침전 공정에 사용될 수 있는 원형 침전조와 중력식 장방형 침전조의 단면 구조를 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다. 즉, 도 1에 도시된 종래의 일반적인 침전조(1)는 상단의 내측 둘레에 상등수의 방출을 위해 형성된 웨어(2)와, 침전되는 슬러지를 모으기 위한 하부의 경사면(3)과, 이 경사면(3)에 밀착되어 모터(4)에 의해 회전되는 회전축을 포함하는 스크래퍼(5)와, 모아진 슬러지를 제거하기 위한 슬러지 방출부(6) 및 상부 중앙에 장착되어 유입수가 유입되어 하부로 배출되며 유입관(7)이 장착되어 있는 센터웰(8)로 구성되어 있다. 상기 센터웰(8)의 하부는 개방되어 있어 센터웰(8)로 유입된 유입수가 센터웰(8)의 개방된 하단부를 통해 침전조(1)의 내부로 유입된 후 슬러지는 침강되고 상등수는 상승하여 상기 웨어(2)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

한편 도 2에 도시된 중력식 장방형 침전조(10)는, ① 슬러지가 퇴적되는 상류측의 호퍼부와 ② 하류로 갈수록 바닥면과 수면 사이의 수직 거리가 좁아지는 하류측의 바닥경사부로 이루어져 있다. 또한, 상류측의 호퍼부 내에는, 유입수 흐름과 수직으로 만나는 측면에 다수의 유입구(21)가 형성된 수직배플(20)이 설치되어 있다. 이에 반해, 하류측의 경사부에는 모터(M)로 구동되는 스크래퍼 타입의 슬러지 수집기(30)가 설치되어 있고, 벽면 상단에는 유출위어(40)가 설치되어 있다. 호퍼부 및 바닥경사부 상류측에는 자연스럽게 침전된 슬러지와 경사부 바닥에서 슬러지 수집기(30)로 긁어온 슬러지의 퇴적층, 즉 슬러지층이 형성된다.

그런데 상기와 같은 종래의 일반적인 침전조는, 침전조 하부에 침전된 슬러지를 제거하기 위하여 기계식 스크래퍼를 계속적으로 사용하여야 하므로 수처리 시스템의 설치비용 및 유지관리 비용이 높아지는 문제점이 있고, 침전 공정에 일반적으로 4시간 이상이 소요되며, 특히 장방형 침전조의 경우 그 설치를 위하여 대규모 부지가 요구되는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 무동력으로 침전 공정을 운영할 수 있으면서도, 고속 침전이 가능하고 부지 면적을 최소화할 수 있는 침전조의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 일 목적은 무동력으로 원수 내 포함된 플럭 등의 이물질을 슬러지로 고속 침전시킬 수 있으면서, 부지 면적을 최소화할 수 있는 침전조와 이를 포함하는 수처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 플럭(floc)을 포함하는 원수가 공급되는 호퍼;

상기 호퍼의 하부에 배치되며 상기 원수에 포함된 플럭이 통과하며 슬러지로 침전되는 1개 이상의 도넛 형태의 오리피스 관; 및

상기 오리피스 관을 통과하여 침전된 슬러지가 호퍼의 외부로 배출되는 슬러지 배출구를 포함하며,
상기 오리피스 관은 복수 개의 오리피스 홀을 포함하는, 고속 침전조를 제공한다.

상기 오리피스 관이 복수 개인 경우, 오리피스 관의 직경은 같거나 상이할 수 있다.

상기 복수 개의 오리피스 관의 직경이 상이한 경우, 상기 호퍼의 상부에서 하부측으로 갈수록 작은 직경의 오리피스 관이 배치될 수 있다.

상기 오리피스 관은 그 내부에 방사상으로 교호 배열되며 오리피스 홀을 포함하는 분지관을 더 포함할 수 있다.

상기 오리피스 관은 그 내부를 삼분할하며 오리피스 홀을 포함하는 분지관을 더 포함할 수 있다.

상기 호퍼의 내측면으로부터 일정한 거리가 이격되어 원수 내에 포함된 플럭의 흐름을 호퍼의 하부 측으로 유도하는 배플이 구비될 수 있다.

상기 호퍼의 내측면과 배플 사이에는 플럭의 흐름을 분산시켜 슬러지의 재부상을 방지하는 가이드판이 구비될 수 있다.

상기 배플의 말단에는 플럭의 흐름을 호퍼의 내측면으로 유도하는 가이드판을 더 포함할 수 있다.

상기 오리피스 관의 상부에는 침전되는 슬러지의 부상을 방지하기 위한 절곡판이 구비될 수 있다.

상기 절곡판은 단면이 L-형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 원수를 공급하는 원수조;

상기 원수조로부터 유입된 원수 내 포함된 이물질을 플럭으로 응집시키는 혼화 응집조;

상기 혼화 응집조로부터 유입된 유입수 내 포함된 플럭을 침전시키는 본 발명에 따른 고속 침전조; 및

상기 침전조로부터 유입된 유입수 내에 포함된 유기물질 및 이물질을 여과하여 제거하는 여과조를 포함하는, 수처리 장치를 제공한다.

상기 혼화 응집조는 원수가 유입되는 챔버;

1개 이상의 교반기; 및

다공판을 포함할 수 있다.

상기 교반기는 임펠러(impeller) 타입일 수 있다.

상기 교반기가 복수 개인 경우,

복수 개의 교반기의 날개 직경은 같거나 상이할 수 있다.

날개 직경이 상이한 복수 개의 교반기는 상기 챔버의 상부에서 하부측으로 갈수록 직경이 작아지게 배치될 수 있다.

상기 복수 개의 교반기 중 2개의 교반기 사이에 다공판이 배치될 수 있다.

상기 여과조에서 여과된 유입수를 소독하는 소독조를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 본 발명에 따른 고속 침전조를 이용하여 원수 내 플럭(floc)을 슬러지로 침전시키는 방법으로서,

플럭을 포함하는 원수를 호퍼 내에 공급하는 단계; 및

플럭을 포함하는 원수를 호퍼 내부에 배치된 도넛 형태의 오리피스 관에 형성된 오리피스 홀을 통과시켜 상기 플럭을 슬러지로 침전시키는 단계를 포함하는, 원수 내 플럭의 고속 침전 방법을 제공한다.

본 발명에서 제공하는 침전조는 원형의 오리피스 관을 이용하여 슬러지를 고속 침전시킬 수 있어, 수처리 시간을 단축시키는 등 수처리 효율을 보다 높일 수 있을 뿐만 아니라, 무동력으로 슬러지를 침전시킬 수 있어 수처리 장치를 유지 및 관리하는 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에서 제공하는 침전조는 상기한 바와 같이 고속으로 슬러지를 침전시키면서도 부지 면적을 최소화할 수 있어, 협소한 지역에도 설치가 용이하며, 수처리 장치의 설치에 소요되는 비용 또한 저감할 수 있다.

도 1은 종래에 일반적으로 사용되는 원형 침전조의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 종래에 일반적으로 사용되는 장방형 침전조의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 침전조에서 사용되는 원형의 오리피스 관의 형상을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침전조에서 사용되는 원형의 오리피스 관의 형상을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 침전조의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 플럭(floc)을 포함하는 원수가 공급되는 호퍼; 상기 호퍼의 하부에 배치되며 상기 원수에 포함된 플럭이 통과하며 슬러지로 침전되는 1개 이상의 원형의 오리피스 관; 및 상기 원형의 오리피스관을 통과하여 침전된 슬러지가 호퍼의 외부로 배출되는 슬러지 배출구를 포함하는, 고속 침전조를 제공한다.

본 발명의 고속 침전조에서 슬러지 침전의 대상이 되는 원수는 하천수, 하폐수 처리장의 방류수 등이 응집조에서 그에 포함된 이물질 등이 플럭(floc)으로 성장한 것일 수 있다.

본 발명의 고속 침전조에서 상기 원수가 내부에 공급되는 호퍼의 형상은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 수직 단면은 원형 또는 사각통상 구조를 취할 수 있고, 수평 단면은 콘형을 이룰 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 호퍼의 내측면으로부터 일정한 거리가 이격되어 배플(baffle)이 설치될 수 있다. 상기 호퍼의 내측면과 배플 사이로 플럭을 포함하는 원수가 공급되면, 상기 플럭을 포함하는 유체는 중력에 의해 호퍼의 하부로 이동하게 된다. 이때 상기 플럭은 설치된 배플에 의해 호퍼의 상부 또는 중심 부분으로의 이동이 차단되고, 흐름 방향이 내측면을 따라 하부 측으로 안정적으로 유도될 수 있다.

이때 상기 원수로부터 플럭이 제거된 깨끗한 물은 호퍼의 상부를 통해 배출될 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 호퍼의 내측면과 배플 사이에 가이드판을 추가로 포함하여 플럭을 포함하는 유체의 흐름을 분산함에 따라 침전되는 슬러지의 재부상을 최소화할 수 있다. 이때 상기 가이드판의 개수는 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어 1 ~ 3개 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 배플의 말단에는 플럭 또는 슬러지가 호퍼의 상부로 부상하지 않고 안정적으로 원형의 오리피스 관 측으로 향할 수 있도록 경사판을 추가로 포함할 수 있다. 여기서 상기 경사판의 경사 방향은 경사판의 다른 말단이 호퍼의 중앙을 향할 수 있다.

본 발명에서 상기 호퍼의 하부에는 1개 이상의 원형의 오리피스 관이 구비되는데, 상기 호퍼의 내측면을 따라 하부로 유도된 플럭이 원형의 오리피스 관에 도달하면 그에 형성된 오리피스(orifice) 홀을 빠른 속도로 통과하면서 슬러지로 침전되어 호퍼의 하부에 존재하는 슬러지 배출구를 통해 배출될 수 있다.

보다 상세하게는, 일반적으로 일정 시간 동안 일정한 면적을 흐르는 양, 즉 유량(Q)은 파이프 단면적(A)과 유속(v)의 곱으로 나타낼 수 있는데, 상기 플럭이 원형의 오리피스 관에 형성된 다수의 오리피스 홀을 통과하게 되면, 유량은 동일한데 단면적(오리피스 면적)이 급격히 작아짐에 따라 속도가 매우 커지게 된다. 따라서, 상기 플록은 매우 빠른 속도로 오리피스 홀을 통과하면서 슬러지로 침전 및 제거된다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 원형의 오리피스 관은 1개 또는 2개 이상의 복수 개일 수 있고, 그 개수를 특별히 한정하지 않으며 호퍼의 규모 또는 침전 대상의 원수 량에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 예를 들면 2 ~ 3개가 바람직하다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 원형의 오리피스 관이 복수 개인 경우 각 오리피스 관의 직경은 같거나 상이할 수 있으며, 보다 바람직하게는 직경이 상이한 복수 개의 원형 오리피스 관을 상기 호퍼의 상부에서 하부측으로 갈수록 직경이 작아지도록 배치함으로써 슬러지 침전 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.

단, 본 발명의 명세서에서 상기 원형의 오리피스 관의 "직경"이라 함은 도넛 혹은 튜브 형상의 원형의 오리피스 관의 중심을 지나는 현의 길이를 의미한다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 원형의 오리피스 관의 내부에는 오리피스 홀을 포함하는 분지관을 더 포함할 수 있는데, 이때 상기 분지관의 형상은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 원형의 오리피스 관의 내부에 방사상으로 교호 배열된 형태일 수 있고, 혹은 도 4에 도시된 바와 같이, 원형의 오리피스 관의 내부를 삼분할하는 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 원형의 오리피스 관의 상부에는 침전되는 슬러지가 호퍼의 상부로 부상하는 것을 방지하기 위한 절곡판이 구비될 수 있으며, 보다 바람직하게 상기 절곡판의 형상은 단면 구조가 'L'자 형상을 가질 수 있다.

상기한 바와 같이 오리피스 관을 통과하여 빠른 속도로 호퍼의 하부에 침전된 슬러지는 호퍼의 하부에 위치하는 슬러지 배출구를 통해 호퍼의 외부로 배출될 수 있다. 본 발명에서는 필요에 따라 슬러지 배출구에 슬러지 배출 펌프를 연결하여 슬러지 배출 속도를 더욱 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 침전조의 단면도를 개략적으로 도시한 것으로, 사각통형의 호퍼(310)의 양 내측면(311, 312)으로부터 일정한 거리가 이격되어 설치된 배플(320, 321) 사이로 플럭(301)을 포함하는 원수(300)가 공급되면, 상기 원수(300)에 포함된 플럭(301)은 호퍼(310)의 내측면(311, 312)을 따라 중력에 의해 호퍼(310)의 하부로 이동하는데, 상기 배플(320, 321)과 호퍼(310)의 양 내측면(311, 312) 사이에 각각 배치되는 가이드판(330, 331)에 의해 흐름이 분산되고, 상기 배플(320, 321)의 말단에 존재하는 경사판(340, 341)에 의해 재부상이 방지되며 원형의 오리피스 관(350, 351)으로 그 흐름이 유도된다. 상기 원형의 오리피스 관(350, 351)은 직경이 큰 것(350)이 직경이 작은 것(341)에 비하여 상대적으로 호퍼(310)의 상부에 배치되는데, 상기 호퍼(310)의 하부에 도달한 플럭(301)은 두 원형의 오리피스 관(350, 351)에 형성된 오리피스 홀(360)을 순차적으로 빠르게 통과하며 슬러지(302)로 침전되어 호퍼(310)의 가장 하부에 존재하는 슬러지 배출구(380)를 통해 호퍼(310)의 외부로 배출된다. 이때, 상기 원형의 오리피스 관(350) 상부에는 단면이 'L'자 형상인 절곡판(370)이 구비되어 오리피스 홀(360)을 통과하는 플럭(301)이나 슬러지(302)가 재부상하는 것을 방지하여 플럭(301)이 제거된 깨끗한 원수(303)만이 호퍼(310)의 상부로 배출될 수 있도록 한다.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 본 발명에 따른 침전조를 이용하여 원수 내 플럭을 고속으로 침전시키는 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 플럭을 포함하는 원수를 호퍼 내에 공급하는 단계; 플럭을 포함하는 원수를 호퍼 내부에 배치된 원형 관에 형성된 오리피스 홀을 통과시켜 상기 플럭을 슬러지로 침전시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서는 상기 오리피스 홀을 통과하거나, 혹은 통과하지 않고도 호퍼의 하부에 침전된 슬러지를 배출하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 호퍼의 상부를 통하여 플럭이 제거된 원수를 회수하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 원수를 공급하는 원수조; 상기 원수조로부터 유입된 원수 내 포함된 이물질을 플럭으로 응집시키는 혼화 응집조; 상기 혼화 응집조로부터 유입된 유입수 내 포함된 플럭을 침전시키는 본 발명의 일 구현 예에 따른 침전조; 및 상기 침전조로부터 유입된 유입수 내에 포함된 유기물질 및 이물질을 여과하여 제거하는 여과조를 포함하는, 수처리 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 혼화 응집조는 유입수가 유입되는 챔버; 1개 이상의 교반기; 및 다공판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 혼화 응집조는 챔버 내에 응집제를 공급하는 응집제 저장조를 추가로 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에서 상기 혼화 응집조는 챔버 내로 공급된 유입수와 응집제가 상기 교반기를 통해 혼화되어 미세 플럭(floc)이 형성되고, 미세 플럭이 포함된 유입수가 다공판에 포함된 복수 개의 구멍을 통과하면서 충돌을 통해 조대 플럭이 생성되어 하나의 챔버 내에서 혼화 공정과 응집 공정이 급속하게 수행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 교반기는 날개를 갖는 임펠러(impeller) 타입일 수 있다. 여기서 상기 교반기가 복수 개인 경우, 복수 개의 교반기의 날개 직경은 같거나 상이할 수 있으나, 바람직하게는, 날개 직경이 상이한 복수 개의 교반기를 챔버 상부에서 챔버 하부측으로 갈수록 직경이 작아지도록 배치하는 것이 유입수가 챔버의 상부에서 하부로 이동하면서 더욱 빠른 혼화 속도로 인해 플럭 생성 효율을 높일 수 있다.

이때, 상기 교반기 날개의 회전수(G-value)는 특별히 한정하지 않으며, 혼화 및 응집 규모나 챔버의 크기에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 바람직하게는 30 ~ 110sec^-1일 수 있고, 보다 바람직하게는 복수 개의 교반기 중 날개 직경이 가장 큰 교반기의 회전수는 70 ~ 110sec^-1이고, 날개 직경이 가장 작은 교반기의 회전수는 30 ~ 50sec^-1일 수 있다.

단, 본 발명에서는 상기 교반기가 회전 구동되도록 상기 교반기에 연결되는 구동 모터를 더 포함할 수 있다. 상기 구동 모터의 회전축은 상기 교반기의 구동축에 연결되어 작동에 따른 상기 회전축의 회전력을 상기 구동축으로 전달할 수 있다. 여기서 상기 구동 모터는 상기 교반기의 회전수를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 교반기가 1개 인 경우, 상기 다공판은 교반기의 하부에 배치될 수 있고, 상기 교반기가 복수 개인 경우, 상기 다공판은 복수 개의 교반기 중 임의의 2개의 교반기 사이에 배치될 수 있다. 보다 바람직하게는 날개 직경이 상이한 복수 개의 교반기가 날개 직경 순서대로 배치되고, 그 중 임의의 2개의 교반기 사이에 다공판이 배치될 수 있다.

본 발명에서 상기 다공판에 포함된 복수 개의 구멍의 직경은 특별히 한정하지 않으며, 혼화 및 응집 규모나 다공판의 크기에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 바람직하게는 3 ~ 5cm일 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 응집제에서 원수에 공급되는 응집제로는 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 피처리수 중에 포함되는 현탁물질(탁질), 콜로이드 성분, 용해성 COD(화학적 산소 요구량) 성분 등을 응결이나 응집 등 하여 플록(응집물)을 형성할 수 있으면 되고, 예를 들면, 산화알루미늄, 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 폴리염화알루미늄(PAC) 등의 알루미늄염이나 철염 등의 무기 응집제, 고분자 응집제, MT 아쿠아 폴리머제 양이온 폴리머겔 인 아코젤 C 등의 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등을 들 수 있고, 이것들을 단독 및 병용하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기한 응집제와 함께 응집 보조제를 추가로 투입할 수 있는데, 여기서 상기 응집 보조제로는 점토, 수산화칼슘, 양이온 응집제, 음이온 응집제 및 비이온 응집제로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 급속 혼화 응집조의 챔버의 내벽에는 판상의 흐름 방지판이 1개 이상 형성되어 유입수 내 미세 플럭이 상기 흐름 방지판에 충돌하여 플럭의 크기 형성을 촉진할 수 있다.

여기서 상기 흐름 방지판의 형성 개수는 특별히 한정하지는 않으나, 플럭 조대화 효과를 위해서는 챔버의 일 벽면에 적어도 3개가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 급속 혼화 응집조의 챔버에는 챔버 내부 온도 및 형성된 플럭수에 따라 교반기의 교반 속도 혹은 구동 모터의 가동 속도를 제어하는 제어수단을 추가로 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제어수단은 챔버의 상, 하부 온도를 측정하는 온도 센서 및 플럭수를 산출하는 입자 계수기를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에서 상기 수처리 장치는 상기 여과조에서 여과된 원수를 소독하는 소독조를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 수처리 장치에 포함되는 침전조는 본 발명의 일 구현 예에 따른 것으로, 그에 대한 자세한 설명은 앞서 기재한 바와 중복되어 이하 생략한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 단면 구조를 도시한 것으로, 수처리의 대상이 되는 원수가 원수조(100)에 일시적으로 저장이 되었다가, 혼화 응집조(101)의 하부로 유입시키면, 응집제 저장조(102)로부터 응집제가 상기 혼화 응집조(101)로 함께 투입된다. 상기 혼화 응집조(101)의 상부로 이동한 원수는 큰 날개 직경을 갖는 임펠러 타입의 교반기(210)에 의해 상기 원수와 응집제가 혼화되어 미세 플럭이 형성된다. 이후 미세 플럭을 포함하는 원수는 다공판(220)에 포함된 복수 개의 구멍을 통과하면서 다공판(220)과 충돌하게 되는데, 그 과정에서 미세 플럭의 크기가 성장하게 되고, 이후 날개 직경이 작은 교반기(210)에 의해 다시 혼화되면서 플럭은 조대 플럭으로 성장하게 된다. 조대 플럭을 포함하는 원수는 상기 혼화 응집조(101)의 하부를 통해 배출되어 침전조(103)의 호퍼(310)와 배플(311) 사이로 공급된다.

상기 원수에 포함된 플럭은 호퍼(310)의 내측면(311, 312)을 따라 중력에 의해 호퍼(310)의 하부로 이동하고, 상기 배플(320, 321)의 말단에 존재하는 경사판(340, 341)에 의해 재부상이 방지되며 원형의 오리피스 관(350, 351)으로 그 흐름이 유도된다. 상기 플럭은 상대적으로 직경이 큰 원형의 오리피스 관(350)에 형성된 오리피스 홀(360)을 빠른 속도로 통과하고, 이어서 직경이 상대적으로 작은 오리피스 관(351)에 형성된 오리피스 홀(360)을 통과하며 슬러지(302)로 침전되어 호퍼(310)의 가장 하부에 존재하는 슬러지 배출구(380)를 통해 호퍼(310)의 외부로 배출된다. 상기와 같이 플럭(301)이 제거된 깨끗한 원수(303)는 호퍼(310)의 상부를 통해 배출되어 여과조(104)로 이동하고, 여과조 내 생물학적 또는 기계적 여과 장치에 의해 그에 포함된 각종 유기물질과 미세 이물질 등이 여과 및 제거되고, 소독조(105)에서 소독된다.

단, 본 발명에서 수처리의 대상이 되는 원수의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 하천수, 하수처리장, 축산, 분뇨, 폐수, 생활폐수, 산업공장의 폐수처리장, 침출수 등의 점오염원으로부터 발생한 오염수일 수 있고, 또는 도로, 교량 등의 상부에 쌓인 오염물질, 타이어 등의 미세분진 등의 비점오염원으로부터 발생한 오염수일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

[실시예 1]

조대 플럭을 포함하는 하천수를 하기 도 5에 나타낸 침전조를 통과시켜 그에 포함된 플럭을 슬러지로 제거하였다. 구체적으로는 사각통형의 호퍼(310)의 내측면(311, 312)과 배플(320, 321) 사이로 하천수를 공급하였다. 상기 하천수에 포함된 플럭은 호퍼(310)의 내측면(311, 312)을 따라 중력에 의해 호퍼(310)의 하부로 이동하여 원형의 오리피스 관(340, 341)에 형성된 오리피스 홀(360)을 빠른 속도로 통과하여 슬러지로 침전되었다. 침전된 슬러지는 슬러지 배출구(370)를 통해 호퍼(310)의 외부로 배출하였다.

[비교예 1]

조대 플럭을 포함하는 하천수를 하기 도 2에 나타낸 종래의 장방형 침전조를 통과시켜 그에 포함된 플럭을 슬러지로 제거하였다.

[실험예 1]

상기 실시예 1과 비교예 1의 침전조에서 플럭의 상승률과 침전조 내 부유하는 상승류의 최대 속도를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	플럭 상승률(%)	최대 속도(cm/s)
실시예 1	0.16	1.7
비교예 1	3.7	2.58

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 침전조를 사용하는 경우 슬러지 상승류의 최대 속도가 비교예 1 대비 15% 이상 감소하였고, 플럭의 상승률은 91% 정도 감소한 것을 볼 수 있다.

이처럼 본 발명의 침전조에 의하는 경우 무동력 및 고속으로 원수 내 플럭을 침전 및 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 플럭 혹은 슬러지가 침전조 상부로 부상하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 종래의 원형 침전조; 2: 웨어; 3: 경사면; 4: 모터; 5: 스크레퍼; 6: 슬러지 방출부; 7: 유입관; 8: 센터웰; 10: 종래의 장방형 침전조; 20: 수직배플; 21: 유입구; 30: 슬러지 수집기; 40: 유출위어; 100: 원수조; 101: 혼화 응집조; 102: 응집제 저장조; 103: 침전조; 104: 여과조; 105: 소독조; 210: 교반기; 220: 다공판; 300: 원수; 301: 플럭; 302: 슬러지; 303: 플럭이 제거된 원수; 310: 호퍼; 311, 312: 호퍼의 내측면; 320, 321: 배플; 330, 331: 가이드판; 340, 341: 경사판; 350, 351: 원형의 오리피스 관; 360: 오리피스; 370: 절곡판; 380: 슬러지 배출구

Claims

플럭(floc)을 포함하는 원수가 공급되는 호퍼;
상기 호퍼의 하부에 배치되고, 상기 원수에 포함된 플럭이 통과하며 슬러지로 침전되고, 2개 이상이 서로 이격되어 상하로 구비되는 도넛 형태의 오리피스 관; 및
상기 오리피스관을 통과하여 침전된 슬러지가 호퍼의 외부로 배출되는 슬러지 배출구를 포함하며,
상기 도넛 형태의 오리피스관은 외주부를 따라 복수 개의 오리피스 홀을 포함하고, 상기 도넛 형태의 오리피스 관의 중심축 방향으로부터 원주 방향으로 방사상 배치되는 분지관을 더 포함하며,
상기 분지관에는 상기 플럭이 통과하며 슬러지로 응집 침전되는 복수 개의 오리피스 홀이 구비되고,
상기 2개 이상의 도넛 형태의 오리피스 관은 직경이 상이하며, 상기 호퍼의 상부에서 하부측으로 갈수록 작은 직경의 오리피스 관이 배치되는, 고속 침전조.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 호퍼의 내측면으로부터 일정한 거리가 이격되어 원수 내에 포함된 플럭의 흐름을 호퍼의 하부 측으로 유도하는 배플이 구비되는, 고속 침전조.
제6항에 있어서,
상기 호퍼의 내측면과 배플 사이에는 플럭의 흐름을 분산시켜 슬러지의 재부상을 방지하는 가이드판이 구비되는, 고속 침전조.
제6항에 있어서,
상기 배플의 말단에는 플럭의 흐름을 호퍼의 내측면으로 유도하는 경사판을 더 포함하는, 고속 침전조.
제1항에 있어서,
상기 오리피스 관의 상부에는 침전되는 슬러지의 부상을 방지하기 위한 절곡판이 구비되는, 고속 침전조.
제9항에 있어서,
상기 절곡판은 단면이 L-형상을 갖는, 고속 침전조.
원수를 공급하는 원수조;
상기 원수조로부터 유입된 원수 내 포함된 이물질을 플럭으로 응집시키는 혼화 응집조;
상기 혼화 응집조로부터 유입된 유입수 내 포함된 플럭을 침전시키는 청구항 제1항 및 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 고속 침전조; 및
상기 침전조로부터 유입된 유입수 내에 포함된 유기물질 및 이물질을 여과하여 제거하는 여과조를 포함하는, 수처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 혼화 응집조는 원수가 유입되는 챔버;
1개 이상의 교반기; 및
다공판을 포함하는, 수처리 장치.
제12항에 있어서,
상기 교반기는 임펠러(impeller) 타입인, 수처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 교반기가 복수 개인 경우,
복수 개의 교반기의 날개 직경은 같거나 상이한, 수처리 장치.
제14항에 있어서,
날개 직경이 상이한 복수 개의 교반기는 상기 챔버의 상부에서 하부측으로 갈수록 직경이 작아지게 배치되는, 수처리 장치.
제14항에 있어서,
상기 복수 개의 교반기 중 2개의 교반기 사이에 다공판이 배치되는, 수처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 여과조에서 여과된 유입수를 소독하는 소독조를 더 포함하는, 수처리 장치.
청구항 제1항 및 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 고속 침전조를 이용하여 원수 내 플럭(floc)을 슬러지로 침전시키는 방법으로서,
플럭을 포함하는 원수를 호퍼 내에 공급하는 단계; 및
플럭을 포함하는 원수를 호퍼 내부에 배치된 도넛 형태의 오리피스 관에 형성된 오리피스 홀을 통과시켜 상기 플럭을 슬러지로 침전시키는 단계를 포함하는, 원수 내 플럭의 고속 침전 방법.