KR101709269B1

KR101709269B1 - 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치

Info

Publication number: KR101709269B1
Application number: KR1020160116555A
Authority: KR
Inventors: 윤범석; 류명구
Original assignee: 주식회사 한일이엔지
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-02-22

Abstract

본 발명은 상등수 배출을 위한 운전비용을 절감하고 나아가 부유물질 함유량이 적은 상등수를 안정적으로 배출할 수 있는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치 및 배출방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연속회분식 반응조의 상등수를 상등수 저류조로 이송하는 상등수 제1 배출관로; 상등수 저류조에 집수된 상등수를 여과장치로 이송하고, 부유물질이 제거된 여과수를 상기 여과수 저류조로 이송하는 상등수 제2 배출관로; 상등수 제1 배출관로와 상기 상등수 제2 배출관로를 상호 연결하는 상등수 공급관로; 상등수 제2 배출관로와 상기 상등수 공급관로 분기지점의 3방향 밸브; 및 상기 상등수 제1 배출관로의 일측 말단에 구비되며 상기 연속회분식 활성슬러지 반응조의 수위 소정 아래에 위치하는 디켄터를 포함하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치에 관한 것이다.

Description

연속회분식 반응조의 상등수 배출장치 {Decanter for SBR Operation}

본 발명은 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상등수 배출을 위한 운전비용을 절감하고 나아가 부유물질 함유량이 적은 상등수를 안정적으로 배출할 수 있는 상등수 배출장치에 관한 것이다.

생활하수 등과 같은 오폐수를 처리하기 위한 연속회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR)공법은 회분식 방법에 기초를 두는 공법으로 1893년 영국의 토마스 워들(Thomas Wardle)경에 의해 처음으로 제안되었다. 그 후 1914년 멜링(Melling)과 쇽워스(Suckworth) 등에 의하여 소규모적으로 이용되어 오다가, 자동화 설비인 자동 밸브시스템, 전기적 타이머 및 기타 수위조절장치 등의 개발과 실용화가 가능하여 짐에 따라 1950년대 후버(Hoover), 퍼지스(Porges) 등에 의해 SBR공법이 재론되었고, 1970년대 이후에 이르러 일빈(Irvine)에 의해 SBR공법의 우수성이 확인되면서 재차 주목을 받기 시작하였다.

이러한 SBR공법은 공간적으로 분할된 여러 반응조들을 하나의 단일 반응조로 합쳐 각각의 반응이 시간의 순서에 따라 진행되도록 하고 있다. 즉, SBR공법은 하나의 반응조에서 유입, 혐기, 호기, 침전, 배출이 시간의 순서로 이루어지며, 순차적으로 나타나는 반응조의 기능을 설명하면 다음과 같다.

1) 유입(Fill): 유입기간 동안에는 하수가 반응조 내에 남아있는 미생물과 접촉하면서 원하는 부피만큼 채워지게 된다. 유입부피는 오수의 특성에 따라 30-75% 내에서 결정될 수 있다. 유입방식은 크게 정적유입(Static Fill), 혼합유입(MixedFill), 폭기유입(Aerated Fill) 3가지 방식으로 대별된다.

2) 반응(React): 반응기간은 산소를 공급하는 호기성 반응시간과 산소의 공급이 없는 혐기 또는 무산소 반응시간으로 이루어진다. 이 기간 동안에는 유기물 제거뿐만 아니라 질소와 인의 제거를 동시에 이룰 수 있다. 일반적으로 반응시간은 한 주기 내에서 전체시간의 대략 50% 이하로 하여 운전하며, 반응시간은 호기/무산소가 주기적으로 반복된다.

3) 침전(Settle): 혼합액으로부터 고액분리를 이루는 단계이며, 침전기간 중에 유입수의 흐름이 전혀 없기 때문에 높은 침전효율을 가지게 된다. SBR공법은 슬러지의 재순환 없이 침전된 슬러지가 다음 Cycle에서 반응에 필요한 미생물로 남기 때문에 침전효율의 향상은 처리효율의 향상과 직접적으로 관련된다. 일반적으로 유입수의 부하가 높지 않은 경우 침전시간은 0.5 - 1.5시간 정도이다.

4) 배출(Draw): 배출은 고정된 배출펌프 또는 부상 배출펌프를 사용하며, 이 외에도 여러 가지 다양한 배출방식이 이용되고 있다. 특히, 배출단계에서는 고액분리된 처리수의 배출을 목적으로 하기 때문에 침전된 슬러지의 흔들림이 없도록 하는 것이 처리수의 수질 안정에 중요하다.

한편, 연속회분식 반응조에서의 상등수 배출장치를 흔히 디켄터(Decanter)라고 한다. 일반적으로 사용하고 있는 디켄터는 대부분 외국에서 개발되어 국내에 도입된 것이거나 혹은 외국기술을 일부 변형하여 사용하고 있는 실정이다.

이러한 디켄터는 물 표면 소정 깊이에 위치하여 상등수를 배출하며, 배출관의 개폐를 주로 전동밸브를 사용한다. 그러나 상등수만을 배출하도록 작동되는 전동밸브가 오작동하거나 개폐가 불량하여 부유물질이 다량 함유된 상등수가 함께 반응조 밖으로 유출되어 방류기준을 초과하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 문제점을 사전에 방지하기 위해서는 고가의 전동밸브를 구입하고 또 자주 점검을 하여야 하지만, 하루에 최소 3~4회 그리고 1년 내내 지속적으로 개폐가 반복되는 밸브의 작동을 완벽하게 관리한다는 것은 사실상 불가능하다.

또 반응조의 상등수를 배출하기 위해서는 펌프를 지속적으로 작동시켜야 하기 때문에 이로 인한 전력비도 큰 부담으로 작용하고 있다.

한국공개특허공보 제2012-0039784호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연속회분식 반응조로부터 상등수를 배출함에 있어 운전비용을 절감하고 나아가 부유물질 함유량이 적은 상등수를 안정적으로 배출할 수 있는 상등수 배출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치는, 연속회분식 반응조의 상등수를 상등수 저류조로 이송하는 상등수 제1 배출관로, 상기 상등수 저류조에 집수된 상등수를 여과장치로 이송하고, 부유물질이 제거된 여과수를 여과수 저류조로 이송하는 상등수 제2 배출관로; 상기 상등수 제1 배출관로와 상기 상등수 제2 배출관로를 상호 연결하는 상등수 공급관로; 상기 상등수 제2 배출관로와 상기 상등수 공급관로 분기지점의 3방향 밸브; 및 상기 상등수 제1 배출관로의 일측 말단에 구비되며 상기 연속회분식 활성슬러지 반응조의 수위 소정 아래에 위치하는 디켄터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 상등수 배출장치는 상기 상등수 제2 배출관로의 일측 말단부에 연결되어 상기 상등수 저류조의 상등수를 흡입하는 수중펌프를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 상등수 배출장치는 상기 상등수 제1 배출관로의 소정 위치에 구비되는 상등수 배출관로 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 상등수 배출장치에서, 상기 디켄터는 상등수를 흡입할 수 있도록 소정의 내경을 갖는 유입구와 상기 유입구 외주연부의 슬러지 유입 차단판이 구비된 후드 및 상기 후드 유입구를 개폐하는 후드 개폐부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 슬러지 유입 차단판에는 상기 후드 개폐부와 동일 축선상에서 결합을 유도할 수 있도록 1개 이상의 안내 돌기가 구비되고, 상기 후드 개폐부에는 상기 안내 돌기가 삽입되는 안내 돌기 수용홈이 구비되는 것이 바람직하고, 후드는 상협하광 구조인 것이 더욱 바람직하다.

게다가 본 발명의 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치는, 상기 상등수 제1 배출관로 소정 위치에는 상기 후드 개폐부와 연결된 후드 개폐부 연결봉 및 상기 후드 개폐부를 상기 후드와 밀착시키거나 소정 거리 이격시키기 위한 연결봉 길이 조절부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 상등수 배출장치에서, 상기 상등수 공급관로의 소정 구역은 상기 디켄터가 수위에 따라 이동할 수 있도록 주름관으로 이루어지고, 상기 후드 개폐부 소정 위치에는 반응조의 탁도를 측정할 수 있는 1개 이상의 탁도 센서가 더 구비될 수 있다.

또한 본 발명의 상등수 배출장치에서, 상기 슬러지 유입 차단판과 마주보는 상기 후드 개폐부 상면에는 슬러지 여과부재가 구비될 수 있고, 상기 슬러지 여과부재는 지지부 및 상기 지지부에 일단이 고정되고 소정의 복원력을 갖는 다수개의 섬유상 차단부로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 지지부 하부에 소정의 복원력을 갖는 쿠션부를 구비하는 것이 보다 바람직하다.

또한 본 발명의 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치에서, 상기 수중펌프, 상기 상등수 제2 배출관로의 상등수 흐름방향을 결정하는 3방향 밸브, 상기 상등수 제1 배출관로의 상등수 배출관로 개폐밸브, 상기 연결봉 길이 조절부 및 와이어의 길이를 제어하되, 상기 상등수 저류조의 상등수를 상기 상등수 공급관로로 공급시에는, 상기 연결봉 길이 조절부를 제어하여 상기 후드 개구부를 개방하면서, 상기 상등수 제1 배출관로의 상등수 배출관로 개폐밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 배출관로와 상기 상등수 공급관로는 연통되도록 상기 3방향 밸브의 개폐 각도를 조절하고, 상기 연속회분식 반응조의 상등수를 상기 상등수 저류조로 배출시에는, 상기 연결봉 길이 조절부를 제어하여 상기 후드 개구부와 상기 상등수 제1 배출관로의 상등수 배출관로 개폐밸브를 개방하고, 상기 상등수 저류조의 상등수가 여과장치로 공급되도록 상기 3방향 밸브의 개폐 각도를 조절하고, 상기 연속회분식 반응조의 반응시에는 상기 연결봉 길이 조절부를 제어하여 상기 후드 개구부를 폐쇄하는 제어부를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치에 의하면, 동력의 사용을 최소화하면서 사이펀 원리를 적용하여 상등수를 배출시킬 수 있기 때문에 운전비용을 크게 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 후드 유입구를 밀폐하거나 상등수 제1 배출관로의 길이를 조절하기 위한 탁도 센서를 후드 개폐부에 구비하고 있어 상등수를 안정적으로 배출할 수 있다는 효과가 있다.

게다가 본 발명의 상등수 배출장치에 따르면, 후드의 형상이 상협하광 구조이고, 슬러지 여과재를 구비하고 있기 때문에 슬러지의 배출을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치를 설명하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 3은 슬러지 여과재의 개념도이다.
도 4는 연속회분식 반응조에서 반응이 진행되는 경우 장치의 작동상태를 설명하는 개념도이다.
도 5는 연속회분식 반응조에서 반응 및 침전이 종료되어, 상등수를 배출하기 위한 준비단계시 장치의 작동상태를 설명하는 개념도이다.
도 6은 연속회분식 반응조로부터 상등수를 배출하는 단계시 장치의 작동상태를 설명하는 개념도이다.
도 7은 연속회분식 반응조로부터 상등수를 배출하는 단계가 종료된 직후의 장치 작동상태를 설명하는 개념도이다.
도 8은 연속회분식 반응조에서 반응 및 침전이 비정상적으로 종료된 경우, 상등수 배출관로의 작동상태를 설명하는 개념도이다.
도 9는 연속회분식 반응조로부터 상등수를 배출하는 과정에서 침전물이 부상한 경우, 상등수 배출관로 또는 후드 개폐부의 작동상태를 설명하는 개념도이다.

이하, 본 발명에 따른 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치를 설명하는 개념도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 상등수 배출장치는 상등수 제1 배출관로(410), 디켄터(420), 상등수 공급관로(430), 상등수 제2 배출관로(440)를 포함하여 이루어진다.

상등수 제1 배출관로(410)의 일측 말단은 연속회분식 반응조(100) 내부 소정 위치에 구비되는 디켄터(420)와 연결되어 있으며, 타측 말단부는 상등수 저류조(200)에 위치한다. 따라서 상기 상등수 제1 배출관로(410)를 통하여 연속회분식 반응조(100)의 상등수를 상등수 저류조(200)로 이송하거나 상등수 저류조(200)의 상등수를 연속회분식 반응조(100)로 공급하는 것이 가능하다. 상등수 저류조(200)에 위치하는 상기 상등수 제1 배출관로(410)의 소정 위치에는 개폐밸브(411)가 구비되어 있어, 상등수의 이동을 차단하는 기능을 수행한다.

한편 상기 상등수 저류조(200)에는 집수된 상등수를 여과장치(500)로 이송하기 위하여 상등수 제2 배출관로(440)의 일측이 위치하며, 상기 여과장치(500)에서 부유물질이 제거된 여과수는 여과수 저류조(300)로 공급된 후 최종적으로 방류하게 된다. 여기서, 상기 여과장치(500)는 상등수에 포함된 부유물질을 제거할 수 있는 장치라면 특별히 제한하지 않지만, 여과와 역세척을 동시에 수행하는 공지의 연속형 섬유 여과기인 것이 바람직하며, 일례로 유천엔바이로의 디스크필터일 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

상기 상등수 제1 배출관로(410)와 상기 상등수 제2 배출관로(440)사이에는 이들 배출관로(410, 440)를 상호 연결하는 상등수 공급관로(430)가 구비되어 있으며, 상등수 저류조(200)에 위치하는 제2 배출관로(440)에는 상등수를 여과장치(500)로 공급하거나 또는 상기 상등수 공급관로(430)를 경유하여 반응조(100)로 공급하기 위한 수중펌프(441)가 연결되어 있다. 여기서, 상기 상등수 제2 배출관로(440)와 상등수 공급관로(430) 분기지점에는 상등수 저류조(200)의 상등수를 제2 배출관로(440) 또는 상등수 공급관로(430)로 공급을 제어할 수 있는 밸브가 구비되는 것이 바람직하고, 일예로 3방향 밸브(442)일 수 있다.

도 2는 도 1의 A부분의 확대도로서, 디켄터(420)의 상세한 구성을 나타낸 도면이다. 연속회분식 반응조(100)의 상등수를 배출하기 위한 디켄터(420)는 상기 상등수 제1 배출관로(410)의 일측 말단에 구비되며 연속회분식 반응조(100)의 수위 소정 아래에 위치한다.

상기 디켄터(420)는 상등수를 흡입하기 위한 후드(421)와 후드 개폐부(422)를 포함하여 이루어진다. 상기 후드(421)의 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 후드(421)는 연속회분식 반응조(100)의 상등수를 흡입하기 위한 소정의 내경(D2)을 갖는 유입구(421-1), 상기 유입구(421-1) 외주연부의 슬러지 유입 차단판(421-3) 그리고 유입 차단판(421-3)에는 1개 이상의 안내 돌기(421-2)가 구비되어 있다.

여기서 상기 슬러지 유입 차단판(421-3)은 상기 유입구(421-1)를 제외한 소정 영역이 대략적으로 편평한 평면을 가지는 것이 바람직하다. 상기와 같은 형상을 가지게 되면, 상등수에 포함된 슬러지가 상기 유입 차단판(421-3)에 의해 차단되므로 슬러지 함유율이 낮은 상등수를 흡입하고 이송하는 것이 가능하다.

상기 유입 차단판(421-3)에 구비된 1개 이상의 안내 돌기(421-2)는 후드 유입구(421-1)를 개방하거나 폐쇄하기 위하여 수직방향으로 작동하는 후드 개폐부(422)의 수직 이동을 유도하기 위한 것이다. 즉, 상기 후드 개폐부(422)의 소정 위치에는 상기 1개 이상의 안내 돌기(421-2)를 수용하기 위한 안내 돌기 수용홈(422-1)이 구비되어 있고, 또한 상기 안내돌기(421-2)와 안내돌기 수용홈(422-1)은 동일 축선상에 형성되므로, 후드 개폐부(422)가 뒤틀림 없이 후드(421)와 밀착하거나 소정 거리 이격되는 것이 가능하다.

후드(421)는 위는 좁고 아래는 넓은 상협하광(上狹下廣) 구조인 것이 바람직하다. 반응조(100)에서 반응시에는 미생물과 유입되는 오염물질들이 반응조(100)의 전 공간내에서 전체적으로 혼합되지만, 후드(421)를 포함하는 디켄터(420)는 통상적으로 연속회분식 반응조(100)의 반응액 내부에 위치하기 때문에 반응이 완료되어 슬러지를 침전시키는 과정에서 일부 슬러지는 반응조(100)의 저부가 아닌 디켄터(420)의 상부면에 침전하게 된다. 따라서 이렇게 침전된 슬러지는 상등수를 배출하는 단계에서 함께 배출되어 최종 처리수의 탁도 방류 기준을 만족시키지 못하거나 여과장치(500)의 부하를 가중시키는 원인으로 작용한다.

그러나 본 발명에서는 후드(421)를 상협하광(上狹下廣) 구조로 채용하고 있기 때문에 침전단계에서의 슬러지가 후드(421)에 침전하지 않아 보다 안정적으로 상등수를 흡입 배출하는 것이 가능하다.

아울러 후드 유입구(421-1)의 내경(D2)은 상등수 제1 배출관로(410)의 내경(D1)보다 큰 것이 바람직하다. 후드 유입구(421-1)의 단면적이 클수록 흡입되는 상등수의 유속이 낮아지고 따라서 반응조(100) 저부에 침전한 슬러지가 부상하는 것을 억제할 수 있기 때문이다.

후드 개폐부(422)는 후드 유입구(421-1)를 개방하거나 폐쇄시키기 위함이다. 활성슬러지 반응조(100)의 반응단계에서는 반응액이 후드 유입구(421-1)로 들어가지 못하도록 후드 개폐부(422)와 후드(421)를 밀착시켜 후드 유입구(421-1)를 폐쇄하고, 슬러지 침전 후 상등액을 배출하는 단계시에는 후드 유입구(421-1)를 개방한다.

특히 상기 후드 개폐부(422)는 후드 유입구(421-1) 아래에 위치하기 때문에 후드 유입구(421-1)가 개방되어 있는 경우라 하더라도 슬러지가 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 즉 종래 디켄터는 별도의 후드 개폐부를 구비하고 있지 않아, 상등수가 수직방향으로 흡입되고 따라서 반응조(100) 저부의 침전 슬러지가 함께 흡입된다는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에서는 후드 개폐부(422)가 구비되어 있어, 흡입되는 상등수는 후드(421)와 후드 개폐부(422) 사이 공간부인 측방향으로 유입되므로 침전된 슬러지가 재부상하거나 유입되는 것을 억제할 수 있다는 장점이 있다.

상기와 같은 후드 개폐부(422)의 수직 이동은 후드 개폐부 연결봉(423)과 연결봉 길이 조절부(424)를 통하여 구현이 가능하다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 후드 개폐부 연결봉(423)의 일측은 후드 개폐부(422)와 연결되고 타측은 연결봉 길이 조절부(424)와 연결되어 있어, 제어부(미도시)에 의해 후드 개폐부 연결봉(423)을 상방향으로 당기거나 하방향으로 늘어뜨림으로써 후드 유입구(421-1)의 개폐를 가능하게 한다. 여기서, 상기 연결봉 길이 조절부(424)는 통상적인 게이트 밸브 개폐용 전동식 엑추에어터를 사용할 수 있으나 동일한 기능을 수행할 수 있다면 이에 제한하지 않는다.

한편, 상기 슬러지 유입 차단판(421-3)과 마주보는 상기 후드 개폐부(422) 상면에는 슬러지 여과부재(425)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 슬러지 여과부재의 개념도인 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 슬러지 여과부재(425)는 지지부(425-1), 상기 지지부(425-1)에 일단이 고정되고 소정의 복원력을 갖는 다수개의 섬유상 차단부(425-2) 그리고 지지부(425-1) 하부에 위치하는 소정의 복원력을 갖는 쿠션부(425-3)가 구비되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 지지부(425-1)와 상기 섬유상 차단부(425-2)는 열가소성수지 또는 열경화성수지인 플라스틱으로 제조할 수 있으나 부식에 강하고 내구성을 갖는 재질이라면 이에 제한하지 않는다. 상기와 같은 섬유상 차단부(425-2)는, 연속회분식 반응조(100)로부터 상등수를 배출시키는 과정에서는 상등수에 포함된 슬러지를 걸러줄 수 있기 때문에 상등수의 수질을 향상시킬 수 있다. 특히 후드(421)와 후드 개폐부(422)를 밀착시켜 연속회분식 반응조(100)에서 반응을 유도하는 경우에는, 후드(421)와 후드 개폐부(422)가 완전히 밀착되지 않더라도 상기 섬유상 차단부(425-2)로 인하여 부유하는 미생물이 후드 유입구(421-1)로 유입되는 것을 차단할 수 있는 장점이 있다.

한편, 지지부(425-1) 하부에 위치하는 쿠션부(425-3)는 스펀지와 같이 외압에 의해 수축하지만 외압이 제거되면 원래의 부피로 되돌아 올 수 있다. 상기와 같은 쿠션부(425-3)는 후드(421)와 후드 개폐부(422)의 밀착력을 더욱 향상시키는 기능을 수행한다.

상기 슬러지 여과부재(425)가 후드 개폐부(422)에 구비되는 경우에 관해서만 설명하였으나, 슬러지 여과부재(425)가 후드의 슬러지 유입 차단판(421-3)에 구비될 수 있고, 또 후드 개폐부(422)와 슬러지 유입 차단판(421-3) 모두에 구비될 수도 있다. 물론 슬러지 여과부재(425)가 슬러지 유입 차단판(421-3)에 구비되는 경우에는 후드 유입구(421-1)를 막지 않도록 슬러지 여과부재(425)의 일부가 관통되도록 제작되어야 함은 자명하다. 또 지지부(425-1)를 생략하고 쿠션부(425-3)에 섬유상 차단부(425-2)가 형성될 수도 있다.

반응조(100)에 설치되는 디켄터(420)는 항상 일정량의 상등액을 배출하기 위하여 반응조(100) 소정 위치에 고정식으로 설치되는 것이 일반적이다.

그러나 이러한 경우, 유입되는 유기물, 질소 및 인의 함유 비율이 적절하지 않거나 저수온, 용존산소의 과부족 등 다양한 원인으로 인하여 반응조(100) 내에서의 미생물 활성도가 떨어지고 이로 인해 슬러지 침전이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이러한 경우, 디켄터(420)는 정상적으로 침전이 이루어지는 경우만을 고려하여 설치되었기 때문에, 침전되지 않은 슬러지가 함께 배출되거나 전혀 상등수를 배출할 수 없는 상황에 직면하게 된다.

본 발명에서는 상기와 같이 비정상적으로 운전되더라도 상등수를 안정적으로 배출하거나 또는 부유물질이 포함된 상등수의 배출을 사전에 방지할 수 있도록, 상등수 공급관로(430)의 소정 구역을 주름관으로 형성시키고 또 상등수 제1 배출관로(410)를 수직방향으로 이동시킬 수 있는 높이 조절수단을 더 구비하고 있다.

다시 도 1을 참조하면서 상기 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상등수 공급관로(430)의 소정 구역은 신축이 가능한 주름관으로 형성시킴과 동시에, 상등수 제1 배출관로(410)의 소정 위치에는 상등수 배출관로 고정밴드(431)를 설치하고, 상기 고정밴드(431)를 와이어(426)로 연결한 후 와이어 지지수단(427)을 경유시킴으로써 상등수 제1 배출관로(410)의 높이를 조절한다.

특히, 상기의 배출관로(410) 높이는 후드 개폐부(422) 소정 위치에 구비된 1개 이상의 탁도 센서(422-2)에 의한 신호로 제어할 수 있기 때문에 매우 정확도가 높다는 장점이 있다.

즉, 후드 개폐부(422)를 포함하는 디켄터(420)가 위치하는 지점에서의 반응조(100) 탁도가 소정 범위를 벗어나는 경우에는 탁도가 소정 범위에 해당되는 위치까지 와이어(426)를 당긴 후 상등수를 배출한다.

한편, 상기 후드 개폐부(422)에 구비된 탁도 센서(422-2)의 측정값에 근거하여 후드 개폐부(422)를 상방향으로 이동시켜 후드 유입구(421-1)를 폐쇄하는 것도 가능하다. 후드 유입구(421-1)를 통해 상등수가 배출되는 과정에서 탁도가 소정 범위를 벗어나는 경우에는 후드 개폐부 연결봉(423)을 당겨 후드 유입구(421-1)를 폐쇄시키고, 반대로 탁도가 소정 범위에 해당되는 경우에는 개폐부 연결봉(423)을 늘여 후드 유입구(421-1)를 개방시키는 것도 가능하다.

여기서, 상기와 같은 탁도 센서(422-2)의 측정값으로부터 상등수 제1 배출관로(410)의 높이를 조절하거나 후드 개폐부(422)를 이동시키는 제어부(미도시)를 구비하는 것은 자명하고, 이러한 제어부는 유무선 통신기술과 모터 구동 등 공지된 기술에 해당되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

아울러 탁도 센서(422-2)가 후드 개폐부(422)에 직접적으로 부착된 경우에 관해서만 설명하고 있으나, 끈이나 고정밴드 등 별도의 지지수단을 통하여 탁도 센서(422-2)를 후드 개폐부(422) 아래에 위치시킬 수도 있다. 도면부호 432는 상등수 제1 배출관로가 좌우로 유동되는 것을 억제하기 우한 지지부재이다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 상등수 배출장치의 작동에 관하여 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 연속회분식 반응조에서 산소를 공급하는 호기성 반응, 산소의 공급이 없는 혐기 또는 무산소 반응이 진행되는 경우 장치의 작동상태를 설명하는 개념도이다. 상기와 같은 반응이 진행되는 동안에는 반응조의 반응액에는 슬러지와 유입된 부유물질들이 존재하기 때문에, 상등수 배출관로(410)내부로 반응액이 유입되지 않도록 후드(421)와 후드 개폐부(422)를 밀착시켜 후드 유입구(421-1)를 폐쇄시킨다.

도 5는 연속회분식 반응조에서의 반응과 침전이 종료되어, 슬러지층과 분리된 상등수를 배출하기 위한 준비단계시 장치의 작동상태를 설명하는 개념도이다.

반응조(100)의 상등액을 사이펀 원리로 배출하기 위하여, 먼저 상기 연결봉 길이 조절부(424)를 제어하여 상기 후드(421) 개구부를 개방한다. 이후 상기 상등수 제1 배출관로(410)의 상등수 배출관로 개폐밸브(411)를 폐쇄하고, 상기 제2 배출관로(440)와 상기 상등수 공급관로(430)가 연통되도록 3방향 밸브(442)의 개폐 각도를 조절하며, 상등수 저류조(430)의 상등수가 제2 배출관로(440), 상등수 공급관로(430) 및 상등수 제1 배출관로(410)를 경유할 수 있도록 수중펌프(441)를 작동시킨다.

이렇게 소정 시간 상등수를 공급하게 되면, 상등수 제1 배출관로(410) 내부의 공기가 전부 빠져나가고 상등수가 충만한 상태가 된다.

도 6은 상등수 제1 배출관로(410)를 통하여 사이펀 원리를 이용하여 연속회분식 반응조(100)로부터 상등수를 배출하는 단계시 장치의 작동상태를 설명하는 개념도이다.

전술한 바와 같이, 상등수 제1 배출관로(410)에 상등수를 충만시킨 후, 상기 상등수 제1 배출관로(410)의 상등수 배출관로 개폐밸브(411)를 개방하면, 반응조(100)의 상등수는 자연스럽게 상등수 저류조(200)로 배출되고, 상기 상등수 저류조(200)의 상등수는 3방향 밸브(442)를 경유하여 여과장치(500)로 공급된다.

도 7은 디켄터가 위치하는 수위까지 상등수가 모두 배출된 직후의 장치 작동상태를 설명하는 개념도이다.

전술한 바와 같이, 사이펀 원리에 의하여 디켄터가 위치하는 수위, 보다 구체적으로는 수위보다 후드 유입구(421-1)가 높아지게 되면 상등수 제1 배출관로(410) 내부로 공기가 빨려 들어가기 때문에 더 이상 상등수는 배출하지 않는다.

물론 상기와 같은 상등수를 배출하는 도중이나 상등수의 배출이 완료된 이후에도 상등수 저류조(200)의 수위가 소정 수위 이상일 경우에는 수중 펌프(441)가 작동하여 여과장치(500)로 상등수를 공급하는 것은 당연하다.

종래 연속회분식 반응조에 구비되는 디켄터는 상등수를 배출하기 위해서는 지속적으로 흡입펌프를 작동시켜야 하기 때문에 전력소모에 따른 운전비용이 많이 든다는 문제점이 지적되었으나, 본 발명에서는 사이펀 원리를 통하여 무동력으로 상등수를 배출시킬 수 있기 때문에 운전비용을 크게 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 7과 같이 상등수의 배출이 완료된 이후에는, 호기성, 혐기 또는 무산소 반응을 위하여 도 4와 같이 장치가 작동되며, 상기와 같은 과정들이 반복적으로 수행된다.

한편, 도 8은 연속회분식 반응조에서 반응과 침전이 비정상적으로 종료되어 디켄터(420)가 설치된 위치까지 슬러지층이 상승된 경우 상등수 배출관로의 작동상태를 설명하는 개념도로서, 이 경우 후드 유입구(421-1)를 통하여 상등액을 흡입하게 되면 슬러지가 함께 흡입 배출된다. 그러나 본 발명에서는 후드 밀폐부(422)에 설치된 탁도 센서(422-2)를 활용하여 후드 유입구(421-1) 주위의 탁도를 측정하고 이러한 측정값에 따라 디켄터(420)의 길이를 조절할 수 있기 때문에 상등수를 안정적으로 흡입 배출하는 것이 가능하다.

즉, 탁도 측정값이 소정 범위를 벗어나게 되면 와이어(426)가 작동하여, 상등수 제1 배출관로(410) 일측 말단과 연결된 디켄터(420)를 소정 범위의 탁도값에 해당되는 소정 위치까지 상승시켜 상등수를 흡입 배출시키기 때문에, 슬러지층이 완전히 분리된 상등수만을 흡입하는 것이 가능하다.

또한 도 9는 연속회분식 반응조로부터 상등수를 배출하는 과정에서 슬러지층이 부상한 경우, 상등수 배출관로 또는 후드 밀폐부의 작동상태를 설명하는 개념도이다. 상기와 같은 경우, 후드 유입구(421-1)를 통하여 슬러지가 함께 배출되기 때문에 후드 밀폐부(422)에 설치된 탁도 센서(422-2)의 측정값을 전송받아 후드 유입구(421-1)를 폐쇄시키거나 슬러지를 함유하지 않은 소정 위치까지 디켄터(420)를 상승시켜 상등수를 배출하는 것이 가능하다.

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 : 연속회분식 반응조
200 : 상등수 저류조
300 : 여과수 저류조
400 : 상등수 배출장치
410 : 상등수 제1 배출관로
411 : 상등수 배출관로 개폐밸브
420 : 디켄터
421 : 후드 421-1 : 후드 유입구
421-2 : 안내돌기 421-3 : 슬러지 유입 차단판
422 : 후드 개폐부
422-1 안내 돌기 수용홈 422-2 : 탁도 센서
423 : 후드 개폐부 연결봉
424 : 연결봉 길이 조절부
425 : 슬러지 유입 차단재
425-1 : 지지부 425-2 : 차단부
425-3 : 밀착부
426 : 와이어
427 : 와이어 지지수단
430 : 상등수 공급관로
431 : 상등수 제1 배출관로 고정밴드
432 : 상등수 제1 배출관로 지지부재
440 : 상등수 제2 배출관로
441 : 수중펌프 442 : 3방향 밸브
500 : 여과장치

Claims

연속회분식 반응조(100)의 상등수를 상등수 저류조(200)로 이송하는 상등수 제1 배출관로(410);
상기 상등수 저류조(200)에 집수된 상등수를 여과장치(500)로 이송하고, 부유물질이 제거된 여과수를 여과수 저류조(300)로 이송하는 상등수 제2 배출관로(440);
상기 상등수 제1 배출관로(410)와 상기 상등수 제2 배출관로(440)를 상호 연결하는 상등수 공급관로(430);
상기 상등수 제2 배출관로(440)와 상기 상등수 공급관로(430) 분기지점의 3방향 밸브(442); 및
상기 상등수 제1 배출관로(410)의 일측 말단에 구비되며 상기 연속회분식 반응조(100)의 수위 소정 아래에 위치하는 디켄터(420)를 포함하되,
상기 디켄터(420)는 상등수를 흡입할 수 있도록 소정의 내경을 갖는 후드 유입구(421-1)와 상기 후드 유입구(421-1) 외주연부의 슬러지 유입 차단판(421-3)이 구비된 후드(421); 및
상기 후드 유입구(421-1)를 개폐하며 상기 슬러지 유입 차단판(421-3)과 마주보는 상면에 슬러지 여과부재(425)가 형성된 후드 개폐부(422)를 더 포함하고,
상기 슬러지 여과부재(425)는 지지부(425-1) 및 상기 지지부(425-1)에 일단이 고정되고 소정의 복원력을 갖는 다수개의 섬유상 차단부(425-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
제1항에 있어서,
상기 상등수 제2 배출관로(440)의 일측 말단부에 연결되어 상기 상등수 저류조(200)의 상등수를 흡입하는 수중펌프(441)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
제2항에 있어서,
상기 상등수 제1 배출관로(410)의 소정 위치에 구비되는 상등수 배출관로 개폐밸브(411)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
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제1항에 있어서,
상기 슬러지 유입 차단판(421-3)에는 상기 후드 개폐부(422)와 동일 축선상에서 결합을 유도할 수 있도록 1개 이상의 안내 돌기(421-2)가 구비되고, 상기 후드 개폐부(422)에는 상기 안내 돌기(421-2)가 삽입되는 안내 돌기 수용홈(422-1)이 구비되는 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
제5항에 있어서,
상기 후드(421)는 상협하광 구조인 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
제6항에 있어서,
상기 상등수 제1 배출관로(410) 소정 위치에는 상기 후드 개폐부(422)와 연결된 후드 개폐부 연결봉(423) 및 상기 후드 개폐부(422)를 상기 후드(421)와 밀착시키거나 소정 거리 이격시키기 위한 연결봉 길이 조절부(424)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
제7항에 있어서,
상기 상등수 공급관로(430)의 소정 구역은 상기 디켄터(420)가 수위에 따라 이동할 수 있도록 주름관으로 이루어지고,
상기 후드 개폐부(422) 소정 위치에는 반응조(100)의 탁도를 측정할 수 있는 1개 이상의 탁도 센서(422-2)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
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제1항에 있어서,
상기 슬러지 여과부재(425)는 상기 지지부(425-1) 하부에 소정의 복원력을 갖는 쿠션부(425-3)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연속회분식 반응조의 상등수 배출장치.
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