KR101761254B1 - 모듈형 선회식 가압부상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유액(乳液, emulsion) 또는 현탁(懸濁, suspension) 상태의 부유 물질 또는 계면활성 성분을 함유한 원수에서 부유 물질 및 계면활성 성분들을 물로부터 분리하는 수 처리용 가압부상장치를 모듈화하여 이동수단에 의해 이동 설치 가능하게 하는 모듈형 선회식 가압부상장치에 관한 것으로, 본 발명은 원수(原水)를 선회 및 유동시켜, 비중 차이에 따라 원수에 혼합된 이물질(첨가물)을 분리시키는 원통형의 부상분리조와; 상기 부상분리조의 중심축에 대하여 경사방향으로 설치되어, 유입되는 원수가 선회하도록 원수를 공급하는 원수 유입관과; 상기 부상분리조 중심부에 수직 하방으로 상단이 개방되어 구비되고, 상기 원수로부터 분리된 스컴을 분리배출하는 스컴배출관과; 상기 부상분리조 하단에 구비되어, 상기 스컴이 분리된 처리수를 외부로 배출하는 배출배관과; 상기 원수 유입관을 통해 처리대상인 원수를 공급하는 원수 공급부; 그리고 구동을 제어하는 제어유닛을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명은, 선회식 가압부상장치를 필요한 장소에 필요한 시기에만 설치하여 운용할 수 있으므로, 오염도가 높은 시기나 위치에 집중적인 가압부상장치의 운용이 가능하여, 오염수 처리 효율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가압부상장치의 운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

모듈형 선회식 가압부상장치 { DISSOLVED AIR FLOTATION APPARATUS MODULAL TYPE }

본 발명은 유액(乳液, emulsion) 또는 현탁(懸濁, suspension) 상태의 부유 물질 또는 계면활성 성분을 함유한 원수에서 부유 물질 및 계면활성 성분들을 물로부터 분리하는 수 처리용 가압부상장치를 모듈화하여 이동수단에 의해 이동 설치 가능하게 하는 모듈형 선회식 가압부상장치에 관한 것이다.

수 처리 공정에서, 원수에 포함된 부유물질의 분리는, 침전, 부상분리 또는 여과 방식 중의 어느 한 가지 이상의 방식이 적용되는 것이 일반적이다.

이 중에서 부상분리는 비교적 비중이 낮은 수중 부유물질을 수 표면으로 띄워 올려서 분리시키는 방법으로서, 수중에 분산된 미세 공기포에 의한 부상분리 공법의 부문별 연구가 꾸준히 진행되어, 공기 가압에 의하여 수중의 공기 용존량을 높인 후 감압시켜 미세기포를 생성시키는 소위 ‘가압부상법(dissolved air flotation)’은 대표적인 고액분리 기술 중의 하나가 되었다. 이 가압부상법은 물보다 비중이 낮은 물질 뿐만이 아니라 물보다 비중이 큰 물질도 미세 기포 입자와 함께 부상시킬 수가 있으며 통상적으로 처리에 0.5 ~ 1 시간이 걸리므로 침전장치에 비하여 설비의 크기 등에서 유리한 측면이 있다. 대한민국 등록특허 10-0882200호 및 10-1639414호 등에 따르면 가압부상을 위한 부상분리조는 원통형을 이루고, 처리 대상인 부유물질을 포함하는 물을 받아들여 내부에서 선회류를 형성시킬 수 있는 구조를 갖추고 있으며, 처리 대상인 물이 상기 부상분리조 내부를 통과하는 과정에서 미세기포에 부유물질을 흡착하여 부상시킨 후 중심부에 구비된 배출관을 통하여 외부로 배출시키는 부유물질 분리 기능을 수행하도록 함으로써 보다 향상된 가압부상 장치를 제공하고 있다.

그러나 상기 출원들에 따른 선회류 형성방식의 부상분리 장치들은 미세기포와 함께 부상하는 부유물질들(이하‘스컴’이라 함)이 상기 원통형의 부상분리조 상부의 수 표면에서 중심 부위로 저절로 모여들음으로써 상기 부상분리조 중심부에 구비된 배출관을 월류하여 외부로 방출되는 기능이 나타나도록 설계하고, 동시에 부상분리조 내부의 수위 검지 장치와 연동된 배출수량 조절판을 설치하여도 스컴의 안정적인 월류를 위한 수위의 조절에 어려움을 겪게 되는 문제점이 있다.

한편, 이와 같은 가압부상장치는 설비비용의 부담으로 인해 다양한 장소에 설치되지 못하는 문제점이 있었다.

특히, 지속적으로 오염수가 배출되지 않고, 간헐적으로 오염수가 배출되거나, 특정기간에 오염도가 증가하는 지역에 경제성의 문제로 일시적인 운용을 위해 가압부상장치를 설치할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1639414호 대한민국 등록특허 제10-0882200호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 가압부상장치를 모듈화시켜 이동수단에 의해 이동가능하게 구성하여, 단기적으로 특정 위치에 설치하여 운용할 수 있는 선회식 가압부상장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 선회식 가압부상장치에 있어서 부상분리조 내부의 수위 조절이 정확하지 못한 경우에 발생하는, 수 표면의 스컴이 월류되지 못하고 계속 쌓이거나 반대로 다량의 물이 포함된 스컴이 월류방출되는 장치 작동 상의 문제점을 해소하고, 부상분리조 내부의 수위 조절이 정확히 이루어지지 않아도 높은 신뢰성으로 스컴을 중심부 배출관으로 월류시킬 수 있을 뿐만이 아니라, 스컴과 함께 월류방출되는 물의 양을 최소화 할 수 있는 스컴 배출용 조정 시스템을 포함하는 선회식 가압부상장치를 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 원수(原水)를 선회 및 유동시켜, 비중 차이에 따라 원수에 혼합된 이물질(첨가물)을 분리시키는 원통형의 부상분리조와; 상기 부상분리조의 중심축에 대하여 경사방향으로 설치되어, 유입되는 원수가 선회하도록 원수를 공급하는 원수 유입관과; 상기 부상분리조 중심부에 수직 하방으로 상단이 개방되어 구비되고, 상기 원수로부터 분리된 스컴을 분리배출하는 스컴배출관과; 상기 부상분리조 하단에 구비되어, 상기 스컴이 분리된 처리수를 외부로 배출하는 배출배관과; 상기 원수 유입관을 통해 처리대상인 원수를 공급하는 원수 공급부; 그리고 구동을 제어하는 제어유닛을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 가압부상장치는, 규격화된 컨테이너 상에 설치될 수도 있다.

또한, 상기 원수 공급부는, 공기와 물을 혼합하여 미세기포를 형성시키는 미세기포 제조부와; 응집약액의 공급펌프와 수중의 부유물질과 응집용 약액을 혼합하는 응집반응조를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 부상분리조로부터 배출되는 스컴으로부터 수분을 제거하여 수납하기 위한 스컴처리유닛을 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 스컴처리유닛은, 스컴을 저장하여 배출하는 스컴분배조와; 상기 스컴분배조로부터 배출되는 스컴을 수납하기 위한 수거망을 지지하기 위한 수거모듈을 포함하여 구성되고: 상기 스컴분배조는, 서로 다른 배출량을 갖는 둘 이상의 분배관을 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 수거망은, 수분 배출이 가능한 망일 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 부상분리조 내의 원수 수위를 측정하는 수위감지기와; 상기 부상분리조 내의 원수량을 조절하는 유량 조절수단을 더 포함하여 구성되고: 상기 제어부는, 상기 조절수단을 제어하여, 상기 부상분리조 내의 원수량을 조절할 수도 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 기 저장된 시간 주기에 따라 시간을 카운팅하는 타이머와; 상기 수위감지기의 측정값을 수신받는 수신모듈과; 상기 시간 주기에 따라 상기 유량 조절수단을 제어하여, 상기 부상분리조 내의 유량을 제어하는 컨트롤러; 그리고 상기 시간 주기 및 상기 시간 주기에 따른 유량값을 저장하는 저장부를 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 유량조절수단은, 상기 부상분리조내로 유입되는 원수량을 조절하도록, 원수 유입관에 구비되는 원수조절밸브와; 상기 부상분리조로부터 배출되는 처리수량을 조절하도록, 배출배관에 구비되는 처리수조절밸브를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 상기 타이머의 측정된 시각 별로 설정된, 상기 부상분리조 내의 원수 수위가 유지되도록 상기 원수조절밸브의 개폐량을 제어할 수도 있다.

또한, 상기 제어유닛은, 상기 타이머의 측정된 시각 별로 설정된, 상기 부상분리조 내의 원수 수위가 유지되도록 상기 처리수조절밸브의 개폐량을 제어할 수도 있다.

그리고 본 발명은 상기 부상분리조 내의 원수 중량을 측정하는 중량측정기를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

이때, 상기 원수 유입관은, 상기 부상분리조 연결부에 구비되어, 원수 유입각을 조절하도록 하는 조절베인과; 상기 조절베인의 회동각을 조절하는 베인컨롤러를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 상기 수위감지기 및 중량측정기로부터 수신된 측정값으로부터, 스컴량을 산출하는 연산부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 제어유닛은, 상기 연산부로부터 산출된 스컴량이 기준값 이상인 경우, 상기 처리수조절밸브를 조절하여, 상기 부상분리조 내의 처리수 배출량을 감소시켜, 상기 스컴 배출량이 증가되도록 제어할 수도 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 상기 연산부로부터 산출된 스컴량이 기준값 미만이고, 상기 수위감지기로부터 수신된 원수 수위가 설정값 이상인 경우, 상기 처리수조절밸브를 조절하여, 상기 부상분리조 내의 처리수 배출량이 증가되도록 제어할 수도 있다.

또한, 상기 제어유닛은, 상기 연산부로부터 산출된 스컴량이 기준값 이상이고, 상기 수위감지기로부터 수신된 원수 수위가 설정값 미만인 경우, 상기 처리수조절밸브를 조절하여, 상기 부상분리조 내의 처리수 배출량이 감소되도록 제어할 수도 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 상기 연산부로부터 산출된 스컴량이 기준값 미만이고, 상기 수위감지기로부터 수신된 원수 수위가 설정값 미만인 경우, 상기 원수조절밸브를 조절하여, 상기 부상분리조 내의 원수 유입량이 증가되도록 제어할 수도 있다.

또한, 상기 제어유닛은, 상기 스컴량에 따라, 상기 베인컨트롤러를 제어하여, 상기 원수의 유입각을 조절하여, 상기 부상분리조 내의 원수 선회속도를 조절할 수도 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 상기 스컴량이 증가할수록 상기 부상분리조 내의 원수 선회속도가 증가하도록 상기 베인컨트롤러를 제어할 수도 있다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 선회식 가압부상장치를 필요한 장소에 필요한 시기에만 설치하여 운용할 수 있으므로, 오염도가 높은 시기나 위치에 집중적인 가압부상장치의 운용이 가능하여, 오염수 처리 효율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가압부상장치의 운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에서는 부상분리조 내부의 수위가 주기적으로 상승 및 하강이 반복될 수 있도록 프로그램 설정이 가능한 수위 조정 시스템을 구비시킴으로써, 장치의 운전 중 상기 부상분리조 내부의 수위가 스컴유출관의 입구보다 높거나 낮은 수준으로 소정의 시간씩 번갈아서 위치하도록 하여, 부상되는 스컴이 부상분리조의 수표면에 집합농축 된 후 간헐적으로 방출이 이루어지도록 하여서 스컴의 스컴유출관 월류 실패를 방지할 뿐만이 아니라 스컴 하부의 물이 스컴과 함께 지속적으로 스컴유출관으로 유출되는 현상도 방지하는 효과를 가져오게 하여 선회식 가압부상 장치의 안정된 운전을 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치가 이동 차량에 탑재된 모습을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치의 내부구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 수위조절식 부상분리조가 구비된 선회식 가압부상장치의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 부상분리조의 구성 및 동작 형태를 도시한 예시도.
도 5은 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 미세기포 생성부의 구성을 도시한 예시도.
도 6는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 베인 및 베인컨트롤러의 구성을 도시한 예시도.
도 7은 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치를 구성하는 스컴처리유닛의 일 예를 도시한 예시도.
도 8는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 제어유닛의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 9은 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 제어유닛의 제어방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.

본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치는 이동 설치 및 운용이 가능하도록 구성된 처리수의 부유물질을 제거하는 정제처리 장치로서, 아래에서 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치가 이동 차량에 탑재된 모습을 도시한 예시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치의 내부구성을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명에 의한 수위조절식 부상분리조가 구비된 선회식 가압부상장치의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 부상분리조의 구성 및 동작 형태를 도시한 예시도이며, 도 5은 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 미세기포 생성부의 구성을 도시한 예시도이고, 도 6는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 베인 및 베인컨트롤러의 구성을 도시한 예시도이며, 도 7은 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치를 구성하는 스컴처리유닛의 일 예를 도시한 예시도이고, 도 8는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 제어유닛의 일 실시예를 도시한 블록도이며, 도 9은 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 제어유닛의 제어방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치는 다양한 형태로 구성될 수 있으나, 바람직하게는 차량을 통해 이동 및 설치가 용이하도록 규격화된 컨테이너(1000)를 이용하여 구성된다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 컨테이너(1000) 내부에는 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치를 구성하기 부상분리조(100), 원수공급부(500), 미세기포제생성부(600), 제어유닛(700)), 발전유닛(800), 스컴처리유닛(900), 펌핑유닛(P)이 구비된다. 이때, 상기 부상분리조(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 컨테이너(1000) 및 부상분리조(100)의 크기 및 처리용량에 따라 하나 이상이 설치되는 것도 가능하다.

이하에서는 이들 주요 구성의 구체적인 구성 및 작용을 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 상기 부상분리조(100)의 구성과 작동 과정을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 처음 미세기포가 혼합된 원수가 원수유입관(200)을 통하여 원통형의 부상분리조(100) 내에 주입된다.

이때, 부상분리조(100)의 측면에 접선방향으로 편향 설치된 원수유입관(200)의 작용력에 의하여 부상분리조(100)의 내부에는 선회류가 형성된다.

이후, 수중의 부유물질들은 미세기포에 흡착되어 부상분리조(100)의 내부에서 바깥쪽으로 선회상승류를 형성하며 선회와 동시에 상승한다.

이때, 미세기포에 흡착된 부유물질들은 부상하는 스컴이 되어 수표면으로 떠오른 후 선회하며 회전 중심으로 모이는 부상 스컴 경로를 따라 이동하여 부상분리조(100)의 회전 중심부에 수직 하방으로 설치된 스컴배출관(110)을 월류하여 외부로 방출된다.

그리고 기포와 함께 부상하며 부유물질이 제거된 처리수는 부상분리조(100)의 안 쪽으로 선회하강류를 형성하며 선회와 동시에 하강하여 하부의 처리수배출관(300)을 통하여 연속적으로 외부로 배출된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선회식 가압부상 장치의 가동 중에는 기본적으로 처리수조절밸브(310)의 조절에 의하여 처리수의 유출량이 조절되어 상기 부상분리조(100) 내의 수위가 조절되며, 이에 따라서 월류되는 물을 포함한 스컴의 배출량을 조절할 수 있다.

그리고 부상분리조(100)에는 소정 위치에 수위감지기(410)가 설치되어, 상기 제어유닛(700)이 상기 수위감지기(410)의 측정값을 이용하여, 상기 선회식 가압부상 장치의 가동을 제어할 수 있도록 한다.

상기 제어유닛(700)에 의한 상기 선회식 가압부상 장치의 제어 실시예들은 이후에 다시 상세히 설명하기로 한다.

한편, 부상분리조(100) 내에 유입된 실트 등 부상에 의하여 제거되지 못하는 비중이 큰 입자는 부상분리조(100) 내에서의 선회류에 따른 원심력에 의하여 벽체 쪽으로 이동하며 하부로 침전된 후 침전물배출관(120)을 통하여 외부로 배출되는데, 물과 함께 배출되는 양은 침전물배출관유량조절수단(130)의 조작에 의하여 연속 또는 단속적으로 조절할 수 있다.

그리고 상기 원수유입관(200)에는 원수의 유입량을 조절하기 위한 원수조절밸브(210)가 구비될 수 있다.

즉, 본 발병에서는 상기 처리수의 배출량을 조절하여 상기 부상분리조(100) 내의 수위를 조절할 수도 있고, 상기 유입수의 유입량을 조절하여 상기 부상분리조(100) 내의 수위를 조절하는 것도 가능하다. 이들 조절의 차이점 및 효과는 이후 다시 설명하기로 한다.

한편, 상기 처리수조절밸브(310), 원수조절밸브(210)는 게이트밸브나 볼밸브, 그로브밸브 등 일 수 있으며, 공기압 또는 전동 모터에 의하여 작동될 수 있다.

또한, 상기 침전물배출관유량조절수단(130)은 게이트밸브나 볼밸브, 그로브밸브 등 일 수 있으며, 공기압 또는 전동 모터에 의하여 자동으로 작동될 수 있는데 수동으로 작동하는 것도 가능하며, 실질적으로 침전물이 미미한 경우에는 설치를 생략할 수도 있다.

그리고 상기 수위감지기(410)는 압력감지 장치나 초음파나 레이저를 이용하는 거리 측정 장치 등이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 부상분리조(100) 내에는 중량측정기(420)가 구비될 수 있다. 상기 중량측정기(420)는 상기 부상분리조(100) 내의 유체(원수+스컴) 무게를 측정하기 위한 것으로, 다양한 통상의 압력계가 적용될 수 있고, 내용물이 포함된 부상분리조(100)전체의 무게를 측정하여, 고정된 부상분리조(100)의 무게를 감하여 상기 부상분리조 내의 유체 무게를 산출하도록 구성될 수도 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 원수공급부(500)는 원심펌프와 같은 원수공급수단과 응집약액저장조(510), 응집약액공급펌프(530), 응집반응조(510)와 원수와 응집용 약액의 이송을 위한 이송배관들을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 약액은 처리 대상에 따라서 두 가지 이상이 동시에 쓰일 수도 있으며, 응집반응조도 4단계 이상의 공정으로 채택될 수가 있다.

통상적으로 응집반응조(510)에는 응집반응의 효과를 높이기 위하여 전동 모터를 이용하는 교반장치가 구비된다. 상기 응집반응조(510)는 상대적으로 긴 길이의 관(파이프) 형태로 만들어서 이송 중에 관의 내부에서 발생하는 난류에 의하여 응집 기능을 수행하도록 할 수도 있다.

그리고 상기 원수공급수단은 구동 모터에 공급하는 전기의 전압이나 전원의 주파수 또는 밸브의 조작 등으로 유량을 통제할 수 있는 장치를 구비시키는 것이 바람직하다.

이하서는 도 5을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하는 미세기포생성부의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 미세기포생성부(600)는 공기흡입배관(640)과 흡입공기유량조절판(690), 전동펌프(650), 내압관(660), 압력조절판(680)을 포함하여, 처리수순환배관(620)에 연결되어 구성된다.

상기 전동펌프(650)는 원심펌프일 수 있으며 공기 흡입 시에도 케비테이션이 일어나지 않도록 특히 마찰펌프 등을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 전동펌프(650)의 작동에 따라서 처리수배출배관(300) 내의 물과 공기흡입배관(640)을 통한 외부의 공기가 전동펌프(650) 내로 빨려 들어온 후 강한 교반력과 함께 압력을 받아서 공기가 미세한 입자로 쪼개지고 물속에 용해된다.

그리고 물과 공기의 혼합물은 내부에 다공성격판(670)을 구비시킨 내압관(660)을 통과하며 공기의 용해도가 더욱 높아진 후 원수유입관(200)으로 공급된다.

또한 미세기포생성부(600)에는 볼밸브나 게이트밸브와 같은 압력조절판(680)을 구비할 수 있는데, 이는 내압관(660) 내부의 압력을 소정의 수준으로 높여서 미세기포수 중의 공기 용해도를 높임으로써 감압 시에 보다 많은 양의 미세기포가 생성되도록 하는 역할을 하게 된다.

그리고 공기흡입배관(640)은 유입공기의 안정된 제공을 위하여 끝 부분이 가늘고 유체의 흐름 방향과 일치하도록 구부린 오리피스형 말단으로 구비하는 것이 바람직하다.

상기 내압관(660) 내부의 압력은 3 ~ 7bar의 범위에서 유지시키는 것이 바람직하며, 도면에는 나타나 있지 않으나 내압관(660) 또는 관로 중에 압력계를 부착하여 장치의 가동 압력 조건을 정확히 파악할 수 있을 뿐만이 아니라 임의로 조정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 전동펌프(650) 내로 흡입되는 공기의 양을 파악하기 위한 공기 유량계를 공기흡입배관(640) 상에 설치할 수도 있다. 이때, 상기 전동펌프(650)는 도 2에 도시된 펌핑유닛(P)의 일부로 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 원수유입관(200) 단부에, 원수의 유입 방향을 조절할 수 있는 베인(220)과 상기 베인의 회동을 제어하는 베인컨트롤러(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 원수의 선회량은, 상기 원수유입관(200)의 설치 각 및 원수의 유속에 의해 결정되는데, 상기 원수유입관(200)의 설치 각은 고정되므로, 내부에 회동 가능한 베인(220)을 설치하여, 상기 원수의 유입 각을 조절할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제어유닛(700)이 상기 베인컨트롤러(230)을 통해 상기 원수의 선회량을 조절하여 원수의 처리 효율을 조절할 수 있다.

본 발명에 의한 선회식 가압부상장치의 수중 부유물질의 제거 과정을 요약하면, 펌프 등의 원수공급수단을 이용하여 처리 대상 원액을 연속적으로 채취·이송하고, 채취된 처리 대상 원액은 응집반응조(510) 내에서 응집용 약액과 서로 만나고, 강제적으로 혼합되어 소위 플럭이라고 불리는 응집체를 형성한 후 배관을 통하여 부상분리조(100)로 공급되며, 동시에 미세기포생성부(600)로부터 제공되는 미세기포를 포함하는 순환수가 함께 혼합되어서 부상분리조(100)로 들어가는데, 상기 혼합액은 부상분리조(100) 내부에서 선회·상승하는 유동 과정에서 부상된 스컴과 처리수로 분리되고, 부상된 스컴은 부상분리조(100)의 중심부에 배치된 스컴배출관(110)을 월류하여 외부로 방출된다. 이때, 방출되는 스컴은 도 7에 도시된 바와 같은 스컴처리유닛(900)에 의해 처리되는데, 이하에서는 본 발명을 구성하는 스컴처리유닛(900)을 상세히 설명하기로 한다.

일반적으로, 상시 시설물로 설치되는 가압부상장치는 방출되는 스컴을 탈수하여 수분을 줄이고, 건조과정과 분쇄과정을 거처 배출된다.

그러나 이와 같은 탈수/건조/분쇄 장치의 구동은 상당량의 전력을 소비하여 차량으로부터 전달되는 전력이나, 자가 발전유닛으로부터 조달되는 전력으로는 구동되기 어려울 뿐만 아니라, 시설물의 설치 공간이 커 모듈화된 본 발명에 적용하기는 불가능하다.

따라서 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치에서는 스컴처리유닛(900)을 통해 배출되는 스컴을 처리한다.

상기 스컴처리유닛(900)은 도 7에 도시된 바와 같이, 스컴분배조(910), 조절부(912), 분배관(914), 수거모듈(920), 집수부(930) 및 배수관(932)을 포함하여 구성된다.

상기 스컴분배조(910)는 스컴배출관(110)으로부터 배출되는 스컴을 모아 수집하는 트레이로 상기 스컴분배조(910)에는 상기 스컴배출관(110)을 통해 함수율이 높은 스컴이 유입된다.

그리고 상기 분배관(914)은 상기 스컴분배조(910) 내의 스컴을 후술할 수거모듈(920) 방향으로 배출하는 부분으로, 바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같이 둘 이상의 분배관(914)이 형성된다.

한편, 상기 조절부(912)는 각 분배관(914)을 통해 배출되는 스컴의 비율 또는 양을 조절하기 위한 것으로, 상기 분배관(914)을 향하여 설치된 베인 또는 댐퍼 등의 구성이 적용될 수 있다.

그리고 상기 수거모듈(920)은 상기 분배관(914)으로부터 배출되는 스컴을 별도의 수납수단에 담기 위한 구성으로, 바람직하게는 가이드레일(922)과 수거망(924)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 가이드레일(922)은 다수의 상기 수거망(924)을 지지하여 순차적으로 이동하며 인출할 수 있도록 하는 구성이고, 상기 수거망(924)은 수분이 투과될 수 있는 재질로 형성된 자루 형태의 구성이다. 바람직하게는 상기 수거망(924)로 통상 마대자루 등이 사용될 수 있다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 가이드레일(922)에 개구부가 끼워진 상태로 다수의 수거망(924)이 밀착되어 보관되고, 필요 시 외측 수거망(924)부터 분배관(914) 위치로 이동시켜 분배관(914)을 통해 배출되는 스컴을 수납한다.

그리고 상기 수거모듈(920) 하방에는 상기 수거망(924)을 통해 배출되는 수분을 모으는 집수부(930)와 상기 집수부(930)에 모아진 배출수를 외부 또는 처리수배출관(300)으로 배출하는 배수관이 구비된다.

이하에서는 상기 스컴처리유닛(900)을 통해 스컴을 처리하는 방법에 대하여, 간략히 설명하기로 한다.

상기 스컴배출관(110)을 유입되는 스컴은 상기 스컴분배조(910)에 유입되고, 유입된 스컴은 조절부(912)에 의해 배출량이 조절되어 다수개의 분배관(914)을 통해 배출된다.

이때, 각 분배관(914)의 배출량은 상기 가이드레일(922) 내측의 배출량이 외측의 배출량보다 많도록 조절된다.

이후, 상기 분배관(914) 하방에 펼쳐진 수거망(924)에 스컴이 수납된다. 이때 수납되는 스컴은 다량의 수분을 함유하고 있으므로, 수납과 동시에 수분이 수거망(924)을 통해 집수부로 배출된다.

이때, 상기 수거망(924)은 먼저, 상기 가이드레일(922) 내측의 분배관(914)을 통해 일정량의 스컴을 수납하고, 상기 가이드레일(922) 외측으로 이동하면서 다른 분배관(914)을 통해 스컴을 공급받아 수납된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 스컴처리유닛(900)은 상기 수거망(924)에 수납량을 점점 줄여 스컴이 수납되도록하여, 효율적인 수분배출이 이루어지도록 한다.

즉, 수분배출효율은 스컴이 적층되면서 저하되므로, 수분 배출효율이 높은 초기에 상기 수거망(924)에 다량의 스컴을 투입하고, 점점 스컴 투입량을 줄여 수분배출을 시간을 확보하도록 한다.

이후, 상기 수분이 일정량 배출된 수거망(924)은 개구부가 밀봉되어, 재처리를 위해 보관된다.

한편, 본 발명에 의한 모듈형 선회식 가압부상장치는 차량의 전원부로부터 전원을 공급받을 수도 있으나, 지속적이고 안정적인 전원 공급을 위해 외부전원을 이용하거나 자가발전을 위한 발전유닛(800)을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

이하에서는, 본 발명에 의한 선회식 가압부상장치의 수중 부유물질 제거 효율을 극대화하기 위한 제어유닛의 구성 및 제어 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 선회식 가압부상장치의 제어유닛은 크게 3가지 방식 제어를 통해 수중 부유물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

첫째는, 주파수 제어방식으로, 상기 제어유닛이 기 저장된 시간 주기에 따라 상기 부상분리조 내의 원수 수위를 상승 및 하강 시켜, 스컴 제거 효율을 향상시키는 제어 방법이고;

둘째는, 스컴량 제어방식으로, 상기 제어유닛이 상기 부상분리조 내의 원수 수위 및 스컴량을 산출하여, 원수의 유입량과 처리수 배출량을 제어함에 따라 스컴의 제거 효율을 향상시키는 제어 방법이며;

마지막은, 선회량 제어방식으로, 상기 제어유닛이 상기 부상분리조 내의 스컴량을 산출하여, 원수의 유입 방향을 조절하여, 원수의 선회량을 변화시킴에 따라 스컴의 제거 효율을 향상시키는 제어 방법이다.

물론, 이들 각 제어 방법은 독립적으로 적용되어야만 하는 것은 아니고, 처리효율을 극대화 시키기 위하여, 각 제어방법이 병행되어 실시될 수도 있다.

이들 제어 방식을 구현하기 위하여, 본 발명에 의한 선회식 가압부상장치의 제어유닛(700)은 도 8에 도시된 바와 같이, 수신모듈(710), 컨트롤러(720), 타이머(730), 연산부(740) 및 저장부(750)를 포함하여 구성된다.

상기 수신모듈(710)은 상기 수위감지기(410)로부터 측정된 상기 부상분리조 (100) 내의 수위 측정값 및/또는 상기 중량측정기(420)로부터 측정된 상기 부상분리조(100) 내의 유체 중량 측정값을 수신하는 것으로, 유/무선 통신방식의 다양한 데이터 수신 인터페이스를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 상기 컨트롤러(720)는 상기 처리수조절밸브(310), 원수조절밸브(210), 베인컨트롤러(230)를 제어하여 처리수의 배출량, 원수의 유입량 및 원수의 유입 방향을 제어하기 위한 구성이다.

한편, 타이머(730)는 상기 제어유닛(700)이 주파수 제어방식의 제어를 수행함에 있어, 경과시간을 카운팅하여, 해당시간에 설정된 수위로 상기 부상분리조(100) 내의 수위를 조절할 수 있도록 한다.

그리고 상기 연산부(740)는 상기 부상분리조(100) 내의 스컴량을 산출하는 구성으로, 구체적으로, 상기 수위감지기(410)로부터 수신된 수위 측정값과 상기 중량측정기(420)로부터 수신된 중량 측정값으로부터 상기 부상분리조(100) 내의 스컴량을 산출한다.

즉, 원수와 스컴의 비중이 서로 다름을 이용하여, 상기 수위 측정값에 따른 전체 수위가 원수로 채워진 경우의 예상 중량과, 실제 중량 측정값을 비교하면, 상대적인 스컴의 포함 비율을 대략적으로 산출할 수 있다.

한편, 상기 저장부(750)는 상기 제어유닛(700)의 구동에 기준이 되는 시간 주기, 상기 시간주기에 대한 수위, 수위에 대한 설정값, 스컴량에 대한 기준값 등이 저장되는 부분으로, 이와 같은 저장된 값은 운영자의 선택에 따라 수정/갱신이 가능하도록 구성된다.

이하에서는 이와 같이 구성되는 상기 제어유닛에 의한 각 제어 방식에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 주파수 제어방식은, 시간 주기에 따른 부상분리조(100) 내 원수 수위의 승/하강 제어로, 상기 제어유닛(700)은 수위감지기(410)로부터 유무선 통신 수단을 통하여, 상기 부상분리조(100)내의 수위 측정값을 수신한 후, 부상분리조(100) 내부의 수위를 사전에 설정된 수준으로 유지할 수 있도록 처리수조절밸브(310)에 제어신호를 송신하여, 밸브 개도를 조작한다.

이때, 상기 설정된 수위는 타이머(730)에 의해 측정된 시각에 따라 설정된 수위를 말한다.

즉, 상기 제어유닛(700)은 부상분리조(100) 내부의 수위를 사전에 설정함에 있어서 일정한 시간 간격으로 수위를 높였다가 다시 낮추는 작업이 반복되도록 프로그램되어 설정된다.

예를 들어서, 5분간은 부상분리조(100) 내부의 수위를 스컴배출관(110)의 최상부보다 5cm 낮은 상태로 유지시키다가 다음 2분간은 부상분리조(100) 내부의 수위를 스컴배출관(110)의 최상부보다 1cm 더 높은 상태를 유지시키도록 하고 이를 반복적으로 수행하도록 하는 등, 시간에 따른 수위가 임의로 설정 가능한 기능을 가지는 것이다.

물론 이러한 수위의 설정은 해당 선회식 가압부상장치에 걸리는 처리부하량과 수중 부유 물질의 함량, 스컴을 포함하는 용액의 점성 등에 따라서 달라질 수 있다.

아울러, 상기 제어유닛(700)은 본 발명에 따른 선회식 가압부상 장치에 있어서 원수공급부(500), 응집약액공급펌프(530) 및 전동펌프(650), 흡입공기유량조절판(690) 등의 작동과 도시되지 않은 압력계, 유량계 등으로부터의 전기적 신호를 수신하여 장치의 구동을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.

다음으로, 스컴량 제어방식은, 상기 제어유닛(700)이 상기 부상분리조(100) 내의 원수 수위 및 스컴량에 따라, 원수의 유입량과 처리수 배출량을 제어하는 것으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 수신모듈(710)이 상기 수위감지기(410) 및 상기 중량측정기(420)로부터 수위 측정값 및 중량 측정값을 수신받는 것으로부터 시작된다(S110, S120).

이후, 상기 연산부(740)는 수신된 상기 수위 측정값 및 중량 측정값으로부터 상대적인 스컴량을 산출한다(D130).

상기 연산부(740)의 스컴량 산출방식은 전술한 바와 같이.

다음으로, 상기 컨트롤러(720)는 산출된 스컴량 및 수위에 따라 처리수 배출량 및 원수유입량을 조절한다.

이에 대하여 구체적으로 살피면, 도 9에 도시된 바와 같이, 수위가 설정값 이상이고, 스컴량이 기준값 이상인 경우, 스컴이 다량 포함된 원수가 설정 수위 이상으로 유지되고 있는 경우이므로, 별도의 조절 없이 상기 처리수 배출량 및 원수유입량을 그대로 유지한다.

즉, 다량의 스컴이 포함된 원수가 높은 수위로 스컴을 바람직하게 배출하고 있으므로, 그 상태를 유지시킨다.

반면에, 상기 수위가 설정값 이상이고, 스컴량이 기준값 미만인 경우, 스컴이 적게 포함된 원수가 설정 수위 이상으로 유지되고 있는 경우이므로, 이 경우, 스컴배출관을 통해 스컴이 아닌 원수의 배출 비율이 높게되므로, 수위를 낮출 필요가 있다.

이에 따라, 상기 컨트롤러(720)는 상기 처리수조절밸브(310)를 조절하여 배출수의 배출량을 증가시키고, 원수 유입량은 유지시킨다.

다음으로, 수위가 설정값 미만이고, 스컴량이 기준값 이상인 경우, 스컴이 다량 포함된 원수가 낮은 수위로 유지되고 있는 경우이므로, 다량의 스컴이 포함되었음에도 불구하고, 스컴이 배출되지 못하게 된다.

이에 따라 상기 컨트롤러(720)는 상기 처리수조절밸브(310)를 조절하여 배출수의 배출량을 감소시켜 수위를 증가시키는 한편, 원수 유입량은 유지시켜 스컴의 과도한 유입을 제한하게 된다.

마지막으로, 수위가 설정값 미만이고, 스컴량이 기준값 미만인 경우, 스컴이 적게 포함된 원수가 낮은 수위로 유지되고 있는 경우이므로, 선회식 가압 부상장치의 처리 효율이 충분히 발휘되지 못한 상황을 의미한다.

이에 따라, 상기 컨트롤러(720)는 상기 처리수 배출량은 유지(또는 감소)시키고, 상기 원수조절밸브(210)를 조절하여 원수 유입량을 증가시켜, 수위를 증가시키는 한편, 스컴의 유입량도 증가시킨다.

전술한 바와 같은, 상기 제어유닛(700)의 스컴량 제어방식에 의하면, 처리될 처리수의 수질이 불균일하여, 원수에 포함된 스컴의 양이 불규칙적인 경우에도, 선회식 가압 부상장치의 처리효율을 최대한으로 활용하여 운용할 수 있는 장점이 있다.

즉, 통상의 선회식 가압부상장치는 일정한 처리설비로 고정설치되고, 원수의 종류도 일정하므로, 원수 유입량에 따라 스컴 발생비율이 어느 정도 일정하게 유지된다.

그러나 선회식 가압부상장치가 이동식으로 구성되어, 다양한 장소에서, 다양한 원수를 처리하는 경우, 원수의 수질에 따라 스컴량은 매우 불규칙하게 변화되므로, 이 경우 본 발명에 의한 제어유닛의 스컴량 제어방식은 처리효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

마지막으로, 선회량 제어방식은, 상기 제어유닛(700)이 상기 부상분리조(100) 내의 스컴량에 따라 원수의 유입 방향을 조절하는 제어방식이다.

구체적으로, 원수의 선회량이 증가하면, 비중이 상대적으로 큰 물(水)은 원심력에 의해 부상분리조 외측으로 모이고, 비중이 상대적으로 작은 스컴은 상대적으로 상기 부상분리조 내측에 모여 상기 스컴배출관(110)을 통해 배출되어, 스컴 배출효율이 증가된다.

따라서 상기 컨트롤러(720)는, 스컴량이 많게 측정된 경우, 상기 베인컨트롤러(230)를 제어하여, 상기 베인(220)을 회전시켜, 원수가 상기 부상분리조(100) 외측으로 유입되도록 하여, 상기 원수의 선회량을 증가시키도록 제어한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 선회식 가압부상장치의 운전 과정에서 부상된 스컴의 외부 방출의 실패를 방지할 뿐만이 아니라, 불필요한 물의 배출을 최소화 시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100 : 부상분리조 110 : 스컴배출관
120 : 침전물배출관 200 : 원수유입관
210 : 원수조절밸브 220 : 베인
230 : 베인컨트롤러 300 : 처리수배출배관
310 : 처리수조절밸브 410 : 수위감지기
420 : 중량측정기 500 : 원수공급부
510 : 응집반응조 520 : 응집약액저장조
530 : 응집약액공급펌프 540 : 원수이송배관
600 : 미세기포생성부 620 : 처리수순환배관
630 : 미세기포수공급배관 640 : 공기흡입배관
650 : 전동펌프 660 : 내압관
670 : 다공성격판 680 : 압력조절판
690 : 흡입공기유량조절판 700 : 제어유닛
710 : 수신모듈 720 : 컨트롤러
730 : 타이머 740 : 연산부
750 : 저장부 800 : 발전유닛
900 : 스컴처리유닛 910 : 스컴분배조
912 : 조절부 914 : 분배관
920 : 수거모듈 922 : 가이드레일
924 : 수거망 930 : 집수부
932 : 배수관

Claims (13)

1. 원수(原水)를 선회 및 유동시켜, 비중 차이에 따라 원수에 혼합된 이물질을 분리시키는 원통형의 부상분리조와;
   상기 부상분리조의 중심축에 대하여 경사방향으로 설치되어, 유입되는 원수가 선회하도록 원수를 공급하는 원수 유입관과;
   상기 부상분리조 중심부에 수직 하방으로 상단이 개방되어 구비되고, 상기 원수로부터 분리된 스컴을 분리배출하는 스컴배출관과;
   상기 부상분리조 하단에 구비되어, 상기 스컴이 분리된 처리수를 외부로 배출하는 배출배관과;
   상기 원수 유입관을 통해 처리대상인 원수를 공급하는 원수 공급부; 그리고
   구동을 제어하는 제어유닛을 포함하여 구성되는 모듈형 선회식 가압부상장치에 있어서,
   상기 가압부상장치는,
   규격화된 컨테이너 상에 설치되며:
   상기 원수 유입관은,
   상기 부상분리조 연결부에 구비되어, 원수 유입각을 조절하도록 하는 조절베인과;
   상기 조절베인의 회동각을 조절하는 베인컨롤러를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 원수 공급부는,
   공기와 물을 혼합하여 미세기포를 형성시키는 미세기포 제조부와;
   응집약액의 공급펌프와 수중의 부유물질과 응집용 약액을 혼합하는 응집반응조를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 부상분리조로부터 배출되는 스컴으로부터 수분을 제거하여 수납하기 위한 스컴처리유닛을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 스컴처리유닛은,
   스컴을 저장하여 배출하는 스컴분배조와;
   상기 스컴분배조로부터 배출되는 스컴을 수납하기 위한 수거망을 지지하기 위한 수거모듈을 포함하여 구성되고:
   상기 스컴분배조는,
   서로 다른 배출량을 갖는 둘 이상의 분배관을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 수거망은,
   수분 배출이 가능한 망임을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부상분리조 내의 원수 수위를 측정하는 수위감지기와;
   상기 부상분리조 내의 원수량을 조절하는 유량 조절수단을 더 포함하여 구성되고:
   상기 제어유닛은,
   상기 조절수단을 제어하여, 상기 부상분리조 내의 원수량을 조절함을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제어유닛은,
   기 저장된 시간 주기에 따라 시간을 카운팅하는 타이머와;
   상기 수위감지기의 측정값을 수신받는 수신모듈과;
   상기 시간 주기에 따라 상기 유량 조절수단을 제어하여, 상기 부상분리조 내의 유량을 제어하는 컨트롤러; 그리고
   상기 시간 주기 및 상기 시간 주기에 따른 유량값을 저장하는 저장부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 유량조절수단은,
   상기 부상분리조내로 유입되는 원수량을 조절하도록, 원수 유입관에 구비되는 원수조절밸브와;
   상기 부상분리조로부터 배출되는 처리수량을 조절하도록, 배출배관에 구비되는 처리수조절밸브를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 타이머의 측정된 시각 별로 설정된, 상기 부상분리조 내의 원수 수위가 유지되도록 상기 원수조절밸브의 개폐량을 제어함을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
    
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 타이머의 측정된 시각 별로 설정된, 상기 부상분리조 내의 원수 수위가 유지되도록 상기 처리수조절밸브의 개폐량을 제어함을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
    
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 부상분리조 내의 원수 중량을 측정하는 중량측정기를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 선회식 가압부상장치.
    
13. 삭제

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