KR101964828B1

KR101964828B1 - 부상분리 수처리장치

Info

Publication number: KR101964828B1
Application number: KR1020180098525A
Authority: KR
Inventors: 이기곤
Original assignee: 이에스피 주식회사
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2019-04-02

Abstract

본 발명은 부상분리 수처리장치에 관한 것으로서, 약품을 원수와 교반하여 오염물이 응집된 플록이 형성된 처리대상수를 생성하는 교반부(100)와; 상기 교반부(100)에서 생성된 처리대상수를 부상된 플록인 스컴과 처리수로 분리하는 부상침전조(200)와; 상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 상기 플록이 부상되도록 미세기포가 포함된 가압수를 공급하는 가압수공급부(300)와; 상기 부상침전조(200)의 상부에 구비되어 상기 스컴을 제거하는 스컴제거부(400)와; 상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 상기 부상침전조(200)의 바닥면에 침전되는 슬러지를 제거하는 슬러지제거부(500)와; 상기 부상침전조(200)에서 상기 스컴과 분리된 처리수를 수집하는 처리수수집관(610)를 포함하며, 상기 가압수공급부(300)는, 상기 처리수수집관(610)에 수집된 처리수를 공급하는 가압수순환펌프(330)와; 상기 가압수순환펌프(330)에 의해 공급된 처리수와 압축공기를 혼합시켜 가압수를 형성하는 공기접촉탱크(340)와; 상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 미세기포가 함유된 가압수를 상기 부상침전조(200)로 분사하는 가압수분사노즐(310)을 포함하되, 상기 가압수분사노즐(310)은 상기 가압수가 유입 후 배출되는 가압수유로(316)가 벤츄리관 형태로 형성되며, 상기 가압수유로(316)가 좁게 형성되는 벤츄리목(316a)에 대응되는 가압수분사노즐(310)의 외벽면에는 상기 처리대상수를 상기 가압수유로(316)로 유입시켜 상기 미세기포와의 혼합을 유도하는 처리대상수유입공(315)이 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

부상분리 수처리장치{WATER TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 부상분리 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 자세히는 원수의 처리효율을 향상시킬 수 있는 부상분리 수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하수, 폐수 및 정수 등 오염물질을 포함한 수처리방법에는 생물학적 처리방법과 물리화학적 처리방법이 있다. 이 중 최근 생물학적 처리방법들에는 한계가 있어 물리화학적인 방법에 대한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다.

이러한 물리화학적 처리방법에는 가압부상, 여과, 침전, 자외선소독, 오존소독, 염소소독 등 다양한 방법들이 있다. 최근 이러한 다양한 물리화학적 방법 중 처리효율과 경제적인 측면에서 유리한 가압부상 방법이 많이 사용되어지고 있다.

여기서, 기체를 가압하여 가압수를 생성시키고, 생성된 가압수를 이용하여 오염물질을 처리하는 가압부상 방법 및 장치들은 다양한 형태로 구성되어 오염물질을 처리하고 있다. 가압부상 장치에는 여러 가지 물리화학적, 제어계측적인 방법들이 적용되어 각각의 요소기술들이 결합하여 하나의 처리방식으로 통합 운영되어 오염물질을 처리한다.

이와 관련하여 국내 등록특허 제10-0606555호(등록일:2006.07.21)에는 "오존부상법과 입상 활성탄 여과조합을 통한 다기능 고효율 정부상분리 수처리장치 및 정수방법"이 개시되어 있다.

개시된 바와 같은 종래 가압부상 방법 및 장치들은 기포가 함유된 가압수가 처리대상수로 공급된 후, 처리대상수와 기포가 충분히 혼합되지 않은 상태에서 오염물질이 부상되어 오염물질을 충분히 원수로부터 분리하지 못하는 한계가 있고, 처리효율이 저하된다.

또한, 종래 가압부상 방법 및 장치들은 가압수분사노즐에서 분사된 가압수가 처리대상수와 신속하게 혼합되지 못하고, 전 영역에 고르게 혼합되지 못하여 오염물 처리 효율을 향상시키는데 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 가압수분사노즐을 벤츄리관 형태로 형성하여 처리대상수와 가압수의 신속하고 균등한 혼합이 가능한 부상분리 수처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가압수와 처리대상수의 부상속도를 지연시켜 처리대상수에 유기되어 있는 오염물질을 최대한 제거할 수 있는 부상분리 수처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 부상분리 수처리장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 부상분리 수처리장치는, 약품을 원수와 교반하여 오염물이 응집된 플록이 형성된 처리대상수를 생성하는 교반부(100)와; 상기 교반부(100)에서 생성된 처리대상수를 부상된 플록인 스컴과 처리수로 분리하는 부상침전조(200)와; 상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 상기 플록이 부상되도록 미세기포가 포함된 가압수를 공급하는 가압수공급부(300)와; 상기 부상침전조(200)의 상부에 구비되어 상기 스컴을 제거하는 스컴제거부(400)와; 상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 상기 부상침전조(200)의 바닥면에 침전되는 슬러지를 제거하는 슬러지제거부(500)와; 상기 부상침전조(200)에서 상기 스컴과 분리된 처리수를 수집하는 처리수수집관(610)를 포함하며, 상기 가압수공급부(300)는, 상기 처리수수집관(610)에 수집된 처리수를 공급하는 가압수순환펌프(330)와; 상기 가압수순환펌프(330)에 의해 공급된 처리수와 압축공기를 혼합시켜 가압수를 형성하는 공기접촉탱크(340)와; 상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 미세기포가 함유된 가압수를 상기 부상침전조(200)로 분사하는 가압수분사노즐(310)을 포함하되, 상기 가압수분사노즐(310)은 상기 가압수가 유입 후 배출되는 가압수유로(316)가 벤츄리관 형태로 형성되며, 상기 가압수유로(316)가 좁게 형성되는 벤츄리목(316a)에 대응되는 가압수분사노즐(310)의 외벽면에는 상기 처리대상수를 상기 가압수유로(316)로 유입시켜 상기 미세기포와의 혼합을 유도하는 처리대상수유입공(315)이 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 교반부(100)와 상기 부상침전조(200)는 하부에 제3유로(221)가 형성된 제3격벽(220)에 의해 구획되고, 상기 가압수분사노즐(310)은 상기 제3유로(221)를 통한 처리대상수의 이동경로 상에 위치되며, 상기 가압수분사노즐(310)이 위치된 부상침전조(200)의 바닥에는 상기 가압수분사노즐(310)로부터 분사되는 미세기포에 의해 부상되는 플록을 수표면으로 안내하는 안내벽(230)이 상방향으로 일정 길이 형성되며, 상기 안내벽(230)의 상단에는 점차 폭이 넓어지도록 일정 각도 경사지게 형성되는 경사안내벽(231)이 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제3격벽(220)과 상기 안내벽(230)의 사이에는 서로 마주보는 방향으로 서로 다른 높이에 수평하게 배치되어 상기 처리대상수와 상기 미세기포의 부상속도를 지연시키는 복수개의 배플(240)이 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 부상분리 수처리장치는 부상침전조의 바닥에서 처리대상수가 부상되는 경로 상에 수평방향으로 형성된 복수개의 배플을 구비하여 가압수와 처리대상수의 부상속도를 지연시킨다. 이 과정에서 처리대상수의 플록과 가압수의 미세기포의 접촉시간이 증가되어 처리대상수에 포함된 플록의 부상효율을 향상시킬 수 있다. 이에 의해 처리대상수에 대한 처리효율이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치는 가압수분사노즐의 내부 유로가 벤츄리관 형태로 형성되어 고압의 가압수 이동압력에 의해 외부의 처리대상수가 가압수분사노즐 내부로 빨려 들어가 내부에서 혼화된 후 함께 배출된다. 이에 의해 처리대상수와 가압수의 신속한 혼합과 다량의 처리대상수가 균등하게 가압수와 혼합되는 것이 가능해질 수 있다. 가압수와 처리대상수의 균등한 혼합이 가능해지는 것은 결국 처리대상수에 대한 처리효율 향상으로 이어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치의 전체 구성을 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치의 평면 구성을 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치의 처리대상수와 가압수가 혼화되는 과정을 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치의 가압수분사노즐의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치(1)의 정면 구성을 도시한 정면도이고, 도 2는 부상분리 수처리장치(1)의 평면 구성을 도시한 평면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치(1)는 용존공기부상법(DAF : Dissolved Air Flotation)을 이용하여 원수(미도시)를 처리한다. 용존공기부상법(DAF : Dissolved Air Flotation)은 공기로 포화된 가압수를 순간적으로 감압하였을 때, 발생되는 미세기포가 플록에 부착되어 부상되며 원수로부터 분리되는 원리를 이용한 수처리방법이다.

이를 위해 본 발명의 부상분리 수처리장치(1)는 약품(A)을 원수(미도시)와 교반하여 처리대상수(W)를 생성하는 교반부(100)와, 교반부(100)에서 생성된 처리대상수(W)를 오염물과 처리수(W1)로 분리하는 부상침전조(200)와, 부상침전조(200)에 구비되어 오염물이 부상되도록 가압수(B)를 공급하는 가압수공급부(300)와, 부상침전조(200)의 상부에 구비되어 부상된 오염물(스컴)을 제거하는 스컴제거부(400)와, 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 부상침전조(200)의 바닥면에 침전되는 슬러지(D)를 제거하는 슬러지제거부(500)와, 부상침전조(200)에서 오염물과 분리된 처리수(W1)를 수집하는 처리수수집관(610)를 포함한다.

본 발명의 부상분리 수처리장치(1)에서 처리되는 오염물은 플록(floc), 슬러지(sludge), 스컴(scum) 등을 포함하며, 오염물의 대상이 이에 한정되는 것은 아니다. 플록은 원수와 약품의 교반에 의해 원수 내에 생성되는 오염물을 말하고, 슬러지는 부상침전조(200)의 바닥면에 침전되는 오염물을 말하며, 스컴은 미세기포에 의해 수면으로 부상되는 오염물을 말한다.

교반부(100)는 약품(A)과 원수를 교반하여 처리대상수(W)를 생성한다. 여기서, 처리대상수(W)는 약품(A)과 원수의 교반으로 인해 플록이 생성된 원수를 말한다. 교반부(100)는 원수에 약품(A)을 주입하여 급속혼화하는 급속혼화조(110) 및 급속교반부(110)에서 공급되는 원수와 약품을 반응시켜 완속교반하는 반응조(120)와, 반응조(120)로부터 공급되는 원수와 약품이 응집되도록 교반하는 응집조(130)를 포함한다.

급속혼화조(110)에는 원수유입관(111)과 약품공급관(113)이 각각 연결된다. 원수유입관(111)은 급속혼화조(110)로 원수를 공급하고, 약품공급관(113)은 약품(A)을 공급한다.

본 발명의 부상분리 수처리장치(1)에 사용되는 약품(A)은 일반적인 황산알루미늄, PAC, 황산철, 폴리머 계열의 응집제와 가성소다, 황산 등 pH 조절을 위한 약품 및 기타 공정에 필요한 약품 등을 주입할 수 있다. 이때, 약품의 주입량은 부상침전조(200) 후단 또는 최종 방류 지역에 설치되는 자동 측정 계측기기에 의해 자동으로 조절되어 주입될 수 있다.

약품공급관(113)은 약품저장탱크(113a)와 연결되며, 약품공급관(113)과 약품저장탱크(113a) 사이에는 약품펌프(113b)가 구비된다.

약품공급관(113)에는 약품(A)과 원수의 빠른 혼화를 위해 급속교반기(115)가 설치된다. 급속교반기(115)는 급속혼화조(110)의 중심 영역에 회전가능하게 구비되어 약품(A)과 원수(미도시)를 혼화시킨다. 이를 위해 급속교반기(115)는 교반축(115a)과, 교반축(115a)의 하부에 결합되어 교반축(115a)과 함께 회전하며 약품(A)과 원수(미도시)를 혼합하는 교반패들(115b)과, 교반축(115a)을 회전시키는 교반모터(115c)를 포함한다.

반응조(120)는 급속혼화조(110)의 이웃에 구비되어 급속혼화조(110)로부터 공급된 원수와 약품이 반응되어 처리대상수(W)가 형성되도록 한다. 급속혼화조(110)에서 원수와 약품(A)은 오버플로우되어 반응조(120)로 공급된다.

반응조(120)의 내부에는 원수와 약품(A)을 혼합시켜 반응을 촉진시키는 제1완속교반기(121)가 구비된다. 제1완속교반기(121)의 구성은 앞서 설명한 급속교반기(115)와 동일하다.

응집조(130)는 원수와 약품(A)이 혼합되어 형성된 처리대상수(W)에 플록이 생성되도록 한다. 반응조(120)의 처리대상수(W)는 제1격벽(125) 하부의 제1유로(125a)를 통해 응집조(130)로 이동된다.

응집조(130)에는 처리대상수(W)를 교반하여 플록의 생성을 유도하는 제2완속교반기(131)가 구비된다. 응집조(130)의 처리대상수(W)는 제2격벽(210)을 통해 부상침전조(200)로 이동된다.

급속혼화조(110)에서 공급되는 처리대상수는 일측면에 형성된 측벽(117)을 월류하여 반응조(120)의 상부로 공급되어 상부에서 하부로 하향 이동되고, 반응조(120)의 일측에 형성된 제1격벽(125) 하부의 제1유로(125a)를 따라 응집조(130)의 하부로 공급되어 하부에서 상부로 상향이동된다.

급속혼화조(110)와, 반응조(120) 및 응집조(130)에는 각각의 교반기(115,121,131)가 구비되어 교반이 이루어지므로 플록에는 다수의 유기물질이 교착 또는 플록 간의 점착에 의해 점차 플록의 직경이 커지게 된다.

부상침전조(200)는 교반부(100)에서 생성된 처리대상수(W)를 오염물(스컴과 슬러지)과 처리수(W1)로 분리한다. 부상침전조(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 교반부(100)와 제3격벽(220)에 의해 분리되며, 제3격벽(220)의 하부에는 제3유로(221)가 형성되어 처리대상수(W)가 공급된다.

부상침전조(200)에는 안내벽(230)과 배플(240)이 구비되고, 부상침전조(200)의 하부에는 가압수공급부(300)가 구비된다. 부상침전조(200)는 가압수공급부(300)로부터 공급되는 가압수(B)와 처리대상수(W)의 부상시간을 지연시켜 처리대상수(W) 내부에 유기되어 있는 부유물질을 최대한 제거가능하게 한다.

도 3은 부상침전조(200)에서 가압수(B)와 처리대상수(W)가 혼합되는 과정을 도시한 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 부상침전조(200)는 교반부(100)와 구분시켜주는 제3격벽(220) 및 제3유로(221)가 일정 간격 이격되게 구비된다. 응집조(130)의 처리대상수(W)는 제2격벽(210) 상부의 제2유로(211)를 통해 하부로 이동되고, 제3격벽(220) 하부의 제3유로(221)를 통해 가압수공급부(300)의 가압수분사노즐(310)과 접촉된 후 안내벽(230)을 따라 상부로 이동하게 된다.

가압수분사노즐(310)은 제3격벽(220)과 안내벽(230) 사이의 부상침전조(200) 바닥에 배치된다. 제3유로(221)를 통해 이동된 처리대상수(W)는 가압수분사노즐(310)로부트 공급되는 가압수(B)와 접촉되며 가압수(B)에 포함된 미세기포에 의해 상방향으로 부상된다. 이 때, 제3격벽(220)과 안내벽(230) 사이의 처리대상수(W)의 이동경로에는 복수개의 배플(240)이 수평방향으로 배치된다

복수개의 배플(240)은 제3격벽(220)과 안내벽(230)에 각각 수평방향으로 지그재그 형태로 배치된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부상분리 수처리장치(1)는 4개의 배플(240)이 서로 다른 높이에 마주보는 방향으로 형성되었으나, 이는 일예일 뿐이며 배플(240)의 개수는 가감될 수 있다.

복수개의 배플(240)은 처리대상수(W)의 이동경로를 막아 처리대상수(W)와 가압수(B)가 혼화하여 부상되는 시간을 지연시킨다. 즉, 제3격벽(220)과 안내벽(230) 사이의 공간에서 처리대상수(W)와 가압수(B)가 접촉되는 시간을 증가시켜 가압수(B)에 포함된 미세기포가 충분히 처리대상수(W)와 혼합되어 처리대상수(W)에 포함된 부유물질이 부상되도록 한다.

이에 의해 처리대상수(W)의 오염물질 처리효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 안내벽(230)은 일정 높이까지는 수직하게 형성되고, 상부에는 일정 각도 경사지게 형성된 경사안내벽(231)이 구비된다.

경사안내벽(231)은 일정 각도(θ)로 경사지게 형성된다. 경사안내벽(231)의 경사각도(θ)는 50~80°의 각도로 형성된다. 경사안내벽(231)은 안내벽(230)을 따라 부상되는 미세기포를 자연스럽게 상방향으로 유도한다. 즉, 미세기포는 처리대상수(W)의 흐름방향을 따라 부상되는데 경사안내벽(231)이 50~80°의 각도로 경사지게 설치되어 플록이 경사안내벽(231)에 부딪쳐 깨지는 것을 방지한다.

또한, 경사안내벽(231)은 수표면으로 부상된 스컴(C)과 깨끗한 처리수(W1)를 분리하는 역할도 한다. 즉, 경사안내벽(231)의 상단을 기준으로 하여 그 위쪽의 상부에는 스컴(C)이 위치되고, 그 하부에는 깨끗한 처리수(W1)가 위치된다.

가압수공급부(300)는 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 처리대상수에 포함된 오염물이 부유하도록 미세기포가 함유된 고압의 가압수(B)를 공급한다. 가압수공급부(300)는 부상침전조(200)의 하부에서 가압수(B)를 공급하는 가압수분사노즐(310)과, 처리수수집관(610)과 연결되어 처리수(W1)를 순환시키는 처리수순환관(320)과, 처리수수집관(610) 내의 처리수(W1)와 공기압축기(350)의 공기를 공기접촉탱크(340)로 흡입시키는 순환펌프(330)와, 처리수(W1)와 공기가 접촉되며 기포가 함유된 가압수를 형성하는 공기접촉탱크(340)와, 가압수(B)를 복수개의 가압수분사노즐(310)로 분배하는 가압수분배관(370)과, 공기접촉탱크(340)의 가압수(B)를 가압수분배관(370)으로 공급하는 가압수공급관(360)을 포함한다.

처리수수집관(610)에 수집된 처리수(W1)는 가압수(B)를 형성하기 위해 순환되어 재활용된다. 처리수수집관(610)은 처리수순환관(320)과 연결되고, 순환펌프(330)의 구동에 의해 필요한 양의 처리수(W1)가 처리수순환관(320)으로 흡입되어 이동된다.

순환펌프(330)의 구동에 의해 공기압축기(350)로부터 공급된 공기와 처리수순환관(320)을 통해 유입된 처리수(W1)는 공기접촉탱크(340)에서 혼합된다. 공기접촉탱크(340)에서 강한 교반력과 함께 압력을 받아서 공기는 미세한 입자로 쪼개지고 처리수(W1)에 용해되어 가압수(B)가 형성된다.

공기접촉탱크(340)의 가압수(B)는 가압수공급관(360)을 통해 가압수분배관(370)으로 공급된다. 가압수분배관(370)은 도 2에 도시된 바와 같이 부상침전조(200)의 바닥에 가로방향을 따라 형성되고, 복수개의 가압수분사노즐(310)은 가압수분배관(370)의 길이방향을 따라 일정간격으로 형성된다.

도 4의 (a)는 가압수분사노즐(310)의 외부구성을 도시한 사시도이고, 도 4의 (b)는 가압수분사노즐(310)의 단면구성을 도시한 단면도이다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가압수분사노즐(310)은 가압수공급관(360)과 연결되어 가압수(B)가 유입되는 유입공(312)이 형성된 노즐본체(311)와, 노즐본체(311)의 상부를 덮으며 내부에 가압수유로(316)가 형성되는 상부케이싱(313)과, 상부케이싱(313)의 외주면에 가압수유로(316)와 연통되게 형성된 처리대상수유입공(315)을 포함한다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 가압수분사노즐(310)의 유입공(312)과 배출공(317) 사이에는 가압수유로(316)가 형성된다. 노즐본체(311)의 내부에는 다공성격판(314)이 배치된다. 유입공(312)을 통해 유입된 가압수(B)는 다공성격판(314)을 경유하면서 공기의 용해도가 더 높아져 가압수(B) 내의 미세기포 량이 증가된다.

다공성격판(314)의 상부에 형성된 가압수유로(316)는 직경이 점차 줄었다가 다시 증가되는 벤츄리관 형태로 형성된다. 가압수유로(316)의 유입공 측 제1직경(R1)에서 벤츄리목(316a)의 제2직경(R2)까지 직경이 점차 줄어들고, 벤츄리목(316a) 부터 배출공(317)의 제3직경(R3)까지 직경이 점차 증가된다. 이 때, 제1직경(R1) 보다 제3직경(R3)이 더 크게 구비된다.

이렇게 벤츄리관의 형태로 가압수유로(316)가 형성되므로, 벤츄리목(316a) 영역에서 가압수(B)의 이동속도가 빨라지고 압력이 증가되고 배출공(317)에서 직경이 증가되며 압력이 감소된다.

이 때, 벤츄리목(316a)이 고압을 형성하게 되므로, 상대적으로 압력이 낮은 부상침전조(200)의 처리대상수(W)가 처리대상수유입공(315)을 통해 빨려들어오게 된다. 이에 의해 벤츄리목(316a)에서 처리대상수(W)와 가압수(B)가 혼합되어 배출공(317)을 통해 배출된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제2격벽(210)의 제2유로(211)를 통해 부상침전조(200)로 이동된 처리대상수(W)는 가압수분사노즐(310) 내부의 벤츄리목(316a)에서 형성되는 고압에 의해 처리대상수유입공(315)으로 흡입되고, 가압수분사노즐(310) 내부에서 가압수(B)와 혼화된 후 배출공(317)을 통해 배출된다.

이렇게 처리대상수(W)가 가압수분사노즐(310)로 흡입 혼화된 후 배출되므로, 가압수 분사과정에서 미세기포와 처리대상수(W)의 혼화률이 증가되고, 보다 균등한 혼화가 가능해진다.

스컴제거부(400)는 부상침전조(200)에서 미세기포에 의해 부상된 오염물, 즉 스컴을 제거한다. 스컴제거부(400)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 경사안내벽(231)의 상부로부터 부상침전조(200)의 상면을 모두 덮게 형성되어 경사안내벽(231)을 타고 수면으로 부상된 스컴(C)을 긁어 제거한다.

스컴제거부(400)는 서로 이격되게 배치된 스컴제거기구동풀리(410)와 스컴제거기종동풀리(420)와, 스컴제거기구동풀리(410)와 스컴제거기종동풀리(420)에 폐루프 형태로 결합되어 회전하는 스컴제거기체인(430)과, 스컴제거기체인(430)에 결합되어 이동되면서 수면의 스컴(C)을 긁어 이동시키는 스컴스크레이퍼(450)와, 스컴제거기구동풀리(410) 측에 구비되어 스컴스크레이퍼(450)에 의해 이동된 스컴(C)이 배출되는 스컴수집조(470)를 포함한다.

스컴수집조(470)에는 수집된 스컴(C)을 외부로 배출시키는 스컴배출관(473)이 연결된다.

스컴스크레이퍼(450)는 스컴제거기체인(430)을 따라 이동되며 스컴(C)을 스컴수집조(470)로 배출시킨다. 이 때, 스컴스크레이퍼(450)는 하나가 구비되거나, 경우에 따라 길이가 상이한 한 쌍으로 구비될 수 있다.

스컴스크레이퍼(450)가 한 쌍으로 구비될 때, 스컴의 이동방향의 후방에 위치된 스컴스크레이퍼가 전방에 위치된 스컴스크레이퍼 보다 길이가 길게 형성되어 전방의 스컴스크레이퍼로부터 빠져나온 스컴을 다시 긁어 스컴제거효율을 향상시킬 수 있다.

슬러지제거부(500)는 부상침전조(200)의 바닥측에 구비되어 부상침전조(200)의 바닥에 쌓이는 침전 오염물, 즉 슬러지(D)를 제거한다. 부상침전조(200) 내부의 플록들이나 오염물질 중 미세기포와 혼화되지 않은 일부는 부상침전조(200)의 바닥에 침전된다. 이렇게 침전된 슬러지들은 재부상하지 못하므로 바닥에 쌓여 있으며 점점 양이 증가하여 처리수(W1)의 수질을 악화시키게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 슬러지제거부(500)는 이격되게 배치된 슬러지수집기구동풀리(510) 및 슬러지수집기종동풀리(520)와, 슬러지수집기구동풀리(510)와 슬러지수집기종동풀리(520)에 폐루프 형태로 결합되어 이동되는 슬러지수집기체인(530)과, 슬러지수집기체인(530)에 일정 간격으로 이격되게 구비되어 슬러지(D)를 긁어내는 복수개의 슬러지스크레이퍼(550)와, 슬러지스크레이퍼(550)에 의해 이동된 슬러지(D)가 수집되는 슬러지수집조(560)를 포함한다.

처리수수집관(610)은 슬러지제거부(500)의 상부에 배치되며, 오염물질이 제거된 처리수(W1)가 수집된다.

처리수수집관(610)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수개가 부상침전조(200)의 하부에 나란하게 배치된다. 처리수수집관(610)의 외면에는 복수개의 처리수유입공(611)이 형성된다. 처리수수집관(610)을 통해 수집된 처리수(W1)는 처리수순환관(320)과 연결되어 처리수(W1)가 가압수(B)로 재활용되게 한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치(1)의 동작과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 교반부(100)의 급속혼화조(110)로 원수유입관(111)을 통해 원수(미도시)가 공급된다. 그리고, 약품저장탱크(113a)의 약품(A)이 약품공급관(113)을 통해 급속혼화조(110)로 공급된다. 급속혼화조(110)의 급속교반기(115)가 회전하면서 원수에 함유된 오염물질과 약품을 혼화시켜, 오염물질이 응집된 플럭을 형성한다.

플록이 형성된 처리대상수(W)는 측벽(117)을 넘어 반응조(120)로 공급된다. 반응조(120)에서 처리대상수(W)는 제1완속교반기(121)에 의해 교반되며, 플록을 성장시키게 된다. 반응조(120)의 처리대상수(W)는 제1격벽(125)의 제1유로(125a)를 통해 응집조(130)로 이동되고, 응집조(130)에서 교반되며 플록이 더욱 성장하게 된다.

플록이 성장된 처리대상수(W)는 제2격벽(210)과 제3격벽(220)을 따라 이동되며 부상침전조(200)로 유입된다. 제3격벽(220)의 제3유로(221)로 이동된 처리대상수(W)는 제3유로(221)의 일측에 구비된 가압수분사노즐(310)로 향하게 된다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 가압수분사노즐(310)의 내부에 형성된 가압수유로(316)는 벤츄리관 형태로 형성되고, 가압수(B)가 이동할 때 벤츄리목(316a)에서 고압이 발생된다. 이에 따라 상대적으로 압력이 약한 처리대상수(W)가 가압수분사노즐(310)의 처리대상유입공(312)을 통해 벤츄리목(316a)으로 이동되고, 가압수(B)와 혼합된 후 배출공(317)으로 배출된다.

이 과정에서 처리대상수(W) 및 가압수(B)와의 혼합효율이 향상되어 플록에 대한 미세기포의 부착효율이 향상될 수 있다.

가압수분사노즐(310)을 통해 배출된 처리대상수(W)와 가압수(B)는 안내벽(230)과 경사안내벽(231)을 따라 상방향으로 부상하게 된다.

이 때, 안내벽(230)과 경사안내벽(231) 사이에는 수평방향으로 복수개의 배플(240)이 배치된다. 배플(240)은 처리대상수(W)와 가압수(B)의 이동경로를 막아 처리대상수(W)의 부상속도를 지연시킨다. 이 과정에서 처리대상수(W)의 플록과 가압수(B)의 미세기포의 접촉시간이 증가되면서 처리대상수(W)에 포함된 보다 많은 플록이 미세기포와 결합된다. 미세기포와 결합된 플록은 겉보기 비중이 작은 스컴을 형성하고, 스컴은 수면으로 부상되게 된다.

스컴(C)은 스컴제거부(400)의 스컴스크레이퍼(450)에 긁혀 스컴수집조(470) 측으로 이동된다. 스컴스크레이퍼(450)는 스컴제거기체인(430)을 따라 이동되며 수면에 부상된 스컴(C)을 긁어 스컴수집조(470)로 배출한다.

한편, 부상침전조(200)의 바닥으로 가라앉은 슬러지(D)는 슬러지제거부(500)에 의해 제거된다. 슬러지수집기체인(530)에 결합된 슬러지스크레이퍼(550)는 슬러지수집기체인(530)의 이동에 연동하여 이동되며 슬러지(D)를 긁어 슬러지수집조(560)로 배출시킨다.

처리대상수(W)는 부상침전조(200)의 하부에서 상부로 부상되고, 이 과정에서 비중이 작은 스컴(C)은 스컴제거부(400)로 이동된 후 처리된다. 반면, 스컴(C)이 제거된 처리수(W1)는 상대적으로 비중이 크므로 부상침전조(200)의 수면 측에서 하부 측으로 유동되고, 처리수수집관(610)의 처리수유입공(611)으로 이동된다.

처리수유입공(611)으로 이동된 처리수(W1)는 처리수순환관(320)을 통해 이동된 후 가압수분사노즐(310)로 분사된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 부상분리 수처리장치는 부상침전조의 바닥에서 처리대상수가 부상되는 경로 상에 수평방향으로 형성된 복수개의 배플을 구비하여 가압수와 처리대상수의 부상속도를 지연시킨다. 이 과정에서 처리대상수의 플록과 가압수의 미세기포의 접촉시간이 증가되어 처리대상수에 포함된 플록의 부상효율을 향상시킬 수 있다. 이에 의해 처리대상수에 대한 처리효율이 향상될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 부상분리 수처리장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 부상분리 수처리장치 100 : 교반부
110 : 급속혼화조 111 : 원수유입관
113 : 약품공급관 113a : 약품저장탱크
113b : 약품펌프 115 : 급속교반기
115a : 교반축 115b : 교반패들
115c : 교반모터 117 : 측벽
120 : 반응조 121 : 제1완속교반기
125 : 제1격벽 125a : 제1유로
130 : 응집조 131 : 제2완속교반기
200 : 부상침전조 210 : 제2격벽
211 : 제2유로 220 : 제3격벽
221 : 제3유로 230 : 안내벽
231 : 경사안내벽 240 : 배플
300 : 가압수공급부 310 : 가압수분사노즐
311 : 노즐본체 312 : 유입공
313 : 상부케이싱 314 : 다공성격판
315 : 처리대상수유입공 316 : 가압수유로
316a : 벤츄리목 317 : 배출공
320 : 처리수순환관 330 : 순환펌프
340 : 공기접촉탱크 350 : 공기압축기
360 : 가압수공급관 370 : 가압수분배관
400 : 스컴제거부 410 : 스컴제거기구동풀리
420 : 스컴제거기종동풀리 430 : 스컴제거기체인
450 : 스컴스크레이퍼 470 : 스컴수집조
473 : 스컴배출관 500 : 슬러지제거부
510 : 슬러지수집기구동풀리 520 : 슬러지수집기종동풀리
530 : 슬러지수집기체인 550 : 슬러지스크레이퍼
560 : 슬러지수집조 610 : 처리수수집관
611 : 처리수유입공
A : 약품
B : 가압수
C : 스컴
D : 슬러지
W : 처리대상수
W1 : 처리수

Claims

약품을 원수와 교반하여 오염물이 응집된 플록이 형성된 처리대상수를 생성하는 교반부(100)와;
상기 교반부(100)에서 생성된 처리대상수를 부상된 플록인 스컴과 처리수로 분리하는 부상침전조(200)와;
상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 상기 플록이 부상되도록 미세기포가 포함된 가압수를 공급하는 가압수공급부(300)와;
상기 부상침전조(200)의 상부에 구비되어 상기 스컴을 제거하는 스컴제거부(400)와;
상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 상기 부상침전조(200)의 바닥면에 침전되는 슬러지를 제거하는 슬러지제거부(500)와;
상기 부상침전조(200)에서 상기 스컴과 분리된 처리수를 수집하는 처리수수집관(610)을 포함하며,
상기 가압수공급부(300)는,
상기 처리수수집관(610)에 수집된 처리수를 공급하는 가압수순환펌프(330)와;
상기 가압수순환펌프(330)에 의해 공급된 처리수와 압축공기를 혼합시켜 가압수를 형성하는 공기접촉탱크(340)와;
상기 부상침전조(200)의 하부에 구비되어 미세기포가 함유된 가압수를 상기 부상침전조(200)로 분사하는 가압수분사노즐(310)을 포함하되,
상기 가압수분사노즐(310)은, 가압수공급관(360)과 연결되어 가압수(B)가 유입되는 가압수유로(316)가 벤츄리관 형태로 형성되는 노즐본체(311)와, 상기 가압수유로(316)을 가로지르도록 배열되는 하나 이상의 다공성격판(314)을 포함하며,
상기 가압수유로(316)가 좁게 형성되는 벤츄리목(316a)에 대응되는 가압수분사노즐(310)의 외벽면에는 상기 처리대상수를 상기 가압수유로(316)로 유입시켜 상기 미세기포와의 혼합을 유도하는 처리대상수유입공(315)이 복수개 형성되고,
상기 가압수유로(316)의 배출공(317)은 상기 가압수유로(316)의 유입공(312)보다 크게 형성되며,
상기 교반부(100)와 상기 부상침전조(200)는 하부에 제3유로(221)가 형성된 제3격벽(220)에 의해 구획되고,
상기 가압수분사노즐(310)은 상기 제3유로(221)를 통한 처리대상수의 이동경로 상에 위치되며,
상기 가압수분사노즐(310)이 위치된 부상침전조(200)의 바닥에는 상기 가압수분사노즐(310)로부터 분사되는 미세기포에 의해 부상되는 플록을 수표면으로 안내하는 안내벽(230)이 상방향으로 일정 길이 형성되며,
상기 안내벽(230)의 상단에는 점차 폭이 넓어지도록 일정 각도 경사지게 형성되는 경사안내벽(231)이 구비되고, 경사안내벽(231)의 경사각도(θ)는 50~80°의 각도로 형성되며,
상기 제3격벽(220)과 상기 안내벽(230)의 사이에는 서로 마주보는 방향으로 서로 다른 높이에 수평하게 배치되어 상기 처리대상수와 상기 미세기포의 부상속도를 지연시키는 복수개의 배플(240)이 구비되되, 상기 복수개의 배플(240)은 수평방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 부상분리 수처리장치.
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