KR102105419B1 - 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수조 내부에서 흡입한 오수를 수조 내부의 슬러지를 향하여 분사하는 오수토출배관라인; 및 컴프레서와 연결되면서 상기 오수토출배관라인에 대응 구비되고 압축공기를 슬러지에 분사하는 공기토출배관라인; 을 포함하는 수처리 장치를 제공한다.

Description

수처리 장치{WATER TREATMENT DEVICE}

본 발명은 축산분뇨, 오수 및 각종 폐수 등과 같은 오수를 처리하여 액비화 하는 수처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 축산분뇨, 오수 및 각종 폐수와 하수는 별도의 저장조나 오수조에 유입 저장한 다음 미생물 발효과정을 거쳐서 액비로 퇴비화 또는 생화학적 정화 처리과정을 거쳐서 하천으로 방류하거나 또는 생활용수로 사용한다.

고농도의 축산분뇨와 오수 및 각종 폐수와 하수는 고형물이나 또는 각종 이물질이 다량 함유되어 있으므로 저장조나 오수조의 바닥에 슬러지(sludge)가 침전 고착된다. 이러한 슬러지를 그대로 방치할 경우는 저장조나 오수조의 효용공간이 점차 줄어들기 때문에 이를 회수하여 처리하는 것이 바람직하다.

종래에 고농도의 축산분뇨와 오수가 유입되는 저장조나 오수조에 침전된 슬러지를 효과적으로 제거하기 위한 방안으로 유기성 폐기물 분쇄장치가 제안된 바 있다. 종래의 유기성 폐기물 분쇄장치는 펌프로부터 펌핑되는 분뇨나 오수의 일부를 바닥에 침전된 슬러지에 분사하여 슬러지를 분해하는 방식이다.

종래의 유기성 폐기물 분쇄장치는 펌프의 케이싱 한쪽에 펌핑된 분뇨나 오수가 토출되는 플랜지가 구비되고, 플랜지에 티자형 관이 결합되며 티자형 관의 개방된 한쪽에 배출호스가 결합된다. 다른 한쪽에는 구멍의 크기를 조절할 수 있도록 뚜껑으로 구성된다. 종래의 유기성 폐기물 분쇄장치는 케이싱에서 임펠러의 고속 회전으로 분뇨나 오수가 펌핑되면 그 중에서 일부는 티자형 관에서 배출호스를 통해 목적하는 장소로 펌핑 이송하고, 나머지 일부는 티자형 관의 한쪽에 설치된 뚜껑의 구멍을 통해 오수를 침전된 슬러지로 분사하여 슬러지를 분해하였다.

그런데 종래의 유기성 폐기물 분쇄장치는 뚜껑의 구멍에서만 분뇨나 오수를 분사하므로 침전된 슬러지의 일부만 분해되는 문제점이 있었다.

이에 대하여, 본 발명은 사각지대에 위치하는 슬러지를 제거함과 아울러 산소를 효율적으로 공급할 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0047920호(2010.05.11. 공개)

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 토출부의 회전을 통해 사각지대의 슬러지를 제거할 수 있고, 컴프레서를 통해 압축공기를 슬러지에 분사하여 슬러지를 제거하면서 산소공급을 효율적으로 공급할 수 있는 수처리 장치를 제공하고자 한다.

전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 수조 내부에서 흡입한 오수를 수조 내부의 슬러지를 향하여 분사하는 오수토출배관라인; 및 컴프레서와 연결되면서 상기 오수토출배관라인에 대응 구비되고 압축공기를 슬러지에 분사하는 공기토출배관라인; 을 포함하고, 상기 오수토출배관라인의 오수와 공기토출배관라인의 압축공기는 동시에 슬러지에 분사되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치를 제공한다.

또한, 상기 오수토출배관라인의 하부에 오수를 토출하는 토출부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 토출부는 상기 오수토출배관라인 보다 작은 외경의 관으로 이루어지는 제1 관; 및 상기 제1 관의 하향으로 연장되고 제1 관보다 큰 외경의 경사 관으로 이루어지는 제2 관; 을 포함한다.

또한, 상기 제1 관과 제2 관은 나선형 홈 및 와류 홈을 포함하고, 상기 나선형 홈은 제1 관과 제2 관의 내부면에 구비되며, 상기 와류 홈은 상기 나선형 홈을 교차하도록 제1 관과 제2 관의 내부면에 길이 방향으로 구비된다.

또한, 상기 오수토출배관라인은 제1 오수토출배관라인; 및 상부는 상기 제1 오수토출배관라인과 연결되고 하부는 상기 토출부와 연결되는 제2 오수토출배관라인; 을 포함한다.

또한, 상기 제2 오수토출배관라인은 랩조인트에 의해 상기 제1 오수토출배관라인과 회전 가능하도록 연결된다.

또한, 상기 랩조인트는 모터와 연결되고 모터의 작동에 의해 상기 제2 오수토출배관라인과 연결된 토출부를 회전시킨다.

또한, 상기 랩조인트는 상기 수조 내부의 오수의 수위보다 높이 위치한다.

또한, 상기 오수토출배관라인 및 오수흡입배관라인과 연결되는 순환펌프; 를 더 포함한다.

또한, 상기 순환펌프는 상기 오수흡입배관라인을 통해 흡입한 수조 내부의 오수를 상기 오수토출배관라인으로 공급한다.

본 발명은 토출부의 회전을 통해 사각지대의 슬러지를 제거할 수 있고, 컴프레서를 통해 압축공기를 슬러지에 분사하여 슬러지를 제거하면서 산소공급을 효율적으로 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수처리 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선 단면도이다.
도 3은 도 1의 B 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저상식 및 고상식 수처리 장치를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

종래의 유기성 폐기물 분쇄장치는 뚜껑의 구멍에서만 분뇨나 오수를 분사하므로 침전된 슬러지의 일부만 분해되는 문제점이 있었다. 이에 대하여, 본 발명은 사각지대에 위치하는 슬러지를 제거함과 아울러 산소를 효율적으로 공급할 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수처리 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선 단면도이며, 도 3은 도 1의 B 부분 확대도이다.

본 발명은 오수토출배관라인 및 공기토출배관라인(30)을 포함한다. 오수토출배관라인은 수조(10)의 슬러지(400)를 향하여 오수(11)를 분사한다. 공기토출배관라인(30)은 수조(10)의 슬러지(400)를 향하여 공기를 분사한다. 오수토출배관라인 및 공기토출배관라인(30)을 통해 오수(11)와 공기는 동시에 슬러지(400)를 향하여 분사된다.

구체적으로 오수토출배관라인 및 오수흡입배관라인(80)은 순환펌프(60)와 연결된다. 순환펌프(60)는 오수흡입배관라인(80)을 통해 수조(10) 내부에서 흡입한 오수(11)를 오수토출배관라인으로 공급한다.

오수토출배관라인은 제1 오수토출배관라인(21) 및 제2 오수토출배관라인(22)을 포함한다. 제2 오수토출배관라인(22)의 하부는 수조(10) 내부의 오수(11)에 침수된다.

제2 오수토출배관라인(22)의 하부는 토출부(23)와 연결된다. 토출부(23)는 배츄리 관 구조로서 빠른 유속의 오수(11)를 슬러지에 토출할 수 있다.

제2 오수토출배관라인(22)의 상부는 랩조인트(40)에 의해 제1 오수토출배관라인(21)의 하부와 연결된다.

토출부(23)는 제2 오수토출배관라인(22)의 하부에서 수조(10) 내부의 슬러지를 향하여 오수(11)를 토출한다.

일예로서 토출부(23)는 벤츄리 관 구조로 구성될 수 있다. 토출부(23)는 제1 관(231) 및 제2 관(232)을 포함한다.

제1 관(231)은 제2 오수토출배관라인(22) 보다 외경이 작은 관으로 이루어진다. 제1 관(231)의 상부는 제2 오수토출배관라인(22)의 하부와 연결된다.

제2 관(232)은 제1 관(231)의 하부에서 연장된다. 제2 관(232)은 제1 관(231)보다 큰 외경의 경사 관으로 이루어진다. 경사 관으로 이루어지는 제2 관(232)은 오수를 확장 토출할 수 있다.

제1 관(231)과 제2 관(232)은 내부면에 나선 홈(23a) 및 와류 홈(23b)이 구비된다. 나선 홈(23a)은 제1 관(231)과 제2 관(232)의 길이 방향을 따라 제1 관(231)과 제2 관(232)의 내부면에 구비된다. 와류 홈(23b)은 제1 관(231)과 제2 관(232)의 내부면 길이 방향으로 구비된다. 와류 홈(23b)은 나선 홈(23a)을 교차하는 홈이다. 와류 홈(23b)은 제1 관(231)과 제2 관(232)은 내부면에 3개 내지 6개로 구성되는 것이 바람직하다.

제1 관(231)과 제2 관(232)을 통해 토출되는 오수는 나선 홈(23a)과 와류 홈(23b)을 통해 빠른 유속과 난류(Turbulence Flow)를 발생시키면서 고착화된 침전물 등과 같은 슬러지에 토출된다. 이러한 제1 관(231)과 제2 관(232)의 구조적인 특징으로 인해 일반적인 배관에 비하여 슬러지를 효과적으로 분해할 수 있다.

공기토출배관라인(30)은 컴프레서(70)와 연결된다. 컴프레서(70)에 의해 생성된 압축공기는 공기토출배관라인(30)을 통해 수조(10) 내의 슬러지에 분사된다.

본 발명은 기존 슬러지를 향하여 오수만 분사하는 메커니즘과 달리 수조(10) 내부의 슬러지를 향하여 오수(11)와 압축공기를 동시에 분사하기 때문에 고착 슬러지를 더 효과적으로 분해할 수 있다.

랩조인트(40)의 상부는 제1 오수토출배관라인(21)에 회전 가능하도록 연결된다. 랩조인트(40)의 하부는 제2 오수토출배관라인(22)에 고정 연결된다. 이러한 구조에 의해 랩조인트(40)를 회전시키면 제2 오수토출배관라인(22)가 회전한다. 제2 오수토출배관라인(22)이 회전함에 따라 토출부(23)를 360도 회전시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 토출부(23)를 슬러지 방향으로 회전시킨 상태에서 오수를 분사할 수 있기 때문에 사각지대에 위치하는 슬러지도 효과적으로 분해시킬 수 있다.

랩조인트(40)는 모터(50)와 연결된다. 일예로서 랩조인트(40)와 모터(50)는 기어, 감속기, 체인, 벨트 등 다양한 연결 메커니즘에 의해 연결될 수 있다.

모터(50)의 작동에 의해 랩조인트(40)가 회전한다. 랩조인트(40)의 회전에 의해 제2 오수토출배관라인(22)이 회전한다. 제2 오수토출배관라인(22)의 회전에 의해 토출부(23)를 사각지대의 슬러지 방향으로 회전 시킬 수 있다. 모터(50)는 수조(10) 외측에 설치되는 것이 바람직하다. 랩조인트(40)는 수조(10) 내부의 오수(11)에 침수되지 않도록 수조(10) 내부의 오수(11)의 수위(11a)보다 더 높은 위치에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 자흡식 펌프(101)를 포함한다. 자흡식 펌프(101)는 소포흡입배관라인(102)과 연결된다. 소포흡입배관라인(102)의 일측 단부는 수조(10) 내부에 구비된다. 소포흡입배관라인(102)의 일측 단부에는 소포흡입부를 구비한 부레(102a)가 구비된다.

수조(10) 내의 소포가 설정 수위 이상일 경우 수위조절 센서(미도시)가 이를 감지하여 자흡식 펌프(101)를 구동시킨다. 자흡식 펌프(101)의 구동에 의해 부레(102a)로 거품이 흡입된다.

순환펌프(60)와 연결되는 오수흡입배관라인(80)의 일측 단부는 수조(10) 내부의 오수에 침수된다. 오수흡입배관라인(80)의 일측 단부에는 흡입 후드 밸브(81)가 구비된다. 흡입 후드 밸브(81)를 개방하여 수조(10) 내의 오수(11)를 흡입할 수 있다.

오수흡입배관라인(80)의 일측 단부에는 퇴수 밸브(82)가 구비된다. 토수 밸브(82)를 열어서 오수흡입배관라인(80)의 오수를 퇴수시킬 수 있다.

오수토출배관라인은 물론 다른 배관라인에는 유체의 흐름을 제어할 수 있는 개폐밸브(300)가 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저상식 및 고상식 수처리 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 도 4(a)와 같이 수조(10)의 바닥(10a) 높이가 낮은 저상식 또는 도 4(b)와 같이 수조(10)의 바닥(10a)이 높은 고상식에 관계 없이 모두 적용할 수 있다.

다음은 본 발명의 슬러지 분해 과정에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 3과 같이 순환펌프(60)가 작동하면 오수흡입배관라인(80)으로 수조(10) 내부의 오수(11)가 흡입된다.

오수흡입배관라인(80)으로 흡입된 오수(11)는 순환펌프(60)의 작동에 의해 제1 오수토출배관라인(21), 제2 오수토출배관라인(22)을 거쳐 토출부(23)를 통해 수조(10) 내부의 슬러지(400)를 향하여 토출된다.

이와 동시에 슬리지를 향하여 압축공기가 토출된다. 압축공기는 공기토출배관라인(30)을 통해 토출되고, 압축공기는 컴프레서(70)에 의해 생성된다.

이와 같이 오수와 압축공기가 동시에 슬리지를 향하여 토출되기 때문에 슬리지의 분해력을 배가할 수 있다.

또한, 제2 오수토출배관라인(22)을 통과한 오수는 토출부(23)의 제1 관(231)과 제2 관(232)을 지나면서 유속이 배가되어 슬러지(400)에 토출된다.

그 뿐만 아니라 제1 관(231)과 제2 관(232)의 내경에는 나선형 홈(23a)과 와류 홈(23b)이 구비되어 있어, 오수가 나선형 홈(23a)과 와류 홈(23b)을 지나면서 빠른 유속 및 와류(24)를 형성하여 슬러지에 분사되기 때문에 슬러지의 분해 효과를 극대화할 수 있다.

한편, 수조의 사각지대에 위치하는 슬러지는 토출부(23)를 슬러지 방향으로 회전시킨 상태에서 오수를 토출한다. 구체적으로 모터(50)를 구동하면 랩조인트(40)가 회전한다.

랩조인트(40)는 제1 오수토출배관라인(21)에 회전 가능하도록 고정되고 제2 오수토출배관라인(22)에 고정되어 있기 때문에 랩조인트(40)의 회전에 의해 제2 오수토출배관라인(22)이 회전한다. 제2 오수토출배관라인(22)이 회전함에 따라 토출부(23)가 슬러지 방향으로 회전한다.

이와 같이 본 발명은 토출부(23)를 360도 자유로이 회전할 수 있는 구조로서, 사각지대에 위치하는 슬러지(돼지털, 분뇨 중 유기물질, 기타 이물질이 포함된 축산분뇨 등)에 맞추어 오수를 분사할 수 있기 때문에 슬러지를 더욱 효과적으로 분해할 수 있다.

또한, 본 발명은 수위조절 센서(미도시)를 적용하여 폭기 중 거품이 1차적으로 발생하여 일정 수위(11a)에 도달하면, 감지센서(미도시)가 감지하여 폭기 배관라인에 구비된 개폐밸브는 잠기게 되어 폭기를 멈춘다. 반대로 소포 배관라인(90)에 구비된 개폐밸브는 열리면서 흡입되는 모든 원수를 수조(10) 아래로 토출하여 거품을 제거할 수 있다.

반대로 수위가 내려가면 다시 수위조절 센서(미도시)에 의해 폭기 배관라인에 구비된 개폐밸브는 열리고, 소포 배관라인(90)에 구비된 개폐밸브는 닫힌다.

거품이 발생되면 경우에 따라 계속 수위가 올라가게 되는데 이때 2차 수위조절 센서(미도시)가 이를 감지하면 구동부의 전원이 차단되어 수처리 장치가 멈춘다.

자흡식 펌프(101)가 작동하여 거품만 신속하게 빨아올려 예비 저장고(미도시) 및 원수조(미도시)로 이송시켜 범람을 방지 및 예방을 할 수 있다. 수위가 내려가면 자흡식 펌프(101)는 작동을 멈추고 다시 흡입 후드 밸브(81)가 원래대로 여닫힌다.

일예로서, 도면에는 도시되어 있지 않으나 본 발명은 개별 옵션형식으로 방폭카메라(CCTV) 및 ICT(Information and Communications Technologies) 제어 시스템을 연계하여 운영할 수 있다. 이러한 제어 시스템을 통해 언제 어디서든 수처리 장치를 제어 및 모니터링을 할 수 있다. 원수조(미도시)에 설치되는 전자 온도센서를 통해 액비화 상태(분해과정 중 상승되는 온도)를 휴대전화 등 다양한 단말기를 통해 실시간으로 모니터링 할 수 있다.

살펴본 바와 같이 본 발명은 토출부의 회전을 통해 사각지대의 슬러지를 제거할 수 있고, 컴프레서를 통해 압축공기를 슬러지에 분사하여 슬러지를 제거하면서 산소공급을 효율적으로 공급할 수 있다. 기존 수처리 장치는 분당 0.03㎥/air의 법정기준을 부합하기 위해 복수의 수처리 장치를 필요로 하였으나, 본 발명은 컴프레서를 추가하여 법정기준에 부합하는 높은 산소를 수조 내로 공급할 수 있기 때문에 하나의 장치로 충분하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 수조
10a : 바닥
11 : 오수
11a : 수위
21 : 제1 오수토출배관라인
22 : 제2 오수토출배관라인
23 : 토출부
23a : 나선형 홈
23b : 와류 홈
24 : 와류
30 : 공기토출배관라인
40 : 랩조인트
50 : 모터
60 : 순환펌프
70 : 컴프레서
80 : 오수흡입배관라인
81 : 흡입 후드 밸브
82 : 퇴수 밸브
90 : 소포 배관라인
101 : 자흡식 펌프
102 : 소포흡입배관라인
102a : 부레
231 : 제1 관
232 : 제2 관
300 : 개폐밸브
400 : 슬러지

Claims (10)

1. 수조 내부에서 흡입한 오수를 수조 내부의 슬러지를 향하여 분사하는 오수토출배관라인; 및
   컴프레서와 연결되면서 상기 오수토출배관라인에 대응 구비되고 압축공기를 슬러지에 분사하는 공기토출배관라인;
   을 포함하고,
   상기 오수토출배관라인의 오수와 공기토출배관라인의 압축공기는 동시에 슬러지에 분사되며,
   상기 오수토출배관라인의 하부에 오수를 토출하는 토출부가 구비되고,
   상기 토출부는,
   상기 오수토출배관라인 보다 작은 외경의 관으로 이루어지는 제1 관; 및
   상기 제1 관의 하향으로 연장되고 제1 관보다 큰 외경의 경사 관으로 이루어지는 제2 관;
   을 포함하며,
   상기 제1 관과 제2 관은 나선형 홈 및 와류 홈을 포함하고,
   상기 나선형 홈은 제1 관과 제2 관의 내부면에 구비되며, 상기 와류 홈은 상기 나선형 홈을 교차하도록 제1 관과 제2 관의 내부면에 길이 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 오수토출배관라인은,
   제1 오수토출배관라인; 및
   상부는 상기 제1 오수토출배관라인과 연결되고 하부는 상기 토출부와 연결되는 제2 오수토출배관라인;
   을 포함하는 수처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 오수토출배관라인은,
   랩조인트에 의해 상기 제1 오수토출배관라인과 회전 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 랩조인트는,
   모터와 연결되고 모터의 작동에 의해 상기 제2 오수토출배관라인과 연결된 토출부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 랩조인트는,
   상기 수조 내부의 오수의 수위보다 높이 위치하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 오수토출배관라인 및 오수흡입배관라인과 연결되는 순환펌프;
   를 더 포함하는 수처리 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 순환펌프는,
    상기 오수흡입배관라인을 통해 흡입한 수조 내부의 오수를 상기 오수토출배관라인으로 공급하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.

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