KR102375964B1 - 전처리 스크린 장치 및 이를 포함하는 오염원처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면은,
철제 또는 콘크리트로 이루어지며 내부에 오염수가 수용되는 공간을 가지는 본체;
상기 본체의 일 벽면에 구비되어 상기 오염수가 상기 본체 내부로 유입되는 유입구;
상기 본체 내부에서 상기 유입구로부터 상기 오염수가 유입되는 위치에 구비되는 전처리 스크린 장치;
상기 전처리 스크린 장치와 분리벽으로 분리되며, 내부에 마이크로버블을 발생시키는 마이크로버블발생기가 구비되는 여과조;
상기 여과조와 여과막어셈블리에 의해 분리되는 처리수조; 및
상기 본체의 타벽면에 구비되는 방류구;를 포함하며,
상기 전처리 스크린 장치는 회전축과, 상기 회전축에 결합되는 복수개의 회전날개를 포함하는 수차와, 상기 수차의 하부에서 상기 회전축에 결합되는 스크린, 및 상기 스크린의 외부에 고정되며 상기 스크린의 표면에 접촉되는 오염물질제거수단을 포함하는 오염원처리장치인 것을 특징으로 한다.

Description

전처리 스크린 장치 및 이를 포함하는 오염원처리장치{Pre-treatment screen device and pollution decontamination unit including the same}

본 발명은 전처리 스크린 장치 및 이를 포함하는 오염원처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유수의 낙하시 발생되는 에너지를 이용하여 회전동력을 얻을 수 있는 전처리 스크린을 포함하는 오염원 처리장치에 관한 것이다.

수계에 영향을 미치는 오염원은 크게 점-오염원(point pollutant source)과 비점-오염원(nonpoint pollutant source)으로 구분된다.

이때, 상기 점-오염원(point pollutant source)은 가정하수, 공장폐수와 같이 오염 배출원이 하나의 점으로 표현될 수 있는 오염원으로, 오염물질의 이동 경로가 명확해 비교적 처리가 용이한 오염원이다.

또한, 상기 비점-오염원(non-point pollutant source)은 강우시 지표면의 오염물질이 빗물에 씻겨 유출되는 오염원으로, 강수시 유출량이 집중되는 특성 때문에 처리가 매우 곤란한 오염원이다.

이와 같이, 비점-오염원의 경우에는 오염원이 넓은 지역에 분포되어 있으며 강우 초기에 불투수성 지표면에 있는 여러 가지 오염물질이 초기우수(first-flush)에 씻겨 오염물질의 유출이 집중되고, 짧은 시간동안 대량으로 배출되며, 시간에 따른 유량 변동의 폭이 매우 큰 특성을 가지며 특히 도시 지역 또는 산업단지의 경우에는 중금속 등의 독성물질 함유 가능성이 높아 기존의 수처리방식과는 다른 접근방법이 필요하다.

이러한 초기 우수 내 오염 물질을 처리하는 방법으로는 저류형, 침투성, 식생형, 장치형 등이 제시되고 있는 실정이다.

이때, 저류형은 침전에 의해 입자상 오염물질을 제거하고, 침투형은 지하 침투능력을 증대시켜 우수유출 저감과 동시에 지하토양을 필터로 활용하는 방법이며, 식생형은 주로 전처리 방법으로서 식생수로와 식생여과 등이 있으며, 장치형은 관거에 설치하는 시설로 주로 관거를 통해 우수가 유출되는 도시지역에 적용하며, 부유성 고형 물질의 제거가 주된 목적으로 와류형, 침전형, 여과형 등으로 구분될 수 있다.

이에, 장치형은 크게 원심력을 이용하여 와류를 형성시켜 부유물질을 침전시키는 와류형 방식과 카트리지 형태의 필터여과형 방식이 주종을 이루고 있다.

이때, 기존의 와류형은 와류가 충분히 발생되지 않을 경우 입자성 물질이 쉽게 제거되지 않아 그 제거 효율이 급격히 저하되는 단점이 발생된다.

또한, 와류형 시설은 와류로 생성되는 원심력에 의해 입자상 물질이 침전되기 때문에 부유성 물질을 충분히 제거할 수 없는 한계로 충분한 오염물 제거가 어려운 실정이다.

그리고 와류형 시설은 입자상 물질의 대부분을 차지하고 있는 미세 오염물을 제거하기에는 한계가 있는 시설이다.

이에, 여과형 시설은 와류형 시설과 같이 급속침전이 어렵기 때문에 장치의 소요용량 및 소요부지가 크고 여과방식이 표면 여과 방식이므로 폐색이 쉽게 이루어지는 단점을 가지고 있어 유지관리 비용이 높은 단점이 있다.

따라서, 여과형 비점오염저감장치의 전처리 스크린을 효율적으로 제작하여 설치 시에 보다 적극적으로 사전에 입자상오염물질을 제거함으로써 본처리인 여과흡착필터를 보호하고 작동시간을 연장할 수 있다.

또한, 빗물이용시설의 전처리시설로도 이용할 수있는데, 현재까지는 건축 시 지붕 쪽에서 우수관으로 내려 도시 하수관(우수관)으로 통하여 하천으로 보내지는 구조였다. 하지만 대한민국이 물부족 국가로 분류 되면서 물 재이용의 방법을 강구하던 기술 중 물 재이용 시설중 가장 저가이며 효율이 높은 빗물 재활용 시설은 2011. 6. 9일 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률이 제정되면서 제3조 빗물 이용 시설의 설치 및 관리에 관한 기술이다. 실제 적으로 빗물은 초기우수의 5%량에 이물질이 따라오며 이물질을 제거하면 화장실 용수 및 청소용수, 조경용수, 심지어 세탁용수까지 사용이 가능한 깨끗한 수질을 얻을 수 있다. 우리나라는 평균 강수량은 1400 mm - 1450mm 정도이다. 이는 세계적 평균 강수량 보다 높으나 산지가 많은 지형과 재이용 시설 부족으로 약 20%정도만 활용 한다. 이에 물 부족 국가이다. 예를 들어 소형 건축물일 경우 일일 강수량 30 mm 지붕면적인 300m² 건물에서 빗물을 모으면 9톤이 되며, 그중 5%인 초기 우수 량 을 제외하면 약 8.5톤의 생활용수가 생긴다. 이를 화장실 용수로 사용하면 대변기사용량 6리터로 나누면 1,416번의 대변기를 내릴수 있는 엄청난 수자원이 생긴다. 연간 강수량을 모을 수 있는 저장고만 갖추면 연간 300m²의 건물 지붕이면 420톤의 상수도를 만들지 않아도 될 만큼의 수자원이 생기는 것이다. 생활시설 1000만 곳이 빗물 재이용 시설을 다한다면 엄청난 양의 수자원이 생긴다. 이에 국가에서는 빗물 이용 시설 비용을 지원하며 수도요금 감면의 혜택을 주는 권장 사업이다.

그러나 우천시 빗물은 대기중에서 또는 지표면을 따라 흐르면서 각종 오염물질을 함유한 상태로 이동하므로 자연상태의 빗물을 그대로 이용하는 것은 이차적인 수질오염을 발생시키는 요인이 될 수 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 기법들로서 갈수기의 물부족을 대비하여 빗물을 저장하는 저장탱크와 수질향상을 위한 처리기법으로 초기우수배제장치, 침전물배출장치, 여과장치, 확산형소독장치, 산소공급장치 등이 요구되었다.

그러나 종래의 침전물 배출장치나 여과장치는 장치구동에 필요한 별도의 동력이 필요하거나 복잡한 구조로 이루어진 반면 오염물질 제거에 한계가 발생되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2012-0002026

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 유수의 위치에너지를 이용하여 회전동력을 발생시키고 그 회전동력을 이용하여 오염물질을 제거할 수 있도록 함으로써 별도의 동력 공급없이 자체 동력으로 오염물질의 제거가 가능한 전처리 스크린 장치를 포함하는 오염원처리장치 제공하는 데에 있다.

또, 본 발명의 실시예들은 여재층의 폐색이 방지되며, 수처리에 높은 성능을 발현하는 오염원처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면은 오염원처리장치의 내부로 유입되는 오염수를 전처리하기위한 장치로서,

상기 오염원처리장치의 일 벽면에 구비되며 외부로부터 유입되는 상기 오염수를 정해진 방향으로 배출하는 유수관;

상기 유수관에서 상기 오염수가 배출되는 방향에 구비되며, 복수개의 회전날개를 포함하는 수차;

상기 수차의 중심을 지나며 결합되는 회전축;

상기 수차의 하부에서 상기 회전축에 결합되고, 내부에 오염물질이 제거된 전처리수가 유입되는 공간을 포함하는 스크린; 및

상기 스크린의 외부에 고정되며 말단이 스크린의 표면에 접촉되는 오염물질제거수단; 을 포함하는 전처리 스크린 장치이고,

이때, 상기 스크린은 상기 회전축을 둘러싸는 원통 또는 원뿔대 형태인 것이 좋으며,

상기 오염물질제거수단은 상기 본체의 벽면 또는 상기 분리벽에 고정되는 브러쉬인 것이 좋다.

또, 상기 전처리 스크린 장치는 상기 오염수의 위치에너지를 상기 스크린의 회전 에너지로 전환시키는 것이 좋고,

상기 수차는 상기 회전날개로부터 유격되어 외부를 둘러싸는 프레임을 포함하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 측면으로는 철제 또는 콘크리트로 이루어지며 내부에 오염수가 수용되는 공간을 가지는 본체;

상기 본체의 일 벽면에 구비되는 유입구;

상기 유입구에 연결된 공간의 상기 오염수가 유입되는 위치에 구비되는 전처리 스크린 장치;

상기 전처리 스크린 장치와 분리벽으로 분리되며, 내부에 마이크로버블을 발생시키는 마이크로버블발생기가 구비되는 여과조;

상기 여과조와 여과막어셈블리에 의해 분리되는 처리수조; 및

상기 본체의 타벽면에 구비되는 방류구;를 포함하며,

상기 전처리 스크린 장치는 회전축과, 상기 회전축에 결합되는 복수개의 회전날개를 포함하는 수차와, 상기 수차의 하부에서 상기 회전축에 결합되는 스크린과, 및 상기 본체의 일 벽면에 고정되며 상기 스크린의 표면에 접촉되는 오염물질제거수단을 포함하는 오염원처리장치가 있으며,

여기에서 상기 여과막어셈블리는 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되는 여재층, 상기 여재층에 에어를 공급하는 에어서플라이, 및 상기 에어서플라이로부터 공기를 상기 여재층의 저면으로 공급하는 공급배관을 포함하는 것이 좋고,

상기 마이크로버블발생기는 평균입경이 0.1mm 내지 1.0mm인 기포를 발생시키는 것이 바람직하며,

상기 하우징은 타공판으로 구성되며 상기 본체 벽면 높이의 60 내지 90%의 높이로 구비되는 것이 좋고,

상기 하우징은 상기 여과조와 접하는 전면과 처리수조와 접하는 후면을 가지며, 상기 전면은 전체가 타공판으로 구비되고, 상기 후면은 내부에서 외부로 향하면서 타공의 직경 크기가 감소하는 차단판을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면은 철제 또는 콘크리트로 이루어지며 내부에 오염수가 수용되는 공간을 가지는 본체;

상기 본체의 일 벽면에 구비되는 유입구;

상기 유입구에 연결된 공간의 상기 오염수가 유입되는 위치에 구비되는 전처리 스크린 장치;

상기 전처리 스크린 장치와 분리벽으로 분리되며, 내부에 마이크로버블을 발생시키는 마이크로버블발생기가 구비되는 여과조;

상기 여과조와 여과막어셈블리에 의해 분리되는 처리수조; 및

상기 본체의 타벽면에 구비되는 방류구;를 포함하며,

상기 전처리 스크린 장치는 회전축, 상기 회전축에 결합되는 복수의 회전날개를 포함하는 수차, 상기 수차의 하부에서 상기 회전축에 결합되는 스크린, 및 상기 스크린의 표면에 접촉되도록 구비되는 오염물질제거수단을 포함하는 오염원처리장치의 구동방법으로서,

상기 오염수가 전처리 스크린 장치를 통과하면서 크기가 큰 이물질이 스크리닝되는 스크린단계;

상기 스크린단계 후의 전처리된 오염수가 분리벽을 지나 여과조로 유입되는 단계;

상기 여과조 내부에 구비되는 상기 마이크로버블발생기에서 발생하는 마이크로버블로 상기 전처리된 오염수의 이물질을 상부로 부상시키는 버블발생단계;

상기 버블발생단계에서 발생한 마이크로버블에 의해 이물질이 제거된 오염수를 여과조의 여재층에 통과시키는 여과단계;

상기 여과단계를 통과한 오염수가 처리수조로 유입되는 처리수조단계;

상기 처리수조의 처리수가 유출구로 배출되는 배출단계; 및

초기우수 또는 오염원을 처리 후 이물질이 다수 부착된 상기 여재층의 저면에 에어서플라이를 가동하여 공기를 주입하고, 배출펌프를 가동하여 처리수를 여재층으로 통과시키는 역세단계를 포함하는 오염원처리장치의 구동방법인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 오염원처리장치의 전처리 스크린 장치는 별도의 동력없이 유수의 위치에너지를 이용하여 회전력을 발생시키고 그 회전력을 이용하여 스크린 표면에 부착되는 오염물질을 자동으로 제거할 수 있어 오염물질 제거 성능이 향상되는 효과가 있으며, 별도의 동력을 요구하지 않으므로 여과시 사용되는 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 오염원처리장치는 역세를 위한 에어서플라이를 구비함으로써 여재층의 폐색이 방지되며, 마이크로버블을 사용함으로써 유분을 비롯한 부유성 미세오염물질을 흡착 부상시켜 수처리에 높은 성능을 발현할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예는 역세척이 가능한 여재층을 구비하며, 여재층을 역세하는 시점을 자동으로 제어할 수 있다.

결과적으로 역세척 필터와 마이크로버블을 이용한 오염원부상장치를 조합 설치함으로서 단점을 해결하고 장치여과형의 성능을 크게 개선할 수 있다..

도 1은 본 발명에 따른 오염원 부상장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오염원 처리장치에서 물의 흐름을 보이는 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리 스크린 장치의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리 스크린 장치의 외관을 회전부의 구조에 따라 나타낸 도면이다.
도 5는 마이크로버블 발생기의 사시도로서, 이를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 6은 오염원처리장치의 제어 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 및 그 제조방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 나타낸 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 오염원처리장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오염원처리장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오염원 처리장치에서 물의 흐름을 보이는 공정도이다. 이에 따르면 오염원처리장치는 본체(100)와 본체 내부에 구획된 공간으로 이루어지는 전처리조(110), 여과조(120) 및 처리수조(130)를 포함한다.

본체(100)는 내부에 오염수가 처리되는 공간을 구비한 콘크리트 또는 철구조물로된 구조체이다. 본체의 일벽면에는 오염수가 유입되는 유입구(101)가 구비되고 타벽면에는 처리수가 유출되는 방류구(102)가 구비된다.

본체(100) 내부에는 순차적으로 전처리조(110), 여과조(120), 처리수조(130)가 구비되는데, 전처리조(110)는 유입구로 유입된 오염수가 처음 유입되는 공간으로서 분리벽 또는 분리막에 의해서 여과조와 분리되는 독립된 공간을 가진다.

전처리조(110) 내부에는 스크린이 구비되는데, 일예시로는 원통형 또는 원뿐 형태로 회전가능한 입체형태를 가지는 스크린이 구비된 전처리 스크린 장치가 포함될 수 있고, 평평한 형태의 스크린을 포함하는 침전조가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 오염원처리장치는 본체에 포함되며 여과조로 유입되는 오염수에 포함된 모래나 이물질을 분리하기 위한 전처리 스크린 장치를 포함한다.

본 발명의 다른 측면인 전처리 스크린 장치(114)는 유입구(101)로 유입되는 오염수를 전처리함으로써 유수에 포함된 오염물질들을 스크린을 통해 분리해 여과조(120)로 흘러들어가 오염수에 포함된 크기가 큰 입자들을 제거하고, 여과조의 처리효율 및 관리를 용이하게 한다.

전처리 스크린 장치(114)는 외부로부터 유입되는 오염수를 유입구(101)로부터 받아 본체(100)의 내부로 흐르게하는 유수관(115)을 포함하며, 유수관(115)의 말단에 구비되는 유수배출구를 통해 오염수가 정해진 방향으로 유입된다.

도 3은 일 실시예에 따른 전처리 스크린 장치(114)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 유입부에 연결되는 유수관(115)의 유수배출구로 배출되는 오염수는 중력에 의한 위치에너지를 가지며 낙하되고, 유수가 배출되는 방향에는 낙하하는 오염수의 에너지를 이용하여 회전하며, 회전에너지를 발생시키는 회전부가 구비된다. 회전부의 형태는 다양하게 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 회전축에 고정되어 회전축을 중심으로 회전하며, 회전축으로부터 방사방향으로 돌출되는 복수개의 회전날개를 포함하는 수차(16)가 사용되는 것이 좋다.

낙하하는 오염수는 수차의 회전날개에 부딪히며 수차(116)의 날개를 회전시키고, 이 때 외부로부터의 동력을 공급받지 않으면서도 오염수의 위치에너지를 수차의 회전에너지로 전환해 회전력을 얻을 수 있다.

도 4는 수차(116)의 형태 및 구조에 따른 전처리 스크린 장치(114)의 외관을 나타낸 도면이다. 수차(116)는 복수개의 회전날개가 회전하는 공간의 주위를 둘러싸는 프레임을 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하며, 이때 프레임은 회전날개로부터 유격되어 그 외부를 둘러싸는 형태인 것이 좋다.

도 4-a에는 프레임이 구비되는 구조의 수차를 포함하는 전처리 스크린 장치(114)를 도시하고, 도 4-b에는 프레임이 구비되지 않고 개방된 공간에 날개가 구비된 구조의 회전부를 가지는 전처리 스크린 장치를 도시하였으며, 어떠한 형태라도 사용 가능하다.

상기 회전부로 공급된 오염수는 중력에 의해 회전부의 아래로 흘러내리게 되며, 회전부의 하부에서 회전부에 연결되어 함께 회전할 수 있는 스크린부를 지난다.

스크린부는 회전부를 회전시키면서 아래로 흘러내리는 오염수에 포함된 오염물질들을 분리하여 전처리된 오염수가 스크린부의 아래에서 얻어질 수 있도록 한다.

전처리된 오염수는 전처리 스크린 장치의 하부에서 스크린 내부와 연결된 배관인 전처리관을 통하여 분리벽 건너편의 공간에 구비되는 여과조(120)로 유입된다.

한편, 스크린의 형태나 소재는 크게 제한되지 않으나 도 3과 도 4에 도시된 것과 같이 회전축에 결합되어 함께 회전하는 원통형 또는 원뿔대 형태의 표면을 가지는 것이 바람직하며, 표면에 흐르는 오염수에 포함된 모래나 입자가 큰 오염물질이 표면에 부착되어 오염수가 전처리 될 수 있다.

오염수의 처리에 따라 스크린의 표면에는 오염물질이 점차 부착되며 스크린의 정화 성능이 저하될 수 있으며, 스크린의 표면을 주기적으로 청소하여 표면에 부착된 오염물질을 제거하고, 새로운 오염물질을 전처리하여 제거할 수 있도록 해야한다.

스크린의 표면에 부착된 오염물질을 제거하기 위하여 오염물질제거수단이 전처리 스크린 장치에 포함되어 스크린의 기능을 지속적으로 회복시켜주는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본체에 구비되는 전처리 스크린 장치는 스크린부의 표면에 부착된 오염물질을 제거하기 위하여 스크린부의 일부 표면에 접촉되는 브러쉬(117)를 포함한다. 브러쉬(117)는 스크린부의 표면에 접하도록 구비되며, 본체의 일측 벽면 또는 분리벽에 고정되는 것이 좋다.

오염수의 유입에 따라 수차를 통해 발생한 에너지로 스크린부가 회전하면서, 이에 의해 브러쉬(117)가 움직이지 않으면서도 스크린부의 표면에 부착된 오염물질이 제거될 수 있다.

이때, 외부로부터의 오염수 유입량이 많은 경우 스크린의 표면에 오염물질이 부착되는 속도가 증가하여 스크린부 표면의 오염물질을 제거하는 속도가 빨라지는 것이 바람직하며, 오염수 유입량이 적은 경우, 스크린의 표면에 오염물질이 부착되는 속도가 느려져 스크린부의 표면의 오염물질 부착이 빠르지 않으므로 오염물질의 제거 또한 신속하게 이루어지지 않는 것이 좋다.

이에, 전처리 스크린 장치는 오염수의 유입량에 비례하는 스크린 표면의 오??물질 부착에 대하여 오염물질 제거를 효과적으로 수행하기 위하여, 전술한 구조와 같이 오염수가 낙하하는 에너지를 이용해 회전부를 회전시켜 회전에너지로 변환시키고, 이를 이용해 스크린부 표면의 오염물질을 제거할 수 있으며, 오염수의 유입량에 따라 자동적으로 스크린부의 회전속도가 변화되며 스크린부의 표면에 부착된 오염물질이 오염물질 제거부에 의해 효과적으로 제거될 수 있도록 한다.

도 3내지 도 4에 도시된 바와 같이 전처리 스크린 장치(114)는 상단측에 유수가 유입되는 유입부가 구비되며, 유입부에 연결된 유수관(115)를 통해 유입되는 오염수가 낙하되는 지점에 설치되어 회전력을 발생시키는 수차(116)와, 수차에 연결되어 회전하며 오염수가 표면을 따라 흐르는 통형상의 스크린 및 스크린의 둘레면을 따라 접촉되도록 본체의 벽면 또는 분리벽에 고정되는 브러쉬(117)를 포함하고, 브러쉬는 상기 스크린의 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 구조를 가져 효율적인 무동력 전처리를 수행하고, 전처리된 오염수를 전처리관으로 연결된 여과조(120)에 흘려보낸다.

전처리조(110)의 다른 예로써 침전조에서는 유입구(101)로 유입된 오염수의 오염원은 중력방향으로 침전되고, 내부에 구비된 스크린을 통과한다. 스크린은 모래, 자갈, 낙엽등 일정 크기 이상의 이물질을 거르는 망형태의 스크린이다. 스크린 망의 눈금크기는 설치된 환경에 따라 달라질 수 있으나 대략 30~40mm가 바람직하다. 또한 스크린은 저면으로부터 일정 높이에까지 제1개구부를 구비하는데 저면을 개방하는 것은 역세척시 이물질들이 쉽게 배출구로 이동하게 하기 위함이다.

여과조(120)는 전처리조(110)를 거친 오염수가 분리막의 개구부 또는 분리벽의 전처리관을 통과하여 도달하는 공간으로서 여과조(120)는 여과어셈블리(121)에 의해 처리수조와 분리되는 독립된 공간을 가진다.

이 때 분리막은 스크린과 마찬가지로 저면으로부터 일정높이로 개방되는 제2개구부를 구비하는데, 이 역시 역세척시 이물질들이 쉽게 배출구로 이동하게 하기 위함이다.

침전된 이물질은 후술할 바와 같이 정체수 배제 및 여과재의 역세척시에 배출펌프에 의해서 본 장치 외부의 가까운 하수관로 맨홀에 연결되어져 하수처리장으로 유입된다.

여과조(120) 내부에는 마이크로버블발생기가 구비된다. 마이크로버블발생기(122)는 오염수에 부상용 마이크로버블버블을 공급하는 장치로서, 마이크로버블의 직경이 0.1 mm에서 1.0 mm사이인 기포를 발생시킨다.

마이크로버블은 부피 대비 높은 표면적으로 오염수내 입자상물질과 접촉 면적이 증가하고, 낮은 기포 상승 속도로 기포 이송 시간이 길어지며, 오염물질과의 접촉시간이 길어지며, 크기가 작아지는 버블의 자체 가압으로 오염물질과의 접촉후 부상 효율이 증가함으로서, 수처리에 매우 높은 성능을 제공할 수 있다. 특히 초기 우수에 포함된 기름성분(유류)를 미세기포에 의하여 흡착부상시켜 처리할 수 있다.

좁은 공간에서 마이크로버블을 효율적으로 발생하여, 오염물질을 접촉 부상시키기 위해서는 장치의 구성이 중요한데 본 발명의 실시예에서 마이크로버블발생기(122)는 공기공급을 위한 블로워(1221), 연결 배관(1222), 새들(1223), 및 튜브형 디퓨저(1224)를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하나, 마이크로버블발생기의 종류에 제한되지 않는다.

도 6은 마이크로버블 발생기의 사시도로서, 이를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

블로워(1221)는 오염원처리장치의 벽면 상단에 구비되며, 모터를 구동하여 공기를 이송시키고, 연결배관(1222)은 블로워에서 이송시키는 공기를 바닥면으로 이송시키며, 방철처리된 금속 재질로 구성될 수 있다.

새들(1223)은 연결배관과 튜브형 디퓨저를 연결하는 접속체로서, 연결배관의 통로와 튜브형 디퓨저를 서로 연통시키며 결합시킨다.

튜브형멤브레인(1224)은 튜브(1224a)와 튜브를 감싸는 멤브레인(1224b)으로 구성된다. 튜브(1224a)는 원형의 튜브를 사용하는 것이 바람직하며, 재료는 금속제나 합성수지 파이프를 사용한다.

멤브레인(1224b)은 전면에 걸쳐 미세버블을 형성할 수 있는 기공이 형성되어 미세버블을 형성한다. 멤브레인의 소재는 EPDM, PTFE, 실리콘 재질 등이 이용된다.

본 실시예에서 마이크로버블 발생기의 타입은 제한되지 않으나, 새들타입 멤브레인 튜브 디퓨저를 사용함으로써 내부에 마이크로 버블을 충분하고 균일하게 생성할 수 있으며 내구성을 유지할 수 있다.

마이크로버블 발생기는 여과조 저면에서 마이크로버블을 형성하여 오염수내의 부유오염물질(TSS)을 접촉 부상시켜 제거한다. 이때 접촉부상의 효과를 극대화 하기 위하여, 응집제(Coagulant)를 주입할 수도 있도록 한다.

응집제를 사용하는 경우 기존의 장치에서 부유성 입자만을 제거하는 것과 달리 용존성 금속물질이나 미세한 오염물질도 효율적으로 제거할 수 있다.

이때 부상된 오염물질은 본 장치의 여과카트리치 역세척시 역세폐수와 함께 배출 펌프(수중펌프)에 의하여 배출배관을 타고 외부에 있는 하수맨홀에 연결되어져 제거된다.

여과막어셈블리(121)는 하우징(1211), 여재층(1212), 에어서플라이(1213), 및 공급배관(1214)를 포함되어 구성되며, 하우징은 내부에 여재층을 수용하는 본체로서, 오염수가 통과할 수 있도록 Φ1∼3mm 타공판으로 구성되며, 예를 들어, 두께 1mm의 STS304, 타공판(Φ1∼3mm)으로 제작될 수 있다. 이 때 하우징(1211)은 본체 벽면 높이의 약 60 내지 90%의 높이로 구비되나, 방류구보다 높은 위치까지는 하우징이 위치하여야 한다. 상기 범위는 하우징이 본체 벽면높이만큼 높은 경우 여재층이 막힐 경우를 대비한 것이며, 하우징이 방류구보다 낮은 경우 처리수가 여재층을 통과하지 않고 방출될 수 있기 때문이다.

하우징(1211)은 여과조와 접하는 전면과 처리수조와 접하는 후면을 가지는데, 전면은 전체가 전술한 대로 타공판으로 구비되며, 후면은 바닥면으로부터 약 20~40cm의 높이까지는 타공되지 않거나 타공의 직경이 후면 내부에서 바깥으로 갈수록 점진적으로 작아지는 타공판을 가지는 차단판(1211a)으로 구비된다. 차단판이 구비됨으로서 여재층의 통과 경로를 연장시키고, 역세시 처리수조 하부에 있는 이물질이 다량으로 여재층으로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

배면을 차단판으로 구비하는 것은 내부에 구비되는 부상여과재를 사용하는 경우 부상여과재가 상부로 이동할 수 있도록 가이드하기 위함이다.

여재층(1212)는 직경 2~6mm 의 부상될 수 있는 입자상 여과재를 30 내지 60cm 의 두께로 구비되며, 여재층의 소재로는 제올라이트(Zeolite), 입상활성탄(granular activated carbon) 또는 EPP(발포 폴리프로필렌)여재 등을 사용할수 있다.

에어서플라이(1213)는 여재층에 쌓이는 이물질을 공기로 세척하기 위한 장치로서 본체 벽면의 상부에 구비되며 공기를 공급배관을 통해 여재층으로 공급한다.

공급배관(1214)은 에어서플라이에서 연결되어 공기를 여재층의 저면으로 이송한다. 이 때, 공급배관은 여재층 바닥에서 분기되어 바닥으로부터 필터 상부방향으로 에어를 주입하여 이물질을 제거한다. 이때 공기를 주입하면 여재층이 교란되어 이물질이 분리 탈리되고, 역세폐수 배출펌프가 가동되면 처리수가 역방향으로 유입되어 역세로 이물질을 여재층에서 이탈시킨다.

공급배관(1214)은 벽면에서 바닥면으로 연장되며, 여재층의 바닥면에서는 분지되어 전바닥면 전면에 분포되게 하는 것이 바람직하다.

이때 역세수가 별도로 공급하지 않고 처리수를 이용하므로 에너지를 절감하고 친환경적이다.

전처리조(110)에는 배출펌프(113)가 구비될 수 있다. 배출펌프는 정체수 및 역세폐수를 배출하기위한 펌프이다. 에어서플라이 가동시 본체 내부의 정체수와 역세되는 역세폐수를 배출구를 통하여 외부로 배출한다. 배출구는 본체 벽면에 구비되어 외부의 하수관로 맨홀로 연결 되어진다.

본 실시예에서 오염원처리장치는 센서부와 제어부를 더 포함할 수 있다. 도 6을 참조하여 설명한다.

센서부(140)는 여재층의 성능을 센싱하는 센서로서, 예를 들어, 여과막 통과전 압력과 여과막 통과후 압력의 차압을 센싱하거나, 여과막 통과후의 압력만을 센싱할 수 있는 압력센서를 사용할 수 있다.

제어부(150)는 센서부의 신호에 따라서 에어서플라이의 공기주입시기 및 배출펌프의 작동을 제어한다. 센서부에서 여과막 통과전압력과 여과막통과후압력을 보내올 경우 이의 차압이 미리 정해진 기준이하인 경우 에어서플라이나 배출펌프를 작동시키거나, 미리정해진 기준압력과 여과막 통과후의 압력을 대비하여 차이가 일정 기준이하인 경우 에어서플라이나 배출펌프를 작동시킨다.

여재층을 통과한 오염수는 처리수조로 이동되어 방류구(102)로 유출된다.

이하에서는 오염원처리장치의 구동방법에 대해 설명한다. 오염원처리장치의 구동방법은 스크리닝단계, 여과조유입단계, 버블발생단계, 여과단계, 처리수조단계, 배출단계, 역세단계, 및 역세배출단계를 포함하며, 추가적으로 제어단계를 포함할 수 있다.

스크리닝단계는 오염수가 유입구로 유입되면 오염수는 전처리조 내부의 스크린을 통과하면서 크기가 큰 이물질은 스크리닝되고, 동시에 중력에 의해 밀도가 큰 이물질은 침전된다. 따라서 전처리조에서 중력과 스크리닝에 의해 오염수 내의 이물질이 1차적으로 제거된다.

스크리닝단계는 전처리 스크린 장치에 의해 이루어지는 전처리 스크린 단계인 것이 좋다. 전처리 스크린 장치가 구비되는 경우에는 오염수가 전처리 스크린 장치를 통과하면서 크기가 큰 이물질이 스크리닝되며, 스크린 내부로 통과가능한 전처리된 오염수만이 분리벽을 지나 여과조로 유입될 수 있다.

여과조유입단계는 스크리닝단계 후의 처리수가 전처리조와 여과조 사이를 분리하는 분리막을 통과하는 단계로서 분리막과 바닥면 사이의 개구부를 통해서 처리수가 통과한다.

전처리 스크린 장치가 구비되는 경우에는 전처리 스크린 장치가 구비되는 공간과 여과조가 분리벽으로 분리되며, 분리벽의 하부에 연결된 관을 통하여 전처리된 처리수가 여과조로 유입될 수 있다.

버블발생단계는 여과조 내부에 구비된 버블발생기에서 발생하는 마이크로 버블로 오염수의 이물질을 상부로 부상시키는 단계이다. 이 때 이물질은 일반적인 부유물질 외에 유류(기름)성분을 포함한다. 이로서 기름성분으로인해 여과재가 오염되는 것이 방지된다.

여과단계는 마이크로버블에 의해 이물질이 제거된 오염수를 여과조의 여재층을 통과시키는 단계이다. 여재층은 폭이 30∼60cm이고, 여재 입자는 직경 2∼6mm이므로 큰 이물질은 여재층을 통과하지 못하고 모두 걸러지게 된다.

처리수조단계는는 여재층을 통과한 오염수가 처리수조로 유입되는 단계이다. 처리수조단계에서는 다시 한번 중력에 의한 이물질의 침강이 일어나면서 최종적으로 이물질을 제거한다.

배출단계는 처리수조의 처리수가 유출구로 배출되는 단계이다.

역세단계는 오염처리장치의 초기우수 또는 오염원을 처리 후 이물질이 다수 부착되어 있는 여재층을 세척하는 단계이다. 이를 위해 여재층의 저면에 에어서플라이(1213)를 가동하여 공기를 주입하고, 배출펌프(113)를 가동하여 처리수를 여재층으로 통과시켜 물과 공기를 이중으로 역세시키는 단계이다.

역세배출단계는 정체수 및 역세폐수를 외부로 배출하는 단계이다. 이 때, 마이크로버블로 인해 상부로 부상된 이물질도 외부로 배출된다. 배출되는 물은 외부의 하수관로 맨홀에 유입처리된다.

제어단계는 역세시 에어서플라이 및 배출펌프를 여재층에 구비된 센서부의 압력신호에 따라 제어부의 제어에 의해 일정시간동안 가동하도록 하는 단계이다. 여과막 통과후의 압력만을 센싱할 수 있는 압력센서를 사용할 수 있다.

즉 제어부는 센서부의 신호에 따라서 에어서플라이의 공기주입시기 및 배출펌프의 작동을 제어한다. 센서부에서 여과막 통과전압력과 여과막통과후압력을 보내올 경우 이의 차압이 미리 정해진 기준이하인 경우 에어서플라이나 배출펌프를 작동시키거나, 미리정해진 기준압력과 여과막 통과후의 압력을 대비하여 차이가 일정 기준이하인 경우 에어서플라이나 배출펌프를 작동시킨다.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 본체
101 : 유입구
102 : 방류구
110 : 전처리조
111: 스크린
112 : 분리막
113 : 배출펌프
114 : 전처리 스크린 장치
115 : 유수관
116 : 수차
117 : 브러쉬
120 : 여과조
121 : 여과어셈블리
1211 : 하우징
1212 : 여재층
1213 : 에어서플라이
1214 : 공급배관
122 : 마이크로버블발생기
1221 : 블로워
1222 : 연결배관
1223 : 새들
1224 : 튜브형 디퓨저
130 : 처리수조
140 : 센서부
150 : 제어부

Claims (11)

1. 철제 또는 콘크리트로 이루어지며 내부에 오염수가 수용되는 공간을 가지는 본체;
   상기 본체의 일벽면에 구비되어 상기 오염수가 상기 본체 내부로 유입되는 유입구;
   상기 본체 내부에서 상기 유입구로부터 상기 오염수가 유입되는 위치에 구비되며,
   회전축과, 상기 회전축에 결합되는 복수개의 회전날개를 포함하는 수차와, 상기 수차의 하부에서 상기 회전축에 결합되는 스크린, 및 상기 스크린의 외부에 고정되며 상기 스크린의 표면에 접촉되는 오염물질제거수단을 포함하는 전처리 스크린 장치;
   상기 전처리 스크린 장치와 분리벽으로 분리되며, 내부에 평균입경이 0.1mm 내지 1.0mm인 마이크로버블을 발생시키는 마이크로버블발생기가 구비되는 여과조;
   상기 여과조와 여과막어셈블리에 의해 분리되는 처리수조; 및
   상기 본체의 타벽면에 구비되는 방류구;를 포함하고,
   상기 여과막어셈블리는 타공판으로 구성되며 상기 본체 벽면 높이의 60 내지 90%의 높이로 구비되는 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되는 여재층, 상기 여재층에 에어를 공급하는 에어서플라이, 및 상기 에어서플라이로부터 공기를 상기 여재층의 저면으로 공급하는 공급배관을 포함하며,
   상기 하우징은 상기 여과조와 접하는 전면과 상기 처리수조와 접하는 후면을 가지며, 상기 전면은 전체가 타공판으로 구비되고, 상기 후면은 내부에서 외부로 향하면서 타공의 직경 크기가 감소하는 차단판을 구비하는
   오염원처리장치.
   
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6. 제1항에 있어서,
   상기 여재층은 직경이 2~6mm이고, 부상될 수 있는 입자상 여과재를 포함하는 오염원처리장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 스크린은 상기 회전축을 둘러싸는 원통 또는 원뿔대 형태인 오염원처리장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 오염물질제거수단은 상기 본체의 일 벽면 또는 상기 분리벽에 고정되는 브러쉬인 오염원처리장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 전처리 스크린 장치는 상기 오염수의 위치에너지를 상기 스크린의 회전 에너지로 전환시키는 오염원처리장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 수차는 상기 회전날개로부터 유격되어 외부를 둘러싸는 프레임을 포함하는 오염원처리장치.
    
11. 철제 또는 콘크리트로 이루어지며 내부에 오염수가 수용되는 공간을 가지는 본체;
    상기 본체의 일 벽면에 구비되는 유입구;
    상기 유입구에 연결된 공간의 상기 오염수가 유입되는 위치에 구비되는 전처리 스크린 장치;
    상기 전처리 스크린 장치와 분리벽으로 분리되며, 내부에 마이크로버블을 발생시키는 마이크로버블발생기가 구비되는 여과조;
    상기 여과조와 여과막어셈블리에 의해 분리되는 처리수조; 및
    상기 본체의 타벽면에 구비되는 방류구;를 포함하며,
    상기 전처리 스크린 장치는 회전축, 상기 회전축에 결합되는 복수의 회전날개를 포함하는 수차, 상기 수차의 하부에서 상기 회전축에 결합되는 스크린, 및 상기 스크린의 표면에 접촉되도록 구비되는 오염물질제거수단을 포함하는 오염원처리장치의 구동방법으로서,
    상기 오염수가 전처리 스크린 장치를 통과하면서 크기가 큰 이물질이 스크리닝되는 스크린단계;
    상기 스크린단계 후의 전처리된 오염수가 분리벽을 지나 여과조로 유입되는 단계;
    상기 여과조 내부에 구비되는 상기 마이크로버블발생기에서 발생하는 마이크로버블로 상기 전처리된 오염수의 이물질을 상부로 부상시키는 버블발생단계;
    상기 버블발생단계에서 발생한 마이크로버블에 의해 이물질이 제거된 오염수를 여과조의 여재층에 통과시키는 여과단계;
    상기 여과단계를 통과한 오염수가 처리수조로 유입되는 처리수조단계;
    상기 처리수조의 처리수가 유출구로 배출되는 배출단계; 및
    초기우수 또는 오염원을 처리 후 이물질이 다수 부착된 상기 여재층의 저면에 에어서플라이를 가동하여 공기를 주입하고, 배출펌프를 가동하여 처리수를 여재층으로 통과시키는 역세단계를 포함하는 오염원처리장치의 구동방법.
    
    
    

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