KR200230433Y1 - 부유물질 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 부유물질 제거장치, 특히 조대부유물질을 제거하는 원심사이클론과 미세 부유 물질을 제거하기 위한 섬유상 여재를 포함함으로써, 오폐수 등의 부유물질을 역세척수 없이 제거할 수 있는 신규한 부유물질 제거장치를 제공하는 것이다.

Description

부유물질 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING SUSPENDED SOLID}

본 고안은 오폐수, 공정수, 하천호소수 등의 부유물질을 제거하기 위한 부유물질 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심사이클론으로 조대부유물질을 제거한 후 압축된 섬유상 여재를 통과시켜 미세부유물질을 완벽히 제거하며 제거된 부유물질을 역세척수 없이 제거할 수 있는 신규한 부유물질 제거장치에 관한 것이다.

오폐수, 공정수 및 하천호소수 등에 함유되어 있는 고형 부유물질을 제거하는 종래의 방법으로는 중력을 이용한 침전법, 응집제를 이용한 부상분리법, 원심분리법 및 여과법 등의 방법이 있는데, 이 중 가장 일반적으로 사용되는 방법은 여과법이다. 여과법은 부유물질을 함유한 물을 여재가 충진된 층으로 강제 통과시켜 여재 사이의 공극에 부유물질이 포획되도록 하는 원리를 이용하는 방법이다. 그러나, 여과법에 의한 부유물질 제거장치에서는 운전이 진행되면서 여재층 사이에 일정량의 고형물질이 쌓이게 되면 여과를 멈추고 포획된 부유물질을 역세척시켜 계외로 배출시켜야 한다. 이러한 여과법을 이용한 부유물질 제거장치의 대표적인 것이 모래를 이용한 사여과기인데 사여과기는 가격이 저렴하고 부유물질의 제거효율이 80% 이상인 장점이 있지만, 유입되는 부유물질의 농도가 높으면 여재의 역세척 주기가 짧아지며 역세수량이 처리수량의 20 - 30%로 과도하고 역세척을 위한 별도의 용수라인이 필요하거나 큰 처리수조가 필요한 단점이 있다. 또한 반복하여 사용하게 되면 눈막힘 현상과 채널링(channeling) 현상이 발생되어 여과효율이 떨어지기 때문에 주기적으로 여재를 교체해 주어야 하는 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하는 것으로, 본 고안의 하나의 목적은 여재로 부유물질의 포집량이 큰 섬유상 여재를 사용하고, 여재에 주어지는 부유물질 부하량을 최소화하기 위하여 전처리 장치로 물의 회전력을 이용한 원심사이클론을 이용함으로써 역세척를 위한 별도의 용수를 사용하지 않고도 높은 처리효율로 부유물질을 제거할 수 있는 부유물질 제거장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 역세척 주기가 길고, 공기에 의한 탈리방식을 이용함으로써 별도의 역세척수가 필요 없어 운전관리가 간단하고, 여재를 반영구적으로 사용할 수 있는 경제적인 부유물질 제거장치를 제공하는 것이다.

즉, 본 고안은 부유물질 제거장치를 수납하는 본체;

유입수를 본체내로 유입시키는 유입수 펌프;

유입수 펌프에 연결되어 유입수가 본체로 흘러들어오는 유입수라인;

유입수 라인에 설치되어 유입수의 압력을 측정하는 유입수 압력 게이지;

유입수 라인에 연결되어 유입수중 조대 부유물질을 제거하는 원심사이클론;

원심 사이클론에 의해 조대 부유물질이 제거된 유입수중의 부유물질을 여과하는 상기 본체내 상부 고정틀과 하부 고정틀 사이에 설치된 다수의 섬유상 여재;

섬유상 여재를 압착, 이완시키는 스테인레스 줄;

스테인레스 줄을 구동하는 감속모터와 샤프트;

섬유상 여재에 부착되어 있는 부유물질을 탈리시키는 산기관;

산기관에 공기를 주입하는 공기주입라인;

부유물질이 제거된 처리수가 배출되는 유출수라인;

여과된 슬러지가 배출되는 슬러지배출라인; 및

유입수 라인, 유출수 라인, 슬러지 배출라인 및 공기주입라인상에 각각 설치되어 일련의 과정을 자동 제어하는 오토 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유물질 제거장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 의한 부유물질 제거장치의 일실시예의 개략도,

도 2는 본 고안의 부유물질 제거장치내에 설치되는 섬유상 여재의 일실시예의 개략도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 본체 2: 섬유상 여재

3: 원심 사이클론 4: 산기관

5: 감속모터 및 샤프트 6: 스테인레스 줄

7: 오토 밸브 8: 압력 게이지

9: 유입수 펌프 10: 유입수 라인

11: 유출수 라인 12: 슬러지 배출 라인

13: 공기 라인

이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 부유물질 제거장치의 일실시예의 개략도이다. 본 고안의 부유물질 제거장치는 본체(1), 섬유상 여재(2), 원심사이클론(3), 산기관(4), 감속모터와 샤프트(5), 스테인레스 줄(6), 오토 밸브(7), 압력 게이지(8), 유입수 펌프(9), 유입수라인(10), 유출수라인(11), 슬러지배출라인(12), 공기주입라인(13)을 포함한다.

상기 본체(1)는 미생물 여과를 위한 섬유상 여재(2)와 원심 사이클론(3)을 수납하고, 유입수 펌프(9)는 처리 대상 유입수를 본체(1)내로 유입시키며, 유입수라인(10)은 유입수 펌프(9)에 연결되어 유입수가 본체(1)로 흘러들어오는 통로 역할을 한다. 유입수 압력 게이지(8)는 유입수 라인(10)에 설치되어 유입수의 압력을 측정하고, 원심사이클론(3)은 유입수 라인(10)으로부터 유입되는 유입수중 조대 부유물질을 제거하고, 다수의 섬유상 여재(2)는 원심 사이클론(3)에 의해 조대 부유물질이 제거된 유입수중의 부유물질을 여과한다. 한편, 본체(1) 내부에 설치된스테인레스 줄(6)은 섬유상 여재(2)를 압착 또는 이완시키며, 감속모터와 샤프트(5)는 이러한 스테인레스 줄(6)을 구동한다. 한편, 본체(1)의 하부에 원심 사이클론(3) 주위에 설치된 산기관(4)은 공기주입라인(13)을 통해서 공급받은 공기를 불어넣어 섬유상 여재(3)에 부착되어 있는 부유물질을 탈리시키는 역할을 담당하고, 유출수 라인(11)은 부유물질이 제거된 처리수를 배출시키고 슬러지배출라인(12)은 본체 하부에 가라앉은 여과된 슬러지를 외부로 배출시키며, 유입수 라인(10), 유출수 라인(11), 슬러지 배출라인(12) 및 공기주입라인(13)상에 각각 설치되어 있는 오토 밸브(7)는 일련의 부유물질 제거 과정을 자동 제어하는 역할을 담당한다. 본 고안의 부유물질 제거장치는 오토밸브(7)의 개폐를 자동제어할 수 있는 PLC(programable logic controller)를 추가로 포함할 수 있다.

본 고안의 부유물질 제거장치는 특수한 구조의 섬유상 여재를 사용하고 원심사이클론을 이용하여 조대부유물질을 미리 제거한 후 여과를 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 부유물질 제거장치는 유입수의 부유물질 농도가 높아지면 시간당 여재에 축적되는 부유물질의 양이 증가하게 되어 역세척 주기가 짧아지는데, 본 고안의 부유물질 제거장치는 원심 사이클론(3)을 이용하여 조대 부유물질을 미리 제거함으로써 고농도의 부유물질을 함유한 폐수가 유입되어도 여재에 주어지는 부유물질의 부하량이 줄기 때문에 역세척 주기가 짧아지지 않도록 한다. 원심 사이클론(3)은 원심력을 이용한 부유물질 분리기로 원통내에 유입되는 유입수의 유속으로 회전력을 발생시키고, 이에 따라 조대 부유물질은 원통의 내측 벽면을 타고회전하면서 하부로 배출되고 처리수는 중심의 상부에서 설치되어 있는 유출수 라인을 통하여 배출된다. 하부로 배출된 조대 부유물질은 본체(1)의 하부로 가라앉아 축적되었다가 슬러지 배출라인(12)을 통해서 외부로 배출된다.

본 고안의 부유물질 제거장치에서 섬유상 여재(2)는 부유물질을 제거하는 핵심 구성요소로, 부유물질을 포함하는 유입수가 이러한 섬유상 여재(2)를 통과하면서 부유물질이 완벽하게 여과된다. 본 고안의 부유물질 제거장치에 적용되는 섬유상 여재(2)의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니나, 로프사의 주위에 섬유 다발이 루프상으로 형성된 것이 바람직하다. 본 고안의 부유물질 제거장치에서 섬유상 여재(2)는 압축시 미세한 공극을 유지할 수 있는 합성섬유 재질이 가장 바람직하며 압축과 이완을 수행하기 위해서는 도 2와 같이 섬유를 끈상으로 가공한 후 상부 고정틀과 하부 고정틀 사이에 일정한 간격으로 설치하는 것이 가장 좋다. 합성섬유의 재질로는 나이론, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, PVC, PVDC 등의 합성섬유를 단독 또는 혼합하여 사용하며, 섬유의 굵기가 가늘수록 비표면적이 커져 압축시 미세한 공극을 형성시킬 수 있으므로 섬유 한가닥의 굵기가 200 데니아 이하인 단섬유를 합사하여 사용하는 것이 좋다. 또한 표면적이 넓어 부유물질의 부착이 용이하도록 그 단면이 Y형인 이형단면사를 사용하는 것이 좋다. 끈상의 섬유상 여재의 직경은 20∼50mm가 적당한데, 여재의 직경이 20㎜ 미만이면 다량의 접촉재를 충진해야 하므로 비경제적이고, 이와 반대로 50㎜를 초과하는 경우에는 여재의 내부에 포집된 부유물질이 탈리되지 않는 문제점이 있어 접촉재의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 본 고안의 부유물질 제거장치에서 섬유상 여재(2)의 설치량은 설비 1m³당 200 내지 400m로 하는 것이 처리효율에 좋고, 섬유상 여재(2) 사이의 간격을 10mm 이상 유지하여야 공기에 의한 탈리가 원활하게 수행된다.

섬유상 여재(2)는 상부에 설치된 감속모터와 샤프트(5)에 연결된 와이어(6)에 의해 압착, 이완되는데 여과공정시에는 섬유상 접촉재 하부 고정틀이 상부로 이동하여 여과에 적합한 조밀한 여층이 형성되도록 압착함으로써 미세한 부유물질까지도 제거되도록 한다. 한편, 부유물질이 축적됨에 따라 역세척이 필요할 경우에는 섬유상 접촉재 하부 고정틀을 하부로 이동하여 느슨한 층이 형성되도록 이완시킴으로써 산기관(4)에서 공급되는 공기에 의해 표면 또는 내부에 부착된 부유물질이 쉽게 탈락되도록 한다. 이와 같이 본 고안의 부유물질 제거장치는 섬유상 여재층을 여과공정과 역세척공정에 따라 압축, 이완시킴으로써 단순 충진식인 사여과기가 가지는 눈막힘, 채널링현상과 역세척의 문제점을 해결할 수 있다.

일반적으로 여재에 부유물질이 축적되게 되면 눈막힘현상이 발생되어 유입압력이 상승하게 되고 종국에는 유입수의 유입이 불가능하게 된다. 이러한 현상이 발생되면 유입을 멈추고 역세척을 하게 되는데 여재가 조밀하게 적층된 사여과기의 경우에는 여과시보다 큰 압력으로 여과의 역방향으로 청수를 통과시키면서 여과층에 부착된 부유물질을 탈리시킨다. 이러한 청수에 의한 역세척은 전술한 바와 같이, 역세수량이 처리수량의 20∼30%로 과도하고 역세척을 위한 별도의 용수라인이 필요하거나 큰 처리수조가 필요한 단점이 있을 뿐 아니라 압력펌프 작동에 따른 과다한 에너지가 소모되는 문제점이 발생하였다. 그러나 본 고안의 부유물질 제거장치는 여재를 최소 10mm의 간격을 두고 설치하기 때문에 여재를 이완시킨 후 공기주입라인(13)을 거쳐 산기관(4)으로 공기를 불어넣으면 공기압에 의해 여재에 부착된 부유물질이 탈리되어 역세척을 위한 별도의 청수를 사용하지 않고도 부유물질을 탈리시킬 수 있다.

이하에서 본 고안의 섬유상 여재와 원심 사이클론을 이용한 부유물질 제거장치의 동작 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 섬유상 여재(2)의 하부 고정틀에 연결되어 있는 스테인레스 줄(6)이 감속 모터(5)에 의해 샤프트에 감기면서 섬유상 여재(2)가 압축된다. 유입수 펌프(9)가 작동하여 유입수라인(10)을 통하여 부유물질을 함유한 물이 원심사이클론(3)으로 유입되면 원심력에 의해 유입수가 회전되면서 비중이 높고 입자가 큰 조대 부유물질이 제거되고 조대 부유물질이 제거된 유입수는 압축된 섬유상 여재층(2)을 통과하면서 미세한 부유물질이 제거된 후 유출수 라인(11)을 통하여 외부로 배출된다. 여과공정이 진행되면서 여재층에 누적된 부유물질로 인하여 여과기의 유입압력이 증가하여 일정 수치에 도달하게 되면 유입수 펌프(9)가 작동을 멈추고 탈리·배출공정으로 이행된다. 우선 감속모터(5)가 압축의 반대방향으로 작동하여 스테인레스 줄(6)에 의해 압축된 섬유상 여재(2)가 이완된다. 이 후 공기주입라인(13)과 산기관(7)을 통하여 공기가공급되면 그 압력 및 흐름에 의하여 여재에 부착된 부유물질이 탈리되며 일정 시간 탈리된 부유물질은 하부의 슬러지배출라인(12)을 통하여 외부로 배출된다. 이러한 일련의 과정은 각 라인에 설치된 오토밸브(7)의 순차적 열림과 닫힘에 의해 자동화될 수 있으며, 특히 PLC(programable logic controller)에 의해 조절할 수 있기 때문에 무인 운전이 가능하다.

본 고안의 부유물질 제거장치는 여재로 부유물질의 포집량이 큰 섬유상 여재를 사용하였기 때문에 부유물질의 제거효율이 기존의 여과기에 비해 월등하며, 여재에 주어지는 부유물질 부하량을 최소화하기 위한 전처리 장치로 물의 회전력을 이용한 원심사이클론을 사용함으로써 역세척의 주기가 길고 또한 여재를 특수한 형태로 가공 설치한 후 이를 압축, 이완되도록 하고 공기를 이용하여 여재에 부착된 부유물질을 탈리시킴으로써 역세척을 위한 별도의 용수를 사용하지 않아도 되는 이점을 갖는다. 또한 눈막힘과 채널링 현상에 의해 주기적으로 여재를 교체하여야 하는 기존 여과기에 비해 여재를 일정한 간격으로 설치하여 부착 부유물질을 완전 탈리시킬 수 있기 때문에 상기 현상에 의한 여재의 교체없이 반영구적으로 사용할 수 있어 운영상 경제적이며, 각 라인에 오토 밸브를 설치하여 PLC에 의해 자동 조작이 가능하므로 무인운전이 가능한 특징이 있다.

Claims (4)

1. 부유물질 제거장치를 수납하는 본체;

   유입수를 본체내로 유입시키는 유입수 펌프;

   유입수 펌프에 연결되어 유입수가 본체로 흘러들어오는 유입수라인;

   유입수 라인에 설치되어 유입수의 압력을 측정하는 유입수 압력 게이지;

   유입수 라인에 연결되어 유입수중 조대 부유물질을 제거하는 원심사이클론;

   원심 사이클론에 의해 조대 부유물질이 제거된 유입수중의 부유물질을 여과하는 상기 본체내 상부 고정틀과 하부 고정틀 사이에 설치된 다수의 섬유상 여재;

   섬유상 여재를 압착, 이완시키는 스테인레스 줄;

   스테인레스 줄을 구동하는 감속모터와 샤프트;

   섬유상 여재에 부착되어 있는 부유물질을 탈리시키는 산기관;

   산기관에 공기를 주입하는 공기주입라인;

   부유물질이 제거된 처리수가 배출되는 유출수라인;

   여과된 슬러지가 배출되는 슬러지배출라인; 및

   유입수 라인, 유출수 라인, 슬러지 배출라인 및 공기주입라인상에 각각 설치되어 일련의 과정을 자동 제어하는 오토 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유물질 제거장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 섬유상 여재가 로프사의 주위에 섬유 다발이 루프상으로 형성된 것으로, 나이론, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, PVC, 및 PVDC로 구성되는 그룹으로부터 선택된 합성섬유 단독 또는 이들을 혼합 재료로 구성된 것임을 특징으로 하는 부유물질 제거장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 섬유상 여재가 이형단면사로 제작된 끈상 접촉재이고, 상기 부유물질 제거장치내에 섬유상 여재가 10mm 이상의 간격으로 1m³당 200 내지 400m 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부유물질 제거장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 장치가 오토밸브의 개폐를 자동제어할 수 있는 PLC(programable logic controller)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부유물질 제거장치.