KR200276848Y1 - 폐수에 포함된 유분 및 현탁물질 응집장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수에 분산상태로 포함된 유분 및 현탁물질을 응집하여 오염물질의 분리효과를 극대화 시킬 수 있는 폐수에 포함된 이물질 응집장치에 관한 것으로서, 폐수를 처리조의 내부에 공급하여 상기 폐수에 포함된 유분과 현탁물질을 분리시키는 폐수처리장치에 있어서, 상기 폐수에 포함된 유분과 현탁물질을 분리시키는 1차분리조와 2차분리조의 내부를 분할하는 분리판에 설치되어 폐수에 와류를 발생시켜 유분과 현탁물질을 응집하는 응집매체와, 상기 1차분리조 및 2차분리조의 내부가 통하여 지도록 일정경사를 갖으며 설치된 연결관과, 상기 연결관의 내부에동일한 경사를 유지하도록 내장되어 전원공급장치로부터 전원을 공급받는 전하응집매체와, 상기 2차처리조에서 배출되는 용수의 일부를 1차처리조로 순환시키는 순환관과, 상기 순환관을 통하여 공급되는 용수를 가압하여 전하응집매체로 공급하는 가압관이 설치된 가압장치로 이루어진 것이다.

Description

폐수에 포함된 유분 및 현탁물질 응집장치

본 발명은 폐수에 분산상태로 포함된 유분 및 현탁물질을 응집하여 오염물질의 분리효과를 극대화 시킬 수 있는 폐수에 포함된 이물질 응집장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수에는 환경을 오염시키는 각종 이물질이 포함 되므로 자연환경을 보호하기 위하여 배출되는 폐수에 포함된 오염물질을 제거 시킨 후 배출할 수 있는 방법이 많이 연구개발되어 사용되고 있다.

이러한 방법에는 상기 폐수에 포함된 이물질중 그 크기가 비교적 큰 이물질은 거름망을 이용하여 제거하고 크기가 비교적 작은 이물질은 자중에 의해서 하부로 침전되도록 하는 침전조를 사용하고 있다.

그러나 폐수에 분산상태로 포함된 유분이나 현탁물질을 분리시키기 위해서는 폐수가 침전조내에서 체류하는 시간이 과다하게 소요되므로 이러한 시간을 확보하기 위해서는 대용량의 침전조가 요구되어 설치비용 및 시간이 과다하게 소요되었다.

또한 대부분의 폐수에 포함된 유분과 미립자 상태의 현탁물질은 분산된 상태로 존재하여 용수와의 비중차이를 이용한 분리가 불가능하게 되며 입자간 전기적인 반발력을 갖게 되므로 오염물질이 응집되는 현상을 기대할 수 없게된다.

따라서 상술한 문제점을 보완하기 위한 방법으로 원심분리에 의한 물리적 응집방법과 직류전류 공급에 의한 전기화학적 방법등이 제안되어 있으나, 원심분리에 의한 방법은 처리용량에 비해 설비비가 고가이고 슬러지의 자동배출이 난해하며 직류전류에 의한 방법은 전기분해에 의해 발생하는 가스를 처리하는 부대설비가 요구되어 운전비가 상승되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 고안한 것으로, 폐수에 와류를 발생시킴과 동시에 미량의 교류전류을 폐수에 공급하여 오염물질 표면의 반발 전위를 순간적으로 진동시켜 응집현상을 가속화하고 유분과 결합된 미립자 상태의 현탁물질을 분리시켜 비중차를 이용한 분리회수 효율을 향상시킬 수 있는 폐수에 포함된 유분 및 현탁 물질 응집장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기위한 본 고안은 폐수를 처리조의 내부에 공급하여 상기 폐수에 포함된 유분과 현탁물질을 분리시키는 폐수처리장치에 있어서, 상기 폐수에 포함된 유분과 현탁물질을 분리시키는 1차분리조와 2차분리조의 내부를 분할하는 분리판에 설치되어 폐수에 와류를 발생시켜 유분과 현탁물질을 응집하는 응집매체와, 상기 1차분리조 및 2차분리조의 내부가 통하여 지도록 일정경사를 갖으며 설치된 연결관과, 상기 연결관의 내부에동일한 경사를 유지하도록 내장되어 전원공급장치로부터 전원을 공급받는 전하응집매체와, 상기 2차처리조에서 배출되는 용수의 일부를 1차처리조로 순환시키는 순환관과, 상기 순환관을 통하여 공급되는 용수를 가압하여 전하응집매체로 공급하는 가압관이 설치된 가압장치로 이루어진 것이다.

도 1은 본 고안 응집장치의 원리를 설명하기 위한 개략도,

도 2는 본 고안에 따른 이물질 응집장치를 도시한 개략도,

도 3은 응집매체를 도시한 사시도,

도 4는 전하응집매체를 도시한 사시도,

도 5는 인가전원과 응집효과와의 특성 곡선도,

도 6은 가압수 유량제어기의 블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 1차분리조 12, 22 : 분리판

20 : 2차분리조 30 : 응집매체

31 : 응집판 31a, 51a : 산부

31b, 51b : 골부 32b : 현탁물질 배출홈

32a : 유분 부상홈 40 : 연결관

50 : 전하응집매체 51 : 전극판

52 : 유분 유도판 53 : 현탁물질 유도판

60 : 전원공급장치 70 : 순환관

80 : 가압장치 81 : 가압관

도 1은 본 고안 응집장치의 원리를 설명하기 위한 개략도로서, 유분 및 현탁물질등의 오염물이 혼합된 폐수가 전하응집부(1)의 하부에 연결된 입력배관(2)을 통하여 공급되어 가압장치(3)에 의해서 상기 전하응집부(1)에 평행한 상태로 내장된 한쌍의 전극판(4)의 사이를 일정한 속도를 유지하며 대기압상태로 흐르면 이때 발생하는 미세 기포에 의해 난류가 형성됨에 따라 전극판(4)의 사이를 이동하는 유분 및 현탁 물질의 미세입자는 브라운 운동을 하게되어 입자끼리의 충돌을 일으키게 된다.

또한 전극판(4)에 전원을 인가하는 전원공급장치(5)로 출력 주파수, 전류, 전압을 제어하여 일정한 양의 교류를 공급시키면 이 전류는 전하응집부(1)내의 폐수에 교류진동의 도전효과를 일으키고 순간적으로 오염물 입자의 표면 전위를 반전시키게되어 입자간의 반발력이 약화되므로 인력과 입자간 충돌에 의한 응집효과가 일어나게 되어 입자 크기의 증가를 가속화 시키게 된다.

한편 상기 전극판(4)의 사이를 통과하며 응집된 입자를 포함한 폐수는 전하응집부(2)의 출측배관(6)을 통과하여 분리조(7)로 유입되게되고 상기 응집된 이물질은 입자와 용수의 비중차이로 분리의 시간을 단축할 수 있게 되어 유분은 분리조(7)의 상부로 부상하여 오일 스키머(도면 미도시)등으로 제거할 수 있고 현탁물질은 침전되어 분리조(7)의 하부에 쌓이게 된다.

이때 부상 및 침전을 가속화시키게 하기위하여 친유성 물질로 이루어진 응집 매체(8)안으로 처리수를 유입시켜 분리효율을 높인다.

상기와 같은 작용에 의해 유분과 현탁물질이 분리된후 응집되므로 폐수에 포함된 이물질을 분리할 수 있게 되는 것이다.

이하 본 고안을 도시한 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 이물질 응집장치를 도시한 개략도로서, 본 고안은 폐수가 공급되는 공급관(11)이 설치된 1차분리조(10)와 유분 및 현탁물질이 분리된 용수가 배출되는 배출관(21)이 설치된 2차분리조(20)의 내부에는 폐수에 포함된 유분 및 현탁물질을 응집하기 위한 응집매체(30)가 각각 설치되어 있고 상기 1차분리조(10) 및 2차분리조(20)의 내부에는 분리판(12)(22)이 설치되어 내부가 분할되어 있다.

한편 상기 응집매체(30)는 도 3에 도시된 바와같이 산부(31a)와 골부(31b)가 연속적으로 반복형성되어 있는 응집판(31)이 다수매 적층되어 있고 상기 각 응집판(31)의 산부(31a)에는 응집매체(30)에서 응집되어 부상되는 유분이 배출될 수 있도록 다수의 유분 부상홈(32a)이 각각 형성되어 있고 골부(31b)에는 응집매체(30)에서 응집되어 하부로 침전되는 현탁물질을 배출시키기 위한 현탁물질 배출홈(32b)이 형성되어 있다.

그리고 상기 1차분리조(10)와 2차분리조(20)의 사이에는 일정경사를 갖는 연결관(40)이 설치되어 있고 이의 내부에는 전하응집매체(50)가 연결관(40)과 동일한 경사를 유지하도록 설치되어 있으며 상기 전하응집매체(50)는 산부(51a)와 골부(51b)가 연속적으로 반복형성되어 있는 다수매의 전극판(51)이 5-20mm의 간격으로 적층되어 있다.

또한 상기 전극판(51)의 각 산부(51a) 끝단에는 경사면을 따라 부상하는 유분을 상부로 유도하기 위한 유분 유도판(52)이 설치되어 있고 각 골부(51b) 끝단에는 하부로 침전되어 경사면을 따라 하부로 침전되는 현탁물질을 유도하기 위한 현탁물질 유도판(53)이 설치되어 있으며 상기 각 전극판(51)에는 전원공급장치(60)에서 공급되는 +전원과 -전원이 상호 교차되도록 설치되어 있다.

그리고 1차분리조(10)의 하부 일측에는 2차분리조(20)에서 배출되는 용수의 일부를 순환시켜 폐수의 이동속도를 가속하기위한 펌프(71)가 구비된 순환관(70)이 설치되어 있고 상기 전하응집매체(50)에 설치된 각 전극판(51)의 사이에는 가압장치(80)에서 공급되는 압축공기를 공급하기 위한 가압관(81)이 설치되어 있다.

이와같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

1차분리조(10)의 일측에 설치된 공급관(11)을 통하여 폐수가 유입되면 이는 응집매체(30)에 설치된 산부(31a)와 골부(31b)가 연속되는 물결모양의 응집판(31)의 사이를 수평방향으로 이동하게 되므로 상기 응집판(31)의 산부(31a)와 골부(31b)에 부딪히면서 비중이 작은 유분은 유분끼리 응집되어 부상하게 되고 이는 산부(31a)에 형성된 유분 부상홈(32a)을 통하여 수면으로 부상된다.

한편 응집매체(30)에서 응집된 현탁물질은 침점되어 골부(31b)에 모이게 되며 이는 골부(31b)에 형성된 현탁물질 배출홈(32b)을 통하여 1차침전조(10)의 하부에 침전된다.

상기 1차분리조(10)에서 비교적 크기가 큰 입자의 유분과 현탁물질이 제거된 폐수는 연결관(40)을 통하여 2차분리조(20)로 이동되며, 상기 연결관(40)의 내부에 설치된 전하응집매체(50)에 전원이 인가되면 전극판(51)의 사이를 통과하는 폐수에 교류진동의 도전효과를 일으켜 순간적으로 오염물 입자의 표면 전위를 반전시켜 입자간의 반발력을 약화시켜 안력과 입자간 충돌에 의해 응집효과가 일어나게 되어 입자 크기의 증가를 가속화 시키게 된다.

따라서 유분과 현탁물질은 결합되어 크기가 증가된 상태에서 분리가 일어나고 유분은 부상되어 전극판(51)의 경사면을 따라 유체의 흐름에 역방향으로 부상되어 산부(51a)에 설치된 유분 유도판(52)에 유도되어 1차 분리조(10)의 상부로 부상하며 현탁물질은 하부로 침전되어 전극판(51)의 골부(51b)에 설치된 현탁물질 유도판(53)에 유도되어 2차 분리조(20)의 저면에 침전된다.

상기 전하응집매체(50)의 전극판(51)에 설치된 전원은 극성을 반전시키도록 교류전원을 공급하는 전원공급장치(60)의 출력과 연결되는데 이는 여러개의 평행 전극판(51)을 교호적인 극성을 띠게 함으로써 통과되는 유체에 접촉된는 단위시간당 면적을 확장하고 각각의 오염 입자에 형성되는 전계의 효율을 높이는 역할을 한다.

상기 전극판(51)에 공급되는 교류전원은 전원공급장치(60)에 의해서 전압과 전류 및 주파수등이 제어 되는데 이는 전하응집매체(50)를 통과하는 유체의 유속에 의해 자동으로 제어된다.

즉, 1차 분리조(10)에 유입되는 폐수양과 전하응집매체(50)에 유입되는 폐수양이 평형상태에서 동일하면 1차분리조(10) 입구에 부착된 유량감시계(90)로 부터 실시간 피이드백을 받아 전원공급장치(60)로 입력되어 다음식에 의해 교류전원의 출력을 제어하게된다.

여기서

f _out,I _out은 각각 주파수 출력과 전류출력이고

v ₀ ,v는 기준유량과 유량감시기로부터의 유량계측값,

f _SV,I _SV는 주파수설정값과 전류설정값,

α,β 는 폐수의 오염도에 따라 결정되는 운전상수이다.

따라서 오염물 입자에 가해지는 교류전류의 주파수는 입자간 합체에 결정적인 인자로 작용하는데 최적의 주파수영역을 넘어서면 도 5에 도시된 전극간 투과 단위 유량 기준 인가 전원의 주파수와 입자 합체 평균 크기의 관계곡선에서 볼 수 있듯이 동일성분의 입자가 분리되는 특성을 보여 역효과를 일으키므로 인가 전원의 주파수 제어는 중요하다.

그리고 전극판(51)의 사이를 흐르는 오염물 입자중 유분과 현탁물질이 결합된상태의 입자를 분리하기위해서는 상기 전극판(51)의 사이에 흐르는 유체에 강제적으로 난류로 만들어 입자간 충돌을 유도하여야 하는데 이를 위해 각각의 전극판(51)의 사이에 가압수를 공급한다.

이때 공급된 가압수는 10미크론 이하의 음전하를 띤 미세한 공기방울을 발생시키게 되며 난류를 일으킴과 동시에 부분적으로 오염물 입자와 결합하여 1차 분리조(10)의 상부로 부상력을 부여 하게된다.

여기서 전극판(51)사이에 공급되는 가압수의 영향으로 인해서 1차분리조(10)와 2차분리조(20)를 흐르는 유속의 평형이 불일치가 될 수 있는데 이때에는 유량감시계(90)를 조절하여 평형 상태를 유지한다.

이는 가압장치(80)의 출측에 설치된 압력감지기(100)와 1차분리조(10)의 수위감지기(110)의 수치를 입력을 받아 가압수 제어밸브(120)를 제어함으로써 가능하게 된다.

즉 도 6에 도시된 바와같이 가압장치(80)의 출즉에 설치된 압력감지기(100)의 압력값과 압력설정치간의 오차신호를 입력으로 비례적분제어를 행하는 압력제어기의 출력값에 1차분리조(10)의 수위 설정치와 수위감지기(110)로부터의 현재 수위값간의 오차에 의해 비례적분제어를 행하는 수위제어기의 출력값을 보상하여 가압수제어 밸브(120)의 개폐 제어신호로 삼아 피이드백 제어로써 가압수의 압력과 1차분리조(10)와 2차분리조(20)간의 유량 평형을 제어하게 된다.

상기 가압장치(80)에는 압축 공기와 2차분리조(20)에서 처리되어 가압펌프(71)에 의해서 순환관(70)으로 순환되는 용수가 혼합되는데 가압장치(80)내부의 가압수의 용존산소를 일정하게 유지하기위해서 가압장치(80)의 레벨스위치(83)를 HIGH 와 LOW 위치로 이동시키며, 가압장치(80)의 가압수 수위가 HIGH 위치보다 상부에 있으면 순환관(70)에 설치된 밸브(72)를 차단하고, 반대로 가압수의 수위가 LOW위치보다 하부에 있으면 상기 가압장치(80)의 입측에 설치된 밸브(82)를 차단하여 가압장치(80)의 가압수 수위를 일정하게 유지하는데 가압장치(80)내의 제어범위인 HIGH 와 LOW 수위 간격은 가압조 전체 수위의 10-15%정도로 한다.

전하응집매체(50)를 통과한 처리수는 대부분 유분과 현탁물질이 분리되어 각각의 성분이 응집되고 비중차가 커진 상태로 변하여 2차분리조(20)로 유입되는데 상기 2차분리조(20)에 설치된 응집매체(30)에 의해서 1차분리조(10)에서와 동일하게 유분과 현탁물질이 분리되며 상기 2차분리조(20)에 설치된 배출관(21)을 통하여 배출된다.

이상에서와 같이 본 고안은 폐수에 와류를 발생시켜 상기 폐수에 포함된 유분과 현탁물질의 입자의 크기를 증가시키게 됨에 따라 비중차분리가 가능하게 되고 상기 와류에 의하여 분리되지 않은 오염물질은 전류량과 주파수가 조절되는 전하응집매체를 통과하면서 분리시키게 되므로 공급되는 폐수의 양이 가변되어도 오염물질의 제거할 수 있게 되는 매우 유용한 고안이다.

Claims (3)

1. 폐수를 처리조의 내부에 공급하여 상기 폐수에 포함된 유분과 현탁물질을 분리시키는 폐수처리장치에 있어서,

   상기 폐수에 포함된 유분과 현탁물질을 분리시키는 1차분리조(10)와 2차분리조(20)의 내부를 분할하는 분리판(12)(22)에 설치되어 폐수에 와류를 발생시켜 유분과 현탁물질을 응집하는 응집매체(30)와, 상기 1차분리조(10) 및 2차분리조(20)의 내부가 통하여 지도록 일정경사를 갖으며 설치된 연결관(40)과, 상기 연결관(40)의 내부에동일한 경사를 유지하도록 내장되어 전원공급장치(60)로부터 전원을 공급받는 전하응집매체(50)와, 상기 2차처리조(20)에서 배출되는 용수의 일부를 1차처리조(10)로 순환시키는 순환관(70)과, 상기 순환관(70)을 통하여 공급되는 용수를 가압하여 전하응집매체(50)로 공급하는 가압관(81)이 설치된 가압장치(80)로 이루어진 구성을 특징으로하는 폐수에 포함된 이물질 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서, 응집매체(30)를 형성하되, 산부(31a)와 골부(31b)가 상호반복되는 물결무늬의 응집판(31)을 다수매 적층하고 상기 산부(31a)에는 유분을 상부로 배출시키는 유분 부상홈(32a)을 등간격으로 다수개 형성하며 상기 골부(31b)에는 침전되는 현탁물질을 배출시키는 현탁물질 배출홈(32b)을 형성하여서된 것을 포함한 구성을 특징으로하는 폐수에 포함된 이물질 제거장치.
3. 제 1 항에 있어서, 전하응집매체(50)를 형성하되, 산부(51a)와 골부(51b)가 상호반복되는 물결무늬의 전극판(51)을 다수매 적층하여 상기 각 전극판(51)에는 전원공급장치(60)에서 인가되는 전원의 극성이 상호 교차되도록 연결하고 상기 산부(51a)의 끝단에는 산부(51a)를 따라 부상하는 유분이 상승하도록 유도하는 유분 유도판(52)을 설치하고 상기 골부(51b)의 끝단에는 침전되어 골부(51b)를 따라 이동하는 현탁물질을 배출시키는 현탁물질 유도판(53)을 설치하여서된 것을 포함한 구성을 특징으로하는 폐수에 포함된 이물질 제거장치.