KR200393154Y1 - 개선된 구조의 침전조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하·폐수처리시설이나 상수도시설 등의 수처리시설에 사용되는 침전조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 ①종래보다 침전조의 설치면적이 대폭 줄어들어 시설부지의 효율적 이용이 가능하고 ②슬러지의 응집과 침전이 단시간에 이루어짐으로써 시간 당 처리량이 현저히 증대되며 ③퇴적된 슬러지(층)이 필터로 작용함으로써 처리수의 수질이 향상되고 ④잉여슬러지의 배출이 거의 무동력으로 이루어져 운전비용과 에너지의 절약이 가능하며 ⑤침전지의 반송슬러지 농도를 충분히 유지시켜 펌프 동력을 줄일 수 있는 개선된 구조의 침전조에 관한 것이다.

본 고안의 침전조는 유입/유출수단이 구비된 상부 개방형의 챔버 , 챔버의 내부를 가로질러 설치된 배플 , 배플의 일면에 형성된 슬러지 저장용의 포켓 , 포켓에 연결된 드레인수단 , 챔버의 상단을 따라 움직이는 대차 , 챔버의 바닥쪽에는 흡입단이 놓이면서 상기 포켓에는 배출단이 놓이는 형태로 상기 대차에 고정된 슬러지 흡입·제거용 사이펀 , 상기 대차와 함께 움직이면서 챔버의 하류측 벽면에 퇴적된 슬러지를 제거하는 스크레이퍼 및 슬러지층을 혼합할 수 있는 배플을 포함한다.

Description

개선된 구조의 침전조{Sedimentation tank with syphon and scraper}

본 고안은 하·폐수처리시설이나 상수도시설 등의 수처리시설에 사용되는 침전조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 ①종래보다 침전조의 설치면적이 대폭 줄어들어 시설부지의 효율적 이용이 가능하고 ②슬러지의 응집과 침전이 단시간에 이루어짐으로써 시간 당 처리량이 현저히 증대되며 ③퇴적된 슬러지(층)이 필터로 작용함으로써 처리수의 수질이 향상되고 ④잉여슬러지의 배출이 거의 무동력으로 이루어져 운전비용과 에너지의 절약이 가능하며 ⑤침전지의 반송슬러지 농도를 8000㎎/ℓ이상 충분히 유지시키므로써 펌프의 동력을 줄일 수 있는 개선된 구조의 침전조에 관한 것이다.

대부분의 수처리시설에서는 원수(原水)와 함께 유입된 슬러지나 SS(부유성 혼탁물질) 등의 오염물질을 효과적으로 제거하기 위해 적어도 하나 이상의 침전조를 두고 있으며, 침전조의 평면형상과 슬러지를 제거하는 방법에 따라 원형 침전조/스크레이퍼식 장방형 침전조/경사판식 장방형 침전조/중력침강식 침전조 등으로 구분하고 있다.

도1 은 상술한 여러 종류의 침전조 중에서도 특히 본 고안과 관련이 있는 스크레이퍼식 장방형 침전조를 간략하게 나타낸 것으로서, 동 도면에서 참조되는 바와 같이 상기 스크레이퍼식 장방형 침전조(10)는 상류측의 호퍼부분과 하류측의 경사부분으로 이루어져 있다.

상기 호퍼부분에는 벽면 상단의 유입수단(20)을 통해 흘러드는 유입수의 흐름을 정류하기 위한 다공판 형태의 정류수단(30)이 상기 벽면에서 일정거리만큼 떨어져 설치되어 있고, 상기 정류수단(30)의 하부와 벽면 사이가 완전히 폐색되어 있다. 이에 반해, 하류측의 경사부분에는 바닥에 가라앉은 슬러지(60)를 긁어 상기 호퍼부분으로 운반하는 스크레이퍼(40)가 설치되어 있고, 경사부분의 끝단에 유출수단(50)이 형성되어 있다.

그러나, 이러한 구조에 따르면 상기 경사부분을 흐르는 유입수가 밀도류의 형태이므로 비교적 가벼운 오염물질까지 충분히 제거하기 위해서는 경사부분의 길이가 매우 길어져야 하고, 이로 인해 유입수의 체류시간이 길어져 수처리효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 유출수단에 가까울수록 바닥면과 수면 사이의 거리가 가깝기 때문에, 스크레이퍼로 긁어모으는 과정에서 떠오른 슬러지가 후공정으로 배출되기 쉽고 따라서 유출수의 처리수질이 나빠지는 단점이 있다.

본 고안은 종래보다 침전조의 설치면적이 대폭 줄어들어 시설부지의 효율적 이용이 가능하고, 슬러지의 응집과 침전이 단시간에 이루어짐으로써 시간 당 처리량이 현저히 증대되며, 퇴적된 슬러지(층)이 필터로 작용함으로써 처리수의 수질이 향상되고, 잉여슬러지의 배출이 거의 무동력으로 이루어져 운전비용과 에너지의 절약이 가능한 개선된 구조의 침전조를 제공함에 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 고안은, 종래 스크레이퍼식 장방형 침전조의 호퍼부분과 유사한 형태로 제작되거나 축조된 챔버 내에 유입수의 흐름을 방해하는 배플(baffle)이 설치되고, 상기 챔버의 상단에 대차가 설치되며, 상기 대차와 함께 움직이면서 챔버로부터 슬러지를 흡입·제거하는 사이펀(syphon)과 스크레이퍼(scraper)가 상기 대차에 고정된 것을 특징으로 한다.

더욱 구체적으로는, 청구범위 제1항에 기재된 바와 같이 상·하류측의 벽면에 각각 유입수단과 유출수단이 형성되고 하류측의 벽면이 일정한 각도범위 내에서 경사진 상부 개방형 챔버 와, 챔버 바닥과의 사이에 통로가 형성되도록 유입수단에 나란한 방향으로 챔버의 내부를 가로질러 설치된 배플 과, 배플의 일면에 형성된 슬러지 저장용 포켓 과, 포켓에 연결된 드레인수단 과, 챔버의 상단을 따라 움직이는 대차 와, 챔버의 내부 하측에 흡입단이 위치되고 포켓 쪽에 배출단이 위치된 상태로 대차에 고정되어 함께 움직이는 슬러지 흡입·제거용 사이펀 과, 대차와 함께 움직이면서 하류측의 경사진 벽면에 부착된 슬러지를 긁어내는 스크레이퍼 를 포함한다.

또한, 바람직하게는 배플과 챔버의 상류측 벽면 사이에 유입수의 흐름을 층류상태로 정류할 수 있는 정류수단 을 추가로 설치하거나(제2항), 챔버 바닥에 채널을 형성하고 사이펀의 흡입단을 채널 안까지 연장하여 슬러지의 포집과 흡입·배출이 원활히 이루어지게 하는 것이다(제6항).

또한, 더욱 바람직하게는 상기 채널의 내부 바닥까지 스크레이퍼를 연장하여 상기 챔버의 표면과 채널의 바닥에 슬러지가 달라붙지 못하게 하는 것이다(제8항).

상술한 구성요소 중에서, 챔버 바닥에 쌓인 슬러지를 흡입하여 포켓 안으로 배출하는 사이펀은 슬러지가 이동하는 흡입관의 임의지점에 부압(負壓)형성관이 연통되어 있어 상기 부압형성관의 끝에 펌프를 연결하여 구동하게 되면 흡입관의 내부압력이 대기압보다 낮아져 슬러지의 흡입이 이루어지게 되는데, 이처럼 슬러지의 흡입이 개시된 이후에는 펌프 작동을 중지해도 사이펀 효과가 지속된다. 이 경우, 펌프를 부압형성관의 끝에 항상 고정해 놓을 필요가 없으므로 부압형성관의 끝부분에 밸브를 장착하여 펌프를 탈착할 수 있게 한다(제3항).

또한, 상기 구성요소 중 스크레이퍼는 대차에 고정하거나(제4항) 흡입관의 수직부분에 연결된 배플에 고정하여(제5항) 대차와 연동되게 한다.

또한, 바람직하게는 상기 흡입단이 다수의 흡입구를 갖는 분기관 형태로 제작되고(제7항), 챔버의 하류측 벽면이 수면에 대해 0°∼ 90°더욱 바람직하게는 40°∼ 80°의 각도로 경사져 있는 것이다(제9항).

이상과 같이 구성되는 본 고안의 침전조에 따르면, 상류측 벽면에 형성된 위어(weir) 타입의 유입수단을 거쳐 챔버 안으로 흘러든 유입수가 정류수단을 지나면서 흐름이 정숙해지고 유속도 상당히 감소된다. 이 과정에서 상기 유입수와 함께 유입된 슬러지 등의 오염물질이 챔버의 바닥에 침전되어 슬러지층을 형성하게 되는데, 계속해서 유입수가 공급되면 슬러지층의 높이도 점차 높아지고 챔버의 내부 수면도 상승하게 된다. 이와 같이 하여, 상기 슬러지가 배플의 하면까지 차올라 통로를 폐색시켰을 때 비로소 정상운전상태가 된다.

정상운전상태 에서, 상기 챔버 안으로 공급된 유입수는 상기 배플과 상류측 벽면 사이에 퇴적된 슬러지층을 위에서 아래쪽으로 통과하게 되고, 이어서 상기 배플과 하류측 벽면 사이에 퇴적된 슬러층을 아래에서 위쪽으로 통과하게 된다. 이때, 상기 슬러지층은 필터(filter)로 작용하므로, 유입수와 함께 들어 온 슬러지나 SS 등의 오염물질이 상기 슬러지층에서 응집·제거된다.

한편, 챔버의 바닥과 벽면에 침전된 슬러지는 대차와 함께 움직이는 스크레이퍼에 의해 상기 바닥이나 벽면에서 긁어내어 진 다음 중력에 의해 채널 부분으로 침강하여 농축되고 침강농축된 슬러지는 채널을 따라 이동하는 사이펀을 통해 포켓 쪽으로 배출된다. 일단 사이펀이 작동된 후에는 펌프의 작동을 정지하여도 슬러지가 계속해서 흡입/배출된다.

따라서, 본 고안의 침전조에 따르면, 종래보다 처리수의 수질이 향상되고, 슬러지의 응집과 침전이 단시간에 이루어지므로 시간 당 처리량이 현저히 증대될 수 있다. 또한, 슬러지의 응집과 침전이 짧은 시간에 이루어지므로 처리량이 동일한 종래 침전조보다 설치면적이 대폭 줄어들어 시설부지의 효율적 이용이 가능해지며, 잉여슬러지의 배출이 거의 무동력으로 이루어져 운전비용과 에너지가 절약될 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 침전조를 설명한다.

실시예

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 개선된 구조의 침전조를 나타낸 것으로, 챔버(100)의 형상이 종래 장방형 침전조의 호퍼부분과 유사한 형태로 되어 있다(도 1 참조). 도 1과 도 2를 비교해서 살펴보면, 종래 장방형 침전조는 유입된 혼합수가 종방향(길이방향)으로 흐르는 구조임에 반해, 본 고안의 침전조는 횡방향(가로방향)으로 흐르게 된 구조임을 알 수 있다.

도 2에서, 상기 챔버(100)의 상류측 벽면에는 위어(weir) 형상의 유입수단(120)이 설치되어 있고, 수면에 대해 약 70°로 경사진 하류측 벽면(140)에는 유출수단(130)이 설치되어 있다. 또한, 챔버(100)의 바닥에는 높이 1m × 폭 1m의 채널(110)이 형성되어 있는데, 상기 채널의 높이와 폭은 0.5m∼2m의 범위 내에서 임의로 선택할 수 있다.

또한, 상기 챔버(100)의 내부에는 상기 채널(110)이 형성된 바닥과의 사이에 유입수의 이동통로가 형성되도록, 상기 유입수의 흐름에 직교하는 방향으로 배플(200)이 형성되어 있다.

상기 배플(200)의 전면과 상류측 벽면 사이에는 수면에 평행하게 다공판 등의 정류수단(800)이 설치되어 있고, 배플(200)의 후면 쪽에는 챔버에서 흡입·제거한 슬러지를 임시로 저장하는 포켓(300)이 형성되어 있으며, 상기 포켓(300)에서 슬러지를 주기적으로 흡입·배출하는 드레인수단(400)이 상기 포켓(300)에 접속되어 있다. 본 실시예에서 상기 드레인수단(400)은 파이프와 펌프로 구성되었다.

또한, 상기 챔버(100)의 상류측 벽면과 하류측 벽면의 상단에는 레일의 한 쪽이 각각 설치되어 있고 상기 레일 위에 대차(500)의 양측에 구비된 새들이 얹혀져 있는데, 상기 대차(500)의 운행방식은 종래 장방형 침전조와 동일하다.

또한, 상기 대차(500)에는 사이펀(600)의 흡입관(610)이나 스크레이퍼(700) 또는 배플(900)이 용접에 의해 직접적으로 고정되거나 지지대 혹은 연결밴드 등의 체결수단에 의해 대차(500)로부터 분리가능하게 고정되어 있으며, 상기 흡입관(610)의 끝 부분이 각각 포켓(300)과 채널(110)에 삽입되어 있다. 상기 흡입관(610)의 끝 부분 중에서 채널(110)에 삽입된 흡입단은 다수의 흡입구를 갖는 분기관(611)의 형태로 되어 있고, 대차(500) 가까이에 놓인 흡입관(610)의 일 지점에 이중으로 밸브(630)를 설치한 부압형성관(620)이 연통되어 있다. 상기 분기관(611)에는 침전된 슬러지를 긁어내는 스크레이퍼가 장착될 수도 있다.

또한, 상기 흡입관(610)의 수직부분에는 수평방향으로 다수의 배플(900)이 고정되어 있으며, 상기 배플(900)의 끝 부분에 스크레이퍼(700)가 연결되어 있다.

이와 같이, 스크레이퍼(700)와 흡입관(610)이 배플(900)에 의해 서로 고정되면 더욱 안정적이게 된다. 미설명부호 P는 부압형성관에 연결되는 진공펌프로서 필요에 따라 탈착할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 유입수단(120)을 통해 챔버(100) 안으로 도입된 유입수가 다공판 형태의 정류수단(800)을 지나면서 흐름이 고루 분산되고 유속도 상당히 감소하게 된다. 이어서, 상기 유입수는 배플(200)과 상류측 벽면 사이에 퇴적된 슬러지층을 위에서 아래쪽으로 통과하고, 다시 상기 배플과 하류측 벽면 사이에 퇴적된 슬러층을 아래에서 위쪽으로 통과하게 된다. 이때, 상기 슬러지층은 필터(filter)로 작용하여 유입수와 함께 들어 온 슬러지나 SS 등의 오염물질을 응집·제거하게 된다.

유입수가 수처리되는 과정에서 상기 대차(500)는 레일을 따라 움직이며, 이때 챔버의 바닥과 벽면에 침전된 슬러지는 대차(500)와 연동되는 스크레이퍼(700)에 의해 벽면이나 바닥에서 분리되고, 중력에 의해 채널(110)에 모여진 슬러지는 펌프(P)의 흡입작동으로 부압(負壓) 상태가 된 사이펀(600)의 흡입관(610)을 통해 포켓(300) 쪽으로 배출된다. 이후, 상기 포켓(300)에 임시로 저장된 슬러지는 드레인수단(400)으로 배출시키면 된다.

한편, 상기 펌프(P)는 흡입관의 내부를 부압상태로 만든 직후 작동을 정지해도 상관 없기 때문에, 볼트 등의 고정수단으로 대차(500)에 고정시켜 사용하다가 나중에 분리하여 별도로 보관하거나 다른 용처에 사용하면 된다.

또한, 도 2와 같이 광센서나 초음파 수단 등의 슬러지수위감지기(L)에 드레인수단(펌프)의 작동시기를 연동시켜 놓으면, 유입수량의 변동과 같은 각종 변화에 따라 챔버 안의 슬러지층 높이나 총량이 최적의 수처리효과를 거둘 수 있는 높이 또는 총량으로 자동조절되어 안정적인 수질을 얻을 수 있다. 상기 슬러지수위감지기는 대차나 배플과 같은 구성요소에 고정될 수도 있지만, 위치변화가 생기지 않도록 챔버의 일 지점에 고정해 둘 수도 있다.

또한, 수처리과정에서 수면으로 부상된 스컴(scum)은 상기 흡입관(610)의 수직부분의 상단측에 장착된 스컴스키머(S)에 의해 상기 수면으로부터 수집·제거된다.

또한, 도 2에 나타낸 것처럼 상류측의 경사진 바닥면이나 하류측의 유출수단 근방에 배플이 추가로 설치될 수도 있는데, 상기 챔버의 상류측 바닥에 설치되는 배플은 유입수의 채널링 현상을 방지하는 역할을 하며, 유출수단 근방에 설치되는 배플은 수면으로 부상하는 스컴이나 슬러지의 외부 배출을 억제하는 역할을 한다.

이 외에도 도 3과 같이 챔버를 좌우 대칭되게 설치할 수 있는데, 이 경우 침전조의 설치면적은 2배 미만이 되면서 처리용량은 2배로 될 수 있기 때문에 시설부지의 효율적 이용 측면에서 더욱 바람직하다. 또한, 독립된 2대의 대차(500)를 연결하여 서로 연동되게 한다거나 2대의 대차를 하나인 것처럼 만들어 3개의 새들(saddle)로 움직이게 만들면 부품수를 줄일 수 있어 바람직하다.

이상과 같이, 본 고안의 침전조에 따르면 챔버 안으로 도입된 유입수가 정류수단을 지나면서 유속이 감소되고 흐름이 고루 분산된 후 챔버 바닥에 침전된 슬러지층을 위에서 아래로 통과하고 다시 아래에서 위로 통과하게 됨으로 상기 유입수와 함께 들어 온 오염물질이 쉽게 응집되어 제거될 수 있다.

또한, 챔버의 바닥과 벽면에 침전된 슬러지는 대차와 연동되는 스크레이퍼로 긁어낸 후 중력에 의해 침강하여 채널에 모여진 슬러지를 사이펀의 흡입관으로 흡입하여 배출하는데, 이때 사이펀에 연결된 펌프는 흡입관의 내부를 부압 상태로 만든 후 작동을 정지해도 상관 없기 때문에 거의 무동력 방식으로 슬러지가 제거될 수 있다.

또한, 광(光)이나 초음파로 슬러지층의 높이를 측량하는 슬러지수위감지기에 드레인수단(펌프)을 연계시켜 최적의 수처리효과를 얻을 수 있는 슬러지층의 높이가 유지되도록 함으로써 유량변동 등의 변화에도 안정적인 수질을 얻을 수 있다.

도 1은 종래 스크레이퍼식 장방형 침전조의 일 예를 나타낸 것이다.

도 2는 본 고안의 일 예에 따른 개선된 구조의 침전조를 나타낸 것이다.

도 3은 본 고안의 다른 예에 따른 침전조를 나타낸 것이다.

[도면 부호의 설명]

100...챔버 110...채널

120...유입수단 130...유출수단

140...하류측 벽면 200...배플

300...포켓 400...드레인수단

500...대차 600...사이펀

610...흡입관 611...분기관

620...부압형성관 630...밸브

700...스크레이퍼 800...정류수단

900...배플 L...슬러지수위감지기

P...펌프 S...스컴스키머

Claims (13)

1. 상류측과 하류측에 각각 유입수단과 유출수단이 형성되고, 하류측의 벽면이 일정한 각도범위 내에서 경사진 상부 개방형 챔버 ;

   상기 챔버 바닥과의 사이에 통로가 형성되도록 상기 유입수단에 나란한 방향으로 챔버의 내부를 가로질러 설치된 배플 ;

   상기 배플의 일면에 형성된 슬러지 저장용 포켓 ;

   필요에 따라 슬러지를 배출하도록 상기 포켓에 연결된 드레인수단 ;

   상기 챔버의 상단을 따라 움직이는 대차 ;

   상기 챔버의 내부 하측에 흡입단이 위치되고 상기 포켓에는 배출단이 위치되며, 대차와 함께 움직이도록 상기 대차에 고정된 슬러지 흡입·제거용 사이펀 ; 및

   상기 대차와 함께 움직이면서 챔버의 하류측 벽면에 퇴적된 슬러지를 제거하는 스크레이퍼 ; 를 포함하는 개선된 구조의 침전조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배플과 상기 챔버의 상류측 벽면 사이에 정류수단이 설치된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 사이펀은

   슬러지가 이동하는 흡입관;

   상기 흡입관의 관로에 연통된 부압형성관; 및

   상기 부압형성관에 장착된 밸브; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
4. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 스크레이퍼는 상기 대차에 고정된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
5. 제3항에 있어서,

   상기 스크레이퍼는 상기 흡입관에 연결된 배플에 고정된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
6. 제1항 또는 제2항 또는 제3항 또는 제5항에 있어서,

   상기 챔버의 바닥에 채널이 형성되고,

   상기 사이펀의 흡입단이 채널 안까지 연장된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
7. 제6항에 있어서,

   상기 흡입단에 분기관(branch pipe)이 형성된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
8. 제6항에 있어서,

   상기 스크레이퍼가 상기 채널의 내부 바닥까지 연장된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
9. 제6항에 있어서,

   상기 챔버의 하류측에 형성되는 경사진 벽면의 일정한 각도범위는 수면에 대해 40°∼80°인 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
10. 제1항에 있어서,

    챔버 내부의 슬러지층 높이를 검출하는 슬러지수위감지기가 추가로 설치되어, 상기 슬러지수위감지기에 연계된 드레인수단에 의해 챔버 안의 슬러지층 높이가 자동조절되는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
11. 제1항에 있어서,

    챔버의 수면으로 부상된 스컴(scum)을 제거하기 위한 스컴스키머(S)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
12. 제1항에 있어서,

    상기 유출수단의 근방에 슬러지나 스컴의 외부 배출을 억제하는 경사진 배플이 설치된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.
13. 제1항에 있어서,

    상기 챔버의 상류측 바닥에, 유입수의 채널링을 방지하는 배플이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 침전조.