KR20040097978A - 유동형 처리수 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생물반응조 처리수를 차단·배출하는 장치로서, 보다 상세하게는 하수 또는 폐수처리장 회분식 활성슬러지법 등의 회분식 반응조에 있어서 혼합액이 침강하는 과정에 발생되는 부유물질(스컴)의 방류를 차단하고 수표면 아래에 있는 깨끗한 상등수인 처리수만을 집수하여 배출시킬 수 있으며, 처리수의 방류수위 조절이 가능한 유동형 처리수 배출장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치는 스컴차단 배플(scum baffle)과 처리수 배출웨어(weir)와 처리수를 방출시키는 방류구로 구성되어 있는 디켄터(decanter)와 상기 디켄터를 상기 반응조의 수위에 따라 상·하 이동시킬 수 있는 디켄터 이동장치로 이루어진다.

상기 디켄터 상·하 이동장치는 지지틀로 구성된 이동장치 지지부와 체인벨트와 구동모터등으로 구성되고 TM나사(TM screw)를 포함하는 이동장치 동력부와 직접 디켄터와 연결되어 상기 디켄터의 상·하 이동을 유도하는 이동판과 가이드 레일로 구성된 디켄터 이동부로 구성되어 상기 디켄터를 상·하 이동시킴으로써 수표면의 부유물질 또는 미세한 오염물을 차단하고 침전슬러지의 부상을 피할 수 있으며 상기 반응조의 수위에 따라 상기 디켄터의 상·하 이동을 가능하게 하여 배출수위 및 배출수량의 조절이 가능하다.

Description

유동형 처리수 배출장치{Moveable decanter to discharge an effluent}

본 발명은 생물반응조 처리수를 차단·배출하는 장치로서, 보다 상세하게는 하수 또는 폐수처리장의 회분식 반응조에 있어서, 혼합액이 침강하는 과정중에 발생되는 부유물질(스컴)의 방류를 차단하고 수표면 아래에 있는 깨끗한 처리수만을 집수하여 배출시킬 수 있으며, 처리수의 방류수위 조절이 가능한 유동형 처리수 배출장치에 관한 것이다.

회분식 활성슬러지법에서 연속회분식반응조(SBR ,sequencing batch reactor)는 상당히 오래 전에 개발되었으나 운전되는 경우가 그리 많지 않아 실용화되지 못하고 있다가 최근에 자동화 운전기술의 발달로 소규모 처리시설에서 비교적 간단한 형태로 쉽게 운전할 수 있도록 개발되고 있다.

일반적으로 SBR은 활성슬러지 공법의 공간적 개념을 시간적 개념으로 바꾼 것으로 공간적으로 분할된 여러 반응조들을 하나의 반응조에서 혐기, 무산소, 호기 조건을 주어 질소와 인 제거가 가능하며 일반적으로 5개의 단계인 유입(fill),반응(react), 침전(settle), 배출(draw), 휴지(idle)를 하나의 반응조에서 수행한다. 보통 SBR에서는 반응후 처리수의 약 50∼60%를 배출하는데, 이는 60%보다 많으면침전된 슬러지가 유실되는(sludge washout) 문제가 발생하여 처리수질의 악화가 될 우려가 있기 때문이다.

한편, 연속회분식 반응조에서의 처리수 배출장치를 흔히 디켄터(Decanter)라고 부르는바, 종래의 처리수 배출장치는 대부분 외국에서 개발되어 국내에 도입된 것이거나 혹은 외국기술을 일부 변형하여 사용하는 정도이다. 상기 처리수 배출장치에 있어서 가장 중요한 것은 처리수 배출시 부유물질 및 미세 입자등의 유출을 가장 최소화하며 깨끗한 상등수만을 배출하고 수위 변화에 쉽게 대처하는데 있다.

종래의 처리수 배출장치는 고정형과 이동형 배출장치로 크게 분리할 수 있으며 현재는 반응조의 수위 변화에 대응이 비교적 쉬운 이동형 처리수 배출장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 이동형 처리수 배출장치로는 부상식 상등수 배출장치와 와이어를 이용한 파이프 타입의 처리수 배출장치가 있는데 대부분의 배출장치는 배출장치의 내부로 공기를 유입하고 유출시킴으로서 공기압력과 대기압의 차이를 이용하여 처리수의 방류를 제어할 수 있는 방법을 적용하고 있다.

예를 들어, 공기관에 공기가 공기밸브를 통해 공급되면 배출장치의 본체가 부상하여 상등수 배출을 중단하고, 반대로 공기가 배제되면 상등수를 배출하는 형식이다. 그러나 상등수의 유출량을 조절하기 위한 공기 밸브가 고장나기 쉽고 한번 고장나면 사이펀(siphon)현상을 차단하지 못해 설정 수량 이상의 처리수가 슬러지와 함께 배출되어 방류수의 수질을 악화시킨다. 또한 침지식 배출장치의 경우에는 반응조내의 용량증가시 수밀이 어렵고, 작동이상시 보수나 수리의 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하수 또는 폐수처리장의 회분식 활성슬러지법 등의 회분식 반응조에 있어서 혼합액이 침강하는 과정에 발생되는 수표면의 부유물질과 미세 오염물의 방류를 차단하고 수표면 아래에 있는 깨끗한 상등수인 처리수만을 집수하여 배출하며, 처리수의 방류수위 조절이 가능한 유동형 처리수 배출장치에 관한 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 처리수를 배출하는 디켄터와 상기 디켄터의 상부로 반응조의 상부측에 설치되는 이동장치 지지부와 이동장치 동력부 그리고 디켄터 이동부등으로 구성된 디켄터 상·하 이동장치로 이루어진 유동형 처리수 배출장치를 구성하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치를 나타내는 사시도.

도 2(a)(b)는 본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치의 상·하 이동하는 상태를 나타낸 단면도.

도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치의 처리수 배출과정을 보여주는 상태도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 유동형 처리수 배출장치 10 : 반응조

100 : 디켄터 110 : 디켄터 몸체부

111 : 방류구 112 : 배출웨어

120 : 스컴 차단 배플 130 : 처리수 배출부

131 : 주름관 호스 132 : 에어벤트

200 : 디켄터 이동장치 210 : 이동장치 동력부

211 : 체인벨트 212 : 구동모터

213 : TM 나사 220 : 이동장치 지지부

221 : 지지틀 221a : 지지틀 상부

230 : 디켄터 이동부 231 : 이동판

232 : 가이드 레일 233 : 지지대

240a, 240b : 리미트 스위치 250 : PLC

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하수 또는 폐수처리장의 회분식 반응조에 있어서, 상기 반응조의 내부로 처리수 배출 웨어(weir)와 처리수를 방출하는 방류구를 형성한 디켄터 몸체부와 상기 디켄터 몸체부와 결착되고 수표면보다 일정 높이 이상까지 위치하여 수표면상의 부유물질을 차단하는 스컴차단 배플(scum baffle)로 구성된 디켄터(decanter)와, 상기 디켄터를 상기 반응조의 수위에 따라 상·하 이동시킬 수 있도록 이동장치 지지부와 이동장치 동력부 그리고 디켄터 이동부로 구성된 디켄터 상·하 이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동형 처리수 배출장치를 제공한다.

상기 이동장치 지지부는 상기 반응조의 상부에 받침대로 고정되어 설치된 창틀 형상의 이동장치 지지틀로 구성되며, 상기 이동장치 동력부는 상기 이동장치 지지틀의 일측으로 체인벨트 및 구동모터등으로 이루어지고 상기 이동장치 지지틀의 상부틀 중간에 회전가능하게 결합된 TM 나사를 포함한다. 상기 TM 나사는 이송나사(Feed screw)로서 스크류축과 너트로 구성되어 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 부품의 위치를 이동시키는 목적으로 사용되는 것으로 상기 구동모터에서 발생하는 구동력을 전달 받아 회전운동을 상·하 직선운동으로 바꾼다.

또한, 상기 디켄터 이동부는 상기 지지틀의 좌·우틀에 등간격으로 고정결합된 좌·우 가이드레일과 일정 크기를 가진 판으로 상기 TM 나사의 너트와 고정결합되고 상기 디켄터와 지지대로 고정결합되어 상기 가이드 레일을 따라 디켄터를 상·하 이동시키는 이동판으로 구성된다.

상기 좌·우 가이드레일의 상측과 하측에 리미트 스위치를 형성하여 상기 디켄터의 이동구역을 설정함으로 배출수위 및 수량을 조절하고 상기 반응조의 외부로 상기 구동모터와 회로연결된 PLC(자동제어장치)를 구성하여 구동모터의 동작을 제어한다. 예를 들어, 상기 자동제어장치는 구동모터의 회전수나 시간을 제어하여 배출수의 수량을 조절할 수 있다.

일반적으로 5개의 단계인 유입(fill),반응(react), 침전(settle), 배출(draw), 휴지(idle)를 하나의 반응조에서 수행하는 회분식 활성슬러지법에서의 과정을 수행하는 반응조에서 상기 유동형 처리수 배출장치를 이용한 배출과정을 살펴보면 다음과 같다.

디켄터 이동장치를 이용하여 상기 디켄터를 하향이동시켜 상기 디켄터의 배출웨어를 통해 반응조 내의 처리수가 유입가능한 위치로 이동시킨다. 이때 상기 디켄터의 이동속도는 상기 반응조 수위의 저하속도와 같게 구동모터를 인버터조절 또는 감속기어의 조절을 통하여 속도조절을 하며, 상기 디켄터는 TM 나사와 가이드 레일을 따라 하부 리미트 스위치까지 하향이동하게 된다. 수위저하속도와 일정한 속도로 하향하는 디켄터로 상기 반응조 내의 상등수는 스컴차단배플의 하부를 통하여 상기 디켄터의 몸체부의 상부에 제작된 배출웨어를 월류하기 때문에 수표면상의 부유물질은 상기 스컴차단배플에 의해 완전히 차단된다.

상기 디켄터의 내부로 유입된 처리수는 방류구와 주름관 호스를 통하여 방류되게 되고 설정된 일정시간 경과 후 상기 디켄터의 배출웨어와 상기 반응조 내의 상등수 수위가 같게 되어 처리수 배출을 차단할 기타 장치의 작동없이 처리수 배출은 정지하게 된다. 이후 상기 디켄터는 상부 리미트 스위치까지 상향이동하여 상기 반응조의 수면 위에 정지한 후 다음 처리수의 배출주기까지 대기하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치를 나타내는 사시도이며, 도 2(a)(b)는 본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치의 상·하로 이동하는 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치의 처리수 배출과정을 보여주는 상태도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치(1)는 하수 또는 폐수처리장의 회분식 반응조(10)에 상기 반응조(10)의 처리수가 월류되어 내부로 유입될 수 있는 배출 웨어(112)와 하부로는 유입된 처리수를 방출하는 방류구(111:도 3a)를 형성한 디켄터 몸체부(110: 도 3a)와 상기 디켄터 몸체부(110)의 측면부와 일정 간격 이격되고 하부가 개구된 형태로 결합된 스컴차단 배플(120)로 이루어진 디켄터(100)와 상기 디켄터(100)의 방류구(111)와 연결된 처리수 배출용 주름관 호스(131)와 상기 주름관 호스(131)와 연통되게 연결되고 반응조의 일측에 결합되어 처리수를 상기 반응조의 외부로 배출하는 에어벤트(132)로 이루어진 처리수 배출부(130)를 구성한다.

상기 디켄터(100)의 상부로 상기 반응조(10)의 상부측에 고정결합되어 상기 디켄터(100)를 상·하 이동시킬수 있도록 이동장치 지지부(220)와 상기 이동장치 지지부(220)의 일측에 형성되어 구동력을 제공하는 이동장치 동력부(210)와 상기 이동장치 지지부(220)에 결착되고 상기 디켄터(100)와 일정길이의 지지대(233)로 고정결합되어 상기 이동장치 동력부(210)로 부터 구동력을 전달받아 상기 디켄터(100)를 직접 상하로 이동시키는 역할을 하는 디켄터 이동부(230)로 구성된 디켄터 상·하 이동장치(200)를 포함하여 구성된다.

상기 디켄터 이동장치(200)에서 상기 이동장치 지지부(220)는 상기 반응조(10)의 상부측에 받침대(223)로 고정 설치되고 상기 반응조(10)의 깊이와 대응되는 일정 높이를 가지는 창틀 형상의 이동장치 지지틀(221)로 구성되며, 상기 이동장치 동력부(210)는 상기 이동장치 지지틀(221)의 상부틀(221a) 사이에 수직하게 회전가능하도록 결합되고 회전력을 상·하 직선운동으로 바꾸는 TM 나사(213)를 포함하며 상기 TM 나사(213)의 후방부에 위치하여 상기 TM 나사(213)에 구동력을 전달하는 체인벨트(211) 및 구동모터(212)로 이루어진다.

상기 이동장치(200)의 이동부(230)는 상기 지지틀의 높이와 같은 길이로 상기 지지틀의 좌우틀에서 등간격으로 상기 지지틀(221)에 고정결합된 좌·우 가이드레일(232)과 상기 TM 나사(213)와 상기 가이드 레일(232)에 이동가능하게 결합될 수 있는 일정 크기를 가지고 상기 디켄터(100)와 일정 길이의 하나 또는 그 이상의 지지대(233)로 고정결합되어 상기 TM 나사(213)의 회전력을 상·하 직선운동으로 바꾸는 움직임에 따라 상기 가이드 레일(232)을 타고 상기 디켄터(100)를 상·하로 직접 이동시키는 이동판(231)로 구성된다.

상기 이동장치 동력부(210)에는 인버터(inverter) 혹은 감속기어(도시되지 않음.)를 구성하여 상기 구동모터(212)의 속도조절을 통하여 상기 TM 나사(213)의 회전력을 조절함으로써 상기 반응조(10)의 배출되는 처리수의 양에 따라 변하는 수위의 저하속도와 같게 상기 디켄터(100)를 상·하로 이동시킬수 있게 한다.

또한, 상기 좌·우 가이드 레일(232)의 한쪽 상단부에는 상기 이동판(231)이 상향이동하는 최고점에 상기 이동판의 상부측과 접촉되고 구동모터(212)와 회로연결된 상부 리미트 스위치(240a)를 형성하고 상기 가이드 레일(232)의 한쪽 하단부에는 상기 이동판(231)이 하향이동하는 최저점에 구동모터(212)와 회로연결된 하부 리미트 스위치(240b)를 형성하여 상기 이동판(231)의 상·하 이동구역을 설정하고 상기 구동모터(212)를 제어할 수 있도록 한다. 상기 하부 리미트 스위치(240b)는 상기 가이드 레일(232)을 따라 이동설치가 가능하여 상기 반응조(10)의 용량에 따라 이동구역의 설정이 자유롭도록 한다.

상기 반응조(10)의 외부로는 또한 상기 동력부(210)의 구동모터(212)와 회로연결되는 PLC(자동제어장치)를 구성하여 상기 이동판(231)이 하부 리미트 스위치(240b)에 접촉되지 않더라도 상기 PLC(250)에 설정된 배출시간에 따라 최대 배출시간 경과 후 상기 디켄터(100)를 자동 상향이동 시켜 배출과정을 중단하고 다음 배출과정까지 대기할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 유동형 처리수 배출장치(1)의 과정을 살펴보면 다음과 같다.

반응조(10) 내의 배출주기가 되면 디켄터 이동장치(200)를 이용하여 디켄터(100)는 이동판(231)이 TM 나사(213)와 가이드 레일(232)을 따라 이동함에 유도되어 상기 디켄터(100)의 배출웨어(112)를 통해 반응조 내의 처리수가 유입가능한 위치까지 이동된다. 이때 상기 디켄터(100)의 이동속도는 구동모터(212)를 인버터조절 또는 감속기어의 조절(도시하지 않음.)을 통하여 속도조절을 하여 상기 반응조 수위의 저하속도와 같게 한다.

상기 반응조 내 수표면 상의 부유물질(20)은 수표면보다 일정 높이 이상까지 위치한 스컴차단배플(120)에 의해 완전히 차단되고, 상기 스컴차단배플(120)의 개구된 하부를 통해 상기 배출웨어(112)를 월류하여 내부로 유입된 처리수는 방류구(111)와 주름관 호스(131)를 통하여 에어벤트(132)로 유도되어 상기 반응조의 외부로 배출되게 된다. 상기 디켄터(100)는 반응조 수위의 저하속도와 같은 속도로 이동되어 상기 하단 하부 리미트 스위치(240b)에 상기 이동판(231)의 하측이 접촉할 때까지 배출과정을 수행하게 된다. 설정된 일정시간 경과 후 상기 하부 리미트 스위치(240b)에 상기 이동판(231)의 하측이 접촉하게 되면 상기 디켄터의 배출웨어(112)와 상기 반응조 내의 상등수 수위가 같게 되어 처리수 배출을 차단할 기타 장치의 작동없이 처리수 배출과정은 정지하게 된다.

이후 상기 동력부(210)의 구동모터(212)는 역회전 구동되어 상기 디켄터(100)는 상부 리미트 스위치(240a)까지 상향이동하게 되며 상기 반응조(10)의 수면 위에 정지한 후 다음 처리수의 배출주기까지 대기하게 된다.

상기 반응조(10)의 외부에 설치된 PLC(자동제어장치)는 상기 이동판(231)이 하부 리미트 스위치(240b)에 접촉되지 않더라도 상기 PLC(250)에 설정된 배출시간에 따라 최대 배출시간 경과 후 상기 디켄터(100)를 자동 상향이동시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 유동형 처리수 배출장치는, 스컴차단 배플(scum baffle)과 처리수 배출웨어(weir)와 처리수를 방출시키는 방류구로 구성되어 있는 디켄터(decanter)와, 상기 디켄터를 상기 반응조의 수위에 따라 상·하 이동시킬 수 있도록 이동장치 지지부와 이동장치 동력부와 디켄터 이동부로 구성된 디켄터 상·하 이동장치를 구성함으로서 회분식 활성슬러지법 등에서 혼합액이 침강하는 과정에 발생되는 부유물질(스컴,scum)을 제거하여, 수표면 아래에 있는 깨끗한 상등수를 배출할 수 있으며 배출수위 및 배출수량의 조절이 가능하고, 구조가 단순하며 고장발생의 요인이 없어 소규모 처리장에서 무인 자동 운전을 가능하게하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 하수 또는 폐수처리장의 회분식 반응조에 있어서,

   상기 반응조의 처리수가 월류되어 내부로 유입될 수 있는 배출 웨어(weir)와 유입된 처리수를 방출하는 방류구를 형성한 디켄터 몸체부와 상기 디켄터 몸체부의 측면부와 일정 간격 이격되고 하부가 개구된 형태로 결합된 스컴차단 배플(scum baffle)로 이루어진 디켄터(decanter)와;

   상기 디켄터의 방류구와 연결된 처리수 배출용 주름관 호스와 상기 주름관 호스와 연통되게 연결되고 반응조의 일측에 결합되어 처리수를 상기 반응조의 외부로 배출하는 에어벤트(air bent)로 이루어진 처리수 배출부와;

   상기 반응조의 상부에 받침대로 고정 설치되고 상기 반응조의 깊이와 대응되는 일정 높이를 가지는 창틀 형상의 지지틀로 구성된 이동장치 지지부와;

   상기 이동장치 지지틀의 상부틀 중간으로 수직하게 결합되어 회전운동을 상·하 직선운동으로 바꾸는 TM 나사를 포함하며 상기 TM 나사의 후방부 일측으로 상기 지지틀에 고정결합되어 상기 TM 나사에 구동력을 전달하는 체인벨트 및 구동모터로 구성된 이동장치 동력부와;

   상기 지지틀의 높이와 같은 길이로 상기 지지틀의 좌·우틀에서 등간격으로 상기 지지틀에 고정결합된 좌·우 가이드레일과 상기 TM 나사와 상기 가이드 레일에 함께 이동가능하게 결합될 수 있는 일정 크기를 가지고 상기 디켄터와 일정 길이의 하나 이상의 지지대로 고정결합되어 상기 TM 나사와 상기 가이드 레일을 따라상기 디켄터를 상·하 이동시키는 이동판으로 구성된 디켄터 이동부로 이루어진 디켄터 상·하 이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동형 처리수 배출장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 레일의 상단부에는 상기 이동판이 상향이동하는 최고점으로 상기 이동판의 상부측과 접촉되고 구동모터와 회로연결된 상부 리미트 스위치를 형성하고 상기 가이드 레일의 하단부에는 상기 이동판이 하향이동하는 최저점으로 구동모터와 회로연결된 하부 리미트 스위치를 형성하여 상기 이동판의 상·하 이동하도록 구역을 설정하고 상기 구동모터를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 유동형 처리수 배출장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 가이드 레일의 하부 리미트 스위치는 상기 가이드 레일을 따라 이동설치 가능한 것을 특징으로 하는 유동형 처리수 배출장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 동력부에는 인버터(inverter) 혹은 감속기어를 구성하여 상기 구동모터의 속도조절을 통하여 상기 TM 나사의 회전력을 조절함으로서 상기 반응조의 배출되는 처리수의 양에 따라 변하는 수위의 저하속도와 같게 상기 디켄터를 상하이동시킬수 있는 것을 특징으로 하는 유동형 처리수 배출장치.
5. 제 1항과 2항에 있어서, 상기 반응조의 외부로 상기 동력부의 구동모터와 회로연결되는 PLC(자동제어장치)를 구성하여 상기 이동판이 하부 리미트 스위치에 접촉되지 않더라도 상기 PLC에 설정된 배출시간에 따라 최대 배출시간 경과 후 상기 디켄터의 자동 상향이동 시키는 것을 특징으로 하는 유동형 처리수 배출장치.