KR20090024074A - 고액 분리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 현탁 물질을 포함하는 원수(原水)를, 용이하게 또한 단시간에 처리수와 현탁 물질로 분리하는 고액(固液) 분리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 고액 분리 장치로서, 분리조와, 상기 분리조 내에 유입된 원수가 선회하도록 구성된 유입관과, 상기 분리조 내에서 부상한 상기 현탁 물질을 배출하도록 구성된 프로스(froth) 배출관, 및 상기 원수로부터 상기 현탁 물질이 제거된 처리수를 상기 분리조로부터 배출하도록 구성된 처리수 배출관을 구비하고 있다.
분리조, 현탁 물질, 슬러지 배출관, 프로스 배출관
Description
본 발명은 수(水)처리 프로세스에서 사용되는 고액 분리 장치에 관한 것으로서, 특히 현탁(懸濁) 물질을 함유하는 원수(原水)를 고체와 액체로 분리하는 고액(固液) 분리 장치에 관한 것이다.
수처리 프로세스의 일례로서, 중력 침강, 응집 침전 또는 가압 부상 등의 고액 분리 처리가 이용되고 있다.
중력 침강이나 응집 침전은 원수에 포함되는 현탁 물질의 비중과 물의 비중의 차이를 이용하여 원수로부터 현탁 물질과 처리수를 분리한다. 침강조(沈降槽) 내에 원수가 유입되고, 물보다도 비중이 큰 현탁 물질이 침강된 후에, 웃물을 처리수로 한다. 이 경우, 침강 속도는 현탁 물질의 비중이나 입자의 크기에 의해 달라진다.
침강 속도가 느린 현탁 물질의 경우, 침강조의 용적을 크게 하거나, 경사관이나 경사판을 이용하여 침강 효율을 높임으로써, 처리 속도의 향상을 도모하는 경우도 있다. 한편, 이와 같이 하여 침강 효율을 높여도, 여전히 1시간 이상의 체류 시간이 필요하고, 체류 시간의 감소에는 한계가 있다. 또한, 침강조의 용적이 큰 것이 문제이다.
또한, 비중이 작은 고형 물질이나 유지 등과 같이 부상성이 있는 현탁 물질의 경우, 가압 부상이 사용된다. 가압 부상에서는, 분리액의 순환수 등에 공기를 가압 용해하여, 순환수를 분리조로 유입시킨다. 발생한 미세 기포를 현탁 물질에 부착시켜, 현탁 물질을 부상 분리한다. 이에 따라, 원수로부터 현탁 물질과 처리수를 분리한다. 이 가압 부상에서는, 기포를 부착시킨 고형 물질이나 유지 등의 현탁 물질의 상승 속도는 빨라도 200㎜/min 정도이다. 따라서, 가압 부상에서도 많은 처리 시간이 필요한 것이 문제이다.
상술한 종래의 중력 침강이나 가압 부상에서 문제였던 처리 속도를 단축하기 위해, 일본국 공개특허2003-251345호 공보는 부상성의 고체 입자에 응집제를 첨가하고, 이 고체 입자에 분리 대상인 현탁 물질을 부착시켜, 선회류에 의해 분리 장치의 내통(內筒) 내에 수집된 현탁 물질을 분리하는 방법을 기재하고 있다. 또한, 일본국 공개특허2000-167432호 공보는 선회류의 원심력에 의해 토사 등의 비중이 큰 고형 물질을 분리 제거하는 기술을 기재하고 있다.
그러나, 선회류에 의해 발생하는 원심력만을 이용하여 원수로부터 현탁 물질(고체)과 처리수(액체)로 분리하는 것은 불충분했다. 즉, 일본국 공개특허2003-251345호 공보에 기재된 기술은 원수에 응집제를 첨가하는 것을 전제로 한 처리에 대응하는 것이다. 또한, 일본국 공개특허2000-167432호 공보에 기재된 기술은 고체와 액체를 분리하는 것이 아니라 토사의 분리에 관한 것이다.
상기 문제를 감안하여, 본 발명은 현탁 물질을 포함하는 원수를, 용이하게 또한 단시간에 원수를 현탁 물질(고체)과 처리수(액체)로 분리하고, 현탁 물질을 회수하는 고액 분리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고액 분리 장치는 분리조와, 원수가 분리조 내에서 선회하도록 출구가 분리조 내의 중심보다 외측에 설치되는 유입관과, 분리조 내에서 부상한 현탁 물질을 배출하도록 입구가 분리조 내에서 원수의 수면 가까이에 위치하는 프로스 배출관과, 원수로부터 현탁 물질이 제거된 처리수를 배출하도록 입구가 상기 분리조 내에 설치된 처리수 배출관을 구비한다.
본 발명에 따른 고액 분리 장치는, 수처리 프로세스에서 사용되는 장치로서, 현탁(懸濁) 물질을 포함하는 원수(原水)를 현탁 물질과 처리수로 분리한다. 이하에 도면을 사용하여 각 실시예에 따른 고액 분리 장치에 대해서 설명한다.
<제 1 실시예>
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고액 분리 장치(1a)는 분리조(11)와, 분리조(11)에 현탁 물질(M)을 포함하는 원수를 송수하는 송수 펌프(12)와, 이 원수를 분리조(11)로 유입하는 유입관(13)을 갖는다. 여기서, 현탁 물질(M)은 물보다 비중이 작은 현탁 물질(M1)과, 물보다 비중이 큰 현탁 물질(M2)을 포함하는 것으로 한다.
또한, 고액 분리 장치(1a)는 분리조(11) 내에서 부상한 현탁 물질(M1)을 배출하는 프로스(froth) 배출관(14)과, 분리조(11) 내에서 침전된 현탁 물질(M2)을 배출하는 슬러지(sludge) 배출관(15)과, 원수로부터 현탁 물질(M)(M1 및 M2)이 제거된 처리수를 분리조(11)로부터 배출하는 처리수 배출관(16)을 구비하고 있다. 또한, 프로스 배출관(14), 슬러지 배출관(15) 및 처리수 배출관(16)의 출구의 위치에는, 각각 프로스조(18), 슬러지조(19) 및 처리수조(20)가 설치되어 있다. 또한, 처리수 배출관(16)의 입구의 위에 우산 형상의 차폐판(17)이 설치되어 있다.
유입관(13)은 분리조(11)로 유입된 원수가 분리조(11) 내에서 선회(旋回)하도록, 원수 출구(13a)가 분리조(11) 내의 중심으로부터 외측에 설치되어 있다. 분리조(11) 및 유입관(13)과, 유입관(13)으로부터 분리조(11)로 유입된 원수의 선회에 대해서, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)를 사용하여 구체적으로 설명한다.
도 2의 (a)는 분리조(11)를 상면(上面)으로부터 본 개략도이고, 도 2의 (b)는 분리조(11)를 측면으로부터 본 개략도이다. 분리조(11)는 예를 들어, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같은 일반적인 액체 사이클론과 동일한 형상이다. 분리조(11) 내에서는, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 내벽에 설치되는 유입관(13)으로부터 분리조(11)로 유입된 원수가 화살표 F로 나타낸 방향으로 선회한다. 이 때, 분리조(11) 내에서 작용하는 원심력(P)은 외측을 향하게 된다.
분리조(11) 내에서, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에서 나타낸 바와 같이 흐름 F로 원수가 선회하고 있을 때, 물보다 비중이 작은 현탁 물질(M1)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 화살표 F1으로 나타낸 방향으로 이동하면서 부상한다. 또한, 물보다 비중이 큰 현탁 물질(M2)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화살표 F2로 나타낸 방향으로 이동하면서 침강한다. 따라서, 고액 분리 장치(1a)에 의하면, 부상한 현탁 물질(M1)(프로스)은 프로스 배출관(14)으로부터 배출되고, 침전된 현탁 물질(M2)(슬러지)은 슬러지 배출관(15)으로부터 배출된다. 이에 따라, 원수 중에서 현탁 물질(M)이 분리된다.
도 5를 사용하여, 프로스 배출관(14), 슬러지 배출관(15) 및 처리수 배출관(16)에 대해서 설명한다.
분리조(11) 내에서 원수가 선회하면, 도 3에 나타낸 바와 같이 원수에 포함되는 물보다도 비중이 작은 현탁 물질(M1)은 선회하면서 부상한다. 고액 분리 장치(1a)에서는, 분리조(11) 내에 소정량의 원수가 유입되는 동시에, 그 원수가 소정의 속도로 선회할 때, 현탁 물질(M1)이 부상하는 높이에, 현탁 물질(M1)을 배출하는 프로스 배출관(14)의 프로스 입구(14a)가 설치되어 있다. 즉, 분리조(11) 내에서 선회하는 원수의 표면은 분리조(11)의 중앙에서 낮고, 중앙으로부터 분리조(11)의 측면을 향하여 서서히 높아진다. 원수의 양과 선회 속도가 일정할 때, 현탁 물질(M1)의 성질을 알면, 분리조(11) 내에서 현탁 물질(M1)의 존재하는 위치나 높이를 특정할 수 있다. 따라서, 고액 분리 장치(1a)에서는, 원수의 유입량과 선회 속도에 의해 미리 특정된 위치에 프로스 배출관(14)의 프로스 입구(14a)를 설치하고 있다. 프로스 입구(14a)로부터 프로스 배출관(14)으로 유입된 현탁 물질(M1)은 도 1에서 나타낸 프로스조(18)로 유입된다. 또한, 프로스 입구(14a)는 유입량 등 운 전 조건에 맞춰 상하로 높이를 조절할 수 있는 기능을 갖고 있을 수도 있다.
또한, 분리조(11) 내에서 원수가 선회하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 원수에 포함되는 물보다도 비중이 큰 현탁 물질(M2)은 선회하면서 침전된다. 도 5에서 나타낸 바와 같이, 분리조(11)는 내면이 원통 형상인 외벽과, 중앙이 가장 깊은 형상인 저면을 갖고, 현탁 물질(M2)은 중앙에 침전된다. 따라서, 분리조(11)의 저면 중앙에 슬러지 입구(15a)가 위치하도록 슬러지 배출관(15)이 설치되어 있다. 슬러지 입구(15a)로부터 슬러지 배출관(15)으로 유입된 현탁 물질(M2)은 도 1에서 나타낸 슬러지조(19)로 유출된다.
분리조(11) 내에서 원수가 선회하면, 상술한 바와 같이, 물보다도 비중이 작은 현탁 물질(M1)은 부상하고, 물보다도 비중이 큰 현탁 물질(M2)은 침전된다. 즉, 분리조(11) 내에서는 원수가 선회하면서 3층으로 분리되고, 상층에 현탁 물질(M1)이 존재하고, 하층에 현탁 물질(M2)이 존재하며, 중간층에 처리수가 존재하게 된다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이 분리조(11)의 중간층에 처리수 입구(16a)가 위치하도록 처리수 배출관(16)이 설치되어 있다. 원수로부터 현탁 물질(M1, M2)이 제거되어 처리수 배출관(16)으로 유입된 처리수는 도 1에서 나타낸 처리수조(20)로 유출된다. 또한, 처리수 배출관(16)은 고액 분리 장치(1a) 내의 액면 높이를 조절하기 위한 기능을 구비하고 있을 수도 있다.
여기서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 가령 현탁 물질(M2)이 중간층의 중앙에 몰려있다고 해도, 처리수 입구(16a)의 상방에 우산 형상의 차폐판(17)을 설치함으로써, 현탁 물질(M2)이 처리수 배출관(16)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 고액 분리 장치(1a)에 의하면, 분리조(11) 내에서 원수를 선회시킴으로써, 원수가 고체(현탁 물질)와 액체(처리수)로 분리된다. 따라서, 종래의 중력 침강 등과 비교하여 용이하게 또한 단시간에 원수의 고액 분리가 가능하고, 또한 분리조(11)로서 필요한 용적을 저감할 수도 있다. 또한, 이 경우, 현탁 물질이 물보다 비중이 작은 현탁 물질(M1)이거나 비중이 큰 현탁 물질(M2)일지라도 물과 분리할 수 있고, 회수할 수 있다. 또한, 현탁 고형 물질(M2)의 침전을 촉진하기 위해 응집제 등을 원수에 첨가할 수도 있다.
<제 2 실시예>
도 6을 사용하여, 제 2 실시예에 따른 고액 분리 장치(1b)를 설명한다. 도 5에 나타낸 고액 분리 장치(1a)와 상이하게, 고액 분리 장치(1b)는 분리조(11) 내에 프로스 콜렉터(collector)(22) 및 슬러지 콜렉터(23)를 구비하고 있다. 다른 구성은 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한 고액 분리 장치(1a)와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 고액 분리 장치(1b)의 분리조(11)에서는, 프로스 입구(14a)의 상방에 프로스 콜렉터(22)를 구비하고 있다. 프로스 콜렉터(22)는 프로스 입구(14a)의 주위에 부상한 현탁 물질(M1)을 수집하여, 현탁 물질(M1)을 프로스 배출관(14)으로 도입(導入)한다. 프로스 콜렉터(22)는 모터(도시 생략)의 제어에 의해 회전축(22a)을 중심으로 하여 회전하고, 수집한 현탁 물질(M1)을 프로스 배출관(14)으로 도입한다.
또한, 슬러지 입구(15a)의 상방에 슬러지 콜렉터(23)를 구비하고 있다. 슬 러지 콜렉터(23)는 슬러지 입구(15a)의 주위에 침전된 현탁 물질(M2)을 수집하여, 현탁 물질(M2)을 슬러지 배출관(15)으로 도입한다. 슬러지 콜렉터(23)는 모터(도시 생략)의 제어에 의해 회전축(23a)을 중심으로 하여 회전하여, 수집한 현탁 물질(M2)을 슬러지 배출관(15)으로 도입한다.
또한, 콜렉터(22, 23)의 크기나 형상은 한정되지 않고, 고액 분리 장치(1b)가 대상으로 하는 원수에 포함되는 현탁 물질(M)의 성질에 따라, 현탁 물질(M)의 배출에 효과적인 크기나 형상으로 자유롭게 설정할 수 있다. 또한, 고액 분리 장치(1b)는 도 6에 나타낸 프로스 콜렉터(22)와 슬러지 콜렉터(23)의 양쪽을 반드시 필요로 하지는 않는다. 처리 대상인 원수에 포함되는 현탁 물질(M)의 성질에 따라, 고액 분리 장치(1b)는 한쪽의 콜렉터(22 또는 23)만을 구비하는 구성일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 고액 분리 장치(1b)에 의하면, 콜렉터(22, 23)에 의해 현탁 물질(M)의 배출을 촉진하고, 처리 속도를 더 단축할 수 있다.
<제 3 실시예>
도 7에 나타낸 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 고액 분리 장치(1c)는 미세 기포 발생 장치(24)를 구비하고 있는 점에서, 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한 고액 분리 장치(1a)와 상이하다.
미세 기포 발생 장치(24)는 마이크로 버블이나 나노 버블 등의 미세 기포를 생성하여, 분리조(11)로 유입하는 원수에 공급한다. 이 미세 기포 발생 장치(24) 의 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하지만, 종래의 수처리 장치에서도 이용되고 있는 미세 기포 발생 장치를 사용할 수 있다. 미세 기포의 크기는 현탁 물질에 부착되는, 예를 들어 직경이 미크론 사이즈나 나노 사이즈 등의 미세한 크기이다. 미세 기포가 물보다도 비중이 작은 현탁 물질(M1)에 부착됨으로써, 현탁 물질(M1)의 부상을 촉진한다.
여기서, 미세 기포 발생 장치(24)는, 공기에 의해 미세 기포를 생성할 수도 있고, 공기 이외의 기체와의 공기의 혼합 가스에 의해 미세 기포를 생성할 수도 있다. 예를 들어, 오존을 포함하는 혼합 가스에 의해 미세 기포를 생성한 경우, 오존에 의해 산화나 살균의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이산화탄소를 포함하는 혼합 가스에 의해 미세 기포를 생성한 경우, 이산화탄소에 의해 pH 조정 등의 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 고액 분리 장치(1c)에 의하면, 원수에 미세 기포를 공급하여 현탁 물질(M1)에 부착시킴으로써, 현탁 물질(M1)의 부상을 촉진하고, 처리 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한, 미세 기포 발생 장치(24)는 유입관(13)의 도중에 설치하고 있을 수도 있다.
<제 4 실시예>
도 8을 사용하여, 제 4 실시예에 따른 고액 분리 장치(1d)에 대해서 설명한다. 고액 분리 장치(1d)에서는, 도 7에 나타낸 제 3 실시예에 따른 고액 분리 장치(1c)의 분리조(11) 내에 교반 날개(25)를 구비하고 있다. 다른 구성에 대해서는 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한 고액 분리 장치(1a)와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 고액 분리 장치(1d)의 분리조(11)에서는, 프로스 배출관(14)과 차폐판(17) 사이에, 회전축(25a)을 중심으로 하여 선회류의 흐름 F와 동일한 방향으로 회전하는 교반 날개(21)가 설치되어 있다. 고액 분리 장치(1d)에서는, 모터(도시 생략)의 제어에 의해 교반 날개(25)가 회전함으로써, 선회류가 가속된다.
제 4 실시예에 따른 고액 분리 장치(1d)에 의하면, 교반 날개(25)의 회전에 의해 선회의 속도를 조정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 원수에 미세 기포를 공급함으로써 선회의 속도가 낮아진 경우일지라도, 교반 날개(25)의 회전에 의해 선회의 속도를 필요한 속도로 조정할 수 있다.
또한, 여기서는, 도 7에 나타낸 원수에 미세 기포를 공급하는 고액 분리 장치(1c)에 교반 날개(25)를 갖는 실시예를 설명했다. 교반 날개(25)는 도 1에 나타낸 미세 기포를 공급하지 않는 고액 분리 장치(1a)의 분리조(11) 내에 설치되도, 교반 날개(25)는 선회의 속도를 조정할 수 있다.
<제 5 실시예>
도 9의 (a), 도 9의 (b)를 사용하여, 가속(加速) 수배관(26)을 설치한 고액 분리 장치(1e)에 대해서 설명한다. 고액 분리 장치(1e)에서는, 도 7에 나타낸 고액 분리 장치(1c)에 가속 수배관(26)을 추가한 것이다. 또한, 다른 구성은 도 7에 나타낸 고액 분리 장치(1c)와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
도 9의 (a)에 나타낸 고액 분리 장치(1e)에서는, 가속 수배관(26)에 의해, 분리조(11)로부터 원수의 일부가 취득되고, 원수에 압력이 부여되어 다시 분리조(11)로 공급된다. 가속 수배관(26)은 펌프(26a)와 배관(26b)으로 구성되고, 펌프(26a)에 의해 압력이 부여된 원수가 배관(26b)에 의해 분리조(11)로 공급됨으로써, 분리조(11) 내의 선회류가 가속된다.
또한, 도 9의 (b)에 나타낸 고액 분리 장치(1f)와 같이, 가속 수배관(27)에 의해, 처리수조(20)에 축적되는 처리수의 일부가 취득되고, 압력이 부여된 처리수를 분리조(11)로 공급할 수 있다. 가속 수배관(27)은 처리수에 압력을 부여하는 펌프(27a)와 배관(27b)으로 구성된다.
상술한 바와 같이, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타낸 고액 분리 장치(1e, 1f)에 의하면, 분리조(11)에 가속용의 원수나 처리수가 공급됨으로써, 선회의 속도를 조정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 원수에 미세 기포가 공급됨으로써 선회의 속도가 낮아진 경우일지라도, 펌프(26a, 27a)에 의해 가압된 원수나 처리수의 유입에 의해, 선회의 속도를 필요한 속도로 조정할 수 있다.
또한, 여기서는, 원수에 미세 기포를 공급하는 도 7에 나타낸 제 3 실시예에 따른 고액 분리 장치(1c)에, 펌프(26a, 27a)에 의해 가압된 원수나 처리수가 유입되는 실시예를 설명했다.
그러나, 도 1에 나타낸 제 1 실시예에 따른 미세 기포를 공급하지 않는 고액 분리 장치(1a)일지라도, 분리조(11)에 가압된 원수나 처리수를 공급함으로써, 선회의 속도를 조정할 수 있다.
<제 6 실시예>
도 10을 사용하여, 흡착제 공급 장치를 설치한 제 6 실시예에 따른 고액 분리 장치(1g)에 대해서 설명한다. 고액 분리 장치(1g)는 도 1에 나타낸 고액 분리 장치(1a)에, 흡착제 공급 장치(28) 및 라인 믹서(line mixer)(29)를 추가한 것이다. 다른 구성에 대해서는, 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한 고액 분리 장치(1a)와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
고액 분리 장치(1g)의 흡착제 공급 장치(28)는 유입관(13)으로부터 분리조(11)로 유입되는 원수에 현탁 물질을 흡착하는 성질을 갖는 흡착제를 공급한다. 이 흡착제는 예를 들어, NOx를 환원하는 은이나 산화알루미늄의 볼(직경 1∼2㎜ 정도), 유분이나 색소, 악취 물질 등을 흡착하는 분말 활성탄, 입상(粒狀) 활성탄 등이다. 또한, 고액 분리 장치(1g)에서는, 원수에 공급된 흡착제에 현탁 물질(M)을 흡착시키고, 현탁 물질(M)을 흡착제와 함께 회수한다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 흡착제가 공급된 원수를 분리조(11)로 유입할 때, 라인 믹서(29)에 의해 원수 중의 흡착제를 교반한 후, 원수를 분리조(11)로 공급하는 것이 바람직하다. 라인 믹서(29)는 유입관(13)을 따라 설치되는 라인 형상의 교반기로서, 종래의 수처리에서 사용되고 있는 라인 믹서와 동일한 구성의 것이 사용된다.
상술한 바와 같이, 제 6 실시예에 따른 고액 분리 장치(1g)에 의하면, 원수에 흡착제를 공급함으로써, 원수 중의 현탁 물질을 흡착제가 흡착하여, 현탁 물질을 회수할 수 있다. 따라서, 현탁 물질의 회수에 필요한 시간을 단축하는 것이 가능하다. 또한, 현탁 물질이 회수가 곤란한 현탁 물질이거나 용해성 물질일지라도, 대응하는 흡착제를 공급함으로써 현탁 물질을 용이하게 회수할 수 있다. 즉, 현탁 물질(M)이 원수에 용해되어 있고, 분리조(11) 내에서 부상하거나 침전되지 않은 경우에도, 현탁 물질(M)을 흡착제에 흡착시켜 회수할 수 있다.
또한, 라인 믹서(29)에 의해 원수 중의 흡착제를 교반함으로써, 흡착제에 의한 현탁 물질의 흡착 및 현탁 물질의 회수를 촉진시킬 수 있다.
또한, 여기서는, 제 1 실시예에 따른 고액 분리 장치(1a)에 흡착제를 공급하는 것으로 하여 설명했지만, 제 3 실시예에 따른 미세 기포를 공급하는 고액 분리 장치(1c)일지라도 흡착제를 공급할 수 있다.
<제 7 실시예>
도 11은 제 7 실시예에 따른 고액 분리 장치(1h)를 나타낸다. 고액 분리 장치(1h)는 도 1에 나타낸 고액 분리 장치(1a)에 자기 발생 장치(30)가 추가되어 있다.
자기 발생 장치(30)는 분리조(11)의 외주(外周)에 설치되고, 분리조(11) 안을 향하여 자력을 발생한다. 이 자기 발생 장치(30)는 컨트롤러(도시 생략)에 의한 컨트롤에 의해, 제어된 타이밍에 자력을 발생하는 동시에, 설치 위치가 이동된다.
도 12는 자기 발생 장치(30)가 유입관(13)의 설치 위치로부터 슬러지 배출관(15)의 설치 위치로의 화살표(30a)의 방향으로, 이동되는 일례를 나타내고 있다. 또한, 자기 발생 장치(30)가 자력을 발생하는 상태에서, 자기 발생 장치(30)는 이동된다. 물보다도 비중이 큰 현탁 물질(M2)이 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 있으면, 자기 발생 장치(30)의 이동과 동시에 현탁 물질(M2)도 이동된다. 따라서, 자기 발생 장치(30)가 자력을 발생하고 있지 않은 경우와 비교하여, 현탁 물질(M2)의 침전을 촉진할 수 있다.
또한, 물보다도 비중이 작은 현탁 물질(M1)이 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질을 갖는 경우에는, 자기 발생 장치(30)는 도 13에 화살표(30a)로 나타낸 방향과는 반대의 방향으로 이동된다. 즉, 자기 발생 장치(30)를, 슬러지 배출관(15)의 설치 위치로부터 유입관(13)의 설치 위치로 이동시키도록 함으로써, 현탁 물질(M1)의 부상을 촉진할 수도 있다.
즉, 현탁 물질(M1)이 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 있을 경우, 자기 발생 장치(30)는 아래로부터 위로 이동하는 동안에 자력을 발생하고, 수면 높이로 이동한 때에 자력의 발생을 정지하도록 제어된다. 이에 따라, 현탁 물질(M1)의 부상 및 회수를 촉진한다. 또한, 현탁 물질(M2)이 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 있을 경우, 자기 발생 장치(30)는 위로부터 아래로 이동되는 동안에 자력을 발생하고, 저면으로 이동한 때에 자력의 발생을 정지하도록 제어된다. 이에 따라, 현탁 물질(M2)의 침전 및 회수를 촉진할 수 있다. 현탁 물질(M1, M2)이 모두 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 있을 경우에는, 자기 발생 장치(30)는 이용할 수 없다. 그러나, 어느 한쪽의 현탁 물질(M1, M2)에 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 있을 경우에는, 자기 발생 장치(30)를 이용하여 현탁 물질(M)의 회수를 촉진할 수 있다.
또한, 자기 발생 장치(30)의 크기나 형상은 한정되지 않고, 발생한 자력이 분리조(11) 내에 전달되는 것이면 된다. 자기 발생 장치(30)는 분리조(11)의 형상 이나 분리조(11)의 주위에 설치되는 배출관(14, 15) 등을 고려하여 자유롭게 설정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 7 실시예에 따른 고액 분리 장치(1h)에 의하면, 원수에 자력에 의해 끌어 당겨지는 현탁 물질이 포함되어 있을 때, 자력을 이용하여 현탁 물질을 회수한다. 따라서, 현탁 물질이 회수가 곤란한 물질일지라도, 현탁 물질을 용이하게 또한 단시간에 회수할 수 있다.
<제 8 실시예>
도 13을 사용하여, 제 8 실시예에 따른 고액 분리 장치(1i)에 대해서 설명한다. 고액 분리 장치(1i)는 도 12에 나타낸 자기 발생 장치(30)를 갖는 고액 분리 장치(1h)에, 마그네타이트 담체(擔體) 공급 장치(31), 라인 믹서(32) 및 마그네타이트 담체 회수 장치(33)를 더한 구성을 갖는다. 다른 구성은 도 1 내지 도 5에 나타낸 고액 분리 장치(1a)와 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.
도 13에 나타낸 고액 분리 장치(1i)의 마그네타이트 담체 공급 장치(31)는 유입관(13)으로부터 분리조(11)로 유입되는 원수에, 특정한 현탁 물질을 흡착하는 동시에 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 있는 마그네타이트 담체를 공급한다. 이 마그네타이트 담체는 구체적으로는, Fe3O4로 나타내지는 산화철의 광석으로, 소수화(疎水化)함으로써 불소나 유분, 환경 호르몬 등을 흡착한다.
이 때, 마그네타이트 담체 공급 장치(31)에 의해 공급된 마그네타이트 담체나 현탁 물질의 성질에 따라, 자기 발생 장치(30)는 제어된다. 예를 들어, 마그네 타이트 담체와 흡착된 현탁 물질이 부상성을 가질 경우, 자기 발생 장치(30)는 자기 발생 장치(30)가 위쪽 방향으로 이동할 때에, 자기를 발생하도록 제어된다. 또한, 마그네타이트 담체와 흡착된 현탁 물질이 침강성을 가질 경우, 자기 발생 장치(30)는 자기 발생 장치(30)가 아래 방향으로 이동할 때에, 자기를 발생하도록 제어된다.
또한, 마그네타이트 담체가 공급된 원수가 분리조(11)로 유입될 때, 라인 믹서(32)에 의해 원수 중의 마그네타이트 담체를 교반한 후 원수를 분리조(11)로 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 마그네타이트 담체를 공급한 후에 라인 믹서(32)에 의해 교반함으로써, 원수 중에서 마그네타이트 담체를 균일하게 할 수 있다. 이 라인 믹서(32)도 종래의 수처리에서 교반에 이용되고 있는 라인 믹서와 동일한 구성이다. 또한, 마그네타이트 담체 공급 장치(31)는 유입관(13)을 통과하는 원수에 마그네타이트 담체를 공급하는 외에, 분리조(11)에 마그네타이트 담체를 직접 공급하거나, 펌프(12)를 통과하기 전의 원수에 마그네타이트 담체를 공급하도록, 마그네타이트 담체 공급 장치(31)를 설치할 수 있다.
또한, 도 13에 나타낸 고액 분리 장치(1i)와 같이, 현탁 물질(M2)과 함께 마그네타이트 담체가 슬러지 배출관(15)으로부터 슬러지조(19)로 배출된다. 배출된 슬러지로부터 현탁 물질(M2)을 제거하여 마그네타이트 담체를 회수할 수도 있다. 마그네타이트 담체가 회수되고, 마그네타이트 담체 공급 장치(31)에서 재이용되면, 마그네타이트 담체를 무제한으로 준비할 필요가 없고, 유한한 마그네타이트 담체를 효과적으로 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 8 실시예에 따른 고액 분리 장치(1i)에 의하면, 원수에 포함되는 현탁 물질이 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 아닐 경우에도, 자력에 의해 끌어 당겨지는 마그네타이트 담체를 원수에 공급함으로써, 현탁 물질을 회수한다. 따라서, 현탁 물질이 회수가 곤란한 동시에 자력에 의해 끌어 당겨지지 않는 성질일지라도, 현탁 물질을 마그네타이트 담체에 흡착시켜 용이하게 회수할 수 있다.
또한, 고액 분리 장치(1i)에서는, 라인 믹서(32)에 의해 원수에 공급된 마그네타이트 담체를 교반함으로써, 원수에 공급된 마그네타이트 담체가 균일해진다. 따라서, 원수 중의 현탁물을 마그네타이트 담체 균일하게 흡착할 수 있고, 현탁 물질의 회수를 촉진시킬 수 있다. 또한, 고액 분리 장치(1i)에서는, 마그네타이트 담체를 회수하여 재이용함으로써, 마그네타이트 담체를 효과적으로 이용할 수 있다.
<제 9 실시예>
도 14를 사용하여, 제 9 실시예에 따른 고액 분리 장치(1j)를 설명한다. 고액 분리 장치(1j)는 도 11에 나타낸 고액 분리 장치(1h)에 응집제 공급 장치(34) 및 라인 믹서(35)를 더한 구성이다. 다른 구성에 대해서는, 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한 고액 분리 장치(1a)와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
고액 분리 장치(1j)의 응집제 공급 장치(34)는 유입 관(13)으로부터 분리조(11)로 유입되는 원수에 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 있는 응집제를 공급 한다. 이 응집제는 구체적으로는, 폴리황산철, 폴리염화제2철(Fe3 +) 등이다. 따라서, 고액 분리 장치(1j)의 분리조(11)에서는 현탁 물질의 플록(floc)이 생성되고, 배출관(14, 15)으로부터는 현탁 물질의 플록이 배출된다.
이 때, 원수에 포함되는 현탁 물질의 성질에 따라, 자기 발생 장치(30)가 제어된다. 예를 들어, 현탁 물질의 플록이 부상성을 가질 경우, 자기 발생 장치(30)가 위쪽 방향으로 이동할 때에 자기를 발생하도록 제어된다. 또한, 현탁 물질의 플록이 침강성을 가질 경우, 자기 발생 장치(30)가 아래쪽 방향으로 이동할 때에 자기를 발생하도록 제어된다.
또한, 도 14에 나타낸 고액 분리 장치(1j)와 같이, 응집제가 공급된 원수를 분리조(11)로 유입할 때, 라인 믹서(35)에 의해 원수 중의 응집제를 교반한 후 원수를 분리조(11)로 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 응집제를 공급한 후 라인 믹서(35)에 의해 교반함으로써, 원수 중에서 응집제를 균일하게 할 수 있다. 이 라인 믹서(35)도 종래의 수처리에서 교반에 이용되고 있는 라인 믹서와 동일한 구성이다. 응집제 공급 장치(34)는 유입관(13)을 통과하는 원수에 응집제를 공급하는 외에, 분리조(11)에 응집제를 직접 공급하거나, 펌프(12)를 통과하기 전의 원수에 응집제를 공급하도록, 응집제 공급 장치(34)를 설치하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 제 9 실시예에 따른 고액 분리 장치(1j)에 의하면, 원수에 포함되는 현탁 물질이 자력에 의해 끌어 당겨지는 성질이 아닐 때에도, 응집제를 원수에 공급하고, 응집제에 의해 현탁 물질을 응집하여 회수한다. 따라서, 현 탁 물질이 회수가 곤란한 동시에 자력에 의해 끌어 당겨지지 않는 성질일지라도, 현탁 물질을 용이하게 회수할 수 있다.
또한, 고액 분리 장치(1j)에서는, 라인 믹서(35)에 의해 원수에 공급된 응집제를 교반함으로써, 원수 중에 공급된 응집제가 균일해진다. 따라서, 원수 중에서는 현탁 물질의 플록의 생성이 촉진되는 동시에, 현탁 물질의 회수를 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예 또는 변형예가 본 발명의 구성 및 실행의 고려로부터 당업자에게는 명백하다. 본 발명의 구성 및 실시예는 일례에 지나지 않는다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 고액 분리 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 2의 (a)는 도 1의 고액 분리 장치의 분리조로 유입된 원수의 선회를 설명하는 도면.
도 2의 (b)는 도 1의 고액 분리 장치의 분리조로 유입된 원수의 선회를 설명하는 도면.
도 3은 도 1의 고액 분리 장치의 분리조 내의 물보다 비중이 작은 현탁 물질의 움직임을 설명하는 도면.
도 4는 도 1의 고액 분리 장치의 분리조 내의 물보다 비중이 큰 현탁 물질의 움직임을 설명하는 도면.
도 5는 도 1의 고액 분리 장치의 분리조 내를 설명하는 도면.
도 6은 제 2 실시예에 따른 고액 분리 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 7은 제 3 실시예에 따른 고액 분리 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 8은 제 4 실시예에 따른 고액 분리 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 9의 (a)는 제 5 실시예에 따른 고액 분리 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 9의 (b)는 제 5 실시예의 변형예에 따른 고액 분리 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 10은 제 6 실시예에 따른 고액 분리 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 11은 제 7 실시예에 따른 고액 분리 장치에 대해서 설명하는 도면.
도 12는 도 11의 고액 분리 장치의 자기 발생 장치에 대해서 설명하는 도면.
도 13은 제 8 실시예에 따른 고액 분리 장치에 대해서 설명하는 도면.
도 14는 제 9 실시예에 따른 고액 분리 장치에 대해서 설명하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1a: 고액 분리 장치 11: 분리조
12: 송수 펌프 13: 유입관
14: 프로스 배출관 15: 슬러지 배출관
16: 처리수 배출관 17: 차폐판
18: 프로스조 19: 슬러지조
20: 처리수조
Claims (20)
- 현탁(懸濁) 물질을 포함하는 원수(原水)를 현탁 물질과 처리수로 분리하는 고액(固液) 분리 장치로서,외벽(外壁)과 저면(底面)을 갖는 분리조와,출구를 갖는 유입관이며, 상기 출구로부터 상기 분리조 내로 유입된 원수가 선회(旋回)하도록, 상기 분리조 내의 중심보다 외측에 상기 출구가 설치되는 유입관과,입구를 갖는 프로스(froth) 배출관이며, 상기 분리조 내에서 부상한 상기 현탁 물질을 배출하도록 상기 입구가 상기 분리조 내에서 상기 원수의 수면 가까이에 위치하도록 설치된 프로스 배출관, 및입구를 갖는 처리수 배출관이며, 상기 원수로부터 상기 현탁 물질이 제거된 처리수를 배출하도록 상기 입구가 상기 분리조 내에 설치된 처리수 배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서,입구를 갖는 슬러지(sludge) 배출관이며, 상기 분리조 내에서 침전된 상기 현탁 물질을 배출하도록, 입구가 상기 분리조의 저면에 위치하도록 설치된 슬러지 배출관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서,물보다도 비중이 작은 현탁 물질에 부착되는 사이즈의 미세 기포를 발생하고, 상기 원수에 상기 미세 기포를 공급하는 미세 기포 발생 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 분리조 내로부터 채취한 원수의 일부 또는 상기 처리수 배출관으로부터 배출된 처리수 중 적어도 어느 하나에, 상기 분리조 내의 상기 원수의 상기 선회를 가속시키는 압력을 부여하는 펌프와,압력이 부여된 상기 원수 또는 상기 처리수를 상기 분리조 내에 공급하는 가속(加速) 수배관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 미세 기포는 공기와, 이산화탄소 또는 오존 중 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 분리조의 외부에 배열 설치되고, 제어된 타이밍에 자력을 발생하는 동시에, 상기 분리조의 외벽을 따라 상하 방향으로 이동하는 자기 발생 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 현탁 물질을 흡착하는 마그네타이트 담체(擔體)를 상기 원수에 공급하는 마그네타이트 담체 공급 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 슬러지 배출관으로부터 배출된 상기 마그네타이트 담체를 포함하는 상기 슬러지로부터 상기 마그네타이트 담체를 회수하는 마그네타이트 담체 회수 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 6 항에 있어서,자기에 의해 끌어 당겨지는 응집제를 상기 원수에 공급하는 응집제 공급 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 원수를 상기 유입관으로 송수(送水)하는 송수 펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 프로스 배수관의 입구와 처리수 배출관 사이에, 우산 형상의 차폐판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 프로스 배수관의 입구에 프로스 콜렉터(collector)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 슬러지 배수관의 입구에 슬러지 콜렉터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 프로스 배수관과 상기 차폐판 사이에 교반 날개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 현탁 물질은 물보다 비중이 작은 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 현탁 물질은 물보다 비중이 큰 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 분리조 내로부터 채취한 원수의 일부를 가압하여 상기 분리조에 공급하고, 상기 분리조 내의 상기 원수의 상기 선회를 가속시키는 가속 수배관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 처리수 배출관으로부터 배출된 처리수를 가압하여 상기 분리조에 공급하고, 상기 분리조 내의 상기 원수의 상기 선회를 가속시키는 가속 수배관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 17 항에 있어서,상기 가속 수배관은 상기 분리조 내로부터 채취한 원수를 가압하는 펌프를 갖는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 가속 수배관은 상기 처리수 배출관으로부터 배출된 처리수를 가압하는 펌프를 갖는 것을 특징으로 하는 고액 분리 장치.
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