KR20120016096A - 바람직하게 선박 상에서 폐수를 정화하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 바람직하게 선박 상에서 폐수를 정화하기 위한 장치에 있어서, 처리되지 않은 물을 위한 탱크가 해리기 및 공급 펌프를 통해 압력 탱크에 연결되어 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 압력 탱크는, 상기 압력 탱크 내의 처리되지 않은 물이 공기로 포화되도록, 압축 공기원에 연결되어 있다. 상기 압력 탱크는 라인을 통해 감압 탱크에 연결되어 있다. 상기 감압 탱크 내에서, 플로테이트 및 정화수가 서로로부터 분리될 수 있다. 팽창 밸브는 상기 라인 내에 삽입되어 있고, 엉김제를 위한 투약 펌프는 상기 팽창 밸브와 상기 감압 탱크 사이의 상기 라인에 연결되어 있다.

Description

바람직하게 선박 상에서 폐수를 정화하기 위한 장치{DEVICE FOR CLARIFYING WASTEWATER, PREFERABLY ON SHIPS}
본 발명은 바람직하게 선상에서 폐수를 정화하기 위한 장치에 관한 것이다.
산업 및 일반(municipal) 폐수의 정화 및 선박 상에서 발생하는 처리되지 않은 물의 정화에 있어서, 소위 부상분리(flotation) 특히 압력-릴리스 부상분리를 사용하는 것이 공지되어 있다. 압력-릴리스 부상분리는, 압력 하에 물에 용해된 가스가 압력 감소(감압) 시에 탈기되고 상승되면서 부유하는 고체 입자에 부착되어 고체 입자를 부유할 수 있게 하는 분리 프로세스이다. 압력-릴리스 부상분리에서, 폐수 또는 정화수(clarification water)의 부분 흐름은 일반적으로 4 내지 6 바의 과도압력에서 공기로 포화되고, 감압 피팅을 통해 부상분리조(flotation basin)로 인도된다. 대기압으로 감압된 후에, 과도 공기는 미세 버블의 형태로 릴리스된다. 고체 입자와의 접촉 및 혼합 존에서, 가스 버블은 고체와 함께 덩어리(agglomerate)를 형성하며, 덩어리는 낮은 밀도로 인해 조(basin)의 표면으로 상승되고, 조의 표면에서 가스 버블이 제거될 수 있다. 가스 버블과 고체의 혼합물은 플로테이트(flotate)라고 지칭되며, 가스 버블에 대한 고체의 더 양호한 결합을 얻기 위해 추가적 화학 물질(엉김제(flocculants))이 플로테이트에 자주 첨가된다.
또한, 특히 다상(multiphase) 혼합 펌프를 사용하여 공기가 정화 상(clarification phase)으로 도입되는 소위 미세 부상분리가 공지되어 있다. 폐수의 부분 흐름이 공기/물 혼합물에 첨가된다. 상기 압력-릴리스 부상분리와의 차이는 공기 버블의 작은 사이즈이다(30 내지 50μm의 직경을 가진 미세 버블).
본 발명의 목적은, 동시에 정화수 내의 고체 성분을 감소시키면서 매우 작은 양의 장비가 필요한, 바람직하게 선박 상에서, 폐수를 정화하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 또한 상기 장치는 사용하기에 용이하여야 한다.
이러한 목적은 청구항 제1항의 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 폐수를 정화하기 위한 장치에서, 처리되지 않은 물을 위한 탱크가 해리기(macerator) 및 공급 펌프를 통해 압축 공기 탱크에 연결되어 있다. 상기 압력 탱크는, 상기 압력 탱크 내의 처리되지 않은 물이 공기로 포화되도록, 압축 공기원에 연결되어 있다. 상기 압축 공기 탱크는 라인을 통해 감압 탱크에 연결되어 있다. 상기 감압 탱크 내에서, 플로테이트 및 정화수가 서로로부터 분리될 수 있다. 팽창 밸브는 상기 라인 내에 삽입되어 있고, 엉김제를 위한 용기는 투약 펌프(dosing pump)를 통해 상기 팽창 밸브와 상기 감압 탱크 사이의 상기 라인에 연결되어 있다.
본 발명에 따른 장치의 보조에 의해, 청정수(clear water) 내의 고체 함유량이 감소된다. 종래기술에서의 경우와 같이 예를 들면 막에 의해 작용하는 광범위한 분리 기술이 필요하지 않다. 본 발명에 따른 장치는, 특히 선박에 사용하기에 매우 유리한 작은 구조 볼륨을 요구한다. 본 발명에 따른 장치는 친사용자적이며, 청정수 내의 유기 및 병원성 성분의 부담 즉 함량을 감소시킨다.
상기 감압 탱크는 플로테이트와 정화수를 분리시키기 위해 종래의 방식으로 디자인될 수 있다. 본 발명의 한 가지 특정한 실시예는, 상기 라인에서 종료되는 외부 파이프를 상기 감압 탱크 내에 바람직하게 하부 영역에 배치하고 있다. 내부 파이프는 상기 외부 파이프 내에 배치되어 있고, 하부 단부에서 상기 감압 탱크와 상기 외부 파이프 사이의 영역에 연결되어 있다. 상기 내부 파이프는 상기 외부 파이프를 넘어 상향 연장되어 있다. 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 있는 중간 파이프는 플로테이트 수집 챔버와 연결되도록 상기 내부 파이프 위로 상향 연장되어 있고, 상기 중간 파이프는 하부 영역에서 정화수 펌프에 연결되어 있다. 상기 관형의 바람직하게 동축으로 배치된 탱크들은, 파이프의 직경 및 길이가 서로에 대해 적절한 크기를 가질 때, 수직에 대하여 기능이 유지되는 큰 경사를 가능하게 하는 연통하는 파이프이다. 내부 파이프의 높이는 외부 탱크의 액체 레벨 따라서 부유하는 플로테이트의 레벨의 높이를 결정한다.
공기를 풍부하게 가진 처리되지 않은 물은 외부 파이프 내에서 상승되고, 정화수는 외부 파이프와 탱크 사이의 영역으로 하향으로 흐르고, 그 영역에서 아래로부터 내부 파이프로 유입된다. 공기/물 혼합물의 상술한 강제적 안내는, 공기 버블을 위한 최적 상승 시간이 얻어지는 것을 확실하게 한다. 플로테이트는 탱크의 상부 영역에서 부유하고, 바람직하게 중앙에 있는 중앙 개구를 통해 플로테이트 수집 챔버 내로 상향 가압된다. 정화수는 내부 파이프의 상단부로부터 오버플로우되어 내부 파이프와 중간 파이프 사이의 갭으로 하향으로 흐르고, 갭에서 간헐적으로 펌프의 보조를 받아 유출된다. 정화수는 바람직하게 UV 조사 후에 선박 외부로 인도된다. 플로테이트는 탱크 내의 플로테이트 수집 챔버로부터, 바람직하게 더 낮게 위치되는 플로테이트 수집 챔버로 부유한다. 상기 바람직하게 더 낮게 위치되는 플로테이트 수집 챔버는 바람직하게, 슬러지 펌프가 배치되는 라인에 연결된다. 슬러지 펌프는 또한 상기 작동 동안에 수집되는 고체를 감압 탱크의 하부 영역으로부터 인출한다.
정화수 펌프는 간헐적으로 구동되고 바람직하게 공급 라인 내의 압력에 의해 조절된다. 공급 펌프는, 처리되지 않은 물 탱크 내에 처리되지 않은 물이 있는 한, 지속적으로 작동된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 압축 공기원에 연결된 하나 이상의 링 메인은 상기 감압 탱크 내에 배치되어 있고, 상기 링 메인에 일련의 개구가 구비되어 있다. 2개의 링 메인은 바람직하게 다른 높이에 배치되어 있다. 링 메인으로부터의 공기는 감압 탱크 내에서 기포화되어, 플로테이트 층은 동시에 상승되어 오버플로우를 통해 플로테이트 수집 탱크 내로 이송된다. 플로테이트 수집 탱크는 슬러지 수집 탱크에 연결된다.
고정 베드 반응기는 바람직하게 상기 탱크 내에서 상기 외부 파이프의 외부에 배치되어 있다. 고정 베드 반응기의 자연적으로 큰 표면은, 상술한 분리 프로세스에 의해 분리될 수 없는 유기 물질을 흡수하는 작용을 한다. 생물학적 반응기 존은 탱크의 하부 영역에 있다.
본 발명의 예시적 실시예를 아래에서 도면을 참조하여 더 설명한다.
도 1은 단일 도면으로서 본 발명에 따른 장치를 회로도의 형태로 도시한다.
처리되지 않은 물 탱크(10)는 해리기(macerator)(12) 및 공급 펌프(14)를 통해 압력 탱크(16)에 연결된다. 압력 탱크(16)는 압축 공기원(도시되지 않음)에 연결되고, 압축 공기는 라인(18)을 통해 압력 탱크(16)로 인도된다. 압력 센서(20 또는 22)는 압력 탱크(16)에 연결되고, 5 내지 6 바의 압력이 압력 탱크 내에 유지된다. 압력 센서(24a)는, 소정 압력에 도달하였을 때 밸브(26c)를 폐쇄하고 따라서 탱크(16)로의 압축 공기의 공급을 폐쇄한다. 압력 탱크(16)는 라인(24)을 통해, 아래에서 더욱 논의될 감압 탱크(26)로 연결된다. 센서(22)에 의해 제어되는 압력 릴리스 밸브(26b)는 라인(24) 내에 배치된다. 압력 릴리스 밸브는 처리되지 않은 물/공기 혼합물의 압력을 대기압으로 감압시킨다. 엉김제를 위한 용기(26a)는 투약 펌프(dosing pump)(28)를 통해 라인(24)에 연결된다.
내부에서, 감압 탱크(26)는 바람직하게 중앙 관형 외부 용기(외부 파이프)(30), 내부 파이프(32), 및 내부 파이프와 외부 파이프 사이의 중간 파이프(34)를 가진다. 파이프(30 내지 34)는 연통 파이프이고, 그들 사이에 링 채널을 형성하며, 내부 파이프는 상부에서 외부 파이프(30) 위로 돌출되고, 중간 파이프는 내부 파이프 위로 돌출된다. 파이프(30 내지 34)는 동축이고 바람직하게 원통형이다. 내부 파이프(32)의 상단부의 높이에서, 내부 파이프는, 탱크(26)와 함께 수집 영역(38)을 형성하는 원추형으로 하강하는 표면(36)에 의해 둘러싸인다. 내부 파이프(32)는 플로테이트를 위한 수집 탱크(40)에 연결된다. 중간 파이프(34)는 하단부에서 라인(42)을 통해 정화수 펌프(44)에 연결되며, 정화수 펌프(44)는 정화수를 UV 조사(irradiation) 장치(46)를 통해 보내고 UV 조사 장치로부터 라인(48)으로 표시된 선외로 보낸다.
상술한 장치는 다음과 같이 작동하는데, 즉, 처리되지 않은 물 탱크(10)로부터의 처리되지 않은 물 내의 고체는 해리기(12)(더 큰 고체) 내에서 절단된다. 처리되지 않은 물은 공급 펌프(14)의 보조를 받아 압력 탱크(16) 내로 인도되고, 처리되지 않은 물은 압력 탱크(16)에서 공기 (포화기)로 포화된다.
그러한 탱크는 원리상 공지되어 있다. 처리되지 않은 물/공기 혼합물은 팽창 밸브(26b)를 통해 감압된다. 또한, 엉김제는 라인(24)(투약 펌프(28)) 내에 첨가된다. 라인(24)으로부터, 엉김제는 외부 파이프(30)로 흘러들고, 그곳에서 쇄선으로 표시된 바와 같이 상승된다. 외부 파이프(30)의 상단부에서의 오버플로우로부터, 정화수는 플로테이트를 외부 파이프(30) 위에 남기면서 내부 파이프(32)의 하단부 내로 역으로 하향으로 흐른다. 정화수는 내부 파이프(32)의 상단부를 넘어 내부 파이프(32)와 중간 파이프(34) 사이의 갭 내로 하향으로 흘러, 갭 내에서 펌프(44)의 보조를 받아 제거된다. 플로테이트는 외부 파이프(30) 위로 부양되고, 플로테이트 수집 챔버(38)의 원추형 플로어의 중간 개구(51)를 통해 외부 파이프(30) 내로 가압된다. 오버플로우되는 플로테이트는 도면에서 50으로 표시된다. 일점쇄선으로 52로서 표시되는 잔여물질은 감압 탱크(26)의 플로어에 수집되고, 슬러지 펌프(54)를 통해 슬러지 탱크(56) 내로 이송될 수 있다. 플로테이트 수집 탱크(40)로부터의 플로테이트 역시 그곳으로 이송된다. 슬러지 탱크(56)에 레벨 측정을 위한 센서(58)가 장착된다. 처리되지 않은 물 탱크(10)에 또한 펌프(14)를 제어하는 레벨 센서(60)가 장착된다. 수집 탱크(10)가 처리되지 않은 물을 포함할 때에만, 펌프(14)가 작동된다.
관형 용기(30 내지 34)는 연통 파이프를 형성한다. 따라서, 내부 파이프(32)의 높이는 탱크(26) 내의 액체의 레벨을 결정한다. 내부 파이프(32)의 상단부는 수집 챔버(38) 내의 개구(51)와 동일한 높이에 있다. 개구(51) 위로 돌출되는 중간 파이프(34)는 중간 파이프(34) 내로의 흐름을 확실하게 한다.
감압 탱크(26)에, 소정 거리로 서로의 위에 배치되는 2개의 링 메인(62)이 있다. 2개의 링 메인은 라인(64)을 통해 압축 공기원(도시되지 않음)에 연결된다. 공기는, 감압 탱크(26) 내의 물의 레벨을 증가시키고 플로테이트 층을 수집 영역(38) 내의 오버플로우 위로 상승시킴으로써 플로테이트를 제거하기 위해, 링 메인(62) 내의 개구를 통해 상향 기포화될 수 있다.
하부 링 메인(62) 아래의 탱크(26)에, 청정수(clear water) 내에 용해된 유기 물질을 흡수하기 위한 고정 베드 반응기(49)가 있다. 고정 베드 반응기(49)는 도시되지 않았으나 원리상 공지되어 있다.
감압 탱크(26)의 상부 영역에, 라인(68)을 통해 물 펌프(70)에 연결되는 스프레이 노즐 배열(66)이 있고, 물 펌프(70)를 통해, 세정수(rinsing water)가 세정의 목적으로 감압 탱크(26) 내로 인도된다. 라인(72)은 또한 이러한 방식으로 세정을 완료하기 위해 라인(68)으로부터 분기되어 해리기(12)와 공급 펌프(14) 사이의 라인으로 연장된다.

Claims (12)

  1. 바람직하게 선박 상에서 폐수를 정화하기 위한 장치에 있어서,
    처리되지 않은 물을 위한 탱크(10)가 해리기(macerator)(12) 및 공급 펌프(14)를 통해 압력 탱크(16)에 연결되어 있고,
    상기 압력 탱크(16)는, 상기 압력 탱크(16) 내의 처리되지 않은 물이 공기로 포화되도록, 압축 공기원(18)에 연결되어 있으며,
    상기 압력 탱크(16)는 라인(24)을 통해 감압 탱크(26)에 연결되어 있고,
    상기 감압 탱크(26) 내에서, 플로테이트(flotate) 및 정화수(clarification water)가 서로로부터 분리될 수 있으며,
    팽창 밸브(26b)가 상기 라인(24) 내에 삽입되어 있고,
    엉김제(flocculant)를 위한 투약 펌프(dosing pump)(28)가 상기 팽창 밸브(26b)와 상기 감압 탱크(26) 사이의 상기 라인(24)에 연결되어 있는,
    폐수를 정화하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감압 탱크(26) 내에 배치된 외부 파이프(30)가 상기 라인(24)에서 종료되어 있고,
    상기 외부 파이프(30) 내에 배치되어 있고 하단부에서 상기 감압 탱크(26)와 상기 외부 파이프(30) 사이의 영역에 연결된 내부 파이프(32)가 상기 외부 파이프(30) 위로 상향 연장되어 있으며,
    상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 있는 중간 파이프(34)가 상기 내부 파이프(32) 위로 상향 연장되어 있고,
    플로테이트 수집 챔버(38)의 플로테이트를 위한 개구가 상기 외부 파이프(30)의 상단부 위에 배치되어 있으며,
    상기 중간 파이프(34)는 하부 영역에서 정화수 펌프(44)에 연결되어 있는,
    폐수를 정화하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    고체를 슬러지 수집 탱크(56)로 이송하기 위해 고체 펌프(54)가 상기 감압 탱크(26)의 플로어에 연결되어 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    연통하는 파이프들(30, 32, 34)의 직경에 대한 길이의 관계는, 수직에 대해 22° 내지 23°까지의 경사로 상기 정화수와 상기 플로테이트의 분리를 보장할 수 있도록 선택되어 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화수 펌프(44)는 공급 라인 내의 압력에 의해 제어될 수 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 펌프(14)는 상기 처리되지 않은 물 탱크(10) 내의 처리되지 않은 물의 양에 의해 제어될 수 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화수는 UV 조사(irradiation) 장치(46)를 통해 흐르는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 공기원에 연결된 하나 이상의 링 메인(ring main; 62)이 상기 감압 탱크(26) 내에 배치되어 있고,
    상기 링 메인에 일련의 개구가 구비되어 있는,
    폐수를 정화하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    2개의 링 메인(62)이 상기 감압 탱크(26) 내에서 서로 다른 높이에 배치되어 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    원추형으로 경사진 표면(36)이 상기 중간 파이프(34)의 상단부 아래에 배치되어 있고, 상기 중간 파이프(34)를 둘러싸고 있으며, 플로테이트를 위한 오버플로우에 연결되어 있고, 플로테이트 수집 챔버(38)의 하부 경계를 형성하고 있는, 수를 정화하기 위한 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치의 모든 구성요소가 공통 베이스 플레이트 상에 배치되어 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정 베드 반응기(49)가 상기 감압 탱크(26)의 하부 영역에 배치되어 있는, 폐수를 정화하기 위한 장치.
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