KR20120125323A

KR20120125323A - 슬러지 재순환을 단순화한 밸러스트 응집 및 침강식 물 처리 시스템, 및 이를 위한 방법

Info

Publication number: KR20120125323A
Application number: KR1020127022644A
Authority: KR
Inventors: 루크 퀘빌론
Original assignee: 베올리아 워터 솔루션즈 앤드 테크놀러지스 써포트
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2012-11-14
Also published as: MX2012009872A; CN102939268B; JP5499185B2; CA2788623C; ES2749969T3; AU2010347137A1; BR112012020630A2; PL2539287T3; RU2012140746A; RU2523819C2; EP2539287A4; DK2539287T3; CN102939268A; WO2011103651A1; CA2788623A1; ZA201206558B; EP2539287A1; JP2013520301A; BR112012020630B1; AU2010347137B2

Abstract

응집, 침강, 응결 및 밸러스트 응집을 포함하는 군의 방법들의 조합을 포함하고 단순화한 슬러지 재순환 시스템의 추가에 의해 더욱 개선되는 물 처리 프로세스를 개시한다. 이 프로세스에 상응하는 재순환 시스템은 침강 구역의 저부에 축적되는 슬러지가 반복 사이클로 소정 회수만큼 하이드로 사이클론을 통과하게 하여 추출된 슬러지의 고상 입자 밀도를 증대시킴으로써 슬러지의 밀도를 높일 뿐만 아니라 상당한 물 체적 손실을 줄이게 된다. 그 시스템은 또한 부유 고상물 분석기, 유량계, 및/또는 타이머에 의해 제어될 수 있다. 본 발명은 또한, 단순화한 슬러지 재순환 시스템에 의해 특정 유체 유동 거동을 생성하여 그 프로세스의 효율을 더욱 개선시키는 방법을 포함한다.

Description

슬러지 재순환을 단순화한 밸러스트 응집 및 침강식 물 처리 시스템, 및 이를 위한 방법{BALLAST FLOCCULATION AND SEDIMENTATION WATER TREATMENT SYSTEM WITH SIMPLIFIED SLUDGE RECIRCULATION, AND PROCESS THEREFOR}

본 발명은, 밸러스트(ballast) 및 물의 손실을 감소시킴으로써 그 효율성을 개선시키도록 응결(coagulation), 침강, 응집(flocculation) 및 밸러스트 응집을 포함하는 군의 방법들의 조합을 포함할 수 있는, 음용수, 산업용수, 또는 폐수 처리 시스템에 부가되는 단순화한 슬러지 재순환 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 단순화한 슬러지 재순환 시스템의 추가로 인해 특별하게 부여될 수 있고 프로세스의 효율을 더욱 개선시키는 특정 유체 유동 거동에 관한 것이다.

물 처리 설비는 다양한 크기 또는 성분의 오염물질에 노출된 음용수, 하수 또는 산업용수의 정화에는 없어서는 안 된다. 따라서, 정화 프로세스는 적절히 선택된 방법을 이용하여 그러한 오염물질을 제거하고자 하는 것으로, 대체로 그러한 처리를 적용하기 위해 대형 탱크에 물을 가두는 것에 의존하고 있다. 몇몇 오염물질은 유속에 따라 탱크의 바닥에 가라앉아 축적되기에 충분한 밀도를 갖는 한편, 다른 오염물질들은 필터를 이용하여 물로부터 성공적으로 걸러내기에 충분하도록 크다. 그러나, 콜로이드로 불리는 일부 오염물질은, 물과 콜로이드 혼합물인 하이드로콜로이드 용액으로부터 물리적 수단에 의해 효과적으로 분리시킬 수 없어 특별한 처리 방법을 필요로 하게 되는, 그 혼합물 내에 균일하게 분포된 미세 입자들이다.

그러한 원치 않는 오염물질로부터 물을 분리시키기 위해, 특정 정화 단계를 거쳐야 한다. 큰 찌꺼기를 회수하고 물의 pH를 조절하여 후속 처리 단계를 촉진시키기 위해 전처리가 이루어질 수 있다. 부유 상태의 보다 작은 입자를 제거하여 물을 맑게 하기 위해, 물 처리 설비는 일반적으로 폴리머(개질 폴리아크릴아미드 등) 또는 화학 물질(소듐 실리케이트 등), 드문 경우에는 동일한 특성을 갖는 천연 물질인 응집제를 물에 도입하는 응집 구역을 포함한다. 그러한 응집제의 추가에 의해, 오염물질의 플록(flocs)(입자 덩어리)이 콜로이드로부터 형성되기 시작한다. 일반적으로, 블레이드를 갖는 믹서가 응집 구역 내에 있는 혼합물을 교반하여, 응집제와 오염물질 간의 접촉을 최대화시키고, 이에 따라 보다 큰 플록이 생성될 수 있게 한다.

응집으로 불리는 이러한 제1 단계 프로세스는 물-오염물질 용액 내에서 응집 반응을 촉진시키는 밸러스트 및 접촉 매체로서 기능하는 미세 모래와 같은 밸러스트 물질의 첨가에 의해 더욱 개선될 수 있다. 밸러스트가 첨가되는 경우, 전술한 응집제는 밸러스트를 콜로이드 및 기타 입자들의 의 플록과 함께 결합하여, 이전에 생성된 플록들을 모래 입자들과 함께 뭉침으로써 훨씬 더 크고 더 무거운 플록을 생성한다. 이는 나아가서는 응집 및 이에 후속한 처리 단계가 보다 신속하게 이루어질 수 있게 한다는 이점을 갖는다.

물 처리 프로세스에서의 그에 후속한 처리 단계는 침강(sedimentation)으로 불린다. 이는 침강 구역에서 이루어지는 것으로, 중력이 모든 물체를 그 무게에 비례하는 힘으로 지표면을 향해 잡아당긴다는 점을 이용한다. 따라서, 보다 무거운 입자는 그러한 가둠 구역의 바닥을 향해 보다 용이하게 끌어당겨지게 되고, 따라서 모래와 같은 입자상 밸러스트의 추가는 필수적이진 않지만 그러한 프로세스에 있어서 플록이 그 구역의 바닥으로 가라앉는 데에 필요한 시간을 감소시키는 가치 있는 것일 수 있다. 따라서, 응집 과정은 본질적으로 액상 용액 내의 부유 상태의 콜로이드의 양을 감소시켜, 액상 용액 내의 부유 상태의 큰 입자들이 그러한 바와 같이 침강 구역의 바닥으로 중력으로 영향에 의해 효과적으로 가라앉지 않았던 콜로이드로부터 비교적 무거운 플록을 생성하는 수단이다. 이어서, 정화된 물은 침강 구역으로부터 흘러 넘치게 될 때에 포집된다. 응집 구역에서 밸러스트를 이용하는 경우, 밸러스트를 갖는 플록(ballasted flocs)이 침강 구역의 바닥에 축적되고 모래와 입자상 오염물질 모두를 포함하여, 그 오염물질로부터 모래를 분리시키도록 처리할 필요가 있다.

오염물질, 콜로이드, 물은 물론 때로는 모래를 포함하는 그러한 혼합물은 일반적으로 소위 "슬러지"로 불리는 것으로, 처리 효율을 최대화하기 위해, 가능한 한 많은 물과 모래를 추출한 후에 시스템으로부터 제거될 것이다. 추출된 모래는 전술한 추출의 효율에 따라, 처리 과정 동안에 걸쳐 더 많이 추가하지 않고도 그 처리에서 몇 번이고 다시 사용할 수 있다.

응결(coagulation)로 불리는 필수적이지 않은 추가적인 단계가 물 처리 과정에 추가되어 그 효율을 더욱 개선시킬 수 있다. 물 처리 프로세스에 포함된 경우, 응결 단계는 일반적으로 전처리 후에 오염된 물의 정화가 시작되는 제1 단계이다. 이는 물-오염물질 용액에 3가 금속염의 추가로 이루어진다. 그 염은 몰에 용해되어 3개의 양 전하를 갖는 이온을 방출하며, 그 이온이 콜로이드와 결합하여 작은 덩어리를 형성한다. 이러한 덩어리는 응집제가 용액에 첨가될 때에 플록 내에 섞이며, 이들 덩어리는 콜로이드 자체보다는 큰 입자이기 때문에, 그 덩어리가 플록으로 응집되는 것이 사전 응결 단계가 없는 프로세스보다 비교적 용이하게 이루어질 수 있게 하고, 이에 따라 물 처리 설비에 다른 구역, 즉 응결 구역의 포함에 따른 비용과 3가 금속염에 대한 추가적인 비용을 들여서 처리 과정을 효율을 증진시키고 있다.

침강 구역 후의 정화된 물은 일반적으로 물 내에 여전히 부유 상태로 있을 수 있는 침강되지 않은 플록 또는 입자를 제거하도록 여과된다. 침강 후에 생성된 슬러지의 수분 농도가 여전히 너무 높으며, 이에 따라 예를 들면 매립지로 용이하게 운반하기에 충분하도록 그 수분 농도를 감소시킬 농후화 수단(thickening means)이 필요하다. 이러한 추가된 공정은 그 결과를 얻는 데에 많은 시간이 들고, 종종 개방형 공기 증발 부지(또는 건조 베드)의 경우와 같이 큰 공간을 필요로 한다. 대안으로는 압착법이 있는데, 이 방법에서는 가능한 한 많은 물이 추출될 수 있도록 슬러지를 직물 필터에 대고 가압하여 잔류 고상 오염물질로 이루어진 압착된 잔류 케이크가 얻어지도록 할 필요가 있다. 원심 분리법은 슬러지로부터 물을 추출하는 데에 원심력을 이용하는 것으로, 압착법과 마찬가지로, 잔류 오염물질은 압착된 케이크 형상으로 된다. 한편, 그러한 방법들은 그 결과를 얻는 데에 전문화된 기계 및 광대한 개방 공간을 필요로 하여, 비용이 많이 들고, 그 방법들을 필요로 하는 단체들의 경제적 및 지리적 상황에 따라 실현 불가능할 수도 있다.

실제 물 처리 설비의 또 다른 공통된 문제점은 불필요한 물질 낭비를 가져오는 생성된 슬러지로부터 모래 밸러스트를 추출하는 것이다.

본 발명의 제1 목적은, 응결, 응집, 침강 및 밸러스트 응집을 포함한 물 처리 방법의 조합을 통상 이용하는 물 처리 설비에 의해 배출되는 슬러지로부터 개선된 슬러지 재순환 시스템을 이용하여 물을 점진적으로 제거하는 향상된 수단을 제공함으로써 그 슬러지의 부피를 감소시키는 데에 있다.

본 발명의 제2 목적은 최소한의 비용으로 새로운 설비를 건설함은 물론 기존의 설비를 개장할 수 있는, 물 처리 프로세스를 향상시키는 수단을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제3 목적은 그러한 설비에서 슬러지로부터 물을 제거하는 수단의 크기를 감소시키는 데에 있다.

본 발명의 제4 목적은 몇몇 처리 설비에서 이용되는 슬러지로부터 물을 제거하기 위한 외부 수반(basin)의 필요성을 제거하여 그러한 설비에서의 작동 비용과 물 처리 프로세스의 시간을 감소시키는 데에 있다.

본 발명의 제5 목적은 밸러스트 응집을 포함할 수 있는 물 처리 프로세스 중에 밸러스트의 손실 양을 감소시키는 데에 있다.

본 발명은 차후에 처분될 폐기물의 부피를 감소시키기 위해 물 처리 후에 회수된 잔류 슬러지 내에 함유된 물의 양을 감소시키는 수단을 필요로 하는 이미 존재하거나 향후의 물 처리 설비에 대한 해법을 제공한다. 또한, 슬러지를 더욱 농축시키는 데에 필요한 장치의 비용 및 크기를 감소시킨다. 본 발명은 또한 소정 형태의 액상-고상 분리 수단을 이용하여 관련 설비에서 밸러스트의 손실을 감소시키되, 그러한 수단에서 본 발명에 의해 부여되는 슬러지 재삽입의 복수의 반복 사이클에 의해 달성되는 밸러스트의 회수율의 증대에 의해 밸러스트의 손실을 감소시킨다.

응결, 밸러스트 응집 및 침강을 포함하는 물 처리 프로세스는 통상 0.05% 내지 0.1 %(0.5 내지 0.1 g/l)의 슬러지 고상 물질 농도를 가능하게 한다. 본 발명의 단순화된 슬러지 재순환 시스템과 조합된 경우에, 그 농도를 30g/l 이상으로 증가시킴으로써, 배출되는 슬러지의 체적을 30 내지 97% 만큼 감소시켜 보다 작은 슬러지 농후화 장비를 필요로 하는 것이 광범위한 테스트를 통해 드러났다.

본 발명은 또한 물의 회수에 상응하는 속도로 밸러스트를 회수할 수 있게 한다. 이하의 표는 본 발명의 성능 결과를 통상의 물 처리 시스템과 비교하고 있다.

상승률/재순환비	부유 물질 (원수)	전형적인 종래 기술의 시스템 성능	본 발명에 따른 시스템의 성능	성능 이득
20m/h 3% 재순환	20 mg/L	96㎥/h 0.6g/L	3.2㎥/h 20g/L	97%
40m/h 3% 재순환	200 mg/L	96㎥/h 9.82g/L	47.1㎥/h 20g/L	51%
40m/h 6% 재순환	600 mg/L	192㎥/h 13.9g/L	133.6㎥/h 20g/L	30%
60m/h 6% 재순환	200 mg/L	192㎥/h 13.9g/L	133.6㎥/h, 20g/L	30%
80m/h 3% 재순환	200 mg/L	192㎥/h 9.82g/L	94㎥/h 20g/L	51%

후술하는 바와 같이 본 발명의 실시예 1, 2 및 3의 요소들의 조합은 슬러지가 침강 구역의 최상부로 재유입되는 것을 방지하는 복합적 3차원 흐름을 생성할 수 있게 한다. 이 흐름은 또한 본 발명의 효율을 개선시키는 것으로, 실시예들에 대한 상세한 설명에서 설명하는 특별한 구조의 결과이다.

본 발명은, 응집, 침강, 응결 및 밸러스트 응집으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 정화법을 이용하는 물 처리 설비의 침강 구역에 추가되며, 점진적으로 물을 제거하는 방식으로 슬러지를 반복 순환시키는 슬러지 재순환 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템은,

- 저부에 위치한 슬러지 회수 공동을 포함하고 이 공동이 침강 구역의 소정 체적을 획정하며, 슬러지가 중력의 영향을 받아 내부에 축적될 수 있는, 하류측 슬러지 회수 용기; 및

- 재순환 장치를 포함하며, 이 재순환 장치는,

i. 액상 용액 내에 위치한 고상 오염물질을 제거함으로써 액상 용액을 정화시킬 수 있는 액상-고상 분리 수단; 및

ii. 재순환 수단으로서,

1) 유입단에서 슬러지 회수 공동에 연결되고 유출단에서 액상-고상 분리 수단에 연결된 재순환 라인;

2) 유입단에서 액상-고상 분리 수단에 작동적으로 연결되고 유출단에서 슬러지 회수 용기에 연결된 재삽입 라인; 및

3) 유입단에서 재삽입 라인에 연결되고 하류측의 유출단에서 물 처리 설비 외부로 고밀도의 슬러지를 배출하는 제거 라인을 포함하는 재순환 수단; 및

iii. 슬러지 재순환 시스템을 통해 슬러지를 반복 순환시키는 중에, 제거 라인을 통해 슬러지 재순환 시스템으로부터 슬러지를 점진적으로 제거하도록 작동하는 수단; 및

iv. 반복 순환 중에 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 수단을 포함한다.

바람직하게는, 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 수단은 재순환 라인의 하류측에 위치한 펌프이다. 또한, 슬러지 재순환 시스템으로부터 슬러지를 점진적으로 제거하는 수단은 슬러지의 고상 성분의 밀도를 모니터링하는 수단을 포함한다.

바람직하게는, 액상-고상 분리 수단은 펌프에 비해 재순환 라인의 하류측에 장착된 하이드로 사이클론이며, 이 하이드로 사이클론은 오버플로우 출구 및 언더플로우 출구를 포함하며, 오버플로우 출구는 재순환 수단에 연결되고 언더플로우 출구는 응집 구역 내부에 공급한다.

흐름 제어 수단 및 고상물 농도 제어 수단을 포함하는 군으로부터 선택된 제어 수단이 하이드로 사이클론의 효율을 최적화하는 방식으로 재순환 장치를 통해 흐르는 액상 용액의 속도를 조절하도록 추가로 마련된다.

바람직하게는, 제거 라인을 통해 슬러지 재순환 시스템으로부터 슬러지를 점진적으로 제거하는 수단은 슬러지의 고상 성분 농도에 대해 흐름의 속도를 조절함으로써 하이드로 사이클론의 효율을 더욱 최적화하도록 흐름 제어 장치와 협동하는 부유 고상물 분석기(suspended solid analyser)이다.

바람직하게는, 침강 구역은, 이 침강 구역의 평면에 내에서 회전하고 그 평면에 대해 상대적으로 상부 및 저부를 포함한 회전 스크레이퍼를 포함하며, 이 회전 스크레이퍼는 침강 구역의 저부에 축적된 슬러지를 슬러지 회수 공동을 향해 그 슬러지가 그라운디드 상태(grounded)를 유지하도록 하는 식으로 안내하는 한편, 침강 구역을 사실상 스크레이퍼의 평면에 대해 상대적으로 제1 상부 섹션 및 제2 하부 섹션으로 분리시키고, 이에 따라 제2 하부 섹션 내에 위치한 슬러지 회수 공동, 순환 라인의 유입단, 및 재삽입 라인의 유출단을 침강 구역의 제1 상부 섹션으로부터 격리시킨다.

바람직하게는, 회전 스크레이퍼는 센터가 중공으로 이루어져 중공 샤프트를 형성하고, 슬러지 회수 공동 내부에 슬러지를 공급하는 재순환 장치의 재삽입 라인의 하류측 단부와 일치한다.

바람직하게는, 스크레이퍼의 저부 상에 역원추부가 중공 샤프트에 대해 동축으로 돌출되게 마련되어, 슬러지 회수 공동 내의 액상 용액이 동적으로 재삽입 라인 내로 역류하는 것을 실질적으로 방지하고 재순환 라인을 통한 흐름을 최대화시킨다.

바람직하게는, 재순환 장치는 슬러지 회수 용기 외부로 연장한다.

바람직하게는, 재순환 장치의 재삽입 라인의 유출구는 슬러지 회수 공동 내부에서 개방된다.

바람직하게는, 재순환 장치에는 재삽입 라인 및 제거 라인의 상류측에, 그리고 하이드로 사이클론의 하류측에 장착되어, 슬러지가 모래형 물질을 함유하는 경우에 재순환 장치 내에서 모래형 알갱이 물질의 회수를 가능하게 하는 모래 침강 챔버를 더 포함한다.

바람직하게는, 재순환 장치는 하이드로 사이클론, 재삽입 라인에 장착된 재순환 흐름 제어 밸브, 및 재삽입 라인에 역시 장착되어 재순환 장치 내부의 슬러지의 농도에 따라 흐름 제어 밸브의 개폐를 제어하는 부유 고상물 분석기를 포함한다.

바람직하게는, 부유 고상물 분석기가 물 처리 설비에 물을 공급하는 유입 파이프에 설치되어, 재순환 장치를 통한 물의 흐름이 물 내의 콜로이드형 오염물질의 농도에 따라 제어될 수 있게 한다.

바람직하게는, 하이드로 사이클론이 슬러지 재순환 시스템 내의 재순환된 슬러지를 배출시킨다.

본 발명은 또한 침강 구역의 제2 하부 섹션 내에 위치한 슬러지가 침강 구역의 제1 상부 섹션으로 되돌아오는 것을 방지함은 물론 재삽입 라인에서부터 재순환 라인으로의 흐름을 최대화시키도록 슬러지 재순환을 이용하여 특정 유체 유동 거동을 생성하는 방법에 관한 것으로서,

a) 물과 오염물질 플록의 혼합물을 침강 구역에 유입하는 단계;

b) 저부에 위치한 슬러지 회수 공동을 포함하고 이 공동이 침강 구역의 소정 체적을 획정하고 있는 하류측 슬러지 회수 용기로 플록을 중력의 영향으로 하강시켜 슬러지를 형성하는 단계;

c) 저부 단부 및 중공 센터를 포함하는 회전 스크레이퍼를 이용하여, 용기의 저부에 축적된 슬러지를 슬러지 회수 공동을 향해, 그 슬러지가 그라운디드 상태를 유지하도록 하는 식으로 안내하는 단계;

d) 슬러지 회수 공동 내에 위치한 유입구를 갖고 있고 펌프에 작동적으로 연결된 재순환 라인을 이용하여 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 단계;

e) 스크레이퍼의 중공 센터 내부에 위치한 유출단을 갖는 재삽입 라인을 통해 소정 양의 슬러지를 슬러지 회수 공동 내에 재삽입하는 단계; 및

f) 얻어진 슬러지 스트림을,

i. 회전 스크레이퍼;

ii. 슬러지 회수 공동;

iii. 재순환 장치;

iv. 재순환 라인; 및

v. 회전 스크레이퍼의 중공 센터의 내부에 위치하고 슬러지 회수 공동 내로 슬러지를 공급하는 재순환 장치의 재삽입 라인

의 특정 조합으로 인해 재삽입 라인 내로 역류하는 일 없이 재순환 라인을 향해 되돌려 보내는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 스크레이퍼의 저부 단부에 역원추부가 추가되어, 더욱더 슬러지의 흐름이 재삽입 라인 내로 역류하는 일 없이 재삽입 라인으로부터 재순환 라인을 통해 공급될 수 있게 한다.

본 발명은 또한 침강 구역의 제2 하부 섹션 내에 위치한 슬러지가 침강 구역의 제1 상부 섹션으로 되돌아오는 것을 방지함은 물론 재삽입 라인에서부터 재순환 라인으로의 흐름을 최대화시키는 특정 유체 유동 거동을 생성하는 방법에 관한 것으로서,

b) 저부에 위치한 슬러지 회수 공동을 포함하고 이 공동이 침강 구역의 소정 체적을 획정하고 있는 하류측 슬러지 회수 용기로 플록을 중력으로 영향으로 하강시켜 슬러지를 형성하는 단계;

f) 얻어진 슬러지 스트림을,

i. 회전 스크레이퍼;

ii. 슬러지 회수 공동;

iii. 재순환 장치;

iv. 재순환 라인; 및

v. 슬러지 회수 공동의 벽에 위치한 재순환 장치의 재삽입 라인

c) 슬러지 회수 공동 내에 위치한 유입구를 갖고 있고 펌프에 작동적으로 연결된 재순환 라인을 이용하여 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 단계;

d) 슬러지 회수 공동의 벽에 위치한 유출단을 갖는 재삽입 라인을 통해 소정 양의 슬러지를 슬러지 회수 공동 내에 재삽입하는 단계; 및

e) 얻어진 슬러지 스트림을,

i. 슬러지 회수 공동;

ii. 재순환 장치;

iii. 재순환 라인; 및

iv. 슬러지 회수 공동의 벽에 위치한 재순환 장치의 재삽입 라인

도면에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하고 있다.
도 1은 실시예 1로서도 지칭되는, 외부 슬러지 순환 시스템에 의존한 본 발명에 있어서의 물 처리 설비의 개략도이며,
도 2는 슬러지 재순환 시스템이 회전 스크레이퍼의 중공 센터를 통해 아래쪽으로 내려가는 도관에 의해 침강 구역의 저부에서 슬러지를 재삽입하고 슬러지 재순환 흐름이 부유 고상물 분석기에 의해 조절되는, 실시예 2로서도 지칭되는 물 처리 설비의 개략도이고,
도 3은 슬러지 재순환 흐름이 유량계에 의해 조절되고 있는, 도 2의 슬러지 재순환 시스템의 제2 실시예를 포함한 물 처리 설비의 다른 개략도이며,
도 4는 슬러지 재순환 흐름이 타이머에 의해 제어되고 있는, 물 처리 설비의 또 다른 개략도이고,
도 5는 재순환 흐름 제어 또는 부유 고상물 분석 요소가 위치할 수 있는, 상이한 설치 장소들을 나타내는, 물 처리 설비의 또 다른 개략도이며,
도 6은 재순환 흐름의 제어가 공급 파이프를 통해 흐르는 물의 부유 고상물 분석에 의해 이루어지고 있는, 물 처리 설비의 또 다른 개략도이고,
도 7은 본 발명의 슬러지 재순환 시스템, 본 예의 경우에 실시예 2의 슬러지 재순환 시스템을 통과하는 슬러지의 특정 유동 운동의 시뮬레이션을 도 2 내지 도 4, 도 5 및 도 6에 비해 확대하여 나타내는 것으로, 도 2 내지 도 4, 도 5 또는 도 6의 저부 우측 부분에서 취한 개략도이다.

도 1은 전반적으로 본 발명의 실시예 1에 해당하는 추가된 슬러지 재순환 시스템과 더불어 물이 내부에서 순환하는 3개의 메인 구역을 포함하는 물 처리 설비(01)를 도시하고 있다. 물은 오염물질로부터 점진적으로 정화되도록 좌측에서 우측으로 흐른다. 상류측 응결 구역(10)은 통상의 파이프일 수 있고 도면에서는 도시 생략한 도관을 통해 물을 받아들이는 예를 들면 입방체 형상의 직립형 가둠 용기(100)로서 획정된다. 응결제, 바람직하게는 3가 금속염이 응결 구역(10)에서 흐르는 물에 첨가되어, 물 속에서 오염물질의 덩어리의 형성을 개시시킨다. 그러한 물 속의 부유 상태의 작은 오염물질 입자들은 대체로 음전하로 대전되어 있어, 물 속에 용해되어 3개의 양전하를 갖는 이온을 남기게 되는 3가 금속염에 의해 끌어당겨진다. 응결 구역 위에 고정된 모터(11)가 회전 샤프트(11a)에 의해 믹서(12)에 연결되어 믹서(12)의 회전을 가능하게 한다. 믹서(12)는 작동 상태에서 대체로 수평으로 연장하고 제1 상류측 가둠 용기(100)의 바닥(102) 위로 간격을 두고 떨어진 다수의 회전 블레이드(12a, 12b)를 포함한다.

샤프트(11a)는 믹서(12)가 응결 구역(10) 내의 수면 아래로 소정 깊이에 놓이도록 하기에 충분한 길이를 가지며, 모터(11)에 의해 전달되는 회전 운동으로 인해 믹서(12)와 함께 회전한다. 믹서 블레이드(12a, 12b)는 용기 바닥(102)의 평면에 대체로 평행한 평면에서 회전하여, 물과 3가 금속염의 용액을 교반하여, 두 반응물 간의 접촉면 및 이에 따른 양전하를 갖는 이온과 물 속의 오염물질 간의 이온성 인력을 최대화시킨다. 이 단계는 적절한 물의 정화의 달성에 필수적이진 않지만, 물 처리의 효율을 개선시킬 수 있다.

이제는 오염물질의 작은 덩어리를 함유하고 있는 물은 이어서 응집 구역(15)으로 불리는 제2의 직립형 가둠 용기(104) 내로 공급된다. 용기(104)의 바닥(106) 위에 고정된 모터(110)가 역시 회전 샤프트(110a)를 매개로 제2 믹서(108)를 용기(104)의 바닥(106)의 평면 위로 간격으로 두고 떨어져 수면 아래의 소정 깊이에서 회전시킬 수 있다. 응결 구역에서 형성된 덩어리를 이미 함유하고 있는 용기(104) 내의 물에 응집제가 혼합된다.

이 응집제는 믹서(108)에 의해 물 내에서 완전히 혼합되어, 오염물질과 결합할 때에 응집 구역(15) 내에 입자의 플록을 형성하게 할 수 있다. 플록의 형성 속도 및 크기(이에 따른 그 중량)는 바람직하게는 밸러스트의 첨가에 의해 더욱 증가될 수 있다. 가장 통상적으로 이용되는 밸러스트는 그 보편적인 입수 가능성 및 저렴한 비용으로 인해 미세 모래(예를 들면, 그 직경이 50 마이크로미터 내지 150 마이크로미터)이다.

이어서, 물은 또 다른 직립형 가둠 용기(112)에 위치한 침강 구역(16)으로 불리는 제3의 구역으로 들어간다. 이전의 두 구역(10, 15) 내에서 생성된 플록 및 덩어리는 하류측 용기(112)의 깔때기형 바닥(22)을 향해 중력에 의해 끌어당겨지다. 따라서, 보다 무거운 입자는 가벼운 것들보다 침강 구역(16)의 바닥(22)으로 가라앉기가 더 쉬워 더 신속하게 가라앉게 되며, 이는 물 처리 시스템의 효율을 개선시키기 위한 응결 및 밸러스트 응집의 중요 사항이다. 그 중앙에 역원추부(21)와 같은 장치를 구비할 수 있는 스크레이퍼(20)에는 회전 가능한 직립 샤프트(17)를 구동하는 모터(18)를 통해 침강 구역(16)의 평면을 따라 회전 운동이 부여된다.

샤프트(17)의 용도는 침강 구역(16)의 중앙의 역원추부(21) 아래에 위치한 슬러지 회수 공동(19)의 바닥(22)의 반경 방향 내측 하향 경사벽 상에 축적된 오염물질의 플록을 긁어내기 위함이다. 따라서, 오염물질의 플록이 슬러지 회수 공동(19)에 모아지며, 그 플록의 큰 덩어리가 결과적으로 슬러지를 형성한다.

역원추부(21)는 예를 들면 공동 바닥(22) 위에 간격을 두고 떨어져 지지된 수평 천공 플레이트와 같은 기타 적절한 구조로 대체될 수도 있다. 그러한 천공 플레이트의 천공부는 슬러지가 부유 상태로 되돌아오지 못하게 할 정도의 유량으로 슬러지가 자유로이 통과할 수 있게 할 것이다.

비교적 큰 부피의 물을 함유한 그 슬러지는 이하에서 묽은 슬러지로서 지칭할 것이다. 물 처리의 작동을 최적화하기 위해, 묽은 슬러지는 이 묽은 슬러지로부터 가능한 한 많은 물이 제거되도록 처리될 필요가 있다. 이를 달성하기 위해, 묽은 슬러지는 펌프(38)의 작용에 의해 재순환 장치의 재순환 유입 라인(39) 내로 빨아들여진다. 이어서, 슬러지는 유출 라인(33)을 통과하여, 통상 액상-고상 분리 수단으로서 기능하는 하이드로 사이클론(30) 내로 들어간다. 하이드로 사이클론(30)은, 오염물질의 농도가 높은 슬러지는 하이드로 사이클론(30)을 통과하는 데에 보다 낮은 유속을 필요로 하여 높은 분리율을 달성하도록 하는 반면, 오염물질의 농도가 낮은 슬러지는 원심력의 작용으로 인해 양호한 분리율을 달성하도록 보다 빠른 유속을 요구하도록 이루어진다.

낮은 밀도의 입자를 함유한 오버플로우 물질은 출구 파이프(32)를 통해 하이드로 사이클론(30)을 빠져나가는 한편, 높은 밀도의 입자를 함유한 언더플로우 물질은 재사용을 위해 저부 개구를 통과한다. 급수 유입부(31)는 재순환된 밸러스트 물질의 세정을 가능하게 한다. 파이프(32)에는 하이드로 사이클론(30)에 의해 제공되는 오버플로우에서 여전히 발견되는 모래를 보다 양호하게 회수하게 할 수 있다는 점에서 모래 침강-공기 배기 챔버(34)가 연결될 수 있다. 또한, 본 발명자들은 다수회의 테스트 후에 모래 침강 챔버가 공기 배기를 추가하기에 적합한 장소이라는 점을 확인하였다. 이러한 공기 배기는 재순환되는 슬러지로부터 공기의 배기를 촉진시켜 공기가 슬러지 재순환 공동으로 도입되는 것을 방지한다.

얻어진 슬러지는 이어서 재순환 장치의 제거용 출구 라인(35)을 통해 물 처리 설비 밖으로 보내지거나, 그 슬러지는 재삽입 라인(40)에 의해 슬러지 호수 공동(19)으로 되돌려 보내지게 된다. 흐름 제어 밸브(37)의 개방을 제어하는 장치(36)가 슬러지 내의 고상 오염물질의 농도가 미리 정해진 수준에 도달하였는지의 여부나 유속이 특정 값에 도달하였는지의 여부에 따라 또는 소정 길이의 시간 후에 라인(35 또는 40)을 선택하게 된다. 장치(36)는, 예를 들면 부유 고상물 분석기, 유량계, 또는 타이머로 각각 이루어질 수 있다. 그 후에, 슬러지 회수 공동(19) 내에 재삽입된 높은 오염물질 농도의 슬러지는 침강 구역(16)에서의 플록으로 침강으로 얻어진 묽은 슬러지와 혼합되고, 사이클이 다시 시작되어 물을 점진적으로 제거함으로써 슬러지의 고상 성분의 농도를 점점 증가시키게 된다.

또한, 스크레이퍼(20"""), 위쪽으로 향한 돌출 원추부(21"""), 슬러지 회수 공동, 재순환 라인(39""") 및 중앙 튜브 라인(40""")에서의 재삽입의 조합은 도 7에 도시한 바와 같이 슬러지 회수 공동(19""") 내에서의 특별한 유체 유동 거동을 생성한다. 이러한 유동 거동은 슬러지를 재삽입 라인(40""")에서부터 재순환 라인(39""")으로 안내하면서, 재삽입 라인(40""")으로부터 온 농축 슬러지를 침강으로 인해 슬러지 회수 공동(19""") 내에 축적된 묽은 슬러지와 합치게 된다.

또한, 도 2, 도 3 및 도 4에 각각 도시한 스크레이퍼(20', 20", 20"'), 역원추부(21', 21", 21"'), 슬러지 회수 공동, 재순환 라인(39', 39", 39"') 및 회전 샤프트(17', 17", 17"') 내에 위치한 재삽입 라인(40', 40", 40"')의 조합도 역시 슬러지 회수 공동(19', 19", 19"') 내에서의 특별한 유체 유동 거동을 생성한다. 이 유동 거동은 슬러지를 재삽입 라인(40', 40", 40"')에서부터 재순환 라인(39', 39", 39"')으로 안내하면서, 재삽입 라인(40', 40", 40"')으로부터 온 농축 슬러지를 침강으로 인해 슬러지 회수 공동(19', 19", 19"') 내에 축적된 묽은 슬러지와 합치게 된다. 그러나, 이 경우에 역원추부(21', 21", 21"')는 재삽입 라인(40', 40", 40"')으로부터 온 농축 슬러지가 역류하는 것을 방지하기 때문에 훨씬 바람직하다.

이러한 특별한 유체 유동 거동은 유체 역학의 공지의 원리에 따른 최신 컴퓨터 프로그램을 이용하여 시뮬레이션되었으며, 그 결과가 도 7에 도시되어 있다. 재삽입 라인(40""")으로부터 슬러지 회수 공동(19""") 내로 아래쪽으로 공급된 농축 슬러지가 재순환 라인(39""")으로 바로 가거나, 역원추부(21)에 의해 방향 전환되어 침강 구역(16""")의 재순환 공동(19""") 내에 슬러지를 유지하게 됨을 보여주고 있다. 따라서, 이러한 유체 유동 거동은 역원추부(21""")에 의해 재순환 장치를 통한 농축 슬러지의 재순환을 최대화하면서도, 그 슬러지를 중력으로 인해 계속 축적되는 묽은 슬러지와 혼합하여, 농축 슬러지가 침강 구역(16""")의 상부를 향해 역류하는 것을 실질적으로 제어하여 사실상 슬러지 회수 공동을 침강 구역(16""")의 상부로부터 분리시킨다.

도 2, 도 3 및 도 4는 본질적으로 도 1의 물 처리 설비를 도시하고 있지만, 본 발명의 실시예 2에 있어서 재순환 장치에 걸친 흐름을 제어하는 상이한 수단들을 도시하고 있다. 이들 실시예에서, 스크레이퍼(20')를 회전시키는 침강 구역(16')의 회전 샤프트(17')가 중공 센터를 구비하여, 실시예 1로부터의 재순환 라인(40')의 유출단 출구가 중공 센터 내부에 위치하게 할 수 있다. 이러한 구성은 본 발명의 슬러지 재순환 시스템을 물 처리 설비 내에 양호하게 통합할 수 있게 하여 작동을 위해 공간을 덜 필요로 하게 한다.

도 2에서, 부유 고상물 분석기(41)가 모래 침강 챔버(34')와 흐름 제어 밸브(37')를 연결하는 라인(42') 상에 설치되어, 모래 침강 챔버(34') 내의 슬러지의 고상 성분의 농도에 따라 흐름 제어 밸브를 선택적으로 개방시킬 수 있다. 그 농도가 미리 정해진 한계값 아래인 경우, 부유 고상물 분석기(41)는 통신 수단(42'), 본 예에서는 케이블을 통해 신호를 전송함으로써 흐름 제어 밸브(37')를 제어한다. 그러면, 슬러지가 슬러지 회수 공동(19') 내로 재삽입되어, 침강으로 인해 점점 축적되고 있는 묽은 슬러지와 혼합될 수 있다. 그 농도가 한계값을 초과하는 경우, 흐름 제어 밸브(37')는 폐쇄되며 고도로 농축된 슬러지는 제거 라인(35')을 통해 슬러지 재순환 시스템을 빠져나갈 수 있다.

도 3에서는 유량계(43)가 도 2의 부유 고상물 분석기(41)와 동일한 위치에 설치되어 그 부유 고상물 분석기를 대체하고 있다. 이 경우, 유량계(43)가 유속의 미리 정해진 한계값에 따라 흐름 제어 밸브(37")를 개방 또는 폐쇄할 지의 여부에 대해 흐름 제어 밸브(37")에 지시를 내린다.

도 4에서, 도 2의 부유 고상물 분석기(41)를 타이머(44)가 대체할 수 있다. 이 경우, 타이머(44)는 입력된 미리 정해진 시간 값에 따라 흐름 제어 밸브(37"')를 시간에 맞추어 작동시키는 데에 이용된다.

도 5는 각각 부유 고상물 분석기(41) 또는 유량계(43)로 이루어진 도 2 및 도 3의 흐름 제어 장치의 바람직한 위치를 도시하고 있다. 이 경우, 여분의 모래 침강 챔버(34"")는 도면의 명료성을 위해 생략하였다. 그 장치들이 여전히 흐름 제어 밸브(37"")를 관리하는 데에 이용되고 있지만, 도시한 상이한 위치들은 슬러지 재순환 시스템의 의도한 용도에 따라 특별한 이점을 갖는다. 흐름 제어 장치 위치(45a)는 하이드로 사이클론(30"")의 오버플로우 유출 라인(32"")에 연결되고 재삽입 라인(40"")과 제거 라인(35"") 간의 접속부(46"")의 하류측에 위치한다. 이러한 위치(45a)에서, 흐름 제어 장치는 원하는 농도가 y형 접속부(46"")를 가로지르기 전에 흐름 제어 밸브(37"")의 구성을 사실상 변경하게 된다. 이 위치(45a)는 슬러지 재순환 시스템이 한계값보다 낮은 농도의 슬러리만을 슬러리 회수 공동(19"")으로 재삽입할 수 있고, 이는 또한 소정 시간 절약을 가능하게 한다.

실제로, 흐름 제어 장치가 위치(45b)에 위치하는 경우, 한계값과 동일하거나 그 보다 높은 농도를 갖는 슬러지만이 시스템으로부터 제거되게 하고, 이에 따라 최소의 효율을 보장한다. 그러나, 슬러리의 불필요한 재순환을 요구하는 y형 접속부(36"") 상류측의 그러한 위치로 인해, 제거 라인(35"")을 통해 제거하기에 충분하게 높은 농도를 갖는 슬러리가 슬러리 회수 공동(19"") 내로 재삽입되며, 이에 따라 처리하는 데에 더 많은 시간이 걸린다. 그러나, 흐름 제어 장치들의 두 시스템(45a, 45)의 조합은 둘 모두의 특성이 시스템의 효율을 최대화하는 데에 이용될 수 있게 한다. 또한, 위치(45c)에 위치하는 흐름 제어 장치는, 미리 정해진 한계값의 농도 요건을 충족하지 못하더라도 제거 라인(35"")을 향해 우연히 묽은 슬러지를 보낼 수 있는 시스템의 정지 또는 고장 시에 농축 슬러지의 배출을 중단시키도록, 위치(45a), 위치(45b) 또는 이들 두 위치(45a, 45b) 모두에서의 흐름 제어 장치와 함께 이용될 수 있다.

도 6의 물 처리 설비는 물을 응결 구역(10""')으로 가져오는 유입 라인(47""') 상에 장착된 부유 고상물 분석기(48)를 포함하는데, 이 부유 고상물 분석기(48)는 제거 라인(40""')을 통해 슬러지 재순환 시스템으로부터 배출되는 슬러지의 농도가 물 유입 농도에 기초하여 충분히 농축되도록 슬러지 재순환 시스템의 흐름 제어 밸브(37""')를 관리한다. 이러한 시스템은 추출된 슬러지의 처리 효율을 더욱 최적화하도록 앞선 도면의 시스템들과 함께 이용될 수 있다.

Claims

응집(flocculation), 침강, 응결(coagulation) 및 밸러스트 응집(ballast flocculation)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 정화법을 이용하는 물 처리 설비의 침강 구역에 추가되며, 점진적으로 물을 제거하는 방식으로 슬러지를 반복 순환시키는 슬러지 재순환 시스템으로서,
- 저부에 위치한 슬러지 회수 공동을 포함하고 이 공동이 침강 구역의 체적을 소정 획정하며, 슬러지가 중력의 영향을 받아 내부에 축적될 수 있는, 하류측 슬러지 회수 용기; 및
- 재순환 장치를 포함하며, 이 재순환 장치는,
i. 액상 용액 내에 위치한 고상 오염물질을 제거함으로써 액상 용액을 정화시킬 수 있는 액상-고상 분리 수단;
ii. 재순환 수단으로서,
1) 유입단에서 슬러지 회수 공동에 연결되고 유출단에서 액상-고상 분리 수단에 연결된 재순환 라인;
2) 유입단에서 액상-고상 분리 수단에 작동적으로 연결되고 유출단에서 슬러지 회수 용기에 연결된 재삽입 라인; 및
3) 유입단에서 재삽입 라인에 연결되고 하류측의 유출단에서 물 처리 설비 외부로 고밀도의 슬러지를 배출하는 제거 라인을 포함하는 재순환 수단;
iii. 슬러지 재순환 시스템을 통해 슬러지를 반복 순환시키는 중에, 제거 라인을 통해 슬러지 재순환 시스템으로부터 슬러지를 점진적으로 제거하도록 작동하는 수단; 및
iv. 반복 순환 중에 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 수단
을 포함하는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 수단은 재순환 라인의 하류측에 위치한 펌프인 것인 슬러지 재순환 시스템.
제2항에 있어서, 상기 액상-고상 분리 수단은 펌프에 비해 재순환 라인의 하류측에 장착된 하이드로 사이클론이며, 이 하이드로 사이클론은 오버플로우 출구 및 언더플로우 출구를 포함하며, 오버플로우 출구는 재순환 수단에 연결되고 언더플로우 출구는 응집 구역 내부에 공급하는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제3항에 있어서, 흐름 제어 수단 및 고상물 농도 제어 수단을 포함하는 군으로부터 선택된 제어 수단이 하이드로 사이클론의 효율을 최적화하는 방식으로 재순환 장치를 통해 흐르는 액상 용액의 속도를 조절하도록 추가로 마련되는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제거 라인을 통해 슬러지 재순환 시스템으로부터 슬러지를 점진적으로 제거하는 수단은 슬러지의 고상 성분 농도에 대해 흐름의 속도를 조절함으로써 하이드로 사이클론의 효율을 더욱 최적화하도록 흐름 제어 장치와 협동하는 부유 고상물 분석기인 것인 슬러지 재순환 시스템.
제3항에 있어서, 상기 침강 구역은, 이 침강 구역의 평면에 내에서 회전하고 그 평면에 대해 상대적으로 상부 및 저부를 포함한 회전 스크레이퍼를 포함하며, 이 회전 스크레이퍼는 침강 구역의 저부에 축적된 슬러지를 슬러지 회수 공동을 향해 그 슬러지가 그라운디드 상태(grounded)를 유지하도록 하는 식으로 안내하는 한편, 침강 구역을 스크레이퍼의 평면에 대해 상대적으로 제1 상부 섹션 및 제2 하부 섹션으로 유효하게 분리시키고, 이에 따라 제2 하부 섹션 내에 위치한 슬러지 회수 공동, 재순환 라인의 유입단, 및 재삽입 라인의 유출단을 침강 구역의 제1 상부 섹션으로부터 격리시키는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제6항에 있어서, 상기 회전 스크레이퍼는 센터가 중공으로 이루어져 중공 샤프트를 형성하고, 슬러지 회수 공동 내부에 슬러지를 공급하는 재순환 장치의 재삽입 라인의 하류측 단부와 일치하는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제7항에 있어서, 상기 스크레이퍼의 저부 상에 역원추부가 중공 샤프트에 대해 동축으로 돌출되게 마련되어, 슬러지 회수 공동 내의 액상 용액이 동적으로 재삽입 라인 내로 역류하는 것을 실질적으로 방지하고 재순환 라인을 통한 흐름을 최대화시키는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제6항에 있어서, 상기 재순환 장치는 슬러지 회수 용기 외부로 연장하는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제3항에 있어서, 상기 재순환 장치의 재삽입 라인의 유출구는 슬러지 회수 공동 내부에서 개방되는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제7항에 있어서, 상기 재순환 장치에는 상기 재삽입 라인 및 제거 라인의 상류측에, 그리고 상기 하이드로 사이클론의 하류측에 장착되어, 슬러지가 모래형 물질을 함유하는 경우에 재순환 장치 내에서 모래형 알갱이 물질의 회수를 가능하게 하는 모래 침강 챔버를 더 포함하는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제7항에 있어서, 상기 재순환 장치는 하이드로 사이클론, 재삽입 라인에 장착된 재순환 흐름 제어 밸브, 및 재삽입 라인에 역시 장착되어 재순환 장치 내부의 슬러지의 농도에 따라 흐름 제어 밸브의 개폐를 제어하는 부유 고상물 분석기를 포함하는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제1항에 있어서, 부유 고상물 분석기가 물 처리 설비에 물을 공급하는 유입 파이프에 설치되어, 재순환 장치를 통한 물의 흐름이 물 내의 콜로이드형 오염물질의 농도에 따라 제어될 수 있게 하는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제7항에 있어서, 상기 하이드로 사이클론이 슬러지 재순환 시스템 내의 재순환된 슬러지를 배출시키는 것인 슬러지 재순환 시스템.
제8항에 따른 슬러지 재순환 시스템을 이용하여 특정 유체 유동 거동을 생성하되, 침강 구역의 제2 하부 섹션 내에 위치한 슬러지가 침강 구역의 제1 상부 섹션으로 되돌아오는 것을 방지함은 물론 재삽입 라인에서부터 재순환 라인으로의 흐름을 최대화시키도록 특정 유체 유동 거동을 생성하는 방법으로서,
a) 물과 오염물질 플록(flocs)의 혼합물을 침강 구역에 유입하는 단계;
b) 저부에 위치한 슬러지 회수 공동을 포함하고 이 공동이 침강 구역의 소정 체적을 획정하고 있는 하류측 슬러지 회수 용기로 플록을 중력의 영향으로 하강시켜 슬러지를 형성하는 단계;
c) 저부 단부 및 중공 센터를 포함하는 회전 스크레이퍼를 이용하여, 용기의 저부에 축적된 슬러지를 슬러지 회수 공동을 향해, 그 슬러지가 그라운디드 상태를 유지하도록 하는 식으로 안내하는 단계;
d) 슬러지 회수 공동 내에 위치한 유입구를 갖고 있고 펌프에 작동적으로 연결된 재순환 라인을 이용하여 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 단계;
e) 스크레이퍼의 중공 센터 내부에 위치한 유출단을 갖는 재삽입 라인을 통해 소정 양의 슬러지를 슬러지 회수 공동 내에 재삽입하는 단계; 및
f) 얻어진 슬러지 스트림을,
i. 회전 스크레이퍼;
ii. 슬러지 회수 공동;
iii. 재순환 장치;
iv. 재순환 라인; 및
v. 회전 스크레이퍼의 중공 센터의 내부에 위치하고 슬러지 회수 공동 내로 슬러지를 공급하는 재순환 장치의 재삽입 라인
의 특정 조합으로 인해 재삽입 라인 내로 역류하는 일 없이 재순환 라인을 향해 되돌려 보내는 단계
를 포함하는 것인 특정 유체 유동 거동의 생성 방법.
제15항에 있어서, 상기 스크레이퍼의 저부 단부에 역원추부가 추가되어, 더욱더 슬러지의 흐름이 재삽입 라인 내로 역류하는 일 없이 재삽입 라인으로부터 재순환 라인을 통해 공급될 수 있게 하는 것인 특정 유체 유동 거동의 생성 방법.
제9항에 따른 슬러지 재순환 시스템을 이용하여 특정 유체 유동 거동을 생성하되, 침강 구역의 제2 하부 섹션 내에 위치한 슬러지가 침강 구역의 제1 상부 섹션으로 되돌아오는 것을 방지함은 물론 재삽입 라인에서부터 재순환 라인으로의 흐름을 최대화시키도록 특정 유체 유동 거동을 생성하는 방법으로서,
a) 물과 오염물질 플록의 혼합물을 침강 구역에 유입하는 단계;
b) 저부에 위치한 슬러지 회수 공동을 포함하고 이 공동이 침강 구역의 소정 체적을 획정하고 있는 하류측 슬러지 회수 용기로 플록을 중력의 영향으로 하강시켜 슬러지를 형성하는 단계;
c) 저부 단부 및 중공 센터를 포함하는 회전 스크레이퍼를 이용하여, 용기의 저부에 축적된 슬러지를 슬러지 회수 공동을 향해, 그 슬러지가 그라운디드 상태를 유지하도록 하는 식으로 안내하는 단계;
d) 슬러지 회수 공동 내에 위치한 유입구를 갖고 있고 펌프에 작동적으로 연결된 재순환 라인을 이용하여 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 단계;
e) 상기 슬러지 회수 공동의 벽에 위치한 유출단을 갖는 재삽입 라인을 통해 소정 양의 슬러지를 슬러지 회수 공동 내에 재삽입하는 단계; 및
f) 얻어진 슬러지 스트림을,
i. 회전 스크레이퍼;
ii. 슬러지 회수 공동;
iii. 재순환 장치;
iv. 재순환 라인; 및
v. 슬러지 회수 공동의 벽에 위치한 재순환 장치의 재삽입 라인
의 특정 조합으로 인해 재삽입 라인 내로 역류하는 일 없이 재순환 라인을 향해 되돌려 보내는 단계
를 포함하는 특정 유체 유동 거동의 생성 방법.
제17항에 있어서, 상기 스크레이퍼의 저부 단부에 역원추부가 추가되어, 슬러지의 흐름이 재삽입 라인 내로 역류하는 일 없이 재삽입 라인으로부터 재순환 라인을 통해 공급될 수 있게 하는 것인 특정 유체 유동 거동의 생성 방법.
제10항에 따른 슬러지 재순환 시스템을 이용하여 특정 유체 유동 거동을 생성하되, 침강 구역의 제2 하부 섹션 내에 위치한 슬러지가 침강 구역의 제1 상부 섹션으로 되돌아오는 것을 방지함은 물론 재삽입 라인에서부터 재순환 라인으로의 흐름을 최대화시키도록 특정 유체 유동 거동을 생성하는 방법으로서,
a) 물과 오염물질 플록의 혼합물을 침강 구역에 유입하는 단계;
b) 저부에 위치한 슬러지 회수 공동을 포함하고 이 공동이 침강 구역의 소정 체적을 획정하고 있는 하류측 슬러지 회수 용기로 플록을 중력의 영향으로 하강시켜 슬러지를 형성하는 단계;
c) 슬러지 회수 공동 내에 위치한 유입구를 갖고 있고 펌프에 작동적으로 연결된 재순환 라인을 이용하여 재순환 장치 내로 슬러지를 밀어 넣는 단계;
d) 슬러지 회수 공동의 벽에 위치한 유출단을 갖는 재삽입 라인을 통해 소정 양의 슬러지를 슬러지 회수 공동 내에 재삽입하는 단계; 및
e) 얻어진 슬러지 스트림을,
i. 슬러지 회수 공동;
ii. 재순환 장치;
iii. 재순환 라인; 및
iv. 슬러지 회수 공동의 벽에 위치한 재순환 장치의 재삽입 라인
의 특정 조합으로 인해 재삽입 라인 내로 역류하는 일 없이 재순환 라인을 향해 되돌려 보내는 단계를 포함하는 특정 유체 유동 거동의 생성 방법.
제1항에 있어서, 상기 슬러지 재순환 시스템으로부터 슬러지를 점진적으로 제거하는 수단은 슬러지의 고상 성분의 밀도를 모니터링하는 수단을 포함하는 것인 슬러지 재순환 시스템.