KR20190007819A - 간이 하폐수 처리 장치 - Google Patents

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안길진
오세욱
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주식회사 엔테크이엔지
안길진
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 강우시 하폐수가 하수종말처리장에서 적정 용량보다 초과되어 유입되는 경우에 적정하게 처리되지 않고 넘쳐흘러 방류되는 월류하폐수를 처리할 수 있는 장치에 관한 것이다.
하수종말처리장에서 하폐수가 과도하게 유입된 경우에, 본 발명은 응집 유닛(100)에서 부유물을 응집시키고 플록(floc)을 생성 및 성장시켜 다수의 필터 부재(250 ~ 270)에 의하여 부유물질을 제거하고, 필터 부재를 역세척할 수 있도록 하는 간이 하폐수 처리 장치이다.

Description

간이 하폐수 처리 장치{Simplicity wastewater disposal systems}
본 발명은 강우시 일시적으로 유량이 증가하여 하수종말처리장에 유입되는 하폐수 중에 적정하게 정화 처리되지 않고 넘쳐흐르는 월류하폐수를 정화 처리하도록 하는 간이 하폐수 처리 장치다.
일반적으로, 하수종말처리장에서 하폐수를 처리할 수 있는 처리 용량이 정해져 있고, 이러한 처리 용량은 일반적인 상황에서 조금 더 높은 용량으로 설계되고 있다.
그러나 장마철처럼 짧은 시간이 폭우가 내리거나, 알 수 없는 이유로 하폐수가 일시적으로 대량으로 증가할 수 있으며, 이와 같이 대량의 하폐수가 하수종말처리장으로 유입되는 경우에, 처리 용량을 초과한 하폐수는 넘쳐흘러 공공수역으로 방류되는 문제점이 있다.
특히, 넘쳐흐르는 하폐수는 오염물질이 포함되어 있을 수 있고, 하폐수가 적절하게 처리되지 않고 방류되면 공공수역의 생태계 환경을 파괴하는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 하폐수 처리 장치를 설치하였지만, 하폐수는 간헐적으로 짧은 시간에 급격하게 증가하는 특성이 있고, 이러한 특성으로 인하여 부하 변동 및 유량 변동이 클 수 있으므로 하폐수 처리 장치의 운영이 어려운 문제점이 있다.
한편, 하폐수를 처리하기 위한 방법으로는, 미생물을 이용하는 방법과 물리 화학적 처리방법이 있다. 미생물을 이용하는 방법은 앞서 설명한 바와 같이 부하 변동 및 유량 변동이 심한 문제로 인하여 유지관리가 어려운 문제점이 있다.
그리고 물리 화학적 처리방법을 이용한 하폐수 처리 장치가 개발되고 있지만, 종래에 알려진 하폐수 처리 장치는 여전히 하폐수가 간헐적으로 처리 용량을 초과하여 유입되는 경우에, 정화 처리되지 않고 넘쳐흘러서 방류되는 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0454816호(2011.07.22.) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0029272호(2016.03.15.)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 강우시 하수종말처리장에 하폐수의 유입량이 급격하게 증가할 때에, 정화 처리되지 못한 상태로 넘쳐흐르는 월류하폐수를 응집 유닛으로 유입시키고, 응집제에 의하여 플록(floc)을 생성시키며, 침전 여과탱크로 유입시켜 조대한 플록을 침전시켜 제거함과 아울러 떠오르는 플록 찌꺼기를 필터 부재에 의하여 포집할 수 있도록 하는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 초기에 고농도의 월류하폐수가 유입되더라도 플록을 양호하게 생성 및 성장시킬 수 있도록 하고, 하폐수의 흐름 상태를 난류 상태에서 층류 상태로 바뀌도록 하면서 대부분의 플록이 침전되도록 하고, 침전되지 않고 떠오르는 플록은 필터 부재를 통과하면서 제거될 수 있도록 하여 안정적으로 처리 수질 확보가 가능하게 하고, 유입 수질에 따라 간헐적으로 슬러지를 침전지 하부로 배출하도록 함으로써 고농도 오염으로 인한 필터 부재의 폐색이 없고, 안정적인 여과 시간을 확보 할 수 있는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 필터 부재에 시간이 경과함에 따라 오염물질을 포집하여 여과효율이 저하될 때에 역세척을 실시하여 필터 부재에 붙어 있는 부유물을 분리시킬 수 있도록 하는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 하부로부터 제1 내지 제3 필터 부재를 층층이 쌓아 구비하고, 필터 부재의 성능이 저하되었을 때에, 역세척 후에 상부에서 처리수로 부유물질을 배출할 때 공간이 역 브이(∧)자 형태로 형성되도록 하여 부유물질이 원활히 배출될 수 있는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 종래의 응집 장치, 침전 장치 및 가압 부상 장치를 이용한 하폐수 처리 장치는 넓은 부지가 필수적으로 필요로 한다는 점에서 본 발명의 또 다른 목적은 상대적으로 점유 공간을 줄일 수 있고, 운영비용과 인력을 줄일 수 있는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 침전 여과탱크의 전단에서 침전 및 여과의 효율을 높일 수 있고, 고속응집기의 내부에는 응집제와 유입수의 반응 효율을 높일 수 있는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 정류 유닛으로 유입된 유입수의 고농도 부유물질이 하부로 침전되더라도 필터 부재에 작용되는 부하가 일정하도록 하는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 침전 여과탱크를 역세척 할 때 침전 여과탱크의 하부에서 슬러지가 임의로 유동하는 것으로 방지할 수 있는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필터 부재가 이탈되는 것을 방지할 수 있고 역세척수를 공급할 때 역세 척수가 어느 한쪽으로 쏠리지 않고 균일하게 공급될 수 있는 간이 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 유입된 하폐수에 응집제를 투입하여 상기 하폐수에 포함된 부유물질을 응집하도록 하는 응집 유닛(100); 상기 응집 유닛(100)로부터 하폐수가 유입되고, 상기 하폐수에 포함된 플록 중에 상대적으로 부피가 큰 플록은 침전시키며, 침전되지 않은 플록은 하폐수와 함께 상승시켜 다수의 필터 부재에서 플록이 여과되도록 하고 처리된 처리수를 배출하도록 하는 침전 여과탱크(200); 상기 침전 여과탱크(200)에서 상기 다수 필터 부재 상측의 수위를 검출하는 수위계(280); 상기 처리수가 집수되는 클린 워터 탱크(300); 상기 클린 워터 탱크(300)에 저장된 처리수를 상기 침전 여과탱크(200)로 제공하여 상기 다수의 필터 부재를 세척하도록 하는 워터 펌프(400); 상기 다수의 필터 부재의 하측에 배치되는 에어 노즐 유닛(530); 상기 에어 노즐 유닛(530)에 공기를 제공하여 상기 다수의 필터 부재에서 플록의 찌꺼기를 분리되도록 하는 에어 블로어(500); 상기 워터 펌프(400)가 작동될 때에 개방되어 상기 침전 여과탱크(200)로부터 슬러지를 배출시키도록 하는 제5 밸브(610); 및 상기 에어 블로어(500)가 작동될 때에 수위계(280)에서 특정한 수위가 검출되는 경우에 개방되고, 수위가 낮아지면 폐쇄되는 제6 밸브(620);를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기 응집 유닛(100)이 복수로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기 다수의 필터 부재는 층층이 쌓인 구조로 제공되고, 상대적으로 하측에 배치된 필터 부재는 상대적으로 상측에 배치된 필터 부재에 비교하여 눈금 규격이 큰 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치의 상기 다수의 필터 부재는, 하측부터 상측으로 제1, 2, 3 필터 부재(250, 260, 270)가 순차적으로 배치되고, 상기 제1 필터 부재(250, 1단)의 눈금 규격은 2mm 내지 3mm이고, 상기 제2 필터 부재(260, 2단)의 눈금 규격은 1mm 내지 1.5mm이며, 상기 제3 필터 부재(270, 3단)의 눈금 규격은 0.6mm 내지 0.8mm인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 다수의 필터 부재를 지지하는 제1 지지대(220); 및 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 다수의 필터 부재가 상측 방향으로 임의로 이탈되지 않도록 하는 제2 지지대(230);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 침전 여과탱크(200)내에 유입된 상기 하폐수의 흐름 상태를 난류 상태에서 층류 상태로 바꾸는 정류 유닛(210);을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치의 상기 정류 유닛(210)은, 작은 구멍이 촘촘하게 뚫린 형태로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되고, 상기 다수의 필터 부재를 경유하여 처리된 클린 워터가 넘쳐서 집수되고 집수된 클린 워터가 상기 클린 워터 탱크(300)로 배출되도록 하는 오버플로 트로프(240);을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서, 상기 응집제의 투입량은 상기 응집 유닛(100)으로 유입되는 유입 하폐수 유량을 바탕으로 설정될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 부하 변동이 심하고 초기 고농도 유기물 및 무기물 유입이 예상될 때에, 침전 탱크에서 고농도 플록을 처리하고, 침전 여과탱크에서 떠오르는 플록을 처리할 수 있으므로, 안정적인 처리 수질의 확보가 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 정류 유닛에서 고농도의 유기물 및 무기물을 침전 처리하기 때문에 필터 부재의 부하를 경감시킬 수 있고, 고농도 플록에 의한 필터 부재의 폐색이 방지되어 안정적인 운영이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 침전 여과탱크의 하부에서 간헐적으로 고농도의 슬러지를 배출할 수 있도록 함으로써 다수의 필터 유닛으로 유입되는 하폐수 오염 농도가 일정하기 때문에 안정적인 처리 수질을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 침전과 여과가 동시에 이루어지기 때문에 종래의 침전 또는 여과만을 이용하는 종래 기술에 비교하여 하폐수의 오염물질의 제거효율을 현저하게 향상 시킬 수 있고, 상대적으로 점유 면적을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 응집 침전 및 가압부상공법과 비교하여 대등한 오염물질 제거 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 응집 유닛의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 정류 유닛의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 간헐적 슬러지 배출의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 여과 공정을 실시하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 공기 역세척 공정을 실시하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 처리수 역세척 공정을 실시하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 응집 유닛의 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 정류 유닛의 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 간헐적 슬러지 배출의 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 응집 유닛(100), 침전 여과탱크(200), 클린 워터 탱크(300), 워터 펌프(400), 에어 블로어(500) 및 드레인 밸브 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 응집 유닛(100)은 유입된 하폐수에 응집제를 투입하여 상기 하폐수에 포함된 부유물질을 응집하도록 할 수 있다.
상기 응집제는 황산알루미늄, 황산 제1철, 황산 제2철, 염화 제2철, PAC(폴리알미늄클로라이드)응집제 등의 철염, 또는 알럼 등의 알루미늄 계열 일 수 있다.
상기 응집 유닛(100)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 한쪽에 응집제 주입구(110)가 형성될 수 있다. 특히, 상기 응집제 주입구(110)는 하폐수의 진행 방향을 기준으로 상류 쪽에 배치될 수 있다.
또한, 상기 응집 유닛(100)의 내부에는 다수의 베인이 지그재그로 배치될 수 있고, 상기 다수의 베인에 의하여 하폐수와 응집제의 반응시간을 확보할 수 있으며, 특히 응집 반응을 급속하게 진행되는 데에 기여하여 응집 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 응집 반응이 진행됨으로써, 하폐수에는 플록(floc)이 생성 및 성장될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기 침전 여과탱크(200)의 전단에는 응집 유닛(100)이 배치됨으로써 침전 효율 및 여과 효율을 증대시킬 수 있고, 하폐수의 오염 농도에 따라 응집제를 적절하게 투입할 수 있다. 또한, 상기 응집제는 자동으로 투입할 수 있으며, 응집제 투입량은 [표1]을 참조하여 설명한다.
[표1] 및 [표2]는 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 하폐수 100톤/day 처리를 위한 응집제 투입 실험 결과를 나타낸 것이다. 응집제 투입은 유량계 및 탁도계에 의하여 자동으로 투입되도록 할 수 있다.
항목 유입 하폐수 농도(㎎/ℓ) 응집제 투입량 처리수
최저 ~ 최고 Alum 8%(PPM)) PAC 17%(PPM) Alum 투입할 때 PAC 투입할 때
BOD 52 ~ 115 50 ~ 100 30 ~ 60 19.5 ~ 51.3 10.5 ~ 32.3
SS 105 ~ 853 15 ~ 38.7 12.2 ~ 26.3
상기의 실험 결과에서 보는 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서의 응집제는 Alum보다 PAC가 생물학적 산소요구량(BOD)과 탁도(SS) 모두 제거효율이 높게 나타났음을 알 수 있다.
한편, 유입 하폐수 유량과 응집제 PAC에 관한 상관관계는 [표 2]를 참조하여 설명한다.
시험
순번		 유입 하폐수 유량
(㎥/day)		 응집제(PAC 17%) 투입량(PPM) 투입 후 제거 효율(%)
BOD SS
1 50미만 30미만 73% 72%
2 50이상 75미만 30미만 50% 55%
3 75이상 100미만 30미만 40% 45%
4 100이상 30미만 35% 45%
5 50미만 30이상 45미만 62% 64%
6 50이상 75미만 30이상 45미만 76% 72%
7 75이상 100미만 30이상 45미만 55% 60%
8 100이상 30이상 45미만 52% 57%
9 50미만 45이상 60미만 62% 60%
10 50이상 75미만 45이상 60미만 75% 77%
11 75이상 100미만 45이상 60미만 80% 85%
12 100이상 45이상 60미만 74% 78%
13 50미만 60이상 52% 50%
14 50이상 75미만 60이상 58% 60%
15 75이상 100미만 60이상 72% 71%
16 100이상 60이상 72% 70%
[표 2]를 참조하면, 유입 하폐수 유량이 50(㎥/day) 미만일 때, 응집제는 30(ppm)미만으로 투입하는 경우에 생물학적 산소요구량(BOD)과 탁도(SS)가 현저하게 개선된 것을 알 수 있다.
또한, 유입 하폐수 유량이 50(㎥/day) 이상 75(㎥/day) 미만일 때, 응집제는 34(ppm)이상 45(ppm)미만으로 투입하는 경우에 생물학적 산소요구량(BOD)과 탁도(SS)가 현저하게 개선된 것을 알 수 있다.
또한, 유입 하폐수 유량이 75(㎥/day) 이상 100(㎥/day) 미만일 때, 응집제는 45(ppm)이상 60(ppm)미만으로 투입하는 경우에 생물학적 산소요구량(BOD)과 탁도(SS)가 현저하게 개선된 것을 알 수 있다.
그리고 유입 하폐수 유량이 75(㎥/day) 이상 100(㎥/day) 미만일 때 또는 100(㎥/day) 이상일 때, 60(ppm) 이상을 투입하는 경우에 생물학적 산소요구량(BOD)과 탁도(SS)가 현저하게 개선된 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 응집 유닛(100)에 유입되는 유입 하폐수 유량을 검출하고, [표 2]를 바탕으로 응집제의 투입량을 설정하도록 함으로써, 플록 또는 부유물의 제거 효율을 높일 수 있다.
한편으로, 상기 응집 유닛(100)과 상기 침전 여과탱크(200)는 제1 관로(120)로 연결될 수 있고, 상기 제1 관로(120)에는 제1 밸브(130)가 구비될 수 있다. 상기 제1 밸브(130)가 개방된 상태인 경우에 상기 하폐수가 상기 침전 여과탱크(200)로 이동될 수 있다.
상기 침전 여과탱크(200)는 상기 응집 유닛(100)로부터 하폐수가 유입되고, 상기 하폐수에 포함된 플록 중에 상대적으로 부피가 큰 플록은 침전시키며, 침전되지 않은 플록은 하폐수와 함께 상승시켜 다수의 필터 부재에서 플록이 여과되도록 하고 처리된 처리수를 배출할 수 있다.
한편, 상기 침전 여과탱크(200)에는 상기 침전 여과탱크(200)에 구비된 상기 다수 필터 부재 상측의 수위를 검출하도록 하는 수위계(280)가 구비될 수 있다.
상기 클린 워터 탱크(300)는 상기 침전 여과탱크(200)에 하폐수가 처리된 처리수를 집수하는 것이다. 상기 침전 여과탱크(200)와 상기 클린 워터 탱크(300)는 제2 관로(310)로 연결될 수 있고, 제2 관로(310)에는 제2 밸브(320)가 구비될 수 있다.
상기 처리수는 하폐수에 포함된 부유물과 찌꺼기가 걸러진 상태의 깨끗한 물일 수 있고, 상기 제2 밸브(320)가 개방된 상태이면 상기 처리수는 상기 침전 여과탱크(200)로부터 상기 클린 워터 탱크(300)로 흐를 수 있다.
상기 워터 펌프(400)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 클린 워터 탱크(300)의 한쪽에 구비될 수 있고, 상기 클린 워터 탱크(300)에 저장된 처리수를 상기 침전 여과탱크(200)로 제공하여 상기 다수의 필터 부재를 세척하도록 하는 데에 이용될 수 있다.
한편, 상기 워터 펌프(400)는 상기 제2 관로(310)에 제3 관로(410)가 연결될 수 있고, 상기 제3 관로(410)에는 제3 밸브(420)가 구비될 수 있다.
상기 제3 밸브(420)가 개방된 동안에 상기 제2 밸브(320)는 폐쇄된 상태일 수 있고, 반대로 상기 제2 밸브(320)가 개방된 동안에 상기 제3 밸브(420)는 폐쇄된 상태일 수 있다.
즉, 상기 워터 펌프(400)가 작동되는 동안에 처리수가 펌핑된 후에, 상기 침전 여과탱크(200)로 원활하게 제공할 수 있다.
상기 에어 노즐 유닛(530)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 다수의 필터 부재의 하측에 배치될 수 있다.
상기 에어 블로어(500)는 상기 에어 노즐 유닛(530)에 고압 공기를 제공하여 상기 다수의 필터 부재에서 플록의 찌꺼기를 분리되도록 할 수 있다.
상기 에어 블로어(500)와 상기 에어 노즐 유닛(530)은 제4 관로(410)로 연결될 수 있고, 상기 제4 관로(510)에는 제4 밸브(520)가 구비될 수 있다.
상기 제4 밸브(520)는 상기 에어 블로어(500)가 작동하는 동안에 개방될 수 있고, 상기 에어 블로어(500)가 작동하지 않을 때에는 폐쇄될 수 있다.
이로써 상기 에어 블로어(500)에 의해 형성된 공기가 상기 다수의 필터의 하측에 제공될 수 있고, 상기 에어 블로어(500)가 작동하지 않을 때에는 제4 밸브(520)가 닫힘으로써 하폐수가 에어 블로어(500)쪽으로 역류되는 것을 방지할 수 있다.
상기 드레인 밸브 유닛은, 제5 밸브(610)와 제6 밸브(620)를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 제5 밸브(610)와 상기 제6 밸브(620)는 병렬로 배치될 수 있다.
상기 드레인 밸브 유닛은 상기 침전 여과탱크(200)와 제5 관로(600)로 연결될 수 있고, 상기 제5 관로(600)의 다른 한쪽은 슬러지 탱크에 연결될 수 있다.
상기 제5 밸브(610)는 상기 워터 펌프(400)가 작동될 때에 개방되어 상기 침전 여과탱크(200)로부터 슬러지를 배출시킬 수 있다.
상기 제6 밸브(620)는 상기 에어 블로어(500)가 작동될 때에 수위계(280)에서 특정한 수위가 검출되는 경우에 개방되고, 수위가 낮아지면 폐쇄될 수 있다. 즉, 상기 제6 밸브(620)는 침전 여과탱크(200)의 내부 수위에 따라 개방되거나 폐쇄될 수 있다.
상기 정류 유닛(210)에서 침전된 슬러지는 제6 밸브(620)를 간헐적으로 개방함으로써 제5 관로(600)를 통하여 배출시키므로 침전 여과탱크 하부에 침전된 슬러지의 계면을 일정하게 유지시킬 수 있고, 이로써 침전 여과탱크(200)로 유입되는 떠오르는 플록 량을 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 부하 변동이 심하고 초기 고농도 유기물 및 무기물 유입이 예상될 때에, 침전 탱크에서 고농도 플록을 처리할 수 있고, 침전 여과탱크(200)에서 떠오르는 플록을 처리할 수 있으므로, 안정적인 처리 수질의 확보가 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 침전 여과탱크(200)의 하부에서 간헐적으로 고농도의 슬러지를 배출할 수 있도록 함으로써 다수의 필터 유닛으로 유입되는 하폐수 오염 농도가 일정하기 때문에 안정적인 처리 수질을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 하폐수의 유입부하에 따라 침전 여과탱크(200)의 하부에서 제6 밸브(620)를 간헐적으로 개폐되도록 하여 슬러지 배출하도록 할 수 있고, 하수종말처리장에서 처리할 수 있는 용량을 초과하여 유입된 하폐수가 처리되지 않고 넘쳐흐를 때에 그 하폐수를 안정적이고 높은 처리효율을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 침전과 여과가 동시에 이루어지기 때문에 종래의 침전 또는 여과만을 이용하는 종래 기술에 비교하여 하폐수의 오염물질의 제거효율을 현저하게 향상 시킬 수 있고, 상대적으로 점유 면적을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 응집 침천 및 가압부상공법과 비교하여 대등한 오염물질 제거 효과를 기대할 수 있다.
한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기 응집 유닛(100)이 복수로 제공될 수 있다. 이로써 하폐수에 포함된 부유물을 응집하도록 하는 처리용량을 증대시킬 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 도 1에 나타내 바와 같이, 상기 다수의 필터 부재가 층층이 쌓인 구조로 제공될 수 있다. 상기 다수의 필터 부재는 상대적으로 하측에 배치된 필터 부재는 상대적으로 상측에 배치된 필터 부재에 비교하여 눈금 규격이 큰 것일 수 있다. 이로써 플럭의 입자 크기에 따라 입자가 큰 플록은 하측에서 걸러지고, 작은 크기일수록 상측에서 걸러질 수 있으며, 나아가 다수의 필터 부재에 의하여 플록의 크기와 상관없이 대부분의 플록을 제거할 수 있다.
상기 다수의 필터 부재에 대한 작용 효과는 [표 3]을 참조하여 설명한다. [표 3]은 하폐수 100톤/day 처리를 위한 부정형 PE여재로 실험한 결과이다.
실험예 PE여재 층별
눈금 규격(㎜)		 유입 하폐수 농도(㎎/ℓ) 처리수 농도
(㎎/ℓ)		 효율(%) 압력손실
(mmH2O)
비교예1 1단: 5 ~ 10 200 56.7 71.6 100
2단: 3 ~ 4
3단: 1 ~ 2
비교예2 1단: 4 ~ 6 23.2 88.4 160
2단: 2 ~ 3
3단: 1 ~ 2
실시예 1단: 2 ~3 19.8 90.1 200
2단: 1 ~ 1.5
3단: 0.6 ~ 0.8
상기 [표 3] 에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치의 상기 다수의 필터 부재는, 하측부터 상측으로 제1, 2, 3 필터 부재(250, 260, 270)가 순차적으로 배치될 수 있다. 상기 제1 필터 부재(250, 1단)의 눈금 규격은 2mm 내지 3mm일 수 있고, 상기 제2 필터 부재(260, 2단)의 눈금 규격은 1mm 내지 1.5mm일 수 있으며, 상기 제3 필터 부재(270, 3단)의 눈금 규격은 0.6mm 내지 0.8mm일 수 있다.
이로써, 플록의 입자 크기가 다양하게 성장되더라도 플록이 3개의 필터 부재를 통과하면서 대부분이 걸러질 수 있다.
한편, 상기 다수의 필터 부재는 제1, 2 지지대(220, 230)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 제1 지지대(220)는 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 다수의 필터 부재를 지지하여 받힐 수 있다.
상기 제2 지지대(230)는 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 다수의 필터 부재가 상측 방향으로 임의로 이탈되거나 떠오르지 않도록 할 수 있다.
즉, 상기 제1, 2 지지대(220, 230)는 상기 다수의 필터 부재가 임의로 흐트러지지 않도록 정렬시키는 작용을 할 수 있으며, 나아가 상기 하폐수가 상기 다수의 필터 부재를 반드시 통과되도록 할 수 있어 정화의 신뢰를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 지지대(220)는 하폐수와 플록이 상기 다수의 필터 부재 쪽으로 떠오를 때에, 하폐수와 플록이 편류 현상 없이 분산될 수 있도록 하여 필터 부재의 전체적인 표면에서 여과가 수행될 수 있도록 기여할 수 있다.
한편, 상기 침전 여과탱크(200)에는 정류 유닛(210)을 더 포함하여 구성할 수 있다. 상기 정류 유닛(210)은 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 침전 여과탱크(200)내에 유입된 상기 하폐수의 흐름 상태를 난류 상태에서 층류 상태로 바꿀 수 있다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 정류 유닛(210)에서 고농도의 유기물 및 무기물을 침전 처리할 수 있기 때문에 상기 다수의 필터 부재에서 여과할 때의 여과 부하를 경감시킬 수 있다. 또한, 상기 정류 유닛(210)은 고농도 플록에 의한 상기 다수의 필터 부재의 폐색을 방지할 수 있고, 결국 간이 하폐수 처리 장치를 안정적으로 운영할 수 있게 한다.
한편, 상기 정류 유닛(210)은, 작은 구멍이 촘촘하게 뚫린 형태로 제공되는 것일 수 있다. 즉, 하폐수가 작은 구멍이 형성된 정류 유닛(210)을 통과하면서 하폐수의 흐름이 정류될 수 있고, 과다하게 크게 형성된 플록은 상승되지 못하도록 억제하여 곧바로 침전될 수 있게 할 수 있다.
한편, 상기 침전 여과탱크(200)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 내부 상측에 오버플로 트로프(240)가 형성될 수 있다.
상기 오버플로 트로프(240)는 상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치될 수 있고, 하폐수가 상기 다수의 필터 부재를 경유하여 처리된 후에, 넘쳐서 집수될 수 있다. 그리고 오버플로 트로프(240)는 상기 클린 워터 탱크(300)와 연결되어 여과된 클린 워터가 상기 클린 워터 탱크(300)로 배출될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치의 작용을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 여과 공정을 실시하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 공기 역세척 공정을 실시하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치에서 처리수 역세척 공정을 실시하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
강우시 하수종말처리장에서 처리되지 않은 상태로 넘쳐흐르는 월류하폐수가 도 5에 나타낸 바와 같이 응집 유닛(100)으로 유입될 수 있다. 이때 제1, 2 밸브(130, 320)는 개방된 상태일 수 있고, 제6 밸브(620)는 간헐적으로 개방될 수 있다.
응집 유닛(100)에는 응집제가 투입될 수 있고, 이로써 하폐수가 상기 응집 유닛(100)을 통과하는 동안에 플록(floc)이 생성 및 성장될 수 있다. 플록이 포함된 하폐수는 침전 여과탱크(200)로 이동될 수 있다.
침전 여과탱크(200)에서는 조대한 플록이 침전될 수 있고, 침전되지 않고 떠오르는 플록이 있을 수 있다. 떠오른 플록은 제1 내지 제3 필터 부재(250. 260, 270)에 의하여 제거될 수 있다. 즉, 하폐수에서 부유물이 플록 형태로 생성되고 플록이 제거되면 깨끗한 물로 처리되는 것이다.
이후, 상기 깨끗한 물은 클린 워터 탱크(300)로 저장될 수 있고, 클린 워터 탱크(300)의 용량이 초과되는 경우에는 외부로 방류될 수 있다.
그리고 오폐수의 유입 유량이 과다한 경우에는 수위가 높아질 수 있는데, 이때 수위는 수위계(280)에 의하여 검출될 수 있고, 수위계(280)에서 특정한 수위를 검출한 경우에 상기 제6 밸브(620)를 간헐적으로 개방시킬 수 있다.
상기 제6 밸브(620)가 개방됨으로써 슬러지의 일부를 중간 중간에 배출 시킬 수 있고, 특히, 오폐수가 정화되지 않은 상태로 다수의 필터 부재를 통과하는 폐단을 원천적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 다수의 필터 부재에 포집 된 부유물질 또는 플록이 과다하여 성능이 여과 성능이 저하될 수 있는데, 이러한 경우에는, 공기 역세척을 실시할 수 있다. 이러한 공기 역세척 공정은 도 6을 참조하여 설명한다.
공기 압력에 의한 공기 역세척 공정이 시작되면, 제6 밸브(620)가 개방될 수 있다. 제6 밸브(620)가 개방됨으로써 다수의 필터 부재의 상측 수위가 낮아질 수 있고, 이로써 필터 부재에 포집된 플럭이 오버플로 트로프(240)쪽으로 넘치는 것을 방지할 수 있다.
다수의 필터 부재의 상측 수위가 설정된 수위까지 낮아지면 수위계(280)가 수위를 검출하여 제6 밸브(620)가 닫히도록 제어할 수 있다.
이후, 에어 블로어(500)가 작동되고 아울러 제4 밸브(520)가 개방되며, 이로써 에어 노즐 유닛(530)을 통하여 공기가 다수의 필터 부재에 제공될 수 있다. 다수의 필터 부재는 상기 공기에 의하여 흔들릴 수 있고, 이로써 필터 부재에 포집된 플록이 분리되어 떨어질 수 있다.
한편, 상기 공기 역세척 공정에 의하여 플록의 찌꺼기가 필터 부재에 엉겨 붙어 있을 수 있는데, 이러한 플럭 찌꺼기를 세척하기 위하여 워터 펌프(400)를 작동시킬 수 있다. 즉, 깨끗한 물인 처리수에 의하여 세척이 진행될 수 있다. 처리수 역세척 공정은 도 7을 참조하여 설명한다.
워터 펌프(400)가 작동되면, 제2 밸브(320)는 폐쇄되고, 제3 밸브(420)가 개방되고, 이로써 클린 워터 탱크(300)의 처리수가 침전 여과탱크(200)의 상부로 제공될 수 있다. 이후, 상기 처리수에 의하여 다수의 필터 부재에 붙어 있던 플록을 씻어 낼 수 있다.
한편, 상기 처리수는 제2 지지대(230)에 의하여 분산될 수 있고, 이로써 처리수가 필터 부재의 전반에 걸쳐 골고루 제공될 수 있어 세척효과를 향상시킬 수 있다.
한편으로, 제5 밸브(610)가 개방되어 세척 공정에 의하여 분리된 슬러지와 플록 찌꺼기는 슬러지 탱크 쪽으로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는, 상기한 바와 같은 공기 역세척 공정과 처리수 역세척 공정이 완료되면 도 5에 나타낸 바와 같이 침전 여과 공정을 반복하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 간이 하폐수 처리 장치는 강우시 하수종말처리장에 하폐수의 유입량이 간헐적으로 증가하여 유입될 때에, 적정 처리되지 않고 우회 통과되어 넘쳐흐르는 월류하폐수를 처리하는 데에 이용될 수 있다.
100: 응집 유닛 110: 응집제투입구
120, 310, 410, 510, 600: 제1, 2, 3, 4, 5 관로
130, 320, 420, 520, 610, 620: 제1, 2, 3, 4, 5 밸브
200: 침전 여과탱크 210: 정류 유닛
220, 230: 제1, 2 지지대 240: 오버플로 트로프
250, 260, 270: 제1, 2, 3 필터 부재
280: 수위계 300: 클린 워터 탱크
400: 워터 펌프 500: 에어 블로어
530: 에어 노즐 유닛

Claims (9)

  1. 유입된 하폐수에 응집제를 투입하여 상기 하폐수에 포함된 부유물질을 응집하도록 하는 응집 유닛(100);
    상기 응집 유닛(100)로부터 하폐수가 유입되고, 상기 하폐수에 포함된 플록 중에 상대적으로 부피가 큰 플록은 침전시키며, 침전되지 않은 플록은 하폐수와 함께 상승시켜 다수의 필터 부재에서 플록이 여과되도록 하고 처리된 처리수를 배출하도록 하는 침전 여과탱크(200);
    상기 침전 여과탱크(200)에서 상기 다수 필터 부재 상측의 수위를 검출하는 수위계(280);
    상기 처리수가 집수되는 클린 워터 탱크(300);
    상기 클린 워터 탱크(300)에 저장된 처리수를 상기 침전 여과탱크(200)로 제공하여 상기 다수의 필터 부재를 세척하도록 하는 워터 펌프(400);
    상기 다수의 필터 부재의 하측에 배치되는 에어 노즐 유닛(530);
    상기 에어 노즐 유닛(530)에 고압 공기를 제공하여 상기 다수의 필터 부재에서 플록의 찌꺼기를 분리되도록 하는 에어 블로어(500);
    상기 워터 펌프(400)가 작동될 때에 개방되어 상기 침전 여과탱크(200)로부터 슬러지를 배출시키도록 하는 제5 밸브(610); 및
    상기 에어 블로어(500)가 작동될 때에 수위계(280)에서 특정한 수위가 검출되는 경우에 개방되고, 수위가 낮아지면 폐쇄되는 제6 밸브(620);
    를 포함하는 간이 하폐수 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응집 유닛(100)은 복수로 제공되는 것
    포함하는 간이 하폐수 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 필터 부재는 층층이 쌓인 구조로 제공되고,
    상대적으로 하측에 배치된 필터 부재는 상대적으로 상측에 배치된 필터 부재에 비교하여 눈금 규격이 큰 것
    을 특징으로 하는 간이 하폐수 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 필터 부재는,
    하측부터 상측으로 제1, 2, 3 필터 부재(250, 260, 270)가 순차적으로 배치되고,
    상기 제1 필터 부재(250, 1단)의 눈금 규격은 2mm 내지 3mm이고,
    상기 제2 필터 부재(260, 2단)의 눈금 규격은 1mm 내지 1.5mm이며,
    상기 제3 필터 부재(270, 3단)의 눈금 규격은 0.6mm 내지 0.8mm인 것
    을 특징으로 하는 간이 하폐수 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 다수의 필터 부재를 지지하는 제1 지지대(220); 및
    상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 다수의 필터 부재가 상측 방향으로 임의로 이탈되지 않도록 하는 제2 지지대(230);
    를 더 포함하는 간이 하폐수 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되어 상기 침전 여과탱크(200)내에 유입된 상기 하폐수의 흐름 상태를 난류 상태에서 층류 상태로 바꾸는 정류 유닛(210);
    을 더 포함하는 간이 하폐수 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정류 유닛(210)은, 작은 구멍이 촘촘하게 뚫린 형태로 제공되는 것
    을 포함하는 고속침전여과공법을 이용한 간이 하폐수 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 침전 여과탱크(200)의 내부에 설치되고, 상기 다수의 필터 부재를 경유하여 처리된 클린 워터가 넘쳐서 집수되고 집수된 클린 워터가 상기 클린 워터 탱크(300)로 배출되도록 하는 오버플로 트로프(240);
    을 더 포함하는 간이 하폐수 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 응집제의 투입량은 상기 응집 유닛(100)으로 유입되는 유입 하폐수 유량을 바탕으로 설정되는 것을 특징으로 하는 간이 하폐수 처리 장치.
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