KR20190083289A

KR20190083289A - 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템 및 이를 이용한 수처리 방법

Info

Publication number: KR20190083289A
Application number: KR1020180000987A
Authority: KR
Inventors: 김재학
Original assignee: (주) 일신네이쳐; 김재학
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2019-07-11

Abstract

본 발명은 합류식 하수관거 월류수(이하 '월류수'라 함)에 포함된 오염물질을 로프형 메디아 여과장치를 이용하여 정화하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 로프형 메디아 여과장치 선단에 벨트형 스크린 장치를 설치하여 로프형 메디아 여과장치의 폐색 유발물질인 부유물질을 사전에 제거하여 부하를 줄여주고, 상기 로프형 메디아 여과장치의 하부에 설치된 기포분사장치를 이용하여 벨트형 스크린 장치의 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 제거하고, 상기 로프형 메디아 여과장치의 상부에 설치된 세척수 분사장치를 이용하여 벨트형 스크린 장치의 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 세척하여 로프형 메디아 여과장치의 여과 가능시간을 충분히 연장하여 유입되는 월류수를 효과적으로 처리할 수 있는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.

Description

합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템 및 이를 이용한 수처리 방법{FILTERING SYSTEM FOR COMBINED SEWER OVERFLOWS AND WATER TREATING METHOD USING THE SAME}

일반적으로 합류식 하수관거 시스템은 집수 유역 및 하수 배출원, 하수 관망 및 차집관거, 우수 토실, 월류토구 등으로 구성된다. 따라서 강우시 배수구역에 모인 우수와 하수가 배수구역 말단의 우수 토실에서 일정량이 차집되어 하수종말처리시설로 이송되고 차집 되지 못한 우수와 하수는 방류수역으로 월류 하게 되는데 이를 합류식 하수관거의 월류수(Combined Sewer Overflows)라고 한다.

즉, 합류식 하수도는 건기에는 도시하수만으로 흐르지만 강우기에는 우수 유출수를 포함한다. 대부분의 합류식 하수시스템은 건기에는 비교적 느린 하수유속 때문에 하수관내 고형물이 침전되어 있다가 강우 유출수가 시스템 내로 유입되면 침전물들이 일시에 수세 된다. 따라서 초기 수세(first flush)에는 고농도의 오염물질을 포함하게 된다. 특히 강우 유출수가 도시하수처리장의 처리용량을 초과할 경우, 월류수는 공공 수역에 직접방류되어 수질오염원으로 작용한다. 월류수는 하수와 우수 및 지하수를 모두 포함하기 때문에 부유성 고형물, 생물학적 산소요구물질, 병원균이며 그외에 영양물질, 중금속, 기타 독성물질도 포함되어 있다.

이러한 월류수가 방류 수계에 미치는 영향으로는 첫째, 강우 오염물의 안정화에 필요한 산소 소비로 인한 악취 및 조류발생, 둘째, 순간적인 과부하로 인하여 물고기 폐사 등 하천생태를 일시적으로 교란, 셋째, 방류 수계로 운반된 협잡물과 고형물침전에 의한 악취와 협잡물유출로 인한 수변 시설 이용시민에게 심미적 악영향 발생, 넷째, 대장균과 병원성 미생물증가, 다섯째, 오염도에 따른 수생생물의 서식환경변화, 여섯째, 유역에서 발생한 중금속 등의 장기축적에 의한 미생물활성 저하 등을 지적할 수 있다.

이러한 이유로, 초기우수에 의한 월류수는 정화한 후 방류하도록 하고 있으나 기술적인 어려움으로 제대로 처리되지 못하는 실정이다. 종래의 월류수 처리기술은 크게 저류형, 침투형, 하수처리형, 복합 접촉산화형, 장치형 등이 있는데, 저류형과 침투형은 자연적 시설에 의해 오염물을 일부 제거하는 처리기술이고, 하수처리형이나 복합 접촉산화형은 여러 가지 물리화학적 처리공정을 조합하여 처리하는 형태로 플랜트에 가깝다 할 수 있다. 장치형은 처리장치를 이용하여 오염물을 제거하는 형태로 스크린이나 여과 등의 단위공정이 이에 해당하며 협소한 공간에서도 처리 가능하기 때문에 최근에 많이 적용되고 있다.

본 발명은 장치형 월류수 처리기술과 관련된다. 종래의 장치형 월류수 처리기술은 대부분 스크린과 침전장치 또는 여과장치로 구성된다. 스크린은 초기 우수나 월류수에 포함된 부유물질, 부스러기, 그리고 쓰레기 등을 제거한다. 여과장치의 경우 여재 사이에 형성된 공극을 통해 부유물이 걸러 제거한다. 여과장치의 제거효율은 여재의 공극특성에 따라 차이가 있지만 공극이 작을수록 효율은 향상된다. 하지만, 공극이 작을 경우 손실 수두가 발생하여 경제적으로 불리하고 급속히 폐색되는 문제가 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0894022호, 비점오염물질 처리장치는, 도 15에 도시된 바와 같이, 초기 강우 유출수가 유입되도록 내측에 상향 돌출되게 형성되는 가변웨어(12)가 구비되며, 일 측에 유입관이 형성되는 우수관(10), 초기 강우 유출수와 고형물을 분리하는 고형물 분리기(22), 유출수와 유분 성분을 분리하는 유수 분리기(24) 및 고형물이 저장되는 침사조(26)를 포함하는 제1 처리부(20)가 구성되고, 제1 처리부(20)에서 처리된 유출수에 포함되는 오염물질이 침전되는 여과 침전 저류조(32)와 유출수를 정화하는 미세여과벽체(34)가 구비된 제2 처리부(30)가 구성되며, 제2 처리부(30)에서 처리된 유출수의 정화가 이루어지도록 유출입 부재(44)가 설치된 카트리지 다공성 필터(42), 카트리지 다공성 필터(42)가 고정되는 고정부(46) 및 고정부(46)와 연결되는 필터 지지부재(48)를 포함하는 제 3 처리부(40)가 구성되고, 제3 처리부(40)에 의해 비점오염물질이 처리된 유출수가 저장되는 저장탱크(50) 및 유출수를 방류하는 배수시설(60)을 포함하여 구성된다.

따라서 초기 강우시 우수관(210)을 통해 유입되는 비점오염물질이 포함된 유출수는 고형물 분리기(232)의 외주 면에 형성된 스크린(320)에 의해 조대 부유물질를 유출수로부터 분리하고, 이 조대 부유물질이 제거된 유출수는 토사, 모래와 같은 물보다 비중이 큰 고형물과 함께 하부로 낙하면서 이 토사, 모래 등의 고형물이 침사조(238)에 저장되고, 유출수는 그 수위가 상승하면서 유수 분리기(234)에 의해 유분성분과 분리된 상태로 제1 유입공(202)을 통해 제2 처리부(240)로 이동하게 된다. 그리고 제1 처리부(230)에 의해 고형물 및 유분 성분이 제거된 유출수는 제2 처리부(240)로 유입되면서 침전하면서 오염물질을 여과침전저류조(410)의 하부에 침전되도록 하여 유출수와 오염물질을 분리하되 다수의 미세여과벽체(440)를 통해 미세 오염물질을 유출수와 분리하고, 최종적으로 유출수의 정화 작업을 하는 제3 처리부(250)로 유입된다. 제3 처리부(250)로 유입된 유출수는 카트리지 다공성 필터(282)의 외주 면에 형성된 다수의 정유공(510)에 의하여 유출수에 포함되어 있는 미세 오염물질을 최종적으로 정화하는 한편, 카트리지 다공성 필터(282)의 내부에 구비되어 있는 유출입 부재(284)를 통해 미세 오염물질이 정화된 유출수만 저장탱크(280)로 저장됨으로써, 초기 강우 유출수의 비점오염물질을 완전하게 제거할 수 있게 된다.

그러나 종래 기술에 따른 스크린(320)은 분리된 조대 부유물질이 스크린 내부에 그대로 남게 되는 구조여서 많은 양의 조대 부유물질이 유입되는 경우 스크린 내부에 부유물질 가득 차서 우수의 흐름을 차단하여 더 이상 여과 기능을 수행하기 어렵다. 또한, 종래 기술에 따른 여과침전저류조(410)에는 다수의 미세여과벽체(440)가 설치되어 있는데, 초기 우수에는 머리카락 등과 같은 폐색 유발물질이 다량으로 포함되기 때문에 여과기능이 급속히 떨어지고 심할 경우 우수의 흐름이 차단되어 월류수를 제대로 처리하지 못하고 방류하게 되는 문제가 있다.

또한, 종래 기술의 카트리지 다공성 필터(282)는 단백질 케라틴(Keratin), 탄산 칼슘, 규조토, 펄라이트(Pearlite), 코코넛 및 야자섬유 등을 적정 비율로 혼합한 것으로 공극이 작기 때문에 미세 오염물질을 제거하는데 유리하지만 점성물질이나 머리카락, 섬유조각 등과 같은 오염물질에 의해 급격히 폐색되는 문제가 있다. 또한, 유출입 부재(284)를 통해 역세수를 공급하더라도 카트리지 다공성 필터(282)의 표면에 부착되어 있는 오염물질이 제대로 제거되지 않기 때문에 여과기능의 회복이 어려운 문제가 있었다.

이와 같이, 종래 기술에 따른 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템은, 여과시간의 경과에 따라 여과 기능이 급속히 떨어지는 문제가 있었다. 이에 따라, 여과 가능시간을 충분히 연장하여 월류수를 효과적으로 처리할 수 있는 새로운 형태의 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템 및 이를 이용한 수처리 방법이 요구되고 있다.

대한민국 특허등록번호 10-1743712 (2017.06.30.)

본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 다수의 로프형 메디아가 상하로 조밀하게 설치된 메디아 유닛을 일정한 간격으로 설치한 로프형 메디아 장치를 이용하여 여과 가능시간을 충분히 연장할 수 있도록 하여 유입되는 월류수를 모두 처리할 수 있는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템 및 이를 이용한 수처리 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 로프형 메디아 여과장치의 선단에 벨트형 스크린 장치 또는 경사판 침전장치를 더 설치하여 로프형 메디아 여과장치의 급속한 폐색의 원인이 되는 부유물질과 고형물을 제거하여 로프형 메디아 여과장치에 걸리는 부하를 최소화한 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템 및 이를 이용한 수처리 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 로프형 메디아 여과장치의 상부에는 상기 다수의 로프형 메디아에 고압의 세척수를 분사하는 세척수분사장치를 설치하고, 하부에는 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 다량의 기포를 분사하는 기포분사장치를 설치하여 상기 로프형 메디아 여과장치의 오염을 방지함으로써 상기 로프형 메디아 여과장치의 여과 가능시간을 연장하여 월류수를 효과적으로 처리할 수 있는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템 및 이를 이용한 수처리 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은, 하나의 반응조의 내부공간을 제1 여과부, 침전부, 제2 여과부 및 방류부로 구획하여 구조를 단순하게 하고 부지면적을 최소화할 수 있는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템은,

일정한 크기로 이루어지고 월류수가 유입되는 월류수 유입관이 설치된 반응조와;

상기 반응조의 일 측에 구획된 제1 여과부의 내부에 일정한 각도로 경사지게 설치되어 상기 월류수 유입관을 통해 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 연속적으로 제거할 수 있도록 미세 스크린이 회전가능하게 설치된 벨트형 스크린 장치와;

상기 제1 여과부의 외 측에 설치되고 상기 벨트형 스크린 장치의 미세 스크린에 의해 제거된 부유물질이 저장되는 저장조와;

상기 제1 여과부의 하부에 형성되고 상기 벨트형 스크린 장치를 통과한 월류수에 포함된 침강성 입자물질을 침전시켜 분리하는 침전부와;

상기 반응조의 가운데에 일정한 간격을 두고 설치되는 제1 격벽 및 제2 격벽 사이에 형성된 제2 여과부의 내부에 일정한 간격으로 설치되고 가운데 부분에 다수의 로프형 메디아가 조밀하게 설치되어 여과층이 형성하는 다수의 메디아 유닛으로 이루어지는 로프형 메디아 여과장치와;

상기 로프형 메디아 여과장치에 의해 오염물질이 제거된 처리수를 일시적으로 저장하고 외부로 배출할 수 있도록 방류수 배출구가 형성된 방류부;를 포함하되

상기 로프형 메디아 여과장치는, 상기 다수의 메디아 유닛의 하부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 분리하는 기포분사장치와, 상기 다수의 메디아 유닛의 상부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 고압의 세척수를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 세척하여 여과기능을 회복시키는 세척수분사장치와, 상기 다수의 메디아 유닛의 하부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아에서 분리된 후 상기 제1 여과부의 바닥에 형성된 경사면을 따라 이동하는 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지 배출장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 벨트형 스크린 장치는, 부유물질이 통과할 수 없는 크기의 미세 망이 형성되고 무한궤도식으로 회전할 수 있도록 벨트 형태로 이루어진 미세 스크린과, 상기 미세 스크린의 양단에 설치되어 상기 미세 스크린이 회전할 수 있게 하는 두 개의 롤러와, 상기 두 개의 롤러 중 어느 하나와 연결되어 상기 미세 스크린을 상부 쪽으로 회전시키는 구동모터와, 상기 미세 스크린의 둘레에 설치되어 상기 월류수 유입관을 통해 유입된 월류수가 상기 미세 스크린을 모두 통과하여 하부로 이동하도록 안내하는 가이드 판을 포함한다.

상기 저장조의 내부에는 분리가능하게 설치되어 부유물질을 주기적으로 수거할 수 있도록 하는 수거함이 더 설치된다.

상기 벨트형 스크린 장치에는 상기 미세 스크린에 부착된 상태로 이송되는 고형물을 긁어서 상기 저장조로 떨어뜨리기 위한 스크레이퍼와, 상기 스크레이퍼의 후방에 설치되고 고압의 공기나 세척수를 분사하여 상기 미세 스크린에 으로 고압의 공기 또는 세척수를 분사하여 미세 망을 막고 있는 고형물을 제거하여 여과기능을 회복시켜주는 스프레이 장치를 구비한다.

상기 제1 및 제2 격벽은 일정한 두께를 갖는 금속, 플라스틱판 또는 콘크리트 판으로 이루어지고 가운데 부분에는 월류수가 통과할 수 있도록 다수의 관통 홀이 형성되며 상단부와 하단부에는 관통 홀이 형성되지 않고 바닥은 상기 제2 여과부의 바닥에 형성된 경사면에 대응하도록 일 측으로 일정한 각도로 경사진 경사면이 형성된다.

상기 메디아 유닛은 상기 제1 및 제2 격벽과 유사한 크기와 형태를 갖는 판으로 이루어지고, 가운데에는 일정한 크기로 개구부가 형성되며, 상단부에는 상부 차단부가 하단부에는 하부 차단부가 각각 형성되고, 상기 개구부에는 다수의 로프형 메디아가 상하로 조밀하게 설치되어 여과층을 하며, 바닥은 상기 제2 여과부의 바닥에 형성된 경사면에 대응하도록 일 측으로 경사진 경사면이 형성된다.

상기 로프형 메디아는 일정 길이의 끈이나 로프로 이루어지고 상기 끈이나 로프에는 다수의 섬유 고리가 조밀하게 형성된다.

상기 기포분사장치는 상기 메디아 유닛의 하단부에 설치되고 상기 메디아 유닛 사이로 기포를 분사하는 다수의 기포분사노즐과, 상기 기포분사노즐의 일단에 연결되어 압축공기를 공급하는 압축공기파이프와, 상기 압축공기파이프에 연결되어 고압의 공기를 공급하는 공기압축기를 포함한다.

상기 세척수분사장치는 상기 메디아 유닛의 상부에 설치되어 고압의 세척수를 상기 메디아 유닛 사이로 분사하는 다수의 세척수 분사노즐과, 상기 세척수 분사노즐의 일단에 연결되어 고압의 세척수를 공급하는 세척수파이프를 포함한다.

상기 슬러지 배출장치는 상기 기포분사노즐의 하부에 설치되고 상기 제2 여과부의 바닥에 형성된 경사면의 일 측에 설치되는 다수의 슬러지 배출관과 다수의 슬러지 배출관과 연결되는 메인 슬러지 이송관, 그리고 상기 메인 슬러지 이송관에 설치되어 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지 펌프를 포함한다.

상기 메디아 유닛은 직육면체의 틀로 이루어진 프레임과, 상기 프레임의 상단과 하단에 설치되는 다수의 원형 링과, 상기 프레임의 상단과 하단에 설치된 다수의 원형 링 사이에 상하로 조밀한 간격으로 설치되는 다수의 로프형 메디아에 의해 여과층을 형성한다.

상기 메디아 유닛의 상단과 하단에 설치된 다수의 원형 링의 가운데에는 하부로 일정 길이 연장되고 상기 다수의 원형 링에 설치된 다수의 로프형 메디아의 가운데에 위치하면 외주 면에 방사방향으로 노즐이 형성된 세척수 분사노즐이 설치된다.

본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템을 이용한 수처리 방법에 있어서,

상기 제1 여과부에 경사지게 설치된 벨트형 스크린 장치를 이용하여 상기 월류수 유입관을 통해 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 연속적으로 제거하는 스크리닝 단계와;

상기 제1 여과부의 하부에 형성된 일정한 크기의 침전부를 이용하여 상기 벨트형 스크린 장치를 통과한 월류수에 포함된 침강성 입자물질을 침전시켜 제거하는 침전단계와;

상기 제2 여과부로 유입된 방류수에 포함된 오염물질을 제2 여과부에 설치된 로프형 메디아 여과장치를 이용한 제거하는 여과단계;를 포함하되,

상기 여과단계는, 상기 제2 여과부에 설치된 다수의 메디아 유닛에 설치된 다수의 로프형 메디아를 이용하여 오염물질을 흡착하여 제거하는 여과공정과;

상기 여과공정을 수행한 후 다수의 메디아 유닛의 하단부에 설치된 기포분사장치를 이용하여 다수의 메디아 유닛 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 분리하는 기포분사공정과;

상기 여과공정과 동시에 또는 여과공정 후에 상기 방류부에 저장되어 있는 방류수를 상기 방류수 배출관을 통해 외부로 배출하는 방류수 배출공정과;

상기 여과공정을 수행한 후 상기 다수의 메디아 유닛의 상부에 설치된 세척수 분사장치를 이용하여 다수의 로프형 메디아에 고압의 세척수를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 세척하는 세척수 분사공정과;

상기 세척수 분사공정과 기포분사공정을 통해 제2 여과부의 바닥으로 낙하한 후 제2 여과부의 경사면을 따라 일 측으로 이동한 슬러지를 상기 슬러지 배출장치를 이용하여 외부로 배출하는 슬러지 배출공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 여과공정은 상기 침전부와 방류부 사이에 일정한 수위 차가 생기도록 하여 제2 여과부 내부에 월류수의 수평방향의 흐름이 형성되도록 하고, 상기 기포분사공정은 상기 침전부와 방류부 사이에 수위 차가 생기지 않도록 하여 로프형 메디아에서 분리된 오염물질이 상기 침전부와 방류부로 배출되지 않도록 하며, 상기 세척수 분사공정은 상기 침전부와 방류부 그리고 제2 여과부의 수위를 낮추어서 고압의 세척수에 의해 로프형 메디아에서 분리되는 오염물질이 제2 여과부의 바닥으로 하강하도록 한다.

본 발명에 따르면, 다수의 로프형 메디아가 상하로 조밀하게 설치되어 이루어진 여과층을 이용하여 월류수에 포함된 오염물질을 제거하므로 폐색이 잘 일어나지 않을 뿐만 아니라 기포나 세척수를 이용하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 비교적 쉽게 제거할 수 있으므로 여과 가능시간을 충분히 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 로프형 메디아 여과장치의 선단에 벨트형 스크린 장치와 경사판 침전장치를 설치하여 폐색의 원인이 되는 부유물질과 고형물을 미리 제거하여 상기 로프형 메디아 여과장치에 걸리는 부하를 최소화하고 폐색을 방지하며 여과 가능시간을 충분히 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 로프형 메디아 여과장치의 상부에 상기 다수의 로프형 메디아에 고압의 세척수를 분사하는 세척수분사장치를 설치하고, 하부에는 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 다량의 기포를 분사하는 기포분사장치를 설치하여 상기 로프형 메디아 여과장치의 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 제거함으로써 로프형 메디아 여과장치의 여과 가능시간을 충분히 연장할 수 있다.

또한, 본 발명은, 하나의 반응조의 내부 공간을 제1 여과부, 침전부, 제2 여과부 및 방류부로 구획하여 구조를 단순하게 하고 부지면적을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템의 일 예를 보여주는 정 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템의 측 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 격벽의 일 예를 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명에 메디아 유닛의 일 예를 보여주는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템의 다른 예를 보여주는 정 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 벨트형 스크린 장치의 일 예를 보여주는 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 메디아 유닛의 다른 실시 예를 보여주는 사시도,
도 8은 도 7에 도시된 메디아 유닛의 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템을 이용한 수처리 방법을 보여주는 흐름도,
도 10은 본 발명의 수처리 방법에 따른 여과공정을 보여주는 설명도,
도 11은 본 발명의 수처리 방법에 따른 기포분사공정을 보여주는 설명도,
도 12는 본 발명의 수처리 방법에 따른 방류수 배출공정을 보여주는 설명도,
도 13은 본 발명의 수처리 방법에 따른 세척수 분사공정을 보여주는 설명도,
도 14는 본 발명의 수처리 방법에 따른 슬러지 배출공정을 보여주는 설명도,
도 15는 종래 기술에 따른 비점오염 처리장치의 일 예를 보여주는 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 통해 설명될 것이다.

그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템의 일 예를 보여주는 정 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템의 측 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 격벽의 일 예를 보여주는 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 메디아 유닛의 일 예를 보여주는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템(100)(이하, '월류수 여과시스템'이라 한다)은, 일정한 크기를 갖는 반응조(110)와, 이 반응조(110)의 내부에 설치되는 벨트형 스크린 장치(200) 및 로프형 메디아 여과장치(500)를 포함한다.

상기 반응조(110)의 일 측에는 일정한 크기로 제1 여과부(250)가 구획된다. 상기 제1 여과부(250)는 격벽(251)에 의해 상기 반응조(110)의 일 측 상부에 형성된다. 그리고 상기 제1 여과부(250)에는 벨트형 스크린 장치(200)가 일정한 각도로 경사지게 설치된다.

그리고 상기 반응조(110)의 가운데에는 제2 여과부(550)가 구획된다. 상기 제2 여과부(550)는 일정한 간격을 두고 설치되는 두 개의 격벽(530a)(530b)에 의해 일정한 크기로 형성된다. 그리고 상기 제2 여과부(550)에는 로프형 메디아 여과장치(500)가 설치된다.

또한, 상기 제1 여과부(250)와 제2 여과부(550) 사이에는 침전부(350)가 형성 된다. 그리고 상기 제2 여과부(550)의 타 측에는 로프형 메디아 여과장치(500)에 의해 오염물질이 제거된 처리수가 일시적으로 저장되는 방류부(650)가 형성된다.

그리고 상기 반응조(110)의 일 측에는 벨트형 스크린 장치(200)로 월류수를 공급하기 위한 월류수 유입관(201)이 설치되고, 상기 방류부(650)에는 방류수를 외부로 배출하기 위한 방류수 배출구(602)가 형성된다.

따라서 상기 월류수 유입관(201)을 통해 제1 여과부(250)로 유입되는 월류수는 상기 벨트형 스크린 장치(200)를 통과하는 과정에서 부유물질이 제거된다. 그리고 상기 제1 여과부(250)에서 침전부(350)로 유입된 월류수는 침강성 입자물질이 제거된다. 이어, 제2 여과부(550)로 유입된 월류수는 수평방향으로 이동하여 상기 로프형 메디아 여과장치(500)를 통과하는 과정에서 오염물질이 제거된다. 그리고 상기 로프형 메디아 여과장치(500)에서 오염물질이 제거된 처리수는 방류부(650)로 이동한 후 월류수 배출관(602)을 통해 외부로 배출된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 월류수 여과시스템(100)은, 로프형 메디아 여과장치(500)를 이용하여 월류수에 포함된 오염물질을 제거하되, 그 선단에 상기 벨트형 스크린 장치(200)를 설치하여 로프형 메디아 여과장치(500)의 폐색을 유발하는 원인물질을 제거하여 로프형 메디아 여과장치(500)에 걸리는 부하를 줄여주고 여과층이 급속히 폐색되는 것을 방지한다. 또한, 본 발명에 따른 월류수 여과시스템(100)은 월류수의 흐름이 원활하게 이루어져서 처리효율이 향상된다.

더욱 구체적으로, 상기 벨트형 스크린 장치(200)는, 상기 월류수 유입관(201)을 통해 제1 여과부(250)로 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 제거하기 위한 것으로, 부유물질이 통과할 수 없는 크기의 미세 망으로 이루어진 미세 스크린(220)과, 상기 미세 스크린(220)의 양단에 설치되어 상기 미세 스크린(220)이 회전할 수 있게 하는 두 개의 롤러(225a)(225b)와, 상기 두 개의 롤러 중 어느 하나와 연결되어 상기 미세 스크린(220)을 상측으로 회전시키는 구동모터를 포함한다.

상기 벨트형 스크린 장치(200)는 제1 여과부(250)의 내부에 일정한 각도로 경사지게 설치된다. 따라서 상기 벨트형 스크린 장치(200)의 하단부는 제1 여과부(250)의 내부에 설치되어 수면 아래에 위치하게 되고, 상단부는 상기 제1 여과부(250)의 외 측에 돌출되게 된다. 그리고 상기 제1 여과부(250)의 외 측에는 상기 벨트형 스크린 장치(200)를 통과하지 못한 부유물질을 저장하기 위한 저장조(450)가 설치된다.

그리고 상기 벨트형 스크린 장치(200)에는 미세 스크린(220)의 표면에 부착된 상태로 미세 스크린(220)과 함께 이동하는 고형물을 분리하기 위한 수단이 구비된다. 예를 들어, 상기 벨트형 스크린 장치(200)의 상단부에는 미세 스크린(220)을 통과하지 못한 상태에서 함께 이동하는 고형물을 강제로 긁어서 제거하기 위한 스크레이퍼(260)가 설치된다. 상기 스프케이퍼(260)는 미세 스크린(220)의 하면에 밀착되게 설치되어 미세 스크린(220)에 부착된 상태로 이송되는 고형물을 긁어서 제거한다. 또한, 상기 스크레이퍼(260)의 후방에는 스프레이 장치(270)가 더 설치된다. 상기 스프레이 장치(270)는 미세 스크린(220)의 미세 망을 막고 있는 고형물에 고압의 공기나 세척수를 분사하여 세척한다. 상기 스프레이 장치(270)는 상측 미세 스크린(220a)과 하측 미세 스크린(220b) 사이에 설치되어 고압의 공기나 세척수를 분사하여 미세 스크린(220)을 세척함으로써 여과기능을 회복시켜 준다.

상기 제1 여과부(250)는 격벽(251)에 의해 구획되고 하부에는 상기 벨트형 스크린 장치(200)를 통과한 월류수를 배출하기 위한 월류수 배출구(202)가 형성된다. 그리고 제1 여과부(250)의 하부에는 침전부(350)가 형성된다. 상기 침전부(350)는 월류수 배출구(202)를 통해 배출되는 월류수에 포함된 침강성 입자물질이 침전된다. 그리고 침전부(350)의 바닥으로 침전된 슬러지는 슬러지 배출관(585)을 통해 외부로 배출된다.

이어, 상기 반응조(110)의 가운데 부분에는 제2 여과부(550)가 구획된다. 제2 여과부(550)는 반응조(110)의 가운데 부분에 일정한 간격을 두고 설치되는 제1 및 제2 격벽(530a)(530b)의 사이에 형성된다. 제1 격벽(530a)은 침전부(350) 측에 설치되고 제2 격벽(530b)은 방류부(650) 측에 설치된다.

도 3에서 보는 바와 같이, 상기 제1 및 제2 격벽(530)은 일정한 두께를 갖는 금속, 플라스틱판 또는 콘크리트 판(531)으로 이루어진다. 제1 및 제2 격벽(530)의 양 측면은 반응조(110)의 내측 벽에 형성된 도시되지 않은 가이드 홈에 삽입될 수 있도록 한다. 그리고 제1 및 제2 격벽(530)의 가운데 부분에는 다수의 관통 홀(533)이 형성되어 월류수가 통과할 수 있도록 한다. 그러나 상단부와 하단부에는 관통 홀(533)이 형성되지 않아 월류수가 통과할 수 없도록 한다. 또한, 상기 제1 및 제2 격벽(530)의 바닥은 제2 여과부(550)의 바닥에 형성된 경사면(552)에 대응하도록 일 측으로 경사지게 경사면(535)이 형성된다.

상기 제2 여과부(550)에는 로프형 메디아 여과장치(500)가 설치된다. 로프형 메디아 여과장치(500)는, 제2 여과부(550)의 내부에 일정한 간격으로 설치되는 다수의 메디아 유닛(540)을 포함한다. 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 메디아 유닛(540)은 제1 및 제2 격벽(530)과 유사한 크기와 형태를 갖는 판(541)으로 이루어진다. 즉, 상기 메디아 유닛(540)의 양 측면은 반응조(110)의 내측 벽에 형성된 도시되지 않은 가이드 홈에 삽입될 수 있도록 한다. 그리고 메디아 유닛(540)의 가운데에는 일정한 크기로 개구부(544)가 형성되어 월류수가 통과할 수 있도록 한다. 그러나 상단부에는 상부 차단부(542)가 형성되고 하단부에는 하부 차단부(543)가 형성되어 월류수가 통과할 수 없도록 한다.

그리고 상기 개구부(544)에는 다수의 로프형 메디아(410)를 조밀하게 설치하여 여과층(548)을 형성한다. 예를 들어, 상기 개구부(544)의 상단과 하단에는 다수의 걸쇠(513)가 일정한 간격으로 설치된다. 그리고 상기 걸쇠(513)에 로프형 메디아(510)를 지그재그식으로 걸어서 여과층(548)을 형성한다. 상기 로프형 메디아(510)는 끈이나 로프로 이루어지되 끈이나 로프의 주변에 다수의 섬유 고리가 조밀하게 형성된 것이다. 따라서 월류수가 개구부(544)를 통과할 때 로프형 메디아(510)의 섬유 고리에 오염물질이 부착되게 된다. 또한, 상기 메디아 유닛(540)의 바닥은 제2 여과부(550)의 바닥에 형성된 경사면(552)에 대응하도록 일 측으로 경사진 경사면(545)이 형성된다.

이와 같이, 제1 및 제2 격벽(530a)(530b) 사이에 형성된 제2 여과부(550)에 다수의 메디아 유닛(540)을 일정한 간격으로 설치하면, 상기 제1 격벽(530a)의 가운데 부분에 형성된 관통 홀(533a)을 통해 유입된 월류수가 메디아 유닛(540)의 가운데 부분에 형성된 여과층(548)을 순차적으로 통과하면서 월류수에 포함된 오염물질이 로프형 메디아(510)에 흡착된다. 그리고 다수의 메디아 유닛(540)의 여과층(548)을 거쳐서 오염물질이 제거된 처리수는 제2 격벽(530b)의 가운데 부분에 형성된 관통 홀(533b)을 통해 방류부(650)로 배출된다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 로프형 메디아 여과장치(500)는 기포분사장치(560), 세척수분사장치(570) 및 슬러지 배출장치(580)를 더 포함한다. 상기 기포분사장치(560)는 다수의 메디아 유닛(540)의 하단부에 설치되어 상기 메디아 유닛(540) 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아(510)를 좌우로 흔들어서 그 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 것이다.

바람직하게 상기 기포분사장치(560)는 이웃하는 메디아 유닛(540) 사이의 하단부에 설치되어 메디아 유닛(540) 사이로 다량의 기포를 분사하는 기포분사노즐(561)과 상기 다수의 기포분사노즐(561)과 연결되어 고압의 압축공기를 공급하는 압축공기파이프(562)와, 상기 압축공기파이프(562)에 설치되어 공기를 압축시키는 공기압축기를 포함하여 이루어진다.

상기 세척수분사장치(570)는 다수의 메디아 유닛(540)의 상부에 설치되어 상기 메디아 유닛(540) 사이로 고압의 세척수를 분사하여 로프형 메디아(510)의 표면에 부착된 고형물을 세척하는 것이다.

바람직하게 상기 세척수분사장치(570)는 이웃하는 메디아 유닛(540) 사이의 상부에 설치되어 메디아 유닛(540) 사이로 고압의 세척수를 분사하는 세척수 분사노즐(571)과, 상기 다수의 세척수 분사노즐(571)과 연결되어 고압의 세척수를 공급하는 세척수파이프(572)를 포함하여 이루어진다.

상기 슬러지 배출장치(580)는 메디아 유닛(540) 사이의 하부에 설치되어 기포분사노즐(561)과 세척수 분사노즐(571)의 작용으로 로프형 메디아(510)에서 분리된 후 바닥으로 낙하하여 제2 여과부(550)의 경사면(552)을 따라 일 측으로 이동한 슬러지를 외부로 배출시키기 위한 것이다.

바람직하게, 상기 슬러지 배출장치(580)는 상기 기포분사노즐(560)의 하부에 위치하도록 설치되는 다수의 슬러지 배출관(581)과, 상기 슬러지 배출관(581)과 연결되어 슬러지를 외부로 배출하는 메인 슬러지 이송관(582)과, 상기 메인 슬러지 이송관(582)에 설치되어 슬러지를 배출하는 슬러지 펌프를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 슬러지 배출관(581)은 경사면(552)의 일 측에 위치하도록 설치되는 것으로 기포분사노즐(560)과 같이 수평방향으로 연장되어 길게 형성할 필요는 없다. 또한, 상기 슬러지 배출관(581)에는 밸브가 설치되어 이웃하는 메디아 유닛(540) 사이에 구획된 공간에 존재하는 슬러지를 선택적으로 배출할 수 있도록 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템의 다른 실시 예에 대해서 설명한다.

도 5에서 보는 바와 같이, 본 실시 예에 따른 월류수 여과시스템(100)은, 크게 반응조(110)와, 이 반응조(110)의 내부에 설치되는 벨트형 스크린 장치(200), 경사판침전장치(300) 및 로프형 메디아 여과장치(500)를 포함한다.

상기 반응조(110)의 일 측에는 일정한 크기로 제1 여과부(250)가 구획된다. 상기 제1 여과부(250)에는 벨트형 스크린 장치(200)가 일정한 각도로 경사지게 설치된다. 그리고 제1 여과부(250)의 하부에는 침전부(350)가 형성된다. 상기 침전부(350)에는 경사판침전장치(300)가 설치된다. 그리고 상기 반응조(110)의 가운데에는 두 개의 격벽(530a)(530b)에 의해 제2 여과부(550)가 구획되고, 상기 제2 여과부(550)에는 로프형 메디아 여과장치(500)가 설치된다. 그리고 상기 반응조(110)의 타 측에는 로프형 메디아 여과장치(500)에 의해서 처리된 처리수를 임시 저장하기 위한 방류부(650)가 형성된다.

그리고 상기 제1 여과부(250)에는 월류수 유입관(201)이 설치된다. 상기 월류수 유입관(201)은 월류수가 벨트형 스크린 장치(200)를 통과하도록 설치된다. 상기 벨트형 스크린 장치(200)는 월류수 유입관(202)을 통해 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 분리하기 위한 것으로, 하단부는 제1 여과부(250)의 수면 아래에 위치하도록 설치되고 상단부는 제1 여과부(250)의 외 측으로 돌출되게 설치된다.

바람직하게, 상기 벨트형 스크린 장치(200)는 도 6에서 보는 바와 같이, 무한 궤도식으로 회전할 수 있도록 벨트 형태로 이루어진 미세 스크린(220)과, 상기 미세 스크린(220)의 양단에 설치된 롤러(225a)(225b)와, 상기 롤러(255a)와 연결되어 상기 미세 스크린(220)을 상단부 쪽으로 회전시키는 구동모터(227)를 포함한다.

상기 미세 스크린(220)은, 월류수에 포함된 부유물질을 분리하는 것으로, 벨트형으로 제작될 수 있는 경우라면 어느 것이나 가능하지만 바람직하게는 폴리에틸랜 수지로 제작될 수 있다. 상기 미세 스크린(220)의 망 크기는 부유물질의 조성에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 대략 100~500㎛의 크기를 갖는다.

그리고 상기 미세 스크린(220)의 둘레에는 가이드 판(230)이 설치된다. 상기 가이드 판(230)은 월류수 유입관(201)으로 유입되는 월류수가 모두 미세 스크린(220)을 통과하도록 안내한다. 즉, 월류수에 포함된 부유물질이 미세 스크인(220)을 통하지 않고 그대로 배출되는 것을 방지한다. 바람직하게 상기 가이드 판(230)은 미세 스크린(220)의 상면 가장자리를 감쌀 수 있도록 형성된다.

제1 여과 부(350)를 형성하는 격벽(251)의 하부에는 월류수 배출구(202)가 형성된다. 월류수 배출구(202)는 미세 스크린(220)을 통과한 월류수를 침전부(350)로 배출한다. 즉, 미세 스크린(220)을 통과하지 못한 부유물질은 미세 스크린(220)과 함께 상측으로 이동한 후 저 장조(450)로 낙하하고, 미세 스크린(220)을 통과한 월류수는 월류수 배출구(202)를 통해 침전부(350)로 배출된다.

상기 저 장조(450)는 벨트형 스크린 장치(200)에 의해 이송되는 부유물질을 일시적으로 보관한다. 상기 저 장조(450)의 내부에는 수거함(455)이 설치된다. 수거함(455)은 분리가능하게 설치되어 주기적으로 부유물질을 수거할 수 있도록 한다.

상기 벨트형 스크린 장치(200)에는 스크레이퍼(260)와 스프레이 장치(270)가 구비된다. 상기 스크레이퍼(260)는 미세 스크린(220)의 표면에 부착된 상태로 이송되는 고형물을 긁어서 분리한다. 상기 스크레이퍼(260)는 방향 전환을 위해 하강하는 미세 스크린(220)의 하면에 밀착되게 설치된다. 그리고 스프레이 장치(270)는 스크레이퍼(260)의 후방에 설치되고 미세 스크린(220)에 고압의 공기나 세척수를 분사하여 미세 망을 막고 있는 고형물을 제거하여 미세 스크린(220)의 여과 기능을 회복시켜 준다.

바람직하게 상기 스프레이 장치(270)는 상측 미세 스크린(220a)과 하측 미세 스크린(220b) 사이에 가로질러 설치되고 하면에 다수의 노즐이 형성된 스프레이 노즐(271)과, 상기 스프레이 노즐(271)의 일단에 연결되어 고압의 공기나 세척수를 공급하는 공급파이프(272)와, 상기 공급파이프(272)에 연결되어 고압의 공기 또는 세척수를 공급하는 공급펌프를 포함한다. 상기 공급파이프(272)로 공급되는 세척수는 상수도나 방류수가 사용될 수 있다. 또한, 상기 공급파이프(272)에는 세척수를 가열하기 위한 히터(274)가 더 구비될 수 있다.

따라서 미세 스크린(220)에 분리되지 않고 부착된 상태로 함께 이동하는 고형물은 스크레이퍼(260)에 의해 제거되고 또 스프레이 장치(270)에서 분사되는 고압의 공기나 세척수에 의해 세척된다. 이때, 스프레이노즐(271)은 하측 미세 스크린(220)의 진행 방향과 반대 방향으로 고압 세척수를 분사하도록 설치하면, 동일한 조건에서 분사되는 미세 스크린(220)의 면적을 넓혀서 잘 분리되지 않은 고형물을 제거할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 로프형 메디아 여과장치(500)의 여과층을 급속히 폐색 시키는 원인물질인 머리카락, 펄프, 섬유, 고춧가루 등과 같은 부유물질을 벨트형 스크린 장치(200)를 이용하여 연속적으로 제거함으로써 로프형 메디아 여과장치(500)의 여과 가능 시간을 늘릴 수 있다. 예를 들어, 종래의 메디아 여과장치는 월류수가 유입된 이후 5~10분 정도 지나면 여과층이 급속히 폐색된다. 그러나 본 발명은 부유물질을 연속적으로 제거하기 때문에 여과 가능한 시간이 40~50분 정도 연장되게 된다.

상기 로프형 메디아 여과장치(500)는 제2 여과부(550)에 다수의 메디아 유닛(1540)을 설치하여 이루어진다. 메디아 유닛(1540)의 바람직한 실시 예는 도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 직육면체의 틀로 이루어진 프레임(1541)과, 상기 프레임(1541)의 상단과 하단에 설치된 다수의 원형 링(1544a)(1544b)과, 상기 프레임(1541)의 상단과 하단에 설치된 원형 링(1544a)(1544b) 사이에 상하로 조밀한 간격으로 설치되는 로프형 메디아(510)를 포함한다.

상기 로프형 메디아(510)는 다수 개의 합성섬유 모노필라멘트를 일정 방향으로 꼬아 이루어진 끈 또는 로프와 상기 끈 또는 로프의 표면을 따라 불특정 간격으로 심어진 다수 개의 합성섬유 멀티필라멘트 고리로 이루어진다. 상기 로프형 메디아(510)는 섬유 상으로 이루어져 비표면적을 200 ㎡/㎥이상으로 증가시킬 수 있고 표면에 형성된 무수한 섬유 고리를 이용하여 부유물질을 제거할 수 있다.

따라서 제2 여과부(550)의 내부에 다수의 메디아 유닛(1540)을 일정한 간격으로 설치하면, 상기 메디아 유닛(1540)에 설치된 로프형 메디아(510)에 의해 여과층이 형성된다. 즉, 제1 격벽(530a)의 관통 홀(533a)을 통해 제2 여과부(550)로 유입된 월류수는 다수의 메디아 유닛(1540)에 형성된 여과층을 수평방향으로 통과하면서 오염물질(즉, 미세 부유물질과 고형물 또는 유분 등)이 제거된다.

그리고 상기 로프형 메디아 여과장치(500)의 하단부에는 기포분사장치(560)가 설치된다. 상기 기포분사장치(560)는 상기 메디아 유닛(1540)의 하부에 설치된 다수의 기포분사노즐(561)을 포함한다. 기포분사노즐(561)은 메디아 유닛(540)의 로프형 메디아(510) 사이로 다량의 기포를 분사하여 상기 로프형 메디아(510)에 부착된 오염물질을 제거한다. 이때, 상기 기포분사노즐(561)에는 메디아 유닛(540)과 같은 길이로 연장되고 상면에는 일정한 간격으로 노즐(564)이 형성된다. 그리고 기포분사노즐(561)의 일단에는 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 공급파이프(562)가 연결된다. 그리고 상기 압축공기 공급파이프(562)에는 압축공기를 공급하기 위한 도시되지 않은 공기압축기가 설치된다.

그리고 상기 로프형 메디아 여과장치(500)의 상부에는 세척수 분사장치(570)가 설치된다. 상기 세척수 분사장치(570)는 메디아 유닛(1540)의 원형 링(1544)의 가운데에 수직으로 일정 길이 연장되어 상기 원형 링(1544)에 설치된 다수의 로프형 메디아(510)와 평행하게 설치된다. 그리고 상기 세척수 분사노즐(571)의 외주 면에는 방사방향으로 다수의 노즐(574)이 형성된다. 그리고 상기 세척수 분사노즐(571)의 일단에는 고압의 세척수를 공급하는 세척수파이프(572)가 연결된다. 또한, 상기 세척수파이프(572)에는 도시되지 않은 세척수공급펌프가 설치될 수 있다. 이와 같이, 메디아 유닛(1540)의 원형 링(544)의 가운데에 세척수 분사노즐(571)을 설치하면 세척수 분사노즐(571)에서 방사방향으로 분사되는 세척수가 로프형 메디아(510)에 골고루 분사되어 오염물질을 효과적으로 세척할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템(100)을 이용한 수처리 방법에 대해서 설명한다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템(100)을 이용한 수처리 방법은, 크게 스크리닝 단계(S100), 침전단계(S200), 여과단계(S300) 및 건조단계(S360)로 구성된다.

상기 스크리닝 단계(S100)는 월류수 유입관(201)을 통해 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 제1 여과부(250)에 경사지게 설치된 벨트형 스크린 장치(200)를 이용하여 제거하는 단계이다. 이때, 상기 벨트형 스크린 장치(200)를 통과하지 못한 부유물질은 저장조(450)에 저장되고, 상기 벨트형 스크린 장치(200)를 통과한 월류수는 침전부(350)로 이동한다.

상기 침전단계(S200)는 침전부(350)로 유입된 월류수가 경사판 침전장치(300)를 통과하는 동안에 월류수에 포함된 입자물질이 침전되어 제거되는 단계이다. 상기 침전부(350)의 바닥으로 가라앉은 입자물질은 슬러지 배출관((585)를 통해서 외부로 배출된다.

상기 여과단계(S300)는 제2 여과부(550)에 설치된 로프형 메디아 여과장치(500)를 이용하여 오염물질을 제거하는 단계이다. 특히, 상기 여과단계(S300)는 여과공정(S310), 기포분사공정(S320), 방류수 배출공정(S330), 세척수 분사공정(S340), 슬러지 배출공정(S350)으로 세분될 수 있다.

먼저, 상기 여과공정(S310)은 제2 여과부(550)에 설치된 다수의 메디아 유닛(540)을 이용하여 오염물질을 제거하는 공정이다. 상기 기포분사공정(S320)은 다수의 메디아 유닛(540)의 하단부에 설치된 기포분사장치(560)를 이용하여 다수의 메디아 유닛(540) 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아(510)에 부착된 오염물질을 제거하는 공정이다. 상기 방류수 배출공정(S330)은 방류부(650) 내의 방류수를 방류수 배출관(602)을 통해 외부로 배출하는 공정이다. 상기 세척수 분사공정(S340)은 다수의 메디아 유닛(540)의 상부에 설치된 세척수 분사장치(570)를 이용하여 다수의 로프형 메디아(510)에 고압의 세척수를 분사하여 로프형 메디아(510)에 부착된 오염물질을 세척하는 공정이다. 상기 슬러지 배출공정(S350)은 제2 여과부(550)의 바닥에 설치된 슬러지 배출장치(580)를 이용하여 제2 여과부(550)의 바닥에 쌓인 슬러지를 외부로 배출하는 공정이다. 상기 슬러지 배출공정(S350)은 침전부(350) 및 방류부(650)의 바닥에 가라앉은 슬러지와 잔류수를 외부로 배출하는 것을 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 여과공정(S310)은, 도 10에서 보는 바와 같이, 제2 여과부(550)로 유입된 후 수평방향으로 이동하는 월류수가 다수의 메디아 유닛(540)에 설치된 여과층을 통과하는 동안에 월류수에 포함된 오염물질을 흡착하여 제거한다. 즉, 상기 침전부(350) 내부의 월류수는 제1 격벽(530a)에 형성된 관통 홀(533a)을 제2 여과부(550)로 유입된다. 이러한 월류수의 흐름은 방류부(650)의 수위를 침전부(350)의 수위보다 낮게 유지함으로써 가능하다. 이를 위해 상기 방류부(650)의 방류수는 방류수 배출구(602)를 통해 외부로 배출한다. 이를 위해 상기 방류수 배출구(602)에는 도시되지 않은 방류수 펌프가 구비될 수 있다.

그리고 다수의 메디아 유닛(540)에 형성된 여과층(548)에는 로프형 메디아(510)가 조밀하게 설치되어 있다. 또한, 다수의 메디아 유닛(540)은 후방으로 갈수록 로프형 메디아(510)가 더 조밀하게 설치되어 미세 오염물질까지 제거할 수 있도록 한다.

이어, 상기한 여과공정(S310)을 일정 시간 동안 수행하고 나면, 로프형 메디아(510)의 표면에 오염물질이 부착되고 이들 오염물질은 여과층의 공극을 막아서 여과성능이 떨어지게 된다. 그러면 도 11에서 보는 바와 같이, 상기 침전부(350)와 방류부(650)의 수위를 동일하게 유지한 상태에서 제2 여과부(550)의 하부에 설치된 기포분사장치(560)를 이용하여 다수의 메디아 유닛(540) 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아(510)에 부착된 오염물질을 제거하는 기포분사공정(S320)을 수행한다.

그러면 상기 기포분사장치(560)의 기포분사노즐(561)에서 분사되는 다량의 기포가 로프형 메디아(510)를 강하게 흔들어 그 표면에 부착된 오염물질을 분리시킨다. 이때, 상기 기포분사노즐(561)에서 다량의 기포가 분사되면 제2 여과부(550)의 내부에 상향류의 흐름이 형성된다. 그리고 이 상향류의 흐름을 따라 로프형 메디아(510)에서 분리된 오염물질이 상부로 이동하게 된다. 따라서 로프형 메디아(510)에서 분리된 오염물질이 메디아 유닛(540)과 격벽(530)의 상단부를 통해서 침전부(350)나 방류부(650)로 유입될 수 있다. 이러한 것을 방지하기 위해서, 상기 메디아 유닛(540)의 상단부에는 상부 차단 판(542)이 설치되고 하단부에는 하부 차단 판(543)이 형성된다. 그리고 상기 격벽(530)은 가운데 부분에만 관통 홀(533)이 형성되고 상단부와 하단부에는 관통 홀이 형성되지 않는다. 즉, 기포분사공정(S320)이 완료되면, 로프형 메디아(510)에서 분리된 오염물질은 중력에 의해서 제2 여과부(550)의 바닥으로 낙하한다.

이어, 상기 방류수 배출공정(S330)은 방류부(650) 내의 방류수를 방류수 배출구(602)를 통해 외부로 배출하는 공정이다. 이 방류수 배출공정(S330)은 여과공정(S310)을 수행하는 동안이나 여과공정(S310)이 완료된 후에 수행될 수 있다. 상기 방류수 배출구(602)는 방류부(650)의 바닥까지 연장하여 방류부(650) 내에 잔류 수가 남지 않도록 한다. 또한, 방류수 배출구(602)에는 도시되 않은 방류수 펌프가 설치된다.

이어서, 상기 방류부(650)의 수위가 낮아지면, 상기 제2 여과부(550)의 상부에 설치된 세척수분사장치(570)를 이용하여 다수의 메디아 유닛(540) 사이로 고압의 세척수를 분사하는 세척수 분사공정(S340)이 수행된다. 즉, 도 13에서 보는 바와 같이, 침전부(350), 제2 여과부(550) 및 방류부(650)의 수위를 모두 낮춘 상태에서 세척수분사장치(57)의 세척수 분사노즐(571)에서 고압의 세척수를 분사하면, 고압의 세척수에 의해 로프형 메디아(510)의 표면에서 부착된 오염물질이 분리되어 제2 여과부(550)의 바닥으로 떨어지게 된다. 이와 같이, 로프형 메디아(510)에 부착된 오염물질을 세척하면 로프형 메디아(510)의 여과기능이 회복된다.

그리고 제2 여과부(550)의 경사사면(522)을 따라 일 측으로 이동한 오염물질을 슬러지 배출장치(580)를 이용하여 외부로 배출하는 슬러지 배출공정(S350)이 수행된다. 상기 세척수 분사공정(S340)과 기포분사공정(S320)에 의해서 로프형 메디아(510)에서 분리된 오염물질은 제2 여과부(550)의 바닥으로 떨어진 후 경사면(522)을 따라 일 측으로 이동한다. 그리고 상기 경사면(522)의 일 측에는 다수의 슬러지 배출관(581)이 설치된다. 또한, 각각의 슬러지 배출관(581)에는 도시되지 않은 밸브가 더 설치될 수 있다. 따라서 상기 밸브를 조작하면 메디아 유닛(510) 사이의 공간에 쌓여 있는 슬러지를 외부로 배출시킬 수 있다. 아울러 상기 슬러지 배출공정(S350)은 침전부(350)와 방류부(650) 내의 슬러지를 배출하는 공정을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 로프형 메디아 여과장치(500)를 이용하여 월류수에 포함된 오염물질을 제거하되, 첫째, 로프형 메디아 여과장치(500)의 전단에 벨트형 스크린 장치(200)와 경사판 침전장치(300)를 설치하여 로프형 메디아 여과장치(500)의 급속한 폐색을 일으키는 원인물질을 미리 제거함으로써 상기 로프형 메디아 여과장치(500)의 여과 가능시간을 연장한다. 둘째, 상기 로프형 메디아 여과장치(500)의 하부에는 기포분사장치(560)를 설치하고 상부에는 세척수분사장치(570)를 설치하여 로프형 메디아 여과장치(500)의 로프형 메디아(510)에 부착된 오염물질을 제거하여 줌으로써 여과층의 폐색을 미리 방지하여 상기 로프형 메디아 여과장치(500)의 여과 가능시간을 연장한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 여과시스템 110: 반응조
200: 벨트형 스크린 장치 201:월류수 유입관
202: 월류수 배출구 220: 미세 스크린
230: 가이드 판 250: 제1 여과부
260: 스크레이퍼 270: 스프레이 장치
300: 경사판 침전장치 350: 침전부
450: 저장조 455: 수거함
500: 로프형 메디아 여과장치 510: 로프형 메디아
540: 메디아 유닛 560: 기포분사장치
561: 기포분사노즐 570: 세척수분사장치
571: 세척수 분사노즐 602: 방류수 배출구
650: 방류부

Claims

일정한 크기로 이루어지고 월류수가 유입되는 월류수 유입관이 설치된 반응조와;
상기 반응조의 일 측에 구획된 제1 여과부의 내부에 일정한 각도로 경사지게 설치되어 상기 월류수 유입관을 통해 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 연속적으로 제거할 수 있도록 미세 스크린이 회전가능하게 설치된 벨트형 스크린 장치와;
상기 제1 여과부의 외 측에 설치되고 상기 벨트형 스크린 장치의 미세 스크린에 의해 제거된 부유물질이 저장되는 저장조와;
상기 제1 여과부의 하부에 형성되고 상기 벨트형 스크린 장치를 통과한 월류수에 포함된 침강성 입자물질을 침전시켜 분리하는 침전부와;
상기 반응조의 가운데에 일정한 간격을 두고 설치되는 제1 격벽 및 제2 격벽 사이에 형성된 제2 여과부의 내부에 일정한 간격으로 설치되고 가운데 부분에 다수의 로프형 메디아가 조밀하게 설치되어 여과층이 형성하는 다수의 메디아 유닛으로 이루어지는 로프형 메디아 여과장치와;
상기 로프형 메디아 여과장치에 의해 오염물질이 제거된 처리수를 일시적으로 저장하고 외부로 배출할 수 있도록 방류수 배출구가 형성된 방류부;를 포함하되
상기 로프형 메디아 여과장치는, 상기 다수의 메디아 유닛의 하부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 분리하는 기포분사장치와, 상기 다수의 메디아 유닛의 상부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 고압의 세척수를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 세척하여 여과기능을 회복시키는 세척수분사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제1 항에 있어서,
상기 벨트형 스크린 장치는, 부유물질이 통과할 수 없는 크기의 미세 망이 형성되고 무한궤도식으로 회전할 수 있도록 벨트 형태로 이루어진 미세 스크린과, 상기 미세 스크린의 양단에 설치되어 상기 미세 스크린이 회전할 수 있게 하는 두 개의 롤러와, 상기 두 개의 롤러 중 어느 하나와 연결되어 상기 미세 스크린을 상부 쪽으로 회전시키는 구동모터와, 상기 미세 스크린의 둘레에 설치되어 상기 월류수 유입관을 통해 유입된 월류수가 상기 미세 스크린을 모두 통과하여 하부로 이동하도록 안내하는 가이드 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제2 항에 있어서,
상기 저장조의 내부에는 분리가능하게 설치되어 부유물질을 주기적으로 수거할 수 있도록 하는 수거함이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제3 항에 있어서,
상기 벨트형 스크린 장치에는 상기 미세 스크린에 부착된 상태로 이송되는 고형물을 긁어서 상기 저장조로 떨어뜨리기 위한 스크레이퍼와, 상기 스크레이퍼의 후방에 설치되고 고압의 공기나 세척수를 분사하여 상기 미세 스크린에 으로 고압의 공기 또는 세척수를 분사하여 미세 망을 막고 있는 고형물을 제거하여 여과기능을 회복시켜주는 스프레이 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 격벽은 일정한 두께를 갖는 금속, 플라스틱판 또는 콘크리트 판으로 이루어지고 가운데 부분에는 월류수가 통과할 수 있도록 다수의 관통 홀이 형성되며 상단부와 하단부에는 관통 홀이 형성되지 않고 바닥은 상기 제2 여과부의 바닥에 형성된 경사면에 대응하도록 일 측으로 일정한 각도로 경사진 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제5 항에 있어서,
상기 메디아 유닛은 상기 제1 및 제2 격벽과 유사한 크기와 형태를 갖는 판으로 이루어지고, 가운데에는 일정한 크기로 개구부가 형성되며, 상단부에는 상부 차단부가 하단부에는 하부 차단부가 각각 형성되고, 상기 개구부에는 다수의 로프형 메디아가 상하로 조밀하게 설치되어 여과층을 하며, 바닥은 상기 제2 여과부의 바닥에 형성된 경사면에 대응하도록 일 측으로 경사진 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제1 항에 있어서,
상기 로프형 메디아 여과장치는, 상기 다수의 메디아 유닛의 하부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아에서 분리된 후 상기 제1 여과부의 바닥에 형성된 경사면을 따라 이동하는 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지 배출장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제7 항에 있어서,
상기 기포분사장치는 상기 메디아 유닛의 하단부에 설치되고 상기 메디아 유닛 사이로 기포를 분사하는 다수의 기포분사노즐과, 상기 기포분사노즐의 일단에 연결되어 압축공기를 공급하는 압축공기파이프와, 상기 압축공기파이프에 연결되어 고압의 공기를 공급하는 공기압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제8 항에 있어서,
상기 세척수분사장치는 상기 메디아 유닛의 상부에 설치되어 고압의 세척수를 상기 메디아 유닛 사이로 분사하는 다수의 세척수 분사노즐과, 상기 세척수 분사노즐의 일단에 연결되어 고압의 세척수를 공급하는 세척수파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제9 항에 있어서,
상기 슬러지 배출장치는 상기 기포분사노즐의 하부에 설치되고 상기 제2 여과부의 바닥에 형성된 경사면의 일 측에 설치되는 다수의 슬러지 배출관과 다수의 슬러지 배출관과 연결되는 메인 슬러지 이송관, 그리고 상기 메인 슬러지 이송관에 설치되어 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제1 항에 있어서,
상기 메디아 유닛은 직육면체의 틀로 이루어진 프레임과, 상기 프레임의 상단과 하단에 설치되는 다수의 원형 링과, 상기 프레임의 상단과 하단에 설치된 다수의 원형 링 사이에 상하로 조밀한 간격으로 설치되는 다수의 로프형 메디아에 의해 여과층을 형성하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
제11 항에 있어서,
상기 메디아 유닛의 상단과 하단에 설치된 다수의 원형 링의 가운데에는 하부로 일정 길이 연장되고 상기 다수의 원형 링에 설치된 다수의 로프형 메디아의 가운데에 위치하면 외주 면에 방사방향으로 노즐이 형성된 세척수 분사노즐이 설치되는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템.
일정한 크기로 이루어지고 월류수가 유입되는 월류수 유입관이 설치된 반응조와;
상기 반응조의 일 측에 구획된 제1 여과부의 내부에 일정한 각도로 경사지게 설치되어 상기 월류수 유입관을 통해 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 연속적으로 제거할 수 있도록 미세 스크린이 회전가능하게 설치된 벨트형 스크린 장치와;
상기 제1 여과부의 외 측에 설치되고 상기 벨트형 스크린 장치의 미세 스크린에 의해 제거된 부유물질이 저장되는 저장조와;
상기 제1 여과부의 하부에 형성되고 상기 벨트형 스크린 장치를 통과한 월류수에 포함된 침강성 입자물질을 침전시켜 분리하는 침전부와;
상기 반응조의 가운데에 일정한 간격을 두고 설치되는 제1 격벽 및 제2 격벽 사이에 형성된 제2 여과부의 내부에 일정한 간격으로 설치되고 가운데 부분에 다수의 로프형 메디아가 조밀하게 설치되어 여과층이 형성하는 다수의 메디아 유닛으로 이루어지는 로프형 메디아 여과장치와;
상기 로프형 메디아 여과장치에 의해 오염물질이 제거된 처리수를 일시적으로 저장하고 외부로 배출할 수 있도록 방류수 배출구가 형성된 방류부;를 포함하되
상기 로프형 메디아 여과장치는, 상기 다수의 메디아 유닛의 하부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 분리하는 기포분사장치와, 상기 다수의 메디아 유닛의 상부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아 사이로 고압의 세척수를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 세척하여 여과기능을 회복시키는 세척수분사장치와, 상기 다수의 메디아 유닛의 하부에 설치되고 상기 다수의 로프형 메디아에서 분리된 후 상기 제1 여과부의 바닥에 형성된 경사면을 따라 이동하는 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지 배출장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템을 이용한 수처리 방법에 있어서,
상기 제1 여과부에 경사지게 설치된 벨트형 스크린 장치를 이용하여 상기 월류수 유입관을 통해 유입되는 월류수에 포함된 부유물질을 연속적으로 제거하는 스크리닝 단계와;
상기 제1 여과부의 하부에 형성된 일정한 크기의 침전부를 이용하여 상기 벨트형 스크린 장치를 통과한 월류수에 포함된 침강성 입자물질을 침전시켜 제거하는 침전단계와;
상기 제2 여과부로 유입된 방류수에 포함된 오염물질을 제2 여과부에 설치된 로프형 메디아 여과장치를 이용한 제거하는 여과단계;를 포함하되,
상기 여과단계는, 상기 제2 여과부에 설치된 다수의 메디아 유닛에 설치된 다수의 로프형 메디아를 이용하여 오염물질을 흡착하여 제거하는 여과공정과;
상기 여과공정을 수행한 후 다수의 메디아 유닛의 하단부에 설치된 기포분사장치를 이용하여 다수의 메디아 유닛 사이로 다량의 기포를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 분리하는 기포분사공정과;
상기 여과공정과 동시에 또는 여과공정 후에 상기 방류부에 저장되어 있는 방류수를 상기 방류수 배출관을 통해 외부로 배출하는 방류수 배출공정과;
상기 여과공정을 수행한 후 상기 다수의 메디아 유닛의 상부에 설치된 세척수 분사장치를 이용하여 다수의 로프형 메디아에 고압의 세척수를 분사하여 로프형 메디아에 부착된 오염물질을 세척하는 세척수 분사공정과;
상기 세척수 분사공정과 기포분사공정을 통해 제2 여과부의 바닥으로 낙하한 후 제2 여과부의 경사면을 따라 일 측으로 이동한 슬러지를 상기 슬러지 배출장치를 이용하여 외부로 배출하는 슬러지 배출공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템을 이용한 수처리 방법.
제13 항에 있어서,
상기 여과공정은 상기 침전부와 방류부 사이에 일정한 수위 차가 생기도록 하여 제2 여과부 내부에 월류수의 수평방향의 흐름이 형성되도록 하고, 상기 기포분사공정은 상기 침전부와 방류부 사이에 수위 차가 생기지 않도록 하여 로프형 메디아에서 분리된 오염물질이 상기 침전부와 방류부로 배출되지 않도록 하며, 상기 세척수 분사공정은 상기 침전부와 방류부 그리고 제2 여과부의 수위를 낮추어서 고압의 세척수에 의해 로프형 메디아에서 분리되는 오염물질이 제2 여과부의 바닥으로 하강하도록 하는 것을 특징으로 하는 합류식 하수관거 월류수의 부유물질 제거를 위한 여과시스템을 이용한 수처리 방법.