KR20220121515A - 수로 설치형 수질 정화 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수로 설치형 수질 정화 시스템 및 이를 이용한 수질 정화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수 또는 폐수내 용존성 오염 물질을 입자성 슬러지로 형성시키는 응집제를 공급하는 응집제 투입부 및 산기 장치를 포함하는 응집부(1)와 미세기포 발생부(2)를 포함함으로써, 오염된 넓은 수역을 따라 하수 또는 폐수내 용존성 물질 또는 미세 고형물을 신속하고 효율적으로 제거할 수 있는, 수로 설치형 수질 정화 시스템 및 이를 이용한 수질 정화 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 산기 장치 및 초미세기포를 이용한 수로 설치형 수질 정화 시스템 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오염된 넓은 수역을 따라 하수 또는 폐수내 용존성 물질 또는 미세 고형물을 신속하고 효율적으로 제거할 수 있는, 수로 설치형 수질 정화 시스템에 관한 것이다.
비료, 축산폐수, 생활하수, 공장폐수 등에 포함된 질소, 인 등의 영양염류에 의한 수질악화로 인하여 강이나 호수에서는 녹조가, 해양에서는 적조가 발생하여 생태계를 파괴하고 있다. 오폐수에 포함된 영양물질에 의하여 부영양화된 물은 조류의 번성을 야기시킨다.
조류가 수계 표면에 번성하면 광선의 투과를 막아 수중생물의 원활한 광합성을 막고, 수중의 산소용존률을 낮추어 수계의 자정능력을 상실하게 한다. 부영양화에 의해서 발생하는 녹조 및 적조는 수중에 산소공급을 차단하여 수중에 서식하는 어폐류를 폐사시킬 수 있다.
또한, 상수 취수원에 녹조 현상이 발생했을 경우에는 조류에 의한 이취미 문제가 발생하여 고도 정수처리를 해야 하며, 과다한 염소 소독으로 맹독성 물질인 트리할로메탄(THM)이 형성될 수 있다. 우리 나라의 경우 해마다 봄과 가을 연례행사인 녹조 및 적조 발생에 의하여 매년 수백억원의 피해가 발생되고 있어 효과적인 조류의 처리방법이 요구되고 있는 실정이다.
기존의 조류 제거기술은 호소 내에서 응집/침전을 이용하여 침전시키는 기술이 주로 적용되어 왔는데, 이 경우 호소의 바닥에 침전된 조류 및 침전 슬러지는 혐기성 환경이 되면 인(P)이 재용출되어 부영양화를 가속화시키는 단점이 있으며, 또한, 호소의 수질을 개선시키기 위해서 호소 외부의 처리장치에 호소 내 물을 유입시켜 순환처리 하는 방법이 적용되고 있으나, 처리시간이 오래 걸리고, 물순환을 위한 동력소요가 많아 경제성이 떨어지는 단점이 있다.
더불어, 호수, 댐, 강 및 바다에 발생하는 녹조 및 적조 등의 조류를 제거하기 위해 접촉산화시설, 인공습지, 인공식물섬 등을 이용한 수질정화 기술들은 식생 및 미생물에 의한 우수한 생물학적 제거효율과 주변경관 향상 등의 이점들이 있지만, 홍수시 그 기능을 지속적으로 유지할 수 없거나 구조 자체가 붕괴되는 한계점을 갖고 있다.
이러한 관점에서, 한국등록특허 제586496호에 제시된 '하천수, 호소수, 하폐수처리장치의 방류수 처리를 위한 복류식 정화장치 및 이를 이용한 정화처리방법'은 고수부지 또는 호소변의 부지에 복류정화지를 조성하여 토양의 여과, 흡착 및 미생물 대사작용으로 유기물 분해함과 함께 식물을 식재하여 질소와 인을 제거하여 수질개선을 기대하고 있다. 하지만, 상기의 방법은 그 처리용량이 토양층의 투수계수에 절대적으로 의존하기 때문에 투수능이 좋지 않은 토양을 사용할 경우 처리용량의 확보가 어렵고, 장기 운전시 폐색(clogging) 현상이 발생하여 운전의 유지가 어려운 단점을 갖고 있다.
또한, 일본특허공개공보 제2004-154696호 등에 개시된 다단토양층 방법을 살펴보면, 기본적으로 토양을 이용한 정화법을 근간으로 하나 구조를 개선하여 유체의 흐름을 변화시킨 것을 특징으로 하는데, 구체적으로 토양을 일정한 형태로 블록화하여 대상지역 및 반응조에 벽돌쌓기 모형으로 토양층을 쌓아 올리고, 토양층 사이에는 투수층을 형성하여 통수능을 향상시키는 것이다. 이러한 방법의 경우, 투수층의 통수능을 향상시켜 처리량을 증대시킬 수 있는 장점이 있으나, 하천수가 투과되는 과정에서 대부분의 하천수가 투수층을 통하여 투과가 이루어지기 때문에 하천수 처리에 중요한 역할을 하는 토양층으로의 투수량이 줄어들어 처리효율이 상대적으로 떨어지는 단점이 있다. 특히, 투과유속이 상대적으로 빨라 토양층 내에서의 체류시간이 짧아지고, 이에 따라 질소 제거에 중요한 역할을 하는 탈질에 필수적인무산소 조건을 만들기가 매우 어려워 질소 제거효율이 저하되는 단점이 있다.
이러한 문제점은 특히, 대용량의 처리능력을 요구하는 경우 특히, 유속이 빠른 하천이나, 넓은 영역에서 조류 제거처리작업을 하는 경우 정화 효율저하는 더욱 심각하게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하천수의 처리유량을 증대시키며, 흐름이 있는 하천이나 넓은 영역에서 효율적으로 조류를 제거 및 수질개선이 이루어지도록 하는, 산기 장치 및 초미세기포를 이용한 수로 설치형 수질 정화 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 응집부(1), 미세기포 발생부(2), 입자성 슬러지 제거부(3)가 순차적으로 연결되며, 상기 응집부(1), 미세기포 발생부(2), 입자성 슬러지 제거부(3)각각의 전후에는 서로를 연결하는 연결부(4)를 포함하는 수로 설치형 수질 정화 시스템에 있어서,
상기 응집부(1)는 수로 내 소정의 깊이에 위치하는 하나 이상의 산기판(10), 상기 산기판에 공기를 공급하는 터보브로워(11), 상기 산기판과 터보브로워를 연결하는 터보브로워 이송관(12)을 포함하는 산기장치; 응집제 탱크(13)에 연결되는 연결관을 통하여 수로 내에서 상기 산기판(10) 상부에서 수로 내의 용존성 오염 물질을 응집(coagulation)시키는 응집제를 공급하는 응집제 투입부; 상기 산기판(10) 및 터보브로워 이송관(12)을 지지하는 제1프레임(14);을 포함하며,
상기 미세기포 발생부(2)는 수로 내 소정의 깊이에서 기포를 배출하여, 입자성 슬러지를 형성시키면서 수면으로 부상시키는 기포발생장치(20); 상기 기포발생장치(20)가 설치되는 제2 프레임(21);을 포함하고,
상기 입자성 슬러지 제거부(3)는 수면으로 부상된 입자성 슬러지를 모으는 스크래퍼 유닛(30); 상기 스크래퍼 유닛의 일단에 위치하여 스크래퍼 유닛에 의해 모아진 입자성 슬러지를 저장하는 슬러지 호퍼부(31); 상기 스크래퍼 유닛(30) 및 슬러지 호퍼부(31)가 설치되는 제3 프레임(32);를 포함하며,
상기 수로 설치형 수질 정화 시스템은 상기 제1 프레임, 제2 프레임 및 제3 프레임은 각각 양 측면에 부력 탱크(40)가 설치되고, 상기 제1 프레임의 양 측면에 하부로 연장되는 격벽이 설치되며, 용존성 오염 물질을 포함하는 하천 또는 인공적인 수로에 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템을 제공한다.
일 실시예로서, 상기 응집부내 산기판(10)은 길이방향을 기준으로 수직 단면이 삼각형이며, 내각이 30 내지 160 도가 되도록 경사면(116)이 형성되고, 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단에 벽면(112)이 구비된 몸체(102); 상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면(112)에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구(104); 상기 기체 유입구(104)를 중심으로 대칭되어, 상기 몸체의 바닥면(114)에는 밀착되나 경사면(116)과 이격되어 있고, 상기 몸체(112) 내부에서 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에 밀착되고 반대편 단은 벽면에서 이격되어 있는 제1 방해판(119‘) 및 제2 방해판(119“)을 포함하는 방해판; 상기 몸체(102)의 경사면(116)에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구(104)를 통해 몸체(102)의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구(106); 및 상기 몸체(102)의 경사면(116)을 덮도록 하나의 경사면(116) 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(116)에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결 설치되고 그 표면에 다수의 기공(110)을 포함하는 산기 수단(108);을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 응집부내 산기판(10)은 길이방향을 기준으로 수직 단면이 사각형이며, 육면체의 형상으로, 그 내부에 공간이 형성되어 있으며, 길이방향으로 확장된 양 말단에 벽면(112)이 구비된 몸체(102); 상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면(112)에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구(104); 상기 기체 유입구(104)를 중심으로 대칭되어, 상기 몸체의 바닥면(114)에는 밀착되어 있고, 상기 몸체(102) 내부에서 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에 밀착되고 반대편 단은 벽면에서 이격되어 있는 제1 방해판(119‘) 및 제2 방해판(119“)을 포함하는 방해판; 상기 몸체(102)의 경사면(116)에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구(104)를 통해 몸체(102)의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구(106); 및 상기 몸체(102)의 경사면(116)을 덮도록 하나의 경사면(116) 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(116)에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결 설치되고 그 표면에 다수의 기공(110)이 형성된 산기수단(108);을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 방해판은 몸체(112) 내부에 대칭적으로 배치되고, 각각 제1 및 제2 방해판의 측방향으로 이격되어, 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에서 이격되고 반대편 단은 벽면에 밀착되어 있는 제3 방해판(119‘“) 및 제4 방해판(119““)을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 방해판은 상기 몸체(102) 내부에서 기체의 흐름이 벽면에서 반대방향으로 변경될 수 있도록 연속적으로 제1 내지 제4 방해판 중 적어도 어느 하나를 선택하여 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 미세기포 발생부내 미세기포 발생 장치는 길이방향으로 확장되고 내부에 공간이 형성된 본체(204); 상기 본체의 하단 일측에 연결설치되어 본체 내부로 기체 및 액체가 혼합된 혼합액이 유입되도록 하는 유입구(206); 상기 유입구에 연결설치되어 유입구로 유입된 혼합액의 이동경로를 제공하는 상방향으로 확장된 나선형 형태의 혼합액 유도부재(210); 상기 혼합액 유도부재의 말단과 인접하게 설치되어 혼합액 유도부재를 통과한 혼합액이 충돌하여 초미세기포를 형성하는 충돌판(212); 및 상기본체의 상부 일측에 연결설치되어 충돌판에 의해 형성된 초미세기포를 포함하는 액체가 배출되는 배출구(208);를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 초미세기포가 액체속으로 용이하게 용해하기 위하여 초미세기포를 함유한 액체의 흐름을 방해하도록 하는 방해판(214)을 상기 충돌판(212)과 배출구(208) 사이에 구비시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 연결부(4)는 상기 응집부(1)의 전단에 설치되는 제1 연결부(4-1); 상기 응집부(1)와 미세기포 발생부(2)를 연결하는 제2 연결부(4-2); 상기 미세기포 발생부(2)와 입자성 슬러지 제거부(3)를 연결하는 제3 연결부(4-3); 및 상기 입자성 슬러지 제거부(4)의 하단에 설치되는 제4 연결부(4-4); 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제2 프레임, 제3 프레임, 제1 연결부(4-1) 내지 제4 연결부(4-4) 중 어느 하나 이상은 각각의 양 측면에 하부로 연장되는 격벽이 설치되어 격벽 사이로 유수의 흐름이 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 응집제 투입부, 산기 장치, 기포발생장치 및 스크래퍼 유닛을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템은 미세기포를 발생시키는 기공이 일정한 각도를 갖는 경사면에 설치되어 발생된 미세기포들 사이의 뭉침을 최소화하고, 슬러지가 기공을 막는 현상을 최소화시킬 수 있는 산기 장치를 포함하는 응집부와 초미세기포를 형성시킬 수 있는 기포발생장치를 포함하는 미세기포 발생부를 포함함으로써, 미세기포와 오염물의 접촉효율 및 부상력을 높여 유속이 빠른 하천이나, 넓은 영역에서 조류를 제거 및 정화 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템은 수직 단면이 삼각형 형태의 판형 산기장치를 이용하여 기존의 교반기 응집 방법에 비해 응집제 혼합 및 용존 산소 공급의 효과를 동시에 발휘하여 효과적으로 오염물질의 제거가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템은 수직 단면이 사각형태의 판형 산기장치를 이용하여 응집제의 외부 수계로의 유출을 막고 응집제의 효율적인 사용이 가능한 장점을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템은 하천의 녹조 상태에 따라 공정이 자동으로 운전되도록 구성되어 있어, 녹조 라떼 유형의 경우 고농축 녹조층을 스크래퍼로 분리하고, 녹조농도(SS)가 100 ppm 이상인 경우에는 미세기포장치를 이용하여 미세기포로 녹조를 부상시켜 스크래퍼로 분리하고, 녹조농도(SS)가 100 ppm 이하의 경우에는 응집제 및 미세기포장치를 이용하여 응집 후 스크래퍼로 분리하여 효과적으로 수질 정화시스템을 운용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템의 (a) 단면도와 (b) 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단면이 삼각형인 산기장치의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단면이 삼각형인 산기장치의 사용양태를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 단면이 삼각형인 산기장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 단면이 사각형인 산기장치의 사시도 및 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 단면이 사각형인 산기장치의 단면도로 수개의 방해판이 설치된 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 단면이 사각형인 산기장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기포발생장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스크래퍼 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단면이 삼각형인 산기장치의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단면이 삼각형인 산기장치의 사용양태를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 단면이 삼각형인 산기장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 단면이 사각형인 산기장치의 사시도 및 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 단면이 사각형인 산기장치의 단면도로 수개의 방해판이 설치된 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 단면이 사각형인 산기장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기포발생장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스크래퍼 유닛의 단면도이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "호소"는 내륙의 와지에 있는 정수괴를 총칭하는 말로서 육수학적으로는 호수, 늪, 소택, 습원으로 분류되나 여기에서는 하천을 비롯하여 농업용 저수지, 친수용 호수공원, 골프장 내의 연못 등을 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 응집부(1), 미세기포 발생부(2), 입자성 슬러지 제거부(3)가 순차적으로 연결되며, 상기 응집부(1), 미세기포 발생부(2), 입자성 슬러지 제거부(3)각각의 전후에는 서로를 연결하는 연결부(4)를 포함하는 수로 설치형 수질 정화 시스템에 있어서,
상기 응집부(1)는 수로 내 소정의 깊이에 위치하는 하나 이상의 산기판(10), 상기 산기판에 공기를 공급하는 터보브로워(11), 상기 산기판과 터보브로워를 연결하는 터보브로워 이송관(12)을 포함하는 산기장치; 응집제 탱크(13)에 연결되는 연결관을 통하여 수로 내에서 상기 산기판(10) 상부에서 수로 내의 용존성 오염 물질을 응집(coagulation)시키는 응집제를 공급하는 응집제 투입부; 상기 산기판(10) 및 터보브로워 이송관(12)을 지지하는 제1프레임(14);을 포함하며,
상기 미세기포 발생부(2)는 수로 내 소정의 깊이에서 기포를 배출하여, 입자성 슬러지를 형성시키면서 수면으로 부상시키는 기포발생장치(20); 상기 기포발생장치(20)가 설치되는 제2 프레임(21);을 포함하고,
상기 입자성 슬러지 제거부(3)는 수면으로 부상된 입자성 슬러지를 모으는 스크래퍼 유닛(30); 상기 스크래퍼 유닛의 일단에 위치하여 스크래퍼 유닛에 의해 모아진 입자성 슬러지를 저장하는 슬러지 호퍼부(31); 상기 스크래퍼 유닛(30) 및 슬러지 호퍼부(31)가 설치되는 제3 프레임(32);를 포함하며,
상기 수로 설치형 수질 정화 시스템은 상기 제1 프레임, 제2 프레임 및 제3 프레임은 각각 양 측면에 부력 탱크(40)가 설치되고, 상기 제1 프레임의 양 측면에 하부로 연장되는 격벽이 설치되며, 용존성 오염 물질을 포함하는 하천 또는 인공적인 수로에 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템은 응집부(1); 미세기포 발생부(2); 및 입자성 슬러지 제거부(3)를 순차적으로 포함하는 수로 설치형 수질 정화 시스템으로 구성된다.
상기 수로 설치형 수질 정화 시스템은 응집부(1) 및 미세기포 발생부(2)에서 하수 또는 폐수내 용존성 오염 물질 및 미세 고형물을 응집제와 결합시켜 입자성 슬러지를 형성시키고, 이후 미세기포를 응집된 입자성 슬러지에 부착시켜 효과적으로 입자성 슬러지를 처리수 상부면으로 부유시킨 후, 상기 미세기포 발생부(2)의 후단에 설치된 입자성 슬러지 제거부(3)에서 상기 입자성 슬러지를 수집하여 하천 또는 인공수로내 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 응집부(1)는, 하기 도 1(b)에서 도시한 바와 같이, 미세 기포를 발생시키는 산기 장치; 응집제 투입부; 제1 프레임(14)를 포함한다.
이때, 상기 산기 장치에서는 터보브로워(11)에서 공급되는 공기가 산기판(10)과 링브러워(11)를 연결하는 터보브로워 이송관(12)을 통하여 하나 이상의 산기판(10)으로 공급되며, 하나 이상의 산기판(10)은 터보브로워 이송관(12)에 의하여 지지된다.
여기서, 상기 산기 장치내 산기판(10)의 크기 및 개수는 본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템이 설치되는 하천 또는 인공 수로의 폭, 유속 또는 오염도를 고려하여 결정한다.
또한, 상기 제1 프레임(14)의 전단 혹은 후단에 응집제 탱크(13) 및 응집제 탱크(13)로부터 수로 내로 응집제를 공급하는 연결관을 포함하는 응집제 투입부를 배치함으로써, 상기 응집제 투입부를 통하여 제1 프레임(14) 하부로 흐르는 유수에 응집제를 투입시킨다.
상기 응집제 투입부에 공급되는 응집제는 부유물질이나 조류를 응집시키려는 콜로이드의 하전을 중화하는 능력과 콜로이드 입자를 상호 결합시키는 가교 능력을 가진 물질로서, 전자는 피응집 콜로이드와 반대 하전을 가진 이온이어야 하고, 후자는 고분자 물질이 될 수 있어야 한다. 따라서 이 두 가지 조건을 구비한 것을 응집제로 사용하는 것이 바람직하다.
일반적으로 광범위하게 사용되고 있는 양전하 물질은 쉽게 가수분해되어 (+) 하전의 수산화물 폴리머를 형성하는 금속염 또는 합성고분자, 천연고분자, 예를 들어 알루미늄염, 철염, 키토산, 폴리아크릴아마이드 등이 사용될 수 있다.
더욱 구체적으로, 양전하 물질로서 폴리염화알루미늄(PAC: Poly Aluminium Chloride), 황산알루미늄(Aluminium Sulfate: Al2(SO4)38H2O), 황산제1철(Ferrous Sulfate: FeSO4H2O), 황산제2철(Ferric Sulfate: Fe2(SO4)3), 염화제2철(Ferric Chloride: FeCl3), 수산화칼슘(Calcium Hydroxide: Ca(OH)2), 산화칼슘(Calcium Oxide: CaO), 알루미늄산나트륨(Sodium Aluminate: Na2Al2O2), 키토산(Chitosan), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide) 중 선택되는 1종 이상의 유무기 응집제가 사용될 수 있다.
또한, 응집제는 하천의 부유 물질이나 조류의 농도에 따라 0.5 내지 25 ppm의 농도가 유지되도록 공급되는 것이 바람직한데, 농도가 0.5 ppm 미만일 경우 음전하를 띠고 있는 조류나 부유 물질이 다량 존재함에 따라 응결 및 응집 현상이 일어나지 않아 본 발명의 기술적 사상에 접근할 수 없으며, 농도가 25 ppm을 초과할 경우에는 철 또는 알루미늄의 무기응집제가 강산을 띠고 있음에 따라 처리 후 하천수의 산도가 산성을 띠게 되어 하천의 수질생태계 보호를 위해 반드시 중화를 시켜야 하는 단점이 있게 된다. 이뿐만 아니라 처리 후 과잉으로 공급된 알루미늄 또는 철의 성분이 용출될 수 있어 알루미늄 또는 철의 중금속에 의해 수질이 악화될 가능성이 커지게 된다. 따라서 하천에 발생한 조류를 정화하기 위해서는 상기 농도의 응집제를 공급하는 것이 바람직하다.
더 바람직한 방법으로 본 발명에서는 응집제가 외부 수계에 누출되지 않도록 수로 정화설비 내에서 응집, 부상, 수거가 이루어져 친환경적인 방법을 제시한다.
그리고 본 발명에서는 거대한 네트워크를 형성시켜 보다 큰 플록이 형성될 수 있도록 응집제로, 아크릴아마이드계의 고분자 응집제를 사용하거나, 응집보조제를 추가로 사용할 수 있다.
본 발명에서 무기성 보조응집제 또는 유기성 보조응집제가 사용될 수 있고, 유기성 보조응집제인 경우에는 한천, 전분, 젤라틴(Gelatin)이 1종 이상 포함될 수 있으며, 무기성 보조응집제는 점토와 활성규사 중 하나 이상이 사용될 수 있다.
여기서, 응집제 투입부는 약품탱크, 응집제 투입라인 및 응집제 이송펌프를 포함한다.
상기 약품탱크는 내부에 응집제가 수용되며, 교반기(미도시)가 설치되고, 응집제마다 별도로 다수의 약품탱크를 구비할 수 있으며, 상기 약품탱크에 수용된 응집제는 1차 정화 처리조 내로 응집제 투입라인을 통해 공급되고, 응집제의 투입비율은 조류의 농도와 하천의 상태변화에 따라 공정 자동화에 의해 최적의 응집제 투여량을 응집제 이송펌프로 조절하여 투입할 수 있다. 상기 응집제 이송펌프의 제어는 후술되는 제어부를 통해 구동제어되는 정량 다이어프램식 펌프로 구성된다.
하천의 녹조 상태에 따라 하천 및 호소 녹조 현상은 크게 세가지 유형으로 구분할 수 있다. 처음 유형은 녹조 라떼 형의 유형으로 고농축 녹조층이 수면상에 일정 깊이로 발생한 상태로 이 유형의 경우는 녹조제거설비를 이용하여 스크래퍼로 분리하거나, 마대 수거방법을 이용하면 된다. 두 번째 단계는 녹조농도(SS)가 100 ppm 이상 정도의 유형에서는 녹조제거선 내의 미세기포장치(양의 하전을 띤 미세기포 사용시 응집효과 탁월)를 이용하여 미세기포로 녹조를 부상시켜 스크래퍼로 분리하거나, 마대 수거방법을 이용하면 된다. 세 번째 유형은 녹조농도(SS)가 100 ppm 이하 정도의 경우로서 이때는 응집제 및 미세기포장치를 이용하여 응집 후 스크래퍼로 분리하거나, 마대 수거방법을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 세가지 유형에 따라 공정이 자동으로 운전되도록 구성되어 있다.
이후 상기 응집제 투입부에서 제1 프레임 하부로 투입된 응집제로 인해 하천의 용존성 물질(조류)를 입자성 슬러지로 형성시키면, 상기 제1 프레임의 하부에 설치된 산기판(10)에서는 미세기포를 발생시켜 응집된 입자성 슬러지를 효과적으로 제1 프레임의 상부로 부상시킨다.
또한, 상기 산기 장치는 제1 프레임의 하부에 설치되어 응집부 영역으로 흘러들어온 입자성 슬러지 즉, 응집된 부유물을 미세기포와 함께 제1 프레임의 상부로 부상하도록 돕는다.
상기 산기 장치는 대기 중의 공기를 작은 기포로 만들어 공급함으로써 접촉면적을 넓히고 산소를 효율적으로 전달하기 위한 수단이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 산기 장치내 산기판(10)은 거시적인 관점에서 몸체(102); 기체 유입구(104); 방해판(119‘, 119“); 기체 유출구(106); 및 산기 수단(108);으로 구성된다.
일 예로서, 상기 산기판(10)은 길이방향을 기준으로 수직 단면이 삼각형이며, 내각이 30 내지 160 도가 되도록 경사면(116)이 형성되고, 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단에 벽면(112)이 구비된 몸체(102); 상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면(112)에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구(104); 상기 기체 유입구(104)를 중심으로 대칭되어, 상기 몸체의 바닥면(114)에는 밀착되나 경사면(116)과 이격되어 있고, 상기 몸체(102) 내부에서 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에 밀착되고 반대편 단은 벽면에서 이격되어 있는 제1 방해판(119‘) 및 제2 방해판(119“)을 포함하는 방해판; 상기 몸체(102)의 경사면(116)에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구(104)를 통해 몸체(102)의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구(106); 및 상기 몸체(102)의 경사면(116)을 덮도록 하나의 경사면(116) 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(116)에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결 설치되고 그 표면에 다수의 기공(110)을 포함하는 산기 수단(108);을 포함한다.
본 발명에 따른 산기판(10)의 몸체(102)는, 하기 도 2에서 도시한 바와 같이, 산기장치의 외관을 제공하는 동시에 산기수단(108)을 지지한다.
상기 몸체(102)는 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니지만, 하/폐수 성분에 대한 내구성을 갖고, 물속에서 산화되지 않는 것을 사용하는 것이 좋고, 부가적으로 부력이나 물리적 충격 등으로 인해 변형되지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적인 일례로서, 스테인리스스틸 또는 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 몸체(102)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 슬러지, 부유물질 등이 산기장치의 상부에 쌓이게 되는 문제점을 극복하기 위해, 길이방향을 기준으로 수직 단면이 삼각형이며, 꼭지점 A에서의 내각이 30 내지 160도가 되도록 경사면이 형성된다.
여기서, 상기 경사면(116)은 상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 앞/뒤로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 내각은 앞/뒤로 형성되는 각각의 경사면(116) 사이의 각도를 지칭한다.
상기 경사면(116)에는 적어도 하나 이상의 기체 유출구(106)가 형성되어 몸체(102) 내부로 유입된 기체가 외부로 배출될 수 있도록 한다.
여기서, 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해, 상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 앞/뒤로 형성되는 경사면(116) 중 하나를 제 1 경사면(116')이라 하면 이에 대향되는 타측 경사면을 제 2 경사면(116")이라 지칭하며, 상기 제 1 경사면(116') 및 제 2 경사면(116")에는 각각 기체 유출구(106)가 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 몸체(102)는 그 내부에 공간이 형성될 수 있도록 몸체(102)의 길이방향으로 확장된 양 말단으로 벽면(112)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 벽면(112)은 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 양 말단, 즉 상기 제 1 경사면(116') 및 제 2 경사면(116")의 경계면인 몸체(102)의 변을 따라 양 말단에 각각 형성되어 몸체(102) 내부에 공간이 형성되도록 한다.
상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 양 말단에 형성되는 각각의 벽면(112) 중 하나는 그 벽면(112) 일측에 외부의 기체가 몸체(102) 내부로 유입되는 기체 유입구(104)가 형성되거나, 혹은 양 말단에 형성된 벽면(112) 모두에 기체 유입구(104)가 각각 형성될 수도 있다.
상기 몸체(102)는 상기 제 1 경사면(116'), 제 2 경사면(116') 및 상기 경사면들에 각각 연결설치되는 벽면(112)으로 구성한 후 상기 몸체(102)를 제1 프레임의 하부면에 설치하면 몸체(102)의 내부는 기체 유입구(104) 및 기체 유출구(106)를 통하지 않고는 외부로 연결될 수 없도록 밀폐된다.
또한, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 몸체(102)는 전술한 내부 공간의 밀폐를 위해 상기 경사면(116), 예를 들면 제 1 경사면(116')과 제 2 경사면(116") 및 벽면(112)의 일측 종단에 연결 설치되는 바닥면(114)을 더 포함할 수 있다.
또한, 하기 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 산기판(10)은 기체 유입구(104)를 기준으로 양쪽에 대칭적으로 상기 몸체(102)의 내부에는 기체 유입구(104) 측 벽면에 밀착되고, 반대편 벽면에서는 이격되어 있는 제1 방해판(119‘) 및 제2 방해판(119“)이 포함되며, 방해판의 개수는 산기판(10)의 크기에 따라 결정하여 사용할 수 있다.
일예로서, 산기판(10)의 크기와 목적에 따라서, 하기 도 2(d)에서 도시한 바와 같이, 제1 방해판(119‘)과 제2 방해판(119“) 이외에 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에서 이격되고 반대편 단은 다른 벽면에 밀착되어 있는 제3 및 제4 방해판(119‘“, 119““)을 제1 방패판 및 제2 방해판의 측방향으로 이격시켜 포함하여 기체의 흐름방향이 반대로 변경되도록 유도할 수 있다.
여기서, 상기 방해판(119)은 유입되는 공기를 종래의 장치 보다 좁은 공간으로 유도하여 종래의 산기장치보다 더 높은 압력을 몸체 내부에서 발생시켜 퇴적된 슬러지를 클리닝하여 기공이 막히는 것을 예방하고, 또한 유입되는 공기가 방해판에 의해서 몸체 내부 공간을 전체적으로 골고루 전달되도록 하여 몸체 내부에서 기포를 발생시킬 때 국부적으로 dead space가 발생하는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 산기수단(108)은, 하기 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 몸체(102)의 경사면(116)을 덮도록 하나의 경사면(116), 예를 들면 제 1 경사면(116') 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(116)에 인접한 다른 경사면(116), 예를 들면 제 2 경사면(116")의 일측 종단에 연결 설치되고, 그 표면에 다수의 기공(110)이 형성되도록 구성된다.
이때, 상기 산기수단(108)은 제 1 경사면(116')의 일측 종단으로부터 제 2 경사면(116")의 일측 종단까지 끊어짐 없이 연속적으로 형성될 수도 있지만, 중간이 제 1 경사면(116')과 제 2 경사면(116")의 경계면인 몸체(102)의 상부에 위치하는 변에 고정될 수도 있다.
상기 경사면(116)에 형성된 다수의 기공(110)은 몸체(102)의 경사면(116)에 형성된 기체 유출구(106)를 통해 배출되는 기체가 기공(110)을 통과하여 외부로 배출될 수 있도록 한다.
이때, 상기 기공(110)의 크기는 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 바람직하게는 미세기포를 발생시킬 수 있는 정도의 크기, 예를 들면 수십 마이크로미터 내지 수십 미리미터의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 산기 수단(108)의 재질은 복원력이 우수한 재질로서, 인장강도 400kg/cm2 이상이고, 두께가 0.5mm인 폴리우레탄과 실리콘 고무시트를 사용하며, 레이저, 마이크로 드릴, needle에 의한 방식을 사용하여 멤브레인에 기공(20)을 형성한다.
또한, 상기 산기수단(108)은 몸체(102)에 구비된 기체 유출구(106)로부터 배출되는 기체가 산기수단(108)의 표면에 형성된 기공(110)으로만 배출될 수 있도록 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 양측 말단에 봉합된다.
본 발명의 산기판(10)의 다른 형태는 하기 도 5에 도시한 바와 같이, 단면이 삼각형이 아닌 사각형으로, 단면이 삼각형인 경우와 구성 및 작용이 유사하나, 이 경우에는 제1 및 제2 방해판(119‘, 119“)이 몸체의 상면과 밀착되어 있으며, 기체 유출구(106)가 몸체의 측면에도 형성되어 있는 점에서 차이가 있다.
하기 도 5에서 보여주는 산기판(10)의 방해판(119)은 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해, 제1 방해판(119‘), 제2 방해판(119“)이 표시되어 있으며, 방해판의 개수는 산기장치의 크기에 따라서 결정하여 사용할 수 있다. 산기판(10)의 크기가 대형화 되는 경우에, 도 6에서 볼 수 있듯이, 제1 내지 제4 방해판을 반복적으로 산기판(10)의 크기와 목적에 맞춰서 형성시킬 수 있다. 방해판의 개수는 여기서 제한되지 않으며 기체의 흐름 방향을 반대로 변경시켜주는 방식으로 방해판을 교호로 배열한다.
또한, 기체 유출구(106)가 측면에도 형성되어 측면에서 발생되는 기포에 의해서 산기판(10) 근처에 퇴적되어 있는 슬러지를 클리닝하는 작용을 하여, 산기판(10)에 슬러지가 퇴적되는 것을 예방할 수 있다.
하기 도 7에서 보여주는 바와 같이, 본 발명의 산기판(10)은 다수의 기공이 형성되어 있는 산기수단(108)이 몸체의 외부에 구비되며, 산기수단(108)의 표면에 형성된 다수의 기공(110)은 몸체(102)의 외부표면에 형성된 기체 유출구(106)를 통해 배출되는 기체가 기공(110)을 통과하여 외부로 배출될 수 있도록 한다.
여기서, 산기수단(108)은 몸체(102)에 구비된 기체 유출구(106)로부터 배출되는 기체가 산기수단(108)의 표면에 형성된 기공(110)으로만 배출될 수 있도록 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 양측 말단에 봉합된다.
이때, 측면으로 배출되는 기체가 효율적으로 기포를 측면으로 발생시키기 위하여 도 7(b)에서 보여주는 바와 같이 산기판(10)의 상면의 측면 모서리에 봉합 혹은 접착하여, 몸체의 측면에서 배출된 기체가 측면에서만 기포를 형성할 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 산기수단(108)의 재질은 삼각형 형태의 산기판에서 언급한 소재와 동일한 재료를 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 변형된 예로서, 단면이 삼각형인 산기판과 사각형인 산기판을 조합하여 산기판(10)을 제조할 수 있다, 단면이 사각형인 산기판의 상면에 단면이 삼각형인 산기판을 결합시킨 형태로서, 각각의 장점을 이용하여 슬러지가 퇴적되는 것을 예방할 수 있다.
또한, 상기 미세기포 발생부(2)는 수로 내 소정의 깊이에서 기포를 배출하여, 입자성 슬러지를 형성시키면서 수면으로 부상시키는 기포발생장치(20); 상기 기포발생장치(20)가 설치되는 제2 프레임(21);을 포함하며, 상기 응집부(1)에서 용존성 오염 물질 및 미세 고형물이 응집제와 결합하여 형성된 입자성 슬러지에 추가적으로 초미세기포를 부착시켜 입자성 슬러지를 효과적으로 부상하도록 유도한다.
이때, 상기 미세기포 응집부(2)는 제2 프레임을 가지며, 복수의 기포발생장치(20)가 제2 프레임 상부면에 설치될 수 있고, 기포발생장치(20)의 개수는 설치되는 하천 또는 인공 수로의 폭, 유속 및 오염도를 고려하여 결정한다.
본 발명에서 사용되는 기포발생장치는 순환속도 3 내지 5m3/시간의 용량을 갖는 기포발생장치를 인공수로 폭 내부에 0.5 m 간격으로 설치한다.
하기 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기포발생장치(20)는 길이방향으로 확장되고 내부에 공간이 형성된 본체(204); 상기 본체(204)의 하단 일측에 연결설치되어 본체(204) 내부로 기체 및 액체가 혼합된 혼합액이 유입되도록 하는 유입구(206); 상기 유입구(206)에 연결설치되어 유입구(206)로 유입된 혼합액의 이동경로를 제공하는 상방향으로 확장된 나선형 형태의 혼합액 유도부재(210); 상기 혼합액 유도부재(210)의 일측 말단(214)과 인접하게 설치되어 혼합액 유도부재(210)를 통과한 혼합액이 충돌하여 초미세기포를 형성하는 충돌판(212); 및 상기본체(204)의 상부 일측에 연결설치되어 충돌판(212)에 의해 형성된 초미세기포를 포함하는 액체가 배출되는 배출구(208)를 포함함으로써, 기체 및 액체를 서로 접촉시켜 초미세기포를 포함하는 액체를 제조하여 액체의 용존산소 또는 분산효율을 증가시켜 초미세기포를 발생시킨다.
상기 기포발생장치에서의 본체(204)는 기포발생장치(20)의 외관을 제공하며, 그 형태가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 길이방향으로 확장되고 내부에 공간이 형성된 형상, 예를 들면 길이방향으로 확장된 원통형형상으로 이루어질 수 있다.
상기 유입구(206)는 상기 본체(204)의 일측, 예를 들면 본체(204)의 하단 일측에 연결설치되어 본체(204) 내부로 기체 및 액체가 혼합된 혼합액이 유입될 수 있도록 한다.
상기 혼합액 유도부재(210)는 유입구(206)를 통해 유입된 혼합액의 이동경로를 제공하며, 기포발생장치(20)의 본체(204) 길이방향을 따라 확장되도록 본체(204)의 내부에 구비된다.
일예로서, 상기 혼합액 유도부재(210)는 본체(204)의 길이방향을 따라 확장된 나선형, 예를들면 상방향으로 확장된 나선형 형태일 수 있다.
상기 나선형 행태는 혼합액 유도부재(210)로 유입된 기체 및 액체의 혼합액이 나선형 형태의 혼합액 유도부재(210)를 따라 이동하며 유속이 증가하도록 한다.
여기서, 상기 혼합액 유도부재(210)가 나선형 형태로 구성됨에 따라, 단순히 길이방향으로 확장된 관 형태로 혼합액 유도부재(210)를 구성하는 것보다 동일한 압력 조건일 때보다 난류에 의한 빠른 유속을 제공하여 용이하게 초미세기포를 형성할 수 있다.
또 다른 일예로서, 본 발명에 따른 혼합액 유도부재(210), 특정적으로 나선형 형태를 갖는 혼합액 유도부재(210)의 말단(224)은 혼합액 유도부재(210)를 통과하는 혼합액의 유속을 증가시키기 위해 말단(224)으로 갈수록 직경이 감소하는 형태, 예를 들면 원추형 형태로 마무리 될 수도 있다.
상기 충돌판(212)은, 하기 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 혼합액 유도부재(210)와 인접하도록 설치되어 혼합액 유도부재(210)의 말단(224), 예를 들면 혼합액 유도부재(210)의 말단에 구비된 원추형 말단(224)으로부터 배출되는 혼합액이 충돌하며 초미세기포를 형성하도록 한다.
이때, 상기 충돌판(212)은 혼합액 유도부재(210)의 말단 직경보다 큰 면적을 갖는 형태를 가질 수 있다.
상기 충돌판(212)과 충돌하는 혼합액은 상기 충돌로 인해 초미세기포화되어 혼합액에 포함된 기체가 액체로 용해된다.
여기서, 상기 기체와 액체의 용이한 접촉을 위해 상기 충돌판(212)은 혼합액과 충돌하는 부분이 볼록하게 튀어나온 형태 또는 오목하게 만곡된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 혼합액의 충돌로 인해 형성되는 초미세기포는 유속과 분사압력에 따라 크기가 변화되며, 통상적으로 0.03 내지 0.2mm의 크기를 갖는 것이 좋다.
이때, 상기 초미세기포로 인해 형성되는 액적의 크기가 작을수록 기체와 액체의 접촉 면적을 증가시킬 수 있으므로, 상기 접촉 면적의 증가를 위해서는 혼합액 유도부재(210)로부터 배출되는 혼합액의 분사압력을 증가시키거나 혼합액 유도부재(210)의 직경, 예를 들면 혼합액 유도부재(210)에 설치되는 원추형 말단(224)의 직경을 작게 형성하는 것이 좋다.
상기 분사 압력은 0.3 내지 5kgf/㎠ , 바람직하게는 1 내지3kgf/㎠ 이다. 여기서, 분사압력이 0.3kgf/㎠ 보다 낮을 경우, 초미세기포가 생성되기 어렵고, 5kgf/㎠ 보다 높을 경우, 혼합액 분사를 위한 동력비가 증가하게 된다.
상기 배출구(208)는 충돌판(212)에 의해 형성된 초미세기포를 함유한 액체가 배출되는 경로를 제공한다.
여기서, 상기배출구(208)는 본체(204)의 상부 일측에 연결설치되어 충돌판(212)에 충돌하며 발생된 초미세기포를 포함하는 액체가 배출된다.
특히, 상기 배출구(208)가 본체(204) 상부 일측에 구비되면 기포발생장치(20)의 상부에 초미세기포가 정체되는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기포발생장치(20)는, 하기 도 8에서 도시한 바와 같이, 기체가 액체 속으로 용이하게 용해되도록 초미세기포를 함유한 혼합액의 흐름을 방해하는 방해판(214)을 상기 충돌판(212)과 배출구(208)사이에 설치할 수 있다.
여기서, 상기 방해판(214)은 본체(204)의 길이방향을 기준으로 수직의 판상으로서, 판상의 표면에 직경이 0.3 내지 0.7cm인 원형의 구멍을 1 내지 2cm 간격으로 설치하여 초미세기포를 포함하는 액체의 흐름을 방해하도록 한다.
이와 같이 방법으로 생성된 초미세기포는 방해판(214)을 거쳐 기포발생장치(20)의 상단으로 흐르게 되는데, 상기 방해판(214)은 초미세기포를 포함하는 액체의 흐름을 지연시켜 생성된 초미세기포를 구성하는 기체가 액체 내부로 용이하게 용해되어 분산되도록 하며, 기체와 액체의 접촉을 촉진시키는 기능을 한다.
그 다음, 상기 방해판(214)을 거친 초미세기포를 포함하는 액체는 기포발생장치(20)의 상단 일측에 구비된 배출구(208)를 통하여 외부로 배출된다.
여기서, 미세기포와 오염물질을 접촉시켜 상부로 부상시켜 이를 제거하는 처리하므로, 미세기포의 크기가 작을수록 표면적이 커져 접촉효율은 높아지는 반면, 부상력은 낮아지는 문제점이 있다.
미세기포 발생부(2)의 기포발생장치(20)에서 발생하는 초미세기포는 기존의 산기관에서 보여주고 있는 입자크기 2 내지 10mm에 비하여 작으므로, 상기 응집부(1)의 산기판(10)에서 발생된 미세기포에 비하여 접촉 효율이 향상되어 더욱 미세한 오염물질을 효과적으로 부상시키는데 유리하다.
따라서, 본 발명에서의 접촉효율과 부상력을 모두 높이는 것이 중요한 변수이므로, 기포발생장치(20)에서 발생하는 미세기포의 적정 크기는 약 0.1mm 정도이고, 상기 미세기포의 크기가 0.1mm 이하인 경우, 오염물질과의 접촉효율을 높아지고, 0.1mm 이상인 경우 기포는 부상력을 높이는 역할을 하는바, 본 발명에 따른 초기포발생장치(20)에 의해 제조된 입자 크기 0.03 내지0.2mm 가 상기 부유부상처리공법에 적용되기에 적당하다.
한편, 응집부(1) 및 미세기포 발생부(2)에서 발생된 미세기포에 의해 부상되는 상기 입자성 슬러지를 제거하기 위한, 입자성 슬러지 제거부(3)는 수면으로 부상된 입자성 슬러지를 모으는 스크래퍼 유닛(30); 상기 스크래퍼 유닛의 일단에 위치하여 스크래퍼 유닛에 의해 모아진 입자성 슬러지를 저장하는 슬러지 호퍼부(31); 상기 스크래퍼 유닛(30) 및 슬러지 호퍼부(31)가 설치되는 제3 프레임(32);를 포함한다.
상기 스크래퍼 유닛은, 응집부(1) 및 미세기포 발생부(2)에서 발생된 미세기포에 의해 부상되는 상기 입자성 슬러지를 슬러지 호퍼부(31)로 이동시키면서 모으는 구성으로, 하천 또는 인공수로의 수위에 따라 높낮이를 조절할 수 있다.
이러한 스크래퍼 유닛은, 하기 도 9에서 도시한 바와 같이, 구체적으로 모터; 상기 모터에 연결되는 구동축; 상기 제3 프레임내 정화 처리수의 흐름 방향을 따라 상기 구동축에 대해 이격되고 나란하게 배치되는 종동축; 상기 구동축 및 상기 종동축에 폐루프 형태로 결합되어 회전하는 체인(314); 상기 체인에 결합되어 상기 체인을 따라 이동되는 다수의 이동편(315); 상기 이동편에 결합되어 상기 이동편과 함께 이동되면서 넓은 표면적으로 슬러지를 이동시켜 상기 슬러지 호퍼부로 슬러지를 모으는 스크래퍼(316); 스크래퍼 유닛의 높낮이를 조절하기 위해 제3 프레임의 내측면에 연직하게 설치된 다수의 승하강 레일(317); 상기 다수의 승하강 레일과 결합되어 상기 구동축이 승하강 레일을 따라 이동하는 롤러가 일측에 구비되고, 타측에는 상기 구동축이 결합되어 있는 브라켓; 및 상기 승하강 레일에 브라켓을 고정하기 위한 고정부재를 포함한다.
이에, 상기 스크래퍼 유닛은 모터가 동작되어 구동축이 회전되면 체인(314)에 의해 종동축도 함께 회전되며, 스크래퍼(316)들이 이동편(315)과 함께 체인(314)을 따라 이동되면서 부상되는 슬러지를 슬러지 호퍼부(31)로 이동시킨다. 따라서 슬러지 호퍼부(31)에 슬러지가 모아질 수 있게 되며, 모아진 슬러지는 탈수부를 통해 탈수시켜 폐기처리된다.
이때, 상기 스크래퍼 유닛의 높낮이 조절은 후술되는 제3 프레임의 내측면에 연직하게 설치된 승하강 레일(317)에 구동축과 일측이 결합된 브라켓의 롤러가 호소의 수위에 맞추어 승하강 레일을 따라 이동시켜 스크래퍼 유닛의 높낮이를 조절하면 고정부재를 이용하여 상기 브라켓을 승하강 레인(317)에 고정시켜 조절한다. 상기 고정부재는 브라켓의 이동을 방지할 수 있는 통상의 부재라면 제한 없이 사용 가능하고, 일 예로, 고정볼트 등일 수 있다.
상기 슬러지 호퍼부(31)는 스크래퍼 유닛에 의해 모아지는 슬러지가 저장되는 장소로, 전후면은 수위보다 낮고 측면은 상기 수위보다 높게 배치된다. 이로 인해, 상기 슬러지 호퍼부(31) 안쪽의 유로를 형성할 수 있으며, 이에 따라 전단부에 설치되어 있는 응집부(1) 및 미세기포 발생부(2)를 거친 입자성 슬러지가 부상되어 스크래퍼 유닛에 의해 이동되면서 슬러지 호퍼부(31)로 모아진다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템은 슬러지 호퍼부(31)에 의해 수집된 슬러지를 탈수시켜 슬러지 케익을 생성하는 탈수부와 상기 탈수부에서 탈수된 슬러지 케익을 저장하는 슬러지 저장탱크를 탑재할 수 있으며, 상기 탈수부는 슬러지 호퍼부(31)에서 수집한 슬러지를 내부로 흡입하여 탈수 농축시키는 공지의 슬러지 탈수장치면 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 제1 프레임, 제2 프레임 및 제3 프레임의 양 측면에 설치된 부력 탱크에 의하여 수로 설치형 수질 정화 시스템이 안정적으로 하천 또는 인공적인 수로에 설치될 수 있으며, 이러한 부력 탱크는 하/폐수 성분에 대한 내구성을 갖고, 물속에서 산화되지 않으며, 부가적으로 부력이나 물리적 충격 등으로 인해 변형되지 않는 스테인리스 스틸을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치용 수질 정화 시스템은, 하기 도 1(b)에 도시한 바와 같이 상기 응집부(1)의 전단에 설치되는 제1 연결부(4-1); 상기 응집부(1)와 미세기포 발생부(2)를 연결하는 제2 연결부(4-2); 상기 미세기포 발생부(2)와 입자성 슬러지 제거부(3)를 연결하는 제3 연결부(4-3); 및 상기 입자성 슬러지 제거부(4)의 하단에 설치되는 제4 연결부(4-4); 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 추가적으로 포함함으로써, 하천 또는 인공수로의 폭 및 길이에 따라 설치시공 길이를 연장할 수 있다.
또한, 인공수로의 길이는 인공수로 폭 및 유속에 따라 응집부(1)에서 4 내지 6분, 바람직하게는 5분의 체류시간을 가지도록 제1 연결부의 길이를 설정할 수 있으며, 또한 미세기포 발생부(2)에서 9 내지 12분, 바람직하게는 10분의 체류시간을 가지도록 제2 연결부의 길이를 설정할 수 있으며, 인공수로의 폭은 수계의 폭에 따라 결정한다.
이때, 상기 제1 연결부(4-1); 제2 연결부(4-2); 제3 연결부(4-3); 및 제4 연결부(4-4)는 각각 양 측면에 부력 탱크가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치용 수질 정화 시스템은, 상기 제1 프레임의 양 측면에 하부로 연장되는 격벽이 설치되어 응집부(1)에서 공급되는 응집제의 유실이 감소되어 정화 효율을 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치용 수질 정화 시스템은, 상기 제2 프레임, 제3 프레임, 제1 연결부(4-1) 내지 제4 연결부(4-4) 중 어느 하나 이상은 각각의 양 측면에 하부로 연장되는 격벽이 설치되어 격벽 사이로 유수의 흐름이 형성될 수 있으며, 구체적으로 제1 연결부(4-1); 제1 프레임, 제2 연결부(4-2), 제2 프레임, 제3 연결부(4-3) 및 제3 프레임 및 제4 연결부(4-4) 각각의 하부로 연장된 격벽 사이로 순차적으로 흘러 응집부(1)에서 공급되는 응집제 및 미세기포 발생부(2)에서 발생하는 기포의 유실 없이 수로 설치형 수질 정화 시스템을 통과하는 유수의 정화 효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수로 설치용 수질 정화 시스템은 외부로부터 전원을 공급받아 수질 정화 시스템에 전원을 공급하며 전기적인 제어를 하는 제어하는 제어부를 포함할 수 있으며, 특히 상기 응집제 투입부, 산기 장치, 기포발생장치, 스크래퍼 유닛의 On/Off 제어를 비롯하여 수로 설치용 수질 정화 시스템의 운전을 제어한다. 또한, 응집제의 투입비율 제어를 위해 상기 제어부는 인터페이스부를 구비하여 약품의 투입률을 관리자로부터 입력받고 이에 대응하여 응집제의 투입이 이루어지도록 이미 프로그래밍된 시간에 따라 응집제 투입부의 응집제 이송펌프를 제어할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 수로 설치형 수질 정화 시스템은 응집부(1), 미세기포 발생부(2) 및 입자성 슬러지 제거부(3)를 자동적으로 제어하는 제어부를 가짐으로써, 시스템의 소형화, 신속성, 대용량 처리 능력을 가져 현장 적용성이 높다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 부영양화된 호소 또는 하천에서 발생된 조류를 신속하고 효율적으로 제거할 수 있도록 함으로써, 양질의 수자원 확보와 안락하고 쾌적한 친수 공간을 창출할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 수로 설치형 수질 정화방법은 슬러지가 산기 수단에 퇴적되어 기공을 막는 현상을 최소화시킬 수 있는 산기 장치 및 응집제 투입부를 포함하는 응집부(1); 물과 공기를 충돌판에 충돌하여 낮은 압력에서도 미세기포를 형성시킬 수 있는 기포발생장치를 포함하는 미세기포 발생부(2); 및 입자성 슬러지 제거부(3)를 포함하는 수로 설치용 정화 시스템을 이용하여 하천 또는 인공적인 수로에 설치하여 하수 또는 폐수내 용존성 오염 물질을 제거함으로써, 미세기포와 오염물의 접촉효율 및 부상력을 높여 유속이 빠른 하천이나, 넓은 영역에서 조류를 제거 및 정화 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.
여기서, 상기 응집부(1), 미세기포 발생부(2) 및 입자성 슬러지 제거부(3)는 상기 수로 설치형 수질 정화 시스템에서 설명한 것과 동일한 구성을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 응집부 2 : 미세기포발생부
3 : 입자성 슬러지 제거부 4 : 연결부
4-1 : 제1 연결부 4-2 : 제2 연결부
4-3 : 제1 연결부 4-4 : 제2 연결부
10 : 산기판 11 : 터보브로워
12 : 산기관 13 : 응집제 탱크
14 : 제1 프레임
20 : 기포발생장치 21 : 제2 프레임
30 : 스크래퍼 유닛 31 : 슬러지 호퍼부
32 : 제3 프레임 40 : 부력 탱크
102 : 산기판의 몸체 104 : 기체 유입구
106 : 기체 유출구 108 : 산기수단
110 : 기공 112 : 벽면
114 : 바닥면 116 : 경사면
116' : 제 1 경사면 116" : 제 2 경사면118 : 덮개
119‘; 제1 방해판 119“: 제2 방해판
119‘“: 제3 방해판 119““: 제4 방해판
204 : 기포발생장치의 본체
206 : 유입구 208 : 배출구
210 : 혼합액 유도부재 212 : 충돌판
214 : 방해판 216 : 배수구
224 : 유도부재의 말단
314 : 체인 315 : 이동편
316 : 스크래퍼 317 : 승하강 레일
3 : 입자성 슬러지 제거부 4 : 연결부
4-1 : 제1 연결부 4-2 : 제2 연결부
4-3 : 제1 연결부 4-4 : 제2 연결부
10 : 산기판 11 : 터보브로워
12 : 산기관 13 : 응집제 탱크
14 : 제1 프레임
20 : 기포발생장치 21 : 제2 프레임
30 : 스크래퍼 유닛 31 : 슬러지 호퍼부
32 : 제3 프레임 40 : 부력 탱크
102 : 산기판의 몸체 104 : 기체 유입구
106 : 기체 유출구 108 : 산기수단
110 : 기공 112 : 벽면
114 : 바닥면 116 : 경사면
116' : 제 1 경사면 116" : 제 2 경사면118 : 덮개
119‘; 제1 방해판 119“: 제2 방해판
119‘“: 제3 방해판 119““: 제4 방해판
204 : 기포발생장치의 본체
206 : 유입구 208 : 배출구
210 : 혼합액 유도부재 212 : 충돌판
214 : 방해판 216 : 배수구
224 : 유도부재의 말단
314 : 체인 315 : 이동편
316 : 스크래퍼 317 : 승하강 레일
Claims (10)
- 응집부(1), 미세기포 발생부(2), 입자성 슬러지 제거부(3)가 순차적으로 연결되며, 상기 응집부(1), 미세기포 발생부(2), 입자성 슬러지 제거부(3)각각의 전후에는 서로를 연결하는 연결부(4)를 포함하는 수로 설치형 수질 정화 시스템에 있어서,
상기 응집부(1)는 수로 내 소정의 깊이에 위치하는 하나 이상의 산기판(10), 상기 산기판에 공기를 공급하는 터보브로워(11), 상기 산기판과 터보브로워를 연결하는 터보브로워 이송관(12)을 포함하는 산기장치; 응집제 탱크(13)에 연결되는 연결관을 통하여 수로 내에서 상기 산기판(10) 상부에서 수로 내의 용존성 오염 물질을 응집(coagulation)시키는 응집제를 공급하는 응집제 투입부; 상기 산기판(10) 및 터보브로워 이송관(12)을 지지하는 제1프레임(14);을 포함하며,
상기 미세기포 발생부(2)는 수로 내 소정의 깊이에서 기포를 배출하여, 입자성 슬러지를 형성시키면서 수면으로 부상시키는 기포발생장치(20); 상기 기포발생장치(20)가 설치되는 제2 프레임(21);을 포함하고,
상기 입자성 슬러지 제거부(3)는 수면으로 부상된 입자성 슬러지를 모으는 스크래퍼 유닛(30); 상기 스크래퍼 유닛의 일단에 위치하여 스크래퍼 유닛에 의해 모아진 입자성 슬러지를 저장하는 슬러지 호퍼부(31); 상기 스크래퍼 유닛(30) 및 슬러지 호퍼부(31)가 설치되는 제3 프레임(32);를 포함하며,
상기 수로 설치형 수질 정화 시스템은 상기 제1 프레임, 제2 프레임 및 제3 프레임은 각각 양 측면에 부력 탱크(40)가 설치되고,
상기 제1 프레임의 양 측면에 하부로 연장되는 격벽이 설치되며,
용존성 오염 물질을 포함하는 하천 또는 인공적인 수로에 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 응집부내 산기판(10)은 길이방향을 기준으로 수직 단면이 삼각형이며, 내각이 30 내지 160 도가 되도록 경사면(116)이 형성되고, 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단에 벽면(112)이 구비된 몸체(102);
상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면(112)에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구(104);
상기 기체 유입구(104)를 중심으로 대칭되어, 상기 몸체의 바닥면(114)에는 밀착되나 경사면(116)과 이격되어 있고, 상기 몸체(112) 내부에서 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에 밀착되고 반대편 단은 벽면에서 이격되어 있는 제1 방해판(119‘) 및 제2 방해판(119“)을 포함하는 방해판;
상기 몸체(102)의 경사면(116)에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구(104)를 통해 몸체(102)의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구(106); 및
상기 몸체(102)의 경사면(116)을 덮도록 하나의 경사면(116) 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(116)에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결 설치되고 그 표면에 다수의 기공(110)을 포함하는 산기 수단(108);을 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 응집부내 산기판(10)은 길이방향을 기준으로 수직 단면이 사각형이며, 육면체의 형상으로, 그 내부에 공간이 형성되어 있으며, 길이방향으로 확장된 양 말단에 벽면(112)이 구비된 몸체(102);
상기 몸체(102)의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면(112)에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구(104);
상기 기체 유입구(104)를 중심으로 대칭되어, 상기 몸체의 바닥면(114)에는 밀착되어 있고, 상기 몸체(102) 내부에서 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에 밀착되고 반대편 단은 벽면에서 이격되어 있는 제1 방해판(119‘) 및 제2 방해판(119“)을 포함하는 방해판;
상기 몸체(102)의 경사면(116)에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구(104)를 통해 몸체(102)의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구(106); 및
상기 몸체(102)의 경사면(116)을 덮도록 하나의 경사면(116) 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(116)에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결 설치되고 그 표면에 다수의 기공(110)이 형성된 산기수단(108);을 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 방해판은 몸체(112) 내부에 대칭적으로 배치되고, 각각 제1 및 제2 방해판의 측방향으로 이격되어, 한쪽 단이 기체 유입구(104) 측의 벽면(112)에서 이격되고 반대편 단은 벽면에 밀착되어 있는 제3 방해판(119‘“) 및 제4 방해판(119““)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 방해판은 상기 몸체(102) 내부에서 기체의 흐름이 벽면에서 반대방향으로 변경될 수 있도록 연속적으로 제1 내지 제4 방해판 중 적어도 어느 하나를 선택하여 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 미세기포 발생부내 미세기포 발생 장치는
길이방향으로 확장되고 내부에 공간이 형성된 본체(204);
상기 본체의 하단 일측에 연결설치되어 본체 내부로 기체 및 액체가 혼합된 혼합액이 유입되도록 하는 유입구(206);
상기 유입구에 연결설치되어 유입구로 유입된 혼합액의 이동경로를 제공하는 상방향으로 확장된 나선형 형태의 혼합액 유도부재(210);
상기 혼합액 유도부재의 말단과 인접하게 설치되어 혼합액 유도부재를 통과한 혼합액이 충돌하여 초미세기포를 형성하는 충돌판(212); 및
상기본체의 상부 일측에 연결설치되어 충돌판에 의해 형성된 초미세기포를 포함하는 액체가 배출되는 배출구(208);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 초미세기포가 액체속으로 용이하게 용해하기 위하여 초미세기포를 함유한 액체의 흐름을 방해하도록 하는 방해판(214)을 상기 충돌판(212)과 배출구(208) 사이에 구비시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 연결부(4)는 상기 응집부(1)의 전단에 설치되는 제1 연결부(4-1); 상기 응집부(1)와 미세기포 발생부(2)를 연결하는 제2 연결부(4-2); 상기 미세기포 발생부(2)와 입자성 슬러지 제거부(3)를 연결하는 제3 연결부(4-3); 및 상기 입자성 슬러지 제거부(4)의 하단에 설치되는 제4 연결부(4-4); 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 제2 프레임, 제3 프레임, 제1 연결부(4-1) 내지 제4 연결부(4-4) 중 어느 하나 이상은 각각의 양 측면에 하부로 연장되는 격벽이 설치되어 격벽 사이로 유수의 흐름이 형성되는 것을 특징으로 하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 응집제 투입부, 산기 장치, 기포발생장치 및 스크래퍼 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 수로 설치형 수질 정화 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020210025680A KR102551132B1 (ko) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | 수로 설치형 수질 정화 시스템 |
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| KR1020210025680A KR102551132B1 (ko) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | 수로 설치형 수질 정화 시스템 |
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|---|---|
| KR20220121515A true KR20220121515A (ko) | 2022-09-01 |
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| KR102729894B1 (ko) | 2023-07-15 | 2024-11-13 | 주식회사 베타 | 수질 원격 감시 시스템 및 이의 배관 세정 방법 |
| CN119143226A (zh) * | 2024-11-12 | 2024-12-17 | 陕西高科环保科技股份有限公司 | 一种废碱液处理装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20210225 |
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| PA0201 | Request for examination | ||
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20221021 Patent event code: PE09021S01D |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20230410 |
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| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20230629 Patent event code: PR07011E01D |
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Payment date: 20230629 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
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| PG1601 | Publication of registration |