KR100379745B1

KR100379745B1 - 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판침전장치

Info

Publication number: KR100379745B1
Application number: KR10-2001-0000040A
Authority: KR
Inventors: 최대일
Original assignee: 최대일
Priority date: 2001-01-02
Filing date: 2001-01-02
Publication date: 2003-04-10
Also published as: KR20020057592A

Abstract

본 발명은 오ㆍ폐수 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급속반응조와 완속응집조를 직렬로 연결한 고속응집 경사판 침전장치에 관한 것이다. 이를 위해, 일측으로 원수가 공급되고, 제 1 교반기(2)가 설치된 급속반응조(30); 상기 급속반응조(30)와 직렬로 연결되고, 제 2 교반기(3)가 설치된 완속응집조(32); 상기 완속응집조(32)와 직렬로 연결되고, 하류로 갈수록 단면적이 넓어져서 완만한 유속으로 침전조(39)에 균등한 유입이 될 수 있도록 하는 유로(4); 상기 유로(4)와 직렬로 연결되고, 바닥면에 슬러지 수집 피트(8)가 형성된 침전조(39); 상기 침전조(39)의 하부에 회전가능하게 형성된 스크레이퍼(7) 및 일단이 상기 스크레이퍼(7)에 연결된 스크레이퍼 구동장치(36); 상기 침전조(39)의 상부 일측에 설치되고, 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(5); 상기 경사판(5)의 상부에 설치되어, 상기 경사판(5)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류 웨어 수로장치(6); 및 일단이 상기 슬러지 수집 피트(8)와 연결되고, 타단이 상기 급속반응조(30)의 원수 공급측까지 연장되어 일부 슬러지를 재순환시키는 재순환파이프(34)로 구성되어 있다.

Description

급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치{A Fast Flocculation Lamella Sedimentation Device Connected With Fast Reactor And Slow Flocculation Vessel}

본 발명은 오ㆍ폐수 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급속반응조와 완속응집조를 직렬로 연결한 고속응집 경사판 침전장치에 관한 것이다.

일반적으로 오ㆍ폐수 처리장치는 응집 및 침전의 원리를 이용하여 오ㆍ폐수내의 유기물 및 부유물질 들을 제거한다. 이러한 수처리장치는 공장 폐수, 축산물 폐수, 생활하수 등을 정화하는데 널리 사용되어 왔다.

그러나 종래의 수처리장치는 넓은 침전면적과 오랜 응집시간 등이 충족되어야만 안정된 처리수를 배출하였다. 따라서, 이러한 조건들이 충족되지 않을 경우에는 안정된 처리수를 얻기 위하여 과다한 약품투여 및 특수약품에 의존하는 경향이 있었다. 이로 인해 약품비용, 슬러지 처리비용 등이 상승하여 비경제적이고, 비효율적이라는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 급속반응조와 완속응집조를 직렬로 연결하여 응집 및 침전 효율이 극대화된 고속응집 경사판 침전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 처리장치의 외형을 최소화하여 작은 시설 규모로 대량의 오ㆍ폐수를 처리할 수 있는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 일측으로 원수가 공급되고, 제 1 교반기(2)가 설치된 급속반응조(30); 상기 급속반응조(30)와 직렬로 연결되고, 제 2 교반기(3)가 설치된 완속응집조(32); 상기 완속응집조(32)와 직렬로 연결되고, 하류로 갈수록 단면적이 넓어져서 완만한 유속으로 침전조(39)에 균등한 유입이 될 수 있도록 하는 유로(4); 상기 유로(4)와 직렬로 연결되고, 바닥면에 슬러지 수집 피트(8)가 형성된 침전조(39); 상기 침전조(39)의 하부에 회전가능하게 형성된 스크레이퍼(7) 및 일단이 상기 스크레이퍼(7)에 연결된 스크레이퍼 구동장치(36); 상기 침전조(39)의 상부 일측에 설치되고, 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(5); 상기 경사판(5)의 상부에 설치되어, 상기 경사판(5)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류 웨어 수로장치(6); 및 일단이 상기 슬러지 수집 피트(8)와 연결되고, 타단이 상기 급속반응조(30)의 원수 공급측까지 연장되어 일부 슬러지를 재순환시키는 재순환파이프(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 급속반응조(30)의 상기 원수 공급측에는 상기 원수의 흐름을 유도할 수 있는 제 1 수류유도판(1)이 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 슬러지 수집피트(8)와 상기 재순환 파이프(34) 사이에는 수집된 슬러지의 일부를 재순환시키기 위한 재순환펌프(9); 및 잉여 슬러지를 배출하기 위한 배출펌프(10)가 더 설치되어 있는 것이 가능하다.

또한, 상기 경사판(5)은 수평방향과 50-70도 범위의 각도를 이루고 있으며, 중간영역이 소정각도로 절곡될 수 있고, 경사판(5)의 면은 일정한 간격으로 사다리꼴 형태를 갖추고 있고, 각각의 경사판(5) 사이의 공간은 각주단면을 이루게 되며, 경사판 하부에는 제 2 수류 유도판(11)이 있는 것을 특징으로 한다.

상기 스크레이퍼(7)는 소정길이를 형성한 채 수직방향으로 설치되어 있으며, 상기 침전조(39)의 반경방향으로 피켓(12)이 다수개 설치되어 있는 것이 가능하다.

상기 처리수 웰류 웨어 수로장치(6)는 삼각형 또는 사각형 웨어로 구성되고, 상기 경사판(5) 상부에 다수의 웰류 웨어 수로가 일정한 간격으로 균등하게 배치되어 있는 것이 가능하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치의 개략적인 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 고속응집 경사판 침전장치의 평면도,

도 3은 도 1에 도시된 고속응집 경사판 침전장치의 정면도,

도 4는 도 2중 처리수 월류 웨어 수로장치의 평면도,

도 5는 도 4에 도시된 처리수 월류 웨어 수로장치의 측면도이다.

<주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>

1 : 제 1 수류유도판, 2 : 제 1 교반기,

3 : 제 2 교반기, 4 : 유로,

5 : 경사판, 6 : 처리수 월류 웨어 수로장치,

7 : 스크레이퍼, 8 : 슬러지 수집 피트,

9 : 재순환 펌프, 10 : 배출펌프,

11 : 제 2 수류유도판, 12 : 피켓

30 : 급속반응조, 32 : 완속응집조,

34 : 재순환 파이프, 36 : 스크레이퍼 구동장치,

38 : 처리수 배출구. 39 : 침전조.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치의 개략적인 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 고속응집 경사판 침전장치의 평면도, 도 3은 도 1에 도시된 고속응집 침전장치의 정면도이다. 도 1, 2, 3에 도시된 바와 같이, 고속응집 침전장치는 크게 급속반응조(30), 완속응집조(32), 유로(4), 경사판(5), 침전조(39) 등으로 구성되어 있다.

급속반응조(30)의 일측으로는 정화하고자 하는 원수가 투입되고, 원수의 흐름을 유도하기 위하여 제 1 수류유도판(1)이 구비되어 있다. 제 1 수류유도판(1)은 급속반응조(30) 내에서 최적속도 구배를 위해 원수의 흐름이 하부에서 상부로 흐를 수 있도록 구성되어 있다.

급속반응조(30)는 각형이고, 하부로 부터 원수가 공급되어 상부로 배출되도록 구성되어 있으며 중앙 상부에는 제 1 교반기(2)가 설치되어 있다. 그리고, 후술할 재순환 파이프(34)의 일측이 급속반응조(30)까지 연장되어 있어서 일부 슬러지를 급속반응조(30)에 투입할 수 있다.

완속응집조(32)는 각형이고, 급속반응조(30)와 직렬로 연결되어 있어서, 급속반응조(30)의 상부를 통해 배출된 물이 완속응집조(32)로 투입되고, 완속응집조(32)의 하부를 통해 배출되도록 구성되어 있다. 완속응집조(32)의 중심 상부에는 제 2 교반기(3)가 설치되어 응집이 효과적으로 이루어지도록 교반을 한다. 또한 완속응집조(32)의 상부 일측에는 유기 고분자응집제를 투여할 수 있도록 구성되어 있다.

유로(4)는 일단이 완속응집조(32)의 하부와 연결되어 있고, 타단이 침전조(39)의 상부와 연결되어 있다. 유로(4)를 흐르는 동안 완만한 유속으로 침전조(39)에 균등한 유입이 되도록 하기 위하여 일단측 단면적보다 타단측 단면적이 더 넓다. 침전조(39)까지의 연결을 파이프로 하지 않고 유로(4)로 함으로써, 숙성된 응집물이 침전조(39)로 유입되는 동안 응집물간의 해체가 안되고 소정의 간섭에 의해 계속 숙성이 이루어져 침전조(39) 내에서는 매우 빠른 침강 효과를 얻을 수있는 것이다.

침전조(39)의 상부는 각형이고 하부는 대략 원통형상을 하고 있으며, 하부에 스크레이퍼(7)와 슬러지 수집 피트(8)가 설치되어 있으며, 상부에 다수의 경사판(5)과 처리수 월류 웨어 수로장치(6) 및 스크레이퍼 구동장치(36), 처리수 배출구(38)가 설치되어 있다.

스크레이퍼(7)는 소정길이를 형성한 채 수직방향으로 설치되어 있으며, 상기 침전조(39)의 반경방향으로 일정한 간격을 유지한 채 피켓(12)이 다수개 설치되어 있다.

슬러지 수집피트(8)는 침전조(5)의 저부 중심에 설치되어 슬러지가 수집될 수 있도록 구성되어 있다. 수집된 슬러지는 파이프 등을 통해 침전조(39)의 외부로 배출된다.

스크레이퍼 구동장치(36)는 침전조(39)의 중심에 수직하게 설치되어 있고, 일단이 스크레이퍼(7)와 연결되어 있어서, 상기 스크레이퍼(7)를 일정 속도로 회전시킨다.

경사판(5)은 대 상향류 분리식 경사판으로써, 수평방향에 대해 50-70도의 각도로 유지하고 있으며 중간영역이 절곡되어 있다. 경사판(5)의 각 면은 일정한 간격으로 사다리꼴 주름 형태를 갖춘다. 이러한 경사판(5)은 일정한 간격을 유지하면서 다수개 배치되어 있다. 따라서 각각의 경사판(5) 사이의 공간은 각주(각기둥) 단면을 갖는 구조로 되어지고, 일련의 평행유로가 형성되어진다. 또한 경사판(5)의 하부에는 유체의 흐름이 깨어지지 않도록 제 2 수류 유도판(11)이 설치되어 있다.이에 따라 침전조(39) 내의 물은 일정한 흐름을 유지하면서 경사판(5) 사이를 통과할 수 있다.

슬러지 수집피트(8)에는 파이프가 연결되어 있고, 이 파이프를 통해 재순환펌프(9)와 배출펌프(10)가 각각 연결되어 있다. 재순환펌프(9)는 수집된 슬러지의 일부를 급속반응조(30)로 순환시키기 위한 것이고, 배출펌프(10)는 순환되고 남은 잉여 슬러지를 배출시키기 위한 펌프이다.

따라서, 재순환파이프(34)의 일단은 재순환펌프(9)에 연결되어 있고, 타단은 급속반응조(30)의 상부까지 연장되어 있다.

경사판(5)의 상부에는 경사판(5)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류 웨어 수로장치(6)가 설치되어 있다.

도 4는 도 2중 처리수 월류 웨어 수로장치의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 처리수 월류 웨어 수로장치의 측면도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 처리수 월류 웨어 수로장치(6)에는 삼각형 또는 사각형 웨어의 수로로 다수가 일정한 간격으로 균등하게 배치되어 있어, 경사판(5)을 지난 처리수의 흐름을 유도하여 배출할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 따라 다수의 경사판(5) 사이에 흐름이 일정하게 되도록 도와주는 역할도 가능하다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

우선, 오ㆍ폐수의 원수가 급속반응조(30)의 입구측으로 투입된다. 이때 무기응집제와 일부 재순환된 슬러지가 함께 투입된다. 무기응집제는 황산알루미늄 또는철염 등이다. 투입된 원수는 제 1 수류유도판(1)을 지나면서 급속반응조(30)의 하부에서 상부로 진입한다. 이때, 응집물간에 충돌 및 간섭이 발생하기 시작한다. 진입한 원수, 무기응집제, 슬러지는 약 180-240 rpm 으로 회전하는 제 1 교반기(2)에 의해 빠르게 교반되면서 반응하여 최초 응집물을 생성하게 된다.

그리고 완속응집조(32)로 투입되기 직전에 유기 고분자응집제가 첨가되어 응집반응이 일어나도록 한다. 고분자 응집제로는 음이온성 고분자 응집제의 하나인 포리아크릴 아마이드 계열을 사용한다.

응집반응을 촉진하기 위하여 제 2 교반기는 약 30∼60 rpm의 속도로 회전하면서 천천히 교반시킨다. 그러면 고분자 응집제와 완속 혼합에 의해 침전이 용이한 숙성된 응집물이 된다. 완속응집조(32)를 통과한 다음에는 유로(4)를 지나면서 숙성된 응집물은 침전조로 균등한 유입이 가능해진다.

유로(4)에서는 숙성된 응집물이 침전조(39)로 유입되는 동안 응집물간의 해체가 않되고 소정의 간섭에 의해 계속 숙성이 이루어져 침전조(39) 내에서는 매우 빠른 침강 효과를 얻을 수 있는 것이다.

침전조(39)에서는 스크레이퍼 구동장치(6)의 회전에 의해 스크레이퍼(7)를 회전시킨다. 회전하는 스크레이퍼(7)는 슬러지를 수집하게 되고, 수집된 슬러지는 농축되어 하부의 슬러지 수집피트(8)로 모이게 된다. 이렇게 모아진 슬러지중 일부는 재순환펌프(9)에 의해 급속반응조(30)로 공급되고, 나머지 잉여 슬러지는 배출펌프(10)에 의해 배출된다. 이렇게 배출된 슬러지는 별도의 과정(예를 들어 농축 슬러지 저류조 또는 탈수 시스템)을 통해 처리된다.

급속반응조(30)로 재순환된 슬러지는 급속반응조(30)에서 입자간 충돌횟수를 늘려 반응과 응집효과를 극대화시킨다. 따라서, 효율적인 침전과 응집이 일어날 수 있는 것이다.

경사판(5)은 유효 침전면적의 증대효과를 주기 때문에 고체(슬러지)와 액체(처리수)의 분리가 효과적으로 일어난다. 따라서, 작은 침전면적으로도 맑은 상등수를 얻을 수 있는 것이다.

슬러지가 제거된 상등수의 처리수는 대 상향류 분리식 경사판(5) 사이를 하부로부터 상부로 통과하면서 흐름이 균일해진다. 그리고, 처리수 월류 웨어 수로장치(6)를 통해 일단 모아진 후, 처리수 배출구(38)를 통해 배출된다.

본 발명에 따른 경사판 침전장치의 구체적인 파라미터는 다음과 같다. 즉, 급속반응조(30)의 체류시간은 5-10분, 완속응집조(32)의 체류시간은 5-10분, 침전조(39)의 체류시간은 20-40분, 침전조의 수면적 부하는 7-15m/hr, 경사판 상부의 수면적 부하는 10-20m/hr, 경사판의 간격은 50-100mm, 경사판의 수직높이는 0.8-1.5m, 경사판의 절곡각도는 60도, 슬러지의 재순환율은 원수투입율에 대해 5-30%,급속반응조의 교반속도는 180-240rpm, 완속응집조의 교반속도는 30-60rpm, 스크레이퍼의 원주속도는 2-4m/분이다.

본 발명중 침전조(39)의 또 다른 변형 실시예로 침전조(39)의 하부를 사각뿔 혹은 원뿔형 형상으로 제작할 수 있는데 이 경우에는 스크레이퍼를 설치하지 않아도 무방하다.

또한 본 발명에서는 슬러지, 무기응집제 및 유기 고분자 응집제의 투입만을설명하였으나, 필요에 따라서 각 공정에서 별도의 화학약품이나 물질을 투입하여 처리공정을 촉진할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 본 발명의 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치에 의하면, 반응, 응집간의 효율적인 속도구배와 입자간의 충돌 빈도수를 높일 수 있고, 대 상향류 분리식 경사판(5)에 의한 유효 침전 면적 증대 효과 때문에 매우 큰 침전 표면 부하율에서도 빠른 시간내에 고체(슬러지), 액체(처리수)의 분리가 가능하다는 특징이 있다.

또한 장치의 규모가 작기 때문에 설치공간이 절약되고, 많은 양의 오염된 물을 경제적이고 안정적으로 처리할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치는 과부하가 걸리는 오폐수 처리장치의 사전처리 공정과 후단 고도처리 공정 또는 오염된 호소, 하천 및 합류식 하수관 월류수 처리에 효과적으로 응용할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

일측으로 원수가 공급되고, 제 1 교반기(2)가 설치된 급속반응조(30);

상기 급속반응조(30)와 직렬로 연결되고, 제 2 교반기(3)가 설치된 완속응집조(32);

상기 완속응집조(32)와 직렬로 연결되고, 하류로 갈수록 단면적이 넓어지는 유로(4);

상기 유로(4)와 직렬로 연결되고, 바닥면에 슬러지 수집 피트(8)가 형성된 침전조(39);

상기 침전조(39)의 하부에 회전가능하게 형성된 스크레이퍼(7) 및 일단이 상기 스크레이퍼(7)에 연결된 스크레이퍼 구동장치(36);

상기 침전조(39)의 상부 일측에 설치되고, 일정한 간격으로 경사지게 배치된 복수의 경사판(5);

상기 경사판(5)의 상부에 설치되어, 상기 경사판(5)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류 웨어 수로장치(6); 및

일단이 상기 슬러지 수집 피트(8)와 연결되고, 타단이 상기 급속반응조(30)의 원수 공급측까지 연장되어 일부 슬러지를 재순환시키는 재순환파이프(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치
제 1 항에 있어서, 상기 급속반응조(30)의 상기 원수 공급측에는 상기 원수의 흐름을 유도할 수 있는 제 1 수류유도판(1)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 슬러지 수집피트(8)와 상기 재순환 파이프(34) 사이에는 수집된 슬러지의 일부를 재순환시키기 위한 재순환펌프(9); 및

잉여 슬러지를 배출하기 위한 배출펌프(10)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 경사판(5)은 수평방향과 50-70도의 각도를 이루고 있으며, 중간영역이 소정각도로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치.
제 4 항에 있어서, 상기 경사판(5) 사이의 공간은 각주단면을 이루며, 상기 경사판(5)의 하부에는 제 2 수류유도판(11)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 스크레이퍼(7)는 소정길이를 형성한 채 수직방향으로 설치되어 있으며, 상기 침전조(39)의 반경방향으로 피켓(12)이 다수개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 처리수 웰류 웨어 수로장치(6)는 삼각형 또는 사각형 웨어로 구성되고, 상기 경사판(5) 상부에 다수의 웰류 웨어 수로가 일정한 간격으로 균등하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판 침전장치.