KR100590838B1 - 부유 오염물질 분리방법 및 분리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체의 개방된 표면을 깨끗하게 하는 방법 및 장치, 특히 기름 막 또는 다른 부유 오염 물질을 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 오염 물질이 함유된 물의 표면 부분은 입구를 형성하는 수거 댐(12, K)을 가로질러 수거 용기(11) 내로 흐르며, 아래쪽으로 흘러서 수거 용기 내로 유입된다. 적어도 아래로 흐르는 오염 물질이 함유된 물의 주요 부분은 폭방향으로 그리고 바깥쪽으로 흘러서 분리 구역(B) 내로 유도된다. 이 영역에서, 오염 물질은 물과 분리되어 물의 한정된 표면 위에 수거된다. 분리 구역(B)은 수거 용기(11)내에 통합되어 환상 수거 댐(12, K)이 제공된 중앙 수거실(A) 둘레에 제공될 수 있다. 선택적으로, 스키밍 영역은 도관을 통해 수거 용기와 연결된 분리 용기 내에 제공될 수도 있다.

Description

부유 오염물질 분리방법 및 분리장치{METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING FLOATING POLLUTANTS}
본 발명은 액체의 표면을 정화하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개방 또는 한정된 물의 표면으로터 기름 막 등의 부유 오염 물질을 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 물 위에 떠 있는 기름을 회수하는 데에 특히 유용하며, 따라서 이러한 분야와 관련하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 기름 또는 다른 액상 오염 물질을 회수하는 것에만 제한되지 않으며, 본 명세서에서 사용되는 오염 물질이라는 용어는 점성이 높거나 낮은 액체 이외에, 더 단단하거나 덜 단단한 고체 부스러기 또는 비교적 치수가 작은 물체를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
국제 공개 공보 제 97/07292호에는 수면을 정화하기 위한 목적으로 물 속에 잠기는 수거 용기 내로 유입되는 주변의 물의 표면 부분을 수거하기(스키밍: skimming) 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 수거 용기를 둘러싸는 수면에 떠 있는 오염 물질, 특히 기름은 수거 용기 내에 형성된 물 고임부(water sink) 내로 유입될 수 있고, 부력에 의해 물과 분리되고, 분리 구역의 수면 위에 층을 이룰 수 있다. 이렇게 물 고임부의 표면 위에 형성된 층은 간헐적으로 또는 연속적으로 분리 구역에서 회수되거나 적절한 방법으로 처리된다.
오염 물질이 함유된 주변의 물의 표면 부분은 바람직하게는 환상으로 된 수직 자기 위치 설정 수거 댐(skimming weir)의 꼭대기 부분을 가로질러 흐른다. 이 때문에, 물은 수거 용기의 낮은 영역으로부터 회수되어 수거 용기 내의 물 고임부를 유지함에 따라, 수거 용기 내의 액체의 높이는 주변의 수면 높이보다 낮다.
동작이 행해지는 동안, 약간의 부력을 갖는 수거 댐은 수거 용기 내로 유입되는 양이 그로부터 유출되는 물의 유출량과 부합되도록 자동적으로 조정될 수 있게 주변의 수면에 대해 범람 위치를 취하게 된다.
분리 구역은 물 고임부 내의 수면의 대체로 둥근 구역과 그 구역 아래의 물을 포함한다. 그 상부에서, 분리 구역은 댐으로부터 안쪽으로 수평상태로 간격을 두고 배치되며, 바람직하게는 오염 물질이 먼저 아래로 편향됨이 없이 분리 구역에 들어오는 것을 방지하는 작용을 하는 환상 차폐판(annular baffle)에 의해 댐으로부터 분리된다.
공지된 방법 및 장치의 특징은 물에 함유되어 수거 용기로 유입되는 오염 물질의 분리는 스키밍에 후속하는 단계에서 이루어진다는 점이다. 부연하면, 수거 용기로 유입되는 액체는 사실상 오염 물질만을 포함한다는 점을 보장하지 못한다. 대신에, 많은 양의 물이 수거 용기 내로 유입되며, 후속하는 분리 단계가 물과 오염 물질의 혼합물로부터 오염 물질을 효과적으로 분리하기 때문에, 분리 구역에는 농축된 오염 물질 층이 형성된다.
오염 물질이 물의 밀도보다 약간 낮은 밀도를 갖는 경우, 페트롤륨 부산물로 구성되는 대부분의 오염 물질의 경우와 마찬가지로, 물과 오염 물질의 혼합물에서 오염 물질을 효과적으로 분리하는 것은 혼합물의 유동 속도가 매우 낮은 경우에만 가능하다.
폭포와 같이 수거 댐을 가로질러 흐르는 물과 오염 물질의 혼합물은 수거 용기 내에 함유된 액체의 비교적 제한된 흐름으로서 수직방향으로 아래를 향해 많이 또는 적게 흐르는 경향이 있다. 더욱이, 그 흐름은 단지 서서히 그 운동량을 잃기 때문에, 수거 용기의 바닥 영역에 쉽게 도달할 수 있으며, 여기서 물이 방출된다.
따라서, 분리 구역에서의 분리가 효과적으로 수행될 수 있도록 유동하는 혼합물의 속도를 크게 감소시키는 것이 중요하다. 위에서 설명한 공지된 장치에 있어서는, 분리 구역을 확대하고, 아래로 흐르는 혼합물을 적어도 부분적으로 편향시켜서 분리 구역으로 유입되도록 하고, 큰 면적에 걸쳐 분포되도록 함으로써 속도의 감소가 이루어질 수 있다.
그러나, 공지된 방법 및 장치에 있어서, 분리 구역의 확대는 환상의 수거 댐이 또한 확대되는 것을 의미한다. 이는 곧 수거 댐을 가로질러 유입되는 양이 증가되고, 따라서 분리 구역에서의 속도의 감소가 제한된다는 것을 의미한다.
이러한 제한은 그 특징이 독립항에 기술되어 있는 본 발명에 따른 방법 및 장치와, 종속항에 기술된 특징을 포함하는 바람직한 실시예를 통해 해소된다.
이하의 설명을 통해 명백히 밝혀지는 바이지만, 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의하면, 분리 구역은 수거 용기 내의 물 고임부 아래의 영역으로부터 수평 방향으로 편심되어 있다. 이것은 분리 구역이 수거 용기의 물 고임부 아래의 영역에 놓인다는 점에서, 위에서 설명한 종래 기술과 대비되는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 분리 구역은 환상의 형태로 구성되며, 물 고임부의 아래의 영역을 둘러싼다. 그 분리 구역은 수평방향으로 사실상 제한이 없이 확대될 수 있기 때문에, 소정의 낮은 유동 속도를 얻을 수 있도록 목적하는 바에 따라 분리 구역의 수평 방향으로 자른 단면의 면적이 쉽게 선택될 수 있다. 수거 댐과 물 고임부를 확대하지 않고도 분리 구역을 확대할 수 있다. 아래로 흐르는 물과 오염 물질의 혼합물은 전방위로 방사상으로 바깥을 향해 편향되어서 분리 구역의 상기 수평 방향 단면에 걸쳐서 퍼질 수 있다. 분리 구역의 상기 수평 방향 단면의 크기는 중심에서 외주까지의 거리의 곱의 함수이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라, 분리 구역은 수거 용기로부터 수평으로 간격으로 두고 배치되며, 도관을 통해 그에 연결되는 분리 용기 내에 제공된다. 도관을 통해 물과 오염 물질의 혼합물이 수거 용기로부터 수면 상의 오염 물질이 축적되는 분리 용기로 이송된다. 수거 용기 및 분리 용기는 오염 물질이 함유된 주변의 물 속에 위치할 수도 있다.
오염 물질이 함유된 물은 수직으로 연장되고, 위로 개방된 출구 도관을 통해 분리 용기 내로 도입되는 것이 바람직하며, 출구 도관에서 나와서 위로 향하는 물은 출구 도관을 둘러싸고 그 하단부는 분리 구역과 소통하는 환상 영역을 통해 아래로 유도되는 것이 또한 바람직하다.
이 실시예에 있어서도, 유동 속도를 크게 감소시킬 정도로 큰 분리 구역으로 유입되는 흐름에 대한 단면적을 제공할 수 있도록, 분리 구역의 수평 치수는 필요에 따라 쉽게 선택될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 방법과 장치의 바람직한 실시예와 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 각각 제 1 실시예의 수직 단면도 및 평면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 도 1 및 도 2에 대응하는 도면으로, 제 2 실시예의 수직 단면도 및 평면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 1 및 도 2에 대응하는 도면으로, 제 3 실시예의 수직 단면도 및 평면도이다.
도 7은 도 5에 대응하는 도면으로, 동작이 행해지고 있는 장치의 수직 단면도이다.
도 8은 다른 동작이 행해지고 있는 도 7의 장치의 수직 단면도이다.
도 9는 단단한 베이스 위에 고정 설치된 본 발명에 따른 제 4 실시예의 수직 단면도이다.
도 10은 분리 용기가 수거 용기에서 떨어져 배치된 본 발명에 따른 장치의 제 5 실시예의 사시도이다.
도 11은 도 10의 장치의 평면도이다.
도 12는 도 11의 XII-XII 선을 따라 취한 수직 단면도이다.
도 13 내지 도 15는 도 10 내지 도 12의 장치의 세부를 보인 확대 단면도이 다.
도 1 내지 도 8 및 도 10 내지 도 15에 도시한 본 발명에 따른 장치의 실시예는 회수되어야 할 오염 물질이 함유된 물 속에서 부유할 수 있도록 구성되어 있다. 오염 물질은 물보다 낮은 밀도를 가지며, 본 명세서에서는 주로 기름으로 추정되지만, 다른 종류의 더 단단하거나 덜 단단한 고체 부스러기이거나 그러한 부스러기를 포함할 수도 있다. 기본적인 구조 및 동작은 국제 공개 공보 제 97/07292호에 예시되고 설명된 공지된 회수 장치의 구조 및 동작과 같기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
위에서 논의한 공지된 장치와 마찬가지로, 도 1 및 도 2의 회수 장치는 단면이 원형으로 되어 있으며, 물 속에 잠길 수 있도록 된 수거 용기(11)를 포함하고 있다. 수거 용기에는 중앙 수거실(A)과, 중앙 수거실의 하부를 둘러싸는 환상 분리 구역(B)이 형성되어 있다. 수거실(A) 및 분리 구역(B)은 수거 용기(11)의 바닥 벽(14)에 가까운 구역(C)에서 상호 소통하고 있다.
수거실(A)의 원형 입구 개구부는 입구 장치(12)의 원통형 상부 벽 부분의 형태로 된 수거 댐의 환상 범람 꼭대기 부분(K)에 의해 한정된다. 수거실(A)은 부분적으로는 입구 장치(12)의 상부 벽 부분에 의해 폭방향으로 그 범위가 정해지고, 부분적으로는 원형의 원통 형태로 되어 있고 상부 벽 부분과 동심적으로 배치된 하부 벽 부분(13)에 의해 폭방향으로 그 범위가 정해진다. 일반적으로 원형의 원통 형태로 되어 있고, 직경이 입구 장치(12)의 상부 벽 부분 및 하부 벽 부분(13)의 직경보다 큰 (예시된 실시예에서는 2 내지 2.5배 더 큰) 외부 벽(15)에 의해 바깥쪽 방향으로 분리 구역(B)의 범위가 정해진다.
하부 벽 부분(13)과 외부 벽(15) 사이에는 이들 벽에 단단히 고정되며 분리 구역(B)의 상부 벽을 형성하는 환상 수평 벽(16)이 제공되어 있다. 하부 벽 부분(13)은 벽(16)을 지나 아래로 연장되어 있고, 수거 용기(11)의 바닥 벽(14) 위에서 종료함으로써, 수거실(A)과 분리 구역(B) 사이에는 커다른 개방 영역이 생겨서 이들 수거실 및 분리실 사이로 사실상 제한 없이 흐를 수 있게 된다.
입구 장치(12)의 상부 벽 부분은 하부 벽 부분(13) 내에 끼워 넣어지는 방식으로 수용되어 있다. 따라서, 하부 벽 부분(13) 및 수평 벽(16)에 있는 안으로 향하는 환상 플랜지(13A)(16A)에 의해 한정되는 이동 범위 내에서 하부 벽 부분에 대해 위아래로 이동할 수 있다. 입구 장치(12)의 상부 벽 부분에 있는 바깥쪽으로 향하는 환상 플랜지(12A)는 하부 벽 부분(13)의 내부까지 연장되며, 플랜지(16A)와 함께 입구 장치(12)의 상부 벽 부분 및 하부 벽 부분(13) 사이의 유압 완충 격실을 한정한다. 플랜지(16A)와 입구 장치(12)의 상부 벽 부분 사이에는 수거 장치가 동작하는 주변의 물 속과 유압 완충 격실(E) 사이에서 액체가 제한적으로 흐르는 유동 통로(F)가 제공되어 있다.
입구 장치(12)의 상부 벽 부분은 물 속에서 약간의 부력을 가진다. 즉, 그 무게는 물에서 뜰 수 있도록 그 체적에 부합된다. 입구 장치(12)의 상부 벽 부분이 물 속에 잠기고, 중력과 정수 부력 이외의 다른 어떠한 힘도 받지 않는 경우, 수거 댐의 꼭대기 부분(K)을 한정하는 상단부는 수면보다 다소 높아지게 된다.
입구 장치(12)의 상부 벽 부분 및 하부 벽 부분(13)은 함께 내부 벽을 형성한다. 내부 벽의 높이는 하부 벽 부분(13) 및 수평 벽(16)에 대한 스키밍 또는 범람 꼭대기 부분(K)의 높이가 달라질 수 있도록 변경될 수 있다.
수거 용기의 바닥 벽(14) 위에는 약간의 간격을 두고 원형판(17)이 배치되어 있다. 원형판의 원주 가장자리(17A)는 외부 벽(15)에서 안쪽으로 약간 간격을 두고 배치되어서 외부 벽과 함께 환상 통로(18)를 형성하고 있다. 이 환상 통로(18)를 통해 물은 수거실(A)에서 바닥 벽 개구부(14A)까지 흐르고, 바닥 벽 개구부(14A)를 통해 회수 장치 주변의 물 속으로 흐른다. 물론 물은 상기와 반대되는 방향으로 흐를 수 있다.
수거실(A)과 주변의 물 사이에서 물을 이송하기 위하여, 바닥 벽 개구부(14A) 내에 배치된 프로펠러 형태의 임펠러(19A)를 포함하는 배터리 구동 가역펌프가 제공되어 있다. 펌프(19)는 전기 펌프 모터(19C)를 수용하는 하우징(19B)과, 전자 제어 장치(19D)와, 배터리(19E)를 포함하고 있다. 펌프는 판(17)을 또한 지지하는 받침대(20)(1개만이 도시되어 있음)에 의해 바닥 벽(14) 위에 해제 가능하게 장착되어 있다.
펌프에는 바닥 벽 개구부(14A)를 둘러싸는 노즐(21)이 결합되어 있다. 노즐의 출구는 바닥 벽 개구부로부터 아래쪽으로 비스듬하게 배치되어 있다. 펌프(19)가 작동하여 수거실의 내부 공간에서 회수 장치 주변의 물 속으로 물을 퍼낼 때, 이 노즐은 바깥쪽으로 나가는 물을 아래로 경사지게 안내함으로써 수평 분력을 갖는 추진력을 수거실에 인가하게 된다.
펌프 동력에 대한 노즐의 치수 및 형상이 적절한 것이라 가정하면, 장치가 어떤 식으로든 고정되어 있거나 속박되어 있지 않은 한, 이러한 노즐의 추진력과 펌프 프로펠러가 회수 장치 전체를 회전시키려는 경향에 의하여, 회수 장치는 회수 장치 주변의 물 속에서 감겨진 또는 순환하는 경로를 따라 이동할 수 있다. 노즐(21)에서 나오는 물은 아래로 향하기 때문에, 장치 둘레의 수면과의 간섭은 최소화된다.
하부 벽 부분(13)의 바깥쪽으로 방사상으로 수평벽(16)이 형성되어 있다. 이 수평벽은 원주방향으로 일정한 간격을 두고 형성된 세 개의 원형 개구부(16B)를 구비하고 있다. 이들 개구부 바로 위에는 단단한 원형의 원통형 벽(22A)을 갖춘 세개의 부양 장치(22)가 제공되어 있다. 이 벽의 안쪽으로는 흡수재 몸체(23)가 하부에 제공되어 있고, 예를 들어 스티렌 플라스틱으로 만들어진 부양 몸체(24)가 상부에 제공되어 있다.
세개의 부양 장치(22) 위에는 세개의 암이 형성된 상판(25)이 배치되어 있다. 상판의 암(25A)은 기밀 상태로 벽(22A)의 상단부와 결합되어 있다. 타이 로드(26)는 각각의 부양 장치(22)의 가운데를 관통하고 있으며, 지지용의 십자형 부재(27)를 사용하여 수평벽(16)과 상판(25) 사이에서 부양 장치의 벽(22A)을 조여진 상태로 유지한다.
각각의 부양 장치(22) 위의 상판(25)에는 부양 장치 내의 공기가 위로 배출되게 하지만 반대 방향으로 공기가 부양 장치내로 들어오는 것을 방지하는 일방향 밸브(28)가 제공되어 있다.
모세관 오일 흡수재 몸체(30)를 수용하는 환상 칼라(29)가 상판(25)의 하측의 중심에 장착되어 있다. 중앙 타이 로드(31)는 지지용의 십자형 부재(32)를 사용하여 환상 칼라를 상판의 하측에 고정한다.
부양 장치와 결합된 일방향 밸브는 항상 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 모 세관 흡수제 대신에 초흡수 재료가 사용되면, 일방향 밸브는 제거되어도 좋다.
수거 장치가 경계가 없는 물 또는 풀(pool) 따위의 제한된 영역 또는 부유 방재에 의해 한정되는 영역 등의 주변의 물 속에 놓일 때, 수거 용기(11)는 쉽게 물로 채워지고, 장치 전체는 물에 대해 상승함으로써 물이 상판(25)보다 약간 하강하게 된다. 흡수재 몸체(23)는 밸브(28)를 통해 공기를 제거하는 물로 완전히 또는 불완전하게 채워질 수도 있다.
물을 수거 용기(11)의 내부로부터 아래쪽을 향하여 회수 장치 주변의 물 속으로 방출하기 위하여 펌프(19)가 작동하는 동안, 수거실(A)내에는 물 고임부가 나타나고 유지된다. 수거실(A)과 수거 용기(11)를 둘러싸고 있는 물의 높이가 다르기 때문에, 스키밍 또는 범람 꼭대기 부분(K)을 갖춘 입구 장치(12)의 상부 벽 부분은 수면에 대해 범람 위치에 놓이게 된다. 따라서, 수거실(A) 내에 유지되고 있는 물 고임부는 연속적으로 물과 오일로 다시 채워지게 된다.
입구 장치(12)의 상부 벽 부분은 유입되는 물의 양에 대한 펌프되어 유출되는 물의 양에 따라 둘레의 수면에 대해 스스로 조정하거나 스스로 위치를 잡는 기능을 갖는다. 부연하면, 입구 장치(12)의 상부 벽 부분은 위아래로 작동하여 유출과 유입 사이의 균형을 유지한다.
펌프(19)의 작동 하에서 수거 댐의 범람 꼭대기 부분(K)을 가로질러 물과 기름이 유입되면, 범람 꼭대기 부분(K)을 따라 폭포가 형성된다. 일반적으로 원통형 커튼 형상의 액체 흐름이 하부 벽 부분(13)의 수평 하단부를 통과함에 따라, 유입되는 물과 기름의 혼합물은 수거실(A) 내에서 아래쪽으로 진행한다.
이렇게 흐르는 액체는 서서히 그 운동량을 잃기 때문에 구역(C)으로 쉽게 유입되어 그 영역을 통과하며, 그 영역에서 약간의 흐름은 수거실 내의 표면에 대해 안쪽으로 그리고 위쪽으로 편향되고 대부분의 흐름은 외벽(15)쪽으로 방사상으로 바깥쪽으로 편향된다. 이러한 흐름 패턴은 도 1에 화살표로 도시되어 있다 (도 7 동시 참조).
하부 벽 부분(13)의 하측 가장자리 둘레에 방사상으로 바깥쪽으로 편향되는 물과 오일은 벽 부분 아래에 놓인 구역(C)을 통과함에 따라 매우 큰 단면적에 걸쳐 분포된다. 따라서, 흐름이 그 영역을 통과할 수 있도록 폭방향으로 편향되는 순간 유동 속도는 현저히 감소하며, 바깥쪽으로 흐름에 따라 유동 속도는 더욱 더 감소한다. 따라서, 유동 속도는 기름 방울이 분리 구역(B)내로 상승하고 그 영역 내의 수면에서 수거될 수 있을 정도로 충분히 감소되는 한편, 외벽(15)에 인접한 환상 통로(18)를 통해 매우 깨끗한 물이 회수된다.
기름은 분리 구역(B)으로부터 수평벽(16) 내의 개구부(16B)를 통과하여 흡수재 몸체(23)에서 흡수될 수 있다.
소정 시간이 경과한 후에, 전자 제어 장치(19D)에 의해 사전 설정된 바와 같이, 펌프(19)는 수거 용기(11) 내로 물을 퍼낼 수 있도록 반대로 작동할 수 있다. 수거실(A) 내의 물의 높이는 상승하고, 따라서 입구 장치(12)의 상부 벽 부분은 상판(25)과 결합하고 그를 밀봉한다. 입구 장치(12)의 상부 벽 부분의 안쪽으로 수면 위에 수거된 기름은 흡수재 몸체(30) 내로 들어가고, 동시에 분리 구역(B) 내의 수면에 있는 기름은 흡수재 몸체(23) 내로 들어간다.
상기한 공정은 여러번 반복될 수 있으며, 최종적으로 수거 장치가 회수될 수 있다. 필요하다면, 샘플링, 회수 또는 파괴를 위하여, 흡수재 몸체(23)(30) 내의 기름은 비워질 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 범람 꼭대기 부분(K)에서 입구 장치(12)의 상부 벽 부분의 안쪽을 따라 아래로 흐르는 물과 기름의 일부는 바닥의 구역(C)에서 안쪽으로 그리고 위쪽으로 편향된다. 이렇게 편향된 부분에도 역시 기름이 함유되어 있으며, 이것은 수거실(A) 내의 표면 위에서 수거되고 두껍게 적층되거나 일부는 곧바로 재순환되어 범람 꼭대기 부분으로부터 아래로 흐르는 기름과 물 속에 유입될 수 있다.
때때로 수면 위에 떨어진 기름은 매우 얇고 가벼운 기름 막 형태를 유지할 수 있다. 이러한 기름은 종래의 장치로는 회수하기가 극히 어렵다. 그 이유는 매우 얇은 층 형태로 된 기름은 스키밍 용기 내로 끌어들이기 어렵기 때문이다. 그러나, 본 발명에 따른 장치는 그러한 기름 막을 매우 효과적으로 회수할 수 있다.
스키밍 용기 둘레의 물 위에 떠있는 기름 막을 효과적으로 수거하기 위해서는 스키밍 용기 입구에서의 폭포의 높이가 최소 수 센티미터는 되어야 한다. 그렇지 않으면, 물과 기름과의 마찰이 거의 존재하지 않기 때문에, 수거 댐을 가로질러 흐르는 물의 유동 속도가 불충분하여 매우 얇은 기름 막을 수거 댐을 가로질러 수거 용기로 끌어낼 수가 없다.
매우 얇기 때문에, 수거 용기 내의 물 고임부 내로 유입되는 기름 막은 물 속으로 바로 아래쪽으로 끌어내기 매우 어렵다. 대신에, 수면 위에 머무르는 경향이 있다. 그러나, 수거 댐 안쪽의 물 고임부로의 전방위 유입에 의해 기름 막이 함께 밀어 내어져서 점차적으로 두꺼운 층을 형성하며, 소정 시간이 경과한 후에 기름은 수거 댐에 인접하여 아래쪽으로 흐르는 물에 의해 아래쪽으로 유입되는 작은 기름 방울을 형성하게 된다.
도 1 및 도 2의 실시예와는 다른 점에 대해서만 설명이 이루어지는 도 3 및 도 4의 실시예에서, 입구 장치(12)의 상부 벽 부분에는 분리형 중앙 배치식 부양 몸체(12C)가 제공되어 있다. 더욱이, 세개의 부양 장치(22)중 적어도 하나는, 바람직하게는 세개 모두는, 상판(25) 위에 제공되고 호스 또는 다른 적절한 보조 부재가 부착될 수 있는 관상 커넥터(22B)를 통해 부양 장치로부터 위쪽으로 기름이 방출될 수 있도록 배열된다. 이러한 실시예에 있어서는, 도 1 및 도 2에 도시한 실시예의 중앙 흡수재 몸체(30)에 대응하는 흡수재 몸체는 제공되지 않는다. 기름이나 물이 아닌 공기가 일방향 밸브(28)를 통해 방출될 수 있도록, 볼 형상의 밸브 몸체를 갖춘 별도의 일방향 밸브(33)가 밸브(28) 아래에 제공된다.
도 5 내지 도 8의 실시예는, 상부 벽 부분과 부양 몸체(12C)와 관련하여서는, 도 3 및 도 4의 실시예와 동일하다. 그러나, 이 실시예에서는, 부양 장치(22)가 기름을 수거하는 용도로 사용되지 않으며, 물이 부력 조정체(ballast)가 되는 일종의 부력 조정 부재(ballast member)와 결합된 부양 몸체 또는 부양체로서 사용된다. 수거된 기름은 설명되는 바와 같이 처리된다.
이 경우의 부양 장치(22)는 흡수재 몸체는 수용하지 않고 부양 몸체(24)만을 수용한다. 부양 몸체 아래에는 수직관(22D)을 통해 바닥벽(14)과 원형판(17) 사이의 통로와 소통하는 공간(22C)이 제공됨으로써, 순수한 물이 공간(22C) 내로 상승하여 공간을 채우게 된다. 수직관(22D)과 일방향 밸브(28)에서 떨어진 상태로 공간(22C)이 밀폐되기 때문에 공간 내로 상승된 물은 수직관(22D)을 통해 아래로 쉽게 유출되지 못한다.
이 경우, 기름은 수평벽(16) 위의 분리형 커넥터(34)를 통해 회수된다. 연질 재료로 된 폭넓은 호스(S)(도 7 및 도 8)는 커넥터에 연결되어 있다. 이 호스는 그 자체가 색(sack) 또는 수용 컨테이너를 형성하여 주변의 물 위에 부유하며 분리형 저장 컨테이너에 연결된다. 선택적으로, 수면 위로 상승하는 호스(S)의 일부와 커넥터(34)의 상단부를 유지하기 위하여, 수평 실린더 형상의 부양 몸체(35)가 수거 용기에 부착될 수도 있다. 따라서, 호스의 일부는 항상 호스(S)의 다른 부분보다 약간 더 높다.
충분한 양의 기름이 분리 구역(B)에 수거되면, 펌프(19)가 반대로 작동하여 물을 수거 용기(11) 내로 퍼내고, 따라서, 기름은 커넥터를 통과하고 호스(S)의 상승된 부분을 지나게 된다. 상승된 호스 부분은 기름이 수거실(A)내로 다시 흘러들어오는 것을 방지한다.
도 7 및 도 8은 수거 작용이 행해지는 절차를 개략적으로 보인 것이다. 특히, 도 7은 물이 수거실(A) 내로 계속해서 유입되고, 소정량의 기름이 이미 분리 구역(B) 내에 수거되어 있는 단계를 보인 반면에, 도 8은 펌프가 반대로 작동하여 기름이 커넥터 및 호스(S)를 통해 밖으로 배출되는 단계를 보인 것이다.
도 1 내지 도 8이 장치가 작동하는 주변의 물 속에서 부유할 수 있도록 구성된 장치를 보여주고 있는 반면에, 도 9는 적절한 종류의 확고한 지지체 상에 고정 및 직립 배치될 수 있도록 구성된 장치의 실시예를 보인 것이다. 예를 들어, 기름 또는 다른 오염 물질이 직접 수거될 수 있도록 수거 장치를 이용할 필요가 있는 항구 시설이나 기타 장소에 배치될 수도 있다.
이 실시예에서, 수거 용기(41)는 콘크리트 요소 및 다른 적절한 재료로 만들어진다. 부양 몸체(42C)를 갖춘 상부 벽 부분(42)은 도 3 및 도 4의 입구 장치(12)의 상부 벽 부분과 유사하다. 수거 용기의 분리 구역(B) 내에 축적된 기름을 배출하기 위하여, 적절한 펌프(도시 안됨)에 의해 기름이 수송되는 적절한 수용 컨테이너에 연결되는 상승 관(43)이 제공된다.
이 경우의 펌프(44)는 앞서의 실시예에서와 같이 수거 용기 아래에 배치되지 않고 수거 용기의 안쪽에 배치된다. 펌프는 원형판(45)에 고정되지는 않는 상태로 원형판에 놓이며, 필요에 따라 수거 용기(41)로부터 리프트되고 쉽게 소정의 위치에 되돌려질 수 있도록 리프팅 케이블(46) 또는 다른 적절한 리프팅 부재에 부착된다.
도 10 내지 도 15에 도시한 실시예는 표면이 깨끗이 처리되어야 할 주변의 물 속에 부유할 수 있도록 또한 구성되어 있다. 그러나, 이 실시예에 있어서, 분리구역(B)을 제공하는 용기(62) 및 수거용기 형태의 입구 장치(61)는 상호 간격을 두고 배치되고, 물밑 도관(63)에 의해 상호 연결되어 있다. 이 물밑 도관을 통해 수거실에 의해 수용된 물과 오염 물질의 혼합물이 분리 용기(62) 및 그 안의 분리 구역으로 이송된다.
전술한 실시예에서와 같이, 수거용기 형태의 입구 장치(61)는 환상 상부 벽 부분(64)과 환상 상부 벽 부분과 동심적으로 배열된 환상 하부 벽 부분(65)을 포함하고 있다. 상부 벽 부분(64)은 벨로우즈이며, 그 하단부는 하부 벽 부분(65)의 상단부에 부착되어 있고, 그 상단부는 벨로우즈에 의해 형성된 수거 댐의 꼭대기 부분(K)을 구성한다.
벨로우즈는 예를 들어 폴리우레탄으로 만들어지며, 그 상단부에는 저밀도 재료로 된 환상 부양 몸체(64A)가 제공되어 있다. 따라서, 상부 벽 부분(64)은, 수직방향 유연성 이외에, 소정의 부력을 갖춤으로써 동작이 행해지는 동안 스키밍 수거용기 형태의 입구 장치(61)에 의해 제공되는 도입부로의 유입이 수거 용기의 바닥 부분 및 경질 또는 연질 도관(63)을 통한 유출이 균형을 이룰 수 있도록 장치를 둘러싸고 있는 주변의 물의 표면에 대해 범람 위치를 취할 수 있게 된다.
분리 용기(62)는 상부 및 하부에서 개방되어 있기 때문에, 수거용기 형태의 입구 장치(61)의 내부는 장치가 작동하는 주변의 물과 일정하게 소통하며, 분리 용기(62) 내에 수거된 오염 물질 층을 제거할 수 있도록 분리 용기 내의 액체의 표면으로의 접근이 용이하다.
장치가 동작하고 있을 때, 분리 용기의 상단부가 주변의 물의 표면 위에서 유지될 수 있도록, 부양 몸체(66)는 분리 용기(62)의 상단부에 부착되고, 그 둘레로 연장된다. 부양 몸체(66)의 위쪽에 배치된 한 쌍의 캐비넷(67)에는 제어 장치와 분리 용기 내에 공기 리프트 펌프(68)로 공기를 공급하는데 사용되는 송풍기(도시 안됨)가 내장되어 있다. 이에 대해서는 이하에 상술된다.
수직 관(69)은 분리 용기(62) 내의 중심에 배치되며, 도시되지 않은 부착 수단에 의해 그 내부에서 고정된 상태로 유지된다. 이 관의 하단부는 T-커넥터(70)의 두개의 분기부를 통해 도관(63)과 항상 소통하고 있다. T-커넥터의 세번째 분기부는 아래로 향하고 있으며, 부력, 또는 압력차, 또는 부력 및 압력차에 의해 일반적으로는 폐쇄되어 있지만 도관(63)을 통해 T-커넥터로 들어오는 바위 따위의 무거운 물체의 중량에 의해 개방될 수 있는 뚜껑문(71) 따위의 첵 밸브를 갖추고 있다.
관(69)의 상단부(69A)는 분리 용기(62) 내에서 장치가 정상적으로 동작할 때 분리 용기 내의 액체의 높이 이하가 되는 높이에 위치한다.
외부관 형태의 흐름 전환 장치(72)는 관(69)과 동심적으로 배치되며, 관(69)을 둘러쌈으로써 관(69) 둘레의 환상 영역(73)을 한정한다. 외부관 형태의 흐름 전환 장치(72)의 상단부(72A)는 장치가 정상적으로 동작할 때 분리 용기(62) 내의 액체의 높이 이상이 되는 높이에 위치한다. 하단부(72B)는 수거 용기의 하부에 놓이지만, 그 정확한 위치는 그다지 중요하지 않다.
위에서 언급한 공기 리프트 펌프의 일부를 형성하는 공기 노즐 링(74)은 상단부(69A) 밑에서 적절한 거리, 예를 들어 30 내지 40 cm를 두고 내부 관(69)에 장착되어 있다. 도관(75)은 노즐 링(74)을 캐비넷(67)중 어느 하나의 송풍기(도시 안됨)와 연결함으로써, 공기가 노즐 링 내의 개구부 링을 통해 관(69) 내의 물 속으로 이송된다. 상승하는 공기 거품은 수거용기 형태의 입구 장치(61)로부터 관(69) 안으로 그리고 관(69)을 통해 흐르는 액체의 상승 흐름을 생성한다.
노즐 링(74)에 공급되는 공기는, 내부 관(69) 내에서 위로 흐르고 상단부 밖으로 흐르는 액체가 외부관 형태의 흐름 전환 장치(72)의 상단부(72A)에 이르지 못하도록, 조정된다. 따라서, 액체는 편향되어 내부 관(69)과 외부관 형태의 흐름 전환 장치(72) 사이의 환상 영역(73)을 통해 아래로 흐르게 된다.
환상 영역(73)의 단면적은, 환상 영역(73) 내의 유동 속도가 내부 관(69) 내의 유동 속도보다 작지만 여전히 환상 영역의 하단부로 액체를 나르기에는 충분하도록, 내부 관(69)의 단면적과 비교하여 선택된다.
환상 영역(73)에서 배출될 때, 액체, 즉 물과 오염 물질의 혼합물은 내부 관(69)에 고정된 편향기 판(76)에 의해 편향됨으로써, 외부관 형태의 흐름 전환 장치(72)를 둘러싸고 있는 분리 구역(B) 내로 수평상태로 향하게 된다. 분리 구역(B)의 수평 단면적은 환상 이송 영역(73)의 단면적에 비해 매우 크며, 환상 영역 내에서 흐르는 액체는 그 영역을 벗어날 때 낮은 운동량을 갖기 때문에, 오염 물질은 분리 구역(B) 내에서 신속히 물과 분리되어 표면 위에 수거된다. 한편, 오염 물질이 제거된 물은 아래로 방출된다.
전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 입구 장치(61)에서 분리 용기(62)로 흐르는 액체는 위쪽 방향으로 분리 용기 내에 도입되고, 폭이 넓은 통로(73)를 통해 아래로 흐를 수 있도록 편향되고, 그런 다음 다시 폭방향으로 그리고 바깥쪽으로 편향되며, 매우 큰 단면적에 걸쳐 분포된다. 이렇게 하여, 유동 액체의 속도는 유입 지점에서 분리 용기 및 분리 구역으로의 유동 경로를 따라 연속적으로 감소하게 된다.
도 10 내지 도 15에 도시된 본 발명에 따른 분리 용기는 도 10의 수거용기 형태의 입구 장치(61)로 대표되는 종류의 자기 조정 침수 입구 장치와는 다른 입구 장치와 함께 사용될 수도 있다. 그러나, 혼합물을 분리시키기 위해서는 분리 용기 내로 유입되는 양이 분리 시스템의 용량과 부합되어야 하기 때문에, 이러한 분리 용기는 특히 자기 조정 입구 장치와 함께 사용되는 것이 특히 적절하다.
위에서 설명한 바와 같은 공기 리프트 펌프(69)는 구조가 단순하고 사실상 장애물이 없는 유동 경로를 가지기 때문에 바람직하지만, 입구 또는 수거용기 형태의 입구 장치(61)에서 분리 용기(62)로의 액체의 유동은 다른 형태의 펌프 및 여러가지 적절한 장소에 배치된 펌프에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 펌프는 도 1 내지 도 9에 도시한 바와 같이 수거 용기의 바닥에 배치될 수도 있다. 분리 용기의 바닥 영역 밖으로 물을 퍼내기 위하여 펌프가 위치하는 개구부를 갖춘 바닥 벽을 분리 용기(62)에 제공하는 것 또한 가능하다. 이렇게 함으로써, 수거 및 분리 용기 내의 액체 높이의 차를 유지할 수 있다. 더욱이, 펌프는 입구 장치 및 분리 용기를 상호 연결하는 도관(63) 내에 설치될 수도 있다.
쉽게 이해할 수 있는 바이지만, 수거 용기 또는 다른 입구 장치(61) 및 분리 용기(62)는 동일한 물 속에 배치되어 동작할 필요는 없다. 예를 들어, 분리 용기(62)는 물 속과 적절한 도관을 통해 소통하는 별도의 탱크 내에 위치할 수도 있는 데, 입구 장치(61)는 분리되어야 할 오염 물질을 함유한 물을 물 속으로부터수집한다. 이러한 구성을 취하면, 탱크 내의 액체의 높이는 물 속의 액체의 높이와 같아진다.

Claims (17)

  1. - 물 속에 수거 용기(11)를 제공하는 단계와,
    - 수거 용기(11) 내에 물 고임부(water sink)를 형성하는 단계와,
    - 오염 물질을 함유한 물이 액체의 표면 영역에서 수거 댐(K)을 가로질러 상기 물 고임부까지 흐르도록 하는 단계와,
    - 수거 용기(11)로부터 물을 회수하여 상기 물 고임부를 유지하고, 수거 용기 내로 유입되는 물과 오염 물질이 수거 용기 내에서 아래쪽으로 흐르도록 하는 단계와,
    - 아래로 흐르는 물과 오염 물질을 분리 구역(B)으로 연속적으로 유도하여 수면 위로 오염 물질을 수거하는 단계를 포함하는 물 속에 함유된 부유 오염 물질의 회수 방법에 있어서,
    아래쪽으로 흐르는 물과 오염 물질을 상기 물 고임부 아래의 수거실(A)로부터 상기 물 고임부 아래의 영역에서 수평으로 편심(偏心)된 환상의 분리 구역(B)으로 측면 방향으로 편향시켜서, 상기 아래로 흐르는 물과 오염 물질은 상기 물 고임부 아래의 수거실(A)을 둘러싸는 환상의 분리 구역(B)으로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 물 속에 함유된 부유 오염 물질의 회수 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 아래로 흐르는 물과 오염 물질은 상기 물 고임부 아래의 상기 수거실(A)로부터 전방향으로 환상의 분리 구역(B)까지 향하게 되는 것을 특징으로 하는 물 속에 함유된 부유 오염 물질의 회수 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. - 물 속에 잠길 수 있으며, 물과 물에 함유된 부유 오염 물질의 흐름을 수용하기 위한 수거실(A)을 형성하는 입구 장치(12,61)와,
    - 입구 장치(12,61)로부터 물을 배출하여 상기 입구 장치 내에서 물 고임부를 유지하고 상기 입구 장치로 들어가는 물과 물에 함유된 오염 물질의 흐름을 수거실(A) 내로 하향 유도하는 펌프 장치(19,68)와,
    - 수거실(A)과 소통하는 분리 구역(B)과,
    - 아래로 흐르는 물과 물에 함유된 오염 물질을 분리 구역(B) 내로 향하게 하는 수단(18,19; 69,72)을 포함하는 물과 물에 함유된 부유 오염 물질을 분리하는 장치에 있어서,
    분리 구역(B)은 수거실(A)로부터 수평으로 편심되고, 상기 분리 구역(B)은 수거실(A)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 물과 물에 함유된 부유 오염 물질을 분리하는 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    수거실(A)을 형성하는 환상 수직 내부 벽과, 상기 환상 수직 내부 벽과 함께 분리 구역(B)을 형성하는 환상 수직 외부 벽(15)과, 분리 구역(B) 및 수거실(A) 아래의 구역(C)을 형성하며 그것들 사이의 상호 소통을 제공하는 환상 외부 벽(15)의 연장부와,
    환상 수직 외부 벽(15)의 상기 연장부의 하부에 인접하여 위치하며 펌프 장치(19)와 소통하는 환상 통로(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물과 물에 함유된 부유 오염 물질을 분리하는 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. - 물과 물에 함유된 부유 오염 물질의 흐름을 수용하는 입구 장치(61)와,
    - 분리 구역(B)을 형성하는 분리 용기(62)와,
    - 상기 물과 물에 함유된 오염 물질의 흐름을 분리 구역으로 이송하는 이송 수단(63,68)을 포함하는 물과 물에 함유된 부유 오염 물질을 분리하는 장치에 있어서,
    상기 이송 수단(63,68)은, 분리 구역(B)과 소통하는 범람 개구부(69A)를 구비하고 분리 구역(B) 내의 액체의 작동 높이보다 낮은 높이에 위치하는 위로 향하는 출구 관(69)을 가지고,
    출구 관(69)으로부터 위쪽을 향하여 범람하는 물과 물에 함유된 오염 물질을, 출구 관(69)을 둘러싸고 그 하단부는 분리 구역(B) 쪽으로 개방되어 있는 환상 수직 통로(73)로 하향시키는 흐름 전환 장치(72)가 제공되는 것을 특징으로 하는 물과 물에 함유된 부유 오염 물질을 분리하는 장치.
  17. 삭제
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