KR100992430B1 - 침전 장치 및 이를 포함하는 하ㆍ폐수 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 침전 장치 및 이를 포함하는 하ㆍ폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 침전 장치는 하ㆍ폐수가 유입되는 침전조와; 상기 침전조의 상부에 간격을 두고 배치되어 유입된 하ㆍ폐수에 포함된 입자 간의 충돌을 확대하고 상기 입자의 부상(浮上)을 억제하는 복수 개의 경사판; 및 상기 침전조의 하부에 축적되는 슬러지를 배출하는 슬러지 배출부를 포함한다. 또한, 하ㆍ폐수 처리 장치는 침전 장치와; 상기 침전 장치의 침전조로부터 침전 처리된 유입수를 받는 반응조와; 상기 반응조에 설치되어 나노 공기를 발생시켜 상기 유입수에 포함된 플록을 상부로 부상시키는 기포 발생부; 및 상기 반응조의 상부에 떠오른 플록을 제거하는 스키머를 포함한다.

Description

침전 장치 및 이를 포함하는 하ㆍ폐수 처리 장치 {SEDIMENTATION APPARATUS AND APPARATUS FOR TREATING WASTEWATER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 하ㆍ폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하ㆍ폐수장의 부유성 또는 용존 이온물질 총인 입자를 침전 및 제거하는 침전 장치 및 침전하지 못한 용존성 총인과 같은 물질을 나노공기 부상시켜 제거하는 여과 장치에 관한 것이다.
현대 산업이 발달함에 따라 각종 공장에서는 인체에 유해한 산업 폐기물 및 하ㆍ폐수가 다량 발생되며, 이러한 하ㆍ폐수를 무단 방류하게 되면 자연환경이 오염되어 생태계가 유지될 수 없으므로 하ㆍ폐수를 정화처리하여 방류하도록 하고 있다.
최근 하ㆍ폐수의 정화 처리 문제가 심각한 환경문제로 대두되고 있으며, 보다 깨끗하고 간단한 방법에 의해 하ㆍ폐수를 정화처리하기 위한 장치 및 방법들이 개발되고 있는 실정이다.
일반적으로, 하ㆍ폐수를 처리하는 방법은 침사지를 느린 속도로 이동하고 생물학적 처리후 슬러지를 가라앉히는 1차 침전 단계와, 혼화조에 들어온 물에 응집제를 넣어 골고루 섞는 혼화 단계와, 응집제에 의해 물속의 미세 입자들이 서로 뭉치는 응집 단계와, 응집된 물질을 가라앉히는 2차 침전 단계와, 다양한 필터 부재를 이용하여 남은 불순물을 걸러내는 여과 단계 및 여과된 처리수를 살균하는 단계로 이루어진다.
그런데, 종래 하ㆍ폐수 처리 장치의 침전조는 부유성 입자들의 침전성이 낮고, 침전조의 하부에 퇴적된 슬러지의 배출효율이 낮을 뿐만 아니라 퇴적된 슬러지가 침전조의 내벽면에 부착되는 침적현상이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 종래 하ㆍ폐수 처리 장치의 침전조는 침전조 하부에 퇴적된 슬러지를 밀어내어 배출하기 위해 별도의 동력원을 사용하는 배출장치가 필요한 문제점이 있다. 또한, 종래 하ㆍ폐수 처리 장치는 응집제에 의해 미세 입자들이 뭉쳐진 플록(floc) 등을 효과적으로 처리하여 제거하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하ㆍ폐수 내의 부유성 입자의 플록 형성율을 증대하여 침전효율을 상승시키고, 이러한 플록의 부상(浮上)을 억제하며, 침전된 슬러지를 무동력으로 막힘현상 없이 효과적으로 배출할 수 있으며, 침전되지 못한 용전성 물질을 부상시켜 제거할 수 있는 침전 장치 및 이를 포함하는 하ㆍ폐수 처리 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 하ㆍ폐수가 유입되는 침전조와; 상기 침전조의 상부에 간격을 두고 배치되어 유입된 하ㆍ폐수에 포함된 입자 간의 충돌을 확대하고 상기 입자의 부상(浮上)을 억제하는 복수 개의 경사판; 및 상기 침전조의 하부에 축적되는 슬러지를 배출하는 슬러지 배출부를 포함하는 침전 장치를 제공한다.
또한, 상기 경사판에는 마이크로 진동자가 설치되어 경사판에 부착된 슬러지를 탈기할 수 있는 경사판 세척 장치가 구비될 수 있다.
또한, 상기 경사판은 상기 침전조의 상부에 고정되는 경사부 및 상기 경사부로부터 상기 침전조의 하부로 연장되는 수직부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬러지 배출부는 상기 침전조 내에 배열되어 상기 슬러지의 배출을 복수 개의 영역으로 분산시키는 복수 개의 분산 호퍼를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기 침전 장치와; 상기 침전 장치의 침전조로부터 침전 처리된 유입수를 받는 반응조와; 상기 반응조에 설치되어 나노 마이크론 공기 입자를 발생시켜 상기 유입수에 포함된 총인을 포함한 부유물질 플록을 상부로 부상시키는 기포 발생부; 및 상기 반응조의 상부에 떠오른 플록을 제거하는 스키머를 포함하는 하ㆍ폐수 처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 반응조에는 상기 플록을 상부로 유도하는 가이드 경사판이 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 하ㆍ폐수 처리 장치는 상기 반응조의 유입구에 입자 간의 플록 형성을 유도하는 약품을 투입하는 약품 투입 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하ㆍ폐수 처리 장치는 상기 반응조 내의 처리수를 상기 기포 발생부로 이송하는 반송부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반송부는 단부에 관경이 축소되는 이젝터부를 구비하는 반송 라인을 포함하고, 상기 이젝터부의 유속 증가에 의한 압력 감소에 의해 나노 기폭 장치로부터의 공기를 유도할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 침전 장치는 경사판을 구비함으로써, 부유성 입자간의 충돌 기회 및 횟수를 증대시켜 플록의 침전성을 향상시키고, 플록이 떠오르는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 침전 장치는 분산 호퍼를 사용함으로써, 복수 개의 영역으로 균등하게 슬러지를 배출할 수 있어 침전조의 막힘 및 침적 현상을 방지할 수 있고, 무동력으로 슬러지를 침전조의 외부로 배출할 수 있어 설치 및 유지 비용이 저렴하다.
또한, 본 발명의 하ㆍ폐수 처리 장치는 공기 부상을 이용하여 플록을 상부로 부상시켜 제거함으로써, 침전 장치에서 제거하지 못한 용존성 인, 용존성 유기물질 등을 효과적으로 분리 및 제거하여 처리수의 수질 개선을 도모한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하ㆍ폐수 처리 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 경사판의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 분산호퍼의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 침전 장치의 부분 확대도이다.
도 5는 도 1에 도시된 반응조의 부분 확대 평면도이다.
도 6 및 도 7은 도 1에 도시된 스키머의 평면도 및 측면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 반송부의 부분 확대도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 침전 장치를 구비한 하ㆍ폐수 처리 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하ㆍ폐수 처리 장치의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 경사판의 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 분산호퍼의 평면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 침전 장치의 부분 확대도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 하ㆍ폐수 처리 장치(100)는 하ㆍ폐수에 포함된 고형물과 같은 부유성 입자를 침전시키는 침전 장치(10) 및 침전 처리된 하ㆍ폐수가 유입되어 침전되지 못한 용존성 유기 물질, 용존성 인 등을 공기 방울로 부상시켜 제거하는 공기 부상 장치(20)를 포함한다.
침전 장치(10)는 하ㆍ폐수가 유입되어 저장되는 침전조(11)와, 이 침전조(11)의 상부에 고정되는 복수 개의 경사판(12) 및 침전조(11)의 하부에 설치되어 침전되는 슬러지를 복수의 영역으로 하부로 배출시키는 분산 호퍼(13)를 포함한다.
침전조(11)는 전체적으로 원 기둥형 또는 다각 기둥형으로 형성되고, 그 하부는 침전된 슬러지를 하부로 원활하게 배출하도록 하부로 갈수록 단면적이 점진적으로 감소하는 경사부(111)로 이루어진다. 침전조(11)의 일측 상부에는 하ㆍ폐수가 들어오는 유입구(112)가 형성된다. 침전조(11)의 하단에는 슬러지 배출 배관(113)이 연결되어 분산된 슬러지가 탈수기 또는 폭기조로 이송될 수 있다.
경사판(12)는 침전조(11)의 상부벽에 소정의 간격을 두고 배열되어 침전조(11)의 침전 효율을 향상시킨다. 즉, 경사판(12)은 침전조(11) 내의 플록(floc)간의 충돌 기회 및 횟수를 증대시키고, 플록이 떠오는 것을 억제한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 경사판(12)은 침전조(11)의 상부벽에 직접 고정되어 소정 각도로 기울어진 경사부(121) 및 이 경사부(121)의 하부로 수직하게 연장되는 수직부(122)를 포함한다. 경사판(12)은 일예로, 격판 구조로 이루어질 수 있다. 경사판의 개수, 배열 및 형상은 다양하게 변형가능하다.
격판으로 구성된 경사판(12)에는 슬러지가 부착되어 인위적인 청소가 필요하며, 이러한 경사판(12)에 부착된 슬러지는 마이크로 진동에 의해 탈기할 수 있다. 예를 들어, 경사판(12)은 상부에 설치된 막대 모양의 사각 파이프에 고정될 수 있고, 이 사각 파이프 내에 일반적인 마이크로 초음파 진동자를 설치하여, 주기적으로(예를 들면, 1시간 간격) 마이크로 진동자를 작동시키면, 마이크로 진동자의 흔들림에 의해 사각 파이프가 진동하고, 이 사각 파이프에 고정된 경사판(12)도 함께 흔들리면서 경사판(12)에 부착된 슬러지가 자동적으로 탈기된다.
분산 호퍼(13)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그 하부에 단면적이 점진적으로 좁아지는 경사부(132)를 구비하고, 이 경사부(132)의 하단 중앙에는 슬러지를 배출하는 배출구(131)가 형성된다. 이러한 각각의 분산 호퍼(13)는 침전조(11)의 하부 내벽에 고정된다. 본 실시예에서는 분산 호퍼(13)가 64개(8행ㆍ8열)로 배열되었으나, 그 개수 및 형상은 침전조(11)의 형상 및 크기에 따라 변형될 수 있다.
상기한 분산 호퍼(13)는 침전조(11)에 축적되는 슬러지를 복수의 곳에서 효과적으로 분산시켜 하부로 배출함으로써, 침전조(11)의 부분 침적을 방지하고, 불필요한 침전수의 낭비 및 슬러지의 부패로 인한 수질악화를 방지할 수 있다. 또한, 분산 호퍼(13)는 무동력으로 슬러지를 하부로 배출하여 유지비용을 감소시킨다.
그리고, 각 분산 호퍼(13)의 배출유량의 총합과 침전조(11)의 배출유량이 동일하게 이루어지도록 상기 각 분산 호퍼(13)의 배출구(131)의 단면적이 조절될 수 있다.
한편, 분산 호퍼(13)는 침전조(11)의 내벽에 용접 등에 의해 직접 고정되거나, 침전조(11)의 내벽에 설치되는 고정 지지대 위에 걸치도록 설치될 수 있다.
또한, 침전조(11)의 유출구(114) 측에는 대략 "L"자형의 경계벽(115)이 설치되고, 이 경계벽(115)을 넘어 침전 처리된 유입수가 공기 부상 장치(20)로 들어간다. 침전 처리된 유입수가 공기 부상 장치(20)로 유입되는 입구 부분에는 약품 투입 장치(30)로부터 응집제 등과 같은 화학 약품이 투입된다. 이에 따라, 침전 처리된 유입수 내의 용전성 인 등이 응집되어 플록을 형성한다.
도 5는 도 1에 도시된 반응조의 부분 확대 평면도이고, 도 6 및 도 7은 도 1에 도시된 스키머의 평면도 및 측면도이며, 도 8은 도 1에 도시된 반송부의 부분 확대도이다.
도 1 및 도 5를 참고하면, 공기 부상 장치(20)는 플록이 형성된 유입수가 들어와 저장되는 반응조(21)를 포함한다. 이 반응조(21)의 입구측 상부벽에는 격벽(22)이 형성되어, 플록이 포함된 유입수가 격벽(22)의 하부로 이동한다.
격벽(22)의 하부와 인접한 곳에는 나노 공기를 발생시키는 기포 발생부(23)가 설치된다. 이 기포 발생부(23)에 의해 격벽(22)의 하부로 이동하는 유입수에 포함된 플록은 나노 공기와 함께 반응조(21)의 상부로 부상(浮上)한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기포 발생부(23)는 나노 공기가 나오는 복수 개의 홀(231)이 형성된 관형 부재로 이루어질 수 있으나, 그 형상, 위치, 배열 및 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들면, 기포 발생부(23)는 격벽(22)의 하부와 인접한 곳 뿐만 아니라 반응조(21)의 바닥면 곳곳에 설치될 수 있다. 기포 발생부(23)는 나노 기폭 장치와 연결되어 나노 공기를 배출한다.
또한, 기포 발생부(23)의 일측에는 가이드 경사판(24)이 설치된다. 이 가이드 경사판(24)은 반응조(21)의 바닥면에 고정되어, 나노 공기와 함께 플록이 용이하게 부상될 수 있도록 안내한다. 즉, 가이드 경사판(24)은 상부로 갈수록 격벽(22)과의 간격이 커지도록 형성된다. 일예로, 가이드 경사판(24)은 중간부가 절곡된 대략 "V"자 형상으로 이루어질 수 있다.
반응조(21)의 상부에는 나노 공기와 함께 반응조(21)의 상부로 부상된 플록을 스키머(skimmer, 25)로 걸러낸다. 스키머(25)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 반응조(21)의 측벽 위에 설치되는 한 쌍의 가이드 레일(251) 및 이 가이드 레일(251) 상에서 구동부(252)에 의해 왕복 운동하면서 플록을 직접 걸러내는 스크린(253)을 포함한다. 상기 스키머(25)에 의해 반응조(21)의 일측으로 이동한 플록은 반응조(21)의 상부에 설치된 일측으로 경사진 받침대(26)를 타고 슬러지 배출구(211)를 통하여 외부로 배출된다. 반응조(21)의 하부에는 처리수 배출구(212)가 형성되어 처리수가 배출된다.
그리고, 도 8을 참고하면, 반송조(21)의 하부에는 처리수의 일부를 기포 발생부(23)로 이송하는 반송 라인(27)이 연결된다. 이 반송 라인(27)에는 반송 펌프(28)가 설치된다. 나노 기폭 장치와 연결된 기포 라인(231)과 반송 라인(27)은 합류관(232)에서 만난다. 합류관(232)은 다시 분기되어 각 기포 발생부(23)와 연결된다.
합류관(232)과 만나는 반송 라인(27)의 부분은 관경이 축소되는 이젝터부(271)가 형성되어, 반송수의 유속이 증가되면서 합류관(232)으로 분사된다. 합류관(232)으로 분사된 반송수에 의해 그 부분은 압력이 감소되고, 이러한 압력 감소에 의해 기포 라인(231)으로부터 자연스럽게 공기가 유입(유도)되어 반송수와 함께 이동한다.
이와 같이, 기포 발생부(23)는 나노 기폭 장치에서 발생하는 기포가 포함된 반송수를 반응조의 하부에 배출하여, 하ㆍ폐수 부유 물질이나 반응조에서 응결된 총인을 공기와 함께 상부로 부상시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 하ㆍ폐수 처리 장치(100)의 작동에 대하여 살펴본다.
먼저, 침전조(11)의 유입구(112)를 통하여 하ㆍ폐수가 들어오면, 하ㆍ폐수 내에 포함된 부유상 입자들이 침전조(11)의 하부로 가라앉으면서 분산 호퍼(13) 내에 축적된다. 이때, 소정 간격을 두고 배치된 복수 개의 경사판(12)은 부유상 입자 가 간의 충돌기회 및 횟수를 확대하여 침전성을 높이고, 부유상 입자를 떠오르지 못 하게하고, 고요한 정체흐름을 만들어 준다. 분산 호퍼(13)에 쌓인 슬러지는 흡입력에 의해 침전조의 하부로 배출되는데, 이때, 각 분산 호퍼(13)의 배출구(131)마다 슬러지가 인발되어, 슬러지의 배출이 원활하게 이루어진다.
침전 처리된 유입수는 경계벽(115)을 넘어 반응조(21)로 유입된다. 이때, 침전조(11)의 유출구(114)측에는 약품 투입 장치(30)로부터 응집제와 같은 약품이 투입됨으로써, 용존성 총인 등이 응집되어 플록을 형성한다. 플록이 형성된 유입수는 반응조(21)의 격벽(22)을 통과한다. 이때, 플록은 기포 발생부(23)에서 생성된 나노 공기와 함께 반응조(21)의 상부로 부상한다. 플록이 나노 공기와 함께 부상할 때, 가이드 경사판(24)에 의해 플록의 부상이 원활하게 이루어진다.
반응조(21)의 수면위로 부상된 플록은 왕복운동하는 스키머(25)의 스크린(253)에 의해 걸러져 반응조(21)의 슬러지 배출구(211) 측으로 이동한 후 외부 흡입력에 의해 배출된다. 한편, 플록이 제거된 처리수는 반응조(21)의 처리수 배출구(212)를 통하여 외부로 배출된다.
상기와 같은 과정에서, 처리수의 일부는 반송 펌프(28)의 작동에 의해 반송 라인(27)을 통하여 합류관(232)으로 이동한다. 또한, 나노 기폭 장치에서 발생한 기포가 기포 라인(231)을 통하여 합류관(232)으로 이동한다. 따라서, 합류관(232)에는 나노 기포와 처리수가 함께 이동하면서 분기된 후 각 기포 발생부(23)로 이동하여 다시 배출된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 침전 장치 11: 침전조
12: 경사판 13: 분산 호퍼
20: 공기 부상 장치 21: 반응조
22: 격벽 23: 기포 발생부
24: 가이드 경사판 25: 스키머
27: 반송 라인 28: 반송 펌프
30: 약품 투입 장치 100: 하ㆍ폐수 처리 장치

Claims (9)

  1. 하ㆍ폐수가 유입되는 침전조;
    상기 침전조의 상부에 간격을 두고 배치되어 유입된 하ㆍ폐수에 포함된 입자 간의 충돌을 확대하고 상기 입자의 부상(浮上)을 억제하는 복수 개의 경사판;
    상기 침전조의 하부에 축적되는 슬러지를 배출하는 슬러지 배출부;
    상기 침전 장치의 침전조로부터 침전 처리된 유입수를 받는 반응조;
    상기 반응조에 설치되어 나노 마이크론 공기 입자를 발생시켜 상기 유입수에 포함된 총인을 포함한 부유물질 플록을 상부로 부상시키는 기포 발생부; 및
    상기 반응조의 상부에 떠오른 플록을 제거하는 스키머를 포함하며,
    상기 경사판은 상기 침전조의 상부에 고정되는 경사부 및 상기 경사부로부터 상기 침전조의 하부로 연장되는 수직부로 이루어지고,
    상기 경사판은 상부에 설치된 파이프에 고정되고, 상기 파이프에 마이크로 초음파 진동자가 설치되어 파이프를 진동하여 상기 경사판에 부착된 슬러지를 탈기하며,
    상기 반응조 내의 처리수를 상기 기포 발생부로 이송하는 반송부가 더 설치되며,
    상기 반송부는 단부에 관경이 축소되는 이젝터부를 구비하는 반송 라인을 포함하여 상기 이젝터부의 유속 증가에 의한 압력 감소에 의해 나노 기폭 장치로부터의 공기를 유도하는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬러지 배출부는 상기 침전조 내에 배열되어 상기 슬러지의 배출을 복수 개의 영역으로 분산시키는 복수 개의 분산 호퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반응조에는 상기 플록을 상부로 유도하는 가이드 경사판이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응조의 유입구에 입자 간의 플록 형성을 유도하는 약품을 투입하는 약품 투입 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
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