KR101289699B1 - 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은 약품 분배조에서 응집제 분배 튜브를 통하여 응집제를 각각의 볼텍스 노즐로 분배 공급하는 단계와, 가압수 공급 배관을 통하여 가압수를 볼텍스 노즐의 일측으로 공급하는 단계와, 침전지 수로에 설치된 지지벽(220) 상부에 설치된 위어와 상기 위어를 통과한 처리수가 모이는 혼화 챔버와, 혼화 챔버 하부에 지그 재그로 다수 설치된

자형 혼화판(205)으로 구성된 위어식 혼화기(201) 상부로 상기 각각의 노즐에서 응집제와 가압수를 분사하는 단계와, 위어식 혼화기를 통과하면서 혼화 응집하는 단계와, 상기 위어식 혼화기를 통과한 처리수가 상기 침전지 수로에 상하 또는 좌우로 설치된 다수의 배플을 통과하면서 유로를 변경시켜 응집제가 처리수에서 효과적으로 혼화 응집하도록 하는 단계를 포함하여 구성된 것으로 다단계의 혼화 응집 과정을 통하여 혼화 응집 효율을 극대화한 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법{Coagulant Mixing Method by using Weir Mixing Device and Baffle}

본 발명은 하수 처리장, 정수장에서 투입하는 약품의 급속 혼화에 관한 것이다. 일반적으로 하수 처리장은 오염된 하수를 집수하여 침사지으로 송수하고, 상기 침사지에서 최초 침전지로 이송되며, 상기 최초 침전지에서 포기조로 이송되고 다시 포기조에서 최종 침전지 및 염소 투입조 등을 통과하는 과정을 통하여 하수를 처리하며, 처리된 하수는 하천으로 다시 방류하는 과정으로 구성되어 있다. 본 발명은 상기의 과정 중에서 침사지에서 침전지로 하수를 이송하는 통로인 침전지 수로에 위어식 혼화기와 배플을 설치하여 응집제의 응집 효율을 높임으로써 총인, 질소 등과 같은 물질을 효과적으로 제거하기 위한 것에 관한 것이다.

본 발명과 관련한 선행기술은 도 1과 같다. 상기도 1과 같이 종래의 낙차를 이용한 급속 혼화 시스템은 착수정, 침전지 등의 처리시설로 유입된 처리수는 일정 수위를 유지할 목적으로 위어(11)가 설치되며, 상기 위어(11)의 상부에는 약품을 투입하기 위한 다공관(12)이 구성되는 것으로 처리수는 상기 위어(11)를 흘러 넘쳐 수류 낙차를 형성하고, 그 상부에 약품 배출 구멍이 다수 형성된 다공관(12)을 통하여 약품을 일정 주기로 투입함으로써 약품과 처리수가 급속 혼화할 수 있도록 구성되어 있는 것이다. 상기와 같이 구성된 종래의 수류 낙차식 혼화 시스템은 처리수가 위어(11)를 통과하면서 형성된 수류 낙차 부위에 다수개의 약품 배출 구멍이 형성된 다공관(12)을 이용하여 일정 간격으로 약품을 떨어뜨리면, 처리수와 약품이 체류조(13)에 떨어지면서 발생하는 난류에 의해 급속 혼화되면서 일정시간을 체류조(13)에서 혼화 과정을 거친 다음 유출 도수관(14)을 통하여 다음 공정으로 흘러나가는 방식으로 운영하고 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 수류 낙차식 혼화 시스템은 처리수가 위어(11)를 통과하여 체류조(13)로 떨어질 때 발생하는 난류를 이용하여 약품을 혼화하는 방식이므로 혼화에 필요한 적정 난류를 발생시키기 위해서는 위어(11)와 체류조(13)간에 일정 높이의 낙차가 있어야 하고, 상기의 낙차는 난류 형성과 함께 수반되는 기포(15)가 발생하므로 투입된 약품이 처리수와 혼화되는 과정에서 상기 기포에 흡착되어 체류조(13) 수면 위로 부상하면서 스컴(16)을 형성하여 약품효율을 저하시키는 문제점이 있는 것이다, 또한 상기 체류조(13)에서 미처 부상하지 못한 기포(15)는 유출 도수관(14)을 따라 흘러가다가 유출 도수관(14)의 특정 상부에 모이게 되면서 커다란 공기 덩어리를 형성하는 에어 패딩의 발생 원인이 되며, 상기 에어 패딩은 처리수를 자연유하 방식으로 배출하는 유출 도수관(14) 내부에서 점차적으로 성장하면서 처리수의 흐름을 방해하여, 결과적으로 유출 도수관(14) 내부를 흐르는 유량을 감소시키고, 체류조(13)의 수위를 상승시키며, 과다하게 성장한 에어 패딩(17)은 유출 도수관(14)의 입구 또는 출구에서 대기로 방출될 때 발생하는 수충격이 체류조(13)의 수위를 요동시켜 균일하고 연속적인 약품 투입의 방해 요인으로 작용하는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은 유입수가 흘러 넘치는 위어의 일측에 위어식 혼하기를 설치하고 상기 위어식 혼화기를 거친 하수는 침전지 관로에 설치되는 배플을 통하여 다시 하수의 유로를 변환하여 응집제 혼화 응집 효율을 높이도록 하기 위한 것이다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은, 약품 분배조에서 응집제 분배 튜브를 통하여 응집제를 각각의 볼텍스 노즐로 분배 공급하는 단계와, 가압수 공급 배관을 통하여 가압수를 볼텍스 노즐의 일측으로 공급하는 단계와, 침전지 수로에 설치된 지지벽(220)의 일측에 지그 재그로 설치된 위어식 혼화기(201) 상부로 상기 볼텍스 노즐에서 응집제와 가압수를 분사하는 단계와, 상기 위어식 혼화기를 통과한 처리수가 상기 침전지 수로에 상하 또는 좌우로 설치된 다수의 배플을 통과하면서 유로를 변경시켜 응집제가 처리수에서 효과적으로 혼화 응집하도록 하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은 응집제 혼화 효율을 극대화하여 총인 및 질소와 같은 물질을 능률적으로 제거할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명의 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은 구조적인 구성을 통하여 이루어지므로 유지관리가 편리하고 유지 보수 비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 낙차를 이용한 급속 혼화 시스템 구성도,
도 2는 본 발명에 적용된 다중볼텍스노즐 혼화 시스템의 전체 구성도,
도 3은 본 발명에 적용된 다중볼텍스노즐의 전체 단면 구성도,
도 4는 본 발명에 적용된 위어식 혼화기 단면 구성도,
도 5는 본 발명에 적용된 위어식 혼화기의 혼화판 배열 상태를 나타낸 구성도,
도 6은 본 발명에 적용된 위어식 혼화기에서 다층으로 구성된 혼화판의 기포 흐름도 ,
도 7은 본 발명에 적용된

자형 혼화판의 작용 설명도,
도 8은 본 발명에 적용된 혼화판을 구비한 위어식 혼화기의 절개 사시도,
도 9는 본 발명 제1실시 예인 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 시스템 전체 구성도,
도 10은 본 발명 제2실시 예인 배플을 이용한 응집제 혼화 시스템 전체 구성도이다.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명을 도 2 내지 도 10을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 적용된 다중볼텍스노즐(101) 혼화 시스템의 전체 구성도이다. 상기도 2에서 본 발명에 적용된 다중 볼텍스노즐 혼화 시스템은 다중볼텍스노즐(101)이 연결 구성되는 매니폴더(110)와, 가압수를 매니폴더(110)를 거쳐 상기 다수의 다중 볼텍스노즐로 공급하는 가압수공급배관(309)과, 응집제공급배관(103)에서 공급된 응집제를 다중볼텍스노즐(101)의 설치 수량만큼 분배하여 응집제분배튜브(105)를 통하여 다중볼텍스노즐(101)로 공급하는 약품 분배조(102)와, 매니폴더(110)로 공급받은 가압수를 처리수로 향하여 분사하는 과정에 발생되는 볼텍스로 응집제를 흡인, 혼화하면서 처리수로 분사하는 다중 볼텍스노즐(101)로 구성된 것을 나타내고 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 적용된 다중볼텍스노즐(101)의 전체 단면 구성도이다. 상기도 3에서 본 발명에 적용되는 다중볼텍스노즐(101)은 약품분배조(102)에서 다중볼텍스노즐(101)의 설치 수량만큼 분할 공급된 약품은, 상부캡(141)에 방사형으로 가공된 유입로(142)를 따라 상부하우징(143)의 내부에 흘러들어간 다음, 각각의 노즐(144)에 가공된 수직노치(145)를 통하여 노즐(144) 내부로 흘러들어간 후 최종적으로 노즐배출구(149)를 통하여 배출되는 것이고, 매니폴더(110)로부터 공급된 가압수는 가압수 공급배관(309)을 통하여 하부하우징(146)으로 공급된 다음 최종적으로 볼텍스유도로(147)와 볼텍스생성실(148)을 경유하여 볼텍스를 형성하면서 처리수로 분사되도록 하는 것이다.

도 4는 본 발명에 적용된 위어식 혼화기 단면 구성도이다. 상기도 4에서 본 발명에 적용된 위어식 혼화기(201)는 최초 침전지 수로에 설치된 지지벽(220) 상부에 구성된 위어(210)와, 상기 위어(210)를 통과한 처리수가 입수되는 혼화 챔버(201)와, 상기 혼화 챔버(201) 하부에 지그 재그로 다수 설치되는

자형 혼화판(205)과, 상기 각각의

자형 혼화판(205)의 내부 일측에 구성된 기포 배출구(206)와, 상기 기포 배출구(206)에서 배출된 기포를 외부로 배출하기 위한 기포 상승통로(204)로 구성되는 것을 나타내고 있는 것이다. 상기와 같이 구성된 혼화판을 구비한 위어식 혼화기는 위어(210)를 통과한 처리수가 혼화 챔버(201)로 떨어지고, 상기 혼화 챔버(201)로 유입된 처리수는 지그 재그이면서, 다층으로 설치된

자형 혼화판(205) 사이를 흐르게 되는 것이다. 상기와 같이 지그 재그로 다층으로 형성된

자형 혼화판(205) 사이를 통과하는 처리수는 분리되고 합해지는 과정을 반복적으로 하게 되므로 혼화 효율이 향상되는 것이며, 또한 위어(210)의 낙차에서 발생한 기포는

자형 혼화판(205)의 내부 상층부로 모이게 되고, 상기

자형 혼화판(205)의 내부 상층부에 모인 기포는 기포 배출구(206)를 통하여 기포 상승통로(204)로 유입되어 외부로 배출되는 것이다.

도 5는 본 발명에 적용된 위어식 혼화기의 혼화판 배열 상태를 나타낸 구성도이다. 상기도 5에서 본 발명에 적용된

자형 혼화판(205)은 지지벽(220)에 설치되는 것으로 지그 재그로 설치되고, 처리수는 상기

자형 혼화판(205) 사이들을 통과하면서 분리와 혼합이 자동으로 이루어질 수 있는 구조이고, 따라서 투입된 약품이 효과적으로 혼화할 수 있는 구조임을 나타내고 있는 것이다. 또한 상기

자형 혼화판(205)은 하부가 개방되고 상부가 막힌 구조이며 내부 상층부에 기포 배출구(206)가 형성된 구조로 위어(210)의 낙차로 인하여 발생한 기포가 상기

자형 혼화판(205) 내부로 모일 수 있는 것을 나타내고 있는 것이다.

도 6은 본 발명에 적용된 위어식 혼화기에서 다층으로 구성된 혼화판의 기포 흐름도이다. 상기도 6에서 본 발명에 적용되는 위어식 혼화기의

자형 혼화판(205)은 다층으로 구성되는 것으로 위어(210)의 낙차에 의하여 혼화 챔버(201)로 떨어진 처리수는 상기

자형 혼화판(205) 사이를 흐르게 되고, 상기와 같이

자형 혼화판(205) 사이를 흐르는 동안 발생된 기포는 상기 각각의

자형 혼화판(205)의 하부 개방부를 통하여

자형 혼화판(205)의 내부로 유입되고 상층부에 모이는 것을 나타내고 있는 것이다. 상기와 같이

자형 혼화판(205)의 내부 상층부에 모인 기포는 일정 크기로 성장한 후 기포 배출구(206)를 통하여 기포 상승통로(204)로 유입되고 외부로 배출되는 것이다. 상기에서

자형 혼화판(205)의 내부 상층부 일측은 경사판(209)을 구성하여 기포가 배출되지 않고 체류하는 사구역을 줄이기 위한 것이다.

도 7은 본 발명에 적용된

자형 혼화판의 작용 설명도이다. 상기도 7에서

자형 혼화판(205) 사이를 하부로 흐르는 처리수는 분리와 혼합과정을 거치게 되고, 상기

자형 혼화판(205)의 하부 개방부(230)를 통하여 내부로 유입되고,

자형 혼화판(205)의 내부로 유입된 기포는 상층부(231)로 모이에 되는 것이다. 상기와 같이

자형 혼화판(205)의 내부 상층부(231)에 모인 기포는 일정 크기로 성장한 후 기포 배출구(206)를 통하여 기포 상승통로(204)로 유입되어 외부로 배출되는 구조인 것이다.

도 8은 본 발명에 적용된 혼화판을 구비한 위어식 혼화기의 절개 사시도이다. 상기도 8에서 위어식 혼화기는 지지벽(220)에 고정 설치되는 것으로 다수의

자형 혼화판(205)이 다층으로 지그 재그로 형성되는 구조이고, 상기

자형 혼화판(205)의 상부 일측에는 기포 배출구(206)가 형성되는 구조이며, 상기 기포 배출구(206)는 기포 상승통로(204)와 연결되는 구조이다. 상기와 같이 구성된 혼화판을 구비한 위어식 혼화기는 혼화 챔버를 통과한 처리수가 상기

자형 혼화판(205) 사이를 통과하며, 이 과정에서 기포는

자형 혼화판(205)의 하부 개방부를 통하여

자형 혼화판(205)의 내부 상층부에 모이게 되고, 이렇게 모인 기포는 일정 크기로 성장한 후 기포 배출구(206)를 통하여 기포 상승통로(204)로 유입되고 상기 기포 상승통로(204)로 유입된 기포는 외부로 배출되는 것이다. 상기에서 기포 배출구(206)는 사각형으로 구성할 수도 있고 원형으로도 구성할 수 있는 것이다.

도 9는 본 발명 제1실시 예인 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 시스템 전체 구성도이다. 상기도 9에서 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 시스템은 침전지 수로에서 가압수 펌프(308)를 이용하여 가압수를 펌핑하고 가압수 공급 배관(309)를 통하여 각각의 볼텍스 노즐(101)로 유입되는 것이다. 또한, 응집제는 응집제 공급배관(103)을 통하여 약품 분배조(102)로 공급되는 것이고, 상기 약품 분배조(102)에서 응집제 분배 튜브(105)를 통하여 다수의 볼텍스 노즐(101)과 연결되어 각각의 노즐에 응집제와 같은 약품을 분배하도록 하는 것이다. 또한, 상기 각각의 노즐(101) 내로 유입된 응집제는 노즐 내로 유입된 가압수와 함께 처리수 내로 분사시켜 처리수와 제1단계로 급속 혼화 응집하도록 하는 것이다. 또한 상기와 같이 침전지 수로에 설치된 각각의 볼텍스 노즐(101)에서 분사된 응집제는 위어식 혼화기(201)를 거치도록 하는 2단계 혼화 응집 과정을 통하여 혼화 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다. 또한, 상기 위어식 혼화기(201)를 통과한 처리수는 제3단계 혼화 응집 과정인 침전지 수로에 설치된 배플(202, 203)을 통과하는 과정을 거침으로 인하여 혼화 효율을 더 더욱 향상시킬 수 있는 것이다. 또한, 상기와 같은 본 발명 제1실시 예인 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은 약품 분배조에서 응집제 분배 튜브를 통하여 응집제를 각각의 볼텍스 노즐로 분배 공급하는 단계와, 가압수 공급 배관을 통하여 가압수를 볼텍스 노즐의 일측으로 공급하는 단계와, 침전지 수로에 설치된 지지벽(220) 상부에 설치된 위어와 상기 위어를 통과한 처리수가 모이는 혼화 챔버와, 혼화 챔버 하부에 지그 재그로 다수 설치된

자형 혼화판(205)으로 구성된 위어식 혼화기(201) 상부로 상기 각각의 노즐에서 응집제와 가압수를 분사하는 단계와, 상기 지그 재그로 설치된 위어식 혼화기에 의하여 혼화 응집하는 단계와, 상기 위어식 혼화기를 통과한 처리수가 상기 침전지 수로에 상하 또는 좌우로 지그 재그로 설치된 다수의 배플을 통과하면서 유로를 변경시켜 응집제가 처리수에서 효과적으로 혼화 응집하도록 하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기도 9에서 가압수 공급배관(309)의 일측에는 압력 센서(302)와 상기 압력 센서의 신호를 제어 판넬(307)로 전송하기 위한 압력센서 전송부(303)가 구성되며, 또한 일측에는 유량센서(304)와 상기 유량 센서의 센서 신호를 상기 제어 판넬(307)로 전송하기 위한 유량 센서 전송부(305)가 구성되는 것을 나타내고 있는 것이다.

도 10은 본 발명 제2실시 예인 배플을 이용한 응집제 혼화 시스템 전체 구성도이다. 상기도 10에서 본 발명 제2실시 예인 배플을 이용한 응집제 혼화 시스템은 침전지 수로에서 가압수 펌프(308)를 이용하여 가압수를 펌핑하고 가압수 공급 배관(309)를 통하여 각각의 볼텍스 노즐(101)로 유입되는 것이다. 또한, 응집제는 응집제 공급배관(103)을 통하여 약품 분배조(102)로 공급되는 것이고, 상기 약품 분배조(102)에서 응집제 분배 튜브(105)를 통하여 다수의 볼텍스 노즐(101)과 연결되어 각각의 노즐에 응집제와 같은 약품을 분배하도록 하는 것이다. 또한, 상기 각각의 노즐(101) 내로 유입된 응집제는 노즐 내로 유입된 가압수와 함께 처리수로 내로 분사시켜 처리수와 제1단계로 급속 혼화 응집하도록 하는 것이다. 또한 상기와 같이 침전지 수로에 설치된 각각의 볼텍스 노즐(101)에서 분사된 응집제는 다시 제3단계 혼화 응집 과정인 침전지 수로에 설치된 다수의 배플(202, 203)을 통과하는 과정을 거침으로 인하여 혼화 효율을 더 더욱 향상시킬 수 있는 것이다. 또한, 본 발명 제2실시 예인 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은, 약품 분배조에서 응집제 분배 튜브를 통하여 응집제를 각각의 볼텍스 노즐로 분배 공급하는 단계와, 가압수 공급 배관을 통하여 가압수를 각각의 볼텍스 노즐의 일측으로 공급하는 단계와, 하수인 처리수가 유입되는 침전지 수로에 설치된 지지벽(220)의 일측으로 상기 볼텍스 노즐에서 응집제와 가압수를 분사하는 단계와, 상기 침전지 수로에 상하 또는 좌우로 지그 재그로 설치된 다수의 배플을 통과하면서 유로를 변경시켜 응집제가 처리수에서 효과적으로 혼화 응집하도록 하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화방법은 다단계로 혼화 응집 과정을 구성함으로써 응집제 혼화 응집을 극대화시킴으로써 총인, 질소 등과 같은 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 것이다.

11, 210 : 위어, 12 : 다공관,
13 : 체류조, 14 : 도수관,
101 : 볼텍스 노즐, 102 : 약품 분배조,
110 : 매니폴더, 141 ; 상부 캡,
142 : 유입로, 144 : 노즐,
145 : 수직노치, 147 : 볼텍스 유도로,
148 : 볼텍스 생성실, 149 : 노즐 배출구,
201 : 혼화 챔버, 202, 203 : 배플,
205 : 혼화판, 206 : 기포 배출구,
220 : 지지벽, 309 : 가압수 공급배관

Claims (7)

1. 삭제
2. 하수 처리장의 침전지에 설치하여 총인 및 질소를 제거하기 위한 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법에 있어서,
   상기 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법은,
   약품 분배조에서 응집제 분배 튜브를 통하여 응집제를 다수의 노즐로 분배 공급하는 단계와;
   가압수 공급 배관을 통하여 가압수를 각각의 노즐 일측으로 공급하는 단계와;
   침전지 수로에 설치된 지지벽(220) 상부에 설치된 위어와 상기 위어를 통과한 처리수가 모이는 혼화 챔버와, 혼화 챔버 하부에 지그 재그로 다수 설치되고 기포가 배출되는

   

   자형 혼화판(205)으로 구성된 위어식 혼화기(201) 상부로 상기 각각의 노즐에서 응집제와 가압수를 분사하는 단계와;
   상기 위어식 혼화기에 의하여 분리되고 합쳐져서 혼화 응집하는 단계와;
   및 상기 위어식 혼화기를 통과한 처리수가 상기 침전지 수로에 설치된 다수의 배플을 통과하도록 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 각각의 노즐에서 응집제와 가압수를 분사하는 단계는,
   각각의 노즐에 형성된 볼텍스 유도로와 볼텍스 생성실에 의하여 볼텍스를 형성하여 분사하는 단계인 것을 특징으로 하는 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기

   

   자형 혼화판(205)은,
   기포가 배출되는 기포 배출구(206)와 기포 통로인 기포 상승통로(204)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법.
   
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 위어식 혼화기를 통과한 처리수가 상기 침전지 수로에 설치된 다수의 배플을 통과하도록 하는 단계는,
   침전지 수로에 상하 또는 좌우로 지그 재그로 설치된 다수의 배플을 통과하는 단계인 것을 특징으로 하는 위어식 혼화기와 배플을 이용한 응집제 혼화 방법.
   
   
7. 삭제

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