KR101391172B1 - 초기우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리대상수가 유입되는 유입라인이 일측에 연통하며 전방 바닥면에 침전물포집부가 형성되고, 후방으로 경사면을 형성하여 경사면 상부에 설치된 침전물스크래퍼의 구동으로 침전물을 침전물포집부에 포집되도록 하는 침전챔버; 상기 침전챔버와 유로를 통해 연통하며 상부에 형성되고, 기체가압수를 주입하여 저압화로 인해 발생된 미세기포로 우수에 포함된 부유물을 부상시키는 기체가압분사구가 형성되며, 미세기포에 의해 부유된 부유물을 제거하는 부유물스크래퍼가 형성되고, 하부에 외부와 연통하는 배수관이 하나이상 돌출 형성되는 부상챔버; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수처리장치에 관한 것으로, 상기 처리대상수는 우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 것이다.

Description

초기우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치{Water treating apparatus containing combined sewer overflows}

본 발명은 고농도의 이물질이 함유된 초기우수, 토양세척수, 그리고 합류식 하수도 월류수(CSOs : Combined Sewer Overflows)를 포함하는 처리대상수를 연속적으로 침전 및 부유에 의해 처리할 수 있어 여과부하에 의한 장치고장 등의 문제가 제어되며, 일장치에 의해 상,하로 침전 및 부상에 의한 처리가 가능하므로 경제적이며 장소제한성이 없는 수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 초기우수는 대기중의 오염물질과 상업, 공업, 주택단지 및 도로면의 오물, 먼지, 오일, 흙, 모래 등 각종 이물질을 포함한 상태로 하수관을 통해 호소(湖沼)나 하천 등으로 흘러들어가 환경오염에 막대한 지장을 초래하고 있다.

또한 합류식 하수도 월류수(CSOs)는 강우시 합류식 하수관거를 통해 우수가 오수와 함께 유입되면서 하수처리장 설계유량 이상이 유입될 경우 우수토실을 통해 별도의 처리없이 방류수역으로 배출되어 방류수역의 수질오염을 유발하고 있다.

그리고, 유류 및 중금속, 기타 유해물질 등으로 오염된 토양의 정화하는 과정에서 토양세척수가 발생하며, 발생된 토양세척수는 적정 처리를 통해 인근 수역으로 방류하여하나, 현재는 복잡한 처리과정을 통해 처리하고 있는 실정이다.

이러한 초기우수, CSOs, 토양세척수 처리의 여러 가지 문제점을 해소하기 위한 처리장치가 다양하게 제시되고 있는 바, 일 예로 대한민국 특허등록 제10-1002809호에서는 유입관 및 배출관이 형성되어 있는 본체와; 상기 본체의 내부에 마련되며, 상기 유입관을 통해 유입되는 초기우수 내의 부유성 협잡물과 수용성 협잡물을 포집하는 협잡물포집부와; 상기 협잡물포집부를 통과한 초기우수가 저류되는 침전조와; 상기 침전조에 저류된 초기우수 내의 침전성 협잡물을 걸러내는 스월스크린과; 상기 스월스크린을 통과한 초기우수 내의 미세 오염물을 제거하고, 미세 오염물이 제거된 상태의 초기우수를 상기 배출관을 통해 외부로 배출하는 여과조를 포함하며; 상기 스월스크린은 초기우수가 유입되는 유입구와, 침전물이 배출되는 배출구가 형성되어 있는 외부용기와; 상기 외부용기 내에 이격 설치되며, 상기 외부용기와 연통되도록 하부가 개방됨과 아울러 측부에는 상기 여과조로 초기우수를 공급하기 위한 유로관이 형성되어 있는 내부용기를 포함하고; 상기 침전조 및 상기 여과조의 수위차이로 인해 초기우수가 상기 침전조에서 상기 여과조로 자연스럽게 흘러 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 초기우수처리장치가 제시되고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 초기우수에 포함된 비중이 큰 침전물 등의 경우 침전조에서 처리하고, 비중이 작은 부유물 등의 경우 별도의 여과조에서 처리토록 하고 있는 바, 처리용량을 크게 하는 경우 침전조와 여과조를 별도로 구성함에 따른 장소제약의 문제가 있을 수 있으며, 침전처리가 된 분리수에서 부유물을 포함하는 이물질을 여과조에서 여과처리함으로써 초기우수의 경우 고농도의 이물질이 함유됨에 따라 여과부하가 발생될 여지가 있어 여과재 폐색 등에 의해 장치가 제대로 작동되지 않는 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-1002809호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고농도의 초기우수, 토양세척수, 그리고 합류식 하수도 월류수(CSOs : Combined Sewer Overflows)를 포함하는 처리대상수를 처리함에 있어서도 여과부하 등의 문제가 없으며, 장소제약의 문제가 해결될 수 있는 수처리장치를 제공하고자 함이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 수처리장치는 처리대상수가 유입되는 유입라인이 일측에 연통하며 전방 바닥면에 침전물포집부가 형성되고, 후방으로 경사면을 형성하여 경사면 상부에 설치된 침전물스크래퍼의 구동으로 침전물을 침전물포집부에 포집되도록 하는 침전챔버; 상기 침전챔버와 유로를 통해 연통하며 상부에 형성되고, 기체가압수를 주입하여 저압화로 인해 발생된 미세기포로 처리대상수에 포함된 부유물을 부상시키는 기체가압분사구가 형성되며, 미세기포에 의해 부유된 부유물을 제거하는 부유물스크래퍼가 형성되고, 하부에 외부와 연통하는 배수관이 하나이상 돌출 형성되는 부상챔버;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서 "처리대상수"라함은 우수, 토양세척수, 그리고 합류식 하수도 월류수(CSOs : Combined Sewer Overflows)를 포함하는 개념으로 고농도의 이물질을 포함하여 복합적인 처리가 필요한 오염수를 총칭하는 개념이다.

상기 기체가압분사구는 기체가압수유입라인에 의해 기체용해장치와 연결되고, 상기 기체용해장치는 상기 배수관으로부터 배출되는 처리수가 순환되는 순환라인과 연결되며, 상기 기체용해장치는 가압기체가 주입되도록 하는 기체가압장치와 연결됨을 특징으로 한다.

일 예로 상기 기체가압분사구는 2중관 형상으로 구성되되, 상기 기체가압수유입라인과 연결되며 복수의 제 1관통공이 형성되는 제 1관과, 상기 제 1관을 감싸면서 복수의 제 2관통공이 형성된 제 2관으로 구성될 수 있다.

또 다른 예로 상기 기체가압분사구는 상기 기체가압수유입라인과 연결되며 복수의 관통공이 형성되는 복수의 본관과, 상기 본관의 상부에서 상기 본관보다 직경이 큰 곡면을 형성하며 각각의 본관을 감싸는 형상의 캡과 양단부에 각각의 캡과 곡면을 형성하며 연결되는 와류방지단으로 형성되며, 상기 관통공과 대향하지 않는 위치에 복수의 유동공이 형성되는 와류제어판으로 구성될 수 있다.

상기 침전물스크래퍼 또는 상기 부유물스크래퍼는,

부유물 또는 침전물을 이동시키는 방향을 따라 설치되는 가이드부; 상기 가이드부에 양측이 가이드 되는 한 쌍의 프레임과, 상기 프레임 사이에 이동 방향에 교차하는 방향으로 결합되는 이송축을 포함하는 이송유닛; 상기 이송유닛과 함께 이동함으로써 부유물 또는 침전물을 이동시키는 블레이드; 상기 이송축에 회전 가능하게 설치되고 상기 블레이드가 하부에 결합되는 회전부재와, 상기 회전부재의 상부에 힌지 결합되어 상기 회전부재를 회전시킴으로써 상기 블레이드를 승강시키는 이송아암을 포함하는 승강유닛; 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 궤도운동을 하는 벨트부재와, 상기 벨트부재의 일측에 고정되며 상기 이송아암을 지지하는 지지유닛을 포함하는 구동부;를 포함하도록 구성됨에 특징이 있다.

여기서 상기 회전부재는 상기 이송축에 회전 가능하게 결합되기 위한 회전결합부와, 상기 회전결합부로부터 상방향으로 형성되어 상기 이송아암에 힌지결합 되는 아암연결부와 하방으로 형성되어 상기 블레이드와 힌지결합 되는 블레이드연결부로 구성되도록 할 수 있다.

일 예로 상기 침전물스크래퍼의 경우, 상기 아암연결부의 끝단에서 돌출형성되는 와류형성판결합부와, 상기 와류형성판결합부의 끝단에서 판형상으로 형성되며 블레이드 하강시에는 수평방향으로 위치하고 블레이드 상승시에는 경사구배가 형성되도록 하는 와류형성판이 더 구성되도록 할 수 있다.

이에 더하여 상기 회전부재가 복수로 구성되는 경우 각각의 회전부재에 있어 상기 와류형성판결합부는 각각 길이가 다른 것으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 수처리장치에는 상기 침전챔버와 상기 부상챔버의 각 구성을 자동 또는 수동에 의해 제어할 수 있는 제어장치가 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 수처리장치는 침전챔버와 부유챔버를 상,하로 위치시켜 장소제약 없이 처리대상수를 처리할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수처리장치는 침전챔버에서 침전물을 제거한 분리수로부터 부유물을 부상챔버에서 부상에 의해 처리함으로써 여과부하 등에 의한 장치고장의 문제가 없는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수처리장치는 침전챔버에 있어 침전효율과 부유챔버에 있어 부유효율을 배가시켜 초기우수는 물론 합류식 하수관거 월류수, 토양세척수 등 고농도의 이물질이 함유된 유입수의 경우도 방류수질기준 또는 후단 연계수질을 만족할 수 있는 처리를 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 수처리장치를 나타내는 개략도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 구성인 기체가압분사구의 실시 예를 나타내는 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 구성인 침전물스크래퍼 및 부유물스크래퍼의 기본예를 나타내는 사시도이고,
도 4는 침전물스크래퍼 및 부유물스크래퍼에 있어 지지유닛을 도시한 사시도이고,
도 5a 내지 도 6b는 본 발명의 일 구성인 침전물스크래퍼의 실시 예에 따른 작동상태를 나타내는 측단면도이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 수처리장치(1)는 도 1에서 보는 바와 같이 처리대상수가 유입되는 유입라인(l1)이 일측에 연통하며 전방 바닥면에 침전물포집부(21)가 형성되고, 후방으로 경사면(22)을 형성하여 경사면 (22)상부에 설치된 침전물스크래퍼(3)의 구동으로 침전물을 침전물포집부(21)에 포집되도록 하는 침전챔버(2); 상기 침전챔버(2)와 유로(23)를 통해 연통하며 상부에 형성되고, 기체가압수를 주입하여 저압화로 인해 발생된 미세기포로 처리대상수에 포함된 부유물을 부상시키는 기체가압분사구(4)가 형성되며, 미세기포에 의해 부유된 부유물을 제거하는 부유물스크래퍼(3)가 형성되고, 하부에 외부와 연통하는 배수관(71)이 하나이상 돌출 형성되는 부상챔버(7);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

즉 본 발명의 수처리장치(1)는 하부에 위치하는 침전챔버(2)에서 침전물을 제거하고, 상부에서 연통하는 부상챔버(7)에서 부유물을 제거하도록 함으로써 장소적 제약의 한계를 극복하며 처리대상수에 포함된 침전물과 부유물을 동시에 제거한 처리수를 배출할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다. 상기에서 침전물스크래퍼(3)와 부유물스크래퍼(3)는 도 3에서 보는 바와 같이 기본 구성이 동일하므로 동일한 도면번호를 부여하였다.

상기 침전챔버(2)에는 처리대상수가 유입되는 유입라인(l1)과 연통하는 부분에 침전물포집부(21)를 형성하고 그 타측 하부면을 상향경사를 갖는 경사면(22)으로 형성하여 비중이 큰 플록을 포함한 침전물이 포집되어 도면에 도시된 바는 없으나 배출라인을 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다. 또한, 상기 침전물스크래퍼(3)는 경사면(22)에 쌓인 침전물을 긁어서 침전물포집부(21)로 포집토록 하는 구성에 해당한다.

또한 상기 침전챔버(2)의 일측 상부에는 유로(23)가 형성되어 상기 부상챔버(7)와 상,하로 연통하도록 한다. 즉 침전챔버(2)로부터 비중이 비교적 큰 침전물이 제거된 상태의 처리대상수(이하 "분리수"라함)가 상기 유로(23)를 통해 상기 부상챔버(7)로 유동토록 하는 것이다.

또한 이러한 유로(23) 상에는 기체가압수분사구(4)가 하나 또는 다수개가 형성되어 상측인 부상챔버(7)로 이동되는 분리수에 기체가압수가 균일하게 혼합되도록 함으로써 기체가압수에 의해 분리수내에 함유된 플록을 포함한 부상물이 부상되도록 할 수 있으며, 용해되는 기체를 오존으로 사용할 경우에는 오존에 의해 살균 및 산화반응이 이루어지도록 할 수 있다.

상기 기체가압수분사구(4)에서 분사되는 기체가압수는 기체용해장치(5)로부터 공급받아 분사가 이루어지는 것으로, 상기 기체용해장치(5)는 도 1에서 보는 바와 같이 기체가압수유입라인(l2)에 의해 기체가압수분사구(4)와 연결되고, 상기 기체용해장치(5)는 상기 배수관(71)으로부터 배출되는 처리수가 방류되는 방류라인(l3)과 연결되는 순환라인(l4)에 연결되어 별도의 물공급없이 장치내의 순환수에 의해 처리가 되도록 할 수 있다. 이러한 상기 기체용해장치(5)는 가압기체가 주입되도록 하는 기체가압장치(6)와 연결되도록 하여야 한다. 즉 순환수를 기체용해장치(5)에 채우고, 오존 또는 공기를 기체가압장치(6)를 이용하여 고압으로 기체용해장치(5)에 주입하여 기체용해장치(5)의 기체가압수가 고압상태를 유지하도록 하는 것이다.

이러한 구성과 연결되는 상기 기체가압수분사구(4)를 통해 기체가압수가 배출되면 상기 기체가압수는 급격히 낮아지는 압력에 의해 다수의 미세한 기체기포가 발생되고, 발생된 기체기포는 분리수에 균일하게 분포되어 분리수에 포함된 플록을 포함한 부유물에 교착되어 부상시키며, 오존의 경우 화학적 특성에 의해 살균 및 불포화유기물질과 방향족화합물을 저분자물질로 분해하도록 한다. 상기 부상되는 미세기포는 부유물질과 접촉하여 부유물을 일정량 산화시키도록 한다. 그러므로 상기 기체용해장치(5)는 사용되는 기체에 따라 DOF(용존오존부상)와 DAF(용존공기부상)로 변경구성 될 수 있으며, 복합 구성 할 수 있다. 즉 도 1에서 보는 바와 같이 공기공급장치(8) 및 오존공급장치(9)와 상기 기체용해장치(5)가 도면에 도시된 바는 없으나 밸브에 의해 선택적으로 연결됨으로써 공기공급장치(8)와 기체용해장치(5)가 연결되는 경우 DAF(용존공기부상)가 수행되도록 하는 것이며, 오존공급장치(9)와 기체용해장치(5)가 연결되는 경우 DOF(용존오존부상)가 수행되도록 하는 것이다. 물론 두 공정이 동시에 수행될 수도 있다. 또한 공지기술로서 도 1에서 보는 바와 같이 배오존처리장치(10)가 더 구성되어 공정중 발생되는 오존을 처리할 수 있도록 한다.

아울러, 상기 부상챔버(7) 하부로 상기 배수관(71) 방향으로 경사구배가 형성되며 돌출된 배플(72)이 구성되는데, 상기 배플(72)의 높이는 수심의 25 내지 50% 더욱 바람직하게는 27 내지 45%일 수 있다. 또한, 상기 배플(72)의 경사구배 각도는 부상챔버(7)의 하면과 30° 내지 80° 더욱 바람직하게는 40°내지 75°일 수 있다.

한편 부상물을 포함한 이물질의 제거효율을 고려할 때 상기 배플(72) 부분에서 상대적으로 제거효율이 높은 것을 무수한 실험을 통해 확인할 수 있었다. 이에 본 발명은 상기 방류라인(l3)과 연통하는 배수관(71)의 입구를 상기 배플(72)이 형성되는 부분까지 연장될 수 있도록 하였다. 즉 상기 배수관(71)을 상기 부상챔버(7)의 하면과 근접된 상부에서 상기 배플(72)이 형성된 부분까지 연장되도록 설치하여 오존이 함유된 기체가압수에 의해 산화살균된 처리수 또는 공기가 함유된 기체가압수에 의해 부유물질을 제거한 처리수를 포집해 외부로 배출되도록 하는 것이다.

상기 부상챔버(7)의 상부에는 상층으로 부상된 부유물을 제거하기 위한 부상스크래퍼(3)가 수면위에 장착되어 부유물을 일측 방향으로 밀어낸다. 상기 부상스크래퍼(3)가 최종적으로 밀어내어 부상물이 포집되는 공간으로 부상물포집공간(73)이 상기 부상챔버(7)의 일측상부에 구성되어 부상물을 포집하여 외부로 배출되도록 한다.

또한, 상기 부상챔버(7)의 상부에는 커버를 설치해 용해되지 않은 오존을 포집하여 도면에 도시된 바는 없으나 오존을 열 또는 촉매를 이용한 분해 등 다양한 공지의 분해방법을 이용하여 처리한 후 배출되도록 할 수 있다.

또한, 상기 부상챔버(7)의 일측에는 상기 배수관(71)과 연통하고, 타측에서 배출라인(l3)과 연통하는 저장챔버(74)가 구성되도록 하여 부상챔버(7)에서의 처리수가 상기 배수관(71)을 통해 상기 저장챔버(74)로 유동하고, 저장챔버(74)에서 저장된 처리수는 상기 배출라인(l3)을 통해 외부로 방류되도록 한다. 여기서 상기 저장챔버(74)에는 도면에 도시된 바는 없으나 처리수의 용도에 따라 다양한 여과장치 등이 구비될 수 있다.

한편 본 발명에서는 상기 기체가압분사구(4)의 2가지 실시 예를 도 2a 및 도 2b에서 제시하고 있다.

우선 도 2a에서 도시하고 있는 기체가압분사구(4a)는 2중관 형상으로 구성되되, 상기 기체가압수유입라인(l2)과 연결되며 복수의 제 1관통공(411a)이 형성되는 제 1관(41a)과, 상기 제 1관(41a)을 감싸면서 복수의 제 2관통공(421a)이 형성된 제 2관(42a)으로 구성된다.

상기 기체가압수유입라인(l2)을 통해 상기 제 1관(41a)으로 기체가압수가 공급되며, 상기 제 1관(41a) 내측으로 공급되는 기체가압수를 토출시키기 위해 상기 제 1관통공(411a)이 복수로 형성된다. 상기 제 2관(42a)은 상기 제1관(41a)의 외경보다 큰 내경을 가짐으로써 제 1관(41a)과의 사이에 기체가압수와 미세기포의 이동을 위한 공간을 제공하며, 제 1관통공(411a)으로부터 토출되는 기체가압수와의 충돌에 의해 발생되는 미세기포를 토출시키기 위한 제 2관통공(421a)이 복수로 형성되는 것이다. 이를 더욱 상세히 설명하면 제 1관(41a)은 제 1관통공(411a)이 하방을 향하도록 길이방향을 따라 다수로 형성될 수 있고, 제 2관(42a)은 제 2관통공(421a)이 제 1 관통공(411a)과 어긋나도록 길이방향을 따라 복수로 형성되도록 하는 것이다. 즉, 제 2관(42a)은 제 1관통공(411a)으로부터 토출되는 기체가압수가 내측면에 충돌하기 위하여, 제 2관통공(421a)이 제 1관통공(411a)을 회피하는 위치에 형성되도록 하는 것이다. 이렇게 본 실시 예의 기체가압분사구(4a)는 2중관 구조로 형성되어 기체가압수로부터 발생하는 미세기포의 토출속도를 저하시킴으로써 부상챔버(7)에서 와류의 발생을 방지하도록 하기 위함이다.

그런데 상기 기체가압분사구(4a)가 복수로 형성되는 경우 각각의 기체가압분사구(4a)에서 토출되는 미세기포와 이에 따른 수류가 상호 충돌함으로써 경우에 따라 와류를 완전히 소진시키지 못하여 부상하는 플럭이 깨지는 등으로 부상효율이 저하될 수 있다. 이에 두 번째 실시 예로서 기체가압분사구(4b)는 도 2b에서 보는 바와 같이 복수의 본관(41b)과 상기 본관(41b)의 상부에 구성되는 와류제어판(42b)으로 구성되어 인접하는 본관(41b)에서 토출되는 미세기포와 이에 따른 수류의 충돌이 상기 와류제어판(42b)에 의해 상부로 전달되지 못하도록 하여 부상효율을 배가시키도록 하는 것이다.

상기 기체가압분사구(4b)를 더욱 상세히 설명하면 상기 기체가압수유입라인(l2)과 연결되며 복수의 관통공(411b)이 형성되는 복수의 본관(41b)과, 상기 본관(41b)의 상부에서 상기 본관(41b)보다 직경이 큰 곡면을 형성하며 각각의 본관(41b)을 감싸는 형상의 캡(422b)과 양단부에 각각의 캡(422b)과 곡면을 형성하며 연결되는 와류방지단(423b)으로 형성되며, 상기 관통공(411b)과 대향하지 않는 위치에 복수의 유동공(421b)이 형성되는 와류제어판(42b)으로 구성되는 것이다. 여기서 상기 본관(41b)은 도 2b에서는 단관형태로 제시하고 있으나 도 2a에서 보는 바와 같이 2중관 구조로 제시될 수도 있다.

상기 와류제어판(42b)은 상기 본관(41b)보다 직경이 큰 곡면을 형성하며 각각의 본관(41b)을 감싸는 형상의 캡(422b)이 구성되는 바, 인접하는 캡(422b)간에는 곡면으로 연결되도록 하여야 한다. 이러한 캡(422b)의 구성에 의해 상기 본관(41b)으로 유입된 기체가압수가 상기 관통공(411b)으로 토출되어 상기 캡(422b)에 충돌하면서 감속이 되고 미세기포가 형성되도록 하는 것이며, 인접하는 본관(41b)에서 토출되는 미세기포와 수류에 의한 와류가 상부로 전달되는 것이 방지되는 것이다. 또한 최외측의 캡(422b)과 곡면으로 연결되는 와류방지단(423b)에 의해 본관(41b)과 캡(422b) 사이에서 발생될 수 있는 와류가 상부로 전달되는 것이 방지되도록 하는 것이다. 즉 상기 와류제어판(42b)은 유동공(421b)을 통해 저속된 미세기포를 상부로 토출하면서 인접하는 본관(41b)에서 토출되는 미세기포와 수류 및 본관(41b)과 캡(422b) 사이에서 발생될 수 있는 와류가 상부로 전달되는 것을 완전히 방지하여 부상효율을 배가시키도록 하는 것이다.

상기 침전물스크래퍼(3) 및 상기 부유물스크래퍼(3)(이하 "스크래퍼(3)"라함)는 도 3 및 도 4에서 기본 예를 도시하고 있다.

상기 스크래퍼(3)는 도 3에서 보는 바와 같이 부유물 또는 침전물을 이동시키는 방향을 따라 설치되는 가이드부(31); 상기 가이드부(31)에 양측이 가이드 되는 한 쌍의 프레임(321)과, 상기 프레임(321) 사이에 이동 방향에 교차하는 방향으로 결합되는 이송축(322)을 포함하는 이송유닛(32); 상기 이송유닛(32)과 함께 이동함으로써 부유물 또는 침전물을 이동시키는 블레이드(33); 상기 이송축(322)에 회전 가능하게 설치되고 상기 블레이드(33)가 하부에 결합되는 회전부재(341)와, 상기 회전부재(341)의 상부에 힌지 결합되어 상기 회전부재(341)를 회전시킴으로써 상기 블레이드(33)를 승강시키는 이송아암(342)을 포함하는 승강유닛(34); 구동모터(351)와, 상기 구동모터(351)의 회전력을 전달받아 궤도운동을 하는 벨트부재(352)와, 상기 벨트부재(352)의 일측에 고정되며 상기 이송아암(342)을 지지하는 지지유닛(353)을 포함하는 구동부(35);를 포함하도록 구성됨에 특징이 있다.

즉 상기 스크래퍼(3)는 가이드부(31)와, 가이드부(31)에 가이드되는 이송유닛(32)과, 이송유닛(32)과 함께 이동하여 부유물 또는 침전물을 이동시키는 블레이드(33)와, 블레이드(33)를 이송유닛(32)에 연결시킴과 아울러 블레이드(33)의 높이를 전환시키는 승강유닛(34)과, 승강유닛(34)을 전후로 왕복 운동시키는 구동부(35)를 포함하여 구성되는 것이다.

상기 가이드부(31)는 부유물이나 침전물을 이동시키는 경로의 양측에 각각 위치하는데, 부유물이나 침전물을 이동시키는 경로의 양측에 수직되게 각각 설치되고, 양단이 연결부(311)를 통해 서로 연결되어 설치자세를 유지하도록 구성될 수 있으며, 이에 한하지 않고, 부유물이나 침전물을 이동시키는 경로를 따라 이송유닛(32)의 이송을 가이드할 수 있도록 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 이송유닛(32)은 가이드부(31)에 전후로 이동 가능하도록 가이드 되는데, 가이드부(31)에 양측이 가이드 되는 한 쌍의 프레임(321)과, 프레임(321) 사이에 이동 방향에 교차하는 방향으로 결합됨과 아울러 승강유닛(34)이 설치되는 이송축(322)을 포함할 수 있다.

상기 프레임(321)은 가이드부(31)에 각각 가이드 되도록 가이드부(31)의 개수와 상응하는 개수로 이루어질 수 있고, 가이드부(31)를 따라 원활하게 이동하도록 가이드부(31)에 지지됨으로써 전후로 이동 시 가이드부(31)를 따라 회전하는 롤러(321a)를 가질 수 있다.

상기 이송축(322)은 프레임(321) 사이에 이동 방향에 교차, 예를 들면 직교하도록 결합됨으로써 프레임(321)간의 거리를 유지하도록 함과 아울러 승강유닛(34)에 의해 블레이드(33)를 지지할 수 있다.

상기 블레이드(33)는 이송유닛(32)과 함께 이동함으로써 부유물 또는 침전물을 이동시키고, 일례로 직사각형의 플레이트로 이루어질 수 있으며, 이 뿐만 아니라 부유물이나 침전물을 원활하게 이동시키기 위하여 다양한 형태를 가질 수 있다.

상기 승강유닛(34)은 이송유닛(32)에 설치되어 블레이드(33)를 지지하고, 구동부(35)에 의해 직선 운동함으로써 가이드부(31)에 가이드되는 이송유닛(32)을 블레이드(33)와 함께 직선 운동시킴과 아울러 전진과 후진 시 블레이드(33)가 부유물 또는 침전물을 이동시키기 위한 위치와 부유물 또는 침전물로부터 이격되는 위치로 높이를 전환하도록 한다. 즉, 승강유닛(34)은 이송유닛(32)에 블레이드(33)를 연결시키되, 전진 시 블레이드(33)가 부유물 또는 침전물을 이동시키기 위한 위치까지 하강되도록 하며, 후진 시 블레이드(33)가 부유물 또는 침전물을 이동시키기 위한 위치로부터 이격되는 위치까지 상승되도록 한다.

상기 승강유닛(34)을 더욱 상세히 설명하면 이송축(322)에 전후로 회전 가능하게 설치됨과 아울러 블레이드(33)가 하부에 결합되는 회전부재(341)와, 회전부재(341)의 상부에 힌지 결합되어 구동부(35)에 의해 전후진 시 회전부재(341)를 이송축(322)으로부터 전후로 회전시킴으로써 블레이드(33)를 승강시키는 이송아암(342)을 포함할 수 있다.

상기 회전부재(341)는 회전 중심으로부터 이격된 하부 및 상부에 블레이드(33)와 이송아암(342)이 각각 결합되고, 이송아암(342)의 전후진에 의해 이송축(322)으로부터 전후로 회전함으로써 블레이드(33)가 전진 시에만 부유물 또는 침전물을 이동시킬 수 있도록 블레이드(33)의 높이를 상하로 전환시킬 수 있으며, 이를 위해 이송아암(342)이 전후진 시 높이 변화가 크게 발생하지 않도록 함으로써 전후로 회전 시 회전 각도의 범위가 제한되도록 하여 블레이드(33)의 승강 높이를 정확하게 전환시킬 수 있다.

이러한 회전부재(341)는 이송축(322)에 회전 가능하게 결합되기 위한 회전결합부(341a)로부터 상방향으로 형성되는 아암연결부(341b)와 하방으로 형성되는 블레이드연결부(341c)를 가질 수 있으며, 블레이드(33)의 승강을 원활하게 하도록 아암연결부(341b)와 블레이드연결부(341c)가 60 내지 32도의 각도를 이룰 수 있으며, 블레이드연결부(341c)에 블레이드(33)가 힌지축(331)으로 힌지 결합될 수 있다.

상기 스크래퍼(3)를 구성함에 있어 일회의 부유물 또는 침전물 이동량을 확대시키기 위하여 블레이드(33)가 나란하게 다수로 마련될 수 있으며, 이를 위해 이송유닛(32)에서 이송축(322)이 프레임(321) 사이에 나란하게 다수로 설치됨과 아울러 이송축(322) 마다 회전부재(341)에 의해 블레이드(33)가 각각 연결될 수 있다. 이 때, 승강유닛(34)은 블레이드(33)가 다수로 이루어짐으로써 다수로 이루어지는 이송축(322)마다 설치되는 회전부재(341)가 이송아암(342)에 의해 서로 연결되도록 하여 이송아암(342)의 전후에 의해 회전부재(341)들이 동시에 전후로 회전할 수 있도록 한다.

상기 승강유닛(34)은 회전부재(341)가 이송아암(342)에 직접 힌지 결합될 수 있으며, 블레이드(33)를 안정적으로 지지하기 위하여 블레이드(33) 각각이 다수의 회전부재(341)에 지지되도록 할 수 있으며, 이로 인해 이송축(322)에 다수로 결합되는 회전부재(341)의 상부를 연결하는 연결축(343)이 이송아암(342)에 힌지 결합될 수 있다. 따라서, 이송아암(342)의 전후진 시 이송축(322)마다 설치된 다수의 회전부재(341)를 동시에 전후로 회전시킬 수 있게 되는 것이다.

승강유닛(34)은 블레이드(33)가 회전부재(341)에 힌지 결합됨으로써 부유물 또는 침전물이나 유체에 의한 저항에 의해 후방으로 젖혀지는 것을 방지하기 위하여 블레이드(33)가 전방으로 복원력을 가지도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(344)를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성부재(344)는 코일스프링은 물론 판스프링 등으로 이루어질 수 있고, 일단이 이송유닛(32), 예를 들면 이송축(322)에 지지되고, 타단이 블레이드(33)에 지지됨으로써 블레이드(33)가 탄성력에 의해 수직에 가까운 자세를 유지하도록 할 수 있으며, 블레이드(33)가 전방으로 복원력을 가지도록 다양한 방식으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 승강유닛(34)은 이송아암(342)의 하강 위치를 제한 및 조절하기 위하여, 가이드부(31)에 연결되어 이송아암(342)의 하측에 위치하는 연결부재(345)와, 연결부재(345)에 수직되게 나사 결합되어 이송아암(342)의 하부를 지지하는 높이조절나사(346)를 더 포함할 수 있다. 따라서 높이조절나사(346)에 의한 이송아암(342)의 지지 높이를 조절함으로써 이송아암(342)에 회전부재(341)를 통해 연결되는 블레이드(33)의 하강 높이를 조절할 수 있게 된다.

상기 구동부(35)는 승강유닛(34)을 전후로 왕복 운동시키기 위하여, 구동모터(351)와, 구동모터(351)의 회전력을 전달받아 궤도 운동을 하도록 전후로 설치되는 벨트부재(352)와, 벨트부재(352)의 일측에 고정됨과 아울러 이송아암(342)을 지지하는 지지유닛(353)을 포함할 수 있다.

구동모터(351)는 이송유닛(32)의 전측이나 후측 또는 측방향에 고정되도록 설치될 있고, 본 실시예에서처럼 이송유닛(32)의 후측에서 연결부(311)로부터 연장되는 장착부(312)에 고정될 수 있으며, 감속기(351a)를 통해서 회전력을 전달할 수 있다.

벨트부재(352)는 이송유닛(32)의 상측에 설치되는데, 일례로 가이드부(31)에 고정대(154)를 사용하여 고정되는 고정판(155)에 전후로 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 제 1 스프로킷(352a,352b)에 양측이 결합되는 체인으로 이루어질 수 있으며, 제 1 스프로킷(352a,352b) 중 어느 하나의 제 1 스프로킷(352a)과 감속기(351a)의 회전축(미도시)에 각각 마련되는 제 2 스프로킷(351b,351c)에 연결된 체인(351d)을 통해서 구동모터(351)의 회전력을 전달받아 무한 궤도 운동을 하게 된다. 한편, 벨트부재(352)는 체인 형태뿐만 아니라 풀리 등의 회전에 의해 회전하는 일반적인 벨트나 타이밍 벨트 등이 사용될 수도 있다.

상기 지지유닛(353)은 전후로 설치되는 벨트부재(352)에 고정됨으로써 벨트부재(352)의 무한 궤도 운동에 의해 왕복운동을 하게 되며, 이로 인해 이송아암(342)을 전후로 왕복 운동시키게 되는데, 궤적이 수직을 이루도록 설치되는 벨트부재(352)에 고정됨과 아울러 이러한 궤적의 내측으로 돌출되는 돌출부(353b)를 가지는 고정편(353a)과, 돌출부(353b)에 힌지 결합되는 힌지편(353c)과, 힌지편(353c)과 이송아암(342)에 양단이 각각 힌지 결합되는 링크부재(353d)를 포함할 수 있다.

상기 힌지편(353c)은 일측이 고정편(353a)에 힌지 결합됨과 아울러 타측이 링크부재(353d)에 힌지 결합됨으로써 벨트부재(352)의 무한 궤도 운동에 따라 고정편(353a)과 함께 이동하되, 링크부재(353d)가 연결된 측이 항상 하측에 위치하도록 하여 이송아암(342)의 안정적인 왕복 운동을 가능하도록 하며, 고정편(353a)과의 힌지 결합 위치(h)가 벨트부재(352)의 상하 간격(H)의 중심에 위치하도록 할 수 있고, 이로 인해 전진과 후진을 반복하는 링크부재(353d)의 높이가 일정하도록 함으로써 이송아암(342)이 가능한 동일한 경로를 따라 전후로 이동하도록 한다.

상기 링크부재(353d)는 이송아암(342)을 힌지편(353c)에 안정되게 지지되도록 하기 위하여 다수로 이루어질 수 있으며, 고정편(353a)의 위치가 벨트부재(352)의 무한 궤도 운동에 의해 상하로 전환 시 이송아암(342)과 힌지편(353c)간의 부드러운 연결을 위하여 길이방향으로 다단으로 이루어질 수 있으며, 이 때, 각 단들은 서로 힌지 결합될 수 있다.

한편 도 5a 내지 6b에서 보는 바와 같이 상기 스크래퍼(3)가 침전물스크래퍼(3)로 이용되는 경우에 있어 본 발명에서는 도 3에 도시된 스크래퍼(3)와 다른 실시 예를 제시하고 있다.

본 실시 예의 스크래퍼(3)의 경우에는 상기에서 언급한 바와 같이 회전부재(341)는 이송축(322)에 회전 가능하게 결합되기 위한 회전결합부(341a), 상기 회전결합부(341a)에서 상방향으로 형성되는 아암연결부(341b), 상기 회전결합부(341a)에서 하방향으로 형성되는 블레이드연결부(341c)가 구성됨은 동일하고, 상기 아암연결부(341b)의 끝단에서 돌출형성되는 와류형성판결합부(341d)와, 상기 와류형성판결합부(341d)의 끝단에서 판형상으로 형성되는 와류형성판(341e)이 더 구성되도록 하는 것이다.

이렇게 와류형성판결합부(341d), 와류형성판(341e)이 더 구성되는 이유는 침전챔버(2)에서 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 와류형성판(341e)이 경사구배가 형성된 상태에서 유동하도록 하여 침전챔버(2)에 와류가 형성되도록 함과 동시에 와류형성판(341e)에 의해 우수 등의 접촉면적을 크게 하여 비중이 비교적 큰 이물질이 플럭화를 유도하여 침전물 형성이 용이하도록 하기 위한 것이다. 여기서 상기 와류형성판(341e)은 유동을 하되 상기 탄성부재(344)에 의해 진동이 발생되므로 와류형성이 더욱 용이하도록 하는 것이다.

단, 상기 와류형성판(341e)은 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 블레이드(33)가 하강한 상태에서 침전물을 스크래핑 하는 과정에서는 수평방향으로 위치하도록 하여 유동에 의해 와류가 형성되는 것을 최소화 하는 것으로 이는 침전물이 충분히 침전챔버(2)에 침적된 상태에서 스크래핑을 함에 따라 상기 와류형성판(341e)에 의해 와류가 형성되는 경우 침적된 침전물에 분산이 발생되어 스크래핑 효율을 저하시킬 수 있으므로 상기 와류형성판(341e)은 유동방향과 수평방향으로 위치하도록 하여 와류형성을 제어하도록 하는 것이다.

이에 더하여 상기 회전부재(341)가 상기 침전챔버(2)의 길이방향으로 복수로 구성되는 경우 각각의 회전부재(341)에 있어 상기 와류형성판결합부(341d)는 각각 길이가 다른 것으로 구성되도록 함이 타당하다. 이렇게 구성하는 이유는 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 상기 와류형성판(341e)이 상기 침전챔버(2)에서 각각 다른 높이로 경사구배를 형성하며 위치하도록 함으로써 침전챔버(2) 전체에 걸쳐 와류가 형성되도록 하기 위함이다.

본 실시 예의 침전물스크래퍼(3)에 의해 도 5a 내지 도 6b를 참조하여 그 작동상태를 설명한다.

우선 침전물이 충분히 침적된 상태에서 침전물을 스크래핑 하기 위해 구동모터(351)를 동작시키면, 구동모터(351)의 회전력이 감속기(351a) 및 체인(351d)을 통해서 벨트부재(352)로 전달되어 벨트부재(352)가 무한 궤도 운동을 하게 된다. 벨트부재(352)가 무한 궤도 운동을 하게 되면, 벨트부재(352)에 고정된 지지유닛(353)이 전진과 후진을 반복하게 됨으로써 이송아암(342)도 함께 전진과 후진을 반복하도록 하는데, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이송아암(342)이 전진하면서 회전부재(341)를 전방으로 회전시킨 상태로 이송유닛(32)을 전진시키고, 이로 인해 블레이드(33)가 침전물을 이동시키기 위한 높이에 위치한 상태에서 가이드부(31)에 의해 가이드된 이송유닛(32)과 함께 전진하면서 수면에 위치하는 침전물을 이동시켜 제거되도록 하는 것이다. 이 경우 이송아암(342)이 전진하면서 회전부재(341)를 전방으로 회전시킨 상태에는 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 상기 아암연결부(341b)와 일체로 상방향으로 돌출된 와류형성판결합부(341d)도 회전됨으로써 상기 와류형성판결합부(341d)의 끝단에서 형성되는 와류형성판(341e)은 이송아암(342)의 전진이동방향과 수평방향이 형성되도록 하여 블레이드(33)에 의한 침전물 스크래핑 시 침전챔버(2)에서 와류형성을 제어하도록 하는 것이다.

또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 지지유닛(353)이 벨트부재(352)에 의해 후진하게 되면, 이송아암(342)도 함께 후진하면서 회전부재(341)를 후방으로 회전시켜서 블레이드(33)를 수면으로부터 이격되도록 상승시켜서 후진시키도록 하는 바, 회전부재(341)를 후방으로 회전시킴에 따라 상기 아암연결부(341b)와 일체로 상방향으로 돌출된 와류형성판결합부(341d)도 회전됨으로써 상기 와류형성판결합부(341d)의 끝단에서 형성되는 와류형성판(341e)은 이송아암(342)의 이동방향과 경사구배를 형성하면서 대향하는 위치가 되도록 한다.

이렇게 됨으로써 상기 와류형성판(341e)은 이동에 따라 침전챔버(2)에 와류가 형성되도록 하게 되고, 이러한 와류형성에 따라 이물질 간의 충돌 및 교착에 의해 플럭화가 유도되어 침전효율이 높아지게 되는 것이다.

더욱이 상기 와류형성판(341e)은 상기에서 언급한 바와 같이 탄성부재(344)와 연동하여 진동이 발생되는 바, 침전챔버(2)에서 이동에 따라 와류형성이 더욱 효율적으로 진행되도록 한다. 또한, 상기 와류형성판(341e)은 높이를 달리하며 복수로 형성되어 침전챔버(2) 전체에 걸쳐 와류형성에 의한 침전효율의 향상을 기대할 수 있게 되는 것이다.

한편 본 발명은 도 1에서 보는 바와 같이 제어장치(11)가 구성되어 본 발명의 수처리장치(1)를 자동 또는 수동에 의해 컨트롤 할 수 있도록 한다. 즉 각각의 구성으로서 스크래퍼(3), 기체용해장치(5), 기체가압장치(6), 공기공급장치(8), 오존공급장치(9), 배오존처리장치(10), 각 밸브 등을 자동 또는 수동에 의해 컨트롤 함으로써 최적 운전이 가능하도록 하는 것이며, 도면에 도시된 바는 없으나 모니터링에 의해 운영상태 확인이 가능하도록 할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 수처리장치 2 : 침전챔버
3 : 스크래퍼 4 : 기체가압분사구
5 : 기체용해장치 6 : 기체가압장치
7 : 부상챔버 8 : 공기공급장치
9 : 오존공급장치 10 : 배오존처리장치
11 : 제어장치

Claims (9)

1. 처리대상수가 유입되는 유입라인이 일측에 연통하며 전방 바닥면에 침전물포집부가 형성되고, 후방으로 경사면을 형성하여 경사면 상부에 설치된 침전물스크래퍼의 구동으로 침전물을 침전물포집부에 포집되도록 하는 침전챔버;
   상기 침전챔버와 유로를 통해 연통하며 상부에 형성되고, 기체가압수를 주입하여 저압화로 인해 발생된 미세기포로 처리대상수에 포함된 부유물을 부상시키는 기체가압분사구가 형성되며, 미세기포에 의해 부유된 부유물을 제거하는 부유물스크래퍼가 형성되고, 하부에 외부와 연통하는 배수관이 하나이상 돌출 형성되는 부상챔버;를 포함하되,
   상기 기체가압분사구는 기체가압수 유입라인에 의해 기체용해장치와 연결되고, 상기 기체용해장치는 상기 배수관으로부터 배출되는 처리수가 순환되는 순환라인과 연결되며, 상기 기체용해장치는 가압기체가 주입되도록 하는 기체가압장치와 연결됨을 특징으로 하고,
   상기 기체가압분사구는 상기 기체가압수 유입라인과 연결되며 복수의 관통공이 형성되는 복수의 본관과, 상기 본관의 상부에서 상기 본관보다 직경이 큰 곡면을 형성하며 각각의 본관을 감싸는 형상의 캡과 양단부에 각각의 캡과 곡면을 형성하며 연결되는 와류방지단으로 구성되는 와류제어판을 포함하는 것을 특징으로 하는 우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 침전물스크래퍼 또는 상기 부유물스크래퍼는,
   부유물 또는 침전물을 이동시키는 방향을 따라 설치되는 가이드부;
   상기 가이드부에 양측이 가이드 되는 한 쌍의 프레임과, 상기 프레임 사이에 이동 방향에 교차하는 방향으로 결합되는 이송축을 포함하는 이송유닛;
   상기 이송유닛과 함께 이동함으로써 부유물 또는 침전물을 이동시키는 블레이드;
   상기 이송축에 회전 가능하게 설치되고 상기 블레이드가 하부에 결합되는 회전부재와, 상기 회전부재의 상부에 힌지 결합되어 상기 회전부재를 회전시킴으로써 상기 블레이드를 승강시키는 이송아암을 포함하는 승강유닛;
   구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 궤도운동을 하는 벨트부재와, 상기 벨트부재의 일측에 고정되며 상기 이송아암을 지지하는 지지유닛을 포함하는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   회전부재는 상기 이송축에 회전 가능하게 결합되기 위한 회전결합부와, 상기 회전결합부로부터 상방향으로 형성되어 상기 이송아암에 힌지결합 되는 아암연결부와 하방으로 형성되어 상기 블레이드와 힌지결합 되는 블레이드연결부로 구성됨을 특징으로 하는 우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 침전물스크래퍼는,
   상기 아암연결부의 끝단에서 돌출형성되는 와류형성판결합부와, 상기 와류형성판 결합부의 끝단에서 판형상으로 형성되며 블레이드 하강시에는 수평방향으로 위치하고 블레이드 상승시에는 경사구배가 형성되도록 하는 와류형성판이 더 구성됨을 특징으로 하는 우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 회전부재가 복수로 구성되는 경우 각각의 회전부재에 있어 상기 와류형성판결합부는 각각 길이가 다른 것을 특징으로 하는 우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 침전챔버 및 상기 부상챔버의 각 구성을 제어하는 제어장치가 구성됨을 특징으로 하는 우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치.

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