KR101629834B1

KR101629834B1 - 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 현탁물질 제거방법

Info

Publication number: KR101629834B1
Application number: KR1020130148674A
Authority: KR
Inventors: 김현욱; 정헌상; 신태섭; 이동희
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2016-06-14
Also published as: KR20150064299A

Abstract

본 발명은 이동이 가능한 부상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 현탁물질 제거방법에 관한 것으로, 오폐수를 펌핑하는 펌프와, 펌핑된 오폐수가 저장되는 저류조, 오폐수의 현탁물질을 응집하는 약품혼화조 및 기포를 이용하여 현탁물질을 분리하는 부상조를 구비하여, 오폐수에 발생하는 현탁물질의 제거를 용이하게 하며, 상기 펌프, 저류조, 약품혼화조 및 부상조를 모두 이동수단에 설치함으로서, 호소나 해양 등에 현탁물질 발생시, 이동수단이 직접 오염원으로 이동하여 표면수를 펌핑함으로서 현탁물질을 부상 분리 할 수 있도록 하는 이동형 분상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 현탁물질 제거방법에 관한 것이다.

Description

이동형 부상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 현탁물질 제거방법{MOVABLE SUSPENDED SOLIDS SKIMMER AND SUSPENDED SOLIDS REMOVAL METHOD USING THIS}

일반적으로 호소나 해양등에 현탁물질이 발생하였을 경우에, 현탁물질을 제거하기 위하여 부상분리법을 이용하고 있는데,

이러한 종래기술로는 등록특허 제10-0579117호 『폐쇄성 수역의 가압부상 정화장치』와 등록특허 제10-0948807호 『응집 부상장치를 이용한 하ㅇ폐수 고도처리장치』가 있다.

상기 종래기술 등록특허 제10-0579117호 『폐쇄성 수역의 가압부상 정화장치』는 약품을 저장하며, 압력차이에 의한 흡입력에 의하여 약품을 흡입하여 원수와 혼합하는 약품 공급부와, 상기 약품 공급부에 의하여 혼합된 원수 및 약품을 펌핑함으로써 가압하여 원수에 공기가 용해되도록 하는 공기용해부와, 상기 공기용해부와의 압력차이에 의하여 상기 공기용해부로부터 공급된 원수로부터 슬러지를 상승하여 1차적으로 분리시킬 수 있는 슬러지 분리부와, 상기 슬러지 분리부로부터 공급된 슬러지가 함유된 원수를 중력방식에 의하여 2차적으로 분리하는 제1 슬러지 여과부와, 그리고 상기 슬러지 분리부로부터 슬러지가 여과된 나머지 원수가 공급되며, 이 원수를 여과시킴으로써 원수에 함유된 미세 슬러지를 최종적으로 처리하는 제2 슬러지 여과부를 포함하며, 수중에 설치가 가능한 폐쇄성 수역의 가압부상 정화장치를 제시하고,

상기 종래기술 등록특허 제10-0948807호 『응집 부상장치를 이용한 하ㅇ폐수 고도처리장치』는 전처리된 하폐수가 유입된 탈질조에서 질산화조로 월류 이동됨과 아울러 상기 질산화조에서 질산화된 하폐수가 제1펌프에 의해 탈질조로 리턴되며, 상기 탈질조에서는 유입되는 하폐수의 유기물질을 이용하여 무산소하에서 탈질 반응을 유발하여 질소 성분을 제거하고, 상기 질산화조에서는 메디아와 제1포기구를 구비하여 상기 탈질조에서 유입되는 하폐수를 공기와 질산화 미생물에 의하여 질산성 질소(NO3-N)로 탈질 반응 전단계인 질산화 반응을 유도하고, 제2포기구와 침지식 막분리기를 구비하는 막분리조에서는 상기 질산화조에서 월류되는 하폐수가 미생물에 의해 유기현탁물질과 총질소 성분이 제거된 후에 침지식 막분리기에 의해 고액분리되고, 제3포기구를 구비한 처리수조에서는 상기 질산화조에서 월류됨과 아울러 침지식 막분리기에 연결된 제2펌프에 의해 이송된 처리수를 내장하며, 상기 처리수조 내의 처리수가 제3펌프에 의해 화학반응조로 이송됨과 아울러 상기 화학반응조에서는 생물학적처리에서 남은 총인(T-P)을 처리수로부터 제거하기 위한 응집 부상용 응집제가 투입되고, 상기 화학반응조 내의 처리수가 메인파이프를 통하여 응집부상조로 이송됨과 아울러 응집부상조와 포화수생성탱크 사이를 순환하는 처리수에 미세공기를 발생시키면서 상기 메인파이프 내로 투입하여 화학반응조의 하폐수와 응집부상조의 처리수에 잔존하는 부상물질을 응집부상조에서 부상 제거하며, 내부에 부상물질월류부를 구비하는 응집부상조가 부상물질을 내장하는 부상물질내장공간과 응집부상조 내의 처리수를 내장하는 처리수내장공간으로 부상물질월류부에 의해 분할 형성되고, 상기 응집부상조의 부상물질월류부와 근접한 처리수내장공간 내의 처리수를 포화수생성탱크로 이송하는 순환펌프가 상기 응집부상조와 포화수생성탱크 사이에 연결됨과 아울러 화학반응조의 출구와 연결된 메인파이프가 상기 응집부상조의 부상물질월류부와 이격된 처리수내장공간과 연통하게 되고, 상기 포화수생성탱크의 출구에 연결되는 처리수배출파이프가 화학반응조와 응집부상조 사이의 메인파이프에 연결되며, 초음파를 발생하는 초음파발생기의 초음파출력부가 상기 포화수생성탱크 내에 배치되어 포화수생성탱크 내의 처리수에 미세 기포를 발생시키고, 외부의 공기로 오존을 발생시키는 오존발생기의 오존출력부가 상기 포화수생성탱크 내에 배치되어 포화수생성탱크 내의 처리수에 오존을 용해시키는 응집 부상장치를 이용한 하ㅇ폐수 고도처리장치를 제시하고 있다.

또 다른 종래기술로는 공개특허 제10-2012-0138025호 『부상 분리 장치』와 등록실용신안 제20-0161311호 『포말부상 타입의 폐수처리장치』가 있는데,

상기 종래기술 공개특허 제10-2012-0138025호 『부상 분리 장치』는 별도의 가압 탱크, 감압 밸브 및 공기 주입 장치 등의 장치를 설치하지 않더라도 마이크로 버블 디퓨저를 이용하여 폐수에 미세 기포인 마이크로 버블을 공급함으로써, 구성이 단순하여 전체적인 장치의 규모를 축소할 수 있고, 운전 및 유지 관리가 용이하며, 마이크로 버블 디퓨저의 배치를 다양하게 조절함으로써, 전가압 방식, 부분 가압 방식 및 순환 방식 등 다양한 운전 방식의 부상 분리 처리공정을 수행할 수 있는 부상 분리 장치를 제시하고,

상기 종래기술 등록실용신안 제20-0161311호 『포말부상 타입의 페수처리장치』는 정육각형의 바닥면과, 그 바닥면과 140ㅀ∼ 160ㅀ의 경사각을 이루도록 상부로 넓어지는 경사면과, 그 경사면의 단부로부터 수직으로 입설되어 정육각형을 형성하는 수직벽면으로 구성되는 반응조와 상기 반응조에 유입되는 폐수와 처리약품을 교반하되 600rpm∼5000rpm으로 고속회전하는 교반기와 상기 반응조의 일측벽면을 공유하도록 일체로 형성되며, 상기 교반기로부터 유입된 폐수에 고분자응집제를 투입하여 혼합하는 응집조와 상기 반응조와 응집조의 공통벽면의 상부측에 형성되는 폐수이동창문과 상기 폐수이동창문에 마련되며, 고속회전하는 교반기에 의해 약품과 교반된 폐수가 상기 창문을 통하여 응집조로 넘어가는 유동에너지에 의해 회전하여 와류를 형성하는 프로펠러와 상기 반응조 및 응집조와 단일 몸체를 형성하며, 상기 응집조로부터 유속 차단용 경사면을 통해 넘어오는 폐수 속의 응집된 스컴을 부상시켜 스컴 제거장치에 의해 스컴분리통으로 분리하고 정화된 하류측의 처리수는 배출구를 통해 방출하는 부상조를 포함하여 구성되는 포말부상 타입의 폐수처리장치를 제시하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래기술들은 부상분리의 방법을 이용하여 오폐수의 현탁물질을 부상시켜 분리하는 방법을 제시하는 것으로서, 현탁물질을 제거하기 위해 사용되는 부상분리 장치들은 구조가 복잡하고 규모가 커서 이동이 불가능하여 오염수를 직접 이송시켜 부상분리장치에 투입해야하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 현탁물질 제거방법에 있어서,

오폐수의 현탁물질을 제거하기 위하여 구비되는 펌프, 저류조, 약품혼화조, 부상조를 구비하되, 모두 이동수단에 설치되도록 함으로서, 오염원을 이송하지 않고, 제거장치를 오염원으로 이동시켜 직접 오폐수의 현탁물질을 제거할 수 있도록 하고,

약품혼화조에는 오폐수의 현탁물질을 분리하는 약품과, 분리된 현탁물질을 응집하여 FLOC를 형성하는 응집제가 투입됨으로서, 오폐수내의 현탁물질들을 FLOC로 응집하여 분리할 수 있고,

응집된 FLOC은 부상조에 구비되는 기포공급부로부터 발생되는 기포에 의해 수면위로 부상하여 스컴스키머에 의해 부상된 FLOC을 제거할 수 있도록 하는 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 현탁물질 제거방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 현탁물질 제거방법은

오폐수를 펌핑하는 펌프와

상기 펌프로 펌핑된 오폐수가 저장되는 저류조와

상기 저류조에 저장된 오폐수가 이동하여 오폐수의 현탁물질을 응집하는 약품혼화조 및

상기 약품혼화조를 통과하는 오폐수에 기포를 공급하여 현탁물질을 분리하는 기포공급부가 구비된 부상조를 포함하여 이루어지되,

상기 펌프, 저류조, 약품혼화조, 부상조는 모두 이동수단에 설치되는 것을 특징으로 하고,

상기 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치를 이용하여,

오폐수를 펌핑하는 펌핑단계와 상기 펌핑단계로 펌핑된 오폐수의 현탁물질을 응집하여 FLOC을 형성하는 약품을 투입하는 FLOC 형성단계와,

상기 FLOC 형성단계에서 생성된 FLOC에 부착되는 기포를 공급하는 기포투입단계 및

상기 기포투입단계에서 기포가 부착된 FLOC을 부유하는 부유단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치 및 이를 이용한 오염물질 제거방법은 오폐수의 현탁물질을 제거하기 위한 펌프, 저류조, 약품혼화조 및 부상조를 이동수단에 구비하도록 하여, 호소나 해양 등에 기름 유출사고 발생시 피해지역이 광범위하여 오일펜스 설치 후 사용되는 오일 흡착포의 양이 상당하고, 사용한 흡착포의 처리 또한 문제를 해결하도록 현탁물질 제거장치를 실은 차량이나 선박 등의 이동수단이 신속히 오일펜스 부근으로 이동하여 표면수를 펌핑하여 현탁물질을 제거할 수 있도록 하며,

오폐수의 현탁물질을 분리하는 약품 및 응집하는 응집제를 통하여 현탁물질 상호간에 응집되어 FLOC을 형성함으로서 수거를 용이하게 하며,

나아가 기포공급부를 통하여 응집된 FLOC을 부상조에서 부상하도록 하며, 스??스키머에 의해 FLOC을 제거하여 사용자가 오폐수를 정화하기 용이하고, 별도의 구성요소가 필요하지 않도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치의 실시예
도 2는 본 발명에 따른 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치의 개략도
도 3은 본 발명에 따른 현탁물질 제거방법의 개략도
도 4는 본 발명에 따른 수위측정부재의 실시예

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

먼저 본 발명에 따른 이동형 부상분리 오염물질 제거장치(P) 및 이를 이용한 오염물질 제거방법(M)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 오폐수를 펌핑하는 펌프(10)와, 상기 펌프(10)로 펌핑된 오폐수가 저장되는 저류조(20), 상기 저류조(20)에 저장된 오폐수가 이동하여 오폐수의 현탁물질을 응집하는 약품혼화조(30) 및 상기 약품혼화조(30)를 통과하는 오폐수에 기포를 공급하여 현탁물질을 분리하는 기포공급부(41)가 구비된 부상조(40)를 포함하여 이루어져 있다.

부상분리란 미세기포의 부상특성을 이용하여 물속의 가벼운 입자들을 분리하는 수처리 방법 중 하나이다. 특히 가라앉기 어려운 입자라든지, 입자가 가라앉으면 2차 오염을 일으킬 우려가 있는 곳에서는 부상분리가 가장 적절한 대안 중의 하나로 각광을 받고 있다. 부상분리공정은 기름이나 미세부유 물질 등 저비중의 물질을 수계에서 효과적으로 분리하기 위하여 고도 고액분리 공정으로 많이 사용되고 있다. 음용수에서의 용존공기부상법(DAF : Dissolved Air Flotation)은 1920년대 핀란드에서 처음시도 되었고 1960년대 스칸디나비아, 남아프리카공화국, 영국 등에서 본격적으로 적용되었다.

용존공기부상법(DAF : Dissolved Air Flotation)은 공기로 포화된 가압수를 순간적으로 감압하였을 때, 발생되는 미세기포가 고형물 입자에 부착되어 상승 분리되는 원리를 이용한 방법이다.

이 때 발생되는 기포의 크기는 대략 30~100㎛ 정도로 알려져 있다. 산업폐수와 상하수처리 과정에서 발생되는 고형물의 고액분리에 광범위하게 사용되어지고 있다. DAF 공정은 원수에 응집제를 주입하여 반응을 유도하는 급속혼화조, 플럭을 극대화시키는 완속혼화조, 미세기포와 플럭이 충돌한 후 수표면으로 부상이 일어나는 부상조(40), 처리수의 일부분을 가압하기 위한 Saturator와 Saturator에 공기를 주입하기 위한 공기압축기 등으로 이루어져 있으며, 후단에 여과지를 설치하여 하나의 프로세스를 이루는 것이 일반적이다. 압축공기를 용존시키기위해 물은 Saturator로 보내며, 여과지에서 처리된 여과수를 사용한다. 지금까지의 DAF의 기술개발동향을 살펴보면, 수리학적 부하율은 1920년경에 2~3m/hr 또는 5m/hr를 넘지 않았는데, 단계적으로 발전해 가면서 1996년에는 20~25m/hr로 증가했으며 최근에는 40m/hr까지 가능해졌다. 시대에 따라 DAF의 형태는 직사각형에서 정사각형 형태에 가까워졌으며, 이는 수리학적 부하율과 미세기포 생성기술이 발전하면서 이루어졌고 미세기포 층이 두터울수록 처리효율이 향상되는 것으로 나타났다.

용존공기부상공정은 1920년대 미국의 광산업에서 광물질 분리공정인 부유선광법에 이용되었으며, 이후 독일의 제지업에서 제지의 분리에 응용되어 왔다. 상수처리에서의 이용은 1960년대 남아프리카공화국에서 시작하였으며, 이후 스칸디나비아를 비롯한 유럽으로 확산되었다. 미국의 경우는 Massachusetts의 Lenox에 처음 도입되어 확산되고 있다. 그 후 1990년 이전까지 용존공기부상공정는 주로 설비업자들의 경험적 지식에 기초하여 설계가 이루어졌고, 혁신적인 연구와 개발사업들은 영국에서 주로 이루어졌다. 이 기간 동안에는 전 세계적으로 용존공기부상공법의 전반적인 이해의 폭이 점차적으로 넓어졌고 영국의 Frankly 정수장(450,000 ㎥/d 규모)과 같이 규모가 큰 용존공기부상공정 설비를 지어야 한다는 필요성이 제기되었다. 또한 용존공기부상공법에 관한 최적의 설계인자와 운전조건에 관한 필요성이 제기되기 시작하였다. 이후 용존공기부상공정의 각 부문별 연구가 진행되어 미세기포와 입자의 부착과정 및 부상조(40)에서의 흐름에 대한 전산유체해석(CFD), 유입노즐과 가압탱크의 최적설계에 대한 연구, 규모를 최소화하기 위한 조합형 부상-여과 DAF조, Cryptosporidium 및 Giardia, THMFP, 조류 등의 제거를 위한 새로운 방식의 DAF조에 관한 연구가 이루어졌다.

이 공정의 특징은 조류, 색도 제거에 침전지보다 열등한 성능을 지니고 있어 이에 대한 연구가 유럽 및 미국을 중심으로 활발히 진행되어 왔다. 영국의 경우 봄과 여름철 Thames강의 조류로 인한 모래여과지의 폐쇄현상을 해결하기 위해 침전지를 DAF로 대체한 바가 있으며, 독일의 경우 탁도가 낮고, 높은 농도의 Chlorophyll-a를 함유한 원수의 경우 DAF를 이용한 처리가 타 공정과 비교하여 상당히 우수한 처리효율을 나타내었다고 보고되었다. 또한, 조류종에 따른 DAF의 효율도 검토되었으며, 규조류와 남조류에도 높은 처리효율을 나타내었다. 그리고 수인성 질병을 일으키는 미생물인 Cryptosporidium 와 Giardia를 대상으로 용존공기부상법을 적용한 연구결과에서도 용존공기 부상법이 침전과 비교하여 높은 처리효율을 나타내었다.

최근의 연구는 부상공정과 타 공정의 연계를 통한 패키지화에 관한 연구와 실용화가 진행되고 있다. 부상공정과 경사판(Lamella)를 조합한 공정은 Purac사에서 개발하여 LDAF라는 상표로 개발되었다. 부상공정과 모래여과 공정을 조합한 공정은 Purac, Krofta, Ahlstrom사에 의해 개발되어 Flofilter, Sandfloat, AhiFloat라는 상표로 실용화가 되었으며, 오존과 부상공정을 결합한 공정은 Ozo-Flotation 및 Flottazone이라는 상표로 실용화되었다. 또한 기존의 장방형 침전질을 개량하여 부상조(40)로 만드는 연구도 진행되고 있으며, 침전의 장점인 고탁도 처리와 부상의 장점인 조류의 처리를 조합하여 기존의 침전지를 개량하는 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 기타 고도정수처리와의 연계공정의 연구도 진행되어 실제 뉴욕주 New Castle에서 1993년부터 적용하였다.

국내에서는 광역상수도 최초로 원주권 광역상수도에 용존공기 부상법이 2003년 완공되었다. 원수변화에 따른 직접여과, DAF, 전침전지 등 다양한 운전전략이 필요하며, 이에 따른 효율적인 운영 전략과 DAF식 정수처리 기술기준 마련과 공정 최적화 방안도출을 위해 한국수자원공사에서 3년에 걸쳐 'DAF 적용 정수장의 선진 정수기술 최적화 방안'에 대한 연구를 수행하였다. 이 연구에서 응집제의 종류, 응집 G값 조건에 따른 실제 플록 형성의 특성 및 부상속도 등을 비교 평가하여 최적의 DAF 공정 운영을 위한 전처리 조건이 도출되었으며, 수처리해석을 통한 DAF 설계 가이드라인을 수립하였다. 또한 송전정수장의 DAF 공정으로 식물성플라크톤 제거율이 96.8~98.8%로 도출되었으며, DAF를 이용한 정수처리공정에서의 오존 적용성을 평가하였다

이렇듯 국내에서도 용존공기부상공정이 부상분리 공법으로 다양하게 적용되고 있기는 하지만, 최근 들어 전해부상에 대한 관심도가 증가하고 있다. 이는 전해부상이 용존공기부상공정에 비해 보다 균일하면서 작은 크기의 기포를 만들 수 있고, 기포의 손실이 적으며, 운전이 비교적 간단하기 때문이다.

따라서 본 발명에 따른 이동형 부상분리 오염물질 제거장치(P)는 이러한 부상분리 방법을 적용하고 있는데, 먼저 오폐수(오수와 폐수 또는 각종 오염물질이 함유된 물을 모두 포함한다.)를 펌핑하기 위한 펌프(10)가 구비되어 있고, 상기 펌프(10)를 통하여 펌핑된 오폐수는 저류조(20)에 투입되게 되고, 상기 저류조(20)에 투입되는 물은 다시 약품혼화조(30)로 이동하고, 이동된 오폐수는 다시 부상조(40)로 이동하여 현탁물질(물속에 섞인 기름, 불순물등의 오염물질을 모두 포함한다.)을 제거하게 된다.

이때 본 발명에 따른 이동형 부상분리 오염물질 제거장치(P)의 펌프(10), 저류조(20), 약품혼화조(30), 부상조(40)는 모두 이동수단(50)(차량, 선박등의 이동이 용이한 이동수단(50))에 구비되어 있다.

호소나 해양 등에 기름 유출사고 발생시 피해지역이 광범위하여 오일펜스 설치 후 사용되는 오일 흡착포의 양이 상당하고, 사용한 흡착포의 처리 또한 문제가 되는데, 본 기술은 부상분리법 공정을 실은 차량이나 선박이 신속히 오일펜스 부근으로 이동하여 표면수를 펌핑하는 펌프(10)를 통하여 오염된 표면수를 펌핑하고, 본 처리공정에 유입시킨 후, 오일을 부상 분리하는 기술로서 해양의 기름유출사고 등의 오염원이 발생하는 경우 보다 신속하게 오염원을 제거할 수 있도록 한다.

다시 상기 펌프(10)에 의해 펌핑된 오폐수는 저류조(20)에 구비되게 되는데, 상기 저류조(20)에는 저류조(20) 교반부재와 수위측정부재(B1)가 구비되어 있다.

보다 상세하게는 상기 펌프(10)에 의해 펌핑된 오폐수는 저류조(20)에 유입되게 되고, 저류조(20)에 유입된 오폐수는 현탁물질이 침전되어 저류조(20)내에 쌓여, 후술하는 약품혼화조(30)에 유입되지 않을 수 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 이동형 부상분리 오염물질 제거장치(P)는 상기 저류조(20)에 교반부재를 구비하고, 상기 교반부재를 통하여 유입된 오폐수에 침전물이 생기는 것을 방지하게 된다. 교반부재는 회전날개를 통하여 저류조(20)내에서 회전하여 침전물이 생기는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

또한 상기 저류조(20)에는 수위측정부재가 구비되어 있는데, 이는 상기 저류조(20)에 보관되어 있는 오폐수는 펌핑에 의해 계속 저류조(20)로 유입되게 되는데, 유입되는 속도와 상기 약품혼화조(30)로 방출되는 속도가 차이가 있을 때, 특히 유입되는 속도가 클 경우에는 오폐수는 상기 저류조(20)를 넘치게 되는 경우가 발생하게 되는데 이를 방지하기 위하여 상기 수위측정부재가 구비되어 일정 수위이상으로 오폐수가 차게 되면 후술하는 제어부에 의하여 자동으로 펌프(10)의 펌핑작용을 중단시켜 오폐수가 저류조(20)를 흘러 넘치지 않도록 하게 된다.

다시 본 발명에 따른 이동형 부상분리 오염물질 제거장치(P)는 상기 저류조(20)에 구비되는 오폐수가 유입되는 약품혼화조(30)가 구비되어 있는데,

상기 약품혼화조(30)에는 약품투입부(31)가 구비되고, 상기 약품투입부(31)에는 오폐수의 현탁물질을 분리하는 약품이 투입되는 제1 투입부재(311)와, 상기 약품에 의해 분리된 현탁물질을 응집하여 FLOC를 형성하는 응집제가 투입되는 제2 투입부재(313)가 구비되어 있다.

보다 상세하게는 상기 저류조(20)에 있던 오폐수는 상기 약품혼화조(30)로 투입되게 되는데, 상기 약품혼화조(30)에 구비되어 있는 제1 투입부재(311)에서는 오폐수내의 현탁물질을 분리할 수 있는 약품(제1 응집제)이 투입되게 되고, 상기 제2 투입부재(313)에서는 분리된 현탁물질을 응집력을 향상시키는 제2 응집제가 투입되게 된다.

일반적으로 약품은 오염원의 종류에 따라 사용자에 의해 다양하게 선택되어 질 수 있으며, 종래의 실험데이터를 근거로 선택적으로 이용되는 것이 바람직하다.

또한 FLOC이란 물 속의 부유물이 미립자로 되어 있는 경우는 침강하기 어렵기 때문에 응집제를 첨가해서 입자를 응집시켜 침강 속도를 빠르게 하는데 응집해서 만들어진 크고 무거운 입자의 덩어리를 플록이라 하며, 침강하기 쉬운 플록이 만들어질수록 그 응집제는 우수한 것이고 플록에는 여러 가지 물질을 흡착하는 작용이 있는 것을 말한다.

다시 상기 약품혼화조(30)에서 FLOC이 형성된 오페수는 부상조(40)로 유입되게 되는데, 보다 상세하게는 상기 부상조(40)에는 기포공급부(41)가 구비되고, 상기 기포공급부(41)에서는 상기 FLOC에 부착되는 기포를 발생시키고, 기포가 흡착된 FLOC은 수면위로 부상하게 되며,

상기 부상조(40)에는 스컴스키머(43)를 더 구비하고 있어, 부상된 FLOC을 제거함으로서 오폐수에 혼합되어 있는 현탁물질을 완벽하게 제거되고, 제거된 물은 다시 유출부를 통하여 유출되게 된다.

나아가 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동형 부상분리 현탁물질 제거장치의 구성 중 하나인 수위측정부재(B1)의 하우징 구조를 개선하는 구조가 제시되어 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 수위측정부재(B1)은 함체(box)(Bf)와, 이 함체의 개구부를 덮는 메쉬타입 커버(Bc)와, 이 함체를 상기 저류조(20)에 고정하는 링크암(Au)(Aℓ)으로 구성되어 있다.

상기 함체(Bf)는 전체 또는 일부가 오폐수와 접촉성 향상을 위하여 메쉬 타입으로 되어 있는 것이 바람직하며,

커버(Bc)는 전체적으로 메쉬타입으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 링크암은 수위측정부재(B1)의 크기에 따라 하나 또는 복수개가 구비될 수 있는데, 도면에서는 상하 링크암(Au)(Aℓ) 2개로 구성되어 있다.

각 링크암(Au)(Aℓ)은 저류조(20)의 다양한 구조 모두에 적용할 수 있도록 길이 및 각조조절이 가능하도록 구성되어 있어, 도 5와 같이 저류조(20)의 하우징이 곡면을 이루는 경우에도 쉽게 설치할 수 있다.

각 링크암(Au)(Aℓ)은 저류조(20)의 하우징에 결합되는 제1링크(A1), 길이 및 각도조절을 위한 제2링크(A2), 함체(Bf)에 결합되는 제3링크(A3)로 구성되고, 각 링크(A1,A2,A3)에는 길이 조절을 위한 다수의 구멍이 형성되어 있다.

제2링크(A2)는 제1 및 제3 링크(A1,A3)에 삽입된 형태로 길이가 조절되며, 길이 및 각도 조절 상태는 긴 볼트(Ab)에 의하여 고정된다.

또 수위측정부재(B1)의 하중이 증가할 경우 이를 추가적으로 지지하기 위하여 함체(Bf)의 하부에는 지지용 보조암(Aa)이 더 구비된다.

이 보조암(Aa)은 하부 지지면에 회전 가능하게 배열된 볼트(Aa1)와, 함체(Bf)의 하부에 구비된 너트(Aa2)로 구성되어, 볼트의 회전에 따라 너트에 대한 결합 위치가 변화되어 긴장된 상태로 수위측정부재(B1)를 지지할 수 있다.

또한 상기 함체(Bf)는 상부 내측에 제1걸림부(Bf1) 및 상부 외측의 제2걸림부(bf2)가 계단 형태로 연속 형성되어 있다.

또 상기 커버(Bc)는 제1 또는 제2 걸림부(Bf1,Bf2)에 결합되는 상부 제1돌기(Bc1)와, 하부 제2돌기(Bc2)를 갖는다.

나아가 함체(Bf)의 하부에는 스프링, 특히 비틀림 코일스프링(H5)에 의하여 탄성 지지되는 형태로 축핀(Hs)에 의하여 함체 지지부(H4)에 고정된 후크(H)가 구비되어 있다.

상기 후크(H)는 상기 커버(Bc)의 제2돌기(Bc2)에 의하여 가압되어 비틀림 코일스프링(H5)이 변형되면서 상부로 상승하도록 하기 위하여

연속 형성된 제1 및 제2 경사걸림턱(H1,H2)을 갖는다.

상기 커버(Bc)의 결합시에는 커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)를 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸친 상태에서

커버(Bc)의 하부 제2돌기(Bc2)를 함체쪽으로 밀면,

제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)을 지나면서 비틀림 코일스프링(H5)을 변형시키고 후크(H)가 축핀(Hs)을 중심으로 회전 상승하게 되며,

계속 밀면 제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제1경사걸림턱(H1)까지 통과한 후 제2돌기로 인한 가압력이 해소되므로

후크(H)는 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하여

제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)이 엇물려

커버(Bc)와 함체(Bf)의 결합이 완료되고 커버는 이탈이 방지된다.

또한 수위측정부재(B1)의 유지보수를 위하여 커버를 개방하는 경우

커버(Bc)를 전체적으로 들어 올리면 되는데(이를 위하여 커버에는 적절한 손잡이가 구비되는 것이 바람직하다)

이에 따라 제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)을 가압하므로 비틀림 코일스프링(H5)이 변형되면서 축핀(Hs)을 중심으로 후크(H)가 회전 상승하게 된다.

이에 따라 커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸린 상태에서 번어나고

커버(Bc)의 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 외측 제2걸림부(Bf2)걸리게 된다.

이 상태에서 커버(Bc)의 제2돌기(Bc2)는 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)에 위치하므로 다시 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하면서 제2돌기(Bc2)와 제2경사걸림턱(H2)이 엇물린 상태가 된다.

이때 작업자가 손으로 후크(H)를 들어 올려 제2경사걸림턱(H2)에 의한 제2돌기(Bc2)의 구속을 해제한다.

커버(Bc)는 상부 제1돌기(Bc1)가 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸쳐진 상태에서 들어 올리는 것이 가능하고, 필요에 따라 커버를 함체에서 완전히 분리하는 것도 가능한데,

작업자의 수나 현장 상황에 따라 알맞은 상태에 두고 수리 또는 교체 작업을 진행하면 된다.

나아가 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동형 부상분리 오염물질 제거장치(P)를 이용한 오염물질 제거방법(M)은 오폐수를 펌핑하는 펌핑단계(100)와 상기 펌핑단계(100)로 펌핑된 오폐수의 현탁물질을 응집하여 FLOC을 형성하는 FLOC 형성단계(200), 생성된 FLOC에 부착되는 기포를 공급하는 기포투입단계 및 상기 기포가 흡착된 FLOC이 부유되어 제거하는 부유단계(300)로 이루어져 있다.

보다 상세하게는 상기 펌핑단계(100)에서는 호소나 해양에 투입되어 오염된 표면수를 펌핑하고, 펌핑된 오폐수는 FLOC 형성단계(200)에서 오폐수의 현탁물질을 분리하는 약품(제1 응집제)이 투입되고, 분리된 현탁물질의 응집력을 향상시키는 제2 응집제가 투입되어 현탁물질끼리 응집하는 FLOC을 형성하게 되고, 기포투입단계를 통하여 공급된 기포는 상기 FLOC에 흡착되며, 상기 부유단계(300)에서 기포가 흡착되어 부유된 FLOC을 제거하는 스컴스키머(43)를 통해 FLOC을 제거함으로서 현탁물질을 물로부터 분리해낼 수 있다.

나아가 상기 펌핑단계(100), FLOC 형성단계(200), 기포투입단계 및 부유단계(300)는 모두 이동수단(50)에서 이루어짐에 따라 호소, 해양에 직접 투입될 수 있어 편의성을 향상하고, 처리 비용을 감소할 수 있으며, 실시간으로 오폐수를 정화하여 정화된 물을 유출시킴에 따라 단기간에 많은 양을 처리할 수 있게 된다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 이동형 부상분리 오염물질 제거장치 및 이를 이용한 오염물질 제거방법을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

P : 오염물질 제거장치 M : 오염물질 제거방법
10 :펌프 20 : 저류조
30 : 약품혼화조 31 : 약품투입부
311 : 제1 투입부재 313 : 제2 투입부재
40 : 부상조 41 : 기포공급부
43 : 스컴스키머 50 : 이동수단
100 : 펌핑단계 200 : FLOC 형성단계
300 : 부유단계

Claims

오폐수를 펌핑하는 펌프(10);
상기 펌프(10)로 펌핑된 오폐수가 저장되는 저류조(20);
상기 저류조(20)에 저장된 오폐수가 이동하여 오폐수의 현탁물질을 응집하는 약품혼화조(30);
상기 약품혼화조(30)를 통과하는 오폐수에 기포를 공급하여 현탁물질을 분리하는 기포공급부(41)가 구비된 부상조(40);를 포함하여 이루어지되,
상기 펌프(10), 저류조(20), 약품혼화조(30), 부상조(40)는 모두 이동수단(50)에 설치되되,

상기 저류조(20)에는 저류조(20)의 수위를 측정하는 수위측정부재가 더 구비되고,
상기 수위측정부재는 함체(Bf)와, 상기 함체(Bf)의 개구부를 덮는 커버(Bc)와, 상기 함체(Bf)를 저류조(20)에 고정하는 링크암(Au)(Al)으로 이루어지고,
상기 링크암(Au)(Al)은 저류조에 구비되는 제1 링크(A1)와, 상기 제1 링크(A1)에 연결되어 길이 및 각도를 조절하는 제2링크(A2), 상기 제2 링크(A2)와 연결되되 함체(Bf)에 결합되는 제3링크(A3)를 포함하여 이루어지며,
상기 함체(Bf) 하부에는 비틀림 코일스프링(H5)에 의하여 탄성 지지되는 형태로 축핀(Hs)에 의하여 함체 지지부(H4)에 고정된 후크(H)가 구비되고,
상기 후크(H)에는 연속 형성된 제1 및 제2 경사걸림턱(H1)(H2)이 구비되고,
상기 함체(Bf)의 상부 내측에는 제1 걸림부(Bf1)가, 상부 외측에는 제2 걸림부(Bf2)가 형성되고,
상기 커버(Bc)에는 상기 제1 또는 제2 걸림부(Bf1)(Bf2)에 결합되는 상부 제1 돌기(Bc1)와 하부 제2 돌기(Bc2)가 구비되어,

상기 커버(Bc)의 결합시에는
커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)를 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸친 상태에서 커버(Bc)의 하부 제2돌기(Bc2)를 함체쪽으로 밀면, 제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)을 지나면서 비틀림 코일스프링(H5)을 변형시키고 후크(H)가 축핀(Hs)을 중심으로 회전 상승하고, 제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제1경사걸림턱(H1)까지 통과한 후 제2돌기로 인한 가압력이 해소되어, 후크(H)는 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하여, 제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)이 엇물려 커버(Bc)와 함체(Bf)의 결합이 완료되되, 커버는 이탈이 방지되고,
상기 커버(Bc)를 개방시에는
상기 커버(Bc)를 전체적으로 들어올리면 제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)을 가압하므로 비틀림 코일스프링(H5)이 변형되면서 축핀(Hs)을 중심으로 후크(H)가 회전 상승하고, 이에 따라 커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸린 상태에서 벗어나고 커버(Bc)의 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 외측 제2걸림부(Bf2)걸리며, 커버(Bc)의 제2돌기(Bc2)는 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)에 위치하므로 다시 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하면서 제2돌기(Bc2)와 제2경사걸림턱(H2)이 엇물린 상태가 되고,
후크(H)를 들어 올려 제2경사걸림턱(H2)에 의한 제2돌기(Bc2)의 구속을 해제하는 것을 특징으로 하는 이동형 부상분리 오염물질 제거장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 약품혼화조(30)에서는
현탁물질을 응집하여 FLOC를 형성하는 응집제가 투입되는 것을 특징으로 하는 이동형 부상분리 오염물질 제거장치.
제 3 항에 있어서,
상기 부상조(40)의 기포공급부(41)에서는
상기 FLOC에 기포가 부착되어 FLOC이 부상하는 것을 특징으로 하는 이동형 부상분리 오염물질 제거장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 부상조(40)에는
스컴스키머(43)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이동형 부상분리 오염물질 제거장치.
청구항 1의 이동형 부상분리 오염물질 제거장치를 이용하여,
오폐수를 펌핑하는 펌핑단계(100);
상기 펌핑단계로 펌핑된 오폐수의 현탁물질을 응집하여 FLOC을 형성하는 FLOC 형성단계(200);
상기 FLOC 형성단계(200)에서 생성된 FLOC에 부착되는 기포를 공급하는 기포투입단계;
상기 기포투입단계에서 기포가 부착된 FLOC을 부유하는 부유단계(300);를 포함하여 이루어지되,
상기 펌핑단계에서 펌핑된 오폐수는 저류조로 이동하고,

상기 저류조에는 수위측정부재가 더 구비되고,
상기 수위측정부재는 함체(Bf)와, 상기 함체(Bf)의 개구부를 덮는 커버(Bc)와, 상기 함체(Bf)를 저류조(20)에 고정하는 링크암(Au)(Al)으로 이루어지고,
상기 링크암(Au)(Al)은 저류조(20)에 구비되는 제1 링크(A1)와, 상기 제1 링크(A1)에 연결되어 길이 및 각도를 조절하는 제2링크(A2), 상기 제2 링크(A2)와 연결되되 함체(Bf)에 결합되는 제3링크(A3)를 포함하여 이루어지며,
상기 함체(Bf) 하부에는 비틀림 코일스프링(H5)에 의하여 탄성 지지되는 형태로 축핀(Hs)에 의하여 함체 지지부(H4)에 고정된 후크(H)가 구비되고,
상기 후크(H)에는 연속 형성된 제1 및 제2 경사걸림턱(H1)(H2)이 구비되고,
상기 함체(Bf)의 상부 내측에는 제1 걸림부(Bf1)가, 상부 외측에는 제2 걸림부(Bf2)가 형성되고,
상기 커버(Bc)에는 상기 제1 또는 제2 걸림부(Bf1)(Bf2)에 결합되는 상부 제1 돌기(Bc1)와 하부 제2 돌기(Bc2)가 구비되어,
상기 커버(Bc)의 결합시에는
커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)를 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸친 상태에서 커버(Bc)의 하부 제2돌기(Bc2)를 함체쪽으로 밀면, 제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)을 지나면서 비틀림 코일스프링(H5)을 변형시키고 후크(H)가 축핀(Hs)을 중심으로 회전 상승하게 되고, 제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제1경사걸림턱(H1)까지 통과한 후 제2돌기로 인한 가압력이 해소되어, 후크(H)는 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하여, 제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)이 엇물려 커버(Bc)와 함체(Bf)의 결합이 완료되되, 커버는 이탈이 방지되고,
상기 커버(Bc)를 개방시에는
상기 커버(Bc)를 전체적으로 들어올리면 제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)을 가압하므로 비틀림 코일스프링(H5)이 변형되면서 축핀(Hs)을 중심으로 후크(H)가 회전 상승하고, 이에 따라 커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸린 상태에서 벗어나고 커버(Bc)의 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 외측 제2걸림부(Bf2)걸리며, 커버(Bc)의 제2돌기(Bc2)는 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)에 위치하므로 다시 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하면서 제2돌기(Bc2)와 제2경사걸림턱(H2)이 엇물린 상태가 되고,
후크(H)를 들어 올려 제2경사걸림턱(H2)에 의한 제2돌기(Bc2)의 구속을 해제하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
제 6 항에 있어서,
상기 펌핑단계(100)에는
호소나 해양에 투입되어 오염된 표면수를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
삭제
제 6 항에 있어서,
상기 부유단계(300)에는
스컴스키머가 구비되어 부유된 FLOC을 제거하는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.
제 7 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 펌핑단계(100), FLOC 형성단계(200), 기포투입단계 및 부유단계(300)는 모두 이동수단(50)에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염물질 제거방법.