KR101894792B1

KR101894792B1 - 가압부상장치

Info

Publication number: KR101894792B1
Application number: KR1020180047613A
Authority: KR
Inventors: 윤범석; 이동봉
Original assignee: 주식회사 한일이엔지
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2018-10-04

Abstract

본 발명은 가압부상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일측에 외관 출구가 구비된 원통형의 외관, 내관 입구와 내관 출구가 서로 마주 보도록 구비되는 상기 외관 내부의 소정영역에 위치하는 내관, 및 상기 외관과 소정 각도 경사진 상태로 상기 외관의 측벽에 연결되는 측관으로 이루어진 액액혼합장치; 경사진 바닥면 소정 위치에는 침전슬러지 배출관과 연통된 호퍼가 구비된 내부가 비어 있는 소정 형상의 부상분리조, 일측에는 기체가 혼합된 유체가 유입되는 혼합수 유입관이 구비되며 타측에는 입자상 물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수 유출관이 연결되며 유체의 흐름을 차단하거나 흐름방향을 변경하기 위한 1개 이상의 분리벽이 구비된 상기 부상분리조 내부에 위치하는 고액분리기, 상기 고액분리기 상부에 위치하여 부상한 입자상 물질을 수집하는 스키머, 및 상기 고액분리기 하부에 위치하여 침강한 입자상 물질을 상기 호퍼로 유도하는 스크레퍼를 포함하는 부상분리장치; 내부가 비어 있는 밀폐구조의 기체용해장치 몸체, 상부가 개방되어 있는 상기 기체용해장치 몸체 내부에 위치하는 기액반응조, 원통형상으로 기액반응조 내부에 위치하는 순환유도관, 일측은 상기 침전슬러지 배출관과 연결되고 측면에는 기체공급관과 연결되어 침전슬러지와 기체 혼합물을 상기 순환유도관으로 공급하는 기액혼합장치, 및 기체가 용해된 유체를 상기 측관으로 공급하기 위한 상기 기체용해장치 몸체 하부에 구비된 기체용해수 배출관을 포함하는 기체용해장치; 및 상기 기액혼합장치에 기체를 공급하기 위한 상기 기체공급관과 연결된 기체공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압부상장치에 관한 것이다.

Description

가압부상장치{Dissolved Air Flotation Apparatus}

본 발명은 가압부상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수와 약품을 혼합 교반시키는 반응조, 반응조로 공급하기 위하여 약품을 저장하고 있는 약품탱크, 반응조 유출수와 기체가 용해되어 있는 침전슬러지를 혼합하는 액액혼합장치, 액액혼합장치 유출수로부터 입자상 물질을 분리하는 부상분리장치, 기체를 침전슬러지에 용해시키는 기체용해장치 및 기체공급장치를 포함하여 고액분리효과가 탁월한 가압부상장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수 및 폐수 등을 처리하기 위하여 부상분리장치가 많이 사용되고 있으며, 부상법은 하수 및 폐수 등을 처리함에 있어서 현탁액 중의 오염물질을 수면에 부상시켜 제거하는 방법으로서, 물보다 밀도가 아주 작은 기름 등의 유분에 한하여 적용할 수 있는 중력식 부상법과 수처리 기술에서 통상적으로 부상이라 부르는 기포식 부상법으로 대별될 수 있다.

여기서 기포식 부상법은 분리하고자 하는 현탁액 중의 오염물질에 기포를 부착시켜 부상속도를 현저하게 높이는 방법으로서, 물보다 밀도가 높아서 침강하는 입자라도 기포를 부착시켜서 부상 분리할 수 있는 것이며, 이렇게 제거하고자 하는 현탁입자에 충분한 기포를 부착시키면 부상분리속도가 증가되어 현탁입자의 제거속도를 증가시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 기포식 부상법을 이용한 부상분리장치는 특허출원 제10-2008-0034902호로 출원되어 등록된 기술이 있는 바, 이는 응집조로부터 원폐수가 유입되는 부상조; 상기 부상조 일측의 원폐수 유입구 하부에 구비되어 유입되는 원폐수에 미세기포를 발생시키는 미세기포발생장치; 상기 부상조의 하부에 구비되어 현탁입자가 제거된 처리수가 유입되는 처리수수집부; 상기 부상조의 외부 상측에 구비되어 상기 처리수수집부를 통해 유입된 처리수중 일부를 외부로 배출시키는 농축율조절밸브; 상기 처리수수집부를 통해 유입된 처리수중 일부를 가압시키는 순환수펌프; 및 상기 순환수펌프에 의해 가압된 순환수에 공기가 용해되어 형성된 가압수를 수용하며, 가압수를 상기 미세기포발생장치로 공급하는 기체용해탱크로 이루어지며, 상기 기체용해탱크는 컴프레서에 의해 공급되는 공기가 벤트리관을 통해 기체용해탱크의 내부로 유입되는 가압수에 용해되고, 수위에 따라 순환수 통로 및 공기 통로를 개폐하는 수위조절센서가 구비되는 구조를 이루고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 스컴층 제거구가 부상조 내의 처리수의 수면에 부상된 스컴층을 전체적으로 이동시킬 뿐만 아니라 스컴층 제거구의 입구측에 형성된 처리수의 수면 위의 여유 면적이 부족하기 때문에, 처리수의 수면 위의 여유 면적의 부족함과 아울러 스컴층 제거구에 의한 스컴층의 이동 속도보다 처리수의 유동 흐름에 의한 스컴층의 이동 속도가 빨라 스컴층 제거구의 입구측에서 스컴층의 적체 현상이 발생되고, 스컴층 제거구의 긴 길이로 인하여 부상조 수면 위의 진동이 발생되어 스컴층 제거구에서 이동되는 스컴층으로 물이 떨어지는 현상에 의해 스컴층 제거구로 스컴층을 원활하게 이송하지 못하는 경우가 발생되며, 또한 기체용해탱크 내서 벤트리관 방식으로 순환수에 산소를 용해하는 것이어서 산소가 용해되는 순환수의 표면적 부족으로 인하여 순환수에 산소의 용해도가 낮을 뿐만 아니라 순환수에 산소의 용해를 증대하기에 한계가 있다는 단점이 있다.

한국특허출원번호 제10-2008-0034902호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 부상분리 효과를 높여 깨끗한 처리수를 얻을 수 있는 가압부상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 가압부상장치는, 유입되는 원수에 포함되어 있는 입자상 오염물질과 일부의 용존성 오염물질에 약품을 첨가하여 입자의 크기를 성장시키는 반응조(100);
일측에 외관 출구(311)가 구비된 원통형의 외관(310), 상기 반응조(100) 유출수가 공급되는 내관 입구(321)와 내관 출구(322)가 서로 마주 보도록 구비되는 상기 외관(310) 내부의 소정영역에 위치하는 내관(320), 및 상기 외관(310)과 소정 각도 경사진 상태로 상기 외관(310)의 측벽에 연결되는 측관(330)으로 이루어진 액액혼합장치(300);
경사진 바닥면 소정 위치에는 침전슬러지 배출관(413)과 연통된 호퍼(411)가 구비된 내부가 비어 있는 소정 형상의 부상분리조(410), 일측면에는 기체, 침전슬러지 및 반응조(100) 유출수가 혼합된 유체가 유입되는 고액 분리기 유입관(421)이 구비되며, 타측면에는 입자상 물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수 유출관(426)이 연결되고, 상기 고액 분리기 유입관(421)으로 유입된 유체가 아래로 이동하지 못하도록 수평방향으로 위치하는 제1 분리벽(422), 유입된 유체가 옆으로 이동하지 못하도록 수직방향으로 위치하는 제2 분리벽(423), 및 상기 제2 분리벽(423)을 월류한 유체가 아래에서 위로 이동한 후 상기 처리수 유출관(426)으로 배출될 수 있도록, 상기 제1 분리벽(422) 하단에서 연장되어 하방으로 갈수록 직경이 커지는 상협하광 형상으로 상기 부상분리조(410) 바닥면 부근에 위치하는 끝단부가 외측으로 향하는 만곡부(424′)가 형성된 제3 분리벽(424)이 구비된 상기 부상분리조(410) 내부에 위치하는 고액분리기(420), 상기 고액분리기(420) 상부에 위치하여 부상한 입자상 물질을 수집하는 스키머(430), 및 상기 고액분리기(420) 하부에 위치하여 침강한 입자상 물질을 상기 호퍼(411)로 유도하는 스크레퍼(440)를 포함하는 부상분리장치(400);
내부가 비어 있는 밀폐구조의 기체용해장치 몸체(510), 기체 용해수가 월류할 수 있도록 상부가 개방되어 있으며 측면 일측은 상기 기체용해장치 몸체(510) 내측면에 고정되는 한편, 액체가 용이하게 순환할 수 있도록 바닥면 주연부와 상부가 내측으로 소정 각도로 만곡되고, 순환유도관(530) 출구 아래에는 상협하광 구조의 순환유도용 돌기(521)가 바닥면에 형성된 상기 기체용해장치 몸체(510) 내부에 위치하는 기액반응조(520), 원통형상으로 기액반응조(520) 내부에 위치하는 순환유도관(530), 일측은 상기 침전슬러지 배출관(413)과 연결되고 타측은 기액반응조(520) 내부의 순환유도관(530) 상부까지 연장된 노즐(542)이 구비되고, 측면에는 기체공급관(610)과 연결되어, 침전슬러지와 기체 혼합물을 상기 순환유도관(530)으로 공급하기 위한 기액혼합장치(540), 및 기체가 용해된 유체를 상기 측관(330)으로 공급하기 위한 상기 기체용해장치 몸체(510) 바닥면 중앙에 구비된 기체용해수 배출관(550), 기체용해장치 몸체(510)로부터 배출되는 잉여기체를 상기 반응조(100)로 공급하기 위하여 일측은 상기 기체용해장치 몸체(510) 상부와 연결되고 타측은 반응조(100) 수면 아래에 위치하는 잉여기체 배출관(570)을 포함하는 기체용해장치(500); 및
상기 기액혼합장치(540)에 기체를 공급하기 위한 상기 기체공급관(610)과 연결된 기체공급장치(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 외관(310)의 측벽에 연결되는 측관(330)은 유입되는 유체와 0° 내지 90° 각도가 되도록 외관(310)에 연결되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 고액분리기(420)에 구비된 1개 이상의 분리벽은, 상기 고액분리기 유입관(421)으로 유입된 액체가 아래로 이동하지 못하도록 수평방향으로 위치하는 제1 분리벽(422)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 고액분리기(420)에 구비된 1개 이상의 분리벽은, 상기 고액분리기 유입관(421)으로 유입된 액체가 옆으로 이동하지 못하도록 수직방향으로 위치하는 제2 분리벽(423)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 고액 분리기(420)에 구비된 1개 이상의 분리벽은, 유체가 아래에서 위로 이동한 후 상기 처리수 유출관(426)으로 배출될 수 있도록 상협하광 구조의 제3 분리벽(424)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 기액반응조(520)는 액체가 용이하게 순환할 수 있도록 바닥면 주연부가 소정 각도로 만곡되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 기체혼합장치(540)의 측면에는 기체공급관(610)과 연결되는 기체유입관(543)이 더 구비되되, 상기 기체유입관(543)은 기액혼합장치(540)로 유입되는 침전슬러지와 0° 내지 90° 각도가 되도록 연결되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 기액반응조(520)의 측면 소정 영역은 상기 기체용해장치 몸체(510)의 내측 벽면과 접하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 기체용해장치 몸체(510) 상부에는 잉여기체 배출관(570)이 더 구비되되, 상기 잉여기체 배출관(570)으로부터 배출되는 잉여기체는 상기 반응조(100)로 공급되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 가압부상장치에서는, 상기 외관(310)의 측벽에 연결되는 측관(330)은 유입되는 유체와 0° 내지 90° 각도가 되도록 외관(310)에 연결되며, 상기 고액분리기(420)에 구비된 1개 이상의 분리벽은, 상기 고액 분리기 유입관(421)으로 유입된 액체가 아래로 이동하지 못하도록 수평방향으로 위치하는 제1 분리벽(422), 유입된 액체가 옆으로 이동하지 못하도록 수직방향으로 위치하는 제2 분리벽(423) 및 유체가 아래에서 위로 이동한 후 상기 처리수 유출관(426)으로 배출될 수 있도록 상협하광 구조의 제3 분리벽(424)을 포함하고, 상기 기액반응조(520)는 액체가 용이하게 순환할 수 있도록 바닥면 주연부가 소정 각도로 만곡되되 외벽 소정 영역은 상기 기체용해장치 몸체(510) 내벽면과 접하며, 상기 기액혼합장치(540)의 측면에는 기액혼합장치(540)로 유입되는 침전슬러지와 0° 내지 90° 각도가 되도록 기체유입관(543)이 연결되고, 상기 기체용해장치 몸체(510)로부터 배출되는 잉여기체를 상기 반응조(100)로 공급하기 위한 잉여기체 배출관(570)이 상기 기체용해장치 몸체(510) 상부에 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가압부상장치에 의하면, 상협하광 구조, 수직 및 수평으로 위치하는 다수개의 분리벽이 구비된 고액분리기를 포함하고 있어, 입자상 물질을 효과적으로 분리 제거할 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명의 가압부상장치에 의하면, 순환이 용이한 구조의 기액반응조가 구비되어 있어, 침전슬러지의 기체용해율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명의 가압부상장치에 의하면, 액액혼합장치는 응집수는 내관 입구를 통해 유입되는 한편, 기체용해수는 측관으로 유입되는 구조이기 때문에, 응집수의 플록이 파괴되는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 응집수와 기체용해수를 더욱 완벽하게 혼합될 수 있다.

게다가 본 발명의 가압부상장치에 의하면, 기체용해장치로부터 발생하는 잉여기체를 약품과 원수의 교반에 이용하고 나아가 기체용해장치 몸체의 압력을 소정 압력 이상으로 유지할 수 있어, 유지비용의 절약과 기체용해도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압부상장치의 전체적인 개략도를 나타내는 단면도이다.
도 2는 액액혼합장치의 확대도면으로, (a)는 정면에서 바라본 도면이고 (b)는 일측면에서 바라본 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 부상분리장치의 확대 단면도이다.
도 4는 변형 실시예에 따른 부상분리장치의 확대 단면도이다.
도 5는 변형 실시예에 따른 고액분리기를 절개한 사시도이다.
도 6은 기체용해장치를 확대한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 가압부상장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 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.

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

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압부상장치의 전체적인 개략도를 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 가압부상장치는 폐수와 약품을 혼합 교반시키는 반응조(100), 반응조로 공급하기 위하여 약품을 저장하고 있는 약품탱크(200), 반응조(100) 유출수와 기체가 용해되어 있는 침전슬러지를 혼합하는 액액혼합장치(300), 액액혼합장치 유출수로부터 입자상 물질을 분리하는 부상분리장치(400), 기체를 침전슬러지에 용해시키는 기체용해장치(500) 그리고 기체공급장치(600)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 반응조(100)에 관하여 설명하면, 반응조(100)는 유입되는 원수에 포함되어 있는 입자상 오염물질과 일부의 용존성 오염물질에 약품을 첨가하여 입자의 크기를 성장시키는 기능, 소위 플록(Floc)을 형성시키기 위한 것으로, 1개 이상의 용기, 보다 바람직하게는 제1 응집조(110), 중화조(120) 및 제2 응집조(130)로 구성될 수 있다. 제1 응집조(110)에서는 후술한 무기응집제가 주입됨으로써 비교적 적은 플록이 형성되며, 중화조(120)에서는 무기응집제 투입으로 인해 낮아진 pH를 중성부근으로 조절하고, 중화조(120) 후단에 위치하는 제2 응집조(130)에서는 후술할 고분자 응집제가 주입되어 입자가 비교적 큰 플록이 형성된다. 이들 제1 응집조(110), 중화조(120) 및 제2 응집조(130) 내부에는 약품과 폐수가 잘 혼합될 수 있도록 각각 제1 내지 제3 교반기(111, 121, 131)가 구비되어 있다.

약품탱크(200)는 제1 응집조(110)에 공급할 무기응집제가 저장되어 있는 제1 약품탱크(210), pH 조절을 위한 약품이 저장된 중화제 탱크(220) 그리고 제3 약품탱크(230)에는 제2 응집조(130)로 공급되는 고분자 응집제가 수용되어 있다.

다음으로 기체가 용해되어 있는 침전슬러지와 제2 응집조로부터 유출되는 응집수를 혼합하는 액액혼합장치에 관하여 설명하기로 한다. 도 2(a)는 는 액액혼합장치를 정면에서 바라본 도면이고 2(b)는 일측면에서 바라본 도면이다.

본 발명의 액액혼합장치(300)는 전술한 바와 같이 응집수와 기체용해장치(500)로부터 배출되는 기체용해수를 혼합하여 부상분리장치(400)로 유입시키는 장치로서, 응집수에 포함되어 있는 플록의 파괴를 최소화하면서 미세기포를 부착시켜 플록의 부상을 극대화하는데 기여할 수 있는 구조로 이루어져 있다.

구체적으로, 액액혼합장치(300)는, 일측은 응집수와 기체용해수와의 혼합수가 배출되는 외관 출구(311)가 구비되어 있고 마주보는 타측은 밀폐면을 갖는 대략 긴 원통형으로 이루어진 외관(310)과, 상기 외관(310)의 내경보다 작은 외경으로 이루어져 외관(310)의 밀폐면 소정 영역을 관통하면서 일부는 외관(310) 내부에 위치하고 나머지 일부는 외관(310) 밖으로 돌출하도록 위치하여, 응집수가 유입 및 유출되는 내관 입구(321)와 내관 출구(322)가 형성된 내관(320)을 포함한다.

또 상기 외관(310)의 측면에는 기체용해수가 유입되는 측관(330)이 구비된다. 여기서, 상기 측관(330)은 내관 입구(321)로 유입되는 응집수의 플록 파괴를 최소화하면서도 기체용해수와 자연스럽게 혼합될 수 있도록 응집수가 유입되는 방향과 0° 내지 90°, 보다 바람직하게는 0°초과 90°미만의 각도를 유지할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 액액혼합장치(300)로 응집수와 기체용해수가 공급되면, 응집수는 내관 입구(321)를 통해 내관 출구(322)로 이동하는 한편, 측관(330)으로 유입된 기체용해수는 외관(310)과 내관(320) 사이 공간부를 회전하면서 외관 출구(311) 방향으로 이동하기 때문에, 응집수의 플록이 파괴되는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 응집수와 기체용해수가 더욱 완벽하게 혼합될 수 있다.

이어서, 부상분리장치의 확대 단면도인 도 3을 참조하면서, 혼합수에 포함되어 있는 입자상 물질을 분리하여 처리수를 얻는 부상분리장치(400)에 관하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 부상분리장치(400)는 내부가 비어 있는 소정의 형상을 갖는 부상분리조(410), 상기 부상분리조(410) 내부 공간부에 설치되는 고액분리기(420), 스키머(430), 스크레퍼(440) 그리고 집수조(450)를 포함하여 이루어진다.

부상분리조(410)는 위에서 바라본 단면은 대략 원형이며, 바닥면은 침전한 슬러지가 소정 영역, 보다 상세하게는 바닥 중심 부근에 구비되어 있는 호퍼(411)로 쉽게 모일 수 있도록 호퍼(411)를 향해 경사져 있다. 그리고 호퍼(411) 일측에는 침전한 슬러지의 일부를 기체용해장치(500)로 순환시키기 위하여 침전슬러지 배출관(413)이 연결되어 있고, 혼합수의 고액분리과정에서 부상 분리된 오염물을 외부로 배출하기 위한 스컴 배출구(412)가 구비된다.

상기 부상분리조(410) 공간 내부에 설치되는 고액분리기(420)는, 액액혼합장치(300)의 유출수에 해당되는 혼합수가 도입되는 혼합수 유입관(421)이 일측에 구비되고 있고, 타측에는 혼합수로부터 입자성 물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수 유출관(426)이 연결된다. 그리고 이들 혼합수 유입관(421)과 처리수 유출관(426) 사이에는 혼합수의 흐름을 차단하거나 흐름방향을 변경하기 위한 1개 이상의 분리벽이 더 구비되어 있다. 구체적으로, 상기 1개 이상의 분리벽은, 혼합수 유입관(421)으로 유입된 혼합수가 하방으로 이동하는 것을 차단하기 위한 수평방향으로 설치된 제1 분리벽(422), 유입된 혼합수가 수평방향으로 이동하지 못하도록 혼합수 유입관(421)과 연통된 상태로 수직하게 위치하는 제2 분리벽(423)을 포함한다. 따라서 이들 제1 분리벽(422)과 제2 분리벽(423)은 상부만 개방되어 있는 용기와 유사한 구조이기 때문에, 유입된 혼합수는 상부로만 이동하게 되고, 특히 기포가 부착되어 있는 입자상 오염물질의 부상을 더욱 용이하게 한다.

게다가 상기 1개 이상의 분리벽은 수평하게 위치하는 상기 제1 분리벽(422)을 중심으로 하방으로 갈수록 직경이 커지는 상협하광 구조이면서 부상분리조(410) 바닥면 부근에 위치하는 끝단부가 외측으로 향하는 만곡부(424′)로 이루어진 제3 분리벽(424)을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 비중이 커서 수면부근으로 부상하지 못한 일부 입자상 물질은 물의 흐름을 따라 부상분리조(410) 아래로 이동하지만, 상협하광 구조로 이루어진 제3 분리벽(422)에 부딪혀 바닥으로 침전하게 되고, 게다가 처리수 유출관(426)이 제3 분리벽(422)의 상부 측면에 위치하기 때문에 입자상 물질의 유출을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

한편 수면부근으로 부상한 입자상 물질들은 고액 분리기(420) 상부에 위치하여 주기적 또는 비주기적으로 이동하는 스키머(430)에 의해 제거된 후 외부로 배출된다. 또 고액 분리기(420) 바닥에 침전된 슬러지들은 감속기(442)및 구동축(441)과 물리적으로 연결되어 있는 스크래퍼(440)의 의해 호퍼(411)로 이동된다. 특히 호퍼(411)에 수집된 침전슬러지는 침전슬러지 배출관(413)을 통하여 연속적으로 배출된 후 기체용해장치(500)로 공급되기 때문에, 입자상 물질의 침전이 용이할 뿐만 아니라 재부상도 억제할 수 있다.

처리수 유출관(426)을 통해 배출되는 처리수는 집수조(450)로 이동하게 되며, 이때 처리수 유출관(426)의 개구부는 집수조(450) 바닥면을 관통하여 소정 높이 돌출되도록 위치하며, 개구부 상부에는 부상분리조(410)의 수위 조절을 목적으로 소정거리 이격된 상태로 수직이동이 가능한 수위 조절기(452), 그리고 집수조 출구(451)가 바닥면 소정 위치에 구비되어 있다.

도 4는 변형 실시예에 따른 부상분리장치의 확대 단면도이고, 도 5는 변형 실시예에 따른 부상분리장치를 절개한 사시도이다. 도 4 및 5에 도시한 부상분리장치의 변형 실시예에서는 제3-1 분리벽(424-1), 제3-2 분리벽(424-2), 제3-3 분리벽(424-3) 그리고 지지봉(425)을 제외하고는 나머지 구성은 도 3에 도시한 부상분리장치와 동일하므로, 이들 구성에 관해서만 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 부상분리장치의 변형 실시예에서는, 2개 이상, 보다 바람직하게는 3개 이상의 제3 분리벽으로 구성될 수 있다. 상세하게는, 제3-1 분리벽(424-1)을 중심으로 순차적으로 제3-2 분리벽(424-2) 및 제3-3 분리벽(424-3)이 위치하며 지지봉(425)에 의해 이들이 서로 고정된다. 상기와 같은 변형 실시예에 의하면, 처리수 유출관(426)으로 이동하는 처리수는 제3-1 분리벽(424-1), 제3-2 분리벽(424-2) 및 제3-3 분리벽(424-3) 사이를 통과하여야 하고, 이때 처리수에 포함되어 있는 입자상 물질은 이들 분리벽에 충돌하기 때문에 더욱 깨끗한 처리수를 얻는 것이 가능하다.

계속해서, 기체용해장치를 확대한 단면도인 도 6을 참조하면서 기체용해장치에 관하여 설명하기로 한다. 기체용해장치(500)는 응집수에 포함되어 있는 입자성 물질을 부상분리장치(400)에서 부상시킬 목적으로 기체를 용해시키는 장치이다. 이러한 기체용해장치(500)는 기체용해장치 몸체(510), 기액반응조(520), 순환유도관(530), 기액혼합장치(540), 기체용해수 배출관(550), 드레인관(560) 및 잉여기체 배출관(570)을 포함하여 구성된다.

구체적으로 설명하면, 기체용해장치 몸체(510)는 수직으로 세워져 있는 긴 타원형으로 내부가 비어 있는 밀폐구조이다. 상기 기체용해장치 몸체(510) 내부에 위치하면서 기체와 침전슬러지를 혼합 순환시켜 침전슬러지에 기체를 3차적으로 용해시키는 기액반응조(520)는 측면 소정 영역은 상기 기체용해장치 몸체(510)의 내측 벽면과 접하고 나머지 측면은 차단되어 있는 한편 상부는 개방되어 있다.

또 순환유도관(530)은 내부가 비어 있는 긴 원통형으로, 기액반응조(520) 바닥면과는 소정 거리 이격된 상태에서 기액반응조(520)의 높이 방향을 따라 수직하도록 위치하고 있다.

기체용해장치 몸체(510)와 소정 거리 이격된 상태로 위치하는 기액혼합장치(540)는, 일측은 상기 침전슬러지 배출관(413)과 연결되고 측면에는 고압 기체가 유입될 수 있도록 기체유입관(543)이 구비되어 있어, 침전슬러지에 기체를 1차적으로 용해시키고, 또 이들 혼합물은 라인믹서(541)를 통과하면서 2차적으로 기체가 용해된다. 여기서, 기체와 침전슬러지가 자연스럽게 유입 및 혼합될 수 있도록, 기체유입관(543)은 기체혼합장치(540)로 유입되는 침전슬러지와 0° 내지 90° 각도가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.

한편 기체가 포함된 혼합물이 순환유도관(530)으로 고속 분사됨에 따라 기액반응조(520) 내부의 혼합물은 기액반응조(520)의 내부 벽면을 따라 아래에서 위로 이동한 후 순환유도관(530)으로 다시 빨려 들어가면서 순환하고, 따라서 다량의 기체를 용해시키는 것이 가능하다.

여기서, 상기와 같이 기액반응조(520) 내부에서 혼합물의 순환이 더욱 용이하게 이루어질 수 있도록, 상기 기액반응조(520)의 바닥면 주연부가 소정 각도로 만곡되는 것이 바람직하고, 측벽 상부가 내측으로 소정 각도로 만곡되는 것이 보다 바람직하고, 순환유도관(530)의 출구 부근인 기액반응조(520)의 바닥면에 상협하광 구조의 순환유도용 돌기(521)가 구비되는 것이 가장 바람직하다.

기체용해장치 몸체(510) 바닥면에는 기체용해수를 액액혼합장치(300)로 이송시키기 위한 기체용해수 배출관(550)과 간헐적으로 분리 배출하기 위한 드레인관(560)이 더 구비되어 있다.

게다가 기체용해장치 몸체(510) 상부에는 잉여기체 배출관(570)이 연결되어 있다. 기체용해장치(500)로 공급된 기체가 모두 용해되는 것은 매우 어렵기 때문에, 기체용해장치 몸체(510)의 내부 압력이 점진적으로 상승하고 결과적으로 사고로 이어질 수 있다.

본 발명에서는 이러한 미용해된 기체를 효율적으로 활용할 목적으로 잉여기체 배출관(570)의 출구를 제1 응집조(110)의 수위 소정 아래까지 유도한다(도 1 참조). 구체적으로, 잉여기체 배출관(570)의 출구가 수면 아래 소정 깊이로 위치하면, 수압에 의해 기체용해장치 몸체(510) 내부를 소정 압력으로 유지하는 것이 가능하며, 이때 가압효과에 의해 기체의 용해도가 증가하게 되므로 결과적으로 기체가 침전슬러지에 더 많이 용해될 수 있다. 게다가 제1 응집조(110)에는 일정량의 기체가 공급되기 때문에 폐수와 약품과의 혼합 효과를 기대할 수 있고 이는 교반에 필요한 동력을 절약하거나 교반 효과를 더욱 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도면부호 600은 기체공급장치이며 일예로 컴프레서일 수 있으나 이에 제한하지 않으며, 기체공급장치(600)와 기체용해장치의 기체유입관(543) 사이에는 기체를 공급하기 위한 기체공급관(610)이 구비된다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 가압부상장치를 사용하여 폐수 또는 하수 등 각종 오염수를 처리하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.

본 발명의 오염수 처리방법은 오염수를 공급하는 단계, 오염수에 약품을 첨가하는 단계, 응집수와 기체용해수를 혼합하는 단계, 혼합수에 포함된 입자상 물질을 분리하여 처리수를 얻는 단계 및 침전슬러지에 기체를 용해시켜 기체용해수를 생성시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

먼저, 오염수를 공급하면서 약품을 첨가하는 단계를 설명하면, 오염된 원수를 제1 응집조로 공급하면서 제1 약품탱크에 저장된 무기응집제를 소정 범위로 첨가한다. 이때 제1 교반기로 혼합하고 또 기체용해장치의 잉여기체를 함께 공급한다. 이렇게 교반된 원수는 중화조를 거치면서 pH가 중화되고 이후 고분자 응집제가 주입되는 제2 응집조에서는 큰 플록이 형성된다.

응집수와 기체용해수를 혼합하는 단계에서는, 제2 응집조로부터 배출되는 응집수는 액액혼합장치의 내관 입구로 유입되는 한편, 측관으로는 기체용해수가 공급되어 응집수과 기체용해수가 혼합된 혼합수는 내관 출구로 배출된다.

혼합수에 포함된 입자상 물질을 분리하여 처리수를 얻는 단계에서는, 액액혼합장치로부터 배출되는 혼합수는 부상분리조에 구비되어 있는 고액분리기 유입관으로 도입된 후 상향으로 이동하고 이때, 기체가 부착되어 있는 각종 입자상 물질들은 수면위로 부상하고, 입자상 물질이 분리된 처리수는 제1 내지 제3 분리벽에 의해 하향 및 상향의 순으로 이동하면서 처리수 유출관으로 배출된다. 여기서, 수면위로 부상한 입자상 물질은 스키머를 사용하여 주기적으로 외부로 배출시킨다.

한편, 침전슬러지에 기체를 용해시켜 기체용해수를 생성시키는 단계에서는, 부상분리조의 하부에 위치하는 침전슬러지 배출관으로 침전슬러지를 연속적으로 배출하여 기체용해장치의 기액혼합장치로 공급함과 동시에 기체를 공급하여 혼합하고, 계속해서 기액반응조에서 순환시켜 침전슬러지에 기체를 용해시킨다. 이렇게 기체가 용해된 기체용해수는 액액혼합장치로 연속해서 공급된다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

100 : 반응조
110 : 제1 응집조 111 : 제1 교반기
120 : 중화조 121 : 제2 교반기
130 : 제2 응집조 131 : 제3 교반기
200 : 약품탱크
210 : 제1 약품탱크
220 : 중화제 탱크
230 : 제2 약품탱크
300 : 액액혼합장치
310 : 외관
311 : 외관 출구
320 : 내관
321 : 내관 입구 322 : 내관 출구
330 : 측관
331 : 측관 입구 332 : 측관 출구
400 : 부상분리장치
410 : 부상분리조
411 : 호퍼 412 : 스컴 배출구
413 : 침전슬러지 배출관
420 : 고액분리기
421 : 고액분리기 유입관 422 : 제1 분리벽
423 : 제2 분리벽 424 : 제3 분리벽
424-1 : 제3-1 분리벽 424-2 : 제3-2 분리벽
424-3 : 지지봉
426 : 처리수 유출관
430 : 스키머
440 : 스크레퍼
441 : 구동축 442 : 감속기
450 : 처리수 집수조
451 : 집수조 출구 452 : 수위 조절기
500 : 기체용해장치
510 : 기체용해장치 몸체
520 : 기액반응조
521 : 순환유도용 돌기
530 : 순환유도관
540 : 기액혼합장치
541 : 라인믹서 542 : 노즐
543 : 기체유입관
550 : 기체용해수 배출관
560 : 드레인관
570 : 잉여기체 배출관
600 : 기체공급장치
610 : 기체공급관

Claims

유입되는 원수에 포함되어 있는 입자상 오염물질과 일부의 용존성 오염물질에 약품을 첨가하여 입자의 크기를 성장시키는 반응조(100);
일측에 외관 출구(311)가 구비된 원통형의 외관(310), 상기 반응조(100) 유출수가 공급되는 내관 입구(321)와 내관 출구(322)가 서로 마주 보도록 구비되는 상기 외관(310) 내부의 소정영역에 위치하는 내관(320), 및 상기 외관(310)과 소정 각도 경사진 상태로 상기 외관(310)의 측벽에 연결되는 측관(330)으로 이루어진 액액혼합장치(300);
경사진 바닥면 소정 위치에는 침전슬러지 배출관(413)과 연통된 호퍼(411)가 구비된 내부가 비어 있는 소정 형상의 부상분리조(410), 일측면에는 기체, 침전슬러지 및 반응조(100) 유출수가 혼합된 유체가 유입되는 고액 분리기 유입관(421)이 구비되며, 타측면에는 입자상 물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수 유출관(426)이 연결되고, 상기 고액 분리기 유입관(421)으로 유입된 유체가 아래로 이동하지 못하도록 수평방향으로 위치하는 제1 분리벽(422), 유입된 유체가 옆으로 이동하지 못하도록 수직방향으로 위치하는 제2 분리벽(423), 및 상기 제2 분리벽(423)을 월류한 유체가 아래에서 위로 이동한 후 상기 처리수 유출관(426)으로 배출될 수 있도록, 상기 제1 분리벽(422) 하단에서 연장되어 하방으로 갈수록 직경이 커지는 상협하광 형상으로 상기 부상분리조(410) 바닥면 부근에 위치하는 끝단부가 외측으로 향하는 만곡부(424′)가 형성된 제3 분리벽(424)이 구비된 상기 부상분리조(410) 내부에 위치하는 고액분리기(420), 상기 고액분리기(420) 상부에 위치하여 부상한 입자상 물질을 수집하는 스키머(430), 및 상기 고액분리기(420) 하부에 위치하여 침강한 입자상 물질을 상기 호퍼(411)로 유도하는 스크레퍼(440)를 포함하는 부상분리장치(400);
내부가 비어 있는 밀폐구조의 기체용해장치 몸체(510), 기체 용해수가 월류할 수 있도록 상부가 개방되어 있으며 측면 일측은 상기 기체용해장치 몸체(510) 내측면에 고정되는 한편, 액체가 용이하게 순환할 수 있도록 바닥면 주연부와 상부가 내측으로 소정 각도로 만곡되고, 순환유도관(530) 출구 아래에는 상협하광 구조의 순환유도용 돌기(521)가 바닥면에 형성된 상기 기체용해장치 몸체(510) 내부에 위치하는 기액반응조(520), 원통형상으로 기액반응조(520) 내부에 위치하는 순환유도관(530), 일측은 상기 침전슬러지 배출관(413)과 연결되고 타측은 기액반응조(520) 내부의 순환유도관(530) 상부까지 연장된 노즐(542)이 구비되고, 측면에는 기체공급관(610)과 연결되어, 침전슬러지와 기체 혼합물을 상기 순환유도관(530)으로 공급하기 위한 기액혼합장치(540), 및 기체가 용해된 유체를 상기 측관(330)으로 공급하기 위한 상기 기체용해장치 몸체(510) 바닥면 중앙에 구비된 기체용해수 배출관(550), 기체용해장치 몸체(510)로부터 배출되는 잉여기체를 상기 반응조(100)로 공급하기 위하여 일측은 상기 기체용해장치 몸체(510) 상부와 연결되고 타측은 반응조(100) 수면 아래에 위치하는 잉여기체 배출관(570)을 포함하는 기체용해장치(500); 및
상기 기액혼합장치(540)에 기체를 공급하기 위한 상기 기체공급관(610)과 연결된 기체공급장치(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압부상장치.
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제1항에 있어서,
상기 외관(310)의 측벽에 연결되는 측관(330)은 유입되는 유체와 0° 내지 90° 각도가 되도록 외관(310)에 연결된 것을 특징으로 하는 가압부상장치.
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제3항에 있어서,
상기 기액혼합장치(540)의 측면에는 기체공급관(610)과 연결되는 기체유입관(543)이 더 구비되되, 상기 기체유입관(543)은 기액혼합장치(540)로 유입되는 침전슬러지와 0° 내지 90° 각도가 되도록 연결된 것을 특징으로 하는 가압부상장치.
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제1항에 있어서,
상기 제3 분리벽(424)은, 제3-1 분리벽(424-1), 상기 제3-1 분리벽(424-1) 내측에 위치하는 제3-2 분리벽(424-2), 및 상기 제3-2 분리벽(424-2) 내측에 위치하는 제3-3 분리벽(424-3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가압부상장치.