KR102002750B1 - 종합 수처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등 원수의 수질에 관계 없이 한번의 수처리 공정이 이루어지는 동안 복수번의 서로 다른 침전 과정을 거쳐 슬러지를 제거하고, 처리수의 혼합 반응을 위해 투입하는 첨가제가 신속하고 균일하게 혼합 및 용해되도록 함은 물론 첨가제가 용해된 처리수에서 양질의 상등수를 획득하도록 고액 분리하며, 유입된 원수의 종류 및 수질 목표에 따라 수처리 공정을 가감 적용함으로써, 수처리 효율을 극대화시켜 양질의 정수를 획득할 수 있는 종합 수처리 시스템 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등의 원수를 한번의 수처리 공정이 이루어지는 동안 복수번의 서로 다른 침전 과정을 거쳐 설정된 수질 목표에 부합하도록 함으로써 양질의 정수를 획득할 수 있고, 원수의 종류 또는 수질 목표에 따라 수처리 공정을 가감 적용함으로써 수처리 효율을 극대화시킬 수 있는 종합 수처리 시스템에 관한 것이다.
현대 사회에 들어 산업화 및 도시화가 나날이 가속화되고 있으며, 이에 따라 발생하는 환경오염은 현대 사회에서 해결해야 할 큰 문제로 대두되고 있다. 특히 환경 오염원 중 가정이나 공장에서 배출되는 하수, 폐수, 오수 등의 하폐수에는 질소, 인, 유기물 등의 인체에 해로운 성분들이 포함되어 있기 때문에, 이를 정화 처리하여 음용수, 재이용수, 중수도, 방류수로 처리하는 시설이 필수적으로 적용되어야 한다.
이러한 하폐수를 정화 처리하는 수처리 기술은 근래에 들어 많은 발전이 있었는데, 수처리 기술은 하폐수, 고농도유기성폐수, 각종 산업폐수, 비점오염원 저감시설, 중수도, 재이용수 분야 등 많은 분야에 이용되고 있다.
그러나 종래의 수처리를 위한 장치들은 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등 처리고하고자 하는 원수의 종류에 따라 정수에 필요한 구조 및 절차가 상이하기 때문에, 다양한 종류의 원수를 수처리하기 위해서는 수처리 설비 역시 구비해야 하는 문제가 있었다.
또한, 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등의 원수를 정수 처리하기 위해서는 여러 단계를 거쳐야 하는데, 각 단계마다 다양한 구조로 이루어진 설비를 적용하고 있으나, 여전히 효율적인 수처리가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등 원수의 수질에 관계 없이 한번의 수처리 공정이 이루어지는 동안 복수번의 서로 다른 침전 과정을 거쳐 설정된 목표치에 부합하도록 수처리하고, 유입된 원수의 종류 및 수질 목표에 따라 수처리 공정을 가감 적용함으로써, 양질의 정수를 획득할 수 있음은 물론 수처리 효율을 극대화시킬 수 있는 종합 수처리 시스템 및 이를 이용한 수처리 방법을 제공하는데 있다.
또한 처리수의 혼합 반응을 위해 투입하는 첨가제가 신속하고 균일하게 혼합 및 용해되도록 하고, 고액 분리과정을 통해 양질의 상등수를 획득할 수 있도록 함으로써 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 종합 수처리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 유입되는 원수를 통과시키면서 슬러지를 침강시키도록 내부 상측에 다수개의 경사판(110)이 일정 간격으로 설치되고, 각각의 경사판(110)에는 복수개의 원수통과홀(111)이 형성된 경사침전조(100); 상기 경사침전조(100)에 연결되어 설치되고, 유입되는 처리수에 첨가제를 혼합한 후 교반하여 용해시키는 혼합반응조(200); 상기 혼합반응조(200)에 연결되어 설치되고, 유입된 처리수를 고액분리하여 처리수 상에 존재하는 슬러지를 침강시킨 후 상등수만을 배출시키는 고액분리조(300); 상기 고액분리조(300)에 연결되어 설치되고, 고액분리된 처리수를 저장하여 안정화시킴은 물론 저장된 처리수가 순차적으로 고액분리되어 흐르도록 내부에 복수개의 격벽(410)이 점차 낮은 높이로 설치되어 둘 이상의 침전공간(P)을 형성시킨 다단침전조(400); 상기 다단침전조(400)에 연결되어 설치되고, 처리수에 존재하는 유해물질을 여과시켜 제거하며, 처리수의 색도 및 탁도를 개선시키는 다층여과조(500); 상기 다층여과조(500)에 연결되어 설치되고, 여과된 처리수를 살균처리하는 살균처리조(600);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 경사침전조(100)의 앞쪽에는 경사침전조(100)로 유입되는 원수 상에 포함되어 있는 협잡물을 분리하도록 스크린이 설치된 협잡물제거부(150)가 구비될 수 있다.
또한 서로 인접되는 상기 경사판(110) 각각에 형성된 원수통과홀(111)은 서로 다른 위치에 형성되어 상기 경사침전조(100)에 유입된 원수가 일직선으로 소통하지 않도록 구비된 것이 바람직하다.
또한 상기 혼합반응조(200)는, 상기 경사침전조(100)를 거쳐 처리수가 유입되는 일측 상부에 설치되어 유입된 처리수에 첨가제를 투입하여 혼합시키도록 형성된 첨가제혼합부(210)와, 상기 첨가제혼합부(210)를 거치며 처리수와 혼합된 첨가제가 균일하게 용해되도록 교반시키는 교반기(225)가 내부에 설치된 교반탱크(220)로 구성되고, 상기 첨가제혼합부(210)의 내부에는 처리수 및 그 처리수에 투입된 첨가제가 지그재그 형태로 이동하며 신속하고 고르게 혼합되도록 복수개의 혼합유도판(211)이 다단으로 경사지게 설치된 것이 바람직하다.
또한 상기 첨가제혼합부(210)의 내부에는 상기 혼합유도판(211)에 의해 지그재그 형태로 이동되는 처리수가 여러 갈래로 나뉘어 흐르도록 하는 경사돌기(212)가 복수개 설치된 것이 바람직하다.
또한 상기 고액분리조(300)는, 하부에 수직축을 중심으로 회전하도록 설치되어 바닥면의 슬러지를 제거하도록 형성된 슬러지제거부(311)와, 상기 슬러지제거부(311)의 하측에 슬러지를 배출하도록 마련된 슬러지배출부(312)가 구비된 외통체(310); 상기 외통체(310)의 내부 중앙에 지지프레임(321)으로 일정 거리 이격되게 설치되어 그 사이에 고액분리된 상등수가 이동되는 상등수이동공간(330)을 형성하는 내부관체(320); 상기 혼합반응조(200)를 거친 처리수를 상기 내부관체(320)의 내부로 유입시켜 주기 위한 혼합수유입관(321); 상기 상등수이동공간(330)의 상측에 외통체(310)와 이격되게 설치되고, 외측면 상단에는 일정 깊이로 절개되어 복수개의 상등수유입홈(342)이 형성되며, 일측에는 상기 상등수유입홈(342)을 통해 유입된 상등수를 다단침전조(400)로 배출시키도록 상등수배출관(343)이 연결된 상등수처리부(340);를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
또한 상기 격벽(410)에 의해 분할된 상기 다단침전조(400)의 각 침전공간(P) 하부에는 침전물배출부(420)가 구비되고, 상기 각 침전공간(P)의 바닥에는 표면에 다수의 관통홀(431)이 형성된 세척관(430)이 설치되며, 상기 다단침전조(400)의 상부 또는 외부 일측에는 상기 세척관(430)으로 에어 또는 물을 공급시켜 상기 다단침전조(400)의 바닥면에 존재하는 이물질을 세척하기 위한 세척수단(440)이 설치된 것이 바람직하다.
또한 유입된 원수가 다수개의 경사판(110) 각각에 구비된 복수개의 원수통과홀(111)을 통과하면서 원수에 포함된 슬러지를 1차 침강시켜 제거하는 경사침전단계(S1); 상기 경사침전단계(S1)를 거쳐 유입된 처리수에 첨가제를 혼합하여 용해시키는 혼합반응단계(S2); 상기 혼합반응단계(S2)를 거쳐 유입된 처리수 상에 존재하는 슬러지를 2차 침강시킨 후 상등수만을 배출시키는 고액분리단계(S3); 상기 고액분리단계(S3)를 거쳐 유입된 상등수가 복수개의 격벽(410)이 점차 낮은 높이로 설치되어 둘 이상으로 마련된 침전공간을 순차적으로 거치면서 안정화시킴과 동시에 3차 침강시켜 고액분리하는 다단침전단계(S4); 상기 다단침전단계(S4)를 거쳐 유입된 처리수를 필터에 통과시켜 유해물질을 여과시키고 색도 및 탁도를 개선시키는 다층여과단계(S5); 상기 다층여과단계(S5)를 거쳐 여과된 처리수를 살균처리하는 살균처리단계(S6); 상기 살균처리단계(S6)를 거쳐 정수(淨水) 처리되어 유입된 처리수를 저장탱크에 저장하는 정수저장단계(S7);를 포함하는 종합 수처리 방법을 특징으로 한다.
여기서 본 발명에 따른 종합 수처리 방법은 상기 경사침전단계(S1) 이전에 원수에 포함된 협잡물을 스크린으로 분리하는 협잡물제거단계(S15)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어진 종합 수처리 시스템을 통해, 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등 원수의 수질에 관계 없이 한번의 수처리 공정이 이루어지는 동안 복수번의 서로 다른 침전 과정을 거쳐 설정된 목표치에 부합하도록 수처리되고, 유입된 원수의 종류 및 수질 목표에 따라 수처리 공정을 가감 적용함으로써, 수처리 효율을 극대화시켜 양질의 정수를 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한 처리수의 혼합 반응을 위해 투입하는 첨가제가 처리수와 함께 이동하면서 신속하고 원활하게 혼합하여 용해시키고, 이와 같이 첨가제를 용해시킨 처리수를 고액 분리하는 과정에서는 바닥면의 슬러지를 제거하면서도 스컴이 상등수와 함께 유입되는 것을 방지하여 양질의 상등수를 안정적으로 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 종합 수처리 시스템을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 경사침전조를 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 혼합반응조를 나타낸 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 첨가제혼합부에 혼합유도판 및 경사돌기가 설치된 상태를 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 고액분리조를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 고액분리조를 통해 수처리되는 과정을 나타낸 상태도,
도 7은 본 발명에 따른 다단침전조의 내부를 보인 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 종합 수처리 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 경사침전조를 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 혼합반응조를 나타낸 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 첨가제혼합부에 혼합유도판 및 경사돌기가 설치된 상태를 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 고액분리조를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 고액분리조를 통해 수처리되는 과정을 나타낸 상태도,
도 7은 본 발명에 따른 다단침전조의 내부를 보인 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 종합 수처리 방법을 나타낸 공정도이다.
이하, 첨부한 도 1 내지 9를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 종합 수처리 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 종합 수처리 시스템은 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등의 원수를 한번의 수처리 공정이 이루어지는 동안 복수번의 서로 다른 침전 과정을 거쳐 설정된 수질 목표에 부합되게 정수 처리할 수 있도록 된 것으로, 이를 위한 주요 구성은 도 1에 도시한 바와 같이 크게 경사침전조(100), 혼합반응조(200), 고액분리조(300), 다단침전조(400), 다층여과조(500) 및 살균처리조(600)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제1실시예에 따른 종합 수처리 시스템의 주요 구성들을 세부적으로 살펴보면, 상기의 경사침전조(100)는 도 3에 도시한 바와 같이 유입되는 원수를 통과시키면서 슬러지를 침강시키도록 내부 상측에 다수개의 경사판(110)이 일정 간격으로 설치되며, 이러한 다수개의 경사판(110) 각각에는 복수개의 원수통과홀(111)이 형성된다.
이러한 경사침전조(100)는 원수에 포함된 슬러지는 경사판(110)을 통해 침강시키고, 슬러지를 제외한 처리수는 원수통과홀(111)을 통과하여 배출될 수 있도록 하는 것으로, 경사판(110)은 부식을 방지하기 위해 스테인레스 또는 ABS 재질로 된 것이 바람직하다.
또한 경사침전조(100)의 하부에는 침전된 슬러지를 배출하기 위한 경사침전물배출부(120)가 구비되고, 경사침전물배출부(120)에는 침전물의 배출 여부를 수동 또는 자동으로 조절할 수 있는 침전물배출밸브(121)가 구비된 것이 바람직하다.
첨부한 도면에서 경사침전조(100)에 침전된 슬러지는 침전물배출밸브(121)를 개방시킴에 따라 배출되는 것으로 도시하였으나, 이와는 달리 경사침전조(100)의 하부에 침전물을 수집하는 침전물수집통(미도시)을 구비되고 경사침전물배출부(120)에는 상기의 침전물수집통을 인출하기 위한 수집통인출도어(미도시)가 개폐 가능하게 설치될 수도 있는 것이다.
여기서 경사침전조(100) 내부에 경사판(110)을 설치한 이유는 내부에 유입된 처리수가 경사판(110)을 따라 상측으로 흐르도록 유도하고, 처리수에 포함된 슬러지가 중력에 의해 경사판(110)의 경사면을 따라 최대한 짧은 거리를 이동하여 빠른 시간 내에 침강되도록 하기 위함이다.
아울러 원수통과홀(111)은 서로 인접되는 경사판(110)에 서로 다른 위치로 형성되어 경사침전조(100)에 유입된 원수가 일직선으로 소통하지 않도록 구비된 것이 바람직한데, 이는 원수가 유입되면서 원수에 포함된 슬러지가 경사판(110)에 의해 걸러지지 못하고 원수통과홀(111)을 통해 배출되는 것을 최대한 억제하기 위함이다.
이때 경사침전조(100)에 유입되는 원수에 협잡물이 포함된 경우에는 경사침전조(100)의 앞쪽에 협잡물을 분리하도록 스크린이 설치된 협잡물제거부(150)가 구비될 수 있다.
이러한 협잡물제거부(150)는 유입되는 원수의 종류에 따라 설치 및 분리가 가능하게 이루어진 것이 바람직한데, 예를 들어 음용수, 해수를 담수화시킨 정수 또는 재이용수 등과 같이 원수에 협잡물이 포함되지 않은 경우에는 협잡물제거부(150)를 분리시켜도 무방하며, 우수나 하수 또는 폐수 등과 같이 원수에 협잡물이 포함된 경우에는 협잡물제거부(150)를 설치하여 경사침전조(100)에 협잡물이 유입되는 것을 방지함으로써 수처리효율이 증대되도록 하는 것이 바람직하다.
상기의 혼합반응조(200)는 도 4에 도시한 바와 같이 경사침전조(100)에서 1차 침전 과정을 거친 처리수가 유입되도록 설치되어, 유입된 처리수에 첨가제를 혼합한 후 교반하여 용해시키도록 형성된 것이다.
여기서 첨가제혼합부(210)에 구비되는 첨가제는 응집제, 응집보조제, 소독약품 또는 미생물배양제 중에서 1종 이상이 선택되어 처리수에 투입될 수 있는 것이다.
이때 혼합반응조(200)는 처리수가 유입되는 일측 상부에 첨가제를 투입하기 위한 첨가제혼합부(210)가 설치되고, 이 첨가제혼합부(210)를 거치며 처리수와 혼합된 첨가제가 균일하게 용해되도록 교반시키는 교반기(225)가 내부에 설치된 교반탱크(220)로 구성된다.
또한 상기한 첨가제혼합부(210)는 내부에 처리수 및 처리수에 투입된 첨가제가 지그재그 형태로 이동하며 신속하고 고르게 혼합되도록 하기 위한 혼합유도판(211)이 다단으로 경사지게 설치된 것이 바람직하다.
이처럼 첨가제혼합부(210) 내부에 혼합유도판(211)을 설치한 이유는 첨가제를 투입한 상태의 처리수가 첨가제혼합부(210)의 내면은 물론이고 혼합유도판(211)에 부딪혀 흐르면서 첨가제가 신속하고 균일하게 처리수에 혼합 및 용해되도록 하기 위함이다.
물론 첨가제혼합부(210)에서 첨가제를 투입한 이후 교반탱크(220)에 유입된 처리수는 교반기(225)에 의해 혼합되면서 고르게 용해되는 것이지만, 혼합유도판(211)에 의해 첨가제혼합부(210)의 내부를 지그재그로 이동하는 것만으로도 처리수와 첨가제가 신속하게 혼합되어 고르게 용해됨으로써, 교반탱크(220)에서의 교반시간을 최소화할 수 있는 장점이 있는 것이다.
더불어 첨가제혼합부(210)의 내부에는 혼합유도판(211)에 의해 지그재그 형태로 이동되는 처리수가 여러 갈래로 나뉘거나 쪼개져 흐르도록 하는 복수개의 경사돌기(212)가 설치될 수 있는데, 이러한 경사돌기(212)는 첨가제혼합부(210)의 내부를 이동하는 처리수가 세분화되도록 잘게 쪼갬으로써 첨가제혼합부(210)에서 투입된 첨가제가 더욱 신속하고 균일하게 처리수에 혼합 및 용해되도록 하기 위함인 것이다.
여기서 경사돌기(212)는 처리수를 세분화하기 위한 것인 만큼, 처리수가 흐르는 방향과 교차되게 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 경사돌기의 양 끝단부는 첨부한 도면에 도시한 바와 같이 혼합유도판(211)이 설치되는 첨가제혼합부(210)의 양측면에 고정되게 설치되는 것이 바람직하나, 이와는 달리 혼합유도판(211)의 표면에 돌출되게 설치되거나 또는 첨가제혼합부(210)에 내면에 돌출되게 설치될 수도 있는 것이다.
이러한 혼합반응조(200)는 첨가제의 종류, 원수의 종류, 처리수의 상태 등에 따라 하나 또는 복수개가 구비될 수 있는 것으로, 두 개의 혼합반응조(200)가 구비된 경우에도 각각의 혼합반응조(300)가 첨가제혼합부(210)와 교반기(225)를 구비한 교반탱크(220)로 이루어진 것이 바람직하다.
다만, 두 개의 혼합반응조(200)가 구비된 경우에는 각각의 교반장치(220)에 구비된 교반기(225)의 교반속도에 차이를 두는 것이 바람직한데, 예를 들어 경사침전조(100)에서 처리수가 유입되는 측에 구비된 교반기(225)는 고속으로 회전시키고, 이러한 교반기에서 처리수를 유입받아 후술할 고액분리조(300)에 처리수를 배출하는 측에 구비된 교반기(225)는 저속으로 회전시킬 수 있다.
상기의 고액분리조(300)는 도 5에 도시한 바와 같이 혼합반응조(200)에 연결되게 설치되어 첨가제가 용해된 처리수 상에 존재하는 슬러지가 침강되도록 고액분리시켜 상등수 만을 다단침전조(400)에 배출/공급하도록 형성된 것이다.
이를 위해 고액분리조(300)는 외통체(310), 내부관체(320) 및 상등수처리부(330)을 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
외통체(310)는 하부에 수직축을 중심으로 회전하도록 설치되어 바닥면의 슬러지를 제거하는 슬러지제거부(311)와, 이 슬러지제거부(311)의 하측에 슬러지를 배출하도록 마련된 슬러지배출부(312)로 이루어진 것이다.
여기서 슬러지제거부(311)는 외통체(310) 바닥면에 슬러지가 남지 않도록 하기 위한 것인 만큼, 수직축(311a)에 레이크암(311b)을 매개로 결합된 레이크(311c)의 하부에 고무나 우레탄 등의 재질로 이루어진 블레이드(311d)를 설치하여, 외통체(310) 바닥면의 손상을 방지함과 동시에 외통체(310)에 진동이 전달되는 것을 최대한 억제할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 물론 이때의 블레이드(311d)는 또한 외통체(310) 바닥면과의 간극을 조절할 수 있고 마모시 교환을 용이하게 할 수 있도록 구비되어야 할 것이다.
내부관체(320)는 외통체(310)의 내부 중앙에 설치되어 혼합반응조(200)를 거친 처리수가 혼합수유입관(321)을 통해 내부에 유입되도록 형성된 것이다.
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상등수처리부(330)는 외통체(310)와 내부관체(320) 사이에 설치되어 고액분리된 상등수를 다단침전조(400)에 공급하도록 형성된 것으로, 지지프레임(331), 상등수수용체(332), 상등수유입홈(333) 및 상등수배출관(334)으로 구성된다.
상기의 지지프레임(331)은 외통체(310)와 내부관체(320)를 연결하여 내부관체(320)가 외통체(310)의 중앙에 위치되게 지지하도록 설치되는 것은 물론이고, 후술할 상등수수용체(332)가 외통체(310) 및 내부관체(320) 사이에 설치될 수 있도록 지지하는 역할을 하는 것이다.
이러한 지지프레임(331)은 내부관체(320) 및 상등수수용체(332)가 안정적으로 지지되도록 하기 위해 외통체(310)와 내부통체(320) 사이에 방사형으로 설치되는 것이 바람직하다.
상기의 상등수수용체(332)는 외통체(310)와 내부통체(320) 사이를 연결하는 지지프레임(331)에 의해 지지되어 외통체(310)와 내부관체(320)에 각각 이격되도록 설치되는 것으로, 이러한 상등수수용체(332)의 내부에는 고액분리된 상등수가 수용된다.
상기의 상등수유입홈(333)은 외통체(310)의 내측벽면과 마주하는 상등수수용체(332)의 측벽부 상면에 일정 간격으로 함몰되게 형성된 것으로, 이러한 상등수유입홈(333)을 통해 고액분리된 상등수가 외통체(310)의 내측벽면에서 상등수수용체(332) 측으로 이동하여 상등수수용체(332) 내에 유입될 수 있는 것이다.
상기의 상등수배출관(334)는 상등수유입홈(333)을 통해 상등수수용체(332)에 유입된 상등수를 배출하여 다단침전조(400)에 공급되도록 형성된 것이다.
상기의 지지프레임(331)은 외통체(310)와 내부관체(320)를 연결하여 내부관체(320)가 외통체(310)의 중앙에 위치되게 지지하도록 설치되는 것은 물론이고, 후술할 상등수수용체(332)가 외통체(310) 및 내부관체(320) 사이에 설치될 수 있도록 지지하는 역할을 하는 것이다.
이러한 지지프레임(331)은 내부관체(320) 및 상등수수용체(332)가 안정적으로 지지되도록 하기 위해 외통체(310)와 내부통체(320) 사이에 방사형으로 설치되는 것이 바람직하다.
상기의 상등수수용체(332)는 외통체(310)와 내부통체(320) 사이를 연결하는 지지프레임(331)에 의해 지지되어 외통체(310)와 내부관체(320)에 각각 이격되도록 설치되는 것으로, 이러한 상등수수용체(332)의 내부에는 고액분리된 상등수가 수용된다.
상기의 상등수유입홈(333)은 외통체(310)의 내측벽면과 마주하는 상등수수용체(332)의 측벽부 상면에 일정 간격으로 함몰되게 형성된 것으로, 이러한 상등수유입홈(333)을 통해 고액분리된 상등수가 외통체(310)의 내측벽면에서 상등수수용체(332) 측으로 이동하여 상등수수용체(332) 내에 유입될 수 있는 것이다.
상기의 상등수배출관(334)는 상등수유입홈(333)을 통해 상등수수용체(332)에 유입된 상등수를 배출하여 다단침전조(400)에 공급되도록 형성된 것이다.
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상기와 같이 구성된 고액분리조(300)는 도 6에 도시한 바와 같이, 혼합수유입관(321)을 통해 첨가제가 용해된 상태의 처리수가 유입되면 처리수에 포함된 슬러지는 외통체(310)의 바닥면으로 침강되고, 외통체(310)에 채워진 처리수의 상측에는 슬러지가 분리된 상태의 상등수가 존재하게 된다.
여기서 외통체(310) 내에서 고액분리된 상등수는, 슬러지제거부(311)가 작동함에 따라 발생하는 진동과 함께 혼합수유입관(321)을 통해 유입된 처리수가 이동하면서 발생하는 파동에 의해 외통체(310)의 내측벽면에서 내부관체(320) 측으로 이동하게 된다.
이때 외통체(310)와 내부관체(320) 사이에는 외통체(310)의 내측벽면을 향하는 측벽면에 상등수유입홈(333)이 형성된 상등수수용체(332)가 지지프레임(331)에 의해 지지되게 설치되어 있으므로, 외통체(310) 내에서 고액분리된 상등수는 외통체(310)의 내측벽면에서 내부관체(320) 측으로 이동하면서 상등수유입홈(333)을 통해 상등수수용체(332) 내에 수용되며, 상등수수용체(332)에 수용된 상등수는 상등수배출관(334)에 의해 배출되어 다단침전조(400)에 공급된다.
이때 외통체(310)와 내부관체(320) 사이에는 외통체(310)의 내측벽면을 향하는 측벽면에 상등수유입홈(333)이 형성된 상등수수용체(332)가 지지프레임(331)에 의해 지지되게 설치되어 있으므로, 외통체(310) 내에서 고액분리된 상등수는 외통체(310)의 내측벽면에서 내부관체(320) 측으로 이동하면서 상등수유입홈(333)을 통해 상등수수용체(332) 내에 수용되며, 상등수수용체(332)에 수용된 상등수는 상등수배출관(334)에 의해 배출되어 다단침전조(400)에 공급된다.
이처럼 본 발명의 제1실시예에 따른 고액분리조(300)는 고액분리조(300)를 구성하여, 혼합수유입관(321)을 통해 유입된 처리수에서 슬러지는 외통체의 바닥면으로 침강시키고, 슬러지가 분리된 상등수는 외통체(310)와 내부관체(320) 사이에 설치된 상등수처리부(330)에 의해 처리되도록 함으로써, 고액분리조(300)에 공급된 처리수에서 효율적으로 슬러지를 분리시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고액분리된 상등수만을 용이하게 수집하여 다단침전조(400)에 공급할 수 있는 이점이 있다.
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통상적으로 외통체(310)의 내측벽면에는 슬러지제거부(311)가 회전하며 외통체(310) 바닥면의 슬러지를 제거하는 과정에서 스컴이 부유하게 되는데, 이러한 스컴은 슬러지제거부(311)가 회전하며 발생하는 진동 및 혼합수유입관(321)을 통해 유입되는 처리수의 흐름에 의해서 외통체(310)에 채워진 처리수의 수면 즉, 고액분리된 상등수가 존재하는 처리수의 상부영역에 외통체(310)의 내측벽면으로 인접되어 위치하게 된다.
이때 종래의 고액분리조는 외통체(310)의 내측벽면에 접촉 또는 인접된 위치에서 상등수를 수집하는 구조로 이루어진 것임에 따라, 고액분리된 상등수를 수집하는 과정에서 스컴이 포함된 채로 수집될 가능성이 매우 높은 문제가 있었다.
이때 종래의 고액분리조는 외통체(310)의 내측벽면에 접촉 또는 인접된 위치에서 상등수를 수집하는 구조로 이루어진 것임에 따라, 고액분리된 상등수를 수집하는 과정에서 스컴이 포함된 채로 수집될 가능성이 매우 높은 문제가 있었다.
하지만 본 발명의 일실시예에 따른 고액분리조(300)는 부유된 스컴이 존재하는 외통체(310)의 내측벽면으로부터 이격된 위치에 고액분리된 상등수를 수집하는 상등수처리부(330)가 설치된 것이므로, 외통체(310) 바닥면의 슬러지를 제거하는 동안 발생된 스컴이 상등수가 존재하는 영역으로 부유되더라도 상등수수용체(332) 내에 스컴이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 결국 상등수수용체(332) 내에는 고액분리된 양질의 상등수만이 유입되어 채워질 수 있는 것이다.
게다가 상등수처리부(330)는 내부관체(320)의 외면에도 이격되게 설치되어 있으므로, 혼합수유입관(321)을 통해 유입된 처리수가 설정된 압력 이상으로 배출되어 내부관체(320)를 월류하는 경우가 발생하더라도 상등수수용체(332) 내에 ㄱ고액분리되지 않은 처리수가 유입되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
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이러한 혼합수유입관(321)의 끝단부는 내부관체(320)의 상단과 하단 사이에 위치하도록 설치하되 내부관체(320)의 상단을 넘지 않도록 설치하는 것이 바람직한데, 이는 혼합수유입관(321)으로 처리수가 유입될 때 외통체(310) 및 내부관체(320)에 채워진 처리수의 수면 부위에 파동이 발생하는 것을 최대한 억제시킬 수 있기 때문이다.
참고로 첨부한 도면에서는 두 개의 고액분리조(300)가 구비되어 처리수를 고액 분리하는 것으로 도시하였으나, 이는 혼합반응조(200)를 거쳐 유입된 처리수의 수처리 효율을 증대시키기 위한 것으로써, 수처리를 위한 처리수의 양에 따라 하나 또는 둘 이상의 고액분리조(300)가 구비될 수 있는 것이다.
상기의 다단침전조(400)는 도 7에 도시한 바와 같이, 내부에 둘 이상의 침전공간(P)이 마련되도록 복수개의 격벽(410)이 점차 낮은 높이로 설치된 것으로, 이러한 다단침전조(400)는 고액분리조(300)를 거쳐 유입된 상등수를 저장하여 안정화시킴은 물론 내부에 저장된 처리수가 순차적으로 고액분리되어 흐르도록 형성된 것이다.
다시 말해 상등수배출관(334)으로부터 상등수가 다단침전조(400)의 제1침전공간(P1)에 유입되면, 제1침전공간(P1)에서는 유입된 상등수를 저장하여 안정화시킴과 동시에 상등수에 포함된 이물질(슬러지)은 침강시켜 분리하며, 제1침전공간(P1)에서 이물질이 분리된 처리수가 설정된 높이로 채워지면 제2침전공간(P2)으로 월류하여 제2침전공간(P2) 내에 채워지게 된다.
제2침전공간(P2)에서는 제1침전공간(P1)으로부터 유입된 처리수를 안정화시키면서 제1침전공간(P1)에서 미처 분리되지 못한 이물질(슬러지)을 재차 침강시켜 분리하게 된다.
이처럼 침전공간(P)이 다단침전조(400) 내에 n개 구비된 경우에는 고액분리조(300)에서 유입된 처리수를 안정화시키는 과정, 안정화시키는 동안 이물질을 침강시켜 분리하는 과정, 해당 침전공간(Pn)에서 이물질이 분리된 처리수가 월류되어 다음 침전공간(Pn+1)으로 유입되도록 월류되는 과정을 n차례 거치게 되는 것이다.
여기서 어느 하나의 침전공간(Pn)에 월류하여 배출되는 높이는 처리수가 유입되는 높이 보다 낮게 형성시켜, 이전 침전공간(Pn-1)으로 역류하는 것이 방지되도록 해야할 것이다.
이때 본 발명의 제1실시예에 따른 다단침전조(400)는 격벽(410)에 의해 분할된 각각의 침전공간(P) 하부에 침전물배출부(420)가 구비되고, 각각의 침전공간(P) 바닥에는 표면에 다수개의 관통홀(431)이 형성된 세척관(430)이 설치되며, 다단침전조(400)의 상부 또는 외부 일측에는 세척관(430)으로 에어(Air) 또는 물을 공급시켜 각각의 침전공간(P) 바닥면에 존재하는 침전물을 세척하기 위한 세척수단(440)이 설치될 수 있다.
또한 각각의 침전공간(P)에는 침전물이 침전물배출부(420) 측으로 침전될 수 있도록 침전물배출안내판(421)이 설치될 수 있으며, 이러한 침전물배출안내판(421)은 침전물배출부(420)의 위치에 따라 처리수가 유입되는 측 또는 처리수가 월류되는 측 중 어느 일측에만 설치되거나, 양측 모두에 설치될 수 있는 것이다.
더불어 세작관(430)의 외면에는 각각의 침전공간(P)에서 침전된 침전물이 관통홀(431)을 폐쇄시키는 것을 방지하기 위해, 미세한 망체로 이루어진 침전물유입방지망(432)을 설치하는 것이 바람직하다.
여기서 세척수단(440)으로는 콤프레셔, 액츄에이터, 펌프 등 에어나 물을 강한 압력으로 공급할 수 있는 공지의 구성이 사용될 수 있다.
이와 같이 각각의 침전공간(P)에 침전된 침전물을 제거하고자 하는 경우, 세척수단(440)을 구동시켜 세척관(430)에 에어 또는 물을 공급하면 되는데, 각각의 침전공간(P)에 수처리 과정을 거친 처리수가 남아 있는 경우에는 에어를 공급하는 것이 바람직하고, 침전공간(P) 내에 처리수가 존재하지 않는 경우에는 물을 공급하는 것이 바람직하며, 이하에서는 각각의 침전공간(P)에 처리수가 남아 있어 에어를 공급하는 경우를 예로 들어 설명한다.
세척수단(440)을 통해 세척관(430) 내에 공급된 에어는 관통홀(431)을 통해 각각의 침전공간(P) 내에 배출되는데, 이때 배출된 에어는 침전공간(P)에 침전된 침전물을 부유(浮遊)시키는 역할을 하게 된다.
이후 침전물배출부(420)를 개방시키면 각각의 침전공간(P)에서 처리수에 부유된 상태의 침전물은 처리수와 함께 외부로 배출됨으로써, 다단침전조(400)의 내부를 깨끗하게 관리할 수 있는 것이다.
상기의 다층여과조(500)는 다단침전조(400)에 연결되게 설치되어 처리수에 존재하는 유해물질을 여과시켜 제거하도록 이루어진 것으로, 이러한 다층여과조(500)에서는 처리수에 함유된 부유물질은 물론이고 질소화합물 등의 유해성 물질을 필터로 여과함으로써 처리수의 색도 및 탁도를 개선시키는 것이다.
상기의 살균처리조(600)는 여과된 처리수를 살균처리하도록 이루어진 것으로, 이러한 살균처리조(600)에서는 처리수를 최종 생산수로 사용하기 이전에 수질 상황에 따라 염소 또는 자외선으로 살균처리하여 일반세균은 물론이고 총대장균군이나 분원성대장균군이 제거되도록 하는 것이다.
이러한 살균처리조(600)에 대한 세부 구성 및 작용 효과에 대해서는 본 출원인이 한국등록특허 제10-0426780호(염소 자력공급장치) 및 한국등록특허 제10-1302686호(수처리용 자외선 살균장치)를 통해 제안한 바 있으므로, 이에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 상기와 같은 구성으로 이루어진 종합 수처리 방법에 대해 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 종합 수처리 방법은 크게 경사침전단계(S1), 혼합반응단계(S2), 고액분리단계(S3), 다단침전단계(S4), 다층여과단계(S5), 살균처리단계(S6), 정수저장단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
참고로 각 처리 단계를 설명함에 있어, 앞서 본 발명의 제1실시예에 따른 종합 수처리 시스템에서 언급된 구성 및 이러한 구성들을 통해 나타나는 작용효과에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
경사침전단계(S1)는 경사침전조(100)에 유입된 원수가 다수개의 경사판(110) 각각에 구비된 복수개의 원수통과홀(111)을 통과하면서 원수에 포함된 슬러지를 1차 침강시켜 제거하는 단계이고, 혼합반응단계(S2)는 경사침전단계(S1)를 거쳐 유입된 처리수에 첨가제를 혼합하여 용해시키는 단계이다.
이러한 혼합반응단계(S2)는 상기한 혼합반응조(200)에 유입된 처리수에 첨가제를 투입하여 첨가제혼합부(210)의 내부를 흐르는 동안 혼합 및 용해 과정을 거치고, 첨가제혼합부(210)에서 교반탱크(220)에 유입된 처리수를 교반기(225)로 교반하여 첨가제가 처리수에 균일하게 용해되도록 하는 것이다.
고액분리단계(S3)는 혼합반응단계(S2)를 거쳐 고액분리조(300)에 유입된 처리수 상에 존재하는 슬러지를 2차 침강시킨 후 상등수만을 배출시키는 단계이고, 다단침전단계(S4)는 고액분리단계(S3)에서 유입된 상등수가 복수개의 격벽(410)이 점차 낮은 높이로 설치되어 둘 이상으로 마련된 침전공간(P)을 순차적으로 거치면서 안정화시킴과 동시에 3차 침강시켜 고액 분리하는 단계이다.
다층여과단계(S5)는 다단침전단계(S4)를 거쳐 유입된 처리수가 다층여과조(500)에 구비된 필터를 통과하면서 유해물질이 여과되도록 해 색도 및 탁도를 개선시키는 단계이고, 살균처리단계(S6)는 다층여과단계(S5)를 거쳐 여과된 처리수를 살균처리조(600)에서 살균처리하는 단계이며, 정수저장단계(S7)는 살균처리한 이후 최종 생산수로 사용하도록 수처리된 정수(淨水) 상태의 처리수를 저장탱크에 저장하는 단계이다.
이때 경사침전단계를 수행하도록 유입되는 원수에 협잡물이 포함된 경우에는 협잡물을 스크린으로 분리하는 협잡물제거단계(S0)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이처럼 한번의 수처리 과정이 이루어지는 동안 경사침전단계(S1), 고액분리단계(S2), 다단침전단계(S4)와 같이 서로 다른 방식으로 된 침전과정을 적어도 3차례에 걸쳐 수행함으로써, 수처리효율을 극대화시켜 양질의 정수를 획득할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 종합 수처리 시스템은, 음용수, 재이용수, 우수, 하수, 폐수 등 원수의 수질에 관계 없이 한번의 수처리 공정이 이루어지는 동안 복수번의 서로 다른 침전 과정을 거쳐 설정된 목표치에 부합하도록 수처리되고, 유입된 원수의 종류 및 수질 목표에 따라 수처리 공정을 가감 적용함으로써, 수처리 효율을 극대화시켜 양질의 정수를 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한 처리수의 혼합 반응을 위해 투입하는 첨가제가 처리수와 함께 이동하면서 신속하고 원활하게 혼합하여 용해시키고, 이와 같이 첨가제를 용해시킨 처리수를 고액 분리하는 과정에서는 스컴의 유입을 방지함과 동시에 양질의 상등수를 안정적으로 획득할 수 있는 효과가 있다.
100: 경사침전조 110: 경사판
111: 원수통과홀 120: 경사침전물배출부
121 : 침전물배출밸브 125 : 침전물수집통
126 : 수집통인출도어 150: 협잡물제거부
200: 혼합반응조 210: 첨가제혼합부
211 : 혼합유도판 212 : 경사돌기
220: 교반탱크 225: 교반기
300: 고액분리조 310: 외통체
311: 슬러지제거부 311a : 수직축
311b : 레이크암 311c : 레이크
311d : 블레이드 312: 슬러지배출부
320: 내부관체 321: 혼합수유입관
330: 상등수처리부 331: 지지프레임
332 : 상등수수용체 333 : 상등수유입홈
334: 상등수배출관
400: 다단침전조 410: 격벽
420: 침전물배출부 421: 침전물배출안내판
430 : 세척관 431: 관통홀
432 : 침전물유입방지망 440: 세척수단
500: 다층여과조
600: 살균처리조
700 : 정수저장탱크
111: 원수통과홀 120: 경사침전물배출부
121 : 침전물배출밸브 125 : 침전물수집통
126 : 수집통인출도어 150: 협잡물제거부
200: 혼합반응조 210: 첨가제혼합부
211 : 혼합유도판 212 : 경사돌기
220: 교반탱크 225: 교반기
300: 고액분리조 310: 외통체
311: 슬러지제거부 311a : 수직축
311b : 레이크암 311c : 레이크
311d : 블레이드 312: 슬러지배출부
320: 내부관체 321: 혼합수유입관
330: 상등수처리부 331: 지지프레임
332 : 상등수수용체 333 : 상등수유입홈
334: 상등수배출관
400: 다단침전조 410: 격벽
420: 침전물배출부 421: 침전물배출안내판
430 : 세척관 431: 관통홀
432 : 침전물유입방지망 440: 세척수단
500: 다층여과조
600: 살균처리조
700 : 정수저장탱크
Claims (9)
- 유입되는 원수를 통과시키면서 슬러지를 침강시키도록 내부 상측에 다수개의 경사판(110)이 일정 간격으로 설치되고, 각각의 경사판(110)에는 복수개의 원수통과홀(111)이 형성된 경사침전조(100);
상기 경사침전조(100)에 연결되어 설치되고, 유입되는 처리수에 첨가제를 혼합한 후 교반하여 용해시키는 혼합반응조(200);
상기 혼합반응조(200)에 연결되어 설치되고, 유입된 처리수를 고액분리하여 처리수 상에 존재하는 슬러지를 침강시킨 후 상등수만을 배출시키는 고액분리조(300);
상기 고액분리조(300)에 연결되어 설치되고, 고액분리된 처리수를 저장하여 안정화시킴은 물론 저장된 처리수가 순차적으로 고액분리되어 흐르도록 내부에 복수개의 격벽(410)이 점차 낮은 높이로 설치되어 둘 이상의 침전공간(P)을 형성시킨 다단침전조(400);
상기 다단침전조(400)에 연결되어 설치되고, 처리수에 존재하는 유해물질을 여과시켜 제거하며, 처리수의 색도 및 탁도를 개선시키는 다층여과조(500);
상기 다층여과조(500)에 연결되어 설치되고, 여과된 처리수를 살균처리하는 살균처리조(600);를 포함하며,
상기 혼합반응조(200)는, 상기 경사침전조(100)를 거쳐 처리수가 유입되는 일측 상부에 설치되어 유입된 처리수에 첨가제를 투입하여 혼합시키도록 형성된 첨가제혼합부(210)와, 상기 첨가제혼합부(210)를 거치며 처리수와 혼합된 첨가제가 균일하게 용해되도록 교반시키는 교반기(225)가 내부에 설치된 교반탱크(220)로 구성되고,
상기 첨가제혼합부(210)는, 내부에 유입된 처리수 및 그 처리수에 투입된 첨가제가 지그재그 형태로 이동하며 신속하고 고르게 혼합되도록 복수개의 혼합유도판(211)이 다단으로 경사지게 설치되고, 상기 혼합유도판(211)에 의해 지그재그 형태로 이동되는 처리수가 여러 갈래로 나뉘거나 쪼개져 흐르도록 처리수가 흐르는 방향과 교차되게 복수개의 경사돌기(212)가 설치되며,
상기 고액분리조(300)는, 하부에 수직축을 중심으로 회전하도록 설치되어 바닥면의 슬러지를 제거하도록 형성된 슬러지제거부(311)와, 상기 슬러지제거부(311)의 하측에 슬러지를 배출하도록 마련된 슬러지배출부(312)가 구비된 외통체(310)와, 상기 외통체(310)의 내부 중앙에 설치되어 상기 혼합반응조(200)를 거친 처리수가 혼합수유입관(321)을 통해 내부에 유입되도록 형성된 내부관체(320)와, 상기 외통체(310)와 내부관체(320) 사이에 설치되어 고액분리된 상등수를 상기 다단침전조(400)에 공급하도록 형성된 상등수처리부(330)를 포함하여 구성되어지되,
상기 상등수처리부(330)는 상기 외통체(310)와 내부관체(320)를 연결하는 지지프레임(331)에 의해 지지되어 상기 외통체(310)와 내부관체(320) 사이에 위치하도록 설치되어 고액분리된 상등수가 수용되게 형성된 상등수수용체(332)와,
고액분리된 상등수가 상기 외통체(310)의 내측벽면에서 상기 상등수수용체(332) 측으로 이동하여 그 상등수수용체(332) 내에 유입되도록 상기 외통체(310)의 내측벽면과 마주하는 상등수수용체(332)의 측벽부 상면에 일정 간격으로 함몰되게 형성시킨 상등수유입홈(333)과,
상기 상등수유입홈(333)을 통해 상등수수용체(332)에 유입된 상등수를 배출하여 상기 다단침전조(400)에 공급되도록 형성시킨 상등수배출관(334)으로 구성된 것을 특징으로 하는 종합 수처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 경사침전조(100)의 앞쪽에는 경사침전조(100)로 유입되는 원수 상에 포함되어 있는 협잡물을 분리하도록 스크린이 설치된 협잡물제거부(150)가 구비된 것을 특징으로 하는 종합 수처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
서로 인접되는 상기 경사판(110) 각각에 형성된 원수통과홀(111)은 서로 다른 위치에 형성되어 상기 경사침전조(100)에 유입된 원수가 일직선으로 소통하지 않도록 구비된 것을 특징으로 하는 종합 수처리 시스템.
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190006509A KR102002750B1 (ko) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 종합 수처리 시스템 |
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|---|---|
| KR102002750B1 true KR102002750B1 (ko) | 2019-07-23 |
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| KR (1) | KR102002750B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114522473A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-05-24 | 昆明理工大学 | 一种全自动固液增浓分离器 |
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-
2019
- 2019-01-18 KR KR1020190006509A patent/KR102002750B1/ko active IP Right Grant
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