KR200227263Y1 - 접촉면적을 극대화시킨 경사판침전조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기존 침전지의 경사판침전장치에 있어서 접촉면적을 극대화시킨 경사판침전조에 관한 것으로, 특히 침전지 후단에 전기분해조를 설치하여 침전이 덜된 이물질 등이 재차 침전을 일으키도록 유도함으로서 처리효율을 극대화 시켰으며 특히 침전경사판을 135도 형태의 격자형 3단으로 구성하여 최소의 단면적으로 최대의 침전효율을 갖도록 유도한 것이다.

본 고안장치에 의한 오폐수처리과정은 처리수유입관(1)에 의해 반응조내로 유입된 처리대상원수는 균일간격으로 설치되어 있는 경사판(11, 13, 15)에 의해 침전과정을 거치게 되고 이후 후단공정으로 전기분해조(3)에서 응집침전과정을 거치게 된다.

전기분해조(3) 내에 엇갈리게 설치된 알루미늄 재질의 전극판(9) 사이를 통하여 반응조 상부로 이동하는 과정에서 전극판(9)의 (+) (-)극이 물속의 양이온, 음이온과 결합하여 슬러지응집 현상이 발생하여 오폐수를 처리하게 된다.

Description

접촉면적을 극대화시킨 경사판침전조 {Inclined settling tank for maximal osculation area}

경사판은 처음에 화학공업이나 광업 등의 분야에서 침전에 의한 제품의 농축, 회수 또는 배수처리 등을 위하여 사용되기 시작하였으나 1960년대 이후부터 정수처리 및 하수처리 시설에서도 사용되기 시작하였다. 이와 같은 경사판 침전조는 최초에는 단순한 침전면적을 증가시키는 개념으로 사용하기 시작하였으나 최근에 들어서는 여러 침전형식과 조합을 통해 침전지 형식 자체를 변경하는 도구로 사용되고 있다.

원래 경사판침전조는 이론적으로 침전조내에 경사판을 설치하여 부유입자가 침강할 수 있는 침강거리를 짧게 하여 침전시간을 단축시킴과 동시에 유효 침전 면적을 증가시켜 단위면적당 침전효율이 증가하여야 한다. 그러나 실제 적용에 있어 부적절한 설계 및 유지관리는 이론상으로는 당연히 제거되어야 할 플럭이 오히려 침전지의 유출웨어를 통하여 여과지로 유출되거나 침강입자가 경사판위에 집적되어 수질을 악화시키게 된다.

특히 전문 인력이 부족한 상태에 있는 오폐수처리장에서의 이와 같은 침전효율의 저하와 유지관리상의 문제는 자연히 경사판 침전지의 사용을 기피하게 되고 심지어는 이미 설치되어 있는 경사판조차 제거하는 경우도 발생하고 있다.

또한 전기분해장치도 현재까지 처리효율 및 공사비 문제로 인해 현장 적용 실적이 그다지 많지 않은 실정으로 이는 처리효율의 미흡과 부대장치비용이 고가인 때문에 기인하며, 특히 최소의 단위면적을 갖는 다수의 전극판을 사용하여 최대의 처리표면적으로 처리효율을 극대화시켜야 하는 문제점을 안고 있다.

통상의 전기적 원리를 이용한 오폐수처리방법을 개략적으로 설명하면 먼저, 보다 큰 효율을 가질 수 있도록 처리하고자 하는 처리수를 전처리 공정인 조정조에 투입시킨 후 가성소다, 무기응집제 및 적절한 첨가제(NaCl, Na2so4)등을 넣고 혼합하여 전도성을 조정하는 단계를 거치게 한후 반응조로 투입되게 된다.

반응기 내부로 유입된 오폐수는 전극판 사이를 통과하면서 전기응집반응을 일으키며, 전기응집반응은 응집(coagulation), 부상(flotation), 산화(oxidation)등이다.

이중 산화(oxidation)와 응집(coagulation)은 오폐수처리 이론중 가장 핵심적 반응이며 산화(oxidation) 과정은 전극판의 (+)극중의 금속형태의 철이 +2 또는 +3가의 이온상태로 산화되며, 음극에서 발생된 수산화 이온(OH-)이 산화되면서 산소(O2)가 발생된다. 이렇게 발생된 산소(O2)는 유기물의 간접적인 산화(indirectoxidation)에 관여하며 이와 동시에 전극판의 음극에서는 환원이 일어나 중성조건에서 수산화 이온(OH-), 산성조건에서 수소(H2) 가스가 발생된다.

한편, (+)극에서 용출된 금속이온은 수중의 pH 조건에 따라 산성 또는 중성의 조건에서 (+)전하를 띤 금속수화물 복합체를 형성하며, 강알칼리성 조건에서 (-)전하를 띤 금속수화물 복합체를 형성하게 된다. 따라서 일반적으로 유입 오폐수의 pH가 중성 또는 약산성 조건에서 운전이 되므로 (+)전하를 띤 금속수화물 복합체와 (-)전하를 띤 유기오염물질인 콜로이드(Colloid)의 표면전하를 전기적으로 중화시켜 이중층압축(Double layer compression)에 의한 응집을 통해 유기물이 응집 침전되게 된다.

현재까지 전기분해조와 경사판침전조는 개별처리조로 운영되어 왔고 이에따른 처리비용의 증가와 유지관리비용이 증가되는 단점이 있어왔다.

상기한 종래의 침전경사판은 최소의 단위면적에 최대의 표면적을 유지하여야 하는 문제점을 안고 있으며, 또한 전기분해조는 설치비용에 비하여 처리효율이 만족스럽지 못한 결과를 나타나고 있어 이에대한 기술적인 문제점 해결이 요구되고 있다.

도 1은 본 고안의 전체구성을 나타낸 입체도

도 2는 본 고안의 따른 반응조의 절개사시도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 처리수유입관 2 : 경사판침전조

3 : 전기분해조 4 : 처리수유출관

5 : 슬러지배출관 6 : 슬러지저류조

7 : 경사판침전조바닥 8 : 월류웨어

9 : 전극판 10 : 상부프레임

11 : 1차경사판 12, 14 : 중간프레임

13 : 2차경사판 15 : 3차경사판

16 : 하부프레임

상기의 목적을 달성하기 위해 통상의 본 고안도 오폐수내의 입자상물질을 처리조 전단계에서 제거하기 위한 전처리 단계로서 유입오폐수를 반응조 전단계에 설치된 조정조에 일시저장 침전시킨후, 가성소다, 무기응집제, pH 조정용제를 저장탱크으로부터 약품정량 주입펌프를 통하여 유입수 조정조 내부로 공급한다

조정조에는 소용량의 교반기를 설치하여 공급된 약품과 유입오폐수가 완전 혼합하도록 하는 것이 중요하며, pH meter 와 Conductivity meter를 통하여 혼합된 오폐수의 pH와 Conductivity를 제어판에서 인식하여 일정량에 달했을 때 펌프 및 교반기의 작동을 중지시킨 후 이후 펌프 등을 사용하여 반응조내로 유입시키게 된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 전체구성을 나타낸 입체도이며, 도 2는 본 고안의 따른 반응조의 절개사시도를 나타내고 있다.

반응조 전단에서 약품과 혼합된 오폐수는 처리수유입관(1)을 통하여 본 고안의 주처리장치인 경사판침전조(2)로 유입되어 침전과정을 거치게 된다.

경사판침전조(2)의 설치는 내부식성 및 내마모성이 우수한 고밀도 폴리에틸렌(Hige Density Polyethylene)을 사용하여 황화물 및 미생물에 대한 침해를 방지함으로서 반영구적인 내구년한을 지니도록 하였다.

본 고안에 따른 경사판침전조(2)는 격자모양의 3단으로 구성되어 단계별로 침전효율이 증가되도록 하였다.

경사판침전조(2)의 하부는 침전된 슬러지를 외부로 수집후 배출시키기 위해 경사판침전조바닥(7)을 약 3% 내외의 구배를 주어 슬러지가 자연적으로 슬러지저류조(6)로 수집되게끔 하였다.

경사판침전조(2)의 역할을 극대화 시키기 위해 경사판의 형태를 도2의 상세도에 도시된바와 같이 격자형태로 구성하였으며 격자의 각도는 135도 내외에서 최적의 침전효율을 나타내어 이를 채택하도록 하였다.

경사판은 설치는 거치 프레임(10, 12, 14, 16)에 의해 이루어지는데 경사판과 프레임의 결합은 보울트너트 등을 사용하는 것이 바람직하다.

경사판침전조(2)에서의 침전과정중 처리대상원수가 경사판을 거치면서 침전작용이 이루어지게 되는데, 이때 기존경사판은 경사판의 설치각도나 무게를 맞추지 못해 수압을 견디지 못하고 경사판이 주저 않거나 파쇄 되는 현상도 발생하였으나 본 고안에서는 이러한 사고를 미연에 방지하기 위해 경사판의 재질은 자중이 가벼운 고밀도 폴리에틸렌(Hige Density Polyethylene)을 사용하여 안정성을 도모하였다.

경사판침전조(2)에서 침전되어 발생한 슬러지는, 기존 침전지에는 체인플레트식과 같은 기계를 설치하여 슬러지를 제거하였으나, 본 고안에서는 경사판침전조(2) 바닥에 3% 내외의 일정구배를 주어서 자연스럽게 발생슬러지가 슬러지저류조(6)로 모이게 한 후 이를 슬러지배출관(5)을 통해 외부로 배출토록 하였다.

침전작용이 완료된 처리수는 경사판침전조(2) 후단에 위치한 전기분해조(3)로 이동하게 된다.

전기분해조(3)으로 유입된 처리대상원수는 도 1에 도시된바와 같이 균일간격으로 엇갈리게 설치된 알루미늄재질의 전극판(9) 사이를 통과하게 되고 이때 전극판(9)의 (+) (-)극이 물속의 양이온, 음이온과 결합하여 상기에서 언급한 전기적반응원리에 의해 슬러지응집이 발생하게 되며, 이들 발생슬러지는 슬러지저류조(6)에 포집되어 슬러지배출관(5)을 통해 밖으로 배출되어진다.

원활한 전기분해작용을 일으키기 위해 주기적으로 정류기에서 (+) (-)를 번갈아 공급해주는 방식보다는 전극판(9)을 (+)극과 (-)극을 구분 하여 설치한 후 항상 일정하게 전류를 공급해주는 것이 처리효율 향상을 위해 바람직하며 전극판으로의 전기공급은 반응조 외부에 설치한 정류기에서 전류선을 연결하면 간단히 이루어진다.

전극판(9)과 물과의 접촉면적을 높이기 위해 전극판(9)을 상호 엇갈리게 설치하였는바 도 2와 같이 물의 흐름이 설치 전극판(9)을 모두 거치면서 상부로 이동하도록 구성되어 있어 처리효율을 증가시킬 수 있다.

전극판(9)의 고정은 리벳 등을 이용하여 전기분해조에 고정시킨 후 실리콘 등으로 마감처리 한다.

상술한 바와 같이 본 고안은 침전경사판과 전기분해조를 혼용하여 처리효율을 극대화 한 장치로서 오폐수처리장치에서 최소의 단위면적을 갖는 다수의 경사판을 사용하여 최대의 처리 표면적이 형성됨에 따라 시설의 최소화는 물론 처리효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 갖으며 또한 후단에 연속해서 전기분해조를 설치함으로서 경사판침전조에서 제거되지 못한 이물질 등을 재차 제거하여 처리효율을 증가시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 경사판침전조(2) 상단에는 처리대상 오폐수를 유입시키기 위한 처리수유입관(1)이 구비되고, 유입된 오폐수를 처리하기 위한 경사판이 135도 내외의 격자형태로 3단으로 구성되어지며; 경사판침전조(2) 하부형태는 침전된 슬러지의 수집을 원활히 하기 위해 경사판침전조바닥(7)을 약 3% 내외의 구배를 주고 설치하며; 경사판침전조(2)와 전기분해조(3)에서 발생된 슬러지를 수집처리하기 위한 슬러지저류조(6)와 슬러지배출관(5)이 전기분해조(3)하단에 구비되어지며; 전극판(9)은 전기적반응 표면적을 극대화 시키기 위하여 상호 엇갈리게 설치되는 것을 특징으로 하는 접촉면적을 극대화시킨 경사판침전조