KR100869312B1 - 오수 부상분리처리조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염된 물에서 미세한 기포를 이용하여 오염물을 부유물로서 제거하여 정화하는 오수 부상분리처리조에 관한 것으로서, 오수유입구; 상기 오수유입구와 접속되고, 그 오수유입구를 통해 유입되는 오수 내의 부유물 중 일부는 부상하고 일부는 침전되도록 마련되는 분리실; 상기 분리실의 상단부에 연결되며, 상기 부상한 부유물이 상기 분리실을 월류(越流)하여 모이게 되는 부상물 채집부; 상기 분리실에 침전된 침전물을 배출하기 위하여 상기 분리실에 접속된 침전물 배출구; 상기 분리실의 하측에 배치되며, 내부로 유입된 오수를 여과시키기 위한 여과재가 설치되어 있는 여과실; 상기 분리실 내의 오수가 상기 여과실 내로 공급될 수 있도록 상기 여과실과 분리실 사이를 연결하는 연결유로; 하단은 상기 여과실에 연결되고 상단은 개방되어 있으며, 상기 여과실 내에서 여과된 물의 상향 유동을 안내하는 상향유로; 상기 상향유로를 통과한 물을 받아서 외부로 배출하기 위하여 마련된 처리수 배출유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 처리수의 수질이 향상될 수 있고 안정적으로 처리되며, 스컴제거기나 스크레이퍼를 사용하지 않아도 되므로 오수 부상분리처리조의 유지관리가 용이해지고 관리비용이 저렴해지고, 분리실의 하측에 여과실을 배치하여 오수 부상분리처리조의 전체적인 설치 공간이 줄어드는 효과가 있다.

Description

오수 부상분리처리조{Apparatus for purificating polluted water by flotation and sedimentation}

본 발명은 오수내의 부유물을 제거하여 정화하는 오수 부상분리처리조에 관한 것으로서, 부상분리조내에 설치된 고액분리판과 여과재에 의하여 처리수질을 향상시킬 수 있고 부유물과 처리수를 분리하여 배출시킬 수 있어 처리의 안정성을 확보하고, 수면 상층에 부유한 부유물이나 바닥에 침전한 침전물을 스컴제거기나 스크레이퍼를 사용하지 않고 무동력으로 배출이 가능하므로 유지관리가 용이하고 그 비용이 저렴해지며, 전체적인 설치 공간이 줄어드는 오수 부상분리처리조에 관한 것이다.

오수내의 부유물을 제거하여 정화하는 방법으로는, 오수의 종류나 내용에 따라 크게, 고체액체분리법, 물리화학적 처리법, 생물학적 처리법, 열처리법으로 나눌 수 있다.

오수 속의 부유물을 분리 회수하기 위하여 고체액체분리법이 많이 사용되는데, 고체액체분리법으로는 중력침강법, 부상법, 여과법 등이 있다.

중력침강법은 중력을 이용하는 것으로서, 처리비용이 싸고 운전관리가 쉬워 서 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 이러한 중력침강법은 부유물의 침강분리효율이 침전탱크의 면적에 의존하므로 처리장치의 설치면적에 제약을 받는 곳에서는 사용하기 어렵다는 단점이 있다.

부상법(Flotation)에는, 부상하기 쉬운 부상물을 수면에 자연히 모이게 하는 자연부상법과, 가압된 오수의 감압에 의해 발생시킨 물 속의 미세기포의 상승력을 이용하는 가압부상법(DAF, Dissolved Air Flotation)이 있으나, 분리효율이 높은 가압부상법이 주로 사용된다. 이러한 부상법들은 오수 속의 오일이나 그리스 등의 기름성분 분리나, 침강하기 어려운 슬러지(sludge, 찌꺼기)의 농축분리 등에 이용된다.

가압부상법(DAF, Dissolved Air Flotation)의 원리는 다음과 같다. 먼저 압력을 가한 상태에서 처리할 유입오수나 반송순환을 위한 순환수에 공기를 용해시킨 후, 압력을 강하시키면 유입오수나 순환수 중에 용해되어 있는 공기는 다수의 미세한 기포가 되어 상승하게 된다. 이때 이 기포가 물속의 부유물 주위에 부착하여 부유물의 비중을 감소시키므로 부유물이 물위로 떠오르게 되며, 이렇게 떠오른 부유물(이하 '부상물'이라 한다)을 제거하면 된다.

일반적으로, 고체액체분리법을 이용하는 오수 부상분리처리조에서는 상술한 중력침강법과 가압부상법을 함께 사용하는 것이 일반적이고, 더욱 정수기능을 높이기 위하여 여과법을 병행하기도 한다.

종래의 오수 부상분리처리조에서는, 가압부상법에 의하여 수면에 떠오른 부상물을 제거하기 위하여 스컴제거기(skum skimmer)를 사용하고, 바닥에 가라앉은 침전물을 제거하기 위하여는 스크레이퍼(scraper)를 사용하고 있다.

그러나 이러한 스컴제거기나 스크레이퍼는 별도의 동력을 사용하기 때문에 유지관리가 용이하지 않고, 관리비용 측면에서도 불리한 점이 많고, 사용시에 소음이 발생하는 단점도 있다.

또한 종래에는 중력침강법, 가압부상법, 여과법을 함께 적용하는 경우에, 침전탱크와 여과탱크를 별도로 마련하는 경우가 많아서, 오수 부상분리처리조의 전체적인 설치 면적이 넓어지는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 유지관리가 용이해지고 관리비용이 저렴해지며, 전체적인 설치 공간이 줄어들 수 있도록 구조가 개선된 오수 부상분리처리조를 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 오수 부상분리처리조는 오수유입구; 상기 오수유입구와 접속되고, 그 오수유입구를 통해 유입되는 오수 내의 부유물 중 일부는 부상하고 일부는 침전되도록 마련되는 분리실; 상기 분리실의 상단부에 연결되며, 상기 부상한 부유물이 상기 분리실을 월류(越流)하여 모이게 되는 부상물 채집부; 상기 분리실에 침전된 침전물을 배출하기 위하여 상기 분리실에 접속된 침전물 배출구; 상기 분리실의 하측에 배치되며, 내부로 유입된 오수를 여과시키기 위한 여과재가 설치되어 있는 여과실; 상기 분리실 내의 오수가 상기 여과실 내로 공급될 수 있도록 상기 여과실과 분리실 사이를 연결하는 연결유로; 하단은 상기 여과실에 연결되고 상단은 개방되어 있으며, 상기 여과실 내에서 여과된 물의 상향 유동을 안내하는 상향유로; 상기 상향유로를 통과한 물을 받아서 외부로 배출하기 위하여 마련된 처리수 배출유로;를 포함하여 구성되는 특징을 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 유입원수의 오염물이 미세기포에 의한 부상제거, 고액분리판에 의한 고액분리제거, 여과재에 의한 여과제거를 거 치고, 장치 구조상 부유물과 처리수가 구분되어 배출되므로 처리수의 수질이 향상될 수 있고 안정적으로 처리되며, 스컴제거기나 스크레이퍼를 사용하지 않아도 되므로 오수 부상분리처리조의 유지관리가 용이해지고 관리비용이 저렴해지고, 분리실의 하측에 여과실을 배치하여 오수 부상분리처리조의 전체적인 설치 공간이 줄어드는 효과가 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오수 부상분리처리조의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 오수 부상분리처리조의 II-II선 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 오수 부상분리처리조의 III-III선 단면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 오수 부상분리처리조의 평면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 오수 부상분리처리조의 V 부분 확대도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오수 부상분리처리조(100)는 오수내의 부유물을 제거하여 정화하는 장치이다. 이 장치는 분리실(10), 여과실(20), 연결유로(30), 상향유로(40), 처리수 배출유로(50), 조절판(60)을 포함하여 구성된다.

상기 분리실(10)은 밸브(111)가 부착되어 있는 오수유입구(11)와 접속되어 있으며, 상기 오수유입구(11)를 통하여 외부의 오수가 상기 분리실(10)로 유입된다. 상기 오수유입구(11)로부터 유입되는 오수는 가압펌프에 의하여 공기가 용해된 것일 수도 있고, 아무런 처리를 하지 않은 오수일 수도 있다.

상기 분리실(10)은 오수 내의 부유물 중 일부는 부상하고 일부는 침전되도록 오수와 부유물을 분리시키도록 마련된 것이다. 상기 분리실(10)은 침전물 안내부(14), 침전물 수용홈부(15)를 포함하여 구성된다.

상기 침전물 안내부(14)는 상기 분리실(10)의 바닥에 구비되어 있으며, 상기 침전물 안내부(14)는 상기 분리실(10)의 바닥의 하방으로 갈수록 최소 20 ~ 30도 이상 크게 좁아지는 콘형상으로 이루어져 있다.

상기 침전물 수용홈부(15)는 상기 침전물 안내부(14)의 하단으로부터 하방으로 연장되어 있다. 상기 침전물 수용홈부(15)에는 상기 분리실(10)에서 침전되는 침전물(S)이 축적된다.

상기 침전물 수용홈부(15)에는 상기 침전물(S)을 외부로 배출하기 위한 밸브(131)가 결합 되어 있는 침전물 배출구(13)가 접속되어 있다.

상기 분리실(10)의 상단부에 부상물 채집부(12)가 연결되어 있다. 상기 분리실(10)의 수면(H) 위로 부상한 부유물, 즉 부상물(F)이 상기 분리실(10)을 월류(越流)하여 부상물 채집부(12)에 따로 모이게 된다. 본 실시예에서는, 상기 분리실(10)의 상단은 개방되어 있고, 상기 개방된 상단을 통하여 상기 부상물(F)이 월류하게 된다. 상기 부상물 채집부(12)에는 상기 부상물(F)을 외부로 배출하기 위한 밸브(121)가 결합되어 있다.

상기 여과실(20)은 상기 분리실(10)에서 일차적으로 걸러진 오수를 여과시키기 위한 것이다. 상기 여과실(20)은 상기 분리실(10)의 하측에 배치된다. 즉 상기 분리실(10)은 상기 여과실(20)의 상측에 배치된다. 따라서 상기 분리실(10)과 상기 여과실(20)을 따로따로 설치하는 경우에 비하여 좁은 공간에 배치하는 것이 용이하다.

상기 여과실(20)의 내부에는 오수를 여과시키기 위한 여과재(21)가 설치되어 있다. 상기 여과재(21)는 예컨대 폴리우레탄, 활성탄 등으로 제조되며, 오수와 함께 유동될 수 있도록 입자형으로 되어 있다. 상기 여과실(20)에는 상기 여과재(21)의 유지 관리를 위한 점검구(미도시)가 마련될 수도 있다.

상기 연결유로(30)는 상기 분리실(10) 내의 오수가 상기 여과실(20) 내로 공급될 수 있도록 상기 분리실(10)과 상기 여과실(20) 사이를 연결하는 유로이다. 본 실시예에서는, 상기 연결유로(30)가 한쌍 구비되어 있으며, 각 연결유로(30)는 상기 분리실(10)의 측벽 중앙부로부터 상기 여과실(20)의 하부까지 수직방향으로 연장되어 있다.

상기 연결유로(30)의 상기 분리실(10)에 연결되는 단부, 즉 상기 연결유로(30)의 상단부에, 고액분리판(31)이 결합되어 있다. 상기 고액분리판(31)은 상기 분리실(10)로부터 여과실(20)로 향하는 오수 중 물의 통과는 허용하고 부유물의 통과는 억제하기 위한 것이다.

상기 고액분리판(31)에는 다수의 구멍(311)이 형성되어 있는데, 상기 고액분리판(31)의 각 구멍(311)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 그 구멍(311)을 통과하는 유체의 흐름상 하류측으로 갈수록 직경이 점진적으로 확대되게 형성되어 있다. 상기 구멍(311)의 형태는 오수 중의 부유물이 혹시 통과되는 경우에 상기 구멍(311) 내면에 부착되어 상기 구멍(311)을 막는 것을 효율적으로 방지하기 위한 것이다.

상기 오수유입구(11)를 통하여 상기 분리실(10)로 유입된 오수 중의 부유물이 상기 고액분리판(31)의 구멍(311)으로 통과하는 것을 효과적으로 방지하기 위하여, 판 형상의 가이드판(32)이 상기 고액분리판(31)과 나란히 배치되어 있다. 상기 가이드판(32)은 분리실(10)내의 오수가 상기 고액분리판(31)과 나란하게 상기 분리실(10)의 상하 방향으로 흐를 수 있도록 유도하는 기능을 한다.

상기 상향유로(40)는 상기 여과실(20) 내에서 여과된 물의 상향 유동을 안내하는 것이다. 상기 상향유로(40)의 하단은 상기 여과실(20)에 연결되어 있고, 상기 상향유로(40)의 상단은 개방되어 있다.

상기 여과실(20)의 상부는 다수의 구멍(221)이 형성되어 있는 다공판(22)이 결합되어 있다. 상기 다공판(22)은 상기 여과재(21)가 상기 상향유로(40)로 빠져 나가지 못하도록 막아주는 기능을 한다.

상기 처리수 배출유로(50)는 상기 여과실(20)로부터 상기 상향유로(40)를 통과한 물을 받아서 외부로 배출하기 위하여 마련된 것이다. 이 물은 상기 처리수 배출유로(50)에 결합된 밸브(501)를 통하여 외부로 배출된다.

상기 처리수 배출유로(50)의 상단에는 조절판(60)이 결합되는데, 상기 분리실(10) 내의 오수의 수위를 원하는 높이로 설정하기 위하여 상하방향의 위치가 조절된 상태로 결합된다. 상기 상향유로(40)를 통과한 물이 상기 조절판(60)을 월류하여 상기 처리수 배출유로(50)로 모이게 된다.

이하에서는 상술한 구성의 오수 부상분리처리조(100)의 사용법의 일례를 설 명한다. 본 실시예에서는 배경기술에서 설명한 가압부상법을 이용하여 오수 중에 공기를 용해시켜 기포를 발생시키는 경우를 설명하기로 한다.

상기 오수유입구(11)에 결합된 밸브(111)를 개방하면 가압펌프에 의하여 공기가 용해되어 있는 오수가 상기 분리실(10)에 유입된다. 이와 같이 오수가 유입된 후, 그 오수는 최종적으로 상기 여과실(20)에서 여과된 후 외부로 배출되고, 그 오수 내의 부유물은 침전물(S)과 부상물(F)로 분리되어 각각 외부로 배출된다.

먼저, 상기 분리실(10)내로 유입된 오수의 흐름을 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 3에서 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 오수유입구(11)를 통하여 상기 분리실(10)로 유입된 오수는 상기 분리실(10)의 바닥으로부터 상승하게 되고, 이러한 상승과정에서 상기 부상물(F)과 침전물(S)이 오수에서 분리된다. 이렇게 부상물(F)과 침전물(S)이 일차적으로 걸러진 오수는 상기 고액분리판(31)의 구멍(311)들을 통하여 상기 연결유로(30)로 들어가게 된다. 오수는 상기 연결유로(30)를 통하여 상기 여과실(20)의 하부에 도달한 후, 상기 여과재(21)와 함께 뒤섞이면서 여과된다.

이렇게 상기 여과실(20)에서 여과된 오수는, 도 2에 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 다공판(22)의 구멍(221)들을 통하여 빠져나가게 되고, 상기 상향유로(40)를 거쳐서 상기 조절판(60)을 월류하여 상기 처리수 배출유로(50)에 모이게 된다. 이렇게 모인 오수는 상기 처리수 배출유로(50)에 결합된 상기 밸브(501)를 통하여 외부로 배출된다.

다음으로, 상기 분리실(10)내로 유입된 오수 중 부상물(F)의 발생과정과 이 동 경로를 자세히 설명하면 다음과 같다. 이렇게 오수가 대기압상태에 노출되면 오수 중에 용해되어 있던 공기는 다수의 미세한 기포가 되어 상승하면서 상기 오수에 있는 일부의 부유물과 결합되어 수면(H) 위로 떠오르게 된다. 이렇게 수면(H) 위로 떠오른 부유물, 즉 부상물(F)들은 수면(H) 위에 축적되게 되고 일정한 양이 쌓이게 되면 상기 분리실(10)을 월류하여 부상물 채집부(12)에 따로 모이게 된다. 이렇게 모인 부상물(F)은 상기 부상물 채집부(12)에 결합된 밸브(121)를 개방하여 외부로 배출된다.

상기 부상물(F)의 배출량은 상기 분리실(10)의 수위를 조절함으로써 조절될 수 있다. 상기 분리실(10)의 수위가 높아지면 상기 부상물(F)이 상기 분리실(10)을 월류하는 양이 증가하게 되고, 상기 분리실(10)의 수위가 낮아지면 상기 부상물(F)의 월류량이 감소한다.

상기 분리실(10)의 수위는 상기 조절판(60)의 상하방향의 위치에 의하여 조절된다. 상기 조절판(60)을 높이게 되면 상기 처리수 배출유로(50)의 수위가 높아지게 되고, 결과적으로 상기 분리실(10)의 수위가 높아지게 된다. 결국 상기 조절판(60)을 높이게 되면 상기 부상물(F)의 배출량이 증가하고, 상기 조절판(60)을 낯추게 되면 상기 부상물(F)의 배출량이 감소하게 된다.

본 실시예에서는 종래의 발명과는 달리, 수면(H)에 떠오른 부상물(F)을 제거하기 위하여 별도의 동력이 요구되는 스컴제거기(skum skimmer)를 사용하지 않고, 상기 부상물 채집부(12)에 의하여 부상물(F)을 모아서 배출하고, 상기 부상물(F)의 발생량에 따라서 상기 조절판(60)의 상하방향의 위치를 조절함으로써 간단하게 상 기 부상물(F)의 배출량을 조절하는 것이 가능하므로, 상기 오수 부상분리처리조(100)의 유지관리가 용이해지고 관리비용이 저렴해지는 장점이 있다.

마지막으로, 상기 분리실(10)내로 유입된 오수 중 침전물(S)의 발생과정과 이동 경로를 자세히 설명하면 다음과 같다. 상기 분리실(10)에 유입된 오수에 있는 일부의 부유물은 물보다 비중이 무거우므로 중력에 의하여 상기 분리실(10)의 바닥에 가라앉게 된다. 이렇게 가라앉은 침전물(S)은 상기 콘형상의 침전물 안내부(14)를 따라서 천천히 하강하면서 상기 분리실(10)의 가운데로 모이게 되고 상기 침전물 수용홈부(15)에 축적되게 된다. 이렇게 축적된 침전물(S)은 상기 침전물 배출구(13)를 통하여 외부로 배출된다. 상기 오수 부상분리처리조(100)의 사용시에는 상기 침전물 배출구(13)에 부착된 밸브(131)는 잠겨져 있고, 상기 침전물(S)의 배출시에만 상기 밸브(131)가 개방된다.

본 실시예에서는 종래의 발명과는 달리, 바닥에 가라앉은 침전물(S)을 제거하기 위하여는 별도의 동력이 요구되는 스크레이퍼(scraper)를 사용하지 않고, 상기 콘형상의 침전물 안내부(14)와 상기 침전물 수용홈부(15)를 이용하여 간편하게 침전물(S)을 수집하여 상기 침전물 배출구(13)를 통하여 배출하므로, 상기 오수 부상분리처리조(100)의 유지관리가 용이해지고 관리비용이 저렴해지는 장점이 있다.

상기 분리실(10)에서 부상물(F)과 침전물(S)이 걸러진 이후 상기 여과실(20)에서 다시 한번 더 오수를 여과하게 되므로, 오수의 처리가 다단계의 과정을 통해서 이루어지므로 더욱 완벽한 오수 처리가 가능하다는 장점이 있다.

상기 여과실(20)의 여과재(21)는 오수와 함께 유동할 수 있는 입자형이므로 고정되어 있는 여과재에 비하여 전체적인 수두손실이 적다는 장점이 있다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오수 부상분리처리조의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 오수 부상분리처리조의 II-II선 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 오수 부상분리처리조의 III-III선 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 오수 부상분리처리조의 평면도이다.

도 5는 도 3에 도시된 오수 부상분리처리조의 V 부분 확대도이다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊

100 : 오수 부상분리처리조 10 : 분리실

11 : 오수유입구 12 : 부상물 채집부

13 : 침전물 배출구 14 : 침전물 안내부

15 : 침전물 수용홈부 20 : 여과실

21 : 여과재 30 : 연결유로

31 : 고액분리판 32 : 가이드판

40 : 상향유로 50 : 처리수 배출유로

60 : 조절판 F : 부상물

S : 침전물 H : 수면

Claims (4)

1. 오수유입구;

   상기 오수유입구와 접속되고, 그 오수유입구를 통해 유입되는 오수 내의 부유물 중 일부는 부상하고 일부는 침전되도록 마련되는 분리실;

   상기 분리실의 상단부에 연결되며, 상기 부상한 부유물이 상기 분리실을 월류(越流)하여 모이게 되는 부상물 채집부;

   상기 분리실에 침전된 침전물을 배출하기 위하여 상기 분리실에 접속된 침전물 배출구;

   상기 분리실의 하측에 배치되며, 내부로 유입된 오수를 여과시키기 위한 여과재가 설치되어 있는 여과실;

   상기 분리실 내의 오수가 상기 여과실 내로 공급될 수 있도록 상기 여과실과 분리실 사이를 연결하는 연결유로;

   하단은 상기 여과실에 연결되고 상단은 개방되어 있으며, 상기 여과실 내에서 여과된 물의 상향 유동을 안내하는 상향유로;

   상기 상향유로를 통과한 물을 받아서 외부로 배출하기 위하여 마련된 처리수 배출유로;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 오수 부상분리처리조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분리실의 상단은 개방되어 있으며,

   상기 분리실 내의 오수의 수위를 원하는 높이로 설정하기 위하여, 상기 배출유로의 상단에 상하방향의 위치가 조절된 상태로 결합되는 조절판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 오수 부상분리처리조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 연결유로에는 상기 분리실에 연결되는 단부에, 상기 분리실로부터 여과실로 향하는 오수 중 물의 통과는 허용하고 부유물의 통과는 억제하기 위하여 다수의 구멍이 형성된 고액분리판이 결합되어 있으며,

   상기 고액분리판의 각 구멍은, 그 구멍을 통과하는 유체의 흐름상 하류측으로 갈수록 직경이 점진적으로 확대되게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오수 부상분리처리조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 분리실의 바닥은, 하방으로 갈수록 좁아지는 콘형상으로 이루어진 침전물 안내부와, 상기 침전물 안내부의 하단으로부터 하방으로 연장되어 상기 침전물이 축적되는 침전물 수용홈부를 구비하며,

   상기 침전물 수용홈부에 상기 침전물 배출구가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 오수 부상분리처리조.

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