KR101327602B1

KR101327602B1 - 폐수 처리 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101327602B1
Application number: KR1020077031064A
Authority: KR
Inventors: 사드 에이 갈리브
Original assignee: 사드 에이 갈리브
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: EP1888466A1; JP2008542019A; EP1888466A4; US20120061331A1; JP5356023B2; CA2610215C; KR20080048992A; WO2006130850A1; CA2610215A1

Abstract

하수 시스템에서 범람된 과잉 폐수를 수용하여 처리하기 위한 폐수 처리 시스템으로서 하수 시스템의 폐수를 수용하는 제1과 제2의 부분을 가진 컨테이너 및 컨테이너의 제2 부분에 배치된 스크린 배열부를 포함한다. 스크린 배열부는 복수의 스크린들과 이 스크린들을 지지하는 지지구조체를 포함하고, 지지구조체는 스크린들 사이에서 스크린들 보다 높게 배치되어 폐수에 의해 운반된 잔해물을 붙잡는 융기부를 포함한다. 시스템은 처리제를 폐수에 주입시키기 위한 처리제 디스펜서와 컨테이너의 제2 부분과 유체 연통되는 방류 유로를 더 포함한다. 강우량이 충분할 경우, 폐수는 하수 시스템으로부터 컨테이너로 유입되고, 스크린 배열부를 통과한 후 방류 유로로 유입되는데, 이때 폐수는 제1방향으로 컨테이너의 제1 부분을 통과한 후, 제1 방향과는 구별되는 제2 방향으로 컨테이너의 제2 부분을 통과한다. 처리제 디스펜서는 폐수의 적어도 일부를 충분히 소독하기 위하여 처리제를 유입하는 데 작동되며, 스크린 배열부는 제1방향에 대해 횡방향으로 배치된다.

폐수 처리 시스템, 하수 시스템, 공중 오수, 우수, 처리제.

Description

폐수 처리 시스템 및 그 방법{WASTEWATER TREATMENT SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 합류식 하수 시스템(combined sewer system) 또는 공중 오수식 하수 시스템(sanitary sewer system)과 같은 하수 시스템의 과잉유입된 폐수를 처리하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

합류식 하수 시스템은 공중 오수와 우수(storm water runoff)를 함께 운반하도록 고안된 하수 시스템이다. 그러한 공중 오수 및/또는 우수는 폐수로 명명될 수 있다. 일반 조건, 예컨대 건조한 날씨 조건에서 폐수는 합류식 하수 시스템을 이용하여 폐수 처리 시설로 운반되는데, 상기 폐수 처리시설은 방류되기 전의 폐수가 처리되는 곳이다. 그러나, 우천시 폐수의 유량은 상기 처리 시설의 처리 용적을 초과할 수 있다. 그러한 경우, 처리 시설이 과잉 유입된 폐수를 처리할 수 있을 때까지 월류된(overflow) 폐수가 단일의 또는 다수의 저장 유역 또는 터널로 운반될 수도 있다.

본 발명은 하수 처리 시스템에 과잉 유입된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 폐수에 처리제를 유입시키기 위한 처리제 디스펜서와 하수 시스템의 과잉 유입된 폐수를 수용하도록 적응된 컨테이너를 포함한다. 상기 컨테이너는 제1 부분과 제2 부분으로 나누어져 있고, 각 부분은 상단과 하단을 가지는데, 상기 하단들은 서로 연결되어 있다. 상기 시스템은 또한 컨테이너의 제2 부분에 배치되고 일반적으로 수평으로 배열된 스크린 배열부(screen arrangement)와 컨테이너의 제2 부분과 유체 연통되는(fluid communication) 폐수 방류 유로를 포함한다. 강우량이 충분할 경우, 하수 시스템의 폐수는 컨테이너 제1 부분의 상단으로 유입되고, 컨테이너의 제1 부분과 제2 부분 및 스크린 배열부을 통과한 후, 폐수 방류 유로로 유동한다. 즉 폐수는 일반적으로 제1방향으로 상기 컨테이너의 제1 부분을 통과한 후, 상기 제1방향과는 구별되는 제2방향으로 컨테이너의 제2 부분을 통과하며 유동한다. 상기 시스템은 우천시 폐수를 적어도 부분적으로 소독하기 위해 상기 처리제가 폐수와 충분한 접촉 시간(contact time)을 갖도록 구성된다.

상기 발명한 폐수 처리 시스템 및 그 방법의 또 다른 측면은 이하에서 상세한 설명으로 개시된다. 본 발명에 따른 예시적인 실시예들이 설명되고 개시되지만, 그러한 개시내용은 본 발명의 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 다양한 변형들과 대안적인 설계들이 본 발명의 범위를 벗어남 없이 행해질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 하수 시스템과 유체 연통되는 처리 시스템의 개략도로서, 상기 처리 시스템은 제1 부분과 제2 부분으로 구성된 샤프트(shaft) 형 구조체 및 상기 샤프트형 구조체와 유체 연통되는 터널(tunnel)을 포함한다.

도 2는 도 1에 도시된 2-2 라인(line)과 유사한 라인을 절개하여 도시한다.

도 3은 우천시 처리 시스템의 개략도로서, 하수 시스템으로부터 과잉 유입된 폐수가 샤프트형 구조체를 통과하여 터널로 유입되는 것을 도시한다.

도 4는 처리 시스템의 개략도로서, 터널로의 유입이 억제된 유량을 도시하고 과잉 유입된 폐수가 상기 샤프트형 구조체의 제1 부분으로부터 제2 부분으로 유동하는 것을 도시한다.

도 5는 처리 시스템의 개략도로서, 과잉 유입된 폐수가 샤프트형 구조체의 제2 부분으로부터 샤프트형 구조체와 유체 연통되는 방류 유로(effluent passage)쪽으로 이동하는 것을 도시한다.

도 6은 비가 그친 후의 처리 시스템의 개략도로서, 터널과 샤프트형 구조체에서 배수가 진행되는 것을 도시한다.

도 7은 처리 시스템의 개략도로서 세척중인 터널을 도시한다.

도 8은 샤프트형 구조체를 위에서부터 내려다본 사시도로서, 샤프트형 구조체 내부에 배치된 스크린 배열부를 도시한다.

도 9는 도 8에 도시된 샤프트형 구조체의 부분 사시도이다.

도 10은 스크린 배열부가 도시된 샤프트형 구조체의 상면도(top view)이다.

도 11은 도 10에 도시된 11-11라인의 스크린 배열부의 단면도이다.

도 12는 도 10에 도시된 12-12라인의 스크린 배열부의 단면도이다.

도 13은 스크린 배열부의 부분 단면도로서, 스크린 상부에 위치한 청소 부재(cleaning member)를 도시한다.

도 14는 스크린 배열부의 스크린 유닛의 상면도이다.

도 15는 샤프트형 구조체의 세척 시스템(flushing system)의 단면도이다.

도 16은 도 15에 도시된 16-16라인의 단면도이다.

도 17은 샤프트형 구조체의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 상면도이다.

도 18은 도 17에 도시된 샤프트형 구조체를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 19는 하수 시스템과 유체 연통되는 처리 시스템의 제2 실시예에 대한 개략도로서, 상기 처리 시스템은 연결부 유로(connector passage)를 이용하여 제1과 제2의 샤프트형 구조체가 연결되는 것을 도시한다.

도 20은 도 19에 도시된 20-20라인과 유사한 라인을 절개하여 도시하는데, 제1과 제2의 샤프트형 구조체의 수평 단면도이다.

도 21은 처리 시스템의 개략도로서 우천시 하수 시스템에 과잉 유입된 폐수는 샤프트형 구조체로 유입한다.

도 22는 처리 시스템의 개략도로서 과잉 유입된 폐수가 제2 샤프트형 구조체로부터 제2 샤프트형 구조체와 유체 연통되는 상기 방류 유로쪽으로 유동하는 것을 도시한다.

도 23은 비가 그친 후의 처리 시스템의 개략도로서 샤프트형 구조체에서 배수가 진행되는 것을 도시한다.

도 24는 단일 샤프트형 구조체를 가진 폐수 저장 시스템의 개략도이다.

도 1은 본 발명에 따른 하수 시스템(12)으로부터 과잉 유입된 폐수를 처리하 기 위한 폐수 처리 시스템(10)을 도시한다. 상기 하수 시스템(12)은 예컨대 공중 오수와 우수를 함께 운반하도록 고안된 합류식 하수 시스템이거나, 우천시 유량이 증가하는 공중 오수식 하수 시스템일 수 있다. 상기 공중 오수식 하수 시스템은 자체에 강우량이 유입되어 유량이 증가할 수 있다. "폐수"라는 용어는 본 출원에서 공중 오수 및/또는 우수를 의미한다.

상기 폐수 처리 시스템(10)은 전환 챔버(diversion chamber)(13)와 하수 시스템(12)으로부터 폐수의 월류(overflow)와 같이 과잉 유입된 폐수를 수용하기 위한 유입 유로(influent passage)(14)를 포함한다. 상기 처리 시스템(10)은 또한 상기 유입 유로(14)와 유체 연통되는 중공의 샤프트형 구조체(16)와 같은 제1컨테이너와 터널(18)과 같은 제2 컨테이너를 더 포함하는데, 상기 터널은 상기 중공의 샤프트형 구조체(16)와 유체 연통되며, 그 유체 연통은 입출통제가 가능한 방식으로 이루어진다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 제1 부분과 제2 부분 즉 제1 유로(20)와 제2 유로(22)를 포함하는데 일종의 차폐벽(baffle wall)인 분배기(24)로 인하여 각각 분리되어 있다. 일 실시예에서, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 실질적으로 배치되거나, 전체가 매설되고 일반적으로 수직형이다. 예컨대 중공의 샤프트형 구조체(16)와 상기 유로(20)(22)는 각각 세로축을 가질 수 있는데, 상기 세로축은 수직 라인과 일치하거나, 수직 라인에 대해 소정의 각도로 연장된다.

도 2에 도시된 실시예에서, 분배기(24)는 일반적으로 직선형의 구조이고 중공의 샤프트형 구조체(16)의 외벽(26)에 부착된다. 또한 상기 중공의 샤프트형 구조체(16)는 추가적인 차폐벽(25)을 포함할 수 있는데, 상기 차폐벽은 분배기(24)를 지지하고 제1 유로(20)를 2개의 서브 유로들(20a)(20b)로 나눈다. 대안적으로, 분배기(24)는 중공의 샤프트형 구조체(16)의 내부를 동일하거나 서로 다른 부피를 갖는 2개 또는 그 이상의 부분으로 나누는 데 적합한 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 분배기(24)는 일반적으로 V-형태, U-형태, 또는 원형의 수평 단면을 가진 차폐벽일 수 있다. 추가적으로, 분배기(24)는 폐수가 제1 유로(20)로부터 제2 유로(22)로 유동하도록 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥에 근접하여 구성될 수 있다. 예컨대, 분배기(24)는 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥 상부에서 종결되거나, 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥에 근접하여 개구부(opening)를 가질 수 있다.

상기 발명의 일 실시예에서, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 일반적으로 직경 10 ft(feet) ~ 200 ft 범위를 갖는 원형의 수평 단면을 포함한다. 대안적으로, 중공의 샤프트형 구조체(16)의 단면은 각 경우에 적합하도록 설정된 6각형, 8각형, 타원형 또는 직사각형일 수 있고, 5 ft ~ 200 ft 범위의 수력학적 지름을 가질 수 있다. 추가적으로, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 각 경우에 적합하도록 일반적으로 30 ft ~ 200 ft 범위의 세로 길이를 가질 수 있다. 또한, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 콘크리트로 구성되거나, 각 경우에 적합한 물질 예컨대 강철로 구성될 수 있다. 예를 들어, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 다수의 콘크리트 링이 각각 밀봉 처리되어 차례차례 적층되는 구성을 포함할 수 있다.

터널(18)은 개별적 적용에 따라 적합한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 터널(18)은 4 ft ~ 30 ft 범위의 직경과 0.5 mi(mile) ~ 10 mi 범위의 길이를 갖는다. 또한 터널(18)은 콘크리트로 구성되거나, 각 경우에 적합한 물질 예컨대 강철로 구성될 수 있다.

상기 처리 시스템(10)은 처리제 디스펜서로서 예컨대 처리제 주입 시스템(27)을 포함하는데, 이는 처리제로서 염소 또는 염소성분을 함유한 용액을 과잉 유입된 폐수로 주입 또는 그 외의 방식으로 유입시켜 상기 과잉 유입된 폐수를 처리하기 위함이다. 예를 들어, 상기 처리제는 과잉 유입된 폐수를 소독하기 위해 나트륨 차아염소산염 소독액일 수 있다. 상기 처리제 주입 시스템(27)은 또한 주입부(point of injection) 근처에 또는 그에 인접하여 배치된 혼합기(도시되지 않음)를 포함할 수 있는데, 이는 처리제가 폐수와 혼합되도록 하기 위함이다. 혼합기는 예컨대 버블러(bubbler) 또는 기계식 혼합기를 포함할 수 있다.

제어기(28)와 같은 컴퓨터 제어 시스템은 처리제 주입을 제어하기 위하여 처리제 주입 시스템(27)과 연결되어 있다. 상기 제어기(28)는 또한 유입 유로(14) 내부에 배치된 유량 센서(flow sensor)(30), 터널(18)에 배치된 유량 레벨 센서(32) 및 터널(18)로 유동하는 것을 억제하는 자동 게이트(automatic gate)(34)와 통신한다. 제어기(28)는 각 경우에 적합하도록 배치될 수 있는데, 도 1에서는 중공의 샤프트형 구조체(16)에 근접하여 배치된다.

방류 유로(36)는 중공의 샤프트형 구조체(16)의 제2 유로(22)와 유체 연통된다. 상기 방류 유로(36)는 상기 처리 시스템(10)으로부터 처리된 폐수가 강(38)으로 또는 수역(water body)을 수용하는 어떤 곳으로라도 방류되도록 하는데 사용된다.

도 1 내지 도 7을 참조하여, 상기 처리 시스템(10)의 구동을 이하에서 상세히 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대 건조한 날씨와 같은 일반 구동 조건일 경우, 폐수는 하수 시스템(12)의 하수관(trunk sewer)(40)을 통과하여 인터셉 터(interseptor)(42)로 유동한다. 상기 인터셉터(42)는 폐수를 폐수 처리장(wastewater treatment plant)(도시되지 않음)과 같은 폐수 시설로 운반한다. 강우량이 충분할 경우, 상기 하수관(40)의 유량이 인터셉터(42)의 용량(capacity)을 초과할 것이고, 초과한 폐수는 유입 유로(14)로 유동할 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예컨대 과잉 유입된 폐수는 전환 챔버(13) 내의 댐(44)을 월류하여 상기 유입 유로(14)로 유동한다. 바람직하게는, 상기 처리 시스템(10)은 2,000 gal/m ~ 1,500,000 gal/m(gallons/minute) 범위와 같은 비교적 큰 유량(flow rate)을 처리하도록 구성될 수 있다.

과잉 유입된 폐수는 유입 유로(14) 및/또는 중공의 샤프트형 구조체(16)에 위치한 경사지거나 수직 및/또는 수평적인 스크린과 같은 단일 또는 다수의 스크린(46)을 통과하는데, 이는 과잉 유입된 폐수로부터 부유 물질(flotable material) 및/또는 고형물(suspended solids)을 제거하는데 필요하다. 도 3을 참조하면, 과잉 유입된 폐수의 제1 유량은 제1 유로(20)를 통과하여 터널(18)로 유동하는데, 터널(18)로의 유동이 억제될 때까지 그러하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 터널(18)로의 유동은 터널 내부를 채운 상기 폐수가 소정의 레벨에 도달하여 상기 게이트(34)가 자동으로 폐쇄될 때 억제된다. 또 다른 실시예에서 터널(18)이 자체의 용량을 채웠을 때 터널(18)로의 유동이 억제될 수 있다. 터널(18)로의 유동이 억제될 때, 폐수는 터널(18)로부터 펌핑되어 일정한 유량이 계속 터널(18)로 유동할 수 있도록 한다. 그렇지 않으면, 터널(18)로의 유동은 중지된다.

도 4와 관련하여, 터널(18)로의 유동이 억제되기 직전에, 제어기(28)는 처리 제 주입 시스템(27)이 과잉 유입된 폐수로 처리제를 주입하도록 할 수 있다. 상기 처리제는 각 경우에 적합한 비율로 주입될 수 있는데, 예컨대 과잉 유입된 폐수를 기준으로 10 mg/lit(miligrams/liter) ~ 25 mg/lit 범위의 처리제 레벨을 달성하기에 충분한 비율일 수 있다. 상기 처리제 주입 시스템(27)의 혼합기는 처리제와 과잉 유입된 폐수의 혼합이 더 잘 이루어지도록 하는데 사용된다. 그러한 혼합기는 예컨대 처리제 주입부에 및/또는 상기 주입부의 하류(downstream)에 배치된다.

대안적으로, 처리제 주입은 각 경우에 적합한 시간, 예컨대 유량이 인터셉터(42)의 용량을 초과한 직후에 또는 그 외 어느 때라도 시작할 수 있다. 또한 처리제 주입은 예컨대 중공의 샤프트형 구조체(16)의 상류(upstream) 및/또는 상기 중공의 샤프트형 구조체 내부와 같이, 각 경우에 적합한 지점에서 시작할 수 있다. 예를 들어 처리제 주입은 처리제와 과잉 유입된 폐수의 혼합이 용이하도록 댐(44)의 상류에서 시작될 수 있다.

비가 계속 오는 경우, 과잉 유입된 폐수는 제1 유로(20)를 통과하고 분배기(24) 하부를 지나 제2 유로(22)로 유입하는데 중공의 샤프트형 구조체(16)가 용량에 도달할 때까지 유동한다. 특히, 강우가 계속될 경우, 처리과정을 거친 폐수는 도 5에 도시된 바와 같이 방류 유로(36)로 유입된 뒤 강(38)으로 방류된다.

또한 상기 처리 시스템(10)은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 제2 유로(22)에 배치되고 경사지거나 수직 및/또는 수평적인 스크린과 같은 스크린(48)을 단일 또는 다수개로 더 포함하거나, 폐수로부터 유동 물질 및/또는 고형물을 제거하기 위하여 방류 유로(36)에 배치되고 경사지거나 수직 및/또는 수평적인 스크린과 같은 스크린(50)을 단일 또는 다수개를 더 포함할 수 있다. 그러한 스크린(48 및/또는 50)은 대안적으로 또는 추가적으로 유입 유로(14) 내부에 및/또는 제1 유로(20)에 배치된 스크린(46)에 제공될 수 있다.

도 8내지 도 13에 도시된 실시예에서, 중공의 샤프트형 구조체(16)의 제2 유로(22)에 있는 스크린(48)은 일반적으로 수평으로 배열된 스크린 배열부(52)에 배치되고, 상기 스크린 배열부는 상기 제2 유로의 상단에 거의 인접하여 위치한다. 상기 스크린 배열부(52)는 모듈 구성을 가질 수 있어, 유지관리 및/또는 수리시 스크린 배열부(52)의 분해 및 재조립에 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 단일 또는 다수개의 스크린(48)은 스크린 유닛(54)형태로 함께 연결될 수 있고, 상기 스크린 유닛(54)은 일반적으로 수평의 지지 부재(support member)를 단일 또는 다수개로 가지고 있는 지지 구조물에 의해 지지될 수 있다. 상기 지지 부재는 예컨대 스크린 유닛(54)사이에 연장되는 차폐벽 또는 들보(beam)(56)와 같은 것이다. 일 실시예에서 스크린(48)은 각각 스크린 모듈(screen module)로 볼 수 있는데 대략 길이 4.3 ft, 폭 4.0 ft, 높이 1.4 ft를 가지고, 스크린(48)은 5개까지 하나의 스크린 유닛(54) 형태로 구성될 수 있다. 대안적으로 개개의 스크린(48)은 각 경우에 적합한 사이즈 및 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 개개의 스크린(48)은 4 ft ~ 25 ft 범위의 길이, 3 ft ~ 5 ft 범위의 폭 및 1 ft ~ 3 ft 범위의 높이를 가질 수 있다.

개개의 스크린(48)은 각 경우에 적합한 물질로 구성될 수 있고, 예컨대 스테인레스 스틸(316)로 구성될 수 있다. 또한 각 스크린(48)은 각 경우에 적합한 크기의 개구부를 제공하도록 설계될 수 있는데, 예컨대 개구부는 4 mm ~ 2 in 범위를 갖는다. 일 실시예에서 각 스크린(48)은 5 mm의 개구부를 가진 바(bar) 스크린으로 구성될 수 있다. 각 경우에 적합한 스크린(48)은 캘리포니아 모건 힐(Morgen Hill) 사의 CDS 기술로 이용가능하다.

들보(56)는 콘크리트 및/또는 강철과 같이 각 경우에 적합한 물질로 구성될 수 있다. 또한 상기 들보(56)는 중공의 샤프트형 구조체(16)와 일체형으로 형성될 수 있다.

스크린 배열부(52)는 스크린(48)으로부터 잔여물(screening)이라 할만한 물질들을 제거하기 위해 갈퀴 시스템(rake system)(58)과 같은 청소 시스템을 더 포함한다. 상기 갈퀴 시스템(58)은 개개의 스크린(48) 또는 스크린 유닛(54)을 위하여 빗(comb), 브러쉬(brush) 및/또는 스크래퍼(scraper)와 같은 청소 부재(60)를 단일 또는 다수로 포함할 수 있다. 상기 청소 부재(60)는 십자형 버팀대(cross braces)에 의해 함께 연결되고, 각 경우에 적합한 방법을 사용하여 구동될 수 있는데 예컨대 상기 청소 부재 상부에 실장된 수압 실린더 또는 램(ram)을 사용할 수 있다. 또 다른 예시로서, 상기 청소 부재(60)는 수력으로 또는 각 경우에 적합한 수단으로 구동되는 회전가능한 부재(rotatable member)일 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 빗으로 구성된 청소 부재(60)일 경우, 상기 빗은 스크린 물질 위에 배치되어 스크린 물질을 투과하여 지나갈 수 있다. 또 다른 예시로서 상기 청소 부재(60)는 스크래퍼로 구성될 경우, 상기 스크래퍼는 스크린 물질의 하부에 배치된다.

상기 중공의 샤프트형 구조체(16)의 제2 유로(22)를 통과하고 일반적으로 상향적인 유동 패턴은 전형적 CSO 설비로 사용되는 일반 스크린 타입과 비교할 때 스크린(48)상부의 하중(loading)을 감소시킬 수 있다. 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 유로(22)를 통과하는 유동 패턴은 상기 들보(beam)(56) 중에 상기 스크린(48)에 대해 상대적으로 높아진 융기부(raised portion)(62)에 붙잡혀 부유물질을 발생시킬 수 있다. 또한 상기 갈퀴 시스템(58)을 이용해 스크린(48)으로부터 제거된 잔여물 역시 상기 들보(56)의 융기부(62)에 붙잡혀 흐름이 막힐 수 있다. 또한 중량이 있는 잔해물(debris)이 상기 유로(20)(22)에 퇴적될 수 있다.

상기 들보(56)의 융기부(62)는 각 경우에 적합하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 융기부(2)의 바닥면은 스크린(48)위에서 대략 6 in(inch) ~ 60 in로 연장될 수 있다. 추가적으로 융기부(62)는 예컨대 2 ft ~ 20 ft 범위안에서 각 경우에 적합한 폭을 가질 수 있다.

스크린(48)으로의 하중은 가로로 경사지고 5 mm의 개구부를 가진 바 스크린으로서 구성되는데, 예를 들어 상기 중공의 샤프트형 구조체(16)를 통과하는 유동 패턴으로 인하여 70%까지 감소될 것으로 예상된다. 또한 유입된 잔여물의 약 70%는 1)상기 들보(56)의 후면에서 부유하고 보존되거나, 또는 2)중공의 샤프트형 구조체(16) 내부에 퇴적될 것으로 예상된다.

상기 스크린 배열부(52)는 세로로 경사진 바 스크린과 같이 경사지거나 세로형의 스크린보다 더 많은 장점을 제공한다. 예를 들어, 스크린 배열부(52)는 다음과 같은 특징을 제공할 수 있다: 1) 최대 월류 용량에 있어서 최소한의 손실수두(headloss)를 허용하고; 2) 스크린을 수용하기 위한 대형의 지상 구조물에 대한 필요를 감소시키고; 3) 전체 스크린 필드가 모든 경우에 이용 가능하도록 하여 일반적 경우에 스크린의 유효 하중을 감소시키고; 4) 스크린(48)을 통과하는 상향성 유동은 비교적 낮고 일정한 수리학적 부하율(hydraulic loading rate)을 발생시키는데, 상기 부하율은 스크린 접근 속도를 낮게 하고 스크린 필드에 미치는 영향이 감소된다. 또한, 잔여물들은 스크린(48)에 인접하여 구비된 저장 영역 내부로 수집될 수 있고, 예컨대 폐수 처리장의 처리공정을 위하여 인터셉터(42)의 후면으로 배수될 것이다.

상기 스크린 배열부(52)는 각 경우에 적합한 스크린 속도(스크린(48)의 개방 공간을 통과하는 유속)를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스크린 배열부(52)는 3 ft/sec 미만의 스크린 속도를 제공하도록 설계될 수 있고, 이는 현행 산업 실무(모든 스크린(48)에 있어 25%의 블라인딩 인자(blinding factor)를 가정할 때)와 일치하고, 최고 유속에 있어 4 in 이하의 최대 스크린 손실 수두와 일치한다.

긴급 상황일 경우, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 릴리프 게이트(relief gate)(64)는 유량이 스크린(48)을 우회하도록 제공될 수 있다. 상기 긴급 상황용 릴리프 게이트(64)는 예컨대 분배기(24) 내부, 들보(56) 위에 배치될 수 있다. 릴리프 게이트(64)는 각 경우에 적합한 방법으로 예컨대 중력 및/또는 수압에 의해 개방될 수 있다. 또 다른 예시에서, 릴리프 게이트(64)는 레벨 센서, 제어 패널 및/또는 기계적으로 구동하거나 일반용과 백업용 전원장치에 의해 턴-온되는 작동 장치를 이용하여 자동으로 개방될 수 있다. 릴리프 게이트(64)를 개방하는데 전력이 사용된다면 일반 전원이 방전되었을 때 자동적으로 백업용 전원 장치가 작동하게 된다.

도 5를 참조하면, 상기 처리 시스템(10)은 과잉 유입된 폐수가 지속적으로 처리제 주입부로부터 방류 유로(36)의 방류 지점까지 유동할 때 폐수와 처리제의 충분한 접촉시간(contact time)을 제공할 수 있도록 구성된다. 이는 상기 방류 지점에서 폐수의 박테리아 박멸과 같은 소독 작용을 충분히 하기 위함이다. 예컨대 분변계 대장균 박테리아(fecal coliform bacteria)의 평균 레벨이 폐수를 기준으로 400 counts/100 mil(miliiters) 이거나 또는 기타 적합한 레벨일 때, 소독이 충분히 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 처리 시스템(10)은 우수의 설계 유량을 고려하여 전체 접촉 시간이 10분 ~ 30분 범위를 가지도록 구성되는데, 상기 우수의 유량은 유입 유로(14), 중공의 샤프트형 구조체(16) 및/또는 방류 유로(36)에서 필요한 시간을 포함한다. 대안적으로, 상기 처리 시스템(10)은 각 경우에 적합한 접촉 시간을 갖도록 구성될 수 있는데, 상기 접촉 시간은 소기의 소독 레벨을 달성하기 위해 10분 이하 또는 30분 이상일 수 있다. 접촉 시간의 대부분은, 그것이 일부의 접촉 시간이라면, 과잉 유입된 폐수의 유동이 지연되도록 구성된 중공의 샤프트형 구조체(16)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 유동의 지연은 폐수가 하향적으로 제1 유로(20)를 통과하는 제1방향으로 유동한 후에 상향적으로 제2 유로(22)를 통과하는 제2방향으로 유동할 때 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에서 중공의 샤프트형 구조체(16)는 제2 유로(22)로 유입하는 상향 유량이 0.05 ft/sec ~ 1.0 ft/sec 범위를 갖고, 유입 유로(14)로 유입하는 유량은 5,000 gal/m ~ 1,500,000 gal/m의 범위를 갖도록 구성될 수 있다.

과잉 유입된 폐수가 제1 유로(20)를 통과할 때, 스크린(46)에 의해 걸러지지 않은 부유 물질은 제1 유로(20)의 상단에 남게 된다. 또한, 상기 폐수가 중공의 샤프트형 구조체(16)를 통과하여 제1 유로(20)로부터 제2 유로(22)까지 유동할 때, 스크린(46)에 의해 제거되지 않은 비교적 무거운 고형물은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥에 퇴적된다.

상기 처리 시스템(10)은 폐수가 강(38) 또는 그 외 다른 적합한 곳으로 방류되기 전에 폐수의 탈염소화(dechlorination)를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 처리 시스템(10)은 상기 방류 유로(36)에 예컨대 황산염과 같은 탈염소제를 유입시키기 위해 탈염소제 주입 시스템(66)과 같은 탈염소제 디스펜서를 포함한다. 탈염소제 주입 시스템(66)은 제어기(38) 또는 기타 적합한 수단에 의해 제어될 수 있어서, 상기 탈염소제는 적합한 지점에서 유입될 수 있다. 탈염소화는 접촉 시간을 많이 필요로 하지 않기 때문에 방류 유로(36)의 방류지점에 근접하여 주입될 수 있다.

비가 그치면, 인터셉터(42)의 용량이 더 이상 초과되지 않을 것이고 중공의 샤프트형 구조체(16)로의 유동은 중지될 것이다. 도 6을 참조하면, 터널(18) 및 중공의 샤프트형 구조체(16)로의 배수는 상기 인터셉터(42) 또는 그 외의 적합한 유로가 배수 유량을 수용할 정도의 용량을 구비할 때 시작될 수 있다. 배수 과정은 스크린(46)(48)(50)에 의해 수집된 모든 물질은 중공의 샤프트형 구조체(16)안으로 처리함으로서 시작될 수 있다. 예를 들어, 수집된 물질은 빗과 브러쉬 또는 다른 방식으로 스크린(46)(48)(50)으로부터 마찰된다. 대안적으로, 그러한 물질은 스크린(46)(48)(50)으로부터 제거되어 다른 곳에서 처리될 수 있다. 다음 단계에서, 터널(18)과 유체 연통되는 배수 펌핑 스테이션(pumping station)(68)은 중공의 샤프트형 구조체(16)와 터널(18)의 배수에 이용된다. 상기 펌핑 스테이션은 터널(18)의 폐수를 인터셉터(42) 및/또는 기타 적합한 수로로 펌핑하여 폐수가 폐수처리장(도시되지 않음)으로 옮겨지도록 한다.

도 7을 참조하면, 세척(flushing)을 원하는 경우, 일정량의 과잉 폐수는 터널(18)을 세척하기 위해 중공의 샤프트형 구조체(16)에 잔류될 수 있다. 예를 들어, 터널(18)이 배수되기 전에 게이트(34)가 폐쇄시킴으로써, 중공의 샤프트형 구조체(16)가 완전히 배수되지 않은 상태에서 상기 터널(18)이 배수될 수 있다. 그 후에, 상기 게이트(34)는 중공의 샤프트형 구조체(16)에 남아있는 과잉 폐수로 하여금 터널(18)을 세척하도록 하기 위하여 개방될 수 있다.

중공의 샤프트형 구조체(16)는 비교적 작은 수직 유동 속도를 제공하도록 구성될 수 있기 때문에, 중공의 샤프트형 구조체(16)에 의한 손실 수두는 상대적으로 작을 수 있다. 예를 들어, 중공의 샤프트형 구조체(16)와 관련한 손실 수두는 3 ft 보다 작고 특히 적어도 100,000 gal/m ~ 10,000,000 gal/m 이상을 처리하는 시스템에서는 1 ft 보다 작을 수 있다. 그 결과, 유입 유로(14)와 방류 유로(36) 사이의 낙차(head drop)가 비교적 작을 수 있다. 결과적으로, 하수 시스템(12)의 유량과 가용 수두에 따라 처리 시스템(10)은 중력 공급 시스템으로서 작동할 수 있다. 상기 시스템에서 폐수는 중공의 샤프트형 구조체(16)를 통과할 수 있고, 펌핑 작용 없이도 방류 유로(36)로 방류될 수 있다. 또한, 중공의 샤프트형 구조체(16)를 통과하는 저속의 유동은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥에 고형물이 퇴적되도록 할 수 있다. 대안적으로, 상기 처리 시스템(10)은 폐수를 제2 유로(22)로부터 방류 유로(36)로 펌프질해줄 수 있는 펌프(70)를 포함할 수 있다.

추가적으로, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 크기가 클 수 있기 때문에, 해일 보호(surge protection)기능을 제공할 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 터널(18)이 채워지는 동안 발생하는 해일 에너지는 중공의 샤프트형 구조체(16)내에서 효과적으로 소진될 수 있다. 또한, 중공의 샤프트형 구조체(16)는 크기가 클 수 있기 때문에, 과잉 폐수가 중공의 샤프트형 구조체(16)를 통과하여 터널(18)로 유입할 때 에어 릴리프(air relief) 기능을 제공한다.

터널(18)로의 유동이 억제되면, 폐수 유동 방향이 제1 유로(20)에서 제2 유로(22)로 바뀌기 때문에, 폐수는 터널에 존재하는 과잉 폐수의 제1 수량이 배수되지 않은 상태에서 중공의 샤프트형 구조체(16)를 통과할 수 있다. 따라서, 범람이 일어나는 동안, 전체 고형물의 비율이 높을 수 있는 과잉 폐수의 제1 유량(first quantity) 또는 "제1의 세척량(first flush)"은 터널(18)에 잔류될 수 있다. 또한, 과잉 폐수의 제1 유량이 강(38)으로 방류될 필요가 없기 때문에 처리제를 사용하여 처리하지 않는다. 따라서, 처리제의 주입은 강(38)으로의 범람이 예상되는 비가 오는 경우에만 한정된다. 대안적으로, 상기 과잉 폐수의 제 1유량은 처리제로 처리될 수도 있다.

또한, 상기 처리 시스템(10)은 전술한 바와 같이 중공의 샤프트형 구조체(16)의 폐수를 이용하여 터널(18)을 세척할 수 있다. 따라서, 상기 터널(18)은 다른 원천으로부터 처리 시스템(10)에 유입된 추가적인 유량 없이도 세척이 가능하다.

대안적으로, 터널(18)은 경우에 따라 제거될 수도 있다. 그러한 경우, 과잉 폐수는 하수 시스템(12)으로부터 중공의 샤프트형 구조체(16)로 유입된 후 유출수로(36)으로 유동할 수 있다. 이는 위에 상술한 바와 같다. 또한, 단일 또는 다수의 수중용 펌프(71)가 중공의 샤프트형 구조체(16)의 배수를 위하여 상기 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥에 또는 그에 근접하여 배치된다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 처리 시스템(10)은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 세척을 위한 세척 시스템(flush system)(72)을 포함한다. 예를 들어, 상기 세척 시스템(72)은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥(77) 위에 예컨대 1 ft ~ 4 ft 범위로 다중 분사성 헤드(head) 또는 중공의 샤프트형 구조체내에 설치된 노즐(74)을 포함한다. 실시예에서, 상기 노즐(74)은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥 지점에 또는 측벽위에 설치된다. 상기 세척 시스템(72)은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 내용물을 헤더(78)와 같은 적합한 수로를 경유하여 중공의 샤프트형 구조체 바닥 상부에 위치한 노즐(74)로 전달해주는 수중용 파쇄 펌프(chopper pump)(76)를 포함할 수 있다.

세척 시스템(72)은 충분한 에너지를 가지고 중공의 샤프트형 구조체(16)의 내용물이 자체의 바닥부(80)내에서 혼합하도록 고안될 수 있다. 예를 들어, 노즐(74)은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥부(80) 내에서 혼합을 용이하게 하기 위해 일반적으로 일방향으로 향해질 수 있는데, 상기 바닥부는 혼합을 좀 더 용이하게 하기 위하여 예컨대 경사지거나 원뿔형일 수 있다. 도 15에 도시된 실시예에서, 노즐(74)은 중공의 샤프트형 구조체(16)의 바닥부(80)에서 반시계방향의 유동을 일으키도록 반시계 방향으로 각각 마주하고 있다. 노즐(74)은 또한 중공의 샤프트형 구조체(16) 내부의 혼합을 촉진하기 위하여 수직축의 소용돌이 운동은 물론 균일한 회전 운동을 일으키도록 구성될 수 있다. 적합한 노즐로는 예컨대 워싱턴 주의 몬테사노 시에 위치한(Montesano, Washington) 바우한 사(Vaughan Co., Inc) 사 제품을 사용할 수 있다.

상기 세척 시스템(72)은 예를 들어 중공의 샤프트형 구조체 내부의 수위가 바닥부(80)의 첨단까지 배수되었을 경우 실행될 수 있다. 세척 시스템은 배수가 진행되는 동안 샤프트 저면에 위치한 고형물이 재부유(re-suspension)(씻겨져 내려감)하도록 중공의 샤프트형 구조체의 저면을 따라 충분한 속도로 진행된다. 전형적으로, 하수 시스템은 2 ft/sec의 속도를 가져서 저속의 유동 조건에서 하수 시스템에 퇴적된 물질을 재부유하도록 고안될 수 있다.

또 다른 예시에서, 수위가 가장 높은 상부에 배치되고, 기울어져서 물을 쏟아버릴 수 있는 물받이(tipping or dump bucket)가 단일 또는 다수로 존재하여 중공의 샤프트형 구조체(16)의 세척에 이용될 수 있다. 또 다른 예시에서, 세척 시스템은 강물이나 휴대용 물 공급장치와 같은 다른 원천으로부터 물을 공급받는 펌프를 단일 또는 다수로 구비하고 상기 펌프가 단일 또는 다수의 고압 노즐과 연결되도록 하여 중공의 샤프트형 구조체(16)의 세척에 이용될 수 있다.

도 17 및 도 18은 추가적인 실시예에 따른 중공의 샤프트형 구조체(16')를 도시하는데, 상기 중공의 샤프트형 구조체(16')는 위에 전술한 중공의 샤프트형 구조체(16)와 규모와 특징이 유사하다. 상기 중공의 샤프트형 구조체(16')는 폐수의 제 1유량 또는 "제1의 세척량"이 강(38) 또는 기타 적합한 지역으로 방류되지 않도록 상기 수량을 수용한다. 중공의 샤프트형 구조체(16')는 일반적으로 수직형인 제1 유로(20')와 제2 유로(22')를 가지고 이 두 유로들은 차폐벽과 같은 분배기(24')에 의해 분리된다. 상기 분배기는 중공의 샤프트형 구조체(16')의 바닥에 근접하여 유동이 제1 유로(20')에서 제2 유로(22')로 진행하도록 한다. 중공의 샤프트형 구조체(16')는 또한 일반적으로 수직형인 제3 유로(82)를 포함하는데, 상기 제3 유로는 도시된 바와 같이 중공의 샤프트형 구조체(16')의 바닥까지 각각 연장되고 있는 분배기들(84)(86)에 의해 제1 유로(20') 및 제2 유로(22')와 분리된다. 분배기(84)는 또 다른 분배기(86)보다 높이가 낮으며, 두 분배기(84)(86)는 기존의 분배기(24) 위까지 연장된다.

또한, 분배기(84)(86)는 각 경우에 적합한 구성을 갖는다. 예를 들어, 각각의 분배기는 도 17에 도시된 바와 같이 일반적으로 직선형 내벽을 갖는다. 또 다른 예시에서, 분배기(84)(86)는 구조적으로 유리한 특성을 제공하기 위하여 한쪽 벽이 만곡벽 또는 아치형 벽으로 형성될 수 있다.

이러한 중공의 샤프트형 구조체의 구성과 함께 유입 유로(14)는 유동이 상기 제3 유로(82)로 직접 이동하여 제3 유로(82)가 상기 "제1의 세척량"을 수용하도록 고안된다. 제3 유로(82)는 분배기(84)의 높이까지 채워지면, 과잉 폐수가 분배기(84)를 월류하여 제1 유로(20')로 유입하도록 유동이 진행된다. 제3 유로(82)가 채워지기 직전에, 또는 위에 전술한 바에 따라 기타 적합한 시간에 처리제가 폐수에 유입되어 위에 상술한 바와 유사한 방법으로 폐수가 소독된다. 그 후에, 상술한 바와 유사한 방법으로 중공의 샤프트형 구조체 내부의 유동의 진행이 일어난다. 특히, 비가 계속 오는 경우, 폐수는 제1 유로(20')를 통과하고, 분배기(24')의 하단에서 또는 분배기(24')를 통과하여 제2 유로(22')로 유입한다. 경우에 따라, 비가 계속 오는 경우, 처리과정을 거친 폐수는 스크린 배열부(52)를 통과하고, 강(38) 또는 기타 적합한 지역에 방류되기 위하여 방류 유로(36)로 유동할 것이다. 또한, 플랩형 게이트(flap gate)(88)와 같은 일방향 게이트가 방류 유로(36)내부에 구비되어 유동이 강(38)으로부터 중공의 샤프트형 구조체(16')로 유입하는 것을 억제한다.

비가 멈추면, 중공의 샤프트형 구조체(16')는 그와 관련하여 위에 전술한 방식과 유사하게 배수되고 유출된다. 예를 들어, 수중용 파쇄 펌프(도시되지 않음)와 같은 단일 또는 다수의 배수용 펌프가 중공의 샤프트형 구조체(16')의 바닥에 또는 그에 근접하여 배치된다. 이 때 적어도 한 개의 펌프는 제3 유로(82) 내부에 배치되고 또 다른 펌프는 제3 유로(82)의 외부에 배치된다.

제1 유로(20'), 제2 유로(22') 및 제3 유로(82)는 도시된 바와 같이 단일 중공의 샤프트형 구조체로서 일체형으로 형성되거나 세 개의 유로들이 다중 중공의 샤프트형 구조체로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 유로(82)는 제1 유로(20')와 제2 유로(22')로 설정된 중공의 샤프트형 구조체와는 별개로 존재하는 또 하나의 중공의 샤프트형 구조체에 의해 형성될 수 있다. 그러한 실시예에서, 상기 제3 유로(82)의 상단은 제1 유로(20')의 상단과 일반적으로 수평적인 연결부 유로에 의하여 연결될 수 있는데, 상기 연결부 유로는 제1 유로(20')를 향하여 비스듬한 경사로 하향한다.

또 다른 예시에서, 수로(20')(22')(82)는 각각 별도의 중공의 샤프트형 구조체로서 형성되고, 개개의 중공의 샤프트형 구조체가 서로 이격되어, 연결부 유로에 의하여 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 제3 유로(82)의 상단은 제1 유로(20')의 상단과 일반적으로 수평적인 연결부 유로에 의하여 연결될 수 있고, 상기 연결부 유로는 제1 유로(20')를 향하여 비스듬한 경사로 하향한다. 제1 유로(20')의 하단은 제2 유로(22')의 하단과 일반적으로 수평적인 연결부 유로에 의하여 연결될 수 있고, 상기 연결부 유로는 제2 유로(22')를 향하여 비스듬한 경사로 하향한다.

도 19 내지 도 23은 본 발명에 따라, 하수 시스템(112)에 과잉 유입된 폐수를 하수 시스템(112)으로부터 받아서 처리하기 위한 폐수 처리 시스템의 추가적인 실시예(110)이다. 하수 시스템(112)은 예를 들어 공중 오수와 우수를 함께 운반하는 합류식 하수 시스템이거나(합류식 관로), 비가 오는 경우 유량이 증가하는 공중 오수식 하수 시스템(공중 오수식 관로)일 수 있다. 그러한 공중 오수식 하수 시스템은 우수가 공중 오수식 하수 시스템에 침투하여 유량이 증가하게 된다. "폐수"라는 용어는 본 출원에서 공중 오수 및/또는 우수로서 사용된다.

폐수 처리 시스템(110)은 전환 챔버(113)와 폐수의 월류처럼 하수 시스템(112)에 과잉 유입된 폐수를 수용하기 위한 유입 유로(114)를 구비한다. 또한 처리 시스템(110)은 도시된 바와 같이 유입 유로(114)와 유체 연통되는 제1과 제2의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)처럼 별도의 부분으로 구획된 제1과 제2의 컨테이너를 포함하고, 연결부 유로(117)에 의해 연결되어 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 실질적으로 또는 전체적으로 지하에 매설되고 일반적으로 수직방향으로 배치된다. 예를 들어, 각각의 샤프트(115)(116)는 수직 라인과 일치하거나 수직 라인에 대해 소정의 각도로 연장되는 세로축을 가진다. 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 각 경우에 적합한 구성을 가질 수 있고, 본 발명의 실시예에서 일반적으로 10 ft ~ 200 ft 범위의 원형의 수평적 단면을 포함한다. 대안적으로, 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)의 단면은 6각형, 8각형, 타원형 또는 직사각형 처럼 각 경우에 따라 적합한 형태를 가지고, 5ft~200ft 범위와 같이 각 경우에 적합한 수력학적 지름(hydraulic diameter)을 가진다. 추가적으로, 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 각 경우에 적합한 길이를 갖는데, 일반적으로 30 ft ~ 200 ft 범위의 세로길이를 갖는다.

중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 일반적으로 크기와 형태가 동일할 수 있다. 대안적으로, 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 크기 및/또는 형태가 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)는 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)보다 작은 수력학적 지름을 가질 수 있다. 더 상세한 예시로서, 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)는 5 ft ~ 40 ft 범위의 수력학적 지름을 가지고, 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)는 20 ft ~ 200 ft 범위의 수력학적 지름을 가질 수 있다.

또한, 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 콘크리트 및/또는 각 경우에 알맞은 물질 예컨대 강철로 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 밀봉 처리되어 차례차례 적층된 다수의 콘크리트 링을 구비할 수 있다.

연결부 유로(117)는 일반적으로 수평으로 연장되고, 각 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)를 각각의 중공의 샤프트형 구조체의 하단에 근접하여 연결시킨다. 또한, 연결부 유로(117)는 중공의 샤프트형 구조체(115)(116) 사이에 폐수가 유동할 수 있도록 각 경우에 적합한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 연결부 유로(117)는 일반적으로 실린더형 구조일 수 있는데, 상기 실린더형 구조의 단면은 각 경우에 적합하도록 예컨대 원형, 6각형, 8각형, 타원형 또는 직사각형과 같은 형태를 가질 수 있다. 연결부 유로(117)는 각 경우에 적합한 수력학적 지름, 예컨대 5 ft ~ 30 ft 범위의 수력학적 지름을 갖고, 각 경우에 적합한 길이 예컨대 1 ft ~ 500 ft 범위의 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 연결부 유로(117)는 콘크리트 및/또는 각 경우에 적합한 물질 예컨대 강철로 구성될 수 있다.

언급한 구성방식에 따라 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)에 정의된 부피는 연결부 유로의 부피보다 클 수 있다. 예를 들어, 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)에 정의된 부피는 연결부 유로(117)의 부피에 비하여 적어도 2배이다.

상기 처리 시스템(110)은 처리제 주입 시스템(118)과 같은 처리제 디스펜서를 더 포함하여, 염소 또는 염소 성분을 함유한 용액과 같은 처리제를 폐수에 주입 또는 그외 다른 방식으로 도입한다. 예를 들어, 처리제는 폐수를 소독하기 위하여 나트륨 차아염소산염 소독액일 수 있다. 처리제 주입 시스템(118)은 처리제 주입부에 또는 그에 근접하여 혼합제와 폐수의 혼합을 위한 혼합기(도시되지 않음)를 더 포함한다. 혼합기는 예를 들어 버블러(bubbler) 및/또는 기계적 혼합기를 포함할 수 있다.

처리 시스템(110)은 제어기(12)와 같은 컴퓨터 제어 시스템을 포함하는데 상기 제어기는 처리제 주입을 제어하기 위하여 처리제 주입 시스템(118)과 통신한다. 또한 상기 제어기(120)는 유입 유로(114)에 배치된 유량 센서(122)와 통신한다.

처리제 주입 시스템(118)과 제어기(120)는 각 경우에 적합한 지점에 각각 배치될 수 있는데, 도 19에 도시된 실시예에서, 상기 처리제 주입 시스템(118)은 유입 유로(114)에 근접하여 위치하고 상기 제어기(12)는 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)에 근접하여 배치된다. 또 다른 예시로서, 처리제 주입 시스템(118)과 제어기(12)는 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116) 중 하나의 첨단에 배치될 수 있다. 또한 처리제 주입 시스템(118)과 제어기(120)는 동일하거나, 별도의 구조로 또는 하나의 구획으로 배치될 수 있다.

방류 유로(124)는 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)와 유체 연통된다. 방류 유로(124)는 처리 시스템(110)에 의해 처리된 폐수가 강(126) 또는 기타 적합한 지역, 예컨대 수역을 수용하는 또 다른 곳으로 방류되는데 사용된다.

도 19 내지 도 23은 처리 시스템(110)의 구동에 대해 이하에서 상세히 설명될 것이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 건조한 날씨와 같은 일반적인 조건에서, 폐수는 하수 시스템(112)의 하수관(128)을 통과하여 인터셉터(130)에 유입한다. 상기 인터셉터(130)는 폐수를 폐수 처리장(도시되지 않음)과 같은 처리 시설로 운반한다. 강우량이 충분할 경우, 하수관(128)의 폐수는 인터셉터(130)의 용량을 초과하고, 초과한 폐수는 유입 유로(114)로 유동하게 된다. 도 21에 도시된 바와 같이 예컨대 폐수는 전환 챔버(113)내부의 댐(132)을 월류하여 유입 유로(114)로 유동한다. 바람직하게는, 상기 처리 시스템(110)은 2,000gal/m~1,500,000 gal/m 과 같은 범위의 비교적 큰 유량을 처리할 수 있도록 구성된다.

유량 센서(122)에 의해 유량이 탐지될 때, 예컨대 제어기(120)는 처리제 주입 시스템(118)을 가동시켜 폐수 안에 처리제가 주입되도록 할 수 있다. 상기 처리제는 각 경우에 적합한 비율로 주입될 수 있는데, 예컨대 초과된 폐수량을 기준으로 10mg/lit~25mg/lit의 범위의 폐수를 처리하기에 충분한 비율일 수 있다. 처리제 주입 시스템(120)의 혼합기는 처리제와 폐수의 혼합이 더 잘 되도록 사용될 수 있다. 그러한 혼합기는 예컨대 처리제 주입부의 하단 및/또는 그에 인접하여 배치될 수 있다.

대안적으로, 처리제 주입은 각 경우에 적합한 시간에 예컨대 인터셉터(130)의 용량이 초과된 직후거나, 그 이후 어느 시점에 예컨대 중공의 샤프트형 구조체(115)(116) 중 어느 하나에서 또는 두 개의 중공의 샤프트형 구조체에서 유량이 감지되었을 때 시작된다. 또한, 처리제 주입은 각 경우에 적합한 지점, 예컨대 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)의 상류, 상기 중공의 샤프트형 구조체(115)(116) 중 어느 하나 또는 두 개의 중공의 샤프트형 구조체의 내부에, 및/또는 연결부 유로(117) 내부에서 이루어진다. 예를 들어, 처리제 주입은 처리제와 폐수의 혼합이 용이하도록 댐(132)의 상류에서 이루어질수도 있다.

폐수는 댐(132)을 월류한 후에 경사지거나, 수직형 및/또는 수평형이고, 폐수로부터 부유물질 및/또는 고형물을 제거하기 위해 유입수로(114) 및/또는 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)에 배치된 단일 또는 다수의 스크린(134)을 통과하여 유동할 수 있다. 과잉 폐수는 일반적으로 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)로 하향하는 제1 방향으로 유동하고 연결부 유로(117)를 통과하여 일반적으로 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)로 상향하는 제2 방향으로 유동한다.

비가 계속 오는 경우, 과잉 폐수는 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)를 통과하고, 연결부 유로(117)를 지나 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)로 유동하는데, 이는 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)의 용량이 채워질 때까지 진행된다. 경우에 따라, 비가 계속 오는 경우, 폐수는 방류 유로(124)로 유입한 후 강(126)으로 방류된다. 이는 도 22에 도시된 바와 같다. 상기 처리 시스템(110)은 폐수의 유동 물질 및/또는 고형물을 제거하기 위해서 경사지거나, 수직형 및/또는 수평형이고, 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)에 배치된 단일 또는 다수의 스크린(136)을 포함하거나 및/또는 경사지거나, 수직형 및/또는 수평형이고, 방류 유로(124)에 배치된 단일 또는 다수의 스크린(137)을 포함한다. 그러한 스크린(136 및/또는 137)은 유입 유로(114) 및/또는 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)에 배치된 스크린(134)에 대해 대안적으로 또는 추가적으로 구비될 수 있다.

도 19 내지 도 23의 실시예에서, 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)에 구비된 단일 또는 다수의 스크린(136)은 일반적으로 수평형 스크린 배열부(138)에 배치되는데, 상기 스크린 배열부는 중공의 샤프트형 구조체(116)의 상단에 근접하여 배치된다. 상기 스크린 배열부(138)는 위에 전술한 스크린 배열(52) 예시와 같이 각 경우에 적합한 구성을 가질 수 있다.

처리 시스템(110)은 폐수가 처리제 주입부에서 방류 유로(124)로부터 방류되는 지점까지 지속적으로 유동하는 동안 처리제와 폐수 사이에 충분한 접촉 시간을 가지도록 구성되는데, 이는 방류지점에서 폐수의 박테리아 박멸과 같은 소독을 충분히 하기 위함이다. 충분한 소독은 예컨대 분변계 대장균 박테리아 레벨이 폐수를 기준으로 400 counts/mil 보다 적거나 또는 그 외 적합한 레벨에서 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 처리 시스템(110)은 전체 접속 시간이 10분 ~ 30분으로 구성될 수 있는데, 이는 하수 시스템(112), 유입 유로(114), 중공의 샤프트형 구조체(115)(116), 연결부 유로(117) 및/또는 방류 유로(124)에서 발생할 수 있는 접속 시간을 모두 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 처리 시스템(110)은 소기의 소독 레벨을 달성하기 위하여 각 경우에 적합하도록 10분 이하 또는 30분 이상의 접촉시간을 가지도록 구성될 수 있다.

접촉 시간의 대부분은, 그것이 전체 접촉시간이 아닐 경우, 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)와 연결부 유로(117)에 의해 제공될 수 있다. 또한, 일반적으로 수평의 유동이 터널을 통과하며, 접촉 시간의 대부분이 그에 대응하는 하강 및 상승 샤프트(drop and riser shafts)에 비하여 터널에 설정되는 종래의 시스템과는 반대로, 상기 처리 시스템(110)의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)가 연결부 유로(117)에 비하여 접촉 시간의 대부분을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)를 통과하는 유동 시간은 연결부 유로(117)를 통과하는 유동시간의 적어도 2배이다. 또 다른 예시에서, 각각의 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)를 통과하는 유동 시간은 연결부 유로(117)를 통과하는 유동 시간의 적어도 2배이다.

중공의 샤프트형 구조체(115)(116)의 하단에 근접하여 배치된 연결부 유로(117)를 이용해서, 폐수는 일반적으로 하향하여 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)를 통과한 후 연결부 유로(117)를 지나 상향하여 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)를 통과한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)는 상향 유량이 0.05 ft/sec ~ 1.0 ft/sec의 범위를 가지고, 유입 유로(114)로 유입하는 유량이 2,000 gal/m ~ 1,500,000 gal/m의 범위를 가지도록 구성될 수 있다.

과잉의 폐수가 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)를 통과할 때 스크린(134)에 걸러지지 않은 부유 물질은 제1 중공의 샤프트형 구조체의 상단에 근접하여 잔류할 수 있다. 또한, 과잉의 폐수가 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)를 통과할 때 비교적 무거운 고형물은 스크린(134)(136)에 의해 제거되지 않고 상기 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)중 어느 하나 또는 두 개의 중공의 샤프트형 구조체의 바닥에 퇴적될 수 있다.

상기 처리 시스템(110)은 폐수가 강(126) 또는 그 외 적합한 지역으로 방류 되기 전에 폐수의 탈염소화를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 처리 시스템(110)은 탈염소제 주입 시스템(139)과 같은 탈염소제 디스펜서를 포함하여 황산염과 같은 탈 염소제를 방류 유로(124)에 주입한다. 상기 탈 염소제 주입 시스템(139)은 제어기(120) 또는 그 외 적합한 수단에 의해 제어되기 때문에 탈염소제가 적합한 지점에서 주입될 수 있다. 탈염소제는 접촉 시간을 많이 필요로 하지 않기 때문에 방류 유로(124)의 방류 지점에 근접하여 주입된다.

비가 그치고, 인터셉터(130)의 용량이 더 이상 초과되지 않으면 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)로의 유동은 중지된다. 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)의 배수는 배수되는 유량이 인터셉터(130) 또는 그 외 적합한 수로의 용량을 채웠을 때 시작된다. 배수 과정은 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)중 어느 하나 또는 두 개의 중공의 샤프트형 구조체 내부의 스크린(134~137)에 의해 수집된 모든 물질이 제거될 때 시작된다. 예를 들어, 상기 수집된 물질은 빗, 브러쉬, 또는 그 외의 방식으로 스크린(134~137)으로부터 정돈된다. 대안적으로, 그러한 물질은 스크린(134~137)으로부터 제거되고 그 외의 지점에서 처리된다. 도 23을 참조하면, 단일 또는 다수의 수중용 펌프(140)는 예컨대 과잉 폐수를 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)로부터 펌핑하여 상기 중공의 샤프트형 구조체와 유체 연통되는 단일 또는 다수의 파이프와 같은 배수 유로(dewatering passage)(141)로 옮겨주는 데 사용된다. 상기 배수 유로(141)는 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)의 폐수를 인터셉터(130) 및/또는 그 외 폐수가 폐수처리장(도시되지 않음)으로 운반되는데 적합한 유로로 운반시키는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서 배수로(141)는 일반적으로 상향하여 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)로 유입하고, 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)의 측벽을 통과하여 인터셉터(13)로 연장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)는 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)의 하부로 연장될 수 있고, 연결부 유로(117)는 제2 중공의 샤프트형 구조체를 향하여 비스듬히 하향할 수 있는데, 이는 중공의 샤프트형 구조체들(115)(116)의 배수를 용이하게 하기 위함이다. 또 다른 예시에서, 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)는 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)의 하부로 연장될 수 있고, 연결부 유로(117)는 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)를 향하여 비스듬히 하향할 수 있어서, 제1 중공의 샤프트형 구조체에 직접 연결되거나 및/또는 그 내부에 배치된 배수로를 통과하는 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)의 배수를 용이하게 한다.

처리 시스템(110)은 중공의 샤프트형 구조체(115)(116) 중 어느 하나 또는 두 개의 중공의 샤프트형 구조체 및/또는 연결부 유로(117)의 세척을 위한 세척 시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있는데, 이는 예컨대 슬러지(sludge)를 제거하기 위함이다. 그러한 세척 시스템은 각 경우에 적합한 구성을 가지는데, 예컨대 단일 또는 다수의 샤프트 측벽에 실장되고 수중용 펌프에 연결된 분사 헤드 또는 노즐을 단일 또는 다수로 구비할 수 있다. 더 상세한 예시로서, 상기 세척 시스템은 위에 상술한 세척 시스템(72)과 유사한 구성을 가질 수 있다. 또한 세척 시스템은 제1 중공의 샤프트형 구조체(115), 제2 중공의 샤프트형 구조체(116) 및/또는 연결부 유로(117)에 배치될 수 있다. 또 다른 예시로서, 세척 시스템은 기울어져서 물을 쏟아버리는 물받이를 단일 또는 다수로 포함할 수 있는데, 상기 물받이는 중공의 샤프트형 구조체(115)(116) 중 어느 하나 또는 두 개의 중공의 샤프트형 구조체의 수위가 가장 높은 상부(high water level)에 배치된다.

중공의 샤프트형 구조체(115)(116)는 비교적 작은 수직 유동 속도를 제공하도록 구성될 수 있기 때문에, 상기 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)에 의해 야기된 손실 수두는 비교적 작을 수 있다. 예를 들어, 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)와 관련한 손실 수두는 3 ft 이하일 수 있다. 그 결과 유입 유로(114)와 방류 유로(124) 사이의 낙차가 비교적 작을 수 있다. 결과적으로, 하수 시스템(112)의 유량과 가용 수두에 따라 처리 시스템(110)은 중력 공급 시스템으로서 구동될 수 있고, 상기 시스템에서 과잉 폐수는 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)를 통과하여 펌핑의 필요 없이 방류 유로(124)로 유동한다. 또한, 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)를 통과하는 유동의 낮은 수직 속도는 또한 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)의 바닥에 고형물이 퇴적되도록 할 수 있다. 대안적으로, 처리 시스템(110)은 단일 또는 다수의 펌프(142)를 구비하여 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)에서 폐수를 펌핑하여 방류 유로(124)로 옮겨주거나, 및/또는 단일 또는 다수의 펌프(도시되지 않음)를 구비하여 유입 유로(114)에서 폐수를 펌핑하여 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)로 옮겨준다.

또한, 상기 처리 시스템(110)은 저장 터널과 같은 추가적인 컨테이너를 더 포함할 수 있는데, 상기 터널은 중공의 샤프트형 구조체(115)(116) 중 어느 하나 또는 두 개의 중공의 샤프트형 구조체로부터 유체방식의 연통이 억제 가능하도록(inhibitable) 구성된다. 예를 들어, 처리 시스템(110)은 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)에 연결되거나 그것의 하단에 근접한 터널(144)(도 19에 가상선으로 도시되어 있음)을 포함할 수 있다. 그러한 터널은 예를 들어 전체 고형물의 비율이 높을 수 있는 폐수의 제1수량 또는 "제1의 세척량"을 수용하기 위하여 사용될 수 있다. 터널에 수용된 폐수가 소정의 레벨에 도달하면 터널로의 유동은 억제되는데, 이 때 예컨대 제2 샤프트구조(116)와 터널(144)이 접합된 지점에 근접하여 배치된 자동문을 사용된다. 또 다른 예시에서, 터널(144)로의 유동은 상기 터널(144)이 용량에 도달했을 때 억제된다. 터널(144)로의 유동이 억제되면 폐수는 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)로부터 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)로 유동한 후 방류 유로(124)로 유입한다. 이는 위에 상술한 바와 같다. 그러한 터널의 사용에 관련하여 보다 상세한 사항은 미국 특허 출원 번호 6,503,404에 개시되어 있고, 여기에서 그 전체내용을 참고로 한다.

또한, 처리 시스템(110)은 유동 시간 및/또는 접촉 시간을 늘리기 위하여 2개 이상의 별도로 분리된 중공의 샤프트형 구조체를 포함한다. 예를 들어, 처리 시스템(110)은 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)에 근접하여 위치한 제3과 제4의 중공의 샤프트형 구조체(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 제3중공의 샤프트형 구조체는 연결부 유로를 이용하여 제2 중공의 샤프트형 구조체(116)와 연결되는데, 상기 연결부 유로는 제2 중공의 샤프트형 구조체와 제3 중공의 샤프트형 구조체의 상단에 근접하여 위치한다. 유사한 방법으로, 제4중공의 샤프트형 구조체는 제3과 제4의 중공의 샤프트형 구조체 하단에 근접하여 위치한 연결부 유로를 이용하여 제3중공의 샤프트형 구조체와 연결된다.

또 다른 예시에서, 미국 특허 출원 번호 6,503,404 에 개시된 것과 같은 분할 중공의 샤프트형 구조체는 중공의 샤프트형 구조체(115)(116)과 관련하여 사용된다. 보다 상세하게는, 그러한 분할 중공의 샤프트형 구조체는 제1 중공의 샤프트형 구조체(115)의 상향부 및/또는 제2 중공의 샤프트형 구조체의 하향부와 연결될 수 있다.

도 24는 본 발명의 또 다른 측면에 따른 폐수 저장 또는 수용 시스템(150)을 도시한 것으로서, 이는 상술한 하수 시스템(112)과 같은 하수 시스템으로부터 유입 유로(152)를 통과하는 폐수를 수용하기 위함이다. 상기 시스템(150)은 하수 시스템의 폐수를 수용하는 데 적응된 일반적으로 수직지향형 중공의 샤프트형 구조체(154)를 포함하고, 상기 중공의 샤프트형 구조체(154)와 유체 연통된 방류 유로(156)를 포함한다.

이러한 실시예에서, 위에 상술한 바와 같은 처리제는 중공의 샤프트형 구조체(154)의 상류에 존재하는 폐수에 첨가될 수 있는데, 폐수가 중공의 샤프트형 구조체(154)에 도달하기 이전에 접촉시간을 확보하기 위한 충분한 거리가 필요하다. 처리제는 처리제 디스펜서(118')을 이용하여 폐수에 주입되거나 그 외의 방식으로 유입될 수 있다.

중공의 샤프트형 구조체(154)는 이미 처리과정을 거치고, 500,000 gal~20,000,000 gal 또는 그 이상의 비교적 큰 용량인 폐수를 수용하도록 구성된다. 또 다른 예시에서, 중공의 샤프트형 구조체(154)는 500,000gal 이하의 폐수를 수용하도록 구성된다. 또한, 중공의 샤프트형 구조체(154)에 의해 수용된 폐수가 소정의 레벨에 도달할 경우, 중공의 샤프트형 구조체(154)는 처리과정을 거친 폐수가 방류 유로(156)를 통과하여 강(157) 또는 그 외 적합한 지역, 예컨대 수역을 수용하는 다른 곳으로 방류될 수 있도록 구성된다.

중공의 샤프트형 구조체(154)의 단면은 각 경우에 적합하도록 원형, 6각형, 8각형, 타원형 또는 직사각형과 같은 형태를 가질 수 있다. 또한, 중공의 샤프트형 구조체(154)는 각 경우에 적합한 수력학적 지름 D와 상기 수력학적 지름보다 적어도 50% 이상 큰 높이 H(중공의 샤프트형 구조체(154)와 방류 유로(156)의 접합점에서 중공의 샤프트형 구조체(154)의 바닥부터 방류 유로(156)의 바닥까지의 높이)를 가진다. 예시적으로, 수력학적 지름 D는 30ft~200ft 범위를 가지고, 높이H는 50 ft ~ 200 ft 범위를 가진다. 실시예에서, 높이 H는 적어도 수력학적 지름 D의 70%이고, 또 다른 실시예에서는 적어도 수력학적 지름 D의 110% 이다.

강우량이 충분할 경우, 폐수는 하수 시스템으로부터 유입 유로(152)를 통과하여 중공의 샤프트형 구조체(154)로 유입하고 상기 중공의 샤프트형 구조체(154)가 소정의 채움 레벨(fill level)에 도달하였을 경우, 폐수는 중공의 샤프트형 구조체(154)를 가로질러 방류 유로(156)로 유입한다. 상기 시스템(150)은 방류되기 전에 폐수의 필터링을 위한 스크린(158)을 단일 또는 다수로 더 포함할 수 있다.

비가 그친 뒤, 중공의 샤프트형 구조체(154)는 상기 처리 시스템(110)과 관련하여 전술한 바와 유사한 방법으로 배수된다. 예를 들어, 중공의 샤프트형 구조체(154)에 존재하는 폐수는 배수로(141')에 연결된 단일 또는 다수의 펌프(140')를 이용하여 하수 시스템(112)으로 펌핑될 수 있다. 또한, 중공의 샤프트형 구조체(154)는 전술한 시스템(110)과 유사한 방법으로 세척될 수 있다.

본 발명의 실시예들이 도시되고 상술되었으나, 이는 본 발명의 모든 가능한 실시예를 도시하거나 상술한 것이 아니다. 특징들에 사용된 용어는 설명 용어에 불과하며 본 발명의 범위 내에서 가능한 모든 변형에 있어 이해될 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템(10)의 단일 또는 다수의 스크린(46)은 스크린 배열부(52)와 관련하여 위에 도시된 것과 유사하게 구성될 수 있다. 또 다른 예시로서, 본 발명에 따른 폐수 처리 시스템의 컨테이너는 각 경우에 적합한 방식으로 구성되고, 예컨대 본문에서 참고자료로 활용된 미국 특허 출원번호 6,503,404에 제시된 것과 같은 구성을 가질 수 있다.

Claims

하수 시스템이 범람할 때 발생한 과잉 폐수를 상기 하수 시스템으로부터 수용하여 처리하기 위한 폐수 처리 시스템에 있어서, 상기 폐수 처리 시스템은

처리제를 폐수에 주입하기 위한 처리제 디스펜서;

상기 하수 시스템으로부터 과잉 폐수를 수용하고, 제1 부분과 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분과 제2 부분 각각은 상단과 하단을 가지고 있고, 상기 제1 부분의 하단과 상기 제2 부분의 하단이 서로 연결되어 있는 컨테이너;

상기 컨테이너의 제2 부분에 배치된 스크린 배열부; 및

상기 컨테이너의 제2 부분과 유체연통되는 폐수 방류 유로;

를 포함하고,

상기 스크린 배열부는 복수의 스크린들과 상기 스크린들을 지지하는 지지구조체를 포함하고, 상기 지지구조체는 상기 스크린들 사이에서 상기 스크린들 보다 높게 배치되어 폐수에 의해 운반된 잔해물을 붙잡는 융기부를 포함하며,

상기 시스템은 강우의 발생 중에, 상기 과잉 폐수를 상기 하수 시스템으로부터 수용하고, 상기 폐수가 상기 컨테이너의 제1 부분의 상단으로 유동하고 컨테이너의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 및 상기 스크린 배열부를 통과한 후 상기 폐수 방류 유로로 유동하며, 상기 과잉 폐수는 제1 방향으로 컨테이너의 상기 제1 부분을 통과한 후 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 상기 제2 부분을 통과하여 유동하고, 강우의 발생 중에 상기 처리제가 상기 폐수의 일부 또는 전부를 처리하기 위한 폐수 접촉 시간을 갖도록 상기 처리제 디스펜서가 상기 처리제를 주입하며,

상기 스크린 배열부는 상기 제2방향에 대해 횡방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 폐수 처리 시스템은 릴리프 게이트를 더 포함하며, 상기 릴리프 게이트는 상기 스크린 배열부 위에 그리고 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치되고, 상기 릴리프 게이트는 폐수로 하여금 상기 스크린 배열부를 우회하여 상기 방류 유로로 유동하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 컨테이너는 상단과 하단을 가진 제3 부분과, 상기 제3 부분과 제1 부분 사이에 배치되는 분배기를 포함하고, 상기 제3 부분은 제1 부분 보다 아래에 위치하여 상기 하수 시스템으로부터 나온 상기 과잉 폐수를 상기 제1 부분보다 먼저 수용하며, 상기 분배기는 상기 제3 부분의 폐수 수용가능 용량이 초과되었을 경우, 폐수가 제3 부분으로부터 상기 분배기를 월류하여 제1 부분으로 유동할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 컨테이너는 중공의 샤프트형 구조체를 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 중공의 샤프트형 구조체의 제1유로를 형성하고, 상기 제2 부분은 상기 중공의 샤프트형 구조체의 제2 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 6에 있어서,

상기 중공의 샤프트형 구조체는 수직하게 배치된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 6에 있어서,

상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 서로 인근하여 배치되고, 분배기에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 6에 있어서,

상기 중공의 샤프트형 구조체는 10ft ∼ 200ft의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 6에 있어서,

상기 중공의 샤프트형 구조체는 2,000 gal/m ~ 1,500,000 gal/m의 유량을 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 이격되어 있고, 상기 컨테이너는 제1 부분과 제2 부분 사이에 연장되는 연결부 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 11에 있어서,

상기 제1 부분과 제2 부분은 각각 상기 제1 중공의 샤프트형 구조체와 제2 중공의 샤프트형 구조체를 포함하고, 상기 연결부 유로는 폐수를 수용하기 위한 용적을 가지고, 각각의 중공의 샤프트형 구조체는 폐수를 수용하기 위한 샤프트형 용적을 가지며, 상기 샤프트형 용적은 상기 연결부 유로가 가진 상기 용적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
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하수 시스템이 범람할 때 발생하는 과잉 폐수를 컨테이너를 포함한 폐수 처리 시스템에서 수용하여 처리하기 위한 방법에 있어서,

상기 컨테이너는 상단 및 하단을 가진 제1 부분과 상단 및 하단을 가진 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 하단과 상기 제2 부분의 하단은 서로 연결되며, 상기 하수 시스템에서 범람한 상기 과잉 폐수를 상기 컨테이너의 제1 부분에 수용하는 단계와;

상기 폐수가 상기 제1 부분을 통해 제1 방향으로 유동하고, 이어서 상기 제2 부분을 통해 제2 방향으로 유동하여, 상기 제2 방향에 대해 횡방향으로 상기 제2 부분에 배치된 스크린 배열부를 통과하여 유동하며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과는 상이하고, 상기 스크린 배열부는 각각 하부면을 가진 복수의 스크린들과, 상기 스크린들을 지지하는 지지구조체를 포함하고, 상기 지지구조체는 상기 복수의 스크린들 사이에서 상기 스크린들에 대해 높게 형성된 융기부를 가지며, 상기 융기부는 폐수에 의해 운반된 잔해물을 붙잡는 단계와;

폐수에 처리제를 주입하는 단계; 및

폐수의 일부가 상기 제2 부분으로부터 상기 제2 부분과 유체 연통된 방류 유로로 유동하도록 하는 단계;

를 포함하고,

상기 폐수 처리 시스템에 과잉폐수가 유입되는 동안, 상기 폐수 처리 시스템의 방류 유로로부터 폐수가 방류되기 전에, 상기 처리제가 상기 폐수의 일부 또는 전부를 처리하기 위한 폐수 접촉 시간을 갖도록 상기 폐수처리 시스템의 치수가 결정되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
청구항 14에 있어서,

하수 시스템으로부터 상기 과잉 폐수를 컨테이너의 상기 제1 부분에서 수용하기 전에 상기 컨테이너의 제3 부분에서 수용하고, 제3 부분의 폐수 수용 용량이 초과되었을 때, 폐수로 하여금 상기 제1 부분과 상기 제3 부분 사이에 배치된 분배기를 월류(overflow)하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
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청구항 14에 있어서,

상기 스크린 배열부는 차폐벽을 포함하며, 상기 차폐벽은 상기 융기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
청구항 14에 있어서,

상기 컨테이너는 중공의 샤프트형 구조체를 포함하고, 상기 제1 부분은 중공의 샤프트형 구조체의 제1유로를 형성하고, 상기 제2 부분은 중공의 샤프트형 구조체의 제2 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
청구항 14에 있어서,

상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 이격되어 있고, 상기 컨테이너는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 연장되는 연결부 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
청구항 14에 있어서,

상기 폐수 처리 시스템에 상기 폐수가 수용되는 것은 상기 폐수가 2,000 gal/m ~ 1,500,000 gal/m의 유량으로 상기 폐수 처리 시스템에 수용되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
하수 시스템의 범람으로 인하여 발생한 과잉 폐수를 상기 하수 시스템으로부터 수용하여 처리하기 위한 폐수 처리 시스템에 있어서,

상하방향인 수직으로 배치되고, 상기 하수 시스템으로부터의 상기 과잉 폐수를 수용하는 제1 중공의 샤프트형 구조체;

상하 방향인 수직으로 배치되고, 상기 제1 중공의 샤프트형 구조체와 이격된 제2 중공의 샤프트형 구조체;

상기 중공의 샤프트형 구조체들의 하단에 근접하여 상기 중공의 샤프트형 구조체들 사이에 연장된 연결부 유로;

상기 제2 중공의 샤프트형 구조체와 유체연통되는 방류 유로; 및

처리제를 폐수에 주입시키기 위한 처리제 디스펜서;

를 포함하고,

강우 중에 상기 과잉 폐수가 상기 하수 시스템으로부터 상기 제1 중공의 샤프트형 구조체로 유입한 후 상기 연결부 유로를 통과하여 상기 제2 중공의 샤프트형 구조체로 유동하고 상기 방류 유로로 유입하되, 중공의 샤프트형 구조체들을 통과하는 유동 시간은 연결부 유로를 통과하는 유동 시간보다 길고, 처리제 디스펜서는 처리제를 주입시켜 폐수의 일부 또는 전부를 처리하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 21에 있어서,

상기 연결부 유로는 폐수를 수용하기 위한 용적을 가지고, 각각의 중공의 샤프트형 구조체는 폐수를 수용하기 위한 샤프트형 용적을 가지며, 상기 샤프트형 용적은 상기 연결부 유로가 가진 상기 용적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
청구항 21에 있어서,

상기 제1 중공의 샤프트형 구조체는 제1의 수력학적 지름을 가지고, 상기 제2 중공의 샤프트형 구조체는 상기 제1 중공의 샤프트형 구조체의 수력학적 지름보다 큰 제2의 수력학적 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
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청구항 21에 있어서,

중공의 샤프트형 구조체들은 2,000 gal/m ~ 1,500,000 gal/m 의 유량을 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
하수 시스템의 범람으로 인하여 발생한 과잉 폐수를 상기 하수 시스템으로부터 수용하여 처리하기 위한 폐수 처리 방법에 있어서,

하수 시스템으로부터 발생한 과잉 폐수를 상하방향인 수직으로 배치된 제1 중공의 샤프트형 구조체에서 수용하는 단계;

폐수가 제1방향으로 제1 중공의 샤프트형 구조체를 통과한 후, 상기 제1 중공의 샤프트형 구조체와 유체 연통되는 연결부 유로를 통과하고, 제1 중공의 샤프트형 구조체와 이격되고 상하방향인 수직으로 배치된 제2 중공의 샤프트형 구조체를 제2방향으로 통과하고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과는 상이한 단계;

폐수의 일부 또는 전부를 처리하기 위하여 처리제를 폐수에 주입하는 단계; 및,

처리제를 폐수에 주입하는 단계 이후에, 폐수의 일부가 상기 제2 중공의 샤프트형 구조체로부터 방류 유로(제2 중공의 샤프트형 구조체와 유체 연통됨)로 유동하는 단계;

를 포함하고,

상기 중공의 샤프트형 구조체들을 통과하는 유동 시간은 상기 연결부 유로를 통과하는 유동 시간보다 큰 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
청구항 27에 있어서,

상기 연결부 유로는 폐수를 수용하기 위한 용적을 가지고, 각각의 중공의 샤프트형 구조체는 폐수를 수용하기 위한 샤프트형 용적을 가지며, 상기 샤프트형 용적은 상기 연결부 유로가 가진 상기 용적보다 큰 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
청구항 27에 있어서,

상기 제1 중공의 샤프트형 구조체는 제1의 수력학적 지름을 가지고, 상기 제2 중공의 샤프트형 구조체는 상기 제1 중공의 샤프트형 구조체의 수력학적 지름보다 큰 제2의 수력학적 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
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청구항 27에 있어서,

상기 폐수 처리 시스템에 상기 폐수가 수용되는 것은 상기 폐수가 2,000 gal/m ~ 1,500,000 gal/m의 유량으로 상기 폐수 처리 시스템에 수용되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
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제1항에 있어서,

상기 복수의 스크린들은 제1 스크린 및 제2 스크린을 포함하고, 상기 융기부는 상기 제1 스크린과 상기 제2 스크린 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
제1항에 있어서,

상기 스크린 배열부는 청소시스템을 포함하고, 상기 청소 시스템은 강우 중에 융기부에 붙잡혀서 상기 스크린에 놓여진 상기 잔해물을 자동적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
제35항에 있어서,

상기 청소 시스템은 청소부재를 포함하고, 상기 청소부재는 상기 스크린들 중 하나인 제1 스크린 위에 위치하는 부분과, 상기 제1 스크린을 통과하여 하향으로 뻗는 다른 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
제35항에 있어서,

상기 청소 시스템은 상기 스크린들 중 어느 하나의 아래에 위치하는 청소부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
제14항에 있어서,

상기 복수의 스크린들은 제1 스크린과 제2 스크린을 포함하고, 상기 융기부는 상기 제1 스크린과 상기 제2 스크린 사이에 배치되는, 폐수 처리 방법.
제14항에 있어서,

상기 융기부에 붙잡혀서 상기 스크린들에 놓여있는 상기 잔해물을 청소시스템을 이용하여 자동적으로 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
제39항에 있어서,

상기 청소 시스템은 청소부재를 포함하고, 상기 청소부재는 상기 스크린들 중 하나인 제1 스크린 위에 위치하는 부분과, 상기 제1 스크린을 통과하여 하향으로 뻗는 다른 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
제39항에 있어서,

상기 청소 시스템은 상기 스크린들 중 어느 하나의 아래에 위치하는 청소부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 처리제는 소독제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
제14항에 있어서,

상기 폐수에 처리제를 주입하는 단계는 폐수의 일부 또는 전부를 소독하기 위해 상기 처리제를 폐수에 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
제21항에 있어서,

상기 처리제는 소독제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
제27항에 있어서,

상기 폐수에 처리제를 주입하는 단계는 폐수의 일부 또는 전부를 소독하기 위해 상기 처리제를 폐수에 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.