KR200300519Y1 - 월류수용 와류형 분리기 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 우수 유출수와, 월류수, 합류식 하수관거의 월류수(combined sewer overflows) 등의 하수에 포함되어 있는 그릿(grit), 모래, 실트(silt) 등의 고형물과 오일, 그리이스 등의 부유물을 하수로부터 분리시켜, 처리된 상부 유출수는 하천으로 방류하고, 고형물이 농축된 하수는 하수처리장으로 배출하는 월류수용 와류형 분리기에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 고형물 및 부유물 분리장치는, 분리기 용기와, 상기 분리기 용기 내부로 하수를 유입하는 유입관과, 상기 분리기 용기의 내측에 설치되는 딥 플레이트(dip plate)와, 상기 딥 플레이트의 외주면 및 상기 분리기 용기의 내주면을 연결함으로써 상부를 밀폐시키는 환형의 벤트리 플레이트(ventury plate)와, 상기 딥 플레이트의 일측에 연결된 유출관과, 상기 딥 플레이트의 아래쪽에 설치되고 중앙을 향해 경사지게 형성된 콘형상의 벤칭 스커트 (benching skirt)와, 상기 벤칭 스커트의 위쪽에 설치된 콘형상의 중앙콘과, 상기 중앙콘과 상기 벤칭스커트 사이의 공간에 형성된 베이스 채널(base channel)과, 상기 베이스 채널에 연결된 저류 유출관을 포함한다.

Description

월류수용 와류형 분리기{Vortex Separator for Combined Sewer Overflows}

본 고안은, 하수 처리 장치에 관한 것으로, 특히 하수(waste water)에 포함되어 있는 고형물 및 부유물을 하수로부터 분리시켜, 일정 크기 이상의 고형물을 하천으로 방류하지 않고, 하수처리장으로 배출하는 월류수용 와류형 분리기에 관한 것이다.

종래의 하수 처리장치는, 고형물을 함유하고 있는 하수를 원통형 분리기 용기 내에서 회전시켜 고형물을 중력에 의해 분리기 용기의 바닥으로 떨어지게 하는 방식의 것이 주로 사용되는데, 이러한 하수 처리장치는 장치 내에서 복잡한 유동 패턴에 의해 야기되는 내부로의 쏠림 효과를 이용하여 부유물을 용기 바닥의 중앙에 위치한 출구로 밀어내는 것이다.

상기 종래 하수 처리장치는 비록 그 구조가 단순하지만, 장치의 단순한 구조로 인하여 유동이 복잡한 문제점이 있다. 즉, 상기 하수 처리장치에 따른 유동 패턴은, 장치의 외벽 근접부에서 발생하는 하향 나선유동과, 장치의 중앙 근접부에서 발생하는 상향 나선유동으로 나뉘어지며, 이러한 두 나선유동 구역은 전단 구역 (shear zone)에 의해 분리된다. 다른 속도로 움직이는 경계면 사이의 유체점성, 경계층 및 운동량 전이 효과들로 인해 속도기울기와 와류가 발생하는데, 이때 상향 나선유동과 하향 나선유동의 간섭으로 인해 균일하지 못한 축방향 유동이 생기는 문제점이 있다.

또한, 종래의 하수 처리장치는, 위에서 설명한 바와 같이, 하수로부터 고형물 만을 분리하는데 주안점을 두고 있으며, 하수에 포함된 부유물을 분리하는 과정은 포함하고 있지 않았던 바, 하수에 포함된 오일, 그리이스 등의 부유물이 걸러지지 않은 채로 그대로 하천에 배출되었다.

본 고안이 해결하고자 하는 과제는, 종래의 하수 처리 장치에 있어서의 문제점인, 균일하지 못한 축방향 유동을 개선하고, 하수에 포함된 고형물 뿐만 아니라 부유물도 걸러내는 구조의 하수 처리장치를 제공하는 것이다.

도 1은, 본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기리장치의 절단 사시도이다.

도 2는, 본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기리장치의 평면도이다.

도 3은, 본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기리장치의 수직단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1... 유입관, 2... 딥 플레이트(dip plate),

3... 환형 배플(annulus baffle), 4... 중앙 배플(center baffle),

5... 상부축(top shaft), 6... 벤트리 플레이트(ventury plate),

7... 중앙콘(center cone), 8... 베이스 채널(base channel),

9... 벤칭 스커트(benching skirt), 10... 유출관,

11... 저류 유출관, 12... 분리기 용기.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기는,

분리기 용기와;

상기 분리기 용기 내로 하수를 유입하는 유입관과;

상기 분리기 용기의 내측에 위치하는 원통형상의 딥 플레이트(dip palte)와;

상기 딥 플레이트의 외주면과 상기 분리기 용기의 내주면을 연결하는 환형의 벤트리 플레이트(ventury plate)와;

상기 딥 플레이트의 일측에 연결된 유출관과;

상기 딥 플레이트의 아래쪽에 위치하고 중앙을 향하여 경사지게 형성된 콘형상의 벤칭 스커트(benching skirt)와;

상기 벤칭 스커트의 위쪽에 위치하고 콘형상으로 형성된 중앙콘과;

상기 중앙콘과 상기 벤칭 스커트 사이 공간에 형성된 베이스 채널(base channel)과;

상기 베이스 채널에 일단이 연결되는 동시에, 타단은 상기 분리기 용기의 외부로 향하는 저류 유출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 월류수용 와류형 분리기리장치에 있어서, 딥 플레이트의 내측에 환형 배플(annulus baffle)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 월류수용 와류형 분리기리장치는, 상기 딥 플레이트의 내부에 위치하고 상기 딥 플레이트보다 직경이 작은 중앙 배플(center baffle)을 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기리장치에 있어서, 상기 중앙 배플의 중심부에는, 구멍이 형성되고 상기 구멍의 둘레에 공동(hollow)의 상부축(top sahft)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 중앙콘의 상부에 구멍이 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 실시예를 도1 내지 도3을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기리장치의 절단 사시도이고, 도2는 도1에 따른 평면도이며, 도3은 도1에 따른 수직단면도이다.

본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기리장치는. 도1에 도시한 바와 같이, 분리기 용기(12)와 상기 분리기 용기(12)의 일 측면에 형성된 유입관(1)을 포함하며, 상기 분리기 용기(12)의 하부에는, 벤칭 스커트(9)와, 중앙콘(7), 베이스 채널(8), 저류 유출관(11) 각각이 형성 내지 설치된다. 또한, 상기 분리기 용기(12)의 상부 내측에는. 딥 플레이트(2)와, 밴트리 플레이트(6) 및 유출관(10)이 형성 내지 설치된다.

여기서 유입관(1)은, 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 분리기 용기(12) 내부로 도입되는 하수에 회전유동을 발생시키기 위하여, 상기 분리기 용기(12)의 일 측면에 접선 방향으로 설치되어 내부와 소통된다.

또한, 딥 플레이트(2)는, 도1에 도시한 바와 같이, 그 상 ·하부가 개방되고, 유출관(10)이 연결되는 측은 반경방향 바깥쪽으로 돌출되게 확장되는 한편, 그외의 부붙은 공동(hollow)의 원통 형상을 가지는데, 상기 분리기 용기(12)의 상부 중앙에 위치한다. 한편, 상기 딥 플레이트(2)의 내주면 중앙 부근에는 판 모양의 환형 배플(annulus baffle,3)을 추가적으로 설치하는 것이 바람직하며, 상기 딥 플레이트(2)의 중심부에는 중앙 배플(center baffle,4)을 추가적으로 설치하는 것이 바람직한데, 상기 중앙 배플(4)은, 도1에 도시한 바와 같이, 환형 평판으로서 그 직경이 상기 딥 플레이트(2)의 직경보다 작으므로, 하수가 딥 플레이트(2)와 중앙 배플(4) 간의 공간을 통해 유동할 수 있다. 또한, 상기 중앙 배플(3)의 중심부에는 구멍이 형성되고, 상기 구멍의 둘레에는 공동의 상부축(top shaft,5)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 중앙 배플(4)은, 상기 상부축(5)의 위쪽에 형성된 앵글 등의 수단(미도시)을 통하여 딥 플레이트(2)에 고정된다.

또한, 유출관(10)은, 도1 내지 도3에 도시한 바와 같이, 상기 딥 플레이트(2)의 반경방향 바깥쪽으로 돌출되게 확장된 일 측면에 연결되어 처리된 상부 유출수를 하천으로 방류한다.

벤트리 플레이트(6)는, 그 일단은 분리기 용기(12)의 내면에 고정되는 동시에, 타단은 딥 플레이트(2)의 외주면에 부착되는 환형의 판으로서, 상기 딥 플레이트(12)의 외부와 분리기 용기(12)의 내부 간에 상향으로 밀폐된 공간을 형성한다.

그리고 중앙콘(7)은, 도1 및 도3에 도시한 바와 같이, 분리기 용기(12)의 하부 중앙에 설치되며, 엎어놓은 콘형상의 배플로서, 그 상부 중앙에는 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 벤칭 스커트(9)는, 분리기 용기(12)의 하부에 그 일단이 고정되고, 타단은 분리기 용기의 중앙을 향하여 아래로 경사지게 형성되어, 상기 중앙콘(4)의 하부와 맞 닿는 콘형상의 배플이며, 상기 벤칭 스커트 (9)와 상기 중앙콘(4)의 하부가 서로 만나는 공간에 환형의 베이스 채널(8)이 형성된다.

한편, 상기 베이스 채널(8)에는 저류 유출관(11)이 연결되며, 상기 저류 유출관(11)의 타 단은 폐수 처리장(미도시)으로 연결된다.

이하, 본 고안에 따른 하수의 고형물 및 부유물 분리장치의 작동을 도면을 참조하여 설명한다.

적은 양의 하수가 본 분리장치의 내부로 유입관(1)을 통해 유입되면, 유입된 하수의 수위가 높지 않으므로, 유입된 하수는 저류 유출관(11)을 통해 빠져 나가는데, 이때 고형물은 중력의 작용으로 벤칭스커트(9)의 경사면을 따라 베이스 채널(8)에 모여 저류 유출관을 통해 고형물이 농축된 하수와 함께 빠져 나가며, 부유물은 하수의 상부면에 떠 있는 상태이므로 분리장치의 외부로 빠져 나가지 못한다.

폭우 등으로 인하여 유입되는 하수의 양이 증가하면, 분리기 용기 (12)에 접선 방향으로 연결된 상기 유입관(1)의 영향으로 도입되는 하수에는 회전 유동이 발생하여 분리기 용기 내의 하수에 나선형 유동 패턴이 발생한다.

이때, 콘형상의 중앙콘(7)이, 하수의 자유 표면(free surface)과 하수의 바닥면과의 거리를 감소시킴으로써, 분리기 용기(12)의 중앙부에서 상승 유동이 발생하도록 유도한다. 따라서, 상기 유동 패턴은, 딥 플레이트(2)를 기준으로 하여 그 외부에서는 하강 나선 유동이, 그 내부에서는 상승 나선 유동이 발생하며, 두 유동이 만나는 전단구역(shear zone)에서는 하수의 속도가 0이 되어 유동이 정지 상태에 이르게 되는데, 상기 전단 구역에 딥 플레이트(2)가 위치하여 외부의 하강 나선 유동과 내부의 상승 나선 유동을 분리시킨다. 따라서, 상기 상승 나선 유동과 하강 나선 유동 간의 간섭이 방지되어 하수의 유동은 안정되고, 난류의 발생이 최소화 되어 바람직하지 않은 불균일한 축방향 유동이 개선된다.

그런데, 상기 중앙콘(7)의 상부에는, 도1에 도시한 바와 같이, 구멍이 형성되는 것이 바람직한데, 상기 구멍을 통하여 하수가 분리기 용기(12)와 벤칭 스커트(9) 사이의 공간에 유입될 수 있으므로, 분리 장치의 저장 용량이 증가될 수 있다.

유출관(1)을 통해 도입된 하수는, 딥 플레이트(2)의 외부에서 하강 나선운동을 겪은 후, 상기 딥 플레이트(2)의 내부에서 상승 나선운동을 겪은 후에 상기 딥 플레이트(2)의 일 측면에 연결된 유출관(10)을 통해서 하천으로 배출된다.

이때, 하수에 포함된 고형물은, 상기 분기기 용기 내부에서의 유동을 겪는 동안 중력의 작용으로 분리기 용기의 하부에 설치된 벤칭 스커트(9) 및 중앙콘(7)의 경사면에 떨어져서 상기 경사면을 따라 흘러내려, 베이스 채널(8)에 모이게 되고, 저류 유출관(11)을 통하여 일부의 하수와 함께 하수처리장으로 배출된다.

그리고, 하수에 포함된 오일 등의 부유물은 하수의 표면에 떠오르게 되고,하수에 발생하는 회전 유동으로 인한 원심력의 작용으로 분리기 용기(12)의 내주면과 딥 플레이트(2)의 외주면과 벤트리 플레이트(6)에 의해 형성되는 공간에 갇히게 된다.

따라서, 유출관(10)을 통하여 배출되는 하수는 고형물과 부유물이 제거된 비교적 깨끗한 물이므로 하천으로 배출되고, 상기 저류 유출관(11)을 통해 배출되는 하수는 고형물을 많이 포함한 상태이므로 하수 처리장으로 유도되어 정화된다.

딥 플레이트(2)의 내주면과 중심부에는 각각, 환형 배플(3)과 중앙 배플(4)이 형성되는 것이 바람직한데, 상기 환형 배플(3)과 중앙 배플(4)은, 상기 딥 플레이트(2)의 내부에서, 하수가 상승하여 유출관(10)을 통하여 배출될 때 까지의 하수의 유동 경로를 증가시키고, 하수와 함께 상승하는 비교적 가벼운 고형물을 차단함으로써, 고형물의 분리를 보조하는 역할을 한다.

또한, 도3에 도시한 바와 같이, 상기 중앙 배플(4)의 중앙에 형성된 구멍의 둘레에는 공동의 상부축(5)을 설치하는 것이 바람직한데, 상기 상부축(5)은 분리기 용기(12)의 내부로 공기를 공급함으로써 분리기 용기(12) 내부의 압력을 외부(outer area)와 동일하게 유지하고, 또한 상기 상부축(5)의 주위로 나선유동이 형성되도록 함으로써 원활한 하수의 유동을 보조한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 월류수용 와류형 분리기는, 하수 내에 포함된 고형물 및 부유물을 하수로부터 분리시키며, 유입된 하수는 원활한 나선유동을 하게 되므로 분리 효율이 우수하다. 또한, 어떠한 운동부도 포함하지않으므로 고장 등이 발생할 염려도 없으며, 유지 비용 또한 저렴하다.

Claims (5)

1. 하수 내의 고형물과 부유물을 분리하기 위한 월류수용 와류형 분리기에 있어서, 상기 와류형 분리기는,

   분리기 용기(12)와;

   상기 분리기 용기(12)의 내부로 하수를 유입하는 유입관(1)과;

   상기 분리기 용기(12)의 내측에 위치하는 원통형상의 딥 플레이트(2)와;

   상기 딥 플레이트(2)의 외주면과 상기 분리기 용기(12)의 내주면을 연결하는 환형의 벤트리 플레이트(6)와;

   상기 딥 플레이트(2)의 일측에 연결된 유출관(10)과;

   상기 딥 플레이트(2)의 아래쪽에 위치하고 중앙을 향하여 경사지게 형성된 콘형상의 벤칭 스커트(9)와;

   상기 벤칭 스커트(9)의 위쪽에 위치하고 콘형상으로 형성된 중앙콘(7)과;

   상기 중앙콘(7)과 상기 벤칭 스커트(9) 사이 공간에 형성된 베이스 채널(8)과;

   상기 베이스 채널(8)에 일단이 연결되는 동시에, 타단은 상기 분리기 용기(12)의 외부로 향하는 저류 유출관(11)과;

   를 포함한 것을 특징으로 하는 월류수용 와류형 분리기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 딥 플레이트(2)는, 그 내주면에 원주방향을 따라 환형 배플(3)이 형성된 것을 특징으로 하는 월류수용 와류형 분리기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 딥 플레이트(2)의 내부에는, 상기 딥 플레이트(2)보다 직경이 작은 중앙 배플(4)이 위치한 것을 특징으로 하는, 월류수용 와류형 분리기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 중앙 배플(4)의 중심에는 구멍이 형성되고, 상기 구멍의 둘레에 공동의 상부축(5)이 형성된 것을 특징으로 하는 월류수용 와류형 분리기.
5. 제1항에 있어서.

   상기 중앙콘(7)은, 상부에 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 월류수용 와류형 분리기리장치.