KR101141162B1 - 이동식 하천 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 적재함에 반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기 등의 처리장치를 탑재한 뒤 오염된 하천을 따라 이동하면서 하천 바닥에 쌓인 슬러지 또는 유기물을 흡입 처리하되, 상기 가압처리기의 스크린통을 다수의 공간으로 구획하여 간헐적으로 회전시키고 어느 한 공간은 오염물의 가압이 차단되도록 함으로써, 상기 스크린통에서 오염물이 가압되지 않는 부분의 미세틈새를 고압으로 청소하면 미새틈새를 막는 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있으므로 오염물을 연속 처리할 수 있는 이동식 하천 정화장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 차량 적재함에 펌프, 경사스크린, 1차반응조, 2차반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기가 순차적으로 연결되어 하천을 따라 이동중에 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 제거하기 위한 이동식 하천 정화장치에 있어서, 상기 가압처리기는 미세틈새를 갖는 스크린통이 구비되고, 상기 스크린통 내부는 다수의 공간부로 구획되어 상측의 공간부를 제외한 나머지 공간부들에는 하천수가 2kg/㎠ 이상 압력으로 가압 충진되고, 상기 스크린통에서 하천수가 가압되지 않는 상측의 공간부에는 외부에 에어노즐이 구비되며, 상기 스크린통은 처리조에서 간헐적으로 회전되는데, 상기 공간부를 1회전 주기로 하여 상측의 공간부는 하천수가 가압되지 않고 외부의 에어노즐에 의해 미세틈새가 지속적으로 청소되도록 한 특징이 있다.

Description

이동식 하천 정화장치{The movement type river purification apparatus}

본 발명은 이동식 하천 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 적재함에 반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기 등의 처리장치를 탑재한 뒤 오염된 하천을 따라 이동하면서 하천 바닥에 쌓인 슬러지 또는 유기물을 흡입 처리하되, 상기 가압처리기의 스크린통을 다수의 공간으로 구획하여 간헐적으로 회전시키고 어느 한 공간은 오염물의 가압이 차단되도록 함으로써, 상기 스크린통에서 오염물이 가압되지 않는 부분의 미세틈새를 고압으로 청소하면 미새틈새를 막는 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있으므로 오염물을 연속 처리할 수 있는 이동식 하천 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 하천, 공장, 하수처리장 및 폐수처리장 등에서 발생하는 오수, 하수 또는 공장폐수 중에서 슬러지는 탈수기를 사용하여 최대로 수분을 제거한 후 슬러지 양을 최소화 시켜 매립, 소각, 재활용 등의 방법으로 처리되고 있으며, 수분을 제거시킨 후 고형화된 슬러지를 운반하여 폐기물 하치장에 적재시킴으로써 고상 폐기물의 양을 최소화하고 있다. 하수처리장이나 폐수처리장 등의 침전조에서 상등수를 분리하여 발생되는 잉여슬러지는 통상적으로 함수율 99.9~99.5 중량% 이고, 상기 고농도의 슬러지는 중력농축, 기계농축 등 다양한 방법으로 농축시켜 양을 감소시킨 후 탈수기에서 감량하고 있다.

종래 기계식 농축 여과장치는 특허 제518366호에 개시된 바 있다. 이는 단면이 삼각형태인 스크린바를 원통으로 만든 스크린통을 수직으로 세우고 그 외부를 하우징으로 감싼 뒤 스크린통의 외주면에 회전판이 회전하게 되고, 수직바에 설치된 고무판 및 브러쉬가 스크린통의 외주면 즉 스크린바의 외주면을 회전하면서 닦아내는 것으로서, 종래의 여과장치는 상기 수직바의 외주면을 감싸는 나선 스크류가 슬러지를 위로 끌어올려 배출 제거하는 구성이다.

그러나 종래의 여과장치는 가압식이 아닌 중력식이며, 폐수의 슬러지의 농도가 30% 이상으로 덩어리 형태의 슬러지를 걸러주는데는 효과적이나, 0.01% 이내의 슬러지 농도를 갖는 콜로이드상태의 슬러지는 걸러줄 수 없는 단점이 있었다.

국내 특허공개 제2004-0048106호는 고압탱크 내부에 다공질 드럼을 설치하여 폐수가 정화되도록 한 것이다. 그러나 고압탱크의 내부 바닥에만 폐수가 공급되고 그 폐수의 일부가 가압방식으로 다공질 드럼 내부로 스며들어 정화되는 것이므로 폐수처리량이 극히 제한적인 단점이 있었다.

상기 종래의 장치들은 어느 한 장소에 폐수 처리장치를 고정 설치한 방식인데, 하천의 경우 현장에서 하천 바닥에 쌓인 슬러지나 유기물을 직접 흡입 처리하는 것이 유리하므로 상기 처리장치들을 차량에 탑재하여 이동중에 처리하는 기술이 필요하다.

종래 특허 제985064호는 차량에 펌프, 진공이송기, 고압교반탱크, 호퍼, 혼합기 및 원심분리기 등의 장치를 탑재한 기술인데, 이는 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 진공 흡입하여 수질정화분말과 교반한 뒤 원심분리를 통하여 슬러지는 걸러내고 수질정화분말이 포함된 처리수는 방류하는 것이다.

그러나 종래의 차량 이동장치는 슬러지를 원심분리 방식으로 처리하기 때문에 많은 량을 신속하게 처리할 수 없으며, 미세한 유기물은 걸러줄 수 없는 등의 기술적인 한계가 있었다.

본 발명자는 회전가압식 폐수처리장치를 국내특허 제1040201호로 등록한 바 있다. 상기 본 발명자의 특허는 회전되는 스크린통 내부로 폐수를 가압하여 스크린통 내부에 채워지도록 한 것인데, 이때 슬러지는 스크린통의 미세틈새에 걸리고 정화된 물은 배출되도록 하여 많은 량의 폐수를 연속으로 신속하게 처리할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 본 발명자의 특허를 개량하여 하천의 슬러지나 유기물을 이동중에 신속하게 처리할 수 있는 장치를 개발한 것이다. 본 발명의 목적은 차량 적재함에 반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기 등의 처리장치를 탑재한 뒤 오염된 하천을 따라 이동하면서 하천 바닥에 쌓인 슬러지 또는 유기물을 흡입 처리하되, 상기 가압처리기의 스크린통을 다수의 공간으로 구획하여 간헐적으로 회전시키고 어느 한 공간은 오염물의 가압이 차단되도록 함으로써, 상기 스크린통에서 오염물이 가압되지 않는 부분의 미세틈새를 고압으로 청소하면 미새틈새를 막는 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있으므로 오염물을 연속 처리할 수 있는 이동식 하천 정화장치를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 차량 적재함에 펌프, 경사스크린, 1차반응조, 2차반응조, 가압처리기, 농축저장조 및 탈수기가 순차적으로 연결되어 하천을 따라 이동중에 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 제거하기 위한 이동식 하천 정화장치에 있어서, 상기 가압처리기는 미세틈새를 갖는 스크린통이 구비되고, 상기 스크린통 내부는 다수의 공간부로 구획되어 상측의 공간부를 제외한 나머지 공간부들에는 하천수가 2kg/㎠ 이상 압력으로 가압 충진되고, 상기 스크린통에서 하천수가 가압되지 않는 상측의 공간부에는 외부에 에어노즐이 구비되며, 상기 스크린통은 처리조에서 간헐적으로 회전되는데, 상기 공간부를 1회전 주기로 하여 상측의 공간부는 하천수가 가압되지 않고 외부의 에어노즐에 의해 미세틈새가 지속적으로 청소되도록 한 특징이 있다.

본 발명에 따르면 하천의 바닥에 쌓인 슬러지나 유기물을 진공 흡입하여 1차적으로 자갈이나 모래 등의 알갱이를 스크린판으로 걸러낸 뒤 하천수에 응집제를 투입하여 슬러지를 응집시키고, 이를 회전가압식 스크린통으로 주입하여 미크론 단위의 미세틈새로 하천수가 배출되도록 한 것이다. 이때 응집된 슬러지는 스크린통의 내부에 걸러지는데, 슬러지 농도가 점차 증가되면 농도 증가에 따라 콜로이드상태의 슬러지들이 스크린통의 미세틈새에 끼여 내압이 증가되므로 이를 감지하여 자동밸브를 개방시키면 스크린통의 고농도 슬러지를 갖는 오염수가 다음 공정의 농축저장조로 이송된 뒤 탈수기를 거쳐 슬러지가 수거된다.

본 발명에서 상기 스크린통은 내부가 다수의 공간으로 구획되어 간헐적으로 회전되는 방식인데, 어느 한 공간은 하천수의 가압이 차단되도록 구성된다. 따라서 하천수가 가압되지 않는 공간의 미세틈새를 외부에서 고압공기로 청소하면 미세틈새가 막히지 않기 때문에 보다 많은 슬러지를 연속으로 걸러줄 수 있다.

종래 가압처리 방식에서는 스크린통 내부로 처리수가 충진된 상태에서 상측의 에어노즐에서 고압공기를 분사할 경우 스크린통의 내부 압력과 외부의 고압공기압이 서로 충돌되기 때문에 미세틈새를 청소하는데 어려움이 있었으며, 미세틈새에 끼인 슬러지가 스크린통의 내부로 들어가지 않고 외부로 튕겨져 정화된 물에 섞이는 폐단이 있었다. 그러나 본 발명은 스크린통 내부가 다수의 공간으로 구획되므로 고압공기가 분사되는 공간부는 내압이 존재하지 않으므로 외부의 공기압력으로 슬러지를 쉽게 제거할 수 있으며, 그 제거된 슬러지가 스크린통 내부로 들어가 걸러지게 되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 이동식 정화장치의 개념도
도 2는 본 발명 한 실시예의 이동식 정화장치의 차량 탑재상태를 나타낸 정면도
도 3은 본 발명 한 실시예의 이동식 정화장치의 가압처리기 사시도
도 4는 본 발명 한 실시예의 이동식 정화장치의 스크린통 분해사시도
도 5는 본 발명 한 실시예의 이동식 정화장치의 가압처리기 정단면도
도 6은 본 발명 한 실시예의 이동식 정화장치의 가압처리기 측단면도

도 1 내지 도 2에서 본 발명 한 실시예의 이동식 정화장치는 차량 적재함(100)에 펌프(101), 경사스크린(102), 1차반응조(103), 2차반응조(104), 가압처리기(107), 농축저장조(108), 탈수기(109) 및 슬러지수거통(110)이 순차적으로 연결 구비된다. 여기서 상기 차량 적재함(100)은 이들 처리기를 내장하는 컨테이너박스 형태로 하는 것이 바람직하다.

상기 펌프(101)는 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 차량으로 흡입하여 상기 경사스크린(102)으로 투입한다. 상기 경사스크린(102)은 슬러지에 포함된 자갈이나 모래 알갱이를 1차적으로 걸러주는 역할을 하며, 상기 1차반응조(103)에는 응집제(105)가 투입되고, 상기 2차반응조(104)에는 고분자응집제(106)가 투입되어 이들 반응조 내부에서 유기물이나 슬러지가 걸러지기 쉽게 응집된다.

상기 가압처리기(107)는 스크린통(20)으로 구성된 것인데, 슬러지나 유기물이 포함된 하천수를 2kg/㎠ 이상 압력으로 주입하여 슬러지나 응집된 유기물이 상기 스크린통(20)의 미세틈새에 걸러지고 정화된 하천수는 배출되어 방류되도록 하는 것이다. 이때 상기 스크린통(20)에 일정압력 이상 부하가 걸리면 하천수의 가압을 중지시키고 스크린통(20) 내부의 걸러진 오염원을 배출시킨 뒤 다시 하천수를 가압정화시키는 과정이 반복된다.

도 3 내지 도 6에서 상기 스크린통(20)은 상부가 개방된 처리조(10) 내부에 회전가능하게 설치되는데, 상기 스크린통(20)의 양단에는 측판(21)으로 막혀 있으며, 각 측판(21)에는 상기 스크린통(20)의 중앙을 관통하는 회전축(30)이 구비되어 베어링(31)으로 상기 처리조(10)의 측벽에 설치된다. 상기 스크린통(20) 내부는 방사상으로 다수의 격벽(32)이 설치되어 독립된 다수의 공간부로 구획되며, 각 측판(21)에는 해당 공간부로 통하는 통공(24)이 형성된다.

상기 처리조(10)의 양쪽 측벽에는 상기 스크린통(20)의 해당 측판(21)과 밀착되는 밀폐판(40)이 고정 설치되고 각 밀폐판(40)에는 투입구(41) 및 배출구(42)가 구비된다.

상기 투입구(41) 및 배출구(42)에는 상기 스크린통(20)의 내부에 형성된 다수의 공간부와 연결되도록 해당 측판(21)에 형성된 통공(24)과 통하는 다수의 투입분기관(43) 및 배출분기관(44)을 갖는데, 이때 상기 스크린통(20)의 상측에 위치한 공간부는 이들 분기관(43)(44)과 연결되지 않고 상기 밀폐판(40)에 의해 해당 통공(24)이 막혀서 하천수의 유입이 차단되는 구성이다.

또한 상기 통공(24)들에는 내주면에 패킹(25)이 감싸져서 상기 밀폐판(40)과 밀착된다. 그리고 상기 스크린통(20)의 외측 상부에는 다수의 에어노즐(60)이 구비되어 상기 스크린통(20)의 미세틈새(23)로 고압공기를 분사하여 막힘을 방지한다.

상기 스크린통(20)은 단면이 삼각형인 원형 스크린바(22)를 다수개 병설한 것으로서, 이들 스크린바(22) 사이의 간격은 25㎛ 내외의 미세 틈새(23)로 구성되어 콜로이드상태의 슬러지나 응집된 유기물은 걸러지고 정화된 하천수는 빠져나온다. 상기 스크린바(22)들은 뾰족한 꼭지점이 내측으로 향하도록 구성한 것이나, 이와 반대의 외측으로 향하게 연이어 설치하여도 결과는 동일하다. 상기 스크린통(20)의 외주면 끝단에는 외접기어 형태의 종동기어(52)가 구비되고 상기 종동기어(52)와 치합되는 피니언기어 형태의 구동기어(51)가 모터(50)로 회전되게 구비되어 상기 스크린통(20)이 간헐적으로 회전된다. 미설명부호 11은 오버플로우관, 70은 상기 배출구(42)의 끝단에 구비된 자동밸브로써, 상기 스크린통(20) 내부에 부압이 걸리면 개방하여 슬러지가 농축된 하천수를 농축저장조(108)로 배출한다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 차량적재함(100)에 탑재된 정화장치를 오염된 하천으로 이동시킨 뒤 하천을 따라 이동중에 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 처리할 수 있다. 먼저 호스를 하천 바닥으로 내려보내 펌프(101)로 오염된 슬러지나 유기물을 흡입하여 경사스크린(102)으로 흘려보낸다. 이때 하천수에 포함된 자갈이나 모래 알갱이 들이 1차적으로 걸러지고 슬러지와 유기물이 포함된 하천수는 1차반응조(103)로 모인다. 여기서 응집제(105)가 투입되어 슬러지를 응집시키고 2차반응조(104)에서는 고분자응집제(106)가 투입되어 유기물이 응집된다.

이처럼 응집된 슬러지 및 유기물이 포함된 하천수는 2kg/㎠ 이상의 압력으로 가압처리기(107)에 공급된다. 상기 가압처리기(107)는 투입구(41) 및 배출구(42)에 형성된 각 분기관(43)(44)들이 통공(24)과 연결되어 상기 스크린통(20)의 분할된 공간부와 연결된다. 따라서 오염된 하천수가 분할된 다수의 공간부로 가압 공급되어 충진되는데, 이때 상측의 어느 한 공간부는 분기관(43)(44)들과 연결되지 않으므로 하천수의 유입이 차단된다. 상기 하천수의 유입이 차단된 공간부는 상측으로 에어노즐(60)이 다수개 구비되므로 고압공기를 분사하면 상기 미세틈새(23)를 막고 있는 슬러지나 유기물들이 스크린통(20) 내부로 떨어져 회수되므로 여과성능이 개선된다.

상기 스크린통(20)의 각 공간부에 가득 찬 하천수는 계속 압력을 받으면서 미세틈새(23) 사이로 정화된 하천수는 빠져나와 수조(10)에 모인뒤 오버플로우관(11)을 타고 방류된다. 상기 스크린통(20)으로 공급되는 오염된 하천수는 콜로이드상태의 슬러지 및 유기물이 약 0.01% 내외로 포함된 것인데, 하천수가 수조(10)로 배출되는 과정에서 스크린통(20) 내부의 슬러지 및 유기물 농도가 점차 증가되어 약 10% 내외까지 되면 상기 미세틈새(23)가 막히면서 스크린통(20)의 내압이 증가된다.

결국 투입구(31)로 공급되는 폐수의 압력이 증가되면 압력감지밸브(미도시)가 이를 감지하여 자동밸브(70)를 개방시킨다. 이때 스크린통(20) 내부의 압력에 의해 슬러지 및 유기물이 포함된 하천수는 농축저장조(108)로 향한 뒤 탈수기(109)에서 탈수공정을 거쳐 슬러지수거통(110)으로 회수된다.

상기 스크린통(20) 내부의 하천수 배출로 인하여 대기압으로 압력이 떨어지면 상기 자동밸브(70)를 닫고 상기 모터(50)를 작동시켜 상기 스크린통(20)이 구획된 공간부를 1회전 주기로 하여 간헐회전시킨다. 상기 스크린통(20)의 회전으로 인하여 슬러지 및 유기물이 걸러진 공간부가 위쪽으로 회전되면 밀폐판(40)에 의해 해당 통공(24)이 차단되어 내부로 하천수가 가압되지 않는다. 따라서 에어노즐(60)에서 고압공기를 분사하면 미세틈새(23)에 끼인 슬러지나 유기물이 효과적으로 제거된다.

하천 정화의 경우 한 장소에서 오염원을 제거하는 것이 아니고 하천을 따라 이동중에 처리하기 때문에 다량의 슬러지를 제거하다 보면 스크린통(20)이 쉽게 막히게 된다. 그러나 본 발명은 스크린통(20)을 다수의 공간부로 구획한 뒤 어느 한 공간부는 정화를 멈추고 미새틈세를 적극적으로 청소하기 때문에 스크린통이 막히지 않고 연속적이고 다량의 오염원을 제거할 수 있다.

10 : 처리조 20 : 스크린통
21 : 측판 22 : 스크린바
23 : 미세틈새 24 : 통공
25 : 패킹 30 : 회전축
31 : 베어링 32 : 격판
40 : 밀폐판 41 : 투입구
42 : 배출구 43 : 투입분기관
44 : 배출분기관 50 : 모터
51 : 구동기어 52 : 종동기어
60 : 에어노즐 70 : 자동밸브

Claims (3)

1. 차량 적재함(100)에 펌프(101), 경사스크린(102), 1차반응조(103), 2차반응조(104), 가압처리기(107), 농축저장조(108) 및 탈수기(109)가 순차적으로 연결되어 하천을 따라 이동중에 하천 바닥의 슬러지나 유기물을 제거하기 위한 이동식 하천 정화장치에 있어서,
   상기 가압처리기(107)는 미세틈새(23)를 갖는 스크린통(20)이 구비되고,
   상기 스크린통(20) 내부는 다수의 공간부로 구획되어 상측의 공간부를 제외한 나머지 공간부들에는 하천수가 2kg/㎠ 이상 압력으로 가압 충진되고,
   상기 스크린통(20)에서 하천수가 가압되지 않는 상측의 공간부에는 외부에 에어노즐(60)이 구비되며,
   상기 스크린통(20)은 처리조(10)에서 간헐적으로 회전되는데, 상기 공간부를 1회전 주기로 하여 상측의 공간부는 하천수가 가압되지 않고 외부의 에어노즐(60)에 의해 미세틈새(23)가 지속적으로 청소되도록 한 것을 특징으로하는 이동식 하천 정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크린통(20)의 양단은 각 공간부와 통하는 다수의 통공(24)을 갖는 측판(21)이 구비되고,
   상기 처리조(10)의 양쪽에는 상기 각 측판(21)과 밀착되는 밀폐판(40)이 고정 설치되고 각 밀폐판(40)에는 투입구(41) 및 배출구(42)가 구비되며,
   상기 투입구(41) 및 배출구(42)에는 상기 각 통공(24)과 통하는 투입분기관(43) 및 배출분기관(44)이 구비되는데, 상기 스크린통(20)의 상측에 위치한 공간부에는 상기 분기관(43)(44)들이 연결되지 않도록 한 것을 특징으로하는 이동식 하천 정화장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 스크린통(20)의 외주면 끝단에는 외접기어 형태의 종동기어(52)가 구비되고, 상기 종동기어(52)와 치합되는 피니언기어 형태의 구동기어(51)가 모터(50)로 회전되게 구비되어 상기 스크린통(20)이 간헐적으로 회전됨을 특징으로 하는 이동식 하천 정화장치.

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