모래와 유기물이 섞인 폐수에서 모래를 분리하는 방법 및 그 장치
도면은 본 발명의 주요 구성 부분에 대한 예시를 나타낸다. 제1도는 모래와 유기물이 섞인 폐수에서 모래를 분리하는 본 발명의 장치를 개략적으로 도시한 축방향 횡단면도. 제2도는 이러한 장치의 부분 평면도. 제3도는 장치에 대한 다른 실시예를 예시하는 도면으로서 제1도에 대응하는 도면이다. 제1, 제2도에 도시된 폐수로 터 모래를 분리하는 장치는 원추형 상부 부분(1a), 원통형 하부 부분(1b) 그리고 바닥부의 방출용 개구(2)를 구비하는 수직 콘테이너(1)를 포함하며, 상기 방출용 개구(2)는 상방으로 연장하는 편향 부분을 갖는, 바람직하게는 나선형 콘베이어와 같은 방출 콘베이어(3)와 연결된다. 교반기 기구(4)는 콘테이너(1)의 원통형 부분(1b)에 제공된다. 교반기 기구(4)는 방사형으로 연장하는 아암(6)을 구비하는 교반기 샤프트(5)와, 방출용 개구(2) 위쪽으로 샤프트(5) 하부 단부상에 이격된 관계로 지지된 디스크(7)를 구비한다. 디스크(7)는, 콘테이너 바닥 쪽으로 돌출하고 샤프트(5)와의 그 반경 방향 간격이 임의로 선택됨으로써 디스크(7) 표면위에서 균일하게 교반되도록 하는 교반용 핑거(8)를 구비한다. 교반기 구동기(9)는 전동 모터(10)와 감속기(11)를 포함하며, 상부 콘테이너 개구를 연결하는 지지부(12)에 지지된다. 콘테이너 벽에서 연장하는 환형 오버플로(13)은 폐수 유입 도관(14)이 물 유입 영역(section)으로 개방되고 배수되는 물이 상기 유출구(15)를 통해 회수되도록, 원추형 부분(1a)을 물 유입부와 물 유출부로 분리한다. 방출 콘베이어(3)의 유입구 영역에는 깨끗한 물이 방출용 개구(2)를 거쳐 펌핑될 수 있는 통로인, 깨끗한 물 유입 도관(16)이 제공된다. 또한, 단지 예외적인 경우에 필요하겠지만, 세척수를 사용하여 보다 효과적으로 세척함으로써 무기 물질의 세척을 용이하게 하기 위해, 압축 공기가 압축 공기 도관(17)을 통해 공급될 수 있다. 회전 가능한 교반 기구(4)와, 깨끗한 물이 유입되는 유입 도관(16)을 통해서 하부로부터 콘테이너(1)로 유입되는 깨끗한 물은 폐수가 유입되는 유입 도관(14)을 통해서 콘테이너(1)로 펌핑되는 폐수의 순환에 작용하여 그 결과로써 가벼운 유기물은 상향으로 이동 부유되서 오버플로(13)으로 이동되며 반면에 무거운 모래 알갱이는 콘테이너 바닥으로 하방 이동되서 거기에 침전 모래층(18)을 형성한다. 교반 기구(4)는 상기 첨전 모래층을 기계적으로 교반함으로써 각각의 모래 알갱이들은 서로 마찰되고 그에 따라 부착되어 있는 유기물은 거의 분리된다. 이렇게 마찰되어 떨어진 유기물은 깨끗한 물이 오버플로(13)에 유입되는 것에 의해 생겨나는 상향 수류에 의해 이송되며, 오버플로를 지나면서 상기 유기물은 폐수로부터 씻겨내려진다. 이후에 침전 모래층(18)은 방출 콘베이어(3)에 의해 수집부(19)로 이송될 수 있으며 동시에 이송된 모래로부터 물이 배수되는데 그것은 방출 콘베이어 단부(20)가 오버플로(13)보다 위에 위치하기 때문이다. 콘테이너 바닥에 형성된 상기 방출용 개구(2) 위쪽에 위치하는 디스크(8)는 침전 모래층(18)에 깔때기 형상의 방출 영역 즉, 교반 기구(4)의 분류 작용 때문에 보유되는 층상의 특징적인 부분이 형성되는 것을 방지한다. 모래를 유기물에서 분리시키기 위해서는 침전 모래층(18)이 일정한 최소 높이를 언제나 유지하고 있어야 한다. 이것은 방출 콘베이어(3)가 이러한 최소 높이를 초과하는 모래 양에 따른 정도의 모래 양만을 이송해야 한다는 것을 의미한다. 침전 모래층(18)의 이러한 최소 높이를 신뢰성 있게 유지하기 위해서 방출 콘베이어(3)의 구동기(21)는 침전된 모래의 일정 최소 높이에 따라 제어된다. 이러한 목적을 위해, 제1도에서 사각형으로 도시된 제어 블록(22)이 제공된다. 방출 콘베이어(3)의 구동기(21)는 교반 기구 구동기(9)의 전동 모터(10)의 전류 소모량에 따라 제어된다. 침전 모래층(18)의 높이가 증가함에 따라 교반 저항 즉, 전동 모터(10)의 전류 소모량이 증가하기 때문에, 제어는 전동 모터(10)의 전류 소모량을 감지할 수 있는 센서(23)에서 발생된 신호를 기초로 하여 이루어진다. 전류 소모량이 일정 상한선을 초과하는 경우, 방출 콘베이어(3)의 구동기(21)는 스위치(24)를 거쳐 제어 블록(22)에 의해 작동되어 침전 모래층(18)의 높이가 방출 콘베이어(3)의 작동을 멈추게할 정도로 낮아질 때까지 모래를 콘테이너(1)에서 방출한다. 제3도에 도시된 장치는 제1, 제2도에 도시된 장치와 비교할 때, 단지 콘테이너 형태에 의해서는 물론 폐수의 공급 및 방출 방법에 의해서도 서로 구별된다. 폐수는 유입구(5)의 위쪽의 나선형 콘베이어(25)에 의해 거의 원통형인 콘테이너(1)로 전달된다. 오버플로(13)은 유출부(13)에 의해 형성된다. 유기물에서 모래를 분리하는 작동에 있어서는 동일한 작동을 나타낸다. 그것은 상응하는 침전 모래층(8)을 보유하는 것에 기초를 두는 것과 유사한데 즉, 한편으로는 유기물을 벗겨내기 위해, 다른 한편으로는 이물질 비함유 상태의 세척수와 공동 작용하여 방출용 개구(2)를 통해 유기물이 배출되지 않도록 방지한다. 직경 80㎝, 높이 65㎝로 된 콘테이너를 구비하는 이런 장치는 예로써, 800㎏의 모래를, 모래와 유기물이 그와 거의 동일한 양으로 섞인 폐수로부터 5시간내에 분리해낼 수 있다. 교반 기구는 분당 4-5회의 회전 속도로 구동된다. 세척수는 초당 35리터 정도의 양으로 공급될 수 있다. 수직 모래층의 최소 높이는 12㎝ 정도에 이를 수 있다. 방출 콘베이어는 침전된 모래층의 높이가 30 ㎝에 이를 때까지 작동될 수 있다. 분리된 모래는 일정 질량으로 건조시켰을 때 5.2wt%의 수분과 1.7 wt%의 유기물을 함유하는 것으로 분석되었다. 유기물 부분은 콘테이너에서의 공정 시간을 증가시키는 것에 의해 추가로 감소시킬 수 있다.
본 발명은 모래와 유기물이 섞인 폐수에서 모래를 분리하는 방법에 관한 것으로, 유기물은 위에이츠, 유되는 반면 모래는 수직 콘테이너의 하부에 연결된 방출 콘베이어를 향해 아래로 침전되고 일정 침전기가 지난 후에만 방출되는 과정의 상기 수직 콘테이너에서의 순환을 일으키는 방법과 그 장치에 관한 것이다. 정화장치에 있어, 통상 폐수와 함께 세척되는 모래는 마찬가지로 세척되는 유해한 유기물로부터 분리된다. 이를 위해, 유기물과 함께 수용부에 수집된 모래는 모래 분리기 내로 펌핑된다. 이러한 모래 분리기는 거의 깔때기 형태로 된 수직 콘테어너로 구성되는데, 상기 수직 콘테이너의 상부에는 유기물이 섞인 폐수가 배출될 수 있는 오버플로(overflow)가 있으며, 방출용 개구 근처에는 방출 콘베이어가 아래에서부터 수직 콘테이너에 연결된다. 상기 방출 콘베이어는 나선형 콘베이어로 이루어지고 일정 각도에서 상방으로 연장함으로써 방출 단부는 상기 오퍼플로 높이보다 상부에 위치된다. 모래와 유기물이 섞인 폐수가 유입되는 유입구의 형상을 개선함으로써 콘테이너 내부에는 회전 와류가 만들어지며, 그에 따라 특히 가벼운 무기 물질은 상향으로 이동되며 특히 무거운 모래는 방출 콘베이어쪽의 하방으로 가라앉는다. 공기 방울 형태로 된 공기를 주입하는 것에 의해 상방으로 이동 가능한 유기물은 흘러 넘치는 폐수와 함께 콘테이너에서 제거된다. 콘테이너 바닥부에 침전된 모래는 콘베이어의 방출 단부가 콘테이너의 오버플로보다 높이 위치하고 있기 때문에, 모래의 방출을 동반하여 방출 콘베이어에 의해 분리될 수 있다. 모래의 방출을 위해서는, 폐수가 매번 유입되고 나서 상당한 양의 모래를 분리하는데 필요한 침전 시간을 충분히 확보하기 위해 스텝식(stepwise) 방출 콘베이어 구동기를 사용하는 것이 바람직하다. 모래와 유기물이 섞인 폐수에서 모래를 분리하는 공지된 방법의 단점으로는 우선, 방출된 모래에 여전히 어느 정도 유기물이 함유되어 있기 때문에 예로써, 건축물의 자재로 더이상 사용될 수 없다는 점이다. 이러한 방법으로 폐수에서 분리된 모래는 오히러 유해한 폐기물로 취급하여 폐기되어야 하며 그럼으로써 매우 낭비적이다. 따라서, 본 발명의 목적은 모래와 유기물이 섞인 폐수에서 모래를 분리하는 상기 언급된 방법을 개선함으로써 방출된 모래는 미소량의 잔류 유기물만을 함유하게 되어 건축용으로 또는 그 유사 용도로 사용할 수 있게 하는 것이다. 본 발명의 목적은 침전된 모래를 하부에서 공급되는 깨끗한 물로 세척하는 동시에 기계적으로 교반하고, 또한, 침전된 모래의 높이가 선정된 최소 높이를 이룰 수 있도록 일정량의 모래를 방출시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 콘테이너 바닥부에 침전된 모래를 기계적으로 교반하는 것에 의해, 침전되어 최종적으로 생긴 층은 특성적으로 무거운 입자가 하부층에 위치되고 특성적으로 가벼운 입자는 상부층에 위치되는 성층(成層) 효과를 부가적으로 얻을 수 있음은 물론 모래 알갱이가 서로 마찰될 수 있도록 함으로써 모래 알갱이에 붙어 있는 유기물은 제거되어 하부에서 공급되는 깨끗한 물에 의해 침전층으로부터 떨어지고 오버플로으로 폐수가 배수되는 것으로써 콘테이너로부터 제거되는 과정을 거치는 기계적 정화 효과도 얻을 수 있다. 이물질 비함유 상태의 세척수에 의해 얻어지는 상방 부유 이동 속도는 모래 알갱이가 바닥부에 침전되는 것을 방해하지 않도록 모래 알갱이 침전 속도를 초과해서는 안된다. 또한, 바닥부에 침전된 모래를 유기물의 억제부를 형성함으로써 그에 따라 유기물은 방출 콘베이어의 유입구에 도달될 수 없다. 이를 위한 전제 조건으로는 콘테이너 바닥부에 침전된 모래 침전층의 높이가 최소 치수 이하로 떨어지지 않는 것이다. 그러한 수직 모래 침전물의 형성을 보장하기 위해, 모래는 최대로 하였을 때, 최소 높이를 넘어서는 모래의 초과치에 상당하는 양 만큼만 방출되어야 한다. 본 발명에 따른 방법을 성취하기 위해, 유기물이 섞인 폐수용 오버플로를 구비한 수직 콘테이너와, 그 콘테이너의 하부 방출용 개구와 연결된 방출 콘베이어를 포함한 장치가 사용될 수 있다. 또한, 상기 콘테이너는 바닥부까지 연장하는 교반기구와, 깨끗한 물을 공급하기 위해 바닥부에 제공되는 물 공급부를 포함한다. 여기에서, 방출 콘베이어 구동기를 제어하기 위한 제어 블록을 설비하여 콘테이너의 침전 모래층의 높이에 따라 방출 콘베이어의 구동기를 제어하도록 한다. 제어 블록은 침전 모래층의 높이가 최소 높이 이하로 낮아질 때 방출 콘베이어 구동기를 멈추게함으로써 콘테이너 바닥부의 최소 높이가 충분히 유지될 수 있도록 작동한다. 모래와 유기물이 섞인 폐수를 콘테이너로 이송하는 것은 연속적으로 혹은 간헐적으로 이루어질 수 있다. 중요한 것은 모래 침전물이 일정 최소 높이 이하로 낮아져서는 안된다는 점과 공급된 폐수에 따라 선택된다는 점이다. 경험에서 얻은 효용 수치가 없는 경우에, 이러한 최소 높이는 간단한 실험을 통해 결정될 수 있다. 콘테이너의 침전 모래층의 높이는 여러가지 방법을 결정될 수 있다. 콘테이너에 배치된 필러(filler)의 도움으로 침전 모래층의 높이를 평가 측정하는 것은 일정한 난점을 가지기 때문에, 교반 기구의 부하에 따라 제어 블록으로써 방출 콘베이어를 제어하는 것이 제안되었다. 침전 모래층의 높이가 증가할수록, 교반 기구의 부하 증가를 통해 인식 가능한 교반 저항력이 증가하며, 증가된 부하는 용이하게 결정되어 방출 콘베이어를 제어하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에 방출 콘베이어 구동기는 교반 기구 구동기의 전동 모터의 전류 소모에 의존하여 제어될 수 있기 때문에 교반 기구용 전동 모터의 사용은 매우 간단하게 실행될 수 있다. 본 발명의 추가적인 개발을 통해 한편으로는 침전 모래층이 균일하게 형성되도록 하며 다른 한편으로는 침전 모래가 균일하게 방출되도록 하기 위해, 아암을 갖는 샤프트를 구비하는 교반기는 콘테이너 바닥의 방출용 개구 위쪽으로 교반기 샤프트상에 지지된 디스크를 구비하며, 상기 디스크는 콘테이너 바닥쪽으로 하방 돌출하는 교반기 핑거(finger)를 구비한다. 이러한 디스크는 수직으로 연장하는 침전 모래층 안쪽으로 위치되며, 특히 콘테이너의 방출용 개구 부분이 원통형일 때에 침전된 모래층이 균일한 층을 이루도록 작용한다. 이러한 디스크는 모래가 방출 콘베이어에 의해 방출되는 동안 깔때기 형상의 침전층이 형성되는 것을 방지해준다. 바닥을 향해 돌출하는 핑거는, 모래 활주류에 의해 방해물 브릿지가 형성되는 것을 방지함으로써 교반 효과에 유익하게 작용한다. 디스크는 또한, 깨끗한 물이 콘테이너 바닥의 방출용 개구를 따라 공급될 때 디스크의 방사상 외측 원주 너머로 디스크 바닥을 따라 흐르면서 생기는 세척류의 분산을 용이하게 한다. 교반용 핑거를 사용하여 바닥 위쪽으로 균일한 교반 효과를 얻기 위해, 교반용 핑거는 교반기 샤프트로부터의 거리를 달리하여 디스크상에 지지됨으로써 교반용 핑거는 동심원을 이루며 이동한다. |
