KR0163659B1

KR0163659B1 - 미세한 기포를 이용한 폐수처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR0163659B1
Application number: KR1019960010054A
Authority: KR
Inventors: 김명호
Original assignee: 김명호
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR970069888A

Abstract

본 발명은 다량의 미세한 기포(공기방울)을 인위적으로 발생하고 이 기포를 폐수처리장치로 공급하여 이 기포가 불순물 표면에 포집하게하여 이 기포의 부력으로 포집된 불순물을 폐수수면으로 부상시켜 적치된 불순물 포말을 제거하므로서 폐수처리를 하도록 하는 폐수처리방법 및 장치에 대한 것으로서, 종래에도 용존 공기부상(DAF)에 의한 폐수처리장치가 있었으나 이 장치는 처리하려는 폐수에 약품을 첨가하는 혼합조를 거쳐 공기와 폐수를 가압펌프로 약 5-7kg/㎠의 압력으로 가압탱크에 저장하고 이 가압된 폐수를 대기압 상태에 있는 폐수처리조로 공급하면 대기압 상태의 폐수에서 기포가 발생되고 이 기포가 폐수 속의 불순물을 포집하여 기포의 부력으로 불순물을 부상시켜 스키머로 제거하는 장치로 되어있어 가압탱크에서 가압하여 기포를 발생시키기 위해서는 5-7kg/㎠의 높은 압력이 필요하므로서 용량이 큰 공기 압축장치가 필요하고 부상에 필요한 공기가 폐수속에서의 용해도의 제한 때문에 필요한 공기를 얻기 위하여 부상조에는 많은 폐수가 필요하므로 부상조의 용량이 커야하고 따라서 설치면적이 넓어야 하며 가동비용의 증가, 부대설비의 설치 등의 문제점이 있었으나 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 표면활성제와 포수제를 혼합한 혼합물로 인위적으로 미세한 기포를 기포발생기에서 임의의 발생시키고 이 미세기포를 폐수처리장치에 지속적으로 공급하어 폐수 속의 불순물과 기포가 물리화학적으로 이온결합하게하여 폐수수면으로 강제부상시키도록 하므로서 비교적 단순한 구조로서 폐수처리 효율을 극대화시킨 미세한 기포를 이용한 폐수처리방법 및 장치에 대한 발명이다.

Description

미세한 기포를 이용한 폐수처리방법 및 장치

제1도는 종래의 용존공기부상(DAF)방법에 의한 폐수처리 장치개요도.

제2도는 기포가 폐수 속의 불순물을 포집하는 상태예시도로서,

(a)도는 폐수 속의 불순물과 기포가 혼재되어 있는 상태예시도.

(b)도는 기포가 불순물 표면에 이온결합하여 기포의 부력으로 불순물을 부상시키는 예시도.

제3도는 본 발명상의 전체구성 개요도.

제4도는 본 발명상의 폐수처리장치에서 기포공급관과 그 주변구성을 나타내는 일부절결 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 기포발생장치 A : 약품

B : 기포 S : 불순물(슬러지)

1 : 교반기 2, 2a : 펌프

3 : 기포발생탱크 3a : 인출관

4 : 공기유입관 5, 5a : 도관

6 : 배출장치(이젝터) 7 : 기포발생노즐

8 : 레벨게이지 9 : 솔레노이드 밸브

10 : 압력게이지 11 : 개폐밸브

12 : 콘트롤박스 200 : 폐수처리장치

21 : 내측탱크 22 : 외측탱크

23 : 미세기포공급관 23a : 수직기포공급관

24 : 기포공급공 25 : 모터

26 : 베벨기어 26a : 종동베벨기어

27 : 내부주벽 28 : 외부주벽

29 : 폐수 30 : 폐수유입관

31 : 폐수공급구 32 : 회전연결수단

41 : 혼합조 42 : 가압펌프

43 : 가압탱크 44 : 부상조

45 : 스키머

본 발명은 다량의 미세한 공기방울(Micro-Bubble)을 인위적으로 발생시키고 이 공기방울을 폐수처리장치로 공급하여 이 공기방울로 인하여 폐수 속의 불순물표면을 포집하여 공기방울의 부력을 부상시켜 폐수를 처리하는 폐수처리장치로서, 종래 다양한 원리와 구조의 폐수처리장치가 처리하고자 하는 폐수의 성질에 따라 개발되어 왔고 물리적인 방법과 화학적인 방법 또는 물리화학적인 방법을 병용한 폐수처리 방법과 장치가 제공되어 왔으며 그 처리방법 중의 한 방법으로 부상법(Flotation)이 있는바 본 발명은 이 부상법과 같이 불순물을 부상시켜서 처리하되 종래 부상하는 방식과는 완전히 다른 방법으로 불순물을 부상시켜 이를 지속적으로 처리하는 폐수처리 방법 및 장치에 대한 발명으로서, 통상적으로 일반폐수의 처리에서는 불순물을 약품 또는 물리적 방법으로 침전시켜 이 침전된 불순물을 제거하거나 침전과는 반대로 불순물을 폐수표면으로 부상시켜 스키머로 제거하는 등의 방법을 사용하는 부상식이 있고 종래 부상방법으로서는 도면 제1도에 도시한 바와같이 처리하려는 폐수에 약품을 첨가하는 혼합조(41)를 거쳐 공기와 폐수를 가압펌프(42)로 약 5-7kg/㎠의 압력으로 가압탱크(43)에 저장하고 이 가압된 폐수를 대기압 상태에 있는 폐수처리조인 부상조(44)로 공급하면 가압된 폐수가 대기압 상태의 폐수처리조의 폐수에서 기포를 발생시키게 되고 이 기포가 폐수 속의 불순물을 포집하고 이 기포의 부력에 의하여 불순물을 부상시켜 폐수수면에 부상된 불순물(슬러지)를 스키머(45)로 제거하는 방법 및 장치, 즉 용존공기부상(dissolved air floatation, DAF)에 의한 폐수처리방법 및 장치로 되어있어 상기와 같은 종래의 방법은 공기를 가압탱크에서 가압하여 기포를 발생시키기 위해서는 5-7kg/㎠의 높은 압력이 필요하며 또한 기포부상에 필요한 공기가 물속에서의 용해도의 제한 때문에 필요한 공기를 얻기 위하여 부상조에는 많은 폐수가 필요하므로서 부상조의 용량이 커져야 하고 따라서 많은 설치면적이 필요하고 가동비용이 증대되는 등의 문제점이 있었고 본 발명은 상기와 같은 제결점을 제거하고 보다 적은 장치 설치면적과 보다 확실한 포수력으로 폐수의 불순물을 포집하여 부상시킬 수 있도록 한 발명으로 이의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상술하면 다음과 같다.

본 발명상의 폐수처리장치는 크게 마이크로 단위의 미세기포발생장치와 이 미세기포로서 폐수 속의 현탁성 부유물과 용존 불순물을 포집부상시키는 폐수처리장치로 구성되는 바 먼저 기포 발생장치(100)를 설명하면, 표면활성제(surfactants)(일실시예로서 sodium lauryl sulfate 물량에 대해서 0.06%)와 포수제(collectors)(일실시예로서 oleic acid 물량에 대해서 0.05%)가 교반혼합되는 교반기(1)로부터 교반된 혼합물(A)이 펌프(2)에 의하여 밀폐된 기포 발생탱크(3)로 공급되게 하되 약품은 기포발생탱크 내부 저면에 일정한 높이로 차있게 하고 기포발생탱크(3)에는 공기 유입관(4)으로부터 공기가 기포발생탱크(3)로 인입되게 하되 기포발생탱크(3) 내부저면에 일정한 높이로 저조한 혼합물(A)의 일부를 도관(5)으로 인출하여 기포발생탱크(3)로 인입되는 공기와 혼합하여 배출장치(에젝터)(6)에 의하여 펌프(2a)로 공급하고 펌프(2a)의 타단은 기포 발생탱크(3) 내부에 저조된 약품(A)에 의하여 기포를 발생시키는 기포발생노즐(7)과 연결되게 배관하되 상기 기포발생탱크 외부에는 약품의 양을 감지하는 레벨게이지(8)를 장착하고 혼합물(A) 이송 펌프(2)에 의하여 혼합물(A)이 공급되는 배관상에는 솔레노이드밸브(9)를 장착하며 탱크(3)의 안전을 고려하여 압력게이지(10)를 부착한다.

상기와 같이 구성된 밀폐된 기포발생탱크(3)로부터 개폐밸브(11)의 개폐에 의하여 기포발생탱크(3) 내부에서 발생된 기포를 역삼각구조로 된 인출관(3a)를 통하여 외부로 공급될 수 있도록 하여 기포발생장치(100)가 구성된다. 그리고 상기 각부장치는 콘트롤박스(12)에서 조작하도록 한다.

한편, 상기 기포발생장치(100)에서 발생된 기포를 도관(5a)를 통하여 공급받아 폐수를 처리하는 폐수처리장치(200)를 설명하면 일실시예로서 폐수처리장치(200)의 탱크를 원형으로 하고 내측탱크(21)와 외측탱크(22)로 구성하여 내측 탱크 중앙하단부에 미세기포공급관(23)을 내설하되 기포 공급관(23) 상면에는 기포가 나오는 다수개의 기포공급공(24)이 천설되고 이 기포 공급관(23) 중앙으로 기포를 공급하는 수직 기포공급관(23a)을 연설하되 이 수직 기포공급관(23a) 상부에는 모터(25)를 재치고착하여 이 모터(25)에 축설된 베벨기어(26)와 기포공급관(23a)에 축설된 종동 베벨기어(26a)에 의하여 회전자재하게 하므로서 이 수직기포공급관(23a) 선단과 연설된 기포공급관(23) 또한 회전하게 하고 이 기포공급관(23a)에 고착되어 기포공급관(23)과 함께 회전하는 높이가 작은 내부주벽(27)과 제자리에 고정된 외부주벽(28)을 입설하되 이 기포공급관(23) 하면에는 폐수(29)가 유입되는 폐수유입관(30)이 폐수처리탱크(22)의 중도부에 관통인입되되 유입관(30) 미단은 직각으로 절곡되어 상광하엽한 깔때기 모양을 한 폐수공급구(31)를 기포공급관(23) 하면에 연설하여 이 폐수공급구(31) 또한 기포공급관(23)과 함께 회전하도록 회전연결수단(32)으로 연설한다. 또한 내측탱크(21) 상부주연을 일측으로 경사지게 형성한다.

그리고 외측 폐수처리탱크(22) 일측에 폐수처리된 맑은 물이 방류되게 방류조(33)를 연설하여 폐수처리장치(200)를 구성한다. 도면 중 미설명부호(B)는 기포(Bubble), (S)는 불순물(슬러지)를 나타낸다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작상태를 상술하면 기포발생탱크(3) 내부에 일정한 높이의 표면활성제와 포수제가 혼합된 혼합물(A)을 교반기(1)로부터 펌프(2)의 압력으로 공급한 상태에서 공기유입관(4)으로부터 압력공기와 기포발생탱크(3) 내부의 혼합물(A)의 일부를 배관(5)를 통하여 인출하여 배출장치(에젝터)(6)에 의하여 공기와 함께 기포방생탱크(3) 내부에 설치된 기포발생노즐(7)로 고압펌프(2a)를 통하여 공급하면 기포발생노즐(7)에서 마이크로 단위의 미세한 기포가 발생되고 이 기포가 기포발생탱크(3) 내부에 충전되게 한다. 여기서 단위기포의 크기(직경)은 펌프의 회전수(R.P.M)와 기포발생노즐 직경의 크기를 조정하므로서 임의로 크기를 정할 수 있고 제거하려는 폐수의 불순물의 종류유기물, 유류 등에 따라 정할 수도 있다.

이제 기포발생탱크(3)에 충전된 미세한 기포는 탱크내의 압력으로 도관(5a)을 통하여 폐수처리장치(200)에 설치된 수직기포공급관(23a)으로 유입되고 수직기포공급관(23a)의 미단에 연설된 기포공급관(23)의 상면에 천설된 기포공급공(24)을 통하여 부상하게 되며 이때 표면활성제와 포수제의 혼합물로 조성된 미세한 기포가 기포주위에 있는 폐수 속의 현탁성 부유물 또는 용존 불순물 입자에 이온 결합원리로서 물리화학적으로 결합되게 되고 결합된 기포의 부력에 의하여 불순물을 포집한 상태로 폐수 상부수면위로 부상하여 폐수수면에 적치되게 되는데 상기와 같이 기포가 불순물에 보다 많이 그리고 보다 용이하게 결합될 수 있도록 모터(25)의 회전으로 기포공급관(23)을 회전시키게 된다.

이때 내부주벽(27)내의 가장자리에서 부상되는 불순물 중에는 부상하면서 폐수의 와류현상으로 다시 하강할 수도 있어 하강하는 불순물은 하강하면서 외부주벽(28)에서 다시 한 번 기포와 결합하여 부상시키므로 폐수처리효과를 보다 높일 수 있고 폐수처리장치(200) 내부 하측의 폐수처리된 맑은 물은 방류조(33)를 통하여 자연방류되므로서 폐수처리가 되고 폐수처리장치(200) 상부에 적치된 기포포말은 탱크상부일측이 경사져 있으므로 낮은 쪽으로 자연유출되게하여 처리하므로서 특별히 스키머가 필요없고 적은 설치면과 확실한 폐수처리효과 및 별다른 고가의 첨가 화학약품과 기계장치가 필요없어 설치의 간편과 시설운영 및 유지비가 대폭 절감될 수 있는 효과가 있다.

Claims

미세한 기포발생장치(100)와 이 기포발생장치(100)로부터 발생된 기포를 공급받아 폐수를 처리하는 폐수처리장치(200)를 구성함에 있어서, 표면활성제와 포수제를 혼합하는 교반기(1)로부터 혼합물(A)을 펌프(2)로 이송하여 상부일측에 돌설된 기포인출관(3a )을 제외한 밀폐된 기포발생탱크(3)에 장입되도록 하고 이 기포발생탱크(3) 내부 저부로부터 혼합물(A) 인출 도관(5)을 연설하여 기포발생탱크(3) 외부로 인출하여 공기공급관(4)과 연결하며 공기공급관(4)과 가압펌프(2a)를 연결하고 가압펌프(2a)와 기포발생탱크(3) 저부내측으로 도관(5a)을 연결하여 기포발생탱크 내부로 도관(5a)을 매입하고 도관 미단에 기포발생노즐(7)을 연설한 기포발생장치(100)와 이 기포발생장치(100)로부터 도관(5a)을 통하여 기포가 공급되는 수직기포공급관(23a) 하부선단에 기포공급공(24)이 천공된 기포공급관(23)을 수평으로 연설하고 기포공급관(23) 내측으로 원통형 내부주벽(27)을 기포공급관(23) 내측으로 원통형 내부주벽(27)을 기포공급관(23)에 부착하고 원통형 내부주벽(27) 외측으로는 내부주벽(27)보다 높이가 높은 외부주벽(28)을 입설하며 기포공급관(23) 저면에는 상광하협한 깔때기형상의 폐수공급구(31)를 착설하여 폐수공급구(31) 하단과 폐수유입관(30)을 연설하되 폐수유입관(30) 선단과 폐수공급구(31) 하단은 회전가능하도록 회전연결수단(32)으로 연설하여서 되는 폐수처리장치(200)를 도관(5a)으로 연결한 구성으로 이루어지는 미세한 기포를 이용한 폐수처리장치.
제1항에 있어서, 수직기포공급관(23a) 상축에 베벨기어(26a)를 축설하고 이 베벨기어(26a)와 치접되는 베벨기어(26)를 모터(25)에 축설하여서 이 모터(25)의 회전으로 수직기포공급관(23a)과 기포공급관(23), 그리고 내부주벽(27) 및 폐수공급구가 연통하여 회전할 수 있도록 구성하여서 되는 미세한 기포를 이용한 폐수처리장치.
제1항에 있어서, 폐수처리장치(200)를 내측냉크(21)와 외측탱크(22)로 구성하고 내측탱크(21) 상부선단을 일측으로 경사지게 하고 외측탱크(22)와 내측탱크(21)는 밀폐시키되 일측에만 방류조(33)를 통해 폐수처리된 맑은 물이 탱크외부로 방류될 수 있도록 한 미세한 기포를 이용한 폐수처리장치.
미세한 폐수를 처리하는 방법에 있어서, 상기 미세한 기포는 탱크내의 압력으로 도관을 통하여 폐수처리장치에 설치된 수직기포공급관으로 유입되고 수직기포공급관의 미단에 연설된 기포공급관의 상면에 천설된 기포공급공을 통하여 부상하게 될 때 표면활성제와 포수제의 혼합물로 조성된 미세한 기포가 기포주위에 있는 폐수 속의 현탁성 부유물 또는 용존 불순물 입자에 이온 결합원리로서 물리화학적으로 결합되게 되고 결합된 기포의 부력에 의하여 불순물을 포집한 상태로 폐수 상부수면위로 부상하여 폐수수면에 포집되도록 한 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 폐수처리장치.