KR100209938B1 - 슬러지 부상 방식의 폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 폐수중에 응집성 및 부상성 약품을 혼합시켜 슬러지로 응집시킨 다음 자연적으로 크게 응집된 슬러지가 폐수의 수면위로 부상하여 부상상태를 지속적으로 유지토록 하므로써 슬러지의 제거효율을 극대화한 슬러지 부상 방식의 폐수처리방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐수를 집수조에 모은 후 이송하는 공정과;

물과 물에 대하여 15∼25%(체적비)의 1차 무기 응집제와 물에 대하여 0.005∼0.4%(체적비)의 계면활성제를 용해 혼합하여 만든 1차처리용액을 상기 폐수와 혼합하는 공정과;

상기 폐수와 1차처리용액을 혼합한 것을 나선형으로 선회하면서 이송시킬 때 발생되는 와류에 의해 교반시키는 제1교반 공정과;

상기 제1교반 공정을 통하여 교반된 1차교반액에 물과, 물에 대한 체적비로 0.005∼0.5%의 2차 고분자 응집제를 용해 혼합하여 만든 2차처리용액을 혼합하는 공정과;

상기 공정단계에서의 혼합된 폐수용액을 노즐을 통해 슬러지 부상탱크내에 분사하는 공정과;

상기 부상탱크의 수면위로 부상되어 응집된 폐수슬러지를 거두어내는 공정과; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

슬러지 부상 방식의 폐수처리방법

본 발명은 폐수중의 유해물을 응집시켜 슬러지로 부상시키므로써 처리효율을 높인 슬러지 부상 방식의 폐수처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 폐수의 정화처리는 복수의 탱크를 마련하고 폐수가 각 탱크를 통과하면서 폭기 및 침전 처리를 하게되는 슬러지 침전방식이 많이 사용되고 있다.

그러나 이와같이 반복적인 폐수의 폭기 및 침전 처리방식은 폐수를 정화하는데 많은 시간(보통 2∼3일 소요)이 소요되고 장치를 설치하는데 소요되는 면적이 커서 처리비용이 많이 들고 비효율적이라는 문제점이 있다.

최근에 많이 사용되고 있는 또다른 방법으로는 폐수중의 유해물을 슬러지로 응집시켜 수면위로 부상시키므로써 부상된 슬러지를 손쉽게 긁어내는 방법이 있는 바 이는 슬러지를 순간 부상시키기 위해서 가압부상탱크를 사용하여 탱크내에 고압을 가하여 슬러지를 부상시키게 된다.

그러나 가압부상 방식은 별도의 밀폐된 가압탱크를 설치하여야 하며 컴프레셔로 압력을 가하여 가압과 감압을 조정하고 있기 때문에 응집된 슬러지의 순간 부상 효율이 떨어지며 때때로 슬러지가 탱크내에서 단일층을 형성하지 못하고 각기 분리된 몇 개의 층을 이루거나 순간 부상이 되더라도 시간이 경과될수록 슬러지가 침하되어 버려서 부상효과가 지속적이지 못하므로 처리효율이 크게 떨어지게 되는 문제점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 폐수중에 응집성 및 부상성 약품을 혼합시켜 슬러지로 응집시킨 다음 자연적으로 크게 응집된 슬러지가 폐수의 수면위로 부상하여 부상상태를 지속적으로 유지토록 하므로써 슬러지의 제거효율을 극대화한 슬러지 부상 방식의 폐수처리방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

폐수를 집수조에 모은 후 이송하는 공정과;

물과 물에 대하여 15∼25%(체적비)의 1차 무기 응집제와 물에 대하여 0.005∼0.4%(체적비)의 계면활성제를 용해 혼합하여 만든 1차처리용액을 상기 폐수와 혼합하는 공정과;

상기 폐수와 1차처리용액을 혼합한 것을 나선형으로 선회하면서 이송시킬 때 발생되는 와류에 의해 교반시키는 제1교반 공정과;

상기 제1교반 공정을 통하여 교반된 1차교반액에 물과, 물에 대한 체적비로 0.005∼0.5%의 2차 고분자 응집제를 용해 혼합하여 만든 2차처리용액을 혼합하는 공정과;

상기 공정단계에서의 혼합된 폐수용액을 노즐을 통해 슬러지 부상탱크내에 분사하는 공정과;

상기 부상탱크의 수면위로 부상되어 응집된 폐수슬러지를 거두어내는 공정과; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 청구항 2의 기재에 의하면 상기 1차교반액과 2차처리용액을 혼합한 후 나선형으로 선회하면서 이송시켜 교반하는 제2교반 공정을 거치게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 폐수처리방법을 시행하기 위한 폐수처리장치의 전체 구성도

도 2는 본 발명의 교반장치를 나타내는 측단면도

도 3은 본 발명의 분사공정을 수행하기 위한 분사장치를 나타내는 도면

도 4는 1차 무기 응집제와 반응하여 폐수속에 슬러지가 입자로 분산되어 있 는 폐수상태를 나타내는 도면

도 5는 계면활성제에 의해 생성된 기포주위에 슬러지입자(Floc)가 달라붙어 있는 폐수상태를 나타내는 도면

도 6은 2차 고분자 응집제와 교반후 분사되어 슬러지 입자들이 달라붙은 기 포가 거대한 덩어리로 응집되어 수면위로 부상되어 있는 폐수상태를 나타내는 도면

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 집수조 2 : 펌프

3 : 이송관 4 : 제1교반장치

5 : 1차처리용액 공급장치 6 : 약품교반탱크

10 : 약품용기 17 : 이송관

18 : 제2교반장치 19 : 2차처리용액 공급장치

30 : 노즐 31 : 슬러지 부상탱크

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 폐수처리방법을 시행하기 위한 폐수처리장치를 나타내는 도면이다.

도면에 있어서 부호 1로 나타내는 집수조에는 정화처리되어야 할 폐수가 수집되어 저장된다.

집수조(1)에 저장된 폐수는 펌프(2) 구동에 의하여 이송관(3)을 통하여 제1교반장치(4)로 이송되며 펌프(2)는 폐수용액을 흡입하여 토출하는 동안 외부로부터 공기를 혼입시켜 폭기시킬 수 있는 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다.

상기 펌프(2)와 제1교반장치(4) 사이의 이송관(3)에는 1차처리용액 공급장치(5)가 접속되어 있으며 1차처리용액 공급장치(5)는 약품교반탱크(6)와 중간저장탱크(7) 및 공급저장조(8) 등으로 구성되고 약품교반탱크(6)에는 물공급관(9)을 통해 공급된 물과 약품용기(10)로 부터 공급된 1차 무기 응집제와 계면활성제를 일정량으로 혼합하여 교반기(11)를 회전시켜 교반시키게 된다.

이때 공급되는 물에 대한 체적비로 15∼25%의 1차 무기 응집제와 물에 대하여 0.005∼0.4%(체적비)의 계면활성제를 혼합하여 1차처리용액을 만들게 되며 교반된 1차처리용액은 밸브(12)의 개방시 중간저장탱크(7)내에 저장되어진 후 정량펌프(13) 가동에 의해 다시 공급저장조(8)에 저장되며 다시 정량펌프(14)에 의해 접속관(15)을 통해 이송관(3)내로 정량공급되어 폐수와 혼합되어지게 된다.

1차처리용액과 혼합된 폐수는 파이프를 코일스프링과 같이 나선형으로 감아 형성한 제1교반장치(4)를 나선형으로 선회하면서 이송되어지게 된다.

펌프(2)에 의해 폐수를 연속적으로 이송안내하는 제1교반장치(4)를 나선형 파이프로 형성한 이유는 폐수가 이송되는 동안 1차처리용액과 고르게 혼합 및 교반되도록 하기 위한 것으로 폐수가 와류를 형성하게 되므로 교반효율이 크게 향상되며 또한 장치의 전체길이를 작게 유지하는 것이 가능하게 된다.

상기 제1교반장치(4)의 파이프 내벽에는 복수개의 돌기(16)를 형성시켜 폐수가 나선형으로 선회하면서 이송되는 동안 유동을 교란시켜 텀블(Tumble) 현상을 극대화시키게 된다.

제1교반장치(4)를 통하여 제1교반공정이 이루어진 폐수의 1차교반액은 이송관(17)으로 연결된 제2교반장치(18)로 급송되며 이송관(17)을 통과하는 동안 2차처리용액과 혼합되어지게 된다.

2차처리용액은 2차처리용액 공급장치(9)를 통하여 만들어져 공급되며 2차처리용액 공급장치(19)의 시스템 구성은 1차처리용액 공급장치(5)와 동일하다.

즉 2차처리용액 공급장치(19)는 약품교반탱크(20)와 중간저장탱크(21), 공급저장조(22) 등으로 구성되고 약품교반탱크(20)에는 물공급관(23)을 통해 공급된 물과, 용기로부터 공급된 2차 고분자 응집제를 체적비로 0.005∼0.5%의 비율로 섞어 교반기(24)를 회전시켜 고르게 교반한 2차처리용액을 얻게되며 2차처리용액은 밸브(25)를 통하여 중간저장탱크(21)에 저장된 후 정량펌프(26) 가동에 의해 공급저장조(22)에 저장되며 다시 정량펌프(27) 가동에 의해 접속관(28)을 통해 이송관(17)내로 공급되어 폐수(1차처리용액과 교반된 폐수)와 혼합되어지게 된다.

이와같이 하여 1차 및 2차처리용액과 혼합된 폐수는 제2교반장치(18)를 통하여 앞서와 동일하게 나선형으로 선회하면서 2차교반공정을 거치게 되며 나선형 파이프로 형성된 제2교반장치(18)내에도 유동을 교란시키기 위한 복수개의 돌기가 형성되어 있다.

2차교반공정을 거치면서 약품과 균일하게 교반된 폐수는 이송관(29)을 통하여 슬러지 부상탱크(31)내로 들어가게 되며 도중에 이송관(29)에 설치된 노즐(30)을 통과하면서 고속으로 폐수를 분출하게 되며 이때 슬러지가 크게 응집되면서 수면위 상부로 떠오르게 되며 상부에 부상된 슬러지는 슬러지 제거기구(33, 상세 도시생략)를 슬러지 부상탱크(31) 상부에서 왕복운동시켜 외부로 걷어내게 되면 슬러지 부상탱크(31) 하부에는 정화된 폐수만이 남게 된다.

슬러지 부상탱크(31)내의 정화된 폐수가 요구조건을 충족하지 못하였을 경우 필요에 따라 복수개의 부상탱크를 거치거나 이에 더하여 펌프를 통해 별도 여과장치로 보내 2차로 여과할 수 있다.

이하에 본 발명의 작용에 대하여 보다 자세히 설명한다.

폐수속에 1차 무기 응집제와 전리성 계면활성제가 혼합되면 1차 무기 응집제가 양이온과 음이온으로 전리가 되면서 전리된 이온을 핵으로 하여 폐수속의 이물질과 결합하여 1차 응집상태(Floc, 슬러지 입자상태)가 된다.

이때 폐수가 펌프(2)에 의해 급송되는 동안 공기가 자동으로 흡입되고 1차처리용액에 의해 응집된 플록(Floc) 상태의 알갱이들은 입자가 작게 되므로 폐수속에서 무수히 많은 작은 입자로 분포하게 되며 도 4에와 같이 자연침전이 어려우므로 폐수속에 작은 알갱이로 응집된 상태로 떠다니게 된다.

한편 폐수속에는 응집촉매제인 계면활성제가 공기와 같이 섞이게 되어 무수히 많은 기포(32)를 형성(도 6 참조)하게 되며 이 기포(32)주위에 1차로 응집된 플록(33, 슬러지 알갱이)들이 달라붙게 된다.

여기에 2차 고분자 응집제를 투입하여 교반한 후 노즐(30)을 통하여 슬러지 부상탱크(31)내로 폐수를 고속으로 분사하게 되면 플록(33)이 달라붙은 기포(32)들이 순식간에 응집되어 큰 덩어리(34)를 형성(도 6 참조)하면서 부력과 분사압력을 받아 순식간에 수면위로 떠오르게 되는 것이다.

여기서 1차 무기 응집제로는 통상 사용되는 황산알미늄(Al₂(So₄)₃), 황산제1철(FeSO₄), 황산제2철(Fe(SO₄)₃), 염화제1철(FeCl), 염화제2철(FeCl₂) 등이 사용되며 2차 고분자 응집제로는 아니온(Anion) 및 캐치온 등이 사용된다.

상기에서 본 발명의 중요한 특징은 폐수중에 계면활성제를 투입하므로써 계면활성제가 공기와 반응하여 기포(많은 거품)를 형성하고 그 기포주위에 응집된 플록(Floc, 33)들이 달라붙어 부력에 의해 크게 응집된 슬러지가 가라앉지 않고 최상부에 부상된 상태를 지속적으로 유지하게 되므로 슬러지를 극히 용이하게 걷어낼 수 있게 된 점에 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 폐수속에 1차 무기 응집제와 계면활성제 및 2 차 고분자 응집제를 합하여 나선형으로 특별히 고안된 교반장치를 통하여 연속적인 이송중에 고르게 교반한 후 슬러지 부상탱크내에 고속(고압)으로 분사하므로써 계면활성제에 의해 생성된 기포(거품) 주변에 응집된 작은 알갱이의 플록들이 달라붙어 뭉치게되어 거대한 덩어리를 형성하면서 순식간에 수면위로 떠올라 흩어지지 않고 지속적으로 부상상태를 유지하게 되므로써 일정량의 슬러지층이 형성될 때마다 슬러지층의 제거가 가능하여 작업효율을 크게 향상시키고 슬러지 응집효과가 커서 폐수정화 효율을 크게 높이게 된다.

Claims (2)

1. 폐수를 집수조에 모은 후 이송하는 공정과;

   물과 물에 대하여 15∼25%(체적비)의 1차 무기 응집제와 물에 대하여 0.005∼0.4%(체적비)의 계면활성제를 용해 혼합하여 만든 1차처리용액을 상기 폐수와 혼합하는 공정과;

   상기 폐수와 1차처리용액을 혼합한 것을 나선형으로 선회하면서 이송시켜 발생되는 와류에 의해 교반시키는 제1교반 공정과;

   상기 제1교반 공정을 통하여 교반된 1차교반액에 물과, 물에 대한 체적비로 0.005∼0.5%의 2차 고분자 응집제를 용해 혼합하여 만든 2차처리용액을 혼합하는 공정과;

   상기 공정단계에서의 혼합된 폐수용액을 노즐을 통해 슬러지 부상탱크내에 분사하는 공정과;

   상기 부상탱크의 수면위로 부상되어 응집된 폐수슬러지를 거두어내는 공정과; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 부상 방식의 폐수처리방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 1차교반액과 2차처리용액을 혼합한 후 나선형으로 선회하면서 이송시켜 교반하는 제2교반공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 슬러지 부상 방식의 폐수처리방법.

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