KR100388937B1 - 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순환형 역삼투법에 의한 쓰레기 매립지 침출수의 처리방법에 관한 것으로 이는 특히, 침출수가 저류조를 거쳐 유입펌프를 통해 전(前) 여과설비인 모래 여과기와 카트리지 필터로 유입되어 여과작용을 수행토록 하며, 상기 여과단계를 거친 침출수를 고압펌프를 통해 다단계로 구성되는 나선형 역삼투막에 공급토록 하며, 상기 역삼투막에서 분리된 농축수의 일부를 재순환 펌프에 의해 다른 역삼투막으로 재순환 하고, 일부는 다음단계의 역삼투막에 공급하여 마지막 단계의 농축수를 배출하며, 각 단계의 처리수는 처리수조에 저장한 후 배출시키는 것을 요지로 한다.

Description

순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법{METHOD OF TREATING THE SEEPAGE WATER BY THE CYCLIC REVERSE OSMOSIS}

본 발명은 순환형 역삼투법에 의한 쓰레기 매립지 침출수의 처리방법에 관한 것으로 이는 특히, 침출수가 저류조에서 일시 저장된후, 유입펌프를 통해 유입되어여과되는 전 여과단계와, 전 여과단계를 거친 침출수를 고압펌프를 통한 나선형 역삼투막에 공급하는 역삼투막 공급단계와, 역삼투막에서 분리된 농축수의 일부를 재순환 펌프에 의해 역삼투막에 재순환 하고, 마지막 단계의 농축수를 배출하며, 처리수는 처리수조에 저장 및 배출하는 단계로 구성되어, 고압펌프에 의한 침출수의 유입과, 나선형막 모듈에 의해 처리수와 농축수를 용이하게 분리하고, 일부 농축수를 내부순환 펌프를 통해 역삼투막 내부에 적정 유속을 확보하여 스케일(Scale) 억제를 통한 역삼투막의 수명을 연장시킬 수 있도록 하며, 농축수의 순환을 통한 처리수의 회수 효율을 높힐수 있게 되며, 특히 역삼투막의 세정시 세정액의 공급을 위한 펌프 및 고형물의 분리를 위한 여과시설을 유입펌프 및 여과기, 카트리지 필터를 공용으로 사용하여 침출수 처리 설비를 단순화할 수 있도록한 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 쓰레기 매립장에서 발생하는 침출수는, 매립지에서 발생하는 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 작용에 영향을 받으며, 특히 매립 폐기물의 종류, 수분함량, 매립년수, 매립지형은 물론, 강우량, 기후조건, 매립물의 다짐정도와 매립방법에 의해 서로 상이한 결과를 나타내고 있으며, 매립년수의 증가에 따라 유기물질은 분해작용인 혐기성 매탄 발효과정과, 강우에 의한 세척으로 인해 안정화가 이루어지는 반면에, 무기물질은 매립지내에 침투한 강우에 의해 농도가 감소하므로 매립년수의 증가에 따라 그 양이 증가하는 것이다.

한편, 상기 매립지에서 발생되는 침출수는 일반 하수와는 달리, 고농도의 유기물질(COD, BOD, TOC)을 함유하고 있으며, 주로 VFAs(Volatile Fatty Acid)나VCAs(Volatile Carboxylic Acid)등의 용존성 물질로 구성되어 있는 것으로 알려져 있으며, 기존의 연구결과 침출수의 VFAs/COD의 비는 0.25 - 0.90의 값을 나타내며, 특히 초기 매립지에서 발생하는 침출수의 경우 대부분의 유기물질이 VFAs로 구성되어 있어 생물학적 처리에 적합한 것이다.

그러나, 매립년한이 오래될수록 발생되는 침출수는 낮은 BOD/COD, VFAs/COD의 비를 나타내고 있어 물리화학적 처리에 적합한 것으로 알려져 있다. 또한 침출수의 고분자량 물질에는 주로 탄수화물과 아미노산 등으로 구성되며, 저분자량 물질은 카르복실 및 방향족 수산화기의 색도등을 유발하는 물질로 구성되어 있는 것으로 알려져 있다.

상기와같은 침출수의 처리에 있어서는, 크게 생물학적 처리방법과, 물리화학적 처리방법으로 나뉘어지며, 적절한 처리를 위해서는 각 공정을 적절히연계시켜야만 하는 것이다. 이러한 공정의 적용은 매립대상 물질과 매립연한에 의해 구분되어 지며, 매립지의 매립대상 물질이 가연성 쓰레기가 주종인 경우와 매립 초기에 처리흐름의 주체는 생물학적 처리가 되며, 불연성 쓰레기 또는 소각잔사의 경우와 유기물질의 안정화가 이루어진 매립 후기의 처리흐름의 주체는 물리화학적 처리가 되어야 하는 것이다.

그러나, 유기성 폐기물의 소각처리 비율이 높아지면서 소각잔사를 매립하는 최종 처분장의 침출수는 고농도의 무기염류가 포함되어 있으며, 동시에 BOD/COD 비율이 매우 낮아지므로 난분해성 물질이 용출된다.

상기와같은 침출수의 처리를 위하여 종래의 생물학적 처리방법으로는 무기염류를 제거할 수 없는데 중금속, 난 분해성 물질등도 제거할 수 있는 방법이 필요로 하게 되었으며, 이와같은 무기염류 및 중금속, 난 분해성 물질의 처리를 위하여, 역삼투법(RO법)에 의한 처리방법이 알려져 있다.

즉, 역삼투막은 지지층(두께 50㎛)과 분리기능을 갖는 활성층(두께 0.2㎛)으로 구성되어 역삼투 현상을 이용하여 침출수를 처리하는 것으로 대한민국 등록 특허공보(등록번호 제 148523호)에 기재되어 있다.

즉, 종래의 역삼투법에 의한 침출수의 저리방법에 의하면, 펌프에 의해 유입수가 저장조에 저장되고, 상기 저장조의 처리수는 펌프를 통해 여과필터를 통해 여과를 수행하며, 여과된 1차 처리수를 재차 펌프에 의해 여과막을 통과시키고, 여과막을 통과한 2차 처리수를 저장조에 인가한 상태에서, 상기 저장조의 처리수를 펌프를 이용하여 역삼투막을 통과하고, 상기와같이 처리된 3차 처리수를 활성탄 필터에 인가하여 최종 처리수 저장조로 공급하는 것이다.

그러나, 상기와같은 매립장 침출수의 처리에 있어서는, 처리수의 수질, 압력 및 처리수량을 점검하여 주기적으로 역삼투막의 세정을 수행해야 하며, 이를 위하여 세정을 위한 별도의 여과설비 및 세정액 공급펌프가 필요로하게 됨은 물론, 2차 처리수를 별도의 저장조에 저장후, 역삼투막에 공급한후, 펌프를 이용하여 재차 활성탄 필터에 공급함으로 인한 설비의 대형화를 초래하게 되며, 처리효율이 제약을 받게 되는등 많은 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래의 여러 문제점들을 개선하기 위하여 발명된것으로서 그 목적은, 고압펌프에 의한 침출수의 유입과, 나선형막 모듈에 의해 처리수와 농축수를 용이하게 분리하고, 일부 농축수를 내부순환 펌프를 통해 역삼투막 내부에 적정 유속을 확보하여 스케일 억제를 통한 역삼투막의 수명을 연장시킬 수 있도록 하며, 농축수의 순환을 통한 처리수의 회수 효율을 높힐수 있게 되며, 특히 역삼투막의 세정시 세정액의 공급을 위한 펌프 및 고형물의 분리를 위한 여과시설을 유입펌프 및 여과기, 카트리지 필터를 공용으로 사용하여 침출수 처리 설비를 단순화할 수 있는 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법을 제공하는데 있다.

도면은 본 발명에 따른 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법을 설명하기 위한 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1...침출수 2...저류조

3...유입펌프 4...모래 여과기

5...카트리지 필터 6...고압펌프

7,9...재순환 펌프 8,10...역삼투막

11...처리수조 12...압력 조절밸브

13...농축수 14... 세정액탱크

15,17...pH 조정제 및 스케일방지제 16,18 약품주입펌프

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 침출수가 저류조에서 일시 저장된후, 유입펌프를 통해 유입되어 여과기를 통해 여과시키는 전 여과단계와,

상기 전 여과단계를 거친 침출수가 고압펌프를 통한 나선형 역삼투막에 공급되는 침출수의 역삼투막 공급단계와,

상기 역삼투막에서 분리된 농축수의 일부를 재순환 펌프에 의해 역삼투막에 재순환 하고, 일부는 다음단계의 역삼투막에 공급하여 마지막 단계의 농축수를 배출하며, 각 단계의 처리수는 처리수조에 저장 및 배출하는 재순환 및 배출 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법을 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도면은 본 발명에 따른 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법을 설명하기 위한 공정도로서, 침출수(1)가 저류조(2)에서 일시 저장된후, 유입펌프(3)를 통해 전(前) 여과설비인 모래 여과기(4)와 카트리지 필터(5)로 유입되어 여과작용을 수행토록 하는 전 여과단계를 거쳐, 상기 침출수(1)를 고압펌프(6)를 통해 나선형 역삼투막(8)(10)에 공급토록 한다.

상기 역삼투막(8)(10)에서 분리된 농축수의 일부를 재순환 펌프(7)(9)에 의해 역삼투막(8)(10)에 재순환 하고, 일부는 다음단계의 역삼투막에 공급하여 마지막 단계의 농축수를 배출하며, 각 단계의 처리수는 처리수조(11)에 저장한 후, 배출시킨다.

이때, 상기 역삼투막(8)(10)에서 분리된 농축수의 일부는 재순환 펌프(7)(9)에 의해 역삼투막(8)(10)에 공급되고, 상기 단계를 반복적으로 여러 번 순환하여 배출되는 최종 농축수(13)는 농축수 배관(P)의 압력 조절밸브(12)를 통해 배출토록 되며, 농축수의 재순환을 통한 처리수의 회수 효율을 높일 수 있게되는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

도면에서와 같이, 매립장의 침출수(1)는 침출수 저류조(2)를 거쳐 유입펌프(3)에 의해 모래 여과기(4)와 카트리지 필터(5)로 유입되어 침출수(1)의 전단계 여과작용을 수행하게 되며, 이때 상기 전단계 여과작용에서는 pH조절을 위한 황산(15)과 유입수의 성상에 따라 스케일 방지제(17)를 각각 압력펌프(16)(18)를 통해 공급하게 된다.

상기와 같이 여과 처리된 침출수가 나선형 역삼투막(8)(10)에 이송되어 처리수와 농축수로 분리되는 역삼투 공정은 유입수질과 목표수질에 따라 다단계로 설치될 수 있으며, 상기 역삼투 공정은 본 발명에서 1 - 6개의 연속 역삼투막(8)(10)...으로 구성되고, 각각의 역삼투막(8)(10)은 최대 6개로 구성된다.이때, 상기 각각의 역삼투막(8)(10)에 연설되는 재순환 펌프(7)(9)는 각각의 역삼투막에서 일정한 유속을 유지하는 역할을 수행하게 되며, 막표면의 적절한 난류를 유도하게 되어, 스케일 및 막오염을 줄이게 되며, 이에따라 역삼투막의 수명을 연장시키면서, 농축수의 순환작용을 통한 처리수의 회수율을 높일 수 있도록 한다.

상기 역삼투막에 공급되는 유입수는 고압펌프(6)를 통해 30 - 50bar(최대60bar)의 압력으로 압력도관(pressure vessel)에 공급토록 되며, 역삼투막을 거친 농축액은 상기 압력도관내에 연속적으로 다음 역삼투막으로 재순환 펌프를 통해 공급되고, 상기와 같은 농축액은 압력조절밸브(12)에 의해 마지막 역삼투막에서 배출토록 된다.

그리고, 각각의 역삼투막을 거친 처리수(permeate)는 처리수조(11)에 모이게 되며, 그 수질은 멤브레인 파손등에 의한 오염된 처리수가 배출되는 것을 방지하기 위하여 전기 전도도에 의해 감시되는 것이다.

또한, 상기 역삼투막(8)(10)..에 의한 역삼투 공정은, 처리수의 수질, 압력 및 처리수량등을 점검하여 주기적으로 역삼투막의 세정을 위하여, 유입펌프(3)와 모래 여과기(4), 카트리지 필터(5)를 일체로 사용할 수 있도록 하여 침출수 처리 설비 자체를 단순화시킬 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법에 의하면, 고압펌프에 의한 침출수의 유입과, 나선형막 모듈에 의해 처리수와 농축수를 용이하게 분리하고, 일부 농축수를 내부순환 펌프를 통해 역삼투막 내부에 적정 유속을 확보하여 스케일 억제를 통한 역삼투막의 수명을 연장시킬 수 있게 되며, 상기 농축수의 순환을 통한 처리수의 회수 효율을 높힐수 있고, 특히 역삼투막의 세정시 세정액의 공급을 위한 펌프 및 고형물의 분리를 위한 여과시설을 유입펌프 및 여과기, 카트리지 필터를 공용으로 사용하여 침출수 처리 설비를 단순화할 수 있는 우수한 효과가 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 역삼투막의 스케일을 방지하기 위하여 유입수의 성상에 따라 스케일 방지제를 첨가하는 침출수 처리방법에 있어서,

   침출수가 저류조에서 일시 저장된 후, 유입펌프를 통해 유입된 다음 모래 여과기 및 카트리지 필터로 분할 구성된 여과기를 통해 여과시키는 전 여과단계와,

   상기 전 여과단계를 거친 침출수는 처리수와 농축수로 분리시키기 위하여 1-6개가 연속적으로 설치된 나선형 역삼투막을 통과하면서 유입수질과 목표수질로 분리되는 역삼투막 공급단계와,

   상기 역삼투막에서 분리된 농축수의 일부를 재순환 펌프로 역삼투막에 재순환 하고, 일부는 다음단계의 역삼투막에 공급하여 마지막 단계의 농축수를 배출하며, 각 단계의 처리수는 처리수조에 저장 및 배출하는 재순환 및 배출 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 역삼투막의 세정시 세정액의 공급을 위한 펌프 및 고형물의 분리를 위한 여과시설을 유입펌프 및 여과기, 카트리지 필터를 공용으로 사용하여 침출수 처리 설비를 단순화 함을 특징으로 하는 순환형 역삼투법에 의한 침출수 처리방법.