KR100418172B1

KR100418172B1 - 유수분리 시스템과 유수분리 방법

Info

Publication number: KR100418172B1
Application number: KR10-2001-0074644A
Authority: KR
Inventors: 이제우; 이창한; 정영진; 이진찬; 정영호
Original assignee: 삼환이엔씨 (주)
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2004-02-11
Also published as: KR20020000536A

Abstract

본 발명은 오·폐수 중에 함유되어 있는 오일 입자와 오일 에멀젼을, 효율적으로 물과 분리하는 유수분리 시스템과 그것을 이용한 유수분리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 유수분리 시스템은, 유입되는 원수에 응집제를 첨가하고 혼합하여 부상되지 않고 가라앉은 슬러지를 배출하면서 전처리수를 유수분리장치로 이송하는 전처리장치(20)와, 유입되는 전처리수 중에서 응집된 오일은 물과 오일의 밀도차에 의해 스컴 형태로 배출시키고, 미응집된 오일은 세라믹 담체층에서 응집이 일어난 후 물과 오일의 밀도차이에 의해 부상하여 스컴형태로 배출되고, 세라믹 담체층은 압축 공기 의 주입에 의해 역세척되며, 세라믹 담체층을 통과하면서 여과된 처리수를 배출시키는 구조로 된 유수분리장치(30)가 순차적으로 연결되어 구성된다.

본 발명에 의해, 오ㆍ폐수에 함유된 미세한 오일 입자 및 계면활성제가 첨가된 수용성 오일 에멀젼을 효율적으로 분리 처리하는 장치와 방법이 제공된다.

Description

유수분리 시스템과 유수분리 방법{THE OIL-WATER SEPERATING SYSTEM AND SEPERATING METHOD}

본 발명은 오·폐수 중에 함유되어 있는 오일 입자와 오일 에멀젼을, 효율적으로 물과 분리하는 유수분리 시스템과 그것을 이용한 유수분리 방법에 관한 것이다.

종래의 유수분리 시스템 또는 유수분리 장치는, 필터를 이용한 여과방식, 밀도차이에 따른 부력을 이용한 방식, 온도차이를 이용한 방식 등이 사용되고 있다.

이 중 밀도차이에 따른 부력을 이용한 방식이 많이 사용되고 있으며, 방해판과 고분자 소재의 필터를 전처리 장치로 사용하고, 스톡법칙(stoke's law)를 근거로 오일과 물의 비중차이를 이용하여 유수를 분리하였다.

그러나, 전처리 장치에서 방해판이나 고분자 소재의 필터를 사용하면 물과 혼합된 오일의 제거에는 유용하지만, 계면활성제가 첨가된 수용성 오일 에멀젼의 제거는 어렵고 처리 효율이 낮은 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오ㆍ폐수에 함유되어 있는 오일 입자 및 계면활성제가 첨가된 수용성 오일 에멀젼을 효율적으로 분리처리 하기 위한 유수분리 시스템과 그것을 이용한 유수분리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명 유수분리 시스템의 구조도

도 2는 응집제 주입량에 따른 흡광도 변화율

도 3는 응집제 주입량에 따른 부유물질 제거율

※ 도면 부호에 대한 설명

10 : 본 발명의 유수분리 시스템 20 : 전처리 장치

21 : 원수유입구 22 : 응집제 주입구

23 : 혼합장치I(고정형 믹서) 24 : 혼합장치II

25 : 슬러지 제거구 26 : 슬러지 제거밸브

27 : 전처리수 배출구 30 : 유수분리 장치

31 : 유수분리부 32 : 유류 스컴(SCUM)

33 : 스컴제거기 34 : 세라믹 담체층

35 : 공기주입구 36 : 처리수부

37 : 유출구

본 발명의 유수분리 시스템은, 유입되는 원수에 응집제를 첨가하고 혼합하여 부상되지 않고 가라앉은 슬러지를 배출하면서 전처리수를 유수분리장치로 이송하는 전처리장치(20)와, 유입되는 전처리수 중에서 응집된 오일은 물과 오일의 밀도차에 의해 스컴 형태로 배출시키고, 미응집된 오일은 세라믹 담체층에서 응집이 일어난 후 물과 오일의 밀도차이에 의해 부상하여 스컴형태로 배출되고, 세라믹 담체층은 압축 공기 의 주입에 의해 역세척되며, 세라믹 담체층을 통과하면서 여과된 처리수를 배출시키는 구조로 된 유수분리장치(30)가 순차적으로 연결되어 구성된다.

상기와 같이, 본 발명의 유수분리 시스템은, 간단한 구조로써 소요부지를 최소화하며, 운전과 조작의 편의성을 도모할 수 있으며, 유지 및 보수가 용이하다.

한편, 본 발명의 유수분리 방법은, 본 발명의 유수분리 시스템을 이용하여 오ㆍ폐수 중의 유수를 분리하는 방법이다.

또한, 본 발명의 유수분리 방법은, 본 발명의 유수분리 시스템을 이용하여 오ㆍ폐수 중의 유수를 분리함에 있어서, 전처리 시 효율적인 응집제로 알루미늄계와 철염계 응집제를 사용하고 주입농도를 각각 5.0 ∼ 50.0㎎Al³⁺/ℓ와 5.0 ∼ 100.0㎎Fe³⁺/ℓ를 사용하는 방법이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 유수분리 시스템의 구성을 자세히 설명한다.

본 발명의 유수분리시스템(10)은 전처리장치(20)와 유수분리장치(30)가 순차적으로 연결되어 구성되어 있다.

전처리 장치는, 오일이 함유된 오·폐수 원수가 유입되는 원수유입구(21)와, 응집제를 첨가하는 응집제주입구(22)와, 원수와 응집제의 혼합이 이루어지는 혼합장치I(23)과, 오일 에멀젼과 응집제의 응집이 이루어지는 혼합장치II(24)가, 한 관로내에 순차적으로 연결되며, 혼합장치II의 하단부에 연결되어 부상되지 않고 가라앉은 슬러지를 제거하는 슬러지 제거밸브(26)와 슬러지 제거구(25)가 있으며,

혼합장치II 상단부에는 전처리수를 유수분리장치로 이송하는 전처리수 배출구(27)가 연결된 구조로 되어 있다.

여기서, 혼합장치I(23)은 내부에 다수개의 구형상의 볼이 고정되어 응집제 주입구(22)에서 주입된 무기염계 응집제와 오일 및 오일 에멀젼이 흐르면서 와류를 형성하여 효율적으로 혼합이 이루어지는 구조로 되어 있다.

혼합장치II(24)는 혼합장치I 보다 단면적을 크게하여 유속을 감소시켜 오일 및 오일 에멀젼과 무기염계 응집제의 응집이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있다.

유수분리장치(30)는, 전처리수 배출구에 의해 전처리수가 유입되는 유수분리부(31)와, 유수분리부 상부에 위치하여 스컴을 배출하는 스컴배출기(33), 유수분리부의 하단부에 위치하여 제거되지 않은 미세한 오일 및 오일 슬러지를 흡착하여 응집한 후 재 탈착되어 부상하도록 하는 세라믹 담체층(34)과, 세라믹 담체층의 하부에 세라믹 담체층이 오일 슬러지에 의해 막히게 되면 압축공기를 주입하여 역세척을 하는 공기주입구(35)와, 담체층을 통과한 처리수를 일시 머무는 처리수부(36)와 처리수가 배출되는 유출구(37)로 구성되어 있다.

여기서, 세라믹 담체층(34)은 제올라이트(ZEOLITE)와 규조토(DIATOMITE)를 주성분으로 소성하여 만든 직경 1 ∼ 2 mm 의 구형의 세라믹 담체를 충진한 것이다.

이하 실험예와 실시예를 들어, 본 발명의 유수분리 시스템을 이용한 유수분리 방법을 상세히 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실험예 1> 본 발명의 유수분리 시스템을 이용한 응집제 주입조건 조사

본 발명의 유수분리 시스템을 사용하여 유수 분리시 응집제 주입의 최적조건을 실험 조사하였다.

벙커시유와 경유 및 세제(계면활성제)가 함유된 폐수에 대해, 본 발명의 유수분리 시스템을 사용하여 회분식으로 1 회 유수분리 처리를 하였다.

각 시료 원수당 응집제로 첨가한 황산반토의 농도를 21.19 ∼ 620.39 ㎎ Alum/ℓ(3.34 ∼ 97.84 ㎎ Al³⁺/ℓ)로 달리 하여 처리하였다.

원수를 전처리장치에서 전처리한 다음, 유수분리 장치로 이송하고, 유수분리장치에서 20분 동안 처리한 다음 배출된 처리수의 흡광도 감소율과 부유물질 제거율을 조사하였다.

조사된 흡광도와 부유물질 제거율을 표 1 에 나타내고, 도 2에 흡광도 변화를 그래프로 나타내고, 도 3에 부유물질 제거율의 변화를 그래프로 나타냈다.

표 1. 응집제 주입량에 따른 유수분리효율 변화

시료 NO.	0.426 % Alum
	주입농도	흡광도(600 nm)	흡광도감소율(%)	부유물질농도(mg/L)	부유물질제거율 (%)
	Alum(mg/L)	흡광도(600 nm)	흡광도감소율(%)	부유물질농도(mg/L)	부유물질제거율 (%)	Al³⁺(mg/L)
0	-	-	1.783	-	132	-
1	21.19	3.34	1.757	1.46	110	16.67
2	42.18	6.65	1.130	36.62	94	28.79
3	62.96	9.93	0.195	89.06	24	81.82
4	83.53	13.17	0.062	96.52	20	84.85
5	100	15.77	0.094	94.73	44	66.67
6	200	31.54	0.238	86.65	68	48.48
7	314.78	49.64	0.392	78.01	90	31.82
8	417.65	65.87	0.483	72.91	98	25.76
9	519.51	81.93	0.619	65.28	112	15.15
10	620.39	97.84	0.559	68.65	106	19.70

표 1과 같이, 흡광도와 부유물질 제거율은 응집제 주입농도가 62.59 ∼ 100 mg Alum/ℓ(9.93 ∼ 15.77 mgAl³⁺/ℓ)에서 각각 89.06 ∼ 96.52 %과 66.67 ∼ 84.85 %로서 가장 우수한 수치를 나타냈다.

특히, 응집제 83.53 mg Alum/ℓ를 주입하였을 때 흡광도가 가장 낮고, 부유물질 제거율이 가장 높았다.

<실시예 1> 본 발명의 유수분리 시스템을 이용한 유수분리

본 발명의 유수분리 시스템을 사용하여, 오ㆍ폐수를 계속 유입시키면서 연속반응식으로 유수분리를 실시하였다.

유수분리장치의 유효부피는 1 ℓ로 하고, 응집제는 최적의 응집제 주입농도인 83.53 mgAlum/ℓ을 주입하였다.

오일 및 계면활성제가 함유된 원수를 사용하여, 유입구의 유입량을 65 ㎖/min로 하여 유입하고, 전처리장치 및 유수분리장치를 통과한 유출구의 처리수 유출속도를 33 ㎖/min하였다.

전처리 및 유수분리 장치를 통과하여 수득한 처리수에 대하여 흡광도를 조사하였다.

오일 및 계면활성제가 함유된 원수를 사용하여, 유입구의 유입량을 65 ㎖/min로 하여 유입하고, 전처리장치 및 유수분리장치를 통과한 유출구의 처리수 유출속도를 58 ㎖/min하였다.

같은 방법으로, 오일 및 계면활성제가 함유된 원수를 사용하여 , 유입구의 유입량을 45 ㎖/min로 하여 유입하고, 전처리 및 유수분리 처리한 처리수의 유출 속도를 23 ㎖/min, 42 ㎖/min 한 처리수에 대해 흡광도를 조사하였다.

각 처리수의 흡광도 조사 결과를 표 2에 나타냈다.

표 2. 유수분리 시스템의 유수분리효율

운전조건항목	Run I	Run II
유입	유속(㎖/min)	65	45
유출	유속(㎖/min)	33	58	23	42
유입	흡광도	1.783	1.783
유출	흡광도	0.061	0.080	0.083	0.085
유출	흡광도감소율(%)	96.58	95.51	95.34	95.23

표 2와 같이, Run I에서, 유출구 유량을 33 ㎖/min에서 58 ㎖/min로 높이더라도 95 %이상의 흡광도 감소율을 얻을 수 있었다.

Run II에서, 처리수 유출구 유량을 23 ㎖/min에서 42 ㎖/min로 높이더라도 95 %이상의 흡광도 감소율을 얻을 수 있었다.

본 발명에 의해, 오ㆍ폐수에 함유된 미세한 오일 입자 및 오일 에멀젼을 효율적으로 분리처리할 수 있으며, 간단한 구조로써 소요부지를 최소화하며, 운전과 조작의 편의성을 도모할 수 있으며, 유지 및 보수가 용이한 유수분리 시스템과 이 것을 이용한 유수처리 방법이 제공된다.

Claims

오·폐수 중에 함유되어 있는 오일 입자 및 오일 에멀젼을 물과 분리하는 유수분리시스템에 있어서,

유입되는 원수에 응집제를 첨가하고 혼합하여 응집시키며, 부상되지 않고 가라앉은 슬러지를 배출하면서 전처리수를 유수분리장치로 이송하는 전처리장치(20)와,

유입되는 전처리수 중에서 응집된 오일은 물과 오일의 밀도차에 의해 스컴 형태로 배출시키고, 미응집된 오일은 세라믹 담체층에서 응집이 일어난 후 물과 오일의 밀도차이에 의해 부상하여 스컴형태로 배출되고, 세라믹 담체층은 압축 공기 의 주입에 의해 역세척되며, 세라믹 담체층을 통과하면서 여과된 처리수를 배출시키는 구조로 된 유수분리장치(30)가 순차적으로 연결되어 구성된 유수분리시스템.
제1항에 있어서, 전처리장치(20)는

오일이 함유된 오·폐수가 유입되는 원수유입구(21)와,

무기염계 응집제를 첨가하는 응집제 주입구(22)와,

오일 에멀젼과 무기염계 응집제의 혼합이 이루어지는 혼합장치I(23)과,

오일 에멀젼과 무기염계 응집제의 응집이 이루어지는 혼합장치II(24)가, 한 관로내에 순차적으로 연결되며,

혼합장치II의 하단부에 연결되어 부상되지 않고 가라앉은 슬러지를 제거하는 슬러지 제거 밸브(26) 및 슬러지 제거구(25)와,

혼합장치II(24)의 상부에서 유수분리 장치의 유수분리부(31)로 전처리수를 배송하는 전처리수 배출구(27)로 구성된 것이 특징인, 유수분리 시스템.
제1항에 있어서, 유수분리장치(30)는,

전처리수가 유입되는 유수분리부(31)와, 유수분리부 상부에 위치하여 스컴을 배출하는 스컴배출기(33), 유수분리부의 하단부에 제거되지 않은 미세한 오일 및 오일 슬러지를 흡착하여 응집한 후 재 탈착되어 부상하도록 하는 세라믹 담체층(34)과, 세라믹 담체층의 하부에 세라믹 담체층이 오일 슬러지에 의해 막히게 되면 압축공기를 주입하여 역세척을 하는 공기주입구(35)와, 담체층을 통과한 처리수를 일시 머무는 처리수부(36)와 처리수가 배출되는 유출구(37)로 구성된 것을 특징으로 하는, 유수분리 시스템.
제 1항에 있어서, 세라믹 담체층(34)은 제올라이트(ZEOLITE)와 규조토(DIATOMITE)를 주성분으로 소성하여 만든 직경 1 ∼ 2 mm 의 구형의 세라믹 담체를 충진한 것을 특징으로 하는, 유수분리 시스템.
제1항 내지 제4항의 유수분리 시스템을 이용하여 오.폐수 중의 유수를 분리하는, 유수분리 방법.
제 5항에 있어서, 오일이 함유된 오·폐수가 원수유입구(21)로 유입되면, 유입된 오일 입자 및 오일 에멀젼을 응집하기 위해 응집제 주입구(22)에 알루미늄계와 철염계 응집제를 첨가하여, 오일 및 오일 에멀젼과 무기염계 응집제가 효과적으로 응집할 수 있도록 혼합이 이루어지는 혼합장치I(23)을 거쳐, 혼합장치II(24)에서 단면적을 크게하여 유속을 감소시켜 오일 입자 및 오일 에멀젼의 응집이 이루어지도록 전처리 하는 것을 특징으로 하는, 유수분리 방법.
제 6항에 있어서, 알류미늄계와 철염계 응집제 주입농도를 각각 5.00∼50.00㎎Al³⁺/ℓ와 5.00∼100.00㎎Fe³⁺/ℓ를 사용하는 것을 특징으로 하는, 유수분리 방법.