KR100461203B1 - 방류수질 제어 난분해성 폐수처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 방류수질 제어 난분해성 폐수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 화학, 염색폐수 등 난분해성 유기물질을 함유하고 있는 폐수를 처리하는 장치와 방법에 관한 것이다.

종래로부터 일반적으로 폐수처리에 생물학적 처리방법이 널리 적용되고 있는 바, 화학·염색·도금·피혁가공 및 제조 공정에서 배출되는 폐수는 독성, 난분해성 물질을 함유하고 있어 생물학적 처리방법으로서는 분해처리가 잘 되지 않아 근래에 와서 자외선/과산화수소, 자외선/이산화티타늄, 오존/과산화수소 등 산화처리 방법이 도입되고 있다.

그러나 자외선 분해 공정에서는 수중의 오염 농도가 높아지면 광선이 부유물질에 차단되어 장애를 받고, 램프에는 오염물질이 착상하여 효율이 저하되고, 이산화티타늄 도입공정은 유기물질 농도가 높은 경우는 촉매활성이 저하되어 처리에 어려운 단점이 있으며, 펜톤산화 방법은 과산화수소 및 보조제가 많이 투입되는 문제점, 오존산화에서는 오존이 대기로 배출되어 허비되는 결점이 있으며, 위에서 열거한 공정은 거의가 공정당 처리비용이 매우 높은 것이 문제점이다.

위의 문제점을 해결하기 위해, 먼저 비용이 저렴한 화학적 응집처리에서 슬러지를 제거한 후, 순차 펜톤산화조에서 펜톤산화(H2O2)처리, 부상분리조에서 초미세오존기포에 의한 펜톤산화처리수에 함유된 부유물질 제거와 동시에 오존산화처리를 진행시키며, 처리수의 배출에 있어서는 방류수질 제어장치에 미리 배출기준치를설정하고, 이 기준치에 도달하면 배출하고, 미달하면 역이송시켜 재처리를 행하여 배출하는 난분해성 폐수처리 장치 및 방법이 제공된다.

Description

방류수질 제어 난분해성 폐수처리 장치 및 방법{omitted}

이 발명은 방류수질 제어 난분해성 폐수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 화학·도금·염색폐수 등 난분해성 유기물질을 함유하고 있는 폐수를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

화학·도금·피혁·염색폐수 등의 폐수는 독성물질, PVA·벤젠·크레졸·크릴렌·나프탈렌·톨루엔·페놀·피리딘·트리클로로·에칠렌 등 다 종류의 난분해성 유기물질이 함유된 폐수를 배출하는 바, 이들 난분해성 유기물질은 미생물에 의한 분해도 잘 되지 않고, 일부 분해가 된다고 해도 분해 속도가 매우 느려 그대로 방류되면 자연계에 잔류하게 되어 자연생태계에 악영향을 끼치게 되며, 특히 지하수를 오염시키는 원인이 된다.

종래의 기술인 생물학적인 처리로서는 이 난분해성 유기물질의 처리가 잘 되지않고, 화학적 산화공정이 추가되어야만 처리가 가능해진다.

근래에 와서 자외선/과산화수소, 자외선/이산화티타늄, 오존/과산화수소 등에 의한 산화·분해처리 방법이 도입되고 있다.

그러나 자외선 분해 공정에서는 수중의 오염 농도가 높아지면 부유물질에 의해 광선이 차단되고, 오염물질이 램프에 부착되어 효율이 저하되며, 이산화티타늄 공정에서는 유기물질 농도가 높은 경우는 촉매활성이 저하되어 처리에 어려운 단점이 있고, 펜톤산화 방법은 과산화수소 및 보조제(철염, 황산제2철 등)등 고가의 처리제 투입이 많아지며, 고농도일 때는 처리효율이 저하되고, 산화처리 후 슬러지가 많이 발생하여 이를 제거하기 위해 침전조 등을 도입해야 하며, 오존산화처리에서는 주입된 오존의 상당량이 대기로 배출되어 허비될 뿐만 아니라, 오존 발생기에 부대장치로서 오존 접촉조 및 부상물질 분리설비가 소요된다.

위와 같이 난분해성 유기물질 분해처리에는 폐수의 성상 및 오염농도 등에 의해서 산화·분해처리 효율이 저하되고, 비용이 많이 소요되는 문제점을 가지고 있으며, 또한 장치의 오작동, 운전실수, 혹은 급격한 오염농도의 변화에 의해서 설정한 배출 기준치에 미달하는 처리수가 방류되어 환경을 오염시키는 문제점도 야기시키고 있다.

이 발명은 위에서 본 바와 같이, 난분해성 폐수처리에는 여러 가지 문제점이 있는 바, 펜톤산화(H2O2)처리에서의 비용 절감을 위해, 일반적인 화학적 응집처리에서 슬러지를 제거한 후 펜톤산화처리 공정을 도입하고, 펜톤산화처리 과정에서 발생한 슬러지를 부상분리조에서 부상분리처리를 행하는 동시에 동일 장치에서 오존산화처리를 행하고, 오존산화처리를 위해 주입되는 오존을 초미세기포화시켜 오존이 대기로 배출되어 낭비되는 것을 최소화하고, 한편 처리수의 배출에 있어서는배출기준치를 설정하고 설정한 배출기준치에 미달하는 처리수의 배출을 차단하는 방법을 도입한다.

위의 목적을 달성하기 위한 방법으로서 장치는 화학적 응집처리조, 자동세척여과장치, 펜톤산화조, 부상분리장치, 방류수질 제어장치의 순으로 연결·구성한다.

비용이 저렴한 일반적인 화학적 처리방법으로 수중의 부유물질을 응집처리하여 자동세척여과장치에서 단시간에 슬러지를 제거한 후, 상등수를 펜톤산화조로 이송시켜 산화처리를 행하고, 이 산화처리수를 부상분리조에 직접 유입시켜서 펜톤산화처리 과정에서 발생한 부유물질에 대하여 부상분리처리를 행하여 부유물질을 제거하고, 동시에 동일 부상분리조에서 오존산화처리를 행하여 처리수를 배출시킨다.

일반적인 오존산화처리에서는 주입되는 오존의 상당량이 대기로 배출되어 허비되는 바, 이를 최소화하기 위해서 초미세기포화시켜 토출·확산시킨다.

한편, 최후 처리수의 배출에 있어서는 방류수질 제어장치를 설치하고, 이 장치에 배출기준치를 미리 설정하여 방류실로 이송되는 처리수를 연속적으로 측정, 배출기준치에 미달한 처리수일 때는 역이송시켜 재처리를 행하고, 배출기준치에 도달했을 때 배출을 행하는 난분해성 폐수처리 방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 장치의 구성도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

C 응집처리조 J 자동세척 여과장치

F 펜톤산화조 O 오존발생기

K 오존가압장치 G 초미세기포발생장치

A 부상분리조 R 방류수질 제어장치

S 슬러지 P 부상분리실

U 전부(全部)토출실 V 후부(後部)토출실

M 역이송펌프 B 방류실

1 원수유입파이프 2 전자개폐밸브

3 응집제 주입관 4 응집수 이송파이프

5 공기압송파이프 6 산기장치

7 상등수 이송파이프 8 과산화수소 주입관

9 산화처리수 이송파이프 10 교반장치

11 개폐장치 12 역이송파이프

13 배출파이프 14 오존기포 토출밸브

14-1 기포 토출밸브 15 오존기포압송파이프

15-1 압송파이프 16 공급파이프

17 슬러지회수로 18 콘트롤러

19 COD 메터 21 기포수 공급파이프

이하 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 장치의 구성도로서,

C는 응집처리를 행하는 응집처리조로서, 이 응집처리조는 4각으로 2등분되어 2실로 되어있고, 유입되는 원수를 응집처리하여 다음 공정으로 이송시키며, 상부에 2개의 응집제 주입관(3) 및 외부로부터 원수유입파이프(1)가 부설되고, 이 파이프에 전자개폐밸브(2)가 부착되어 방류수질 제어장치에 의해서 개폐작동을 하게되며, 처리수를 다음 공정으로 이송시키는 응집수 이송파이프(4)가 상부에서 부설되고, 하부에 산기장치(6)가 부설되어 압축공기 압송파이프(5)에 연결되어 있는 바, 이 산기장치는 단시간에 교반을 행하기 위한 것이며, 이 교반에 의해서 주입되는 응집제는 단시간에 응집처리가 이루어지고, 응집제의 주입량은 PH 수치 제어에 의해서 조절된다.

J는 자동세척여과장치(실용신안등록 제0275533호)로서, 내 측에는 여과포로 구성된 장치가 내장되어 있으며, 11은 개폐장치로서 자동세척여과장치의 하부에 장착되어 있고 자동세척여과장치 내부의 하층에 탈수되어 저장되는 슬러지(S)를 외부로 배출시킬 때 개방하게 되며, 7은 여과된 상등수를 다음 공정으로 이송시키는 이송파이프이고, 이 이송파이프에 전자개폐밸브(2-1)가 부설되고 그 하측에서 역이송파이프(12)가 연결되며, 전자개폐밸브는 방류수질 제어장치의 콘트롤부(18)에 의해서 개폐작동을 행하게 된다.

자동세척여과장치는 처리 라인이 쌍으로 구성되어, 교대로 작동과 휴지시간을 가지며, 휴지시간에 하부에 침전한 슬러지는 자연탈수가 진행된다.

응집처리조(C)에서 유입되는 응집수는 슬러지와 상등수로 분리되며, 분리된 상등수는 즉시 여과되어 배출로를 따라 펜톤산화조로 이송된다.

한편, 휴지시간에 자연탈수가 이루어진 슬러지는 개폐장치(11)를 개방하여 외부로 배출시킨다.

이 장치에 유입되는 응집수는 10분 전 후의 단시간에 상등수가 분리되어 외부로 배출되는 것이 특징이다.

이 장치는 침전조로 대체할 수 있다.

F는 펜톤산화조로서, 8은 과산화수소(H2O2) 주입관, 8-1은 보조제(철염, 황산제2철 등) 주입관, 10은 교반장치, 9는 산화처리수 이송파이프로 부상분리조에 연결되어 있다.

자동세척여과장치에서 상등수가 유입되면 미리 정해진 순서에 따라 보조제(철염, 황산제2철 등) 및 과산화수소(H2O2)가 주입되며, 주입량은 제어장치에 의해서 조정되고, 정해진 시간동안 정해진 교반 작동이 진행되어 산화처리는 진행되어지고, 산화처리수는 이송파이프(9)를 통해서 부상분리조(A)로 이송된다.

A는 부상분리조(실용신안등록 제0259168호)로서, U는 전부(全部)토출실, V는 후부(後部)토출실, P는 분리실, B는 방류실, 로 구획되어 있고, 방류실(B)은 최종 처리수를 저장하면서 일부는 기포수로 공급하고 나머지는 외부로 배출되며, 15-1은 가압기포수 압송파이프, 14-1은 압송파이프(15-1)에 연결되어 전부(全部)토출실에 부설된 토출밸브, 15는 가압오존기포수 압송파이프, 14는 압송파이프(15)에 연결되어 후부(後部)토출실에 부설된 오존 토출밸브, 13은 방류실에서 처리수를 다음 공정으로 이송, 혹은 외부로 배출하는 배출파이프이다.

산화처리수에는 펜톤산화처리 과정에서 주입된 보조제(철염·황산제2철 등)에 의해서 부유물질이 발생하는 바, 전부(全部)토출실(U)에서 플록형성이 불량할 시에는 아니온 등 보조응집제를 소량 주입하며, 주입되는 보조응집제는 초미세기포 토출밸브(14-1)에 토출되는 초미세기포의 토출·확산력에 의해서 교반이 이루어지면서 플록이 형성되고, 형성된 플록은 토출되는 초미세기포에 부착·흡착되어 수면으로 강제 부상되어진다.

초미세기포 토출밸브(14-1)·초미세오존기포 토출밸브(14)는 미리 설정해 놓은 압력에서 정압 토출작동을 행한다.

후부(後部)토출실(V)에서 토출되는 초미세오존기포는 빠른 속도로 토출실내에 확산되면서 난분해성 물질에 접촉하여 난분해성 유기물질을 산화·분해하고, 잔류오존은 산소로 환원되어 수중의 용존산소량을 증가시켜준다.

부상분리조에서 부유물질의 부상분리처리와 오존산화처리를 동일 장치에서 동시에 행하는 것이 특징이다.

O는 오존발생기로서, 오존을 발생시켜 소요의 파이프를 통해서 오존가압장치(K)로 이송하며, 오존발생기로부터 오존을 공급받은 오존 가압장치는 미리 정해진 압력으로 오존을 가압하여 초미세기포발생장치(G)로 압입시킨다.

G는 초미세기포발생장치(실용신안등록 제141776호)로서, 가압오존기포수 압송파이프(15)에 연결되어 있고, 오존 가압장치(K)에서 압입되는 가압오존과 공급되는 기포수를 혼합·가공하여 초미세오존기포수를 생성시켜 압송파이프(15)를 통해 토출밸브(14)에 압송한다.

G-1은 초미세기포발생장치(실용신안등록 제141776호)로서, 가압기포수 압송파이프(15-1)에 연결되어 있고, 공기 압축기로부터 압입되는 압축공기와, 공급되는 기포수를 혼합·가공하여 초미세기포수를 생성시켜 압송파이프(15-1)를 통해 토출밸브(14-1)에 압송한다.

R는 방류수질 제어장치(실용신안등록 제0289623호)로서, 콘트롤부(18), COD메터부(19), 역이송펌프부(M)로 구성되고, 콘트롤부는 원수유입 파이프에 부설된 전자밸브(2)와 자동세척여과장치의 상등수 이송파이프(7)에 부설된 전자밸브(2-1)의 개폐를 제어하며, 역이송펌프부(M)는 흡입측에는 흡입파이프(20)가 방류실(B)에 연결되고, 12는 역이송파이프(12)로서 역이송펌프 토출측과 펜톤산화조를 서로 연결하며, COD메터부는 방류실(B)에 연결 설치되고, 배출기준치가 미리 설정되며, 이 기준치에 근거하여 방류실(B)로 이송되는 처리수를 연속적으로 측정하며, 배출기준치에 미달할 때는 역이송펌프(M)를 작동시켜 방류실의 처리수를 펜톤산화조로 역이송시킴과 동시에 원수유입 파이프에 부설된 전자밸브(2), 자동세척여과장치의 상등수 이송파이프(7)에 부설된 전자밸브(2-1)를 폐쇄하여 원수의 유입과 상등수의 이송을 정지시킨다.

상기 작동에 의해서 방류실로 이송되는 배출기준치 미달 처리수는 펜톤산화조로 이송되어 재처리가 이루어진다.

상기 배출기준치 미달 처리수는 부상분리조로 이송하여 재처리를 행할 수있다.

상기 재처리작동이 진행됨에 따라 방류실로 이송되는 처리수가 배출기준치에 도달하게 되고, 방류수질 제어장치는 이를 측정하여 역이송펌프의 정지 및 전자개폐밸브(2·2-1)를 개방하게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 실시 예의 작용에 대하여 설명한다.

응집처리조에 원수가 유입되면서 산기장치에서 압축공기가 토출되고, 응집제주입관으로부터 필요한 양의 응집제가 주입되며, 응집제는 압축공기의 토출 요동력에 의해 반응·응집은 단시간에 이루어지고, 응집수는 이송파이프(4)를 통해서 자동세척여과장치(J)로 이송된다.

자동세척여과장치로 이송된 응집수는 플록이 형성되면서 슬러지와 상등수는 분리되며, 분리된 상등수는 즉시 여과되어 이송 통로를 통해 이송파이프(7)를 따라 펜톤산화조(F)로 이송된다.

펜톤산화조(F)에 상등수가 유입되면 교반장치가 정해진 속도로 회전작동을 행하고, 필요한 양의 보조제(철염,황산제2철 등) 및 과산화수소가 주입관(8)을 통해 주입되어 설정된 시간동안 산화작용은 행하여지고, 산화처리수는 이송파이프(9)를 통해서 부상분리조의 전부(全部)토출실(U)로 이송되어진다.

이 산화처리수가 전부(全部)토출실(U)로 이송되면 초미세기포발생장치(G-1)는 공급파이프(21)로부터 공급받은 기포수와, 외부의 공기 압축기에서 압입되는 압축공기를 순간적으로 혼합·가공하여 가압기포수를 생성시켜서 압송파이프(15-1)를 통해 토출밸브(14-1)에 압송시키며, 토출밸브는 설정된 정압에서 초미세기포를 전부(全部)토출실(U)에 토출시키며, 이렇게 토출·화산되는 초미세기포는 수중의 부유물질에 부착·흡착하여 슬러지를 수면으로 강제 부상시키고, 강제 부상한 부유물질은 회수통로를 따라 외부로 배출되고, 분리된 분리수는 후부(後部)토출실(V)로자연 이송된다.

한편, 오존발생기(O)의 작동에 의해서 발생된 오존은 오존가압장치(K)로 흡입되어 정해진 압력으로 가압되어 초미세기포발생장치(G)에 압입되고, 초미세기포발생장치는 공급파이프(16)로부터 공급받은 기포수와 압축오존을 순간적으로 혼합·가공하여 가압오존기포수를 생성시켜서 압송파이프(15)를 통해 오존 토출밸브(14)에 압송시키며, 오존 토출밸브는 설정된 정압에서 초미세오존기포를 토출실(V)에 토출시키며, 토출되는 초미세오존기포는 빠른 속도로 토출실에 확산되면서 난분해성 물질에 접촉하여 펜톤산화조에서 미처리 된 난분해성 유기물질을 설정된 시간동안 산화·분해처리를 행하고, 잔류 오존은 부상분리실(P)을 거치는 동안에 산소로 환원되어 수중의 용존산소량을 증가시키며, 오존산화 과정에서 발생하는 부유물질은 계속 토출되는 초미세기포에 부착·흡착되어 수면으로 강제 부상되어 슬러지 회수로를 따라서 외부로 배출되고, 처리수는 하부의 이송로를 따라서 방류실(B)로 이송된다.

방류실(B)로 이송되는 처리수는 방류수질 제어장치에 의해서 연속적으로 수질이 측정되고, 미리 설정한 배출 기준치에 미달한 수치가 측정되면 콘트롤부(18)는 역이송펌프(M)를 작동시키는 한편, 원수유입 파이프(1)에 부설된 전자밸브(2) 및 자동여과장치에서 상등수 이송파이프(7)에 부설된 전자밸브(2-1)를 폐쇄하여 방류실로 이송되는 처리수는 펜톤산화조로 역이송되어 재처리 작동이 행하여진다.

상기와 같은 재처리 작동에 의해서 방류실(B)로 이송되는 처리수가 배출기준치에 도달하면 콘트롤부(18)가 이것을 측정하여 역이송펌프(M)를 정지시키고, 원수유입 파이프(1)에 부설된 전자밸브(2) 및 자동여과장치에서 상등수 이송파이프(7)에 부설된 전자밸브(2-1)를 개방시키게되며, 이 작동에 의해서 방류실로 이송되는 처리수는 배출파이프(13)를 통해 배출된다.

상기의 배출기준치에 미달한 처리수는 부상분리조의 전부(全部)토출실(U)로 이송시켜 재처리를 행할 수도 있다.

이 발명은 설비 및 처리비용이 많이 소요되는 난분해성 폐수처리에 있어서, 비용이 저렴한 일반적인 방법으로 먼저 응집처리를 행하여 수중의 부유물질을 제거한 후에 펜톤산화처리 공정을 도입하고, 펜톤산화처리수를 부상분리장치에 이송시켜 부상분리처리를 행함과 동시에 오존산화처리를 동일 장치에서 진행시킴으로 시설비의 절약과 처리 시간을 단축시켜 처리효율을 극대화시킨다.

응집수에 함유되는 부유물질 제거에서 침전조 대신 자동세척여과장치를 도입하여 단시간에 슬러지와 상등수로 분리처리를 행하고, 장치의 휴지시간에 슬러지는 자연탈수가 진행됨으로 슬러지 농축시설을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 탈수처리를 생략할 수도 있어 시설비 및 처리비용을 절감시키는 효과를 얻게된다.

펜톤산화에서 보조제 등의 주입에 의해서 부유물질이 발생하는 바, 이 부유물질 제거를 위해 침전조를 도입하고 있는데, 침전조 대신 오존처리를 행하는 부상분리조에서 부상분리처리를 동시에 행함으로 시설비를 절감한다.

오존산화처리에서는 별도의 오존접촉조 및 부유물질 제거장치가 소요되는 바, 부상분리조에서 오존산화처리를 행하고 동시에 동일 부상분리조에서 부유물질를 부상분리처리를 행함으로서 시설비 및 처리비용이 크게 절감된다.

처리수 방류에 있어서는 방류수질 제어장치에 의한 배출수질을 제어하여 배출기준치 미달 처리수의 배출을 차단하여 수계보호에 기여한다.

Claims (1)

1. 원수를 응집처리조에 유입시켜 응집제를 주입하여 응집처리를 행하고, 응집수를 자동세척여과장치(J)로 이송하는 단계,

   자동세척여과장치(J)에 이송되는 응집수를 슬러지와 상등수로 분리하고, 분리된 상등수를 펜톤산화조(F)로 이송하는 단계,

   펜톤산화조(F)로 이송되는 상등수에 보조제(철염, 황산제2철 등) 및 과산화수소를 주입하고, 교반작동에 의한 산화처리를 행하고, 산화처리수를 부상분리조의 전부(全部)토출실(U)로 이송하는 단계,

   전부(全部)토출실(U)로 이송되는 산화처리수중의 부유물질은 토출밸브(14-1)에서 토출·확산되는 초미세기포에 부착·흡착되어 강제 부상분리처리 되는 단계,

   오존발생기(O)에서 오존을 공급받은 가압장치(K)가 오존을 가압하여 기포발생장치(G)에 가압오존을 압입시키는 단계,

   가압오존을 압입 받은 기포발생장치(G)는 가압오존기포수를 생성시켜 압송파이프(15)를 통해 토출밸브(14)에 압송시켜 후부(後部)토출실(V)에 초미세오존기포를 토출시키는 단계,

   후부(後部)토출실(V)에 토출되는 초미세오존기포의 확산력에 의해서 오존이 난분해성 유기물질에 접촉되어 난분해성 물질을 산화·분해하는 단계,

   방류실(B)로 이송되는 처리수의 수질을 연속적으로 측정하여 배출기준치에 미달한 처리수의 배출을 정지시키고, 펜톤산화조, 혹은 부상분리조로 역이송시켜재처리를 행하는 단계,

   재처리가 진행되어 방류실로 유입되는 처리수가 방류기준치에 도달하고, 방류수질 제어장치는 이를 측정하여 다시 배출을 행하는 단계,

   위와 같은 단계를 거쳐 배출기준치에 미달하는 처리수의 방류를 차단하면서 난분해성 폐수를 산화·분해처리를 행하는 것을 특징으로 하는 방류수질 제어 난분해성 폐수처리 방법.