KR100538347B1 - 오폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오폐수에 오존을 접촉시켜 산화처리한 후 기포를 발생시켜 오염원과 처리수를 분리하여 오폐수를 처리하는 오폐수처리장치에 관한 것으로, 폐수유입라인을 통해 유입된 폐수를 오존발생기로부터 공급된 오존과 강제 접촉시켜 산화처리하는 오존접촉탱크와, 상기 오존접촉탱크에서 보내진 산화된 폐수와 오염원이 분리된 처리수를 생성하는 용존공기부상장치와, 상기 용존공기부상장치에서 처리된 처리수를 오염원 및 잉여 오존을 제거하여 여과수를 생성하는 압력식여과장치와, 상기 압력식여과장치에서 생성된 여과수를 재사용하거나 방류하기 위해 저장하는 여과수저장탱크와, 상기 용존공기부상장치에서 처리된 오염물 및 압력식여과장치를 세정한 세정수를 공급받아 자연탈수 및 건조방식에 의해 처리된 슬러지는 배출하고 여과수는 원수저장탱크로 회수시키는 오일건조탱크를 포함하고, 상기 용존공기부상장치는 체결구멍이 형성된 플랜지에 다수의 기포 관통로가 형성된 밸브몸체와, 이 밸브몸체의 내부를 관통하는 볼트의 상측 및 하측에 체결 고정되는 상하부 너트와, 상기 밸브몸체의 상부개방부에 간격을 두고 설치되는 디스크를 포함하는 미세기포분사밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치가 제공된다.

따라서, 본 발명에서는 오존에 의한 산화처리 및 용존공기의 미세기포 발생을 이용하여 폐수에 함유된 여러가지 세제, 오일입자의 특성에 따라 그 처리방법을 복합적으로 일괄처리함으로써 오일입자의 크기 등에 상관없이 효율적으로 폐수의 분리처리가 가능하게 된다.

Description

오폐수처리장치{Sewage and wastewater treatment apparatus}

본 발명은 일반 오폐수에 함유된 세제, 오일입자 및 찌꺼기(Scum)들을 물과 분리 처리할 수 있도록 된 오폐수처리시스템에 관한 것으로, 특히 다양한 형태의 오일입자들과 찌꺼기들을 약품의 사용 없이 간편하게 분리 수거함과 아울러 약품으로 인한 2차 오염방지 및 유지보수 등 관리가 용이하도록 된 오폐수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 오폐수에 함유된 세제, 오일입자나 찌꺼기 등을 분리 제거하는 장치나 방법에서 가장 중요시되는 점은 오일입자의 특성과 현탁액의 혼합 정도를 고려하여 처리하는 일이다.

이 때, 오폐수에 함유된 오일입자의 형태를 살펴보면, 오일입자의 직경이 150㎛ 이상일 때 이를 자유오일(Free Oil), 오일입자의 직경이 60㎛ 이하일 때 이를 에멀젼오일(Emulsion Oil) 및 어떤 입자에 부착해 존재하는 부착성오일(Oil-Wet Solid) 등으로 구분된다.

한편, 이러한 오일입자의 크기에 따라 처리하는 장치를 살펴보면, 상기 자유오일을 분리 처리하는 단순 중력 분리식 유수분리장치와, 에멀젼 오일과 부착성 오일을 처리하는 가압식 부상분리장치로 구별되어 사용되고 있다.

그러나, 종래의 폐수처리장치에서는 폐수에 별도의 폐수처리약품을 공급하여 오일입자 등을 처리하고 있는데, 이러한 경우 오일입자의 크기를 고려하지 않은 채 그 대부분이 단순 중력 분리식 유수분리장치를 이용하여 운영함에 따라 그 처리효율이 떨어지며, 이와 더불어 무절제한 약품사용으로 인해 2차오염을 유발시키는 문제점이 있었다.

또한, 상기 가압식 부상분리장치는 오일이 함유된 폐수에 투입하기 위한 용존공기의 발생능력에 한계가 있어 오일입자의 분리수거 효율이 떨어지는 문제점이 제기되어 왔다.

따라서, 일반 오폐수 중에 함유된 오일입자를 효율적으로 분리제거 및 처리하기 위해서 오일입자의 특성에 따라 복합적으로 일괄처리함으로써 다양한 오일입자를 제거하여 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 일반 오폐수에 함유된 여러 가지 세제 또는 오일입자의 다양한 크기에 상관없이 효율적으로 분리처리를 할 수 있는 오폐수처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 별도의 약품처리를 하지 않고서도 충분히 효율적인 오폐수를 처리할 수 있는 오폐수처리장치를 제공하는데 본 발명의 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폐수유입라인을 통해 유입된 폐수를 오존발생기로부터 공급된 오존과 강제 접촉시켜 산화처리하는 오존접촉탱크와, 상기 오존접촉탱크에서 보내진 산화된 폐수와 오염원이 분리된 처리수를 생성하는 용존공기부상장치와, 상기 용존공기부상장치에서 처리된 처리수를 오염원 및 잉여 오존을 제거하여 여과수를 생성하는 압력식여과장치와, 상기 압력식여과장치에서 생성된 여과수를 재사용하거나 방류하기 위해 저장하는 여과수저장탱크와, 상기 용존공기부상장치에서 처리된 오염물 및 압력식여과장치를 세정한 세정수를 공급받아 자연탈수 및 건조방식에 의해 처리된 슬러지는 배출하고 여과수는 원수저장탱크로 회수시키는 오일건조탱크를 포함하고, 상기 용존공기부상장치는 체결구멍이 형성된 플랜지에 다수의 기포 관통로가 형성된 밸브몸체와, 이 밸브몸체의 내부를 관통하는 볼트의 상측 및 하측에 체결 고정되는 상하부 너트와, 상기 밸브몸체의 상부개방부에 간격을 두고 설치되는 디스크를 포함하는 미세기포분사밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 오폐수처리장치는 원수저장탱크(10), 오존접촉탱크(20), 용존공기부상장치(30), 압력식여과장치(50), 오일건조탱크(60) 및 여과수 저장탱크(70)를 포함한다.

상기 원수저장탱크(10)에는 처리하고자 하는 오폐수가 일정량 저장된다.

상기 오존접촉탱크(20)는 폐수유입라인(L1)으로 연결된 원수저장탱크(10)로부터 폐수가 유입되어 그 폐수에 함유된 오염물질을 오존산화 기술로 무약품 처리하는 것으로, 오존이 분해될 때 생기는 산소 및 수산화기(OH^-)에 의해 유기물이 산화 분해되는 원리를 이용한 것이다. 그리고, 상기 오존접촉탱크(20)의 일측에는 오존접촉탱크(20)로 오존을 공급하도록 하는 오존발생기(21)가 오존유입라인(L2)으로 연결되어 있다. 상기 오존접촉탱크(20) 및 오존발생기(21)는 일반적으로 많이 개시되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 용존공기부상장치(30)는 상기 폐수유입라인(L1) 또는 오존접촉탱크(20)와 연결된 오존수유입라인(L3)으로 유입되어 산화처리된 폐수 중에 함유된 에멀젼 오일과 부착성 오일 등을 제거하기 위하여 용존공기를 미세기포화하여 폐수를 처리한다. 즉, 상기 용존공기부상장치(30) 내에 유입된 용존공기의 감압효과로 인해 수많은 미세기포가 발생하게 되면, 이 미세기포는 오일입자를 흡착한 후 오일입자를 부상시켜 제거하게 된다.

이러한 용존공기부상장치(30)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일정량의 가압수를 저장할 수 있도록 된 사각형의 밀폐된 가압부상탱크(31)를 포함한다. 이 가압부상탱크(31)의 일측에는 오존수유입라인(L3)이 연결되고, 상기 가압부상탱크(31)의 대략 중앙에는 미세기포에 의해 흡착 부상되는 오일입자 부상물을 포함하는 오염물을 배출하기 위한 오염물배출라인(L4)이 연결되며, 상기 가압부상탱크(31)의 하측에는 여과장치연결라인(L5)이 연결되어 있다. 그리고 상기 가압부상탱크(31)의 하측에는 미세기포를 공급해 주는 미세기포분사라인(L7)이 연결된다. 또한, 상기 가압부상탱크(31)에는 미세기포분사밸브(40)로부터 생성된 미세기포를 오염물배출라인(L4) 측으로 안내하기 위해 사선방향으로 격벽(33)이 마련되어 있다.

도 2 및 도 3에서 미설명부호 (32)는 가압부상탱크(31)의 드레인배관이다.

이때, 상기 미세기포분사라인(L7)에는 미세기포분사밸브(40)가 설치된다. 이 미세기포분사밸브(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 등각도로 다수의 기포 관통로(41a)가 형성된 밸브몸체(41)의 중앙에 수직으로 체결볼트(42)가 삽입되며, 이 체결볼트(42)의 상ㆍ하측에는 각각 상ㆍ하부 너트(43a, 43b)가 체결되고, 상기 밸브몸체(41)의 상부개방부(41b)에는 디스크(44)가 체결볼트(42)에 결합되는데, 이 디스크(44)는 밸브몸체(41)의 상부개방부(41b)와의 사이에 일정한 간극을 유지하도록 결합되어 있다. 또한, 밸브몸체(41)의 하측에는 고정용 볼트가 삽입되도록 체결구멍(45a)이 형성된 플랜지(45)가 마련되어 있다.

한편, 상기 용존공기부상장치(30)의 일측에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 용존공기부상장치(30)에서 분리 제거된 오일 및 슬러지를 저장하고 이를 자연탈수 및 건조처리하는 기능을 갖는 오일건조탱크(60)가 마련되어 있다. 이 오일건조탱크(60)는 일측면에 가압부상탱크(31)로부터 오염물배출라인(L4)을 통해 공급받은 처리수에 포함된 슬러지를 배출하고 여과수는 원수저장탱크로 회수시키는 원수탱크연결라인(L8)이 연결되어 있다. 즉, 상기 오일건조탱크(60)에는 모래층(61a) 및 자갈층(61b)으로 이루어진 여과부(61)가 마련되며, 이 여과부(61)를 통과한 처리수는 원수탱크연결라인(L8)을 통해 원수저장탱크(10)로 공급되는 것이다.도 1에서는 공정 흐름상 이해를 도모하기 위해 용존공기부상장치(30)와 오일건조탱크(60)를 분리하여서 도시하였다.

상기 압력식여과장치(50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 원통형의 밀폐된 여과탱크(51)와, 이 여과탱크(51)의 내부에 마련되는 여과부(52)와, 상기 여과탱크(51)의 하측에 결합되는 여과판(53)을 포함한다.

상기 여과부(52)는 그 내부에 상측에서 하측 방향으로 활성탄층(52a), 무연탄층(52b), 모래층(52c), 자갈층(52d)이 순차적으로 마련되어 오폐수를 여과하게 된다.

상기 여과판(53)은 여과탱크(51)의 하측에 수평으로 결합되고, 이 여과판(53)에는 다수의 여과공(53a)이 형성되어 있다.

이러한 압력식여과장치(50)는 용존공기부상장치(30)로부터 여과장치연결라인 (L5)으로 공급된 폐수 중의 오염물질, 예컨대 COD, 부유물질, 노말헥산(n-Hexan), ABS 등을 체거름 및 흡착기능을 이용하여 최종 처리하는 것으로서, 최종 처리수는 여과수 저장탱크(70)로 집수되며 또한 압력식여과장치(50) 내부의 여과부(52)는 운전 시간에 따라 자동 세정이 이루어지도록 구성된다. 즉, 상기 여과탱크(51)에는 여과수 저장탱크(70)와 역세척라인(L6)으로 연결되어 설정된 상태 또는 임의의 조작을 통해 역세척라인(L6)으로 공급된 여과수에 의해 자동 세정이 이루어지게 되는 것이다.

상기 여과수 저장탱크(70)는 용존공기부상장치(30)로부터 배출되어 압력식여과장치(50)에서 여과된 여과수를 저장하는 역할을 수행하며, 이 여과수는 본 장치에서 필요한 가압수 및 압력식여과장치(50)의 여과부(52)를 세정하는 세정수로 사용된다. 한편, 상기 처리수 이용탱크(70)로부터 용존공기부상장치(30)를 연결하는 미세기포분사라인(L7)에는 혼합된 공기와 세정수를 가압 공급하도록 가압펌프(71) 및 이젝터(72)가 설치되어 있다.

그리고, 시스템에서 사용하고 남은 잉여 처리수는 여과수방출라인(L8)을 통해 외부로 방류하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 오폐수처리장치는 도 6에 도시된 바와 같은 공정 흐름을 가지며, 그 내용을 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 오폐수처리장치는 원수저장탱크(10)로부터 공급된 폐수를 오존발생기(21)에서 공급된 오존과 오존접촉탱크(20)에서 강제 접촉시키는 산화처리단계(S1)와, 산화처리된 폐수가 유입된 용존공기부상장치(30)에 공기 및 여과수를 가압 공급한 후 미세기포분사밸브(40)를 통해 변환된 미세기포를 분사하여 물과 오염원을 분리하는 오염분리단계(S2)와, 상기 오염원이 분리된 폐수로부터 체거름방식 또는 흡착방식으로 압력식여과장치를 통해 오염원 및 잉여오존을 제거하는 압력식여과단계(S3)와, 상기 여과단계에서 생성된 여과수를 여과수 저장탱크(70)에 저장하는 여과수저장단계(S4)와, 상기 여과수 저장탱크(70)에 일정량 이상의 여과수가 저장되는 경우 이를 외부로 방출하는 여과수방류단계(S5)와, 상기 여과수 저장탱크(70)에 저장된 여과수를 이송하여 압력식여과장치(50)의 오염된 여과부(52)를 세정하는 여과부세정단계(S6)와, 상기 여과단계(S3)에서 제거된 오염원 및 상기 여과부(52)를 세정한 후 발생되는 세정수를 오일건조탱크(60)로 이송하여 자연탈수 및 건조하는 방식에 의해 오염물질을 폐기처리하는 탈수건조단계(S7)의 과정을 수행하여 오폐수를 처리하게 되는 것이다.

이러한 과정을 더욱 상세히 설명하면, 처리하고자 하는 폐수를 원수저장탱크(10)에 일정량 저장한 후, 이 폐수를 오존접촉탱크(20)로 공급하면 오존발생기(21)에서 공급된 오존과 폐수에 함유된 오염물질이 반응하여 1차로 산화 처리된다.(S1)

그 후, 오존에 의해 산화처리된 폐수가 오존수유입라인(L3)을 통해 용존공기부상장치(30)로 공급되면, 미세기포분사라인(L7)에 마련된 가압펌프(71) 및 이젝터(72)에 의해 공기 및 여과수가 가압 공급되며, 이렇게 공급된 가압공기 및 여과수는 미세기포분사밸브(40)를 통해 용존공기부상장치(30)로 투입되어 미세기포를 형성하게 된다. 이 미세기포는 잔여 폐수와 접촉하여 이 잔여 폐수에 남아있는 오일입자를 분리하게 된다.(S2)

이 때, 오존접촉탱크(20)에 의해 1차적으로 오염물질들이 산화된 후 용존공기부상장치(30)로 공급됨에 따라, 이 용존공기부상장치(30)에서는 미세기포분사밸브(40)에 의해 투입된 미세기포에 의한 잔여 폐수의 오일입자들의 부상력이 극대화되는 것이다. 이에 따라, 오폐수에 함유된 오일입자들의 크기에 크게 구애받지 않고 오일입자의 처리가 용이해진다.

다음으로, 상기 용존공기부상장치(30)에서 분리된 오일입자들은 제거되어 오염물배출라인(L4)을 통해 오일건조탱크(60)로 공급된 후 슬러지는 외부로 배출되고, 처리수는 원수탱크연결라인(L8)을 통해 원수저장탱크(10)로 보내지게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 상기 오존접촉탱크(20)를 용존공기부상장치(30) 및 압력식여과장치(50)와 접목시킴으로써 잔여 유기물의 산화분해작용과 고분자물질의 저분자화로 흡착효율 증대 및 여과기 수명연장 등의 효과를 유도할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 오존에 의한 산화처리 및 용존공기의 미세기포 발생을 이용하여 폐수에 함유된 여러가지 세제, 오일입자의 특성에 따라 그 처리방법을 복합적으로 일괄처리함으로써 별도의 약품을 사용하지 않고서도 오일입자의 크기 등에 상관없이 오폐수로부터 오염물질의 효율적인 분리처리가 가능하고, 특히 용존공기부상장치 내에서는 미세기포분사밸브에서 발생된 미세기포들이 투입되어 잔여 폐수의 오일입자들의 부상력이 극대화됨으로써 오폐수에 함유된 오일입자들의 크기에 크게 구애받지 않고 오일입자의 처리가 용이하게 되는 등의 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 의한 오폐수처리장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 의한 용존공기부상장치를 보인 평면도.

도 3은 도 2의 "Ⅲ-Ⅲ"선을 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 미세기포분사밸브를 보인 확대 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 압력식여과장치를 보인 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 오폐수처리장치의 처리 순서를 개략적으로 보인 흐름도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 ; 원수저장탱크 20 ; 오존접촉탱크

21 ; 오존발생기 30 ; 용존공기부상장치

40 ; 미세기포분사밸브 50 ; 압력식여과장치

60 ; 오일건조탱크 70 ; 여과수 저장탱크

71 ; 가압펌프 72 ; 이젝터

Claims (10)

1. 폐수유입라인을 통해 유입된 폐수를 오존발생기로부터 공급된 오존과 강제 접촉시켜 산화처리하는 오존접촉탱크와, 상기 오존접촉탱크에서 보내진 산화된 폐수와 오염원이 분리된 처리수를 생성하는 용존공기부상장치와, 상기 용존공기부상장치에서 처리된 처리수를 오염원 및 잉여 오존을 제거하여 여과수를 생성하는 압력식여과장치와, 상기 압력식여과장치에서 생성된 여과수를 재사용하거나 방류하기 위해 저장하는 여과수저장탱크와, 상기 용존공기부상장치에서 처리된 오염물 및 압력식여과장치를 세정한 세정수를 공급받아 자연탈수 및 건조방식에 의해 처리된 슬러지는 배출하고 여과수는 원수저장탱크로 회수시키는 오일건조탱크를 포함하고,

   상기 용존공기부상장치는 체결구멍이 형성된 플랜지에 다수의 기포 관통로가 형성된 밸브몸체와, 이 밸브몸체의 내부를 관통하는 볼트의 상측 및 하측에 체결 고정되는 상하부 너트와, 상기 밸브몸체의 상부개방부에 간격을 두고 설치되는 디스크를 포함하는 미세기포분사밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
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