KR100540014B1 - 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치 및 방법 - Google Patents

고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혐기성소화처리, 고액분리기, 또는 협잡물처리기를 거친 고농도폐수를 스태틱믹서로 압송하고, 케미컬탱크로부터 공급되는 수처리약품과 전처리대상폐수를 혼합하여 분사장치를 이용한 가압부상조로 분사하여 부상하는 전처리대상폐수의 슬러지를 슬러지스크래퍼로 제거하고, 제거하지 못한 슬러지를 응집 및 침전처리하는 전처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 폐수의 특성에 따라 혐기성소화반응, 협잡물처리기, 고액분리 과정을 선택적으로 거친 폐수를 가압부상조에서 전처리하므로써 고농도폐수중의 유기물 및 각종 오염물질등을 효율적으로 처리할 수 있다.

Description

고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치 및 방법{DS-FS SYSTEM}
본 발명은 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혐기성소화처리, 고액분리기, 또는 협잡물처리기를 거친 고농도폐수를 스태틱믹서로 압송하고, 케미컬탱크로부터 공급되는 수처리약품과 전처리대상폐수를 혼합하여 분사장치를 이용한 가압부상조로 분사하여 부상하는 전처리대상폐수의 슬러지를 슬러지스크래퍼로 제거하고, 제거하지 못한 슬러지를 응집 및 침전처리하는 전처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 폐수의 특성에 따라 혐기성소화반응, 협잡물처리기, 고액분리 과정을 선택적으로 거친 폐수를 가압부상조에서 전처리하므로써 고농도폐수중의 유기물 및 각종 오염물질등을 효율적으로 처리할 수 있다.
고농도 폐수는 특성상 고농도의 유기물 및 각종 오염물질등을 포함하고 있어 전처리 과정 없이 주공정으로 유입되면 부하량이 초과되거나 막힘현상 등 여러 가지 문제점에 노출되어 원활한 처리가 불가능하므로 전처리 과정이 요구된다. 혐기성 소화공정은 pH, 온도, 체류시간과 같은 환경요소 변화에 취약하여 공정운영의 어려움이 있고, 후속 처리가 뒤따라야 하며, 중온 및 고온 소화시 외부의 열원을 통해 일정온도를 유지해야 하기 때문에 처리비용이 높아진다는 단점을 갖는다. 이와 같은 혐기성 소화공정은 다수 그 기술이 공개되어 있으며, 대부분의 상기한 문제점들을 충족시키지 못하고 있으며, 효율적인 후속처리가 이뤄지지 않고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 협잡물처리하거나, 고액분리하거나, 또는 혐기성소화처리 후 가압부상조를 거쳐 고농도폐수를 효율적으로 전처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 구성을 갖는다.
혐기성소화처리한 고농도폐수를 가압부상조(8)로 압송하여 처리하거나, 협잡물처리기에서 협잡물이 제거된 고농도폐수를 가압부상조(8)로 압송하여 처리하거나, 고액분리된 고농도폐수를 가압부상조(8)로 압송하여 처리한다.
이에 따른 장치적 구성을 살펴보면 다음과 같다.
혐기성반응조 + 가압부상조
고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치는 폐수를 유입하는 유입관(1), 유입된 전처리대상폐수의 유량을 조절하는 유량조정조(2), 유량조정조(2)에서 제어기(22)의 제어하에 압송의 작동과 중지를 반복하여 중온혐기성반응조(3)로 폐수를 압송하는 제어펌프(21), 제어펌프(21)에서 압송된 폐수를 중온교반기(31)의 교반하에 중온혐기성처리하는 중온혐기성반응조(3)와 중온혐기성반응조(3)의 상면 일측에 구비되어 혐기성반응에서 발생되는 가스를 배출하는 중온가스배관(32)과 중온혐기성반응조(3)에서 고온혐기성반응조(4)로 폐수를 압송하는 혐기성펌프(33)와 혐기성펌프(33)에 의해 압송된 폐수를 고온교반기(41)의 교반하에 고온혐기성처리하는 고온혐기성반응조(4)와 고온혐기성반응조(4)의 상면 일측에 구비되어 혐기성반응에서 발생되는 가스를 배출하는 고온가스배관(42), 고온혐기성반응조(4)에서 최종적으로 혐기성반응을 거친 폐수를 스태틱믹서(5)로 압송하는 중간펌프(43), 중간펌프(43)에서 압송된 폐수와 약품탱크(6)에서 약품펌프(61)에 의해 압송된 수처리약품을 혼합하는 스태틱믹서(5), 가압펌프(71)에서 제공되는 고압공기를 임시저장하는 고압탱크(7)에서 공급되는 고압공기와 수처리약품의 혼합된 폐수를 포화시켜 가압부상조(8)내부로 분사시키는 분사장치(82), 분사장치(82)로 부터 공급된 폐수의 스컴을 제거하는 슬러지스크래퍼(81)과 처리된 슬러지를 보관하는 슬러지농축조(10)으로 구성된다.
상기와 같은 전처리 폐수처리장치를 이용한 처리는 다음과 같은 과정을 거쳐 처리된다.
전처리대상폐수를 유입, 저장하여 유량을 조절하는 유량조정조(2)에서 일정량을 제어펌프(21)로 중온혐기성반응조(3)에 압송하고 중온혐기성처리된 폐수를 고온혐기성반응조(4)로 압송하여 이곳에서 고온혐기성반응처리를 한 후 스태틱믹서(5)로 압송하고, 이곳에서 약품탱크(6)로부터 공급되는 수처리약품과 전처리대상폐수를 혼합하고, 고압탱크에서 고압의 공기를 수처리약품이 혼합된 전처리대상폐수에 공급하여 분사장치(82)에서 포화시켜 가압부상조(8)로 분사하여 부상하는 전처리대상폐수의 슬러지를 슬러지스크래퍼(81)로 제거하고, 제거하지 못한 슬러지는 슬러지농축조(10)로 배출하여 처리하고, 슬러지가 제거된 전처리대상폐수는 배출한다.
유량조정조(2)에서는 유입관(1)을 통해 유입된 전처리대상폐수의 수위에 따라 펌프를 가동하여 중온혐기성반응조(3)로 압송하고, 이때 제어펌프(21)는 제어기(22)(PLC:Programmable Logic Controller)(22)에 의해 제어되어 유량조정조(2)의 수위에 따라 가동과 중단을 반복하게 된다.
중온혐기성반응조(3)에서는 유량조정조(2)에서 일정량을 공급받아 중온혐기성소화처리를 하게 되며, 이때 파상풍균,가스괴저균, 클로로스트리듐균과 같은 산소가 없는 곳에서 생활하는 무산소성균으로 전처리대상폐수내에 함유되어 있는 유기물을 섭취하여 환원 분해하고, 이때 무기화합물을 방출하는 혐기성 소화반응이 일어난다.
이와 같은 혐기성 소화반응에는 중요한 인자가 있으며, 중요 인자를 살펴보면, C/N비는 20 ~ 30이 적정하며, 30이상인 경우에는 유기물분해가 잘 일어나지 않으며, 20이하인 경우에는 pH가 상승하여 미생물의 활동이 멈춰버린다. 온도는 30 ~ 35℃의 중온과 50 ~ 65℃의 고온이 적정하며 중온에서 30℃ 이하인 경우에는 소화량이 급격히 떨어진다. 과부하는 혐기성소화를 효율을 급격히 떨어뜨린다. 교반과 혼합은 유기물과 미생물의 접촉 증가로 혐기성 소화반응이 잘 일어나며, 거품발생을 억제하고, 소화조내의 온도를 균일하게 유지시켜주기 위해 완속혼합을 해주는게 바람직하다.
이와 같은 인자를 고려하여 혐기성소화조에서 전처리대상폐수의 처리는 중온혐기성반응조(3)에서 30 ~ 35℃의 중온에서 1 ~ 2일간 체류하여 1차 처리하고, 고온혐기성반응조(4)에서 50 ~ 65℃고온에서 10시간 ~ 24시간 체류시켜 2차 처리하여 스태틱믹서(5)로 이송하게된다.
스태틱믹서(5)는 라인믹서라고도 불리우는 것으로서, 배관내에 좌방향과 우방향으로 보통 180°비틀린 고정된 엘리먼트가 각각 90°로 연결되어 유체가 통과하여 이송될 때 연속적으로 면분할, 방향전환, 뒤섞임의 3가지 역할을 통해 2가지 이상의 액체, 기체, 분체등을 혼합시켜 주는 장치이면 충분하며, 이와 같은 스태틱믹서(5)로 압송된 전처리대상폐수는 약품탱크(6)로부터 공급되는 수산화나트륨 용액, 황산알루미늄 용액 또는 침전처리용 고분자 용액과 혼합하게된다.
고압탱크(7)는 고압의 공기를 일시적으로 저장하는 곳으로서 내부의 압력이 매우 높으므로 내압성이 충분한 재질로 제작되어야 한다.
약품탱크(6)는 응집 및 침전 처리에 필요한 수처리 약품을 저장하는 곳으로 수처리에 필요한 약품에 따라 약품탱크(6)를 부가적으로 더 설치할 수 있다. 약품탱크(6)에는 교반기가 설치되어 있어 약품 용액이 항상 균일한 상태를 유지할 수 있고, 레벨게이지가 설치되어 있어 약품의 잔여량을 쉽게 확인할 수 있다.
약품탱크(6)에 보관되는 수처리용 약품은 액체나 용해된 상태로써, 이를 이송하기 위해서 내부식성에 강한 재질로 제조된 약품펌프(6)를 이용한다. 스태틱믹서(5)에서 수처리용약품과 혼합된 전처리대상폐수는 분사장치(82)내에서 충분히 고압의 공기와 접촉시켜주고 가압부상조(8)로 분사한다.
가압부상조(8)는 슬러지스크래퍼(81)가 장착되어 있어 스컴을 지속적으로 걷어내고 제거되지 않은 나머지 비부상성 슬러지는 침전조에서 최종적으로 침전 처리되어 슬러지농축조(10)로 이송되며, 상부의 정화된 처리수를 최종적으로 배수관(9)을 통해 배출한다.
다른 실시예 형태로써, 협잡물처리를 거친 고농도 폐수를 가압부상조처리하는 구성에 대해 살펴보면,
협잡물처리기 + 가압부상조
상기한 혐기성반응조 대신 협잡물처리기가 설치되어 호퍼로부터 유입된 고농도 폐수에 함유된 협잡물을 제거하는 협잡물처리기(100)와, 협잡물이 제거된 고농도폐수를 보관하는 유량조정조(2)와, 상기 유량조정조(2)에서 스태틱믹서(5)로 고농도폐수를 압송하는 중간펌프(43)로 구성된다. 스태틱믹서(5)에서 연결되는 가압부상조(8)의 구성은 상기한 바 있다.
상기 장치구성에 따른 처리과정은 협잡물이 포함된 고농도폐수를 협잡물처리기(100)의 호퍼로 공급하고, 공급된 고농도폐수는 협잡물은 외부로 배출되고, 협잡물이 제거된 고농도폐수는 유입관(1)을 통해 유량조정조(2)로 이송되고, 유량조정조(2)에서는 일정량을 중간펌프(43)에 의해 스태틱믹서(5)로 압송된다. 스태틱믹서(5)로 압송된 고농도폐수는, 전설한 혐기성반응조와 가압부상조(8)가 결합된 처리시스템에서와 동일한 처리과정을 거쳐 처리된다.
또 다른 실시예 형태로써, 고액분리된 고농도의 폐수를 가압부상조 처리하는 구성에 대해 살펴보면,
고액분리기 + 가압부상조
상기한 혐기성반응조 또는 협잡물처리기 대신 유입된 고농도 폐수 고형물과 액체의 혼합물에서 고형물과 액체를 완전 분리, 탈수하는 고액분리기(200)와, 고액분리된 고농도 폐수를 저장하는 유량조정조(2)와, 상기 유량조정조(2)에서 스태틱믹서(5)로 고농도폐수를 압송하는 중간펌프(43)와 결합되어 구성된다. 스태틱믹서(5)에서 연결되는 가압부상조(8)의 구성은 상기한 바 있다.
상기 장치구성에 따른 처리과정은 고농도폐수를 투입구(300)를 통해 고액분리기(200)에 공급하고, 고액분리기(200)에서 고형물과 수분이 분리되어, 액상만 존재하는 고농도폐수를 유입관(1)을 통해 유량조정조(2)로 이송하고, 유량조정조(2)에서 일정량을 중간펌프(43)에 의해 스태틱믹서(5)로 압송한다. 스태틱믹서(5)로 압송된 고농도폐수는, 전설한 혐기성반응조와 가압부상조(8)가 결합된 처리시스템에서와 동일한 처리과정을 거쳐 처리된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 장치 및 방법은 전처리대상폐수를 처리함에 있어서, 고농도 폐수는 특성상 고농도의 유기물 및 각종 오염물질등을 포함하고 있어 전처리 과정 없이 주공정으로 유입되면 부하량이 초과되거나 막힘현상 등 여러 가지 문제점에 노출되어 원활한 처리가 불가능 하므로 전처리 과정이 요구된다. 협잡물처리, 고액분리 또는 혐기성소화처리를 폐수의 성상에 따라 선택적으로 설치후, 그 후단에 가압부상조(8)를 설치하여 부상되지 않는 오염원까지 완벽하게 제거할 수 있다. 즉, 혐기성소화처리, 협작물처리, 고액분리기등과 가압부상조가 유기적으로 결합되어 고농도 폐수의 전치리 과정으로 높은 효율을 나타낸다. 그 외에 별도의 혼합조를 필요로 하지 않으므로써 하폐수 처리 시스템의 설치를 위한 부지 면적과 시설비를 절약할 수 있다. 또한, 기존의 혐기성소화처리에 따른 체류시간을 단축시켜주므로써, 전체적인 공정시간을 단축시켜주어 그에 따른 폐수처리비용을 절감할 수 있다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 제1실시예 형태의 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 제2실시예 형태의 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 제2실시예 형태의 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치의 개략도.
* 도면의 주요부호에 대한 설명 *
2 : 유량조정조 21 : 제어펌프 3 : 중온혐기성반응조
4 : 고온혐기성반응조 5 : 스태틱믹서 6 : 약품탱크
82 : 분사장치 8 : 가압부상조 81 : 슬러지스크래퍼
10 : 슬러지농축조 100: 협잡물처리기 200: 고액분리기

Claims (6)

  1. 전처리대상폐수를 유입, 저장하여 유량을 조절하는 유량조정조(2)로부터 일정량을 제어펌프(21)를 통해 중온혐기성반응조(3)에 압송하고, 중온혐기성처리된 폐수를 혐기성펌프(33)를 통해 고온혐기성반응조(4)로 압송하고, 고온혐기성처리된 폐수를 중간펌프(43)를 통해 스태틱믹서(5)로 압송하거나, 또는 전처리대상폐수를 협잡물처리기(100)의 호퍼로 공급하고, 공급된 고농도폐수의 협잡물은 외부로 배출되고, 협잡물이 제거된 고농도 폐수는 유입구(1)을 통해 유량조정조(2)로 이송되고, 유량조정조(2)에서 일정량을 중간펌프(43)에 의해 스태틱믹서(5)로 압송하거나, 또는 투입구(300)를 통해 고액분리기(200)에 공급된 전처리대상폐수를, 고액분리기(200)에서 고형물과 수분이 분리하고, 액상만 존재하는 고농도폐수를 유입구(1)를 통해 유량조정조(2)로 이송하고, 유량조정조(2)에서 일정량을 중간펌프(43)에 의해 스태틱믹서(5)로 압송하여 처리하는 것 중 하나를 선택하여, 약품탱크(6)로부터 공급되는 수처리약품과 전처리대상폐수를 스태틱믹서(5)에서 혼합하고, 분사장치(82)로 이송된, 약품처리된 폐수에 고압탱크(7)의 고압의 공기를 공급하여 분사장치(82)에서 포화시켜 가압부상조(8)로 분사하고, 부상하는 전처리대상폐수의 슬러지를 슬러지스크래퍼(81)로 제거하고, 제거하지 못한 슬러지는 슬러지농축조(10)로 배출하여 처리하고, 슬러지가 제거된 전처리대상폐수는 배수관(9)를 통해 배수하는 것에 있어서,
    상기 중온혐기성처리는 중온혐기성반응조(3)에서 C/N비가 20 ~ 30이고, 30 ~ 35℃의 중온에서 1~ 2일간 체류하고, 고온혐기성처리는 C/N비가 20 ~ 30이고, 50 ~ 65℃의 고온에서 10 ~ 24시간 체류하여 처리하는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수처리를 위한 전처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치는 폐수를 유입하는 유입관(1)과; 유입된 전처리대상폐수의 유량을 조절하는 유량조정조(2)와; 유량조정조(2)에서 제어기(22)의 제어하에 압송의 작동과 중지를 반복하여 중온혐기성반응조(3)로 폐수를 압송하는 제어펌프(21)와; 제어펌프(21)에서 압송된 폐수를 중온교반기(31)의 교반하에 중온혐기성처리하는 중온혐기성반응조(3)와; 중온혐기성반응조(3)의 상면 일측에 구비되어 혐기성반응에서 발생되는 가스를 배출하는 중온가스배관(32)과; 중온혐기성반응조(3)에서 고온혐기성반응조(4)로 폐수를 압송하는 혐기성펌프(33)와 혐기성펌프(33)에 의해 압송된 폐수를 고온교반기(41)의 교반하에 고온혐기성처리하는 고온혐기성반응조(4)와; 고온혐기성반응조(4)의 상면 일측에 구비되어 혐기성반응에서 발생되는 가스를 배출하는 고온가스배관(42)과; 고온혐기성반응조(4)에서 최종적으로 혐기성반응을 거친 폐수를 스태틱믹서(5)로 압송하는 중간펌프(43)와; 중간펌프(43)에서 압송된 폐수와 약품탱크(6)에서 약품펌프(61)에 의해 압송된 수처리약품을 혼합하는 스태틱믹서(5)와; 가압펌프(71)에서 제공되는 고압공기를 임시저장하는 고압탱크(7)에서 공급되는 고압공기와 수처리약품의 혼합된 폐수를 포화시켜 가압부상조(8)내부로 분사시키는 분사장치(82)와; 분사장치(82)로부터 공급된 폐수의 스컴을 제거하는 슬러지스크래퍼(81)과 처리된 슬러지를 보관하는 슬러지농축조(10)로 구성되는 것에 있어서,
    상기 스태틱믹서(5)는 배관내에 좌방향과 우방향으로 108°비틀린, 고정된 엘리먼트가 각각 90°로 연결되어 유체가 통과할 때 연속적으로 면분할, 방향전환, 뒤섞임의 3가지 역할을 통해 2가지 이상의 액체, 기체, 분체를 혼합시켜 주는 것으로, 스태틱믹서(5)로 압송된 전처리대상폐수와 약품탱크(6)으로부터 공급되는 수산화나트륨 용액, 황산알루미늄 용액 또는 침전처리용 고분자 용액 중 1종 이상과 혼합하는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수처리를 위한 전처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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