KR100624838B1 - 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치 - Google Patents
하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 고형 염소를 물에 용해시켜 염소용해액을 제조하고, 상기 염소용해액을 세척수에 주입하여 이 혼합액을 상기 여과기에 분사시켜 여과기 막힘을 방지하는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 장치는 약품을 용해시키는 약품용해탱크(10); 상기 약품용해탱크에서 약품이 잘 섞이도록 하는 혼화기(12); 상기 약품용해탱크로부터 약품용해액을 일정량으로 펌핑하는 정량펌프(14); 상기 여과기(2)를 통하여 여과된 방류수를, 약품 용해를 위하여 상기 약품용해탱크(10)로 공급하는 약품용해용수 공급배관(16); 상기 정량펌프(14)에서 펌핑된 약품용해액을 세척수와 혼합되도록 세척수 공급배관(28)에 주입하는 약품용해액 주입배관(18); 및 세척수펌프(22)에서 가압공급되는 세척수를 상기 여과기(2)로 분사하는 분사장치(20);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치는 콜로이드와 동일한 (-)전하의 약품을 투여, 전기역학적 균형을 파괴, 가압분사하는 방법으로 콜로이드를 화학적으로 분산시킴으로써 여과기 여재의 막힘을 해결할 수 있다.
하수처리시설, 여과기, 여과재료(여재), 미생물, 콜로이드, 분사장치
Description
도 1은 본 발명에 따른 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 장치의 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 여과기 2a : 여과막
10 : 약품용해탱크 12 : 혼화기
14 : 정량펌프 16 : 약품용해용수 공급배관
18 : 약품용해액 주입배관 20 : 분사장치
22 : 세척수펌프 24 : 밸브
25 : 역지변 26 : 수위계
28 : 세척수 공급배관 30 : 세척수받이
32 : 세척수 배출배관 34 : 여과수 배출배관
32 : 세척수 배출배관 34 : 여과수 배출배관
본 발명은 하수처리시설의 여과기 막힘(biofouling)을 방지하는 방법 및 장 치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수처리서설의 여과기의 여과자재(여재) 공극 내부에 하수 중의 미생물이 막(biofilm)을 형성하고 또한 콜로이드 상태의 유기물이 여재에 흡착되어 여과기가 막혀 여과효율을 떨어뜨리는 것을 방지하기 위한 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
하수처리시설에 있어 이차침전지로부터 침전과정을 거친 처리수는 후속 공정으로 여과시설을 통하여 여과과정을 거치게 된다. 그러나 이 여과시설의 여재 공극 내부에 하수 중의 미생물이 막을 형성하여, 그 미생물의 막 위/아래/상하로 혼합된 콜로이드 상태의 유기물이 흡착되어 여재가 막힘으로써 여과 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 상기한 여재 막힘현상으로 인하여 여과기를 자주 세척해야 할 뿐만 아니라 수질 저하를 초래하며 처리수 재이용시설을 유지관리하는데 비용이 많이드는 등의 문제가 있었다.
이에 상기한 여재 막힘 현상을 제거하기 위하여 여과시설에 가압수 또는 고압수를 분사하여 여과기를 세척하는 물리적인 방법이 이용되고 있다. 이는 상기한 여재 막힘현상이 단순히 하수 중의 부유물질(suspended solids)에 기인하는 것으로 판단하여 고압수/가압수를 분사하여 세척하는 것인데, 고압수/가압수를 분사하여도 여재 공극에 낀 부유물질은 쉽게 제거되지 않아 여재 막힘을 해결하는 데 한계가 있었다.
본 발명의 발명자는 심혈을 기울여 연구한 결과, 여과기의 여과자재에 생성되는 미생물 막과 콜로이드 유기물이 전기역학적으로 평형을 유지하고 있음을 인지하고, 물리적 방법이 아닌 화학적 방법으로 전기역학적 평형을 파괴함으로써 여재 의 막힘 현상을 방지하는 방법에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 고형 염소를 이용하는 화학적 방법으로 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법은, 하수처리시설의 여과기에 세척수를 분사하여 여과기의 막힘을 방지하는 방법에 있어서, 고형 염소를 물에 용해시켜 염소용해액을 제조하고, 상기 염소용해액을 상기 세척수에 주입하여 이 혼합액을 상기 여과기에 분사시켜 여과기의 여과자재 공극을 막는 미생물 또는 콜로이드(colloidal matter)를 세척, 분산시킴으로써 여과기 막힘을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법에서 사용되는 약품은 고형 염소가 바람직하다. 염소를 물에 용해시키면 차아염소산(hypoclorous acid; HOCl)과 차아염이온(hypoclorite ion; OCl-)의 유리잔유염소를 생성한다.
본 발명의 방법에서는 차아염소산과 차아염이온이 존재하는 염소용해액을, 여과기 세척을 위한 세척수에 주입하여 이 혼합액을 하수처리시설의 여과기에 분사함으로써 상기 여과기의 여과자재 공극을 막는 미생물 또는 콜로이드를 세척, 분산 시켜 여과기의 막힘을 방지하는 것이다.
본 발명의 방법을 이용하면, 기존에 문제가 되던 여과기 막힘 현상이 현저히 감소됨을 육안으로 쉽게 확인할 수 있다.
본 발명의 방법에서 투여되는 고형 염소의 양은 여과기를 통과하는 하수의 pH, 온도 등에 따라 달라질 뿐만 아니라 하수의 수질오염 정도에 따라 달라질 것이다. 또한, 세척수에 주입되는 염소용해액의 양 및 농도는 하수처리시설의 여과기 및 분사장치의 규모 등에 따라 달라질 것이다.
본 발명의 방법에서는 염소용해액 분사 과정을 거쳐 여과기를 통과한 하수의 잔유염소량이 0.01 ~ 0.1mg/ℓ로 조절되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 방법에서는 여과기를 통과한 하수의 잔유염소량이 0.01 ~ 0.1mg/ℓ로 조절되도록 고형 염소가 투입된다.
본 발명의 방법에서는 여과기로 분사되는 세척수의 염소 농도가 보통 2~5ppm이다. 이 분사 세척수는, 고형 염소를 물에 용해시켜 제조되는 염소용해액과, 통상의 세척수, 즉 여과기 세척을 위하여 세척수 펌프에서 가압공급되는 세척수가 혼합되어 이루어지는 것이다. 일반적인 하수처리시설에서 상기한 염소 농도의 세척수로 분사과정을 거치면 여과기 여재의 막힘현상이 완화되는 것을 육안으로 확인할 수 있다. 그러나 분사되는 세척수의 염소 농도가 상기에 한정되는 것은 아니다.
염소용해 세척수로 분사과정을 마치고 여과기를 통과한 하수의 잔유염소량이 0.01mg/ℓ 미만일 경우에는 염소에 의한 콜로이드 분산 효과가 미비하고, 여과기를 통과한 하수의 잔유염소량이 0.1mg/ℓ를 초과할 경우에는 여재 막힘 방지 효과의 증진없이 과량의 염소가 투여됨으로써 비경제적이다.
또한, 본 발명의 방법에서는 염소용해 세척수가 가압/고압의 난류 영역에서 주입되는 것을 특징으로 한다. 특히, 염소용해 세척수 분사 과정이 레이놀즈수(Reynolds number) 1 X 104 ∼ 4 X 104의 난류영역에서 분사되는 것이 바람직하다.
레이놀즈수는 유동하는 유체의 흐름 상태를 특징짓는 수치로, 상기 레이놀즈수 범위는 통상의 하수처리시설에서 계산되는 방법으로 결정된 수치이다. 이와 같이 난류영역에서 분사되어야만 와동(small-scale chaotic behavior) 효과가 높아져 세균의 살균능 효과가 좋으며, 레이놀즈수가 크면 와동 효과가 크다.
하수처리공정의 불안정으로 여과기 유입수질악화, 동절기 및 우천시 등 비상시 약품사용(무기 응집제)으로 인한 잔유약품의 원인으로 여과기 유입수질악화, 계절적 요인으로 사상균에 의한 침전지의 슬러지 침전불량으로 여과기 유입수질악화등 여과막에 일시적인 충격부하가 발생될 수 있으므로, 이러한 비상시에 부합되는 레이놀즈수이어야 한다.
본 발명의 방법에서 레이놀즈수가 1 X 104미만일 경우에는 분사압에 의한 세척, 탈리 효과가 미비하고 4 X 104 을 초과할 경우에는 세척 및 살균의 증진 효과가 없으면서 분사압 상승을 위한 에너지소비가 많아짐으로써 비경제적이다.
또한, 본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법의 분사단계에서 상기 여과기 통과수의 pH가 6.0 ~ 7.0인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법을 이용하면 통상의 하수처리시설에서 여과기 세척시 염소용해액 주입 세척을 7일 또는 10일에 1회 10~20분씩만 행하여도 효과를 볼 수 있다. 세척횟수와 시간은 여과되는 하수의 수질조건에 따라 달라질 것이다. 본 발명의 방법은, 현재 유입하수의 3% 정도의 세척수 양으로 12시간/일 세척 과정을 거치고도 여재 막힘을 해결하지 못하는 통상의 세척수 분사 방법과 비교하여 볼 때 현저한 차이가 있는 것이다. 따라서 본 발명의 방법을 이용하면 하수처리시설의 여과기 여재의 막힘을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 세척수 양을 줄이고 세척시간도 단축되므로 경제적이다.
이하, 본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법의 작용을 상세하게 설명한다.
콜로이드의 형태는 구형, 반구형, 타원형, 둥근 막대기형(E. Coli), 원반형, 반원반형, 긴 줄 형태, 코일 형태 등으로 그 크기는 0.001~0.1μm 정도이다. 콜로이드는 그 성질에 따라 친수성 콜로이드(hydrophilic colloid), 소수성 콜로이드(hydrophobic colloid) 및 회합콜로이드(association colloid)로 나뉘는데, 친수성 및 소수성 콜로이드는 콜로이드 표면이 물을 흡인하는 성질을 가지며 회합콜로이드는 계면활성제(비누, 세제, 염색소 등)와 잘 결합하는 성질을 지니고 있다.
콜로이드는 전기적으로 부하되어 있어 조건에 따라 흡착 또는 분산될 수 있는 데 제타 전위(zeta potential), 반 더 왈스 힘(van der Walls forces)과 중력에 의해 전기역학적(electric-kinetic)으로 평형을 이룬다.
제타 전위라 함은 입자간에 있어서 서로 밀어내는 힘이며, 반 더 왈스 힘은 서로 잡아당기는 힘이다. 즉 밀어내고 잡아당기는 힘과 입자 무게에 의한 중력이 서로 평형을 이루면서 콜로이드는 항상 안정상태를 유지한다.
그림 1에 도시된 바와 같이 콜로이드는 (-)전하를 띠고 있으며 이 표면에 바로 인접한 층은 (+)전하를 띠어 콜로이드의 (-)부하와 단단히 밀착되어 있다. 이 층을 고정층(fixed layer)이라 하며 이 층은 전기적으로 단단히 결합되어 있으나 콜로이드 입자로부터 어느 정도 거리가 멀어지면 콜로이드로부터 분리되려는 경향이 생긴다. 이 면을 전단면(剪斷面; shear plane)이라 하고 전단면에서의 전하량을 제타 전위라고 한다.
[그림 1]
전단면이 콜로이드에서 먼 거리에 있으면 있을수록 제타 전위는 적어진다. 따라서 이 면을 입자로부터 멀게 유지하고 동시에 제타 전위를 증대시키면 입자들의 거리가 넓어져서 어느 순간에 결국 분산된다. 따라서 콜로이드 입자 부착을 제거하기 위해서는 콜로이드가 띠고 있는 전하와 동일한 전하 물질을 투여하여야 한다. 즉, 콜로이드가 띠고 있는 전하와 반대되는 전하 물질을 투여하여 제타 전위를 감 소시켜 콜로이드 간의 거리를 좁힘으로써 뭉치게 하는 응집(coagulation)반응의 원리를 역이용하는 것이다.
따라서 본 발명의 여과기 막힘을 방지하는 방법은 콜로이드가 띠고 있는 동일 전하 물질을 투여하는 방법을 이용함으로써 콜로이드를 분산시키는 것이다.
본 발명의 방법에 있어 바람직하게 사용되는 고형 염소를 물에 용해시키면 차아염소산(hypoclorous acid; HOCl)과 차아염이온(hypoclorite ion; OCl-)이 생성된다. 차아염소산과 차아염소이온은 모두 살균 효과를 가지는데, 차아염소산이 차아염소이온 보다 40~80배의 살균능력을 갖는다. 이들의 살균작용은 세균의 세포를 변화시키거나 효소에 작용해 산화 효소의 능력을 파괴시키는 등 세균의 정상적인 생활을 저해시킨다.
이러한 염소용해액을 미생물 막과 콜로이드로 막혀져 있는 여과기에 분사하게 되면 콜로이드와 동일한 (-)전하가 투여됨으로써 제타 전위가 증대되어 전기역학적(electric-kinetic)으로 평형인 콜로이드의 안정상태가 파괴되어 여과기 매체로부터 탈리 제거되는 것이다.
즉 (-)전하를 띠는 차아염소이온(OCl-)이 투입됨으로써 (-)전하는 많아지게 되고 결국 제타 전위는 증가되어 콜로이드는 분산되어 최종적으로 여과기 막힘이 방지되는 것이다.
염소(Cl2)는 물과 반응하여 용해되면 [반응식 1]과 [반응식 2]와 같이 해리되어 차아염소산과 차아염소이온의 유리잔유염소를 형성한다.
HOCl과 OCl- 이온은 하수의 pH, 온도와 밀접한 관계가 있으며 pH가 낮을수록 HOCl의 비율이 높다.
HOCl은 매우 활성있는 산화제(very active oxidizing agent)로 하수 중의 암모니아성 질소(NH3-N)와 빠르게 반응하여 하기의 [반응식 3] 내지 [반응식 5]와 같은 세가지 형태의 클로라민(chloramine)을 생성하고 소멸된다.
하수 중의 암모니아나 유기성 질소 화합물과 반응하여 존재하는 클로라민(chloramine)을 결합형 잔유염소(combined available chlorine)라 한다. 이 결합 형 잔유염소의 살균효과는 유리잔유염소에 비해 적고 그 반응속도도 느리다.
[그림 2]
상기 그림 2에서와 같이 pH가 낮을수록 HOCl의 비율이 높고 pH가 높을수록 OCl-의 비율이 높아진다. 일반적인 유입하수의 pH 범위는 6.0~7.5이며, 고도하수처리시설에서 질산화 미생물의 성장활동의 최적 pH는 7.5 ~ 8.6이나, 보다 낮은 범위에서도 성공적으로 질산화가 잘 일어나고 있다. 실험실 및 현장처리 연구에 의하면 염소주입 최적운전 범위는 pH 6.0~7.0이다.
즉, 본 발명의 여과기 막힘 방지 방법의 분사단계에서 염소용해액 분사 주입은 여과기 통과수의 pH가 6.0~7.0일 때 바람직하다. 이는 염소용액 내 HOCl과 OCl-의 비율과 질산화 미생물 성장 활동을 고려할때 최적의 조건이 되기 때문이다.
[그림 3]
그림 3은 잔유염소량에 따른 염소주입량을 나타낸다. A~B 구간은, 환원성 물질의 산화에 염소가 소비되므로 잔유 염소는 검출되지 않는다. B~C 구간은 클로라민 형성에 따른 결합형 잔유염소의 생성을 나타낸다. 클로라민 형성 후에도 염소 주입이 계속되면 클로라민은 분해되어 잔유염소가 감소(C~D 구간)된다. 또다시 염소주입을 계속하면 유리잔유염소가 비례적으로 증가(D~E 구간) 한다. 일반적으로 D점을 불연속점(breakpoint)이라 한다. 클로라민 분해 반응식은 [반응식 6] 내지 [반응식 9]와 같다.
여재 내부 공극 막힘 제거를 위한 간헐적인 염소 주입량은 클로라민으로도 살균효과가 충분하므로 불연속점 이상으로 염소를 주입할 필요가 없고, 일반적으로 15분 접촉 후 잔유염소가 0.1 mg/ℓ 정도 이하 존재하면 충분하므로 필요한 염소 주입량은 X가 된다.
[반응식 1]에서 안정도 상수(stability constant)는 다음과 같고, 이 계수의 숫자는 크기 때문에 많은 양의 염소가 물에 녹을 수 있다.
[HOCl] [H+] [Cl-]
K = ------------------ = 4.5 x 10-4 (25℃에서)
[Cl2]
이온화 반응은 다음과 같다.
HOCl <-> H+ + OCl-
상기 반응의 이온화 상수는 다음과 같다.
[H+] [OCl-]
K = -------------- = 2.9 x 10-8 (25℃에서)
[HOCl]
온도에 따른 차아염소산의 이온화상수 Ki의 변화는 하기와 같다.
온도(℃)
K
i
x 10
8
mole
/ℓ
10 2.03
15 2.32
20 2.62
25 2.90
HOCl의 온도에 따른 분산율은 하기 식과 같이 Ki 값에 의해 계산될 수 있다.
[HOCl] 1 1
---------------- = ---------------------- = ----------------
[HOCl] + [OCl-] 1 + [OCl-] / [HOCl] 1 + Ki / [H+]
이들 반응은 pH, 온도, 접촉시간 및 염소:암모니아 비율에 좌우된다. 모노클로라민과 다이클로라민이 일반적으로 대부분이며, 트라이클로라민은 염소:질소 비율이 2.0 이하에서는 무시할 정도이다.
일반적으로 유리잔유염소와 결합형 잔유염소를 합하여 잔유염소라 한다. 따라서 잔유염소와 투입염소와의 차이가 염소요구량(chlorine demand)이다.
클로라민은 하수중의 암모니아성 질소, 유기물 등과 반응하는 외에 H2S, FeCl2 등의 환원성 물질과 반응한다. 환원성 물질의 산화에 클로라민이 소비되므로 잔유염소는 검출되지 않거나 극히 적으며, 추가 투입되는 유리염소는 클로라민을 산화시켜 일산화질소(NO), 질소가스(N2) 등 안정된 질소화합물을 만든다.
하수처리시설에서 보통 하수 소독은 클로라민만으로도 충분한 살균 효과가 있다. 최종침전지 유출수 여과과정에서 분사되는 세척수의 염소 농도 2~5ppm, 접촉시간 15분(MPN 3000개/cc 경우)으로 미생물이 99.9% 제거된다.
따라서 본 발명의 방법에 있어서 여재(filter grains)의 막힘 제어 소요 염소 주입량은, 염소용해액 분사 과정을 거쳐 여과기를 통과한 하수의 잔유염소량이 0.01 ~ 0.1mg/ℓ이 되도록 조절되는 양이다. 이는 적은 양의 염소를 투입함으로써도 여재 공극 막힘 현상을 제거할 수 있는 것이다.
염소용해액 주입시 세척수 분사 가압/고압의 난류영역에서 주입하므로(Reynolds numbers 104 이상) 비슷한 조건에서 완전혼합 반응기에 주입했을 때 보다 세균을 100배 정도 더 살균할 수 있음을 감안할 때 상기 언급한 바와 같이 매우 극소량의 약품 투입으로 여재의 막힘 현상 제어를 가능케 한다.
현행 관련규정 범위 이내에서의 검증된 자료에 의하면, 클로라민 사용시 트라이할로메탄(Trihalomethanes; THMs)과 기타 염소소독 부산물(Disinfection Byproducts; DBPs)은 유발되지 않는다고 보고되어 있다.
이하, 본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 장치를 설명한다.
본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 장치는 약품을 용해시키는 약품용해탱크; 상기 약품용해탱크에서 약품이 잘 섞이도록 하는 혼화기; 상기 약품용해 탱크로부터 약품용해액을 일정량으로 펌핑하는 정량펌프; 상기 여과기를 통하여 여과된 방류수를, 약품 용해 용수로 사용하기 위하여 상기 약품용해탱크로 공급하는 약품용해용수 공급배관; 상기 정량펌프에서 펌핑된 약품용해액을 세척수와 혼합되도록 세척수 공급배관에 주입하는 약품용해액 주입배관; 및 세척수펌프에서 가압공급되는 세척수를 상기 여과기로 분사하는 분사장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면서 본 발명의 하수처리시설의 여과기의 여재공극 막힘을 방지하는 장치를 상세하게 설명한다.
일반적으로 하수처리시설에서 이차침전지를 거친 유출수는 여과기(2)를 거쳐 UV소독조(50)에서 소독된후 최종방류된다.
본 발명의 장치에서는 약품을 용해시키는 약품용해탱크(10)를 구비하고, 상기 약품용해탱크(10)에서 약품이 잘 섞이도록 혼화기(12)를 구비한다. 상기 혼화기(12)는 통상적으로 약품 혼합에 사용되는 혼화기이다. 도면부호 26은 물의 높이를 나타내는 수위계로 통상적으로 사용되는 것이다.
상기 여과기(2)를 통과하여 여과된 방류수 일부는 통상의 세척수 펌프(22)에 의하여 펌핑되어 약품용해용수 공급배관(16)을 통하여 상기 약품용해탱크(10)로 공급된다. 상기 약품용해탱크(10)에 물이 공급되면 고형 염소를 넣고 용해시켜 염소용해액을 제조한다. 본 발명의 장치에서 바람직하게 사용되는 약품은 고형 염소이다. 고형 염소는 적은량으로도 소독 효과가 뛰어나며 취급이 용이하고 안전하다.
본 발명의 장치에서, 상기 약품용해탱크(10)에 투여되는 고형 염소의 양은 염소용해액 분사 과정을 거쳐 여과기를 통과한 통과수의 잔유염소량이 0.01 ~ 0.1mg/ℓ로 조절된다.
또한 본 발명의 장치에서는 상기 약품용해탱크(10)로부터 약품용해액을 일정량으로 펌핑하는 정량펌프(14)를 구비한다. 상기 정량펌프(14)는 하나 이상 설치될 수 있으며 보통 2개 설치가 바람직하다. 이는 제 1 정량 펌프 고장시에 예비적으로 사용될 수 있도록 하기 위함이다. 상기 약품용해탱크(10)로부터 정량펌프(14)로의 약품용해액 이동은 소정 위치에 배치된 밸브(24)에 의해 조절된다.
본 발명의 장치는 상기 정량펌프(14)에서 펌핑된 약품용해액을 통상의 세척수 공급배관(28)에 주입하는 약품용해액 주입배관(18)을 포함한다. 또한 본 발명의 장치는 세척수펌프(22)에서 가압공급되는 세척수를 상기 여과기(2)로 분사하는 분사장치(20)를 포함한다. 본 발명의 장치에서 사용되는 분사장치는 본 발명의 분야에서 일반적으로 이용되는 것이 적용될 수 있다
상기 약품용해액 주입배관(18)을 통하여 세척수 공급배관(28)으로 주입되는 약품용해액은 세척수와 혼합되게 되고 이 혼합액이 분사장치(20)로 이동되어 분사장치의 노즐을 통하여 여과기(2)의 각 여과막(2a)으로 분사된다.
상기 정량펌프(14)에서 약품용해액 주입배관(18)으로 유출되는 약품용해액은 소정 위치에 배치된 밸브(24)에 의해 조절된다.
분사장치(20)에는 소정의 위치에 역지변(25)이 설치되어 약품용해액의 역류를 막는다.
상기 분사장치(20)의 분사에 의하여 여과기(2)의 여과막(2a)은 세척되고, 분사되어 여과기 세척에 사용된 세척수는 상기 여과기(2) 내 세척수받이(30)로 낙하, 집수되어 세척수 배출배관(32)을 통하여 배출되어 세척수 저장탱크(40)에 저장된 후 침사지로 송수, 하수처리시설에서 처리된다.
세척된 여과기(2)의 여과막(2a)을 통과하면서 여과처리된 여과수는 여과수 배출배관(34)을 통하여 UV소독조(50)에서 소독된후 최종 방류된다.
세척된 여과기(2)의 여과막(2a)을 통과하면서 여과처리된 여과수는 여과수 배출배관(34)을 통하여 UV소독조(50)에서 소독된후 최종 방류된다.
본 발명의 장치는 무인 운전으로 약품 보충을 상시할 수 있으며 안전하며 관리가 용이하다.
이하, 본 발명의 장치를 이용하여 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 실시예를 살펴본다.
<
실시예
1>
하수처리시설 여과기를 통과하는 유입 하수량은 시간당 1,042m3이며, 여과기 통과하수의 pH 측정치는 20℃에서 6.5였다. 0.5m3의 용해수가 담긴 약품용해탱크에 고형염소 35g을 넣고 혼화기를 이용하여 1시간 동안 혼화하여 염소용해액을 제조하였다. 상기 약품용해탱크로부터 염소용해액을 정량펌프로 분당 40cc씩 펌핑하여 세척수 공급배관으로 주입하였다. 상기 염소용해액과 혼합된 세척수를 분사장치의 노즐로부터 여과기의 여과막에 분당 643ℓ씩 10분간 3바(bar)의 분사압으로 분사하였다. 분사 완료후 분사되어 여과기 세척에 사용된 세척수를 세척수받이에 집수하여 세척수 저장탱크로 송수하고, 여과기의 여재에 부착된 부유물질(SS)이 제거되었음을 육안으로 확인하고 여과기를 통과한 하수의 잔유염소량을 측정하여 0.1mg/ℓ의 측정치를 얻었다.
본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치의 적용범위는 상술한 것에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양하게 변형 가능하고 이러한 변형은 하기한 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법과 장치는, 여과기의 여재에 미생물막이 형성되고 콜로이드가 흡착되어 전기적으로 평형을 이룸으로써 여재의 공극이 막혀 여과 효율이 떨어지던 기존의 문제점을, 콜로이드와 동일한 (-)전하의 약품을 투여, 전기역학적 균형을 파괴, 가압분사하는 방법으로 콜로이드를 화학적으로 분산시킴으로써 여과기 여재의 막힘을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치를 이용함으로써 여과 효율이 높아져 여과처리 방류수의 재이용이 용이할 뿐만 아니라 여과기 세척 횟수를 줄임으로써 여과기 수명이 연장되는 등 유지관리를 경제적으로 할 수 있다.
Claims (4)
- 하수처리시설의 여과기에 세척수를 분사하여 여과기의 막힘을 방지하는 방법에 있어서,고형 염소를 물에 용해시켜 염소용해액을 제조하고, 상기 염소용해액을 상기 세척수에 주입하여 이 혼합액을 상기 여과기에 분사시켜 여과기의 여과자재 공극을 막는 미생물 또는 콜로이드를 세척, 분산시킴으로써 여과기 막힘을 방지하는 것을 특징으로 하는 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 염소용해액 분사 과정을 거쳐 여과기를 통과한 여과처리 방류수의 잔유염소량이 0.01 ~ 0.1mg/ℓ로 조절되는 것을 특징으로 하는 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,상기 염소용해액의 분사가 레이놀즈수 1 X 104 ∼ 4 X 104의 난류영역에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법.
- 하수처리시설의 여과기에 세척수를 분사하여 여과기의 막힘을 방지하는 장치 에 있어서,약품을 용해시키는 약품용해탱크(10);상기 약품용해탱크에서 약품이 잘 섞이도록 하는 혼화기(12);상기 약품용해탱크(10)로부터 약품용해액을 일정량으로 펌핑하는 정량펌프(14);상기 여과기(2)를 통하여 여과된 방류수를, 약품 용해를 위하여 상기 약품용해탱크(10)로 공급하는 약품용해용수 공급배관(16);상기 정량펌프(14)에서 펌핑된 약품용해액을 세척수와 혼합되도록 세척수 공급배관(28)에 주입하는 약품용해액 주입배관(18); 및세척수펌프(22)에서 가압공급되는 세척수를 상기 여과기(2)로 분사하는 분사장치(20);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020060031112A KR100624838B1 (ko) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | 하수처리시설의 여과기 막힘을 방지하는 방법 및 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101273547B1 (ko) | 2012-02-27 | 2013-06-17 | 최민화 | 역세수 절감을 위한 산화제 희석식 여과기 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6136205A (en) | 1997-08-01 | 2000-10-24 | Nalco Chemical Company | Process to manufacture stabilized alkali or alkaline earth metal hypobromite and uses thereof in water treatment to control microbial fouling |
| JP2001079363A (ja) | 1999-09-20 | 2001-03-27 | Maezawa Ind Inc | 膜処理装置の洗浄方法 |
| KR20040002814A (ko) * | 2003-11-11 | 2004-01-07 | 김상곤 | 카트리지 형 수처리용 여과장치 |
| JP2004337730A (ja) | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Suido Kiko Kaisha Ltd | 膜を洗浄する方法 |
-
2006
- 2006-04-05 KR KR1020060031112A patent/KR100624838B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6136205A (en) | 1997-08-01 | 2000-10-24 | Nalco Chemical Company | Process to manufacture stabilized alkali or alkaline earth metal hypobromite and uses thereof in water treatment to control microbial fouling |
| JP2001079363A (ja) | 1999-09-20 | 2001-03-27 | Maezawa Ind Inc | 膜処理装置の洗浄方法 |
| JP2004337730A (ja) | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Suido Kiko Kaisha Ltd | 膜を洗浄する方法 |
| KR20040002814A (ko) * | 2003-11-11 | 2004-01-07 | 김상곤 | 카트리지 형 수처리용 여과장치 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101273547B1 (ko) | 2012-02-27 | 2013-06-17 | 최민화 | 역세수 절감을 위한 산화제 희석식 여과기 |
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