KR100798256B1 - 반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법 - Google Patents

반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응조 결합형 폐수 집수조에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폐수처리를 위한 구조물로서 사용되는 폐수 집수조 또는 유량 조정조를 단순한 유량 조정 및 저장의 역할에서 벗어나 반응조의 역할을 겸하여 다기능적으로 활용할 수 있는 반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 폐수를 저장하는 집수조에 있어서, 상기 집수조 상부에 위치한 소형 저류조 및 상기 집수조 내에 설치되어 상기 집수조를 분리하는 격벽을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법은 폐수 집수조에 격벽을 설치하여 둘로 분리하고 집수조 상부에 소형 저류조를 설치하여 집수조로 유입되는 폐수의 수질분석, pH 조정, 미생물반응 및 각종 화학반응을 동시에 수행하여 폐수처리를 효과적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
집수조, 반응조, 격벽, 폐수

Description

반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법{Wastewater collection tank with reactor and wastewater treatment method}
도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 집수조의 평면도 및 측면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 집수조의 평면도, 측면도 및 정면도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 폐수 집수조의 상부에 설치된 소형 저류조의 평면도, 측면도 및 정면도.
본 발명은 반응조 결합형 폐수 집수조에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폐수처리를 위한 구조물로서 사용되는 폐수 집수조 또는 유량 조정조를 단순한 유량 조정 및 저장의 역할에서 벗어나 반응조의 역할을 겸하여 다기능적으로 활용할 수 있는 반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법에 관한 것이다.
인간이 산업화를 추진하면서 그에 따른 부산물로 쓰레기가 배출되었다. 특히 오폐수를 하천에 내보내게 되면 하천오염을 촉진함으로써, 사람이 마시는 식수에 까지 심각한 영향을 미치게 하였다. 상기의 오폐수는 고농도의 축산물 쓰레기, 다량의 생활오수, 고분자유기화합물을 다량 함유한 제지폐수 및 독성 유기화합물이 배출되는 중화학공업 폐수 등으로 다양한 오폐수가 하천에 방류되었다.
이에 따라 사람들은 상기의 오폐수를 정화하기 위하여 많은 노력을 하였다. 즉, 오폐수를 처리하는 방법으로 물리적 화학적 처리방법과, 생물학적 처리방법을 개발하였다. 먼저, 현탁성 부유물 때문에 흐려진 공장폐수는 단순히 물리적 화학적 처리방법으로 정화하여 맑게 처리하는 반면에, 유기물이 많이 녹아 있는 공장폐수는 상기의 방법 이외에 다시 생물학적 처리방법으로 처리하여야 완벽하게 처리할 수 있다.
물리적인 폐수처리 방법으로는 체분리, 여과, 침사지, 초미분여과, 투석, 침강법, 자선법, 증류법 및 증발법 등이 있어 입자의 크기나 입자의 비중차, 입자의 자성, 상대휘발성 및 증기압차를 이용하여 오폐수를 처리하도록 하였다.
또한 화학적 처리방법으로는 중화법, 중화침전법, 산화환원법, 분해법, 응집법, 부상법, 흡착법, 추출법, 이온교환법, 연소 및 소각법 등이 있으며, 상기의 방법은 용해도나, 산화환원, 가수분해, 계면특성 및 이온성 등의 성질을 이용하여 오폐수를 처리하였다.
그리고, 상기의 방법 이외에 유기물이 많이 녹아있는 오폐수를 처리하기 위한 생물학적 처리방법으로는 활성오니법, 장기폭기법, 접촉안정화법, 순산소 폭기법, 접촉여재법, 산화구법 등이 있으며, 상기의 방법은 생물 산화분해성이나 생물 환원분해성 등의 성질을 이용하여 처리하게 된다.
대한민국 특허 제 10-0191219호에는 불산폐수와 고 부유물질 폐수의 처리효율을 높이는 폐수 처리 방법이 기재되어 있고, 대한민국 공개특허 제 2000-0046312호에는 전해산화시스템을 포함하는 복합처리공정을 통해 난 분해성 COD 또는 난분해성 무기 오염물질을 처리하는 시스템에 대하여 기재되어 있다. 또한 미합중국 특허 제 6,585,895호(smith 및 brown)에는 미세한 먼지들이 포함된 산업용 폐수를 생물학적인 방법을 이용하여 폐수를 처리하는 방법에 대하여 기재되어 있다.
상기와 같이 폐수를 처리하기 위하여 발생되는 폐수를 1차적으로 저장하여 후속 처리시설로 폐수를 안정적으로 공급하거나 폐수처리 시설의 고장 발생시에 대비하여 일정 기간 동안 폐수를 저장하기 위한 용도로 집수조를 사용한다. 이러한 유량 조정 및 저장의 목적에서 집수조는 폐수처리 시설의 토목/건축 구조물 중 가장 큰 용적을 차지한다. 집수조는 전체 폐수처리장의 상당면적을 차지하며 주로 지하에 설치되기 때문에 상당한 토목비용이 소요되는 구조물임에도 그 역할이 매우 단순하였다.
산업폐수는 그 성상이 매우 다양하고 다단계로 구성되는 생산 공정의 프로세스 진행에 따라 배출되는 폐수의 유량 및 성상이 크게 달라지는 경우가 많다. 집수조는 배출되는 폐수를 1차적으로 저장한 후 후공정으로 이송시키는 역할을 한다. 집수조는 1일 이상분의 폐수를 저장할 수 있도록 설계되며 유입되는 폐수가 이미 저장되어 있는 폐수와 혼합 희석되기 때문에 폐수 성상을 어느 정도 일정하게 유지하고 유량을 조정하는 역할을 하는 것이 일반적이다.
도 1과 도 2는 종래기술에 의한 집수조의 평면도 및 측면도를 나타낸다.
종래의 집수조(1)는 직사각형 형태의 큰 지하 구조물의 형태를 가지며 폐수(5)가 유입되는 유입배관(2)과 집수조에 저장된 폐수를 배출하는 배출배관(3) 그리고 폐수 원수의 시료 채취를 위한 맨홀(4)로 구성되어 있다.
이러한 종래의 집수조는 단순히 유량조정, 배출폐수의 희석에 의한 완충 기능, 비상시 폐수 저장 기능 등으로 사용되는 데 그쳤다. 폐수처리 공정 및 기기 설비의 지속적인 발전에도 불구하고 집수조의 구조 및 기능은 발전 및 변화없이 그대로 이어져 왔다. 현재 생산 공정이 다변화되면서 각각의 공정에서 사용되는 화학물질의 화학변화가 매우 클 경우 단순 희석에 의한 완충작용에는 한계가 있다. 따라서 집수조 내에서 폐수의 성상 변화가 크게 발생할 경우 후단의 물리화학적, 생물학적 폐수처리 과정에서 처리효율이 크게 저하되는 문제가 발생하며, 이는 주변 수계의 환경오염으로 이어질 수 있는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐수 집수조에 격벽을 설치하여 둘 이상으로 분리하고 집수조 상부에 소형 저류조를 설치하여 집수조로 유입되는 폐수의 수질 분석, pH 조정, 미생물 반응 및 각종 화학반응을 동시에 수행하여 폐수처리에 효과적으로 활용할 수 있는 반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 폐수를 저장하는 집수조에 있어서, 상기 집수조 내의 상부에 위치한 소형 저류조 및 상기 집수조 내에 설치되어 상기 집수조를 분리하는 격벽을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적은 폐수를 저장하는 집수조에서 폐수를 처리하는 방법에 있어서, 집수조 상층부에 설치된 소형 저류조에 폐수가 유입되는 단계, 상기 폐수를 반응시키는 단계 및 상기 반응된 폐수를 집수조에 유입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조의 폐수 처리방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 집수조의 평면도, 측면도 및 정면도를 나타낸 것으로, 집수조 구조물(10) 내의 상층부에 소형 저류조(20)를 설치하고 집수조의 중간에는 격벽(13)을 설치하여 둘로 분리한다.
상기 소형 저류조는 유입되는 폐수의 성상 변화 분석 및 pH 조정 등의 기능을 하여 집수조 내의 긴 수리학적 체류시간 동안 오염물의 화학적 분해(이를테면, 과산화수소 함유 폐수 등의 유입시 집수조 폐수 중의 유기물과 반응하여 자연분해 되도록 함)와 유기성 오염 물질의 생물학적 분해가 용이하도록 한다. 상기 격벽으로 분리된 집수조는 유사시 두 개의 각기 다른 집수조로 활용할 수 있도록 한다.
집수조(10)에는 격벽(13)을 설치하여 둘로 구분하고 폐수 배출 용량에 따라 각 부분을 다른 용도로 또는 전체를 동일 용도로 사용한다. 정기적인 청소 및 집수조의 보수작업시 한 쪽을 비운 채 다른 한 쪽만 사용하여도 문제없이 폐수를 집수할 수 있도록 한다. 또한 공정상의 예기치 못한 변화로 인하여 성상이 크게 다른 폐수의 발생시 집수조를 추가로 설치하지 않아도 격벽을 이용하여 각기 다른 두 개의 집수조로 사용도 가능하다. 집수조가 각각의 용도로 사용될 경우를 대비하여 각각의 집수조에는 유입배관(11) 및 유출배관(12)을 각각 구비하는 것이 바람직하다.
집수조의 하부에 위치한 유출배관(12)은 전체 집수조용으로 구비될 수 있음은 물론, 격벽으로 분리된 각각의 집수조에 구비될 수 있으며, 이송 및 배출 펌프(16)와 연결된다. 상기 유출배관과 이송 및 배출 펌프 사이는 밸브를 설치하여 폐수(14)의 이동을 조절한다.
상기 이송 및 배출 펌프는 배출관(17) 및 이송관(18)과 연결되며 상기 배출관은 폐수를 다른 반응조로 이동하기 위한 관이며, 이송관은 격벽으로 분리된 각각의 집수조에 담긴 폐수를 서로 이송하기 위한 관이다. 또한 상기 이송관 사이와 배출관에는 밸브가 구비되며, 상기 밸브를 조절하여 이송 및 배출 펌프에서 나오는 폐수의 이동을 조절한다.
상기 이송관 사이에 설치된 밸브(19)를 조절하여 격벽에 의하여 각각 분리된 집수조의 폐수의 이송을 제어하며, 소형 저류조에서 1차 반응한 폐수가 분리된 집수조에서 이송관을 통하여 이동함으로써 격벽으로 분리된 집수조가 2차 반응조의 역할을 할 수 있다. 이 때 이송관 사이에 형성된 밸브에 의하여 급격한 반응을 제 어할 수 있다.
집수조의 상부에는 바이 패스관(15)을 설치하여 펌프 토출유량을 조절하거나 급격한 폐수의 유입에 의하여 폐수가 집수조를 넘치는 것을 방지한다.
다음, 도 6 내지 도 8은 폐수 집수조의 상부에 설치된 소형 저류조의 평면도, 측면도 및 정면도를 나타낸 것이다.
소형 저류조(20)는 폐수가 외부에서 유입되는 유입배관(21), 상기 유입배관에서 유입된 폐수의 pH를 측정하는 pH측정기(24), 상기 폐수의 pH를 조절하기 위하여 pH 조절제가 투입되는 pH 조절제 투입라인(25), 상기 pH 조절제와 폐수를 교반하는 교반기(26), 상기 pH 조절제에 의하여 중화된 폐수를 집수조로 배출하는 유출배관(22), 저류조의 상부에 위치하여 내부를 관찰하거나 폐수 시료를 채취하는 맨홀(23) 및 상기 유출배관의 상부에 위치하며 폐수가 오버플로우되는 것을 방지하는 오버플로우 방지 개구부(27)로 구성된다.
종래의 폐수 집수조는 블로워(blower)를 이용하여 공기를 주입하는 것이 일반적이며 유기 폐수의 경우 집수조에서 20~40% 정도의 COD(Chemical Oxygen Demand) 제거효율을 얻을 수 있었으며, 상기 COD 제거효율은 집수조의 pH 변화에 민감한 영향을 받았다.
본 발명은 집수조 상부에 소형 저류조를 구비하며, 상기 소형 저류조에 설치된 pH 측정기를 이용하여 NaOH, Ca(OH)2, HCl 및 H2SO4 등의 pH 조절제를 투입하여 집수조의 pH를 제어할 수 있어 유기 폐수의 경우 COD 제거 효율을 향상시킬 수 있 다. 또한 반도체 폐수 등의 처리에 있어서 H2O2가 함유된 유기폐수의 처리시 소형 저류조에서 pH 조절을 통해 별도의 H2O2 처리 반응조를 설치하지 않고도 집수조 내에서 H2O2 분해를 효과적으로 할 수 있다.
소형 저류조(20)는 집수조 상단(10)에 매달려 있는 형태이며, 소형 저류조의 용량은 집수조의 전체 용량에 따라 달라질 수 있으며 1 내지 2m3의 용량이 바람직하다. 소형 저류조 상부면에는 맨홀(23)을 설치하여 폐수 배출 상태를 확인하거나 배출 폐수의 시료를 채취할 수 있다.
또한, 소형 저류조에 pH 측정기(24)를 설치하여 배출되는 폐수의 pH 상태를 확인하며, NaOH, Ca(OH)2, HCl 및 H2SO4 등의 pH 조절제 또는 기타 폐수처리용 약품을 투입하기 위한 투입라인(25)과 소형 교반기(26)를 설치하여 배출되는 폐수의 pH를 조절할 수 있다.
소형 저류조에서 격벽으로 구분된 각각의 집수조로 폐수가 이동할 수 있도록 유출배관(22) 및 밸브를 구비하며, 폐수 배출량의 급격한 증가시에 대비할 수 있도록 유출배관 상단 약 5cm 높이에 직사각형 모양의 개구부(27)를 설치하여 오버플로우되는 폐수가 집수조로 유입될 수 있도록 한다.
소형 저류조의 상부에는 맨홀(23)이 형성되어 있다. 기존의 집수조는 폐수 원수의 시료 채취를 위한 맨홀의 설치 위치 및 형태가 작업 안전상 매우 위험한 경우가 많았으나, 본 발명에서는 소형 저류조의 상부에 설치하여 내부를 관찰하거나 폐수 원수 시료를 채취하는 데 용이하여 작업 안전성이 크게 향상된다.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
따라서, 본 발명의 반응조 결합형 폐수 집수조 및 폐수 처리방법은 폐수 집수조에 격벽을 설치하여 둘 이상으로 분리하고 집수조 상부에 소형 저류조를 설치하여 집수조로 유입되는 폐수의 수질분석, pH 조정, 미생물반응 및 각종 화학반응을 동시에 수행하여 폐수처리에 효과적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 폐수를 저장하는 집수조에 있어서,
    상기 집수조 내의 상부에 위치한 소형 저류조; 및
    상기 집수조 내에 설치되어 상기 집수조를 분리하는 격벽
    을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소형 저류조는 상기 집수조로 유입되는 폐수의 성상 변화 분석 및 pH 조절을 하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 소형 저류조는
    폐수가 외부에서 유입되는 유입배관;
    상기 유입배관에서 유입된 폐수의 pH를 조절하는 pH 조절부;
    상기 pH 조절부에 의하여 중화된 폐수를 집수조로 배출하는 유출배관; 및
    상기 유출배관 상부에 위치하며 폐수가 오버플로우되는 것을 방지하는 오버플로우 방지 개구부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 pH 조절부는 유입된 폐수의 pH를 측정하는 pH측정기, 상기 폐수의 pH를 조절하기 위하여 pH 조절제가 투입되는 pH 조절제 투입라인 및 상기 pH 조절제와 폐수를 교반하는 교반기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 pH 조절제는 NaOH, Ca(OH)2, HCl, 및 H2SO4 중 어느 하나임을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 소형 저류조는 내부를 관찰하거나 폐수 시료를 채취하는 맨홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 소형 저류조의 용량은 1 내지 2m3임을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽에 의하여 분리된 집수조는 각기 다른 집수조로 사용하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽으로 분리된 집수조는 각각 유입배관과 유출배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 유출배관은 배출 및 이송펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 배출 및 이송펌프는 폐수를 외부로 배출시키거나 격벽으로 분리된 집수조의 폐수를 서로 교환시키는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조.
  12. 폐수를 저장하는 집수조에서 폐수를 처리하는 방법에 있어서,
    집수조 상층부에 설치된 소형 저류조에 폐수가 유입되는 단계;
    상기 폐수를 반응시키는 단계; 및
    상기 반응된 폐수를 집수조에 유입시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조의 폐수 처리방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 소형 저류조는 폐수가 유입되었을 때, 폐수의 성상분석 및 pH분석을 수행하여 상기 집수조 내의 폐수의 긴 처리시간 동안 폐수의 화학적 생물학적 분해가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 반응조 결합형 폐수 집수조의 폐수 처리방법.
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