KR101030075B1 - 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 및 그 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 최종 침전지에서 월류되는 방류수의 용존 인을 제거하기 위하여 최종침전지 후단에 전해조, 혼합조, 가압부상조, 침전조 및 스컴저류조를 순차적으로 포함하고, 상기 전해조와 가압부상조에 미세기포를 주입하는 충돌형 기포제트장치를 구비하는 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 및 이를 이용하는 방류수 처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치는 화학응집제가 필요 없으므로 응집제 사용으로 인한 유지비와 최적량 사용을 위한 시설투자가 필요 없고, 전해조 후단에 혼합조를 구비하여 인의 플록화를 촉진할 뿐만 아니라, 미세기포를 발생시킬 수 있는 충돌형 기포제트장치를 장착하고, 가압부상조 후단에 큰 플록과 미세 플록이 침전되는 침전조와 스컴저류조를 순차적으로 구비함으로써 방류수의 흐름에 따라 기포가 이동되므로 기포가 골고루 분산되는 동시에 플록의 침강성에는 상관없이 효율적으로 용존 오염물질을 효율적으로 제거하는 효과가 있다.

Description

전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 및 그 처리방법{Apparatus for Treating Waste Water Effluent with Electrocoagulation Floating Type and Method for Treating Waste Water Effluent Using The Same}

본 발명은 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 최종 침전지에서 월류되는 방류수의 용존 인을 제거하기 위하여 최종침전지 후단에 전해조, 혼합조, 가압부상조, 침전조 및 스컴저류조를 순차적으로 포함하고, 상기 전해조와 가압부상조에 미세기포를 주입하는 충돌형 기포제트장치를 구비하는 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 및 이를 이용하는 방류수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 하폐수 처리조는 공장폐수, 배설물, 가정 등에서 나오는 생활폐수 또는 자연으로부터 나오는 오물을 갖고 하수관을 통하여 흘러들어오는 하수를 맑고 안전한 물로 정화 처리하여 자연하천, 호소 등으로 방류하거나 공업용수, 농업용수 등으로의 재사용을 가능하게 한다.

그러나, 기존에는 빗물의 증가로 발생하는 희석된 하폐수가 하수관을 통해 하폐수처리조로 유입되었기 때문에 하폐수 처리조는 그 하폐수 처리능력을 상실한 상태에서 유입되는 희석된 초과유량의 하수를 정화처리 없이 자연하천 등으로 방류하기 급급했다.

또한, 기존의 우수 토실과 같은 중간 장치에서 월류되어 하천에 방류되는 희석된 하수에는 각종 오염물질이 포함되어 있음이 사실이고, 최소나마 정화 처리되지 않고 방류되기 때문에 오염물질로 인해 자연환경 등이 파괴되는 문제가 있다.

이 때문에, 하수관의 중간에 하폐수량의 증가시 그 하폐수의 일부를 하폐수처리조로 유도하고 그 나머지 하수를 자연하천, 호소 등으로 방류하게 하여 하수처리조의 하수처리능력을 효율적으로 운영하도록 한 맨홀형의 하폐수처리 장치가 설치되고 있음이 사실이다.

그러나, 상기 하폐수처리 장치는 하폐수량의 증가시 그 일부의 하수를 기본 협잡물만 제거한 상태에서 자연하천 등으로 바이패스하여 자연하천 등의 오염을 방지하는데 무리가 있고, 또한 내부에 월류웨어를 설치하여 하수를 차집하고 있으나 관리 소홀로 발생하는 하폐수처리 장치의 막힘 문제로 인해 오염된 하수를 자연하천 등으로 그대로 방류되어 하천 오염을 발생하게 했다.

특히, 월류되는 방류수에 함유된 영양염류(질소, 인)는 조류의 발생 및 부영양화가 진행되어 하천수계를 오염시키고 물의 이용을 저해하며 정수처리 비용증가 등 악영향을 미치고 있다.

현 관련법에서 방류수 수질기준을 정해 방류수 중 함량을 기준으로 질소 20㎎/ℓ, 인 2㎎/ℓ로 제한하고 있는데, 향후에는 부영양화를 보다 완벽하게 억제하고 하천의 수질개선 효율을 높이기 위하여 하천으로의 영양염류(질소, 인) 유입 제한이 강화되는 것은 필연이며, 인 방출 기준과 관련하여 대한민국에서는 2012년부터 인의 방류수 함량이 0.2~0.5㎎/ℓ로 강화된 기준이 적용될 예정이고, 향후 더 강화되는 수질 강화기준까지 충족하기 위해서는 더 낮은 방류수 중, 인 함량(예: 0.03㎎/ℓ) 달성이 가능한 기술개발이 필요하다.

그러나, 종래 대부분의 인 처리기술은 무기응집제를 투입하여 응집처리 후 여과 또는 급속침전(가압부상)을 통하여 처리되는 공정을 활용하고 있다.

여기서, 여과 또는 침전 제거된 슬러지는 인의 함량이 대단히 높은데 대부분 유량 조정조 및 생물반응조로 반송하므로써 일시적으로 인의 방류수질은 낮게 할 수는 있으나 생물학적 처리 공정 내에서 인이 점차 농축되면 점차 방류농도가 높아지는 한계를 가진다.

또한, 한국등록특허 제0425954호, 한국등록특허 제0490307호 및 한국등록특허 제0533246호는 알루미늄판 또는 철판을 전극으로 사용하여 알루미늄 이온 또는 철 이온을 발생시키고, 상기 알루미늄 이온 또는 철 이온과 인을 응집시켜 인을 제거하는 방법을 개시하고 있으나, 알루미늄 이온 또는 철 이온을 효율적으로 응집시키는 장치가 없어 응집효율이 떨어지고, 일부 철이나 알루미늄 이온이 물에 용존하는 인과 결합 후에 침전하지 못하고 부유하는 상태로 있어 인을 효율적으로 제거하기 어렵다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 방류수에 용존되어 있는 인을 플록화하기 위해 알루미늄 이온을 용출시키는 알루미늄 전해장치가 구비되어 있는 전해조, 상기 전해조에서 형성된 알루미늄 이온과 인을 반응시켜 플록을 형성시키는 혼합조, 상기 혼합조에서 형성된 플록을 부상시키는 가압부상조, 상기 가압부상조에서 부상시킨 플록 중 침강성이 높은 고중량의 플록을 제거하는 침전조 및 상기 가압부상조에서 부상시킨 플록 중 침강성이 낮은 미세 플록을 제거하는 스컴저류조를 순차적으로 포함하고, 상기 전해조와 가압부상조에 미세기포를 주입시키는 충돌형 기포제트장치를 구비하는 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 사용할 경우, 화학응집제 사용 없이 방류수의 용존 인을 효율적으로 제거할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 화학응집제 사용 없이 인의 플록화를 촉진하고, 플록의 침강성에 관계없이 플록을 제거시켜 고도의 수처리가 가능한 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치 및 이를 이용하는 방류수 처리방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방류수에 알루미늄 이온을 용출시키는 알루미늄 전해장치가 구비된 전해조; 상기 전해조로부터 유입된 알루미늄 이온이 함유된 방류수를 교반시켜 플록을 형성시키는 혼합조; 상기 혼합조로부터 플록이 함유된 하층 방류수만을 유입시켜 상기 플록을 부상시키고, 부상된 플록을 수거하는 스컴제거부가 구비된 가압부상조; 상기 가압부상조로부터 미수거된 플록이 함유된 방류수를 유입시켜 상기 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하는 침전조; 상기 가압부상조의 스컴제거부로부터 수거된 플록을 일시 저장한 다음, 반출하는 스컴저류조; 및 상기 전해조 및 가압부상조에 미세기포를 주입하여 상기 전해조 및 가압부상조의 플록을 부상시키는 가압수 공급부를 포함하는, 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치를 제공한다.

본 발명은 또한, (a) 방류수를 전해조에 유입하고, 전해조의 알루미늄 전해장치로부터 알루미늄 이온을 용출시키는 단계; (b) 상기 용출된 알루미늄 이온 함유 방류수를 혼합조에 유입하고, 교반하여 플록을 형성시키는 단계; (c) 상기 형성된 플록 함유 방류수를 가압부상조에 유입시켜 가압수 공급부의 미세기포 주입으로 플록을 부상시킨 다음, 부상된 플록을 가압부상조의 스컴제거부로 수거하여 스컴저류조로 이송하는 단계; 및 (d) 상기 미수거된 플록 함유 방류수를 침전조에 유입하여 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하는 단계를 포함하는, 상기 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 방류수 처리방법을 제공한다.

본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치는 화학응집제가 필요 없으므로 응집제 사용으로 인한 유지비와 최적량 사용을 위한 시설투자가 필요 없고, 전해조 후단에 혼합조를 구비하여 인의 플록화를 촉진할 뿐만 아니라, 미세기포를 발생시킬 수 있는 충돌형 기포제트장치를 장착하고, 가압부상조 후단에 큰 플록과 미세 플록이 침전되는 침전조와 스컴저류조를 순차적으로 구비함으로써 방류수의 흐름에 따라 미세기포가 이동되므로 미세기포가 골고루 분산되는 동시에 플록의 침강성에는 상관없이 효율적으로 용존 오염물질을 효율적으로 제거하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치를 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 충돌형 기포제트장치의 단면도이다.

본 발명은 일 관점에서, 방류수에 알루미늄 이온을 용출시키는 알루미늄 전해장치가 구비된 전해조; 상기 전해조로부터 유입된 알루미늄 이온이 함유된 방류수를 교반시켜 플록을 형성시키는 혼합조; 상기 혼합조로부터 플록이 함유된 하층 방류수만을 유입시켜 상기 플록을 부상시키고, 부상된 플록을 수거하는 스컴제거부가 구비된 가압부상조; 상기 가압부상조로부터 미수거된 플록이 함유된 방류수를 유입시켜 상기 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하는 침전조; 상기 가압부상조의 스컴제거부로부터 수거된 플록을 일시 저장한 다음, 반출하는 스컴저류조; 및 상기 전해조 및 가압부상조에 미세기포를 주입하여 상기 전해조 및 가압부상조의 플록을 부상시키는 가압수 공급부를 포함하는, 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치는 도 1에 나타난 바와 같이, 최종침전조 후단에 전해조, 혼합조, 가압부상조, 침전조, 스컴저류조 및 가압수 공급부를 포함하여 전기응집 부상방식을 이용하여 방류수에 함유된 인 성분을 제거하는 고도 수처리 장치이다.

상기 전해조는 최종침전조에서 월류되는 방류수를 유입하고, 방류수에 함유된 인 성분을 전기응집방식으로 제거하기 위해 알루미늄 이온을 용출시키는 알루미늄 전해장치(5)가 구비되어 있다.

상기 알루미늄 전해장치(5)는 2개 이상의 다수의 알루미늄 플레이트가 폴리플로필렌 등과 같은 절연성 브라켓(미도시)에 각각 조립되어 있고, 상기 절연성 브라켓은 알루미늄 플레이트의 간격을 조절하여 전해모듈(미도시)에 삽입되어 있는 구조로, 한국등록특허 제0787122호에서 개시하고 있는 철-석출장치와 같은 구조로 형성되어 알루미늄 플레이트가 마모되면 용이하게 교체할 수 있다.

상기 알루미늄 전해장치(5)를 이용한 전기응집 방식의 원리는 방류수에 잠겨있는 두개 이상의 알루미늄 플레이트에 직류전원을 연결하여 양극과 음극으로 대전시키고, 대전된 두개 이상의 알루미늄 플레이트에 의해 형성된 전계에 의해 방류수에 포함되어 있는 여러 가지 불순물 입자들도 이온화되어 일정한 전하를 띠게 된다. 음극으로 대전된 알루미늄 플레이트는 전자를 잃으면서 산화되어 알루미늄 이온(Al^{3 +})으로 방류수에 용출되고, 양극으로 대전된 알루미늄 플레이트에서는 전자를 받아 방류수에 전달하면 방류수의 물입자는 분해되어 산소 및 수소가 발생된다(반응식 1).

[반응식 1]

산화전극: Al→Al^{3 +} + 3e^-

2H₂O → 4H⁺ + O₂(g) + 4e^-

환원전극 : 2H₂O + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-

또한, 방류수에 함유된 인은 전술된 바와 같이 발생된 산소에 의해 인산이온(PO₄ ^{3 -})으로 존재하게 되고, 이러한 인산이온은 전기분해할 때 양극에서 발생하는 알루미늄 이온(Al³⁺)결합하여 난용성 인산염이 형성되고, 여분의 알루미늄 이온은 음극의 수소발생으로 인해 생성되는 수산이온(3OH^-)과 반응하여 Al(OH)₃으로 침전하게 된다. 이를 반응식으로 정리하면 하기 반응식 2와 같다.

[반응식 2]

Al^{3 +} + PO₄ ^{3 -} ↔ AlP0₄↓

Al^{3 +} + 3OH- ↔ Al(OH)₃↓

또한, 방류수에 함유되어 있는 인 성분 이외의 음전하를 띠고 있는 콜로이드성 물질과도 결합하여 침전을 유도할 수 있다. 이때 양극에서 발생된 수소가스가 공기중으로 방출되면서 두개 이상의 알루미늄 플레이트간에는 물의 교란이 일어나게 된다. 방류수에 함유된 인 성분과 같은 중화된 콜로이드성 물질들이 물의 교란에 의하여 서로 충돌하면서 응집되어 입자들이 커지게 된다. 여기서 콜로이드성 물질이란 미세한 불순물 입자를 비롯하여 대개 0.1㎛ 이상의 조류에 이르기까지의 부유물질들을 총칭한 것이다.

이와 같이, 미세한 불순물들이 응집되어 커진 플록(floc)들은 수면 위로 상승하는 미세하고 무수히 많은 수소 가스에 의해 부상하게 된다. 수소의 분자량은 매우 적어 부상효과가 높다. 두개 이상의 알루미늄 플레이트 각각의 극성을 교대로 음극과 양극으로 바꾸어 주면 양극에서 발생되는 이물질들에 의한 전류 흐름의 방해나 전극의 오염이 생기지 않는다.

본 발명에 있어서, 상기 알루미늄 전해장치(5)의 전류밀도는 0.01∼0.5A/c㎡ 이며 최적 전류밀도는 0.03∼0.1A/c㎡ 이다. 0.03A/c㎡ 미만에서는 효율이 급격하게 저하되며 300A/㎡ 초과하게 되면 상기와 같은 높은 전류를 발생시킬 수 있는 전해장치가 고가여서 하폐수 처리비용면에서 비효율적이다. 또한, 알루미늄 플레이트간의 거리는 5∼15㎜로 하며, 알루미늄 플레이트간의 거리가 커지면 전압이 높아지므로 바람직하지 않다. 또한, 방류수의 전기분해시 온도는 5∼20℃로, 5℃이하에서는 전기분해효율이 저하된다.

또한, 상기 전해조는 후술되는 가압수 공급부로부터 미세기포를 공급받아 전기분해시의 산화반응을 촉진하고, 형성된 플록으로 인해 방해받지 않으며, 분극 현상을 방지하도록 한다.

본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치는 전기응집방식을 가압부상방식에 의한 수처리 전단계에 채용함으로써, 종래의 부상법에서 불순물 응집수단으로 이용했던 응집제의 투여, 급속 및 완속 혼화지의 설치 등을 대체하고, 미세 기포와 충돌한 유기물이 부상되거나 침전되어 제거하는 방식으로 수행할 수 있다.

전술된 바와 같이, 전해조의 알루미늄 전해장치(5)로부터 용출된 알루미늄 이온은 방류수에 함유되어 혼합조로 유입된다. 상기 혼합조는 알루미늄 이온과 방류수에 함유된 인을 비롯한 음전하를 띠고 있는 콜로이드성 물질을 교반을 통하여 응집시켜 플록(floc)을 형성시킨다. 상기 교반은 교반기(10)의 완급회전을 교대로 수행하여 인의 플록화를 촉진할 수 있다.

전해장치가 구비된 종래의 전해조는 금속이온의 용출과 용출된 금속이온과 인을 비롯한 음전하를 함유하고 있는 콜로이드성 물질의 응집을 동시에 수행함에 따라 용출된 금속이온과 인을 비롯한 음전하를 함유하고 있는 콜로이드성 물질의 응집을 유도하고 플록을 형성하는데 충분한 시간이 주어지지 않고 배출되어 인의 제거가 제대로 이루어지지 않은 문제점이 있다.

이에, 본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치에서는 전해조에서 용출된 알루미늄 이온과 인을 비롯한 음전하를 함유하고 있는 콜로이드성 물질의 응집을 전해조 후단에 설치된 혼합조에서 유도하여 플록을 형성시키고, 충돌형 기포제트장치로부터 분사된 미세기포를 전해조와 가압부상조에 주입함으로써, 상기 전해조에 주입된 미세기포는 방류수에 함유된 인이나 인을 포함하는 유기물과 결합된 알루미늄 플록에 부착하여 상기 알루미늄 플록을 가압부상장치에서 효과적으로 부상하는 것을 도와주어 인의 제거율을 높일 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 혼합조에서 플록이 형성되면 혼합조 하부에 침전되고, 침전된 플록은 하층 방류수와 함께 가압부상조로 유입된다. 상기 가압부상조는 후술되는 가압수 공급부에서 주입되는 미세기포를 이용하여 혼합조에서 유입된 플록을 부상시키고, 부상된 플록은 가압부상조의 스컴제거부(15)를 이용하여 수거한 다음, 스컴저류조로 이송시킨다.

상기 가압수 공급부는 공기 공급부(22), 가압펌프(23), 충돌형 기포제트장치(20), 가압수 공급관(미도시) 및 산기관(24)을 포함하는 것으로, 상기 공기 공급부(22)는 미세기포를 함유하는 가압수를 제조하기 위해 공기를 공급하고, 가압펌프(23)는 상기 공기 공급부(22)로부터 공급된 공기와 침전조로부터 공급된 상등수를 가압시켜 가압수를 제조한다. 이와 같이 제조된 가압수는 충돌형 기포제트장치(20)로 미세기포가 함유된 가압수를 제조시키고, 미세기포가 함유된 가압수는 가압수 공급관(미도시)를 통하여 전해조와 가압부상조에 산기관(24)으로 분산된다.

본 발명에 있어서, 상기 가압수 공급관에는 백 프레셔 밸브(21)가 설치되어 정해진 압력에 도달하지 않은 가압수는 상기 가압부상조로 공급되지 않도록 차단한다.

또한, 상기 충돌형 기포제트장치(20)는 도 2에 나타난 바와 같이, 내주면에는 나선형 돌기(27)가 형성된 원통형 케이싱(26)과, 상기 케이싱 하단에 가압수 유입공(미도시)이 천공된 하부후렌지(29) 및 상기 케이싱 상단에 가압수 유입공보다 작은 직경의 가압수 분쇄공(미도시)이 천공된 상부후렌지(30)를 포함한다.

상기 하부후렌지의 유입공은 직경이 50㎛ ~ 100㎛이고, 상부후렌지(30)의 분쇄공은 1㎛ ~ 30㎛로, 상부후렌지(30)의 분쇄공은 하부후렌지의 유입공보다 직경이 작아 더욱 미세한 기포를 형성시킬 수 있다.

전술된 충돌형 기포제트장치(20)는 하부후렌지(29)의 가압수 유입공을 통하여 가압수가 흡입되어 상부후렌지의 가압수 분쇄공을 통하여 토출된다. 이때, 케이싱 내부로 유입된 가압수는 하부후렌지(29)의 가압수 유입공에 의해 관로가 좁아짐에 따라 케이싱 내의 흐름이 빨라지고 내부 압력은 낮아지게 되며, 케이싱 내주면에 돌출된 나선형 돌기(27)와 상부후렌지의 가압수 분쇄공에 부딪혀 가압수에 함유된 기포들이 미세하게 분쇄되는 동시에 혼합되면서 와류가 형성되면서 원심회전으로 빠르게 분출된다.

그 결과, 가압수는 평균 직경이 0.1㎛ ~ 10㎛인 미세 기포형태로 가압수 공급관과 산기관을 통하여 전해조와 가압부상조에 공급됨으로써 용존 산소량을 증가시키고, 수중에 장기간 체류할 수 있으며, 인을 비롯한 음전하를 띠고 있는 콜로이드성 물질의 플록화를 촉진할 수 있는 동시에 플록의 부상화를 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스컴제거부(15)는 한 쌍의 롤러(16), 컨베이어체인(17), 스크레이퍼(18) 및 구동모터(미도시)를 포함하고, 상기 한 쌍의 롤러(16)는 가압부상조 상단부 측벽에 회전가능하게 설치되며, 상기 컨베이어체인(17)는 상기 한 쌍의 롤러(16)에 감겨 있고, 상기 스크레이퍼(18)는 상기 컨베이어체인(17)의 원주면에 일정간격을 두고 각각 부착되어 상기 컨베이어체인(17)의 움직임에 연동하여 움직이면서 플록을 수거한다. 또한, 상기 구동모터는 상기 한 쌍의 롤러(16)를 구동시키는 것으로, 구동모터가 작동하면, 한 쌍의 롤러(16)가 반시계 반향으로 회전하여 컨베이어체인(17)을 작동시키고, 작동된 컨베이어체인(17)에 연동되는 스크레이퍼(18)는 수면 위로 부상한 플록을 긁어모아 스컴저류조로 이송시킨다. 상기 스컴 저류조는 스컴제거부(15)로부터 공급받은 플록을 일시 저장한 다음, 반출한다.

한편, 침전조는 원통형의 경사판이 부착된 하부 바닥부가 콘(cone)형태로 구성되어 침전과 부상하는 유기물의 고액분리를 도와주고, 가압 부상조의 수면에 부상하지 못해 스컴제거부(15)로 수거되지 못한 무거운 중량을 가지는 플록을 침전시켜 제거하고, 상등수는 외부 또는 가압수 공급부로 공급한다.

일반적으로 전기응집 부상방식에서 형성된 대부분의 플록은 무거운 금속이온과 응집되므로 침강성이 높아 수면상에 부상되기 힘들기 때문에 스컴제거부(15)로 수거하는데 한계가 있다. 이에, 본 발명의 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치는 가압부상조 후단에 침전조를 구비하여 스컴제거부(15)에서 수거하지 못하는 침강성이 높은 고중량의 플록들을 침전시켜 제거한다.

본 발명에 있어서, 가압부상조 및 침전조는 스컴저류조 전체 높이의 2/3 이하인 격벽에 의해 구획되어, 방류수에 함유된 고중량의 플록들의 유입을 원활히 수행할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치는 전기응집 방식을 사용함에 따라 화학응집제 사용으로 인한 유지비와 최적량 사용을 위한 시설투자가 필요 없고, 전해조 후단에 혼합조를 구비하여 인의 플록화를 촉진할 뿐만 아니라, 미세기포를 발생시킬 수 있는 충돌형 기포제트장치를 장착하고, 가압부상조 후단에 큰 플록과 미세 플록이 각각 침전되는 침전조와 스컴저류조를 순차적으로 구비함으로써 방류수의 흐름에 따라 기포가 이동되므로 기포가 골고루 분산되는 동시에 플록의 침강성에는 상관없이 효율적으로 용존 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있다.

본 발명은 다른 관점에서, (a) 방류수를 전해조에 유입하고, 전해조의 알루미늄 전해장치로부터 알루미늄 이온을 용출시키는 단계; (b) 상기 용출된 알루미늄 이온 함유 방류수를 혼합조에 유입하고, 교반하여 플록을 형성시키는 단계; (c) 상기 형성된 플록 함유 방류수를 가압부상조에 유입시켜 가압수 공급부의 미세기포 주입으로 플록을 부상시킨 다음, 부상된 플록을 가압부상조의 스컴제거부로 수거하여 스컴저류조로 이송하는 단계; 및 (d) 상기 미수거된 플록 함유 방류수를 침전조에 유입하여 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하는 단계를 포함하는, 상기 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 방류수 처리방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방류수 처리방법은 전해조에 방류수를 유입하고, 전해조의 알루미늄 전해장치로부터 알루미늄 이온을 용출시키고, 상기 용출된 알루미늄 이온과 방류수를 혼합조에 유입시킨 다음, 교반하여 플록을 형성시킨다. 형성된 상기 플록은 방류수와 함께 가압부상조로 유입되고, 가압부상조의 가압수 공급부로부터 주입되는 미세기포에 의해 부상시킨 다음, 스컴제거부로 수거하여 스컴제거부로 이송된다. 한편, 스컴제거부에서 수거되지 못한 고중량의 플록은 방류수와 함께 침전조로 공급된 다음, 침전되어 제거되고, 상등수는 외부 또는 가압수 공급부로 공급시킨다.

본 발명에 따른 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치를 이용하는 방류수 처리방법은 화학적 처리 없이 제거하기 힘든 방류수의 용존 인을 안정적으로 처리할 수 있고, 화공약품 미사용으로 슬러지 발생량을 감소시킬 수 있으며, 처리수질 양호로 별도의 여과시설이 필요하지 않는 동시에 장치의 유지관리가 간단하고 유지관리 비용이 저렴한 효과가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1: 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치를 이용한 총인 제거율 측정

본 발명에서 사용한 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치는 도 1에 나타난 바와 같이, 전해조, 혼합조, 가압부상조, 침전조 및 스컴저류조로 구성되는 것으로, 상기 전해조내에서 알루미늄 전해장치가 침지되어 있다. 상기 알루미늄 전해장치는 알루미늄 플레이트 간의 거리가 10cm이고, 전기분해 시간은 30분에서 전류밀도를 변화시켜 실험하여 전류밀도를 결정하였다.

상기 처리 대상수는 염색공장에서 배출되는 염색폐수로 하고, 유입수의 총인 농도 10mg/L에서 처리수의 총 인은 0.2ppm으로 0.98%의 높은 제거율을 수득하였다. 전류밀도가 증가함에 따라 제거율이 향상되었고, 특히 전류밀도가 0.03~0.1A/cm²일 때 가장 높은 효율을 보이는 것으로 나타났다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.

5: 알루미늄 전해장치 10: 교반기
15: 스컴제거부 16: 롤러
17: 컨베이어체인 18: 스크레이퍼
20: 충돌형 기포제트장치 21: 백 프레셔 밸브
22: 공기 공급부 23: 가압 펌프
24: 산기관 26: 원통형 케이싱
27: 나선형 돌기 29: 하부후렌치
30: 상부후렌치

Claims (7)

1. 다음을 포함하는, 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치:
   방류수에 알루미늄 이온을 용출시키는 알루미늄 전해장치가 구비된 전해조;
   상기 전해조로부터 유입된 알루미늄 이온이 함유된 방류수를 교반시켜 플록을 형성시키는 혼합조;
   상기 혼합조로부터 플록이 함유된 하층 방류수만을 유입시켜 상기 플록을 부상시키고, 부상된 플록을 수거하는 스컴제거부가 구비된 가압부상조;
   상기 가압부상조로부터 미수거된 플록이 함유된 방류수를 유입시켜 상기 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하는 침전조;
   상기 가압부상조의 스컴제거부로부터 수거된 플록을 일시 저장한 다음, 반출하는 스컴저류조; 및
   상기 전해조 및 가압부상조에 미세기포를 주입하여 상기 전해조 및 가압부상조의 플록을 부상시키기 위해 공기를 공급하는 공기 공급부; 상기 공기 공급부로부터 공급된 공기 및 상기 침전조로부터 공급된 상등수를 가압시켜 가압수를 형성하는 가압펌프; 상기 가압펌프로부터 가압된 가압수를 미세기포가 함유된 가압수로 제조하는 충돌형 기포제트장치; 상기 충돌형 기포제트장치로부터 공급된 미세기포가 함유된 가압수를 이송시키는 가압수 공급관; 및 상기 가압수 공급관으로부터 미세기포가 함유된 가압수를 공급받아 분산시키는 산기관을 포함하는 가압수 공급부.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 전해장치는 0.03~0.1A/Cm²의 전류밀도로 알루미늄 이온을 용출시키는 것을 특징으로 하는 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 스컴제거부는 상기 가압부상조와 스컴저류조 상단부 측벽에 회전가능하게 설치된 한 쌍의 롤러; 상기 한 쌍의 롤러에 감긴 컨베이어체인; 상기 컨베이어체인의 원주면에 일정간격을 두고 각각 부착되어 상기 컨베이어체인의 움직임에 연동하여 움직이면서 플록을 수거하는 스크레이퍼; 및 상기 한 쌍의 롤러를 구동시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 충돌형 기포제트장치는 내주면에 나선형 돌기가 형성된 원통형 케이싱; 상기 원통형 케이싱 하단에 가압수 유입공이 천공된 하부후렌지; 및 상기 케이싱 상단에 가압수 유입공보다 작은 직경의 가압수 분쇄공이 천공된 상부후렌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 가압부상조 및 침전조는 스컴저류조 전체 높이의 2/3이하인 격벽에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치.
   
7. 다음 단계를 포함하는, 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 전기응집 부상방식의 방류수 처리장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 방류수 처리방법:
   (a) 방류수를 전해조에 유입하고, 전해조의 알루미늄 전해장치로부터 알루미늄 이온을 용출시키는 단계;
   (b) 상기 용출된 알루미늄 이온 함유 방류수를 혼합조에 유입하고, 교반하여 플록을 형성시키는 단계;
   (c) 상기 형성된 플록 함유 방류수를 가압부상조에 유입시켜 가압수 공급부의 미세기포 주입으로 플록을 부상시킨 다음, 부상된 플록을 가압부상조의 스컴제거부로 수거하여 스컴저류조로 이송하는 단계; 및
   (d) 상기 미수거된 플록 함유 방류수를 침전조에 유입하여 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하는 단계.

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