KR101205197B1

KR101205197B1 - 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법

Info

Publication number: KR101205197B1
Application number: KR1020120115061A
Authority: KR
Inventors: 송명화; 이가화
Original assignee: 주식회사 씨에텍
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2012-11-27

Abstract

본 발명은 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법에 관한 것으로, 하수처리수를 유입펌프를 통해 응집조/응결조 내로 유입하는 유입단계와, 상기 응집조/응결조로 유입된 하수처리수를 순환수펌프를 이용한 순간혼화를 거쳐 응집, 응결과정을 거치는 응집 및 응결 단계와, 상기 응집 및 응결 후 순환수펌프의 동력으로 가압부상조를 통해 부유물질 및 일부의 유기물질을 물의 표면으로 떠오르도록 하여 수중의 오염물질을 1차처리하여 1차처리수조에 저장하는 1차처리단계와, 상기 1차처리된 1차처리수를 여과기 공급펌프의 동력을 통해 1단/2단 고효율 여과장치 내로 공급하여 오염물질을 제거하는 여과단계와, 상기 1단/2단 고효율 여과장치를 통해 오염물질이 제거된 2차처리수를 안전필터를 통해 보호하고, 2차처리수조를 통해 부하량을 조절하는 2차처리단계와, 상기 2차처리된 2차처리수를 역삼투 고압펌프의 동력을 통해 역삼투시스템 내로 공급하여 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수와 산 및 알칼리를 함유한 세정수를 제외한 최종 처리수를 분리하는 역삼투단계와, 상기 역삼투단계에서 분리된 최종처리수를 최종처리수조에 보관하여 처리수 공급펌프를 통해 수요처로 공급하는 수요처 공급단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기의 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법은 하수처리수를 유입하여 공업용수로 재이용함에 있어서, 역세수로 이용되어 지는 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수 이외에도 산 및 알칼리가 함유된 세정수를 모두 역세수로 이용하여 하수처리함으로써 공업용수로 사용가능한 재이용수의 전체 회수율을 70% 이상 확보할 수 있는 특징이 있다.

Description

높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법{THE PRODUCTION METHOD OF REUSABLE WATER FOR HIGH RECOVERIES IN INDUSTRIAL WATER}

본 발명은 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법에 관한 것으로 더 상세하게는, 하수처리수를 유입펌프를 통해 응집조/응결조 내로 유입하는 유입단계와, 상기 응집조/응결조로 유입된 하수처리수를 순환수펌프를 이용한 순간혼화를 거쳐 응집, 응결과정을 거치는 응집 및 응결 단계와, 상기 응집 및 응결 후 순환수펌프의 동력으로 가압부상조를 통해 부유물질 및 일부의 유기물질을 물의 표면으로 떠오르도록 하여 수중의 오염물질을 1차처리하여 1차처리수조에 저장하는 1차처리단계와, 상기 1차처리된 1차처리수를 여과기 공급펌프의 동력을 통해 1단/2단 고효율 여과장치 내로 공급하여 오염물질을 제거하는 여과단계와, 상기 1단/2단 고효율 여과장치를 통해 오염물질이 제거된 2차처리수를 안전필터를 통해 보호하고, 2차처리수조를 통해 부하량을 조절하는 2차처리단계와, 상기 2차처리된 2차처리수를 역삼투 고압펌프의 동력을 통해 역삼투시스템 내로 공급하여 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수와 산 및 알칼리를 함유한 세정수를 제외한 최종 처리수를 분리하는 역삼투단계와, 상기 역삼투단계에서 분리된 최종처리수를 최종처리수조에 보관하여 처리수 공급펌프를 통해 수요처로 공급하는 수요처 공급단계로 구성되는 것이다.

산업이 다양화?고도화?대형화됨에 따라 각 분야에서 다양하고 많은 양의 오염물질들이 방출되고 있으며, 인구밀집도가 높아짐에 따라 생활폐수 역시 지속적으로 증가하고 있는 실정이다.

과거에는 하수처리장에서 배출되는 하수처리수를 하천에 방류하는 것이 일반적이었으나, 수자원 개발에 대한 부하를 경감시켜야 될 필요성이 대두됨에 따라, 하수처리수 재이용의 중요성이 점점 증가되고 있다. 그에 따라 하수처리수의 재이용이 의무화되고 있으며, 재이용수에 대한 수질권고기준이 마련되고 있다.

재이용수 생산방법은 사용목적에 적합하도록 하수처리수에 함유되어 있는 오염물질을 적절하게 제거할 수 있는 다양한 수처리 공정에 기초하여 구성될 수 있다. 기존의 하수 및 오폐수 재이용수 생산방법은 주로 화장실용수, 살수용수, 조경용수 등을 생산하기 위해 사용되었으나, 최근에는 냉각용수 및 보일러 용수와 같은 고순도의 공업용수를 위한 재이용수 생산 방법의 경우 역삼투막을 이용한 여과공정 사례가 증가하고 있다.

그러나 역삼투막을 이용하여 재이용수 생산 방법을 함으로써 농축수와 세정제의 처리가 새로운 문제점으로 대두되고 있다. 농축수는 재이용수에 포함되지 못하는 물로서, 용질 및 현탁 물질과 같은 오염물질이 농축되어 있는 물이다. 재이용수 생산방법에 공급된 하수처리수는 재이용수와 농축수 및 역세척 세정수로 분리된다. 일반적으로 이러한 농축수는 고비용의 폐기물처리 절차에 의하여 폐기되어야 한다. 농축수의 발생량은 유입 하수처리수 수량 대비 약 40~50% 정도에 육박하는 것으로 알려져 있다. 따라서 농축수 폐기 비용은 심각한 경제적 부담이 될 수 있으며, 그에 따라 재이용수 생산방법의 경제적 효율성을 심각하게 저하시킬 수 있다.

종래 기술로는 한국공개특허공보 제10-2001-79320호에 "입자성 물질, 유기 물질 및 이온 물질을 포함하는 하수를 처리하여 공업 용수를 얻는 방법에 있어서, (a) 하수에 함유된 입자성 물질과 유기물질을 전처리 설비를 사용하여 제거하는 공정;및 (b) 상기 (a)공정을 거친 하수의 이온 물질을 나권형 역삼투막으로 여과하는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법."에 대해 기재되어 하수를 처리하여 공업용수를 얻기 위한 공정에 관한 것이다. 그러나, 상기의 방법으로 하수를 처리할 경우에는 40~50% 정도의 공업용수의 회수율을 얻을 수 있는 것으로, 재처리 및 재이용의 비용부담이 있는 단점이 있다.

본 발명은 역세수로 이용되어 지는 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수 이외에도 산 및 알칼리가 함유된 세정수를 모두 역세수로 이용하여 하수처리함으로써 70% 이상의 공업용수 회수율을 얻는 재이용수 생산방법을 개발하게 되었다.

KR 10-2001-79320 A (2001.08.22)

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 하,폐수 처리장에서 방류된 방류수를 유입하여 공업용수로 재이용함에 있어서, 역세수로 이용되어 지는 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수 이외에도 산 및 알칼리가 함유된 세정수를 모두 역세수로 이용하여 하수처리함으로써 공업용수로 사용가능한 재이용수의 전체회수율을 70% 이상 확보하도록 하기 위함이다.

또한, 순간확산에 의한 혼화응집, 수중의 오염물질을 연속적으로 제거하고 역삼투시스템을 안정적으로 운전할 수 있는 가압부상조 및 1단/2단 고효율여과장치를 구성하여 역삼투시스템의 운전주기를 향상하기 위함이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법은 하수처리수를 유입펌프를 통해 응집조/응결조 내로 유입하는 유입단계와, 상기 응집조/응결조로 유입된 하수처리수를 순환수펌프를 이용한 순간혼화를 거쳐 응집, 응결과정을 거치는 응집 및 응결 단계와, 상기 응집 및 응결 후 순환수펌프의 동력으로 가압부상조를 통해 부유물질 및 일부의 유기물질을 물의 표면으로 떠오르도록 하여 수중의 오염물질을 1차처리하여 1차처리수조에 저장하는 1차처리단계와, 상기 1차처리된 1차처리수를 여과기 공급펌프의 동력을 통해 1단/2단 고효율 여과장치 내로 공급하여 오염물질을 제거하는 여과단계와, 상기 1단/2단 고효율 여과장치를 통해 오염물질이 제거된 2차처리수를 안전필터를 통해 보호하고, 2차처리수조를 통해 부하량을 조절하는 2차처리단계와, 상기 2차처리된 2차처리수를 역삼투 고압펌프의 동력을 통해 역삼투시스템 내로 공급하여 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수와 산 및 알칼리를 함유한 세정수를 제외한 최종 처리수를 분리하는 역삼투단계와, 상기 역삼투단계에서 분리된 최종처리수를 최종처리수조에 보관하여 처리수 공급펌프를 통해 수요처로 공급하는 수요처 공급단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 유입단계의 하수처리수를 유입펌프를 통해 응집조/응결조 내로 유입하는 과정에서, 순환수펌프를 통해 라인믹서에 동력을 공급하여 응집제를 투입하면서 혼화시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 역삼투단계에서 분리된 농축수와 세정수를 역세수조에 보관하고, 역세펌프를 통해 상기 1단/2단 고효율 여과장치의 역세수로 이용하기 위해 다시 유입되어 반려수량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 여과단계의 1단/2단 고효율 여과장치는 오염된 부유물질을 다단(1단 또는 2단)의 다공성여재를 통과함으로써 제거되는 원리로 전체적인 여과율을 향상시키고, 분사형 역세척 노즐장치로 인하여 역세율을 높임으로 다공성여재의 성능향상을 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법은 하,폐수 처리장으로 방류된 방류수를 유입하여 공업용수로 재이용함에 있어서, 역세수로 이용되어 지는 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수 이외에도 산 및 알칼리가 함유된 세정수를 모두 역세수로 이용하여 하수처리함으로써 공업용수로 사용가능한 재이용수의 전체 회수율을 70% 이상 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법은 순간확산에 의한 혼화응집, 수중의 오염물질을 연속적으로 제거하고 역삼투시스템을 안정적으로 운전할 수 있는 가압부상조 및 1단/2단 고효율여과장치를 구성하여 역삼투시스템의 운전주기를 향상함으로써 비용절감 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법을 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법의 단계흐름도이다.
도 3은 본 발명의 1단/2단 고효율 여과장치를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명은 하,폐수 처리장에서 방류된 방류수를 유입하여 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법을 설명하는 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법의 단계흐름도이며, 도 3은 본 발명의 1단/2단 고효율 여과장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법은, 하수처리수를 유입펌프(10)를 통해 응집조/응결조(30) 내로 유입하는 유입단계와; 상기 응집조/응결조(30)로 유입된 하수처리수를 순환수펌프(200)를 이용한 순간혼화를 거쳐 응집, 응결과정을 거치는 응집 및 응결 단계와; 상기 응집 및 응결 후 순환수펌프(200)의 동력으로 가압부상조(40)를 통해 부유물질 및 일부의 유기물질을 물의 표면으로 떠오르도록 하여 수중의 오염물질을 1차처리하여 1차처리수조(50)에 저장하는 1차처리단계와; 상기 1차처리된 1차처리수를 여과기 공급펌프(60)의 동력을 통해 1단/2단 고효율 여과장치(70) 내로 공급하여 오염물질을 제거하는 여과단계와; 상기 1단/2단 고효율 여과장치(70)를 통해 오염물질이 제거된 2차처리수를 안전필터(80)를 통해 보호하고, 2차처리수조(90)를 통해 부하량을 조절하는 2차처리단계와; 상기 2차처리된 2차처리수를 역삼투 고압펌프(100)의 동력을 통해 역삼투시스템(110) 내로 공급하여 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수와 산 및 알칼리를 함유한 세정수를 제외한 최종 처리수를 분리하는 역삼투단계와; 상기 역삼투단계에서 분리된 최종처리수를 최종처리수조(120)에 보관하여 처리수 공급펌프(130)를 통해 수요처로 공급하는 수요처 공급단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 유입단계에서는 하,폐수처리장으로 방류되는 최종 방류수(이하 "하수처리수"라고 한다)를 유입펌프(10)의 동력을 통해 응집조/응결조(30) 내로 유입한다.

여기서, 상기 하수처리수는 하수방류수라고도 한다.

또한 상기 유입단계의 하수처리수를 유입펌프(10)를 통해 응집조/응결조(30) 내로 유입하는 과정에서, 순환수펌프(200)를 통해 라인믹서(20)에 동력을 공급하여 응집제를 투입하면서 혼화시킨다. 이때, 하수처리수의 오염물질이 더욱 원활하게 응집 및 응결될 수 있도록 한다.

상기 응집 및 응결단계에서는 상기 응집조/응결조(30)로 유입된 하수처리수를 순환수펌프(200)를 이용한 순간혼화를 거쳐 응집, 응결한다.

또한 상기 응집 및 응결단계에서 상기 응집조/응결조(30)에 pH 조절제, 살균제를 더 투입하여 pH를 조절하고, 오염물질을 살균하게 된다.

상기 1차처리단계에서는 상기 응집 및 응결 후 순환수펌프(200)의 동력으로 가압부상조(40)를 통해 부유물질 및 일부의 유기물질이 플록(floc) 형태로 형성되어 물의 표면으로 떠오르도록 하여 수중의 오염물질을 1차적으로 처리하여 1차처리수조(50)에 저장한다.

상기 여과단계에서는 상기 1차처리된 1차처리수를 여과기 공급펌프(60)의 동력을 통해 1단/2단 고효율 여과장치(70) 내로 공급하여 오염물질을 제거한다. 이때, 상기 1차처리된 1차처리수의 일부는 반송되어 재처리된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 고효율 여과장치(70)는 오염된 부유물질을 다단(1단 또는 2단)의 다공성여재를 통과함으로써 제거되는 원리로 전체적인 여과율을 향상시키고, 분사형 역세척 노즐장치로 인하여 역세율을 높임으로 다공성여재의 성능향상을 높일 수 있다.

또한, 상기 1단/2단 고효율 여과장치(70)를 통해 유해불순물이 제거된 1차처리수에 필요에 따라 산화방지제 또는 스케일 방지제 중 하나 또는 둘을 투입한다.

상기 2차처리단계에서는 상기 1단/2단 고효율 여과장치(70)를 통해 오염물질이 제거된 2차처리수를 안전필터(80)를 통해 보호하고, 2차처리수조(90)를 통해 부하량을 조절한다.

상기 역삼투단계에서는 상기 2차처리된 2차처리수를 역삼투 고압펌프(100)의 동력을 통해 역삼투시스템(110) 내로 공급하여 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수와 산 및 알칼리를 함유한 세정수를 제외한 최종 처리수를 분리한다.

상기 역삼투시스템(110)을 세척하기 위하여, 유기물 제거를 위한 산세정제(예)구연산, HCl)가 보관된 유기물세정탱크(230), 무기물 제거를 위한 알칼리세정제(예) NaOH)가 보관된 무기물세정탱크(240)를 세정펌프(20)를 통하여 필요에 따라 각각 공급한다.

상기 역삼투단계에서 분리된 농축수와 세정수를 역세수조(91)에 보관하고, 역세펌프(210)를 통해 상기 1단/2단식 고효율 여과장치(70)의 역세수로 이용하기 위해 다시 유입되어 반려수량을 감소시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 농축수와 세정수를 역세수로 이용함으로써 일반적인 하수처리수를 처리하여 생산된 재이용수인 공업용수는 전체회수율이 40~60%인 반면에 본 발명에 따라 하수처리수를 처리하여 생산된 재이용수인 공업용수의 전체회수율은 70%이상이 되게 된다.

상기 수요처 공급단계에서는 상기 역삼투단계에서 분리된 최종처리수를 최종처리수조(120)에 보관하여 처리수 공급펌프(130)를 통해 수요처로 공급하게 된다.

상기 수요처로 공급되는 재이용수인 공업용수는 아래 표 1의 수질기준에 맞도록 생산되게 된다.

재이용수의 공업용수 수질기준

항목	공업용수
총대장균군수(개/100ml)	200이하
결합잔류염소(mg/L)	-
탁도(NTU)	10이하
부유물질(SS) (mg/L)	-
생물화학적산소요구량(BOD) (mg/L)	6이하
냄새	불쾌하지 않을 것
색도(도)	-
총질소(T-N) (mg/L)	-
총인(T-P (mg/L)	-
수소이온농도(pH)	5.8~8.5
염화물(mgCl/L)	-
전기전도도(us/cm)	-

상기에 언급된 pH 조절제, 살균제, 산화방지제, 스케일 방지제는 당업계의 하수처리공정에서 일반적으로 사용하는 것으로 그 종류를 구체적으로 한정하지 않는다.

이상과 같이 본 발명에 따른 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 유입펌프 20 : 라인믹서
30: 응집조/응결조 40 : 가압부상조
50 : 1차 처리수조 60: 여과기 공급펌프
70 : 1단/2단 고효율 여과장치 80 : 안전필터
90 : 2차 처리수조 91 : 역세수조
100 : 역삼투 고압펌프 110 : 역삼투시스템
120 : 최종 처리수조 130: 처리수 공급펌프
200 : 순환수펌프 210 : 역세펌프
220 : 세정펌프 230 : 유기세정탱크
240 : 무기세정탱크

Claims

하수처리수를 유입펌프를 통해 응집조/응결조 내로 유입하는 유입단계;
상기 응집조/응결조로 유입된 하수처리수를 순환수펌프를 이용한 순간혼화를 거쳐 응집, 응결과정을 거치는 응집 및 응결 단계;
상기 응집 및 응결 후 순환수펌프의 동력으로 가압부상조를 통해 부유물질 및 일부의 유기물질을 물의 표면으로 떠오르도록 하여 수중의 오염물질을 1차처리하여 1차처리수조에 저장하는 1차처리단계;
상기 1차처리된 1차처리수를 여과기 공급펌프의 동력을 통해 1단/2단 고효율 여과장치 내로 공급하여 오염물질을 제거하는 여과단계;
상기 1단/2단 고효율 여과장치를 통해 오염물질이 제거된 2차처리수를 안전필터를 통해 보호하고, 2차처리수조를 통해 부하량을 조절하는 2차처리단계;
상기 2차처리된 2차처리수를 역삼투 고압펌프의 동력을 통해 역삼투시스템 내로 공급하여 이물질 및 부유물질이 함유된 농축수와 산 및 알칼리를 함유한 세정수를 제외한 최종 처리수를 분리하는 역삼투단계;
상기 역삼투단계에서 분리된 최종처리수를 최종처리수조에 보관하여 처리수 공급펌프를 통해 수요처로 공급하는 수요처 공급단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법.
제 1항에 있어서,
상기 유입단계의 하수처리수를 유입펌프를 통해 응집조/응결조 내로 유입하는 과정에서, 순환수펌프를 통해 라인믹서에 동력을 공급하여 응집제를 투입하면서 혼화시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법.
제 1항에 있어서,
상기 역삼투단계에서 분리된 농축수와 세정수를 역세수조에 보관하고, 역세펌프를 통해 상기 1단/2단 고효율 여과장치의 역세수로 이용하기 위해 다시 유입되어 반려수량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법.
제 1항에 있어서,
상기 여과단계의 1단/2단 고효율 여과장치는 오염된 부유물질을 다단(1단 또는 2단)의 다공성여재를 통과함으로써 제거되는 원리로 전체적인 여과율을 향상시키고, 분사형 역세척 노즐장치로 인하여 역세율을 높임으로 다공성여재의 성능향상을 높이는 것을 특징으로 하는 높은 회수율의 공업용수를 얻기 위한 재이용수 생산방법.