KR101279418B1 - 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법 - Google Patents

2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 별도의 제어 시설 없이 강우초기에 발생하는 고농도 월류수를 효율적으로 처리하여 분리 저장할 수 있으며 강우 종료시 처리된 월류수를 방류함으로써 강우시에 방류수계로 유입되는 월류수에 의한 오염부하를 최소화함과 함께 2단계에 걸친 인 제거 공정을 적용함으로써 월류수의 용존성 인 농도를 저감시킬 수 있는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치는 차집관거로 유입되는 월류수를 이송하는 중앙분리수로와, 상기 중앙분리수로로부터 유입되는 고농도 월류수를 저류하는 고농도 월류수 저류조와, 상기 중앙분리수로로부터 유입되는 저농도 월류수를 저류하는 저농도 월류수 저류조와, 상기 저농도 월류수 저류조의 처리수를 공급받아 해당 처리수에 포함되어 있는 부유물, 용존 오염물질 및 용존성 인을 제거하는 인 여과조 및 상기 고농도 월류수 저류조의 일측에 구비되어 고농도 월류수와 응집제를 혼합하여 고농도 월류수 내에 포함되어 있는 고형물질의 플록 형성을 유도하는 응집제 혼화관을 포함하여 이루어지며, 상기 인 여과조 내에 자갈층과, 저농도 월류수 저류조의 처리수에 포함되어 있는 용존성 인을 흡착, 제거하는 인 제거용 여재와, 부유물 및 인을 제외한 용존 오염물질을 제거하는 부유물 제거용 여재가 순차적으로 적층, 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법{Apparatus and method for sewer overflows treatment}
본 발명은 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 제어 시설 없이 강우초기에 발생하는 고농도 월류수를 효율적으로 처리하여 분리 저장할 수 있으며 강우 종료시 처리된 월류수를 방류함으로써 강우시에 방류수계로 유입되는 월류수에 의한 오염부하를 최소화함과 함께 2단계에 걸친 인 제거 공정을 적용함으로써 월류수의 용존성 인 농도를 저감시킬 수 있는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
하수 고도처리 기술의 발달, 하수도 보급률 증가 등 기존 가정, 사업장 등에서 발생하는 점오염원에 대한 관리가 선진화되면서 비점오염원, 특히 강우시 발생하는 합류식 하수관거 월류수가 하천 수계에 미치는 오염부하의 비중이 증가되었다.
종래의 일반적인 합류식 하수도 시스템의 구조를 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이 합류식 관거(110)를 통해 유입되는 월류수는 우수토실(120)을 거쳐 하수처리장(130)으로 이송되어 처리되도록 구성되어 있는데, 이 때 하수처리장(130)에서 처리될 수 있는 월류수의 유량은 우천시 계획오수량에 해당하는 유량으로서 일반적으로는 하수처리장(130)의 설계유량의 3배까지이며 나머지 월류수는 우수토실(120)에서 바이패스되어 하천 등의 방류수계(140)로 방류된다. 이에 따라, 최근 우수토실에서 바이패스되는 유량에 대해 일시적으로 저류할 수 있는 저류기술에 대한 관심이 증가하고 있는 추세이다.
이러한 측면에서, 한국특허공개공보 제2008-4647호에 개시된 <저류 시스템 및 저류 장치>는 강우 초기에 높은 오염농도를 갖는 합류식 하수관거 월류수의 특성을 고려하여 차집관거에서 실시간으로 수질을 모니터링하여 고농도 월류수와 저농도 월류수를 분리 제어하는 방법을 제시하고 있다. 하지만, 상기 기술은 전자적인 계측 및 제어장치에 의존하기 때문에 장치에 이상이 발생할 경우 시스템 전체가 오작동할 수 있는 문제점을 갖고 있다. 또한, 저장된 고농도 월류수에 대해 특별한 대책 없이 강우 종료와 함께 해당 고농도 월류수를 하수처리장으로 이송하여 처리하기 때문에 오히려 하수처리장의 운전 성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
한편, 한국특허등록공보 제810691호에 개시된 <저장탱크용 지하 구조물 및 이를 이용한 우수처리 방법>은 하수관거에 흐르는 유량에 따라 고농도 월류수와 저농도 월류수를 구조적으로 분리, 저장하는 방법을 제시하고 있는데, 이 기술은 폭우시 고농도의 월류수가 높은 유량으로 발생할 경우 적절한 분리가 이루어질 수 없다는 한계가 있다. 또한, 월류수에 포함되어 있는 용존성 인을 저감할 수 없어 하천으로 방류시 오염의 원인을 제공할 수 있다.
한국특허공개공보 제2008-4647호 한국특허등록공보 제810691호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 별도의 제어 시설 없이 강우초기에 발생하는 고농도 월류수를 효율적으로 처리하여 분리 저장할 수 있으며 강우 종료시 처리된 월류수를 방류함으로써 강우시에 방류수계로 유입되는 월류수에 의한 오염부하를 최소화할 수 있는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 2단계에 걸친 인 제거 공정을 적용함으로써 월류수의 용존성 인 농도를 저감시킬 수 있는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치는 차집관거로 유입되는 월류수를 이송하는 중앙분리수로와, 상기 중앙분리수로로부터 유입되는 고농도 월류수를 저류하는 고농도 월류수 저류조와, 상기 중앙분리수로로부터 유입되는 저농도 월류수를 저류하는 저농도 월류수 저류조와, 상기 저농도 월류수 저류조의 처리수를 공급받아 해당 처리수에 포함되어 있는 부유물, 용존 오염물질 및 용존성 인을 제거하는 인 여과조 및 상기 고농도 월류수 저류조의 일측에 구비되어 고농도 월류수와 응집제를 혼합하여 고농도 월류수 내에 포함되어 있는 고형물질의 플록 형성을 유도하는 응집제 혼화관을 포함하여 이루어지며, 상기 인 여과조 내에 자갈층과, 저농도 월류수 저류조의 처리수에 포함되어 있는 용존성 인을 흡착, 제거하는 인 제거용 여재와, 부유물 및 인을 제외한 용존 오염물질을 제거하는 부유물 제거용 여재가 순차적으로 적층, 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 고농도 월류수 저류조 내에 분리벽이 구비되며, 상기 분리벽에 의해, 상기 응집제 혼화관을 통해 하향 배출되는 월류수는 상향으로 방향이 바뀐다. 또한, 상기 고농도 월류수 저류조 내에 고액분리를 촉진하는 경사판이 구비될 수 있다.
상기 고농도 월류수 저류조와 저농도 월류수 저류조는 이웃하여 배치되며, 상기 고농도 월류수 저류조의 상부에 상등수 월류구가 구비되며, 상기 고농도 월류수 저류조 내에서 고액분리된 상등수는 상기 상등수 월류구를 통해 상기 저농도 월류수 저류조로 월류한다.
또한, 상기 인 제거용 여재는 활성탄, 개질활성탄, 제올라이트, 슬래그, 산화코팅된 다공성여재 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 중앙분리수로의 측부에 서로 다른 높이에 위치하는 고농도 월류수 유입구와 저농도 월류수 유입구를 구비하며, 상기 저농도 월류수 유입구의 최저선의 높이는 상기 고농도 월류수 유입구의 최고선의 높이에 상응한다. 이와 함께, 상기 고농도 월류수 저류조 내에 월류수를 방류수계로 이송하는 펌프와, 상기 슬러지층을 제거하기 위한 경사형 바닥과 고형물 피트 및 세척장비가 더 구비될 수 있다.
상기 고농도 월류수 저류조 및 저농도 월류수 저류조의 상단에 각각 배플이 더 구비되며, 상기 배플은 월류수의 낙하로 인한 물리적 충격을 완화시키는 역할을 한다. 또한, 상기 중앙분리수로의 전단에 월류수 내의 협잡물, 조대조형물을 분리하는 전처리스크린이 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리방법은 상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 상기 고농도 월류수 유입구의 최저선보다 낮은 경우, 월류수는 중앙분리수로의 일측에 연결된 하수처리장치로 이송되며, 상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 상기 고농도 월류수 유입구에 상응한 경우, 월류수는 상기 고농도 월류수 유입구를 통해 상기 고농도 월류수 저류조에 저류되며, 상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 저농도 월류수 유입구에 상응한 경우, 월류수는 상기 저농도 월류수 유입구를 통해 상기 저농도 월류수 저류조에 저류되며, 상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 상기 저농도 월류수 유입구의 최고선보다 높은 경우, 월류수는 방류수계로 방류되며, 월류수가 상기 고농도 월류수 유입구를 통해 상기 고농도 월류수 저류조에 저류되는 경우, 상기 고농도 월류수 유입구를 통해 유입되는 고농도 월류수는 응집제 혼화관 내에서 응집제와 혼합되어 고농도 월류수 내의 고형물질이 플록화되며, 상기 응집제 혼화관을 통해 하향 배출되는 월류수는 고농도 월류수 저류조 내에 구비된 분리벽을 따라 상향 이동되며, 상기 고농도 월류수 저류조 내에 구비된 경사판에 의해 상등수와 슬러지로 고액분리되며, 상기 고농도 월류수 저류조 내의 상등수는 상기 고농도 월류수 저류조 내에 구비된 상등수 월류구를 통해 상기 저농도 월류수 저류조로 월류되고, 상기 상등수 월류구를 통해 월류된 상등수는 상기 저농도 월류수 저류조 내에서 고액분리되며, 고액분리된 처리수는 인 여과조의 부유물 제거용 여재, 인 제거용 여재 및 자갈층을 순차적으로 통과하며, 상등수 내에 포함되어 있는 용존성 인이 제거되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 월류수의 단순한 저류가 아니라 오염부하가 높은 고농도 월류수를 처리하여 저류 또는 방류함으로써 방류하천에 미치는 오염부하를 실질적으로 최소화할 수 있다.
둘째, 2단계에 걸쳐 인 제거 공정이 적용됨에 따라, 월류수에 용존되어 있는 인을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
셋째, 고농도 월류수와 저농도 월류수를 특별한 제어 시스템 없이 구조적으로 분리할 수 있게 함으로써 효율적인 고농도 월류수의 분리가 가능하면서도 제어 시스템 설치 및 유지비용을 저감할 수 있다.
넷째, 고농도 월류수와 저농도 월류수를 처리후 분리 저류함으로써 수질별로 분리가 가능하여 필요시에는 저농도 월류수를 강우 중에도 방류할 수 있어 다양한 강우 사상에도 효율적으로 대처가 가능하고, 동시에 필요 저류조 용량을 줄일 수 있어 저류 시스템 소요 부지를 최소화 할 수 있다.
다섯째, 월류수를 일시적으로 저류조에 저류한 후 방류함으로써 침수 피해가 잦은 지역에서는 홍수 저감의 목적으로 사용될 수 있다.
여섯째, 강우 종료시 각각의 저류조에 저류된 월류수를 전량 하수처리장으로 이송하지 않고 침전된 슬러지만을 처리함으로써 청천시 하수처리장에의 추가적인 오염부하를 저감할 수 있다
일곱째, 청천시 유휴상태로 방치될 수 있는 응집시스템을 하수처리장 최종 방류수의 3차 처리 목적으로 사용하여 하천 수계 오염 부하 저감 및 수질오염 총량 제 등 강화되는 환경 규제에 대응 가능하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 합류식 하수관거 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치의 구성도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 월류수 저류조의 평면도.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 월류수 저류조의 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상등수 월류구의 측면도.
도 5는 중앙분리수로의 각 수위를 나타낸 참고도.
본 발명은 고농도 월류수 저류조와 저농도 월류수 저류조를 구비시켜 월류수의 농도에 따른 선택적인 처리가 가능하도록 하며, 플록화를 이용한 1차 인 제거와 여재를 이용한 2차 인 제거 등 2단계에 걸친 인 제거 공정을 적용함으로써 월류수의 용존성 인 제거를 극대화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치는 중앙분리수로(210), 고농도 월류수 저류조(220), 저농도 월류수 저류조(230) 및 인 여과조(250)를 포함하여 구성된다.
상기 중앙분리수로(210)는 기본적으로 차집관거와 하수처리장치 사이를 연결하여 차집관거를 통해 유입되는 월류수가 상기 하수처리장치로 공급될 수 있도록 하며, 이와 함께 상기 차집관거를 통해 유입되는 월류수를 농도에 따라 상기 고농도 월류수 저류조(220) 또는 저농도 월류수 저류조(230)로 공급하는 역할을 한다.
상기 중앙분리수로(210)는 관 형태로 구성되며, 상기 중앙분리수로(210)의 측부에는 고농도 월류수 유입구(211)와 저농도 월류수 유입구(212)가 구비된다. 상기 고농도 월류수 유입구(211)와 저농도 월류수 유입구(212)를 통해 중앙분리수로(210) 내의 월류수가 상기 고농도 월류수 저류조(220), 저농도 월류수 저류조(230)로 각각 공급된다. 이 때, 상기 고농도 월류수 유입구(211) 및 저농도 월류수 유입구(212)는 직사각형 형상으로 구성될 수 있으며, 상기 저농도 월류수 유입구(212)의 최저선은 고농도 월류수 유입구(211)의 최고선에 상응하도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 중앙분리수로(210)의 전단에 전처리스크린이 더 구비될 수 있으며, 상기 전처리스크린을 통해 월류수 내의 협잡물, 조대조형물을 분리할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 상기 중앙분리수로(210)에 흐르는 월류수의 수위가 상기 고농도 월류수 유입구(211)에 상응하게 되면 해당 월류수는 고농도 월류수 유입구(211)로 배출되어 상기 고농도 월류수 저류조(220)로 공급되며, 월류수의 유량이 증가되어 중앙분리수로(210)의 월류수 수위가 저농도 월류수 유입구(212)에 상응하게 되면 해당 월류수는 저농도 월류수 유입구(212)로 배출되어 상기 저농도 월류수 저류조(230)로 공급된다. 이 때, 상기 고농도 월류수 유입구(211) 및 저농도 월류수 유입구(212)의 구체적인 위치는 고농도 월류수 저류조(220)의 용량을 고려하여 설계해야 한다. 즉, 상기 고농도 월류수 저류조(220)에 월류수가 가득 차게 되면 월류수가 저농도 월류수 저류조(230)로 유입되도록 상기 고농도 월류수 유입구(211) 및 저농도 월류수 유입구(212)의 위치를 설정해야 한다. 한편, 고농도 월류수 저류조(220)를 저농도 월류수 저류조(230)의 전단에 구비시키고, 고농도 월류수 유입구(211)의 위치를 저농도 월류수 유입구(212)보다 아래에 위치시키는 이유는 초기 월류수의 오염물 농도가 높기 때문이다.
다음으로, 상기 고농도 월류수 저류조(220) 및 저농도 월류수 저류조(230)의 구성을 구체적으로 살펴보기로 한다.
상기 고농도 월류수 저류조(220)는 상기 고농도 월류수 유입구(211)를 통해 유입되는 고농도 월류수를 고액분리하는 역할을 하며, 상기 고액분리를 통해 고농도 월류수는 상등수와 슬러지로 분리된다. 이와 같은 고액분리를 효과적으로 수행하기 위해, 본 발명에서는 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 응집제 주입장치(241), 응집제 혼화관(242) 및 경사판(222)의 구성이 제시되며, 이를 통해 플록(floc) 형성이 유도되고 플록의 침강을 통해 고액분리가 용이하게 진행되도록 한다. 이 때, 상기 응집제 주입장치(241), 응집제 혼화관(242) 및 경사판(222)의 구성을 통해 월류수 내에 포함되어 있는 인산이온(PO4 3-), 인산염(HPO4 2-) 등의 용존성 인이 1차적으로 제거된다.
상기 응집제 주입장치(241)는 플록 형성을 유도하는 응집제를 상기 응집제 혼화관(242)에 공급하는 역할을 하며, 상기 응집제 혼화관(242)은 고농도 월류수와 응집제를 혼화시켜 고농도 월류수 내에 포함되어 있는 유기물, 인산염 등이 플록으로 변화되도록 하는 역할을 하는 것으로서 상기 응집제 혼화관(242)의 일단은 고농도 월류수 유입구(211)와 연결되며, 다른 일단은 고농도 월류수 저류조(220)와 연결된다.
한편, 상기 고농도 월류수 저류조(220) 내에는 분리벽(221)이 구비된다. 상기 분리벽(221)을 기준으로 고농도 월류수 저류조(220)는 제 1 공간과 제 2 공간으로 구분될 수 있으며, 상기 제 1 공간에는 상기 응집제 혼화관(242)이 구비되며, 상기 제 2 공간에는 상기 경사판(222)이 구비된다.
상기 분리벽(221)은 상기 응집제 혼화관(242)으로부터 공급되는 월류수 내에 포함되어 있는 고형물질 즉, 플록의 침전 효율을 향상시키기 위해 구비된다. 구체적으로, 상기 응집제 혼화관(242)으로부터 공급되는 응집제가 포함된 고농도 월류수는 하향으로 공급되는데, 하향의 유속 때문에 고액분리가 방해된다. 상기 분리벽(221)이 구비됨으로 인해, 하향의 월류수는 상향으로 바뀌어 분리벽(221)을 넘게 되며, 이 과정에서 월류수 유속이 감소되어 유속에 의한 고액분리 방해가 방지되고 플록의 크기가 커지게 된다. 또한, 월류수가 분리벽(221) 상부로부터 공급되는 구조를 이룸에 따라, 고액분리가 활성화된다. 이와 함께 상기 고농도 월류수 저류조(220) 내의 경사판(222)은 플록 등의 고형물질이 침강되도록 유도하고, 고형물질이 상승하는 것을 방지하여 고농도 월류수를 최종적으로 상등액과 슬러지로 분리하는 역할을 한다.
한편, 상기 고농도 월류수 저류조(220)의 상측에는 상등수 월류구(223)가 구비되며(도 2, 도 4 참조), 고농도 월류수 저류조(220) 내의 상등수는 상기 상등수 월류구(223)를 통해 상기 저농도 월류수 저류조(230)로 월류된다. 또한, 상기 고농도 월류수 저류조(220)의 바닥은 경사면으로 구성할 수 있으며, 이 경우 경사면의 일단에 고형물이 모이는 고형물 피트(도시하지 않음)를 구비시켜 슬러지 수집을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 고농도 월류수 저류조(220)의 하부에는 도면에 도시하지 않았지만 세척장비 및 펌프가 더 구비될 수 있다. 상기 세척장비는 상기 고농도 월류수 저류조(220)의 바닥에 축적된 슬러지를 제거하는 역할을 하며, 상기 펌프는 강우 종료 후 상기 고농도 월류수 저류조(220) 내에 저류하는 상등수를 방류수계로 배출하는 역할을 한다.
상기 저농도 월류수 저류조(230)는 상기 저농도 월류수 유입구(212)를 통해 유입되는 저농도 월류수와 상기 상등수 월류구(223)를 통해 유입되는 상등수를 공급받아 이를 자연침강을 통해 고액분리하는 역할을 한다. 상기 고농도 월류수 저류조(220)와 마찬가지로, 상기 저농도 월류수 저류조(230)의 하부에도 경사면, 고형물 피트 및 펌프가 구비될 수 있으며, 상기 펌프를 통해 강우 종료 후 상기 저농도 월류수 저류조(230) 내에 저류하는 저류수를 방류수계로 배출할 수 있다. 한편, 상기 고농도 월류수 저류조(220) 및 저농도 월류수 저류조(230)의 상단에는 낙하하는 물에 의한 물리적 충격을 최소화하기 위해 배플(baffle)(도시하지 않음)이 구비될 수도 있다.
다음으로, 인 여과조(250)의 구성에 대해 설명하기로 한다.
상기 인 여과조(250)는 상기 저농도 월류수 저류조(230)로부터 처리수를 공급받아 해당 처리수에 포함되어 있는 부유성 유기물 및 인을 제거하는 역할을 한다.
구체적으로, 상기 인 여과조(250) 내에는 자갈층(253), 인 제거용 여재(252) 및 부유물 제거용 여재(251)가 순차적으로 적층된 형태로 구비된다. 상단부에 구비된 부유물 제거용 여재(251)는 저농도 월류수 저류조의 처리수에 포함되어 있는 부유물 및 인을 제외한 용존 오염물질을 제거하는 역할을 하며, 상기 인 제거용 여재(252)는 저농도 월류수 저류조의 처리수에 포함되어 있는 용존성 인을 흡착, 제거하는 역할을 하며, 상기 자갈층(253)은 인 제거용 여재(252)를 통과한 처리수를 최종 처리하는 역할을 하며, 상기 자갈층(253)은 통과한 처리수는 방류된다.
상기 인 제거용 여재(252)는 활성탄, 개질활성탄, 제올라이트, 슬래그, 산화코팅된 다공성여재 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 여재의 크기는 0.5∼5mm 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부유물 제거용 여재(251)는 활성탄, 개질활성탄, 제올라이트, 슬래그 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있다.
한편, 상기 부유물 제거용 여재(251)에 상기 저농도 월류수 저류조의 처리수가 고르게 배분되도록 하기 위해 상기 부유물 제거용 여재(251) 상에 분배관(254)을 구비시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 월류수 내에 포함되어 있는 용존성 인은 2단계에 걸쳐 제거되는데, 제 1 단계는 상술한 바와 같은 응집제 혼화관(242) 등을 통한 응집, 침전에 의한 인 제거이고, 제 2 단계는 상기 인 여과조(250)의 인 제거용 여재(252)를 이용한 흡착, 제거이다.
참고로, 상기 저농도 월류수 저류조의 처리수가 방류수계의 인 농도 규제조건을 만족하면, 상기 저농도 월류수 저류조의 처리수는 상기 인 여과조로 공급되지 않고 그대로 방류수계로 방류될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치를 설명하였다. 이하에서는, 이를 이용한 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 비가 오지 않는 청천(晴天) 상태를 설명하면, 상기 차집관거를 통해 차집된 하수는 상기 중앙분리수로(210)를 통해 하수처리장치로 이송되며, 해당 하수는 하수처리장치에 의해 처리된다. 이 때, 강우가 유입되지 않고 일반 하수만 상기 차집관거에 유입됨에 따라, 상기 중앙분리수로(210)의 수위는 도 5의 A 지점을 넘지 않는다. 도 5에 있어서, A 지점은 고농도 월류수 유입구(211)의 최저선이며, B 지점은 고농도 월류수 유입구(211)의 최고선이자 저농도 월류수 유입구(212)의 최저선이며, C 지점은 저농도 월류수 유입구(212)의 최고선이다. 따라서, 청천 상태의 경우 하수가 중앙분리수로(210)에서 A 지점보다 낮은 수위로 이송됨으로 인해 창천 상태의 하수는 고농도 월류수 저류조(220)로 이송되지 않고 곧바로 상기 하수처리장치로 이송, 처리된다. 이 때, 상기 중앙분리수로(210)의 A 지점은 하수처리장치 설계유량(1Q)의 3배(3Q)에 해당되는 유량이 통과할 때의 수위에 상응하도록 설계하는 것이 바람직하다.
한편, 강우가 시작되어 상기 차집관거를 통해 유입되는 월류수의 유량이 3Q 이상이 되어 월류수의 수위가 상기 중앙분리수로(210)의 A 지점을 넘어서게 되면 상기 고농도 월류수 유입구(211)로의 월류수 유입이 시작되며, 유입된 고농도 월류수는 고농도 월류수 저류조(220) 내에 구비된 상기 응집제 혼화관(242)으로 공급된다. 이 때, 상기 응집제 혼화관(242)에 응집제 주입장치(241)로부터 응집제가 공급됨에 따라, 상기 응집제 혼화관(242) 내에서 고농도 월류수와 응집제가 혼합되어 고농도 월류수 내의 고형물질을 플록을 형성하게 되며, 이와 같은 과정을 통해 용존성 인의 1차 제거가 완료된다.
플록이 포함된 고농도 월류수는 상기 응집제 혼화관(242)으로부터 하향 배출되고, 하향의 월류수는 분리벽(221)을 따라 상향으로 유도되어 분리벽(221)을 넘게 되며, 이 과정에서 플록의 크기가 커지게 되어 고액분리가 활성화된다. 또한, 고농도 월류수 저류조(220) 내의 경사판(222)은 침전된 플록의 상승을 억제하여 고액분리가 효과적으로 진행되도록 한다. 상기 고농도 월류수 저류조(220)에서의 고액분리에 의해 월류수 내에 포함되어 있는 용존성 인이 1차적으로 제거된다.
시간의 경과에 의해, 고농도 월류수 저류조(220)의 수위가 상승하게 되며, 고농도 월류수 저류조(220)의 수위가 고농도 월류수 저류조(220)와 저농도 월류수 저류조(230) 사이에 구비된 상등수 월류구(223)에 상응하게 되면 상등수가 저농도 월류수 저류조(230)로 넘어가 저류된다. 이 때, 저농도 월류수 저류조(230)로 공급되는 고농도 월류수 저류조(220)의 상등수는 자연 침강에 의해 고액분리되며, 고액분리된 처리수는 인 여과조(250)로 공급되며, 인 여과조(250)로 공급된 저농도 월류수 저류조(230)의 처리수는 부유물 제거용 여재(251), 인 제거용 여재(252) 및 자갈층(253)을 순차적으로 통과하게 된다. 특히, 상기 인 제거용 여재(252)를 통과하면서 처리수에 포함되어 있는 용존성 인이 흡착, 제거된다. 즉, 상기 인 제거용 여재(252)에 의해 월류수의 용존성 인에 대한 2차 제거가 완료된다.
한편, 강우가 지속되면 상기 중앙분리수로(210)의 수위는 점차 상승하게 되며 중앙분리수리의 수위가 B 지점을 넘어서게 되면 상기 저농도 월류수 유입구(212)로의 월류수 유입이 시작되며, 유입된 월류수는 저농도 월류수 저류조(230)에 저류된다. 또한, 상기 저농도 월류수 저류조(230)에 저류된 월류수는 시간이 지남에 따라 고형물의 침강이 이루어지게 된다. 일정 유량 이상으로 강우가 지속되면 시간의 경과에 따라 차집관거를 통해 유입되는 유입수의 불순물 농도는 낮아지게 되는데, 본 발명의 경우 일정 유량 이상의 유입수가 유입되는 것을 전제하여 시간의 경과에 따라 고농도의 불순물을 함유한 유입수는 고농도 월류수 저류조(220)로 저류되도록 하고, 저농도의 불순물을 함유한 유입수는 저농도 월류수 저류조(230)로 저류되도록 설계한 것이다.
계속적인 강우 지속으로, 저농도 월류수 저류조(230)의 수위가 중앙분리수로(210)의 C 지점을 넘어서게 되면, 차집관거를 통해 유입되는 월류수는 우회수로(도시하지 않음)를 통해 방류수계로 방류된다. 이 때, 차집관거를 통해 유입되는 월류수의 수질이 방류수계로 직접 방류할 수 있을 정도의 수질 조건을 만족하지 못한다면 저농도 월류수 저류조(230) 내에 저류된 깨끗한 저류수를 방류하여 월류수의 처리용량을 늘릴 수도 있다.
강우가 종료되면, 중앙분리수로(210)의 수위는 다시 A 지점 이하로 복귀되며, 저농도 월류수 저류조(230) 내에 저류된 저류수는 방류수계로 방류한다. 이 때, 고형물의 침전으로 인해 저류조 하부에 방류 기준 이상의 월류수가 생성되었을 경우에는 하수처리장으로 이송하여 적절한 처리 후 방류수계로 방류할 수 있다. 또한, 고농도 월류수 저류조(220) 내에 저류된 상등수는 그대로 방류수계로 직접 방류하고 바닥에 침전된 슬러지는 하수처리장으로 이송하여 적절히 처리할 수 있다. 이를 통해, 하수처리장으로 이송되는 월류수량을 최소화하여 강우 종료 후에 하수처리장에 차가되는 오염부하를 최소화하여 하수처리장 운전 성능을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
한편, 고농도 월류수 저류조(220) 및 저농도 월류수 저류조(230)에 저류된 저류수의 이송이 모두 완료된 이후에는 각 저류조 하부에 설치된 압축공기 분사장치 등의 세척장비를 이용하여 바닥면에 축적된 슬러지를 제거할 수 있다.
참고로, 상기 저농도 월류수 상등수 중의 인 농도가 방류수계의 기준을 만족하게 되면 인 여과조에 의한 2단계 인 제거 및 오염물 저감 공정을 거치지 않고 직접 방류할 수 있다.
210 : 중앙분리수로 211 : 고농도 월류수 유입구
212 : 저농도 월류수 유입구 220 : 고농도 월류수 저류조
221 : 분리벽 222 : 경사판
223 : 상등수 월류구 230 : 저농도 월류수 저류조
241 : 응집제 주입장치 242 : 응집제 혼화관
251 : 인 여과조 251 : 부유물 제거용 여재
252 : 인 제거용 여재 253 : 자갈층
254 : 분배관

Claims (13)

  1. 차집관거로 유입되는 월류수를 이송하는 중앙분리수로;
    상기 중앙분리수로로부터 유입되는 고농도 월류수를 저류하는 고농도 월류수 저류조;
    상기 중앙분리수로로부터 유입되는 저농도 월류수를 저류하는 저농도 월류수 저류조;
    상기 저농도 월류수 저류조의 처리수를 공급받아 해당 처리수에 포함되어 있는 부유물, 용존 오염물질 및 용존성 인을 제거하는 인 여과조; 및
    상기 고농도 월류수 저류조의 일측에 구비되어 고농도 월류수와 응집제를 혼합하여 고농도 월류수 내에 포함되어 있는 고형물질의 플록 형성을 유도하는 응집제 혼화관을 포함하여 이루어지며,
    상기 인 여과조 내에 자갈층과, 인 제거용 여재, 부유물 제거용 여재가 순차적으로 적층, 구비되며,
    상기 인 제거용 여재는 저농도 월류수 저류조에서 배출되는 처리수에 포함되어 있는 용존성 인을 흡착, 제거하며, 상기 부유물 제거용 여재는 용존 오염물질을 제거하며,
    상기 고농도 월류수 저류조 내에 고액분리를 촉진하는 경사판이 구비되는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고농도 월류수 저류조 내에 분리벽이 구비되며,
    상기 분리벽에 의해, 상기 응집제 혼화관을 통해 하향 배출되는 월류수는 상향으로 방향이 바뀌는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고농도 월류수 저류조와 저농도 월류수 저류조는 이웃하여 배치되며, 상기 고농도 월류수 저류조의 상부에 상등수 월류구가 구비되며,
    상기 고농도 월류수 저류조 내에서 고액분리된 상등수는 상기 상등수 월류구를 통해 상기 저농도 월류수 저류조로 월류하는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 부유물 제거용 여재는 활성탄, 제올라이트, 개질활성탄, 제올라이트 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 인 제거용 여재는 활성탄, 개질활성탄, 제올라이트, 슬래그, 산화코팅된 다공성여재 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙분리수로의 측부에 서로 다른 높이에 위치하는 고농도 월류수 유입구와 저농도 월류수 유입구를 구비하며,
    상기 저농도 월류수 유입구의 최저선의 높이는 상기 고농도 월류수 유입구의 최고선의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 고농도 월류수 저류조 및 저농도 월류수 저류조 내에 월류수를 방류수계로 이송하는 펌프와, 상기 슬러지층을 제거하기 위한 경사형 바닥과 고형물 피트 및 세척장비가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 고농도 월류수 저류조 및 저농도 월류수 저류조의 상단에 각각 배플이 더 구비되며, 상기 배플은 월류수의 낙하로 인한 물리적 충격을 완화시키는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙분리수로의 전단에 월류수 내의 협잡물 및 조대조형물을 분리하는 전처리스크린이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치.
  11. 제 1 항의 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리장치를 이용한 월류수 처리방법에 있어서,
    상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 상기 고농도 월류수 유입구의 최저선보다 낮은 경우, 월류수는 중앙분리수로의 일측에 연결된 하수처리장치로 이송되며,
    상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 상기 고농도 월류수 유입구의 최저선보다 높은 경우, 월류수는 상기 고농도 월류수 유입구를 통해 상기 고농도 월류수 저류조에 저류되며,
    상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 저농도 월류수 유입구의 최저선보다 높은 경우, 월류수는 상기 저농도 월류수 유입구를 통해 상기 저농도 월류수 저류조에 저류되며,
    상기 중앙분리수로 내의 월류수 수위가 상기 저농도 월류수 유입구의 최고선보다 높은 경우, 월류수는 방류수계로 방류되며,
    월류수가 상기 고농도 월류수 유입구를 통해 상기 고농도 월류수 저류조에 저류되는 경우, 상기 고농도 월류수 유입구를 통해 유입되는 고농도 월류수는 응집제 혼화관 내에서 응집제와 혼합되어 고농도 월류수 내의 고형물질이 플록화되며,
    상기 응집제 혼화관을 통해 하향 배출되는 월류수는 고농도 월류수 저류조 내에 구비된 분리벽을 따라 상향 이동되며, 상기 고농도 월류수 저류조 내에 구비된 경사판에 의해 상등수와 슬러지로 고액분리되며,
    상기 고농도 월류수 저류조 내의 상등수는 상기 고농도 월류수 저류조 내에 구비된 상등수 월류구를 통해 상기 저농도 월류수 저류조로 월류되고,
    상기 상등수 월류구를 통해 월류된 상등수는 상기 저농도 월류수 저류조 내에서 고액분리되며, 고액분리된 처리수는 인 여과조의 부유물 제거용 여재, 인 제거용 여재 및 자갈층을 순차적으로 통과하며, 상등수 내에 포함되어 있는 용존성 인이 제거되는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 고농도 월류수 유입구의 최저선의 높이는 상기 하수처리장치 최대허용유량이 통과할 때의 수위와 동일한 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 고농도 월류수 저류조 및 저농도 월류수 저류조에 의해 분리된 상등수는 방류수계로 이송되는 것을 특징으로 하는 2단계 인 제거 공정을 적용한 월류수 처리방법.
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