KR101280582B1

KR101280582B1 - 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법

Info

Publication number: KR101280582B1
Application number: KR1020120149555A
Authority: KR
Inventors: 강영현
Original assignee: 녹스 코리아(주)
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-07-02

Abstract

본 발명은 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것으로서, 일반적인 수처리 공정에서 필요한 각각의 다수의 단위 공정들을 단일 처리조 내에서 수행하게 함으로써 약품혼합, 응집반응, 침전, 슬러지 인출 및 처리수의 배수가 시간 간격을 두어 이루어지도록 하여 전체적인 유체의 체류시간이 줄여 최대 30분 이내의 초고속 수처리가 가능하도록 하는 효과를 갖는다. 또한, 약품 혼합조, 반응조 및 침전조를 별도로 구성하지 않고 단일 처리조로 시설을 컴팩트화하여 시설비 및 소요 부지를 줄일 수 있도록 함과 아울러 처리수의 수질을 SS(Suspended Solids) 기준으로 1ppm 이하로 만족시킴으로써 후단의 여과공정이 불필요하여 시설비를 절감할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, pH 감지부에 별도의 pH 지시계 세척부를 설치하여 안정적으로 pH 감지가 이루어지도록 하여 약품 주입을 경제적이고 효율적으로 이루어질 수 있도록 하여 수처리에 따른 유지 및 관리 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법{DEVICE FOR SUPERHIGHT SPEED PREDIPITAION WATER TREATMENT UNIFIED DOSING TANK AND SETTING TANK AND WATER TREATMENT METHOD USING THE SAME}

본 발명은 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 단일 처리조내에서 약품 혼합, 응집 반응, 침전, 슬러지 인출 및 처리수 배수가 시간 간격을 두어 이루어지도록 함으로써 유체의 체류 시간이 줄이고, 약품 혼합조, 반응조 및 침전조를 별도로 구성하지 않은 단일 시설로 컴팩트화할 수 있으며 약품소모량을 대폭 절감하고 처리수의 수질을 SS(Suspended Solids)을 기준으로 1ppm 이하로 만족시킴으로써 후단의 여과공정이 불필요하여 시설비를 절감할 수 있는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.

수처리장에서의 침전을 하는 과정은 물리화학적 처리공정으로 대부분 유사한 단위공정으로 이루어져 있으며 특히 약품을 사용하여 수처리를 하는 경우, pH 조정조, 약품 반응조, 약품 응집조, 침전조, 여과조로 구성된다.

pH 조정조는 중화제로 사용되는 산 또는 알칼리약품을 폐수에 공급하여 염(flock)과 물을 생성하도록 반응시키는 시설로 과도한 산성 또는 알칼리성을 반대물질의 약품을 이용하여 화학적 처리를 실시함으로써 후단공정을 위한 최적 pH로 조정하는 역할을 한다.

약품 반응조는 폐수 중에 함유되어 있는 콜로이드 상태의 불순물 또는 중금속류를 최적 pH상태에서 응집제를 첨가하여 입자를 크게 뭉치게 하거나, 금속 수산화물을 형성시켜 침전이 용이하게 하는 시설이다.

약품 응집조는 응집보조제로서 고분자 응집제(폴리머)를 첨가해 약품 반응조에서 형성된 플록(floc)의 응집을 촉진시켜 크고 무거운 플록으로 성장시키는 시설이다.

침전조는 화학적 또는 생물학적 처리 후 생성된 플록을 중력에 의하여 자연 침강시켜 고액분리를 수행하는 기능을 갖는 시설이다.

여과조는 화학적 및 생물학적 처리 후 처리수 중에 남아있는 미세한 콜로이드성 SS(Suspended Solids)성분을 다공질인 여과재, 즉 모래, 자갈, 제올라이트 안트라사이트 등에 통과시켜 공극에 의해 제거하는 시설이다.

이와 같은 단위공정들이 일련의 순서대로 각각의 기능을 수행하는 것이 일반적인 수처리 시스템에서의 공정 순서이다.

기존 시설들은 약품 혼합조에서 연속반응을 수행함에 따라 조에서 적정 pH 농도를 정확히 조정하는 것이 불가능해 응집을 최적화하지 못하고, 이로 인해 침전시간을 길게 하기 위해 체류시간을 90~120분 이상 두어 부지 면적을 많이 차지하고, 침전이 잘 이루어지지 않아 SS(Suspended Solids) 농도가 다소 높게 배출되는 문제가 발생하기도 한다.

또한, 기존의 약품주입 시기와 양을 결정하는 pH 지시계는 세척 과정이 포함되지 않아 측정과정에서 오차가 발생하여 약품이 과다하게 투입되거나, 투입되지 않는 문제가 발생하기도 한다.

현재 산업화의 발달과 경제 활성화로 인해 물 수요량은 점차 증대되고 있으며 그에 따른 수질강화도 동시에 이루어지고 있다. 수질 강화를 위해서는 추가적인 고도의 수처리 시설들이 필요하게 되며 동시에 시설이 차지하는 소요부지가 먼저 확보되어야 한다.

특히, 우리나라의 경우 영구시설이든 임시시설이든 소요부지에 대한 갈등이 심화되고 있는 상황에서 수처리 효율과 소요 부지의 부담을 해결할 수 있는 경제성 있는 수처리 시설의 개발이 절실히 요구되고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 일반적인 수처리 공정에서 필요한 각각의 다수의 단위 공정들을 단일 처리조 내에서 수행하게 함으로써 약품의 혼합, 응집반응, 침전, 슬러지 인출 및 처리수의 배수가 시간 간격을 두어 이루어지도록 함으로써 유체의 체류시간이 줄여 최대 30분 이내의 초고속 수처리가 가능하도록 하고, 약품 혼합조, 반응조 및 침전조를 별도로 구성하지 않고 단일 처리조로 시설을 컴팩트화하여 시설비 및 소요 부지를 줄일 수 있도록 하며 pH 감지부에 별도의 세척 시설을 설치하여 약품 주입을 경제적이고 효율적으로 이루어질 수 있도록 하며, 처리수의 수질을 SS(Suspended Solids) 기준으로 1ppm 이하로 만족시킴으로써 후단의 여과공정이 불필요하여 시설비를 절감할 수 있는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치는, 하부에 깔데기 모양의 슬러지 호퍼부가 구비되는 단일 처리조; 상기 단일 처리조 내부에 시간 간격을 두고 단속적으로 폐수가 채워지도록 하는 폐수 공급부; 상기 단일 처리조 내부에 설치되어 채워진 상기 폐수의 pH 상태를 측정하는 pH 감지부; 상기 단일 처리조 상측에 설치되어 상기 pH 감지부에 의해 감지된 상기 폐수의 pH 상태에 따라 상기 폐수에 약품을 투입하는 약품 투입부; 상기 약품 투입부에 의해 투입된 약품을 상기 폐수에 교반 혼합하는 교반부; 상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 하단부로부터 시간 간격을 두고 단속적으로 침전된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출부; 및 상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 상측으로부터 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 슬러지가 분리된 처리수를 배출하는 처리수 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 단일 처리조 내에 설치되는 채워지는 상기 폐수의 수위를 감지하기 위한 수위 감지부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 폐수 공급부는 상기 단일 처리조 내부로 상기 폐수를 공급하도록 가설되는 폐수 유입관; 상기 폐수 유입관 상에 설치되어 상기 폐수가 공급되도록 공급 압력을 제공하는 폐수 공급 펌프; 및 상기 폐수 공급 펌프와 함께 상기 수위 감지부와 연동하며 상기 단일 처리조 내에 채워지는 상기 폐수의 공급 유량을 단속하는 폐수 공급 단속 밸브;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 pH 감지부는 상기 단일 처리조 내부에 설치되는 상기 폐수의 pH 상태를 측정하는 pH 지시계로 이루어지고, 상기 pH 지시계 일측에 인접하게 설치되어 상기 pH 지시계를 세척하도록 하는 pH 지시계 세척부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 pH 지시계 세척부는 상기 pH 지시계 하부에서 미세 기포를 발생시키도록 설치되는 산기관; 및 상기 pH 지시계 하부에서 상기 처리수를 분사하도록 설치되는 분사 노즐;을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 약품 투입부는 상기 pH 감지부와 연동하며 투입되는 약품의 투입량을 조절하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 약품 투입부는 상기 단일 처리조 내에 pH 조절 약품을 투입하는 pH 조절 약품 투입부; 상기 단일 처리조 내에 응집제를 공급하는 응집제 투입부; 및/또는 상기 단일 처리조 내에 응집보조제를 공급하는 응집보조제 투입부;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 슬러지 배출부는 상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 하단부로부터 연장 설치되어 침전된 슬러지를 배출하도록 가설되는 슬러지 배출관; 상기 슬러지 배출관 상에 설치되어 상기 슬러지 배출관을 통해 슬러지가 배출되도록 인출압력을 발생시키는 배출 펌프; 및 상기 슬러지 배출관 상에 설치되어 시간 간격을 두고 슬러지를 배출하도록 상기 슬러지 배출관을 단속하는 슬러지 배출 단속 밸브;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 처리수 배출부는 상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 상측으로부터 여장 설치되어 상기 처리수를 배출하도록 하는 가설되는 처리수 배출관; 및 상기 처리수 배출관 상에 설치되어 시간 간격을 두고 처리수를 배출하도록 상기 처리수 배출관을 단속하는 처리수 배출 단속 밸브;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법에 따르면, 상기 폐수 공급부를 통해 폐수를 기설정된 수위로 상기 단일 처리조 내에 시간 간격을 두고 단속적으로 채워지도록 하는 상기 폐수 공급 단계; 상기 pH 감지부를 통해 상기 단일 처리조 내에 채워진 상기 폐수의 pH 상태를 측정하는 pH 감지 단계; 상기 폐수의 pH 상태에 따라 상기 약품 투입부를 통해 pH 조절 약품을 투입함과 아울러 상기 교반부를 통해 상기 pH 조절 약품을 교반 확산시키는 pH 조정 단계; 상기 약품 투입부를 통해 응집제 및 응집보조제를 투입함과 아울러 상기 교반부를 통해 투입된 상기 응집제 및 상기 응집보조제를 교반 혼합시키는 약품 혼합 단계; 상기 교반부가 정지된 상태로 기설정된 기간 동안 상기 폐수에 혼합된 상기 응집제 및 상기 응집보조제에 의해 플록들을 응집 및 침전시키는 슬러지 응집 및 침전 단계; 상기 슬러지 응집 및 침전 단계 이후 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부에 퇴적된 슬러지들을 상기 슬러지 배출부를 통해 분리 배출하도록 하는 슬러지 배출 단계; 및 상기 슬러지 배출 단계 이후 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 단일 처리조 내의 처리수를 상기 처리수 배출부를 통해 분리 배출하는 처리수 배출 단계;로 이루어진다.

또한, 상기 폐수 공급 단계에서는 상기 폐수 공급부의 상기 폐수 공급 펌프 및 상기 폐수 공급 단속 밸브는 상기 수위 감지부와 연동하여, 상기 폐수가 상기 단일 처리조 내부에 시간 간격을 두고 단속적으로 채워지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 pH 조정 단계 및 상기 약품 혼합 단계에서는 상기 약품 투입부의 상기 pH 조절 약품 투입부, 상기 응집제 투입부 및 상기 응집보조제 투입부가 상기 pH 감지부와 연동하며 약품 투입량이 조절되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 pH 조정 단계 및 상기 약품 혼합 단계에서 상기 교반부의 교반 속도는 상기 약품 투입부에 의한 약품 투입량에 따라 고정 또는 가변되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 pH 감지 단계, 상기 pH 조정 단계 및 상기 약품 혼합 단계에서, 상기 pH 지시계 세척부를 통해 시간 간격을 두고 상기 pH 감지부의 pH 지시계를 세척하기 위한 제1 pH 지시계 세척 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 pH 지시계 세척 단계에서는 상기 pH 지시계 세척부의 산기관을 통해 상기 폐수 중에 발생된 미세 기포에 의해 상기 pH 지시계를 세척하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 처리수 배출 단계 이후 단일 처리조 내에 다시 폐수가 시간 간격을 두고 단속적으로 폐수를 공급하는 폐수 공급 단계에서, 상기 pH 지시계 세척부를 통해 상기 pH 감지부의 pH 지시계를 세척하기 위한 제2 pH 지시계 세척 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 pH 지시계 세척 단계에서는 상기 pH 지시계 세척부의 분사 노즐을 통해 상기 처리수를 분사하여 상기 pH 감지부의 pH 지시계를 세척하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬러지 배출 단계에서는 상기 슬러지 배출부의 상기 배출 펌프 및 상기 슬러지 배출 단속 밸브가 기설정된 시간에 따라 가동 제어되어, 상기 슬러지 배출관을 통해 상기 슬러지들이 자동 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 처리수 배출 단계에서는 상기 처리수 배출부의 상기 처리수 배출 단속 밸브가 기설정된 시간에 따라 가동 제어되어, 상기 처리수 배출관을 통해 상기 처리수가 자동 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 따르면, 일반적인 수처리 공정에서 필요한 각각의 다수의 단위 공정들을 단일 처리조 내에서 수행하게 함으로써 약품 혼합, 응집 반응, 침전, 슬러지 인출 및 처리수의 배수가 시간 간격을 두어 이루어지도록 하여 전체적인 유체의 체류시간이 줄여 최대 30분 이내의 초고속 수처리가 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 약품 혼합조, 반응조 및 침전조를 별도로 구성하지 않고 단일 처리조로 시설을 컴팩트화하여 시설비 및 소요 부지를 줄일 수 있도록 함과 아울러 처리수의 수질을 SS 기준으로 1ppm 이하로 만족시킴으로써 후단의 여과공정이 불필요하여 시설비를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, pH 감지부에 별도의 pH 지시계 세척부를 설치하여 안정적으로 pH 감지가 이루어지도록 하여 약품 주입을 경제적이고 효율적으로 이루어질 수 있도록 하여 수처리에 따른 유지 및 관리 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 과정을 도시한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치(1)는 단일 처리조(10), 폐수 공급부(20), pH 감지부(30), 약품 투입부(40), 교반부(50), 슬러지 배출부(60) 및 처리수 배출부(70)를 포함하여 구성된다.

단일 처리조(10)는 종래 수처리 장치의 약품 혼합조, 반응조 및 침전조 등을 일체화한 것으로, 폐수를 채워 약품 혼합, 응집, 침전 처리할 수 있도록 상부에 통 형상의 통체부(11)와 상기 통체부(11) 하부에 깔대기 모양의 슬러지 호퍼부(12)를 포함하여 구성된다.

상기 통체부(11) 내부에는 폐수 공급부(20)에 의해 채워지는 폐수의 수위를 감지하기 위한 수위 감지부(90)의 수위 감지 센서(91) 및 상기 폐수의 pH 상태를 측정하기 위한 상기한 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)가 구비된다.

폐수 공급부(20)는 폐수 유입관(21), 폐수 공급 펌프(22) 및 폐수 공급 단속 밸브(23)를 포함하여 구성되어, 상기 단일 처리조(10) 내부에 시간 간격을 두고 단속적으로 채워지도록 폐수를 공급한다.

폐수 유입관(21)은 단일 처리조(10)의 통체부(11) 상측 개방부를 통해 폐수가 공급되도록 연장 가설되고, 폐수 공급 펌프(22)는 폐수 유입관(21) 상에 설치되어 폐수가 공급되도록 공급 압력을 제공하며, 폐수 공급 단속 밸브(23)는 상기 폐수 공급 펌프(22)와 함께 상기 수위 감지부(90)의 수위 감지 센서(91)와 연동하며 상기 단일 처리조(10) 내에 채워지는 상기 폐수의 공급 유량을 단속하도록 한다.

pH 감지부(30)는 상기 단일 처리조(10) 내부에 설치되는 pH 지시계(31)를 통해 공급 초기의 상기 폐수의 pH 상태 측정 및 수처리 과정에서 pH 상태를 측정 및 감시하도록 한다.

한편, 상기 pH 지시계(31) 일측에 인접하게 설치되어 상기 pH 지시계(31)를 세척하도록 하는 pH 지시계 세척부(80)를 더 포함하도록 구성되어, 상기 pH 지시계 세척부(80)를 이용해 pH 지시계(31)의 센서 부분의 불활성화를 방지하도록 함으로써 수처리 과정 동안 안정적으로 pH 측정 및 감시가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, pH 지시계 세척부(80)는 상기 pH 지시계(31) 하부 일측에서 미세 기포를 발생시키도록 설치되는 산기관(81) 및 상기 pH 지시계(31) 하부 일측에서 후술하는 처리수를 분사하도록 설치되는 분사 노즐(82)을 포함하여 구성되는 것을 예시한다.

이처럼, 본 실시예에서는 pH 지시계 세척부(80)가 산기관(81)과 분사 노즐(82)로 이루지는 것을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 산기관(81) 또는 분사 노즐(82) 중에서 어느 하나만으로 구성될 수 있음은 당연하다.

약품 투입부(40)는 상기 단일 처리조(10) 상측에 설치되어 상기 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)에 의해 감지된 상기 폐수의 pH 상태에 따라 상기 폐수의 수처리를 위한 약품을 투입하도록 한다.

여기서, 약품 투입부(40)는 pH 조절 약품 투입부(41), 응집제 투입부(42), 응집보조제 투입부(43)로 이루어지며, pH 조절 약품 투입부(41), 응집제 투입부(42), 응집보조제 투입부(43)는 상기 pH 감지부(30)의 상기 pH 지시계(31)와 연동하며 투입되는 약품의 투입량을 자동 조절되도록 구성된다. 약품 주입 시기는 동시에도 진행되나 오염수의 농도 및 성상에 따라 약품 주입 시기를 순차적으로 주입하거나 동시에 주입하는 것을 결정하여 선택적으로 조정하는 것도 가능하다.

한편, pH 조절 약품 투입부(41)는 pH 조절 약품 탱크 내에 pH 조절 약품을 담아 저장하며, pH 지시계(31)에 의해 감지된 폐수의 pH 상태가 산성 또는 알칼리성인지에 따라 pH 조절 약품의 투입량을 자동 조절하여 투입하게 된다.

응집제 투입부(42)는 응집제 PCA 또는 황산반토와 같은 무기고분자 응집제를 응집제 탱크 내에 담아 저장하고, 응집보조제 투입부(43)는 폴리머와 같은 응집보조제를 응집보조제 탱크 내에 담아 저장하며 1차 pH 상태가 조절된 폐수 내의 부유물들에 대한 응집 및 침전을 위해 각각 설정된 량의 응집제 및 응집보조제를 투입하도록 한다.

교반부(50)는 구동 모터(51)에 의해 구동되는 임펠러(52)로 구성되어, 상기 약품 투입부(40)에 의해 투입된 각각의 약품을 교반시켜 상기 폐수에 좀더 효과적으로 혼합되도록 함과 아울러 혼합된 약품에 의한 응집 반응을 촉진시킬 수 있도록 한다.

여기서, 임펠러(52)의 형상은 나선형, 반달형, 직사각형 중 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있고, 이들의 크기는 폐수 공급 유량과 단일 처리조의 규모에 따라 달라질 수 있다.

또한, 상기한 임펠러(52)에 의한 교반 속도는 상기 약품 투입부(40)의 약품 투입량에 연계하여 일정 속도로 고정되거나 또는 가변될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

슬러지 배출부(60)는 슬러지 배출관(61), 슬러지 배출 펌프(62) 및 슬러지 배출 단속 밸브(63)을 포함하도록 구성되어, 상기 단일 처리조(10)의 슬러지 호퍼부(12) 하단부로부터 시간 간격을 두고 단속적으로 침전된 슬러지를 배출하도록 한다.

여기서, 슬러지 배출관(61)은 상기 단일 처리조(10)의 슬러지 호퍼부(12) 하단부로부터 연장 설치되어 침전된 슬러지를 배출하도록 가설된다. 슬러지 배출 펌프(62)는 슬러지 배출관(61) 상에 설치되어 상기 슬러지 배출관(61)을 통해 슬러지가 배출이 가능하도록 배출 압력을 발생시키도록 한다. 슬러지 배출 단속 밸브(63)는 상기 슬러지 배출관(61) 상에 설치되어 시간 간격을 두고 슬러지가 배출되게 상기 슬러지 배출관(61)을 단속하도록 한다.

처리수 배출부(70)는 처리수 배출관(71), 처리수 배출 펌프(73) 및 처리수 배출 단속 밸브(72)로 구성되어, 상기 단일 처리조(10)의 슬러지 호퍼부(12) 상측으로부터 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 슬러지가 분리되고 남은 처리수를 배출되도록 한다.

여기서, 처리수 배출관(71)은 상기 단일 처리조(10)의 슬러지 호퍼부(12) 상측으로부터 연장 설치되어 슬러지가 분리되고 남은 상기 처리수를 배출하도록 한다.

처리수 배출 단속 밸브(72)는 상기 처리수 배출관(71) 상에 설치되어 시간 간격을 두고 처리수를 배출하도록 상기 처리수 배출관(71)을 단속하도록 한다.

한편, 처리수 배출 펌프(73)는 선택적으로 자연 배수가 이루어지지 않는 지역에만 처리수 배출관(71) 상에 설치하여, 좀더 원활하게 처리수의 배출이 이루어지도록 한다.

특히, 처리수 배출 배관(71) 또는 처리수 배출 배관(71) 상에 설치되는 상기 처리수 배출 단속 밸브(72)는 단일 처리조(10) 내부에서 침전되는 슬러지가 쌓이는 것을 방지하도록 단일 처리조(10) 내에 돌출되지 않게 설치하는 것이 바람직하다.

이처럼 본 실시예의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치(1)는 수처리를 위한 다수의 반응조들을 둘 필요 없이 단일 처리조(10) 내에서 약품 혼합, 응집 반응, 침전, 슬러지 인출 및 처리수의 배수가 시간 간격을 두어 이루어지도록 함으로써 유체의 체류시간이 줄여 최대 30분 이내의 초고속 수처리가 가능하도록 하고, 약품 혼합조, 반응조 및 침전조들을 별도로 구성하지 않고 단일 처리조로 시설을 컴팩트화하여 시설비 및 소요 부지를 줄일 수 있도록 한다.

또한, pH 감지부(30)에 별도의 세척 시설을 설치하여 약품 주입을 경제적이고 효율적으로 이루어질 수 있도록 하고, 처리수의 수질을 SS 기준으로 1ppm 이하로 만족시킴으로써 후단의 여과공정이 불필요하여 시설비를 절감할 수 있도록 한다.

이하, 상기한 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치(1)를 이용한 폐수 처리 과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도 1의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 과정을 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 폐수의 초고속침전 수처리 과정은 폐수 공급 단계(ST10), pH 감지 단계(ST20), pH 조정 단계(ST30), 약품 혼합 단계(ST40), 슬러지 응집 및 침전 단계(60), 슬러지 배출 단계(ST70) 및 처리수 배출 단계(ST80)로 이루어진다.

먼저, 폐수 공급 단계(ST10)에서는 상기 폐수 공급부(20)의 상기 폐수 공급 펌프(22) 및 상기 폐수 공급 단속 밸브(23)를 상기 수위 감지부(90)의 수위 감지 센서(91)와 연동시켜, 상기 폐수가 폐수 공급 배관(21)을 통해 기설정된 수위로 상기 단일 처리조(10) 내부에 시간 간격을 두고 단속적으로 채워지도록 공급한다.

이처럼, 폐수가 단일 처리조 내에 시간 간격을 두고 단속적으로 채워진 상태에서 상기한 pH 조정 단계(ST30), 약품 혼합 단계(ST40), 슬러지 응집 및 침전 단계(40), 슬러지 배출 단계(ST60) 및 처리수 배출 단계(ST70)를 거처 수처리가 이루어지도록 함으로써, 대략 30분 이내의 초고속으로 수처리가 이루어질 수 있게 됨과 아울러 별도의 여과조를 사용하지 않고도 처리수의 수질을 SS 1ppm 이하로 방류할 수 있게 된다.

pH 감지 단계(ST20)에서는 상기 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)를 통해 상기 단일 처리조(10) 내에 채워진 상기 폐수의 pH 상태를 측정하도록 한다.

pH 조정 단계(ST30)에서는 상기 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)를 통해 측정된 pH 지시계(31)에 의해 감지된 폐수의 pH 상태가 산성 또는 알칼리성 인지에 따라 상기 약품 투입부(40)의 pH 조절 약품 투입부(41)를 통해 투입되는 pH 조절 약품의 투입량을 조절하여 상기 교반부를 통해 투입된 상기 pH 조절 약품을 교반 확산시켜 폐수의 1차 pH 상태를 조절하게 된다.

상기한 pH 조정 단계(ST30)에서 상기 약품 투입부(40)의 상기 pH 조절 약품 투입부(41)가 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)와 연동하여, 상기 pH 조절 약품 투입부(41)에 의해 투입되는 pH 조절 약품의 투입량을 자동으로 조절할 수 있게 된다. 따라서, 폐수가 기설정된 pH 상태에 도달하면 상기 pH 조절 약품 투입부(41)에 의한 pH 조절 약품의 투입은 정지된다.

약품 혼합 단계(ST40)에서는 상기 약품 투입부(40)의 응집제 투입부(42) 및 응집보조제(42)를 통해 투입되는 응집제 및 응집보조제를 투입량을 조절함과 아울러 상기 교반부(50)를 통해 동시에 투입된 상기 응집제 및 상기 응집보조제를 교반 혼합시켜 pH 상태가 최종적으로 조정됨과 아울러 약품에 의한 부유물들의 응집 반응이 이루어질 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이 각각의 약품들에 대한 투입 시기는 동시에도 진행되나 오염수의 농도 및 성상에 따라 약품 투입 시기를 순차적으로 주입하거나 동시에 주입하는 것을 결정하여 선택적으로 조정 가능하다.

상기한 약품 혼합 단계(ST40)에서 상기 약품 투입부(40)의 상기 응집제 투입부(42) 및 상기 응집보조제 투입부(43)는 상기 pH 조절 약품 투입부(41)와 같이 상기 pH 감지부의 pH 지시계와 연동하며, 투입되는 응집제 및 응집보조제의 투입량을 자동 조절할 수 있게 된다.

이때, 상기 교반부(50)의 임펠러(52)에 의한 교반 속도는 상기 약품 투입부(40)에 의해 투입되는 응집제 및 응집보조제의 투입량 및 이에 의해 응집되는 플록 상태에 따라 고정 및 가변되도록 한다.

또한, 상기 pH 감지 단계(ST20), 상기 pH 조정 단계(ST30) 및 상기 약품 혼합 단계(ST40)에서 상기 pH 지시계 세척부(80)를 통해 시간 간격을 두고 간헐적으로 상기 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)를 세척하기 위한 제1 pH 지시계 세척 단계(ST50)가 병행되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제1 pH 지시계 세척 단계(ST50)에서는 상기 pH 지시계 세척부(80)의 산기관(82)을 통해 상기 폐수 중에 발생된 미세 기포를 이용해 상기 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)를 세척하도록 한다.

이처럼, 상기 pH 감지 단계(ST20), 상기 pH 조정 단계(ST30) 및 상기 약품 혼합 단계(ST40)에서 제1 pH 지시계 세척 단계(ST50)를 병행함으로써, pH 지시계(31)의 센서 부분의 불활성화를 방지하도록 함으로써 상기한 수처리 과정 동안 안정적으로 pH 측정 및 감시가 가능하도록 한다.

슬러지 응집 및 침전 단계(ST60)에서는 상기 교반부(50)의 임펠러(52)가 정지된 상태로 기설정된 기간 동안 상기 폐수에 혼합된 상기 응집제 및 상기 응집보조제에 의해 플록들이 응집되어 슬러지 상태로 침전이 이루어지도록 한다.

이때, 플록들은 혼합된 응집제 및 응집보조제와의 응집 반응을 통해 상당히 빠른 속도(대략 10분 이내)로 침전이 이루어져, 단일 처리조(10) 하부의 슬러지 호퍼부(12)에 모이게 된다.

슬러지 배출 단계(ST70)에서는 상기한 슬러지 응집 및 침전 단계(60) 이후 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 단일 처리조(10)의 슬러지 호퍼부(12)에 퇴적된 슬러지들을 상기 슬러지 배출부(60)를 통해 분리 배출하도록 한다.

여기서, 상기 슬러지 배출부(60)의 상기 배출 펌프(62) 및 상기 슬러지 배출 단속 밸브(63)가 기설정된 시간에 따라 가동 제어되어, 상기 슬러지 배출관(61)을 통해 상기 슬러지가 분리 배출될 수 있게 된다.

처리수 배출 단계(ST80)에서는 상기 슬러지 배출 단계 이후 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 단일 처리조(10) 내의 처리수를 상기 처리수 배출부(70)를 통해 슬러지가 분리된 깨끗한 처리수 만을 배출할 수 있게 된다.

상기 처리수 배출부(70)는 상기한 슬러지 배출부(60)와 마찬가지로 상기 처리수 배출 단속 밸브(72)가 기설정된 시간에 따라 가동 제어되도록 하여, 상기 처리수 배출관(71)을 통해 상기 처리수가 배출될 수 있게 한다.

한편, 상기한 처리수 배출 단계(ST80)가 종료되고 단일 처리조(10) 내에 다시 폐수가 시간 간격을 두고 단속적으로 폐수가 유입되도록 하는 폐수 공급 과정(ST10)에서, 상기 pH 지시계 세척부(80)를 통해 상기 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)를 세척하기 위한 제2 pH 지시계 세척 단계(ST90)가 병행하게 된다.

상기 제2 pH 지시계 세척 단계(ST90)에서는 상기 pH 지시계 세척부(80)의 분사 노즐(82)을 통해 기수처리된 상기 처리수를 분사하여 이전 수처리 과정에서 상기 pH 감지부(30)의 pH 지시계(31)에 묻은 오염 물질 등을 세정하도록 한다. 따라서, 후속하는 수처리 과정에서 pH 지시계(31)의 센서 부분의 불활성화를 방지하여 안정적으로 pH 측정 및 감시가 가능하도록 한다.

이처럼, 본 실시예의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 따르면, 종래 수처리장치들의 경우 응집침전공정에서의 침전시간이 120~180분으로 설계되고, 경사판을 이용한 응집경사판침전공정의 총처리시간이 80분이 소요되며 이중 침전시간은 40~60분이 소요되는 것에 반하여, 단일 처리조(10)의 크기, 펌프의 용량, 교반 속도, 약품 투입량에 따라 침전시간은 10분 이내로 총 소요시간은 최대 30분 이내에서 초고속으로 폐수의 수처리가 가능하게 된다.

또한, 종래 수처리 장치와 같이 수처리를 위한 다수의 반응조를 둘 필요 없이 단일 처리조 내에서 pH조정, 약품 혼합 및 응집, 침전, 슬러지 배출 및 처리수 배출이 이루어지도록 함으로써 약품비를 절감하고, 수처리를 위한 체류시간 감소에 따라 시설의 단순 및 소형화할 수 있으며, 별도의 반응조가 없어 시설비가 절감되고 그에 따른 소요부지가 줄어들게 되고, 또한 플록이 빠른 시간 내에 형성 및 침전시킴으로써 처리수의 수질을 SS(Suspended Solids)를 기준 1ppm 이하로 방류할 수 있어 후단에 여과조가 필요 없으며, 모든 수처리 과정을 자동화할 수 있어 유지관리의 편의성을 도모할 수 있는 효과를 가지게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 수처리 장치 10: 단일 처리조
11: 통체부 12: 슬러지 호퍼부
20: 폐수 공급부 21: 폐수 공급관
22: 폐수 공급 펌프 23: 폐수 공급 단속 밸브
30: pH 감지부 31: pH 지시계
40: 약품 투입부 41: pH 조절 약품 투입부
42: 응집제 투입부 43: 응집보조제 투입부
50: 교반부 51: 구동 모터
52: 임펠러 60: 슬러지 배출부
61: 슬러지 배출관 62: 슬러지 배출 펌프
63: 슬러지 배출 단속 밸브 70: 처리수 배출부
71: 처리수 배출관 72: 처리수 배출 단속 밸브
73: 처리수 배출 펌프 80: pH 지시계 세척부
81: 산기관 82: 분사 노즐

Claims

하부에 깔데기 모양의 슬러지 호퍼부가 구비되는 단일 처리조;
상기 단일 처리조 내부에 시간 간격을 두고 단속적으로 폐수가 채워지도록 하는 폐수 공급부;
상기 단일 처리조 내부에 설치되어 채워진 상기 폐수의 pH 상태를 측정하는 pH 감지부;
상기 단일 처리조 상측에 설치되어 상기 pH 감지부에 의해 감지된 상기 폐수의 pH 상태에 따라 상기 폐수에 약품을 투입하는 약품 투입부;
상기 약품 투입부에 의해 투입된 약품을 상기 폐수에 교반 혼합하는 교반부;
상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 하단부로부터 시간 간격을 두고 단속적으로 침전된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출부; 및
상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 상측으로부터 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 슬러지가 분리 배출되고 남은 처리수를 배출하는 처리수 배출부;를 포함하고,

상기 pH 감지부는,
상기 단일 처리조 내부에 설치되어 상기 폐수의 pH 상태를 측정하는 pH 지시계로 이루어지고,

상기 pH 지시계 일측에 인접하게 설치되어 상기 pH 지시계를 세척하도록 하는 pH 지시계 세척부;를 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치.
제1항에서,
상기 단일 처리조 내에 설치되는 채워지는 상기 폐수의 수위를 감지하기 위한 수위 감지부;를 더 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치.
제2항에서,
상기 폐수 공급부는,
상기 단일 처리조 내부로 상기 폐수를 공급하도록 가설되는 폐수 유입관;
상기 폐수 유입관 상에 설치되어 상기 폐수가 공급되도록 공급 압력을 제공하는 폐수 공급 펌프; 및
상기 폐수 공급 펌프와 함께 상기 수위 감지부와 연동하며 상기 단일 처리조 내에 채워지는 상기 폐수의 공급 유량을 단속하는 폐수 공급 단속 밸브;를 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치.
삭제
제3항에서,
상기 pH 지시계 세척부는,
상기 pH 지시계 하부에서 상기 처리수를 분사하도록 설치되는 분사 노즐;을 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치.
제5항에서,
상기 pH 지시계 세척부는,
상기 pH 지시계 하부에서 미세 기포를 발생시키도록 설치되는 산기관; 더 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치.
제6항에서,
상기 약품 투입부는,
상기 단일 처리조 내에 pH 조절 약품을 투입하는 pH 조절 약품 투입부;
상기 단일 처리조 내에 응집제를 공급하는 응집제 투입부; 및
상기 단일 처리조 내에 응집보조제를 공급하는 응집보조제 투입부;를 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치.
제7항에서,
상기 슬러지 배출부는,
상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 하단부로부터 연장 설치되어 침전된 슬러지를 배출하도록 가설되는 슬러지 배출관;
상기 슬러지 배출관 상에 설치되어 상기 슬러지 배출관을 통해 슬러지가 배출되도록 인출압력을 발생시키는 슬러지 배출 펌프; 및
상기 슬러지 배출관 상에 설치되어 시간 간격을 두고 슬러지를 배출하도록 상기 슬러지 배출관을 단속하는 슬러지 배출 단속 밸브;를 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치 .
제8항에서,
상기 처리수 배출부는,
상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부 상측으로부터 여장 설치되어 상기 처리수를 배출하도록 하는 가설되는 처리수 배출관; 및
상기 처리수 배출관 상에 설치되어 시간 간격을 두고 처리수를 배출하도록 상기 처리수 배출관을 단속하는 처리수 배출 단속 밸브;를 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치.
제9항의 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법에 있어서,
상기 폐수 공급부를 통해 폐수를 기설정된 수위로 상기 단일 처리조 내에 시간 간격을 두고 단속적으로 채워지도록 하는 상기 폐수 공급 단계;
상기 pH 감지부를 통해 상기 단일 처리조 내에 채워진 상기 폐수의 pH 상태를 측정하는 pH 감지 단계;
상기 폐수의 pH 상태에 따라 상기 약품 투입부를 통해 pH 조절 약품을 투입함과 아울러 상기 교반부를 통해 상기 pH 조절 약품을 교반 확산시키는 pH 조정 단계;
상기 약품 투입부를 통해 응집제 및 응집보조제를 투입함과 아울러 상기 교반부를 통해 투입된 상기 응집제 및 상기 응집보조제를 교반 혼합시키는 약품 혼합 단계;
상기 교반부가 정지된 상태로 기설정된 기간 동안 상기 폐수에 혼합된 상기 응집제 및 상기 응집보조제에 의해 플록들을 응집 및 침전시키는 슬러지 응집 및 침전 단계;
상기 슬러지 응집 및 침전 단계 이후 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 단일 처리조의 슬러지 호퍼부에 퇴적된 슬러지들을 상기 슬러지 배출부를 통해 분리 배출하도록 하는 슬러지 배출 단계; 및
상기 슬러지 배출 단계 이후 시간 간격을 두고 단속적으로 상기 단일 처리조 내의 처리수를 상기 처리수 배출부를 통해 분리 배출하는 처리수 배출 단계;를 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제10항에서,
상기 폐수 공급 단계에서는,
상기 폐수 공급부의 상기 폐수 공급 펌프 및 상기 폐수 공급 단속 밸브는 상기 수위 감지부와 연동하여,
상기 폐수가 상기 단일 처리조 내부에 시간 간격을 두고 단속적으로 채워지도록 하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제11항에서,
상기 pH 조정 단계 및 상기 약품 혼합 단계에서,
상기 약품 투입부의 상기 pH 조절 약품 투입부, 상기 응집제 투입부 및 상기 응집보조제 투입부가 상기 pH 감지부와 연동하며 약품 투입량이 조절되는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제12항에서,
상기 pH 조정 단계 및 상기 약품 혼합 단계에서,
상기 교반부의 교반 속도는 상기 약품 투입부에 의한 약품 투입량에 따라 고정 및 가변되도록 하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제13항에서,
상기 pH 감지 단계, 상기 pH 조정 단계 및 상기 약품 혼합 단계에서,
상기 pH 지시계 세척부를 통해 시간 간격을 두고 상기 pH 감지부의 pH 지시계를 세척하기 위한 제1 pH 지시계 세척 단계;를 더 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제14항에서,
상기 제1 pH 지시계 세척 단계에서는,
상기 pH 지시계 세척부의 산기관을 통해 상기 폐수 중에 발생된 미세 기포에 의해 상기 pH 감지부의 pH 지시계를 세척하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제13항에서,
상기 처리수 배출 단계 이후 단일 처리조 내에 다시 폐수가 시간 간격을 두고 단속적으로 폐수가 유입되는 폐수 공급 단계에서,
상기 pH 지시계 세척부를 통해 상기 pH 감지부의 pH 지시계를 세척하기 위한 제2 pH 지시계 세척 단계;를 더 포함하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제16항에서,
상기 제2 pH 지시계 세척 단계에서는,
상기 pH 지시계 세척부의 분사 노즐을 통해 상기 처리수를 분사하여 상기 pH 감지부의 pH 지시계를 세척하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제10항에서,
상기 슬러지 배출 단계에서는,
상기 슬러지 배출부의 상기 배출 펌프 및 상기 슬러지 배출 단속 밸브가 기설정된 시간에 따라 가동 제어되어,
상기 슬러지 배출관을 통해 상기 슬러지들이 자동 배출되도록 하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.
제10항에서,
상기 처리수 배출 단계에서는,
상기 처리수 배출부의 상기 처리수 배출 단속 밸브가 기설정된 시간에 따라 가동 제어되어,
상기 처리수 배출관을 통해 상기 처리수가 자동 배출되도록 하는 약품 혼합조와 침전조 일체형 초고속침전 수처리 장치를 이용한 수처리 방법.