KR101428399B1 - 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치 - Google Patents

수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치에 관한 것으로서, 흡수액의 효율적인 재활용 처리를 통해 흡수액 교체 및 폐흡수액 처리에 소요되는 비용을 줄일 수 있고, 적정 시점의 흡수액 교체를 유도하여 분진 및 오염물질, 악취물질의 제거 효율을 증대시킬 수 있는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용 처리 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 수세식 방지시설에서 배출되는 폐흡수액을 공급받도록 연결되고 미생물을 이용하여 흡수액 내 악취성분을 분해 처리하는 미생물 처리 장치와; 상기 미생물 처리 장치에서 처리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 흡수액에 존재하는 미생물을 부상시켜 분리 회수하는 미생물 회수 장치와; 상기 미생물 회수 장치에서 미생물이 분리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 흡수액을 여과하여 잔류 이물질을 제거하는 막 분리 장치를 포함하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치를 제공한다.

Description

수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치{System for recycling absorption liquid}
본 발명은 흡수액 재활용을 위한 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수세식 방지시설의 폐흡수액을 재사용 가능하게 처리할 수 있는 흡수액 재활용 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수세식 방지시설은 공기 중에 포함된 분진과 가스상 오염물질을 동시에 제거하는 장치로서, 주물분진과 악취(페놀, 아민류 등)가 다량 발생하는 주조공장의 코어제조 공정, 용탕주입 공정, 탈형 공정 등의 후처리 시설로 널리 적용되고 있다.
이러한 수세식 방지시설로는 습식 전기 집진기, 스크러버(scrubber) 등이 있다.
도 1은 스크러버의 구성을 도시한 개략도로서, 통상의 스크러버(10)는 일정량의 흡수액을 수용하는 챔버(2)의 내부에 다단으로 설치되는 다공성 폴링(5)과, 상기 폴링(5)의 상부에 설치되는 분사노즐(7)과, 상기 챔버(2)에 수용된 흡수액을 펌핑하여 분사노즐(7)로 공급하는 펌프(3)와, 상기 분사노즐(7)의 상측에 설치되어 분사노즐(7)에 의해 발생한 미세한 흡수액 입자가 처리된 청정공기와 함께 외부로 배출되는 것을 방지하는 데미스터(8)를 포함하여 구성된다.
이러한 스크러버의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
오염된 공기는 챔버(2) 하부의 유입구(1)를 통해 들어온 후 지지판(4)의 통공을 통과하여 챔버(2) 상부의 배출구(9) 측으로 이동하게 되며, 이때 챔버(2) 하단에 저장되어 있는 흡수액을 펌프(3)가 배관(6)을 통해 분사노즐(7)로 공급한다.
이에 펌프(3)에 의해 공급된 흡수액이 분사노즐(7)에서 오염된 공기로 분사되며, 결국 분사된 흡수액이 분진 및 가스상 오염물질과 접촉하게 되면서 분진 및 가스상 오염물질을 공기로부터 제거하게 된다.
이때, 오염된 공기와 흡수액의 충분한 접촉시간이 폴링(5)에 의해 보장되는데, 공기와 흡수액이 다공성 폴링(5)의 빈 공간을 따라 흐르게 되면서 유로가 변경되어 흡수액이 보다 긴 시간 동안 오염된 공기와 접촉할 수 있게 되고, 이에 오염물질의 제거 효율이 증대된다.
또한, 다공성 폴링(5)이 챔버(2) 내에 다단으로 설치됨에 따라 오염물질의 제거 효율은 더욱 높아지게 된다.
그러나, 이러한 스크러버(10)에서는 흡수액을 장기간 사용할 경우 흡수액 내 분진의 농도가 높아짐에 따라 분사노즐(7)이 막힐 수 있고, 이 경우 적절한 흡수액의 분사가 어려워지게 되어 분진 및 가스상 오염물질의 제거 효율이 크게 떨어지게 된다.
또한, 가스상 오염물질이 흡수액에 과포화됨에 따라 제거 효율이 점차 떨어지게 되며, 이에 흡수액은 주기적(1 회/일)으로 교체 및 폐기해주어야 한다.
이와 같이 폐기되는 흡수액(폐액)은 자체 폐수 처리장을 보유한 경우 주기적으로 폐수 처리장으로 이송하여 처리할 수 있으나, 폐수 처리장이 없는 경우에는 별도의 비용을 지불하여 위탁 처리해야 하며, 이러한 위탁 처리의 경우에서 비용절감을 위해서는 흡수액을 장기간(1 ~ 6 개월) 사용하게 된다.
결국, 흡수액을 교체 없이 장기 사용함으로 인해 스크러버에서 분진 및 가스상 오염물질의 제거 효율이 떨어지게 되고, 더욱이 흡수액의 장기 사용은 지역 주민들의 악취 관련 민원을 증가시키는 문제점을 초래하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 흡수액의 효율적인 재활용 처리를 통해 흡수액 교체 및 폐흡수액 처리에 소요되는 비용을 줄일 수 있고, 적정 시점의 흡수액 교체를 유도하여 분진 및 오염물질, 악취물질의 제거 효율을 증대시킬 수 있는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 수세식 방지시설에서 배출되는 폐흡수액을 공급받도록 연결되고 미생물을 이용하여 흡수액 내 악취성분을 분해 처리하는 미생물 처리 장치와; 상기 미생물 처리 장치에서 처리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 흡수액에 존재하는 미생물을 부상시켜 분리 회수하는 미생물 회수 장치와; 상기 미생물 회수 장치에서 미생물이 분리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 흡수액을 여과하여 잔류 이물질을 제거하는 막 분리 장치를 포함하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치를 제공한다.
여기서, 상기 미생물 처리 장치는 탈질균에 의한 처리가 이루어지는 무산소조와; 산기관이 구비되고 질산화균을 포함하는 호기성 미생물에 의한 처리가 이루어지는 호기성조를 포함하며 상기 무산소조와 호기성조는 이동통로부를 통해 흡수액이 순차적으로 통과하도록 연결되고, 상기 무산소조와 호기성조 사이에 흡수액의 순환을 위한 별도의 내부 순환용 배관 및 펌프가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무산소조와 호기성조의 내부에는 정류공이 형성된 정류벽과 격벽이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미생물 회수 장치는 미생물 처리 장치로부터 이송 펌프에 의해 이송된 흡수액에서 미생물이 미세기포에 의해 부상하여 분리되는 부상 분리 장치를 포함하고, 상기 부상 분리 장치는 상기 이송 펌프에 의해 이송되는 흡수액과 함께 미세기포가 공급되어 미생물이 부상되는 부상 분리조와; 상기 부상 분리조의 흡수액에서 부상한 미생물을 분리하는 스키머와; 상기 흡수액에 미세기포를 공급하기 위한 미세기포 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부상 분리조는 상기 이송 펌프에 의해 이송되는 흡수액과 미세기포 발생 장치에 의해 공급되는 미세기포가 유입되어 혼합되는 혼합실과; 상기 혼합실과 격벽에 의해 구획되어 미생물의 부상이 이루어지는 부상실과; 상기 부상실 내 흡수액에서 스키머에 의해 분리된 미생물이 배출되어 별도 저장되는 미생물 회수조와; 상기 부상실에서 미생물이 분리된 흡수액이 저장되는 처리액조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 막 분리 장치는 상기 미생물 회수 장치로부터 이송 펌프에 의해 이송되는 흡수액을 여과하는 막 모듈과; 상기 막 모듈을 통과하여 이물질이 제거된 흡수액이 저장되고 저장된 흡수액이 수세식 방지시설에 공급될 수 있도록 수세식 방지시설과 배관을 통해 연결되는 저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 본 발명에 따르면, 수세식 방지시설의 폐흡수액을 재사용 가능하게 처리하는 장치로서 미생물 처리 장치, 미생물 회수 장치, 막 분리 장치로 구성되는 새롭고 진보된 흡수액 재활용 처리 장치를 제공함으로써 흡수액 처리 시설을 더욱 콤팩트하게 구성하는 것이 가능하다.
또한, 부지가 부족하여 폐수 처리장을 보유하지 않은 공장에서 수세식 방지시설에 악취물질의 산화 처리를 위한 전처리 시스템과 함께 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치를 적용할 경우, 악취 제거 효율의 향상이 가능하고, 적정 시점의 주기적인 흡수액 교체를 통해 악취 제거 효율의 유지 운용이 가능해진다.
또한, 축열식 소각로인 RTO(Regenerative Thermal Oxidizer) 없이 악취 민원에 대응할 수 있고, 이를 통한 비용 절감의 이점이 있게 된다.
또한, 폐흡수액의 재활용을 통해 용수 사용량 및 폐수 발생량을 저감할 수 있고, 용수 구매비 및 폐수 처리비 등 폐흡수액 교체에 소요되는 운영 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 수세식 방지시설의 스크러버를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡수액 재활용 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡수액 재활용 처리 장치에서 미생물 처리장치와 미생물 회수 장치, 막 분리 장치의 구성을 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 종래기술 및 본 발명에 따른 폐수 처리 공정을 비교하기 위해 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 출원인 및 발명자는 주조 공정 등에서 배출되어 수세식 방지시설로 유입되는 배출가스를 산화제를 이용하여 산화 처리함과 더불어, 배출가스에 포함된 미반응 산화제를 이용하여 수세식 방지시설 내 흡수액을 산화 처리함으로써 배출가스 및 흡수액 내 악취물질을 분해하는 『 수세식 방지시설의 악취물질 전처리 시스템 』을 특허 출원한 바 있다(특허출원번호 10-2012-0055042, 2012.5.23. 출원).
상기 특허의 전처리 시스템에서는, 난류 상태로 스크러버의 챔버로 이동 및 유입되는 배출가스에 산화제를 함유하는 산화수를 미립자 형태로 분사하여, 산화수 내 산화제에 의해 배출가스가 산화 처리되도록 함으로써 악취물질이 분해 및 저감된 상태의 배출가스가 스크러버의 챔버로 유입될 수 있도록 한다.
또한, 상기 배출가스와 함께 스크러버의 챔버 내로 유입된 뒤 흡수액에 포집된 미반응 산화제에 의해, 스크러버의 챔버 내 흡수액이 산화될 수 있도록 함으로써 흡수액 내 악취물질이 분해될 수 있도록 하고, 이를 통해 흡수액의 악취 포집 능력을 향상시켜 수세식 방지시설의 악취 제거 효율을 증대시킨다.
그러나, 이러한 전처리 시스템을 적용하여 수세식 방지시설의 향상된 악취 제거 효율을 유지하기 위해서는 주기적인 흡수액 교체가 필요하며, 수세식 방지시설이 구비된 공장 내에 별도의 폐수 처리장이 없는 경우에는 주기적인 흡수액 교체가 어려워 악취 제거 효율의 유지가 곤란한 바, 상기한 산화 처리 기술을 적용하는데 있어서 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 수세식 방지시설의 악취물질 전처리 시스템과 관련된 발명으로서, 공장 내에 별도의 폐수 처리장이 없는 수세식 방지시설의 흡수액을 재사용 가능하게 처리하도록 구성됨으로써 흡수액의 악취 제거 효율 향상, 용수 구매비 및 폐수 처리비 절감을 도모할 수 있는 흡수액 재활용 처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치를 적용할 경우, 공장 내 폐수 처리장이 없는 경우에도 흡수액의 주기적인 교체가 가능하고, 이에 산화 처리 기술의 적용 효과를 극대화할 수 있으며, 결국 수세식 방지시설에서의 악취 배출 저감을 달성할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 흡수액 재활용 처리 장치의 구성을 나타내는 도면으로, 용탕주입 공정 등에서 발생하는 가스는 아민류, 페놀류 등의 악취성분을 포함하며, 도시된 바와 같이, 이러한 가스는 건식 집진 장치(101)에서의 분진 제거 과정을 거친 후 스크러버와 같은 수세식 방지시설(110)로 이송되어 흡수액에 의해 처리된다.
이때, 산화수발생장치(103) 및 분무장치(104)를 포함하는 악취물질 전처리 시스템(102)에 의해, 산화제를 함유한 산화수가 미립자 형태로 스크러버의 챔버(도 1에서 도면부호 2임)로 유입되는 배출가스에 분사되고, 이에 배출가스에 분사된 산화수 내 산화제에 의해 배출가스의 1차적인 산화 및 챔버 내 흡수액의 2차적인 산화가 이루어지게 된다.
또한, 스크러버의 챔버에서 사용된 폐흡수액에 대해 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치(200)를 이용하여 재사용이 가능하도록 재활용 처리한 뒤, 다시 스크러버의 챔버에 공급하여 배출가스를 처리하는데 사용될 수 있도록 한다.
이때, 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치(200)에서는, 스크러버의 챔버로부터 사용 후 배출되는 폐흡수액을 미생물을 이용하여 처리하는 과정, 상기 미생물을 이용하여 처리한 흡수액에서 미생물을 회수하는 과정, 그리고 미생물이 회수된 흡수액에서 잔류하는 부유물질 및 유기물질을 제거하는 과정으로 폐흡수액을 처리하고, 이렇게 처리된 흡수액을 다시 수세식 방지시설(110)인 스크러버의 챔버로 공급하게 된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 흡수액 재활용 처리 장치(200)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 스크러버의 챔버에서 배출되는 폐흡수액을 공급받도록 연결되고 미생물을 이용하여 흡수액 내 악취성분을 분해 처리하는 미생물 처리 장치(210)와, 상기 미생물 처리 장치(210)에서 처리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 흡수액 내 미생물을 부상시켜 분리 회수하는 미생물 회수 장치(220)와, 상기 미생물 회수 장치(220)에서 미생물이 분리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 막 모듈을 통해 흡수액을 여과하여 흡수액에 잔류하는 부유물질 및 유기물질을 분리 제거하는 막 분리 장치(230)를 포함하여 구성된다.
바람직한 실시예에서, 상기 미생물 처리 장치(210)를 지하에 설치한 뒤 복개하고, 그 상부에 미생물 회수 장치(220)와 막 분리 장치(230)를 설치하여 배치하는 경우, 협소한 장소에서 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치(200)를 구축하는 것이 가능해진다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 흡수액 재활용 처리 장치의 각 구성에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡수액 재활용 처리 장치에서 미생물 처리 장치(210)와 미생물 회수 장치(220), 막 분리 장치(230)의 각 구성을 상세히 도시한 도면으로, 먼저 스크러버에서 사용된 폐흡수액은 펌프(도 1에서 도면부호 3의 펌프이거나 별도 연결 배관의 펌프가 될 수 있음)에 의해 미생물 처리 장치(210)로 이송되고, 미생물 처리 장치(210)에서는 미생물을 이용하여 폐흡수액 내에 존재하는 아민류, 폐놀류 등의 악취성분을 분해하게 된다.
본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치를 특허출원번호 10-2012-0055042의 전처리 시스템과 함께 수세식 방지시설에 적용할 경우, 흡수액으로 일반 공업용수를 사용할 수 있고, 이때 스크러버의 챔버로부터 미생물 처리 장치(210)로는 유기산 등의 분해 분산물이 함유된 폐흡수액이 이송된다(도 2 참조).
도 3에 나타낸 바와 같이, 미생물 처리 장치(210)는 무산소조(211), 호기성조(214), 내부 순환용 배관(219) 및 펌프(219a), 공기공급장치(217) 및 산기관(218), 1차 정류벽(212), 2차 정류벽(215), 격벽(213,216)을 포함하여 구성된다.
이러한 구성의 미생물 처리 장치(210)에서 펌프에 의해 스크러버의 챔버로부터 이송되는 폐흡수액이 무산소조(211)로 유입될 수 있도록 무산소조(211)의 유입구부에는 스크러버의 챔버로부터 배관(111)이 연결된다.
스크러버에서 흡수액에 의한 악취 제거의 효율을 유지하기 위해서는 주기적인 흡수액 교체(예를 들어, 1 회/일)가 필요하며, 따라서 흡수액의 주기적인 교체 시점, 즉 설정된 흡수액 교체 시점에 맞추어 스크러버의 챔버 내 폐흡수액을 배출하여 미생물 처리 장치(210)로 이동시키고, 미생물 처리 장치(210), 미생물 회수 장치(220) 및 막 분리 장치(230)를 거쳐 재활용 처리된 흡수액을 스크러버의 챔버 내에 다시 투입하여 재사용하게 된다.
이때, 막 분리 장치(230)에서 최종적으로 처리된 흡수액은 후술하는 바와 같이 저장조(234)에 일단 저장된 후, 저장조(234)와 스크러버의 챔버 사이에 연결된 배관(미도시)을 통해 챔버 내부로 투입되도록 할 수 있다.
물론, 재사용 가능하게 처리되어 상기 저장조(234)에 저장된 흡수액은 스크러버의 흡수액 교체가 이루어지는 정해진 교체 시간 동안 배관의 펌프를 통해 챔버 내부로 투입되거나, 또는 배출가스 처리 공정 동안 펌프를 이용하여 압송 후 분사노즐을 통해 분사시키는 방식으로 챔버 내부로 투입하는 것이 가능하다.
또한, 무산소조(211) 내에서 처리된 흡수액이 호기성조(214)로 이동하여 처리될 수 있도록 무산소조(211)의 상부와 호기성조(214)의 상부 사이에는 흡수액 이동을 위한 배관 등을 연결하여 이루어지는 이동통로(211a)가 구비된다.
이에 미생물 처리 장치(210)는 무산소조(211)와 호기성조(214)가 상류측과 하류측에서 서로 연결된 구성을 가지며, 스크러버의 챔버로부터 배출된 폐흡수액이 무산소조(211)와 호기성조(214)를 순차적으로 통과하는 동안 미생물에 의한 처리가 이루어진다.
또한, 무산소조(211)와 호기성조(214) 사이에서 흡수액의 순환이 이루어질 수 있도록 호기성조(214)로부터 무산소조(211)로 연결되는 별도의 내부 순환용 배관(219)이 설치되고, 이 내부 순환용 배관(219)에는 호기성조(214)의 흡수액을 다시 무산소조(211)로 이송시키기 위한 펌프(219a)가 설치된다.
더불어, 상기 무산소조(211)와 호기성조(214)의 각 내부에는 폐흡수액의 단회류(처리되지 않고 흘러나감)를 방지하기 위해 정류벽(212,215)과 격벽(213,216)을 각각 설치하며, 도 3에 예시된 바와 같이, 스크러버의 챔버로부터 폐흡수액이 이송되어 배관(111) 및 유입구부를 통해 무산소조(211)의 상류실로 유입되면, 상류실의 흡수액이 정류벽(1차 정류벽)(212)의 정류공을 통해 무산소조의 중앙실로 이동하고, 이어 격벽(213) 하측 공간을 통해 하류실로 이동한 후, 이동통로(211a)를 통해 호기성조(214)로 이동하게 된다.
이와 마찬가지로, 무산소조(211)에서 처리된 흡수액이 호기성조(214)로 유입되면, 호기성조의 상류실로 유입된 흡수액이 정류벽(1차 정류벽)(215)의 정류공을 통해 호기성조의 중앙실로 이동하고, 이어 격벽(216) 하측 공간을 통해 하류실로 이동한 후, 배출구부에 연결된 배관(221)을 통해 미생물 회수 장치(220)로 이동하게 된다.
또한, 상기 호기성조(214) 내 하부에는 블로워와 같은 공기공급장치(217)에 의해 공급되는 공기를 흡수액 내에 공급하기 위한 산기관(218)이 설치되고, 흡수액의 처리시에 공기공급장치(217)에 의해 공급되는 공기를 산기관(218)을 통해 호기성조(214) 내부로 공급하게 된다.
이러한 구성의 미생물 처리 장치(210)에서는 무산소조(211)에서 증식하는 탈질균과 호기성조(214)에서 증식하는 질산화균 등의 호기성 미생물을 이용하여 흡수액 내 아민류, 페놀류 등의 악취성분을 분해하게 된다.
폐흡수액 내에는 아민류, 암모니아, NO3-N이 공존하는데, 아민류와 암모니아는 호기성조(214)에서 질산화균에 의해 NO3-N으로 산화되고, 이어 내부 순환용 배관(219) 및 펌프(219a)에 의해 무산소조(211)로 이송된 뒤, 무산소조 내에서 질소(N2)로 환원된다.
이와 같이 폐흡수액 내 NO3-N은 무산소조(211)에서 질소로 환원되어 날아가며, 폐놀류 등의 유기물질은 무산소조(211)에서 탈질균의 영양원이 되어 일부가 제거되고, 그 나머지는 호기성조(214)에서 호기성 미생물들에 의해 분해된다.
한편, 미생물 처리 장치에서 미생물을 이용하여 처리한 흡수액을 수세식 방지시설의 흡수액으로 재활용하기 위해서는 흡수액에 존재하는 미생물을 제거하는 과정이 반드시 필요하다.
미생물 처리된 흡수액 내에서 미생물을 제거하기 위하여 침전 처리 및 모래여과 공정 등을 이용할 수 있으나, 이들 공정의 경우 긴 체류시간을 필요로 하기 때문에 많은 부지가 소요되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 흡수액 재활용 장치에서는 하기와 같은 미생물 회수 장치(220) 및 막 분리 장치(230)를 적용하여 상기한 단점을 보완한다.
먼저, 호기성조(214)의 배출구부에 배관(221)을 통해 미생물 회수 장치(220)가 연결되며, 미생물 처리 장치(210)의 호기성조(214)와 미생물 회수 장치(220) 사이를 연결하는 배관(221)에 1차 이송 펌프(221a)가 설치된다.
또한, 미생물 회수 장치(210)는 상기 1차 이송 펌프(221a)와, 미세기포를 이용하여 미생물을 부상시켜 분리하는 부상 분리 장치(222)로 구성되고, 여기서 부상 분리 장치(222)는 부상 분리조(223), 스키머(224), 미세기포 발생 장치(227)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 부상 분리조(223)는 흡수액과 미세기포가 유입되어 혼합되는 혼합실(223a), 상기 혼합실(223a)과 격벽(223a')에 의해 구획되어 미생물의 부상이 이루어지는 부상실(223b), 그리고 상기 부상실(223b) 내 흡수액에서 스키머(224)에 의해 분리된 미생물이 배출되어 별도 저장되는 미생물 회수조(223c), 상기 부상실(223b)에서 미생물이 분리된 흡수액이 임시 저장되는 처리액조(223d)를 포함하여 구성된다.
상기 미세기포 발생 장치(227)는 흡수액에 미세기포를 공급하기 위한 장치로서, 바람직한 예로 액체 내에 평균 직경 30 ㎛의 미세기포가 혼입되어 있는 기체-액체 혼합물을 공급할 수 있는 것이 이용될 수 있다.
상기 미세기포 발생 장치(227)는 도 3에 예시된 바와 같이 처리액조(223d)로부터 공급받은 흡수액에 공기를 혼합하여 흡수액 내에 다량의 미세기포가 분산된 기체-액체 혼합물을 공급하는 구성이 될 수 있다.
미세기포 발생 장치(227)에 의해 공급되는 기체-액체 혼합물은 1차 이송 펌프(221a)에 의해 이송되는 흡수액과 혼합되어 부상 분리조(223)의 혼합실(223a)에 공급되며, 미생물 처리 장치(210)로부터 이송된 흡수액이 미세기포 발생 장치(227)에 의해 공급된 미세기포와 상기 혼합실(223a)에서 혼합된 뒤 부상 분리조(223)의 부상실(223b)로 이동하게 된다.
또한, 부상실(223b)에서는 미세기포를 이용한 부상 분리가 이루어지는데, 부상실 내 상부의 액면 위치에 설치된 스키머(skimmer)(224)에 의해 부상실 내에서 미세기포에 의해 부상된 미생물이 흡수액으로부터 분리되어 미생물 회수조(223c)로 배출된다.
상기 스키머(224)로는 액면상에 부유하는 미생물을 걷어올림 방식으로 분리하여 부상실(223b) 외부로 배출시키는 컨베이어 형태의 스키머가 사용될 수 있으며, 이 컨베이어 형태의 스키머는 벨트(225)에 걷어올림부재(226)가 설치된 구성이 될 수 있다.
이에 스키머(224)에서는, 컨베이어 구동시에 벨트(225) 및 걷어올림부재(226)가 이동되면서, 상기 걷어올림부재(226)가 미세기포에 의해 흡수액의 액면상으로 부상한 미생물을 벨트(225) 위로 걷어올려 주게 되고, 이어 벨트(225) 위의 미생물은 후단부 측에 위치한 미생물 회수조(223c)로 배출될 수 있게 된다.
이러한 구성에서 미생물 회수조(223c)로 모아진 미생물은 다시 미생물 처리 장치(210)의 호기성조(214)로 반송되어 이용될 수 있도록 하고, 부상실(223b)에서 미생물이 분리 제거된 흡수액은 처리액조(223d)로 이동되어 모아진 뒤 막 분리 장치(230)로 이송된다.
상기 처리액조(223d)의 흡수액을 막 분리 장치(230)로 이송하기 위해 미생물 회수 장치(220)와 막 분리 장치(230) 사이에는 배관(231) 및 2차 이송 펌프(232)가 설치되는데, 이에 막 분리 장치(230)는 미생물 회수 장치(220)의 처리액조(223d)로부터 연결된 배관(231)에 설치되는 상기 2차 이송 펌프(232)와, 이송된 흡수액을 여과하여 흡수액 내에 잔류하는 입자들, 즉 각종 부유물질 및 유기물질 등의 이물질을 제거하는 MF(Micro Filtration) 막 모듈(233)을 포함하여 구성된다.
또한, 최종 처리된 흡수액, 즉 막 분리 장치(230)에서 막 모듈(233)을 통과하여 이물질이 제거된 상태의 흡수액은 저장조(234)에 일시 저장되며, 이후 저장조(234)에 저장된 흡수액은 스크러버의 챔버로 투입되어 배출가스 처리를 위한 용도로 재사용된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따르면, 수세식 방지시설의 폐흡수액을 재사용 가능하게 처리하는 장치로서 미생물 처리 장치, 미생물 회수 장치, 막 분리 장치로 구성되는 새롭고 진보된 흡수액 재활용 처리 장치를 제공함으로써 흡수액 처리 시설을 더욱 콤팩트하게 구성하는 것이 가능하다.
또한, 부지가 부족하여 폐수 처리장을 보유하지 않은 공장에서 수세식 방지시설에 악취물질의 산화 처리를 위한 전처리 시스템과 함께 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치를 적용할 경우, 악취 제거 효율의 향상이 가능하고, 적정 시점의 주기적인 흡수액 교체를 통해 악취 제거 효율의 유지 운용이 가능해진다.
또한, 축열식 소각로인 RTO(Regenerative Thermal Oxidizer) 없이 악취 민원에 대응할 수 있고, 이를 통한 비용 절감의 이점이 있게 된다.
또한, 폐흡수액의 재활용을 통해 용수 사용량 및 폐수 발생량을 저감할 수 있고, 용수 구매비 및 폐수 처리비 등 폐흡수액 교체에 소요되는 운영 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 4는 종래기술 및 본 발명에 따른 폐수 처리 공정을 비교하기 위해 나타낸 도면으로, 주조공장 등의 공장 내에 부지가 부족하여 폐수 처리장이 없는 경우, 암모니아(NH3) 및 아민류 등의 악취물질을 제거하기 위해 수세식 방지시설의 흡수액으로 인산 또는 황산을 사용하는데, 취급의 안정성 및 시설물 부식 문제 때문에 인산을 주로 많이 사용하고 있다.
또한, 1주 정도 사용 후 발생하는 폐흡수액은 pH가 4 이하로 낮고, T-P(Total phosphate), T-N(Total Nitrogen), 암모니아 및 유기물이 고농도로 존재한다.
이러한 폐흡수액을 미생물로 처리하기 위해서는 pH 조정(pH 4 → 8), 응집침전(Mg2 + + NH4 + + PO4 3 - → MgNH4PO4)하여 T-N, 암모니아의 농도를 적정수준으로 낮추는 것이 필요하다.
미생물 처리된 처리수의 재활용을 위해서는 일반적으로 침전, 모래여과, 활성탄 여과가 필요하며, 수세식 방지시설 내 미생물 증식에 의한 압력손실을 예방하기 위해서는 처리수의 잔류 미생물을 소독 처리해야 한다.
이와 같이 처리 시설을 설치하는 경우 많은 부지가 소요되고, 운영 또한 어렵기 때문에 주조공장만 독립되어 설치된 경우에서 대부분 폐흡수액을 위탁 처리하고 있다.
반면, 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치를 특허출원번호 10-2012-0055042의 『 수세식 방지시설의 악취물질 전처리 시스템 』과 함께 수세식 방지시설에 적용할 경우, 흡수액으로 일반 공업용수를 사용하기 때문에 폐흡수액이 pH 7 내외로 유지되고, 폐흡수액 내에 고농도의 T-P가 존재하지 않는다.
그리고, T-N의 대부분이 ㆍOH에 의해 산화되므로 미생물에 독성이 있는 NH3 보다 NO2 및 NO3가 많이 존재하게 되어 전처리 없이 미생물 처리가 용이하고, NO2 및 NO3는 미생물 처리시 무산소조의 탈질을 통해 N2로 제거하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치에서 처리수(재활용 처리된 폐흡수액)의 재활용을 위해서 부상 분리와 막 분리를 적용함으로써 소요 부지를 줄일 수 있고, 부상 분리 및 막 분리에서 회수된 미생물을 미생물 처리 장치의 미생물 처리조에 다시 주입하여 처리조 내의 미생물을 고농도로 유지함으로써 악취물질 등 유기물의 분해효율을 높게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 흡수액 재활용 처리 장치를 적용할 경우, 미생물 처리 장치를 지하에 설치하여 복개하고 그 상부에 미생물 회수 장치와 막 분리 장치를 설치하는 경우 종래의 폐수 처리장 대비 20 ~ 30% 정도의 부지만이 소요될 것으로 예상된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
101 : 전처리 시스템 110 : 수세식 방지시설
200 : 흡수액 재활용 처리 장치 210 : 미생물 처리 장치
211 : 무산소조 212 : 정류벽
213 : 격벽 214 : 호기성조
215 : 정류벽 216 : 격벽
217 : 공기공급장치 218 : 산기관
219 : 내부 순환용 배관 219a : 펌프
220 : 미생물 회수 장치 221 : 배관
221a : 이송 펌프 222 : 부상 분리 장치
223 : 부상 분리조 223a : 혼합실
223a' : 격벽 223b : 부상실
223c : 미생물 회수조 223d : 처리액조
224 : 스키머 227 : 미세기포 발생 장치
230 : 막 분리 장치 231 : 배관
232 : 이송 펌프 233 : 막 모듈
234 : 저장조

Claims (6)

  1. 수세식 방지시설에서 배출되는 폐흡수액을 공급받도록 연결되고 미생물을 이용하여 흡수액 내 악취성분을 분해 처리하는 미생물 처리 장치와;
    상기 미생물 처리 장치에서 처리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 흡수액에 존재하는 미생물을 부상시켜 분리 회수하는 미생물 회수 장치와;
    상기 미생물 회수 장치에서 미생물이 분리된 흡수액을 공급받도록 연결되고 흡수액을 여과하여 잔류 이물질을 제거하는 막 분리 장치;
    를 포함하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미생물 처리 장치는
    탈질균에 의한 처리가 이루어지는 무산소조와;
    산기관이 구비되고 질산화균을 포함하는 호기성 미생물에 의한 처리가 이루어지는 호기성조;
    를 포함하며, 상기 무산소조와 호기성조는 이동통로부를 통해 흡수액이 순차적으로 통과하도록 연결되고, 상기 무산소조와 호기성조 사이에 흡수액의 순환을 위한 별도의 내부 순환용 배관 및 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 무산소조와 호기성조의 내부에는 정류공이 형성된 정류벽과 격벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 미생물 회수 장치는 미생물 처리 장치로부터 이송 펌프에 의해 이송된 흡수액에서 미생물이 미세기포에 의해 부상하여 분리되는 부상 분리 장치를 포함하고,
    상기 부상 분리 장치는
    상기 이송 펌프에 의해 이송되는 흡수액과 함께 미세기포가 공급되어 미생물이 부상되는 부상 분리조와;
    상기 부상 분리조의 흡수액에서 부상한 미생물을 분리하는 스키머와;
    상기 흡수액에 미세기포를 공급하기 위한 미세기포 발생 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 부상 분리조는
    상기 이송 펌프에 의해 이송되는 흡수액과 미세기포 발생 장치에 의해 공급되는 미세기포가 유입되어 혼합되는 혼합실과;
    상기 혼합실과 격벽에 의해 구획되어 미생물의 부상이 이루어지는 부상실과;
    상기 부상실 내 흡수액에서 스키머에 의해 분리된 미생물이 배출되어 별도 저장되는 미생물 회수조와;
    상기 부상실에서 미생물이 분리된 흡수액이 저장되는 처리액조;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 막 분리 장치는
    상기 미생물 회수 장치로부터 이송 펌프에 의해 이송되는 흡수액을 여과하는 막 모듈과;
    상기 막 모듈을 통과하여 이물질이 제거된 흡수액이 저장되고 저장된 흡수액이 수세식 방지시설에 공급될 수 있도록 수세식 방지시설과 배관을 통해 연결되는 저장조;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수세식 방지시설의 흡수액 재활용을 위한 처리 장치.
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