KR101460731B1 - 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법으로서, 저장조에 저장되어 있는 정수슬러지를 건조기로 이송시켜 건조시키는 건조 단계; 상기 건조기에서 건조된 정수슬러지를 파쇄기로 이송시켜 파쇄시키는 파쇄 단계; 상기 파쇄기에서 파쇄된 파쇄슬러지를 소성기로 이송시켜 소성 처리함으로써 파쇄슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 농축시키는 소성 단계; 소성 처리된 파쇄슬러지를 반응기로 이송시켜 황산 또는 염산을 투입하고 교반하여 혼합 반응시키고, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 여액 중으로 용출시키는 반응 단계; 반응 완료 후, 혼합물을 여과기로 이송시키고, 상기 혼합물로부터 고형물을 여과시켜 알루미늄이 포함된 액상의 재생 응집제를 회수하는 여과 단계; 및 회수된 액상의 재생 응집제는 응집제탱크로 이송시켜 저장하고, 고액 분리된 고형의 잔여슬러지는 슬러지탱크로 이송시켜 저장하는 저장 단계;를 포함하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법을 제공한다.

Description

정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법 및 그 장치{METHOD FOR COLLECTING HIGHLY CONCENTRATED COAGULANT RECYCLED FROM WATER-TREATMENT SLUDGE AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 정수슬러지로부터 응집제를 회수하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정수 처리 공정에서 발생되는 정수슬러지에 포함된 알루미늄을 고농도로 회수하여 수처리용 응집제로 재활용할 수 있는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 정수장의 정수 처리 공정에서 발생하는 침전물을 정수슬러지라고 한다.
도 1은 종래의 정수슬러지의 발생 과정을 도시한 개략도인데, 정수슬러지는 주로 침사지나 침전지 등에서 발생하게 되고, 침사지에서는 10-6m 이상의 입자들이 자연 침강에 의해 제거되어 슬러지로 배출되고, 10-6 ~ 10-8m의 입자는 자연 침강이나 여과 등에 의해 직접 제거되지 않기 때문에 침전지에서 응집제를 이용하여 플록을 만들어 침강시켜 슬러지로 배출된다.
이와 같이, 정수슬러지에는 원수 중에 함유되어 있는 입자상의 물질들이 고농도로 농축된 형태로 존재하게 되고, 그 주성분은 SiO2, Al2O3, Fe2O3 등이며, 유기물과 크롬, 망간, 납, 카드뮴과 같은 중금속 물질도 함유되어 있다.
또한, 정수슬러지는 우리나라에서 전국적으로 50만톤 가량이 발생하고 있고, 서울시의 6개 정수장에서 발생하는 정수슬러지만 해도 매년 약 12만톤이 발생하고 있으며, 단순 매립, 소각, 비료화, 해양투기, 고화 및 용융 등의 방법으로 폐기 처리해 왔는데, 그 처리에 막대한 비용이 소요되고 있다.
이러한 종래의 정수슬러지의 처리 방법은 매립시 침출수가 발생하여 매립지 및 주변 환경 오염의 원인이 되고, 소각시에 발생하는 오염물질로 인하여 대기오염이 문제되며, 비료화의 경우 중금속에 의한 토양 오염이 야기되고, 해양투기시 해양오염의 원인이 되는 문제가 있다.
더욱이, 현재 매립지가 절대 부족하게 되었고, 관련 국내 규제의 강화 및 해양 투기에 대한 국제적 규제 움직임, 고가의 처리 비용 등의 문제들로 인하여, 최근 정수슬러지의 양을 줄이고 재활용을 촉진하기 위한 연구와 노력들이 다각적으로 검토되고 있다.
보통, 정수 처리 과정에서 원수의 탁질을 제거하기 위하여 알루미늄이 함유되어 있는 PAC 등의 응집제가 주입되는데, 이러한 알루미늄은 응집, 침전, 여과 등을 거쳐서 최종적으로 정수슬러지에 상당량 포함되게 된다.
이와 관련하여, 국외에서는 1992년에 조성막(composite membrane)을 이용하여 정수슬러지로부터 알루미늄을 선택적으로 회수하는 연구가 있었으나, 조성막은 가격이 매우 고가이어서 실용화되기 어려운 문제가 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제0148444호에는 슬러지를 산성화시켜 알루미늄을 추축하고 추출제를 사용하여 이를 회수하는 슬러지 내의 알루미늄 회수 공정이 개시되어 있으나, 정수슬러지에 포함된 부식산(humic acid), 풀브산(fulvic acid), 휴민산(humin acid) 등의 각종 유기물이 알루미늄의 회수를 방해하여 회수되는 재생 응집제의 농도가 낮아질 뿐만 아니라 과도한 산의 소비를 유발하여 경제성이 저하되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제0148444호(1998. 5.26. 등록)
본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 응집제의 회수를 방해하는 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 알루미늄을 높은 회수율과 고농도로 회수할 수 있고, 산 처리를 통하여 정수슬러지에 다량 함유된 불용성의 수산화알루미늄과 반응하여 알루미늄을 쉽게 용출시켜 하·폐수의 총인처리 및 수처리용 응집제로 재활용이 용이하며, 재생 응집제를 비교적 저비용으로 회수할 수 있고, 하·폐수의 처리 공정에 사용하였던 고가의 응집제에 소요되던 비용을 크게 절감할 수 있는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법 및 그 장치의 제공에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법으로서, 저장조에 저장되어 있는 정수슬러지를 건조기로 이송시켜 건조시키는 건조 단계; 상기 건조기에서 건조된 정수슬러지를 파쇄기로 이송시켜 파쇄시키는 파쇄 단계; 상기 파쇄기에서 파쇄된 파쇄슬러지를 소성기로 이송시켜 소성 처리함으로써 파쇄슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 농축시키는 소성 단계; 소성 처리된 파쇄슬러지를 반응기로 이송시켜 황산 또는 염산을 투입하고 교반하여 혼합 반응시키고, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 여액 중으로 용출시키는 반응 단계; 반응 완료 후, 혼합물을 여과기로 이송시키고, 상기 혼합물로부터 고형물을 여과시켜 알루미늄이 포함된 액상의 재생 응집제를 회수하는 여과 단계; 및 회수된 액상의 재생 응집제는 응집제탱크로 이송시켜 저장하고, 고액 분리된 고형의 잔여슬러지는 슬러지탱크로 이송시켜 저장하는 저장 단계;를 포함하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법을 제공한다.
이때, 상기 소성 단계는 600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 소성 처리하는 것에도 그 특징이 있다.
게다가, 상기 반응 단계는 pH 2 내지 3의 조건에서 0.5 내지 2 시간 동안 교반하여 혼합 반응시키는 것에도 그 특징이 있다.
뿐만 아니라, 상기 재생 응집제는 액상의 염화알루미늄 또는 황산알루미늄인 것에도 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치로서, 저장조에 저장되어 있는 정수슬러지를 건조기로 이송시키는 제1이송컨베이어; 유입된 정수슬러지를 건조시키는 건조기; 상기 건조기에서 건조된 정수슬러지를 파쇄기로 이송시키는 제2이송컨베이어; 유입된 건조된 정수슬러지를 파쇄시키는 파쇄기; 상기 파쇄기에서 파쇄된 파쇄슬러지를 소성기로 이송시키는 제3이송컨베이어; 유입된 파쇄슬러지를 소성 처리함으로써 파쇄슬러지에 포함된 유기물을 제거하고 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 농축시키는 소성기; 소성 처리된 파쇄슬러지를 반응기로 이송시켜 이송시키는 제4이송컨베이어; 소성 처리된 파쇄슬러지에 산저장탱크로부터 황산 또는 염산을 투입하고 교반기로 교반하여 혼합 반응시키고, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 여액 중으로 용출시키는 반응기; 상기 반응기에서 혼합 반응된 혼합물을 이송배관을 통하여 여과기로 이송시키는 이송펌프; 상기 혼합물로부터 고형물을 여과시켜 알루미늄이 포함된 액상의 재생 응집제를 회수하는 여과기; 회수된 액상의 재생 응집제가 이송 저장되는 응집제탱크; 상기 여과기에서 고액 분리된 고형의 잔여슬러지가 이송 저장되는 슬러지탱크; 및 장치의 작동을 제어하는 제어반;를 포함하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치를 제공한다.
여기서, 상기 제1이송컨베이어는 유입량 측정기가 설치되고, 상기 유입량 측정기는 상기 건조기로 유입되는 정수슬러지의 유입량의 측정값을 상기 제어반으로 보내며, 상기 제어반은 측정값을 연산 처리하여 상기 건조기로 유입되는 정수슬러지의 유입량을 제어하는 것에도 그 특징이 있다.
더불어, 상기 소성기는 내부에 온도 계측기가 설치되어 상기 제어반에 의하여 소정의 소성 온도가 유지되도록 제어되는 것에도 그 특징이 있다.
이와 함께, 상기 산저장탱크와 반응기는 공급관으로 연결되고, 상기 공급관에는 상기 반응기로 산이 적정량이 공급될 수 있도록 공급펌프와 조절밸브가 설치되어 있는 것에도 그 특징이 있다.
나아가, 상기 반응기는 내부에 pH 측정기가 설치되어 있는 것에도 그 특징이 있다.
아울러, 상기 여과기는, 고압의 압착력을 이용하여 고액 분리시키는 필터프레스이고, 상기 필터프레스에는 압력 측정기가 설치되어 압착력을 제어할 수 있는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 응집제의 회수를 방해하는 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 알루미늄을 높은 회수율과 고농도로 회수할 수 있고, 산 처리를 통하여 정수슬러지에 다량 함유된 불용성의 수산화알루미늄과 반응하여 알루미늄을 쉽게 용출시켜 하·폐수의 총인처리 및 수처리용 응집제로 재활용이 용이하며, 재생 응집제를 비교적 저비용으로 회수할 수 있고, 하·폐수의 처리 공정에 사용하였던 고가의 응집제에 소요되던 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 정수슬러지의 발생 과정을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 제어반을 나타낸 블록도.
도 4는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법의 플로우차트.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치는 정수처리 후에 발생되는 정수슬러지의 내부에 포함된 알루미늄을 고농도로 회수하여 수처리용 응집제로 재활용할 수 있는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치에 관한 것으로, 저장조(100), 건조기(200), 파쇄기(300), 소성기(400), 반응기(500), 산저장탱크(600), 여과기(700), 응집제탱크(800), 슬러지탱크(900)와 제1,2,3,4이송컨베이어(150,250,350,450)를 포함하여 이루어진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 저장조(100)는 정수장의 정수 처리 공정으로부터 발생한 정수슬러지가 저장되는 공간을 구성한다.
상기 건조기(200)는 상기 저장조(100)로부터 유입된 정수슬러지를 건조시키는 것으로, 상기 저장조(100)와 건조기(200)의 사이에는 제1이송컨베이어(150)가 연결되어 상기 저장조(100)에 저장되어 있는 정수슬러지를 상기 건조기(200)로 이송시킨다.
이때, 상기 제1이송컨베이어(150)는 후방에 상기 건조기(200)로 유입되는 정수슬러지의 양을 측정할 수 있는 유입량 측정기(151)가 설치되는 것이 바람직하고, 도 3과 같이 상기 유입량 측정기(15)는 정수슬러지의 양을 측정하여 제어반(C)으로 보내고, 상기 제어반(C)은 미리 설정된 프로그램을 통해 자동으로 연산 처리하여 상기 건조기(200)로 유입되는 정수슬러지의 유입량을 적절하게 제어할 수 있다.
상기 파쇄기(300)는 상기 건조기(200)로부터 유입된 건조된 정수슬러지를 파쇄시키는 것으로, 상기 건조기(200)와 파쇄기(300)의 사이에는 제2이송컨베이어(250)가 연결되어 상기 건조기(200)에서 건조된 정수슬러지를 상기 파쇄기(300)로 이송시킨다.
상기 소성기(400)는 상기 파쇄기(300)로부터 유입된 파쇄된 파쇄슬러지를 소성 처리하여 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 농축시키는 것으로, 상기 파쇄기(300)와 소성기(400)의 사이에는 제3이송컨베이어(350)가 연결되어 상기 파쇄기(300)에서 파쇄된 파쇄슬러지를 상기 소성기(400)로 이송시킨다.
일반적으로, 정수슬러지에는 부식산(humic acid), 풀브산(fulvic acid), 휴민산(humin acid) 등의 각종 유기물이 포함되어 있고, 이러한 유기물의 일부는 산 처리시 황산 또는 염산에 의해 가용화되어 용출되는 특성을 갖고 있으며, 이로 인하여 유기물이 상기 반응기(500)에서 산과 반응시 알루미늄과 함께 용출되어 알루미늄의 용출이 감소하고 상대적으로 유기물의 농도가 증가함으로써 재생 응집제의 농도가 낮아 하·폐수의 수처리장에서 응집제로 재사용하기 어렵고, 과도한 산의 소비를 유발시켜 경제성을 저하시킨다.
따라서, 반응기(500)에서의 산 처리 이전의 단계에서 상기 소성기(400)에서 가열원인 가열로(410)를 이용하여 600℃ 이상의 고온으로 정수슬러지를 소성 처리함으로써 알루미늄의 회수를 방해하는 유기물을 먼저 제거하고, 이를 통하여 정수슬러지 내의 알루미늄의 함량이 상대적으로 높아지게 된다.
이와 같이 미리 유기물을 정제하여 처리하게 되면 후속 단계에서 산 처리를 통해 알루미늄 용출시, 알루미늄 회수율이 90% 이상이고, 회수한 여액 중에 알루미늄의 농도가 고농도가 되어 기존에 비하여 2배 이상 높아지는 반면 유기물은 거의 존재하지 않게 된다.
이때, 상기 소성기(400)는 내부에 소성 온도를 계측하는 온도 계측기(420)가 설치되는 것이 바람직하고, 도 3과 같이 상기 온도 계측기(420)는 상기 소성기(400)의 소성 온도를 계측하여 제어반(C)으로 보내고, 상기 제어반(C)은 미리 설정된 프로그램을 통해 자동으로 연산 처리하여 상기 소성기(400)에 설치된 가열로(410)의 가열 열량을 제어하여 상기 소성기(400)의 소성 온도를 적절하게 유지하도록 제어할 수 있다.
상기 반응기(500)는 상기 소성기(400)로부터 유입된 소성 처리된 파쇄슬러지를 산과 반응시켜 알루미늄을 여액 중으로 용출시키는 것으로, 상기 소성기(400)와 반응기(500)의 사이에는 제4이송컨베이어(450)가 연결되어 상기 소성기(400)에서 소성 처리된 파쇄슬러지를 상기 반응기(500)로 이송시킨다.
즉, 상기 소성기(400)에서 소성 처리된 파쇄슬러지에 산저장탱크(600)로부터 황산 또는 염산을 투입하고 교반기(510)로 교반하여 혼합 반응시켜 혼합물을 구성하되, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 여액 중으로 용출시키는 것이다.
이때, 상기 반응기(500)는 내부의 pH를 측정할 수 있는 pH 측정기(520)가 설치되어 있는 것이 바람직하고, 도 3과 같이 상기 pH 측정기(520)는 상기 반응기(500) 내부의 pH를 측정하여 제어반(C)으로 보내고, 상기 제어반(C)은 미리 설정된 프로그램을 통해 자동으로 연산 처리하여 상기 조절밸브(630)를 조절하여 상기 산저장탱크(600)로부터 상기 반응기(500)로 유입되는 황산 또는 염산의 투입량을 적절하게 제어할 수 있다.
더불어, 상기 산저장탱크(600)는 상기 반응기(500)는 공급관(610)으로 연결되어 있고, 상기 공급관(610)에는 상기 반응기(500)로 황산 또는 염산을 공급하는 공급펌프(620)가 설치되며, 이와 함께, 중간에 조절밸브(630)가 설치되어 상기 반응기(500)로 유입되는 황산 또는 염산의 투입량을 조절할 수 있다.
상기 여과기(600)는 상기 반응기(500)에서 혼합 생성된 혼합물로부터 고형물을 여과시켜 알루미늄이 포함된 액상의 재생 응집제를 회수하는 것으로, 상기 반응기(500)와 여과기(600)의 사이에는 이송배관(550)이 연결되고, 상기 이송배관(550)에는 이송펌프(551)가 설치되어 상기 반응기(500)에서 혼합 반응된 혼합물을 상기 여과기(600)로 이송시킨다.
여기서, 상기 여과기(600)는, 고압의 압착력을 이용하여 혼합물을 고액 분리시키는 가압식 여과기로서 필터프레스(filter press)인 것이 바람직하고, 도 3과 같이 상기 필터프레스에는 압력 측정기(710)가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 압력 측정기(710)가 필터프레스의 내부 압력을 측정하여 제어반(C)에 보내면 상기 제어반(C)은 미리 설정된 프로그램을 통해 자동으로 연산 처리하여 상기 필터프레스의 압력스위치나 밸브를 조절하여 상기 필터프레스의 내부 압력을 적정 압력으로 유지시켜 압착력을 적절하게 제어할 수 있다.
상기 응집제탱크(800)는 상기 여과기(700)에서 회수된 액상의 재생 응집제가 이송 저장되고, 상기 슬러지탱크(900)는 상기 여과기(700)에서 고액 분리된 고형의 잔여슬러지가 이송 저장된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법에 대하여 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법은 건조 단계(S10), 파쇄 단계(S20), 소성 단계(S30), 반응 단계(S40), 여과 단계(S50) 및 저장 단계(S60)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 정수 처리 공정의 침사지나 침전지 등에서 발생하는 슬러지를 탈수장치에서 최종 탈수 케이크의 형태로 정수 처리 공정 밖으로 배제시킨 것을 정수슬러지라고 한다. 이러한 정수슬러지의 주성분은 SiO2, Al2O3, Fe2O3 등이며, 유기물과 크롬, 망간, 납, 카드뮴과 같은 중금속 물질도 함유되어 있으며, 저장조(100)에 저장된다.
상기 건조 단계(S10)는 상기 저장조(100)에 저장되어 있는 정수슬러지를 제1이송컨베이어(150)를 통하여 건조기(200)로 이송시켜 건조시키는 공정이다. 이때, 상기 제1이송컨베이어(150)는 후방에 건조기(200)로 유입되는 정수슬러지의 양을 측정할 수 있는 유입량 측정기(151)가 설치되는 것이 바람직하다. 도 3과 같이 상기 유입량 측정기(151)는 정수슬러지의 양을 측정하여 제어반(C)으로 보내고, 상기 제어반(C)은 미리 설정된 프로그램을 통해 자동으로 연산 처리하여 상기 건조기(200)로 유입되는 정수슬러지의 유입량을 적절하게 제어할 수 있다.
상기 파쇄 단계(S20)는 상기 건조기(200)에서 건조된 정수슬러지를 제2이송컨베이어(250)를 통하여 파쇄기(300)로 이송시켜 파쇄시키는 공정이다.
상기 소성 단계(S30)는 상기 파쇄기(300)에서 파쇄된 파쇄슬러지를 제3이송컨베이어(350)를 통하여 소성기(400)로 이송시켜 소성 처리함으로써 파쇄슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 농축시키는 공정이다.
이때, 상기 소성 단계(S30)는 600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 소성 처리하는 것이 바람직한 바, 소성 온도가 600℃ 미만이면 알루미늄의 회수를 방해하는 유기물의 제거율이 감소하여 정수슬러지 내의 알루미늄의 함량이 상대적으로 낮아질 수 있고, 소성 온도가 1,000℃를 초과하면 유기물의 제거율이 포화되고 비경제적이기 때문이다.
상기 반응 단계(S40)는 상기 소성기(400)에서 소성 처리된 파쇄슬러지를 제4이송컨베이어(450)를 통하여 반응기(500)로 이송시켜 황산 또는 염산을 투입하고 교반기(510)로 균일하게 교반하여 혼합 반응시키고, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 여액 중으로 용출시키는 공정이다.
더불어, 반응기(500)의 내부에 황산을 투입하는 경우 정수슬러지에 포함된 불용성 수산화알루미늄은 황산 및 물과 반응하여 액체 황산알루미늄(LAS; Liquid Aluminum Sulfate)이 생성되어 여액 중으로 용출되고, 그 반응식은 아래와 같다.
2Al(OH)3·3H2O + 3H2SO4 + 2H2O → Al2(SO4)3·14H2O
이와 함께, 반응기(500)의 내부에 염산을 투입하는 경우 정수슬러지에 포함된 불용성 수산화알루미늄은 염산과 반응하여 액체 염화알루미늄(LAC; Liquid Aluminum Chloride)이 생성되어 여액 중으로 용출되고, 그 반응식은 아래와 같다.
Al(OH)3·3H2O + 3HCl → AlCl3·6H2O
여기서, 상기 반응 단계(S40)는 pH 2 내지 3의 조건에서 0.5 내지 2 시간 동안 교반하여 혼합 반응시키는 것이 바람직하다.
상기 반응기(500) 내부의 pH 조건이 3을 초과하거나 반응시간이 30분 미만이면 정수슬러지에 포함된 불용성 수산화알루미늄으로부터 알루미늄이 이온화되지 않거나 잘 용출되지 않아 회수율이 낮아질 수 있고, pH 조건이 2 미만으로 너무 낮거나 반응시간이 2시간을 초과하게 되면 알루미늄뿐만 아니라 철, 망간, 납, 카드뮴 등 기타 중금속들도 용출되어 함께 회수될 수 있으므로 알루미늄의 순도가 낮아지고 기타 중금속이 농축되기 때문이다.
그리고, 상기 여과 단계(S50)는 반응 완료 후, 혼합물을 여과기로 이송시키고, 상기 혼합물로부터 고형물을 여과시켜 알루미늄이 포함된 액상의 재생 응집제를 회수하는 공정이다.
마지막으로, 저장 단계(S60)는 회수된 액상의 재생 응집제는 응집제탱크(800)로 이송시켜 저장한 후 수처리 공정에 응집제로 재활용되는 것이고, 고액 분리된 고형의 잔여슬러지는 슬러지탱크(900)로 이송시켜 저장한 후 반출시키는 공정이다.
이로써, 상기 응집제탱크(800)로 이송 저장된 순도 높은 재생 응집제는 하·폐수 처리공정의 수처리 공정 및 총인처리 공정 등에서 응집제로 재활용이 용이하고, 저비용으로 회수할 수 있으며, 기존의 하·폐수의 처리 공정에 소요되는 PAC 등 고가의 응집제 비용을 저감시켜 전체 처리공정의 비용을 감소시킬 수 있는 것이다.
결국, 본 발명에 따른 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법 및 그 장치는 응집제의 회수를 방해하는 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 알루미늄을 높은 회수율과 고농도로 회수할 수 있고, 산 처리를 통하여 정수슬러지에 다량 함유된 불용성의 수산화알루미늄과 반응하여 알루미늄을 쉽게 용출시켜 하·폐수의 총인처리 및 수처리용 응집제로 재활용이 용이하며, 재생 응집제를 비교적 저비용으로 회수할 수 있고, 하·폐수의 처리 공정에 사용하였던 고가의 응집제에 소요되던 비용을 크게 절감할 수 있는 것이다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
100. 저장조 150. 제1이송컨베이어
151. 유입량 측정기 200. 건조기
250. 제2이송컨베이어 300. 파쇄기
350. 제3이송컨베이어 400. 소성기
410. 가열로 420. 온도 계측기
450. 제4이송컨베이어 500. 반응기
510. 교반기 520. pH 측정기
550. 이송배관 551. 이송펌프
600. 산저장탱크 610. 공급관
620. 공급펌프 630. 조절밸브
700. 여과기 710. 압력 측정기
800. 응집제탱크 900. 슬러지탱크
C. 제어반

Claims (10)

  1. 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법으로서,
    저장조에 저장되어 있는 정수슬러지를 건조기로 이송시켜 건조시키는 건조 단계;
    상기 건조기에서 건조된 정수슬러지를 파쇄기로 이송시켜 파쇄시키는 파쇄 단계;
    상기 파쇄기에서 파쇄된 파쇄슬러지를 소성기로 이송시켜 600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 소성 처리함으로써 파쇄슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 농축시키는 소성 단계;
    소성 처리된 파쇄슬러지를 반응기로 이송시켜 황산 또는 염산을 투입하고, pH 2 내지 3의 조건에서 0.5 내지 2 시간 동안 교반하여 혼합 반응시키며, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 여액 중으로 용출시키는 반응 단계;
    반응 완료 후, 혼합물을 여과기로 이송시키고, 상기 혼합물로부터 고형물을 여과시켜 알루미늄이 포함된 액상의 재생 응집제를 회수하는 여과 단계; 및
    회수된 액상의 재생 응집제는 응집제탱크로 이송시켜 저장하고, 고액 분리된 고형의 잔여슬러지는 슬러지탱크로 이송시켜 저장하는 저장 단계;를 포함하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 재생 응집제는 액상의 염화알루미늄 또는 황산알루미늄인 것을 특징으로 하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 방법.
  3. 정수슬러지에 포함된 유기물을 제거하여 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치로서,
    저장조에 저장되어 있는 정수슬러지를 건조기로 이송시키고, 유입량 측정기가 설치된 제1이송컨베이어;
    유입된 정수슬러지를 건조시키는 건조기;
    상기 건조기에서 건조된 정수슬러지를 파쇄기로 이송시키는 제2이송컨베이어;
    유입된 건조된 정수슬러지를 파쇄시키는 파쇄기;
    상기 파쇄기에서 파쇄된 파쇄슬러지를 소성기로 이송시키는 제3이송컨베이어;
    유입된 파쇄슬러지를 소성 처리함으로써 파쇄슬러지에 포함된 유기물을 제거하고, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 농축시키며, 내부에 온도 계측기가 설치되어 제어반에 의하여 소정의 소성 온도가 유지되도록 제어되는 소성기;
    소성 처리된 파쇄슬러지를 반응기로 이송시켜 이송시키는 제4이송컨베이어;
    소성 처리된 파쇄슬러지에 산저장탱크로부터 황산 또는 염산을 투입하고 교반기로 교반하여 혼합 반응시키고, 파쇄슬러지에 포함된 알루미늄을 여액 중으로 용출시키며, 내부에 pH 측정기가 설치되어 제어반에 의하여 상기 산저장탱크로부터 유입되는 황산 또는 염산의 투입량이 제어되어 소정의 pH가 유지되도록 하는 반응기;
    상기 반응기에서 혼합 반응된 혼합물을 이송배관을 통하여 여과기로 이송시키는 이송펌프;
    고액의 압착력을 이용하여 고액 분리시키는 필터프레스로 이루어지고, 상기 혼합물로부터 고형물을 여과시켜 알루미늄이 포함된 액상의 재생 응집제를 회수하며, 압력 측정기가 설치되어 제어반에 의해 압착력이 제어되고 내부 압력이 적정압력으로 유지되는 여과기;
    회수된 액상의 재생 응집제가 이송 저장되는 응집제탱크; 및
    상기 여과기에서 고액 분리된 고형의 잔여슬러지가 이송 저장되는 슬러지탱크; 및 장치의 작동을 제어하는 제어반;를 포함하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 유입량 측정기는 상기 건조기로 유입되는 정수슬러지의 유입량의 측정값을 상기 제어반으로 보내며, 상기 제어반은 측정값을 연산 처리하여 상기 건조기로 유입되는 정수슬러지의 유입량을 제어하는 것을 특징으로 하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 산저장탱크와 반응기는 공급관으로 연결되고, 상기 공급관에는 상기 반응기로 산이 적정량이 공급될 수 있도록 공급펌프와 조절밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정수슬러지로부터 재생 응집제를 고농도로 회수하는 장치.
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