KR101488283B1 - 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치 및 수처리 방법 - Google Patents
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Abstract
전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치는, 오염물이 포함된 원수가 유입되며 금속이온을 용출시켜 상기 원수에 혼합시키는 전해응집장치를 갖는 상부 처리조; 및 상부 처리조로부터 금속이온이 혼입된 원수가 연속적으로 유입되며, 원수가 금속이온과 반응하여 형성된 플록을 침전 분리하는 응집침전 분리부와, 원수에 포함된 잔류 미세 플록을 여과하고 침전시켜 분리하는 여과 침전부로 구성된 하부 처리조;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
Description
본 발명은 수처리 장치 및 수처리 방법에 관한 것으로, 상세하게는 금속이온과의 화학적 반응을 통해 처리대상수에 포함된 오염물을 응집시켜 1차 제거하고 관형 여과기를 이용해 2차 잔류 미세 오염물을 제거하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치 및 수처리 방법에 관한 것이다.
수중의 고형물 및 고도처리를 위해 약품 응집 후 고속응집 침전시키는 방법이 많이 사용되고 있다. 이는 처리대상 원수에 응집제와 같은 약품을 투입해 원수에 포함된 불순물들을 강제로 응집시켜 고속침전을 유도하고, 1차 응집처리를 통해 많은 불순물이 제거된 원수를 여과지로 이송시켜 후속 여과 처리하여 원수에 포함된 불순물을 제거하는 방법이다.
그러나 약품을 사용해 고속응집을 유도해 침전시켜 제거하는 수처리 방식은, 응집침전에 따른 부지소요면적이 크고 시설 투자에 많은 비용이 소요되며, 응집제와 같은 약품주입설비가 따로 마련되어야 함으로써 시설이 복잡해지는 경향이 있으며, 침강되지 않는 미세 고형물을 제거하는 데에 한계가 있다.
또한, 제거되지 않는 잔류 미세 고형물들로 인하여 2차 여과처리 시 여과부에 걸리는 부하가 커서 여과 처리 효율이 크게 떨어지는 단점이 있으며, 응집제로 사용되는 약품의 투입이 원수의 농도에 맞춰 적절한 양이 투입되지 못할 경우 고형화 정도가 전반적으로 고르지 못해 효율적인 제거가 이루어지지 못하며, 약품의 사용으로 생태계에 악영향이 미치는 문제가 있다.
더하여, 약품을 사용함에 따라 전반적으로 유지관리가 어렵고 추가 경비가 소요되며, 불순물들의 고형화에 있어 많은 시간이 걸려 처리 시간이 길어지는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 컴팩트한 규모로 대용량의 수처리가 가능하면서도 보다 향상된 오염물질의 제거 효율을 달성할 수 있는 수처리 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 응집설비 및 역세설비에 약품 사용을 배제하고 전기응집장치와 공기를 이용한 물리적 역세방법을 사용함으로써, 친환경적이면서 운전 및 유지관리에 있어 용이함을 도모할 수 있는 수처리 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면, 오염물이 포함된 원수가 유입되며 금속이온을 용출시켜 상기 원수에 혼합시키는 전해응집장치를 갖는 상부 처리조; 및 상부 처리조로부터 금속이온이 혼입된 원수가 연속적으로 유입되며, 원수가 금속이온과 반응하여 형성된 플록을 침전 분리하는 응집침전 분리부와, 원수에 포함된 잔류 미세 플록을 여과하고 침전시켜 분리하는 여과 침전부로 구성된 하부 처리조;를 포함하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에서 상기 상부 처리조는, 일측과 대향부 타측에 형성된 원수 유입구와 배출구 사이의 처리조 중간에 상기 전해응집장치가 설치된 구성일 수 있다.
이때 상기 전해응집장치는 판상의 금속 전극 여러 장을 일정 간격으로 가로 배열해 모듈화한 구성의 수 개의 전극모듈을 포함하며, 상부 처리조 중간에 원수 유동 가능하게 다수로 분리 구획된 수납실이 형성되고, 각각의 수납실에 전극모듈을 개별 수납시킨 구성일 수 있다.
바람직하게는, 상기 수납실과 전극모듈은 원수의 유동방향에 대해 직렬로 배치되는 배열을 이루도록 설치될 수 있다.
또한 상기 응집침전 분리부는, 금속이온과 반응하여 형성된 플록의 침전을 유도하는 침전 유도부; 상기 침전 유도부를 통해 원수로부터 분리되고 침전된 플록이 축적되는 침전 농축부; 및 플록이 침전 분리된 상등수를 상기 여과 침전조에 연속적으로 유입시키는 월류 웨어부;를 포함하는 구성일 수 있다.
더하여 상기 응집 침전 분리부는 상기 침전 농축부에 축적된 플록들을 간헐적으로 하부 처리조 바깥으로 배출시키는 슬러지 배출수단;을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 슬러지 배출수단은, 침전 농축부의 바닥 측에 배관되는 일정 간격으로 구멍이 뚫린 슬러지 인발파이프와; 상기 슬러지 인발파이프에 연결된 슬러지 인발펌프;로 이루어진 구성일 수 있다.
그리고, 상기 침전 유도부는 하부 처리조의 상기 침전 농축부 상부에 설치되는 다수의 경사판 또는 경사관을 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 침전 농축부를 구성하는 하부 처리조의 하부는 아래로 갈수록 폭이 좁아지도록 구성함으로써, 고형화된 플록이 분산되지 않고 처리조 바닥 측에 축적되어 원활한 배출이 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.
그리고, 응집침전 분리부를 구성하는 상기 월류 웨어부는, 상기 침전 유도부 상부에 설치된 월류 웨어와; 상기 여과 침전부를 향하는 상기 월류 웨어들 사이의 상승수 이동통로;로 이루어진 구성일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 수처리 장치에 적용되는 상기 여과 침전부는 상기 응집침전 분리부의 후단의 하부 처리조에 형성될 수 있다.
이때 상기 여과 침전부는, 상등수에 포함된 미세 플록 여과를 위한 관형 여과기 모듈부와; 상기 관형 여과기 모듈부에 의해 걸러진 미세 플록이 축적되는 침전부;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 관형 여과기 모듈부는, 원형 또는 각형 배열된 복수의 관형 여과기 일측 단부를 합성수지로 일체화하고 상부나 하부 또는 상하 양단에 처리수 배출 또는 역세공기 공급을 위한 통로를 형성하는 중공의 헤더를 설치한 구성의 관형 여과기 모듈들로 구성될 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 측면에 따른 수처리 장치는, 상기 관형 여과기 모듈들의 헤더에 각기 연결된 처리수 배관; 상기 처리수 배관과는 독립딘 복수의 헤더에 각기 연결된 역세공기 공급관; 헤더에 연결된 각 처리수 배관과 역세공기 공급관에 하나씩 설치되어 해당 관의 유로 개폐를 단속하는 개폐밸브들;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 여과 침전부의 침전부에 설치되는 하향 경사진 배플을 더 포함할 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면, 금속이온을 용출시켜 처리대상수인 오염물이 포함된 원수에 혼합시키는 전해응집단계; 원수가 금속이온과 반응하여 플록을 형성하게 하고, 형성된 플록을 침전 분리시켜 제거하는 응집침전 분리단계; 및 응집침전 분리 후 원수에 포함되어 있는 잔류 미세 플록을 관형 여과방식으로 다시 한번 여과하고 침전 분리시켜 제거하는 여과침전단계;로 이루어진 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 방법을 제공한다.
이때, 상기 응집침전 분리단계에서는, 경사판 또는 경사관 다수 설치된 침전 유도부를 통해 원수로부터 플록을 분리하고, 플록이 분리된 상등수는 상기 경사판 또는 경사관 상부에 설치된 월류 웨어를 월류하여 상기 여과침전단계로 이동하도록 하는 방식으로 처리가 이루어질 수 있다.
또한, 상기 여과침전단계에서는, 복수의 관형 여과기 내부에 흡인력을 발생시켜 상등수를 빨아들이고 미세 플록들은 관형 여과기 표면을 통해 걸러지도록 한 관형 여과방식이 채택될 수 있다.
이때, 펌프를 이용한 강제 흡입 또는 수두 차를 이용한 자연 흡입 방식으로 상기 관형 여과기 내부에 흡인력을 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 흡인력을 차단하고 복수의 관형 여과기에 역세공기를 주입시켜 관형 여과기 표면으로부터 미세 플록을 탈리시키는 역세단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 전해응집 침전방식의 전처리 장치와 관형 여과기를 이용하는 후속처리 장치들을 하나의 처리장치에 집약시킨 컴팩트한 구조로서, 부지소요면적이 작으면서도 대량의 수처리가 가능하고, 1차 전해응집을 통한 침전방식으로 오염물을 제거하고 2차 관형 여과기로 여과처리를 실시함으로써, 미세 고형물의 제거 효율 또한 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 2차 관형 여과기를 통해 고형화된 불순물을 여과 처리하기 전에 전해 응집된 플록이 경사판 또는 경사관으로 구성된 침전 유도부에서 대부분 제거되므로, 후속 여과처리 시 관형 여과기에 걸리는 부하를 최소화 할 수 있으며 이에 따라 처리 효율을 극대화시킬 수 있고, 약품 투입 설비가 필요 없는 단순한 구성으로서 유지관리가 용이하다는 효과가 있다.
또한, 응집설비 및 역세설비에 약품 사용을 배제하고 전기응집장치와 공기를 이용한 물리적 역세방법을 사용함으로써, 종래 약품 투입식 처리 시설에 비해 환경친화적인 수처리가 가능하며, 약품 사용이 배제됨으로써, 장치 유지관리에 소요되는 비용 또한 크게 절감시킬 수 있다는 장점이 있고, 운전 및 유지관리가 용이하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 응집 침전부 측에서 바라본 정면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 여과 침전부 측에서 바라본 정면도.
도 5는 전해응집장치를 포함하는 상부 처리조를 확대 도시한 측면도.
도 6은 도 5에 도시된 상부 처리조의 평면도.
도 7은 도 5에 도시된 전해응집장치를 구성하는 전극모듈의 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 하부 처리조를 평면에서 바라본 도면.
도 9은 도 8의 월류 웨어부 확대 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 여과 침전부를 구성하는 관형 여과기 모듈부의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 통한 수처리 과정을 블록화하여 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 응집 침전부 측에서 바라본 정면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 여과 침전부 측에서 바라본 정면도.
도 5는 전해응집장치를 포함하는 상부 처리조를 확대 도시한 측면도.
도 6은 도 5에 도시된 상부 처리조의 평면도.
도 7은 도 5에 도시된 전해응집장치를 구성하는 전극모듈의 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 하부 처리조를 평면에서 바라본 도면.
도 9은 도 8의 월류 웨어부 확대 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 여과 침전부를 구성하는 관형 여과기 모듈부의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 통한 수처리 과정을 블록화하여 도시한 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 블록 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 개략 구성도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 응집 침전부 측에서 바라본 정면도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 여과 침전부 측에서 바라본 정면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치는 크게, 전해응집장치(10)를 갖는 상부 처리조(1)와, 응집침전 분리부(20)와 여과 침전부(25)를 포함하는 하부 처리조(2)로 구성되며, 응집침전 분리부(20)는 다시 침전 농축부(22)와 침전 유도부(21), 월류 웨어부(23)를 포함하며, 여과 침전부(25)는 관형 여과기 모듈부(26)와 침전부(27)로 구성된다.
상부 처리조(1)에서는 오염물이 포함된 원수에 상기 전해응집장치(10)의 금속성 전극에서 용출된 금속이온을 혼합시키는 처리가 행해진다. 그리고 하부 처리조(2)에서는 원수가 금속이온과 화학적으로 반응하여 생성된 슬러지 고형물(이하, '플록(Floc)'이라 함)을 1차적으로 침전 분리하고 잔류 미세 플록을 2차 여과시키는 처리가 행해진다.
오염물이 포함된 원수는 상기 상부 처리조(1)로 유입되고 전해응집장치(10)의 금속성 전극(120)에서 용출된 Al이온 또는 Fe이온과 혼합되어 하부 처리조(2)의 응집침전 분리부(20)로 낙하 유출된다. 이후 응집침전 분리부(20)를 거치면서 원수에 포함된 대부분의 오염물은 플록 형태로 제거되고, 제거되지 않은 미세 플록들은 여과 침전부(25)를 통한 소정의 여과처리를 거쳐 걸러진다.
응집침전 분리부(20)에서 금속이온과 반응하여 원수에 포함된 오염물이 플록형태로 원수로부터 분리되며, 응집침전 분리부(20)를 구성하는 침전 유도부(21)의 경사판 또는 경사관(210)을 따라 원수가 상승 이동하고 플록은 중력에 의해 하부의 침전 농축부(22)로 침강되어 축적된다. 그리고 플록이 분리된 상등수는 월류 웨어부(23)를 지나 상기 여과 침전부(25)로 이동된다.
침전 농축부(22)에 축적된 플록들은 침전 농축부(22)의 바닥을 따라 배관된 일정 간격으로 구멍이 뚫린 슬러지 인발파이프(240)와 슬러지 인발펌프(242)로 이루어진 슬러지 배출수단(24)을 통해 간헐적으로 하부 처리조(2) 바깥으로 배출되며, 여과 침전부(25)에 유입된 미세 플록들은 최종적으로 여과 침전부(25)를 구성하는 관형 여과기 모듈부(26)를 통해 여과되어 최종 배출된다.
관형 여과기 모듈부(26)에서 걸러진 미세 플록들은 후술하게 될 역세 과정에서 해당 관형 여과기로부터 탈리되고 중력의 영향으로 하부의 침전부(27)로 침강되어 축적된다. 그리고 침전 농축부(22)의 슬러지 배출수단과 동일한 구성의 침전부(27) 바닥 측 슬러지 배출수단(28)을 통해 하부 처리조(2) 바깥으로 간헐적인 배출이 이루어진다.
본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 주요부 구성을 좀 더 구체적 살펴보기로 한다.
먼저 상부 처리조와 전해응집장치에 대해 살펴본다.
도 5 내지 도 7은 전해응집장치를 포함하는 상부 처리조와 전해응집장치를 구성하는 전극모듈 관련 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 처리조(1)는 일측에는 처리대상수인 오염물이 포함된 원수가 유입되는 원수 유입구(11)가 형성되고 대향부 타측에는 소정의 전처리(금속이온 용출 및 혼합)를 거쳐 원수가 배출되는 원수 배출구(16)를 마련하는 일정 체적의 입체 용기로 구성된다.
원수 유입구(11)와 배출구(16) 사이의 상부 처리조(1) 중간에는 금속이온을 용출시키고 원수에 혼합시키는 상기 전해응집장치(10)가 설치된다. 전해응집장치(10)는 도 7의 도시와 같이, 판상의 금속 전극(120) 여러 장을 일정 간격으로 가로 배열해 모듈화한 구성의 수 개의 전극모듈(12)로 구성되며, 유입원수의 농도변화 등에 따라 공급 전류 값을 변화시켜 금속이온의 용출량을 조절할 수 있다.
상부 처리조(1) 중간에 원수 유동 가능하게 다수로 분리 구획된 수납실(14)이 형성되고 각각의 수납실(14)에 카트리지 타입의 상기 전극모듈(12)이 개별 수납됨으로써, 처리 상황에 따라 전극모듈(12)의 사용개수를 변경하여 사용할 수 있으며, 비상 시 용출량 극대화와 전극모듈(12)의 교체주기 연장은 물론, 전극모듈(12)의 교체 작업의 용이성을 확보할 수 있다.
수 개의 수납실(14)과 각 수납실(14)에 개별 수납되는 전극모듈(12)은 도 7과 같이, 원수의 유동방향 즉, 하부 처리조(2) 일측의 원수 유입구를 통해 유입되어 대향부 타측의 원수 배출구로 유동하는 원수의 흐름방향에 직렬로 배치되는 배열을 이루도록 설치됨이 바람직하며, 그 개수나 전극모듈(12)의 수납 형태에 있어 특별한 제한은 없다.
다음 응집침전 분리부에 대해 살펴본다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치의 하부 처리조를 평면에서 바라본 도면이며, 도 9는 도 8에 나타낸 월류 웨어부를 확대 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 응집침전 분리부(20)는, 상기 전해응집장치(10)를 통해 용출된 금속이온과 반응하여 형성된 플록의 침전을 유도하는 침전 유도부(21)와, 침전 유도에 의해 원수로부터 분리되고 침전된 플록이 축적되는 침전 농축부(22)를 포함한다. 그리고 플록이 침전 분리된 상등수를 상기 여과 침전부(25) 측에 연속적으로 유입시키는 월류 웨어부(23)를 포함한다.
침전 유도부(21) 전방의 하부 처리조(2)의 전측에는 배플(Baffle, 202)이 설치되어 전처리(금속이온 혼합처리)를 거친 원수가 유입되는 도입경로(201)가 형성되며, 상기 침전 농축부(22) 하부의 처리조 바닥 측에는 상기 침전 농축부(22)에 축적된 플록들의 간헐적인 배출을 위해 일정 간격으로 구멍이 뚫린 인발파이프(240)를 포함하는 슬러지 배출수단(24)이 설치된다.
침전 유도부(21)는 하부 처리조(2)의 상기 침전 농축부(22) 상부에 설치되는 다수의 경사판 또는 경사관(210)으로 이루어진 구성일 수 있으며, 침전 농축부(22)를 구성하는 하부 처리조(2)의 하부는 아래로 갈수록 폭이 좁아지게 구성되어, 고형화된 플록이 분산되지 않고 처리조 바닥 측에 쌓일 수 있으며, 이로 인해 상기 슬러지 배출수단(24)을 통해 외부로 원활히 배출될 수 있다.
월류 웨어부는 도 9를 통해 도시된 바와 같이, 상기 침전 유도부(21) 상부에 직립 설치된 요철형의 월류 웨어(230)와, 여과 침전부(25)를 향하도록 월류 웨어(230)들 사이에 형성되는 상등수 이동통로(232)를 포함할 수 있다. 이때 월류 웨어(230) 및 상등수 이동통로(232) 개수나 형태는 하부 처리조(2)의 형태나 크기에 따라 달라질 수 있어 특정 형태나 개수로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 구성에 의해, 응집침전 분리부(20)로 유입된 원수는 전처리 과정에서 용출된 금속이온과 반응하여 플록을 형성하게 되고, 상기 배플(202) 하단을 거쳐 침전 유도부(21)를 구성하는 경사판 또는 경사관(210) 사이를 통해 상승하며 플록은 하부로 침강되며, 플록이 분리된 상등수는 상기 월류 웨어(230)를 넘고 상등수 이동통로(232)를 거쳐 여과 침전부(25)로 이동된다.
다음 여과 침전부를 살펴본다.
앞서 첨부된 도 2 및 도 4와 같이, 여과 침전부(25)는 응집침전 분리부(20)를 거쳐 대부분의 플록들이 제거된 상등수의 미세 플록 여과를 위한 관형 여과기 모듈부(26)와, 여과된 미세 플록이 축적되는 침전부(27)로 구성된다. 그리고 상기 침전부(27)에 축적된 플록들의 간헐적인 배출을 위해 일정 간격으로 구멍이 뚫린 인발파이프(280)를 포함하는 슬러지 배출수단(28)을 포함한다.
슬러지 배출수단(28)은 응집침전 분리부(20)의 슬러지 배출수단과 동일한 구성일 수 있으며, 관형 여과기 모듈부(26)는 도 10을 통해 도시된 바와 같이, 원형 또는 각형 구조로 배열된 복수의 관형 여과기(261) 일측 단부를 합성수지로 일체화하고 상부 또는 하부에 처리수 배출 또는 역세공기 공급을 위한 통로를 형성하는 중공의 헤더(262)를 설치한 구성의 관형 여과기 모듈(260)들로 구성된다.
도면에서는 처리수 및 역세공기 공급용 헤더(262)를 관형 여과기(261) 상부에 배치시킨 구성을 예를 들어 도시하고 있으나, 처리수 및 역세공기용 헤더(262)가 관형 여과기(261) 하측에 배치되어 하부에서 처리수 배출 및 역세공기를 공급할 수도 있으며, 관형 여과기(261) 상부와 하부에 각각 헤더(262)가 구비되어 처리수 배출과 역세공기 공급이 독립적으로 이루어지도록 할 수도 있다.
관형 여과기 모듈(260)들의 각각의 헤더(262)에는 최종 여과 처리된 처리수 배출을 위한 처리수 배관(30)이 연결되며, 처리수 배관(30)과는 별도로 각각 헤더(262)에는 역세 작업 시 상기 헤더(262)로 역세공기를 공급하는 역세공기 공급관(32)이 설치된다. 그리고 각각의 헤더(262)에 연결된 각 처리수 배관(30)과 역세공기 공급관(32)에는 개폐밸브(V)가 하나씩 설치된다.
이에 따라, 각 처리수 배관(30) 및 역세공기 공급관(32)에 설치된 각각의 개폐밸브를 개별적으로 컨트롤하면, 원수의 처리용량에 따라 복수의 관형 여과기 모듈의 탄력적 운용이 가능해지며, 역세가 필요한 경우 역세가 필요한 해당 관형 여과기 모듈 측 개폐밸브(V)만을 개폐 조정하여 여과운전 중단 없이 역세 작업이 이루어질 수 있다.
즉 개폐밸브(V)를 통한 개별 유로 단속을 통해 원수 처리용량에 따라 필요한 수만큼만 관형 여과기 모듈을 가동시키는 제어가 가능하므로, 불필요한 에너지 소비를 막을 수 있어 여과처리의 효율성을 증대시킬 수 있으며, 어느 한 관형 여과기 모듈이 역세 운전 중이라도 나머지 다른 관형 여과기 모듈은 계속적인 여과운전이 가능해 여과처리가 지속적으로 이루어질 수 있다.
여과운전 중 간헐적으로 행해지는 역세를 통해 관형 여과기로부터 탈리된 오염물 플록은 여과 침전부(25) 하부의 침전부(27)로 침전되어 쌓이며, 상기 슬러지 배출수단(28)을 통해 하부 처리조(2) 외부에 간헐적으로 배출된다. 이때 상기 침전부(27)에는 침전효과 증대 및 여과 및 역세 시 수류에 의한 방해를 최소화하기 위해 배플(252)이 하향 경사지게 설치될 수 있다.
상기한 구성의 수처리 장치에 의해 수행되는 오염물이 포함된 원수의 수처리 과정을 상기 수처리 장치의 작동과 연계해 간단하게 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치를 통한 수처리 과정을 블록화하여 도시한 도 11과 앞서 첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 수처리 장치를 통한 수처리는 크게, 전해응집단계(S100), 응집침전 분리단계(S200), 여과침전단계(S300)에 걸쳐 진행된다. 더하여 관형 여과기 표면에 부착된 미세 플록을 탈리시키는 역세단계(S400)를 포함한다.
전해응집단계(S100)에서는 전극모듈(12)로부터 금속이온(Al 또는 Fe 이온)을 용출시켜 처리대상수인 오염물이 포함된 원수에 혼합시키는 처리가 행해진다. 이 과정에서는 유입원수의 농도변화 등에 따라 전극모듈(12)로 공급되는 전류 값을 변화시켜 금속이온의 용출량을 조절하며, 또한 원수의 처리용량에 따라 수납실(14)에 수납되는 전극모듈(12)의 사용개수를 적절하게 변경하여 사용한다.
응집침전 분리단계(S200)는 원수가 금속이온과 반응하여 플록을 형성하게 하고, 이처럼 형성된 플록을 침전 분리시켜 제거하는 단계이다. 경사판 또는 경사관(210)이 다수 설치된 침전 유도부(21)를 거치면서 플록 형태로 존재하는 대부분의 오염물이 분리되며, 플록이 분리된 상등수는 상기 경사판 또는 경사관 상부에 설치된 월류 웨어(230)를 월류하여 상기 여과침전단계(S300)로 이동된다.
침전 유도부(21)를 거치면서 원수로부터 분리된 입자 크기가 큰 플록은 중력의 영향을 받아 하부의 침전 농축부(22)에 축적되고, 전술한 슬러지 배출수단에 의해 하부 처리조(2) 외부로 간헐적으로 배출된다. 그리고 침전되지 않은 일부 미세한 플록은 원수와 함께 월류 웨어(230)를 거쳐 후속처리를 위한 상기 여과침전단계(S300)로 이동한다.
여과침전단계(S300)에서는 응집침전 분리 후 원수에 포함되어 있는 잔류 미세 플록을 관형 여과방식으로 다시 한번 여과하고 침전 분리시켜 제거하는 처리가 행해진다. 바람직하게는, 관형 여과기 내부에 흡인력을 발생시켜 복수의 관형 여과기를 상등수가 통과하도록 하고, 이때 여과 대상 미세 플록들이 관형 여과기 표면을 통해 걸러지도록 한 관형 여과방식으로 여과처리가 행해진다.
상등수 흡입을 위한 흡인력이 각 관형 여과기 내부에 작용하도록 함에 있어서는, 펌프를 이용한 강제 흡입 방식 내지는 하부 처리조(2)와 처리수 배관(30)의 배출단 사이에 높이 차를 형성시켜 하부 처리조(2) 내의 상등수가 자연스럽게 하부 처리조 밖으로 배출될 수 있도록 하는 수두 차를 이용한 자연 흡입 방식이 고려될 수 있다.
여과가 지속됨에 따라 관형여과기 모듈(260)을 구성하는 각각의 관형여과기(261)가 폐색되며, 이로 인해 여과유량의 감소 또는 여과압력에 변화가 생겨 처리효율이 급격히 떨어질 수 있다. 따라서 여과유량 또는 여과압력을 지속적으로 모니터링하여 설정유량 또는 설정압력 이하로 떨어지면, 관형여과기에 표면에 부착된 미세 플록 제거를 위한 역세를 실시한다.
역세단계(S400)에서는 역세가 필요한 관형여과기 모듈에 연결된 처리수 배관(30) 상의 개폐밸브는 닫고 역세공기 공급관(32)에 설치된 개폐밸브를 열어 흡인력 발생을 중단함과 동시에, 관형 여과기(261) 표면에 부착된 플록을 불어내는 방향으로 역세공기를 강제 주입시킴으로써, 강제 주입된 역세공기에 의해 플록들이 관형 여과기(261)로부터 탈리되도록 한다.
이때 펌프를 이용한 흡입여과방식은 펌프의 가동을 중단시킴과 동시에 해당 처리수 배관에 설치된 개폐밸브를 닫고 역세공기 공급관에 설치된 개폐밸브를 개방 위치로 조정한 뒤 역세공기를 강제 주입시켜 역세를 실시하며, 수두 차를 이용한 자연여과방식은 해당 처리수 배관에 설치된 개폐밸브를 닫고 역세공기 공급관에 설치된 개폐밸브를 개방한 뒤 역세공기를 강제 주입시켜 역세를 실시한다.
역세단계에서 탈리된 오염물 플록들은 대부분 소정 입자 크기의 덩어리진 형태로 탈리됨으로써, 역세 작업을 통한 탈리 후 중력의 영향을 받아 관형 여과기 모듈부(26) 하방의 침전부(27)로 침전되어 쌓이게 되며, 침전부(27)에 축적된 플록들은 간헐적으로 작동하는 슬러지 배출수단(28)을 통해 하부 처리조(2) 밖으로 배출된다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 의하면, 전해응집 침전방식의 전처리 장치와 관형 여과기를 이용하는 후속처리 장치들을 하나의 처리장치에 집약시킨 컴팩트한 구조로서, 부지소요면적이 작으면서도 대량의 수처리가 가능하고, 1차 전해응집을 통한 침전방식으로 오염물을 제거하고 2차 관형 여과기로 여과처리를 실시함으로써, 미세 고형물의 제거 효율 또한 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 2차 관형 여과기를 통해 고형화된 불순물을 여과 처리하기 전에 전해 응집된 플록이 경사판 또는 경사관으로 구성된 침전 유도부에서 대부분 제거되므로, 후속 여과처리 시 관형 여과기에 걸리는 부하를 최소화 할 수 있으며 이에 따라 처리 효율을 극대화시킬 수 있고, 약품 투입 설비가 필요 없는 단순한 구성으로서 유지관리가 용이하다는 효과가 있다.
또한, 응집설비 및 역세설비에 약품 사용을 배제하고 전기응집장치와 공기를 이용한 물리적 역세방법을 사용함으로써, 종래 약품 투입식 처리 시설에 비해 환경친화적인 수처리가 가능하며, 약품 사용이 배제됨으로써, 장치 유지관리에 소요되는 비용 또한 크게 절감시킬 수 있다는 장점이 있고, 운전 및 유지관리가 용이하다는 장점이 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 상부 처리조 2 : 하부 처리조
10 : 전해응집장치 11 : 원수 유입구
12 : 전극모듈 16 : 원수 배출구
14 : 수납실 20 : 응집침전 분리부
21 : 침전 유도부 22 : 침전 농축부
23 : 월류 웨어부 24 : 슬러지 배출수단
25 : 여과 침전부 26 : 관형 여과기 모듈부
27 : 침전부 28 : 슬러지 배출수단
30 : 처리수 배관 32 : 역세공기 공급관
120 : 금속전극 210 : 경사판 또는 경사관
230 : 월류 웨어 232 : 상등수 이동통로
240 : 슬러지 인발파이프 242 : 슬러지 인발펌프
260 : 관형 여과기 모듈 261 : 관형 여과기
262 : 헤더
10 : 전해응집장치 11 : 원수 유입구
12 : 전극모듈 16 : 원수 배출구
14 : 수납실 20 : 응집침전 분리부
21 : 침전 유도부 22 : 침전 농축부
23 : 월류 웨어부 24 : 슬러지 배출수단
25 : 여과 침전부 26 : 관형 여과기 모듈부
27 : 침전부 28 : 슬러지 배출수단
30 : 처리수 배관 32 : 역세공기 공급관
120 : 금속전극 210 : 경사판 또는 경사관
230 : 월류 웨어 232 : 상등수 이동통로
240 : 슬러지 인발파이프 242 : 슬러지 인발펌프
260 : 관형 여과기 모듈 261 : 관형 여과기
262 : 헤더
Claims (19)
- 오염물이 포함된 원수가 유입되며 금속이온을 용출시켜 상기 원수에 혼합시키는 전해응집장치를 갖는 상부 처리조; 및
상부 처리조로부터 금속이온이 혼입된 원수가 연속적으로 유입되며, 원수가 금속이온과 반응하여 형성된 플록을 침전 분리하는 응집침전 분리부와, 응집침전 분리부를 거치면서 1차 전처리된 처리수를 공급받아 처리수에 포함된 잔류 미세 플록을 관형여과기를 통해 여과하고 침전시켜 분리하는 여과 침전부로 구성된 하부 처리조;를 포함하며,
상기 여과 침전부는,
원형 또는 각형 배열된 복수의 관형 여과기 일측 단부를 합성수지로 일체화하고 상부나 하부 또는 상하 양단에 중공의 헤더를 설치한 구성의 관형 여과기 모듈들로 이루어져 상등수에 포함된 미세 플록을 여과하는 관형 여과기 모듈부와, 상기 관형 여과기 모듈부에 의해 걸러진 미세 플록이 축적되는 침전부로 구성되며,
상기 관형 여과기 모듈의 헤더에 처리수 배관과 역세공기 공급관이 각각 연결되며, 각각의 처리수 배관과 역세공기 공급관에는 독립적으로 개폐가 제어되는 개폐밸브가 하나씩 설치되어, 역세가 필요한 해당 관형 여과기 모듈 측 개폐밸브만을 독립적으로 개폐 조정하여 여과운전 중단 없이 역세가 행해질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 상부 처리조는 일측과 대향부 타측에 형성된 원수 유입구와 배출구 사이의 처리조 중간에 상기 전해응집장치가 설치된 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 전해응집장치는 판상의 금속 전극 여러 장을 일정 간격으로 가로 배열해 모듈화한 구성의 수 개의 전극모듈을 포함하며,
상부 처리조 중간에 원수 유동 가능하게 다수로 분리 구획된 수납실이 형성되고, 각각의 수납실에 전극모듈을 개별 수납시킨 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 수납실과 전극모듈은 원수의 유동방향에 대해 직렬로 배치되는 배열을 이루도록 설치된 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 응집침전 분리부는,
금속이온과 반응하여 형성된 플록의 침전을 유도하는 침전 유도부;
상기 침전 유도부를 통해 원수로부터 분리되고 침전된 플록이 축적되는 침전 농축부; 및
플록이 침전 분리된 상등수를 상기 여과 침전조에 연속적으로 유입시키는 월류 웨어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 응집침전 분리부는 상기 침전 농축부에 축적된 플록들을 간헐적으로 하부 처리조 바깥으로 배출시키는 슬러지 배출수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 슬러지 배출수단은,
침전 농축부의 바닥 측에 배관되는 일정 간격으로 구멍이 뚫린 슬러지 인발파이프와;
상기 슬러지 인발파이프에 연결된 슬러지 인발펌프;로 이루어진 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 침전 유도부는 하부 처리조의 상기 침전 농축부 상부에 설치되는 다수의 경사판 또는 경사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 침전 농축부를 구성하는 하부 처리조의 하부는 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 구성인 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 월류 웨어부는,
상기 침전 유도부 상부에 설치된 월류 웨어와;
상기 여과 침전부를 향하는 상기 월류 웨어들 사이의 상등수 이동통로;로 구성됨을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
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- 제 1 항에 있어서,
상기 여과 침전부의 침전부에 설치되는 하향 경사진 배플;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해응집 및 관형여과방식을 이용한 수처리 장치.
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