KR101544546B1 - 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유입관을 통하여 하수가 유입조로 유입되는 유입 단계; 상기 유입조로부터 급속반응조로 유입된 하수에 응집제를 투입하고, 급속반응교반기로 교반하여 급속 혼합 반응시켜 미세한 플록으로 응집시키는 급속반응 단계; 상기 급속반응조로부터 응집조로 유입된 플록이 포함된 하수에 응집제를 투입하고, 응집교반기로 교반해 완속 혼합 반응시켜 성장한 플록으로 응집시키는 응집 단계; 상기 응집조로부터 성장한 플록이 포함된 하수가 상측으로 월류되어 급속침강 부상조로 유입된 후, 상기 급속침강 부상조의 전방부에 역경사지게 설치된 유체정류판과의 충돌에 의하여 플럭이 급속히 침강되어 슬러지로 침적되는 급속침강 단계; 압축공기가 포함된 가압수를 상기 급속침강 부상조로 공급하여 미세기포를 발생시켜 부유물질을 부상공간으로 부상시키는 부상 단계; 부상슬러지 제거기를 이용하여 부상공간에 모인 부상슬러지를 제거하여 슬러지 저류조로 유입시키는 부상슬러지 제거 단계; 및 상기 급속침강 부상조에 의해 고액분리된 처리수를 처리수 저류조로 유입시킨 후 유출조를 통해 외부로 유출시키는 처리수 유출 단계;를 포함하는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법 및 그 장치를 제공한다.

Description

급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법 및 그 장치{HYBRID SIMPLE SEWAGE TREATMENT METHOD AND APPARATUS HAVING HIGH-SPEED SEDIMENTATION AND FLOATATION}
본 발명은 간이 하수 처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 조에서 급속침강과 부상을 동시에 처리하여 장치의 규모와 체적을 감소시키고 처리 효율을 증대시킬 수 있는 복합형 간이 하수 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
하수 처리장은 도시에서 매일 배출되는 하수량을 처리할 수 있는 규모로 설계 및 시공되고 있는데, 일반적인 하수 처리는 하수 관로를 통해 유입되는 하수를 1차 침전한 후, 혐기조, 무산소조, 호기조로 구성되는 미생물 반응조에서 미생물을 이용하여 생물학적 처리를 한 다음, 다시 2차 침전지에서 침전시켜 처리수를 방류하는 것이다.
여기서, 물리화학적 처리인 침전은 하수 관로를 통해 유입되는 고형물 입자를 침전시켜 고액분리시키는 하수정화시설로, 분리 용기가 작은 경우 침전조라 하고, 큰 경우 침전지라고 하며, 침전지의 경우 크게 1차 침전지와 2차 침전지로 구분할 수 있겠다.
이 중에서 1차 침전지는 초침이라고도 하고 하수 처리장에 유입되는 하수에 포함된 고형의 부유물질(SS)을 제거하기 위한 것이고, 그 제거율은 부유물질의 비중에 따른 입자의 침강속도와 체류시간에 의해 정해지며 통상적인 체류시간은 2~4 시간으로 설계한다.
또한, 최근에 침전지의 침전부에 경사판을 설치해 침강면적을 증대시키고 체류시간을 감소시킨 경사판 침전지가 적용되고 있는데, 이러한 경사판 침전지의 체류시간은 1~1.5 시간으로 설계되어 침전지의 체적을 약 40% 정도 절감할 수 있으나, 제거율이 다소 낮고, 내부의 구조가 복잡하며, 유지 관리가 곤란한 문제가 있다.
도 1은 일반적인 물리화학적 처리시설인 침전지의 하수 처리 장치를 나타낸 도면인데, 하수 관로를 통하여 하수가 유입되는 유입조(10)와, 응집제를 투입하여 반응교반기(21)로 교반해 혼합 반응시키는 반응조(20)와, 응집제를 투입하고 응집교반기(31)로 교반해 플록으로 응집시키는 응집조(30)와, 플록을 침전시켜 내부에 설치된 대형 슬러지 수집기(41)로 슬러지를 수집하여 고액분리시키는 침전조(40), 처리수를 저류한 후 유출시키는 유출조(50)를 포함한다.
또한, 종래기술로 특허문헌 1에는 하수를 유입시켜 침전시키는 1차 침전조와, 1차 침전조의 유출수를 미생물을 이용하여 질산화시키는 호기조를 포함하는 미생물 반응조와, 미생물 반응조의 미생물 슬러지를 침전시키는 2차 침전조와, 2차 침전조의 유출수가 수용되며, 내부의 담체를 통해 탈질하는 탈질 반응조 및 탈진 반응조의 유출수에 포함된 부유물을 내부의 여재를 통해 제거하며 유출수의 잔존 질산염을 제거하는 탈질여과조로 이루어져 하수처리시 최종 유출수의 질소 함유량을 저감시켜 환경 오염을 방지하는 하수 처리 장치 및 이를 이용한 하수 처리 방법이 개시되어 있다.
더불어, 종래기술로 특허문헌 2에는 유입 하수를 생물학적 반응에 의해 처리하는 생물반응조, 생물반응조의 배출부측에 설치되며 폭기 중의 처리수를 유입하여 농도가 높은 슬러지는 침적시켜 탈질화 과정을 거치도록 하고, 농도가 낮은 슬러지는 상승류가 형성되도록 유도한 후 재포기를 실시하는 반응조형 침전수단, 및 반응조형 침전수단으로부터 월류하는 처리수에 포함된 원인물질(BOD)과 부유물질(SS)을 침전시켜 제거하고, 처리수 중 일부를 생물반응조로 반송시키기 위한 수단이 구비된 2차 침전지를 포함하는 반응조형 침전장치를 이용한 고효율 하수 및 오폐수 처리 장치가 개시되어 있다.
그러나, 상술한 종래기술에 포함된 침전조와 침전수단은 중력 침전에 따른 고액분리여서 처리 효율이 떨어지고, 부하변동 및 독성물질 유입에 대한 대처가 곤란하며, 건설부지 면적 및 장치의 규모와 체적이 증가하고, 장치의 대형화로 인하여 운영비가 많이 소요되고 많은 전문인력이 필요한 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0783789호(2007.12.10. 공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0024288(2006.03.16. 공개)
본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 조에서 급속침강과 부상을 동시에 처리함으로써, 장치의 규모와 체적을 감소시키고, 불필요한 동력을 줄이며, 처리 효율이 증대되고, 순간 부하변동 및 독성물질 유입에 신속히 대처할 수 있으며, 전처리 공정이나 다른 공정 구성에 활용도를 높일 수 있는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법 및 그 장치의 제공에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 유입관을 통하여 하수가 유입조로 유입되는 유입 단계; 상기 유입조로부터 급속반응조로 유입된 하수에 응집제를 투입하고, 급속반응교반기로 교반하여 급속 혼합 반응시켜 미세한 플록으로 응집시키는 급속반응 단계; 상기 급속반응조로부터 응집조로 유입된 플록이 포함된 하수에 응집제를 투입하고, 응집교반기로 교반해 완속 혼합 반응시켜 성장한 플록으로 응집시키는 응집 단계; 상기 응집조로부터 성장한 플록이 포함된 하수가 상측으로 월류되어 급속침강 부상조로 유입된 후, 상기 급속침강 부상조의 전방부에 역경사지게 설치된 유체정류판과의 충돌에 의하여 플럭이 급속히 침강되어 슬러지로 침적되는 급속침강 단계; 압축공기가 포함된 가압수를 상기 급속침강 부상조로 공급하여 미세기포를 발생시켜 부유물질을 부상공간으로 부상시키는 부상 단계; 부상슬러지 제거기를 이용하여 부상공간에 모인 부상슬러지를 제거하여 슬러지 저류조로 유입시키는 부상슬러지 제거 단계; 및 상기 급속침강 부상조에 의해 고액분리된 처리수를 처리수 저류조로 유입시킨 후 유출조를 통해 외부로 유출시키는 처리수 유출 단계;를 포함하는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법을 제공한다.
이때, 상기 유입조의 유입관에 유입유량계가 설치되고, 상기 유입유량계는 하수의 유입량을 측정하여 측정값을 제어반으로 보내고, 상기 제어반은 측정값을 연산 처리함으로써 급속반응교반기, 응집교반기, 부상슬러지제거기, 가압수펌프의 작동이 비례 제어되는 것에도 그 특징이 있다.
게다가, 상기 유입조에 유입 TOC 측정기가 설치되고, 상기 유입 TOC 측정기는 유입된 하수의 TOC 농도를 측정하여 측정값을 제어반으로 보내고, 상기 제어반은 측정값을 연산 처리함으로써 급속반응조에 투입되는 응집제의 투입량, 급속반응교반기와 응집교반기와 가압수펌프의 작동이 비례 제어되는 것에도 그 특징이 있다.
뿐만 아니라, 상기 응집조는 pH 측정기가 설치되고, 상기 pH 측정기는 하수의 pH를 측정하여 측정값을 제어반으로 보내고, 상기 제어반은 측정값에 의하여 pH의 증감을 판단하여 경보하거나 후속 처리를 실시하는 것에도 그 특징이 있다.
더불어, 상기 유체정류판은 내측에 다수의 유공관이 열과 행을 이루면서 관통 형성되고, 상기 급속침강 단계에서 침강되지 않는 나머지 부유물질이 포함된 유체가 층류를 유지하면서 상기 유공관을 통과하는 통과 단계;를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
이와 함께, 상기 처리수 유출 단계는, 상기 유출조에 유출 TOC 측정기가 설치되어 처리수의 TOC 농도를 측정하고, 상기 유출조의 유출관에 유출유량계가 설치되어 외부로 유출되는 처리수의 유출량을 측정하는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 하수가 유입되는 유입조; 상기 유입조로부터 유입된 하수에 응집제를 투입하고 급속반응교반기로 교반해 급속 혼합 반응시켜 미세한 플록으로 응집시키는 급속반응조; 상기 급속반응조에서 유입된 플록이 포함된 하수에 응집제를 투입하고 응집교반기로 교반해 완속 혼합 반응시켜 성장한 플록으로 응집시키는 응집조; 상기 응집조로부터 성장한 플록이 포함된 하수가 월류되어 유입된 후 급속침강과 부상이 이루어지되, 전방부에 역경사지게 설치되고 유체가 충돌되어 플록을 급속히 침강시키는 유체정류판과, 상부의 부상공간에 모여 있는 부상슬러지를 제거하는 부상슬러지 제거기를 포함하는 급속침강 부상조; 상기 부상슬러지 제거기에 의해 제거된 부상슬러지가 유입되어 저류되는 슬러지 저류조; 상기 급속침강 부상조에 의해 고액분리된 처리수가 유입되는 처리수 저류조; 압축공기가 포함된 가압수를 상기 급속침강 부상조로 공급하여 미세기포를 발생시켜 부유물질을 부상공간으로 부상시키는 기포공급장치; 상기 처리수 저류조로부터 처리수가 유입되고, 유출관을 통해 처리수를 유출시키는 유출조; 및 장치의 작동을 제어하는 제어반;을 포함하는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치를 제공한다.
여기서, 상기 유체정류판의 역경사진 각도는 수직선으로부터 전방을 향해 5도 이상 15도 이하의 범위로 기울어진 것에도 그 특징이 있다.
더불어, 상기 유체정류판은 내측에 다수의 유공관이 열과 행을 이루면서 관통 형성된 것에도 그 특징이 있다.
이때, 상기 유체정류판은 복수 개가 서로 이격되어 전후 방향으로 다단으로 설치되되, 각 유체정류판에 형성된 유공관이 서로 엇갈리게 배열되도록 배치된 것에도 그 특징이 있다.
그리고, 상기 급속침강 부상조는, 바닥면 하측에 슬러지수집공간이 형성되고, 상기 슬러지수집공간에 침강한 플록이 슬러지로 침적되며, 상기 슬러지수집공간에 침적된 슬러지는 슬러지배출펌프에 의해 외부로 배출되는 것에도 그 특징이 있다.
나아가, 상기 기포공급장치는, 상기 처리수 저류조에 저류된 처리수의 일부를 가압수펌프로 가압한 가압수와 공기압축기에 의해 압축된 압축공기를 공기용해반응기로 유입시키고, 상기 공기용해반응기에서 압축공기가 포화된 가압수를, 자동압력조절기에 의해 소정의 압력을 유지시키고, 분사노즐을 통하여 미세기포를 상기 급속침강 부상조의 내부 상측으로 분사하여 부유물질을 부상공간으로 부상시키는 것에도 그 특징이 있다.
게다가, 상기 급속침강 부상조는 상기 기포공급장치로부터 분사되는 미세기포가 부착된 부유물질을 상부의 부상공간으로 유도하기 위한 유체방향전환유도판이 후방 상측을 향해 경사지도록 형성된 것에도 그 특징이 있다.
아울러, 상기 유입조의 유입관에 유입유량계가 설치되고, 상기 유입조에 유입 TOC 측정기가 설치되며, 상기 응집조에 pH 측정기가 설치되고, 상기 유출조에 유출 TOC 측정기가 설치되며, 상기 유출조의 유출관에 유출유량계가 설치된 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 조에서 급속침강과 부상을 동시에 처리함으로써, 장치의 규모와 체적을 감소시키고, 불필요한 동력을 줄이며, 처리 효율이 증대되고, 순간 부하변동 및 독성물질 유입에 신속히 대처할 수 있으며, 전처리 공정이나 다른 공정 구성에 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 물리화학적 처리시설인 침전지의 하수 처리 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 간이 하수 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 유체정류판을 도시한 도면이고, 도 3b는 복수의 유체정류판을 겹친 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 급속침강부상조에서 유체의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 간이 하수 처리 장치의 제어반을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 간이 하수 처리 방법의 플로우 차트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치를 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치(1)는, 응집조에서 응집된 플럭이 포함된 유체가 급속침강 부상조로 월류되어 흐르면서 침강구역에서 역경사 유체정류판(Reverse tilted fluid inertia plate)과 충돌에 따른 충격과 급격한 방향 전환에 의한 관성력(Inertial force)의 작용으로 비중이 높은 플럭은 급속히 침강하고, 침강하지 않은 나머지 부유물질은 미세기포와 결합하여 상측의 부상공간으로 신속히 부상되어 고액분리되는 것으로, 하나의 조에서 급속침강과 부상을 동시에 처리할 수 있어 장치의 규모와 체적을 감소시킬 수 있고, 강우시 또는 하수 부하가 일시적으로 증가할 경우 순간 부하 변동에 빠르게 대처할 수 있으며, 처리 효율을 크게 증대시킬 수 있는 것이다.
이를 위하여, 도 1을 참고하면 본 발명의 간이 하수 처리 장치(1)는 유입조(100), 급속반응조(200), 응집조(300), 급속침강 부상조(400), 슬러지 저류조(500), 처리수 저류조(600), 기포공급장치(700), 유출조(800), 및 제어반(900)을 포함하여 이루어진다.
상기 유입조(100)는 유입관(110)과 연결되고 하수관로를 통과한 하수가 유입되는 곳으로, 상기 유입조(100)의 유입관(110) 상에 유입유량계(120)가 설치될 수 있고, 상기 유입조(110)에 유입 TOC 측정기(130)가 설치될 수 있다. 여기서 TOC는 총유기탄소(Total Organic Carbon)를 의미한다.
상기 유입유량계(120)는 상기 유입조(100)로 유입되는 하수의 유입량을 측정하여 그 측정값을 상기 제어반(900)으로 보내고, 상기 제어반(900)은 측정값을 연산 처리하여 그 크기에 따라 후술할 급속반응교반기(210), 응집교반기(310), 부상슬러지제거기(430), 가압수펌프(710)의 작동을 비례 제어한다.
상기 유입 TOC 측정기(130)는 상기 유입조(100)로 유입된 하수의 TOC 농도를 측정하여 그 측정값을 상기 제어반(900)으로 보내고, 상기 제어반(900)은 측정값을 연산 처리하여 그 크기에 따라 상기 급속반응조(200)에 투입되는 응집제의 투입량, 급속반응교반기(210)와 응집교반기(310)와 가압수펌프(710)의 작동을 비례 제어한다.
상기 급속반응조(200)는 상기 유입조(100)로부터 유입된 하수에 무기 응집제를 투입하고 급속반응교반기(210)로 교반하여 급속 혼합 반응시켜 미세한 플록으로 응집시킨다.
상기 응집조(300)는 상기 급속반응조(200)에서 유입된 플록이 포함된 하수에 응집보조제인 유기고분자 응집제를 투입하고 응집교반기(310)로 교반하여 완속 혼합 반응시켜 보다 성장한 큰 플록(F)으로 응집시킨다.
이때, 상기 응집조(300)에 pH 측정기(320)가 설치되고, 상기 pH 측정기(320)는 하수의 pH를 측정하여 그 측정값을 상기 제어반(900)으로 보내고, 상기 제어반(900)은 측정값에 의하여 pH의 증감을 판단하여 경보하거나 후속 처리를 실시하게 된다. 예컨대, 유입된 하수의 pH가 급강하 또는 급상승할 때에 독성 물질이 유입된 것으로 판단하여 경보하고 중화 등의 후속 처리를 신속하게 실시한다.
상기 급속침강 부상조(400)는 상기 응집조(300)로부터 성장한 큰 플록(F)이 포함된 하수가 월류하여 유입되어 급속침강과 부상이 한 조에서 이루어지는 것이다.
상기 급속침강 부상조(400)는 전방부에 플럭(F)이 침강하는 침강구역(D)이 형성되고, 상기 침강구역(D)의 하측에는 슬러지수집공간(440)이 형성되며, 상기 침강구역(D)의 후방 상부에는 부유물질(S1)이 상부로 부상하여 모이는 부상공간(Z)이 형성되고, 상기 부상공간(Z)의 하측에는 고액분리 처리된 처리수가 수용되는 처리수구역(C)이 형성된다.
상기 침강구역(D)에는 유체정류판(410)이 전방을 향하여 경사지도록 역경사지게 설치되고, 응집된 플록(F)이 포함된 유체가 상기 응집조(300)로부터 월류되어 급속침강 부상조(400) 내부로 난류 상태로 유입되어 흐르다가 상기 유체정류판(410)과의 충돌하게 되며, 충돌된 유체는 상측 또는 하측으로 급격한 방향 전환 후 후방을 향해 계속 흐르게 된다.
이때, 유체에 포함된 플럭(F)이 수류에너지에 의해 유체의 흐름 방향으로 진행하다가 상기 유체정류판(410)과 충돌하게 되고, 이러한 충돌에 따른 충격과 유체의 급격한 방향 전환에 의한 관성력이 작용하여 비중이 높은 플럭(F)은 유체를 따라 상측 또는 하측으로 방향 전환하여 후방을 향해 흐르지 못하고 하측으로 급속히 침강하게 되며, 이와 같이 침강한 플럭(F)은 바닥면 하측에 구비된 슬러지수집공간(440)에 침전슬러지(S2)로 침적되고, 상기 슬러지수집공간(440)에 침적된 침전슬러지(S2)는 슬러지배출펌프(441)에 의해 외부로 배출된다.
이때, 상기 유체정류판(410)의 역경사진 각도는 수직선으로부터 전방을 향해 5도 이상 15도 이하의 범위로 기울어진 것이 바람직한데, 이는 역경사진 각도가 5도 미만이면 침강하는 플럭(F)이 유체정류판(410)의 간섭을 받거나 침강구역(D)에서 급속히 침강하지 못하여 침전슬러지(S2)의 수집이 지체될 수 있고, 역경사진 각도가 15도를 초과하면 유체가 유체정류판(410)과 충돌한 후 정체되거나 신속히 통과할 수 없는 문제가 있기 때문이다.
더불어, 상기 유체정류판(410)은 내측에 다수의 유공관(420)이 열과 행을 이루면서 관통 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 유체가 유체정류판(410)과 충돌하여 비중이 높은 플럭(F)은 하측으로 침강하고 비중이 낮은 부유물질(S1)은 방향 전환된 유체와 함께 상기 유공관(420) 내부에서 층류(Laminar flow)를 유지하며 통과하게 된다.
이와 함께, 상기 유체정류판(410)은 복수 개가 서로 이격되어 전후 방향으로 다단으로 설치되는 것이 바람직하고, 예컨대, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 침강구역(D)에 1단 유체정류판(411), 2단 유체정류판(412), 및 3단 유체정류판(413)이 전방에서부터 차례대로 배치되도록 설치될 수 있다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 이들 각 유체정류판(410)에 형성된 유공관(420)이 서로 엇갈리게 배열되도록 배치됨으로써, 1단 유체정류판(411)의 유공관(420)을 통과한 유체가 다시 2단 유체정류판(412)에 충돌하여 플럭(F)이 침강하게 되고, 2단 유체정류판(412)의 유공관(420)을 통과한 유체가 다시 3단 유체정류판(413)에 충돌하여 플럭(F)이 침강하게 되므로, 플럭(F)의 침강 및 처리 효율이 증대된다.
그리고, 상기 급속침강부상조(400)의 후방 상측에는 부유물질이 미세기포(A)에 의해 부상되어 부상공간(Z)에 모이게 된 부상슬러지(S1)를 제거하는 부상슬러지 제거기(430)가 구비된다. 상기 부상슬러지 제거기(430)는 부상슬러지(S1)를 제거하여 후방의 슬러지 저류조(500)로 유입시킨다.
상기 슬러지 저류조(500)는 상기 부상슬러지 제거기(430)에 의해 제거된 부상슬러지(S1)가 유입되어 저류된다.
상기 처리수 저류조(600)는 상기 급속침강 부상조(400)에 의해 고액분리된 처리수가 유입된다. 이때, 상기 처리수 저류조(600)는 상기 급속침강 부상조(400)와 처리수 유출관(610)을 통해 연결된다.
상기 기포공급장치(700)는 압축공기가 포함된 가압수를 상기 급속침강 부상조(400)로 공급하여 바닥부에서 미세기포(A)를 발생시켜 부유물질을 부상공간으로 부상시키는 것이다.
이때, 상기 기포공급장치(700)는, 상기 처리수 저류조(600)에 저류된 처리수의 일부를 가압수펌프(710)로 가압하여 가압수를 발생시켜 가압배관(P1)을 통하여 공기용해반응기(730)로 유입시키고, 공기압축기(720)에 의해 압축된 압축공기를 에어배관(P2)을 통하여 가압수량 대비 3 내지 5%의 공기량으로 상기 공기용해반응기(730)로 유입시킨다.
상기 공기용해반응기(730)는 내부에서 압축공기와 가압수를 반응시켜 압축공기가 포화된 가압수를 생성하고, 상기 공기용해반응기(730)에서 압축공기가 포화된 가압수를 배출배관(P3)을 통해 배출시키며, 이때 압축공기가 포화된 가압수가 배출배관(P3) 상에 설치된 자동압력조절기(740)에 의해 4.8~5.2kgf/㎠ 범위의 압력을 유지시킨 채 분사노즐(750)을 통하여 분사되면서 대기압에 가깝게 압력이 낮아지면서 미세기포(A)를 상기 급속침강 부상조(400)의 내부 바닥에서 상측을 향해 분사한다.
도 4를 참고하면, 상기 분사노즐(750)을 통해 분사된 미세기포(A)는 상측을 향해 분사되면서 상기 유체정류판(410)을 통과한 부유물질에 부착되어 부유물질의 무게를 가볍게 하여 부상력을 제공하고, 부유물질은 더욱 신속하게 상측의 부상공간(Z)으로 부상되어 부상슬러지(S1)로 모이게 된다.
여기서, 상기 급속침강 부상조(400)의 하부에는 상기 분사노즐(750)로부터 분사되는 미세기포(A)가 부착된 부유물질을 상부의 부상공간(Z)으로 유도하기 위한 유체방향전환유도판(450)이 후방 상측을 향해 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 미세기포(A)의 부상력과 상기 유체방향전환유도판(450)의 유도에 의해 빠르게 부상되어 부상공간(Z)에 모인 부상슬러지(S1)는 상측에 구비된 부상슬러지 제거기(430)에 의해 제거되어 후방의 슬러지 저류조(500)로 유입된다. 그리고, 이러한 급속침강과 부상에 의해 고액분리된 처리수는 처리수구역(C)으로 모인 후 상기 처리수 유출관(610)을 통과하여 처리수 저류조(600)에 모인 후, 수위조절장치(620)가 작동하여 월류되어 유출조(800)로 유입된다.
상기 유출조(800)에 유입된 처리수는 유출관(810)을 통하여 유출되고, 상기 유출조(800)에 유출 TOC 측정기(820)가 설치되며, 상기 유출관(810) 상에 유출유량계(830)가 설치된다.
이때, 상기 유출 TOC 측정기(820)는 처리수의 TOC 농도를 측정하고, 상기 유출유량계(830)는 외부로 유출되는 처리수의 유출량을 측정한 후 후속 공정으로 유출함으로써, 처리수의 수질이 상시 모니터링되어 감시가 이루어진다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 급속침강 및 부상 복합형 하수 처리 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세히 설명한다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 간이 하수 처리 방법은 유입 단계(S10), 급속반응 단계(S20), 응집 단계(S30), 급속침강 단계(S40), 부상 단계(S50), 부상슬러지 제거 단계(S60), 및 처리수 유출 단계(S70)로 대분된다.
상기 유입 단계(S10)는 유입관(110)을 통하여 하수가 유입조로 유입되는 공정이다.
이때, 유입유량계(120)가 유입조(100)로 유입되는 하수의 유입량을 측정하여 그 측정값을 제어반(900)으로 보내고, 제어반(900)은 측정값을 연산 처리하여 그 크기에 따라 급속반응교반기(210), 응집교반기(310), 부상슬러지제거기(430), 가압수펌프(710)의 작동을 비례 제어한다.
또한, 유입 TOC 측정기(130)는 유입조(100)로 유입된 하수의 TOC 농도를 측정하여 그 측정값을 제어반(900)으로 보내고, 제어반(900)은 측정값을 연산 처리하여 그 크기에 따라 급속반응조(200)에 투입되는 응집제의 투입량, 급속반응교반기(210)와 응집교반기(310)와 가압수펌프(710)의 작동을 비례 제어한다.
상기 급속반응 단계(S20)는 유입조(100)로부터 급속반응조(200)로 유입된 하수에 무기 응집제를 투입하고, 급속반응교반기(210)로 교반하여 급속 혼합 반응시켜 미세한 플록으로 응집시키는 공정이다.
상기 응집 단계(S30)는 급속반응조(200)로부터 응집조(300)로 유입된 플록이 포함된 하수에 유기고분자 응집제를 투입하고, 응집교반기(310)로 교반해 완속 혼합 반응시켜 성장한 플록(F)으로 응집시키는 공정이다.
이때, pH 측정기(320)는 하수의 pH를 측정하여 그 측정값을 제어반(900)으로 보내고, 제어반(900)은 측정값에 의하여 pH의 증감을 판단하여 경보하거나 중화 등 후속 처리를 실시하게 된다.
상기 급속침강 단계(S40)는 응집조(300)로부터 성장한 플록(F)이 포함된 하수가 상측으로 월류되어 급속침강 부상조(400)로 유입된 후, 급속침강 부상조(400)의 침강구역(D)에 역경사지게 설치된 유체정류판(410)과의 충돌에 의하여 플럭(F)이 하측으로 급속히 침강되어 침전슬러지(S2)로 침적되는 공정이다.
이때, 유체정류판(410)은 내측에 다수의 유공관(420)이 열과 행을 이루면서 관통 형성되고, 급속침강 단계(S40)에서 침강되지 않는 나머지 부유물질이 포함된 유체가 층류를 유지하면서 유공관(420)을 통과하게 된다.
상기 부상 단계(S50)는 압축공기가 포함된 가압수를 급속침강 부상조(400)로 공급하여 분사노즐(750)을 통해 상측으로 분사하면서 미세기포(A)를 발생시켜 이를 부유물질에 부착하여 후방 상측의 부상공간(Z)으로 부상시켜 부상슬러지(S1)로 모으는 공정이다.
상기 부상슬러지 제거 단계(S60)는 부상슬러지 제거기(430)를 이용하여 부상공간(Z)에 모인 부상슬러지(S1)를 제거하여 슬러지 저류조(500)로 유입시키는 공정이다.
마지막으로 상기 유출 단계(S70)는 급속침강 부상조(400)에 의해 고액분리된 처리수를 처리수 저류조(600)로 유입시킨 후 유출조(800)를 통해 외부로 유출시키는 공정이다.
여기서, 유출 TOC 측정기(820)는 처리수의 TOC 농도를 측정하고, 유출유량계(830)는 외부로 유출되는 처리수의 유출량을 측정한 후에 후속 공정으로 유출함으로써, 처리수의 수질이 상시 모니터링되어 감시가 이루어지게 된다.
결국, 본 발명에 따른 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법 및 그 장치는 하나의 조에서 급속침강과 부상을 동시에 처리함으로써, 장치의 규모와 체적을 감소시키고, 불필요한 동력을 줄이며, 처리 효율이 증대되고, 순간 부하변동 및 독성물질 유입에 신속히 대처할 수 있으며, 전처리 공정이나 다른 공정 구성에 활용도를 높일 수 있는 것이다.
본 발명에서 상기 실시형태는 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.
*종래기술
10. 유입조 20. 반응조
21. 반응교반기 30. 응집조
31. 응집교반기 40. 침전조
41. 슬러지 수집기 42. 슬러지배출펌프
50. 유출조
*본 발명
1. 간이 하수 처리 장치 100. 유입조
110. 유입관 120. 유입유량계
130. 유입 TOC 측정기 200. 급속반응조
210. 급속반응교반기 300. 응집조
310. 응집교반기 320. pH측정기
400. 급속침강 부상조 410. 유체정류판
411. 1단 유체정류판 412. 2단 유체정류판
413. 3단 유체정류판 420. 유공관
430. 부상슬러지 제거기 440. 슬러지수집공간
441. 슬러지배출펌프 450. 유체방향전환유도판
500. 슬러지 저류조 600. 처리수 저류조
610. 처리수 유출관 620. 수위조절장치
700. 기포공급장치 710. 가압수펌프
720. 공기압축기 730. 공기용해반응기
740. 자동압력조절기 750. 분사노즐
800. 유출조 810. 유출관
820. 유출 TOC 측정기 830. 유출유량계
900. 제어반 P1. 가압배관
P2. 에어배관 P3. 배출배관
A. 미세기포 F. 플럭
S1. 부상슬러지 S2. 침전슬러지
C. 처리수구역 D. 침강구역
Z. 부상공간

Claims (14)

  1. 유입관을 통하여 하수가 유입조로 유입되는 유입 단계;
    상기 유입조로부터 급속반응조로 유입된 하수에 응집제를 투입하고, 급속반응교반기로 교반하여 급속 혼합 반응시켜 미세한 플록으로 응집시키는 급속반응 단계;
    상기 급속반응조로부터 응집조로 유입된 플록이 포함된 하수에 응집제를 투입하고, 응집교반기로 교반해 완속 혼합 반응시켜 성장한 플록으로 응집시키는 응집 단계;
    상기 응집조로부터 성장한 플록이 포함된 하수가 상측으로 월류되어 급속침강 부상조의 내부로 난류 상태로 유입된 후, 상기 급속침강 부상조 전방부의 침강구역에는 역경사지게 설치된 유체정류판과의 충돌에 의하여 플럭이 급속히 침강되어 하측의 슬러지수집공간에서 슬러지로 침적되되, 상기 유체정류판은 복수 개가 서로 이격되어 전후 방향으로 다단으로 설치되고 내측에 다수의 유공관이 열과 행을 이루면서 관통 형성되며 각 유체정류판에 형성된 유공관은 서로 엇갈리게 배열되어 침강 효율이 증대되고, 상기 침강구역에서 침강되지 않는 나머지 부유물질이 포함된 유체는 층류를 유지하면서 상기 유공관을 통과하는 급속침강 단계;
    기포공급장치가 압축공기가 포함된 가압수를 상기 급속침강 부상조로 공급하여 바닥부에서 미세기포를 발생시키고, 미세기포는 상측을 향해 분사되면서 상기 유체정류판을 통과한 부유물질에 부착되어 후방 상측을 향해 경사진 유체방향전환유도판에 의해 유도되어 부유물질을 상기 참강구역의 후방 상부의 부상공간으로 부상시키고, 상기 부상공간의 하측에는 고액분리 처리된 처리수가 수용되는 처리수구역이 형성되는 부상 단계;
    부상슬러지 제거기를 이용하여 부상공간에 모인 부상슬러지를 제거하여 슬러지 저류조로 유입시키는 부상슬러지 제거 단계; 및
    상기 급속침강 부상조에 의해 고액분리된 처리수를 처리수 유출관을 통하여 처리수 저류조로 유입시킨 후 수위조절장치를 작동시켜 유출조로 월류시킨 후 외부로 유출시키는 처리수 유출 단계;를 포함하는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유입조의 유입관에 유입유량계가 설치되고,
    상기 유입유량계는 하수의 유입량을 측정하여 측정값을 제어반으로 보내고,
    상기 제어반은 측정값을 연산 처리함으로써 급속반응교반기, 응집교반기, 부상슬러지제거기, 가압수펌프의 작동이 비례 제어되는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유입조에 유입 TOC 측정기가 설치되고,
    상기 유입 TOC 측정기는 유입된 하수의 TOC 농도를 측정하여 측정값을 제어반으로 보내고,
    상기 제어반은 측정값을 연산 처리함으로써 급속반응조에 투입되는 응집제의 투입량, 급속반응교반기와 응집교반기와 가압수펌프의 작동이 비례 제어되는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 응집조는 pH 측정기가 설치되고,
    상기 pH 측정기는 하수의 pH를 측정하여 측정값을 제어반으로 보내고,
    상기 제어반은 측정값에 의하여 pH의 증감을 판단하여 경보하거나 후속 처리를 실시하는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 처리수 유출 단계는, 상기 유출조에 유출 TOC 측정기가 설치되어 처리수의 TOC 농도를 측정하고, 상기 유출조의 유출관에 유출유량계가 설치되어 외부로 유출되는 처리수의 유출량을 측정하는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 방법.
  7. 하수가 유입되는 유입조;
    상기 유입조로부터 유입된 하수에 응집제를 투입하고 급속반응교반기로 교반해 급속 혼합 반응시켜 미세한 플록으로 응집시키는 급속반응조;
    상기 급속반응조에서 유입된 플록이 포함된 하수에 응집제를 투입하고 응집교반기로 교반해 완속 혼합 반응시켜 성장한 플록으로 응집시키는 응집조;
    상기 응집조로부터 성장한 플록이 포함된 하수가 상측으로 월류되어 급속침강 부상조의 내부로 난류 상태로 유입된 후 급속침강과 부상이 이루어지되, 전방부의 침강구역에는 역경사지게 설치된 유체정류판과의 충돌에 의하여 플럭이 급속히 침강되어 하측의 슬러지수집공간에서 슬러지로 침적되되, 상기 유체정류판은 복수 개가 서로 이격되어 전후 방향으로 다단으로 설치되고 내측에 다수의 유공관이 열과 행을 이루면서 관통 형성되며 각 유체정류판에 형성된 유공관은 서로 엇갈리게 배열되어 침강 효율이 증대되고, 상기 침강구역에서 침강되지 않는 나머지 부유물질이 포함된 유체는 층류를 유지하면서 상기 유공관을 통과하며, 기포공급장치에 의하여 압축공기가 포함된 가압수가 공급되어 바닥부에서 미세기포를 발생시키고 미세기포는 상측을 향해 분사되면서 상기 유체정류판을 통과한 부유물질에 부착되어 후방 상측을 향해 경사진 유체방향전환유도판에 의해 유도되어 부유물질을 상기 참강구역의 후방 상부의 부상공간으로 부상시키고, 상기 부상공간의 하측에는 고액분리 처리된 처리수가 수용되는 처리수구역이 형성되며, 부상슬러지 제거기를 이용하여 상기 부상공간에 모인 부상슬러지를 제거하여 슬러지 저류조로 유입시키는 급속침강 부상조;
    상기 부상슬러지 제거기에 의해 제거된 부상슬러지가 유입되어 저류되는 슬러지 저류조;
    상기 급속침강 부상조에 의해 고액분리된 처리수가 처리수 유출관을 통하여 유입되고, 상측에 수위조절장치가 설치되어 처리수를 유출조로 월류시키는 처리수 저류조;
    압축공기가 포함된 가압수를 상기 급속침강 부상조로 공급하여 미세기포를 발생시켜 부유물질을 부상공간으로 부상시키는 기포공급장치;
    상기 처리수 저류조로부터 처리수가 유입되고, 유출관을 통해 처리수를 유출시키는 유출조; 및
    장치의 작동을 제어하는 제어반;을 포함하는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유체정류판의 역경사진 각도는 수직선으로부터 전방을 향해 5도 이상 15도 이하의 범위로 기울어진 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 급속침강 부상조는, 바닥면 하측에 슬러지수집공간이 형성되고, 상기 슬러지수집공간에 침강한 플록이 슬러지로 침적되며,
    상기 슬러지수집공간에 침적된 슬러지는 슬러지배출펌프에 의해 외부로 배출되는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 기포공급장치는, 상기 처리수 저류조에 저류된 처리수의 일부를 가압수펌프로 가압한 가압수와 공기압축기에 의해 압축된 압축공기를 공기용해반응기로 유입시키고,
    상기 공기용해반응기에서 압축공기가 포화된 가압수를, 자동압력조절기에 의해 소정의 압력을 유지시키고, 분사노즐을 통하여 미세기포를 상기 급속침강 부상조의 내부 상측으로 분사하여 부유물질을 부상공간으로 부상시키는 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치.
  13. 삭제
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 유입조의 유입관에 유입유량계가 설치되고, 상기 유입조에 유입 TOC 측정기가 설치되며, 상기 응집조에 pH 측정기가 설치되고, 상기 유출조에 유출 TOC 측정기가 설치되며, 상기 유출조의 유출관에 유출유량계가 설치된 급속침강 및 부상 복합형 간이 하수 처리 장치.
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