KR101587410B1

KR101587410B1 - 슬러지 감량을 위한 수처리 장치

Info

Publication number: KR101587410B1
Application number: KR1020150073843A
Authority: KR
Inventors: 이민희; 최민준; 최준성; 한선구; 황영길; 유지훈; 김현수
Original assignee: 주식회사 에스비이앤이
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-02-03

Abstract

슬러지 감량을 위한 수처리 장치가 제공된다. 제공된 슬러지 감량을 위한 수처리 장치는 오·폐수에 포함된 덩어리진 고분자 상태의 슬러지를 저분자 상태의 슬러지로 1차 산화처리과정을 진행하는 전처리 반응기; 상기 전처리 반응기에서 배출된 처리수를 제1 반응수조로 유도하여 2차 산화처리과정을 진행하는 제1 수처리부; 상기 제1 수처리부에서 배출된 처리수 내의 미세 슬러지를 산화처리하기 위한 저류조; 상기 저류조에서 배출된 처리수 내에 포함된 용존오존과 인을 제거하기 위한 제2 수처리부; 및 상기 제2 수처리부에서 배출된 처리수 내의 오존을 포집하여 배출하기 위한 방류조를 포함하여 구성함으로써, 수처리장치를 통해 배출되는 처리수 내의 슬러지를 최소화한다.

Description

슬러지 감량을 위한 수처리 장치{A WATER TREATMENT APPARATUS FOR MINIMIZING THE SLUDGE}

본 발명은 수처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오·폐수를 처리하기 위한 수처리 장치의 구조개선을 통해 배출되는 처리수 내에 포함된 슬러지 량을 최소화할 수 있도록 한 슬러지 감량을 위한 수처리 장치에 관한 것이다.

공장이나 사업소, 원자력발전소 등에서 배출되는 오염수 중에는 유독물질이나 유해물질이 대량으로 함유되는 경우가 많기 때문에 이것을 그대로 방출하면 심각한 환경오염을 초래하게 된다. 따라서, 공공 수역의 수질보전을 위해서 배출되는 오염수는 환경정책기본법 및 수질환경보전법 등에 규정된 기준에 도달할때까지 여과하여 배출해야 한다.

이러한 오·폐수처리는 일반적으로 전처리, 생물학적 처리 및 고도산화처리공정으로 구분되며, 상기 전처리는 협찹물과 현탁물질(SS ; Suspended Solid)를 제거하는 공정이다. 생물학적 처리는 미생물을 이용하여 화학적 산소요구량(COD ; Chemical Oxygen Demand), 질소 및 인을 제거하는 공정이며, 고도처리는 잔류하는 현탁물질, 화학적산소요구량, 질소 및 인을 방류수질 기준 이하로 처리하는 공정이다.

고도처리에 적용되는 처리공정은 응집침전, 펜톤산화, 오존산화, 고도산화, 모래여과, 활성탄흡착, 한외여과(UF ; Ultra Filtration) 및 역삼투(RO ; reverse osmosis) 막분리공정 등의 처리 방법들을 상호 조합하여 구성된다.

고도처리 공정 중 오존의 산화력을 이용하는 수처리기술이 많이 연구되어 오고 있는데, 일반적으로 오존의 산화력을 이용하는 수처리기술은 오존을 단독으로 활용하는 오존 공정과 오존처리시 산화력에 영향을 주는 OH라디칼을 보다 많이 생성시키기 위하여 오존과 동시에 과산화수소를 주입하여 산화력을 향상시킨 고도산화공정(AOP ; Advanced Oxidat Pocess)이 대표적으로 널리 활용되고 있다

고도산화공정(AOP, Advanced Oxidat Process)을 이용한 수처리 방법이란, 오존이나 과산화수소와 같은 산화제를 사용하거나, 상기의 산화제에 자외선을 조사하여 강력한 살균 및 산화력을 가지는 화학종인 OH라디칼(OH°, Hydroxy radical)을 중간생성물질로 생성하여 오폐수 중의 유기오염물질을 산화하여 분해하는 기술로서 일반적인 처리방법에 의해 잘 분해가 되지 않는 합성세제, 농약 등의 난분해성 물질을 분해하거나, 고농도의 오염물질을 단시간에 처리하기 위해 개발된 보다 진보된 수처리 기술을 말하며, 최근 환경오염이 심화되고 기존의 처리방법으로 처리할 수 없는 새로운 물질의 출현과 이러한 난분해성 물질이 오폐수에 유입되는 양의 증가로 보다 처리효율이 우수한 오폐수 처리방법에 대한 기술개발에 대한 수요가 있었다.

또한, 개정된 법률에 의해 일정규모 이상의 건축물에 중수도 시설이 의무화됨에 따라 생물학적 처리방법을 적용하기 어려운 도심건물의 중수처리시설과, 또는 오폐수처리 용량 증설이 어려운 기존 공장의 경우 한정된 처리공간에서 처리대상이 증가한 오폐수를 처리해야하는 경우, 오폐수의 처리효율이 높고, 적은 부지에서 악취발생 없이 단시간에 많은 양을 처리할 수 있는 고도산화공정 기술을 이용한 수처리 방법에 대한 수요가 확대되고 있다.

최근에는 고도산화공정의 분해효율을 향상하기 위한 다양한 시도가 있었는데, 오존의 접촉면적을 향상시키기 위해 다중의 반응조를 설치하거나, 용해도를 향상시키기 위해 먼저 오존을 압축기로 가압하여 고압으로 가압시킨 오폐수에 투입한 후 상압의 오폐수에 배출하여 미세한 오존 기포를 형성시켜 부상시키면서 오염물질과 미세 오존을 반응시키는 용존오존부상(DOF, Dissolved Ozone Flotation)법을 이용하는 방법이 시도되었다. 상기의 용존오존부상법은 기존의 이젝터 등에 의한 기포 발생시보다 기포 크기는 작고 표면적은 크게 하는 방식으로 오존의 접촉효율 증가로 분해반응 효율의 증가를 기대할 수 있는 방법이다.

또한, 오존의 분해 효율을 높이기 위해 자외선(UV)를 조사시키고, 자외선램프 주변에 다공판을 설치하여 램프 가까운 지역에서 오존의 분해반응을 유도하는 방법과, 상기의 다공판에 광촉매를 코팅하여 자외선이 조사된 광촉매가 오존을 분해하여 생성된 OH라디칼에 의한 분해반응 효율 향상을 기대하였다.

그러나, 종래 수처리 장치는 수처리 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 종래 수처리 장치는 수처리의 진행 정도에 관계없이 처리수가 배출되어 처리수 내에 미처리된 슬러지가 그대로 포함되었기 때문이다.

대한민국 등록특허 제10-0541573호 대한민국 등록특허 제10-0966633호

본 발명은 상술한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 오·폐수에 포함된 슬러지를 전처리 및 제1,2 수처리 과정을 통해 단계적으로 사용자가 원하는 입자 크기가 되도록 산화처리 함으로써, 최종 배출되는 처리수에 포함된 슬러지의 배출량을 최소화할 수 있도록 한 슬러지 감량을 위한 수처리 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 산화처리를 위한 자외선과 오존이 유효 거리 내에서 고르게 공급될 수 있도록 함으로써, 오·폐수의 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 한 슬러지 감량을 위한 수처리 장치를 제공한다.

상기한 과제 해결을 위한 본 발명의 슬러지 감량을 위한 수처리 장치는 오·폐수에 포함된 덩어리진 고분자 상태의 슬러지를 저분자 상태의 슬러지로 1차 산화처리과정을 진행하는 전처리 반응기; 상기 전처리 반응기에서 배출된 처리수를 제1 반응수조로 유도하여 2차 산화처리과정을 진행하는 제1 수처리부; 상기 제1 수처리부에서 배출된 처리수 내의 미세 슬러지를 산화처리하기 위한 저류조; 상기 저류조에서 배출된 처리수 내에 포함된 용존오존과 인을 제거하기 위한 제2 수처리부; 및 상기 제2 수처리부에서 배출된 처리수 내의 오존을 포집하여 배출하기 위한 방류조를 포함한다.

본 발명에 있어서 상기 전처리 반응기는, 슬퍼지가 포함된 오·폐수를 저수하는 원수 저장조; 하부에 원수 유입관이 형성되고, 상부에 원수 배출관이 마련되어 상기 원수 저장조를 통해 공급된 오·폐수를 단계적으로 산화처리하는 다수의 전처리 반응조; 및 상기 전처리 반응조를 경유한 처리수를 저수하는 처리수 저장조를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 원수 저장조에는 오·폐수에 포함된 슬러지가 고르게 분포되도록 혼합하기 위한 교반기가 더 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전처리 반응조에는 상기 전처리 반응조 내에 설치된 전처리 UV램프; 및 상기 전처리 반응조의 원수 배출관을 통해 배출되는 오·폐수가 경유하도록 상기 전처리 반응조의 상부에 다수가 적층설치된 타공망을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 수처리부는, 제1 반응수조 내에 설치되며, 제1 반응수조를 통과하는 처리수 내의 슬러지를 거르도록 여과홀이 형성된 스트레이너; 상기 제1 반응수조 내에 설치된 다수의 수처리 UV램프; 및 상기 제1 반응수조의 하부에 설치된 오존발생부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 오존발생부재는, 상기 제1 반응수조의 하부에 설치되며, 주입배관을 통해 오존을 제1 반응수조 측으로 공급하는 오존발생기; 상기 오존발생기의 상부에 설치된 다공판; 및 상기 각 주입배관에 설치된 체크밸브를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 반응수조에는 슬러지가 산화되는 과정에서 상승하는 슬러지를 침강시키기 위한 살수부를 더 구비하되, 상기 살수부는, 상기 제1 반응수조의 상부에 설치되며, 하부에 다수의 분사홀을 갖는 살수배관; 및 상기 저류조에 설치되어 살수배관에 처리수를 공급하는 급수펌프를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 저류조에는 적어도 하나의 저류조 UV램프가 더 구비될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 수처리부는, 제2 반응수조; 상기 제2 반응수조 내에 설치된 타공관; 상기 타공관 내에 설치된 다수의 광산화 UV램프; 상기 타공관과 광산화 UV램프 사이에 주입되어 처리수 내의 유해물질을 흡착하기 위한 제1 흡착제; 및 상기 제2 반응수조와 타공관 사이에 주입되어 처리수 내의 인을 흡착하기 위한 제2 흡착제를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 타공관에는 제1 흡착제의 교체를 위한 유입구와 배출구가 더 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 흡착제는 활성탄으로 구성되며, 상기 제2 흡착제는 산화마그네슘을 갖는 바텀애쉬으로 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 오·폐수에 포함된 슬러지를 전처리 과정과 수처리 과정을 통해 단계적으로 산화처리하여 사용자가 원하는 입자 크기가 되도록 산화처리 함으로써, 슬러지의 배출량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 자외선과 오존을 이용한 산화처리과정에서 그 처리 조건(슬러지와 UV램프 간의 거리, 오존의 분포도)을 최적화 함으로써, 오·폐수의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수처리장치는 부상하는 슬러지에 급수펌프와 살수배관을 통해 분사홀로 공급된 처리수를 분사하여 산화처리과정에서 상승하는 슬러지를 다시 처리수 내로 침강시켜 오존과 지속적으로 접촉할 수 있도록 함으로써, 슬러지의 산화처리 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치의 전체적인 구성을 나타낸 설치단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치 중 전처리 반응기를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치 중 전처리 반응조를 나타낸 요부확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리장치 중 스트레이너를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치 중 제1 수처리부를 나타낸 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리장치 중 제2 수처리부를 나타낸 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치에서 오·폐수의 처리과정을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치의 전체적인 구성을 나타낸 설치단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치 중 전처리 반응기를 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치 중 전처리 반응조를 나타낸 요부확대 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리장치 중 스트레이너를 나타낸 정면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치(100)는 전처리 반응조(113)로 유입된 오·폐수를 단계적으로 1차 산화처리하는 전처리 반응기(110), 상기 전처리 반응기(110)와 연결되어 이로부터 공급된 처리수를 2차 산화처리하는 제1 수처리부(120)와, 상기 제1 수처리부(120)로부터 처리수를 전달받는 저류조(140)와, 상기 저류조(140)와 연결되어 이로부터 공급된 처리수를 수처리하는 제2 수처리부(150) 및 상기 제2 수처리부(150)와 연결된 방류조(160)를 포함하여 구성된다.

여기서, 전처리 반응기(110), 제1 수처리부(120), 저류조(140), 제2 수처리부(150) 및 방류조(160)는 오·폐수 및 처리수의 이동이 가능하도록 배관 연결된다.

상기 전처리 반응기(110)를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 전처리 반응기(110)는 오·폐수에 포함된 덩어리진 고분자 상태의 슬러지를 단계적으로 1차 산화처리하여 저분자 상태의 슬러지로 처리하기 위한 구성수단으로, 원수 저장조(111)와, 다수의 전처리 반응조(113) 및 처리수 저장조(116)로 구성되며, 이들은 오·폐수 및 처리수의 이동이 가능하도록 배관 연결된다.

원수 저장조(111)는 오·폐수 공급펌프(P)를 통해 공급된 오·폐수를 잠시 저수하기 위한 구성으로, 내부에 저수공간이 마련된 함체의 형상이며, 그 내부에 오·폐수에 포함된 슬러지가 오·폐수 내에서 고르게 분포되도록 혼합하기 위한 교반기(112)가 설치된다.

전처리 반응조(113)는 상기 원수 저장조(111)를 통해 공급된 오·폐수의 단계적인 산화처리를 위한 구성으로, 하부에 원수 유입관(114)이 형성되고, 상부에 원수 배출관(115)이 마련되며, 내부에 전처리 UV램프(117)와 타공망(118)이 설치된다. 상기 타공망(118)은 원수 배출관(115)을 통해 배출되는 처리수가 경유하도록 상기 원수 배출관(115)과 인접한 위치에 다수가 적층,설치된다.

또한, 상기 전처리 반응조(113)에는 그 하부에 설치된 산기관(미도시)을 통해 오존이 공급되며, 그 실시예에 따라 별도의 교반기(미도시)가 설치되어 오·폐수에 포함된 슬러지를 고르게 분포되도록 혼합한다. 이에, 상기 전처리 UV램프(117)를 통해 조사된 자외선과 오존이 광화학반응하여 산화처리가 이루어진다.

처리수 저장조(116)는 내부에 저수공간이 마련된 함체의 형상으로 다수의 전처리 반응조(113)를 경유하여 1차 산화처리 과정을 통과한 처리수를 저수한다.

슬러지는 오존과 같이 높은 산화 조건에 노출되면 세포벽을 파쇄하여 가수분해되며 용해성 COD가 증가된다. 오존은 세포막의 주성분인 다당류, 단백질, 지질 등과 반응하여 저분자 물질로 전환하고, 그 과정에서 세포막이 파쇄되며 세포질 내부의 성분들이 방출된다.

오존 주입량이 충분히 많으면 방출된 세포질 성분들의 분해가 일어난다.

따라서 슬러지 전처리에 오존을 주입할 때 과다한 오존 주입은 생분해성 유기물의 산화를 촉진하여 활성슬러지로 반송되는 슬러지에 오존을 주입하여 슬러지 발생량을 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치 중 제1 수처리부를 나타낸 확대 단면도이다.

도 5를 참조하여 제1 수처리부(120)를 상세히 설명하면, 처리수 저장조(116)에서 제1 반응수조(121)로 유입된 처리수 내의 슬러지를 2차 산화처리 하기 위한 역할을 수행하는 구성수단으로, 제1 반응수조(121)내에 설치된 스트레이너(122)와, 다수의 수처리 UV램프(124) 및 상기 제1 반응수조(121)의 하부에 설치된 오존발생부재(125)를 포함하여 구성된다.

상기 스트레이너(122)는 제1 반응수조(121)에서 배출되는 처리수가 최종적으로 경유하도록 설치되며, 내부에 다수의 여과홀(123)들이 형성된다.

이에, 제1 반응수조(121)로 유입된 처리수 내의 슬러지는 제1 반응수조(121)를 통과하는 과정에서 2차 산화처리가 진행되며, 2차 산화처리가 진행된 후에도 입자 크기가 큰 슬러지는 스트레이너(122)에 걸러진 상태에서 산화처리가 진행된다.

또한, 상기 제1 반응수조(121)는 그 내벽에 가이드레일(R)이 설치된다. 이에, 상기 스트레이너(122)는 상기 가이드레일(R)을 통해 제1 반응수조(121)와 연결되며, 상기 가이드레일(R)을 따른 슬라이딩 이동을 통해 제1 반응수조(121)와 스트레이너(122)의 착탈 동작이 이루어진다.

상기 수처리 UV램프(124)와, 오존발생부재(125)는 제1 반응수조(121)로 유입된 슬러지의 산화처리를 위해 상기 제1 반응수조(121) 내에 설치된다. 여기서, 상기 수처리 UV램프(124)는 254나노미터(nm)의 파장영역을 갖는 것으로, 상기 제1 반응수조(121)의 상부에 다수가 설치되며, 상기 오존발생부재(125)는 상기 제1 반응수조(121)의 하부에 설치된다.

상기 오존발생부재(125)는 제1 반응수조(121)의 하부에 설치된 오존발생기(127)와, 상기 오존발생기(127)의 상부에 설치된 다공판(128)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 오존발생기(127)는 그 상부에 다수의 주입배관(126)이 배열설치되며, 상기 각 주입배관(126)은 이를 통해 제1 반응수조(121) 측으로 공급되는 오존량을 제어하기 위한 체크밸브(129)가 더 구비된다.

한편, 상기 제1 반응수조(121)에는 슬러지가 산화되는 과정에서 처리수의 상방으로 상승하는 슬러지를 침강시키기 위한 살수부(130)가 더 구비된다.

상기 살수부(130)는 상기 제1 반응수조(121)의 상부에 설치된 살수배관(133)과, 상기 저류조(140)에 설치된 급수펌프(135)로 구성되며, 상기 살수배관(133)의 하부에는 다수의 분사홀(131)이 형성된다.

상기 급수펌프(135)를 통해 살수배관(133)으로 공급된 저류조(140)의 처리수는 제1 반응수조(121) 내의 처리수로 분사된다.

살수의 역할은 오존과 접촉하여 산화과정에서 발생하는 기포와 기포의 부상력에 의해 위로 상승하는 유기물 덩어리인 슬러지를 재침강시켜 오존과 재접촉하는 역할이다.

또한, 살수에 의한 기포의 파괴시 프리라디칼의 발생으로 산화력이 증대된다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 저류조(140)는 제1 수처리부(120)를 경유한 처리수 내에서 미세 슬러지를 분류하여 산화처리하기 위한 역할을 수행하는 구성수단이다. 상기 저류조(140) 내에는 저류조 저류조 UV램프(141)가 설치되어 잔존 미세 슬러지를 산화시키고, 용존오존을 활용하여 OH라디칼 생성후 소멸되도록 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리장치 중 제2 수처리부를 나타낸 확대 단면도이다.

도 6을 참조하여 제2 수처리부(150)를 상세히 설명하면, 저류조(140)를 경유한 처리수 내에 포함된 용존오존과 인을 제거하기 위한 역할을 수행하는 구성수단으로, 제2 반응수조(151)와, 타공관(153), 제1 흡착제(158), 광산화 UV램프(157) 및 제2 흡착제(159)를 포함하여 구성된다.

상기 제2 반응수조(151)는 원통형상으로, 그 내부에 원통형 타공관(153)이 설치되고, 상기 타공관(153)의 내부에 다수의 광산화 UV램프(157)가 설치되며, 타공관(153)과 광산화 UV램프(157) 사이에 처리수 내에 포함된 유해물질을 흡착하기 위한 제1 흡착제(158)가 포설되고, 상기 제2 반응수조(151)와 타공관(153) 사이에는 처리수 내에 포함된 인을 흡착하기 위한 제2 흡착제(159)가 포설된다.

또한, 타공관(153)에는 유입구(154)와 배출구(155)가 더 구비된다. 이에, 상기 제1 흡착제(158)는 유입구(154)를 통해 타공관(153)의 내부로 주입 가능하고, 상기 배출구(155)를 통해 타공관(153)에서 제1 흡착제(158)를 배출할 수 있다.

여기서, 상기 제1 흡착제(158)는 활성탄으로 구성되며, 상기 제2 흡착제(159)는 산화마그네슘을 갖는 바텀애쉬로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 방류조(160)는 제2 수처리부(150)를 경유한 처리수 내의 오존을 포집하여 분리,배출하기 위한 역할을 수행하는 구성수단으로, 그 내부에 수질검측기(161)가 더 설치되어 상기 방류조(160)를 통해 방류되는 처리수의 부합 여부를 측정한다.

본 발명의 수처리장치는 수처리 후 방류되는 처리수 내의 슬러지를 최소화할 수 있도록 한 것으로, 이에 따른 수처리과정을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 감량을 위한 수처리 장치에서 오·폐수의 처리과정을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 먼저, 오·폐수 공급펌프(P)를 통해 전처리 반응기(110)의 원수 저장조(111)로 유입된 오·폐수는 교반기(112)를 통해 슬러지가 고르게 혼합된 상태로 다수의 전처리 반응조(113)로 공급되며, 상기 다수의 전처리 반응조(113)들을 단계적으로 통과하는 오·폐수는 전처리 UV램프(117)를 통해 1차 산화처리과정이 진행된다. 이때, 상기 전처리 반응조(113)에서 진행되는 산화처리과정에서 발생하는 기포는 타공망(118)을 통해 소포되어 효과적으로 산화처리과정이 이루어질 수 있도록 한다.

이에, 상기 전처리 반응조(113)는 오존과 전처리 UV램프(117)를 통해 조사된 자외선이 광화학반응하여 산화처리가 이루어지며, 이러한 산화처리 과정이 다수의 전처리 반응조(113)를 경유하며 단계적으로 이루어진다.

한편, 상기 전처리 반응기(110)를 통해 1차 산화처리과정을 경유한 처리수는 제1 수처리부(120)로 유입되어 여과처리과정이 진행된다.

즉, 상기 전처리 반응기(110)의 처리수 저장조(116)에서 제1 반응수조(121)로 처리수가 공급되면, 처리수 내의 슬러지는 수처리 UV램프(124)를 통해 조사된 자외선과 오존발생부재(125)를 통해 주입된 오존이 광화학반응하여 생성된 산화물질인 과산화수소와 OH라디칼에 의해 산화된다. 이렇게 산화처리가 이루어진 슬러지는 이산화탄소와 물로 환원되어 배출된다.

이때, 제1 반응수조(121) 내부에 설치된 스트레이너(122)는 슬러지의 입자 크기가 큰 것을 걸러내기 위한 걸음망 역할을 수행한다. 이에, 슬러지가 스트레이너(122)들을 통과하는 과정에서 여과홀(123) 보다 입자 크기가 큰 슬러지는 스트레이너(122)를 통과하지 못하고 걸러져 그 위치에서 산화처리가 진행되며, 여과홀(123) 보다 작은 입자 크기를 갖는 슬러지만이 스트레이너(122)를 통과하게 된다.

결과적으로 스트레이너(122)를 통과한 슬러지는 여과홀(123) 보다 작은 입자 크기를 갖는 미세 슬러지 상태에서 제1 수처리부(120)를 통과하게 되어 슬러지의 배출량을 최소화한다.

여기서, 슬러지의 산화처리를 위한 주요 구성요소인 수처리 UV램프(124)는 스트레이너(122)를 통해 걸러져 고정된 슬러지와 상시 산화처리를 위한 유효거리를 유지할 수 있게 된다. 이에 본 발명의 수처리장치는 슬러지의 산화처리 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 오존발생기(127)와 주입배관(126)을 통해 공급되는 오존은 다공판(128)을 통과하는 과정에서 분산되어 상기 제1 반응수조(121) 내에 전체적으로 고르게 공급되도록 하며, 상기 각 주입배관(126)에 설치된 체크밸브(129)는 슬러지의 산화처리 상태에 따라 오존의 공급량을 조절할 수 있도록 한다.

한편, 슬러지의 산화처리과정에서 상승하는 슬러지는 살수부(130)를 통해 침강시킨다.

즉, 하부의 오존발생기(127)로부터 공급되는 오존은 처리수 내에서 부유하고 있는 상태의 슬러지와 접촉하여 산화하면서 OH라디칼을 생성하여 산화하는 과정 중에 상부로 상승함과 동시에 오존과 접촉한 슬러지가 하나의 산화기포가 되고, 산화기포가 소포되는 과정에서 또 다른 프리라디칼을 생성하여 지속적으로 산화하는 효과가 있다.

이 과정이 지속적으로 반복 운용될수록 산화효과는 더욱 향상된다. 즉, 살수는 상부에 떠오른 고분자 상태의 슬러지 덩어리들을 강제적으로 침강시켜서 하부의 오존과 재접촉하도록 하여 산화물인 오존(H₂O₂,O₃)와 지속적으로 접촉할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

본 발명의 수처리장치(100)는 부상하는 슬러지에 급수펌프(135)와 살수배관(133)을 통해 분사홀(131)로 공급된 처리수를 분사하여 산화처리과정에서 상승하는 슬러지를 다시 처리수 내로 침강시켜 오존과 지속적으로 접촉할 수 있도록 함으로써, 슬러지의 산화처리 효과를 향상시킬 수 있다.

상기 과정이 반복되면서 내부순환 효과와 살수에 의한 침강효과에 의해 오존 접촉성이 증가하여 산화효율을 증대시킬 수 있다.

이후, 상기 제1 수처리부(120)를 통해 여과된 처리수는 저류조(140)로 유입된다. 상기 저류조(140)는 상기 제1 수처리부(120)를 경유한 처리수 내의 미세 슬러지를 분류하여 잔류오존에 의한 산화작용이 지속적으로 작용하도록 한다.

또한, 상기 저류조(140)에는 저류조 UV램프(141)가 더 구비되어, 제1 반응수조(121)를 통해 유입된 잔존 미세슬러지 입자를 산화시키고, 용존오존을 활용하여 OH라디칼 생성후 소멸되도록 한다. 상기 저류조(140)는 제1 수처리부(120)의 살수급수통의 역할을 한다.

이후, 상기 저류조(140)를 경유한 처리수는 제2 수처리부(150)로 공급되어 여과처리과정을 진행한다. 즉, 상기 저류조(140)를 통해 여과된 처리수는 제2 수처리부(150)의 제2 반응수조(151)로 유입된다. 상기 제2 수처리부(150)로 유입된 처리수는 제2 반응수조(151) 내의 타공관(153)과 제1,2 흡착제(158,159)를 경유하여 방류조(160)로 배출된다.

여기서, 상기 제1 흡착제(158)는 그 자체가 다공질이거나 입자들 간에 연속공극을 가지는 재료인 활성탄으로 구성된다. 상기 제1 흡착제(158)는 처리수 내의 난분해성 오염물질 또는 오염입자를 연속공극에 의해 흡착고정하여 여과하고, 상기 타공관(153) 내에 설치된 광산화 UV램프(157)는 잔존하는 유기물을 산화하며, 수중의 용존오존과 반응하여 산화물질인 과산화수소와 OH라디칼을 생성한다. 또한, 상기 제2 흡착제(159)는 산화마그네슘을 갖는 바텀애쉬로 구성된다. 이에, 처리수 내의 인은 상기 제2 흡착제(159)를 통해 걸러진다.

여기서, 상기 제1 흡착제(158)는 타공관(153)에 형성된 유입구(154)를 통해 상기 타공관(153) 내부로 포설되며, 배출구(155)를 통해 타공관(153) 내에서 배출되도록 함으로써, 용이하게 교체작업이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 제2 수처리부(150)를 통해 여과된 처리수는 방류조(160)로 유입된다. 상기 방류조(160)는 공기중의 오존을 포집하여 100 ℃의 열원을 이용하여

와

로 분리후 배출하며, 별도의 수질 검측기(161)를 통해 처리수가 환경정책기본법 및 수질환경보전법 등에 규정된 기준에 도달하였는지 여부를 나타낸 측정값을 모니터링 후 기준에 적합한 처리수를 배출한다.

110 : 전처리 반응기 111 : 원수 저장조 112 : 교반기
113 : 전처리 반응조 116 : 처리수 저장조 117 : 전처리 UV램프
118 : 타공망 120 : 제1 수처리부 121 : 제1 반응수조
122 : 스트레이너 124 : 수처리 UV램프 125 : 오존발생부재
130 : 살수부 133 : 살수배관 135 : 급수펌프
140 : 저류조 141 : 저류조 UV램프 150 : 제2 수처리부
151 : 제2 반응수조 153 : 타공관 157 : 광산화 UV램프
160 : 방류조

Claims

오·폐수에 포함된 덩어리진 고분자 상태의 슬러지를 저분자 상태의 슬러지로 1차 산화처리과정을 진행하는 전처리 반응기;
상기 전처리 반응기에서 배출된 처리수를 제1 반응수조로 유도하여 2차 산화처리과정을 진행하는 제1 수처리부;
상기 제1 수처리부에서 배출된 처리수를 보관하는 저류조;
상기 저류조에서 배출된 처리수 내에 포함된 용존오존과 인을 제거하기 위한 제2 수처리부; 및
상기 제2 수처리부에서 배출된 처리수 내의 오존을 포집하여 배출하기 위한 방류조를 포함하며,
상기 전처리 반응기는,
슬러지가 포함된 오·폐수를 저수하는 원수 저장조;
하부에 원수 유입관이 형성되고, 상부에 원수 배출관이 마련되어 상기 원수 저장조를 통해 공급된 오·폐수를 단계적으로 산화처리하는 다수의 전처리 반응조; 및
상기 전처리 반응조를 경유한 처리수를 저수하는 처리수 저장조를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 원수 저장조에는 오·폐수에 포함된 슬러지가 고르게 분포되도록 혼합하기 위한 교반기가 더 설치됨을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 전처리 반응조에는
상기 전처리 반응조 내에 설치된 전처리 UV램프; 및
상기 전처리 반응조의 원수 배출관을 통해 배출되는 오·폐수가 경유하도록 상기 전처리 반응조의 상부에 다수가 적층설치된 타공망을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 수처리부는,
제1 반응수조 내에 설치되며, 제1 반응수조를 통과하는 처리수 내의 슬러지를 거르도록 여과홀이 형성된 스트레이너;
상기 제1 반응수조 내에 설치된 다수의 수처리 UV램프; 및
상기 제1 반응수조의 하부에 설치된 오존발생부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
제5항에 있어서,
상기 오존발생부재는,
상기 제1 반응수조의 하부에 설치되며, 주입배관을 통해 오존을 제1 반응수조 측으로 공급하는 오존발생기;
상기 오존발생기의 상부에 설치된 다공판; 및
상기 각 주입배관에 설치된 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응수조에는 슬러지가 산화되는 과정에서 상승하는 슬러지를 침강시키기 위한 살수부를 더 구비하되,
상기 살수부는,
상기 제1 반응수조의 상부에 설치되며, 하부에 다수의 분사홀을 갖는 살수배관; 및
상기 저류조에 설치되어 살수배관에 처리수를 공급하는 급수펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 저류조에는 적어도 하나의 저류조 UV램프가 더 구비됨을 특징으로 하는 슬러지 배출감량을 위한 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 수처리부는,
제2 반응수조;
상기 제2 반응수조 내에 설치된 타공관;
상기 타공관 내에 설치된 다수의 광산화 UV램프;
상기 타공관과 광산화 UV램프 사이에 주입되어 처리수 내의 유해물질을 흡착하기 위한 제1 흡착제; 및
상기 제2 반응수조와 타공관 사이에 주입되어 처리수 내의 인을 흡착하기 위한 제2 흡착제를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 타공관에는 제1 흡착제의 교체를 위한 유입구와 배출구가 더 형성됨을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 흡착제는 활성탄으로 구성되며, 상기 제2 흡착제는 산화마그네슘을 갖는 바텀애쉬으로 구성됨을 특징으로 하는 슬러지 감량을 위한 수처리 장치.