KR101591791B1 - 재이용수 처리 방법 - Google Patents

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KR101591791B1
KR101591791B1 KR1020140128127A KR20140128127A KR101591791B1 KR 101591791 B1 KR101591791 B1 KR 101591791B1 KR 1020140128127 A KR1020140128127 A KR 1020140128127A KR 20140128127 A KR20140128127 A KR 20140128127A KR 101591791 B1 KR101591791 B1 KR 101591791B1
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KR1020140128127A
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김준봉
양경진
정금옥
이향우
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(주)대금지오웰
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Abstract

본 발명은 재이용수 처리 방법에 관한 것으로서, 특히, 고탁도의 정화방류, 하수 재이용, 중수도, 용수용 수처리 및 산업 현장 등의 폐수 재이용 처리 시, 안티파울링을 통해 낮은 에너지 소비로도 재이용수를 처리하기 위한 방법에 관한 것으로서, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계(S10)와; 오염수를 유량조정조(208)와, 무산소조(210)와, 호기조(220)와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인(231)이 설치된 멤브레인조(230)를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조(230) 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계(S20)와; 스테틱 믹서(301)와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크(302)(303)와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프(310)와, 상기 타공 파이프(310)의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘(320)으로 이루어진 싸이클론침전부 내에서 투입 약품과 오염수를 혼합하여 멤브레인을 통과한 투과수에 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 싸이클론침전단계(S30)를 순차적으로 실시하는 것으로, 유동미디어를 상하 2단의 에어버블을 통해 유동시켜 안티파울링 기능을 수행함으로써 낮은 비용으로도 재이용수의 처리가 가능하고 막처리 효율의 극대화는 물론 막의 수명을 연장시켜 에너지 세이빙 효과가 높은 재이용수 처리 방법을 제공할 수 있도록 하는 것이다.

Description

재이용수 처리 방법{Method for treating recycle-water}
본 발명은 재이용수 처리 방법에 관한 것으로서 특히, 고탁도의 정화방류, 하수 재이용, 중수도, 용수용 수처리 및 산업 현장 등의 폐수 재이용 처리 시, 안티파울링을 통해 낮은 에너지 소비로도 재이용수를 처리하기 위한 방법으로써, 유동미디어를 상하 2단의 에어버블을 통해 유동시켜 안티파울링 기능을 수행함으로써 낮은 비용으로도 재이용수의 처리가 가능하고 막처리 효율의 극대화는 물론 막의 수명을 연장시켜 에너지 세이빙 효과가 높은 재이용수 처리 방법을 제공할 수 있는 것이다.
일반적으로 재이용수 중 하나인 중수도란 상수도와 하수도의 중간에 위치한다는 뜻에서 비롯된 말로, 주로 도시재이용수(도로, 건축물 세척, 살수, 수세식 화장실 세척용수), 조경용수(연못, 분수 등)
수세식 화장실용수, 에어컨 냉각용수, 청소용수, 세차용수, 살수용수, 조경용수(연못, 분수 등), 친수용수, 하천유지용수, 습지용수, 공업용수(냉각용수, 보일러용수), 청소용수, 세차용수, 소방용수 등 잡용도에만 쓰이기 때문에 잡용수라고도 한다.
이러한 중수도는 수돗물 소비량을 줄이고 하수 발생량을 감소시켜 수질보전의 효과를 얻을 수 있고, 수돗물 공급량 감소로 댐 건설수요를 줄일 수 있으며, 갈수기에 물 부족으로 인한 어려움을 덜 수 있다는 이점을 지니고 있어 널리 보급되고 있는 실정이다.
최근에는 무분별한 중수도의 보급을 제한하기 위하여 중수도에 대한 수질 기준을 법적으로 규제하기에 이르렀다.
물의 물리적, 화학적, 그리고 생물학적 기준을 의미하는 수질 기준은 음료수로 사용되는 상수도에 국한되지 않고, 환경기준에 따른 수질과 폐수의 배출허용기준이 수질환경보전법에 의해 규정되어 있다.
수질환경보전법은 수질오염으로 인한 국민건강 및 환경상의 위해를 예방하고 하천·호소 등 공공수역의 수질을 적정하게 관리·보전함으로써 모든 국민이 건강하고 쾌적한 환경에서 생활할 수 있게 함을 목적으로 하는 것으로, 수질환경보전법에서는 수질 기준으로 총인(total phosphorus; T-P), 총질소(total nitrogen; T-N) 등을 규제하고 있다.
오염수에 포함된 총질소는 일반적으로 생물학적 공정을 통해 제거되는 반면, 총인은 일반적으로 화학적 공정을 통해 제거된다.
종래에 있어서 오염수로부터 총인을 제거하는 데에는 다음과 같은 기술상의 문제점이 있었다.
첫째, 오염수를 처리하여 중수도로 사용하려면 많은 양의 오염수로부터 총인을 신속하고 확실하게 제거하여야 하는데, 생물학적 처리방법의 한계로 인해 효율 높은 방법이 구현되어 있지 않다.
둘째, 막여과 등의 방식을 사용하는 총인 제거 설비는 운전 시 많은 에너지를 소비하기 때문에 높은 운용 비용이 발생하고 있다.
셋째, 멤브레인 농축수에 함유된 다량의 총인을 방류할 수 있는 별도의 공정이 절대적으로 필요한 시점이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 각각의 모듈화된 공정부를 통해 오염수로부터 총질소는 물론 총인을 신속하고도 신뢰성 높게 제거하는 한편 낮은 비용으로도 운용이 가능하여 중수도의 활용을 일조함으로써 친환경 및 녹색 성장에 부응하는 재이용수 처리 방법을 제공하고자 한다.
이러한 본 발명의 제1실시예는 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와; 오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계와; 스테틱 믹서와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프와, 상기 타공 파이프의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘으로 이루어진 싸이클론침전부 내에서 투입 약품과 상기 AO단계에서 멤브레인을 통과한 투과수를 혼합하여 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 싸이클론침전단계를 순차적으로 실시하는 것으로써 달성된다.
그리고, 본 발명의 제2실시예는, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와; 오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계와; UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계를 순차적으로 실시하는 것으로써 달성된다.
또한, 본 발명의 제3실시예는, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와; 오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계와; 스테틱 믹서와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프와, 상기 타공 파이프의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘으로 이루어진 싸이클론침전부 내에서 투입 약품과 상기 AO단계에서 멤브레인을 통과한 투과수를 혼합하여 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 싸이클론침전단계와; UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계를 순차적으로 실시하는 것으로써 달성된다.
마지막으로 본 발명의 제4실시예는, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와; 오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계와; UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계와; 스테틱 믹서와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프와, 상기 타공 파이프의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘으로 이루어진 싸이클론침전부 내에서 투입 약품과 상기 RO단계의 멤브레인 농축수를 혼합하여 농축수에 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 부유시켜 제거하는 싸이클론침전단계를 순차적으로 실시하는 것으로써 달성될 수 있다.
상술한, 제1, 제3, 제4실시예에 있어서, 상기 싸이클론침전단계 직전에는 상기 싸이클론침전부로 공급되는 오염수의 총인 농도를 검출하여, 검출된 오염수에 대한 총인 농도에 따라 오염수에 투입되는 약품의 양을 비례적으로 자동 조절하는 약품 투입 조절 단계가 추가 구성되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 유동미디어를 상하 2단의 에어버블을 통해 유동시켜 안티파울링 기능을 수행함으로써 낮은 비용으로도 재이용수의 처리가 가능하고 막처리 효율의 극대화는 물론 막의 수명을 연장시켜 에너지 세이빙 효과가 높은 재이용수 처리 방법을 제공할 수 있는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제1실시예를 도시하는 순서도,
도 2는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제1실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 있어서 멤브레인조를 도시하는 도,
도 4는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제2실시예를 도시하는 순서도,
도 5는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제2실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 6은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 도시하는 순서도,
도 7은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 8은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 도시하는 순서도,
도 9는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도,
도 10은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제1실시예의 변형예를 도시하는 순서도,
도 11은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예의 변형예를 도시하는 순서도,
도 12는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제4실시예의 변형예를 도시하는 순서도.
도 1은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제1실시예를 도시하는 순서도이며, 도 2는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제1실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 있어서 멤브레인조를 도시하는 도이다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제2실시예를 도시하는 순서도이며, 도 5는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제2실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도이다.
그리고, 도 6은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 도시하는 순서도이고, 도 7은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도이다.
또한, 도 8은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 도시하는 순서도이며, 도 9는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예를 실시하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 구성도이다.
마지막으로, 도 10은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제1실시예의 변형예를 도시하는 순서도이며, 도 11은 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예의 변형예를 도시하는 순서도이고, 도 12는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제4실시예의 변형예를 도시하는 순서도이다.
본 발명의 재이용수 처리 방법은 도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 오염수를 처리하여 중수도 목적으로 사용하기 위해 기본적으로는 전처리단계(S10), AO단계(S20), 싸이클론침전단계(S30) 및/또는 RO단계(S40)로 구성되되, 상기 AO단계(S20)에서 멤브레인조(230) 내에 마련된 멤브레인(231)에 대해 유동미디어를 상하 2단의 에어버블로 유동시켜 안티파울링 기능을 수행함으로써 낮은 비용으로도 처리가 가능하여 에너지 세이빙 효과가 높은 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 재이용수 처리 방법은 기본적으로 전처리단계(S10)와 AO단계(S20)를 반드시 포함하는 반면, 오염수의 처리 환경에 따라 싸이클론침전단계(S30)와 RO단계(S40) 중 어느 하나 이상은 선택적으로 포함될 수 있는 것으로 다음과 같은 조합의 실시예가 존재할 수 있다.
- 제1실시예 : 전처리단계(S10)-AO단계(S20)-싸이클론침전단계(S30)
- 제2실시예 : 전처리단계(S10)-AO단계(S20)-RO단계(S40)
- 제3실시예 : 전처리단계(S10)-AO단계(S20)-싸이클론침전단계(S30)-RO단계(S40)
- 제4실시예 : 전처리단계(S10)-AO단계(S20)-RO단계(S40)-싸이클론침전단계(S30)
이하에서는 각각의 실시예를 구분하여 상세히 설명하기로 한다.
(1) 제1실시예
본 발명의 제1실시예는 도 1에 도시한 바와 같이, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계(S10)와; 오염수를 유량조정조(208)와, 무산소조(210)와, 호기조(220)와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인(231)이 설치된 멤브레인조(230)를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조(230) 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계(S20)와; 스테틱 믹서(301)와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크(302)(303)와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프(310)와, 상기 타공 파이프(310)의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘(320)으로 이루어진 싸이클론침전부(300) 내에서 투입 약품과 상기 AO단계(S20)에서 멤브레인(231)을 통과한 투과수를 혼합하여 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 싸이클론침전단계(S30)를 순차적으로 실시하는 것으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제1실시예는 도 2에 예시한 장치 내에서 수행될 수 있다.
우선, 전처리단계(S10)는 전처리부(100)에서 수행되는 것으로, 오염수가 최초로 유입된다.
이러한 전처리부(100)에는 소정 크기의 구멍이 다수 형성된 그물망 형태인 스크린필터를 포함하는 것으로, 상기 스크린필터는 오염수에 포함된 이물질을 여과하게 된다.
이와 같이, 스크린필터의 외부에는 여과에 따라 이물질이 누적되는데, 이러한 이물질의 누적은 스크린필터의 기능을 저하시킬 우려가 있다.
따라서, 스크린필터에 누적된 이물질을 자동으로 제거하기 위하여 상기 전처리부(100)는 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔(backwasher) 기능을 수행하게 된다.
상술한 백와셔 기능은 스크린필터에 이물질이 누적되어 발생하는 현상을 검출하여 자동으로 동작할 수 있도록, 예를 들어, 상기 전처리부(100) 내에 마련된 압력센서에 의해 상기 스크린필터 전후의 압력 변화 검출이나, 또는 스크린필터에 설치된 광학센서에 의해 누적된 이물질을 자동으로 검출하여 동작하도록 하는 것이 바람직할 것이다.
다음으로, AO단계(S20)는 도 2에 예시한 AO부(200)에서 수행될 수 있다.
상기 전처리부(100)를 통과한 오염수는 AO부(200)로 보내지며, 상기 AO부(200)는 순차적으로 배치된 유량조정조(208)와 3개의 반응조인 무산소조(210), 호기조(220), 그리고 멤브레인조(230)로 이루어져 있다.
우선, 상기 유량조정조(208)에서는 기본적으로 지속적인 일정한 유입유량을 확보하면서 일정량의 오염수, 즉 처리공급수를 공급하는 기능을 한다.
또한, 상기 무산소조(210)에서는 기본적으로 오염수에 포함된 총질소를 제거하는 기능을 한다.
그리고, 상기 호기조(220)는 미생물이 호기성(산소가 존재하는 상태)에서 오염물질을 분해하기 위한 환경을 조성해 놓은 반응조로서, 미생물 현탁액을 생성시키게 된다.
마지막으로 상기 멤브레인조(230)는 도 3에 예시한 바와 같이 구성된 것으로, 그 내부에 중공사막 또는 평막의 침지형 멤브레인(231)이 마련되어 있는 것으로, 상기 호기조(220)의 미생물 현탁액으로부터 미생물의 유실방지와 높은 수질의 투과수를 생성시키게 되는 것이다.
이러한 상기 침지형 멤브레인(231)은 공극 크기 0.3~0.5㎛가 가장 바람직한 것을 출원인의 시험결과로부터 알 수 있었다.
특히, 본 발명에 있어서는 상기 AO부(200)의 멤브레인조(230)는 침지형 멤브레인(231)에 대해 안티파울링(anti-fouling) 기능을 가진다.
안티파울링이란 미세 이물질에 의해 멤브레인(231)의 공극이 막히는 것을 방지하는 것으로, 상기 AO부(200)의 멤브레인조(230) 내에는 비중 1을 초과하는 폴리에틸렌(PE) 수지 또는 폴리프로필렌(PP) 수지와 같은 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 구형상의 유동미디어(media)가 포함되어 있다.
이에 따라, 상기 AO부(200)의 멤브레인조(230) 하부에서 발생하여 상승하는 에어버블에 의해 상기 유동미디어가 유동하여 멤브레인(231)의 충돌로 미세탁도 유발물질을 털어줌으로써 상기 멤브레인(231)의 공극이 미세 이물질에 의해 막히는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.
AO부(200)의 멤브레인조(230) 내에서 멤브레인(231)에 대한 안티파울링 기능에 의해 본 발명의 재이용수 처리 방법으로 운전 시 운용 비용을 크게 절감하는 효과를 가지게 된다.
특히, 본 발명에 있어서는 도 3과 같이 상기 멤브레인조(230) 내에서 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 데에 특징이 있다.
즉, 비교적 크기가 큰 에어버블을 발생시키는 메인 에어 공급장치(232)를 상기 멤브레인(231) 바로 아래에 설치하고, 비교적 크기가 작은 에어버블을 발생시키는 보조 에어 공급장치(233)를 상기 멤브레인조(230)의 바닥에 인접하게 설치하는 것이다.
이때, 상기 메인 에어 공급장치(232)와 상기 보조 에어 공급장치(233) 사이에는 상기 유동미디어의 크기보다 작은 그물망(234)을 수평하게 설치하여, 상기 그물망(234)의 위에서 유동미디어의 유동이 발생토록 하는 것이 좋다.
이와 함께, 상기 멤브레인조(230)에 있어서 상기 그물망(234) 윗부분을 점차적으로 단면적이 좁아지도록 제작하여 상기 그물망(234) 위의 모서리부분에 유동미디어가 정체되는 것을 방지하는 구조가 바람직하고, 그 하부에 상기 보조 에어 공급장치(233)를 설치하는 것이 바람직 할 것이다.
이는 상기 멤브레인조(230)의 하부 모서리에 유동미디어가 정체되어 발생할 수 있는 미생물의 번식이나 슬러지의 정체를 예방하기 위한 것이다.
이를 통해, 기본적으로는 상기 메인 에어 공급장치(232)로부터 발생된 비교적 큰 에어버블에 의해 유동미디어가 유동하면서 안티파울링 기능을 수행할 것이며, 그 아래로 떨어지는 유동미디어에 대해서는 간헐적으로 상기 보조 에어 공급장치(233)로부터 발생된 비교적 작은 에어버블에 의해 유동미디어가 유동하도록 하여 상기 멤브레인조(230) 바닥으로 유동미디어가 가라 앉는 것을 방지할 수 있는 것이다.
그 결과, 상하 2단의 에어버블을 통해 유동미디어를 유동시켜 멤브레인(231)에 대한 안티파울링 기능이 가능하며, 보다 적은 양의 에어 공급량으로도 높은 안티파울링의 효과를 얻을 수 있고, 멤브레인(231)의 수명 연장 또한 가능케 함으로써, 에너지 세이빙 효과가 높게 운용이 가능한 것이다.
즉, 기존에 수처리 공정에 있어서 안티파울링을 위해 에어버블을 공급하는 데 소요되는 에너지는 전체 공정에 소요되는 에너지의 대략 30%를 차지할 정도로 많은 에너지를 소비하는 것으로, 종래에 유동미디어의 부가 없이 단순히 1단의 에어버블을 이용하여 안티파울링 기능을 수행하던 공정에 비해 본 발명은 유동미디어를 2단의 에어버블로 유동시켜 높은 에너지 세이빙 효과를 가지게 되는 것이다.
마지막으로, 싸이클론침전단계(S30)는 도 2에 예시한 싸이클론침전부(300)에서 수행된다.
상기 AO부(200)를 통과한 멤브레인 투과수는 별도의 유체펌프에 의해 싸이클론침전부(300)로 보내지며 명반(alum) 기반의 응집제 및 칼슘 기반의 응집보조제가 약품으로 투입되어 총인이 제거된다.
상기 싸이클론침전부(300)는 스테틱 믹서(301)와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크(302)(303)와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프(310)와, 상기 타공 파이프(310)의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘(320)으로 이루어진 것이다.
이러한 싸이클론침전부(300)는 그 외부에서 스테틱 믹서(301)와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크(302)(303)를 통해 1차적으로 투입 약품과 멤브레인 투과수를 혼합시키며, 그 내부에서 적절한 선회류를 발생시켜 투입 약품과 비교적 대량의 멤브레인 투과수를 신속하게 2차적으로 혼합하여 이물질의 응집을 유도하게 되는 것으로, 이에 따라, 이물질 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 것이 가능하다.
상기 싸이클론침전부(300)는 싸이클론 혼합장치로써 상세한 구성 및 작동은 본 출원인의 국내 등록특허공보 제10-0877309호 및 국내 등록특허공보 제10-1358629호를 참조하도록 한다.
본 발명에 있어서 상기 싸이클론침전단계(S30)는 대량의 오염수로부터 빠른 시간 내에 총인을 신속하게 제거하는 것에 특징이 있으며, 특히, 본 발명의 제1실시예는 유동미디어를 2단의 에어버블로 유동시켜 안티파울링을 실시함으로써 에너지 세이빙 효과가 높다는 데에 큰 특징이 있는 것이다.
(2) 제2실시예
본 발명의 제2실시예는 도 4에 도시한 바와 같이, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계(S10)와; 오염수를 유량조정조(208)와, 무산소조(210)와, 호기조(220)와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인(231)이 설치된 멤브레인조(230)를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조(230) 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계(S20)와; UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계(S40)를 순차적으로 실시하는 것으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제2실시예는 도 5에 예시한 장치 내에서 수행된다.
앞서 설명한 제1실시예의 구성요소와 동일한 전처리단계(S10) 및 AO단계(S20)에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 상기 AO단계(S20)를 통해 AO부(200)를 통과한 멤브레인 투과수는 RO단계(S40)를 수행하기 위하여 RO부(400)로 보내진다.
상기 RO부(400)는 UF필터를 포함하고 있어 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하게 된다.
특히, 상기 RO단계(S40)는 오염수로부터 총인을 신뢰성 높게 처리하는 것에 가장 큰 특징이 있는 것이다.
(3) 제3실시예
본 발명의 제3실시예는 도 6에 도시한 바와 같이, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계(S10)와; 오염수를 유량조정조(208)와, 무산소조(210)와, 호기조(220)와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인(231)이 설치된 멤브레인조(230)를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조(230) 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계(S20)와; 스테틱 믹서(301)와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크(302)(303)와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프(310)와, 상기 타공 파이프(310)의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘(320)으로 이루어진 싸이클론침전부(300) 내에서 투입 약품과 상기 AO단계(S20)에서 멤브레인(231)을 통과한 투과수를 혼합하여 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 싸이클론침전단계(S30)와; UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계(S40)를 순차적으로 실시하는 것으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제3실시예는 도 7에 예시한 장치 내에서 수행된다.
앞서 설명한 제1실시예 또는 제2실시예와 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 상기 전처리단계(S10) 및 AO단계(S20)를 통과한 멤브레인 투과수는 우선 싸이클론침전단계(S30)에서 대량의 오염수로부터 1차적으로 총인을 신속하게 처리하게 되며, 이후, 최종적으로 RO단계(S40)에서 2차적으로 총인을 신뢰성 높게 처리함으로써, 2차에 걸쳐 총인을 신속하고 확실하게 처리하는 동시에 RO부(400)의 수명을 크게 연장시킬 수 있는 것에 가장 큰 특징을 가진다.
(4) 제4실시예
본 발명의 제4실시예는 도 8에 도시한 바와 같이, 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계(S10)와; 오염수를 유량조정조(208)와, 무산소조(210)와, 호기조(220)와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인(231)이 설치된 멤브레인조(230)를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조(230) 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜 안티파울링을 실시하는 AO단계(S20)와; UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계(S40)와; 스테틱 믹서(301)와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크(302)(303)와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프(310)와, 상기 타공 파이프(310)의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘(320)으로 이루어진 싸이클론침전부(300) 내에서 투입 약품과 상기 RO단계(S40)의 멤브레인 농축수를 혼합하여 농축수에 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 부유시켜 제거하는 싸이클론침전단계(S30)를 순차적으로 실시하는 것으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 재이용수 처리 방법에 대한 제4실시예는 도 9에 예시한 장치 내에서 수행된다.
앞서 설명한 제2실시예와 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 상기 RO단계(S40)를 통과한 멤브레인 농축수는 싸이클론침전단계(S30)에서 투입 약품과 혼합되어 농축수에 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 부유시켜 제거할 수 있는 것이다.
상기 싸이클론침전단계(S30)를 실시한 물은 하수로 배출되거나, 재이용 또는 상기 AO단계(S20)로 다시 보내질 수 있는 것이다.
이러한 본 발명의 제4실시예는 RO단계(S40)의 멤브레인 농축수를 처리하여 방류하거나 재이용할 수 있는 것에 가장 큰 특징을 가지는 것으로, 기존에 다량의 총인을 포함한 멤브레인 농축수를 그대로 방류하여 발생하는 환경 오염을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.
이에 추가적으로, 상기 제1실시예, 상기 제3실시예, 상기 제4실시예 중 어느 하나에 있어서 도 10 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 싸이클론침전단계(S30) 직전에는 상기 싸이클론침전부(300)로 공급되는 오염수의 총인 농도를 검출하여, 검출된 오염수에 대한 총인 농도에 따라 오염수에 투입되는 약품의 양을 비례적으로 자동 조절하는 약품 투입 조절 단계(S50)가 추가 구성되는 것이 가장 바람직하다.
즉, 상기 싸이클론침전부(300) 직전에 총인 농도 검출기(330)를 마련하여 약품 투입 조절 단계(S50)에서 상기 싸이클론침전부(300)로 보내지는 오염수의 총인 농도를 실시간으로 검출하게 된다.
이와 같이 총인 농도 검출기(330)에서 검출된 오염수의 총인 농도는 전기적 신호를 통해 상기 싸이클론침전부(300)로 공급되는 오염수에 투입되는 약품의 양을 조절하는 지표로 사용된다.
본 출원인은 상기 싸이클론침전부(300)로 공급되는 오염수에 대한 총인 농도를 다양하게 변경시키면서 상기 싸이클론침전부(300)를 통과한 오염수에 대한 총인 농도를 검출함으로써, 총인을 가장 확실하게 처리할 수 있는 최적의 약품 투입 양을 얻을 수 있었다.
그 결과, 상기 약품 투입 조절 단계(S50)에서는 상기 총인 농도 검출기(330)로부터 검출한 오염수의 총인 농도에 따라 상기 싸이클론침전부(300)로 공급되는 오염수에 투입되는 약품의 양을 자동으로 조절할 수 있는 것이다.
이때, 상기 자동 약품 투입장치(340)는 전기적 신호에 따라 투입되는 약품의 양을 자동으로 조절할 수 있는 구성요소로써, 보다 엄밀하게 언급하자면 상기 총인 농도 검출기(330)와 상기 싸이클론침전부(300)의 스테틱 믹서(301) 사이에 위치하게 된다.
이를 통해, 상기 약품 투입 조절 단계(S50)에서는 상기 싸이클론침전부(300)로 공급되는 오염수의 총인 농도를 실시간으로 검출하여 이에 가장 적합한 양의 약품을 상기 싸이클론침전부(300)로 공급되는 오염수에 투입함으로써, 상기 싸이클론침전부(300)가 총인을 가장 바람직하게 제거하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 이점을 가지게 된다.
첫째, 대량의 오염수로부터 총질소는 물론 총인을 신속하고 확실하게 제거하여 재이용수로 활용할 수 있다.
둘째, 기존에 수처리 공정에 있어서 안티파울링을 위해 에어버블을 공급하는 데 소요되는 에너지는 전체 공정에 소요되는 에너지의 대략 30%를 차지할 정도로 많은 에너지를 소비하는 것으로, 종래에 유동미디어의 부가 없이 단순히 1단의 에어버블을 이용하여 안티파울링 기능을 수행하던 공정에 비해, 유동미디어를 상하 2단의 에어버블에 의해 안티파울링 기능을 실시함으로써 본 발명은 높은 에너지 세이빙 효과를 가지는 한편 멤브레인의 사용 수명을 보다 연장시킬 수도 있는 것이다.
셋째, 멤브레인 농축수에 함유된 다량의 총인을 처리하여 방류하거나 재이용할 수 있어 친환경적이다.
결론적으로 본 발명은 각각의 모듈화된 공정부를 통해 오염수로부터 총질소는 물론 총인을 신속하고도 신뢰성 높게 제거하는 한편 낮은 비용으로도 운용이 가능하여 중수도의 활용을 일조함으로써 친환경 및 녹색 성장에 부응하는 재이용수 처리 방법을 제공할 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.
100 : 전처리부 200 : AO부
208 : 유량조정조 210 : 무산소조
220 : 호기조 230 : 멤브레인조
231 : 멤브레인 232 : 메인 에어 공급장치
233 : 보조 에어 공급장치 234 : 그물망
300 : 싸이클론침전부 301 : 스테틱 믹서
302 : 급속 교반의 믹싱탱크 303 : 완속 교반의 믹싱탱크
310 : 타공 파이프 320 : 다단 경사콘
330 : 총인 농도 검출기 340 : 자동 약품 투입장치
400 : RO부 S10 : 전처리단계
S20 : AO단계 S30 : 싸이클론침전단계
S40 : RO단계 S50 : 약품 투입 조절 단계

Claims (5)

  1. 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와;
    오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 그물망을 사이에 둔 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜, 상측의 에어버블로 안티파울링을 실시하고, 상측의 에어버블보다 작은 간헐적인 하측의 에어버블로 유동미디어가 바닥으로 가라 앉는 것을 방지하는 AO단계와;
    스테틱 믹서와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프와, 상기 타공 파이프의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘으로 이루어진 싸이클론침전부 내에서 투입 약품과 상기 AO단계에서 멤브레인을 통과한 투과수를 혼합하여 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 싸이클론침전단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 방법.
  2. 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와;
    오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 그물망을 사이에 둔 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜, 상측의 에어버블로 안티파울링을 실시하고, 상측의 에어버블보다 작은 간헐적인 하측의 에어버블로 유동미디어가 바닥으로 가라 앉는 것을 방지하는 AO단계와;
    UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 방법.
  3. 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와;
    오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 그물망을 사이에 둔 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜, 상측의 에어버블로 안티파울링을 실시하고, 상측의 에어버블보다 작은 간헐적인 하측의 에어버블로 유동미디어가 바닥으로 가라 앉는 것을 방지하는 AO단계와;
    스테틱 믹서와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프와, 상기 타공 파이프의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘으로 이루어진 싸이클론침전부 내에서 투입 약품과 상기 AO단계에서 멤브레인을 통과한 투과수를 혼합하여 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 침강시켜 제거하는 싸이클론침전단계와;
    UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 방법.
  4. 스크린필터로 오염수를 여과하며, 상기 스크린필터 전후의 압력 차이를 검출하여 선택적으로 백와셔를 실시하는 전처리단계와;
    오염수를 유량조정조와, 무산소조와, 호기조와, 그리고 공극 크기 0.3~0.5㎛의 침지형 멤브레인이 설치된 멤브레인조를 순차적으로 통과시켜 여과를 실시하되, 상기 멤브레인조 내에서 비중 1을 초과하는 합성수지 재질인 2~3mm 직경의 유동미디어를 그물망을 사이에 둔 상하 2단의 에어버블에 의해 유동시켜, 상측의 에어버블로 안티파울링을 실시하고, 상측의 에어버블보다 작은 간헐적인 하측의 에어버블로 유동미디어가 바닥으로 가라 앉는 것을 방지하는 AO단계와;
    UF필터를 포함하여 역삼투압 공정을 통해 총인을 제거하는 RO단계와;
    스테틱 믹서와, 급속 교반 및 완속 교반의 믹싱탱크와, 중앙에 직립 설치되는 타공 파이프와, 상기 타공 파이프의 외주면에 고정되어 하측을 향하여 점차적으로 확장되는 깔때기 형상의 다단 경사콘으로 이루어진 싸이클론침전부 내에서 투입 약품과 상기 RO단계의 멤브레인 농축수를 혼합하여 농축수에 용존되어 있는 총인이물질의 응집을 유도하고 입자를 조대화시켜 플록을 형성한 후 부유시켜 제거하는 싸이클론침전단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 방법.
  5. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 싸이클론침전단계 직전에는 상기 싸이클론침전부로 공급되는 오염수의 총인 농도를 검출하여, 검출된 오염수에 대한 총인 농도에 따라 오염수에 투입되는 약품의 양을 비례적으로 자동 조절하는 약품 투입 조절 단계가 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109250864A (zh) * 2018-09-30 2019-01-22 山东建筑大学 一种景观用水的水处理装置
CN109467285A (zh) * 2018-12-28 2019-03-15 湖北君集水处理有限公司 一种污水厂尾水深度处理至地表ⅲ类水标准的系统及方法
GB2575069A (en) * 2018-06-27 2020-01-01 Marsh Boyer Stephen Waste suspension treatment apparatus

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