KR101621453B1

KR101621453B1 - ＣＳＯｓ 처리 시스템

Info

Publication number: KR101621453B1
Application number: KR1020140182679A
Authority: KR
Inventors: 명규남; 독고석; 곽동희; 이기석; 강성완; 김원우
Original assignee: 뉴엔텍(주)
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-05-17

Abstract

본 발명은 CSOs(Combined Sewer Overflows)가 유입되는 저류조; 상기 저류조로부터 CSOs를 공급받아 응집제와 혼합시킴으로써 상기 CSOs 내의 플록을 조대화시키는 믹싱부; 상기 믹싱부를 통과한 플록에 기포를 주입함으로써 플록과 기포간의 충돌횟수를 증가시키는 기포주입부; 상기 기포주입부를 통과한 플록을 침강시키는 사이클론; 상기 사이클론의 상측에 연결되어 상기 사이클론의 처리수가 유입되고, 상기 처리수 내의 부유성물질을 부상시켜서 분리되도록 하는 DAF 반응조; 및 상기 DAF 반응조로 유입되는 상기 사이클론의 처리수 유입 흐름에 대한 반향류를 형성시킴으로써 상기 처리수에 포함된 입자와 기포간의 충돌횟수를 증가시키는 CoCu-DAF 분사부;를 포함하는 CSOs 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, CSOs 내 함유된 오염물질 중 부상분리가 어려운 침전성 입자물질을 효과적으로 제거할 수 있고, 부상분리에 의한 부유성 입자 제거효율을 극대화하기 위한 반향류를 활용한 증강충돌형 부상분리기술을 제공할 수 있으며, 강우시 하수처리장에 유입되는 원수량의 급증에 대응하여 신속한 스타트업(start-up)이 가능하고, 안정적인 부상효율을 얻을 수 있는 고율(high rate)의 DAF(Dissolved Air Flotation)를 가능하도록 하며, CSOs 내 입자성 물질 및 용존성 물질을 동시에 처리할 수 있는 일체형 시스템 구축을 통해 고속처리가 가능하다.

Description

ＣＳＯｓ 처리 시스템{Combined sewer overflows treatment system}

본 발명은 CSOs 처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강우시 하수처리장의 초과유입수(2Q), 반류수 및 총인 처리, 고농도 인이 함유된 축산폐수의 처리, 녹조 및 조류의 제거 등에 적용될 수 있고, CSOs(Combined Sewer Overflows)의 처리 효율을 향상시킨 CSOs 처리 시스템에 관한 것이다.

과거의 무분별한 개발과 도시 팽창의 가속화로 인해, 하천 및 호소의 수질이 악화됨으로써 대부분의 국가에서 점오염원의 처리에 주안점을 두고 정책을 추진하였으나, 20세기 중반 이후 토지이용의 고도화로 택지, 도로 등에 불투수층의 비율이 높아짐에 따라, 비점오염원의 증가로 인하여 점오염원의 처리만으로는 수질목표 달성에 어려움이 있다는 사실이 인식되기 시작하였다. 실제로 환경부에서 4대강에 대한 점오염원과 비점오염원 사이의 부하량 비율을 살펴본 결과, 전체 오염원 중 비점오염원이 차지하는 비율이 40~60%에 달하는 것으로 나타나, 점오염원의 관리만으로는 수계환경의 쾌적성을 확보하기가 어려우며, 비점오염원의 저감관리 필요성이 크게 대두되었다.

이러한 비점오염원 중 도시의 공공수역을 오염시키는 발생원 중의 하나인 합류식 하수도 월류수(Combined Sewer Overflows, 이하, 'CSOs'라 함)는 강우시, 유역으로부터의 유출량이 하수 차집관거의 용량을 초과할 경우, 월류되어 하천으로 직접 배출되기 때문에 비점오염원 부하 중 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 월류수 내의 부유물질, 유기물질 등은 하천을 오염시키는 주요 원인으로 작용하게 된다. 특히, 도시 지역의 경우 지속적인 개발로 인하여 불투수층이 증가하고, 강우 유달시간이 짧아지며, 유출율이 증가하기 때문에 강우초기에 고농도의 오염물질이 다량 유출되는 현상이 두드러지게 나타나고 있다. 강우시 고농도의 초기 우수는 하천환경, 생태계를 오염시켜, 매년 어패류 폐사사건을 발생시키고 있고, 현재 추진 중인 하천 조성사업이 실효성을 거두는데 장해요인이 되고 있다. 또한 막대한 예산의 수질오염 개선대책에도 불구하고, 하천과 공공 수역의 수질이 더 이상 개선되지 않는 원인으로 지적되고 있다.

이러한 문제를 개선하기 위한 종래 기술로는, 수리동력학적 분리장치(Hydrodynamic Separators) 시스템이 있는데, 이는 필요한 에너지를 무동력 수리조건을 이용하여, 고효율 수리동력학적 기능을 구현한 시스템으로서, 유기물, SS(Suspended solid, 부유고형물질) 및 입자를 높은 효율로 제거하기 위해 고안되었다. 그러나, 이는 처리장치의 설치장소가 하수처리장과 같은 대용량처리 시설이 아닌 소규모 처리시설에 적합하므로, 강우 유입이 많은 경우에는 유입된 강우를 전량 처리하지 못하므로 처리공정의 한계가 가진다.

또한 다른 종래 기술로는 와류형침전분리기와 다중여재여과의 조합기술이 있는데, 이는 와류형침전분리기에서 고형물을 원심력 및 중력식으로 1차 처리하고, 2차 처리는 스폰지 여재의 상향류 심층여과 방식으로 CSOs를 처리하는 기술이다. 이는 실증 플랜트 테스트 결과, 유량가중평균농도(event mean concentration) 유입 BOD 127.3-87.0mg/L에서 유출수 수질 BOD 109.9-62.5mg/L를 보여 환경부의 입법예고 수질기준을 충족할 수 없다.

또한 다른 종래 기술로는 하이드로사이클론 부상분리장치(Cyclo-DAF)가 있는데, 이는 하이드로사이클론 유입방식을 통해 유입단계에서부터 고액분리가 가능하고 스크류 이송장치를 이용하여 유입부하 변동에도 안정적인 스컴제거가 가능한 부상분리 기술이나, 수리학적부하가 10㎥/㎡.hr 정도로서 체류시간이 길게 소요되며, CSOs를 대상으로 한 처리성능이 SS 80%, COD 30%, T-P 30%이어서, CSOs의 수질을 감안하면 환경부의 입법기준에 부합하지 못한다.

또한 다른 종래 기술로는 기포함침 고속부상분리장치(Hydro J.B 공법)이 있는데, 이는 캐비테이션으로 발생된 플록 내 기포를 부상분리의 동력으로 활용한 것이며, 총 처리시간 4~8분이며, 수리학적부하가 20-40m/hr이다. 이는 처리효율이 우수하며, 별도의 공기주입설비가 필요치 않은 장점이 있으나, 수리동력학적으로 캐비테이션을 발생시키기 위해서는 고양정의 펌프가 필요하여 동력소모가 과대해질 우려가 있다. 또한 압력강하부에서 만들어진 캐비테이션 버블(cavitation bubble)은 압력 회복시 파괴되므로, 플록에 함침된 캐비테이션 버블이 플록을 해체하거나 DAF(Dissolved Air Flotation)조에서 부양력을 상실하게 된다.

1. 한국공개특허 제10-2013-0043745호(2013.05.02 공개), 선회류식 무기슬러지 분리배출장치와 생물반응조를 결합한 슬러지처리장치 2. 한국등록특허 제10-1218395호(2012.01.03), 선회류식 접촉성장 방법을 적용한 무기슬러지 분리배출장치

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 CSOs 내 함유된 오염물질 중 부상분리가 어려운 침전성 입자물질을 효과적으로 제거하고, 부상분리에 의한 부유성 입자 제거효율을 극대화하기 위한 반향류를 활용한 증강충돌형 부상분리기술을 제공하며, 강우시 하수처리장에 유입되는 원수량의 급증에 대응하여 신속한 스타트업(start-up)이 가능하고, 안정적인 부상효율을 얻을 수 있는 고율(high rate)의 DAF(Dissolved Air Flotation)를 가능하도록 하며, CSOs 내 입자성 물질 및 용존성 물질을 동시에 처리할 수 있는 일체형 시스템 구축을 통해 고속처리가 가능하도록 하고, 강우시 하수처리장의 초과유입수(2Q), 반류수 및 총인 처리, 고농도 인이 함유된 축산폐수의 처리, 녹조 및 조류의 제거 등과 같은 다양한 처리 분야에 적용할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, CSOs(Combined Sewer Overflows)가 유입되는 저류조; 상기 저류조로부터 CSOs를 공급받아 응집제와 혼합시킴으로써 상기 CSOs 내의 플록을 조대화시키는 믹싱부; 상기 믹싱부를 통과한 플록에 기포를 주입함으로써 플록과 기포간의 충돌횟수를 증가시키는 기포주입부; 상기 기포주입부를 통과한 플록을 침강시키는 사이클론; 상기 사이클론의 상측에 연결되어 상기 사이클론의 처리수가 유입되고, 상기 처리수 내의 부유성물질을 부상시켜서 분리되도록 하는 DAF 반응조; 및 상기 DAF 반응조로 유입되는 상기 사이클론의 처리수 유입 흐름에 대한 반향류를 형성시킴으로써 상기 처리수에 포함된 입자와 기포간의 충돌횟수를 증가시키는 CoCu-DAF 분사부;를 포함하는, CSOs 처리 시스템이 제공된다.

상기 믹싱부는, 상기 저류조로부터 CSOs가 유입되는 인라인 믹서; 및 상기 인라인 믹서에 응집제로서 PAC(Poly aluminium chloride), 폴리머, 마이크로샌드 중에서 선택되는 일부 또는 전부와, 알칼리제를 주입하는 응집제 공급부;를 포함할 수 있다.

상기 기포주입부는, 상기 믹싱부와 상기 사이클론을 연결하도록 설치되어 상기 CSOs가 유입되고, 공기가 내측으로 주입되도록 공기주입구가 형성되며, 공기의 배출을 위한 공기배출구가 형성되고, 중공관으로 이루어지는 본체; 상기 공기배출구에 설치되고, 상기 본체 내의 압력이 정해진 압력 이상일 때 공기를 배출시키는 안전밸브; 및 상기 본체의 내주면과 유격을 가지도록 상기 본체 내에 길이방향을 따라 설치되고, 중공관으로 이루어지되, 다수의 홀이 천공되는 멤브레인;을 포함할 수 있다.

상기 DAF 반응조는, 플록과 기포의 응집체가 유입되어 고액 분리되도록 월류벽에 의해 구획되는 분리공간이 형성될 수 있다.

상기 DAF 반응조는, 하부에 수직되게 마련되는 연결관이 상기 사이클론의 상측에서 하측방향으로 삽입됨으로써 상기 사이클론의 상부에 연결되고, 상기 분리공간이 상기 사이클론의 처리수가 유입되는 중심부의 둘레에 마련되며, 상기 분리공간의 둘레에 부유성 물질이 스컴스키머(scum skimmer)에 의해 수집되는 수집공간이 마련되고, 상기 분리공간의 하측에 처리수의 배출을 위한 배수구가 마련될 수 있다.

상기 CoCu-DAF 분사부는, 가압수가 저장되는 가압수탱크; 상기 가압수탱크로부터 가압수가 펌프의 동작에 의해 상기 DAF 반응조의 하부에 공급되도록 하는 공급관; 및 상기 공급관의 끝단에 마련되어 상기 DAF 반응조 내에 설치되고, 상기 가압수를 분사하여 반향류를 형성하도록 하는 CoCu-DAF 노즐;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 CSOs 처리 시스템에 의하면, CSOs 내 함유된 오염물질 중 부상분리가 어려운 침전성 입자물질을 효과적으로 제거할 수 있고, 부상분리에 의한 부유성 입자 제거효율을 극대화하기 위한 반향류를 활용한 증강충돌형 부상분리기술을 제공할 수 있으며, 강우시 하수처리장에 유입되는 원수량의 급증에 대응하여 신속한 스타트업(start-up)이 가능하고, 안정적인 부상효율을 얻을 수 있는 고율(high rate)의 DAF(Dissolved Air Flotation)를 가능하도록 하며, CSOs 내 입자성 물질 및 용존성 물질을 동시에 처리할 수 있는 일체형 시스템 구축을 통해 고속처리가 가능하도록 하고, 강우시 하수처리장의 초과유입수(2Q), 반류수 및 총인 처리, 고농도 인이 함유된 축산폐수의 처리, 녹조 및 조류의 제거 등과 같은 다양한 처리 분야에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 CSOs 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 CSOs 처리 시스템의 기포주입부를 도시한 측단면도이다.

본 발명은 다양한 변경에 의해 여러 가지의 실시례를 가질 수 있으므로, 특정 실시례들을 도면에 예시하여 상세히 설명하고자 한다. 이러한 특정한 실시례가 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하기로 하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대하여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 CSOs 처리 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 CSOs 처리 시스템(100)은 저류조(110), 믹싱부(120), 기포주입부(130), 사이클론(cyclone; 140), DAF(Dissolved Air Flotation) 반응조(150) 및 CoCu(Counter current)-DAF 분사부(160)를 포함할 수 있다.

저류조(110)는 CSOs(Combined Sewer Overflows)가 유입되는데, 펌프(112)의 동작에 의해 공급라인(111)을 통해서 믹싱부(120)로 CSOs를 일정 유량으로 공급하게 된다.

믹싱부(120)는 저류조(110)로부터 CSOs를 공급받아 응집제와 혼합시킴으로써 CSOs 내의 플록(floc)을 조대화시킨다. 믹싱부(120)는 예컨대 저류조(110)로부터 CSOs가 유입되는 인라인믹서(inline mixer; 121)와, 인라인믹서(121)에 응집제로서 PAC(Poly aluminium chloride), 폴리머(polymer), 마이크로샌드(microsand) 중에서 선택되는 일부 또는 전부와, 알칼리제를 주입하는 응집제공급부(122)를 포함할 수 있다. 여기서 마이크로샌드는 PAC와 폴리머 중 어느 하나 또는 모두와 함께 인라인믹서(121)에 제공될 수 있다. 응집제공급부(122)는 본 실시례에서처럼 응집제로서 PAC와 폴리머를 인라인믹서(121)로 각각 공급하는 PAC공급부(122a)와 폴리머공급부(122b)를 포함할 수 있고, 알칼리제로서 수산화나트륨(NaOH)를 인라인믹서(121)로 공급하는 수산화나트륨공급부(122c)를 포함할 수 있다. 알칼리제는 응집제의 투입에 의해 처리수의 pH가 저하되는 것을 방지하도록 하는 역할을 한다.

인라인믹서(121)는 관내에서 발생하는 와류를 이용하여 CSOs와 응집제 등을 혼합하게 된다. 또한 마이크로샌드는 100㎛ 이하의 크기를 가진 샌드로서, 응집 공정에서 그 자체로는 응집작용력이 없으나, 다른 응집제와 함께 사용되었을 경우 응집력을 발휘할 수 있다. 이러한 마이크로샌드는 응집공정 후단에 투여되면, 가교 현상이 더 원활하게 일어나며, 플록이 조대화되도록 하는데, 투입비 절감을 위해 후단에 설치되는 사이클론(140)을 통하여 반송되어 재활용될 수 있다.

기포주입부(130)는 믹싱부(120)를 통과한 플록에 기포를 주입함으로써 플록과 기포간의 충돌횟수를 증가시킨다.

도 2를 참조하면, 기포주입부(130)는 믹싱부(120)와 사이클론(140)을 연결하도록 설치되어 CSOs가 유입되고, 공기가 내측으로 주입되도록 공기주입구(131a)가 형성되며, 공기의 배출을 위한 공기배출구(131b)가 형성되고, 중공관으로 이루어지는 본체(131)와, 공기배출구(131b)에 설치되고, 본체(131) 내의 압력이 정해진 압력 이상일 때 공기를 배출시키는 안전밸브(132)와, 본체(131)의 내주면과 유격을 가지도록 본체(131) 내에 길이방향을 따라 설치되고, 중공관으로 이루어지되, 다수의 홀(133a)이 천공되는 멤브레인(133)을 포함할 수 있다. 본체(131)는 양측에서 멤브레인(133)과의 사이에 오링(134)이 단일 또는 다수로 설치될 수 있는데, 오링(134)의 지지를 위하여 내주면에 지지부(131c)가 돌출되도록 형성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 사이클론(140)은 기포주입부(130)를 통과한 플록을 침강시키는데, 하부에 슬러지를 수집하기 위한 수집부(141)가 마련될 수 있고, 수집부(141)로부터 펌프(143)의 동작에 의해 슬러지를 배출시키기 위한 배출라인(142)이 수집부(141)에 연결될 수 있다. 사이클론(140)은 본 실시례에서처럼 습식 사이클론이 사용되는데, 고형물의 분리, 분류, 농축, 탈수 및 수처리가 가능하도록 하며, 연속상의 유체로부터 분산상의 고체를 원심력을 이용하여 분리한다. 따라서 사이클론(140)으로 유입된 유체는 외접선 방향으로 선회하고, 하부로 이동할수록 회전속도가 빨라지게 된다.

DAF 반응조(150)는 사이클론(140)의 상측에 연결되어 사이클론(140)의 처리수가 유입되고, 처리수 내의 부유성물질을 부상시켜서 분리되도록 한다. DAF 반응조(150)는 플록과 기포의 응집체가 유입되어 고액 분리되도록 월류벽(152)에 의해 구획되는 분리공간(153)이 형성될 수 있다. DAF 반응조(150)는 하부에 수직되게 마련되는 연결관(151)이 사이클론(140)의 상측에서 하측방향으로 삽입됨으로써 사이클론(140) 상부에 연결될 수 있다. 분리공간(151)은 사이클론(140)의 처리수가 유입되는 중심부 둘레, 예컨대 가장자리에 마련될 수 있다. 분리공간(153)의 둘레에는 부유성 물질이 스컴스키머(scum skimmer; 156)에 의해 수집되는 수집공간(155)이 마련될 수 있다. 또한 분리공간(153)의 하측에는 처리수의 배출을 위한 배수구(154)가 마련될 수 있다.

DAF 반응조(150)는 강우시 하수처리장에 유입되는 원수량의 급증시 이에 대하여 신속한 스타트업(start-up)이 가능하고 안정적인 부상효율을 얻을 수 있는 고율(high rate) DAF 공정을 가능하도록 하는데, 고율 DAF 공정은 처리의 안정성을 확보하기 위하여, 30m/h 이상의 분리속도로 입자를 분리시키기 위하여, 일종의 컬렉터(collector)로서 기포를 이용하며, 응집을 위한 전처리 단계와, 부상분리에 관련된 접촉존(contact zone)의 접촉-충돌 단계, 그리고 기포-플록 응집체를 효율적으로 고액분리하는 분리공간(separation space; 153)에서의 분리 단계로 구분될 수 있다. 본 발명에 따른 반향류식 접촉-충돌 존을 거친 기포-플록 응집체는 분리공간(153)으로 유입되어 고액분리가 수행되는데, 이 분리공간(153)이 DAF 공정에서 가장 큰 시설면적을 차지하며, 처리유속도이 느려 전체공정에서 율속단계(critical process)에 해당한다.

CoCu-DAF 분사부(160)는 DAF 반응조(150)로 유입되는 사이클론(140)의 처리수 유입 흐름에 대한 반대방향의 흐름인 반향류를 형성시킴으로써 처리수에 포함된 입자와 기포간의 충돌횟수를 증가시킨다.

CoCu-DAF 분사부(160)는 예컨대 가압수가 저장되는 가압수탱크(161)와, 가압수탱크(161)로부터 가압수가 펌프(162)의 동작에 의해 DAF 반응조(150)의 하부에 공급되도록 하는 공급관(163)과, 공급관(163)의 끝단에 마련되어 DAF 반응조(150) 내에 설치되고, 가압수를 분사하여 반향류를 형성하도록 하는 CoCu-DAF 노즐(164)을 포함할 수 있다. CoCu-DAF 노즐(164)은 본 실시례에서처럼 상방으로 흐름을 가지는 처리수에 대하여, 하방으로 가압수를 분사하여 반향류를 형성시키도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 CSOs 처리 시스템의 작용을 설명하기로 한다.

CSOs 내에는 BOD와 같은 용존성물질과 입자성물질이 공존하여, 이들 물질을 모두 하나의 프로세스로 제거하는 것이 어렵게 된다. 또한 입자성물질도 비중 차이 등이 존재하여 하나의 고액분리방법으로 효과적으로 제거하기 어려우므로, 각각의 물질 특성에 맞도록 전체 시스템을 구성하는 것이 필요하다. 또한 좁은 부지의 한계를 극복하기 위해서는 체류시간의 단축 못지 않게 일체형으로 구성하는 것이 필요하다.

본 발명은 이러한 조건들을 만족시키기 위해, CSOs 내 고형물 형태의 오염물질과 용존성물질을 동시에 처리할 수 있는 일체형 시스템을 제공하는데, 응집 및 침전기작과 부상분리에 의해 오염물질을 처리하게 된다. 본 발명에 따른 CSOs 처리 시스템(100)은 먼저 부상분리가 어려운 비중이 큰 침전성 입자물질을 제거하는데, 이를 위해 CSOs의 유입수가 원활한 응집침전되기 위해 저류조(110)로부터 펌프(112)의 동작에 의해 인라인믹서(121)로 정량적으로 유입되며, 인라인믹서(121)를 거치면서 마이크로샌드와 응집제가 혼화되면서 플록이 조대화되어 후단의 사이클론(140)에 의해 급속침강하면서 제거된다. 이때 마이크로샌드는 다시 회수되어 인라인믹싱에 재활용할 수 있다. 또한 기포주입부(130)에 의해 CSOs의 플록과 기포의 충돌횟수를 증가시킴으로써 DAF 반응조(150)에서의 처리효율을 높이는데 기여한다.

사이클론(140)에 의한 처리를 거치고, 수중에 남아있는 부유성 물질은 CoCu-DAF 분사부(160)에 의해 반향류를 이용한 증강충돌 가압부상으로 분리 제거된다. 즉 사이클론(140)에 의한 처리물은 사이클론(140)의 중심 측으로 상향흐름을 띄게 되고, 수리학적 손실을 줄이기 위해 바로 DAF 반응조(150)로 연결되어 유입되도록 한다. 이 때 DAF 반응조(150)와 사이클론(140) 처리수가 만나는 지점에 가압수탱크(161)와 CoCu-DAF 노즐(164)을 이용하여 유입원수의 흐름과 반대로 미세기포를 주입하면, 증강충돌 메커니즘에 의해 결합효율성이 극대화된다. 이런 과정을 거쳐 기포가 부착된 부유성 물질은 수면 위로 떠오르게 되고, 수면 위의 스컴스키머(156)에 의해 DAF 반응조(150)의 수집공간(155)을 통해 최종 제거되게 된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, CSOs 내 함유된 오염물질 중 부상분리가 어려운 침전성 입자물질을 효과적으로 제거하기 위한 급속침강 선회류식 분리기술을 제공한다. 일반적인 부상분리 기술의 경우, 응집반응을 위해 별도의 급속 및 완속 응집반응조가 필요하고, 응집을 위한 전처리 반응시간이 많이 소요되는데 반해, 본 발명은 인라인믹서(121)를 이용하여 고속응집 반응을 유도한 후, 선회류식 분리장치인 사이클론(140)에서 급속 침전시켜 제거하므로, 소요 부지를 최소화할 수 있으며, 처리시간도 획기적으로 단축시킬 수 있어 강우 유출수와 같은 대규모 용량의 처리에 적합하다.

또한 부상분리에 의한 부유성 입자 제거효율을 극대화하기 위한 반향류를 활용한 증강충돌형 부상분리기술(CoCu-DAF, Counter Current Dissolved Air Flotation)을 제공한다. 보통의 부상분리기술의 경우, 유입원수와 미세기포의 발생방향이 동일하여 기포와 입자간의 접촉-충돌확률이 낮아 부상효율이 떨어지지만, 본 발명은 유입원수의 흐름에 반대인 반향류로 미세기포를 주입하여 부유성 입자와 미세기포의 충돌을 극대화시켜서 부상시키는 증강충돌메커니즘을 제공하므로 부상속도를 향상시킬 수 있고, 그에 따라 처리시간을 줄이며 처리효율도 극대화시킬 수 있다.

또한 강우시 하수처리장에 유입되는 원수량이 급증하더라도 이에 대응하여 신속한 스타트업(start-up)이 가능하고, 안정적인 부상효율을 얻을 수 있는 고율(high rate) DAF를 제공한다.

또한 CSOs 내 입자성물질 및 용존성물질을 동시에 처리가 가능한 일체형 시스템 구축을 통해 고속처리가 가능하고, SS(Suspended solid) 93%이상, 탁도 92%이상, BOD5 84%이상, CODcr 86%이상, T-P 99%이상(초기 강우시 유입되는 고농도 기준) 제거가 가능한 반향류 고율 DAF 기술을 제공한다.

또한 본 발명은 강우시 하수처리장의 초과유입수(2Q), 반류수 및 총인 처리, 고농도 인이 함유된 축산폐수의 처리, 녹조 및 조류의 제거 등과 같은 다양한 처리 분야에 적용할 수 있다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시례에 국한되어 정해져서는 안되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : 저류조 111 : 공급라인
112 : 펌프 120 : 믹싱부
121 : 인라인믹서 122 : 응집제공급부
122a : PAC 공급부 122b : 폴리머공급부
122c : 수산화나트륨공급부 130 : 기포주입부
131 : 본체 131a : 공기주입구
131b : 공기배출구 131c : 지지부
132 : 안전밸브 133 : 멤브레인
133a : 홀 134 : 오링
140 : 사이클론 141 : 수집부
142 : 배출라인 143 : 펌프
150 : DAF 반응조 151 : 연결관
152 : 월류벽 153 : 분리공간
154 : 배수구 155 : 수집공간
156 : 스컴스키머 160 : CoCu-DAF 분사부
161 : 가압수탱크 162 : 펌프
163 : 공급관 164 : CoCu-DAF 노즐

Claims

CSOs(Combined Sewer Overflows)가 유입되는 저류조;
상기 저류조로부터 CSOs를 공급받아 응집제와 혼합시킴으로써 상기 CSOs 내의 플록을 조대화시키는 믹싱부;
상기 믹싱부를 통과한 플록에 기포를 주입함으로써 플록과 기포간의 충돌횟수를 증가시키는 기포주입부;
상기 기포주입부를 통과한 플록을 침강시키는 사이클론;
상기 사이클론의 상측에 연결되어 상기 사이클론의 처리수가 유입되고, 상기 처리수 내의 부유성물질을 부상시켜서 분리되도록 하는 DAF 반응조; 및
상기 DAF 반응조로 유입되는 상기 사이클론의 처리수 유입 흐름에 대한 반향류를 형성시킴으로써 상기 처리수에 포함된 입자와 기포간의 충돌횟수를 증가시키는 CoCu-DAF 분사부;를 포함하고,
상기 믹싱부는,
상기 저류조로부터 CSOs가 유입되는 인라인 믹서, 상기 인라인 믹서에 응집제로서 PAC(Poly aluminium chloride), 폴리머, 마이크로샌드 중에서 선택되는 일부 또는 전부와, 알칼리제를 주입하는 응집제 공급부를 포함하고,
상기 기포주입부는,
상기 믹싱부와 상기 사이클론을 연결하도록 설치되어 상기 CSOs가 유입되고, 공기가 내측으로 주입되도록 공기주입구가 형성되며, 공기의 배출을 위한 공기배출구가 형성되고, 중공관으로 이루어지는 본체, 상기 공기배출구에 설치되고, 상기 본체 내의 압력이 정해진 압력 이상일 때 공기를 배출시키는 안전밸브, 상기 본체의 내주면과 유격을 가지도록 상기 본체 내에 길이방향을 따라 설치되고, 중공관으로 이루어지되, 다수의 홀이 천공되는 멤브레인을 포함하고,
상기 CoCu-DAF 분사부는,
가압수가 저장되는 가압수탱크, 상기 가압수탱크로부터 가압수가 펌프의 동작에 의해 상기 DAF 반응조의 하부에 공급되도록 하는 공급관, 상기 공급관의 끝단에 마련되어 상기 DAF 반응조 내에 설치되고, 상기 가압수를 분사하여 반향류를 형성하도록 하는 CoCu-DAF 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 CSOs 처리 시스템.
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청구항 1에 있어서,
상기 DAF 반응조는,
플록과 기포의 응집체가 유입되어 고액 분리되도록 월류벽에 의해 구획되는 분리공간이 형성되는, CSOs 처리 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 DAF 반응조는,
하부에 수직되게 마련되는 연결관이 상기 사이클론의 상측에서 하측방향으로 삽입됨으로써 상기 사이클론의 상부에 연결되고, 상기 분리공간이 상기 사이클론의 처리수가 유입되는 중심부의 둘레에 마련되며, 상기 분리공간의 둘레에 부유성 물질이 스컴스키머(scum skimmer)에 의해 수집되는 수집공간이 마련되고, 상기 분리공간의 하측에 처리수의 배출을 위한 배수구가 마련되는, CSOs 처리 시스템.
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