KR101665943B1

KR101665943B1 - 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 이용한 고농도 현탁물질과 총인(T-P)의 제거방법

Info

Publication number: KR101665943B1
Application number: KR1020160062429A
Authority: KR
Inventors: 최규양; 최영환
Original assignee: 태영케미컬 주식회사
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2016-10-24

Abstract

본 발명은 탈수시설로부터 배출되는 반려수와 소화조로부터 배출되는 소화상등수가 응집교반조에서 폴리염화황산철 수용액과 함께 혼합되어 1차 고농도 현탁물질과 고농도 총인이 제거된 후, 하수에 방출되어 하수와 함께 최초침전지, 생물반응조, 최종침전지를 거쳐 최종 현탁물질과 총인을 제거하여 방류하는 폴리염화황산철을 이용한 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)의 제거방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 폴리염화황산철은 염화제이철(FeCl3) 수용액과, 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액을 혼합 반응시켜 얻어지는 것으로, 총 철함량 10 ~ 11 중량%인 염화제일철(FeCl₂) 수용액 550 내지 650 중량부와, 총 철함량 4 ~ 5 중량%인 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액 347 내지 447 중량부를 혼합 반응시켜, 얻어진 총 철함량 7.5 ~ 8.5 중량%인 염화황산철 수용액에, 폴리에틸렌옥사이드 2 내지 4 중량부를 혼합 반응시켜서, 얻어진 1000 중량부의 폴리염화황산철 수용액인 것을 특징인 폴리염화황산철을 이용한 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)의 제거방법에 관한 것이다.
이상과 같이 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)은 고농도의 현탁물질 제거 및 침강기능, 고농도 총인(T-P) 제거효율이 탁월하여, 하수처리장내 탈수시설의 반려수, 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 다량 함유되어 있는 고농도의 현탁물질과 용해성 정인산염을 효과적으로 제거할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 하수 반려수 내 고농도 현탁물질과 총인(T-P)을 제거하는 방법은 기존 총인(T-P)제거용 응집제에서와 같은 생물학 처리 후 방류수에 약품을 투입시 미 반응된 응집제의 유출과 유입 하수량 전체에 대하여 응집제를 사용함에 따라 미 반응된 응집제의 유출에 따른 2차 환경오염 방지와 약품비용이 과다 소요되는 단점을 보완할 수 있게 된다.
또한, 현재 하수처리장 총인(T-P) 제거를 위해 사용되는 응집제보다 훨씬 저렴한 제조단가로 얻어질 수 있으므로, 하수처리장의 총인(T-P) 제거를 위한 시설비용 절감과 운영비용을 현저히 절감할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 이용한 고농도 현탁물질과 총인(T-P)의 제거방법{Method for removing suspended matter and total phosphor by using poly chloride sulfate ferrum aqueous solution}

본 발명은 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 이용하여 고농도 현탁물질과 총인(T-P)의 제거방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염화제일철(FeCl₂) 수용액과, 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액을 혼합 반응시켜 얻어지거나 또는 폴리에틸렌옥사이드를 중합반응시켜 얻어진 폴리염화황산철 수용액을 하수처리장 내에서 발생되는 탈수시설의 반려수 및 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수 중 하나 이상에 투입함으로써 거대 플럭을 형성시킴으로써 고농도 현탁물질과 총인(T-P)을 제거하는 것이다.

하수처리장의 총인(T-P) 방류수 수질기준을 준수하기 위해 생물학적 처리 후 방류수에 응집제를 투입하여 응집반응으로써 총인(T-P)을 제거하는 것이 일반적인 방법이었다.

또한, 하수처리장의 총인(T-P)제거를 위해 주로 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS)과 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)등과 같이 알루미늄염의 단일 응집제가 주로 사용되고 있다.

하수처리장내에서 발생하는 탈수시설의 반려수, 활성오니 소화상등수에는 다량의 현탁물질과 고농도의 총인(T-P)을 함유되어 있어 기존의 무기응집제인 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS)과 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)은 다량의 현탁물질에 대한 응집성능이 떨어지고, 고농도의 총인(T-P) 제거효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 하수처리장으로 유입되는 하수 전량을 처리해야 되므로 초기 시설투자비가 많이 소요되며, 알루미늄계의 응집제 약품단가가 고가이므로 공공하수처리장 운영비용이 증가되는 문제점이 있었다.

일본공개특허공보 특개평10-118661호는, 염화철, 황산철, 염화황산철이나 이들의 혼합물로부터 얻어지는 중합 철 물질(polymerized iron substance)에 의한 무기응집제 수용액이 어느 정도 시간 동안 에이징(ageing)을 거친 후에 수처리 공정에 투입되는 것이 무작정 농도를 올리는 것보다 바람직하다는 인식하에, 무기응집제 수용액 내에 존재하는 침전물이 파이프 및 장비나 기타 부품의 막힘을 초래하는 문제점이 있기에, 침전이 발생하기 직전까지 무기응집제 수용액을 에이징 처리한 후에 수처리 공정에 투입하는 기술을 개시하고 있다.

황산과 과산화수소를 이용하여 특정 범위의 철 함량을 갖도록 철을 용해시킨 염기성 황산 제2철로 이루어지는 철계 응집제를 개시하고 있는 종래기술로서 등록특허공보 제0245196호에 하기 일반식(Ⅰ)로 표시되는 고중합 염화알루미늄 수처리용 응집제. [AlMa(OH)bClc] …… (Ⅰ) 여기에서 M은 Na, Ca, Mg 중 어느하나이며 a는 그 금속의 몰수를 나타내는 수이고 a, b, c는 각각 다음 범위를 만족시키는 것이다. 3+a=b+c, 0≤a≤1.5, 0.5≤b≤2.5, 0.5≤c≤2.5

또 다른 종래기술로서는 (a) 총철 함량이 13 ~ 15%의 염화제2철(FeCl3ㆍXH2O) 또는 황산제2철[Fe2(SO4)3]에 희석수(H2O)를 투입하여 총철 함량이 5 ~ 12%로 조절된 염화제2철 또는 황산제2철의 철염용액을 얻는 제1 단계반응과, (b) 상기 제1 단계반응의 철염용액과 염기 조절제를 반응시키는 제2 단계반응에 의해 아래 [화학식1]로 표현되는 고중합 염화철(PICl) 또는 고중합 황산철(PIS)을 제조하는 것을 특징으로 하는 고중합 철염화합물 응집제의 제조방법. [화학식 1] [Fe3(H2O)n(OH)n-1Xa]m (식에서 2≤n≤5, 1≤m≤3이고, X는 Cl 또는 SO4이며, X가 Cl일 때 a는 6-n이고, X가 SO4일 때는 a는 3-n/2이다).

종래의 실시 예에서는 염화철로부터 얻어지는 중합 철 물질의 예만을 개시하고 있을 뿐이고, 최적 효율을 나타내기 위한 무기응집제의 총철함량에 대한 개시나 무기응집제에 의해 형성된 미세 플럭을 보다 효과적으로 침강시킬 수 있는 가교반응을 위한 첨가 물질에 대한 개시는 없다.

본 발명은 종래의 무기응집제에 비해 염가로 제공될 수 있으면서, 종래의 무기응집제 비해 하수처리장내에서 발생하는 탈수시설의 반려수, 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 다량 함유되어 있는 고농도의 현탁물질 및 용해성 정인산염을 효과적으로 제거할 수 있는 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 이용한 고농도 현탁물질과 총인(T-P)의 제거방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 탈수시설로부터 배출되는 반려수와 소화조로부터 배출되는 소화상등수가 응집교반조에서 폴리염화황산철 수용액과 함께 혼합되어 1차 고농도 현탁물질과 고농도 총인이 제거된 후, 하수에 방출되어 하수와 함께 최초침전지, 생물반응조, 최종침전지를 거쳐 최종 현탁물질과 총인이 제거되어 방류되는 폴리염화황산철을 이용한 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)의 제거 방법에 있어서, 상기 폴리염화황산철은 염화제이철(FeCl3) 수용액과, 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액을 혼합 반응시켜 얻어지는 것으로, 총 철함량 10 ~ 11 중량%인 염화제일철(FeCl₂) 수용액 550 내지 650 중량부와, 총 철함량 4 ~ 5 중량%인 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액 347 내지 447 중량부를 혼합 반응시켜, 얻어진 총 철함량 7.5 ~ 8.5 중량%인 염화황산철 수용액에, 폴리에틸렌옥사이드 2 내지 4 중량부를 혼합 반응시켜서, 얻어진 1000 중량부의 폴리염화황산철 수용액인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)은 고농도의 현탁물질 제거 및 침강기능, 고농도 총인(T-P) 제거효율이 탁월하여, 하수처리장내 탈수시설의 반려수, 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 다량 함유되어 있는 고농도의 현탁물질과 용해성 정인산염을 효과적으로 제거할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 하수 반려수 내 고농도 현탁물질과 총인(T-P)을 제거하는 방법은 기존 총인(T-P)제거용 응집제에서와 같은 생물학 처리 후 방류수에 약품을 투입시 미 반응된 응집제의 유출과 유입 하수량 전체에 대하여 응집제를 사용함에 따라 미 반응된 응집제의 유출에 따른 2차 환경오염 방지와 약품비용이 과다 소요되는 단점을 보완할 수 있게 된다.

또한, 현재 하수처리장 총인(T-P) 제거를 위해 사용되는 응집제보다 훨씬 저렴한 제조단가로 얻어질 수 있으므로, 하수처리장의 총인(T-P) 제거를 위한 시설비용 절감과 운영비용을 현저히 절감할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 종래의 총인처리 공정에서 생물반응조 후단에 총인처리 약품을 투입하는 공정도.
도 2는 종래의 총인처리 공정에서 최종침전지 처리수 후단 응집침전시설에 총인처리 약품을 투입하는 공정도.
도 3은 종래의 총인처리 공정에서 최종침전지 처리수 후단 가압부상시설에 총인처리 약품을 투입하는 공정도.
도 4는 본 발명 총인처리 공정도.
도 5는 본 발명 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)의 제조공정도.
도 6은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 저농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 총인(T-P)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블.
도 7은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 일반농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 총인(T-P)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블.
도 8은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 고농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 총인(T-P)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블.
도 9는 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 저농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 부유물(ss)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블.
도 10은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 일반농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 부유물(ss)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블.
도 11은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 고농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 부유물(ss)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블.
도 12는 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 PSCFe 투입전후의 방류수 총인(T-P)농도 변화를 나타낸 그래프 및 실험 데이터.
도 13은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 PSCFe 투입전후의 방류수 부유물(ss)농도 변화를 나타낸 그래프 및 실험 데이터.
도 14는 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조의 개요도.
도 15는 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조에 설치되는 안전변 개요도.
도 16 내지 도 18은 본 발명 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조에 설치되는 안전변의 제2실시에 따른 상태도.
도 19는 본 발명 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조에 설치되는 안전변의 제3실시에 따른 마개 개요도.

그리고 상기 폴리염화황산철 수용액에 고농도의 현탁물질과의 가교반응에 의한 응집성능과 침강성 증대를 위해 폴리에틸렌옥사이드를 중합반응시켜 얻어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 폴리염화황산철 수용액(PCSFe) 또는 상기 폴리염화황산철 수용액(PCSFe) 수용액에 풀리에틸렌옥사이드를 중합반응시켜 얻어진 수용액을 하수처리장 내에서 발생되는 탈수시설의 반려수 및 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수 중 하나 이상에 투입함으로써 거대 플럭을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명 하수처리장의 무기응집제용 폴리염화황산철 수용액(PCSFe) 및 이를 이용한 고농도 현탁물질과 총인(T-P)의 제거방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 총인처리 공정에서 생물반응조 후단에 총인처리 약품을 투입하는 공정도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 고농도 현탁물질과 고농도 총인을 제거하는데 비효율적이며 유입하수 전량에 대하여 약품을 사용하므로 약품사용량이 많아 비경제적이며, 고농도 현탁물질과 고농도 총인의 생물반응조로 유입 및 생물반응조로 총인제거약품이 직접 투입되므로 미생물 활성미생물 활성저하로 처리효율이 감소할 수 있다.

도 2는 종래의 총인처리 공정에서 최종침전지 처리수 후단 응집침전시설에 총인처리 약품을 투입하는 공정도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 고농도 현탁물질과 고농도 총인을 제거하는데 비효율적이며 유입하수 전량에 대하여 약품을 사용하므로 약품사용량이 많아 비경제적이며, 현재 다수의 하수처리장에서 사용되고 있는 방법이다.

도 3은 종래의 최종침전지 처리수 후단 가압부상시설에 총인처리 약품을 투입하는 공정도이다.

고농도 현탁물질과 고농도 총인을 제거하는데 비효율적이며 유입하수 전량에 대하여 약품을 사용하므로 약품사용량이 많고, 가압부상시설 운전에 전력비가 많이 소모되므로 비경제적이며, 현재 다수의 하수 처리장에서 사용되고 있는 방법이다.

도 4는 본 발명 총인처리 공정도이며, 도 5는 본 발명 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)의 제조공정도이다.

참고로 도 4에 도시된 각 공정에서 설치된 탱크의 구성과 역할은 다음과 같다.

1) 최초침전지(1차침전지와 동일)

최초침전지는 직사각형의 형상으로 유입하수 중의 고형물입자와 탈수시설의 반려수 및 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수와 폴리염화황산철(PCSFe)의 혼합반응과 응집에 의해 발생되는 고형물 입자를 침전시켜 침전될 슬러지는 부패를 방지하기 위해 슬러지수집기를 이용하여 제거되며, 부패된 침전슬러지의 부상 및 침전불량으로 인하여 스컴을 제거할 수 있는 스컴제거장치가 상부에 부착되어 지는 구조로 되어 있다.

침전슬러지와 상등수로 분리되면 침전슬러지는 하부에서 제거되고, 상등수는 월류웨어를 통하여 후단 공정으로 이송하게 된다.

2) 생물반응조

생물반응조는 무산소조와 호기조로 장방형 또는 직사각형의 구조로 구성되어지며 하부에는 활성슬러지의 공기공급을 위한 산기장치와 송풍기로 구성되어 진다.

활성슬러지와 유기물(BOD, COD) 및 영양염류(T-N, TP)를 함유하는 하수를 일정기간 폭기하여 산소를 공급하면서 교반하면 호기성 박테리아와 원생동물은 유기물을 생화학적으로 산화.분해시킴으로서 하수 중의 유기물과 영양염류를 제거하게 된다.

3) 최종침전지

최종침전지는 생물반응조에서 생물학적 처리에 의해 발생되는 슬러지를 침전시켜 맑고 깨끗한 처리수를 생산한다.

형상은 일반적으로 원형 방사류식의 자연 침강형으로 하부에는 슬러지 수집기를 설치하여 침전된 슬러지를 인발하여 생물반응조로 활성슬러지를 공급하며 일부 잉여 슬러지는 농축조로 보내어 탈수시켜 처리하게 된다.

상부에는 월류웨어를 통하여 깨끗한 처리수를 생산하여 후단공정으로 이송하게 된다.

4) 소화조

생물반응조에서 발생하는 하수슬러지를 감량화, 안정화하는 것으로 용존산소가 존재하지 않는 환경에서 슬러지 중의 유기물은 혐기성 미생물에 의해 소화,분해 후 침전분리하면 용해성 유기물을 포함한 상등수, 소화가스 및 안정된 소화슬러지가 된다.

상등수는 잔류 유기물농도가 높아 폴리염화황산철을 주입하여 유기물을 제거하는 공정을 거치게 된다.

원형의 구조의 2단 소화조로 첫 번째 소화조는 가열기가 부착되어 있으며 슬러지 교반시설이 있어 균등하게 교반하게 되며, 두 번째 소화조는 소화슬러지의 저장.농축에 사용된다.

5) 탈수시설

슬러지를 최종처분하기 전에 부피를 감소시켜 취급이 용이하도록 하기 위해 기계적으로 탈수를 시킨다. 탈수기는 원심탈수기, 벨트프레스탈수기, 필타프레스, 스크류프레스등이 슬러지의 종류에 따라 사용되어 진다.

6) 응집교반조

유입하수 중의 고형물입자와 탈수시설의 반려수 및 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수와 폴리염화황산철(PCSFe)의 혼합반응과 응집에 의해 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)과 반응된 고형물 입자를 거대입자로 만드는 조로 직사각형 또는 정사각형통 구조로 상부에는 급속교반이 되도록 교반기가 설치되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 총인처리 공정은 탈수시설의 반려수, 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 교반속도 200rpm, 반응시간 2분 용량의 응집반응조에 연속으로 투입하고 본 발명의 폴리염화황산철(PCSFe)을 정량펌프로 일정량 연속으로 투입하는 방법에 관한 것이다.

소화조를 운영하는 하수처리시설에서 발생되는 총인(T-P) 총량농도를 분석한 결과, 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수의 총인(T-P) 총량오염농도가 전체의 45%를 차지하므로 본 시설에서 발생되는 고농도 현탁물질과 총인(T-P)을 제거하게 되면 총인(T-P)제거에 필요한 생물학적 영양밸런스 BOD:TP=20:1 이상으로 맞춰지므로 생물반응조에서 총인(T-P)을 안정적으로 처리할 수 있고 슬러지발생량도 줄어들게 된다.

또한, 유입하수량의 5% 에 해당되는 하수에 대하여 약품을 사용하므로 약품사용량이 아주 적어 경제적이며, 고농도 현탁물질과 고농도 총인은 약품과 반응,응집 후 최초침전지에서 슬러지로 배출되므로 생물반응조 내 미생물 활성저하에 영향을 미치지 않고 안정적으로 처리할 수 있게 된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 총 철함량 10 ~ 11 중량%인 염화제일철(FeCl₂) 수용액 550 내지 650 중량부와, 총철함량 4 ~ 5 중량%인 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액 347 내지 447 중량부를 혼합 반응시켜, 얻어진 총철함량 7.5 ~ 8.5 중량%인 염화황산철 수용액에, 폴리에틸렌옥사이드 2 내지 4 중량부를 혼합 반응시켜서, 얻어진 1000 중량부의 폴리염화황산철 수용액을 하수처리장의 무기응집제용 폴리염화황산철 수용액을 제공하는 것이다.

이렇게 얻어진 폴리염화황산철 수용액을 하수처리장 내에서 발생되는 탈수시설의 반려수 및 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수 중 하나 이상에 투입함으로써 거대 플럭을 형성시킴으로써 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)을 제거하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 먼저 상온에서 총철함량 10 ~ 11 중량%인 염화제일철(FeCl₂) 수용액 550 내지 650 중량부와 총철함량 4 ~ 5 중량%인 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액 347 내지 447 중량부를 반응(혼합)시설에 투입한 뒤 공기공급장치를 이용하여 공기를 주입하여 염화제일철(FeCl₂)과 황산철 수용액이 산화되도록 한다.

여기에, 산화반응을 촉진하기 위해 아질산나트륨(NaNO₂)을 투입하여 산화반응이 촉진되도록 한다.

반응(혼합)시설에 투입된 염화제일철(FeCl₂)과 황산철 수용액 및 산화촉진제인 아질산나트륨(NaNO₂) 혼합액은 순환펌프에 의해 가스접촉 단면적을 최대한으로 하기 위해 내부가 충진물로 채워진 반응(산화)시설로 순환시킨다.

반응(산화)시설에서 반응시 발생되는 NO₂ 가스는 염화제일철(FeCl₂)과 황산철 수용액과 접촉하여 산화되기 좋은 상태를 유지한다.

반응(혼합)시설에서 반응(산화)시설로 내부 온도가 40~60℃로 염화제일철(FeCl₂)과 황산철 수용액의 표면에서 적색의 미세거품이 반응(혼합)시설 내부에 발생되도록 약 6시간 계속 순환시킨다.

반응(혼합)시설에 투입, 산화 반응시켜, 얻어진 총철함량 7.5 ~ 8.5 중량%인 염화황산철 수용액을 얻고, 이렇게 얻어진 염화황산철 수용액을 40~60℃에서 폴리에틸렌옥사이드 2 내지 4 중량부를 1시간 혼합 반응시킴으로써, 1000 중량부의 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 얻는데 있다.

즉, 염화제일철 수용액과, 황산철 수용액, 폴리에틸렌옥사이드를 전술한 수치한정범위 내에서 투입하되, 그 혼합량이 1000 중량부가 되도록 하여야 한다.

일예로, 총철함량 10 ~ 11 중량%인 염화제일철(FeCl₂) 수용액 550 내지 650 Kg와, 총철함량 4 ~ 5 중량%인 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액 347 내지 447 Kg를 혼합 반응시켜, 얻어진 총철함량 7.5 ~ 8.5 중량%인 염화황산철 수용액을 얻고, 이렇게 얻어진 염화황산철 수용액에, 폴리에틸렌옥사이드 2 내지 4 Kg을 혼합 반응시킴으로써 1000 Kg의 폴리염화황산철 수용액을 얻을 수 있다.

후술하는 본 발명에 따른 최적의 실시예에 따르면, 총철함량이 10~11%인 염화제일철(FeCl₂ 함량이 29~33%) 수용액 600㎏과 총철함량이 4~5%인 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액 397㎏을 40℃~60℃에서 6시간 산화 및 중합반응시켜서 총철함량이 7.5~8.5%인 염화황산철 수용액을 얻었고, 이렇게 얻어진 총철함량이 7.5~8.5%인 염화황산철에 상온에서 폴리에틸렌옥사이드 3㎏을 중합반응시킴으로써 본 발명에 따른 1000 Kg의 폴리염화황산철(PCSFe-Poly Chloride Sulfate Ferrum) 수용액을 얻을 수 있었다.

여기서, 염화제일철 수용액의 농도는 총철함량의 수치범위인 10 ~ 11 중량%에 의해 정의되며, 황산철 수용액의 농도도 역시 총철함량의 수치범위인 4 ~　5 중량%에 의해 정의될 것이다.

이들 각각의 총철함량은 염화제일철 수용액 및 황산철 수용액의 혼합 반응에 의해 얻어지는 염화황산철의 총철함량과 함께 염화제일철 수용액 및 황산철 수용액의 혼합양을 결정하는 중요한 요소가 된다.

즉, 염화제일철 수용액과 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액은 서로 상보적인 관계에 있는데, 염화제일철 수용액의 상대양을 늘리면 그에 따라 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액의 상대양이 줄어들 수 있거나 그 반대가 될 수 있는데, 결과적으로 얻어지는 염화황산철 수용액에서 총철함량이 7.5 ~ 8.5 중량%로 될 수 있도록 염화제일철 수용액과 황산철 수용액의 상대적 혼합량을 위 수치범위 내에서 조정할 수 있다.

또한, 1000 중량부의 폴리염화황산철 수용액 대하여, 2 내지 4 중량부의 폴리에틸렌옥사이드를 첨가되어야만 본 발명에 요구하는 가교반응에 의한 강력한 응집력이 얻어질 수 있다. 폴리에틸렌옥사이드가 2 중량부 미만으로 첨가되는 경우에는 이상의 가교반응에 의한 효과를 기대하기 힘들고, 4 중량부 초과하는 양으로 첨가되는 경우 그 효과가 더욱 뛰어날 수도 있겠지만 제품생산비용이 높아지게 되므로 경제성이 떨어진다.

또한, 후술하는 본 발명에 따른 최적의 실시예에 따르면, 이렇게 얻어진 폴리염화황산철 수용액을, 하수처리장내에서 발생되는 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 투입하여 급속교반을 거쳐 고농도의 현탁물질과 용해성 정인산염(Ortho phosphate, PO₄ ³ ^-, HPO₄ ² ^-, H₂PO₄ ^-, H₃PO₄)과 폴리염화황산철(PCSFe-Poly Chloride Sulfate Ferrum)과의 반응으로 형성된 응집반응물을 폴리에틸렌옥사이드(HOCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)nH)의 가교반응에 의한 강력한 응집력으로 현탁물질의 제거기능과 거대 플럭을 형성기능의 상호작용으로 침강성을 증대시켜 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)을 제거할 수 있었다.

[실험 1]

위 실시 예에 따라 제조한 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)의 응집성능에 따른 총인(T-P)제거효과를 시험하기 위해 하수처리장내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 저농도, 일반농도, 고농도 총인(T-P) 혼합액을 대상으로 Jar Test 이용하여 실험을 실시하였다.

응집조건은 교반속도 200rpm, 교반시간 2분, 침전시간 20분으로 하여 상등수를 채취하여 총인(T-P)을 분석하였다.

도 6은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 저농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 총인(T-P)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블이다.

즉. 도 6은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 저농도 혼합액에, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)과, 종래의 무기응집제인 PAC 17% (폴리염화알루미늄) 수용액, POLYTETSU-S 11% 수용액 (시중에서 ㈜폴리테츠-코리아에서 제조 판매하는 무기응집제임), PAC 11% (폴리염화알루미늄 ) 수용액, PACGS 8% (폴리염화글루코사민황산알루미늄) 수용액, 황산알루미늄 7% 수용액을 100 ~ 1,000㎖/ℓ의 주입 농도로 투입하여 총인(T-P) 제거효과를 비교한 그래프이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)이 총인(T-P)제거에 가장 우수한 효과를 보였다.

도 7은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 일반농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 총인(T-P)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블이다.

즉, 도 7은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 일반농도 혼합액에, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)과, 종래의 무기응집제인 PAC 17% (폴리염화알루미늄) 수용액, POLYTETSU-S 11% 수용액 (시중에서 ㈜폴리테츠-코리아에서 제조 판매하는 무기응집제임), PAC 11% (폴리염화알루미늄) 수용액, PACGS 8% (폴리염화글루코사민황산알루미늄) 수용액, 황산알루미늄 7% 수용액을 100 ~ 1,000㎖/ℓ의 주입 농도로 투입하여 총인(T-P) 제거효과를 비교한 그래프이다.

따라서, 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)이 총인(T-P)제거에 가장 우수한 효과를 보였다.

도 8은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 고농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 총인(T-P)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블이다.

즉, 도 8은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 고농도 혼합액에, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)과, 종래의 무기응집제인 PAC 17% (폴리염화알루미늄) 수용액, POLYTETSU-S 11% 수용액 (시중에서 ㈜폴리테츠-코리아에서 제조 판매하는 무기응집제임), PAC 11% (폴리염화알루미늄) 수용액, PACGS 8% (폴리염화글루코사민황산알루미늄) 수용액, 황산알루미늄 7% 수용액을 100 ~ 1,000㎖/ℓ의 주입 농도로 투입하여 총인(T-P) 제거효과를 비교한 그래프이다.

따라서, 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)이 총인(T-P)제거에 가장 우수한 효과를 보였다.

[실험 2]

위 실시 예에 따라 제조한 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)의 응집성능에 따른 SS 제거효과를 시험하기 위해 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 저농도, 일반농도, 고농도 SS 혼합액을 대상으로 Jar Test 이용하여 실험을 실시하였다.

응집조건은 교반속도 200rpm, 교반시간 2분, 침전시간 20분으로 하여 상등수를 채취하여 SS를 분석하였다.

도 9는 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 저농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 부유물(ss)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블이다.

즉, 도 9는 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 저농도 혼합액에, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)과, 종래의 무기응집제인 PAC 17% (폴리염화알루미늄) 수용액, POLYTETSU-S 11% 수용액 (시중에서 ㈜폴리테츠-코리아에서 제조 판매하는 무기응집제임), PAC 11% (폴리염화알루미늄) 수용액, PACGS 8% (폴리염화글루코사민황산알루미늄) 수용액, 황산알루미늄 7% 수용액을 100 ~ 1,000㎖/ℓ의 주입 농도로 투입하여 SS제거효과를 비교한 그래프이다.

따라서, 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)이 SS제거에 가장 우수한 효과를 보였다.

도 10은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 일반농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 부유물(SS)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블이다.

즉, 도 10은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 일반농도 혼합액에, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)과, 종래의 무기응집제인 PAC 17% (폴리염화알루미늄) 수용액, POLYTETSU-S 11% 수용액 (시중에서 ㈜폴리테츠-코리아에서 제조 판매하는 무기응집제임), PAC 11% (폴리염화알루미늄) 수용액, PACGS 8% (폴리염화글루코사민황산알루미늄) 수용액, 황산알루미늄 7% 수용액을 100 ~ 1,000㎖/ℓ의 주입 농도로 투입하여 SS 제거효과를 비교한 그래프이다.

따라서, 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)이 SS 제거에 가장 우수한 효과를 보였다

도 11은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 고농도 기준의 혼합액에 응집제별 투입량에 따른 부유물(ss)농도 변화 테스트를 나타낸 그래프 및 테이블이다.

즉, 도 11은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수를 혼합한 일반농도 혼합액에, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)과, 종래의 무기응집제인 PAC 17% (폴리염화알루미늄) 수용액, POLYTETSU-S 11% 수용액 (시중에서 ㈜폴리테츠-코리아에서 제조 판매하는 무기응집제임), PAC 11% (폴리염화알루미늄) 수용액, PACGS 8% (폴리염화글루코사민황산알루미늄) 수용액, 황산알루미늄 7% 수용액을 100 ~ 1,000㎖/ℓ의 주입 농도로 투입하여 SS 제거효과를 비교한 그래프이다.

도 11에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe 8%)이 SS 제거에 가장 우수한 효과를 보였다.

[실험 3]

위 실시 예에 따라 제조한 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)의 응집성능에 따른 총인(T-P)제거효과를 시험하기 위해 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 주입설비를 갖추고 실시간 현장 투입에 따른 생물학적 처리 전ㆍ후 총인(T-P) 제거효과에 대하여 실험을 실시하였다.

도 12는 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 PSCFe 투입전후의 방류수 총인(T-P)농도 변화를 나타낸 그래프 및 실험 데이터이다.

즉, 도 12는 하수처리장 현장에 실제 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe-Poly Chloride Sulfate Ferrum) 투입 설비를 설치한 후, 만조시간 때 하수처리장 내에서 발생되는 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe-Poly Chloride Sulfate Ferrum)을 주입량 700㎖/ℓ로 투입하여 방류수 전ㆍ후의 총인(T-P) 제거효과를 비교한 그래프이다.

도 12에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 투입하기 전 방류수 총인(T-P) 평균농도는 1.975㎎/ℓ, 투입 후 방류수 총인(T-P) 평균농도는 0.536㎎/ℓ 로, 총인(T-P) 평균 제거 농도는 1.439㎎/ℓ로 약 72.8% 제거되는 효과가 나타났으며, 이후 방류수 총인(T-P)농도는 안정하게 처리됨을 알 수 있었다.

투입전과 투입후 각각 15회 반복하여 총인(T-P)농도를 측정하였다.

위 실시 예에 따라 제조한 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)의 응집성능에 따른 총인(T-P)제거효과를 시험하기 위해 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe-Poly Chloride Sulfate Ferrum) 주입설비를 갖추고 실시간 현장 투입에 따른 방류수 총인(T-P) 및 SS 제거효과에 대하여 실험을 실시하였다.

도 13은 하수처리장 내 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 PSCFe 투입전후의 방류수 부유물(ss)농도 변화를 나타낸 그래프 및 실험 데이터이다.

즉, 도 13은 하수처리장 현장에 실제 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe) 투입 설비를 설치한 후 만조시간 때 하수처리장 내에서 발생되는 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 주입량 700㎖/ℓ로 투입하여 투입 전ㆍ후의 방류수 SS농도 제거효과를 비교한 그래프이다.

따라서, 도 13에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 투입하기 전 만조시간 때 방류수 SS평균농도는 7.0㎎/ℓ이며, 투입 후 방류수 SS평균농도는 2.5㎎/ℓ로 방류수 SS평균 제거농도는 4.5㎎/ℓ로 약 64.2% 제거되는 효과를 나타내었다.

투입전과 투입후 각각 15회 반복하여 SS 평균농도를 측정하였다.

이로부터 폴리염화황산철과 폴리에틸렌옥사이드를 반응시킨 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)을 투입하였을 경우, 하수처리장 내 탈수시설의 반려수, 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수에 다량 함유되어 있는 고농도 현탁물질과 총인(T-P)을 제거하는데 매우 효과적이고 또한, 이로 인해 방류수질의 총인(T-P)과 SS 제거 효율이 뛰어나며 안정적으로 처리할 수 있는 제품임을 확인할 수 있었다.

한편, 하수에 유입되는 오염의 정도가 심해 최종 방류되는 방류수의 총인(T-P)농도가 총인(T-P)평균농도인 1.975㎎/ℓ 초과하거나 SS농도가 SS평균농도인 2.5㎎/ℓ일 때 초과할 때 응집교반조에 투입되는 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)의 양을 더 투입하도록 하며, 총인(T-P)농도와 SS농도가 평균농도 미만일 때에는 설정된 투입량을 변화시키지 않도록 한다.

또 다르게는 탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조에서 발생되는 소화상등수의 혼합비율을 조정함으로써 최종 방류되는 방류수의 농도를 조정할 수도 있다.

즉, 탈수시설의 반려수와 할성오니 소화조의 소화상등수는 유입하수량의 1/30∼35 비율로 응집교반조에 투입되되, 반려수와 소화상등수의 혼합비율은 슬러지의 처리효율을 고려하여 65∼75:25∼35의 비율로 설정되어 있으나, 방류수의 총인농도와 SS농도가 평균농도를 초과하게 되면 51∼64:36∼49의 비율로 응집교반조에 투입하도록 한다.

만약, 반려수와 소화상등수의 혼합비율이 5:5가 되면 슬러지의 처리 효율이 떨어지는 문제가 발생하기 때문에, 이때에는 반려수와 소화상등수의 혼압비욜을 조정하지 않고 총인약품인 폴리염화황산철 수용액(PCSFe)를 더 투입하여야 한다.

한편, 생물반응조 및 소화조와 같은 탱크(T) 내에서는 산화반응과 같은 생화학 반응시 내부 압력에 증가하여 폭발할 우려가 있어 아래와 같은 안전변(100)이 설치된다.

도 14는 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조의 개요도, 도 15는 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조에 설치되는 안전변 개요도이다.

도 14에 도시된 바와 같이 생물반응조는 내부공간이 형성되어 있는 탱크(T)와 상기 탱크(T)의 일측에 최초 침전지로부터 하수가 유입되는 유입관(I)과 상기 탱크(T) 내에서 생화학적 반응에 의해 산화 또는 분해된 해수가 배출되는 배출관(O)으로 구성되고, 일측면의 하부 또는 하면에는 탱크(T)의 내부로 공기를 공급하는 산기장치(S)로 구성되어 있는 것이 특징이다.

상기 탱크(T)의 내부는 무산소조와 호기조로 구회되어 있는 관용의 구성이기에 상세한 설명은 생략하도록 한다.

특히, 생물반응조 탱크(T)의 상면에 탱크(T) 내부에 발생하는 압력을 배출하기 위한 안전변(100)이 장착되어 있다.

상기 안전변(100)은 내부와 연통되는 배기관(110)과, 상기 배기관(110)의 끝단부에 형성되는 플랜지(120)와, 상기 플랜지(120)의 상면에 결합되어 배기관(110)으로부터 내부압력이 배출되는 것을 방지하는 마개(170)로 이루어져 있다.

이때, 상기 플랜지(120)에는 복수 개의 통공이 플랜지(120)의 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 형성되어 있고, 상기 마개(170)에도 플랜지(120)에 형성된 통공에 대응하는 통공이 형성되어 있어, 상기 통공에 볼트(130)를 삽입시키고 플랜지(120)와 마개(170)의 통공을 관통한 볼트(130)의 끝단에는 너트(140)가 체결된다.

상기 볼트(130)는 플랜지(120)의 하부에서 마개(170)의 상부로 돌출되도록 관통하는 것으로, 볼트(130)의 헤드는 접촉되는 플랜지(120)의 하면에 용접으로 체결되어 있다.

그리고 스프링(150)의 중심부가 볼트(130)에 의해 관통되어 너트(140)가 체결됨으로 인해 스프링(150)은 압축되어 있으며, 상기 스프링(150)과 너트(140) 간에는 와셔(160)가 장착되어 있다.

즉, 스프링(150)은 마개(170)와 너트(140) 사이에 장착되되, 볼트(130)에 결합된 너트(140)의 조임시 스프링(150)이 간섭되지 않도록 스프링(150)과 너트(140) 사이에는 와셔(160)가 장착되는 것이다.

따라서, 생물반응조의 탱크(T)의 내부에 설정된 압력이상이 발생하게 되면, 플랜지(120)에 결합된 마개(170)를 밀게 되고, 마개(170)에 의해 스프링(150)을 상부로 압축시키게 되면 플랜지(120)와 마개(170) 사이에 형성된 공간으로 내부압력이 되게 되며, 내부압력이 배출되어 생물반응조의 내부압력이 낮아지면 스프링(150)의 복원력에 의해 마개(170)와 플랜지(120)는 서로 접촉하여 내부압력이 더 이상 배출되지 않게 된다.

상기 안전변(100)은 응축기(120)의 내부에 발생되는 내부압력과 스프링(150)의 복원력에 따라 생물반응조의 상면에 복수 개가 설치될 수도 있다.

도 16 내지 도 18은 본 발명 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조에 설치되는 안전변의 제2실시에 따른 상태도, 도 19는 본 발명 하수처리장 내 탈수시설의 생물반응조에 설치되는 안전변의 제2실시에 따른 마개 개요도이다.

도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이 플랜지(120)의 상부 측으로 배기관(110)이 더 돌출되어 형성되고, 상기 배기관(110)에는 원주방향으로 복수의 관통공(111)이 형성되어 있으며, 상기 마개(170)의 하면에는 플랜지(120)의 상부로 돌출된 배기관(110)이 삽입될 수 있는 삽입공간(171)이 형성되어 있다.

상기 배기관(110)의 끝단부에는 방사형으로 돌출된 복수의 돌출편(112)이 형성되고, 상기 돌출편(112)에는 상하로 관통된 결합홀(113)이 형성되어 있다.

상기 마개(170)의 하면측 테두리면에는 상기 배기관(110)의 돌출편(112)이 삽입될 수 있도록 돌출편(112)에 대응하는 삽입홈(176)이 형성되어 있으며, 삽입홈(176)의 끝단부에는 원주방향으로 형성된 원주홈(177)이 형성되어 있고, 원주홈(177)의 끝단부에는 돌출편(112)이 상하로 이동할 수 있는 여유공간이 형성된 수직홈(178)이 형성되어 있다.

이에 마개(170)와 배기관(110)의 체결관계를 살펴보면, 도 14에 도시된 바와 같이 마개(170)의 삽입홈(176)이 배기관(110)의 돌출편(112)과 동일 수직선상에 위치시켜 결합하고, 도 16에 도시된 바와 같이 마개(170)를 원주홈(177)을 따라 원주방향으로 회전시켜 마개(170)의 수직홈(123-76)에 돌출편(112)이 위치시켜 마개(170)의 결합홀(179)과 돌출편(112)의 결합홀(113) 그리고 플랜지(120)의 결합홀(121)이 동일 수직선상에 위치시키도록 한다.

도 17에 도시된 바와 같이 볼트(130)로서 마개(170)의 결합홀(179)과 돌출편(112)의 결합홀(113) 그리고 플랜지(120)의 결합홀(121)과 스프링(150)의 중심홀을 관통시켜 너트(140)를 체결시키도록 한다.

따라서, 내부 압력에 의해 마개(170)를 상부로 밀게 되면 배기관(110)의 돌출편(112)이 수직홈(178)에 위치하고 있는 관계로 마개(170)는 상부로 수직홈(178)의 깊이만큼 상하로 움직일 수 있게 된다.

한편, 상기 마개(170)의 하면에 형성된 삽입공간(171)에는 추가로 하부로 돌출된 속마개(170)를 형성하되, 상기 속마개(170)는 하부로 갈수록 직경이 줄어들도록 형성하여 마개(170)와 배기관(110)의 체결시 속마개(170)가 배기관(110)의 중공홀로 삽입되도록 함으로써 내부의 가스가 배출될 때 한 번에 많은 양이 배출되는 것을 방지하여 안전성을 더욱 확보하였다.

소화조에도 상기와 같은 안전변의 구성이 장착되며, 동일한 기능을 하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 본 발명에 따른 하수 반려수 내 고농도 현탁물질과 총인(T-P)을 제거하는 방법은 기존 총인(T-P)제거용 응집제에서와 같은 생물학 처리 후 방류수에 약품을 투입시 미 반응된 응집제의 유출과 유입 하수량 전체에 대하여 응집제를 사용함에 따라 약품비용이 과다 소요되는 단점을 보완할 수 있게 된다.

100. 안전변
110. 배기관 111. 관통공 112. 돌출편
113. 결합홀
120. 플랜지 121. 결합홀
130. 볼트
140. 너트
150. 스프링
160. 와셔
170. 마개 171. 삽입공간 172. 삽입홀
173. 스틸볼 174. 스프링 175. 지지볼트
176. 삽입홈 177. 원주홈 178. 수직홈
179. 결합홀
C. 속마개 P. 패킹

Claims

탈수시설로부터 배출되는 반려수와 소화조로부터 배출되는 소화상등수가 응집교반조에서 폴리염화황산철 수용액과 함께 혼합되어 1차 고농도 현탁물질과 고농도 총인이 제거된 후, 하수에 방출되어 하수와 함께 최초침전지, 생물반응조, 최종침전지를 거쳐 최종 현탁물질과 총인이 제거되어 방류되는 폴리염화황산철을 이용한 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)의 제거 방법에 있어서,
상기 폴리염화황산철은 염화제이철(FeCl3) 수용액과, 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액을 혼합 반응시켜 얻어지는 것으로, 총 철함량 10 ~ 11 중량%인 염화제일철(FeCl2) 수용액 550 내지 650 중량부와, 총 철함량 4 ~ 5 중량%인 황산철(황산제일철과 황산제이철의 혼합물) 수용액 347 내지 447 중량부를 혼합 반응시켜, 얻어진 총 철함량 7.5 ~ 8.5 중량%인 염화황산철 수용액에, 폴리에틸렌옥사이드 2 내지 4 중량부를 혼합 반응시켜서, 얻어진 1000 중량부의 폴리염화황산철 수용액으로 하되,
상기 탈수시설의 반려수와 소화조에서 발생되는 소화상등수의 혼합비율을 조정함으로써 최종 방류되는 방류수의 농도를 조정할 수 있는 것으로,
탈수시설의 반려수와 활성오니 소화조의 소화상등수는 유입하수량의 1/30~35 비율로 응집교반조에 투입되되, 반려수와 소화상등수의 혼합비율은 슬러지의 처리효율을 고려하여 65~75:25~35의 비율로 설정되어 있으며, 방류수의 총인농도와 SS농도가 평균농도를 초과하게 되면 51~64:36~49의 비율로 응집교반조에 투입하도록 하며,
생물반응조 탱크(T) 내에서는 생화학 반응시 내부 압력에 증가하여 폭발할 우려가 있어 안전변(100)이 설치되되,
상기 생물반응조는 내부공간이 형성되어 있는 탱크(T)와, 상기 탱크(T)의 일측에 최초 침전지로부터 하수가 유입되는 유입관(I)과, 상기 탱크(T) 내에서 생화학적 반응에 의해 산화 또는 분해된 해수가 배출되는 배출관(O)으로 구성되고, 일측면의 하부 또는 하면에는 탱크(T)의 내부로 공기를 공급하는 산기장치(S)로 구성되어 있는 것이며,
상기 생물반응조 탱크(T)의 상면에 탱크(T) 내부에 발생하는 압력을 배출하기 위한 안전변(100)이 장착되어 있으며,
상기 안전변(100)은 내부와 연통되는 배기관(110)과, 상기 배기관(110)의 끝단부에 형성되는 플랜지(120)와, 상기 플랜지(120)의 상면에 결합되어 배기관(110)으로부터 내부압력이 배출되는 것을 방지하는 마개(170)로 이루어져 있는 것으로,
상기 플랜지(120)에는 복수 개의 통공이 플랜지(120)의 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 형성되어 있고, 상기 마개(170)에도 플랜지(120)에 형성된 통공에 대응하는 통공이 형성되어 있어, 상기 통공에 볼트(130)를 삽입시키고 플랜지(120)와 마개(170)의 통공을 관통한 볼트(130)의 끝단에는 너트(140)가 체결되며,
상기 볼트(130)는 플랜지(120)의 하부에서 마개(170)의 상부로 돌출되도록 관통하는 것으로, 볼트(130)의 헤드는 접촉되는 플랜지(120)의 하면에 용접으로 체결되어 있으며,
스프링(150)의 중심부가 볼트(130)에 의해 관통되어 너트(140)가 체결됨으로 인해 스프링(150)은 압축되어 있으며, 상기 스프링(150)과 너트(140) 간에는 와셔(160)가 장착되어 있는 것으로,
스프링(150)은 마개(170)와 너트(140) 사이에 장착되되, 볼트(130)에 결합된 너트(140)의 조임시 스프링(150)이 간섭되지 않도록 스프링(150)과 너트(140) 사이에는 와셔(160)가 장착되는 것을 특징으로 하는 하수처리장 내 폴리염화황산철을 이용한 고농도의 현탁물질과 총인(T-P)의 제거 방법