KR101795694B1

KR101795694B1 - 도장폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101795694B1
Application number: KR1020170087932A
Authority: KR
Inventors: 남궁엽
Original assignee: 남궁엽
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2017-12-01

Abstract

일 실시예에 의하여, 본 발명에서는 역삼투법을 이용하여 도장 폐수를 정수하고, 도장 폐수를 정수하는 과정에서 발생한 슬러지를 저감시키는 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 장치 및 방법이 개시된다.

Description

도장폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 장치 및 방법{RO PLANT TREATMENT APPARATUS OF GYMNASIUM WASTE-WATER AND METHOD THEREOF}

본 발명은 폐수의 정수에 관한 것이다. 보다 자세하게는 알오(RO, Reverse Osmosis) 플랜트 수처리 장치 및 알오 플랜트 수처리 장치를 이용한 정수 방법에 관한 것이다.

도장 폐수는 다량의 혈액을 함유하기 때문에 강한 선혈색(鮮血色)을 나타내고 안백성 물질에 기인하는 BOD가 높으며 동물의 미소화물 및 분변성분에 의한 부유물질도 다량 함유된 폐수로서, 일반적으로 노르말헥산추출물질 량으로서 규제되어 30ppm 이하로 하지 않으면 않된다.

역삼투막은 지지층(두께 50㎛)과 분리기능을 가지는 활성층(두께 0.2㎛)으로 구성되어 있으며 역삼투 현상을 이용하여 용매와 용질을 분리하는 막이다. 염수와 담수 같이 농도차가 있는 용액을 반투막으로 분리해 놓고 일정시간이 지나면 저농도 용액의 물이 고농도 쪽으로 이동하여 수위에 차이가 나게 된다.

바로 이러한 현상이 "삼투" 현상이며 이때 발생하는 수위의 차이가 삼투압이다. 이때 고농도 용액에 삼투압 이상의 압력을 가하면 저농도 용액쪽으로 물이 이동하게 되는데 이러한 현상을 "역삼투(Reverse Osmosis)"현상이라 한다. 그리고 이 원리를 이용한 설비를 역삼투 설비라 한다. 유체중에 포함되어 있는 저분자에서 고분자 물질등의 용질과 입자에 이르기까지 불순물을 적합한막을 이용하여 분리하는 것으로서 일반적인 여과개념이다. 막분리는 다른 정제공정에 비하여 가장 우수한 경제성을 보인다. 용매와 분자크기가 다른 2가지 이상의 용질이 함유된 유체로부터 일부 용질만 제거하는 방법으로 고분자 물질의 정체에 효과적이다. UF만의 우수한 특성이며 일반 투석법에 비하여 시간과 경비가 크게 절감된다. 용매와 용질로 구성된 유체중에서 용매를 제거 시킴으로써 용질을 농축, 회수하는 방법으로서 막분리법만으로는 100%의 고형분 회수가 어려우므로 2차 농축장치가 필요하고, 농도에 따른 여액량 변화를 고려하여 경제성 있는 운전과 System 설계가 필요하다.

역삼투막의 분리 특성 상 무기물은 유기물보다 잘 분리되고, 전해질은 비전해질 보다 잘 분리되고, 전해질의 경우 하전이 높으면 분리성이 높다. (3가 이온 > 2가 이온 > 1가 이온). 무기이온 제거율은 그 이온 특유의 수화수, 수화이온 반경에 따라 영향을 받고 수화이온 반경이 큰 이온은 잘 제거된다.

다만, 역삼투막은 유입수의 온도, pH등의 성질에 따라 운전이 제한되고, 농축수의 최종처리가 필요하고, 새로운 공정에 적용할 경우에는 실험이 필요하며, 초기 투자비가 기존처리 시설보다 많이 드는 바, 이에 대한 보완이 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1340059호 (2013.12.09 등록)

본 발명의 기술적 과제는 정수 기능이 보강된 알오플랜트 수처리 장치를 제공함에 있다.

일 개시에 의하여, 본원발명은 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법을 제공할 수 있다. 본 방법은, 동물의 미소화물 및 분변 성분에 의한 부유물질을 포함하는 BOD 1200mg/L 이상의 도장 폐수를 호퍼로 유입하고, 유입된 도장 폐수의 온도를 3℃ 내지 30℃로 유지하는 도장 폐수 유입 단계, 유입된 도장 폐수의 유량이 2.3㎥ 내지 2.6㎥ 사이로 유입되도록 조정하는 유량 조정 단계, 폐수에 탄산칼슘 0.5 내지 2 중량%를 주입하고 혼합하여 폐수의 산도를 pH 4 이상으로 조정하고, 산도가 조정된 폐수를 20분이하의 시간 동안 식힌 다음 배출하는 제 1 pH 조정 단계, 산도를 pH 4 이상으로 조정한 폐수를 공급받고, 공급받은 폐수를 3℃ 이상 20℃ 이하의 온도의 수조에서 1시간 미만으로 보관하는 제 1 차 수조 처리 단계, 제 1 차 수조 처리 단계에서 유입된 폐수에 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 20 내지 45 중량 %인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 20 내지 45 중량 %인 염산220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하여 제 1 혼합물을 생성하고, 제 1 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 3 내지 14 시간 동안 유지시킨 후, 산화알루미늄의 농도가 5 내지 15 중량 %이고 황산이온의 농도가 10 내지 50 중량 %인 알루미늄황산염과 물을 수산화알루미늄 100 중량부에 대한 1 내지 5 중량부와 35 내지 40 중량부의 비율로 혼합한 2차 혼합물을 생성시켜 인을 제거함으로써 폐수의 pH농도를 5 이상으로 조정하는 제 2 pH 조정 단계, pH 농도가 5 이상으로 조정된 폐수를 외벽과 내벽이 10°내지 20°사이의 기울기를 갖는 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 폐수를 침전물과 침전수로 분리시키는 침전 단계, 침전단계를 거친 침전수를 공급받고, 공급받은 침전수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 2 차 수조 처리 단계, 제 2 차 수조 처리된 침전수를 운전 압력이 5 내지 30기압 범위인역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 여과처리 후 발생한 침전수를 CDI에서 축전식 탈염 처리하여 이온성 물질을 제거하고, 이온성 물질이 고농도로 농축된 침전수를 막분리조 전단에 공급함으로써 정삼투 현상에 의하여 막 분리조 내의 역삼투막을 역세시켜 제 1 처리수를 발생시키는 막여과 단계, 막여과 단계를 거친 제 1 처리수를 공급받고, 공급받은 제 1 처리수를 0℃ 이상 8℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 3 차 수조 처리 단계, 제 1 처리수를 제 3차 수조 내부에 설치된 모래 여과조에 통과시켜, 침전수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 모래 여과조에 의하여 흡착되게 하는 모래 여과 단계, 모래 여과조의 하단에 설치되어 모래 여과를 거친 제 1 처리수가 분말 활성탄이 일정한 두께로 적충되어 이루어지는 분말 활성탄 여과조를 통과하도록 하여, 제 1 처리수에 포함된 오염물질을 분말 활성탄에 의하여 흡착되게 하는 활성탄 여과 단계, 제 1 처리수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 공급받아 제 1 처리수에 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도하여 제 2 처리수를 발생시키는 산소 용해 단계, 산소 용해 단계를 거친 제 2 처리수를 RO필터를 통한 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과한 제 2 처리수를 제 1 농축 수조로 공급하고, 제 1 농축 수조에 공급된 제 2 처리수를 제 1 여과필터를 통해 제 2 농축 수조로 외부로 배출하는 제 1 RO 단계, 제 1 여과필터를 통해 통과한 제 2 처리수를 제 2 여과필터를 통해 정류하고, 정류된 제 2 처리수가 CODMn 60ppm이하, T-N 30ppm 이하의 기준인 경우 제 3 처리수로 분류하여 외부로 배출하는 제 2 RO단계, 제 2 RO 단계를 통과한 제 3 처리수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 4 시간 이상 6 시간 이하의 시간 동안 보관한 후 외부로 배출하는 제 4 차 수조 처리 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본원발명은 침전단계에서 발생된 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 슬러지 농축 단계 및 슬러지에 양이온성(cationic) 고분자 물질을 포함하는 슬러지 탈수제를 주입한 후, 믹서를 이용하여 슬러지를 교반하여 탈수 시키는 슬러지 탈수 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본원발명은 슬러지 저감 단계를 더 포함하며, 슬러지 저감 단계는, 1톤 용량의 제 1 발효부에서 효소제 10kg, 배양액 60~80kg에 물을 첨가하여 포함하는 혼합물의 pH농도가 4가 될 때까지 혼합하여 제 1 발효액을 제조하는 단계, 제 1 발효액을 5톤 용량의 제 2 발효부에 제 1 발효액 180~220kg, 배양액 60~80kg에 물을 첨가하여 혼합물의 pH농도가 4가 될 때까지 혼합하여 제 2 발효액을 제조하는 단계 및 제 2 발효액을 슬러지 호퍼에 투입하여 탈수된 슬러지를 분해하여 저감시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 개시에 의하여 슬러지 저감 단계는, 과산화수소(H₂O₂), 차아염소산소다(NaClO), 이산화염소(ClO₂), 오존(O₃) 또는 염소(Cl₂) 중 어느 하나를 선택하고, pH 1 내지 3의 범위에서 선택한 황산을 포함하는 산화제를 혼합하여 산화 환원전위 값이 +800~+1,100㎷ 범위가 되도록 생성한 탈취액을 슬러지 호퍼로 주입하여 슬러지의 악취성분을 제거하는 탈취 처리 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 제 2 RO 단계를 통과한 제 2 처리수의 일부를 증발 농축기로 배출시키는 단계, 증발 농축기의 내부를 80℃ 내지 120℃ 온도 및 50bar의 내부 압력으로 10시간 유지하는 단계, 증발 농축기를 통해 배출된 제 2 처리수에 200℃ 이상의 열을 가하여 건조시키는 단계 및 제 2 처리수가 건조된 후 남은 건조 케이크를 배출시키는 단계를 포함할 수 있다.

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본 발명에 따르면 도장폐수를 정수하여 수처리할 수 있다.

발명에 따른 수처리 장치는 나노역삼투 막여과 공정에서 발생하는 다량의 농축수를 CDI를 이용하여 처리함으로써 이온성 오염물질 제거율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, CDI에서 발생하는 CDI 농축수를 상기 나노 역삼투막에 정삼투압이 발생되도록 사용함으로써 나노 역삼투막의 역세정을 가능하게 하는 장점이 있다. 이를 통해 나노 역삼투막의 회수율을 향상시킬 수 있는 동시에 나노여과막/역삼투막의 화학 세정 주기를 늘릴 수 있어 장기 운전의 상승 효과를 구현할 수 있으며, CDI의 전기적 탈착과정에서 발생하는 에너지를 축전하는 것과 이를 자가공급에 사용함으로써 에너지 효율을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 폐수처리 시설의 공정도의 일 예이다.
도 2는 일 실시예에 의하여 본원발명의 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법의 흐름을 설명하기 위한 도시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 알오 플랜트 수처리 장치를 포함하는 이동식 정수장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이제부터, 본발명에 따른 알오플랜트 수처리 장치를 설명한다

전처리란 역삼투막에 나쁜 영향을 미치는 물질을 미리 제거하는 것으로 물지적 방법과 원수의 성질을 조정하는 화학적 방법이 있다.

원수의 탁도, SDI, COD등 농도에 따라 응집침전, 응집여과, 모래여과 등을 조합하여 사용하기도 한다.

전처리 목적은 원수중의 현탁물질 제거와 막성능을 저하시키는 물리적, 화학적 요소 제거 및 조정으로 막 표면의 파울링(Fouling, 눈막힘), 스케일 방지가 있다. 파울링 제어는 미세모래, 미생물, 콜로이드성 물질, 유지 등 제어를 말하고, 스케일, 슬라임 제어는 경도성분(Ca, Mg 등 2가 이온), 온도 등 제어를 말한다.

제어대상 항목은 부유물질, 연안 해역의 조류, 미생물, Ca, Mg, 실리카 등 스케일 형성 물질 및 수온, pH 등이 있다.

전처리 방법은 물리적 방법과 화학적 방법이 있으며, 일반적으로 물리적 방법과 화학적 방법을 병행 처리한다.

여과기 배치 순서는 : 다층여과기 단층여과기 마이크로 필터 역삼투막이 있다. 일 예로, 다층여과기는 안트라사이트 + 여과사 + 가네트로 구성되며, 다른 예로, 단층여과기는 여과사로 구성된다. 이때, 여과는 마이크로 플록 급속여과(여과 속도(LV)는 20㎥/㎡?hr)일 수 있다.

물리적 처리 방법은 응집, 여과, 흡착 등에 의하여 부유성 현탁물질 등을 제어또는, 급속여과, 카트리지식 필터, MF, UF막 등 적용이 있다.

화학적 처리 방법은 pH 조절제, 염소 등의 산화 및 환원을 통한 스케일 및 미생물 등 제어 및 응집제, PH조정제, 중화제, 스케일 방지제, 염소 등을 주입이 있다다. 이때 여과는 스케일 및 미생물 제거가 있다.

약품 사용은 원수의 pH, 탁도, SDI, COD, 잔류염소량 등의 농도에 따라 종류와 사용량을 달리한다. 주입 약품은 차아염소산나트륨 (Naocl), 염화제이철 (FeCl3), 황산(H2SO4), 환원제 (SBS), 스케일방지제(SHMP), 수산화나트륨(NaOH) 가 있다.

급속응집침전여과는 여과공정 전단에 응집침전조를 거친후 압력식 급속여과기에서 여과하는 방식을 말하며, 응집침전처리에서 응집제의 주입량은 침전공정에서 최대효과를 얻을 수 있도록 결정 한다. Clarifier의 경우는 혼합, 응집, 침전의 세 공정을 단일 설비내에서 이루어지도록 한 시설이며 고탁도에 적용된다.

마이크로플록 여과법은 여과기에서 여과효과가 최적이 되도록 여과기 전단에 응집제를 주입하여 응집침전과 급속여과를 동시에 행하는 여과방식이다. 일반적으로 역삼투법 해수담수화시설 전처리로는 압력식 여과장치를 이용한 마이크로플록 여과법을 많이 사용된다. 응집조 및 침전조가 필요없기 때문에 설치면적을 절약할 수 있고, 통수(通水)선속도가 10~15 m/h 로서, 압력여과식보다 2배 정도 크며, 응집제의 사용량을 줄일 수 있다

마이크로여과법의 설계 시 부유물질이 많은 원수에 적용할 수 없고, 역세정 선속도는 40~45 m/h 정도 요구되므로 대량의 역세펌프와 다량의 역세수가 필요하며, 공기역세용 브로아가 필요하다.

도 1은 본 발명에 적용되는 폐수처리 시설의 공정도의 일 예이다. 도장 폐수가 투입되어 이를 여과하고 정수하여 배출되는 일련의 절차를 나타낸다.

화력발전이나 원자력발전의 냉각수로 바닷물이 많이 이용되고 있으나, 바닷물을 냉각수로 다량 사용 하면 주변의 해수농도가 변화하여 해역의 생물자원에 많은 영향을 주게 되므로 사전에 충분한 조사와 대책이 요 구되며, 양질의 용수를 필요로 하는 일반 중소기업의 경우, 입지적 조건이나 생산제품의 특성때문에 염분이 포 함된 바닷물을 공업용수로 사용하기에는 적합하지 않은 경우도 있다.

한편, 수도시설이 미비하거나 강수량이 부족한 지역 또는 재해지역으로서 상수원이 오염된 곳에서는 식수를 사 용하기 위해서는 지층이나 하천의 물을 정수하여야 할 필요가 있다. 이 경우 적절한 시간내에 현지에서 정수장 치가 운영되어야 하며, 다수인원을 대상으로 하므로 대량으로 급수할 수 있어야 한다.

또한, 정수장치에 사용되는 멤브레인 필터의 경우 오랜 시간 사용시 표면이 음, 양이온 등으로 오염되어 정수능력이 떨어지게 되므로 역세척이 필요한데, 이때마다 밸브를 조절하여 역세척해야 하는 번거로움이 있으며, 종래 의 이동식 정수장치는 설치된 지역에 고장이나 긴급상황에 대비하여 관리자가 항상 대기하고 있어야 하는 문제점이 있다.

도 2는 일 실시예에 의하여 본원발명의 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법의 흐름을 설명하기 위한 도시도이다.

일 개시에 의하여, 본원발명은 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법을 제공할 수 있다. 본 방법은, 동물의 미소화물 및 분변 성분에 의한 부유물질을 포함하는 BOD 1200mg/L 이상의 도장 폐수를 호퍼로 유입하고, 유입된 도장 폐수의 온도를 3℃ 내지 30℃로 유지하는 도장 폐수 유입 단계(S101)를 포함할 수 있다.

유입된 도장 폐수의 유량이 2.3㎥ 내지 2.6㎥ 사이로 유입되도록 조정하는 유량 조정 단계(S102)를 포함할 수 있다.

폐수에 탄산칼슘 0.5 내지 2 중량%를 주입하고 혼합하여 폐수의 산도를 pH 4 이상으로 조정하고, 산도가 조정된 폐수를 20분이하의 시간 동안 식힌 다음 배출하는 제 1 pH 조정 단계(S103)를 포함할 수 있다.

산도를 pH 4 이상으로 조정한 폐수를 공급받고, 공급받은 폐수를 3℃ 이상 20℃ 이하의 온도의 수조에서 1시간 미만으로 보관하는 제 1 차 수조 처리 단계(S104)를 포함할 수 있다.

제 1 차 수조 처리 단계(S104)에서 유입된 폐수에 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 20 내지 45 중량 %인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 20 내지 45 중량 %인 염산220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하여 제 1 혼합물을 생성하고, 제 1 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 3 내지 14 시간 동안 유지시킨 후, 산화알루미늄의 농도가 5 내지 15 중량 %이고 황산이온의 농도가 10 내지 50 중량 %인 알루미늄황산염과 물을 수산화알루미늄 100 중량부에 대한 1 내지 5 중량부와 35 내지 40 중량부의 비율로 혼합한 2차 혼합물을 생성시켜 인을 제거함으로써 폐수의 pH농도를 5 이상으로 조정하는 제 2 pH 조정 단계(S105)를 포함할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 단계(S105)의 반응 과정을 통해 제조된 상태의 알루미늄 염화물은 단순하게 알루미늄의 에칭과정에서 발생되는 알루미늄과 염화물의 혼합에 따른 단순 혼합물로써 안정화되지 않은 상태의 알루미늄 염화물이다.

따라서, 전술한 바와 같은 단계(S105)의 반응 과정을 통해 제조된 불안정한 상태의 알루미늄 염화물은 처리효율이 현저하게 떨어져 고품질의 폴리염화알루미늄을 생산할 수 없었으며, 생산이 되더라도 생산원가의 상승을 가져와 경제성을 유지할 수 없다는 단점이 있다.

그러므로, 전술한 바와 같은 단계(S105)의 반응 과정을 통해 제조된 분안정한 상태의 알루미늄 염화물을 안정화시키기 위하여 알루미늄 염화물에 황산이온(SO₄ ^2-)의 결합을 완성시켜 알루미늄 염화물의 안정화를 통한 처리효율의 향상과 일정한 품질을 유지할 필요성이 있다. 단계(S105)이후의 과정은 알루미늄 염화물을 안정화시키는 과정이다. 단계(S105)에서 제조된 불안정한 상태의 알루미늄 염화물에 알루미늄황산염과 물(H₂O)을 일정 비율로 혼합하여 2차 혼합물을 조성하되 알루미늄황산염과 물(H₂O)의 비율은 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 100 중량부에 대하여 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 5～17%이고 황산이온(SO₄ ^2-)의 농도가 10～50 중량 %인 알루미늄황산염 1～5 중량부와 물(H₂O) 35～40 중량부의 비율로 혼합한다.

2차 혼합물 조성 과정은 불안정한 상태의 알루미늄 염화물에 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 5～17%이고 황산이온(SO₄ ^2-)의 농도가 10～50 중량 %인 알루미늄황산염과 물(H₂O) 각각을 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 100 중량부에 대한 1～5 중량부와 35～40 중량부의 비율로 혼합하여 2차 혼합물을 조성한다.

다시 말해서, 본 발명을 구성하는 단계 과정은 알루미늄 염화물에 알루미늄황산염과 물(H₂O)을 혼합한 2차 조성물을 일정온도와 반응시간으로 알루미늄 염화물을 안정화시키는 것으로, 이러한 단계과정(S105)은 혼합 조성된 2차 혼합물을 일정 온도조건하에서 교반시키는 가운데 반응시켜 알루미늄 염화물 속에 황산이온(SO₄ ^2-)의 결합을 완성시킴으로써 안정화된 상태의 알루미늄 염화물을 제조하게 된다.

그리고, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성의 단계(s105)을 통해 30～80℃의 온도 조건하에서 0.5～3시간 동안 35～90rpm의 교반속도로 교반시키는 가운데 반응되어 알루미늄 염화물 속에 황산이온(SO₄ ^2-)의 결합이 완성되어 안정화된 상태의 저염기성 폴리염화알루미늄(Polyaluminum Chloride: PAC)은 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도 9～15 중량 %, 염기도 0.1～35 중량 % 및 황산이온(SO₄ ^2-)의 농도는 0.001～3.5 중량 %를 만족한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 인 제거 능력이 향상된 저염기성 폴리염화알루미늄(Polyaluminum Chloride: PAC)은 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 50～65 중량 %인 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 100 중량부에 대하여 농도가 30～35 중량 %인 염산(HCl) 220～400 중량부의 비율로 1차 혼합물을 조성하여 일정 온도조건하에서의 반응을 통해 알루미늄 염화물을 제조한 다음, 제조된 알루미늄 염화물에 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 5～17%이고 황산이온(SO₄ ^2-)의 농도가 10～50 중량 %인 알루미늄황산염과 물(H₂O) 각각을 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 100 중량부에 대한 1～5 중량부와 35～40 중량부의 비율로 2차 혼합물을 조성하여 일정 온도조건하에서 교반시키는 가운데 반응시켜 알루미늄 염화물 속에 황산이온(SO₄ ^2-)의 결합을 완성시킴으로써 안정화된 상태의 알루미늄 염화물인 본 발명에서 제조하고자 하는 저염기성 폴리염화알루미늄(Polyaluminum Chloride: PAC)을 제조한다.

다음으로, pH 농도가 5 이상으로 조정된 폐수를 외벽과 내벽이 10°내지 20°사이의 기울기를 갖는 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 폐수를 침전물과 침전수로 분리시키는 침전 단계, 침전단계를 거친 침전수를 공급받고, 공급받은 침전수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 2 차 수조 처리 단계(S106)를 포함할 수 있다.

제 2 차 수조 처리된 침전수를 운전 압력이 5 내지 30기압 범위인역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 여과처리 후 발생한 침전수를 CDI에서 축전식 탈염 처리하여 이온성 물질을 제거하고, 이온성 물질이 고농도로 농축된 침전수를 막분리조 전단에 공급함으로써 정삼투 현상에 의하여 막 분리조 내의 역삼투막을 역세시켜 제 1 처리수를 발생시키는 막여과 단계(S107)를 포함할 수 있다.

막여과 단계(S108)를 거친 제 1 처리수를 공급받고, 공급받은 제 1 처리수를 0℃ 이상 8℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 3 차 수조 처리 단계(S109)를 포함할 수 있다.

제 1 처리수를 제 3차 수조 내부에 설치된 모래 여과조에 통과시켜, 제 1 처리수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 모래 여과조에 의하여 흡착되게 하는 모래 여과 단계(S110)를 포함할 수 있다.

모래 여과조의 하단에 설치되어 모래 여과를 거친 제 1 처리수가 분말 활성탄이 일정한 두께로 적충되어 이루어지는 분말 활성탄 여과조를 통과하도록 하여, 제 1 처리수에 포함된 오염물질을 분말 활성탄에 의하여 흡착되게 하는 활성탄 여과 단계(S111)를 포함할 수 있다.

제 1 처리수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 공급받아 제 1 처리수에 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도하여 제 2 처리수를 발생시키는 산소 용해 단계(S112)를 포함할 수 있다.

산소 용해 단계(S112)를 거친 제 2 처리수를 RO필터를 통한 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과한 제 2 처리수를 제 1 농축 수조로 공급하고, 제 1 농축 수조에 공급된 제 2 처리수를 제 1 여과필터를 통해 제 2 농축 수조로 외부로 배출하는 제 1 RO 단계(S113)를 포함할 수 있다.

또한, 제 1 여과필터를 통해 통과한 제 2 처리수를 제 2 여과필터를 통해 정류하고, 정류된 제 2 처리수가 CODMn 60ppm이하, T-N 30ppm 이하의 기준인 경우 제 3 처리수로 분류하여 외부로 배출하는 제 2 RO단계(S114)를 포함할 수 있다.

제 2 RO 단계(S114)를 통과한 제 3 처리수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 4 시간 이상 6 시간 이하의 시간 동안 보관한 후 외부로 배출하는 제 4 차 수조 처리 단계(S115)를 포함할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

일 개시에 의하여, 본원발명은 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 장치를 제공할 수 있으며, 본 장치는 동물의 미소화물 및 분변 성분에 의한 부유물질을 포함하는 BOD 1200mg/L 이상의 도장 폐수를 호퍼로 유입하고, 유입된 도장 폐수의 온도를 3℃ 내지 30℃로 유지하는 도장 폐수 유입부(1001)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 유입된 도장 폐수의 유량이 2.3㎥ 내지 2.6㎥ 사이로 유입되도록 조정하는 유량 조정부(1002)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 폐수에 탄산칼슘 0.5 내지 2 중량%를 주입하고 혼합하여 폐수의 산도를 pH 4 이상으로 조정하고, 산도가 조정된 폐수를 20분이하의 시간 동안 식힌 다음 배출하는 제 1 pH 조정부(1003)를 포함할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 산도를 pH 4 이상으로 조정한 폐수를 공급받고, 공급받은 폐수를 3℃ 이상 20℃ 이하의 온도의 수조에서 1시간 미만으로 보관하는 제 1 차 수조 처리부(1004)를 포함할 수 있다.

또한, 제 1차 수조 처리부(1004)에서 유입된 폐수에 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 20 내지 45 중량 %인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 20 내지 45 중량 %인 염산 220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하여 제 1 혼합물을 생성하고, 제 1 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 3 내지 14 시간 동안 유지시킨 후, 산화알루미늄의 농도가 5 내지 15 중량 %이고 황산이온의 농도가 10 내지 50 중량 %인 알루미늄황산염과 물을 수산화알루미늄 100 중량부에 대한 1 내지 5 중량부와 35 내지 40 중량부의 비율로 혼합한 2차 혼합물을 생성시켜 인을 제거함으로써 폐수의 pH농도를 5 이상으로 조정하는 제 2 pH 조정부(1005)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는, pH 농도가 5 이상으로 조정된 폐수를 외벽과 내벽이 10°내지 20°사이의 기울기를 갖는 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 폐수를 침전물과 침전수로 분리시키는 침전부, 침전부를 통해 침전 단계를 거친 침전수를 공급받고, 공급받은 침전수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 2 차 수조 처리부(1007)를 포함할 수 있다.

제 2 차 수조 처리된 침전수를 운전 압력이 5 내지 30기압 범위인역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 여과처리 후 발생한 침전수를 CDI에서 축전식 탈염 처리하여 이온성 물질을 제거하고, 이온성 물질이 고농도로 농축된 침전수를 막분리조 전단에 공급함으로써 정삼투 현상에 의하여 막 분리조 내의 역삼투막을 역세시켜 제 1 처리수를 발생시키는 막여과부(1008)를 포함할 수 있다.

이때, 막 여과부(1008)는 막분리조(20)에서 원수를 처리한다.

상기 전처리조(10)는 정밀여과막 및 한외여과막 중에서 선택된 어느 하나의 미세여과막을 포함할 수 있다.

나노여과막은 역삼투와 한외여과의 중간 영역으로 1 내지 수십 nm 크기로서 분자량이 수백 에서 수천 달톤(dalton)에 이르는 작은 무기물이나 저분자 물질의 분리에 사용되는 것으로 농축수에서 스케일을 유발시키는 칼슘, 마그네슘과 같은 2가 양이온 및 이와 침전반응을 일으키는 음이온을 선택적으로 제거할 수 있다. 상기 나노여과막은 0.1 내지 5 nm의 기공크기를 가지는 것을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드(polyamide)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 나노여과막의 모듈은 바람직하게는 나권형인 것일 수 있다.

역삼투막은 이온 및 분자크기가 10Å 이내인 용질을 분리할 수 있는 막분리 공정을 실시할 수 있다. 이때, 상기 막분리 공정에서는 고농도 용액 측에 삼투압보다 높은 압력을 가해 물만을 분리막을 통과하도록 하는 역삼투막을 사용할 수 있다. 역삼투막에서의 운전 압력은 염의 농도와 회수율에 따라 5 내지 30 기압 범위이며, 역삼투막을 이용한 처리는 유기 고분자의 유전율(dielectric) 상수가 낮기 때문에 용존 염이 막표면에 잘 흡착되지 않을　뿐 아니라 정밀여과 또는 한외여과에서와 같이 유기물에 의한 막오염 현상이 작으므로 막의 수명을 연장시킬 수 있다. 상기 역삼투막은 고압에서 견딜 수 있는 기계적 물성 및 염소 및 용존 염에 대한 내화학성을 가져야 한다. 이러한 역삼투막으로는 유기고분자로서, 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리술포네이트(Polysulfonate), 폴리아미드(Polyamide) 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 역삼투막의 모듈(Module)은 관형, 나권형, 중공사막형, 평막형 등을 사용할 수 있다.

상기 막여과부(1008)에서 발생되는 처리수는 막여과부(1008)후단의 CDI로 이송되어 처리될 수 있다. 상기 CDI는 서로 이격되며 교번하여 적층 배치된 적어도 하나의 음전극 및 양전극을 구비하여 이온 물질을 흡착할 수 있는 축전 탈이온화 스택을 포함하는 것으로서, 축전 탈 이온화 방식(Capacitive deionization)을 이용한 것이다. 상기 축전 탈 이온화 방식은 탄소체의 높은 전기 전도도와 흡착 용량을 이용하고 단순 전위 역전에 의한 탈착 및 전극 흡착제의 재생이 용이하다. 또한, 다공성의 탄소전극을 스택(stack) 형태로 구성함으로써 수중에 포함되는 이온 상태의 염을 제거하는 기술로 이온교환, 역삼투, 전기투석 및 증발법에 비해 오염이 적으며 에너지 소요가 훨씬 낮은 장점이 있다.

상기 축전 탈 이온화 스택은, 원수에 포함된 음이온 및 양이온이 축전 탈 이온화 스택을 구성하고 있는 친수성의 다공성 탄소 전극 층 사이를 통과할 수 있도록 한다. 이때, 다공성 탄소 전극에 약 1.0 ~ 2.0 V의 미량의 전압을 인가함으로써 수중에 포함되는 용존 무기이온과 탄소 전극 간의 전기적 특성을 이용하여 매질 속의 무기성 이온 성분을 흡착 제거한다. 예를 들면, 두 탄소 전극 사이의 정전기력에 의해 양전극(Anode)에는 Cl^-와 같은 음이온이 흡착되고, 음전극(Cathode)에는 Na⁺ 와 같은 양이온이 이동하여 서로 대전을 이루어 원수 내의 이온성 오염물질을 효과적으로 제거하게 된다.

또한, 양전극과 음전극에 대전되어 흡착된 이온 성분들은 수중의 이온 성분을 제거하는 흡착 후 전류 인가를 하지 않거나 역전류를 인가하여 전극에 흡착되어 있던 이온 성분을 매질과 함께 배출될 수 있다.

상기 축전 탈 이온화 스택의 또 다른 구현예로 복수의 전극들이 서로 이격되어 배치되며, (+) 전원이 인가되는 친수성으로 개질되는 복수의 양전극과 이 복수의 양전극들 사이에 배치되며 (-) 전원이 인가되는 친수성으로 개질되는 음전극들로 구성되어, 양전압과 음전압이 교대로 전극에 인가되도록 한다. 이러한 전극이 복수로 적층 구성되면서 상기 복합 전처리 장치를 이용하여 여과되는 여과수 중의 인체에 유해한 양이온과 음이온을 보다 효율적으로 전극 표면에 흡착 및 탈착될 수 있도록 한다.

막여과부(1008)의 전단에 공급되는 제 1 처리수의 농도는 원수 TDS(Total dissolved solids) 농도의 10배 이상 일 수 있다. 상기 범위와 같은 이온 농도 구배를 조절함으로써 정수압을 높일 수 있으며, 이는 빠른 시간 내 역세정을 가능하게 할뿐만 아니라 효율도 높일 수 있다.

일 구현예로, 상기 막분리조에서 여과 처리된 제 1 처리수는 CDI로 유입되고 유입된 물은 (+)와 (-) 전극로 인가된 전극사이를 흐르게 되어 (+) 전하를 띠는 이온은 (-) 전극으로, (+) 전하를 띠는 이온은 (-) 전극이 이동하게 되어 전극에 도포된 활물질 위에 흡착되어 제거된다. 활물질이 더 이상 흡착할 수 없는 상태가 되면, 탈착과정을 통해 흡착된 이온을 제거하게 되는데 이온제거 과정에서 (+)를 띠고 있던 전극은 (-)로, (-) 전극은 (+)로 전기인가장치를 통해 전류의 흐름을 바꾸어 주면 (+) 전하를 띠는 이온은 바뀐 전극의 전하로 말미암아 반발력을 갖게 되고 이로 인해 활물질로 부터 탈리되게 된다. 같은 방법으로 (-) 전하를 띤 이온들도 전극으로 탈리된다. 탈리되는 과정에서 일정량의 전류가 발생되어 충전지에 충전이 될 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 막여과 단계를 거친 제 1 처리수를 공급받고, 공급받은 제 1 처리수를 0℃ 이상 8℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 3 차 수조 처리부(1009)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 제 1 처리수를 제 3차 수조 내부에 설치된 모래 여과조에 통과시켜, 침전수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 모래 여과조에 의하여 흡착되게 하는 모래 여과부(1010)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 모래 여과조의 하단에 설치되어 모래 여과를 거친 제 1 처리수가 분말 활성탄이 일정한 두께로 적충되어 이루어지는 분말 활성탄 여과조를 통과하도록 하여, 제 1 처리수에 포함된 오염물질을 분말 활성탄에 의하여 흡착되게 하는 활성탄 여과부(1011)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 제 1 처리수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 공급받아 제 1 처리수에 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도하여 제 2 처리수를 발생시키는 산소 용해부(1012)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 산소 용해 단계를 거친 제 2 처리수를 RO필터를 통한 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과한 제 2 처리수를 제 1 농축 수조로 공급하고, 제 1 농축 수조에 공급된 제 2 처리수를 제 1 여과필터를 통해 제 2 농축 수조로 외부로 배출하는 제 1 RO공정부(1013)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 제 1 여과필터를 통해 통과한 제 2 처리수를 제 2 여과필터를 통해 정류하고, 정류된 제 2 처리수가 CODMn 60ppm이하, T-N 30ppm 이하의 기준인 경우 제 3 처리수로 분류하여 외부로 배출하는 제 2 RO공정부(1014)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하여, 알오 플랜트 수처리 장치(1000)는 제 2 RO 공정부(1014)를 통과한 제 3 처리수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 4시간 이상 6 시간 이하의 시간 동안 보관한 후 외부로 배출하는 제 4 차 수조 처리부(1015)를 포함할 수 있다.

도 4는 다른 실시예에 따른 알오 플랜트 수처리 장치를 포함하는 이동식 정수장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 이동식 정수 장치는 본원발명의 구성을 포함하여 구성될 수 있으며, 다른 실시예에 의하여, 본원발명의 도 3의 구성 일부 구성만으로 이루어질 수 있다.

일 예로, 정수 장치는 취수된원 수의 협잡물을 제거하는 다층필터(200)와, 상기 다층필터(200)를 거쳐서 여과된 물 속에 함유되어 있는 현탁물 질과 유기물 등을 제거하는 활성탄필터(300)와, 상기 활성탄필터(300)를 거쳐서 여과된 물을 필터링하는 마이크 로필터(400)와, 상기 마이크로필터(400)를 거쳐서 여과된 물을 역삼투압정수장치(600)로 이송하는 압송펌프 (500a,500b)와, 상기 압송펌프(500a,500b)에 의해 이송된 물을 3단계로 구비된 5개의 멤브레인 필터(601~605)를 거쳐서 정수하는 역삼투압정수장치(600)와, 상기 역삼투압정수장치(600)의 멤브레인 필터(601~605)를 역세척하 기 위한 재생장치(700), 및 전체동작을 제어하는 컨트롤패널(800)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 다층필터(200)는 0.1 내지 0.15mm 정도의 크기를 갖는 슬라그볼, 0.3 내지 0.8mm의 크기를 갖는 모래, 5 내지 10mm의 크기를 갖는 자갈 등과 같은 여재를 사용할 수 있으며, 그 적층수, 규격 및 종류는 이에 한정되지 않고 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.

또한, 상기 활성탄 필터(300)는 여재가 충전되고 미세한 기공이 형성된 것으로서, 활성탄 특유의 흡착력을 이용 하여 현탁물질 탈취, 탈색, 유기물 흡착, 유해세균 제거 등 고도의 정수처리를 할 수 있으며 그 규격 및 종류는 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.

또한, 상기 마이크로 필터(400)는 녹이나, 흙, 모래, 먼지를 비롯한 각종 찌꺼 기 등 1㎛ 크기의 미세한 불순물 까지 제거함으로써 정수효과를 극대화하하기 위하여, 실모양의 고분자 물질로 된 다공질의 분말을 성형하여 고 온에서 소성시켜서 된 것으로, 그 규격 및 종류는 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.

또한, 상기 역삼투압정수장치(600)는 5개의 멤브레인 필터(601~605)를 3단계로 배치하여 상기 마이크로 필터 (400)를 거쳐서 여과된 물을 정수하는 것으로서, 첫 번째와 두 번째 단계에서는 각각 두개의 멤브레인 필터 (601~604)를 병렬로 배치하고, 세 번째 단계에서는 하나의 멤브레인 필터(605)를 배치하는 것이 바람직하며, 상 기 멤브레인 필터(601~605)는 중금속, 박테리아, 유기화학물질 또는 분자량 200이상 되는 물 속에 용해된 이물 질 등을 초정밀 반투막(0.0001㎛)을 통한 강제식 2중화 분리작업으로 처리하여 정수효과를 발휘하며, 그 규격 및 종류는 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.

또한, 상기 재생장치(700)는 역세척 약품탱크(710), 재생펌프(720), 재생필터(730), 폐수탱크(740) 및 폐수배출 펌프(750)로 구성되는데, 여기서 상기 역세척 약품탱크(710)에는 상기 역삼투압정수장치(600)에 의해 정수처리 된 처리수 중 일부가 저장되고 여기에 역세척용 약품이 혼입되어 세척수로 사용되는데, 상기 약품으로는 염산, 가성소다 등을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 폐수탱크(740)에는 세척후의 폐수가 저장되며, 상기 재생필터 (730)는 용해되지 않은 약품 찌꺼기 등을 걸러내는 역할을 하는 것으로서 폴리프로필렌 섬유로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컨트롤패널(800)은 본 발명의 전체적인 동작을 제어하는 것으로서, 본 발명 내의 유량계(741,941), 전도도계측기(631), pH계측기(632)와 폐수탱크밸브(742), 처리수탱크밸브(942) 및 각 펌프의 모터에 연결된 전 자컨트롤 장치와 전기적으로 연결되어 원수취수부터 처리수 이송에 이르기까지 전 과정이 제어되도록 조작할 수 있게 한 것이며, 인터넷을 이용한 원격제어모드로 전환하는 스위치가 구비되어, 인터넷을 이용하여 웹브라우저 상에서 상기 계측기 수치를 모니터할 수 있고, 밸브 및 모터의 작동을 제어하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 역세척 기능이 구비된 이동식 정수장치(100)는 상기 마이크로필터(400)를 거쳐서 여과된 물이 역삼투압정수장치(600)로 유입되기 전 단계에, 스케일 부착방지를 위한 안티스캘런트 약품을 주입하는 장 치를 더 포함하여 구성되는데, 이 장치는 안티스캘런트 탱크(410)와 안티스캘런트 펌프(420)로 구성되며 안티스 캘런트 약품으로는 히드록실기 에틸렌 디 인산(hydroxyl ethylene di phosphoric acid) 계통의 약품을 사용하 는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 역세척 기능이 구비된 이동식 정수장치(100)는 역삼투압정수장치(600)를 거쳐서 정수된 물이 처리수탱크(900)에 저장되기 전 단계에, 정수처리된 물의 pH를 조절하기 위해 화학약품을 주입하는 장치를 더 포함하여 구성되는데, 이 장치는 pH약품탱크(610)와 pH펌프(620)로 구성되며 화학약품으로는 수산화나트륨 을 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 구성된 역세척 기능을 구비한 이동식 정수장치의 일실시예에 따른 작동을 살펴보면 다음과 같 다.

본 발명의 일실시예에 따른 역세척 기능을 구비한 이동식 정수장치(100)가 컨테이너(110) 등의 일정공간에 설치 되고, 자동차나 선박등의 운송수단에 의해 정수처리를 필요로 하는 설치장소로 이동된다.

설치장소에 도착한 후, 상기 정수장치(100)를 운송수단에서 분리하여, 원수에 취수관을 연결하고 작동시키며 이 때, 운송수단에 적재된 상태에서도 작동가능하다.

여기서, 펌핑수단에 의해 취수관을 통해 유입된 원수는 먼저, 다층필터(200)를 통과하게 된다. 이때, 원수에 포함된 부유물질 등의 협잡물등이 제거된다.

이후, 상기 다층필터(200)를 거쳐서 여과된 물은 활성탄 필터(300)를 거치게 되는데, 여기서 1차 여과된 물 속 에 함유되어 있는 바이러스 등의 유해세균 및 휘발성 유기화합물 등이 제거된다.

상기 활성탄 필터(300)를 거쳐서 여과된 물은 마이크로 필터(400)를 거치게 된다. 이때 녹이나, 흙, 모래, 먼지 를 비롯한 각종 찌꺼기 등 1㎛ 크기의 미세한 불순물까지 1㎛의 필터로 깨끗이 필터링한다.

상기 마이크로 필터(400)를 거쳐서 여과된 물은 압송펌프(500a,500b)에 의해 역삼투압정수장치(600)로 유입되는 데, 압송펌프(500a)가 작동불능인 경우를 대비하여 예비용 펌프(500b)를 더 구비하는 것이 바람직하며, 이때 스케일 부착 방지를 위해 히드록실기 에틸렌 디 인산(hydroxyl ethylene di phosphoric acid) 계통의 안티스캘런 트 약품이 주입된다.

상기 역삼투압정수장치(600)로 유입된 물은 5개의 멤브레인 필터(601~605)를 3단계에 걸쳐 거치면서 정수되는데, 첫 번째와 두 번째 단계는 각각 두개의 병렬배치된 멤브레인 필터(601~604)가 사용되고 마지막 세 번째 단계는 하나의 멤브레인 필터(605)가 사용된다. 이때, 첫 번째 단계에서 정수처리되고 남은 퇴수는 두 번 째 단계에서 정수처리되고, 두 번째 단계에서 정수처리되고 남은 퇴수는 다시 세 번째 단계를 거치면서 정수처 리됨으로써, 용수 회수효율을 높일 수 있는 것이다.

상기 역삼투압정수장치(600)에 의해 정수처리된 처리수는 처리수 탱크(900)에 저장되며, 그 중 일부는 역세척 약품탱크(710)로 이송되어 저장된다.

이때, 상기 처리수 탱크(900)는 정수장치(100)와 분리되어 이동가능하고, 위생성, 수밀성, 내구성 및 보온성의 기능을 갖추며, 대량의 처리수를저장할 수 있는 대용량인 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 처리수 탱크(900)에 저장된 처리수는 에어탱크(950,960)와 정화기 공급펌프(951a,951b)및 보 일러 공급펌프(961a,961b)에 의해 각각 보일러와 정화기 등의 연관설비에 공급되며, 이때 펌프가 작동불능일 경 우를 대비하여 예비용으로 각 하나씩 더 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 역삼투압정수장치(600)가 장시간 가동되는 경우 멤브레인 필터(601~605)의 표면이 양, 음이온 성분 등으로 오염되어 정수능력이 떨어지게 되는데, 이 때 재생장치(700)가 가동된다.

여기서, 상기 재생장치(700)는 재생펌프(720)가 구동되어 역세척 약품탱크(710)의 세척수를 역삼투압정수장치 (600)의 멤브레인 필터(601~605)에 원래의 용수방향과 역으로 분사하게 되는데, 이 때 역세척 약품탱크(710)에 는 세척을 위한 약품이 투입되고, 이 약품이 완전히 용해되지 않고 남은 찌꺼기와 기타 불순물을 걸러내기 위하 여 역삼투압정수장치(600)로 이송하기 전에 재생필터(730)를 거치게 된다.

이렇게 재생장치(700)에 의해 역삼투압정수장치(600)의 멤브레인 필터(601~605)를 세척한 폐수는 폐수탱크(74 0)로 이송되어 저장되며, 이후 폐수배출 펌프(750)에 의해 외부로 배출된다.

한편, 역삼투압정수장치(600)에서 폐수탱크(740)와 처리수 탱크(900)로 연결되는 배관에 설치된 유량계 (741,941)를 통하여 유량을 확인함으로써 전체적인 운전상황을 체크할 수 있고, 역삼투압정수장치(600)를 통과 한 처리수가 처리수탱크(900)에 저장되는 과정에서 pH 계측기(632)에 의해 처리수의 pH를 측정하고, NaOH등의 화학약품을 투입함으로써 일정한 pH를 유지하도록 하며, 전도도 계측기(631)를 통하여 생산되는 처리수의 수질을 관리한다.

이러한 전체적인 작동은 각종 계측기의 센서나, 모터 및 밸브에 연결된 전자컨트롤 장치와 전기적으로 연결되어 컨테이너(110) 일측에 구비된 컨트롤패널(800)에 의하여 PLC(Programmable Logic Controller) 방식으로 제어할 수 있는데, PLC는 도 5a에 도시된 바와 같이 일반적으로 중앙처리장치(810), 프로그램 메모리(820), 데이터 메 모리(830), 입력부(840), 출력부(850) 및 전원부(860)로 구성된다.

여기서, PLC 프로그램 입력장치(841)는 PLC 고유의 프로그램 언어로 된 프로그램을 작성하여 프로그램 메모리 (820)에 입력하는 장치이며, 범용 사용자 컴퓨터에서 실행 가능한 프로그램으로 작성하여 RS232C 통신포트를 이 용하여 PLC에 다운로드 할 수도 있고, 입력장치(842)는 스위치나 각종 계측기(631,632)의 센서와 같이 신호를 출력하는 장치로, PLC의 입력단자에 연결되고, 출력장치(851)는 램프나 솔레노이드 밸브(742,942)와 같이 PLC의 출력을 받아 구동되는 장치로, PLC의 출력단자에 연결된다.

이때, PLC의 중앙처리장치(810)는 프로그램 메모리(820)에 저장된 프로그램을 순차로 실행하고, 주기적으로 입 력부(840)를 통하여 입력장치(842) 각각의 입력값을 읽어서 대응하는 데이터 메모리(830)에 기록하고, 출력장치 (851)에 대응하는 데이터 메모리(830)에 기록된 값을 읽어서 출력부(850)를 통하여 출력장치에 전송한다.

아울러, 본 발명은 일반적으로 엔진발전기, 보일러 등의 연관설비와 함께 운전되는데, 상기 컨트롤 패널(800)에 는 자동제어에서 인터넷을 이용한 원격제어로 전환하는 스위치가 구비되어, 원격제어로 전환하는 경우에는 컨트롤패널(800)에서 확인할 수 있는 각종 계측기(631,632)의 데이터와 운전상황이 본 발명과 별도로 구비되는 PLC서버(870)에 저장되고, 이 PLC서버(870)에는 본 발명인 이동식 정수장치(100)의 PLC 뿐만 아니라 엔진발전기, 보일러 등 연관설비의 PLC도 연결되며, 인터넷을 통해 원격지의 클라이언트(880)와 연 결되어 웹브라우저를 통해 원격지에서 상기 데이터와 운전상황을 모니터하고 각 모터의 작동과 폐수탱크밸브 (742) 및 처리수탱크밸브(942)의 개폐를 제어할 수 있게 되는 것이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

동물의 미소화물 및 분변 성분에 의한 부유물질을 포함하는 BOD 1200mg/L 이상의 도장 폐수를 호퍼로 유입하고, 유입된 도장 폐수의 온도를 3℃ 내지 30℃로 유지하는 도장 폐수 유입 단계;
상기 유입된 도장 폐수의 유량이 2.3㎥ 내지 2.6㎥ 사이로 유입되도록 조정하는 유량 조정 단계;
상기 폐수에 탄산칼슘 0.5 내지 2 중량%를 주입하고 혼합하여 상기 폐수의 산도를 pH 4 이상으로 조정하고, 상기 산도가 조정된 폐수를 20분이하의 시간 동안 식힌 다음 배출하는 제 1 pH 조정 단계;
상기 산도를 pH 4 이상으로 조정한 폐수를 공급받고, 상기 공급받은 폐수를 3℃ 이상 20℃ 이하의 온도의 수조에서 1시간 미만으로 보관하는 제 1 차 수조 처리 단계;
상기 제 1 차 수조 처리 단계에서 유입된 폐수에 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 20 내지 45 중량%인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 20 내지 45 중량%인 염산 220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하여 제 1 혼합물을 생성하고, 상기 제 1 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 3 내지 14 시간 동안 유지시킨 후, 산화알루미늄의 농도가 5 내지 15중량%이고 황산이온의 농도가 10 내지 50중량%인 알루미늄황산염과 물을 상기 수산화알루미늄 100 중량부에 대한 1 내지 5 중량부와 35 내지 40 중량부의 비율로 혼합한 2차 혼합물을 생성시켜 인을 제거함으로써 상기 폐수의 pH농도를 5 이상으로 조정하는 제 2 pH 조정 단계;
상기 pH 농도가 5 이상으로 조정된 폐수를 외벽과 내벽이 10°내지 20°사이의 기울기를 갖는 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 상기 폐수를 침전물과 침전수로 분리시키는 침전 단계;
상기 침전단계를 거친 침전수를 공급받고, 상기 공급받은 침전수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 2 차 수조 처리 단계;
상기 제 2 차 수조 처리된 침전수를 운전 압력이 5 내지 30기압 범위인 역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 상기 여과처리 후 발생한 침전수를 CDI에서 축전식 탈염 처리하여 이온성 물질을 제거하고, 상기 이온성 물질이 고농도로 농축된 침전수를 상기 막분리조 전단에 공급함으로써 정삼투 현상에 의하여 막 분리조 내의 역삼투막을 역세시켜 제 1 처리수를 발생시키는 막여과 단계;
상기 막여과 단계를 거친 제 1 처리수를 공급받고, 상기 공급받은 제 1 처리수를 0℃ 이상 8℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 3 차 수조 처리 단계;
상기 제 1 처리수를 제 3차 수조 내부에 설치된 모래 여과조에 통과시켜, 상기 제 1 처리수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 상기 모래 여과조에 의하여 흡착되게 하는 모래 여과 단계;
상기 모래 여과조의 하단에 설치되어 상기 모래 여과를 거친 제 1 처리수가 분말 활성탄이 일정한 두께로 적충되어 이루어지는 분말 활성탄 여과조를 통과하도록 하여, 상기 제 1 처리수에 포함된 오염물질을 분말 활성탄에 의하여 흡착되게 하는 활성탄 여과 단계;
상기 제 1 처리수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 공급받아 상기 제 1 처리수에 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도하여 제 2 처리수를 발생시키는 산소 용해 단계;
상기 산소 용해 단계를 거친 제 2 처리수를 RO필터를 통한 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과한 제 2 처리수를 제 1 농축 수조로 공급하고, 상기 제 1 농축 수조에 공급된 제 2 처리수를 제 1 여과필터를 통해 제 2 농축 수조로 외부로 배출하는 제 1 RO 단계;
상기 제 1 여과필터를 통해 통과한 제 2 처리수를 제 2 여과필터를 통해 정류하고, 상기 정류된 제 2 처리수가 CODMn 60ppm이하, T-N 30ppm 이하의 기준인 경우 제 3 처리수로 분류하여 외부로 배출하는 제 2 RO단계;
상기 제 2 RO 단계를 통과한 제 3 처리수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 4 시간 이상 6 시간 이하의 시간 동안 보관한 후 외부로 배출하는 제 4 차 수조 처리 단계;를 포함하는, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 침전단계에서 발생된 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 슬러지 농축 단계;및
상기 슬러지에 양이온성(cationic) 고분자 물질을 포함하는 슬러지 탈수제를 주입한 후, 믹서를 이용하여 슬러지를 교반하여 탈수 시키는 슬러지 탈수 단계;를 더 포함하는, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법.
제 2항에 있어서, 슬러지 저감 단계를 더 포함하며,
상기 슬러지 저감 단계는,
1톤 용량의 제 1 발효부에서 효소제 10kg, 배양액 60~80kg에 물을 첨가하여 포함하는 혼합물의 pH농도가 4가 될 때까지 혼합하여 제 1 발효액을 제조하는 단계;
상기 제 1 발효액을 5톤 용량의 제 2 발효부에 제 1 발효액 180~220kg, 배양액 60~80kg에 물을 첨가하여 혼합물의 pH농도가 4가 될 때까지 혼합하여 제 2 발효액을 제조하는 단계;및
상기 제 2 발효액을 슬러지 호퍼에 투입하여 상기 탈수된 슬러지를 분해하여 저감시키는 단계;를 포함하는, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법.
제 3항에 있어서,
상기 슬러지 저감 단계는,
과산화수소(H₂O₂), 차아염소산소다(NaClO), 이산화염소(ClO₂), 오존(O₃) 또는 염소(Cl₂) 중 어느 하나를 선택하고, pH 1 내지 3의 범위에서 선택한 황산을 포함하는 산화제를 혼합하여 산화 환원전위 값이 +800~+1,100㎷ 범위가 되도록 생성한 탈취액을 상기 슬러지 호퍼로 주입하여 상기 슬러지의 악취성분을 제거하는 탈취 처리 단계;를 더 포함하는, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 RO 단계를 통과한 제 3 처리수의 일부를 증발 농축기로 배출시키는 단계;
상기 증발 농축기의 내부를 80℃ 내지 120℃ 온도 및 50bar의 내부 압력으로 10시간 유지하는 단계;
상기 증발 농축기를 통해 배출된 제 3 처리수에 200℃ 이상의 열을 가하여 건조시키는 단계;및
상기 제 3 처리수가 건조된 후 남은 건조 케이크를 배출시키는 단계; 를 포함하는, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 방법.
동물의 미소화물 및 분변 성분에 의한 부유물질을 포함하는 BOD 1200mg/L 이상의 도장 폐수를 호퍼로 유입하고, 유입된 도장 폐수의 온도를 3℃ 내지 30℃로 유지하는 도장 폐수 유입부;
상기 유입된 도장 폐수의 유량이 2.3㎥ 내지 2.6㎥ 사이로 유입되도록 조정하는 유량 조정부;
상기 폐수에 탄산칼슘 0.5 내지 2 중량%를 주입하고 혼합하여 상기 폐수의 산도를 pH 4 이상으로 조정하고, 상기 산도가 조정된 폐수를 20분 이하의 시간 동안 식힌 다음 배출하는 제 1 pH 조정부;
상기 산도를 pH 4 이상으로 조정한 폐수를 공급받고, 상기 공급받은 폐수를 3℃ 이상 20℃ 이하의 온도의 수조에서 1시간 미만으로 보관하는 제 1 차 수조 처리부;
상기 제 1차 수조 처리부에서 유입된 폐수에 산화알루미늄(Al₂O₃)의 농도가 20 내지 45 중량 %인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 20 내지 45 중량 %인 염산220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하여 제 1 혼합물을 생성하고, 상기 제 1 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 3 내지 14 시간 동안 유지시킨 후, 산화알루미늄의 농도가 5 내지 15 중량 %이고 황산이온의 농도가 10 내지 50 중량 %인 알루미늄황산염과 물을 상기 수산화알루미늄 100 중량부에 대한 1 내지 5 중량부와 35 내지 40 중량부의 비율로 혼합한 2차 혼합물을 생성시켜 인을 제거함으로써 상기 폐수의 pH농도를 5 이상으로 조정하는 제 2 pH 조정부;
상기 pH 농도가 5 이상으로 조정된 폐수를 외벽과 내벽이 10°내지 20°사이의 기울기를 갖는 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 상기 폐수를 침전물과 침전수로 분리시키는 침전부;
상기 침전부를 통과한 침전수를 공급받고, 상기 공급받은 침전수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 2 차 수조 처리부;
상기 제 2 차 수조 처리된 침전수를 운전 압력이 5 내지 30 기압 범위인 역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 상기 여과처리 후 발생한 침전수를 CDI에서 축전식 탈염 처리하여 이온성 물질을 제거하고, 상기 이온성 물질이 고농도로 농축된 침전수를 상기 막분리조 전단에 공급함으로써 정삼투 현상에 의하여 막 분리조 내의 역삼투막을 역세시켜 제 1 처리수를 발생시키는 막여과부;
상기 막여과부를 통과한 제 1 처리수를 공급받고, 상기 공급받은 제 1 처리수를 0℃ 이상 8℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 3 차 수조 처리부;
상기 제 1 처리수를 제 3차 수조 내부에 설치된 모래 여과조에 통과시켜, 상기 제 1 처리수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 상기 모래 여과조에 의하여 흡착되게 하는 모래 여과부;
상기 모래 여과조의 하단에 설치되어 상기 모래 여과를 거친 제 1 처리수가 분말 활성탄이 일정한 두께로 적충되어 이루어지는 분말 활성탄 여과조를 통과하도록 하여, 상기 제 1 처리수에 포함된 오염물질을 분말 활성탄에 의하여 흡착되게 하는 활성탄 여과부;
상기 제 1 처리수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 공급받아 상기 제 1 처리수에 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도하여 제 2 처리수를 발생시키는 산소 용해부;
상기 산소 용해부를 통과한 제 2 처리수를 RO필터를 통한 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과한 제 2 처리수를 제 1 농축 수조로 공급하고, 상기 제 1 농축 수조에 공급된 제 2 처리수를 제 1 여과필터를 통해 제 2 농축 수조로 외부로 배출하는 제 1 RO 공정부;
상기 제 1 여과필터를 통해 통과한 제 2 처리수를 제 2 여과필터를 통해 정류하고, 상기 정류된 제 2 처리수가 CODMn 60ppm이하, T-N 30ppm 이하의 기준인 경우 제 3 처리수로 분류하여 외부로 배출하는 제 2 RO 공정부;및
상기 제 2 RO 공정부를 통과한 제 3 처리수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 4시간 이상 6 시간 이하의 시간 동안 보관한 후 외부로 배출하는 제 4 차 수조 처리부;를 포함하는, 도장 폐수를 정수하는 알오 플랜트 수처리 장치.