KR101885134B1 - 폐수처리시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐수처리시스템에 관한 것으로, 폐수가 유입되면 고액분리하고, 분리된 1차 슬러지를 배출하고, 1차 처리수를 제1농축탈수기로 공급하도록 설치된 제1급속침전기; 제1급속침전기에서 유입된 1차 처리수를 고액분리하고, 분리된 2차 슬러지를 제1압착탈수기로 공급하며, 2차 처리수를 처리수저장조에 별도 수집하도록 설치된 제1농축탈수기; 제1농축탈수기에서 유입된 2차 슬러지를 고액분리하고, 분리된 3차 슬러지를 제1프레스필터탈수기로 공급하며, 3차 처리수를 처리수저장조에 별도 수집하도록 설치된 제1압착탈수기;와, 제1농축탈수기에서 유입된 3차 슬러지를 고액분리하고, 분리된 슬러지 케이크를 배출하며, 4차 처리수를 처리수저장조에 별도 수집하도록 설치된 제1프레스필터탈수기;를 구비하는 고액분리장치를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 폐수처리시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 폐수를 급속침전하여 고액을 분리하여 생성된 슬러지와 처리수를 반복 처리하여 함수율을 크게 낮춘 슬러지를 만들 수 있도록 한 폐수처리시스템 및 방법에 관한 것이다.
오늘날, 산업의 발전과 함께 산업 현장에는 각종 산업 폐수가 발생하고 있다. 이와 같은 산업 폐수는 가정에서 발생하는 가정 폐수와 함께 수질을 오염시키는 주요 원인으로 작용하고 있다. 이러한 폐수에 의한 수질 오염은 대기 오염 및 토양 오염과 함께 환경을 오염시키는 중요한 인자로서, 특히 주변 환경에 미치는 폐해가 심각하여 그 처리에 각별한 노력이 요구되고 있다.
따라서, 폐수처리시스템으로 폐수를 정화처리시킨 후 방류하도록 엄격히 규제되고 있다. 이러한 폐수처리시스템에서 유입되는 폐수는 최초 침전지에서 현탁 고형물과 처리수로 고액분리되고, 이들 고형물과 처리수는 각기 별도의 추가 처리장치를 1차례 이상 거친 후 고형물은 슬러지 케이크로 만들어져 폐기되며, 처리수는 정수시설을 거쳐 방류되기도 한다.
하지만, 종래의 폐수처리시스템으로 폐수를 탈수시켜 만든 슬러지에는 다음 [표 1]과 유사한 함수율을 갖는다.
| 종류 | 혐기 소화 슬러지 |
호기 소화 슬러지 |
무기성 슬러지 | 유기성 슬러지 | |
| 축산분뇨 | 음폐수 | ||||
| 함수율(%) | 82~85 | 85~87 | 69~75 | 85~87 | 83~85 |
이와 같은 함수율은 슬러지를 자원화하는데 가장 큰 어려운 요소가 되며, 이러한 슬러지를 자원화하는데 막대한 비용이 투입되게 됩니다.
특히, 이와 같이 높은 함수율의 슬러지 케이크의 발생량이 많을 뿐만 아니라, 일반적인 방식(해양투기 및 퇴비화 등)으로 처분에도 막대한 비용이 소요되는 등의 문제점이 있다.
상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 유입된 폐수로부터 함수율이 낮은 슬러지를 배출하고, 고액분리된 처리수를 재처리하여 슬러지를 추가 배출할 수 있도록 한 폐수처리시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 폐수처리시스템은, 폐수가 유입되면 고액분리하고, 분리된 1차 슬러지를 배출하며, 1차 처리수를 제1농축탈수기로 공급하도록 설치된 제1급속침전기; 제1급속침전기에서 유입된 1차 처리수를 고액분리하고, 분리된 2차 슬러지를 제1압착탈수기로 공급하며, 2차 처리수를 처리수저장조에 별도 수집하도록 설치된 제1농축탈수기; 제1농축탈수기에서 유입된 2차 슬러지를 고액분리하고, 분리된 3차 슬러지를 제1프레스필터탈수기로 공급하며, 3차 처리수를 처리수저장조에 별도 수집하도록 설치된 제1압착탈수기;와, 제1농축탈수기에서 유입된 3차 슬러지를 고액분리하고, 분리된 슬러지 케이크를 배출하며, 4차 처리수를 처리수저장조에 별도 수집하도록 설치된 제1프레스필터탈수기;를 구비하는 고액분리장치를 포함하여 이루어진다.
또한, 처리수저장조에서 유입된 처리수를 고액분리하고, 분리된 5차 처리수를 생물반응기로 공급하며, DAF스컴을 제2농축탈수기로 공급하도록 설치된 제1가압부상조; 제1가압부상조에서 유입된 5차 처리수를 고액분리하고, 분리된 농축슬러지를 제2가압부상조로 공급하며, 6차 처리수를 제2급속침전기로 공급하도록 설치된 생물반응기; 생물반응기에서 유입된 6차 처리수를 고액분리하고, 분리된 농축슬러지를 제2가압부상조로 공급하며, 7차 처리수를 방류하도록 설치된 제2급속침전기; 제1가압부상조에서 유입된 DAF스컴을 고액분리하고, 분리된 슬러지를 제2압착탈수기로 공급하며, 처리수를 방류하도록 설치된 제2농축탈수기; 제2농축탈수기에서 유입된 슬러지를 고액분리하고, 분리된 슬러지를 배출하며, 처리수를 방류하도록 설치된 제2압착탈수기; 제2압착탈수기에서 유입된 슬러지를 고액분리하고, 분리된 슬러지를 배출하며, 처리수를 방류하도록 설치된 제2프레스필터탈수기;를 구비하는 처리수 재처리장치(200)를 더 포함하고, 여기서 제2가압부상조는 생물반응기와 제2급속침전기에서 유입된 농축슬러지를 고액분리하여 생물반응기에 재투입하도록 설치된다.
한편, 폐수처리시스템으로 폐수 처리하는 방법은 폐수를 제1급속침전기로 고액분리하는 제10단계(S10); 제1급속침전기에서 유입된 1차 슬러지를 배출하는 제11단계(S11); 제1급속침전기에서 유입된 1차 처리수를 제1농축탈수기로 고액분리하는 제12단계(S12); 제1급속침전기에서 유입된 2차 슬러지를 제1압착탈수기로 고액분리하는 제13단계(S13); 제1압착탈수기에서 유입된 3차 슬러지를 제1프레스필터탈수기로 고액분리하는 제14단계(S14);와, 제1프레스필터탈수기에서 유입된 슬러지 케이크를 제11단계(S11)를 통해 배출하는 제15단계(S15);를 포함하여 이루어진다.
또한, 제12단계(S12), 제13단계(S13)와 제4단계(S14)에서 배출된 2차 처리수, 3차 처리수와 4차 처리수를 수집하여 제1가압부상조로 고액분리하는 제15단계(S15); 제1가압부상조에서 유입된 5차 처리수를 생물반응기로 고액분리하는 제16단계(S16); 생물반응기에서 유입된 6차 처리수를 제2급속침전기로 고액분리하는 제17단계(S17); 제16단계(S16)와 제17단계(S17)에서 배출된 7차 처리수를 방류하는 제18단계(S18); 제16단계(S16)와 제17단계(S17)에서 유입된 농축슬러지를 제2가압부상조로 고액분리하는 제19단계(S19); 단계(S15)에서 유입된 DAF스컴을 제2농축탈수기로 고액분리하는 제20단계(S20); 제2농축탈수기에서 유입된 슬러지를 제2압착탈수기로 고액분리하는 제21단계(S21); 제2압착탈수기에서 유입된 슬러지를 제2프레스필터탈수기로 고액분리하는 제22단계(S22);와, 제2프레스필터탈수기와 단계(S19)의 제2가압부상조에서 배출된 슬러지를 배출하는 제23단계(S23);를 더 포함하여 이루어진다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 폐수를 급속침전기로 급속 침전시켜 고액분리하고, 분리된 처리수를 농축탈수기와 압착탈수기 및 제1프레스필터탈수기로 연속하여 재처리함으로써, 낮은 설치비 및 운영비를 추구할 수 있고, 부유물의 제거효율을 90% 이상 달성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 1차 수처리된 처리수를 가압부상조, 생물반응기, 급속침전기, 농축탈수기와 압착탈수기를 이용하여 재차 연속으로 수처리하여 단시간에 슬러지와 고액분리함으로써, 수처리 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1과 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐수처리시스템이 개략적으로 도시된 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 급속침전기가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 4는 도 2의 급속침전기의 작용 상태가 도시된 도면이다.
도 5와 도 6은 도 3의 급속침전기로 호소수와 석탄 폐수를 고액분리한 상태가 도시된 사진이다.
도 7과 도 8은 도 1에 도시된 제1농축탈수기와 압착탈수기가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 9와 도 10은 도 1과 도 2의 시스템을 이용하여 폐수를 처리하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 1과 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐수처리시스템이 개략적으로 도시된 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 급속침전기가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 4는 도 2의 급속침전기의 작용 상태가 도시된 도면이다.
도 5와 도 6은 도 3의 급속침전기로 호소수와 석탄 폐수를 고액분리한 상태가 도시된 사진이다.
도 7과 도 8은 도 1에 도시된 제1농축탈수기와 압착탈수기가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 9와 도 10은 도 1과 도 2의 시스템을 이용하여 폐수를 처리하는 방법이 도시된 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
<구성>
본 발명에 따른 폐수처리시스템은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 폐수를 슬러지와 1차 처리수로 분리하기 위한 고액분리장치(100)와, 고액분리장치(100)로부터 분리된 1차 처리수로부터 슬러지를 재분리하여 정화하기 위한 처리수 재처리장치(200)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 고액분리장치(100)는 제1급속침전기(110), 제1농축기(120), 제1압착탈수기(130)와 제1프레스필터(Press Belt)탈수기(140)를 포함하여 이루어진다.
제1급속침전기(110)는 유체 속도를 높여 입자 가속도와 중력을 이용하는 것으로, 폐수 내에 혼합된 입자를 신속하게 분리 및 침전시킴으로써, 고액분리를 신속히 수행하도록 이루어진다. 이 제1급속침전기(110)는 종래의 침전기보다 침전 속도가 40~50배 정도 빠르고, 종래의 침전기에 비해 설치 면적이 대략 2.5% 정도에 불과하다. 이러한 제1급속침전기(110)는 도 3에서 보듯이 본체(111), 이젝터(112), 벤추리관(113), 필터(114)와 배출관(115)을 구비하여 이루어진다.
먼저, 본체(111)는 넓은 상부와 경사져 점점 좁아지는 하부로 이루어진다. 상부에는 폐수를 빠른 속도로 공급하도록 설치된 이젝터(112), 이젝터(112)에서 공급된 폐수를 본체(111)의 대략 중간 부위까지 안내하도록 설치된 벤추리관(113), 부상한 1차 처리수에 포함된 부유물을 걸러 내기 위해 변두리에 설치된 필터(114)와, 필터(114)를 통과한 1차 처리수를 배출하기 위한 배출관(115)이 설치된다. 그리고 하부는 벤추리관(113)에서 토출된 폐수로부터 분리된 고형물질의 슬러지가 침전한 후, 이 1차 슬러지가 일정 높이로 쌓여 일정 하방 압력에 도달하면 출구를 개방하여 외부로 배출하도록 이루어진다.
또한, 이젝터(112)는 외부에 저장된 폐수를 빠른 속도로 본체(111)의 내부로 공급하기 위한 장치이다. 이 이젝터(112)는 본체(111)까지 이동한 폐수의 속도를 높여 벤추리관(113)으로 공급하도록 설치된다.
또, 벤추리관(113)은 이젝터(112)로부터 공급된 폐수를 대략 본체(111) 하부에서 슬러지(S)가 최대한 쌓이는 높이 이전까지 내려오도록 설치된다. 이 벤추리관(113)은 이젝터(112)에서 토출된 폐수의 속도를 더욱 높여 본체(111)의 내부 공간으로 토출하도록 설치될 수 있다. 따라서, 벤추리관(113)을 통과한 폐수는 이젝터(112)를 통과한 폐수의 속도와 동일하거나 높을 수 있다.
그리고 필터(114)는 본체(111)의 하부에서 슬러지(S)가 분리되고, 슬러지(S)보다 상층에 위치하는 1차 처리수를 여과하도록 설치된다. 이를 위해 필터(114)는 일례로, 도 3과 도 4에서 보듯이 본체(111)의 상단측 부위 변두리에 배치되고, 이 필터(114)를 통과한 1차 처리수가 배출관(115)으로 배출되도록 설치될 수 있다. 즉, 필터(114)는 1차 처리수가 필터(114)를 반드시 통과하여 배출관(115)으로 배출되도록 설치된다. 이때, 1차 처리수에 포함된 부유물질이 필터(114)에 의해 여과된다.
또한, 배출관(115)은 본체의 상단측 부위의 측면에 설치된다. 이 배출관(115)은 필터(114)를 통과한 1차 처리수가 제1농축기(120)로 유입되도록 배치된다.
한편, 상술된 제1급속침전기(110)는 일례로 이젝터(112)에서 벤추리관(113)으로 유입되는 폐수의 속도를 10mm/s라 가정하면, 벤추리관(113)을 통과하여 본체(111)의 내부로 토출되는 폐수의 속도는 10mm/s 이상일 수 있다. 이때, 폐수에 포함된 슬러지(S) 역시 10m/s 이상으로 침강하여 쌓이게 되고, 침강된 슬러지(S) 이외의 1차 처리수가 본체(111) 내부에서 유동하는 속도는 대략 1mm/s가 될 수 있다. 이 1차 처리수가 일정 높이 이상이 되면 필터(114)를 통과하여 배출관(115)으로 유동하게 되고, 필터(114)를 통과할 때, 1차 처리수에 포함된 부유물질이 걸러지게 된다. 이러한 제1급속침전기(110)는 호소수를 수처리할 경우, 도 5에서 보듯이 확연한 차이를 확인할 수 있고, 탄광 폐수의 경우, 역시 도 6에서와같이 제일 왼쪽의 폐수가 가운데의 처리수, 최우측의 슬러지로 처리됨을 눈으로 확인할 수 있을 만큼 기대 이상의 수처리 기능이 있다. 이와 같이 구성된 제1급속침전기(110)는 0.01~0.5%의 부유물질을 함유한 폐수에 적용하여 액상과 고형분을 분리한 후 2~5% 내외로 농축할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1급속침전기(110)는 기존 중력 침전지의 침전속도(0.28mm/sec)에 비하여 매우 빠른 속도(5mm/sec)로 가속 침전시킬 수 있고, 특히 무기물 폐수의 경우에는 14~15mm/sec의 속도로 가속시킬 수 있어서 매우 신속한 입자분리가 가능할 수 있다.
이러한 제1급속침전기(110)는 이동식 장치로 구성되어 설치가 매우 간편하고, 설치 면적은 기존 침전지의 2.5%에 불과하며, 기존 시설의 철거 없이 필요 공정을 설치하여 수처리 효율을 획기적으로 개선할 수 있다. 또한, 설치비용이 매우 저렴하여 침전지 운영비의 획기적으로 절감할 수 있고, 연속적인 처리가 가능하면서 지속적으로 운용할 수 있으며, 구조가 간단하고 마모 부품 거의 없어 관리비가 저렴하고, 기계적 처리에 의하여 SS(부유물질의 제거효율을 90% 이상 달성할 수 있어 후속 수처리 효율을 획기적으로 개선할 수 있고, 공사현장(터널공사, 토목 및 건축)에서 발생하는 무기질 폐수(흙탕물)의 분리가 우수하여 발전소의 석탄혼합물의 신속한 분리가 가능하므로 오염부하도 제거할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제1급속침전기(110)를 통과한 폐수는 SS(부유물질):99%, BOD/COD:75~90%, T-N(총 질소):40~60%, T-P(총 인):90% 이상을 제거할 수 있다.
한편, 제1농축기(120)는 제1급속침전기(110)에서 배출된 1차 처리수에 포함된 슬러지를 재분리하는 기기이다. 이 제1농축기(120)는 도 7에서 보듯이, 통상의 디워터링 머신(Dewatering M/C)일 수 있다. 이 디워터링 머신은 통상적으로 하단 유입관을 따라 유동하면서 1차 응집되면서 슬롯스크린의 내부로 유입되면 하부의 응집 농축구간에서 2차 슬러지와 2차 처리수로 분리되고, 2차 처리수가 모터의 이송 압력에 의해 상부의 농축 탈수구간으로 상승하면서 회전하는 슬롯스크린을 통과하여 탈수되도록 이루어진다. 이때, 응집 농축구간에서 1차 처리수가 대략 5~10초 동안 체류하면서 응집되도록 슬롯스크린을 회전시키는 모터의 회전수를 조절할 수 있다. 여기서, 슬롯스크린은 대략 0.3~0.5mm의 메시로 이루어질 수 있다. 이 슬롯스크린의 내측에는 슬롯스크린의 막힘 현상을 방지하기 위해 브러시가 부착된 이송 스크루가 설치될 수 있다. 또한, 슬롯스크린은 2차 처리수의 신속한 배출을 위해 엣지바(edge-bar) 형태로 제작되고, 클리닝 샤워기(cleaning shower)가 설치될 수 있다. 이와 같은 제1농축기(120)는 응집된 슬러지를 제1압착탈수기(130)로 공급하고 2차 처리수를 처리수 재처리장치(200)의 처리수저장조(210)로 이송시키도록 설치될 수 있다.
제1압착탈수기(130)는 제1농축기(120)에서 배출된 2차 슬러지를 재처리하는 기기이다. 이 제1압착탈수기(130)는 도 8에서 보듯이, 통상의 공압프레스(Pneumatic Press)일 수 있다. 이 공압프레스는 구동부, 버티컬 스크루, 슬롯 스크린과 공압 유닛으로 이루어진다. 이 공압프레스는 제1농축기(120)에서 배출되어 브리지 스크린을 통해 유입된 2차 슬러지를 버티컬 스크루로 하방 이송시키면서 압력을 가하고, 이 압력에 의해 2차 슬러지에서 분리된 3차 처리수가 슬롯스크린을 통과하여 탈수되도록 이루어진다. 이때, 공압프레스는 3차 처리수를 처리수 재처리장치(200)의 처리수저장조(210)로 공급하도록 이루어질 수 있다. 또한, 하부에는 가압된 슬러지가 일정 압력 이상이 되면 개방되도록 압력판이 설치된다. 이때, 슬롯스크린은 내측에 슬롯스크린의 막힘 현상을 방지하기 위해 브러시가 부착된 이송 스크루가 설치될 수 있고, 슬롯스크린이 3차 처리수의 신속한 배출을 위해 엣지바(edge-bar) 형태로 제작되고, 클리닝 샤워기(cleaning shower)가 설치될 수 있다. 여기서, 이송 스크루는 2차 슬러지의 응집이 깨지지 않도록 압력을 분산시키면서 배출을 원활하게 할 수 있다.
제1프레스필터탈수기(140)는 도 9에서 보듯이, 제1압착탈수기(130)에서 배출된 2차 슬러지를 재처리하는 통상의 기기이다. 이 제1프레스필터탈수기(140)는 2차 슬러지로부터 4차 처리수를 탈수시켜 처리수 재처리장치(200)의 처리수저장조(210)로 이송시키고, 탈수된 3차 슬러지를 배출하도록 이루어진다. 이때, 3차 슬러지인 슬러지 케이크는 함수율이 약 68~75% 정도인 높은 고형분 함량을 얻을 수 있다.
일례로, 종래의 탈수 장비로 생산된 슬러지의 함수율(%)은 아래 [표 2]와 같다.
| 종류 | 혐기 소화슬러지 |
호기 소화슬러지 |
무기성 슬러지 | 유기성 슬러지 | |
| 축산분뇨 | 음폐수 | ||||
| 함수율(%) | 82~85 | 85~87 | 69~75 | 85~87 | 83~85 |
이와 같은 함수율은 슬러지를 자원화하는데 가장 큰 어려운 요소가 되고, 이 슬러지를 자원화하는데 막대한 추가 비용이 투입되고, 해양투기 및 퇴비 등의 일반적인 방식으로 처리하는데에도 막대한 비용이 소비된다.
반면, 본 발명에 따라 제1농축탈수기(120), 제1압착탈수기(130)와 제1프레스필터탈수기(140)의 3단계 탈수장치를 이용하여 탈수시킨 슬러지 케이크의 함수율(%)은 아래 [표 3]과 같다.
| 항목 | 분석결과 | 항목 | 분석결과 | 항목 | 분석결과 |
| 하수슬러지 #1 (호기 활성슬러지) |
76.2 | 축산분뇨 #1 | 77.1 | 음폐수 #1 | 75.5 |
| 하수슬러지 #2 (호기 활성슬러지) |
75.3 | 축산분뇨 #2 | 75.3 | 음폐수 #2 | 74.5 |
| 하수슬러지 #3 (호기 활성슬러지) |
77.3 | 축산분뇨 #3 | 74.1 | 음폐수 #3 | 76.2 |
| 평균 | 76.3 | 평균 | 75.5 | 평균 | 75.4 |
또한, 다른 실험 예로, 3단계 탈수 장치는 감귤 슬러지의 경우 종래의 86%의 함수율을 74%로, 축산분뇨의 경우 97%의 함수율을 75%로, 하수슬러지(호기 활성)의 경우 98%의 함수율을 76%로 낮출 수 있었다.
이러한 3단계 탈수장치는 종래의 장치를 활용할 수 있음은 물론, 소형으로 설치 면적이 좁고, 설치가 용이하며, 전력 사용량이 매우 낮고 연속 농축 탈수로 함수율을 75% 이하로 할 수 있으며, 내구성이 높다는 장점이 있다.
한편, 처리수 재처리장치(200)는 도 2에서 보듯이 처리수저장조(210), 제1가압부상조(220,DAF), 생물반응기(230), 제2급속침전기(240), 제2농축탈수기(250), 제2압착탈수기(260), 제2프레스필터탈수기(280)와 제2가압부상조(280,DAF)를 포함하여 이루어진다.
처리수저장조(210)는 고액분리장치(100)의 제1농축기(120), 제1압착탈수기(130)와 제1프레스필터탈수기(140)에서 배출된 2차 처리수, 3차 처리수와 4차 처리수를 집수하도록 설치된다. 이 처리수저장조(210)는 집수된 처리수를 제1가압부상조(220)로 공급하도록 설치될 수 있다.
제1가압부상조(220)은 처리수저장조(210)에서 유입된 처리수를 고액분리하도록 설치된다. 이 제1가압부상조(220)은 통상의 부유선광법을 이용하여 제작된 가압부상조(DAF)일 수 있다. 이 가압부상조는 유입된 처리수를 압력 펌프로 약 4.5~6.5kg/cm2의 높은 압력으로 상승시키면서 ADT(Air Dissolving Tube)에 10~20초가량 머무르도록 하여 과포화상태를 만들고, 이 ADT에 가압수를 공급하여 압력을 급감시킴으로써 평균 입경 40~70㎛의 기포를 발생시키고, 이 기포가 부상조(Flatating Tank) 내부에서 부유하고 있거나 콜로이드 상태인 입자들과 결합하여 부상하도록 하여 생물반응기(230)로 보내도록 이루어진다. 일례로 이러한 가압부상조의 처리 효율을 보면, SS(부유물질량)을 약 60% 이상, BOD/COD(생화학적 산소요구량/화학적 산소요구량)을 약 30~40%, T-N(총 질소)을 약 30~40%, NH4-N (암모니아성 질소계)를 약 30~40% 정도가 되도록 할 수 있다. 이러한 제1가압부상조(220)에서 수처리로 발생한 5차 처리수를 생물반응기(230)로 공급하고, DAF스컴을 제1압착탈수기(130)로 공급하도록 설치될 수 있다.
생물반응기(230)는 제1가압부상조(220)에서 유입된 5차 처리수를 고액분리하도록 설치된다. 이 생물반응기(230)는 통상의 바이오리액터(Bio Reactor)일 수 있다. 이러한 생물반응기(230)는 미생물이 잘 번식하도록 작은 구 형태(ball type)의 충전물로 채워지고, 5차 처리수를 연속적으로 상부에서 하부로 투입하도록 이루어질 수 있다. 이때, 생물반응기(230)는 하부에서 상부로 공기가 통과할 수 있도록 하여 통기성을 극대화할 수 있고, 충전물은 가벼우면서 많은 표면적을 보유할 수 있는 재질로 제작할 수 있다. 또한, 생물반응기(230)는 단시간에 바이오 필름을 형성할 수 있도록 하면서 서로 엉키지 않도록 하여 처리수의 흐름일 용이하게 하고, 공기를 단시간에 통과할 수 있는 구조로 제작될 수 있다. 이러한 생물반응기(230)는 공기유입에 따른 이용 효율이 현저히 높고, 공기 접촉 내부 표면적이 기존 활성오니조에 비하여 약 1,000~1,500배 정도 많으며, BOD 제거량이 4~12kg/m2이 될 정도로 오염물질 제거 효율이 대단히 높다. 또한, 생물반응기(230)는 이동식으로 설치가 용이하고, 유지비가 낮으며, 유입되는 처리수의 오염농도에 따라 설계 및 제작이 가능하고, 설치 면적이 좁으며, 유지 보수비가 매우 낮고, 탱크 형태로 제작되어 실내 설치가 가능하면서 악취 통제가 용이하다는 특징이 있다. 일례로 이러한 생물반응기(230)의 처리 효율을 보면, SS(부유물질량)을 유입 SS의 58%, BOD(생화학적 산소요구량)을 유입 BOD의 98%, COD(화학적 산소요구량)을 유입 COD의 약 89%, T-N(총 질소)을 유입 COD의 약 78%, NH4-N (암모니아성 질소계)를 유입 COD의 약 91%, T-P(총 인)을 유입 COD의 약 27% 정도가 되도록 할 수 있다. 이러한 생물반응기(230)는 수처리되어 발생한 6차 처리수를 제1급속침전기(110)로 공급하고, 농축슬러지를 반송탱크를 거쳐 제2가압부상조(280)로 공급하도록 설치될 수 있다.
제2급속침전기(240)는 생물반응기(230)에서 유입된 6차 처리수를 고액분리하도록 설치된다. 이 제2급속침전기(240)는 상술된 제1급속침전기(110)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2급속침전기(240)의 처리효율을 보면, SS(부유물질량)을 40% 이상, BOD/COD(생화학적 산소요구량/화학적 산소요구량)을 20% 이상, T-N(총 질소)을 약 5% 이상, NH4-N (암모니아성 질소계)를 약 5% 이상, T-P(총 인)을 약 5% 이상이 되도록 할 수 있다. 이러한 제2급속침전기(240)는 수처리되어 발생한 7차 처리수를 방류하고, 농축슬러지를 반송탱크를 거쳐 제2가압부상조(280)로 공급하도록 설치될 수 있다.
제2가압부상조(280)는 생물반응기(230)와 제2급속침전기(240)에서 유입된 농축슬러지를 고액분리하도록 설치된다. 이 제2가압부상조(280)는 상술된 제1가압부상조(220)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2가압부상조(280)는 농축슬러지에서 분리된 슬러지케이크를 배출하고, 처리수를 생물반응기(230)로 재공급하도록 설치될 수 있다.
제2농축탈수기(250)는 제1가압부상조(220)에서 유입된 DAF스컴을 고액분리하도록 설치된다. 이 제2농축탈수기(250)는 상술된 제1농축기(120)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2농축탈수기(250)는 유입된 DAF스컴을 처리한 후 슬러지를 제2압착탈수기(260)로 공급하고, 처리수를 방류하도록 설치될 수 있다.
제2압착탈수기(260)는 제2농축탈수기(250)에서 유입된 슬러지를 고액분리하도록 설치된다. 이 제2압착탈수기(260)는 상술된 제1압착탈수기(130)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2압착탈수기(260)는 슬러지에서 고액분리된 농축슬러지를 제2프레스필터탈수기(280)로 공급하고, 처리수를 방류하도록 설치될 수 있다.
제2프레스필터탈수기(280)는 제2압착탈수기(260)에서 유입된 슬러지를 고액분리하도록 설치된다. 이 제2프레스필터탈수기(270)는 상술된 제1프레스필터탈수기(140)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2프레스필터탈수기(270)는 슬러지에서 고액분리된 농축슬러지를 배출하고, 처리수를 방류하도록 설치될 수 있다.
이러한 제2농축탈수기(250)와 제2압착탈수기(260)는 함수율 98%의 농축슬러지를 약 5분 이내에 함수율 최대 78%까지 농축 슬러지와 처리수로 신속하게 고액분리할 수 있다. 이들 제2농축탈수기(250)와 제2압착탈수기(260)는 다양한 종류의 농축슬러지를 대상으로 요구하는 함수율별로 목적에 맞게 다양하게 구성할 수 있다.
한편, 제1급속침전기(110), 제1농축탈수기(120), 제1압착탈수기(130), 제1프레스필터탈수기(140), 제1가압부상조(220), 제2가압부상조(280), 생물반응기(230), 제2급속침전기(240), 제2농축탈수기(250)와 제2압착탈수기(260) 중 적어도 하나의 장치에는 필요시 응집제를 투입할 수 있고, 특히 제1가압부상조(220)에는 응집제를 첨가하여 입자를 응집시킴으로써, 슬러지의 제거 효율을 높일 수 있다.
<폐수처리 방법>
본 발명에 따른 폐수처리시스템을 이용하여 폐수를 처리하는 방법에 대해 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 폐수를 제1급속침전기(110)로 고액분리한다(S10). 순수 폐수를 제1급속침전기(110)로 고액분리하고, 이때 발생한 1차 처리수를 제1농축기(120)로 공급할 수 있다.
다음으로, 제1급속침전기(110)에서 분리된 1차 슬러지를 배출한다(S11). 배출된 1차 슬러지는 폐기하거나 재활용할 수 있다.
다음으로, 1차 처리수를 제1농축기(120)로 고액분리한다(S12). 제1급속침전기(110)에서 배출된 1차 처리수를 제1농축기(120)로 고액분리하고, 이때 발생한 2차 슬러지를 제1압착탈수기(130)로 공급하며, 2차 처리수를 처리수 재처리장치(200)의 저장조에 별도 수집할 수 있다.
다음으로, 2차 슬러지를 제1압착탈수기(130)로 고액분리한다(S13). 제1농축기(120)에서 배출된 2차 슬러지를 고액분리하고, 이때 발생한 3차 슬러지를 제1프레스필터탈수기(140)로 공급하며, 3차 처리수를 처리수 재처리장치(200)의 저장조에 별도 수집할 수 있다.
다음으로, 3차 슬러지를 제1프레스필터탈수기(140)로 고액분리한다(S14). 제1압착탈수기(130)에서 배출된 3차 슬러지를 고액분리하고, 이때 발생한 4차 슬러지인 슬러지케이크를 단계(S11)를 통해 배출하고, 4차 처리수를 처리수 재처리장치(200)의 저장조에 별도 수집할 수 있다.
이 단계(S10~S14)까지 고액분리장치(100)에서 처리할 수 있고 이하의 단계(S15~S21)는 처리수 재처리장치(200)에서 처리할 수 있다.
다음으로, 2차, 3차, 4차 처리수를 수집하여 제1가압부상조(220)로 고액분리한다(S15). 저장조에서 수집된 2차, 3차, 4차 처리수를 제1가압부상조(220)에 공급하여 고액분리하고, 이때 발생한 5차 처리수를 생물반응기(230)로 공급하고, DAF스컴을 제2농축탈수기(250)로 공급할 수 있다.
다음으로, 5차 처리수를 생물반응기(230)로 고액분리한다(S16). 제1가압부상조에서 배출된 5차 처리수를 생물반응기(230)로 고액분리하고, 이때 발생한 6차 처리수를 제2급속침전기(240)로 공급하고, 농축슬러지를 제2가압부상조(280)로 공급할 수 있다.
다음으로, 6차 처리수를 제2급속침전기(240)로 고액분리한다(S17). 생물반응기(230)에서 배출된 6차 처리수를 제2급속침전기(240)로 고액분리하고, 이때 발생한 농축슬러지를 제2가압부상조(280)로 공급할 수 있다.
다음으로, 제2급속침전기(240)에서 배출된 7차 처리수를 방류 또는 정수시설로 배출한다(S18).
다음으로, 단계(S16)과 단계(S17)에서 유입된 농축슬러지를 제2가압부상조(280)로 고액분리한다(S19). 이 제2가압부상조(280)에서 분리된 슬러지케이크를 외부로 배출하고, 처리수를 단계(S16)으로 공급할 수 있다.
다음으로, 단계(S15)에서 배출된 DAF스컴을 제2농축탈수기(250)로 고액분리한다(S20). 이때 발생한 처리수는 단계(S18)을 통해 방류하고, 슬러지는 제2압착탈수기(260)로 공급할 수 있다.
다음으로, 제2농축탈수기(250)에서 배출된 슬러지를 제2압착탈수기(260)로 고액분리한다(S21). 이때 발생한 처리수는 단계(S18)을 통해 방류하고, 슬러지는 제2프레스필터탈수기(270)로 공급할 수 있다.
다음으로, 제2압착탈수기(260)에서 유입된 슬러지를 제2프레스필터탈수기(270)로 고액분리한다(S22). 이때 발생한 처리수는 단계(S18)을 통해 방류할 수 있다.
끝으로, 제2프레스필터탈수기(270)에서 배출된 슬러지는 외부로 최종 배출한다(S23). 최종 배출된 슬러지는 폐기하거나 재활용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:고액분리장치
110:제1급속침전기
111:본체
112:이젝터
113:벤추리관
114:필터
115:배출관
120:제1농축탈수기
130:제1압착탈수기
140:제1프레스필터탈수기
200:재처리장치
210:처리수저장조
220:제1가압부상조
230:생물반응기
240:제2급속침전기
250:제2농축탈수기
260:제2압착탈수기
270:제2프레스필터탈수기
280:제2가압부상조.
110:제1급속침전기
111:본체
112:이젝터
113:벤추리관
114:필터
115:배출관
120:제1농축탈수기
130:제1압착탈수기
140:제1프레스필터탈수기
200:재처리장치
210:처리수저장조
220:제1가압부상조
230:생물반응기
240:제2급속침전기
250:제2농축탈수기
260:제2압착탈수기
270:제2프레스필터탈수기
280:제2가압부상조.
Claims (4)
- 폐수처리 시스템에서,
상기 폐수가 유입되면 고액분리하고, 분리된 1차 슬러지를 배출하고, 1차 처리수를 제1농축기(120)로 공급하도록 설치된 제1급속침전기(110);
상기 제1급속침전기(110)에서 유입된 1차 처리수를 고액분리하고, 분리된 2차 슬러지를 제1압착탈수기(130)로 공급하며, 2차 처리수를 처리수저장조(210)에 별도 수집하도록 설치된 제1농축기(120);
상기 제1농축기(120)에서 유입된 2차 슬러지를 고액분리하고, 분리된 3차 슬러지를 제1프레스필터탈수기(140)로 공급하며, 3차 처리수를 처리수저장조(210)에 별도 수집하도록 설치된 제1압착탈수기(130);와,
상기 제1농축기(120)에서 유입된 3차 슬러지를 고액분리하고, 분리된 슬러지 케이크를 배출하며, 4차 처리수를 처리수저장조(210)에 별도 수집하도록 설치된 제1프레스필터탈수기(140);를 구비하는 고액분리장치(100)를 포함하되,
상기 처리수저장조(210)에서 유입된 처리수를 고액분리하고, 분리된 5차 처리수를 생물반응기(230)로 공급하며, DAF스컴을 제2농축탈수기(250)로 공급하도록 설치된 제1가압부상조(220);
상기 제1가압부상조(220)에서 유입된 5차 처리수를 고액분리하고, 분리된 농축슬러지를 제2가압부상조(280)로 공급하며, 6차 처리수를 제2급속침전기(240)로 공급하도록 설치된 생물반응기(230);
상기 생물반응기(230)에서 유입된 6차 처리수를 고액분리하고, 분리된 농축슬러지를 제2가압부상조(280)로 공급하며, 7차 처리수를 방류하도록 설치된 제2급속침전기(240);
상기 제1가압부상조(220)에서 유입된 DAF스컴을 고액분리하고, 분리된 슬러지를 제2압착탈수기(260)로 공급하며, 처리수를 방류하도록 설치된 제2농축탈수기(250);
상기 제2농축탈수기(250)에서 유입된 슬러지를 고액분리하고, 분리된 슬러지를 제2프레스필터탈수기(270)로 배출하며, 처리수를 방류하도록 설치된 제2압착탈수기(260);
상기 제2압착탈수기(260)에서 유입된 슬러지를 고액분리하고, 분리된 슬러지를 배출하며, 처리수를 방류하도록 설치된 제2프레스필터탈수기(270);를 구비하는 처리수 재처리장치(200)를 더 포함하고,
상기 제2가압부상조(280)는 생물반응기(230)와 제2급속침전기(240)에서 유입된 농축슬러지를 고액분리하여 생물반응기(230)에 재투입하도록 설치된 것을 특징으로 하는 폐수처리시스템.
- 제1항의 폐수처리시스템을 이용한 폐수처리 방법은,
폐수를 제1급속침전기(110)로 고액분리하는 제10단계(S10);
상기 제1급속침전기(110)에서 유입된 1차 슬러지를 배출하는 제11단계(S11);
상기 제1급속침전기(110)에서 유입된 1차 처리수를 제1농축기(120)로 고액분리하는 제12단계(S12);
상기 제1급속침전기(110)에서 유입된 2차 슬러지를 제1압착탈수기(130)로 고액분리하는 제13단계(S13);
상기 제1압착탈수기(130)에서 유입된 3차 슬러지를 제1프레스필터탈수기(140)로 고액분리하는 제14단계(S14);와,
상기 제1프레스필터탈수기(140)에서 유입된 슬러지 케이크를 제11단계(S11)를 통해 배출하는 제15단계(S15);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리시스템의 폐수처리 방법.
- 제2항에서,
상기 제12단계(S12), 제13단계(S13)와 제4단계(S14)에서 배출된 2차 처리수, 3차 처리수와 4차 처리수를 수집하여 제1가압부상조(220)로 고액분리하는 제15단계(S15);
상기 제1가압부상조(220)에서 유입된 5차 처리수를 생물반응기(230)로 고액분리하는 제16단계(S16);
상기 생물반응기(230)에서 유입된 6차 처리수를 제2급속침전기(240)로 고액분리하는 제17단계(S17);
상기 제16단계(S16)와 제17단계(S17)에서 배출된 7차 처리수를 방류하는 제18단계(S18);
상기 제16단계(S16)와 제17단계(S17)에서 유입된 농축슬러지를 제2가압부상조(280)로 고액분리하는 제19단계(S19);
상기 제15단계(S15)에서 유입된 DAF스컴을 제2농축탈수기(250)로 고액분리하는 제20단계(S20);
상기 제2농축탈수기(250)에서 유입된 슬러지를 제2압착탈수기(260)로 고액분리하는 제21단계(S21);
상기 제2압착탈수기(260)에서 유입된 슬러지를 제2프레스필터탈수기(270)로 고액분리하는 제22단계(S22);와,
상기 제2프레스필터탈수기(270)와 단계(S19)의 제2가압부상조(280)에서 배출된 슬러지를 배출하는 제23단계(S23);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리시스템의 폐수처리 방법. - 삭제
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| KR1020160089884A KR101885134B1 (ko) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | 폐수처리시스템 및 방법 |
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|---|---|
| KR20180008074A KR20180008074A (ko) | 2018-01-24 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR101262192B1 (ko) * | 2012-11-15 | 2013-05-14 | 녹스 코리아(주) | 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치 |
| KR101278958B1 (ko) * | 2013-02-22 | 2013-06-27 | (주)한성플랜트 | 폐수처리시스템 |
Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR19990004620A (ko) | 1997-06-28 | 1999-01-15 | 김영환 | 반도체 소자의 콘택홀 형성방법 |
| KR20010079118A (ko) | 2001-06-15 | 2001-08-22 | 백운국 | 슬러지 순환형 급속 침전 장치 |
| KR200272604Y1 (ko) | 2002-01-03 | 2002-04-18 | 이온섭 | 고속 슬러지 침전기 |
| KR101081302B1 (ko) | 2011-03-18 | 2011-11-08 | 배희동 | 오, 폐수내의 인 및 부유물 연속 제거방법 및 장치 |
-
2016
- 2016-07-15 KR KR1020160089884A patent/KR101885134B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101262192B1 (ko) * | 2012-11-15 | 2013-05-14 | 녹스 코리아(주) | 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치 |
| KR101278958B1 (ko) * | 2013-02-22 | 2013-06-27 | (주)한성플랜트 | 폐수처리시스템 |
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