KR102114634B1 - 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정 - Google Patents
선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 수용 가능한 내측에 인을 포함하는 하수 및 폐수가 유입되는 유량조절조와, 유량조절조와 연결되어 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급 받음과 아울러 공급하는 제1펌프와, 제1펌프와 한 쌍이 병렬 연결되어 각각 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 각각의 수용 가능한 공간 상에는 선택적으로 인을 흡착할 수 있는 다수개의 흡착필터를 갖는 흡착모듈이 다수개 구비되고 흡착모듈은 내측에 관통공을 갖는 다수개의 수로격벽에 의해 상호 이격 구비되는 제1흡착조 및 제2흡착조와, 유량조절조 및 흡착모듈 각각과 연결되어 각각의 내측으로 에어를 공급하는 에어공급구와, 제1흡착조 및 제2흡착조와 각각 연결되어 제1흡착조 및 제2흡착조로 탈리원료을 공급하는 탈리원료공급조와, 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제2펌프와, 제2펌프와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받는 방류조와, 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결되어 흡착필터에서 탈리되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제3펌프와, 제3펌프와 연결되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 수용 가능한 공간이 형성되고 격벽에 의해 제1구획 및 제2구획으로 나눠지는 재생반응조와, 재생반응조에 형성되는 제1구획 및 제2구획과 연결되어 각각 제1반응원료 또는 제2반응원료를 공급하는 한 쌍의 재생원료공급조와, 재생반응조와 연결되어 인이 제1반응원료, 제2반응원료와 반응하여 된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제4펌프와, 제4펌프와 연결되어 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 인산철과 같은 인화합물을 포집하는 여과필터를 갖는 여과조로 이루어진 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정에 있어서, 상기 유량조절조로 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급함과 아울러 에어공급구를 통해 유량조절조의 내측으로 에어를 공급하는 제1단계와, 상기 유량조절조와 연결된 제1펌프를 통해 인을 포함하는 하수 및 폐수를 제1흡착조 또는 제2흡착조로 교차 공급하며, 제1흡착조 또는 제2흡착조 중 어느 한 곳에서는 흡착필터를 통해 하수 및 폐수에 포함된 인을 흡착하고, 다른 한 곳에서는 탈리원료공급조로부터 탈리원료 및 에어공급구로부터 에어를 공급받아 흡착필터로부터 인을 탈리하여 인이 농축된 하수 및 폐수를 제조하는 제2단계와, 상기 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결된 제2펌프를 통해 인이 제거된 하수 및 폐수를 방류조의 내측에 공급받아 저장 또는 배출하는 제3단계와, 상기 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결된 제3펌프를 통해 흡착필터로부터 인이 하수 및 폐수로 탈리되어 인이 농축된 하수 및 폐수를 재생반응조로 공급하는 제4단계와, 상기 재생반응조 상의 제1구획에서 제2구획으로 인이 농축된 하수 및 폐수를 순차 이동시킴과 아울러 제1구획에는 제1반응원료, 제2구획에는 제2반응원료를 공급하여 인이 제1반응원료, 제2반응원료와의 화학작용으로 형성된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 형성하는 제5단계와, 상기 재생반응조와 연결된 제4펌프를 통해 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 여과조로 공급하며, 여과조에서는 내측에 구비되는 여과필터로 하수 및 폐수에 포함된 인산철과 같은 인화합물을 포집함과 아울러 인산철과 같은 인화합물이 제거된 하수 및 폐수를 배출하는 제6단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수 및 폐수에 포함된 인을 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착필터를 갖는 다수개의 흡착모듈이 각각 내입되는 제1흡착조 및 제2흡착조를 구비함과 아울러 인이 포함된 하수 및 폐수를 제1흡착조 또는 제2흡착조에 교차 공급하여 제1흡착조 또는 제2흡착조 중 어느 하나가 하수 및 폐수에 포함된 인을 선택적으로 포집할 시에 다른 하나는 인의 흡착이 포화상태에 이른 흡착필터 상의 인을 탈리하여 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 형성하며, 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수는 재생반응조로 공급하여 인을 포집이 용이한 형태인 인산철과 같은 인화합물로 형성함과 아울러 인산철과 같은 인화합물을 포함한 하수 및 폐수는 여과필터를 갖는 여과조로 공급되어 인산철과 같은 인화합물이 회수됨을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정에 관한 것이다.
일반적으로 하수처리장의 방류수의 총인 처리장치에 있어서, 부영양화의 주원인이자, 조류증식의 제한 물질인 인(인산)은 지금까지 생물학적 처리 방법이나, 응집제를 이용한 화학적 처리 방법이 주를 이루었다.
그러나, 생물학적 공정은 시설 운영이 어려우며, 지속적이고 안정적인 유출수질을 확보하기가 용이하지 않다.
한편, 다른 화학적 방법은 운전은 상대적으로 용이하지만, 약품비용과 발생된 슬러지 처리 문제가 발생한다.
또한, 다른 전기분해/응집에 의한 인 제거기술은 화학적인 제거 기술이 갖고 있는 장점을 살리고 화학 약품 침전법이 갖고 있는 단점을 해결할 수 있는 기술의 하나이나 전극부식등의 문제점이 있다. 패각의 재이용은 배기가스 제거 및 산성토양의 개량제, 중금속 흡착, 고농도 인제거 등에 이용되고 있으나 굴패각의 대부분을 차지하는 탄산칼슘은 수 처리에 적용시 슬러지 발생량이 많고, 다량의 유기물과 무기물을 함유하고 있는 문제점 때문에 적정한 소성과정을 거쳐는 문제가 있다.
또한, 정석탈인법 (晶析脫燐法)은 하수중의 인을 제거하는 방법 중 실용화되어 좋은 성과를 보이고 있는 물리화학적 처리방법의 하나이나 통상의 하수 이차 처리수를 처리하는 것이 가능하지만, 탈인 성능은 설정 pH, 칼슘농도, 수온, 원수중의 방해물질, 접촉시간, 접촉재의 성능 등에 의해 상이하며, 또한 제거 대상이 용해성 정인산이기 때문에 다른 형태의 인(폴리인산, 유기인산, 현탁성 인)은 여과 등의 부차적인 기능에 의해 제거하여야 한다. 조립탈인법은 하수에 마그네슘을 첨가하여 pH조정하는 것으로 인산마그네슘암모니아(MAP)의 결정물로서 인을 회수하지만 방류수를 처리하기에는 부적당한 문제점이 있다.
특히 기존에 많이 보급되고 있는 혐기와 호기의 생물학적인 제거 공정은 인이 미생물의 세포내 물질인 다중인산으로 전화되는데 휘발지방산과 같은 유기물이 공급되어야 하기 때문에 우리나라의 하수와 같이 유기물 구성비가 낮은 경우 질소제거시 필요로 하는 유기물 요구와 경쟁하기 때문에 현실적으로 생물학적 인과 질소 동시 공정으로 개선시키는 것은 힘들다.
이에, 종래의 인(인산) 처리장치는 약품의 과다사용 및 슬러지 처리에 애로가 있는 것이었다.
또한, 종래의 인 처리장치 및 방법은 인의 포집이 포화상태에 다다를 경우 장치의 작동을 멈추고 인의 포집을 위한 구성을 교체 또는 수리를 하여야 함으로 지속적인 인의 포집이 어려운 문제점 또한 있는 것이었다.
따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결한 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 종래의 기술과는 다르게 비교적 간단한 공정으로 인의 지속적인 회수가 가능함과 아울러 인을 회수하는 과정에서 환경오염의 위험이 감소되는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 수용 가능한 내측에 인을 포함하는 하수 및 폐수가 유입되는 유량조절조와, 유량조절조와 연결되어 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급 받음과 아울러 공급하는 제1펌프와, 제1펌프와 한 쌍이 병렬 연결되어 각각 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 각각의 수용 가능한 공간 상에는 선택적으로 인을 흡착할 수 있는 다수개의 흡착필터를 갖는 흡착모듈이 다수개 구비되고 흡착모듈은 내측에 관통공을 갖는 다수개의 수로격벽에 의해 상호 이격 구비되는 제1흡착조 및 제2흡착조와, 유량조절조 및 흡착모듈 각각과 연결되어 각각의 내측으로 에어를 공급하는 에어공급구와, 제1흡착조 및 제2흡착조와 각각 연결되어 제1흡착조 및 제2흡착조로 탈리원료을 공급하는 탈리원료공급조와, 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제2펌프와, 제2펌프와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받는 방류조와, 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결되어 흡착필터에서 탈리되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제3펌프와, 제3펌프와 연결되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 수용 가능한 공간이 형성되고 격벽에 의해 제1구획 및 제2구획으로 나눠지는 재생반응조와, 재생반응조에 형성되는 제1구획 및 제2구획과 연결되어 각각 제1반응원료 또는 제2반응원료를 공급하는 한 쌍의 재생원료공급조와, 재생반응조와 연결되어 인이 제1반응원료, 제2반응원료와 반응하여 된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제4펌프와, 제4펌프와 연결되어 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 인산철과 같은 인화합물을 포집하는 여과필터를 갖는 여과조로 이루어진 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정에 있어서, 상기 유량조절조로 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급함과 아울러 에어공급구를 통해 유량조절조의 내측으로 에어를 공급하는 제1단계와, 상기 유량조절조와 연결된 제1펌프를 통해 인을 포함하는 하수 및 폐수를 제1흡착조 또는 제2흡착조로 교차 공급하며, 제1흡착조 또는 제2흡착조 중 어느 한 곳에서는 흡착필터를 통해 하수 및 폐수에 포함된 인을 흡착하고, 다른 한 곳에서는 탈리원료공급조로부터 탈리원료 및 에어공급구로부터 에어를 공급받아 흡착필터로부터 인을 탈리하여 인이 농축된 하수 및 폐수를 제조하는 제2단계와, 상기 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결된 제2펌프를 통해 인이 제거된 하수 및 폐수를 방류조의 내측에 공급받아 저장 또는 배출하는 제3단계와, 상기 제1흡착조 및 제2흡착조와 연결된 제3펌프를 통해 흡착필터로부터 인이 하수 및 폐수로 탈리되어 인이 농축된 하수 및 폐수를 재생반응조로 공급하는 제4단계와, 상기 재생반응조 상의 제1구획에서 제2구획으로 인이 농축된 하수 및 폐수를 순차 이동시킴과 아울러 제1구획에는 제1반응원료, 제2구획에는 제2반응원료를 공급하여 인이 제1반응원료, 제2반응원료와의 화학작용으로 형성된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 형성하는 제5단계와, 상기 재생반응조와 연결된 제4펌프를 통해 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 여과조로 공급하며, 여과조에서는 내측에 구비되는 여과필터로 하수 및 폐수에 포함된 인산철과 같은 인화합물을 포집함과 아울러 인산철과 같은 인화합물이 제거된 하수 및 폐수를 배출하는 제6단계로 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정을 제공한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정은, 제1흡착조 및 제2흡착조로 인해 인의 흡착 및 농축을 지속적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 인을 선택적으로 흡착하는 흡착필터의 재사용이 용이하며, 재사용 가능한 흡착필터로 인해 환경오염이 감소되는 효과가 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정의 순서도,
도 2는 본 발명에 의한 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정의 개략도,
도 3 내지 도 6은 본 발명에 의한 제1흡착조의 개략도,
도 7 내지 도 8은 본 발명에 의한 재생반응조의 개략도,
도 9 내지 도 10은 본 발명에 의한 흡찰모듈의 개략 분해사시도,
도 11은 본 발명에 의한 흡착필터의 개략 사시도,
도 12 내지 도 13은 본 발명에 의한 흡착필터 상에서 이온교환섬유가 제거된 모습을 보여주는 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정의 개략도,
도 3 내지 도 6은 본 발명에 의한 제1흡착조의 개략도,
도 7 내지 도 8은 본 발명에 의한 재생반응조의 개략도,
도 9 내지 도 10은 본 발명에 의한 흡찰모듈의 개략 분해사시도,
도 11은 본 발명에 의한 흡착필터의 개략 사시도,
도 12 내지 도 13은 본 발명에 의한 흡착필터 상에서 이온교환섬유가 제거된 모습을 보여주는 개략 사시도이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 13을 참고하여 보면 본 발명은 수용 가능한 내측에 인을 포함하는 하수 및 폐수가 유입되는 유량조절조(10)와, 유량조절조(10)와 연결되어 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급 받음과 아울러 공급하는 제1펌프(12)와, 제1펌프(12)와 한 쌍이 병렬 연결되어 각각 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 각각의 수용 가능한 공간 상에는 선택적으로 인을 흡착할 수 있는 다수개의 흡착필터(14)를 갖는 흡착모듈(16)이 다수개 구비되고 흡착모듈(16)은 내측에 관통공(18)을 갖는 다수개의 수로격벽(20)에 의해 상호 이격 구비되는 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와, 유량조절조(10) 및 흡착모듈(16) 각각과 연결되어 각각의 내측으로 에어를 공급하는 에어공급구(26)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 각각 연결되어 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)로 탈리원료을 공급하는 탈리원료공급조(28)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제2펌프(30)와, 제2펌프(30)와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받는 방류조(32)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결되어 흡착필터(14)에서 탈리되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제3펌프(34)와, 제3펌프(34)와 연결되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 수용 가능한 공간이 형성되고 격벽(36)에 의해 제1구획(38) 및 제2구획(40)으로 나눠지는 재생반응조(42)와, 재생반응조(42)에 형성되는 제1구획(38) 및 제2구획(40)과 연결되어 각각 제1반응원료 또는 제2반응원료를 공급하는 한 쌍의 재생원료공급조(44)와, 재생반응조(42)와 연결되어 인이 제1반응원료, 제2반응원료와 반응하여 된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제4펌프(46)와, 제4펌프(46)와 연결되어 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 인산철과 같은 인화합물을 포집하는 여과필터(48)를 갖는 여과조(50)로 이루어진 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정에 있어서, 상기 유량조절조(10)로 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급함과 아울러 에어공급구(26)를 통해 유량조절조(10)의 내측으로 에어를 공급하는 제1단계와, 상기 유량조절조(10)와 연결된 제1펌프(12)를 통해 인을 포함하는 하수 및 폐수를 제1흡착조(22) 또는 제2흡착조(24)로 교차 공급하며, 제1흡착조(22) 또는 제2흡착조(24) 중 어느 한 곳에서는 흡착필터(14)를 통해 하수 및 폐수에 포함된 인을 흡착하고, 다른 한 곳에서는 탈리원료공급조(28)로부터 탈리원료 및 에어공급구(26)로부터 에어를 공급받아 흡착필터(14)로부터 인을 탈리하여 인이 농축된 하수 및 폐수를 제조하는 제2단계와, 상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결된 제2펌프(30)를 통해 인이 제거된 하수 및 폐수를 방류조(32)의 내측에 공급받아 저장 또는 배출하는 제3단계와, 상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결된 제3펌프(34)를 통해 흡착필터(14)로부터 인이 하수 및 폐수로 탈리되어 인이 농축된 하수 및 폐수를 재생반응조(42)로 공급하는 제4단계와, 상기 재생반응조(42) 상의 제1구획(38)에서 제2구획(40)으로 인이 농축된 하수 및 폐수를 순차 이동시킴과 아울러 제1구획(38)에는 제1반응원료, 제2구획(40)에는 제2반응원료를 공급하여 인이 제1반응원료, 제2반응원료와의 화학작용으로 형성된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 형성하는 제5단계와, 상기 재생반응조(42)와 연결된 제4펌프(46)를 통해 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 여과조(50)로 공급하며, 여과조(50)에서는 내측에 구비되는 여과필터(48)로 하수 및 폐수에 포함된 인산철과 같은 인화합물을 포집함과 아울러 인산철과 같은 인화합물이 제거된 하수 및 폐수를 배출하는 제6단계로 이루어진다.
먼저, 수용 가능한 내측에 인을 포함하는 하수 및 폐수가 유입되는 유량조절조(10)와, 유량조절조(10)와 연결되어 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급 받음과 아울러 공급하는 제1펌프(12)와, 제1펌프(12)와 한 쌍이 병렬 연결되어 각각 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 각각의 수용 가능한 공간 상에는 선택적으로 인을 흡착할 수 있는 다수개의 흡착필터(14)를 갖는 흡착모듈(16)이 다수개 구비되고 흡착모듈(16)은 내측에 관통공(18)을 갖는 다수개의 수로격벽(20)에 의해 상호 이격 구비되는 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와, 유량조절조(10) 및 흡착모듈(16) 각각과 연결되어 각각의 내측으로 에어를 공급하는 에어공급구(26)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 각각 연결되어 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)로 탈리원료을 공급하는 탈리원료공급조(28)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제2펌프(30)와, 제2펌프(30)와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받는 방류조(32)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결되어 흡착필터(14)에서 탈리되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제3펌프(34)와, 제3펌프(34)와 연결되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 수용 가능한 공간이 형성되고 격벽(36)에 의해 제1구획(38) 및 제2구획(40)으로 나눠지는 재생반응조(42)와, 재생반응조(42)에 형성되는 제1구획(38) 및 제2구획(40)과 연결되어 각각 제1반응원료 또는 제2반응원료를 공급하는 한 쌍의 재생원료공급조(44)와, 재생반응조(42)와 연결되어 인이 제1반응원료, 제2반응원료와 반응하여 된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제4펌프(46)와, 제4펌프(46)와 연결되어 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 인산철과 같은 인화합물을 포집하는 여과필터(48)를 갖는 여과조(50)가 구비된다.
이때, 상기 수로격벽(20) 각각에 형성되는 각각의 관통공(18)은 일측에서 타측으로 상호 교호되게 형성됨으로써, 하수 및 폐수에 포함된 인이 흡착모듈(16)의 하부에 위치되는 흡착필터(14)에만 과도하게 먼저 흡착되어 하부에 위치하는 흡착필터(14)의 흡착능력만 먼저 떨어지는 것을 방지함이 바람직한 것이다.
또한, 상기 재생반응조(42)의 제1구획(38) 및 제2구획(40)에는 각각 교반기(52)가 구비되어 제1반응원료 또는 제2반응원료가 인과 용이하게 화학반응될 수 있도록 함이 바람직한것이다.
한편, 상기 흡착모듈(16)은 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24) 각각의 내측 전후방에 각각 다수개가 이격 구비됨과 아울러 각각의 양단이 상호 마주하는 방향으로 연장되는 가이드바(54)에 의해 슬라이딩 결합 및 고정되는 것이며, 이로 인해 흡착모듈(16)이 안정적으로 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24) 각각의 내측에 고정됨과 아울러 교체 또한 용이하게 되는 것이다.
또한, 상기 흡착필터(14)는 각각 내측이 관통된 원통형으로 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 배출공(56)이 형성되며, 외측에는 이온교환섬유(58)가 권취되어 이루어지는 것이며, 이때 이온교환섬유(58)는 아크릴섬유(Acrylic fiber)에 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate)을 반응시켜 형성된 것이다.
그리고, 상기 흡착모듈(16) 각각에는 각각의 상부에 에어공급구(26)와 연결되어 내측으로 에어를 공급받아 전방에 다수개가 이격 형성된 에어주입공(60)으로 각각의 흡착필터(14)에 에어를 공급하는 사각형상의 에어공급파이프(62)가 후방에 구비되며, 에어공급파이프(62) 각각의 전방에는 이격되어 판형으로 형성됨과 아울러 양측이 전방으로 절곡 형성되는 고정대(64)가 구비되고, 에어공급파이프(62) 및 고정대(64) 사이에는 각각 상부에서 하부로 이격되는 다수개의 흡착필터(14)가 구비되며, 각각의 흡착필터(14) 내측에는 전후방으로 각각 연장됨과 아울러 각각의 양단이 에어공급파이프(62)와 고정대(64)에 연결 고정되는 고정구(66)가 구비된다.
이때, 상기 에어주입공(60)을 통해 에어가 흡착필터(14)의 내측으로 공급됨과 아울러 흡착필터(14)의 외측으로 배출됨으로써, 흡착필터(14)에 흡착된 인의 탈리가 더욱 용이해지는 것이다.
한편, 본 발명에 의한 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정은 하기와 같이 이루어진다.
상기 유량조절조(10)로 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급함과 아울러 에어공급구(26)를 통해 유량조절조(10)의 내측으로 에어를 공급한다.(S1단계)
이때, 상기 유량조절조(10)에 공급되는 에어로 인해 유량조절조(10)의 바닥에 인을 포함한 퇴적물이 누적되지 않게 되는 것이며, 유량조절조(10)는 후술되는 제1흡착조(22) 또는 제2흡착조(24)에 하수 및 폐수를 일정하게 공급하게 위해 구비되는 것이다.
상기 유량조절조(10)와 연결된 제1펌프(12)를 통해 인을 포함하는 하수 및 폐수를 제1흡착조(22) 또는 제2흡착조(24)로 교차 공급하며, 제1흡착조(22) 또는 제2흡착조(24) 중 어느 한 곳에서는 흡착필터(14)를 통해 하수 및 폐수에 포함된 인을 흡착하고, 다른 한 곳에서는 탈리원료공급조(28)로부터 탈리원료 및 에어공급구(26)로부터 에어를 공급받아 흡착필터(14)로부터 인을 탈리하여 인이 농축된 하수 및 폐수를 제조한다.(S2단계)
이때, 상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)는 인의 흡착 또는 인의 탈리가 상호 교호되게 이루어지는 것이며, 상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24) 상에 공급되는 인을 포함하는 하수 및 폐수는 흡착필터(14)가 하수 및 폐수에 포함된 인을 포집하기 위해 1~4시간동안 체류된 후 방류조(32)로 인이 제거된 하수 및 폐수가 배출되며, 흡착필터(14)에 포화상태로 포집된 인은 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24) 내측의 하수 및 폐수에 탈리원료공급조(28)에서 공급된 탈리원료을 공급받은 후 10~30분 동안 흡착필터(14)에 흡착된 인을 탈리한 후 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 재생반응조(42)로 공급하게 되는 것이다.
한편, 상기 탈리원료공급조(28)에서 공급되는 탈리원료는 염화나트륨이 공급됨이 바람직한 것이나 흡착필터(14)에 포화상태로 포집된 인을 탈리할 수 있으면서도 환경오염을 저감하는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방한 것이다.
상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결된 제2펌프(30)를 통해 인이 제거된 하수 및 폐수를 방류조(32)의 내측에 공급받아 저장 또는 배출한다.(S3단계)
또한, 상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결된 제3펌프(34)를 통해 흡착필터(14)로부터 인이 하수 및 폐수로 탈리되어 인이 농축된 하수 및 폐수를 재생반응조(42)로 공급한다.(S4단계)
그리고, 상기 재생반응조(42) 상의 제1구획(38)에서 제2구획(40)으로 인이 농축된 하수 및 폐수를 순차 이동시킴과 아울러 제1구획(38)에는 제1반응원료, 제2구획(40)에는 제2반응원료를 공급하여 인이 제1반응원료, 제2반응원료와의 화학작용으로 형성된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 형성한다.(S5단계)
이때, 상기 재생반응조(42) 상의 제1구획(38), 제2구획(40)에서 각각 인과 반응하는 제1반응원료, 제2반응원료는 주로 황산제일철, 과산화수소 등이 사용됨이 바람직한 것이나 하수 및 폐수에 포함된 인을 인산철과 같은 인화합물로 화학반응 시킴과 아울러 환경오염을 저감하는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방한 것이다.
다음으로, 상기 재생반응조(42)와 연결된 제4펌프(46)를 통해 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 여과조(50)로 공급하며, 여과조(50)에서는 내측에 구비되는 여과필터(48)로 하수 및 폐수에 포함된 인산철과 같은 인화합물을 포집함과 아울러 인산철과 같은 인화합물이 제거된 하수 및 폐수를 배출한다.(S6단계)
한편, 상기 제2펌프(30), 제4펌프(46)는 하수 및 폐수를 이송하기 위해 구비되는 것이 바람직한 것이나 본 발명을 낙차에 의한 자연 유하식으로 설계할 경우에는 사용되지 않아도 무방한 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정은, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)로 인해 인의 흡착 및 농축을 지속적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 인을 선택적으로 흡착하는 흡착필터(14)의 재사용이 용이하며, 재사용 가능한 흡착필터(14)로 인해 환경오염이 감소되는 효과 또한 있는 것이다.
10 : 유량조절조 12 : 제1펌프
14 : 흡착필터 16 : 흡착모듈
18 : 관통공 20 : 수로격벽
22 : 제1흡착조 24 : 제2흡착조
26 : 에어공급구 28 : 탈리원료공급조
30 : 제2펌프 32 : 방류조
34 : 제3펌프 36 : 격벽
38 : 제1구획 40 : 제2구획
42 : 재생반응조 44 : 재생원료공급조
46 : 제4펌프 48 : 여과필터
50 : 여과조 52 : 교반기
54 : 가이드바 56 : 배출공
58 : 이온교환섬유 60 : 에어주입공
62 : 에어공급파이프 64 : 고정대
66 : 고정구
14 : 흡착필터 16 : 흡착모듈
18 : 관통공 20 : 수로격벽
22 : 제1흡착조 24 : 제2흡착조
26 : 에어공급구 28 : 탈리원료공급조
30 : 제2펌프 32 : 방류조
34 : 제3펌프 36 : 격벽
38 : 제1구획 40 : 제2구획
42 : 재생반응조 44 : 재생원료공급조
46 : 제4펌프 48 : 여과필터
50 : 여과조 52 : 교반기
54 : 가이드바 56 : 배출공
58 : 이온교환섬유 60 : 에어주입공
62 : 에어공급파이프 64 : 고정대
66 : 고정구
Claims (8)
- 수용 가능한 내측에 인을 포함하는 하수 및 폐수가 유입되는 유량조절조(10)와, 유량조절조(10)와 연결되어 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급 받음과 아울러 공급하는 제1펌프(12)와, 제1펌프(12)와 한 쌍이 병렬 연결되어 각각 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 각각의 수용 가능한 공간 상에는 선택적으로 인을 흡착할 수 있는 다수개의 흡착필터(14)를 갖는 흡착모듈(16)이 다수개 구비되고 흡착모듈(16)은 내측에 관통공(18)을 갖는 다수개의 수로격벽(20)에 의해 상호 이격 구비되는 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와, 유량조절조(10) 및 흡착모듈(16) 각각과 연결되어 각각의 내측으로 에어를 공급하는 에어공급구(26)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 각각 연결되어 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)로 탈리원료을 공급하는 탈리원료공급조(28)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제2펌프(30)와, 제2펌프(30)와 연결되어 인이 제거된 하수 및 폐수를 공급받는 방류조(32)와, 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결되어 흡착필터(14)에서 탈리되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제3펌프(34)와, 제3펌프(34)와 연결되어 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 수용 가능한 공간이 형성되고 격벽(36)에 의해 제1구획(38) 및 제2구획(40)으로 나눠지는 재생반응조(42)와, 재생반응조(42)에 형성되는 제1구획(38) 및 제2구획(40)과 연결되어 각각 제1반응원료 또는 제2반응원료를 공급하는 한 쌍의 재생원료공급조(44)와, 재생반응조(42)와 연결되어 인이 제1반응원료, 제2반응원료와 반응하여 된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 공급하는 제4펌프(46)와, 제4펌프(46)와 연결되어 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 공급받음과 아울러 내측에는 인산철과 같은 인화합물을 포집하는 여과필터(48)를 갖는 여과조(50)로 이루어진 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정에 있어서,
상기 유량조절조(10)로 인을 포함하는 하수 및 폐수를 공급함과 아울러 에어공급구(26)를 통해 유량조절조(10)의 내측으로 에어를 공급하는 제1단계(S1);
상기 유량조절조(10)와 연결된 제1펌프(12)를 통해 인을 포함하는 하수 및 폐수를 제1흡착조(22) 또는 제2흡착조(24)로 교차 공급하며, 제1흡착조(22) 또는 제2흡착조(24) 중 어느 한 곳에서는 흡착필터(14)를 통해 하수 및 폐수에 포함된 인을 흡착하고, 다른 한 곳에서는 탈리원료공급조(28)로부터 탈리원료 및 에어공급구(26)로부터 에어를 공급받아 흡착필터(14)로부터 인을 탈리하여 인이 농축된 하수 및 폐수를 제조하는 제2단계(S2);
상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결된 제2펌프(30)를 통해 인이 제거된 하수 및 폐수를 방류조(32)의 내측에 공급받아 저장 또는 배출하는 제3단계(S3);
상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)와 연결된 제3펌프(34)를 통해 흡착필터(14)로부터 인이 하수 및 폐수로 탈리되어 인이 농축된 하수 및 폐수를 재생반응조(42)로 공급하는 제4단계(S4);
상기 재생반응조(42) 상의 제1구획(38)에서 제2구획(40)으로 인이 농축된 하수 및 폐수를 순차 이동시킴과 아울러 제1구획(38)에는 제1반응원료, 제2구획(40)에는 제2반응원료를 공급하여 인이 제1반응원료, 제2반응원료와의 화학작용으로 형성된 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 형성하는 제5단계(S5);
상기 재생반응조(42)와 연결된 제4펌프(46)를 통해 인산철과 같은 인화합물을 포함하는 하수 및 폐수를 여과조(50)로 공급하며, 여과조(50)에서는 내측에 구비되는 여과필터(48)로 하수 및 폐수에 포함된 인산철과 같은 인화합물을 포집함과 아울러 인산철과 같은 인화합물이 제거된 하수 및 폐수를 배출하는 제6단계(S6);
를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정. - 제1항에 있어서,
상기 수로격벽(20) 각각에 형성되는 각각의 관통공(18)은 일측에서 타측으로 상호 교호되게 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정. - 제1항에 있어서,
상기 재생반응조(42)의 제1구획(38) 및 제2구획(40)에는 각각 교반기(52)가 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정. - 제1항에 있어서,
상기 흡착모듈(16)은 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24) 각각의 내측 전후방에 각각 다수개가 이격 구비됨과 아울러 각각의 양단이 상호 마주하는 방향으로 연장되는 가이드바(54)에 의해 슬라이딩 결합 및 고정되어 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정. - 제1항에 있어서,
상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24) 상에 공급되는 인을 포함하는 하수 및 폐수는 흡착필터(14)가 하수 및 폐수에 포함된 인을 포집하기 위해 1~4시간동안 체류된 후 방류조(32)로 인이 제거된 하수 및 폐수가 배출되며, 흡착필터(14)에 포화상태로 포집된 인은 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24) 내측의 하수 및 폐수에 탈리원료공급조(28)에서 공급된 탈리원료을 공급받은 후 10~30분 동안 흡착필터(14)에 흡착된 인을 탈리한 후 농축된 인을 포함하는 하수 및 폐수를 재생반응조(42)로 공급하여 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정. - 제1항에 있어서,
상기 흡착필터(14)는 각각 내측이 관통된 원통형으로 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 배출공(56)이 형성되며, 외측에는 이온교환섬유(58)가 권취되어 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정. - 제1항에 있어서,
상기 흡착모듈(16) 각각에는 각각의 상부에 에어공급구(26)와 연결되어 내측으로 에어를 공급받아 전방에 다수개가 이격 형성된 에어주입공(60)으로 각각의 흡착필터(14)에 에어를 공급하는 사각형상의 에어공급파이프(62)가 후방에 구비되며, 에어공급파이프(62) 각각의 전방에는 이격되어 판형으로 형성됨과 아울러 양측이 전방으로 절곡 형성되는 고정대(64)가 구비되고, 에어공급파이프(62) 및 고정대(64) 사이에는 각각 상부에서 하부로 이격되는 다수개의 흡착필터(14)가 구비되며, 각각의 흡착필터(14) 내측에는 전후방으로 각각 연장됨과 아울러 각각의 양단이 에어공급파이프(62)와 고정대(64)에 연결 고정되는 고정구(66)가 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정. - 제1항에 있어서,
상기 제1흡착조(22) 및 제2흡착조(24)는 인의 흡착 또는 인의 탈리가 상호 교호되게 이루어짐을 특징으로 하는 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정.
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| KR1020200026512A KR102114634B1 (ko) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | 선택성 흡착모듈을 이용한 하수의 인 처리 및 회수 공정 |
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ID=70914482
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| KR (1) | KR102114634B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2020
- 2020-03-03 KR KR1020200026512A patent/KR102114634B1/ko active IP Right Grant
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