KR102134859B1 - 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치에 관한 것으로써, 침전조에서 배출되는 슬러지를 슬러지 선별부를 이루는 슬러지 선별 장치들 즉, 슬러지 선별조, 하이드로 사이클론 또는 부상조 중에서 적어도 어느 하나 이상을 이용해 선별하여 응결조 뿐만 아니라 필요 시 응집조로 반송시킴으로써 이를 활용해 좀더 효과적으로 부유물의 응집 및 침전 속도를 향상시킬 수 있도록 효과를 갖는다.

Description

반송 슬러지를 이용한 수처리 장치{Water Treatment Device with The Internal Circulation of Sorting Sedimented Sludge}

본 발명은 수처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 침전조에서 배출되는 슬러지 일부를 선별하여 응집조로 반송시켜 이를 통해 응집 및 침전 속도를 향상시킬 수 있도록 하는 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.

수처리 공정 중 응집 및 침전 공정은 입자상의 다양한 오염원을 처리하는 기술로 오염원의 성상에 따라 화학적 응집제의 종류를 다르게 하여 운영하는 방식이다. 종래의 수처리 공정에서 원수 중의 오염물질 중 입자상의 물질을 처리하기 위한 방법으로는 마이크로 샌드(Micro sand, 100 ~ 130㎛의 입경)를 침강제로 이용하여 처리 효율을 향상시키는 방법이 있다. 그 외에도 다양한 물질을 침강제로 이용하여 처리 효율을 높이는 방법이 있다.

이러한 침강제 중에는 이미 처리된 슬러지를 응집 슬러지로 이용하는 기술이 있는데, 이는 1차적으로 응결, 응집, 침전 처리된 슬러지의 일부를 응집조 등으로 반송시켜서 원수 중의 입자상 오염물질의 응결, 응집 효율을 향상시키는 방식이다. 이러한 경우, 이미 응결, 응집, 침전된 슬러지는 전기적 중화와 응결, 응집으로 입자상 덩어리를 형성하고 있으며 원수 중의 상대적으로 크기가 작은 입자의 오염 물질을 응결, 응집함에 있어 핵(Core) 역할을 하게 되고 응결, 흡착 및 공침 효과로 침전효율을 극대화 할 수가 있다. 또한, 종래의 다른 침강제를 이용하는 방식과 비교하여 추가적인 시설을 설치하기 위한 비용을 절약할 수 있어서 경제적이다.

그러나, 일반적으로 침전 반송 슬러지를 사용하는 방법은 침전된 슬러지 중에는 핵 역할을 잘하는 슬러지와 그러지 못하는 슬러지가 함께 존재한다. 이들 중 일부를 함께 응결조로 보낼 경우 핵 역할을 못하는 슬러지는 원수의 탁도를 증가시킬 뿐만 아니라 응집 및 침전을 방해하고 약품 투입량을 증가시키는 문제점이 있다.

대한민국등록특허공보 제10-0443109호(등록일자 2004년07월26일) 대한민국공개특허공보 제10-2014-0130821호(공개일자 2014년11월12일)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 침전조에서 배출되는 슬러지를 슬러지 선별조, 하이드로 사이클론 또는 부상조 중에서 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 선별하여 응결조 또는 응집조로 반송시켜서 이를 이용해 부유물의 응집 효율 및 침전 속도를 향상시킬 수 있도록 하는 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치는 원수를 공급 받아 전처리 약품을 혼합하는 전처리조; 상기 전처리조로부터 원수를 공급받아 원수에 무기 응집제를 혼합하는 응결조; 상기 응결조로부터 원수를 공급받아 원수에 유기 응집제를 혼합하는 응집조; 상기 응집조로부터 원수를 공급받아 수용하며, 플럭(floc)이 형성된 슬러지를 하부로 침전시켜 분리 배출하고, 상기 슬러지가 분리된 상부 상징수를 배출하는 침전조; 상기 침전조에서 배출된 슬러지를 수용하여 농축 처리를 하는 농축조; 및 슬러지 반송 배관으로부터 분지되며 상기 응집조를 연결하는 반송 분지 배관 상에 구비되어, 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 선별해 상기 응결조 및/또는 응집조로 주입하는 하나 이상의 슬러지 선별 장치로 이루어지는 슬러지 선별부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬러지 선별 장치는 상기 반송 분지 배관 상에 구비되어 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 공급받아 침강시켜서 침강 속도가 빠른 슬러지 입자는 상기 응결조 또는 응집조로 반송시키고, 잉여의 슬러지는 상기 농축조로 배출하도록 하는 하나 이상의 슬러지 선별조;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 슬러지 선별 장치는 상기 반송 분지 배관 상에 구비되어 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 공급받아 원심력을 이용하여 슬러지를 비중의 차이에 따라서 분리하여 배출하고, 하부를 통해 배출되는 비중이 큰 슬러지는 상기 응결조 또는 응집조로 반송시키며, 상부를 통해 배출되는 비중이 작은 슬러지는 상기 농축조로 운송하는 하이드로 사이클론;을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 슬러지 선별 장치는 상기 반송 분지 배관 상에 구비되어 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 공급받아 내부에 수용하며 미세 기포를 발생시키는 미세기포발생기가 하부에 구비하고, 상기 미세기포발생기로부터 발생하는 미세 기포에 의하여 상부로 부상되는 슬러지는 상기 농축조로 운송하고, 하부로 침전되는 슬러지는 상기 응결조 또는 응집조로 반송시키는 부상조;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬러지 선별부는 상기 슬러지 선별 장치와 응결조 및 응집조 사이에 배치되어, 상기 슬러지 선별 장치에서 선별된 슬러지를 저장한 후, 상기 응결조 및/또는 응집조를 공급하도록 하는 반송 슬러지 저장조;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 반송 슬러지 저장조 내에는 저장된 슬러지들이 교반하기 위한 교반 수단을 더 포함하고, 상기 교반 수단은 교반기, 수중믹서, 산기장치 또는 순환펌프 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 전처리조를 연결하는 원수 공급 배관으로부터 분지된 제1 원수 공급 분지 배관 상에 구비되어, 전처리 약품조로부터 공급되는 전처리 약품을 분배 공급된 원수와 혼합하여 상기 전처리조에 공급하는 제1 약품혼합라인믹서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 응결조를 연결하는 원수 공급 배관으로부터 분지된 제2 원수 공급 분지 배관 상에 구비되어, 응결 약품조로부터 공급하되 유기 응집제를 분배 공급된 원수와 혼합하여 상기 응결조에 공급하는 제2 약품혼합라인믹서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 침전조는 부유물의 침전을 유도하는 경사판; 및 상기 경사판 상측에 구비되며 여과재가 충진되는 여재층;을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 침전조는 상기 여재층 내부에 설치되며 공기를 공급하는 공기 공급관; 및 상기 여재층 내부 및 상기 경사판 하부에 설치되며, 역세척을 하기 위한 물을 공급하는 역세수공급관을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치는, 침전조에서 배출되는 슬러지를 슬러지 선별조, 하이드로 사이클론, 부상조를 선택적으로 또는 동시에 이용하여 응집조로 반송시킬 수 있으므로 다양한 종류의 슬러지를 효과적으로 반송시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 다양한 슬러지 선별 장치들을 선택적으로 이용하여 슬러지를 반송시킬 수 있으므로 수처리 장치의 유지 관리의 편의성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 기 침전된 슬러지층에서 선별된 슬러지의 일부를 원수의 응집조에 반송 순환시킴으로써 원수 중의 콜로이드성 입자들의 응결 및 응집을 촉진시키며, 저탁수, 저수온, 조류의 발생 등에도 침전 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치는 기본적으로 전처리조(10), 응결조(20), 응집조(30), 침전조(40), 농축조(50), 슬러지 선별부(100) 및 방류조(120)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 전처리조(10)는 유입된 원수의 성상에 따라 전처리 약품조(11)로부터 공급받은 전처리 약품을 주입하여 응결조(20)로 보내기 전에 전처리를 수행하도록 한다.

상기 전처리조(10)로 원수가 유입되는 전단에는 수질측정조(5)가 추가 구성될 수 있다.

상기 수질측정조(5)에서는 전처리조(10)로 보내지는 원수 배관으로부터 일부 원수를 받아 수용하고, 조내 필요한 계측기를 설치하여 원수의 수질특성(성상, 농도 등)을 파악하도록 한다.

한편, 상기 수질측정조(5)에서는 계측기들을 통해 pH, 클로로필a, 탁도, SS, 알카리도, TOC, 수온 등의 수질측정항목들을 계측할 수 있다.

따라서, 상기 전처리조(10) 내부에 유입된 원수의 수질이 일반적인 중화, 응결, 응집, 침전, 여과, 소독 등의 수처리 공정을 적용함에 있어서 문제가 없을 경우 전처리 약품을 주입하지 않고 원수를 응결조(20)로 이송하고, 상기 수질측정조(5)를 통한 원수의 수질 측정 결과 전처리가 필요하다고 판단될 때에는 전처리 약품을 주입하여 혼합하게 된다.

상기 전처리조(10)에 주입되는 전처리 약품으로는 차아염소산나트륨, 염소, 오존 등의 소독제 또는 황산, 수산화나트륨, 이산화탄소 등의 pH 조절제가 사용될 수 있다.

전처리 약품은 상기 수질측정조(5)와 상기 전처리조(10) 사이에 있는 원수 유입 배관(15)으로부터 분지된 제1 원수 유입 분지 배관(16) 상에 설치되는 제1 약품혼합라인믹서(61)의 전단 배관에 주입되게 전처리 약품조(11)를 연결하여 제1 약품혼합라인믹서(61)를 통해 분배 공급된 원수와 혼합한 상태로 전처리조(10)에 공급하도록 한다.

또한, 상기 전처리조(10)는 내부에 주입된 전처리 약품과 원수를 혼합하기 위하여 수중믹서, 교반기, 산기장치, 순환펌프 등의 교반 수단(미도시)가 구비될 수 있다.

상기 응결조(20)는 상기 전처리조(10)로부터 이송되는 원수를 수용할 수 있고, 응결 약품조(21)로부터 황산알루미늄, PAC, PACS, 염화제이철 등의 무기 응집제를 주입하여 혼합하도록 한다.

물론, 응결조(20)로 유입되는 원수가 전처리가 필요 없는 경우 전처리조(10)를 경유하지 않고 원수 유입 배관(15)을 통해 직접 응결조(20)로 유입시킬 수 있다.

상기 응결조(20)에서는 상기 전처리조(10)로부터 이송되는 원수에 응결 약품조(21)로부터 공급된 황산알루미늄, PAC, PACS, 염화제이철 등의 무기 응집제를 주입하여 혼합하도록 한다.

한편, 응결 약품제는 원수 유입 배관(15)으로부터 분지된 제2 원수 유입 분지 배관(17) 상에 설치되는 약품혼합라인믹서(62)의 전단 배관에 주입되게 응결 약품조(21)를 연결하여 약품혼합라인믹서(62)를 통해 분배 공급된 혼합한 상태로 응결조(20)에 공급하도록 한다.

또한, 상기 응결조(20)에서는 후술하는 슬러지 선별부(100)를 통해 응결조(20)로 반송된 슬러지를 유입된 원수의 성상에 따라 전술한 무기응집제와 함께 또는 선택적으로 주입하여 혼합할 수 있다.

상기 응결조(20)는 내부에 주입된 무기 응집제와 원수를 혼합하기 위하여 수중믹서, 교반기, 산기장치, 순환펌프 등의 교반 수단(미도시)를 구비할 수 있다.

상기 응집조(30)는 상기 응결조(20)로부터 이송되는 원수를 수용할 수 있고, 응집 약품조(31)로부터 폴리아민계, 폴리아크릴아마이드계, 폴리아크릴에스텔계 및 폴리에틸렌이민계 등의 유기 응집제를 주입하여 혼합하도록 하다.

상기 응집조(30)는 내부에 주입된 유기 응집제와 원수를 혼합하기 위하여 수중믹서, 교반기, 산기장치, 순환펌프 등의 교반 수단(미도시) 및 수위를 측정할 수 있는 수위측정장치(미도시)를 구비할 수 있다.

상기 침전조(40)는 상기 응집조(30)로부터 이송되는 원수를 수용할 수 있고, 원수 중의 부유물을 침전시켜 슬러지를 하부로 배출하고 슬러지가 제거된 상징수를 상부 웨어(weir)를 통해 배출하도록 한다.

상기 침전조(40)는 하나 이상의 경사판(41) 또는 하나 이상의 여재층(42)이 구비되고, 수위를 측정할 수 있는 수위측정장치(미도시)가 설치될 수 있다.

구체적으로, 상기 경사판(41)은 원수의 이동 경로를 조절하여 난류를 방지하고, 원수에 포함된 부상 슬러지의 흡착, 응집, 침강을 유도하기 위해 설치된다.

상기 경사판(41)은 일정한 각도로 경사지며 서로 평행한 다수개의 판으로 구성될 수 있다.

따라서, 상기 침전조(40) 하부에서 상부로 상승하는 원수가 상기 경사판(41)을 지나면서 원수 중의 침전이 잘되지 않는 미세플럭이 분리되고, 분리된 미세플럭은 상기 경사판(41) 내부에서 조대플럭으로 발달하여 상기 침전조(40) 하부로 침전되게 된다.

상기 여재층(42)은 원수에 포함되어 있는 미세 입자의 여과를 위하여 설치되며, 다수개의 층으로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 여재층(42)을 구성하는 다수개의 층 중에서 가장 아래에 위치하는 층은 콩자갈, 쇄석 등으로 구성되고, 상부층은 모래층으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 침전조(40)는 역세척을 하기 위하여 공기 공급관(43)과 역세수 공급관(44)을 구비할 수 있다. 상기 공기 공급관(43)은 블로워(blower)등을 구비하여 공기를 분출할 수 있고 상기 여재층(42) 내부에 설치될 수 있다.

상기 역세수 공급관(44)은 역세척을 하기 위한 물을 상기 침전조(40) 내부로 공급할 수 있고, 상기 여재층(42) 내부와 상기 경사판(41) 하부에 설치될 수 있다. 상기 역세수 공급관(44)은 상기 방류조(120)로부터 물을 공급받을 수 있다.

상기 농축조(50)는 상기 침전조(40)로부터 배출되는 슬러지를 수용하여 농축 처리를 한다. 상기 농축조(50)가 슬러지를 농축하는 방법으로는, 중력식 농축, 부상 농축, 원심 농축 또는 기계식 농축 방법이 사용될 수 있다.

슬러지 선별부(100)는 침전조(40)에서 공급받은 슬러지 중에서 일부를 선별하여 응결조(20)에 주입하여, 침전조에서 배출되는 슬러지를 선별하여 응집조로 반송시켜서 이를 이용해 부유물의 응집 및 침전 속도를 향상시킬 수 있도록 한다.

슬러지 선별부(100)는 슬러지 선별조(70), 하이드로 사이클론(80), 부상조(90)중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 슬러지 선별조(70), 하이드로 사이클론(80), 부상조(90)가 모두 사용되는 것을 예시하며, 이들은 각각 상기 슬러지 반송 배관(101)으로부터 분지되어 상기 응결조(20)를 연결하는 제1 내지 제3 슬러지 반송 분지 배관들(102~104)에 연결되게 구비되어, 이들 중에서 어느 하나 이상을 선택적으로 또는 동시에 사용하여 상기 침전조(40)에서 배출되는 슬러지를 선별한 후, 각각의 제1 내지 제3 슬러지 공급 배관들(105~107)을 통해 상기 응결조(20)로 반송시켜 공급하도록 한다.

먼저, 상기 슬러지 선별조(70)는 슬러지 반송 배관(101)으로부터 분지되는 제1 슬러지 반송 분지 배관(102) 상에 구비되어, 침전조(40)로부터 이송된 슬러지를 선별하여 응결조(20)로 보내 활용할 수 있는 슬러지와 폐기될 슬러지를 분리하도록 한다.

또한, 상기 슬러지 선별조(70)는 상기 침전조(40) 및 상기 응집조(30) 이외에도 상기 농축조(50)와 각각 밸브를 구비하는 배관들(102, 105, 108)으로 연결되도록 구성된다.

따라서, 상기 슬러지 선별조(70)로 제1 슬러지 반송 분지 배관(102)을 통해 슬러지가 공급되면, 응집 및 침전에 활용할 수 있는 슬러지를 선별하여 제1 슬러지 공급 배관(105)을 통해 상기 응결조(20)로 반송하고, 폐기될 슬러지는 제1 슬러지 폐기 배관(108)을 통해 상기 농축조(50)로 이송한다.

한편, 상기 슬러지 선별조(70)는 두 개 이상으로 설치하여 수처리 과정에서 중단 없이 연속적으로 슬러지를 반송시켜, 이를 이용해 수처리 공정을 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 하이드로 사이클론(80)은 상기 슬러지 반송 배관(101)으로부터 분지되는 제2 슬러지 반송 분지 배관(103) 상에 구비되어, 침전조(40)로부터 이송된 슬러지를 선별하여 응결조(20)로 보내 활용할 수 있는 슬러지와 폐기될 슬러지를 분리하도록 한다.

상기 하이드로 사이클론(80)은 유체를 비중에 따라서 분리하기 위한 장치로서, 유체를 내부로 유입하고 동력원에 의하여 소용돌이를 생성시킨다. 소용돌이의 원심력에 의하여 비중이 큰 응집 및 침전에 활용할 수 있는 슬러지는 상기 하이드로 사이클론(80)의 내벽을 타고 하강하여 하부의 배출구로 배출되며, 비중이 작은 폐기될 슬러지는 상기 하이드로 사이클론(80) 중앙부로 모여서 상승하여 상부의 배출구로 배출된다.

본 실시예에서 상기 하이드로 사이클론(80)은 상기 침전조(40) 및 상기 응집조(30) 이외에도 상기 농축조(50)와 각각 밸브를 구비하는 배관(103, 106, 109)으로 연결되도록 구성되어, 응결조(20)로 보내 활용할 수 있는 슬러지와 폐기될 슬러지를 분리하도록 한다.

. 따라서, 상기 하이드로 사이클론(80)으로 제2 슬러지 반송 분지 배관(103)을 통해 슬러지가 공급되면, 응집 및 침전에 활용할 수 있는 슬러지를 선별하여 제2 슬러지 공급 배관(106)을 통해 상기 응결조(20)로 반송하고, 폐기될 슬러지는 제2 슬러지 폐기 배관(109)을 통해 상기 농축조(50)로 이송한다.

한편, 상기 하이드로 사이클론(80)은 동력원으로 가압 펌프 등을 사용할 수 있으며, 가압 펌프를 사용하는 경우 압력을 조절하여 분리하고자 하는 슬러지의 밀도 및 크기를 조절할 수 있다.

그리고, 상기 부상조(90)는 슬러지 반송 배관(101)으로부터 분지되는 제3 슬러지 반송 분지 배관(104) 상에 구비되어 침전조(40)로부터 이송된 슬러지를 선별하여 응결조(20)로 보내 활용할 수 있는 슬러지와 폐기될 슬러지를 분리하도록 한다.

상기 부상조(90)는 상기 침전조(40) 및 상기 응집조(30) 이외에도 상기 농축조(50)와 각각 밸브를 구비하는 배관(104, 107, 110)으로 연결되도록 구성되어, 응결조(20)로 보내 활용할 수 있는 슬러지와 폐기될 슬러지를 분리하도록 한다.

구체적으로, 상기 부상조(90)는 상기 침전조(40)로부터 슬러지가 유입되는 유입배관 상측 및 하측에 다수개의 구멍이 형성된 다공판(미도시)을 구비하여 내부로 유입되는 슬러지를 균등하게 분배할 수 있다.

그리고, 상기 부상조(90)는 제3 슬러지 반송 분지 배관(104)을 통해 슬러지가 공급되면, 하부에 미세기포발생기(미도시)를 구비하여 이를 통해 발생된 미세 기포에 의하여 상부로 부상되는 폐기될 슬러지는 제3 슬러지 폐기 배관(110)을 통해 상기 농축조(50)로 이송하고, 하부로 침전되는 응집 및 침전에 활용할 수 있는 슬러지는 제3 슬러지 공급 배관(106)을 통해 상기 응결조(20)로 공급한다.

여기서, 상기 미세기포발생기는 일반 공기부상, 부분가압부상, 전가압부상 또는 DAF(Dissolved Air Flotation) 펌프 이용 가압부상 방식들이 모두 적용될 수 있다.

상기 방류조(120)는 상기 침전조(40)에서 침전 공정을 마치고 배출되는 원수를 수용하고, 수용된 원수를 다음 공정 또는 외부로 방류할 수 있다.

또한, 상기 방류조(120)는 상기 역세수 공급관(44)과 밸브를 구비하는 배관으로 연결되어 상기 침전조(40)의 역세척에 필요한 역세수를 공급할 수 있다.

이하, 상기 구성에 따른 본 발명의 수처리 장치의 작용 및 효과를 구체적으로 설명한다.

먼저, 수처리가 필요한 원수가 상기 전처리조(10)에 수용되고, 상기 측정조(3)에서 측정된 원수의 수질 측정 결과에 따라 원수에 전처리가 필요하다고 판단될 때에는, 전처리 약품조(11)에서 공급된 전처리 약품을 제1 약품혼합라인믹서(61)를 통해 분배 공급된 원수와 혼합하여 공급한 후, 이를 상기 교반 수단(미도시)로 원수와 전처리 약품을 교반하여 상기 응결조(20)로 원수를 이송한다.

상기 응결조(20)는 상기 전처리조(10)로부터 이송되는 원수 담아 응결 약품조(21)를 통해 공급된 황산알루미늄, PAC, PACS, 염화제이철 등의 무기 응집제를 제2 약품혼합라인믹서(60(b))를 통해 분배 공급된 원수와 혼합한 상태로 공급함과 아울러 슬러지 선별부(100)를 이루는 슬러지 선별 장치들 즉, 상기 슬러지 선별조(70), 상기 하이드로 사이클론(80), 상기 부상조(90)에서 선택적으로 또는 동시에 반송시킨 슬러지를 공급한 후, 상기 교반 수단(미도시)로 원수와 무기 응집제를 교반 수단들을 통해 혼합한다.

이처럼, 침전조(40)에서 배출되는 슬러지를 슬러지 선별조(70), 하이드로 사이클론(80) 또는 부상조(90) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 이용해 선별하여 응결조(20)로 반송시켜서 이를 이용해 부유물의 응집 및 침전 속도를 향상시킬 수 있도록 한다.

상기 응집조(30)는 상기 응결조(20)로부터 이송되는 원수를 수용하며 응집 약품조(31)로부터 폴리아민계, 폴리아크릴아마이드계, 폴리아크릴에스텔계 및 폴리에틸렌이민계 등의 유기 응집제를 주입하여 혼합한 후, 교반 수단을 통해 원수와 주입된 유기 응집제 및 반송된 슬러지를 교반하여 이를 상기 침전조(40)로 이송한다. 한편, 상기 응결조(20)의 교반 강도를 상기 응집조(30)의 교반 강도보다 강하게 하는 것이 바람직하다.

상기 침전조(40)는 상기 응집조(30)로부터 공급받은 원수 중의 부유물을 침전시켜 슬러지를 하부로 배출하고, 슬러지가 제거된 원수를 상부로 배출한다.

상기 침전조(40) 하부를 연결하는 슬러지 배출 배관(45)을 통해 침전된 슬러지를 상기 농축조(50)로 배출하거나, 상기 슬러지 반송 배관(101)을 통해 슬러지 일부를 상기 슬러지 선별조(70), 상기 하이드로 사이클론(80), 상기 부상조(90)로 공급하도록 한다.

따라서, 상기 침전조(40)로부터 배출되는 슬러지는 밸브의 개폐를 조작하여 상기 농축조(50), 상기 슬러지 선별조(70), 상기 하이드로 사이클론(80), 상기 부상조(90)에 각각 독립적으로 공급될 수 있다.

상기 농축조(50)로 이송되는 슬러지는 농축 처리되고, 상기 슬러지 선별조(70), 상기 하이드로 사이클론(80), 상기 부상조(90)로 이송되는 슬러지는 각각의 슬러지 분리 공정을 거쳐서 상기 응결조(20)로 공급된다. 이 때, 상기 응결조(20)로 공급된 슬러지는 수처리 대상인 원수의 수질에 따라서 반송량을 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 침전조(40)에서 침전 공정을 마치고 배출되는 원수는 상기 방류조(120)에 수용되어 다음 공정 또는 외부로 방류된다. 상기 방류조(120)는 상기 침전조(40)의 역세척이 필요한 경우, 상기 역세수 공급관(44)을 통해서 내부에 수용된 물을 상기 침전조(40)로 공급한다.

상기 방류조(120)로부터 공급되는 역세수는 상기 침전조(40)의 상기 여재층(42) 내부와 상기 경사판(41) 하부에 설치된 상기 역세수 공급관(44)을 통하여 상기 침전조(40)로 유입된다. 상기 여재층(42)은 상기 공기 공급관(43)으로부터 분출되는 공기와 역세수를 이용하여 역세척을 하고, 상기 경사판(41)은 하부에 설치된 상기 역세수 공급관(44)으로부터 상부로 분출되는 역세수를 이용하여 역세척을 할 수 있다.

이처럼, 본 실시예의 반송 슬러지를 이용하는 수처리 장치(1)는, 침전조(40)에서 배출되는 슬러지를 슬러지 선별부(100)를 이루는 슬러지 선별조(70), 하이드로 사이클론(80), 부상조(90)를 동시에 또는 선택적으로 이용하여 선별된 슬러지를 응결조(20)로 반송시키도록 하여, 이를 통해 응집 및 침전 속도를 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 슬러지 선별부(100)를 이루는 다양한 슬러지 선별 장치를 선택적으로 이용하여 슬러지를 반송시킬 수 있으므로 수처리 장치의 유지 관리의 편의성을 향상시키는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반송슬러지를 이용한 수처리 장치를 도 2를 참조하여 설명하되, 전술한 제1 실시예의 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치와 동일 구성에 대해서는 동일 참조 부호를 사용하고 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 수처리 장치는, 전술한 제1 실시예의 수처 장치와 비교하여, 슬러지 선별부(200)가 전술한 슬러지 선별조(70), 하이드로 사이클론(80), 부상조(90)로부터 선별된 활용 가능한 슬러지들을 담아 저장하는 반송 슬러지 반송 저장조(210)를 더 포함하는 구성의 차이를 갖는다.

슬러지 반송 저장조(210)는 전술한 제1 슬러지 공급 배관(105)을 통해 슬러지 선별조(70)로부터 선별 공급된 활용 가능한 슬러지를 담아 저장하거나, 제2 슬러지 공급 배관(106)을 통해 하이드로 사이크론(80)으로부터 선별 공급된 활용 가능한 슬러지를 담아 저장하거나, 또는 제3 슬러지 공급 배관(107)을 통해 부상조(90)에서 선별 공급된 활용 가능한 슬러지를 담아 저장하도록 한다.

한편, 슬러지 반송 저장조(210)에 담아 보관된 활용 가능한 슬러지들은 응결조(20)를 연결하는 제5 슬러지 공급 배관(211)을 통해 전술한 바와 같이 응결조(20)로 공급하거나 또는 응집조(30)를 연결하는 제6 슬러지 공급 배관(212)를 통해 응결조(30)를 공급할 수 있도록 한다.

이처럼, 슬러지 선별부(200)를 이루는 슬러지 선별 장치들과 응결조(20) 및 응집조(30) 사이에 슬러지 반송 저장조(210)를 추가 구비하여, 슬러지 선별 장치를 구성하는 슬러지 선별조(70), 하이드로 사이클론(80), 부상조(90)로부터 선별된 활용 가능한 슬러지들을 담아 일정량을 유지하도록 함으로써, 응결조(20) 또는/및 응집조(20)로 공급하는 활용 가능한 슬러지 량을 좀더 일정하게 유지할 수 있도록 하여 운전의 안정성을 확보할 수 있도록 한다.

한편, 슬러지 반송 저장조(210) 내에는 저장된 슬러지들이 가라앉아 침착되지 않고 좀더 원활하게 응결조(20) 또는 응집조(30)로 슬러지들을 공급할 수 있도록 교반기(215)를 포함하여 수중믹서, 산기장치, 순환펌프 등의 교반 수단(미도시)가 구비될 수 있다.

따라서, 본 실시예의 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치의 경우 침전조(40)에서 배출되는 슬러지를 슬러지 선별부를 이루는 슬러지 선별조(70), 하이드로 사이클론(80) 또는 부상조(90) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 선별하여 응결조(20) 뿐만 아니라 필요시 응집조(30)로 반송시킴으로써 이를 활용해 좀더 효과적으로 부유물의 응집 및 침전 속도를 향상시킬 수 있도록 한다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

1: 수처리 장치 5: 수질측정조
10: 전처리조 11: 전처리 약품조
15: 원수 유입 배관 16: 제1 원수 유입 분지 배관
17: 제2 원수 유입 분지 배관 20: 응결조
21: 응결 약품조 30: 응집조
31: 응집 약품조 40: 침전조
41: 경사판 42: 여재층
43: 공기 공급관 44: 역세수 공급관
45: 슬러지 배출 배관 50: 농축조
61: 제1 약품혼합라인믹서 62: 제2 약품혼합라인믹서
70: 슬러지 선별조 80: 하이드로 사이클론
90: 부상조 100, 200: 슬러지 선별부
101: 슬러지 반송 배관 102: 제1 슬러지 반송 분지 배관
103: 제2 슬러지 반송 분지 배관 104: 제3 슬러지 반송 분지 배관
105: 제1 슬러지 공급 배관 106: 제2 슬러지 공급 배관
107: 제3 슬러지 공급 배관 108: 제1 슬러지 폐기 배관
109: 제2 슬러지 폐기 배관 110: 제3 슬러지 폐기 배관
120: 방류조 210: 슬러지 반송 저장조
211: 제5 슬러지 공급 배관 212: 제6 슬러지 공급 배관
215: 교반기

Claims (10)

1. 원수를 공급 받아 전처리 약품을 혼합하는 전처리조; 상기 전처리조로부터 원수를 공급받아 원수에 무기 응집제를 혼합하는 응결조; 상기 응결조로부터 원수를 공급받아 원수에 유기 응집제를 혼합하는 응집조; 상기 응집조로부터 원수를 공급받아 수용하며, 플럭(floc)이 형성된 슬러지를 하부로 침전시켜 분리 배출하고, 상기 슬러지가 분리된 상부 상징수를 배출하는 침전조; 상기 침전조에서 배출된 슬러지를 수용하여 농축 처리를 하는 농축조; 및 슬러지 반송 배관으로부터 분지되며 상기 응집조를 연결하는 반송 분지 배관 상에 구비되어, 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 선별해 상기 응결조 및/또는 응집조로 주입하는 하나 이상의 슬러지 선별 장치로 이루어지는 슬러지 선별부;를 포함하고,
   상기 슬러지 선별 장치는 슬러지 선별조, 하이드로 사이클론 및 부상조 중 선택된 어느 하나 이상을 포함하며,
   상기 슬러지 선별조는 상기 반송 분지 배관 상에 구비되어 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 공급받아 침강시켜서 침강 속도가 빠른 슬러지 입자는 상기 응결조 또는 응집조로 반송시키고 잉여의 슬러지는 상기 농축조로 배출하도록 하나 이상으로 이루어지고,
   상기 하이드로 사이클론은 상기 반송 분지 배관 상에 구비되어 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 공급받아 원심력을 이용하여 슬러지를 비중의 차이에 따라서 분리하여 배출하고, 하부를 통해 배출되는 비중이 큰 슬러지는 상기 응결조 또는 응집조로 반송시키며 상부를 통해 배출되는 비중이 작은 슬러지는 상기 농축조로 운송하도록 이루어지며,
   상기 부상조는 상기 반송 분지 배관 상에 구비되어 상기 침전조에서 배출되는 슬러지의 일부를 공급받아 내부에 수용하며 미세 기포를 발생시키는 미세기포발생기가 하부에 구비하고 상기 미세기포발생기로부터 발생하는 미세 기포에 의하여 상부로 부상되는 슬러지는 상기 농축조로 운송하고 하부로 침전되는 슬러지는 상기 응결조 또는 응집조로 반송시키도록 이루어지고,
   상기 슬러지 선별부는, 상기 슬러지 선별 장치와 응결조 및 응집조 사이에 배치되어, 상기 슬러지 선별 장치에서 선별된 슬러지 입자들을 담아 저장한 후, 상기 응결조 및/또는 응집조를 공급하도록 하는 반송 슬러지 저장조;를 더 포함하며,
   상기 반송 슬러지 저장조 내에는 저장된 슬러지들이 교반하기 위한 교반 수단을 더 포함하고, 상기 교반 수단은 교반기, 수중믹서, 산기장치 또는 순환펌프 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지고,
   상기 전처리조를 연결하는 원수 공급 배관으로부터 분지된 제1 원수 공급 분지 배관 상에 구비되어 전처리 약품조로부터 공급되는 전처리 약품을 분배 공급된 원수와 혼합하여 상기 전처리조에 공급하는 제1 약품혼합라인믹서를 포함하며,
   상기 응결조를 연결하는 원수 공급 배관으로부터 분지된 제2 원수 공급 분지 배관 상에 구비되어 응결 약품조로부터 공급되 유기 응집제를 분배 공급된 원수와 혼합하여 상기 응결조에 공급하는 제2 약품혼합라인믹서를 포함하고,
   상기 침전조는, 부유물의 침전을 유도하는 경사판; 및 상기 경사판 상측에 구비되며 여과재가 충진되는 여재층;을 포함하여 구성되며,
   상기 침전조는, 상기 여재층 내부에 설치되며 공기를 공급하는 공기 공급관; 및 상기 여재층 내부 및 상기 경사판 하부에 설치되며, 역세척을 하기 위한 물을 공급하는 역세수공급관을 포함하여 구성되는 반송 슬러지를 이용한 수처리 장치.
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