KR102197246B1 - Ststem for neutralizing concrete wastewater - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 콘크리트 폐수의 중화처리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터널, 도로, 교량, 건축물 등의 건설현장에서 콘크리트의 제조와 타설 및 양생, 굳은 콘크리트의 절단과 가공 및 마감작업 등을 통해 발생되는 콘크리트 폐수를 현장에서 직접 처리할 수 있도록 한 콘크리트 폐수의 중화처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for neutralizing concrete wastewater, and more specifically, it occurs through the manufacture, pouring and curing of concrete, cutting, processing, and finishing of hardened concrete at construction sites such as tunnels, roads, bridges, and buildings. It relates to an apparatus for neutralizing concrete wastewater that allows the concrete wastewater to be treated directly on site.
건설현장에서는 많은 양의 콘크리트 폐수가 발생한다. 예컨대 콘크리트 바닥을 마감하기 위하여 세척수가 사용되며, 믹서를 이용한 콘크리트를 타설한 후 믹서 내부를 세척하기 위해서도 많은 양의 세척수가 사용된다.A large amount of concrete wastewater is generated at the construction site. For example, washing water is used to finish the concrete floor, and a large amount of washing water is also used to clean the interior of the mixer after pouring concrete using a mixer.
아울러 재개발 및 재건축 공사 등의 건축공사와 도로 및 교량의 확장, 보수, 철거 등의 토목공사에서는 많은 양의 폐콘크리트가 발생하게 되는 바, 이들의 분쇄과정중에도 많은 물이 사용되는 바, 이에 의해 발생한 콘크리트 폐수는 pH 12~13의 강알칼리성을 띠고 있기 때문에, 이들이 우수나 지하수를 통해 지중에 침투하게 되면 수질을 오염시키는 등 자연환경에 막대한 악영향을 끼치게 된다. In addition, a large amount of waste concrete is generated in construction works such as redevelopment and reconstruction work, and civil works such as expansion, repair, and demolition of roads and bridges, and a large amount of water is used during the crushing process. Concrete wastewater has a strong alkalinity of
따라서 콘크리트 폐수는 pH 7 정도로 중성화시킨 후 방류될 수 있도록 해야 한다.Therefore, concrete wastewater must be neutralized to about
이러한 강알칼리 폐수에 대한 중화처리를 위해 그 중화제로 종래에는 황산을 이용하였으나, 황산의 유독성에 따른 사용의 인허가 과정이 번잡하고 유지관리의 어려움으로 최근에는 이산화탄소를 콘크리트 폐수에 혼합 반응시킴으로써 pH를 낮추는 방식이 주로 연구되고 있다.For the neutralization of such strong alkaline wastewater, sulfuric acid was used as a neutralizing agent in the past, but due to the toxicity of sulfuric acid, the licensing process for the use is complicated and the maintenance is difficult. Recently, the pH is lowered by mixing and reacting carbon dioxide with concrete wastewater. This is mainly being studied.
그 예의 하나로 등록특허공보 등록번호 10-1973789호로 '이산화탄소 가스를 이용한 알칼리성 폐수 중화 처리조 및 이를 이용한 알칼리성 폐수의 중화처리 방법'이 제안된 바 있다.As an example,'an alkaline wastewater neutralization treatment tank using carbon dioxide gas and a neutralization treatment method of alkaline wastewater using the same' has been proposed as Registered Patent Publication No. 10-1973789.
상기의 알칼리성 폐수 중화 처리조는 도 1에 도시된 바와 같이, 알칼리성 폐수(원수)와 이산화탄소 가스가 혼합되어 중화반응을 일으키는 처리조 본체(10); 상기 중화 처리조 본체의 일측에 구비되는 원수 유입구(20); 상기 중화 처리조 본체의 타측에 구비되는 처리수 배출구(30); 상기 원수 유입구(20)에 구비되는 이산화탄소 가스 주입 라인(40); 및 상기 원수와 이산화탄소 가스를 교반하는 교반기(50)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 1, the alkaline wastewater neutralization treatment tank includes: a
따라서 탄소 가스 주입 라인(40)을 통해 처리조 본체(10)에 유입된 이산화탄소 가스는 알칼리성 폐수의 물과 반응하여 H-, HCO3 -를 생성하여, 이들을 원수 유입구(20)를 통해 처리조 본체(10)에 유입된 알칼리성 폐수에 포함되어 있는 Ca+2, 2(OH)-와 반응시킴으로써 pH의 저감을 도모할 수 있게 된다.Therefore, carbon gas injected into
그런데 이러한 중화반응이 효율적으로 이루어지기 위해서는 이산화탄소 가스가 알칼리성 폐수에 충분히 접촉되어야 하는 바, 이를 위하여 상기한 등록번호 10-1973789호에서는 교반기(50)를 이용하여 알칼리성 폐수와 이산화탄소 가스의 교반이 더 빨리 이루어지고 함과 더불어, 알칼리성 폐수와 이산화탄소 가스가 충분히 접촉할 수 있도록 하기 위하여 원수 유입구(20)에 이산화탄소 가스의 분산을 위한 산기판(60)을 구비시킬 수 있도록 하고 있다.However, in order for this neutralization reaction to be carried out efficiently, carbon dioxide gas must be in sufficient contact with alkaline wastewater. For this purpose, in Registration No. 10-1973789, the agitation of alkaline wastewater and carbon dioxide gas is faster by using a
그러나 상기의 등록번호 10-1973789호는 외부에서 이산화탄소 가스를 공급받는 구조로 이루어져 있고, 이를 위하여 고압의 압축시킨 저장탱크를 필요로 한다. 아울러 이산화탄소 가스의 공급은 알칼리성 폐수의 공급과 동시에 이루어져야 하나, 고압으로 고화 또는 액화된 상태로 저장된 이산화탄소는 기와기 및 감압장치를 거쳐야 하므로 이를 적시에 공급하는 것이 쉽지 않다. 따라서 상기 등록번호 10-1973789호는 이산화탄소 가스 공급이 안될 때를 대비하여 황산 주입 라인을 추가로 구비시키는 것을 권장하고 있다. 더욱이 상기와 같이 공업용으로 제조된 이산화탄소의 높은 공급가격은 알칼리성 폐수의 중화처리비용을 상승시키는 요인으로 작용한다.However, registration number 10-1973789 has a structure in which carbon dioxide gas is supplied from the outside, and for this purpose, a high-pressure compressed storage tank is required. In addition, the supply of carbon dioxide gas must be performed at the same time as the supply of alkaline wastewater, but since carbon dioxide stored in a solidified or liquefied state at high pressure must go through a roof tile and a pressure reducing device, it is not easy to supply it in a timely manner. Therefore, registration number 10-1973789 recommends that an additional sulfuric acid injection line be provided in case the supply of carbon dioxide gas is not available. Moreover, the high supply price of carbon dioxide manufactured for industrial use as described above acts as a factor to increase the cost of neutralization treatment of alkaline wastewater.
본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 콘크리트 폐수의 중화처리를 위한 중화제의 공급이 신속하고 정확하며 저렴하게 이루어질 수 있으며, 유지관리가 용이하고, 건설현장에서 직접 사용할 수 있도록 그 설치규모를 최소화시킬 수 있는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, so that the supply of a neutralizing agent for neutralization of concrete wastewater can be made quickly, accurately and inexpensively, and it is easy to maintain and can be used directly at construction sites. It is intended to provide a device for neutralizing concrete wastewater that can minimize the installation scale.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 중화제 발생부와 중화처리부 및 이들의 작동을 위한 제어부로 이루어지고, 상기 중화제 발생부는 콘크리트 폐수가 중화처리부에 유입될 때 제어장치의 명령에 따라 작동되면서 중화제가 생성 및 중화처리부에 대한 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치가 제공된다According to the most preferred embodiment of the present invention for solving the above problems, the neutralizing agent generation unit, the neutralization treatment unit, and a control unit for their operation, wherein the neutralization agent generation unit of the control device when concrete wastewater flows into the neutralization treatment unit. There is provided a neutralization treatment device for concrete wastewater, characterized in that the neutralization agent is generated and supplied to the neutralization treatment unit while operating according to the command.
이때 상기 중화제 발생부를 전원공급장치와 플라즈마 발생장치 및 버너장치로 구성시키고, 전원공급장치로 하여금 콘크리트 폐수가 중화처리부에 유입될 때 제어장치의 명령에 따라 전원을 인가하게 함으로써 플라즈마 발생장치와 버너장치가 작동되게 할 수 있다.At this time, the neutralizing agent generator is composed of a power supply device, a plasma generator, and a burner device, and the power supply device applies power according to the command of the control device when the concrete wastewater flows into the neutralization treatment unit. Can work.
또한 상기 중화제 발생부에 의해 생성된 중화제는 이산화탄소 가스일 수도 있고, 이산화탄소 가스와 질소산화물의 혼합물일 수도 있으며, 후자의 경우에는 공기를 플라즈마 형성가스로 사용함으로써 질소산화물이 생성되게 한다.In addition, the neutralizing agent generated by the neutralizing agent generator may be carbon dioxide gas, or a mixture of carbon dioxide gas and nitrogen oxide, and in the latter case, nitrogen oxide is generated by using air as a plasma forming gas.
또한 중화제 발생부에는 생성된 중화제의 온도를 상온으로 감온시키는 열교환장치를 더 구비시킬 수 있으며, 이에 의해 얻어진 열에너지는 슬러지처리부에서 슬러지를 건조시켜 처리할 수 있도록 한다.In addition, a heat exchange device for reducing the temperature of the generated neutralizing agent to room temperature may be further provided in the neutralizing agent generating unit, and the thermal energy obtained thereby can be treated by drying the sludge in the sludge treatment unit.
또한 중화 처리부를, 침사유량조정부와 라인믹서부 및 정화부로 구성시키고, 상기 침사유량조정부를 침사조와 유량조정조로 구성시키되, 상기 유량조정조에는 수위센서와 공급펌프를 설치하여, 수위센서에 의해 설정된 유량이 감지되면, 제어장치의 명령에 따라 공급펌프가 가동되어 유량조정조의 콘크리트 폐수가 라인믹서부로 공급되게 함과 동시에 중화제 발생부가 작동되게 하고 이에 의해 생성된 중화제가 상기 라인믹서부에 공급되어, 라인믹서부에서 콘크리트 폐수가 중화되게 할 수 있다.In addition, the neutralization treatment unit is composed of a grit flow control unit, a line mixer and a purification unit, and the grit flow control unit is composed of a grit tank and a flow control tank, and a water level sensor and a supply pump are installed in the flow control tank, and the flow rate set by the water level sensor When this is detected, the supply pump is operated according to the command of the control device to supply the concrete wastewater from the flow control tank to the line mixer, and at the same time, the neutralizing agent generator is operated, and the neutralizing agent generated thereby is supplied to the line mixer. Concrete wastewater can be neutralized in the mixer section.
또한 상기 정화부는, 반응과 응집 및 침전의 전 과정이 동시에 발생할 수 있도록 하는 복합조로 구성시킬 수도 있고, 반응과 응집이 동시에 이루어지는 반응응집조와 이에 의해 고형화된 슬러지를 침전시키는 침전조로 구분 구성시킬 수도 있으며, 상기 복합조와 반응응집조의 하부에 공기주입수단을 구비시켜 교반이 효율적으로 이루어지게 할 수 있다.In addition, the purification unit may be configured as a complex tank that allows the entire process of reaction, agglomeration, and precipitation to occur at the same time, or may be divided into a reaction coagulation tank in which reaction and agglomeration are performed at the same time, and a settling tank to precipitate the solidified sludge. , By providing an air injection means in the lower portion of the composite tank and the reaction coagulation tank, it is possible to achieve efficient stirring.
본 발명은 콘크리트 폐수를 처리하고자 할 때 즉시 정화제를 생성시키도록 하는 것이므로 정화제를 보관시킬 저장탱크 등의 설비를 필요로 하지 않고, 중화된 콘크리트 폐수의 정화를 위한 처리조의 규모를 최소화시키는 등 중화처리 장치를 소규모화시킬 수 있어 이동성이 용이하므로 건설현장에 쉽게 설치하여 경제적이고 친환경적으로 콘크리트 폐수를 처리할 수 있게 한다.Since the present invention is to generate a purification agent immediately when treating concrete wastewater, it does not require facilities such as a storage tank to store the purification agent, and neutralization treatment such as minimizing the size of a treatment tank for purification of neutralized concrete wastewater. Since the device can be miniaturized, it is easy to move, so it can be easily installed at construction sites to treat concrete wastewater economically and environmentally.
또한 본 발명은 플라즈마 발생장치를 이용함으로써 고농도의 정화제를 신속하게 생성시킬 수 있으므로 콘크리트 폐수의 처리가 효율적으로 이루어질 수 있으며, 열교환장치에 의해 얻어진 열에너지로 슬러지를 건조시킨 후 처리할 수 있어 슬러지 처리에 위생성과 경제성을 확보할 수 있게 한다.In addition, since the present invention can quickly generate a high-concentration purification agent by using a plasma generating device, concrete wastewater can be treated efficiently, and the sludge can be treated after drying with heat energy obtained by a heat exchange device. It makes it possible to secure hygiene and economic feasibility.
도 1은 종래기술에 의한 알칼리성 폐수 중화 처리조의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 중화처리 장치의 구조에 관한 개념도이다.
도 3은 질소와 산소비율에 따라 발생되는 질소산화물의 농도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 질소산화물의 생성을 위해 사용되는 에너지 비용의 최소점을 확인하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 중화 메커니즘에 의한 중화속도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 중화처리 장치의 정화부에 관한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 중화처리 장치의 정화부에 관한 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an alkaline wastewater neutralization treatment tank according to the prior art.
2 is a conceptual diagram of the structure of the neutralization treatment apparatus of the present invention.
3 is a graph showing the concentration of nitrogen oxides generated according to the ratio of nitrogen and oxygen.
4 is a graph confirming the minimum point of energy cost used to generate nitrogen oxides.
5 is a graph showing the neutralization rate by the neutralization mechanism of the present invention.
6 is a conceptual diagram of a purification unit of a neutralization treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a purification unit of a neutralization treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the case of obscuring or obscuring the technical idea of the present invention due to a detailed description of a known configuration in the description of the present invention, a description of the known configuration will be omitted.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 폐수의 중화처리 장치의 구조를 개념적으로 도시한 것이다.2 is a conceptual diagram showing the structure of a concrete wastewater neutralization apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 중화처리 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 중화제발생부(200)와 중화처리부(300) 및 이들의 작동을 위한 제어부(400)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the neutralization treatment apparatus of the present invention includes a neutralization
본 발명의 중화처리 장치는 이산화탄소 가스를 이용하여 콘크리트 폐수의 높은 알칼리성을 중화시키는 것이나, 이를 위한 이산화탄소 가스는 중화제발생부(200)에 의해 직접 공급될 수 있도록 하는 것을 중요한 기술적 특징으로 한다. 따라서 본 발명의 중화처리 장치는 종래기술에서와 같은 이산화탄소 가스 저장탱크의 설치 등을 필요없게 하여 설치규모를 최소화시키고 이동성을 향상시켜줌으로써 일정기간만 존재하는 건설현장에서의 사용을 쉽게 한다.The neutralization treatment apparatus of the present invention neutralizes the high alkalinity of concrete wastewater using carbon dioxide gas, but it is an important technical feature that carbon dioxide gas for this can be directly supplied by the neutralizing
이를 위한 중화제발생부(200)는 이산화탄소 등 화학반응을 통해 알칼리성의 중화를 위한 가스를 발생시켜 이를 중화처리부(300)로 공급한다. 이때 이산화탄소 가스 등의 발생은 콘크리트 폐수(원수)가 중화처리부(300)에 유입될 때만 이루어질 수 있도록 함으로써 과다한 생성으로 인하여 환경이 오염되는 것을 방지한다.For this purpose, the neutralizing
중화제발생부(200)는 전원공급장치(미도시)와 플라즈마 발생장치(210) 및 버너장치(220)로 이루어진다.The
전원공급장치는, 플라즈마 발생장치(210)와 버너장치(220)에 전원을 인가하기 위한 장치로서, 상술한 바와 같이 콘크리트 폐수가 중화처리부(300)에 유입될 때 제어부(400)의 명령에 따라 전원을 인가하여 플라즈마 발생장치(210)와 버너장치(220)가 곧 바로 작동할 수 있도록 한다. 버너장치(220)의 연소를 위한 연료는 LPG, 등유를 포함한 탄화수소체이면 족하나 가장 바람직하게는 메탄가스가 사용된다The power supply device is a device for applying power to the
플라즈마가 형성된 상태에서의 연소는 일반적인 연소보다 더 신속하게 이산화탄소 가스를 생성하고 이를 고농도화한다. 예컨대 메탄가스를 연소시킬 경우 일반적인 연소의 경우는 메탄가스가 산소분자와 반응하여 이산화탄소 가스를 발생하게 하나, 플라즈마 발생장치(210)를 이용한 연소의 경우에는 메탄가스가 산소이온과 반응하여 이산화탄소 가스를 발생시키기 때문에 보다 신속한 반응이 이루어져 고농도의 이산화탄소 가스가 발생하게 된다.Combustion in the state in which plasma is formed generates carbon dioxide gas more rapidly than normal combustion and increases concentration thereof. For example, in the case of combustion of methane gas, in the case of general combustion, methane gas reacts with oxygen molecules to generate carbon dioxide gas, but in the case of combustion using the
한편, NO2, NO, N2O2,N2O 등을 포함하는 질소산화물은 물속에서 질산형태의 산으로 변화되는 바, 콘크리트 폐수의 강알칼리성의 pH를 저감시키는 역할을 할 수 있다. 이에 본 발명의 또 다른 실시예에서는 중화제발생부(200)에 의해 상기 이산화탄소 가스 외에도 질소산화물의 생성이 함께 이루어지게 함으로써 이산화탄소 가스와 질소산화물의 혼합물을 중화제로 사용한다.On the other hand, nitrogen oxides including NO 2 , NO, N 2 O 2 , N 2 O, etc., are converted into nitric acid-type acids in water, and thus may play a role in reducing the strongly alkaline pH of concrete wastewater. Accordingly, in another embodiment of the present invention, a mixture of carbon dioxide gas and nitrogen oxide is used as a neutralizing agent by generating nitrogen oxide in addition to the carbon dioxide gas by the neutralizing
도 3의 그래프는 질소와 산소비율에 따라 발생되는 질소산화물의 농도를 나타낸 것이다. 이에 의하면 질소와 산소의 비율이 공기의 비, 약 3.7일때 질소산화물이 최대로 발생하고 있음을 알 수 있다.The graph of FIG. 3 shows the concentration of nitrogen oxides generated according to the ratio of nitrogen and oxygen. According to this, it can be seen that when the ratio of nitrogen and oxygen is the ratio of air, about 3.7, nitrogen oxides are generated at the maximum.
한편 일반적인 연소 방법에서 단순히 공기만을 주입해서는 질소산화물이 쉽게 생성되지 않고, 여기에 화석연료를 별도로 공급함으로써 질소산화물이 생성될 수 있다. 그러나 이러한 화석연료의 추가적인 공급은 비용부담의 경제적인 문제를 가지게 한다.Meanwhile, in a general combustion method, nitrogen oxides are not easily produced by simply injecting air, and nitrogen oxides may be generated by separately supplying fossil fuels thereto. However, the additional supply of fossil fuels poses a cost burden and economic problem.
따라서 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서는 공기를 플라즈마 형성가스로 사용함으로써, 이에 의하여 질소산화물이 생성될 수 있도록 하여 경제성을 향상시킨다.Therefore, in a more preferred embodiment of the present invention, by using air as a plasma forming gas, nitrogen oxides can be generated thereby improving economic efficiency.
이와 더불어, 플라즈마 발생장치(210)에 의한 연소의 경우에는 일반적인 연소의 경우보다 10배이상의 많은 OH-가 생성되고, 이에 따라 연소 온도는 급격히 상승하게 되며, 이로 인하여 질소산화물의 생성도 더욱 크게 증가하게 된다. 아울러 도 4에 도시된 바와 같이 질소산화물의 농도(파란선)가 높아질 수록, 즉 질소한화물의 발생량을 크게 할 수록 단위발생량 당 투입 에너지(J/L)가 감소하므로 높은 경제성을 도모할 수 있게 된다.In addition, in the case of combustion by the
이와 같이 중화제발생부(200)에서 생성된 이산화탄소 가스와 질소산화물은 중화처리부(300)로 보내어지며, 중화처리부(300)에서는 동시에 이루어지는 아래의 2가지의 중화 메커니즘을 통해 콘크리트 폐수를 신속하게 중화시킨다.As described above, the carbon dioxide gas and nitrogen oxide generated in the neutralizing
(중화 메커니즘 1)(Neutralization mechanism 1)
CO2(g) → CO2(aq) ;CO2 solvationCO 2 (g) → CO 2 (aq) ;CO 2 solvation
CO2(aq) + H2O ↔ H2CO3(aq) ↔ HCO3 - + CO3 2- ;CO2 dissociation(carbonation) CO 2 (aq) + H 2
Ca(OH)2(s) ↔ Ca2+ + OH- ;Ca(OH)2 dissociation Ca (OH) 2 (s)
Ca2+ + OH- + H+ + CO3 2- ↔ CaCO3(s) + H2O ;Carbon mineralization Ca 2+ + OH - + H + + CO 3 2- ↔ CaCO 3 (s) + H 2 O; Carbon mineralization
(중화 메커니즘 2)(Neutralization mechanism 2)
NO2(g) → NO2(aq) ;NO2 solvationNO 2 (g) → NO 2 (aq); NO 2 solvation
NO2(aq) + H2O ↔ HNO3(aq) ↔ H+ + NO3 - ;NO2 dissociation(carbonation) NO 2 (aq) + H 2 O ↔ HNO 3 (aq) ↔ H + + NO 3 -; NO 2 dissociation (carbonation)
Ca(OH)2(s) ↔ Ca2+ + OH- ;Ca(OH)2 dissociation Ca (OH) 2 (s)
Ca2+ + OH- + H+ + NO3 - ↔ CaNO3(s) + H2O ;Nitrogen mineralization Ca 2+ + OH - + H + + NO 3 - ↔ CaNO 3 (s) + H 2 O; Nitrogen mineralization
상기한 중화 메커니즘이 신속하게 이루어지기 위해서는 중화 발생부에서 생성된 이산화탄소 가스 등의 중화제가 콘크리트 폐수와 충분히 혼합되어야 한다. 이를 위하여 본 발명은 중화처리부(300)에 라인믹서부(230)를 구성시킴으로써 중화제와 콘크리트 폐수의 혼합을 위한 교반기 등 동력장치의 구성을 생략시키면서 중화처리의 흐름이 끊김없이 연속적으로 이루어지게 할 수 있도록 한다.In order to rapidly implement the above-described neutralization mechanism, a neutralizing agent such as carbon dioxide gas generated in the neutralization generating unit must be sufficiently mixed with the concrete wastewater. To this end, the present invention configures the
다른 한편으로 중화제발생부(200)에서 생성된 이산화탄소 가스와 질소산화물은 700 ~ 1100℃의 높은 온도를 가지게 되는 바, 이러한 중화제의 높은 온도는 콘크리트 폐수와의 화학반응을 더디게 함으로써 중화 메커니즘이 효율적으로 이루어지는 것을 방해하는 요인으로 작용한다.On the other hand, the carbon dioxide gas and nitrogen oxide generated by the neutralizing
따라서 본 발명의 또 다른 실시예에서는 중화처리 장치에 열교환장치(240)가 구비된다. 중화제발생부(200)에 의해 생성된 높은 온도의 이산화탄소 가스와 질소산화물은 상기의 열교환장치(240)에 의해 상온으로 감온된 상태에서 콘크리트 폐수가 공급되는 라인믹서부(230)에 진입되게 함으로써, 상술한 중화 메커니즘이 보다 효율적으로 이루어지게 된다. 이때 열교환장치(240)에서의 중화제 감온을 통해 얻어지는 열에너지는 후술하는 바와 같이 부가적인 비용의 발생없이 위생적인 슬러지 처리를 가능하게 한다.Therefore, in another embodiment of the present invention, a
도 5는 본 발명의 상기한 중화 메커니즘에 의한 중화속도를 그래프로 나타낸 것이다. 이에 의하면 pH 12이상의 강알칼리성의 폐수가 약 70초만에 pH 7정도로 낮아지는 바, 중화속도가 신속하고 효율적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다,5 is a graph showing the neutralization rate by the neutralization mechanism of the present invention. According to this, it can be seen that a strong alkaline wastewater having a pH of 12 or higher is lowered to about
중화단계를 거친 콘크리트 폐수는 반응과 응집 및 침전이 순차로 이루어지게 하고, 이를 위한 각 처리조를 설치하는 것이 일반적이나, 본 발명의 중화처리부(300)에서는 반응과 응집 및 침전과정의 적어도 일부가 동시에 이루어지게 함으로써 필요한 처리조의 수량을 최소화시켜 경제성과 상술한 이동성이 더욱 향상되게 하며, 아울러 상술한 바와 같이 열교환장치(240)에서의 중화제 감온을 통해 얻어지는 열에너지로 슬러지를 건조시킴으로써 슬러지 처리의 위생성과 효율성을 도모한다.Concrete wastewater that has undergone the neutralization step causes reaction, agglomeration and precipitation to occur in sequence, and it is common to install each treatment tank for this, but in the
이러한 본 발명의 중화처리부(300)는, 상술한 라인믹서부(230)를 포함하여 침사유량조정부(310)와 정화부(320)로 이루어진다.The
침사유량조정부(310)는 침사조(311)와 유량조정조(312)로 이루어진다.The sedimentation flow
공사현장 등에서 발생한 콘크리트 폐수에는 다양한 콘크리트 분쇄물, 모래, 석분 등이 고농도로 콘크리트 폐수에 혼합되어 있는 바, 침사조(311)는 이들을 침전시켜 일차적으로 걸러내는 기능을 한다.In the concrete wastewater generated at the construction site, various concrete crushed products, sand, stone dust, etc. are mixed with the concrete wastewater at a high concentration, and the
침사조(311)를 통해 1차 걸러진 콘크리트 폐수는 중화처리부(300)로 공급하는 유량이 일정한게 유지될 수 있도록 유량조정조(312)로 보내어진다. The concrete wastewater that is first filtered through the
유량조정조(312)를 통해 공급된 콘크리트 폐수에는 분쇄물 등의 큰 입자들이 포함되지 않도록 침사조(311)와 유량조정조(312) 사이에는 필터부재(313)가 설치되어야 한다.A
유량조정조(312)에는 수위센서(314)와 공급펌프(315)가 설치된다. 수위센서(314)에 의해 설정된 유량이 감지되면 제어부(400)는 공급펌프(315)를 가동시켜 콘크리트 폐수가 라인믹서부(230)에 공급될 수 있도록 한다. 이와 동시에 제어부(400)는 중화제발생부(200)를 작동시켜, 보다 구체적으로 전원공급장치로 하여금 플라즈마 발생장치(210)와 버너장치(220)에 전원을 인가하게 하여 플라즈마 발생장치(210)와 버너장치(220)를 작동시키고, 이에 의해 생성된 중화제가 라인믹서부(230)에 공급되게 한다. 따라서 라인믹서부(230)에서는 콘크리트 폐수가 중화제와 혼합 반응하여 pH 12이상의 강알칼리성에서 pH 7 정도가 되도록 한다.A
물론 중화제발생부(200)에 의해 생성된 정화제는 열교환기를 통해 상온으로 감온된 상태에서 라인믹서부(230) 내부에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.Of course, it is preferable that the purifying agent generated by the neutralizing
도시하지는 아니하였으나 상기 라인믹서부(230) 내부에는 콘크리트 폐수와 중화제의 교반이 효율적으로 이루어지도록 하는 스파이어럴 날개가 설치되어 있다.Although not shown, spiral blades are installed inside the
라인믹서부(230)를 통과한 콘크리트 폐수는 정화부(320)로 보내어진다.Concrete wastewater that has passed through the
정화부(320)는 중화된 콘크리트 폐수에 포함되어 부유하고 있는 슬러지 등의 미세입자를 침강시키면서 상기 콘크리트 폐수를 정화시키는 부분으로서, 반응과 응집 및 침전이 동시에 이루어지는 복합조(321)로 구성될 수도 있고, 반응과 응집을 위한 반응응집조(322)와 이에 의해 고형화된 슬러지를 침전시키는 침전조(323)로 구성될 수도 있다.The
도 6은 정화부(320)가 상기의 복합조(321)로 구성되는 경우를 예시한 것이다. 상기 복합조(321)는 1개만 설치할 수도 있으나 복수개를 설치함으로써 콘크리트 폐수의 처리가 중단되지 않고 연속적으로 이루어지게 할 수 있다.6 is an illustration of a case where the
예컨대 도 6에서와 같이 복합조(321)를 2개 설치한 경우에는 어느 일측의 복합조(321)에서 반응, 응집, 침전의 정화과정이 이루어지는 동안 다른 일측의 복합조(321)는 다음의 정화과정을 위하여 라인믹서부(230)로부터 중화된 콘크리트 폐수를 필요한 수위까지 채워넣게 하는 등, 양측의 복합조(321)가 정화과정과 채움과정을 서로 교대로 진행할 수 있게 함으로써, 단일 복합조(321)와는 달리 콘크리트 폐수가 채워질 때까지 정화과정을 멈춤해야 하는 문제점을 발생하지 않게 한다.For example, when two
상기 복합조(321)에는, 황산알루미늄 등의 응집제와 폴리머 등의 고분자 응집보조제의 투여를 위한 투여장치(324)가 설치된다.In the
콘크리트 폐수 내의 미세입자들은 응집제와 교반하면서 플록을 형성시킨다. 응집보조제는 이러한 미세 플록들을 폴리머 가교결합시킴으로써 보다 크고 무거운 조대 플록화하여 침강작용이 완벽하게 이루어지게 한다.Fine particles in the concrete wastewater form flocs while agitating with the coagulant. The coagulation aid is a polymer crosslinking of these fine flocs to form larger and heavier coarse flocs so that the sedimentation function is completed.
상기한 응집반응 및 플록의 조대화는 콘크리트 폐수와 응집제 및 응집보조제의 충분한 교반을 통해 효율적으로 이루어지는 것인바, 이를 위하여 복합조(321)의 하부에는 공기분사수단(325)이 구비된다. 즉 본 발명에서는 공기분사수단(325)을 통해 공기를 콘크리트 폐수 중에 불어 넣어 기포를 발생시킴으로써 콘크리트 폐수가 응집제와 응집보조제에 충분히 교반 접촉될 수 있도록 한다. 물론 여기에 브레이드 교반기(미도시)가 보조적으로 더 부가될 수도 있다.The coagulation reaction and coarsening of the flocs are efficiently carried out through sufficient agitation of concrete wastewater, a coagulant, and a coagulant aid. To this end, an air spraying means 325 is provided in the lower part of the
공기분사수단(325)은 다수 개의 공기관(325a)과 각 공기관(325a)에 일정한 간격으로 형성된 분사구(325b)로 이루어진다. 상기 공기관(325a)은 에어컴프레셔(327)에 연결된 공급관(326)을 통해 공기를 공급받는다.The air injection means 325 is composed of a plurality of
도 7은 정화부(320)가, 반응과 응집이 동시에 이루어지는 반응응집조(322)와 이에 의해 고형화된 슬러지를 침전시키는 침전조(323)가 구분 분리되어 설치되는 예를 도시한 것이다.FIG. 7 shows an example in which the
상기 반응응집조(322)에는 상술한 응집제와 응집보조제의 투여장치(324)가 설치됨과 더불어 하부에도 공기분사수단(325)이 구비되며, 여기에 블레이드 교반기가 보조적으로 더 부가될 수 있다는 점에서는 도 6의 실시예에 의한 복합조(321)와 다르지 않다.In that the
그러나 도 7의 실시예에서는 콘크리트 폐수에 와류가 발생하지 않고 정체되도록 함으로써 조대화된 플록의 슬러지가 쉽게 침강할 수 있도록 한다는 점에서 도 6의 실시예와 차이가 있다.However, the embodiment of FIG. 7 is different from the embodiment of FIG. 6 in that the sludge of the coarse floc can easily settle by allowing the concrete wastewater to stagnate without generating eddy currents.
다른 한편으로 응집제에 의한 화학반응은 4.5 내지 8의 pH를 필요로 한다. 따라서 본 발명은 콘크리트 폐수를 라인믹서부(230)에서 pH 7정도로 중화시키는 것을 목표로 하나, 콘크리트 폐수의 알칼리도 등에 따라 pH가 8을 넘어설 수도 있는 바, 본 발명에서는 중화제발생부(200)에서 생성된 중화제의 일부가 복합조(321) 또는 반응응집조(322)에 직접 공급될 수 있게 함으로써 상기 복합조(321) 또는 반응응집조(322)에서 추가적인 중화작용이 이루어지게 할 수 있다.On the other hand, the chemical reaction by the flocculant requires a pH of 4.5 to 8. Therefore, the present invention aims to neutralize the concrete wastewater to about
이때 복합조(321) 또는 반응응집조(322)에 공급되는 중화제는 공기의 공급을 위해 구비되는 공급관(326)을 통해 공기와 혼합된 상태에서 상기 복합조(321) 또는 반응응집조(322)에 공급되게 할 수 있다.At this time, the neutralizing agent supplied to the
복합조(321) 또는 침전조(323)에서 걸러진 고화물의 슬러지는 슬러지처리부(330)에서 탈수되어 처리되고, 이와 분리되어 정화된 콘크리트 폐수(정화수)는 일부가 응집제와 응집보조제의 용해를 위해 사용되고 그 나머지는 방류됨으로써 콘크리트 폐수의 처리를 완료시킨다.The solidified sludge filtered in the
아울러 탈수된 슬러지는 상술한 바와 같이 열교환장치(240)를 통해 얻어지는 열에너지에 의해 건조될 수 있는 바, 본 발명은 슬러지의 위생적이고 효율적인 처리를 가능하게 한다.In addition, the dewatered sludge can be dried by the heat energy obtained through the
이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, but the embodiments are only examples for making the present invention easier to understand, so those of ordinary skill in the art will have the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that it will be possible to implement this in various ways. Therefore, such modified examples will be said to belong to the scope of the present invention as described in the claims.
200; 중화제발생부 210; 플라즈마 발생장치
220; 버너장치 230; 라인믹서부
240; 열교환장치 300; 중화처리부
310; 침사유량조정부 311; 침사조
312; 유량조정조 313; 필터부재
314; 수위센서 315; 공급펌프
320; 정화부 321; 복합조
322; 반응응집조 323; 침전조
324; 투여장치 325; 공기분사수단
325a; 공기관 325b; 분사구
326; 공급관 327; 에어컴프레셔
330; 슬러지처리부 400; 제어부200;
220;
240;
310; Grit flow
312;
314;
320;
322;
324;
325a;
326;
330;
Claims (8)
상기 중화제발생부(200)는 전원공급장치와 플라즈마 발생장치(210) 및 버너장치(220)로 이루어지고,
상기 전원공급장치는 콘크리트 폐수가 중화처리부(300)에 유입될 때 제어부(400)의 명령에 따라 전원을 인가함으로써 플라즈마 발생장치(210)와 버너장치(220)가 작동되며,
상기 중화처리부(300)는, 침사유량조정부(310)와 라인믹서부(230) 및 정화부(320)로 이루어지고,
상기 침사유량조정부(310)는 침사조(311)와 유량조정조(312)로 이루어지되,
상기 유량조정조(312)에는 수위센서(314)와 공급펌프(315)가 설치되고, 수위센서(314)에 의해 설정된 유량이 감지되면, 제어부(400)의 명령에 따라 공급펌프(315)가 가동되어 유량조정조(312)의 콘크리트 폐수가 라인믹서부(230)로 공급되고, 이와 동시에 중화제발생부(200)가 작동하고 이에 의해 생성된 중화제가 상기 라인믹서부(230)에 공급되어, 라인믹서부(230)에서 콘크리트 폐수가 중화되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치.
Consisting of a neutralizing agent generating unit 200 and a neutralizing treatment unit 300 and a control unit 400 for their operation, the neutralizing agent generating unit 200 is a control unit 400 when concrete wastewater flows into the neutralization unit 300 A device that neutralizes and treats concrete wastewater by generating a neutralizing agent while being operated according to the command of and supplying the neutralization treatment unit 300,
The neutralizing agent generating unit 200 is composed of a power supply device, a plasma generating device 210 and a burner device 220,
When the concrete wastewater flows into the neutralization treatment unit 300, the power supply device applies power according to the command of the control unit 400, thereby operating the plasma generating device 210 and the burner device 220,
The neutralization treatment unit 300 includes a grit flow rate adjustment unit 310, a line mixer unit 230, and a purification unit 320,
The sedimentation flow rate adjustment unit 310 is composed of a sedimentation tank 311 and a flow rate adjustment tank 312,
A water level sensor 314 and a supply pump 315 are installed in the flow control tank 312, and when the flow rate set by the water level sensor 314 is detected, the supply pump 315 is operated according to the command of the control unit 400. The concrete wastewater from the flow control tank 312 is supplied to the line mixer unit 230, and at the same time, the neutralizing agent generating unit 200 is operated, and the neutralizing agent generated thereby is supplied to the line mixer unit 230, and the line mixer The device for neutralizing concrete wastewater, characterized in that the concrete wastewater is neutralized in the unit 230.
상기 중화제발생부(200)에 의해 생성되는 중화제는 이산화탄소 가스인 것을 특징으로 하는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치.
The method of claim 1,
The neutralizing agent for concrete wastewater, characterized in that the neutralizing agent generated by the neutralizing agent generating unit 200 is carbon dioxide gas.
상기 중화제발생부(200)에 의해 생성되는 중화제는 이산화탄소 가스와 질소산화물의 혼합물이고,
상기 질소산화물은 공기를 플라즈마 형성가스로 사용함으로써 생성되는 것임을 특징으로 하는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치.
The method of claim 1,
The neutralizing agent generated by the neutralizing agent generating unit 200 is a mixture of carbon dioxide gas and nitrogen oxide,
The nitrogen oxide neutralization apparatus for concrete wastewater, characterized in that it is generated by using air as a plasma forming gas.
상기 중화제발생부(200)에는 생성된 중화제의 온도를 상온으로 감온시키는 열교환장치(240)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치.
The method of claim 1,
The neutralizing agent generator 200 is a concrete wastewater neutralization treatment device, characterized in that the heat exchanger 240 is provided to reduce the temperature of the generated neutralizing agent to room temperature.
상기 정화부(320)는 반응, 응집 및 침전의 전 과정이 동시에 발생할 수 있도록 하는 복합조(321)로 구성되고, 복합조(321)의 하부에는 공기분사수단(325)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치.
The method of claim 1,
The purification unit 320 is composed of a complex tank 321 that allows the entire process of reaction, agglomeration and precipitation to occur at the same time, and an air injection means 325 is provided below the complex tank 321 Concrete wastewater neutralization treatment device.
상기 정화부(320)는 반응과 응집이 동시에 이루어지는 반응응집조(322)와 이에 의해 고형화된 슬러지를 침전시키는 침전조(323)로 이루어지고,
상기 반응응집조(322)의 하부에는 공기분사수단(325)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 폐수의 중화처리 장치.
The method of claim 1,
The purification unit 320 is composed of a reaction coagulation tank 322 in which reaction and coagulation are performed at the same time, and a settling tank 323 for sedimenting the solidified sludge,
An apparatus for neutralizing concrete wastewater, characterized in that an air injection means (325) is provided below the reaction coagulation tank (322).
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