KR102592604B1

KR102592604B1 - 오탁수 처리시설 및 처리방법

Info

Publication number: KR102592604B1
Application number: KR1020200175014A
Authority: KR
Inventors: 이우평; 안병홍; 박정용; 김봉선
Original assignee: 에코엔텍(주)
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2023-10-23
Also published as: KR20220085169A

Abstract

본 발명은 오탁수 처리시설 및 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오탁수 처리시설에 최초로 유입된 오탁수가 응집 반응조와 제1침전조를 거치면서 고액 분리된 이후 믹싱수단을 통해 탄산가스와 중화반응을 하기 때문에 적은 양의 탄산가스를 이용하면서도 보다 균일하고 효율적으로 중화가 이루어지도록 할 수 있는 오탁수 처리시설 및 처리방법에 관한 것이다.

Description

오탁수 처리시설 및 처리방법{TREATMENT FACILITY AND METHOD FOR MUDDY WATER}

도로, 철도, 지하철 등을 건설하는 과정에서 터널을 시공하는 경우가 많이 있으며, 이때의 터널 굴착 방식은 대체적으로 NATM(New Austrian Tunneling Method) 방식이 적용되고 있다.

이러한 NATM 방식은 드릴을 이용하여 암반에 구멍을 뚫고 화약을 장전 발파하여 암반을 제거하면서 전진하는 방식이며, 터널 발파 후의 터널 내벽을 강화시킬 목적으로 터널 내벽을 약 10cm 두께로 Shortcrete 처리함으로써 암석의 붕괴를 방지하는 공법이다.

터널을 굴착 시 사용되는 드릴은 암반을 천공할 때 굴착 용수을 사용하게 되며, 이 굴착 용수는 전량 냉각수로 사용된 후 천공 시 발생되는 분진이 혼입된 상태로 현장 외부로 배출된다.

또한, Shortcrete 타설시 Shortcrete에 함유된 수분 역시 바닥으로 낙하되어 외부로 배출된다.

아울러, 굴착 작업 시 지하대수층을 통과할 경우 지하수 역시 현장 밖으로 배출되어야 한다.

이때, 상기 언급된 각종 용수는 대부분 함께 혼합되어 외부로 배출되는 데 이를 굴착 폐수라 한다.

굴착 폐수는 석분 등의 부유 물질을 다량으로 포함하고 있으며, 물의 산도는 약 pH 10이상의 알칼리성이므로 적정 처리한 후 공공수역으로 방류하여야 한다.

굴착 폐수는 지하수와 굴착 용수가 대부분(약 80%)이며, Shortcrete 타설 폐수가 일부를 구성한다.

굴착 폐수의 부유 물질 함량이 높은 것은 점보 드릴의 천공 과정에서 발생되는 석분과 작업장 내의 토사류가 혼입되기 때문이다.

또한, 폐수의 pH는 Shortcrete 타설 폐수가 시멘트, 각종 혼화제 등에 의해 강알칼리성을 띠게 된다.

아울러, 혼입되는 석분과 토사류에 의해 부유물질이 발생하고, 굴착작업 시 사용되는 점보 드릴, 백호우, 트럭 등에 의해 기름 등의 오염물질인 노르말 헥산(n-헥산)이 발생되며, 암반 발파를 위해 사용되는 화약류 등에 의해 총질소(T-N) 및 총인(T-P)과 같은 오염물질이 발생된다.

이처럼 터널 시공 시 발생되는 굴착 폐수는 다량의 부유물질과 강알칼리성을 띠게 되는데, 이와 같은 오염물질을 처리하기 위해서 적절한 처리공법이 적용되어야 한다.

즉, 굴착 폐수를 처리하기 위한 일반적인 공정으로는 알칼리성인 폐수를 중화처리하고, 다량의 부유 물질은 약품 등을 사용하여 중력 침전시켜 제거한다.

이와 같이 종래에는 폐수를 중화시키기 위해서 일반적으로 황산을 사용하였는데, 황산과 같이 강산을 사용하게 되면 설비가 부식되고 취급상의 위험이 존재하는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 폐수를 중화시키기 위한 중화 반응조를 별도로 설치해야 하기 때문에, 이에 상응하는 면적만큼 폐수처리시설의 부지를 확보해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 믹싱수단에 의한 탄산가스와 터널 굴착 폐수의 혼합이 효율적으로 이루어지지 않아 폐수의 중화 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 폐수 처리시설은 고액분리 후 침전된 플럭(floc)을 처리하기 위해 장비를 투입하여 준설작업을 수행하여야 했으며, 플럭(floc)의 함수율이 매우 높아 포집 및 이동 작업에 어려움이 따랐기 때문에 처리비용이 증가하고, 처리 후에도 침출수에 의한 환경오염의 문제가 발생하였다. 또한, 준설작업을 위해 침사조 등의 상부를 개방되도록 하였기 때문에 기계설비들을 병렬구조로 배치함으로 인해 시설의 사용부지가 증가하는 문제점이 있었다.

한편, 오탁수 처리시설에 관한 종래기술로는 대한민국공개특허 제10-2012-0040411호가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오탁수 처리시설에 최초로 유입된 오탁수가 응집 반응조와 제1침전조를 거치면서 고액 분리된 이후 믹싱수단을 통해 탄산가스와 중화반응을 하기 때문에 적은 양의 탄산가스를 이용하면서도 보다 균일하고 효율적으로 중화가 이루어지도록 할 수 있고 중화조를 생략할 수 있어서 부지 사용 면적을 감소시킬 수 있는 오탁수 처리시설 및 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오탁수 처리시설은 오탁수에 포함된 부유 물질의 크기를 성장시켜 플럭(floc)을 생성시키는 응집 반응조; 오탁수에 포함된 플럭(floc)을 중력 침전시켜 고액 분리하여 1차 처리수를 생성하는 제1침전조; 상기 제1침전조에서 고액 분리된 1차 처리수의 유량과 수질을 일정하게 유지시키면서 이송시키는 유량 조정조; 복수의 액화 탄산가스 탱크가 착탈 가능하게 결합되는 액화 탄산가스 주입관; 상기 액화 탄산가스 주입관의 일단부에 설치되어 액화 탄산가스를 기화시키고, 기화된 탄산가스의 압력을 조정하는 가스 레귤레이터; 상기 가스 레귤레이터에서 압력이 조정된 탄산가스가 이송되되, 하나 이상의 개폐밸브가 설치되는 관 형태로 이루어진 탄산가스 주입라인; 상기 유량 조정조 내의 1차 처리수가 이송되는 관 형태로 이루어진 폐수 주입라인; 상기 탄산가스 주입라인을 통해 이송된 탄산가스와 상기 폐수 주입라인을 통해 이송된 1차 처리수가 주입되어 통과하면서 1차로 혼합되는 제1믹싱수단; 상기 제1믹싱수단에서 1차로 혼합된 1차 처리수가 이송되는 관 형태로 이루어진 제1이송라인; 상기 제1이송라인을 통해 이송된 1차 처리수가 주입되어 통과하면서 2차로 혼합되는 제2믹싱수단; 상기 제2믹싱수단에서 2차로 혼합된 1차 처리수가 이송되는 관 형태로 이루어진 제2이송라인; 상기 제2이송라인을 통해 이송된 1차 처리수에 포함된 플럭(floc)을 중력 침전시켜 고액 분리하여 2차 처리수를 생성하는 제2침전조; 및 상기 제2침전조에서 생성된 2차 처리수를 공공수역으로 방류하는 방류조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1침전조 및 제2침전조에는, 상기 제1침전조 및 제2침전조의 하단에 침전된 플럭(floc)들을 이송하기 위한 슬러지 펌프; 및 상기 슬러지 펌프를 통해 이송된 플럭(floc)들을 탈수케이크 처리하는 탈수기;가 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서 제1침전조, 상기 제2침전조, 상기 응집반응조 및 상기 유량조정조의 적어도 하나 이상의 상부를 폐쇄된 형태로 구성하고 기계설비를 위로 올려 복층구조를 형성함으로써 부지 사용 면적을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 제1믹싱수단은, 내부에 고정바가 고정 설치되는 챔버; 및 상기 고정바에 서로 일정한 간격으로 이격되도록 고정 형성되는 다수개의 믹싱날개;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 믹싱날개는, 비틀린 형상으로 형성되는 다수개의 날개부; 및 상기 다수개의 날개부 사이에 형성되어 통과하는 유체를 회전시키는 유체흐름통로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 믹싱날개는, 인접한 상기 믹싱날개들의 각각의 상기 날개부들이 서로 반대방향으로 비틀린 형상으로 형성되어 탄산가스와 1차 처리수가 각각의 상기 믹싱날개의 유체흐름통로를 통과하면서 일정 주기로 회전 방향이 반대 방향으로 전환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 믹싱날개의 날개부의 상단에는 1차 처리수와 탄산가스의 회전속도를 감소시키기 위한 격벽;이 형성되며, 상기 격벽은 탄산가스와 1차 처리수의 회전방향을 마주보는 방향으로 경사진 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오탁수 처리방법은 응집 반응조에서 최초로 유입된 오탁수를 응집제와 반응시켜 플럭(floc)들을 생성시키는 제1단계; 제1침전조에서 오탁수에 포함된 플럭(floc)들을 중력 침전시켜 고액 분리하여 1차 처리수를 생성하는 제2단계; 유량 조정조에서 상기 제1침전조에서 고액 분리되어 생성된 1차 처리수를 폐수 주입라인을 통해 이송시키는 제3단계; 복수의 액화 탄산가스 탱크가 착탈 가능하게 결합되는 액화 탄산가스 주입관의 일단부에 설치된 가스 레귤레이터에서 액화 탄산가스를 기화시키고, 기화된 탄산가스의 압력을 조정하는 제4단계; 상기 가스 레귤레이터에서 압력이 조정된 탄산가스를 하나 이상의 개폐밸브가 설치되는 관 형태로 이루어진 탄산가스 주입라인을 통해 이송시키는 제5단계; 상기 탄산가스 주입라인을 통해 이송된 탄산가스와 상기 폐수 주입라인을 통해 이송된 1차 처리수를 제1믹싱수단에 주입하여 1차로 혼합하는 제6단계; 상기 제1믹싱수단에서 1차로 혼합된 1차 처리수를 관 형태로 이루어진 제1이송라인을 통해 이송시키는 제7단계; 상기 제1이송라인을 통해 이송된 1차 처리수를 제2믹싱수단에 주입하여 2차로 혼합하는 제8단계; 상기 제2믹싱수단에서 2차로 혼합된 1차 처리수를 관 형태로 이루어진 제2이송라인을 통해 제2침전조로 이송시키는 제9단계; 상기 제2침전조에서 1차 처리수에 포함된 플럭(floc)들을 중력 침전시켜 고액 분리함으로써 2차 처리수를 생성하는 제10단계; 및 방류조에서 상기 제2침전조에서 생성된 2차 처리수를 공공수역으로 방류하는 제11단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제2단계 및 제10단계에서 상기 제1침전조 및 제2침전조의 하단에 침전된 플럭(floc)들을 슬러지 펌프를 통해 탈수기로 이송하여 탈수케이크 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 오탁수 처리시설 및 처리방법은 오탁수 처리시설에 최초로 유입된 오탁수가 응집 반응조와 제1침전조를 거치면서 고액 분리된 이후 믹싱수단을 통해 탄산가스와 중화반응을 하기 때문에 적은 양의 탄산가스를 이용하면서도 보다 균일하고 효율적으로 중화가 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 제1 및 제2침전조에서 고액 분리 후 침전된 플럭(floc)들을 처리하기 위한 슬러지 펌프 및 탈수기를 구비하여 준설 작업을 생략할 수 있음과 동시에 플럭(floc)들을 탈수기를 통해 탈수케이크 처리함으로써 함수율을 최소화하여 플럭(floc)들의 처리비용을 최소화할 수 있으며, 침출수에 의한 환경오염 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 슬러지 펌프 및 탈수기를 구비함으로써 준설 작업을 생략할 수 있어 침전조 등의 설비물 상단을 폐쇄된 형태로 구성할 수 있기 때문에 기계설비 일부를 복층구조로 설치함으로써 시설 사용 부지를 최소화할 수 있다.

또한, 오탁수를 중화시키기 위한 제1 및 제2믹싱수단으로 이물질이 제거된 상대적으로 청정한 1차 처리수가 공급되기 때문에 중화반응의 효율이 현저히 향상되어 중화 반응조를 별도로 설치하지 않고 생략할 수 있기 때문에 오탁수 처리 시설을 설치하기 위한 부지 면적을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 다수개의 믹싱날개로 구성된 제1믹싱수단을 구비하되, 상기 믹싱날개를 구성하는 각각의 날개부가 상단에서 하단 방향으로 비틀린 형상으로 형성됨으로써 각각의 날개부 사이에 유체를 회전시킬 수 있는 비틀린 구조의 유체흐름통로가 형성되어 제1믹싱수단에 유입된 1차 처리수와 탄산가스가 유체흐름통로를 통해 회전하면서 효율적으로 혼합되도록 할 수 있다.

또한, 다수개의 믹싱날개들이 일정한 간격으로 이격되도록 구비되되, 인접한 믹싱날개들의 날개부가 서로 반대방향으로 비틀린 형상으로 형성됨으로써 인접한 믹싱날개들의 유체흐름통로가 서로 반대 방향으로 뒤틀린 구조로 형성되어 1차 처리수와 탄산가스가 각각의 믹싱날개들의 유체흐름통로를 통과할 때마다 회전 방향이 반대 방향으로 전환되면서 회전함으로써 1차 처리수와 탄산가스의 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 다수개의 믹싱날개들이 서로 일정한 간격으로 이격되도록 구비되기 때문에 1차 처리수와 탄산가스가 혼합될 수 있는 시간이 증대되어 탄산가스가 1차 처리수에 충분히 용해되도록 할 수 있다.

또한, 믹싱날개를 구성하는 각각의 날개부 상단에 1차 처리수와 탄산가스의 회전을 저지하기 위한 격벽을 형성하여 회전 속도를 감소시킴으로써 1차 처리수와 탄산가스가 혼합되는 시간을 증대시키고, 격벽이 1차 처리수와 탄산가스의 회전을 저지시켜 회전속도를 감소시킴에 따라 1차 처리수와 탄산가스가 혼합된 유체의 압력을 증대시켜 보다 많은 양의 탄산가스가 1차 처리수에 용해되도록 하여 중화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 격벽이 1차 처리수와 탄산가스의 회전방향을 마주보는 방향으로 일정 각도만큼 경사진 형태로 형성됨으로써 1차 처리수와 탄산가스의 회전속도 감소효과 및 압력증대 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 중화제로서 유해 화학물질로서 사용을 금지하고 있는 강산을 대신하여 액화 탄산가스를 이용함으로써, 오탁수 처리의 안전성을 확보할 수 있고 보다 효율적으로 알칼리성 폐수를 중화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 터널 굴착 폐수와 탄산가스를 제1믹싱수단에서 1차로 혼합한 다음 제2믹싱수단에서 2차 혼합하는 과정을 거침으로써, 보다 균일하고 효율적으로 중화가 이루어지도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오탁수 처리시설을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오탁수 처리시설에서 기계설비를 복층구조로 형성한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설에 포함된 믹싱날개의 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설에 포함된 믹싱날개에 형성된 격벽의 작용효과를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설에 포함된 제1믹싱수단의 형태를 도시한 개략도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오탁수 처리시설 및 처리방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오탁수 처리시설을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오탁수 처리시설에서 기계 설비를 복층구조로 형성한 상태를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오탁수 처리시설은 오탁수에 포함된 부유 물질을 1차로 침전 분리하여 1차 처리수를 생성하기 위한 응집제 공급펌프(100), 응집제 저장탱크(101), 응집 반응조(200), 제1침전조(300) 및 유량 조정조(400)와, 부유 물질이 1차로 침전 분리된 1차 처리수를 중화시키기 위한 액화 탄산가스 주입관(10), 가스 레귤레이터(20), 탄산가스 주입라인(30), 폐수 주입라인(40), 제1믹싱수단(50), 제1이송라인(60), 제2믹싱수단(70) 및 제2이송라인(80)과, 중화반응이 완료된 1차 처리수에 포함된 부유 물질을 2차로 침전 분리한 후 방류하기 위한 제2침전조(500) 및 방류조(600)를 포함하여 이루어진다.

응집제 공급펌프(100) 및 응집제 저장탱크(101)는 제1응집제 공급라인(102)을 통해 응집 반응조(200)에 응집제(황산알루미늄, 고분자)를 공급하는 역할을 한다. 또한, 제2응집제 공급라인(103)을 통해 폐수 주입라인(40)과 연결되어 제1믹싱수단(50)으로 이송되는 1차 처리수에 응집제를 공급한다.

응집 반응조(200)는 응집제 공급펌프(100) 및 응집제 저장탱크(101)로부터 공급받은 응집제를 이용하여 오탁수에 포함된 부유 물질의 크기를 성장시켜 플럭(floc)들을 생성시키는 공정을 수행한다.

제1침전조(300)는 오탁수에 포함된 플럭(floc)들을 중력 침전시켜 고액 분리함으로써 1차 처리수를 얻는 공정을 수행한다. 이때, 제1침전조(300)에는 슬러지 펌프(302) 및 탈수기(303)가 제1플럭 이송라인(301)을 통해 연결되며, 이에 따라 오탁수로부터 고액 분리되어 제1침전조(300)의 하단에 침전된 플럭(floc)들을 슬러지 펌프(302)를 이용하여 제1플럭 이송라인(301)을 통해 이송시킨 후 탈수기(303)를 이용하여 플럭(floc)들을 탈수케이크 처리할 수 있다. 상기와 같이 처리된 탈수케이크는 재활용 되거나 매몰 처리될 수 있으며, 함수율이 85% 이내이기 때문에 처리 비용을 최소화할 수 있으며, 침출수에 의한 환경오염 문제가 발생하지 않는다. 또한, 탈수에 의해 발생한 탈수여액은 후술할 유량 조정조(400)로 이송된다.

유량 조정조(400)는 제1침전조(300)에서 고액 분리된 1차 처리수의 유량과 수질을 일정하게 유지하여 오탁수 이송펌프(401)를 통해 폐수 주입라인(40)으로 이송하는 역할을 한다.

액화 탄산가스 주입관(10)은 소정 길이로 이루어져 길이방향을 따라 복수로 마련된 대략 40kg 정도의 휴대 가능한 소형 액화 탄산가스 탱크(T)가 착탈 가능하게 결합된다.

이러한 액화 탄산가스 주입관(10)은 복수로 마련되어 병렬로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 복수의 액화 탄산가스 주입관(10)에는 압력계(P)가 각각 설치되는데, 이때, 병렬로 배치된 복수의 액화 탄산가스 주입관(10)에는 후술할 탄산가스 주입라인(30)이 각각 연결된다.

가스 레귤레이터(20)는 액화 탄산가스 주입관(10)의 일단부에 설치되어 액화 탄산가스를 기화시키고, 기화된 탄산가스의 압력을 조정하는 것이다.

탄산가스 주입라인(30)은 하나 이상의 개폐밸브(V1)가 설치되는 관 형태로 이루어진 것으로서, 가스 레귤레이터(20)에서 압력이 조정된 탄산가스가 후술할 제1믹싱수단(50)으로 이송되는 라인이다.

한편, 병렬로 배치된 복수의 액화 탄산가스 주입관(10)에는 탄산가스 주입라인(30)이 각각 연결되되 이러한 복수의 탄산가스 주입라인(30)에는 개폐밸브(V1)가 각각 설치되며, 복수의 액화 탄산가스 주입관(10) 중 어느 하나의 액화 탄산가스 주입관(10)의 압력이 저하되면 이 액화 탄산가스 주입관(10)에 설치된 개폐밸브(V1)는 폐쇄하고 다른 어느 하나의 액화 탄산가스 주입관(10)에 설치된 개폐밸브(V1)를 개방하도록 이루어진다.

이러한 개폐밸브(V1)는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 복수의 탄산가스 주입라인(30) 중 어느 하나의 메인 탄산가스 주입라인(31)은 후술할 제1믹싱수단(50)에 연결되고, 복수의 탄산가스 주입라인(30) 중 메인 탄산가스 주입라인(31)을 제외한 나머지 탄산가스 주입라인들(32)은 메인 탄산가스 주입라인(31)으로부터 분기된다.

또한, 메인 탄산가스 주입라인(31)으로부터 분기되되 제1믹싱수단(50)에 최인접한 탄산가스 주입라인(30)과 제1믹싱수단(50) 사이에 위치한 메인 탄산가스 주입라인(31)에는 주입밸브(V2)가 설치된다.

이러한 주입밸브(V2)는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 주입밸브(V2)와 제1믹싱수단(50) 사이에 위치한 메인 탄산가스 주입라인(31)에는 압력계(P)와 이젝터(미도시)가 설치될 수 있다.

이젝터(ejector)는 제1믹싱수단(50)인 라인 스테틱 믹서에 고압의 폐수가 통과하기 때문에 탄산가스를 고압으로 세팅하여 고압의 폐수에 흡인시키기 위해 필요하다.

폐수 주입라인(40)은 관 형태로 이루어져 유량 조정조(400) 내의 알칼리성 1차 처리수가 제1믹싱수단(50)으로 이송되는 라인이다.

도면에는 도시되지 않았지만, 이와 같은 폐수 주입라인(40)에는 폐수를 냉각하기 위한 냉각수단(미도시)이 설치되는데, 냉각수단(미도시)은 폐수 주입라인(40)의 외주면을 감싸는 냉각선 형태로 이루어질 수도 있고, 기타 다른 방법으로도 구현 가능하다.

이처럼 유량 조정조(400) 내의 알칼리성 1차 처리수가 제1믹싱수단(50)에 주입되기 전에 냉각되도록 폐수 주입라인(40)에 냉각수단(미도시)을 설치함으로써, 1차 처리수와 탄산가스의 혼합이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

제1믹싱수단(50)은 탄산가스 주입라인(30)을 통해 이송된 탄산가스와 폐수 주입라인(40)을 통해 이송된 1차 처리수가 주입되어 통과하면서 1차로 혼합되는 것으로서, 라인 스테틱 믹서(line static mixer)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1이송라인(60)은 관 형태로 이루어져 제1믹싱수단(50)에서 1차로 혼합된 1차 처리수를 후술할 제2믹싱수단(70)으로 이송하는 라인이다.

제2믹싱수단(70)은 제1이송라인(60)을 통해 이송된 1차 처리수가 주입되어 통과하면서 2차로 혼합되는 것으로서, 사이클론(cyclone) 혼합기(72)로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며 사이클론(cyclone) 혼합기(72) 이외에도 중공의 관 내부에 길이 방향을 따라 스프링이 설치된 형태, 중공의 관 내부에 길이 방향을 따라 복수의 프로펠러가 설치된 형태 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

이처럼 1차 처리수와 탄산가스를 제1믹싱수단(50)에서 1차로 혼합한 다음 제2믹싱수단(70)에서 2차 혼합하는 과정을 거침으로써, 보다 균일하고 효율적으로 중화가 이루어지도록 할 수 있게 된다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이 응집반응조(200) 및 제1 침전조(300)을 거치면서 정화된 1차 처리수가 제1 및 제2믹싱수단(50, 70)으로 유입되어 중화과정을 수행하기 때문에, 중화반응의 효율이 현저히 향상되어 제1 및 제2믹싱수단(50, 70)에서 중화반응이 대부분 완료되며, 따라서 중화 반응조를 생략할 수가 있으므로 오탁수 처리 시설을 설치하기 위한 부지 면적을 최소화할 수 있다.

제2이송라인(80)은 관 형태로 이루어져 제2믹싱수단(70)에서 2차로 혼합된 1차 처리수가 제2침전조(500)로 이송되는 라인이다.

제2침전조(500)는 제1침전조(300)에서 고액 분리되어 생성된 1차 처리수가 제1 및 제2믹싱수단(50, 70)을 통과하면서 중화 반응이 이루어지는 과정에서 응집제 공급펌프(100) 및 응집제 저장탱크(101)로부터 폐수 주입라인(40)에 공급된 응집제와 반응하여 생성된 플럭(floc)들을 중력 침전시켜 고액 분리함으로써 2차 처리수를 얻는 공정을 수행한다. 이때, 제2침전조(500)에는 슬러지 펌프(502) 및 탈수기(503)가 제2플럭 이송라인(501)을 통해 연결되며, 이에 따라 1차 처리수로부터 고액 분리되어 제2침전조(500)의 하단에 침전된 플럭(floc)들을 슬러지 펌프(502)를 이용하여 제2플럭 이송라인(501)을 통해 이송시킨 후 탈수기(503)를 이용하여 플럭(floc)들을 탈수케이크 처리할 수 있다. 상기와 같이 처리된 탈수케이크는 재활용 되거나 매몰 처리될 수 있으며, 함수율이 85% 이내이기 때문에 처리 비용을 최소화할 수 있으며, 침출수에 의한 환경오염 문제가 발생하지 않는다. 또한, 탈수에 의해 발생한 탈수여액은 유량조정조(400)로 이송된다.

이러한 제2침전조(500) 및 방류조(600)에는 pH 센서(S)가 설치되어 측정된 2차 처리수의 pH 값에 따라 탄산가스를 제1믹싱수단(50)으로 주입시키는 주입밸브(V2)의 개폐를 자동으로 제어하도록 이루어진다.

방류조(600)는 2차 처리수를 공공수역으로 방류하는 공정이 수행되는 탱크이다.

도면에는 도시되지 않았지만 오탁수 처리시설의 전체구성을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 별도로 마련된다.

한편, 상기에 기술한 바와 같이 제1침전조(300) 및 제2침전조(500)에 각각 고액분리 후 침전된 플럭(floc)을 처리하기 위한 슬러지 펌프(302, 502) 및 탈수기(303, 503)를 구비함으로써 굴삭기 등으로 수행하는 준설 작업을 생략할 수 있어 기존 침사조의 상부를 상단을 폐쇄된 형태로 형성할 수 있다. 종래의 침사조의 경우에는 침사조에 가라앉은 토사, 자갈 등을 포함하는 이물질을 굴삭기로 퍼내는 준설작업을 수행해야 했지만 본 발명은 이러한 준설 작업을 생략할 수 있다.

또한 추가로 응집반응조(200), 유량조정조(400)의 상부도 역시 마찬가지로 폐쇄된 구조로 형성할 수 있다. 따라서 이러한 설비들의 상부가 폐쇄된 구조로 형성될 수 있기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이 기계설비(액화탄산가스 탱크, 응집제 저장탱크, 응집제 공급펌프. 제1믹싱수단, 제2믹싱수단 등) 일부를 2층으로 올려서 복층구조로 설치함으로써 시설 사용 부지를 최소화할 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 오탁수 처리시설을 이용한 오탁수 처리방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 응집 반응조(200)에서 최초로 유입된 오탁수를 응집제와 반응시켜 오탁수에 포함된 부유 물질의 크기를 성장시켜 플럭(floc)들을 생성시킨 후 제1침전조(300)에서 플럭(floc)들을 중력 침전시켜 고액 분리함으로써 1차 처리수를 얻는다. 이때, 오탁수로부터 고액 분리되어 제1침전조(300)의 하단에 침전된 플럭(floc)들은 슬러지 펌프(302)에 의해 탈수기(303)로 이송되어 탈수케이크 처리된다.

이후, 유량 조정조(400)에서 제1침전조(300)에서 고액 분리된 1차 처리수의 유량과 수질을 일정하게 유지시키면서 폐수 주입라인(40)을 통해 이송시킨다.

한편, 복수의 액화 탄산가스 탱크(T)가 착탈 가능하게 결합되는 액화 탄산가스 주입관(10)의 일단부에 설치된 가스 레귤레이터(20)에서 액화 탄산가스를 기화시키고, 기화된 탄산가스의 압력을 조정한 다음 가스 레귤레이터(20)에서 압력이 조정된 탄산가스를 하나 이상의 개폐밸브(V1)가 설치되는 관 형태로 이루어진 탄산가스 주입라인(30)을 통해 이송된다.

상기와 같이 탄산가스 주입라인(30)을 통해 이송된 탄산가스와 폐수 주입라인(40)을 통해 이송된 1차 처리수를 제1믹싱수단(50)에 주입하여 1차로 혼합하고, 제1믹싱수단(50)에서 1차로 혼합된 1차 처리수를 관 형태로 이루어진 제1이송라인(60)을 통해 이송시켜 제2믹싱수단(70)에 주입하여 2차로 혼합한다.

이때, 제1침전조(300)에서 고액 분리되어 생성된 1차 처리수가 제1 및 제2믹싱수단(50, 70)을 통과하면서 중화 반응이 이루어지는 과정에서 응집제 공급펌프(100) 및 응집제 저장탱크(101)로부터 폐수 주입라인(40)에 공급된 응집제가 1차 처리수와 반응하여 1차 처리수에 플럭(floc)들이 형성된다.

이후, 2차로 혼합된 1차 처리수를 관 형태로 이루어진 제2이송라인(80)을 통해 제2침전조(500)로 이송하여 플럭(floc)들을 중력 침전시켜 고액 분리함으로써 청정한 2차 처리수를 얻는다. 이때, 1차 처리수로부터 고액 분리되어 제2침전조(500)의 하단에 침전된 플럭(floc)들은 슬러지 펌프(502)에 의해 탈수기(503)로 이송되어 탈수케이크 처리된다.

마지막으로 2차 처리수를 방류조(600)를 통해 공공수역으로 방류함으로써 오탁수의 처리과정이 종료된다.

한편, 도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설에 포함된 믹싱날개의 형태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설에 포함된 믹싱날개에 형성된 격벽의 작용효과를 설명하기 위한 개략도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설에 포함된 제1믹싱수단의 형태를 도시한 개략도이다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설에 대하여 상세히 설명하도록 하되, 앞서 설명한 구성과 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 오탁수 처리시설은 챔버(56)와, 챔버(56) 내부에 설치되는 다수개의 믹싱날개(51)로 구성된 제1믹싱수단(50)을 포함하여 이루어진다.

제1믹싱수단(50)의 믹싱날개(51)는 상단 및 하단에 고정부(55)가 형성된 고정바(57)에 다수개의 믹싱날개(51)들이 서로 일정한 간격으로 이격되도록 고정 형성되며, 다수개의 믹싱날개(51)가 고정 형성된 고정바(57)는 상단 및 하단에 형성된 고정부(55)를 통해 챔버(56)의 내부에 고정되도록 설치된다. 고정부(55)를 챔버(56)에 고정시키는 방법은 다양한 공지수단이 있기 때문에, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 믹싱날개(51)들은 각각 다수개의 날개부(52)로 이루어지며, 상기 다수개의 날개부(52)가 각각 상단에서 하단 방향으로 비틀린 형상으로 형성됨으로써 각각의 날개부(52) 사이에 유체를 회전시킬 수 있는 비틀린 구조의 유체흐름통로(53)가 형성되며, 인접한 믹싱날개(51)들의 각각의 날개부(52)들이 서로 반대방향으로 비틀린 형상으로 형성되어 인접한 믹싱날개(51)들의 유체흐름통로(53)들이 서로 반대 방향으로 뒤틀린 구조로 형성된다.

이에 따라, 탄산가스 주입라인(30)을 통해 이송된 탄산가스와 폐수 주입라인(40)을 통해 이송된 1차 처리수가 제1믹싱수단(50)의 챔버(56)로 주입된 후 각각의 믹싱날개(51)의 유체흐름통로(53)를 통과하면서 회전하되, 각각의 믹싱날개(51)의 유체흐름통로(53)의 비틀린 방향에 따라 회전 방향이 반대 방향으로 전환되면서 회전하게 된다.

구체적으로, 탄산가스 주입라인(30)을 통해 이송된 탄산가스와 폐수 주입라인(40)을 통해 이송된 1차 처리수가 제1믹싱수단(50)의 챔버(56)로 주입된 후 도 3의 상단 첫 번째 믹싱날개(51)의 유체흐름통로(53)를 지나면서 유체흐름통로(53)의 뒤틀린 방향에 따라 시계방향으로 회전하면서 혼합이 이루어지게 되고, 믹싱날개(51)들 간의 설치 간격에 의해 바로 하단에 위치한 도 3의 상단 두 번째 믹상날개(51)의 유체흐름통로(53)에 진입하기 전까지는 계속해서 시계방향으로 회전하면서 혼합이 이루어진다.

이후, 1차 처리수와 탄산가스가 도 3의 상단 두 번째 믹싱날개(51)의 유체흐름통로(53)에 진입하게 되면 유체흐름통로(53)의 뒤틀린 방향에 따라 회전 하던 방향과 반대 방향, 즉 반시계 방향으로 회전 방향이 전환되어 회전하게 되고, 이후 차례대로 하단의 믹싱날개(51)들의 유체흐름통로(53)를 지날 때 마다 회전방향이 반대 방향으로 전환되면서 혼합이 이루어지게 된다. 따라서, 1차 처리수와 탄산가스가 다수개의 믹싱날개(51)들을 통과하면서 일정 주기로 회전 방향이 반대 방향으로 전환되도록 회전하면서 혼합이 이루어지게 되어 보다 많은 양의 탄산가스가 1차 처리수에 용해되도록 할 수 있다.

또한, 다수개의 믹싱날개(51)들이 서로 일정한 간격으로 이격되도록 형성되기 때문에 1차 처리수와 탄산가스가 혼합될 수 있는 시간이 증대되어 탄산가스가 1차 처리수에 충분히 용해되도록 할 수 있다.

이때, 상기 믹싱날개(51)의 외경은, 상기 믹싱날개(51)의 외측면이 상기 챔버(56)의 내측면에 맞닿을 수 있도록 상기 챔버(56)의 내경에 근접하게 형성되기 때문에 챔버(56) 내부에 진입한 탄산가스와 1차 처리수가 상기 믹싱날개(51)의 외측면과 상기 챔버(56)의 내측면 사이로 이동하지 못하고 상기 믹싱날개(51)의 유체흐름통로(53)를 통해서만 이동하게 된다.

한편, 상기와 같은 형태로 형성된 믹싱날개(51)의 각각의 날개부(52)의 상단에는 격벽(54)이 형성되며, 상기 격벽(54)은 1차 처리수와 탄산가스의 회전을 저지하기에 적합한 위치에 형성된다.

구체적으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 1차 처리수와 탄산가스가 시계방향으로 회전하는 위치에 설치된 믹싱날개(51)의 각각의 날개부(52)의 상단에는 격벽(54)이 각각의 날개부(52) 상단의 도면상 왼쪽 끝단에 형성되고, 1차 처리수와 탄산가스가 반시계방향으로 회전하는 위치에 설치된 믹싱날개(51)의 각각의 날개부(52)의 상단에는 격벽(54)이 각각의 날개부(52) 상단의 도면상 오른쪽 끝단에 형성되며, 이에 따라 각각의 격벽(54)이 1차 처리수와 탄산가스의 회전을 효과적으로 저지하여 회전속도를 감소시킴으로써 1차 처리수와 탄산가스가 혼합된 유체의 압력을 증대시켜 보다 많은 양의 탄산가스가 1차 처리수에 용해되도록 함으로써 1차 처리수의 중화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 각각의 격벽(54)은 1차 처리수와 탄산가스의 회전속도 감소효과 및 압력증대 효과를 더욱 증대시킬 수 있도록 탄산가스와 1차 처리수의 회전방향을 마주보는 방향으로 일정 각도만큼 경사진 형태로 형성된다.

한편, 도면에서는 믹싱날개(51)를 구성하는 날개부(52)가 4개 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 날개부(52)의 개수는 다양하게 변경하는 것이 가능하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 오탁수 처리시설 및 처리방법은 오탁수 처리시설에 최초로 유입된 오탁수가 응집 반응조와 제1침전조를 거치면서 고액 분리되면서 이물질이 상당량 제거된 상대적으로 청정한 1차 처리수가 믹싱수단으로 공급되어 탄산가스와 중화반응을 하기 때문에 적은 양의 탄산가스를 이용하면서도 보다 균일하고 효율적으로 중화가 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 오탁수를 중화시키기 위한 제1 및 제2믹싱수단으로 상대적으로 청정한 1차 처리수가 유입되기 때문에 중화반응의 효율이 현저히 향상되어 제1 및 제2믹싱수단에서 중화반응이 대부분 완료되며, 따라서 중화 반응조를 별도로 설치하지 않아도 되기 때문에 오탁수 처리 시설을 설치하기 위한 부지 면적을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 중화제로서 유해 화학물질로서 법으로 사용을 금지하고 있는 강산을 사용하지 않고 액화 탄산가스를 이용함으로써, 안전성이 확보되고 보다 효율적으로 알칼리성 폐수를 중화시킬 수 있는 효과가 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 액화 탄산가스 주입관
20 : 가스 레귤레이터
30 : 탄산가스 주입라인
40 : 폐수 주입라인
50 : 제1믹싱수단
60 : 제1이송라인
70 : 제2믹싱수단
80 : 제2이송라인
T : 액화 탄산가스 탱크
P : 압력계
S : pH 센서
V1 : 개폐밸브
V2 : 주입밸브
100 : 응집제 공급펌프
101 : 응집제 저장탱크
102 : 제1응집제 공급라인
103 : 제2응집제 공급라인
200 : 응집 반응로
300 : 제1침전조
301 : 제1플럭 이송라인
302 : 슬러지 펌프
303 : 탈수기
400 : 유량 조정조
401 : 오탁수 이송펌프
500 : 제2침전조
501 : 제2플럭 이송라인
502 : 슬러지 펌프
503 : 탈수기
600 : 방류조
<다른 실시예>
50 : 제1믹싱수단
51 : 믹싱날개
52 : 날개부
53 : 유체흐름통로
54 : 격벼
55 ; 고정부
56 : 챔버
57 : 고정바

Claims

오탁수에 포함된 부유 물질의 크기를 성장시켜 플럭(floc)을 생성시키는 응집 반응조;
오탁수에 포함된 플럭(floc)을 중력 침전시켜 고액 분리하여 1차 처리수를 생성하는 제1침전조;
상기 제1침전조에서 고액 분리된 1차 처리수의 유량과 수질을 일정하게 유지시키면서 이송시키는 유량 조정조;
복수의 액화 탄산가스 탱크가 착탈 가능하게 결합되는 액화 탄산가스 주입관;
상기 액화 탄산가스 주입관의 일단부에 설치되어 액화 탄산가스를 기화시키고, 기화된 탄산가스의 압력을 조정하는 가스 레귤레이터;
상기 가스 레귤레이터에서 압력이 조정된 탄산가스가 이송되되, 하나 이상의 개폐밸브가 설치되는 관 형태로 이루어진 탄산가스 주입라인;
상기 유량 조정조 내의 1차 처리수가 이송되는 관 형태로 이루어진 폐수 주입라인;
상기 탄산가스 주입라인을 통해 이송된 탄산가스와 상기 폐수 주입라인을 통해 이송된 1차 처리수가 주입되어 통과하면서 1차로 혼합되는 제1믹싱수단;
상기 제1믹싱수단에서 1차로 혼합된 1차 처리수가 이송되는 관 형태로 이루어진 제1이송라인;
상기 제1이송라인을 통해 이송된 1차 처리수가 주입되어 통과하면서 2차로 혼합되는 제2믹싱수단;
상기 제2믹싱수단에서 2차로 혼합된 1차 처리수가 이송되는 관 형태로 이루어진 제2이송라인;
상기 제2이송라인을 통해 이송된 1차 처리수에 포함된 플럭(floc)을 중력 침전시켜 고액 분리하여 2차 처리수를 생성하는 제2침전조; 및
상기 제2침전조에서 생성된 2차 처리수를 공공수역으로 방류하는 방류조;를 포함하여 이루어지며,
상기 제1침전조 및 제2침전조의 하부에는,
상기 제1침전조 및 제2침전조의 하단에 침전된 플럭(floc)들을 이송하기 위한 슬러지 펌프; 및
상기 슬러지 펌프를 통해 이송된 플럭(floc)들을 탈수케이크 처리하는 탈수기;가 각각 구비되고,
상기 제1침전조 및 상기 제2침전조의 하단에 침전된 플럭(floc)들을 상기 슬러지 펌프를 이용하여 제1플럭 이송라인 및 제2플럭 이송라인을 통해 이송시킨 후 상기 탈수기를 통해 탈수케이크 처리하여 탈수케이크는 재활용 또는 매몰 처리시키고 탈수에 의해 발생한 탈수여액은 상기 유량 조정조로 이송시키며,
상기 제1침전조, 상기 제2침전조, 상기 응집 반응조 및 상기 유량 조정조의 상부를 폐쇄된 형태로 구성하고 기계설비들을 상기 제1침전조, 상기 제2침전조, 상기 응집 반응조 및 상기 유량 조정조의 상부에 설치하여 복층구조를 형성하며,
상기 슬러지 펌프 및 상기 탈수기를 상기 제1침전조 및 상기 제2침전조의 하부에 설치함과 동시에 상기 기계설비들을 상기 제1침전조, 상기 제2침전조, 상기 응집반응조 및 상기 유량 조정조의 상부에 설치함으로써 부지 사용 면적을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 오탁수 처리시설.
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제1항에 있어서,
상기 제1믹싱수단은,
내부에 고정바가 고정 설치되는 챔버; 및
상기 고정바에 서로 일정한 간격으로 이격되도록 고정 형성되는 다수개의 믹싱날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오탁수 처리시설.
제4항에 있어서,
상기 믹싱날개는,
비틀린 형상으로 형성되는 다수개의 날개부; 및
상기 다수개의 날개부 사이에 형성되어 통과하는 유체를 회전시키는 유체흐름통로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오탁수 처리시설.
제5항에 있어서,
상기 믹싱날개는,
인접한 상기 믹싱날개들의 각각의 상기 날개부들이 서로 반대방향으로 비틀린 형상으로 형성되어 탄산가스와 1차 처리수가 각각의 상기 믹싱날개의 유체흐름통로를 통과하면서 일정 주기로 회전 방향이 반대 방향으로 전환되는 것을 특징으로 하는 오탁수 처리시설.
제5항에 있어서,
상기 믹싱날개의 날개부의 상단에는 1차 처리수와 탄산가스의 회전속도를 감소시키기 위한 격벽;이 형성되며,
상기 격벽은 탄산가스와 1차 처리수의 회전방향을 마주보는 방향으로 경사진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 오탁수 처리시설.
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