KR19990084955A - 오.폐수 중의 기체, 액체, 고체의 분리 방법과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오·폐수를 분무하여 무화(霧化)시킴으로써 오·폐수의 기체, 액체 및 고형 물질을 분리하여, 고형 물질은 이를 농축시키어 처리할 수 있게 하고, 기체는 이를 포집하여 제거할 수 있게 하는 오·폐수의 처리 방법과 장치에 관한 것임.

Description

오.폐수 중의 기체, 액체, 고체의 분리 방법과 장치

본 발명은 고형물 또는 슬러지(Sludge)와 같은 고체를 포함하는 모든 오·폐수로부터, 고체와 액체 및 기체를 분리하여 각각을 포집할 수 있게 하는 방법과 장치에 관한 것이다.

폐수 처리라는 것은 수중의 오탁 물질을 제거하는 조작이다. 그러나 폐수 처리에 있어서 가장 중요한 기술 중의 하나는 오수나 폐수에 혼재하는 고체, 액체, 기체의 분리 기술이라고 할 수 있다. 고체, 액체, 기체로 분리된 오수 및 폐수는 오염 물질의 농도를 감소시키는 주공정을 단순화시킬 수 있음은 물론이고, 분리 자체만으로도 재활용의 가능성이 있다. 수질 오염 물질을 엄밀하게 정의하는 것은 어려우나, 일반적으로 수중에 현탁한 더러운 용해물 및 고형물이 포함되어 있는 것을 말한다. 이러한 폐수의 처리는 통상적으로 크게 세 가지로 나눌 수 있는데, 침전, 여과, 부상(浮上), 스크린 등과 같은 물리적 처리, 응집, 산화-환원, 이온 교환, 흡착, 중화 등과 같은 화학적 처리, 그리고 활성 슬러지법, 생물막법, 산화지법 등과 같은 생물학적 처리를 들 수 있다. 이러한 처리 과정은 궁극적으로 오염물의 농도를 감소시키는 기술이라고 할 수 있으므로, 수처리 과정에서 고체, 액체, 기체를 분리하는 기술은 모든 폐수 처리 공정을 간단하게 할 수 있다. 특히, 폐수에 따라서는 상술한 바와 같이 고체, 액체 및 기체의 분리 공정 자체만으로 완전한 처리 공정이 될 수 있다.

지금까지 오·폐수 처리를 위한 기술로서, 동시에 고체, 액체, 기체의 분리를 수행하는 3상 분리 기술은 개발된 바 없으며, 다만 가스 또는 고형물 분리 등 2상 분리 방법에 대한 기술은 흔히 수행되어왔다. 그나마, 이러한 방법들은 고비용의 원료 및 부대 시설을 요구하거나, 원하는 정도로 가스나 악취를 제거해 주지 못하거나, 예상치 못한 부작용조차 일으키고 있는 실정이다. 이러한 고체, 액체 및 기체의 분리 기술 중, 오·폐수로부터 고형물이나 슬러지와 같은 고체물을 분리하는 기술로서는 종래로부터 오·폐수에 포함된 고체물을 침전시키는 수단이 일반적으로 알려져 왔다. 그러나 이와 같은 오·폐수의 침전에는 방대한 시설과 침전효과를 증대시키기 위한 침전제의 투여 및 침전을 위한 장시간이 소요되는 결점이 있었다.

본 발명은 오·폐수로부터 고체물을 분리시키며 이러한 분리과정에서 오폐수에 혼재하는 가스도 함께 분리하는 방법과 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명자들은 오랜 연구를 수행한 결과, 오·폐수에 혼재하는 고형물이 용이하게 침전되지 아니하는 것은 그러한 고형물이 일반적으로 비중이 낮기 때문일 뿐 아니라, 고형물은 그것이 유기물질인 경우에 있어서는 이에 미생물이 부착되어 있고, 부착된 미생물 중 일부 미생물의 슬라임(Slime)층에는 미세한 공기방울이 부착되어 있는 일이 있으며, 이러한 공기 방울은 주위의 물에 의하여 고형물로부터의 이탈이 저해되어 고형물의 비중을 감소시키어, 이러한 공기 방울이 물에 용해되고 그리하여 고형물이 침전되기까지에는 많은 시간이 소요됨을 알았다. 그리하여 본 발명자들은 유기물 또는 무기물로 된 고형물에 부착된 미세한 공기방울을 분리함으로써 고형물의 비중을 증가시켜 침전을 촉진시킬 수 있다고 생각하였고, 이러한 공기 방울의 분리는 고형물을 둘러싼 액체의 제거를 선결문제로 한다고 생각하여 고형물 주위로부터의 액체 제거 수단을 모색하였다.

이와 같은 사고 과정을 통하여 본 발명자들은 고형물 주위로부터의 액체 제거와 기체의 제거는 오·폐수를 분무함으로써 고형물 주위의 액체를 무화시켜 제거할 수 있음을 알았고 나아가 액체의 무화 과정에서는 고형물 주위의 기체 또한 고형물로부터 탈거됨을 알았다. 그리하여 본 발명은 오·폐수를 분무하여 무화시킴으로써 고형물로부터 물과 기체를 분리한 후, 분리된 기체와 물 및 고형물을 각각 분리 수거할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 장치의 일실시예의 요부 발췌 단면도임

본 발명은 오·폐수를 분무하여 무화시킴으로써 고형물로부터 물과 기체를 분리한 후, 분리된 기체는 이를 별도의 포집기로 포집할 수 있게 하고, 물과 기체가 분리된 고형물과 무화된 미세한 물방울을 각각 분리 수거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법에 의해 분무장치로부터 방출되는 폐수는 무화(霧化)되고, 이러한 무화 상태 즉, 액적 형태에 있어서는 고형물의 주위를 둘러싸고 있는 물이 무화되므로 물과 고형물의 분리가 이루어진다. 또한 이와 같은 무화과정에서, 일부 미생물 세포 슬라임(Slime)층에 존재하는 가스의 외부를 보호하는 보호막의 기능을 가졌던 물이 제거됨에 따라, 위와 같은 가스가 방출되어 고형물의 비중이 증가되고, 따라서 이후에는 고형물이 물과 혼합되더라도, 고형물은 물의 저부로 용이하게 침전되어 물과의 분리가 용이하게 된다. 물의 기화로 인한 분리의 상승효과를 얻을 수 있도록 분무를 위하여 분사하는 압축공기 또는 폐수를 가열하여 분출시킬 수 있다.

이와 같이 분무에 의한 고체, 액체, 기체 분리 방법은 고형물을 포함하는 모든 오·폐수의 처리에 적용될 수 있으며, 다만 오·폐수에 포함된 고형물의 종류에 따라서 분무 속도, 분무량 및 노즐의 형태 등이 다양하게 선택될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 방법을 실시하기 위하여는, 오·폐수 저류조와, 오·폐수 저류조에 설치되는 분무장치를 기본 요소로 하고, 무화되어 분리되어지는 고형물수거수단과 액체수거수단 및 가스포집기를 결합하여 구성시키는 것이 바람직하다.

분무장치는 오·폐수를 무화시킬 수 있는 장치 일반이 제한 없이 사용될 수 있음은 물론이다. 그러나 분무장치로서는 오수나 폐수의 분출구에 압축공기 분사노즐을 설치하여서된 분무장치를 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우 압축공기분사노즐을 통하여 분사되는 압축공기의 공기압은 1바(Bar)이상인 것이 바람직하다.

그리고 분무장치에 의하여 분무되는 오·폐수는 무화되면서 분출되는 바, 무화되는 것은 액체이므로 따라서 고형물에 혼합되어 있던 액체가 무화되어 고형물로부터 탈거되고, 또한 액체에 의하여 포위되어 그 탈거가 제한되던, 미생물 세포 슬라임(Slime)층에 존재하는 가스가 탈거된다. 이와같이하여 액체가 탈거된 고형물은 비교적 먼거리까지 비산된다. 따라서 먼거리에 까지 비산되는 고형물은 이를 분무장치로 부터 비교적 먼 거리에 설치되는 고형물 수거 수단에 의하여 수거될 수 있다. 분무장치의 분출압을 크게하면 크게 할수록 고형물에 포함된 액체의 무화량이 커지고 그리하여 물과 고형물의 분리효과가 커지며 또한 무화된 공기방울의 비산거리와 고형물의 비산거리의 차이가 커져서 고형물의 분리 수거를 용이하게 할 수 있다.

본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 본 발명의 방법을 실현하기 위한 실험실 규모의 실시예를 제시한다. 그러나 다음과 같은 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.

즉, 첨부된 도면에는 단순히 본 발명의 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 실험에 사용된 실시예가 도시된 것이다. 이에 의하면, 저류조(1)의 저부에 분무장치(2)가 설치되어 있는데, 분무장치(2)는 직경 6mm의 분출구(21)와, 분출구(21)에 설치된 직경이 0.5mm인 압축공기분사노즐(22)로 구성되어 있다. 분출구(21)에 결합되는 압축공기분사노즐(22)은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 분출구(21)의 내부에 결합되는 것이 보통이며, 그 수는 하나 또는 그 이상의 다수개로 구성시킬 수 있음은 물론이다. 또한 분출구(21)에 결합된 압축공기분사노즐(22)은 분출구(21)의 외주면을 감싸며 결합되도록 구성시킬 수도 있다.

분무장치(2)의 출측에 결합되는 고형물수거장치와 액체수거장치는 분리수거조(3)와, 분리수거조(3)의 바닥에 설치된 경사판(4)과, 수거판(5) 및 액체배출구(31)와 고형물배출구(32)로 구성되어 있다. 분리수거조(3)의 상부에 가스포집기(6)가 설치되어 있다. 분무장치(2)의 선단으로부터 수거판(5)까지의 거리는 700mm이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예인 상기 장치를 이용하여 본 방법의 발명을 실시한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

활성 슬러지 하수처리장에서 발생되는 2차슬러지(잉여슬러지)를 저류조(1)에 투입하였다. 저류조(1)에 투입된 2차슬러지는 총고형물(Total solids)이 6,000mg/L이고, 그중 휘발성 고형물(Volatile solids)은 4,000mg/L이었다. 분무장치(2)의 압축공기분사노즐(22)을 통하여 5바아(Bar)의 압력으로 압축공기를 분사함으로써 저류조(1)의 2차슬러지를 분출시켰다. 분출되는 슬러지는 무화(霧化)되면서 비산하였고, 비산하는 미세 물방울은 분출구(21)로부터 대략 100∼500mm의 거리에서 분리수거조(3)에 고요히 하락하였으며, 고형물은 수거판(5)에 가볍게 충돌된 후 서서히 미끄러져 내리면서 경사판(4)의 뒷쪽에 서서히 쌓였다. 계속되는 분출로 분리수거조(3)의 상측 액체배출구(31)로는 액체가 배출되었으며, 하측의 고형물배출구(32)로는 고형물이 배출되었다. 가스포집기(6)로는 가스를 포집할 수 있었다.

이와 같은 실시예에 의하여 고형물배출구(32)로 배출된 고형물과 분무 전의 2차슬러지에 있어서의 총고형물량과 휘발성고형물량 및 탄산가스 방출량을 비교한 결과는 다음과 같았다.

	분무 전	분무 후
TS (mg/L)	6,000	17,000
VS (mg/L)	4,000	11,000
CO2방출량(%)	-	0.4 %

상기 표1의 결과에서 보듯이, 본 발명은 오·폐수를 분무 처리함으로써 고체·액체 및 기체를 극히 용이하게 분리할 수 있게 되었다. 상기 실험실 실시예에 있어서는 낙하되는 고형물이 액체와 또다시 혼합되나, 위의 실험실 규모의 실시예가 아닌 대규모의 설비 즉, 고압의 분출로 인한 분무시에는 상술한 바와 같이 무화된 미세 물방울과 고형물의 낙하 위치 차이가 커질 것이기 때문에 고형물과 액체의 분리 효과를 더욱 높일 수 있을 것이며, 그리하면 오·폐수로부터의 고형물 분리 작업이 극히 용이하게 수행될 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 본 발명의 방법과 장치는 오·폐수의 가스 제거 및 고형물을 농축하는 전처리 장치로서 유용하게 실시될 수 있으며, 나아가 수질의 정화를 위한 본처리 방법과 장치로도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (6)

1. 고형물을 포함하는 오·폐수 및 슬러지를 분무시킴으로써 오·폐수를 구성하는 고형물, 액체 및 기체를 각각 분리하고, 분리된 고형물과 액체를 별도로 수거하는 것을 특징으로 하는 오·폐수의 처리 방법.
2. 오·폐수의 저류조(1)와, 저류조(1)에 결합된 분무장치(2)와, 분무장치(2)의 출 측에 결합된 고형물 수거장치와 액체수거장치로 구성된 것을 특징으로 하는 오·폐수 처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 분무장치(2)는 저류조(1)에 연결된 분출구(21)와 분출구(21)에 결합된 압축공기분사노즐(22)로 구성된 것임을 특징으로 하는 오·폐수 처리 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 분출구(21)에 결합된 압축공기분사노즐(22)은 분출구(21)의 내부에 결합된 것이고, 그 수는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 오·폐수의 처리 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 분출구(21)에 결합된 압축공기분사노즐(22)은 분출구(21)의 외주면을 감싸며 결합된 것임을 특징으로 하는 오·폐수의 처리 장치.
6. 제2항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 분무장치(2)의 출측에 결합된 고형물수거장치와 액체수거장치는 분리수거조(3)와, 분리수거조(3)의 바닥에 설치된 경사판(4)과 수거판(5) 및 액체배출구(31)와 고형물배출구(32)로 구성된 것임을 특징으로 하는 오·폐수의 처리 장치.