KR20000056761A

KR20000056761A - 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법

Info

Publication number: KR20000056761A
Application number: KR1019990006357A
Authority: KR
Inventors: 여운창
Original assignee: 여운창
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-15
Also published as: KR100315903B1

Abstract

본 발명은 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법으로 계면활성제첨가수와 공기를 순환펌프에서 교반하여 싸이클론에서 미세기포와 물을 분리하는 간단한 운전으로 미세기포를 생성하며, 순환수의 단위 체적당 기포생성량이 커서 적은 순환수로 운영이 이루어져 작동 준비 시간이 짧고 동력비가 절감되며, 설치면적과 설치비가 적게 들고, 부유물질(SS)의 농도에 따른 미세기포의 양 조절로 부유물질(SS)의 효율적인 부상처리가 이루어져 부상된 오염물질에 높은 고형물 함량으로 폐기물량이 현격히 줄어들어 효율적인 운영이 이루어진다.

Description

미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법{waste water process system and waste water process method used microbubble generator}

본 발명은 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 계면활성제를 첨가한 계면활성제첨가수를 공기와 함께 교반하여 미세기포와 물을 분리하므로써 미세기포를 생성하며, 생성된 미세기포는 적은 순환수로 생성이 가능하여 설치면적을 줄일 수 있어 동력비가 절감되고, 또한 부유물질(SS)의 농도에 따라 미세기포의 양을 조절할 수 있어 효율적인 부상처리가 이루어지므로 부상된 오염물질은 높은 고형물이 함량되어 폐기물의 양이 적어 효율적인 운영이 이루어지는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법에 관한 것이다.

종래의 기포를 이용한 부유물질(SS)의 부상기술로 유도공기부상법(IAF : Induction Air Floatation)은 광산업에 사용되는 방법으로 선택적 분리와 대량적 수거를 목적으로 기포가 500-1000 micron 정도로 상대적으로 크고 기포를 생성하는데 세찬 동요를 일으켜야 하는 필수조건 때문에, 미세하고 가벼운 고형물(Solid)을 부상시키려면 작은 기포와 부상조 내의 정적인 상태가 요구되는데, 미세한 부유물질(SS)이 함유되어 있는 산업폐수를 처리하는데 한계가 있다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 용존공기부상법(Dissolved Air Floatation)은 최근에 많이 사용되고 있는 낮은 비중의 고형물의 처리를 위한 부상공정으로 미세한 기포의 생성을 위해 4-5기압의 압력공기에 물을 순환하여 과포화수를 만들어 폐수와 혼합하므로써 대기압에 노출되어 용존되어 있던 공기가 미세한 기포로 생성돼 부상하여 미세한 부유물질(SS)을 부상 분리한다.

이와 같은 용존공기부상법(DAF)은 부유물질(SS)의 부상 분리를 위한 공기량이 물에서의 공기 용해도에 의해 제한되므로 필요한 공기의 량을 제공하기 위해 과포화수를 만들기 위해 상당량의 순환수(폐수량의 100-300%)가 요구되어 부상기포의 생성효율이 낮고 펌프의 가동비가 많이 들게 되며, 설비의 특성상 특수기포를 만들기 위해 화학물질을 사용할 수 없게 되어 기포들간에 결합되는 경향성(도5a)을 제지할 수 없게 되는 등 기포의 크기를 임의로 선정할 수 없게 되어 임의적인 크기의 부유물질(SS)이 함유된 폐수의 처리용으로 부적합하다는 문제점이 있어 왔다.

따라서, 종래의 기포를 이용한 부유물질(SS)의 부상기술은 미세한 크기의 기포를 생성하기 위해 고압의 압력을 가압하여 공기를 순환수에 용해시켜야 하므로 고압을 다뤄야 하기 때문에 항상 위험성이 내재되어 있으며 설치면적이 클 수밖에 없고, 필요한 만큼의 기포를 생성하기 위해 상당량의 순환수를 순환시켜야 하므로 기포생성효율이 낮으며 가동비가 많이 들게 되며, 뿐만 아니라 기포들간에 표면장력에 의해 결합되어 기포가 커지게 되는 경향성 때문에 미세한 기포를 생성하는데 대치되므로 임의의 크기의 부유물질(SS)의 부상 분리효율이 극히 제한적이다는 비경제적 측면과 비효율적 측면이 고려되어야만 했다.

본 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도4 및 도5(b)에 도시된 바와 같이, 계면활성제를 물에 첨가하여 간단하게 공기와 함께 교반시켜 싸이클론에서 미세기포가 추출되는 방식으로 미세한 기포가 생성되어 기포의 외막을 형성하는 계면활성제첨가수의 표면장력이 매우 약하므로 상호간에 결합되지 않게 되어 1 - 6 micron 정도의 미세 영역대 기포생성이 가능하며, 용존공기부상법(DAF)에 비하여 계면활성제첨가수와 공기의 교반에 의한 미세기포 생성으로 적은 순환수로 상당량의 기포를 생성할 수 있게 되어 설치면적이 적게 들며 설치비용 및 가동비를 절감할 수 있으며, 싸이클론의 간단한 조작으로 폐수의 조건에 따라 최적의 효율을 달성할 수 있는 선택적 사용의 효용성을 알고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은 순환수에 미세기포 생성을 원활하게 하는 계면활성제를 첨가하여 공기와 함께 교반시켜 미세기포를 생성하므로써 적은 양의 순환수로 상당량의 미세기포 생성이 가능하여 설치면적이 작고 기동비를 절감할 수 있는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 계면활성제첨가수와 공기의 순환펌프에 의한 교반에 의해 미세기포를 생성 하므로써 1 - 6 micron 정도의 미세한 영역대의 기포가 생성되어 폐수의 2-3micron 정도의 미세 부유물질(SS)의 처리효율이 증진되는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 계면활성제첨가수에 생성된 미세기포를 싸이클론에서 미세기포를 물과 분리하여 추출하므로써 싸이클론의 간단한 조작에 의해 미세기포의 추출량을 조절 가능하게 함으로써 폐수의 조건에 따라 선택적 사용이 가능한 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법을 제공하는 것이다.

이상과 같은 목적에 의해 본 발명의 아직 다른 목적은 현재 많이 사용되고 있는 용존공기부상법(DAF)에 접목 가능하여 부유물질(SS)의 처리효율과 폐수처리 용량을 높이고 가동비를 절약할 수 있으며, 기계 부상공정의 한계점 때문에 처리할 수 없었던 폐수처리분야까지 부상기술을 확대할 수 있으며, 기존의 자리를 많이 차지하고 고가의 고액분리장치나 시설을 대신할 수 있는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 순환수에 계면활성제를 첨가하여 공기와 함께 교반하여 미세기포를 생성하고, 싸이클론에서 순환수의 순환량을 조절하여 미세기포의 추출량을 조절하는 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수처리방법을 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예들에 의해 그 특징 및 장점을 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템

의 개요도

도2는 본 발명의 실시예에 따른 미세기포발생장치의 상세 설명도

도3은 본 발명의 실시예에 따른 싸이클론을 횡으로 절단한 확대 단면도

도4는 본 발명의 미세기포발생장치에서 생성된 미세기포를 확대 도시한

설명도

도5는 기포의 생성과정 중 발생되는 상호간의 작용을 확대 도시한 설명도

로서,

a)는 용존공기부상법(DAF)에 의해 생성된 기포들간의 작용을 보인 설

명도이고, b)는 본 발명에 따라 생성되는 미세기포들간에 작용을 보인

설명도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 미세기포발생장치 2. 응집반응조

3. 부상조 11. 원액탱크

12. 공기공급기 13. 기포발생기

132. 기액분리부 P1. 공급펌프

P2. 순환펌프 W1. 계면활성제첨가수

W2. 순환수

본 발명의 실시예에 따른 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템 및 폐수 처리방법에 있어서, 도1에 도시된 바와 같이, 미세기포발생장치(1)에서 생성된 미세기포가 응집반응조(2)에서 수거된 폐수와 함께 부상조(3)로 유입되는 구조로 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템를 이룬다.

상기 미세기포발생장치(1)는, 도2에 도시된 바와 같이, 물 및 계면활성제가 저장되는 원액탱크(11)와, 공기를 주입시키는 공기공급기(12)와, 상기 원액탱크(11) 및 공기공급기(12)로부터 유입되는 계면활성제첨가수와 공기가 교반되어 미세기포가 생성되어 분리 추출되는 기포발생기(13)로 구성되고, 상기 원액탱크(11)와 기포발생기(13)의 연계는 공급펌프(P1)가 도입되어 공급펌프유입관(L1)과 공급펌프유출관(L2)을 통해 각각 원액탱크(11)와 기포발생기(13)에 연결되는 구조로 계면활성제첨가수(W1)가 기포발생기(13)에 공급된다.

상기 기포발생기(13)는 폐쇄형 용기로 된 외통부(131)와, 상기 외통부(131)의 내부에 상기 원액탱크(11)에서 유입된 계면활성제첨가수가 저장되어 일정수준의 순환수(W2) 액면을 형성하고, 상기 순환수(W2) 액면 상부로는 상기 순환수(W2)가 순환펌프(P2)에 의해 미세기포가 생성 유입되어 미세기포와 순환수가 분리되는 기액분리부(132)가 형성된다.

상기 순환펌프(P2)는 순환펌프유입관(L3) 및 순환펌프유출관(L4)을 통해 각각 상기 외통부(131)의 하부와 상기 기액분리부(132)의 1차 싸이클론(132a)의 도입관(1322a)에 연결되며, 상기 순환펌프유입관(L3)으로는 가지관(T)이 형성되어 상기 공기공급기(12)의 공기유입관(L5)과 연결되는 구조를 이룬다.

상기 기액분리부(132)는 동일한 형태의 1차 및 2차 싸이클론(132a,132b)이 결합된 구조로 그 이상도 될 수 있으며 그 이하도 될 수 있음은 물론이며, 도3에 도시된 바와 같이, 원통형 하우징(1321)과, 상기 하우징(1321)의 상부로 외주면에 접선방향으로 도입관(1322)이 내삽되어 고정되며, 상기 하우징(1321)의 상단 및 하단은 원통의 중심방향으로 각각 토출관(1323)과 회수관(1324)이 내삽고정되며, 상기 하우징(1321)의 내부에는 비중차에 의해 미세기포와 분리된 순환수를 용이하게 회수하기 위해 회수조절관(1325)이 경사지게 일단은 내벽에 접하며 타단은 상기 회수관(1324) 방향으로 배치된 구조를 이루고, 상기 회수관(1324)에는 순환수의 회수량을 조절하는 조절벨브(1326)가 설치되며 경우에 따라 배제될 수 있다.

이상과 같은 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템의 일련의 처리 과정을 따라 그 기능 및 방법을 이하 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리방법은, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 공급펌프(P1)의 구동으로 원액탱크(11)에 저장되어 있는 계면활성제첨가수(W1)가 기포발생기(13)로 공급되어 일정수준의 액면을 갖는 순환수(W2)가 적체된다.

기포발생기(13)의 외통부(131) 하부에 적체된 순환수(W2)는 공기공급기(12)의 공기유입관(L5)이 가지관(T)으로 연결된 순환펌프유입관(L3)을 통해 순환수와 공기가 순환펌프(P2)에 의해 교반되어 미세기포가 생성된 순환수가 1차싸이클론(132a)의 도입관(1322a)으로 유입된다.

1차싸이클론(132a)으로 유입된 미세기포가 생성된 순환수는 와류가 형성되어 회수조절관(1325)이 직립되며 회수관(1324a)과 일치되게 되어 회수관(1324a)을 통해 비중의 차에 의해 1차 분리된 순환수가 하방으로 회수되는 동시에 생성된 미세기포는 상방으로 토출관(1323a)을 통해 2차 싸이클론(132b)의 도입관(1322b)으로 유입된다.

2차싸이클론(132b)으로 유입된 미세기포는 1차싸이클론(132a)과 동일한 방법에 의해 2차 분리가 이루어지며, 분리된 미세기포가 토출관(1323b)을 통해 부상조(3)로 유출되어 폐수속에 부유물질(SS)을 부상 분리하여 폐수처리가 이루어진다.

이때, 운전자는 폐수속의 부유물질(SS)의 농도에 따라 기액분리부(132)로 유입되는 미세기포 생성 순환수의 유입속도의 조절로 회수조절관(1325)의 직립각도가 조절되어 회수량이 조절되고, 회수관(1324a,1324b)에 설치된 조절벨브(1326a,1326b)의 조절로 회수량이 조절되어 토출관(1323b)을 통해 부상조(3)로 유입되는 미세기포의 양을 조절하므로써 효율적인 운영이 이루어진다.

Claims

미세기포발생장치는 계면활성제첨가수가 저장되는 원액탱크와, 공기가 주입되는 공기공급기와, 상기 원액탱크와 공기공급기로 부터 계면활성제첨가수와 공기를 공급받는 기포발생기가 포함되고,

상기 원액탱크의 계면활성제첨가수가 기포발생기로 공급되기 위해 공급펌프가 구성되어 각각 공급펌프유입관과 공급펌프유출관으로 상기 원액탱크와 상기 기포발생기에 연결되며,

상기 기포발생기는 외통부가 몸체를 형성하고, 상기 외통부의 내부로 적어도 1개 이상의 싸이클론이 결합 배치된 기액분리부와, 상기 외통부의 하방과 상기 기액분리부의 도입관은 순환펌프를 매개로 하여 각각 순환펌프유입관과 순환펌프유출관이 연결되는 구조가 포함되고, 상기 순환펌프유입관은 가지관으로 상기 공기공급기의 공기유입관과 연결되며,

상기 기액분리부의 토출관을 통해 미세기포가 배출되어 폐수와 혼합되는 것을 특징으로 하는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템.
제1항에 있어서, 상기 싸이클론은 몸체를 구성하는 하우징과, 상기 하우징 상단과 하단으로 각각 토출관과 회수관이 내삽고정되며, 상기 하우징 내부로 회수조절관이 일단은 내벽에 접하며 타단은 상기 회수관 방향으로 배치되고, 상기 회수관에는 조절벨브가 설치되는 것을 특징으로 하는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리시스템.
미세기포발생장치를 이용한 폐수처리방법에 있어서,

계면활성제를 물과 혼합하여 계면활성제첨가수를 제조하는 계면활성제첨가수제조단계;

계면활성제첨가수가 기포발생기로 공급되는 계면활성제첨가수공급단계;

계면활성제첨가수와 공급된 공기가 교반되어 미세기포가 생성되는 미세기포생성단계;

미세기포가 생성된 순환수는 미세기포와 순환수로 분리되어 순환수는 회수되며 미세기포는 토출되는 미세기포분리추출 및 순환수회수단계;

토출된 미세기포가 부상조로 유입되어 폐수속에 부유물질을 부상 분리하여 폐수처리가 이루어지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리방법.
제3항에 있어서, 미세기포가 생성된 순환수의 와류에 의한 회수조절관의 직립과 조절벨브로 미세기포의 토출량을 조절하는 것을 특징으로 하는 미세기포발생장치를 이용한 폐수처리방법.