KR20010048040A - 전기응집과 용존공기부상을 병용한 수처리방법 및수처리장치 - Google Patents

전기응집과 용존공기부상을 병용한 수처리방법 및수처리장치 Download PDF

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Abstract

전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 방법과 이를 위한 장치가 개시된다. 이 수처리장치는 전기응집조와 바닥면이 더 낮은 용존공기부상조가 일체형으로 구성된 수처리탱크와, 전기응집조의 바닥면과 수직되게 일정한 간격마다 배치되는 다수개의 전극을 교대로 양극과 음극으로 대전시켜 전계를 형성하여 물속에 포함된 불순물을 전기응집시켜 수면위로 부상시키기 위한 전기응집수단과, 상방향으로 압축공기와 물을 혼합하여 얻어지는 압축수를 상기 용존공기부상조의 바닥면 부근에서 분사하여 전기응집조에서 미처 제거되지 못한 불순물을 수면으로 부상시키기 위한 압축수분사수단과, 전기응집조와 용존공기부상조의 수면위로 부상한 불순물 슬러지를 긁어모아 수처리탱크의 슬러지배출구 밖으로 내보내기 위한 슬러지제거수단을 구비한다. 불순물을 전기응집부상에 의해 응집시키고 부상시켜 1차로 제거한 다음 용존공기부상을 이용하여 2차로 보다 완벽하게 제거하므로써 불순물의 처리효율을 높일 수 있고, 공정을 단순화하여 시스템의 자동화가 가능하여 시설 투자비나 유지비의 절감을 가져다준다.

Description

전기응집과 용존공기부상을 병용한 수처리방법 및 수처리장치 {WATER PROCESSING METHOD AND APPARATUS FOR THE SAME JOINTLY USING ELECTRO-COAGULATION AND DISSOLVED AIR FLOTATION COMBINED }
본 발명은 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기응집(electro-coagulation) 및 용존공기부상(dissolved air flotation: DAF)을 동시에 이용하여 처리능력을 향상시킨 수처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 수처리 장치는 특히 중, 소규모의 용수를 재활용하거나 중, 소규모의 폐수처리에 적합하다.
오늘날 폐수처리는 수질오염의 방지 차원 뿐 만 아니라 수자원의 재활용이라는 점에서도 그 중요성이 점점 커지고 있다. 이에 부응하여 폐수처리를 위한 기술 개발 노력이 다각도로 경주되고 있다.
폐수처리를 위한 시설은 설치공간의 최소화, 범용화, 유지관리비의 최소화 및 우수한 처리효율성 등과 같은 조건들을 전부 만족시키는 것이 요구된다. 그러나, 이와 같은 요구 조건의 일부를 만족시키는 것은 있었어도 그 전부를 동시에 만족시켜주는 아직 까지 발견할 수 없다. 현존하는 폐수처리장치 내지 시스템의 문제점 중의 하나는 이를 구성하는 설비 또는 장치들의 숫자가 지나치게 많다는 것이다. 이로 인해, 처리해야 할 폐수의 양에 비례하여 상응하는 적절한 크기의 처리장치를 설치하지 못하고 불필요한 공간을 차지하게 되며 따라서, 그로 인한 비용증가의 측면 또한 경시할 수 없게 된다. 나아가, 폐수처리장치를 이루는 전체 구성설비들이 많게 됨으로써 다양한 용도로 사용되지 못하는 단점이 있게 된다.
종래에 전기응집법을 응용하여 폐수처리장치를 구현한 예가 있었다. 전기응집이란 두 개의 알루미늄 도체를 양극과 음극으로 대천시켜 전계를 형성하고 이 전계에 의해 물속에 포함된 불순물을 분극시켜 서로 응집되도록 함과 동시에 물의 이온화에 의해 발생되는 수소가스가 응집된 불순물 덩어리를 수면위로 부상시켜 주는 현상을 말한다. 수면위로 부상된 불순물(슬러지)을 걷어내므로써 오염된 물속에 녹아 있는 불순물은 제거될 수 있다.
전기응집법은 종래에는 보통 10~20m3/h의 범위의 슬러지 농축과 소규모의 수처리에 주로 응용되었다. 또한, 전기응집법을 응용한 수처리장치는 처리 효율이 비교적 낮기 때문에 현장 응용이 극히 제한적이었다. 원하는 수준으로 처리하기 위해서는 알루미늄 도체의 수를 대단히 많게 할 수밖에 없는데, 이는 수처리시설이 차지하는 면적을 크게 하여 비용을 상승시키는 문제를 유발한다.
한편, 폐수처리장치의 또 다른 예로서 용존공기부상법을 응용한 것이 있다. 용존공기부상법은 포화된 공기의 압력이 감소되면서 생성되는 기포를 이용한 방법으로서 초기에는 지방, 기름이나 그리이스 같은 물보다 비중이 작을 물질을 제거하는 데 주로 이용되었다가 오늘날에는 하수나 음용수처리에 적용되고 있다. 그런데, 종래의 전통적인 용존공기부상법은 물속에 있는 불순물들을 응집시킨 다음 용존공기를 이용하여 응집물질을 수면위로 부상시키는 방식을 취하였다. 이 방법은 유입수에 포함된 불순물을 응집시키기 위해 응집제를 주입한다든지, 이와 더불어 급속 혼화지나 완속 혼화지 등의 설치를 필요로 하였다.
따라서, 이 방법은 급속 혼화지나 완속 혼화지 등과 같은 장치를 별도로 설치해야 하며, 또한 폐수 속에 포함된 불순물이 철이거나, 아연, 납, 카드뮴 등 중금속이거나 비철금속, 농약 등 어느 것이냐에 따라 그에 상응하는 응집제를 첨가하여 응집반응을 유도시켜야 하므로 항상 응집제를 사용해야 하는 부담을 안게 된다. 뿐 만 아니라, 투입되어야할 응집제의 최적양은 유입되는 물의 양이나 오염정도 그리고 처리시설의 조건 등 매우 다양한 변수에 의해 정해지는 것이므로 응집제의 최적 주입을 위한 자동화가 매우 어려웠다. 응집제가 과소하게 투입되면 불순물의 처리가 불완전하게 이루어지는 문제가 생기고 반면에 과다하게 투입되면 응집되는 슬러지의 양이 불필요하게 많이 생성되는 문제점이 생긴다.
그래서, 처리해야 할 폐수의 양이 항상 일정하지는 않기 때문에 그리고 폐수처리시스템의 전체 처리 용량 등을 감안하여 일반적으로 처리해야 할 폐수를 일시 저장하기 위한 탱크를 별도로 설치하는 방식으로 해결하는 경우도 있다. 그러나 이 방식은 시설이 차지하는 면적과 건설비의 상승을 초래한다. 수처리시설의 자동화율이 낮으면 결국 그 시설은 인력에 의해 운전될 수밖에 없어 인건비 상승을 유발한다. 또한, 처리수의 일정량은 다시 응집물질의 부상을 위해 재사용 되는데, 이러한 처리수의 리사이클율이 높아 처리수의 생산 효율이 높지 않았다.
위와 같은 종래기술의 문제점을 고려하여, 본 발명은 전기응집부상법을 적용하여 불순물의 응집과 부상을 통해 불순물을 1차로 제거하고 용존공기부상법을 적용하여 2차로 제거하는 방식을 취하므로써 공정을 단순화하여 자동화실현을 용이하게 함과 동시에 불순물의 처리효율을 높일 수 있는 수처리방법과 이를 위한 수처리장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1은 전기응집 부상 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수처리장치의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 수처리장치의 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 슬러지제거부 200: 전기응집부상부
300: 용존공기부상부 110: 인입관
120: 슬러지배출공 130: 슬러지배출구
210: 모터 212a, 212b: 롤러
214: 체인 220a~220e, 225a~225e: 전극판
230: 전기응집조 310: 압축수분사부
320, 340, 350, 360: 안내격벽 330: 용존공기부상조
370: 배출관 400: 전원부
410: 에어컴프레서 420: 압축수공급기
상기한 목적을 달성하기 위한 제1측면으로서, 본 발명에 따른 수처리장치는, 전기응집조와 상기 전기응집조에 비해 바닥면이 낮은 용존공기부상조를 포함하며, 상기 전기응집조의 측벽에는 불순물을 함유하는 물이 인입되는 인입관이 연결되며 상기 용존공기부상조의 측벽에는 불순물제거 처리가 완료된 물이 배출되는 배출관이 연결되며, 수집된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 슬러지배출구가 상부 측벽에 형성된 수처리탱크; 상기 전기응집조의 바닥면과 수직되게 일정한 간격마다 배치되는 다수개의 전극을 교대로 양극과 음극으로 대전시켜 전계를 형성하고, 상기 전계에 의해 물속에 포함된 상기 불순물을 전기응집시켜 수면위로 부상시키기 위한 전기응집수단; 상방향으로 압축공기와 물을 혼합하여 얻어지는 압축수를 상기 용존공기부상조의 바닥면 부근에서 분사하여 전기응집조에서 미처 제거되지 못한 불순물을 수면으로 부상시키기 위한 압축수분사수단; 및 상기 전기응집조와 상기 용존공기부상조의 수면위로 부상한 불순물 슬러지를 긁어모아 상기 슬러지배출구 밖으로 내보내기 위한 슬러지제거수단을 구비함을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 두 번째의 측면으로서, 본 발명에 따른 수처리방법은, 전기응집처리를 위한 전기응집조와 상기 전기응집조에 비해 바닥면이 낮고 용존공기부상처리를 위한 용존공기부상조를 포함하며, 상기 전기응집조의 측벽에는 불순물을 함유하는 물이 인입되는 인입관이 연결되며 상기 용존공기부상조의 측벽에는 불순물제거 처리가 완료된 물이 배출되는 배출관이 연결되며, 수집된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 슬러지배출구가 상부 측벽에 형성된 수처리탱크를 이용하여 상기 물에 포함된 불순물을 제거하기 위한 것으로서,
전기응집조의 바닥면과 수직되게 일정한 간격마다 배치되는 다수개의 전극을 교대로 양극과 음극으로 대전시켜 다수개의 전계를 형성하고, 상기 전기응집조 안으로 유입되는 물을 상기 다수개의 전계가 형성된 곳을 통과하게 하고, 상기 전계에 의해 상기 물속에 포함된 불순물을 응집시키고 수면쪽으로 상승시키는 전기응집에 따른 1차 수처리 단계; 상기 전기응집조로부터 전달되는 1차 수처리된 물을 용존공기부상조의 바닥면으로 유도하고, 압축공기와 물을 혼합하여 얻어진 압축수를 상기 용존공기부상조의 바닥면 부근에서 분사하여 상기 전기응집조에서 미처 제거되지 못한 불순물을 수면위로 다시 부상시키는 용존공기부상에 따른 2차 수처리 단계; 및 상기 1차 수처리 및 상기 2차 수처리 단계에 의해 수면위로 부상한 불순물 슬러지를 긁어모아 수처리탱크에 마련된 슬러지배출구 밖으로 내보내는 불순물제거 단계를 구비함을 특징으로 한다.
상기 수처리방법은 에어컴프레서를 이용하여 공기를 압축하고, 상기 2차 수처리 단계까지 통과한 처리수의 일부를 피드백하여 압축된 공기와 혼합하여 상기 압축수를 만드는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수처리 장치와 방법은 전기응집법과 용존공기부상법이 갖는 장점만을 통합적으로 병용한 시스템으로 평가할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 전기응집법의 원리를 설명하기 위한 도면인데, 불순물을 많이 포함하고 있는 수조(10) 안의 물속에 잠겨있는 두 개의 알루미늄 전극판(12,14)이 직류전원에 연결되어 양극과 음극으로 대전되면 이는 마치 전지(cell)가 형성된 상태가 된다. 대전된 두 전극판에 의해 형성된 전계에 의해 물속에 포함되어 있는 여러 가지 불순물 입자들도 이온화되어 일정한 전하를 띠게 된다. 음극(12)은 전자를 잃으면서 산화되어 Al3+이온으로 물속에 용출된다. 또한, 양극(14)은 음극(12)에서 발생된 전자를 받아 물속에 전달하면 물 속의 수소이온은 전자를 받아 환원되면서 수소 가스가 발생된다. 이를 화학식으로 정리하면 아래 식 (1)과 같다.
Al -> Al3++ 3e-
2H++ 2e--> H2(g)
물속에 용출되어 나온 Al3+이온은 주위의 음전하를 띠고 있는 콜로이드성 물질과 결합한다. 이때 양극에서 발생된 수소 가스가 공기 중으로 방출되면서 두 금속판 사이에는 물의 교란이 일어나게 된다. 물속에 포함된 불순물과 같은 중화된 콜로이드성 물질들이 물의 교란에 의하여 서로 충돌하면서 응집이 되어 입자들이 커지게 된다. 여기서 콜로이드성 물질이란 미세한 불순물 입자를 비롯하여 대개 0.1 μm 이상의 조류에 이르기까지의 부유물질들을 총칭한 것이다.
미세한 불순물들이 응집이 되어 커진 플럭(flock)들은 수면 위로 상승하는 미세하고 무수히 많은 수소 가스에 의해 부상하게 된다. 수소의 분자량은 매우 적어 특히 부상 효과가 높다 (수소 분자량 = 2g/몰, 물 분자량 = 18g/몰). 두 알루미늄 전극판(12, 14) 각각의 극성을 교대로 음극과 양극으로 바꾸어 주면 양극에서 발생되는 이물질들에 의한 전류 흐름의 방해나 전극의 오염이 생기지 않는다.
본 발명은 이와 같은 전기응집법을 용존공기부상법에 의한 수처리의 전단계에 채용하므로써, 종래의 전통적인 용존공기부상법이 불순물 응집수단으로 이용했던 응집제의 투여, 급속 및 완속 혼화지의 설치 등을 대체하는 방식을 취하고 있다.
본 발명에 따른 수처리장치의 사시도, 평면도 및 측면도를 각각 도시하고 있는 도 2 내지 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 수처리장치는 기능상 크게 슬러지제거부(100), 전기응집부상부(200) 및 용존공기부상부(300)로 구분할 수 있다. 위 세 가지 구성부의 주요 구성수단은 일체화된 수처리탱크내에 설치된다.
수처리탱크는 전기응집조(230)와 전기응집조(230)에 비해 바닥면이 훨씬 낮으며 전기응집조(230)와는 관통되게 연결되어 있는 용존공기부상조(330)로 구성된다. 전기응집조(230)와 용존공기부상조(330)는 바람직하게는 육면체 구조로 만든다. 전기응집조(230)의 측벽에는 불순물을 함유하는 물이 인입되는 인입관(110)이 연결되며 용존공기부상조(330)의 측벽에는 불순물제거 처리가 완료된 물이 배출되는 배출관(370)이 연결된다. 또한, 전기응집조(230)의 상부측벽에는 수집된 슬러지(500a, 500b)를 외부로 배출하기 위한 슬러지배출구(130)가 형성된다.
한편, 전기응집조(230)와 용존공기부상조(330)는 도면과 같이 일 측면의 측벽이 없는 오픈된 구조이어서 그 오픈된 부분이 서로 관통되게 연결되는 구조로 하지 않고, 예컨대 각각 별개의 독립공간을 갖고 다만 전기응집조(230)에서 1차 처리된 물을 파이프를 통해 용존공기부상조(330)로 공급하여 2차 처리를 하는 구조를 취하는 것도 가능할 것이다. 다만, 경제성이나 수처리의 효율성에서 전자의 방식이 더 우수한 것으로 판단된다.
전기응집조(230)의 바닥면과 수직되게 일정한 간격마다 배치되는 다수개의 알루미늄 전극판을 배치한다. 전기응집 및 부상의 효율을 최대화하기 위해, 인입관(110)을 통해 유입된 물이 다수개의 전극 사이사이를 꾸불꾸불하게 통과하도록 다수개의 전극판의 인접한 전극끼리는 서로 약간 엇갈리도록 배치한다. 즉, 홀수 번째의 전극판(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)은 전기응집조(230)의 제1측벽에는 밀착 고정시키지만 제1측벽과 마주보는 제2측벽과는 일정거리 이격되게 설치하며, 짝수 번째의 전극판(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)은 전기응집조(230)의 제2측벽에는 밀착 고정시키지만 제1측벽과는 일정거리 이격되게 설치한다.
그리고, 직류전압을 공급하기 위한 전원부(420)의 양극에는 홀수번째의 전극판(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)을 연결하고 음극에는 짝수번째의 전극판(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)을 연결한다. 따라서 다섯쌍의 전극판 각각 독립적인 전계를 형성시킨다. 전원부(420)의 양극과 음극은 주기적으로 교대로 바뀐다. 홀수번째의 전극판(짝수번째의 전극판도 마찬가지임)(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)은 일정시간 동안은 음극으로 대전되고 다음 일정시간 동안에는 양극으로 대전된다. 전계의 방향도 주기적으로 바뀐다.
용존공기부상조(330)의 바닥면 부근에는 물의 흐름방향을 가로질러 길게 설치되어 압축수를 분사하기 위한 압축수분사기(310)가 설치된다. 압축수분사기(310)를 설치하는 것은 전기응집조(230)에서 미처 제거되지 못하고 물속에 부유하고 있는 응집된 불순물을 수면위로 부상시켜 2차적으로 불순물을 완전하게 제거하기 위함이다. 압축수분사기(310)는 상부면에 일렬로 다수개의 구멍이 형성된 원통기둥 내지 육면체기둥으로 만든다. 압축수분사기(310)는 수처리탱크 외부에 설치된 압축수공급기(420)로부터 압축수를 공급받을 수 있도록 압축수공급기(420)와는 관(424)으로 연결된다.
압축수공급기(420)는 공기를 압축하기 위한 에어컴프레서(410)와 연결된 관(412)을 통해 제공되는 압축공기와 배출관(370)과 연결된 관(422)을 통해 피드백되는 처리수를 혼합하여 압축수를 만들어 상기 관(424)을 통해 압축수분사기(310)에 공급한다.
용존공기부상조(330)에는 전기응집조(230)를 통과한 물이 상기 용존공기부상조의 바닥면으로 하강하여 압축수분사기(310)를 가로질러 통과한 다음 수면쪽으로 상승하고, 상승수가 다시 상기 바닥면 쪽으로 하강한 다음 재상승 후 재하강하면서 배출관(370)으로 빠져나가도록 물의 흐름을 유도하는 다수개의 안내격벽(320, 340, 350, 360)을 설치한다. 특히, 안내격벽(340)은 수면높이에 천장을 덧붙여 압축수에 의해 상승한 불순물슬러지(500b)가 다시 침강하지 못하도록 하여 불순물슬러지의 제거 효율을 더 높인다.
한편, 전기응집조(230)와 용존공기부상조(330)의 수면위로 부상한 불순물 슬러지(500a, 500b)를 긁어모아 슬러지배출구(130)를 통해 밖으로 내보내기 위한 슬러지제거수단이 필요하다.
불순물 슬러지(500a, 500b)의 제거를 위해, 수처리탱크의 인입관(110)과 배출관(370) 쪽 상단부 측벽에 회전가능한 한 쌍의 롤러(212a, 212b)를 설치한다. 그리고, 한 쌍의 롤러(212a, 212b)에는 회전동력 전달을 위한 체인(214)을 감는다. 체인(214)의 움직임에 연동하여 움직이면서 수면위로 부상한 불순물 슬러지(500a, 500b)를 긁어모아 슬러지배출구(130)를 통해 밖으로 내보내기 위한 한 개 이상의 긁음날(skimming blade)(240)을 체인(214)에 고착시킨다. 롤러(212a)에는 또한 모터(210)가 연결되어 롤러(212b)를 회전시켜 준다.
이하에서는 본 발명에 따른 수처리장치를 이용하여 수행되는 수처리 공정을 구체적으로 설명하기로 한다.
공장폐수나 이를 간이 처리한 유입수는 인입관(110)을 통해 전기응집조(230)로 유입된다. 전기응집조(230)안으로 들어온 유입수는 도 3에 화살표로 표시된 진행경로처럼 알루미늄 전극판(220a~220e, 225a~225e) 사이를 꾸불꾸불 통과하면서 용존공기부상조(330)로 흘러 들어간다.
이 과정에서 앞서 설명한 전기응집부상의 원리에 의해 유입수에 포함된 불순물질들은 응집되고 응집된 불순물 덩어리의 일부는 수중에 부유하거나 바닥면으로 침강하는 것도 있지만 나머지는 수소가스에 의해 수면위로 부상하여 하여 불순물 슬러지(500a) 형태로 수면 위에 떠 있게 된다.
이 전기응집을 채용하므로써 종래의 용존공기부상법에서 필요로 하는 응집제의 투입을 불필요하게 해줘 공정이 단순화되고 그 결과 수처리 장치의 자동화를 쉽게 이룰 수 있다. 즉, 전기응집공정에 필요한 제어는 전원부(400)의 전원공급의 극성을 변경이나 인가전압의 크기를 적절히 조절하는 것 등이므로 이의 자동화는 간단하게 달성될 수 있다.
전기응집조(230)에서 1차처리를 거친 유입수는 이제 용존공기부상조(330)에 투입되어 전기응집부상공정에서 미처 제거되지 못한 불순물들을 보다 완벽하게 처리한다.
물 속에서의 공기의 용해와 관련하여 일반적으로 다음의 관계식이 성립한다.
KH= [공기]/ P공기
여기서, KH는 헨리상수(Henry's Constant)이고, P공기는 공기의 압력이며, [공기] 는 물속의 공기의 농도이다.
위 식을 변형하면,
[공기] = KH* P공기
이 되고, 물 속의 공기의 양은 P공기가 증가할수록 증가한다. 여기서, KH는 실험상수로서 온도에 반비례한다. 이러한 원리를 용존공기부상에 응용할 수 있다.
압축수공급기(420)는 피드백관(422)을 통해 처리수를 공급받음과 동시에 에어컴프레서(410)로부터는 3~6 atm 정도의 압축공기를 공급받아 혼합하여 압축수를 만들어 용존공기부상조(330)의 바닥면에 설치된 압축수분사기(310)로 공급한다. 압축수분사기(310)에 도달하기까지 높은 압력하에 있던 공기를 함유한 물(압축수)이 압축수분사기(310)를 통해 수면쪽으로 강하게 분출되면서 급속한 압력저하를 경험한다. 이 과정에서 압축수에 용해되어 있던 공기가 물속에 석출되면서 무수히 많은 숫자의 미세한 기포가 발생된다.
발생된 기포는 용존공기부상조(330)의 유입수 속에 아직 남아 있는 응집된 불순물 콜로이드들을 수면위로 부상시켜준다. 압축수의 상승력은 또한, 용존공기부상조(330)로 흘러드는 유입수의 진행경로를 우선 안내격벽(320)을 끼고서 바닥 쪽으로 하강시켰다가 재상승시키게 해준다. 수면 쪽으로 상승한 물은 다시 중력과 관성력의 작용에 의해 안내격벽(360)과 안내격벽(340) 사이를 통과하면서 하강한 다음 다시 안내격벽(340)과 안내격벽(350) 사이를 상승한 후 재하강하여 배출관(370)을 통해 배출된다.
전기응집에 의하여 발생되는 기포는 용존공기부상에 의해 생긴 기포에 비하여 숫자가 적고 그 크기도 크다. 따라서 응집된 불순물 플럭(flock)을 부상시키는 효과의 측면에서는 전기응집에 의한 기포가 용존공기부상에 의한 기포에 비해 우수하지 못하다. 따라서, 본 발명과 같이, 전기응집에 의해 미처 부상되지 못한 불순물 플럭들을 용존공기부상의 장점을 최대한 살려 제거하는 방식을 취하면 처리 효율을 크게 높일 수 있게 된다.
여기서 압축수를 만드는데 이용되는 처리수의 리사이클율은 약 5% 정도로 하면 충분하다는 것이 실험결과를 통해 확인되었다. 배출관(370)을 빠져나온 처리수의 상태는 전기응집조(230)와 용존공기부상조(330)에서의 처리과정에서 불순물을 많이 빼앗겼기 때문에 그 수질이 대략 중수도급으로 된다.
한편, 두 개의 조(230,330)내에서의 1, 2차 처리과정에서 생겨난 수면 위의 불순물 슬러지(500a, 500b)를 긁음날(240)을 이용하여 슬러지배출구(130) 쪽으로 계속 긁어모은다. 도면에는 편의상 긁음날(240)을 한 개 설치한 것으로 도시하였으나, 수면 위의 불순물 슬러지를 재빨리 긁어내지 않고 오래 방치하면 재침강할 수도 있으므로 긁음날(240)을 여러개 사용하는 것이 효과적일 것이다. 긁음날(240)의 움직임은 모터(210)를 구동시켜 롤러(212a, 212b)를 회전시키므로써 체인(214)이 직선 운동하게 하므로써 보장된다.
긁음날(240)에 의해 슬러지배출구(130)로 모아진 불순물슬러지는 슬러지배출공(120)을 통해 수처리탱크 외부의 슬러지탱크(비도시)에 수집한다.
결국, 본 발명은 유입수를 전기응집부상 처리를 먼저 하여 불순물을 응집시킴과 동시에 부상시켜 일차적으로 불순물을 제거한 다음, 이 과정에서 미처 제거되지 못한 불순물 덩어리를 용존공기부상 처리를 통해 보다 신속하고 효과적으로 제고하는 방식을 취하는 것이다.
본 발명에 의한 수처리장치는 빌딩, 아파트 단지, 공장 등의 중수도 시스템, 폐기물 매립장 침출수 처리, 중소규모 폐수처리 및 홍수 재해 지역 비상 급수 시스템 등에 널리 적용될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 잇점이 있다.
첫째, 전기응집부상과 용존공기부상을 2단계로 적용하여 처리하므로써 중수도 시스템의 처리 효율을 높일 수 있다.
두 번째는, 수처리장치의 시스템 구성이 간단하고, 콤팩트하게 구성할 수 있으므로 시설면적을 최소화할 수 있어 비용절감을 가져다준다.
세 번째는, 수처리시설의 운전이 용이하여 자동화 구현에 매우 유리하다.
네 번째는, 시설의 자동화로 운전을 위한 인건비가 적게 들고 고급 인력을 필요로 하지 않게 된다.
다섯 번째는 응집제가 필요 없으므로 응집제 사용으로 인한 유지비와 최적량 사용을 위한 시설투자가 필요 없고, 최적량을 사용하지 못하므로 인한 문제가 생기지 않는다.
여섯 번째로는 응집을 위한 급속혼화지, 완속 혼화지의 장치가 불필요하여 역시 시설 투자비를 절감할 수 있다.
끝으로, 종래의 용존공기부상 장치의 체류시간 보다 약 1/4 정도로 줄일 수 있으므로 부상조의 크기가 종래의 그것에 비해 1/4로 줄어들어도 동일한 처리 능력을 갖게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 전기응집조와 상기 전기응집조에 비해 바닥면이 낮은 용존공기부상조를 포함하며, 상기 전기응집조의 측벽에는 불순물을 함유하는 물이 인입되는 인입관이 연결되며 상기 용존공기부상조의 측벽에는 불순물제거 처리가 완료된 물이 배출되는 배출관이 연결되며, 수집된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 슬러지배출구가 상부 측벽에 형성된 수처리탱크;
    상기 전기응집조의 바닥면과 수직되게 일정한 간격마다 배치되는 다수개의 전극을 교대로 양극과 음극으로 대전시켜 전계를 형성하고, 상기 전계에 의해 물속에 포함된 상기 불순물을 전기응집시켜 수면위로 부상시키기 위한 전기응집수단;
    상방향으로 압축공기와 물을 혼합하여 얻어지는 압축수를 상기 용존공기부상조의 바닥면 부근에서 분사하여 전기응집조에서 미처 제거되지 못한 불순물을 수면으로 부상시키기 위한 압축수분사수단; 및
    상기 전기응집조와 상기 용존공기부상조의 수면위로 부상한 불순물 슬러지를 긁어모아 상기 슬러지배출구 밖으로 내보내기 위한 슬러지제거수단을 구비함을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축수분사수단은 상기 용존공기부상조의 바닥면 부근에 물의 흐름방향을 가로질러 길게 설치되어 상기 압축수를 분사하기 위한 압축수분사기; 공기를 압축하기 위한 에어컴프레서; 및 상기 에어컴프레서와 연결된 관을 통해 제공되는 압축공기와 상기 배출관과 연결된 관을 통해 피드백되는 처리수를 혼합하여 압축수를 만들어 상기 압축수분사기에 공급하는 압축수공급기를 구비함을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압축수공급수단은 상기 전기응집조를 통과한 물이 상기 용존공기부상조의 바닥면으로 하강하여 상기 압축수분사기를 가로질러 통과한 다음 수면쪽으로 상승하고, 상승수가 다시 상기 바닥면쪽으로 하강한 다음 재상승 후 재하강하면서 상기 배출관으로 빠져나가도록 물의 흐름을 유도하는 다수개의 안내격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러지제거수단은 상기 수처리탱크의 인입관과 배출관측 상단부 측벽에 회전가능하게 각각 설치된 한 쌍의 롤러; 상기 한 쌍의 롤러에 감긴 체인; 상기 체인에 고착되어 상기 체인의 움직임에 연동하여 움직이면서 수면위로 부상한 불순물 슬러지를 긁어모아 상기 슬러지배출구를 통해 밖으로 내보내기 위한 한 개 이상의 날(skimming blade); 및 상기 롤러를 회전시켜 상기 날이 상기 슬러지를 긁어 내보내는 것을 가능하게 해주는 모터를 구비함을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전기응집수단은 다수개의 알루미늄 전극판과 상기 다수개의 전극판이 교대로 음극과 양극으로 대전되도록 전기에너지를 공급하는 전원공급부를 포함하며, 상기 인입관을 통해 입수된 물이 상기 다수개의 전극 사이사이를 꾸불꾸불하게 통과하도록 상기 다수개의 전극판의 인접한 전극끼리는 서로 약간 엇갈리도록 배치한 것을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전기응집조와 상기 용존공기부상조는 각각 일 측면의 측벽이 없는 오픈된 구조를 갖고 그 오픈된 부분이 서로 관통되게 연결되는 것을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 장치.
  7. 전기응집처리를 위한 전기응집조와 상기 전기응집조에 비해 바닥면이 낮고 용존공기부상처리를 위한 용존공기부상조를 포함하며, 상기 전기응집조의 측벽에는 불순물을 함유하는 물이 인입되는 인입관이 연결되며 상기 용존공기부상조의 측벽에는 불순물제거 처리가 완료된 물이 배출되는 배출관이 연결되며, 수집된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 슬러지배출구가 상부 측벽에 형성된 수처리탱크를 이용하여 상기 물에 포함된 불순물을 제거하기 위한 수처리방법에 있어서,
    전기응집조의 바닥면과 수직되게 일정한 간격마다 배치되는 다수개의 전극을 교대로 양극과 음극으로 대전시켜 다수개의 전계를 형성하고, 상기 전기응집조 안으로 유입되는 물을 상기 다수개의 전계가 형성된 곳을 통과하게 하고, 상기 전계에 의해 상기 물속에 포함된 불순물을 응집시키고 수면쪽으로 상승시키는 전기응집에 따른 1차 수처리 단계;
    상기 전기응집조로부터 전달되는 1차 수처리된 물을 용존공기부상조의 바닥면으로 유도하고, 압축공기와 물을 혼합하여 얻어진 압축수를 상기 용존공기부상조의 바닥면 부근에서 수면쪽으로 강하게 분사하여 상기 전기응집조에서 미처 제거되지 못한 불순물을 수면위로 다시 부상시키는 용존공기부상에 따른 2차 수처리 단계; 및
    상기 1차 수처리 및 상기 2차 수처리 단계에 의해 수면위로 부상한 불순물 슬러지를 긁어모아 수처리탱크에 마련된 슬러지배출구 밖으로 내보내는 불순물제거 단계를 구비함을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 에어컴프레서를 이용하여 공기를 압축하고, 상기 2차 수처리 단계까지 통과한 처리수의 일부를 피드백하여 압축된 공기와 혼합하여 상기 압축수를 만드는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 전기응집 및 용존공기부상을 병용한 수처리 방법.
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