KR20010079320A

KR20010079320A - 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법

Info

Publication number: KR20010079320A
Application number: KR1020010040549A
Authority: KR
Inventors: 홍진의
Original assignee: 홍진의
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2001-08-22

Abstract

본 발명은 하수처리장의 방류수를 처리하여 공업용 공정수를 얻는 방법에 관한 것으로, (a) 하수에 함유된 입자성 물질과 유기물질을 일차적으로 전처리 설비를 사용하여 일부 제거하는 공정, (b) 상기 (a)공정을 거친 하수를 나권형 역삼투막으로 여과하는 공정을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 나권형 역삼투막에 의하여 입자성 물질, 유기물질, 이온물질을 공업용수 수질보다 좋게 처리하여 공장의 공정수로의 사용을 가능케할 뿐만 아니라, 전처리 공정의 단순화, 부지절감, 운전의 안정화, 용수비용의 절감 등의 효과가 있다.

Description

공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법{METHOD OF CONVERTING MUNICIPAL WASTEWATER INTO INDUSTRIAL WATER}

본 발명은 하수처리장의 방류수(이하 "하수"라고도 함)를 처리하여 공업용 공정수를 얻는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 하수에 포함된 입자성 물질과 유기물질을 일차적으로 전처리 설비를 사용하여 효율적으로 제거한 후, 이를 역삼투막에 투과시켜 입자성 물질, 유기물질 및 이온물질을 여과함으로써 하수로 부터 종래의 공업 용수 수질보다 더 좋은 공장의 공정수를 얻는 방법에 관한 것이다.

아래의 표1은 하수 처리장 방류수의 원수를 환경 분석한 결과표이다.

하수처리장의 방류수는 표 1과 같이 pH는 6.2∼7.5, 전도도는 416∼2,240㎲/cm, 알카리도는 45∼120 CaCO₃mg/L, 유입원수의 SS(Suspended Solid,부유고형물)는 20 mg/L 이하의 분석값을 보이고, 평균 6.5 mg/L의 보인다. 탁도는 평균 2.71 NTU 값을 보이고, COD Mn(Chemical Oxygen Demand Mn, 화학적산소요구량-망간법측정치)은 8.0∼13.5 mg/L의 수질을 보인다.

〔표 1〕하수처리장 방류수의 원수 환경분석 결과.

항 목	단 위	최 소	최 대	평 균
pH	-	6.2	7.5	6.8
전 도 도	㎲/㎝	416	2,240	1,219
COD Mn(화학적산소요구량-망간법)	㎎/ℓ	8.0	13.5	11.0
SS(부유고형물)	㎎/ℓ	3.5	18.0	6.5
알 카 리 도	㎎/ℓ	45	120	80
탁 도	NTU	1.50	4.65	2.71

아래 표2는 하수 1리터에 포함된 각종 금속 이온의 질량을 나타낸다.

표 2에서 확인되는 바와 같이 하수처리장의 방류수가 갖는 전도도는 공업용수와 비교할 때 10배 이상 높은 값을 보인다.

하수처리장의 방류수를 공업용수의 수질로 사용하기 위해서는 이온의 제거가 반드시 필요함을 보여 주는 것이다.

〔표 2〕하수처리장 방류수의 원수 이온분석 결과.

항 목	단 위	최 소	최 대	평 균
F	㎎/ℓ	0.34	0.48	0.39
Cl	㎎/ℓ	230	456	380
NO₃	㎎/ℓ	56	78	67
PO₄	㎎/ℓ	4.6	7.2	6.2
SO₄	㎎/ℓ	120	170	145
Ca	㎎/ℓ	27	52	41
Mg	㎎/ℓ	15	30	22
Na	㎎/ℓ	157	220	195
K	㎎/ℓ	19	31	25
Fe	㎎/ℓ	0.005	0.009	0.006
Si	㎎/ℓ	3.56	4.98	4.57
Ba	㎎/ℓ	0.002	0.004	0.003
Sr	㎎/ℓ	0.28	0.41	0.38

종래, 이온제거 방법으로는 전위차에 의하여 용액중 이온물질을 분리하는 전기 투석 방법, 압력차에 의하여 용액중 염류, 또는 원형의 평판형 역삼투막 투과 방법등이 있다.

그러나 전기투석은 초기투자비와 운전비가 높고 이온물질 제거율이 낮으며(이온물질 제거율 90% 이상), 유기물질 제거가 거의 이루어지지 않는 문제점이 있다.

원형의 평판형 역삼투막은 처리수질은 양호(이온물질 제거율 99% 이상)하나초기 투자비가 많이 소요되고, 높은 운전압으로 인하여 운전비가 높은 단점이 있다.

종래 사용되어 온 외국의 하수처리장 방류수의 처리 공정은 대부분이 응집침전조, 모래여과 및 활성탄여과 공정을 결합하여 이루어 지거나, 응집침전조, 모래여과, 이온교환수지 및 활성탄등을 결합하여 이루어 지나, 입자성 물질의 제거가 불안정하여 처리설비의 불안정 문제가 계속 발생되고 있는 상황이다. 뿐만아니라, 응집침전조는 큰 부지를 차지하여 실내에 설치 운영하기가 어려운 점이 있고, 활성탄여과는 단시간의 운전에도 활성탄의 교체시점이 발생하여 운전비 상승을 야기하고 또한 미생물 번식으로 인한 여과수의 수질악화를 유발하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 이미 개발된 주름형 드럼필터를 이용하여 역삼투막 투과전 처리를 공정, 안정성 및 소요부지면에서 경제적으로 구현하고, 여과 과정에 있어서도 초기 투자비가 낮고, 낮은 운전압으로 인하여 운전비가 적게 소요되는 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법의 공정도이다.

본 발명에 따른 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법은 (a) 하수에 함유된 입자성 물질과 유기물질을 전처리 설비를 사용하여 제거하는 공정;및 (b) 상기 (a)공정을 거친 하수의 이온 물질을 나권형 역삼투막으로 여과하는 공정을 포함하여 구성된다.

본 발명은 주름형 고효율 드럼필터를 이용한 이용 발명이다. 주름형 고효율 드럼필터는 대한민국 특허출원 제10-2001-37139호에 그 구성이 상세히 개시되어 있다.

상기 (a)공정은 역삼투막 유입수를 만드는 전처리 공정으로 (a-1)하수를 반응조에 넣고 응집제 및 살균제를 이용하여 입자성 물질 및 유기 물질을 응집 및 살균하는 단계, (a-2)상기 (a-1)공정에서 응집된 응집물을 주름형 드럼필터에 의하여 분리하는 단계 및 (a-3)상기 (a-2)단계에서 처리된 하수에 잔류하는 입자성 물질 및 유기 물질을 심층여재필터에 의하여 여과하여 역삼투막 유입수로 만드는 단계를 포함한다.

나권형 저압 역삼투막을 이용하여 하수를 여과하기 위해서는 유입수가 SDI(Silt Density Index) 5이하, 미생물 10⁵ATP 이하 및 경도 250 ppm 이하 등의 조건을 충족하여야 하고, 이를 해결하는 전처리 설비는 부지를 적게 차지하고 저가이며 경제성 있게 운전되어야 한다.

본 발명은 전처리 공정에서 주름형 고효율 드럼 필터를 사용하여 응집물을제거함으로써 좁은 부지에서도 실시가 가능한 장점이 있는 것이다.

상기 심층여재필터는 공지 및 공용되는 것으로 당업계에서 용이하게 구입하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법은 하수처리장 방류수내에 포함된 입자상 물질(입자성 물질 및 유기 물질)을 대부분 제거하기 위하여 방류수를 반응조로 유입한 후 살균제와 응집제를 반응시켜 응집시키고, 대부분의 응집물들을 주름형 고효율 드럼 필터에서 1차 처리후 고효율심층여재필터로 처리하게 된다. 이러한 단계를 거쳐 하수처리장 방류수내에 포함된 입자상 물질을 대부분 제거하게 된다.

표3은 실시가능한 다양한 전처리 공정을 예시적으로 나타내고, 이들 공정과 본 발명에 따른 공정을 비교 분석하였다. 본 발명에 따른 하수를 처리하여 공업용수로 바꾸는 방법은 표 3과 같이 탁도 0.5 NTU 이하, SDI 5 이하, 미생물 10⁵ATP 이하를 실현할 수 있는 방법이다.

〔표 3〕다양한 전처리방법에 따른 처리효율 및 경제성 비교

	수 질	경제성	총 평
	SDI	탁도	유기물농도	투자비	운전비
예시 1(주름형 드럼필터 → 역세형 한외여과막 → 활성탄여과)	◎	◎	◎	×	×	△
예시 2(응집+주름형 드럼필터 → 다층여재필터→활성탄여과)	×	△	◎	○	○	△
예시 3(응집+주름형 드럼필터 →고효율심층필터 →활성탄여과)	○	○	◎	△	△	○
본 발명에 따른 전처리 공정(응집+주름형 드럼필터 → 고효율심층필터)	○	○	△	◎	◎	◎

본 발명은 이처럼 실시가능한 다양한 전치리 공정 가운데 수질과 경제성을 고려하여 응집->주름형 드럼 필터에 의한 응집물 제거->고효율 심층필터에 의한 여과의 공정을 선택한데 그 특징이 있는 것이다.

상기 (b)공정은 상기 (a)공정을 거친 하수를 나권형 역삼투막을 통과시켜, 그 투과수는 공장용 공정수로 재이용하고 농축수는 방류하게 된다.

본 발명에 따른 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법은 종래 고분자물질을 분리시키는데 주로 사용하던 나권형 저압 역삼투막 투과 방법을 하수에 포함된 이온을 제거하는데 사용한다.

나권형 저압 역삼투막은 초기투자비와 운전비도 낮고 처리수질도 양호(이온물질 제거율 98% 이상)하다. 따라서 하수처리장 방류수를 공업용수로 재사용하기위해서는 나권형 저압 역삼투막의 적용이 가장 유리하다.

표 4는 본 발명에 따른 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법에 의하여 얻어진 용수와 종래의 공업 용수 수질을 비교한 것이다.

〔표 4〕본 발명에 따른 나권형 역삼투막 처리수와 공업용수 수질 비교

	공업 용수	역삼투막 처리수
전도도(㎲/㎝)	300 이하	60 이하
유기물 농도(ppm)	1이하	1이하
탁도(NTU)	0.4이하	0.2이하

하수를 응집제에 의해 응집한 후, 주름형 고효율 드럼필터에 의하여 응집제를 제거하고, 고효율 심층여재필터로 처리한 처리수를 유입수로 하여 나권형 역삼투막으로 운전압력 9∼12 kg/cm², 회수율 70∼75%로 운전하여 표 4와 같은 수질을 얻었다. 최종처리수의 수질은 표 4와 같이 공업용수 보다 양호한 수질을 보이므로 재이용하기에는 매우 양호하다.

본 발명에 의하면, 하수를 처리하여 공업용수를 얻는데 있어서 전처리 공정의 단순화, 부지절감, 운전의 안정화, 운전비 저감, 투자비 저감을 달성할 수 있고, 적은 운전 비용으로 양질의 공업용수를 얻을 수 있다.

Claims

입자성 물질, 유기 물질 및 이온 물질을 포함하는 하수를 처리하여 공업 용수를 얻는 방법에 있어서,

(a) 하수에 함유된 입자성 물질과 유기물질을 전처리 설비를 사용하여 제거하는 공정;및

(b) 상기 (a)공정을 거친 하수의 이온 물질을 나권형 역삼투막으로 여과하는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (a)공정은 (a-1)하수를 반응조에 넣고 응집제 및 살균제를 이용하여 입자성 물질 및 유기 물질을 응집 및 살균하는 단계, (a-2)상기 (a-1)공정에서 응집된 응집물을 주름형 드럼필터에 의하여 분리하는 단계 및 (a-3)상기 (a-2)단계에서 처리된 하수에 잔류하는 입자성 물질 및 유기 물질을 심층여재필터에 의하여 여과하여 역삼투막 유입수로 만드는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공업용수를 얻기 위한 하수 처리 방법.