KR200173545Y1 - 오폐수의 중수도화 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 생활오수 및 축산·분뇨 폐수, 양어장·낚시터 용수등 우리가 1차로 사용하여 더러워진 물을 빠른 시간내 처리하여 중수도화하고 생활용수로 재활용할 수 있도록 하는 중수도화 장치를 개시한다.

오폐수 입구(2)를 통하여 유입된 원수는 오폐수 집수조(1)에 1차로 저장되며 이때 입자가 큰 유해한 이물질은 오폐수 집수조(1) 전면에 설치된 스크린(3)에 의해 걸러지게 되고, 오폐수 집수조(1)에 저장된 원수는 초음파 발생장치(26)와 연결된 초음파 산화장치(27)에 의해 반복적인 산화, 분해 작용을 수행하며, 가압펌프(4)에 의해 유량조절밸브(9)와 약품혼합장치(5)를 거쳐 급속침강분리장치(7)에 연결되어 1차 침강 처리를 하며, 1차 처리수는 상부의 1차 처리수 이송관(11)을 통하여 유수분리장치(8)에 연결시키고 침강된 슬러지는 하부의 농축슬러지 배출밸브(13)를 통하여 탈수장치(23)로 보내지며, 상기의 유수분리장치(8)에 보내진 1차 처리수는 2차적인 부상물 분리 처리를 하여 2차 처리수 이송관(12)을 통하여 오존고도처리조(32)에 보내지며 상기 오존고도처리조(32)와 유수분리장치(8)에서 나오는 슬러지는 잔류슬러지 배출밸브(15,30)를 통하여 슬러지 배출펌프(31)에 의하여 탈수장치(23)로 보내어 슬러지와 잔류 수분을 분리하며 탈수장치(23)에서 생성된 탈리액은 탈리액 이송관(25)을 통하여 오폐수 집수조(1)에 연결하여 재처리 공정을 거치게 되고, 상기 오존고도처리조(32)에서 배출된 최종 처리수는 처리수저장탱크(18)의 잔류오존파괴장치(20)를 거쳐 중수도로 재사용하거나 방류하게 된다.

Description

오폐수의 중수도화 장치 {Device for reclaiming waste water}

본 고안은 오수(汚水) 및 폐수(廢水)의 처리에 관한 것으로, 특히 오폐수를 중수도(中水道)화하는 장치에 관한 것이다.

인간과 자연의 동식물에 절대적으로 필요한 수자원은 자연계의 순환으로 인한 자정(自淨) 작용에 의하여 원래의 청정수로 환원되어 인간과 자연의 동식물에 공급되었으나 각종 산업사회의 발달, 인구의 증가 및 집중화에 따른 생활수준의 향상으로 수질오염문제는 날이 갈수록 더욱 악화되어 일부 생태계의 파괴는 물론 우리 인간생활에서 조차 절대적으로 부족한 상태에 이르렀다.

수자원이 부족한 현실에서도 우리가 사용한 물들(각종 오폐수, 축산·분뇨 폐수, 양어장·낚시터 용수)을 하천과 바다에 그대로 유출하거나 또는 재사용할 수 없도록 미흡하게 처리해 방류함으로써 더욱 더 수자원의 고갈을 초래하고 자연 생태계를 파괴하고 있다.

일반적으로 오폐수를 처리하는 방법에는 물리적, 화학적, 생물학적 처리 등 여러 가지가 있으나, 국내에서는 대부분 생물학적(활성오니법) 처리를 하고 있는 것이 기본 공정이지만, 생물학적 처리는 넓은 면적과 공간, 처리시간의 장기화, 폐수의 수질에 따른 미생물 관리등 처리공정에 있어서 전문성을 요할 뿐만 아니라 그 관리도 매우 까다로우므로 효율적으로 관리되지 못하고 있다.

이에 따라 지금까지의 오폐수 처리는 대개 환경보전법(수질오염방지법)의 기준에만 의존하여 기준만 맞추면 방류하도록 시행하고 있는 실정이었다.

그런데 최근 용수(用水)를 공급하는 상수도와 사용된 오폐수를 배출하는 하수도의 사이에 한번 사용한 물을 재처리하여 재이용한다는 중수도의 개념이 국내에도 도입되었다. 중수도의 이용방식은 이용하는 원수(原水) 및 이용범위에 따라 개별순환방식, 지역순환방식, 광역 순환방식 등으로 나눌 수 있는데, 우리 나라에서는 잠실의 롯데월드 등 약 6개 건물에서 개별순환방식의 중수도 시스템을 채택하고 있다.

이와 같은 개별순환방식의 중수도 시스템은 주로 막(膜)분리장치로 구성되는 바, 막분리장치는 컴팩트(compact)하게 구성할 수 있어 단위 건물 내의 중수도 처리에는 적합하지만 대용량의 처리가 필요한 지역이나 광역 순환방식에는 채택이 어렵다.

이에 따라 지역 및 광역 등 대용량의 중수도 시스템으로는 역시 종래의 오폐수 처리에 사용되던 생물학적 처리방법이 사용될 수밖에 없는 바, 이는 전술한 바와 같이 대면적을 차지하고 처리기간이 길며 처리 및 관리가 번잡한 문제가 있다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 대량의 오폐수를 급속하게 청정수에 가깝게 처리하여 생활용수로 재사용할 수 있도록 하여 지역이나 광역 중수도 시스템에 적합할 뿐 아니라 그 크기가 작아 개별 순환 시스템으로도 구현이 가능한 소형 대용량의 중수도화 장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 특히 개별 건물이나 지역의 각종 오폐수 뿐 아니라, 분뇨, 축산폐수 등을 재활용 할 수 있도록 BOD 기준 10PPM 미만으로 완벽하게 처리하고 반복하여 재사용함으로써 우리의 수자원을 보호하고 나아가 자연 생태계를 보존하고자 하는 목적을 가지고 있다.

도 1은 본 고안 오폐수 처리장치의 구성을 보이는 전체 블록도,

도 2는 도1에서 급속침강 분리장치 및 유수 분리장치 부분을 상세히 도시한 블록도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 오폐수 집수조 2: 오폐수 입구

3: 스크린 4: 가압펌프

5: 약품혼합장치 6: 약품정량공급기

7: 급속침강분리장치 8: 유수분리장치

9: 유량조절밸브 10: 오폐수 공급관

11: 1차 처리수 이송관 12: 2차 처리수 이송관

13: 농축 슬러지 배출밸브 14: 응집 부상물 배출밸브

15,30: 잔류 슬러지 배출밸브 16: 오존 발생기

17: 산소 공급장치 18: 처리수 저장탱크

19: 오존 기폭장치 20: 잔류오존 파괴장치

21,22: 최종 처리수 이송관 23: 탈수장치

24: 고형 슬러지 25: 탈지액 이송관

26: 초음파 발생장치 27,28,29: 초음파 산화장치

31: 슬러지 배출펌프 32: 오존 반응조

33: 응축판 34: 응집 부상판

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 생활오수 및 축산, 분뇨 폐수 등 우리가 1차로 사용하여 더러워진 물을 빠른 시간내 처리하여 중수도화하고 생활용수로 재활용할 수 있도록 함으로써 그 효용 가치를 높이기 위해,

스크린에 의해 오폐수 집수조로 유입되는 원수중의 유해한 이물질을 제거하고 오폐수 집수조내의 초음파 산화장치에 의해 산화, 분해작용 및 폭기작용을 하는 이물질 제거및 산화 접촉수단과,

약품혼합장치에서 약품을 혼합시켜 슬러지를 응결시키는 약품 혼합 수단과,

급속침강 분리장치에서 응집된 농축 슬러지를 탈수기로 침전 배출시키는 침강분리수단과,

유수분리장치에서 1차 처리수중의 응집 부상물을 재처리하여 응집 부상물을 탈수기로 보내는 2차 처리 단계인 응집부상처리수단과,

2차 처리수를 오존 반응조에 보내어 오존 기폭장치를 거쳐 오폐수를 완전히 정화시켜 안전하게 재사용할 수 있도록 오존고도처리하는 최종 오존반응수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예

이하 도면을 참조한 바람직한 실시예의 설명으로 본 고안의 구체적인 구성 및 작용을 살펴본다.

도 1은 본 고안의 오폐수 및 축산, 분뇨 폐수 처리장치를 나타내는 개략적인 블록도이며, 도 2는 도1에서 본 고안의 중요 역할을 수행하는 급속침강 분리장치 및 유수분리장치를 발췌 도시한 상세 블록도이다.

도면부호 1은 오폐수 집수조로서 처리되지 않은 원수를 임시로 저장하고 산화, 폭기(瀑氣) 작용을 수행한다. 오폐수는 오폐수 집수조(1) 전면에 설치된 오폐수 입구(2)를 통하여 오폐수 집수조(1)로 유입되며 스크린(3)을 거치면서 유해한 불순물을 제거한다. 스크린(3)은 일반적인 체와 유사한 형태를 가지는 구조로 각종 유해한 불순물이 원수와 함께 유입되어 다음 공정의 기계의 부하 및 원활한 작동을 방해하는 원인이 되는 입자가 큰 이물질(10mm 이상의 이물질, 돌, 플라스틱, 유리조각 등)을 제거하는 기능을 가지며 상기 스크린(3)은 오폐수 집수조(1)에 연결되어 있다.

상기 오폐수 집수조(1)의 하부에는 공기식 초음파 발생장치(26)에 연결되어 있는 초음파 산화장치(27)가 설치되어 있으며, 상기 초음파 산화장치(27)는 고압에서 고주파가 발생되도록 하여 원수에 산소공급 및 산화작용, 폭기작용을 하는 장치로써 전극을 이용한 진동방법이 아니고 압축공기에 의해 초음파를 발생한다.

이로 인하여, 오폐수 집수조(1)에서는 계속적인 산화, 분해, 폭기가 동시에 일어나 다음 단계의 급속침강 분리장치(7) 및 유수분리장치(8)에서 분리 처리할 수 있는 침강 및 응집부상 효과를 최대한 발휘하게 하는 역할로 그 중요성이 있다.

상기 오폐수 집수조(1)의 원수는 가압펌프(4)와 유량조절밸브(9)를 포함하는 오폐수 공급관(10)을 통하여 약품 혼합장치(5)에 연결된다. 상기 유량조절밸브(9)는 다음 공정에서 효율적으로 처리가 되도록 공급되는 원수의 유량을 조절하며 약품혼합장치(5)에는 약품정량공급기(6)가 연결되어 원수의 약품처리에 요구되는 적정량의 약품을 연속적으로 공급함으로써 원수에 포함되어 있는 슬러지를 응집하여 다음 공정에서의 침강분리 및 응집 부상처리를 위한 전처리 작업의 기능을 한다. 이 약품 혼합장치(5)는 별도의 약품 교반탱크 및 교반기가 필요없이 라인상에서 고효율적으로 연속적인 혼합작업이 가능한 장치이다.

또한 약품 혼합장치(5)는 급속침강 분리장치(7)와 연결되는데, 급속침강 분리장치(7)는 원수에 포함되어 있는 액상의 이물질을 응집하여 고형(固形)화에 가깝게 응축하는 응축수단과 응축과 동시에 초음파 산화장치(29)에 의한 산화작용 수단, 응축된 이물질을 침강시켜 분리, 배출하는 침강 분리수단으로 구성된다. 급속침강 분리장치(7)에 고압으로 유입된 원수는 1차로 응축판(33)을 통과하면서 원수에 포함되어 있는 액상의 이물질을 고형화에 가깝게 응축하여 이동한다. 이때, 초음파 산화장치(29)는 응축과 동시에 산화작용을 하여 이물질의 분리를 촉진시키는 역할을 한다. 1차로 응축된 처리수는 급속침강 분리장치(7) 하부로 이동하면서 침강 분리 처리가 되어 농축 슬러지(sludge)는 농축 슬러지 배출밸브(13)를 통하여 탈수(脫水)장치(24)로 배출되고 1차 처리수는 유수분리장치(8)와 연결된 1차 처리수 이송관(11)을 통하여 유수분리장치(8)로 이송된다.

유수분리장치(8)는 1차로 침강분리 처리된 1차 처리수중에 포함되어 있는 부상물(浮上物)을 분리 처리하는 장치로, 유수분리장치(8) 하부로 유입된 1차 처리수는 응집부상판(34)을 통과하면서 응집부상물을 분리 처리하여 응집된 부상물을 상부의 응집 부상물 배출밸브(14)를 통하여 배출하여 탈수장치(23)로 이송시키고 잔류 침전물은 하부의 잔류 슬러지 배출밸브(15)를 통하여 탈수장치(23)로 분리처리한다. 이때 응집부상 및 산화작용을 촉진시키기 위해 초음파 산화장치(28)에 의한 산화, 폭기 작용이 동시에 발생하며 응집 부상물과 잔류 슬러지가 제거된 2차 처리수는 2차 처리수 이송관(12)을 통하여 오존 반응조(32)로 유입되도록 한다.

상기 오존 반응조(32)는 내부가 서로 연결된 여러 단계의 칸으로 이루어져 있으므로, 처리수가 다단계로 통과하도록 되어 있으며 각 단계의 하부에는 오존발생기(16)에 연결된 오존 기폭(氣爆)장치(19)가 설치되고 오존발생기(16)는 산소 공급장치(7)와 연결 설치된다.

또한 오존 반응조(32)의 최종 단계에는 처리수 저장탱크(18)가 연결 설치되며 처리수 저장탱크(18) 상부에는 잔류오존 파괴장치(20)가 설치되어 그대로 방출되면 환경에 심각한 문제를 일으킬 수 있는 오존이 배출되지 않도록 잔류 오존을 파괴시키는 역할을 하는 장치이다.

그리고, 오존 반응조(32)에 유입된 2차 처리수는 난(難)분해성 및 미처리된 유·무기물을 포함하고 있으므로 오존 반응조(32)에서는 고도산화 방법인 오존 산화장치를 이용하여 난 분해성 및 미처리된 유·무기물을 처리한다.

즉 오존발생기(16)로부터 오존 반응조(32)에 공급된 오존은 물질중의 유해화학 반응을 일으켜 OH 라디칼(radical)을 형성한다. OH 라디칼은 난 분해성, 미처리된 유·무기물과의 친화력이 오존 단독 반응보다 단계적으로 빠르게 반응하고 또한, 빠르게 산화 분해하여 처리되어 유입된 오폐수를 우리가 재사용할 수 있는 수준인 BOD, COD 10PPM 이하의 수질로 다시 가장 빠르게 처리하여 재사용할 수 있게 된다.

그리고 오존 반응조(32)의 하부에는 잔류 슬러지를 배출시키기 위한 잔류 슬러지 배출밸브(30)를 연결하여 잔류 슬러지를 탈수장치(23)로 배출시킨다. 상기 슬러지 배출밸브(13,15,30)를 통하여 배출된 슬러지는 슬러지 배출 펌프(31)에 의해 탈수장치(23)로 보내어지며 탈수장치(23)는 수분이 함유되어 배출된 각종 슬러지를 탈수시켜 고형 슬러지(24)로 배출시키며 여기서 발생한 탈리(脫離)액은 탈리액 이송관(25)을 통하여 오폐수 집수조로 보내어 다시 공정을 거쳐 재처리된다.

또한, 오존 반응조(32)에서 오존 산화처리를 거친 처리수는 처리수 저장탱크(18)를 거쳐 최종 처리수 이송관(21, 22)을 통하여 중수도로 재활용되거나 방류된다.

이상과 같은 구성의 오폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 장치를 사용하여 폐수를 처리하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선 스크린(3)에서 각종 유해한 이물질을 제거하고 오폐수 집수조(1)로 원수를 보내어 오폐수 집수조(1)내의 초음파 산화장치(27)에 의해 산화, 분해작용 및 폭기작용을 하는 이물질 제거 및 산화 접촉단계를 거치게 되며 이 단계에서는 초음파 산화장치에 의해 수중에 함유되어 있는 각종 유기물을 산화, 분해하고 폭기하여 다음 단계에서 이루고자 하는 응축침전 및 응집부상 효능을 상승시켜 처리 효율을 높인다.

다음 단계로는 가압펌프(4)를 이용하여 원수를 약품혼합장치(5)로 이송시켜 약품정량공급(6)에 의해 약품을 혼합하는 약품혼합단계를 거쳐 급속 침강 분리장치(7)에서 액상으로 포함된 슬러지를 응축시켜 침강 분리하여 농축 슬러지를 농축 슬러지 배출밸브(13)를 통하여 탈수장치(23)로 배출하는 침강 분리단계를 거치게 되고 1차 처리수는 유수분리장치(8)로 이송되어 1차 처리수중에 포함되어 있는 각종 응집 부상물을 분리하여 응집부상물 처리밸브(14)를 통하여 탈수장치(23)로 배출시키는 응집부상 처리단계를 거치며 2차 처리수를 오존 고도처리조(32)로 보내어 오존 산화 처리를 함으로써, 오폐수를 완전히 정화시켜 안전하게 재사용할 수 있는 최종처리수 생산 단계를 거치게 된다. 이 최종 처리단계에서는 수중에 포함되어 있는 각종 병원균 및 대장균을 살균하며 냄새까지 제거하는 효과가 있다.

또한, 탈수장치(23)로 보내진 농축 슬러지는 탈수시켜 고형 슬러지(24)로 방출되며 이때 발생된 탈리액은 오폐수 집수조로 보내어 위의 단계를 다시 거치게 된다.

본 고안의 처리 방법은 기존의 물리, 화학, 생물학적 처리보다도 여러 가지 장점을 가지는 물리+ 화학의 방법으로 기존의 처리방법이 오폐수 성상의 변화에 따라 관리해야 하는 등 효율면에 있어서 많은 문제를 야기시키고 복잡 다양해서 관리가 어렵고 초기 투자비가 고가이며 유지 관리비가 큰 것 등의 문제점을 가지면서도 제대로 처리되지 않는 등의 어려움이 있으나 본 고안의 처리 방법은 성상에 따른 문제가 없으며 누구나 쉽게 관리할 수 있고 초기 투자비 및 유지 관리비가 저렴할 뿐아니라 폐수발생시에만 자동으로 작동되어 기계를 24시간 가동시킬 필요가 없고 오폐수를 빠르게 중수도로 재활용할 수 있도록 처리하는 효과가 있다.

그러므로 본 고안은 대량의 오폐수를 급속하게 청정수에 가깝게 처리하여 생활용수로 재사용할 수 있도록 하여 지역이나 광역 중수도 시스템에 적합할 뿐 아니라 그 크기가 작아 개별 순환 시스템으로도 구현이 가능한 소형 대용량의 중수도화 장치를 제공할 수 있으며, 특히 개별 건물이나 지역의 각종 오폐수 뿐 아니라, 분뇨, 축산폐수 등을 재활용 할 수 있도록 BOD 기준 10PPM 미만으로 완벽하게 처리하고 반복하여 재사용함으로써 우리의 수자원을 보호하고 나아가 자연 생태계를 보존할 수 있게 할 수 있다.

Claims (4)

1. 유입되는 원수를 초음파 산화장치에 의해 산화, 분해, 폭기 작용을 하는 오폐수 집수조와,

   이 오폐수 집수조로부터의 원수가 공급되어 약품처리됨과 동시에, 원수에 포함된 이물질을 응축 침강분리 처리하여 농축 슬러지를 배출하는 급속침강 분리장치와,

   이 급속침강 분리장치에서 1차 처리된 처리수가 공급되어 이에 포함된 응집부상물을 분리 처리하는 유수분리장치와,

   이 유수분리장치로부터의 2차 처리수가 공급되어 오존산화 처리를 거쳐 최종처리수를 배출하는 오존 반응조를

   구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수의 중수도화 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 급속침강장치가 액상의 이물질을 응축침강 분리 처리하는 응축판을 구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수의 중수도화 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유수분리장치가 수중에 포함된 응집부상물 및 기름 덩어리 등을 분리하는 응집부상판을 구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수의 중수도화 장치.
4. 제2항 또는 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 급속침강 분리장치 또는 유수분리장치 중의 적어도 어느 하나에 산화를 촉진시키는 초음파 산화장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 오폐수의 중수도화 장치.