KR200235516Y1 - 수처리용 반응응집급속침전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유입부로 유입되는 폐수를 혼화시켜 일시 저류토록 하는 유체유로조로부터 혼화응집조로 폐수가 유입되면 중화제,응집제를 투입하여 응집시키고, 응집된 폐수에는 급속반응조에서 침강보조제를 투입하여 폐수를 응결시키며,응결된 미세플럭은 숙성반응응결조에서 플럭으로 숙성시키고 급속침전조에서 침강시켜, 응집슬러지수집피트에 침전된 응집침전슬러지를 인발펌프로 배출시키고, 고액분리된 처리수는 유출수로 배출하는 수처리용 반응응집급속침전장치에 관한 것으로,더욱 상세하게는, 상기 인발펌프로 인발된 응집슬러지를 공급받아 비중이 큰 침강보조제를 응집슬러지로부터 분리,회수하여 급속반응조에 재투입시키는 수평형싸이클론과, 상기 숙성반응응결조와 급속침전조사이에 상부개방형으로 형성되어 숙성반응응결조에서 교반에 따른 유속증가 및 난류발생을 방지하도록 된 침강수로조와, 상기 침강수로조의 하부와 응집슬러지수집피트의 하부 중 적어도 어느 하나에 연결되어 숙성 응결된 플럭이 포함된 폐수와 응집침전된 슬러지를 유체유로조로 반송하는 반송펌프를 포함한다.

따라서, 상기 급속반응조에 투입된 침강보조제가 수평형사이클론에 의하여 분리,회수되어 연속적으로 재투입됨으로써 침강보조제의 인위적인 재주입이 필요없고, 슬러지발생의 최소화 및 반응조의 농도를 고농도로 유지시켜 입자간 충돌횟수를 증가시켜, 플럭성장속도의 증가와 플럭의 침강속도를 증가시키도록 된 수처리용 반응응집급속침전장치 및 그 방법을 제공한다.

Description

수처리용 반응응집급속침전장치{apparatus have a rapid deposition of a cohesive reaction for sewage disposal}

본 고안은 유입부로 유입되는 폐수를 혼화시켜 일시 저류토록 하는 유체유로조로부터 혼화응집조로 폐수가 유입되면 중화제,응집제를 투입하여 응집시키고, 응집된 폐수에는 급속반응조에서 침강보조제를 투입하여 폐수를 응결시키며,응결된 미세플럭은 숙성반응응결조에서 플럭으로 숙성시키고 급속침전조에서 침강시켜, 응집슬러지수집피트에 침전된 응집침전슬러지를 인발펌프로 배출시키고, 고액분리된 처리수는 유출수로 배출하는 수처리용 반응응집급속침전 장치에 관한 것으로, 특히, 반응조의 농도를 고농도로 유지시켜 입자간 충돌횟수를 증가시키고 침강보조제를 침전된 응집슬러지로부터 분리회수하여 재투입함으로써, 안정적인 처리수질확보는 물론, 최소운전경비를 확보할 수 있는 수처리용 반응응집급속침전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반응응집침전장치는 가중응집제(유리구슬+제올라이트)를 사용하여 인위적으로 침강향상을 위한 보조제 제품을 만들어서 이를 급속반응조에 투입하여 유입부로부터 유입되는 폐수의 빠른 응집을 도모하고, 급속침전조에서는 침강이 촉진될 수 있도록 하는 역할을 수행하였다.

그러나, 종래에는 상기한 가중응집제를 회수할 수 없었기 때문에, 매일 주입하여야 함으로써, 유지관리비 소요가 크고, 슬러지발생량이 증가되어 자원재활용 측면에서 효율적인 방법이라 할 수 없었다.

또한, 상기한 바와 같이 발생되는 슬러지 처리를 위한 탈수시설의 용량증가와 슬러지처리비용은 폐수가 급증할 수록 심각한 문제로 대두되어오고 있는 실정이다.

한편, 종래에는 숙성반응응결조에서 응결된 응결슬러지가 숙성반응교반기에 의하여 소정의 유속을 갖게 되며, 아울러, 교반에 의한 난류가 발생하게 되는 데,이 상태로 급속침전조로 유입되면, 플럭이 해체되어 침강속도가 저하되거나, 부유불로 남게 되어, 처리수와 함께, 외부로 배출되는 등의 문제점이 발생하게 된다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 고안은 침강보조제를 일반적인 성상의 제품을 활용할 수 있도록 하고, 응집슬러지를 인발하여 슬러지와 침강보조제를 분리,회수,재투입할 수 있도록 하는 목적과, 침강수로조에 침강되는 응집슬러지와 급속침전조의 침전슬러지를 유체유로조로 반송하여 고농도로 유지시켜 입자간 충돌횟수를 증가시키고, 응결핵 작용이 일어나도록 작용할 수 있도록 하며, 반송량의 조절로 최적의 응집조건 조절기능화가 이루어져 빠른 시간내에 플럭의 성장을 꽤할 수 있도록 하는 또 다른 목적을 제공한다.

도1은 본 고안 반응응집급속침전장치의 전체구성을 간략도시한 도면.

도2는 본 고안에 의한 수평형사이클론을 개략도시한 도면.

-도면부호의 설명-

101-유입부 102-유체유로조 103-혼화응집조

104-급속반응조 105-숙성반응응결조 106-급속침전조

107-응집슬러지수집피트 108-인발펌프 109-수평형사이클론

110-침강수로조 111-반송펌프 112-혼화응집교반기

113-급속반응교반기 114-숙성반응교반기 115a,b,c,d-격벽A,B,C,D

116-유체흐름판 117-침강경사판 118-스크레이퍼

119-침전조웨어

상기한 목적은, 본 고안에 따라, 유입부(101)로 유입되는 폐수를 혼화시켜 일시 저류토록 하는 유체유로조(102)로부터 혼화응집조(103)로 폐수가 유입되면 중화제,응집제를 투입하여 응집시키고, 응집된 폐수에는 급속반응조(104)에서 침강보조제를 투입하여 폐수를 응결시키며,응결된 미세플럭은 숙성반응응결조(105)에서 플럭으로 숙성시키고 급속침전조(106)에서 침강시켜, 응집슬러지수집피트(107)에 침전된 응집침전슬러지를 인발펌프(108)로 배출시키고, 고액분리된 처리수는 유출수로 배출하는 수처리용 반응응집급속침전 장치에 있어서, 상기 인발펌프(108)로 인발된 응집슬러지를 공급받아 비중이 큰 침강보조제를 응집슬러지로부터 분리,회수하여 급속반응조(104)에 재투입시키는 수평형사이클론(109)과, 상기 숙성반응응결조(105)와 급속침전조(106)사이에 상부개방형으로 형성되어 숙성반응응결조(105)에서 교반에 따른 유속증가 및 난류발생을 방지하도록 된 침강수로조(110)와, 상기 침강수로조(110)의 하부와 응집슬러지수집피트(107)의 하부 중 적어도 어느 하나에 연결되어 숙성 응결된 플럭이 포함된 폐수와 응집침전된 슬러지를 유체유로조(102)로 반송하는 반송펌프(111)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 반응응집급속침전장치에 의해 달성된다.

이하, 본 고안 수처리용 반응응집급속침전장치의 구성 및 작용을 도1내지 도2에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 유입부(101)로 유입되는 폐수를 유체유로조(102)에서 유입혼화시키고, 유입되는 폐수의 유속에 따른 난류발생을 방지하도록 유체유로조(102)와 혼화응집조(103)사이의 격벽A(115a)상부는 일측방을 향하여 폐쇄하도록 하고, 하부는 개방하여 폐수가 혼화응집조(103)로 저류되어 공급되도록 하는 바, 상기 혼화응집조(103)로 저류공급된 폐수에는 중화제와 응집제를 주입하고, 2단프로펠라형의 혼화응집교반기(112)를 150~250rpm의 속도로 회전시켜 교반하되, 혼화응집조(103)에서 3~4분동안 폐수가 체류되도록 하여 폐수가 응집제와 반응하여 응집될 수 있도록 하며, 응집된 폐수는 다시 인접한 급속반응조(104)로 유입킨다.

이때, 응집된 폐수는 혼화응집교반기(112)에 의해 교반되면서 유속을 갖게되므로, 유속감소를 위하여 혼화응집조(103)와 급속반응조(104)사이의 격벽B(115b)상부는 개방하여 폐수가 상향류로 흐르게 하고, 상기와 같이 상향류로 폐수가 급속반응조(104)로 유입되면, 급속반응교반기(113)를 110~200rpm의 속도로 회전시켜 폐수를 교반하되, 급속반응조(104)에서는 응집폐수가 1~2분동안 체류되도록하여 응결될 수 있도록 하며, 응결된 응결폐수는 도1에 도시된 바와 같이 개방된 격벽C(115c)의 하부를 통하여 숙성반응응결조(105)로 저류유입된다.

상기 숙성반응응결조(105)로 유입된 응결폐수는 패들프로펠라형 숙성반응교반기(114)를 40~100rpm의 속도로 회전시켜 교반하되, 숙성반응응결조(105)에서는 응결폐수가 약5~6분동안 체류될 수 있도록 함으로써, 충분히 숙성되어 플럭화되도록 한다.

여기서, 상기 급속반응조(104)와 숙성반응응결조(105) 중 적어도 어느 하나에는 폐수성상의 농도에 따라 플로머를 선택적으로 투입하도록 하여 슬러지의 혼화 및 응집강화와 응결핵작용을 증강시키도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 숙성반응응결조(105)에서 충분히 숙성된 응결슬러지는 급속침전조(106)로 공급되는 바, 여기서, 숙성된 응결슬러지는 숙성반응교반기(114)의 회전과 교반에 의해 소정의 유속과 난류를 갖게 되며, 이에 따라, 급속침전조(106)로 공급될 때, 유속과 난류에 의하여 플럭이 해체될 우려가 있으며, 이에 따라, 본 고안에서는, 숙성반응응결조(105)와 급속침전조(106)사이에 형성되는 격벽D(115d)를 소정의 간격을 갖는 'U'자형의 이중구조로 구성하되, 상부는 개방하고, 이중구조의 격벽D(115d)사이로 격벽E(115e)를 설치하는 바, 상기 격벽E(115e)는 하부가 개방되어 숙성된 플럭이 격벽E(115e)의 하부를 경유하여 급속침전조(106)로 흘러들어갈 수 있도록 함으로써, 숙성된 플럭이 유속과 난류에 의하여 해체되는 현상을 방지하도록 한다.

한편, 상기 급속침전조(106)내에는 조의 깊이 플럭의 형성정도, 유속등을 고려하여 유체흐름판(116)의 길이를 적정하게 조절하며, 침전조 상부에는 상향류식의 45~60°의 각도로 물결무늬 침강경사판(117)을 V자형으로 평형하게 설치하여 유체의 흐름이 균등한 상승흐름구조로 구성하며, 하부에는 슬러지 스크레이퍼(118)를 설치하여 응집침전된 슬러지를 급속침전조(106)하부의 응집슬러지수집피트(107)로 수집한다.

상기 침강경사판(117) 설치면적당 월류속도는 17~19m³/m²·hr,경사판의 상승흐름속도는 0.003~0.006m/sec이고 급속침전조(106)의 수면적부하는 100~300m³/m²·일로 구성되며, 고액분리된 처리수는 침강경사판(117)위에 균등하게 설치된 침전조웨어(119)와 유출수로를 통하여 방류된다.

여기서, 상기 응집슬러지수집피트(107)에 침전된 응집침전슬러지는 인발펌프(108)에 의하여 연속적으로 펌핑되어 슬러지유입관(120)을 통하여 수평형사이클론(109)으로 공급되며, 상기 수평형사이클론(109)은 응집침전슬러지 중 슬러지와 침강보조제(세사,제올라이트,Fly ash)를 연속적으로 분리하는 바, 상기 수평형사이클론(109)은 통상적인 집진장치와 유사하나, 액상에서는 비중이 3이상으로 구분할 수 있는 특징을 이용, 토출장치를 2중관을 사용하는 장치로서 중력의 영향을 무시하고 펌프압에 의한 원심력을 이용한 수평식으로 수평형사이클론(109) 끝단에 응집슬러지유입배관(120)을 설치하고 우측 수평으로 슬러지토출배관(121) 및 부유슬러지토출배관(122)을 2중관으로 설치한다.

또한, 반대방향 수평으로 침강보조제배출관(123)을 구성하도록 되어 있다.

따라서, 상기 분리단계(S5)에서 분리된 슬러지는 슬러지토출배관(121)과 부유슬러지토출배관(122)에 의해 배출되고 침강보조제는 침강보조제배출관(123)을 통해 배출되어지는 바, 상기 침강보조제배출관(123)을 통해 배출되는 침강보조제(세사,제올라이트,Fly ash)는 급속반응조(104)로 재투입되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 침강수로조(110)로 침강되는 침강슬러지와 급속침전조(106)으로 침전되는 응집슬러지는 도1에 도시된 바와 같이 반송펌프(111)에서 선택적으로 인출하여 유체수로조(101)로 반송되는 바, 최초, 상기유입부(101)를 통하여 유체수로조(101)로 유입되는 폐수에 응결된 침강슬러지를 재투입함으로써, 반응조내 고형물 농도를 고농도로 유지할 수 있게 되며, 이것은, 입자간의 충돌횟수를 그 만큼 증가시켜, 응집력,응결력을 강화시킬 수 있게 되는 것을 의미하며, 이에 따라, 반응조내에서 더욱 빠르게 플럭이 성장할 수 있게 하는 효과를 보일 수 있다.

상기한 바와 같이 최초 운전(1Cycle)에 의하여 플럭이 형성되어 침전슬러지가 발생하는 단계에서 다시 침전슬러지 중 침강보조제는 분리하여 재투입되고, 침강슬러지는 유체수로조(101)로 재투입되어 연속적으로 운전되는 본 고안에 의한 기술을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 유체유로조(102)는 반송펌프(111)에 의하여 반송되는 숙성반응 응결폐수 또는 응집침전슬러지와 유입되는 폐수를 혼화시키고 일시 저류하는 역할로서 상술한 바와 같이 유입 시 난류발생을 차단하여 안정된 유체흐름이 되도록 함으로서 혼화응집조(103)에서 응집효과가 좋도록 하여준다.

또한, 반송에 의하여 반응조내 고형물 농도를 고농도로 유지하여 입자간 충돌횟수 증가를 유도하고 응결핵 작용이 일어나도록 작용하며, 반송량을 조절함으로서 최적의 응집조건 조절 기능화가 이루어져 빠른 시간내에 플럭의 성장화가 이루어지도록 함으로서 반응시간이 적어질수 있도록 할수 있다.

그러나, 고농도의 폐수처리나 빈부하가 아닌 폐수에서는 수평형사이클론(109)의 침강보조제배출관(123)에서 연속적으로 재투입되는 침강보조제 및 일부 슬러지에에 의하여 상기와 같은 역할을 수행함으로서 반송시설을 배제할 수 도 있다.

한편, 상기 혼화응집조(103)에 유입된 폐수는 최적 응집조건을 위한 pH조정을 위해 중화제를 투입하고 응집을 위해 응집제를 주입하여 2단프로펠라형의 혼화응집교반기(112)에 의해 급속교반되어 플럭의 응집이 이루어지며, 응집된 폐수는 급속반응조(104)에 유입되어 보조응집제 주입과 수평형사이클론(109)에 의해 회수되어진 침강보조제(세사, 제올라이트, Fly ash등)를 연속적으로 주입하여 숙성반응응결조(105)에서 침강보조제의 응결핵 작용 및 보조응집제에 의하여 응결된 플럭에 부착되어 플럭의 침강성을 향상시킨다.

이때, 상기 수평형사이클론(109)에서 고액분리회수율은 1:9로 급속반응조(104)에 재투입되는 침강보조제와 함께 일부 슬러지가 침강보조제배출관(123)으로 유출됨으로서 응결폐수 또는 슬러지 반송과 같은 역할을 수행해 반송율이 적은 고농도폐수에서는 상술한 바와 같이 반송시설(반송펌프(111))을 제외할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 보조응집제 주입은 폐수성상 및 운전조건에 따라 후단시설인 숙성반응응결조(105)에 주입할수 있도록 하여 조건에 따라 선택적으로 운전하도록 함으로서 최상의 반응을 유도토록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 급속반응조(104)의 급속반응교반기(113)는 짧은시간에 침강보조제를 폐수에 혼화시킬수 있도록 작용하며, 급속히 혼화된 폐수는 숙성반응응결조(105)로 유입되어 숙성반응교반기(114)에 의해 완속교반하여 보조응집제와 침강보조제가 혼화응집된 미세 플럭을 숙성응결시켜 침강이 용이해지도록 빠른시간안에 플럭의 거대화를 이룬다.

한편, 상기한 바와 같이 숙성응결된 폐수는 플럭이 해체되지 않게 안정된 유체흐름을 갖도록 설계된 U자형의 침강수로조(110)를 통해 균일하게 급속침전조(106)로 유입되며, 침강수로조(110) 하부에는 숙성응결폐수를 반송할수 있도록 흡입배관을 설치하여 급속침전조(106)의 응집침전슬러지와 함께 반송펌프(111)에 의해 운전조건에 따라 선택적으로 반송할수 있도록 하며, 여기서, 응집침전슬러지의 반송율은 5∼20%가 설정하여 반송율 조작으로 최적의 응집조건 조절이 가능토록 한다.

그리고, 상기 급속침전조(106)내에 유체흐름판(116)은 유체의 흐름을 하향류로 하여 주며, 급속침전조(106) 상부에는 상향류식의 유체흐름을 갖는 물결무늬 침강경사판(117)을 설치하여 유효침전면적 증대효과를 얻을수 있으며, 하강흐름과 상승흐름의 최소화가 될 수 있는 구조로 이루어져 고속의 침강분리가 가능하여진다.

한편, 슬러지스크레이퍼(118)는 슬러지를 응집슬러지수집피트(107)로 연속적으로 수집하여 주며, 처리수는 침강경사판(117)위에 균등하게 설치된 침전조웨어(119)를 통하여 유출수로를 통하여 방류한다.

또한, 응집침전슬러지를 인발하기 위해 인발펌프(108)를 사용하여 응집침전슬러지를 수평형사이클론(109)으로 주입하며, 응집침전슬러지 중 슬러지와 침강보조제를 연속적으로 분리함으로서 침강보조제배출관(123)로 분리·회수된 침강보조제는 급속반응조(104)에 재투입 하고 분리되어진 슬러지는 슬러지토출배관(121) 및 부유슬러지토출배관(122)을 통하여 탈수시설로 이송된다.

여기서, 상기 수평형사이클론(109)은 통상 사용되어 오는 것으로서, 수평형사이클론(109)에 응집침전슬러지를 인발펌프(108)를 이용하여 고속으로 주입하면 선회류가 형성 원심력으로 변하여 침강보조제는 벽면을 타고 침강보조제배출관(123)으로 분리·회수되며, 비중이 적은 부유슬러지는 중심으로 모여 부유슬러지토출배관(123)으로 배출되며, 슬러지는 슬러지토출배관(122)으로 배출됨으로 최종처리된 응집침전슬러지중 침강보조제와 슬러지를 분리하여 연속적으로 침강보조제를 재이용할수 있게 하는 것이다.(도시하지 않음)

상기한 바와 같이 투입된 침강보조제를 회수하여 급속반응조에 재투입함으서 슬러지 발생량을 최소화시킬 수 있으며, 이에 따른, 슬러지처리비용과 운전경비를 절감할 수 있으며, 반송펌프에 의해 침강슬러지와 응집슬러지 중 적어도 어느 하나를 유체수로조(101)로 재투입함으로써, 입자간 유효충돌횟수의 증가,응결핵 역할,플럭표면부착으로 고액분리율의 조기와 및 처리율이 향상되고, 빈 부하를 제외한폐수의 성상에서는 반송을 하지 않아도 됨으로써, 소요부지 면적이 적어지며, 보조응집제 주입을 운전조건에 따라서 선택적으로 침강보조제 주입과 동시에 주입 또는 숙성반응응결조에 주입함으로서, 최적운전을 할 수 있어, 플럭의 거대 성장화를 향상시킬 수 있고, 반송시 응집침전슬러지 및 숙성응결된 폐수를 운전조건에 따라 선택적운전을 함으로서 최상의 처리효율을 유도할 수 있게 된다. 아울러, 'U'자형 침강수로조 구조에 의해 숙성플럭이 해체되지 않아 처리율이 향상되어 급속침전조에서 숙성플럭이 급격히 침전되도록 하여 유효침전면적이 증대되어 조의 면적을 최소화 할 수 있는 효과를 가지는 매우 훌륭한 고안이다.

Claims (1)

1. 유입부로 유입되는 폐수를 혼화시켜 일시 저류토록 하는 유체유로조로부터 혼화응집조로 폐수가 유입되면 중화제,응집제를 투입하여 응집시키고, 응집된 폐수에는 급속반응조에서 침강보조제를 투입하여 폐수를 응결시키며,응결된 미세플럭은 숙성반응응결조에서 플럭으로 숙성시키고 급속침전조에서 침강시켜, 응집슬러지수집피트에 침전된 응집침전슬러지를 인발펌프로 배출시키고, 고액분리된 처리수는 유출수로 배출하는 수처리용 반응응집급속침전 장치에 있어서,

   상기 인발펌프로 인발된 응집슬러지를 공급받아 비중이 큰 침강보조제를 응집슬러지로부터 분리,회수하여 급속반응조에 재투입시키는 수평형싸이클론과,

   상기 숙성반응응결조와 급속침전조사이에 상부개방형으로 형성되어 숙성반응응결조에서 교반에 따른 유속증가 및 난류발생을 방지하도록 된 침강수로조와,

   상기 침강수로조의 하부와 응집슬러지수집피트의 하부 중 적어도 어느 하나에 연결되어 숙성 응결된 플럭이 포함된 폐수와 응집침전된 슬러지를 유체유로조로 반송하는 반송펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 반응응집급속침전장치.