KR200277039Y1

KR200277039Y1 - 중수도 시스템

Info

Publication number: KR200277039Y1
Application number: KR2020020007653U
Authority: KR
Inventors: 김재천
Original assignee: 주식회사 제이슨컨설턴트
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2002-05-30

Abstract

본 고안은 중수도 시스템에 관한 것으로서, 특히 활성탄 여과장치와 생물학적 전처리부인 응집반응조, 흡착식 여과조, 살균과 BOD(생물학적 산소요구량) 와 COD(화학적 산소요구량)를 제거하는 반응기를 일련되게 구성하여 목욕탕(또는 사우나시설),여관, 학교 등의 생활하수를 고도정화처리하여 생활용수로 사용시 인체에 유해한 오염물질이 완전제거할 수 있는 중수도 시스템에 관한 것이다.

이에 본 고안은 스크린(SCREEN)조, 응집반응조, 침전조, 완충수조, 백필터(BAG FILTER), 바이오 필터(BIO FILTER), 오존(OZEON)기, 활성탄 여과기(ACTIVATED CARBON FILTER), 한외여과조를 일련되게 구성한 중수도 시스템을 제공하는 것이다.

Description

중수도 시스템{WATER RESUING SYSTEM}

본 고안은 중수도 시스템에 관한 것으로서, 특히 활성탄 여과장치와 생물학적 전처리부인 응집반응조, 흡착식 여과조, 살균과 BOD 와 COD를 제거하는 반응기를 일련되게 구성하여 오염원수를 생활용수는 물론이고 음용수로도 할용할 수 있는중수도 시스템에 관한 것이다.

최근들어 급속한 산업화와 도시화로 인해 물 수요가 급속히 증가하고 있는 반면, 수자원 고갈과 일부지역의 극심한 수질오염 등으로 인한 용수부족 사태는 갈수롤 심화되고 있다. 또한, 수질오염에 대한 국민의식의 향상에 부응하여 정부는 배출허용기준을 단계적으로 강화함은 물론이고 일부 수계에 대해서는 수질총량규제를 시행하는 등 공공수역의 오염 부하량을 저감하기 위한 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 극심한 수질오염으로 인한 상수 정수비용의 증가는 수도세 인상의 원인이 되고 있으며, 이에 따라 정부는 쓰고 버린 물을 재사용하는 중수도의 보급을 위하여 세제지원, 수도세 감면 등의 혜택을 부여하고 있는 실정이다.

이와같이 수질개선과 더불어 수량확보에도 많은 노력과 투자가 이루어지고 있는 것에 즈음하여, 용수의 절감과 재이용을 극대화 할 수 있도록 한 본 고안의 중수도 시스템(WATER RECLAMATION AND RESUING SYSTEM)이 제인된 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과같다.

일반적인 중수도 시스템은 도 1과 2에 도시된 바와같이, 현재 상수도를 통하여 공급되고 있는 여러 용도의 용수 중에서, 음용수와 같은 정도의 높은 청정도를 필요로 하지 않는 청소, 조경, 화장실의 대/소변기 등의 용수에 대하여 쓰고 버린 물을 시스템자체에서 정화하여 재이용하는 시스템으로서, 이와같은 중수도 시스템은 음용이 불가능한 수세식 화장실용수, 냉각용수, 청소용수, 소방용수, 조경용수 및 세차용수 등과 같이 높은 청정도를 필요로 하지 않는 용수가 양적인 면에서는 전체 수돗물의 상당부분을 차지하고 있는 현재의 물소비 형태에 근거를 두고 있다고 할 수 있다.

이와같은 목적을 갖는 일반적인 중수도 시스템은 도 2에 도시된 바와같이 모래등의 이물질을 침전시켜 제거하는 침사조(1)와, 상기 침사조(1)의 유출수에 함유된 중/대형 협잡물을 스크리닝하여 제거하는 스크린조(2), 상기 스크린조(2)를 통과한 오수의 효과적이 생물학적 처리를 위해 오염물 부하변동을 완화하고, 과도한 원수 발생시에도 처리되는 오수량을 일정하게 유지시키기 위해 오수를 저류시키는 유량조정조(3), 상기 유량조정조(3)에서 유출되는 오수의 오염물울 미생물에 의한 산화/분해작용을 이용하여 제거하는 폭기조(4), 상기 폭기조(4)에서 유출되는 처리수의 유기물이 분해되면서 증식된 미생물군인 오니를 침강시켜 깨끗해진 상등수는 다음 고정으로 이송하고, 하부에 침전된 오니는 생물학적 처리의 활성을 위하여 상기 폭기조(4)로 반소하며, 그 나머지는 분리, 농축 및 탈수하여 처분하게 되는 침전조(5), 침전조(5)에서 분리되는 처리수를 다음공정인 여과공정의 수행을 위해 수집하는 완충수조(6), 완충수조(6)를 통과한처리수의 부유물질을 여과하여 제거하는 여과조(7), 여과조(7)를 통과함으로써 여과된 물의 미분해 유기물, 색도, 냄새 등을 흡착시켜 제겨하는 활성탄 흡착조(8), 활성탄 흡착조에서 미분해 유기물, 색도, 냄새 등이 제거된 물중 상기 여과조(7)와 활성탄 흡착조(8)의 역세정을 위해 일정량을 저장하는 역세수조(9) 및 역세수조(9)에서 오버-플로우(OVERFLOW)된 처리수를염소화합물로 소독하여 유해세균, 대장균군 등의 유해균을 멸균하는 소독조(10)로 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과같다.

상기 유량조정조(3)에는 저류된 오수를 후처리공정으로 이송하기 위한 펌프가 설치됨과 아울러 부유물질의 침전 및 오수의 부패방지를 위해 폭기가 실시되는데, 폭기시 송기량은 통상 상기유량조정조(3)의 용량 1M³당1M³공기/시간 정도이다.

또한, 상기 폭기조(4)에서는 폭기에 의해 미생물과 오염물이 지속적으로 혼합되는 동시에 미생물 증식에 필용한 산소가 공급되는데, 수중의 유기 오염물은 미생물의 산화, 흡착, 동화 등의 작용에 의해 분해되어 일부는 에너지로 소모되고 나머지 일부는 미생물의 자기증식에 이용된다. 이와같은 촉기조(4)의 처리효율은 유기물의 부하량, 폭기시간, 공기량 등의 설계조작 조건과 수온, pH 등 생육환경상의 조건에 의해 영향을 받게된다. 폭기조(4) 내에는 오염물과 미생물이 혼탁하게 혼합된 활성오니(ACTIVATED SLUDGE)가 배양되는데, 활성오니가 양호한 상태로 배양될 경우, 미생물이 유기물을 분해시켜 미립 분자화하면서 산화력과 침강분리성이 뛰어난 플록(FLOC)을 형성시키게 된다.

여과조(7)에서는 여과재를 이용하여 부유물을 걸러주게 되며, 압력 또는 시간에 따라 주기적(1일 1회~2회)으로 역세정이 실시된다. 이때, 역세정은 여과된 처리수를 이용하며, 역세정에 의해 세척된 여과재는 다시 여과기능을 수행하게된다.

활성탄 흡착조(8)는 다공성 세공을 가지고 있어서 특유의 흡착기능을 지니는 활성탄(ACTIVATED CARBON)을이용하여 수중의 미분해 유기물, 색도, 냄새 등을 흡착시켜 제거한다. 활성탄 흡착조(8)도 여과조(7)와 마찬가지로 역세정이 실시되는데, 이것은 물 흐름상의 기능회복을 위한 것으로, 상기 여과조(7)와는 다른의미를 가진다. 즉, 여과조(7)가 역세정에 의한 세척을 통하여 반영구적으로 사용되는 반면, 활성탄은 역세정을 실시한다 하더라도 흡착의 역가가 점점 떨어지기 때문에 주기적(6개월~1년)으로 교체하여야 한다.

이상과 같은 중수도 시스템은 한번 사용한 물을 어떠한 형태로든 여러번 반복하여 재사용할 수 있도록 함으로써, 공단, 공장 등의 시설확장시, 필요한 용수를 확보하기 위해 원거리 수원에서부터 새로운 수도관을 매설하는 경우 소요된 시설비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 용수 수요량을 감소시키는 효과를 가져올 수 있으며, 배출되는 하수량을 감소시켜 오염물질에 의한 환경오염도 줄일 수 있게된다.

상기와같은 중수도 시스템을 설치하여 필요로 하는 상수의 수요량을 줄일 수 있게 되면, 물을 많이 사용하는 대형 건축물과 대단위 시설물이 증가하면서 발생되는 용수 공급량의 한계를 극복할 수 있게됨은 물론, 그 잉여 이익을 깨끗한 수돗물 생산을 위한 시설투자 비용에 투입할 수 있게 됨과 아울러, 갈수시의 물부족 상황에 효과적으로 대처할 수 있게된다.

그러나 상기와같이 구성된 종래의 중수도 시스템은 생물학적 처리 후에 여과 또는 흡착 등을 수행하는 방식으로서, 주처리 공정인 생물학적 처리부의 처리상태에 따라 처리 수질이 달라지게 되므로, 안정적인 처리수질을 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 클로이드성 물질이 잘 제거되지 않게 되어 미제거된 부유물 및 콜로이드성 물질들이 활성탄 흡착조의 흡착공정을 방해하게 됨으로써 활성탄의 역가가 급격히 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

다시 말해서, 하수처리된 원수에 포함된 세제성분이나 중금속 용해도가 낮은유기물질 및 공업용 기름등의 처리가 미비한 문제점이 있었다.

오염된 원수에 포함된 BOD의 량을 원수에 있는 미생물의 증식에 의한 방법으로 제거하고, 이후 증식된 미생물을 플록화하여 제거하나 미량의 미생물을 염소화합물을 사용하여 살균방식으로 제거하였다.

그러나 이와같이 미생물을 제거하는 방식을 플록의 형성을 증대하여 작업량을 증가시키며, 염소화합물에 의한 소독후 방류시 방류량에 함유되는 잔류염소량의 법적 규제치를 지키기 위하여 많은 주의가 필요로함은 물론이고 잔류염소량의 과다로 인체에 해를 끼치게되는 점과 이와같은 잔류염소량이 수질을 오염시키는 요인이되는 문제점이 있었다.

그 밖에 기출원된 중수도 처리시스템의 특허 및 실용 등도 상기 한 여러가지 문제점을 완전하게 해결한 것이 없었다.

이에 본 고안은 이와같은 종래의 문제점을 완전히 해결하므로서, 오염된 원수를 생물학적이나 화학적으로 완전처리하는 중수도 시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 스크린(SCREEN)조, 응집반응조, 침전조, 완충수조, 백필터(BAG FILTER), 바이오 필터(BIO FILTER),오존(OZEON)기, 활성탄 여과기(ACTIVATED CARBON FILTER), 한외여과조를 일련되게 구성한 중수도 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 오수 및 중수처리시설 계통도.

도 2는 일반적인 중수 처리시스템 구성도.

도 3은 본 고안의 구성도.

***** 도면의 중요부분에 대한 상세한 설명 *****

10 : 스크린조(SCREEN) 20 : 응집 반응조

30 : 침전조 40 : 완충수조

50 : 백필터(BAG FILTER) 60 : 바이오 필터(BIO FILTER)

70 : 오존(OZEON)기

80 : 활성탄 여과기(ACTIVATED CARBON FILTER)

90 : 한외여과기

이하, 본 고안의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 3는 본 고안인 중수도 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.

본 고안은 도 3에 도시한 바와같이 스크린(SCREEN)조(10), 응집반응조(20), 침전조(30), 완충수조(40), 백필터(BAG FILTER)(50), 바이오 필터(BIO FILTER)(60), 오존(OZEON)기(70), 활성탄 여과기(ACTIVATED CARBON FILTER)(80), 한외여과조(90)를 일련되게 구성한 것으로서, 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

오염원수에 함유된 큰 협작물과 모래를 제거하는 스크린조(10)와, 상기 스크린조(10)를 통과한 오수 중에 침전되지 않는 미세한 입자를 전기적으로 중화하여 각각의 미세입자를 서로 결합하여 크게 만들어 쉽게 분리하기 위하여 응집제를 첨가하여 크로 무거운 플록을 만드는 응집반응조(20), 상기 응집반응조(20)에서 유출된 오수 중에 응집된 플록을 신속하게 침강 분리하는 침전조(30), 상기 침전조(30)에서 분리된 처리수를 다음 공정인 여과 고정을 수행하기 위해 집수하는 완충수조(16)와, 상기 완충수조(16)의 유출수에 포함된 미세고형물 및 탁도성분을 100μm까지 제거하는 백필터(50)와, 상기 백필터(50)의 유출수에서 포함된 공업용 기름유 및 중금속 용해도가 낮은 유기물질과 세제등 흡착처리 하도록 다수의 현모암 알갱이가 충진된 바이오필터(60)와, 상기 바이오필터(60)를 통과한 처리수의 살균 및 냄새를 제거하며 유기물을 산화/분리시키고 BOD 와 COD를 제거하는 오존기(70)와, 상기 오존기(70)에서 오존처리된 물의 조직합성물질과 오존반응생성을 제거하고 물에 잔제한 냄새 및 유기물을 제거하는 활성탄 여과장치(80)와, 상기활성탄 여과장치(80)를 통과한 유출수 중에 있는 0.1μm까지의 고분자물질 및 콜로이드상의 물질을 제거하는 한외여과조(90)로 구성된 것으로서, 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 스크린조(10)는 후공저의 배관 및 펌프등의 기계장치를 보호하는 전처리공정으로서 오염원수라인을 따라 유입된 오염원수에 함유된 협잡물을 용이하게 제거하기 위하여 기계구동식 찌꺼기 제거장치(11)가 상비되어 있다.

그리고 상기 찌꺼기 제거장치(11)에서 수거된 협잡물을 위생적으로 수거하기 위하여 수집바구니를 상비한다.

또한, 상기 응집 반응조(20)은 수중에 침전되지 않는 미세한 입자를 전기적(P)중화하여 개개의 미세한 입자를 서로 결합하여 크게 만들어 쉽게분리하기 위해 응집제를 첨가하여 크고 무거운 플록을 생성한다.

이때, 상기 응집제로는 알륨(ALUM) 및 보조응집제인 폴리머(POLYMER)를사용하며, 오니수의 폐하를 약알카리(pH9)로 하여 플록 반응속도가 양호하도록 가성소다(NaOH) 등을 사용한다.

그리고 일단에 프로펠러가 달린 모터(M1,M2,M3)를 사용하여 오니수와 응집제를 교반하는데, 초기 미세한 플록은 접촉 횟수가 많을수록 신속하게 진행되며 플록을 생성시키기 위해서는 플록이 부서지지 않도록 완만한 교반을 한다. 즉 초기 교반은 빠르게 하고 응집이 진행됨에 따라 플록이 파괴하지 않도록 교반속도를 완만하게 한다.

또한, 상기 침전조(30)는 응집된 플록이 하부로 침강되어 형성된 슬러지를하부에서 오염원수 배관라인(12)로 연계된 드레인 배관라인(31)를 통하여 스크린조(10)로 투입하여 찌꺼기 제거장치(11)로 걸러낸다.

또한, 상기 완충수조(40)는 유입되는 오염원수의유입량에 따라 침전조(30)와 다음단계인 백필터(50)를 상호 조절할 수 있도록 유입되는 오수를 집수시킨다.

또한, 상기 백필터(50)는 상기 침전조(40)에서 처리된 상등수 중에 미세 고형물 및 탁도성분을 100μm까지 제거하여 다음단계인 바이오필터(60)의 부하를 줄인다.

그리고 상기 백필터(50)를 통과하는 오수는 일정한 유속과 그에 따른 압력이 필요하므로 완충수조(40)에서 유출되는 오수는 펌프(P)에 의하여 백필터(50)로 유입된다.

또한, 상기 바이오필터(60)는 다수의 현무암 입자를 충진한 것으로 오수중에 유화된 기름, 구리스, 중금속 용해도가 낮은 유기물질, 세제등을 흡착처리 하여, 다음단계인 활성탄 여과장치(80)의 부하를 줄인다.

상기 현무암은 중금속을 흡착분해작용, 항균, 방충효과, 흡착, 탈취력, 풍부한 산소함유량, 원적외선 방사작용 및 음이온 방출효과가 매우 우수한 물질로서 흔히 사수(死水)라 하는 오염수를 인체에 무해하거나 유용한 활수(活水)로 환수하는 능력이 탁월한다.

또한, 상기 오존기(70)는 바이오필터(60)의 유출수에 오존을 투입하여 유출수의 살균 및 불쾌한 냄새와 맛을 제거하며 유기물을 산화/분리시키며, 유출수내의 BOD 및 COD를 제거하여 미생물의 증식은 물론이고 멸균처리를 한다.

그리고 바이오필터(60)와 다음공정이 활성탄 필터(80) 사이에 라인믹서(LINE MIXER)(75)를 설치하여 상기 바이오필터(60)의 유출수와 오존기(70)의 오존의 혼합이 원활이 이루어지도 한다.

또한, 상기 활성탄 여과장치(80)는 오존처리된 바이오필터(60)의 유출수의 조직합성물질과 오존방응생성을 제거하기 위하여 활성탄필터(ACTIVATED CARBON FILTER)를 설치하여 상기 바이오필터(60)의 유출수 속에 남아 있는 냄새, 유기물, 염소(Cㅣ₂)화합물를 흡착한다.

또한, 상기 한외여과부(90)는 한외여과막에 10~100PSI 정도의 압력을 가하면 물과 이온류나 저분자의 물질은 막의 미세한 구멍을 통과하나 고분자 물질이나 콜로이드 상의 물질을 막에서 걸러지게된다.

이와같이 정화처리된 생활하수는 생활용수(100)로 재생되어 화장실용수,세착용수, 정원용수 등으로 사용된다.

그리고 본고안으로 처리된 생활용수(100)는 식기세척용수 및 음용수로도 이용이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 고안은 생활하수에 포함된 오염물질(세제류, 공업용 기름류등) 및 유해 미생물을 완전히 정화하므로서, 화장실용수 및 청소용수, 조경용수로 사용함은 물론이고 더 나아가서는 식기세척용수와 음용수로도 이용이 가능하여 획기적으로 상수도를 절약할 수 있다.

Claims

오염원수에 함유된 큰 협작물과 모래를 제거하는 스크린조(10)와,

상기 스크린조(10)를 통과한 오수 중에 침전되지 않는 미세한 입자를 전기적으로 중화하여 각각의 미세입자를 서로 결합하여 크게 만들어 쉽게 분리하기 위하여 응집제를 첨가하여 크로 무거운 플록을 만드는 응집반응조(20)와,

상기 응집반응조(20)에서 유출된 오수 중에 응집된 플록을 신속하게 침강 분리하는 침전조(30)와,

상기 침전조(30)에서 분리된 처리수를 다음 공정인 여과 과정을 수행하기 위해 집수하는 완충수조(16)와,

상기 완충수조(16)의 유출수에 포함된 미세고형물 및 탁도성분을 100μm까지 제거하는 백필터(50)와,

상기 백필터(50)의 유출수에서 포함된 공업용 기름유 및 중금속 용해도가 낮은 유기물질과 세제등 흡착처리 하도록 다수의 현모암 알갱이가 충진된 바이오필터(60)와,

상기 바이오필터(60)를 통과한 처리수의 살균 및 냄새를 제거하며 유기물을 산화/분리시키고 BOD 와 COD를 제거하는 오존기(70)와,

상기 오존기(70)에서 오존처리된 물의 조직합성물질과 오존반응생성을 제거하고 물에 잔제한 냄새 및 유기물을 제거하는 활성탄 여과장치(80)와,

상기 활성탄 여과장치(80)를 통과한 유출수 중에 있는 0.1μm까지의 고분자물질 및 콜로이드상의 물질을 제거하는 한외여과조(90)로 구성된 것을 특징으로 하는 중수도 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 스크린조(10)는 오염원수라인(12)을 따라 유입된 오염원수에 함유된 협잡물을 용이하게 제거하기 위하여 기계구동식 찌꺼기 제거장치(11)가 구비된 것을 특징으로하는 중수도 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 침전조(30)는 응집된 플록이 하부로 침강되어 형성된 슬러지를 하부에서 오염원수 배관라인(12)로 연계된 드레인 배관라인(31)를 통하여 스크린조(10)로 투입되는 것을 특징으로하는 중수도 시스템.