KR20040007969A - 다공성 관을 이용한 유수 분리 장치 및 이를 이용한 유수분리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유분 함유 폐수를 다공성 관이 장착된 유수 분리기에 층류로 유입시켜 유분 함유 폐수가 다공성 관 층을 통과하면서 유분은 서로 엉켜 입자가 크게 되어 유수 분리기의 상층으로 분리, 제거되고, 그 외 고형의 입자성 오염 물질은 유수 분리기에서 침전되어 하부에서 제거된다. 한편 유분이 제거된 처리수는 하부로 분리되어 유수 분리기로부터 배출되도록 할 수 있는 다공성관을 이용한 유분 함유 폐수 처리 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

Description

다공성 관을 이용한 유수 분리 장치 및 이를 이용한 유수 분리 방법{Oil separator employing bundle of perforated pipe and its oil separation method}

본 발명은 다공성 관을 이용한 유수 분리기 및 분리 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 항공, 화학 공장, 기계 공구 제작, 해양 유류 저장소, 금속 가공, 유류 생산, 석유화학, 플라스틱, 발전소, 각종 가공 공장, 제철소, 강우, 교통, 차량 세척, 수 처리 공장 등에서 발생하는 유류 함유 폐수를 다공성 관을 이용하여 효과적으로 유분을 폐수에서 분리하는 동시에 폐수 내 함유되어 있는 고형 입자의 오염 물질을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

각종 공정에서 사용하는 유분은 기계유, 절삭유, 윤활유, 연료유 등으로 사용되며 사용 후 세척수와 함께 폐수 처리 공정으로 유입된다. 통상 폐수와 함께 유입되는 유분은 폐수 중에 함유되어 있는 각종 오염 물질과 혼합하여 존재하거나 물에 에멀전 상태로 존재하기 때문에 폐수로부터 분리 제거하는 것이 용이하지 않다.

이러한 유류 함유 폐수의 처리성을 증가시키기 위하여 폐수에 철염의 응집제나 에멀젼을 파괴할 수 있는 계면 활성제를 가한다. 이와 같이 처리된 유분은 폐수로부터 분리, 제거되는 데 그 효율은 약 50 내지 60%에 달한다. 유분을 분리 제거시키기 위해서는 외부와 밀폐된 용기에 약품 처리된 유분 함유 폐수를 주입한 후 고압의 압축 공기를 주입하면 유분은 공기 방울에 흡수, 흡착되어 수면으로 부상한다. 이 때 표면 부상 스크레이퍼를 이용하여 수면에 부상된 유분을 수집, 제거한다.

그리고, 유분이 제거된 처리수는 다음 단계의 폐수 처리 공정을 거쳐 계속 처리된다. 그러나 유수 분리 과정에서 미처 제거되지 못한 유분은 폐수 내에 잔존하면서 후단의 폐수 처리 과정에 심각한 문제를 초래한다. 후단에서 이용되는 폐수처리 공정은 생물학적 처리 혹은 물리화학적 응집, 여과처리로 대별된다.

먼저 생물학적 처리 과정을 보면 생물 반응조에 유입된 유분은 기계식 폭기 혹은 산기식 폭기에 의한 공기 중 산소의 폐수 중으로의 용존을 감소시킨다. 그 결과 생물 반응조에 활동하는 미생물은 산소 부족으로 사멸하거나 벌킹 현상이 발생되어 폐수처리 효율은 현격히 감소하여 폐수의 처리수질은 최악의 상태가 된다. 한편 유분의 분리 과정에서 에멀젼의 파괴를 위하여 사용된 계면 활성제는 생물반응조의 미생물에 독성을 미쳐 미생물이 사멸하는 원인이 될 수 있다.

한편, 물리ㆍ화학적 응집 과정에서는 잔존 유분이 강하게 음 전하를 띠고 있어 응집제 소모량이 많으며, 그 결과 슬러지 발생량이 많아 슬러지 처리 비용이 많이 소요된다. 한편, 응집 효율도 감소하여 여전히 유분이 처리수 중에 잔존한다. 이와 같이 잔존 유분은 후단의 여과 공정에 유입되어 여재의 직접적인 폐쇄 원인이 될 수 있다. 결과적으로 여과기의 역세 주기는 단축되며 이와 동시에 여재의 마모 및 손실이 심각하다. 한편, 여과 효율도 감소하여 처리수의 수질도 악화된다.

강우 시 우류 유출수 중에는 높은 농도의 유분을 함유한 폐수가 발생된다. 즉, 갈수기에 지상에 부주의하게 유출된 유분은 강우 유출수에 흡수되어 강우 유출수와 함께 폐수 처리장에 유입된다. 유분 함유 강우 유출수는 기존 폐수처리 용량의 수배에 달하는 유량이므로 폐수 처리장에서 미처 처리하지 못하거나 처리하더라도 이미 전술한 바와 같이 폐수 처리장 내 각 폐수 처리 공정에 문제를 야기시켜 폐수 처리 수질은 현격하게 악화된다. 이와 같이 유분 함유 폐수가 폐수 처리 과정에 미치는 기술적인 문제는 결국 폐수 처리장의 시설 보수 및 유지 관리비를 증가시켜 경제적인 손실을 초래한다.

상기와 같이, 종래 방법들은 경제성이나 기술적인 측면에서 많은 문제점을 내포하고 있어 그 적용에 한계성을 갖고 있다.

본 발명자는 상기한 종래 방법의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 행하게 된 것으로서, 본 발명은 유분 함유 폐수를 처리하는 장치 및 방법에 있어 다공성관을 유수 분리 장치내에 설치하여 유분 함유 폐수가 다공성관을 통과하면서 유분이 서로 응결하면서 입자가 커져서 제거되어 제거 효율이 증가할 뿐만 아니라 유분 함유 폐수 중에 함유되어 있는 고형 오염물질을 유수 분리 장치 내에서 효과적으로 중력 침전에 의하여 제거시킬 수 있는 다공성관을 이용한 유분 함유 폐수의 처리 장치 및 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 유수 분리 장치의 개략도 이다.

도 2는 본 발명에 따른 처리 대상 폐수 내 고형 오염 물질, 유분 및 처리수의 분리 상태를 나타내는 개략도 이다.

도 3은 도 1에서 다공성 관의 다발의 사시도이다.

도 4는 본 발명을 제 2실시예를 나타낸 개략도 이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 --- 유입구2 --- 격막

3, 5, 10 --- 방해판,4,6, 8 --- 침전부

7 --- 다발9 --- 유분 제거기

11 --- 배출구21 --- 유분

22 ---- 고형 오염 물질41 --- 유입구

42 ---- 다발43 --- 유출구

본 발명의 다공성 관을 이용한 유수 분리 장치는 고형 오염 물질과 유분을 함유하는 폐수를 유입시키는 유입구; 유입된 상기 폐수를 장치 내에서 층류로 흐르도록 유도하게 되는 격막; 상기 격막을 통과한 상기 폐수에 함유되어 있는 고형 오염 물질을 하부로 침전시키기 위한 방해판; 상기 방해판을 통과한 폐수로부터 미제거된 고형 오염 물질을 추가로 분리하여 하부로 침전시키고 유분은 상부로 부상시켜서 분리하게 되는 다공성 관 다발; 상기 분리된 유분을 수집하여 외부로 제거하게 되는 유분 제거기; 및 고형 오염물질과 유분이 제거된 처리수를 외부로 배출하기 위한 배출구로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다공성 관을 이용한 유수 분리 방법은 고형 오염 물질과 유분을 함유하는 폐수를 층류로 흐르도록 한 다음 방해판과의 충돌에 의해서 고형 오염 물질을 하부로 침전시켜 제거한 후, 계속해서 다공성 관 다발을 통과하여 입자 크기가 증가한 고형 오염 물질은 중력에 의해 하부로 추가로 침전시켜 제거하고, 유분 입자는 응결에 의해 입자 크기를 조대하게 하여 상부로 부상시켜서 제거한 후 처리된 처리수는 외부로 배출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 유수 분리에 의하여 제거될 수 있는 유분 함유 폐수는 각종 공정에서 발생하는 유분을 10 내지 1000 mg/ℓ함유하고 있는 산업 폐수 등을 들 수 있으며, 이러한 유분 함유 폐수는 통상 50 내지 500 mg/ℓ의 고형 오염 물질도 포함하고 있다.

본 발명에서 유수 분리 장치에서 유수분리기로 이용되는 다공성 관은 폴리프로필렌 재질의 직경이 4 내지 8cm, 길이는 50cm 내지 5 m 범위의 속이 빈 관형으로 제작되어 있다. 그리고 직사각형의 홈이 관의 벽면 전체에 걸쳐 배열되어 있다. 직사각형 홈은 가로는 0.5 cm, 세로는 0.4cm로 제작되어 있다.

본 발명에서는 이와 같은 다공성 관이 다발로 유수 분리 장치 내에 위치하게 되며, 장치 내에 유입된 유분 함유 폐수는 이 다공성 관의 다발을 통과하면서 다공성 관에 배열된 직사각형 홈에 의하여 유분은 서로 응결하여 그 입자의 크기가 더 증가하며, 이와 동시에 고형 오염 입자는 자체 입자의 무게에 의하여 다공성 관 다발을 통하여 중력 침전하여 제거된다.

즉, 폐수에 미립자로 분산되어 존재하거나 비교적 큰 에멀젼 상태로 존재하던 유분은 응집제와 반응하여 일정한 크기의 플럭을 형성하여 다공성 관의 홈에 일단 체거름되어 포집되며, 포집된 플럭은 연속적인 플럭 포집에 의하여 그 크기가 더욱 증가하여 관의 홈에 더 이상 부착되어 있지 못하고 결국 다공성 관의 홈으로부터 탈리되어 중력 침강, 제거된다.

본 발명에 있어서, 유분 함유 폐수처리에 이용되는 다공성 관의 직경과 길이 그리고 다발을 이루는 다공성 관의 개수는 유분의 크기와 종류 그리고 에멀젼 상태에 근거하여 결정하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 유분 함유 폐수의 유분 농도 및 고형 성분 오염 물질의 성상 및 농도 등에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 예를 들면, 일일 약 3000톤의 유분 함유 폐수를 처리하는 경우, 시간당 125톤을 처리해야 한다. 즉 유수 분리 장치 용량은 적어도 125 m³이 되어야 한다. 만약 길이가 5 m, 폭이 2m, 높이가 1.25m인 유수 분리 장치라면 다공성 관 직경이 4cm, 길이가 2.5 m인 것을 사용한다면 다공성 관의 다발에 소요되는 다공성 관의 개수는 약 30개가 다발로 유수 분리장치 내에 설치될 수 있다. 즉 다공성 관의 다발이 차지하는 용적은 유수 분리 장치 용적의 약 1/2이 된다. 그러므로 다공성 다발은 유수 분리 장치의 중심부를 경계로 폐수 유입부로 부터 약 1/4 에 설치되어 다공성 다발이 차지하는 용적은 1/2이 되고 처리수 유출부의 용적은 1/4이 된다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면중 도 1은 본 발명에 따른 유수 분리 장치의 제 1실시예를 나타낸 것으로 유수 분리기내에서의 처리 대상 폐수의 흐름을 상세하게 나타낸 개략도이다. 본 발명에 따른 유수 분리 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다공성 관을 이용한 유수 분리 장치는 고형 오염 물질과 유분을 함유하는 폐수를 유입시키는 유입구(1), 유입된 상기 폐수를 장치 내에서 층류로 흐르도록 유도하게 되는 격막(2), 상기 격막을 통과한 상기 폐수에 함유되어 있는 고형 오염 물질을 하부로 침전시키기 위한 제 1 및 제 2방해판(3, 5), 상기 방해판(3, 5)을 통과한 폐수로부터 미제거된 고형 오염 물질을 추가로 분리하여 하부로 침전시키고 유분은 상부로 부상시켜서 분리하게 되는 다공성 관이 장착된 다발(7), 상기 분리된 유분을 수집하여 외부로 제거하게 되는 유분 제거기(9), 및 고형 오염물질과 유분이 제거된 처리수를 외부로 배출하기 위한 배출구(11)로 구성되어 있으며, 미설명 부호 4, 6, 8은 고형 오염 물질이 침전되는 침전부이고, 부호 10은 처리된 처리수의 흐름을 조절하는 방해판이다.

즉, 본 발명에 따르면, 고형 오염 물질과 유분을 함유하는 폐수가 유입구(1)를 통해서 유수 분리 장치 내부로 유입된다, 유입된 폐수는 격막(2)에 의해서 유수 분리 장치내에서 층류로 흐르도록 유도되며, 격막(2)을 통과한 폐수가 제 1방해판(3)과 충돌하여 폐수에 함유되어 있는 고형 오염 물질이 하부에 위치한 제 1침전부(4)에 침전된다.

이 과정에서도 침전되지 않은 고형 오염 물질은 제 2방해판(5)과 충돌하여 재차 분리되어 제 2침전부(6)로 침전된다. 유분을 함유한 폐수는 다공성 관이 장착된 다발(7)을 통과하게 되는데 이 과정에서 아직 제거되지 않은 폐수 중에 함유되어 있는 고형 미립자는 다공성 관을 통하여 그 입자 크기가 증가하면서 증대된 입자의 중력에 의하여 하부에 위치하는 제 3침전부(8)로 침전된다.

폐수 중에 함유되어 있는 유분은 다공성 다발(7)을 통과하면서 그 입자의 크기가 증대하면서 다공성 다발의 상부를 통하여 부상하여 유분 제거기(9)로 유입, 분리, 수집되어 처리 장치로부터 제거된다. 유분과 고형오염물질이 제거된 처리수는 방해판(10)을 통하여 우회하면서 처리수 배출구(11)로 방류된다.

첨부 도면 중 도 2는 처리 대상 폐수내의 고형 오염 물질, 유분 및 처리수의 분리상태를 나타낸 개략도로서, 유분 처리장에 유분 함유 폐수가 유입되어 폐수 중 유분(21)과 고형 오염 물질(22)이 제거되는 과정을 나타낸 것이다. 이와 같이 침전 제거된 고형 오염 물질(22)은 슬러지의 형태로 침전부(4, 6, 8)로부터 배출되어 제거된다.

첨부 도면 중 도 3은 도 1의 유수 분리 장치에서의 다공성 다발(7)을 사시도로서, 이 관은 직경이 4 내지 8cm, 길이는 50cm 내지 5 m 범위의 속이 빈 관형으로 제작되어 있다. 그리고 직사각형의 홈이 관의 벽을 통하여 관 전체에 배열되어 있다. 직사각형 홈은 가로는 0.5 cm, 세로는 0.4cm로 재질은 폴리프로필렌으로 제작되어 있다.

첨부 도면 중 도 4는 본 발명에 따른 유수 분리 장치의 제 2실시예의 개략도로서 유분 함유 폐수는 유수 분리 장치의 유입구(41)로 유입되어 전체 용적 중 약 1/2을 차지하는 다공성 다발(42)을 통과한다. 다공성 다발(42)을 통과하여 유분과 고형 오염 물질은 폐수로부터 분리되고 처리수는 유수 분리 장치의 유출구(43)를 통하여 배출된다.

인천 남동 공단 소재 금속 압연과정에서 발생되는 압연유 함유 발생 폐수에 대하여 기존 유분 함유 폐수 처리 방법인 가압 부상법과 본 발명의 장치에 대해 비교 실험을 수행하였다. 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

표 1

구분	원폐수	가압부상(종례예)	본 발명
노르말헥산추출물질(㎎/ℓ)	250	20	1
COD(㎎/ℓ)	280	25	2

실험 결과 기존 방법에 비해 유분 함유 성분의 제거 효과는 20배 이상 높으며 그 처리 수질도 매우 양호한 것으로 나타났다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다공성 관 다발이 장착된 유수 분리 장치를 이용하여 유분 함유 폐수를 처리함과 동시에 폐수 중에 함유되어 있는 고형 오염 물질을 동시에 처리할 수 있으며, 유분 함유 폐수 처리시 별도의 약품 적용 없이 사용할 수 있어 후단의 폐수 처리 단위 공정에 부하를 감소시키며, 본 발명에 사용되는 다공성 관도 반영구적으로 사용될 수 있어 매우 경제적으로 유분 함유 폐수를 처리하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 고형 오염 물질과 유분을 함유하는 폐수를 유입시키는 유입구(1); 유입된 상기 폐수를 장치 내에서 층류로 흐르도록 유도하게 되는 격막(2); 상기 격막을 통과한 상기 폐수에 함유되어 있는 고형 오염 물질을 하부로 침전시키기 위한 제 1 및 제 2방해판(3, 5); 상기 방해판(3, 5)을 통과한 폐수로부터 미제거된 고형 오염 물질을 추가로 분리하여 하부로 침전시키고 유분은 상부로 부상시켜서 분리하게 되는 다공성 관 다발(7); 상기 분리된 유분을 수집하여 외부로 제거하게 되는 유분 제거기(9); 및 고형 오염 물질과 유분이 제거된 처리수를 외부로 배출하기 위한 배출구(11)로 이루어진 것을 특징으로 하는 다공성 관이 장착된 유수 분리 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 처리수의 흐름을 조절하기 위한 제 3방해판(10)이 배출구(11) 앞쪽에 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다공성 관이 장착된 유수 분리 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 관은 폴리프로필렌 재질의 직경이 4 내지 8cm이고, 길이는 50cm 내지 5m의 범위의 속이 빈 관형인 것을 특징으로 하는 다공성 관이 장착된 유수 분리 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 다공성 관은 직사각형의 홈이 벽aus 전체에 걸쳐 배열되어 있으며, 이 홈은 가로 0.5cm, 세로 0.4cm인 것을 특징으로 하는 다공성 관이 장착된 유수 분리 장치.
5. 고형 오염 물질과 유분을 함유하는 폐수를 층류로 흐르도록 한 다음 방해판과의 충돌에 의해서 고형 오염 물질을 중력에 의해 하부로 침전시켜 제거한 후, 계속해서 다공성 관 다발을 통과하여 입자 크기가 증가한 고형 오염 물질은 중력에 의해 하부로 추가로 침전시켜 제거하고, 유분 입자는 상부로 부상시켜서 제거한 후 처리된 처리수는 외부로 배출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 관이 장착된 유수 분리 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 유분의 입자는 다공성 관의 직사각형의 홈에 의해서 유분끼리 응결시킴으로써 더욱 조대하게 하여서 폐수 중에서 부상되게하여 제거하는 것을 특징으로 하는 다공성 관이 장착된 유수 분리 방법.