KR20040045206A - 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치 및 방법 - Google Patents

융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고농도 난분해성 폐수를 물리적 처리 및 화학적 처리를 이용하여 정화시키되, 화학약품에 의해 일정 시간동안 지속적으로 중화상태를 유지하면서 폭기작용 및 중화처리 반응조, 즉 주 반응조, 융기형 배관 반응조 및 보조 반응조를 순환관으로 상호 연결되어 순환펌프의 작동에 의해 폐수가 순환될 수 있도록 하되, 상기 융기형 배관 반응조의 배관 내벽에 조밀하게 돌출된 융기를 형성하여 폐수와 강한 충돌로 인한 희석현상과 와류작용에 의해 가수분해 반응을 촉진할 수 있도록 함으로써, 폐수 내에 잔존하는 오염물질을 완전하게 분해하도록 하는 것이다.

Description

융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치 및 방법{The method and wastewater disposal plant of high concentration using protuberance type-pipe reactor}
본 발명은 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생활하수, 축산폐수, 유기성 공업폐수 등의 각종 고농도 난분해성 오·폐수(이하 '폐수 등'이라 한다)를 물리력과 화학력을 이용하여 정화시키는데, 강한 폭기작용과 각 정화 단계별로 투입되는 산화제, 염기제, 응집제에 의해 반응되는 화학에너지를 이용하여 폐수 등에 콜로이드화 상태로 존재하는 각종 오염물질에 가수 분해반응을 통한 강제적인 조직 재편성을 일으켜 고액분리나 탈기가 일어나기 용이한 상태로 변화시키되, 주 반응조와 보조 반응조 사이에 형성된 융기형 배관 반응조의 내벽 융기와의 충돌에 의한 희석현상 및 와류작용에 의해가수분해 반응을 더욱 촉진시켜 폐수를 정화하도록 한 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치 및 방법에 관한 것이다.
인류의 고도문명을 실현하려는 욕구는 시대를 거듭하면서 많은 시행착오와 발전을 거쳐 현재에까지 이르게 되어 과거에 비해 각 분야에서 급속도로 발전하여 시간과 공간의 제약을 극복할 수 있게 되고, 생활수준도 많이 윤택해져 지금과 같은 고도문명을 이루어내어 인류의 발전에 많은 공헌을 한 장점은 있지만, 환경과의 조화를 외면한 채 극대화된 이익을 위해 무분별하게 자연을 개발한 결과, 지금은 심각하게 자연환경이 오염되고 있어 인류의 생존을 위협하고 있는 실정이다.
이러한 환경오염은 어느 특정 지역이나 국가에 의해 해결해야 할 문제가 아니기 때문에 전 세계적으로 이에 대한 공동대응이 시급하여 뒤늦게나마 지금은 거의 모든 지역과 국가가 상호 연대하여 환경보존을 위한 노력을 하고 있는데, 특히 수질오염의 경우 동·식물의 생존에 있어 막대한 피해를 주어 생태계를 위협할 뿐만 아니라 인류의 건강을 위협하고 있다.
상기와 같은 수질오염을 방지하기 위한 직접적인 방법으로는 각 산업체에서 배출되는 유해 폐수의 효과적인 처리 후 배출을 하도록 하고, 각 일반 가정에서 배출되는 오수 및 하수를 처리한 후 배출을 하여야 하는데, 건설부지의 선정, 재정문제, 운영비 조달 및 전문인력의 부족 등의 이유로 인해 폐수 및 하수처리장이 제대로 구비되지 않은 채, 배출되어 하천 및 지하수를 오염시키고 있는데, 이러한 오수 및 폐수 등은 종류와 오염농도가 다양하고 심각하게 증가하는 추세이며, 최근에는 환경 호르몬 등과 같이 인체 유해물질의 함유로 인해 국민들의 건강을 심각하게 위협하고 있다.
각 산업체나 일반 가정 등지에서 배출되는 폐수나 하수를 처리하는 방법으로 종래에는 활성오니공정과 접촉산화공정이 있는데, 상기 활성오니공정은 폐수에 혼합된 흙, 모래, 각종 찌꺼기 등과 같은 잔존물을 침사지에서 분리한 후, 하나의 반응기에서 잔존물을 분리한 폐수에 공기를 불어 넣어 미생물을 성장시켜 유기물을 덩어리로 만들고, 유기물 덩어리를 가라 않혀 상부의 소정의 위치에 물을 방류할 수 있도록 하고, 상기 접촉산화공정은 접촉조에 접촉재를 충진시켜 여상을 형성하고, 포기조의 교반에 의해 충분히 용존산소를 공급하여 접촉재에 부착된 생물막과 폐수를 반복 접촉하여 정화하도록 한다.
상기의 공정들은 2차 처리시설로서 주로 유기물만 제거하는 공정인데다 상기 활성오니공정은 전문적이면서도 집중적인 관리가 요구되며, 대규모 시설에서의 경제적인 운용이 가능하고, 유입수의 부하변동이 불안정하며, 슬러지가 다량 발생하는 등 유지관리비가 높아 경제적인 부담이 크다는 문제점이 있으며, 상기 접촉산화공정은 특성상 미생물이 호기 및 혐기간으로 자유롭게 이동이 어렵기 때문에 인의 제거율이 떨어진다는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래의 공정들로 인한 문제점을 해결하기 위해 다양한 방식의 폐수 처리공정이 연구 및 개발되어 지고 있는데, 폐수 등이 반응조를 통해 정화 처리되는 경우 폐수의 BOD(Biochemical Oxygen Demand), COD(Chemical Oxygen Demand), 총인 등의 오염물질에 대한 농도저하의 효과는 볼 수 있지만, 암모니아성 질소, 질산성 질소 등의 총질소에 대한 농도저하의 효과는 미비하여 폐수 등이 완전하게 정화 처리되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 폐수 등이 주 반응조, 융기형 배관 반응조 및 보조 반응조로 순환되게 이루어진 중화처리 반응조를 통해 강한 폭기작용과 융기형 배관 반응조의 배관 내벽에 돌출된 융기와의 충돌에 의한 희석현상과 와류작용에 의해 폐수 등에 존재하는 난분해성 오염물질의 탈기현상이 급속하게 진행될 수 있도록 하며, 중화반응 시간을 연장하여 콜로이드상의 입자들의 상호 응집을 극대화하여 고액분리가 용이하도록 하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 폐수를 집수하는 원수 집수조; 응집작용을 통해 고액분리하는 거름체; 폭기 및 교반에 의한 물리적 처리와 산화제, 염기제, 응집제에 의한 화학적 처리를 통한 가수분해 반응과 탈기작용에 의해 정화 처리되는 중화처리 반응조;로 이루어지는 폐수처리장치에 있어서, 상기 중화처리 반응조는 주 반응조, 융기형 배관 반응조 및 보조 반응조로 이루어지며, 각 반응조는 순환관으로 상호 연결되어 순환관에 설치된 순환펌프의 작동에 의해 폐수가 고속 고압으로 펌핑되어 순환될 수 있도록 하되, 상기 융기형 배관 반응조의 배관 내벽에 조밀하게 돌출된 융기를 형성하여 폐수와 강한 충돌로 인한 희석현상과 와류작용에 의해 가수분해 반응이 발생되게 하며, 상기 배관을 굴곡지게 연장하여 폐수의 경유시간을 일정시간 유지되도록 하는 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치를 구현하고자 한 것이다.
또한 본 발명은 원수 집수조와 거름체를 통해 이송된 폐수를 1차 중화처리 반응조의 주 반응조에 집수한 후, 폐수의 성질에 따라 약품투입구를 통해 염기제 또는 산화제를 총량의 1∼3중량%으로 투입하고, 블로워를 통해 외부의 공기를 유입하여 폐수에 폭기작용을 발생시키는 제1단계; 순환펌프의 작동으로 주 반응조의 폐수가 순환관을 통해 융기형 배관 반응조를 경유하여 보조 반응조로 이송된 후, 주 반응조로 재이송되게 순환시키는 제2단계; 상기 주 반응조에 재이송된 폐수의 성질에 따라 염기제 또는 산화제를 총량의 1∼3중량%으로 투입하여 pH6∼7의 상태로 3∼5시간을 반응시켜 잔여 오염물질의 상호 응집을 극대화하도록 1차적인 중화반응을 수행한 후, 2차 중화처리 반응조로 이송하는 제3단계; 상기 2차 중화처리 반응조는 중성화된 상태의 폐수에 약품투입구를 통해 염기제를 투여한 후, 폭기작용과 반응조의 순환처리에 의해 암모니아성 질소 등을 분해하는 제4단계; 약품투입구를 통해 산화제를 총량의 0.5∼2중량%으로 투여한 후, 폭기작용과 반응조의 순환처리에 의해 잔여 오염물질을 분해하는 제5단계; 약품투입구를 통해 염기제를 총량의 0.5∼2중량%으로 투여하여 중성상태로 유지하면서 폭기작용과 반응조의 순환처리에 의한 2차적인 중화반응을 일정 시간동안 수행한 후, 거름체에 의한 고액분리를 통해 환경기준치 이하 수준으로 배출하는 제6단계;로 이루어지는 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리방법을 구현하고자 한 것이다.
도1은 본 발명에 적용되는 폐수처리장치의 전체 구성도
도2는 본 발명에 적용되는 중화처리 반응조의 개략 구성도
도3은 본 발명에 적용되는 주 반응조의 개략 단면도
도4는 본 발명에 적용되는 융기형 배관 반응조의 개략도
도5는 본 발명에 적용되는 보조 반응조의 개략 단면도
도6은 본 발명에 적용되는 폐수처리장치의 정화 처리과정을 도시한 흐름도
*도면의 주요부분에 대한 부호설명*
1. 순환펌프2. 순환관
10. 원수 집수조11. 1차 거름체
20. 1차 중화처리 반응조21. 2차 거름체
30. 2차 중화처리 반응조31. 3차 거름체
40. 주 반응조41. 원수 유입관
42. 블로워43. 약품투입구
44. 분사노즐45. 송풍기
46. 환풍기47. 순환배출구
48. 순환유입구49. 원수 배출관
50. 융기형 배관 반응조51. 배관
52. 격벽53. 융기
54ab. 순환유입구55ab. 순환배출구
60. 보조 반응조61. 모터
62. 임펠러63. 송풍기
64. 환풍기65. 순환유입구
66. 순환배출구
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 적용되는 융기형 배관 반응조(50)를 이용한 고농도 폐수처리장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 적용되는 폐수처리장치의 전체 구성도이고, 도2는 본 발명에 적용되는 중화처리 반응조(20,30)의 개략 구성도이고, 도3은 본 발명에 적용되는 주 반응조(40)의 개략 단면도이고, 도4는 본 발명에 적용되는 융기형 배관 반응조(50)의 개략도이고, 도5는 본 발명에 적용되는 보조 반응조(60)의 개략 단면도이고, 도6은 본 발명에 적용되는 폐수처리장치의 정화 처리과정을 도시한 흐름도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 폐수를 집수하는 원수 집수조(10)와 응집작용을 통해 고액분리하는 1·2·3차 거름체(11,21,31)와 상기 원수 집수조(10)와 1차 거름체(11)를 통해 이물질 등이 걸러진 폐수 등이 주반응조(40), 융기형 배관 반응조(50) 및 보조 반응조(60)로 펌핑되어 순환 처리되게 하되, 상기 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽에 돌출된 융기(53)에 의해 가수분해 반응을 촉진할 수 있도록 하는 중화처리 반응조(20,30)로 이루어진다.
상기 원수 집수조(10)는 폐수의 정화 처리를 위해 폐수를 한 곳으로 집수되게 한 것으로, 물리적·화학적 처리공정에 있어 물과 산화제 및 물과 염기제에 의한 화학흡착, 분해, 탈기, 응집석출이 중요한데, 특히 물입자의 구조상 안정화가 이루어져 있지 않아 물과 거품의 중간상태의 입자형태로 이루어진 경우에 산화제를 투입하게 되면, 폐수는 모두 거품으로 변하게 되어 화학적 효과가 저하되기 때문에 폐수의 물분자 성상의 안정성을 확보해야 하며, 이를 위해 상기 원수 집수조(10) 내에 임펠러나 블로워 등을 설치하여 공기를 주입 또는 접촉시켜 폐수와 산소의 접촉을 통한 물분자 성상의 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
상기 1·2·3차 거름체(11,21,31)는 폐수 내에 존재하는 비교적 입자가 큰 각종 부유물질과 분순물을 걸러주며, 물리적 처리 및 화학적 처리를 통한 응집작용으로 고체화된 슬러지를 걸러주도록 하는 장치로서, 사용용도에 따라 스크린이나 필터 프레스를 사용하여 각종 부유물질과 불순물을 걸러줄 수 있도록 한다.
상기 중화처리 반응조(20,30)는 주 반응조(40), 융기형 배관 반응조(50) 및 보조 반응조(60)로 이루어져 순환펌프(1)에 의해 주 반응조(40)에서 보조 반응조(60) 또는 보조 반응조(60)에서 주 반응조(40)로 순환될 때 상기 주 반응조(40)와 보조 반응조(60) 사이에 구성된 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽에 돌출된 융기(53)와 폐수 등의 강한 충돌이 발생하여 가수분해 반응을 촉진하면서 일정 시간동안 중화된 상태를 유지할 수 있도록 하여 콜로이드상 입자들의 상호 응집을 극대화할 수 있도록 한다.
상기 주 반응조(40)는 원수 집수조(10) 및 전단계의 중화처리 반응조에서 펌핑되어 이송된 폐수 등이 유입되는 원수 유입관(41) 및 중화처리 반응이 완료된 폐수를 다음 단계의 중화처리 반응조로 이송하거나 외부로 배출하기 위한 원수 배출관(49)을 형성하고, 상기 반응조(40) 하부에 블로워(42)를 설치하여 외부의 공기를 주 반응조(40) 내부에 저장되어 있는 폐수에 공급하기 위해 분사노즐(44)을 형성하며, 상기 블로워(42)에는 약품투입구(43)를 형성하여 분사노즐(44)을 통해 공기 뿐만 아니라 산화제, 염기제, 응집제 등과 같은 약품이 동시에 공급되어 폐수 내에서 화학반응이 원활하게 이루어지게 한다.
상기 주 반응조(40)의 상부 소정의 위치에 송풍기(45)와 환풍기(46)를 설치하여 폭기작용 및 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽의 융기(53)에 의한 충돌과정에서 폐수와 약품간의 가수분해 반응에서 발생되는 가스가 대기 중으로 신속하게 배기될 수 있게 하며, 상기 주 반응조(40)의 상부와 하부에는 순환유입구(48) 및 순환배출구(47)를 형성하여 블로워(42)에 의한 물리적인 강한 폭기작용을 거친 폐수가 융기형 배관 반응조(50) 및 보조 반응조(60)를 거쳐 순환된 후, 다시 주 반응조(40)로 집수될 수 있도록 한다.
상기 융기형 배관 반응조(50)는 주 반응조(40)에서 보조 반응조(60)로 또는 보조 반응조(60)에서 주 반응조(40)로 폐수가 펌핑되어 순환되는 과정에서 중간 역활을 하여 상기 폐수의 가수분해 반응을 더욱 촉진시킬 수 있도록 하는데, 상기 반응조(50) 내에는 주 반응조(40)에서 보조 반응조(60)로 이송되는 배관(51)과 보조 반응조(60)에서 주 반응조(40)로 이송되는 배관(51)을 별도로 형성하며, 이 때 상기 배관(51)은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않느 범위 내에서 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있지만, 본 발명에서는 제품의 효율성과 편의성을 고려하여 상기 반응조(50)를 격벽(52)으로 분리하여 배관(51)이 이중으로 형성하되, 상기 배관(51)을 굴곡지게 연장하여 폐수의 경유시간을 일정시간 유지되게 함으로써, 가수분해 반응을 활성화시킨다.
상기 배관(51)의 내벽에는 일정한 간격으로 돌출된 융기(53)를 조밀하게 형성하여 폐수의 순환시, 폐수와 내벽에 돌출된 융기된 부위의 강한 충돌에 의해 희석현상이 발생하면서 와류작용에 의해 가수분해 반응이 더욱 촉진될 수 있게 하며, 상기 융기형 배관 반응조(50)의 상부와 하부에는 각 배관(51)과 연결되게 순환유입구(54ab)와 순환배출구(55ab)를 형성하여 주 반응조(40)와 보조 반응조(60) 사이에서 폐수가 원활하게 순환될 수 있도록 한다.
상기 보조 반응조(60)는 내부에 모터(61)의 동력에 의해 회전하는 임펠러(62)를 설치하고, 상부 소정의 위치에 송풍기(63)와 환풍기(64)를 설치하여 주 반응조(40)에 의한 폭기작용과 융기형 배관 반응조(50)에 의한 가수분해 반응에 의해 발생하는 가스를 대기 중으로 신속하게 배기되게 하며, 상기 반응조(60)의 상부와 하부에 순환유입구(65) 및 순환배출구(66)를 형성하여 융기형 배관 반응조(50)를 거쳐 주 반응조(40)에 집수될 수 있도록 한다.
이상과 같이 본 발명의 일실시례에 의해 구현되는 융기형 배관 반응조(50)를 이용한 고농도 폐수처리장치의 작용에 대하여 상세히 설명한다.
도6에 도시된 바와 같이 정화 처리하기 원하는 각종 오염물질이 포함된 폐수를 원수 집수조(10)에 집수하고, 1차 거름체(11)를 통해 폐수 내에 함유되어 있는 부유물질과 불순물을 고액분리한 후(100), 1차 중화처리 반응조(20)로 펌핑하여 이송하는데(110), 이 때 고액분리된 부유물질과 불순물은 비료를 만드는데 사용하며, 1차 중화처리 반응조(20)로 폐수를 보내기 전에 이처럼 고액분리를 하는 이유는 최초의 폐수에 화학약품을 투입하여 기대치의 pH상태를 유지하려면 많은 양의 약품을 투입해야 하므로 최초 폐수의 BOD, COD, 총인, 총질소 등의 각종 오염수치(PPM)을 줄여 반응조의 부담을 덜어줌은 물론 약품의 과다투입을 방지하고, 고액분리된 액체의 성상의 안정화를 꾀하는데 있다.
상기 1차 중화처리 반응조(20)로 이송된 폐수는 폐수의 성질에 따라 산화제나 염기제를 약품투입구(43)를 통해 투입하는데(120), 축산폐수와 같이 알칼리성의 폐수인 경우에는 pH를 산성화시켜야 하고, 산업폐수와 같이 산성의 폐수인 경우에는 pH를 알칼리화시켜야 왕성한 가수분해 반응이 일어나게 된다.
상기 축산폐수와 같이 알칼리성의 폐수인 경우에는 산화제를 총량의 2중량% 정도를 블로워(42)에 형성된 약품투입구(43)로 투입하여 분사노즐(44)를 통해 폐수 내에 공급되게 하는데(130), 이 때 pH수치를 4∼6 정도로 떨어뜨려 가수분해 반응이 왕성하게 일어나게 하며, 이 때 사용되는 산화제로는 황산철염, 황산, 과산화수소 등이 바람직하며, 상기 산화제는 폐수 내에 존재하는 인산, 칼륨, 마그네슘, 나트륨 등의 무기염과 전자교환을 하면서 이온화 경향이 높아져 각종 유기물질과도 화학작용을 일으켜 서로 흡착되어 응집석출을 용이하도록 한다.
상기 산업폐수와 같이 산성의 폐수인 경우에는 염기제를 총량의 1∼3중량% 정도를 블로워(42)에 형성된 약품투입구(43)로 투입하여 분사노즐(44)을 통해 폐수 내에 공급되게 해 왕성한 가수분해 반응이 일어날 수 있도록 하며(125), 이 때 사용되는 염기제는 CL 금속염 또는 NaOH 등이 사용되어 그 pH를 10∼12 정도로 올리는 것이 바람직하다.
상기와 같이 1차 중화처리 반응조(20)의 주 반응조(40)에 집수된 폐수에 산화제 및 염기제가 투여되면, 블로워(42)에 의해 외부의 공기가 분사노즐(44)을 통해 폐수 내로 공급되는데, 상기 분사노즐(44)에서 강한 공기가 분출하게 되면 폐수 내의 유기물질과 화학약품 간의 가수분해 반응이 촉진되며(140), 이 때 약품투입구(43)에 의해 투여된 산화제 및 염기제 역시 분사노즐(44)을 통해 투여되므로 약품과 폐수의 희석효과가 탁월하여 가수분해 반응이 활성화되게 한다.
또한, 물리적 작용으로서 순환펌프(1)의 작동으로 인해 주 반응조(40)에 있는 폐수가 순환배출구(47)를 통해 배출되어 융기형 배관 반응조(50)의 순환유입구(54a)를 통해 유입된 후, 상기 반응조(50)의 배관을 경유하여 순환배출구(55b) 배출되며, 융기형 배관 반응조(50)의 순환배출구(55b)를 통해 배출된 폐수는 보조 반응조(60)의 순환유입구(65)를 통해 유입된 후, 상기 보조 반응조(60)의 임펠러(62) 작동에 의한 저속 교반으로 인해 단백질, 지방질 및 당질 등이 산화되며, 강제적인 응집이 일어나 고액분리가 용이하게 되며, 가수분해 반응으로 인해 탈기현상을 용이하도록 하고, 이 때 발생하는 가스는 상기 보조 반응조의 상부에 설치된 송풍기(63)와 환풍기(64)에 의해 대기 중으로 배기된다.
상기 보조 반응조(60)의 폐수는 다시 펌핑되어 주 반응조(40)로 재이송되는데, 이송되는 과정은 주 반응조(40)에서 보조 반응조(60)로 이송되는 과정을 역순으로 작동하게 주 반응조로 이송하게 된다(150).
상기 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽에는 일정 간격으로 융기(53)가 조밀하게 돌출되어 있는데, 폐수가 주 반응조(40)에서 보조 반응조(60)로 또는 보조 반응조(60)에서 주 반응조(40)로 이송되는 과정에 있어 상기 배관(51)의 내벽에 돌출된 융기(53)와 강한 충돌을 일으키게 되고, 이로 인해 폐수의 희석현상 및 와류작용이 발생하게 되어 가수분해 반응이 더욱 더 촉진되게 하며, 또한 내벽에 돌출된 융기(53)에 충돌된 고형물들이 협착 또는 결합되거나 단백질과 지방질 및 당질 등이 해리되는데 용이하며, 또 다시 복염석출의 경향이 탁월해 지게 한다.
상기 보조 반응조(60)와 융기형 배관 반응조(50)를 통해 주 반응조(40)로 재이송되면, 폭기작용에 의한 물리적 처리와 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽의 충돌과정에서 폐수와 약품간의 가수분해 반응으로 인해 발생하는 가스가 상기 주 반응조(40)의 상부에 형성된 송풍기(45)와 환풍기(46)를 통해 대기 중으로 배기될 수 있도록 한다.
상기와 같이 폭기작용 및 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽에 의한 희석현상과 와류작용에 의한 산화제 및 염기제의 반응이 완료되면, 축산폐수의 경우에는 염기제를, 산업폐수의 경우에는 산화제를 총량의 1∼3중량% 정도를 투여하여 pH6∼7 정도로 중성화되는 과정을 거치도록 하는데(160), 이 때 중성화과정을 거치는 이유는 폐수의 성질에 따른 각 pH가 산성 또는 알칼리성이든지 폐수가 중성화되는 과정에서 잔여 오염물질 특히 콜로이드상의 입자들의 상호 응집을 극대화할 수 있기 때문이다.
폐수의 일방적인 산성화 또는 알칼리성화 상태에서의 약품이 반응하는 경우를 보면, 해리에서 생성된 H+또는 OH-와의 정전기적 반발력으로 인해 상호 응집을 방해하기 때문에 중화반응이 중요시되며, 중화반응시에는 전기적인 결합효과에 의해서 콜로이드 입자들이 중화되고 응집되는 것으로, 중화반응의 시간은 3∼5시간 정도를 유지하고, 약품투여량은 총량의 0.5∼2중량% 정도를 유지하여 상호 응집을 극대화할 수 있도록 한다.
중화반응이 완료되면 약품투입구(43)를 통해 고분자응집제를 투입하여 그 입정을 더욱 크게 하여 2차 거름체(21)에 의한 고액분리가 용이하도록 하는데, 이 때 투입되는 응집제의 양은 총량의 1∼3중량% 정도를 투입하며, 2차 거름체(21)에 의해 응집석출된 고체는 유기질 비료 등의 원료로 재활용이 가능하도록 하고(170), 액체는 2차 중화처리 반응조(30)로 펌핑하여 이송시킨다(175).
상기 2차 중화처리 반응조(30)로 이송된 폐수는 중성화 상태로서, 폐수의 성질에 상관없이 약품투입구(43)를 통해 염기제를 투입해야 하는데(180), 이는 1차 중화처리 반응조(20)를 통해서 BOD,COD, 총인 등의 오염물질에 대한 농도저하의 효과는 볼 수 있지만, 암모니아성 질소, 아질산 또는 질산성 질소 등의 총질소에 대한 농도저하의 효과는 극히 미비하기 때문에 2차 중화처리 반응조에서 염기제를 투여하여 강한 알칼리성 상태에서 총질소의 농도저하의 효과를 상승시키도록 한다.
즉, 상기 2차 중화처리 반응조(30)의 주 반응조(40)에 형성되어 있는 약품투입구(43)로 약품을 투여하여 분사노즐(44)을 통해 염기제를 분사해 폐수의 pH지수를 10∼12 정도의 상태로 유지하면, 유기물질에 생성된 암모니아성 질소 등은 높은 염기성(알칼리성) 상태에서 염기제 약품과 화학반응을 일으키면서 용이하게 분해되어 가스 등의 형태로 변환되고, 이러한 가스는 송풍기(45)와 환풍기(46)를 통해 대기 중으로 배기시키도록 한다.
이 때 물리적 작용인 주 반응조(40)에 의한 폭기작용과 보조 반응조(60)에 의한 교반작용 그리고 주 반응조(40)에서 융기형 배관 반응조(50)를 경유하여 보조 반응조(60)로 순환시킴에 있어 상기 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽의 융기(53)와의 강한 충돌로 인해 발생하는 희석현상 및 와류작용에 의해 가수분해되는과정은 1차 중화처리 반응조(20)의 작용과 동일하여 더 이상의 언급은 생략한다.
상기와 같이 염기성 상태에서의 폭기 및 교반작용과 희석 및 와류작용과 같은 물리적 작용에 의해 총인을 제거하기 위한 반응시간을 5∼8시간 정도로 유지하게 되면, pH10∼12이던 것이 pH7∼8 정도로 떨어지게 되는데, 이 때 다시 총량의 0.5∼2중량% 정도의 산화제를 약품투입구(43)로 투여하여 분사노즐(44)을 통해 폐수 내로 분사해 pH4 이하로 유지되게 함으로써, 이전 반응에서 분해되지 않은 잔여 오염물질을 제거할 수 있도록 하며, 동시에 폭기작용 및 폐수의 순환으로 인한 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽과의 충돌에 의한 물리적 작용이 이루어지도록 하며, 반응시간은 1시간 정도를 유지할 수 있도록 한다(185).
상기의 반응 후, 다시 총량의 0.5∼2중량% 정도의 염기제를 약품투입구(43)로 투여하여 분사노즐(44)을 통해 폐수 내로 분사해 pH7 정도의 중성화된 상태로 유지하면서 동시에 폭기작용 및 폐수의 순환으로 인한 융기형 배관 반응조(50)의 배관(51) 내벽과의 충돌에 의한 물리적 작용이 이루어지도록 하며, 이 때의 반응시간은 3시간 정도를 유지하여 중화작용에 의한 응집효과를 더욱 높이도록 한다(190).
중화반응이 완료되면, 총량의 1∼3중량% 정도의 고분자 응집제를 약품투입구(43)로 투여하여 분사노즐(44)을 통해 폐수 내로 분사해 3차 거름체(31)에 의한 고액분리가 용이하도록 반응되게 함으로써, 3차 거름체(31)에 의해 응집석출된 고체는 유기질 비료 등의 원료로 재활용이 되게 하며, 액체는 환경기준치 이하 수준으로 방류시키도록 한다(195).
이상과 같이 본 발명은 축산폐수 및 산업폐수 등과 같은 고농도 난분해성 폐수에 물리적 처리 및 화학적 처리를 동시에 실시하여 정화 처리하되, 중화반응 시간을 일정 시간동안 지속하여 상호 응집효과를 극대화할 수 있도록 하며, 폐수를 순환시킴에 있어 배관 내벽에 돌출된 융기와의 강한 충돌에 의해 가수분해 반응이 촉진될 수 있도록 하여 고농도 난분해성 폐수를 완전하게 분해할 수 있도록 한 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시례 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 고농도 난분해성 폐수를 정화 처리함에 있어, 중화반응 시간을 일정 시간동안 지속하여 고액분리가 용이하도록 하며, 화학적 처리에 의한 중화반응시 물리적 작용으로 폭기작용과 주 반응조, 융기형 배관 반응조 및 보조 반응조로 이루어진 중화처리 반응조에서의 순환 처리시 배관 내벽에 돌출된 융기와 폐수의 강한 충돌로 인해 희석현상과 와류작용에 의해 가수분해 반응을 더욱 촉진시켜 폐수 내의 오염물질을 완전하게 분해한 후, 환경기준치 이하 수준으로 방류할 수 있도록 하여 수질오염을 예방하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 폐수를 집수하는 원수 집수조; 응집작용을 통해 고액분리하는 거름체; 폭기 및 교반에 의한 물리적 처리와 산화제, 염기제, 응집제에 의한 화학적 처리를 통한 가수분해 반응과 탈기작용에 의해 정화 처리되는 중화처리 반응조;로 이루어지는 폐수처리장치에 있어서,
    상기 중화처리 반응조는 주 반응조, 융기형 배관 반응조 및 보조 반응조로 이루어지며, 각 반응조는 순환관으로 상호 연결되어 순환관에 설치된 순환펌프의 작동에 의해 폐수가 고속 고압으로 펌핑되어 순환될 수 있도록 하되, 상기 융기형 배관 반응조의 배관 내벽에 조밀하게 돌출된 융기를 형성하여 폐수와 강한 충돌로 인한 희석현상과 와류작용에 의해 가수분해 반응이 발생되게 하며, 상기 배관을 굴곡지게 연장하여 폐수의 경유시간을 일정시간 유지되도록 함을 특징으로 하는 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주 반응조는 폐수가 펌핑되어 집수되게 유도하는 원수유입관; 반응조 상부면 소정의 위치에 형성하여 반응조 내부의 가수분해 반응으로 인해 발생하는 가스를 대기 중에 배기시키는 송풍기와 환풍기; 반응조 하부에 형성하되, 외부의 공기를 반응조 내부에 공급하기 위한 분사노즐 및 약품투입구를 형성하여 약품과 공기를 동시에 공급할 수 있도록 하는 블로워; 순환펌프의 작동에 의해 폐수가 원활하게 순환될 수 있도록 하는 순환유입구 및 순환배출구;로 이루어짐을 특징으로 하는 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 반응조는 반응조 상부면 소정의 위치에 형성하여 반응조 내부의 가수분해 반응으로 인해 발생하는 가스를 대기 중에 배기시키는 송풍기와 환풍기; 반응조 상부면에 설치된 모터의 동력에 의해 저속 회전하는 임펠러; 순환펌프의 작동에 의해 폐수가 원활하게 순환될 수 있도록 하는 순환유입구 및 순환배출구;로 이루어짐을 특징으로 하는 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리장치.
  4. 폐수를 집수하는 원수 집수조; 응집작용을 통해 고액분리하는 거름체; 폭기 및 교반에 의한 물리적 처리와 산화제, 염기제, 응집제에 의한 화학적 처리를 통한 가수분해 반응과 탈기작용에 의해 정화 처리되는 중화처리 반응조;로 이루어져 폐수를 처리하는 방법에 있어서,
    원수 집수조와 거름체를 통해 이송된 폐수를 1차 중화처리 반응조의 주 반응조에 집수한 후, 폐수의 성질에 따라 약품투입구를 통해 염기제 또는 산화제를 총량의 1∼3중량%으로 투입하고, 블로워를 통해 외부의 공기를 유입하여 폐수에 폭기작용을 발생시키는 제1단계; 순환펌프의 작동으로 주 반응조의 폐수가 순환관을 통해 융기형 배관 반응조를 경유하여 보조 반응조로 이송된 후, 주 반응조로 재이송되게 순환시키는 제2단계; 상기 주 반응조에 재이송된 폐수의 성질에 따라 염기제또는 산화제를 총량의 1∼3중량%으로 투입하여 pH6∼7의 상태로 3∼5시간을 반응시켜 잔여 오염물질의 상호 응집을 극대화하도록 1차적인 중화반응을 수행한 후, 2차 중화처리 반응조로 이송하는 제3단계; 상기 2차 중화처리 반응조는 중성화된 상태의 폐수에 약품투입구를 통해 염기제를 투여한 후, 폭기작용과 반응조의 순환처리에 의해 암모니아성 질소 등을 분해하는 제4단계; 약품투입구를 통해 산화제를 총량의 0.5∼2중량%으로 투여한 후, 폭기작용과 반응조의 순환처리에 의해 잔여 오염물질을 분해하는 제5단계; 약품투입구를 통해 염기제를 총량의 0.5∼2중량%으로 투여하여 중성상태로 유지하면서 폭기작용과 반응조의 순환처리에 의한 2차적인 중화반응을 일정 시간동안 수행한 후, 거름체에 의한 고액분리를 통해 환경기준치 이하 수준으로 배출하는 제6단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 융기형 배관 반응조의 배관 내벽에 조밀하게 융기가 돌출되게 형성하여 폐수의 순환처리시, 상기 배관 내벽에 돌출된 융기와 폐수의 강한 충돌로 인한 희석현상과 와류작용에 의해 가수분해 반응이 촉진되게 함을 특징으로 하는 융기형 배관 반응조를 이용한 고농도 폐수처리방법.
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