KR20040080378A - 플록 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응집제 주입수의 플록을 신속히 형성시키고, 그 성장을 가속시키는 것을 목적으로 한다.

약품 혼화조(2)에는 처리 대상인 원수(a)가 도입되는 동시에, 공지의 황산알루미늄이나 폴리염화알루미늄 등의 응집제(b)가 주입되어 교반 및 혼합되는 응집제 혼합부(21)와, 이어서 응집제를 혼합한 응집제 주입수가 통과하는 플록 성장부(22)가 설치되어 있어, 응집제 주입수는 플록 처리수(d)로서 배출되는 것이지만, 이 플록 성장부(22)에는 응집제 주입수 중의 플록의 성장을 촉진하기 위한 복수의 통수 관통 구멍(31)을 투설한 통수 부재(3)를 배치했다.

Description

플록 형성 장치{FLOCCULATION APPARATUS}

본 발명은 상하수, 각종 배수의 정화 처리 시스템에 관한 것이며, 특히, 응집제를 적용하는 수처리의 개량에 관한 것이다.

종래, 상하수나 각종 배수의 정화 처리에 있어서 응집 처리가 널리 이용되고 있다. 일반적인 정수 처리에 채용되고 있는 급속 여과법, 막 여과법에 있어서도 일부의 청징수원(淸澄水原)을 제외하고 응집 처리가 적용되고 있다. 예컨대, 도 3에 예시하는 바와 같은 정수 시스템(비특허 문헌 1을 참조)에서는 원수(原水)(a)는 원수조(11)를 지나서, 약품 혼화조(12)에서 응집제(b)가 주입되고 수분 정도 혼화되어, 플록 형성지(形成池)(13)에 보내진다. 이 플록 형성지(13)에서 응집제 주입수는 천천히 교반되면서 플록을 크게 성장시킨다. 그 동안, 10분∼40분의 시간이 필요했다.

<비특허 문헌 1>

서명: 「수도 시설 설계 지침(2000도판)」, 발행소: 사단법인 일본 수도 협회 발행(2판): 2000년 6월, 150페이지((3) 급속 여과 방식), 187페이지(5.4.3 플록 형성지)

계속해서, 피처리수는 침전지(14)에 보내지고 조대한 SS를 침강시켜 분리하는 데 예컨대 약 20∼40분을 필요로 하고, 또한 다음의 급속 여과지(15) 등에서 미세한 SS가 여과되어 여과수(c)가 얻어진다. 또, 이 여과수(c)는 필요에 따라서 더욱 고도로 처리되는 경우가 있다.

이러한 정수 처리에 있어서의 응집 처리는 미세한 SS 입자나 고분자 용해 성분 등을 분리하기 쉽게 응집시키는 처리로, 우선, 약품 혼화조(12)에서 황산알루미늄이나 폴리염화알루미늄 등의 응집제를 원수에 주입하여 교반하면 미세 SS 입자등이 전기적으로 중화되어, 마이크로 플록이 형성된다. 이어서, 이 응집제 주입수를 플록 형성지(13)에서 기계식 교반 방식 또는 우류(迂流) 방식 등에 의해 교반 강도를 조절하여 후단의 침전 처리에 알맞은 크기가 되도록 플록을 크게 성장시키도록 설정되어 있는 것이지만, 설비 면적당의 처리 능력에는 한계가 있고, 컴팩트화가 곤란했다.

한편, 세라믹스 막 여과의 기술 개발이 진행되어, 막 여과 능력이 대폭 상승하고 있기 때문에 막 장치 그 자체는 상당한 컴팩트화가 가능해지고 있지만, 응집 혼화조 및 플록 형성지가 조수량(造水量)에 비례한 설비 규모를 필요로 하기 때문에 규모를 크게 하더라도 설비의 규모 장점을 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 넓은 설치 공간을 필요로 하는 종래의 플록 형성지 대신에, 응집제 주입수의 플록을 신속히 형성시키고, 그 성장을 가속할 수 있고, 설비를 컴팩트화할 수 있는 플록 형성 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 주요부의 단면 개략도.

도 2는 본 발명에 이용되는 통수 부재를 도시하는 일부 절취 사시도.

도 3은 종래의 하나의 응집 처리 시스템을 도시하는 개략적 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 약품 혼화조

21: 응집제 혼합부

22: 플록 성장부

3: 통수 부재

31: 통수 관통 구멍

a: 원수

b: 응집제

d: 플록 처리수

본 발명은, 초기 응집의 플록핵이나 탁질(濁質) 등 응집 인자를 여과 농축할 수 있는 정도의 통수 관통 구멍을 이용하여 여과 농축을 행하면서 통수 관통 구멍 내를 통과시키면, 길이가 짧은 통수 관통 구멍에서 응집 플록이 진행한다고 하는 지견에 기초하는 것이다. 그리고, 상기한 문제는 원수에 응집제를 주입한 응집제주입수를 고액(固液) 분리하도록 한 수처리 시스템에 있어서, 응집제 주입수의 유로에 그 응집제 주입수가 플록의 농축을 수반하면서 통과하는 복수의 통수 관통 구멍을 투설한 통수 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 본 발명의 플록 형성 장치에 의해서 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 플록 형성 장치는 상기 통수 부재가 세라믹 벌집형인 형태나, 상기 통수 부재를 복수 개로 간격을 두고 배치한 형태로 바람직하게 구체화할 수 있다.

다음에, 본 발명의 플록 형성 장치에 따른 실시예에 관해서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.

본 발명은 이 실시예에 있어서, 원수(a)와 응집제(b)가 혼화되는 약품 혼화조(2)의 내부에 플록을 성장시키기 위한 통수 부재(3)를 배치한 구조로 구체화되어 있다. 즉, 그 특징으로 하는 것은 이 약품 혼화조(2)에는 처리 대상인 원수(a)가 도입되는 동시에, 공지의 황산알루미늄이나 폴리염화알루미늄 등의 응집제(b)가 주입되어 교반 및 혼합되는 응집제 혼합부(21)와, 이어서 응집제를 혼합한 응집제 주입수가 플록의 농축을 수반하면서 통과하는 플록 성장부(22)가 설치되어, 응집제 주입수는 플록 처리수(d)로서 배출되는 것이지만, 이 플록 성장부(22)에는 응집제 주입수 중의 플록의 성장을 촉진하기 위한 복수의 통수 관통 구멍(31)을 투설한 통수 부재(3)를 배치한 점에 있다.

다음에 본 발명의 구체적인 작용 효과를 예시하면, 평균 직경 10∼20㎛의 플록을 포함하는 응집제 주입수의 유로(유속: 100∼150㎝/분)에, 내경: 1.8∼8.0㎜Φ, 개구율 35∼90%, 길이: 500∼2000㎜의 다수의 통수 관통 구멍(31)을 설치한 통수 부재(3)를 배치하여 크로스 플로우(cross flow)로 순환시켜 막 투과측의 농축율이 20∼50%가 되도록 하여 통과시킨 결과, 그 플록의 크기를 평균 입자 지름 60∼150㎛으로 성장시킬 수 있었다. 이 결과에 따르면, 플록 형성지의 부분을 거의 1/2 이하로 컴팩트화할 수 있는 것을 알았다.

또, 본 발명에 있어서, 플록이 신속히 성장하는 작용 원리는 반드시 충분히 해명되지 않지만, 개략 다음과 같다.

우선, 입자 지름이 콜로이드 레벨인 미세한 SS 입자가 통상 마이너스의 전하를 가져 반발력에 의해서 침강하지 않고 안정적으로 존재하고 있는 원수(a)를 응집제 혼합부(21)에 도입하고, 여기에 황산알루미늄과 같은 응집제(b)가 주입되면 응집제의 플러스의 전하(황산알루미늄의 알루미늄 이온)에 의해서 SS 입자의 전하가 전기적으로 중화되고, 반발력이 소멸함으로써 서로 응집하여, 우선 마이크로 플록이 형성되게 된다.

계속해서 이들 응집제 주입수는 인접하는 플록 성장부(22)에 도입되고, 그 유로에 배치된 복수의 통수 관통 구멍(31)을 투설한 통수 부재(3)의 해당 통수 관통 구멍(31)을 통과한다. 이 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 마이크로 플록을 포함하는 응집제 주입수는 통수 부재(3)의 하면에 개구된 통수 관통 구멍 입구(31a)에 유입될 때에 관통 구멍에 분산되어, 마이크로 플록 상호간의 접촉 빈도가 증가하고, 관통 구멍내 층류하에서 플록끼리의 접촉 효율이 더욱 증가하며, 또한 플록 자체의 농축 효과도 서로 어울려 플록의 성장이 촉진되는 것이라 추측된다.

그리고, 종래의 플록 형성지의 경우는 큰 입자 지름의 플록으로 성장하도록 15∼80 ㎝/초 정도의 느린 유속으로 유동하도록 교반하거나 우류시키고 있기 때문에 마이크로 플록 상호간의 접촉 빈도는 극히 한정된 부분에 그치는 것에 비교하여, 본 발명에서는 처리 대상의 응집제 주입수의 전체가 유속의 변화를 받기 때문에 효율적으로 플록화하는 것이라 생각된다. 따라서, 이 통수 부재(3)는 처리수의 성상에 따라서 플록화하기 어려운 경우에는 2층 이상의 복수층이 되도록 배치하고, 하류단의 개구율을 저하시키는 등으로 하여 대응하는 것이 바람직하다.

이 사례에서는 응집제 주입수는 성장한 플록에 처리가 용이해지기 때문에 상기 통수 관통 구멍(31)을 아래로부터 위를 향해서 통과시키고 있지만, 플록의 성장을 위해서는 이 통수 방향은 역방향 수평 또는 경사라도 좋다. 그리고, 플록이 충분히 성장한 플록 처리수(d)는 도 3에서 예시한 바와 같은 종래의 침전지에 도입하여 플록을 침전시켜, 고액 분리할 수 있는 것이다.

또한, 도 1의 사례에서는 약품 혼화조(2)에는 응집제 혼합부(21)와 플록 성장부(22)를 일체적으로 배치하고 있지만, 본 발명에서는 이 형태에 한정되지 않고, 응집제 혼합부(21)와 플록 성장부(22)를 개별로 독립적으로 배치할 수 있는 것은 물론이다.

또, 본 발명의 통수 부재(3)의 형상 및 재질에 관해서 진술하면, 전술한 바와 같이 통수 부재(3)에 투설되어 있는 통수 관통 구멍(31)의 개구 지름은 1.5∼8.0㎜, 개구율은 35∼90%, 통수 관통 구멍 길이는 500∼2000㎜의 범위인 것이 적당하며, 이 범위를 벗어나면 통수 저항이 증가하거나, 플록 성장 효과를 얻을 수없는 등 바람직하지 못하다. 또, 플록의 농축율은 20∼95%에 설정하는 것이 양호한 플록 형성을 위해 바람직하다.

또한, 그 재질은 금속, 합성수지, 세라믹스 등 적절한 재료를 선택할 수 있지만, 항부식성, 항약품성, 내후성 등의 점에서 세라믹스가 적합하다. 또한, 이러한 점에서 표리(表裏)에 걸쳐서 다수의 연통 구멍을 형성한 벌집형, 또는 연근형의 세라믹 벌집형재, 또는 다수의 세라믹 파이프를 묶은 집합체가 바람직하게 적용된다.

또한, 본 발명은 상기 통수 부재를 여과 필터로서 겸용하여, 플록 형성과 고액 여과를 행하고, 또한 응집 처리 시스템의 컴팩트화를 도모하는 것도 가능하다.

구체적으로는, 상기 통수 부재로서 SS가 투과할 수 없는 무수한 여과 세공을 갖는 다공질 세라믹스 재료에 복수의 통수 관통 구멍을 투설한 여과 필터, 예컨대 모노리스형 세라믹 막 필터를 이용하면, 이 통수 관통 구멍에 의해서 상기한 바와 같이 응집제 주입수 중의 플록의 형성과 성장을 촉진하는 동시에, 이 통수 관통 구멍과 외부와의 사이의 압력차에 의해서 막 필터로서 작용하고, 응집제 주입수 중의 SS를 플록을 포함해서 분리하여, 여과수를 얻을 수 있다.

이리하여, 모노리스형 세라믹 막 필터는 플록 형성과 고액 여과를 겸용하는 것이 된다. 이 경우, 이 통수 부재를 통과한 플록 처리수(d)는 응집제 주입부(21)에 반송하여, 반복하여 여과 처리하더라도 좋다. 또한, 얻어진 여과수는 필요에 따라서 더욱 후단에서의 고도 처리 등 정화 처리의 대상으로 하더라도 좋다.

본 발명의 플록 형성 장치는 응집제 주입수의 플록을 신속히 형성시키고, 그 성장을 가속할 수 있고, 설비를 종래의 플록 형성지의 1/2 이하로 컴팩트화할 수 있다. 또한, 설비 자체가 간단한 구조이며, 그 제작, 설치, 그리고 유지 보수가 용이하고, 또한 전력 등 에너지가 불필요하여 유지비가 적어 저비용이다. 또한, 원수의 성상에 따라서 단수를 조절하여 최적의 플록 형성이 행해지도록 간단히 조절할 수 있는 등 많은 우수한 효과가 있다. 따라서 본 발명은 종래의 문제점을 해소한 플록 형성 장치로서 기술적 가치는 매우 큰 것이다.

Claims (3)

1. 원수에 응집제를 주입하여 혼화한 응집제 주입수를 고액 분리하도록 한 수처리 시스템에 있어서, 응집제 주입수의 유로에 그 응집제 주입수가 플록의 농축을 수반하면서 통과하는 복수의 통수 관통 구멍을 투설한 통수 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 플록 형성 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 통수 부재는 세라믹 벌집형인 것을 특징으로 하는 플록 형성 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 통수 부재를 복수 개로 간격을 두고 배치한 것을 특징으로 하는 플록 형성 장치.