KR20050092154A - 폐수 처리 장치 - Google Patents

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KR20050092154A
KR20050092154A KR1020040017238A KR20040017238A KR20050092154A KR 20050092154 A KR20050092154 A KR 20050092154A KR 1020040017238 A KR1020040017238 A KR 1020040017238A KR 20040017238 A KR20040017238 A KR 20040017238A KR 20050092154 A KR20050092154 A KR 20050092154A
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Abstract

본 발명에 따른 폐수 처리 장치는, 고형물이 포함된 폐수가 유입되고 중력 여과방식으로 고형물을 응결시켜 배출하는 조대침사제거기와; 상기 조대침사제거기에서 배출된 폐수의 저류 기능과 유량 조정기능을 수행하는 집수조와; 상기 집수조로부터 유입된 폐수에 약품을 투입하여 응집시키는 반응조 및 응집조와; 상기 응집조에서 배출된 폐수의 유로를 증가시키는 와류 환봉 기구가 포함되어 침전기능과 응집기능을 수행하는 응집증가 침전조를 포함하여 구성됨으로써, 유입 폐수의 양과 질에 변화가 있더라도 용이하게 폐수 처리가 가능하여, 처리 시설의 설치 면적을 줄이고, 정화 처리수를 재활용하여 방류량을 최소화할 수 있으며, 폐기 슬러지의 발생량도 최소로 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

폐수 처리 장치{Wastewater treatment system}
본 발명은 폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 터널 등 굴착 공사 중에 발생되는 유입 폐수와 같이 폐수의 양과 질에 변화가 있더라도 상당한 범위까지 대응 가능하게 처리할 수 있는 폐수 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 터널 등 굴착 공사 중에 발생하는 폐수는 석재, 시멘트 공장에서 일정하게 배출되는 폐수와는 달리 폐수 처리장에 유입되는 폐수의 양과 성상이 수시로 변하고, 그 기복이 심하여 일반적으로 사용되고 있는 시설로서는 대응 처리가 되지 않은 채 그냥 방류되는 경우가 대부분이다.
[표 1] 터널 공사 중 발생 폐수성상 사례(장항선 노반개량공사 제5공구 터널폐수처리장 원수)
폐수 발생원 ph COD SS n-H 발생량 범위 설계량 기준
터널작업공정 -굴착 -갱내 침출수, 용수 -콘크리트 타설시 6-13 50-120 200-500 3-5 50-500%
작업차량 세륜세차 8-12 150 500 15
레미콘 제조시설 6-12 500 200 5
그러나, 상기와 같은 터널 등 굴착 공사 중에 발생하는 폐수를 처리하기 위해 처리 효율이 높은 시설을 추가하여 사용하게 되면, 고가의 장치로 설치비가 과중하게 소요되고, 상기 폐수 처리 시설이 산간 오지에 위치하여야 하므로 구조가 복잡하여 운영, 관리상 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일반적으로 사용되고 있는 처리 시설을 보완하여 유입 폐수의 양과 질에 변화가 있더라도 상당한 범위까지 대응 가능하게 함으로써 처리 시설의 설치 면적을 줄이고, 정화처리수를 재활용하여 방류량을 최소화할 수 있으며, 폐기 슬러지의 발생량도 최소로 줄일 수 있는 폐수 처리 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 폐수 처리 장치는, 고형물이 포함된 폐수가 유입되고 중력 여과방식으로 고형물을 응결시켜 배출하는 조대침사제거기와; 상기 조대침사제거기에서 배출된 폐수의 저류 기능과 유량 조정기능을 수행하는 집수조와; 상기 집수조로부터 유입된 폐수에 약품을 투입하여 응집시키는 반응조 및 응집조와; 상기 응집조에서 배출된 폐수의 유로를 증가시키는 와류 환봉 기구가 포함되어 침전기능과 응집기능을 수행하는 응집증가 침전조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 조대침사제거기와 집수조 사이에는 상기 조대침사제거기에서 배출되는 폐수의 유량이 많거나 고농도의 폐수가 유입될 때 약제를 투입하여 폐수를 중화시키고 응집시키는 중화조 및 가변응집조가 구비된다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 폐수 처리 장치는, 고형물이 포함된 폐수가 유입되는 침사조와; 상기 침사지에서 배출된 폐수의 저류 기능과 유량 조정기능을 수행하는 집수조와; 상기 집수조로부터 유입된 폐수에 약품을 투입하여 응집시키는 반응조 및 응집조와; 상기 응집조에서 배출된 폐수의 유로를 증가시키는 와류 환봉 기구가 포함되어 침전기능과 응집기능을 수행하는 응집증가 침전조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폐수 처리 장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐수 처리 장치에서 조대침사제거기가 도시된 상세도이며, 도 3은 본 발명에 따른 폐수 처리 장치에서 응집증가침전조의 환봉 와류 장치가 도시된 상세도이다.
본 발명에 따른 폐수 처리 공정은 크게 오염물질의 제거율을 높여 전체적인 폐수 처리 시간을 단축할 수 있도록 하는 전처리 공정과, 보다 정확한 응집반응을 자동으로 조정하고 침전조의 침전 효과를 높인 본처리 공정과, 선택 공정으로서 상기 전처리 공정과 본처리 공정에서 처리한 수질보다 월등한 처리수 수질을 원할 경우 사용하는 후처리 공정으로 나누어진다.
먼저, 도 1을 참고하면, 상기 전처리 공정은 현재 사용하고 있는 시설보다 오염물질의 제거율을 높이고 값싼 중화제로 1차 ph 조정 응집 반응하도록 하여 그 후 공정, 반응 응집조(41)(45), 침전조(50), 슬러지 농축조(80) 및 탈수기(85) 시설에 부담을 현저히 줄여 처리 시간을 단축하고 확실한 처리가 되도록 하는 공정이다.
이와 같은 전처리 공정을 수행하는 시설은 침사지, 침전지, 여과의 복합적인 기능을 수행하며, 보다 안정적인 유입수 수질을 얻을 수 있도록 구성된 조대침사제거기(10)와, 상기 조대침사제거기(10)로부터 설계 유량과 성상보다 많은 폐수 배출될 때 가동되어 폐수를 중화시키고 응집시키는 1차 중화조(21) 및 가변응집조(25)로 구성된다.
상기 조대침사제거기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 위어(5)(weir)를 거쳐 조대고형물이 포함된 폐수가 유입되는 침사조(11)와, 상기 침사조(11) 내에 구비되어 중력 여과방식으로 고형물을 응결시켜 배출하는 타공판 여재층(13)과, 상기 타공판 여재층(13)을 통해 침전된 고형물을 수집하여 제거하는 호퍼(15)로 구성된다.
상기 타공판 여재층(13)은 일정 크기로 응결된 고형물이 배출될 수 있도록 다수의 홀이 형성된 다공 판재(13a)와, 상기 다공 판재(13a)의 상부에 쌓여 고형물을 여과시키는 모래나 자갈 등의 여과부재(13b)로 이루어진다.
상기 호퍼(15)는 후술할 농축조(80)로 연결되어 수집된 고형물을 배출하도록 구성된다.
상기 1차 중화조(21)는 폐수의 유량이 많을 때 황산 공급기(23)로부터 황산(H2SO4)을 공급받아 일정 수준까지 중화시키는 역할을 하고, 상기 가변 응집조(25)는 고농도의 폐수가 유입될 때 폴리머(Polymer) 공급기(27)로부터 폴리머를 공급받아 상기 1차 중화조(210에서 중화된 폐수를 응집시키는 역할을 하게 된다.
상기 1차 중화조(21) 및 가변응집조(25)에는 중화 및 응집 효율을 높이기 위해 교반기(22)(26)가 각각 구비된다.
또한 상기 1차 중화조(21) 및 가변응집조(25)는 상기 조대침사제거기(10)에서 집수조(30)로 연결되는 라인 상에서 분기되는 라인을 통해 폐수를 공급받게 되며, 분기 라인 상에는 폐수의 흐름을 제어하는 선택 밸브(29)인 삼방 밸브가 구비되는 것이 바람직하다.
다음, 상기 본처리 공정은 보다 정확한 응집 반응을 자동으로 조정하여 처리가 확실하게 되도록 하며, 반응 응집조(41)(45)와 침전조(50) 중간에 와류 환봉 장치(55)로 통과하게 하여 침전조(50)의 침전 효과를 높이고 처리 시간을 단축시키게 된다.
이와 같은 본처리 공정을 수행하는 시설은 폐수의 저류 기능과 유량 조정기능을 동시에 수행하는 집수조(30)와, 상기 집수조(30)에서 유입되는 폐수를 약품을 투입하여 응집시키는 반응조(41) 및 응집조(45)와, 폐수 유로를 증가시켜 침전기능과 응집기능을 수행하는 응집증가 침전조(50)로 구성된다.
상기 집수조(30)는 고형물의 침전으로 인한 용량 감소를 방지하기 위하여 공기를 주입하여 집수조(30) 내부를 난류현상을 만드는 공기 주입 장치(33)가 구비된다.
상기 반응조(41)는 황산 알루미늄(Al2(SO4)3) 공급기(43)로부터 황산 알루미늄을 공급받아 상기 집수조(30)에서 유입되는 폐수가 응집될 수 있도록 최적의 상태로 만들고, 상기 응집조(45)는 폴리머(Polymer) 공급기(47)로부터 응집제인 폴리머를 공급받아 폐수의 플럭을 생성시킨다.
여기서, 상기 반응조(41)와 응집조(45)는 가능한 체류 시간을 길게 하여 충분히 반응할 수 있도록 폐수를 교반하는 교반기(42)(46)가 구비된다. 물론 공기 교반기도 가능하다.
상기 응집증가 침전조(50)는 상기 반응조(41) 및 응집조(45)에서 배출된 폐수가 유입되는 침전조(51)와, 구동 모터(54)에 의해 회전하면서 상기 침전조(41) 내부에 침전된 슬러지를 제거하는 스크레퍼(53)와, 상기 스크레퍼(53)의 상측에 위치되어 상기 침전조(41)로의 폐수 유입 경로를 이루면서 와류를 발생시켜 응집 경로를 증가시키는 와류 환봉 장치(55)로 구성된다.
상기 와류 환봉 장치(55)는 도 3에 도시된 바와 같이 폐수의 유동 경로를 길게 하도록 상하 방향으로 복수개의 횡경사판(56a)이 구비된 호퍼(56)와, 상기 호퍼(56) 내의 횡경사판(56a) 사이에 위치되어 상기 구동 모터(54) 의 축(54a)에 설치된 상태에서 회전하는 방해판(57)으로 구성된다.
상기 호퍼(56)는 상하 방향으로 길게 형성되어 폐수가 통과하는 원통 구조로 형성되고, 이 원통 구조의 내부에 역원추 모양으로 경사진 횡경사판(56a)이 구비된다. 그리고, 상기 방해판(57)은 원판형 구조로 형성되어 상기 횡경사판(56a) 사이에 위치되어 상기 호퍼(56) 내를 통과하는 폐수가 지그재그 방식으로 유동함과 아울러 침전물이 고이지 않도록 하는 역할을 하게 된다.
이와 같은 상기 응집증가 침전조(50)는 응집시간이 짧으면 침전조(51) 이후에서 반응하여 처리수 수질에 악영향을 미치게 되므로 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 종래의 침전조 투입방법(center well)에서 와류 투입방식을 채택한 것이다.
다음, 상기 후처리 공정을 수행하기 위한 시설은 하기 [표 2]에서와 같은 환경법상 배출폐수허용 기준과 재이용수의 용도에 따라 가변 사용할 여과수조(60), 여과기(65), 재이용 및 역세수조(70)로 이루어진다.
[표 2] 폐수 배출 허용 기준(수질환경보전법 제 8 조)
(단위 : mg/l)
지역 구분 화학적 산소요구량 부유 물질량 수소이온농도 노르말핵산 비고
청정 지역 50 이하 40 이하 5.8 ~ 8.6 1 이하 해 당
가 지역 90 이하 80 이하 5.8 ~ 8.6 5 이하
나 지역 130 이하 120 이하 5.8 ~ 8.6 5 이하
특례지역 40 이하 30 이하 5.8 ~ 8.6 5 이하
상기 여과수조(60)는 상기 본처리 공정의 상기 응집증가 침전조(50)에서 처리된 처리수를 방류하거나 재이용하는 방법 중 어느 하나를 선택하는 수조이다.
상기 여과기(65)는 그 종류로 모래 여과기, 활성탄 여과기, 고도 여과기 등이 있으며, 이와 같은 여과기(65)는 현장 여건에 따라서 그리고 재이용수의 성질에 따라서 사용할 수 있으며, 선정시 현장 위치 등 현장여건을 고려하여야 한다.
상기 재이용 및 역세수조(70)는 처리수를 방류 및 재이용을 위한 저류 기능을 하는 것이며, 여과기의 역세를 위하여 역세수조의 기능도 가진다.
한편, 본 발명에 따른 폐수 처리 공정은 전처리 공정과, 본처리 공정과, 후처리 공정에 사용되는 기기 외에 기타 처리 기기로 슬러지 처리장치가 있다.
상기 슬러지 처리장치는 일반적으로 농축조(80)와 탈수기(85)를 사용하는 바, 상기 농축조(80)는 상기 조대침사제거기(10)와 상기 응집증가침전조(50)에서 침전된 슬러지를 농축시켜서 탈수 효율을 향상시키기 위한 장치이고, 상기 탈수기(85)는 상기 농축조(80)에서 농출된 슬러지를 이용하여 탈수 후 고형 폐기물로 처리하는 장치이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 폐수 처리 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 폐수 처리 공정이 도시된 순서도이다.
도 4를 참조하면, 조대고형물이 포함된 폐수가 위어(5)를 통해 조대침사제거기(10)의 상부에서 유입되면, 타공판 여제층(13) 상부의 여과 부재에 고형물이 여과되면서 응결되어 패색이 발생되며, 그로 인하여 부하가 발생되어 조대침사제거기(10)의 수위가 상승하게 된다.
수위가 일정량 이상 상승하게 되면 수압에 의하여 폐수와 함께 응결된 고형물이 다공판재(13a)를 통과하여 하측으로 배출되고, 이때 응결되어 침전된 고형물의 비중이 물에 비하여 상당히 높으므로 짧은 시간에 호퍼(15) 내로 침전되면서 수집된다.
이와 같은 상기 조대고형물 제거기(10)는 침사지, 침전지 그리고 여과의 복합적인 기능을 하며 보다 안정적인 유입수 수질을 얻을 수 있게 된다.
다음, 평상시에는 상기 조대침사제거기(10)에서 배출된 폐수가 바로 집수조(30)로 이송되지만, 상기 조대침사제거기(10)에서 설계 유량과 성상보다 많은 폐수가 배출되면 상기 1차 중화조(21) 및 가변응집조(25)로 이송된다.
즉, 폐수의 유량이 많으면 황산(H2SO4)이 투입되는 1차 중화조(21)에서 일정 수준까지 중화시킨 다음, 본처리 공정에서 발생하는 충격부하를 최소화할 수 있도록 집수조(30)로 이송되고, 고농도의 폐수가 유입시엔 1차 중화조(21)를 거친 폐수를 폴리머(Polymer) 공급기(27)로부터 폴리머가 투입되는 가변응집조(25)에서 1차적으로 응집시켜 반응시간을 충분히 제공하여 집수조(30)로 이송된다.
상기 집수조(30)에서는 유입된 폐수의 저류 및 유량 조정기능이 수행되며, 이후 반응조(41) 및 응집조(45)로 유입된 폐수는 황산 알루미늄(Al2(SO4)3)과 폴리머(Polymer) 등의 약품에 반응 응집되어 플럭이 생성된다.
다음, 상기 반응조(41) 및 응집조(45)를 거친 폐수는 응집증가침전조(50)에 유입될 때, 와류 환봉 장치(55)를 거치면서 응집 경로 및 시간이 증가된 상태로 침전조(51) 내로 유입되므로 침전조(51) 내의 응집량이 많아지게 되어 보다 효과적인 침전 효과를 얻을 수 있게 된다.
여기서 상기 침전조(51) 내의 침전물들은 회전하는 스크레퍼(53)에 의해 제거되어 농축조로 이송된다.
다음, 상기 여과수조(60), 여과기(65), 재이용 및 역세수조(70)로 이루어지는 후처리 공정은 선택적 공정으로서, 기기 및 장비의 고장이나 수리로 인하여 상기한 전처리 공정과 본처리 공정에서 처리수 수질이 악화될 경우와 처리수를 조경용수 또는 재이용수로 사용하기 위하여 보다 월등한 처리수 수질을 원할 경우 사용하는 것이다.
따라서, 상기 여과 수조(60)에서는 본처리 공정에서 처리된 처리수를 방류와 재이용의 선택하게 되고, 여기서 방류를 할 경우에는 여과 펌프를 이용하여 여과기(65)를 바이패스(By-pass)하여 재이용 및 역세수조(70)로 이송되며, 재이용을 원활 경우에는 여과 펌프를 이용하여 여과기(65)를 거쳐 재이용 및 역세수조(70)로 이송된다.
상기 슬러지 처리장치의 농축조(80)에서는 상기 조대침사제거기(10)와 상기 응집증가침전조(50)에서 침전된 슬러지를 농축시키고, 상기 탈수기(85)에서는 상기 농축조(80)에서 농축된 슬러지를 이용하여 탈수 후 고형 폐기물로 처리하게 된다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는, 조대침사제거기가 포함된 폐수 처리 장치에 대하여 설명하였으나, 상기 조대침사제거기 대신에 일반적으로 사용되는 침사조(미도시 됨)를 포함시켜 상기한 집수조(30), 반응조(41) 및 응집조(45)와, 응집증가 침전조(50) 등과 함께 폐수 처리 장치를 구성하는 것도 가능할 것이다.
여기서, 상기 침사조는 상기한 조대침사제거기의 타공판 여재층(13) 등이 구비되지 아니한 구성으로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 폐수 처리 장치는, 1차 중화조 및 가변응집조, 환봉 와류장치가 구비된 응집증가침전조가 구성되어 있기 때문에 유입 폐수의 양과 질에 변화가 있더라도 용이하게 폐수 처리가 가능하여, 처리 시설의 설치 면적을 줄이고, 정화 처리수를 재활용하여 방류량을 최소화할 수 있으며, 폐기 슬러지의 발생량도 최소로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐수 처리 장치는, 조대침사제거기가 포함된 경우에, 조대침사제거기가 침사지, 침전지, 여과의 복합적인 기능을 수행하면서 보다 안정적인 유입수 수질을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐수 처리 장치가 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 폐수 처리 장치에서 조대침사제거기가 도시된 상세도,
도 3은 본 발명에 따른 폐수 처리 장치에서 응집증가침전조의 환봉 와류 장치가 도시된 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 폐수 처리 공정이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 조대침사제거기 11 : 침사조
13 : 타공판 여재층 13a : 다공판재
13b : 여과 부재 15 : 호퍼
21 : 1차 중화조 22 : 교반기
23 : 황산 공급기 25 : 가변응집조
26 : 교반기 27 : 폴리머 공급기
29 : 선택 밸브 30 : 집수조
33 : 공기 주입 장치 41 : 반응조
42 : 교반기 43 : 황산 알루미늄 공급기
45 : 응집조 46 : 교반기
47 : 폴리머 공급기 50 : 응집증가 침전조
51 : 침전조 53 : 스크레퍼
54 : 구동 모터 55 : 환봉 와류 장치
60 : 여과수조 65 : 여과기
70 : 재이용 및 역세수조 80 : 농축조
85 : 탈수기

Claims (6)

  1. 고형물이 포함된 폐수가 유입되고 중력 여과방식으로 고형물을 응결시켜 배출하는 조대침사제거기와;
    상기 조대침사제거기에서 배출된 폐수의 저류 기능과 유량 조정기능을 수행하는 집수조와;
    상기 집수조로부터 유입된 폐수에 약품을 투입하여 응집시키는 반응조 및 응집조와;
    상기 응집조에서 배출된 폐수의 유로를 증가시키는 와류 환봉 기구가 포함되어 침전기능과 응집기능을 수행하는 응집증가 침전조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조대침사제거기는 조대고형물이 포함된 폐수가 유입되는 침사조와, 상기 침사조 내에 구비되어 중력 여과방식으로 고형물을 응결시켜 배출하는 타공판 여재층과, 상기 타공판 여재층을 통해 침전된 고형물을 수집하여 제거하는 호퍼를 포함한 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조대침사제거기와 집수조 사이에는 상기 조대침사제거기에서 배출되는 폐수의 유량이 많거나 고농도의 폐수가 유입될 때 약제를 투입하여 폐수를 중화시키고 응집시키는 중화조 및 가변응집조가 구비된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응집증가 침전조는 반응조 및 응집조에서 배출된 폐수가 유입되는 침전조와, 구동 수단에 의해 회전하면서 상기 침전조 내부에 침전된 슬러지를 제거하는 스크레퍼와, 상기 스크레퍼의 상측에 위치되어 상기 침전조로의 폐수 유입 경로를 이루면서 와류를 발생시켜 응집 경로를 증가시키는 와류 환봉 장치를 포함한 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 와류 환봉 장치는 폐수의 유동 경로를 길게 하도록 상하 방향으로 복수개의 횡경사판이 구비된 호퍼와, 상기 호퍼 내의 횡경사판 사이에 위치되어 상기 구동 수단에 의해 회전하는 방해판으로 구성된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  6. 고형물이 포함된 폐수가 유입되는 침사조와;
    상기 침사지에서 배출된 폐수의 저류 기능과 유량 조정기능을 수행하는 집수조와;
    상기 집수조로부터 유입된 폐수에 약품을 투입하여 응집시키는 반응조 및 응집조와;
    상기 응집조에서 배출된 폐수의 유로를 증가시키는 와류 환봉 기구가 포함되어 침전기능과 응집기능을 수행하는 응집증가 침전조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
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