KR20060128458A - 산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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KR20060128458A
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Abstract

본 발명은 산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 발전소 또는 제철소 등에서 냉각수나 순환수로 사용된 후 강이나 호수 또는 바다로 배출되는 배출수로부터 발생하는 거품을 거품 포집 장치로 유도하여 포집한 후 포집된 거품을 거품 처리 장치를 이용하여 제거하는 산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 부력재와 상기 부력재에 일단에 연결되는 거품 유도용 안내 날개 및 상기 부력재의 중앙부에 구비되는 거품 포집부를 포함하는 거품 포집 장치(100)와, 상기 거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품액을 저장하는 집수조(110)와, 상기 거품액 중의 침전물을 침전시키는 침전조(120)와, 상기 침전조(120)의 상등액을 1차 분해/여과 처리하는 호기성조와 2차 분해/여과 처리하는 혐기성조를 구비하는 반응조(130)를 포함하는 산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 처리 방법을 제공한다.
발전소, 냉각수, 거품, 거품 포집, 거품 처리

Description

산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 방법{System and Method for Treating Discharge Water of Industrial Facility}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서, 거품 포집 장치의 사시도,
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템의 거품 포집 장치에 있어서 거품 울타리와 결합된 부력재의 사시도,
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템의 거품 포집 장치에 있어서 원통형의 부력재의 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서, 거품액의 처리를 위한 계통도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서 반응조의 상세 구성도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서, 반응조의 혐기성조의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 거품 처리 장치 110 : 집수조
120 : 침전조 130 : 반응조
200a, 200b : 부력재 202a, 202b : 거품유도용 안내 날개
204 : 거품 포집부 206 : 거품 포집판
208 : 거품 포집벽 210 : 거품 배출구
230 : 거품 울타리 일체형 부력재 240 : 원통형 부력재
340 : 호기성조 350 : 혐기성조
본 발명은 산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 발전소 또는 제철소 등에서 냉각수나 순환수로 사용된 후 강이나 호수 또는 바다로 배출되는 배출수로부터 발생하는 거품을 거품 포집 장치로 유도하여 포집한 후 포집된 거품을 거품 처리 장치를 이용하여 제거하는 산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
발전소 등에서 발전 설비의 냉각을 위하여 사용하는 냉각수 또는 순환수로는 강이나 저수지 주변에 위치한 발전소 등의 경우에는 담수를 사용하고 해변에 위치한 발전소 등의 경우에는 해수를 사용하기도 한다. 이러한 냉각수 또는 순환수는 발전 설비의 냉각에 사용된 후 외부로 배출된다. 이렇게 배출된 배출수는 취수시의 온도보다 약 5 ℃ 내지 7 ℃ 정도 높은 상태로 배출되며 이 때 해수 중의 일부 미 생물은 열교환 과정에서 충격을 받아 사멸되는 것으로 알려져 있다.
한편, 다량의 냉각수 또는 순환수가 배수되는 경우 배수로 방류단에는 다량의 거품이 발생하게 된다. 이 때 최초로 형성된 기포의 표면에는 여러 가지 부유물이 부착되어 기포의 성장을 촉진하며 시간이 경과함에 따라 거품을 형성하게 되고 발생된 거품은 시간이 지남에 따라 자연적으로 소멸되어지나 공기 중의 부유물과 해수의 온도, 오염도 등에 따라 그 소멸 정도에 많은 차이를 나타낸다.
일반적으로 발전소 등에서 냉각수 또는 순환수로 사용된 후 배출될 때 발생하는 거품 자체는 유해성은 그다지 없는 것으로 알려져 있으나 미관상 좋지 않고, 일반인에게 더럽거나 유해하다는 인상을 가지게 한다. 또한, 거품이 발전소 주위의 양식장으로 퍼지는 경우에는 수중으로의 산소 공급을 차단하게 되어 수중 생물에 악영향을 끼치는 문제점이 있다.
한편, 제철소나 산업 현장에서 공업 용수로 사용 후 배출되는 산업 폐수의 경우에는 비록 정화 과정을 거친 경우라 하더라도 배출시 발생하는 거품에는 어느 정도의 중금속이 함유되게 되는 문제점이 발생된다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 종래 거품 제거에 사용된 방법으로는 소포제를 사용하는 것이었다. 소포제란 유해한 기포를 제거하는 데 사용되는 약품으로서 소포작용에는 거품을 깨는 작용과 거품을 억제하는 작용이 있다. 그러나, 소포제를 사용하는 경우에는 소포제 투입에 따른 2차적 수질오염이 발생하여 오염 방지라는 측면에서 좋은 방법이 되지 않을 뿐 아니라, 소포제 구입을 위한 비용이 증가한다는 문제점이 존재한다.
산업 시설 등에서 발생된 거품의 확산을 방지하기 위한 대표적인 방법으로는 거품 울타리(Foam Fence)를 설치하는 것이다. 그러나, 종래 거품 울타리로는 단지 거품의 확산을 방지할 수 있을 뿐이어서 거품 울타리에 포집된 거품을 제거하는 작업이 별도로 요구되며 포집된 거품이 축적되는 경우에는 거품 울타리로 넘쳐 흐르는 문제점이 있다.
거품 울타리 외에도 종래 냉각수 또는 순환수나 산업 폐수의 배출시 발생하는 거품을 제거하기 위한 장비, 시설이 제안되었다. 대표적인 것으로는 살수 장비를 이용하여 발생한 거품을 파괴하거나 별도의 저장조로 거품을 포집하는 시설 등이 제안되었다.
그러나, 이러한 방법 또는 장비는 단순히 거품이 방출되는 것만을 제한하는 기능만에 그치거나 거품을 일부 포집한다 하여도 그 포집 효율이 떨어진다는 단점이 있다. 또한, 포집한 거품을 외부로 처리하는 것이 곤란하거나 포집된 거품을 바로 처리하지 못하는 단점이 있다.
또한, 종래 거품 제거 장치는 냉각수 또는 순환수 등이 배출되는 바다나 강의 수위 조건이 변하거나 파도 등에 의해 영향을 받게 되는 경우 이러한 외부 조건 변화에 효과적으로 대응하지 못한다는 문제점이 있었다. 또한, 거품에는 동식물성 플랑크톤의 사체가 포함되어 바다나 하천의 부영양화를 일으키는 문제점이 있다.
한편, 냉각수 또는 순환수 등이 배출될 때 발생하는 거품액의 성분을 검사하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
방류구로부터 채취한 거품액의 성분을 분석하여 이를 바닷물과 대비하면 표 1과 같다.
구 분 바닷물 거품액
1회 2회 3회 4회 5회 평균
pH 7.7 6.2 6.8 7.4 6.3 7.1 6.76
화학적산소요구량(mg/l) 2.2 55.8 68.4 60.7 49.5 83.2 63.52
SS(mg/l) 6.4 532.3 636.2 879.5 715.2 610.7 673.0
총질소(mg/l) 0.990 36.780 22.510 16.682 29.630 19.180 24.956
총인(mg/l) 0.048 4.460 3.720 1.559 3.920 2.017 3.135
채취된 시료는 공정시험법(해수 분석)에 준하여 분석하였으며 거품액은 30분 동안 고형물을 침전시킨 후 상등액을 채취하여 분석시료로 사용하였다.
표 1에 나태난 바와 같이 거품액 중 상등수의 화학적 산소 요구량(COD)는 해수에 비해 약 30배 이상인 것으로 확인되었다. 별도로 침전물과 함께 분석하였을 때 COD는 87.2 내지 216.3 mg/l 수준이었다. 한편, SS(Suspended Solid : 부유 물질)의 경우에는 바닷물의 약 100배 정도로 나타났으며, 침전물과 함께 분석한 경우에는 1,360 mg/l 내지 2,960 mg/l로 나타났다.
한편, 거품액에서는 대부분의 중금속은 검출되지 않았으나(일부 미량), 음이온계면활성제와 미량의 아연이 검출되는 것으로 확인되었다.
이에 따라 방류구에서 발생되는 거품은 근본적으로 수거되어 적정한 처리계통에 의해 처리된 후 재방류되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발전소 또는 제철소 등에서 냉각수나 순환수로 사용된 후 강이나 호수 또는 바다로 배출되는 배출수로부터 발생하는 거품을 거품 포집 장치로 유도하여 포집한 후 포집된 거품을 거품 처리 시 설에 의해 자연 상태에서 존재하는 미생물을 이용하여 분해 처리하도록 하는 산업 시설 배출수 처리 시스템 및 그 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 산업 시설의 배출수로부터 발생하는 거품을 포집하여 처리하는 시스템에 있어서, 수면에 부상되어 좌우로 펼쳐지는 부력재(200a, 200b)와, 상기 부력재(200a, 200b)의 일단에 각각 연결되는 거품 유도용 안내 날개(202a, 202b)와, 상기 좌우로 펼쳐진 부력재(200a, 200b)의 중앙부에 구비되는 거품 포집부(204)를 포함하는 거품 포집 장치(100); 상기 거품 포집 장치(100)에 의해 포집된 거품액을 전달받아 저장하는 집수조(110); 상기 거품 포집 장치(100) 및/또는 상기 집수조(110)로부터 상기 거품액을 전달받아 상기 거품액 중의 침강성 부유 물질을 침전시키며, 침전물을 배출시키는 침전물 배출관(320)을 구비하는 침전조(120); 및 갈대 등의 식물이 식재되는 모래와 골재층이 구비되고 공기를 하부까지 전달하기 위한 통기관(342)이 구비되어 호기성 미생물에 의해 상기 침전조(120)로부터 전달된 상기 거품액을 분해하고 여과하는 호기성조(340)와, 상기 호기성조(340)와 방수층(410)에 의해 분리되고 골재층과 모래층으로 이루어져 혐기성 미생물에 의해 상기 호기성조(340)에서 1차 분해 및 여과처리된 상기 거품액을 2차 분해 및 여과하는 혐기성조(350)를 포함하는 반응조(130)를 포함하는 산업 시설 배출수 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은, 산업 시설의 배출수로부터 발생하는 거품이나 수면에 떠있는 오일을 포집 배출하는 장치에 있어서, 수면에 부상되어 좌우로 펼쳐지는 부력재 (200a, 200b); 상기 부력재(200a, 200b)의 일단에 각각 연결되는 거품 유도용 안내 날개(202a, 202b); 상기 좌우로 펼쳐진 부력재(200a, 200b)의 중앙부에 구비되고, 일측이 수면에 접하는 거품 포집판(206)과, 상기 거품 포집판(206)의 상부에 구비되어 상기 거품 또는 오일의 월류를 방지하는 거품 포집벽(208), 및 상기 거품을 포함하는 거품액 또는 오일을 외부로 배출하기 위한 거품 배출구(210)를 포함하는 거품 포집부(204); 상기 거품 포집부(204)와 연결된 고정용 체인(214); 및 상기 고정용 체인(214)과 연결되며 수면 아래 바닥에 고정되는 고정용 블록(212)을 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 포집 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 수면에 부상되는 부력재와 상기 부력재의 일단에 각각 연결되는 거품 유도용 안내 날개 및 상기 부력재의 중앙부에 구비되는 거품 포집부를 포함하는 거품 포집 장치, 상기 거품 포집 장치에 의해 포집된 거품액을 전달받아 저장하는 집수조, 상기 거품액 중의 침강성 부유 물질을 침전시키는 침전조, 및 호기성조와 혐기성조로 이루어져 상기 거품액을 호기성 미생물과 혐기성 미생물로 분해하고 여과하는 반응조를 포함하는 산업 시설 배출수 처리 시스템의 운용 방법에 있어서, (a) 상기 거품 포집 장치를 이용하여 상기 배출수로부터 발생하는 상기 거품을 포집하는 단계; (b) 상기 거품 포집 장치에서 포집된 거품을 포함하는 거품액을 상기 집수조 또는 상기 침전조로 전달하는 단계; (c) 상기 침전조에서 상기 거품액 속에 함유된 부유 침강물을 침전시키는 단계; (d) 상기 침전조에서 월류된 상등액을 상기 반응조의 상기 호기성조의 상부로 살포하고 상기 호기성조에서 호기성 미생물에 의한 1차 분해 및 여과를 수행하는 단계; 및 (e) 상기 호기성조에서 1차 분해 및 여과 처리된 상기 거품액을 상기 혐기성조에서 2차 분해 및 여과 처리 후 배출하는 단계를 포함하는 산업 시설 배출수 처리 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템은, 배출수로부터 발생하는 거품을 유도하여 포집하는 거품 포집 장치(100), 포집된 거품액을 저장하는 집수조(110), 거품액 내부의 침전물을 침전시키는 침전조(120), 및 생물학적으로 거품액을 분해시키는 반응조(130)를 포함한다.
거품 포집 장치(100)는 산업 시설에서 사용된 냉각수나 순환수가 강이나 호수 또는 바다로 배출되는 배출구의 연장부에 설치되는 것이다. 거품 포집 장치(100)는 부력재에 의해 강이나 호수 또는 바다에 부양되어 있고 수면에 부상되어 있는 거품을 거품 유도용 안내 날개로 안내하여 거품 포집부로 포집한 후 외부로 배출하는 장치이다.
집수조(110)는 거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품을 포함하는 거품액을 일시 저장하는 장치이다. 거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품액은 펌프에 의해 집수조(110)로 전달되어 처리를 위해 저장된다. 집수조(110)는 거품액을 저장함과 동시에 산소 공급 및 악취를 제거하기 위한 분배관 설치가 가능하도록 구성된다.
침전조(120)는 거품액 내부의 침강성 부유 물질을 비중차에 의해 분리시켜 무거운 것은 아래로 모이도록 하고 상등액은 월류되어져 반응조로 이송시키도록 하는 역할을 한다. 또한 침전조(120)의 하부에는 침전물 배출구가 있어 침전물을 외부로 배출시키는 것이 가능하도록 구성된다.
반응조(130)는 산소 존재하에서 진행되는 생물학적 처리공정인 산화성조(호기성조)와 산소가 없는 상태에서 진행되는 생물학적 처리공정인 혐기성조를 포함하여 거품액을 분해시키는 역할을 한다.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템은 거품액을 포집하여 저장한 후 거품액 내부의 침전물을 침전시키고 생물학적으로 거품액을 분해하여 산업 시설 배출수의 거품액을 처리하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템의 거품 포집 장치(100), 집수조(110), 침전조(120) 및 반응조(130)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서, 거품 포집 장치의 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템의 거품 포집 장치에 있어서 거품 울타리와 결합된 부력재의 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템의 거품 포집 장치에 있어서 원통형의 부력재의 사시도이다.
거품 포집 장치(100)는 수면에 부상되는 부력재(200a, 200b)와, 부력재(200a, 200b)의 일단에 연결되는 거품 유도용 안내 날개(202a, 202b)와, 부력재(200a, 200b)가 각각 결합되는 거품 포집부(204)를 포함하여 이루어진다.
부력재(200a, 200b)는 비중이 물보다 월등히 낮은 스티로폼이나 내부에 빈 공간을 형성한 플라스틱 통 등으로 이루어져 거품 포집 장치(100)가 수면에 부상하도록 한다. 부력재(200a, 200b)의 형상은 도 2a 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 형성할 수 있는데, 도 2a는 판상의 거품 울타리(232)와 거품 울타리(232)의 전면이나 후면 또는 전후면 모두에 중공형의 부력통(234)을 부착한 거품 울타리 일체형 부력재(230)를 도시한 것이고, 도 2b는 원통형 부력재(240)를 도시한 것이다.
본 발명의 실시에 있어서 부력재(200a, 200b)는 도 2a의 거품 울타리 일체형 부력재(230)를 사용하거나 도 2b의 원통형 부력재(240)를 사용할 수 있다. 거품 울타리 일체형 부력재(230)의 거품 울타리(232)는 고무판과 같은 재질을 이용할 수 있으며, 부력통(234)는 내부가 비어 있어 거품 울타리 일체형 부력재(230)가 물에 뜰 수 있도록 한다. 한편, 원통형 부력재(240)은 스티로폼과 같은 재질이 원통형으로 형성되어 그 자체로 물에 뜰 수 있도록 형성됨과 동시에 거품이 월류되지 않도록 하는 기능을 수행한다. 원통형 부력재(240)의 경우에는 그 외주면을 그물 형상의 밧줄(242)로 연결하도록 하는 것이 바람직하다.
거품 유도용 안내 날개(202a, 202b)는 부력재(200a, 200b)의 일단에 각각 연결되어 배출수에서 발생하는 거품을 안쪽으로 유도하는 역할을 한다. 배출수에서 발생하는 거품은 배출수의 유속에 의해 거품 포집 장치(100)로 유하하게 되는데, 거품 유도용 안내 날개(202a, 202b)는 이러한 거품이 거품 포집 장치(100)의 안쪽으로 효과적으로 유도되도록 하는 역할을 한다.
부력재(200a, 200b)의 일단이 각각 연결되며, 거품 포집 장치(100)의 중앙부에 위치하는 거품 포집부(204)는 거품 포집판(206)과, 거품 포집판(206)의 상부에 구비되는 거품 포집벽(208), 및 거품을 외부로 배출하기 위한 거품 배출구(210)를 포함한다.
거품 포집판(206)은 유도된 거품을 효과적으로 포집할 수 있도록 하는 것으로서, 일단은 거품 포집부(204)에 부착되고 타단은 수면에 접촉하게 된다. 이 경우 거품 포집판(206)이 거품 포집부(204)에 부착되는 부분은 수면보다 약간 높도록 하고, 거품 포집판(206)이 수면과 닿는 부분은 수면 아래로 약간 잠기도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 거품과 물이 동시에 유입될 때 물위에 떠 있는 거품만을 효과적으로 포집할 수 있도록 하는 것이다.
거품 포집벽(208)은 거품 포집판(206)의 상부에 구비되어 포집된 거품이 거품 포집부(204)의 밖으로 월류되지 않도록 한다. 거품 포집벽(208)은 저면이 개방되고 상부와 양 측면이 막힌 형태로 이루어지고 양 측면에는 부력재(200a, 200b)와 연결되는 연결판이 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 거품 포집벽(208)은 내부로 들어갈수록 좁아지는 형상을 이루어 포집된 거품이 거품 포집부(204)의 중앙 내측 에 구비된 거품 배출구로 효과적으로 유도되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 거품 포집 장치(100)가 유속에 의해 흘러가지 않도록 하기 위해 거품 포집부(204)가 고정되도록 하는 것이 바람직한데, 해수면 아래 바닥에 고정된 고정용 블록(212)과 고정용 블록(212)에 연결된 고정용 체인(214)이 거품 포집부(204)에 연결됨으로써 거품 포집 장치(100)를 고정시키도록 한다.
한편, 이러한 거품 포집 장치는(100)는 배출수에서 발생하는 거품액을 효과적으로 포집하여 배출할 수 있는데, 경우에 따라서는 거품의 발생을 최소화시키기 위한 소포제 등을 살포할 수 있는 살수관(216)을 부력재(200a, 200b)를 가로질러 설치하도록 한다. 부력재(200a, 200b)의 상호 거리를 유지시키기 위한 장치 지지대(218)를 부력재(200a, 200b)의 양측에 고정시키는 것이 바람직하다.
또한, 거품을 효과적으로 포집하기 위한 구성으로서, 거품 유도기(220a, 220b)를 구비하도록 하는 것이 바람직하다. 거품 유도기(220a, 220b)는 일종의 팬(Fan) 형상으로 이루어지고, 일부가 수면 아래에 잠기도록 하여 유속에 의해 회전할 수 있도록 한다. 이러한 거품 유도기(220a, 220b)는 장치 지지대(218)에 고정시키도록 하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 거품 유도기(220a, 220b)의 설치 위치는 부력재(200a, 200b)의 사이면 족하고, 필요에 따라 다수의 거품 유도기(220a, 220b)를 구비하도록 할 수 있다.
거품 포집 장치(100)에 의해 포집된 거품은 거품뿐만 아니라 물을 포함하게 되는데, 이러한 거품액은 거품 포집부(205)의 거품 배출구(210)를 통해 외부로 배출된다. 거품액의 배출을 위해 거품 배출구(210)는 호스(Hose) 등의 배관으로 외부 와 연결되고 소정의 펌프(미도시)에 의해 거품액이 배출되도록 한다.
이러한 거품 포집 장치(100)는 산업 시설의 배출수에서 발생하는 거품의 포집에 효과적일 뿐만 아니라 경우에 따라서는 해양에 오일(Oil)이 유출된 경우 이를 포집하여 배출하는 경우에도 유용하게 활용할 수 있다. 즉, 해수면에 선박의 침몰 등에 의해 오일이 유출된 경우 오일의 확산을 방지하는 오일 펜스(Oil Fence)의 일측에 본 발명에 따른 거품 포집 장치(100)를 배치함으로써 수면에 떠 있는 오일을 효과적으로 포집 배출하도록 하는 것이 가능하다.
이렇게 배출된 거품액은 집수조(110), 침전조(120) 및 반응조(130)를 거쳐 완전히 분해되는데 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서, 거품액의 처리를 위한 계통도이다.
전술한 바와 같이 거품 포집 장치(100)에 의해 포집된 거품액은 집수조(110)로 수집된 후 침전조(120)와 반응조(130)를 거쳐 분해된다.
집수조(110)는 거품 포집 장치(100)에 의해 포집된 거품액을 저장하는 기능을 수행한다. 경우에 따라서는 거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품액을 바로 침전조(120)로 전달하도록 하는 것도 가능한데, 침전조(120)에서의 처리가 지체되는 경우에는 집수조(110)로 거품액을 수집한 후 침전조(120)로 전달되도록 하는 것이 바람직하다.
거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품액은 거품액 유입관(302)을 통해 집수조(110)로 전달된다. 거품액 유임관(302)에는 제1밸브(304)가 구비되어 거품액의 공급을 개폐하도록 한다. 한편, 집수조(110)의 하부에는 거품액을 배출하기 위한 집수조 배출관(306)이 구비되고 집수조 배출관(306)에는 제2밸브(308)가 구비되어 집수조(110)에 집수된 거품액의 공급을 개폐하도록 한다.
집수조 배출관(306)은 침전조 공급관(310)으로 연결되고, 제1펌프(312)가 구비되어 집수조 배출관(306)에서 공급되는 거품액이 침전조 공급관(310)을 통해 펌핑되도록 한다. 한편, 침전조 공급관(310)의 중앙부에는 집수조(110)로 분기되는 집수조 분기관(314)이 구비되고 분기되는 곳 하단부에는 체크밸브(316)를 구비하여 역류를 방지한다. 또한 집수조 분기관(314)의 분기점 상단부에는 제3밸브(318)를 구비하여 제1펌프(312)에서 펌핑된 거품액이 침전조(120)로 공급되도록 하거나 집수조 분기관(314)을 통해 집수조(110)로 공급되도록 한다.
한편, 도 3에 있어서는 거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품액이 일단 집수조(110)에 집수된 후 침전조(120)로 공급되도록 하였으나, 경우에 따라서는 거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품액이 침전조(120)로 바로 공급되도록 하는 것도 가능하다.
침전조(120)에서는 공급된 거품액 중 침강성 부유물질을 침전시킨다. 침전조(120)의 하부에는 침전물 배출관(320)이 구비되어 침전물을 수시로 배출시킬 수 있도록 하고, 상부에는 상등액 배출관(322)이 구비되어 상등액이 반응조를 공급되도록 한다.
침전물이 제거된 거품액은 상등액 배출관(322)을 통해 반응조(130)로 공급되는데, 거품액은 상등액 배출관(322)에서 바로 반응조(130)로 공급될 수도 있으나 도 3에 도시된 바와 같이 일단 임시 저장부(330)로 공급된 후 제2펌프(322)에 의해 반응조 공급관(334)을 통해 반응조(130)의 상부로 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 이 때, 반응조 공급관(334)을 통해 공급된 거품액은 반응조(130)의 상부에 골고루 분포되도록 하는 것이 바람직한데 트레이 형태의 분배관이나 파이프에 구멍을 내는 등의 방법으로 거품액이 반응조(130)의 상부에 골고루 분배하도록 한다.
반응조(130)는 호기성조(340)와, 호기성조(340)의 하부에 구비된 혐기성조(350)로 이루어지며, 설치 공간이 충분할 경우에는 호기성조(340)와 혐기성조(350)는 서로 독립하여 구비되는 것도 가능하다. 또한, 호기성조(340)에는 다수의 통기관(342)이 구비되어 공기가 통기관(342)을 통해 호기성조(340)의 하부로 공급될 수 있도록 한다. 한편, 혐기성조(350)의 말단부에는 처리수 배출관(352)이 구비되어 거품액을 처리하고 남은 물을 배출할 수 있도록 한다.
이러한 반응조(130)의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서 반응조의 상세 구성도이다.
전술한 바와 같이 반응조(130)는 호기성조(340)와 혐기성조(350)로 이루어진다.
호기성조(340)는 통기관(342)을 통한 공기의 공급에 의해 호기성 상태를 유지하게 되며 해수에 적용되는 경우와 같이 거품에 염분이 포함되는 경우에는 염분이 존재하는 상태에서도 식생이 가능한 갈대, 바다 잔디, 함초와 같은 식물을 상부에 식재함으로써 호기성 미생물의 작용에 의해 거품액 중의 오염 물질을 제거한다. 혐기성조(350)는 호기성조(340)에서 1차 처리된 거품액을 혐기성 상태가 유지되는 상태에서 생물학적 탈질화 과정을 통해 최종적으로 처리하게 된다.
호기성조(340)는 상부로부터 모래로 채워진 제1호기층(402)과, 골재로 채워진 제2호기층(404), 및 제2호기층(404)의 골재보다 굵은 골재로 채워진 제3호기층(406)으로 이루어지며, 통기관(342)의 하부는 제3호기층(406)에 위치한다. 통기관(342)의 하부에는 유공관(408)이 구비되어 통기관(342)을 통해 공급된 공기가 다수의 공극이 형성된 유공관(408)을 통해 제3호기층(406)으로 공급된다.
호기성조(340)에서는 생물학적 산화 기능과 물리적 여과 기능을 동시에 수행하여 용존성 유기물질을 산화, 분해시키고, 부유성 유기 고형물을 효율적으로 여과시킴으로써 암모니아성 질소 및 유기성 질소 화합물을 생물학적 질산화 과정을 통하여 질산성 질소로 전환시킨다. 또한, 여과된 부유성 유기 고형물은 갈대의 뿌리 및 골재 표면에 서식하는 미생물에 의해 산화 분해된다.
한편, 거품액 중의 인 성분은 호기성조(340)의 골재에 다량으로 존재하는 다양한 양이온 성분(Ca2+, Mg2+, Fe3+ 등)과 화학적 침전물을 형성하여 제거되고 갈대나 수초에 의해 추가적으로 제거된다.
호기성조(340)는 방수층(410)에 의해 혐기성조(350)와 구분되는데, 방수층(410)은 호기성조(340)와 혐기성조(350)를 완전히 분리하는 것이 아니라 혐기성조(350)의 제1혐기부(412)와 호기성조(340)는 상호 연결되도록 하여 호기성조(340)에서 처리된 처리수가 제1혐기부(412)로 전달될 수 있도록 한다.
혐기성조(350)는 골재로 이루어진 제1혐기부(412)와, 모래로 이루어진 제2혐기부(414) 및 제3혐기부(414), 그리고 상층에는 모래로 이루어지고 하층에는 골재로 이루어진 제4혐기부(416)를 포함한다.
호기성조(340)에서 공급된 처리수는 제1혐기부(412), 제2혐기부(414), 제3혐기부(416), 및 제4혐기부(418)를 순차적으로 거친 후 처리수 배출관(352)을 통해 외부로 배출된다.
혐기성조(350)의 제1혐기부(412)는 호기성 상태가 일부 유지되며 내부에 수초를 식재함으로써 유기성 오염 물질을 추가적으로 산화시키고 혐기성 상태가 유지되는 제2혐기부(414), 제3혐기부(416) 및 제4혐기부(418)에서는 질산성 질소의 생물학적 탈질화가 진행된다.
혐기성조(350)의 제1혐기부(412), 제2혐기부(414), 제3혐기부(416) 및 제4혐기부(418)의 분리는 다음과 같이 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템에 있어서, 반응조의 혐기성조의 평면도이다.
혐기성조(350)는 제1정류판(420), 제2정류판(422) 및 제3정류판(424)으로 내부가 구획되게 되며, 제1정류판(420)과 제2정류판(422) 및 제3정류판(424)은 각각 일측이 개방되어 도 5에 도시된 바와 같이 제1혐기부(412)로부터 제4혐기부(418)까지 처리수가 순차적으로 전달될 수 있도록 한다.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수 처리 시스템을 이용한 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업 시설 배출수의 처리 방법의 순서도이다.
먼저, 거품 포집 장치(100)를 이용하여 배출수로부터 발생하는 거품을 포집한다(S600). 거품 유도용 안내 날개(202a, 202b)에 의해 유도된 거품은 거품 포집부(204)로 전달되고 거품 배출구(210)를 통해 외부로 배출된다.
거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품은 물을 함유한 거품액의 형태로 집수조(110)로 전달된다(S602). 경우에 따라서는 거품 포집 장치(100)에서 포집된 거품은 집수조(110)로 전달되는 것이 아니라 바로 침전조(120)로 전달되도록 하는 것도 가능하다. 다만, 집수조(110)를 이용하는 경우에는 침전조(120)에서의 침전 시간을 조절할 수 있는 장점이 있게 된다.
침전조(120)에서는 거품액 속에 함유된 부유 침강물을 침전시키고, 침전물은 나중에 밖으로 배출하도록 한다(S604).
침전조(120)에서 부유 침강물이 침전된 상등액은 반응조(130)로 전달되는데, 반응조(130)의 상부에 구비되는 호기성조(340)의 상부에 살포되도록 하는 것이 바람직하다(S606). 호기성조(340)에서는 갈대 등의 식물이 식재되고, 호기성 미생물이 존재하는 상태이므로 거품액 상의 오염 물질을 생물화학적인 방법에 의해 분해한다.
호기성조(340)에서 1차 분해 및 여과 처리된 거품액은 혐기성조(350)에서 2차 분해 및 여과 처리된다(S608). 혐기성조(350)에서는 혐기성 미생물을 이용하여 최종적으로 거품액을 생물학적으로 분해함과 동시에 골재와 모래를 일종의 여과제 로 사용하여 여과 처리함으로써 거품액을 최종적으로 처리한 후 배출한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 거품 포집 장치를 이용하여 산업 시설 배출수를 효과적으로 포집할 수 있으며, 포집된 거품액을 거품 처리 시설에 의해 자연 상태에서 존재하는 미생물을 이용하여 분해함으로써 환경 오염 방지에 효과적이다. 특히 본 발명에 의하면 산업 시설 배출수를 효과적으로 회수하여 이를 완전 처리한 후 배출함으로써 시각적인 유해 상황을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 해수의 부영양화 등의 문제를 발생시킬 수 있는 문제의 소지를 원천적으로 제거함으로써 환경 보호에 효과적이다.
한편, 본 발명에 따른 거품 포집 장치는 자체 부력에 의해 외부 조건이 변화하는 경우에도 일정 수심을 유지하면서 수면에 부상할 수 있으므로 외부 조건의 변화에 큰 영향을 받지 않고 거품을 포집할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 산업 시설의 배출수로부터 발생하는 거품을 포집하여 처리하는 시스템에 있어서,
    수면에 부상되어 좌우로 펼쳐지는 부력재(200a, 200b)와, 상기 부력재(200a, 200b)의 일단에 각각 연결되는 거품 유도용 안내 날개(202a, 202b)와, 상기 좌우로 펼쳐진 부력재(200a, 200b)의 중앙부에 구비되는 거품 포집부(204)를 포함하는 거품 포집 장치(100);
    상기 거품 포집 장치(100)에 의해 포집된 거품액을 전달받아 저장하는 집수조(110);
    상기 거품 포집 장치(100) 및/또는 상기 집수조(110)로부터 상기 거품액을 전달받아 상기 거품액 중의 침강성 부유 물질을 침전시키며, 침전물을 배출시키는 침전물 배출관(320)을 구비하는 침전조(120); 및
    갈대 등의 식물이 식재되는 모래와 골재층이 구비되고 공기를 하부까지 전달하기 위한 통기관(342)이 구비되어 호기성 미생물에 의해 상기 침전조(120)로부터 전달된 상기 거품액을 분해하고 여과하는 호기성조(340)와, 상기 호기성조(340)와 방수층(410)에 의해 분리되고 골재층과 모래층으로 이루어져 혐기성 미생물에 의해 상기 호기성조(340)에서 1차 분해 및 여과처리된 상기 거품액을 2차 분해 및 여과하는 혐기성조(350)를 포함하는 반응조(130)
    를 포함하는 산업 시설 배출수 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 거품 포집 장치(100)는, 상기 거품 포집부(204)와 연결된 고정용 체인(214)과, 상기 고정용 체인(214)과 연결되며 수면 아래 바닥에 고정되는 고정용 블록(212)을 추가로 포함하고,
    상기 거품 포집 장치(100)의 상기 거품 포집부(204)는, 일측은 상기 거품 포집부(204)에 부착되고 타측은 수면에 접하는 거품 포집판(206)과, 상기 거품 포집판(206)의 상부에 구비되어 상기 거품의 월류를 방지하는 거품 포집벽(208), 및 상기 거품을 포함하는 상기 거품액을 외부로 배출하기 위한 거품 배출구(210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업 시설 배출수 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 거품 포집 장치(100)는,
    상기 거품의 발생을 최소화하기 위해 소포제 등을 살포할 수 있도록 상기 부력재(200a, 200b) 사이에 설치되는 살수관(216)과,
    상기 부력재(200a, 200b)의 상호 거리를 유지시키기 위한 장치 지지대(218), 및
    팬(Fan) 형상으로 이루어지고 일부가 수면 아래에 잠기도록 하여 유속에 의해 회전하여 상기 거품이 상기 거품 포집부(204)로 효과적으로 포집되도록 하는 거품 유도기(200a, 200b)
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 산업 시설 배출수 처리 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응조(130)의 상기 호기성조(340)는, 상부로부터 모래로 채워진 제1호기층(402)과, 골재로 채워진 제2호기층(404), 및 상기 제2호기층(404)의 골재보다 굵은 골재로 채워진 제3호기층(406)을 포함하고, 상기 통기관(342)의 하부에는 다수의 공극이 형성된 유공관(408)이 구비되어 상기 통기 통기관(342)을 통해 공급된 공기가 상기 제3호기층(406)으로 공급되도록 하며,
    상기 반응조(130)의 상기 혐기성조(350)는, 골재로 채워진 제1혐기부(412)와, 모래로 채워진 제2혐기부(414) 및 제3혐기부(414), 그리고 상층에는 모래로 이루어지고 하층에는 골재로 이루어진 제4혐기부(416)를 포함하되, 상기 제1혐기부(412)와 상기 제2혐기부(414)와 상기 제3혐기부(414)와 상기 제4혐기부(416)은 각각 일측이 개방된 제1정류판(420)과 제2정류판(422) 및 제3정류판(424)으로 구획되는 것을 특징으로 하는 산업 시설 배출수 처리 시스템.
  5. 산업 시설의 배출수로부터 발생하는 거품이나 수면에 떠있는 오일을 포집 배출하는 장치에 있어서,
    수면에 부상되어 좌우로 펼쳐지는 부력재(200a, 200b);
    상기 부력재(200a, 200b)의 일단에 각각 연결되는 거품 유도용 안내 날개(202a, 202b);
    상기 좌우로 펼쳐진 부력재(200a, 200b)의 중앙부에 구비되고, 일측이 수면에 접하는 거품 포집판(206)과, 상기 거품 포집판(206)의 상부에 구비되어 상기 거품 또는 오일의 월류를 방지하는 거품 포집벽(208), 및 상기 거품을 포함하는 거품액 또는 오일을 외부로 배출하기 위한 거품 배출구(210)를 포함하는 거품 포집부(204);
    상기 거품 포집부(204)와 연결된 고정용 체인(214); 및
    상기 고정용 체인(214)과 연결되며 수면 아래 바닥에 고정되는 고정용 블록(212)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 포집 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 거품의 발생을 최소화하기 위해 소포제 등을 살포할 수 있도록 상기 부력재(200a, 200b) 사이에 설치되는 살수관(216)과,
    상기 부력재(200a, 200b)의 상호 거리를 유지시키기 위한 장치 지지대(218), 및
    팬(Fan) 형상으로 이루어지고 일부가 수면 아래에 잠기도록 하여 유속에 의해 회전하여 상기 거품이 상기 거품 포집부(204)로 효과적으로 포집되도록 하는 거품 유도기(200a, 200b)
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 거품 포집 장치.
  7. 수면에 부상되는 부력재와 상기 부력재의 일단에 각각 연결되는 거품 유도용 안내 날개 및 상기 부력재의 중앙부에 구비되는 거품 포집부를 포함하는 거품 포집 장치, 상기 거품 포집 장치에 의해 포집된 거품액을 전달받아 저장하는 집수조, 상기 거품액 중의 침강성 부유 물질을 침전시키는 침전조, 및 호기성조와 혐기성조로 이루어져 상기 거품액을 호기성 미생물과 혐기성 미생물로 분해하고 여과하는 반응조를 포함하는 산업 시설 배출수 처리 시스템의 운용 방법에 있어서,
    (a) 상기 거품 포집 장치를 이용하여 상기 배출수로부터 발생하는 상기 거품을 포집하는 단계;
    (b) 상기 거품 포집 장치에서 포집된 거품을 포함하는 거품액을 상기 집수조 또는 상기 침전조로 전달하는 단계;
    (c) 상기 침전조에서 상기 거품액 속에 함유된 부유 침강물을 침전시키는 단계;
    (d) 상기 침전조에서 월류된 상등액을 상기 반응조의 상기 호기성조의 상부로 살포하고 상기 호기성조에서 호기성 미생물에 의한 1차 분해 및 여과를 수행하는 단계; 및
    (e) 상기 호기성조에서 1차 분해 및 여과 처리된 상기 거품액을 상기 혐기성조에서 2차 분해 및 여과 처리 후 배출하는 단계
    를 포함하는 산업 시설 배출수 처리 방법.
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