KR20070016241A - 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 접촉여재를 필터 상으로 구성하여 고밀도여과처리가 이루어질 수 있도록 구성한 접촉여재 필터를 이용한 여과장치를 제시할 목적으로 안출된 것으로 원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치 되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 원수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉하는 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구가 형성되는 구조의 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치를 제시한다.
접촉여재, 고밀도 여과, HBC
Description
도 1은 본 발명의 구성도
도 2는 본 발명의 결합 상태를 보인 단면 구성도
도 3은 도 2의 평단면 상태도
도 4는 본 발명을 적용한 폐수 처리장치의 실시 예도
*. 주요부호의 설명
10. 집수조 11. 집수구 12. 수위감지센서 13. 펌프
14. 원수공급관 15. 에어조절밸브
20. 1차 처리장치 21. 압력탱크 22. 접촉여재필터
23. 노즐
30. 2차 처리장치 31. 압력탱크 32. 생물 활성탄
33. 처리수유입구 34. 처리수배출구 35. 역세척 및 슬러지배출구
40. 3차 처리장치 41. 압력탱크
50. 슬러지건조상 60. 슬러지펌프
본 발명은 상수의 처리나 산업폐수, 식물성 폐수, 일반 오폐수 또는 상수원 등을 처리하기 위한 중소 규모의 개별 처리장치에 사용되는 고밀도여과장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 접촉여재를 필터 상으로 구성하고 수류에 의해 지속적으로 세척되게 함으로서 반 영구적인 필터기능을 갖고, 접촉여재에 의해 고밀도여과처리가 이루어질 수 있도록 구성한 접촉여재 필터를 이용한 여과장치에 관한 것이다.
음용수의 정화처리, 산업폐수, 식물성 폐수, 일반 오폐수의 정화처리를 위하여 종래 침전, 여과, 흡착, 생물학적 처리 등 다양하고 복합적이며, 반복적인 공정을 수행한다.
여과처리는 침전조나 여과조를 이용하거나 필터를 이용하여 각종 부유물질을 걸러내는 과정이며, 그 중 필터를 이용하는 여과구조는 원수를 필터에 통과시켜 부유물질을 걸러내는 용도로 폭 넓게 활용되고 있으나 일반적인 필터는 고압으로 원수를 통과시켜 여과하는 과정에서 각종 부유물질이 모세기공을 막아버리기 때문에 수명이 매우 짧고 주기적으로 교체함으로 유지 관리비용이 많이 드는 단점이 있었다.
본 발명은 접촉여재를 사용하여 필터를 구성하고, 수류에 의해 슬러지를 지속적으로 제거하여 줌으로써 반 영구적인 여과기능을 발휘할 수 있도록 구성한 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치를 제시할 목적을 갖는다.
이를 위하여 본 발명은 원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 원수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉하는 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구가 형성되는 구조의 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치를 제시한다.
상기 구조에서 접촉여재필터는 다공망 원통에 폴리염화비닐리덴 실 또는 나일론섬유(BCF; Bulky Continuous Filaments) 을 고리구조로 결합한 접촉여재를 원통형으로 감아 형성한 구조로서 일반적으로는 현수미생물접촉산화공법(HBC,Hanging Bio Contactor 또는 BC Plus)에서의 접촉여재에 부착시킨 미생물에 의한 유기 오염물의 소화처리 기능을 위해 사용되고 있으나 본 발명은 접촉여재의 유연한 특성과 여과특성을 활용하여 고밀도 여과막과 같은 기능을 발휘하는 데 특징이 있고, 원수가 통과하는 과정에서 부착되는 부유물질을 수류에 의해 쉽게 털어 내면서 원수의 여과처리가 이루어지도록 함으로써 필터 기능이 반영구적으로 유지되는 효과를 갖는다.
이하 첨부된 도면에 의한 실시 예에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지도 3은 본 발명에 의한 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치(20)를 도시한 것으로, 본 발명은 캡(21a)에 의해 개폐 가능한 원통구조로 압력탱크(21)가 형성되고, 상기 압력탱크의 캡(21a) 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구(21b)가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구(21c)가 형성된다. 또한, 압력탱크 내에는 상단이 캡과 함께 고정되는 원통 형상의 접촉여재필터(22,HBC)가 설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 처리수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉시키기 위한 노즐(23)이 형성된다.
상기 노즐(23)은 압력탱크 외벽에 부착 형성되는 안내관(23a)에 연결되고, 상기 안내관은 원수공급관(14)에 연결되어 집수조에서 공급되는 원수와 에어를 함께 상기 접촉여재필터에 분사하도록 공급된다.
또한, 노즐은 접촉여재필터에 비스듬한 각도로 원수의 분사가 이루어지도록 경사지게 구성하여 분사된 원수가 전체적으로 압력탱크 내에서 회오리 및 파장을 일으키면서 선회하고, 압력탱크 둘레에 균일한 간격으로 수직 안내관을 배치하여 각 안내관에는 상하로 일정 간격으로 노즐을 형성한 구조로 이루어진다.
접촉여재필터(22)는 상부에 플런지를 갖는 다공망 원통(22a)에 폴리염화비닐리덴 실 또는 나일론섬유(BCF; Bulky Continuous Filaments) 등의 접촉여재를 사용하여 대략 5cm 정도의 두께로 감아 접촉여재층(22b)을 형성한 구조를 갖는다.
상기 접촉여재는 900 데니아(denier) 42합사 굵기로서 매우 넓은 표면적을 가지며, 압력탱크 내에서 원수의 통과에 의해 부유물질을 걸러 내는 고밀도여과필 터 작용을 수행한다.
접촉여재필터는 압력탱크 내에서 원수가 통과되는 과정에서 부피가 큰 물질은 표면에서 걸러지고, 표면에 걸러진 슬러지 등의 부유물은 고압으로 분사되는 원수에 의해 분리되어 하부로 침강하여 쌓이며, 주기적으로 슬러지배출구를 열어 배출한다.
상기 접촉여재필터를 이용한 고밀도 여과장치는 오폐수, 하수처리장뿐만 아니라 정수장에서의 염소 처리 후 최종 여과처리공정에 사용할 수 있으며, 침전이나 가압 부상의 전후 단계에 적용 사용할 수 있다.
또한, 상기 접촉여재필터를 이용한 고밀도 여과장치는 필터기능의 보조 기능으로써 미생물을 부착하여 각종 유기물질의 생물처리에 활용할 수 있다.
미생물에 의한 처리는 활성오니를 순환 공급해주고 미생물의 호흡에 필요한 공기를 오폐수와 함께 공급하거나 정수처리시설에서 소독전 단계에 설치하여 부유물의 여과와 함께 미생물에 의한 유기물의 분해 처리가 함께 이루어질 수 있도록 구성할 수 있다. 이 경우 접촉여재필터 층에는 미생물의 안착과 물리적인 보호기능을 갖는 세공(micro pore)과 각종 부유물질을 걸러주는 이보다 큰 구멍(transitional pore)이 같이 존재하여 일반적인 고밀도 여과기능과 미생물에 의한 흡착 분해가 동시에 이루어져 유기물질을 미생물이 분해 처리함으로써 여과처리능력이 향상되고, 흡착된 유기물이 미생물에 의해 분해되어 여과구멍이 지속적으로 재생됨으로써 반영구적인 필터기능이 수행된다.
상기한 접촉여재필터의 미생물에 의한 생물처리는 보조적으로 이루어지고 주 기능은 여과작용이기 때문에 공기량, 부하량 등 일반적인 현수미생물 접촉산화공법에서 요구되는 까다로운 운전조건을 충족시키지 않더라도 여과작용과 부수적인 생물처리작용을 수행하여 일반적인 여과 필터의 작용에 의한 부유물질의 처리뿐만 아니라 각종 유기물의 처리도 함께 이루어져 BOD, COD를 감소시킬 수 있게 된다.
이상의 구성에 의한 본 발명은 오폐수처리공정에서 최종 방류수의 배출기준을 충족시키거나 정수공정에서 부유물질의 제거 등에 폭넓게 활용할 수 있다.
도 4는 본 발명을 1차 처리단계에서 고밀도여과와 미생물처리가 이루어지도록 하고, 2차 처리단계에서 생물활성탄에 의한 흡착과 생물학적 처리가 이루어지도록 하며, 3차 처리단계에서 고밀도 여과처리가 이루어지도록 구성한 개별 폐수처리장치에 본 발명을 활용한 실시 예를 도시한 것으로 본 발명은 1차 처리단계와 3차 처리단계에 그대로 활용할 수 있음을 보인 것이다.
도시된 실시 예는 오폐수 유입과 유수분리가 이루어지는 집수조(10)와; 상기한 집수조로부터 유입되는 원수를 1차 처리하기 위해 설치된 본 발명에 의한 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치(20)와; 내부에 생물 활성탄이 채워지고, 상부에 처리수유입구가 형성되고, 하부에 처리수배출구가 형성되며, 하부 바닥에 역세척 및 슬러지배출구가 형성되어 1차 처리장치로부터의 유입수를 받아 흡착과 미생물 처리작용에 의해 2차 처리를 수행하는 2차 처리장치(30)와; 2차 처리장치에 의한 처리수를 최종 처리하기 위해 설치된 본 발명에 의한 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치(40)로 이루어지고, 상기한 1차 처리장치, 2차 처리장치 및 3차 처리장치에 의해 배출되는 슬러지는 슬러지건조상(50)으로 배출하며, 유출수는 슬러 지펌프(60)으로 펌핑하여 집수조로 반송처리하고, 3차 처리장치의 처리수토출구를 통하여 방출되는 처리수는 유량계(70)를 거쳐 방류되는 구조이다.
집수조(10)는 원 폐수를 유입 받아 이를 1차 처리장치로 공급하기 위한 요소로서 유수분리와 집수 기능을 갖고, 투입 유량을 조정하는 작용을 한다.
이를 위해 상기 집수조에는 집수구(11)와 수위감지센서(12)가 설치되고, 원수의 펌핑을 위한 펌프(13) 및 원수공급관(14)이 설치되고, 원수에 공기가 포함되도록 상기 원수공급관에 공기량을 조절하기 위한 에어조절밸브(15)와 펌핑 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(16)가 설치되는 구조를 갖는다. 에어조절밸브는 에어 밴트식 흡입밸브를 사용하여 별도의 산기관 없이도 펌프 흡입시 공기의 흡입이 이루어지도록 구성한다.
상기 구조에 의해 집수조는 외부 유입 원수를 집수하여 유수분리를 하고, 안정화하며, 수위가 어느 정도 차면 수위감지센서가 이를 감지하여 펌프를 가동하여 원수의 공급이 이루어지도록 하며, 펌프의 가동 시 에어가 함께 유입되어 원수공급관을 통해 원수와 함께 공급된다.
2차 처리장치(30)는 개폐구조의 압력탱크(31)내부에 생물 활성탄(32)이 채워지고, 상부에 처리수유입구(33)가 형성되고, 하부에 처리수배출구(34)가 형성되며, 하부 바닥에 역세척 및 슬러지배출구(35)가 형성되는 구조를 갖는다.
생물활성탄(Biological Activated Carbon, BAC)은 백탄으로서 강하고 단단하며 공기막이 잘 발달된 참나무가 바람직하다.
상기 생물활성탄은 1차 처리장치에 원수와 함께 투입된 에어에 의해 미생물 이 공기막 표면에 붙어 활성탄의 흡착효과와 미생물에 의한 처리효과를 제공한다.
상기 생물활성탄은 원수 중에 포함된 유기물질을 흡착 분해하고, 생분해 과정에서 발생하는 유기물질을 흡착하여 미생물의 안전한 증식을 돕는 작용을 한다. 또한, 원수 중의 암모니아성 질소, 용존 망간,철 등의 제거하는 효과가 있고, 생분해할 수 있는 물질은 분해 제거하고 흡착능력을 난분해성 물질의 흡착에 할당함으로써 일반 활성탄에 비해 사용주기가 현저히 증가하는 효과를 갖는다.
상기한 폐수처리장치의 성과를 확인하기 위하여 유입폐수량이 30ton/day 이고, BOD 130~180㎎/ℓ, SS 50~90㎎/ℓ 인 생활 폐수 처리장에 적용하기 위해 본 발명에 의한 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치의 압력탱크의 내경을 350mm, 높이를 600mm로 하고, 내부 접촉여재필터의 외경을 250mm로 하며, 안내관을 6개로 구성하고 각 수직안내관에는 대략 5cm 간격으로 노즐을 형성하였으며, 일일 30ton 폐수를 2Kg/㎠ 압력으로 노즐을 통해 분사하는 구조로 실시하였다. 또한, 2차 처리장치는 압력탱크의 내경을 350mm, 높이를 600mm로 하고, 내부 생물활성탄 층의 높이를 400mm로 하였다.
그 결과 1차 처리인 본 발명에 의한 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치에서 BOD, COD는 약 20% 감소하며, SS는 70%~98%까지 제거되었다. 또한, 2차 처리장치에서 BOD, COD 등이 약 60% 정도 제거되었다.
1차 처리장치에 의해 대략 SS 98%까지 제거된 상태이므로 생물 활성탄의 공기막이 막히는 일이 없고, 하부의 역세척 및 슬러지배출구를 통하여 역세척수를 공급하여 주기적으로 세척하여 줌으로서 슬러지는 자동으로 배출되며, 장기간(3 ~ 5 년 동안) 생물활성탄을 교체하지 않고도 성능이 유지되는 효과를 갖는다.
3차 처리장치로 유입되는 처리수에는 미생물과 유기물이 거의 포함되어 있지 않고, 소량의 부유물질이 포함되어 있어 여과필터로서의 기능을 수행하며, 분사된 처리수에 포함된 소량의 부유물질은 고리형태의 섬모조직과 같이 감긴 접촉여재필터에 걸러져 맑은 물만 통과되어 배출되고, 걸러진 슬러지는 노즐로부터 분사된 유입처리수에 의해 형성된 와류에 의해 쉽게 씻겨져 침전되며, 침전된 슬러지는 슬러지배출구를 통하여 방출된다.
이와 같이 본 발명에 의한 접촉여재를 이용한 고밀도 여과장치는 사용방법에 오폐수처리시설의 최종 따라 고밀도 여과 처리시설이나 정수시설의 최종 고밀도 여과처리시설로 활용할 수 있고, 또한,현수미생물접촉산화공법(HBC, Hanging Bio Contactor 또는 BC Plus)에서와 같이 노즐을 통하여 공급되는 원수에 적절한 공기를 함께 주입시켜 주고, 활성오니를 순환시켜 줌으로서 고밀도 여과장치로서의 기능뿐만 아니라 미생물에 의한 유기 오염물의 소화처리 기능도 부수적으로 수행할 수 있게 된다.
이상의 구성에 의한 본 발명은 접촉여재필터를 사용하고, 상기 접촉여재필터 주위로 원수를 고압으로 분사하는 구조로 이루어져 부유물질은 필터로 거르고 맑은 물은 통과시켜 배출하며, 노즐을 통하여 제공되는 고압수가 와류상태로 필터에 부착된 슬러지에 접촉하여 슬러지를 필터로부터 지속적으로 분리하고 세척하며, 분리 된 슬러지는 자동으로 침전됨으로써 오폐수 또는 정수시설의 최종처리장치로 유용하게 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 접촉여재필터의 특성에 의해 접촉여재에 미생물을 부착시켜 생물학적 처리가 이루어지는 구조로 구성할 수 있으며, 그에 의해 여과기능뿐만 아니라 미생물에 의한 각종 유기물의 분해처리 효과를 발휘하는 장점이 있다.
Claims (3)
- 원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치 되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 원수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉하는 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구가 형성되는 구조의 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치.
- 제 1항에 있어서, 접촉여재필터는 플런지를 갖는 다공망 원통에 폴리염화비닐리덴 실 또는 나일론섬유(BCF; Bulky Continuous Filaments)로 이루어지는 접촉여재를 감아 접촉여재필터층을 형성한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치.
- 제1항 또는 제 2항에 있어서, 노즐은 압력탱크 외벽에 부착 형성되는 6개의 수직 안내관에 일정 간격으로 형성되고, 상기 노즐은 접촉여재필터에 경사지게 향하도록 구성된 것을 특징으로 하는 접촉여재 필터를 이용한 고밀도 여과장치.
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