KR20070016432A - 폐수처리장치 및 폐수처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 침전지나 모래 여과기 등의 구조가 갖는 문제점을 해결하고, 시설설치 부지가 콤펙트하면서도 폐수 중의 부유물질을 경제적으로 제거할 수 있도록, 원수에 포함된 이물질을 1차적으로 걸러내기 위한 오토스트레이너와, 상기 오토스트레이너에 직렬로 연결되어 상기 오토스트레이너를 거친 처리수에 포함된 이물질을 2차 제거하는 섬유사여과기, 상기 섬유사여과기를 거친 처리수가 유입되는 처리수조를 포함하는 폐수처리장치를 제공한다.

오토스트레이너, 섬유사여과기, 처리수조, 차압계

Description

폐수처리장치 및 폐수처리 방법{Wastewater Treatment System and Method thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리장치를 도시한 개략적인 구성도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 폐수 처리장치를 도시한 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공급펌프 20 : 오토스트레이너

21,31 : 차압계 30 : 섬유사여과기

40 : 처리수조 50 : 컴프레셔

51 : 저장탱크

본 발명은 폐수를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 오토스트레이너(Autostrainer)와 섬유사여과기(Flexible Fiber Filter)를 이용하여 폐수 중의 부유물을 완벽하게 제거할 수 있는 폐수처리 장치 및 폐수처리 방법에 관한 것이다.

수처리 공정에 있어서 가장 기본이 되는 것은 폐수 중에 존재하는 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 고액분리 기술이다. 부유물질을 제거하기 위한 고액 분리 기술로서 가장 널리 사용되는 공정은 침전공정과 여과공정이다.

상기 침전공정은 폐수 중 부유물을 중력에 의해 자연 침강시켜 슬러지 형태로 제거하는 방법이다. 침전공정의 부유물 제거효율은 입자의 크기 및 밀도 그리고 체류시간에 영향을 받게 되는데 일반적으로 약 30분에서 3시간의 긴 체류시간이 필요하다.

따라서 입자의 크기를 크게 하여 빠른 시간에 침전될 수 있도록 응집제를 사용하는 경우도 있다. 그러나 응집제를 사용하게 되면 슬러지의 발생량이 증가하고 특히 냉각수 처리공정에서는 냉각수 중의 인산염계 방식제가 응집제와 반응하여 방식제가 소모되는 단점이 있다.

또한, 상기 침전공정은 처리수가 수질 기준에 적합할 경우는 침전조 단독으로 처리한 후 용도에 맞게 사용할 수 있으나, 수질이 나쁠 경우에는 침전조 후단에 모래여과기를 설치하여 부유물 제거효율을 향상시켜 최종 처리수의 수질을 높일 수 있다.

현재 산업체에서 발생하는 직접냉각수의 경우 냉각수 중의 부유물을 제거하기 위한 처리방법은 수질에 따라 조금씩 차이가 있으나, 대부분 침전조와 모래여과기를 직렬로 구성하여 사용하고 있다.

도 2는 종래 침전지와 모래여과기로 구성된 폐수처리장치의 개략적인 구성도로서, 종래의 폐수처리장치는 원폐수 공급펌프(100), 침전조(101), 상등수조(102), 슬러지 이송펌프(103), 모래여과기 공급펌프(104) 모래여과기(105) 처리수조(106) 역세펌프(107)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성에서 원폐수는 원폐수 공급펌프(100)를 통해 침전조(102)로 유입되어 비교적 큰 입자성분은 중력에 의해 자연 침강되고 처리수는 상등수조(102)로 유입된다. 상등수는 모래여과기 공급펌프(104)에 의해 가압된 후 모래여과기(105)로 유입되면서 모래의 공극에 의해 미세입자가 제거되어 처리수조(06)로 유입되게 된다. 일정시간 가동 후 침전조 내에 퇴적된 슬러지는 슬러지 이송펌프(103)에 의해 외부로 제거된다.

그리고 모래여과기(105)는 일정시간 이상 가동하면 모래여과기 표층 위에 부유물질이 퇴적되어 차압이 발생하여 더 이상 여과가 불가능하게 된다. 이때에는 역세펌프(107)를 작동을 통해 처리수조(106) 내의 처리수를 모래여과기(105)의 하부에서 상부로 유입시키면서 퇴적물을 모래여과기 외부로 배출시키게 된다.

그러나 상기 모래여과기는 기술도 안정적이고 처리효율도 우수하나, 최근 모래의 수급이 용이치 않고 가격이 상승하고 있는 추세이며, 또한 운전압력이 1 ~ 2 kg/㎠로 비교적 높고, 선속도가 100 ~ 300m/day 범위의 대형의 장치가 필요한 문제점이 있다.

또한, 상기한 종래의 수처리장치 이외에 부유물질을 제거하기 위한 고액분리기술과 관련된 종래 기술로서는 국내특허공개 제2001-0049296호(명칭: 오폐수 처리 방법 및 장치), 국내특허공개 제2002-0037818호(명칭: 약품에 의한 오폐수의 고액 부상분리 방법), 국내특허공개 제 2002-0068712호(명칭: 폐수처리장치), 국내특허 공개 제2002-0068010호(명칭: 유연성 섬유사를 이용한 정밀여과장치), 국내특허공개 제2004-0026460호(명칭: 폐수처리 시스템) 등에 개시되어 있다.

상기한 종래의 기술은 응집약품을 사용하고 침전조 혹은 부상조를 이용하여 부유물질을 제거하는 기술들이다.

그러나 상기한 종래의 침전조 공정은 부유물을 중력에 의해 자연 침강시키기 위해 긴 체류시간이 필요하여 시설을 설치할 부지 면적이 많이 필요하고, 슬러지 발생량이 많은 문제점이 있다.

또한 모래여과기의 경우 언급한 바와 같이 모래는 천연자원으로 점차 고갈되고 있는 실정이며, 또한 가격도 상승하여 수급이 어렵고 모래를 교체할 경우에는 무게가 무거운 관계로 교체작업에 시간과 인력이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래 침전지나 모래 여과기 등의 구조가 갖는 문제점을 해결하고, 시설설치 부지가 콤펙트하면서도 폐수 중의 부유물질을 경제적으로 제거할 수 있도록 된 폐수처리장치 및 폐수처리방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폐수처리장치는 원수에 포함된 이물질을 1차적으로 걸러내기 위한 오토스트레이너와, 상기 오토스트레이너에 직렬로 연결되어 상기 오토스트레이너를 거친 처리수에 포함된 이물질을 2차 제거하는 섬유사여과기, 상기 섬유사여과기를 거친 처리수가 유입되는 처리수조를 포함한다.

상기 오토스트레이너는 내부에 다수개의 스크린이 설치되어 원수에 포함된 이물질을 다단계로 걸러내는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 오토스트레이너는 원수의 입측라인과 출측라인 상의 차압을 검출하는 차압계가 더욱 구비되어 차압 발생시 역세척부를 통해 스크린을 청소할 수 있도록 한다.

그리고 상기 섬유사여과기는 내부에 섬유사가 충진된 구조로 섬유사의 충진량이나 운전 압력에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 상기 섬유사여과기는 처리수의 입력라인과 출력라인 상의 차압을 검출하는 차압계가 더욱 구비되며, 차압 발생시 섬유사로 압축공기를 분출하여 섬유사에 부착된 이물질을 제거하는 역세척부를 더욱 포함할 수 있다.

한편, 상기 폐수처리장치를 통한 폐수처리방법은 원수를 오토스트레이너로 유입시키는 단계, 오토스트레이너의 스크린을 통해 원수로부터 이물질을 제거하는 1차 수처리단계, 이물질이 제거된 처리수를 섬유사여과기로 유입시키는 단계, 섬유사여과기 내의 섬유사를 거쳐 처리수 내에 잔존하는 이물질을 제거하는 2차 수처리단계, 이물질이 제거된 처리수를 수조 내로 배출하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리장치를 도시한 개략적인 구성도이다.

상기한 도면에 의하면, 본 실시예에 따른 폐수 처리장치는 원수를 강제 공급 하기 위한 공급펌프(10)와, 상기 공급펌프(10)로부터 토출되는 원수를 공급받아 원수에 포함된 이물질을 1차적으로 걸러내기 위한 오토스트레이너(20), 상기 오토스트레이너(20)의 배출라인에 직렬로 연결되어 상기 오토스트레이너(20)를 거친 처리수에 포함된 이물질을 2차 제거하는 섬유사여과기(30), 상기 섬유사여과기(30)를 거친 처리수가 유입되는 처리수조(40) 및 상기 섬유사여과기(30) 저부에 연결되어 필요시 섬유사여과기(30)로 압축공기를 분출하기 위한 컴프레셔(50)와 압축공기 저장탱크(51)를 포함한다.

여기서 상기 오토스트레이너(20)는 내부에 다수개의 스크린이 적층 설치되어 폐수 중에 포함되어 있는 비교적 큰 직경의 이물질을 제거하게 된다.

상기 오토스트레이너(20) 내부에 설치되는 스크린은 폐수중의 부유물 중 제거해야할 입자크기에 적합한 50 ~ 200 ㎛ 범위의 스크린 싸이즈(screen size)로 선정됨이 바람직하며, 특별히 이에 한정되지 않는다.

이에 따라 원폐수를 오토스트레이너(20)로 유입시키면 스크린 싸이즈보다 큰 입자성분은 스크린 표면에 퇴적되고 처리수만 빠져나가게 된다.

또한 상기 오토스트레이너(20)는 일정시간을 가동하게 되면 원폐수와 처리수간의 차압이 발생하여 운전압력이 상승하고 처리유량이 감소하게 되는 데, 이때는 스크린을 통과하는 유로의 흐름을 바꿔주는 역세척을 통해 스크린에 걸린 이물질을 제거할 수 있도록 되어 있으며, 이를 위해 상기 오토스트레이너(20)의 원수 입력라인과 처리수 배출라인 사이에는 차압계(21)가 연결설치되어 오토스트레이너(20)와 섬유사여과기(30) 각각의 전후 압력 차이를 검출하도록 되어 있고, 상기 차압계 (21)로부터 검출된 신호에 따라 원폐수와 처리수간의 압력차가 일정압력 이상이 되면 폐수유입을 중단하고 스크린을 통과하는 유로의 흐름을 반대방향으로 바꾸어 주는 역세척과정이 수행되어 스크린에 붙어 있는 입자성 물질을 제거하게 된다.

역세척을 통해 스크린 표면에서 분리된 이물질은 물과 함께 오토스트레이너(20) 외부로 배출되게 된다.

상기와 같이 오염물질이 포함된 원수는 일차적으로 오토스트레이너(20)의 스크린을 거치면서 이물질이 제거된 다음 오토스트레이너(20)에 직렬로 연결된 섬유사여과기(30)를 거치면서 미제거된 이물질이 제거된다.

상기 섬유사여과기(30)는 내부에 폴리에스테르 또는 나일론 소재의 섬유사가 충진된 구조로 하부에는 원수가 유입되는 유입구가 형성되고 상부에는 섬유사를 거친 처리수가 배출되는 배출구가 형성되며 저부로는 역세척을 위한 압축공기 저장탱크(51)와 컴프레셔(50)가 연결된다.

상기 섬유사여과기(30)는 일정시간 가동하고 나면 차압이 증가하여 운전압력이 증가하거나 처리유량이 감소하게 되는데, 이러한 차압은 섬유사여과기(30)의 입측라인과 출측라인 사이에 설치된 차압계(31)를 통해 검출되며 상기 차압계(31)의 검출 정보에 따라 압축공기가 섬유사여과기(30) 하부를 통해 유입되어 섬유사를 세척하게 된다.

즉, 상기 콤프레셔(50)가 가동되어 압력탱크(51)에 압력공기를 충전시킨 후 2.0 ~ 2.5 kg/㎠의 압축공기를 섬유사여과기(30)로 유입시켜 내부에 와류를 발생토록 하여 섬유사 표면에 퇴적되어 있는 이물질을 장치 외부로 배출한다.

이 때 한번의 세척으로 완전한 제거가 이루어지지 않는 경우 다시 물과 공기를 번갈이 주입하면서 4 ~ 8회 반복하여 이물질을 완전히 제거한다.

이와같이 오토스트레이너(20)를 거친 처리수는 섬유사여과기(30)의 하부로 유입되어 내부에 충전된 섬유사를 거치면서 미세한 입자가 제거된 후 섬유사여과기(30)의 상부로 유출되어 처리수조(40)로 유입되게 된다.

이하에서는 본 발명에 의한 폐수처리공정과 기존 처리공정에서의 오염물질 제거효율을 비교하기 위하여 폐수처리장에서 장기간에 걸친 실험을 수행하여 본 결과를 설명한다.

본 발명의 폐수처리공정에 의한 실험을 실시예로 하였으며, 종래 처리공정에 의한 실험을 비교예로 하였다.

[실시예]

본 발명을 위한 실험장치 중 오토스트레이너(20)의 크기는 직경 460mm이고 높이가 800mm이며, 120㎛ 싸이즈의 스크린 10개를 장착하였다. 섬유사여과기(30)는 직경 200mm이고 높이가 1500mm이며, 80kg/㎥의 충전밀도로 섬유사를 충전하였다. 원폐수 공급펌프(10)의 유입유량은 5.0㎥/hr 이고 운전압력은 2.0kg/㎠ 이었다. 오토스트레이너(20) 후단의 압력은 1.0kg/㎠ 였으며, 섬유사여과기(30) 후단 압력은 처리수의 이송을 고려하여 0.5kg/㎠로 유지시켰다.

오토스트레이너(20)의 운전시간은 60 ~ 120분으로 운전하였으며, 역세척은 40초 동안 실시하였다. 섬유사여과기(30)는 60분 동안 운전하였으며, 역세척은 2분 동안 물과 공기를 이용하여 7회 반복하였다.

본 발명에 사용한 공정에 대한 적용실험을 한 결과 각 장치별 처리수의 부유물 농도와 제거효율은 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

구분	원폐수	오토스트레이너 처리수	섬유사여과기 처리수	제거율(%)
SS(mg/L)	31.1	25.5	4.2	86.5

[비교예]

한편 기존의 처리공정인 침전조와 모래여과기의 부유물 농도와 제거율은 다음 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

구분	원폐수	침전조 처리수	모래여과기 처리수	제거율(%)
SS(mg/L)	31.1	24.7	4.7	84.9

이상의 두 처리공정에 대한 오염물질 제거효율을 비교한 결과, 본 발명에 따른 처리공정이 종래의 처리공정보다 부유물질 제거효율이 우수하였으며, 특히 기존의 침전조 공정은 체류시간이 3시간인 반면 본 발명의 공정은 0.04시간으로 시설설치 부지를 획기적으로 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 침전조와 모래여과기를 이용한 폐수처리공정과 비교하여, 부유물 제거효율은 거의 비슷하나 체류시간을 3시간에서 0.04시간으로 단축시킴으로써 시설설치 부지를 줄일 수 있음은 물론 시설 설치비용도 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있었다.

Claims (8)

1. 원수에 포함된 이물질을 1차적으로 걸러내기 위한 오토스트레이너와,

   상기 오토스트레이너에 직렬로 연결되어 상기 오토스트레이너를 거친 처리수에 포함된 이물질을 2차 제거하는 섬유사여과기,

   상기 섬유사여과기를 거친 처리수가 유입되는 처리수조

   를 포함하는 폐수처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오토스트레이너는 내부에 다수개의 스크린이 설치되고, 상기 스크린은 50 ~ 200 ㎛의 사이즈로 설정되는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 오토스트레이너의 원수 입측라인과 출측라인 사이의 차압을 검출하는 차압계가 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유사여과기는 처리수의 입력라인과 출력라인 상의 차압을 검출하는 차압계가 더욱 구비되며, 차압 발생시 섬유사를 세척하기 위한 역세척부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 역세척부는 상기 섬유사여과기 저부에 연결되어 섬 유사여과기 내부로 압축공기를 분출하기 위한 압축공기 저장탱크와 저장탱크로 압축공기를 공급하는 컴프레셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
6. 원수를 오토스트레이너로 유입시키는 단계와,

   오토스트레이너의 스크린을 통해 원수로부터 이물질을 제거하는 1차 수처리단계,

   이물질이 제거된 처리수를 섬유사여과기로 유입시키는 단계,

   섬유사여과기 내의 섬유사를 거쳐 처리수 내에 잔존하는 이물질을 제거하는 2차 수처리단계,

   이물질이 제거된 처리수를 수조 내로 배출하는 단계

   를 포함하는 폐수처리방법.
7. 제 6 항에 있어서, 1차 수처리 단계에서 설정 시간 경과 시 오토스트레이너의 스크린을 역세척하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.
8. 제 6 항에 있어서, 2차 수처리 단계에서 설정 시간 경과 시 섬유사여과기의 섬유사를 역세척하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.

Images