KR20070064246A

KR20070064246A - 용존공기부상 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정

Info

Publication number: KR20070064246A
Application number: KR1020060113575A
Authority: KR
Inventors: 유승원
Original assignee: 삼영이엔테크 주식회사
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2007-06-20

Abstract

본 발명은 용존공기부상(DAF:Dissolved Air Flotation) 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는

반응조에 담겨지는 원수에 응집제를 첨가하는 단계(A1);

상기 응집제의 첨가에 의해 슬러지(sludge)가 플록(Floc:슬러지 덩어리)으로 형성되는 단계(A2);

상기 플록(Floc)에 미세기포를 부착시켜 수면 위로 부상되게 하는 단계(A3);

상기 수면 위로 부상된 플록(Floc)을 플록 제거수단(Skimmer)으로 제거하여 이를 별도의 배출구로 배출하는 단계(A4);

상기 슬러지가 제거된 처리수의 대부분은 별도의 저장조로 배출되고 일부는 순환수로서 용존공기부상 펌프로 유입되어 이에 공기가 용해되는 단계(A5);

상기 공기가 용해된 순환수는 부상조의 하측에 연결된 용존공기 부상펌프의 토출배관을 통해 대기압으로 토출되면서 미세기포를 발생시키며 상기 미세기포는 플록에 부착되어 플록을 부상시키는 단계(A6);

로 이루어지는 바, 상기 A5,6단계는 순환단계로서, 상기 A5,6단계가 본 발명의 특징으로 상기와 같은 정수처리공정으로 장치구성이 간소화되고 처리공정이 간략화되므로서 정수처리시설의 설치비용 및 관리비용이 절감되고, 제어가 쉬우며, 설치 소요면적이 적은 잇점이 있을 뿐만 아니라 동일 운전조건에서 짧은 시간 내에 많은 양의 원수를 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 용존공기부상(DAF:Dissolved Air Flotation) 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정에 관한 것이다.

용존공기부상(DAF:Dissolved Air Flotation) 펌프, 슬러지(Sludge), 플록(Floc)

Description

용존공기부상 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정{A making clean water process with Dissolved Air Flotation pump}

도 1은 본 발명인 용존공기부상 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정의 흐름도

도 2는 본 발명의 용존공기부상 펌프형 가압부상장치의 상세 구조도

<도면 중 주요부분에 대한 상세한 설명>

100 : 혼합실

1 : 순환수 유입배관 1a : 순환수

2 : 공기 유입배관 2a : 공기

3 : 공기량 조절밸브 4 : 토출배관

5 : 임펠러 6 : 샤프트 슬리브

반응조에 담겨지는 원수에 응집제를 첨가하는 단계(A1);

상기 응집제의 첨가에 의해 슬러지가 플록(Floc:슬러지 덩어리)으로 형성되는 단계(A2);

상기 슬러지가 제거된 처리수의 대부분은 별도의 저장조로 배출되고 일부는 순환수로서 용존공기부상펌프로 유입되어 이에 공기가 용해되는 단계(A5);

로 이루어지는 바, 상기 A5,6단계는 순환단계로서, 상기 A5,6단계가 본 발명의 특징으로서 A6단계에서 미세기포가 플록에 부착되어 플록을 부상시키는 단계는 다름아닌 A3단계로서 즉, A6단계를 거친 후 A4단계로 순환되는 것이다. 상기와 같은 정수처리공정으로 장치구성을 간략화할 수 있을 뿐 아니라 제조 및 시공비용과 관리비용이 절감되고 처리효율도 대폭 향상되어 종래에 비해 동일한 처리량에 있어서 보다 짧은 시간에 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 용존공기부상(DAF:Dissolved Air Flotation) 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정에 관한 것이다.

통상적으로 용존공기부상법(DAF:Dissolved Air Flotation)을 이용한 정수처리공정은 원수에 응집제를 가하여 플록(Floc:슬러지 덩어리)을 생성하고 상기 플록(Floc:슬러지 덩어리)에 미세기포를 부착시켜 이를 수면 위로 부상되게 한 다음 플록 제거수단(Skimmer)으로 제거하는 정수처리공정으로서 플록(Floc)의 부상에 필요한 미세기포의 발생원리는 순환수에 공기를 용해시켜 4.2~6.3Kg/㎠의 압력탱크 내에 가압상태로 10~30초 정도 체류시키다가 대기압으로 분출시키면 갑작스런 압력감소로 기화되는 현상에 의해 미시적 크기의 기포가 발생되는 것으로 이러한 원리로 생성되는 미세기포를 플록(Floc)에 부착하여 플록(Floc)을 수면 위로 부상시키게 되면 플록 제거수단(Skimmer)이 플록을 제거하고 되고 결과적으로 원수는 슬러지가 제거되는 것이다.

그림 1. 미세기포의 부유물질 부상 상태도

상기와 같은 원리로 이루어지는 정수처리공정 중 순환수를 이용하여 미세기포를 형성시키는 단계에 있어서, 상기 미세기포의 발생수단으로서 종래에는 그림 2에 도시된 바와 같이 순환수를 강제순환시키는 순환펌프, 외부 공기를 강제유입시키는 공기가압장치, 공기가압장치에서 유입된 공기를 모아두는 공기공급탱크, 공기공급탱크에서 공급되는 공기와 순환펌프에서 공급되는 순환수가 혼합하는 압력탱크로 이루어져 상기 압력탱크에서 순환수에 용해되는 공기는 배관을 통하여 토출되면서 미세기포로 형성되고 이는 부상조에 공급되어 플록의 표면에 부착되며 이로써 미세기포가 부착된 플록은 수면 위로 부상하게 되는 구성으로 되어 있으며, 종래의 미세기포 발생수단을 이용한 정수처리공정의 흐름은 다음과 같다.

반응조에 담겨진 원수에 응집제를 첨가하는 단계(B1);

상기 응집제의 첨가에 의해 슬러지가 플록(Floc:슬러지 덩어리)으로 형성되는 단계(B2);

상기 형성된 플록(Floc)에 미세기포를 부착시켜 수면 위로 부상되게 하는 단계(B3);

상기 수면 위로 부상된 플록(Floc)을 플록 제거수단(Skimmer)으로 제거하고 이를 별도의 배출구로 배출하는 단계(B4);

상기 슬러지가 제거된 처리수의 대부분은 별도의 저장조로 배출되고 일부는 순환수로서 순환펌프로 유입되며 외부의 공기는 공기가압장치를 통해 공기공급탱크에 유입되는 단계(B5);

상기 순환펌프로 강제유입된 순환수와 공기공급탱크에 저장된 공기는 압력탱 크에서 혼합되어 순환수에 공기가 용해되는 단계(B6);

상기 공기가 용해된 순환수는 부상조의 하측에 연결된 용존공기부상펌프의 토출배관을 통해 대기압으로 토출되면서 미세기포를 발생시키며 상기 미세기포는 플록에 부착되어 플록을 부상시키는 단계(B7);

로 이루어져 있다.

그림 2. 일반적인 용존공기부상법이 적용된 정수처리공정도

이러한 종래의 정수처리공정은 미세기포 발생수단의 복잡한 구성으로 인해 정수처리공정이 복잡할 뿐 아니라 제어가 까다롭고 정수처리시간이 오래 걸리며, 설치면적이 많이 소요됨은 물론 제조 및 관리비용이 많이 소요된다. 또한 압력탱크 내 상부의 공기층으로 인해 10~100㎛의 범위에서 다양한 크기 즉, 불균일한 크기의 기포가 발생되며 상기 불균일한 크기의 기포 중에서 기포의 크기가 클수록 기포 부상속도가 증가하고, 기포에 의한 플록 제거효율이 떨어지며 상기 거대기포는 표면에서 터짐으로써 부상조 표면에 불안정해져 전체적으로 부상효율이 저하되는 결과를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출한 것으로, 종래 B5단계와 B6단계를 한번에 처리할 수 있는 용존공기부상펌프로 정수처리공정을 구성함으로써 장치구성이 간소화됨에 따라 설치면적과 제조비용 및 관리비용이 절감되며, 정수처리공정도 간략화되어 운전이 한결 용이하고 40㎛정도의 균일한 크기의 미세기포의 발생으로 플록(Floc) 부상효율의 증대에 따른 처리효율이 향상되고 이에 따라 원수의 처리량을 더욱 향상시킬 수 있는 용존공기부상 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 구성을 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명인 용존공기부상 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정 의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 용존공기부상 펌프형 가압부상장치의 상세 구조도로서,

본 발명에 의한 정수처리공정을 간단하게 살펴보면,

반응조에 담겨지는 원수에 응집제를 첨가하는 단계(A1);

상기 공기가 용해된 순환수는 부상조의 하측에 연결된 용존공기부상펌프의 토출배관을 통해 대기압으로 토출되면서 미세기포를 발생시키며 상기 미세기포는 플록에 부착되어 플록을 부상시키는 단계(A6);

로 이루어지는 바, 상기 용존공기부상 펌프를 통해 미세기포를 플록(Floc)에 부착시키는 A5,6단계는 순환공정으로서 상기 용존공기부상 펌프가 사용된 순환공정을 본 발명인 용존공기부상 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정의 특징으로 한다.

상기와 같은 정수처리공정에서 미세기포를 플록(Floc)에 부착시키는 A5단계에 사용되는 용존공기부상 펌프형 가압부상장치는 도 2에 도시된 바와 같은 구성으

로 이루어지는 바, 미세기포 형성과 관련한 구조를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이 중심축에는 임펠러(5)가 종단에 형성된 샤프트 슬리브(6)가 축설되어 있고 상기 임펠러(5)는 공기와 처리수가 혼합되는 혼합실(100)의 중앙에 위치하게 되며 임펠러(5)가 중앙에 위치한 혼합실(100)의 일측에는 공기(2a)가 유입되는 공기 유입배관(2)이 형성되어 있으며, 상기 혼합실(100)의 중앙에 위치한 임펠러(5)의 위치를 기준으로 공기가 유입되는 공기 유입배관(2)의 반대측에는 순환수(1a)가 유입되는 순환수 유입배관(1)이 형성되어 있으며 상기 공기 유입배관(2)과 순환수 유입배관(1)을 통해 들어오는 공기(2a)와 순환수(1a)는 임펠러(5)의 회전에 의해 혼합이 되는 것으로 이를 보다 상세하게 설명하면, 공기(2a)와 순환수(1a)는 대기압보다 낮은 압력으로 유지되어 있어 임펠러(5)가 회전을 하게 되면 공기(2a)와 순환수(1a)가 혼합되면서 순환수(1a) 속에 공기(2a)가 용해되며, 이 때, 용해되는 공기(2a)는 임펠러(5)의 회전으로 인해 잘 용해되지 않는 질소(공기 중 79%)의 용해율도 더욱 높여줄 수 있게 되며, 이러한 구성으로 혼합된 공기(2a)와 순환수(1a)는 토출배관(4)을 통해 부상조에 공급하는 구성으로 되어 있다.

상기와 같은 미세기포를 발생시켜 플록(Floc)이 효율적으로 부상되도록 하는 정수처리공정의 각 단계에 대해 보다 상세하게 설명하고자 한다.

A1, A2 : 반응조에 담겨진 원수에 응집제를 첨가하고 슬러지를 플록(Floc)으로 형성하는 단계로서 보통 용존공기부상법을 사용한 정수처리공정에서는 가볍고 작은 플록(Floc)을 형성시키는 것이 부상효율을 향상시키고 종국적으로 정수효율을 향상시키게 되므로 플록(Floc) 생성공정에서 교반강도를 크게 하고 교반시간은 짧게 하여 플록(Floc)의 크기를 작게 생성시키게 된다. 이 때, 용존공기부상 펌프 내의 잉여압 배출시에 발생되는 압축공기를 혼합공정의 급속교반에 사용하는 방법도 고려할 수 있으며. 이러한 경우에는 응집제의 첨가량을 절감할 수 있게 된다.

A3 : 상기 응집된 플록(Floc)에 미세기포를 부착시켜 플록(Floc)을 수면 위로 부상시키는 단계로서, 종래의 부상조는 부피가 매우 크므로 난류가 심하게 형성되어 부상효율이 저하됨에 따라 미세기포의 흐름을 고려하여 본 발명의 부상조는 좁고 길게 형성됨으로써 난류흐름이 적고 압출류형 반응을 유도하여 플록(Floc)의 부상효율을 높이게 되어 플록(Floc)의 부상시간을 단축시킬 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 A1과 A2 및 A3에 사용되는 반응조, 응집조, 부상조는 종래에 비해 좁고 길게 컴팩트한 일체형으로 형성되어 있으므로 설치면적을 줄일 수 있게 될 뿐 아니라 상기에 기재된 바와 같이 부상효율의 향상으로 원수의 처리효율을 증대시킬 수 있게 된다.

A4 : 상기 수면 위로 부상된 플록(Floc)을 플록 제거수단(Skimmer)으로 제거하여 이를 별도의 배출구로 배출하는 단계로서 장방형 부상조에는 왕복식 플록 제거수단(Skimmer)이 많이 사용되며, 원형 부상조에는 회전식 플록 제거수단(Skimmer)이 많이 사용되는 바, 부상조의 형태에 따라 적절한 것을 선정하는 것이 바람직하다.

A5 : 상기 슬러지가 제거된 처리수의 대부분은 별도의 저장조로 배출되고 일 부는 순환수로서 용존공기부상 펌프로 유입되며 이에 공기를 용해시켜 미세기포를 발생시키는 단계로서 용존공기부상 펌프의 임펠러의 회전에 의해 용해되는 순환수 내의 공기는 대기압으로 방출되면서 압력의 감소로 인해 더욱 더 작으면서도 균일한 크기(40㎛정도)의 미세기포로 형성되며 상기 임펠러의 회전으로 순환수에 대한 공기의 용해도는 동일한 공기량 대비 종래 구성보다 훨씬 많은 양을 용해시킬 수 있게 됨에 따라 미세기포의 양도 증대되며 따라서 플록(Floc)의 부상효율을 더욱 더 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

A6 : 상기 압력탱크에서 발생되는 미세기포를 부상조의 플록(Floc)에 부착시켜 플록(Floc)를 수면 위로 부상시키는 단계로서 상기 단계는 순환단계로서 상기 단계후 처리된 처리수 중에서 일부가 또 순환수로서 용존공기부상 펌프에 유입되는 것이다.

상기와 같은 단계로 이루어지는 본 발명의 정수처리공정은 강우나 조류의 발생에 의한 수질의 변화 뿐 아니라 일반 가정하수나 폐수, 공업폐수, 지하수, 펄프 폐수, 자동차 폐수 등 구성성분이 다른 다양한 수질에서도 본 발명의 사상 범위 내에서 유연하게 구성하여 정수처리하는 것도 가능하다.

상기와 같은 공정으로 이루어진 본 발명은 장치구성이 간소화되고 처리공정이 간략화되므로서 정수처리시설의 설치비용 및 관리비용이 절감되고, 제어가 쉬우 며, 설치 소요면적이 적은 잇점이 있을 뿐만 아니라 동일 운전조건에서 짧은 시간 내에 많은 양의 원수를 처리할 수 있게 됨으로써 경제적인 잇점이 있으며 환경적으로도 생태계에 긍정적이고 막대한 영향을 미치는 등 그 효과가 매우 다대하다.

Claims

용존공기부상법을 이용한 통상의 정수처리공정에 있어서, 반응조에 담겨지는 원수에 응집제를 첨가하는 단계(A1); 상기 응집제의 첨가에 의해 슬러지(sludge)가 플록(Floc:슬러지 덩어리)으로 형성되는 단계(A2); 상기 플록(Floc)에 미세기포를 부착시켜 수면 위로 부상되게 하는 단계(A3); 상기 수면 위로 부상된 플록(Floc)을 플록 제거수단(Skimmer)으로 제거하여 이를 별도의 배출구로 배출하는 단계(A4); 상기 슬러지가 제거된 처리수의 대부분은 별도의 저장조로 배출되고 일부는 순환수로서 용존공기부상펌프로 유입되어 이에 공기가 용해되는 단계(A5); 상기 공기가 용해된 순환수는 부상조의 하측에 연결된 용존공기 부상펌프의 토출배관을 통해 대기압으로 토출되면서 미세기포를 발생시키며 상기 미세기포는 플록에 부착되어 플록을 부상시키는 단계(A6); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 용존공기부상(DAF:Dissolved Air Flotation)펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정.
제 1 항에 있어서, 상기 슬러지가 제거된 처리수의 대부분은 별도의 저장조로 배출되고 일부는 순환수로서 용존공기부상펌프로 유입되어 이에 공기가 용해되는 단계(A5)에서 사용되는 용존공기부상 펌프형 가압부상장치는 펌프의 중심축에 임펠러가 종단에 형성된 샤프트 슬리브가 축설되어 있고 상기 임펠러는 공기와 처리수가 혼합되는 혼합실의 중앙에 위치하게 되며 임펠러가 중앙에 위치한 혼합실의 일측에는 공기가 유입되는 배관이 형성되어 있으며, 임펠러의 위치를 기준으로 공기 유입배관의 반대측에는 순환수가 유입되는 배관이 형성되어 있으며 상기 공기 유입배관과 순환수 유입배관을 통해 들어오는 공기와 순환수는 대기압보다 낮은 압력으로 유지되어 있어 임펠러가 회전을 함으로써 순환수에 용해된 공기는 대기압으로 토출되면서 기화현상으로 미세한 크기로 형성되는 구조로 이루어져 40㎛정도 크기의 균일한 미세기포를 형성하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상(DAF:Dissolved Air Flotation) 펌프형 가압부상장치를 이용한 정수처리공정.