KR20120046808A - 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치에 관한 것으로서, 특히 하수 처리수가 유입되고, 응집제와 응집 보조제인 입상 활성탄이 투입되어 이들을 급속으로 혼합시키는 라인 믹서와; 사이클론 형태로 하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 라인 믹서로부터 상기 응집제와 입상 활성탄이 혼합된 하수 처리수가 측면 상부로 유입되면, 이를 와류시키면서 슬러지를 침전시키고, 상등수를 배출하는 침전조; 및 하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 내부에 분리막이 설치되어 상기 침전조에서 배출되는 상등수를 여과하여 배출하는 분리막조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 하수 처리수에 응집제를 투여하여 총인을 응집, 침전시키고, 분리막을 통해 고액분리시킴으로써 총인의 제거를 극대화하고, 구성을 단순시켜 설치 및 유지 보수가 용이하도록 하며, 완속 응집조를 사이클론 형태의 침전조로 대처함으로써 동력이 상대적으로 적게 소비되도록 하여 동력비를 절감시킬 수 있고, 또한, 분리막조를 침전조와 독립시킴으로써 분리막의 약품 세정시 세정조로 활용할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 하수 처리수에 응집제를 투여하여 총인을 응집, 침전시키고, 분리막을 통해 고액분리시킴으로써 총인의 제거를 극대화하고, 구성을 단순시켜 설치 및 유지 보수가 용이하도록 하며, 완속 응집조를 사이클론 형태의 침전조로 대처함으로써 동력이 상대적으로 적게 소비되도록 하여 동력비를 절감시킬 수 있고, 또한, 분리막조를 침전조와 독립시킴으로써 분리막의 약품 세정시 세정조로 활용할 수 있다.
Description
본 발명은 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치에 관한 것으로서, 상세하게는 하수 처리수에 응집제를 투여하여 총인을 응집, 침전시키고, 분리막을 통해 고액분리시켜 총인의 제거를 극대화하도록 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치에 관한 것이다.
침전지(settling clarifier)는 1차 침전지와 2차 침전지로 구분하고 있는데, 1차 침전지는 하수처리장의 경우, 유입되는 하수내의 각종 고형물을 제거하기 위한 첫 번째 공정이며, 폐수처리장의 경우는 화학응집공정의 후단에 응결된 플록을 제거하기 위해 설치된 화학 침전지를 1차 침전지라고 한다. 한편, 2차 침전지는 살수 여상이나 폭기조 후단에 설치하여 생물학적 처리공정에서 증식된 미생물 슬러지를 제거할 목적으로 설치된 침전지를 의미한다.
도시 하수나 공장폐수는 많은 부분이 부유 고형물(SS, suspended solids)로서 침전지 밑바닥에 가라앉게 된다.
현탁성 부유물이 중력식 침전지에서 침강(sedimentation)하는 속도는 응결물의 크기 및 비중, 입자의 농도, 폐수의 온도, 체류시간, 침전지의 형태, 유효깊이, 표면상태 등에 따라서 좌우되는데, 도시하수의 경우는 2시간 체류시간 동안 SS가 60％, BOD는 30％가 중력식 침전지 내에서 일반적으로 제거되는 반면, 공장폐수의 경우는 폐수의 성상에 따라 제거효율이 크게 달라진다.
상기와 같이, 침전지는 전체 하수/폐수 처리공정에서 매우 중요한 단위공정이며 규모가 큰 처리장일수록 원형보다는 장방형(rectangular)으로 설계되어 운전되고 있다. 하지만, 비중이 물보다 유사하거나 가벼운 부유성 고형물 및 용해성 오염물질은 체류시간이 아무리 길어도 침전지에서 제거되지 않고 처리수와 함께 강이나 바다로 유출되어 부영양화, 녹조, 적조현상 등 2차 오염을 유발시킨다.
특히, 부영양화(eutrophication)의 주된 요인이면서 가장 민감한 인자로 작용하고 있는 인(phosphorus) 성분의 효율적인 제거는 매우 긴요하다. 따라서 방류수의 수질기준 중 "총인(T-P)"에 대한 규제는 날로 엄격해지고 있는 것이 세계적인 추세이다.
부영양화를 일으키는 대표적인 영양분(nutrients)으로는 인(phosphorus), 질소(nitrogen), 탄소(carbon) 성분을 들 수 있는데, 이들 성분이 녹조(green algae bloom) 적조(red tide) 현상을 발생시키는 비율은 P:N:C=1:7:40 으로서 인 성분의 함량이 가장 높은 민감도를 나타내고 있으며, 0.1 mg/L 농도의 미량의 인 성분은 녹조적조 현상을 발생시키는 충분한 농도로 알려져 있다. 상기와 같이 "총인(T-P)"은 조류 성장의 주요 원인 물질로 작용하고 있으며, 조류로 인한 유기물 수질오염은 전체 유기물 부하량의 25∼30％를 차지하는 것으로 추정되고 있다. 따라서 도시하수처리장의 경우 총인 성분의 방류수 수질기준은 8→2→0.5→0.3→0.2 mg/L로 국내외를 막론하고 엄격히 강화되고 있는 실정이다.
수질오염물질 중에서 인 성분은 90％ 이상 대부분이 슬러지의 인발로 제거되는데, 슬러지 인발로 인하여 효과적으로 인성분이 제거되기 위해서는 수중의 용해성 인성분이 미생물의 기작에 의해 미생물에 과잉흡수(섭취, uptake) 되어 활성슬러지와 함께 비중이 물보다 큰 플록으로 응결되어 침전지에서 잘 침강되어 인발제거 되어야한다. 하지만, 비중이 물보다 낮게 형성된 플록들은 중력침강을 기대하기 어려운 점, 수온변화에 대한 민감성 등, 여러 외부환경의 요인으로 인하여 기존의 생물학적 처리와 중력침강 만으로는 대단위 하수처리장의 경우 총인 처리효율은 52.5∼86.7％(평균 70％, 방류수 수질 0.46∼1.417 mg/L)에 불과하다. 하지만 화학적 응집처리공정이 추가적으로 이루어진다면 총인 처리효율은 92.1∼96.5％(평균 94％, 방류수 수질 0.122∼0.236 mg/L)로 향상되며, 여기에 여과시설까지 추가하는 경우에는 99％까지 총인 처리효율을 기대할 수 있다고 국내외 환경기관에서 보고하고 있다.
상기와 같이 조류 발생의 주요 원인물질로 작용하고 있는 인 성분을 완벽하게 제거하기 위해서는 수온변화 등 외부환경의 변화가 있더라도 보다 안정적이고 효율적인 플록 형성방법 및 형성된 모든 플록들에 대한 효과적인 제거방법이 모색되어야 한다.
총인을 제거하기 위하여 대한민국 공개특허 특2002-0057592호(명칭 : 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판침전장치)가 개발되어 출원되었다.
상기 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판침전장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 급속반응조(30), 완속응집조(32), 유로(4), 경사판(5), 침전조(39)로 구성되어 있다.
급속반응조(30)의 일측으로는 정화하고자 하는 원수가 투입되고, 원수의 흐름을 유도하기 위하여 제 1 수류유도판(1)이 구비되어 있다. 제 1 수류유도판(1)은 급속반응조(30) 내에서 최적속도 구배를 위해 원수의 흐름이 하부에서 상부로 흐를 수 있도록 구성되어 있다. 급속반응조(30)는 각형이고, 하부로 부터 원수가 공급되어 상부로 배출되도록 구성되어 있으며 중앙 상부에는 제 1 교반기(2)가 설치되어 있다. 그리고, 재순환 파이프(34)의 일측이 급속반응조(30)까지 연장되어 있어서 일부 슬러지를 급속반응조(30)에 투입할 수 있다.
완속응집조(32)는 각형이고, 급속반응조(30)와 직렬로 연결되어 있어서, 급속반응조(30)의 상부를 통해 배출된 물이 완속응집조(32)로 투입되고, 완속응집조(32)의 하부를 통해 배출되도록 구성되어 있다. 완속응집조(32)의 중심 상부에는 제 2 교반기(3)가 설치되어 응집이 효과적으로 이루어지도록 교반을 한다. 또한 완속응집조(32)의 상부 일측에는 유기 고분자응집제를 투여할 수 있도록 구성되어 있다.
침전조(39)의 상부는 각형이고 하부는 대략 원통형상을 하고 있으며, 하부에 스크레이퍼(7)와 슬러지 수집 피트(8)가 설치되어 있으며, 상부에 다수의 경사판(5)과 처리수 월류 웨어 수로장치(6) 및 스크레이퍼 구동장치(36), 처리수 배출구(38)가 설치되어 있다.
경사판(5)은 대 상향류 분리식 경사판으로써, 수평방향에 대해 50-70도의 각도로 유지하고 있으며 중간영역이 절곡되어 있다. 경사판(5)의 각 면은 일정한 간격으로 사다리꼴 주름 형태를 갖춘다. 이러한 경사판(5)은 일정한 간격을 유지하면서 다수개 배치되어 있다. 따라서 각각의 경사판(5) 사이의 공간은 각주(각기둥) 단면을 갖는 구조로 되어지고, 일련의 평행유로가 형성되어진다.
그러나, 이러한 종래의 급속반응조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판침전장치는 장치 구성이 복잡하여 설치 및 유지 보수가 어렵고, 각 장치를 구동하기 위하여 동력비가 상대적으로 많이 소비되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하수 처리수에 응집제를 투여하여 총인을 응집, 침전시키고, 분리막을 통해 고액분리시킴으로써 총인의 제거를 극대화하고, 구성을 단순시켜 설치 및 유지 보수가 용이하도록 하며, 완속 응집조를 사이클론 형태의 침전조로 대처함으로써 동력이 상대적으로 적게 소비되도록 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 분리막조를 침전조와 독립시킴으로써 분리막의 약품 세정시 세정조로 활용할 수 있도록 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
하수 처리수가 유입되고, 응집제와 응집 보조제인 입상 활성탄이 투입되어 이들을 급속으로 혼합시키는 라인 믹서와; 사이클론 형태로 하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 라인 믹서로부터 상기 응집제와 입상 활성탄이 혼합된 하수 처리수가 측면 상부로 유입되면, 이를 와류시키면서 슬러지를 침전시키고, 상등수를 배출하는 침전조; 및 하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 내부에 분리막이 설치되어 상기 침전조에서 배출되는 상등수를 여과하여 배출하는 분리막조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 라인 믹서의 전단에는 하수 처리수의 유량을 조절하는 유량 조정조가 설치된다.
여기에서 또한, 상기 침전조 및 분리막조에는 침전된 슬러지를 배출시키는 슬러지 배출 관로가 연결 설치된다.
여기에서 또, 상기 슬러지 배출 관로에는 슬러지 내에 포함된 입상 활성탄과 슬러지 일부를 회수하고, 이를 반송 관로를 통해 상기 라인 믹서와 침전조를 연결하는 관로로 투입시켜 응집에 필요한 시드로 활용하도록 활성탄 회수 장치가 더 구비된다.
여기에서 또, 상기 침전조는 상부 내부에 원통형의 격벽을 설치하고, 격벽 내부에 존재하는 상등수를 상기 분리막조로 배출한다.
여기에서 또, 상기 분리막조는 상기 침전조의 높이보다 낮게 설치되어 상기 격벽에서 배출되는 상등수가 압력차에 의해 자연 유하되도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치에 따르면, 하수 처리수에 응집제를 투여하여 총인을 응집, 침전시키고, 분리막을 통해 고액분리시킴으로써 총인의 제거를 극대화하고, 구성을 단순시켜 설치 및 유지 보수가 용이하도록 하며, 완속 응집조를 사이클론 형태의 침전조로 대처함으로써 동력이 상대적으로 적게 소비되도록 하여 동력비를 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 분리막조를 침전조와 독립시킴으로써 분리막의 약품 세정시 세정조로 활용할 수 있다.
도 1은 종래의 급속침전조와 완속응집조가 연결된 고속응집 경사판침전장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
이하, 본 발명에 따른 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치(100)는, 유량 조정조(110)와, 라인 믹서(120)와, 침전조(130)와, 분리막조(140)와, 활성탄 회수 장치(150)로 구성된다.
먼저, 유량 조정조(110)는 하수 처리수의 유량을 조절한다. 여기에서, 유량 조정조(110) 내에는 교반기(111)가 설치되고, 하기에서 설명할 라인 믹서(120)로 펌프(113)를 통해 하수 처리수를 공급한다.
그리고, 라인 믹서(120)는 하수 처리수가 유입되고, 응집제(액반(alum), 폴리염화알루미늄(PAC), 염화제이철(FeCl3) 등)와 응집 보조제인 입상 활성탄이 투입되어 이들을 급속으로 혼합시킨다. 여기에서, 라인 믹서(120)는 응집제와 응집 보조제의 주입량 및 유입 속도를 조절할 수 있다.
또한, 침전조(130)는 사이클론 형태로 하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 라인 믹서(120)로부터 응집제와 입상 활성탄이 혼합된 하수 처리수가 측면 상부로 유입되면, 이를 와류시키면서 슬러지를 침전시키고, 상등수, 즉 청수를 배출한다. 여기에서, 침전조(130)는 상부 내부에 원통형의 격벽(131)을 설치하고, 격벽(131) 내부에 존재하는 상등수를 관로(133)를 통해 하기에서 설명할 분리막조(140)로 배출한다.
또, 분리막조(140)는 하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 내부에 분리막(141)이 설치되어 침전조(130)에서 배출되는 상등수를 여과하여 배출한다. 여기에서, 분리막조(140)는 침전조(130)의 높이보다 낮게 설치되어 격벽(31)에서 배출되는 상등수가 압력차에 의해 자연 유하되도록 한다. 여기에서 또한, 분리막조(140)는 배출 관로측에 역세약품 저류조(143)를 구비하여 세정시 역세 약품이 투입되도록 한다.
한편, 침전조(130) 및 분리막조(140)의 하단 배출측에는 침전된 슬러지를 배출시키는 슬러지 배출 관로(160)가 연결 설치되고, 슬러지 배출 관로(160)에는 슬러지 내에 포함된 입상 활성탄과 슬러지 일부를 회수하고, 이를 반송 관로(151)를 통해 라인 믹서(120)와 침전조(130)를 연결하는 관로로 투입시켜 응집에 필요한 시드로 활용하도록 활성탄 회수 장치(150)가 더 설치된다. 또한, 활성탄 회수 장치(150)의 전단인 슬러지 배출 관로(160) 상에는 입상 활성탄과 슬러지 일부를 회수하기 위한 회수용 펌프(153)가 구비된다.
이하, 본 발명에 따른 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 하수 처리수가 라인 믹서(120)로 유입되면 라인 믹서(120)가 응집제와 응집 보조제인 입상 활성탄을 투입시켜 이들을 급속으로 혼합시켜 침전조(130)로 배출한다.
그러면, 침전조(130)로 유입된 응집제와 입상 활성탄이 혼합된 하수 처리수는 침전조(130)에서 와류를 형성하며 서서히 하강되어 플록이 형성되어 슬러지가 하부로 침전된다.
그리고, 침전조(130)의 격벽(131) 내부에는 상등수, 즉 청수가 유입되고, 이는 관로(133)를 통해 분리막조(140)로 배출된다.
그러면, 분리막조(140)는 내부에 설치된 분리막(141)을 통해 이물질과 슬러지가 제거되어 외부로 배출되고, 슬러지는 하부로 침전된다.
한편, 침전조(130)와 분리막조(140)의 하단의 슬러지는 슬러지 배출 관로(160)를 통해 외부로 대부분이 배출되고, 일부가 회수용 펌프(153)에 의해 활성탄 회수 장치(150)로 회수된다.
그리고, 활성탄 회수 장치(150)는 회수된 입상 활성탄과 슬러지 일부를 반송 관로(151)를 통해 라인 믹서(120)와 침전조(130)를 연결하는 관로로 투입시켜 응집에 필요한 시드로 활용한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 유량 조정조 120 : 라인 믹서
130 : 침전조 140 : 분리막조
150 : 활성탄 회수 장치
130 : 침전조 140 : 분리막조
150 : 활성탄 회수 장치
Claims (6)
- 하수 처리수가 유입되고, 응집제와 응집 보조제인 입상 활성탄이 투입되어 이들을 급속으로 혼합시키는 라인 믹서와;
사이클론 형태로 하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 라인 믹서로부터 상기 응집제와 입상 활성탄이 혼합된 하수 처리수가 측면 상부로 유입되면, 이를 와류시키면서 슬러지를 침전시키고, 상등수를 배출하는 침전조; 및
하단이 좁아지는 형태로 형성되고, 내부에 분리막이 설치되어 상기 침전조에서 배출되는 상등수를 여과하여 배출하는 분리막조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 라인 믹서의 전단에는,
하수 처리수의 유량을 조절하는 유량 조정조가 설치되는 것을 특징으로 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 침전조 및 분리막조에는,
침전된 슬러지를 배출시키는 슬러지 배출 관로가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 슬러지 배출 관로에는,
슬러지 내에 포함된 입상 활성탄과 슬러지 일부를 회수하고, 이를 반송 관로를 통해 상기 라인 믹서와 침전조를 연결하는 관로로 투입시켜 응집에 필요한 시드로 활용하도록 활성탄 회수 장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 침전조는,
상부 내부에 원통형의 격벽을 설치하고, 격벽 내부에 존재하는 상등수를 상기 분리막조로 배출하는 것을 특징으로 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 분리막조는,
상기 침전조의 높이보다 낮게 설치되어 상기 격벽에서 배출되는 상등수가 압력차에 의해 자연 유하되도록 하는 것을 특징으로 하는 하수 처리수 내의 총인 제거를 위한 사이클론 타입의 하수처리장치.
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