KR20130013046A - 경사판 급속응집 침전장치와 여과장치를 연계한 하 폐수 중의 총인 제거방법 및 총인 제거 공정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하 폐수 중의 총인을 제거하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관형 반응기와 경사판 급속응집 침전장치 및 여과장치를 이용한 총인을 제거하는 공정 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 총인 제거가 가능한 하 폐수 처리방법에서, 관형 반응기에 의한 혼화 응집을 위한 공정(제1공정), 상기 제1공정 후에 침전조에서 응집침전을 행하고 침전슬러지를 인출하는 공정(제2공정), 상기 제2공정 후에 처리수를 여과장치로 보내어 여과를 하는 공정(제3공정)이 포함되는 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.
또한 상기 제3공정에서 여과장치를 역세하고 그 역세수를 저류조 또는 관형 반응기로 반송하는 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.
또한 상기 제2공정의 급속응집침전공정은 경사판을 이용한 경사판 급속응집침전방법인 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.
또한 제3공정의 여과장치는 회전식 마이크로 디스크 필터 방식 또는 상향류식 여과 방식인 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 관형 반응기, 급속응집침전조, 여과장치가 연속하여 구성된 것을 포함한 총인 처리 효율을 높인 하 폐수의 처리 시스템을 제공한다.
또한 상기 여과장치에는 역세수 수단이 부가되고, 역세수 반송수단이 부가되어 저류조 또는 관형 반응기로 역세수를 반송하는 것에 특징이 있는 총인 처리 효율을 높인 하 폐수의 처리 시스템을 제공한다.

Description

경사판 급속응집 침전장치와 여과장치를 연계한 하 폐수 중의 총인 제거방법 및 총인 제거 공정 시스템{total phosphorous removal system and the total phosphorous removal mehtod using both coagulating sedimentation device and filtering device}

본 발명은 하 폐수 중의 총인을 제거하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관형 반응기와 경사판 급속응집 침전장치 및 여과장치를 이용한 총인을 제거하는 공정 시스템에 관한 것이다.

생활양식의 서구화, 인구증가에 따른 대도시화, 식생활의 변화 등으로인한 생활하수의 수질악화는 곧바로 공공수역의 수질악화로 직결되고 있다. 특히 우리나라는 용수원으로 지표수에 대한 의존도가 90%에 이른다. 이중 호소수 이용율이 40%에 달하고 있어 호소수 및 하천의 수질보전 및 개선은 상수 취수원수 보호 측면에서 매우 중요한 의미를 가지고 있다.

국내 대부분의 호소 및 하천수는 중영양에서 부영양화 상태로 진행중인 것으로 밝혀지고 있어, 이러한 부영양화의 주요 원인인 질소와 인에 대한 저감대책이 관심사항으로 떠오르고 있다.

제거대상 물질인 질소와 인은 수중 조류의 성장을 촉진하는데, 질소 1kg은 16kg의 CODcr을 인 1kg은 약 120kg의 CODcr을 생산할 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것으로 알려지고 있다. 그러나 최근까지 국내에서는 BOD 및 COD의 유기물질 제거에만 관심을 기울여 실질적으로 1mg/L의 인이 방류될 경우, 유발될 수 있는 120mg/L의 CODcr의 영향은 무시되고 있었다고 할 수 있다. 녹조류의 경우에 영양물질은 대체로 탄소가 35~50%, 질소 3~10%, 인이 0.5~1% 가량이며, N/P의 비는 7/1~15/1에 이르고 있다. 이러한 조류의 과다발생에서 기인되는 수중의 부영양화를 방지하기 위하여 조류의 growth limitting factor인 인의 제거가 주된 관심사로 떠오르고 있다.

따라서 종래의 하 폐수의 인의 제거공정으로 다음과 같은 방법을 제공하고 있다.

(1) 일차 처리 단계에서 응집제 투입

생물학적 처리공정의 일차 처리단계(1차 침전지)에서의 응집제(Alum, Lim, 철염 등) 투입은 거의 모든 처리장에 적용 가능하고, BOD와 SS제거 효율이 증대하고 금속염의 수중 잔류가 가장 낮은 장점이 있다. 그러나 응집제가 가장 비효율적으로 사용되며, 플록화(flocculation)을 위한 고분자 응집제가 일반적으로 필요하고 슬러지의 탈수성이 나빠지는 단점이 있다.

(2) 이차 처리 단계에서 응집제 투입

생물학적 처리공정의 이차 처리단계(폭기조)에서의 응집제(Alum, Lim, 철염 등) 투입은 주입량이 감소되어 가장 비용이 적게 소모되며 활성슬러지의 안정성이 증대하고, 고분자 응집제가 필요 없다. 그러나 과다한 투입으로 낮은 pH로 독성이 유발되고 알칼리도가 낮은 폐수에서는 pH조절장치가 필요하며, 높은 pH때문에 석회는 사용할 수 없다.

(3) 이차 처리 이후에 응집제 투입

생물학적 처리공정의 이차 처리 이후(2차 침전조 이후)에서의 응집제(Alum, Lim, 철염) 투입은 유출수 내 인의 농도가 가장 낮고 석회의 회수가 가능하나, 가장 시설비가 높고 금속염의 수중 용출가능성이 가장 크다.

따라서 상기한 통상의 총인 제거공정은 생물학적 처리(전처리)를 하고 그 후에 주로 응집제를 이용한 응집침전법으로 행해지며 경사판급속응집침전장치, 약품여과 장치 또는 가압부상장치 등의 개별적 공정으로 하폐수처리수 중의 총인을 제거한다.

상기한 통상의 총인 제거공정은 생물학적 처리를 하고 난 후 다시 응집침전방법을 부가하여야 하는데 그 이유는 다음과 같다.

생물학적 처리 방법은 하 폐수에 부유하는 유기물(organic matearial)을 미생물을 이용하여 제거하는 방법으로서 통상의 유입 하 폐수의 총인농도가 5~10ppm정도를 유지하고 있고 생물학적 처리를 한다고 하더라도 유출 하 폐수의 총인농도는 1ppm 이상을 상회하게 된다.

또한 생물학적 처리 방법은 활성화된 미생물이 인을 과잉섭취하게 하는 생물학적 탈인법(luxury uptake)을 이용하므로 생물학적 처리 후에 여과장치를 설비하여 슬러지를 제거할 필요가 있다.

이 경우 여과장치에서 여과된 슬러지는 역세과정을 통하여 여과장치에서 슬러지를 탈리시키는 작용을 하고, 이 역세과정에서 발생한 역세수를 생물반응조(생물학적 처리를 위한 반응조) 전단에 다시 반송하는 시스템을 가동하게 된다.

상기와 같은 수처리 시스템은 역세수 중의 슬러지가 생물반응조에 반송됨에 따라 오염물질이 영구적으로 순환되는 결과를 나타내고 이에 따라 오염물질을 효율적으로 제거할 수 없다는 문제점이 발생하였다.

또한 최근 최종처리수로 방류되는 총인농도는 0.2~0.5ppm 수준을 요구하기 때문에 다시 생물학적 처리 후 응집제에 의한 응집침전법으로 다시 총인을 제거하는 공정을 부가하게 된다.

상기와 같은 화학응집침전법을 부가한 경우에도 여과장치를 부가하게 되는데 이경우에도 여과장치에서 발생한 역세수를 생물반응조 전단에 반송하는 시스템을 채용하게 된다.

따라서 역세수 중의 슬러지가 생물반응조에 반송됨에 따라 오염물질과 화학물질(응집제)이 영구적으로 순환되는 결과를 나타내게 됨으로써 오염물질을 효율적으로 제거할 수 없을 뿐만 아니라 응집제의 과잉농축의 문제점이 발생하였다.

또한 상기의 통상의 총인 제거공정은 생물학적 처리 장치 또는 시설이 필요하고 화학물(응집제)에 의한 응집침전 장치 또는 시설이 필요하여 설비비와 부지 등이 많이 소요되는 문제점이 발생한다.

그리고 상기의 통상의 총인 제거공정은 시설이 복잡하며, 응집침전을 위한 약품의 소모도 비효율적으로 많이 발생하는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여,

총인 제거가 가능한 하 폐수 처리방법에서, 관형 반응기에 의한 혼화 응집을 위한 공정(제1공정), 상기 제1공정 후에 침전조에서 응집침전을 행하고 침전슬러지를 인출하는 공정(제2공정), 상기 제2공정 후에 처리수를 여과장치로 보내어 여과를 하는 공정(제3공정)이 포함되는 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.

또한 상기 제3공정에서 여과장치를 역세하고 그 역세수를 저류조 또는 관형 반응기로 반송하는 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.

또한 상기 제2공정의 급속응집침전공정은 경사판을 이용한 경사판 급속응집침전방법인 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.

또한 제3공정의 여과장치는 회전식 마이크로 디스크 필터 방식 또는 상향류식 여과 방식인 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 관형 반응기, 급속응집침전조, 여과장치가 연속하여 구성된 것을 포함한 총인 처리 효율을 높인 하 폐수의 처리 시스템을 제공한다.

또한 상기 여과장치에는 역세수 수단이 부가되고, 역세수 반송수단이 부가되어 저류조 또는 관형 반응기로 역세수를 반송하는 것에 특징이 있는 총인 처리 효율을 높인 하 폐수의 처리 시스템을 제공한다.

본 발명은 상기한 관형 반응기, 침전조(특히 경사판 급속응집침전조) 및 여과장치를 연속적인 공정으로 부가한 점에 기술적 특징이 있어 종래의 활성슬러지를 이용한 통상의 수처리 시스템에서는 효과를 볼 수 없는 총인 제거에 탁월한 효과를 나타낸다.

또한 본 발명은 관형 반응기에 응집제투입기, pH를 조절하기 위한 약품을 투입하는 pH조절제투입기, 고분자 응집제를 투입하는 고분자응집제투입기를 순차적으로 구성하고 있어 처리수의 부유물질을 신속하게 응집하는 효과 및 응집 효율이 현저히 높은 효과가 나타난다.

또한 본 발명은 상기한 관형 반응기 후에 침전조 특히 경사판 급속응집침전조를 설치하여 관형 반응기에서 응집된 부유물질을 빠르고 효율적으로 침전하게 하는 효과를 자랑한다.

특히, 본 발명의 경사판 급속응집 침전조는 유량분배판의 미로구조가 집중형태로 침전조에 유입되는 하 폐수를 침전조 전부분에 걸쳐 유속의 흐름은 약하고 골고루 분산되도록 하였기 때문에 침전조의 정숙성 및 안정화를 높여 침전효율을 증대하였을 뿐만 아니라 경사판의 형태가 평판형이 아니라 물결파형으로 이루어져 있고 경사판에 수류지역으로부터 벗어나는 안전지역이 형성되는 구조적 결합을 취하고 있기 때문에 유량분배판과 더불어 침전효율이 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 상기한 경사판 급속응집 침전조를 경유한 처리수가 여과장치를 경유하게 하여 미 침전된 응집물을 거의 완전히 제거하여 총인을 완벽하게 제거하는 효과를 창출한다.

특히 본 발명은 여과장치가 마이크로 필터를 이용한 여과장치를 이용한 것으로서 마이크로 필터가 필터 용량의 한도를 초과하는 경우 역세척이 가능한 구조로 되어 있는 것이 특징이며 또한 마이크로 필터를 쉽게 교체할 수 있는 효과가 증대된다.

또한 본 발명의 마이크로 필터 여과장치는 세척수단 및 세척으로 인한 필터로부터 떨어진 이물질 및 세척수를 받아서 별도의 장소로 배출하기 위한 역세수저장배출구(450)가 부가로 구성되어 하기할 역세수 반송을 위한 최적의 작용을 하는 효과도 창출된다.

본 발명은 특히 상기한 여과장치를 세척한 역세수를 관형 반응기에 재유입함에 따라 높은 SS(Suspended Solids)를 관형 반응기 후의 급속응집침전조의 응집핵으로 사용하는 작용으로 인하여 약품주입량을 현저히 줄일수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명은 상기와 같은 최종여과장치 역세수를 파이프반응기에 반송하여 재활용함으로서 총인제거효율이 현저히 높은 효과를 자랑한다.

또한 기존 여과장치만을 사용하는 활성슬러지 시스템의 경우 역세수를 생물반응조 전단에 반송함으로써 수처리공정계(system)내에서 오염물질이 영구 순환함으로써 효율적인 제거가 불가능하였으나, 본 발명과 같은 공정으로 구성하게 되면 역세수에 포함되어 반송된 오염물질(SS, T-P)이 침전슬러지로 바로바로 제거되기 때문에 원활한 제거가 가능한 효과가 있다.

즉, 여과장치 역세수를 관형 반응기에 반송함으로서 경사판급속응집침전장치의 효율을 향상하고, 약품 사용량을 급격하게 줄일 수 있으며, 수처리공전 전체 계(system)내에서 영구 순환하던 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 총인 제거 공정 시스템 개념도.
도 2는 본 발명의 총인 제거 공정 시스템에 이용되는 관형 반응기.
도 3a은 본 발명의 총인 제거 공정 시스템에 이용되는 경사판 급속 응집 침전조.
도 3b는 경사판 급속 응집 침전조의 평면도.
도 3c는 경사판에서 침전이 일어나는 상태 도시도.
도 3d는 경사판 급속 응집 침전조의 우측면도.
도 4a는 본 발명의 총인 제거 공정 시스템에 이용되는 여과장치인 회전식 마이크로 디스크 필터.
도 4b는 본 발명에 사용되는 여과장치인 회전식 마이크로 디스크 필터의 필터의 설치상태도 및 분리상태도.
도 5는 본 발명의 총인 제거 공정 시스템에 이용되는 상향류식 여과장치의 예.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

본 발명은 통상의 총인 제거가 가능한 하 폐수 처리공정에 적용되는 기술이다.

본 발명은 관형반응기에 의한 혼화, 반응, 응집을 위한 공정(제1공정)을 수행한다. 그리고 상기 제1공정 후에 급속응집침전조에서 급속응집침전을 행하고 침전된 침전슬러지를 인출하는 공정(제2공정)을 수행한다. 그리고 상기 제2공정 후에 여과지에서 여과를 하는 공정(제3공정)을 포함하여 하 폐수의 총인을 제거하는 공정을 기본적인 기술적 특징으로 하 폐수의 총인 처리 방법을 제공한다.

본 발명에서 관형반응기는 저류조(체류조, 유량조정조 등을 포함하는 개념으로서 하 폐수를 처리하는 공정 전에 있는 하 폐수 저장조를 의미한다)에 있는 하 폐수를 유입시켜 중화, 반응, 응집 단계를 거치는 공정을 수행하는 PFR(plug flow reactor)의 반응조를 의미한다.

하 폐수의 화학적 처리는 폐수의 성상 및 공정의 종류에 따라 목적이 다양한데 가장 널리 사용되고 있는 것은 화학침전에 의한 미세한 현탁물질 및 COD제거, 생물학적 처리를 위한 pH조절, CN의 산화처리, Cr+6의 환원처리, N 및 P제거 및 소독과 경도제거 등을 들 수 있는데, 물리적 처리와 마찬가지로 단독처리 공정보다는 상황에 따라 복합적으로 병용하는 처리 시스템을 이룬다.

특히 본 발명의 관형반응기는 상기한 P(인)의 제거 중 유기물에 포함되어 있는 총인(total phosphorous)의 제거를 주목적으로 하여 유기물에 포함되어 있는 질소 및 다른 유해성분을 함께 처리할 수 있는 화학적 처리 시스템을 의미한다.

본 발명의 관형반응기는 통상의 PFR(plug flow reactor) 반응기를 의미하며 저류조의 하 폐수를 중화, 반응, 응집의 단계를 거쳐 침전조로 보내는 일련의 처리과정을 모두 포함하되, 각 단계에서 필요한 반응조 없이 하 폐수의 흐름 과정에서 화학반응이 일어나도록 하는 관형형 하 폐수 처리장치를 의미한다.

본 발명의 관형 반응기(100)는 저류조로부터의 하 폐수를 유입시키는 유입구(110)와 유입된 하 폐수를 침전조로 배출시키는 유출구(120)를 갖고, 상기 유입구로부터 유출구를 통해 배출되는 하 폐수의 체류 시간에 대응하여 약품투여 및 중화, 반응, 응집처리가 모두 포함될 수 있는 길이로서 형성된 관형의 반응기(PFR)를 의미한다.

본 발명의 관형 반응기는 오 폐수의 오염물질을 화학 응집시켜서 처리할 수 있는 반응기를 의미하는 것으로서, 응집제를 투입하는 응집제투입기, pH를 조절하기 위한 약품을 투입하는 pH조절제투입기, 고분자 응집제를 투입하는 고분자응집제투입기가 관형 반응기에 설치되어 있다.

본 발명의 응집제 투입기(130)는 관형 반응기의 유입구 다음에 위치하며, 오 폐수의 오염물질과 반응하여 응집을 시키기 위한 응집제 또는/및 응집보조제를 투입하는 모든 장치 또는 수단을 의미한다.

통상적인 응집제로 무기응집제와 유기응집제가 있으며 이런 응집제를 관형 반응기에 투입하는 장치 또는 수단이다. 통상적인 무기응집제로는 황산알루미늄, 염화제2철, 칼슘명반(PAC) 등이 있다.

또한 본 발명의 응집제 투입기는 응집보조제를 투입할 수 있는 장치 또는 수단이 사용자의 선택에 따라 부가되어 구성될 수 있다.

본 발명의 pH조절제투입기(140)는 응집제 투입기 다음에 위치하고 있으며 상기한 무기 응집제를 투입하여 pH가 저하된 상태에서 응집제가 오염물질과 반응하여 응집할 수 있는 pH를 조절하기 위한 장치 또는 수단을 의미한다.

따라서 오 폐수의 성질에 따라 또는 투입시키는 응집제 또는/및 응집보조제에 따라 오 폐수의 pH를 조절할 필요성이 있으므로, 이와 같이 오 폐수의 pH를 조절하기 위하여 산성이나 염기성 약품을 투입하는 기능 및 약품 투입량을 조절하는 기능을 갖춰서 pH를 조정해 주는 작용을 하는 곳이 pH조절제투입기이다.

본 발명의 고분자 응집제 투입기(150)는 상기한 pH조절제투입기 다음에 위치하고 있으며 상기한 응집제 또는/및 응집보조제를 투입하고 나서 더욱 응집을 강화시키기 위하여 투입되는 고분자 응집제를 투여하고 고분자 응집제의 양을 조절하여 투여하는 기능을 갖춘 모든 수단 및 장치를 의미한다.

본 발명에서는 고분자 응집제는 폴리아크릴아민, 폴리에틸렌 아민 등과 같은 통상의 고분자 응집제를 사용한다.

본 발명은 또한 상기한 pH조절제투입기 또는/및 고분자 응집제 투입기의 후단에 pH조절센서가 구성되어 있을 수가 있다.

본 발명의 pH조절센서는 오 폐수의 pH를 측정하고 이 측정된 값을 제어부로 송출하여 오 폐수의 pH를 조절하는 작용을 하는 모든 수단 또는 장치를 의미한다.

따라서 pH조절제투입기 다음에 오는 제1pH조절센서는 pH조절제가 하 폐수에 투입되어 형성된 pH측정값을 제어부로 송출하여 pH 조절제투입기에 산성 또는 염기성 약품의 투입량을 조절하도록 하게 한다.

또한 고분자응집제 투입기 다음에 오는 제2pH조절센서는 고분자 응집제가 투입되고 난 후의 오 폐수의 pH값을 측정하여 나온 값을 제어부로 송출하여 pH 조절제투입기에 산성 또는 염기성 약품의 투입량을 조절하도록 하게 한다.

따라서 상기한 제어부는 제1 또는/및 제2 pH조절센서에서 측정된 pH 측정값을 전송받고 하 폐수의 성상 및 투입약품(응집제)에 따라 이미 세팅된 기준값과 비교하여 pH조절제투입기에 약품 조절 명령을 전달하게 하여 pH를 조정하게 하는 기능을 수행한다.

본 발명의 관형반응기는 하 폐수의 체류시간을 확보하기 위해 지그재그형태로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 하 폐수가 상기한 관형반응기를 거치면서 인(P)을 다량포함하고 있는 오염물질이 응집제와 화학응집을 하여 플록(floc)을 형성하게 된다. 따라서 이렇게 응집된 플록(floc)을 침전시키기 위한 단계로 이동하게 된다.

따라서 본 발명은 상기한 관형반응기 다음에 침전조를 구성하게 된다.

본 발명의 침전조(200)는 하 폐수에 포함되어 있는 부유물을 침전시키는 장치를 의미하며 통상 물보다 비중이 큰 부유물을 중력에 의하여 바닥에 침전시키는 수조 또는 장치를 의미한다.

본 발명에서 침전조는 상기한 하 폐수에서 응집되어 생성된 오염물질에 대한 플록을 침전시키는 수조 또는 장치를 의미한다.

본 발명의 기술적 특징은 상기한 침전조가 경사판이 이용되는 경사판식 침전조라는 점을 들 수 있다. 또한 경사판을 이용한 급속응집침전 방식을 이용한 점을 들 수 있다.

일반적으로 경사판식 침전조란 물보다 무거운 부유물을 중력에 의하여 침전시켜 수질을 개선시키는 장치이다. 경사판 침전조에서 독립입자의 침전은 탱크의 깊이와는 무관하게 침전속도에만 직접적으로 관련된다고 알려져 있으며, 침전조의 부유물 제거효율을 최적화시키기 위해서는 될 수 있는 한 침전조를 얕게 설계하여야 한다.

경사판 침전조는 상기와 같은 분석을 기초로 얕은 탱크에 대신하여 사용되고 있으며, 부유물의 침전효과가 탁월하여 널리 사용되고 있다.

경사판 침전조는 침전조 내에 경사판을 이용하여 다층의 경사관(침전수로)이 형성됨에 따라 전체적인 침전거리를 짧게 유지할 수 있어 침전처리의 고속화를 도모할 수 있으며, 그 밖에 침전처리에 필요한 침전물의 배출에 이점이 있다.

본 발명의 침전조(200)는 도 3a에서 보는 바와 같이 하 폐수를 유입시키기 위한 유입구(210)를 갖고, 그 하 폐수에 포함된 부유물, 슬러지, 플록 등을 침전시키기 위한 소정 용적의 침전공간을 가지며, 침전처리 정화된 처리수를 배출시키는 배출구(220) 및 최하부에 슬러지를 인출시키는 슬러지 인출구(230) 등을 기본적으로 구성하고 있다.

또한 본 발명의 침전조는 침전조의 침전공간상에 일정 경사각으로 비스듬히 누운 상태에서 일정간격으로 상호 이격되도록 다수의 경사판(240)이 설치된다.

또한 본 발명의 기술적 특징은 상기한 침전공간상에 설치된 다수의 경사판의 구조 또는 형상에 있다.

본 발명에 따른 상기 경사판은 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이 종래와 같은 평판이 아니라 측방향을 기준으로 물결파형과 같이 골과 산이 연속반복적으로 형성된 형상을 가지며, 이러한 경사판을 일정한 간격으로 이격되게 설치될 때 대류가 일어나는 수류지역(241)으로부터 벗어나는 안전지역(242)이 형성될 수 있음을 특징으로한다.

이러한 경사판의 안전지역은 대류가 발생되지 않는 지역이므로 경사판 전체로 본다면 침전효과가 평판일 경우에 비해 현저하다.

뿐만 아니라 본 발명은 도 3b에 도시된 바와 같이, 하 폐수가 침전조로 유입되는 유입구와 경사판 사이에 구획 설치되고, ㄷ자형 채널(244)이 일렬로 엇방향으로 지그재그형태로 배치되면서 유로형성이 미로구조로 형성됨과 아울러 하 폐수 유량이 경사판 전부분에 걸쳐 퍼지는 유량분배판(243)이 더 구성된다.

상기 유량분배판(243)은 유입구를 통해 들어오는 하 폐수의 집중도를 분산하기 위한 것으로, 경사판의 수류지역과 안전지역의 안정화 또는 정숙성에 크게 기여하여 하 폐수의 침전효과를 배가하는 역할을 수행하게 된다.

본 발명에 있어서 하 폐수가 유입구를 통해 유입될 때 제일 먼저 거치는 부분이 유량분배판(243)이다.

상기 유량분배판의 미로구조는 집중유입구조를 갖는 유입구를 통한 하 폐수를 침전조의 경사판으로 분산시켜 골고루 분배하는 역할을 하게 된다.

이와 같이 유량분배판의 미로구조를 통해 유입되는 하 폐수는 서서히 경사판을 잠식하게 되는데, 상기 하 폐수는 안전지역가 마련된 경사판에 의해 대류가 최소화되어 침전조 내의 침전공간이 안정되어 침전효율이 크게 증가된다.

또한, 경사판과 경사판 사이 이격 공간에는 유량분배판이 설치되었다 하더라도 여전히 대류가 작용하는 수류지역이 발생되는데, 본 발명의 경사판은 골과 산이 연속반복적으로 된 물결파형으로 형성되고, 그 경사판과의 이격 공간 내측에 수류지역의 범위로부터 벗어나는 안전지역이 구비되어 있기 때문에 유량분배판과 아울러 침전효율이 배가된다.

본 발명은 처리수가 상기한 경사판 급속응집침전장치에서 처리되고 난 후 여과장치로 유입되는 구조를 하고 있다.

본 발명의 여과장치는 정수처리장 또는 폐수처리장에서 통상적으로 사용하는 모래여과, 활성탄여과, 스크린 여과 등을 망라하는 여과장치를 의미한다.

즉, 본 발명의 여과장치는 상기의 경사판 침전조를 거친 하수 또는 폐수에 부유하고 있는 오염물질, 부유물질 등을 제거하기 위한 장치 또는 수단으로 보는 것이 더 적절한 표현이다.

특히, 본 발명에서는 상기한 여과장치를 사용할 수 있으며, 총인 처리 효율을 높이기 위하여 하 폐수, 중수도에 포함된 부유물질의 고도 여과처리 설비인 회전식 마이크로 디스크 필터(400) 또는 상향류식 여과장치(500)를 사용하는 것에 큰 기술적 특징이 있다.

본 발명은 이와 같이 회전식 마이크로 디스크 필터 또는 상향류식 여과장치를 이용하여 여과 공정을 진행하면서 동시에 역세척을 수행할 수 있음에 따라 저류조 또는 관형반응기로 역세수를 지속적으로 공급할 수 있는 작용을 할 수 있기 때문이다.

본 발명의 하나의 실시 예인 회전식 마이크로 디스크 필터(rotary type micro disc filter)는 도 4a 및 도 4b에서 보는 것처럼 외부지지부(410)와, 하 폐수의 유입구 및 유출구가 형성되고, 상기 외부프레임에 회전 가능하게 지지된 채 축방향으로 하 폐수가 유입되어 원주방향의 곳곳으로 배출되는 원통형의 드럼(420)과, 상기 드럼의 외주상에 고정 설치되는 다수의 디스크(430)와, 상기 디스크에 착탈 가능하게 결합되어 상기 드럼의 원주방향으로 배출되는 오수의 이물질을 여과하여 주는 하나 이상 또는 다수의 필터(460)와, 상기 필터의 사이 사이에 설치되어 필터에 부착된 이물질을 떼어내기 위해 필터를 향해 세척수를 분사하는 세척수단(440)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 회전식 마이크로 디스크 필터는 상기 드럼의 내부 상측에 설치되어 상기 필터로부터 떨어진 이물질 및 세척수를 받아서 별도의 장소로 배출하기 위한 역세수저장배출구(450)가 부가로 구성될 수 있다.

따라서 역세수저장배출구로부터 배출되는 역세수를 하기할 반송수단에 의하여 저류조 또는 관형반응기로 반송하는 것을 지속적으로 수행할 수 있게 된다.

여기서, 상기 필터(460)는 외형이 대략 사다리꼴 형태로 되고 중앙은 비어있는 금속제의 필터 프레임(461)과, 상기 필터 프레임과 동일한 형상을 가지며 필터 프레임의 일면에 접착제를 이용하여 접착하므로써 필터 프레임의 중앙부를 덮게 되는 여과막(462)과, 상기 여과막의 테두리를 점착제를 이용하여 점착하므로써 필터 프레임과 여과막 사이의 수밀을 유지시켜주는 고무제인 실링 부재로 구성되어 있다.

또한 상기한 필터는 여과막을 필터 프레임에 고정시킬 때는 여과막을 필터 프레임의 양쪽면에 각각 밀착시킨 상태에서 각 필터의 외측면상에 누름테(470)를 밀착시키되, 누름테의 밑단에는 고정돌기(471)가 형성되어 있어서 필터 프레임에 구비된 고정고리(472)에 끼워넣어 고정시키고, 필터 프레임의 상부는 ㄷ자형의 클램프(480)로서 양쪽의 누름테를 한꺼번에 클램핑하여 고정시키게 된다.

이와 같은 구성으로 본 발명의 회전식 디스크 필터는 여과막을 사용자가 자유롭고 쉽게 교체할 수 있는 효과가 나타난다.

본 발명의 또 다른 실시 예인 상향류식 여과장치(500)는 도 5에서 보는 것과 같은 구성으로 이루어질 수 있다. 다만 도 5의 실시 예는 하나의 예일 뿐 본 발명의 내용을 이에 한정하는 것이 아니다.

도 5의 상향류식 여과장치는 하 폐수의 유입관(510), 유출관(520), 하층여과부(530), 상층여과부(540), 역세척수단(550), 역세수 배출관(560)으로 이루어져 있다.

상기한 하폐수 유입관은 밸브 장치가 부가되어 있을 수가 있다.

또한 상기한 역세수 배출관은 밸비 장치가 부가되어 있을 수가 있다.

본 발명의 상향류식 여과장치는 하폐수 유입관으로 유입된 하 폐수가 하층여과부, 상층여과부를 통과하면서 부유물질이 제거되고 난 처리수가 유출관으로 유출된다.

또한 상기한 하층여과부에 여과된 부유물질을 역세척수단으로 역세하고 난 후 역세수 배출관으로 배출하게 된다.

이경우 하기할 역세수 반송수단에 의하여 역세수 배출관으로 배출된 역세수를 반송하게 되는 것이다.

상기한 상층여과부는 모래, 활성탄 등의 고정형 여재로 되어 있다.

또한 상기한 하층여과부는 적당한 크기를 갖는 원형 또는 타원형 등의 유동성 여재로 되어 있는 것이 기술적 특징이다.

또한 상기한 역세척수단은 하층여과부와 서로 대향되게 위치하고 있다.

역세척수단은 상기한 하층여과부에 부착된 부유물질을 물, 공기 등을 분사하여 부유물질을 이탈시키는 수단 또는 장치를 의미한다.

이와 같이 상향류식 여과장치를 이용하여 하 폐수의 여과처리를 하고 하기할 바와 같이 역세수는 저류조 또는 관형반응기로 반송하게 된다.

또한 본 발명의 획기적인 기술적 특징은 상기한 바와 같이 처리수를 여과장치에서 처리한 후 여과장치를 역세하는 역세수단(또는 역세척수단)을 이용하여 역세수를 다시 관형 반응기로 반송되는 구성을 통하여 경사판급속응집침전장치의 효율을 현저히 향상시키고, 약품 사용량을 급격하게 줄일 수 있으며, 수처리 공정 전체 계(system)내에서 영구 순환하던 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있는 점을 들 수 있다.

본 발명에서 역세 수단은 여과 장치가 자신의 여과 한도 능력이 넘어 여과능을 상실할 경우 다시 여과 능력을 재생하게 해 주는 수단을 의미하는 것으로, 통상의 세척수를 여과 장치에 분사하거나 유통시켜 여과 능력을 회복하는 것을 의미한다. 따라서 상기한 회전식 디스크 필터의 세척수단 또는 상향류식 여과장치의 역세척수단을 포함되는 개념이다.

따라서 본 발명은 상기한 여과 장치에서 역세된 처리수를 역세수 반송수단을 이용하여 관형 반응기로 반송함에 따라 오염물질을 획기적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기한 바와 같이 회전식 디스크 필터 여과장치 또는 상향류식 여과장치의 경우는 여과 공정과 동시에 역세척 공정을 수행함에 따라 지속적으로 역세수를 관형 반응기로 제공할 수 있는 효과도 창출된다.

본 발명에서 상기한 반송수단은 통상의 역세 펌프, 자연유하식 투입방법 등 다양하게 채용할 수 있으며, 관형반응기로 역세수를 반송하는 반송로인 반송관(300)을 채용하여 관형 반응기로 반송할 수 있다.

따라서 상기한 역세수저장배출구를 통하여 배출되는 역세수를 반송 펌프와 같은 반송수단 및 반송관을 통하여 관형 반응기로 이송할 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 바와 같이 관형 반응기로 역세수를 반송함에 있어, 저류조와 관형 반응기를 연결하는 배관에 상기한 반송관을 부가 연결하거나 혹은 저류조에 직접 반송관을 연결하는 구성을 취할 수도 있다.

본 발명의 상기와 같은 구성으로 최종여과장치 역세수를 관형 반응기에 재유입함에 따라 높은 SS(Suspended Solids)를 관형 반응기 공정 이후의 급속응집침전조의 응집핵으로 이용할 수 있는 작용으로 인하여 약품주입량을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명은 상기와 같은 최종여과장치 역세수를 파이프반응기에 반송하여 재활용함으로서 총인제거효율이 현저히 높은 효과를 자랑한다.

본 발명의 상기와 같은 구성으로 된 수처리 시스템과 통상의 하수처리 시스템인 총인의 제거효율을 아래의 표로 나타내었다.

통상의 하 폐수 처리 시스템은 일반적인 활성 슬러지 공법으로 하폐수 유입 →스크린조→유량조정조→포기조→침전조→방류수에 의한 공법을 의미한다.

	유입원수	처리수(효율%)		비교예(효율%)
PH	6.9	7.0		7.0
BOD(mg/l)	264	9.8	96.3	18.5	93
COD(mg/l)	185	8.5	95.4	13.6	92.6
SS(mg/l)	346	12.6	96.4	28.5	91.8
T-N(mg/l)	72	3.2	95.6	51.6	28.3
NH4-N(mg/l)	58	1.8	97	39.4	32.1
T-P(mg/l)	7.6	0.3	96	7.1	6.6

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 하 폐수 처리 방법은 총인 제거효율이 96%, 총질소 제거 효율이 95.6%인 반면, 통상의 하 폐수 처리 시스템은 총인 제거효율이 6.6%, 총 질소 제거효율이 28.3%에 불과하다는 것을 알 수가 있으므로, 본 발명에 의한 총인 제거 시스템은 그 효율이 현저히 높다는 것을 알 수가 있다.

본 발명은 하수 또는 폐수의 유기물 및 질소, 인을 제거하기 위한 하폐수의 고도처리공정 산업에 매우 유용한 발명이다.

본 발명은 하수 또는 폐수의 유기물 및 질소, 인을 제거하기 위한 하폐수의 고도처리공정 장치를 제조, 판매하는 산업에 이용 가능성이 높은 발명이다.

또한 본 발명은 하 폐수 처리장 등의 호기조를 이용하는 반응조 또는 플랜트 등에 효과적으로 사용될 수 있는 발명이다.

100 : 관형 반응기 110 : 관형 반응기 유입구
120 : 관형 반응기 유출구 130 : 응집제 투입기
140 : pH조절제 투입기 150 : 응집보조제 투입기
200 : 침전조 210 : 침전조 유입구
220 : 침전조 유출구 230 : 슬러지 인출구
240 : 경사판 241 : 수류지역
242 : 안전지역 243 : 유량분배판
244 : ㄷ자형 채널
400 : 여과장치 410 : 회전식 디스크 필터 외부지지부
420 : 원통형의 드럼 430 : 디스크
440 : 세척수단 450 : 역세수저장배출구
460 : 필터 461 : 필터 프레임
462 : 여과막 470 : 누름테
471 : 고정돌기 472 : 고정고리
480 : ㄷ자형의 클램프 300 : 반송관
500 : 상향류식 여과장치 510 :하 폐수의 유입관
520 : 유출관 530 : 하층여과부
540 : 상층여과부 550 : 역세척수단
560 : 역세수 배출관

Claims (6)

1. 총인 제거가 가능한 하 폐수 처리방법에서,
   관형 반응기에 의한 혼화 응집을 위한 공정(제1공정),
   상기 제1공정 후에 침전조에서 응집침전을 행하고 침전슬러지를 인출하는 공정(제2공정),
   상기 제2공정 후의 처리수를 여과장치로 보내어 여과를 하는 공정(제3공정)이 포함되는 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제3공정에서 여과장치를 역세하고 그 역세수를 저류조 또는 관형 반응기로 반송하는 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2공정의 급속응집침전공정은 경사판을 이용한 경사판 급속응집침전방법인 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   제3공정의 여과장치는 회전식 마이크로 디스크 필터 방식 또는 상향류식 여과 방식인 것을 특징으로 하는 하 폐수의 총인 처리 방법.
   
5. 관형 반응기, 급속응집침전조, 여과장치가 연속하여 구성된 것을 포함한 총인 처리 효율을 높인 하 폐수의 처리 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   여과장치에는 역세수 수단이 부가되고,
   역세수 반송수단이 부가되어 저류조 또는 관형 반응기로 역세수를 반송하는 것에 특징이 있는 총인 처리 효율을 높인 하 폐수의 처리 시스템.
   

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