KR20180027487A - 대기공기를 이용한 용존공기부상 시스템 - Google Patents

대기공기를 이용한 용존공기부상 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대기공기를 이용한 용존공기부상 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펌프 전단에 압축공기가 아닌 대기공기를 유입하여 펌프에서 토출된 물을 이용하여 미세기포를 생성하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템에 대한 것이다. 본 발명의 용존공기부상 시스템은 압축공기 대신 대기공기를 사용하여 별도의 에어 컴프레서(air compressor)나 시스템의 서비스 에어(service air)가 필요없어 CAPEX/OPEX를 절감할 수 있다.

Description

대기공기를 이용한 용존공기부상 시스템 {Dissolved Air Flotation System using ambient air}
본 발명은 대기공기를 이용한 용존공기부상 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펌프 전단에 압축공기가 아닌 대기공기를 유입하여 펌프에서 토출된 물을 이용하여 미세기포를 생성하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템에 대한 것이다. 본 발명의 용존공기부상 시스템은 압축공기 대신 대기공기를 사용하여 별도의 에어 컴프레서(air compressor)나 시스템의 서비스 에어(service air)가 필요없어 CAPEX/OPEX를 절감할 수 있다.
일반적으로 수처리 공정이나 해수 담수화 공정에서 원수에 포함된 부유물질들은 용수 및 음용수 기준에 적합하도록 제거해야 한다. 이를 위하여 부유성 입자 물질을 제거하기 위해 혼화조(mixing basin), 응집조(coagulation basin) 및 부상조(flotation basin)로 구성된 수처리 공정이 이용되고 있다.
상기 혼화조에서는 약품과 원수를 급속 혼합하여 미세 부유물질을 1차적으로 응집시켜 응집조로 배출하며, 응집조에서는 혼화조에 의해 1차적으로 응집된 부유물질을 부상조에서의 부상분리가 가능한 크기로 성장시켜 후단에 배치된 부상조로 배출하게 된다.
종래의 응집조는 투입된 응집제 혹은 보조 응집제와 부유 물질 간의 접촉을 통한 응집 유도와 응집체의 성장을 위한 순환 수류를 형성시키기 위해 내부에 별도로 기계식 교반기(agitator)가 설치되며, 적절한 응집을 위한 체류 시간을 확보하기 위하여 응집조는 다단으로 구성하는 것이 일반적이다.
한편, 상기 분리조는 응집조에서 성장된 응집체를 부상시켜 제거하는 역할을하는 것으로서, 분산매(disperision medium) 중에 포함된 부유상(suspended phase)에 미세한 기포(bubble)를 부착시켜 분산매와 공기가 접하고 있는 한계 면까지 부상시켜 고액분리를 유도한다.
상기 분리조는 미세기포를 발생시키는 방식에 따라 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation, DAF), 분산공기부상법(Dispersed Air or Cavitational Air Flotation, DaF), 유도공기부상법(Induced Air Flotation, IAF), 진공부상법(Vacuum Flotation), 전해부상법(Electro Flotation), 미생물학적 부상법(Microbiological AutoFlotation) 등 다양한 형태로 구현이 가능하다.
그 중 용존공기부상법(DAF)은 고압의 물에 공기를 충분히 용해시켜 이를 분리조 저부에 유입시키면, 수중에서 고압의 물이 감압되면서 과포화된 만큼의 공기가 미세기포로 분출되는 원리를 이용한 것이다. 상기 분출된 미세기포는 원수 중의 플록에 부착하게 되고, 상기 기포-플록 결합체는 비중이 감소되어 부력에 의해 수중에서 수 표면으로 상승하면서 고액분리가 달성되는 수처리 방법이다.
이때, 처리수 중 일부는 순환수로 사용되어 다시 미세기포 형성을 위하여 가압되는데, 종래의 용존공기부상 장치들은 도 1에 도시된 것과 같이 순환수를 펌프로 가압한 뒤 가압된 물을 포화장치(saturator)에서 압축공기와 접촉시켜 용해시키는 것이 일반적이었다.
그러나, 이와 같이 압축공기를 사용하는 종래의 용존공기부상법을 이용한 시스템은 압축공기 생성을 위하여 별도의 복잡한 에어 컴프레서(air compressor) 설비가 필요하며, 플랜트의 서비스 에어(service air)의 용량이 증대되어야 하므로 CAPEX/OPEX 비용을 증가시킨다는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2007-0064246호 (2007.06.20 공개)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축공기를 사용하지 않아 별도의 에어 컴프레서(air compressor)나 시스템의 서비스 에어(service air)가 필요없어 CAPEX/OPEX를 절감할 수 있는 용존공기부상 시스템을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태는, 원수(raw water)와 응집제를 혼합하여 플록(floc)을 형성, 성장시키는 응집부(100); 저부에 구비된 노즐을 통해 미세 기포가 유입되며, 상기 유입된 미세기포가 플록에 부착되면서 플록을 수면으로 부상시켜 제거하는 분리부(200); 및 상기 분리부(200) 내부로 공기가 용해된 순환수를 공급하는 순환수 공급라인(300);을 포함하는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 시스템에 있어서, 상기 순환수 공급라인(300)에 상기 분리부(200) 내부로 공급되는 순환수를 가압하는 펌프(310)가 형성되며, 상기 펌프(310) 전단에 대기 공기가 유입되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템을 제공한다.
상기 대기공기를 유입시키기 위한 유입 배관에는 공기유량계 및 공기 유량을 조절하기 위한 밸브가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 펌프(310) 후단에는 순환수 내 미용해된 버블들을 용해시키기 위한 안정화기(320)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 순환수는 원수 또는 응집제가 혼합된 원수를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리부(200)는 원수의 유동방향으로 연속적으로 직렬 배치된 복수 개의 부상조를 포함하며, 이웃한 부상조들은 격벽(230)에 의하여 구획되고, 원수는 격벽 하부에 형성된 통로를 따라 이웃한 부상조로 이동하는 형태로 구현될 수 있다. 이때, 상기 격벽(230) 상단에 부상한 스컴(scum)을 이웃한 부상조로 넘기기 위한 높이조절 웨어(adjustable weir, 231)이 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 부상조의 저부에 미세기포를 상방으로 부상시키기 위한 가이드벽(240)이 형성되며, 상기 가이드 벽(240)에 의하여 구획되는 부상조의 전면부와 후면부에 각각 미세기포가 유입되는 것이 바람직하다.
일 실시예로 상기 분리부(200)는, 플록의 응집 및 부상이 동시에 이루어지는 1차 부상조(210); 및 상기 1차 부상조(210)를 통과한 처리수에 포함된 플록을 재차 부상 및 제거하는 2차 부상조(220);를 포함할 수 있다.
이때, 상기 1차 부상조(210)에 원수가 포함된 순환수가 유입되며, 상기 2차 부상조(210)에 처리수가 포함된 순환수가 유입되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 응집부(100)는 단일 응집조로 구성되며, 내부공간에 난류형성 유도체(111)가 충진되어 난류를 발생시키는 무동력 응집조인 것이 바람직하다.
상기 응집부(100)는 내부 공간에 제1 난류형성 유도체(111)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(110); 및 내부 공간에 제2 난류형성 유도체(121)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(120);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120) 간의 상이한 난류강도를 유지하기 위하여 상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120)를 구획하는 다공성의 분리막(130);을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 혼화응집부(110)는 상기 제2 혼화응집부(120)의 상부 측 영역에 구비되어, 상기 제1 혼화응집부(110)를 통과하는 원수가 중력에 의해 제2 혼화응집부(120)에 공급될 수 있다.
상기 제1 난류형성 유도체(111)는 여러 겹 적층된 메쉬(Mesh) 타입의 재료 또는 서로 얽혀 있는 복수 개의 섬유 다발이 사용될 수 있으며, 상기 제2 난류형성 유도체(121)는 복수 개의 폴링(Pall Ring) 타입의 재료가 사용될 수 있다.
또한, 상기 제2 혼화응집부(120)는 상기 폴링 타입의 재료가 충진된 형태의 단(stage)이 서로 분리되어 복수 개 구비될 수 있으며, 복수 개의 단은 하류 측으로 갈수록 상기 폴링 타입의 재료의 충전밀도(Packing Density)가 작아지도록 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 용존공기부상 시스템은 압축공기를 사용하지 않아 별도의 에어 컴프레서(air compressor)나 시스템의 서비스 에어(service air)가 필요 없어 CAPEX/OPEX를 절감할 수 있다.
또한, 원수를 순환수로 사용하여 원수의 처리효율을 향상시키고, 응집조를 최소화하고 부상조를 다단으로 구비함으로써 설치면적을 저감시킬 수 있고 부상분리효율을 증대시켜 수처리 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래의 용존공기부상 시스템의 작동원리를 보여주는 모식도이다.
도 2,3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용존공기부상 시스템의 작동원리를 보여주는 모식도이다.
도 4,5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 혼화응집조를 도시한 모식도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 용존공기부상 시스템은 원수(raw water)와 응집제를 혼합하여 플록(floc)을 형성, 성장시키는 응집부(100); 저부에 구비된 노즐을 통해 미세 기포가 유입되며, 상기 유입된 미세기포가 플록에 부착되면서 플록을 수면으로 부상시켜 제거하는 분리부(200); 및 상기 분리부(200) 내부로 공기가 용해된 순환수를 공급하는 순환수 공급라인(300);을 포함하는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 시스템에 있어서, 도 2에 도시된 것과 같이 상기 순환수 공급라인(300)에 상기 분리부(200) 내부로 공급되는 순환수를 가압하는 펌프(310)가 형성되며, 상기 펌프(310) 전단에 대기 공기가 유입되는 것을 특징으로 한다.
종래의 용존공기부상 시스템은 순환수를 펌프로 가압한 뒤 가압된 물을 포화장치(saturator)에서 압축공기와 접촉시켜 압축공기를 용해시키는 것이 일반적이었다. 그러나, 이와 같이 압축공기를 사용하는 시스템은 압축공기 생성을 위하여 별도의 복잡한 에어 컴프레서(air compressor) 설비가 필요하며, 플랜트의 서비스 에어(service air)의 용량이 증대되어야 하므로 CAPEX/OPEX 비용을 증가시킨다는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 압축공기를 사용하는 대신 순환수를 가압하는 펌프(310) 전단에 대기공기를 유입시켜 펌프 내에서 순환수의 가압 및 순환수 내 공기의 용해가 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 펌프 내에서 순환수의 가압 및 공기의 용해가 동시에 이루어지므로 별도의 압축공기가 필요하지 않을 뿐만 아니라 대기공기를 유입시키기 위한 유입 배관에 공기유량계 및 밸브를 별도로 설치하여 대기공기의 유입량을 제어함으로써, 펌프 내에 발생할 수 있는 공동현상(cavitation)이나 이상 유체 현상을 최소화할 수 있다.
한편, 종래에는 가압된 순환수에 압축공기를 용해시키기 위하여, 충전물질(packing material)을 채우거나 구조물을 형성하여 내부 표면적을 넓힌 대용량의 포화장치(saturator)가 사용되는 것이 일반적이었다. 그러나, 본 발명은 펌프 내에서 공기의 용해가 이루어지므로 종래와 같은 대용량의 포화장치를 사용할 필요가 없는 것을 특징으로 한다.
다만, 펌프 내에서의 짧은 머무름 시간(retention time)과 공기 유입량의 변동(air fluctuation)으로 인하여 순환수 내 미용해된 버블들이 형성될 수 있으므로, 이러한 미용해된 버블들을 일정기간 보유하면서 순환 수 내에 재용해시키기 위하여, 상기 펌프(310) 후단에는 별도의 안정화기(320)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 안정화기(320)는 순환수 내 미용해된 버블들이 서로 뭉치고 분할되면서 가압된 순환수 내로 완전히 용해되도록 하기 위한 것으로서, 기존 포화장치에 비하여 설비 및 용량이 훨씬 축소된 것을 특징으로 한다.
한편, 종래에는 순환수로 수처리가 완료된 처리수(생산수)가 사용되는 것이 일반적이었다. 즉, 처리수가 부상조들을 순환하면서 수처리 용량의 일부(전체 수처리 용량의 10~20vol%를 차지)를 계속하여 차지하기 때문에, 이는 결과적으로 수처리가 가능한 원수의 용량을 축소시키고 수처리 효율을 저하시키는 원인이 되었다.
그러나, 이를 해결하기 위하여 순환수로 수처리가 되지 않은 원수를 사용하게 되면 원수가 포화장치를 통과하면서 생물오손(biofouling)을 발생시켜 포화효율을 감소시키고 수처리 효율을 저하시키는 또 다른 문제를 발생시켰다.
즉, 원수를 순환수로 사용하면 포화장치 내부의 충진재 등에 미생물 형성에 따른 생물오손(biofouling) 문제가 발생하며, 이는 높이가 높고 체적이 큰 압력 용기로 구성된 포화 장치의 경우 더욱 치명적이었다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 체적이 큰 대용량의 포화장치를 사용하지 않으며, 기존 포화장치에 비하여 설비 및 용량이 훨씬 축소된 안정화기(320)를 사용하는 만큼 원수 또는 응집제가 혼합된 원수를 순환수로 사용하여도 생물오손 문제를 최소화할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 원수를 순환수로 사용하는 경우 수처리 용량이 증대하는 효과를 얻을 수 있는 반면에, 응집부(100)를 통과하지 않은 원수가 바로 분리부(200)로 유입되는 만큼 원수 내 플록의 형성과 성장이 충분히 이루어지지 않아 수처리 효율이 떨어질 수 있다.
이에, 본 발명에서는 분리부(200)를 종래와 같이 하나의 부상조가 아닌 원수의 유동방향으로 연속적으로 직렬 배치된 복수 개의 부상조를 포함하도록 구성하여, 부상조 내에서 플록의 형성과 성장이 충분히 이루어지도록 할 수 있다.
더욱 자세하게는, 상기 복수 개의 부상조들은 도 3에 도시된 것과 같이, 이웃한 부상조들은 격벽(230)에 의하여 구획되도록 하되, 원수는 격벽 하부에 형성된 통로를 따라 이웃한 부상조로 이동하는 형태로 구현될 수 있다.
이때, 상기 격벽(230) 상단에는 전단부의 부상조에서 부상한 스컴(scum)을 스키머를 통하여 분리 제거할 수도 있으나, 바람직하게는 도 3과 같이 별도의 스키머를 설치할 필요없이 부상한 스컴(scum)을 이웃한 부상조로 넘기기 위한 높이조절 웨어(adjustable weir, 231)를 형성하여 마지막 부상조에서 스키머를 통하여 분리 제거되도록 하는 것이 효율적이다.
또한, 각각의 부상조 저부에는 미세기포를 상방으로 부상시키기 위한 가이드벽(240)이 형성되는데, 종래에는 도 1에 도시된 것과 같이 가이드벽의 전면부에만 미세기포가 유입되는 것이 일반적이었다. 즉, 가이드벽의 전면부 저면에서 분사되는 미세기포가 가이드벽(240)를 따라 상방으로 부상되면서 원수 내 플록을 수면 위로 띄우게 되는데, 이때 가이드벽(240)의 후면부 저면에 존재하는 원수는 상대적으로 미세기포와 접촉할 기회가 적어지게 되어 전면부에서 미세기포와 접촉하지 못한 플록들의 분리 제거 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 도 2, 3에 도시된 것과 같이 가이드 벽(240)에 의하여 구획되는 부상조의 전면부와 후면부에 각각 미세기포가 별도로 유입되도록 하여, 가이드벽(240)의 전면부에서 미세기포와 접촉하지 못한 플록들도 가이드벽(240)의 후면부에서 다시 미세기포와 충분히 접촉할 수 있도록 하여 플록들의 분리 제거 효율을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
상기 분리부(200)를 구성하는 부상조의 개수는 적용 상황에 따라 다양하게 변형할 수 있으나, 일 실시예로 플록의 응집 및 부상이 동시에 이루어지는 1차 부상조(210); 및 상기 1차 부상조(210)를 통과한 처리수에 포함된 플록을 재차 부상 및 제거하는 2차 부상조(220);를 포함하도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 1차 부상조(210)와 2차 부상조(220)에 유입되는 순환수는 처리수, 원수 또는 응집제가 투입된 원수 등이 다양하게 사용될 수 있으나, 바람직하게는 순환수로 사용되는 원수의 처리효율을 높이기 위하여, 플록의 응집 및 부상이 주로 함께 이루어지는 1차 부상조(210)에는 원수 또는 응집제가 투입된 원수가 포함된 순환수가 유입되며, 1차 부상조를 통과한 처리수에 포함된 플록을 재차 부상 및 제거하는 2차 부상조(210)에는 처리수가 포함된 순환수가 유입되는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 바와 같이 분리부(200)를 복수개의 부상조로 구성하는 경우, 부상조에서도 플록의 응집 및 성장이 이루어지기 때문에, 종래 다단으로 구성되며 별도의 교반기(agitator)가 설치되던 응집부(100)의 구성을 최소화할 수 있다.
일 실시예로, 본 발명의 응집부(100)는 단일 응집조로 구성되며, 바람직하게는 종래의 기계식 혼화응집조의 기능을 대신하도록 내부 공간에 난류형성 유도체(111)가 충진되어 난류를 발생시키는 무동력 응집조가 사용될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 응집부(100)는 도 4에 도시된 것과 같이 내부 공간에 제1 난류형성 유도체(111)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(110), 및 내부 공간에 제2 난류형성 유도체(121)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(120)를 포함하도록 구성할 수 있다.
이러한 구성을 통하여, 별도의 교반동력 없이 무동력으로 원수에 포함된 미립자를 난류에 의해 내부에서 순환시키면서 응집제와 서로 접촉하여 일정 크기로 응집되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120) 간의 상이한 난류강도를 유지하기 위하여 상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120)를 구획하는 다공성의 분리막(130)이 더 구비될 수 있다.
이때, 상기 제1 혼화응집부(110)는 상기 제2 혼화응집부(120)의 상부 측 영역에 구비되어, 상기 제1 혼화응집부(110)를 통과하는 원수가 중력에 의해 제2 혼화응집부(120)에 공급되는 것이 바람직하다.
상기 무동력 응집조의 작동과정을 자세히 살펴보면, 유입관을 통해 직선 수류의 형태로 유입되는 원수는 제1 혼화응집부(110) 내부에 충진된 제1 난류형성 유도체(111)를 통과하면서 급속난류를 형성하게 되고, 발생된 난류로 인하여 원수에 포함된 미립자와 응집제가 서로 접촉하면서 플록이 형성된다. 상기 제1 난류형성 유도체(111)는 메쉬(Mesh) 타입의 재료가 여러 겹 적층된 형태이거나, 복수 개의 섬유다발이 서로 얽혀 있는 형태가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 인접한 메쉬 타입의 재료 간에 홀이 수직 방향으로 일치되지 않도록 비대칭으로 적층될 수 있다.
상기 메쉬 타입의 재료 간의 홀이 수직방향으로 비대칭으로 적층되어 있으므로 중력에 의해 원수가 메쉬 타입의 재료를 통과하면서 난류를 발생시킬 수 있고, 상기 홀의 크기에 따라 발생되는 난류의 속도를 제어할 수 있다.
상기 제2 혼화응집부(120)는 제1 혼화응집부(110)를 통과한 처리수가 제2 난류형성 유도체(121)를 통과하면서 발생된 완속난류로 인하여 원수에 포함된 플록이 성장시킬 수 있는 공간이다.
상기 제2 난류형성 유도체(121)는 복수 개의 폴링(Pall Ring) 타입의 재료가 충진된 형태가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 복수 개의 폴링 타입의 재료가 충진된 단이 분리된 형태의 복수 개의 단으로 적층된 형태일 수 있다.
도 5는 폴링 타입의 재료가 충진된 단이 복수 개의 단으로 적층된 형태를 개략적으로 나타낸 모식도로서, 본 발명의 제2 혼화응집부(120)는 원수의 상태에 따라 폴링 타입의 재료가 충진된 단의 개수를 제어하여 사용할 수 있으며, 상기 복수 개의 단은 각각이 분리된 형태로 하류측 영역으로 갈수록 충전밀도(Packing Density가 작아지도록 구성하는 것이 바람직한데, 이는 충전밀도가 낮아질수록 난류속도가 낮아져 플록을 좀 더 큰 덩어리로 성장시킬 수 있기 때문이다.
한편, 상기 분리막(130)은 제1 혼화응집부(110)과 제2 혼화응집부(120)를 구획하는 분리막으로서, 상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120) 간의 상이한 난류속도를 유지하기 위해 구획한다. 상기 제1 혼화응집부(110)는 급속난류를 제2 혼화응집부(120)는 완속난류를 발생시켜 원수에 포함된 미립자를 응집시켜 플록을 형성 및 성장시키는데 상기 급속난류 또는 완속난류의 속도는 특별히 제한되지 않고, 혼화응집조 내 난류강도의 상대적인 차이로서 정의될 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100 : 응집부 110 : 제1 혼화응집부
111 : 제1 난류 형성 유도체 120 : 제2 혼화응집부
121 : 제2 난류 형성 유도체 130 : 분리막
200 : 분리부 210 : 1차 부상조
220 : 2차 부상조 230 : 격벽
231 : 높이조절 웨어 240 : 가이드 벽
300 : 순환수 공급라인 310 : 펌프
320 : 안정화기

Claims (14)

  1. 원수(raw water)와 응집제를 혼합하여 플록(floc)을 형성, 성장시키는 응집부(100); 저부에 구비된 노즐을 통해 미세 기포가 유입되며, 상기 유입된 미세기포가 플록에 부착되면서 플록을 수면으로 부상시켜 제거하는 분리부(200); 및 상기 분리부(200) 내부로 공기가 용해된 순환수를 공급하는 순환수 공급라인(300);을 포함하는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 시스템에 있어서,
    상기 순환수 공급라인(300)에 상기 분리부(200) 내부로 공급되는 순환수를 가압하는 펌프(310)가 형성되며, 상기 펌프(310) 전단에 대기 공기가 유입되어 펌프(310) 내에서 순환수의 가입 및 순환수 내 공기의 용해가 동시에 이루어지고,
    상기 응집부(100)는 무동력 응집부로서,
    내부 공간에 제1 난류형성 유도체(111)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(110);
    내부 공간에 제2 난류형성 유도체(121)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(120); 및
    상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120) 간의 상이한 난류강도를 유지하기 위하여 상기 제1 혼화응집부(110)와 제2 혼화응집부(120)를 구획하는 다공성의 분리막(130);을 포함하며,
    상기 제1 혼화응집부(110)는 상기 제2 혼화응집부(120)의 상부 측 영역에 구비되어, 상기 제1 혼화응집부(110)를 통과하는 원수가 중력에 의해 제2 혼화응집부(120)에 공급되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대기공기를 유입시키기 위한 유입 배관에 공기유량계 및 공기 유량을 조절하기 위한 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펌프(310) 후단에 순환수 내 미용해된 버블들을 용해시키기 위한 안정화기(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 순환수가 원수 또는 응집제가 혼합된 원수를 포함하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분리부(200)가 원수의 유동방향으로 연속적으로 직렬 배치된 복수 개의 부상조를 포함하며,
    이웃한 부상조들은 격벽(230)에 의하여 구획되고, 원수는 격벽 하부에 형성된 통로를 따라 이웃한 부상조로 이동하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 격벽(230) 상단에 부상한 스컴(scum)을 이웃한 부상조로 넘기기 위한 높이조절 웨어(adjustable weir, 231)이 형성되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 부상조의 저부에 미세기포를 상방으로 부상시키기 위한 가이드벽(240)이 형성되며,
    상기 가이드 벽(240)에 의하여 구획되는 부상조의 전면부와 후면부에 각각 미세기포가 유입되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 분리부(200)는,
    플록의 응집 및 부상이 동시에 이루어지는 1차 부상조(210); 및
    상기 1차 부상조(210)를 통과한 처리수에 포함된 플록을 재차 부상 및 제거하는 2차 부상조(220);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1차 부상조(210)에 원수가 포함된 순환수가 유입되며,
    상기 2차 부상조(220)에 처리수가 포함된 순환수가 유입되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 난류형성 유도체(111)는 여러 겹 적층된 메쉬(Mesh) 타입의 재료인 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 난류형성 유도체(111)는 서로 얽혀 있는 복수 개의 섬유 다발인 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 난류형성 유도체(121)는 복수 개의 폴링(Pall Ring) 타입의 재료인 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 혼화응집부(120)는 상기 폴링 타입의 재료가 충진된 형태의 단(stage)이 서로 분리되어 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    복수 개의 단은 하류 측으로 갈수록 상기 폴링 타입의 재료의 충전밀도(Packing Density)가 작아지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템.
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