KR20190065615A

KR20190065615A - 미세기포장치를 활용한 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수중의 슬러지 자동농축 시스템 및 그 장치

Info

Publication number: KR20190065615A
Application number: KR1020170164950A
Authority: KR
Inventors: 김준표; 윤복영
Original assignee: 주식회사 신라엔텍
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2019-06-12

Abstract

본 발명은 간단한 기계적 장치로 구성하여 더 작은 체적의 고액분리장치에서 잉여슬러지 또는 탈수반류수 슬러지와 미세기포의 접촉을 최적화하는 동시에 고액분리장치 후단에도 다량의 미세기포를 충분히 공급하여 잉여슬러지 체적을 최소화시켜 잉여슬러지를 자동농축하는 시스팀과 그 장치에 관한 것으로, (a) 생물반응조에서 발생되는 잉여슬러지가 별도의 저장시설을 거치지 않고 잉여슬러지 이송펌프에서 연속적으로 유입되어 잉여슬러지가 부패하지 않아 악취발생을 근본적으로 해결하는 유입단계; (b) 상기 생물반응조에서 이송되는 잉여슬러지의 위치에너지를 상쇄하고 저속으로 교반하여 일정한 플럭(floc)을 유지하게 하는 안정화단계; (C) 상기 플럭(floc)을 유입유량과 유입농도를 측정함으로써 자동적으로 약품이 주입되고, 공기의 유입 없이 저속으로 고액분리장치로 유입되게 하는 고액분리장치 유입단계; (d) 상기 유입된 잉여슬러지에 미세기포를 효율적으로 접촉시키기 위하여 가압수 직분사 배관을 설치하고 후단에 일정한 높이의 벽을 두어 미세기포를 일정시간 가둬서 슬러지와 미세기포의 접촉이 원활하게 해주는 미세기포 접촉단계; (e) 벽의 상부에 원형으로 구멍을 뚫어 상기 미세기포 접촉단계에서 잉여슬러지와 접촉하고 남은 잉여미세기포를 고액분리장치 후단으로 지속적으로 공급하여 상승 농축된 잉여슬러지의 이차적인 침강을 막아주기 위한 후단 미세기포 공급단계; (f) 고액분리구간과 처리수의 상태에 따라 조절하는 슬러지 제거 스크레퍼와 자동수위조절기로 처리수질을 조절하고 저장구간을 구분하여 처리수 배출 및 순환수 공급 시 발생되는 단회로 현상을 방지해주는 순환수 공급을 위한 처리수 일시저장단계; (g) 상기 상승 농축된 다량의 잉여슬러지를 배출시키는 정교하게 만들어진 패들(faddle)형식을 적용시킨 농축잉여슬러지 배출단계; (h) 상기 고액분리장치에 단순조작으로 잉여공기의 발생 없이 다량의 가압수를 공급하는 공기용해 반응단계; (i)상기 가압수를 공급하는 방법으로 고액분리장치의 폭에 따라 다수의 가지관으로 나눠서 공급하는 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하고 오니측정장치에 의해 처리수 혹은 상수가 변동 유입되도록 하여 가압발생기에 부착된 압력계에 의해 가압수조절밸브가 자동운전되는 조절단계: ⒥ 상기 처리수저장구간 후단에 유입수의 유량변동 및 잉여슬러지의 농축정도를 조정 가능한 넓은 폭을 가진 위어(weir) 형식의 수위조절장치를 거쳐 생물반응조 전단으로 유출되는 유출단계를 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 하폐수 처리공정에서 발생되는 잉여슬러지를 시간적, 물량적 변화에 관계없이 자동으로 운전됨으로써 부피를 쉽게 최소화시켜 소요공간을 줄이고 탈수설비의 가동시간 및 탈수효율을 높여 에너지를 절약하며, 반류수의 농도 및 양을 최소화 할 수 있도록 함으로써 하폐수처리 원단위를 낮추고, 운전 및 유지관리 효율을 극대화시킨 것이다.

Description

미세기포장치를 활용한 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수중의 슬러지 자동농축 시스템 및 그 장치 {Sludge auto concentration devices system for Excess sludge and Dewatering filtrate of Wastewater by Microbubble Apparatus}

본 발명은 가압수를 미세기포장치를 이용하여 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수중의 슬러지 자동농축 시스템 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가압수를 이차적인 장치 없이 직접 분사하여 최소 체적의 고액분리장치에서 플럭(floc)과 미세기포의 접촉을 극대화시켜 무기 응집제를 투입하고 반응교반기로 교반하여 혼합 반응시켜 플록을 생성시키는 반응조; 상기 반응조와 연결되도록 하부에 설치되고 상기 반응조로부터 플록이 포함된 유체가 유입되는 연결배관과, 경사지게 형성되어 미세기포가 부착된 플록을 상부로 유도하기 위한 부상유도판과, 상부에 모인 슬러지을 이송시켜 제거하는 스크레이퍼와, 하부에 처리수조와 연결되도록 설치되어 고액 분리된 처리수를 상기 처리수조로 배출하는 처리수 배출관, 처리수조에 설치된 와 연계된 처리수 수위조절기를 포함하는 고액 부상 분리 장치; 상기 고액 부상 분리 장치에 의해 고액 분리된 처리수가 상기 처리수 배출관을 통해 유입되는 처리수조; 상기 가압부상조의 하부와 연결된 분사배관을 통하여 압축공기가 용해된 가압수를 상기 고액 부상 분리 장치로 직접 공급하여 미세기포를 발생시켜 플록을 상부로 부상시키는 기포공급수단 및 장치의 작동을 설치된 오니농도측정기(SS meter)와 미세기포장치에 부착된 압력계에 의하여 적절압력을 조절하도록 강바수조절밸브와 연동시키고, 규정이상의 오니농도일 경우에는 포화공기량의 최적화를 위하여 상수배관와 견결하여 유입시키고 적정의 농도에서는 처리수조를 사용하도록 제어하는 제어반을 포함하는 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수중의 슬러지 자동농축 시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고액 부상 분리 장치는 수중에 있는 부유물질을 액체로부터 분리하는 장치로서, 정수 처리, 하수처리 및 제지나 식품 등 폐수 처리 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.

이러한 고액 분리를 위한 부상법에는 공기부상법(Air Flotation), 가압부상법(Dissolved Air Flotation), 진공부상법(Vacuum Flotation) 등이 있는데, 공기부상법은 수면에 발생하는 부유물인 스컴(Scum) 형성이 확실한 폐수 이외의 유지류나 산업폐수에는 효과적이지 못한 경우가 많고, 가압부상법 및 진공부상법은 처리수의 재순환시설 및 가압탱크가 반드시 필요하기 때문에 시설이 비대해지고 운전 비용이 많이 소요된다.

또한 하·폐수처리공정의 탈수시설은 1차침전조 및 2차침전조에서 발생된 생슬러지와 잉여슬러지를 일정농도 이상으로 농축시킨 후 무기응집제 및 응집보조제를 주입하여 일정크기 이상의 플럭(floc)을 생성시킨 후 탈수기에서 탈수케이크와 탈수반류수로 고액분리 하여 케이크는 장외처분 하고 탈수반류수는 하폐수 유입시설이나 생물처리조로 반류시켜 처리하고 있다. 하·폐수처리시설중 탈수시설에 설치된 대부분의 탈수기는 유입슬러지량 대비 약 10% 내외의 슬러지가 회수되지 못하고 반류 되는데 이때 이 슬러지는 하·폐수처리공정의 운영비를 상승시키는 요인이 되고 있다.

또한 고액 부상 분리 장치의 부상분리조에는 가압수를 분사하는 분사노즐이 설치되는데, 이러한 분사노즐의 내부에 이물질이나 스케일 등이 자주 발생하는 문제가 있다. 그리고, 미세기포가 부상분리조의 후방까지 잘 공급되지 않아서 플록의 처리 효율이 감소하고, 상부로 부상된 스컴이 재침강할 수 있으며, 부하변동 및 독성물질 유입에 대한 대처가 곤란한 문제가 있다.

슬러지 농축에 있어 단위조작의 방법은 화학적 약품을 이용하여 대상처리물질을 조대화한 후 자연적 중력을 이용한 응집침전방법과 인위적으로 기포를 생성시켜 그 부력에 의해 조대해진 고형물을 분리시키는 부상공법으로 대별되며, 상기 중력식 응집·침전방법은 고전적으로 수리학적 체류시간을 고려하여 약품을 첨가하여 침전 조대물을 자연적으로 침전시켜 그 효율을 얻는 방법을 말한다.

상기 중력식 응집·침전방법은 자연 중력에 의존하여 고액분리를 유도하기 때문에 처리 후, 고형물이 혼합된 처리수의 분리시간이 장시간 필요하며, 설치 부지면적이 부상공법에 비해 3 ~ 5배 이상 필요로 하고, 침전조와 농축조등의 후단 복합시설등이 필요하고, 슬러지의 체류시간이 길어 잉여슬러지의 생물학적인 방출로 인한 2차적 오염원인이 될 수 있다. 또한, 슬러지 농축효율이 현저히 떨어져 2차적 탈수시설의 고비용을 유발하며, 시설 초기비용이 많이 들고, 유량대비 면적에 비하여 난류의 영향을 많으며, 고형물의 탈수 및 조대화를 위하여 많은 약품이 소모되며 투입되는 약품사용 종류와 량에 따라 그 효율이 탈수시설과 연계 되어 많은 부분 좌우 된다.

그리고, 유체내 고형물은 침전조내 체거름 현상(sweeping)이 거의 발생되지 못하므로 미세한 플럭(floc)이 분리되지 못한 상태에서 월류되어 투입된 약품비용에 상응하는 효율을 얻기 힘들고, 후단 연계처리시 반류수에서 분리되지 못한 고형물로 인해 연계처리 및 전체 공정상에 악영향을 미칠 수 있으며 자연 침전 농축되어진 고형물의 함수율이 매우 높아 별도의 농축조등의 시설이 소요되고 탈수시설의 고비용을 유발한다.

이와 같은 문제점을 보완하기 위해, 구조적 변경 및 고효율 약품을 사용하여 중력대비 침전속도를 상승시키는 고속침전 방식이 있으나, 유지비용과 설치비용의 증가와 많은 부지면적을 줄일 수 없는 문제점이 있다.

그리고, 상기 중력식 침전방식의 문제점 등을 극복하기 위하여 종래의 용존공기 부상법(DAF)을 활용하여 실제 현장에서 가장 많이 상용화 되어 사용되어지고 있으나, 그 설비시설이 노후화되어 탁월한 대체 공법의 개발이 시급한 실정이고, 설치 당시의 공법적용이 저농도부하 처리의 정수분야였기 때문에 고농도, 고부하의 슬러지 농축과 산업폐수부분의 고액분리장치로 그 효율과 경제성에서 특성에 맞게 개발되지 못하여 현장 운전에 많은 문제점을 유발되고 있다.

이러한 문제점은 기계적인 가압시설을 이용하여 반송수내 공기를 용존시켜 노즐을 통하여 감압상태로 유도시 발생되는 미세기포를 이용하는 방법을 이용함으로서 농도부하가 높은 경우에는 공기의 용존율이 낮아져 부상효율을 얻지 못하고, 3∼ 5기압 등의 높은 압력을 발생시키는 가압시설이 필요하며, 고부하로 인한 잦은 고장 및 높은 전력소모 등의 비용문제가 발생되었다.

또한 고액분리 효율증가를 위하여 기포를 생성시키기 위해 많은 량의 반송수량이 부상분리조에 반영되므로 시설이 거대해질 뿐 아니라, 운전이 용이치 못해 운전자가 시설운영 유지를 기피하고 있는 실정이다.

또한 생성된 기포의 크기가 조대하여 많은 비용으로 약품처리된 고형물이 부상할 때, 슬라이딩 현상에 따른 파괴를 가져오기 때문에 유출수의 수질이 악화되는 경향이 있으며, 미세한 핀플럭(pin-floc) 제거가 용이하지 못해 연계처리시 많은 악영향을 미칠 수 있고, 기계적으로 가압수유출부 노즐막힘 현상과 반송수 수질에 의한 기포용 해도변화에 따라 고정적 기포공급의 어려움과, 응집·침전방식과 같이 단일 약품처리로 인한 고액분리가 어려워 비용 증가에 원인이 되었다.

하·폐수처리공정의 주요시설인 생물반응조에서는 유입유기물의 약 30% 내외(건조슬러지 기준)의 잉여슬러지가 발생되며 이 때 배출되는 잉여슬러지의 농도는 약 5,000mg/L~8,000mg/L 내외가 된다. 탈수기에서 효율적으로 탈수할 수 있는 적합한 농도는 약 20,000mg/L 이상이므로 잉여슬러지는 적당한 농축시설에서 농축과정을 거치게 된다. 농축시설로는 중력식 원형농축조가 가장 널리 쓰이고 있는데 농축조에서 중력 농축되는 과정에서 슬러지가 스컴층, 물층, 슬러지층으로 나누어져 상부의 스컴층과 물층이 하·폐수처리시설의 유입시설로 반류되어 하·폐수처리공정의 운영비를 상승시키는 큰 요인이 되고 있으며 또한 슬러지의 혐기성화에 따른 악취발생 및 잉여슬러지에 흡수되었던 인(T-P)의 재방출 등의 여러 가지 문제점을 갖고 있다.

그리고 잉여슬러지의 경우는 생물처리조의 여건에 따라 농도의 변화가 약 5,000mg/L~8,000mg/L 내외로 변화하게 되므로 가압수량의 조절의 어려움이 있으며, 이에 따라 가압 처리조의 부유물질 농도의 변화가 발생하게 된다. 그러면 처리수조의 물과 공기를 혼합하여 미세기포를 발생시키는 장치를 가동하여 가압수로 사용하게 된다. 하지만 처리수조의 부유물질의 농도가 상승하면 용해되는 공기의 농도가 저하하게 되어 처리의 어려움이 발생된다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 일차침전조에서 발생하는 생슬러지와 이차침전조에서 발생되는 잉여슬러지를 슬러지저류조에 이송한 후 혼합슬러지를 반응조에 유입시켜 무기응집제와 응집보조제를 주입하여 플럭을 형성시킨 후 미세기포의 개체수를 증가시키는 미세기포와 함께 가압부상조로 유입시켜 고액분리하는 방식이 개발되었으나 그러한 방법은 첫째 <혐기성분해가 진행된 슬러지는 무기응집제와 응집보조제로는 플럭의 생성이 어려워 다량의 약품이 소요되는 단점> 둘째 <계면활성제의 적정 사용량이 슬러지의 성상마다 달라서 부상효율이 유동적인 단점> 셋째 <주입되는 무기응집제의 양과 비례하여 추가적인 슬러지가 발생되는 단점> 넷째 <주입되는 약품 및 기타 보조제에 의한 처리비용이 상승되는 단점> 다섯째 <가압수를 주입하는 노즐의 잦은 막힘으로 인한 안정적인 운영이 어려운 단점> 등의 문제점이 있어 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1061982호(2011.08.29.공고): 총인 제거를 위한 개선된 하·폐수처리시설

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 일차침전조에서 발생되는 고농도(15,000mg/L~20,000mg/L)의 생슬러지는 슬러지저류조로 직접 유입시키고, 이차침전조에서 발생되는 저농도(5,000mg/L~8,000mg/L)의 잉여슬러지를 대상으로 유입되는 유량과 오니농도측정기에 의하여 무기응집제와 보조응집제인 폴리머가 자동주입되고, 고액분지장치내에 설치된 오니농도 측정기의 농도에 의해 전동수이조절기와 슬러지 제거 패들이 조절되어 처리되도록 하며, 이에 따른 오니농도에 따라 미세기포 발생장치의 압력계와 가압수조절밸브를 적절하게 조절하여 균일한 조건으로 처리되도록 함으로써 유지함과 동시에 간단한 와류방지탱크를 거쳐 노즐 없이 미세기포가 발생되는 고액분리장치로 농축하는 일련의 자동농축 시스템으로 후속시설의 처리효율을 개선하고, 하수처리장의 독립적 슬러지 처리공정의 효율을 높이는 동시에 슬러지의 높은 수분 함유로 인한 탈수시설의 경제적 비용 절감과 운전상의 문제점을 보완하여 적은 부지면적 내에서 연계 공정간 구성 효율을 증가시켜, 종래의 하수처리장 슬러지 처리 방식인 중력식 농축 및 가압부상농축시설의 운영상 문제점을 보완하고, 슬러지 처리에 소요되는 약품 사용량을 절감시키므로서, 경제적 비용지출을 줄이는 동시에 농축슬러지의 함수 저감을 극대화하여 소화조의 원활한 처리를 유도함으로서 처리효율 개선 및 고도처리 효율증가로 유지관리가 쉬우며 비용이 적게 소요되고, 악취발생 없이 저농도의 반류수를 획득하게 함으로써 하폐수처리의 처리원단위를 절감하기 위한 것이 목적이다.

또한 대규모 탈수시설의 탈수반류수 중에 10%에 달하는 슬러지를 제거해 반류수의 오염물질 농도를 낮춤으로써 하폐수처리 원단위를 절감하는 동시에 슬러지가 제거된 양질의 세척수를 사용하게 하여 세척노즐의 막힘을 방지하는 것에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, (a) 생물반응조에서 발생되는 잉여슬러지가 별도의 저장시설을 거치지 않고 잉여슬러지 이송펌프에서 연속적으로 유입되어 잉여슬러지가 부패하지 않아 악취발생을 근본적으로 해결하는 유입단계; (b) 상기 생물반응조에서 이송되는 잉여슬러지의 위치에너지를 상쇄하고 저속으로 교반하여 일정한 플럭(floc)을 유지하게 하는 안정화단계; (C) 상기 플럭(floc)을 공기의 유입 없이 저속으로 고액분리장치로 유입되게 하는 고액분리장치 유입단계; (d) 상기 유입된 잉여슬러지에 미세기포를 효율적으로 접촉시키기 위하여 가압수 직분사 배관을 설치하고 후단에 일정한 높이의 벽을 두어 미세기포를 일정시간 가둬서 슬러지와 미세기포의 접촉이 원활하게 해주는 미세기포 접촉단계; (e) 벽의 상부에 원형으로 구멍을 뚫어 상기 미세기포 접촉단계에서 잉여슬러지와 접촉하고 남은 잉여미세기포를 고액분리장치 후단으로 지속적으로 공급하여 상승 농축된 잉여슬러지의 이차적인 침강을 막아주기 위한 후단 미세기포 공급단계; (f) 고액분리구간과 처리수 저장구간을 구분하여 처리수 배출 및 순환수 공급 시 발생되는 단회로 현상을 방지해주는 순환수 공급을 위한 처리수 일시저장단계; (g) 상기 상승 농축된 다량의 잉여슬러지를 배출시키는 정교하게 만들어진 스크레퍼(Scraper)형식을 적용시킨 농축잉여슬러지 배출단계; (h) 상기 고액분리장치에 단순조작으로 잉여공기의 발생 없이 다량의 가압수를 공급하는 공기용해 반응단계; (i) 상기 처리수 저장구간 후단에 유입수의 유량변동 및 잉여슬러지의 농축정도를 조정 가능한 넓은 폭을 가진 위어(weir) 형식의 수위조절장치를 거쳐 생물반응조 전단으로 유출되는 유출단계를 포함하여 이루어지는 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하여 하폐수의 잉여슬러지를 농축하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, (j) 상기 잉여슬러지가 아닌 탈수반류수를 유입시켜 고액분리 후 슬러지는 탈수시설로 보내고, 처리수는 탈수기의 세척수로 사용하는 방법을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 잉여슬러지 유입배관에 유량계가 설치되고 안정화조에 오니농도측정기를 설치하여 유량과 농도에 따라 무기응집제의 주입농도 및 응집보조제(polymer)의 주입농도가 제어반에서 계산된 비례제어방식에 의해 자동으로 운전되도록 하여, 생물반응시설에서 제거해야 하는 적정량 및 농도의 잉여슬러지를 확인하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 단계(b)에서, 유입되는 잉여슬러지 플럭(floc)의 형태에 따라 적정한 전하를 가진 응집보조제(polymer)를 적량 주입할 수 있도록 하고, 상기 단계(i)에서, 상기 탈수반류수를 고액분리 할 경우는 응집보조제(polymer)를 사용하지 않는다.

또한, 본 발명에서, 상기 단계(i)에서, 상기 위어(weir)형 수위조절장치에서 상승하는 유속은 0.5~1m/sec 일 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 단계(h)에서, 공기용해 반응단계 전단에 설치되어 가압수를 공급해주는 가압펌프와 가압수 유입 및 유출관을 더 포함할 수 있으며, 고액분지장치내에 설치된 오니농도 측정기의 농도에 의해 전동수이조절기와 슬러지 제거 패들이 조절되어 처리되도록 하며, 이에 따른 오니농도에 따라 미세기포 발생장치의 압력계와 가압수조절밸브를 적절하게 조절하여 균일한 조건으로 처리되도록 함으로써 유지함과 동시에 간단한 와류방지탱크를 거쳐 노즐 없이 미세기포가 발생되는 고액분리장치로 농축하는 일련의 자동농축 시스템을 포함한다.

또한, 본 발명에서, 상기 잉여슬러지 이송펌프와 응집보조제(polymer) 공급장치와 스크레퍼(Scraper)형식의 농축슬러지 제거기와 고액분리장치 하부에 설치되는 타이머에 의한 자동 드레인 밸브와 가압수 발생장치에 설치되어 압축공기의 공급을 제어하는 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어반을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 단계(d)에서, 미세기포 접촉단계에 설치되는 벽의 설치 경사각은 50~70도 각도로 설치될 수 있다.

본 발명은 하·폐수처리시설 전반에 있어서 잉여슬러지를 단순하고 조작이 쉬우며 잉여슬러지의 상태에 따라 자동으로 약품 및 미세기포의 압력이 자동조절되는 효율적인 고액분리장치를 이용하여 고농도로 농축하여 후속시설로 이송함에 따라, 높은 함수율을 가진 잉여슬러지의 유입으로 인한 소화효율 저하, 탈수효율 저하, 반류수에 의한 하·폐수처리비용 상승 또는 다량의 무기응집제 등의 약품사용으로 인한 유지관리비용 상승 및 2차적인 슬러지발생 등의 문제를 일거에 해결하는 이점이 있으며,

탈수시설 반류수에 적용하였을 경우 추가적인 약품사용 없이 탈수기에서 회수하지 못하는 슬러지를 전량 회수한 후 처리수만을 하·폐수처리시설의 유입시설로 반류시킴에 따른 하폐수 처리비용을 낮출 수 있는 동시에, 깨끗한 처리수를 이용하여 탈수기 세척수로 사용함에 따른 탈수효율 증가와 유지관리의 편의성을 도모할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 농축조를 이용한 슬러지 농축장치의 구성도 이다.
도 2는 종래의 농축조 대용으로 고안된 슬러지 농축장치 구성도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 미세기포장치를 활용한 고액분리장치로 잉여슬러지의 자동농축 시스템 및 그 장치의 구성도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 미세기포장치를 활용한 고액분리장치로 잉여슬러지 의 자동농축 시스템 및 그 장치의 흐름도 이다.
도 5는 본 발명에 따른 미세기포장치를 활용한 고액분리장치로 탈수반류수의 자동농축 시스템 및 그 장치의 흐름도 이다.
도 6은 본 발명에 따른 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하여 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수의 자동농축 시스템 및 그 장치의 제어를 위한 자동제어 구성도 이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하여 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수를 자동농축 시스템 및 그 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4에서, 가압수를 직분사하는 고액분리장치는 안정화조(205), 고액분리장치(208), 가압수발생장치(221), 무기응집제 공급장치(116), 폴리머(polymer)자동용해장치(228)로 구성된다.

안정화조(205)는 이차침전조(201)에서 잉여슬러지가 잉여슬러지펌프(202)에 의해 이송될 때 잉여슬러지펌프(202) 및 이송관로(203)에서 발생한 맥동에 의해 깨어진 플럭(floc)을 안정화 시키고, 플럭(floc)의 상태가 불량할 경우에는 잉여슬러지유량계(204)와 설치된 오니농도측정기(301)에 의해 무기응집제 탱크(116)에 설치된 무기응집제 펌프(117)에 의해 폴리머(polymer)자동용해장치(228)에서 용해하여 폴리머(polymer)공급펌프(229)로 제어반에서 조절되는 비례제어방식으로 자동 정량 주입하고 저속으로 교반하는 안정화조교반기(206)로 교반하여 적정 크기의 플럭(floc)이 형성될 수 있도록 한다. 이차침전조(201)에서 제거한 잉여슬러지의 양을 적산하기 위하여 잉여슬러지유량계(204)가 설치된다.

고액분리장치(208)는 안정화조(205)에서 형성된 플럭(floc)에 가압수발생기(221)에서 생산된 다량의 미세한 기포를 부착하여 상승시켜 농축된 슬러지 스크레이퍼(Scarper)(210)을 회전시켜 제거한 후 고액분리 된 처리수를 생물반응조로 반류시키는 가능을 한다.

이러한 기능을 효율적으로 수행하기 위해 미세기포를 파괴하는 조대기포의 유입을 차단하는 기능을 가진 유입관로(207)를 설치하고, 가압수발생기(221)에서 생산된 다량의 미세기포와 안정화조(205)에서 형성된 플럭(floc)이 효과적으로 접속할 수 있는 구간을 형성할 수 있는 베플(baffle)(211)을 설치해 미세기포가 부착된 플럭(floc)이 효과적으로 농축되어 수면으로 상승하게 하며, 플럭(floc)에 부착된 이외의 잔류미세기포를 후단으로 공급하는 적정 규격의 홀(hole)을 베플(baffle)(211)에 뚫도록 한다. 이 때 홀(hole)을 통해 고액분리장치(208) 후단으로 공급되는 잉여미세기포는 고액분리장치 표면의 농축슬러지가 침강되는 것을 막아 양질의 처리수를 발생시킨다.

상기 구간에서 고액분리 후 얻어진 처리수는 처리수조(213)로 이송되어 일부는 가압수펌프(219)로 펌핑(pumping)하여 가압수발생기(221)의 가압수로 사용되고, 일부는 수위조절기(214)를 거쳐 배출수조(215) 및 배출관로(216)를 통해 생물반응조로 이송된다. 이 때 수위조절기(214)는 고액분리장치(208) 폭의 30% 이상으로 설치하여 유입유량의 변동에도 고액분리장치(208)의 수위변화가 미세하게 하는 동시에 수위조절에 따른 슬러지의 농도조절이 가능하도록 하고 고액분리장치(208)내에 설치된 오니농도측정기(2)(302)의 농도변화에 따라 수위가 조절되어 처리수에 문제가 발생되지 않도록 슬러지 스크레이퍼(Scarper)(210)과 동시에 조절 한다. 또한 고액분리장치(208) 하단에 호퍼(hopper)형수조(233)를 만들어 고액분리장치 하부에 침전되는 슬러지를 타이머(timer)로 자동 제어되는 드레인밸브(217)로 일정시간 마다 제거하여 침전된 슬러지가 생물반응조로 유입되지 않도록 한다.

또한 공기용해 반응단계 전단에 설치되어 가압수를 공급해주는 가압펌프와 가압수 유입 및 유출관을 더 포함할 수 있으며, 고액분지장치(208)내에 설치된 오니농도 측정기(2)(302)의 농도에 의해 전동수이조절기(214)와 슬러지 스크레이퍼(Scarper)(210)이 조절되어 처리되도록 하며, 이에 따른 오니농도에 따라 미세기포 발생장치(211)의 압력계(229)와 가압수조절밸브(227)를 적절하게 조절하여 균일한 조건으로 처리되도록 함으로써 유지함과 동시에 간단한 와류방지탱크를 거쳐 노즐 없이 미세기포가 발생되는 고액분리장치로 농축하도록 한다.

또한 고액분리장치(124) 상부에 농축 부상된 다량의 농축슬러지는 하나의 축으로 회전하는 슬러지 스크레이퍼(Scarper)(210)과 농축슬러지 배출수로(209)를 설치하여 슬러지배출관로(212)를 통해 배출하게 된다. 이 때 회전하는 슬러지 스크레이퍼(Scarper)(210)의 회전 지름과 3mm 오차를 가지는 농축슬러지제거가이드(234)를 설치하여 별도의 탄력을 가진 판(plate)을 설치하지 않아도 농축슬러지의 제거가 가능하도록 한다.

상기와 같은 효율을 가지는 고액분리장치(208)는 잉여슬러지 유입량과 오니농도측정기(301, 302)의유량 및 농도와 고액분리장치(208)의 가동시간 등과 무기응집제 공급 설비(116, 117), 폴리머공급장치(228) 및 잉여슬러지펌프(202)와 가압수발생기(139, 221)와 연계된 압력계(229), 전동티밸브(228), 고액분리장치(208)을 구성하는 회전기기의 운전 상태를 제어하는 프로그램에 따라 제어반(235)에서 제어하게 된다.

본 발명에서 상기 실시형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

101, 201 : 이차침전조 102 : 일차침전조 103, 202 : 잉여슬러지펌프
104 : 생슬러지펌프 105, 106, 110, 203: 이송관로 107 : 슬러지저류조
108 : 슬러지저류조교반기 109 : 슬러지펌프 111, 204 : 유입유량계
112 : 반응조 113, 114, 206 : 교반기 115 : 응집조
205 : 안정화조 116 : 무기응집제탱크 117 : 무기응집제펌프
118, 121, 230, 231, 232 : 약품공급배관 119, 228: 폴리머자동용해장치
120, 229 : 폴리머공급펌프 122, 207: 유입관로 123 : 액액이젝터
124, 208 : 고액분리장치 125, 211 : 베플 126 : 스컴스키머
127, 209 : 농축슬러지배출수로 128, 212 : 슬러지배출관로
129, 217 : 드레인밸브 130, 213 : 처리수조 131, 215 : 배출수조
132, 214 : 수위저절기 133, 216 : 배출관로 218 : 드레인배관
134, 140, 220, 226 : 가압수배관 135, 219 : 가압수펌프 136 : 기액이젝터
137, 223 : 공기공급배관 138, 222 : 공기압축기 139, 221: 가압수발생기 210 : 슬러지 스크레이퍼(Scarper) 214 : 전동수위조절기 228: 전동티밸브 229 : 압력계 224 : 역류방지용전동밸브 225 : 공기유량계
227 : 가압수조절밸브 233 : 호퍼형수조 234 : 농축슬러지제거가이드
235 : 제어반 301 : 오노농도측정기(1) 302 : 오노농도측정기(2)

Claims

(a) 이차침전조에서 저장시설을 거치지 않아서 부패되지 않은 잉여슬러지가 유입관로를 통해 안정화조로 유입되는 유입단계;
(b) 상기 유입된 잉여슬러지의 위치에너지가 해소되고, 잉여슬러지가 응집 되는 안정화단계;
(c) 상기 안정화 된 잉여슬러지가 조대기포의 유입 없이 고액분리장치로 유입되는 고액분리장치 유입단계;
(d) 상기 고액분리장치에 다량의 미세기포를 포함한 가압수가 노즐이나 이젝터(ejector) 없이 단순 밸브 조작만으로 공급되는 가압수 공급단계;
(e) 타공이 된 베플을 칸막이로 설치하여 상기 안정화 된 잉여슬러지에 미세기포가 다량 부착되도록 하는 동시에 잉여 미세기포가 고액분리장치 후단까지 공급되어 농축상승 된 슬러지의 재침강이 일어나지 않도록 하는 미세기포 접촉 및 미세기포 후단 공급단계;
(f) 상기 유입되는 잉여슬러지의 유량변동이나 농축 상승된 슬러지의 압축농도 조정이 필요할 때에도 안정된 고액분리장치의 수위를 유지하는 수위조절단계;
(g) 상기 농축상승 된 슬러지를 한 개의 축으로 회전하는 슬러지 제거패들의 사용으로 단순한 방법으로 농축슬러지만을 농축슬러지 배출수로를 거쳐 슬러지저류조로 이송하는 농축슬러지 제거단계, 및
(h) 상기 고액분리장치에 탈수반류수를 유입시켜 고액분리 된 처리수를 탈수기 세척수로 사용할 수도 있는 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하여 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수를 자동농축 시스템 및 그 장치
제1항에 있어서, (i) 상기 유입유량계 및 오니농도측정기에 의해 안정화조 또는 고액분리장치 유입부에 무기응집제 및 폴리머공급펌프의 작동으로 일정량의 무기응집제 및 폴리머가 공급되는 약품주입단계를 더 포함하는 미세기포를 직분사하는 고액분리장치를 이용하여 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수의 자동농축 시스템 및 그 장치
제2항에 있어서, 상기 안정화조에 SS측정기가 설치되어 농도의 차이에 따른 폴리머공급량이 조절되도록 하는 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하여 잉여슬러지 및 탈수반류수의 자동농축 시스템 및 그 장치
제1항에 있어서, 상기 단계(d)에서,
상기 가압수를 공급하는 방법으로 고액분리장치의 폭에 따라 다수의 가지관으로 나눠서 공급하는 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하고 오니측정장치에 의해 처리수 혹은 상수가 변동 유입되도록 하여 가압발생기에 부착된 압력계에 의해 가압수조절밸브가 자동운전되고 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수를 자동농축 시스템 및 그 장치
제1항에 있어서, 상기 단계(g)에서,
상기 농축슬러지를 제거함에 있어, 미세기포의 부력 및 농축슬러지의 체류시간으로 슬러지의 농도를 제어하기 위하여 속도조절이 가능한 회전하는 복수의 날개 판이 부착된 농축슬러지제거스크레퍼와, 고무판 등 별도의 보조판을 쓰지 않고도 농축슬러지를 효율적으로 제거하기 위한 농축슬러지제거패들의 원주율과 오차가 없는 농축슬러지제거가이드를 설치하여 농축슬러지를 농축슬러지배출수로로 제거하는 가압수를 직분사하는 고액분리장치를 이용하여 하폐수의 잉여슬러지 및 탈수반류수를 자동농축 시스템 및 그 장치