KR20200041881A - 밸러스트형 청징을 이용한 고 농도의 고형물을 함유하는 액체 스트림의 처리 - Google Patents
밸러스트형 청징을 이용한 고 농도의 고형물을 함유하는 액체 스트림의 처리 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200041881A KR20200041881A KR1020207004908A KR20207004908A KR20200041881A KR 20200041881 A KR20200041881 A KR 20200041881A KR 1020207004908 A KR1020207004908 A KR 1020207004908A KR 20207004908 A KR20207004908 A KR 20207004908A KR 20200041881 A KR20200041881 A KR 20200041881A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wastewater
- ballast
- solid
- solids
- subsystem
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 172
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000005352 clarification Methods 0.000 title description 9
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 202
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 94
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims abstract description 21
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 33
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 13
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims description 7
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 3
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 24
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 18
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 11
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 10
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 9
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 9
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 7
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 7
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 7
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010042602 Supraventricular extrasystoles Diseases 0.000 description 2
- NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N [(1r,2s,4r,5r)-3-hydroxy-4-(4-methylphenyl)sulfonyloxy-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octan-2-yl] 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)O[C@H]1C(O)[C@@H](OS(=O)(=O)C=2C=CC(C)=CC=2)[C@@H]2OC[C@H]1O2 NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N 0.000 description 2
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 2
- -1 anionic polymers Chemical compound 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004067 bulking agent Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009300 dissolved air flotation Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5281—Installations for water purification using chemical agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
- C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
- C02F11/122—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering using filter presses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
- C02F1/488—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields for separation of magnetic materials, e.g. magnetic flocculation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
- C02F1/5245—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
- C02F1/56—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/32—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
- C02F2103/36—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds
- C02F2103/365—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds from petrochemical industry (e.g. refineries)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/10—Solids, e.g. total solids [TS], total suspended solids [TSS] or volatile solids [VS]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/04—Flow arrangements
- C02F2301/043—Treatment of partial or bypass streams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/04—Flow arrangements
- C02F2301/046—Recirculation with an external loop
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/12—Inert solids used as ballast for improving sedimentation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
고함량 고형물 폐수 처리 시스템을 개시한다. 폐수 처리 시스템은, 밸러스트형 반응기, 고체-액체 분리 서브시스템, 전처리 서브시스템, 밸러스트 공급 서브시스템, 및 밸러스트 회수 서브시스템을 포함한다. 고함량 고형물 폐수 처리 시스템은 반응 탱크, 증점기, 및 필터 프레스를 포함할 수 있다. 고함량 고형물 폐수를 처리하는 방법도 개시한다. 이 방법은, 폐수 공급물을 응고제 또는 응집제와 접하게 하는 단계, 투여형 폐수를 증점시키는 단계, 유출물을 밸러스트로 처리하는 단계, 처리된 폐수를 침강하는 단계, 및 밸러스트형 슬러지를 폐수 공급물, 투여형 폐수, 또는 처리된 폐수에 반송하는 단계를 포함한다. 폐수 공급물은, 적어도 500 ㎎/ℓ를 초과하는 총 부유성 고형물을 가질 수 있다. 폐수 공급물은 무기 고형물을 함유할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 미국 가특허 출원 제62/547,193호(출원일: 2017년 8월 18일, 발명의 명칭: "TREATMENT OF LIQUID STREAMS CONTAINING HIGH CONCENTRATIONS OF SOLIDS USING BALLASTED FLOCCULATION")에 대해서 미국 특허법 35 U.S.C. §19(e)에 따른 우선권을 주장하며, 이러한 우선권의 전문은 모든 면에서 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.
기술분야
본 명세서에 개시된 양태와 실시형태는, 일반적으로 폐수 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 밸러스트를 이용하여 고형물을 처리하고 처리된 고형물로부터 밸러스트를 회수하는 처리 시스템 및 이를 동작시키는 방법에 관한 것이다.
일 양태에 따르면, 고함량 고형물(high-solids) 폐수 처리 시스템을 제공한다. 고함량 고형물 폐수 처리 시스템은, 유입구와 유출구를 갖는 밸러스트형 반응기; 밸러스트형 반응기의 유출구와 유체 연통하는 유입구를 갖는 고체-액체 분리 서브시스템; 밸러스트형 반응기로부터 상류에 위치설정되고, 고함량 고형물 폐수의 소스와 유체 연통하는 유입구 및 밸러스트형 반응기의 유입구와 유체 연통하는 유출물 유출구를 갖는 전처리(pre-treatment) 서브시스템; 밸러스트형 반응기에 밸러스트를 전달하도록 구성된 밸러스트 공급 서브시스템; 및 밸러스트형 응집물(ballasted floc)을 밸러스트형 반응기와 전처리 서브시스템 중 적어도 하나에 전달하도록 구성된 밸러스트 회수 서브시스템을 포함할 수 있다. 고체-액체 분리 서브시스템은 처리된 폐수를 고형 희박 유출물과 고형 풍부 밸러스트형 응집물로 분리하도록 구성될 수 있다. 전처리 서브시스템은 투여형 폐수(dosed wastewater)를 생성하게끔 응고제와 응집제 중 적어도 하나를 수용하도록 구성될 수 있다. 전처리 서브시스템은 투여형 폐수를 증점(thicken)하고 슬러지와 유출물을 생성하도록 구성될 수 있다. 밸러스트 회수 서브시스템은, 고체-액체 분리 서브시스템의 유출구로부터 밸러스트형 응집물을 수용하고 밸러스트형 응집물을 밸러스트형 반응기와 전처리 서브시스템 중 적어도 하나에 전달하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 전처리 서브시스템은, 고함량 고형물 폐수의 소스와 유체 연통하는 유입구를 갖는 반응 탱크, 및 반응 탱크로부터 하류에 위치설정되고 밸러스트형 반응기의 유입구와 유체 연통하는 유출구를 갖는 증점기를 포함할 수 있다.
폐수 처리 시스템은, 또한, 전처리 서브시스템으로부터 하류에 위치설정된 필터 프레스를 포함할 수 있다. 필터 프레스는 슬러지를 수용하고 압축배출물(pressate)과 필터 케이크를 생성하도록 구성될 수 있다. 전처리 서브시스템은 필터 프레스의 압축배출물 유출구와 유체 연통하는 유입구를 더 포함할 수 있다.
소정의 실시형태에 따르면, 고함량 고형물 폐수의 소스는 총 부유성 고형물(TSS)의 적어도 500 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 전처리 서브시스템에 전달하도록 구성 및 배치될 수 있다. 고함량 고형물 폐수의 소스는 TSS의 적어도 2000 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 전처리 서브시스템에 전달하도록 구성 및 배치될 수 있다. 고함량 고형물 폐수의 소스는 무기 고형물을 포함하는 폐수를 전달하도록 구성 및 배치될 수 있다.
다른 일 양태에 따르면, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템을 제공하되, 이러한 시스템은, 제1 유입구, 제2 유입구, 및 유출구를 갖는 밸러스트형 반응기; 밸러스트형 반응기의 유출구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유입구, 고형 희박 유출물 유출구, 및 고형 풍부 밸러스트형 응집물 유출구를 갖는 고체-액체 분리 서브시스템; 고함량 고형물 폐수의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 제1 유입구, 응고제와 응집제 중 적어도 하나의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 제2 유입구, 밸러스트형 반응기의 제1 유입구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출물 유출구, 및 슬러지 유출구를 갖는 전처리 서브시스템; 밸러스트 반응기의 제2 유입구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출구를 갖는 밸러스트 공급 서브시스템; 및 고체-액체 분리 서브시스템의 고형 풍부 밸러스트형 응집물 유출구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유입구, 및 밸러스트형 반응기와 전처리 서브시스템 중 적어도 하나에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출구를 갖는 밸러스트 회수 서브시스템을 포함한다.
소정의 실시형태에 따르면, 전처리 서브시스템은 반응 탱크 및 증점기를 포함할 수 있다. 반응 탱크는, 폐수의 소스, 및 응고제와 응집제 중 적어도 하나의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결 가능할 수 있다. 증점기는 반응 탱크 및 밸러스트형 반응기에 유체 흐름 가능하게 연결 가능할 수 있다.
일부 실시형태에서, 시스템은 필터 프레스를 더 포함할 수 있다. 필터 프레스는, 전처리 서브시스템의 슬러지 유출구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유입구, 압축배출물 유출구, 및 필터 케이크 유출구를 가질 수 있다. 압축배출물 유출구는 전처리 서브시스템에 유체 흐름 가능하게 연결 가능할 수 있다.
또 다른 일 양태에 따르면, 고함량 고형물 폐수를 처리하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 고함량 고형물 폐수의 소스로부터의 폐수 공급물을 응고제와 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하여 투여형 폐수를 생성하는 단계; 투여형 폐수를 증점시켜 슬러지와 유출물을 생성하는 단계; 유출물을 밸러스트로 처리하여 처리된 폐수를 생성하는 단계; 처리된 폐수를 침강(settle)하여 고형 희박 유출물과 고형 풍부 밸러스트형 응집물을 생성하는 단계; 및 밸러스트형 응집물을 폐수 공급물, 투여형 폐수, 유출물, 및 처리된 폐수 중 적어도 하나에 반송하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은, 슬러지를 필터링하여 압축배출물과 필터 케이크를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 압축배출물을 폐수 공급물에 반송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
소정의 실시형태에 따르면, 이 방법은, 밸러스트형 응집물을 폐수 공급물, 투여형 폐수, 및 유출물에 반송하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은, 폐수 공급물을 응고제와 접하게 함으로써 폐수 공급물을 전처리하여 투여형 폐수를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 투여형 폐수를 응집제와 접하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는 TSS의 적어도 500 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는 TSS의 적어도 2000 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는 무기 고형물을 포함하는 폐수를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는, 발전소, 채굴 작업장, 식음료 생산 작업장, 오일 또는 가스 생산 공장, 오일 또는 가스 생산 정제소, 및 일반 산업 공장으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산업용 소스로부터의 폐수 공급물을 접하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 실시형태에 따르면, 폐수 공급물을 응고제와 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하는 단계는 전처리 유닛에 위치설정된 반응 탱크에서 수행될 수 있다. 투여형 폐수를 증점시키는 단계는 전처리 유닛에서 수행될 수 있다. 투여형 폐수를 증점시키는 단계는 전처리 유닛에 위치설정된 증점기에서 수행될 수 있다. 투여형 폐수는 반응 탱크로부터 증점기로 반송될 수 있다.
일부 실시형태에서, 유출물을 밸러스트로 처리하는 단계는 밸러스트형 반응기에서 수행될 수 있다. 처리된 폐수를 침강하는 단계는 고체-액체 분리기에서 수행될 수 있다. 처리된 폐수는 밸러스트형 반응기로부터 고체-액체 분리기로 반송될 수 있다.
일부 실시형태에서, 밸러스트형 응집물을 반송하는 단계는, 밸러스트형 응집물을 반응 탱크, 증점기, 및 밸러스트형 반응기 중 적어도 하나에 반송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용은, 전술한 양태 및/또는 실시형태 중 임의의 하나 이상의 모든 조합, 및 상세한 설명과 임의의 예에서 제시된 실시형태 중 임의의 하나 이상의 실시와의 모든 조합을 고려한다.
첨부 도면은 축척대로 도시된 것이 아니다. 도면에서, 다양한 도면에 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성요소는 유사한 숫자로 표시된다. 명확성을 위해, 모든 도면에 모든 구성요소가 표지된 것은 아니다. 도면에서,
도 1은 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템의 박스도;
도 2는 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템의 일부의 박스도;
도 3은 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템의 일부의 박스도; 및
도 4는 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템 주위의 매스 밸런스(mass balance)의 개략도.
도 1은 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템의 박스도;
도 2는 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템의 일부의 박스도;
도 3은 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템의 일부의 박스도; 및
도 4는 일 실시형태에 따른 고함량 고형물 폐수 처리 시스템 주위의 매스 밸런스(mass balance)의 개략도.
CoMag® 수 처리 시스템(펜실베니아주 피츠버그 소재의 Evoqua Water Technologies, LLC) 및 BioMag® 수 처리 시스템(펜실베니아주 피츠버그 소재의 Evoqua Water Technologies, LLC)과 같은 밸러스트형 응집 침강 공정들은, 통상적으로 예를 들어 500 ㎎/ℓ 미만의 총 부유성 고형물(TSS)을 함유하는 비교적 낮은 고형 폐수를 처리하는 데 사용된다. 일반적으로, 500 ㎎/ℓ를 초과하는 폐수는, 밸러스트형 응집 시스템으로 처리하기 전에 과량의 부유된 고형물을 제거하기 위한 청징기(clarifier)로 전처리되어, 생성 수를 생성할 수 있다. 그러나, 이러한 시스템은 2,000 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS로 과적재되어, 배출 요건을 충족시키지 못하는 생성 수가 발생할 수 있다.
소정의 실시형태에 따르면, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은, 밸러스트형 응집을 이용한 처리 전에 슬러지를 제거하도록 고함량 고형물 폐수를 증점시키는 것을 포함한다. 이에 따라, 예를 들어 TSS의 2,000 ㎎/ℓ를 초과하는 고함량 고형물 폐수는 밸러스트형 응집에 의해 처리될 수 있다. 또한, 종래의 밸러스트형 응집 시스템은, 고형 풍부 스트림으로부터 과량의 고형물을 제거하고 밸러스트를 재순환시키도록 밸러스트형 응집 유닛의 하류에 증점기를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 따르면, 본 명세서에 개시된 시스템은, 밸러스트형 처리 전에 과량의 고형물을 제거하도록 밸러스트형 응집 유닛의 상류에 위치설정된 증점기를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 고형 풍부 스트림은 상류 증점기로 반송되어, 시스템의 풋프린트를 상당히 감소시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 폐수 처리 시스템은, 종래의 고함량 고형물 처리 시스템보다 최대 15% 적은 첨가제, 예를 들어, 응고제로 동작할 수 있다.
따라서, 소정의 양태에 따르면, 본 명세서에 개시된 실시형태들은, 500 ㎎/ℓ보다 큰 TSS 수준을 갖는 고함량 고형물 폐수를 처리하는 데 사용될 수 있다. 고함량 고형물 폐수는 산업용 폐수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폐수 처리 방법은, 발전소, 채굴 작업장, 식음료 생산 작업장, 오일 또는 가스 생산 및/또는 정제소, 및 일반 산업 공장 중 하나 이상으로부터의 폐기물을 포함하는 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계, 또는 폐수의 재사용하거나 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 폐수 소스는, 일반적으로 밸러스트형 응집 처리 시스템으로 효과적으로 처리하기에는 너무 많은 고형물을 갖는 500 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 예를 들어, 2,000 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS를 갖는 폐수를 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 무기 고형물을 포함하는 폐수를 처리하도록 동작할 수 있다.
일부 실시형태에서, 폐수 처리 시스템 및 방법은, 호기성 및/또는 혐기성 생물학적 처리 유닛에서의 폐수의 생물학적 처리를 포함할 수 있다. 생물학적 처리 유닛은, 폐수의 총 유기 함량 및/또는 생화학적 산소 요구량을 감소시키도록 선택될 수 있다. 처리 방법은 응고제를 사용하여 응고 유닛에서 폐수를 화학적으로 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 처리 방법은, 응집제, 예를 들어, 중합체를 사용하여 응집 유닛에서 폐수를 물리적으로 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이들 방법은 필요에 따라 폐수로부터 유기 및/또는 무기 오염물을 제거하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "응고"(coagulation)는, 비침강성 입자들이 불안정화되고 덩어리를 형성하도록 유인되는 화학적 공정을 지칭한다. 응고는, 입자들을 중화시키고 입자들 간의 반발력을 감소시킴으로써 달성되는 화학적 공정이다. 응고제는 일반적으로 침강을 유도하도록 부유액의 화학적 성질을 변경한다. 응고제의 예는, 일반적으로, 알루미늄 및 철의 무기염, 예를 들어, 염화 제2철 및 황산 제2철을 포함한다. 이들 염은, 일반적으로, 입자 상의 전하를 중화시키고 가수분해하여 입자의 불용성 침전물을 형성한다. 응고제의 다른 예는 염화 다이알릴다이메틸암모늄(DADMAC)과 같은 유기 응고제를 포함한다. 다른 응고제를 사용할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "응집"(flocculation)은, 입자 덩어리들이 물리적으로 결합되어 더 큰 입자 매스(mass)를 형성한 다음 침전물을 형성하는 물리적 공정을 지칭한다. 응집은 뭉쳐지는 물리적 공정이다. 응집은 물리적 교반, 예를 들어, 혼합에 의해 달성될 수 있다. 선택적으로, 응집제를 첨가하여 응집 공정을 보조할 수 있다. 응집제는, 일반적으로, 침강 입자들이 물리적으로 응집물 또는 플레이크에 부착되어 성장하기 위한 베이스를 제공한다. 예시적인 응집제는, 예를 들어, 중합체, 예컨대, 고 분자량 중합체, 중 분자량 중합체, 저 분자량 중합체, 및 양이온성 또는 음이온성 중합체를 포함한다.
소정의 처리 공정에서는, 응집제를 응고제와 함께 사용하여 더 빠른 침강을 위해 더 큰 입자들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 응고제를 첨가하여 비침강성 입자들을 함께 뭉칠 수 있고, 응집제를 첨가하여 응고에 의해 형성된 작은 덩어리들을 모아서 더 큰 덩어리들을 형성할 수 있다. 그러나, 응집제와 응고제를 함께 사용할 필요는 없다. 응고제와 응집제는 상이한 조건에서 작용할 수 있다. 따라서, 물에 응고제, 응집제, 또는 둘 다를 투여할지 여부를 선택할 때, 처리될 부유액의 조건, 예를 들어, pH, 온도, 및 조성을 고려할 수 있다. 일부 실시형태에서, 물에는, 한 처리 단계 동안 응고제가 투여될 수 있고 다른 처리 단계 동안 응집제가 투여될 수 있다.
다양한 폐수 처리 방법은, 또한, 처리된 폐수로부터 응집 공정에 의해 형성된 응집된 고형물의 제거를 포함할 수 있다. 방법들은, 또한, 처리된 폐수로부터 응고 공정에 의해 형성된 응고된 고형물의 제거를 포함할 수 있다. 이들 형태의 생물학적 처리, 물리적 처리, 및/또는 화학적 처리는 통상적으로 슬러지를 형성하게 된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "슬러지"는 폐수 처리 동안 부산물로서 생성되는 잔류 고형 함유 물질을 지칭한다. 슬러지는 생물학적 처리의 죽은 박테리아 및 부산물을 포함할 수 있다. 일부 방법에서, 슬러지는, 침강 유닛 또는 청징기의 청징에 의한 생물학적 처리, 물리적 처리, 및/또는 화학적 처리를 거친 후 폐수로부터 제거된다. 슬러지는, 증점 유닛의 증점에 의한 생물학적 처리, 물리적 처리, 및/또는 화학적 처리를 거친 후 폐수로부터 제거될 수 있다.
이에 따라, 밸러스트형 응집 침강 공정은 고함량 고형물 스트림에 효과적으로 사용될 수 있다. 이 공정은 밸러스트형 응집 처리로부터 상류의 단일 공정 단계에서 총 고형물 감소 및 증점을 제공할 수 있다. 따라서, 시스템의 전체 풋프린트 면적을 크게 감소시킬 수 있다. 통상적으로, 증점기는 밸러스트형 응집 침강 공정으로부터 폐기 고형 스트림을 처리하는 데 사용될 것이다. 그러나, 본 명세서에 개시된 시스템에서, 증점기는 상류에 위치설정될 수 있고 전침강(pre-settling) 및 증점에 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 양태 및 실시형태는 폐수를 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 소정의 양태에 따르면, 폐수 처리 시스템을 제공한다. 일부 실시형태에서, 시스템 및 방법은 고 농도의 부유 고형물을 함유하는 폐수를 처리할 수 있다. 예를 들어, 처리될 폐수는, 약 500 ㎎/ℓ의 TSS 내지 약 5,000 ㎎/ℓ의 TSS를 가질 수 있고, 일부 구현에서는 최대 약 20 g/L 내지 30 g/L의 TSS를 가질 수 있다. 소정의 실시형태에 따르면, 처리될 폐수는, 500 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 1,000 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 2,000 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 2,500 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 3,000 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 3,500 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 4,000 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 4,500 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS, 최대 약 5,000 ㎎/ℓ의 TSS, 또는 최대 약 30 g/L의 TSS를 가질 수 있다.
본 명세서에 개시되는 고함량 고형물 폐수를 처리하는 방법은, 고함량 고형물 폐수의 소스로부터의 폐수 공급물을 응고제와 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하여 투여형 폐수를 생성하는 단계; 투여형 폐수를 증점시켜 슬러지와 유출물을 생성하는 단계; 유출물을 밸러스트로 처리하여 처리된 폐수를 생성하는 단계; 처리된 폐수를 침강하여 고형 희박 유출물과 고형 풍부 밸러스트형 응집물을 생성하는 단계; 및 밸러스트형 응집물을 폐수 공급물, 투여형 폐수, 유출물, 및 처리된 폐수 중 적어도 하나에 반송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시되는 고함량 고형물 폐수 처리 시스템은, 유입구와 유출구를 갖는 밸러스트형 반응기; 밸러스트형 반응기의 유출구와 유체 연통하는 유입구를 갖는 고체-액체 분리 서브시스템; 밸러스트형 반응기로부터 상류에 위치설정되고, 고함량 고형물 폐수의 소스와 유체 연통하는 유입구 및 밸러스트형 반응기의 유입구와 유체 연통하는 유출물 유출구를 갖는, 전처리 서브시스템; 밸러스트형 반응기에 밸러스트를 전달하도록 구성된 밸러스트 공급 서브시스템; 및 밸러스트형 응집물을 밸러스트형 반응기와 전처리 서브시스템 중 적어도 하나에 전달하도록 구성된 밸러스트 회수 서브시스템을 포함할 수 있다.
고함량 고형물 폐수를 응고제와 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하여 투여형 폐수를 생성할 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이. 고함량 고형물 폐수는 초기에 전처리 서브시스템으로 향한다. 전처리 서브 시스템은 고함량 고형물 폐수로부터 모든 수준의 고형물과 오염물을 제거하는 것을 처리하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 전처리 서브시스템은 응고제와 응집제 중 적어도 하나를 수용하여 투여형 폐수를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전처리 서브시스템은, 폐수 공급물과 응고제를 결합하여 오염물을 불안정화하고 화학적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 응고제 투여형 폐수는, 아래에 더욱 상세히 설명되어 있는 다른 재순환 스트림과 결합될 수 있다. 선택적으로, 응고제 투여형 폐수는 이어서 응집된 오염물과 물리적으로 결합하도록 응집제와 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 전처리 서브 시스템은 흡착제를 수용하도록 구성될 수 있다. 흡착은, 액상과 고상 간의 계면에서 물질을 축적하는 물리적 및 화학적 공정으로서 설명될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 흡착제는 분말 활성탄(PAC)일 수 있다. PAC는, 일반적으로 다공성이 높은 물질이며, 오염물이 흡착될 수 있는 넓은 표면적을 제공한다. PAC는 0.1㎜ 미만의 직경 및 20 내지 약 50 lbs/ft3의 겉보기 밀도를 가질 수 있다. PAC는, AWWA(American Water Works Association) 표준에 의해 특정된 바와 같이 최소 요오드 수 500을 가질 수 있다. PAC와 관련하여 본 명세서에서 설명하고 있지만, 흡착제는 특정 폐수의 처리에 적합한 임의의 흡착제일 수 있다.
폐수로부터의 총 고형물의 제거의 일부로서, 투여형 폐수는 증점되어 슬러지 및 유출물을 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전처리 서브시스템은 투여형 폐수를 증점시키도록 구성될 수 있다. 증점은 위어(weir) 탱크 또는 슬러지 증점기에서 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 증점은, 중력 증점, 용존 공기 부상, 회전 드럼 증점, 및 원심 분리 중 임의의 하나 이상에 의해 수행될 수 있다. 증점은, 일반적으로 상술한 바와 같이 2,000 ㎎/ℓ를 초과하는 TSS를 갖는 폐수를 처리할 수 있고, 2,000 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 예컨대, 500 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 400 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 300 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 200 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 100 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 또는 50 ㎎/ℓ 미만의 TSS를 갖는 유출물을 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전처리 서브시스템은, 150 ㎎/ℓ 내지 500 ㎎/ℓ의 TSS를 갖는 유출물 및 20,000 ㎎/ℓ 내지 50,000 ㎎/ℓ의 TSS를 갖는 슬러지를 생성하도록 동작할 수 있다. 유출물 또는 오버플로우는 추가 처리를 위해 밸러스트형 응집 시스템으로 향할 수 있다. 예를 들어, 전처리 서브시스템은 밸러스트형 반응기로부터 상류에 유체 연결될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 전처리 서브시스템은, 고함량 고형물 폐수의 소스와 유체 연통하는 유입구를 갖는 반응 탱크, 및 반응 탱크로부터 하류에 위치설정되며 밸러스트형 반응기의 유입구와 유체 연통하는 유출구를 갖는 증점기를 포함할 수 있다. 반응 탱크는, 처리되는 폐수에 필요한 바와 같은 수압 체류 시간(hydraulic residence time; HRT)을 갖도록 동작할 수 있다. 일부 실시형태에서, HRT는 1분 내지 5시간, 예를 들어, 10분 내지 2시간, 예컨대, 들어 20분 내지 1시간일 수 있다. 반응 탱크는 약 5분, 약 10분, 약 20분, 약 30분, 약 40분, 약 50분, 또는 약 1시간의 HRT를 갖도록 동작할 수 있다.
반응 탱크 및 증점기는 다수의 구획부를 갖는 용기에 수용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 반응 탱크 및 증점기는 하나보다 많은 용기에 수용될 수 있다. 응고제, 응집제, 기타 첨가제, 또는 이들의 조합은, 총 수준의 고형물과 오염물의 제거를 처리하도록 반응 탱크의 폐수에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 증점기는 투여형 폐수를 증점시키고 유출물 및 슬러지를 생성하도록 구성될 수 있다. 제거된 총 고형물은 증점기에서 증점되어 하류 탈수 처리로 향할 수 있다. 따라서, 증점기는, 밸러스트형 반응기로부터 상류에 위치설정될 수 있으며, 밸러스트형 반응기의 유입구에 유출물을 제공하기 위한 유출구를 가질 수 있다.
하류 탈수 처리는 필터 프레스 또는 다른 탈수 시스템을 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 상기 방법은 슬러지를 탈수 또는 필터링하여 압축배출물 및 필터 케이크를 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 탈수 시스템 또는 필터 프레스는, 전처리 서브시스템으로부터 하류에 위치설정될 수 있고, 전처리 서브시스템으로부터 슬러지를 수용하고 처리하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 일부 실시형태에서, 필터 프레스 또는 다른 탈수 시스템은 증점기의 하류에 위치설정될 수 있고 증점기로부터 슬러지를 수용하도록 구성될 수 있다.
상기 방법은 재순환을 위해 압축배출물을 폐수 공급물에 반송하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 압축배출물은 전처리 서브시스템으로 재순환되어 폐수 공급물과 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전처리 서브시스템, 예를 들어, 반응 탱크는, 예컨대, 필터 프레스와 전처리 서브시스템을 유체 연결하도록 위치설정된 재순환 라인을 통해 필터 프레스의 압축배출물 유출구와 유체 연통하는 유입구를 가질 수 있다. 필터 케이크는 저장, 재순환, 또는 폐기될 수 있다.
폐수 처리 방법은 유출물을 밸러스트로 처리하여 처리된 폐수를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 폐수 처리 시스템은 전처리 서브시스템의 유출물 유출구와 유체 연통하는 유입구를 갖는 밸러스트형 반응기를 포함할 수 있다. 밸러스트형 반응기는 하류 처리 시스템과 유체 연통하는 유출구를 추가로 가질 수 있다. 밸러스트형 반응기는, 전처리 서브시스템으로부터 증점기 유출물을 처리하고 유출구로부터 처리된 폐수를 출력하도록 구성될 수 있다. 통상적으로, 밸러스트형 반응기에서, 무기 오염물은 응집되어 "응집물"을 형성할 수 있는데, 이는 부유된 입자들 또는 고형물의 응집체를 지칭하며, 생물학적 응집물, 물리적 응집물, 및/또는 화학적 응집물을 포함할 수 있다. 응집체 또는 응집물은 "밸러스트형 응집물"을 형성하도록 증량제 또는 밸러스트로 함침될 수 있다. 응집물을 밸러스트로 함침함으로써, 일반적으로 응집물이 다른 방법에 의해 침강되는 것보다 빠르게 침강되게 하여, 분리를 촉진한다.
응집물의 비중을 증가시키는 것을 보조하도록 하나 이상의 첨가제를 밸러스트형 반응기에 또한 도입할 수 있다. 이러한 첨가제의 비제한적인 예는, 황산 제2철과 같은 응고제, 음이온성 중합체와 같은 응집제, 및 분말 활성탄과 같은 흡착제를 포함한다. 밸러스트의 첨가 및 선택적으로 하나 이상의 첨가제의 첨가는, 통상적으로 용해된 고형물, 콜로이드 고형물, 미립자 고형물, 및 미생물학적 고형물의 제거를 개선한다. 밸러스트형 고형물의 침전 및 향상된 침강성은 더욱 효율적인 하류 고체-액체 분리 시스템을 제공할 수 있다.
일부 실시형태에서, 밸러스트형 반응기는 생물학적 반응기를 포함할 수 있다. 생물학적 처리 유닛 또는 용기는, 통상적으로 폐수의 성분들, 예를 들어, 유기 성분들을 분해하는 박테리아를 포함한다. 생물학적 처리 유닛 또는 용기에서의 생물학적 처리 공정은 폐수의 총 유기 함량 및/또는 생물학적 유기 함량을 감소시킬 수 있다. 생물학적 처리 공정은 생물학적 응집물을 형성할 수 있다.
생물학적 처리는, 통상적으로 생물학적 응집물을 형성하도록 유출물 내의 오염물을 섭취하는 미생물을 함유하는 폭기 탱크(들)를 이용한다. 산소는 통상적으로 이러한 생물학적 응집물의 성장을 촉진하도록 폭기 탱크(들)에 공급된다. 생물학적 슬러지의 미생물은, 복잡한 유기 분자를 다른 미생물에 의해 다시 분해될 수 있는 간단한 폐기물로 분해함으로써, 부유된 및 콜로이드 유기 고형물들을 소비하고 소화한다. 폭기 탱크 내의 미생물은, 이용가능한 공기량 및 소비가능한 고형물의 양에 의해 허용되는 바와 같이 성장하고 증식한다. 유출물 또는 일부 경우엔 하수와 생물학적 응집물의 조합은 일반적으로 "혼합액"이라고 알려져 있다.
폐수 처리 방법은 밸러스트형 응집물을 처리된 유출물로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은, 처리된 폐수를 침강하여 고형 희박 유출물 및 고형 풍부 밸러스트형 응집물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 처리된 폐수는 고체-액체 분리기에서 분리될 수 있다. 예를 들어, 폐수 처리 시스템은, 밸러스트형 반응기로부터 하류에 유체 연결된 고체-액체 분리 서브시스템을 포함할 수 있다. 고체-액체 분리 서브시스템은, 처리된 폐수를 수용하고 처리된 폐수를 고형 희박 유출물 및 고형 풍부 응집물로 분리하도록 구성될 수 있다. 고형 희박 유출물은, 의도된 용도와 일치하는 추가 처리를 위해 사용 지점 또는 후처리 시스템으로 반송될 수 있다. 소정의 실시형태에 따르면, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은, 고함량 고형물 폐수 공급물로부터 30 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 10 ㎎/ℓ 미만의 TSS, 또는 5 ㎎/ℓ 미만의 TSS를 갖는 고형 희박 유출물을 생성할 수 있다. 고형 풍부 밸러스트형 응집물은, 폐수 처리 시스템에서 재순환을 위해 밸러스트 회수 서브시스템으로 반송될 수 있다. 일부 실시형태에서, 고형 풍부 밸러스트형 응집물은, 약 5,000 ㎎/ℓ의 TSS 내지 20,000 ㎎/ℓ의 TSS, 예컨대, 약 10,000 ㎎/ℓ의 TSS를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 고체-액체 분리 서브시스템은 청징기 또는 다른 침전 탱크를 포함할 수 있다. 고체-액체 분리 서브시스템의 침강 용기 또는 청징기는, 일반적으로 생물학적 처리, 물리적 처리, 및/또는 화학적 처리에 후속하여, 슬러지 및/또는 생물학적 응집물, 물리적 응집물, 및/또는 화학적 응집물(본 명세서에서 "응집물"이라고 칭함)을 포함하는 부유 고형물을 폐수로부터 제거하는 데 사용된다. 응집물의 밀도는 물의 밀도(1.0 g/cm3)에 가까울 수 있다.
생물학적 처리의 실시형태에서, 폭기 탱크로부터의 혼합액은 청징기 또는 침전 탱크와 같은 고체-액체 분리 시스템으로 향할 수 있다. 분리 공정 동안, 혼합액 내의 생물학적 응집물은, 일반적으로, 폐기물 활성화 슬러지(WAS) 및 고형 희박 유출물, 또는 "깨끗한" 유출물이 환경으로 다시 배출될 수 있거나 추가 하류 처리 공정을 이용한 추가 처리를 거칠 수 있으므로, 혼합액으로부터 분리된다. 청징기 내의 WAS는 활성화된 슬러지 복귀 서브시스템에 의해 폭기 탱크로 재순환될 수 있다. 잔류하는 과잉 슬러지는, 통상적으로 혼합액 내의 미생물의 개체수를 제어하도록 시스템에서 낭비되며, 그렇지 않은 경우에는 혼합액 부유 고형물(MLSS)이라고 칭한다.
일부 실시형태에서, 상기 방법은 밸러스트를 공정 스트림, 예를 들어, 전처리 유출물에 전달하여 폐수를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 폐수 처리 시스템은 밸러스트형 반응기에 밸러스트를 전달하도록 구성된 밸러스트 공급 서브시스템을 포함할 수 있다. 밸러스트 공급 서브시스템은 하나 이상의 소스로부터 밸러스트를 얻을 수 있다. 예를 들어, 밸러스트 회수 서브시스템(후술함)으로부터 회수된 밸러스트는 밸러스트 공급 시스템으로 전달될 수 있다. 또한, 새로운 또는 원시 밸러스트는 밸러스트 공급 서브시스템에 의해 전달 및 사용될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 밸러스트형 반응기의 유입구와 유체 연통하는 밸러스트 함침 서브시스템을 추가로 포함할 수 있다. 밸러스트 공급 서브시스템은 밸러스트를 밸러스트 함침 서브시스템에 공급하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 밸러스트 함침 서브시스템은, 밸러스트를 폐수 혼합물에, 예를 들어, 전처리 유출물에 혼입하여 밸러스트 폐수를 생성하고 밸러스트 폐수를 밸러스트형 반응기의 유입구에 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 밸러스트 공급 서브시스템은 밸러스트를 전처리 서브 시스템, 예를 들어, 증점기에 공급하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 밸러스트는, 자성 물질, 예를 들어, 산화 금속 및/또는 세라믹 물질, 예를 들어, 모래를 포함할 수 있다. 자성 물질은 자철광일 수 있다. 밸러스트는 작은 입자 형태 또는 분말로 제공될 수 있다. 분말의 입자 크기의 범위는, 예를 들어, 직경이 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛이고 평균 직경이 약 20 ㎛일 수 있다. 밸러스트의 입자 크기는, 예를 들어, 약 100 ㎛ 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸러스트의 입자 크기는 약 40 ㎛ 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸러스트의 입자 크기는 약 20 ㎛ 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸러스트의 입자 크기는, 약 80 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 60 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있다. 상이한 크기의 밸러스트는, 예를 들어, 침강 공정에서 제거될 응집물 및/또는 다른 부유된 고형물의 성질과 양에 따라 상이한 실시형태들에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 밸러스트 및 밸러스트의 크기는 응집물의 성질과 양에 기초하여 선택될 수 있다. 밸러스트의 이점은, 일반적으로 전처리 서브시스템으로의 유체 재순환에 있어서 고체로부터 액체를 분리하는 효율을 증가시켜 고체-액체 분리 시스템에서 수행되는 청징의 효율 및/또는 고체-액체 분리로부터 하류에서 수행되는 증점 공정의 효율을 증가시키는 것이다.
밸러스트는 약 5,000 ㎎/ℓ 내지 12,000 ㎎/ℓ의 농도로 도입될 수 있다. 예를 들어, 처리 공정은 저 농도의 밸러스트로 시작하며, 그 농도가 점진적으로 증가한다. 대안으로, 처리 공정은 고 농도의 밸러스트로 시작할 수 있으며, 그 농도가 점진적으로 감소한다. 소정의 동작 시간 후에, 시스템에 도입된 새로운 밸러스트는 감소될 수 있고 재순환된 밸러스트에 의해 처리가 동작할 수 있다. 일반적으로, 동작 중에 밸러스트의 약 0.2%의 중량이 손실될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 밸러스트(본 명세서에서 "증량제"라고도 함)는 자기 밸러스트일 수 있다. 자기 밸러스트는 불활성 물질을 포함할 수 있다. 자기 밸러스트는 강자성 물질을 포함할 수 있다. 자기 밸러스트는 철 함유 물질을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에서, 자기 밸러스트는 산화철 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자기 밸러스트는 자철광(예를 들어, 웨스트 버지니아주 케노바 소재의 Quality Magnetite, LLC로부터 이용가능)을 포함할 수 있다. 자철광은, 생물학적, 물리적, 및/또는 화학적 폐수 처리 방법들에서 형성된 통상적인 응집물보다 훨씬 높은 약 5.1 g/cm3의 밀도를 갖는다. 자철광은 완전 산화된 철광석(Fe3O4)이다. 자철광은, 불활성이며, 녹슬지 않으며, 화학적 또는 생물학적 응집물과 반응하지 않거나 간섭하지 않는다. 자철광은, 또한, 금속에 부착되지 않는데, 이는 자석에 끌리는 동안 강관과 같은 금속 표면에 부착되지 않음을 의미한다. 자기 밸러스트는, 생물학적 응집물 및 화학적 응집물과 결합하여 향상된 침강 또는 청징을 제공할 수 있게 하고 자석에 끌려 응집물로부터 분리될 수 있게 하는 입자 크기를 가질 수 있다.
일반적으로, 자철광 밸러스트는, 모래와는 달리, 자철광 입자들이 기존의 응집물을 함침하게 할 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 밸러스트 회수 서브시스템에 제공된 자기 드럼을 사용하여 응집체를 자기 밸러스트로부터 효율적인 방식으로 분리할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양태에서는 자철광을 밸러스트 물질로서 이용할 수 있지만, 이들 양태는 자철광을 밸러스트로서 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 후술하는 바와 같이 모래를 포함하는 다른 물질들은 밸러스트 물질로서 추가로 또는 대안으로 사용될 수 있다. 밸러스트 물질로서 추가로 또는 대안으로 사용될 수 있는 추가 물질들은, 자기장에 끌릴 수 있는 임의의 물질, 예를 들어 니켈, 크롬, 철, 및/또는 다양한 형태의 산화철을 포함하는 입자 또는 분말을 포함한다.
다른 실시형태들에 따르면, 밸러스트는 모래일 수 있다. 모래 밸러스트형 시스템은 밸러스트를 효과적으로 회수하도록 더 큰 밸러스트 크기를 구현할 수 있다. 예를 들어, 모래 입자의 크기는 50 ㎛ 내지 약 2000 ㎛일 수 있다. 모래 밸러스트는 비자성이다. 모래 밸러스트형 시스템 및 방법은 모래 입자 밸러스트로부터 응집된 고형물들을 분리하기 위한 세정제의 사용을 구현할 수 있다. 세정제의 사용은, 고형 미립자들이 모래 물질에 부착되는 모래 밸러스트의 넓은 표면적과 관련될 수 있다. 따라서, 기계적 에너지(즉, 와류 흐름 패턴으로부터의 전단력)만으로는 일반적으로 모래 입자의 표면으로부터 응집된 고형물들을 제거하는 데 불충분할 수 있으며, 모래를 응집된 고형물들에 결합하는, 모래 입자의 표면 상에 존재하는 화학적 결합물과 반응하여, 이러한 화학적 결합물을 용해시키는 화학적 방법이 필요할 수 있다. 일부 실시형태에서, 응집된 고형물들은 하이드로사이클론에서 모래 입자의 표면으로부터 제거될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 상기 방법은 밸러스트형 응집물을 밸러스트 회수 서브시스템으로 전달하여 회수된 밸러스트를 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 회수된 밸러스트형 응집물은 재순환되어 폐수 공급물, 투여형 폐수, 유출물, 및 처리된 폐수 중 적어도 하나로 반송될 수 있다. 폐수 처리 시스템은, 고체-액체 분리 서브 시스템의 유출구로부터 밸러스트형 응집물을 수용하고 수 처리의 다양한 작업장 내에서 밸러스트를 재순환시키도록 구성된 밸러스트 회수 서브시스템을 추가로 포함할 수 있다. 밸러스트 회수 서브시스템은, 고체-액체 분리 서브 시스템의 유출구로부터 밸러스트형 응집물을 수용하고 밸러스트형 응집물을 수 처리 시스템의 하나 이상의 유닛 또는 서브시스템으로 전달하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 전처리 서브시스템은, 고체-액체 분리 서브 시스템의 밸러스트형 응집물 유출구와 유체 연통하는 유입구를 가질 수 있다. 전처리 서브시스템 밸러스트 회수 유입구는 위치설정될 수 있으며 또는 그 외에는 반응 탱크 또는 증점기와 유체 연통할 수 있다. 일부 실시형태에서, 고체-액체 분리 서브시스템의 밸러스트형 응집물 유출구는 회수된 밸러스트를 반응 탱크 몇 증점기 모두에 반송하도록 구성된다.
또한, 밸러스트형 반응기는 고체-액체 분리 서브시스템의 밸러스트형 응집물 유출구와 유체 연통하는 유입구를 가질 수 있다. 밸러스트 회수 서브시스템은, 회수된 밸러스트를 밸러스트형 반응기로 전달되는 밸러스트 소스로서 제공하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 재순환된 밸러스트가 밸러스트형 반응기로 전달될 수 있다. 밸러스트 공급 서브시스템은 밸러스트 회수 서브시스템과 유체 연통할 수 있고, 이때, 밸러스트 공급 서브시스템은 전처리된 유출물을 밸러스트형 반응기 내의 재순환된 밸러스트로 함침하도록 구성된다. 투여형 폐수, 전처리 유출물, 및 처리된 폐수 중 하나 이상은 회수된 밸러스트로 함침될 수 있다.
일부 실시형태에서, 회수된 밸러스트형 응집물은 재순환되어 폐수 공급물, 투여형 폐수, 유출물, 및 처리된 폐수 각각으로 반송될 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 밸러스트 회수 서브시스템은, 각각의 전처리 서브시스템(예를 들어, 반응 탱크 및/또는 증점기) 및 밸러스트형 반응기에 유체 연결 가능하거나 유체 연결될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 상기 방법은 밸러스트형 응집물을 재순환시키기 전에 밸러스트형 응집물을 증점시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 밸러스트 회수 서브시스템은, 또한, 밸러스트형 응집물의 밸러스트로부터 언밸러스트형(unballasted) 고형물을 분리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 밸러스트 회수 서브시스템은, 밸러스트형 응집물을 전처리 서브시스템 또는 밸러스트형 반응기로 전달하기 전에 밸러스트형 응집물을 언밸러스트형 고형물 및/또는 잔류 폐수로부터 분리하도록 구성된 증점기, 청징기 또는 기타 분리기를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 예를 들어, 밸러스트가 자성 물질인 실시형태에서, 밸러스트 회수 서브시스템은 자기 드럼 분리기를 포함할 수 있다. 자기 드럼 분리기는 자석이 배치된 드럼을 포함할 수 있다. 일반적으로, 동작 중에, 드럼은 회전하여 자기 밸러스트를 분리한다. 밸러스트와 슬러지의 응집물들의 혼합물은 도관 또는 공급 램프(ramp)를 통해 회전 드럼의 표면에 도입될 수 있다. 밸러스트는, 자성 물질, 예를 들어, 자철광으로 이루어지는 경우, 자석의 존재로 인해 슬러지의 비자성 응집물보다 드럼에 더 강하게 부착된다. 슬러지의 응집물들은, 일부 예에서 밸러스트 앞에서 회전하는 드럼에 의해 생성되는 구심력에 의해 드럼에서 떨어질 수 있다. 분할 베인은, 슬러지의 비자성 응집물들과 회수된 밸러스트를 별도의 출력 스트림들로 분리할 수 있다.
자기 분리기의 다른 실시형태에서, 밸러스트와 슬러지의 응집물들의 혼합물은, 도관 또는 공급 램프에 의해 회전 드럼의 근위부와 측면으로 도입될 수 있다. 밸러스트는, 자철광과 같은 자성 물질로 이루어지는 경우, 일반적으로 자석의 존재로 인해 회전 드럼에 부착되며, 예를 들어 스크레이퍼 또는 분할 베인에 의해 도관 또는 공급 램프와는 반대측의 회전 드럼으로부터 제거될 수 있다. 슬러지의 비자성 응집물들은, 일반적으로 회전 드럼에 부착되지 않으며, 대신 도관 또는 공급 램프의 단부로부터 떨어질 수 있다. 그 결과, 회수된 밸러스트와 기타 고형물의 분리된 스트림들이 생성된다. 밸러스트형 응집물로부터 밸러스트를 회수하기 위해 다른 분리기 또는 분리 방법을 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은, pH, 첨가제 공급 속도(예를 들어, 시스템으로의 응고제, 응집제, 또는 흡착제의 공급 속도)，공정 스트림 유속, 폐수 또는 기타 공정 스트림 내의 부유된 고형물 및/또는 기타 오염물의 농도, 및 슬러지 재순환율 중 하나 이상을 측정 또는 감시하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 시스템은 이러한 파라미터들을 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 처리 방법은, 이때 수행되는 하나 이상의 측정에 응답하여 pH, 공급 속도, 및 용액의 유속 중 하나 이상을 조절하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은, 시스템의 동작을 제어하도록 하나 이상의 센서에 동작가능하게 연결된 하나 이상의 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 고함량 고형물 폐수 처리 공정은 하나보다 많은 스트림을 생성하도록 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 처리 공정은, 처리된 수 스트림, 밸러스트 스트림, 및 폐기 고형물 스트림을 포함한 3개의 스트림을 생성할 수 있다. 3개의 스트림은 개별적으로 생성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸러스트 스트림은 폐수의 밸러스트형 폐수 함침에 재사용될 수 있다. 폐기 고형물 스트림은 증점기 또는 위어 탱크로 보내질 수 있다. 증점기에 축적된 고형물들은 탈수를 위해 필터 프레스로 보내질 수 있다. 일부 실시형태에서, 이들 고형물은 필터 프레스로 직접 보내진다.
도 1에 도시한 바와 같이, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템(1000)을 제공하며, 이 시스템은, 제1 및 제2 유입구(각각 1120, 1140)와 유출구(1160)를 갖는 밸러스트형 반응기(1100); 밸러스트형 반응기(1100)의 유출구(1160)와 유체 연통하는 유입구(1220), 고형 희박 유출물 유출구(1240), 및 고형 풍부 밸러스트형 응집물 유출구(1260)를 갖는 고체-액체 분리 서브시스템(1200); 고함량 고형물 폐수(1020)의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 제1 유입구(1320), 응고제와 응집제 중 적어도 하나의 소스(1040)에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 제2 유입구(1322), 밸러스트형 반응기(1100)의 제1 유입구(1120)에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출물 유출구(1340), 및 슬러지 유출구(1342)를 갖는 전처리 서브시스템(1300); 밸러스트형 반응기(1100)의 제2 유입구(1140)에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출구(1520)를 갖는 밸러스트 공급 서브시스템(1500); 및 고체-액체 분리 서브시스템(1200)의 고형 풍부 밸러스트형 응집물 유출구(1260)에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유입구(1620) 및 밸러스트형 반응기(1100)와 전처리 서브시스템(1300) 중 적어도 하나에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출구(1640)를 갖는 밸러스트 회수 서브시스템(1600)을 포함한다.
소정의 실시형태에 따르면, 밸러스트 공급 서브시스템(1500)은 밸러스트 함침 시스템(1540)을 포함할 수 있다. 밸러스트 회수 서브시스템(1600)은, 제3 유입구(도시되지 않음)를 통해 또는 (제2 유입구(1140)를 거쳐) 밸러스트 공급 서브시스템(1500)을 통해 밸러스트형 반응기(1100)에 유체 연결될 수 있다. 밸러스트 회수 서브시스템(1600)은 제3 유입구(1324)를 통해 전처리 서브시스템(1300)에 유체 연결될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전처리 서브시스템(1300)은 반응 탱크(1360) 및 증점기(1380)를 포함할 수 있다. 반응 탱크(1360)는, 예를 들어, 제1 및 제2 유입구(1362, 1364)를 통해 폐수 소스(1020) 및 응고제와 응집제 중 적어도 하나의 소스(1040)에 각각 유체 연결될 수 있다. 반응 탱크(1360)는, 또한, 제3 유입구(1366)를 통해 밸러스트 회수 서브시스템(1600)에 유체 연결될 수 있다. 반응 탱크(1360) 및 증점기(1380)는, 반응 탱크(1360)의 투여형 폐수 유출구(1368) 및 증점기(1380)의 투여형 폐수 유입구(1382)를 통해 서로 유체 연결될 수 있다. 증점기(1380)는 유출물 유출구(1384) 및 슬러지 유출구(1386)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증점기(1380)는 유출물 유출구(1384)를 통해 밸러스트형 반응기(1100)에 유체 연결될 수 있다.
일부 실시형태에서, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템(1000)은 탈수 시스템, 예컨대, 필터 프레스(1400)를 더 포함할 수 있다. 필터 프레스(1400)는 슬러지 유출구(1342)를 통해 전처리 서브시스템(1300)에 유체 연결될 수 있다. (도시되지 않은) 일부 실시형태에서, 필터 프레스(1400)는 슬러지 유출구(1386)를 통해 증점기(1380)를 거쳐 전처리 서브시스템(1300)에 유체 연결될 수 있다. 필터 프레스(1400)는, (설명된 바와 같이 전처리 서브시스템(1300)에 연결가능한) 유입구(1420), 압축배출물 유출구(1440), 및 필터 케이크 유출구(1460)를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 필터 프레스(1400)는 압축배출물 유출구(1440) 및 제4 유입구(1326)를 통해 전처리 서브시스템(1300)에 유체 연결될 수 있다. (도시되지 않은) 일부 실시형태에서, 필터 프레스(1400)는 제4 유입구를 통해 반응 탱크(1360)를 거쳐 전처리 서브시스템(1300)에 유체 연결될 수 있다.
본 명세서에 기술된 임의의 시스템은, 원하는 폐수를 처리하는 데 필요할 때 추가 용기, 유닛, 탱크, 유체 라인, 또는 파이프 라인을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 임의의 시스템은, 센서, 제어 모듈, 밸브, 및/또는 펌프를 통해 자동화되거나 반자동화될 수 있다.
폐수 처리 시스템은 도면에 명시적으로 도시되지 않은 하나 이상의 추가 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에 따르면, 시스템은 추가 혼합기, 유지 탱크, 생물학적 처리 시스템을 위한 소화기 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 함침 서브시스템 내를 포함한 처리 서브시스템 내에서의 혼합 및 예를 들어 반응 탱크 내를 포함한 전처리 서브시스템 내에서의 혼합은, 기계식 혼합기, 확산 공기, 및 제트 혼합기/폭기 장치를 포함하는 하나 이상의 방법을 사용하여 수행되고 달성될 수 있다. 생물학적 처리 유닛에서의 무산소 및 혐기성 처리는, 소화기로 수행될 수 있거나 침지형 또는 부유형 기계식 혼합기와 혼합될 수 있다. 소화기에서의 호기성 처리는, 또한, 거친 기포, 제트 폭기, 또는 미세 기포와 기계적 혼합의 조합과 함께 조합될 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 추가 양태는, 폐수 처리 시스템에서 폐수의 처리를 용이하게 하는 방법에 관한 것이다. 용이하게 하는 방법은, 전처리 유닛에서 폐수 소스로부터 폐수를 수용하는 단계; 폐수를 응고제와 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하여 투여형 폐수를 생성하는 단계; 투여형 폐수를 증점시켜 슬러지 및 유출물을 생성하는 단계; 유출물을 밸러스트형 처리 유닛으로 반송하는 단계; 밸러스트형 처리 유닛에서 유출물을 밸러스트로 처리하여 처리된 폐수를 생성하는 단계; 및 처리된 폐수를 침강하여 깨끗한 유출물 및 밸러스트형 응집물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은, 예를 들어, 밸러스트형 처리 유닛에서 밸러스트를 유출물 중 하나에 전달하도록 구성된 밸러스트 공급 시스템을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 유출물을 전달된 밸러스트로 밸러스트 처리하여 밸러스트형 응집물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 추가 양태는 폐수 처리 시스템을 개조하여 고함량 고형물 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 본 명세서에 개시된 바와 같이, 폐수 처리 시스템을 개조하여 무기 고형물을 포함하는 폐수를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 고함량 고형물 폐수의 소스를 고함량 고형물 폐수로부터 총 고형물을 제거하도록 구성된 전처리 유닛에 유체 연결하고 전처리 유닛을 밸러스트형 처리 시스템에 유체 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 밸러스트를 밸러스트형 처리 시스템으로 전달하기 위한 밸러스트 공급 시스템을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 밸러스트 처리 시스템을 고체-액체 분리 시스템에 유체 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 고체-액체 분리 시스템을 전처리 시스템에 유체 연결하여 밸러스트형 응집물을 재순환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 밸러스트 처리 시스템을 사용 지점에 유체 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 사용 지점은 직접 사용 지점, 저장 용기, 또는 운송 용기일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 어구와 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주해서는 안 된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "복수"라는 용어는 두 개 이상의 항목 또는 구성요소를 지칭한다. 서면 설명 또는 청구범위 등에서 "포함하는"(comprising), "포함하는"(including), "운반하는", "갖는", "함유하는", 및 "포함하는"(involving) 이라는 용어들은, 개방형 용어들로서, 즉 "포함하지만 이에 한정되지 않는"을 의미한다. 따라서, 이러한 용어들의 사용은 이후에 열거되는 항목 및 그 등가물, 및 추가 항목을 포함하는 것을 의미한다. 청구범위와 관련하여, "~로 이루어지는" 및 "본질적으로 ~로 이루어지는"이라는 접속구만이 각각 폐쇄형 또는 반폐쇄형 접속구이다. 클레임 요소를 수정하도록 클레임에서 "제1", "제2", "제3" 등의 서수 용어를 사용하는 것은, 그 자체로 한 클레임 요소의 임의의 우선순위, 선행, 또는 순서가 다른 클레임 요소 또는 방법의 동작들이 수행되는 시간적 순서보다 우선한다는 것이 아니며, 단지 소정의 명칭을 갖는 한 클레임 요소를 동일한 명칭을 갖는 (그러나 서수 용어를 사용하기 위한) 다른 클레임 요소와 구별하기 위한 표지로서 사용된다는 것이다.
이와 같이 적어도 하나의 실시형태의 여러 양태를 설명하였지만, 통상의 기술자에게는 다양한 변경, 수정 및 개선이 용이하게 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 임의의 실시형태에서 설명된 임의의 특징은 다른 임의의 실시형태의 임의의 특징에 포함되거나 이를 대체할 수 있다. 이러한 변경, 수정, 및 개선은, 본 개시내용의 일부로 의도된 것이며, 본 발명의 범위 내에 속하도록 의도된 것이다. 이에 따라, 상술한 설명과 도면은 예를 든 것일 뿐이다.
실시예
실시예 1: 고함량 고형물 폐수 처리 시스템 매스 밸런스
폐수 처리 시스템은 도 4에 도시된 예시적인 매스 밸런스에 따라 동작할 수 있다. 매스 밸런스는 전형적인 화학 공학법을 사용하여 계산되었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 수 처리 시스템은 고함량 고형물 함량의 폐수를 처리하도록 동작할 수 있다.
5,000 ㎎/ℓ의 TSS를 갖는 폐수를 응고제와 결합한다. 이 실시예에서, 폐수는, 분당 500갤런(GPM)으로 흐르는 갈탄 운반 시설 섬프(sump)이며, 약 5 ㎎/ℓ의 Fe의 농도(38 ㎎/ℓ 38% FeCl3, 시간당 0.76갤런(GPH)으로 228 lbs/일)로 염화 제2철과 결합된다.
폐수 및 응고제는 다른 재순환 스트림을 갖는 반응 탱크로 보내진다. 반응 탱크는 30분의 수압 체류 시간(HRT)을 갖는다. 548 GPM의 속도로 흐르는 4,678 ㎎/ℓ의 TSS를 갖는 투여형 폐수는 반응 탱크를 빠져나와 증점기로 향한다. 투여형 폐수는, 증점기에 진입하기 전에, 2 ㎎/ℓ의 농도(0.055 GPH로 13.2 lbs/일)로 중합체 응집제와 결합되고 0.22 GPM의 속도로 희석수와 함께 결합된다. 증점기는 고형물을 제거하기 위한 내부 레이크를 포함하는 침강 탱크이다. 투약형 폐수는, 또한, 증점기에서 2 ㎎/ℓ(28 lbs/일)의 농도로 중합체 응집제와 함께 그리고 0.5 GPM의 속도로 희석 수와 함께 추가로 결합된다. 반응 탱크 및 증점기는 함께 전처리 서브 시스템을 구성한다.
증점기는 슬러지 및 유출물을 생성하도록 동작한다. 슬러지는, 50,000 ㎎/ℓ의 TSS의 농도(5%)로 총 고형물을 포함하고, 50 GPM의 속도로 하류로 흐른다. 전처리 유출물은, 100 ㎎/ℓ의 TSS를 함유하고, 573 GPM의 속도로 하류로 흐른다. 유출물은, 밸러스트형 반응기(이 실시예에서는, 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 Evoqua Water Technologies, LLC에 의해 배포되는 CoMag
반응 탱크)로 향한다. 유출물은, 밸러스트형 반응기에 진입하기 전에, 응고제와 결합된다. 이 실시예에서, 응고제는, (첨가된 Fe가 Fe(OH)3를 형성한다고 가정할 때) 110 ㎎/ℓ의 TSS를 갖고 573 GPM의 속도로 흐르는 부유액을 생성하도록 약 5 ㎎/ℓ의 Fe 농도(38 ㎎/ℓ 38% FeCl3, 0.87 GPH에서 262 lbs/일)의 염화 제2철이다. 유출물은 밸러스트형 반응기에서 추가 밸러스트(여기서는 자철광)와 함께 처리된다. 이 실시예에서, 밸러스트는 밸러스트 회수 서브시스템으로부터 얻어진다. 그러나, 새로운 밸러스트가 밸러스트 공급 서브시스템 및/또는 밸러스트 함침 서브시스템으로부터 밸러스트형 반응기에 도입될 수 있다.
처리된 폐수는, 밸러스트형 반응기를 빠져나가고, 고체-액체 분리 서브시스템(여기서는 침강 탱크)으로 향한다. 침강기는 492 GPM의 속도로 10 ㎎/ℓ 미만의 TSS를 갖는 고형 희박 유출물을 생성하도록 동작한다. 고형 희박 유출물은 생성 수로서 간주될 수 있다. 이처럼, 이것은 사용 지점, 저장소, 운송소, 또는 기타 장소로 전달될 수 있다. 고형 풍부 밸러스트형 응집물은, 침전 탱크를 빠져나가고, 시스템 내에서 재순환되도록 밸러스트 회수 서브시스템으로 전달된다.
밸러스트 회수 서브시스템은 전처리 서브 시스템 및 밸러스트 반응기에 유체 연결될 수 있다. 여기서, 밸러스트 회수 서브시스템은, 10,000 ㎎/ℓ의 TSS를 갖는 응집물(슬러지)을 6 GPM의 유속으로 반응 탱크에 전달하고 10,000 ㎎/ℓ의 TSS(1%)를 갖는 응집물(슬러지)을 75 GPM(15% 재순환)의 유속으로 증점기로 전달하도록 구성된다. 밸러스트 회수 서브시스템은 밸러스트를 다른 고형물로부터 분리하도록 구성된 자기 드럼을 포함한다. 자기 드럼은, 분리된 고형물(슬러지)을 반응 탱크 및/또는 증점기로 전달하고 분리된 밸러스트를 밸러스트 반응기에서의 재사용을 위해 밸러스트 챔버로 전달하도록 위치설정된다.
예시적인 폐수 처리 시스템은, 또한, 증점기로부터 하류에 위치설정된 탈수 작업장을 포함한다. 여기서 탈수 작업장은 필터 프레스이다. 50,000 ㎎/ℓ의 SS(5%)를 갖는 증점기 슬러지는 50 GPM의 유속으로 필터 프레스에 전달된다. 필터 프레스는 슬러지를 탈수하여 압축배출물과 필터 케이크를 생성한다. 200 ㎎/ℓ의 TSS(30,042 lbs/일 25% 고형물)를 갖는 압축배출물은, 42.8 GPM의 유속으로 반응 탱크로 재순환되며, 이러한 반응 탱크에서 전술한 바와 같이 폐수 공급물과 응고제, 및 기타 재순환 스트림과 결합된다.
이에 따라, 본 명세서에 개시된 폐수 처리 시스템은, 밸러스트형 반응기를 이용한 처리 전에 총 고형물을 증점기에서 제거함으로써 5,000 ㎎/ℓ의 TSS를 갖는 폐수 스트림으로부터 10 ㎎/ℓ 미만의 TSS를 갖는 생성 수를 생성하도록 효율적으로 동작할 수 있다. 또한, 예시적인 폐수 처리 시스템은, 밸러스트형 반응기로부터 상류에 증점기를 배치하고 시스템 내에서 다양한 고함량 고형물 스트림들을 재순환시킴으로써, 종래의 시스템보다 작은 풋프린트를 갖는다.
실시예 2: 밸러스트형 고형물 제거를 포함한 시스템 대 종래 시스템에서 이용되는 청징기의 비교
본 명세서에 개시된 바와 같은 밸러스트형 청징기는 산업 폐수를 처리하기 위한 효과적인 도구이다. 그러나, 고함량 고형물 함량(>2,000 ㎎/ℓ의 고형물)을 가진 폐수는 밸러스트 처리 공정 및 기타 유사한 기술에 처리 문제를 일으킬 수 있다. 밸러스트 청징기는, 통상적인 증점기를 사용하여 밸러스트 청징기에 앞서 벌크 고형물을 제거함으로써, 매우 강력한 처리 공정으로 고 품질의 생성 수를 제공할 수 있다.
일부 고형물은, 증점기 유출물로 전달될 수 있으며, 100 ㎎/ℓ로 전달될 수 있다. 이러한 흐름은, 부유된 고형물, 중금속, 인, 및 기타 부유된 미립자를 제거하도록 본 명세서에 개시된 바와 같은 밸러스트형 청징기에 의해 쉽게 처리될 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 밸러스트형 청징기는, 응집된 밸러스트형 고형물의 더욱 빠른 침강으로 인해 종래의 청징 시스템보다 작은 풋프린트를 가질 수 있다. 개시된 밸러스트형 청징기의 실시형태들은 종래의 청징 시스템보다 많은 에너지를 사용할 수 있지만, 화학적 사용량은 통상적으로 종래의 청징보다 10% 내지 15% 적어서, 증가된 에너지 사용량의 오프셋을 제공한다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 밸러스트형 청징기는, 또한, 수질 및 흐름의 상당한 변화를 흡수하면서 더욱 양호한 품질의 물을 제공할 수 있다.
밸러스트형 청징기의 상류에 증점기를 포함하는 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법의 실시형태들에 이용될 수 있는 예시적인 밸러스트형 청징기(예를 들어, 도 1의 액체-고체 분리기(1200))의 특징 및 동작 파라미터를, 청징기의 상류에 증점기를 포함하지 않는 종래의 폐수 처리 시스템에 이용될 수 있는 청징기의 특징 및 동작 파라미터와 이하의 표 1에서 비교한다. 표 1의 특징 및 파라미터는 일반적인 산업 폐수 처리예를 가정하여 생성되었다. 고함량 고형물 폐수는 화학적 응고 및 응집에 의해 보조되는 대량 고형물 제거를 위해 증점기로 흐른다. 5,000 ㎎/ℓ의 유입구 고형물 적재시, 증점기 슬러지는 적절하게 설계된 증점기를 사용하여 5% 고형물(50,000 ㎎/ℓ)에 적절하게 도달해야 한다. 이하의 표 1의 비교 수치는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 얻은 예상 예들이다.
| 청징기 비교 - 밸러스트형 청징 대 종래 방식 * 1,800 gpm 유입구 청징기 흐름에 기초함 - 5,000 ㎎/ℓ 고형물 |
||
| 기준 | ||
| 중력 증점기 전처리 |
크기: 직경 38' × 사이드쉘 24'(16' × 12' 중심 웰) 언더플로우: 5% 고형물, 180 gpm 면적, 플럭스: 930 ft2, 1.74 gpm/ft2 고형물 적재: 116 lbs/ft2/일 수압 적재: 2,780 gpd/ft2 유출물: 100 ㎎/ℓ 고형물로 1,620 gpm |
|
| 상류 밸러스트형 고형물 제거를 포함한 시스템의 청징기 | 종래의 청징 (1 gpm/ft2) 48' × 22' |
|
| 청징기 크기(풋프린트) | 1,350 ft2 | 1,800 ft2 |
| 수압 체류 시간(HRT) | 28분 | 138분 (4.9x) |
| 슬러지 재순환 | 최대 30% 포함 | 포함되지 않음 |
| 전력 요건 | 35 hp (재순환 펌프를 이용하는 경우) |
5 hp (터빈을 이용하는 경우 15 hp) |
| 화학적 절감 | 10 내지 15% 미만의 화학물질 | - |
| 수질 | 3 NTU 미만 | 5 NTU 미만 |
| 밸러스트 물질 | 자철광 (5.2 s.g.) | 없음 |
| 흐름/고형물 변화 | 신속하게 응답 | 다루기 어려움 |
| gpm = US 분당 갤런 | ||
| gpd = US 일당 갤런 | ||
| NTU = 혼탁 탁도 단위 (탁도 측정) | ||
| s.g. = 비중 | ||
상기 표 1에 예시된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 바와 같은 시스템에서 이용되는 청징기의 풋프린트는, 종래의 폐수 처리 시스템에서 이용되는 청징기에 비해, 1,800 ft2에서 1,350 ft2만큼 크기가 감소될 수 있어서, [C1,800-1,350)/1,800] = 25% 감소될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 시스템에서 이용되는 청징기의 수압 체류 시간은, 종래의 폐수 처리 시스템에서 이용되는 청징기에 비해 약 5배(138/28 = 4.9)만큼 감소될 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템의 청징기는, 종래의 폐수 처리 시스템의 청징기에 비해 화학 물질, 예를 들어, 응집제 또는 응고제를 10% 내지 15% 적게 필요로 할 수 있고, 더욱 높은 품질의 유출물(3 NTU 대 5 NTU)을 생성할 수 있고, 종래의 폐수 처리 시스템에 포함된 청징기로 가능한 것보다 더 신속하게 폐수 흐름 및 고형물 적재의 변화에 응답할 수 있다.
통상의 기술자는, 본 명세서에 설명된 파라미터와 구성이 예시적이며 실제 파라미터 및/또는 구성이 개시된 방법 및 물질이 사용되는 특정 응용분야에 의존할 것이라는 점을 이해해야 한다. 통상의 기술자는, 또한, 일상적인 실험만을 사용하여 개시된 특정 실시형태들에 상당하는 균등물을 인식하거나 확인할 수 있어야 한다.
Claims (30)
- 고함량 고형물(high-solids) 폐수 처리 시스템으로서,
유입구와 유출구를 갖는 밸러스트형 반응기;
상기 밸러스트형 반응기의 유출구와 유체 연통하는 유입구를 갖고, 처리된 폐수를 고형 희박 유출물과 고형 풍부 밸러스트형 응집물로 분리하도록 구성된 고체-액체 분리 서브시스템;
상기 밸러스트형 반응기로부터 상류에 위치설정되고, 고함량 고형물 폐수의 소스와 유체 연통하는 유입구를 갖고, 투여형 폐수(dosed wastewater)를 생성하게끔 응고제와 응집제 중 적어도 하나를 수용하도록 구성되고, 또한, 상기 투여형 폐수를 증점(thicken)하고 슬러지와 유출물을 생성하도록 구성되고, 상기 밸러스트형 반응기의 유입구와 유체 연통하는 유출물 유출구를 갖는, 전처리(pre-treatment) 서브시스템;
상기 밸러스트형 반응기에 밸러스트를 전달하도록 구성된 밸러스트 공급 서브시스템; 및
상기 고체-액체 분리 서브시스템의 유출구로부터 상기 밸러스트형 응집물을 수용하고 상기 밸러스트형 응집물을 상기 밸러스트형 반응기와 상기 전처리 서브시스템 중 적어도 하나에 전달하도록 구성된 밸러스트 회수 서브시스템을 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 전처리 서브시스템은, 고함량 고형물 폐수의 소스와 유체 연통하는 유입구를 갖는 반응 탱크, 및 상기 반응 탱크로부터 하류에 위치설정되고 상기 밸러스트형 반응기의 유입구와 유체 연통하는 유출구를 갖는 증점기를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 전처리 서브시스템으로부터 하류에 위치설정되고 상기 슬러지를 수용하고 압축배출물(pressate)과 필터 케이크를 생성하도록 구성된 필터 프레스를 더 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 전처리 서브시스템은 상기 필터 프레스의 압축배출물 유출구와 유체 연통하는 유입구를 더 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 고함량 고형물 폐수의 소스는, 총 부유성 고형물(TSS)의 적어도 500 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 상기 전처리 서브시스템에 전달하도록 구성되고 배치된, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 고함량 고형물 폐수의 소스는, TSS의 적어도 2000 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 상기 전처리 서브시스템에 전달하도록 구성되고 배치된, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 고함량 고형물 폐수의 소스는 무기 고형물을 포함하는 폐수를 전달하도록 구성되고 배치된, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 고함량 고형물 폐수 처리 시스템으로서,
제1 유입구, 제2 유입구, 및 유출구를 갖는 밸러스트형 반응기;
상기 밸러스트형 반응기의 유출구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유입구, 고형 희박 유출물 유출구, 및 고형 풍부 밸러스트형 응집물 유출구를 갖는 고체-액체 분리 서브시스템;
고함량 고형물 폐수의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 제1 유입구, 응고제와 응집제 중 적어도 하나의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 제2 유입구, 밸러스트형 반응기의 제1 유입구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출물 유출구, 및 슬러지 유출구를 갖는 전처리 서브시스템;
생물학적 반응기의 제2 유입구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출구를 갖는 밸러스트 공급 서브시스템; 및
상기 고체-액체 분리 서브시스템의 고형 풍부 밸러스트형 응집물 유출구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유입구, 및 상기 밸러스트형 반응기와 상기 전처리 서브시스템 중 적어도 하나에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유출구를 갖는 밸러스트 회수 서브시스템을 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 전처리 서브시스템은 반응 탱크와 증점기를 포함하되, 상기 반응 탱크는 상기 폐수의 소스, 및 상기 응고제와 상기 응집제 중 상기 적어도 하나의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결 가능하고, 상기 증점기는 상기 반응 탱크 및 상기 밸러스트형 반응기에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 전처리 서브시스템의 슬러지 유출구에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 유입구, 압축배출물 유출구, 및 필터 케이크 유출구를 갖는 필터 프레스를 더 포함하고, 상기 압축배출물 유출구는 상기 전처리 서브시스템에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한, 고함량 고형물 폐수 처리 시스템.
- 고함량 고형물 폐수를 처리하는 방법으로서,
고함량 고형물 폐수의 소스로부터의 폐수 공급물을 응고제와 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하여 투여형 폐수를 생성하는 단계;
상기 투여형 폐수를 증점시켜 슬러지와 유출물을 생성하는 단계;
상기 유출물을 밸러스트로 처리하여 처리된 폐수를 생성하는 단계;
상기 처리된 폐수를 침강(settle)하여 고형 희박 유출물과 고형 풍부 밸러스트형 응집물을 생성하는 단계; 및
상기 밸러스트형 응집물을 상기 폐수 공급물, 상기 투여형 폐수, 상기 유출물, 및 상기 처리된 폐수 중 적어도 하나에 반송하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법. - 제11항에 있어서, 상기 슬러지를 필터링하여 압축배출물과 필터 케이크를 생성하는 단계를 더 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 압축배출물을 상기 폐수 공급물에 반송하는 단계를 더 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 밸러스트형 응집물을 상기 폐수 공급물, 상기 투여형 폐수, 및 상기 유출물에 반송하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 폐수 공급물을 상기 응고제와 접하게 함으로써 상기 폐수 공급물을 전처리하여 상기 투여형 폐수를 생성하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 투여형 폐수를 상기 응집제와 접하게 하는 단계를 더 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는, 총 부유성 고형물(TSS)의 적어도 500 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 처리하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는, TSS의 적어도 2000 ㎎/ℓ를 포함하는 폐수를 처리하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는 무기 고형물을 포함하는 폐수를 처리하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 고함량 고형물 폐수를 처리하는 단계는, 발전소, 채굴 작업장, 식음료 생산 작업장, 오일 또는 가스 생산 공장, 오일 또는 가스 생산 정제소, 및 일반 산업 공장으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산업용 소스로부터 폐수 공급물을 접하게 하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 폐수 공급물을 상기 응고제와 상기 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하는 단계는 전처리 유닛에서 수행되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 폐수 공급물을 상기 응고제와 상기 응집제 중 적어도 하나와 접하게 하는 단계는 상기 전처리 유닛에 위치설정된 반응 탱크에서 수행되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 투여형 폐수를 증점시키는 단계는 상기 전처리 유닛에서 수행되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제23항에 있어서, 상기 투여형 폐수를 증점시키는 단계는 상기 전처리 유닛에 위치설정된 증점기에서 수행되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 투여형 폐수는 상기 반응 탱크로부터 상기 증점기로 반송되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 유출물을 밸러스트로 처리하는 단계는 밸러스트형 반응기에서 수행되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 유출물은 상기 증점기로부터 상기 밸러스트형 반응기로 반송되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제27항에 있어서, 상기 처리된 폐수를 침강하는 단계는 고체-액체 분리기에서 수행되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 처리된 폐수는 상기 밸러스트형 반응기로부터 상기 고체-액체 분리기로 반송되는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
- 제29항에 있어서, 상기 밸러스트형 응집물을 반송하는 단계는, 상기 밸러스트형 응집물을 상기 반응 탱크, 상기 증점기, 및 상기 밸러스트형 반응기 중 적어도 하나에 반송하는 단계를 포함하는, 고함량 고형물 폐수 처리 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762547193P | 2017-08-18 | 2017-08-18 | |
| US62/547,193 | 2017-08-18 | ||
| PCT/US2018/046883 WO2019036598A1 (en) | 2017-08-18 | 2018-08-17 | TREATMENT OF LIQUID FLOWS CONTAINING HIGH CONCENTRATIONS OF SOLIDS USING BALLASTED CLARIFICATION |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200041881A true KR20200041881A (ko) | 2020-04-22 |
| KR102624418B1 KR102624418B1 (ko) | 2024-01-11 |
Family
ID=65362496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207004908A KR102624418B1 (ko) | 2017-08-18 | 2018-08-17 | 밸러스트형 청징을 이용한 고 농도의 고형물을 함유하는 액체 스트림의 처리 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20200255308A1 (ko) |
| EP (1) | EP3668626B1 (ko) |
| JP (1) | JP2020531246A (ko) |
| KR (1) | KR102624418B1 (ko) |
| CN (1) | CN111032177B (ko) |
| AU (1) | AU2018317432B2 (ko) |
| CA (1) | CA3070771A1 (ko) |
| ES (1) | ES2962548T3 (ko) |
| IL (1) | IL272680B2 (ko) |
| MX (1) | MX2020000853A (ko) |
| SG (1) | SG11202000631SA (ko) |
| WO (1) | WO2019036598A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2018249566B2 (en) | 2017-04-06 | 2024-02-08 | Evoqua Water Technologies Llc | Wastewater treatment system and method |
| CA3192567A1 (en) * | 2020-09-11 | 2022-03-17 | Timothy LINDEMANN | In channel magnetic recovery |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040002594A (ko) * | 2002-06-18 | 2004-01-07 | 캐논 가부시끼가이샤 | 액체처리방법 및 장치 |
| US20110127220A1 (en) * | 2007-12-20 | 2011-06-02 | Otv Sa | Method for Treating Water by Advanced Oxidation and Ballasted Flocculation, and Corresponding Treatment Plant |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4013552A (en) * | 1972-08-18 | 1977-03-22 | Ecquacon Corporation | Sewage treatment process |
| US6398921B1 (en) * | 1995-03-15 | 2002-06-04 | Microgas Corporation | Process and system for wastewater solids gasification and vitrification |
| US20030178372A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-09-25 | Droughton Charlotte R. | Separation processes and apparatus |
| US7678278B2 (en) * | 2006-09-29 | 2010-03-16 | Otv S.A. Sa | Method of treating water with an inorganic powder reagent |
| FR2910822B1 (fr) * | 2006-12-29 | 2009-02-27 | Otv Sa | Procede et installation de traitement d'eau par floculation lestee et decantation |
| US20100213123A1 (en) * | 2007-01-09 | 2010-08-26 | Marston Peter G | Ballasted sequencing batch reactor system and method for treating wastewater |
| US8470172B2 (en) * | 2007-01-09 | 2013-06-25 | Siemens Industry, Inc. | System for enhancing a wastewater treatment process |
| WO2008086010A1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-17 | Cambridge Water Technology, Inc. | System and method for enhancing an activated sludge process |
| US20080169245A1 (en) * | 2007-01-17 | 2008-07-17 | Soil Net Llc. | Solids separation technology |
| US7648637B1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-01-19 | Otv S.A. | Water treatment method by ballasted flocculation, settling, and prior adsorbent contact |
| FR2958927B1 (fr) * | 2010-04-20 | 2012-05-25 | Otv Sa | Procede de traitement d'eau par floculation lestee mettant en oeuvre un agent floculant d'origine naturelle |
| US8914615B2 (en) * | 2011-12-02 | 2014-12-16 | Arm Limited | Mapping same logical register specifier for different instruction sets with divergent association to architectural register file using common address format |
| CN104603070B (zh) * | 2012-05-25 | 2017-03-08 | 威立雅水务技术支持公司 | 一种高速化学软化方法 |
| AU2013274900A1 (en) * | 2012-06-11 | 2014-11-27 | Evoqua Water Technologies Llc | Treatment using fixed film processes and ballasted settling |
| CA2913308C (en) * | 2013-05-23 | 2018-10-16 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Wastewater treatment processes employing high rate chemical softening systems |
| CN107108289B (zh) * | 2014-11-21 | 2020-10-30 | 苏伊士水务工程公司 | 改进的压载的净化系统 |
| WO2017214003A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | Evoqua Water Technologies Llc | Removing heavy metals in a ballasted process |
-
2018
- 2018-08-17 MX MX2020000853A patent/MX2020000853A/es unknown
- 2018-08-17 CA CA3070771A patent/CA3070771A1/en active Pending
- 2018-08-17 US US16/639,913 patent/US20200255308A1/en active Pending
- 2018-08-17 ES ES18846052T patent/ES2962548T3/es active Active
- 2018-08-17 JP JP2020503819A patent/JP2020531246A/ja active Pending
- 2018-08-17 KR KR1020207004908A patent/KR102624418B1/ko active IP Right Grant
- 2018-08-17 WO PCT/US2018/046883 patent/WO2019036598A1/en unknown
- 2018-08-17 CN CN201880053599.1A patent/CN111032177B/zh active Active
- 2018-08-17 IL IL272680A patent/IL272680B2/en unknown
- 2018-08-17 AU AU2018317432A patent/AU2018317432B2/en active Active
- 2018-08-17 SG SG11202000631SA patent/SG11202000631SA/en unknown
- 2018-08-17 EP EP18846052.1A patent/EP3668626B1/en active Active
-
2024
- 2024-01-10 US US18/408,853 patent/US20240140837A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040002594A (ko) * | 2002-06-18 | 2004-01-07 | 캐논 가부시끼가이샤 | 액체처리방법 및 장치 |
| US20110127220A1 (en) * | 2007-12-20 | 2011-06-02 | Otv Sa | Method for Treating Water by Advanced Oxidation and Ballasted Flocculation, and Corresponding Treatment Plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG11202000631SA (en) | 2020-02-27 |
| CA3070771A1 (en) | 2019-02-21 |
| AU2018317432B2 (en) | 2024-05-16 |
| AU2018317432A1 (en) | 2020-02-13 |
| IL272680A (en) | 2020-03-31 |
| JP2020531246A (ja) | 2020-11-05 |
| KR102624418B1 (ko) | 2024-01-11 |
| WO2019036598A1 (en) | 2019-02-21 |
| EP3668626A4 (en) | 2021-04-21 |
| ES2962548T3 (es) | 2024-03-19 |
| CN111032177B (zh) | 2022-07-08 |
| MX2020000853A (es) | 2020-07-13 |
| EP3668626B1 (en) | 2023-11-08 |
| EP3668626C0 (en) | 2023-11-08 |
| IL272680B1 (en) | 2023-05-01 |
| EP3668626A1 (en) | 2020-06-24 |
| CN111032177A (zh) | 2020-04-17 |
| US20240140837A1 (en) | 2024-05-02 |
| US20200255308A1 (en) | 2020-08-13 |
| IL272680B2 (en) | 2023-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100851456B1 (ko) | 물 처리 방법 및 장치 | |
| AU2017277405B2 (en) | Ballasted solids treatment system and method | |
| US20240140837A1 (en) | Treatment of Liquid Streams Containing High Concentrations of Solids Using Ballasted Clarification | |
| US11772993B2 (en) | Removing heavy metals in a ballasted process | |
| CN205740628U (zh) | 一种新型净水系统 | |
| CN107108289B (zh) | 改进的压载的净化系统 | |
| JP2012024737A (ja) | 汚水の処理方法及びその設備 | |
| AU2013274900A1 (en) | Treatment using fixed film processes and ballasted settling | |
| CN106517591A (zh) | 一种反渗透浓水处理系统以及处理方法 | |
| KR20040002594A (ko) | 액체처리방법 및 장치 | |
| CN108101274A (zh) | 一种油类高cod废水预处理工艺和设备 | |
| CN206437969U (zh) | 一种反渗透浓水处理系统 | |
| US20230357059A1 (en) | In channel magnetic recovery | |
| Sha et al. | Prospectives on Application of Magnetic Powders from Coal Fly Ash for Wastewater Treatment | |
| JP2022061315A (ja) | 排水処理方法及び排水処理装置 | |
| WO2016118044A1 (ru) | Устройство для очистки промывных вод | |
| JP2010137178A (ja) | 廃水処理システムおよび廃水処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |