KR20230000222A - 폐수처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분말 소석회를 주성분으로 하고 여기에 공장별 발생되는 폐수에 적합하게 응집제 분말을 혼합한 뒤 고형체가 되도록 압착하여 알갱이 형태로 만들어 보관 및 운반부피를 줄일 수 있도록 하였으며, 수요처는 고형체를 분쇄한 뒤 방류되는 처리수를 활용하여 액상으로 만들어 사용함으로써, 물 사용량을 줄일 수 있도록 한 폐수처리 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명 한 실시예는 응집제 분말이 알갱이형 고형체로 만들어진 것을 저장하는 저장조; 상기 고형체를 분말로 만들어주는 분쇄기; 상기 분말과 방류되는 처리수를 혼합하여 액상으로 만들어주는 혼합기; 그리고 상기 혼합기에서 투입되는 액상물과 폐수를 교반하여 오염원을 플록으로 만들어 침전시키는 침전조로 구성되고; 그리고 상기 침전조에서 처리되는 처리수는 방류조에 저장된 뒤 일부는 상기 혼합기로 공급되고 나머지는 방류되며, 상기 침전조에 가라앉은 오염원은 탈수기를 거쳐 슬러지 형태로 배출되도록 한 특징이 있다.

Description

폐수처리 시스템{wastewater treatment system}

본 발명은 분말 소석회를 주성분으로 하고 여기에 공장별 발생되는 폐수에 적합하게 응집제 분말을 혼합한 뒤 고형체가 되도록 압착하여 알갱이 형태로 만들어 보관 및 운반부피를 줄일 수 있도록 하였으며, 수요처는 고형체를 분쇄한 뒤 방류되는 처리수를 활용하여 액상으로 만들어 사용함으로써, 물 사용량을 줄일 수 있도록 한 폐수처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 소석회는 반응성이 높고 알칼리성인 물질로서, 산업 폐기물을 중화 처리하는 중화제로서 사용되어 왔다. 소각로에서 발생되는 것으로 산성비의 원인이 되는 염산, 황산화물, 플루오르화수소등과 같은 산성가스를 제거하거나, 제강 및 제련, 염색, 금속, 반도체 및 전자공업에서 발생되는 산성폐수를 중화처리하는 데에 사용되고 있다.

이러한 소석회는 분말 또는 액상 소석회 형태로 사용되는데, 분말 소석회는 취급이 불편하고, 소석회 분말의 비산으로 인해 작업자의 호흡기 또는 피부질환을 유발시키는 문제점이 있어 액상 소석회를 주로 사용하고 있다. 액상 소석회는 물에 소석회가 20 ∼ 35중량%의 농도가 되도록 생석회를 첨가하여 수화시킴으로써 제조된다.

종래 특허 제935466호는 생석회를 수화반응시켜 소석회유를 얻고, 소석회유로부터 원심분리에 의해 소각용 및 폐수용 액상 소석회를 분리하여 동시에 얻는 생성단계를 포함하고, 상기 소각용 액상 소석회와, 폐수용 고형 소석회를 원심분리한 뒤 상기 소각용 액상 소석회로부터 이물질을 걸러내며, 상기 폐수용 고형 소석회에 수분을 첨가하여 폐수용 액상 소석회를 얻는 단계들로 이루어진다. 따라서 습식밀 대신 원심분리기를 이용하므로 생산량 대비 전력소모가 줄고 분쇄미디어등 소모품 사용이 없어 제조원가가 감소되는 이점이 있다.

그러나 종래 특허의 액상 소석회는 소석회 분말 또는 소석회괴를 물에 희석하여 제조한 다음 저장탱크에 보관하는 방식이기 때문에 생산과정에서 막대한 물(지하수, 공업용수 또는 수돗물 등)이 사용되는 단점이 있었다. 또한 수요처에서 주문이 들어오면 탱크로리에 담아 운송하여야 되므로 특수차량을 이용하는데 따른 물류비가 증가되는 문제점이 있었다.

또한 종래 액상 소석회는 반도체공장에서 발생되는 폐수 또는 제지 및 염색공장에서 발생되는 폐수에 적합하게 제작된 것이 아니므로 수요처는 액상 소석회를 공급받아 침전조에서 오염원을 1차 처리한 뒤 처리수조에서 약품을 추가투입하여 2차 처리공정을 거쳐야 되므로 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.

그리고 수요처는 액상 소석회를 보관하기 위한 별도 저장탱크를 확보해야 되므로 공장부지에서 저장탱크가 차지하는 비중이 커지는 등의 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 분말 소석회를 주성분으로 하고 여기에 공장별 발생되는 폐수에 적합하게 응집제 분말을 혼합한 뒤 고형체가 되도록 압착하여 알갱이 형태로 만들어 보관 및 운반부피를 줄일 수 있도록 하였으며; 수요처는 납품받은 고형체를 분쇄한 뒤 방류되는 처리수를 활용하여 액상으로 만든 뒤 처리조에 투입함으로써, 물 사용량을 줄일 수 있으며, 특히 고형체는 수요처 폐수에 맞게 응집제가 혼합된 것이므로 처리조에서 한번에 폐수를 처리할 수 있으므로 폐수 처리공정이 간소화되는 폐수처리 시스템을 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명 한 실시예는 응집제 분말이 알갱이형 고형체로 만들어진 것을 저장하는 저장조; 상기 고형체를 분말로 만들어주는 분쇄기; 상기 분말과 방류되는 처리수를 혼합하여 액상으로 만들어주는 혼합기; 그리고 상기 혼합기에서 투입되는 액상물과 폐수를 교반하여 오염원을 플록으로 만들어 침전시키는 침전조로 구성되고; 그리고 상기 침전조에서 처리되는 처리수는 방류조에 저장된 뒤 일부는 상기 혼합기로 공급되고 나머지는 방류되며, 상기 침전조에 가라앉은 오염원은 탈수기를 거쳐 슬러지 형태로 배출되도록 한 특징이 있다.

본 발명에 따르면 분말 소석회에 응집제를 추가하여 알갱이 형태로 압축한 고형체로 만들면 보관부피를 줄일 수 있으며 또한 일반차량으로 운반할 수 있기 때문에 물류비를 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한 종래 액상 소석회는 20 ∼ 35중량%의 농도가 되도록 물이 필요하나, 본 발명 고형체는 제조과정에서 물이 필요없는 이점이 있다.

그리고 폐수를 발생시키는 수요처는 납품받은 고형체를 보관하기 위한 저장탱크를 줄일 수 있으며, 특히 고형체가 분쇄기에서 분말로 만들어진 뒤 방류중인 처리수와 혼합하면 액상으로 만들기 위한 추가적인 물 공급이 불필요하므로 물낭비를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한 고형체는 소석회에 중탄산나트륨, 가성소다, 황산알루미늄, 황산철 같은 응집제가 수요처 폐수 종류에 따라 선별 혼합되기 때문에 한 곳의 침전조에서 폐수를 처리할 수 있으므로 추가적인 침전설비가 불필요한 등의 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 폐수처리 시스템의 개요도
도 2는 본 발명 한 실시예의 폐수처리 시스템의 흐름도
도 3은 본 발명 다른 실시예의 폐수처리 시스템의 개요도
도 4는 본 발명 또 다른 실시예의 폐수처리 시스템의 개요도

본 발명의 폐수처리 시스템은 분말 소석회를 압축하여 알갱이 형태의 고형체로 제작한 뒤 이를 수요처에서 분쇄 사용하는 방식이다. 고형체는 소석회 분말을 주성분으로 하고, 상기 소석회에 양이온계 응집제 분말, 음이온계 응집제 분말 및 비이온계 응집제 분말을 수요처의 폐수 특성에 따라 첨가하여 압축한 뒤 일정 크기로 제작한 것이다. 그러나 소석회만 압축하여 고형체로 제작할 수 도 있으며, 이 경우 수요처는 처리조에 응집제를 추가 투입하여 폐수를 처리한다.

상기 양이온계 응집제(cationic coagulant : C-Polymer(Cation-P))는 저분자 중축합물과 중분자 중합물로 구성되며 폴리아크릴아미드계, 폴리비닐피리딘계, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트(DM계 폴리머), 디에틸아미노에틸아크릴레이트(DA계 폴리머) 등의 응집제가 사용되고 있으며, 유기현탁액의 응집에 사용되어지는 약품들이다. 주로 분뇨, 화학, 식품, 제지 및 염색등 공장의 폐수처리에 사용되며, 각각의 응집제 침전속도는 폐수의 PH에 따라 많이 다르므로 각 공장별 폐수에 맞는 응집제 분말 및 PH 조절용 약품들을 섞어 고형체로 만든다.

상기 음이온계 응집제(A-Polymer(Anion-))는 유산반토 및 황산등 다른 폐수처리약품과 같이 사용할 수 있는 가장 광범위하게 사용되는 응집제 이다.

상기 비이온계 응집제(non-ionic flocculant, non-ionic polymer coagulant)는 고분자 응집제의 일종으로 응집제에 의해 응집된 오염물질 사이에 가교작용을 하여 플럭을 크게 만들기 위해 주입되어진다.

본 발명 한 실시예의 고형체는 폐수를 배출하는 사업장 별로 첨가제를 달리 하여 고형체를 제작한 것이므로 사업장에서는 공급받은 고형체를 분쇄하여 침전조에 정량 투입하면 폐수가 응집 처리되기 때문에 2차 처리수조를 따로 구비할 필요가 없다.

실시예 1

반도체, LCD 및 LED 생산공장의 폐수처리용 고형체

소석회 분말 60 ∼ 80중량%, 수산화마그네슘 분말 5 ∼ 30중량%, 중탄산나트륨 분말 5 ∼ 20중량%, 가성소다 분말 5 ∼ 25중량% 및 응집 보조제 분말 5중량%를 상온에서 골고루 혼합하고; 혼합된 분말이 구형 또는 장방형의 알갱이(직경 또는 길이 5mm ∼ 150mm)가 되도록 200℃ 이하에서 10Ton ∼ 20Ton으로 압축하여 고형체로 제작한다.

실시예 2

화학, 식품, 제지 및 염색공장의 폐수처리용 고형체

소석회 분말 60 ∼ 80중량%, 수산화마그네슘 분말 5 ∼ 25중량%, 가성소다 분말 5 ∼ 30중량%, 황산알루미늄 분말 5 ∼ 10중량%, 황산철 분말 5 ∼ 10중량% 및 응집 보조제 분말 5중량%를 상온에서 골고루 혼합하고; 혼합된 분말이 구형 또는 장방형의 알갱이(직경 또는 길이 5mm ∼ 150mm)가 되도록 200℃ 이하에서 10Ton ∼ 20Ton으로 압축하여 고형체로 제작한다.

각 실시예에 사용되는 분말의 성질은 다음과 같다.

소석회(slaked lime)

수산화칼슘으로써, 산화칼슘에 물을 첨가하여 반응시키면 발열해서 생긴다. 백색의 분말로 물에 약간 녹으며, 그 수용액을 석회수라고 한다. 강한 알칼리성을 띤다. 이산화탄소와 쉽게 화합하여 물에 녹지 않는 탄산칼슘을 생성한다. 암모니아염에 작용해서 암모니아를 분리한다. 또 산에 녹아 칼슘염을 만들고, 염소를 작용시키면 표백분을 생성한다. 표백분, 모르타르의 원료, 소독제, 산성 토양의 중화, 응집 조제 등의 알칼리제로서 사용되고 있다.

수산화마그네슘(magnesium hydroxide)

화학식 Mg(OH)2. 비중 2.4이다. 100℃로 가열하면 수산화마그네슘인 채로 건조시킬 수 있으나, 그 이상으로 가열하면 물을 방출하면서 산화마그네슘 MgO가 된다. Mg(OH)2 → MgO+H2O 물에는 거의 녹지 않지만, 묽은 산, 암모늄염 수용액 등에는 용해한다. 수용액은 알칼리성을 보인다. 고체를 공기 중에 방치하면 이산화탄소를 흡수하여 탄산마그네슘이 된다. 자연계에는 수활석으로서 존재하며, 마그네슘염에 수산화알칼리를 작용시키면 무색의 콜로이드상 침전물로서 생긴다. 하제(下劑) ·제산제 등 의약품으로 사용된다.

가성소다(caustic soda)

수산화나트륨으로, 부식성이 강하므로 가성 소다라고 한다. 화학식은 NaOH이며, 탄산나트륨(소다회)과 수산화칼슘(소석회)을 반응시켜 처음으로 수산화나트륨을 공업적으로 생산하였고, 소금물을 전기 분해하면 (-)극에서 수산화나트륨이 얻어진다. 순수한 것은 무색의 투명한 결정이지만 보통은 약간 불투명한 흰색 고체이며, 녹는점은 328℃, 끓는점은 1390℃, 비중은 2.13이다. 공기 중의 습기를 흡수하여 스스로 녹는 성질이 강하기 때문에 공기 중에 방치하면 습기와 이산화탄소를 흡수하여 탄산나트륨이 된다. 수산화나트륨 수용액은 이산화탄소를 매우 잘 흡수한다. 가성 소다는 황산과 더불어 화학 공업의 모든 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다. 인조 섬유 및 화학 약품 공업에 가장 많이 사용되며, 석유 정제 · 펄프 · 방직 · 고무 공업 등에도 쓰이는 등 그 사용 범위가 매우 넓다.

중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)

흰 고체는 결정질이지만, 미세한 분말도 있다. 탄산나트륨과 비슷한 약간의 알카리성 맛이 난다. 무기 천연 탄산소다의 구성물질이며 많은 광천에 용해되어 있다. 인공적으로 생산되기도 한다. 베이킹 파우더와 식재료의 발효제, 비누, 세제, 약품의 성분, 가죽 무두질, 방직, 제지, 소화기 등에 사용된다.

황산알루미늄(aluminium sulfate)

무색의 결정(結晶)으로서 물, 산, 알칼리에 녹는다. 매염제(媒染劑), 포말소화제(泡沫消火劑)), 의약품, 응집제 등으로 쓰인다. 응집제 주입률은 일반적으로 10 ~ 100ppm의 범위로 사용된다. 응집반응의 최적 pH는 6.0 ~ 7.0이다.

황산철(Ferrous Sulfate)

물에 녹으나 알코올이나 에테르에는 녹지 않으며 10% 수용액은 pH 3.7로서 산성이다. 결정형은 공기 중에 방치하면 산화되어 표면에 황갈색의 염기성 황산철(Ⅲ)을 생성한다. 가열하면 20 ∼ 73℃에서 3분자의 수분을 소실하고, 80 ∼ 123℃에서는 6분자의 수분을 소실하며, 156℃ 이상에서는 무수염의 황갈색 염기성 황산철(Fe(OH)SO4)이 된다. 건조형은 습한 공기 중에 물을 흡수하여 7수염으로 되는데, 건조물의 1수염은 흰색의 결정성 가루로서 흡습성이 없고 산화되지 않는다. 120℃로 가열하더라도 수분을 잃지 않으며 냉수에 천천히 녹거나 열수에 약간 녹는다.

응집 보조제(coagulant aid, coagulating support agent)

응집제의 성능을 높여서 효과를 증대시키기 위해 첨가하는 약제를 말한다. pH 조정용 알칼리제로 소석회이외에 무기계로는 벤토나이트, 활성 규산, 시멘트 더스트, 플라이애시가 있고, 유기계로는 고분자로서 양이온성인 폴리아크릴아민, 폴리에틸렌아민, 음이온성인 폴리아크릴산 등이 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명 한 실시예의 폐수처리 시스템으로써, 상기 고형체를 저장하는 저장탱크(10)가 구비된다. 상기 고형체는 분말 또는 액상일 때보다 부피가 줄기 때문에 상기 저장탱크(10)를 줄일 수 있는 이점이 있다. 그리고 저장탱크(10) 하부에는 정량투입기(11)가 구비되어서 분쇄기(20) 쪽으로 고형체를 정량 공급한다. 또한 상기 저장탱크(10)는 잔량을 표시하는 전자저울 또는 센서가 설치되며, 공기와의 접촉을 차단하는 구조로 밀봉 제작된다.

상기 분쇄기(20)는 공급된 고형체를 분말로 만들어주는 것으로서, 입자크기는 한정되지 않으며 물에 빠르게 잘 녹는 크기면 된다. 그리고 분쇄기(20) 하부에는 혼합기(30)가 구비된다. 상기 혼합기(30)는 방류조(60)에 저장된 처리수 일부를 회수하여 분말과 혼합하는 것으로서, 분말을 침전조(50)에 바로 투입하면 폐수에서 오염원을 플록으로 만드는데 시간이 걸리므로 이를 액상으로 만들어준다.

상기 침전조(50)는 유량조정조(40)에 담긴 폐수를 처리하는 곳으로, 혼합기(30)에서 투입되는 액상 응집제로 폐수를 처리하여 플록으로 만든다. 그리고 플록화된 오염원은 침전조(50) 하부에 누적된 뒤 농축조(70)로 보내지고 농축조(70)에 저장된 오염원은 탈수기(80)를 거쳐 슬러지 형태로 배출된다.

본 발명 한 실시예에 따르면 폐수를 처리하는 응집제를 액상으로 저장탱크(10)에 저장하지 않으므로 저장탱크(10)의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다. 그리고 납품받은 고형체는 주성분인 소석회 이외에 폐수 특성이 맞는 응집제 들이 추가되기 때문에 침전조(50)에서 1차 처리하면 후처리 공정을 거치지 않더라도 폐수가 정화되므로 폐수 처리공정이 간소화되는 이점이 있다.

또한 고형체를 분쇄기(20)에서 분말로 만든 뒤 이를 액상으로 만들기 위하여 물이 필요한데, 본 발명 한 실시예는 방류조(60)에 저장된 처리수 일부를 회수하여 분말과 혼합한 액상으로 만들기 때문에 추가적인 물 사용이 불필요하므로 물을 절약할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 본 발명 다른 실시예로써, 고형체를 분말로 만든 뒤 처리수와 혼합하여 액상으로 만들고 이를 침전조에 바로 투입하지 않고 액상탱크에 저장하는 점에서 본 발명 한 실시예와 다른 구성을 갖는다.

본 발명 다른 실시예는 저장탱크(10)에 보관중인 고형체가 정량투입기(11)를 거쳐 분쇄기(20)로 공급된 뒤 혼합기(20)에서 방류되는 처리수와 혼합되어 액상으로 만들어진다. 그리고 액상으로 만들어진 응집제를 보관하는 액상탱크(30a)가 구비된다. 상기 액상탱크(30a)는 분쇄된 고형체가 처리수에 충분히 융해되어 액상으로 변하는 시간을 벌어준다. 따라서 혼합기(30)에서 침전조(50)에 바로 투입되는 본 발명 한 실시예에 비하여 분말의 융해 정도가 더 좋기 때문에 폐수의 처리능력이 향상되는 이점이 있다.

도 4은 본 발명 또 다른 실시예로써, 고형체를 사용하지 않고 석회석 분말을 사용하므로 분쇄기(20)가 불필요한 점에서 본 발명 한 실시예와 다른 구성을 갖는다.

본 발명 또 다른 실시예의 상기 저장탱크(10)는 소석회 분말과 기타 폐수 처리에 적합한 응집제 분말이 혼합된 상태로 보관된다. 따라서 정량투입기(11)에서 혼합기(30)로 분말들이 이송되면 방류조(60)의 처리수 일부가 혼합기(30)로 공급되어 분말을 액상으로 만들어준다. 따라서 침전조(50)는 액상 응집제의 투입으로 인하여 폐수 중의 오염원을 플록으로 만든다. 그리고 플록화된 오염원은 침전조(50) 하부에 누적된 뒤 농축조(70)로 보내지고 농축조(70)에 저장된 오염원은 탈수기(80)를 거쳐 슬러지 형태로 배출된다.

이처럼 구성된 본 발명 또 다른 실시예는 분말 소석회와 기타 응집제를 분말 형태로 보관하기 때문에 고형체를 분말로 만들어주는 분쇄기(20)가 불필요한 이점이 있다.

또한 방류조(60)에 저장된 처리수 일부를 회수하여 분말과 혼합한 액상으로 만들기 때문에 추가적인 물 사용이 불필요하므로 물을 절약할 수 있는 등의 이점이 있다.

10 : 저장조 20 : 분쇄기
30 : 혼합기 40 : 유량조정조
50 : 침전조 60 : 방류조

Claims (5)

1. 응집제 분말이 알갱이형 고형체로 만들어진 것을 저장하는 저장조;
   상기 고형체를 분말로 만들어주는 분쇄기;
   상기 분말과 방류되는 처리수를 혼합하여 액상으로 만들어주는 혼합기;
   상기 혼합기에서 투입되는 액상물과 폐수를 교반하여 오염원을 플록으로 만들어 침전시키는 침전조로 구성되고; 그리고
   상기 침전조에서 처리되는 처리수는 방류조에 저장된 뒤 일부는 상기 혼합기로 공급되고 나머지는 방류되며, 상기 침전조에 가라앉은 오염원은 탈수기를 거쳐 슬러지 형태로 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 폐수처리 시스템.
2. 응집제 분말이 알갱이형 고형체로 만들어진 것을 저장하는 저장조;
   상기 고형체를 분말로 만들어주는 분쇄기;
   상기 분말과 방류되는 처리수를 혼합하여 액상으로 만들어주는 혼합기;
   상기 혼합기에서 공급되는 액상물을 저장하여 분말이 용해되도록 하는 액상탱크;
   상기 액상탱크에서 투입되는 액상물과 폐수를 교반하여 오염원을 플록으로 만들어 침전시키는 침전조로 구성되고; 그리고
   상기 침전조에서 처리되는 처리수는 방류조에 저장된 뒤 일부는 상기 혼합기로 공급되고 나머지는 방류되며, 상기 침전조에 가라앉은 오염원은 탈수기를 거쳐 슬러지 형태로 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 폐수처리 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 고형체는
   소석회 분말 60 ∼ 80중량%, 수산화마그네슘 분말 5 ∼ 30중량%, 중탄산나트륨 분말 5 ∼ 20중량%, 가성소다 분말 5 ∼ 25중량% 및 응집 보조제 분말 5중량%를 상온에서 골고루 혼합하고;
   혼합된 분말이 구형 또는 장방형의 알갱이가 되도록 200℃ 이하에서 10Ton ∼ 20Ton으로 압축한 것을 특징으로 하는 폐수처리 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 고형체는
   소석회 분말 60 ∼ 80중량%, 수산화마그네슘 분말 5 ∼ 25중량%, 가성소다 분말 5 ∼ 30중량%, 황산알루미늄 분말 5 ∼ 10중량%, 황산철 분말 5 ∼ 10중량% 및 응집 보조제 분말 5중량%를 상온에서 골고루 혼합하고;
   혼합된 분말이 구형 또는 장방형의 알갱이가 되도록 200℃ 이하에서 10Ton ∼ 20Ton으로 압축한 것을 특징으로 하는 폐수처리 시스템.
5. 소석회 분말을 주성분으로 하는 응집제 분말을 저장하는 저장조;
   상기 분말과 방류되는 처리수를 혼합하여 액상으로 만들어주는 혼합기;
   그리고 상기 혼합기에서 투입되는 액상물과 폐수를 교반하여 오염원을 플록으로 만들어 침전시키는 침전조로 구성되고; 그리고
   상기 침전조에서 처리되는 처리수는 방류조에 저장된 뒤 일부는 상기 혼합기로 공급되고 나머지는 방류되며, 상기 침전조에 가라앉은 오염원은 탈수기를 거쳐 슬러지 형태로 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 폐수처리 시스템.

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