KR101437816B1 - 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면은, 유입 폐수에 대하여 에어 스트리핑 공정 후에 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합 처리공정을 실시하여 저농도뿐만 아니라 고농도의 벤젠을 함유한 폐수에서도 안정적인 벤젠 제거 효율을 나타낼 수 있도록 한 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치를 제공하는 것에 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리 시스템은, 폐수의 원수를 저장하는 집수조;와, 집수조의 외측에 설치되어 집수조에서 보내지는 폐수가 유입되어 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 유수 분리조;와, 유수 분리조로부터 배출된 제1처리수에 대하여 기포 발생을 통해 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상 분리시켜서 제2처리수를 만드는 가압 부상조;와, 가압 부상조에서 배출된 제2처리수를 여과하여 여과 처리수를 만드는 필터 유닛;과, 필터 유닛으로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 순차적으로 실시하여 최종 처리수를 만드는 벤젠 분리 제거장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치{Method for Treating Wastewater, System for Treating Wastewater and BENZENE's Separating and Eliminating Apparatus used for the same}

본 발명은 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입 폐수에 대하여 에어 스트리핑 공정 후에 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합 처리공정을 실시하여 폐수 내에서 벤젠 제거 효율이 현저히 향상될 수 있도록 하는 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수에 함유되어 인체나 환경에 유해한 유기화합물 성분을 처리하는 방법으로, 생물학적 방법을 이용한 활성오니법, 직접 연소법, 광촉매 산화법, 고도산화법, 촉매를 이용한 습식산화법, 흡착제를 이용한 흡착법 등이 사용되고 있다. 이러한 방법들 가운데 선택될 수 있는 폐수 정화 방법의 선택과 처리 효과는 제거해야 할 유기성분의 종류나 농도에 의해 크게 좌우된다.

활성오니법은 생활하수의 처리에 주로 이용되는 방법이지만, 처리효율이 불안정하고 분해시간이 길어서 유해성분의 농도가 비교적 낮은 폐수 처리에 처리 효율이 높은 반면, 유해성이 큰 독성물질들을 많이 함유한 화학공장 폐수를 대규모로 처리하기에 부적합하다.

촉매를 이용하거나 고온에서 직접 연소하여 폐수의 유기성분을 제거하는 연소법은 처리효율은 비교적 높은 편이나, 장치 설치비 및 운용비용이 과다하고 기본적으로 연소용 촉매의 내구성이 요구되어 촉매 선택이 제한적이다.

산화제를 사용하여 폐수를 처리하는 고도산화법은 오존이나 과산화수소 등과 같은 높은 산화력을 이용하여 유기성분을 무해한 이산화탄소와 물로 완전산화 시키는 방법으로, 산화효율을 높이기 위하여 자외선을 추가로 조사하여야 하는 경우도 있다. 그러나, 이 기술은 장치의 대형화가 어렵고 비용 및 장치 유지 부담이 커서 활용 범위가 제한되어 있다. 20 ∼ 200 기압의 높은 압력과 200 ∼ 370 ℃의 온도에서 공기를 도입하여 페수에 함유된 유기성분을 촉매로 산화하는 습식산화법의 경우는 처리효율은 높으나 내압, 내열성이 우수한 장치가 필요하므로 설비투자비 및 운용비용이 높은 편이다.

또한, 광촉매에 의한 유기물 산화법은 자연광을 이용함으로써 에너지 비용이 거의 없고, 부수적인 장치도 필요 없어 매우 효과적인 방법이긴 하나, 넓은 처리면적, 낮은 처리효율 등의 문제로 실제 적용에 제한을 받고 있다. 즉, 원리적으로 가장 이상적인 폐수처리 방법이지만 일반 촉매반응에 비해 반응속도가 느리고, 빛을 고루 조사해야 하므로 장치의 대형화가 필수적이며, 또한 광촉매 활성을 일정 수준 이상으로 높이기 위해서는 자외선 램프를 추가로 사용해야 하고, 반응속도가 느려 고농도의 오염물질에 대해서는 적합하지 않다.

한편, 최근 환경부는 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률을 개정하여 폐수처리 기준을 더욱 강화한 바 있으며, 강화된 폐수처리 기준에서는, 폐수처리시설 내 벤젠 "가" 지역(수질 및 수생태계 환경기준 좋음(Ⅰa), 약간 좋음 등급(Ⅱ) 정도의 수질을 보전하여야 한다고 인정되는 수역의 수질에 영향을 미치는 지역으로서 환경부 장관이 정하여 고시하는 지역) 0.1ppm 이하를 충족하여야 한다.

하지만, 이러한 기준에 따를 경우 상기 방법으로는 통상 유입폐수의 평균 벤젠 농도는 5~10ppm인데 이러한 폐수 처리수에서 벤젠의 평균 농도는 0.5~5ppm을 나타내고 있으므로 상기 기준을 충족시킬 수 없다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제2003-0070317호(2003.08.30 공개) 대한민국 등록특허공보 제2008-0079430호(2008.09.01 공개)

본 발명의 일 측면은, 유입 폐수에 대하여 에어 스트리핑 공정 후에 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합 처리공정을 실시하여 저농도뿐만 아니라 고농도의 벤젠을 함유한 폐수에서도 안정적인 벤젠 제거 효율을 나타낼 수 있도록 한 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 측면은, 소수성 오일과 친수성 오일을 차례대로 분리 제거한 다음 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합처리를 통하여 고농도의 벤젠을 함유한 폐수에 대하여 벤젠 제거 효율 100%를 나타낼 수 있게 하는 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 측면은, 폐수가 하류 측으로 이동하고 공기가 상류 측으로 이동하여 서로 역방향으로 이동하면서 접촉되게 하는 에어 스트리핑 공정을 통하여 공기와 폐수의 접촉 효율을 높임으로써 폐수에 존재하는 벤젠을 효율적으로 제거할 수 있는 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 측면은, 고압 하에서 용해된 오존을 이용하여 에어 스트리핑된 폐수와 오존의 접촉 효율을 높임으로써 폐수에 존재하는 벤젠을 효율적으로 제거할 수 있는 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 측면은, 유수 분리조 또는 가압 부상조 등 폐수의 정화 공정 전단에서 문제가 생기더라도 폐수 정화 공정 후단에 구비된 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합 처리공정을 통하여 문제를 해결할 수 있는 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 측면은, 배오존을 공기 흡착을 통하여 밀폐된 탱크 내에서 처리하여 오존을 이용한 폐수 처리 후 나타날 수 있는 2차 환경오염까지 방지할 수 있는 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리 시스템은, 폐수의 원수를 저장하는 집수조;와, 상기 집수조의 외측에 설치되어 집수조에서 보내지는 폐수가 유입되어 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 유수 분리조;와, 상기 유수 분리조로부터 배출된 제1처리수에 대하여 기포 발생을 통해 상기 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상 분리시켜서 제2처리수를 만드는 가압 부상조;와, 상기 가압 부상조에서 배출된 제2처리수를 여과하여 여과 처리수를 만드는 필터 유닛;과, 상기 필터 유닛으로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 순차적으로 실시하여 최종 처리수를 만드는 벤젠 분리 제거장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 벤젠 분리 제거장치는, 상기 벤젠의 액체상태에서 기체상태로의 물질 전이를 이용하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠이 거품을 통하여 분리 제거되게 하는 에어 스트리핑 장치;와, 상기 에어 스트리핑 장치의 후단에 접속되되 가압 오존 산화를 이용하여 상기 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하는 오존 산화 처리장치;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 에어 스트리핑 장치는, 밀폐 구조의 원통형 본체;와, 상기 본체 내부에 소정의 간격으로 다단으로 설치되되 표면에 다수의 홀이 형성된 복수의 트레이들;과, 수십 미크론 내지 수백 미크론의 비교적 큰 입경의 미스트를 제거하기 위한 데미스터;와, 상기 본체의 하부에 마련된 공기 유입기와 연결되어 송풍기에서 급송되는 공기를 분사하기 위한 다수의 노즐들;과, 상기 오존 산화 처리장치로 이송하기 위하여 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수를 저장하는 저장 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 오존 산화 처리장치는, 오존을 제공하기 위한 오존 공급유닛;과, 상기 오존 공급유닛에서 제공된 오존을 이용하여 상기 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수에 함유된 벤젠을 제1오존 산화하고 가압 오존수를 생성하는 오존 용해 접촉유닛;와, 상기 오존 용해 접촉유닛에서 제공된 가압 오존수를 마이크로 기포 상태로 분사하여 마이크로 기포 내의 잉여 오존과 여과 처리수에 함유된 벤젠의 제2오존 산화를 극대화하는 오존 탈기유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 오존 공급유닛은, 상기 산소를 발생하는 산소발생기;와, 상기 산소발생기에서 발생된 산소를 임시 저장하는 산소탱크;와, 상기 산소탱크로부터 공급되는 산소를 제공받아 오존을 발생시키는 오존발생기;와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 임시 저장하는 오존탱크;와, 상기 오존탱크로부터 공급되는 오존을 제공받아 오존을 가압하는 오존가압기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 유수 분리조는, 상기 집수조로부터 폐수가 유입되는 폐수 유입부;와, 상기 폐수 유입부로부터 투입된 폐수가 일시적으로 수용되는 폐수 수용부;와, 상기 유입된 폐수를 비중차에 의해 소수성 오일과 제1처리수로 분리하는 유수 분리부;와, 상기 유수 분리부를 통하여 분리된 소수성 오일이 오일 배출부를 통해 배출되기 전 수용되는 오일 수용부;와, 상기 유수 분리부를 통하여 분리된 제1처리수가 처리수 배출부를 통해 배출되기 전 수용되는 처리수 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가압 부상조는, 상기 제1처리수가 일정 수위까지 채워지는 다수의 셀을 구비하는 부상탱크;와, 상기 부상탱크에 장착되어 제1처리수가 셀 내에서 일정 수위가 유지되도록 하는 수위 조절기;와, 상기 다수의 셀 각각에 장착되되 제1처리수 중의 친수성 오일이 부유되도록 제1처리수와 공기가 혼합된 기포를 발생시키는 기포 발생기;와, 상기 기포 발생기에 발생된 기포와 친수성 오일의 결합을 촉진하기 위하여 화학약품을 공급하는 화학약품 주입부;와, 상기 기포 발생기의 양측부에 설치되되 기포를 셀의 외부로 배출시키는 배출유닛;과, 상기 배출유닛에 연결되어 배출된 기포를 모아 친수성 오일과 물을 분리하기 위한 오일 분리기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 필터 유닛은, 상기 가압 부상조에서 배출되는 제2처리수를 여과하여 제1여과 처리수를 만드는 샌드 필터;와, 상기 샌드 필터에서 배출되는 제1여과 처리수의 잔여 성분을 흡착하여 제2여과 처리수를 만드는 활성탄 필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 필터 유닛은 샌드 필터를 포함하며, 상기 폐수 처리 시스템은, 상기 벤젠 분리 제거장치에 접속되는 활성탄 필터를 더 포함하는 것을 특징으로

또한, 가압 부상조는, DAF 펌프를 이용한 가압 부상조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리 방법은, 폐수의 원수를 집수조에 저장하는 단계;와, 상기 집수조에서 보내지는 폐수를 유수 분리조로 유입하여 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 단계;와, 상기 유수 분리조로부터 배출된 제1처리수를 가압 부상조로 유입하여 기포 발생으로 상기 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상으로 분리시켜 제2처리수를 만드는 단계;와, 상기 가압 부상조에서 배출된 제2처리수를 필터 유닛으로 여과하여 여과 처리수를 만드는 단계;와, 상기 필터 유닛으로부터 배출된 여과 처리수에 대하여 에어 스트리핑 단계와 가압 오존 산화 단계를 연속적으로 실시하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하여 최종 처리수를 만드는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 최종 처리수를 만드는 단계는, 상기 여과 처리수가 하류 측으로 이동하고 에어가 상류 측으로 이동하여 상기 여과 처리수와 에어가 서로 역방향으로 이동하면서 접촉되게 하는 에어 스트리핑 단계;와, 상기 에어 스트리핑 단계를 거친 여과 처리수에 오존을 고압으로 제공하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 제1오존 산화하여 제거하고 가압 오존수를 생성하는 제1오존 산화 단계;와, 상기 제1오존 산화 단계를 거쳐서 제공된 가압 오존수를 마이크로 기포 상태로 분사하여 마이크로 기포 내의 잉여 오존과 미처리된 벤젠의 제2오존 산화를 극대화하여 벤젠을 제거하는 제2오존 산화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리 시스템의 후단에 구비되어 이용되는 벤젠 분리 제거장치는, 벤젠의 액체상태에서 기체상태로의 물질 전이를 이용하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠이 거품을 통하여 분리 제거되게 하는 에어 스트리핑 장치;와, 상기 에어 스트리핑 장치의 후단에 연속적으로 접속되되 가압 오존 산화를 이용하여 상기 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하는 오존 산화 처리장치;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 에어 스트리핑 장치는, 밀폐 구조의 원통형 본체;와, 상기 본체 내부에 소정의 간격으로 다단으로 설치되되 표면에 다수의 홀이 형성된 복수의 트레이들;과, 수십 미크론 내지 수백 미크론의 비교적 큰 입경의 미스트를 제거하기 위한 데미스터;와, 상기 본체의 하부에 마련된 공기 유입기와 연결되어 송풍기에서 급송되는 공기를 분사하기 위한 다수의 노즐들;과, 상기 오존 산화 처리장치로 이송하기 위하여 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수를 저장하는 저장 탱크;를 포함하며, 상기 오존 공급유닛은, 상기 산소를 발생하는 산소발생기;와, 상기 산소발생기에서 발생된 산소를 임시 저장하는 산소탱크;와, 상기 산소탱크로부터 공급되는 산소를 제공받아 오존을 발생시키는 오존발생기;와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 임시 저장하는 오존탱크;와, 상기 오존탱크로부터 공급되는 오존을 제공받아 오존을 가압하는 오존가압기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치는, 저농도뿐만 아니라 고농도의 벤젠을 짧은 시간 내에 매우 저렴한 비용으로 완벽하게 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리 방법, 폐수 처리 시스템 및 이에 이용되는 벤젠 분리 제거장치는, 에어 스트리핑 단계와 가압 오존 산화 단계와 같이 다단계로 구성하여 벤젠을 고농도로 함유하고 있는 폐수 내에서 벤젠을 완전히 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유수 분리조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 가압 부상조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 벤젠 분리 제거장치를 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 벤젠 분리 제거장치를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 에어 스트리핑 장치를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벤젠 분리 제거장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템을 나타낸 구성도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 시스템을 나타낸 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 유수 분리조를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 가압 부상조를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1A)은, 폐수의 원수를 저장하는 집수조(10)와, 집수조(10)의 외측에 설치되어 집수조(10)에서 보내지는 폐수가 유입되어 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 유수 분리조(20)와, 유수 분리조(20)로부터 배출된 제1처리수에 대하여 기포 발생을 통해 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상으로 분리시켜서 제2처리수를 만드는 가압 부상조(30)와, 가압 부상조(30)에서 배출된 제2처리수를 여과하여 여과 처리수를 만드는 필터 유닛(40)과, 필터 유닛(40)으로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 순차적으로 실시하여 최종 처리수를 만드는 벤젠 분리 제거장치(50)를 포함하여 구성된다.

집수조(10)는 유입 원수를 저류시켜 원수의 수질 변동이나 유량 변동에 대해서도 안정된 유량과 원수 농도를 유지시켜 제1펌프 피트(10A)를 통하여 유수 분리조(20)에 유입시키는 역할을 한다.

집수조(10)는 현장 조건이나 오폐수 성상 등에 의해 그 형태가 결정될 수 있으며 바람직하게는 오일 성분을 다량 포함한 폐수가 집수될 수 있다. 집수조(10)에 들어 있는 원수는 이송관(11)과 펌프(12)에 의해 제1펌프 피트(10A)로 이송될 수 있으며, 제1펌프 피트(10A)로 이송된 폐수는 펌프(13)를 통하여 유수 분리조(20)로 이송될 수 있다.

집수조(10)의 외측에는 집수조(10)에서 보내지는 폐수가 유입되고, 상기 유입된 폐수에서 소수성 오일이 분리 제거되도록 하는 유수 분리조(20)가 구비되어 있다.

이러한 유수 분리조(20)는, 집수조(10)로부터 폐수가 유입되는 폐수 유입부(21)와, 폐수 유입부(21)로부터 투입된 폐수가 유수 분리부(23)로 유동되기 전 수용되는 폐수 수용부(22)와, 유입된 폐수를 비중차에 의해 소수성 오일과 제1처리수로 분리하는 유수 분리부(23)와, 유수 분리부(23)를 통하여 분리된 소수성 오일이 오일 배출부(26)를 통해 배출되기 전 수용되는 오일 수용부(24)와, 유수 분리부(23)를 통하여 분리된 제1처리수가 처리수 배출부(27)를 통해 배출되기 전 수용되는 처리수 수용부(25)와, 유수 분리부(23)에 의해 분리된 오일이 배출되는 오일 배출부(26)와, 유수 분리부(23)에 의해 분리된 처리수 배출되는 처리수 배출부(27)를 포함한다.

폐수 유입부(21)는 유수 분리조(20)의 상부에 위치될 수 있으며, 이러한 폐수 유입부(21)를 통해 유입된 폐수는 유수 분리조(20)의 상부에 구비된 폐수 수용부(22)를 거쳐 하부에 구비된 유수 분리부(23)로 유입된다.

폐수 수용부(22)는 소정 위치에 가이드판(22A)을 구비하여 폐수 유입부(21)를 통해 유입되는 폐수의 유동이 안정되도록 하면서 유수 분리부(23)까지 원활하게 흐르도록 경로를 제공한다.

유수 분리부(23)는 폐수가 통과되는 통로를 제공하여 폐수 내에 포함되어 있는 소수성 오일을 응집시켜 상측으로 부상되도록 하고, 소수성 오일의 부상 작용을 촉진하는 유수 분리판(23A)을 포함한다.

이러한 유수 분리판(23A)은 유수 분리부(23) 내에 내부 공간을 복수 개로 분할 형성함과 함께 유입된 폐수의 흐름 유로를 형성하면서 폐수와 접촉하게 되어 소수성 오일의 직경이 점차 커지면서 비중차에 의해 부상하게 된다.

유수 분리조(20)의 외측에는 유수 분리조(20)로부터 폐수 중에 함유된 소수성 오일이 분리 제거된 제1처리수가 유입되면 기포 발생으로 폐수 내의 친수성 오일을 강제 부상시켜서 제거하여 제2처리수를 만드는 가압 부상조(30)가 구비되어 있는데, 이러한 유수 분리조(20)에 들어 있는 제1처리수는 이송관(28)과 펌프(29)에 의해 제2펌프 피트(20A)를 통하여 가압 부상조(30)로 이송될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가압 부상조(30)는 IAF 분리기(Induced Air Flotator, 30)를 포함할 수 있다. 이러한 IAF 분리기(30)는, 제1처리수가 일정 수위까지 채워지는 다수의 셀(31A)을 구비하는 부상탱크(31)와, 부상탱크(31)에 장착되어 제1처리수가 셀 내에서 일정 수위가 유지되도록 하는 수위 조절기(32)와, 다수의 셀(31A) 각각에 장착되되 제1처리수 중의 친수성 오일이 부유되도록 제1처리수와 공기가 혼합된 기포를 발생시키는 기포 발생기(33)와, 기포 발생기(33)에 발생된 기포와 친수성 오일의 결합을 촉진하기 위하여 화학약품을 공급하는 화학약품 주입부(34)와, 기포 발생기(33)의 양측부에 설치되되 기포를 셀(31A)의 외부로 배출시키는 배출유닛(35)과, 배출유닛(35)에 연결되어 배출된 기포를 모아 친수성 오일과 물을 분리하기 위한 오일 분리기(36)를 포함하여 구성된다.

부상탱크(31)는, 다수의 셀(31A)을 구비하는데 이러한 다수의 셀(31A)의 양측에는 각각 제1처리수가 공급되는 공급관(31B)과 제2처리수가 배수되는 배수관(31C)이 구비되어 있다.

부상탱크(31)의 공급관(31B)에는 수위 조절기(32)가 장착되어 공급관(31B)을 통하여 공급된 제1처리수가 부상탱크(31) 내에서 일정한 수위가 유지되도록 한다.

부상탱크(31)의 셀(31A) 중 적어도 어느 하나에는 화학약품 주입부(34)가 구비되어 있다.

부상탱크(31)의 셀(31A)로 제1처리수를 공급할 때, 화학약품 주입부(34)를 통하여 화학약품을 주입하게 되는데, 이러한 화학약품은 제1처리수 중에 친수성 오일과 고형물의 분리를 촉진시키면서 기포의 형성에 도움을 준다.

부상탱크(31)의 다수의 셀(31A) 각각에는 제1처리수에서 기포를 발생하기 위한 기포 발생기(33)가 구비되어 있는데, 이러한 기포 발생기(33)는, 제1처리수에서 친수성 오일이 부착된 기포를 발생하여 제2처리수가 생성될 수 있도록 한다.

이러한 기포 발생기(33)는, 회전력을 제공하기 위한 구동모터(61)와, 구동모터(61)의 회전력을 전달받아 회전하는 회전체(62)와, 회전체(62)의 회전시 제1처리수의 하측 방향 분산 이동을 안내하는 가이드 부재(63)와, 가이드 부재(63)의 상측에 구비되되 그 상부 일측에 공기가 흡입되는 공기 흡입구(64A)가 형성된 원통체(64)와, 원통체(64)의 하단 외면에 장착되되 다수의 구멍이 형성되어 가이드 부재(63)에 의해 제1처리수가 이동될 때 공기 흡입구(64A)를 통해 흡입된 공기에 제1처리수 중 친수성 오일이 부착된 기포가 배출되어 제2처리수가 생성될 수 있게 하는 후드(66)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 기포 발생기(33)의 구동모터(61)에 외부 전원이 인가되면 회전체(62)가 회전하게 되며, 회전체(62)의 회전력에 의해 제1처리수가 가이드 부재(63)를 통해 하측 방향으로 분산 이동되는데, 이때 원통체(64)의 내측에는 부압이 발생되어 공기 흡입구(64A)를 통해 공기가 원통체(64)의 내측으로 흡입되어 제1처리수와 혼합되며, 이에 공기와 제1처리수의 혼합물은 후드(66)의 구멍을 통해 배출된다.

기포 발생기(33)에는 기포를 셀(31A)의 외부로 배출시키기 위한 배출유닛(35)이 구비되어 있다.

이러한 배출유닛(35)은, 기포 발생기(33)의 양측에서 회전하면서 부유된 기포를 긁어내는 스키머(35A)에 의해 굵어진 기포를 오일 분리기(36)로 배출시키는 기포 배출관(35)을 포함하여 구성될 수 있다.

배출유닛(35)에는 배출된 기포에서 친수성 오일과 물을 분리하기 위한 오일 분리기(36)가 구비되어 있다.

이러한 오일 분리기(36)는, 기포 배출관(35)에 연결되어 배출된 기포를 모으는 스컴탱크(71)와, 스컴탱크(71)의 상측에 장착되어 기포로부터 오일을 흡착하는 오일흡착벨트(72)와, 스컴탱크(71)의 일측에 연통되어 오일이 제거된 처리수의 이동로를 제공하는 파이프(73)와, 파이프(73)의 일측에 장착되어 처리를 인접한 셀(31A)로 보내는 펌프(74)를 포함하여 구성될 수 있다.

IAF 분리기(30)에서 배출된 제2처리수는 필터 유닛(40)에 의해 여과하여 여과 처리수가 되는데, 이러한 IAF 분리기(30)에 들어 있는 제2처리수는 이송관(36)과 펌프(38)에 의해 제3펌프 피트(30A)를 통하여 필터 유닛(40)으로 이송될 수 있다.

이러한 필터 유닛(40)은, IAF 분리기(30)에서 배출되는 제2처리수를 여과하여 제1여과 처리수를 만드는 샌드 필터(41)와, 샌드 필터(41)에서 배출되는 제1여과 처리수의 잔여 성분을 흡착하여 제2여과 처리수를 만드는 활성탄 필터(42)를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 필터 유닛(40)은 샌드 필터(41)와 활성탄 필터(42)를 각각 별도로 마련한 것으로 도시하고 있지만, 모래와 활성탄을 동시에 포함하는 샌드 및 활성탄 필터를 이용할 수 있음은 물론이다.

이러한 필터 유닛(40)에 의해 만들어진 여과 처리수는 벤젠 분리 제거장치(50)에 의해 벤젠이 분리 제거되어 최종 처리수로 만들어지게 되는데, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1A)은, 필터 유닛(40)으로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 다단계의 복합 처리공정을 이용한 벤젠 분리 제거장치(50)를 포함하여 구성된다.

이러한 벤젠 분리 제거장치(50)는, 필터 유닛(40)으로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 순차적으로 실시하여 최종 처리수를 만드는 역할을 한다.

도 4 내지 도 6를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 벤젠 분리 제거장치에 대하여 설명한다. 도 4는 도 1에 도시된 벤젠 분리 제거장치를 나타낸 구성도이며, 도 5는 도 1에 도시된 벤젠 분리 제거장치를 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 에어 스트리핑 장치를 나타낸 정면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 벤젠 분리 제거장치(50)는, 벤젠의 액체상태에서 기체상태로의 물질 전이를 이용하여 여과 처리수 중에 함유된 벤젠이 거품을 통하여 분리 제거되게 하는 에어 스트리핑 장치(100)와, 에어 스트리핑 장치(100)의 후단에 접속되되 가압 오존 산화를 이용하여 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하는 오존 산화 처리장치(200)를 포함하여 구성된다.

에어 스트리핑(Air Stripping)은 여과 처리수에 에어를 공급시켜 여과 처리수와 에어가 접촉하였을 때　거품이 발생되고 이때 물속에 녹아 있는 휘발성 물질인 벤젠이 쉽게 거품 속으로 휘발되는 원리를 이용하여 벤젠과 같은 휘발성 오염 물질을 제거시키는 방법이다.

이러한 에어 스트리핑 장치(100)는, 밀폐 구조의 원통형 본체(110)와, 본체(110) 내부에 소정의 간격으로 다단으로 설치되되 표면에 다수의 홀이 형성된 트레이(120)와, 수십 미크론 내지 수백 미크론의 비교적 큰 입경의 미스트를 제거하기 위한 데미스터(130)와, 본체(110)의 하부에 마련된 공기 유입기(141)와 연결되어 공기를 분사하는 다수의 노즐에 공기를 급송하는 송풍기(140)와, 오존 산화 처리장치(200)로 이송하기 위하여 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수를 저장하는 저장탱크(150)를 포함하여 구성된다.

본체(110)의 상부에 마련된 유입구(111)로부터 라인(112)을 통해서 유입되는 여과 처리수가 최상단 트레이(120) 상에 공급하면서, 최하단의 하부에 설치된 노즐을 통해서 공기가 주입된다.

본체(110)의 상부에서 유입되는 여과 처리수는 트레이(120)에 천공된 홀을 통해서 하류 측으로 이동하고, 이와 반대로, 공기가 상류 측으로 이동함으로써, 여과 처리수와 공기와 서로 역방향으로 이동하면서 접촉되어 많은 거품이 발생한다. 이 경우에, 폐수에 녹아 있는 휘발성 물질인 벤젠이 거품을 통하여 제거된다.

거품 상태의 벤젠은 본체(110)의 상부에 형성된 배출구(113)를 통하여 송풍기(140)에 의하여 대기 흡착탑(160)으로부터 배출된다.

벤젠이 에어 스트리핑 공정에 의해 분리 제거된 여과 처리수는 본체(110)의 외부에 설치된 가압 펌프(170)에 의하여 라인(180)을 통해 오존 산화 처리장치(200)로 이송된다.

이러한 오존 산화 처리장치(200)는, 오존을 제공하기 위한 오존 공급유닛(210)과, 오존 공급유닛(210)에서 제공된 오존을 이용하여 처리수 중 벤젠을 제1오존 산화하고 가압 오존수를 생성하는 오존 용해 접촉유닛(220)와, 오존 용해 접촉유닛(220)에서 제공된 가압 오존수를 마이크로 기포 상태로 분사하여 마이크로 기포 내의 잉여 오존과 처리수 내 벤젠의 제2오존 산화를 극대화하기 위한 오존 탈기유닛(230)을 포함하여 구성된다.

오존 공급유닛(210)은, 산소를 발생하는 산소발생기(211)와, 산소발생기(211)에서 발생된 산소를 임시 저장하는 산소탱크(212)와, 산소탱크(212)로부터 공급되는 산소를 제공받아 오존을 발생시키는 오존발생기(213)와, 오존발생기(213)에서 발생된 오존을 임시 저장하는 오존탱크(214)와, 오존탱크(214)로부터 공급되는 오존을 제공받아 오존을 가압하는 오존가압기(215)를 포함하여 구성된다.

산소발생기(211)는 산소를 발생하는 장치로, 이러한 산소발생기(211)는 초기 구동 시 장치가 안정화될 때까지는 고농도의 산소가 발생되지 않는다.

통상 초기 구동 시에는 고농도의 산소가 발생되지 않기 때문에 이 시간 동안 저농도의 산소가 단속유닛(211A)을 통해 외부로 배출되도록 하고, 산소탱크(212)로는 유입되지 않도록 하여준다.

이와 같이 산소발생기(211)의 초기 구동 시간이 경과되면, 단속유닛(211A)을 통해 산소발생기(211)로부터 발생된 고농도의 산소가 산소탱크(212)에 저장되도록 하여준다.

산소탱크(212)는 고농도의 산소를 저장하는 탱크로, 산소탱크(212)에 저장된 고농도의 산소는 오존발생기(213)로 공급된다.

오존발생기(213)는 오존을 발생시키는 장치로, 산소탱크(212)로부터 공급되는 산소와 혼합되어 고농도의 오존을 생성하여 배출하게 된다.

오존탱크(214)는 고농도의 오존을 저장하는 탱크로, 오존탱크(214)에 저장된 고농도의 오존은 오존가압기(215)로 공급된다.

오존가압기(215)는 오존을 고압으로 가압하여 오존 용해 접촉유닛(220)의 유입구로 제공한다.

오존 용해 접촉유닛(220)은 에어 스트리핑 장치(100)에 의해 처리된 여과 처리수에 오존을 고압 하에서 용해시키고 오존에 의해 여과 처리수 중의 오염물을 제1오존 산화 처리하여 가압 오존수를 생성하는 산화 반응조(221)와, 오존가압기(215)에서 제공되는 오존을 운반하는 제1이송밸브(222)와, 에어 스트리핑 장치(100)의 가압 펌프(170)에서 제공된 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수를 운반하는 제2이송밸브(223)와, 가압 오존수를 오존 탈기조(232)로 각각 운반하는 제3이송밸브(224)를 구비한다.

에어 스트리핑 장치(100)에서 벤젠이 분리 제거된 여과 처리수는 가압 펌프(170)를 통해 이송되어 오존 용해 접촉유닛(220)의 산화 반응조(221) 상단으로 유입된다.

산화 반응조(221)에서 소정 압력을 가하여 오존을 원수에 용해시켜 가압 오존수를 생성한다.

그리고, 산화 반응조(221)에서 가압 오존수에 함유된 벤젠을 오존과 산화반응시킨다. 이때, 오존과 오염물의 반응을 극대화하기 위하여 산화 반응조(221)에 충전물을 충진할 수 있다.

이렇게 오존 용해 접촉유닛(220)에서 벤젠이 제1오존 산화되어 제거된 가압 오존수는 제3이송밸브(224)를 통해 오존 탈기유닛(230)으로 이송된다.

또한, 오존 탈기유닛(230)은 마이크로 기포장치(231)와 오존 탈기조(232)를 구비하며, 마이크로 기포장치(231)는 제3이송밸브(224)에서 이송된 가압 오존수를 오존 탈기조(232)에 마이크로 기포 상태로 분사한다.

이때, 마이크로 기포장치(231)에서 분사되는 마이크로 기포입자의 크기는 10 내지 120㎛인 것이 바람직하다.

만약 기포의 크기가 120㎛를 초과하여 더 클 경우에는 응집된 부유물과의 부착성이 떨어지고, 기포가 부상되어 수 표면에서 불안정한 상태가 되어 부상된 슬러지 등이 안정적으로 제거되지 못하여 재침전될 수 있다.

즉, 가압 오존수는 상술한 크기의 마이크로 기포 상태로 오존 탈기조(232)에 분사되는데 이 과정에서 가압 오존수 내의 잉여 오존과 오존 용해 접촉유닛(220)에서 미처리된 벤젠의 제2오존 산화가 극대화될 수 있다.

또한, 오존 탈기조(232) 상부에 배오존가스를 제거하는 배오존분해기(240)를 구비하여 원수의 산화 및 부상 처리 후 남은 배오존가스를 제거할 수 있다.

이와 같이 오존 탈기조(232)에서 벤젠을 분리 제거함으로써 처리가 완료된 최종 처리수는 오존 탈기조(232)의 일측에 구비된 배출밸브(미도시)를 통해 방류될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 시스템의 벤젠 분리 제거장치(50)는, 에어 스트리핑 공정 후에 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합 처리공정을 실시하여 저농도뿐만 아니라 고농도의 벤젠을 함유한 폐수에서도 안정적인 벤젠 제거 효율을 나타낼 수 있도록 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1A)은, 소수성 오일과 친수성 오일을 차례대로 분리 제거한 다음 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합 처리를 통하여 고농도의 벤젠을 함유한 폐수에 대하여 100%에 근접한 벤젠 제거 효율을 나타낼 수 있게 된다.

다음, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에 대하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법은, 폐수의 원수를 집수조에 저장하는 단계(S100)와, 상기 집수조에서 보내지는 폐수를 유수 분리조로 유입하여 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 단계(S200)와, 상기 유수 분리조로부터 배출된 제1처리수를 가압 부상조로 유입하여 기포 발생으로 상기 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상으로 분리시켜 제2처리수를 만드는 단계(S300)와, 상기 가압 부상조에서 배출된 제2처리수를 필터 유닛으로 여과하여 여과 처리수를 만드는 단계(S400)와, 상기 필터 유닛으로부터 배출된 여과 처리수에 대하여 에어 스트리핑 단계와 가압 오존 산화 단계를 연속적으로 실시하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하여 최종 처리수를 만드는 단계(S500)를 포함하여 구성된다.

여기서, 최종 처리수를 만드는 단계(S500)는, 상기 여과 처리수가 하류 측으로 이동하고 에어가 상류 측으로 이동하여 상기 여과 처리수와 에어가 서로 역방향으로 이동하면서 접촉되게 하는 에어 스트리핑 단계(S510)와, 상기 에어 스트리핑 단계를 거친 여과 처리수에 오존을 고압으로 제공하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 제1오존 산화하여 제거하고 가압 오존수를 생성하는 제1오존 산화 단계(S520)와, 상기 제1오존 산화 단계를 거쳐서 제공된 가압 오존수를 마이크로 기포 상태로 분사하여 마이크로 기포 내의 잉여 오존과 미처리된 벤젠의 제2오존 산화를 극대화하여 벤젠을 제거하는 제2오존 산화 단계(S530)를 포함하여 구성될 수 있다.

다음, 표 1 내지 표 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 시스템의 작용에 대하여 설명한다. 표 1은 에어 스트리핑 공정만을 거친 최종 처리수에서의 벤젠 제거율을 나타낸 도면이며, 표 2는 오존 산화 처리 공정만을 거친 최종 처리수에서의 벤젠 제거율을 나타낸 도면이며, 표 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 스트리핑 공정과 오존 산화 처리 공정을 연속적으로 거친 최종 처리수에서의 벤젠 제거율을 나타낸 도면이다.

표 1 내지 표3에 나타난 바와 같이, 고농도의 벤젠(6.361ppm)을 포함한 유입 원수에 대하여 에어 스트리핑 공정만을 거친 처리 공정수는 벤젠 0.038ppm을 포함하여 벤젠 제거율이 99.4%를 나타났으며 오존 산화 처리 공정만을 거친 처리 공정수는 벤젠 3.257ppm을 포함하여 벤젠 제거율이 44.8%를 나타났으나, 에어 스트리핑 공정과 오존 산화 처리 공정을 연속적으로 거친 처리 공정수는 100%의 벤젠 제거율을 나타내어 처리 공정수에서 벤젠이 완전히 제거될 수 있게 되었다.

본 발명의 다른 실시예를 도 8을 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벤젠 분리 제거장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 벤젠 분리 제거장치는(50'), 벤젠의 액체상태에서 기체상태로의 물질 전이를 이용하여 여과 처리수 중에 함유된 벤젠이 거품을 통하여 분리 제거되게 하는 에어 스트리핑 장치(100)와, 에어 스트리핑 장치(100)의 후단에 접속되되 가압 오존 산화를 이용하여 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하는 오존 산화 처리장치(200')를 포함하여 구성된다.

이러한 오존 산화 처리 장치(200')는, 오존을 흡입하고 여과 처리수에 혼합하여 오존 용해수을 제공하는 오존 공급유닛(210')과, 오존 공급유닛(210')에서 제공된 오존 용해수을 이용하여 처리수 중 벤젠을 제1오존 산화하고 가압 오존수를 생성하는 오존 용해 접촉유닛(220)과, 오존 용해 접촉유닛(220)에서 제공된 가압 오존수를 마이크로 기포 상태로 분사하여 마이크로 기포 내의 잉여 오존과 처리수 내 벤젠의 제2오존 산화를 극대화하기 위한 오존 탈기유닛(230)을 포함하여 구성된다.

오존 공급유닛(210')은, 산소를 발생하는 산소발생기(211)와, 산소발생기(211)에서 발생된 산소를 임시 저장하는 산소탱크(212)와, 산소탱크(212)로부터 공급되는 산소를 제공받아 오존을 발생시키는 오존발생기(213)와, 오존발생기(213)에서 발생된 오존을 임시 저장하는 오존탱크(214)와, 에어 스트피링 장치(100)에서 여과 순환수를 유입받아 하부로 배출하며 여과 순환수가 상부에서 하부로 흐르는 속도 및 압력에 의해 측면에서 오존탱크로부터 오존을 흡입하여 혼합하는 이젝터(216)와, 이젝터(216)에서 혼합된 오존 용해수를 혼합시키면서 오존 용해 접촉유닛(220)으로 배출시키는 라인 믹서(217)을 포함하여 구성될 수 있다.

이젝터(216)는 상부의 경부가 점차적으로 축소되며 상수가 공급되는 이젝터 축소관과, 하부의 경부가 점차적으로 확대되며 상수에 오존이 혼합된 오존 용해수가 배출되는 이젝터 확대관과, 이젝터 축소관과 이젝터 확대관의 사이에 형성되어 오존이 유입되는 오존흡입관으로 이루어진다.

가압 펌프(170)를 통해 이젝터(10)로 유입된 고압의 여과 처리수는 이젝터 축수관을 통과하면서 유속이 매우 빨라지게 되면서 진공현상이 발생되어 오존 흡입관으로 유입되는 오존을 강하게 흡입, 혼합하는 캐비테이션 현상이 발생하게 된다. 이러한 캐비테이션 현상과 오존의 유입량은 가압 펌프(170)로 공급되는 여과 처리수의 압력과 속도를 조절하여 제어할 수 있다.

라인 믹서(217)는 상단이 이젝터 확대관에 연결되고 하단이 연장 형성된다. 이때, 라인 믹서(217)은 이젝터 확대관을 통해 제공되는 오존 용해수가 원활하게 배출되도록 이젝터 확대관의 경부와 동일하거나 넓게 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 벤젠 제거장치(50')는, 가압 펌프(170)와 이젝터를(216) 통해 유입되는 여과 처리수와 오존을 미세 혼합하여 오존 용해 접촉유닛으로 제공하여 오존 산화가 더욱 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예를 도 9를 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1B)은, 폐수의 원수를 저장하는 집수조(10)와, 집수조(10)의 외측에 설치되어 집수조(10)에서 보내지는 폐수가 유입되어 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 유수 분리조(20)와, 유수 분리조(20)로부터 배출된 제1처리수에 대하여 기포 발생을 통해 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상 분리시켜서 제2처리수를 만드는 가압 부상조(30)와, 가압 부상조(30)에서 배출된 제2처리수를 모래 여과하여 여과 처리수를 만드는 샌드 필터(41)와, 샌드 필터(41)로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 순차적으로 실시하여 최종 처리수를 만드는 벤젠 분리 제거장치(50)와, 벤젠 분리 제거장치(50)에서 배출된 최종 처리수를 활성탄 여과 처리하는 활성탄 필터(42)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1B)은, 벤젠 분리 제거장치(50)의 후단에 활성탄 필터(42)를 포함하여 벤젠 분리 제거장치(50) 및 그 선단에 문제가 야기될 경우를 대비하여 최종 처리수가 활성탄 정화 공정을 통해 처리될 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예를 도 10을 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1C)은, 폐수의 원수를 저장하는 집수조(10)와, 집수조(10)의 외측에 설치되어 집수조(10)에서 보내지는 폐수가 유입되어 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 유수 분리조(20)와, 유수 분리조(20)로부터 배출된 제1처리수에 대하여 DAF 펌프를 이용하여 미세 기포 발생을 통해 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상시켜서 제2처리수를 만드는 DAF 펌프를 이용한 가압 부상조(30)와, DAF 펌프를 이용한 가압 부상조(30)에서 배출된 제2처리수를 모래 여과하여 여과 처리수를 만드는 샌드 필터(41)와, 샌드 필터(41)로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 순차적으로 실시하여 최종 처리수를 만드는 벤젠 분리 제거장치(50)와, 벤젠 분리 제거장치(50)에서 배출된 최종 처리수를 활성탄 여과 처리하는 활성탄 필터(42)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1C)은 DAF 펌프를 이용한 가압 부상조(30)를 포함한다. 이러한 DAF 펌프(60)는, 펌프(60) 내에서 가압된 유체와 공기가 과포화 상태의 혼합액으로 변화되어 미세기포가 발생하도록 함으로서 수중의 부유물질과 충돌, 부착되는 원리로서, 임펠러의 회전에 의해 전면 베인은 물을 흡입하여 공기압을 형성시키고 후면 베인은 공기를 흡입하여 대기압보다 낮은 압을 이루다가 와류실에서 물과 공기가 혼합되면서 헨리의 법칙에 따라 물속의 공기는 미세한 기포로 녹아들게 되며, 이렇게 혼합된 물과 기포는 펌프 토출부로 토출되면서 더욱 미세한 기포를 발생시키게 되는 것을 말한다.

이러한 DAF 펌프(60)를 통해 형성된 미세기포의 직경은 대략 40㎛ ~ 70㎛사이로 매우 작고 균일한 직경을 가지게 되며, 따라서 친수성 오일을 포함한 오염물질의 표면에 보다 많은 양의 미세기포가 들러붙게 되어 친수성 오일을 포함한 오염물질을 최적의 속도로 부상시킬 수 있게 된다.

특히, 가압 부상조(30)에서 유출되는 제2처리수에 친수성 오일을 포함한 부유물질이 높게 함유되면 샌드 필터(41), 에어 스트리핑 장치(100), 활성탄 필터(42)에 이르기까지 문제를 야기할 가능성이 크게 되는데, DAF 펌프(60)를 이용한 가압 부상조(30)를 통하여 친수성 오일을 포함한 부유물질을 제거하는데 탁월한 효과를 나타낼 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 벤젠 분리 제거장치를 이용한 폐수 처리 시스템은 유입 폐수에 대하여 에어 스트리핑 공정 후에 가압 오존 산화 공정을 연계시킨 다단계의 복합 처리공정을 실시하여 폐수 내에서 벤젠 제거 효율을 현저히 향상시킬 수 있게 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

1A,1B,1C...폐수 처리 시스템 10...집수조
20...유수 분리조 30...가압 부상조
40...필터 유닛 50...벤젠 분리 제거장치
100..에어 스트리핑 장치 200...오존 산화 처리장치

Claims (14)

1. 폐수의 원수를 저장하는 집수조;와,
   상기 집수조의 외측에 설치되어 집수조에서 보내지는 폐수가 유입되어 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 유수 분리조;와,
   상기 유수 분리조로부터 배출된 제1처리수에 대하여 기포 발생을 통해 상기 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상 분리시켜서 제2처리수를 만드는 가압 부상조;와,
   상기 가압 부상조에서 배출된 제2처리수를 여과하여 여과 처리수를 만드는 필터 유닛;과,
   상기 필터 유닛으로부터 배출된 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하기 위하여 에어 스트리핑 공정과 가압 오존 산화 공정을 순차적으로 실시하여 최종 처리수를 만드는 벤젠 분리 제거장치;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 벤젠 분리 제거장치는,
   상기 벤젠의 액체상태에서 기체상태로의 물질 전이를 이용하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠이 거품을 통하여 분리 제거되게 하는 에어 스트리핑 장치;와,
   상기 에어 스트리핑 장치의 후단에 접속되되 가압 오존 산화를 이용하여 상기 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하는 오존 산화 처리장치;을
   포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 에어 스트리핑 장치는,
   밀폐 구조의 원통형 본체;와,
   상기 본체 내부에 소정의 간격으로 다단으로 설치되되 표면에 다수의 홀이 형성된 복수의 트레이들;과,
   수십 미크론 내지 수백 미크론의 비교적 큰 입경의 미스트를 제거하기 위한 데미스터;와,
   상기 본체의 하부에 마련된 공기 유입기와 연결되어 송풍기에서 급송되는 공기를 분사하기 위한 다수의 노즐들;과,
   상기 오존 산화 처리장치로 이송하기 위하여 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수를 저장하는 저장 탱크;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 오존 산화 처리장치는,
   오존을 제공하기 위한 오존 공급유닛;과,
   상기 오존 공급유닛에서 제공된 오존을 이용하여 상기 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수에 함유된 벤젠을 제1오존 산화하고 가압 오존수를 생성하는 오존 용해 접촉유닛;와,
   상기 오존 용해 접촉유닛에서 제공된 가압 오존수를 마이크로 기포 상태로 분사하여 마이크로 기포 내의 잉여 오존과 여과 처리수에 함유된 벤젠의 제2오존 산화를 극대화하는 오존 탈기유닛;을
   포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 오존 공급유닛은,
   산소를 발생하는 산소발생기;와,
   상기 산소발생기에서 발생된 산소를 임시 저장하는 산소탱크;와,
   상기 산소탱크로부터 공급되는 산소를 제공받아 오존을 발생시키는 오존발생기;와,
   상기 오존발생기에서 발생된 오존을 임시 저장하는 오존탱크;와,
   상기 오존탱크로부터 공급되는 오존을 제공받아 오존을 가압하는 오존가압기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 유수 분리조는,
   상기 집수조로부터 폐수가 유입되는 폐수 유입부;와,
   상기 폐수 유입부로부터 투입된 폐수가 일시적으로 수용되는 폐수 수용부;와,
   상기 유입된 폐수를 비중차에 의해 소수성 오일과 제1처리수로 분리하는 유수 분리부;와,
   상기 유수 분리부를 통하여 분리된 소수성 오일이 오일 배출부를 통해 배출되기 전 수용되는 오일 수용부;와,
   상기 유수 분리부를 통하여 분리된 제1처리수가 처리수 배출부를 통해 배출되기 전 수용되는 처리수 수용부;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 가압 부상조는,
   상기 제1처리수가 일정 수위까지 채워지는 다수의 셀을 구비하는 부상탱크;와,
   상기 부상탱크에 장착되어 제1처리수가 셀 내에서 일정 수위가 유지되도록 하는 수위 조절기;와,
   상기 다수의 셀 각각에 장착되되 제1처리수 중의 친수성 오일이 부유되도록 제1처리수와 공기가 혼합된 기포를 발생시키는 기포 발생기;와,
   상기 기포 발생기에 발생된 기포와 친수성 오일의 결합을 촉진하기 위하여 화학약품을 공급하는 화학약품 주입부;와,
   상기 기포 발생기의 양측부에 설치되되 기포를 셀의 외부로 배출시키는 배출유닛;과,
   상기 배출유닛에 연결되어 배출된 기포를 모아 친수성 오일과 물을 분리하기 위한 오일 분리기;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 필터 유닛은,
   상기 가압 부상조에서 배출되는 제2처리수를 여과하여 제1여과 처리수를 만드는 샌드 필터;와,
   상기 샌드 필터에서 배출되는 제1여과 처리수의 잔여 성분을 흡착하여 제2여과 처리수를 만드는 활성탄 필터;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 필터 유닛은 샌드 필터를 포함하며,
   상기 폐수 처리 시스템은,
   상기 벤젠 분리 제거장치에 접속되는 활성탄 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 가압 부상조는,
    DAF 펌프를 이용한 가압 부상조를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
11. 폐수의 원수를 집수조에 저장하는 단계;와,
    상기 집수조에서 보내지는 폐수를 유수 분리조로 유입하여 폐수 중에 함유된 소수성 오일을 분리하여 제1처리수를 만드는 단계;와,
    상기 유수 분리조로부터 배출된 제1처리수를 가압 부상조로 유입하여 기포 발생으로 상기 제1처리수 중에 함유된 친수성 오일을 강제 부상으로 분리시켜 제2처리수를 만드는 단계;와,
    상기 가압 부상조에서 배출된 제2처리수를 필터 유닛으로 여과하여 여과 처리수를 만드는 단계;와,
    상기 필터 유닛으로부터 배출된 여과 처리수에 대하여 에어 스트리핑 단계와 가압 오존 산화 단계를 연속적으로 실시하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하여 최종 처리수를 만드는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 최종 처리수를 만드는 단계는,
    상기 여과 처리수가 하류 측으로 이동하고 에어가 상류 측으로 이동하여 상기 여과 처리수와 에어가 서로 역방향으로 이동하면서 접촉되게 하는 에어 스트리핑 단계;와,
    상기 에어 스트리핑 단계를 거친 여과 처리수에 오존을 고압으로 제공하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 제1오존 산화하여 제거하고 가압 오존수를 생성하는 제1오존 산화 단계;와,
    상기 제1오존 산화 단계를 거쳐서 제공된 가압 오존수를 마이크로 기포 상태로 분사하여 마이크로 기포 내의 잉여 오존과 미처리된 벤젠의 제2오존 산화를 극대화하여 벤젠을 제거하는 제2오존 산화 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
13. 폐수 처리 시스템의 후단에 구비되어 이용되는 벤젠 분리 제거장치로써,
    상기 벤젠 분리 제거장치는,
    벤젠의 액체상태에서 기체상태로의 물질 전이를 이용하여 상기 여과 처리수 중에 함유된 벤젠이 거품을 통하여 분리 제거되게 하는 에어 스트리핑 장치;와,
    상기 에어 스트리핑 장치의 후단에 연속적으로 접속되되 가압 오존 산화를 이용하여 상기 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수 중에 함유된 벤젠을 분리 제거하는 오존 산화 처리장치;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템에 이용되는 벤젠 분리 제거장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 에어 스트리핑 장치는,
    밀폐 구조의 원통형 본체;와, 상기 본체 내부에 소정의 간격으로 다단으로 설치되되 표면에 다수의 홀이 형성된 복수의 트레이들;과, 수십 미크론 내지 수백 미크론의 비교적 큰 입경의 미스트를 제거하기 위한 데미스터;와, 상기 본체의 하부에 마련된 공기 유입기와 연결되어 송풍기에서 급송되는 공기를 분사하기 위한 다수의 노즐들;과, 상기 오존 산화 처리장치로 이송하기 위하여 에어 스트리핑 공정을 거친 여과 처리수를 저장하는 저장 탱크;를 포함하며,
    상기 오존 공급유닛은,
    산소를 발생하는 산소발생기;와, 상기 산소발생기에서 발생된 산소를 임시 저장하는 산소탱크;와, 상기 산소탱크로부터 공급되는 산소를 제공받아 오존을 발생시키는 오존발생기;와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 임시 저장하는 오존탱크;와, 상기 오존탱크로부터 공급되는 오존을 제공받아 오존을 가압하는 오존가압기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템에 이용되는 벤젠 분리 제거장치.

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