KR200350871Y1 - 폐수 정화 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐수를 정화하는 폐수 정화 처리 시스템에 관한 것으로서, 폐수정화처리시스템은 교반기와 응집제 투입기를 구비하여 유입된 폐수에 응집제를 투여하면서 교반하는 1차 응집처리기와, 1차 응집처리기를 거친 폐수를 원심분리 또는 스크린에 의해 고액을 분리하는 1차 고액분리기와, 교반기와 산화제투입기를 구비하여 1차 고액분리기를 거쳐 분리된 액체에 산화제를 투입하면서 교반할 수 있도록 된 산화제 혼합기와, 산화제 혼합기를 거친 폐수를 이송시키면서 고압공기를 분사하여 미분리된 고형분을 극미세입자로 분해하는 고압공기분사 분해기와, 고압공기분사 분해기를 거친 폐수에 응집제를 투여하여 2차 응집처리할 수 있도록 된 2차 응집처리기와, 2차 응집처리기를 거쳐 응집된 처리대상물을 스크린에 의해 여과시켜 고액을 분리하는 2차고액 분리기를 구비한다. 이러한 폐수 정화처리 시스템에 의하면 폐수를 정화하기 위한 처리속도가 높이지고, 약품투입량이 줄어들면서 설비가 단순해 지는 장점이 있다.

Description

폐수 정화 처리 시스템{system for purifying waste water}

본 고안은 폐수 정화 처리 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 정화 처리속도를 향상시키면서 약품 투입량을 저감시킬 수 있는 폐수 정화 처리 시스템에 관한 것이다.

축산 폐수, 음식물 침출수, 쓰레기 침출수 등 각종 오폐수를 정화시킬 수 있는 방안이 꾸준히 연구되고 있다.

현재 일반화된 폐수 처리과정은 미생물을 투여하는 방법과, 응집제로 응집 처리하는 방법이 있다.

미생물로 처리하는 방법은 미생물에 의한 처리속도가 느려 처리대상 폐수의 양이 많은 경우 시설규모가 커지는 단점이 있다.

응집제로 처리하는 종래의 방법은 통상 소정 크기의 망을 갖는 스크린으로 부유물을 거른 다음 다시 응집제로 응집하는 과정을 수행한다.

그런데 이러한 종래의 응집처리방식은 처리약품이 많이 들고, 처리 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 반응약품량을 줄일 수 있으면서 처리속도를 높일 수 있는 폐수 정화 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 다른 폐수 정화 시스템을 개략적으로 나타내 보인 도면이고,

도 2는 도 1에 적용되는 고압공기분사 분해기를 확대도시한 부분 발췌 단면도이고,

도 3은 본 고안에 따른 폐수 정화 처리과정을 나타내 보인 플로우도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10: 폐수 집수조 20: 1차 응집처리기

30: 1차 고액 분리기 40: 산화제 혼합기

50: 고압공기 분사 분해기 60: 2차 응집처리기

70: 침전조 80: 2차 고액 분리기

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 폐수 정화 처리 시스템은 폐수를 정화시키는 폐수 정화시스템에 있어서, 교반기와 응집제 투입기를 구비하여 유입된 폐수에 응집제를 투여하면서 교반하는 1차 응집처리기와; 상기 1차 응집처리기를 거친 폐수를 원심분리 또는 스크린에 의해 고액을 분리하는 1차 고액분리기와; 교반기와 산화제투입기를 구비하여 상기 1차 고액분리기를 거쳐 분리된 액체에산화제를 투입하면서 교반할 수 있도록 된 산화제 혼합기와; 상기 산화제 혼합기를 거친 폐수를 이송시키면서 고압공기를 분사하여 미분리된 고형분을 극미세입자로 분해하는 고압공기분사 분해기와; 상기 고압공기분사 분해기를 거친 폐수에 응집제를 투여하여 2차 응집처리할 수 있도록 된 2차 응집처리기와; 상기 2차 응집처리기를 거쳐 응집된 처리대상물을 스크린에 의해 여과시켜 고액을 분리하는 2차고액 분리기;를 구비한다.

바람직하게는 상기 2차 응집처리기로부터 처리대상물을 유입받을 수 있도록 설치되어 있고, 침전물을 배출할 수 있는 침전물 배출구와 침전물 배출구로부터 일정 높이 높은 위치에 침전물과 분리된 상등수를 배출할 수 있는 상등수 배출구가 마련된 침전조와; 상기 2차 고액분리기에서 분리된 액체와 상기 침전조의 상등수 배출구에서 배출되는 상등수를 유입받아 활성탄에 의해 여과시킬수 있도록 된 활성탄 여과기;를 더 구비한다.

또한, 상기 고압공기분사 분해기는 상기 1차 고액분리기에서 배출된 폐수를 유입받을 수 있는 처리수 유입구 및 적어도 하나 이상의 공기유입구가 형성된 하우징과; 구동원에 의해 회전가능하게 상기 하우징내에 설치된 나선형 스크류와; 상기 나선형 스크류를 진행하는 폐수에 상기 공기유입구를 통해 고압의 공기를 분사할 수 있도록 설치된 고압공기발생기;를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 폐수 정화 처리 시스템을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 다른 폐수 정화 시스템을 개략적으로나타내 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 폐수 정화 시스템은 1차 응집처리기(20), 1차 고액분리기(30), 산화제 혼합기(40), 고압공기분사 분해기(50), 2차 응집처리기(60), 침전조(70), 2차 고액분리기(80) 및 활성탄 여과기(90)를 구비한다. 도면에서 참조부호 10은 처리대상 폐수를 집수하는 폐수 집수조이다.

1차 응집처리기(20)는 응집반응조(21), 교반기(25) 및 응집제 투입기(27)를 구비한다.

응집 반응조(21)는 폐수를 저수할 수 있도록 되어 있다.

응집 반응조(21)가 복수개 마련될 수 있고, 이 경우 각 응집반응조(21)는 처리대상 폐수의 유통경로가 높이가 다른 대각선방향으로 이어지도록 연결되는 것이 바람직하다. 이러한 유체 흐름 구조는 유체의 흐름 경로를 확장함으로써 반응효율을 높일 수 있다.

교반기(25)는 응집반응조(21) 상부에 각각 설치된 모터(25a)와, 모터(25a)로부터 응집반응조(21) 하부까지 소정길이 연장된 샤프트(25b)와, 샤프트(25b)에 결합된 교반날개(25c)를 구비한다.

또한, 응집반응조(21)에 정화처리용 약품을 투여할 수 있는 응집제 투입기(27)가 마련되어 있다.

응집제 투입기(27)는 설정된 속도로 응집제를 투여할 수 있는 정량공급기가 적용되는 것이 바람직하다. 정량 공급기는 스큐류 회전에 의해 용기통에 담긴 응집제를 투여할 수 있는 구조 등 공지된 다양한 구조가 적용될 수 있다.

또한, 응집제 투입기(27)에는 유출구를 개폐할 수 있는 밸브가 설치된다.

응집제 투입기(27)는 적용하고자 하는 약품별로 별도로 구비될 수 있고, 상호 혼합된 상태로 투여하는 경우 각 반응조 별로 단독으로 설치될 수 있음은 물론이다.

응집제 투입기(27)에서 투입하는 응집제로는 고분자 응집제가 적용되는 것이 바람직하다.

작업자가 응집제를 투여하도록 된 경우에는 응집제 투입기(27)가 생략될 수도 있다.

1차 고액 분리기(30)는 1차 응집처리기(20)의 응집반응조(21)로부터 배출된 처리대상물을 원심분리에 의해 고체와 액체를 분리할 수 있는 원심분리기가 적용된다.

원심분리기의 구조는 다양하게 공지되어 있고 일 예로서 국내 실용신안 등록 제 0319149호에 개시된 스크류컨베이어 원통형 원심분리기가 적용될 수 있다.

또 다르게는 1차 고액 분리기(30)는 스크린에 의해 고체와 액체를 분리할 수 있는 것이 적용될 수 있음은 물론이다. 여기서 스크린은 망사형태로 된 것을 말한다.

스크린에 의한 1차 고액 분리기(30)의 예로서는 망사형태로 형성된 내부 스크린통과, 내부 스크린 통의 내측벽에 나사선을 갖게 형성된 고형물 배출 안내 나사선부와, 내부 스크린통 외측에 설치되며 여과된 액체를 배출할 수 있도록 된 저수조 및 고형물 배출 안내 나사선부를 회전시키는 구동원을 구비한 구조가 적용될수 있다.

또한, 1차 고액 분리기(30)는 도시된 예와 다르게 필터에 의한 여과방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.

이러한 1차 고액 분리기(30)에 의해 분리된 액체에는 통상 0.05밀리미터 이하의 미세입자가 포함되어 있다.

산화제 혼합기(40)는 1차 고액 분리기(30)를 통해 분리된 액체에 포함된 유기물을 분해시키고, 후속되는 고압공기 분사 분해기(40)에 의해 유기물을 더 작은 나노크기의 극미세 입자로 분해시킬 때 분해된 입자의 재결합을 억제할 수 있고 가수분해를 촉진시킬 수 있는 산화제를 투입하여 교반할 수 있도록 되어 있다.

산화제 혼합기(40)는 반응조(41)와, 반응조(41) 내에 설치된 교반기(45) 및 반응조(41) 내로 산화제를 투입하는 산화제 투입기(47)를 구비한다.

반응조(41)는 반응시 거품의 발생을 억제시킬 수 있도록 처리대상 액체를 유입받기 위한 유입구(41a)가 반응조(41) 하부에 설치되어 있고, 유출구(41b)는 유입구(51a) 맞은편 상부에 설치되어 있다.

이러한 산화제 혼합기(40)는 반응조(41)내에 투입된 산화제와 처리대상 액체와의 교반에 의해 유기물이 마이크로 단위의 미세한 입자로 가수분해 된다.

도시되지는 않았지만 반응조(41)에서 일정시간 반응과정을 거쳐 유출되는 반응처리수를 일시 저장하여 고압공기분사 분해기(50)로 송출할 수 있게 임시저장조를 추가로 설치할 수 있음은 물론이다.

고압공기분사 분해기(50)는 산화제 혼합기(40)를 거친 액체에 포함된 미세입자 예를 들면 유기물 또는 1차 응집과정에서 잘 분해되지 않는 암모니아성 질소, 질산성 질소와 같은 휘발성 오염물질에 고압의 공기를 타격시켜 나노미터 크기의 극미세 입자로 고액을 분리하고 탈기현상으로 인해 발생하는 가스형태의 기체 예를 들면 질소를 배출할 수 있도록 되어 있다.

이러한 고압공기분사 분해기(50)는 입자를 나노미터 크기로 분해함으로써 2차 응집반응시 응집반응 효율을 높임과 아울러 응집제 투입량을 줄일 수 있게 해준다.

고압공기 분사 분해기(50)의 구조를 도 2를 함께 참조하여 설명한다.

고압공기 분사 분해기(50)는 관상의 하우징(51), 나선형 스크류(53), 고압공기 발생기(55) 및 구동원인 모터(57)를 구비한다.

하우징(51)에는 처리수 유입구(51a), 공기유입구(51b) 및 가스 배출구(51c) 및 처리수 배출구(51d)가 마련되어 있다.

나선형 스크류(53)는 샤프트(53a)에 나선상으로 형성된 날개부(53b)가 형성되어 있다.

바람직하게는 나선형 스크류(53)는 공기유입구(51b)가 형성된 부분에 처리대상 액체와 고압으로 분사되는 공기와의 접촉시간을 늘릴 수 있도록 날개부(53b)가 부분적으로 생략된 형태로 형성된다. 이와는 다르게 날개부(53b)가 연속적으로 형성될 수 있음은 물론이다.

샤프트(53a)는 하우징(51) 외측까지 연장되어 있다. 하우징 외부로 연장된 샤프트(53a)의 종단에는 종동풀리(58a)가 형성되어 있고, 종동풀리(58a)는 구동원인 모터(57)의 구동풀리(58b)와 벨트(58c)에 의해 회전구동되게 설치되어 있다.

바람직하게는 하우징(51)의 내측면과 나선형 스크류(53)의 날개부(53b) 사이의 이격거리는 폭이 좁은 경로를 형성할 수 있도록 수센티미터 이내 더욱 바람직하게는 1센티미터 이내가 되게 한다.

도시된 예와 다르게 구동원이 생략되고, 나선형 스크류(53)는 하우징(51)에 회전가능하게 설치되고, 처리수유입구(51a)을 통해 유입되는 처리수가 일정속도로 유입되게 하여 나선형 스크류(53)가 처리수와의 접촉에 의해 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 이 경우 산화제 혼합기(40)로부터의 낙하력에 의해 원하는 속도의 처리수를 처리수 유입구(51a)로 공급할 수 있게 구성되거나, 산화제 혼합기(40) 전단에 설치된 펌프(P)에 의해 처리수가 원하는 이송속도를 얻도록 하거나, 산화제 혼합기(40)와 처리수 유입구(51a)로 이어지는 경로상에 펌프(미도시)를 추가할 수 있다.

고압공기 발생기(55)는 고압공기를 생성하여 공기유입구(51b)를 통해 분사할 수 있도록 설치되어 있다. 도시된 예에서는 3개의 고압공기 발생기(55a)(55b)(55c)가 일정 간격을 두고 설치되어 있다.

바람직하게는 고압공기 발생기(55)에서 발생되는 공기의 압력은 20kgf/cm²이상이 되게 공급한다.

이러한 고압공기 분사 분해기(50)에 의하면, 산화제 혼합기(40)를 거쳐 산화제가 혼합된 액체가 펌프(P)에 의해 하우징(51)의 처리수 유입구(51a)를 통해 유입되면 회전되는 나선형 스크류(53)에 의해 형성되는 나선형 미로를 따라 이송되고, 이때 고압공기 발생기(55)로부터 인가되는 고압공기의 타격에 의해 미세한 고형분이 나노크기의 극미세입자로 더 작게 분해되고, 이 과정에서 발생되는 기체는 가스배출구(51c)를 통해 배출된다.

2차 응집처리기(60)는 복수개의 2차 응집반응조(61)(62), 교반기(65)를 구비한다.

참조부호 67은 중화제를 투입하는 중화제 투입기이고, 참조부호 68은 고분자 응집제를 투여하는 고분자 응집제 투입기이고, 참조부호 69는 다공성 컴파운드 예를 들면 제오라이트, 소성 적토를 투여하는 다공성 컴파운드 투입기 이다. 여기서 소성적토는 보오크사이트로부터 알루미나를 추출한 후 생성된 슬러지로서 붉은 색을 띠는 다공성 부산물을 말한다.

이러한 다공성 컴파운드는 강알칼리 성분이어서 중화제의 투입량을 저감시킬 수 있고, 다공성에 의해 극미세 입자의 응집효율을 높인다. 또한 다공성 컴파운드의 비중이 1.4 이상이어서 응집물의 후술하는 침전조에서의 침강속도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.

침전조(70)는 2차 응집처리기(60)에서 응집처리과정을 거쳐 배출되는 응집처리물을 임시저장한다.

또한 침전조(70)는 침전물을 배출하는 침전물 배출구(73)와 침전물로부터 분리된 상등수를 배출하는 상등수 배출구(72)가 마련되어 있어 침전물과 상등수를 분리배출할 수 있도록 되어 있다. 이와는 다르게 2차 고액분리기(80)를 거친 처리대상물을 2차 고액분리기(80)에 직접 배출하여 분리하도록 할 수 있고, 이 경우 2차 고액분리기(80)가 처리해야할 용량은 증가되지만 침전조(70)는 생략될 수 있다.

2차 고액 분리기(80)는 2차 응집처리기(60)로부터 침전조(70)의 침전물 배출구(73)를 통해 배출된 침전물을 스크린에 의해 고체와 액체를 분리할 수 있도록 되어 있다.

도시된 구조는 1차 고액분리기(30)와 다른 구조의 예로서, 참조부호 81은 롤러이고, 참조부호 82는 무한궤도 운동할 수 있도록 롤러(81)사이에 설치된 망사 스크린 벨트이고, 83은 롤러(81)를 회전구동하는 모터이다.

또한, 참조부호 84는 롤러(81)에 진동바이어스를 인가하는 진동인가장치이고, 85는 롤러(81)가 지지되는 지지프레임이고, 86은 지지프레임(85)과 베이스 프레임(87) 사이에 설치된 스프링이며, 88은 망사스크린 벨트(82)를 통과한 액체를 저수하여 배출할 수 있는 저수조이다.

진동인가 장치(84)는 다양하게 구축할 수 있고, 일 예로서 모터의 회전력을 캠에 의해 진동할 수 있게 진동아암이 형성되어 있고, 진동아암의 일단이 지지프레임(85)에 결합된 구조를 적용할 수 있다.

활성탄 여과기(90)는 2차고액분리기(80)에서 여과되어 저수조(88)에 집수된 액체와 침전조(70) 상등수 배출구(72)를 통해 배출된 상등수를 유입받을 수 있도록 설치되어 있다.

활성탄 여과기(90)는 활성탄에 의해 처리대상 액체에 포함된 냄새성분 및 색상성분을 흡착하여 정화처리할 수 있도록 설치되어 있다.

이하에서는 이러한 폐수 정화 시스템을 이용한 폐수 정화과정을 도 3을 함께 참조하면서 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 처리대상 폐수에 대해 1차 응집처리를 수행한다(단계 110).

1차 응집 처리는 처리대상 폐수에 적용하고자 하는 공지된 고분자 응집제를 설정된 혼합량에 맞춰 투여하고, 1800rpm 이하의 저속으로 바람직하게는 30 내지 50rpm으로 교반기(25)를 회전시키면서 고분자 응집제를 투여한다. 고분자 응집제는 처리대상 폐수에 대해 5 내지 10%의 중량비로 투입한다.

고분자 응집제는 폴리 아크릴 아미드계가 주로 이용되며, 통상 에멀젼형으로 애니온(anion)계, 노니온(nonion)계, 캐이션(cation)계로 구분되고, 처리대상 폐수에 따라 적절한 것을 적용하면 된다.

한편, 처리대상 폐수의 응집처리능력을 보다 높이기 위해 무기물 응집제로 알려진 염화제이철을 처리대상 폐수 대비 0.5%정도의 중량비로 고분자 응집제와 함께 적절하게 투여할할 수 있다.

이 과정에서 폐수에 함유된 무기물 및 일부 유기물이 응집제에 의해 상호 응집된다.

다음은 응집된 고형물을 1차 고액분리기(30)에 의해 1차로 고체와 액체를 분리한다(단계 120) .

1차 고액분리기(30)에 의해 1차 고액 분리 처리된 액체에는 시각적으로 구별되지 않는 미세한 크기의 미응집 처리된 유기물 또는 무기물이 존재한다.

이후에는 1차 고액 분리 단계에서 분리된 액체에 산화제 예를 들면 염화제이철 또는 황산알루미늄을 투여하면서 교반한다(단계 130). 바람직하게는 산화제는 처리대상 폐수를 기준으로 1 내지 2%정도의 중량비로 처리속도에 대응되게 연속적으로 공급하면 된다.

이후에는 산화제가 혼합된 액체에 고압공기를 타격하여 미응집처리된 물질을 나노크기의 극미세입자로 분리한다(단계 140).

한편, 산화제에 의해 유기물이 가수분해 될 때 산도(PH)는 산성으로 변하게 되는데, 2차 응집처리를 위해 먼저 산도를 중성화 시키기 위한 중화제로서 염기제 예를 들면 가성소다를 산도(PH)가 7정도 되게 적절하게 투여한다.

이후 고분자 응집제를 처리대상 액체에 투입하여 2차 응집처리한다(단계 150).

바람직하게는 2차로 투입되는 고분자 응집제를 처리대상 액체를 기준으로 약 2%정도의 중량비로 투여한다.

그러면, 분해된 유기물이 고분자 응집제에 의해 상호 응집되어 고액 분리가 가능한 상태로 처리된다.

더욱 바라직하게는 2차 응집처리단계에서 고분자 응집제와 앞서 설명된 다공성 컴파운트 를 함께 투입한다.

다공성 컴파운드는 처리대상 액체를 기준으로 0.5 내지 1% 정도의 중량비로 투여한다.

이후 2차로 응집된 고형물을 스크린에 의해 고체와 액체를 분리한다(단계 160).

바람직하게는 2차 응집처리 이후 응집물이 침전되도록 침전조에 일정시간 침전시킨 다음 상등수는 별로로 배출하고, 침전물에 대해 2차 고액분리를 수행한다.

마지막으로 2차 고액분리과정을 통해 분리된 액체와 침전조에서 분리된 상등수를 활성탄에 의해 냄새물질과 색상성분을 흡착하여 여과시킨다(단계 170).

그러면, 원하는 정도로 불순물이 제거되어 방류가 가능한 정수액을 생성할 수 있다.

또한, 2차 고액분리단계에서 분리된 고형물은 비료 또는 토양개선제로 사용할 수 있다.

지금까지 설명된 바와 같이 본 고안에 따른 폐수 정화 시스템에 의하면, 폐수를 정화하기 위한 처리속도가 높이지고, 약품투입량이 줄어들면서 설비가 단순해 지는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 폐수를 정화시키는 폐수 정화시스템에 있어서,

   교반기와 응집제 투입기를 구비하여 유입된 폐수에 응집제를 투여하면서 교반하는 1차 응집처리기와;

   상기 1차 응집처리기를 거친 폐수를 원심분리 또는 스크린에 의해 고액을 분리하는 1차 고액분리기와;

   교반기와 산화제투입기를 구비하여 상기 1차 고액분리기를 거쳐 분리된 액체에 산화제를 투입하면서 교반할 수 있도록 된 산화제 혼합기와;

   상기 산화제 혼합기를 거친 폐수를 이송시키면서 고압공기를 분사하여 미분리된 고형분을 극미세입자로 분해하는 고압공기분사 분해기와;

   상기 고압공기분사 분해기를 거친 폐수에 응집제를 투여하여 2차 응집처리할 수 있도록 된 2차 응집처리기와;

   상기 2차 응집처리기를 거쳐 응집된 처리대상물을 스크린에 의해 여과시켜 고액을 분리하는 2차고액 분리기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수 정화처리 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 2차 응집처리기로부터 처리대상물을 유입받을 수 있도록 설치되어 있고, 침전물을 배출할 수 있는 침전물 배출구와 침전물 배출구로부터 일정 높이 높은 위치에 침전물과 분리된 상등수를 배출할 수 있는 상등수 배출구가 마련된 침전조와;

   상기 2차 고액분리기에서 분리된 액체와 상기 침전조의 상등수 배출구에서 배출되는 상등수를 유입받아 활성탄에 의해 여과시킬수 있도록 된 활성탄 여과기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수 정화처리 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 고압공기분사 분해기는

   상기 1차 고액분리기에서 배출된 폐수를 유입받을 수 있는 처리수 유입구 및 적어도 하나 이상의 공기유입구가 형성된 하우징과;

   회전가능하게 상기 하우징내에 설치된 나선형 스크류와;

   상기 나선형 스크류를 진행하는 폐수에 상기 공기유입구를 통해 고압의 공기를 분사하여 미처리 고형분을 나노크기로 분해할 수 있도록 설치된 고압공기발생기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수 정화처리 시스템.