KR101000742B1 - 장방형 침전지의 개조에 의한 인 제거효율 향상 방법 - Google Patents

장방형 침전지의 개조에 의한 인 제거효율 향상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대규모 하수/폐수처리공정에 있어서, 중력침전에만 의존하던 기존의 장방형 침전지(1)를 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」기능을 모두 발휘할 수 있는 고도처리형 복합기능조(21)로 개조/구성하여 수질오염물질, 특히 부영양화(eutrophication)의 주된 원인물질로 작용하고 있는 인(phosphorus) 성분의 제거효율을 월등히 향상시키는 수질오염 고도처리방법에 관한 것이다.
장방형 침전지(1)의 총인(T-P) 제거 고도처리공법으로의 개조에 있어서, 기존 구조물을 최대한 활용한다는 점과 개조에 따른 설치부지는 필요치 않다는 것이 본 발명의 특징이다.
본 발명에 따르면, 종래 「화학응집+중력침전+부상분리」복합방법으로도 제거되지 않던 미세 수질오염물질들은 하수/폐수로부터 미세오염입자들을 용이하게 분리할 수 있을 뿐만 아니라 영구적으로 사용할 수 있는 침지형 소결필터모듈(72) 형태의 미세입자 분리수단에 의해 제거되며, 본 발명은 침지형 소결필터모듈의 최적 운전방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」복합기능조(21)의 최종 처리수는 중수도(gray-water) 수질기준을 충분히 만족시켜 줄 수 있기 때문에, 본 발명은 물 재이용 사업 및 물 부족현상의 극복에 지대한 효과가 있다.
[색인어]
장방형 침전지, 중력침전, 용존공기부상, 침지형분리, 복합기능조

Description

장방형 침전지의 개조에 의한 인 제거효율 향상 방법 {The improving method for the removal efficiency of phosphorus by renovation of the rectangular settling clarifier}
본 발명은 대규모 하수/폐수 처리공정에 있어서, 중력침전에만 의존하던 기존의 장방형 침전지(1)를 기존 구조물을 최대한 활용하여 단일 반응조 내에서 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」기능을 모두 발휘할 수 있는 고도처리형 복합기능조(21)로 개조(renovation)/구성하여 부영양화(eutrophication)의 주된 원인물질로 작용하고 있는 인(phosphorus) 성분을 비롯한 수질오염물질들의 제거효율을 효과적으로 향상시키기 위한 수질오염 고도처리(advanced treament) 방법에 관한 것이다.
침전지(settling clarifier)는 1차 침전지와 2차 침전지로 구분하고 있는데, 1차 침전지는 하수처리장의 경우, 유입되는 하수내의 각종 고형물을 제거하기 위한 첫 번째 공정이며, 폐수처리장의 경우는 화학응집공정의 후단에 응결된 응결물(floc)을 제거하기 위해 설치된 화학 침전지를 1차 침전지라고 한다. 한편, 2차 침전지는 살수여상이나 폭기조 후단에 설치하여 생물학적 처리공정에서 증식된 미생물 슬러지를 제거할 목적으로 설치된 침전지를 의미한다.
도시하수나 공장폐수는 많은 부분이 부유 고형물(SS, suspended solids)로서 침전지 밑바닥에 가라앉게 된다. 현탁성 부유물이 중력식 침전지에서 침강(sedimentation)하는 속도는 응결물의 크기 및 비중, 입자의 농도, 폐수의 온도, 체류시간, 침전지의 형태, 유효깊이, 표면상태 등에 따라서 좌우되는데, 도시하수의 경우는 2시간 체류시간 동안 SS가 60％, BOD는 30％가 중력식 침전지 내에서 일반적으로 제거되는 반면, 공장폐수의 경우는 폐수의 성상에 따라 제거효율이 크게 달라진다.
상기와 같이, 침전지는 전체 하수/폐수 처리공정에서 매우 중요한 단위공정이며 규모가 큰 처리장일수록 원형보다는 장방형(rectangular)으로 설계되어 운전되고 있다. 하지만, 비중이 물보다 유사하거나 가벼운 부유성 고형물 및 용해성 오염물질은 체류시간이 아무리 길어도 침전지에서 제거되지 않고 처리수와 함께 강이나 바다로 유출되어 부영양화, 녹조, 적조현상 등 2차 오염을 유발시킨다.
특히, 부영양화(eutrophication)의 주된 요인이면서 가장 민감한 인자로 작용하고 있는 인(phosphorus) 성분의 효율적인 제거는 매우 긴요하다. 따라서 방류수의 수질기준 중 "총인(T-P)"에 대한 규제는 날로 엄격해지고 있는 것이 세계적인 추세이다.
부영양화를 일으키는 대표적인 영양분(nutrients)으로는 인(phosphorus), 질소(nitrogen), 탄소(carbon) 성분을 들 수 있는데, 이들 성분이 녹조(green algae bloom) 적조(red tide) 현상을 발생시키는 비율은 P:N:C=1:7:40 으로서 인 성분의 함량이 가장 높은 민감도를 나타내고 있으며, 0.1 mg/L 농도의 미량의 인 성분은 녹조적조 현상을 발생시키는 충분한 농도로 알려져 있다. 상기와 같이 "총인(T-P)"은 조류 성장의 주요 원인물질로 작용하고 있으며, 조류로 인한 유기물 수질오염은 전체 유기물 부하량의 25∼30％를 차지하는 것으로 추정되고 있다. 따라서 도시하수처리장의 경우 총인 성분의 방류수 수질기준은 8→2→0.5→0.3→0.2 mg/L로 국내외를 막론하고 엄격히 강화되고 있는 실정이다.
수질오염물질 중에서 인 성분은 90％ 이상 대부분이 슬러지의 인발로 제거되는데, 슬러지 인발로 인하여 효과적으로 인성분이 제거되기 위해서는 수중의 용해성 인성분이 미생물의 기작에 의해 미생물에 과잉흡수(섭취, uptake) 되어 활성슬러지와 함께 비중이 물보다 큰 floc으로 응결되어 침전지에서 잘 침강되어 인발제거 되어야 한다. 하지만, 비중이 물보다 낮게 형성된 floc들은 중력침강을 기대하기 어려운 점, 수온변화에 대한 민감성 등, 여러 외부환경의 요인으로 인하여 기존의 생물학적 처리와 중력침강 만으로는 대단위 하수처리장의 경우 총인 처리효율은 52.5∼86.7％(평균 70％, 방류수 수질 0.46∼1.417 mg/L)에 불과하다. 하지만 화학적 응집처리공정이 추가적으로 이루어진다면 총인 처리효율은 92.1∼96.5％(평균 94％, 방류수 수질 0.122∼0.236 mg/L)로 향상되며, 여기에 여과시설까지 추가하는 경우에는 99％까지 총인 처리효율을 기대할 수 있다고 국내외 환경기관에서 보고하고 있다.
상기와 같이 조류 발생의 주요 원인물질로 작용하고 있는 인 성분을 완벽하게 제거하기 위해서는 수온변화 등 외부환경의 변화가 있더라도 보다 안정적이고 효율적인 floc 형성방법 및 형성된 모든 floc들에 대한 효과적인 제거방법이 모색되어야 한다.
대한민국 등록특허 10-0446141 및 공개특허 특1998-043088는 가압부상분리와 중력침전분리를 연계하여 유기성오폐수와 정수처리 공정을 각각 처리하고자 하는 발명이다. 등록특허 10-0446141에서는 원수와 기포를 혼합하여 원수에 포함되어 있는 오염물질을 수면으로 부상시키거나 또는 하부 바닥으로 침전시켜 원수에 포함되어 있는 오염물질을 물로부터 분리하는 부상조가 주공정으로 되어 있는데, 원수에 혼합된 기포에 의해 자연적으로 중력침강할 수 있는 슬러지까지 부상시켜 전체적인 오염물질 처리효율을 저하시킬 수 있는 문제점이 있으며, 공개특허 특1998-043088에는 앞부분에 혼화, 응집장치가 있는 기존의 장방형 침전지에 그 뒷부분에 부상장치를 단순히 연계한 것으로서, 비중이 가벼워 부상되는 슬러지를 효율적으로 제거하는 데는 한계점이 있다. 대한민국 공개특허 10-2004-0087568에는 부상되는 슬러지를 다시 재침전시키는 원리와 장치에 대하여 상세히 설명하고 있는데, 너무 복잡하여 비전문인이 설치하거나 운전하기에는 어려운 점이 많으며, 규모가 큰 하수/폐수처리장에 적용하기에는 부적합하다 하겠다.
대한민국 등록특허 특0173968 및 등록특허 10-0466280에는 슬러지 부상부와 슬러지 침전부가 결합된 복합기능 침전조(settling chamber)에 대한 발명인데, 침전조 중앙에는 압축된 공기 및 전해반응에 의해 생성된 기포에 의해 슬러지를 부상시키는 슬러지 부상부와, 중앙 이외에는 중력침전에 의해 슬러지가 침전되는 슬러지 침전부로 구성되어 있는데, 침전된 슬러지의 부패에 의해 발생된 기포 및 탈질화 반응(denitrification)에 의해 생성된 질소기포에 의해 침전된 슬러지가 다시 부상되는 문제점, 그리고 상기 발명은 소규모 폐수처리장의 원형 침전조에 바람직한 발명이므로 대규모 하수/폐수처리공정에서의 장방형 침전지에 적용하기에는 한계가 있다.
[문헌1] 대한민국 등록특허 10-0446141 (2004.08.18) [문헌2] 대한민국 공개특허 특1998-043088 (1998.08.17) [문헌3] 대한민국 공개특허 10-2004-0087568 (2004.10.14) [문헌4] 대한민국 등록특허 특0173968 (1998.11.02) [문헌5] 대한민국 등록특허 10-0466280 (2005.01.05)
본 발명은 대규모 하수/폐수처리용 장방형 침전공정(1)에 있어서, 중력침전에만 의존하던 기존의 장방형 침전지(rectangular clarifier)를 기존 구조물을 최대한 활용하여 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」기능을 모두 할 수 있게 하는 인제거 고도처리형 복합기능조(21)로 개조(renovation)/구성하여 수질오염물질, 특히 부영양화 (eutrophication)의 주된 원인물질로 작용하고 있는 '총인(T-P, total phosphorus)' 성분의 제거효율을 평균70％에서 99％까지 향상시키는 수질오염 고도처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 종래 「화학응집+중력침전+부상분리」복합방법으로도 제거되지 않던 미세수질오염물질들이 최종 처리수와 함께 유출되는 것을 방지하고자, 하수/폐수로부터 미세오염입자들을 용이하게 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 영구적으로 사용할 수 있는 침지형 소결필터모듈(72, submerged sintered filter module) 형태의 미세입자 분리수단 및 그 최적의 운전방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 종래 대규모 하수 및 폐수처리장에서 장방형(rectangular)으로 설계되어 운전되고 있는 기존 장방형 침전지(1)를 기존 구조물을 최대한 활용하여 「화학응집+중력침전 +부상분리+침지형여과」기능을 모두 발휘할 수 있는 인제거 고도처리형 복합기능조(21)로 개조(renovation)함으로써 수질오염물질, 특히 총인(T-P) 제거효율을, 외부환경변화 등의 요인으로 슬러지의 침전성이 불량하더라도, 평균 70％에서 99％까지 향상시킨다.
여기서, 기존 장방형 침전지(1)를 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」복합기능조(21)로 개조/구성함에 있어서, 기존 침전지의 전체 토목형상은 변경이 없어야 하며 설치부지 또한 요구되지 않는 것이 현장 적용하기에 바람직하다.
종래 「생물학적 처리공정 + 장방형 침전지」에서의 평균 70％의 총인(T-P) 제거효율을 99％까지 향상시키기 위해서는 「화학응집+중력침전+부상분리」기능에 미세입자의 분리수단인 여과(filtration) 기능이 추가되어야 하는데, 종래 침지형 여과수단인 MBR(membrane biological reactor)의 재질인 PE, PP, PU, ABS 등 고분자 재질의 단점을 극복할 수 있는 스테인레스(stainless) 금속재질이어야 하며, 여과처리효율에 상응하는 기공크기(pore size)로 형성되어 있어야 하며, 기공(pore)이 폐색(blocking) 되었을 경우 역세척(back-flushing) 공정이 용이하면서 영구적인 사용이 가능한 미세입자 여과수단을 제공하는 것이 본 발명에서의 특징이다.
본 발명에 따르면, 장방형으로 설계되어 운전되고 있는 종래 대규모 침전지(1)를 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」복합기능조(21)로 개조/구성함으로써, 종래 「생물학적 처리공정 + 장방형 침전지」에서의 평균 70％의 총인(T-P) 제거효율을 99％까지 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 종래 「화학응집+중력침전+부상분리」복합방법으로도 제거되지 않던 미세 수질오염물질들이 최종 처리수와 함께 유출되는 것을, 복합기능조(21) 후단부에 제공되는 침지형 소결필터(submerged sintered filter) 모듈(72)에 의해 방지할 수 있는 효과가 있으며, 종래 침지형 여과수단인 MBR(membrane biological removal) 재질의 단점을 극복함으로써 용이하게 역세척하면서 영구적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 「화학응집+중력침전+부상분리+여과」복합기능조(21)로의 총인(T-P) 제거용 고도처리형 개조(renovation)는 기존 장방형 침전지(1)에서의 수질오염 제거효율을 월등히 향상시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에 따른 최종 처리수는 중수도(gray-water) 수질기준을 충분히 만족시켜 줄 수 있기 때문에, 본 발명은 물 재이용 사업 및 물 부족현상의 극복에 지대한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 종래 장방형 침전지의 입면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 종래 장방형 침전지를 인제거 고도처리형 복합기능조로 개조한 복합기능조의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 종래 장방형 침전지를 인제거 고도처리형 복합기능조로 개조하는 방법 및 개조과정이다.
도 4a는 본 발명에 따른 침지형 소결필터모듈의 평면도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 침지형 소결필터모듈의 정면도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 종래 장방형 침전지 2 : 유입수조
3 : 중력 침천지 4 : 처리수조
5 : 주행브릿지식 슬러지 제거수단 6 : 브릿지 이동체인 (bridge chain)
7 : 슬러지 스크레퍼 (scraper) 8 : 스컴 스크레퍼 (scum scraper)
9 : 스컴(scum) 수로 10 : 슬러지 호퍼 (sludge hopper)
11 : 슬러지 반송펌프 13 : 슬러지 인발펌프
21 : 본 발명에 따른 복합기능조 31 : 급속교반조
32 : 순간혼합기 (rapid mixer) 33 : 교반기 구동모터
34 : 교반기 (agitator) 41 : 완속교반조
42 : 고정형 격벽 43 : 수직가변형 격벽
51 : 중력침전부 52 : 슬러지제거기용 구동감속기
53 : 구동축 54 : 종동축
55 : 슬러지 인양체인 56 : 체인 플라이트 (chain flight)
61 : 용존공기부상부 (DAF) 62 : 스컴제거기용 구동감속기
63 : 스컴제거기 (skimmer) 64 : 가변식 슬러지+스컴 제거용 수로
65 : 체인 인장조절장치 71 : 침지형 여과조
72 : 소결필터모듈 73 : 필터폐색 방지용 기포발생부
74 : 필터폐색 방지용 기포 75 : 흡입펌프 (역세척 펌프)
76 : 차압센서 77 : 수위조절부 (1차 처리수 이동수단)
78 : 타공관 79 : 수위조절용 핸들
81 : 최종처리수조 82 : 분리벽
83 : 차아염소산나트륨(NaOCl) 주입부 91 : 미세기포
92 : 미세기포 발생부 93 : 미세기포 유도벽
94 : 액상고압펌프 95 : 공기필터
96 : 공기압축기 97 : 공기분배기
98 : 용존공기 가압탱크 99 : 액체 압력조절기 (line regulator)
100 : 벨브 (valve) 101 : 공기 압력조절기
102 : 슬러지 피트 (sludge pit) 103 : 슬러지 제거 펌프
111 : 소결필터유닛 (sintered filter unit) 112 : 소결필터 프레임 및 연결관
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 대규모(일처리량 10,000 m3/day 이상) 하수 및 폐수처리장에서의 일반적인 종래 장방형 침전지(1)의 입면도를 나타내는데, 전반부에는 유입수조(2), 수질오염물질의 중력침전이 이루어지는 주공정인 중력 침전지(3), 그리고 침전처리 이후 상등수가 유출되는 처리수조(4)로 구성된다.
대규모 하수/폐수처리장에서의 침전공정은 대규모 처리용량에 따른 설치부지 및 수리학적 체류시간을 고려하여, 원형식 침전지는 설치하기에 무리가 있기 때문에 대부분 장방형 침전지(rectangular clarifier) 형태로, 장폭비(L/W)는 3∼8, 깊이는 3∼5.5m, 수리학적 체류시간은 표준활성슬러지 공법의 경우 6∼8시간으로 설계되어 운전되고 있다.
종래 장방형 침전지(1)에 있어서, 중력에 의해 침전된 슬러지와 물보다 가벼운 스컴(scum)을 수집/제거하기 위하여 주행브릿지식 슬러지 제거수단(5)이 주로 사용되어지고 있는데, 종래 침전지(1)의 상부에서 브릿지식 슬러지 제거수단(5)이 가로방향으로 왕복하면서 장착된 스크레퍼(7,8, scraper)를 이용하여 침전된 슬러지와 부상된 스컴을 침전지 전단부의 슬러지 호퍼(10, sludge hopper)와 스컴수로(9)에 각각 모아주고 제거한다. 즉, 슬러지(sludge)와 스컴(scum)은 바닥 슬러지 스크레퍼(7, sludge scraper)와 수표면 스컴 스크레퍼(8, scum scraper)에 의해 슬러지 호퍼(10, sludge hopper)와 스컴수로(9)에 각각 모여져 제거되고, 슬러지 제거수단(5)의 귀환시에는 스크레퍼(7,8)가 수면위로 부상한 상태로 스컴을 침전지 후단으로 이송하여 재순환시키는 과정을 반복하면서 슬러지와 스컴을 동시에 제거한다. 슬러지 호퍼(10, hopper)에 모여진 슬러지 중 20∼40％는 슬러지 반송펌프(11)에 의해 생물학적 처리공정으로 반송되며, 슬러지 일부는 슬러지 인발펌프(13)에 의해 주기적으로 인발 제거된다.
하지만, 비중이 물보다 가벼운 응결물질 또는 사상체(pin floc)들은 침전지에서 긴 체류시간에도 불구하고 밑바닥에 완전히 침전되거나 수표면에 완전히 부상되지 않고 수중에 현탁/부유되어 있다. 또한 침전지 전단의 생물학적 처리공정에서 비정상 운전이 이루어지었거나, 수온변화 등에 의하여 침전성이 불량한 floc들, 특히 pin floc이 형성되었을 경우에는 침전지에서 슬러지 팽화(bulking) 또는 부상현상이 발생하여 전체 오염물질 제거능력이 현저히 감소하게 되어, 결국 미제거된 오염물질들은 처리수와 함께 유출되어 부영양화, 녹조, 적조 발생 등 2차 오염을 유발시킨다.
또한, 종래 장방형 침전지(1)에서는 floc들이 침전되어 형성된 슬러지의 체류시간이 과도하게 길어서 바닥에 가라앉은 슬러지가 부패하면서 발생되는 부패 부생가스 뿐만 아니라 침전지 전단의 생물학적 처리공정에서 질산화(nitrification)된 질소성분의 탈질화(denitrification)에 의해 발생되는 질소기포들에 의해 응결된 floc들의 침전성을 불량하게 하거나 침전된 슬러지까지 부상시키는 슬러지 부상 및 슬러지 해체현상을 일으켜 전체 오염물질 제거효율이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
따라서 종래 장방향 침전지(1)에서의 상기 문제점을 해결하려면, 생물학적 처리공정에서 이상현상이 발생하더라도 안정적으로 floc을 형성시키는 방법, 비중이 물보다 가벼운 floc들을 인위적으로 부상시켜 효과적으로 제거하는 방법, 중력침강과 부상분리 방법으로도 제거되지 않는 미세 수질오염입자들을 효율적으로 제거하는 방법 등이 강구되어야 한다.
본 발명에 따른 대표도인 도 2를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 대규모 하수/폐수처리장에서의 일반적인 종래 장방형 침전지(1)를, 인(phosphorus)을 비롯한 수질오염물질들의 제거효율을 월등하게 향상시키고자, 기존 토목 구조물을 최대한 활용하여 개조(renovation)한 총인(T-P) 제거용 고도처리형 복합기능조(21)의 구성도(입면도)를 나타내는데, 복합기능조(21) 전단부에는 화학응집제의 급속교반조(31) 및 완속교반조(41)로 이루어진 화학적 응집반응부 (31+41)와, 중력침전에만 의존하던 중력 침전지(3)는 중력침전부(51) 및 가벼운 floc들을 인위적으로 수표면으로 부상시켜 분리 제거하는 용존공기부상부(61)와, 복합기능조 후단부에는 소결필터모듈(72, sintered filter module)에 의한 미세입자분리를 위한 침지형 여과조(71) 및 최종 처리된 처리수가 저장되는 최종처리수조(81)로 구성된다.
즉, 장방형 침전지(1)의 개조에 있어서, 종래 장방형 침전지(1)의 주행브릿지식 슬러지 제거수단(5∼8)을 체인플라이트식(chain flight) 슬러지 제거수단(52∼56)으로 개선하고, 기존 유입수조(2)는 화학응집제의 급속교반조(31)로 개조하고, 기존 중력 침전지(3)는 완속교반조(41), 중력침전부(51), 용존공기부상부(61)로 구획화하여 개조하며, 기존 처리수조(4)는 침지형 여과조(71)와 최종처리수조(81)로 각각 개조하여 구성되는데, 본 발명에 따르면 종래 장방형 침전조(1)의 고도 인제거를 위한 개조에 있어서, 전체 토목형상의 구조는 그대로 유지되면서 기존 구조물을 최대한 활용된다는 점과 개조에 따른 설치부지 또한 필요치 않은 것이 본 발명의 특징이다.
상기에서 기술한 본 발명에 따른 종래 장방형 침전지(1)를 인(phosphorus) 제거용 고도처리형 복합기능조(21)로 개조하는 방법과 개조과정을 도 3에 도시하였다.
수질오염물질 중 부영양화의 중요한 지표로 작용하는 인(phosphorus) 성분은 혐기성 분위기에서 인 방출(P-release), 호기성에서 인의 과잉섭취(P-uptake)라는 미생물의 반복기작에 의한 생물학적 처리공정에서, 미생물에 의해 과잉으로 흡수되어 활성슬러지(activated sludge) 형태로 90％ 이상 제거되는데, 유입 하폐수는 생물학적 처리공정을 거치게 되면 활성슬러지 형태로 응결되어 중력 침강성(sedimentation)이 증가하게 되고, 슬러지 호퍼(10, sludge hopper)에 모여진 슬러지의 일부는 침전지 전단인 생물학적 처리공정으로 반송펌프(11)에 의해 반송되고, 침전된 슬러지의 일부는 슬러지 인발펌프(13)에 의해 인발제거 되면서 인성분도 함께 제거된다. 하지만, 침전공정 전단인 생물학적 처리공정에서 겨울철 수온저하, 유입부하량 변동 등 이상현상이 발생되면 슬러지의 침전성은 크게 감소된다. 이때 수질오염물질, 특히 부영양화 및 조류현상을 유발시키는 인(P) 성분은 처리수와 함께 그대로 방류되어 2차 오염을 유발시킨다.
따라서 상기 문제점을 해결하고자 본 발명에서는, 종래 장방형 침전지(1)의 유입부인 유입수조(2)와 중력 침전지(3) 전단부를 기존 토목 구조물을 최대한 활용하여 화학적 응집부의 1단계인 급속교반조(31)와 2단계인 완속교반조(41)로 각각 개조/구성하여 안정적으로 플럭(floc)을 형성시켜 제거한다.
이때 급속교반조(31) 및 완속교반조(41)에서의 수리학적 체류시간(HRT)은 5∼15분 및 20∼40분으로 각각 짧은 체류시간으로 구성되기 때문에, 기존 장방형 침전지(1)에 있어서, 화학응집부(31+41)로의 개조가 난해할 경우에는 기존 장방형 침전지(1) 외부에 화학응집부(31+41)를 별도로 추가 설비하는 것이 바람직하다.
응집(coagulation)이란 안정적인 부유입자를 금속이온을 첨가하여 인위적으로 불안전하게 만들어 침전하게 하는 것인데, 이론적으로는 물속에서 음의 제타퍼텐셜(ζ-potential)을 가지는 입자를 + 전하를 띤 금속이온을 첨가함으로써 제타퍼텐셜을 줄여 입자들 간의 인력을 유도하여 플럭(floc)을 성장시키고 중력보다 무거우면 침전하는 현상이 응집이다.
응집처리는 보통 침전이나 여과의 전처리로 이용되며, 응집과 침전이 조합된 응집침전법은 하폐수처리에 있어서 콜로이드성 입자, 색도, BOD/COD, 총인 제거율이 높으며, 플럭(floc)의 침강속도가 높아 넓게 사용되고 있다.
응집제는 수중에 현탁되어 있는 미세한 콜로이드성 입자를 응집/침전현상을 촉진시키기 위하여 첨가하는 화학약품으로서, 황산알루미늄(Alum), 폴리염화알루미늄(PAC), 폴리황산 알루미늄(PSO-M), 폴리수산화염화규산알루미늄(PACS), 폴리황산규산 알루미늄(PASS), 폴리수산화 염화황산알루미늄(PAHCS), 황산제이철(Ferric Sulfate), 염화제이철(Liquid Ferric Chloride) 등이 사용되고 있는데, 본 발명에 따르면 폴리염화알루미늄(PAC) 응집제가 성능면에서 황산알루미늄(Alum)의 3∼4배로 플럭의 형성속도가 빠르고 저온열화도 없기 때문에 일반적인 하폐수 대상으로, 그리고 순간혼합기(32)를 거친 후 급속교반조(31)에 투입하는 것이 가장 바람직하다.
수산화나트륨(NaOH)은 최대 응집성의 pH를 맞추기 위하여 사용되어지며, 응집제만으로 처리하기 어려운 폐수에는 유기고분자 응집보조제인 음이온성, 양이온성 내지 비이온성 폴리머(polymer)를 폐수성상에 맞게 완속교반조(41)에 주입시켜 전기적 중화작용과 가교작용을 동시에 하게 함으로써 응집성을 향상시키는 역할을 한다. 화학응집부(31+41) 말단에는 격벽(42+43)을 설치하여 교반흐름에 의한 중력침전부(51)에서의 floc 침전성 저해현상 방지할 뿐만 아니라 무거운 floc들이 슬러지 호퍼(10)로 원활히 모여지게 유도한다. 격벽(42+43)을 구성함에 있어서는, 고정형 격벽(42)을 우선 설치하고, 수직으로 움직일 수 있는 가변형 격벽(43)을 설치하여 floc의 침강성에 최적인 수심(optimum point)을 현장여건에 맞게 그때그때 수시로 찾는 것이 바람직하다.
화학응집부(31+41)에서 형성된 floc들 중 아주 무거운 것은 슬러지 호퍼(10)에 모여지고, 침강시간이 더 필요한 floc들은 중력침전부(51) 바닥에 침전되어 슬러지 제거수단(52∼56)에 의해 제거된다.
체인플라이트(chain flight)식 슬러지 제거수단(52∼56)은 슬러지 제거기용 구동감속기(52), 구동축(53)과 종동축(54)에 의해 구동되며, 바닥에 침전된 슬러지는 체인플라이트(56)에 의해 슬러지 호퍼(10)에 쓸려 모아지고, 슬러지 일부는 슬러지 인양체인(56)에 의해 상부로 인양된 후 위치의 변화가 가변적인 슬러지 제거수로(64)를 통해 제거된다.
상기와 같이, 종래 장방형 침전지(1)의 주행브릿지식 슬러지 제거수단(5∼8)을 체인플라이트식 슬러지 제거수단(52∼56)으로 개선하면, 슬러지 수집효율 향상 및 사용전력 절감의 효과를 기대할 수 있다.
Stokes의 법칙에 따른 입자 내지 floc의 층류(laminar flow) 물속에서의 침강속도 V는 다음과 같다.
Figure 112010501359468-pat00011
여기서, V : 입자의 침강속도 [cm/s]
g : 중력가속도 [980 cm/s2]
ρs : 입자의 밀도 [g/cm3]
ρw : 물의 밀도 [25℃,1atm에서 0.99708 g/cm3]
d : 입자의 직경 [cm]
μw : 물의 점성계수 [25℃,1atm에서 0.008937 g/cm·s]
상기 Stokes의 수식에 있어서, 형성된 floc 입자의 크기를 0.5mm, floc의 밀도를 1.001 g/cm3 으로 가정하면, 25℃ 수온에서의 floc 입자의 침강속도는 0.060 cm/s이며 (5m 깊이의 침전지에서 이론적으로 2.33시간의 침전시간이 요구됨), 수온이 10℃로 내려가면 floc 입자의 침강속도는 0.013 cm/s로서 (5m 깊이의 침전지에서 10.51시간의 침전시간이 요구됨) 침전성은 매우 감소하게 된다. 상기와 같이, 수온이 내려감에 따라 물의 밀도와 물의 점도는 증가하므로, 결국 floc 입자의 침전성 (물의 밀도의 영향이 점도의 영향보다 큼)은 불량하게 된다. 반면, 비중이 물보다 가볍게 형성된 floc들은 Stokes의 법칙에 따라, 물속에서 침전하지 않고 물속에서 현탁되어 있거나 수표면으로 부유하게 된다. 거의 모든 하수 및 폐수에서의 고형물질은 비중이 물의 비중보다 무거운 것과 가벼운 것이 혼합되어 있기 때문에, 단일 침전공정으로는 하폐수중의 고형물질을 효율적으로 제거하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 물보다 가볍게 형성된 floc들을 효과적으로 제거하기 위하여 용존공기부상(DAF, dissolved air floatation) 방법을 도입시킨다.
즉, 물의 비중보다 가벼워 물속에서 현탁되어 있거나 수표면으로 부유되려고 하는 미세오염입자들을 수중속의 미세기포를 이용하여 인위적으로 수표면으로 상승시켜 제거한다. 하폐수 중에 포함되어 있는 물보다 가벼운 오염입자들을 인위적으로 부상시켜 분리 제거하는 방법을 부상분리 내지 가압부상법 이라고 하는데, 이 방법은 침전방법과 이론적으로는 동일하나 침전방법은 부유물질을 가라앉히는 반면, 부상분리는 반대로 부유물질을 미세한 기포를 부착시켜 겉보기 밀도(bulk density)의 감소에 따른 부력증가로 수표면으로 부상시켜 제거시키는 방법이다. 부상분리에 의한 오염물질의 제거효율은 일반적으로 하폐수의 점도, floc의 농도 및 입경, 운전조건에 따라 차이는 있지만 SS가 60∼80％, BOD 30∼60％, COD 40∼65％ 제거가능하다고 알려져 있다.
용존공기에 의한 부상분리(DAF)는 침강분리법과 비교하였을 경우 다음과 같은 장점이 있다.
- 단위시간당 처리량이 크다.
(scum이 부상하는 속도가 floc이 밑바닥으로 침강하는데 걸리는 시간보다 훨씬 빠르기 때문이다)
- 처리용량이 크다.
- 처리장치가 비교적 작다.
- 분리된 scum은 침강된 슬러지보다 함수율이 적다.
- 합성세제 등 불순물을 동시에 분리제거 할 수 있다.
상기 부상분리의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 종래 장방형 침전조(1)의 후단부를 도 2에 도시한 바와 같이 용존공기부상부(61)로 개조(remodeling)한다. 본 발명에 따르면, 최종 처리수(81)를 액상고압펌프(94)를 이용하여 가압탱크(98)로 이송시키고, 밀폐된 가압탱크(98)에서 공기분배기(97, air distributor)를 통해 공기를 가압하여 물속에 주입시켜 고농도로 공기를 용해시키고, 공기가 고농도로 용해되어 있는 가압수를 압력이 상대적으로 낮은 용존공기부상부(61)에 이송/개방시키면 순간적으로 수중 속에서 미세기포들(91)이 생성되는데, 상기과정을 통하여 용존공기부상(dissolved air floatation) 방식을 구현하다. 본 발명에 있어서, 가압공기를 원활이 제공하기 위하여 공기필터(95) 및 공기압축기(96)가 제공되며, 공기가 고농도로 용해되어 있는 고압의 물을 제어하기 위하여 액상용 압력조절기(99, line regulator) 및 액상용 벨브(100)가 제공된다.
공기는 가압상태에서 다음 식에 의하여 더 많은 양이 용해된다.
Figure 112010501359468-pat00012
여기서, C s(a) 는 공기의 용해도, H a 는 Henry 상수, P는 압력이다. 즉, 압력이 증가함에 따라 공기의 용해도는 비례하게 된다.
상기와 같이, 과잉으로 용해된 공기는 압력이 낮은 용존공기부상부(61)에서 개방되면 물로부터 유리되면서 미세기포 발생부(92)에서 30∼80μm 내외의 작은 미세기포 방울들(91)이 생성된다. 생성된 미세기포들(91)은 수중의 입자상 물질과 접촉하게 된다. 이때, 미세기포들(91)이 물의 흐름에 의해 가압부상부(61) 이외 영역으로 흘러가지 않도록 미세기포 유도벽(93)이 제공되는데, 미세기포 발생부(92)의 노즐(nozzle)과 미세기포 유도벽(93)의 위치 및 각도는 가변적으로 조절할 수 있도록 하여 현장여건에 맞는 최적점(optimum point)을 찾도록 하는 것이 바람직하다.
하폐수 중에 존재하는 미세입자 내지 floc들을 수표면으로 끌어올리기 위해서는 적절한 공기의 양이 요구되는데, 미세입자의 양에 따른 공기량의 비(A/S ratio)는 다음과 같은 수식에 따른다.
Figure 112010501359468-pat00013
여기서, ρ w 는 물의 밀도, ρ a 와 ρ s 는 각각 공기와 입자의 밀도를 나타낸다.
상기와 같이 용존공기부상 방식에 있어서, 미세기포(91)와 접촉하여 스컴(scum) 형태로 수표면으로 부상된 미세오염입자들은 구동감속기(62)에 의해 구동되는 스컴 제거기(63)에 의해 스컴 제거수로(64)에 모아져 제거된다.
본 발명에 따르면, 종래 장방형 침전조(1)의 후단부를 도 2에 도시한 바와 같이 용존공기부상부(61)로 개조(renovation)함에 있어서, 공기 대비 고형물의 비(A/S ratio)는 0.01∼0.05, 표면적 부하는 3∼9 m3/m2·day, 부상부(61)에서의 수리학적 체류시간은 30∼60분, 가압탱크(98)에서의 체류시간은 1∼5분, 가압탱크(98)의 압력 은 3.5∼5.5 kgf/cm2, 미세기포(91)의 상승속도는 2.5∼12.5cm/min, 부유물질 부상속도는 5∼16 cm/min 정도로 개조/구성한다.
본 발명에 따르면, 중력침전부(51)와 용존공기부상부(61)에서 오염물질들이 제거된 1차 처리수는 수위조절기능이 갖춰진 수위조절부(77)를 통하여 다음 단계인 여과조(71)로 흘러 들어간다. 1차 처리수의 여과조(71)로의 이동수단(77)에 있어서, 유입부분은 타공관(78)으로 구성되어 협잡물의 유입을 방지하여야 하며, 상부에는 핸들(79)이 제공되어 전체 수위를 용이하게 조절할 수 있도록 하여야 한다. 용존공기부상 방식으로 오염입자를 제거함에 있어서, 수위의 변동은 오염입자 제거효율에 민감한 영향을 끼치므로, 용존공기부상부(61)의 전체수위를 용이하게 조절할 수 있는 수단(77)을 제공하는 것과, 스컴 제거수로(64)에 있어서는 수직적 위치(수심)를 가변적으로 조절할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
종래 「생물학적 처리공정 + 장방형 침전지」 에서의 평균 70％의 총인(T-P) 제거효율을 99％까지 향상시키기 위해서는 「화학응집+중력침전+부상분리」(총인 제거효율 94％) 기능에 미세입자의 분리수단인 여과(filtration) 기능이 추가되어야 하는데, 본 발명에서는, 종래 장방형 침전지(1)에서의 처리수조(4)를 개조하여 새로이 구성된 침지형 여과조(71)에, 소결필터유닛(111, sintered filter unit)을 프레임과 연결관(112)으로 모듈화시킨 침지형 소결필터모듈(72, submerged sintered filter module)이 미세입자 여과수단으로 제공된다.
본 발명에 따른 소결필터모듈(72)의 형상을 도 4a와 도 4b에 도시하였다.
소결(sintering)이란 분말체(powder)를 적당한 형상으로 가압 성형한 것을 가열하면 서로 단단히 밀착/고결되는 현상을 이용한 성형방법으로, 본 발명에서는 스테인레스 금속재질의 분말체를 틀(mold) 속에 넣고 프레스(press)로 고압으로 눌러 단단하게 만든 다음 그 물질의 녹는점에 가까운 온도로 가열했을 때 분말체가 서로 접한 면에서 접합이 이루어지거나 일부가 증착하여 서로 연결되면서 하나의 여과체(filter medium)가 형성되는데, 분말체의 입도를 조절함으로써 여과체의 기공 그레이드(pore grade)를 결정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래 침지형 여과수단인 MBR(membrane biological reactor)의 재질인 PE, PP, PU, ABS 등 고분자 재질에 있어서는 수질오염물질 및 화학약품에 의하여 쉽게 침식 내지 부식될 뿐만 아니라 역세척(back-flushing)시 기공들의 파쇄, 이음부분의 이탈 등 여러 단점들을 극복할 수 있는 스테인레스 금속재질이 바람직하며, 처리효율에 상응하는 기공크기(pore size)로 형성된 카트리지(cartridge) 형태가 모듈화하는데 용이하다.
본 발명에 따르면, 하수 및 폐수처리공정에 있어서, 소결필터 여과체(111)의 기공크기(pore size)는 0.1∼10 μm 급이 바람직하다. 여과체의 기공이 10μm 급 이상으로 너무 크면 통수량은 많은 반면에 수질오염 미세입자 및 미세 floc들을 효과적으로 여과 분리시킬 수 없으며, 반대로 기공이 0.1 μm 급 이하로 너무 작으면 소결필터에 압력손실(pressure loss)이 많이 걸려서 흡입펌프(75, suction pump)에 무리를 줄 수 있을 뿐만 아니라 역세척(back-flushing) 공정이 용이치 못하기 때문이다.
침지형 소결필터모듈(72)에 있어서, 기공(pore)의 오염물질에 의한 막힘현상, 즉 폐색(blocking)을 최대한 방지하고자 소결필터모듈(72) 하부에 기포발생수단인 산기관(73)이 제공되며, 산기관(73)으로부터 생성된 기포(74)에 의한 소결필터의 표면세정을 연속적 내지 주기적으로 행하게 되며, 본 발명의 용존공기부상에 있어서 미세기포(91) 발생용으로 사용되는 공기압축기(96)에 분배관을 설치하고 공기 압력조절기(101)를 제공하여 공기압력을 적절하게 조절할 필요가 있다. 소결필터모듈(72)의 세정용으로 활용되는 기포(74)는 용존공기부상의 미세기포(91) 보다 월등히 커야 소결필터모듈(72)의 세정효과가 좋다. 본 발명에 따르면, 용존공기부상에서의 액상용 압력조절기(99)는 3.5∼5.5 kgf/cm2 정도로, 소결필터모듈(72)의 세정용 공기 압력조절기(101)은 1.5∼2.5 kgf/cm2 정도로 각각 조절하는 것이 성능면, 경제면에서 바람직하였다.
소결필터모듈(72)의 연속적인 기포세정에도 불구하고 소결필터기공이 과도로 폐색되었을 경우에는 흡입펌프(75)의 유입 및 유출관 사이의 압력을 측정하는 압력강하센서(76)에 의해 압력강하(ΔP, pressure drop)가 2.0∼3.5 kgf/cm2 까지 증가하게 되는데, 기공의 막힘현상 정도가 압력강하센서(76)에 의해 감지되면, 흡입펌프(75)의 +/- 전기적 단자는 자동으로 변환되어 흡입 방향이 역으로 바뀌면서 흡입펌프(75)는 역세펌프(75')로 작동하면서 폐색된 소결필터유닛(111)의 기공들을 원래 상태로 회복시켜 준다.
본 발명에 따르면, 기공크기 0.1∼10μm 소결필터모듈(72)의 운전방법에 있어서, 흡입펌프(75) 유입부분에서의 최적흡입압력은 0.1∼0.3 kgf/cm2, 최대흡입압력은 0.55 kgf/cm2 이었으며, 폐색된 소결필터유닛(111) 기공들의 역세척(back-flushing) 시간은 3∼5분이면 충분하게 이루어지었다. 소결필터유닛(111)에 있어서, 폐색된 기공의 역세척 방법은 대한민국 특허공개 10-2009-0093249에 잘 설명되어져 있다.
본 발명에 따른 침지형 소결필터모듈(72)은, 중력침전(51)+용존공기부상(61) 복합방법으로도 제거되지 못한 수중속의 미세한 오염입자들을 추가로 여과 분리시켜 총인(T-P) 제거효율을 99％까지 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 역세척 공정이 용이하면서 영구적인 사용이 가능한 미세입자 여과수단 및 그 최적운전방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 여과까지 처리된 최종 처리수는 최종처리수조(81)에 체류하였다가 방류되는데, 최종처리수조(81)는 종래 장방형 침전지(1)의 처리수조(4)를 분리벽(82)으로 구획하여 제공되는데, 최종처리수조(81)에 차아염소산나트륨(83, NaOCl)을 정량적으로 주입함으로써, 수인성 세균의 염소소독 효과와 소결필터유닛(111)의 역세척시 화학세정의 효과를 기대할 수 있다.
실시예 및 비교예
본 발명에 따른 유입하수와 최종처리수의 수질오염물질의 농도 및 그에 따른 수질오염물질의 제거효율을 표 1에 나타내었다.
Figure 112010501359468-pat00003
표 1에서 유입하수의 수질오염물질들의 농도는 각각 T-P 5.126 mg/L, BOD 165.0 mg/L, COD 97.4 mg/L, SS 181.3 mg/L 이다. 상기 수질오염물질들은 대한민국 특허등록 10-0639649의 3단계 무산소조+호기조 및 다단유입으로 구성된 생물학적 처리와 중력침전 공정이 최적으로 운전되었을 경우, 생물학적+중력침전 공정에 의해서 T-P 70.2％, BOD 96.9％, COD 89.8％, SS 98.5％ 각각 제거된다. 여기서, 부영양화(eutrophication)의 주요 원인 영양성분(nutrient)으로 작용하는 총인(T-P)의 제거효율은 70.2％로 오염물질들의 제거효율 중 가장 저조하다.
실시예-1에서 볼 수 있듯이, 생물학적+중력침전(비교예) 공정에 화학응집 및 부상분리 기능이 추가로 이루어지면, 수질오염물질들의 제거효율은 T-P 94.0％, BOD 98.0％, COD 90.0％, SS 99.0％로 향상되며, 이는 6,000∼18,000 m3/day 규모의 4개소 하수처리장에서 시범운영하여 검증된 결과이다. 하지만, 표 2의 국내 총인(T-P) 호소수질기준에서 볼 수 있듯이, 유입된 하수가 처리되어 방류되고, 방류수가 호소에서 10배로 희석/흡착/침전제거 된다면, 방류수의 총인(T-P) 농도 0.1 mg/L 이하이어야 1등급 호소수질기준의 총인 농도 0.01 mg/L 를 만족시킬 수 있는데, 기존의 장방형 침전지에 화학응집+부상분리 기능을 추가하더라도 총인 농도 0.308 mg/L 로는 1등급 호소수질기준을 만족시킬 수 없다.
Figure 112010501359468-pat00004
따라서 실시예-2에 따르면, 실시예-1에 침지형 여과기능까지 추가되면, 방류수의 총인농도는 0.051 mg/L 로 1등급 호소수질기준의 총인 농도를 만족시킬 수 있으며, 총인 제거효율은 99％까지 크게 향상된다. 뿐만 아니라, 본 발명의 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」복합기능에 따르면, 총인(T-P) 제거효율이 월등히 향상되면서 BOD, COD, SS의 제거효율까지 크게 향상되는데, 최종 처리된 방류수의 수질은 T-P 0.051 mg/L, BOD 1.65 mg/L, COD 8.28 mg/L, SS 0.91 mg/L 로서 중수도(grey-water)의 수질기준까지 만족시킬 수 있으므로, 본 발명에 따른 최종 방류수에 살균소독 공정만 강화된다면, 최종 처리수는 표 3에서 볼 수 있듯이 농업용수, 공업용수, 조경용수 등의 중수도(gray-water)로도 재사용될 수 있기에, 본 발명은 물의 재이용 사업 및 물부족 현상을 극복하는데 기여도가 높다 하겠다.
Figure 112010501359468-pat00005

Claims (4)

  1. 대단위 하수 및 폐수처리공정에 있어서,
    단순 「중력침전」기능만을 수행하던 장방형 형태의 기존 침전지를, 기존 구조물을 최대한 활용하여 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」기능을 모두 겸비한 총인(T-P) 제거용 고도처리형 복합기능조(21)로 개조함에 있어서,
    화학응집부(31+41)는 기존 침전지(1) 외부에 추가설치 내지 기존 침전지(1) 전단부를 개조하여, 급속교반조(31) 및 완속교반조(41)로 구성하여 복합기능조(21) 전단부에 구비되며;
    중력침전부(51)에서는 화학응집부(31+41)에서 응결된, 물보다 무거운 플럭(floc)들이 중력침전 되면서 체인플라이트 방식의 슬러지 제거수단(52∼56)에 의해 모아져 제거되며;
    미세기포 발생부(92), 미세기포 상승 유도벽(93), 액상고압펌프(94), 공기 압축기(96), 가압탱크(98)로 구성된 용존공기부상부(61)에서는 화학응집부(31+41)에서 응결된 물보다 비중이 가벼운 플럭들이 미세기포(91)에 의해 인위적으로 수표면으로 부상되어 스컴 제거수단(62,63) 및 스컴 제거수로(64)에 의해 수집 제거되며;
    중력침전과 부상분리 방법으로도 제거되지 않던 미세 오염입자들은 0.1∼10μm의 기공으로 형성된 침지형 소결필터모듈(72)에 의해 분리/제거되어, 중수도급의 최종 처리수만 방류되도록 하는,
    기존 구조물을 최대한 활용하여, 전체 토목형상의 변경 없이, 단순 「중력침전」기능만을 수행하던 기존 장방형 침전지를 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」멀티기능의 복합기능조(21)로 개조/구성하여 총인(T-P) 제거효율을 월등히 향상시키는 것을 특징으로 하는 수질오염 고도처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    단순 「중력침전」기능만을 수행하던 기존 장방형 침전지의 총인(T-P) 제거형 고도처리공법으로의 개조/구성에 있어서,
    화학응집부(31+41)를 복합기능조(21) 전단부에 추가 설치하여 구비하거나, 기존 장방형 침전지의 유입수조(2) 및 전단부를 화학응집제의 급속교반조(31)와 완속교반조(41)로 각각 개조/구성하며;
    기존 중력 침전지(3)는 중력침전부(51), 용존공기부상부(61)로 구획화하여 개조/구성하며;
    기존 처리수조(4)는 침지형여과조(71)와 최종처리수조(81)로 각각 개조/구성하며;
    완속교반조(41)와 중력침전부(51) 사이에는 고정형 격벽(42)과 수직 가변형 격벽(43)이 제공되어, 격벽의 최적 위치를 찾을 수 있도록 하는,
    단순 「중력침전」기능의 기존 장방형 침전지를, 기존 구조물을 최대한 활용하여, 상기와 같이 「화학응집+중력침전+부상분리+침지형여과」복합기능조(21)로 개조/구성하는 것을 특징으로 하여, 총인(T-P) 제거효율을 평균 70％에서 99％까지 향상시키는 수질오염 고도처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    복합반응조(21)의 후단부에 구비되는 미세입자 여과분리수단인 침지형 여과수단(72)은 0.1∼10μm의 기공으로 소결된 스테인레스 금속재질을 사용하여 수질오염물질 및 화학약품에도 부식과 침식이 일어나는 것을 방지하며;
    소결필터모듈(72) 전체는 소결필터모듈(72) 하부에 제공되는 기포발생수단(73)으로부터 생성된 기포들(74)의 충돌 및 항력에 의해 연속적으로 세정되어 기공의 폐색현상을 최대한 방지하며;
    소결필터유닛(111) 기공의 폐색현상이 흡입펌프(75)의 전후단의 압력강하(76)로 감지되었을 경우, 흡입펌프(75)의 전기적 단자가 자동으로 변환되어 펌프에 의한 물의 흐름이 자동으로 역방향으로 흐르면서 소결필터유닛(111)의 기공을 역세척(back-washing) 해 주면서 폐색된 기공을 원래상태로 회복시켜 주는 것을 특징으로 하는, 수질오염 미세입자의 분리/여과수단이 제공된 수질오염 고도처리 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    용존공기부상부(61)에서의 미세기포 발생수단(92), 미세기포 상승유도벽(93), 스컴 제거수로(64)는 현장여건에 맞는 최적점을 찾을 수 있도록, 좌우상하 위치와 각도를 가변적으로 조절할 수 있도록 구성되어진 용존공기부상부가 제공된 것을 특징으로 하는 수질오염 고도처리 방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101200972B1 (ko) * 2012-06-14 2012-11-13 주식회사 제이엠스텍 (JM's Tech) 미세기포 발생기를 구비한 오폐수 처리장치
WO2013005951A2 (ko) * 2011-07-01 2013-01-10 서울시립대학교 산학협력단 수질자동측정기기 및 상압부상을 이용한 하수 월류수 처리시스템
KR101289791B1 (ko) 2011-07-28 2013-07-26 (주) 조인엔텍 공기 부상식 오폐수 처리 장치
KR101347049B1 (ko) * 2013-04-12 2014-01-03 주식회사 그린기술 가변형 고액분리장치 및 수질정화장치
KR101391172B1 (ko) * 2013-12-26 2014-05-02 (주)미시간기술 초기우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치
KR101582653B1 (ko) * 2014-08-27 2016-01-07 (주)큰나무 슬러지 수집장치
CN105461040A (zh) * 2016-01-04 2016-04-06 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种固液介质分离处理池
CN105502744A (zh) * 2016-01-04 2016-04-20 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种固液分离浓缩装置及其方法
KR20210068190A (ko) * 2019-11-29 2021-06-09 성균관대학교산학협력단 비전통유가스 생산플랜트 폐수의 처리장치 및 처리방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100984167B1 (ko) * 2010-05-11 2010-09-28 효림산업주식회사 복합오염 지하수 정화처리방법 및 장치
CN101830533B (zh) * 2010-05-31 2011-12-21 哈尔滨工业大学 具有排渣功能的v型气浮滤池
KR101223685B1 (ko) * 2011-02-18 2013-01-21 이대희 폭기조내 교반지를 이용한 하·폐수 인제거장치
CN103502157B (zh) * 2011-06-23 2015-12-23 大雄生态方案株式会社 漂浮式过滤器模块和利用该模块的水处理装置及方法
KR101660448B1 (ko) * 2014-07-29 2016-09-28 주식회사 엠비텍 수처리용 스키머와 고액분리장치
CN106865672A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 山东建筑大学 一种机械搅拌型共聚气浮耦合双层平流沉淀池净水***及方法
CN109731394B (zh) * 2019-03-11 2024-03-08 苏州科技大学 一种高效污泥沉淀池
CN111330350B (zh) * 2020-03-16 2021-09-07 内蒙古朗力环保科技有限公司 一种风道联合作用的废气除尘检测环保处理设备
KR102328920B1 (ko) * 2021-04-16 2021-11-23 (주)조은엔지니어링 오탁수 처리장치
CN116282663A (zh) * 2023-02-21 2023-06-23 中核核电运行管理有限公司 一种应用于核电站非放大修废水处理***及工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848117B1 (ko) 2007-04-25 2008-07-24 (주)미시간기술 복합 고도정수처리 장치
KR100901922B1 (ko) 2008-09-23 2009-06-10 주식회사 동아지질 해수 담수화를 위한 용존공기부상형 전처리 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848117B1 (ko) 2007-04-25 2008-07-24 (주)미시간기술 복합 고도정수처리 장치
KR100901922B1 (ko) 2008-09-23 2009-06-10 주식회사 동아지질 해수 담수화를 위한 용존공기부상형 전처리 장치

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013005951A2 (ko) * 2011-07-01 2013-01-10 서울시립대학교 산학협력단 수질자동측정기기 및 상압부상을 이용한 하수 월류수 처리시스템
KR101233416B1 (ko) 2011-07-01 2013-02-15 서울시립대학교 산학협력단 수질자동측정기기 및 상압부상을 이용한 하수 월류수 처리시스템
WO2013005951A3 (ko) * 2011-07-01 2013-03-14 서울시립대학교 산학협력단 수질자동측정기기 및 상압부상을 이용한 하수 월류수 처리시스템
KR101289791B1 (ko) 2011-07-28 2013-07-26 (주) 조인엔텍 공기 부상식 오폐수 처리 장치
KR101200972B1 (ko) * 2012-06-14 2012-11-13 주식회사 제이엠스텍 (JM's Tech) 미세기포 발생기를 구비한 오폐수 처리장치
KR101347049B1 (ko) * 2013-04-12 2014-01-03 주식회사 그린기술 가변형 고액분리장치 및 수질정화장치
KR101391172B1 (ko) * 2013-12-26 2014-05-02 (주)미시간기술 초기우수, 토양세척수, 합류식 하수도 월류수를 포함하는 처리대상수에 대한 수처리장치
KR101582653B1 (ko) * 2014-08-27 2016-01-07 (주)큰나무 슬러지 수집장치
CN105461040A (zh) * 2016-01-04 2016-04-06 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种固液介质分离处理池
CN105502744A (zh) * 2016-01-04 2016-04-20 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种固液分离浓缩装置及其方法
KR20210068190A (ko) * 2019-11-29 2021-06-09 성균관대학교산학협력단 비전통유가스 생산플랜트 폐수의 처리장치 및 처리방법
KR102374625B1 (ko) * 2019-11-29 2022-03-17 성균관대학교산학협력단 비전통유가스 생산플랜트 폐수의 처리장치 및 처리방법

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