KR101238354B1

KR101238354B1 - 수처리 장치

Info

Publication number: KR101238354B1
Application number: KR20100003464A
Authority: KR
Inventors: 시노부 모니와; 마사히코 츠츠미; 히데타케 시이레; 노부유키 아시카가; 사토미 에비하라; 가츠야 야마모토
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2013-02-28
Also published as: JP4703737B2; JP2010214260A; US20100230343A1; CN101830572B; US8329031B2; KR20100103347A; SG165226A1; CN101830572A

Abstract

피처리수가 유입되고, 무기층상화합물에 유래하는 분말상(粉末狀)의 인 흡착제의 고정상(固定床)을 형성하기 위한 제 1 지지체를 갖고, 상기 고정상에 의해 상기 피처리수로부터 인 및 고형분을 분리하고, 상기 인 흡착제에 흡착한 그대로의 상태에서 이용 가능한 형태로 인을 회수하는 제 1 처리조(3, 3a, 3b)와, 상기 제 1 처리조에서 처리된 처리수가 유입되고, 인 흡착제가 유입되고, 상기 인 흡착제의 유동상(流動床) 또는 고정상(固定床)을 형성하기 위한 제 2 지지체를 갖고, 상기 유동상 또는 고정상에 의해 상기 제 1 처리조로부터 유입한 처리수로부터 인을 분리하고, 상기 인 흡착제에 흡착한 그대로의 상태에서 이용 가능한 형태로 인을 회수하는 제 2 처리조(4, 4a, 4b)와, 상기 제 2 처리조 내에서 인을 흡착시킨 인 흡착제를 상기 제 2 처리조로부터 상기 제 1 처리조로 이송하는 인 흡착제 이송라인(L5, L15, L25)을 갖는다.

Description

수처리 장치{APPARATUS FOR TREATING WATER}

본 발명은 피처리수 중에 포함된 인(phosphorus)을 회수 재이용하기 위한 수(水)처리 장치에 관한 것이고, 특히, 하수도나 식품가공공장 등의 산업배수 처리에 사용되는 활성오니법(activated sludge process)을 비롯한 생물학적 배수 처리로부터 배출되는, 잉여 오니의 처리 공정으로부터 배출되는 수처리 장치에 관한 것이다.

현재, 세계적인 장래의 인 자원의 고갈화가 예측되고 있고, 인 자원의 확보를 수입에 의존하는 우리나라의 국내 사정으로부터 배수(排水) 중에 포함된 인의 회수 기술이 주목받고 있다. 지금까지, 배수 중의 인은 환경계로의 배출이 부영양화의 일 요인이 되므로 그 제거와 배출 상황 관리가 필수로 되고, 이 때문에 인의 제거 기술 쪽에 가장 주력하고 있었다. 대표적인 인 제거 기술로서, 미생물의 인 축적기능을 이용한 생물학적 인 제거 방법이나, 응집침전법에 의한 인 제거 방법 등이 있다.

이들 인 제거 방법을 직접 인 회수 이용 수단으로 하려면, 예를 들면 생물학적 인 제거법으로부터 발생하는 잉여 오니의 소각이나 화학처리 등의 프로세스가 필요하고, 다량의 약제나 복수의 처리 공정을 추가하여 배합할 필요가 있다. 예를 들면, 회수한 인을 자원으로서 재이용하기 위해서, 사용한 약품이나 유래하는 오니 등에 함유된 불순물로부터의 영향을 배제 할 필요가 있기 때문에, 인 자원의 조정이나 회수한 인의 정제 공정이 필수가 된다.

이들의 기술적인 배경을 감안하여, 최근, 인산(phosphoric acid) 이온을 선택적으로 흡착하는 인 흡착제를 이용한 수(水)처리 기술이 주목받고 있다. 이하, 본 명세서에서, 단순히 인을 흡착한다고 할 때는 인산 이온을 흡착 하는 것을 의미하고, 마찬가지로, 단순히 인을 탈리한다고 할 때는 인산 이온을 탈리하는 것을 의미하고, 마찬가지로, 단순히 인을 회수한다고 할 때는 인산 이온을 회수하는 것을 의미한다. 인산 이온과 같은 음 이온을 선택적으로 제거하는 음이온교환체로서는 음이온교환수지 또는 하이드로탈사이트형(hydrotalcite-like) 무기층상화합물 등이 있고, 이들 음이온교환체의 제법 또는 음이온교환체의 소재특성을 발전시킨 흡착제를 사용한 인의 회수에 관하여 많은 방법이 개발되어 있다.

예를 들면, 일본국 공개특허공보 제2007-260561호(특허문헌 1) 및 일본국 공개특허공보 제2008-49241호 공보(특허문헌 2)에는, 하이드로탈사이트형 물질의 기능을 부여한 흡착제를 사용한 인 회수 시스템이 기재되어 있다.

특허문헌 1의 기술에서는, 유기계소재에 하이드로탈사이트형 물질의 기능을 부여한 인 흡착제를 이용하여 상기 흡착제에 배수(排水) 중의 인을 흡착시킨 후에, 약액(藥液)을 이용하여 흡착제로부터 인을 탈리시키고, 탈리액으로부터 인 함유 염(鹽)을 정석회수(晶析回收)한다. 또한, 특허문헌 2의 기술에서도 마찬가지로 하이드로탈사이트형 소재를 함유한 흡착제를 이용하여 배수 중의 인을 흡착시킨 후에, 상기 흡착제로부터 인을 탈리시키고 그 후에 흡착제를 재이용한다.

그러나, 특허문헌 1,2에 기재된 종래 기술에서는 유기계소재에의 인 흡착 기능 부여의 필요성 이외에, 처리장치에 인 흡착제를 고정화하기 위한 구조를 부가하는 것, 흡착제의 제조비 등이 증가해서 고비용이 되는 것 및 흡착제를 재이용하는 형태를 취하는 방법이 필수가 되는 것 등으로, 인 흡착 이외의 후공정을 배합할 필요가 있고, 그 후공정에서 흡착제로부터 인을 탈리시키기 위해 다량의 약제가 필요하게 된다. 또한, 소재의 기능 부여에 따라 회수물의 인 함유 비율을 높이는 것이 곤란해지는 것 외에, 흡착제가 유기계소재를 함유하는 것에 의해 인을 흡착시킨 흡착제 그 자체를 자원으로서 재이용하는 것이 어렵다.

또한, 일본국 공개특허공보 제2004-261729호(특허문헌 3)에는 흡착제를 사용한 다단(多段)의 반회분(半回分)식 흡착 시스템이 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 3의 종래 기술에서는 특허문헌 1,2와 마찬가지로, 흡착 소재는 폐기 혹은 흡착제로서 재이용하는 형태로 되어 있어서 자원으로서 재이용하는 형태는 아닐 뿐더러, 흡착제가 피처리수 중에 부유 고형분을 함유할 경우 그 고형분에 의해 흡착제 표면이 더럽혀지고 손상된다고 하는 과제가 있다.

본 발명의 목적은 생물학적 수처리 공정으로부터 배출되는 오니 처리 공정으로부터 배출되는 오니 탈리액을 피처리수로 하고, 상기 피처리수 중에 포함된 부유 고형분과 인을 흡착제를 이용하여 동시에 분리하는 동시에, 흡착제를 인 함유 자원으로서 회수 재이용할 수 있는 수처리 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 수처리 장치는, 피처리수가 유입되고, 무기층상화합물에 유래하는 분말상(粉末狀)의 인 흡착제의 고정상(固定床)인 제 1 상(床)을 형성하기 위한 제 1 지지체를 갖고, 상기 형성된 인 흡착제의 제 1 상에 의해 상기 피처리수로부터 인 및 고형분을 분리하고, 상기 인 흡착제에 흡착한 그대로의 상태에서 이용 가능한 형태로 인을 회수하는 제 1 처리조와, 상기 제 1 처리조에서 처리된 처리수가 유입되고, 무기층상화합물에 유래하는 분말상의 인 흡착제가 유입되고, 상기 인 흡착제의 유동상(流動床) 또는 고정상(固定床)인 제 2 상(床)을 형성하기 위한 제 2 지지체를 갖고, 상기 형성된 인 흡착제의 제 2 상에 의해 상기 제 1 처리조로부터 받은 처리수로부터 인을 분리하고, 상기 인 흡착제에 흡착한 그대로의 상태에서 이용 가능한 형태로 인을 회수하는 제 2 처리조와, 상기 제 2 처리조 내에서 인을 흡착시킨 인 흡착제를 상기 제 2 처리조로부터 상기 제 1 처리조로 이송하는 인 흡착제 이송장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수처리 장치를 나타내는 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수처리 장치를 나타내는 구성 블럭도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수처리 장치를 나타내는 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수처리 장치를 나타내는 구성 블록도.

본 발명은 하수도나 식품가공공장 등의 산업배수 처리에 사용되는 활성오니법을 비롯한 생물학적 배수 처리로부터 배출되는, 잉여 오니의 처리 공정으로부터 배출되는 오니의 탈리액(脫離液)의 수(水)처리 장치에 적용되고, 특히 상기 오니가 유래하는 생물학적 수처리 공정 상류측으로 오니의 탈리액을 반송하는 경로를 가지는 생물학적 배수 처리 공정을 위한 수처리 장치에 적용되는 것이다. 즉, 본 발명의 처리 대상이 되는 피처리수는 생물학적 수처리에 유래하는 오니 처리 공정으로부터 배출되는 탈리액이다.

본 발명의 수처리 장치에서는 피처리수를 유입하는 제 1 처리조를 고정상(固定床)식 반응기 형태로 할 필요가 있지만, 흡착제를 유입하는 제 2 처리조쪽은 유동상(流動床)식(도 2∼도 4) 또는 고정상(固定床)식(도 1) 또는 이동상(移動床)식 중의 어느 방식의 반응기 형태도 채용하는 것이 가능하다. 본 발명의 수처리 장치에서 제 2 처리조 내에 형성되는 흡착제의 반응기 형태는 고정상, 이동상, 유동상 중의 어느 것이어도 좋고, 여기서는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 제 2 처리조를 유동상식 반응기 형태로 하는 편이 보다 바람직할 경우가 있다(도 2∼도 4). 제 2 처리조 내에 흡착제의 유동상을 형성하면, 제 2 처리조로부터 제 1 처리조로의 흡착제 이송을 원활·용이화 할 수 있기 때문이다.

본 발명 장치는 제 2 처리조로부터 배출되는 처리수로부터 인 흡착제를 분리하는 고액(固液)분리수단을 더 가지는 것이 바람직하다(도 3, 도 4). 또한, 본 발명 장치는 제 1 처리조로부터 배출되는 처리수로부터 인 흡착제와 고형분을 분리하기 위한 원심분리기를 더 가지는 것이 바람직하다(도 2∼도 4). 이러한 원심분리기로서 사이클론(cyclone)을 이용할 수 있다. 무기층상화합물에 유래하는 분말상(粉末狀)의 인 흡착제로서 하이드로탈사이트형 물질을 이용할 수 있고, 이 하이드로탈사이트형 물질은 비중이 1을 초과하여 2 전후에 있고, 실제로는 오니 유래의 고형분의 비중에 비해 하이드로탈사이트형 물질의 비중 쪽이 크다. 그 때문에 제 1 처리조로부터 배출되는 처리수로부터 인 흡착제와 고형분을 분리하기 위한 고액분리기로서 사이클론이 적합하다.

본 발명 장치는 제 1 처리조의 고정상(제 1 상(床))으로부터 인 흡착제 및 피처리수에 유래하는 고형분을 분리하기 위해 제 1 처리조 내에 유입하는 역세수(逆洗水)로서, 제 1 처리조 및 제 2 처리조의 적어도 한쪽으로부터 배출되는 처리수를 제 1 처리조에 유입하는 역세수 유입장치를 더 가지는 것이 바람직하다(도 3, 도 4).

또한, 본 발명 장치에서는 제 1 처리조가 병렬로 2개 이상 배치되어 있는 것이 바람직하고, 또한 제 1 처리조의 하류측에 제 2 처리조가 병렬로 2개 이상 배치되어 있는 것이 바람직하다(도 4). 역세수 처리하고 있는 쪽의 제 1 처리조로부터는 처리수를 제 2 처리조에 보낼 수 없으므로, 유로를 전환하여, 그 사이에서 역세수 처리하고 있지 않는 다른 제 1 처리조로부터 처리수를 제 2 처리조로 보낼 수 있기 때문이다. 또한, 제 2 처리조를 병렬로 2개 이상 배치함으로써 인을 흡착한 흡착제를 효율적으로 제 1 처리조로 이송할 수 있다.

본 발명의 수처리 장치에서는 인 농도가 낮은 피처리수가 흐르는 제 2 처리조에 대하여는 인 흡착능이 높은 후레쉬(fresh)한 흡착제가 도입되는 동시에, 제 2 처리조 내의 제 2 상(床)에서 인을 흡착시킨 인 흡착제를 상기 제 2 처리조로부터 상기 제 1 처리조로 이송함으로써, 흡착능력이 저하한 흡착제에 대하여 인 농도가 높은 피처리수(유입원수)가 접촉하므로, 제 1 및 제 2 처리조의 흡착 반응 효율이 밸런스 좋고, 항상 최선의 상태에서 인 흡착 반응을 유지할 수 있다. 이 때문에 전체로서 인 회수 효율이 매우 양호하다. 본 발명에 의하면 인 흡착제에 흡착한 그대로의 상태에서 이용 가능한 형태로 인을 회수할 수 있고, 예를 들면 비료로서 회수한 인을 흡착제 그대로 경작지에 거름으로서 투여하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 수처리 장치를 잉여 오니의 처리 공정으로부터 배출되는 배수에 적용하는 메리트(merit)로서는, 통상, 처리 공정으로부터 배출되는 오니 탈리액은 오니가 유래하는 생물학적 수처리 공정 상류측으로 반송된다. 이 때문에, 인 재자원화를 하기 위한 수처리 장치로서의 목적을 가지는 본 발명에 의해, 처리계 전체 내로의 유입수나 처리계 전체로부터의 유출수 부분에 적용할 경우와 비교하여, 처리계 전체로부터 배출되는 방류수 중에서의 인 농도 변동에 따른 수질 오염의 리스크를 경감할 수 있다.

또한, 인 흡착제로부터의 인 성분 탈리나 흡착제 재생, 인 성분의 정석회수(晶析回收)라고 하는 다수의 프로세스 부여가 불필요하고, 약품 등도 불필요하게 된다.

또한, 막 분리 등의 고액분리장치를 부여하지 않고, 인 회수 수처리 장치에 유입하는 부유 고형분에 의한 인 흡착능의 저하를 억제하면서 인을 회수할 수 있기 때문에, 흡착제가 유지할 수 있는 인 함유량을 높인 상태에서 흡착제 그 자체를 인 회수 자원화하는 메리트가 있다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수처리 장치의 여러가지 바람직한 실시예를 각각 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예의 수처리 장치를 설명한다.

본 실시예의 수처리 장치(1)는 반응기 형태의 처리조로서의 제 1 처리조(3) 및 제 2 처리조(4)를 구비하고 있다. 제 1 처리조(3)는 상류측에 배치되어 도시하지 않은 원수(原水) 공급원으로부터 피처리수를 받아들이고, 받아들인 피처리수를 하강류(下降流)로 통류(通流)시켜서, 피처리수 중에 포함된 인을 회수하는 것이다. 인을 회수하기 위해서 제 1 처리조(3)의 지지체(31) 위에는 입자상(粒子狀)인 인 흡착제의 제 1 고정상(21)이 형성되어 있다. 제 2 처리조(4)는 제 1 처리조(3) 보다 하류측에 배치되어 제 1 처리조(3)로부터 피처리수를 위쪽에서 받고, 받아들인 피처리수를 하강류로 통류시켜서 피처리수 중에 포함된 인을 회수하는 것이다. 인을 회수하기 위해서 제 2 처리조(4)의 지지체(41) 위에는 입자상인 인 흡착제의 제 2 고정상(22)이 형성되어 있다.

이러한 고정상(固定床)(21, 22)을 형성하는 인 흡착제는 무기층상(無機層狀)인 음이온교환체로 이루어지고, 바람직한 형태로서는 흡착제가 흡착부를 가지는 하이드로탈사이트형의 무기입자이다. 하이드로탈사이트형의 무기입자는 예를 들면 비중이 약 2이며, 흡착제공급원(20)으로부터 제 2 처리조(4) 내로 투입되면 빠르게 침강하여 지지체(41) 위에 퇴적한다. 또한, 여기서 나타낸 인 흡착제는, 무기층상인 음이온교환체와 다른 유기 소재나 무기 소재와의 복합재료는 아닌 것이 바람직하다.

제 2 처리조(4) 내에는 흡착제공급원(20)으로부터 신선한 인 흡착제가 수시 필요에 따라 보급되게 이루어져 있다. 또한, 처리 개시 전에 있어서 제 1 처리조(3) 내에는 소정량의 흡착제가 투입됨으로써 초기의 고정상(21)이 형성되어 있지만, 지지체(31)에 유지된 흡착제가 제 1 처리조(3)로부터 서서히 유출하여 제 1 고정상(21)의 흡착능이 저하하기 때문에, 이것을 보충하기 위해서 제 2 처리조(4)로부터 제 1 처리조(3)로 흡착제를 이송하는 것이 가능하다.

즉, 3방밸브(6)를 배출라인(L6)으로부터 이송라인(L5)으로 전환하고, 제 2 처리조(4)의 제 2 고정상(22)에 연통하는 라인(L4)을 통해 제 2 처리조(4)로부터 수시 발취하는 흡착제를 이송라인(L5)에 의해 제 1 처리조(3)로 이송할 수 있다. 이에 따라, 제 1 처리조(3) 내의 제 1 고정상(21)에 흡착제가 보충되어 제 1 고정상(21)의 흡착능이 개선된다. 또한, 제 1 처리조(3) 내에서의 고정상(21)의 흡착능(약간 낮음)과 피처리수 중의 인 농도(고농도)와의 조합과, 제 2 처리조(4) 내에서의 제 2 고정상(22)의 흡착능(높은 흡착능)과 피처리수 중의 인 농도(약간 낮은 농도)와의 조합의 양자의 밸런스가 좋아진다. 이에 따라, 시스템 전체로서 효율적으로 인 회수 처리를 행하는 것이 가능하다.

또한, 라인(L1∼L6, L8)의 각각에는 도시하지 않은 펌프와 밸브가 장착되고, 이들 펌프와 밸브의 동작이 도시하지 않은 콘트롤러에 의해 제어됨으로써, 각 라인을 통과하는 유량과 압력이 최적 제어되게 되어 있다.

피처리수는, 도시하지 않은 생물학적 배수 처리 설비로부터 배출되는 잉여 오니의 처리 공정으로부터 배출되는 오니 탈리액에 유래하는 것이며, 예를 들면 20∼140mg/리터 정도의 유기 인을 포함하고 있다. 여기에서 말하는 잉여 오니의 처리 공정이란, 오니 농축공정, 오니 탈수공정, 혐기성 소화처리의 오니 탈수공정의 어느 것이어도 좋다. 또한, 피처리수는 하수처리의 오니 처리공정에 적용했을 경우, 피처리수의 배수량이나 수질이 안정되어 있으므로 계획적인 인 회수에 기여할 수 있기 때문에, 하수처리의 오니 처리공정으로부터 배출되는 탈리액이 더욱 바람직하다.

피처리수는 원수(原水) 유입라인(L1)을 통하여 위쪽으로부터 제 1 처리조(3) 내로 유입되어, 제 1 단계로서 제 1 처리조(3) 내를 유하(流下)하는 사이에 제 1 고정상(21)의 흡착제에 인이 흡착되고, 그 다음에 이송라인(L2)을 통하여 제 1 처리조(3)의 하부로부터 제 2 처리조(4)의 상부로 이송되어, 제 2 단계로서 제 2 처리조(4) 내를 유하하는 사이에 제 2 고정상(22)의 흡착제에 인이 흡착되고, 제 2 처리조(4)의 하부의 배출라인(L3)을 통하여 장치 외부로 배출된다.

3방밸브(6)를 전환하여, 제 2 처리조(4) 내에서 인을 흡착한 인 흡착제의 일부를 이송라인(L5)를 통해 제 1 처리조(3)로 이송함으로써, 그 때까지 제 2 고정상(22)에서 사용하고 있던 흡착제를 제 1 고정상(21)에서 이용하는 것이 가능하다.

다음으로 본 실시예의 효과 작용에 대해서 나타낸다.

피처리수는 오니의 고액(固液) 분리 조작에 의해 배출되는 탈리액(脫離液)이며, 통상 부유 고형분을 함유한다. 이 때문에, 흡착제를 이용하는 프로세스에서는 이 부유 고형분이 흡착제에 부착하는 것에 의해서 흡착제의 오손(汚損)을 야기할 가능성이 있다. 이 때문에, 이 부유 고형분의 영향을 배제한 수처리 장치의 구성이 요청된다. 그러므로, 본 실시예에서는 이하의 방법으로 인 흡착제가 가지는 인 흡착 용량을 일정 이상 확보한다.

첫째, 제 1 처리조(3) 내의 인 흡착제를 고정상(固定床) 형태로 하고, 여기에 부유 고형분과 인을 함유한 피처리수를 유입함으로써, 인 흡착제 고정상(21)을 통수(通水)할 때에 부유 고형분이 여과되는 동시에 인의 흡착이 일어난다. 이 제 1 처리조(3)에서 처리된, 부유 고형분을 포함하지 않는 제 1 처리조 처리수를 제 2 처리조(4)로 통수(通水)함으로써, 제 2 처리조(4) 내에 배치된 인 흡착제는 부유 고형분의 영향 없이 인을 흡착할 수 있다.

둘째, 제 1 처리조(3)로부터 제 2 처리조(4)로 유입된 처리수는, 원수(原水) 공급원으로부터의 피처리수에 비해 포함된 인 농도가 저감되어 있기 때문에, 이 제 1 처리조의 처리수로부터 보다 많은 인을 회수할 경우, 인 흡착량이 적은 상태에서의 인 흡착제 이용형태가 바람직하고, 이 때문에, 미사용의 신선한 인 흡착제를 공급원(20)으로부터 제 2 처리조(4) 내로 유입하여 이용함으로써 인을 효율적으로 흡착할 수 있다. 또한, 제 2 처리조(4) 내에서 인을 흡착한 흡착제를 제 1 처리조의 고정상(21)에 이용함으로써, 일정한 인을 흡착한 형태로 인 흡착 및 부유 고형분의 배제를 행하므로, 제 1 처리조(3)로부터 배출되는 사용이 끝난 인 흡착제의 인 흡착량을 항상 일정 이상 확보하는 것이 가능하기 때문에, 사용이 끝난 인 흡착제를 인 자원으로서 재이용할 때의 품질을 확보할 수 있다.

따라서, 이들 2개의 효과로부터, 사용 열화한 인 흡착제를 인 자원으로서 활용가능하다. 여기에서, 인 흡착제로서, 무기음이온교환체이며 높은 인 흡착능을 가지는 것으로 널리 알려져 있는 하이드로탈사이트형 물질과 같은 무기층상화합물을 사용함으로써, 재이용 환경에의 적합성이 높은 회수 인 자원으로서 활용할 수 있다. 여기에서, 하이드로탈사이트형 물질을 구성하는 금속 이온분에 대해서는, 알칼리 토류 등의 2가의 금속 이온과 3가의 금속 이온의 복합 형태를 이용할 수 있지만, 인 자원으로서 재이용 가능한 형태인 원소로부터 임의로 선정하면 좋고, 여기에서는 하이드로탈사이트형 물질의 2가의 금속 이온 및 3가의 금속 이온의 종류나 2가의 금속 이온과 3가의 금속 이온의 함유 비율은 한정되지 않고, 또한, 하이드로탈사이트형 물질의 제조 방법 등은 한정되지 않고, 공지의 방법으로부터 선정한다. 또한, 인 흡착제를 구성하는 소재는, 재이용할 형태에 맞춘, 재이용 환경에의 적합성이 높은 소재로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 처리공정은 처리 프로세스 방향으로 직렬 배치 등의 복수의 제 2 처리조(4)를 다단으로 배치하는 것에 의해 인 회수량을 높일 수 있기 때문에 호적하다.

제 1 실시예의 장치에 의하면, 종래 행하고 있었던 사전 처리나 사용후의 인 흡착제나 회수 인 성분의 처리 공정을 생략하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예 장치에 의하면, 피처리수에 포함된 부유 고형분의 영향을 억제한 형태로 인 함유량을 일정 이상 포함한 인 흡착제의 운용이 가능해 지기 때문에, 사용이 끝난 인 흡착제를 인 재이용 형태로 하는, 인 회수 조작을 효율적으로, 또한 환경부하를 증대시키지 않고 행할 수 있다.

(제 2 실시예)

다음으로 도 2를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 또한, 본 실시예를 설명함에 있어서, 본 실시예가 상기의 실시예와 중복하는 부분의 설명을 생략하거나 또는 간략화한다.

제 2 실시예의 수처리 장치(1A)에서는 제 2 처리조(4)의 제 2 상(床)(22)을 유동상(流動床)으로 하고, 제 2 처리조(4)의 처리수가 배출되는 배출라인(L3)에 고액(固液)분리기(5)를 접속하여, 처리수와 함께 제 2 처리조(4)로부터 유출하는 유동상(22)으로부터의 흡착제를 고액분리기(5)로 분리 회수하도록 하고 있다. 즉, 고액분리기(5)의 저부(底部)를 3방밸브(6)에 연통하는 라인(L4)에 접속하고, 3방밸브(6)를 배출라인(L6)으로부터 이송라인(L5)으로 전환하고, 고액분리기(5)로 분리 회수한 고형분(흡착제)을 이송라인(L5)을 통하여 제 1 처리조(3)로 이송할 수 있다. 또한, 본 실시예의 각 라인(L1∼L8)에서도 도시하지 않은 펌프가 각각 설치되어 있다.

본 실시예에서는 제 2 처리조(4)를 유동상으로 함으로써 장치 내의 피처리수와 인 흡착제의 접촉 효율이 높아진다. 또한, 본 실시예의 유동상 형태는 고정상 형태와 비교하여 유입수 방향의 상류측으로부터 하류측까지의 흡착제의 인 흡착량의 차분(差分)(인 흡착량 격차)를 작게 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 제 2 처리조(4)의 유동상(22)에 이용하는 흡착제를 제 1 처리조(3)의 고정상(21)의 흡착제로서 이용하기 때문에, 일정한 인 흡착량을 확보한 사용이 끝난 인 흡착제를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예의 제 2 처리조의 고액분리기(5)에는 사이클론과 같은 고액(固液)분리장치를 이용하는 것이 가능하다. 이 고액분리기(5)의 도입에 의해, 제 2 처리조(4)의 처리수에 부수하여 배출되는, 인 흡착량이 적은 상태의 인 흡착제의 장치 외로의 배출을 억제할 수 있는 동시에, 제 1 처리조(3)에서 이용하는 인 흡착제를 과부족 없이 확보할 수 있다. 또한, 제 2 처리조의 고액분리기(5)에 사이클론을 사용할 경우, 침전조와 같은 중력 침강을 이용하는 고액분리에 비해 공간을 절약하여 콤팩트한 장치가 된다. 또한, 사이클론을 직렬 다단으로 설치함으로써, 한층 더 제 2 처리조(4)의 유동상(22)으로부터의 인 흡착제의 유출을 억제할 수 있다.

제 2 실시예의 장치에 의하면, 보다 안정하게 인 흡착량을 일정 이상 확보한 사용이 끝난 인 흡착제를 회수할 수 있으므로, 종래 행해지고 있었던 사전 처리나 사용후의 인 흡착제나 회수 인 성분의 처리 공정을 생략할 수 있고, 피처리수에 포함된 인을 부유 고형분의 영향을 억제한 형태로 인 함유량을 일정 이상 포함한 인 흡착제의 운용이 가능해지기 때문에, 사용이 끝난 인 흡착제를 인 재이용 형태로 하는, 인 회수 조작을 효율적으로, 또한 환경부하를 증대 시키지 않고 운용할 수 있다.

(제 3 실시예)

다음으로 도 3을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다. 또한, 본 실시예를 설명함에 있어서, 본 실시예가 상기의 실시예와 중복하는 부분의 설명을 생략하거나 또는 간략화한다.

제 3 실시예의 수처리 장치(1B)에서는, 인 흡착제의 고정상(固定床)(21)을 가지는 제 1 처리조(3)의 저부(底部)에 역세수라인(L31)을 접속하는 동시에, 역세수(逆洗水)시에 제 1 처리조(3)로부터 배출되는 고형분을 역세수로부터 분리하기 위한 고액(固液)분리기(10)를 배출라인(L8)에 장착하고 있다. 또한, 제 2 처리조(4)를 유동상(流動床)으로 하고, 제 2 처리조(4)의 처리수가 배출되는 배출라인(L3)에 고액분리기(5)를 접속하여, 처리수와 함께 제 2 처리조(4)로부터 유출하는 유동상(22)으로부터의 흡착제를 고액분리기(5)로 분리 회수하는 점은 상기 제 2 실시예의 장치(1A)와 실질적으로 같다. 또한, 본 실시예의 라인(L1∼L9, L42, L43)에서도 도시하지 않은 펌프가 각각 설치되어 있다.

본 실시예의 수처리 장치의 효과 작용을 설명한다.

제 1 처리조(3)는 인 흡착과 동시에 피처리수에 포함된 부유 고형분의 분리를 행하기 때문에, 부유 고형분의 축적 등에 의해 피처리수의 유입압이 높아진다. 이 때문에, 정기적으로 축적한 부유 고형분을 배제할 필요가 있다. 이 부유 고형분을 배출하기 위해 역세수라인(L31)을 통해서 역세수를 공급함으로써, 고정상(21)에 축적한 부유 고형분과 인 흡착제를 정기적으로 고정상(21)의 상측으로부터 배제할 필요가 있다. 여기서, 역세수라인(L31)에서 이용하는 수원(水源)으로서는, 고액분리한 물을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 제 1 처리조로부터의 처리수나 제 2 처리조로부터의 처리수를 저조(貯槽)(도시하지 않음) 등에 의해 확보해서 이용할 수 있다. 또한, 제 1 처리조의 고액분리기(10)는 인 흡착제와 부유 고형분을 분리할 수 있는 기존의 분리 기술을 이용하는 것이 가능하다. 여기에서는 제 1 처리조의 고액분리기(10)로 사이클론을 이용함으로써 부유 고형분과 인 흡착제의 비중 차이 등을 이용하여 양자를 분리하는 것이 가능하다. 또한, 회수되는 인 흡착제는, 인의 흡착정도에 따라서는 제 1 처리조(3)에 반송하도록 하여도 좋다. 이 경우에는, 배출라인(L33)을 제 1 처리조(3)의 상부에 접속하는 것이 바람직하다.

본 실시예의 장치에 의하면, 피처리수 중에 함유된 고형분을 적절히 배제함으로써, 종래 행해지고 있었던 사전 처리나 사용 후의 인 흡착제나 회수 인 성분의 처리 공정을 생략할 수 있다. 또한, 본 실시예의 장치에 의하면, 피처리수에 포함된 인을 부유 고형분의 영향을 억제한 형태로, 인 함유량을 일정 이상 포함한 인 흡착제의 운용이 가능해지기 때문에, 사용이 끝난 인 흡착제를 인 재이용 형태로 하는, 인 회수 조작을 효율적으로 적절히 운용할 수 있다.

(제 4 실시예)

다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 제 4 실시예를 설명한다. 또한, 본 실시예를 설명함에 있어서, 본 실시예가 상기의 실시예와 중복하는 부분의 설명을 생략하거나 또는 간략화한다.

제 4 실시예의 수처리 장치(1C)에서는, 2개의 제 1 처리조(3a, 3b) 및 2개의 제 2 처리조(4a, 4b)를 병렬로 배치하고 있다. 이들 중 제 1 처리조(3a)와 제 2 처리조(4a)의 조합 및 제 1 처리조(3b)와 제 2 처리조(4b)의 조합은, 각각 상기 제 3 실시예의 장치(1B)와 실질적으로 동일한 구성이다.

전자의 조합의 피처리수이송라인(L12)과 후자의 조합의 피처리수이송라인(L22)은 바이패스라인(L71)에 의해 접속되어 있다. 바이패스라인(L71)의 양단에는 3방밸브(63a, 63b)가 각각 장착되어 있다.

또한, 전자의 조합의 흡착제이송라인(L15)과 후자의 조합의 흡착제이송라인(L25)은 바이패스라인(L72)에 의해 접속되어 있다. 바이패스라인(L72)의 양단에는 3방밸브(64a, 64b)가 각각 장착되어 있다.

통상시의 정상 운전에서, 본 실시예의 수처리 장치(1C)에서는, 라인(L12)을 통하여 제 1 처리조(3a)로부터 제 2 처리조(4a)로 피처리수를 보내는 동시에, 라인(L15)을 통하여 제 2 처리조(4a)로부터 제 1 처리조(3a)로 흡착제를 이송한다. 이것과 병행하여, 라인(L22)을 통하여 다른쪽의 제 1 처리조(3b)로부터 제 2 처리조(4b)로 피처리수를 보내는 동시에, 라인(L25)을 통하여 제 2 처리조(4b)로부터 제 1 처리조(3b)로 흡착제를 이송한다.

한편, 역세수시의 비정상 운전에서, 본 실시예의 수처리 장치(1C)에서는 역세수라인(L31)으로부터 제 1 처리조(3a) 내로 역세수를 유입할 경우, 3방밸브(63a, 63b, 64a, 64b)의 유로를 각각 전환하여, 피처리수이송라인(L22)->바이패스라인(L71)->피처리수이송라인(L12)의 순서로 제 2 조의 제 1 처리조(3b)로부터 제 1 조의 제 2 처리조(4a)로 피처리수를 이송한다. 이것과 병행하여, 흡착제이송라인(L15)->바이패스라인(L72)->흡착제이송라인(L25)의 순서로 제 1 조의 제 2 처리조(4a)로부터 제 2 조의 제 1 처리조(3b)로 흡착제(유동상(22a)에서 인을 흡착한 흡착제)를 이송한다.

본 실시예의 장치에 의하면, 역세수(逆洗水)시에 있어서도 인 흡착 처리를 부분적으로 계속할 수 있고, 시스템 전체로서의 처리 효율을 유지·향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 제 1 처리조와 제 2 처리조의 조합을 2조로 했지만, 본 발명은 이것만으로 한정되지 않고, 3조 이상을 조합시키는 것도 가능하다.

본 발명의 수처리 장치에 의하면, 장치 외로 배출하는 인 농도의 변동에의 영향을 억제하고, 유입하는 피처리수 중의 고형분의 영향을 억제하고, 흡착제에의 오손(汚損)을 억제하면서, 약제의 사용이나 인 흡착 이외의 공정(인 탈리 공정 등)을 배제한 구성으로 하여, 피처리수 중의 인을 효율적으로 회수 하는 것이 가능하다.

1, 1A, 1B, 1C: 수처리 장치 3: 제 1 처리조
4: 제 2 처리조 5: 고액(固液)분리기
6, 62: 3방밸브 20: 흡착제공급원
21, 22: 고정상(固定床) 31, 41: 지지체
L1: 유입라인 L2, L5: 이송라인
L3, L6: 배출라인 L4: 라인
L71, L72: 바이패스라인

Claims

피처리수가 유입되고, 무기층상화합물에 유래하는 분말상(粉末狀)의 인 흡착제의 고정상(固定床)인 제 1 상(床)을 형성하기 위한 제 1 지지체를 갖고, 상기 형성된 인 흡착제의 제 1 상에 의해 상기 피처리수로부터 인 및 고형분을 분리하고, 상기 인 흡착제에 흡착한 그대로의 상태에서 이용 가능한 형태로 인을 회수하는 제 1 처리조와,
상기 제 1 처리조에서 처리된 처리수가 유입되고, 무기층상화합물에 유래하는 분말상의 신선한 인 흡착제가 유입되고, 상기 인 흡착제의 유동상(流動床) 또는 고정상(固定床)인 제 2 상(床)을 형성하기 위한 제 2 지지체를 갖고, 상기 형성된 인 흡착제의 제 2 상에 의해 상기 제 1 처리조로부터 받은 처리수로부터 인을 분리하고, 상기 인 흡착제에 흡착한 그대로의 상태에서 이용 가능한 형태로 인을 회수하는 제 2 처리조와,
상기 제 2 처리조 내에서 인을 흡착시킨 인 흡착제를 상기 제 2 처리조로부터 상기 제 1 처리조로 이송하는 인 흡착제 이송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 처리조가 유동상식 반응기 형태인 수처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 처리조로부터 배출되는 처리수로부터 인 흡착제를 분리하는 분리기를 더 갖는 수처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 분리기가 원심분리기인 수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 처리조로부터 배출되는 처리수로부터 상기 인 흡착제와 고형분을 분리하기 위한 수단으로서 원심분리기를 더 갖는 수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 상으로부터 상기 인 흡착제와 고형분을 분리하기 위해서 상기 제 1 처리조 내에 유입하는 역세수(逆洗水)로서, 상기 제 1 처리조 및 제 2 처리조의 적어도 한쪽으로부터 배출되는 처리수를 상기 제 1 처리조에 유입하는 역세수 유입 장치를 더 갖는 수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 처리조가 병렬로 2개 이상 배치되어 있는 수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 처리조의 하류측에 상기 제 2 처리조가 병렬로 2개 이상 배치되어 있는 수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 피처리수는 생물학적 수처리에 유래하는 하수 오니처리 공정으로부터 배출되는 탈리액(脫離液)인 수처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 무기층상화합물에 유래하는 분말상의 인 흡착제로서 하이드로탈사이트형(hydrotalcite-like) 물질을 채용한 수처리 장치.