KR0140421B1 - 유기성 오.폐수정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오.폐수정화장치에 관한 것으로, 특히 인분뇨, 출산폐수나 생활오수등의 유기성폐수를 한장치내에서 일괄처리가 가능하고, 탈질, 탈인이 가능한 유기성 오.폐수정화장치에 관한 것으로, 본발명인 유기성 오.폐수처리장치(1)는 외통(3)과 이외통내에 끼워 삽착되는 내통(2)으로 구성하되:상기 내통(2) 중앙부에는 공기와 오폐수가 상승하는 드래프트관(draft tube)(4)을 형성하고, 드래프트관(4)의 일측에는 혼합실(21)을, 다른측에는 순환실(22)을 칸막이(W)하여 형성하고, 상기 혼합실(21)의 오.폐수가 탈질부(DN)로 유입되는 통로인 반송관(23)과, 순환실(22)의 오폐수가 직접 질산화부(OX)로 유입되는 통로인 순환관(24)을 형성하고, 상기 반송관(23)에서 유입되는 오.폐수를 균일하게 분배하는 분배통(7)과 이 분배통(7)에서 월류되어 유입되는 폐수가 탈질처리되는 탈질부(DN)와, 질산화 처리와 BOD가 제거되는 질산화부(OX)로 구성된 것이다.

Description

유기성 오.폐수 정화장치

제1도는 본 발명의 양호한 일실시예를 도시한 구성도.

제2도는 유량조절기구 부분을 도시한 개략단면도(A-A선)

제3도는 탈질부(3)에 스프링매체를 보강한 본발명의 변형실시예를 도시한 구성도.

제4도는 탈질부(3)에 교반장치(D)를 설치한 본 발명의 변형실시예를 도시한 구성도.

제5도는 종래의 페수처리 공정계통도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:유기성 오.폐수장치 2:내통

3:외통4:드래프트관

6:상부반사판7:분배통

9: 처리수배출관9': 슬러지배출관

11: 침전실21: 혼합실

22: 순환실23: 반송관

24: 순환관30: 탈질교반장치

31: 임펠러32: 회전차

40: 유량조절구41: 공기포집고깔관

DN: 탈질부OX: 질산화부

V: 반개폐벨브W: 칸막이

SM: 스프링매체M: 구형매체

IN: 투입구B. 브로워

본 발명은 오.폐수정화방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 인분뇨, 축산폐수나 생활오수등의 유기성폐수를 한 장치내에서 일괄처리가 가능하고, 탈질, 탈인이 가능한 유기성 오.폐수정화방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 잘 알려진 바와같이, 생활오수나 인분뇨, 축산폐수등의 유기성폐수를 정화하는 데는 다단계의 복잡한 과정들과 여기에 필요한 여러장치들을 거치도록 되어 있다.

종래의 유기성 오.폐수처리의 통상적인 공지의 방법으로는 먼저 유기성 오.폐수를 1차 침전 분리실로 유입시켜 침전 분리과정을 거치면서 고형물을 일차로 침전 제거하고, 그 다음 폭기조내로 유입시켜 오.폐수를 폭기 및 교반하고, 침전조로 이송시켜 침전하고 그 다음 상징수(정화된 물)는 방류하고 침전된 슬러지는 일부 폭기조로 반송하고 잉여슬러지는 탈수 처분한다.

또한, 종래의 유기성폐수인 축산폐수 처리의 일예로는 각종 축사에서 발생하는 축산폐수를 축사 바닥에 설치된 폐수 배출관을 통하여 침전분리탱크로 이송하여 모래나 협잡물등을 제거한후, 활성미생물이 있는 폭기조내로 유입시켜 축산폐수를 폭기 및 교반하여 분해.정화시킨 다음 최종적 침전조로 고액분리한 다음 방류시키는 방법이 있다.

종래의 유기성 오폐수처리의 일례의 공정을 설명한 제5도의 계통도를 참조하여 종래의 질소제거 공정의 일예를 간단히 설명하면, 먼저, 침사저류조로 투입된 오폐수를 동력펌프로 별도의 탈질부로 유입시켜 질산화부로부터 반송되어온 폐수와 혼합하여 질소를 제거하고, 다음에 별도의 질산화부로 이동시켜 질산화 과정(폐수중 암모니아성 질소(NH4+-N)가 미생물의 작용으로 아질산성질소(NO2-N)나 질산성질소(NO3-N)로 변화되는 과정)을 거친 다음 탈질을 위해 펌프에 의해 다시 탈질부 공정으로 순환되고, 그중 일부 폐수는 침전조로 이동시켜 상징수는 방류하고 침전된 슬러지의 일부는 탈질부로 반송하고 나머지 슬러지는 탈수등의 조작을 행하여 처리한다.

그러나, 상기한 종래방법의 유기성 오.폐수정화장치 및 방법, 특히 축산폐수나, 생활오수처리의 방법 및 장치들이 각각 분리되어 있어 이를 설치하는데 많은 면적이 필요하고, 시설비용도 다대하게 든다. 또한 상기한 각 공정을 거치기 위해서는 장연이송이 되지 않으므로 펌프등을 이용하여 강제 이동시켜야 하므로 동력비 증가와 유지관리비용의 증가로 인하여 폐수처리장치의 전체적인 시설 및 운영비가 과다하게 되어 오.폐수처리시설의 설치를 저해하고 설사 설치되어 있다 하더라도 가동을 기피하고 있는 실정이다.

또한 종래의 유기성 오.페수처리장치들은 오.폐수속에 함유된 질소(N2), 인(P)등의 영양물질을 제거하는 공정이 없고, 설사 있다 하더라도 이들 영양염류와 제거율이 극히 저조하여 완전한 정화를 달성할 수 없다는 문제점이 있다.

통상 질소나 인은 오.페수속에서는 암모늄이나 인산염 형태로 존재하는데 이들 질소나 인 성분이 하천이나 호소, 해수중속에 일정농도이상 함유되면 부영양화를 유발시켜 농업용수, 공업용수, 상수원으로 부적합 하게 하고, 식수중에 포함된 질산염성분은 인체에 섭취되면 유아의 청색증(blue baby)을 유발하는 등 그 피해가 농업, 공업, 수산업, 어업등 다방면에 걸쳐서 막대한 것으로 알려져 있다.

상기한 질소와 인의 제거방법 즉, 탈질, 탈인에 관한 이론과 과정은 공지의 것으로 여기서는 구체적인 반응관련 내용은 생략한다.

그러하여. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로,

본 발명의 목적은, 유기성 오.폐수의 투입, 정화, 이송, 교반, 접촉, 침전 등 모든 정화공정에 소요되는 여러장치들을 한 장치로 집적시켜 축소함으로써, 정화효율을 증대시키고, 시설 설치와 유지관리에 유리한 유기성 오폐수정화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 정화장치의 형태를 원형 또는 각형의 반응기로 구성하되, 외통과 이 외통에 끼워 삽착되는 내통으로 구성하고, 상기 반응기내에 탈질.탈인을 위한 완충부와, 질산화부호기부(산소지역:oxic Zone) 및 탈질부혐기부(무산소지역: anoxic Zone)을 콤팩트하게 구비함으로 오.폐수 중에 함유된 질소와 이니을 단일조에서 효과적으로 정화할 수 있는 유기성 폐수정화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 오폐수의 유입에서부터 처리수의 방류까지 소요되는 모든 동력을 폭기용 브로워(Blower)1대로 가능하게 함으로써, 절전효과를 거둘 수 있는 유기성 오폐수 정화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 폭기에 사용되는 공기의 상승력을 폐수의 이송에 이용하기 위해 공기가 모아질 수 있도록 폭기조내의 벽면에 브로워로 부터 발생되는 공기를 중심부로 차진(遮潗) 시키는 하부반사판(defoector)과 탈질부로부터 유출되는 폐수의 흐름을 드래프트관으로 유도하기 위한 상부반사판을 구비하고, 모아진 공기가 폐수와 함께 폭기조의 중심부를 통하여 상승되도록 공기포집고깔관이 형성된 드래프트관을 구비하고, 상기 드래프트관을 중심으로 수직칸막이하여 혼합실과 순환실을 구비하고, 상기 내통 중심부의 드래프트관을 통하여 공기와 같이 상향으로 이송되는 폐수중 혼합실과 반송관을 거쳐 탈질부(혐기부)로 유입되는 양과 다시 순환관을 거쳐 질산화부(호기부)로 재순환되는 폐수량을 조절하기 위해 드래프트관의 상단부에 유량조절기구를 구비하고, 혼합실에서 탈질부(혐기부)로 유입되는 폐수의 탈질효과를 증대시키가 위해서 폐수를 균등하게 분산시키는 분배통을 구비한 유기성 폐수정화장치를 제공하는데 있다.

또한 선택적으로 내통 내부에 회전차와 임펠러를 갖는 탈질부교반장치를 설치함으로써 드래프트관내의 폐수와 공기의 혼합류의 상승동력을 이용하여 탈질부(혐기부)내의 임펠러가 회전하도록 하여 교반이 이루어지도록 함으로서 우수한 탈질촉진효과를 거둘 수 있고, 또, 탈질부(혐기부)에 용수철 매채(media)를선택적으로 충전하고, 호기부 또는 탈질부에 비중이 1보다 약간 큰 플라스틱 구형매체를 선택적으로 충전하여 폭기에 의해 매체가 유동함에 따라 질산화부(호기부)의 교반효과효율을 극대화하는 유기성 오.폐수 정화장치를 제공하는 데 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용.효과와 폐수처리공정을 구체적으로 설명하겠다.

본 발명의 양호한 실시예를 도시한 제1도 내지 제4도에 있어서,

본 발명인 유기성 오.페수처리장치(1)는 외통(3)과 이 외통내에 끼워 삽착되는 내통(2)으로 구성하고, 상기 내통(2) 중앙부에는 공기와 오폐수가 상승하는 드래프트관(draft tube)(4)을 형성하고, 이 드래프트관(4)을 중심으로 수직으로 칸막이(W)를 설치하여 일측에는 혼합실(21)이, 다른측에는 순환실(22)을 형성하고, 상기 혼합실(21)의 오.폐수가 탈질부(DN)로 유입되는 통로인 반송관(23)과, 상기 순환실의 오폐수가 직접 질산화부(OX)로 유입되는 통로인 순환관(24)을 형성하고, 상기 반송관(23)에서 유입되는 오.폐수를 분산시키는 분배통(7)과 이 분배통(7)에서 분산된 후 이동되어 오는 폐수의 탈질처리되는 탈질부(DN)과, 탈질후 탈질부(DN)와 순환실에서 순환관을 거쳐서 유출되어 오는 폐수의 BOD제거및 질산화가 이루어지는 질산화부(OX)로 구성된다.

상기 내통(2)과 외통(3)의 사이에는 정화된 폐수중의 고형분이 침전되는 침전실(11)이 구비되고, 외통(3)의 일측 상단에는 처리수배출관(9)이, 다른측에는 잉여슬러지배출관(9')이 구비되어 있다.

또, 상기 내통(2)의 하단부에는 탈질부(DN)로 부터 유출되어 나오는 오.폐수가 반사되어 일부는 드래프트관(4)으로, 일부는 질산화부(OX)로 유입되도록 유도하고 탈질부(OX)로의 공기 유입을 방지하는 상부반사판(6)이 구비되어 있고, 내통(2)의 하단부와 만나는 외통 벽면부에는 브로워(B)로부터 폭기되는 공기를 차집하고, 정화된 폐수의 배출을 유도하고 침전된 고형분이 질산화부(OX)로 배출되도록 유도하면서 동시에 침전부(11)와 탈질부(DN)내로의 공기 유입을 방지하는 하부반사판(8)이 구비되어 있다.

상기 질산화부(OX) 또는 탈질부에는 비중이 1보다 약간 큰 플라스틱볼로 된 구형배체(M)를 선택적으로 충전할 수 있고, 상기 탈질부(DN)에는 선택적으로 스프링매체(SM)를 채워 탈질효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 본 장치내에 선택적으로 드래프트관(4)내에 회전차(32)를 탈질부(DN)내에는 임펠러(31)를 동일 축상에 형성하여 드래프트관(4)내의 공기와 폐수의 상승력에 의해서 회전차(32)가 회전되고 동시에 동일축상에 연결된 임펠러(31)가 회전됨으로서 탈질부(DN)내의 오폐수를 교반하도록 한다.

제2도는 내통의 상부의 A-A선을 절단한 개략단면도로 유량조절기구부분의 구성을 나타낸 도면이다.

여기서, 상기 드래프트관을 중심으로 수직칸막이(W)하여 분리되어, 일측은 혼합실(21)을, 일측은 순환실(22)로 이루어지고 유량조절기구(40)는 드래프트관(4) 상단말단부에 구비되어 있다.

상기 유량조절기구(40)는 반개폐상태로 되어 있어 필요에 따라 수동으로 개폐밸브를 제2도의 화살표 방향으로 회동시켜 혼합실(21)과 순환실(22)로 분배되는 오.폐수량을 자유로이 조절할 수 있도록 되어 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예로서 제1도의 유기성 오.폐수 정화장치와 동일하나 단지 탈질부(DN)내에 질소제거(탈질)효과를 증대시키기위해 선택적으로 스프링매체(SM)를 충전한 경우이다. 상기 스프링매체(SM)의 기능은 이 매체표면에 미생물이 부착하여 서식함으로서 탈질부내의 미생물농도가 고농도로 유지되어 탈질효과를 높이는 역활을 한다. 또한 선택적으로 질산화부(OX)와 탈질부(DN)에 충전되는 구형매체(M)도 상기한 스프링매체와 동일한 기능을 갖고 있다.

제4도는 본 발명의 또 다른 실시예로서 제1도의 유기성 오.폐수 정화장치와 동일하나 내통(2)내부의 탈질부(DN)과 드래프트관(4)내에 회전차(32), 탈질부내에 임펠러(31)를 구비하여 교반함으로서 탈질효과 및 동력절감을 도모한 실시예이다(상술함).

다음에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 정화장치에서 오.폐수가 유입되어 처리되는 공정을 구체적으로 기술하겠다.

먼저. 오.폐수가 투입구(In)로 부터 유입되어 혼합실(21)로 유입되고, 이 혼합실(21)에서 드래프트관(4)을 거쳐서 유량조절기구(40)로부터 순환되어 들어 온 폐수(질산화가 이루어지고 BOD가 제거된 폐수)와 상기 투입구(IN)로부터 유입된 원폐수와 섞어져, 반송관(23)을 거쳐 분배통(7)으로 공급된다. 이때 상기 분배통(7)에서는 반송관(23)을 통해 유입되는 폐수가 분배통에 월류되면서 균일하게 분산되어 탈질부(DN)(혐기부)로 유입된다. 이렇게 유입된 폐수는 탈질부(DN)내의 혐기성 조건에서 원폐수중의 유기성탄소(BOD)를 영양원으로 하여 폐수중의 질산성 질소가 탈질균에 의해서 질소가 스로 환원되어 질소가 제거되면서 하향이동하게 된다. 이렇게 하향이동되는 폐수는 내통 내벽에 형성된 상부반사판(6)에 이르러 반사되어 대부분은 상승기류를 형성하고 있는 드래프트관(4)을 통하여 혼합실이나 순환실이나 순환실쪽으로 상승 이동하고, 일부는 질산화부(OX:BOD제거:호기부)로 유입된다. 이때 상기 질산화부(OX)로 유입된 폐수는 플라스틱제의 구형매체(M)및 활성슬러지와 섞여지고, 블로워(B)로부터 제공되는 공기를 이용하는 호기성미생물에 의해 BOD가 제거되고 동시에 암모니아성 질소가 질산성 질소로 된다. BOD 제거후 정수된 폐수(처리수)의 일부는 화살표(A1)방향으로 이동하여 침전실(11)를 거쳐 처리수배출관(9)을 통하여 외부로 방류되게 되고, 일부는 또 다시 드래프트관(4)을 거쳐, 혼합실 또는 순환실(22)로 이동하게 된다.

그리고 상기 유량조절기구(40)는 개폐밸브(V)를 제2도의 화살표방향으로 조작하면서 폐수량을 조절하게 되는데 유입수성상, 목표처리수의 수질에 따라 혼합실(21)로의 유입량과 순환실(22)로의 유입량을 자유로이 조절할 수 있다. 상기에서 혼합실(21)로 유입된 폐수는 전과 동일한 절차를 거치면서, 정화처리가 완료된 후에는 최종적으로 외부로 배출되고 순환실(22)로 유입되는 폐수는 순환관(24)을 통하여 본 장치의 하부에 위치하는 질산화부(OX)(호기부)로 재차공급되어 전술한 과정을 반복하면서 정화되게 된다. 그리고 잉여 활성슬러지는 혼합실(21)과 순환실(22), 그리고 질산화부(OX) 바닥면등 모든 실내에 균질하게 존재하게 되는데 잉여슬러지는 잉여슬러지배출관(9')을 통하여 간헐적으로 외부로 배출된다. 도면중 점선으로 표시된 화살표(A3)는 투입된 오.폐수의 흐름을 표시하며, 실선으로 표시된 화살표(A2)는 일부 정화된 폐수의 흐름을 표시하며, 두꺼운 실선화살표(A1)는 정화된 물(처리수)의 이동을 표시하고, 일점쇄선화살표(S1)는 잉여슬러지 배출경로를 나타낸다.

이상과 같이 본 발명의 폐수처리장치는 정화장치내에 탈진.탈인을 위한 완충부와, 질산화부 및 탈질부를 콤팩트하게 구비하여 효과적인 폐수정화를 달성할 수 있어 시설운전 관리가 용이하고 운전비용이 종래의 처리장치에 비해 1/3정도로 경제성이 탁월한 장점이 있다. 또한 유량조절기구를 구비하여 유입폐수의 질과 양에 대응하여 장치내에 순환되는 폐수량을 적절하게 조절함으로서 효과적으로 유기성 오.폐수 정화를 행할 수 있는 제반 특장점이 있는 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 원형 또는 각형 형태의 외통(3)과 이 외통(3)내에 끼워 삽착되는 내통(2)으로 구성하되: 상기 내통(2) 중앙부에는 공기와 오.폐수가 상승하도록 공기포집고깔관(41)을 갖는 드래프트관(draft tube)(4)을 형성하고, 상기 드래프트관(4)을 중심으로 일측에는 혼합실(21)을, 다른측에는 순환실(22)을 수직칸막이(W) 하여 형성하고, 상기 혼합실(21)의 오.폐수가 탈질부(DN)로 유입되는 통로인 반송관(23)과, 순환실(22)의 오폐수가 직접 질산화부(OX)로 유입되는 통로인 순환관(24)을 형성하고, 상기 반송관(23)에서 유입되는 오.폐수를 균일하게 분산시키는 분배통(7)과 이 분배통(7)에서 분산된후 월류되어 오는 폐수가 탈질처리되는 탈틸부(DN)와, 질산화 및 BOD제거가 이루어지는 질산화부(OX)를 형성하고, 상기 내통(2)과 외통(3)의 사이에는 정화된 폐수중의 슬러지가 침전되는 침전실(11)을 형성하고, 상기 외통(3)의 일측에는 처리수배출관(9)을, 다른측에는 잉여슬러지배출관(9')을 형성하고, 상기 내통(2)의 하단부는 탈질부(DN)에서 유출되는 오.폐수가 반사되어 대부분은 드래프트관(4)으로, 일부는 질산화부(OX)로 유입되도록 유도하는 상부반사판(6)을 내통92)내측 하부에 형성하고, 내통(2)의 하단부와 만나는 부분에는 하부반사판(8)을 구비한 것이 특징인 유기성 오.폐수 정화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 질산화부(OX)에는 비중이 1보다 약간 무거운 플라스틱볼로 된 구형매체(M)를 충전하고, 탈질부(DN)에는 선택적으로 매체(SM)를 채운 것이 특징인 유기성 오.폐수 정화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 상기 탈질부(DN)와 드래프트관(4)내 공간에 적어도 2개 이상의 임펠러(31)와 회전차(31)를 갖는 탈질부교반장치(30)를 갖는 것이 특징인 유기성 오.폐수 정화장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 내통(2)내에 설치되는 상기 드래프트관(4) 상단부에 폐수량조절을 위한 반개폐벨브(V)를 갖는 유량조절구(40)를 구비한 것이 특징인 유기성 오.폐수 정화장치.