KR100225972B1 - 경사판침전지 내장형 산화구 - Google Patents

Abstract

다수개의 경사판(21)이 일정한 간격으로 배치 고정되어 구성된 경사판침전지(20)를 산기식폭기장치(40)와 수평류형교반기(30)가 설치된 산화구(10)의 내부에 설치하여 경사판 침전지내장형산화구를 구성함으로써 부지소요면적, 건설비, 유지관리비용을 절감하면서도 처리효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

경사판침전지 내장형 산화구 (Oxidation Ditch Having Intra Clarifier Equipped with Inclined Plate)

본 발명은 활성슬러지 공법 하폐수처리장치의 2차 침전지(Secondary Clarifier)에 관한 것으로, 특히 침전지를 산화구형 활성슬러지 포기조의 내부에 설치하여 침전된 활성슬러지를 별도의 펌프를 사용하지 않고서도 포기조에 반송되도록 한 침전지 내장형 산화구에 관한 것이다.

우리나라의 대다수 하천들은 이미 오염된 상태이며 국가에서는 하수처리에 많은 예산을 투입하고 있으나, 국내의 하수도 보급율은 선진국에 비하여 낮은 수준을 면치 못하는 실정이다. 따라서 한정된 국가의 재원으로 하수도 보급율을 높히기 위해서는 경제적이며 효율적인 하수처리시스템을 개발하여 보급하는 것이 절실하게 필요한 시점이다. 그리고 지금까지 사용되어온 표준활성슬러지공법(Conventional Activated Sledge Process)은 부지의 활용도가 낮고, 시설비와 운전비 소요가 크며, 고장율이 높고 유지관리가 어려운 문제점이 있었다.

종래의 활성슬러지공법의 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 미국의 번스앤 맥도넬(Burns McDonell)사와 유나이티드 인더스트리(United Industries)사가 각각 BMTS(Burns McDonell Treatment System)와 보우트 클래리파이어(BOAT CLARIFIER)를 개발하였다. 이 두가지 공법은 모두 원형 또는 타원형의 물이 순환하는 산화구(Oxidation Ditch)형태의 포기조에 침전조를 내장시킨 구조이다.

BMTS 공법에서는 산화구형 포기조에서 침전지로 유입되는 수류가 침전지 바닥의 슬릿형 유입구를 통하여 상부방향으로 유입되며, 침전된 슬러지도 같은 슬릿형 유입구를 통하여 포기조로 반송되는 구조이다. 따라서 동일한 유입구를 통하여 고형물 현탁혼합액(Mixed Liquor Suspended Solids)은 상승하여 유입되고 침전 슬러지는 하강하여 유출되어야 하므로, 산화구에서 침전조로 유입되는 상승유속보다 침강속도가 큰 슬러지만 슬릿형 유입구를 통과하여 산화구로 반송될 수 있고, 침강속도가 작은 핀 플록(pin floc)이나 밀도가 낮은 플록은 산화구로 반송되지 못하고 유출되어 처리수질이 악화되는 문제점이 있었다.

이와 같이 BMTS에서는 침전효율이 저효율이기 때문에 침전지의 용량과 수면적이 크게 소요된다. 또한 이미 설치되어 가동중인 산화구에는 적용하기 어려운 구조이며 적용하더라도 산화구의 용량이 내장형 침전지에 크게 잠식되기 때문에 산화구에서 하수가 체류하는 수리학적체류시간이 감소되므로 처리능력이 줄어드는 문제점이 있다.

한편, 보우트 클래리파이어(BOAT CLARIFIER)는 보우트 형태의 내부식성 금속제 침전지를 고형물 현탁 혼합액이 순환하는 산화구 형태의 포기조 내부에 설치하는 구조이므로 운전중인 산화구를 쉽게 개조할 수 있는 장점을 보유하고 있다. 침전지 내부의 수류형태는 BMTS와 달리 침전지 측벽과 산화구 벽체 사이에 형성된 공간을 따라 흐르는 고형물 현탁혼합액이 순환하면서 침전지의 후면에서 역류하여 유입되는 수평류형 침전지이고 침전 슬러지는 침전지 바닥의 개구부를 통하여 산화구로 반송되는 구조이다. 따라서 침전하는 슬러지는 상승류의 저항을 받지 않게 되어 저밀도 플록도 잘 침전되어 침전 효율이 우수하다.

그리고 보우트 클래리파이어는 산화구의 측벽과 침전지의 측벽 사이를 이격시켜 수로를 만드는 구조이어서 산화구와 침전지의 벽체를 공통으로 사용할 수 없도록 이중으로 설치하기 때문에 시설비면에서 비경제적이다. 보우트클래리파이어도 단순한 수평류형 침전지에 해당하므로 침전지의 용량과 수면적이 크게 소요된다. 보우트클래리파이어는 BMTS와 달리 이미 설치되어 가동중인 산화구에도 적용하기 매우 용이한 구조이다. 그러나 운전중인 산화구에 보우트클래리파이어를 설치하면 보우트클래리파이어에 의해 산화구의 용량이 잠식되게 되어 산화구의 처리 능력이 감소되는 문제점이 있다.

따라서 이미 설치되어 운전중인 산화구에 내장형침전지를 설치하여 개조할 때에는 산화구가 잠식되는 용량이 최소화되도록 침전지의 용량은 가급적 작은 규격이 되도록 하여야 한다. 또한 신규로 설치되는 산화구에서도 내장형침전지를 채택할 경우에는 부지소요면적과 건설비를 절약할 수 있도록 수면적과 부피가 작으면서도 처리효율이 우수한 내장형 침전지의 개발이 절실하게 필요하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 침전된 활성슬러지를 별도의 펌프시설을 사용하지 않고서도 산화구에 반송되도록 하여 시설비와 유지관리비면에서 경제적이며 아울러 침전효율을 증대시켜 작은 체적으로도 많은 유량을 침전분리시킬 수 있는 내장형 침전지를 제공하여 기설치 운영중인 산화구에 용이하게 설치할 수 있고 산화구의 용량을 잠식시키지 않으며 신규시설의 경우 토지소요면적과 건설비를 절감할 수 있는 침전지내장형 산화구를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원수가 유입되는 원수 유입구를 구비하고 물을 순환시켜 수류를 형성하는 수평류형 교반기와 산기식 포기장치가 조합된 시설 또는 표면 포기장치를 구비한 산화구 내부에 설치되는 침전지에는 다수의 경사판을 삽입시키는 구조이다.

침전지 내부에 경사판을 일정간격 삽입하게 되면 침강되는 입자들의 침전속도가 동일한 경우에도 고액분리시간과 침전지의 소요수면적은 크게 축소된다. 침강되는 입자들이 침전지의 표면에서부터 수심이 깊은 침전지의 바닥까지 침전되어 도달하기 위해서는 매우 긴 시간이 소요된다.

그러나 침전지에 다수의 판을 경사지게 설치하면, 침강성 입자들은 경사판과 경사판의 간격에 의하여 형성되는 수직거리만큼만 침전하여 경사판 표면에 도달하게 되면 침전이 완료되므로 침전에 소요되는 시간이 매우 짧게 된다.

이에 따라 경사판침전지에서는 침전지의 수면적과 체적이 크게 축소될 수 있다.

예를 들어 설명하면, 침전지의 수면적부하율이 20㎥/㎡·일이 요구되고 소요처리유량은 10,000㎥/일의 하수를 침전시킬 경우 일반침전지의 수면적은 500㎡(=10,000㎥/일 ÷ 20㎥/일)가 소요된다.

그러나 3^M×5^M의 판 59매를 55°기울어지게 50mm 간격으로 설치하면 동일한 수면적 부하율을 적용하고서도 경사판침전지에서 소요되는 수면적은 15㎡(15m×2.9m)에 불과하므로 일반 침전지의 3%정도로 소요수면적이 대폭 축소될 수 있다.

이와 같이 산화구에 내장되는 침전지에 다수의 경사판을 적용하게 되면 침전지의 소요면적과 체적을 줄일 수 있게 되어 부지소요면적, 건설비, 유지관리비를 절감하면서도 처리효율을 향상시킬 수 있는 침전지 내장형 산화구를 제공할 수 있게 된다.

제1도는 본 발명에 따른 경사판침전지 내장형 산화구의 평면도.

제2도는 제1도의 A-A선에 따른 경사판침전지의 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 경사판침전지와 부가설치된 소독조 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 경사판침전지의 일부 절개 사시도.

제5도는 본 발명에 따른 경사판침전지와 부가설치된 소독조의 일부 절개 사시도.

제6도는 본 발명에 따른 경사판침전지를 분할하여 설치한 일부 절개 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 산화구 11 : 원수 유입구

12, 12a : 처리수 유출구 20 : 경사판침전지

21 : 경사판 22 : 경사판 간격

23 : 월류웨어 25 : 경사판침전지 셀

30 : 수평류형 교반기 40 : 산기식 폭기장치

41 : 고형물현탁혼합액 유입방향 42 : 슬러지 침강방향

50 : 소독조 51 : 방류구

52 : 수류의 흐름방향

이하 본 발명은 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 경사판침전지가 내장된 산화구의 평면도이다.

도시된 바와같이 본 발명은, 유입된 하수와 폭기조의 고형물현탁혼합액(MLSS)이 혼합되어 순환되는 산화구(10)폭기조에 고형물현탁혼합액을 구성하는 고형물 즉, 슬러지와 상징수를 분리시킬 수 있는 침전지(20)가 내장설치되어 있다.

여기서, 상기 산화구(10)의 일측에 하수가 유입되는 원수 유입구(11)가 구비되고, 산화구(10)에 유입된 하수와 고형물현탁혼합액을 일정방향으로 흐르도록 순환류를 형성하는 수평류형교반기(30)와 공기를 주입하여 호기성상태를 유지시키는 산기식폭기장치(40)가 구비되어 있다. 또는 산기식폭기장치(40)와 수평류형교반기(30)를 대신하여 브러쉬 에어 레이터(도면 미포기)와 같은 폭기와 수평류 형성을 동시에 병행할 수 있는 장치가 구비되어 있다.

제2도는 제1도의 A-A선에 따른 경사판침전지(20)의 단면도이고, 제4도는 본 발명을 구성하는 침전지(20)를 설명하기 위한 일부 절개 사시도로서, 상기 침전지(20)의 내부에는 다수 개의 경사판(21)이 45°~75°정도 경사지게 일정간격으로 배치되어, 상기 산화구(10)의 고형물현탁혼합액이 다수의 경사판(21)들에 의하여 경사판(21)에 형성되는 경사판의 간격(22)들을 통하여 하부에서 상향으로 유입되면서 고액분리된 후 상징수는 침전지(20)의 수면쪽으로 상승되어 처리수유출구(12)를 통하여 유출되고, 경사판(21) 표면에 가라앉은 고형물들은 중력에 의하여 경사판을 따라 미끄러 내려서 경사판(21)이 끝나는 경사판의 하부에서 낙하되어 산화구(10)로 되돌아가게 되며 수평류형교반기(30) 등에 의하여 형성되는 산화구(10)의 수류의 흐름(52)을 따라 순환되게 된다.

여기서, 상기 경사판(21)이 기울어지는 방향은 산화구의 수류흐름방향(52)에서 보아 수두손실이 적고 수류가 원활하게 흐르며 경사판(21)으로부터 슬러지가 원활하게 산화구(10)로 낙하될 수 있도록 역방향으로 하였다.

또한, 상기 침전지(20)에서 고액분리된 상징수를 수집하는 수단으로는 침전지(20)의 상부 일면에 V홈이 다수 형성된 월류웨어(V-notch type Overflow Weir, 23)를 설치하거나 또는 침전지(20)의 수면과 설치된 경사판 사이에 다수의 구멍이 천공된 유공관으로 구성된 수중오리피스웨어(도면 미포기)로 구성할 수 있다.

제3도와 제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 일부 절개 사시도와 단면도로서, 침전지(20)의 후면에 소독조(50)가 부가설치되어 있고, 월류웨어(23)를 월류하여 침전지(20)에서 유출되는 상징수가 침전지(20)의 후면에 형성된 처리수유출구(12a)를 통하여 소독조(50)로 유입되어 살균이 진행되면서 방류구(51)를 통하여 방류되게 된다.

본 실시예에서와 같이 소독조(50)를 구성하는 벽체를 침전지(20)의 후면 벽체와 산화구(10)의 양측 벽체를 공통으로 사용하게 되면 소독조를 별개로 외부에 설치하는 경우보다 시설비면에서 경제적이며 토지이용측면에서도 효율적이다. 특히 제2도에서와 같이 경사판침전지(20)의 후면은 수류의 흐름방향(52)에서 보아 역방향으로 경사진 구조이므로 순환수류에 의하여 와동이 형성되고 수두손실이 증가되는 구조이다.

본 실시예의 또다른 장점은 소독조에 의하여 침전지의 후면이 순화수류의 흐름방향(52)으로 완만하게 경사지게 된다. 따라서 본 실시예에서는 제2도 및 제4도의 실시예에서처럼 수로의 단면이 급격하게 변하지 않게 되므로 침전지(20) 후면에서 와동이 형성되지 않고 수두손실이 감소되도록 개선한 것이다.

제6도는 본 발명에 따른 또다른 실시예로서, 상기 경사판침전지(20)가 수류흐름방향(52)을 따라 다수개로 분할되어 구성된 경사판셀(CELL, 25)로 이루어진 것이다. 이 셀(25)의 하부에는 경사판(21)들 사이에 형성되는 경사판 간격(22)들을 통하여 고형물현탁 혼합액이 침전지(20)로 유입되거나 또는 이 셀(25)의 하부 측면에 경사판(21)들이 소폭으로 노출되어 형성되는 경사판 간격(22)들을 통하여 고형물현탁혼합액이 침전지(20)로 유입되기도 한다.

다른 실시예에서는 침전지(20)의 하부와 산화구(10)의 바닥사이에 형성되는 수직폭이 비교적 작은 수로를 통하여 산화구(10) 내부의 수체가 순환하게 되므로 순환수류의 수두손실이 크게 된다. 그러나 본 실시예에서는 셀(25)과 셀(25) 사이에 형성된 수로를 따라서 순환수류가 통과하게 되므로 수두손실이 작게 되는 장점이 있다.

산화구(10)는 생물학적반응조이므로 내부에 경사판침전지(20)와 같은 표면적이 큰 물체를 설치 또는 충진하게 되면 표면에 미생물이 부착되어 증식하는 사례가 빈번하게 된다. 경사판의 표면에 생물학이 과다하게 부착되게 되면 경사판 간격(22)이 폐쇄되거나 또는 경사판 표면에서 탈막된 생물막이 침전지(20)의 수면으로 부상되어 유출되므로 처리 수질을 악화시킬 수도 있다.

특히 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리비닐클로라이드(PVC) 합성수지판으로 경사판을 제작할 경우 미생물이 잘 부착되게 되어 문제발생의 가능성이 더욱 크게 된다. 따라서 경사판을 미생물이 잘 부착되지 않고 내부식성이 우수한 동판, 청동판, 황동판으로 제작하는 것이 바람직하며 스테인레스스틸도 비교적 미생물 부착량이 적은 재질에 해당한다. 경사판(21)의 제작에 일반 강철판등을 사용할 경우에는 미생물이 잘 부착되지 않는 도료를 방청도료를 겸하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 도료는 주로 선박에 따개비 등 해양생물이 부착되어 선박이 항해할 때 저항이 증가되는 것을 방지하기 위하여 사용되기도 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 침전지가 내장된 산화구에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

·산화구에 내장되는 침전지에 경사판이 설치된 경사판침전지를 설치하므로 종래의 침전지내장형산화구에서보다 부지의 활용도가 높고 구조물공사비가 절감된다.

·슬러지 수집장치, 반송슬러지펌프 등 기계공사가 생략되어 기계공사와 부수되는 전기계장공사 등 시설비면에서 매우 경제적이다.

·동력과 유지관리인력 등 유지관리비면에서 경제적이며 산화구와 침전지 사이의 수두손실이 적어 유일펌프의 양정이 감소된다.

·이미 설치되어 가동중인 침전지외장형산화구를 처리용량이 감소되지 않고서도 동력이 절약되는 침전지내장형산화구로 이하게 개조할 수 있게 된다.

·침전지에서 체류시간이 매우 짧게 되어 산화구가 호기성을 유지하는 한 침전지도 언제나 호기성상태이므로 슬러지부상이나 인의 재용출에 의한 처리수질이 악화될 가능성이 적다.

Claims (6)

1. 다수개의 경사판(21)이 일정한 간격으로 배치 고정되어 구성된 경사판침전지(20)를 산기식폭기장치(40)와 수평류형교반기(30)가 설치된 생물학적 하수처리조인 산화구(10)의 내부에 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 경사판침전지내장형산화구.
2. 제1항에 있어서, 상기 경사판침전지(20)가 수류흐름방향(52)과 평행하게 다수개로 분할되어 다수개의 경사판침전지셀(25)로 이루어지고, 경사판침전지셀(25)과 셀 사이에는 산화구(10) 내부의 순환수류가 통과될 수 있도록 수로가 구성된 것을 특징으로 하는 경사판침전지내장형산화구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 경사판 침전지의 후부에 처리수를 수집하는 수단으로 월류 웨어가 구비된 처리수 유출구가 설치된 것을 특징으로 하는 경사판침전지내장형산화구.
4. 제1항에 있어서, 상기 경사판침전지(20)에서 경사판(21)의 설치각도는 45°~75°범위가 되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 경사판침전지내장형산화구.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 경사판침전지(2)의 후면에는 소독조(50)가 부가 설치되어 침전지(20)와 소독조(50)를 일체형으로 구성하여 산화구(10)에 내장시키는 것을 특징으로 하는 경사판침전지내장형산화구.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 경사판침전지(20) 또는 경사판침전지셀(25)을 구성하는 경사판(21)은 동판, 청동판, 황동판 또는 스테인레스스틸판으로 구성하거나 또는 기타의 판재에 미생물이 잘 부착증식되지 못하는 방청도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 경사판침전지내장형산화구.

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