KR100237042B1 - 목편을 다공성 여재와 혼합 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성 블록조에 목편과 다공성 여재를 혼합 충전하고 강제 송풍하여 불완전한 축산폐수 처리시설의 방류수와 생활하수를 고도 정화처리하기 위한 살수여상식 오폐수 처리장치에 관한 것이다. 본 발명의 살수여상식 오폐수 처리장치는 오폐수 저장조(10)와, 목편(40)을 다공성 여재(41)와 혼합 충전한 살수여상조(30)와, 상기 오폐수 저장조(10)내의 오폐수를 간헐적으로 살수여상조(30)로 이송시켜 살수여상조(30)내에서 살수시키는 살수수단을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 살수여상식 오폐수 처리장치는 목편에 의한 오폐수중의 부유물질을 제거하는 기능을 크게 저해하지 않으면서도 살수여상조의 목편에 최대한 산소를 공급하여 오폐수를 고도 정화처리할 수 있을 뿐만 아니라 시설이 간단하고 유지비가 적게 소요되는 장점이 있다.

Description

목편을 다공성 여재와 혼합 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치

본 발명은 목편을 다공성 여재와 혼합 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 블록조에 목편과 다공성 여재를 혼합 충전하고 강제송풍하여 불완전한 축산폐수 처리시설의 방류수와 생활하수를 고도 정화처리하기 위한 살수여상(撒水濾床)식 오폐수 처리장치에 관한 것이다.

목편을 오폐수 정화처리에 이용하여 있는 예는 축산농가에서 축산 뇨오수의 처리를 위하여 사용하고 있는 톱밥토양여과상을 들 수 있다. 이는 1단계의 톱밥여과와 식물이 성장하는 3단계의 토양여과상을 순차적으로 여과하게 되어 있으나 톱밥 여과 부위는 톱밥만을 40㎝의 높이로 충전한 것으로 쉽게 다져지고 막힘이 자주 발생하여 3개월만에 톱밥 전체를 교환해 주어야 하는 극단적인 어려움이 있었다.

또한, 목편만을 2m정도의 높이로 충전하여 축산 뇨오수와 생활오수를 고도 정화처리 할 수 있는 살수여상장치가 본 발명자들에 의하여 개발되어 처리조에 적정량의 오폐수가 투입될 경우 생물화학적 산소 요구량(BOD) 10㎎/ℓ 이하로 처리할 수 있었으나, 과도한 오폐수의 부하량이 살수여상조로 투여될 경우 목편이 다져지는 현상이 일어나 처리효율이 감소하고 처리조가 막혀 여과 기능을 상실 하기도 하였다. 또한 위의 기존 개발 기술은 처리조에 목편만이 충전되어 있고 벽과 바닥이 막혀 있어 공기가 유동하기 어려운 구조로 목편에 산소 공급이 억제되어 처리효율을 감소시키는 문제점도 발견되었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 본 발명의 목적은 목편내에 최대한 산소를 공급하면서도 여과중 오폐수중의 부유물질을 제거하는 기능이 효과적으로 이루어질 수 있는 여재의 개발 및 목편이 충전된 측면에 자연적인 공기의 공급과 바닥과 살수여상조 중간에서 공기를 목편에 강제 공급할 수 있는 다공성 블록을 개발하여 불완전한 축산폐수 처리시설의 방류수나 생활오폐수를 안정적으로 고도 처리할 수 있는 목편을 다공성 여재와 혼합 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 시설이 간단하고 유지비가 적게 소요되어 축산폐수 처리시설의 방류수가 불완전하여 시정명령을 받고 있는 곳의 후처리 시설이나 생활오수의 정화처리 시설로 매우 우수한 살수여상식 오폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 오폐수 저장조와 목편을 다공성 여재와 혼합 충전한 살수여상조를 나타내는 단면도이다.

제2도는 본 발명의 다공성 여재(plastic ball)를 나타내는 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 단면도이다.

제3도는 본 발명의 다공성 블록을 나타내는 사시도이다.

제4도는 본 발명의 살수볼을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 오폐수 저장조 11 : 펌프

20 : 살수관 21 : 살수볼

21a : 살수구멍 30 : 살수여상조

31 : 콘크리트 바닥 32 : 송풍기

33 : 공기공급관 34 : 조립식

35 : 다공성 블록 35a : 다공성 블록 구멍

36 : 처리수 배출구 37 : 공기공급용 기둥

38 : 환기구멍 39 : 가온등

40 : 목편 41 : 다공성 여재

41a : 다공성 여재의 구멍 41b : 다공성 여재의 지지축

이하, 본 발명을 첨부도면에 의해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 오폐수 저장조(10)와 목편(40)을 다공성 여재(41)와 혼합 충전한 살수여상조(30)를 나타내는 단면도로서, 오폐수 저장조(10)는 오폐수가 저장되고 살수여상조(30)로 오폐수를 살수할 수 있는 펌프(11)가 설치된 지하 콘크리트 구조물이며, 살수여상조(30)는 콘크리트 바닥(31)과 조립식 패널(34)로 이루어진 외벽 및 목편(40)과 다공성 여재(41)가 혼합 충전되고 바닥에서 강제 송풍할 수 있는 다공성 블록조와 살수장치등으로 구성된 지상 구조물이다.

즉, 오폐수 저장조(10)는 오폐수가 저장되고 간헐적으로 오폐수를 살수여상조(30)로 이송하기 위한 펌프(11)가 설치되어 유량이 조정되는 지하 콘크리트 구조물이다. 오폐수 저장조(10)의 크기는 오폐수의 일일 처리량 대비 1:1의 용량으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 다공성 블록조내에 충전된 목편(40)과 다공성 여재(41)의 총량은 오폐수의 일일 처리량 대비 1:2-3의 비율로 하는 것이 바람직하다.

살수여상조(30)의 바닥은 30㎝ 두께의 콘크리트로 하였으며 처리수가 옆으로 흘러 넘치지 않도록 바닥 외곽에 30㎝ 언덕을 설치하여 방수하는 동시에 그 일측에 처리수 배출구(36)를 형성한다. 외곽 언덕 콘크리트 위를 스티로폼이 내장되어 단열처리된 조립식 패널(34)로 벽과 지붕을 설치하여 처리조가 외부온도에 영향을 적게 받도록 단열하는 것이 바람직하다. 지붕 아래에는 처리조내의 가스 배출과 신선한 공기의 순환을 위해서 환기구멍(38)을 설치한다. 높이는 3m정도로 하며 가로, 세로의 길이는 처리량에 따라 유동적으로 넓힐 수 있게 한다.

조립식 벽의 사방 10㎝ 안쪽에서 다공성 블록(35)의 구멍의 방향이 수평이 되도록하여 시멘트로 접착하면서 높이가 2-2.5m 되도록 쌓아 올리고, 바닥은 다공성 블록(35)을 1층으로 깔았으며, 살수여상조(30) 중앙에는 다공성 블록(35)의 구멍의 방향이 수평이 되도록 하여 가로, 세로 50㎝ 정사각형 크기로 높이 1.5m의 공기공급용 기둥(37)을 만든다.

제3도에 도시된 바와 같이, 다공성 블록(35)은 목편(40)과 다공성 여재(41)의 혼합 충전시 다공성으로 공기가 유동하면서도 벽면을 지지하고, 다공성이어서 바닥과 벽면에서 살수여상조(30)로 공기를 공급하여 처리효과를 높이기 위해 사용한 직사각형의 다공체 블록이다.

즉, 다공성 블록(35)은 직사각형의 다공체 벽돌로 구멍이 3개 뚫린 구조로 되어 있으며, 다공성 블록은 오폐수에 의하여 부식되지 않고 견고하며 공기의 유동이 쉽도록 한 것이다. 따라서, 그 재질로 플라스틱, 목재, 금속류 등도 가능하며 크기 및 모양도 적절하게 변형시키는 것이 가능하다.

목편(40)은 침엽수(육송, 미송 등의 소나무, 삼나무 등) 또는 활엽수를 60㎜ 이하의 크기로 불규칙하게 분쇄한 것을 사용하는 것이 좋고, 살수여상조(30)에 충전 전 1개월간 물로 세척하여 가용성물질과 색도를 용출시키고 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

다공성 여재(41)는 제2도에 도시된 바와 같이, 지름이 12㎝, 두께가 0.5㎜인 원형형태이고 표면에 직경 약 3㎜ 크기의 구멍(41a)이 뚫렸으며 그 안에 십자형태로 지지축(41b)이 형성된 구조로서, 그 재질로서 플라스틱, 목재(대나무 등), 금속(스테인레스 등) 등이 가능하며, 크기 및 모양도 원형외에 다각형상 등으로 적절하게 변형시키는 것이 가능하다. 다공성 여재는 압력에 찌그러지지 않고 내부가 텅 비어 있어 목편(40)과 혼합하여 충전할 때 공기가 빈공간에 채워짐으로써 목편에 보다 많은 산소를 공급하기 위해 사용된다.

다공성 블록조 안에 목편(40)과 다공성 여재(41)의 충전방법은 다음과 같이 행하였다.

바닥의 다공성 블록(35) 위에 다공성 여재(41)만을 1층 깔아 처리수의 빠른 배출과 산소의 유동이 용이하게 하였다. 살수여상조(30) 벽면과 중앙의 공기공급용 기둥(37)의 다공성 블록(35)의 구멍(35a)은 다공성 여재(41)로 막아서 공기가 유동하면서 목편이 빠지지 않게 하였다. 그 외 조내부는 목편(40)과 다공성 여재(41)를 5:5 내지 7:3의 비율로 충전하였다. 특히, 오폐수중의 부유물질이 쉽게 쌓일 수 있는 살수여상조(30) 상부 30㎝는 목편(40)과 다공성 여재(41)를 5:5의 비율로 충전하였다.

또한, 단위면적당 오폐수의 부하량이 클 경우 다공성 여재(41)의 양을 늘려 충전할 수 있다.

다공성 블록조의 중앙에는 가로, 세로 50㎝의 정사각형 형태로 높이 1.5m의 공기공급용 기둥(37)을 설치한다. 기둥 바닥에는 공기공급관(33)을 설치하고 송풍기(32)와 연결시켜 공기를 간헐적으로 송풍함으로써 살수여상조(30)에 충전된 목편(40)과 다공성 여재(41)에 공기중의 산소를 충분히 공급한다.

오폐수 저장조(10)에 설치된 자동 수위조절 센서와 타이머가 부착된 펌프(11)를 이용하여 30분 또는 1시간마다 몇 분간 간헐적으로 오폐수를 살수관(20)을 따라 살수여상조(30)의 살수장치로 이송시킨다.

제4도에 도시된 바와 같이, 살수장치는 목편(40)과 다공성 여재(41)가 충전된 다공성 블록조 40cm위에 설치되며, 다수의 살수구멍(21a)이 하측반구에 형성되고, 살수관(20)에 착탈가능하게 결합되는 살수볼(21)로 이루어져 오폐수가 펌핑 압력에 의해서 살수구멍(21a)을 통해 퍼져 나감과 동시에 다공성 블록조의 목편위에 골고루 살수되는 구조로 한다.

한편, 살수여상조(30)의 상단부에는 가온등(39)을 설치하여 살수여상조(30)의 내부온도를 적정수준으로 유지한다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

축사내에서 돈분을 인력으로 수거하여 퇴비화하고 뇨오수는 톱밥토양여과상을 거쳐 방류수의 수질이 BOD 257㎎/ℓ, 부유물질(SS) 128㎎/ℓ, 총질소(T-N) 85㎎/ℓ, 총인(T-P) 32㎎/ℓ정도의 뇨오수가 일일 2.5㎥씩 배출되는 양돈농가에서 다음과 같은 조건으로 실험하였다.

1) 오폐수 저장조의 크기

오폐수 저장조는 가로 1.5m, 세로 2m, 높이가 2m의 지하 콘크리트 구조물로 오폐수가 5㎥ 저장되었다. 펌프는 바닥에서 50㎝ 위에 설치되었다.

2) 다공성 블록조의 크기

가로 1.5m, 세로 2m, 높이가 2.5m으로 쌓아 올려 7.5㎥가 되게하여 처리량 대비 3배의 크기로 하였다.

3) 목편과 다공성 여재의 충전

국내 육송 소나무의 목편을 사용전 물로 세척하여 가용성물질과 나무 고유의 색도를 용출 후 사용하였다. 다공성 블록조의 바닥과 벽면의 구멍을 제외한 나머지 부분은 목편과 다공성 여재를 6:4의 비율로 충전하였다.

4) 송풍

다공성 블록조 중앙에 설치된 기둥에 공기공급관을 설치하고 분당 500리터의 공기를 1HP의 송풍기로 30분 작동하고 30분 정지하는 방식으로 강제 송풍하였다.

5) 살수량

분당 50리터를 토출할 수 있는 타이머와 수위조절용 센서가 부착된 펌프로 30분마다 1분 3초동안 작동시켜 오폐수 저장조의 오폐수를 살수관을 통하여 살수여상조의 살수장치로 투여되게 하였다.

6) 결과

살수여상조 통과후 처리수의 수질은 BOD 25.5㎎/ℓ, SS 12.4㎎/ℓ, TN 29㎎/ℓ, TP 17㎎/ℓ로 90.1%, 90.3%, 65.8%, 46.8%가 정화처리 되었다. 또한, 살수여상조에서는 목편이 다져지는 현상이 없었고 악취와 막힘 현상도 발견되지 않았다. 한편, 오폐수 저장조의 침전물의 청소는 6개월에 1번 청소로 충분하였다.

[실시예 2]

일일 10㎥씩 생활하수가 배출되는 여관의 오폐수를 다음과 같은 조건으로 처리하였다.

1) 오폐수 저장조의 크기

오폐수 저장조는 가로 1.5m, 세로 2m, 높이가 2m의 지하 콘크리트 구조물로 오폐수가 10㎥ 저장되었다. 펌프는 바닥위 60㎝ 높이에 설치하였다.

2) 다공성 블록조의 크기

가로 3m, 세로 3m, 높이가 2.3m으로 쌓아 올려 20㎥이 된 지상 조립식 구조물로 하였다.

3) 목편과 다공성 여재의 충전

제주도에서 성장한 일본 삼나무의 목편을 사용전 물로 세척하여 가용성물질과 나무 고유의 색도를 용출 후 사용하였다. 다공성 블록조의 바닥과 벽면의 구멍을 제외한 나머지 부분은 목편과 다공성 여재를 7:3의 비율로 충전하였다.

4) 송풍

다공성 블록조 중앙에 설치된 기둥에 공기공급관을 설치하고 분당 1,000리터의 공기를 2HP의 송풍기로 30분 작동하고 30분 정지하는 방식으로 강제 송풍하였다.

5) 살수량

분당 100리터를 토출할 수 있는 타이머와 수위조절용 센서가 부착된 펌프를 이용하여 30분마다 2분 5초 동안 작동시켜 오폐수를 살수여상조로 살수하였다.

6) 결과

처리된 오폐수는 BOD 197㎎/ℓ, SS 134㎎/ℓ, TN 78㎎/ℓ, TP 10.5㎎/ℓ였으며, 살수여상조 통과후 처리수의 수질은 BOD 7.5㎎/ℓ, SS 5.1㎎/ℓ, TN 18㎎/ℓ, TP 4.2㎎/ℓ로 각각 96.2%, 96.2%, 76.9%, 60%가 정화처리 되었다. 또한, 살수여상조에서는 목편이 다져지는 현상이 없었고 악취와 막힘 현상도 발견되지 않았다. 한편, 오폐수 저장조의 침전물의 청소는 6개월에 1번 청소로 충분하였다.

목편을 다공성 여재와 혼합 충전하여 목편이 눌려지는 것을 방지하였고, 살수여상조의 바닥, 벽 및 중앙에 설치된 기둥으로 강제 송풍함으로써 목편에 서식하는 호기성 미생물의 오폐수의 오염물질을 신속히 처리할 수 있는 충분한 산소를 공급할 수 있었다.

살수여상조에서는 악취와 처리조의 막힘없이 좁은 면적에서도 오폐수의 부하량에 따라 목편과 다공성 여재의 혼합비율 및 송풍량을 증감함으로써 안정적으로 축산폐수배출시설의 불완전한 방류수와 생활 오수를 고도 처리할 수 있었다.

따라서, 기존 시설물의 개보수 없이 최소의 비용으로 후처리시설의 설치가 가능하고 관리가 용이하였다.

Claims (9)

1. 오폐수 저장조(10)와, 목편(40)을 다공성 여재(41)와 혼합 충전한 살수여상조(30)와, 상기 오폐수 저장조(10)내의 오폐수를 살수여상조(30)로 이송시켜 살수여상조(30)내에 살수시키는 살수수단을 포함하여 구성되고, 상기 다공성 여재(41)는 표면에 다수의 구멍(41a)이 형성되고 압력에 찌그러지지 않고 내부가 비어 있도록 내부에 지지축(41b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다공성 여재(41)는 그 재질이 플라스틱, 목재, 금속류중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 목편(40)은 침엽수 또는 활엽수를 불규칙하게 분쇄한 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
4. 제1항에 있어서, 살수여상조(30)의 내부에 다공성 블록(35)으로 이루어진 다공성 블록조가 형성되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 다공성 블록조 내부에 다공성 블록(35)으로 형성된 공기공급용 기둥(37)이 형성되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 공기공급용 기둥(37) 하부에 송풍기(32)에 연결되는 공기공급관(33)을 설치하고 상기 송풍기(32)에 의해 공기를 간헐적으로 송풍하여 살수여상조(30) 내부에 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 살수여상조(30)의 외벽과 지붕이 단열처리재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 살수수단은 오폐수 저장조(10)에 설치된 펌프(11)와, 상기 펌프(11)에 의해 오폐수를 살수여상조(30)로 이송시키는 살수관(20)과, 살수여상조(30) 내부의 상부에 설치되며 다수의 살수구멍(21a)이 하측 반구에 형성되고 상기 살수관(20)에 착탈가능하게 결합되는 살수볼(21)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 목편(40)과 다공성 여재(41)를 5:5 내지 7:3의 비율로 혼합 충전하는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.

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