KR100239805B1 - 부상식 여과재를 이용한 연속운전 폐하수 생물여과 처리장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

부상식 여과재를 이용한 연속운전 폐하수 생물여과 처리장치

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

생물여과처리장치의 운전중 상부의 여과재를 기계적인 세정 및 이송장치에 이송하는 것에 의해 부유물질을 제거하고 이를 하부로 재순환시켜 별도의 역세척 공정없이 연속운전이 가능하도록 하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

장치의 상단으로부터 처리조 내부의 여과재층 상부까지 관통되게 설치되어 상기 여과재층 상단부의 여과재를 압송하기 위한 회전 추진력을 발생하는 추진수단, 상기 추진수단의 단부가 내재되도록 유입구가 형성되고 배출구는 처리조 하부에 형성되어 추진수단의 회전추진력에 의해 압송되는 여과재층 상단부의 여과재(3)를 처리조의 하부로 이송하는 여과재 이송수단, 상기 여과재층의 상단부를 한정하도록 설치되어, 상기 여과재층 상단부의 여과재를 상기 추진수단측으로 안내하는 여과재 안내수단을 포함한다.

4. 발명의 중요한 용도

폐하수 처리장치에 이용됨.

Description

부상식 여과재를 이용한 연속운전 폐하수 생물여과 처리장치

본 발명은 비중이 물보다 낮은 부상식 여과재(floating media)를 이용한 폐하수 생물여과 처리장치에 관한 것으로, 특히 별도의 역세척공정없이 여과조내의 여과재를 상부에서 하부로 기계적으로 이송하는 것에 의해 여과재에 부착된 슬러지 및 과잉성장한 미생물을 탈리시켜 배출하도록 함으로써 연속운전이 가능한 생물여과처리장치에 관한 것이다.

생물여과법을 이용하는 생물여과처리장치(Biological aerated filter)는 여과재가 충진된 처리장치내에 폐하수를 통과시켜 일부 부유물질은 여과층사이에 억류되어 제거되도록 하고, 잔여 부유물질과 용존유기물은 여과재 표면에 형성된 미생물막(biofilm)속의 호기성 미생물이나 혐기성 미생물의 대사작용에 의하여 분해되어 제거되게 하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 일반적인 생물 여과처리장치는, 여과층에 의해서 포획된 부유물질과 유기물분해에 의해 과잉성장된 미생물 슬러지가, 여과층을 막아 폐하수의 흐름을 방해하게 되므로, 이를 정기적 또는 비정기적으로 실시하는 역세척(backwashing)에 의하여 제거하고 다시 운전하게 된다.

이때, 처리수나 공기로 여과층을 역세척하게 되며, 역세척후에 고농도 부유물질이 섞인 역세척 배출수를 1차 침전지로 이송시켜 슬러지를 침강 제거하게 된다. 이와 같이, 합성고분자 등의 비중이 물보다 낮은 부유성 여과재를 사용하는 종래의 생물여과장치의 역세척은 처리장치 상부에 저류된 처리수의 위치에너지를 이용하여 하향류의 빠른 흐름에 의해 여과층에 부착된 슬러지를 세척하는 방법(미합중국 특허 5,019,268, 유럽 특허 O 504 065 A1)과 처리장치 하단에 기계적 교반 장치를 사용하여 세척하는 방법(본 출원이 1995년 기출원한 한국 특허출원 제4904호)이 있다.

그러나, 이러한 주기적 혹은 비주기적 역세척을 수행하기 위하여는 처리장치의 운전을 일시 중지하여야 하며, 역세척을 위한 처리수량이 전체 처리량의 약 10∼30%정도를 필요로 하므로 처리장치의 전체 처리용량을 설계용량보다 크게 설계하여야 한다. 또한, 전체 처리시설의 연속운전을 위해서는 1지의 역세척시 나머지 처리장치에서 부하를 감당할 수 있도록 여유있게 설계되어 전체적으로 실제 설계용량보다 50∼70% 크게 설치되는 단점을 갖고 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 생물여과처리장치의 운전중 상부의 여과재를 기계적인 세정 및 이송장치에 이송하는 것에 의해 부유물질을 제거하고 이를 하부로 재순환시켜 별도의 역세척 공정없이 연속운전이 가능하도록 한 생물여과처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 의한 연속운전 폐하수 생물여과 처리 장치의 구성도.

도2는 판형 스트레이너의 사시도.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 연속운전 폐하수 생물여과 처리장치의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스크류 2 : 여과재순환관

3 : 여과재 4 : 여과재 분배판

5 : 역부채꼴 원통판 6 : 유입수

7 : 처리수 8 : 공기주입장치

9 : 모타 10 : 축

11 : 에어포켓 12 : 침전지역

13 : 슬러지수집 호퍼 14 : 슬러지 배출관

15 : 처리수 순환펌프 16 : 처리수 순환관

17 : 노즐 18 : 스트레이너 슬롯(Slot)

19 : 판형 스트레이너

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다수의 부상식 여과재를 처리조내에 포함하여, 처리조로 유입되는 폐하수 유입수를 상기 여과재들이 형성하는 여과재층을 통과시킴으로 생물학적 처리를 수행하는 생물여과처리장치에 있어서, 장치의 상단으로부터 처리조 내부의 여과재층 상부까지 관통되게 설치되어 상기 여과재층 상단부의 여과재를 압송하기 위한 회전 추진력을 발생하는 추진수단, 상기 추진수단의 단부가 내재되도록 유입구가 형성되고 배출구는 처리조 하부에 형성되어 추진수단의 회전추진력에 의해 압송되는 여과재층 상단부의 여과재를 처리조의 하부로 이송하는 여과재 이송수단, 상기 여과재층의 상단부를 한정하도록 설치되어, 상기 여과재층 상단부의 여과재를 상기 추진수단측으로 안내하는 여과재 안내수단을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 생물여과처리장치의 전체 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 처리장치는, 종래의처리장치 상단에 설치되되 그 축(10)이 처리조 내부로 관통 삽입된 모타(9)와, 상부가 원통의 에어 포켓(11)으로 이루어지고, 하부가 역부채꼴 형상으로 처리조 벽체까지 전개된 원통판(5)으로이루어지며, 원통의 에어 포켓(11) 상단면으로 상기 모터(9)의 축(10)이 관통하며, 원통판(5)의 면에 다수의 스트레이너 슬롯(slot;18)이 형성되어 있고 처리조 내의 여과재(3) 층의 상단면을 한정하는 판형 스트레이너(5)가 설치된다. 이러한 판형 스트레이너(5)의 형상은 도2에 도시된 바와 같다.

그리고, 처리조 내로 삽입된 상기 모터(9)의 축(10)에는 여과재를 순환시키기 위한 스크류(1)가 결합되도록 하였다. 또한 상단 입구부가 상기 스크류(10)의 선단일부를 내재하도록 형성되고, 하단 배출구는 스크류(10)의 회전으로 이송되어 온 여과재(3)를 처리조의 하부 벽체로 가이드하기 위해 부채꼴 형상의 원통판으로 된 여과재 분배판(4)이 형성된 여과재 순환관(2)을 구비하도록 하였다.

이와 같은 특징적 구성을 가지는 본 발명에 따른 생물여과장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

침전슬러지의 교란이 없도록 여과재 분배판(4) 위쪽으로 유입수(6)가 유입되면, 이는 처리조 내에 충진된 여과재(3) 층을 거쳐 생물학적으로 여과되어 판형 스트레이너(5)의 판재에 형성된 슬롯(18)을 거쳐 처리수(7)로서 배출된다. 유입수(6)중의 유기물을 산화시키기 위한 공기는 여과재(3) 층의 중간에 설치된 공기주입장치(8)에 의해 공급된다.

여과재 층의 상단이 판형 스트레이너(19)에 의해 한정되는 여과재(3)들은, 판형 스트레이너(5)의 원통판(5)의 역부채꼴 형상에 의해 에어 포켓(11)내로 모여들게 되고, 모여진 여과재(3)들은 모타(9)와 축(10)에 의해 구동되어지는 스크류(1)의 물리적 회전에 의하여 여과재순환관(2)의 입구부로 인입되어 배출구 측으로 압송되어진다. 이 과정에서 여과재(3)에 부착된 미생물 및 억류된 부유물질은 여과재(3)간의 마찰에 의해 여과재(3)로부터 분리된다. 이때, 에어 포켓(11)내의 공간은 공기주입장치(8)에 의해 주입된 공기에 의해 채워져 물이 없는 상태이므로, 스크류(1)의 물리적인 회전에 의해 분리된 부유물질은 처리수 측으로 유출되지 않는다.

여과재순환관(2)을 통해 처리조의 하부인 여과재순환관(2) 배출구로 압송된 여과재(3) 및 부유물질은 처리조의 침전지역(12)에서 분리되어, 세척된 여과재(3)는 부채꼴 형상의 원통판인 여과재분배판(4)에 의해 처리조의 벽측으로 부상하여 여과재층의 하단부로 분배되고, 부유물질은 침전하여 슬러지수집호퍼(13)에 모아진다. 침전된 슬러지는 연속적 혹은 간헐적으로 슬러지배출관(14)을 통해 배출되어진다.

위와 같은 동작에 의해 본 발명은 종래의 생물여과장치와 같이 여과재 세척을 위해 처리장치의 운용을 중단하는 일없이, 연속 여과과정 중에 여과재를 세척하므로 장치의 연속운전이 가능하게 되는 것이다.

도3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로, 유입부하가 많고 고형물 발생량이 많은 경우에 적합한 구성을 도시한 것이다.

도면에 도시한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예의 구성은, 도1의 구성과 대부분 동일하고, 여과재순환관(2)의 배출구로 배출되는 여과재(3)를 제세척하기 위해 처리수(7)의 일부를 펌핑하는 순환펌프(15)와, 순환펌프(15)에서 유출되는 처리수를 여과재순환관(2)의 배출구 측으로 이송하는 처리수 순환관(16)과, 처리수 순환관 단부에 설치된 노즐(17)을 더 구비하도록 한 것이다.

이와 같은 구성은 유입부하가 높고 고형물발생량이 많으면 스크류(1)의 물리적 회전에 의하여 분리된 고형물이 여과재순환관(2)을 통해 압송되는 과정에서 여재에 재부착되는 경우에 여과재순환관(2)을 통해 압송되어온 여과재를 재세척하기 위한 구성으로서, 도면에서와 같이 처리수를 순환펌프(15)와 처리수 순환관(16)을 통하여 여과재순환관(2)의 배출구로 일정량을 주입시켜 처리수순환관(16) 종단의 노즐(17)에 의해 여재에 부착된 고형물을 재탈리시키도록 한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 여과재의 주기적 또는 비주기적인 역세척을 과정을 수행하지 않고, 생물여과처리장치의 운전중에 연속적인 여과재 세척이 이루어지도록 함으로써 다음과 같은 기술적 효과를 가진다.

먼저, 종래의 생물여과장치는 역세척시 여과조의 과잉성장한 생물막 및 유입부유물질을 분리, 배출하기 위하여 처리수량의 10∼30%의 많은 물이 소요되므로 처리장치 상부에 처리수 저류조를 설치하여야 하지만, 본 발명에서와 같이 부유물질 분리가 처리장치 내부의 기계적 세정에 의하여 이루어지므로 별도의 처리수저류조를 설치하지 않아도 되므로 처리장치의 크기를 줄일수 있어 경제적이다.

또한, 고농도의 부유물질을 함유한 역세척배출수의 처리를 위하여 전단의 1차 침전지로 순화되고, 1지 역세척시 다른 처리장치가 유입부하를 감당하여야 하므로 처리장치의 크기는 실제 용량보다 50∼70% 크게 설치하였었다. 그러나, 본 발명에서와 같이 별도의 역세척공정없이 연속적으로 운전이 이루어지므로 실제 용량으로 처리장치를 설치하면 되므로 부지면적 및 건설비의 절감을 가져오게 된다.

운전의 안전성 측면에서 종래의 처리장치는 역세척전후의 수질변화가 매우 심하게 되므로 적절한 역세척주기, 역세척강도 등이 처리장치의 성능에 큰 영향을 미치나, 본 발명에서는 연속적인 운전이 가능하여 처리수질의 안정성을 도모할 수 있다.

Claims (5)

1. 다수의 부상식 여과재(3)를 처리조내에 포함하여, 처리조로 유입되는 폐하수 유입수를 상기 여과재(3)들이 형성하는 여과재층을 통과시킴으로 생물학적 처리를 수행하는 생물여과처리장치에 있어서, 장치의 상단으로부터 처리조 내부의 여과재층 상부까지 관통되게 설치되어 상기 여과재층 상단부의 여과재를 압송하기 위한 회전 추진력을 발생하는 추진수단, 상기 추진수단의 단부가 내재되도록 유입구가 형성되고 배출구는 처리조 하부에 형성되어 추진수단의 회전추진력에 의해 압송되는 여과재층 상단부의 여과재(3)를 처리조의 하부로 이송하는 여과재 이송수단, 상기 여과재층의 상단부를 한정하도록 설치되어, 상기 여과재층 상단부의 여과재를 상기 추진수단측으로 안내하는 여과재 안내수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속운전이 가능한 생물여과처리장치.
2. 제1항에 있어서, 생물학적 처리가 완료되어 배출되는 처리수의 일부를 유입하여 상기 여과재 이송수단의 배출구에 분사하는 처리수 순환 펌핑수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속운전이 가능한 생물여과처리장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추진수단은, 처리장치의 외부 상단에 설치되도 그 축(10)이 처리조 내부로 관통삽입된 모타(9)와, 상기 축(10)에 결합된 스크류(11)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속운전이 가능한 생물여과처리장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 여과재 이송수단은, 유입구가 상기 스크류(10)의 선단일부를 내재하도록 형성되고, 배출구는 스크류(10)의 회전으로 이송되어 온 여과재(3)를 처리조의 하부 벽체로 안내하기 위해 부채꼴 형상의 원통판으로 된 여과재 분배판(4)이 형성된 여과재 순환관(2)인 것을 특징으로 하는 연속운전이 가능한 생물학적처리장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 여과재 안내수단은, 상부가 원통의 에어 포켓(11)으로 이루어지고, 하부가 역부채꼴 형상으로 처리조 벽체까지 전개된 원통판(5)으로 이루어지며, 원통의 에어 포켓(11) 상단면으로 상기 모터(9)의 축(10)이 관통하며, 원통판(5)의 면에 다수의 슬롯(slot;18)이 형성된 판형 스트레이너(5)임을 특징으로 하는 연속운전이 가능한 생물여과처리장치.

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