KR100246814B1

KR100246814B1 - 하수의 영양소 제거장치

Info

Publication number: KR100246814B1
Application number: KR1019980009396A
Authority: KR
Inventors: 박형인; 류재군
Original assignee: 최건호; 주식회사파이닉스알엔디
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990075290A

Abstract

본 발명은 하수의 정화처리 장치가 탈질실(10), 질산화실(20) 및 침전실(30)이 단일의 조내에 형성되어 시설설치비가 절감되고 부지면적이 축소되며 탈질실(10)과 질산화실(20)이 구획판(23)에 의해 독립적으로 구획되어 있어 각각의 실에서 기능을 수행하는 미생물을 고농도를 유지시키면서 전속화 시킬 수 있어 하수의 처리 효율이 향상되고, 하수를 순환시키기 위한 별도의 펌프가 필요없이 송풍기(51)로서 폭기, 하수의 이송 및 교반 기능이 달성되면서 하수의 순환도 원할하게 이루어져 하수의 처리 설비의 가동을 위한 동력비와 유지비가 저감되며, 소정의 공간에서 탈질실(10)과 질산화실(20)이 상하로 2분화되어 각실의 체적이 증대되고 탈질실(10)로 유입된 하수가 월류벽(12)을 넘쳐흘러 질산화실(20)로 이송되기 때문에 각실에서의 하수의 체류시간이 증대되어 하수에 함유된 질소와 인등의 영양소를 효율적으로 제거할 수 있는 하수의 영양소 제거장치에 관한 것이다.

Description

하수의 영양소 제거장치

본 발명은 하수의 영양소를 제거하는 장치에 관한 것으로서, 특히 미생물을 이용하여 오,폐수에 함유된 부영양화 원인 물질인 질소 및 인을 생물학적으로 제거하는 장치에 관한 것이다.

생물학적으로 하수에 함유된 질소를 제거하는 방법은 주로 암모니아성 질소형태로 하수중에 함유된 질소가 질산화 미생물인 니트로소모너스(Nitrosomonas)나 니트로벡터(Nitrobacter)에 의하여 용존산소(DO)가 있는 호기성 조건에서 산화태 질소인 아질산성 질소(NO₂- N) 또는 질산성 질소(NO₃- N)로 산화된 다음, 용존산소가 없는 무산소조건에서 상기의 산화태 질소가 탈질 미생물에 의해 환원되어 질소가스 형태로 대기중으로 방출됨으로써 하수에 함유된 질소가 제거된다.

즉 질산화 미생물은 무기탄소를 영양원으로 섭취하여 암모니아성 질소를 산화태 질소로 산화시키고, 탈질 미생물은 유기성 탄소를 영양원으로 섭취하면서 무산소조건에서 산화태 질소를 전자수용체로 이용하기 때문에 산화태 질소는 질소가스로 환원되어 질소가 제거된다.

한편, 에시내토벡터(Acinetobacter)로 대표되는 인제거 미생물은 혐기조건에서 초산등의 유기산을 체내에 흡수하면서 균체내의 인을 방출하고 호기조건에서는 혐기조건에서 흡수한 유기산 등을 영양원으로 하면서 균체내에 정상적으로 갖고 있는 균체 건조 중량의 1-2%에 해당하는 인보다 많은 4-7%에 해당하는 인을 섭취하기 때문에 인제거 미생물이 호기조건에서 인을 과잉 섭취했을 때 인제거 미생물이 함유된 슬러지를 외부로 배출함으로써 하수에 포함된 인이 제거된다.

상기의 생물학적으로 하수에 함유된 질소 및 인을 제거하는 종래기술에 의한 하수의 영양소 제거설비는 도3에 도시된 바와 같이, 침사조(1), 혐기조(2), 무산소조(3), 호기조(4), 침전조(5)로 구성되어, 침사조(1)에서 토사류가 침강되어 분리된 유입하수가 혐기조(2), 무산소조(3), 호기조(4) 및 침전조(5)를 순차적으로 통과하면서 하수에 함유된 질소, 인 및 슬러지가 제거되어 침전조(5)로부터 방류되고, 호기조(4)를 통과한 하수의 일부는 펌프(P₁)에 의하여 관로(6)을 통해 무산소조(3)로 순환되고, 침전조(5)에서 침전된 슬러지는 펌프(P₂)에 의하여 관로(7)를 통해 혐기조(2)로 반송되며, 슬러지의 일부는 관로(8)을 통해 외부로 배출된다.

즉, 침사조(1)로부터 공급된 토사류등이 제거된 하수는 DO, NO₂, SO₂등의 전자수용체가 존재하지 않는 혐기조(2)에서 교반설비에 의하여 침전조(5)로부터 관로(7)을 통해 반송된 슬러지와 교반되면서 인제거 미생물의 균체내에 포함된 인이 체외로 배출되고, 무산소조(3)를 통과한 하수는 호기조(4)에서 하수에 함유된 암모니아성 질소가 질산화 미생물에 의해 산화태 질소인 아질산성 질소 또는 질산성 질소로 산화되어 그 일부가 관로(6)를 통해 무산소조(3)로 순환되는 데 무산소조(3)에서는 혐기조(2)로부터 공급된 하수와 상기 호기조(4)로부터 순환된 하수가 교반되면서 하수에 포함된 산화태 질소가 탈질 미생물에 의해 환원되어 질소가스 형태로 대기중으로 방출된다.

한편, 호기조(4)에서는 상기한 바와 같이 무산소조로부터 유입된 하수가 폭기 되면서 암모니아성 질소가 산화태 질소로 산화됨과 아울러 인제거 미생물은 인을 과잉 섭취하여 무산소조로 순환되거나 침전조로 유입되고, 침전조(5)에서는 슬러지가 침전되어 상등수는 방류되고 슬러지는 펌프(P₂)에 의하여 관로(7)을 통해 혐기조(2)로 반송되며 잉여슬러지는 간헐적으로 관로(8)을 통하여 외부로 배출된다.

그러나, 상기한 하수의 영양소 제거설비는 혐기조(2), 무산소조(3), 호기조(4) 및 침전조(8)가 각각 별개로 제조되어 서로 분리된 상태로 설치되기 때문에 많은 설치 면적이 소요될 뿐만 아니라 하수를 순환시키거나 슬러지를 반송시키기 위하여 펌프(P₁)(P₂)를 필요로 함과 아울러 혐기조(2), 무산소조(3)내에 설치된 교반설비의 작동시 동력이 소요되므로 설치비용 및 운전비용과 유지관리비가 증대되는 문제점이 있었다.

본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 1995. 6. 5 특허출원번호 제95-14820호로 출원된 "유기성 오·폐수 정화장치"를 발명한 바 있다.

상기 선출원 발명은 종래의 혐기조, 무산소조, 호기조 및 침전조의 기능을 단일의 정화조에 의하여 달성할 수 있는 발명을 개시하고 있다. 그러나 상기 선출원 발명은 무산소조의 기능을 달성하는 탈질부(DN)와 호기조의 기능을 달성하는 질산화부(OX)가 상,하로 설치되어 서로 연통되어 있어 질산화부로 공급된 공기의 일부가 탈질부로 유입되므로 탈질부에서의 탈질효과가 저감되고, 질산화부로 유입된 하수는 블로워에 의하여 송출된 공기와 섞이면서 드래프트관을 통해 상승되어 순환되는 데, 상기 드래프트관 내에는 상기 탈질부(DN)로 유입되는 하수 교반용 임펠라을 회전시키기 위한 회전차가 설치되어 상기 드래프트관을 통해 상승하는 하수의 순환이 방해를 받게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 선출원 발명은 외부에서 유입된 하수와 질산화부로부터 순환된 하수가 혼합되는 혼합실과, 상기 혼합하수를 탈질시키는 탈질부가 상 하 위치에 별도로 구획되어 있어 그 구조가 복잡 할 뿐만 아니라 탈질부의 체적이 적고 탈질부로 유입된 하수는 하측에 연통된 질산화부로 배출되므로 탈질부에서의 하수의 체류시간이 짧게되어 영양소 제거 효율이 저감되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 선출원 발명의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하수를 통과 시키면서 하수에 함유된 질소와 인을 제거하는 하수처리장치의 구조가 간단하면서도 탈질효과가 상승되고 하수의 순환이 원할하게 이루어지도록 하여 하수처리장치의 설치비용 및 설치면적과 유지관리비를 더욱 절감시킬 수 있는 하수의 영양소 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 하수의 순환에 지장을 받지 않고 순환되는 하수를 이용하여 하수 혼합용 교반수단을 회전시키는 하수의 영양소 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 의한 하수의 영양소 제거장치가 표현된 단면도

도2는 도1의 A-A선 단면도

도3은 종래기술에 의한 하수의 영양소 제거설비가 개략적으로 표현된 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 탈질실 11 : 내통

12,32 : 월류벽 13 : 물받이통

14 : 유입관 15 : 순환관

20 : 질산화실 21 : 상승관

23 : 구획판 30 : 침전실

31 : 외통 34 : 배출관

40 : 교반수단 41 : 관체부

42 : 회전익부 43 : 교반익부

50 : 산기관 51 : 송풍기

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 외통과, 외통의 상측 내부에 위치한 내통으로 구성되어, 내통내부에 탈질실이 형성되고 내,외통의 바닥면 사이에 질산화실이 형성되며 내,외통의 측벽 사이에 침전실이 형성된 하수처리조에 있어서, 상기 내통은 바닥면이 상협하광의 나팔형 구획판으로 형성되어 상기 탈질실과 질산화실이 독립되게 구획되고, 내통의 상측 측면에 상기 탈질실로 유입된 하수가 넘쳐흐르는 월류벽이 형성되며, 월류벽을 통과한 하수가 질산화실로 이동되도록 내통과 외통 사이에 하수순환관이 연결되고, 상기 구획판의 중앙에 상기 질산화실을 통과한 하수의 일부가 상기 탈질실로 순환되도록 수직방향의 상승관이 연결된 하수의 영양소 제거장치를 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 탈질실내에 상기 상승관을 중심으로 회전하는 교반수단이 설치되어 상기 상승관의 출구측을 통과한 하수에 의하여 상기 교반수단이 회전되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 외통(31)과, 외통(31)의 상측 내부에 설치된 내통(11)으로 구성되고, 상기 내,외통(11)(31)은 단면이 구형이나 각형의 형상을 갖도록 제조된다.

상기 내통(11)의 저면부에 상협하광의 나팔형 구획판(23)이 부착되어 내,외통(11,31)이 독립되게 구획됨으로써 내통(11)내에 탈질실(10)이 형성되고 내통의 구획판(23)과 외통(31)의 저면부 사이에 질산화실(20)이 형성된다.

상기 내통(11)은 탈질실(10)내로 하수가 유입되는 유입관(14)이 연결되고, 내통의 측벽 상측부에 월류벽(12)이 형성되며 월류벽(12)이 형성된 내통의 측면부와 외통(31)의 하측이 순환관(15)으로 연결되어, 탈질실(10)로 유입된 하수는 월류벽(12)을 지나 순환관(15)을 통과하여 질산화실(20)로 이송된다. 상기 질산화실(20)의 하측에 송풍기(51)와 연결된 산기관(50)이 설치되고, 상기 구획판(23)의 상측 중앙에 수직방향으로 상승관(21)이 연결되며 그 상승관(21)의 상단은 수평방향으로 배치된 방사상의 다수의 배출구(22)가 형성되어 질산화실(20)로 유입된 하수는 산기관(50)로부터 공급된 공기와 혼합되면서 기포의 부력에 의해 상승하여 상승관(21)을 통해 탈질실(10)로 순환된다.

한편, 내통(11)과 외통(31)의 측벽 사이의 공간에 침전실(30)이 형성되고 외통(31)의 측벽 상측으로 월류벽(32)이 돌출되며, 상기 월류벽(32)이 형성된 부위에는 배출관(34)이 연결되어 질산화실(20)로 이송된 하수의 일부는 침전실(30)을 상승하면서 슬러지는 침강, 분리되고 상등수는 월류벽(32)을 지나 배출관(34)을 통해 외부로 방류된다.

상기 탈질실(10)에 교반수단(40)이 설치된다. 상기 교반수단(40)은 상기 상승관(21)에 회전가능토록 삽입된 관체부(41)와, 상기 관체부(41) 상측에 연결된 회전익부(42)와, 상기 관체부(4)에 연결된 교반익부(43)로 구성되어, 배출구(22)로부터 배출된 하수가 교반익부(43)에 충돌하면서 교반수단(40)을 회전시킨다.

또한, 내통(11)의 상측에는 상기 회전익부(42)의 하측에 물받이통(13)이 설치되어 회전익부(42)를 통과한 하수는 물받이통(13)을 거쳐 순환관(15)과 연결된 관로(45)를 통하여 질산화실(20)로 복귀되고 물받이통(13)으로 유입된 하수의 일부는 관로(13a)를 통하여 탈질실(10)로 순환되며, 관로(46)를 통하여 잉여슬러지가 제거된 다음 탈질실(10)로 순환된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

침사조에서 토사류등이 제거된 하수가 유입관(14)을 통하여 탈질실(10)로 공급되면 질산화실(20)에서 하수에 함유된 질소가 산화태질소로 산화되어 순환된 하수와 함께 교박익부(43)에 의하여 교반, 혼합되면서 상기 산화태질소는 탈질 미생물에 의해 환원되어 유출관(19)을 통해 질소가스 형태로 방출되므로, 질소가 제거되고, 상기의 혼합하수는 월류벽(12)을 넘쳐흘러 순환관(15)을 통해 질산화실(20)로 이송된다. 질산화실(20)로 이송된 하수는 산기관(50)으로부터 배출된 공기와 접촉, 혼합되면서 질산화 미생물에 의해 하수에 함유된 질소가 산화태질소로 산화되면서 기포의 부력에 의해 상승하여 상승관(21) 및 배출구(22)를 통하여 내통(11)내로 배출된다.

한편, 질산화실(20)로 이송된 하수의 일부는 침전실(30)을 따라 상승하면서 슬러지는 침강, 분리되고 상등수는 월류벽(32)를 넘쳐흘러 배출관(34)을 통해 외부로 방류된다. 상기에서 침전실 하방에 차단벽(24)이 돌출되고 그 상측에 구획판(23)의 하단부(23a)가 상기 차단벽(24)을 향하여 돌출되어 기포가 상기 침전실로 상승하는 것을 막아준다.

상기의 배출구(22)로 배출된 하수는 회전익부(42)를 통과하면서 축봉(41)을 중심으로 교반수단(40)을 회전시키고 물받이통(13)을 거쳐 관로(45)을 통해 질산화실(20)로 복귀하며 그 일부는 관로(13a)를 통해 탈질실(10)로 순환된다.

상기 관로(45)에는 다른 관로(46)가 연결되어 밸브를 조작하여 간헐적으로 하수를 방출하여 잉여슬러지를 제거하는 데, 질산화실(20)의 호기조건에서 인 제거 미생물이 과잉의 인을 섭취한 상태에서 잉여슬러지가 제거되므로 하수에 함유된 인도 제거된다.

미설명 부호 61, 62는 브라켓트로서 내,외통 및 물받이통을 서로 연결하여 고정시킨다.

이와같이, 본 발명은 탈질실(10), 질산화실(20) 및 침전실(30)이 단일의 조내에 형성되어 시설설치비가 절감되고 부지면적이 축소되며 탈질실(10)과 질산화실(20)이 구획판(23)에 의해 독립적으로 구획되어 있어 각각의 실에서 기능을 수행하는 미생물을 고농도를 유지시키면서 전속화 시킬 수 있어 하수의 처리 효율이 향상되고, 하수를 순환시키기 위한 별도의 펌프가 필요없이 송풍기(51)로서 폭기, 하수의 이송 및 교반 기능이 달성되면서 하수의 순환도 원할하게 이루어져 하수의 처리 설비의 가동을 위한 동력비와 유지비가 저감되며, 소정의 공간에서 탈질실(10)과 질산화실(20)이 상하로 2분화되어 각실의 체적이 증대되고 탈질실(10)로 유입된 하수가 월류벽(12)을 넘쳐흘러 질산화실(20)로 이송되기 때문에 각실에서의 하수의 체류시간이 증대되어 하수에 함유된 질소와 인등의 영양소를 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims

외통과, 외통의 상측 내부에 위치한 내통으로 구성되어, 내통내부에 탈질실이 형성되고 내,외통의 바닥면 사이에 질산화실이 형성되며 내,외통의 측벽 사이에 침전실이 형성된 하수처리조에 있어서, 상기 내통은 바닥면이 상협하광의 나팔형 구획판으로 형성되어 상기 탈질실과 질산화실이 독립되게 구획되고, 내통의 상측 측면에 상기 탈질실로 유입된 하수가 넘쳐흐르는 월류벽이 형성되며, 월류벽을 통과한 하수가 질산화실로 이동되도록 내통과 외통 사이에 순환관이 연결되고, 상기 구획판의 중앙에 상기 질산화실을 통과한 하수의 일부가 상기 탈질실로 순환되도록 수직방향의 상승관이 연결된 것을 특징으로 하는 하수의 영양소 제거장치.
제1항에 있어서,

상기의 탈질실 내부에 상기 상승관으로부터 배출되는 하수에 의하여 회전되는 교반수단이 설치된 것을 특징으로 하는 하수의 영양소 제거장치.
제2항에 있어서,

상기의 교반수단은 상기의 상승관에 회전가능토록 삽입된 관체부와, 상기 관체부에 부착된 교반익부와, 상기 관체부 상측에 상기 상승관으로부터 배출되는 하수가 충돌하여 회전되는 회전익부가 형성된 것을 특징으로 하는 하수의 영양소 제거장치.
탈질실이 형성되고 상기 탈질실의 하측에 질산화실이 형성되며 상기 질산화실과 연통된 상승관이 탈질실의 중앙부에 설치된 하수처리 장치에 있어서, 상기 상승관의 선단에 형성되고 수평면상에서 방사상으로 배치된 다수의 배출구와, 상기 배출구의 외측둘레에 배치되어 상기 배출구로부터 배출되는 하수에 의하여 회전되는 회전익부와, 상기 회전익부와 연결되고 탈질실내에 설치되어 회전익부의 회전에 따라 회전되어 탈질실내의 하수를 교반, 홉합시키는 교반익부로 구성된 것을 특징으로 하는 하수의 영양소 제거장치.