KR100282213B1

KR100282213B1 - 합병 정화조

Info

Publication number: KR100282213B1
Application number: KR1019990015855A
Authority: KR
Inventors: 정종식; 김혁; 김두성; 정명화
Original assignee: 양금모; 주식회사엔비켐
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2001-02-15
Also published as: JP2000317478A; JP3116323B2; KR19990073094A

Abstract

본 발명은 분뇨와 생활 잡배수를 동시에 처리하는 고효율 오수 정화조인 합병 정화조에 관한 것으로,

유량조정부(ⅠA)와, 혐기부(ⅠB)로 이루어진 제1 반응조(Ⅰ); 상기 혐기부(ⅠB)의 하층액을 공급받는 무산소부(ⅡA)와, 상부와 하부에 각각 통로를 형성한 격벽(5)에 의해 상기 무산소부(ⅡA)와 인접하는 폭기부(ⅡB)로 이루어져, 오수의 내부 순환 경로를 형성하는 제2 반응조(Ⅱ); 및, 상기 폭기부(ⅡB)의 하층액을 공급받고, 상기 폭기부(ⅡB)와 연결된 상부 통로(T2)를 통해 폭기부(ⅡB)와 동일 수위를 유지하며, 하단 슬러지 농축부의 배출구가 상기 유량조정부(ⅠA)의 상부로 연결되고, 처리수 배출구(1b)를 형성한 제3 반응조(Ⅲ);를 포함하도록 구성됨으로써,

각 반응조들이 3차원적으로 배치되고, 특히 제2 반응조인 무산소부와 폭기부의 오수가 내부 순환될 수 있도록 하여 보다 소형화할 수 있으며 처리효율 또한 향상시킬 수 있다.

Description

합병 정화조{INCORPORATED SEPTIC TANK}

본 발명은 분뇨와 생활 잡배수를 동시에 처리하는 고효율 오수 정화조인 합병 정화조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 반응조들을 3차원적으로 배치하고, 특히 제2 반응조인 무산소부와 폭기부의 오수가 내부 순환될 수 있도록 하여 보다 소형화할 수 있으며 처리효율 또한 향상시킬 수 있도록 된 합병 정화조에 관한 것이다.

일반적으로 정화조는 단독 정화조와 합병 정화조로 대별되며, 단독 정화조(일명, 분뇨 정화조)는 혐기(부패식)나 폭기(호기식)의 단독 방식에 의해 분뇨를 처리하는 반면, 합병 정화조(일명, 고효율 오수 정화조)는 분뇨 및 생활 잡배수(부엌, 세탁, 세면, 목욕하수 등)를 동시에 처리한다. 통상 단독 정화조는 분뇨만을 처리함에도 불구하고 처리후 방류수질의 BOD 농도가 150 내지 200ppm 정도로 처리효율이 낮은 것은 물론, 질소 및 인의 처리는 거의 이루어지지 않고 있는 실정이며, 이는 하천이나 호수의 부영양화를 가속시키고 연근해의 오염문제도 심각하게 제기되고 있다. 따라서, 최근에는 질소와 인 제거공정이 포함되어 있는 생물학적인 고효율 합병 정화조의 개발과 보급이 확대되고 있다.

통상적으로, 생물학적 오/폐수 처리공정으로는 활성 슬러지 공법이 많이 사용되어졌으며, 근래 들어서는 고정 생물막 공법이 대두되고 있다. 활성 슬러지법에 의한 질소/인 동시 제거공정으로 A/O, A₂/O, Bardenpho, UCT, VIP 등의 공정이 개시되어 있다. 이들은 혐기조와 폭기조 외에 무산소조를 갖춘 것을 특징으로 하며, 혐기조와 무산소조, 폭기조의 위치와 내부 반송의 위치에 따라 세분화되어진다. 이와같은 혐기조, 무산소조 그리고 폭기조의 적절한 배치 및 환합액의 내부 반송으로 유기물뿐만 아니라 수계 부영양화의 주범인 질소/인의 처리가 가능하게 되었다. 여기에서는, 질소/인의 처리방법에 대한 상세한 설명은 생략하고자 한다.

현재까지 정화조와 관련된 많은 기술들이 개시되어 있으나, 이들 대다수는 정화조 내부에 유량조정/혐기조, 무산소조, 폭기조, 침전/분리조, 여과조등을 격벽으로 분리한 후 길이방향으로 1차원 직렬 배치하고, 혐기조 오수를 폭기조로 고수위까지 양수한 후 그 다음 반응조들로 수위차에 의해 흘러가게 하면서 반응이 일어날 수 있게 한다. 이때, 침전조 상부액 일부는 펌프에 의해 무산소조로 반송되고 하부 슬러지는 혐기조로 반송되는 것으로, 이에 의해 정화조는 통상 외통, 5-6개의 분리 격벽, 1대의 폭기용 펌프 및 3대의 공기부양용 펌프, 2개의 내부 반송용 배관을 필요로 하며, 무산소조와 폭기조에는 미생물 고정화용 판상 또는 적층 충진물을 채운 복잡한 구조를 가지게 된다.

그러나, 이러한 직렬식 배치구조는 정화조 제작 경비, 크기, 기계적인 강도, 설치소요면적 등의 구조적인 면은 물론, 운전의 편의성, 배관막힘, 전기소모량, 처리효율 등의 기술적인 측면에서 상당한 문제점을 가지게 된다. 첫째, 길이방향으로 격벽들이 직렬로 배치됨으로써 구조적으로 강도가 취약하며 전체가 수평와립식으로 구성됨으로써 설치면적이 많이 요구된다. 둘째, 침전조 상층액과 하층 슬러지 용액을 전단으로 반송하기 위해서는 서로 떨어진 반응기 사이를 연결할 내부 반송용 배관들이 필요하며 이는 장시간의 운전시 배관 막힘 현상 등을 초래하게 하는 원인이 된다. 셋째, 침전조 하부의 슬러지를 전단의 혐기조로 공기부양펌프를 사용하여 반송하는 경우, 합병정화조에서 하루에 생성되는 슬러지 량이 적기 때문에 정상상태인 경우 반송되는 액체중 슬러지 농도가 낮을 수 밖에 없고(통상, 0.5% 이하), 대량의 용액(통상, 원 오수량의 50-100%)이 유량조정/혐기조로 반송되기 때문에 유량조정/혐기조 내에서의 원 유입 오수의 체류시간이 그에 부합하여 단축됨으로써 혐기조 용량이 불필요할 정도로 크게 설정되어야만 한다. 상기 혐기조의 크기는 통상 전체 정화조의 30-50% 정도를 차지하기 때문에, 슬러지 반송수에 의한 유입수 증가는 처리효율에 지대한 영향을 준다. 이를 해결하기 위해서는 양수된 슬러지액을 농축한 후 혐기조로 반송하는 방법이 있겠으나, 대한민국 실용신안 공개번호 제96-34557호, 특허공개번호 제95-23604호, 일본국 특허공개번호 제09-057284호, 제08-290186호, 제05-050081호, 미국 특허공개번호 제5,738,781호, 제5,609,754호등 종래에 개시된 거의 모든 합병정화조에는 상기한 기능을 가지는 슬러지 농축부가 전혀 제시되어 있지 않다. 다만, 대한민국 특허공개번호 제94-23804호에 농축조 기능을 개시하고 있으나, 이는 단지 슬러지를 농축한다는 개념 이외에 농축된 슬러지를 유량조정/혐기조로 이송하는 기능을 수행하도록 하고 있지는 않다. 이미 본 발명자등이 출원한 고효율 합병정화조 관련 특허인 제98-50164호의 경우도 농축 개념이 개시되어 있지만, 이것도 단지 슬러지 농축기능만을 수행할 뿐이다.

본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점들을 해결하면서 제작이 간단하고 설치면적도 적게 요구되며 크기, 기계적인 강도, 전력소모, 운전편리성 등을 도모하여 종래보다 개선된 합병정화조를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 합병 정화조를 개략적으로 도시한 평면 구성도로서,

도1a는 몸체가 원통 형태인 경우이고,

도1b는 몸체가 사각 형태인 경우를 나타낸다.

도2는 합병 정화조를 개략적으로 도시한 정단면 구성도로서,

도2a는 종래의 합병 정화조를 나타내고,

도2b는 도1a에 도시한 본 발명의 합병 정화조를 나타낸다.

도3a 및 도3b는 도1a 및 도1b에 도시된 본 발명의 합병 정화조에 대한 제2 침전조를 보다 상세하게 도시한 정단면 구성도이다.

도4a 및 도4b는 본 발명의 합병 정화조에 대한 제3 침전조의 다양한 실시예를 보다 상세하게 도시한 정단면 구성도이다.

도5a는 본 발명의 합병 정화조에 대한 제2 침전조가 2단 직렬로 구성되는 실시예를 도시한 평면 구성도이고, 도5b는 도5a의 X-X'선 단면도이다.

도6a 및 도6b는 종래의 1차원 직렬식 배열로 구성된 정화조와 본 발명에 따라 3차원적으로 배열된 정화조에 대한 오수 및 슬러지액의 흐름을 개념적으로 도시한 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

Ⅰ ... 제1 반응조

ⅠA ... 유량조정부

ⅠB ... 혐기부

Ⅱ ... 제2 반응조

ⅡA ... 무산소부

ⅡB ... 폭기부

Ⅲ ... 제3 반응조

1 ... 정화조 몸체

1a ... 오수유입구

1b ... 처리수배출구

2,5 ... 격벽

P1,P2 ... 펌프

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 오수 유입구를 형성한 유량조정부와, 오버플로우용 격벽에 의해 상기 유량조정부에 인접한 혐기부로 이루어진 제1 반응조; 상기 혐기부의 하층액을 제1 펌프와 배관을 매개로 상부에 공급받는 무산소부와, 상부와 하부에 각각 통로를 형성한 격벽에 의해 상기 무산소부와 인접하는 폭기부로 이루어져, 무산소부의 하층액이 격벽의 하부 통로를 통해 폭기부로 이동하고 폭기부의 상층액이 격벽의 상부 통로를 통해 무산소부로 오버플로우되는 내부 순환 경로를 형성하는 제2 반응조; 및, 상기 폭기부의 하층액을 제2 펌프와 배관을 매개로 상부에 공급받고, 상기 폭기부와 연결된 상부 통로를 통해 폭기부와 동일 수위를 유지하며, 하단 슬러지 농축부의 배출구가 상기 유량조정부의 상부로 연결되고, 처리수 배출구를 형성한 제3 반응조;를 포함하도록 구성됨으로써 오수를 발생원에서 처리하는 합병 정화조를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하며, 전체 도면에 걸쳐 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소들에 대하여 편의상 동일 부호를 부여하기로 한다.

도1은 몸체(1)가 원통 형태인 경우와, 몸체(1)가 사각 형태인 경우의 합병 정화조를 각각 도시한 평면도로서, 유량조정부(ⅠA)와 혐기부(ⅠB)로 이루어진 복합조인 제1 반응조(Ⅰ), 무산소부(ⅡA)와 폭기부(ⅡB)로 이루어진 복합조인 제2 반응조(Ⅱ) 및, 침전/농축/여과 기능을 결합한 복합조인 제3 반응조(Ⅲ)로 이루어짐을 알 수 있다.

그리고, 이러한 복합 반응조들은 유량조정-혐기-무산소-폭기-침전-여과조 순서로 일직선으로 배치되는 종래의 합병 정화조와는 달리, 각각의 복합 반응조가 다른 복합 반응조들에 인접하도록 배치되고, 특히 상기 제3 반응조(Ⅲ)는 전체(도1a의 경우) 또는 일부(도1b의 경우)가 제1 반응조(Ⅰ)의 상부 공간을 점유하고 있으며, 전체 또는 일부 점유인 모든 경우에 제3 반응조(Ⅲ)중 하단 슬러지 농축부의 배출구(1c)가 제1 반응조(Ⅰ)중 유량조정부(ⅠA)의 상부 공간에 위치하도록 한다. 이는 제3 반응조(Ⅲ)에서 발생하여 침적되고 농축된 슬러지가 배출구(1c)를 통해 직접 제1 반응조(Ⅰ)로 배출될 수 있도록 함으로써 슬러지 반송을 위한 별도의 배관 및 펌프의 사용이 불필요하게 한다.

상세하게 설명하면, 몸체(1)가 원통 형태로 형성되는 도1a의 경우, 중앙에 무산소부(ⅡA)와 폭기부(ⅡB)로 이루어진 제2 반응조(Ⅱ)가 위치되고, 상기 무산소부(ⅡA)를 제1 반응조(Ⅰ)가 에워싸는 형상으로 배치된다. 그리고, 제3 반응조(Ⅲ) 전체가 상기 제1 반응조(Ⅰ)의 상부 공간중 일부를 점유한다.

또한, 몸체(1)가 사각 형태로 형성되는 도1b의 경우, 폭방향으로 3분할된 중앙부에 제3 반응조(Ⅲ)가 위치되고, 3분할된 일측 전체와 상기 제3 반응조(Ⅲ)의 일측 하부 공간을 통과하여 3분할된 타측 일부까지 제1 반응조(Ⅰ)가 점유하며, 나머지 부분에 제2 반응조(Ⅱ)가 할당된다.

상기 도1a와 도1b에서 보여지는 복합 반응조들의 개략적인 배치구조는 반응조를 서로 분리하는 기능을 수행하는 격벽이 종래에 비하여 많이 생략되었음을 알 수 있으며, 예컨데 제1 반응조(Ⅰ)와 제2 반응조(Ⅱ)를 분리하는 격벽(5)과 제1 반응조(Ⅰ) 내부에서 유량조정부(ⅠA)와 혐기부(ⅠB)를 분리하는 격벽(2)이 전부이고, 이는 FRP 재질로 제작되는 합병 정화조의 반응조 사이를 분리하도록 설치되는 격벽이 다수개 존재함으로써 발생되는 실링(sealing) 문제가 종래에 비하여 현저하게 감소될 수 있다. 특히, 제3 반응조(Ⅲ)는 제1 반응조(Ⅰ) 및 제2 반응조(Ⅱ)와 별개로 다른 장소에서 조립체로 제작한 후 설치가능하도록 하여, 제작성 측면은 물론 설비 구성에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다는 측면에서도 바람직하다.

물론, 상기한 복합 반응조들의 배치구성은 후술하는 각 반응조들의 연결구성에 의해서 가능하며, 이를 상술한다.

우선, 제1 반응조(Ⅰ)의 유량조정부(ⅠA)와 혐기부(ⅠB)를 분리하는 격벽(2)의 높이는 유량조정부(ⅠA) 최대 수위의 40-70% 사이에 있도록 설정하며, 이는 유량조정부(ⅠA)에 존재하는 고형물과 반송 슬러지가 혐기부(ⅠB)로 유입되는 것을 막고, 자체 혼합효과에 의해 부패를 촉진시키며, 혐기부(ⅠB)로 오버플로우된 오수는 미생물 고착용 여재를 사용하여 분해시킨다.

다음에, 상기 제1 반응조(Ⅰ)의 유량조정부(ⅠA)내 오수는 공기부양펌프인 제1 펌프(P1)와 배관을 통해 보다 높은 수위의 제2 반응조(Ⅱ)내 무산소부(ⅡA)로 양수되며(도2b에 보다 명확하게 도시되어 있음), 여기에서 폭기부(ⅡB)로부터 오버플로우된 질산화액에 의해 탈질화반응이 일어나고, 무산소부(ⅡA)로부터의 배출액은 다시 폭기부(ⅡB)로 이송됨으로써 오수가 제2 반응조(Ⅱ)의 무산소부(ⅡA)와 폭기부(ⅡB)에서 내부순환된다.

이러한 내부순환은 무산소부(ⅡA)와 폭기부(ⅡB)를 분리하는 격벽(5)의 독특한 구성에 의해 가능한바, 상기 격벽(5)은 몸체의 하부벽으로부터 상부로 적정높이 떨어져 설치됨으로써 무산소부(ⅡA)와 폭기부(ⅡB)로 오수가 이동할 수 있는 통로를 하부에 형성하고, 또한 상부에 형성되는 통로를 거쳐 폭기부(ⅡB)에서 무산소부(ⅡA)로 오수가 이동할 수 있도록 하거나 상단부로 오버플로우됨에 의해 폭기부(ⅡB)에서 무산소부(ⅡA)로 오수가 이동할 수 있도록 한다. 즉, 폭기부(ⅡB) 하부에서 산기되는 것에 의해 폭기부(ⅡB) 내부 오수가 하부에서 상부로 유동하고, 이러한 유동에 연동하여 격벽(5)의 하부 통로(5a)를 통해 무산소부(ⅡA) 하층액이 폭기부(ⅡB) 하부로 유동하며, 또한 폭기부(ⅡB) 상층액이 격벽(5)의 상부 통로를 통해 무산소부(ⅡA) 상부로 유동하는 순환 경로가 형성되는 것이다(도3a 및 도3b 참조).

물론, 상기와 같이 산기관(산기노즐)(N)의 산기에 의해 발생되는 무산소부(ⅡA)와 폭기부(ⅡB) 사이의 자체 수위차를 이용하는 것이 좋으나, 적은 폭기량에 의해 수위차가 작게 나타나는 경우 별도의 튜브(미도시)를 폭기부(ⅡB)에 장착하고 하부로 공기를 추가로 공급하되 과량의 공기를 주입하는 공기부양펌프(Air-lift pump) 방식과는 다르게 소량의 공기를 주입(예컨데, 튜브 단면적 ㎠ 당 1.0ℓ/min 이내, 보다 바람직하게는 0.02-0.06ℓ/min 내외의 공기를 주입)하여 튜브내 공기함량에 따른 밀도 감소분 만큼 무산소부보다 수위가 높도록 하는 방법(Air-density 원리)에 의해 양수함으로써 오버플로우될 수 있도록 하여도 좋다.

그리고, 상기 제2 반응조(Ⅱ)의 바닥면(10)은 어느 일측 방향으로 하향 경사를 형성하도록 하여 침적되는 슬러지 성분(S)이 그 경사를 따라 제2 반응조(Ⅱ) 바닥의 일측에 쌓이도록 하는 것이 바람직하고, 이러한 슬러지 함유액(S)은 제2 펌프(P2)와 배관(E)을 통해 제3 반응조(Ⅲ)로 양수된다. 또한, 상기 제2 반응조(Ⅱ)의 폭기부(ⅡB) 상부가 짧은 단관으로 형성되는 통로(T2)를 통해 제3 반응조(Ⅲ)의 상부로 직접 연결되도록 하여, 과량으로 양수된 슬러지 용액이 폭기부(ⅡB)로 반송될 수 있도록 한다.

다음에, 상기 제3 반응조(Ⅲ)로 이송된 슬러지 성분(즉, 슬러지액)(S)은 도4a 및 도4b에 도시한 것처럼 하향류를 유도하는 채널(9)을 통해 하부로 흐르고, 특수 여재(14)가 충진된 일련의 여과조를 통과하면서 자연침강 및 여과작용에 의해 상부 맑은 액과 하부 농축된 슬러지층으로 분리되며, 농축된 슬러지(S)는 조내 바닥에 위치한 토출용 배출구(1c)를 통해 제1 반응조(Ⅰ)로 재순환되고, 맑은 상등액만이 처리수배출관(1c)을 통해 외부로 방출된다. 물론, 상기 일련의 여과조는 하부에 유체통로를 형성하는 격벽(7)에 의해 서로 분리된 형태로 구성되고, 상기 격벽(7)의 상단부는 오버플로우용 위어(W2)를 형성한다. 여기에서, 상기 제3 반응조(Ⅲ)는 전체 용적과 대비하여 깊이가 작아지는 대형 정화조의 경우 제1 반응조(Ⅰ)의 상부에 2개 이상 직렬로 설치하거나 또는 제3 반응조(Ⅲ) 내부에 하부 농축슬러지를 모으는 경사면과 슬러지 토출용 배출구를 2개 이상 설치하는 방법에 의해 높이를 상대적으로 감소시킴으로써 제3 반응조(Ⅲ)내 오수의 체류시간을 증가시키는 것이 바람직하다.

그리고, 제3 반응조(Ⅲ)의 바닥에 위치하는 슬러지 배출용 배출구(1c)는 플로트밸브(Float Valve)(V)등과 같은 개폐수단(Ⅴ)을 가지며, 이 개폐수단(Ⅴ)은 제1 반응조(Ⅰ), 특히 유량조정부(ⅠA)의 오수가 설정레벨 이하로 떨어질 때 슬러지를 유량조정부(ⅠA)로 배출할 수 있도록 하며, 아마 하루중 아침 직전을 포함하여 오수 유입량이 최소로 되는 때 개방될 것이다. 이는 슬러지(S)의 농축 배출이 가능하도록 하는 것은 물론, 이러한 슬러지(S) 배출동작시에는 제3 반응조(Ⅲ) 내의 오수가 하강하면서 제3 반응조(Ⅲ) 내부를 역세척하는 작용도 동시에 수행될 것이다. 따라서, 제3 반응조(Ⅲ)내에서 슬러지가 장기 체류하면서 2차 부패되는 것을 방지함에 의해 정화조의 장기 조업시에도 배출수 수질을 초기상태처럼 유지시키는 것이 가능하고, 또한 제1 반응조(Ⅰ)의 수위가 저수위인 때에만 제3 반응조(Ⅲ)로부터 농축슬러지가 반송됨으로써 슬러지가 연속적으로 대량(예컨데, 유입 원수의 50-100%) 반송되는 종래에 비하여 제1 반응조(Ⅰ)내 유입 원오수의 체류시간을 대폭 증가시키는 것이 가능하고 이는 처리효율을 획기적으로 향상시킨다. 이는 유입수가 많아 유량조정부가 고수위에 있는 경우 슬러지가 반송되지 않아 원폐수만을 100% 처리할 수 있도록 하여 과부하에 대한 대처능력을 증가시키며, 또한 제3 반응조의 농축슬러지가 제1 반응조의 저수위시에 처리됨으로써 슬러지 부패에 의한 2차 오염이 방지될 수 있는 것이다.

그리고, 제3 반응조(Ⅲ)는 바이패스용 위어(W3)를 가지며, 이 위어(W3)는 제1 반응조(Ⅰ)의 유량조정조(ⅠA)와 연결됨으로써 유량조정조(ⅠA)로 과다한 오수가 유입되어 레벨이 최대 허용 수위를 초과하는 경우 과다 유입수가 위어(W3)를 통해 제3 반응조(Ⅲ)로 방류될 수 있도록 한다.

상기한 제1 내지 제3 반응조의 배치구성에 의하면, 폭기부의 질산화액 및 제3 반응조의 슬러지 반송을 위한 내부 배관이 불필요하며, 이는 배관 막힘에 의한 문제점들을 사전에 예방할 수 있고, 또한 반송용 공기의 사용량이 대폭적으로 감소될 수 있어 절전등의 효과가 있다. 이러한 공기사용량의 절감은 폭기부 높이를 수직 직립형으로 높게하여 폭기된 공기의 폭기부내 체류시간을 늘림으로써 소형정화조(예컨데, 30인 이하에 사용되는 정화조)의 경우 종래의 정화조에 비하여 20-40% 절감되며, 질산화액 반송인 경우 제2 반응조내 폭기부 및 무산소부가 내부 반송형으로 구성되어 수위차에 의해 순환되기 때문에 오수 순환을 위한 송풍펌프등이 필요없다.

한편, 폭기부에 설치되어 슬러지를 제3 반응조로 양수하는 구성에서, 공기펌프가 이용되지만, 종래와 같이 과량의 공기를 사용하여 슬러지액을 양수하는 공기부양식(Air-lift type) 펌프를 사용하지 않고, 슬러지를 부유시킬 정도의 소량의 공기만을 사용하여 튜브내 밀도 감소분 만큼 수위가 상승하는 공기밀도 펌프의 원리를 이용한 슬러지 양수방식을 채용할 수 있다. 이러한 방식의 채용은 이송거리가 종래에 비하여 짧기 때문에 가능하다. 이때, 폭기부에서 과량으로 뽑아 올려져 제3 반응조로 이송된 슬러지액은 제3 반응조와 폭기부 사이에 형성된 통로(T2)를 통해 자동적으로 반송될 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 정량적인 오수 이송이 불필요하다. 이는 다른 반응조에 사용되는 펌프를 공동으로 사용할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 합병 정화조는 상부로 설치되는 내부 반송용 배관이 없고 제2 반응조와 제3 반응조를 중앙에 위치할 수 있도록 하여 수위를 상승시킬 수 있으므로, 정화조 상부공간의 활용성을 향상시키며, 이에 의해 정화조내에 액체가 잠기는 유효용적율을 80% 이상(정화조 뚜껑을 제외하는 경우 90% 이상) 크게할 수 있어 정화조 크기를 종래에 비하여 20%-40% 이상 줄일 수 있다. 또한, 처리효율과 관련있는 제2 반응조 부분을 도5a 및 도5b에서 볼 수 있듯이 2개 이상 직렬로 연결하여 추가로 배치할 수 있어 각 반응부에서의 처리 기질 및 관련 미생물의 전문화에 의한 효율 증대가 가능하다.

도5a와 도5b에서 도시되듯이, 제2 반응조의 무산소부와 폭기부가 각각 복수개의 분리조(ⅡA')(ⅡA'), (ⅡB')(ⅡB')로 구성될 수 있음을 보이며 제1 반응조(ⅠA,ⅠB)의 유입 원오수는 펌프(P1)에 의해 ⅡA'와 ⅡA'에 적절하게 분배되어 유입된다. 이하에서는 폭기부의 분리조(ⅡB')(ⅡB')에 대하여 설명한다. 상기 분리조(ⅡB')(ⅡB')는 격벽(17)을 매개로 분리되고, 일측 분리조(ⅡB')에 하부에 오수통로를 형성한 격벽(16)을 형성하며, 상기 격벽(16)에 의해 형성된 내부 공간에 하향류 유도용 튜브(15)를 설치하고, 타측 분리조(ⅡB')의 오수가 펌프(P4)를 통해 튜브(15)의 상부로 이송되도록 한다. 이때, 상기 분리조(ⅡB')(ⅡB') 상부가 관통용 배관(T4)에 의해 서로 연결됨으로써 분리조(ⅡB')(ⅡB')가 동일 레벨을 유지할 수 있도록 한다. 물론, 튜브(15)의 하단은 격벽(16)의 하단 위치에 비하여 더 높게 형성하는 것이 오수의 원할한 흐름 및 분배측면에서 바람직하다.

도6a 및 도6b는 종래의 1차원 직렬식 배열로 구성된 정화조와 본 발명에 따라 3차원적으로 배열된 정화조에 대한 오수 및 슬러지액의 흐름을 개념적으로 도시한 블록도로서, 이에 의하면 종래의 합병 정화조인 경우, 오수가 유량조정/혐기-양정-무산소탈질-폭기산화-침전-여과/방류의 순서로 수위차에 의하여 흘러가고, 침전조 상층 질산화액이 전단의 무산소조로 탈질을 위해 반송(펌프 이용)하며, 침전/분리조의 하부 슬러지액을 유량조정/혐기조로 반송(펌프 이용)하고 있음을 보인다. 이는 정량적인 양수를 위한 펌프 및 폭기를 위한 펌프등 4개소에서 송풍용 펌프가 필요하며, 2개소에서 내부 배관이 존재함을 알 수 있다. 반면에, 본 발명의 합병 정화조에서는 제1 반응조-양정-제2 반응조(산화/탈질)-하부 슬러지액만 양정-제3 반응조(침전/농축/여과/방류) 순서로 흐름이 연결되며, 송풍기는 3개소(상기했듯이, 펌프를 공유하는 경우 2개소)에서 필요하고, 내부 배관이 불필요하다.

상기한 바와같이 본 발명에 따른 합병 정화조는 유량조정조와 혐기조 기능이 복합된 제1 반응조, 오수가 내부 순환되도록 하여 무산소조와 폭기조 기능이 복합된 제2 반응조, 및 침전조와 여과조 기능이 복합되고 슬러지 농축 기능이 결합된 제3 반응조로 이루어져 3차원적으로 배치됨으로써 제작성 향상, 기계적인 강도 향상, 유효 용적율 향상, 정화조 크기 감소, 및 설치 요구면적 감소의 효과를 가진다.

또한, 이러한 본 발명의 합병 정화조는 반송용 내부 배관의 생략으로 배관 막힘 등의 원인을 제거함으로써 설비의 가동효율을 향상시킴은 물론, 슬러지액 양수등의 역할을 수행하는 펌프의 수량이 감소됨으로써 절전효과를 가지며, 또한 침전/여과부에서의 슬러지 침적에 의한 2차 오염발생을 차단하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 합병 정화조는 무산소/폭기부를 다단으로 설치할 수 있음으로써 효율향상은 물론, 각 반응부에서의 처리 기질 및 관련 미생물의 전문화에 의한 효율 증대가 가능하다.

Claims

오수 유입구(1a)를 형성한 유량조정부(ⅠA)와, 오버플로우용 격벽(2)에 의해 상기 유량조정부(ⅠA)에 인접한 혐기부(ⅠB)로 이루어진 제1 반응조(Ⅰ);

상기 혐기부(ⅠB)의 하층액을 제1 부양펌프(P1)와 배관을 매개로 상부에 공급받는 무산소부(ⅡA)와, 상부와 하부에 각각 통로를 형성한 격벽(5)에 의해 상기 무산소부(ⅡA)와 인접하는 폭기부(ⅡB)로 이루어져, 무산소부(ⅡA)의 하층액이 격벽(5)의 하부 통로를 통해 폭기부(ⅡB)로 이동하고 폭기부(ⅡB)의 상층액이 격벽(5)의 상부 통로를 통해 무산소부(ⅡA)로 오버플로우되는 내부 순환 경로를 형성하는 제2 반응조(Ⅱ); 및,

상기 폭기부(ⅡB)의 하층액을 제2 부양펌프(P2)와 배관을 매개로 상부에 공급받고, 상기 폭기부(ⅡB)와 연결된 상부 통로(T2)를 통해 폭기부(ⅡB)와 동일 수위를 유지하며, 하단 슬러지 농축부의 배출구가 상기 유량조정부(ⅠA)의 상부로 연결되는 침전농축조를 포함하고 처리수를 여과후 배출하는 제3 반응조(Ⅲ);를 포함하도록 구성됨으로써 오수를 발생원에서 처리하는 합병 정화조.
제1항에 있어서,

상기 제1 반응조(Ⅰ), 제2 반응조(Ⅱ) 및 제3 반응조(Ⅲ)는 격벽의 일부가 상호 접촉되도록 배치되며, 상기 제3 반응조(Ⅲ)중 적어도 슬러지 농축부는 유량조정부(ⅠA)의 상부에 배치됨을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항에 있어서,

상기 폭기부(ⅡB)의 상층액은 하부에서 상부로 폭기하는 것에 의한 수위차로 격벽(5)의 상부 통로를 통해 인접한 무산소부(ⅡA)로 오버플로우됨으로써 내부 순환됨을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항에 있어서,

상기 폭기부(ⅡB)에 공기밀도펌프(Air-density pump)와 연결된 튜브를 설치하고 그 튜브내에 공기를 주입함으로써 튜브내 공기함량에 따른 밀도 감소분에 부합하도록 폭기부(ⅡB)의 수위가 상승함에 의해 폭기부(ⅡB)의 상층액이 격벽(5)의 상부 통로를 통해 인접한 무산소부(ⅡA)로 오버플로우됨으로써 내부 순환됨을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항에 있어서,

상기 제2 부양펌프(P2)는 공기밀도(Air-density) 원리를 이용한 펌프임을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항에 있어서,

상기 제2 반응조(Ⅱ)는 1개 이상의 격벽에 의해 분리되고, 각각의 상부는 근접한 분리조와 관통용 배관(T4)을 통해 연결되며, 이웃한 분리조로부터 오수를 제공받는 분리조는 하단에 오수 유동용 통로를 형성한 격벽에 의해 형성된 공간에 갖추어진 하향류 유도용 튜브(15)를 통해 오수를 제공받음을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제3 반응조(Ⅲ)의 하단 슬러지 농축부에 형성된 배출구(1c)는 제1 반응조(Ⅰ)의 수위조정부(ⅠA) 레벨이 배출구(1c) 이하로 하강한 경우 개방되는 밸브를 갖춤을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제3 반응조(Ⅲ)의 하부 바닥은 배출구(1c)측으로 하향 경사를 형성함을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제3 반응조(Ⅲ)에 2개 이상의 격벽을 설치하여 방을 복수개 형성하고 상부에 여과재를 채우며 각 방에서의 유로가 하부에서 상부로 흐르도록 상향류 유도 채널(9)을 설치한 것을 특징으로 하는 합병 정화조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제3 반응조(Ⅲ)의 중간 격벽들은 하부가 열려 있어 역세척시 하부 슬러지가 배출구(1c) 쪽으로 이동 제거될 수 있도록 함을 특징으로 하는 합병 정화조.
제7항에 있어서,

상기 제3 반응조(Ⅲ)는 직렬로 2개 이상 설치됨을 특징으로 하는 합병 정화조.
제8항에 있어서,

상기 제3 반응조(Ⅲ)는 직렬로 2개 이상 설치됨을 특징으로 하는 합병 정화조.