KR100409056B1

KR100409056B1 - 오수의호기성처리방법및처리조

Info

Publication number: KR100409056B1
Application number: KR1019970708312A
Authority: KR
Inventors: 노보루 가츠쿠라; 다케히코 야마다; 에이지 도치쿠보; 고지 미시마; 아키노리 니시이; 소타 나카가와
Original assignee: 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2004-03-22
Also published as: EP0933334A1; EP0933334A4; CA2221923A1; DE69626864D1; EP0933334B1; KR19990021838A; CN1098815C; CN1188462A; DE69626864T2; US6077424A; WO1996037444A1

Abstract

본 발명은 미생물을 고정화한 담체를 이용하여 오수를 처리하는 방법 및 그것을 위한 호기성 처리조에 관한 것이다. 임펠러의 토출측에 공기분산기구를 배치한 수중교반식 폭기장치를 1기 또는 복수기 처리조 내에 배치하고, 공기를 오수 중으로 혼합하여 미세화함과 동시에, 담체 및 오수를 수중교반식 폭기장치를 거쳐 처리조 내에서 순환시켜, 처리조 내에 담체를 대략 균일하게 부유 분포시킨다. 수중교반식 폭기장치의 토출구는 처리조의 바닥면 부근 또는 처리조의 중간 수심부로 개구하도록 설치되고, 후자의 경우, 수중교반식 폭기장치는 수중교반식 폭기장치로부터 처리조의 바닥면으로 신장하는 드래프트 튜브를 거쳐 바닥면 부근으로부터 담체 및 오수를 흡입한다.

Description

오수의 호기성 처리방법 및 처리조

최근, 오수처리기술로서는 활성오니법, 생물막법, 고정화미생물법 등이 알려져 있으나, 토지의 효율적 이용의 관점에서, 보다 면적을 절약하는 오수 처리방법의 개발이 기대되고 있고, 미생물을 고정화한 담체를 이용하는 오수의 호기성 처리방법이 담체 소재의 성능 향상과 더불어 주목을 집중시키고 있다. 본 발명자들도, 앞서, 미생물을 고정화한 담체를 이용하는 도 9에 나타내는 오수처리장치를 개발했다. 도 9의 처리장치에 있어서, 오수는 유입관(7)으로부터 처리조(1)의 한쪽 끝단으로 도입되어 처리조(1) 내에서 폭기처리되고, 처리수가 되어 유출관(8)을 통해 유출된다. 처리조(1) 내에서는, 미생물을 고정화한 담체(2)가 디퓨저, 공기분산관 등의 공기분산수단(3)으로부터 공급되는 미세기포에 의해 부유상태로 유지된다.

공기분산수단(3)은 처리조(1)의 바닥면에 배치되고, 블로워(4)로부터 공기관(5)을 거쳐 압력공기를 공급받고, 처리조의 바닥면 부근으로부터 오수 중으로 무수한 미세기포를 공급한다. 무수한 미세기포는 오수 중을 상승함과 동시에, 부분적으로 오수 중에 용해된다. 오수 중의 담체(2)는 상승하는 미세기포에 밀려 처리조(1) 내를 상승하고, 미세기포가 상승하지 않는 구역에 있어서 자체 중량에 의해 침강하여, 오수 중을 순환하고 부유상태로 유지된다. 담체분리기(6)가 처리조(1)의 다른쪽 끝단에 배치되어 처리조로부터 유출되는 처리수와 담체를 분리시킨다.

종래 기술에 있어서, 오수처리를 위해 오수 중으로 공기를 분산 혼합하는 폭기장치로서, 오수 표면을 교반하는 것, 오수 중으로 다수의 작은 구멍으로부터 공기를 분산하는 것에 부가하여, 임펠러의 토출측에 공기분산기구를 설치한 수중교반식 폭기장치(블레이드부착 에어레이터)가, 예를 들어, 일본국 특공소61-36475호 공보, 특공소61-36476호 공보, 특공소61-38000호 공보, 미국특허 제4, 512, 936호 명세서 등에 의해 알려져 있다.

도 9의 처리조(1)는 공기분산수단(3)의 산소 용존 효율이 높고, 공기분산수단(3)에 의한 교반력이 작기 때문에 담체(2)가 파괴되지 않는 등의 이점을 가지나, 이하에 기술하는 단점을 가지고 있다.

(1) 미생물을 고정화한 담체(2)가 피처리수와 함께 처리조(1)의 유입단(도 9의 처리조의 좌단)으로부터 유출단으로 수평방향으로 유동함으로써, 담체의 농도가 처리조(1)의 유입단 부근에서 낮고 유출단 부근에서 높아 불균일하게 되고, 처리조의 처리능력이 저하된다. 또, 담체분리기(6)가 다량의 담체의 유동을 저지하는 힘을 받고, 또 다량의 담체가 담체분리기(6) 부근에 모여 담체와 처리수 분리의 장해가 되었다.

(2) 처리조(1)의 바닥면에 배치한 공기분산수단(3)의 공기공급 개구의 수직방향 위치와 처리조 바닥면 사이로 담체가 침강하여 퇴적되고 그것들이 오수 중을 순환하지 않기 때문에 담체의 일부가 기능하지 않는다.

이들 (1) 및 (2)의 이유에 의해, 처리조에 소정의 처리능력을 발생시키기 위해서는, 계획 예상 담체량을 대폭 웃도는 담체를 공급하는 것이 필요했다.

(3) 공기분산수단(3)은 처리조 바닥부에 공기공급배관을 부설하는 것이 필수이고, 또 넓은 면적에 다수의 작은 구멍을 구비하여, 구멍이 막히기 쉬운 구조이기 때문에 정기적인 보수 교환이 필요했는데, 공기분산수단(3)을 교환할 때에는 대량의 담체를 처리조 밖으로 철거하는 것이 필요했다.

(4) 상기 (1) 및 (3)의 단점을 해소하기 위해, 담체가 수평방향으로 유동하는 것을 방지하는 방지벽의 설치나 교반이송수단을 구비하는 것이 검토되었으나, 처리조의 처리용량, 설비비, 운전비의 점에 있어서 문제를 가지는 것이었다(특개평7-124582호 공보, 특개평7-136678호 공보, 특개평7-136679호 공보, 특개평7-136680호 공보).

(5) 상기 (2)의 단점을 해소하기 위해, 공기분산수단(3)의 공기공급 개구의 수직방향 위치와 처리조 바닥면 사이의 담체의 순환하지 않는 영역(데드 존)을 모르타르로 메우는 것이나 데드 존으로의 담체의 침강을 방지하기 위한 침강방지판의 설치가 검토되었으나, 시공이 곤란하고 비용이 비싼 등의 문제를 가졌다.

또, 깊은 수심, 예를 들어 수심 10m 정도를 가지는 호기성 처리조(심층 폭기조)에 있어서 고정화 담체를 사용한 경우, 담체가 바닥부에 침전하여 처리성능이 현저하게 저하되었다. 담체의 침전을 방지하도록 공기분산장치를 처리조의 바닥부에 설치하는 것은, 깊은 수심에서 미세공기흐름을 분사하기 위해 고압 블로워가 필요하고, 설비비가 늘어나는 단점이 있었다. 또한, 10m 정도의 깊은 수심으로부터 오수 중으로 미세공기흐름을 분사한 경우, 질소가스가 오수 중에 과잉으로 용해하여 최종 침전지에서 오니가 부상하는 등의 문제를 가졌다.

본 발명은, 오수의 호기성 처리방법 및 이를 위한 처리조에 관한 것으로서, 특히, 호기성 처리조 내에 미생물을 고정화한 담체를 유지하여, 하수, 분뇨, 유기성 산업 배수 등의 오수를 생물학적으로 호기성 처리하는 방법 및 이를 위한 처리조에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 호기성 처리조의 제 1 실시예를 나타내는 평면도,

도 2는 도 1의 처리조의 수직 길이방향 단면도,

도 3은 본 발명의 호기성 처리조를 적용한 질화 탈질소장치의 도해적인 수직단면도,

도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 심층 폭기조를 나타내는 구성도,

도 4a는 평면도,

도 4b는 도 4a의 A-A 단면도,

도 4c는 도 4a의 B-B 단면도,

도 5는 본 발명의 제 3 실시예의 심층 폭기조를 나타내는 구성도,

도 5a는 평면도,

도 5b는 도 5a의 A-A 단면도,

도 5c는 도 5a의 B-B 단면도,

도 6은 심층 폭기조를 적용한 질화 탈질소장치의 도해적인 수직 단면도,

도 7은 본 발명에서 사용되는 수중교반식 폭기장치의 제 1 실시예의 도해적인 수직 단면도,

도 8은 본 발명에서 사용되는 수중교반식 폭기장치의 제 2 실시예의 도해적인 수직 단면도,

도 9는 담체를 사용하는 종래의 호기성 처리조를 나타내는 도해적 수직 단면도.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해소한 오수의 호기성 처리방법 및 처리조를 제공하는 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 목적은, 호기성 처리조 내의 오수 및 미생물 고정화 담체(활성오니와 공존시킬 경우는, 다시 활성오니)를 충분히 교반하여 순환시켜 담체(및 활성오니)를 오수 중에 균일하게 부유 분포시키는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 처리조의 바닥면에 담체가 퇴적하지 않도록 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 담체를 처리조 밖으로 철거하지 않고 공기분산수단을 교환가능하게 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 깊이가 깊은 처리조에 있어서 담체의 바닥부 침전을 방지함과 동시에, 오수 중으로의 과잉한 질소가스의 용해에 따르는 문제를 방지하는 심층 폭기조를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 에너지절약적이고 또 산소용해효율이 높은 호기성 처리방법 및 처리조를 제공하는 것이다. 본 발명의 그외의 목적 및 이점은, 이하의 설명 및 첨부도면에서 명확해진다.

본 발명의 호기성 처리조 내에서 미생물을 고정화한 담체를 사용하여 오수를처리하는 방법은, 임펠러의 토출측에 공기분산기구를 배치한 수중교반식 폭기장치(수중 에어레이터)를 처리조 내에 배치하여 작동시키고, 공기를 오수 중으로 혼합하여 미세화함과 동시에, 담체 및 오수를 수중교반식 폭기장치를 거쳐 처리조 내에서 순환시켜, 처리조 내에 담체를 대략 균일하게 부유 분포시키는 것이다. 본 발명의 방법에 있어서는, 미생물을 고정화한 담체와 활성오니를 공존시켜 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 미생물을 고정화한 담체를 오수 중에 부유상태로 유지하여 오수를 폭기처리하는 호기성 오수처리조에 있어서는, 임펠러의 토출측에 공기분산기구를 구비하는 수중교반식 폭기장치가 처리조 내에 1기 또는 복수기 배치된다. 수중교반식 폭기장치는, 그것을 거쳐 담체 및 오수가 처리조 내를 순환하도록 구성되고, 수중교반식 폭기장치의 운전에 의해 처리조 내의 오수 중에 담체가 대략 균일하게 부유 분포된다. 비교적 얕은 수심을 가지는 처리조의 경우, 수중교반식 폭기장치는 처리조의 바닥면 부근에 배치되어 아래방향 내지 가로방향으로 향하게 된 토출구를 구비하는 것이 바람직하다.

비교적 깊은 수심을 가지는 심층 폭기조의 경우, 수중교반식 폭기장치는 폭기조의 중간 수심부에 토출구가 상향으로 개구하도록 설치된다. 여기에서 말하는 중간 수심부라는 것은 물 표면과 처리조 바닥면 사이의 임의의 위치를 가리키는데, 실용상은, 물 표면으로부터의 거리가 5m 내지 6m가 가장 효율이 좋고 바람직하다. 심층 폭기조의 경우, 수중교반식 폭기장치는 심층 폭기조의 바닥면으로 신장하는 드래프트 튜브를 구비하고, 폭기조의 바닥면 부근으로부터 담체 및 오수를 흡입한다.

본 발명은 처리조 내 흐름에 의해 호기성 처리조의 흐름 끝부에 담체가 집적되는 종래 기술의 단점을 해결하기 위해, 디퓨저나 공기분산관으로부터 공급되는 미세기포에 의한 전면 폭기방식이나 한쪽방향 선회류방식이 아니라, 교반류를 형성하는 능력이 우수한 수중교반식 폭기장치를 구비하는 것이다. 수중교반식 폭기장치는 처리조의 형상에 따라 균일한 교반류가 생기도록 적당한 대수(臺數)를 적당한 위치에 설치함으로써, 부유 담체는 처리조 내에 균일하게 계속 분산되고 종래와 같은 담체의 치우침은 생기기 어렵다.

또, 수중교반식 폭기장치의 메인티넌스나 폭기조를 청소하는 경우에도, 공기분산관이나 디퓨저와 달리, 바닥면에 공기배관을 부설할 필요가 없으므로, 수중교반식 폭기장치만을 크레인 등으로 매달아 올리고 내리는 것만으로 좋다.

본 발명의 호기성 오수 처리조 및 심층 폭기조는 오수를 탈질소 처리하는 처리장치 또는 오수를 탈질소 탈인 처리하는 처리장치에 적용될 수 있다. 오수가 혐기처리와 호기처리를 행하는 경우, 담체가 호기성 처리조로, 오수가 혐기성 처리조로 되돌아가도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 분별하여 반송하면 펌프능력은 증대한다. 또, 호기성 처리조의 유출단에 설비하는 이송펌프로서는 담체 또는 생물막이 파괴되지 않도록, 에어리프트 펌프, 무폐색 볼텍형 펌프, 일축 나사 펌프를 사용할 수 있다. 이송수량은 주파수 제어에 의한 모터 회전수의 변경 등으로, 임의로 변경할 수 있는 것이 바람직하다.

담체 및 오수의 이송에 있어서는, 펌프 이외에도 담체 및 생물막의 파괴없이이송할 수 있는 수단이 적절히 사용될 수 있다. 또한, 일본국 특개평 5-261393호 공보에 개시된 장치와 같이 담체 이송관 도중에 액체 사이클론이나 트론멜체와 같은 담체 분리수단을 구비하고, 물을 전단에 설치한 각 처리장치로, 담체를 호기성 처리조로 배분해도 좋다. 또, 본 발명의 호기성 처리방법 및 처리조는, 예를 들어, 무산소공정, 호기공정, 침전공정을 순차 연결하고, 호기공정의 유출수를 무산소공정으로 순환하고, 침전공정의 침전오니를 무산소공정으로 반송하는 순환식 질화 탈질소법 및 그 장치, 또는, 다시 상기 무산소공정 전에 혐기공정을 마련하고, 침전공정의 침전오니를 혐기공정으로 반송하고, 탈질소·탈인 활성오니법에 있어서의 호기성 처리공정 및 호기성 처리조에 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 호기성 처리조 내에 수중교반식 폭기장치를 1대 또는 복수대 설치한다. 처리조의 수직 길이방향 단면이 장방형인 경우는, 처리조 내 흐름이 편향하지 않도록, 수중교반식 폭기장치를 복수대 설치하고, 처리조 내를 균일하게 교반함과 동시에, 수중교반식 폭기장치로의 송기에 의해 처리조 내가 균일하게 호기성 조건을 유지함으로써, 유지관리, 정기점검작업을 대폭으로 삭감할 수 있다. 본 발명에 있어서 사용가능한 미생물 고정화 담체는 모래, 활성탄, 폴리우레탄폼, 폴리비닐알콜, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜, 셀룰로스 등으로 이루어지는 입자 형상 담체가 바람직하나, 반드시 이들 담체에 한정되지는 않는다. 담체의 외관 비중은 피처리액의 오수보다 약간 무거운 정도, 예를 들어, 1.02 정도가 바람직하다. 담체로의 미생물 고정화방법으로서는 부착고정화법이 일반적이나, 포괄고정화법도 적용가능하다. 바람직하게는, 호기성 처리조의 유출단에는, 담체의 유출을 방지하는 네트, 글레이팅, 펀칭 플레이트, 웨지 와이어 스크링 등의 다공성 부재로 이루어지는 담체유출 방지수단을 구비한다.

본 발명의 다른 형태에서는 유동성의 미생물 고정화 담체를 사용한 심층 폭기조에 있어서, 상기 폭기조의 중간 수심부에 토출구를 가지는 상토출형 수중기계 교반식 폭기장치를 배치하고, 상기 폭기장치의 흡입부와 처리조 바닥부를 드래프트 튜브로 연결한다. 심층 폭기조에 있어서, 폭기장치는 복수기 설치되고 폭기조의 길이방향으로 단열 또는 복수열로 배치되며, 또 폭기조는 처리조 바닥부가 드래프트 튜브의 흡입구를 향하여 담체가 이동하기 쉽도록 경사지울 수 있다.

본 발명에 의하면, 교반기능이 우수한 수중교반식 폭기장치를 사용하므로, 호기성 처리조의 바닥부에 가라앉아 쌓인 그대로 기능을 발휘하지 않는 여분의 담체를 투입하지 않고 호기성 처리조 내를 균일하게 교반함으로써, 담체의 편향을 대폭 개선할 수 있다. 또, 본 발명에 의해, 호기성 처리조에 수중교반식 폭기장치를 사용함으로써, 장래의 미세기포에 의한 전면폭기방식에 비하면 공기분산수단의 막힘에 따르는 사용년수에 따라 변화하는 산소용해효율의 저하가 없기 때문에, 호기성 처리조에 있어서 높은 처리성능을 얻을 수 있다. 또한, 폭기장치의 메인티넌스 시에 담체를 배제하는 등의 수고를 필요로 하지 않을 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정의되는 것이다. 첨부 도면에 있어서, 동일 부재 등에는 동일 부호가 붙여지고, 중복 설명이 생략된다. 도 1은, 본발명의 호기성 처리조의 일 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 처리조의 세로 단면도이다. 수중교반식 폭기장치(30)는 도 1의 파선(16)에 의해 2등분되는 처리조(1)의 평면의 전반부 및 후반부에 각 1대씩 배치된다. 파선(16)은 위치를 설명하기 위한 것이고, 처리조(1)에 칸막이판을 설치하는 것 등을 의미하지 않는다. 처리조(1)의 평면의 각 절반부분의 세로 치수와 가로 치수는, 바람직하게는 1 : 1이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 처리조(1) 내에 순환류(F)가 형성되고, 미생물 고정화 담체(2)는 이러한 순환류(F)를 따라, 칸막이판이 없음에도 불구하고, 처리조(1) 내 전반에 대략 균일하게 분산되어 부유한다.

처리조(1) 내의 피처리수(오수)의 유하에 따르는 담체의 유출단으로의 집중을 방지하기 위해, 처리조(1)의 유출단에 담체 이송 펌프(10)를 설치할 수 있다. 담체 이송 펌프(10)는 유출단 부근의 담체(2)를 흡입하여, 도관(11)을 거쳐 유입단으로 이송한다. 담체 펌프를 설치함으로써 처리조(1) 내의 담체농도의 미세조정이 가능해진다. 도 1 및 도 2의 처리조(1)는 담체분리기(6), 처리수 유출관(8), 블로워(4), 공기관(5), 공기풍량계(9) 등을 구비한다. 도 1 및 도 2의 처리조는, 종래의 미세기포를 공급하는 공기분산기구 대신에, 수중교반식 폭기장치를 설치함으로써, 사용년수에 따라 변화함에도 불구하고, 안정된 산소용해효율을 얻을 수 있다. 그 결과, 높은 처리성능을 얻을 수 있음과 동시에 유지관리, 점검작업을 대폭 삭감할 수 있다.

도 3은 호기성 처리조를 적용한 질화 탈질소 처리장치의 도해적인 수직 단면도이다. 도 3에 있어서, 호기성 처리조(1)는 도 2의 호기성 처리조(1)와 같은 구성을 가지고, 무산소 탱크(12)와 조합하여 사용되고 있다. 도 3의 질화 탈질소 처리장치에 있어서, 오수는 유입관(7)으로부터 무산소 탱크(12)로, 분리기(13)에서 담체와 질화 순환액으로 분리된 후의 질화 순환액과 동시에 유입하고, 탈질소처리를 받은 후, 무산소 탱크와 호기성 처리조(1)를 구분하는 벽(15)의 상부에 마련한 유입구로부터 호기성 처리조(1) 내로 유입된다. 처리조(1) 내에 있어서는, 수중교반식 폭기장치에 의해 순환류가 생성되고, 오수는 충분히 질화 처리를 받는다. 처리조(1)에서 처리된 오수는 처리조(1)로부터 담체분리기(6)를 통하여 유출된다. 담체이송 펌프(10)에 의해 이송되는 담체 플러스 질화 순환액은 분리기(13)에 의해 담체(2)와 질화 순환액(14)으로 분리되고, 질화 순환액(14)은 무산소 탱크(12)로 순환된다.

이어서, 도 3의 호기성 처리조(1)를 적용한 질화 탈질소 처리장치를 사용하여 질화 탈질소한 예를 나타낸다.

(a) 피처리수 : 도시 하수

(b) 장치구성

무산소 탱크 : 400㎥ (체류시간 4.0시간)

호기성 처리조 : 400㎥ (체류시간 4.0시간)

계 800㎥ (HRT = 8.0시간)

처리수량 : 100㎥/시

반송오니량 : 50㎥/시

질화액 순환량 : 200㎥/시

MLSS : 2000㎎/리터

통기량 : 처리조 A부분 : 300N㎥/시

처리조 B부분 : 300N㎥/시

처리조 A부분 및 B부분 모두 산소용해효율 15%인 수중교반식 폭기장치를 1기씩 배치.

(운전결과)

처리조에서는 수중교반식 폭기장치에 의한 순환류가 형성되고, 균일하게 혼합되어 있는 것이 확인되었다. 상세조사 결과, 처리조에서의 담체의 편향은 ±5% 이내였다. 또, 질화 성능은 처리조 A 및 B 전체에 있어서 높은 상태로 유지할 수 있고, 처리수의 암모니아성 질소는 항상 1mg/리터 이하였다.

이어서, 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 수중교반식 폭기장치(30)의 설치수심(H₂)은 블로워의 토출압력, 질소가스의 과포화를 고려하면 3 내지 6m가 적절하고, 바람직하게는 5m 전후이다. 폭기장치(30)와 폭기조(50)의 바닥면 사이를 신장하는 드래프트 튜브(35)는 일반적으로는 구경 40mm 내지 240mm이고, 담체(2)가 안정되어 상승할 수 있는 액상승 유속을 확보할 수 있는 구경으로 된다. 담체(2)는 입경 1mm 내지 10mm인 입자형상의 친수성 겔, 플라스틱 조각, 섬유를 마리모(원형 수조류)와 같이 구 형상으로 엉키게 한 고분자 담체, 스폰지, 발포성 세라믹 등이다.

심층 폭기조(50)는 표준활성오니법의 에어레이션 탱크, 질화 탈질소법에 있어서의 질화조(호기 탱크), 또는 혐기-무산소-호기법에 있어서의 호기 탱크 등에 채용 가능하다. 폭기장치(30)는 공지의 것이 사용가능하나, 담체가 유연한 경우는 담체의 파괴가 생기지 않도록 프로펠러의 설치위치, 회전수 또는 유로화를 순조롭게 마무리하는 등의 파괴방지처치를 강구할 필요가 있다.

도 4의 심층폭기조(50)는 폭 8m ×길이 24m ×수심(H₁) 10m이고, 원수 유입부(32)와 처리수 유출부(38)를 가진다. 처리수 유출부(38)에는 담체(2)의 유출을 방지할 목적으로 분리기(담체분리 스크린)(6)가 설치되어 있다. 수중교반식 폭기장치(30)는 15kW인 것을 폭기조(50)의 길이방향으로 3대 설치하고, 설치수심(H₂)은 5m이다. 폭기장치(30)는 상토출형이고, 폭기장치 하부의 흡입부와 처리조 바닥면(39)은 내경 1360mm인 드래프트 튜브(35)로 연결된다. 고정화 담체(2)는 입경 4mm, 비중 1.02인 친수성 겔이고, 그 사용량은 용적율로 15V/V%이다.

폭기장치(30)의 내부에서는 순환류를 일으키는 교반 블레이드가 회전하고, 블레이드 부근에 있어서 공기관(5)으로부터 공기가 8 ~ 18 N㎥/hr로 통기된다. 그 결과, 폭기조 내에는 도 4b에 화살표(F)로 나타낸 바와 같은 플로우 패턴이 형성되고, 담체(2)는 바닥면(39)에 침전하지 않고 폭기조 내를 원활하게 유동한다. 이때의 드래프트 튜브(35) 내의 액상승 유속은 30 ~ 40 m/min이다. 담체(2)의 침전속도는 2 ~ 3m/min이기 때문에, 담체(2)는 드래프트 튜브(35) 내를 안정되어 상승한다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예의 심층 폭기조(50)를 나타내는 구성도이고, 도 5a는 평면도, 도 5b는 도 5a의 A-A 단면도, 도 5c는 도 5a의 B-B 단면도이다.도 5의 심층 폭기조(50)는 폭 8m ×길이 20m ×수심(H₁) 10m이고, 7.5kW의 상토출형 수중교반식 폭기장치(30)를 2대, 수심(H₂) 5m에 설치한 것이다. 이 실시예에서는 담체(2)가 폭기조(50)의 모서리부분에 침전하는 것이 염려되었기 때문에, 드래프트 튜브(35)의 흡입구를 향하여 처리조 바닥면에 30도의 경사면(37)을 설치했다.

도 5의 심층 폭기조(50)에 입자지름 5mm, 비중 1.03인 비중조정 프라스틱 조각을 담체(2)로서 20V/V%로 사용하고, 공기를 4 ~ 6 N㎥/min으로 통기했다. 그 결과, 도 5b에 나타낸 플로우 패턴이 형성되고, 담체(2)는 폭기조 내를 원활하게 유동했다. 이 실시예에서는, 심층 폭기조에 있어서 담체를 안정되게 유동시키는 것이 가능하다. 수중교반식 폭기장치(30)는 선회류방식보다도 폭기동력을 절감할 수 있다. 수중교반식 폭기장치(30)는 처리조 내의 교반혼합력이 강하므로 처리조 내를 완전혼합상태로 유지할 수 있다. 이에 따라, 담체의 처리조 내 분포농도를 균일화할 수 있고, 담체의 능력을 최대한 발휘할 수 있다.

도 6은 심층 폭기조를 적용한 질화 탈질소장치의 도해적인 수직 단면도이다. 도 6에 있어서 심층 폭기조(50)는 순환식 질화 탈질소장치의 질화조(호기 탱크)(42)로서 채용되고, 다음과 같이 작동되었다.

(a) 원수[원수유입부(32)로부터 도입된다]:

도시하수 1차 처리수 : BOD 100mg/리터

NH₄-N 30mg/리터

수량 : 15.000㎥/일

(b) 심층 폭기조 :

탈질소조(41) : 폭 6.5m×길이 31m×수심 10n

유효용량 : 2.000㎥

수중교반기(43) : DSR-240UP

(에바라제작소제, 30kW)×2대

질화조(42) : 폭 6.5m×길이 23m×수심 10m

유효용량 : 1.470㎥

수중교반식 폭기장치(30) : DSR-140UP

(에바라제작소제, 1kW)×3대

드래프트 튜브 : 구경 140mm×4m×3개

폭기풍량 : 12 N㎥/(분·대)×3대

(c) 담체(2) :

재질 :폴리에틸렌 글리콜제의 친수성 겔

입자지름 : 4mm

비중 ; 1.02

투입량 ; 체적으로서 220㎥(충전율 15V/V%)

(d) MLSS : 2500mg/리터

(e) 운전결과

도 6에 화살표(F)로 나타나는 바와 같은 플로우 패턴이 폭기조 내에 형성되어, 담체는 바닥면에 침전하지 않고 처리조 내를 균일 농도(15%)로 유동했다. 그결과, 처리수[처리수 유출부(38)로부터 유출된]의 평균수질은 BOD 5.4mg/리터, T-N 9.5mg/리터, NH₄-N 0.4mg/리터로서 매우 양호했다.

도 7은 본 발명에 있어서 사용되는 수중교반식 폭기장치의 제 1 실시예의 도해적인 수직 단면도이다. 도 7의 폭기장치(60)는 하토출식이고, 기어 감속기(57)를 거쳐 전동기(56)에 의해 회전되는 블레이드(58)를 구비하는 임펠러(59)가 외측 케이싱(52) 내에 수용된다. 폭기장치(60)는 상향으로 개구하는 흡입구(51)로부터 오수 및 담체를 흡입하고, 회전하는 블레이드(58)에 의해 유로(55) 중을 유동시켜 아래쪽에서 가로방향으로 개구하는 토출구(62)로부터 토출한다. 임펠러(59)의 토출측에 설치한 공기 케이싱(54)이 공기관(5)으로부터 압력공기를 공급받아 공기토출구(53)를 거쳐 유로(55) 내를 유동하는 오수 중으로 공기의 미세기포를 공급한다.

폭기장치(60)에 의한 담체의 파괴, 미생물의 박리 등을 방지하기 위해 외측 케이싱(52)과 블레이드(58)의 선단 사이의 거리는 담체의 직경보다 크게 하고, 블레이드(58)는 그라인더 마무리, 수지 라이닝 등에 의해 매끄럽게 하고, 블레이드(58)의 선단의 주속은 약 10m/초 이하로 하였다.

도 8은 본 발명에 있어서 사용되는 수중교반식 폭기장치의 제 2 실시예의 도해적인 수직 단면도이다. 도 8의 폭기장치(70)는 상토출식이고, 기어 감속기(57)를 거쳐 전동기(56)에 의해 회전되는 블레이드(58)를 구비하는 임펠러(59)가 외측 케이싱(52) 내에 수용된다. 폭기장치(70)는 아랫방향으로 개구하는 흡기구(71)로부터오수 및 담체를 흡입하고, 회전하는 블레이드(58)에 의해 유로(55) 중을 통과시켜, 위쪽에서 가로방향으로 개구하는 토출구(72)로부터 토출시킨다. 임펠러(59)의 토출측의 외측 케이싱(52)의 일부에 배치되는 공기 케이싱(74)이 공기관(5)으로부터 압력공기를 공급받고, 공기토출구(53)를 거쳐 유로(55) 내를 유동하는 처리수 중으로 공기의 미세기포를 공급한다. 폭기장치(70)에 의한 담체의 파괴, 미생물의 박리 등을 방지하기 위해, 도 7의 폭기장치(60)에 있어서와 같은 대책이 행해진다.

본 발명에 의하면, 호기성 처리조의 오수 및 미생물 고정화 담체가 수중교반식 폭기장치에 의해 강한 교반작용을 받으므로, 담체가 처리조 내에서 대략 균일하게 부유 분포된다. 따라서, 오수처리능력이 향상됨과 동시에, 담체분리기에 있어서 담체와 처리수 사이의 분리장해 발생이 방지된다. 또, 강한 교반작용에 의해 처리조의 바닥면에 배치한 공기분산기구의 공기공급 개구의 수직방향 위치와 처리조 바닥면 사이에 담체가 침전하여 퇴적되는 것이 방지되고, 투입한 담체의 대부분을 유동시켜 유효하게 이용할 수 있으므로, 담체 사용량을 필요 최소한으로 감소할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서 사용되는 임펠러의 토출측에 공기분산기구를 배치한 수중교반식 폭기장치는, 비교적 표면적이 작고 다수의 작은 구멍을 구비하지 않으므로, 교환할 때에 담체를 처리조 밖으로 철거할 필요가 없다. 본 발명의 호기성 처리조에 의하면, 방지벽이나 교반이송수단이 불필요하므로, 설비비나 운전비 등의 비용을 낮게 할 수 있다. 또, 처리조 내에 담체의 순환하지 않는 영역이 생기지 않고, 처리조 전체에 있어서 높은 처리성능을 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 미생물 고정화 담체를 이용하는 심층 폭기조에 있어서, 하부에 드래프트 튜브를 연결한 수중교반식 폭기장치를 사용함으로써, 고정화 담체의 바닥면 침전을 방지할 수 있다. 또한 폭기풍량을 저감할 수 있으므로 에너지 절약적인 처리도 가능해지고, 처리조 내의 담체농도를 균등하게 할 수 있으므로 담체의 능력을 최대한 발휘가능하다.

Claims

미생물을 고정화한 담체를 사용해서, 오수를 폭기하면서 상기 오수를 호기성 처리하는 오수처리조로서,

처리될 오수를 받아들이는 오수 유입부와 처리된 오수를 방출하는 처리수 유출부를 구비하고, 상기 오수 유입부와 상기 처리수 유출부는 서로 수평하게 이격되어 있어서 오수 처리중에 상기 처리될 오수 및 담체의 혼합액을 내부에 갖는 처리조;

상기 유출부로부터 담체가 유출되는 것을 방지하기 위해서 상기 유출부에 구비된 담체유출 방지수단; 및

상기 오수 및 상기 담체를 상기 처리조 내에서 순환시켜서 상기 담체가 상기 처리조 내에서 부유상태로 실질적으로 균일하게 분포되도록, 상기 처리조의 상기 유입부와 상기 유출부 사이에 제공되는 복수의 수중교반식 폭기장치를 포함하여 이루어지는 오수처리조에 있어서,

상기 각 수중교반식 폭기장치는 흡입구 및 토출구를 가지는 케이싱; 상기 오수 및 담체를 상기 흡입구를 통해서 상기 케이싱 내로 흡입하고 상기 토출구를 통해서 반경방향 바깥쪽으로 토출하기 위해서 상기 케이싱 내에 구비된 임펠러; 상기 토출구로부터 토출되는 상기 오수 및 담체 내로 공기를 분산시키기 위해서 상기 임펠러의 토출측에 구비된 공기분산기구; 및 상기 흡입구로부터 신장하는 드래프트 튜브를 포함하고,

상기 임펠러는 회전축을 수직으로 갖게 하고; 상기 토출구는 오수처리동안 상기 처리조의 중간 수심부에 개구하도록 하고; 상기 드래프트 튜브는 상기 흡입구로부터 상기 바닥면으로 신장하여, 상기 각 수중교반식 폭기장치는 상기 바닥면 부근의 오수 및 담체를 상기 드래프트 튜브를 통하여 흡입하고 상기 흡입된 오수 및 담체를 상기 중간 수심부 위치에서 상기 토출구를 통하여 상기 반경방향 바깥쪽으로 토출하도록, 상기 각 수중교반식 폭기장치가 상기 처리조 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 오수처리조.
제 1 항에 있어서,

상기 오수를 탈질소 처리하는 처리장치 또는 상기 오수를 탈인 처리하는 처리장치에 적용한 것을 특징으로 하는 오수처리조.
제 1 항에 있어서,

상기 처리수 유출부 부근으로부터 담체를 흡입하고, 상기 흡입된 담체를 상기 오수 유입부 근처 영역으로 이송하여 상기 유출부에서의 상기 담체의 집중을 방지하기 위한 담체 이송 펌프를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리조.