KR100430723B1 - 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수에 공급된 공기가 벤츄리관(10)을 통과하면서 유속과 압력변화에 의하여 미세기포가 된다음, 진동판(51)의 진동에 의한 진동에너지가 기·액혼합류에 전달되어 기체의 액체에의 용해가 촉진되며, 폐수에 함유된 기포의 체류시간이 증대되고 기포와 폐수의 접촉면적이 커지게 되어 폐수에 함유된 용존산소량이 증대되기 때문에 별도의 산기장치가 없이 폐수의 정화효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치{Dxygen Supplying Apparatus for Aerobe Purifying Fac.lities}

본 발명은 호기성 미생물에 의하여 오수 또는 폐수에 함유한 유기물을 분해하여 폐수를 정화하는 폐수정화조에 산소를 공급하는 장치에 관한 것으로서, 특히 폐수정화조에 공급되는 폐수에 미세화된 산소기포가 다량 함유하도록 하여 폐수의 정화효율을 향상 시킬 수 있는 산소공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기성 폐수 정화처리에 있어서 미생물의 대사활동을 이용한 방법이 중심적인 기술이 되고 있다.

즉, 호기성 또는 혐기성 세균군의 생활환경을 적절히 조성해 주므로서 이들 미생물에 의한 유기오수중의 단백질, 탄수화물등을 분해, 섭취, 재합성하여 유기오수를 정화하는 것이다.

이러한 정화효율에 영향을 미치는 인자로는 기질(Substrate)농도, PH, 온도, 용존산소(DO, Dissolved Oxygen) 등이다.

이중 기질농도나 온도 및 PH 등의 인자는 폐수자체가 갖고 있는 고유의 성질에 기인하게 되며, 외부에서의 인위적인 조작인자는 용존산소농도가 거의 유일하다고 할 수 있다. 다시말하면, 효율적인 산소공급이 정화효율을 좌우하는 중요한 요소가 되어지는 것이다.

이러한 산소공급을 위하여 통상 산기식 산소공급장치가 이용되고 있다. 산기식 산소공급장치는 송풍기(BIOWER)에 의해 외부 공기를 압송시켜 그 끝단에 구비된 여러형태의 산기장치에 의해 수많은 기포를 발생시키게 하므로서 그 기포들이 폭기조 저부로부터 상승하면서 폐수에 용해되게 하는 것이다.

그러나, 산소는 액체에 대해 용해가 잘되지 않는 기체로 폭기조내에서 체류하는 시간이 짧을 경우 대부분 떠올라 대기중에 방출되고 만다.

일반적인 산기식 산소공급장치를 사용하는 경우, 폐수의 농도, 온도, 폐수의 성상에 따라 다르나, 활성슬럿지법으로 운용되는 하수처리장에 있어서 산소흡수효율(흡수된 산소량/공급된 산소량)은 약 5 ∼ 8%에 불과하다.

즉, 100개의 산소를 공급하여 5 ∼ 8개만이 액체에 흡수 이용되고 나머지는 대기중에 방출되고 마는 것이다.

한편, 산소가 액체로 전달되는 양은 기포와 액체의 접촉시간에 비례하게 된다. 이러한 접촉시간을 길게 하기 위해서는 폭기조내의 수심을 깊게 하여 기포의 체류시간을 연장시키는 방법이 있으나, 이럴경우 수심이 깊을수록 수압이 증가하게 되어 기포발생 장치인 송풍기의 전력 소요량이 많아지게 되며, 이에 따라 산소흡수효율의 증가효과를 전력비가 상쇄해 버리기 때문에 일반적으로 폭기조의 수심은 약 3 ∼ 8m 가 바람직한 것으로 알려져 있다.

이와같이 산소흡수효율을 높이기 위한 방안으로 기포와 폐수와의 접촉면적과 접촉시간을 늘리는 기술이 연구되고 있지만 접촉면적을 늘리기 위해서는 기포경을 최대한 미세화시키는 산기장치의 기술이 필요하게 되며, 또한 접촉시간을 늘리기 위해서는 폭기조의 수심을 깊게 하여야 함에도 불구하고 이럴경우 송풍기의 전력소요량이 증가되는 등의 문제점으로 한계가 있어 실제적으로는 극히 비효율적이고 비경제적인 폭기방식이 채택되고 있는 실정이다.

본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허등록번호 제187831호 "폐수의 호기성 생물처리에 있어서의 산기장치"를 발명한 바 있다.

상기 선출원 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 폐수가 저장되는 폭기조(1)와, 폭기조(1)의 바닥으로부터 이격 설치되고 상하단이 개방된 격벽통(2)과, 격벽통(2)의 상단유입구(2a)에 연결설치되는 폐수공급관(3)과, 폐수공급관(3)으로 폐수를 공급하는 가압펌프(P)와, 상기 폐수공급관에 연결되는 기포 발생장치(4)로 구성되어, 폐수가 가압펌프(P)로부터 송출되어 폐수공급관(3)을 통과할 때 기포발생장치(4)로부터 공급된 기포가 폐수에 섞이도록 한 다음, 격벽통(2)을 거쳐 폭기조(1)로 유입된다.

그러나, 상기한 선출원 발명은 기포발생장치(4)에 의하여 폐수에 공급되어 함유된 기포를 작게 형성하는데 한계가 있기 때문에 폐수와 기포의 접촉면적이 적게되어 폐수의 용존산소량이 충분하지 못함은 물론 폐수의 용존산소도 균일하지 못하여 폐수의 정화효율이 저감되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 산기장치로 사용함이 없이 폐수정화조에 공급되는 폐수에 공기를 공급하여 자동적으로 폐수내에서 기포가 발생되도록 하는 호기성 생물 정화처리를 위한산소공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 용량이 적은 송풍기를 사용하면서도 폐수내에 미세한 기포가 발생되도록 하여 폐수와 접촉하는 기포의 체류시간을 증대시킴으로써, 폐수의 용존산소량을 높힐 수 있고 송풍기의 소요동력을 절감시킬 수 있는 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 의한 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치가 표현된 도면.

도 2는 본 발명에 의한 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치가 설치된 정화처리조가 표현된 도면.

도 3은 도 3에 도시된 본 발명의 산소공급장치가 도시된 확대도.

도 4는 본 발명의 구성요소인 진동판이 표현된 사시도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 따른 진동판이 표현된 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 벤츄리관 11 : 직경축소부

20 : 오리피스 30 : 원통형관

40 : 볼트 50 : 충돌판

51 : 진동판

상기의 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 호기성 생물 정화처리를 위한 폐수 공급장치는, 폐수가 강제유입되어 통과하는 벤츄리관과, 상기 벤츄리관의 직경축소부로 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 벤츄리관에 연결되어 벤츄리관을 통과한 폐수를 폐수정화처리조로 배출시키는 원통형관과, 상기 원통형관의 내부에 진동가능토록 설치되어 폐수에 함유된 기포를 미세화시키는 진동판으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 2, 도 3에 도시된 바와같이, 펌프(P)에 의하여 강제 유입된 폐수를 폐수정화처리조(60)로 배출시키는 벤츄리관(10)관과, 원통형관(30)으로 구성되고, 상기 벤츄리관(10)의 직경축소부(11)에는 공기공급관(12)이 연결되어 송풍기(B)에 의하여 송출된 공기가 상기 산소공급관(12)을 통하여 직경축소부(11)내로 공급된다.

한편, 상기 벤츄리관(10)의 끝단과 원통형관(30)의 선단에는 플랜지(12)(31)가 각각 형성되고 상기 플랜지(12)(31) 사이에 오리피스(20)가 위치되어 볼트(41)로서 체결된다.

또한, 상기 원통형관(30)의 상측부 내부중앙에는 오리피스(20)을 통과한 폐수가 충돌하는 충돌판(50)이 고정설치되고, 상기 충돌판(50) 하측면에 진동판(51)의 일단이 부착된다.

상기 진동판(51)은 도 4에 도시된 바와같이 폐수가 배출되는 방향으로 두께가 점차 두꺼워지는 직사각형의 판체(51a)로 형성되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 두께가 얇은 한쌍의 직사각형의 판체(51b)가 폐수의 배출방향으로 상기 판체사이의 이격거리가 커지도록 이격되게 설치될 수 있다.

이하, 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

호기성 생물 정화처리를 위한 폐수 또는 오수는 펌프(P)에 의하여 벤츄리관(10)으로 강제 유입되어 직경축소부(11)를 통과하게 되는데, 직경축소부(11)에는 공기공급관(12)을 통하여 송풍기(B)에서 송출된 공기가 공급되므로 직경축소부(11)를 통과한 폐수에 공기가 혼합된다.

폐수에 함유된 공기는 벤츄리관(10)의 확개부(13)를 통과하면서 유속과 압력변화에 의하여 기포화가 촉진된 다음, 오리피스(20)를 통과하면서 다시 급격한 유속과 압력변화로 인하여 폐수에 함유된 공기의 기포화가 더욱 촉진된다.

오리피스(20)를 통과한 폐수 및 기포는 충돌판(50)에 부딪쳐 기포가 다시 부서진 다음, 원통형관(30)을 통과하면서 폐수의 흐름에 따라 자동적으로 진동하는 진동판(51)에 의하여 극히 미세화되어 격벽통(61)을 통과한 다음,폐수정화처리조(60)의 하측으로 공급된다.

본 발명은 폐수에 공급된 공기가 벤츄리관(10)을 통과하면서 유속과 압력변화에 의하여 미세기포가 된다음, 진동판(51)의 진동에 의한 진동에너지가 기·액혼합류에 전달되어 기체의 액체에의 용해가 촉진되며, 폐수에 함유된 기포의 체류시간이 증대되고 기포와 폐수의 접촉면적이 커지게 되어 폐수에 함유된 용존산소량이 증대되기 때문에 별도의 산기장치가 없이 폐수의 정화효율을 크게 향상시킬 수 있다.

즉, 종래의 산기장치로 수심 3∼8m의 포기조에 산소를 전달 할 때는 포기조의 수심이 보통 3∼8m 이므로 0.3∼0.8㎏/㎠의 압력을 가진 송풍기가 사용되었는데 본 발명은 대기압 내지 0.05㎏/㎠ 정도의 압력을 갖는 저압 송풍기의 사용이 가능하고, 본 발명은 저압의 송풍기를 사용하기 때문에 같은 유량의 공기를 송출할 때, 종래 송풍기의 동력보다 1/8정도의 동력으로 송풍기의 작동이 가능하며, 소형 및 저압의 송풍기를 사용하므로 소음 및 진동이 대폭 저감된다.

또한, 종래의 송풍기로 공기를 0.1㎏/㎠ 압축할 때 공기온도가 10℃씩 상승하며, 포기조의 수심이 3∼8m일 경우 0.3∼0.8㎏/㎠까지 압축하면 여름철 대기온도(35℃)를 포함해서 65∼115℃까지 공기온도가 상승하여 포기조 액은 상승의 주요인이 되어 미생물의 활성화를 저해하며 미생물 활성저하로 거품이 발생 되는데 본 발명은 저압의 송풍기를 사용하게 됨에 따라 포기조의 액온을 대기온도 정도(35℃)로 낮게 유지할 수 있어 미생물 활성저하가 없고 아울러 DO포화농도가 높아지고 거품발생 문제를 해소할 수 있다.

또한, 본 발명은 충돌판 및 진동판을 사용하여 기액혼합된 유체에 진동에너지를 주어 포기조에 산소전달능력을 상승시키는 효과가 발휘되고, 종래의 산기장치는 산소흡수효율이 5-8%인데 비해 본 발명을 사용하면 산소흡수효율을 대폭 향상시킬 수 있으므로 산소공급장치 설치비(산기장치, 배관, 송풍기) 및 유지관리비(전력비)를 기존방식에 비해 현저히 줄일 수 있고, 포기조의 수심에 제한을 받지않고 산소를 폐수에 공급할 수 있으며, 수심에 제한을 받지않아 부지멱적을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 폐수가 강제유입되어 통과하는 벤츄리관과, 상기 벤츄리관으로 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 벤츄리관에 연결되어 벤츄리관을 통과한 폐수를 폐수정화처리조로 배출시키는 원통형관과, 상기 원통형관의 내부에 진동가능토록 설치되어 폐수에 함유된 기포를 미세화시키는 진동판으로 구성된 것을 특징으로 하는 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치는 상기 원통형관체의 내부에 고정되고 상기 원통형관체로 유입된 폐수가 충돌되는 충돌판을 더 포함하여 구성되고,

   상기 진동판은 상기 충돌판에 부착된 것을 특징으로 하는 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 진동판은 폐수의 배출방향으로 점차 두께가 두꺼워지는 직사각형의 판체로 형성된 것을 특징으로 하는 호기성 생물 정화처리를 위한 산소공급장치.