KR100435621B1 - 오수정화 고도처리시스템 - Google Patents

오수정화 고도처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현장설치 여건과 운전 조건면에서 마을단위 오수처리장에 적용이 어려운 고도처리 개념을 주기적인 반복에 의한 운전의 편의성과 반송을 통한 단일 반응조 내에서의 처리가 가능하도록 함으로서 유기물은 물론 질소, 인을 처리하는 고도처리가 가능할 뿐만 아니라, 반응조 내에 메디아를 충진함으로서 부착성 미생물에 의한 처리가 가능하도록 하여 오수처리효율을 보다 안정되고 뛰어나게 향상시킬 수 있도록 하는 오수정화 고도처리시스템에 관한 것으로, 이는 오수 원수가 유입되는 유량조절조와 유량조절조에서 오수를 공급받는 혐기조, 그 혐기조에서 처리된 오수를 공급받는 반응조, 상기 반응조에서 처리된 오수를 공급받는 처리수조를 구성하고, 상기 혐기조와 반응조 및 처리수조에서 오수를 반복적으로 정상 이송 및 역이송시키면서 정화처리 함으로서 이룰 수 있는 발명이다.

Description

오수정화 고도처리시스템 {A advance sewage treatment plant system}
본 발명은 중ㆍ소규모 마을단위에서 배출되는 가정의 생활 오수 및 축사의 오폐수를 수집하여 정화 처리하는 오수정화 고도처리시스템에 관한 것으로,
특히, 가정 및 축사 등에서 배출되는 오수를 마을단위로 처리할 수 있도록 혐기조와 반응조 및 처리수조로 오수처리장치를 구성하여 중ㆍ소규모 마을단위에서 배출되는 오수의 유기물분해는 물론 질소, 인까지 제거하여 방류할 수 있도록 하는 오수정화 고도처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가정과 축사에서 발생되는 분뇨 등으로 인한 오수는 각 가정 및 축사에 매설된 정화조를 통하여 하천으로 방류되고 있으며, 이러한 정화조를 통한 오수의 방류는 유기물의 분해는 비교적 분해가 이루어진 상태로 방류되지만, 오수에 포함된 질소와 인등의 처리는 이루어지지 못한 상태로 방류되므로 별도의 대형 정화장치에서 오수와 폐수를 함께 정화시키는 방법이 사용되고 있다.
즉, 유기물의 경우는 호기상태에서 미생물의 분해로 제거되므로 가정 및 축사의 정화조에서도 분해가 가능하지만, 질소의 경우는 호기상태에서 암모니아성 또는 유기질소성분이 질산화과정을 거치게 되고, 이렇게 질산화 된 질소성분은 혐기상태에서 성장하는 탈질 미생물들에 의해 N2로 분해되어 대기로 방출된다.
또한 인의 제거는 무산소상태의 미생물들이 인을 수중으로 방출하게되고, 이 미생물들이 호기상태로 전환하게 되면 인을 과다 섭취하여 수중내의 인을 제거하게 된다.
종래의 하수처리 또는 오수처리의 고도처리공법이라 함은 반응조를 호기조, 혐기조, 무산소조 등으로 나누어 설치하여 차례로 또는 반송을 통하여 처리하거나 이송 또는 반송이 없이 한 반응조내에서 호기성, 혐기성, 무산소 등로 운전하여 처리하는 공법이다.
우선 각각의 운전조건이 다른 반응조를 나열하는 방식은 시설의 설치부지가 많이 소모되며 배관이 복잡하고 부가적인 부대시설 또한 증가하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 유입수의 오염농도에 따라 처리효율이 크게 좌우된다.
반면 한 반응조에서 호기성, 혐기성, 무산소 등을 운전하는 경우에는 운전방식이 까다롭고 반응조내에 디컨터, 포기기, 교반기 등의 설치가 소규모 마을단위 오수처리시설에는 적용이 어렵다.
또한 대부분의 고도처리공법들이 재래 활성슬러지공법에 공기주입의 시간과 간격을 조절하여 각각의 반응조를 구성하고 있고, 이러한 기존의 활성슬러지공법은 부유성 미생물을 이용하므로 유입수의 농도와 온도변화에 민감하게 처리효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
반면에 하폐수처리에 있어서, 부착성 미생물이 부유성 미생물에 비해 처리효율과 유입원수의 농도, 기온 변화에 보다 효율적으로 대처한다는 것은 이미 널리 알려진 바이다.
따라서, 본 발명의 목적은 현장설치 여건과 운전 조건면에서 마을단위 오수처리장에 적용이 어려운 고도처리 개념을 주기적인 반복에 의한 운전의 편의성과 반송을 통한 단일 반응조 내에서의 처리가 가능하도록 함으로서 유기물은 물론 질소, 인을 처리하는 고도처리가 가능할 뿐만 아니라, 반응조 내에 메디아를 충진함으로서 부착성 미생물에 의한 처리가 가능하도록 하여 오수처리효율을 보다 안정되고 뛰어나게 향상시킬 수 있도록 한 오수정화 고도처리시스템을 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은 오수 원수가 유입되는 유량조절조와 유량조절조에서 오수를 공급받는 혐기조, 그 혐기조에서 처리된 오수를 공급받는 반응조, 상기 반응조에서 처리된 오수를 공급받는 처리수조를 구성하고, 상기 혐기조와 반응조 및 처리수조에서 오수를 반복적으로 정상 이송 및 역이송시키면서 정화처리 함으로서 달성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 시스템을 보인 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 오수처리과정을 보인 블록도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 유량조절조 20 : 혐기조
30 : 반응조 40 : 처리수조
50 : 송풍기 101, 201 : 경사면
102, 202 : 밸브 111 : 걸름망
121 : 교반익 211 : 체크밸브
310 : 메디아부 320 : 언더드레인부
330 : 섬프부 430 : 상부 플로트스위치
440 : 하부 플로트스위치 510 : 송풍관
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
유입관(110)을 통해 유입되는 원수를 걸름망(111)으로 이물질을 제거하면서 담아 저장하고, 후처리공정들이 완료되어 배수된 후 모터(120)에 의해 회전하는 교반익(121)으로 교반하여 저장된 원수를 공급하는 유량조절조(10)와, 상기 유량조절조(10)에서 공급펌프(130)와 공급관(131)을 통해 공급되는 원수의 고형물을 침전시키고 탈질반응을 제공하는 혐기조(20)와, 상기 혐기조(20)에서 체크밸브(211)가 구비된 공급관(210)을 통해 흐르는 오수를 받아 호기성, 혐기성과 상향류, 하향류로 운전모드를 변경하며, 운전주기에 따라 여과, 폭기, 반송, 역세를 단일 반응조에서 실시하여 유기물, 질소, 인 제거반응을 제공하는 반응조(30)와, 상기 반응조(30)에서 하향류로 처리된 처리오수를 이송펌프(410)로 흡입저장하고, 처리완료된 처리수를 배수펌프(420)로 배수하는 처리수조(40)로 오수정화시스템을 구성한다.
이때 상기 혐기조(20)와 반응조(30) 및 처리수조(40)의 오수처리과정은 혐기조(20)에서 공급관(210)을 통해 반응조(30)로 이송시키고, 반응조(30)에서 이송펌프(410)로 처리수조(40)로 이송시키는 정상흐름 처리과정과, 처리수조(40)의 처리수를 이송펌프(410)로 반응조(30)로 역이송시키고, 반응조(30)에서 역이송관(340)을 통해 혐기조(20)로 역이송시키는 과정을 수차례 반복하여 오수를 정화처리할 수 있도록 한다.
또한 상기 유량조절조(10)와 상기 혐기조(20)의 바닥은 경사면(101)(201)으로 형성하고, 그 경사면(101)(201)의 낮은 쪽에 밸브(102)(202)를 설치하여 침전된 슬러지를 배출할 수 있도록 구성한다.
한편 상기 반응조(30)에는 메디아부(310)와 언더드레인부(320) 및 섬프부(330)를 구비하여 혐기조(20)의 공급관(210)을 통해 공급되는 오수는 하향류 정화하고, 처리수조(40)에서 이송관(350)을 따라 공급되는 정화오수로 역세하여 역이송관(340)으로 역류시킨다.
특히 상기 반응조(30)에는 송풍기(50)에 연결된 송풍관(510)을 설치하여 폭기할 수 있도록 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 각 가정과 축사 등에서 발생되어 배수되는 각종 오수를 유량조절조(10)로 투입하여 일정시간마다 공급펌프(130)로 혐기조(20)로 공급하고, 혐기조(20)에서는 반응조(30)로, 반응조(30)에서는 처리수조(40)로 오수를 이송시키면서 정화처리한 후, 처리수조(40)에서 반응조(30)로, 반응조(30)에서 혐기조(20)로 역이송시키는 과정을 반복하여 마을단위의 오수정화가 가능하도록 하는 것이다.
즉, 본 발명은 상기와 같은 반복처리과정을 4사이클로 구분하여 설명될 수 있는 것이며, 그 첫 번째 사이클은 호기성 처리상태로서,
유입관(110)을 통해 유량조절조(10)로 투입되는 오수는 걸름망(111)을 통해 투입되는 것이므로 오수에 포함된 각종 고형 이물질을 걸러낼 수 있고, 이로 인하여 혐기조(20)와 반응조(30) 및 처리수조(40) 사이의 통로가 막히는 것을 미연에 방지한다.
이때 상기 유량조절조(10)에는 모터(120)에 의해 회전되는 교반익(121)을 설치한 것이므로 오수의 침전을 방지하면서 공급펌프(130)와 공급관(131)을 통해 오수를 혐기조(20)로 공급한다.
상기와 같이 혐기조(20)로 공급된 오수는 고형물을 침전시키면서 상층의 오수를 체크밸브(211)가 구비된 공급관(210)을 통해 반응조(30)로 공급한다.
반응조(30)로 공급된 오수는 메디아(media)부(310)와언더드레인(underdrain)부(320)를 통해 섬프(sump)부로 하향 낙수 되고 송풍관(510)을 통해 송풍기(50)에서 공급되는 공기로 폭기하여 오수를 호기성 상태로 처리한다.
이때 상기 메디아부(310)는 최하부에 20mm∼40mm의 직경으로 100mm의 두께의 자갈층을 구비하고, 그 위에 12mm∼20mm의 직경으로 60mm 두께의 자갈층을 구비하며, 그 상측에는 6mm∼12mm의 직경으로 100mm의 두께의 자갈층을, 그 위층은 3∼6mm의 직경으로 100mm 두께, 최상부층은 6mm∼12mm의 직경으로 100mm의 두께를 구성한 후, 최상층에 직경 약 2mm∼5mm의 크기로 1,220mm 깊이의 모래를 구하여 구성되는 것으로 자갈층은 상부 모래층의 지지역할은 물론 역세 또는 반송시 자갈층 상부의 모래가 하부로 내려와 혼합되는 것을 방지하고 역세시 공기와 물의 분배를 균등하게 할 수 있도록 구성하는 것이다.
상기와 같이 반응조(30)에서의 호기성 처리가 완료되어 섬프부(330)로 낙수된 처리수는 이송관(350)과 처리수조(40)의 이송펌프(410)에 의해 처리수조(40)로 이송된다.
이때 처리수조(40)로 처리수를 이송시키는 작업은 처리수조 내의 상부 플로트스위치(430)가 온될 때까지 또는 타이머에 설정된 시간이 될 때까지 계속되는 것이며, 상부 플로트스위치(430)가 온되거나 타이머의 설정시간이 되면 이송펌프(410)는 이송관(350)을 따라 처리수조(40) 내의 처리수를 반응조(30)의 섬프부(330)로 역이송시키고, 반응조(30)로 역이송된 처리수는 언더드레인부(320)와 메디아부(310)를 통해 상승하여 역이송관(340)을 통해 혐기조(20)로 역이송되는 첫번째 사이클을 완료한다.
상기와 같은 첫 번째 사이클이 진행되는 과정에서 처리수조(40)의 이송펌프(410)는 처리수의 수위가 낮아져서 하부 플로트스위치(440)를 온시킬 때까지 계속되고, 반응조(30)에서 역이송관(340)을 통해 혐기조(20)로 역이송될 때 처리수는 체크밸브(211)가 설치된 공급관(210)을 따라 역이송되지 못하는 것이다.
특히 상기 첫 번째 사이클을 진행하는 과정에서 혐기조(20)에서 반응조(30)로 오수를 공급할 때와 처리수조(40)에서 반응조(30)로 처리수를 역이송할 때는 송풍관(520)을 통해 송풍기(50)의 공기를 언더드레인부(320)로 공급하여 폭기시킴으로서 반응조(30) 내에서 유기물의 분해와 질산화 과정이 일어나도록 한다.
상기와 같은 첫 번째 사이클이 완료되면 이어서 두 번째 사이클인 혐기성 처리과정이 진행되는 것으로, 그 두 번째 사이클의 오수와 처리수의 흐름은 상기 첫 번째 사이클과 동일하게 이루어진다.
이때 본 발명에 의한 두 번째 사이클에서는 반응조(30)에 공기의 공급을 하지 않음으로서 반응조와 혐기조에서 탈질반응을 얻을 수 있는 것이다.
탈질반응을 얻을 수 있는 상기 두 번째 사이클이 완료되면 혐기조(20)부터 다시 시작되는 세 번째 사이클 역시 상기 첫 번째나 두 번째 사이클과 마찬가지로 혐기조(20), 반응조(30), 처리수조(40)로 처리수를 왕복시키면서 시행한다.
이때 상기 세 번째 사이클은 혐기조(20)에서 반응조(30)로 처리수를 이송시킬 때는 공기를 공급하지 않지만, 처리수조(40)에서 반응조(30)로 처리수를 역이송시킬 때는 송풍기(50)로 폭기를 위한 공기를 공급한다.
이와 같이 이루어지는 세 번째 사이클은 혐기조(20)에서 반응조(30), 처리수조(40)로 처리수가 이송될 때는 인방출이 발생되고, 처리수조(40)로부터의 역이송시에는 미생물들의 인 과다섭취가 발생하게 되는 것이다.
마지막 사이클인 네 번째 사이클이 진행되면 네 번째 사이클 전과정에서 공기의 공급은 하지 않고 혐기조(20)에서 반응조(30)를 통해 처리수조(40)로 처리수를 이송시키는 공정으로 사이클을 마감하고, 처리수조(40)에 처리수가 공급되면서 처리수의 수위가 높아져 상부 플로트스위치(430)를 온시키면 배수펌프(420)가 동작하여 배수관(421)을 통해 정화처리된 처리수를 배수하게 되는 것이다.
상기와 같은 여러 차례의 오수 흐름을 반복시키는 과정을 통해 마을단위의 소규모로 발생되는 오수를 유기물을 물론 질소와 인까지 처리한 상태로 배수시킬 수 있을 뿐만 아니라, 안정적이고, 높은 처리효율을 달성하여 상수원 및 하천을 보호할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기 처리수조(40)에 구비되는 상부와 하부 플로트스위치(430)(440)를 이송펌프(410)를 제어하기 위한 것과, 배수펌프(420)를 제어하기 위한 것을 각각 설치하는 것이 바람직하며, 상기 상하부 플로트스위치(430)(440)와 타이머를 연동시켜 시스템 운전은 결정하는 것이므로 따로 운전자를 둘 필요 없이 자동으로 공정을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 유량조절조(10), 혐기조(20), 반응조(30), 처리수조(40)로 구분되어 기존의 오수처리시설에서 보여지는 여러 가지의 조의 병합에 의한 제작, 설치 및 유지보수의 복잡성과 어려움을 최소화하여 기존에 설치 후 유지보수와 운전상의 어려움으로 방치되어지는마을단위오수처리시설의 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
상기에서와 같이 본 발명은 현장설치 여건과 운전 조건면에서 마을단위 오수처리장에 적용이 어려운 고도처리 개념을 주기적인 반복에 의한 운전의 편의성과 반송을 통한 단일 반응조 내에서의 처리가 가능하도록 함으로서 유기물은 물론 질소, 인을 처리하는 고도처리가 가능할 뿐만 아니라, 반응조 내에 메디아를 충진함으로서 부착성 미생물에 의한 처리가 가능하도록 하여 오수처리효율을 보다 안정되고 뛰어나게 향상시킬 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims (6)

  1. 유입관(110)을 통해 유입되는 원수를 담아 저장하면서 후처리공정들이 완료되어 배수된 후 저장된 원수를 공급하는 유량조절조(10)와,
    상기 유량조절조(10)에서 공급되는 원수의 고형물을 침전시키고 탈질반응을 제공하는 혐기조(20)와,
    상기 혐기조(20)에서 오수를 받아 호기성, 혐기성과 상향류, 하향류로 운전모드를 변경하며, 운전주기에 따라 여과, 폭기, 반송, 역세를 단일반응조에서 실시하여 유기물, 질소, 인제거 반응을 제공하는 반응조(30)와,
    상기 반응조(30)에서 하향류로 처리된 처리오수를 이송펌프(410)로 흡입저장하고, 역세시 역세수와 반송시 반송수를 펌프를 통해 이송하는 처리수조(40)와로 시스템을 구성한 후,
    상기 혐기조(20)와 반응조(30) 및 처리수조(40)의 오수처리과정은 혐기조(20)에서 공급관(210)을 통해 반응조(30)로 이송시키고, 반응조(30)에서 이송펌프(410)로 처리수조(40)로 이송시키는 정상흐름 처리과정과,
    처리수조(40)의 처리수를 이송펌프(410)로 반응조(30)로 역이송시키고, 반응조(30)에서 역이송관(340)을 통해 혐기조(20)로 역이송시키는 처리과정을 수차례 반복하여 오수를 정화처리 할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한 오수정화 고도처리시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유량조절조(10)에는 원수 유입관(110)을 통해 유입되는 고형 이물질을 걸러낼 수 있는 걸름망(111)을 구비하고, 유량조절조(10)에 공급된 오수의 침전을 방지하기 위한 교반익(121)을 갖는 모터(120)를 설치하여 구성됨을 특징으로 한 오수정화 고도처리시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유량조절조(10)에는 공급펌프(130)를 설치하여 공급관(131)을 통해 혐기조(20)로 오수를 공급하고, 상기 혐기조(20)와 반응조(30)는 체크밸브(211)가 구비된 공급관(210)으로 연결하여 오수의 역류를 방지할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한 오수정화 고도처리시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유량조절조(10)와 상기 혐기조(20)의 바닥은 경사면(101)(201)으로 형성하고, 그 경사면(101)(201)의 낮은 쪽에 밸브(102)(202)를 설치하여 침전된 슬러지를 배출할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한 오수정화 고도처리시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응조(30)에는 메디아부(310)와 언더드레인부(320) 및 섬프부(330)를 구비하여 혐기조(20)의 공급관(210)을 통해 공급되는 오수는 하향류 정화하고, 처리수조(40)에서 이송관(350)을 따라 공급되는 정화오수로 역세하여 역이송관(340)으로 역류시킬 수 있도록 구성됨을 특징으로 한 오수정화 고도처리시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응조(30)에는 송풍기(50)에 연결된 송풍관(510)을 설치하여 폭기할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한 오수정화 고도처리시스템.
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