KR100437923B1

KR100437923B1 - 회분식 하폐수처리장치

Info

Publication number: KR100437923B1
Application number: KR10-2001-0025499A
Authority: KR
Inventors: 한상배
Original assignee: 한상배
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2004-06-30
Also published as: KR20020086777A

Abstract

본 발명은 하수 및 폐수처리와 관련된 것으로, 반응조에 설치된 펌프의 유출구에서 연장된 유출관을 분기하고 분기된 연결관에 각각 이젝터를 설치하되, 반응조의 수면근처인 상부에는 포기용 이젝터를 설치하고, 바닥근처 하부에는 슬러지 퇴적을 방지하기 위한 교반용 이젝터를 설치하여 포기용 이젝터의 공기흡입양정을 감소시키므로써 포기효율을 향상시키고 동력을 절감하며, 포기용 이젝터에는 공기공급밸브가 구비된 공기공급관을 구성하여 간헐포기가 이루어지도록 하는 한편, 농축조와 탈수기실 등에서 발생되는 악취를 반응조에서 생물학적으로 탈취하고 별도의 소포수조, 소포수펌프, 내부순환시설 및 탈취시설이 불필요하며 시설비와 동력비 등 유지관리비를 절감하는 회분식 하폐수처리장치에 관한 것이다.

Description

회분식 하폐수처리장치{Sequencing Batch Reactor System for treating waste water}

본 발명은 하폐수처리장치에 관한 것으로, 특히 하나의 반응조에서 포기와 비포기교반 및 침전기능을 순차적으로 수행하여 하폐수를 처리하는 회분식 하폐수처리장치에 관한 것이다.하수중의 오염물질은 유기물과 영양염류인 질소와 인으로 대별할 수 있는데, 지금까지 하수처리장에서는 유기물을 주된 처리대상으로 하였으므로 영양염류인 질소와 인의 상당부분은 제거되지 못하고 하천등의 수계로 방류되었다.

상기한 바와 같이 하수중에 질소와 인이 포함된 채 방류되면 하천등의 수계에 부영양화 현상을 초래하고, 해양에서는 적조발생의 원인이 된다. 부영양화가 심해지면 악취가 나고 수질오염이 가중될 뿐만 아니라 식수와 용수로의 사용도 제한을 받게 된다. 따라서, 위와 같은 수계의 부영양화를 방지하기 위해서 하수처리장에서 영양염류인 질소화합물이나 인산염을 충분히 제거시켜야 한다.

종래 하수처리장에서 사용된 질소 및 인의 제거공정은 산소를 공급하지 않는 혐기성반응조와 산소를 공급하는 호기성반응조를 분리 배치하고, 각 반응조의 특성에 따라 호기성 반응조에서는 유기성질소 또는 암모니아성질소를 질산성질소로 전환시키고, 혐기성반응조에서는 질산성질소를 질소가스로 환원하여 대기중으로 방출시키는 탈질반응과 활성슬러지로부터 인의 방출을 유도한다.

이렇게 방출된 인성분은 다시 호기성 반응조에서 미생물에게 과잉섭취되며, 인을 과잉섭취한 미생물은 잉여활성슬러지를 통하여 제거함으로써 최종적으로 질소와 인이 제거된 처리수를 얻게 되는 것이다.

그런데 상기한 바와 같이, 종래의 질소와 인의 제거공법은 다수의 혐기성조, 무산소조 및 호기성조 등이 별개로 분리되어야 하고, 이들 반응조들이 일정용량으로 고정설치되므로 유입수질 및 유입수량의 변화에 탄력적으로 대처할 수 없는 단점이 있었다. 또한, 탈질반응을 위하여 메탄올을 전자공여체로 주입하거나 하수중의 유기물을 이용하기 위하여 질산화조의 물을 질산화조 앞 단계의 탈질 반응조로 내부 순환시켜야 하는데, 메탄올을 주입할 경우 약품비용이 크게 소요되며 하수중의 유기물을 이용하기 위한 내부 순환유량은 처리유량의 약 3∼4배가 소요되는 어려움이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 하나 또는 두 개 이상의 반응조에서 혐기성 및 호기성 조건을 반복하기 위해 간헐적으로 공기를 공급하는 간헐포기법이 사용될수 있다. 간헐포기법이란 동일한 반응조에서 시간간격을 두고 산소가 공급되는 호기성상태와 산소를 공급하지 않는 혐기성 상태를 반복시키는데, 동일한 반응조에서 이러한 혐기/호기 상태를 반복하기 위하여 포기조에 공기를 불어 넣었다가 중지하는 과정을 반복하는 것이다.

상기한 간헐포기법을 적용하면 종래의 처리공정에 비해 반응조의 수를 감소시켜 기계공사비, 동력비, 시설운영비를 감소시킬 수 있으며, 특히 혐기성조와 호기성조등 반응조의 용량이 고정된 종래의 공법과 달리 간헐포기시간을 조정함으로써, 종래 공법에서의 반응조 용량을 변경시킨 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 되어 유입수의 조건이 변하더라도 탄력적으로 대처할 수 있는 장점이 있다.

그런데 상기 간헐포기법은 위와 같은 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 지금까지 뚜렷한 장치와 방법이 개발되지 못하였으나, 출원인이 발명하여 특허등록한 특허 제171932호 “탈취, 소포, 간헐폭기 및 내부순환기능이 구비된 하폐수처리장치 및 하폐수처리방법”과, 특허 제0297830호 “간헐포기에 의해 질소 및 인을 제거하기 위한 하폐수처리방법 및 장치”들은 하나의 장치로 탈취, 소포, 간헐포기, 내부순환이 가능하며, 소음, 진동, 포말의 비산이 없는 정숙운전이 가능하고 , 수중펌프를 사용할 경우 모터의 발열이 모두 수체에 전달되므로 수온상승에 의해 처리효율이 향상되고, 기포가 미세하므로 산소전달효율이 우수하며 특히, 포기상태와 비포기 교반상태의 전환을 위한 조작이 용이한 장점이 있다.

그러나 상기 특허 제171932호의 간헐포기장치는 상기한 많은 장점들을 실현하기 위하여 이젝터(Ejector : Jet Pump)를 이용하게 되며 반응조의 바닥에 슬러지 퇴적을 방지하기 위하여 이젝터를 바닥에 근접설치한다. 이에 따라 깊은 수심까지도 이젝터에 의하여 대기중의 공기를 흡입하여 반응조에 공급하여야 되므로 동력이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

또한 상기 특허 제0297830호에서는 에너지를 절감하기 위하여 포기용 이젝터의 설치수심을 낮추고 슬러지의 퇴적을 방지하기 위하여 반응조의 바닥에 분사구가 갖추어진 관을 설치하고 펌프에서 압송된 수류만을 상기 분사구에서 분출하는 구조이므로 교반효율이 낮고 동력소요가 큰 문제점이 있었다.

한편, 상기 간헐포기장치는 연속흐름식 하폐수처리시스템에 적용됨은 물론 하나의 반응조에서 포기와 비포기교반 및 침전기능을 수행하는 회분식 활성슬러지시스템에서는 필수적이다. 그런데 종래의 회분식활성슬러지 시스템 가운데 포기와 비포기 교반조건을 실현하기 위하여 송풍기와 펌프 및 Jet Nozzle의 조합장치로 구성된 Jet Aeration System은 송풍기에서 소음과 진동이 발생되고, 별도의 송풍기실 건출물이 소요되며 장치의 구성이 복잡하므로 운전관리가 어렵고 비경제적인 문제점이 있었다.

특히, 표면포기장치의 일종인 BSK-Turbine을 사용하는 종래의 회분식 활성슬러지시스템은 포말이 대기중으로 비산되어 비위생적이고 불쾌감을 유발하며, 소음과 진동이 발생되고, 수온이 낮아져서 처리효율이 저하되며, 회전차의 회전에 따른 전단력에 의하여 플록이 해체되고 침강성이 악화되고, 반응조 상부의 중앙에서 교반력이 집중되므로 반응조의 하부 모서리 부분등에 사수구역이 형성되고, 반응조를 복개하여 지하에 설치하기 어려운 구조이었다.

이와 같은 회분식활성슬러지시스템에서 처리수를 배출하는 종래 방식의 배출장치(Decanter)는 웨어의 길이가 짧기 때문에 월류웨어부하(유량/웨어길이)가 큰 구조이므로 반응조에서 처리수의 유출속도가 빨라지게 된다. 따라서 슬러지층의 밀도가 낮은 경우에는 슬러지가 부유 및 유출될 수 있는 구조이어서 이를 방지하기 위하여 배출시간이 길어지게 되므로 가동율이 저하되기도 한다. 특히 종래의 배출장치가운데서도 Swing Type Decantor의 경우 상하수직 이동 거리가 짧고 따라서 배출유량이 적어 반응조의 가동율이 낮은 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 제 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 슬러지가 바닥에 퇴적되지 않고 공기흡입에 따른 에너지낭비가 적은 원활한 포기상태를 유지할 수 있는 회분식 하폐수처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명은 이젝터에 의하여 깊은 수심까지 공기를 흡입하므로써 에너지가 과다하게 소비되는 것을 방지하기 위하여 포기용 이젝터는 흡입양정이 작게 소요되도록 수심이 낮은 수면에 근접하여 설치하고, 포기용 이젝터가 수면근처의 상부에 해당되는 낮은 수심에 설치됨에 따라 슬러지가 퇴적되고 교반이 상부에 편중되는 것을 방지하기 위하여 별도의 교반용 이젝터를 반응조의 바닥에 근접하게 설치하여 분리설치하는 구성이다.

전술한 특허 제0297830호에서의 단순한 교반용 분사구와는 달리 본 발명에 따른 교반용 이젝터에서는 펌프의 유출수가 분출되면서 이젝터 주변의 수체를 흡입하여 함께 분출하게 되므로 포기 및 교반효율이 개선되고 이에 따라 동력이 절감될 수 있다.

좀더 상세히 설명하면, 반응조에 포기 및 교반을 위한 유출관이 구비된 펌프; 유출관에서 분기되어 반응조의 바닥 부위에 설치된 하나 이상의 교반용 이젝터와 연결된 교반용 이젝터 연결관; 상기 유출관에서 분기되어 반응조의 수면근처에 있는 하나 이상의 포기용 이젝터와 연결된 포기용 이젝터 연결관; 및 각 포기용 이젝터에 연결된 공기공급관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 포기장치이다.

또한, 본 발명은 소포노즐을 구비한 소포수관이 상기 교반용 또는 포기용 이젝터 연결관에서 분기되어 설치하여 별도의 소포수조와 펌프를 생략하고서도 소포기능을 수행할 수 있어 경제적이다.

상기 공기공급관은 공기공급주관에 연결되어 있고 상기 공기공급주관에는 농축조 또는 탈수기실 등의 악취발생원으로부터 배기되는 악취함유공기가 유입될 수있도록 연결되어 흡입된 악취원인 물질이 반응조에서 증식하는 미생물에 의하여 분해제거되는 탈취기능도 병행할 수 있게 된다.

이러한 구조로 된 본 발명의 포기장치의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다. 반응조는 유기물이 분해되고 질산화반응과 인의 과잉섭취반응등이 이루어지는 호기성 상태로 운전하는 포기단계에서는 포기용 이젝트에서 물이 분출됨과 동시에 공기공급관을 통해 공기가 흡입되고 물과 섞여서 함께 분출되어 반응조에 산소가 공급된다. 포기에 의해 반응조의 수면에 기포가 발생되는 것은 소포수에 의해 억제된다. 또 교반용 이젝터에 의해서는 반응조의 바닥 부위의 수체가 흡입되고 펌프에서 공급되는 수류와 함께 분출되어 반응조의 하부를 고르게 교반시키게 된다.

이와 같이 상부의 포기용 이젝터에서는 포기가 이루어지고 하부의 교반용 이젝터에서는 비포기 교반만 이루어지므로써 슬러지가 바닥에 퇴적되지 않고 공기흡입에 따른 에너지낭비가 적은 원활한 포기상태를 유지하게 된다.

그리고 본 발명에 따른 간헐포기장치는 상술한 포기장치에 공기공급밸브를 추가 설치하여 개폐조작하는 것으로, 반응조에 유출관이 구비된 펌프; 유출관에서 분기되어 반응조의 바닥부근에 설치된 하나 이상의 교반용 이젝터와 연결된 교반용 이젝터 연결관; 상기 유출관에서 분기되어 반응조의 수면근처에 있는 하나 이상의 포기용 이젝터와 연결된 포기용 이젝터 연결관; 및 각 포기용 이젝터에 연결된 공기공급관과 각 공기공급관이 연결되고 공기공급밸브가 설치된 공기공급주관을 포함하여 구성된 하폐수처리장치에 있어서, 상기 수류공급밸브를 상시 개방시켜 교반용 이젝터와 포기용 이젝터를 통해 수류가 분출되어 교반이 이루어지게 하고 상기 공기공급밸브를 간헐적으로 개폐시켜 간헐적인 포기가 이루어지게 된다.

여기서, 탈질산화반응을 위한 무산소조건 또는 인방출반응을 위한 혐기성조건을 충족하기 위한 비포기 교반조건에서는 공기공급중단에 따른 반응조내의 교반력이 부족되는 문제점을 해소하기 위하여, 상기 공기공급관 또는 공기공급주관에는 수류보충관을 구비하여 상기 공급밸브가 밀폐되면 공기대신에 반응조내의 수체가 포기용 이젝터를 통하여 펌프에서 압송된 수류와 함께 분출되어 교반력을 유지할 수 있게 된다.

특히, 상기 수류보충관의 유입구를 후속되는 다른 반응조의 내부에 잠기게 설치하면, 후단계 반응조의 반응액이 전단계 반응조로 내부순환이 이루어지게 되므로 별도의 내부순환펌프와 장치를 생략하고서도 전탈질반응도 가능하게 된다.

또한, 상기 포기장치는 상기 포기용 이젝터를 공기공급관등이 없는 교반용 이젝터 형태로 교체하게 되면 믹서와 같은 비포기 교반장치로 사용할 수 있다. 이와 같이 교반용 이젝터가 상하로 분리되어 순환수류를 이루고 다수개의 이젝터가 반응조에 고르게 분포될 수 있으므로 임펠러가 회전하는 구조의 믹서와 달리 교반력이 중앙에 편중되거나 반응조의 모서리등에 사수구역이 형성되는 것을 방지할 수 있는 교반장치를 실현할 수 있다.

또한, 상기 교반장치의 수류공급펌프를 후단계의 호기성반응조에 설치하게 되면 하나의 펌프로 내부순환과 전단계 무산소반응조의 교반이 동시에 이루어질 수 있는 내부순환기능이 구비된 교반장치를 실현할 수 있게 되므로 A₂O, AO, BardenphoProcess와 같은 전탈질계열의 고도처리공정에 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

이와 같은 구성의 본 발명에 따른 간헐포기장치를 회분식 하폐수처리시스템에 적용하게 되면 상술한 종래의 회분식 시스템에서 사용되어온 포기장치들의 문제점들이 해소되며, 다음에서 상세하게 설명하는 것과 같이 장치가 매우 단순하고 운전관리와 조작도 용이하게 된다.

처리수 배출장치가 구비된 회분식의 반응조에 유출관이 구비된 펌프; 유출관에서 분기되어 반응조의 바닥 부위에 설치된 하나 이상의 교반용 이젝터와 연결되고 교반용 조절밸브가 설치된 교반용 이젝터 연결관; 상기 유출관에서 분기되어 반응조의 수면근처에 있는 하나 이상의 포기용 이젝터와 연결되고 포기용 조절밸브가 설치된 포기용 이젝터 연결관; 및 각 포기용 이젝터에 연결된 공기공급관과 각 공기공급관이 연결되고 공기공급밸브가 설치된 공기공급주관; 상기 공기공급관 또는 공기공급주관에 연결된 수류보충관을 포함하여 구성된 회분식 하폐수처리장치에 있어서,

상기 펌프의 가동을 정지하고 하폐수를 유입하는 비포기 비교반 유입단계; 상기 펌프를 가동하고 상기 포기용 조절밸브는 밀폐하고 상기 교반용 조절밸브를 개방하는 비포기 교반유입단계; 상기 펌프가 가동되는 상태에서 상기 공기공급밸브는 밀폐하고 상기 포기용 조절밸브와 교반용 조절밸브를 개방하는 비포기 교반단계; 상기 펌프가 가동되는 상태에서 상기 포기용 조절밸브, 교반용 조절밸브, 공기공급밸브를 모두 개방하는 포기단계; 상기 펌프의 가동을 중지하여 슬러지를 침전시키고 상징수를 배출하는 침전 및 처리수 배출단계로 구성되어 장치의 구성이 단순하고 조작이 매우 용이한 회분식 하폐수처리시스템을 실현할 수 있게 된다.

또한 상기 유출관에 슬러지 인출조절밸브가 구비된 슬러지 인출관을 연결하고 상기 슬러지 인출조절밸브를 개폐조작하여 잉여슬러지를 인출하게 되면 별도의 펌프를 설치하지 않고서도 잉여슬러지를 쉽게 인발할 수 있게 된다.

상기 회분식 반응조에서 침전슬러지의 밀도가 작거나 슬러지층이 불안정한 경우에는 배출단계에서 처리수 배출에 따른 와동에 의하여 침전된 슬러지층이 교란되거나 처리수를 통하여 슬러지가 외부로 유출될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 침전슬러지층의 상부에 다수개의 각형 단면의 그레이팅 또는 경사판등으로 구성된 정류수단을 설치하므로써 처리수가 유출되어도 와동이 슬러지층에 전달되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한 부유 및 부착증식이 병행되는 복합증식에 의하여 미생물이 증식될 수 있도록 유동상의 생물막담체를 충전하되, 침전단계에서는 침강되어 적층된 생물막 담체층이 침전슬러지를 포획하여 정류수단으로 작용될 수 있도록 상기 생물막담체는 공극이 크고 비중이 조정된 것을 충전하게 되면 처리수 배출단계에서 처리수 배출에 따른 와동에 의하여 침전된 슬러지층이 교란되거나 처리수를 통하여 슬러지가 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있다.

상기 유동상의 담체는 PE, PP등과 같이 비중이 작은 합성수지를 공극이 큰 형상으로 사출성형하되 비중이 큰 세라믹 또는 금속편이 내삽되거나 혼합되어 비중을 조절할 수 있으며, 폴리우레탄과 같이 물성자체가 비중이 큰 합성수지를 공극이 큰 형상으로 사출성형하거나 또는 그 혼합물을 성형하여 비중을 조정하기도 한다.

또한, 종래의 회분식 하폐수처리시스템에서의 배출장치의 문제점을 해소하기 위하여 본 발명에서는 반응조에 하나이상의 지주대가 설치되고, 상기 지주대에는 유공관이 격자형으로 조합되어 구성된 배출웨어가 상기 지주대를 따라 상하로 이동될 수 있도록 조합되며, 상기 배출웨어는 처리수배출관에 의하여 반응기의 외부로 연통되고, 상기 처리수 배출관은 신축관으로 구성한다. 여기서 상기 지주대는 원형 또는 각형의 봉상이며, 상기 배출웨어는 슬루스베어링에 의하여 상기 지주대와 조합하거나, 또는 상기 지주대는 반응기의 벽면에 설치되는 레일이며, 상기 배출웨어는 롤러에 의하여 상기 지주대와 조합하기도 한다.

이와 같은 구성의 배출장치에서는 연장길이가 긴 웨어를 반응조에 편중되지 않게 설치하게 되므로 낮은 월류웨어 부하에서도 단시간에 처리수를 낮은 수심까지 배출할 수 있어 유출수질이 안정되고 반응조의 가동율을 높힐 수 있게 된다.

또한, 상기 처리수 배출관에는 밸브를 구비하고 상기 배출웨어는 스치로폼, 공기통 등의 부력수단을 구비하거나, 상기 배출웨어에는 전동식 원치가 구비되어 유입 및 반응단계에서는 상기 배출웨어는 수면위로 노출되고 처리수 배출단계에서는 수면아래에 잠기도록 배출장치를 구성할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 하폐수처리장치의 개념적인 사시도,

도2는 본 발명에 따른 하폐수처리장치의 또다른 실시예의 개념적인 사시도,

도3은 본 발명에 따른 하폐수처리장치에 의한 내부순환 개념도,

도4는 본 발명에 따른 회분식 하폐수처리시스템의 제1실시예에 대한 개념도,

도5는 본 발명에 따른 회분식 하폐수처리시스템의 제2실시예에 대한 개념도,

도6은 본 발명에 따른 회분식 하폐수처리시스템에서의 정류수단의 개념도,

도7은 본 발명에 따른 회분식 하폐수처리시스템에서의 배출장치의 개념도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 반응조 1a : 전단계 반응조

1b : 후단계 반응조 2 : 펌프

3 : 유출관 4 : 교반용 이젝터 연결관

4a : 교반용 조절밸브 5 : 포기용 이젝터

6 : 포기용 이젝터 연결관 6a: 포기용 이젝터 연결지관

6b : 포기용 조절밸브 7 : 포기용 수류공급밸브

8 : 공기공급관 8a : 공기조절밸브

9 : 교반용 이젝터 9a : 상부 교반용 이젝터

9b : 하부 교반용 이젝터 10 : 수류보충관

11 : 공기공급주관 11a; 공기공급밸브

12 : 스크린 13 : 슬러지 인출관

13a : 슬러지 인출밸브 14 : 이중관

15 : 소포노즐 16 : 소포수관

17 : 소포수조절밸브 18 : 생물막담체

19 : 펌프실 20 : 지주대

21 : 배출웨어 22 : 처리수 배출관

23 : 침전슬러지층 24 : 윈치

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 간헐포기에 의해 질소 및 인을 제거하기 위한 하·폐수처리장치의 실시예를 구현한 반응조의 사시도로서, 본 발명의 하·폐수처리장치는 반응조(1)에 펌프(2)가 설치되어 있고, 이 펌프(2)의 유출구에서 유출관(3)이 연장설치되어 있으며, 상기 유출관은 물을 분사하여 반응조를 교반시켜 주로 반응조의 바닥부분에 설치되는 교반용 이젝터(9)가 하나이상 연결된 교반용 이젝터연결관(4)과 포기용 이젝터연결관(6)으로 분기되어 있다. 포기용 이젝터(5)는 포기용 이젝터연결지관(6a)에 설치되어 있는데 상기 포기용 이젝터연결지관은 상기 포기용 이젝터연결관에서 분기되었으며 포기용 이젝터조절밸브(6b)를 구비하고 있다. 각각의 포기용 이젝터(5)에는 공기공급관(8)이 연결되어 있어서 상기 포기용 이젝터를 통해 반응조로 공기를 공급할 수 있게 되어 있다. 상기 유출관에서 분기된 상기 포기용 이젝터연결관에는 포기용 수류공급밸브(7)가 설치되어 있어서 포기용 이젝터에 수류를 공급하거나 또는 중지할 수 있게 되어 있다. 상기 교반용 이젝터연결관은 교반용 조절밸브(4a)를 구비하고 있으며 반응조의 바닥 부위에서 물을 분사할 수 있도록 다수의 교반용 이젝터(9)가 연결되어 있다.

상기 공기공급관은 구경이 큰 공기공급주관(11)에 연결되며, 상기 공기공급관에는 공기조절밸브(8a)가 설치된 구조로 되어 있다. 공기공급주관에는 공기공급밸브(11a)가 설치되어 있어서 상기 포기용 이젝터를 통해 반응조에 공기를 공급하거나 중지할 수 있게 되어 있다.

또한, 상기 교반용 이젝터연결관 또는 상기 포기용 이젝터 연결관에는 소포노즐(15)을 구비한 소포수관(16)이 연결되어 있고, 상기 소포수관에는 소포수의 분사를 조절할 수 있는 소포수조절밸브(17)가 연결되어 있다. 상기 소포수관(16)은 유출관(3)에 바로 연결시킬 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 공기공급주관을 농축조, 슬러지탈수기, 슬러지발효조 등에서 발생되는 악취 함유공기가 배기되는 배기구에 연결시켜, 악취함유공기가 공기공급관과 상기 포기용 이젝터를 통하여 반응조로 유입되어 악취원인물질은 호기성미생물의 대사작용에 의하여 산화 또는 분해됨으로써 탈취가 가능한 구조로 되어 있다.

위와 같이 구성된 본 발명의 탈취기능과 소포기능 및 간헐포기 기능이 구비된 하·폐수처리장치의 운용과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 하수중에 함유된 암모니아성질소를 질소산화물로 산화시키고 유기물을 분해시키며 인을 과잉섭취시키기 위하여 반응조를 호기성 상태로 운전하는 포기단계에서는 펌프가 가동되고 공기공급관에 연결된 공기조절밸브와 공기공급주관에 연결된 공기공급밸브가 열린상태에서 포기용 수류공급밸브가 개방되도록 한다. 상기 수류공급밸브가 개방됨에 따라 펌프로부터 포기용 이젝터를 통하여 물이 빠른 속도로 분출되면 포기용 이젝터 노즐의 주변에 형성되는 음압의 압력에너지에 의하여 공기공급주관, 공기조절밸브, 공기공급관을 순차적으로 거치면서 공기가 포기용 이젝터로 흡입되고 미세한 공기방울이 혼합된 수류가 포기용 이젝터로 부터 반응조 내부로 분출되게 된다. 이때 공기방울의 기액 접촉면에서 산소가 반응조 내부의 수체로 용존되어 반응조는 호기성 상태를 형성하게 된다.

또한 반응조의 바닥 근처에 설치된 교반용 이젝터연결관에 연결된 교반용 이젝터를 통해서도 상기 펌프에서 압송되는 수류가 분출되면서 교반용 이젝터 주위의 수체를 흡입하여 함께 분출되고 반응액을 교반시킴과 동시에 반응조의 바닥에 슬러지가 퇴적되는 것도 방지할 수 있다.

이와같은 포기상태에서는 상기 교반용 이젝터를 통하여 혼입된 공기방울들이 반응조의 수면으로 부상하면서 다량의 거품이 발생된다. 공기가 공급되는 포기상태일 때에는 반응조에서 거품이 발생되는데 상기 소포노즐을 통하여 반응조의 수면에 수류를 분사하게 되면 거품발생이 억제된다. 소포수를 분사하게 되면 거품발생이 억제됨은 물론 미세한 수류가 공기와 접촉하게 되는 소포수는 용존산소가 거의 포화된 상태로 반응조에 도달하게 되므로 포기효율의 상승효과도 가져오게 된다. 반응조가 이와 같은 호기성 상태일때는 질산화와 유기물의 분해 및 미생물에 의한 인의 흡수가 활발하게 이루어지게 된다.

농축조등에서 발생되는 악취함유공기를 공기공급주관을 통하여 반응조로 공급하여 탈취시킴에 있어서 수류공급밸브가 닫히면 일부 반응조에 악취함유 공기의 흡입이 중단된다. 그러나 하수처리장은 다수의 반응조로 구성되며 포기와 비포기가 교차하여 진행되므로 밸브가 개방되어 호기성 상태로 운전되는 다른 반응조로 악취함유 공기는 계속 유입되므로 탈취기능도 계속 진행되게 된다. 악취원인 물질은 종류에 따라서는 금속을 부식시키기도 하므로 송풍기의 흡입구로 악취함유 공기를 흡입하여 반응조로 송기시킬 경우 고속으로 회전하여 비교적 높은 온도로 운전되고 있는 송풍기의 회전차와 케이스를 부식시키게 된다. 그러나, 본 발명에 의한 하폐수처리장치에서는 공기의 통과경로에는 구동부분이 없고 저온으로 운전되므로 부식문제가 발생되지 않게 된다.

간헐포기단계중 탈질반응과 인을 방출시키는 비포기단계 즉, 혐기성단계에서는 공기공급이 중단되는데 공기공급은 중단되더라도 현탁미생물이 퇴적되지 않도록 교반상태는 계속 유지시켜야 한다. 교반은 상기 교반용 이젝터에 의하여 상시 진행됨은 물론 상기 공기공급밸브가 밀폐되는 비포기 교반단계에서는 상기 포기용 이젝터에서는 분출되는 수류에 의해서도 교반은 계속 이루어진다. 펌프를 계속 가동하는 상태에서 상기 공기공급주관에 설치된 상기 공기공급밸브를 닫아서 상기 포기용 이젝터에서 수류는 계속 분사되면서 공기공급을 차단할 수도 있다. 그러나 상기 포기용 이젝터에서 수류는 계속 분사되어도 상기 공기공급밸브를 닫아서 공기공급을 중지하게 되면 공기흡입에 이용되었던 압력에너지는 교반에 필요한 운동에너지로 전환되지 못하고 소멸되므로 공기공급에 의한 교반력만큼 반응조의 교반력이 약화되게 된다. 따라서 상기 공기공급관 또는 공기공급주관에는 수류보충관(10)을 설치하고 공기공급의 중단에 따른 공기공급관내의 음압에 의하여 반응액이 유입 및 분출되도록 하여 부족되는 교반력을 보충할 수 있게 된다.

또한 상기 공기공급밸브는 상시 개방된 상태에서 상기 포기용 수류공급밸브를 닫게 되면 포기용 이젝터에서 수류가 분사되는 것은 멈추게 되나 상기 포기용 이젝터에서 분사되었던 수류가 하부의 상기 교반용 이젝터로 추가 분사되게 되므로 혼합강도의 유지에 유리하다. 이 방법에서는 수면부근에 설치된 포기용 이젝터에 의한 교반이 이루어지지 않으므로 대기와 접촉되는 반응조 상부 계면의 면적이 증가되지 않으므로 수면에서 공급되는 산소량이 감소되어 무산소 및 혐기성조건의 도달에 유리하게 된다.

이와 같이 반응조내부는 포기용 이젝터 또는 교반용 이젝터에서 분출되는 수류에 의하여 교반상태는 유지되고 공기공급은 중단되므로 미생물의 호흡에 의하여 산소가 고갈되어 혐기성 상태로 전환되게 된다.

혐기성단계에서는 반응조에 유리산소가 용존하게 되면 미생물로부터 인의 방출이 저조할 뿐만 아니라 탈질에 기여하는 미생물들이 호흡함에 있어서 질소산화물로 결합된 산소보다는 물에 용존되어 있는 유리산소를 더욱 선호하게 되어 탈질이 이루어지지 못하게 된다. 따라서, 혐기성 단계에서도 계속 다량의 산소가 용존되는 소포수를 분사하게 되면 질소와 인의 제거효율이 낮아지게 된다. 또한, 혐기성단계에서는 반응조에 공기가 주입되지 않기 때문에 반응조의 거품 발생량이 적고, 따라서 상기 소포노즐로부터 소포수가 분사되지 않도록 소포수조절밸브도 닫히게 하는 것이 유리하다.

상기 포기용 수류공급밸브와 공기공급밸브와 같은 각종 밸브는 전동밸브 또는 공압밸브 등의 자동밸브로 구성하고 타이머, 산화환원전위제어기 또는 용존산소제어기에 연동하여 개폐되도록 구성하여 자동운전이 가능하고 운전관리가 용이하므로 바람직하다.

또한 상기 도1의 장치에서 상기 포기용 이젝터에 연결된 포기용 이젝터의 공기공급구를 수중에 잠기게 하므로써 상시 비포기 교반상태로 가동되는 수중믹서로 이용될 수 있다.

공기조절밸브는 반응조 내부로 공급되는 공기흡입량을 조절하기 위하여 각각의 공기공급관에 구비되는 밸브이다. 상기 공기조절밸브를 조절함으로써 각각의 포기용 이젝터에 흡입되는 공기량을 조정할 수 있게 되어 반응조 내부의 송기량을조절할 수 있게 되는 것이다. 특히, 반응조가 플러그 흐름 반응기 형태일 경우 반응조의 위치에 따라 산소소요량이 다르기 때문에 각각의 이젝터의 포기량을 조정함으로써 반응조 전체에 용존산소농도를 고르게 유지할 수 있게 된다.

공기공급주관의 유입구를 휀, 송풍기등과 같은 공기공급수단[도면표기생략]의 공기토출구와 연결하여 공기를 공급하게 되면 교반효율과 동력효율 및 기능면에서 상당히 유리하게 된다.

종래의 JET AERATION SYSTEM에서도 펌프와 송풍기를 조합하여 간헐포기장치를 구성하며 비포기 교반조건일 때 반응조의 교반강도를 유지하는 수단은 펌프에서 압송되고 노즐에서 분출되는 수류에 의존하므로 노즐에서의 분출유속이 크고 이에 따라 주변에 강한 전단력이 작용되는 반면에 혼합효율은 그다지 높지 못하다. 또한 비포기 교반조건에서 펌프와 노즐만으로도 반응조의 교반강도를 충족할 수 있는 노즐 및 펌프의 용량과 동력이 확보된 조건에서 다시 호기성조건으로 전환하기 위하여 압축공기를 추가로 공급하게 되면 교반강도의 지나친 증가로 반응액에 강한 전단력이 작용되어 플록이 해체되고 침전효율이 저하될 수 있으며 동력낭비의 요인도 될 수 있으나 종래의 시스템에서는 교반강도의 조정이 용이하지 않은 구조이다.

본 발명에 따른 포기장치에서는 상기 공기공급밸브가 닫히거나 공기공급수단의 작동이 중지되는 비포기 교반조건에서 포기용이젝터에서 수류공급관을 통하여 반응조내에서 흡입된 수류가 펌프의 토출수와 함께 이젝터 및 디퓨저에서 혼합되어 분출되고 비교적 저속으로 많은 유량이 분출되는 구조이므로, 혼합력이 우수하고 주위 반응액에 작용되는 전단력이 크지 않으며 추가하여 내부순환기능도 구비될 수있다.

또한 반응조의 공기가 공급되는 포기조건에서는 상기 공기공급수단이 작동되는 상태에서 상기 공기공급밸브가 열려서 포기용 이젝터에서 다시 공기를 공급하게 되는데 이때 수류보충관을 통한 수류공급이 중단되므로 수류흡인력이 공기흡인력으로 대체되므로 상기 공기공급수단의 소요토출압력이 감소될 수 있다. 이에 따라 송풍기 동력이 감소되는 한편 토출압력이 낮은 구조인 축류형의 휀등으로도 필요한 정압을 유지할 수 있게 되므로 소음진동이 적고, 동력이 절약되며, 장치의 구성이 간단하고 설치장소의 제한이 적어 경제적으로 유리하다. 특히, 흡입양정이 증가될수록 동력효율이 낮아지는 공기공급용 이젝터의 단점이 동력효율이 비교적 우수한 송풍기, 휀등으로 상호 보완되며 동력효율면에서 최적조건이 될 수 있는 펌프이젝터와 송풍기의 조합장치를 구성할 수 있게 된다. 또한 상기 수류보충관을 통하여 공기가 반응조로 분출되지 않도록 상기 수류보충관에는 밸브를 구성할 수 있으나, 상기 수류보충관의 유입구를 상기 공기공급수단의 토출정압을 초과하는 수심에 설치하는 것이 바람직하다.

특히, 본 실시예에 따른 공기공급수단은 탈수기실, 농축조 또는 기타의 악취가 많이 발생되는 장소의 배기휀을 이용할 수 있으며, 간헐포기공정에서도 다수개의 반응조가 호기조건과 비포기교반조건이 교차운영되므로 공기공급수단의 가동을 상시 가동하는 상태에서 공기공급밸브의 개폐만으로도 용이하게 간헐포기방식으로 운전할 수 있으며 공기공급수단의 시설용량도 감소될 수 있다.

또한, 상기 펌프는 수중형 또는 지상형으로 구성할 수도 있는데, 수중펌프를사용할 경우에는 펌프가 반응조에 부설되어 분리벽으로 이루어진 별도의 펌프실(19) 내부에 설치하는 것이 유리하다. 반응조 내부로 협잡물이 혼입되기도 하며 이러한 협잡물은 구경이 작은 소포노즐을 폐쇄시킬 수 있으므로 수중펌프 주변에 망체나 스크린(12) 등으로 구성된 다공성의 분리벽을 설치하여 펌프실을 구성하거나 펌프의 흡입관을 다공관으로 구성하는 것이 바람직하다.

도2는 도1의 실시예에 따른 포기장치를 단순하게 구성한 것으로, 도1에서 보여준 간헐포기장치는 정교한 운전관리가 가능하고 기능적으로는 우수하지만 배관이 복잡하고 설치공간이 크게 소요된다. 그러나 도2의 실시예에서는 공기공급주관의 내부에 포기용 이젝터 연결관을 삽입시켜서 이중관(14)으로 구성하고 포기용 이젝터(5)들을 상기 이중관에 직결시켜서 포기용 이젝터 연결지관, 포기용 조절밸브, 공기조절밸브등을 생략하며 상기 이중관이 수중에 침적되도록 설치한 것이다.

이 경우에는 공기공급밸브(11a)가 설치된 공기공급주관은 그 유입구가 수면위로 노출되어야 하며 수류보충관(10)이 상기 공기공급주관의 노출된 부위에 연결된다.

이 실시예에서는 배관의 구성이 단조롭고 배관에 의한 유체의 마찰손실도 감소하게 되므로 유리하다.

도3은 본 발명에 다른 포기장치를 이용하여 내부순환을 병행하여 AO, A₂O 또는 Bardenpho Process등과 같은 전탈질방법에도 적용될 수 있는 실시예에 관한 것이다.

도3a의 실시예는 탈질산화반응을 위한 무산소조건 또는 인방출반응을 위한 혐기성조건을 충족하기 위한 비포기 교반조건에서는 공기공급중단에 따른 반응조내의 교반력이 부족되는 문제점을 해소하기 위하여, 공기공급관 또는 공기공급주관에는 수류보충관을 구비하여 공기공급밸브가 밀폐되면 공기대신에 반응조내의 수체가 포기용 이젝터를 통하여 펌프에서 압송된 수류와 함께 분출되어 교반력을 유지할 수 있게 되는 본 발명에 따른 포기장치의 특징을 이용하여 별도의 장치를 구비하지 않고서도 내부순환기능을 발휘할 수 있도록 한 것이다.

상세하게 설명하면, 전단계 반응조(1a)에 구비된 포기용 이젝터(5)에 연결된 수류보충관(10)의 유입구를 후속되는 다른 반응조(1b)의 내부에 잠기게 설치하게 되면 후단계 반응조(1b)의 반응액이 전단계 반응조(1a)로의 내부순환이 이루어지게 되므로 별도의 내부순환펌프와 장치를 생략하고서도 전탈질반응도 가능하게 된다.

또한, 포기장치는 수면근처에 설치되는 포기용 이젝터를 공기공급관등이 없는 교반용 이젝터(9a)형태로 교체하게 되면 믹서와 같은 비포기 교반장치로 사용하게 되는데 도3b는 이러한 실시예를 나타내고 있다. 이와 같이 교반용 이젝터가 상부 교반용 이젝터(9a)와 하부 교반용 이젝터(9b)로 분리하여 설치하게 되면 반응조내에서 회전하는 순환수류가 형성되고 다수개의 이젝터를 반응조에 고르게 분포할 수 있으므로 임펠러가 회전하는 구조의 믹서와는 달리 교반력이 교반용 임펠러를 중심으로 편중되거나 반응조의 코너에 사수구역이 형성되는 것을 방지할 수 있는 교반장치를 실현할 수 있다.

또한, 상기 교반장치의 펌프(2)를 주로 호기성조건으로 운영되는 후단계의반응조(1b)에 설치하게 되면 주로 무산소조건으로 운영되는 전단계 반응조(1a)로 내부순환이 이루어지고 동시에 교반도 이루어질 수 있는 내부순환기능이 구비된 교반장치를 실현할 수 있게 되므로 A₂O, AO, Bardenpho Process와 같은 전탈질계열의 고도처리공정에 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

특히, 펌프의 흡입구를 후단의 생물학적 침전지[도면표기 생략]의 슬러지 반송구와 연결하고 상기 교반용 이젝터(9a, 9b)가 설치된 반응조를 혐기성조건으로 운영하게 되면 슬러지반송과 함께 인방출반응도 이루어질 수 있게 된다.

도4는 본 발명에 따른 간헐포기장치를 회분식 하폐수처리장치에 적용하여 종래의 회분식 시스템에서 사용되어온 포기장치들의 문제점들이 해소됨을 보여주는 운영방법의 실시예에 관한 것으로, 다음에서 상세하게 설명하는 것과 같이 장치가 매우 단순하고 운전관리와 조작도 용이하게 된다.

반응조(1)에 유출관(3)이 구비된 펌프(2)를 설치하고, 상기 유출관에서 분기되어 반응조의 바닥부위에 설치되어 슬러지가 반응조의 바닥에 퇴적되지 않도록 반응조의 하부를 교반하는 하나 이상의 교반용 이젝터(9)와 연결되고 교반용 조절밸브(4a)가 설치된 교반용 이젝터 연결관(4)과 상기 유출관에서 분기되고 공기의 흡입수심을 감소시켜 소요동력을 절감하기 위하여 반응조의 수면근처에 있는 하나 이상의 포기용 이젝터(5)와 연결되고 포기용 조절밸브(6b)가 설치된 포기용 이젝터 연결관(6) 및 각 포기용 이젝터에 연결된 공기공급관(8)과 각 공기공급관이 연결되고 공기공급밸브(11a)가 설치된 공기공급주관[도면표기 생략]과 상기 공기공급관또는 공기공급주관에 연결된 수류보충관(10)을 포함하여 구성된 하폐수처리장치에 있어서,

상기 펌프의 가동을 정지하고 하폐수를 유입하여 탈질반응과 인방출반응이 주로 이루어지는 비포기 비교반 유입단계 또는 상기 펌프를 가동하고 상기 포기용 조절밸브는 밀폐하고 상기 교반용 조절밸브를 개방하는 비포기 교반유입단계와; 상기 펌프가 가동되는 상태에서 상기 공기공급밸브는 밀폐하고 상기 포기용 조절밸브와 교반용 조절밸브를 개방하여 주로 탈질반응이 이루어지는 비포기 교반단계; 상기 펌프가 가동되는 상태에서 상기 포기용 조절밸브, 교반용 조절밸브, 공기공급밸브를 모두 개방하여 유기물의 호기성분해와 질산화반응 및 인의 과잉섭취가 이루어지는 포기단계; 상기 펌프의 가동을 중지하여 슬러지를 침전시키고 상징수를 배출하는 침전 및 처리수 배출단계로 구성되어 장치의 구성이 단순하고 조작이 매우 용이한 회분식 하폐수처리시스템을 실현할 수 있게 된다.

또한 상기 유출관에 슬러지 인출조절밸브(13a)가 구비된 슬러지 인출관(13)을 연결하고 상기 슬러지 인출조절밸브를 개폐조작하여 잉여슬러지를 인출하게 되면 별도의 펌프를 설치하지 않고서도 잉여슬러지를 쉽게 인발할 수 있게 된다.

도5는 본 발명에 따른 간헐포기장치를 회분식 하폐수처리장치에 적용하여 운전방법을 달리하는 실시예에 관한 것이다.

반응조(1)에 유출관(3)이 구비된 펌프(2)를 설치하고 상기 유출관에서 분기되어 반응조의 바닥부위에 설치된 하나 이상의 교반용 이젝터(9)와 연결되고 교반용 조절밸브(4a)가 설치된 교반용 이젝터 연결관(4)과 상기 유출관에서 분기되어반응조의 수면근처에 있는 하나 이상의 포기용 이젝터(5)와 연결되고 포기용 조절밸브(6b)가 설치된 포기용 이젝터 연결관(6) 및 각 포기용 이젝터에 연결된 공기공급관(8)을 포함하여 구성된 하폐수처리장치에 있어서,

상기 펌프의 가동을 정지하고 하폐수를 유입하는 비포기 비교반 유입단계; 상기 펌프를 가동하고 상기 포기용 조절밸브는 밀폐하고 상기 교반용 조절밸브를 개방하는 비포기 교반유입단계; 상기 펌프가 가동되는 상태에서 상기 포기용 조절밸브는 밀폐하고 상기 교반용 조절밸브를 개방하는 비포기 교반단계; 상기 펌프가 가동되는 상태에서 상기 포기용 조절밸브와 상기 교반용 조절밸브를 모두 개방하는 포기단계; 상기 펌프의 가동을 중지하여 슬러지를 침전시키고 상징수를 배출하는 침전 및 처리수 배출단계로 구성되어 장치의 구성이 단순하고 조작이 매우 용이한 회분식 하폐수처리장치를 실현할 수 있게 된다.

이 방법에서도 상기 유출관에 슬러지 인출조절밸브(13a)가 구비된 슬러지 인출관(13)을 연결하고 상기 슬러지 인출조절밸브를 개폐조작하여 잉여슬러지를 인출하게 되면 별도의 펌프를 설치하지 않고서도 잉여슬러지를 쉽게 인발할 수 있게 된다.

이 실시예에서의 비포기 교반조건에서는 반응조 하부의 교반용 이젝터만 작동되는 주로 하부에서 교반이 이루어지게 되므로 수면의 난류가 완화되어 대기에서 수면을 통하여 공급되는 산소량이 감소하게 되므로 무산소 또는 혐기성 조건의 도달에 유리하다.

상기 4 또는 5의 실시예에서도 도1의 실시예에서와 같이 상기 공기공급주관의 유입구는 휀, 송풍기등으로 구성되는 공기공급수단의 토출구와 연결하여 이용할 수 있다.

도6은 본 발명에 따른 회분식의 반응조에서 단시간에 처리수를 배출하고 슬러지가 유출되지 않도록 하는 실시예에 관한 것이다.

회분식 반응조(1)에서 침전슬러지의 밀도가 작거나 침전슬러지층(23)이 불안정한 경우에는 배출단계에서 처리수 배출에 따른 와동에 의하여 침전된 슬러지층이 교란되거나 처리수를 통하여 슬러지가 외부로 유출될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 부유 및 부착증식이 병행되는 복합증식에 의하여 미생물이 증식될 수 있도록 포기 또는 교반단계에서는 반응조에서 원활하게 유동되는 유동상의 생물막담체(18)를 충전하되, 침전단계에서는 침강되어 적층된 생물막담체층이 침전슬러지를 포획하여 정류수단으로 작용될 수 있도록 상기 생물막담체는 공극이 크고 비중이 조정된 것을 충전하게 되면 처리수 배출단계에서 처리수 배출에 따른 와동에 의하여 침전된 슬러지층이 교란되거나 처리수를 통하여 슬러지가 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있다.

이와 같은 목적의 비중이 조절된 생물막담체는 출원인이 발명하여 특허등록한 특허 제161202호 “오폐수처리용 생물막접촉재”, 특허 제105715호 “오폐수처리용 미생물접촉재 유니트”, 특허 제120486호 “유동형 오폐수처리용 미생물접촉재 유니트”, 특허 제108262호 “비중조절이 가능한 오폐수처리용 미생물접촉재 유니트”, 특허 제0291829호 “세라믹담체의 비중을 조절한 생물막접촉재유니트”등을 적용하여 용이하게 실현할 수 있게 된다.

또한 판상, 격자상, 허니콤 형태등의 고정상 생물막담체를 설치하여 미생물이 부착증식되는 담체로 이용되도록 하는 한편, 처리수 유출에 따라 발생되는 와동이 침전슬러지층에 미치는 영향을 감소시키는 정류수단으로 작용되도록 할 수 있다. 이와 같이 정류수단으로도 이용될 수 있는 생물막담체는 출원인이 발명하여 발명특허 제274539호 “고액분리와 질소, 인 제거를 위한 고정상 생물막담체 및 하폐수처리방법”에서의 슬라브형 생물막담체도 용이하게 적용될 수 있는 실시예가 될 수 있다.

또한, 침전슬러지층의 상부에 다수개의 각형 단면의 그레이팅 또는 경사판등으로 구성된 정류수단[도면생략]을 설치하므로써 처리수가 유출되어도 와동이 슬러지층에 전달되는 것을 방지하는 방법도 본 발명에 포함 된다.

도7은 본발명의 회분식 하폐수처리장치에서의 배출장치의 실시예에 관한 것이다.

반응조(1)에는 하나 이상의 지주대(20)가 설치되고, 유공관이 격자형으로 조합되어 구성된 배출웨어(21)가 상기 지주대를 따라 상하로 이동될 수 있도록 조합되며, 상기 배출웨어는 처리수배출관(22)에 의하여 반응기의 외부로 연통되고, 상기 처리수 배출관은 신축관으로 구성한다. 여기서 상기 지주대는 원형 또는 각형의 봉상이며, 상기 배출웨어는 슬루스베어링에 의하여 상기 지주대와 조합하거나, 또는 상기 지주대는 반응기의 벽면에 설치되는 레일이며, 상기 배출웨어는 롤러에 의하여 상기 지주대와 조합하기도 한다.

또한, 상기 처리수 배출관에는 밸브를 구비하고 상기 배출웨어에는 스치로폼, 공기통 등의 부력수단을 구비하거나, 또는 상기 배출웨어에는 전동식 원치(24)가 구비되어 유입 및 반응단계에서는 상기 배출웨어는 수면위로 노출되고 처리수 배출단계에서는 수면아래에 잠기도록 배출장치를 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따라 회분식의 하폐수처리장치를 구성하게 되면 장치가 단순하고 운전관리가 용이하며 하나의 반응조에서 포기, 비포기 교반, 침전, 처리수 유출등이 이루어지므로 소규모처리시설에서 부지소요가 작고 경제적이다.

또한 본 발명에 따른 배출장치와 정류수단등은 생물막담체 충전에 따른 복합증식공법과 회분식 하폐수처리시스템의 장점을 최대로 살리는 한편, 유출되는 처리수를 따라 슬러지가 유출되는 것이 방지되고 단시간에 청정한 처리수만을 배출할 수 있으므로 처리수질이 개선되고 회분식 반응조의 가동율을 높게 유지할 수 있게된다.

Claims

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하나의 회분식 반응조; 흡입구와 유출관을 구비하여 상기 회분식 반응조 내부의 반응액을 상기 흡입구를 통하여 흡입하여 상기 유출관을 통하여 상기 반응조내부로 유출시키는 이젝터 수류공급용 펌프; 상기 펌프의 유출관에서 분기되어 상기 반응조의 바닥 부위에 설치되어 슬러지가 반응조의 바닥에 퇴적되지 않도록 교반하는 하나 이상의 교반용 이젝터와 연결되고, 교반용 조절밸브가 설치된 교반용 이젝터 연결관; 상기 펌프의 유출관에서 분기되고 공기흡입에 소요되는 동력을 절감하기 위하여 반응조의 상부 수면근처에 설치되며 외부공기를 자흡하는 하나 이상의 포기용 이젝터와 연결되는 포기용 이젝터 연결관; 및 각 포기용 이젝터에 연결된 공기공급관과 각 공기공급관이 연결되고 공기공급밸브가 설치된 공기공급주관; 상기 공기공급관 또는 공기공급주관에 연결된 수류보충관으로 구성된 간헐포기장치를 구비하여, 상기 펌프를 정지한 상태에서 하폐수를 유입시켜 비포기 비교반유입하는 과정과, 상기 펌프를 가동하면서 상기 포기용 조절밸브는 밀폐하고 상기 교반용 조절밸브를 개방하여 비포기 교반유입하는 과정과, 상기 펌프를 가동시킨 상태에서 상기 공기공급밸브는 밀폐하고 상기 포기용 조절밸브와 교반용 조절밸브를 개방하여 비포기 교반하는 과정과, 상기 펌프가 가동되는 상태에서 상기 포기용 조절밸브, 교반용 조절밸브, 공기공급밸브를 개방하여 포기하는 과정과, 상기 펌프의 가동을 중지하여 슬러지를 침전시키고 상징수를 배출하는 침전 및 처리수 배출과정을 순차적으로 반복 수행함으로써 반응조의 하폐수를 처리하는 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
제15항에 있어서, 상기 공기공급주관의 유입구에는 휀 또는 송풍기등으로 구성되는 공기공급수단의 토출구와 연결되어 외부공기가 압송되는 것을 특징으로 하는 하폐수처리장치.
제15항에 있어서, 상기 유출관에는 슬러지 인출조절밸브가 구비된 슬러지 인출관이 연결되고, 상기 슬러지 인출조절밸브를 개방하여 잉여슬러지를 인출하는 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
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제15항에 있어서, 상기 회분식 반응조의 처리수 배출단계에서 처리수 배출에 따른 와동에 의하여 침전된 슬러지층이 교란되거나 처리수를 통하여 슬러지가 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있도록, 침전슬러지층의 상부에는 다수개의 각형 단면의 그레이팅 또는 경사판등으로 구성된 정류수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
제15항에 있어서, 상기 회분식 반응조에는 부유 및 부착증식이 병행되는 복합증식에 의하여 미생물이 증식될 수 있도록 하는 한편, 포기 및 교반단계에서는 상기 반응조에서 원활하게 유동되는 유동상 생물막담체를 충전하되, 포기 및 교반단계에서는 반응조에서 원활하게 유동하고, 처리수 배출단계에서 처리수 배출에 따라 와동하여 침전된 슬러지층이 교란되거나 처리수를 통하여 슬러지가 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있도록 하고 아울러 침전단계에서는 상기 반응조의 바닥에 침강되어 적층된 생물막 담체층이 침전슬러지를 포획하여 정류수단으로 작용하도록 상기 생물막담체는 공극이 크고 비중이 조정된 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
제15항에 있어서, 상기 회분식 반응조에는, 부유 및 부착증식이 병행되는 복합증식에 의하여 미생물이 증식될 수 있도록 하며 동시에 처리수 배출단계에서 처리수 배출에 따른 와동에 의하여 침전된 슬러지층이 교란되거나 처리수를 통하여 슬러지가 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있도록, 상기 회분식 반응조의 내부에는 판상, 격자상, 다공의 슬라브형태등의 고정상 생물막담체로 구성된 정류수단이 설치되어 는 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
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제15항에 있어서, 상기 회분식 반응조에는 하나 이상의 지주대가 설치되고, 상기 지주대에는 유공관이 격자형으로 조합되어 구성된 배출웨어가 상기 지주대를 따라 상하로 이동될 수 있도록 설치되며, 상기 배출웨어는 처리수배출관에 의하여 반응기의 외부로 연통되고, 상기 처리수 배출관은 신축관인 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
제24항에 있어서, 상기 지주대는 원형 또는 각형의 봉상이며, 상기 배출웨어는 슬루스베어링에 의하여 상기 지주대와 조합되는 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
제24항에 있어서, 상기 지주대는 반응기의 벽면에 설치되는 레일이며, 상기 배출웨어는 롤러에 의하여 상기 지주대와 조합되는 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수처리장치.
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