KR100448412B1 - 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치 - Google Patents

무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고농도의 오·폐수, 축산폐수, 분뇨 등을 미생물에 의해 정화, 처리, 액비화 하는데 이용되며, 자연미생물이 부착, 공생된 다양한 메디아가 위치되는 반응조 내를 복층으로 하고, 개폐밸브를 이용하여 폐수의 농도에 따라 폐수와 에어가 흐르는 경로에 변화를 줌으로써 체류시간을 변화시켜 적정한 수준의 유기물 분해효과를 거둘 수 있도록 하는 동시에 직·병렬로 연결되는 폐수처리장치 중간 중간에서 농도에 적합한 액비를 생산하고, 최종단계에서 방류수에 적합하도록 정화할 수 있도록 한 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치에 관한 것으로, 하단부에 침전물회수밸브(22)가 설치된 반응조(20) 내부를 원추형 메디아지지망(61)(63)에 의해 상하 복층으로 구획하여 복수의 반응실(28a)(28b)(28c)을 형성하고, 각 반응실(28a)(28b)(28c) 내의 메디아지지망(61)(63) 위에 부착미생물 메디아(62)(64)를 설치하며, 측면배수구멍(51)이 형성된 연결관(50)을 원추형 메디아지지망(61)(63)의 중심을 관통하여 최하단의 반응실(28a)로부터 최상단의 반응실(28c)로 이어지도록 설치하고, 연결관(50)을 통해 각 반응실(28a)(28b)(28c)로의 유입량을 조절하기 위한 유량조절밸브(54)(56)를 그 연결관(50)에 설치하며, 각각의 반응실(28a)(28b)로 폐수와 에어를 공급하기 위한 폐수공급관(33)와 에어공급관(43)을 각 반응실(28a)(28b)로 분기하여 구성된 것이다.

Description

무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치{Using non-toxicological medias in microbiologies, wastewater disposal plant for wastewater, domestic animals and night soil}
본 발명은 오·폐수, 고농도의 축산폐수, 분뇨 등을 미생물에 의해 정화하는데 이용되는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응조 내를 복층으로 하고, 개폐밸브를 이용하여 폐수의 농도에 따라 폐수와 에어가 흐르는 경로에 변화를 줌으로써 체류시간을 변화시켜 적정한 수준의 유기물 분해효과를 거둘 수 있도록 하는 동시에 직·병렬로 연결되는 폐수처리장치 중간 중간에서 농도에 적합한 액비를 생산하고, 최종단계에서 방류수에 적합하도록 정화할 수 있도록 한 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 축산분뇨는 생물학적 산소요구량(Biochemical Oxygen Demand, 이하 "BOD"라 함.)이 대개 수만ppm(예, 20000ppm)을 넘는데, 종래 진동스크린법, 가압부상법, 응집제처리법, 활성슬러지법, 회전원통법(RBC법), 접촉처리법(HBC법) 등과 같이 물리, 화학, 미생물학이 동원된 많은 폐수처리방법이 있긴 하지만 축산분뇨와 같이 BOD가 높은 폐수는 처리가 곤란하여 방류수 수질에 미달된 상태로 하천에 방류하는 실정에 있으며, 이에 따라 수질 및 환경오염이 매우 심각한 지경에 이르게 되었다.
즉, 종래의 폐수처리방법 중 진동스크린법은 경사진 진동스크린 위로 폐수및 폐기물을 낙하시켜 페수에 포함된 이물질은 진동스크린 위에서 걸러지도록 하고, 폐수만 진동스크린 밑으로 빠져서 분리되도록 한 것으로, 진동스크린을 움직이기 위해 전력 낭비가 심하였으며, 비교적 큰 이물질만을 제거할 뿐 방류수 기준에 맞춘 폐수를 정화하기에는 부족하였다.
또, 가압부상법은 반응조 밑에서 기포를 발생시켜 수중에 잔류하고 있는 이물질에 부상력을 가해 이물질이 수면위로 떠오르도록 한 다음 수면을 쓸어서 이물질을 분리하는 것으로 수면위로 떠오를 정도의 가볍고 큰 입자형태의 이물질 제거에만 효과가 있을 뿐 수중에 녹아 있는 유기물이나 매우 작은 입자형태로 된 이물질의 제거에는 실효성을 거두지 못하고 있으며, 수면 위의 이물질을 쓸어낼 때 기계적인 움직임을 주어야 하기 때문에 많은 전력을 소비하게 되는 단점을 지니고 있었다.
그리고, 응집제처리법은 응집제와 같은 약품을 다량 투입하여 응집처리하는 방법으로서 고가의 응집제를 사용하여야 하기 때문에 처리비용이 매우 비싸게 되는 문제점이 있었고, 처리과정에서 사용한 응집제가 독성을 지니고 있기 때문에 곧바로 방류하지 못하고 후처리 과정을 거쳐 무독성처리를 해야 하나 이때에도 독성이 완전하게 제거되지 않아 위험하게 되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 활성슬러지법은 "폭기법"이라 불리우는 것으로, 수중에서 기포를 발생시켜 물속에 다량의 산소를 공급함으로써 용존산소의 농도를 증대시켜 호기성미생물의 유기물분해 활동을 촉진하도록 된 것이었으나 움직임이 정적이어서 정화효율이 낮고, 저농도의 폐수정화에 적합하기 때문에 축산폐수와 같이 고농도의 폐수 정화에는 실효성을 거두지 못하고 있다.
또, 회전원통법은 다수의 구멍이 형성된 드럼의 하부는 수중으로 잠기도록, 상부는 공기중에 위치되도록 반응조의 수면에 수평하게 설치한 다음 드럼을 회전시켜 폐수의 공기 접촉시간 및 면적을 증대시킴으로써 용존산소의 농도를 증대시키도록 된 것으로, 저농도의 폐수정화에는 효과가 있으나 고농도의 축산폐수는 폐수중의 분뇨나 음식물 찌꺼기가 드럼에 끼거나 구멍을 메우게 되어 가동 중에 잦은 고장을 일으키므로, 축산폐수 정화에는 사용이 어렵게 되어 있었다.
또한, 접촉처리법은 실처럼 가느다란 여러 가닥의 미생물부착 섬유를 수면 아래에 잠기도록 한 다음 방치하여 미생물에 의한 유기물 분해를 꾀한 것으로, 이 또한 축산폐수와 같이 고농도의 폐수정화시에는 분뇨나 음식물 찌꺼기와 같은 이물질이 미생물부착 섬유에 들러붙어서 미생물부착 섬유에 자생하는 미생물들을 사멸시키기 때문에 고농도의 폐수정화에는 부적합하였다.
또, 축산분뇨는 자체에 많은 유기물과 질소, 인, 부유물 등 비료로서 유효한 성분을 많이 포함하고 있음에도 불구하고, 기존의 처리시스템은 고체와 액체의 분리하고, BOD를 낮추는 데에만 목적을 두고 정화장치들이 만들어져 왔기 때문에 자원의 재활용률이 현저하게 떨어지는 문제점을 갖고 있었다.
한편, 현재 우리나라의 농토는 화학비료의 과잉사용으로 인해 토양이 산성화되어 농업생산성이 점점 줄어들고, 농작물의 질이 떨어져서 천연비료의 사용이 권장되고 있는데, 기존의 폐수처리 시스템은 페수로부터 분리된 고체를 퇴비화하여 천연비로를 생산하는 정도에 불과하였기 때문에 생산량에 한계가 있고, 높은 가격으로 인해 보급에 장애가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 오·폐수, 고농도의 축산폐수, 분뇨 등을 방류수 기준에 맞추어 정화할 수 있으며, 정화과정 중간 중간에 적정한 농도의 액비를 생산할 수 있는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 하단부에 침전물회수밸브가 설치된 반응조 내부를 원추형 메디아지지망에 의해 상하 복층으로 구획하여 복수의 반응실을 형성하고, 각 반응실 내의 메디아지지망 위에 부착미생물 메디아를 설치하며, 측면배수구멍이 형성된 연결관을 상기 원추형 메디아지지망의 중심을 관통하여 최하단의 반응실로부터 최상단의 반응실로 이어지도록 설치하고, 상기 연결관을 통해 각 반응실로의 유입량을 조절하기 위한 유량조절밸브를 그 연결관의 중간 중간에 설치하며, 각각의 반응실로 폐수와 에어를 공급하기 위한 폐수공급관와 에어공급관을 각 반응실로 분기하여 구성된 특징을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명에서 침전조 유입구의 다른 예를 보인 단면도
도 3은 본 발명에 따른 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치를 직·병렬로 연결하여 액비를 생산해 내기 위한 구성예를 보인 도면
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
20 : 반응조 22 : 침전물회수밸브
24 : 오버플로밸브 28a,28b,28c : 반응실
30 : 폐수메인밸브 31,32 : 폐수개폐밸브
33 : 폐수공급관 40 : 에어메인밸브
41,42 : 에어개폐밸브 43 : 에어공급관
50 : 연결관 51 : 측면배수구멍
54,56 : 유량조절밸브 61,63 : 메디아지지망
62,64 : 부착미생물 메디아 80,81 : 액비저장탱크
V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7 : 액비생산용 밸브
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부도면 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 하단부에 침전물회수밸브(22)가 설치된 반응조(20) 내부를 원추형 메디아지지망(61)(63)에 의해 상하 복층으로 구획하여 복수의 반응실(28a)(28b)(28c)을 형성하고, 각 반응실(28a)(28b)(28c) 내의 메디아지지망(61)(63) 위에 부착미생물 메디아(62)(64)를 설치하며,측면배수구멍(51)이 형성된 연결관(50)을 상기 원추형 메디아지지망(61)(63)의 중심을 관통하여 최하단의 반응실(28a)로부터 최상단의 반응실(28c)로 이어지도록 설치하고, 상기 연결관(50)을 통해 각 반응실(28a)(28b)(28c)로의 유입량을 조절하기 위한 유량조절밸브(54)(56)를 그 연결관(50)의 중간 중간에 설치하며, 각각의 반응실(28a)(28b)로 폐수와 에어를 공급하기 위한 폐수공급관(33)와 에어공급관(43)을 각 반응실(28a)(28b)로 분기하여 구성하였다.
여기서 상기 반응조(20)의 상단부에 오버플로밸브(24)를 설치하여 반응조(20) 내의 수면을 일정하게 유지하도록 하였으며, 이 오버플로밸브(24)는 예컨대, 부구(25)를 갖는 밸브로 구성될 수 있다.
상기 폐수공급관(33)에는 각 반응실(28a)(28b)로 이어지는 유로를 각각 독립적으로 개폐하기 위한 폐수개폐밸브(31)(32)가 구비되며, 상기 에어공급관(43)에는 각 반응실(28a)(28b)로 이어지는 유로를 각각 독립적으로 개폐하기 위한 에어개폐밸브(41)(42)가 구비된다.
상기 폐수공급관(33)을 통한 모든 폐수공급로를 차단하거나 개방하기 위한 폐수메인밸브(30)가 폐수공급관(33)에 설치되며, 에어공급관(43)을 통한 모든 에어공급로를 차단하거나 개방하기 위한 에어메인밸브(40)도 에어공급관(43)에 설치하였다.
또, 상기 반응조(20)는 그 내부를 보온단열재(27)로 채우고, 이 보온단열재(27)의 외부를 반응조 외벽(29a)와 반응조 내벽(29b)으로 보호하여 반응조(20)의 형태를 유지하도록 구성하였으며, 이 반응조 외벽(29a)와 반응조내벽(29b)은 녹 발생을 억제하기 위해 스텐레스 스틸을 사용하는 것이 바람직하나 꼭 이러한 것에 한정하지 않고, 시멘트나 합성수지(예, PVC) 등을 단독 또는 혼용하여 구성할 수도 있다.
그리고, 상기 부착미생물 메디아(62)(64)는 활성탄, 다공성입자, 자갈, PVC용기, 요구르트 병, 경석, 등의 무독성 재질을 이용하여 구성할 수 있다.
한편, 첨부도면 도3에 도시된 바와 같이 폐수공급탱크(90)로부터 상기 반응조(20)를 직렬 또는 병렬로 연결하고, 그 중간 중간에 개폐밸브(V1)(V2)(V3)(V4)(V5)(V6)(V7)와 액비저장탱크(80)(81)를 두어 적정한 농도의 액비를 정화과정 중간에서 뽑아내어 사용할 수 있도록 하였다.
또, 유량조절밸브(54)(56)를 조작하기 위한 조작용 핸들(54h)(56h)은 반응조(20)의 옆을 관통하여 외부로 노출되도록 하였으며, 침전물회수밸브(22)를 설치하기 위한 침전물회수관(23)은 반응조(20)의 하단부 중심으로부터 아래쪽으로 설치하였다.
이하 본 발명에 따른 작용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 축산폐수, 분뇨 등과 같이 고농도(예, BOD 10000 이상)의 오·폐수를 정화하기 위해서는 반응조(20)내에서의 체류시간을 연장시키기 위해 반응조(20) 내의 최하단에 위치한 반응실(28a)로부터 오·폐수가 순차적으로 상승되도록 하여야 하는데, 이 경우 폐수메인밸브(30)와 에어메인밸브(40)를 모두 개방한 상태에서 도면 중 부호 "32"와 "42"로 표기된 폐수개폐밸브와 에어개폐밸브는 닫고, 도면 중 부호 "31"와 "41"로 표기된 폐수개폐밸브와 에어개폐밸브는 열게 되면, 오·폐수와 공기가 최하단의 첫 번째 반응실(20)로 먼저 유입되어 섞이게 되고, 그 다음 중앙의 연결관(50)과 최하단의 메디아지지망(61)을 통해 두 번째 반응실(28b)로 천천히 흐르면서 비교적 큰 유기물은 첫 번째 반응실(28a)의 반응조(20) 바닥으로 가라앉고, 미세한 유기물은 메디아지지망(61)과 연결관(50)의 측면배수구멍(51)을 통과하여 두 번째 반응실(28b)로 진입된다.
이때 오·폐수가 두 번째 반응실(28b)에 위치되어 있는 부착미생물 메디아(62)를 통과하는 과정에서 이 부착미생물 메디아(62)의 표면에 부착되어 있는 미생물에 의해 분해되고, 미생물의 수는 점점 증가하여 부착미생물 메디아(62)의 표면두께가 점점 커지면서 메디아지지망(61)에 쌓인 부착미생물 메디아(62)의 두께가 두꺼워지게 된다.
이후 두 번째 반응실(28b)을 통과한 오·폐수는 다시 최상단의 메디아지지망(61)을 통과하면서 세 번째 반응실(28c)로 유입되면서 이 세 번째 반응실(28c)에 위치된 부착미생물 메디아(64)의 복잡한 경로를 통과하게 된다.
이때에도 오·폐수는 세 번째 반응실에 위치한 부착미생물 메디아(64)의 표면에 부착되어 있는 미생물에 의해 분해되면서 정화된다.
한편, 위와 같이 오·폐수가 연결관(50)을 통과하는 과정에서 연결관(50)의 중간 중간에 설치되어 있는 유량조절밸브(54)(56)를 핸들(54h)(56h)로 조작하여 밸브의 열림량을 조절하게 되면, 메디아지지망(61)(63)과 부착미생물 메디아(62)(64)를 통과하는 오·폐수와, 부착미생물 메디아(62)(64)를 거치지 않고 연결관(50)을통해 직접 통과하는 오·폐수의 비를 조절할 수 있게 되고, 결국 체류시간 및 반응시간을 임의로 조절할 수 있게 된다.
그리고, 중간 정도의 농도와 저농도의 오·폐수를 정화하기 위해 반응조(20)내에서의 체류시간을 줄이는 경우 폐수메인밸브(30)와 에어메인밸브(40)를 모두 개방한 상태에서 폐수개폐밸브(31)(32)와 에어개폐밸브(41)(42)를 모두 열게 되면, 오·폐수와 에어가 첫 번째 반응실(28a)과 두 번째 반응실(28b)에 동시에 공급되면서 반응시간과 체류시간이 줄어들게 되어 중간농도와 저농도의 폐수에 맞는 정화를 할 수 있게 된다.
그리고, 반응조(20) 하단부에 설치되어 있는 침전물회수관(23)을 개방하게 되면, 반응조(20) 내부 바닥면에 침적된 침전물을 역류시켜 세척할 수 있게 된다.
한편, 첨부도면 도3에 도시된 바와 같이 다른 농도의 액비를 하나의 생산설비에서 생산해 내는 경우 폐수처리 과정 중간 중간에 설치된 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)(V5)(V6)(V7)를 이용하여 다음 단계로 넘어가는 폐수를 뽑아내서 액비저장탱크(80)(82)에 저장하여 두면 다양한 농도의 액비생산시설로써 활용할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 반응조 내부를 상하로 구획하고, 각 반응실로 통하는 분기관을 개폐밸브로 개폐하도록 구성되어 있기 때문에 저농도로부터 고농도까지 오·폐수, 축산폐수, 분뇨 등의 정화에 적합한 체류시간으로 조정할 수 있게 되어 정화효율이 증대되는 효과가 있고, 축산폐수를 정화하는 과정 중중간단계에서 적합한 수준의 BOD를 갖는 액비를 뽑아낼 수 있도록 구성되어 있기 때문에 버려지는 자원을 재활용할 수 있는 효과가 있으며, 고농도의 유기성 폐수인 축산폐수 뿐만 아니라 생활오수, 공장폐수, 분뇨 등 다양한 오수 및 폐수를 처리할 수 있는 효과도 있다.

Claims (8)

  1. 하단부에 침전물회수밸브(22)가 설치된 반응조(20) 내부를 원추형 메디아지지망(61)(63)에 의해 상하 복층으로 구획하여 복수의 반응실(28a)(28b)(28c)을 형성하고, 각 반응실(28a)(28b)(28c) 내의 메디아지지망(61)(63) 위에 부착미생물 메디아(62)(64)를 설치하며, 측면배수구멍(51)이 형성된 연결관(50)을 상기 원추형 메디아지지망(61)(63)의 중심을 관통하여 최하단의 반응실(28a)로부터 최상단의 반응실(28c)로 이어지도록 설치하고, 상기 연결관(50)을 통해 각 반응실(28a)(28b)(28c)로의 유입량을 조절하기 위한 유량조절밸브(54)(56)를 그 연결관(50)의 중간 중간에 설치하며, 각각의 반응실(28a)(28b)로 폐수와 에어를 공급하기 위한 폐수공급관(33)와 에어공급관(43)을 각 반응실(28a)(28b)로 분기하여 구성한 것을 특징으로 하는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반응조(20)의 수면을 일정하게 유지하기 위한 오버플로밸브(24)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 폐수공급관(33)에는 각 반응실(28a)(28b)로 이어지는 유로를 각각 독립적으로 개폐하기 위한 폐수개폐밸브(31)(32)가 추가로 설치된것을 특징으로 하는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에어공급관(43)에는 각 반응실(28a)(28b)로 이어지는 유로를 각각 독립적으로 개폐하기 위한 에어개폐밸브(41)(42)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 폐수공급관(33)을 통한 모든 폐수공급로를 차단하거나 개방하기 위한 폐수메인밸브(30)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 에어공급관(43)을 통한 모든 에어공급로를 차단하거나 개방하기 위한 에어메인밸브(40)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 반응조(20)를 복수로 연결하고, 그 중간 중간에 액비생산용 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)(V5)(V6)(V7)와 액비저장탱크(80)(81)를 두어 서로 다른 농도의 액비를 뽑아내도록 구성한 것을 특징으로 하는 무독성메디아를 이용한 오폐수와 축산폐수 및 분뇨처리장치.
  8. 삭제
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