KR100458322B1 - 연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치에 관한 것으로써, 종래에는 1차례의 여과처리된 물을 처리수조에서 곧바로 방류하므로서 오/폐수의 고도처리 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 유량조정조(10),폭기조(20), 침전조(30), 1차처리수조(40a), 1차처리수조의 처리수를 여과 후 처리수조로 재순환시키는 1차여과탑(50a)(50b), 1차여과탑의 역세수를 받아 미생물 배양 후 폭기조 및 1차여과탑으로 재순환시키는 미생물 재배양조(80), 오니농축저류조(70), 1차처리수조에서 오버플로우되는 물을 받아 방류 및 재사용하는 최종방류조(60)에 의해 오/폐수 처리장치를 구성할 때,

상기 1차처리수조(40a)와 최종방류조(60) 사이의 오버플로우 라인상에 2차처리수조(40b)와 한쌍의 2차여과탑(50c)(50d)을 1조 또는 그 이상 더 설치하되 2차여과탑(50c)(50d)의 처리수 라인은 2차처리수조(40b)에 연결하고, 2차여과탑(50c)(50d)의 역세수 라인은 오니농축저류조(70) 및 미생물 재배양조(80)에 연결하며, 미생물 재배양조(80)의 처리수가 2차여과탑(50c)(50d)에도 재순환되게 한 것으로서, 이러한 본 발명은 최종 방류수의 고도처리 효율을 높일수 있는 효과가 있다.

Description

연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치 {Management device of dirty/waste water by using continuity circulation filtration method and biological cultivation brewing}

본 발명은 연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치에 관한 것으로써, 더욱 상세히는 처리수의 여과를 보다 고도처리할 수 있으면서도 역세과정에서 탈리되는 미생물의 효율적 이용 및 충진재의 수명을 연장시키고 수질의 고도처리 효과를 기대할 수 있는 연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 강수계지역인 상수원 보호구역 근처에는 지방자치단체의 수입 증대를 위한 영향으로 각종업소 및 기타 건축물이 밀집되어 있으며, 이러한 현상으로 인하여 서울을 포함한 전국민의 젖줄이라 할 수 있는 전국의 상수원으로 유입되는 배출수는 점점 오염도가 심각한 반면 방류수 수질 기준은 더욱 강화되는 상반된 현실에서 최종 방류 배출수의 철저한 처리를 요하고 있다.

또한, 우리나라는 UN에서 물 부족국가로 지정된 지 오랜 상태이므로 수자원의 보호야 말로 국가사업의 제1과제라고 할 수 있다. 이를 위해 그동안 행하여온 기존의 수처리과정을 도1 에 의해 살펴보면 유량조정조(1)-→폭기조(2)-→침전조 (3)-→침전처리수조(4)-→1차여과조(5a)-→2차여과조(5b)를 거쳐 방류조(6)에서 방류하며, 상기 침전조(3)에서 침전된 오니슬러지와 1차여과조(5a) 및 2차여과조(5b)에서 걸러진 오니슬러지는 오니농측저류조(7)에 모아지는 과정을 거치고 있다.

하지만, 상기 처리공정은 1차여과조(5a), 2차여과조(5b)를 거친 최종 여과수를 재순환 없이 곧바로 방류조(6) 또는 기타 다음 공정으로 보내는 과정을 행하므로 정밀 여과가 잘 안되는 결점이 있다. 이 것은 압력이 가해지는 여과조에서 오직 설계여과속도에 지나지 않는 순간여과효과 밖에 기대할 수 없기 때문이다.

또한 미생물의 상호 보완적인 역활이 없어 충진탑이 자주 막히는 현상을 초래하여 여과조내의 충진물을 자주 교체해야 하는 문제점이 있으며, 교체한 여재는 폐기물 처리를 별도로 해야 하므로 그 처리비용이 가중되는 등 이중의 경제적 부담을 주고 있다.

그리고, 최종 처리효율의 효과도 5~15% 에 지나지 않고 현재 상수원 보호구역내의 최종 방류수 수질 기준에 맞게 처리하려면 접촉산화법, 오존처리법, 한외여과막법 등을 동원하여 처리하고 있는 실정인데, 위 처리방법은 단위 처리량에 비하여 너무 많은 기자재 시설비를 필요로 하고, 또한 수명도 짧아 수시로 시설을 교체해야 하므로 그 유지 보수비가 많이 소요된다.

특히, 원자재 등은 거의 외국에서 수입해야 하는 등 막대한 외화의 유출로 비경제적이라 할 수 있으며, 그 시설비가 상당히 고가여서 중소규모의 회사들은 감히 그 처리시설을 설치할 엄두를 못내고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 여과처리된 처리수를 보다 고도처리할 수 있으면서도 역세과정에서 탈리되는 미생물의 효율적 이용 및 충진재의 수명을 연장시키고 수질의 고도처리 효과를 기대할 수 있는 연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명은 여과처리된 처리수를 처리수조로 계속 재순환시키고, 고도처리를 요할 때는 역세과정에서 탈리된 미생물 오니를 미생물 재배양조에서 배양시킨 후 다시 반송시키도록 구성하므로서 미생물 흡착과 미생물의 상호 보완적인 이중효과를 발생시켜 충진재의 수명을 연장시키고, 이로 인해 수질의 고도처리를 이룰 수 있어 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 것이다.

도 1 은 종래의 하수 및 오/폐수 처리과정의 계통도

도 2a 는 본 발명에 의해 처리수를 1단계 순환여과처리하는 과정의 계통도

도 2b는 도 2a 의 제1단계 여과방식의 처리과정을 도시한 개략도

도 3a 는 본 발명에 의해 처리수를 여러번에 걸쳐 순환여과처리하는 다단계 여과방식의 계통도

도 3b 는 도 3a 의 다단계 여과방식의 처리과정을 도시한 개략도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40a,40b: 1,2차 처리수조 41 : 가압펌프

42 : 에어레이터 50a~50d: 1,2차 여과탑

51 : 탱크 52 : 자갈

53 : 왕사 54 : 세사

55 : 여과재 80 : 미생물 재배양조

81 : 회전방식의 접촉여상 생물막조

이하, 본 발명의 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예의 기술구성 및 작용을 첨부한 도면에 의해 실시예별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 처리공법중 처리수는 유량조정조, 폭기조, 침전조, 가압펌프와 에어레이터가 설치된 처리수조를 차례로 통과되게 한 후 최종방류조에서 재 이용하거나 방류되게 하고, 상기 침전조에서 침전된 오니는 오니농축저류조를 거쳐 유량조정조로 다시 보내지게 하는 공정은 종래의 공정과 같다고 할 수 있다.

본 발명에서 연속순환 여과법은 상기 처리수조를 통과한 처리수는 탱크 바닥에서 자갈, 왕사를 적층한 후 그 위에 세사 또는 여과재가 적층된 1조(2세트) 또는 2조 이상의 여과탑(미생물의 흡착탑)을 일방향으로 통과하여 여과된 처리수는 처리수조로 재순환되게 하는 공정, 상기 1,2차 여과탑내의 압력이 정해진 압력 이상이 되면 처리수를 반대방향으로 통과시켜 역세수를 발생시키고 그 발생된 역세수는 침전조의 침전오니와 함께 오니농축저류조로 공급되게 한 것이다.

이러한 본 발명은 상기 역세수를 침전오니중 일부와 함께 미생물 재배양조로 공급되게 하는 공정을 거치게 하고, 상기 미생물 재배양조에서 미생물이 배양된 처리수는 폭기조 및 여과탑으로 각각 재 순환되게 하는 공정으로 행할 수도 있다.

이러한 본 발명은 처리수조에서 공급된 처리수가 1차여과탑을 차례로 통과한 다음 처리수조로 다시 재순환됨을 반복하므로 종래의 처리과정에 비해 그 처리효율이 상당히 향상된다.

즉, 상기 여과탑에서 처리수를 여과하는 동안 여재의 공극과 여재 사이의 공간극 사이에서 미생물의 증식활동이 왕성하게 이루어지고, 여기서 번식하는 미생물은 주로 토양미생물이 주종이므로 자연정화법의 원리가 적용되어 처리수의 정화효율이 뛰어나며, 그외 각종 미생물이 번식하게 됨에 따라 최종 잉여 오니도 기존 접촉산화법에 비해 1/2 정도로 줄어들게 된다.

특히, 여과탑에서 역세수를 이용할 때 약하여 탈리되는 미생물들은 미생물 재배양조로 공급된 후 왕성한 미생물로 재배양된 상태에서 다시 폭기조와 여과탑으로 재공급되고, 이러한 연속적인 재순환 방식에 의해 수온이 상승(20-40℃) 하게 되어 가압여과 탱크내의 미생물 증식과 활동이 왕성해 짐에 따라 그 처리효과가 배가되어 획기적인 최종 처리효율의 극대화가 이루어지게 된다.

그리고, 본 발명의 연속순환여과법에서 유입수의 유기물 농도가 비교적 높을 때 유입수중 용존산소가 충분히 존재하면 여과탑내의 호기성 미생물이 번식하게 되며, 여과탑내에 유기물이 계속 퇴적되면 내부 압력이 상승하여 가압펌프가 정지하게 되는 경우가 발생하고, 여과탑내의 유기물 및 미생물은 혐기성 미생물이 번식하게 되는 경우를 초래할 수 있으므로 이를 방지하기 위해서 처리수조(연속순환여과 가압펌프핏트)내에는 에어레이터를 통한 산소공급을 지속적으로 행하여 용존산소를 충분하게 하면 여과탑내에는 호기성 미생물의 원활한 증식을 유도하게 된다.

이때, 여과탑 내의 미생물은 점질층을 발생시켜 응결역활을 함에 따라 막히게 되는 현상이 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 여과탑의 위에서 아래로 통과되는 여과시간과 여과탑의 아래에서 위를 향한 역세수 공급시간을 타이머로 작동되는 펌프의 조작으로 일정시간 반복되게 조정한다.

또한, 본 발명의 연속순환 여과법에서는 처리수조내의 유입 BOD나 COD의 농도가 시간이 지남에 따라 점차적으로 극히 저농도로 변화하기 때문에 여과탑내의 미생물 탈리현상을 촉진시켜 여과 충진재의 수명을 연장시킬 수 있으며, 처리수조내의 BOD를 높이는 방법으로서 가압펌프의 일부를 리턴시켜 수중자흡식 에어레이터를 통해 산소를 공급시키는 것을 특징으로 하는데, 이는 블로어(BLOWER)로 대체할 수도 있다.

이러한 본 발명의 여과장치를 1단계의 연속순환 여과방식과 다단계의 연속순환 여과방식을 각 실시예로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예1(1단계 연속순환 여과방식)

도 2a 는 본 발명에서 여과전 처리수를 한번만 순환여과처리하는 제1단계 여과방식의 계통도이고, 도 2b는 도 2a 의 제1단계 여과방식의 처리과정을 도시한 개략도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명은 처리수가 유량조정조(10)에서 폭기조(20), 침전조(30)를 거쳐 가압펌프(41)와 에어레이터(42)가 설치된 1차처리수조(40a)에 도달하면 그 1차처리수조(40a)에서 오버플로우되는 처리수는 최종방류조(60)로 보내 재 이용하거나 방류되게 하고, 상기 침전조(30)에서 침전된 오니는 오니농축저류조(70)를 거쳐 유량조정조(10)로 다시 보내지도록 설치하는데 이는 종래의 처리수 유통과정과 같다고 할 수 있다.

본 발명의 특징은 상기 1차처리수조(40a)의 배출라인에 2세트 1조로된 1차여과탑(50a)(50b)과 미생물 재배양조(80)를 설치하되 1차처리수조(40a)의 처리수는 상기 1차여과탑(50a)(50b)을 차례로 통과시킨 후 1차처리수조(40a)로 순환되게 하고, 상기 1차여과탑(50a)(50b)에서 발생된 역세수는 곧바로 오니농축저류조(70)로 보내거나 또는 상기 침전조(30)에서 오니농축저류조(70)로 공급되는 침전오니중 일부와 함께 미생물 재배양조(80)로 공급되게 하며, 상기 미생물 재배양조(80)의 처리수는 폭기조(20) 및 1차여과탑(50a)(50b)으로 각각 재 순환되게 한 것에 있다.

실시예2(2단계 이상의 다단계 연속순환 여과방식)

도 3a 는 본 발명에서 여과전 처리수를 여러번에 걸쳐 순환여과처리하는 다단계 여과방식의 계통도이고, 도 3b 는 도 3a 의 다단계 여과방식의 처리과정을 도시한 개략도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명은 처리수가 유량조정조(10)에서 폭기조(20), 침전조(30)를 거쳐 가압펌프(41)와 에어레이터(42)가 설치된 1차처리수조(40a)에 도달하면 그 1차처리수조(40a)에서 넘치는(오버플로우) 처리수는 최종방류조(60)로보내 재 이용하거나 방류되게 하고, 상기 침전조(30)에서 침전된 오니는 오니농축저류조(70)를 거쳐 유량조정조(10)로 다시 보내지도록 설치하며, 이러한 처리과정은 종래와 같다고 할 수 있다.

본 발명의 다단계 순환방식중 상기 1차처리수조(40a)의 배출라인상에 한쌍의 1차여과탑(50a)(50b)과 미생물 재배양조(80)를 설치하여 1차처리수조(40a)에서 가압펌프(41)로 공급되는 처리수가 상기 1차여과탑(50a)(50b)을 차례로 통과한 다음 1차처리수조(40a)로 연속 순환되게 한 것은 상기 1단계 방식과 같다고 할 수 있다.

본 발명의 다단계 순환방식 특징은 상기 방식의 1차처리수조(40a)의 오버플로우되는 라인상에 2차처리수조(40b)와 한쌍의 2차여과탑(50c)(50d)을 1조 이상 더 설치하여 오버플로우된 물만을 공급받은 2차처리수조(40b)에서 가압 펌핑된 처리수는 2차여과탑(50c)(50d)를 차례로 거친 후 2차처리수조(40b)로 재순환되게 한 것에 있다.

그리고, 상기 1,2차 여과탑(50a~50d)에서 발생되는 역세수는 곧바로 오니농축저류조(70)로 공급되게 하거나 또는 상기 침전조(30)에서 오니농축저류조(70)로 공급되는 침전오니중 일부와 함께 미생물 재배양조(80)로 공급되어 미생물의 왕성한 재배양이 이루어진 후 폭기조(20)와 1,2차 여과탑(50a~50d)으로 역 순환되게 함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 1차 또는 1,2차 여과탑(50a~50d)에서 처리된 여과수는 처리수조로 재순환시키고, 역세수는 오니농축저류조(70)로 곧바로 보내는 연속순환여과법만으로 구성할 수도 있고, 또는 각 여과탑에서 처리된 여과수를 처리수조로 보내는 연속순환여과법과 여과탑에서 발생된 역세수를 미생물 재배양조(80)로 공급하는 방식을 선택적으로 이용할 수 있다.

여기서 상기 역세수란 각 여과탑 내부의 여과층중 처리수가 통과되는 방향쪽 으로 오니슬러지 등이 많이 끼어서 처리수의 통과가 잘 안되면서 여과탑 내부의 압력이 상승하게 되므로 이 때 상기 처리수를 탱크의 저면에서 위로 역류되게 통과시켜 그 여과층에 끼어있는 오니슬러지를 탈리시키는 세척용 처리수를 말한다.

또한, 상기한 본 발명에서 1,2차 여과탑(50a~50d)은 탱크(51) 내부 바닥에서 일정 높이로 자갈(52), 굵은 모래인 왕사(53)를 차례로 적층한 후 작은 모래인 세사(54)나 여과재(55)가 적층된 구조로 되어 있으며, 1,2차 처리수조(40a)(40b)에서 공급되는 처리수는 각 탱크(51)의 일방향으로 통과되어 여과된 후 다음 공정으로 이송되게 한다.

그리고, 각 탱크(51)를 반대로 통과한 역세수가 공급되는 미생물 재배양조 (80) 내부에는 전동회전 방식의 접촉여상 생물막조(81)가 설치되고, 바닥에는 에어가 공급되게 구성한 것이다.

이러한 본 발명의 하수 및 오/폐수의 연속순환 여과장치는 1,2차 여과탑 (50a~50d)내의 유입 BOD나 COD의 농도가 시간이 지날수록 점차 저농도로 변화하기 때문에 여과탑내의 미생물로는 저농도에서 볼 수 있는 고등미생물이 발견되며, 역세처리는 이러한 1,2차 여과탑(50a~50d)내의 미생물 탈리현상을 촉진시켜 주므로서 여과 충진재의 수명을 연장시키고, 1,2차 처리수조(40a)(40b)내의 D.O 를 높일 수 있으며, 가압펌프(41)의 일부를 리턴시켜 수중 자흡식 에어레이터(42)를 통한 산소 공급이 이루어지게 함을 특징으로 한다.

또한, 활성탄 표면 또는 충진재에 흡착되어 생장하는 미생물의 생장증식에 의해 유기물이 분해됨으로서 활성탄 또는 충진재의 흡착능력을 재생시키는 역활로 유기물의 분해 향상 효과외에 활성탄을 자주 교체하지 않는데 따른 수명연장의 효과가 있으며, 미생물 증식에 필요한 풍부한 산소를 공급하기 위해 반응조인 미생물 재배양조(80) 바닥에는 산소를 항시 공급하고, 1,2차 처리수조(40a)(40b)에는 에어레이터(42)를 통해 산소를 공급할 필요가 있다.

그리고, 상기 1,2차 여과탑(50a~50d) 내부의 충진재로는 모래와 활성탄이 주로 사용되기는 하지만 이 외에도 규조토, 세라믹, 안스라사이트 등을 사용할 수도 있으며, 각 여과탑은 그 처리규모에 따라 도 2 와 같이 2세트를 1조로 하여 설치하거나 또는 도 3 과 같이 2조 이상의 복수로 설치할 수도 있다.

또한, 상기 1,2차 여과탑(50a~50d)내의 여과조작은 수동조작과 자동조작으로 분류할 수 있는데, 수동조작은 작업자가 인위적으로 각 라인의 밸브를 개폐하여 조절하는 것이고, 자동의 경우는 압력게이지를 부착하여 여과탑내의 압이 일정압 이상이 되면 자동 밸브가 압력센서에 의해 개폐 작동되게 하는 것이 바람직하다.

즉, 여과처리 조작을 장시간 행하면 1,2차 여과탑(50a~50d) 내의 충진재에 걸러진 부유물 또는 미생물들에 의해 여과속도는 점차 떨어지게 되며, 이로 인해 1,2차 여과탑(50a~50d)내의 압력이 3-4㎏/㎠ 이상 올라가게 되면 상기 수동조작 또는 자동조작에 의해 역세처리를 행하는 것이 바람직하다.

그리고, 처리수가 여과탑내에서 역방향으로 통과되는 역세조작이 이루어지면 충진재 사이에 끼어있던 부유물 또는 미생물들은 쉽게 탈리되므로 여과 충진재의 수명을 연장시키게 되고, 1,2차 처리수조(40a)(40b)내의 D.O 를 높이게 되며, 상기 탈리된 각종 미생물들은 역세수와 함께 미생물 재배양조(80)로 유입된다.

상기 미생물 재배양조(80)는 유입된 역세수의 다종 다양한 미생물들을 활성화시켜 재생 증식시킨 다음 폭기조(20)나 1,2차 여과탑(50a~50d)으로 다시 공급한다. 그리고, 이를 공급받은 폭기조(20)는 상기 활성화된 다량의 미생물들에 의해 전처리 과정에서의 처리효율부터 고도로 향상시키게 되고, 1,2차 여과탑(50a~50d)은 상기와 같이 활성화되어 재생 증식된 다량의 미생물들을 공급받으면 유기물의 완전 산화를 유도하여 미생물 흡착과 미생물들 간의 상호 보완작용에 의해 충진재의 수명 연장과 처리효율의 증대를 이루게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 1차처리수조에서 오버플로우된 처리수를 곧바로 방류하는 것이 아니라 한번 더 여과처리와 역세처리를 반복 행하면서 재순환시키고, 미생물 재배양조에서 미생물이 왕성하게 재배양 증식된 처리수를 기존의 폭기조와 1차여과탑 외에 2차처리수조와 2차여과탑으로 연속 순환 공급되게 하므로서 전처리 효율 증대, 여과효율 증대, 충진재의 수명연장 등으로 처리효율의 극대화와 함께 유지보수비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 오/폐수의 유량조정조(10), 폭기조(20), 침전조(30), 상기 침전조에서 처리수를 받아 처리하는 1차처리수조(40a), 상기 1차처리수조의 처리수를 받아 여과 처리한 다음 1차처리수조로 재순환시키는 1차여과탑(50a)(50b), 상기 1차여과탑의 역세수를 받아 미생물을 배양한 후 폭기조 및 1차여과탑으로 재순환시키는 미생물 재배양조(80), 상기 침전조에서 오니를 받아 저장하는 오니농축저류조(70), 1차처리수조에서 오버플로우되는 물을 받아 방류 및 재사용하는 최종방류조(60)에 의해 오/폐수 처리장치를 구성함에 있어서,

   상기 1차처리수조(40a)와 최종방류조(60) 사이의 오버플로우 라인상에 2차처리수조(40b)와 한쌍의 2차여과탑(50c)(50d)을 1조 또는 그 이상 더 설치하되 2차여과탑(50c)(50d)의 처리수 라인은 2차처리수조(40b)에 연결하고,

   상기 2차여과탑(50c)(50d)의 역세수 라인은 오니농축저류조(70) 및 미생물재배양조(80)에 연결하며, 미생물 재배양조(80)의 처리수가 2차여과탑(50c)(50d)에도 재순환되게 한 것을 특징으로 하는 연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 1,2차 여과탑(50a~50d)은 탱크(51) 내부 바닥에서 일정 높이로 자갈(52), 굵은 모래인 왕사(53)를 차례로 적층한 후 작은 모래인 세사(54)나 여과재(55)를 적층하여 형성하고, 상기 미생물 재배양조(80) 내부에는 전동회전 방식의 접촉여상 생물막조(81)와 에어공급라인을 설치하여 된 것을 특징으로 하는 연속순환 여과법 및 미생물 재배양조를 이용한 하수 및 오/폐수 처리장치.