KR100458908B1 - 화장실용 오폐수 처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화장실용 오폐수 처리 시스템에 관한 것으로서, 분뇨폐수, 축산폐수, 주방하수 및 그 외 각종 생활하수 등의 오폐수 중, 주로 가정의 변기에서 발생하는 분뇨폐수를 보다 정화하여 재사용할 수 있도록 하되, 침전조와 여과조를 대신하여 중공사막조를 구비하여 그 구성을 보다 간소화함으로써 설치에 따른 공간제약을 덜 받도록 함과 아울러 보다 고효율로 정화가 이루어지도록 한 화장실용 오폐수 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적달성을 위한 본 발명의 화장실용 오폐수 처리 시스템은, 유입되는 오폐수를 저장하는 저류조(10)와, 상기 저류조(10)로부터 공급되는 오폐수를 폭기시키는 폭기조(20)와, 상기 폭기조(20)로부터 공급되는 오폐수의 침전물을 침전시키는 침전조(30)와, 상기 침전조(30)로부터 공급되는 오폐수를 여과하는 여과조(40)와, 상기 여과조(40)로부터 공급되는 여과수의 색소를 흡착하고, 냄새를 제거함과 동시에 2차로 여과하는 탈색조(50)와, 상기 탈색조(50)로부터 정화된 물을 공급받아 변기로 정수를 공급하는 급수조(60)로 이루어진 오폐수 처리 시스템에 있어서, 상기 폭기조(20)와 탈색조(50) 사이에 구비되는 침전조(30) 및 여과조(40)를 배제하고, 중공사의 정밀여과막을 이용하여 고액을 분리하는 중공사막조(100)가 적용된 것을 특징으로 한다.

Description

화장실용 오폐수 처리시스템{Dirty and waste water purifying system}

본 발명은 화장실용 오폐수 처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는분뇨폐수, 축산폐수, 주방하수 및 그 외 각종 생활하수 등의 오폐수 중, 주로 가정의 변기에서 발생하는 분뇨폐수를 보다 효율적으로 정화하여 재사용할 수 있도록 한 화장실용 오폐수 처리시스템에 관한 것이다.

최근에는, 산업발전과 더불어 오폐수의 발생이 점차 늘어나고, 지구의 온난화현상에 따른 기상이변으로 물 부족현상마저 나타나고 있는 현실에 직면하고 있는 바, 오폐수를 정화하여 재사용할 수 있도록 하는 것이 전 세계적으로 해결해야 할 시급한 과제가 아닐 수 없다.

이에, 환경보호에 많은 관심을 기울이고 있는 유럽에서는 가정의 오폐수를 정화하여 재사용하는 것에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있으며, 또한 다수의 가정이나 사업장에서 실제 적용되고 있기도 하다.

그러나, 이러한 오폐수의 정화 및 재사용을 위한 종래의 장치들은 그 구성이 복잡하여 규모가 크거나 관리 및 운영에 많은 비용이 소요되기 때문에 현실적으로 적용하는데 많은 문제점이 있는 것이 현 실정이다.

최근, 우리나라에서도 오폐수 정화처리에 대하여 많은 연구가 이루어져 왔는 바, 그 일예로 실용신안등록출원 제 1993-2216호(혐기, 호기접촉순환법에 의한 오폐수 정화시설 및 그 처리방법)을 살펴보면, 이는 미생물을 이용하여 오폐수 정화를 도모하는 것으로, 유입 오폐수내에 포함되어 있는 고형물 및 협작물을 침전 분리하는 침전분리조, 오폐수내 질소성분의 제거 및 유기물제거효과를 향상시키기 위한 혐기여재를 충전한 제 1,2혐기여상조, 유기물을 분리제거할 수 있도록 호기성 미생물 층을 포함하는 접촉재를 충전하고 폭기장치가 설치된 제 1,2접촉폭기조로부터 오폐수를 센터월로 유입토록 구성하고, 침전된 순환수의 순환을 위한 에어리프트펌프와 개량장치가 설치된 침전조, 그리고 최종적으로 오폐수를 소독하는 소독조와 최종 처리수를 방류하는 오폐수 유입측에서 처리수의 방류측에 걸쳐 연접하여 구성되도록 한 것이다.

그러나, 상기의 기술에는 혐기여재를 주기적으로 역세하고 그 역세수를 배출해주는 시설과 공정이 없기 때문에, 오랫동안 사용시 여재 폐쇄현상으로 인하여 오폐수와 여재와의 접촉면적이 줄어들어 처리효율이 저하되고, 유입고형물의 장기 퇴적으로 인해 조처리용량 감소와 악취 등을 유발하고, 침전조로부터 혐기여상조로 순환수를 공급시켜 줌으로써 슬러지(침전물)가 그냥 혐기여상조로 퇴적되어 혐기상태를 악화시키고, 침전조를 거쳐 직접 방류시키는 과정에서 잔류 오염물질이 유출되는 등의 문제가 있었다.

한편, 특허출원 제 2000-54525호는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 오폐수를 순환수조와 접촉폭기조를 통해 혐기,호기상태로 순환시켜 처리한 후, 부착여과조를 통해 최종처리 후 방류시켜 처리효율에 저해되는 퇴적물을 효과적으로 배출처리하고, 미생물이 활성화된 상태로 공급되며, 잔류 오염물질 제거로 처리효율을 극대화시킨 혐기/호기 접촉순환법과 부착여과법을 이용하고 있다.

상기 특허출원 제 2000-54525호는 침전분리조(71)와; 상기 침전분리조로부터 월류된 처리수를 혐기성 미생물로 분해처리하기 위해 각기 혐기여재를 갖는 순환수조 1,2실(72,73)을 갖되, 상기 순환수조 1,2실에는 혐기여재에 과잉 부착된 오니의탈락을 위한 역세관을 포함하고, 상기 순환수조 2실로부터 월류된 처리수를 호기성 미생물로 분해처리하기 위한 호기여재와, 호기여재에 과잉 부착된 오니의 탈락을 위한 역세관 및 산기관을 포함하여 이웃하게 배치된 접촉폭기조 1,2실(74,75)을 두되, 상기 접촉폭기조 2실내의 처리수 중 일부를 순환관로를 통해 상기 순환수조 1실로 재순환시키고; 상기 접촉폭기 2실로부터 원류된 처리수를 받아들여 슬러지를 침강시키고, 동시에 슬러지를 에어리프트로 잉여오니이송관로를 통해 상기 침전분리조로 이송배출시키는 침전조(76)와; 상기 침전조로부터 월류된 처리수에 포함된 잔류 오염물질을 부착여재로 추가 처리하는 부착여과조(77)를 포함하되, 상기 부착여과조내에 설치된 역세관으로 부착여재내의 과잉부착 오니를 탈락시키고 동시에 탈락된 슬러지를 역세이송관로를 통해 상기 침전분리조로 이송 배출시키는 역세수이송펌프를 포함하고; 상기 각 조에 필요한 폭기와 역세 및 에어리프트를 수행하기 위한 블로워(70)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

이와 같이 구성된 상기 특허의 기술은 오폐수를 처리하기 위하여 오폐수에 포함된 고형물 또는 협잡물을 침전분리조로 유입시켜 침전분리처리하고, 상기 침전분리조로부터 월류된 1차 처리수를 각기 혐기여재를 포함하는 순환수조1실과 순환수조2실로 순차 공급시켜 혐기성 미생물에 의해 질소를 제거하고, 상기 질소 처리된 처리수를 각기 호기여재를 포함하는 접촉폭기조 1실과 접촉폭기조 2실로 순차 월류시키고 동시에 각 접촉폭기조내로 폭기시켜 호기성 미생물의 활성화로 유기물을 분해시키고, 상기 유기물이 분해 처리된 처리수를 침전조내로 유입시켜 3차 처리수내 유기물을 침강시키고, 그 침강 처리된 침전조내에서 월류되는 처리수를 접촉재를 포함하는 부착여과조에 투입시켜 산소공급으로 호기성 미생물을 활성화시켜 잔류 오염물질을 제거한 후 방류하는 순서로 오폐수를 처리하도록 되어 있다.

그러나, 상기 특허의 오폐수 처리장치는 구조가 너무 복잡하고, 또 여러 단계를 거쳐야 하므로 그 장치가 차지하는 공간이 너무 크며, 인위적으로 산소를 공급해주어야 함으로 그에 따른 번거로움과 경제적인 부담이 많으며, 결정적으로 오폐수를 처리함에 있어서, 재사용 가능한 물이 될 때까지 정화처리하지 못하고, 단지 방류할 수 있는 수준까지만 처리할 수 있는 것이므로, 처리된 물의 재사용의 효과를 가져올 수가 없다.

뿐만 아니라, 상기 특허의 오폐수 처리장치는 오폐수가 해당 각 조를 한번 진행하게 되면, 오폐수의 정화가 끝난 것으로 판단하여 방류하도록 구성되어 있으므로, 색소나 냄새 등이 완전하게 제거되지 않은 물을 방류함으로써 오히려 수질을 오염시키고 그에 따라 생태계를 파괴하는 원인이 될 수도 있다.

이에, 본원발명 출원인은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여, 첫째, 협소한 공간에서도 간편하고 용이하게 설치하여 사용할 수 있고, 둘째, 상기와 같이 간단한 시설로도 오폐수의 처리용량을 높이며, 셋째, 오폐수를 연속적으로 순환시킴으로서 오폐수의 용존산소농도를 높임은 물론, 오폐수의 정화효율을 극대화시켜 양질의 정수를 만들고 그 정수를 방류 또는 재사용할 수 있도록 한 오폐수 처리시스템(특허출원 제2002-9314)을 제안하여 출원한 바 있다.

상기 특허 제 2002-9314호의 오폐수 처리시스템은, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 유입되는 오폐수를 저장하는 저류조(10)와, 상기 저류조로부터 공급되는 오폐수를 폭기시키는 폭기조(20)와, 상기 폭기조로부터 공급되는 오폐수의 침전물을 침전시키는 침전조(30)와, 상기 침전조로부터 공급되는 오폐수를 여과하는 여과조(40)와, 상기 여과조로부터 공급되는 여과수의 색소를 흡착함과 동시에 2차 여과하는 탈색조(50)와, 상기 탈색조의 물을 공급받아 사용하는 급수조(60)로 이루어진 오폐수 처리시스템에 있어서,

상기 여과조(40)와 저류조(10)간에는 바이패스관(B)을 연결 설치하여 여과조를 통과한 정수를 다시 저류조로 재공급하여 연속 순환되게 하되, 상기 급수조(60)의 정수 사용으로 탈색조(50)의 정수 일부가 급수조로 공급되면 그 공급된 양 만큼의 여과조 정수 일부가 탈색조에 공급되고 나머지 여과조내의 정수는 저류조로 재공급되어 상기 급수조에서 공급되어 들어온 오폐수와 함께 연속 순환되며 정화되게 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 여과조(40)는 오폐수를 정화하는 다공성의 목재칩, 운모칩, 합성수지칩, 세라믹칩 중 하나 또는 둘 이상이 혼합되어 충입된 반응조(41)와, 그 반응조에서 정화된 정소를 집수하는 집수조(42)로 구성된 것과; 상기 탈색조(50)는 여과조로부터 공급되는 정수의 색소를 흡착 제거하는 활성탄이 충입된 반응조(51)와, 그 반응조에서 정화된 정수를 집수하는 집수조(52)로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 특허 2002-9314호의 오폐수 처리시스템은 상기와 같은 구성으로 이루어짐으로써, 그 구성이 간단하고 설치에 많은 공간이 필요하지 않기 때문에 협소한 면적에 간단하게 설치될 수 있는 효과가 있고, 여과조와 저류조간의 계속적인 순환을 통하여 정화효율을 극대화시키는 효과가 있으며, 정화된 정수를 급수조로 환류시켜 재사용함으로서 물 낭비를 예방하는 효과를 지니게 된다.

그러나, 상기한 특허 2002-9314호의 오폐수 처리시스템이, 종래의 여타 다른 오폐수 처리시스템에 비하여 그 구성이 간단하여 설치에 따른 공간적인 제약이 적어 협소한 면적에서도 간단하게 설치할 수 있다 하더라도 오폐수를 정화하기 위하여 저류조와 탈색조 사이에 침전조 및 여과조(반응조+집수조)가 필수적으로 구비됨으로써, 그리 큰 효과를 거두지는 못하였다.

이에, 본 발명은 분뇨폐수, 축산폐수, 주방하수 및 그 외 각종 생활하수 등의 오폐수 중, 주로 가정의 변기에서 발생하는 분뇨폐수를 보다 정화하여 재사용할 수 있도록 하되, 침전조와 여과조를 대신하여 중공사막조를 구비하여 그 구성을 보다 간소화함으로써 설치에 따른 공간제약을 덜 받도록 함과 아울러 보다 고효율로 정화가 이루어지도록 한 화장실용 오폐수 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 오폐수 처리시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 본원발명 출원인에 의하여 기출원된 오폐수 처리 시스템의 개략적인 구성도.

도 3은 도 2에서 여과조 및 탈색조의 상세 구성도.

도 4a는 본 발명에 따른 화장실용 오폐수 처리시스템의 개략적인 구성도.

도 4b 내지 도 4d는 본 발명에 따른 다른 실시예의 화장실용 오폐수 처리시스템의 개략적인 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 저류조 20 : 폭기조

30 : 침전조 40 : 여과조

50 : 탈색조 60 : 급수조

100 : 중공사(中空絲)막조

상기와 같은 목적달성을 위한 본 발명의 화장실용 오폐수 처리시스템은, 유입되는 오폐수를 저장하는 저류조와, 상기 저류조로부터 공급되는 오폐수를 폭기시키는 폭기조와, 상기 폭기조로부터 공급되는 오폐수의 침전물을 침전시키는 침전조와, 상기 침전조로부터 공급되는 오폐수를 여과하는 여과조와, 상기 여과조로부터 공급되는 여과수의 색소를 흡착함과 동시에 2차로 여과하는 탈색조와, 상기 탈색조로부터 정화된 물을 공급받아 변기로 정수를 공급하는 급수조로 이루어진 오폐수처리 시스템에 있어서,

상기 폭기조와 탈색조 사이에 구비되는 침전조 및 여과조를 배제하고, 중공사의 정밀여과막을 이용하여 고액을 분리하는 중공사막조가 적용된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폭기조와 중공사막조 사이에 침전조가 더 구비된 것과; 상기 폭기조와 중공사막조 사이에 여과조가 더 구비된 것과; 상기 폭기조와 중공사막조 사이에 침전조와 여과조가 순차적으로 더 구비됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4a는 본 발명에 따른 화장실용 오폐수 처리시스템의 개략적인 구성도로서, 도시된 바와 같이 오폐수가 저장되는 저류조(10)와, 이 저류조(10)로부터 공급되는 오폐수가 폭기되어 1차로 정화되는 폭기조(20)와, 이 폭기조(20)에서 1차 정화가 끝난 오폐수를 정밀여과하여 정수로 생성하되, 미생물에 의한 유기물의 분해를 촉진시킴으로써 보다 완벽한 정수로 정화하는 중공사막조(100)와, 상기 중공사막조(100)를 통과한 정수에 잔존하는 색소를 제거하는 탈색조(50) 및 이 탈색조(50)를 통과한 정화된 물을 공급받아 변기에 공급하는 급수조(60)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 중공사막조(100)(Hellow Fiber Membrane)는 부유성장성 미생물을 이용한 생물학적 처리와 0.1~0.4㎛의 중공사 정밀 여과막을 이용한 고액분리로서, 중공사의 정밀여과막에 박테리아 등 미생물이 통과할 수 없어 막분리조내의 MLSS(MixedLiquor Suspended Solods)를 7,000~15,000mg/l 정도로 올릴 수 있어 미생물에 대한 유기물의 분해를 촉진시킴으로써 BOD(Biochemical Oxygen Demond) 제거효율의 극대화가 가능하게 된다.

또한, 중공사의 정밀여과막을 통과시켜 물을 뽑아냄으로써 부유물질(Suspended Solids) 농도가 '0'에 가깝게 처리되는 바, 고효율로서 종래와 같이 침전조 및 여과조가 필요 없고, 미생물의 상태가 좋지 않은 경우에도 안정된 정수를 얻을 수 있게 된다.

따라서, 전체적인 오폐수 처리 시스템의 크기를 축소할 수 있게 됨으로써, 공간에 따른 제약을 받지 않게 된다.

한편, 상기 탈색조(50)는 중공사막조(100)를 통과하여 정화된 정수에 잔존하는 색소를 제거하는 활성탄이 충입된 반응조(51)와 이 반응조(51)의 정수를 집수하는 집수조(52)로 이루어져 있고, 이와 같은 구조를 갖는 탈색조(50)로의 정수공급은, 상기 저류조(10), 폭기조(20), 중공사막조(100)의 순환과정을 적어도 1회이상 순환된 것이 공급되는 것이 바람직한 바, 상기 중공사막조(100)에 집수된 정수는 다시 바이패스관(미도시됨)을 따라 저류조(10)에 재 공급되도록 함으로써, 정화효율을 높이도록 한다.

이는, 상기와 같이 계속 순환하며 정화효율을 높이는 도중 변기에서 정수를 사용하여 급수조(60)의 수위가 낮아지게 되면 이 급수조(60)내의 줄어든 정수의 양 만큼 중공사막조(100)내의 정수가 펌프의 작동에 의해 탈색조(50)를 거쳐 급수조(60)로 보충됨과 아울러 동시에 나머지 중공사막조(100)내의 정수는 미도시된 바이패스관을 따라 저류조(10)로 재공급되어 변기에서 배출되는 오폐수와 함께 연속 순환되며 정화된다.

이때, 상기 급수조(60)는 별도의 물탱크로 구비하여도 되며, 탈색조(50)에서 활성탄이 구비된 반응조를 거친 물이 모이는 집수조일 수도 있다.

이를 다시 설명하면, 급수조(60)가 별도로 구비된 경우, 변기에서 정수를 사용함에 따라 상기 급수조(60)가 변기에 정수를 공급하여 이 급수조(60)의 수위가 낮아지면 중공사막조(100)를 통과하여 막분리된 정수가 펌프의 작동에 의해 탈색조(50)를 거쳐 급수조(60)로 사용된 양만큼 급수되는데, 이때 상기 급수조(60)에는 수위감지센서(미도시됨)가 설치되어 있어서 이 급수조(60)내의 정수가 변기로 공급됨에 따라 그 수위가 낮아지면 상기 수위감지센서가 이를 감지하여 펌프(P)를 작동시켜주어 중공사막조(100)를 통과하여 막분리된 정수가 탈색조(50)의 활성탄이 구비된 반응조를 거쳐 집수조에 모인 후, 이 집수조내의 수위가 충만되면 자동적으로 급수조(60)로 공급이 이루어진다.

한편, 상기와 같이 별도의 급수조(60)를 두지 않고 탈색조(50)의 집수조를 급수조로 사용하게 될 경우에는 상기 집수조에 수위감지센서를 설치하여 이 집수조가 변기에 정수를 공급함에 따라 수위가 낮아지면 이를 상기 수위감지센서가 감지하여 중공사막조(100)의 정수가 탈색조(50)에서 활성탄이 구비된 반응조를 거쳐 집수조로 공급되도록 한다.

또한, 상기의 방법에 의해 정화된 정수는 모두 급수조(60)에서 사용되는 것은 아니고, 필요에 따라서는 외부로 방류할 수도 있는데, 가정의 분뇨폐수를 정화하는 경우에는 급수조(60)로 공급되어 재사용 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 정화된 정수를 재사용하는 경우에 있어서, 급수조(60)는 주로 변기의 저수조, 물 저장탱크, 물품세척탱크 등이 될 것이고, 여기에서 사용된 물은 다시 오폐수가 되어 저류조(10)로 재공급되며, 상기의 오폐수 정화순서인 저류조(10)→폭기조(20)→중공사막조(100)의 순서로 계속 순환되거나 중공사막조(100)의 일부 정수가 탈색조(50)→급수조(60)→저류조(10)의 순서로 순환되면서 오폐수의 정화와 그 정화된 정수의 사용을 반복하게 된다.

한편, 도 4b 내지 도 4d는 본 발명에 따른 화장실용 오폐수 처리시스템의 다른 실시예들을 보인 구성도로서, 먼저 도 4b에 도시된 바와 같이, 폭기조(20)와 중공사막조(100) 사이에 종래의 여과조(40)를 더 적용하여 보다 확실하게 정수를 얻을 수 있도록 할 수 있고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 폭기조(20)와 중공사막조(100) 사이에 종래의 침전조(30)를 더 적용하여 보다 확실하게 정수를 얻을 수 있도록 할 수 있으며, 도 4d에 도시된 바와 같이 상기 폭기조(20)와 중공사막조(100) 사이에 종래의 침전조(30) 및 여과조(40)를 순차적으로 적용하여 보다 확실하게 정수를 얻을 수 있도록 할 수도 있다

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 화장실용 오폐수 처리 시스템에 의하면, 오폐수를 정화하기 위한 침전조 및 여과조를 대신하여 중공사막조를 적용하게 됨으로써, 그 구성이 간단하고 그 설치에 많은 공간이 필요하지 않기 때문에 협소한 면적에 간단하게 설치할 수 있음은 물론 고효율로서 물을 정화하게 되어 보다맑은 정수로 정화가 가능함과 아울러 미생물의 상태가 좋지 않은 경우에도 안정된 정수를 얻을 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 유입되는 오폐수를 저장하는 저류조(10)와, 상기 저류조(10)로부터 공급되는 오폐수를 폭기시키는 폭기조(20)와, 상기 폭기조(20)로부터 공급되는 오폐수의 침전물을 침전시키는 침전조(30)와, 상기 침전조(30)로부터 공급되는 오폐수를 여과하는 여과조(40)와, 상기 여과조(40)로부터 공급되는 여과수의 색소를 흡착하고, 냄새를 제거함과 동시에 2차로 여과하는 탈색조(50)와, 상기 탈색조(50)로부터 정화된 물을 공급받아 변기에 정수를 공급하는 급수조(60)로 이루어진 오폐수 처리 시스템에 있어서,

   상기 폭기조(20)와 탈색조(50) 사이에 구비되는 침전조(30) 및 여과조(40)를 배제하고, 중공사의 정밀여과막을 이용하여 고액을 분리하는 중공사막조(100)가 적용된 것을 특징으로 하는 화장실용 오폐수 처리 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 폭기조(20)와 중공사막조(100) 사이에 여과조(40)가 더 구비됨을 특징으로 하는 화장실용 오폐수 처리 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 폭기조(20)와 중공사막조(100) 사이에 침전조(30)가 더 구비됨을 특징으로 하는 화장실용 오폐수 처리 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 폭기조(20)와 중공사막조(100) 사이에 침전조(30)와 여과조(40)가 순차적으로 더 구비됨을 특징으로 하는 화장실용 오폐수 처리 시스템.