KR100628501B1 - 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치 - Google Patents

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Abstract

연탄재의 흡착력을 이용한 산화처리 방식으로 각종 폐수 중에 함유된 유기성 물질을 제거하는 폐수 처리 작업에 사용되며, 특히 미세(微細)한 입자 크기를 갖는 기포(氣泡)들에 의해 유기성 물질을 제거하기 위한 연탄재와 폐수의 접촉 안정성을 대폭 증대시킬 수 있는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치를 개시한다.
그러한 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치는, 폐수가 담겨지기 위한 공간이 형성되고 이 공간은 좌,우 방향으로 다수개의 구역으로 분할 형성되며 이 분할된 각각의 구역들은 폐수가 유입되는 지점의 구역 바닥면이 배출되는 지점의 구역 바닥면에 비하여 높게 형성되고 이들 각각의 구역에 형성된 배수 통로들은 점차 낮은 위치에 형성되는 처리 공간들과, 상기 각각의 처리 공간 내부에 적재되어 폐수 중에 함유된 유기성 물질을 표면 흡착력과 이 흡착력에 의해 형성되는 미생물막을 통하여 제거하기 위한 흡착재로 사용되는 연탄재들을 포함하며,
상기 각각의 처리 공간에는 이 공간들에 담겨지는 폐수 중에 용존 산소량을 증대시키고 이 폐수가 상기 연탄재와 지속적으로 접촉하는 순환류 상태가 되도록 공기 압력에 의해 차단 또는 개방되는 탄성을 갖는 노즐홀들이 뚫려진 노즐관을 통하여 공기가 분사되면서 미세 기포를 발생하는 기포발생수단이 설치된다.
유기성 폐수 처리, 다수개의 구역으로 분할된 처리 공간들, 연탄재, 미생물막, 호기성 미생물, 미세(微細) 입자의 기포(氣泡), 기포발생수단

Description

연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치{equipment for treating waste water}
도 1은 본 발명과 관련하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치의 전체 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 처리 공간들 구조를 설명하기 위한 부분 확대평면도이다.
도 3은 도 1의 처리 공간들 구조를 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 4는 도 1의 기포발생수단의 구조를 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 5는 도 4의 다른실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연탄재의 흡착력을 이용한 산화처리 방식으로 각종 폐수 중에 함유된 유기성 물질을 제거하는 폐수 처리 작업에 사용되며, 특히 미세(微細)한 입자 크기를 갖는 기포(氣泡)들에 의해 유기성 물질을 제거하기 위한 연탄재와 폐수의 접촉 안정성을 대폭 증대시킬 수 있는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 도시의 생활 하수나 공장 등에서 발생되는 각종 폐수 중에는 대부분 유기성 물질이 함유된 상태이며 이러한 유기폐수의 재처리 방법으로는 활성오 니법(活性汚泥)과 미생물 흡착을 이용한 접촉안정법 등이 있다.
상기 활성오니법은, 폐수 중에 함유된 유기물질을 150mg/ℓ 이하의 BOD(Biochemical Oxygen Demand, 생물화학적 산소요구량)로 제거하기가 어려울 뿐만 아니라, 정화 처리된 처리수의 색도(色度) 및 탁도(濁度)가 짙은 상태로 방류되므로 만족할 만한 정화 효율을 얻기가 어렵다.
그리고, 상기 미생물흡착을 이용한 접촉 안정법은, 유기물질의 함량이 매우 높은 상태의 폐수가 발생하는 공장의 폐수 처리에 주로 사용되고 있으나, 구조가 복잡할 뿐만 아니라 설비 제작은 물론이거니와 유지보수에 과다한 비용이 소요되는 단점이 있다.
이와 같은 폐수 처리의 문제점들을 보완한 유기폐수의 처리방법으로 1979년 특허 출원되어 등록된 특허 제10-8994호의 연탄재를 이용한 유기폐수의 처리방법이 있다.
상기 연탄재를 이용한 유기폐수의 처리방법은, 폭기조 내의 길이 방향을 따라 여러 개의 격벽을 연설하여 그 격벽 사이에 흡착 폭기실을 형성함과 동시에 흡착폭기실 내에 하나 또는 둘 이상의 유공 소성탄을 적재하여 흡착 폭기실 내의 유기폐수에 대하여서는 유공 소성탄의 하단부에서 공기를 불어 넣음과 동시에 그 공기를 소성 연탄재의 통공을 통하여 상승시키도록 에어레이션(Aeration)시킴을 특징으로 한다.
상기한 유기폐수의 처리방법은 연탄재를 흡착재로 이용한 미생물막(微生物膜) 고정상(固定床)식 산화처리 방법으로 특정의 흡착폭기실(吸着曝氣室)을 다수개 설치하여 연속적으로 처리하되 상기 폭기실에 연탄재를 적재한 상태에서 폐수를 공급함과 동시에 에어레이션시키면 흡수 작용이 계속되어 폐수 중의 부유물질은 연탄재의 표면에 달라붙고, 용존되어 있는 각종 유기물질은 연탄재 내부에 흡착된다.
이와 같은 흡착 작용에 의해 호기성미생물(hetero trophic bacteria)을 갖는 이른바 미생물막 고정상이 연탄재 전체 표면과 다수개의 통공들 내부에 형성되며, 이 막은 폐수 중에 함유된 유기물을 흡수하여 산화분해 및 세포 증식과 같이 자기 산화작용에 의해 제거가 가능하므로 상기 각각의 흡착폭기실을 통하여 유기물이 제거되면서 폐수 처리가 이루어진다.
그리고, 상기 폭기조 내부에는 상기 각각의 흡착폭기실 내부에 담겨진 폐수에 용존 산소를 공급하고 상기 연탄재들에 달라붙은 미생물막 고정상 표면에 원활하게 접촉하는 상태가 되도록 기포를 발생하는 산기관이 설치되어 기포들에 의해 강제 순환된다.
즉, 상기 산기관을 통하여 각각의 흡착폭기실에 담겨진 유기폐수에 산소가 공급됨과 동시에 기포가 위쪽을 향하여 분사되면서 이 기포들에 의해 폐수가 해당 폭기실 내부에 적재된 연탄재의 아래쪽에서 위쪽을 향하는 순환류 상태로 폐수가 처리된다.
그러나, 상기 종래 기술에 의한 연탄재를 이용한 유기폐수의 처리방법은, 상기 각각의 흡착폭기실 내부에 설치된 산기관이 단순하게 아래쪽에서 위쪽을 향하여 기포를 분사하는 디퓨져(Diffuser) 형태로 이루어지므로 이와 같은 구조는 상기 각 각의 폭기실 내부에 발생되는 기포들이 비교적 큰 입자 크기를 가지며 분사되기 때문에 기포의 발생 후 폐수의 수면 위로 급속하게 부상하여 대기 중에 그대로 휘산되므로 폐수 중에 용존 산소를 공급하기가 어렵다.
또한, 기포 크기를 줄일 수 있는 대처 방안으로 작은 크기의 기포 입자를 발생하는 디퓨져를 만들 수 있지만 폐수 중에 함유된 각종 슬러지들에 의해 노즐홀이 쉽게 막히는 현상이 발생하여 또 다른 문제를 야기한다.
그리고, 상기와 같이 입자 크기가 큰 상태로 기포가 발생되면 상기 각각의 폭기실 내부에 담겨진 폐수를 단순하게 뒤집는 교반 역할에 한정되므로 연탄재 표면에 대응하여 접촉 안정성 확보를 위한 순환류 분위기를 형성하기 어렵다. 게다가 이러한 기포 발생 상태는 상기 각각의 폭기실 내부에서 폐수가 그대로 ◎는 현상이 발생될 수 있다.
또, 상기 각각의 흡착폭기실들은 배출 지점의 폭기실 높이가 유입 지점의 폭기실 높이에 비하여 낮게 형성되어야만 폐수가 인접한 배출측 폭기실들로 이동하는 구조이므로 폐수가 담겨질 수 있는 용량이 배출측으로 갈수록 점차 낮아져서 폭기조 크기에 비하여 만족할 만한 폐수 처리 능률을 얻기가 어렵다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐수 중에 함유된 각종 유기성 물질의 제거가 용이하고, 특히 미세 기포들에 의해 유기성 물질의 제거를 위한 폐수 처리 분위기를 촉진시킬 수 있는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,
폐수가 담겨지기 위한 공간이 형성되고 이 공간은 좌,우 방향으로 다수개의 구역으로 분할 형성되며 이 분할된 각각의 구역들은 폐수가 유입되는 지점의 구역 바닥면이 배출되는 지점의 구역 바닥면에 비하여 높게 형성되고 이들 각각의 구역에 형성된 배수 통로들은 점차 낮은 위치에 형성되는 처리 공간들;
상기 각각의 처리 공간 내부에 적재되어 폐수 중에 함유된 유기성 물질을 표면 흡착력과 이 흡착력에 의해 형성되는 미생물막을 통하여 제거하기 위한 흡착재로 사용되는 연탄재들;
상기 처리 공간들의 바닥부에 설치되어 각각의 처리 공간에 담겨지는 폐수 중에 용존 산소량을 증대시키고 이 폐수가 상기 연탄재와 지속적으로 접촉하는 순환류 상태가 되도록 공기 압력에 의해 차단 또는 개방되는 탄성을 갖는 노즐홀들이 뚫려진 노즐관을 통하여 공기가 분사되면서 미세 기포를 발생하는 기포발생수단을 포함하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설 명한다.
도 1은 본 발명과 관련하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치의 전체 구조를 나타내는 도면으로서, 도면 부호 2는 폐수(W)를 처리하기 위한 처리조 본체(2)를 지칭하며, 이 처리조 본체(2)는 도면에서와 같이 지면에서 일정한 깊이로 매립 설치될 수 있다.
상기 처리조 본체(2)는, 철근 콘크리트 또는 내화학성 및 내부식성, 강도 등이 우수한 고강도 플라스틱판이나 금속판을 이용하여 도면에서와 같이 위쪽이 개구된 장방향의 공간(4)을 가지는 박스 형태의 구조물로 제작될 수 있다.
상기 처리조 본체(2)는 상기 공간(4)에 담겨지는 유기성 폐수(W)의 압력이나 외부에서 전달되는 토압(土壓) 등에 의해 휨이 발생하거나 부분적으로 파손되는 것을 방지할 수 있도록 도면에는 나타내지 않았지만 측벽이나 저면부에 보강용 리브들이 덧대어질 수 있다.
상기 공간(4)은 유기성 폐수(W)가 적어도 2군데 이상의 분할된 지점을 경유하면서 유입 및 배출될 수 있도록 이루어진다.
이를 위하여 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 공간(4)의 좌,우 방향으로 분할 구획된 다수개의 처리 공간(A1)들이 형성된다. 도면에는 상기 공간(4) 내부에 12개의 처리 공간(A1)이 분할 형성된 것으로 도시하고 있다.
상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)들 사이사이는 서로 인접하는 공간(A1)들의 경계를 구획하고 유입측에서 점차 배출측을 따라 상기 처리 공간(A1)들을 통과하면서 폐수(W)가 자연 배출될 수 있도록 차단판(6)들이 설치된다.
상기 차단판(6)들은 상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)들의 경계 지점에 세워진 상태로 고정되며, 이 각각의 차단판(6)들에는 배수 통로(H)가 형성된다.
상기 배수 통로(H)들은 상기 처리조 본체(2)의 공간(4)에 설치될 때에 상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)들의 경계 지점에서 도 2에서와 같이 지그재그 형태로 폐수(W)가 흐를 수 있도록 배치된다.
그리고, 상기 배수 통로(H)들은 상기 처리조 본체(2)의 유입측에서 배출측을 향하여 상기 처리 공간(A1)들의 각각의 경계 지점들에서 유입측에서부터 배출측으로 근접할수록 높이가 점차 낮게 형성된다.
이와 같은 배수 통로(H) 구조는 상기 각각의 분할된 처리 공간(A1)들에 폐수(W)가 담겨진 상태에서 상기 배수 통로(H)들을 통하여 일정량의 폐수(W)를 배출측에 대응하는 인접한 처리 공간(A1)들을 향하여 순차적으로 패스시키는 이른바, 디치 프로세스(ditch process) 방식으로 처리된다.
상기 처리조 본체(2)의 유입측에 대응하는 처리 공간(A1)은 도 1에서와 같이 일정량의 폐수(W)가 담겨지는 저장조(T1)와 공급관(P1)으로 연결되고 펌프(M)의 펌핑 압력에 의해 상기 저장조(T1)에 담겨진 폐수(W)가 상기 유입측 처리 공간(A1)에 공급되며, 반대편의 배출측 처리 공간(A1)에는 정화 처리된 폐수(W)가 배출될 수 있도록 배출관(P2)이 설치된다.
그리고, 상기 공간(4)에서 좌,우로 분할 형성되는 각각의 처리 공간(A1)들은 도 1에서와 같이 폐수(W)의 유입측 지점에서 배출측 지점에 근접할수록 상기 처리 공간(A1)들의 바닥면 높이가 점차 아래쪽으로 낮게 형성된다.
이와 같은 구조는 상기 각각의 처리 공간(A1)들의 경계 지점에 형성되는 배수 통로(H)들을 통하여 폐수(W)가 유입측에서 배출측 처리 공간(A1)을 향하여 흐를 때에 유입측 처리 공간(A1)의 배수통로(H) 높이보다 배출측 처리 공간(A1)의 배수 통로(H) 높이가 점차 낮아져서 배출측 처리 공간(A1)들의 저장 용량이 상대적으로 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)들은 외부에 채광(採光)이 가능하도록 도 1에서와 같이 상기 처리조 본체(2) 위쪽에서 상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)들을 밀폐 가능하게 가리는 상태로 채광판(8)이 더 설치될 수 있다.
상기 채광판(8)은 외부에서 햇빛이 통과할 수 있는 투명 또는 반투명한 재질로 이루어지고 도 1에서와 같이 지면에 노출된 상태로 위치된다. 이 채광판(8)은 상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)들을 외부에서 식별이 가능하고, 상기 처리 공간(A1)들에 햇빛이 공급된 상태로 폐수(W) 처리가 진행되어 유기성 물질을 제거하기 위한 미생물의 배양 및 활동을 촉진시킬 수 있다.
상기 처리조 본체(2)는 폐수(W)에 함유된 유기성 물질이나 각종 슬러지 등의 농도(濃度)나 폐수(W)의 처리 용량 등에 따라 이에 적합한 크기 범위내로 형성될 수 있으며, 특히 상기 분할된 처리 공간(A1)이 많을수록 폐수(W)의 정화 효율이 더욱 향상된다.
그리고, 상기 처리조 본체(2)에는 폐수(W)의 배출측에 대응하여 정화된 폐수(W)가 일정량 담겨진 후 배출될 수 있도록 보조 저장조(T2)가 도 1에서와 같이 더 설치될 수 있다. 이 보조 저장조(T2)는 예를들어, 폐수(W)의 정화 작용이 우수한 것으로 잘 알려진 미나리와 같은 식물들이 수경 재배되고, 이 재배 공간을 거치면서 폐수(W)가 배출되는 구조일 수 있다.
상기 각각의 분할된 처리 공간(A1)에는 폐수(W) 중에 함유된 유기성 물질을 표면 흡착력으로 제거하기 위한 흡착제로서 다수개의 통공을 갖는 연탄재(10)가 사용된다.
상기 연탄재(10)는 흡습성이 강하고 그 일부는 수용성인 미세한 다공질의 소성체로서, 일반적인 성분은 대략 SiO2 43 내지 65중량%, Al2O3 20 내지 42중량%, Fe2O3 7 내지 12중량%, CaO 0.3 내지 3.9중량%, MgO 0.2 내지 2.5중량%, N 0.5 내지 1.5중량%, P 0.1 내지 0.3중량% 등으로 구성된다.
위 성분에서 규산질(SiO2) 성분은 폐수(W) 중에 함유된 각종의 유기성 물질들을 흡착, 흡수시켜 많은 유기물질(BOD)을 제거함과 아울러 탈색, 탈취 및 접촉반응의 촉매 작용을 하며, 산화알루미나 (Al2O3) 성분은 산성을 띤 유기성 폐수의 응집 작용에 기여하고 염기성 물질들을 엷은 플록(Flock)으로 형성하여 침전시키는 기능을 갖는 것으로 잘 알려져 있다.
그리고, 산화철(Fe2O3) 성분은 염기성을 약간 띠면서 유기성 폐수와 반응하여 수산화물이 되면서 콜로이드성 유기물질들을 응집시켜서 침강성을 촉진시켜주는 역할을 하고, 산화칼슘(CaO) 성분은 유기성 폐수(W)를 중화시키는데 중화제의 역할을 한다.
또한, 산화마그네슘(MgO) 성분은 폐수(W)와 작용하여 알칼리성분으로 되면서 중화제 및 플록 등의 침강성을 촉진시키는 역할을 하고, 질소(N) 성분은 생물화학 적 처리시에 호기성 미생물체의 증식이나 생체유지과정을 거치는 데에 필요한 영양제 역할을 하며, 인(P) 성분은 미생물체에 에너지를 공급하는 촉진영양제 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있다. 특히 상기 연탄재(10)는 공극이 잘 발달되어 있고 일정한 강도를 보유하여 폐수(W)와 접촉하더라도 표면이 붕괴되는 현상 등을 방지할 수 있으므로 유기물질을 제거하기 위한 흡착재료로 적합하다.
상기 연탄재(10)는 상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)의 바닥면에 위에 다수개가 적재되며, 상기 각각의 처리 공간(A1)의 맨 아래쪽에 위치하는 연탄재(10)들은 도 3에서와 같이 상기 처리 공간(A1)들의 바닥면에 돌출 형성된 지지구(12)들에 의해 바닥면에서 이격된 상태로 적재된다.
한편, 상기 각각의 분할된 처리 공간(A1)들에는 연탄재(10)와 폐수(10)가 원활하게 접촉하는 상태가 되도록 가온(加溫) 상태의 미세 기포를 발생하는 수단(B)이 설치된다.
상기 기포발생수단(B)은 가온(加溫) 상태로 공기를 공급하기 위한 블로워(14)와, 이 블로워(14)로부터 공기를 공급받아서 상기 각각의 분할된 처리 공간(A1)들 내부에 입자 크기가 작은 미세 기포를 공급하는 노즐관(16)을 포함하여 이루어진다.
상기 블로워(14)는 도 2에서와 같이 적어도 1개 이상이 1조로 설치될 수 있으며 내부의 팬이 회전하면서 압력 공기를 발생하는 이미 잘 알려진 구조로 이루어진다.
상기 블로워(14)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 각각의 처리 공간 (A1)에 배치되는 노즐관(16)들에 공기의 공급이 가능하도록 도면에서와 같이 연결관(18)으로 배관된다.
그리고, 이와 같은 연결 상태에서 상기 블로워(14)에 의해 발생된 압력 공기는 상기 연결관(18)들의 연결 구간을 따라 일정한 압력으로 흐를 때에 공기 분자들이 서로 충돌하는 압축 현상에 의해 온도가 상승하거나 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 열선과 같은 별도의 히터장치에 의해 온도가 상승된 상태로 상기 노즐관(16)들에 공급된다.
상기 노즐관(16)들은 신축성을 보유한 고무재질의 관체로 이루어지고, 외주면 전체에 다수개가 노즐홀(20)들이 형성되며, 상기 각각의 처리 공간(A1)들 바닥면에 도 3에서와 같이 위치된다.
특히, 상기 노즐관(16)의 관체는 상기 연결관(18)을 통하여 일정한 압력으로 공기가 공급되면 외주면의 면적이 신축적으로 확장되거나 축소되면서 상기 노즐홀(20)들의 통로가 개방 또는 차단된다.
이때, 상기 노즐홀(20)들은 개방 상태에서 이 홀(20)들을 통하여 대략 지름이 1㎜ 이하의 입자 크기를 가지는 미세 기포들이 발생될 수 있는 범위내로 형성된다. 만일 상기한 입자 크기보다 크게 형성되면 폐수(W) 중에 분사된 후 그대로 부상(浮上)하여 수면 위에서 터지는 현상이 발생된다.
이와 같은 노즐관(16)의 관체 구조는 신축적으로 통로의 크기가 변화되는 노즐홀(20)들을 통하여 미세한 입자를 갖는 기포의 공급이 가능하므로 상기 각각의 처리 공간(A1)들에 담겨진 폐수(W)가 연탄재(10)들과 접촉하기 위한 순환 상태가 되도록 에어레이션(Aeration) 작용이 원활하게 유발될 뿐만 아니라, 특히 미세 기포들이 폐수(W) 중에 머무는 시간이 길어지므로 이 폐수(W) 중에 용존 공기를 최대한 공급할 수 있는 분위기가 된다.
그리고, 상기 노즐관(16)들은 상기 블로워(14)로부터 압력 공기의 공급이 차단된 상태에서는 상기 노즐홀(20)들의 통로가 닫힌 상태가 되므로 폐수(W) 중에 함유된 각종 슬러지들이 관체 내부로 유입되어 기포 발생을 위한 관로가 막히는 현상 등을 방지할 수 있다.
상기 노즐관(16)들은 상기 각각의 처리 공간(A1)들 바닥면에서 도 4에서와 같이 1열 이상의 배열을 가지며 직관 형태로 적어도 2개 이상이 설치되거나 도 5에서와 같이 상기 각각의 처리 공간(A1)들의 바닥면에서 곡관(曲管) 형태로 절곡 형성되어 적어도 2개 이상이 이격 배치될 수 있다.
상기에서 노즐관(16)의 관체가 곡관 형태로 절곡 형성되면 상기 분할된 처리공간(A1)의 바닥면 전체 면적을 통하여 균일하게 미세 기포가 발생되므로 유기성 물질의 제거를 위한 폐수(W)의 어에레이션 작용은 물론이거니와 폐수(W) 중에 용존 공기의 공급량을 대폭 증대시킬 수 있다. 또한, 상기 블로워(14)로부터 가온 상태로 공기가 공급되므로 특히 온도가 낮은 겨울철에도 폐수(W) 처리를 용이하게 행할 수 있다.
이와 같은 구조로 이루어지는 본 발명에 따른 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치는, 분할된 각각의 처리 공간(A1) 내부에 도 1에서와 같이 연탄재(10)들이 적재된 상태에서 상기 처리조 본체(2)의 유입측을 통하여 공급되는 유기성 폐수(W) 가 상기 각각의 처리 공간(A1)들을 거치면서 다음과 같은 작용에 의해 폐수(W) 처리가 진행된다.
상기 각각의 처리 공간(A1)들에 담겨진 폐수(W)는 상기 기포발생수단(B)으로부터 발생된 미세 기포들에 의해 에어레이션되면서 도 3에서와 같이 상기 연탄재(10) 통공을 통하여 부상한 후 다시 아래쪽으로 내려오는 과정을 반복하는 순환류의 흐름을 갖게 된다.
그리고, 이러한 폐수(W)의 순환 과정에 의해 연탄재(10)의 통공과 그 외부면 사이를 순환하는 폐수(W) 중에 함유된 각종 부유물질과 유기성 물질이 삼투압(渗透壓) 작용으로 상기 연탄재(10)에 형성된 무수한 공극(孔隙)들에 흡수되면서 상기 연탄재(10)의 외주면과 통공 내부에는 호기성(好氣性) 미생물이 기생(寄生)하여 번식할 수 있는 고상(固狀)의 미생물막(F)이 도 3에서와 같이 형성된다.
상기 미생물막(F)에 기생하는 호기성 미생물은 폐수(W) 중의 용존 공기를 섭취하고 유기물질들을 영양분으로 하여 번식하며, 흡착된 유기물질을 흡수하여 체내에서 점액을 분비함으로서 폐수(W)에 함유된 용해성 유기물이나 부유물질을 다시 흡착하는 역할을 한다. 그리고, 이와 같이 흡착된 유기물질이나 부유물질은 호기성 미생물의 체내에서 산화 분해되면서 소비되거나 미생물의 활동에너지 또는 미생물체의 증식(增殖) 등에 이용된다.
즉, 상기 미생물막(F)은 유기물질을 흡착하는 제1단계의 흡수 또는 흡착과정을 거쳐서 흡수 또는 흡착된 유기물이 세균의 체내에 다시 흡수되는 제2단계의 흡착 또는 흡수과정이 진행되며, 이 과정들이 상기 각각의 처리 공간(A1)들에서 반복 적으로 진행되면서 유기성 물질이 분해되어 폐수(W)가 정화됨과 동시에 미생물은 생체 유지를 위한 산화분해작용과 세포증식작용 그리고 체내호흡 등을 통한 자기산화 작용을 거치면서 계속 번식하는 상태가 된다.
이때, 상기 미생물막(F)에 기생하는 호기성 미생물들은, BOD 1,000-3,000ppm 이상의 유기성 폐수에서는 콜보다(Colpoda), 리케인(Recane), 에피스틸리스(epistylis SP.)등이 배양되며, 일반 하수(BOD 250-500ppm)에서는 쥬글리아(Zoogloea)를 비롯하여 오이글리파(Euglypha), 보르리셀라(Vorticella) 등이 배양된다.
따라서, 상기 처리조 본체(2)의 유입측에 공급되는 폐수(W)는 상기 분할된 각각의 처리 공간(A1)들을 거치면서 이 공간(A1)들에서 연탄재(10)들의 흡착 작용에 의해 부유물질이나 유기물질이 흡수, 흡착되면서 호기성 미생물이 기생하는 미생물막(F)이 형성되고, 이 미생물막(F)은 증식을 위해 용존 산소와 유기물질들을 섭취하여 폐수(W) 중에 함유된 유기물질이 산화 분해되면서 용이하게 제거된다.
그리고, 이와 같이 폐수(W) 처리가 진행될 때에 상기 각각의 처리 공간(A1)에서는 상기 기포발생수단(B)들에 의해 입자 크기가 작은 미세 기포들이 발생되므로 상기 처리 공간(A1)들 내부에서 유기물질 제거를 위한 용존 산소량을 대폭 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 처리조 본체(2)의 위쪽에 설치된 채광판(8)을 통하여 외부에서 햇빛이 지속적으로 유입되는 상태가 되므로 유기물질의 제거를 위한 호기성 미생물의 배양 및 활동에 적합한 최적의 분위기가 제공된다.
특히, 이와 같은 각각의 처리 공간(A1) 내부의 분위기에서는 폐수(W) 처리시에 각종 슬러지 등에 의한 일체의 침전물이 발생하지 않는 상태로 폐수(W) 처리가 가능할 뿐만 아니라 이들을 제거하기 위한 별도의 장치 예를들면, 침전조나 탈수기, 반송오니장치 등을 추가로 설치하지 않아도 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치는, 디치 프로세스(Ditch process) 방식에 의해 유기성 폐수가 다수개의 처리 공간들을 순차적으로 거치면서 폐수 처리가 진행될 때에 상기 각각의 처리 공간들이 배출 지점에 근접할수록 내부 용량이 점차 작아지는 것을 방지하여 균일한 폐수 처리 능률을 얻을 수 있다. 그리고, 상기 분할된 각각의 처리 공간들에는 기포를 발생하는 수단이 설치되고, 특히 이 수단은 입자 크기가 작은 미세 기포를 분사하여 폐수를 에어레이션시키므로 폐수와 연탄재의 접촉 안정성을 향상시킴과 아울러 폐수 중에 용존 산소량을 대폭 증대시켜서 유기물질의 제거를 위한 산화처리 분위기를 용이하게 확보할 수 있다. 따라서, 각종 유기폐수의 정화 처리를 위한 작업 및 공정이 간단하고, 한층 향상된 폐수 처리 효율을 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 폐수가 담겨지기 위한 공간이 형성되고 이 공간은 좌,우 방향으로 다수개의 구역으로 분할 형성되며 이 분할된 각각의 구역들은 폐수가 유입되는 지점의 구역 바닥면이 배출되는 지점의 구역 바닥면에 비하여 높게 형성되고 이들 각각의 구역에 형성된 배수 통로들은 점차 낮은 위치에 형성되는 처리 공간들;
    상기 각각의 처리 공간 내부에 적재되어 폐수 중에 함유된 유기성 물질을 표면 흡착력과 이 흡착력에 의해 형성되는 미생물막을 통하여 제거하기 위한 흡착재로 사용되는 연탄재들;
    상기 처리 공간들의 바닥부에 설치되어 각각의 처리 공간에 담겨지는 폐수 중에 용존 산소량을 증대시키고 이 폐수가 상기 연탄재와 지속적으로 접촉하는 순환류 상태가 되도록 공기 압력에 의해 차단 또는 개방되는 탄성을 갖는 노즐홀들이 뚫려진 노즐관을 통하여 공기가 분사되면서 미세 기포를 발생하는 기포발생수단을 포함하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 노즐관은, 신축성을 보유한 관체로 이루어지며, 이 관체의 관 길이방향 및 원주방향으로 무수한 노즐홀들이 이격 형성되고, 이 무수한 노즐홀들은 기포 발생을 위한 공기 압력에 의해 통로가 수축 가능하게 확장되면서 개방 또는 차단되는 것을 특징으로 하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 노즐관은, 상기 각각의 처리 공간의 바닥면에서 적어도 1열 이상이 직관 또는 곡관 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 미세 기포는, 기포의 직경이 1㎜ 이하의 입자 크기범위내로 형성되는 것을 특징으로 하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 압력 공기는, 공기의 공급 구간 상에서 공기 분자들이 서로 충돌하거나 히터에 의해 온도가 상승된 상태로 상기 노즐관을 통하여 분사되는 것을 특징으로 하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치는, 상기 각각의 처리 공간들 위쪽에 배치되어 이 처리 공간들 내부에 채광이 가능하도록 설치되는 채광판을 더 포함하는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 채광판은, 빛이 투과될 수 있는 투명 또는 반투명한 고강도 합성수지판이나 강화 유리판이 사용되는 연탄재를 이용한 유기폐수 처리장치.
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