KR100634240B1

KR100634240B1 - 유입하수 게이트 및 외방으로 플레어드된 하부를 갖는예비반응 대역을 포함하는 폐수처리 탱크

Info

Publication number: KR100634240B1
Application number: KR1020017003990A
Authority: KR
Inventors: 글렌 디. 린드보
Original assignee: 글렌 디. 린드보
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2006-10-16
Also published as: US20020023868A1; WO2000018692A1; EP1131266A1; CA2345694C; US6303026B1; AU6502799A; US6423214B1; EP1131266A4; JP4435421B2; MXPA01003215A; CA2345694A1; JP2002525205A; KR20010079951A

Abstract

본 발명은 유입하수 게이트(24) 및 외방으로 플레어드된 하부를 갖는 예비반응 대역을 포함하는 폐수처리 탱크에 관한 것이다. 유입하수는 난류를 도입하는 유입하수 게이트(24)를 통과하여 통기를 유발하고 유속을 감소시킨다. 유입하수가 유입하수 게이트 하우징(20) 밖으로 흘러가면, 유속은 집수기내의 폐수 표면과 접촉하는 것에 의해 더욱 감소되고 유입하수류는 유입하수 게이트 저부(30)에 의해 측면상으로 향하게된다. 집수기의 저부(42)로부터 간격을 두고 떨어진 예비반응 대역 디렉터(34)는 유입하수 게이트 하우징(20)을 밀폐시키고 외방으로 플레어드된 하부 또는 플랩(38)을 이용하여 유속을 더욱 감소시키고 층흐름을 향상시킨다. 이로써 침강된 슬러지 블랭킷을 최소로 어지럽혀서 이 슬러지 블랭킷이 생물학적 필터로 작용하게되어 우수한 상층액을 생성하게된다.

Description

유입하수 게이트 및 외방으로 플레어드된 하부를 갖는 예비반응 대역을 포함하는 폐수처리 탱크{Wastewater treatment tank with influent gates and pre-react zone with an outwardly flared lower portion}

본 발명은 유입하수 게이트(난류를 생성하고 유입하수 유속을 감소시키기 위한) 및 외방으로 플레어드된(flared) 하부를 갖는 예비반응 대역 디렉터(director)를 갖는 폐수처리 탱크에 관한 것이다. 예비반응 대역 디렉터는 슬러지의 침강 블랭킷 아래의 유입하수의 층흐름을 유발하여 블랭킷을 침해하지 않도록 함으로써 블랭킷이 필터로 작용하게되어 통상의 탱크에 비하여 더 청정한 상층액을 생성한다.

폐수처리 시설은 사회에서 중요한 역할을 담당한다. 도시와 시골 인구는 계속해서 증가하고 있지만, 이들 시설은 점점 과도한 부담을 안게되어 이들에 대한 요구에 대응할 수 없게되고 있다. 이러한 폐수시설에 대한 요구 증가는 현재 많은 폐수처리 공장이 최대 용량으로 작업하도록 만들고 있다. 게다가, 많은 처리시설은 수십년전에 건설된 것으로서 현재에는 사용되지 않는 기술을 이용하고 있다. 사용되지 않거나 부적합한 처리시설은 특히 점점 엄격해지는 도시, 국가 및 연방의 환경기준에 비추어 볼 때 환경문제를 초래한다.

폐수처리 시설에 대한 혐오감으로 인하여 이들 시설은 흔히 인구 밀집 지역 에 대한 노출을 최소화하기 위해 폐수 발생지역으로부터 멀리 떨어져서 건설되어왔다. 그 결과, 처리 공장을 폐수 발생지역과 연결시키는데 긴 폐수로가 필요하게된다. 그러나, 폐수처리 공정 동안 자연스럽게 발생하는 황화수소 가스를 비롯한 폐수의 산성, 부식성 및 부패성으로 인하여 긴 폐수 파이프를 파손시키게된다.

이들 문제를 경감시키기 위하여, 많은 지역에서는 더 많은 처리시설을 건설하거나 기존 시설의 효율을 향상시켜왔다. 그러나 새로운 시설의 건설은 악취의 발생 및 미처리 폐수의 유출 위험과 같이 도시 또는 시골 지역과 근접한 시설에 대한 부정적 효과를 염려하는 사람들에 의해 차단될 수 있다. 기존 공장의 효율을 향상시키는 것은 상당한 비용을 초래할 수 있고 기존의 서비스를 중단해야하는 위험성도 있다.

효율을 향상시키면서 소비자 비용을 감소시키기 위하여, 많은 지역에는 민영화된 폐수 서비스를 제공하고 있다. 그러나, 다른 사업과 마찬가지로 이들 사유 폐수공장은 경제성이 있어야하고 이윤을 감소시켜 사업 성장을 방해하는 보수, 에너지 및 기타 비용 문제와 직면하고 있다.

제3 세계 국가의 급격한 발달과 인구증가로 이하여 폐수처리의 필요성이 현재 서비스에 의해서는 충족될 수 없어 심각한 위생상 및 건강상 위험을 초래하고 있다. 따라서, 이들 지역에서는 특히 저렴하고 고 효율의 폐수처리 공장을 필요로하고 있다.

McClung 일행에 의한 미국 특허 제5,302,289호는 하부 파이프에 복수의 하방으로 각도를 이룬 구조가 있는 유입구를 갖는 폐수처리 시설을 개시하고 있다.

Irving에 의한 미국 특허 제4,230,570호는 저부에 하방 및 외방 유입구를 갖는 통풍장치를 개시하고 있다.

Weske에 의한 미국 특허 제5,051,213호는 가스 유입구와 인접한 가지를 포함하는, 액체를 혼합하는 방법과 장치를 개시하고 있다.

Zlokarnik 일행에 의한 미국 특허 제4,162,971호는 편향 요소를 이용하여 액체와 가스를 혼합하는 것을 개시하고 있다.

Block 일행에 의한 미국 특허 제4,081,368호는 폐수처리시 파상배치된 구획을 이용하는 것을 개시하고 있다.

Eertink에 의한 미국 특허 제4,505,820호는 폐수처리에 복수의 별도 바이오리액터를 이용하는 것을 개시하고 있다.

Reinmann 일행에 의한 미국 특허 제4,705,634호는 미생물에 대한 캐리어 입자 존재하에서 폐수 및 활성화된 슬러지를 혼합하는 것을 개시하고 있다.

Kirk 일행에 의한 미국 특허 제4,136,023호는 산소처리된 폐수를 조정가능한 플랩을 통하여 외부로 보내는 폐수처리 장치를 개시하고 있다.

Baxter, Sr.에 의한 미국 특허 제5,688,400호는 하방 유동 액체에 대한 통기구, 에어 노즐 및 원추부를 포함하는 폐액 처리장치를 개시하고 있다.

Speece에 의한 미국 특허 제3,804,255호는 하류 유도 원추 부재 및 기포 주입기를 포함하는, 폐물질에 대한 재순환 가스 접촉 장치를 개시하고 있다.

Besik에 의한 미국 특허 제4,421,648호에는 원추형 배출구를 포함하는 단일 현탁된 성장 슬러지 시스템에서 단일 반응 탱크를 개시하고 있다.

Garrett 일행에 의한 미국 특허 제4,452,701호는 원추형 부재를 갖는 윗면이 개방된 챔버위에 바닥이 개방된 거품이 나지 않는 챔버를 개시하고 있다.

본 발명의 일개 목적은 단일 탱크를 이용하여 2차 처리 시설로부터 3차 처리 결과(적어도 특정 이용 분야)를 달성하기 위해 유입하수 게이트, 및 외방으로 플레어드된 하부를 갖는 예비반응 대역을 포함하는 폐수처리 시스템에 대한 방법과 장치를 제공하는 것이다. 이와 관련하여, 1차 처리는 통상 침강 및 호기공정을 포함하는 것으로 이해되며, 2차 처리는 호기 공정을 포함하는 것으로 이해되어지며, 또 3차 처리는 통상 여과를 포함하는 것으로 이해되어진다.

본 발명의 다른 목적은 저 비용, 고 효율의 폐수처리 시스템에 대한 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐수 슬러지의 생산량을 실질적으로 감소시키는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작업에 필요한 펌프와 블로어의 개수를 감소시키는 것에 의해 에너지 소비를 감소시키는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 최소 가동부를 갖는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다단계 구성요소의 필요성을 제거함으로써 악취, 보수 및 토지 요건을 제거하고 다단계 복합 폐수 시스템과 관련된 기타 비용도 절감하는 방법들을 조합한 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 폐수 시스템에 비하여 영양분과 화학성분을 더 잘 제거할 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 건설과 작업이 간단하여 쉽고 신속하게 오작동을 진단하여 수선과 보수 비용을 절감할 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 측량가능해서 긴 파이프 라인을 갖는 대형 중앙집중식 공장 대신 다수의 소형 분산된 공장을 이용할 수 있게되어 공장의 지역적 분산과 특정 지역에서 최대 유입량을 감소시킬 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 50% 미만의 땅을 이용하여 건설될 수 있는 특정 용량의 공장을 가능하게하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 적은 인력으로 동작될 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연속적으로 유입하수를 유동시키면서 간헐적으로 경사분리하는 다중 모듈 공장을 허용하여 경사분리 사이에 환경이 회복되게하고, 다중 파상구조의 경사분리를 실시함으로써 보통의 유출수 시설이 한번에 1 또는 2개(또는 그 이상일 수 있지만 전체로는 그 미만)의 모듈을 조절하는 능력만을 필요로 하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 적합한 크기의 집수기에 쉽게 개장(retrofittable)될 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 호기 및 혐기성 공정에 의해 시스템을 탈질시켜 조류(algae)가 많이생기는 것을 피할 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적과 기타 목적은 유입하수를 받아들이기 위해 집수기에 유입하수 게이트 하우징을 갖는 집수기를 포함하는 유입하수를 처리하기 위한 장치에 의해 달성될 수 있다. 유입하수 게이트는 유입하수 게이트 하웃징 내부에 장착되어 유입하수가 유입하수 게이트 상으로 흘러가서 난류를 생성하고 유입하수를 통기시켜 유입하수의 유속을 감소시킨다. 유입하수 게이트 저부는 유입하수 게이트 하우징 하부의 집수기에 장착되어 유입하수 게이트 하우징의 저부에 존재하는 유입하수를 측면으로 향하게한다. 외방으로 플레어드된 하부를 갖는 예비반응 대역 디렉터를 집수기에 장착하고 유입하수 게이트 하우징을 적어도 일부 둘러싼다. 예비반응 대역 디렉터는 집수기내이지만 예비반응 대역 디렉터의 외부인 주요반응 대역을 정의하고, 예비반응 대역 디렉터의 하부를 집수기의 바닥으로부터 간격을 두고 위치시켜 집수기의 하부와 저부 간의 접촉 대역을 정의한다. 예비반응 대역 디렉터는 유입하수 유속을 감소시키고 상기 유입하수의 흐름을 상기 접촉 대역을 통하여 주요 반응 대역까지 층 형상으로 보내어 유입하수가 주요 반응 대역에 침강되어 있는 슬러지를 어지럽히지 않게하여 상층액을 형성하게한다. 유입하수는 침전된 슬러지를 어지럽히지않고 상층액을 형성하기 전에 슬러지(생물학적 필터로서 작용)를 통하여 여과되어 상층액이 여과 상층액에 상응하게된다. 따라서 침전(슬러지 블랭킷을 침강시킴), 호기 공정(게이트를 통하여 상층액을 통과시킴) 및 혐기 공정(침전 슬러지 블랭킷에서 생물학적 활성) 및 여과(유입하수를 침전 슬러지 블랭킷을 통과시켜 상층액을 형성) 공정 모두가 단일 집수기에서 실시된다.

본 발명은 펌프와 블로우를 통상의 폐수처리시스템에 비하여 덜 이용하고 또 최소의 가동부를 이용하는 비기계적 공정을 이용하는 것에 의해 하수 슬러지 생성과 에너지 소비를 실질적으로 감소시킨다. 본 발명은 또한 공정 규모도 축소시킴으로써 토지 요건을 통상의 폐수처리 시설보다 약 50% 이하까지 감소시키며 또한 설계와 건축에 소요되는 시간을 약 6 개월 내지 1년만 요한다. 본 발명은 또한 구성요소를 덜 이용하는 것에 의해 인건비와 보수비를 절감한다.

또한 부패 탱크의 이용은 주나 도시 규칙에 의해 제한되기 때문에 주택이나 상업용도에 나쁜 영향을 주지만, 본 발명은 이들 특성을 대형 중앙집중식 시스템에 접속시키거나, 또는 완전히 새로운 하수 하부구조를 건축하는데 시간과 비용을 소비하지 않고 부패 탱크를 대체할 수 있게한다. 이것은 멀리 떨어진 소규모 상업단지에 특히 유리하다.

따라서 본 발명은 소형 공장을 하수 원천 가까운 곳에 건축하도록 함으로써 하수 파이프 길이를 짧게하여 파이프내 유입하수의 체류 시간을 단축함으로써 하수 노출과 고장 가능성을 현저히 감소시킨다.

본 발명은 단일 집수기 폐수처리 시스템으로 유입하수가 연속적으로 흘러가도록한다. 본 발명의 모듈 특성으로 복수의 집수기를 사용할 수 있어 복수의 파상구조의 경사분리를 실시함으로써 유출수 설비가 분담되어 통상의 폐수시설만큼 대형일 필요가 없다. 이러한 간헐적 경사분리는 경사분리하는 동안에 환경이 회복될 수 있게한다.

유입하수는 유입하수 게이트를 따라 이동하여 난류를 형성하고 하방 유속을 감소시킨다. 생성한 난류는 미세 기포 형태의 공기가 유입하수 스트림에 혼합되게 하여 유입하수류의 통기를 개시시킨다. 이들 미세 기포는 집수기내의 폐수 표면과 접촉할 때 유입하수류의 역류를 유발한다. 이러한 역류 작용은 하방 속도를 감소시키게되어 유입하수 게이트와 함께 작용하게된다. 유입하수 게이트 하우징의 출구는 집수기내 폐수 수준 보다 아래에 있다.

유입하수 게이트 하우징내에는 하나 이상의 유입하수 게이트가 배치되어 있다. 이들 게이트는 바람직하게는 집수기내의 최저 정상 폐수 수준 이상으로 존재한다. 그러나, 이들의 난류/통기 특성을 이용하기 위해, 유속 감소가 필요한 경우 게이트는 폐수 수준보다 아래에 위치할 수 있다. 게이트를 이용하지 않는 것도 본 발명의 작용가능한 범위내에 속하지만, 적어도 한 개의 게이트를 포함하는 것이 바람직하다. 최적으로는, 최상 품질의 유출 하수를 달성하기 위해서는 하나 이상의 게이트가 설치되어야한다.

유입하수 게이트는 전략적으로 유입하수 취수구로부터 수직 유입하수 상승기의 약 1직경 아래에 위치한 제1 게이트와 간격을 두고 있다. 제1 게이트는 유입하수가 들어오는 유입하수류의 반대측에 있는 유입하수 게이트 하우징의 벽과 부딪치는 곳에 위치한다. 이어 게이트는 바람직하게는 유입하수 게이트 하우징의 내부의 다른 측면에 장착될 것이다. 따라서 상기 유입하수류는 유입하수 게이트 하우징의 상승기 부분(유입하수 상승기)을 수직방향으로 이동하면서 수평으로 전후 왕복운동을 하게된다. 유입하수 게이트 하우징내에 많은 다른 부분에 존재하는 게이트를 갖는 것은 본 발명의 작업가능한 범위내에 속하지만, 게이트들은 상승기의 직경(또는 폭) 만큼 떨어져 위치하고 있는 수직 유입하수 상승기 하방으로 지그재그 방식으로 위치해야한다. 최저 게이트가 정상 작업 동안 예상되는 최저 폐수 수준(저부 폐수량)을 상회하도록 충분한 게이트가 제공되어져야한다.

각 게이트가 유입하수 게이트 하우징 벽의 평면으로부터 90 내지 180° 하방 각도로 정렬되는 것은 본 발명의 작업가능한 범위내에 속한다. 그러나, 그 각도가 클수록 게이트에 들어오는 유입하수류속에 걸러지지 않은 찌거기가 유입될 가능성이 더 커진다. 따라서, 바람직하게는, 게이트는 유입하수 게이트 하우징 벽의 평면으로부터 90°이상의 하방 각도로 존재해야한다. 최적으로는 게이트는 유입하수 게이트 하우징 벽의 평면으로부터 120 내지 135°사이의 하방 각도로 존재해야한다.

유속이 유입하수 게이트를 이용하여 감소된 후, 유입하수 스트림은 아래에 기재한 바와 같이 예비반응 대역의 외방으로 플레어드된 부분을 통하여 층 형상으로 집수기를 통과하여 흐른다. 상기 스트림이 유입하수 게이트 하우징의 수직 상승기 부분의 하부로 흘러들어감에 따라, 상기 스트림은 하방 유속을 중지하도록 고안된 바닥 또는 저부 조립부와 마주치게된다. 이 저부 조립부는 바람직하게는 집수기내에서 최저 정상 폐수량 보다 적은 위치로 존재한다(전체 집수기의 정상 수압 균등화에 의해 생김). 유입하수류가 폐수의 표면에 도달하면, 물튀김으로 유입하수 유속을 더욱 감소시킨다.

저부 조립부는 바람직하게는 유입하수 게이트 하우징의 수직 상승기 부분의 베이스에 고정된 표준 "T" 조립부이다. 이 "T" 조립부는 바람직하게는 유입하수류를 측 방향으로 향하게하는 2개의 개구를 갖는 멀티-포트(multi-port) 디자인이 바람직하지만, 그 이상의 개구를 갖는 것도 본 발명의 작용가능한 범위에 포함된다.

다르게는, 유입하수 게이트 하우징의 수직 상승기 부분의 저부에 고정된 저부 "T" 조립부가 없는 경우도 본 발명의 작용가능한 범위에 포함된다. 하방 유속 감소를 달성하기 위하여, 디스크 또는 플랫폼을 집수기의 바닥위에 지지하거나, 바람직하게는 유입하수 게이트 하우징의 저부 개구 바로 아래에 페그 또는 기타 다른 지지부를 이용하여 지지시킬 수 있다. 이러한 양쪽 디자인 형태에서, 유량 거동은 현저히 변하지 않는다. 상술한 바와 같이, 유입하수류는 유입하수 게이트 하우징의 수직 상승기 부분을 통하여 이동하여 유입하수 게이트와 조우할 것이고 그로써 난류를 생성하여 하방 유속을 감소시킨다. 유입하수 게이트 하우징의 저부 출구 위에 있는 폐수 표면과 접촉하면, 물튀김 에너지 및 난류의 역류작용은 하방 유속을 더욱 감소시킨다. 유량이 표면과 접촉한 후 계속해서 하방으로 가면, 유량은 디스크나 플랫폼과 만난 다음 포트를 통하여 측방향으로 유량을 보내는 "T" 조립부와 반대로 전방향으로 유량이 흐르게한다.

저부 조립부가 이용되지 않으면, 유입하수 게이트 하우징의 수직 상승기 부분의 베이스는 유입하수 게이트 하우징의 저부 출구 주변에 360°까지 이어지는 90°립(lip)을 갖는다. 이 립은 상방 천정으로 작용하여 유량이 측방향으로 가는 것을 보조한다. 립을 전혀 갖지 않는 것도 본 발명의 범위에 작용하지만, 이러한 립은 바람직하게는 유입하수 게이트 하우징 밖의 층흐름을 향상시킨다. 복수의 유입하수 게이트 하우징이 예비반응 대역 디렉터에 존재하면, 디스크 또는 플랫폼의 표면은 예비반응 대역 디렉터의 전체 개구 영역을 커버하도록 한다. 디스크 또는 플랫폼은 본 발명의 작용가능한 영역내에서 임의의 기하 형상일 수 있지만, 오직 하 나의 유입하수 게이트 하우징이 이용된 경우, 디스크 또는 플랫폼은 유입하수 게이트 하우징의 베이스와 동일 형상인 것이 바람직하다. 복수의 유입하수 게이트 하우징이 단일 예비반응 대역 디렉터내에 이용되면, 디스크 또는 플랫폼은 예비반응 디렉터의 베이스와 동일 형상이어야한다.

유입하수류가 유입하수 게이트 하우징에서 난류 통기 및 유속 감소를 거친 후, 유입하수 속도는 더욱 감소된 다음 예비반응 대역 디렉터를 통하여 처리에 대한 집수기의 주요 반응 대역으로 향하게된다. 예비반응 대역 디렉터는 하나 이상의 벽이 집수기내의 유입하수의 나머지로부터 초기 유입하수류를 분리하는 챔버를 만든다. 이것은 작업의 침강 및 경사분리 단계 동안 초기 유입하수류가 주요 반응 대역의 침강된 바이오매스와 혼합되어 침해되지 않도록한다. 이로써 침강된 슬러지 블랭킷(바이오매스)이 천연의 생물학적 필터로 작용하게된다.

예비반응 대역 디렉터는 그의 베이스에서 플랩을 이용하여 유입하수류가 층 형태로 주요 반응 대역으로 흘러들어가게한다. 그 결과, 침강된 슬러지 블랭킷의 방해를 최소화함으로써 조밀한 천연 생물학적 필터(바이오매스)를 생성하게되어 생물학적 영양분과 화학물질을 작업의 침강 단계 동안 유입하수 스트림으로부터 흡수함으로써 경사분리를 위한 우수한 상층액을 생성한다. 또한 유입하수의 하방 및 외방은 유입하수와 그결과 생성한 바이오매스간의 접촉을 증가시켜, 그에 의해 결과적으로 예전 시스템에 비해 더 많은 영양분과 화학물질을 제거하게된다.

예비반응 대역 디렉터가 임의 기하 형상을 이용하는 것은 본 발명의 작업가능한 범위내에 포함되지만, 바람직하게는 플랩의 설치를 용이하게하기 위해 장방 형, 정방형, 삼각형 또는 원형이어야한다. 예비반응 대역 디렉터는 바람직하게는 데칸터(decanter) 반대편의 주요 집수기 벽 측에 고정되어 주요 집수기 폭의 중앙부에 위치한다. 예비반응 대역 디렉터가 부유 장치를 이용하여 집수기내에 현탁되고 어떤 방식으로 고정되는 것은 본 발명의 작업가능한 범위내에 포함되지만, 예비반응 대역 디렉터가 구조 지지 및 미학적 관점에서 집수기 벽에 고정 장착되는 것이 바람직하다. 최적으로는, 예비반응 대역 디렉터는 데칸터의 반대편 집수기벽에 고정된 포스트에 집수기 폭의 중앙에 장착되며, 상기 포스트는 집수기의 저부 또는 상부에 고정된다. 이 최적 구조가 상이하면(섬유유리 집수기 또는 데칸터 반대편 벽이 곡선이거나 불규칙 형상인 집수기), 집수기의 상부에 고정되거나 집수기의 저부에 고정된 포스트상에 고정된 예비반응 대역 디렉터를 갖는 것이 바람직하다.

예비반응 대역 디렉터 플랩은 예비반응 대역 디렉터의 베이스의 전체 주변 근처에 연장된 각도를 이룬 립이다. 플랩이 예비반응 대역 디렉터 벽의 평면으로부터 0 내지 180°의 외방 각도로 정렬된 것은 본 발명의 작업가능한 범위내에 속한다. 상기 플랩은 바람직하게는 예비반응 대역 디렉터 벽의 평면으로부터 90°이상의 외방 각도로 정렬되어야한다. 최적으로는, 플랩은 예비반응 대역 디렉터 벽의 평면으로부터 120 내지 135°하방 및 외방 각도로 정렬되어야한다. 이 최적 각도 정렬은 유입하수가 주요 반응 대역으로 층 형태로 흘러들어가게한다.

플랩이 예비반응 대역 디렉터의 베이스에 연결된 플랩의 선단부가 톱니형이거나 또는 불균등한 것도 본 발명의 작업가능한 범위내에 속한다. 그러나, 선단부는 바람직하게는 정방형이어야한다. 최적으로는, 상기 단부는 유입하수의 최적 층 흐름이 가능하도록 원형이어야하고 플랩 하부에서 난류를 감소시킨다. 난류를 감소시키고 박층 유동을 만들어내는 이외에, 플랩은 예비반응 대역 디렉터에 구조적 힘을 부가한다. 반응 대역을 이용하는 다른 시스템은 반응 대역 벽의 영속적인 교체를 필요로하는 것이 밝혀졌는데 이는 이들 벽이 작업의 통기과정중에 난류에 의해 유발된 연속적인 플렉싱 이후에 손상되는 경향이 있기 때문이다. 이러한 난류를 감소시키는 것에 의해 플랩은 예비반응 대역 디렉터 벽에대한 스트레스를 감소시키고 예비반응 대역 디렉터의 구조적 수명을 연장시킨다.

예비반응 대역 디렉터는 집수기내에 유입하수 게이트 하우징을 포함한다. 상기 디렉터는 집수기의 바닥위에 존재하기 때문에, 플랩과 집수기 바닥 사이에 잠겨진 간극이 존재한다. 이 간극은 접촉 영역을 포함하는데, 여기서 초기 유입하수류는 예비반응 대역 디렉터를 빠져나가 주요 반응 대역내의 침강된 슬러지 블랭킷과 접촉하게된다. 예비반응 대역 디렉터가 집수기 폭을 연신하는 단일 벽을 포함하여 유입하수 게이트 하우징을 180°둘러싸는 것은 본 발명의 작업가능한 범위에 속한다. 이로써 180°접촉 대역이 만들어지며, 이는 본 발명의 작업가능한 범위내에 속한다. 이 예비반응 대역 디렉터는 유입하수 게이트 하우징 주변을 최소 270°둘러싸서 바람직한 270°접촉 대역을 만든다. 예비반응 대역 디렉터가 360°로 유입하수 게이트 하우징을 완전히 둘러싸는 것이 최적인데 이로써 최적 360°접촉 대역을 가능하게하여 침강 슬러지 블랭킷에서 생물학적 필터의 최적 사용을 가능하게한다.

이 장치는 별도의 정화기, 통기 집수기 및 침강 집수기의 필요성을 없애주는데 이는 본 발명이 1개의 집수기내에 이들 모든 요소를 포함하고 있기 때문이다. 본 발명의 간편성은 악취, 보수, 토지 요건 및 멀티 집수기 복합 폐수 시스템과 관련한 기타 비용문제를 제거한다. 또한 다른 기술에 대한 통기 집수기는 이들과 관련한 정화기보다 더 크다. 본 발명은 집수기가 순환 통기 주기 동안 통일된 정화기 및 통기 집수기로서 작용하기 때문에 집수기내에서 정화기가 통기 집수기의 크기와 동일하다. 이것은 별도의 집수기에 대한 필요성을 제거하므로 실질적으로 슬러지 반환 라인에 대한 필요성을 없애주며 이들과 관련된 비용도 절감한다.

본 발명을 실시하기 위해 가장 바람직한 형태는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 구체예가 도시되어 있다. 본 발명은 단일 집수기(42)내에 유입하수 게이트 하우징(20), 유입하수 게이트(24), 유입하수 게이트 저부(30) 및 단일 집수기(42)내에 플랩(38)을 갖는 예비반응 대역 디렉터(34)를 포함한다. 공기 확산기(46), 플로우트 트리(48), 데칸터(50) 및 긴급 오버플로우(52)은 폐수처리 집수기의 표준 성분이고 당분야의 숙련자의 기술범위내에서 선택하고 이들 성분을 설치한다.

유입하수 게이트 하우징(20)은 수직 상승기 부분(21), 수직 상승기 부분(21)의 상부에 있는 개구(22), 유입하수 게이트(24) 및 유입하수 저부(30)를 포함한다. 바람직하게는 유입하수 게이트 하우징(20)의 성분은 처리될 특정 폐수 스트림에서 비부식성인 임의 제품, 예컨대 PVC, 섬유유리, 라이닝된 (밀봉된) 콘크리트 및 스텐레스로 제조되어야하지만, 이들 재료에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 유입하수 게이트 하우징(20)의 수직 상승기 부분(21)은 원통형 파이프이다. 유입하수 스트림의 정상 작업은 수직 상승기 부분(21)의 상부에 에어 포켓을 갖기 때문에, 개구(22)를 갖지 않는 것도 본 발명의 적합한 범위내에 포함된다. 그러나, 바람직하게는 세정, 보수 또는 검사 목적을 위해 제거될 수 있는 최소의 제거가능한 커버를 갖는다. 최적으로는, 이들은 통기, 세정의 용이성 및 보수 검사를 위해 하나의 개구(22)만을 가질 수 있다(도 4).

정상적인 작업에서, 유입하수 스트림은 유입하수 게이트 하우징(20)을 통하여 집수기로 들어간다. 유입하수류는 유입하수 게이트(24)위에 수직 하방으로 이동한다. 유입하수 게이트(24)는 수직 상승기(21)내의 배플로서 작용하며 유입하수류를 통기시키는 유입하수 스트림내에 난류를 생성한다. 유입하수 게이트(24)는 바람직하게는 처리될 특정 폐수에 적합한 비부식성 재료, 예컨대 PVC, 섬유유리 및 스텐레스를 포함하지만, 이들 재료에 한정되는 것은 아니다.

각 유입하수 게이트(24)는 유입하수 게이트 하우징(20)의 평면으로부터 90° 이상의 하방 각도로 설정된다. 최적으로는, 유입하수 게이트(24)는 유입하수 게이트 하우징(20)의 평면으로부터 120 내지 135° 하방 각도이어야한다(도 4). 각 유입하수 게이트(24)는 도 4에 도시된 바와 같은 유입하수 게이트 하우징(20)의 수직 상승기 부분(21)에 고정되어 있다. 바람직하게는, 각 유입하수 게이트(24)는 수직 상승기(21)내의 슬럿에 존재하는 것에 의해 고정되며, 각 슬럿은 바람직하게는 고무 밀봉제 또는 접착제(이러한 수단에 제한되는 것은 아님)에 의해 밀봉되어 유입하수 게이트(24)를 그 자리에 유지시켜 유입하수가 유입하수 게이트 하우징(20) 밖으로 누출되지 않도록한다. 유입하수 게이트(24)가 교체를 위해 제거될 수 있거나, 또는 필요에 따라 각도 조정하도록 유입하수 게이트(24)를 고정한다.

바람직하게는, 각 유입하수 게이트(24)는 유입하수 게이트 하우징(20)의 외부측상에 유입하수 게이트(24) 단부에 고정된 벌브 또는 범프(26)를 갖는다. 이 벌브(26)는 유입하수 게이트(24)가 유입하수 게이트 하우징(20)의 내부에 미끄러들어가지 않도록하며, 상기 고무 밀봉제 또는 접착제와 조합하여 유입하수 게이트(24)를 제자리에 유지한다.

다르게는, 유입하수 게이트(24)는 유입하수 게이트 하우징(20)에 설치 고정될 수 있고 힌지와 스프링 메카니즘(28)은 도 4에 도시된 바와 같이 유입하수 게이트 하우징(20)에 접속된 유입하수 게이트(24)의 하부측상에 고정될 수 있다. 이로써 유입하수 게이트(24)는 찌꺼기 또는 기타 다른 물질이 유입하수 게이트 하우징(20)의 수직 상승기 부분(21)을 막히게한 경우 완전히 개방되게된다.

유입하수 게이트 하우징(20)에 설치된 유입하수 게이트(24)의 개수는 특정 폐수 시스템의 필요에 따라서 상이하지만, 유입하수 게이트 하우징(20)내에 설치된 유입하수 게이트(24)를 하나 이상 갖는 것이 바람직하다. 유입하수 게이트(24)를 갖지 않는 것도 본 발명의 작업가능한 범위에 속하지만, 최적으로는 하나 이상의 유입하수 게이트(24)를 설치해야 최상 품질의 유출수를 달성할 수 있다. 바람직하게는, 각 유입하수 게이트는 도 1,2 및 4에 도시한 바와 같이 유입하수 게이트 하우징(20)의 수직 상승기 부분(21) 측 하방으로 적어도 1/2 정도로 연장되어 동일 간격을 두고 교대 패턴으로 위치해야한다. 최적으로는, 최상 유입하수 게이트(24)는 도 1 및 2에 도시한 바와 같이 초기 유입하수류의 반대편 수직 상승기(21)측상 에 위치해야한다. 각 유입하수 게이트(24)는 교대 패턴으로 수직 상승기(21) 아래로 동일 간격으로 위치하는 것이 바람직하다.

정상 작업에서, 유입하수류가 유입하수 게이트(24)상을 이동한 후, 유입하수류는 유입하수 게이트 하우징(20)의 수직 상승기 부분(21)을 빠져나간다. 바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이 바람직하게는 멀티-포트형 "T" 파이프 조립부를 포함하는 수직 상승기 부분(21)의 저부 단부에 고정된 유입하수 게이트 하우징 저부(30)가 있다. 바람직하게는, "T" 조립부는 2개의 개구를 가져야한다. 그러나, 작업중인 특정 폐수 시스템에 적응시키기 위해 그 이하의 개구를 갖는 것도 본 발명의 작업가능한 범위에 속한다.

도 2에는 "T" 조립부 대신 유입하수 게이트 하우징 저부가 유입하수 게이트 하우징의 수직 상승기 부분(21)의 저부 단부 주변을 부분적으로(바람직하게는 완전히) 둘러싸도록 연신되는 90°측면 립과 집수기의 저부에 고정된 페그 또는 기타 수직 지지물을 통하여 집수기의 저부상에 지지된 디스크 또는 플랫폼(41)을 갖는다. 바람직하게는, 디스크 또는 플랫폼(41)의 표면은 유입하수 게이트 하우징(20)의 저부 개구와 공동으로 연장되어야한다. 바람직하게는, 디스크 또는 플랫폼(41)의 형상은 유입하수 게이트 하우징의 저부 형상과 동일해야한다.

예비반응 대역 디렉터(34)는 도 1, 2, 6 및 7에 도시된 바와 같이, 유입하수 게이트 하우징(20) 주변의 하나 이상의 벽을 포함하여 집수기(42) 내부의 나머지 유량으로부터 초기 유입하수류를 분리시키는 챔버를 생성한다. 바람직하게는, 예비반응 대역 디렉터는 외방 플랩(38)이 예비반응 대역 디렉터(34)의 저부 단부에 고 정되게하는 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있다. 이러한 기하학적 형상은 장방형, 정방형, 삼각형 또는 원형일 수 있지만, 이들 형상에 한정되는 것은 아니다. 예비반응 대역 디렉터(34)가 집수기의 폭을 연신하는 단일 벽을 포함함으로써 도 6에 도시된 바와 같이 유입하수 게이트 하우징(20)을 180°둘러싸는 본 발명의 작업가능한 범위에 속한다. 예비반응 대역 디렉터(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 최소 270°둘러싸서 유입하수 게이트 하우징(20)을 둘러싸야한다. 예비반응 대역 디렉터(34)는 도 7에 도시한 바와 같이 360°폐쇄로 유입하수 게이트 하우징(20)을 완전히 둘러싸는 것이 최적이다.

예비반응 대역 디렉터(34)는 데칸터(50) 반대쪽의 주요 집수기벽(43) 측에 고정되어 주요 집수기 벽 폭의 중앙에 위치하는 것이 바람직하다. 예비반응 대역 디렉터(34)가 부유 수단을 통하여 집수기(42)에 현탁되어 어떤 방식으로 고정되는 경우는 본 발명의 작업가능한 범위에 포함되지만, 예비반응 대역 디렉터(34)는 집수기 벽(43)에 고정 장착되는 것이 바람직하다. 최적으로는, 예비반응 대역 디렉터(34)는 데칸터(50)의 반대쪽의 집수기 벽(43)에 고정된 포스트상에 집수기 벽 폭의 중앙에 장착되어야하며, 상기 포스트는 집수기(42)의 저부 또는 상부에 고정된다.

예비반응 대역 디렉터(34)는 바람직하게는 도 1, 2 및 3에 도시된 바와 같이 예비반응 대역 디렉터(34)의 베이스의 전체 주변으로 연장된 각도를 이룬 립인 플랩(38)을 포함한다. 플랩(38)이 예비반응 대역 디렉터(34) 벽의 평면으로부터 0 내지 180°외방으로 각도를 이룬 것은 본 발명의 작업가능한 범위에 포함된다. 플랩(38)은 바람직하게는 예비반응 대역 디렉터(34) 벽의 평면으로부터 90°이상 외방으로 각도를 이루어야한다. 최적으로는, 플랩(38)은 도 5에 도시된 바와 같이 예비반응 대역 디렉터(34) 벽의 평면으로부터 120 내지 135° 하방 및 외방으로 정렬되어야한다.

플랩(38)의 선단부(40)가 톱니형 또는 평탄하지 않은 경우도 본 발명의 작업가능한 범위에 속한다. 그러나, 선단부(40)는 바람직하게는 정방형이어야한다. 최적으로는, 선단부(40)는 원형이어야한다. 플랩(38)의 꼬리 단부는 직선 단부 또는 원형 단부를 포함할 수 있다.

본 발명의 전체 작업을 이하에서 설명한다. 유입하수는 연속해서 유입하수 게이트 하우징(20)으로 흘러들어가서 게이트(24)의 최상부를 친다. 유입하수의 속도는 나머지 게이트(24)를 차례로 흘러들어 유입하수 게이트 하우징(20)의 저부에 도달함에 따라 감소한다. 유입하수는 유입하수 게이트 하우징의 저부에 도달하기 전에 폐수의 표면과 만나게되어 그 속도가 또한 감소된다. 유입하수는 유입하수 게이트 저부(30)(또는 다른 구체예에서 플랫폼 또는 디스크)에 의해 측방향으로 향한다. 유입하수는 이어 예비반응 대역 디렉터 플랩(38)에 도달할 때 까지 예비반응 대역 디렉터를 통하여 하방으로 이동한다. 집수기(42)와 예비반응 대역 디렉터 플랩(38)간의 간격이 접촉 대역이며, 유입하수는 이 예비반응 대역 디렉터 플랩(및 기타 본 발명의 구조적 특징)에 의해 억제되어 층 형상으로 접촉 대역을 흘러간다. 유입하수는 층형태로 흐르기 때문에, 침강 슬러지 블랭킷을 어지럽히지 않는다. 그러나 유입하수가 측상으로 흐르기 때문에 침강 슬러지 블랭킷의 큰 표면적에 노출 되므로 슬러지 블랭킷의 혐기성 작용의 큰 표면적에도 노출된다.

유입하수는 연속해서 흐르지만, 침강 및 경사분리 공정은 뱃치 방식으로 실시된다. 먼저, 유입하수를 넣어 집수기(42)를 채우고, 공기 확산기(46)를 활성화시켜 유입하수를 통기시킨다. 유입하수량이, 플로우트 트리(48)(또는 타이머와 같은 기타 제어 메카니즘)에 의해 측정된 바와 같이, 정상적으로 높은 물의 양에 도달하면, 공기 확산기(46)가 탈활성화되고 펌프(도시되지 않음)가 활성화되어 데칸터(50)를 통하여 상층액을 펌프질해낸다. 데칸터(50)는 유입하수의 표면상에 떠 있고 유입하수의 표면 바로 아래로부터 상층액을 빼내는 것이 바람직하다. 데칸터(50)는 정상적인 낮은 수준의 물에 도달(또는 소정 시간의 경과와 같은 기타 다른 일이 생기는 경우)할 때 까지 상층액을 빼낸다. 공기 확산기(46)는 침강된 슬러지 블랭킷에서 미생물 공정이 완성될 만한 시간이 경과한 후 재활성화되고 이어 상기 주기가 다시 개시되는 것이 바람직하다. 전형적인 주기는 공기 확산기 2시간에 침강 및 경사분리 2시간일 것이다.

바람직하게는 데칸터(50)는 슬러지 및 기타 고형분이 저부에 침강되는 속도 미만의 속도로 상층액을 펌핑해내어 데칸터(50)가 최대 가능한 속도로 투명 상층액을 펌핑해낸다. 예비반응 대역 디렉터 플랩 및 본 발명의 기타 구조는 유입하수가 주요 반응 대역을 층 형상으로 흐르게하기 때문에, 침강 슬러지 블랭킷을 최소한으로 방해하여 그것이 천연의 생물학적 필터로 작용하게한다.

도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 데칸터의 바람직한 구체예가 개시되어 있다. 데칸터의 본체(52)는 공기로 충전되어 있어 전체 데칸터(50)의 부유에 이용되 는 기밀 바람주머니(54)를 수용하고 있다. 데칸터의 바람주머니(54)와 본체(52)는 모두 단부 캡 또는 밀봉부(53)를 갖고 있다. 본체(52)의 저부에는 밸브 상승부(56) 및 데칸터 펌프 상승기(61)가 부착되어 있고 액체를 전달하는 다수의 개구(68)를 갖는다. 상승부(56, 61)는 개구(68)상에서 방수 밀봉제를 이용하여 본체(52)에 고정되고 택(tack)은 접착제에 의해 공기주머니(54)에 접착된다. 데칸터 펌프 또는 데칸터 암은 데칸터 유출수 방출 포트(62)에 데칸터 상승기(61)에 접착되어 있다. 체크 밸브 상승기(56) 각각의 저부는 상층액 흡수 포트(66) 상부의 체크 밸브 하우징(63)으로 설치된 볼(64)을 포함하는 볼 체크 밸브가 있다. 데칸터(50)가 동작되는 동안, 데칸터 펌프는 데칸터 유출수 방출 포트(62)에 진공을 제공하며 본체(52)는 기밀이어서 상층액은 흡수 포트(66)를 통하여 빼지며 따라서 볼(64)의 상승과 볼 체크 밸브의 개방을 유발한다. 경사분리된 상층액은 체크 밸브 상승기(56)를 따라 이동하여 상승기 홀(60) 밖으로 나가 데칸터(52)의 본체와 파이프 공기주머니(54) 사이의 공간(70)으로 흘러들어간다. 경사분리된 상층액은 데칸터 펌프 상승기(61)상의 홀(60)을 통하여 더 흘러가서 데칸터 유출수 방출 포트(62)를 통하여 유출수로 방출된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 구체예의 측정면 절단도,

도 2는 유입하수 게이트 하우징의 베이스에 있는 최적 플랫폼 또는 디스크를 포함하는 도 1의 다른 구체예의 개략도,

도 3은 도 1의 구체예의 상면도,

도 4는 유입하수 게이트 하우징의 측정면 절단도,

도 5는 예비반응 대역 디렉터 플랩의 부분적 측정면도,

도 6은 본 발명의 바람직한 구체예의 유입하수 게이트 하우징 및 집수기의 상정면도,

도 7은 예비반응 대역 디렉터가 유입하수 게이트 하우징 주변을 180° 둘러싸는 도 2의 다른 구체예의 유입하수 게이트 하우징 및 집수기의 상정면도,

도 8은 본 발명에 따른 바람직한 데칸터의 측정면 절단도,

도 9는 도 8의 데칸터의 단부 정면 절단도.

정의:

1. AWL 알람 수위

2. ALPHA 표면 장력 인자

3. AOR 실제 산소 요구량

4. BWL 저부 수위

5. BETA 가스 용해도 인자

6. BOD-5 생화학적 산소 요구량

7. CSM 산소 포화 계수

8. 경사분리 침강물을 어지럽히지 않도록 조심스럽게 붓는다

9. DO 용존 산소

10. 유출수 배출 폐수

11. F:M 비 음식 대 미생물 비

12. HWL 높은 수위

13. 유입하수 들어오는 폐수

14. MLSS 혼합된 액체 현탁 고형분

15. MLVSS 혼합된 액체 휘발성분 현탁 고형분

16. NH3-N 암모니아 질소

17. P 인

18. SOR 표준 산소 요구량

19. THETA 물 온도

20. TKN 전체 켈달(Kjeldahl) 질소

21. TSS 전체 현탁 고형분

22. TWL 상부 수위

다음은 공장을 설계하는데 이용된 설계 공정의 개요이다.

공장에 있어서 유입하수의 기본적 성질을 고려하여야한다. 이것은 처리될 폐수의 유입량, 강도 및 유형을 포함한다. 공장에 대한 유출수 요건도 또한 고려되어야한다. 집수기 크기 및 폐수 강도를 고려하여 가능한 균형이 있다. 폐수가 비교적 고강도이거나 필요한 배출수 한계를 초과하는 경우, 다양한 전처리 공정중의 하나를 이용할 필요가 있다. BOD-5 로딩의 강도와 화학적 불균형을 적응시키기 위하여 집수기의 크기(가능하게는)나 강도를 감소시킬 수 있다. 주요 설계 변수는 유출수에 대해 가장 흔히 시험되는 일반적 특징인 매일 유량, 최대량, BOD-5, TSS, P, NH3-N 및 TKN이다. 그러나, 주요 설계 인자는 이들 시험에 한정되는 것이 아니며 특정 계획에 따라서 보다 더 심한 시험을 필요로할 수 있다.

다양한 폐수 강도를 적응시키는데 필요한 주기의 회수를 측정한다. 바람직하게는, 30 내지 70일의 슬러지 수명을 갖도록 하루당 4 내지 6회 주기를 제공할 수 있다. 슬러지 수율은 정확한 계수를 적용하는 것에 의해 조정될 수 있으며, 이는 통상적인 폐수처리 설계 매뉴얼에 의해 얻을 수 있다. 참고. Wastewater Engineering, Treatment/Disposal/Reuse, Second Edition, Metcalf & Eddy, Inc.; M. J. Hammer, Water and Wastewater Technology, Second Edition; Wastewater Engineering, Collection and Pumping of Wastewater, Metcalf & Eddy, Inc.; J. W. Clark, W. Biessman, Jr., M. J. Hammer, Water Supply and Pollution Control, Third Edition; H. Morris, J. Wiggert, Applied Hydraulics in Engineering, Second edition; E. F. Brater & H. W. King, Handbook of Hydraulics, sixth edition; J. A. Roberson & C. T. Crowe, Engineering Fluid Mechanics, second edition; M. R. Lindeburg, Civil Engineering Reference Manual, 4th edition; M. Henze, Wastewater Treatment, Biological and Chemical Processes; 및 F. S. Merritt, Standard Handbook for Civil Engineers, third edition. 이들 모두는 본 명세서에 참고문헌으로 포함되어 있다. 슬러지 수율은 선택된 슬러지 수명과 관련된다. 슬러지 수명은 집수기 크기와 시스템의 안정성 뿐만 아니라 슬러지 생산력에 영향을 준다. BWL에 필요한 부피는 기본적으로 제거된 폐수 및 슬러지 수명의 함수이다. 슬러지 수명 및 MLVSS에 대한 추천된 변수는 보통 0.05 내지 0.10 범위의 F:M 비를 초래한다. 이어, 적합한 탈질반응에 필요한 최소 알칼리성은 2.0 mg/l에 필요한 최소 P로 158 mg/l 이상이 되도록 산출하여야한다.

집수기 기하는 특정 계획 및 위치 특징에 의해 제공되는 주어진 특성과 공간적 요건에 의해 산출한다. 상기 특성이 작으면, 수직 원통형 탱크나 수평 원통형 탱크를 필요로할 수 있다. 심미적으로 중요한 예비 팩케이징 처리된 공장 또는 시스템에는 섬유유리 탱크가 흔히 이용된다. 또한 수평 원통형 탱크는 확산된 공기를 이용할 때 최상의 혼합 특성을 제공한다. 강철, 콘크리트, 섬유유리, 라이닝된 토질 집수기와 같은 다양한 탱크 조성물, 또는 이러한 조성물의 조합을 소유자 및 환경 조건에 의해 요구되고 측정된 바와 같이 검토하여 분석한다. 다른 평가방법은 기존의 폐수처리 공장에 경제적 해법을 제공할 수 있도록 기존의 탱크를 개장(改裝)하는 것이다. 집수기 기하를 결정하는 다른 요인은 4시간 지속되는 동안 유기 하중의 강도 및 최대 유량(매일 평균 유량의 약 2배인 것이 바람직함)이다. 또한 집수기 크기를 계산하는데 있어 다른 인자는 폐수 공장이 설계되는 디자인 MLVSS이다. 탱크 기하 크기 또는 형상이 문제가 아니라면, 디자인 탱크는 안정한 것으로 밝혀진 MLVSS 3,500 mg/l를 수용하도록 계산되어야한다. 이어, 유입하수 파이프의 전환 길이도 산출되어야하며, 측벽 깊이(바람직하게는 설치 또는 환경에서 허용되는 집수기의 깊이에 따라 상이함)도 산출되어야한다. 이어 저부 수위, 상부 수위 및 최상부 수위를 폐수의 유량 및 강도를 수용하기에 필요한 부피양을 기준하여 산출한다. 이 양은 특정 탱크 디자인에 이용되는 전체 기하를 기준하여 폐수처리 공장의 길이와 폭을 결정한다.

적합한 혼합은 통기에 이용되는 유형과 관련한 폐수의 깊이에 의해 결정된다. 저부 수위에서 보유 시간, 슬러지 저장 양 및 슬러지 생산량(바람직하게는 8,500 mg/l)을 산출한다. 예비반응 대역 디렉터의 최상부 높이는 바람직하게는 집수기의 최상부 높이에 의해 결정된다. 예비반응 대역 디렉터의 내부 부피는 전체 집수기 기하에 의해 결정되며, 바람직하게는 매일 들어오는 유입하수 부피의 약 10% 이다. 예비반응 대역 디렉터의 길이 대 폭 비율은 좁은 집수기 기하의 경우 바람직하게는 약 4: 1이고, 큰 집수기의 경우 3:2이다. 예비반응 대역 디렉터 저부 높이는 소망하는 유량비를 수용하도록 집수기 바닥 위로 산출된다. 플레어 또는 플랩은 모든 방향에서 예비반응 대역 디렉터의 수직 상승부로부터 약 120° 하방으로 연장되도록 부착되어 있다. 플레어 또는 플랩의 독특한 특성은 침강 및 경사분리 공정 동안 최대 층흐름을 가능하게하며, 구조적 통합을 부가하면서 침강 바이오매스(바이오매스를 휘젓지 않고)를 통한 유입하수의 최대 흐름을 가능하게한다.

예상되는 유입하수 유속(펌핑되거나 중력 공급) 및 부피를 폐수처리 공장에 맞게 수용하도록 유입하수 게이트 하우징 직경을 산출한다. 유입하수 게이트 하우징내의 게이트는 유입하수가 통과하게될 1개 또는 다수의 난류 장애를 생성하는 방식으로 위치하고 설치되어야한다. 이것은 유입하수 속도를 감소시키고 입사 통기시켜 통상 BWL과 HWL 사이에서 수위와 접촉하는 유량의 자연적 역류에 의해 속도를 감소시키게된다. 게이트는 바람직하게는 상기 하우징의 수직 상승부로부터 하방으로 약 135° 각도를 이루어야한다. 게이트의 개수는 필요로하는 설치 종류에 따라 결정하며 유입하수의 높이는 BWL로 수직 강하되어야한다. 바람직하게는 베이스 또 는 T 조립부는 유입하수를 측면으로 흐르게 인도하는 유입하수 게이트 하우징 저부아래에 제공된다. 바람직하게는, 유입하수 게이트 하우징의 저부는 상기 정의한 바와 같이 최상부 수위의 약 1/2로 설정된다.

시스템에 공급되어야하는 공기의 양은 다음과 같이 산출되어야한다. 공기 산출의 목표는 바이오매스에 얼마만큼의 공기가 전달되어져야하는가를 결정하는 것이다. AOR은 생물학적으로 필요한 실제 물리적 산소 흡수량이다. AOR은 제거될 폐수의 양에 따라 상이하다. SOR은 흡수에 영향을 주는 환경 조건에 대하여 조절될 때 전달되어야하는 산소의 양이다. 이들 조건은 상승, THETA, 폐수 매질(순수와 반대), ALPHA 및 BETA를 포함한다. ALPHA, BETA, THETA 및 CSM(폐수 온도의 함수)은 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 Design of Municipal Wastewater Treatment Plants, WEF Manual of Practice와 같이 잘 알려진 문헌으로부터 쉽게 입수할 수 있는 대조 표로부터 얻은 것이다. SOR을 전달하는데 필요한 물리적 장치는 배치, 크기 및 효율 인자의 함수이다.

공기 배합에 있어 또한 고려되어야하는 것은 작업상 DO 수준, 통기 시간 및 표면장력 보정 인자, 용해도 보정 인자, 온도 보정 인자, 평균 물 깊이, AOR 및 보정 인자 SOR, 확산기 미터당 산소 전달, 산소 전달 효율, 생물학적 제거에 필요한 공기(요구되는 브레이크 HP를 결정함), 압력, 작업 블로어의 개수, 확산기의 미터당 공기, 및 확산기의 절대적 개수를 포함한다. 중복도 아주 중요하다; 따라서 추가의 스탠드바이 블로어는 폐수처리 공장에서 매우 중요하다.

데칸터 펌프 크기는 예상되는 매일 유량을 매일 소망하는 경사분리 주기 회 수로 나눠 경사분리 주기당 유량의 부피를 얻은 다음, 바람직하게는 유지를 위해 부가된 중복과 더불어 경사분리 주기 동안의 부피를 펌핑하는데 필요한 펌프 크기를 선택하는 것에 의해 결정한다. 유출수 유량, 속도 및 유발된 헤드 손실은 데칸터 및 펌프 크기를 결정하는데 있어 또 다른 요소이다.

바람직하게는, 신규 플로팅 데칸터는 비부식성 재료(PVC)로 제조되어 있어 유지비를 거의 필요로하지 않는다. 상기 데칸터는 표면 아래로부터 상층액을 따라 내므로 부유 고형분 또는 찌끼를 따라내지 않는다. 상기 데칸터는 체인 조정 메카니즘 또는 기계적 암을 갖지 않고 비-기계적이고 스프링을 갖지 않으며 교체를 필요로하지 않는 PVC 부유 공기주머니를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 데칸터는 또한 다른 데칸터에 발견되는 수평 수압 및 통기 난류에 노출되지않는 오목한 체크 밸브를 갖는다. 오목한 체크 밸브를 갖는 이점은 소형 정지상 기포가 작업의 통기 단계중에 데칸터 포트 주변에서 형성되어 데칸터 포트로부터 다른 기포를 빗겨나게하여 체크 밸브중의 볼을 치지 않게함으로써 체크 밸브는 방해받지 않고 고형분("혼합된 액체")은 통과되지 않게한다. 이로써 체크 밸브중의 볼의 중량을 감소시켜 데칸터 펌프에 가해지는 전기 부하를 감소시킨다. 이로써 월등한 상층액을 형성한다. 체크 밸브는 비부식성 재료로 구성된다. 모든 부품은 시중에서 구입할 수 있는 것이며, 데칸터는 쉽게 제조될 수 있다. 데칸터는 일렬의 데칸터 포트를 이용하여 고안되지만, 이러한 큰 시스템에 한정되는 것은 아니다. 따라서 큰 시스템에서, 간단한 "T" 조립부, 리듀서 및 크로스 조립부를 이용하여 2열 이상의 데칸터가 접속될 수 있다. 데칸트에 필요한 포트의 개수를 산출하기 위하여 구 형 직경, 구형 중량 및 물의 비중을 이용하여 볼-체크-밸브의 부력을 산출한다. 볼을 들어올리는 최소 압력, 볼을 들어올리는데 필요한 힘을 결정하기 위한 부력과 중량을 계산한다. 예상 유량, 헤드 손실, 포트 크기 및 속도를 이용하여 각 포트에 대하여 초당 약 1 내지 1/2 미터(5 피트)의 최대 유속에서 포트의 수를 결정한다. 데칸터의 보수의 불필요성은 소유자 또는 구매자로 하여금 금전적, 에너지 및 보수 비용을 절약할 수 있도록한다. 바람직하게는 데칸터에 대한 배출 라인은 집수기의 벽을 통하여 연장되며 저부 수위 또는 (BWL) 아래에 위치한다.

긴급 중력 오버플로우를 제공하고, 크기를 재고 또 유입하수류에 대하여 산출한다. 긴급 중력 오버플로우는 들어오는 유입하수 전환보다 낮은 깊이에 있는 유입하수류 반대편 집수기상에 통상 위치한다. 바람직하게는 표준 "T" 조립부는 약 1/3 내지 2/3 미터(12 내지 24 인치)의 하방으로 연신되도록 오버플로우 파이프에 부착되어 부유하는 고형분이 긴급 중력 오버플로우으로 공급되게한다. 이러한 긴급 중력 오버플로우에 대한 모든 조립부는 바람직하게는 "Y" 조립부이다. 긴급 오버플로우는 제한될 수 있기 때문에 90°조립부를 이용하지 않는 것이 바람직하다.

유용한 전력 형태와 양은 모든 제어, 블로어 및 펌프 크기를 결정하는데 고려되어야한다.

공정의 자동화는 클록과 조합된 다양한 플로우트(float) 스위치에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 클록의 일차 목적은 통기 길이와 시간을 제어하기 위한 것이다. BWL은 최소 수준이 충족되는 클록에 의해 결정되는 경사분리 주기 동안 경사분리 회로를 개방하는(따라서 데칸터 펌프를 불활성화시키는) BWL 플로우트 스위치 에 의해 최소로 유지된다. 비정상적인 조건이 존재한다면, HWL 스위치는 통기 주기에 대한 소자를 개방시켜 통기 주기를 중지시켜 침강상으로 보낼 것이다. TWL 스위치는 클록 타이머를 지나치는 경사분리 회로를 밀폐시켜 회로가 개방될 때 까지 초기 경사분리를 개시할 것이다. 긴급한 조건이 계속되면, 상기 수준은 AWL 회로를 밀폐시켜 선택된 조건이 뿔, 광 등을 유발하여 적합한 신호를 알려준다. 긴급 조건이 계속되어야한다면, 시스템은 그 상황이 치유될 때 까지 중력을 과도하게 적용할 것이다.

본 발명을 본 명세서에 기재한 바람직한 구체예를 들어 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 정신과 범위내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 다른 구체예도 실시할 수 있을 것이다. 폐수처리 공장은 규모 및 형상에서 다양하기 때문에 또 특정 폐수처리 시스템의 필요성을 충족시키기 위한 본 발명의 고도의 특성화된 성질 때문에, 상술한 본 발명의 바람직한 구체예에 대한 많은 변형 형태가 존재할 것이다.

예컨대, 단일 예비반응 대역 디렉터(34)내에는 복수의 유입하수 게이트 하우징(20)이 있을 수 있다. 또한 복수의 예비반응 대역 디렉터(34)가 단일 집수기(42)내에 이용될 수 있을 것이다.

유입하수 게이트 하우징(20)은 하방 나선형 또는 기타 다른 디자인 형태일 수 있다.

유입하수 게이트 하우징 저부(30)는 유입하수류를 상방, 하방 또는 수평과는 다른 각도로 보내는 베이스를 이용할 수 있다.

예비반응 대역 디렉터(34)는 수동조작 또는 자동으로 조정가능한 플랩을 이용할 수 있거나, 또는 예비반응 대역 디렉터 그자체는 집수기(42)의 저부로부터 예비반응 대역 디렉터의 높이를 변경하는 것에 의해 접촉 대역의 크기를 변경하도록 수동으로 또는 자동으로 조정될 수 있다.

예비반응 대역 디렉터(34)는 복수의 플랩을 이용할 수 있다.

본 발명은 통기되는 경우 및 동결이 방지될 수 있는 경우 그라운드 아래에 배치될 수 있다.

따라서, 청구범위에 자세히 그리고 분명하게 기재된 바를 제외하고는 본 발명에서 의미되거나 지칭하는 것에는 제한이 없다.

본 발명은 삼차 폐수처리 시스템에 필적하는 결과를 얻는 2차 폐수처리 시스템을 갖는 것이 바람직한 경우에 이용될 수 있다. 본 발명은 최소 토지에서 최고질 배출수를 생산하는 고효율, 저비용 폐수처리 시스템을 이용하는 것이 바람직한 경우에 이용될 수 있다. 본 발명은 또한 기존의 시스템이 부적합하거나 환경 기준 또는 다른 요건을 만족시키지 않는 경우에 이용될 수 있다. 예컨대 기존의 오수조 또는 부패 탱크가 추가의 폐수를 수용하기에 부적합한 경우, 또는 하수 시설이 특정 위치에 접속되어 있지 않은 경우, 본 발명은 폐수 및 하수 처리를 향상시키거나 제공하기 위해 이용될 수 있다.

Claims

저부를 갖는 집수기;

상기 집수기내에 장착된 저부를 가져 유입하수를 수용하는 유입하수 게이트 하우징;

상기 유입하수 게이트 하우징 내부에 장착된 유입하수 게이트;

상기 유입하수 게이트 하우징 아래의 상기 집수기에 장착된 유입하수 게이트 저부; 및

상기 유입하수 게이트 하우징을 부분적으로 둘러싸는 저부를 갖는 예비반응 디렉터를 포함하고,

상기 유입하수는 상기 유입하수 게이트 상으로 흘러가며 또 상기 유입하수 게이트는 난류를 생성하고 유입하수를 통기시켜 유입하수의 유속을 감소시키고;

상기 유입하수 게이트 하우징 저부를 나온 유입하수는 측면으로 향하며;

상기 예비반응 대역 디렉터는 집수기내이지만 예비반응 대역 디렉터의 외부인 주요반응 대역을 정의하며, 상기 예비반응 대역 디렉터의 하부는 집수기의 저부로부터 간격을 두고 위치시켜 집수기의 하부와 저부 간의 접촉 대역을 정의함으로써, 상기 예비반응 대역 디렉터는 유입하수 유속을 감소시키고 상기 유입하수의 흐름을 상기 접촉 대역을 통하여 주요 반응 대역까지 층 형상으로 보내며;

상기 유입하수는 주요 반응 대역에 침강되어 있는 슬러지를 어지럽히지 않게하여 상층액을 형성하며; 또

침강, 호기 공정, 혐기 공정 및 여과가 단일 집수기내에서 실시되는 것을 특징으로 하는, 유입하수를 처리하기 위한 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 유입하수 게이트가 90 내지 180°하방으로 각을 이루고 있는 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 유입하수 게이트가 각기 서로 간격을 두고 배치되며 상기 유입하수 게이트 하우징의 교대 측상에 장착된 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 유입하수 게이트 저부가 단일 포트를 갖는 "T" 조립부를 포함하는 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 유입하수 게이트 저부가 하나 이상의 포트를 갖는 "T" 조립부를 포함하는 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 유입하수 게이트 하우징의 저부가 상기 유입하수 게이트 하우징 근처를 완전히 연장하는 90°측면 립(lip)을 포함하는 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 유입하수 게이트 저부가 유입하수 게이트 하우징 아래에 장착되어 있고 간격을 두어서 배치된 디스크를 더 포함하는 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 예비반응 대역 디렉터가 상기 유입하수 게이트 하우징을 완전히 둘러싸는 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 예비반응 대역 디렉터의 하부가 플랩을 포함하고, 상기 플랩은 상기 예비반응 대역 디렉터의 베이스 외측 둘레에서 각이 진 상태로 연장되는 립인 폐수 처리 탱크.
제9항에 있어서, 상기 플랩이 하방으로 각도를 이루고 있고, 상기 유입하수는 상기 접촉 대역을 통하여 상기 유입하수와 상기 침강 슬러지와의 접촉을 최대화하기 위해 상기 침강 슬러지까지 하방 및 외방으로 향하게되는 폐수 처리 탱크.
제1항에 있어서, 상기 예비반응 대역 디렉터가 외방으로 플레어드된 저부를 갖는 폐수 처리 탱크.