KR100657407B1

KR100657407B1 - 폐수 또는 하수처리장치

Info

Publication number: KR100657407B1
Application number: KR1020040103616A
Authority: KR
Inventors: 오원춘
Original assignee: 주식회사 대룡건설
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-12-14
Also published as: KR20050103444A

Abstract

본 발명은 생활폐수, 공장폐수, 축산분뇨 등 다종다양한 오염물들을 포함하는 각종의 폐수를 처리하기 위한 폐수 또는 하수처리장치에 관한 것으로서, 칼륨처리 활성탄분말과 응집제로 처리하는 반응조와, 상기 반응조로부터 유출되는 원수를 여과하는 여과장치를 포함하여 이루어지는 응집처리부와; 경사여과조와, 상기 경사여과조로부터 유출되는 원수를 폭기시키는 폭기조를 포함하여 이루어지는 폭기처리부와; 상기 폭기처리부의 폭기조로부터 유출되는 원수를 안정화시키는 안정화조(40)를 포함하는 안정화부와; 상기 안정화조(40)로부터 유출되는 원수를 하방에서 상방으로 역으로 역류시키면서 여과하는 역류여과조를 포함하여 이루어지는 역류여과부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

하수, 반응조, 칼륨처리 활성탄, 폭기조, 안정화조, 역류여과조, 구리촉매활성탄

Description

폐수 또는 하수처리장치 {Sewage or waste water treatment apparatus}

도1은 본 발명에 따른 폐수 또는 하수처리장치의 하나의 구체적인 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 제1반응조 11 : 제1여과장치

20 : 제2반응조 21 : 제2여과장치

30 : 제1경사여과조 31 : 제1폭기조

32 : 제2경사여과조 33 : 제2폭기조

34 : 제3경사여과조 35 : 제3폭기조

36 : 제4폭기조 37 : 제5폭기조

40 : 안정화조 50 : 제1역류여과조

51 : 자갈층 52 : 모래층

53 : 활성탄층 54 : 제1촉매활성탄층

55 : 제2촉매활성탄층 60 : 제2역류여과조

61 : 제3촉매활성탄층 70 : 제3역류여과조

71 : 제4촉매활성탄층

본 발명은 폐수 또는 하수처리장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 생활폐수, 공장폐수, 축산분뇨 등 다종다양한 오염물들을 포함하는 각종의 폐수를 처리하기 위한 폐수 또는 하수처리장치에 관한 것이다.

축산폐수 등을 포함하여 각종 생활활동, 생산활동 등에서 방출되는 폐수는 매우 다종, 다양하며, 그 양 또한 매우 많아 적절한 처리에 많은 비용과 노력이 든다는 것이 일반적이다. 폐수처리는 환경오염과 관련하여 그 중요성이 날로 증대하고 있으며, 폐수처리와 관련된 기술의 개발 역시 활발하기는 하나, 다종, 다양, 대량의 폐수를 효과적으로 처리하기에는 여전히 많은 비용과 노력이 소요되며, 그럼에도 불구하고 경제적이면서도 아주 효과적인 폐수처리기술은 아직도 많은 개발이 요구되는 기술의 하나이다. 특히, 축산폐수와 같이 유기물과 무기물을 동시에 다량으로 포함하는 폐수의 처리는 극히 비용이 많이 들며, 생산활동의 주체가 영세한 농민들이고, 축산시설 역시 전국에 걸쳐 산재해 있기 때문에, 축산폐수를 효과적으로 처리하는 것은 매우 어려운 일이다.

본 발명의 목적은 생활폐수, 공장폐수, 축산분뇨 등 다종다양한 오염물들을 포함하는 각종의 폐수를 처리하기 위한 폐수 또는 하수처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 폐수 또는 하수처리장치는, 칼륨처리 활성탄분말과 응집제로 처리하는 반응조와, 상기 반응조로부터 유출되는 원수를 여과하는 여과장치를 포함하여 이루어지는 응집처리부와; 경사여과조와, 상기 경사여과조로부터 유출되는 원수를 폭기시키는 폭기조를 포함하여 이루어지는 폭기처리부와; 상기 폭기처리부의 폭기조로부터 유출되는 원수를 안정화시키는 안정화조를 포함하는 안정화부와; 상기 안정화조로부터 유출되는 원수를 하방에서 상방으로 역으로 역류시키면서 여과하는 역류여과조를 포함하여 이루어지는 역류여과부;를 포함하여 이루어진다.

상기 응집처리부는 2개의 반응조와 2개의 여과장치가 서로 교대로 위치하도록 설치된다.

상기 폭기처리부는 2개의 경사여과조와 2개의 폭기조가 서로 교대로 위치하도록 설치된다.

상기 역류여과부는 3개의 역류여과조를 포함하여 이루어진다.

상기 역류여과조는 하방에서 상방으로 향하여 자갈층, 모래층, 활성탄층, 2층의 촉매활성탄층들을 포함하되, 상기 촉매활성탄층들이 활성탄을 서로 다른 금속 또는 원소를 포함하도록 처리한 촉매활성탄으로 이루어진다.

상기 역류여과조의 촉매활성탄으로는 구리로 처리한 구리촉매활성탄, 칼륨으로 처리한 칼륨촉매활성탄, 칼륨과 망간으로 처리한 칼륨망간촉매활성탄, 은으로 처리한 은촉매활성탄들로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐수 또는 하수처리장치는, 칼륨처리 활성탄분말과 응집제로 처리하는 반응조와, 상기 반응조로부터 유출되는 원수를 여과하는 여과장치를 포함하여 이루어지는 응집처리부와; 경사여과조와, 상기 경사여과조로부터 유출되는 원수를 폭기시키는 폭기조를 포함하여 이루어지는 폭기처리부와; 상기 폭기처리부의 폭기조로부터 유출되는 원수를 안정화시키는 안정화조(40)를 포함하는 안정화부와; 상기 안정화조(40)로부터 유출되는 원수를 하방에서 상방으로 역으로 역류시키면서 여과하는 역류여과조를 포함하여 이루어지는 역류여과부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 상기 응집처리부는 칼륨처리 활성탄분말과 응집제로 처리하는 반응조와, 상기 반응조로부터 유출되는 원수를 여과하는 여과장치를 포함하여 이루어지며, 상기 반응조에서는 정수하고자 하는 원수를 반응조 내에 투입하고, 여기에 활성탄분말로서 80메쉬 이하의 입도를 갖는 칼륨처리된 톱밥활성탄을 원수 10톤 당 40 내지 60㎏의 비율로 가한 후 40 내지 60분간 교반한 후, 통상의 상용적으로 구입할 수 있는 알루미늄계 침강제 또는 철계 침강제 등의 공지의 침강제와 응집제를 사용하여 고형분들을 침강시키는 것으로 반응조에서 처리한 후, 상기 반응조 내의 원수를 여과장치로 옮겨 여과장치에서 침전물들을 제거하고, 처리된 원수만을 분리하여 다음 단계로 이송시킨다. 상기에서 칼륨처리 톱밥활성탄(비표면적 약 800㎠/g 이상, 요오드가 750㎠/g 이상)은 비중이 약 1.45로서 약 1.03의 비중을 갖는 일반 활성탄에 비해 비중이 높아 침전효과가 우수하여 여과과정에서 쉽게 원수로부터 분리되어 제거될 수 있어 여과효율을 높일 수 있다는 장점이 있다. 상기 칼륨처리 톱밥활성탄은 탄소원으로서 소나무 등의 목질의 톱밥을 사용하여 목질의 활성탄으로 만든 후, 30 내지 100메쉬(mesh)의 범위의 입도의 활성탄을 사용하여 탄산칼륨(K₂CO₃), 망간산칼륨(KMnO₄), 수산화칼륨(KOH) 등과 같은 칼륨염의 0.001 내지 0.5M의 수용액 중에 침지시킨 후, 건져내어 건조시키는 것으로 수득될 수 있다. 상기한 칼륨처리 톱밥활성탄은 특히 비중이 높아 여과효율이 우수하며, 이를 사용하는 경우 원수의 생물학적 산소요구량(BOD)의 감소, 색소제거, 화학적산소요구량(COD)의 감소, 총질소량(Total nitrogen) 감소, 총 인량(Total phosphorus) 감소 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 여과장치는 80 내지 100메쉬의 망목을 갖는 원추형의 스테인레스 여과망을 포함하도록 구성된다. 상기 응집처리부는 2개의 반응조와 2개의 여과장치가 서로 교대로 위치하도록 설치된다. 이는 처리효율을 희생하지 않고도 처리속도를 향상시키기 위한 것으로 이해될 수 있으며, 특히 반복적인 처리에 의해 처리효율을 증가시키기 위한 것으로 이해될 수 있다. 즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1반응조(10)에서 칼륨처리된 톱밥활성탄과 침강제로 처리하고, 제1여과장치(11)에서 여과한 후, 다시 제2반응조(20)에서 칼륨처리된 톱밥활성탄과 침강제로 다시 한번 처리하고, 제2여과장치(21)에서 재여과하여 여과효율을 높일 수 있다. 상기 폭기처리부는 경사여과조와, 상기 경사여과조로부터 유출되는 원수를 폭기시키는 폭기조를 포함하여 이루어지며, 상기 경사여과조는 원수를 중력에 의해 흐르는 상태로 경사여과조의 상부에서 하부로 흐르면서 그 내부의 다층의 여재들로 여과토록 한다. 상기 경사여과조는 20 내지 40°의 경사각을 갖는 경사바닥면과, 상기 경사바닥면 상에 상기 경사바닥면의 경사와 동일 또는 유사한 정도의 경사를 갖도록 하여 직경 2 내지 5㎝의 자갈들이 30 내지 50㎝의 두께로 퇴적되어 수처리층을 형성하는 제1수처리층과, 상기 경사바닥면의 경사와 동일 또는 유사한 정도의 경사를 갖도록 하여 활성탄, 톱밥, 모래 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 여재가 상기 제1수처리층 상에 30 내지 60㎝의 두께로 퇴적되어 수처리층을 형성하는 제2수처리층과, 상기 경사바닥면의 경사와 동일 또는 유사한 정도의 경사를 갖도록 하여 활성탄, 톱밥, 모래 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 여재가 상기 제2수처리층 상에 30 내지 60㎝의 두께로 퇴적되어 수처리층을 형성하는 제3수처리층을 포함하여 이루어진다. 상기 폭기조는 상기 경사여과조를 경유하여 유출되는 원수에 공기쐬기를 하여 산소를 공급하여 유기물 등의 산화와 함께 공기의 폭기에 의한 원수를 교반, 교류시킴으로써 원수의 정화를 보다 촉진시키는 효과를 제공한다. 상기 폭기조에 의한 폭기는 4 내지 8일 정도의 시간으로 통상의 공기펌프를 사용하여 공기를 연속적으로 불어넣는 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 폭기조에 의한 폭기는 일반적인 시설 정수장에서의 폭기와 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있다. 폭기를 위한 기체로는 산소, 오존, 공기 등이 모두 가능함은 당연히 이해될 수 있는 것이다. 본 발명에서는 2개의 경사여과조와 2개의 폭기조가 서로 교대로 위치하도록 설치된다. 이는 처리효율을 희생하지 않고도 처리속도를 향상시키기 위한 것으로 이해될 수 있으며, 특히 반복적인 처리에 의해 처리효율을 증가시키기 위한 것으로 이해될 수 있다. 본 발명에서는 3개의 경사여과조와 3개의 폭기조들이 서로 교대로 위치하도록 하는 것을 도 1에 예로 들어 나타내고 있다. 즉, 제1경사여과조(30) - 제1폭기조(31) - 제2경사여과조(32) - 제2폭기조(33) - 제3경사여과조(34) - 제3폭기조(35)의 순으로 배열할 수 있다. 또한, 폭기조는 폭기에 걸리는 시간과 유기물 등의 산화에 걸리는 시간 등으로 고려하여 상기 제3폭기조(35) 이후에 폭기의 양과 시간의 증대를 위하여 제4폭기조(36), 제5폭기조(37)와 같이 폭기조를 더 설치할 수 있다. 이후, 상기 폭기처리부의 폭기조를 통하여 폭기시킨 후의 원수는 안정화부의 안정화조(40)로 공급된다. 상기 안정화조(40)는 상기 폭기처리부의 폭기조로부터 유출되는 원수를 일정시간 방치하여 안정화시키는 기능을 한다. 계속해서, 상기 안정화조(40)로부터 유출되는 원수는 역류여과부로 공급되며, 역류여과부는 역류여과조를 경유하여 최종적으로 여과와 정화를 수행하게 된다. 상기 역류여과조는 역시 다수의 여과층들이 존재하는 역류여과조에 대하여 상기 역류여과조의 하방에서 상방으로 원수를 가압하여 역류시키면서 흐르도록 함으로써 특히 크기가 크고 중량이 많이 나가는 고형분으로부터 서서히 여과되도록 하는 기능을 한다. 상기 역류여과조는 하방에서 상방으로 향하여 순차적으로 자갈층(51), 모래층(52), 활성탄층(53)들을 공통적으로 포함하고, 상기 활성탄층(53) 상에 2종의 촉매활성탄층(53)을 포함하되, 상기 촉매활성탄층(53)들이 활성탄을 서로 다른 금속 또는 원소를 포함하도록 처리한 촉매활성탄을 포함하도록 구성된다. 상기 역류여과부는 3개의 역류여과조를 포함하여 이루어진다. 상기 역류여과조의 촉매활성탄으로는 구리로 처리한 구리촉매활성탄, 칼륨으로 처리한 칼륨촉매활성탄, 칼륨과 망간으로 처리한 칼륨망간촉매활성탄, 은으로 처리한 은촉매활성탄들로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다. 이들 촉매활성탄들은 해당 촉매원소들의 염의 0.01 내지 0.5M 수용액에 활성탄을 침지시킨 후, 건져내어 건조시키는 것으로 수득될 수 있다. 따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이 하나의 역류여과조에 서로 다른 2가지의 촉매활성탄층(53)들이 포함되도록 하기 위하여 예를 들면 제1역류여과조(50)에는 제1촉매활성탄층(54)으로서 구리촉매활성탄층(53)과 제2촉매활성탄층(55)으로서 칼륨촉매활성탄층(53)을, 제2역류여과조(60)에는 제1촉매활성탄층(54)으로서 구리촉매활성탄층(53)과 제3촉매활성탄층(61)으로서 칼륨망간촉매활성탄층(53)을, 그리고 제3역류여과조(70)에는 제2촉매활성탄층(55)으로서 칼륨촉매활성탄층(53)과 제4촉매활성탄층(71)으로서 은촉매활성탄층(53)을 각각 포함하도록 구성할 수 있다.

상기한 바의 구성을 갖는 본 발명에 따른 폐수 또는 하수처리장치를 사용하여 원수를 처리한 결과로서, 본 발명에서 사용되는 칼륨처리 톱밥활성탄의 정수효과를 다른 일반 활성탄들과 비교한 결과를 하기 표 1에, 그리고 본 발명에 따른 폐수 또는 하수처리장치를 사용할 때의 각 처리단계에서의 결과치들을 하기 표 2에 각각 나타내었다.

제어치	일반활성탄	톱밥활성탄	칼륨처리 톱밥활성탄	원수
BOD (ppm)	540	410	350	50,000이상
COD (ppm)	487	417	300	50,000이상
총질소량 (ppm)	125	113	10	2,000이상
총인량 (ppm)	85	74	5	1,500이상
색도제거효율 (%)	56%	78%	89%	-

처리단계	BOD (ppm)	COD (ppm)	총질소량 (ppm)	총인량 (ppm)
원수(처리전)	50,000이상	50,000이상	200이상	150이상
제2반응조 이후	2,000이하	1,500이하	80이하	20이하
제3경사여과조 이후	250이하	250이하	50이하	20이하
안정화조 이후	50 - 100	50 - 100	10 - 20	5 - 10
제3역류여과조 이후	50이하	50이하	10이하	5이하

따라서 본 발명에 의하면 생활폐수, 공장폐수, 축산분뇨 등 다종다양한 오염물들을 포함하는 각종의 폐수를 처리하기 위한 폐수 또는 하수처리장치를 제공하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

칼륨처리 활성탄분말과 응집제로 처리하는 반응조와, 상기 반응조로부터 유출되는 원수를 여과하는 여과장치를 포함하여 이루어지는 응집처리부와;

경사여과조와, 상기 경사여과조로부터 유출되는 원수를 폭기시키는 폭기조를 포함하여 이루어지는 폭기처리부와;

상기 폭기처리부의 폭기조로부터 유출되는 원수를 안정화시키는 안정화조를 포함하는 안정화부와;

상기 안정화조로부터 유출되는 원수를 하방에서 상방으로 역으로 역류시키면서 여과하는 역류여과조를 포함하여 이루어지는 역류여과부;

를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐수 또는 하수처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 응집처리부는 2개의 반응조와 2개의 여과장치가 서로 교대로 위치하도록 설치됨을 특징으로 하는 폐수 또는 하수처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 폭기처리부는 2개의 경사여과조와 2개의 폭기조가 서로 교대로 위치하도록 설치됨을 특징으로 하는 폐수 또는 하수처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 역류여과부는 3개의 역류여과조를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐수 또는 하수처리장치.
제 4 항에 있어서,

상기 역류여과조는 하방에서 상방으로 향하여 자갈층, 모래층, 활성탄층, 2층의 촉매활성탄층들을 포함하되, 상기 촉매활성탄층들이 활성탄을 서로 다른 금속 또는 원소를 포함하도록 처리한 촉매활성탄으로 이루어짐을 특징으로 하는 폐수 또는 하수처리장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 역류여과조의 촉매활성탄으로는 구리로 처리한 구리촉매활성탄, 칼륨으로 처리한 칼륨촉매활성탄, 칼륨과 망간으로 처리한 칼륨망간촉매활성탄, 은으로 처리한 은촉매활성탄들로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 것이 사용됨을 특징으로 하는 폐수 또는 하수처리장치.