KR100678657B1 - 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치 - Google Patents

우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 집수·여과한 우수와 오폐수를 교반조에 희석·교반하고, 이 오폐수의 물질을 응집하며, 여과장치로 여과하여 오폐수를 여과하여 저장하여, 이를 화장실의 세척수로 쓰이거나 오폐수를 집수하는 곳에 유입·희석하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결되어 순환하는 통합 처리 방법 및 장치을 구성하여, 이를 통한 우수의 유입 및 희석을 통한 우수의 활용도를 높이고, 오폐수의 처리와 재활용을 용이하게 하는 것이다.
본 발명은 우수와 오폐수를 각각 집수·공급하는 집수부(30)와, 오폐수를 유입 받아 여과하는 오폐수처리부(80)로 이루어지는바, 이를 대략 설명하면, 상기 집수부(30)는 우수를 유입 받아 여과하고, 이를 오폐수처리부(80)로 공급하는 우수집수부(10)와, 발생한 오폐수를 저류조(21)로 저장하고, 이 오폐수를 오폐수처리부(80)로 공급하는 오폐수집수부(20)로 구성되며; 오폐수처리부(80)는, 유체를 교반하는 장치가 설치된 교반조(40), 공기를 방출하는 폭기장치(51)가 설치된 응집조(50), 여과장치(61)가 설치된 여과조(60)와 여과수를 유입 받아 저장하는 저장조(70)로 구성되어; 상기 집수부(30)를 통해 여과된 우수와 오폐수를 교반조(40)로 유입 받아, 교반조(40) 내에서의 교반으로 준호기성 미생물을 배양하며, 이 교반조(40)의 오폐수는 응집조(50)로 이동되어 폭기장치(51)를 통한 공기 방출로 물속의 호기성 미생물을 급격히 배양·응집하며, 이 응집조(50)의 오폐수는 여과조(60)로 이동되어 여과장치(61)로 여과하고, 이 여과수를 저장조(70)로 저장하여, 이를 필요에 따라, 화장실과 같은 오폐수 발생부(20′)로 공급되어 세척수로 이용되어 재활용되거나, 저류조(21)에 공급하여 희석하는 처리 방법 및 장치을 가지는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치을 구성한다.
이와 같이 구성한 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치은, 집수한 우수를 오폐수와 희석함으로써 오폐수를 여과 부하를 낮추고, 우수의 집수로 수자원을 활용할 수 있으며, 상기 오폐수를 처리하면서, 교반조의 교반을 통한 일차적인 호기성 미생물의 배양과, 응집조의 폭기장치를 통한 호기성 미생물의 배양·응집이 순차로 이루어지고, 이에 중공사막을 통한 여과로 비교적 좋은 수질의 여과수를 얻어 이를 화장실의 세척수로 써서 재활용하며, 발생한 오폐수는 상기 저류조에 다시 유입·희석함으로써 그 여과 부하를 줄여주고, 수자원을 절약·보호하는 특징이 있다.
우수, 눈, 비, 통합, 처리 방법 및 장치, 교반, 응집, 폭기, 공기, 여과, 중공사막, 펌프

Description

우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치 { the total system with collecting rainwater and treating sewage and wastewater }
도 1은 본 발명에 따른 통합 처리 공정도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합 처리 장치의 구조도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오폐수처리부의 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오폐수처리부의 측면도.
도 5는 도 4의 AA′부분의 단면도.
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]
10 : 우수집수부 20 : 오폐수집수부 20′: 오폐수발생부
30 : 집수부 40 : 교반조 41 : 임펠러
50 : 응집조 51 : 폭기장치 60 : 여과조
61 : 여과장치 61a : 중공사막 70 : 저장조
80 : 오폐수처리부 82 : 흡입/가압 펌프
본 발명은 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 집수·여과한 우수와 오폐수를 교반조에 희석·교반하고, 이 오폐수의 물질을 응집하며, 여과장치로 여과하여 오폐수를 여과하여 저장하여, 이를 화장실의 세척수로 쓰이거나 오폐수를 집수하는 곳에 유입·희석하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결되어 순환하는 통합 처리 방법 및 장치을 구성하여, 이를 통한 우수의 유입 및 희석을 통한 우수의 활용도를 높이고, 오폐수의 처리와 재활용을 용이하게 하는 것이다.
일반적으로 비·눈·우박·싸락눈 등이 지상에 내린 양을 말하는 것으로, 대개 여름에는 비가, 겨울에는 눈이 대부분을 차지하고 있으며, 이러한 강수량도 일종의 수자원이지만, 물부족 국가인 우리 나라로서는 아직 강수량에 비해 그 수자원활용은 미비한 실정이며, 또한, 도시의 땅은 대부분 건물, 아스팔트, 콘크리트 포장으로 덮여 있어, 우수의 지하 침투가 용이하게 이루어지지 않고, 일시에 하수도로 유출되므로 도시형 홍수의 원인이 되어 도시의 수환경 문제를 발생한다.
이와 함께, 일반적인 오폐수의 종류로는 생활 오수, 화장실에서 발생하는 폐수, 축산업에서 발생하는 폐수, 공장에서 발생하는 하수 등 여러 종류가 있으며, 이러한 오폐수 들은 오폐수 처리 장치를 거쳐 정화된 상태로 방류하게 된다.
기존의 오폐수 처리 시스템은, 대략 저류조, 폭기조, 침전조, 여과조 및 탁색조를 순차로 통과시켜 방출 또는 재활용되는데, 저류조는 발생한 오폐수를 침사지나 스크린을 통과 전처리 과정을 거치고, 이어 폭기조는 상기 저류조에서 공급된 오폐수에 공기(산소)를 불어넣어 폭기를 형성함에 따라, 호기성 미생물들이 오폐수 중의 유기물질을 영양분으로 배양되어 응집되며, 이렇게 응집된 것 및 기타 물질들은 다음 침전조에서 침전되어 바닥에 쌓이고, 다음 여과조에서는 필터를 통해 좀더 세밀히 여과하며, 이러한 여과수는 탁색조로 흘러들어 냄새를 제거하고 색소를 흡착한 물을 방출하거나, 재활용을 위해서 급수조에 저장하게 된다.
또한, 최근에는 오폐수 처리 과정에서의 여과조와 탁색조를 대체하여 막분리공정(MBRs, Membrane Bio-Reactor)가 대두하고 있으며, 이는 하, 폐수처리를 위한 생물학적 반응조에 분리막 기술(Membrane Technology)를 결합한 것으로, 침전조 대용으로 생물반응조 또는 외부에 분리막을 적용하여 활성슬러지와 처리수를 완벽히 분리시키는 생물학적 하, 폐수 처리 공정이다.
상기 정밀여과는 다공성의 섬유층으로 형성된 카트리지(Cartridge Type Filter)의 필터를 일정 크기의 용기에 충진하여 통과시켜 용, 폐수, 하수 등의 잔존 부유성 물질 및 미생물을 분리하는 방법으로, 막의 세공크기가 0.1 ∼ 10μm이며 0.1 ~ 2kg/㎠의 압력으로 운전되고, 주로 카트리지 필터(Cartridge Filter)나 백 필터(Bag Filter) 등이 있으며 한외여과의 전처리용으로 사용된다.
또한, 상기 한외여과는, 5~100 nm 정도의 기공크기를 갖는 한외 여과막을 이 용하여 액체 중에 용해되거나 분산된 물질을 입자 크기나 분자량 크기별로 분리하는 방법으로, 분리하는 막은 중공사막(中空絲膜, Hollow fiber membrane, Ultra Filter)이고, 이는 말 그대로 가운데가 비어있는 대롱 형태의 막인데, 여과능력은 원수 중의 저분자물질(H2O, K, Mg, Ca, Na, Cl) 등은 막 사이로 투과되고, 고분자 물질(부유물질(SS), 대장균, 바이러스, 박테리아, 세균성 비브리오, 적조류, 유지분, 콜로이드용액, 피로겐 등)은 모두 농축·제거되며, 또한, 중공사막은 단위 부피당 처리막의 면적이 넓어 여과효율이 우수하다는 장점도 있지만, 특히 자기 지지성을 가지고 있으므로 역세척이 가능하며 막 표면이 오염되더라도 역세척에 의해 세정하므로 성능회복이 쉽게 되는 장점이 있다.
그러나 상기 오폐수의 전처리가 어느 정도로 정밀하게 이루어지지 않으면, 그 막 표면에 겔층의 형성과 함께 부유고형물질의 부착이 빠르게 형성되어, 표면에 케이크 층의 형성 및 이에 따른 여과성능의 저하가 일어나는데, 전처리를 너무 정밀하게 하면 전처리 장치에 대한 설치 및 관리 비용이 증가하고, 처리 장소가 증가하는 문제점이 있으며, 중공사막의 역세척 과정이 자주 이뤄지면, 세정수에 대한 부담과 여과 시간이 증가하는 문제점이 발생하는 문제점이 있었다.
더욱이, 상기 오폐수 처리 장치에 유입되는 각종 오폐수는 초기의 오염도나 농도가 너무 높을 때에는, 이를 처리하는데 많은 시간이 필요하게 되어, 대기하는 오폐수의 연속적인 처리가 어려운 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 집수·여과한 우수와 오폐수를 교반조에 희석·교반하고, 이 오폐수에 공기를 불어넣어 호기성 미생물을 배양·응집하며, 이를 여과장치로 여과한 여과수 저장조에 저장하여, 이를 다시 화장실의 세척수로 공급하거나, 오폐수가 집수되는 저류조에 공급하는 통합 처리 방법 및 장치을 구성하여, 우수의 유입 및 희석을 통해 용이한 오폐수의 처리, 여과 부하의 최소화, 우수와 같은 수자원 활용 증대 등을 꾀하고, 상기 저장조의 여과수를 다시 세척수나 청소수로 공급하여 재활용하는 순환 처리 방법 및 장치의 제공으로 수자원을 보호하고 절약하는데 그 목적이 있다.
또, 상기 여과된 우수는 상기 저장조에 저장되고, 이렇게 저장된 우수와 오폐수의 여과수는 비가 내리지 않을 때, 상기 저류조로 유입되도록 구성하여, 오폐수의 여과 부하를 줄이는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 여과장치로는 중공사막을 다발로 사용하여, 최종 여과된 여과수의 수질을 높이고, 이 중공사막은 상기 저장된 여과수로 가압하여 역세함에 따라 이 스템의 관리를 용이하게 하고, 더욱이 상기 중공사막의 주위로 감싸는 가름통을 구비하고, 그 하부에 공기를 방출하는 공기부양장치가 구비되어, 이 공기부양장치가 중공사막 주위로 공기를 방출함에 따라, 중공사막 표면의 겔층 형성을 최소화하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 집수·여과한 우수와 오폐수를 교반조에 희석·교반하고, 이 오폐수의 물질을 응집하며, 여과장치로 여과하여 오폐수를 여과하여 저장하여, 이를 화장실의 세척수로 쓰이거나 오폐수를 집수하는 곳에 유입·희석하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결되어 순환하는 통합 처리 방법 및 장치을 구성하여, 이를 통한 우수의 유입 및 희석을 통한 우수의 활용도를 높이고, 오폐수의 처리와 재활용을 용이하게 하는 것이다.
본 발명은 오수와 오폐수를 각각 집수·공급하는 집수부(30)와, 오폐수를 유입 받아 여과하는 오폐수처리부(80)로 이루어지는바, 이를 대략 설명하면, 상기 집수부(30)는 우수를 유입 받아 여과하고, 이를 오폐수처리부(80)로 공급하는 우수집수부(10)와, 발생한 오폐수를 저류조(21)로 저장하고, 이 오폐수를 오폐수처리부(80)로 공급하는 오폐수집수부(20)로 구성되며; 오폐수처리부(80)는, 유체를 교반하는 장치가 설치된 교반조(40), 공기를 방출하는 폭기장치(51)가 설치된 응집조(50), 여과장치(61)가 설치된 여과조(60)와 여과수를 유입 받아 저장하는 저장조(70)로 구성되어; 상기 집수부(30)를 통해 여과된 우수와 오폐수를 교반조(40)로 유입 받아, 교반조(40) 내에서의 교반으로 준호기성 미생물을 배양하며, 이 교반조(40)의 오폐수는 응집조(50)로 이동되어 폭기장치(51)를 통한 공기 방출로 물속의 호기성 미생물을 급격히 배양·응집하며, 이 응집조(50)의 오폐수는 여과조(60)로 이동되어 여과장치(61)로 여과하고, 이 여과수를 저장조(70)로 저장하여, 이를 필요에 따라, 화장실과 같은 오폐수 발생부(20′)로 공급되어 세척수로 이용되어 재활용되거나, 저류조(21)에 공급하여 희석하는 처리 방법 및 장치을 가지는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치을 구성한다.
이와 같이 본 발명에 따른 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치는 크게 집수부(30)와 오폐수처리부(80)로 구성하며, 이들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하되, 우선 집수부(30)를 설명하면, 이는 도2에 도시한 바와 같이, 우수를 집수·공급하는 우수집수부(10)와 오폐수를 집수·공급하는 오폐수집수부(20)로 구성되며, 우수집수부(10)는, 주택, 아파트, 빌딩 등의 지붕에서 모인 우수(비는 물론, 눈, 우박, 싸락눈 등이 녹은 것도 포함)를 하나의 관(파이프)으로 집수하고, 이를 여과기(11)를 통과시켜 여과하는데, 이 여과된 우수는, 아주 소량인 경우에는 드레인(그대로 방류)하고, 적정량의 경우에는 상황에 따라 오폐수처리부(70)의 교반조(40)나 저장조(70)로 이동되는데, 이는 기본적으로 교반조(40)에 유입되고, 이 교반조(40)가 충분히 찬 경우에는 최종 여과수가 모이는 저류조(70)에 바로 유입되도록 한다(오버 플로우).
그리고 오폐수집수부(20)는, 생활 오수, 화장실에서 발생하는 폐수, 축산업에서 발생하는 폐수, 공장에서 발생하는 하수 등과 같이 오폐수발생부(20′)에서 발생한 오폐수를 저류조(21)로 임시 저장하고, 이를 양수펌프(22)를 통해 오폐수처 리부(70), 자세하게는 교반조(40)로 공급하는 것으로, 이렇게 교반조(40)로 유입되는 오폐수는, 상기 저류조(21)에서 스크린이나 침사지 등을 통해 어느 정도 여과하거나, 상기 저류조(21)에 유입된 오폐수를 휘저어 주는 교반기(미도시)를 설치하여 이를 통해 준호기성 미생물을 일부 배양하도록 하는 것이 바람직하며, 이러한 오폐수집수부(20)와 상기 우수집수부(10)로 집수부(30)를 구성한다.
다음으로, 교반조(40), 응집조(50), 여과조(60) 및 저장조(70)로 구성된 오폐수처리부(80)를 도3 내지 도5을 참조하여 설명하면, 먼저, 상기 교반조(40)는 그 내부에 축(42)이 베어링에 의해 상·하로 지지가 되고, 그 축(42)에는 임펠러(41, impeller)를 다수개 고정하여, 상기 축(42)에 모터(43)를 연결하여, 이 모터(43)의 작동으로 임펠러(41)가 회전함에 따라, 교반조(40) 내의 유체(오폐수)를 휘저어 주게 된다.
또한, 응집조(50)는, 상기 교반조(40)에서 유입된 오폐수에 포함된 미생물, 입자 등을 응집하여 주는 것으로, 이는 도2 및 도3에 도시한 바와 같이, 교반조(40) 하부에 공기를 골고루 배출(방출)하는 폭기장치(51)가 구비되어, 이 폭기장치(51)에 공기압축기(82)를 연결하여 공기를 공급하도록 한다.
이어서 여과조(60)를 설명하면, 이는 상기 응집조(50)로부터 유입된 오폐수를 여과장치(61) 여과하는 것으로, 여과하는 방법에 따라 다양한 장치가 구성되는데, 그 장치의 예로써 중공사막(61a)을 들 수 있으며, 이 중공사막(中空絲膜, Hollow fiber membrane, Ultra Filter)은, 말 그대로 가운데가 비어있는 대롱 형태의 막으로 이루어진 여과하는 것으로, 이러한 중공사막(61a)은 여과 능력은 원수 중의 저분자물질(H2O, K, Mg, Ca, Na, Cl) 등은 막 사이로 투과되고, 고분자 물질(부유물질(SS), 대장균, 바이러스, 박테리아, 세균성 비브리오, 적조류, 유지분, 콜로이드용액, 피로겐 등)은 모두 농축·제거되며, 중공사막은 단위 부피당 처리막의 면적이 넓어 여과효율이 우수하다는 장점도 있지만, 특히 자기 지지성을 가지고 있으므로 역세척이 가능하므로, 이 오폐수를 여과한 여과수를 다시 투입하는 역세 구조를 형성하여, 중공사막의 막 표면이 오염되더라도 역세척에 의해 세정하므로 그 성능이 쉽게 회복되는 특징이 있다.
또한, 이 중공사막(61a)을 이용한 그 효율적인 여과를 위한 실시예를 도4 및 도5를 참조하여 설명하면, 상기 중공사막(61a)은, 여러 개를 다발로 만들어 사용하고, 이 중공사막(61a) 다발 주위을 감싸는 가름통(62)을 설치하며, 이 하부로 공기를 배출하는 공기부양장치(63)를 설치하는데, 이 공기부양장치(63) 및 상기 폭기장치(51)와 같은 공기방출수단으로는 길이 방향을 따라 관통된 구멍을 다수개 형성한 파이프를 감아 설치하거나, 산기관(air diffuser)의 설치로 구성하는데, 상기 폭기장치(21) 및 공기부양장치(63)에는 공기 흡입/가압 펌프(82)가 연결되어, 각각 압축 공기를 각각 공급한다.
마지막으로, 저장조(70)는 상기 여과된 오폐수를 유입 받아 저장하는 것으 로, 이 저장조(70)는 상기 여과조(60)의 여과수를 유입받음은 물론, 상기 여과조(60)에서 여과장치(61)로 중공사막(61a)이 사용된 경우에는, 상기 중공사막(61a)으로 오폐수가 유입되도록 적정한 흡입력을 유도하고, 이 저장조(70)에 저장된 여과수가 중공사막에 역세를 위해 가압하도록 하기 위한 펌프로 흡입/가압 펌프(82)가 필요하다.
참고로, 상기 각 오폐수집수부(20)와 저장조(70), 여과조(60)와 저장조(70)를 연결한 라인(파이프, 관)에 각각 연결된 흡입/가압 펌프(82)은, 그 라인(회로)을 병렬 회로를 구성하여, 흡입/가압 펌프(82)의 작동 기능에 따라, 그 입구와 출구 위치를 바꾸어 흡입 또는 가압하도록 구성한다.
이렇게 오폐수처리부(80)를 구성하는, 각 교반조(40), 응집조(50), 여과조(60), 저장조(70)의 하부 쪽에는 내부의 물을 모두 빼내는 드레인을 각각 형성하고, 특히, 각 교반조(40)와 응집조(50)의 각 상부에는 레벨센서(level sensor)(44)(64)를 각각 설치하여, 각 위치에서의 오폐수의 수위를 검출하고, 과부하를 방지한다.
또한, 구성한 집수부(30) 및 오폐수처리부(80)는, 그 외부에 각종 버튼이 형성된 패널(미도시)을 통해 수동 또는 자동 운전을 하게 되며, 이와 같이 설명한 집수부(30) 및 오폐수처리부(80)로 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치를 구성한다.
상기 집수부(30) 및 오폐수처리부(80)로 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법의 작동 순서를 첨부된 도1의 순서도를 참조하여 대략 설명하면, 이는 비는 물론 눈, 우박 등이 녹은 물 등의 우수을 하나의 관으로 흐르도록 하여 모으는 우수의 집수 단계(S1); 상기 집수된 우수를 여과하는 우수의 여과 단계(S2)의 과정과 함께, 화장실과 같은 오폐수발생부(20′)에서 오폐수가 발생하는 오폐수 발생 단계(S1-1)와 이렇게 발생한 오폐수를 저류조(21) 모으는 오폐수의 집수 단계(S2-1)가 이루어지고, 다음, 상기 여과된 우수와 집수된 오폐수를 교반조(40)로 유입하는 유입 단계(S3); 상기 교반조(40)에서 유입된 우수를 오폐수와 교반하여 희석하며, 교반 및 희석 단계(S4)로 교반조(40) 내에서 오폐수의 교반을 통해 교반을 통한 준호기성 미생물을 증식하게 된다.
또한, 상기 교반된 오폐수는 응집조(50)로 이동되어, 폭기장치(51)가 공기압축기(82)로부터 공급된 공기를 오폐수로 불어넣어 호기성 미생물을 배양·응집하는 응집 단계(S5); 상기 응집된 오폐수를 여과조(60)로 유입하여, 여과장치(61)를 통해 여과하는 오폐수의 여과 단계(S6)로 오폐수를 여과하고, 그 여과수를 저장조(70)로 저장하는 저장 단계(S7)를 거치며, 이렇게 저장된 여과수는, 화장실과 같은 곳에 세척수로 공급되어 재활용하거나, 상기 저류조(21)로 공급하여 오폐수를 희석하여 여과 부하를 줄이는데 사용된다.
다시 말하면, 집수부(30)에서 집수된 우수는 여과되어 교반조(40)로 유입됨과 동시에 양수펌프(22)에 의해 저류조(21)의 오폐수가 유입되는데, 이 유입되는 오폐수는 이미 저류조(21)에서 스크린이나 침사지 등을 통해 어느 정도 여과된 것이거나, 상기 저류조(21)에 설치된 교반기(21)에 의해 오폐수를 휘저어 주어, 준호기성 미생물을 배양하는 것이 바람직하며, 이어서 모터(43)의 작동 및 임펠러(41)의 회전으로 교반조(40)의 오폐수를 휘저어, 여과된 우수로 오폐수를 희석하면서, 준호기성 미생물을 배양한다.
그래서 교반된 오폐수는 응집조(50)로 이동하고, 이 응집조(50)에서는 오폐수의 응집이 발생하는데, 먼저 폭기장치(51)가 설치된 경우에는, 상기 공기압축기(82)로부터 압축 공기를 공급받아 오폐수에 공기를 방출하여 호기성 미생물을 급격히 배양·응집하고, 응집된 오폐수는 여과조(60)로 유입된다.
상기 여과조(60)로 유입된 오폐수는 여과장치(61)에 의해 여과되는데, 이때, 흡입/가압 펌프(82)의 작동으로 흡인력을 발생하여, 중공사막(61a) 내부에 진공을 걸어 여과하며, 또한, 상기 가름통(62) 내부, 중공사막(61a)의 하부에서는, 상기 공기압축기(82)에서 공기부양장치(63)로 압축 공기를 공급받아 중공사막(61a) 주위로 폭기하여, 상기 중공사막(61a) 표면의 겔층의 형성을 최소화한다.
그리고 상기 우수가 여과되어 오버플로우된 여과수와, 상기 여과조(60)을 거쳐 여과수는 저장조(70)로 유입·저장되고, 이러한 여과수는 화장실과 같은 오폐수발생부(20′)로 유입되어, 세척수, 청소수 등과 같이 재활용되고, 다시 이렇게 발생한 오폐수는 다시 저류조(21)로의 유입으로 순환되도록 하며, 또한, 상기 저장조(70)의 여과수는, 상기 중공사막(61a)의 표면에 겔층이 형성되어 세척이 필요할 경우에, 상기 흡입／가압 펌프(83)의 토출 방향을 바꾸어, 저장조(70)의 여과수를 중 공사막(61a)으로 가압하여, 역세척을 통해 그 표면에 형성된 겔층을 제거하며, 비나 눈이 내리지 않아 우수의 집수가 이루어 지지 않고, 오폐수의 희석이 필요할 때, 흡입/가압 펌프(82)를 가동하여, 저장조(70)의 여과수를 저류조(40)로 공급하여 오폐수를 희석하며, 마지막으로, 저장조(70)가 필요 이상으로 찼을 때는 방류되고, 이 저장조(70)의 청소 등에는 드레인하게 된다.
이와 같이 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치는, 우수가 우수집수부(10)에 의해 용이하게 집수되고, 이렇게 집수·여과된 우수가 교반조(40)에서 오폐수를 희석함으로써, 오폐수의 여과 과정에 따른 부하를 줄여 주고, 우수와 같은 수자원의 활용도를 높이며, 상기 오폐수처리부(80), 즉, 교반조(40)의 교반 과정으로 준호기성 미생물을 배양하고, 이어 응집조(40)에서는 폭기장치(51)를 통해 물속의 호기성 미생물을 급격히 배양하면서 이들을 응집하며, 다음 여과조(60)를 통해 여과 후, 이를 저장조(70)로 저장하여, 이를 다시 화장실의 세척수로 공급하고, 이렇게 발생한 오폐수를 다시 저류조(21)로 유입시키는 순환하는 통합처리 방법 및 장치로서, 그 여과수의 활용도 및 재활용도를 높이고, 여과에 따른 부하를 줄이는 특징이 있다.
또한, 다음 여과조(60)에서 중공사막(61a)으로 여과할 때, 공기부양장치(63)의 작동으로 가름통(62) 내부, 중공사막(61a) 주변으로 공기 방울이 발생으로, 중공사막 표면의 겔층 형성을 최소화하고, 형성된 겔층은 흡입/가압 펌프(82)의 작동으로, 저장조(70)의 여과수를 일정 압력으로 중공사막(61a)으로 가압하면 겔을 제 거하므로 전체적인 관리가 용이한 특징이 있다.
더욱이, 상기 우수에 의해 희석된 오폐수는 교반조(40), 응집조(50) 및 여과조(60)를 거치는 긴 고형물(미생물 또는 슬러지) 체류 시간(SRT, Solids Retention Time)을 가지게 되어 질산화율을 높이고, 공급되는 공기로 미생물을 활성화하여 유기물을 분해하면서 탈질 반응을 통한 질산성 질소의 생성으로 질소의 탈기를 최대화하며, 이를 통한 슬러지의 자산화 증가로 잉여 슬러지 발생량을 감소하고, 상기 중공사막모듈을 통한 여과로, 고분자 물질(부유물질(SS), 대장균, 바이러스, 박테리아, 세균성 비브리오, 적조류, 유지분, 콜로이드용액, 피로겐 등)은 모두 농축·제거되므로, 여과수에 소독과 같은 재처리가 불필요하며, 이렇게 발생한 여과수는 중공사막모듈의 역세척, 또는 화장실의 세척수 등으로 재활용할 수 있는 것이다.
한편, 상기와 같이 공기의 주입으로 이루어지는 생물학적 처리에 의한 질소 제거 과정을 참고로 설명하면, 이는 다양한 미생물이 암모니아성 질소를 질산성 질소로 바꾸어 주는 질산화와, 상기 질산성 질소에서 질소 가스로 변화시키는 탈질화가 필요한데, 상기 질산화(Nitrification)는 대개 암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화시키는 니트로소모나속(Nitrosomonas)과 아질산성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 질화균(Nitrobacter)의 두 종에 의해 이루어지며, 이들 산화 과정을 화학식으로 각각 나타내면 다음과 같다.
NH4 + + 1.5O2 → NO2 - + H2O + 2H+ + Cells (암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화)
NO2 - + 0.5O2 → NO3 - + Cells (아질산성 질소를 질산성 질소로 산화)
그리고 상기 질산화 반응에 의해 생성된 질산성 질소는 미생물이 유기물을 분해할 때, 아질산성 질소 이온(NO2 - , NO3 - )에 포함된 결합된 산소를 최종 전자수용체로 이용하면서 아질산성 질소가 질소 가스로 변화하는 탈질화(Denitrification)를 거치며, 이에 관련한 화학식을 다음 화학식3에 나타내고 있고, 이러한 탈질 반응은 유기물 분해 반응이기 때문에 탄소원을 필요로 한다.
6NO3 - + 5CH3OH → 3N2↑ + 7H2O + 4OH- (탈질화 과정)
이와 같이 본 발명은, 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 집수·여과한 우수와 오폐수를 교반조에 희석·교반하고, 이 오폐수에 공기를 불어넣어 호기성 미생물을 배양·응집하며, 이를 여과장치로 여과한 여과수 저장조에 저장하여, 이를 다시 화장실의 세척수로 공급하거나, 오폐수가 집수되는 저류조에 공급하는 통합 처리 방법과 장치를 제공하여, 우수의 유입 및 희석을 통해 용이한 오폐수의 처리, 여과 부하의 최소화, 우수와 같은 수자원 활용 증대 등을 꾀하고, 상기 저장조의 여과수를 다시 세척수나 청소수로 공급하여 재활용하는 순환 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법 및 장치의 제공으로 수자원을 보호하고 절약하는 효과가 있다.
또, 상기 여과된 우수는 상기 저장조에 저장되고, 이렇게 저장된 우수와 오폐수의 여과수는 비가 내리지 않을 때, 상기 저류조로 유입되도록 구성하여, 오폐수의 여과 부하를 줄이는 효과가 있다.
또한, 상기 여과장치로는 중공사막을 다발로 사용하여, 최종 여과된 여과수의 수질을 높이고, 이 중공사막은 상기 저장된 여과수로 가압하여 역세함에 따라 이 통합 처리 장치의 관리를 용이하게 하고, 더욱이 상기 중공사막의 주위로 감싸는 가름통을 구비하고, 그 하부에 공기를 방출하는 공기부양장치가 구비되어, 이 공기부양장치가 중공사막 주위로 공기를 방출함에 따라, 중공사막 표면의 겔층 형성을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 용기나 탱크 형태의 저류조(21), 교반조(40), 응집조(50), 여과조(60), 저장조(70)가 구비되어,
    우수를 하나의 관으로 흐르도록 하여 모으는 우수의 집수 단계(S1)와 발생한 오폐수를 저류조(21)로 모으는 오폐수의 집수 단계(S2-1)가 이루어지고, 상기 집수된 우수와 오폐수를 교반조(40) 곳으로 유입하는 유입 단계(S3); 상기 교반조(40)로 유입된 우수를 오폐수와 교반하여 희석하고, 준호기성 미생물을 증식하는 희석 단계(S4); 상기 교반된 오폐수를 응집조(50)로 유입하고, 그 유입된 오폐수를 응집하는 응집 단계(S5); 상기 응집된 오폐수를 여과조(60)로 유입하고, 이를 여과하는 오폐수의 여과 단계(S6)로 오폐수를 여과하고, 그 여과수를 저장조(70)로 유입하여 저장하는 저장 단계(S7)로 이루어지고, 이렇게 저장된 여과수는 화장실의 세척수와 청소수로 다시 공급하도록 통합 처리 하여, 우수의 활용도를 높이고, 오폐수의 여과 부하를 줄임을 특징으으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 응집 단계(S5)에서는, 응집조(50) 하부에서 공기를 방출하여, 오폐수의 호기성 미생물을 배양·응집하는 방법이 사용됨을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 여과 단계(S6)에서는 중공사막(61a)을 이용한 오폐수의 여과로, 여과된 오폐수의 수질을 높임을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우수의 집수 단계(S1) 다음에는, 상기 집수된 우수를 여과하는 우수의 여과 단계(S2)가 추가되어, 상기 교반조(40)의 용량이 찰 경우, 상기 저류조(21)로 이동되고, 이렇게 저장된 우수의 여과수와 오폐수의 여과수는 다시 저류조(21) 곳으로 유입시켜 오폐수를 희석함에 따라, 여과 부하를 줄이게 됨을 함을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 방법.
  5. 건물이나 구조물에 우수를 한 곳으로 집수하는 우수집수부(10), 화장실, 공장과 같이 오폐수를 발생하는 오폐수발생부(20′)에서 오폐수를 받아 저장하는 저류조(21)와 이 내부의 유체를 다른 곳으로 공급하는 양수펌프(22)가 구비된 오폐수집수부(20)로 구성된 집수부(30)와;
    유체를 교반하는 장치가 설치된 교반조(40), 오폐수의 물질을 응집하는 장치가 설치된 응집조(50), 여과장치(61)가 설치된 여과조(60)와, 여과수를 유입받아 저장하는 저장조(70)가 구비된 오폐수처리부(80)가 구성되어, 상기 집수부(30)의 에서 발생한 우수와 오폐수가 교반조(40)로 유입되도록 하고, 상기 저장조(70)의 물이 다시 오폐수발생부(20′)로 공급되어 순환하는 통합 처리 장치를 구성하되,
    상기 집수부(30)에서 발생한 우수와 여과된 오폐수를 교반조(40)로 유입받아, 교반조(40) 내에서의 교반으로 준호기성 미생물을 배양하고, 이 교반조(40)의 오폐수는 응집조(50)로 유입되어 그 오폐수의 물질을 응집하며, 이 응집조(50)의 오폐수는 여과조(60)로 이동되어 여과장치(61)로 여과하고, 이 여과수를 저장조(70)로 저장하여, 이 저장된 여과수를 다시 상기 오폐수발생부(20′)의 세척수와 청소수로 공급하도록 통합 처리 하여, 우수의 활용도를 높이고, 오폐수의 여과 부하를 줄임을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 응집조(50)에는, 그 하부에 공기를 골고루 방출하는 공기방출수단의 폭기장치(51)의 설치되어, 오폐수로 방출되는 공기로 호기성 미생물을 배양·응집함을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 여과조(60)의 여과장치(61)는 중공사막(61a)을 여러개 묶은 다발로 사용하되, 상기 여과조(60)와 저장조(70) 사이에 유체가 이동하는 라인에는 흡입／가압 펌프(82)를 토출과 가압할 수 있는 병렬회로로 연결·고정하여, 중공사막의 역세가 가능함을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 중공사막(61a) 다발 하부에는 공기를 방출하는 공기방출수단의 공기부양장치(63)를 구성하고, 이 공기부양장치(63)를 감싸는 가름통(62)을 적어도 상기 중공사막(61a)의 높이로 형성하여, 상기 공기부양장치에 의해 중공사막 표면의 겔층 형성을 최소화함을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 우수집수부(10)에는 여과기(11)를 설치하여, 집수된 우수를 여과하며, 이 우수집수부(10)와 저장조(70) 사이에는 유체가 이동하는 라인이 구성되어, 우수집수부(10)의 여과된 우수가 오버플로우로 저장조(70)로 저장되고, 이렇게 저장조(70)의 여과수를 바로 저류조(21)로 공급하여, 오폐수의 여과 부하를 줄임을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치.
  10. 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기방출수단으로서의 폭기장치(51)은, 산기관을 설치하고, 이에 공기압축기를 연결하여, 산기관이 공기압축기로부터 압축 공기를 공급받아, 공기를 골고루 방출함을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치.
  11. 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저류조(21)에는 그에 저장된 오폐수를 휘젓는 교반기가 설치되어, 준호기성 미생물의 배양 및 이를 통한 여과 부하를 줄임을 특징으로 하는 우수의 집수와 오폐수 처리를 연결한 통합 처리 장치.
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