KR100703890B1

KR100703890B1 - 혐기 및 호기성소화에 의한 고농도 오폐수 처리장치 및방법

Info

Publication number: KR100703890B1
Application number: KR1020060047713A
Authority: KR
Inventors: 최홍복; 이재기; 박주형; 최은주; 김정래
Original assignee: (주)에코데이
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: CN101077818A; EP1860074A2; US20070289921A1; EP1860074A3; JP2007313504A; US7731850B2

Abstract

오폐수 처리장치 및 방법이 개시된다. 그러한 오폐수 처리장치 및 방법은 고농도 폐수중의 협잡물을 제거하고, 파쇄기를 이용하여 파쇄하는 전처리 단계와, 유기산이 함유된 폐수를 제1 호기조에 공급하고, 공기를 주입하여 호기처리하는 제1 호기성 처리단계와, 호기처리되어 과량의 유기산이 제거된 폐수를 혐기조에 공급하여 혐기처리하는 혐기성 처리단계와, 상기 호기 및 혐기처리단계에서 처리된 폐수를 탈기조에 공급하여 공기 및 가스를 제거하는 탈기단계와, 그리고 호기처리된 폐수를 고액분리, 가압부상하는 후처리 단계를 포함한다.

오폐수, 처리, 호기, 혐기, 탈기, 슬러지, 고액

Description

혐기 및 호기성소화에 의한 고농도 오폐수 처리장치 및 방법{PLANT FOR HIGH CONCENTRATION WASTEWATER TREATMENT BY ANAEROBIC AND AEROBIC DIGESTION}

도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오폐수 처리공정을 도시하는 공정도이다.

도2 는 도1 에 도시된 오폐수 처리공정의 순서를 보여주는 순서도이다.

도3(a) 는 도1 에 도시된 제1 호기조를 보여주는 측단면도이다.

도3(b) 는 도1 에 도시된 혐기조를 보여주는 측단면도이다.

도3(c) 는 도1 에 도시된 탈기조를 보여주는 측단면도이다.

도3(d) 는 도1 에 도시된 제2 호기조를 보여주는 측단면도이다.

도4 는 도2 에 도시된 슬러지 분리수단의 평면도이다.

도5 는 도4 의 부분 측단면도이다.

본 발명은 오폐수 처리공정에 관한 것으로, 호기성 처리공정과 혐기성 처리공정을 순차적으로 실시함으로서 고농도의 폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 오폐수 처리공정을 제공하는데 있다.

일반적으로, 고농도 폐수는 호기성처리에 의해서 완전히 처리할 수 있으나 메탄가스의 활용도를 높이기 위하여 혐기성 소화방법이 적절한 방법으로 추천되어 왔다.

그러나, 고농도 폐수는 유기물이 매우 빠른 속도로 분해되어 pH 저하 문제 그리고, 불규칙한 부하량의 유입으로 혐기성 소화의 효율이 매우 저조한 것이 오늘의 현실이다. 특히, 한국의 경우 고농도 유기 성분이 포함된 음식물, 축산분뇨, 하수슬러지 등 그 성분이나 분해정도가 다양하고 4계절이 뚜렷하여 부하변화나, 온도 부하 변화이 다양하게 나타날 수 있어 이에 적응할 수 있는 특수 반응기 및 반응기의 배열방법이 요구된다.

이에 대응하는 방법으로는 UASB(Upflow Ananeroic Sludge Blanket)가 대표적인 방법이라고 할 수 있다.

그러나 UASB의 경우도 혼합, 미생물의 확보, 장치의 대형화, 혼합문제, PFR의 접근도, 급격한 산화에 대한 접근도 등에서 매우 취약한 부분이 있어 결국 효과 효율의 한계가 나타나고 있다.

또한, 기존의 혐기성처리의 가장 큰 문제는 혐기성 처리후의 폐수처리 문제이다. 고농도의 유기물과 암모니아가 공존하므로 기존의 호기성처리 방법으로는 적정처리 하는 것이 매우 어렵다. 즉, 유기물의 농도가 높고 대부분 난분해성이므로 처리시간이 길고 약품투여에 의한 암모니아 탈기 방법의 선택, 즉, pH를 높여서 탈기하는 방안 등이 불가피하여 후처리에서 고비용이 소요되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 호기성 처리공정과 혐기성 처리공정을 순차적으로 실시함으로서 고농도의 폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 처리공정을 제공하는데 있다.

상기에서 언급한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 고농도 폐수중의 협잡물을 제거하고, 파쇄기를 이용하여 파쇄하는 전처리 단계; 유기산이 함유된 폐수를 제1 호기조에 공급하고, 공기를 주입하여 호기처리하는 제1 호기성 처리단계; 호기처리되어 과량의 유기산이 제거된 폐수를 혐기조에 공급하여 혐기처리하는 혐기성 처리단계; 상기 호기 및 혐기처리단계에서 처리된 폐수를 탈기조에 공급하여 공기 및 가스를 제거하는 탈기단계; 그리고 호기처리된 폐수를 고액분리, 가압부상하는 후처리 단계를 포함하는 오폐수 처리방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 장치 및 방법을 상세하게 설명한다.

도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오폐수 처리공정을 도시하는 공정도이고, 도2 는 도1 에 도시된 오폐수 처리공정의 순서를 보여주는 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 오폐수 처리공정은 고농도 폐수중의 협잡물을 제거하고, 파쇄하는 전처리 단계(S100,S110,S120)와, 음식물 등 유기산이 많은 폐수에 공기를 공급하여 처리하는 제1 호기성 처리단계(S130)와, 호기처리되어 과량의 유기산이 제거된 폐수를 처리하는 혐기성 처리단계(S140)와, 호기 및 혐 기처리된 폐수로부터 공기 및 가스를 제거하는 탈기단계(S150)와, 탈기된 폐수를 다시 호기처리하는 제2 호기성 처리단계(S160)와, 호기성 처리된 폐수를 고액분리, 가압부상하는 후처리 단계(S170,S180,S190)를 포함한다.

이러한 단계로 진행되는 수처리 공정에 있어서, 상기 전처리 단계(S100,S110,S120)에서는 고농도 폐수중에 함유된 협잡물을 제거하게 된다. 그리고, 협잡물이 제거된 고농도 폐수를 파쇄기(1)에 투입함으로써 고형물을 추가적으로 제거한다. 이때, 파쇄기(1)를 대신하여 고액분리기(도시안됨)를 사용하여 오폐수중에 함유된 고형물을 제거할 수도 있다.

이와 같이, 전처리된 고농도 오폐수는 제1 호기조(3)에 공급됨으로써 제1 호기성 처리단계(S130)가 진행된다.

즉, 도1 및 도3(a) 에 도시된 바와 같이, 제1 호기성 처리단계(S130)가 진행되는 제1 호기조(3)는 오폐수 및 공기가 유입되는 반응조(15)와, 상기 반응조(15)에 오폐수를 유입시키는 유입관(17)과, 상기 반응조(15)의 내부를 상하 다단으로 구획하여 유입된 오폐수 및 기포를 농도순서로 상향으로 이동시키고, 상기 오폐수 및 기포의 접촉면적을 증가시켜 산소 용존량을 증가시킴으로서 오염물을 분해하는 슬러지 분리수단(23,25,27)과, 상기 반응조(15)의 상부에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(23,25,27)을 통과한 기포를 상기 반응조(15)의 외부로 배출시키는 공기 배출구(21)를 포함한다.

또한, 상기 반응조(15)에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(23,25,27)을 통과하여 처리된 오폐수를 외부로 배출시키는 처리수 배출구(19)와, 상기 반응조(15)의 하부에 구비되어 산소를 공급하는 산기관(18)과, 상기 반응조(15)의 하부에 제공되어 침전된 슬러지를 농축 배출시키는 침전조(38)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 제1 호기조에 있어서, 상기 반응조(15)는 그 내부에 일정한 공간이 형성된 통 형상을 갖음으로써 오폐수 및 공기가 유입되어 저장 가능하다.

그리고, 상기 유입관(17)은 상기 반응조(15)의 하부에 설치됨으로써 오폐수를 반응조(15)의 내부로 공급한다.

따라서, 상기 유입관(17)을 통하여 반응조(15)의 내부로 유입된 오폐수는 반응조(15)의 하부에서부터 채우게 되며, 오폐수 중에 함유된 일정 중량이상의 슬러지는 침전조(15)로 침전된다.

그리고, 상기 산기관(18)은 상기 반응조(15)의 외부에 구비된 송풍장치(도시안됨)에 연결되어 산소를 반응조(15)에 공급한다.

따라서, 상기 산기관(50)에 의하여 반응조(15)로 주입된 공기는 오폐수 중에 균일하게 분사되며, 이때, 공급된 산소에 의하여 오폐수가 미생물에 의하여 정화처리 될 수 있다.

그리고, 상기 슬러지 분리수단(23,25,27)은 반응조(15)의 내부에 적어도 하나 이상 구비됨으로써 반응조(15)를 다단으로 구획한다.

따라서, 산기관(18)을 통하여 유입된 공기가 오폐수중을 통하여 상승하는 과정에서 여러개의 슬러지 분리수단(23,25,27)을 통과하면서 저장된 오폐수를 미생물에 의하여 정화처리 하게 된다.

이러한 슬러지 분리수단(23,25,27)은 적어도 하나의 슬러지 분리부, 바람직하게는 제1 내지 제3 슬러지 분리부(23,25,27)로 이루어진다.

그리고, 제1 내지 제3 슬러지 분리부(23,25,27)는 동일한 형상을 갖음으로 이하, 제1 슬러지 분리부(23)에 의하여 설명한다.

상기 슬러지 분리부(23)는 도3(a), 도4, 및 도5 에 도시된 바와 같이, 반응조(15)의 내부를 상하로 구획하며 다수의 관통홀(33)이 형성되는 플레이트(31)와, 상기 플레이트(31)의 저면에 하방으로 돌출 형성되며 오폐수 및 공기가 통과하는 다수개의 유체 이동관(39)을 포함한다.

이와 같은 구조를 갖는 슬러지 분리부에 있어서, 상기 플레이트(31)에 형성되는 다수개의 관통홀(33)은 플레이트(31)상에 균일하게 분산되어 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수개의 유체 이동관(39)은 그 내부에 빈 공간이 형성되어 상기 관통홀(33)에 연통되는 통형상이며, 바람직하게는 상부의 면적이 하부의 면적보다 넓은 깔때기 형상을 갖는다.

따라서, 상기 깔때기 형상의 유체 이동관(39)으로 유입된 오폐수 및 공기가 상승류를 따라 상승함에 따라 공기가 유체 이동관(39)을 통하여 상승하게 되며, 이 과정에서 공기가 오폐수중에 충분한 비율로 용해됨으로써 호기처리 될 수 있다.

또한, 오폐수중의 고형물은 하강류를 따라 침전되어 하부로 침전됨으로써 슬러지 분리부의 하부에는 상부 보다 농도가 높은 슬러지가 침전됨으로써 농도에 따라 구분될 수 있다.

그리고, 상기 다수개의 유체 이동관(39)은 플레이트(31)의 하부로 일정 길이로 돌출 형성됨으로써 상기 플레이트(31)의 저면에는 이러한 유체 이동관(39)으로 둘러싸인 체류공간(35,37)이 다수 형성된다.

이때, 상기 유체 이동관(39)의 하부면은 도면에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 공기의 이동을 원활하게 하기 위해서 톱니모양의 불규칙한 형태의 구조가 될 수도 있다.

따라서, 반응조(15)의 하부로부터 상승한 공기는 이 체류공간(35,37)에 포집되고, 일정량 이상 모이게 되면 압력에 의하여 사방으로 분산되어 상기 유체 이동관(39)을 통하여 상부공간으로 이동하게 된다.

상기에서는 유체 이동관(39)의 형상이 바람직하게는 상부의 면적이 하부의 면적보다 넓은 깔때기 형상으로 한정하였는데, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상부의 면적이 하부의 면적보다 좁은 형상, 혹은 동일한 형상도 가능하다.

그리고, 상기 반응조(15)의 상부에는 공기 배출구(21)가 구비됨으로써 최상단에 포집된 공기를 외부로 배출한다.

또한, 상기 반응조(15)의 하부에 구비된 침전조(38)에는 고형물 배출구(36)가 연결된다. 따라서, 오폐수중의 고형물이 호기성 처리중 하부로 침전되며, 일정 주기마다 고형물 배출구(36)를 통하여 배출한다.

상기 반응조(15)의 측면에는 처리수 배출구(19)가 장착된다. 따라서, 반응조(15)의 내부에서 호기처리된 오폐수가 상기 처리수 배출구(19)를 통하여 외부로 배출되며, 바람직하게는 저장조(40)에 저장된다.

그리고, 상기 반응조(15)의 외부에는 열교환기(28)가 배치된다. 통상 반응조(15)의 내부에서 호기처리가 진행되는 경우, 미생물이 열을 발생시킨다. 따라서, 이와 같이 미생물로부터 얻어진 열을 열교환기(28)의 내부에 흐르는 순환수에 전달하게 된다.

또한, 이러한 열교환기(28)의 일측에는 열교환펌프(도시안됨)가 구비됨으로써 제1 호기조(3)의 순환수를 혐기조(5)로 공급하거나, 역으로 혐기조(5)의 순환수를 제1 호기조(3)로 공급할 수 있다.

상기한 바와 같이, 반응조(15)의 내부에는 오폐수가 저장되며, 유입된 산소가 기포의 형태로 상승하면서 다수의 슬러지 분리수단(23,25,27)을 통과하게 되고, 이 과정에서 슬러지의 농도별 분리가 이루어짐으로써 반응조(15)의 하부로 갈수록 유기물 농도가 높아지며, 또한, 기포가 상승하는 과정에서 일정시간 지체됨으로써 오폐수중에 용존 산소량이 증가하게 된다.

그리고, 상기 반응조(15)의 외부에는 보수 및 정비를 위한 출입구가 적어도 하나 이상 구비된다. 따라서, 작업자는 상기 출입구를 통하여 반응조(15)의 내부 보수 및 정비가 가능하다.

이하, 상기한 바와 같은 제1 호기처리단계(S130)의 공정을 더욱 상세하게 설명하면, 처리 대상 오폐수가 유입관(17)을 통하여 반응조(15)의 내부로 유입되어 하부로부터 점차로 채워진다. 또한 외부공기도 산기관(18)을 통하여 반응조(15)의 내부로 유입된다.

산기관(18)을 통하여 주입된 공기는 미세 기포 형태로 상승함으로써 제1 슬 러지 분리부(23)에 도달하게 된다.

상기 제1 슬러지 분리부(23)에 도달한 미세기포는 유체 이동관(39)을 통하여 상부공간으로 상승하게 되고, 공기는 부력에 의하여 상승하여 플레이트(31) 하부에 형성되는 체류공간(35,37)에 포집된다.

이때, 체류공간(35,37)은 하방으로 돌출 된 유체 이동관(39)의 최하단 부위 상부에 형성된다. 따라서, 오폐수의 수위는 상기 유체 이동관(39)의 최하단 부위와 일직선상에 형성된다.

또한, 반응조(15)의 하부에 존재하는 물질이 상부로 이동하는 출발점은 유체 이동관(39)의 최하단 부위이므로 거품 및 공기중에서 가장 밀도가 높은 물질과 오폐수 중에서 밀도가 가장 낮은 물질이 부력에 의하여 선별되어 상부로 이동한다.

이때, 상기 유체 이동관(39)은 상부면적과 하부 면적이 서로 다른 깔때기 형상을 가지므로 오폐수 및 공기가 상승류를 따라 상승함에 따라 공기가 분산됨으로, 상대적으로 주위의 슬러지가 하강류를 따라 침전되어 하부로 침전될 수 있다.

결과적으로, 슬러지 분리부의 하부에는 상부 보다 농도가 높은 슬러지가 침전됨으로써 농도에 따라 구분될 수 있다.

이러한 구조적인 특징 때문에 반응조(15)에서 발생된 기포는 대부분 오폐수 수위의 상단에 머물게 되며, 이 과정에서 상승시간이 지체됨으로써 용존산소량이 증가하게 되고, 또한, 오폐수 수면의 경우 표면장력에 의해서 비교적 저농도의 물질들이 주류를 이루게 된다.

따라서, 각 단에서 저농도의 물질들이 상부에 위치하게 되므로, 결과적으로 반응조(15)의 상단으로 갈수록 물질 농도가 낮아지는 물질분리가 일어난다. 그리고, 하부에서 유입되는 공기량 및 압력은 일정량 이상 되도록 하여 각각의 유체 이동관(39)을 통해서 균등하게 배출될 수 있도록 유도한다.

이러한 과정을 통하여 제1 슬러지 분리부(23)를 통과한 오폐수 및 공기는 제2 슬러지 분리부(25)에 도달하게 된다. 그리고, 제2 슬러지 분리부(25)를 통과하는 과정에서 상기한 바와 같은 제1 슬러지 분리부(23)와 동일한 과정을 통함으로써 물질분리가 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 제3 슬러지 분리부(27)에도 상기한 제1 및 제2 슬러지 분리부(23,25)의 경우와 동일한 과정을 통하여 용존산소량이 증가하게 되고, 농도별 분리가 일어남으로써 슬러지가 하부로 침전한다.

이와 같이 정화처리된 오폐수는 가스 배출구(21)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 상기한 바와 같은 과정을 통하여 제1 호기성 처리단계(S130)가 진행된다.

이러한 처리과정에 있어서, 오폐수 중에서 상대적으로 밀도가 높은 물질(미생물)을 반응기에 하단에 체류시킬 수 있어 반응기내에 미생물을 확보할 수 있다. 또한, 유체유동성을 증가시켜 기액 접촉의 반응효과와 혼합 효과를 극대화시킬 수 있다. 그리고, 반응기에서 빠른 미생물의 높은 활성도, 반응열을 유용하게 이용할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이, 제1 호기조(3)에서 호기처리된 오폐수는 제1 저장조(40;도3a)에 저장되고, 혐기처리시 제1 공급관(T1;도3a)을 통하여 상기 혐기조(5)로 공급됨으로써 혐기처리단계(S140)가 진행된다.

즉, 혐기처리단계(S140)는 도1 및 도3(b) 에 도시된 바와 같이, 혐기조(5)에 의하여 진행되며, 상기 혐기조(5)는 상기 제1 호기조(3)와 유사한 구조를 갖는다. 단지, 반응조(42)에 제1 및 제2 가스이동관(56,62)이 추가로 구비되는 차이점이 있다. 따라서, 제1 호기조와 동일한 구성요소에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.

상기 혐기조(5)는 제1 호기조(3)와 동일하게 오폐수 및 가스가 유입되는 반응조(42)와, 상기 반응조(42)에 오폐수를 유입시키는 유입관(44)과, 상기 반응조(42)의 내부를 상하 다단으로 구획하여 오폐수를 혐기처리하는 슬러지 분리수단(50,52,54)과, 상기 반응조(42)의 상부에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(50,52,54)을 통과한 기포를 상기 반응조(15)의 외부로 배출시키는 가스 배출구(46)와, 상기 반응조(42)의 외부면에 배치되는 열교환기(55)를 포함한다.

또한, 상기 반응조(42)에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(50,52,54)을 통과하여 처리된 오폐수를 외부로 배출시키는 처리수 배출구(48)와, 상기 반응조(42)의 하부에 제공되어 침전된 슬러지를 농축 배출시키는 배출구(75)를 포함한다.

따라서, 상기 혐기조는 반응조(42)의 내부로 유입된 오폐수 및 가스가 상승하면서 다수의 슬러지 분리수단(50,52,54)을 순차적으로 통과하는 과정에서 오폐수가 혐기처리 될 수 있다.

이때, 상기 가스 배출구(48)는 혐기성 소화처리후, 발생되는 가스를 포집하기 위하여 수면 이하에서 배출한다.

그리고, 상기 반응조(42)의 양측에 구비되는 제1 및 제2 가스이동관(60,64)은 반응조(42)의 각 단에 포집된 가스를 다시 반응조(42)의 하부로 순환시킴으로써 가스가 배출된 공간에 오폐수가 유입됨으로써 각 단에서의 교반효과가 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 가스 이동관(60)은 가스가 이동 가능한 제1 주배관(60)과, 제1 주배관(60)으로부터 돌출되어 반응조(42)의 내부로 진입하여 각 슬러지 분리부(50,52,54)의 체류공간(35,37)에 연통되는 제1 보조배관(57,58,59)으로 이루어진다.

이러한 제1 가스 이동관(60)은 각각의 제1 보조배관(57,58,59)은 각 슬러지 분리부(50,52,54)의 체류공간(35,37)에 연통됨으로써, 포집된 가스가 상기 보조배관(57,58,59)으로 이동하고, 주배관(60)을 통하여 하부단으로 순환된다.

따라서, 상기 제1 가스 이동관(60)을 통하여 반응조(42) 내부의 가스를 하부로 순환시킴으로써 각단의 교반효과, 혐기성소화 반응을 실시할 수 있다.

그리고, 상기 제2 가스 이동관(62)도 제1 가스 이동관(56)과 유사한 구조를 갖음으로써 가스를 상하로 순환시킨다. 즉, 상기 제2 가스 이동관(62)은 가스가 이동 가능한 제2 주배관(64)과, 제2 주배관(64)으로부터 돌출되어 반응조(42)의 내부로 진입하여 각 슬러지 분리부(50,52,54)의 체류공간(35,37)에 연통되는 제2 보조배관(66,68,69)과, 가스의 순환을 강제하는 펌프(70)로 이루어진다.

따라서, 각 보조배관(66,68,69)으로부터 배출된 가스는 제2 주배관(64)을 통하여 하부로 순환할 수도 있고, 펌프(70)의 구동시에는 역으로 상부방향으로 순환할 수도 있다.

이때, 제2 주배관(64)의 일정 위치에는 밸브가 구비됨으로써 반응조 내부의 오폐수가 역류하는 것을 방지한다.

그리고, 상기 제2 주배관(64)의 하단부(72)는 반응조(42)의 하부를 통하여 내부로 진입한다.

이러한 하단부(72)는 가스가 유입되는 공기 유입관(74)과, 상기 가스유입관(74)의 표면에 다수개 배열됨으로써 가스를 균일하게 분사하는 다수개의 노즐(73)로 이루어진다.

따라서, 가스는 제2 주배관(64)의 하단부(72)를 통하여 반응조(42)의 내부로 분사되고, 분사된 가스는 상승하여 슬러지 분리부(50,52,54)를 순차적으로 통과하면서 혐기처리 된다.

이와 같이, 혐기처리된 오폐수는 제2 저장조(76)에 저장되며, 탈기조(7)로 공급되어 탈기처리단계(S150)가 진행된다.

상기 탈기처리단계(S150)는 도1 및 도3(c) 에 도시된 바와 같이, 탈기조(7)에 의하여 진행된다. 상기 탈기조(7)는 상기 혐기조(5)와 유사한 구조를 갖으며, 단지, 반응조(80)에 열교환기가 생략되는 차이점이 있고, 별도의 산기부(91)가 구비된다. 따라서, 혐기조와 동일한 구성요소에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.

상기 탈기조(7)는 혐기조(5)와 동일하게 오폐수 및 공기가 유입되는 반응조(80)와, 상기 반응조(80)에 오폐수를 유입시키는 유입관(81)과, 상기 반응조(80)의 내부를 상하 다단으로 구획하여 오폐수를 혐기처리하는 슬러지 분리수단(84,85,86)과, 상기 반응조(80)의 상부에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(84,85,86)을 통과한 기포를 상기 반응조(80)의 외부로 배출시키는 가스 배출구(82)를 포함한다.

또한, 상기 반응조(80)에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(84,85,86)을 통과하여 처리된 오폐수를 외부로 배출시키는 처리수 배출구(83)와, 상기 반응조(80)의 하부에 구비되어 공기를 공급하는 산기부(91)와, 상기 반응조(80)의 하부에 제공되어 침전된 슬러지를 농축 배출시키는 배출구(93)를 포함한다.

따라서, 상기 탈기조(7)는 반응조(42)의 내부로 유입된 오폐수 및 공기가 상승하면서 다수의 슬러지 분리수단(84,85,86)를 순차적으로 통과하는 과정에서 오폐수가 혐기처리 될 수 있다.

이때, 상기 가스 배출구(82)는 발생되는 가스를 포집하기 위하여 수면 이하에서 배출한다.

그리고, 상기 반응조(80)의 양측에 구비되는 제1 및 제2 가스이동관(89,90)은 반응조(80)의 각 단에 포집된 가스를 다시 반응조(80)의 하부로 순환시킴으로써 가스가 배출된 공간에 오폐수가 유입됨으로써 각 단에서의 교반효과가 있다.

이때, 제1 및 제2 가스 이동관(89,90)의 일정 위치에는 밸브가 장착됨으로써 오폐수가 역류하는 것을 방지한다.

상기 제1 가스 이동관(89)은 혐기조(5)의 제1 가스이동관(60)과 동일한 구조를 가지므로 이하, 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 제1 및 제2 가스 이동관(89,90)은 솔레노이드 밸브를 각각 구비함으로써 개폐할 수 있다. 따라서, 탈기된 가스를 선택적으로 배출할 수 있고, 배출된 가스는 수두차에 의하여 외부로 배출될 수 있음으로 반응조 상단의 기포가 파괴될 수 있다.

상기 반응조(80)의 하부에는 산기부(91)가 구비됨으로써 탈기된 공기를 반응조(80)의 하부로 공급할 수도 있다.

이러한 산기부(91)는 공기가 유입되는 공기 유입관(94)과, 상기 공기유입관(94)의 표면에 다수개 배열됨으로써 공기를 균일하게 분사하는 다수개의 노즐(95)로 이루어진다.

따라서, 공기는 산기부(91)를 통하여 반응조(80)의 하부로 분사되고, 분사된 공기는 상승하여 슬러지 분리부(84,85,86)를 순차적으로 통과하면서 포집되어 외부로 배출됨으로써 탈기처리 된다.

이와 같이, 탈기처리된 오폐수는 제3 저장조(96)에 저장되며, 제3 배관(T3)을 통하여 제2 호기조(9)로 공급되어 제2 호기성 처리단계(S160)가 진행된다.

제2 호기성 처리단계(S160)는 도1 및 도3(d)에 도시된 바와 같이, 제2 호기조에 의하여 진행된다. 이때, 상기 제2 호기조는 제1 호기조와 동일한 구조를 갖음으로 중복되는 부분의 상세한 설명은 생략한다.

즉, 상기 제2 호기조는 오폐수 및 공기가 유입되는 반응조(100)와, 상기 반응조(100)에 오폐수를 유입시키는 유입관(101)과, 상기 반응조(100)의 내부를 상하 다단으로 구획하는 슬러지 분리수단(102,104,106)과, 상기 반응조(100)의 상부에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(102,104,106)을 통과한 기포를 상기 반응조(100)의 외부로 배출시키는 공기 배출구(102)와, 상기 반응조(100)의 외부에 배치되는 열교환기(108)를 포함한다.

또한, 상기 반응조(100)에 장착되어 상기 슬러지 분리수단(102,104,106)을 통과하여 처리된 오폐수를 외부로 배출시키는 처리수 배출구(109)와, 상기 반응조(100)의 하부에 구비되어 산소를 공급하는 산기관(111)과, 상기 반응조(100)의 하부에 제공되어 침전된 슬러지를 농축 배출시키는 침전조(112)를 포함한다.

상기한 바와 같이, 제2 호기성 처리단계(S130)를 진행된 후, 호기성 처리된 폐수를 고액분리, 가압부상하는 후처리 단계(S170,S180,S190)를 포함한다.

즉, 도1 에 도시된 바와 같이, 상기 후처리 단계(S170,S180,S190)의 고액분리공정은 통상적인 구조를 갖는 고액분리장치(11)에 의하여 진행될 수 있다. 그리고, 고액분리장치(11)에 의하여 고형물과 폐수를 분리한 후, 가압부상장치(13)에 의하여 폐수중에 함유된 거품을 제거하게 된다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여 정화 처리된 처리수를 외부로 방류할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 장치는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 호기성 처리공정과 혐기성 처리공정을 순차적으로 실시함으로서 고농도의 폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 반응기 내부에 다단의 슬러지 분리부를 배치함으로써 반응조 내부에 기체 공간이 자연스럽게 형성되도록 하여 유입된 원수 및 기체가 점진적으로 이동하는 PFR(Plug flow reactor)를 유도할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 오폐수 중에서 상대적으로 밀도가 높은 물질(미생물)을 반응기에 하 단에 체류시킬 수 있어 반응기내에 미생물을 확보할 수 있는 장점이 있다.

넷째, 유체유동성을 증가시켜 기액 접촉의 반응효과와 혼합 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

다섯째, 반응기에서 빠른 미생물의 높은 활성도, 반응열을 유용하게 이용할 수 있다.

이상을 통해서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

고농도 폐수중의 협잡물을 제거하고, 파쇄기를 이용하여 파쇄하는 전처리 단계;

유기산이 함유된 폐수를 제1 호기조에 공급하고, 공기를 주입하여 호기처리하는 제1 호기성 처리단계;

호기처리되어 과량의 유기산이 제거된 폐수를 혐기조에 공급하여 혐기처리하는 혐기성 처리단계;

상기 호기 및 혐기처리단계에서 처리된 폐수를 탈기조에 공급하여 공기 및 가스를 제거하는 탈기단계; 그리고

호기처리된 폐수를 고액분리, 가압부상하는 후처리 단계를 포함하는 오폐수 처리방법.
제1 항에 있어서, 상기 탈기단계 후, 탈기된 폐수를 다시 호기처리하는 제2 호기성 처리단계를 더 포함하는 오폐수 처리방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 호기조는 오폐수 유입관과, 가스배출관, 처리수 배출관이 구비되고, 산기관에 의하여 그 내부로 오폐수 및 공기가 유입되는 반응조와, 상기 반응조의 내부를 상하 다단으로 구획함으로써 상기 오폐수 및 기포의 접촉면적을 증가시켜 산소용존량을 증가시키고, 기포의 상승속도 차이에 의하여 슬러지를 하부로 침전시킴으로써 슬러지를 농도별로 분리할 수 있는 슬러지 분리수단과, 상기 반응조의 하부에 제공되어 침전된 슬러지를 농축 배출시키는 침전조를 각각 포함하는 오폐수 처리방법.
제1 항에 있어서, 상기 혐기조는 오폐수 유입관과, 가스배출관, 처리수 배출관이 구비되고, 산기관에 의하여 그 내부로 오폐수 및 가스가 유입되는 반응조와, 상기 반응조의 내부를 상하 다단으로 구획함으로써 상기 오폐수 및 기포의 접촉면적을 증가시켜 가스용존량을 증가시키고, 기포의 상승속도 차이에 의하여 슬러지를 하부로 침전시킴으로써 슬러지를 농도별로 분리할 수 있는 슬러지 분리수단과, 상기 반응조의 하부에 제공되어 침전된 슬러지를 농축 배출시키는 침전조와, 상기 반응조의 양측에 각각 구비되어 상기 반응조 내부의 가스를 배출시켜 상하로 순환시키는 제1 및 제2 가스 이동관을 포함하는 오폐수 처리방법.
제1 항에 있어서, 상기 탈기조는 오폐수 유입관과, 가스배출관, 처리수 배출관이 구비되고, 산기관에 의하여 그 내부로 오폐수 및 공기가 유입되는 반응조와, 상기 반응조의 내부를 상하 다단으로 구획함으로써 상기 오폐수 및 기포의 접촉면적을 증가시켜 산소용존량을 증가시키고, 기포의 상승속도 차이에 의하여 슬러지를 하부로 침전시킴으로써 슬러지를 농도별로 분리할 수 있는 슬러지 분리수단과, 상기 반응조의 하부에 제공되어 침전된 슬러지를 농축 배출시키는 침전조와, 상기 반 응조의 양측에 각각 구비되어 상기 반응조 내부의 가스를 배출시켜 상하로 순환시키는 제1 및 제2 가스 이동관과, 상기 반응조의 하부에 구비되어 공기를 주입시키는 산기부를 포함하는 오폐수 처리방법.
제3항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지 분리수단은 제1 내지 제3 슬러지 분리부로 이루어지며, 상기 제1 내지 제3 슬러지 분리부는 각각 상기 반응조의 내부를 상하로 구획하며 다수의 관통홀이 형성되는 플레이트와, 상기 플레이트의 저면에 하방으로 돌출 형성됨으로서 가스와 포집되는 체류공간을 형성하며 오폐수 및 가스가 통과하는 다수개의 유체 이동관을 포함하며, 유입된 가스 및 오폐수가 상승하여 상기 슬러지 분리수단에 도달하는 경우, 유체이동관을 통과하는 기포의 상승속도 차이에 의하여 슬러지를 하부로 침전시킴으로써 미생물 농도를 높임으로써 오염물을 분해시킬 수 있는 오폐수 처리방법.
제6 항에 있어서, 상기 다수개의 유체 이동관은 각각 상부면적이 하부면적보다 좁은 형상, 넓은 형상, 혹은 동일한 면적을 갖는 형상중 어느 하나를 선택적으로 포함하는 오폐수 처리방법.
제5 항에 있어서, 상기 산기부는 공기 유입관과, 상기 공기 유입관의 일단부에는 구비된 송풍기와, 타단부에 구비되어 반응조의 내부로 진입한 노즐부를 포함하는 오폐수 처리방법.
제4 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 제1 가스 이동관은 가스가 이동 가능한 제1 주배관과, 제1 주배관으로부터 돌출되어 반응조의 내부로 진입하여 각 슬러지 분리부의 체류공간에 연통되는 제1 보조배관과, 상기 제1 주배관에 구비되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 오폐수 처리방법.
제4 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 제2 가스 이동관은 가스가 이동 가능한 제2 주배관과, 제2 주배관으로부터 돌출되어 반응조의 내부로 진입하여 각 슬러지 분리부의 체류공간에 연통되는 제2 보조배관과, 가스의 순환을 강제하는 펌프와, 상기 제2 주배관에 구비되어 오폐수의 역류를 방지하는 밸브를 포함하는 오폐수 처리방법.
제10 항에 있어서, 상기 제2 주배관의 하단부는 상기 공기 유입관에 연결됨으로써 순환하는 가스와 공기를 혼합할 수 있는 오폐수 처리방법.
제4 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 반응조 최상단의 수위는 처리수 배출관의 높이보다 낮게 형성되는 오폐수 처리방법.
제3 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 반응조의 외부에는 미생물로부터 발생한 열이 전달되는 열교환기를 더 포함하는 오폐수 처리방법.
고농도 폐수중의 협잡물을 제거하고, 파쇄하는 파쇄부;

상기 파쇄부로부터 공급된 유기산이 함유된 폐수에 공기를 주입하여 호기처리하는 제1 호기조;

상기 제1 호기조에 의하여 호기처리되어 과량의 유기산이 제거된 폐수를 혐기처리하는 혐기조;

상기 호기 및 혐기조에서 처리된 폐수로부터 공기 및 가스를 제거하는 탈기부;

호기처리된 폐수로부터 고형물과 폐수를 분리하는 고액분리부; 그리고

상기 고액분리부에 의하여 분리된 오폐수중 이물질을 제거하는 가압부상부를 포함하는 오폐수 처리장치.