KR100716766B1 - 접촉여재 필터를 이용한 오폐수고도처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접촉여재필터에 의한 1차 고밀도여과처리와 반영구적으로 사용할 수 있도록 구성한 생물활성탄에 의한 2차 처리장치가 단계적으로 구성되어 여과와 흡착 및 이와 병행한 미생물 처리단계에 의해 오염물의 처리를 수행하는 접촉여재필터를 이용한 오폐수고도처리장치에 관한 것이며, 오폐수 유입과 유수분리가 이루어지는 집수조와; 원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 원수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉하는 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크 하부에는 슬러지배출구가 형성되어 상기 집수조로 부터의 원수를 유입 받아 이를 1차 처리하는 1차 처리장치와; 내부에 생물 활성탄이 채워지고, 상부에 처리수유입구가 형성되고, 하부에 처리수배출구가 형성되며, 하부 바닥에 역세척 및 슬러지배출구가 형성되어 1차 처리장치로부터의 유입수를 받아 흡착과 미생물 처리작용에 의해 2차 처리를 수행하는 2차 처리장치; 가 포함되는 구성을 특징으로 한다.

접촉여재,HBC, 폐수처리, 생물활성탄

Description

접촉여재 필터를 이용한 오폐수고도처리장치 {Waste Water Disposal Plant By Media Biofilter}

도 1은 본 발명의 구성도

도 2는 본 발명에 의한 1차 처리장치의 실시 예도

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 1차 처리장치의 내부 구성도

*. 주요부호의 설명

10. 집수조 11. 집수구 12. 수위감지센서 13. 펌프

14. 원수공급관 15. 에어조절밸브

20. 1차 처리장치 21. 압력탱크 22. 접촉여재필터

23. 노즐

30. 2차 처리장치 31. 압력탱크 32. 생물 활성탄

33. 처리수유입구 34. 처리수배출구 35. 역세척 및 슬러지배출구

40. 3차 처리장치 41. 압력탱크

50. 슬러지건조상 60. 슬러지펌프

본 발명은 산업폐수, 식물성 폐수, 일반 오폐수 등을 처리하기 위한 중소 규모의 개별 폐수처리장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 접촉여재필터에 의한 1차 고밀도여과처리와 반영구적으로 사용할 수 있도록 구성한 생물활성탄에 의한 2차 처리장치가 단계적으로 구성되어 여과와 흡착 및 이와 병행한 미생물 처리단계에 의해 오염물의 처리를 수행하는 접촉여재필터를 이용한 오폐수고도처리장치에 관한 것이다.

산업폐수, 식물성 폐수, 일반 오폐수 등은 각종 부유 유기물과 무기물의 오염물을 포함하기 때문에 이를 처리하기 위해 침전, 여과, 흡착, 생물학적 처리 등 다양하고 복합적이며, 반복적인 공정을 수행한다.

오폐수의 생물학적 처리법으로 폭넓게 사용하고 있는 표준 활성 슬러지법은 하수종말처리장 등 대규모로 구성할 수 있고 처리 효율 등이 우수한 장점이 있으나 폭기조의 운전에 따른 동력소비가 높고, 잉여 슬러지 발생량이 많으며, 고도의 전문적인 운전 인력이 요구되는 단점이 있어 중소규모의 개별 처리시설로는 부적합하다.

이와 같은 표준 활성 슬러지법의 한계 때문에 중소규모의 개별 처리시설의 일환으로 현수미생물접촉산화공법(HBC, Hanging Bio Contactor 또는 BC Plus)이 제 시되고 있다. 이것은 처리조 내에 설치한 접촉여제에 미생물막을 일정 두께로 부착하고, 공기와 함께 오염물을 접촉시켜 각종 유기 오염물을 접촉 산화시키는 방법이며, 미생물막이 유기물을 접촉 분해함으로써 공기 접촉이 활발한 부위에서는 호기성 산화 분해, 공기 접촉이 없는 내부에서는 혐기 분해가 이루어지고, 잉여슬러지가 거의 발생하지 않고 운전이 용이하며, 유지 관리가 간편하고 설비가 간단하여 고도의 전문 운전능력 없이도 중소규모의 개별처리시설로 운용할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기한 HBC법은 접촉여재에 부착한 미생물에 오염물을 접촉시켜 이를 흡착 분해하는 구성 원리를 갖는 것으로 용존산소의 부족으로 인한 사상균의 발생과 여재의 혐기화 등을 유발하여 처리효율이 급격하게 저하되는 문제, 과도한 부착미생물을 탈리하기 위한 보조 산기장치를 운영하여야 하는 문제, 부착미생물 탈리시 미생물의 내생 호흡으로 인해 용존산소가 급격히 부족해지는 문제, 주기적으로 인위적인 탈리를 해주어야 하는 문제, 박리 슬러지를 분리제거를 위해 별도의 고액분리시설 또는 침전조를 운영하여야 하는 문제점 등이 있어 활성오니법을 대체할 수 있는 중소규모의 개별처리시설로서 여전히 많은 제약이 있었다.

본 발명은 운전이 까다롭지 않아 고도의 전문요원 없이도 운영이 가능하고, 부식이나 여재 등의 교체 주기를 반영구적으로 늘릴 수 있게 하여 유지 관리 및 운전비용을 절감할 수 있게 하며, 중소 규모의 개별처리장치로 유용하게 활용할 수 있는 오폐수고도처리장치를 제시할 목적을 갖는다.

이를 위하여 본 발명은 오폐수 유입과 유수분리가 이루어지는 집수조와; 원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 원수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉하는 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크 하부에는 슬러지배출구가 형성되어 상기 집수조로 부터의 원수를 유입 받아 이를 1차 처리하는 1차 처리장치와; 내부에 생물 활성탄이 채워지고, 상부에 처리수유입구가 형성되고, 하부에 처리수배출구가 형성되며, 하부 바닥에 역세척 및 슬러지배출구가 형성되어 1차 처리장치로부터의 유입수를 받아 흡착과 미생물 처리작용에 의해 2차 처리를 수행하는 2차 처리장치를 포함하는 오폐수고도처리장치를 제시한다.

또한, 상기 구성에 원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 처리수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉시키기 위한 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구가 형성되어 2차 처리장치로부터의 유입수를 처리하는 3차 처리장치; 를 포함하는 오폐수고도처리장치를 제시한다.

상기 구조에서 접촉여재필터는 일반적인 현수미생물접촉산화공법에서의 미생 물에 의한 유기 오염물의 소화처리 기능뿐만 아니라 고밀도 여과막과 같은 기능을 발휘하는 데 특징이 있고, 압력용기 내에서 노즐에 의한 압력 분사에 의해 접촉시킴으로써 현수미생물접촉산화공법에서의 미생물 탈리에 대한 우려 없이 운영할 수 있는 특징이 있다.

또한, 상기 발명은 생물활성탄에 의해 생물 분해성 물질뿐만 아니라 각종 난분해성 물질을 흡착함으로써 오폐수의 처리효과가 향상되고 각종 처리조 및 압력탱크를 FRP로 구성하는 등의 방안에 의해 반영구적인 시설로 구성할 수 있는 효과를 제공한다.

이하 첨부된 도면에 의한 실시 예에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기본 구성을 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 집수조(10), 1차 처리장치(20), 2차 처리장치(30), 3차 처리장치(40)가 단계적으로 구성된다.

집수조(10)는 원 폐수를 유입 받아 이를 1차 처리장치로 공급하기 위한 요소로서 유수분리와 집수 기능을 갖고, 투입 유량을 조정하는 작용을 한다.

이를 위해 상기 집수조에는 집수구(11)와 수위감지센서(12)가 설치되고, 원수의 펌핑을 위한 펌프(13) 및 원수공급관(14)이 설치되고, 원수에 공기가 포함되도록 상기 원수공급관에 공기량을 조절하기 위한 에어조절밸브(15)와 펌핑 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(16)가 설치되는 구조를 갖는다. 에어조절밸브는 에어 밴트식 흡입밸브를 사용하여 별도의 산기관 없이도 펌프 흡입시 공기의 흡입이 이 루어지도록 구성한다.

상기 구조에 의해 집수조는 외부 유입 원수를 집수하여 유수분리를 하고, 안정화하며, 수위가 어느 정도 차면 수위감지센서가 이를 감지하여 펌프를 가동하여 원수의 공급이 이루어지도록 하며, 펌프의 가동 시 에어가 함께 유입되어 원수공급관을 통해 원수와 함께 공급된다.

도 2, 도 3a, 도 3b는 1차 처리장치의 실시 예이며, 1차 처리장치(20)는 캡(21a)에 의해 개폐 가능한 원통구조로 압력탱크(21)가 형성되고, 상기 압력탱크의 캡(21a) 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구(21b)가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구(21c)가 형성된다. 또한, 압력탱크 내에는 상단이 캡과 함께 고정되는 원통 형상의 접촉여재필터(22)가 설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 처리수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉시키기 위한 노즐(23)이 형성된다.

상기 노즐(23)은 압력탱크 외벽에 부착 형성되는 안내관(23a)에 연결되고, 상기 안내관은 원수공급관(14)에 연결되어 집수조에서 공급되는 원수와 에어를 함께 상기 접촉여재필터에 분사하도록 공급된다.

또한, 상기 노즐은 도 3a 및 도 3b 에 도시된 바와 같이, 접촉여재필터에 비스듬한 각도로 경사지게 구성하여 분사된 원수가 전체적으로 압력탱크 내에서 회오리 및 파장을 일으키면서 선회하고, 압력탱크 둘레에 균일한 간격으로 수직 안내관을 배치하여 각 안내관에는 상하로 일정 간격으로 노즐을 형성한 구조로 이루어진다.

접촉여재필터(22)는 상부에 플런지를 갖는 다공망 원통(22a)에 폴리염화비닐리덴 실 또는 나일론섬유(BCF; Bulky Continuous Filaments) 등의 접촉여재를 사용하여 대략 5cm 정도의 두께로 감아 접촉여재층(22b)을 형성한 구조를 갖는다.

상기 접촉여재는 900 데니아(denier) 42합사 굵기로서 매우 넓은 표면적을 가지며, 압력탱크 내에서 원수의 통과에 의해 부유물질을 걸러 내는 고밀도여과필터 작용과 함께 미생물이 부착되어 생육 증식 및 소화에 의한 생물학적 처리가 병행하여 이루어진다.

접촉여재필터의 여과작용, 부착미생물에 의한 생물학적 처리가 동시에 이루어지며, 상기 부착미생물은 압력탱크 내에서 원수가 통과되는 과정에서 부피가 큰 물질은 표면에서 걸러지고, 유기물질은 접촉여재필터 표면의 미생물 막에 접촉되어 소화처리된다. 따라서 일반적인 현수미생물 접촉산화공법과 같이 접촉여재필터의 미생물에 의한 생물처리가 이루어지나 이러한 생물처리가 보조적으로 이루어지고 주기능은 여과작용이기 때문에 공기량, 부하량 등 현수미생물 접촉산화공법에서 요구되는 까다로운 운전조건을 충족시키지 않더라도 여과작용과 부수적인 생물처리작용을 수행하여 일반적인 여과 필터의 작용에 의한 부유물질의 처리뿐만 아니라 각종 유기물의 처리도 함께 이루어져 BOD, COD를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 후단계의 생물활성탄에 의한 2차 처리 및 접촉여재필터에 의한 3차 처리공정을 거쳐 고도의 폐수 처리율을 달성할 수 있다.

또한, 상기 구성은 개방 상에서 이루어지는 현수미생물 접촉산화공법과 달리 원수가 압력탱크 내에서 일정한 속도로 흐르면서 여과와 생물처리가 이루어지기 때 문에 공기량, 부하량의 변화에 따라 미생물의 폐색이나 탈리가 쉽게 이루어지지 않는 등의 장점을 갖고, 생물처리 기능에 의해 접촉여재필터를 반영구적으로 사용할 수 있는 효과를 갖는다.

접촉여재필터표면에 부착되는 슬러지는 노즐로부터 분사되는 수류에 의해 자동으로 낙하 되어 슬러지배출구(21c)를 통하여 배출된다.

실시 예는 압력탱크의 내경을 350mm, 높이를 600mm로 하고, 내부 접촉여재필터의 외경을 250mm로 하며, 안내관을 6개로 구성하고 각 수직안내관에는 대략 5cm 간격으로 노즐을 형성하였다. 상기 실시 예는 BOD 130~180㎎/ℓ, SS 50~90㎎/ℓ 일일 30ton 폐수를 2Kg/㎠ 압력으로 노즐을 통해 분사함으로써 압력탱크 내에서 회오리 및 파장을 일으키는 선회류가 발생하고, 이들 선회류는 접촉여재필터와 고루 접촉하면서 접촉여재필터와 효과적으로 접촉된다.

상기 1차 처리장치에서 BOD, COD는 약 20% 감소하며, SS는 70%~98%까지 제거된다.

2차 처리장치(30)는 개폐구조의 압력탱크(31) 내부에 생물 활성탄(32)이 채워지고, 상부에 처리수유입구(33)가 형성되고, 하부에 처리수배출구(34)가 형성되며, 하부 바닥에 역세척 및 슬러지배출구(35)가 형성되는 구조를 갖는다.

생물활성탄(Biological Activated Carbon, BAC)은 백탄으로서 강하고 단단하며 공기막이 잘 발달한 참나무가 바람직하다.

상기 생물활성탄은 1차 처리장치에 원수와 함께 투입된 에어에 의해 미생물이 공기막 표면에 붙어 활성탄의 흡착효과와 미생물에 의한 처리효과를 제공한다.

상기 생물활성탄은 원수 중에 포함된 유기물질을 흡착 분해하고, 생분해 과정에서 발생하는 유기물질을 흡착하여 미생물의 안전한 증식을 돕는 작용을 한다. 또한, 원수 중의 암모니아성 질소, 용존 망간, 철 등의 제거하는 효과가 있고, 생분해할 수 있는 물질은 분해 제거하고 흡착능력을 난분해성 물질의 흡착에 할당함으로써 일반 활성탄에 비해 사용주기가 현저히 증가하는 효과를 갖는다.

실시 예에 따르면, 상기한 2차 처리장치는 압력탱크의 내경을 350mm, 높이를 600mm로 하고, 내부 생물활성탄 층의 높이를 400mm로 하여 1차 처리장치에 의한 처리수가 하향류 형태로 공급하였을 때 생물활성탄 층을 통과하는 과정에서 BOD, COD, TNT 등이 약 60% 정도 제거되었다.

1차 처리장치에 의해 대략 SS 98%까지 제거된 상태이므로 생물 활성탄의 공기막이 막히는 일이 없고, 하부의 역세척 및 슬러지배출구를 통하여 역세척수를 공급하여 주기적으로 세척하여 줌으로서 슬러지는 자동으로 배출되며, 장기간(3 ~ 5년 동안) 생물활성탄을 교체하지 않고도 성능이 유지되는 효과를 갖는다.

3차 처리장치(40)는 최종 여과처리장치로 1차 처리장치와 동일한 구성을 갖는다.

즉, 캡에 의해 개폐가능한 원통구조로 압력탱크(41)가 형성되고, 상기 압력탱크의 캡(41a) 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구(41b)가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구(41c)가 형성된다. 또한, 압력탱크 내에는 상단이 캡과 함께 고정되는 원통형상의 접촉여재필터가 설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 처리수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉시키기 위한 노즐(43)이 형성된다.

상기 노즐(43)은 압력탱크 외벽에 부착형성되는 안내관(43a)에 연결되어 2차 처리장치에서 공급되는 처리수를 에어와 함께 상기 접촉여재필터에 분사하도록 공급된다.

또한, 상기 노즐은 접촉여재필터에 비스듬한 각도로 경사지게 구성하여 분사된 원수가 전체적으로 압력탱크 내에서 선회류가 형성되도록 하고, 압력탱크 둘레에 균일한 간격으로 수직 안내관을 배치하여 각 안내관에는 상하로 일정 간격으로 노즐을 형성한 구조로 이루어진다.

상기한 접촉여재필터 둘레에 분포된 노즐에 의해 일정한 압력의 처리수가 분사되고, 압력 용기 자체의 충전된 원수에 가해져 압력용기 내에는 선회류가 발생하며, 상기 선회류가 접촉여재필터와 효과적으로 접촉된다.

상기 3차 처리장치는 공기의 공급량이 적어 여과작용과 혐기성 반응이 주로 이루어진다.

상기한 1차 처리장치, 2차 처리장치 및 3차 처리장치에 의해 배출되는 슬러지는 슬러지건조상(50)으로 배출하며, 유출수는 슬러지펌프(60)으로 펌핑하여 집수조로 반송처리하고, 3차 처리장치의 처리수토출구를 통하여 방출되는 처리수는 유량계(70)을 거쳐 방류된다.

상기한 각 처리장치는 녹이 슬지 않고 영구적으로 사용가능한 FRP로 구성한다.

상기 구성에 의한 본 발명은 1차 처리장치와 2차 처리장치로만 구성하여 오 폐수뿐만 아니라 약품처리 전단계의 상수 여과시설에도 활용할 수 있는 것이다.

이상의 구성에 의한 본 발명은 1차 처리장치에서 접촉여재필터에 의한 여과작용에 의해 부유물질의 대부분을 제거하고, 미생물 접촉여재필터의 생물 처리에 의해 생분해성 유기물의 분해 처리가 이루어지며, 난분해성 물질은 후단계의 2차 처리장치에 의한 생물활성탄의 작용에 의해 흡착 분해되는 구조로 이루어지고, 각 처리장치는 부식되지 않는 FRP소재로 구성되고 내부 접촉여재필터 및 활성탄은 미생물에 의해 반영구적인 수명을 유지하여 유지관리비용이 적은 장점이 있다.

또한, 본 발명은 기본적으로 접촉여재필터에 의한 고밀도 여과작용과 활성탄에 의한 흡착작용이 주 처리기능으로 이루어지고, 미생물처리는 활성탄 및 접촉여재필터의 수명을 연장하고 생분해성 유기물을 분해 처리하는 보조적인 기능을 가지므로 운전이 까다롭지 않고 용이하여 중소 규모의 개별 폐수처리장치로 매우 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (3)

1. 오폐수 유입과 유수분리가 이루어지는 집수조와;

   원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 원수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉하되 압력탱크 외벽에 부착 형성되는 하나 이상의 수직 안내관에 일정간격으로 형성되며 접촉여재필터에 경사지게 향하도록 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구가 형성되어 상기 집수조로 부터의 원수를 유입 받아 이를 1차 처리하는 1차 처리장치와;

   내부에 생물 활성탄이 채워지고, 상부에 처리수유입구가 형성되고, 하부에 처리수배출구가 형성되며, 하부 바닥에 역세척 및 슬러지배출구가 형성되어 1차 처리장치로부터의 유입수를 받아 흡착과 미생물 처리작용에 의해 2차 처리를 수행하는 2차 처리장치;가 포함되는 것을 특징으로 하는 접촉여재필터를 이용한 오폐수고도처리장치.
2. 오폐수 유입과 유수분리가 이루어지는 집수조와;

   원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 원수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉하는 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구가 형성되어 상기 집수조로 부터의 원수를 유입 받아 이를 1차 처리하는 1차 처리장치와;

   내부에 생물 활성탄이 채워지고, 상부에 처리수유입구가 형성되고, 하부에 처리수배출구가 형성되며, 하부 바닥에 역세척 및 슬러지배출구가 형성되어 1차 처리장치로부터의 유입수를 받아 흡착과 미생물 처리작용에 의해 2차 처리를 수행하는 2차 처리장치와;

   원통구조의 압력탱크 내에 원통 형상으로 접촉여재필터가 고정설치되고, 상기 압력탱크 내벽 둘레에 외부에서 공급되는 처리수 및 공기를 접촉여재필터에 분사 접촉시키기 위한 노즐이 형성되며, 상기 압력탱크의 캡 상부에는 접촉여재필터를 통과하여 걸러지는 처리수토출구가 형성되고 압력탱크하부에는 슬러지배출구가 형성되어 2차 처리장치로부터의 유입수를 처리하는 3차 처리장치;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉여재필터를 이용한 오폐수고도처리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 1차 처리장치의 노즐은 압력탱크 외벽에 부착 형성되는 하나 이상의 수직 안내관에 일정간격으로 형성되고, 상기 노즐은 접촉여재필터에 경사지게 향하도록 구성된 것을 특징으로 하는 접촉여재필터를 이용한 오폐수고도처리장치.

Images