KR100745974B1

KR100745974B1 - 선박의 분뇨 및 오수처리장치

Info

Publication number: KR100745974B1
Application number: KR20070041492A
Authority: KR
Inventors: 김경희; 이경란
Original assignee: 아쿠아셀 주식회사
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-08-02

Abstract

본 발명은 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 선박내에서 발생되는 분뇨 및 오수를 미생물 담체가 적재된 접촉산화조로 유입시켜 담체에 부착된 생물에 의해 산화, 분해하여 유기물질을 제거하는 1차 정화과정을 거친 다음, 미생물 담체가 적재된 바이오 필터를 경유하게 하여 부유고형물(부유 미생물 및 난분해성 고형물)을 여과하고 일부 미 분해된 유기물질을 산화, 분해시키는 2차 정화과정을 시킨 후, 최종적으로 해수 전해장치에서 유입된 차아염소산에 의해 처리수 중에 잔류한 유기물질의 산화와 세균성 미생물을 완전 살균시키기 위한 반응조를 거침으로써 선박 분뇨, 오수의 정화 처리 효율을 높여 해양오염방지에 기여할 수 있는 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 관한 것이다.

본 발명은 선박에서 발생되는 분뇨를 분쇄시킬 수 있는 통상의 유입조가 설치되고 사각형의 틀체 내부에 설치된 제1, 제2격벽 및 제1절곡가이드에 의해 형성되어 상기 유입조로부터 배출되는 분뇨 및 오수를 체류시켜 충분히 부패시키는 저류조와, 상기 틀체 및 제1, 제4격벽에 의해 저류조의 일측에 형성되며 상기 제4격벽의 하측에 형성된 제2개구부 상측에 설치된 제1그물망 위에 제1메디아가 설치되어 분뇨 또는 오수를 산화 및 분해하고 유기물질을 제거하여 1차 정화하는 접촉산화조와, 상기 틀체 및 제1, 제3, 제4격벽에 의해 접촉산화조의 일측에 형성되며 상기 제4격벽에 의해 형성된 공간부 및 제2절곡가이드를 포함하고, 상기 제3격벽의 하측에 형성된 제3개구부 상측에 설치된 제2그물망 위에 제2메디아가 설치되어 접 촉산화조로부터 유입된 부유성 고형물을 여과하고 2차 정화하는 필터여과조와, 상기 틀체 및 제2, 제3격벽에 의해 저류조 및 필터여과조 사이에 형성되고, 일측에 배출공이 형성되어 부유물을 침적하기 위해 일시적으로 체류시켜 배출하는 배출조와, 상기 접촉산화조의 중앙부분에 보조격벽에 의해 형성되며 바닥면에는 송풍기로부터 상기 접촉산화조 및 필터여과조에 공기를 공급하기 위해 제1배관으로부터 분기되는 산기관이 설치된 산기조와, 상기 유입조, 저류조, 접촉산화조, 필터여과조가 위치한 틀체의 바닥면에 설치되고 제2배관에서 분기되어 배출펌프에 의해 배출하는 제1 내지 제4배출밸브로 이루어지는 처리조가 구비되고, 상기 처리조의 배출조에 형성된 배출공에는 일측에 배출펌프와 연결된 제5배출밸브가 설치된 소독조가 설치되고, 상기 소독조의 타측에는 해수유입밸브를 통해 유입되는 해수를 전기분해하여 살균수를 공급하는 전해장치가 설치된 것을 특징으로 한다.

선박, 분뇨처리, 접촉산화조, 필터 여과조, 메디아, 전해장치, 미생물 담체, 유기물 분해, 살균

Description

선박의 분뇨 및 오수처리장치{Apparatus for on-site treating night soil and waste water in vessels}

도 1은 종래 선박의 분뇨 및 오수처리장치의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 있어 처리조의 분해사시도.

도 4는 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치의 평단면도.

도 5a는 도 4의 A-A선 단면도.

도 5b는 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 있어 처리조의 측단면도.

도 6a는 본 발명에 사용되는 메디아의 사시도.

도 6b는 도 6a의 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

21 : 송풍기 22 : 배출펌프

23a, 23b : 제1, 제2배관 24 : 산기관

30 : 처리조 31~34 : 제1 내지 제4격벽

35 : 틀체 36a, 36b : 제1, 제2공간부

37a~37e : 제1 내지 제5배출밸브 40 : 저류조

41 : 제1개구부 42 : 제1절곡가이드

43 ; 유입조 44 : 스크린

45 : 배출구 50 : 접촉산화조

51 : 제2개구부 52 : 제1그물망

53 : 제1메디아 60 : 필터여과조

61 : 공간부 62 : 제2절곡가이드

63 : 제3개구부 64 : 제2그물망

65 : 제2메디아 66 : 산기조

66a, 69b : 보조격벽 71 : 배출공

70 : 배출조 80 : 소독조

90 : 전해장치

91 : 해수유입밸브

본 발명은 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 선박 내에서 발생되는 분뇨 및 오수를 미생물 담체가 적재된 접촉산화조로 유입시켜 담체에 부착된 미생물에 의해 산화, 분해하여 유기물질을 제거하는 1차 정화과정을 거친 다음, 미생물 담체가 적재된 바이오 필터를 경유하게 하여 부유고형물을 여과하고 일부 미 분해된 유기물질을 산화, 분해시키는 2차 정화과정을 시킨 후, 최종적으로 해수를 전기분해시 생성되는 살균수와 혼합시켜 배출하는 살균과정을 거침으로써 선박 분뇨, 오수의 정화 처리 효율을 높여 해양오염방지에 기여할 수 있는 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박에서 발생되는 분뇨 또는 오수를 처리하기 위해서는 크게 여러 개의 분뇨 저장조를 만들어 저장하여 산화시키는 저장식 처리방법과, 선박의 분뇨, 오수가 유입된 탱크(반응조)내에 부유 성장상태의 미생물에 의해 기질분해와 세포합성이 이루어지도록 송풍기로 공기를 유입하여 처리하는 생물학적 활성 슬러지에 의한 오수처리방법과, 전기분해식 처리방법이 있다.

상기의 저장식 처리방법은 다량의 선박오수를 저장하여 산화 처리하므로 대용량의 탱크를 필요로 하며, 슬러지 생성량이 많아져서 슬러지 처리가 문제가 발생되는 문제점이 있다.

상기 생물학적 활성오니에 의한 처리방법은, 처리과정 중에 섬유성 미생물이 생성되어 슬러지 팽화현상(sludge bulking)이 생기며, 과다한 슬러지 생성으로 슬러지를 처리하는 데에 문제를 일으키므로 유지관리가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 완전한 처리를 위하여 처리장치가 커지므로 선박 등과 같이 작은 공간을 유용하게 활용해야 하는 곳에 설치하기에는 용이하지 않는 문제점이 있다.

상기 전기분해식 처리방법은, 분뇨 등을 파쇄 시켜 이들을 서로 간격이 좁게 형성된 전극판 사이로 분뇨(오수)와 해수를 동시에 통과시키면서 해수의 전기분해에 의해 생성된 차아염소산에 의해 유기물질의 분해산화가 일어나도록 하여야 하 나, 파쇄가 용이하지 않을 뿐 아니라 많은 양의 해수를 전기분해할 때 생성된 차아염소산(HClO₃)의 강한 산화력으로 인하여 구조물의 부식이 쉽게 이루어지며, 처리수가 과다한 차아염소산을 함유하게 되어 2차 오염원이 될 수도 있다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 종래 실용신안등록 제219789호(등록일자:2001년01월30일)에서 제안된 선박오수 처리장치는 선박이라는 특수한 환경에 맞도록 콤팩트하고 소형의 구조를 갖추며, 오수의 처리능력이 양호하고, 좁은 공간에서 설치가 용이하며, 분뇨, 오수의 부하변동이나 온도변화에 잘 적응하여 유지관리가 용이한 구조로 이루어지는 한편, 적은 양의 잉여 슬러지를 생성하도록 하고 있다.

즉, 종래 기술인 실용신안등록 제219789호의 선박오수 처리장치는 도 1에서 도시된 바와 같이 유입구(11)가 마련된 중공형의 오수탱크(12) 내부에 요철형상의 접촉여재(13)를 고정시켜 상기 접촉여재(13)에 부착된 다양한 미생물에 의하여 선박오수를 분해 처리하고, 오수탱크의 내부 중앙에는 폭기조(14)와 처리수조(15)를 설치하며, 상기 폭기조(14)의 하측에 산기관(16)과 안내판을 설치하여 나선형으로 폭기시키며 미생물에 의한 오수분해가 잘 이루어지도록 하고, 상기 처리수조(15) 내에 설치된 자외선램프(17)에 의하여 저수된 처리수의 대장균을 살균하며, 처리수는 상기 처리수조(15)내에 설치된 수위감지기(18)에 의하여 작동되는 배출펌프(19)에 의해서 자동적으로 외부로 배출되도록 구성되어 있다.

상기와 같은 종래 선박오수 처리장치는 자외선램프(17)에 의하여 처리수의 대장균을 살균하도록 되어 있으나, 선박의 분뇨, 오수는 그 혼탁도가 매우 높아 자외선의 침투가 어려워 살균효과를 기대할 수 없는 문제점이 있으며, 또한 선박의 분뇨, 오수를 접촉여재(13)에 부착된 다양한 미생물에 의하여 선박오수를 분해 처리한 후, 배출펌프(19)에 의해서 자동적으로 바다에 배출하도록 하고 있으나, 상기 접촉여재(13)에서 과잉 증식으로 탈리된 미생물에 의해 부유고형물(SS)의 배출허용기준치를 만족하지 못할 뿐만 아니라, 일부 미 분해된 유기물질의 미생물이 바다에 그대로 배출되며, 별도의 소독과정을 거치지 않음으로써 해양오염방지 효과가 미미한 문제점이 있는 것이다.

또한, 종래 선박오수 처리장치는 선박 분뇨, 오수의 유기물을 처리하기 위해 생물막 여재를 사용하였으나, 처리수 중의 슬러지는 침전조에서 중력침강에 의해 농축됨에 따라 침전조의 체적이 증가하는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 선박내에서 발생되는 분뇨, 오수가 투입되는 오수 및 분뇨를 미생물 담체가 적재된 접촉산화조로 유입시켜 담체에 부착된 미생물에 의해 산화, 분해하여 유기물질을 제거하는 1차 정화과정을 거친 다음, 미생물 담체가 적재된 필터여과조를 경유하게 하여 부유고형물을 여과하고, 동시에 일부 미 분해된 유기물질을 산화, 분해시키는 2차 정화과정을 시킨 후, 최종적으로 해수 전해장치에서 유입된 차아염소산에 의해 처리수 중에 잔류한 유기물질의 산화와 세균성 미생물을 완전 살균 tlr키기 위한 반응조를 거침으로써 선박 분뇨 및 오수의 정화 처리 효율을 높여 해양오염방지에 기여할 수 있도록 하 는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 선박의 분뇨, 오수를 분쇄시켜 배출하는 통상의 유입조가 설치되고 사각형의 틀체 내부에 설치된 제1, 제2격벽 및 제1절곡가이드에 의해 형성되어 상기 유입조로부터 배출되는 분뇨 및 오수를 체류시켜 충분히 부패시키는 저류조와, 상기 틀체 및 제1, 제4격벽에 의해 저류조의 일측에 형성되며 상기 제4격벽의 하측에 형성된 제2개구부 상측에 설치된 제1그물망 위에 제1메디아가 설치되어 분뇨 또는 오수를 산화 및 분해하고 유기물질을 제거하여 1차 정화하는 접촉산화조와, 상기 틀체 및 제1, 제3, 제4격벽에 의해 접촉산화조의 일측에 형성되며 상기 제4격벽에 의해 형성된 공간부 및 제2절곡가이드를 포함하고, 상기 제3격벽의 하측에 형성된 제3개구부 상측에 설치된 제2그물망 위에 제2메디아가 설치되어 1차 접촉산화조에서 미처리된 유기물질의 산화 및 부유성 고형물질을 여과하고 2차 정화하는 필터여과조와, 상기 틀체 및 제2, 제3격벽에 의해 저류조 및 필터여과조 사이에 형성되고, 일측에 배출공이 형성되어 부유물을 침적하기 위해 일시적으로 체류시켜 배출하는 배출조와, 상기 접촉산화조의 중앙부에 보조격벽에 의해 형성되며 바닥면에는 송풍기로부터 상기 접촉산화조 및 필터여과조에 공기를 공급하기 위해 제1배관으로부터 분기되는 산기관이 설치된 산기조와, 상기 유입조, 저류조, 접촉산화조, 필터여과조가 위치한 틀체의 바닥면에 설치되고 제2배관에서 분기되어 배출펌프에 의해 배출하는 제1 내지 제4배출밸브로 이루어지는 처리조가 구비되고, 상기 처리조의 배출조에 형성된 배출공에는 일측에 배출펌프와 연결된 제5배출밸브가 설치된 소독조가 설치되고, 상기 소독조의 타측에는 해수유입밸브를 통해 유입 되는 해수를 전기분해하여 살균수를 공급하는 전해장치가 설치된 것에 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 분뇨 및 오수처리장치를 첨부된 도 2 내지 도 6b에 의해 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 있어 처리조의 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치의 평면도이며, 도 5a는 도 4의 A-A선 단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 선박의 분뇨 및 오수처리장치에 있어 처리조의 측단면도로서, 크게 선박에 유입되는 분뇨 또는 오수를 정화 처리하는 처리조(30)와, 상기 처리조(30)를 경유하여 정화된 물의 소독과정이 진행되는 소독조(80)와, 해수를 전기분해하여 살균수(NaOCl, HOCl, OCl^_이 포함된 해수)를 제조하여 상기 소독조(80)에 공급하는 전해장치(90)로 이루어진다.

상기 처리조(30)는 하부가 폐쇄되어 막혀있고 상측이 개방된 사각형상의 틀체(35) 내부에 제1 내지 제4격벽(31~34)이 설치되어 분뇨, 오수를 일시적으로 체류시켜 부패를 촉진시키는 저류조(40)와, 상기 저류조(40)로부터 공급되는 분뇨, 오수를 산화 및 분해시켜 유기물질을 제거하여 1차 정화하는 접촉산화조(50)와, 상기 접촉산화조(50)를 경유하여 1차 정화된 물을 공급받아 접촉산화조(50)로부터 유입된 부유성 고형물들을 여과하고 일부 미 분해된 유기물질을 담체에 부착된 미생물 에 의해 완전히 산화, 분해시켜 2차 정화하는 필터여과조(60)와, 상기 필터여과조(60)로부터 공급되는 2차 정화된 물을 일시 저장하여 부유물질을 침전시켜 배출하는 배출조(70)와, 상기 접촉산화조(50) 및 필터여과조(60)에 공기를 공급하는 산기조(66)로 구성된다.

상기 저류조(40)는 제1, 제2격벽(31)(32)과 틀체(35)의 일측면에 의해 형성되며, 이 틀체(35)의 일측면과 제1격벽(31)에는 일정한 간격과 높이를 유지하는 제1개구부(41)가 형성되며, 이 제1개구부(41)를 형성하는 제1격벽(31)과 틀체(35)가 만나는 지점에 분뇨 또는 오수를 접촉산화조(50)로 공급하는 제1절곡가이드(42)가 틀체(35)의 타측 면에 설치되어 독립적인 공간의 저류조(40)를 구성하고 있다.

또한, 상기 저류조(40) 내부에는 분뇨, 오수를 떨어지는 낙차에 의해 분쇄시키기 위한 스크린(44)이 설치되고, 일측면에 배출구(45)가 형성된 통상의 유입조(43)가 설치된다.

상기 접촉산화조(50)는 제1, 제3, 제4격벽(31)(33)(34)과 틀체(35)에 의해 형성되며, 상기 제4격벽(34)의 하측에는 1차 정화된 물을 후단의 필터여과조(60)로 공급하기 위해 일정 높이만큼의 제2개구부(51)가 형성되어 이루어지며, 상기 접촉산화조(50) 내부의 제2개구부(51) 상측에는 제1그물망(52)이 고정 설치되며, 이 제1그물망(52) 상부에는 미생물 담체에 부착된 미생물에 의해 유입되는 선박의 분뇨, 오수 내 오염물질을 산화, 분해하여 유기물질을 제거하는 제1메디아(53)가 적재된다.

상기 필터여과조(60)는 제1, 제3격벽(31)(33)과 제2개구부(51)가 형성된 제4 격벽(34) 및 틀체(35)에 의해 형성되어 상기 제2개구부(51)를 통해 유입되는 1차 정화된 물을 일시 저장하는 공간부(61)와 연결되어 2차 정화시키는 필터여과조(60)를 구성하고 있으며, 상기 필터여과조(60) 내부 일측면에는 공간부(61)를 경유한 1차 정화된 물을 필터여과조(60)로 공급하는 제2절곡가이드(62)가 설치되고, 상기 제3격벽(33)의 하측에는 제3개구부(63)가 형성되어 필터여과조(60)를 경유한 2차 정화된 물을 배출조(70)로 공급하고 있다.

또한, 상기 제3개구부(63) 상측의 필터여과조(60) 내부에는 제2그물망(64)이 고정 설치되고, 이 제2그물망(64) 상부에는 접촉산화조(50)로부터 유입된 부유성 고형물들을 여과하고 동시에 일부 미 분해된 유기물질을 담체에 부착된 미생물에 의해 완전히 산화, 분해하기 위해 제1메디아(53) 보다 크기가 작은 제2메디아(65)가 적재된다.

상기 배출조(70)는 제1, 제3격벽(31)(33)과 틀체(35)에 의해 형성되며, 일측에 배출공(71)이 형성되며, 상기 배출공(71)을 통해 소독조(80)로 공급하도록 되어 있다.

상기 산기조(66)는 접촉산화조(50)의 중앙부분에 보조격벽(66a)(66b)에 의해 형성되며, 이 산기조(66)의 바닥면에는 접촉산화조(50) 및 필터여과조(60)에 송풍기(21)로부터 배출되는 공기를 공급하기 위해 제1배관(23a)으로부터 분기되는 산기관(24)이 제1그물망(52) 위에 설치된다.

여기서 상기 산기관(24)은 담체에 부착된 미생물의 활성을 높이기 위해 충분한 산소를 공급해야 하는데 이를 위해 산소 전달율이 높은 음향공진 산기관을 사용 하는 것이 바람직하다.

상기 유입조(43)와 저류조(40) 및 제1, 제2공간부(36a)(36b)가 위치한 틀체(35)의 바닥면과 소독조(80)의 바닥 면에는 수동으로 조작되는 제1 내지 제4배출밸브(37a~37d)와 연결되는 제2배관(23b)을 통해 배출펌프(22)가 설치된다.

도 6a는 접촉산화조(50) 및 필터여과조(60) 내부에 적재되어 미생물 담체에 부착된 미생물에 의해 유입되는 선박용 분뇨, 오수 내 오염물질을 산화, 분해하여 유기물질을 제거하는 제1, 제2메디아(53)(65)의 사시도이며, 도 6b는 도 6a의 단면도로서, "+" 형상으로 교차된 내부지지대(1)에 의해 견고히 지지되는 관체(2)의 외주면에 다수개의 배양판(3)이 외부지지대(4)로서 부착되고, 상기 관체(2) 종단면의 가운데에 원판링 형상의 칸막이(5)가 배양판(3)의 내측 둘레에 형성되어 관체(2)의 외측 벽면과 칸막이(5)의 사이에 통수공(6)이 형성되어 구성된다.

상기의 배양판(2), 관체(2), 내부지지대(1), 외부지지대(4) 및 칸막이(5)는 표면적 증대 및 미생물의 부착성 향상을 위하여 물리적 표면 처리법에 의해 거칠게 가공되어 있고, 재질은 합성수지 50wt%~95wt%와 세라믹(제올라이트 또는 탄화물) 5wt%~50wt%가 혼합되어 사용되며, 합성수지로는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride :PVC), 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polythylene:LDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (High Density Polythylene : HDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene : PP), 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vynyl Acetate : EVA) 등 다양하게 사용 가능하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 있어 선박의 분뇨 및 오수처리 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 송풍기(21)를 가동하여 산기조(66) 하부에 설치되고 제1배관(23a)과 연결되어 있는 산기관(24)을 통해 높은 압력으로 공기를 공급하게 되면 이 공기는 배출압력에 의해 산기조(66)의 내부로 상승되어 접촉산화조(50)와 필터여과조(60)의 상측으로 공기를 지속적으로 공급하여 제1, 제2메디아(53)(65)에 부착된 미생물이 성장할 수 있도록 한다.

여기서 산기조(66)를 독립적으로 형성하고, 산기관(24)으로부터 배출되는 공기를 접촉산화조(50)와 필터여과조(60)의 상측으로 공급하는 이유는 간접 폭기방식을 적용하여 공기의 체류시간을 길게 하여 제1, 제2메디아(53)(65)에 부착된 미생물의 성장을 활성화시킴과 동시에 산기조(66) 내부에 오염물의 유입을 방지하여 산기관(24)의 청소를 용이하도록 하기 위한 것이다.

이러한 상태에서 저류조(40) 내부에 설치된 유입조(43)를 통해 분뇨, 오수가 유입되면 스크린(44)의 망을 통해 분쇄가 일어난 후, 유입조(43)의 바닥 면에 낙하되어 그 충격에 의해 으스러지게 되며, 이러한 분쇄된 분뇨, 오수는 유입조(43)의 바닥 면으로부터 누적되고, 이 누적된 분뇨, 오수가 일정 수위에 도달되면 배출구(45)를 통해 넘쳐흘러 저류조(40)에 유입됨으로써 체류되어 부패과정을 거치게 거친다.

상기와 같은 과정을 통해 유입된 분뇨, 오수가 저류조(40)의 일정 수위까지 채워지게 되면 제1격벽(31)과 틀체(35) 사이에 형성된 제1개구부(41)를 통해 제1절곡가이드(42)로 흐르게 되고, 유입된 분뇨, 오수가 제1절곡가이드(42)의 높이 이상으로 수위가 높아지면 제1절곡가이드(42)를 통해 월류(overflow)되어 제1메디 아(53)가 충진된 접촉산화조(50)로 유입됨에 따라 상기 제1메디아(53)의 미생물 담체에 부착된 미생물과 산기관(24)을 통해 유입되는 산소에 의해 분뇨, 오수의 오염물질을 산화, 분해하여 유기물질을 제거하는 1차 정화과정을 거치게 된다.

즉, 분뇨, 오수가 유입되어 접촉산화조(50)내에 유입되어 넓은 면적에 미생물이 생존하는 제1메디아(53)와 접촉하게 되면 미생물이 제1메디아(53)의 표면에 부착 고정되어 생육하게 되는데, 이때 제1메디아(53)에 붙어 성장하는 미생물은 생물막을 형성하게 되고, 이 생물막을 형성한 미생물은 오폐수 중에 있는 유기물을 분해시키게 된다.

또한, 생물막 부착 두께에 의해 칸막이 효과가 발생하는데, 이는 생물막의 안과 밖으로 나누어 안쪽은 산소의 투과를 차단하여 혐기성을 이루고, 바깥쪽은 직접 산소를 흡수해 호기성을 이루는 상보성 시스템을 이루게 된다.

이러한 과정에서 미생물의 생육과 생물막의 형성을 증대시키는 역할을 하게 되는데, 우선 미생물의 초기 부착속도와 담체에 대한 미생물의 부착력을 향상시키기 위해 합성수지 재질에 세라믹을 혼합하여 제조하고, 미생물의 부착을 극대화시키기 위하여 표면을 거칠게 제조함으로써 재질의 특성상 갖는 다공성과 함께 더욱 더 많은 미생물을 부착시키게 되며, 또한 거친 표면과 함께 많은 수의 내부지지대(1), 외부지지(4), 배양판(3) 및 칸막이(5)로 이루어져 표면적을 극대화시키게 하였다.

따라서 접촉산화조(50)에 충진된 제1메디아(53) 표면 사이로 수류와 기상류가 흐를 때 무수히 많이 부착된 미생물에 의해 그 접촉 면적이 증대되므로 분뇨, 오수 속에 포함된 유기물 등이 기존 방식에 비해 보다 효과적으로 분해되어 정화되며, 칸막이(5)와 배양판(3)이 외부지지대(4)에 의해 관체(2)에 부착되어"T"의 형상을 함으로써 형상과 구조의 특성상 분뇨, 오수 내의 부유물을 걸러 주는 역할도 수행하게 될 뿐만 아니라, 배양판(3)의 내측과 외측에 각각 혐기성과 호기성 미생물의 서식이 동시에 이루어지는 특성이 있어 분뇨, 오수 내 오염물질(유기물질, 부유물질, 영양염류 등)을 산화, 분해하여 유기물을 약 90% 이상 제거할 수 있는 매우 높은 정화 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상기 접촉산화조(50)를 거침으로써 1차 정화된 물은 제4격벽(34)의 하측에 형성된 제2개구부(51)를 통해 공간부(61)로 유입되어 부유물을 침전시키게 되며, 접촉산화조(50)로부터 지속적으로 유입된 1차 정화된 물이 공간부(61) 내에서 일정 수위에 도달하게 되면 제2절곡가이드(62)를 통해 월류되어 제2메디아(65)가 충진된 필터여과조(60)로 유입됨에 따라 접촉산화조(84)로부터 유입된 부유성 고형물들을 여과하고, 일부 미 분해된 유기물질을 완전히 산화, 분해시키는 2차 정화과정을 거치게 된다.

즉, 상기 필터여과조(60)에 적층된 생물막 여재인 제2메디아(65)는 접촉산화조(50)에서 사용된 제1메디아(53)와 형태는 같으나 크기가 작기 때문에 유효비 표면적(단위 체적당 유효면적)이 커 미 반응 유기물의 완전분해가 가능할 뿐만 아니라, 생물막 여재가 갖고 있는 기하학적 구조에 의해 우수한 부유성 고형물(SS) 여과(biofiltration) 효율을 갖게 됨으로써 별도의 침전조를 필요로 하지 않으며, 생물막 여재인 제2메디아(65)에 여과된 부유성 고형물 또는 슬러지는 운전 중 일정한 주기로 역세수에 의해 역세 후 손쉽게 최종 처분이 가능한 특징을 갖는다.

특히, 본 발명은 선박이라는 특수한 환경에서 콤팩트한 시설이 필수적임을 고려할 때 운전 중 슬러지 벌킹이 일어나지 않으면서 생물막 담체의 유효비표면적(단위체적당 여재의 유효 표면적)이 큰 구조를 갖는 생물막 담체의 채택이 필요하게 됨에 따라 본 발명에 사용되는 제1, 제2메디아(53)(65)는 십자형 구조를 가짐으로써 높은 미생물(MLSS) 농도를 유지할 수 있다는 특징을 갖고 있을 뿐만 아니라, 제1, 제2메디아(53)(65) 제조 시 폴리에틸렌 등과 같은 합성수지에 첨가된 제올라이트에 의해 표면에 미생물 부착력이 우수하여 폭기 시 생물막의 탈리가 일어나지 않아 타 생물막 공법에 비해 유기물 제거 효율이 우수하게 되는 것이다.

상기 필터여과조(60)를 거쳐 2차 정화된 물은 제3격벽(33)에 형성된 제3개구부(63)를 경유하여 배출조(70)로 유입되고, 지속적으로 공급되는 물에 의해 배출조(70)의 수위가 상승되면 배출공(71)을 통해 소독조(80)로 유입되어 전해장치(90)에서 만들어진 살균수와 혼합하여 배출하는 살균과정을 거치게 된다.

즉, 배출조(70)에 유입된 2차 정화된 물이 적정 수위에 도달하게 되면 배출공(71)을 통해 소독조(80)로 유입되고, 이때 해수유입밸브(91)를 통해 유입되는 해수를 전해장치(90)에 의해 살균수로 만들어 소독조(80)로 공급함으로써 필터여과조(60)를 경유한 정화된 물과 살균수가 혼합되어 살균이 이루어지게 되는 것이다.

상기 전해장치(90)에서 해수를 만드는 과정은, 해수에 용존되어 있는 양이온 성분은 Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺등이 주성분이고, 음이온 성분에는 염소이온(Cl^-), 중탄 산이온(HCO₃ ^-), 탄산이온(CO₃ ^2-) 등이 포함되어 있어 해수를 전기분해 할 경우 음극과 양극에는 반응식(1)과 같은 주 반응이 진행된다.

- 양극반응 : 2Cl^- → Cl₂ + 2e^_

- 음극반응 : 2H₂O + 2Na⁺+ 2e^-→ 2NaOH + H₂ ↑ ........ 반응식(1)

상기 반응식(1)에서 보는 바와 같이 양극 반응에서 생성되는 염소기체는 물에 대한 용해성이 큼에 따라 아래의 반응식(2)가 일어나게 되며, 이 반응으로 이미 살균력을 인정받은 차아염소산(pH가 산성일 때 많이 존재) 및 차아염소산 이온(pH가 알카리성일 때 많이 존재)이 생성된다.

상기의 차아염소산 이온은 해수 내 다량 함유되어 있는 Na⁺이온성분과 결합하여 일부 차아염소산나트륨을 형성하기도 하며, 이러한 차아염소산나트륨은 일반 소독용으로 상당히 많이 사용하고 있는 물질이다.

Cl₂ + H₂O → HCl + HOCl ⇔ H⁺+ OCl^- .... 반응식(2)

따라서 전해장치(90)에서 유입되는 해수를 전기분해 할 경우 생성되는 차아염소산 및 차아염소산 이온 또는 차아염소산나트륨이 소독조(80)에 투입되므로 인하여 해수에 존재하는 미세 병원성 미생물 세균을 살균하게 되는 것이다.

상기의 전해장치(90)는 본 출원인에 의해 제안된 특허출원 제2006-68536호(출원일자:2006.07.21, 발명의 명칭:선박 밸러스트수 전해살균시스템의 제어장치) 에서와 같이 바닷물 전해반응 시 문제점으로 발생된 음극에서의 침전물 피막 생성을 막기 위해 양극과 음극을 모두 산화촉매가 코팅된 티타늄 전극을 사용하고, 여기에 양극과 음극의 극성을 주기적으로 변경하는 극성 변환 모듈과 양극과 음극 표면에서 발생하는 전기 저항의 주원인인 농도 분극을 감소시키기 위해 펄스 인가 모듈을 집적화한 제어기판을 설치한 것이 특징이며, 이에 따라 기존에 주기적으로 세정하는 번거로움을 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 기존에 채택된 전해장치에 비해 소형인 전해장치에서 연속운전이 가능한 특징을 갖는다.

한편, 상기 접촉산화조(50) 및 필터여과조(60)에 충진된 제1, 제2메디아(53) (65)에서 미생물이 과잉 성장으로 인해 공극 막힘 현상이 발생하여 역세가 필요할 경우 송풍기(21)에서 매우 높은 압력으로 역세용 공기를 공급하게 되면 공기의 토출압력에 의해 제1, 제2메디아(53)(65) 상호간에 접촉 및 마찰이 발생되고, 이 접촉 및 마찰로 인하여 과잉 성장된 미생물을 탈리시키게 된다.

또한, 상기의 역세 과정시 또는 적정 시기에 필요에 따라 유입조(43), 저류조(40), 접촉산화조(50), 필터여과조(60), 공간부(61), 배출조(70), 소독조(80)에 유입된 내용물을 배출할 경우 제1 내지 제5배출밸브(37a~37e)를 선택적 또는 모두 개방시킨 후, 배출펌프(67)를 구동하여 유입된 내용물을 해양으로 방류하게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 선박 내에서 발생되는 분뇨 및 오수를 미생물 담체가 충진된 접촉산화조로 유입시켜 담체의 미생물에 의해 산화, 분해하 여 유기물질을 제거하는 1차 정화 과정을 거친 다음, 미생물 담체가 적재된 필터여과조를 경유하게 하여 접촉산화조로부터 유입된 부유성 고형물을 여과하고 일부 미 분해된 유기물질을 완전히 산화, 분해시키는 2차 정화과정을 진행시킨 후, 최종적으로 해수를 전기분해시 생성되는 살균수와 혼합시켜 배출하는 살균과정을 거쳐 배출함으로써 선박 분뇨, 오수의 정화 처리 효율을 높여 해양오염방지에 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

선박의 분뇨, 오수를 분쇄시켜 배출하는 통상의 유입조(43)가 설치되고 사각형의 틀체(35) 내부에 설치된 제1, 제2격벽(31)(32) 및 제1절곡가이드(42)에 의해 형성되어 상기 유입조(43)로부터 배출되는 분뇨 및 오수를 체류시켜 충분히 부패시키는 저류조(40)와,

상기 틀체(35) 및 제1, 제4격벽(31)(34)에 의해 저류조(40)의 일측에 형성되며 상기 제4격벽(34)의 하측에 형성된 제2개구부(51) 상측에 설치된 제1그물망(52) 위에 제1메디아(53)가 설치되어 분뇨 또는 오수를 산화 및 분해하고 유기물질을 제거하여 1차 정화하는 접촉산화조(50)와,

상기 틀체(35) 및 제1, 제3, 제4격벽(31)(33)(34)에 의해 접촉산화조(50)의 일측에 형성되며 상기 제4격벽(34)에 의해 형성된 공간부(61) 및 제2절곡가이드(62)를 포함하고, 상기 제3격벽(33)의 하측에 형성된 제3개구부(63) 상측에 설치된 제2그물망(64) 위에 제2메디아(65)가 설치되어 접촉산화조로부터 유입된 부유성 고형물을 여과하여 2차 정화하는 필터여과조(60)와,

상기 틀체(35) 및 제2, 제3격벽(32)(33)에 의해 저류조(40) 및 필터여과조(60) 사이에 형성되고, 일측에 배출공(71)이 형성되어 부유물을 침적하기 위해 일시적으로 체류시켜 배출하는 배출조(70)와,

상기 접촉산화조(50)의 중앙부에 보조격벽(66a)(66b)에 의해 형성되며 바닥면에는 송풍기(21)로부터 상기 접촉산화조(50) 및 필터여과조(60) 공기를 공급하기 위해 제1배관(23a)으로부터 분기되는 산기관(24)이 설치된 산기조(66)와,

상기 유입조(43), 저류조(40), 접촉산화조(50), 필터여과조(60)가 위치한 틀체(35)의 바닥면에 설치되고 제2배관(23b)에서 분기되어 배출펌프(22)에 의해 배출하는 제1 내지 제4배출밸브(37a~37d)로 이루어지는 처리조(30)가 구비되고,

상기 처리조(30)의 배출조(70)에 형성된 배출공(71)에는 일측에 배출펌프(22)와 연결된 제5배출밸브(37e)가 설치된 소독조(80)가 설치되고,

상기 소독조(80)의 타측에는 해수유입밸브(91)를 통해 유입되는 해수를 전기분해하여 살균수를 공급하는 전해장치(90)가 설치된 것을 특징으로 하는 선박의 분뇨 및 오수처리장치.
제1항에 있어서 상기 접촉산화조(50)와 필터여과조(60) 내부에 충진되는 제1제 2메디아(53)(65)는,

"+"형상으로 교차된 내부지지대(1)에 의해 견고히 지지되는 관체(2)의 외주면에 다수개의 배양판(3)이 외부지지대(4)로서 부착되고,

상기 관체(2) 종단면의 가운데에 원판링 형상의 칸막이(5)가 배양판(3)의 내측 둘레에 형성되고,

상기 관체(2)의 외측 벽면과 칸막이(5)의 사이에 통수공(6)이 형성된 것을 특징으로 하는 선박의 분뇨 및 오수처리장치.