KR100764642B1 - 오폐수 처리 시스템 및 그 공법 - Google Patents

Abstract

무산소조, 호기조, 철전기분해장치 및 침지식 분리막처리장치로 이루어지는 오폐수 처리시스템이 개시된다. 무동력 내부반송이 구현되고, 장치의 설치면적을 대폭 줄일 수 있는 오폐수 처리시스템를 제공하고자 한다.

본 발명의 오폐수 처리 장치는, 무산소조; 호기조; 무산소조와 호기조를 연결하는 하부 연통로; 무산소조와 호기조를 연결하는 상부 연통로; 및 무산소조 내의 오폐수를 원활하게 순환시키는 수단을 포함하고, 오폐수 순환수단에 의해 무산소조의 오폐수를 하부 연통로를 통해 호기조로 순환과 동시에 이송시키며, 호기조의 오폐수가 상부 연통로를 통해 무산소조로 내부반송이 가능하다. 또한, 본 발명의 오폐수 처리시스템은 호기조 내에 설치되는 철전기분해장치 및 분리막처리장치를 포함한다.

무산소조, 호기조, 반송, 철전기분해장치, 분리막처리장치

Description

오폐수 처리 시스템 및 그 공법{WASTE WATER TREATMENT SYSTEM AND THE METHOD}

도 1은 종래의 오폐수 처리공법인 A2/0 공법의 공정 흐름 및 배치를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면.

도 2a는 본 발명의 오폐수 처리시스템을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2b는 본 발명의 오폐수 처리시스템을 개략적으로 도시한 평면도.

도 3은 본 발명의 오폐수 처리시스템을 채용된 격벽을 도시한 정면도.

도 4a는 본 발명의 오폐수 처리시스템에 채용된 상부 연통로를 설명하기 위해 도 3의 A-A'선에 따른 단면도.

도 4b는 본 발명의 오폐수 처리시스템에 채용된 상부 연통로의 게이트 및 구동부를 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 오폐수 처리시스템에 채용된 철전기분해장치의 케이스를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 오폐수 처리시스템의 공정 흐름 및 배치를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면.

본 발명은 오폐수에 대한 고도처리기술 분야에 관한 것으로서, 특히 철전기분해공법과 분리막 생물반응기공법((Membrane Bio Reactor; 이하, MBR)을 함께 채용하는 오폐수 처리 시스템에 관한 것이다.

최근에 오폐수 및 축산폐수 내의 유기물, 질소 및 인을 처리에 있어서, 화학약품등의 첨가를 하지 않거나 최소화할 수 있는 생물학적 처리공법이 이용되고 있다.

그 대표적인 종래의 공법은 A2/O공법과 MBR공법 등을 예로 들 수 있다.

A2/O 공법은 질산화물과 인 등을 동시에 제거하는 공정으로 반송슬러지의 질소산화물(NO3-N)의 함량을 감소시켜 탈인 과정에서의 질소산화물의 영향을 줄일 수 있는 공법으로서, 도 1에 개략적인 공정 흐름을 도시하였다. 도면을 참조하여, 종래의 A2/O 공법은 오폐수가 혐기조(1)로 유입된다. 혐기조(1)에서 인이 방출되고 무산소조(2)에서 탈질된다. 이어, 오폐수는 호기조(3)로 이송되며, 호기조(3)에서 공기를 불어넣어 유기물을 산화, 질산화 그리고 인 섭취가 일어난다. 이렇게 처리된 오폐수는 침전지(4)로 보내져서 방류되거나 일부는 혐기조(1)로 반송된다. 또한, 호기조(3)에서 질산화된 일부의 오폐수는 무산소조(2)로 반송되고 무산소조(2)에서 탈질된다.

이렇게 종래의 A2/O 공법은 무산소조(2)와 혐기조(1)로 오폐수를 반송할 시 에 이송펌프를 이용하여야 하기 때문에 동력의 소비가 많다. 또한, 별도의 침전조를 구비하여야 하고, 그 외에 여과기, 소독조 등이 필요하여 설치면적이 크고 설치비가 많이 드는 단점이 있다.

종래의 일반적인 MBR공법은 혐기조를 구비하지 않기 때문에 인 제거에 어려움이 많다.

그런가 하면, 특허등록 제490307호 및 제490310호와 같이 철전기분해장치를 채용하여 인의 제거를 수행하는 장치가 제안된 바 있다.

그러나, 이들 장치 역시도 별도의 침전지를 구비하여야 하고, 또한 오폐수의 반송을 위해서 대부분 별도의 동력이 요구되고 있었다. 이는 결국 장치의 설치면적이 크고, 비용이 상승되는 원인이 되었다.

본 발명은 상술한 종래의 장치의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 철전기분해공법과 MBR을 함께 채용하는 오폐수 처리 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상술한 개선된 오폐수 처리 시스템을 이용하여 오폐수를 처리하는 오폐수 처리 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 오폐수 처리 장치는, 무산소조; 호기조; 무산소조와 호기조를 연 결하는 하부 연통로; 무산소조와 호기조를 연결하는 상부 연통로; 및 무산소조 내의 오폐수를 하부 연통로를 통해 호기조로 이송시키는 오폐수 순환수단를 포함하고, 오폐수 순환수단에 의해 무산소조의 오폐수를 하부 연통로를 통해 호기조로 이송 및 순환 시키며, 호기조의 오폐수가 상부 연통로를 통해 무산소조로 이송이 가능한 것을 특징으로 한다.

바람직하게 무산소조와 호기조는: 하나의 처리조 몸체 내에서 격벽에 의해 각각 구분지어지고, 격벽은 하부 연통로 및 상부 연통로가 구비된다.

바람직하게 상부 연통로는, 개폐 정도를 조절할 수 있는 게이트를 구비한다.

또한, 게이트는 상하로 높이가 조절되어 개폐 정도가 조절된다.

바람직하게 호기조 내의 오폐수를 처리하는 철전기분해장치를 더 포함한다.

철전기분해장치는: 호기조 내에 배치되는 다공의 통형 케이스와, 케이스 내부에 배치되는 다수개의 철판과, 아래로부터 에어를 공급하는 산기관을 포함한다.

또한, 바람직하게는 호기조 내에 배치되는 분리막처리장치를 더 포함한다.

바람직하게 철전기분해장치와 분리막처리장치는 호기조의 바닥으로부터 소정거리 이격된 상부위치에 배치된다.

바람직하게 철전기분해장치와 분리막처리장치는 상호 인접하게 배치된다.

또한, 본 발명은 혐기조가 배제된 오폐수 처리시스템로서: 처리조 몸체; 처리조 몸체 내부에 형성되어 처리조 몸체를 무산소조와 호기조로 구분짓고, 하부와 상부 각각에 무산소조와 호기조를 연결하는 하부 연통로와 상부 연통로를 각각 구비하는 격벽; 무산소조 내의 오폐수를 하부 연통로를 통해 호기조로 이송 및 순환 시키는 오폐수 순환수단; 호기조 내에 배치되되, 호기조의 바닥으로부터 소정거리 이격된 상부 위치에 배치되는 철전기분해장치; 및 호기조 내에 배치되되, 호기조의 바닥으로부터 소정거리 이격된 상부 위치에 배치되는 분리막처리장치를 포함하고, 오폐수가 무산소조로 유입되어 오폐수 순환수단에 의해 호기조로 이송 및 순환되고 호기조의 오폐수가 상부 연통로를 통해 상기 무산소조로 이송되고, 무산소조에서 탈질이 되며 호기조에서 탈인 및 유기물 제거되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적에 따른 오폐수 처리 공법은, 무산소조, 호기조, 상기 호기조 내에 설치된 철전기분해장치 및 상기 호기조내에 설치된 분리막처리장치를 구비하여 탈질, 탈인 및 유기물 처리가 수행되는 오폐수 처리장치를 포함하는 오폐수 처리시스템을 이용한 오폐수 처리공법으로서: 무산소조와 호기조를 상부와 하부가 각각 연통시키는 상부 연통로와 하부 연통로를 각각 형성하여, 하부 연통로를 통해 무산소조의 오폐수를 호기조로 이송 및 순환시키며 호기조 내의 오폐수 일부가 상부 연통로를 통해 상기 무산소조로 반송되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 오폐수 처리시스템의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명에 대해 개략적으로 설명하면 무산소조와 호기조가 서로 하부와 상부가 연통되어 있다는 것이다. 그 결과, 무산소조의 하부에서 호기조로 오폐수를 이송 및 순환시키며 상부의 오폐수가 호기조로부터 무산소조로 오폐수의 내부 순환이 이루어진다는 것이다. 더 바람직한 구성은 하나의 처리조 또는 반응조에 격 벽을 통해 무산소조와 호기조를 구획하는 것이다. 또한 본 발명은 호기조 내에 철전기분해장치와 분리막처리장치를 배치함으로써, 혐기조 및 침전조, 여과기, 소독조 등이 필요하지 않게 된다. 따라서, 전체 장치의 크기를 대폭 줄일 수 있게 된다.

도 2a는 본 발명의 오폐수 처리시스템를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 오페수 처리장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 오폐수 처리시스템은 무산소조(20)와 호기조(30)를 포함하는 하나의 처리조 몸체(100)를 구비한다. 무산소조(20)와 호기조(30)는 크게 격벽(70)에 의해 구분지어진다. 상기 격벽(70)은 하부에 하부 연통로(71)가, 상부에 상부 연통로(72)가 형성되어 있다.

도 3은 본 발명의 오폐수 처리시스템에 채용된 격벽을 도시한 정면도이다.

격벽(70)은 하부에 하부 연통로(71)가 서로 통할 수 있도록 형성되어 있고, 상부에 상부 연통로(72)가 구비되어 있다. 상부 연통로(72)에 대해서는 하기에서 후술된다. 바람직하게 하부 연통로(71)는 바닥부위에 형성된다.

무산소조(20) 내 하부에는 오폐수 순환수단(21)이 배치되어 하부 연통로(71)를 통해 호기조(30)내로 오폐수를 이송 및 순환시킨다. 바람직하게 오폐수 순환수단(21)은 프로펠러가 하부 연통로(71)를 향해 설치된 수중교반기를 겸할 수 있다.

본 발명의 오폐수 처리시스템은 오폐수가 먼저 오폐수 유입관(22)을 통해 무산소조(20)로 유입되어 그 하측의 하부 연통로(71)를 통해 호기조(30)내로 이송 및 순환된다. 이와 같이 하부 연통로(71)를 통해 무산소조(20)와 호기조(30)가 연통되 어 있기 때문에, 무산소조(20)와 호기조(30)는 실질적으로 동일한 높이의 수위를 가진다.

즉, 유입되는 오폐수가, 상부 연통로(72) 이상의 높이에 해당하고, 오폐수 순환수단(21)에 의해 하부 연통로(71)를 통해 무산소조(20)에서 호기조(30)내로 이송 및 순환되면 호기조(30)를 통한 상부의 오폐수는 자연스럽게 펌핑방식 등 인위적인 동력이 부가되지 않더라도 상부 연통로(72)를 통해 무산소조(20)로 순환되게 된다.

도 4a는 본 발명의 오폐수 처리시스템에 채용된 상부 연통로를 설명하기 위해 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 오폐수 처리시스템에 채용된 상부 연통로의 게이트 및 구동부를 개략적으로 도시한 도면이다.

상부 연통로(72)는 개폐의 정도를 조절할 수 있는 게이트(721)가 설치된다. 상기 게이트(721)는 바람직하게는 상하로 높이가 조절하여 개폐 정도를 조절할 수 있도록 한다.

예를 들어 도 4b에 도시한 바와 같이, 게이트(721)에 래크(723)와 피니언(724) 조합으로 구현될 수 있다. 따라서, 게이트(721)에 대한 전체 구동수단(722)은 래크(723), 피니언(724), 기어(725), 체인휠(726) 및 체인(727) 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 구동수단(722)은 수동으로 조절을 하거나, 모터(미도시) 등에 의해 자동으로 조절될 수 있다. 이 경우 게이트(721)는 도 4a와 같이, 격벽(72)에 수직방향으로 게이트(721) 안내 홈을 형성하여 게이트(721)가 승강할 수 있는 구조로 할 수 있다.

상기 게이트(721)는, 피니언(724)의 회전운동에 의해 이와 치합되며 상기 게이트(721)에 일체로 형성된 래크(723)가 수직운동하며 상기 게이트(721)를 승하강 시키게 되는 것이다.

여기서, 상기 게이트(721)를 승하강 시키는 구조는 격벽(70)의 상측 또는 하측에서 상기 게이트(721)를 승하강 시키는 것으로, 이는 당업자에 의해 다양한 기술구성으로 실시가 가능한 것에 해당되어 다양한 공지 기술수단을 이용하여 실시할 수 있다.

다시 도 1 및 2를 참조하여, 호기조(30) 내에는 철전기분해장치(50)와 분리막처리장치(60)가 설치된다. 이들 철전기분해장치(50)와 분리막처리장치(60)는 바람직하게는 호기조(30) 바닥으로부터 소정거리 이격된 상부 위치에 배치된다. 이렇게 상부 위치에 배치시키는 것은 도시하지는 않았지만, 지지 프레임과 같은 공지의 기술로 구현될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 철전기분해장치(50)와 분리막처리장치(60)의 아래 부위는 실질적으로 무산소조(20) 역할을 하게 된다. 또한 바람직하게는 철전기분해장치(50)와 분리막처리장치(60)는 서로 인접하게 배치된다. 그럼으로써 철전기분해장치(50)에서 인이 제거된 오폐수가 분리막처리장치(60)로 용이하게 유입된다. 더불어, 두 장치는 하나의 산기장치부의 산기관(81)을 공유할 수 있게 되어 효율적이게 된다.

도 5는 본 발명의 오폐수 처리시스템에 채용된 철전기분해장치의 케이스를 도시한 도면이다.

도면을 참조하여, 구체적으로 철전기분해장치(50)는 다공의 통형 케이스(52) 를 구비한다. 이와 같은 다공의 통형 케이스(52)는 몸체에 다수개의 구멍(521)이 형성되어 있다. 따라서, 부유물질 등이 철전기분해장치(50) 내로 유입되는 것을 억제한다. 케이스(52) 내부에는 통상적인 철전기분해장치(50)의 요소들이 배치된다. 예를 들어, 전극 역할을 하는 다수개의 철판(51)이 배치되고, 그 아래에서 산기관(81)이 에어를 공급한다. 전기분해에 의해 생성된 2가 철이온, 3가 철이온 및 철산화물은 불용성 침전물을 생성하거나, 호기성 박테리아의 증식을 활성화시켜서 유기물질의 산화 및 분해 능력을 높인다. 또한, 질산화 박테리아의 증식을 활발하게 하여 질산화를 돕는다. 무엇보다도 철전기분해장치(50)는 철산화물을 생성하여 인산염을 흡착함으로써 인을 제거하는 것이다. 따라서 본 발명의 오폐수 처리시스템은 혐기조를 배제시킬 수 있다.

다르게는 본 발명의 오폐수 처리시스템은 철전기분해장치(50)를 호기조(30) 외부에 설치하는 것도 가능하다. 이 경우에는 통상의 방식과 마찬가지로, 철전기분해조가 호기조(30) 외부에 설치되고 호기조(30) 내의 오폐수를 유입 받아서 처리한 후 다시 오폐수를 호기조(30)로 반송시키는 구성으로 구현될 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 오폐수 처리시스템은 호기조(30) 내에 침지식 분리막처리장치(60)를 포함한다. 분리막처리장치(60)는 통상 2개의 막으로 이루어진 분리막이 세로로 다수개 배치되고, 각 분리막에 연결된 집수부와 집수된 물을 배출하는 배출관(62) 등으로 이루어지는 분리막모듈과, 분리막모듈 아래에서 에어를 공급하는 산기관(81)을 포함한다. 이미 설명한 바와 같이, 블로워에 연결된 산기관(81)은 철전기분해장치(50) 아래까지 연장되어 두 장치가 공유하는 형태로 설치할 수 있다. 또한, 분리막처리장치(60) 역시도 호기조(30) 바닥에서 소정거리 이격된 상부 위치에 설치된다. 따라서 분리막처리장치(60)의 아래 부분은 무산소조(20)로서 역할을 수행할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 오폐수 처리시스템의 작동 및 배치를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1, 도 2 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 오폐수 처리시스템의 동작을 살펴본다. 먼저 오폐수가 유입관(22)을 통해 무산소조(20)로 유입된다. 무산소조(20)에서는 탈질이 일어난다. 무산소조(20)로 유입된 오폐수는 오폐수 순환수단(21)인 수중교반기에 의해 하부 연통로(71)를 통해 호기조(30)로 이송 및 순환된다. 이때, 상부 연통로(72)의 게이트(721)는 높이가 미리 설정되어 있고, 호기조(30)의 오폐수 수위에 따라 호기조(30)에서 무산소조(20)로 오폐수의 일부가 반송 순환된다. 상기 호기조(30) 내의 철전기분해장치(50)에서는 인이 제거되고, 상술한 바와 같이 질산화 등 오폐수 처리를 위한 다양한 반응들이 일어난다. 이어, 오폐수는 분리막처리장치(60)에 의해 처리된 처리수는 배출관(62)을 통해 방류된다.

본 발명의 오폐수 처리시스템은 무산소조에서 호기조로 이송 및 순환되는 오폐수가 다시 별도의 동력의 인가 없이 호기조에서 무산소조로 반송되는 내부 순환이 이루어지도록 하여 오폐수의 처리 효율성 확보 및 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 혐기조가 필요하지 않을 뿐만 아니라, 침전조, 여과기, 소독조를 분리막처리장 치로 대체함으로써 전체 장치의 설치면적을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 오폐수 처리 시스템으로서:

   무산소조;

   호기조;

   상기 무산소조와 상기 호기조를 연결하는 하부 연통로;

   상기 무산소조와 상기 호기조를 연결하는 상부 연통로; 및

   상기 무산소조 내의 오폐수를 상기 하부 연통로를 통해 상기 호기조로 이송 및 순환시키는 오폐수 순환수단을 포함하고,

   상기 오폐수 순환수단에 의해 상기 무산소조의 오폐수를 상기 하부 연통로를 통해 상기 호기조로 이송 및 순환시키며, 상기 호기조의 오폐수가 상기 상부 연통로를 통해 상기 무산소조로 이송이 가능한 것을 포함함을 특징으로 하는 오폐수 처리 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 무산소조와 상기 호기조는:

   하나의 처리조 몸체 내에서 격벽에 의해 각각 구분지어지고,

   상기 격벽은 상기 하부 연통로 및 상기 상부 연통로가 구비된 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 상부 연통로는,

   상하로 높이가 조절되어 개폐 정도를 조절할 수 있는 게이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 호기조 내의 오폐수를 처리하는 철전기분해장치를 더 포함하며;

   상기 철전기분해장치는:

   상기 호기조 내에 배치되는 다공의 통형 케이스와, 케이스 내부에 배치되는 다수개의 철판과, 아래로부터 에어를 공급하는 산기관을 포함하는 오폐수 처리 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 호기조 내에 배치되는 분리막처리장치를 더 포함하는 오폐수 처리 시스템.
6. 삭제
7. 혐기조가 배제된 오폐수 처리 시스템으로서:

   처리조 몸체;

   상기 처리조 몸체 내부에 형성되어 상기 처리조 몸체를 무산소조와 호기조로 구분짓고, 하부와 상부 각각에 상기 무산소조와 상기 호기조를 연결하는 하부 연통로와 상부 연통로를 각각 구비하는 격벽;

   상기 무산소조 내의 오폐수를 상기 하부 연통로를 통해 상기 호기조로 이송 및 순환시키는 오폐수 순환수단;

   상기 호기조 내에 배치되되, 상기 호기조의 바닥으로부터 소정거리 이격된 상부 위치에 배치되는 철전기분해장치; 및

   상기 호기조 내에 배치되되, 상기 호기조의 바닥으로부터 소정거리 이격된 상부 위치에 배치되는 분리막처리장치를 포함하고,

   오폐수가 상기 무산소조로 유입되어 상기 오폐수 순환수단에 의해 상기 호기조로 이송 및 순환되고 상기 호기조의 오폐수가 상기 상부 연통로를 통해 상기 무산소조로 이송되고, 상기 무산소조에서 탈질이 되며 상기 호기조에서 탈인 및 유기물 제거되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 시스템.
8. 무산소조, 호기조, 상기 호기조 내에 설치된 철전기분해장치 및 상기 호기조내에 설치된 분리막처리장치를 구비하여 탈질, 탈인 및 유기물 처리가 수행되는 오폐수 처리장치를 포함하는 오폐수 처리시스템을 이용한 오폐수 처리공법으로서:

   상기 무산소조와 상기 호기조를 상부와 하부가 각각 연통시키는 상부 연통로와 하부 연통로를 각각 형성하여, 상기 하부 연통로를 통해 상기 무산소조의 오폐수를 상기 호기조로 이송 및 순환시키며 상기 호기조 내의 오폐수 일부가 상기 상부 연통로를 통해 상기 무산소조를 반송되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 공법.

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