KR100822292B1 - 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치에 관한 것으로, 특히 질소 및 인을 다량 함유하고 있는 산업 오페수, 생활 오폐수, 가축 오 폐수와 오염된 호소를 정화시키는 데에 있어서 농도 변화에 관계없이 미생물 농도를 유지할 수 있으며, 처리공정이 단순하고, 운전비용이 절감되도록 발명된 것이다.

본 발명은, 고농도의 폐수로부터 고액분리과정을 거친 후, 혐기조와 폭기조에 의해 오염물질을 1차로 제거시키는 상향류 반응조(10)와;

이 상향류 반응조(10)를 통과한 오염물질이 인젝터(30)의 토출구에 접속된 펌프(31)의 강제 송출로 에어공급관(32)을 통해 산소가 공급되도록 하는 프로세스조(20)로 이루어진 것에 있어서;

상기 인젝터(30)에는 오염물질과 산소를 잘게 쪼게여 그 혼합비율을 높이고, 접촉 반응 할 수 있는 시간을 지체시켜 반응열을 높이기 위한 나선와류 형태의 라인믹서(40)가 더 설치되는 것에 의해 달성된다.

상향류 반응조, 축산폐수, 프로세스조, 인젝터, 라인믹서, 나선와류

Description

고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치{High-concentration Waste-Water and LivestockWastewater Treatment device}

도 1은 본 발명의 전체 장치를 보인 개략도.

도 2는 본 프로세스조의 구조를 보인 사시도.

도 3은 인젝터 내부에 라인믹서가 설치된 상태를 보인 요부 단면도.

도 4는 라인믹서의 제품 사진.

도 5는 프로파일의 구성을 보인 사시도.

도 6은 회전판형 분리막의 구조를 보인 측단면도.

도 7은 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리단계를 보인 블록도.

* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 상향류 반응조 20 - 프로세스조

30 - 인젝터 31 - 펌프

32 - 에어공급관 40 - 라인믹서

본 발명은 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치에 관한 것으로서, 특히 질소 및 인을 다량 함유하고 있는 산업 오페수, 생활 오폐수, 가축 오 폐수와 오염된 호소를 정화시키는 데에 있어서 농도 변화에 관계없이 미생물 농도를 유지할 수 있으며, 처리공정이 단순하고, 운전비용이 절감되도록 발명된 것이다.

일반적으로 생활하수, 축산폐수, 인분류, 산업폐수 등의 오폐수가 하천이나 호소에 유입되면 오염이 심화되는 바, 이러한 하천이나 호소가 오폐수에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 유입 오폐수를 정화하여야 한다.

그 일반적인 오폐수 정화에 있어서 적합한 혐기성 및 호기성 미생물을 함께 이용하여 오폐수에 포함되어 있는 오염물질을 정화할 수 있다는 것은 당해 분야에 이미 잘 알려져 있는 사실이다.

일반적으로 혐기성 미생물을 이용한 분해과정은 산소가 존재하지 않는 환경에서 미생물에 의해 오염물질의 유기물이 이산화탄소와 메탄으로 전환되는 공정을 의미한다.

이러한 혐기성 처리공정을 통해 일부분의 유기물을 분해한 후, 호기성 미생물을 이용한 호기성 처리공정을 통해 산화시킴으로써 오염물질을 완전히 분해시킨다.

이러한 공정을 1회 또는 여러 번 반복함으로써 오폐수에 포함되어 있는 오염물질(특히, 유기물)을 제거할 수 있다.

특히, 오폐수 중에 함유된 질소(N)와 인(P)은 하천 및 호소의 부영양화 또 는 녹조를 일으키기 때문에 이를 제거하려는 노력은 현재에도 계속되고 있다.

질소와 인을 다량 함유하고 있는 축산 오폐수, 산업 오폐수, 생활 오폐수 등을 정화시키기 위해서는 효과적으로 질소와 인을 제거할 수 있는 방법이 절실히 요구된다.

종래에는 화학적인 방법을 이용하여 질소와 인을 제거하려는 시도를 하였으나, 화학적인 처리방법은 2차오염을 유발하고 막대한 비용이 소요되므로, 최근에는 미생물을 이용하여 생물학적 처리방법들이 많이 이루어지고 있는 실정이다.

하지만, 접촉산화법, 오수합병법 등의 기존의 방법들은 BOD, COD 등의 개선 측면에 있어서는 어느 정도 효과가 있으나, 질소와 인을 만족할만한 수준으로 제거하지는 못하고 있다.

한편, 고농도의 유기성폐수를 처리하기 위해서는, 여러 종류의 처리공법이 알려져 있다.

이들중 적용실적이 가장 많은 공법은 표준 활성 슬러지법이다.

표준 활성 슬러지법은 최초 침전조-포기조-최종 침전조로 구성된 처리장치에서 이루어지는데, 질소 및 인의 고도처리를 위하여 반송 및 중간에 여러단계의 공정을 거치게 된다. 이와 같은 처리공법은 유입되는 수질과 유량의 변동에 의하여 최종 침전조의 효율이 저하되어 유출수의 수질악화와 같은 나쁜 영향을 초래하게 된다.

이와 같은 생물학적 처리공정이외에, 종래의 VIP, UCT 등의 수평흐름식 생물학적 처리공정에 분리막이 결합된 고도처리 공정의 경우에도, 분리막 포기조내의 슬러지 제어를 위해 막 프레임의 하부에서 과잉으로 포기하여 세정함에 따라 포기조 내의 DO농도가 높게 유지된다.

그 결과 미생물의 자산화가 심하게 일어나 슬러지의 농도를 고농도로 유지하기 어렵고, 탈질 효율이 저하되는 단점 등도 있다.

그러나, 이와 같은 문제점을 해결한다 하여도, 양돈폐수와 같은 고농도의 폐수를 처리함에 있어서는 분리막의 폐쇄빈도가 많아져 세정주기 및 교체주기가 짧아져 운전비가 상승하게 되는 단점이 있다.

또, 유지관리의 어려움이 있다.

본 발명의 목적은 농도 변화에 관계없이 미생물 농도를 유지할 수 있으며, 처리 공정은 단순한데 비하여 그 효율을 극대화할 수 있는 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 시공비와 처리를 위한 운전비를 절감하여 경제적인 이익을 줄 수 있는 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 고농도의 폐수로부터 고액분리과정을 거친 후, 혐기조와 폭기조에 의해 오염물질을 1차로 제거시키는 상향류 반응조(10)와;

이 상향류 반응조(10)를 통과한 오염물질이 인젝터(30)의 토출구에 접속된 펌프(31)의 강제 송출로 에어공급관(32)을 통해 산소가 공급되도록 하는 프로세스조(20)로 이루어진 것에 있어서;

상기 인젝터(30)에는 오염물질과 산소를 잘게 쪼게여 그 혼합비율을 높이고, 접촉 반응 할 수 있는 시간을 지체시켜 반응열을 높이기 위한 나선와류 형태의 라인믹서(40)가 더 설치되는 것에 의해 달성된다.

따라서, 라인믹서(40)에 의해 공기와 유체가 효율적으로 섞이게 되며, 미세한 기포형태로 녹아들게 만들어 주므로 농도 변화에 관계없이 미생물 농도를 유지할 수 있다.

또, 그 처리 공정은 단순한데 비하여 그 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체 장치를 개략도로 도시하고 있다.

도 2는 프로세스조(20)의 구조를 도시하고, 도 3은 인젝터(30) 내부에 라인믹서(40)가 설치된 상태의 요부 단면도이다.

도 4는 라인믹서의 제품을 보인 사진이다.

도 5는 프로파일의 구성을 보인 사시도.

도 6은 회전판형 분리막의 구조를 보인 측단면도이다.

우선, 유입되는 오폐수에 함유되어 있는 여러 가지의 물질들을 초기에 고형물분리장치를 이용하여 분리하고 유량 조정을 위한 저류조를 통해 상향류 반응조(10)로 이송시키게 된다.

상향류 반응조(10)는 하부로 유입된 고농도 유기성폐수를 일차적으로 프로파 일 들에 의해 구분된 조에서 중력에 의한 고액분리가 일어나게 된다.

이때 프로파일은 도 5에서 도시한 바와 같이 봉형상의 서포트로드의 상부로 대략 역삼각 형상의 프로파일 와이어들을 일정 피치로 부착되는 구성으로 이루어 진다.

따라서, 중간층에서 폭기에 의해 전달되는 산소는 전달하지만, 유체의 흐름을 방해하는 역할을 한다.

이 프로파일(이형압연강재)을 이용해 상향류 반응조(10)를 3개의 조로 분리시키게 되는데, 유입농도에 높아지면, 반응조의 구획수를 늘려 설계하거나, 혐기성 반응조 추가 또는 반응조의 개수를 증가하기도 한다.

그리고, 예로서 3개 조로 구획된 상향류 반응조(10)의 경우 제 2조 하부에는 폭기조로써 1차 폭기작용을 위한 공기공급수단을 구비하게 된다.

공기공급수단으로는 브로워를 통해 공급하거나 라인믹서()가 설치된 인젝터()를 설치하여 폭기를 위한 공기 공급이 이루어지게 한다.

또, 이 폭기조의 하부에는 혐기조가 위치되는데, 침전조로부터 채집된 유기성 슬러지를 이용하여 주요 미생물을 배양하게 된다.

이러한 유기성 슬러지는 미생물에게 풍부한 먹이를 제공하는데 미생물이 오폐수 내의 유기성 슬러지에 다다르게 되면 슬러지 내로 침투하여 그 내부에 함유되어 있는 다량의 유기물을 흡수 및 분해하여 성장하게 된다.

혐기조에서는 일체의 공기 주입(인위적인 공기 주입을 포함)이 없는 상태에서 미생물이 활동할 수 있는 최적의 환경을 만들어 준다.

혐기조에는 바닥에 침전물이 쌓이는 것을 방지하기 위해 교반장치를 설치한다.

그리고, 폭기조(Aerobic Pond)에서 공기 공급에 의한 폭기 작용이 수행된다.

이 곳에서 주요 생물학적 반응이 일어나게 되는데, 이 폭기장치(Aeration Pump)를 사용하여 일정시간 동안 공기를 공급하고 중단하는 과정을 반복하는 것을 말하며, 호기성 및 혐기성 미생물들이 번갈아 활동할 수 있는 환경을 만들어 준다. 이러한 과정을 통해 COD 수치를 상당히 낮출 수 있다.

반응조의 총 체류시간은 10-24시간으로 하며, 적정하게는 18-20시간으로 하며, 반응조는 통상 단열처리가 되어 있다.

이와 같이 혐기조와 폭기조로 이루어진 상향류 반응조(10)를 통과한 오염물질은 프로세스조(20)로 이동된다.

프로세스조(20)는 케이스에 단열처리가 된 상태로 펌프(31)가 케이스 외측 또는 내측에 설치된 상태로 인젝터(30)의 토출구에 접속되고, 에어공급관(32)을 통해 공급된 산소가 혼합된 후 출구측으로 강제 송출되게 한다.

한편, 이 인젝터(30)에는 오염물질과 산소를 잘게 쪼게여 그 혼합비율을 높이고, 접촉 반응 할 수 있는 시간을 지체시켜 반응열을 높이기 위한 나선와류 형태의 라인믹서(40)가 더 설치된다.

라인믹서(40)는 인젝터(30)의 중간부에 스크류의 피치나 형상이 불규칙한 나선 와류 형상으로 설치되어 축산 분료와 같은 액상의 오염물질과 공기가 더 미세하게 분쇄되어 미세한 기포형태로 녹아들게 만들어주는 역할을 한다.

따라서, 오염물질에 산소전달을 강화시키는 것에 의해 생물학적 반응으로 미생물의 발열로 온도 상승을 기대할 수 있다.

이때, 전체적인 반응온도를 외부의 별도의 가열장치 없이도 폐수의 온도를 30℃~50℃로 유지시킬 수 있다.

여기서, 폐수온도를 50℃ 이하로 한정하는 이유는 분리막의 온도에 의해 한정받기 때문이며, 온도가 높을 경우에는 라인믹서(40) 결합체의 운전을 정지시킴으로써, 30℃~50℃의 온도를 유지하는 것이 중요하다.

다음 그래프는 온도변화에 따른 프럭스(FLUX)변화를 보인 것이다.

상기 상향류 반응조(10) 및 프로세스조(20)를 거치면서 영양염류가 1차 제거된 유기성폐수는 침지형 형태 혹은 교차 흐름방식의 회전판형분리막 장치를 사용하여 고액 분리 처리된 후 방류되거나 재 이용되는 것이다.

회전판형 분리막장치는 액비의 부피를 줄여 저장 및 운송비용을 절감할 수 있도록 디스크필터를 채용한 여과장치로 폐쇄공간을 형성하는 여과조 내부로 유입 공이 형성된 복수개의 중공축의 각 유입공 위치에 중공축과 함께 회전되는 복수의 디스크필터들을 설치하여 회전구동수단을 통해 회전시키게 된다.

그리고 여과조에 공급펌프를 통해 폐수와 압축공기를 공급하면 디스크 필터는 얇은 판형상의 지지대의 적어도 일면 내지 양면에서 유로막이 구비되어 여과수의 유로를 형성하게 된다.

그리고, 유로막의 외측에는 필터가 마련되며 폐수로부터 이물질을 여과시키게 된다.

또한, 중공축에는 디스크필터 사이의 간격을 유지시키는 스페이서블럭이 구비되고, 중공축의 외주면에는 상기 유입공과 유입공 사이를 연결하는 유로홈이 형성되어 액비의 부피를 줄여 저장 및 운송비용을 절감할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 방법에서는 상기 단계를 모두 거친 후 방류되는 오폐수에 대해 침전, 여과(예: 모래필터, 천연 세라믹 필터 등을 이용) 및/또는 살균(예: UV 살균처리) 처리하는 단계를 추가로 제공할 경우 오폐수를 더욱 깨끗하게 정화시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 라인믹서(40)에 의해 공기와 유체가 효율적으로 섞이게 되며, 미세한 기포형태로 녹아들게 만들어 주게 된다.

따라서, 농도 변화에 관계없이 미생물 농도를 유지할 수 있다.

또, 그 처리 공정은 단순한데 비하여 그 효율을 극대화할 수 있는 매우 유용 한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 고농도의 폐수로부터 고액분리과정을 거친 후, 혐기조와 폭기조에 의해 오염물질을 1차로 제거시키게 하며 폭기를 위한 공기공급수단을 갖는 상향류 반응조(10)와;

   이 상향류 반응조(10)를 통과한 오염물질이 인젝터(30)의 토출구에 접속된 펌프(31)의 강제 송출로 에어공급관(32)을 통해 산소가 공급되도록 하는 프로세스조(20)로 이루어진 것에 있어서;

   상기 인젝터(30)에는 오염물질과 산소를 잘게 쪼게여 그 혼합비율을 높이고, 접촉 반응 할 수 있는 시간을 지체시켜 반응열을 높이기 위한 나선와류 형태의 라인믹서(40)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 상향류 반응조(10) 및 프로세스조(20)의 내부 온도는 30℃~50℃인 것을 특징으로 하는 고농도 오폐수 및 축산폐수의 처리장치.

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