KR100873052B1 - 개방형 오폐수 및 하수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개방형 오폐수 및 하수 처리장치에 대한 것으로, 특히 반응기 내부에 부상여재가 충진되고 여기에 공기를 공급할 수 있는 공기공급수단이 구비된 생물막 여과기(bioreactor)에 있어서 상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물로 이루어진 것을 특징으로 한다. 종래에 생물막 여과기의 반응기는 상부가 막혀있는 폐쇄(closed)형이어서 유입되는 공기에 의해 반응기 내부의 압력이 높아지고, 이에 따라 유류의 흐름이 원할하지 못하거나 반응기 내부 압력에 견딜 수 있을 만큼의 두꺼운 두께로 반응기를 제작해야 하는 등의 문제점이 있었지만, 본 발명과 같이 상부가 개방된 타입의 반응기에 의하는 경우, 반응기 내부에서 팽창하는 압력이 존재하지 않으므로 반응기 두께를 얇게 할 수 있고, 반응기의 높이를 낮출 수 있으며, 처리수 상태를 육안으로 확인할 수 있는 등의 다양한 장점이 있다.

오폐수 처리장치, 생물막 여과기, 반응기

Description

개방형 오폐수 및 하수 처리장치{Wast Water and Sewage Treatment Apparatus In Open Type}

도 1은 종래 기술에 따라 상부가 막혀있는 폐쇄(closed)형 반응기를 나타내는 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따라 상부가 개방(open)된 열린 구조물로 이루어진 반응기의 일례를 나타내는 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 개방형 반응기의 다른 일례를 나타내는 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 개방형 반응기 내부에 교반기가 포함되어 있는 무산소조의 일례를 나타내는 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 개방형 반응기로 이루어진 생물막 여과기와 무산소조에 의한 오폐수 및 하수 처리 공정을 설명하기 위한 모식도이다.

**도면의 주요부분에 대한 간단한 기호의 설명**

1: 반응기 2: 오폐수 유입관

3: 공기주입관 4: 배수관

5: 부상여재 6: 스트레이너

7: 교반기 10: 생물막 여과기

20: 무산소조

본 발명은 오폐수나 하수를 처리하는 장치에 대한 것으로, 특히 반응기 내부에 부상여재가 충진되고 여기에 공기를 공급할 수 있는 공기공급수단이 구비된 오폐수 및 하수 처리장치에 있어서, 상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

최근 경제발전에 따른 급속한 산업화와 도시화로 물에 대한 수요는 급증하고 있으나 무절제한 물의 사용으로 인한 수자원 고갈과 수질오염으로 물 부족 현상이 발생하고 있는데 이러한 수자원 부족 현상에도 쓰고 버린 물이 하천과 바다에 무절제하게 방류되고 있어 수자원의 재활용 및 오염 방지에 대한 대책이 절실한 상황이다. 이러한 오·폐수에 대한 수처리 기술로는 응집, 침전, 분리, 흡착, 이온교환, 산화등의 단위 공정을 가지는 물리학적인 처리와, 호기적·혐기적 처리나 미생물에 의한 생물학적 처리와 상기 물리학적 처리와 생물학적 처리공정을 단위 공정으로 하여 조합하고 연계하여 처리하는 다단계처리가 개발되고 있는 실태이다.

이러한 수처리 공정에서는 화학적 또는 생물학적으로 1차 처리된 처리수 내에 잔류하는 부유물질과 유기성 오염 물질을 2차적으로 처리하여 전체적으로 안정적 처리효율을 이루기 위하여 물리적 여과기나 생물막 여과기를 사용하는데, 기존에 주로 사용되어진 여과기(filter)로는 0.5~3㎜ 정도의 직경을 갖는 모래여과기와, 활성탄 입자의 미세공극에 오염 물질을 흡착하는 방식의 활성탄여과기를 들 수 있다. 이러한 여과기는 여과재의 역세주기와 교환주기가 짧고, 역세시 역세수의 제약을 받으며, BOD·COD·SS등에 대한 처리효율이 낮으며, 전체적으로 시설 용량이 클 수밖에 없는 단점을 내재하고 있었다. 이러한 단점 때문에 최근에는 생물막 여과기(생물학적 여과기)가 주로 응용되고 있다.

폐수처리를 목적으로 개발된 종래의 생물막 여과기는 크게 두 가지 종류로 구분된다. 첫번째 생물막 여과기의 기본적인 개념은 층을 팽창시키기 위한 충분한 상향유속에서 모래와 같은 담체층을 통해 폐수가 위쪽으로 흘러 가도록 함으로써 유동화상태가 되도록 한다. 일단 유동화되면 담체는 생물막이 형성되도록 높은 비표면적을 제공하며, 부유성장 반응기에서보다 더 높은 미생물 농도를 유지하며 폐수를 처리하게 된다. 반응기를 호기성으로 운전하기 위해서는 생물반응기 전단계에 폭기조를 두거나 유출수를 폭기시켜 그 일부를 순환시킴으로써 호기성을 유지하도록 한다.

두번째 유형의 생물막 여과기는 첫번째 생물막 여과기가 액상(폐수)과 고상(담체) 의 2상으로 구성되어 있는 반면 액상-고상-기상의 3상으로 구성된 공기부상형 생물막 유동층 반응기이다. 즉, 생물막 담체를 유동화시켜 폐수를 처리하는 원리는 첫번째 유형과 같으나 폐수의 상향흐름에 의한 담체의 유동화가 아닌 반응기 내부로 공기를 직접 주입하여 담체를 부상시키는 방법으로 유동상을 유지하고 호기성을 유지시킨다. 이 때 폐수에 포함된 슬러지 등은 생물막 반응기의 전단과 후단에 각각 1,2차 침전조(또는 침전지)를 설치하여 처리하고 있다.

도 1에 나타난 바와 같이, 한국 특허출원 10-1996-0034606에서는 이러한 부상여재를 이용한 생물막 여과법에 의한 오·폐수 처리장치 및 방법에 대하여 예시하고 있다. 여기서는 오·폐수를 상향류로 처리하여 배출시키는 반응기(101) 내에 부상여재(121)와 상기 오·폐수 처리 과정을 통제하는 배관과 펌프장치에 대한 내용을 기술하고 있음을 볼 수 있다. 즉, 부상여재의 표면에 형성된 미생물에 산소를 제공하여 부상여재층에서 서식하는 미생물 분해활동을 위하여 공기나 순산소를 기액혼합기를 사용하여 오·폐수와 혼합 용해시킨 후 반응기 하부 중앙의 기액혼합물 유입구(111)로부터 생물막 여과기(100)에 주입하고 있음을 볼 수 있다. 주입된 오·폐수는 상기 부상여재를 통과하며 여과되고 여과된 처리수는 배출구(113)를 통하여 처리수조로 보내게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 생물막 여과기, 즉 부상여재를 이용한 오폐수 처리장치의 경우, 상기 반응기(101)는 상부가 막혀있는 폐쇄(closed)형이어서 하기와 같은 문제점이 존재한다.

1) 반응기 내 압력이 비교적 크고(0.02~0.2 Mpa 정도), 유입되는 공기에 의해 압력 탱크의 개념으로 제작해야 하므로 반응기 두께를 두껍게 해야 하고, 크기를 직경 3,000mm 이상으로 제작하기가 어렵다.

2) 유입 배관에 의해 높은 압력으로 많은 양의 공기를 반응기 내부로 주입해야 하기 때문에, 반응기 내부에 남아 있는 잔존 산소로 인하여 반응기 내부 압력이 상승하여, 유류의 흐름을 방해하는 경우가 발생한다.

3) 반응기가 밀폐되어 내부에 존재하는 반응수 상태를 배출구를 통해 나온 처리수만으로 확인할 수 밖에 없다.

4) 역세척은 처리수를 반응기 내부에 역으로 공급해서 여재층을 50% 이상 팽창시켜야만 하기 때문에, 역세척을 위해서는 동력이 큰 역세척 펌프를 설치해야 한다.

5) 유입부하에 따라 1-3단의 반응기 탱크를 직렬로 연결하여 오폐수를 처리하여야 하므로 유입펌프의 양정이 커야 하고, 병렬 연결의 경우 각 반응기 탱크의 압력을 동일하게 유지하기 어려워서 실제 병렬형으로는 설계하기가 어렵다.

본 발명의 목적은 반응기 내부에 부상여재가 충진되고 여기에 공기를 공급할 수 있는 공기공급수단이 구비된 생물막 여과기(bioreactor)에 있어서, 상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물로 이루어진 것을 특징으로 하는 개방형 오폐수 및 하수 처리장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 이와 같이 상부가 개방된 타입의 반응기를 통하여, 반응기 높이를 낮추고, 처리수 상태를 육안으로 확인하며, 반응기 두께를 얇게 할 수 있는 것과 동시에 반응기 직경을 종래의 3,000mm 보다 크게 제작할 수 있는 개방형 오폐수 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 종래의 폐쇄형 반응기에서는 유류의 흐름을 무조건 펌프로 밀어주어야 반응기를 통과시킬 수 있었는데, 본 발명과 같은 개방형 반응기를 통하여 경우에 따라 펌프를 쓰지 않고도서도 자연스러운 물의 흐름으로 오폐수 및 하수를 처리하고자 함이다. 이에 따라, 반응기에 구비되는 부대설비를 종래보다 간단하게 구성하면서, 종래와 같이 펌프를 이용하여 유류의 흐름을 가속시키는 것도 가능하게 하고자 한다. 또한, 반응기를 병렬로 배치하더라도 반응기 마다의 내부 압력을 동일하게 하여, 유류의 흐름을 전체적으로 원할하게 유지하고, 유류의 흐름을 위한 pumping 양정을 크게 낮추고자 하는 것이다.

나아가, 본 발명의 다른 목적은 개방(open)형 반응기 내부에 부상여재를 가지고, 이것에 공기를 공급하는 공기공급수단을 가지는 생물막 여과기로 사용하는 것 뿐만 아니라, 상기한 공기공급수단 없이 부상여재만을 가지게 하여 개방형 무산소조로도 이용하고자 하는 것이며, 이외에 후처리 여과기, 상수용 여과기, 급속 응집 여과기 등 다양한 용도에도 적용하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 개방형 오폐수 및 하수 처리장치의 일 실시형태는, 오폐수 유입관과 공기주입관이 하단에 구비되고, 상단 일측에는 정화된 물을 외부로 배출하는 배수관이 구비된 반응기와, 상기 반응기 내부에 부상 충진된 것으로 미생물에 의해 오폐수 내의 유기물을 분해하는 부상여재와, 상기 반응기 내부의 부상여재 위에 위치해서 상기 부상여재의 통과는 억제하고 상기 부상여재에 의해 정화된 처리수를 통과시키는 스트레이너를 포함하는 생물막 여과기(bioreactor)를 포함하는 것으로, 상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 다른 실시형태는, 오폐수 유입관이 하단에 구비되고, 상단 일측에는 정화된 물을 외부로 배출하는 배수관이 구비된 반응기와, 상기 반응기 내부에 부상 충진된 것으로 미생물에 의해 오폐수 내의 유기물을 분해하는 부상여재와, 상기 반응기 내부의 부상여재 위에 위치해서 상기 부상여재의 통과는 억제하고 상기 부상여재에 의해 정화된 처리수를 통과시키는 스트레이너를 포함하는 무산소조를 포함하는 것으로, 상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물인 것을 특징으로 하는 개방형 오폐수 및 하수 처리장치이다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 다른 실시형태는, 침전조 또는 집수조를 거친 처리수가 제7항에 따른 무산소조를 통과하여 질소가 제거되고, 유량 조정을 위한 집수조를 거친 뒤 생물막 여과기로 유입되는 단계를 포함하는 오폐수 및 하수 처리 공정이다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따라 상부가 개방(open)된 열린 구조물로 이루어진 반응기의 일례를 나타내는 단면도이다.

여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 개방형 오폐수 및 하수 처리장치는, 먼저 반응기(1) 내부로 오폐수를 유입하는 오폐수 유입관(2)과 반응기(1) 내부로 산소 또는 공기를 주입하는 공기주입관(3)이 상기 반응기(1) 하단에 구비되는 생물막 여과기(bioreactor)(10)에 대한 것이다. 이러한 생물막 여과기(10)의 반응기(1) 상단 일측에는 정화된 물을 외부로 배출하는 배수관(4)이 구비되고, 상기 반응기(1) 내부에는 부상 충진되어 미생물에 의해 오폐수 내의 유기물을 분해하는 부상여재(5)와, 상기 반응기(1) 내부의 부상여재(5) 위에 위치해서 상기 부상여재(5)의 통과는 억제하고 상기 부상여재(5)에 의해 정화된 처리수를 통과시키는 스트레이너(6)가 포함된다.

먼저, 본 발명에 따른 생물막 여과기(10)는 반응기(1)에 담체를 충전하여 부착된 미생물을 이용하여 오염을 처리하는 것은 모두 포함하고, 자갈, 컴포스트(compost), 피트모스(peat moss), 우드칩(wood chip) 등 천연물질을 담체로 이용하여 악취 등 오염된 가스를 정화하는 고전적인 바이오 필터와 근래에 폴리프로필렌, 폴리에칠렌 등의 합성수지나 세라믹으로 여러가지 모양으로 성형하여 사용하는 생물막 여과기가 있다.

그리고, 상기 반응기(10)는 스테인레스 스틸, 또는 카본 스틸 또는 수지 등의 재질로 이루어진 통체로서, 그 모양은 원형이나 사각형 등 일정한 제한을 두지 않는다. 상기 반응기(10)의 하단에는 오·폐수 및/또는 하수가 유입되는 유입관(2)이 형성되어 있고, 상단에는 여과처리된 처리수가 배출되는 배출관(4)이 형성되어 있다. 따라서 오·폐수는 유입관(2)을 통해 유입되어 상향류로 흐르면서 처리된 다음 배출관(4)으로 배출되게 된다. 본 발명에서는 오폐수를 중심으로 설명하지만, 오폐수 이외에 하수나 기타 오염된 수질을 처리하기 위한 것 또한 본 발명에 포함되는 것은 당연하다.

또한, 상기 반응조(10) 내부에는 소정 크기를 갖는 블럭형태의 부상여재(5)가 반응기(10) 내부 용적의 40%~60% 비율로 충전되는 것이 바람직하고, 상기 부상여재(5)는 공기 유입을 통해서 자체부력이 증가하도록 비중이 1.0~1.5 이하이며, 공기 침 투가 용이하고 내약품성과 내부식성이 강한 재료를 선정하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 스트레이너(6)는 원수에 함유되어 있는 협잡물을 제거시키기 위한 것으로, 주로 부피가 큰 이물질을 걸러내는 역할을 한다. 이러한 스트레이너(6)는 부상여재(5)가 통과하지 못하도록 하는 크기의 구멍이 다수개 천공되어 있을 수 있고, 본 발명에서는 특별히 반응기 상부에 덮개가 없기 때문에, 외부환경으로부터 부상여재(5)를 보호하는 기능을 한다.

또한, 상기 공기주입관(3)은 생물막 여과기(10)에 부착 성장하는 미생물들에 필요한 산소를 공급하고 또한 부상여재(5)에 대한 역세시 파올링을 방지하기 위해 공기를 공급하는 역할을 하는 것이다.

상기한 구성을 가지는 본 발명에 따른 개방형 오폐수 및 하수 처리장치는, 특히 반응기(1) 내부에 부상여재(5)가 충진되고 여기에 공기를 공급할 수 있는 공기주입관(3)이 구비된 생물막 여과기(10)에 있어서, 상기 반응기(1)는 상부가 개방(open)된 열린 구조물로 이루어진 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 열린 구조물이라 함은 도 2에 도시된 바와 같이 반응기(1)가 바닥면과 측면만을 가지는 것으로, 상면을 덮는 외형 구조물이 없는 것이다.

종래에 생물막 여과기의 반응기는 상부가 막혀있는 폐쇄(closed)형이어서 유입되는 공기에 의해 반응기 내부의 압력이 높아지고, 이에 따라 유류의 흐름이 원할하지 못하거나 반응기 내부 압력에 견딜 수 있을 만큼의 두꺼운 두께로 반응기를 제작해야 하는 등의 문제점이 있었지만, 본 발명과 같이 상부가 오픈된 타입의 반응기(1)에 의하는 경우, 반응기(1)의 높이를 낮출 수 있고, 처리수 상태를 육안으로 확인할 수 있으며, 반응기(1) 내부에서 팽창하는 압력이 존재하지 않으므로 반응기(1) 두께를 얇게 할 수 있는 것과 동시에 반응기의 직경을 종래의 3,000mm 보다 크게 제작할 수가 있다. 여기서, 본 발명에 따른 상기 반응기(1)는 3,000mm 내지 10,000mm 범위 내의 직경을 가지는 것이 바람직한데, 반응기 직경을 3,000mm 이상으로 할 수 있는 것은 상기 반응기가 개방형이기 때문에 가능한 것이고, 그렇더라도 10,000mm 를 넘는 것은 반응기 내부의 유류 또는 공기의 흐름을 제어할 수 없어서 부적합하기 때문이다.

그리고, 종래의 밀폐형 반응기에서는 유류의 흐름을 무조건 펌프로 밀어주어야 반응기를 통과시킬 수 있었는데 본 발명과 같은 개방형은 경우에 따라 펌프를 쓰지 않고도서도 자연스러운 물의 흐름으로 반응기를 통과시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 반응기(1)에 구비되는 부대설비를 종래보다 간단하게 구성할 수 있고, 종래와 같이 펌프를 이용하여 유류의 흐름을 가속시키는 것도 가능하다.

또한, 종래의 밀폐형 반응기의 경우 반응기 내부에는 주입되는 공기나 산소에 의해 팽창 압력이 존재하기 때문에 펌프에 의한 기액혼합기만으로 약품을 반응기 내부에 투입할 수 있었는데, 이때 반응기 내부의 팽창 압력으로 인하여 반응기 내부로의 약품 투입이 원할하지 못한 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명과 같은 개방형 반응기는 주입되는 공기나 산소에 의한 반응기 내부의 팽창 압력이 없기 때문에 반응기 내부로 용이하게 약품을 투입할 수 있고, 이에 따라 공기주입관(3)과는 별도로 약품 투입 설비를 갖추어 급속 화학 응집 여과기로도 활용이 가능하다.

나아가, 본 발명과 같은 개방형 반응기(1)는 병렬로 배치하더라도 반응기(1) 마다의 내부 압력이 동일하기 때문에, 유류의 흐름을 전체적으로 원할하게 유지할 수 있고, 유류의 흐름을 위한 pumping 양정을 크게 낮출 수가 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 오폐수 및 하수 처리장치는 상기한 생물막 여과기(10) 또는 반응기(1) 수개가 병렬로 연결되는 것도 가능하다. 또한, 종래의 밀폐형 반응기를 가진 오폐수 처리장치의 경우 반응기 수개를 연결하기 위해서는 반응기 2기를 연결할 것인지, 3기를 연결할 것인지, 그리고 이것을 직렬로 연결할 것인지 병렬로 연결할 것인지를 반응기 내부 압력과 용도에 따라 선택해야 했다. 그러나, 본 발명과 같은 개방형 반응기를 이용하면 오폐수가 하나의 반응기를 통과하는 시간, 즉 수리학적 체류시간(HRT)만을 고려해서 반응기를 크게 혹은 작게 제작하면 되고, 반응기 크기를 3,000mm 이상으로도 제작 가능하기 때문에, 병렬 연결을 하더라도 반응기 수를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 반응기(1)는 상부가 열린 개방형으로 이루어진 것을 특징으로 하는바, 이것은 반응기(1) 내외부의 압력 차이를 최소화하거나 차이가 없도록 하기 위한 것이고, 이러한 특징을 저해하지 않는 범위 내에서 상기 반응기(1)는 상부 덮개의 일부만이 개방형일 수 있고, 반응기(1) 내외부로 공기가 통할 수 있도록 소정 크기의 공극을 가지는 망을 덮개로 가지는 것일 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 개방형 반응기의 다른 일례를 나타내는 단면도이고, 여기에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 반응기(1)에서 오폐수 유입관(2)과 공기주입관(3)이 구비되는 위치나 형상은 특별히 제한되는 일이 없이 오폐수 및 하수 처리장치 설계자의 선택에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 개방형 반응기(1)에 있어서, 상기 오폐수 유입관(2)과 공기주입관(3)은 각각 반응기(1) 하단의 측면 또는 하단 바닥에 구비될 수 있고, 정화된 물을 배출하는 배수관(4) 역시 반응기(1) 상단 측면에 구비되는 것으로 도시되었지만, 반응기(1) 하단에 위치하는 것도 가능하다.

또한, 상기 공기주입관(3)은 부상여재(5) 하부로 설치되는 산기관과, 상기 산기관으로의 공기유입을 위한 공기펌프 및 공기공급관과 연결될 수 있으며, 정화된 물을 외부로 배출하는 상기 배수관(4)은 상기 부상여재(5)의 하부에 설치된 호퍼와 상기 호퍼에 침전된 잉여 슬러지를 외부로 인발시키기 위한 인발관으로 구성될 수도 있 다. 그리고, 본 발명에 따른 생물막 여과기(10)는 반응기 내부를 역세척 할 수 있는 역세수단을 더 포함할 수 있고, 상기 역세수단은 상기 반응기(1) 내부에 설치되는 하나 이상의 프로펠러와 상기 프로펠러를 회전시키기 위한 모터를 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 바이오 필터(10)는 반응기(1) 내부로 약품을 주입하기 위한 약품 공급 수단, 예를 들어 막 모듈 역세시 역세수에 막세정 약품을 주입하기 위해 약품을 저장하고 공급하는 약품 탱크를 더 포함하는 것도 가능하다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 개방형 반응기 내부에 교반기가 포함되어 있는 무산소조의 일례를 나타내는 단면도이고, 본 발명은 상기한 바와 같이 반응기(1) 상부가 오픈된 열린 구조물로 이루어진 것을 특징으로 하는바, 이러한 특징을 가지는 반응기(1)는 생물막 여과기(10)로 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 공기공급수단이 없는 무산소조(20)로 이용되는 것도 가능하다.

즉, 본 발명에 따른 개방형 오폐수 및 하수 처리장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 오폐수 유입관(2)이 하단에 구비되고 상단 일측에는 정화된 물을 외부로 배출하는 배수관(4)이 구비된 반응기(1)와, 상기 반응기(1) 내부에 부상 충진된 것으로 미생물에 의해 오폐수 내의 유기물을 분해하는 부상여재(5)와, 상기 반응기(1) 내부의 부상여재(5) 위에 위치해서 상기 부상여재(5)의 통과는 억제하고 상기 부상여재(5)에 의해 정화된 처리수를 통과시키는 스트레이너(6)를 포함하는 무산소조(20)를 포함하는 것으로, 상기 반응기(1)는 상부가 오픈(open)된 열린 구조물인 것을 특징으 로 한다.

이러한 무산소조(20)는 상술한 생물막 여과기(10)와 비교하여 반응기 내부로 공기나 산소를 공급하는 공기주입관이 없다는 것만을 제외하면, 상기 오폐수 유입관(2)과 배수관(4)이 구비된 반응기(1) 그리고 부상여재(5) 및 스트레이너(6)를 포함하는 것은 상술한 바와 같다. 즉, 상술한 개방형 생물막 여과기(10)는 공기주입관 없이 질소 제거를 위한 무산소조(20)로도 이용될 수 있는 것이다. 이에 따라, 본 발명에 따른 무산소조(20)의 반응기(1)는 개방형이기 때문에, 상술한 생물막 여과기(10)의 개방형 반응기(1)가 가지는 모든 특징을 그대로 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무산소조(20)는 슬러지 제거를 위한 역세척을 위하여, 반응기(1) 내부를 교반할 수 있는 교반수단(7)을 더 포함할 수 있고, 이에 따라 개방형 반응기(1)를 가지는 무산소조(20)는 슬러지 제거를 위해 상기 교반수단(7)을 이용하여 반응기(1) 내부를 세척하면 되기 때문에, 슬러지 제거를 위해 무산소조 다음 공정에 설치되는 침전조가 필요 없어진다.

즉, 도 5는 본 발명에 따른 개방형 반응기로 이루어진 생물막 여과기와 무산소조에 의한 오폐수 처리 공정을 설명하기 위한 모식도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오폐수 처리공정의 일례는, 유량조정조를 거친 처리수가 본 발명에 따른 개방형 무산소조를 통하여 단순히 유량을 조정하는 집수조만을 거친 뒤 바로 개 방형 생물막 여과기로 유입되는 것이다. 도 5에서는 무산소조 다음에 침전조가 구비된 것으로 도시하였지만, 이것은 본 발명의 특징을 설명하기 위하여 종래에 토목구조물로 무산소조와 함께 구비되는 침전조를 예시한 것 뿐이다. 다시 말해서, 본 발명은 종래와 같이 무산소조와 생물막 여과기 사이에서 무산소조로부터 나온 슬러지를 제거하는 별도의 침전조가 필요 없는 것이다.

종래의 밀폐형 생물막 여과조 및 무산소조를 이용하는 경우, 오폐수 및 하수 처리 공정은 먼저 1차 침전조 또는 1차 집수조를 거친 처리수가 토목구조물로 이루어진 무산소조를 거치고 이것으로부터 발생되는 슬러지를 제거하기 위한 침전조와 유량조정을 위한 2차 집수조(도 5에서 슬러지 저류조)를 거친 뒤, 3단 직렬의 밀폐형 생물막 여과조로 유입되며, 별도의 역세척을 위한 처리수조와 역세척 펌프를 구비하는 것이었다. 그러나, 본 발명에 따른 개방형 무산소조에 의하는 경우 교반수단으로 슬러지를 제거하면 되기 때문에 개방형 무산소조 다음에 구비되는 침전조가 필요없는 것이고, 이에 따라 무산소조를 종래와 같이 토목구조물로 제작할 필요가 없는 것이다. 이와 함께, 상기한 개방형 무산소조는 교반기를 가지는 경우 역세척을 위해 처리수를 사용하지 않으므로, 별도의 처리수조 및 역세척 펌프도 필요 없는 것이 가능하다.

나아가, 본 발명에 따른 반응기(1)는 상부가 열린 개방형으로 이루어진 것을 특징으로 하는바, 이러한 반응기는 산소공급을 위한 디퓨저(diffuser)를 가지는 질산화 조와, 후처리 여과기, 상수용 여과기, 급속 응집 여과기 등 다양한 용도로 적용이 가능하며, 이에 따라 오폐수 처리 설비의 효율성을 증대시키고, 상단 배치로 토목 구조물 크기를 최소화할 수도 있다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진에게 명백한 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반응기 내부에 부상여재가 충진되고 여기에 공기를 공급할 수 있는 공기공급수단이 구비된 생물막 여과기(bioreactor)에 있어서, 상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물로 이루어진 것을 특징으로 하는 개방형 오폐수 및 하수 처리장치를 제공할 수 있다.

이러한 본 발명과 같이 상부가 개방된 타입의 반응기에 의하는 경우, 반응기의 높이를 낮출 수 있고, 처리수 상태를 육안으로 확인할 수 있으며, 반응기 내부에서 팽창하는 압력이 존재하지 않으므로 반응기 두께를 얇게 할 수 있는 것과 동시에 반응기의 직경을 종래의 3,000mm 보다 크게 제작할 수가 있다. 그리고, 종래의 밀폐형 반응기에서는 유류의 흐름을 무조건 펌프로 밀어주어야 반응기를 통과시킬 수 있었는데 본 발명과 같은 개방형은 경우에 따라 펌프를 쓰지 않고도서도 자연스러운 물의 흐름으로 반응기를 통과시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 반응기에 구비되는 부대설비를 종래보다 간단하게 구성할 수 있고, 종래와 같이 펌프를 이용하여 유류의 흐름을 가속시키는 것도 가능하다. 또한, 본 발명과 같은 개방형 반응기는 병렬로 배치하더라도 반응기 마다의 내부 압력이 동일하기 때문에, 유류의 흐름을 전체적으로 원할하게 유지할 수 있고, 유류의 흐름을 위한 pumping 양정을 크게 낮출 수가 있다.

나아가, 본 발명에 따른 개방(open)형 반응기는 내부에 부상여재를 가지고, 이것에 공기를 공급하는 공기공급수단을 가지는 생물막 여과기로 사용될 수도 있으며, 공기공급수단 없이 부상여재만을 가지는 경우 개방형 무산소조로도 이용되는 것도 가능하다. 이외에, 상부가 오픈된 열린 구조물로 이루어진 반응기는 후처리 여과기, 상수용 여과기, 급속 응집 여과기 등 다양한 용도에 적용될 수도 있다.

Claims (8)

1. 오폐수 유입관과 공기주입관이 하단에 구비되고, 상단 일측에는 정화된 물을 외부로 배출하는 배수관이 구비된 반응기와,

   상기 반응기 내부에 부상 충진된 것으로 미생물에 의해 오폐수 내의 유기물을 분해하는 부상여재와,

   상기 반응기 내부의 부상여재 위에 위치해서 상기 부상여재의 통과는 억제하고 상기 부상여재에 의해 정화된 처리수를 통과시키는 스트레이너를 포함하는 생물막 여과기(bioreactor)를 포함하는 것으로,

   상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물이며,

   상기 생물막 여과기 수개가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 개방형 오폐수 및 하수 처리장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 오폐수 유입관이 하단에 구비되고, 상단 일측에는 정화된 물을 외부로 배출하는 배수관이 구비된 반응기와,

   상기 반응기 내부에 부상 충진된 것으로 미생물에 의해 오폐수 내의 유기물을 분해하는 부상여재와,

   상기 반응기 내부의 부상여재 위에 위치해서 상기 부상여재의 통과는 억제하고 상기 부상여재에 의해 정화된 처리수를 통과시키는 스트레이너를 포함하는 무산소조를 포함하는 것으로,

   상기 반응기는 상부가 개방(open)된 열린 구조물이며,

   상기 무산소조 수개가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 개방형 오폐수 및 하수 처리장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 무산소조는, 반응기 내부를 교반할 수 있는 교반수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 오폐수 및 하수 처리장치.

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