KR100917127B1 - 오폐수처리기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오폐수처리기에 관한 것으로, 하우징에 시엔비(C/N Ratio)조정조, 탈질반응조, 질산화반응조 및 에프엠비(FM Ratio)조정조를 병렬로 배치하기 위해 내부를 유동채널로 구획하고, 이 유동채널에 오폐수공급관 또는 에어공급관을 수용하여 해당되는 조에 오폐수 또는 에어를 공급하며, 공급되는 오폐수 또는 에어의 양을 자동 제어함으로써 오폐수의 액비처리 속도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
아울러, 발생원 고농도 폐수를 고속으로 활성화 하여 분리된 고형물은 발효를 거쳐 고형퇴비로 사용토록하고 액상은 액비로 살포하고 잉여 처리 수는 단일 폐수처리공정 또는 하수처리장으로 유입시켜 연계처리토록 하는 일련의 공정을 특징으로 한다.
Figure R1020090034368
미생물, 활성화, 시엔비조정조, 에프엠비조정조, 교반기, 제어부

Description

오폐수처리기{MICROORGANISM WASTEWATER TREATMENT DEVICE}
본 발명은 오폐수처리기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공급되는 오폐수 또는 에어의 양을 자동 제어함으로써 오폐수의 액비처리 속도를 조절함과 아울러 전처리 단계와 생물학적처리단계 및 방류단계 등을 포함한 오폐수처리과정 중 생물학적처리단계에서의 효율을 극대화하고자 하는 오폐수처리기에 관한 것이다.
일반적으로 고농도 폐수는 스크린분리, 침전분리 등을 통하여 고액분리를 행한 다음, 호기성처리기, 혐기성처리기 및 무산소처리가 조합되어 있는 생물학적처리를 한 후 방류하는 방식을 채택하고 있다.
상기와 같이 고농도폐수를 생물학적 처리에 의하여 폐수 속에 녹아 있는 미생물의 대표적인 영향원인 탄소원과 질소원으로 되어 있는 각종의 유기물은 물론이고, 단백질의 분해로부터 발생하는 질소화합물, 지방질로부터 유래되는 인 화합물 등을 제거하고자 하는 것이다.
미생물의 먹이원이 되는 탄화수소의 경우는 비교적 용이하게 미생물에 의하여 제거되나, 질소화합물 및 인 화합물들은 그 제거가 용이하지 않아 이를 생물학적으로 제거하기 위한 연구가 오래 전부터 진행되어 왔으며, 생물학적 질소제거는 1960년대 1단 활성 슬러지공정 내에서 질산화와 탈질화를 수행할 수 있음을 확인하였으며, 생물학적인 인 처리공정도 질소의 제거와 마찬가지로 반응기의 환경조건을 변화시킴으로서 미생물의 생화학적 경로에 의하여 제거하게 되어 그 연구의 결과로부터 많은 처리방법이 제안된 바 있다.
그런데, 지금까지 알려진 상기와 같은 미생물처리방법은 비교적 유기질소의 함량이 낮은 도시로부터 발생되는 생활오수에는 비교적 탁월한 효과를 보이고 있으나, 근래 증가하고 있는 농촌의 축산농가로부터 발생하는 축산분뇨폐수와 대도시에서 대량으로 발생되는 음식물쓰레기 침출수로부터 발생하는 슬러지량의 과다로 인해 슬러지의 계속되는 분해에 의한 질소화합물의 증가로 처리시설이 거대해져야 하는 문제가 있으며, 또 처리시간도 장기화되는 문제가 있어 현실적으로 적용되지 못하는 문제가 있었다.
생물학적 질소의 제거는 미생물의 동화작용에 의한 세포합성과 질산화 및 탈질화 반응을 연속적으로 유도하여 질소가스로 전환시켜 제거하는 방법으로 암모니아성 질소화합물이 니트로소모나스, 니트로박터 등의 미생물의 동화작용에 의해 질산성질소로 변화되고, 질산성질소는 임의성 종속영양 미생물인 헤테로트롭프스에 의해 무산소상태에서 전자공여체인 유기탄소원에 의해 질소가스 상태로 변화되게 되는 것이다.
상기와 같은 원리를 이용하여 개발된 처리방법으로는 BNR(biological nutrient removal) 공정이 있으며, 이 공정은 반응기 내를 호기성으로 유지하여 질산화를 유도하고, 질산화된 질소를 준 혐기성 조건에서 탈질을 이루도록 한 호기 및 준 혐기 반응기의 배열에 의존하는 것이고, 이 BNR공정을 바탕으로 하여 연구가 진행되어 바덴포(Bardenpho)공정, A/O공정, A2/O공정, UCT(University of cape town)공정, Biodenipho(Biological denitrification phosphorus)공정, BB(Bunnik-Bunschoten)프로세스, 캐로우셀(Carrousel)공정, 옥시데이션디쉬(Oxidation ditsh)공정 등이 개발되었다.
특히, 본 출원인에 의해 등록된 특허 제10-0655324호, 실용신안 제 0364601호 및 특허 제10-0757092호에 고농도 유기성폐수 처리 기술이 제안되어 있다.
기존 오폐수 처리장치는 많은 공정이 생물학적 처리를 위하여 개발되기는 하였으나, 고농도 폐수처리를 하기 위한 시설이 많은 면적을 차지하거나, 유기물질을 다량으로 함유되는 가축분뇨와 음식물 침출수 처리에는 한계가 많은 문제점이 있다. 아울러, 기존 오폐수 처리장치는 처리조에 오폐수와 에어를 일정하게 공급함에 따라 미생물 반응 처리속도를 조절하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 하우징 안에 처리조를 병렬로 다수 개 배치하고, 각 처리조에서 독립적으로 기액혼합 작용을 함으로써 미생물을 활성화시키며, 각 처리조를 연계하여 연속적으로 오폐수 처리작업을 행할 수 있도록 하는 오폐수처리기를 제공하는데 그 목적이 있다. 그리고, 본 발명은 각 처리조의 내부 하측에서 에어와 오폐수를 충분히 혼합되도록 하여 미생물 활성화도를 향상시키고자 하는 오폐수처리기를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 각 처리조에 투입되는 오폐수 또는 에어의 양을 자동으로 제어함으로써 오폐수 처리속도를 조절할 수 있도록 한 오폐수처리기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 오폐수처리기는: 오폐수의 전처리공정에서 대형 협잡물이 협잡물처리기에서 제거된 후 비교적으로 작은 입자 고형물을 원심분리기로 고액분리 제거한 오폐수를 하우징 내부에서 강제 유입된 에어와 혼합함으로써 미생물을 활성화시킨 상태로 미생물 활성화된 처리수를 배출하는 오폐수처리기에 있어서, 상기 하우징은 시엔비(C/N Ratio)조정조, 탈질반응조, 질산화반응조 및 에프엠비(FM Ratio)조정조를 병렬로 배치하기 위해 내부를 유동채널로 구획하고, 상기 유동채널 각각은 상기 조에 오폐수를 공급하는 오폐수공급관 또는 에어를 공급하는 에어공급관을 수용하며, 상기 유동채널 각각은 상기 시엔비조정조에 유입된 오폐수를 상기 탈질반응조, 상기 질산화반응조, 상기 에프엠비조정조에 순서대로 유동 안내하기 위해 오버플로어구과 토출구를 형성함을 특징으로 한다.
상기 오폐수공급관은 펌프와 연결되어 오폐수를 상기 시엔비조정조에 강제로 공급 안내하고, 상기 에어공급관은 독립적으로 블로워를 연결하여 상기 각 조에 에어를 공급 안내하며, 상기 조 각각은 오폐수의 농도, 온도, 피에이치(pH), 용존산소량(DO) 값을 검출하기 위한 센서군을 구비하고, 상기 펌프와 상기 블로워는 상기 센서군을 제어하는 제어부와 연결되어 자동 작동되며, 상기 조 각각은 수직방향으로 구획되며, 에어를 포함한 오폐수를 통과 유도하기 위해 타공홀을 통공하면서 상기 타공홀 주위의 하측에서 와류를 형성하도록 와류유도홈부를 갖는 타공판을 형성하고, 상기 타공판 각각은 상기 와류유도홈부를 서로 엇갈리게 배치됨과 아울러, 상기 조 각각은 개폐 가능한 시료채취관을 형성함이 바람직하다.
상기 시엔비조정조, 탈질반응조, 질산화반응조 및 에프엠비조정조 각각은 공기배출구를 갖고, 강제로 유입되는 오폐수와 에어를 혼합하기 위해 교반기를 구비하며, 상기 공기배출구는 배출되는 공기에 포함된 습기를 흡착하기 위해 사이클론을 형성함이 바람직하다.
상기 교반기는, 상기 조 각각에 지지되고, 하측연통홀과 상측연통홀을 통공하고, 유입되는 오폐수를 상기 하측연통홀을 통해 공급받는 교반케이싱, 상기 교반케이싱의 하측연통홀에서 상부 방향으로 연장 형성되어 상기 하측연통홀을 통해 상승하는 오폐수에 직진성을 부여하기 위한 직진유도구, 상기 교반케이싱의 둘레면에 형성되어 유입되어 상기 상측연통홀로 토출되는 에어에 와류를 일으키도록 하여 오폐수와 에어를 교반 유도하는 에어유입구, 상기 교반케이싱과의 사이에 측방향으로 개방되는 공간을 형성하기 위해 상기 교반케이싱의 상측으로 소정 유격되게 형성되는 지지판, 상기 지지판의 하측으로 돌출되어 회전 가능하게 구비되는 회전부재, 및 에어를 포함한 오폐수를 측방향으로 강제 토출시키면서 교반력을 향상시키기 위해 상기 회전부재를 강제 회전시켜 구동부재를 포함한다.
본 발명에 따른 오폐수처리방법은: 오폐수와 에어를 혼합함으로써 미생물을 활성화시킨 후 미생물 활성화된 처리수를 배출하는 오폐수처리방법에 있어서, 고농도의 오폐수에서 슬러지 함유물을 분리하는 전처리단계, 상기 전처리단계에서 걸러진 슬러지 함유물을 에어에 포함된 산소와 반응시키면서 내부의 미생물을 활성화시키는 생물학적처리단계, 및 미생물 활성화되어 정화된 오폐수를 방류하는 방류단계를 포함하고, 상기 생물학적처리단계는, 오폐수와 에어의 공급량을 제어부에서 자동 조절하면서 혼합시켜 탄소/질소비를 조절하는 시엔비(C/N Ratio)조정조, 탄소/질소비가 조정된 오폐수에 상기 제어부의 제어에 따라 설정량만큼 자동 공급되는 에어를 혼합하여 질산성 질소를 일정시간 탈질화하는 탈질반응조, 탈질된 오폐수에 상기 제어부의 제어에 따라 설정량만큼 자동 공급되는 에어를 혼합시켜 암모니아성 질소를 질산화시키는 질산화반응조, 및 오폐수에 포함된 미생물의 개체수를 줄이기 위해 상기 제어부의 제어에 의해 에어의 혼합량을 자동 조절하는 에프엠비(FM Ratio)조정조와 같은 일련의 장치를 차례로 거치면서 오폐수가 속도 조절되며 정화 처리되게 하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 오폐수처리기는 종래 기술과 달리 하나의 하우징 안에 처리조를 병렬로 다수 개 배치하고, 각 처리조에서 독립적으로 기액혼합 작용을 함으로써 미생물을 활성화시키며, 각 처리조를 연계하여 연속적으로 오폐수 처리작업을 행할 수 있다. 그리고, 본 발명은 각 처리조의 내부 하측에서 에어와 오폐수를 충분히 혼합되도록 하여 미생물 활성화도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 각 처리조에 투입되는 오폐수 또는 에어의 양을 자동으로 제어함으로써 오폐수 처리속도를 조절할 수 있다. 더불어, 본 발명은 오폐수의 전처리공정에서 대형 협잡물은 협잡물처리기에서 제거하고, 비교적으로 작은 입자 고형물은 원심분리기로 고액분리 제거하며, 분리된 폐수를 오폐수처리기에 유입시켜 생물학적으로 활성화한 후 자원화 퇴비와 액비로 사용하도록 하기 위한 원심분리기와 고속 생물반응기를 구비함으로써 고농도의 폐수를 빠른 시간 내에 처리할 수 있는 장점이 있음과 아울러 슬러지의 휘발성고형물(VS)이 일괄제거 되어 슬러지 침강성률 높여 원심분리기 탈수효율을 향상시키고, 탈수 고형물 퇴비화 발효를 촉진 시켜 유기농법에 필요한 유기질 퇴비를 공급할 수 있으며, 액비로 사용하고 남는 잉여 활성 슬러지 또는 분리 액은 단독처리공정 또는 통합(하수)처리장으로 연계 할 수 있도록 적은 시설투자로 연계처리수질을 확보하는 효과와 생물활성 특성상 연속운전 필요에 따라 유입폐수 조건에 따라 피드백 비례제어로 자동 연속운전 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 오폐수처리기의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 내부도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 시엔비조정조의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 교반기 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 교반기의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 타공판의 저면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리방법을 보인 순서도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리방법에 적용된 원심분리기의 내부도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 자동비례제어운전 상태를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기는 외형을 형상하는 하우징(100)을 구비한다. 이 하우징(100)은 다양한 형상으로 변형 가능하다.
아울러, 하우징(100)은 내부에 병렬로 다수 개의 조를 구비한다. 이 다수 개의 조는 하우징(100) 내부에서 병렬로 배열되고, 서로 연결된다. 그래서, 하우징(100) 내부로 강제 유입되는 오폐수와 에어는 다수 개의 조를 순차적으로 거치면서 혼합되어 미생물 활성화된다. 오폐수에서 최종적으로 미생물 활성화 처리된 처리수는 설정된 위치로 배출된다.
더욱 상세히, 하우징(100)은 시엔비(C/N Ratio)조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비(Food-to-Microorganism Ratio)조정조(140)를 병렬로 배치한다.
각 조(110~140)는 독립적으로 내부에서 에어를 포함한 오폐수에 미생물 활성화가 충분히 진행될 수 있도록 수평방향으로 병렬 배치됨이 바람직하다.
특히, 각 조(110~140)는 하우징(100) 내부에서 구획된다. 즉, 각 조(110~140)는 유동채널(210,220,230)로 구획된다.
이때, 유동채널(210~230)은 하우징(100) 내부에 각 조(110~140)를 형성함으로써 자연적으로 형성될 수도 있고, 각 조(110~140)를 구획하도록 별도로 제작될 수도 있다. 물론, 유동채널(210~230)은 다양한 형상으로 변형 가능하다.
이 유동채널(210~230)은 각 조(110~140)를 구획하는 역할을 한다. 이는, 각 조(110~140) 내부에서 충분히 미생물 활성화가 이루어지도록 하기 위함이다.
그리고, 유동채널(210~230)은 내부를 중공(中空)으로 형성하여 각 조(110~140)에 오폐수를 공급하는 오폐수공급관(310) 또는 에어를 공급하는 에어공 급관을 내부에 수용하는 역할을 한다. 이는, 오폐수공급관(310)과 에어공급관(320,330,340,350)이 하우징(100) 외부로 노출됨에 따른 파손 등의 변형을 방지하고, 미감을 좋게 하기 위함이다.
특히, 유동채널(210~230)은 오폐수공급관(310) 또는 에어공급관(320~350)을 삽입한 부위를 밀봉 처리하여 오폐수 처리에 따른 악취의 외부 누출이나 외부 이물질의 내부 유입을 방지함이 바람직하다. 밀봉 처리는 용접 등 다양한 방식으로 적용된다.
아울러, 유동채널(210~230)은 병렬로 배치된 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140)를 서로 연결하는 역할을 한다.
다시 말해서, 하우징(100)은 수평방향에 대해 일측에서 타측 방향으로 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140)를 순서대로 병열 배치한다.
그리고, 시엔비조정조(110)와 탈질반응조(120) 사이에는 제 1유동채널(210)이 형성되고, 탈질반응조(120)와 질산화반응조(130) 사이에는 제 2유동채널(220)이 형성되며, 질산화반응조(130)와 에프엠비조정조(140) 사이에는 제 3유동채널(230)이 형성된다.
그래서, 시엔비조정조(110)에서 처리된 오폐수는 제 1유동채널(210)을 통해 탈질반응조(120)로 유동하고, 탈질반응조(120)에서 처리된 오폐수는 제 2유동채널(220)을 통해 질산화반응조(130)로 유동하며, 질산화반응조(130)에서 처리된 오 폐수는 제 3유동채널(230)을 통해 에프엠비조정조(140)로 유동한다.
물론, 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140)는 각각 하나 이상 구비되고, 이에 따라 유동채널(210~230)의 개수는 정해지게 된다.
편의상, 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140)는 하나씩 구비되고, 유동채널(210~230)은 3개 형성되는 것으로 한다.
특히, 에프엠비조정조(140)에서 최종적으로 오폐수를 미생물 활성화하여 처리된 처리수는 배출관(102)을 통해 외부로 배출된다. 즉, 배출관(102)은 에프엠비조정조(140)에 대응되는 하우징(100)에 형성되어 에프엠비조정조(140)와 외부를 연결한다. 물론, 배출관(102)은 처리수의 흐름을 단속할 수 있도록 형성됨이 바람직하다.
이때, 제 1유동채널(210), 제 2유동채널(220) 및 제 3유동채널(230)은 오버플로어구(202)와 토출구(204)를 구비한다.
일례로써, 제 1유동채널(210)은 시엔비조정조(110) 방향으로 개방된 오버플로어구(202)를 구비함과 동시에 탈질반응조(120) 방향으로 개방된 토출구(204)를 갖는다.
특히, 오버플로어구(202)는 제 1유동채널(210)의 상측에 형성되고, 토출구(204)는 제 1유동채널(210)의 하측에 형성된다.
즉, 외부로부터 오폐수가 시엔비조정조(110)로 강제로 지속되게 공급되면, 시엔비조정조(110)에서 미생물 활성화 처리되는 오폐수는 오버플로어구(202)를 통해 제 1유동채널(210)로 유입되고, 이 제 1유동채널(210)로 유입된 오폐수는 토출구(204)를 통해 탈질반응조(120)로 이동하게 된다.
물론, 탈질반응조(120)와 질산화반응조(130)를 구획하는 제 2유동채널(220) 및 질산화반응조(130)와 에프엠비조정조(140)를 구획하는 제 3유동채널(230)도 상술한 바와 동일한 역할을 하는 오버플로어구(202)와 토출구(204)를 갖는다.
따라서, 오폐수는 시엔비조정조(110), 제 1유동채널(210), 탈질반응조(120), 제 2유동채널(220), 질산화반응조(130), 제 3유동채널(230) 및 에프엠비조정조(140) 및 배출관(102)을 거쳐 외부로 배출된다.
여기서, 시엔비조정조(110)는 서로 혼합되는 오폐수와 에어를 공급받아 미생물을 활성화시키면서 탄소/질소비(C/N Ratio)를 조정하는 처리조이다.
이때, 오폐수는 오폐수공급관(310)에 의해 시엔비조정조(110)로 유입된다. 즉, 오폐수공급관(310)은 시엔비조정조(110)와 연결되어 외부의 오폐수를 시엔비조정조(110) 내부로 유입 안내하는 역할을 한다.
편의상, 제 1유동채널(210)에는 오폐수공급관(310)과 제 1에어공급관(320)이 삽입되고, 제 2유동채널(220)에는 제 2에어공급관(330)이 단독으로 삽입되며, 제 3유동채널(230)에는 제 3에어공급관(340)과 제 4에어공급관(350)이 삽입된 것으로 도시한다. 물론, 오폐수공급관(310)이 제 1유동채널(210), 제 2유동채널(220) 및 제 3유동채널(230)에 각각 구비될 수도 있다. 더불어, 제 3에어공급관(340)이 제 2유동채널(220)에 삽입될 수도 있다.
이 제 1유동채널(210), 제 2유동채널(220) 및 제 3유동채널(230)은 오버플로어되는 오폐수의 거품이 없어지도록 안정화하는 역할도 한다.
또한, 오폐수공급관(310)은 펌프(312)를 연결하여 외부의 오폐수를 시엔비조정조(110) 내부로 강제 주입 안내한다. 물론, 오폐수공급관(310)은 유체밸브(314)를 구비하여 오폐수의 흐름을 단속할 수 있다.
그리고, 에어는 제 1에어공급관(320)에 의해 시엔비조정조(110)로 유입된다. 즉, 제 1에어공급관(320)은 시엔비조정조(110)와 연결되어 외부로부터 에어를 시엔비조정조(110) 내부로 유입 안내하는 역할을 한다.
여기서, 제 1에어공급관(320)은 블로워(322)를 연결하여 외부로부터 에어를 시엔비조정조(110) 내부로 강제 주입 안내한다. 물론, 제 1에어공급관(320)은 기체밸브(324)를 구비하여 에어의 흐름을 단속할 수 있다.
이때, 시엔비조정조(110) 내부로 오폐수를 안내하는 오폐수공급관(310)과 에어를 안내하는 제 1에어공급관(320)은 시엔비조정조(110)와 질산반응조를 구획하는 제 1유동채널(210) 내부로 삽입되게 구비된다.
또한, 탈질반응조(120)는 시엔비조정조(110)를 거친 에어를 포함한 오폐수에 에어를 더 공급하여 함께 혼합함으로써 질산성 질소를 일정시간 탈질화하는 처리조이다.
그래서, 탈질반응조(120)에는 제 2에어공급관(330)이 연결되어 외부로부터 에어를 강제로 공급받게 된다.
즉, 제 2공급관은 제 2유동채널(220)의 상측 외부에서 삽입되고, 탈질반응 조(120)의 하측 내부와 연결된다.
여기서, 탈질반응조(120)에 연결되는 제 2에어공급관(330)은 에어를 강제로 송풍하는 블로워(322)에 연결된다. 특히, 시엔비조정조(110)에 연결되는 제 1에어공급관(320)과 탈질반응조(120)에 연결되는 제 2에어공급관(330)은 서로 다른 블로워(322)에 연결되어 시엔비조정조(110) 내부로 공급되는 에어의 양과 탈질반응조(120) 내부로 공급되는 에어의 양을 독립적으로 조절할 수 있도록 함이 바람직하다.
이때, 제 2에어공급관(330)은 단독으로 제 2유동채널(220)의 상측에서 내부로 삽입되어 탈질반응조(120)의 하측 내부로 개방되게 형성된다.
한편, 질산화반응조(130)는 탈질반응조(120)를 거친 오폐수에 에어를 더 혼합시켜 일정시간 암모니아성 질소를 질산화시키는 처리조이다.
그래서, 질산화반응조(130)에는 제 3에어공급관(340)이 연결되어 외부로부터 에어를 강제로 공급받게 된다.
즉, 제 3공급관은 제 3유동채널(230)의 상측 외부에서 삽입되고, 질산화반응조(130)의 하측 내부와 연결된다.
여기서, 제 3에어공급관(340)은 에어를 강제로 송풍하는 블로워(322)에 연결된다. 특히, 제 1에어공급관(320)과 제 2에어공급관(330) 및 제 3에어공급관(340)은 서로 다른 블로워(322)에 연결되어 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120) 및 질산화반응조(130) 각각의 내부로 공급되는 에어의 양을 독립적으로 조절할 수 있도록 함이 바람직하다.
이때, 제 3에어공급관(340)은 단독으로 제 3유동채널(230)의 상측에서 내부로 삽입되어 질산화반응조(130)의 하측 내부로 개방되게 형성된다.
여기서, 질산화 탈질반응을 반응식으로 표현하면 다음과 같다.
NH+ 4 + 3/2O2 -> NO- 2 + H2O+(240 ~ 350KJ) - ①
NO- 2 + 1/2O2 -> NO- 3 + (65 ~ 90KJ) - ②
1/2NO- 3 + H++ e- -> 1/2H2O + 1/2NO- 2 - ③
1/3NO- 2 + H++ e- -> 1/3H2O + 1/6N2 + 1/3OH - ④
1/5NO- 3 + H++ e- -> 2/5H2O + 1/10N2 + 1/5H- - ⑤
상기 식에는 보는 바와 같이, 질산화반응은 암모니아성질소(NH+ 4 -N)를 기질로 하여 아질산성질소(NO- 2 -N)를 거쳐 질산성질소(NO- 3-N)까지 산화되는 것으로서, 주 반응식은 상기 ①, ②와 같은 2단계 반응으로 설명된다.
탈질화는, 아질산성질소(NO- 2 -N)와 질산성질소(NO- 3 -N)와 질산성질소(NO- 3 -N)가 무산소 조건에서 탈질화(Denitrobacter)에 의하여 NO, N2O 및 N2가스로 환원된다.
정상적인 탈질화과정의 생화학적 경로는 상기식 ③, ④번이고, 총괄적인 탈질 반응식은 ⑤로 설명할 수 있다.
탈질화 공정에 이용되는 탄소원은 탈질화를 신속하게 진행할 수 있어야 하므로 생물학적으로 쉽게 분해되는 유기물(Readily Biodegradable Organics)이 가장 유리하다.
이에 대한 그래프는 도 9에 도시된다.
아울러, 에프엠비조정조(140)는 에어를 더 공급하며 활성오니법에서 먹이와 미생물의 비율을 최적의 상태로 조절하는 안정화 처리조이다.
그래서, 에프엠비조정조(140)는 제 4에어공급관(350)이 연결되어 외부로부터 에어를 강제로 공급받게 된다.
즉, 제 4에어공급관(350)은 제 3유동채널(230)의 상측 외부에서 삽입되고, 에프엠비조정조(140)의 하측 내부와 연결된다.
여기서, 제 4에어공급관(350)은 에어를 강제로 송풍하는 블로워(322)에 연결된다. 특히, 제 1에어공급관(320)과 제 2에어공급관(330)과 제 3에어공급관(340) 및 제 4에어공급관(350)은 서로 다른 블로워(322)에 연결되어 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140) 각각의 내부로 공급되는 에어의 양을 독립적으로 조절할 수 있도록 함이 바람직하다.
이때, 제 4에어공급관(350)은 제 3에어공급관(340)과 함께 제 3유동채널(230)의 상측에서 내부로 삽입되어 에프엠비조정조(140)의 하측 내부로 개방되게 형성된다.
특히, 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140) 각각은 대응되는 제 1에어공급관(320), 제 2에어공급관(330), 제 3에어공급관(340) 및 제 4에어공급관(350)으로부터 지속적으로 에어를 공급받기 위해 내부의 에어를 배출할 수 있도록 공기배출구(105)를 갖는다.
이때, 공기배출구(105)는 사이클론(107)을 형성한다. 이 사이클론(107)은 배출되는 공기에 포함된 습기를 흡착하여 건공기를 배출하도록 하는 역할을 한다. 사이클론(107)은 일반적인 설비로써 개략적으로 도식화한다.
한편, 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140) 각각은 강제로 유입되는 오폐수와 에어를 혼합하기 위해 교반기(400)를 구비한다.
여기서, 도 4 및 도 5에서처럼, 교반기(400)는 교반케이싱(410), 직진유도구(420), 에어유입구(430), 지지판(440), 회전부재(450) 및 구동부재(460)를 포함한다.
편의상, 시엔비조정조(110)에 장착된 교반기(400)가 도시된다.
교반케이싱(410)은 시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140) 각각의 내부 하측에 지지되게 형성된다. 즉, 교반케이싱(410)은 각 조의 하측에서 마주하는 내측면에 용접 등의 방식에 의해 양측이 용접된 지지바(416)에 고정, 안착된다.
아울러, 교반케이싱(410)은 중공(中空) 형상이고, 하측에 하측연통홀(412)을 구비함과 동시에 상측에 상측연통홀(414)을 구비한다. 하측연통홀(412)과 상측연통 홀(414)은 중공인 내부와 연통된다. 이때, 하측연통홀(412)은 지지바(416)와 간섭이 발생하지 않도록 한다.
그래서, 교반케이싱(410)은 하측연통홀(412)로 오폐수를 유입 안내하고, 상측연통홀(414)로 오폐수를 토출 안내한다. 이때, 오폐수는 펌프(312)의 작동으로 오폐수공급관(310)을 통해 강제로 유입되기 때문에 하측연통홀(412)로부터 상측연통홀(414)로 자연적으로 유동하게 된다.
교반케이싱(410)은 다양한 형상으로 변형 가능하다.
그리고, 직진유도구(420)는 하측연통홀(412)의 가장자리에서 교반케이싱(410)의 내부 방향에 해당되는 상부 방향으로 연장 형성된다.
이 직진유도구(420)는 하측연통홀(412)을 통해 상승하는 오폐수에 직진성을 부여함과 더불어 교반케이싱(410)의 측면에서 내부 방향으로 강제 주입되는 에어에 의해 오폐수의 상승력이 간섭받지 않도록 보호하는 역할을 한다. 즉, 교반케이싱(410)에서 에어의 강제 유입 위치가 오폐수의 강제 유입 위치보다 높거나 동일하면, 오폐수는 에어의 누르는 압력에 의해 저항이 커서 정량 유입이 어렵게 된다. 그래서, 직진유도구(420)는 오폐수가 충분히 교반케이싱(410) 내부로 유입되도록 안내하는 역할을 한다.
또한, 에어유입구(430)는 교반케이싱(410)의 둘레면에 형성되고, 제 1에어공급관(320)의 하측과 연결된다. 이 에어유입구(430)는 제 1에어공급관(320)과 용접 등의 방식에 의해 밀봉 처리된 상태로 연결된다. 그래서, 제 1에어공급관(320)을 통해 강제 유동하는 에어는 에어유입구(430)를 통해 교반케이싱(410) 내부로 공급 된다.
이때, 에어유입구(430)는 교반케이싱(410)의 둘레면의 접선방향의 수직한 방향에 대해 소정 각도(θ) 기울어지도록 교반케이싱(410) 내측으로 연장 형성됨과 아울러 직진유도구(420)의 높이보다 낮은 위치에 해당되는 교반케이싱(410)의 둘레면에서 내측으로 돌출 형성된다.
따라서, 에어유입구(430)에서 토출되는 에어는 교반케이싱(410)의 하측면을 따라 와류를 형성하게 된다. 그리고, 이 와류를 형성한 에어는 직진유도구(420)를 통해 토출되는 오폐수와 바람직하게 혼합된다.
또한, 교반케이싱(410)의 상측에는 지지판(440)이 형성된다.
이 지지판(440)은 교반케이싱(410)의 상측면과 소정 유격되게 형성된다. 즉, 교반케이싱(410)은 상측면에 막대 형상의 서포트리브(442)를 다수 개 형성한다. 그리고, 서포트리브(442)는 상측에 지지판(440)을 연결 지지한다. 그래서, 교반케이싱(410)의 상측연통홀(414)로 토출되는 에어를 포함한 오폐수는 교반케이싱(410)과 지지판(440) 사이를 통해 시엔비조정조(110)의 상측으로 유동하게 된다. 이때, 서포트리브(442)는 오폐수의 상부 방향 유동 흐름에 방해를 크게 주지 않는 정도의 개수로 형성된다. 특히, 서포트리브(442)는 교반케이싱(410)과 지지판(440)에 용접이나 볼트 조립 등 다양한 방식으로 연결된다.
아울러, 지지판(440)은 회전부재(450)를 지지하는 역할을 한다. 이 회전부재(450)는 지지판(440)의 하측으로 돌출되어 교반케이싱(410)의 상측연통홀(414)을 통해 토출되는 에어를 포함한 오폐수와 부딪히면서 에어와 오폐수의 혼합도를 높이 는 역할을 한다.
특히, 회전부재(450)는 부딪히는 오폐수에 의해 자연적으로 회전하게 설치될 수도 있으나, 외력에 의해 강제 회전되면서 에어와 오폐수를 충분히 교반시키도록 함이 바람직하다. 여기서, 회전부재(450)는 임펠러로 함이 바람직하다.
즉, 지지판(440)은 상측에 구동부재(460)를 형성하고, 이 구동부재(460)는 회전부재(450)와 연결된다. 그래서, 구동부재(460)가 외부 신호나 전원을 인가받게 되면, 회전부재(450)는 구동부재(460)의 구동력을 전달받아 회전하게 된다. 이 구동부재(460)는 수중에서 작동 가능한 모터로 함이 바람직하다.
따라서, 구동부재(460)에 의해 회전부재(450)가 회전하게 되면, 상측연통홀(414)을 통해 토출되는 에어를 포함한 오폐수는 회전부재(450)의 회전에 의해 더욱 심한 와류를 일으키면서 교반됨과 동시에 서포트리브(442) 사이로 방사상으로 토출되어 상승하게 된다.
결과적으로, 오폐수는 교반케이싱(410) 내부에서 와류를 일으키는 에어와 일차적으로 교반되고, 회전부재(450)에 의해 이차적으로 에어와 교반하게 된다.
시엔비조정조(110)에서 상승하는 에어와 교반된 오폐수는 제 1유동채널(210)의 오버플로어구(202)를 통해 제 1유동채널(210)로 넘치게 되고, 제 1유동채널(210)의 하측에 형성된 토출구(204)를 통해 탈질반응조(120) 내부로 유동하게 된다.
탈질반응조(120) 내부로 유동한 에어를 교반한 오폐수는 교반기(400)를 통해 에어와 더 교반된다.
특히, 제 2유동채널(220)은 제 2에어공급관(330)을 삽입하고, 이 제 2에어공급관(330)은 탈질반응조(120) 내부의 교반기(400) 특히, 교반케이싱(410)에 연결된다.
이때, 제 2유동채널(220)은 오폐수공급관(310)이 필요치 않게 되고, 탈질반응조(120)로 공급되는 오폐수는 시엔비조정조(110)로부터 넘쳐흐르는 오폐수로 충족된다.
물론, 질산화반응조(130)로 공급되는 오폐수는 탈질반응조(120)로부터 넘쳐흐르는 오폐수로 충족되고, 에프엠비조정조(140)로 공급되는 오폐수는 질산화반응조(130)로부터 넘쳐흐르는 오폐수로 충족된다.
아울러, 각 조에 구비된 교반기(400)는 상술한 구조와 동일한 것으로 한다. 이는, 호환성을 갖도록 하기 위함이다.
한편, 조(110~140) 각각은 오폐수의 농도, 온도, 피에이치(pH), 용존산소량(DO) 값을 검출하기 위한 센서군(510)을 구비하고, 각 조(110~140)에 오폐수를 공급하도록 작동하는 펌프(312)와 각 조(110~140)에 에어를 송풍하도록 작동하는 블로워(322)는 각 조(110~140)의 센서군(510)을 제어하는 제어부(520)와 연결되어 자동 작동하게 된다.
즉, 시엔비조정조(110)의 센서군(510)은 해당되는 신호를 제어부(520)에 전송하고, 이 신호는 오폐수공급관(310)과 연결된 펌프(312)와 제 1에어공급관(320)과 연결된 블로워(322)에 독립적으로 자동 구동 신호를 발생하게 된다. 물론, 센서군(510)의 신호가 중지되면, 제어부(520)는 즉시 펌프(312)와 블로워(322)의 작동 정지 신호를 전송하게 된다.
아울러, 탈질반응조(120)의 센서군(510)은 해당되는 신호를 제어부(520)에 전송하고, 이 신호는 제 2에어공급관(330)과 연결된 블로워(322)에 자동 구동 신호를 발생한다. 마찬가지로, 질산화반응조(130)의 센서군(510)은 제 3에어공급관(340)과 연결된 블로워(322)에 신호를 전송하고, 에프엠비조정조(140)의 센서군(510)은 제 4에어공급관(350)과 연결된 블로워(322)에 신호를 전송한다.
여기서, 센서군(510)은 농도센서, 온도센서, pH센서 및 용존산소량 센서로 한다. 물론, 센서군(510)은 필요에 따라 가감될 수 있다.
특히, 미생물은 생장을 위하여 무기 또는 유기 영양물질을 섭취해서 에너지원으로 이용하거나 세포 구성 성분을 합성한다. 대표적인 영양원으로 탄소원, 질소원, 미량 영양소 또는 비타민과 같은 생육인자, 그리고 에너지원 등으로 나눌 수 있다. 무기원소 중 P, S, Mg 및 K는 비교적 다량이 필요하고, Ca, Mn, Co, Cu, Zn 등이 미량금속 원소로서 요구된다. 그리고 비타민류, 핵산 등과 같은 생육인자는 단순히 증식촉진 효과뿐만 아니라 대사조절 물질로서 생산물의 양에 영향을 미치는 경우가 있어서 최적의 농도로 조절할 필요가 있다. 따라서, 각 조(110~140)의 센서군(510)에는 농도센서가 필요하다.
그리고, 미생물은 생장 가능한 온도의 범위에 따라 저온균, 중온균 및 고온균으로 분류된다. 저온균은 -10℃에서도 증식하는가 하면 고온균은 85℃에서도 생장이 가능하다. 그런데, 이 온도 범위는 무기 촉매에 의한 반응에서 사용하는 온도 범위에 비하여 좁으며 특히 고온 부분의 온도가 일반적인 화학반응에 비하여 훨씬 낮다. 미생물의 생장속도는 가능한 온도 범위 내에서는 온도에 따라 지수적으로(exponentially) 증가한다. 이것은 세포의 대사과정에 관여하는 효소의 반응속도가 온도에 따라 지수적으로 증가하기 때문이다. 특히, 그 온도 범위를 초과하면 생장속도는 급격히 저하되는데, 그 이유는 세포를 구성하는 단백질과 세포구성 물질이 열변성(thermal degradation)되기 때문이다. 본 발명에서는 고온균(Thermophile) 최적의 온도 40-60℃을 유지토록 하여 Thermus, Bacillus, Clostridium 균을 생장하는데 있다. 따라서, 각 조(110~140)의 센서군(510)에는 온도센서가 필요하다.
또한, 미생물의 증식과 대사반응에 대한 pH의 영향은 매우 크며, 생산물의 생성속도에도 많은 영향을 미친다. 박테리아나 방선균은 pH5∼9, 효모나 곰팡이는 pH1.5∼9에서 생육하지만, 그 최적 pH 값은 각각 6.5∼7.5와 4∼6으로 알려져 있다. 특히, Thiobacillus thiooxidants처럼 강한 산성인 pH 0.5∼1에서 생육하거나 Nitrobacter, Nitrosomonas 등 강한 알카리성인 pH13에서도 생육할 수 있는 미생물도 알려져 있다. 일반적인 박테리아라도 유산균(lactic acid bacteria)이나 초산균 등과 같이 산을 생산하는 균은 낮은 pH에 대해서 저항성이 있다. 미생물의 생장이 pH에 의존하는 것은 세포 내 효소의 활성이 pH에 따라 변하기 때문이다. 미생물의 생장속도에 영향을 주는 고려인자는 아래와 같다.
- 물 성 : 영양원의 종류와 농도. 탄소원, 질소원, 무기염류, 필수영양소 등과 물리적 성상은 고체, 액체, 점도
- 온 도 : 미생물마다 요구하는 최적온도를 사용 한다
- 산 소 : 호기성균의 경우 배양기의 종류, 교반속도, 통기량, 공기의 압력 등이고, 혐기성균의 경우 산소를 제거한다.
- 임의균 : 생물반응조건, 반응시간 등
- PH : 생물마다 요구하는 최적 pH 사용
따라서, 각 조의 센서군(510)에는 pH 센서가 필요하다.
더불어, 생물학적 처리시설에서 질산화 및 질산화 박테리아의 성장속도는 용존산소의 농도와 밀접한 관계가 있다. 따라서, 각 조(110~140)의 센서군(510)에는 용존산소량 센서가 필요하다.
즉, 각 조(110~140)의 센서군(510)이 해당되는 농도, pH값, 온도, 용존 산소량 등의 값을 읽거나 많고 적음의 신호를 발생함에 따라 연속반응으로서 처리물성의 농도, 용존산소의 농도, 대사생성물의 농도, pH .온도 등의 환경조건이 비례제어되며 항상 일정하게 유지되기 때문에 반응속도를 임의 조정할 수 있다.
특히, 미생물 배양 중 대수 증식기에 생산되는 아미노산, 핵산, 단백질, 지질, 탄수화물 등은 균의 생장에 필수적이다. 이들을 1차 대사산물(primary metabolites)이라 하는데 산업적 가치가 있는 발효생성물이다. 1차 대사산물을 생산하는 시기를 영양섭취기(trophophase)라고 부른다. 정지기(stationary phase)에 있어서 일부 미생물은 영양섭취기에 생산하지도 않으며, 미생물의 대사와 직접 관련이 없는 물질을 생산하는데, 이 물질들을 2차 대사산물(secondary metabolites)이라고 한다. 2차 대사산물을 생산하는 시기를 특이 생산기(idiophase)라 한다. 미생물의 생명유지에 필요한 대사를 1차 대사라 하고, 이 대사에 의하여 생산되는 물 질을 1차 대사산물이라고 한다. 2차 대사산물은 1차 대사산물이나 그 중간체로 부터 생산된다.
본 발명에 따른 에프엠비조정조(140)는 이 정지기의 처리조 역할도 한다.
아울러, 각 조(110~140)는 수직방향으로 구획되도록 타공판(610)을 형성한다. 이 타공판(610)은 각 조(110~140)의 상부 방향으로 다수 개 형성되는데, 각 조(110~140)의 내측면에 용접 등의 방식에 의해 고정되는 것으로 한다.
편의상, 시엔비조정조(110)에 타공판(610)이 적층된 도면만 도시하나, 탈질반응조(120)와 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140)에도 타공판(610)이 동일하게 형성되는 것으로 한다.
그리고, 타공판(610)은 상승하는 에어를 포함한 오폐수를 상승시켜 오버플로어구(202)로 유동하도록 타공홀(620)을 통공한다.
특히, 도 6에서처럼, 타공판(610)은 타공홀(620) 주위의 하측에서 와류를 형성하도록 와류유도홈부(630)를 형성함이 바람직하다. 즉, 에어를 혼합한 오폐수는 타공판(610)의 와류유도홈부(630) 내측에서 더 와류를 일으키며 혼합된 상태로 타공홀(620)을 통해 상승 유도하게 된다.
이때, 수직방향으로 배열된 타공판(610) 각각은 와류유도홈부(630)를 서로 엇갈리게 배치함이 바람직하다. 이는, 시엔비조정조(110) 내부에 오폐수의 잔류시간을 증가시키면서 미생물 활성화를 촉진하기 위함이다.
그리고, 각 조(110~140)는 개폐 가능한 시료채취관(640)을 형성한다. 즉, 하우징(100)은 각 조(110~140)에 대응되는 위치에서 각 조(110~140)와 연결되도록 시 료채취관(640)을 형성한다. 이 시료채취관(640)은 각 조(110~140)에서 처리되는 오폐수의 상태를 시료 채취할 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 도 7에서처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리방법은 전처리단계(S10), 생물학적처리단계(S20) 및 방류단계(S30)를 포함한다.
전처리단계(S10)는 고농도의 오폐수에서 슬러지 함유물을 분리하는 공정이다.
특히, 전처리단계(S10)는 고농도 오폐수를 비교적 대형의 협잡물과 비교적 미세한 고체 부유물을 함유한 슬러지 함유물로 분리하는 공정이다.
더욱 상세히, 전처리단계(S10)는 상대적으로 큰 협잡물을 오폐수에서 걸러내는 협잡물 처리기(10)와, 이 협잡물 처리기(10)에서 일부 걸러진 오폐수를 집수하는 제 1저류조(12)와, 오폐수를 회전시키며 상대적으로 작은 협잡물을 원심 분리시키는 원심분리기(14) 및 오폐수를 저장하여 시엔비조정조(110)로 안정되게 오폐수를 공급하도록 저장하는 제 2저류조로 이루어진다.
이때, 협잡물 처리기(10)는 공지된 장치로써 외부에서 유입되는 분뇨, 인분, 가축 오폐수, 생활 오폐수와 같은 폐수 속에 함유된 상대적으로 부피가 큰 협잡물을 걸러낸다.
그리고, 제 1저류조(12)는 협잡물 처리기(10)에서 일부 큰 협잡물을 걸러낸 오폐수를 집수하기 위해 구비된다.
제 1저류조(12)는 협잡물 처리기(10)와 연결되게 설치되어 협잡물 처리기(10)에서 걸러진 오폐수를 직접적으로 집수하도록 한다.
또한, 원심분리기(14)는 고속으로 회전되며 원심력장을 형성시켜 오폐수보다 비중이 큰 협잡물을 내부에 침전시키고, 동시에 이 침전된 협잡물을 배출구 쪽으로 이송 배출하고, 분리된 폐수를 협잡물과 반대로 흘려보내도록 하는 장치이다.
일례로써, 도 8에서처럼, 원심분리기(14)는 구동수단에 의해서 양측의 회전축(21,22)을 중심으로 케이스(20)의 내부에서 회전통(23)을 고속으로 회전시키고, 그 내부에 이송스크류(24)가 동축 상으로 회전 가능하게 형성된다.
또한, 회전통(23)에는 상대적으로 큰 협잡물을 걸러낸 오폐수를 공급하기 위한 폐수 공급관(25)이 단부측에 위치하여, 외부의 폐수를 이송스크류(24) 내부로 투입하고, 이 투입된 오폐수는 이송스크류(24)의 고속회전에 의한 원심력에 의해서 비중이 높은 협잡물 순으로 회전통(23)의 내측벽에 착상되면서 적층형태로 고액분리가 이루어지게 된다. 이때, 오폐수의 협잡물은 회전통(23)의 전측에 형성된 구멍(도시하지 않음)을 통해 케이스(20)의 협잡물 배출구(26)로 빠져 나오게 된다.
그리고, 오폐수의 상대적으로 맑고 깨끗한 상등수는 이송스크류(24)에 의해 회전통(23) 내부에서 이송되며 회전통(23)의 구멍을 통해 케이스(20)의 끝단에 다수 형성된 분리액 배출구(27)로 배출된다. 또한, 분리액 배출구(27)를 통해 배출되는 폐수의 분리액은 회전통(23)의 고속회전에 의한 원심력에 의해서 비산되면서 무화상태로 되는데, 분리액에 포함된 암모니아성 질소성분을 갖는 가스가 분리액으로부터 이탈되는 탈기현상이 일어나게 되는 것이다.
그리고, 소규모 처리량에서는 생물학적처리단계(22)에서 처리된 활성슬러지 농축활수를 병행할 수 있도록 구성하여 공정처리수질에 따라 무약주 또는 약품수를 공급하여 공정상 수질을 조정하게 된다.
또한, 원심분리기(14)에는 작동시 폐수에서 슬러지를 분리하기 위해 화학약품인 유기약품수가 투여됨이 바람직하다.
한편, 전처리단계(S10)의 마지막 공정인 원심분리기(14)의 분리액 배출구(127)로 배출되는 오폐수는 생물학적처리단계(S20)로 이동한다.
생물학적처리단계(S20)는 전처리단계(S10)에서 걸러진 슬러지 함유물을 에어에 포함된 산소와 반응시키면서 내부의 미생물을 활성화시키는 공정이다.
특히, 생물학적처리단계(S20)는 전처리단계(S10) 후 오폐수를 소정 정화하여 액상(液狀)의 비료화하는 공정이다.
더욱 상세히, 생물학적처리단계(S20)는 오폐수공급관(310)을 통해 원심분리기(14)로부터 공급되는 오폐수에 최초로 에어를 교반하며 오폐수의 탄소(C)/질소(N) 비를 자동 제어하며 처리하는 시엔비조정조(110)와, 탄소/질소 비가 조정된 오폐수에 에어를 더 공급하여 질산성 질소를 일정시간 탈질화하는 탈질반응조(120)와, 탈질화된 오폐수에 에어를 더 공급하여 일정시간 암모니아성 질소를 질산화시키는 질산화반응조(130) 및 질산화된 오폐수에 에어를 더 공급하여 최종적으로 오폐수를 미생물 활성화함으로써 에프엠(F-M)비를 조정하는 에프엠비조정조(140)로 이루어진다.
시엔비조정조(110), 탈질반응조(120), 질산화반응조(130) 및 에프엠비조정조(140)의 기능과 형상 등은 상술한 것으로 대체한다.
아울러, 방류단계(S30)는 미생물 활성화되어 정화된 오폐수를 사용처로 방류 하는 공정이다.
물론, 생물학적처리단계(S20) 이후에는 오폐수의 정화 정도에 따라 미설명된 화학적처리단계가 더 행해질 수 있다. 이 화학적처리단계는 공지된 것으로 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 내부도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 시엔비조정조의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 교반기 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 교반기의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 타공판의 저면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리방법을 보인 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리방법에 적용된 원심분리기의 내부도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수처리기의 자동비례제어운전 상태를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 하우징 110: 시엔비조정조
120: 탈질반응조 130: 질산화반응조
140: 에프엠비조정조 210,220,230: 제 1,2,3유동채널
202: 오버플로어구 204: 토출구
310: 오폐수공급관 320~350: 제 1,2,3,4에어공급관
400: 교반기 410: 교반케이싱
420: 직진유도구 430: 에어유입구
440: 지지판 450: 회전부재
510: 센서군 520: 제어부
610: 타공판 630: 와류유도홈

Claims (6)

  1. 오폐수의 전처리공정에서 대형 협잡물이 협잡물처리기에서 제거된 후 비교적으로 작은 입자 고형물을 원심분리기로 고액분리 제거한 오폐수를 하우징 내부에서 강제 유입된 에어와 혼합함으로써 미생물을 활성화시킨 상태로 미생물 활성화된 처리수를 배출하는 오폐수처리기에 있어서,
    상기 하우징은 시엔비(C/N Ratio)조정조, 탈질반응조, 질산화반응조 및 에프엠비(FM Ratio)조정조를 병렬로 배치하기 위해 내부를 유동채널로 구획하고;
    상기 유동채널 각각은 상기 조에 오폐수를 공급하는 오폐수공급관 또는 에어를 공급하는 에어공급관을 수용하며;
    상기 유동채널 각각은 상기 시엔비조정조에 유입된 오폐수를 상기 탈질반응조, 상기 질산화반응조, 상기 에프엠비조정조에 순서대로 유동 안내하기 위해 오버플로어구과 토출구를 형성하고;
    상기 시엔비조정조, 탈질반응조, 질산화반응조 및 에프엠비조정조 각각은 강제로 유입되는 오폐수와 에어를 혼합하기 위해 교반기를 구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오폐수공급관은 펌프와 연결되어 오폐수를 상기 시엔비조정조에 강제로 공급 안내하고;
    상기 에어공급관은 독립적으로 블로워를 연결하여 상기 각 조에 에어를 공급 안내하며;
    상기 조 각각은 오폐수의 농도, 온도, 피에이치(pH), 용존산소량(DO) 값을 검출하기 위한 센서군을 구비하고;
    상기 펌프와 상기 블로워는 상기 센서군을 제어하는 제어부와 연결되어 자동 작동되며;
    상기 조 각각은 수직방향으로 구획되며, 에어를 포함한 오폐수를 통과 유도하기 위해 타공홀을 통공하면서 상기 타공홀 주위의 하측에서 와류를 형성하도록 와류유도홈부를 갖는 타공판을 형성하고;
    상기 타공판 각각은 상기 와류유도홈부를 서로 엇갈리게 배치됨과 아울러,
    상기 조 각각은 개폐 가능한 시료채취관을 형성하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 시엔비조정조, 탈질반응조, 질산화반응조 및 에프엠비조정조 각각은 공기배출구를 갖고;
    상기 공기배출구는 배출되는 공기에 포함된 습기를 흡착하기 위해 사이클론을 형성하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리기.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 교반기는,
    상기 조 각각에 지지되고, 하측연통홀과 상측연통홀을 통공하고, 유입되는 오폐수를 상기 하측연통홀을 통해 공급받는 교반케이싱;
    상기 교반케이싱의 하측연통홀에서 상부 방향으로 연장 형성되어 상기 하측연통홀을 통해 상승하는 오폐수에 직진성을 부여하기 위한 직진유도구; 및
    상기 교반케이싱의 둘레면에 형성되어 유입되어 상기 상측연통홀로 토출되는 에어에 와류를 일으키도록 하여 오폐수와 에어를 교반 유도하는 에어유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 교반기는,
    상기 교반케이싱과의 사이에 측방향으로 개방되는 공간을 형성하기 위해 상기 교반케이싱의 상측으로 소정 유격되게 형성되는 지지판;
    상기 지지판의 하측으로 돌출되어 회전 가능하게 구비되는 회전부재; 및
    에어를 포함한 오폐수를 측방향으로 강제 토출시키면서 교반력을 향상시키기 위해 상기 회전부재를 강제 회전시켜 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리기.
  6. 삭제
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