KR100948336B1 - 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산폐수, 분뇨 등을 미생물처리를 위한 이전단계에서 충격마찰에 의해 유기물질의 비표면적을 증가시켜 미생물과의 반응을 높이고 방류수 내의 잔류유기물 농도를 최소화함과 아울러 신속한 산화를 유도하여 단위시간당 처리시간을 단축하면서 미생물이 활성화할 수 있는 용존산소량을 증대시켜 폭기조의 처리효율성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 수직관체 내부에 다수개의 볼이 내장되어 상향 유입되는 폐수에 의해 볼이 유동되어 폐수와 부딪치는 충격마찰에 의해 유기물질의 비표면적이 증가할 수 있도록 하는 충격마찰부와, 상기 충격마찰부의 이송진행방향에 설치되어 폐수가 부딪히면서 1차 분산작용이 이루어지도록 하는 곡부관로와, 상기 곡부관로를 통해 연결된 수평관로에 설치된 분산판에 의해 와류 및 2차 분산작용이 이루어지도록 한 와류형 분산부와, 상기 와류형 분산부의 전방에 설치되어 공기를 공급할 수 있도록 한 공기공급부와, 상기 와류형 분산부의 이송진행방향에 벤츄리형으로 된 축소관로가 설치되어 압축된 공기를 공급할 수 있도록 한 공기압축부로 이루어진 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치를 특징으로 한다.

충격마찰부, 와류형 분산부, 공기압축부, 공기공급부

Description

축산폐수 및 분뇨의 전처리장치 {Pretreatment devices for wastewater}

본 발명은 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 축산폐수, 분뇨 등을 미생물처리를 위한 이전단계에서 충격마찰에 의해 유기물질의 비표면적을 증가시켜 미생물과의 반응을 높이고 방류수 내의 잔류유기물 농도를 최소화함과 아울러 신속한 산화를 유도하여 단위시간당 처리시간을 단축하면서 미생물이 활성화할 수 있는 용존산소량을 증대시켜 폭기조의 처리효율성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 축산폐수 및 분뇨 등의 폐수는 유기물질 및 질소성 물질을 제거 또는 감소시켜 미생물이 활성화할 수 있는 조건에서 폭기조에 의해 분해가 이루어질 수 있도록 하는 전처리를 하고 있다.

이러한 폐수의 전처리과정에서는 고농도 유기성폐수의 부하를 충분히 감소시켜 잔류유기물 농도를 최소화할 수 있도록 하고, 폐수 내의 용존산소량을 높일 수 있도록 함이 바람직하다.

이를 감안하여 종래의 실용신안등록 제237437호에 개시된 오폐수의 전처리장치가 개시되었으며, 그 구성은 유입되는 협잡물 및 부유물질을 화학적 침전으로 협잡물 및 부유물을 제거하는 여과조, 오폐수의 심한 유입량의 변동에 대응하기 위한 유량조절조, 오폐수의 여재표면 접촉효율을 극대화하는 중공사막형 및 섬유상의 바이오필터조, 상기 섬유상 바이오필터에 유입되기 전의 오수의 pH를 조절하는 pH조절조, 잔류 오폐수에 자외선과 오존으로 살균하는 살균조, 상기 각 조에서 다음 조로 오폐수를 공급하기 위한 펌프 및 상기 바이오 필터 조들에 공기를 공급하는 에어펌프로 이루어져 있다.

상기와 같이 종래의 전처리장치에서는 다수의 조들이 필요하며 각 조에서 이웃하는 조로 오폐수의 공급을 위한 다수의 펌프가 필요함은 물론 오존발생기 또한 필요하여 장비가 고가로 이루어진다는 문제점이 있다.

또한, 특허 제478008호로 개시된 축폐수.분뇨 및 정화조 오니 고도 전처리 방법 및 그 장치가 개시되었는바, 이는 폐수처리장의 전처리동 투입초동에 투입구와 조목 협잡물 처리기를 연결 설치하고 협잡물 분리액을 연동으로 미세 협잡물 처리 1단계의 수직형 디켄터 원심분리기에 연속 투입하여 미생물의 먹이가 될 수 없는 불포화성 고형물과 모래 등의 침전물을 1단계의 협잡물 처리공정에서 일괄처리하고, 다시 저류조를 통해 펌프로 고속반응기에 유입시켜 유기물을 고속으로 분해 하여 연통라인으로 수평형 원심분리기(전처리수질 처리조건에 따라 약품투입 병행)에 투입하여 미세 협잡물과 슬러지를 완벽하게 고액 분리하는 2단계 공정과 고액분리한 분리액을 단기간의 폭기조 공정을 거치는 3단계로 이루어져 있다.

상기의 종래 전처리장치는 복잡한 공정으로 되어 있어 설치공간을 많이 차지하고 설치비용이 많이 들게 되어 경제적인 부담이 있을 뿐만 아니라 전처리공정의 처리시간도 많이 걸리게 될 뿐만 아니라 화학적인 처리공정도 필요로 하는 등 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치를 안출한 것으로, 폐수를 충격마찰에 의해 유기물질의 비표면적이 증가되도록 하여 미생물과의 반응율을 높이고 잔류유기물 농도를 최소화할 수 있도록 한 구성과, 폐수를 분산 및 와류시킨 상태에서 공기를 공급하여 폐수내의 용존산소량을 증대시켜 지방성 화합물 및 불용성 단백질, 유분의 분리제거가 이루어질 수 있도록 한 구성과, 압축된 공기의 주입으로 신속한 산화가 이루어질 수 있도록 한 구성으로 단위시간당 처리시간을 단축하면서 폭기조의 처리효율성을 크게 향상시킬 수 있고 간단한 구성으로 설치가 용이하고 운전이 간편한 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치를 제공함에 있다.

본 발명은 수직관로에 상하 차단망이 구비된 수직관체가 설치되고 그 수직관체 내부에 다수개의 볼이 내장되어 상향 유입되는 폐수에 의해 볼이 유동되어 폐수와 부딪치는 충격마찰에 의해 유기물질의 비표면적이 증가할 수 있도록 하는 충격마찰부와, 상기 충격마찰부의 이송진행방향에 설치되어 폐수가 부딪히면서 1차 분산작용이 이루어지도록 하는 곡부관로와, 상기 곡부관로를 통해 연결된 수평관로에 설치된 분산판에 의해 와류 및 2차 분산작용이 이루어지도록 한 와류형 분산부와, 상기 와류형 분산부의 전방에 설치되어 공기를 공급할 수 있도록 한 공기공급부와, 상기 와류형 분산부의 이송진행방향에 벤츄리형으로 된 축소관로가 설치되어 압축된 공기를 공급할 수 있도록 한 공기압축부로 이루어진 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치를 특징으로 한다.

본 발명은 유기물질을 다량포함하고 있는 폐수에 대해 충격마찰을 유도하여 유기물질의 비표면적을 증가시켜 미생물과의 반응율을 높이고 처리 후 방류수 내의 잔류유기물 농도를 최소화하고, 충분한 압력과 속도를 위한 압축공기 주입으로 신속한 산화를 유도하여 단위 처리시간을 절감하고, 폐수내의 용존산소량을 증대시켜 미생물이 활성화할 수 있도록 하고, 미생물의 분해섭취가 쉽게 이루어질 수 있게 함과 아울러 폐수 속의 악취를 제거하고 완전한 액상의 혼합이 이루어진 다음 폭기조로 공급되어 처리하게 될 때 폭기조에 의한 처리용량을 크게 증대시킬 수 있도록 하는 기능을 수행하면서 통상의 폐수처리장치에 간단하게 연계설치가 용이하고 구조가 간단하므로 매우 경제적인 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 축산폐수, 분뇨 등을 폭기조에 의해서 미생물처리를 하기 위한 이전단계에서 폭기조의 처리효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 전처리장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치는, 수직관로(10)에 상하 차단망(24)이 구비된 수직관체(22)가 설치되고 그 수직관체(22) 내부에 다수개의 볼(26)이 내장되어 상향 유입되는 폐수에 의해 볼(26)이 유동되어 폐수와 부딪치는 충격마찰에 의해 유기물질의 비표면적이 증가할 수 있도록 하는 충격마찰부(20)와, 상기 충격마찰부(20)의 이송진행방향에 설치되어 폐수가 부딪히면서 1차 분산작용이 이루어지도록 하는 곡부관로(30)와, 상기 곡부관로(30)를 통해 연결된 수평관로(50)에 설치된 분산판(62)에 의해 와류 및 2차 분산작용이 이루어지도록 한 와류형 분산부(60)와, 상기 와류형 분산부(60)의 전방에 설치되어 공기를 공급할 수 있도록 한 공기공급부(40)와, 상기 와류형 분산부(60)의 이송진행방향에 벤츄리형으로 된 축소관로가 설치되어 압축된 공기를 공급할 수 있도록 한 공기압축부(70)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 충격마찰부(20)는, 수직관로(10)의 하단에 펌프(P)를 통해 폐수가 유입되는 유입구(12)가 구비되고 유입구(12)의 상측에 역류를 방지하는 체크밸브(14)와 볼 밸브로 이루어진 개폐밸브(16)의 상측에 설치되어 충격마찰부(20)로 폐수가 이 송공급될 수 있도록 한다.

충격마찰부(20)는, 수직관로상에 상하 차단망(24)이 구비된 수직관체(22)가 설치되되 수직관체(22)의 내부에 다수개의 볼(26)이 수직관체(22)의 공간을 절반 정도 채우는 형태로 유동되게 내장되어 수직관체(22)를 통과하는 폐수의 유입압력에 의해 수직관체(22) 내에서 다수개의 볼(26)이 유동되면서 상호 충격마찰됨과 동시에 폐수와 충격마찰되어 유기물질의 비표면적이 증가할 수 있도록 하며, 또 상기 폐수는 충격마찰과정에서 온도상승을 가져오므로 동절기에도 폐수의 온도를 미생물이 활성화할 수 있도록 한다.

차단망(24)은, 볼(26)이 수직관체(22) 내에서 이탈되지 않도록 하는 것이므로 볼(26)의 크기보다 작은 것으로 설치되며, 볼(26)은 상호 충격마찰에도 견딜 수 있는 내충격성이 강한 재질로 구비된다.

상기 곡부관로(30)는, 충격마찰부(20)의 상측에 직각으로 절곡되어 수평관로(50)와 연결되도록 한 구성으로 충격마찰부(20)에서 수직으로 상향 이송공급되는 폐수가 직각으로 절곡된 곡부관로(30)의 내벽면에 부딪히는 1차 분산작용으로 공기와의 접촉이 용이하도록 한다.

상기 와류형 분산부(60)는, 곡부관로(30)를 통해 연결된 수평관로(50)에 설 치되는 것으로 수평관로(50)의 내벽면에 유입방향으로 경사면을 이루는 분산판(62)이 상, 하부에 경사각이 각각 다르게 설치되되 상기 분산판(62)은 수평관로(50)의 중심선상으로 갈수록 폭이 좁아지고 상,하부 분산판(62)의 측부는 유출부(66)가 구비되어 폐수가 분산판(62)에 부딪히면서 분산되는 2차 분산작용과 함께 와류되게 한 구성으로 공기와의 접촉율을 높일 수 있도록 한다.

상기 공기공급부(40)는, 와류형 분산부(60)의 전방에 설치되어 와류 및 분산되는 폐수에 공기가 혼합될 수 있게 하는 것으로 곡부관로(30)의 중앙부에 수평관로(50) 방향으로 공급관체(42)가 설치되고 공급관체(42)는 개폐밸브(44) 및 조절기(46) 및 체크밸브(48)가 구비되어 공기를 와류형 분산부(60) 방향으로 공급할 수 있도록 한다.

상기 공기압축부(70)는, 와류형 분산부(60)의 이송진행방향에 위치하는 수평관로(50)의 폭이 좁아지는 축소관로가 형성되어 폐수와 공기를 압축시켜 방류가 이루어질 수 있도록 한 구성으로 신속한 산화작용이 이루어져서 단위시간당 처리효율을 높일 수 있도록 한다.

공기압축부(70)의 이송진행방향 끝단에 위치하는 배출구(74)는 플렉시블 결합관체(76)가 설치되어 전처리단계를 거친 폐수를 폭기조(도시되지 않음)의 연결관을 통해 연결하게 될 때 진동이 발생하지 않도록 한다.

상기 수평관로(50)의 외측에는 수평관로를 지지 및 보호하기 위한 지지커버(78)가 설치되어 있다.

이와 같이 된 본 발명의 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치를 이용한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폐수를 전처리하기 위해 개폐밸브(16)를 개방하게 되면 수직관로(10)의 하단에 구비된 유입구(12)와 연결되는 펌프(P)를 통해 축산폐수 및 분뇨로 이루어진 폐수가 유입되고 체크밸브(14)에 의해 역류를 방지한 다음 수직관로(10)의 상측에 위치한 충격마찰부(20)를 거쳐 이송이 진행된다.

상기 충격마찰부(20)를 폐수가 통과할 때 수직관로상에 상하 차단망(24)이 구비된 수직관체(22)의 내부에 유동되게 내장된 다수개의 볼(26)은 유입되는 폐수압력에 의해 수직관체(22) 내에서 랜덤(random)한 형태로 상하좌우로 유동이 되면서 상호 충격마찰이 됨과 동시에 폐수와 충격마찰이 되어 유기물질의 비표면적(比表面積)을 증가시키게 되므로 미생물과의 반응율을 높이고 방류수 내의 잔류유기물 농도를 최소화하게 된다.

그리고 상기 폐수는 다수개의 볼(26)과 충격마찰이 되면서 온도상승을 가져오게 되며, 이는 전처리되는 폐수를 동절기에도 별도의 온도가열을 하지 않고 미생 물이 활성화할 수 있는 상태로 폭기조로 공급이 된다.

상기 충격마찰부(20)는 통과한 폐수는 수직관로(10)의 이송진행방향 상측에 직각으로 절곡된 곡부관로(30)의 내벽면에 부딪히는 1차 분산작용으로 공기와의 접촉이 용이하도록 한 다음 곡부관로(30)와 수평으로 연결된 수평관로(50)에 구비된 와류형 분산부(60)를 통과하게 된다.

상기 와류형 분산부(60)에서는 수평관로(50)의 내벽면에 유입방향으로 상,하부에 경사각이 각각 다르게 설치되고 수평관로(50)의 중심선상으로 갈수록 폭이 좁아지게 구성된 분산판(62)에 유입되는 폐수가 부딪히면서 2차 분산작용을 함과 아울러 와류가 발생되면서 공기공급부(40)를 통해 공급되는 공기와의 접촉율을 높여 고농도 유기성폐수 내의 지방성 화합물 및 불용성 단백질, 유분의 분리제거기능을 수행하고 유기물 및 영양염류를 줄일 수 있게 하며 폐수내의 용존산소량을 증대시킬 수 있게 된다.

이어서 와류형 분산부(60)를 통과한 폐수는 이송진행방향에 위치하는 수평관로(50)에 폭이 좁아지는 축소관로가 형성되어 있어서 축소관로에 의해 폐수와 공기를 압축시켜 방류가 이루어지므로 신속한 산화작용이 이루어져서 단위시간당 처리효율을 높일 수 있도록 하므로 유기물 중 불용성 물질들의 가용성화 과정이 짧은 시간 내 이루어져 미생물의 분해섭취가 쉽게 이루어질 수 있게 함과 아울러 폐수 속의 악취를 제거하고 완전한 액상의 혼합이 이루어진 다음 폭기조로 공급되어 처리하게 될 때 폭기조에 의한 처리용량을 크게 증대시킬 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 축산폐수 및 분뇨 외에도 생활 오수 및 하수 처리 혹은 산업 유기성 폐수, 산업 무기성 폐수의 전처리에도 적용하여 효과적인 결과를 가져올 수 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명은 상기 실시 예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 구성에 따른 전처리장치의 사시도.

도 2는 본 발명의 구성에 따른 전처리장치의 단면도.

도 3은 본 발명의 구성에 따른 충격마찰부의 확대 단면도.

도 4의 (가)(나)는 본 발명의 구성에 따른 와류형 분산부의 확대 단면도 및 분산판의 전면 예시도.

도 5는 본 발명의 구성에 따른 전처리장치의 사용상태 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 수직관로 12 : 유입구

14 : 체크밸브 16 : 개폐밸브

20 : 충격마찰부 22 : 수직관체

24 : 차단망 26 : 볼

30 : 곡부관로 40 : 공기공급부

42 : 공급관체 44 : 개폐밸브

46 : 조절기 48 : 체크밸브

50 : 수평관로 60 : 와류형 분산부

62 : 분산판 66 : 유출부 70 : 공기압축부 74 : 배출구 76 : 결합관체 78 : 커버

P : 펌프

Claims (4)

1. 수직관로(10)에 상하 차단망(24)이 구비된 수직관체(22)가 설치되고 그 수직관체(22)의 내부에 다수개의 볼(26)이 유동되게 내장되어 상향 유입되는 폐수에 의해 수직관체(22)에 내장된 다수개의 볼(26)이 유동되어 폐수와 부딪치는 충격마찰이 이루어지도록 하는 충격마찰부(20)와,

   상기 충격마찰부(20)의 이송진행방향에 설치되어 폐수가 부딪히면서 1차 분산작용이 이루어지도록 하는 곡부관로(30)와,

   상기 곡부관로(30)를 통해 연결된 수평관로(50)에 설치된 분산판(62)에 의해 와류 및 2차 분산작용이 이루어지도록 한 와류형 분산부(60)와,

   상기 와류형 분산부(60)의 전방에 설치되어 공기를 공급할 수 있도록 한 공기공급부(40)와,

   상기 와류형 분산부(60)의 이송진행방향에 벤츄리형으로 된 축소관로가 설치되어 압축된 공기를 공급할 수 있도록 한 공기압축부(70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 와류형 분산부(60)는, 곡부관로(30)를 통해 연결된 수평관로(50)에 설치되는 것으로 수평관로(50)의 내벽면에 유입방향으로 경사면을 이루는 분산판(62)이 상,하부에 경사각이 각각 다르게 설치되되 상기 분산판(62)은 수평관로(50)의 중심선상으로 갈수록 폭이 좁아지고 상,하부 분산판(62)의 측부는 유출부(66)가 구비된 것을 특징으로 하는 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 공기압축부(70)의 이송진행방향 끝단에 위치하는 배출구(74)는 플렉시블 결합관체(76)가 설치된 것을 특징으로 하는 축산폐수 및 분뇨의 전처리장치.

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