KR101048673B1

KR101048673B1 - 외부 순환형 혐기성 소화 장치

Info

Publication number: KR101048673B1
Application number: KR20090011320A
Authority: KR
Inventors: 원주경; 김윤섭
Original assignee: 주식회사 앤써브
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2011-07-12
Also published as: KR20100092115A

Abstract

본 발명은 폐수의 생물학적 처리시스템에 있어 유기성 폐수의 처리를 위한 혐기성 소화 장치에 관한 것으로, 조정조 내의 폐수를 소화조 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관과, 상기 폐수유입배관을 통해 소화조 내로 유입되는 폐수를 소화조의 하측에서 균등하게 분배/분산시켜 분사하는 분배기와, 상기 분배기를 통해 분사되는 유입 폐수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 입상의 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물 슬러지를 다량 보유하는 소화조와, 상기 소화조 내 혐기성 미생물에 의한 폐수의 유기물 제거시 상승되는 바이오가스 및 신규 생성된 혐기성 미세 슬러지에서 가스를 분리하도록 소화조 내에 일정간격을 유지하며 설치되는 제1 및 제2가스분리기와, 상기 제1 및 제2가스분리기를 통해 분리시킨 가스를 포집하고 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지를 분리하여 상기 소화조 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관을 통해 배출시키는 가스분리탱크로 이루어지는 외부순환형 혐기성 소화 장치에 있어서, 상기 제1 및 제2가스분리기의 사이에는 소화조의 내부 하측의 유입수의 상승유속을 높여주어 가스의 적체를 방지하기 위해 소화조의 하부에서 상승되는 폐수를 상기 분배기로 재투입 순환시키기 위한 순환폐수유입기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 소화조의 내측 하부의 혐기성 미생물이 증식되면서 가스가 발생시 가스가 입상의 혐기성 슬러지층에 의해 상승되지 못하고 소화조의 하부에 축적되어 가스층을 형성하는 것을 방지하기 위해 소화조 내부 하측의 유입수 상승유속을 높여주어 입상 혐기성 슬러지층을 최대한 분산, 확장상태로 유지시켜 줌으로서 소화조 내부 하측에서 발생되는 가스를 신속히 상승시켜 배출시킴에 따라 그에 편승되는 혐기성 미세 슬러지의 상승을 최대한 억제하여 유출배관을 통해 유실되는 혐기성 미세 슬러지의 양을 줄여 주어 소화조 내에서의 미생물 분해효율을 증가시키는 효과가 있다.

바이오가스, 미생물

Description

외부 순환형 혐기성 소화 장치 {EXTERNAL CIRCULATION ANAEROBIC DIGESTER}

본 발명은 폐수의 생물학적 처리시스템에 있어 유기성 폐수를 처리하는 혐기성 소화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소화조 내에서 발생되는 가스에 의해 리프팅되는 미생물이 함유된 슬러지(scum)의 유실을 최소화할 수 있는 구조의 외부 순환형 혐기성 소화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수는 인간활동과 각종 산업활동에 의해 끊임없이 생성되는 것으로, 이러한 폐수가 처리되지 않고 유기물질을 함유한 채로 자연생태계에 유입되면 각종 질병을 유발하는 등 인간생활에 많은 악영향을 미치게 된다.

따라서, 폐수에서 유기물질을 제거하여야 할 시스템이 필수적으로 요구되는데, 폐수를 물리화학적으로 처리하는 방식과 생물학적으로 처리하는 방식이 적용되고 있다.

이때, 물리화학적 처리방식은 비용이 많이 들어가고 처리 후의 생성물을 재처리 또는 처분해야 하는 단점을 가지고 있으며 도시생활하수의 1차 처리 및 3차 처리에 주로 사용되어진다.

생물학적 처리방식은 주로 미생물을 이용하여 폐수 내의 오염물질을 분해/해독/분리시키는 것으로서, 주로 도시생활하수의 2차 처리나 유기물질을 함유한 공장폐수 및 이로부터 생성되는 슬러지(sludge)의 처리에 사용되며, 비교적 저렴한 경비와 다양한 공정 등의 장점으로 가장 널리 활용되고 있다.

이러한 생물학적 처리방식은 산소의 이용 유무에 따라 호기성 처리와 혐기성 처리로 나뉘어지는데, 이들의 처리 방법에 있어 미생물들은 폐수 내에 균일하게 또는 플록(floc)을 형성하여 부유생활을 하거나 적당한 표면에서 부착생활을 하는 등 크게 두가지 유형으로 대별할 수 있다.

여기서, 혐기성 처리는 혐기성 미생물을 이용하여 폐수중의 유기오염물을 산소가 존재하지 않는 언에어로빅(anaerobic) 상태하에서 메탄가스(CH₄)와 이산화탄소(CO₂)로 분해하여 제거하는 폐수처리방식으로서, 미생물 부착성질을 이용하여 혐기성 소화조 내에 담체(擔體)를 설치하는 혐기성 필터(anaerobic filter) 공법과, 미생물의 자기 고정화(self immobilization)에 따른 입상화(granulation)를 이용하는 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 공법이 통상적으로 적용되고 있다.

하지만, 상기 혐기성 필터 공법은 운반체인 담체가 설치되어 있으므로 소화조의 내부용적이 감소하고 처리효율이 떨어지며 단락현상에 의해 소화조 내의 경로 막힘이 자주 발생됨은 물론 유출수가 혼탁해지는 단점을 지니고 있다.

한편, 도 1은 종래기술에 따른 혐기성 소화 장치를 나타낸 개략적인 구성도로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 UASB 공법처리되는 종래의 혐기성 소화 장치는 혐기성 처리를 위한 폐수(유입수)를 소화조 내에 분배/공급하는 폐수공급부(10)와, 상기 폐수공급부(10)에 의해 공급되는 폐수가 일정수위 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물(1)을 함유하는 소화조(20)와, 상기 소화조(20) 상부에 소화조(20)로 유입된 폐수 중에서 혐기성 미생물의 작용에 의한 유기물 제거시 분해/상승되는 바이오가스(2)의 분리/배출을 위한 가스분리기(30)를 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 가스분리기(30)를 통해 분리된 가스는 상기 소화조(20)의 상면에 연결된 가스배출관(40)을 통해 회수/포집하여 에너지원으로 활용하거나 또는 태워 대기중에 배출시키고 미생물 작용에 의해 유기물이 제거된 폐수는 소화조(20)의 상부에 연계된 유출배관(50)을 통해 잔여 유기물을 제거하기 위한 후처리 공정을 수행하는 폭기조로 유입되게 한다.

그런데, 이러한 구성의 종래기술에 따른 혐기성 소화 장치는 가스분리기(30)를 구비하고 있다고는 하나, 소화조(20)의 상층으로 상승하는 바이오가스(2)와 미세 혐기성 슬러지(1-1)의 분리처리가 제대로 이루어지지 않을뿐더러 바이오가스의 상승에 편승하는 미세 혐기성 슬러지(1-1)의 수량이 많아 슬러지가 다량 유실(流失; washout)되는 단점이 있으며, 유기물 제거요소인 미세 혐기성 미생물 슬러지[일명 스컴(scum)이라 한다.]가 다량으로 유실되므로 인하여 소화조 내 미생물이 축적되거나 입상화되지 못하고 감소됨에 따라 유기물 제거의 처리효율이 저감되는 문제점과 더불어 유출수 내에 부유물질(suspended solid)량이 매우 높아져 후 처리 공정인 폭기조에서의 산소공급량이 늘어나게 되고 슬러지 처리비 및 탈수약품비가 높아지는 등 전반적인 운전비의 상승을 유발시키는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 혐기성 소화 장치는 폐수공급부의 유입수 분배측이 단일의 파이프 타입으로 소화조 내 유입수의 균등분산이 어렵거나 불완전할 뿐만 아니라 이로 인하여 편류 가능성이 높은 문제점이 있었다.

물론 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인이 출원하여 등록된 등록특허 제0569704호가 제시된 바 있다.

상기 등록특허는 바이오가스 리프팅을 이용한 외부 순환형 혐기성 소화 장치에 관한 것으로; 원폐수가 저장된 조정조 내의 폐수를 소화조 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관과, 상기 폐수유입배관을 통한 유입수를 소화조 내에 균등하게 분배/분산시키는 분배기와, 상기 분배기를 통해 분사되는 유입수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 입상의 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물 슬러지를 다량 보유하는 소화조와, 상기 소화조 내의 상부에 설치되며 상승되는 바이오가스 및 혐기성 미세 슬러지에서 가스를 분리해내는 상부 가스분리기를 포함하여 이루어지는 혐기성 소화 장치에 있어서, 상기 소화조 내의 하측에서 상승되는 바이오가스 및 이 가스에 편승되어 상승하는 혐기성 미세 슬러지를 포집하되 하측방향으로부터 경사면을 타고 상향 이동하면서 중심측으로 순차 이동되게 한 포집체와, 상기 포집체의 중심에 일측이 연결되되 포집체의 내측으로 상기 바이오가스 및 혐기성 미세 슬러지가 유입될 수 있는 돌출부가 배치되고 가스의 리프팅특성에 의한 가스의 흡입처리를 수행하는 가스분리관체로 이루어져, 상기 소화조 내의 중간상부 에 다열로 배설되어 상기 상부 가스분리기를 통한 가스의 분리 전에 가스를 1차적으로 분리시키는 하부 가스분리기와; 상기 하부 가스분리기의 가스분리 관체를 통해 분리시킨 가스를 포집하되 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지를 분리하여 상기 소화조 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관을 통해 배출되게 한 가스분리 탱크와; 상기 소화조의 하측에 연결되며 소화조 내의 증식된 잉여 혐기성 입상화 슬러지를 입상화 슬러지 저장조로 유출되게 하는 입상화 슬러지 배출관;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 상기 등록특허에서 제시되는 혐기성 소화 장치는 소화조 내에 유입수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 입상의 혐기성 슬러지층이 형성되어 혐기성 미생물이 증식되면서 가스가 발생하게 되는데, 이와 같은 가스는 입상의 혐기성 슬러지층에 의해 소화조의 하부에 축적되어 가스층을 형성하고 있다가 일정량의 가스가 한꺼번에 급속히 상승하면서 신규 생성된 혐기성 미세 슬러지를 함께 상승시키게 된다. 그와 같은 가스의 상승에 편승하여 혐기성 미세 슬러지가 함께 상승하여 유입수에 함유되어 유출배관을 통해 유실되는 양이 증가하는 문제점을 여전히 갖고 있다.

또한, 상기 등록특허에서 제시되는 혐기성 소화 장치는 소화조 내의 하부와 상부의 유속이 동일하게 저속으로 상승됨에 따라 혐기성 슬러지가 소화조의 내측 하부에서 자중에 의해 가라앉은 상태로 슬러지층의 밀도가 높아 가스층이 형성되고 유입수와 혐기성미생물과의 접촉효율이 낮아 조정조에서 유입되는 유입수의 유기물을 효율적으로 제거하지 못하는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소화조의 내측 하부로 유입되는 폐수의 소화조 상층부 처리수를 하부로의 순환에 의해 최상층부의 유출처리수의 상승유속은 그대로 유지하면서 소화조 내측 하부의 유입수 상승유속만을 증가시켜 입상 혐기성 미생물을 충분한 분산확장상태(Expansion)로 유지시켜 줌으로서 소화조 내측 하부의 입상 혐기성 미생물층에서 가스가 적재되어 가스층이 형성되는 것을 방지하여 주고 유입폐수와 입상 혐기성 미생물의 접촉효율을 증가시켜줌으로서 전체적인 처리효율의 증대와 함께 상부 가스분리기에서 가스의 분리가 용이하고 슬러지의 상승과 그로 인한 스컴의 유출을 최대한 억제하여 미세 슬러지의 입상화와 소화조내 미생물 보유량의 증가를 도모할 수 있는 구조의 외부 순환형 혐기성 소화 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 소화조 내측 하부에서 가스가 한꺼번에 상승되지 않게 되어 가스 상승시에 편승되는 슬러지의 양을 최소화함으로서 분해효율을 증대시킬 수 있는 외부 순환형 혐기성 소화 장치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은;

조정조 내의 폐수를 소화조 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관과, 상기 폐수유입배관을 통해 소화조 내로 유입되는 폐수를 소화조의 하측에서 균등하게 분배/분산시켜 분사하는 분배기와, 상기 분배기를 통해 분사되는 유입 폐수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 입상의 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물 슬러지를 다량 보유하는 소화조와, 상기 소화조 내 혐기성 미생물에 의한 폐수의 유기물 제거시 발생되어 상승되는 바이오가스 및 혐기성 미세 슬러지에서 가스를 분리하도록 소화조 내에 일정간격을 유지하며 설치되는 제1 및 제2가스분리기와, 상기 제1 및 제2가스분리기를 통해 분리시킨 가스를 포집하고 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지를 분리하여 상기 소화조 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관을 통해 배출시키는 가스분리탱크로 이루어지는 외부순환형 혐기성 소화 장치에 있어서, 상기 제1 및 제2가스분리기의 사이에는 소화조의 내부 하측의 유입수의 상승유속을 높여주어 가스의 적체를 방지하고 유입수와 혐기성 미생물의 접촉기회를 증대시키기 위하여 소화조의 하부에서 상승되는 폐수를 상기 분배기로 재투입 순환시키기 위한 순환폐수유입기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 외부순환형 혐기성 소화 장치를 제공한다.

이때, 상기 순환폐수유입기는 유입관체에 다수의 깔대기 형상의 유입구가 구비되어서 이루어지며, 상기 순환폐수유입기를 통해 유입된 소화조 내의 폐수는 순환탱크에서 조정조의 원폐수와 혼합된 상태로 분배기를 통해 소화조의 하측에 투입되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 순환탱크 내의 폐수는 펌프에 의해 분배기로 배출되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가스분리탱크에서 분리된 잔여 미세 슬러지는 토출관을 통해 상기 조정조로 투입되는 것을 특징으로 하는 외부순환형 혐기성 소화 장치.

또한, 상기 소화조 내부 상측에는 유기물이 제거된 폐수가 배출되는 유출웨어가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 소화조의 내측 하부의 혐기성 미생물이 유기물을 분해하고 증식되면서 발생되는 가스가 입상의 혐기성 슬러지층에 의해 상승되지 못하고 소화조의 하부에 축적되어 가스층을 형성하였다가 일시에 상승하면서 와류 발생 및 혐기성 미생물의 부상을 유도하여 유실되는 현상을 방지하기 위해 소화조 내부 하측의 유입수 상승유속을 높여주어 소화조 내부 하측의 혐기성 미생물층을 팽창분산상태로 유지함으로써 유기물 분해에 의해 발생되는 가스를 신속히 분리, 상승시켜 배출시킴에 따라 그에 편승되는 혐기성 미세 슬러지의 상승을 최대한 억제하여 유출배관을 통해 유실되는 혐기성 미세 슬러지의 양을 최소화하여 소화조 내에서의 미생물 보유능력을 향상시키고 유기물의 분해효율을 증가시키는 효과가 있다.

특히, 가스와 슬러지의 분리효율이 크게 향상되며 기존 소화조에서 발생가스에 부착되어 유실되는 미세 슬러지(scum)의 유실을 극소화함에 따라 유기물 처리효율의 향상됨에 의해 후공정으로 넘어가는 유출수 내에 존재하는 유기물량 및 슬러지량이 적어지므로 슬러지 처리비나 탈수약품비 및 폭기조 동력비 등을 대폭 절감하는 효과도 있다.

이하 본 발명에 따른 외부 순환형 혐기성 소화 장치는 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다. 이때, 도 2는 본 발명에 따른 외부 순환형 혐기성 소화 장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 순환폐수유입기를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 외부 순환형 혐기성 소화 장치(100)는 UASB 공법에 의한 폐수처리를 수행하는 생물학적 폐수처리시스템의 한 장치로서, 원폐수를 저장하고 이를 균질화시킨 조정조(110) 내의 폐수를 소화조(120) 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관(130)과, 상기 폐수유입배관(130)을 통해 소화조(120) 내로 유입되는 유입수인 폐수를 소화조(120)의 하측에서 균등하게 분배/분산시켜 분사하는 분배기(140)와, 상기 분배기(140)를 통해 분사되는 유입수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물(입상화) 슬러지(200)를 다량 보유하는 소화조(120)와, 상기 소화조(120) 내의 중간 상하측에 소화조(120) 내 혐기성 미생물에 의한 유입수의 유기물 제거시 상승되는 바이오가스(210) 및 혐기성 미세 슬러지(200_1)에서 가스를 분리하는 다열의 제1 및 제2가스분리기(150,160)와, 상기 소화조(120) 내의 상부에 설치되어 정화된 유입수가 배출되는 유출웨어(199)와, 상기 제1 및 제2가스분리기(150,160)를 통해 분리시킨 가스를 포집하고 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지(200_1)를 분리하여 상기 소화조(120) 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관(184)을 통해 배출시키는 가스분리탱크(180)와, 상기 소화조(120)의 하측에 연결되며 소화조(120) 내의 증식된 잉여 혐기성 입상화 슬러지(200)를 재이용할 수 있도록 입상화 슬러지 배출관(192)을 통해 입상 슬러지를 유출, 저장할 수 있는 입상 슬러지 저장조(190)와, 상기 제1 및 제2가스분리기(150,160)의 사이에 구비되어 소화조(120)의 내부 하측에서 가스에 의해 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 리프팅되어 상측으로 이동되는 것을 방지하기 위해 소화조(120)의 하부에서 상승되는 유입수를 상기 분배기(140)로 순환시키기 위한 순환폐수유입기(170)로 구성된다.

이때, 상기 분배기(140)는 폐수의 균등한 분배/분산 공급을 통해 편류의 방지와 더불어 편류의 영향력 배제를 위하여 소화조(120) 내의 전반에 걸쳐 일정간격으로 다수 배치됨을 갖게 하며 폐수(유입수)의 분사를 위한 다수의 분사공(미 도시됨)을 형성한 구성이다.

상기 제1 및 제2가스분리기(150,160)는 소화조(120) 내의 하측에서 상승되는 바이오가스(210) 및 이 가스에 편승되어 상승하는 혐기성 미세 슬러지(200_1)를 포집하되 하측부터 경사면을 타고 상향 이동하면서 중심측으로 순차 이동되게 한 갓(∧)모양의 포집체(151,161)가 관체(152,162)상에 구비되어 이루어져, 연결된 가스분리관체(183)를 통해 가스분리탱크(180)의 상측으로 연결되어 가스의 흡입처리를 수행한다. 이때, 상기 포집체(151,161)는 소화조(120)의 직경에 대응하는 길이방향으로 길게 형성된다.

한편, 상기 제1 및 제2가스분리기(150,160)는 소화조(120)의 내부 중간 부분에 일정 간격을 유지하며 하측과 상측에 각각 구비되며, 상기 제1 및 제2가스분리기(150,160)의 사이에 순환폐수유입기(170)가 구비된다.

이와 같은 순환폐수유입기(170)는 유입관체(171)에 다수의 깔대기 형상의 유입구(172)가 형성되는 구조로 이루어져 소화조(120)의 하부에서 상측으로 이동하는 폐수를 흡입하여 가스의 상승시에 함께 상승되는 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 포함된 폐수를 분배기(140)로 순환시켜 재투입하게 된다.

이때, 상기 순환폐수유입기(170)를 통해 소화조(120)의 내측 하부에서 상승되는 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 포함된 폐수가 분배기(140)를 통해 소화조(120)의 내부 하측으로 재투입하게 됨에 따라 소화조(120)의 내부 하측에서 상승되는 폐수의 상승유속을 높여주게 된다.

즉, 소화조(120)내부 하측의 폐수의 상승유속이 높아지게 되면 혐기성 미생물과 유입수의 접촉기회가 높아지며 유기물을 분해하면서 발생되는 메탄과 이산화탄소로 이루어진 바이오가스(210)가 축적되지 않고, 신속히 상승 배출되어 가스의 상승압력이 낮아져 혐기성 미세 슬러지의 상승이 최대한 억제된다.

이 경우 순환폐수유입기(170)를 통해 유입된 소화조(120)내의 폐수는 순환탱크(103)에서 조정조(110)의 폐수와 혼합된 상태로 분배기(140)를 통해 소화조(120)의 하측에서 균등하게 분배 및 분산된다.

한편, 상기 순환폐수유입기(170)를 통해 순환탱크(103)로 유입되는 폐수는 조정조(110)에서 순환탱크(103)로 유입되는 원폐수와 혼합되어 펌프(101)에 의해 일정압력이 가해져서 소화조(120)내로 투입된다.

이하, 본 발명에 따른 외부 순환형 혐기성 소화 장치(100)의 작용을 설명한다.

이때, 혐기성 미세 슬러지(200_1) 및 혐기성 입상화 슬러지(200)는 미생물과 동질의 개념으로 이해하면 된다.

먼저, 원폐수가 저장된 조정조(110)로부터 순환탱크(103)를 거쳐 소화조(120) 내로 유기물이 함유된 원폐수가 유입되면 분배기(140)에 의해서 소화조(120) 내에 균등하게 분배/분산되어 유입 처리된다.

이때, 상기 분배기(140)는 유입수의 소화조(120) 내 공급시 균등한 분배로 편류를 방지되게 한다. 한편, 상기 유입수는 소화조(120) 내에 일정수위로 채워지고 소화조(120) 내의 하부로부터 차례로 입상의 혐기성 슬러지층이 형성되며, 이런 혐기성 미생물을 다량 함유하는 소화조(120) 내에 유기성 폐수가 유입되게 되면 혐기성 미생물이 이를 분해시키면서 신규의 혐기성 미세 슬러지(200_1)를 형성하게 된다.

한편, 상기 소화조(120) 내로 유입된 유입수는 혐기성 미생물의 작용에 의하여 유기물의 분해가 진행되고 이 유기물 분해 과정 중에 메탄가스와 이산화탄소 등의 바이오 가스(210)가 발생하게 된다.

이때, 상기 바이오 가스(210)는 비중차에 의한 상승 특성에 의해 소화조(120)의 하부에서 상부로 상승하게 되는데, 이때 바이오 가스(210)의 상승에 편승하여 신규로 생성된 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 상기 바이오 가스(210)에 부착되어 상승하게 된다.

이와 같이 상승되는 바이오 가스(210) 및 혐기성 미세 슬러지(200_1)는 제1 및 제2가스분리기(150,160)의 포집체(151,161)의 경사면을 타고 하측에서 상측으로 순차 이동하게 되며 가스분리관체(183)를 타고 가스분리탱크(180)로 이송되어 1차적인 분리과정이 이루어지게 되는데, 소화조(120) 내에서 발생된 바이오 가스(210)는 제1가스분리기(150)에 의해 분리/제거된다.

이때, 바이오 가스(210)의 상승에 편승되어 미세 슬러지(200_1) 또한 가스분리관체(183)를 통해 가스분리탱크(180)로 이송되어진다.

그리고, 상기 가스분리탱크(180)로 이송된 바이오가스(210)는 상승특성에 의해 가스분리탱크(180)의 상측에 연결된 가스배출관(184)을 통해 회수 및 포집되어 에너지원으로 활용하거나 또는 태워 대기중으로 방출한다.

또한, 상기 가스분리탱크(180)로 이송된 혐기성 미세 슬러지(200_1)는 가스분리탱크(180)에서 분리되어 토출관(182)을 통해 조정조(120) 내로 다시 투입된다.

한편, 소화조(120) 내측 하부의 혐기성 슬러지층을 통과하면서 이미 처리된 처리수는 제1가스분리기(150)를 통과한 후에 제1가스분리기(150)의 상측에 위치하며 제2가스분리기(160)의 하측에 위치하는 순환폐수유입기(170)의 유입구(172)를 따라 일정비율의 폐수가 흡입된다.

이 경우 상기 순환폐수유입기(170)를 통해 흡입되는 폐수는 상기 제1가스분리기(150)에 의해 걸러지지 않은 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 포함된다.

이와 같이 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 함유된 폐수는 순환폐수유입기(170)를 거쳐 순환탱크(103)로 유입되고 조정조(110)로부터 원폐수가 순환탱크(103)로 유입, 순환탱크(103)에서 혼합되어 펌프(101)에 의해 소화조(120)내로 재투입된다.

상기 과정을 반복적으로 거치게 되면 제1가스분리기(150)에서 바이오 가스(210)에 편승된 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 상당부분 제거되며, 제1가스분리기(150)에 의해 걸러지지 않고 상승하는 일부 혐기성 미세 슬러지(200_1)는 순환폐수유입기(170)의 유입구(172)로 폐수와 함께 흡입되어 소화조(120) 내부로 재투입된다.

상기 순환폐수유입기(170)를 통해 미생물층을 거치면서 이미 처리되어 상승되는 폐수를 순환시키게 되면 소화조(120)의 내부 하측에서 순환폐수유입기(170)까지 이동하는 폐수의 상승 유속이 높아지며, 상기 순환폐수유입기(170)의 상부로 이동하는 폐수의 상승 유속은 상대적으로 낮아지게 된다.

그리고, 상기 순환폐수유입기(170)의 상부로 이동하는 잔여 바이오 가스(210)는 제2가스분리기(160)에 의해 2차로 분리된다.

이때 분리된 바이오 가스(210)는 가스분리탱크(180)로 이송되어 가스배출관(184)을 통해 회수/포집되어 에너지원으로 사용되거나 태워 대기중으로 방출 처리된다.

따라서, 상기 제1 내지 제2가스분리기(150)를 통해 바이오 가스(210)가 거의 분리되기 때문에 잔여 가스의 상승에 편승하여 상승되는 혐기성 미세 슬러지(200_1)가 현저히 줄어들게 되므로 혐기성 미세 슬러지(200_1)의 유실을 효 과적으로 방지할 수 있게 된다.

이와 같이, 미생물 작용에 의해 유기물 제거의 극대화를 이룬 폐수는 소화조(120)의 상측에 구비되는 수조형상의 유출웨어(199)를 거쳐 유출배관(187)을 통해 폭기조(188)로 유입되게 하여 유출수 중에서 잔여 유기물을 제거할 수 있도록 한다. 이때, 소화조(120)는 75 ~ 90%이상의 유기물 처리효율을 갖게 되어 기존 종래의 소화 장치에 비하여 크게 향상된 유기물 처리효율의 장점을 지니게 되며, 폭기조로 넘어가는 유출수 내에 유기물량 및 슬러지량이 적어져 슬러지 처리비나 탈수약품비 및 폭기조 동력비 등 전반적으로 운전비를 절감할 수 있다.

그리고, 혐기성 미세 슬러지(200_1)의 입상화 진행에 따라 소화조(120) 내에 필요 이상의 혐기성 입상화 슬러지(200_1)가 존재하게 되면, 소화조(120) 하부의 입상화 슬러지 배출관(192)을 통해 입상화 슬러지 저장조(190)로 배출/저장되게 함으로써 유기물 폐수의 혐기성 처리를 위한 소화조(120) 내 혐기성 입상화 슬러지(200)를 일정수준으로 유지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

도 1은 본 발명에 따른 혐기성 소화 장치를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 혐기성 소화 장치를 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 순환폐수유입기를 도시한 도면.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

100: 혐기성 소화 장치 101: 펌프

110: 조정조 120: 소화조

130: 폐수유입배관 140: 분배기

150: 제1가스분리기 160: 제2가스분리기

170: 순환폐수유입기 180: 가스분리탱크

199: 유출웨어 200: 혐기성 입상화 슬러지

200_1: 잔여 미세 슬러지 210: 바이오 가스

Claims

조정조(110) 내의 폐수를 소화조(120) 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관(130)과, 상기 폐수유입배관(130)을 통해 소화조(120) 내로 유입되는 폐수를 소화조(120)의 하측에서 균등하게 분배/분산시켜 분사하는 분배기(140)와, 상기 분배기(140)를 통해 분사되는 유입 폐수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물 슬러지(200)를 다량 보유하는 소화조(120)와, 상기 소화조(120) 내 혐기성 미생물에 의한 폐수의 유기물 제거시 상승되는 바이오가스(210) 및 혐기성 미세 슬러지(200_1)에서 가스를 분리하도록 소화조 내에 일정간격을 유지하며 설치되는 제1 및 제2가스분리기(150,160)와, 상기 제1 및 제2가스분리기(150,160)를 통해 분리시킨 가스를 포집하고 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지(200_1)를 분리하여 상기 소화조(120) 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관(184)을 통해 배출시키는 가스분리탱크(180)로 이루어지는 외부순환형 혐기성 소화 장치에 있어서,

상기 제1 및 제2가스분리기(150,160)의 사이에는 소화조(120)의 내부 하측의 유입수의 상승유속을 높여주어 가스의 적체를 방지하고 미생물과 유입수와의 접촉기회를 증대시키기 위해 소화조(120)의 하부에서 상승되는 폐수를 상기 분배기(140)로 재투입 순환시키기 위한 순환폐수유입기(170)가 더 구비되되,

상기 순환폐수유입기(170)는 유입관체(171)에 다수의 깔대기 형상의 유입구(172)가 형성되어서 이루어지며,

상기 순환폐수유입기(170)를 통해 유입된 소화조(120)내의 폐수는 순환탱크(103)에서 조정조(110)의 원폐수와 혼합된 상태로 펌프(101)에 의해 분배기(140)를 통해 소화조(120)의 하측에 투입되는 것을 특징으로 하는 외부순환형 혐기성 소화 장치.
제 1항에 있어서,

상기 가스분리탱크(180)에서 분리된 잔여 미세 슬러지(200_1)는 토출관(182)을 통해 상기 조정조(110)로 투입되는 것을 특징으로 하는 외부순환형 혐기성 소화 장치.
제 1항에 있어서,

상기 소화조(120) 내부 상측에는 유기물이 제거된 폐수가 배출되는 유출웨어(199)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 외부순환형 혐기성 소화 장치.
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