KR101142325B1 - 수질정화용 유동상 담체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면에 생물막을 부착하여 오폐수를 정화하기 위한 수질정화용 유동상 담체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수질정화용 유동상 담체는, 중심으로부터 외측을 향하여 연장되는 복수의 담체판과, 담체판의 외측의 끝단을 연결하여 외형을 이루고 지지하는 담체 지지대가 일체의 플라스틱 재질로 형성되는 제1 담체부; 및 내측면이 담체 지지대의 외측면과 밀착되어 제1 담체부를 고정하고 수용하는 담체 관통구가 마련되며, 일체의 스펀지 재질로 형성되는 제2 담체부를 포함하며, 제1 담체부 및 제2 담체부의 표면에 수질정화용 생물막이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수질정화용 유동상 담체는, 제1 담체부와 제2 담체부를 결합한 이중 구조의 담체를 이룸으로써, 효율적인 생물막 형성을 통해 수질정화 효율을 증가시킴과 동시에 안정적 수처리 효과를 제공한다.

Description

수질정화용 유동상 담체{FLOW TYPE CARRIER FOR WATER PURIFICATION}

본 발명은 표면에 생물막을 부착하여 오폐수를 정화하기 위한 수질정화용 유동상 담체에 관한 것이다.

일반적으로, 수질정화 즉, 하수 처리, 오수 처리 등의 생물학적 처리의 대부분은 종속영양세균을 통한 활성슬러지법을 근간으로 행해지고 있으나 운전시 슬러지 팽화(bulking)현상이 자주 발생하고, 부하 변동이 큰 경우에 대처가 쉽지 않으며, 잉여오니가 다량 발생하는 등 여러 가지 문제점을 안고 있다.

종래의 활성슬러지법을 대처하기 위해 개발된 공정 중에서 담체를 이용한 생물막 공정은 수처리에 사용되는 수중미생물의 농도와 특성을 향상 시킬 목적으로, 포기조 내의 부유 미생물만을 이용하여 유기오염물을 처리하는 대신, 담체에 부착된 고농도의 미생물을 이용하여 처리하는 것으로, 처리효율을 높일 수 있고 고등미생물까지 다양한 미생물의 증식을 통해 생물반응조의 부피를 크게 줄이고 사상균의 억제를 통한 슬러지 팽화 현상을 사전에 방지할 수 있는 고효율 생물학적 처리공정이다.

이와 같은 담체에는 크게 고정상과 유동상 담체가 있다. 고정형 섬모상 담체의 재질은 얇고 질긴 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride) 섬유실로 이루어져 있고 모양은 로프 형태로, 포기조에 수직으로 장착되어 충진된다. 유체의 흐름에 따라 일정 간격의 탄력성이 주어져 그동안 고정상 담체의 큰 단점으로 지적된 순간적인 슬러지 탈리 현상을 해소시킨 뛰어난 고정상 담체로 알려져 있다. 하지만, 이 방법은 포기조 전체에 걸쳐서 담체를 충진해야 하고 담체를 수직으로 고정시키기 위하여 고정틀을 추가로 설치하여야 하는 경제적인 단점을 가지고 있으며 전반적인 질소 제거효율이 낮고 부착미생물로만 처리하는 공정인 관계로 생물학적 인 제거가 이루어지지 못하는 것이 최대 문제점으로 지적되고 있다.

일반 플라스틱계열의 유동상 담체의 경우 공기에 의한 유동으로 인해 벽면 마찰이나 충격에 의해 내마모성이 떨어져 담체의 수명이 떨어지고 이로 인해 담체내 미생물의 탈리 현상 발생의 문제가 있다. 현재 고체 표면에 자연적으로 부착하려는 미생물의 성질을 이용하는 생물막에 의한 폐수처리중 플라스틱 담체를 사용하는 경우에는 수개월에 걸쳐 생물막을 형성함으로 인해서 긴 시간의 담체내 미생물의 적응기간이 필요하다.

이와 같이, 유기물을 처리하기 위한 생물막 공정의 전체 처리효율은 포기조 내에 투입된 담체의 효율에 의하여 크게 좌우되며 담체를 투입한다고 해서 반드시 활성슬러지 공법보다 높은 처리효율을 얻거나 슬러지 팽화현상을 방지 할 수 있는 것은 아니다. 오히려 종속영양세균의 과도한 성장에 의한 담체의 막힘 현상, 충격에 의한 담체의 손상에 의한 미생물막의 탈리 현상 등은 처리효율저하와 생물막공법의 문제점으로 지적되고 있다. 따라서, 미생물의 특성에 맞게 담체 재질 및 형태를 선택하는 것이 필요하며 적절한 부착 미생물양을 안정하게 유지하면서 담체에 적당한 최적의 구조를 구성하여 담체를 실제 공정에 적용하는 것이 가장 중요하다.

본 발명은 상기의 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 이물질에 의한 막힘을 방지할 수 있는 수질정화용 유동상 담체를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 생물막 형성 시간을 감소시킬 수 있는 수질정화용 유동상 담체를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 충격에 의한 생물막의 탈리 현상을 방지할 수 있는 수질정화용 유동상 담체를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 포기조 내에서의 유동성을 향상시킬 수 있는 수질정화용 유동상 담체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 수질정화용 유동상 담체는, 중심으로부터 외측을 향하여 연장되는 복수의 담체판과, 담체판의 외측의 끝단을 연결하여 외형을 이루고 지지하는 담체 지지대가 일체의 플라스틱 재질로 형성되는 제1 담체부; 및 내측면이 담체 지지대의 외측면과 밀착되어 제1 담체부를 고정하고 수용하는 담체 관통구가 마련되며, 일체의 스펀지 재질로 형성되는 제2 담체부를 포함하며, 제1 담체부 및 제2 담체부의 표면에 수질정화용 생물막이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2 담체부의 외형은 윈기둥 형상을 이루며, 제2 담체부의 담체 관통구가 원기둥 형상의 상면 중심으로부터 하면 중심까지 동일 크기의 원형으로 관통되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제1 담체부의 담체판의 중심은 제2 담체부의 중심과 동심을 이루고, 각각의 담체판의 중심으로부터 외측으로 연장되는 길이는 담체 관통구의 반지름과 동일하고, 담체판의 상단으로부터 하단까지의 길이는 제2 담체부의 상면으로부터 하면까지의 길이와 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제1 담체부의 담체 지지대는, 제2 담체부의 담체 관통구와 동일 크기를 이루는 원형고리 형상을 이루며, 담체판의 상단 및 담체판의 하단까지 간격을 두고 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제1 담체부는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 폴리염화비닐(polyvinylchloride) 중 어느 하나의 플라스틱 재질로 이루어지며, 제2 담체부는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 스펀지 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 수질정화용 유동상 담체는 플라스틱 계열의 제1 담체부를 적용함으로써, 포기조 내에서의 유동성이 증가하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수질정화용 유동상 담체는, 친수성이 뛰어난 PVA 스펀지 계열의 제2 담체부를 적용함으로써, 장기간 생물막 형성 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수질정화용 유동상 담체는, 내충격성이 뛰어난 PVA 스펀지 계열의 제2 담체부를 적용함으로써, 생물막의 탈리 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수질정화용 유동상 담체는, 내부 원통형의 유동상 담체의 공간 부분을 만들어 내부로의 유체의 유동성을 크게 하여 이물질에 의한 담체의 막힘을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이와 같이, 본 발명의 수질정화용 유동상 담체는, 제1 담체부와 제2 담체부를 결합한 이중 구조의 담체를 이룸으로써, 효율적인 생물막 형성을 통해 수질정화 효율을 증가시킴과 동시에 안정적 수처리 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 측단면도이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 측단면도이다. 참고로, 도 1 내지 도 4에서 도면의 상하측 방향을 본 발명의 수질정화용 유동상 담체의 상하 방향으로 정의한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수질 정화용 유동상 담체는 제1 담체부(100)와 제2 담체부(200)가 결합된 이중 재질의 담체를 이룬다.

제1 담체부(100)는 담체판(110)과 담체 지지대(120)가 일체의 플라스틱 재질로 형성된다. 담체판(110)은 복수개가 제1 담체부(100)의 중심으로부터 외측을 향하여 연장된다. 예컨대, 도 1 내지 도 4에서는 제1 담체부(100)의 중심으로부터 4개의 담체판(110)이 360°를 4등분하여 각각 이웃하는 담체판(110)과 90°를 이루며 배치된다. 또한, 담체 지지대(120)는 복수의 담체판(110)의 외측의 끝단을 연결하는 구조로, 제1 담체부(100)의 외형을 이루고 지지한다.

제2 담체부(200)는 담체 관통구(210)가 마련되며 일체의 스펀지 재질로 형성된다. 담체 관통구(210)는 그 내측면이 제1 담체부(100)의 담체 지지대(120)의 외측면과 밀착되어 제1 담체부를 고정하고 수용한다.

또한, 수질정화용 유동상 담체의 표면, 즉 제1 담체부(100) 및 제2 담체부(200)의 표면에는 수질정화용 생물막(도시하지 않음)이 형성된다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체는, 제1 담체부(100)와 제2 담체부(200)가 결합된 이중 재질의 담체를 이룸으로써, 담체로서의 각 재질의 장점을 부각시키는 한편, 각 재질의 단점을 서로 보완한다. 구체적으로, 제1 담체부(100)는 일체의 플라스틱 재질로 형성됨으로써, 가볍고 부유성이 낮기 때문에 포기조(曝氣槽, aeration tank) 내에서 오폐수의 유동에 동반하여 활발한 유동성을 나타낼 수 있다. 반면, 소수성이 높고 표면 자유 에너지가 작기 때문에 생물막의 형성이 어려우며, 외부 충격에 의해 생물말의 탈리 현상이 발생할 수 있다.

또한, 제2 담체부(200)는 일체의 스펀지 재즐로 형성됨으로써, 친수성과 흡수성이 우수하여 생물막 형성을 활발히 할 수 있으며, 내충격성이 우수하여 생물막의 탈리를 방지할 수 있다. 반면, 부유성이 높기 때문에 물과 같은 유체에서는 유체 표면에 부유한 상태를 유지하여 포기조 내에서의 유동성을 기대하기 어렵다.

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 제1 담체부(100)가 제2 담체부(200) 내에 수용되어 고정된 결합 형태를 이루므로, 포기조 내에서 활발한 유동성을 기대할 수 있으며, 생물막 형성이 쉽게 이루어지고 유동 중 외부의 충격에도 생물막의 탈리 현상을 방지할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 담체부(100)는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 폴리염화비닐(polyvinylchloride) 중 어느 하나의 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 제2 담체부(200)는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 스펀지 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 이 재질들 이외에도 상술한 제1 담체부(100)와 제2 담체부(200)의 재질적 기능을 도모할 수 있으면, 다른 어떤 재질을 사용하여도 무방하다.

재질적 측면에 더하여, 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 기능을 향상하기 위한 구조적, 형상적 측면에 관하여 살펴보면, 제1 담체부(100) 전체가 보호되고, 오폐수의 내부 유동이 가능한 구조를 이루며, 그 표면적을 최대로 하는 구조 및 형상을 이룬다.

구체적으로, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제2 담체부(200)의 외형은 윈기둥 형상을 이루며, 제2 담체부(200)의 담체 관통구(210)가 원기둥 형상의 상면 중심으로부터 하면 중심까지 동일 크기의 원형으로 관통된다. 즉, 제2 담체부(200)는 상하 양단이 개방되며 내부가 빈 원통 형상을 이룸으로써, 내부로의 유체의 이동을 가능하게 하고 제1 담체부(200)의 수용 공간을 마련한다. 또한, 곡면의 표면을 형성하므로, 타 담체와의 뭉침과 포기조 내의 고정을 방지할 수 있으며, 서로 닿는 면적이 적게하고 충격을 완화시킬 수 있다.

또한, 제1 담체부(100)의 담체판(110)의 중심은 제2 담체부(120)의 중심과 동심을 이루고, 각각의 담체판(110)의 중심으로부터 외측으로 연장되는 길이는 담체 관통구(210)의 반지름과 동일하고, 담체판(110)의 상단으로부터 하단까지의 길이는 제2 담체부(200)의 상면으로부터 하면까지의 길이와 동일한 구조를 이룬다. 이에 따라, 제1 담체부(100) 전체가 제2 담체부(200) 내에 완전히 수용되며, 복수의 담체판(110)에 의해 생물막이 형성되는 표면적을 충분히 증가시킬 수 있다. 예컨대, 도 1 내지 도 4에서는 담체판(110)이 4개로 구성되어 8면의 생물막 형성면을 형성하고 있으며, 필요에 따라서는 더 많은 담체판(110) 또는 적은 개수의 담체판(110)을 구비하는 것도 가능하다. 또한, 담체판(110)은 중심으로부터 외측으로 연장되어, 담체 관통구(210)의 내측면에 밀착됨으로써, 담체 지지대(120)와 함께 수질정화용 유동상 담체의 형상을 지지하는 골격 구조를 이룰 수 있다.

또한, 제1 담체부(100)의 담체 지지대(120)는, 제2 담체부(200)의 담체 관통구(210)와 동일 크기를 이루는 원형고리 형상을 이루며, 담체판(110)의 상단 및 담체판의 하단까지 간격을 두고 복수개 형성된다. 예컨대, 도 1 내지 도 4에서는 담체 지지대(120)가 상단과 하단, 그리고 상하단의 중간에 3개가 형성된다. 이에 따라, 담체 지지대(120)는 담체 관통구(210)의 내측면에 밀착되어 제1 담체부(100)를 제2 담체부(200)에 고정하고, 담체판(110)과 함께, 수질정화용 유동상 담체의 형상을 지지하는 골격 구조를 이룰 수 있다.

또한, 제1 담체부(100)는 담체판(110)과 담체 지지대(120)의 구조 및 형상에 의해 담체 관통구(210)를 개방된 형상을 유지함으로써, 수질정화용 유동상 담체 내부로의 오폐수 등의 유체 흐름을 원활하게 하여 이물질에 의한 담체 막힘 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체는, 제1 담체부(100)와 제2 담체부(200)를 간편하게 결합할 수 있어 제조가 용이하며, 이물질의 과다 부착시 간편하게 분리할 수 있어 세척이 용이하다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체는, 이중 재질과 그 구조 및 형상을 최적화함으로써, 수질정화를 안정적이며 효율적을 행할 수 있다.

<다른 실시예>

본 발명의 다른 실시예에 따른 수질정화용 유동상 담체의 제2 담체부는, 원기둥 형상 이외에 사각 기둥, 오각 기둥 등과 같이 다른 다각형 기둥형상으로 제조하는 것도 가능하다. 제1 담체부는 제2 담체부의 형상을 따르도록 한다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 제1 담체부
110 : 담체판
120 : 담체 지지대
200 : 제2 담체부
210 : 담체 관통구

Claims (5)

1. 중심으로부터 외측을 향하여 연장되는 4개의 담체판과, 상기 담체판의 외측의 끝단을 연결하여 외형을 이루고 지지하는 담체 지지대가 일체의 플라스틱 재질로 형성되는 제1 담체부; 및
   내측면이 상기 담체 지지대의 외측면과 밀착되어 상기 제1 담체부를 고정하고 수용하는 담체 관통구가 마련되며, 일체의 스펀지 재질로 형성되는 제2 담체부;
   를 포함하며,
   상기 제2 담체부의 외형은 윈기둥 형상을 이루며, 상기 제2 담체부의 담체 관통구가 원기둥 형상의 상면 중심으로부터 하면 중심까지 동일 크기의 원형으로 관통되고,
   상기 제1 담체부의 담체판의 중심은 상기 제2 담체부의 중심과 동심을 이루고 상기 제1 담체부의 중심으로부터 4개의 담체판이 360°를 4등분하여 각각 이웃하는 담체판과 90°를 이루며 배치되며, 각각의 상기 담체판의 중심으로부터 외측으로 연장되는 길이는 상기 담체 관통구의 반지름과 동일하며, 상기 담체판의 상단으로부터 하단까지의 길이는 상기 제2 담체부의 상면으로부터 하면까지의 길이와 동일하여, 상기 담체판이 상기 담체 관통구를 서로 분리된 4개의 유체 흐름로로 구획시키고,
   상기 제1 담체부의 담체 지지대는, 상기 제2 담체부의 담체 관통구와 동일 크기를 이루는 원형고리 형상을 이루며, 상기 담체판의 상단, 상기 담체판의 하단 및 상기 담체판의 중간에 각각 하나씩 형성되고,
   상기 제1 담체부 및 상기 제2 담체부의 표면에 수질정화용 생물막이 형성되는 것을 특징으로 하는 수질정화용 유동상 담체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 담체부는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 폴리염화비닐(polyvinylchloride) 중 어느 하나의 플라스틱 재질로 이루어지며, 상기 제2 담체부는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 스펀지 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질정화용 유동상 담체.

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