KR101162614B1 - 건물 중수도 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잡배수를 원수로 하여 일련의 공정을 거쳐 중수를 만드는 건물 중수도 장치에 관한 것으로서, 유량 조정조 앞단에 미생물 접촉산화조를 설치하여 미생물 활동도를 유지하고, 일부 월류 미생물과 고형물 등은 전처리 여과기, 정밀 여과막을 이용하여 완전히 제거한 다음, 소독 공정을 거쳐 중수로 재사용할 수 있으며, 특히 유입 원수의 BOD가 30ppm 이하일 경우, 상기 미생물 접촉산화조를 생략하고 유량 조정조만을 사용함으로써, 종래의 유량 조정조 및 폭기조에서의 빈부하로 인한 여과 공정의 파울링을 획기적으로 완화하는 한편, 중수도 공정의 구성을 간소화하여 설치 및 운전 비용을 절감할 수 있는 건물 중수도 장치에 관한 것이다.

건물 중수도 장치, 미생물 접촉산화조, 전처리 여과기, 정밀 여과막

Description

건물 중수도 장치{Water reclamation and reusing equipment}

도 1은 본 발명에 따른 건물 중수도 장치를 나타내는 공정도,

도 2는 본 발명에 따른 건물 중수도 장치의 다른 구현예를 나타내는 공정도,

도 3은 종래의 건물 중수도 시스템을 나타내는 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 침사조 및 스크린조 11 : 유량 조정조

12 : 미생물 접촉산화조 13 : 전처리 여과기

14 : 정밀 여과막 15 : 중간 저장조

16 : 분리막 여과장치 17 : 역세수조

18 : 소독조 19 : 중수 공급조

본 발명은 건물 중수도 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유량 조정조 앞단에 미생물 접촉산화조를 설치하여 미생물 활동도를 유지하며, 일부 월류 미생물과 고형물 등은 전처리 여과기, 정밀 여과막을 이용하여 완전히 제거한 다음, 소독 공정을 거쳐 중수로 재사용할 수 있으며, 특히 유입 원수의 BOD가 30ppm 이하일 경우, 상기 미생물 접촉산화조를 생략하고 유량 조정조만을 사용함으로써, 종래의 유량 조정조 및 폭기조에서의 빈부하로 인한 여과 공정의 파울링을 획기적으로 완화하는 한편, 중수도 공정의 구성을 간소화하여 설치 및 운전 비용을 절감할 수 있는 건물 중수도 장치에 관한 것이다.

최근들어, 급속한 산업화와 도시화에 따라 물 수요가 급속히 증가하고 있으나, 수자원 고갈과 일부지역의 계속되는 가뭄 등으로 용수부족 사태가 갈수록 심화되고 있으며, 또한 수질오염에 대한 국민 의식이 향상됨에 따라 정부는 배출 허용 기준을 단계적으로 강화함은 물론 일부 수계에 대해서는 수질 총량 규제를 시행함으로써 공공수역의 오염 부하량을 저감하기 위해 많은 노력을 하고 있다.

따라서, 수질개선과 더불어 수량확보에도 많은 노력과 투자가 이루어지고 있는데, 이를 위한 용수의 절감과 재이용을 극대화할 수 있도록 하는 건물 중수도 시스템이 개발되고 있다.

일반적으로, 중수도 시스템은 상수도로 공급되고 있는 여러 용도중에서 음용수와 같은 정도의 높은 청정도를 필요로 하지 않는 주방이나 화장식의 대/소변기 용도에 대하여 쓰고 버린 잡배수를 시스템 자체에서 정화하여 재이용하는 것으로서, 상기 중수도 시스템은 음용이 불가능한 수세식 화장실, 냉각용수, 청소용수, 소방용수 및 세차용수 등과 같은 높은 청정도를 필요로 하지 않는 생활용수가 양적 인 면에서는 전체 수돗물의 상당부분을 차지하고 있는 현재의 물소비 형태에 근거를 두고 있다.

이러한 중수도 시스템의 공정 구성은, 생물학적 처리, 화학 응집, 모래여과, 활성탄 여과, 분리막 여과, 소독 등의 단위 공정 중, 일부를 선택하고 조합하여 구성하므로 여러 가지 다양한 공정의 구성이 가능하며 현재 국내에서 설치되어 운영중인 중수도 시설의 공정도 매우 다양하다.

이러한 공정들 중에 최근 많이 선택되어 시공되는 대표적인 공정이 생물학적 처리와 분리막 여과 공정의 조합 공정인 바, 첨부된 도면 도 3에 도시된 바와 같이, 중/대형 협잡물을 제거하기 위한 스크린 시설, 사립자 등 무겁고 쉽게 가라 앉아서 침전을 형성할 수 있는 무기 입자를 제거하기 위한 침사조 및 스크린조(100)와, 상기 침사조 및 스크린조(100)를 통과한 오수의 효과적인 생물학적 처리를 위해 부하변동을 완화할 뿐만 아니라 과도한 원수 발생시 유입되는 오수량을 시간적으로 저류(低流)시키는 유량 조정조(101)와, 상기 유량 조정조(101)에서 유출되는 오수의 오염물을 산화, 분해작용으로 제거하는 폭기조(102)와, 상기 폭기조(102)의 미생물 슬러지를 분리하여 반송과 배출하기 위한 침전조(103)와, 상기 침전조의 월류수를 분리막 여과장치에 공급하기 위한 중간 저장조(104)와, 분리막 여과장치(105)와, 분리막의 역세수를 확보하기 위한 역세수조(106)와, 상기 역세수조(106)에서 오버-플로우(overflow)된 처리수를 염소화합물에 의해 유해세균, 대장균군 등의 유해균을 멸균하는 소독조(107) 및 중수 공급조(108) 등으로 구성되어진다.

따라서, 상기 중수도 시스템은 한번 사용한 물을 어떠한 형태로든 여러 번 반복하여 재사용할 수 있도록 함으로써 높은 단가의 상수 사용을 줄여줄 수 있는 경제적인 효과 뿐만 아니라, 용수량을 감소시키는 효과는 물론 배출되는 하수량을 감소시켜 오염물질에 의한 환경오염을 줄일 수 있게 된다.

특히 상기 중수도 시스템을 설치하여 필요한 수돗물의 공급량을 줄일 수 있게 됨에 따라 물을 많이 사용하는 대형 건축물과 대단위 시설물이 증가하면서 발생되는 용수 공급량의 한계를 극복하여 시설 투자 비용을 깨끗한 수돗물의 생산에 투입할 수 있게 됨과 아울러, 갈수(渴水)시의 물부족 상황에 효과적으로 대처할 수 있게 된다.

그러나, 건물 중수도 시스템의 공정이 여타 공정과 다른 점은 유량 변동이 매우 심하다는 것이다.

따라서, 중수도 시설 설계시 이를 위해 유량 조정조를 매우 크게 설치하게 되는데, 유입 원수의 부하가 매우 낮기 때문에 유기물 제거가 유량 조정조에서 많이 이루어지게 되어 폭기조에서는 빈부하를 겪게 된다.

이로 인해 폭기조의 제기능이 발휘되지 못하고, 폭기조에서 미생물의 자산화가 촉진되어 오히려 미세 플럭이 만들어져 후단의 침전조나 분리막 여과장치에 역효과를 보이게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 종래의 폭기조와, 침전조를 배제하고, 대신에 유량 조정조 앞단에 미생물 접촉산화조를 설치하여 미생물 활동도를 유지하며, 일부 월류 미생물과 고형물 등은 초기 여과장치인 전처리 여과기, 정밀 여과막을 이용하여 완전히 제거한 다음, 소독 공정을 거쳐 중수로 재사용할 수 있는 중수도 시스템을 개발하여 조정조 및 폭기조에서의 빈부하로 인한 여과 공정의 파울링을 획기적으로 완화하는 한편, 중수도 공정의 구성을 간소화하여 설치 및 운전 비용을 절감할 수 있는 건물 중수도 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 건물 중수도 장치는 침사조 및 스크린조를 통과한 오수를 저류시키는 유량 조정조와, 상기 유량 조정조의 앞단에 위치하면서 유량 조정조와는 격벽으로 분리되어 있으며, 오수에 대한 생물학적 처리를 위한 미생물 접촉산화조와, 상기 유량 조정조와 중간 저장조 사이에 설치되어 부유성 물질 및 미생물을 여과시키는 전처리 여과기 및 정밀 여과막을 포함하며, 유입 원수의 BOD가 30ppm을 초과하여 생물학적 처리가 필요한 경우 침사조 및 스크린조를 통과한 오수를 미생물 접촉산화조를 거쳐 유량 조정조로 보내고, 유입 원수의 BOD가 30ppm 이하로 생물학적 처리가 필요없는 경우 침사조 및 스크린조를 통과한 오수를 유량 조정조로 보내도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미생물 접촉산화조에서 오수가 체류하는 시간은 일 평균 유입량을 기준으로 2~5시간인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유량 조정조에서 오수가 체류하는 시간은 일 평균 유입량을 기준으로 4~8시간인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전처리 여과기 및 정밀 여과막은 일정 시간을 주기로 중간 저장조로부터 반송유로가 형성되어 정기적인 역세정이 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정밀 여과막은 그 공경 크기가 0.01~0.4㎛인 중공사막 필터인 것을 특징으로 한다.

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이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하고자 한다.

여기서, 종래에 기술된 구성은 반복되지 않는 범위 내에서 기술되도록 하고, 그 외 반복되어지는 구성은 생략하기로 한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 건물 중수도 장치를 나타내는 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 건물 중수도 장치의 다른 구현예를 나타내는 공정도이다.

본 발명은, 건물 등의 시설에서 발생하는 잡배수를 중수로 재이용하는 중수도 시설을 생물학적 처리와 분리막 여과시설로 구성함에 있어서, 침사조 및 스크린조(10)를 통과한 오수의 효과적인 생물학적 처리를 위해 부하변동을 완화할 뿐만 아니라 과도한 원수 발생시 유입되는 오수량을 시간적으로 저류(低流)시키는 유량 조정조(11)의 후단에 있는 긴 체류시간을 갖는 종래의 폭기조(102)와, 침전조(103)를 배제하고, 그 대신에 상기 유량 조정조(11)와 격벽으로 분리되어 있는 미생물 접촉산화조(12)를 설치하여 공정을 단순화하고, 더불어 부유성물질 뿐만 아니라 미생물 등을 완전히 여과시켜 안정적인 수질 관리가 유지되도록 하는 전처리 여과기(13) 및 정밀 여과막(14)을 설치하여 이루어진다.

여기서, 상기 미생물 접촉산화조(12)는 유량 조정조(11) 앞단에 위치하고 있어 배출되는 유량 변동에 노출되며, 이때의 미생물 접촉산화조(12)는 일 평균 유입유량에 대해서 2 ~ 5시간의 오수 체류시간을 갖도록 설계되어 있다.

상기 미생물 접촉산화조(12)는 그 주요 기능이 유기물의 완벽한 처리가 아니라 전처리 여과기(13) 및 정밀 여과막(14)이나 분리막 여과장치(16)로 처리할 수 없는 용존성 유기물의 형태를 입자화하는 것이며, 유량 조정조(11)의 앞단에 위치하기 때문에 유량의 변동이 매우 심하다.

즉, 유입 원수의 배출량이 많게 될 경우, 상기 미생물 접촉산화조(12) 내의 체류시간은 당연히 짧아지게 되어, 기질의 총량이 커지므로 결국 유기물 부하가 순 식간에 증가하게 된다.

이때, 상기 유입 원수 배출량의 시간에 따른 변동이 크지 않으면 체류시간을 2시간 정도로 설정하게 되고, 반대로 유량 변동폭이 크면 5시간 정도로 확대시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 유량 조정조(11)는 오수의 체류시간이 일 평균 유입 유량을 기준으로 4 ~ 8시간을 갖도록 설계된 것이 바람직하다.

따라서, 동화작용이 왕성하게 일어날 수 있는 조건으로 운전되도록 설계된다.

한편, 상기 미생물 접촉산화조(12) 및 유량 조정조(11)는 송풍기를 통해 공기를 공급하여 미생물이 활성화되는 조건을 조성하여 주는 바, 유입 원수가 대개, 청소수, 샤워수, 세면수 등과 같이 유입 부하가 낮은 유량이므로 유입 원수의 부하가 낮아 생물학적 처리가 필요없는 경우, 미생물 접촉산화조(12)를 거치지 않고 바로 유량 조정조(11)로 보내지도록 함으로써, 기존의 폭기조에서처럼 빈부하로 인한 미생물의 자산화 등의 발생을 억제할 수 있게 된다.

반면에, 유입 원수의 순간유량이 매우 높을 때(peak time)에는 미생물의 양보다 기질의 양이 상대적으로 높아지게 되며 부유성 미생물이 유량 조정조(11)로 진행하게 된다.

이때, 상기 유량 조정조(11)에서는 송풍기를 통한 간헐적인 폭기를 병행하고 있으므로 미생물 접촉산화조(12)에서 월류한 미생물들의 분해 작용이 계속적으로 진행하게 된다.

특히, 유입 원수의 BOD가 30ppm 이하일 경우, 상기 미생물 접촉산화조(12)를 생략하고 유량 조정조(11)만을 사용하는 다른 구현예를 실시할 수 있다(도 2참조).

이와 같이, 미생물 분해를 거친 유출수는 그 자체로 탁도, 색도, 냄새 등의 항목에 있어서 저급 중수로서 직접 사용이 가능한 수질을 나타낸다.

하지만, 수질의 안정적인 보장이 어렵고, 화장실 세정 용수 등으로 사용할 경우에 변기에 물때가 생기는 등의 문제가 있으므로 주기적인 여과 과정을 거쳐야 안정적인 중수의 생산이 가능하다.

본 발명에 따른 여과 과정은 유량 조정조(11)와 중간 저장조(15) 사이의 전처리 여과기(13) 및 정밀 여과막(14)과, 중간 저장조(15) 및 소독조(18) 사이의 분리막 여과장치(16)로 이루어져 있다.

초기 여과 과정인 상기 전처리 여과기(13) 및 정밀 여과막(14) 공정 중, 상기 전처리 여과기(13)는 모래 여과 또는 이와 비슷한 기능을 하는 섬유상 여과 등이 있는데, 이는 후단의 정밀 여과막(14)의 부하를 줄여주기 위한 역할을 하게 된다.

또한, 상기 정밀 여과막(14)은 그 공경 크기가 0.01 ~ 0.4㎛인 중공사막 필터를 이용한 것으로서, 부유성 물질(Suspended Solid:SS)뿐만 아니라, 미생물 등을 완전히 배제하여 여과시키기 때문에 안정적인 수질의 처리수 수질을 보장할 수 있게 된다.

이때, 상기 전처리 여과기(13) 및 정밀 여과막(14) 공정은 일정 시간을 주기로 중간 저장조(15)로부터 반송유로가 형성되어 정기적인 역세정이 수행됨에 따라 반영구적으로 사용이 가능하다.

특히, 본 발명에서는 종래의 건물 중수도 시스템에 구성된 침전조(103)가 없기 때문에 별도의 슬러지를 제거하는 공정은 없고, 대신에 전처리 여과기(13)와 정밀 여과막(14)이 일정한 시간 간격으로 역세정을 하기 때문에 역세수를 통한 슬러지의 배출이 일어나게 된다.

한편, 상기 중간 저장조(15)는 원수의 유입량에 따라 초기 여과 공정 및 다음 단계인 후기 여과 공정인 분리막 여과장치(16) 공정을 상호 조절할 수 있도록 오수를 집수시키게 된다.

다음으로, 분리막 여과장치(16), 역세수조(17), 소독조(18), 그리고 중수 공급조(19) 공정은 종래의 기술과 동일한 구성 및 작용으로 이루어져 있는 바, 동일한 공정을 통해 건물 중수도 공정을 완료하게 된다.

도 1 및 2에 나타난 바와 같이, 본 발명은 기존의 생물학적 처리와 분리막 여과를 결합한 종래의 건물 중수도 시스템을 개선하며, 유량 조정조(11) 후단의 생물학적 처리를 위한 침전조(103)를 생략하여 중수도 장치의 콤팩트화가 가능하고, 기존 공정으로 운전되고 있는 시설에서 빈번히 발생하는 폭기조의 빈부하, 침전성 저하, 분리막 여과장치(105)의 오염 및 화학 세정주기의 단축 등의 문제점을 해결할 수 있게 되어 안정적으로 양질의 중수를 생산할 수 있는 건물 중수도 장치인 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 건물 중수도 장치는 거대한 유량 조정조와, 부하가 낮은 유입 원수의 부조화로 인한 폭기조에서의 빈부하로 후단의 여과 공정에서의 파울링이 많이 발생하는 것을 해결할 수 있으며, 동시에 건물 중수도 장치를 간편화함으로써, 설치 및 운전 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 건물 중수도 장치에 있어서,

   침사조 및 스크린조를 통과한 오수를 저류시키는 유량 조정조;

   상기 유량 조정조의 앞단에 위치하면서 유량 조정조와는 격벽으로 분리되어 있으며, 오수에 대한 생물학적 처리를 위한 미생물 접촉산화조;

   상기 유량 조정조와 중간 저장조 사이에 설치되어 부유성 물질 및 미생물을 여과시키는 전처리 여과기 및 정밀 여과막;

   을 포함하며, 유입 원수의 BOD가 30ppm을 초과하여 생물학적 처리가 필요한 경우 침사조 및 스크린조를 통과한 오수를 미생물 접촉산화조를 거쳐 유량 조정조로 보내고, 유입 원수의 BOD가 30ppm 이하로 생물학적 처리가 필요없는 경우 침사조 및 스크린조를 통과한 오수를 유량 조정조로 보내도록 한 것을 특징으로 하는 건물 중수도 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물 접촉산화조에서 오수가 체류하는 시간은 일 평균 유입량을 기준으로 2~5시간인 것을 특징으로 하는 건물 중수도 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 유량 조정조에서 오수가 체류하는 시간은 일 평균 유입량을 기준으로 4~8시간인 것을 특징으로 하는 건물 중수도 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 전처리 여과기 및 정밀 여과막은 일정 시간을 주기로 중간 저장조로부터 반송유로가 형성되어 정기적인 역세정이 수행되는 것을 특징으로 하는 건물 중수도 장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 정밀 여과막은 그 공경 크기가 0.01 ~ 0.4㎛인 중공사막 필터인 것을 특징으로 하는 건물 중수도 장치.

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