KR101215378B1 - 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수를 폭기조에서 상하 양방향으로 진행시키면서 다단계로 선회류를 발생시켜서 정화하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폭기조가 수직격벽에 의해 복수의 폐수처리 블록으로 구획되고, 상기 각 폐수처리 블록이 복수의 수평격벽에 의해 다단계의 선회류 발생 섹션으로 구획되고, 상기 선회류 발생 섹션을 구획하는 각 수평격벽의 일측 단부에 수입출구가 형성되고, 상기 각 수입출구의 하부에 폐수를 선회류로 유도하는 선회류 유도판이 형성되는 구조로 이루어지며, 폐수를 폐수처리 블록에서 상하 지그재그 형태로 진행시키면서 각 선회류 발생 섹션에서 선회류를 발생시키므로 폐수와 공기의 접촉시간이 대폭 증가되어 폐수처리 효율이 크게 향상되고, 이로 인하여 폭기조를 소형화할 수 있는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템을 제공한다.

Description

상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템{PURIFICATION SYSTEM HAVING VERTICAL MULTICOMPARTMENT REACTOR FOR ORGANIC WASTE WATER}

본 발명은 폭기조에서 폐수를 상하 양방향으로 진행시키면서 다단계로 선회류를 발생시켜서 정화하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 각 폐수처리 블록에서 폐수를 상하 지그재그 형태로 진행시키면서 각 선회류 발생 섹션에서 선회류를 발생시키므로 폐수와 공기의 접촉시간이 대폭 증가되어 폐수처리 효율이 크게 향상되고, 이로 인하여 폭기조를 대폭 소형화할 수 있는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 하폐수 중의 오염물질에는 유기물과 영양염류인 질소와 인이 주종을 이루고 있으며, 이에 따라 질소와 인을 제거하여 폐수를 정화하기 위한 장치의 개발이 다양하게 시도되고 있다.

종래의 생물학적 질소, 인 제거공정은 질산화반응(nitrification)과 인의 과잉섭취를 위한 호기성 반응조(일반적으로 폭기조(曝氣槽)라고 통칭됨), 탈질화(denitrification) 반응을 위한 무산소 반응조, 및 인의 방출을 위한 혐기성 반응조 등과 같은 다양한 종류의 반응조를 포함하여 구성된다.

생물학적 질소, 인 제거공정에 포함되는 폭기조는 유기탄소원을 영양원으로 하는 미생물을 이용하여 원폐수 중의 BOD물질 및 COD물질을 제거하고, 유기성 및 암모니아성 질소가 아질산 단계를 거쳐서 질산성 질소로 산화되도록 구성되는데, 이를 위해 폭기조의 폐수에 충분한 공기가 공급되어야 함을 물론이고, 공급된 공기가 폐수와 미생물에 잘 혼합되어 산소전달률을 상승시켜야 한다.

따라서, 이러한 폭기조는 미생물을 사용하여 폐수, 하수 및 축산분뇨를 정화할 때 반드시 사용되는 반응조로서, 주로 하부에 산기장치(air diffuser)가 구비되어 폐수의 오염물질로 산소 함량이 높은 공기를 전달함으로써 미생물이 오염물질을 분해 정화하는 것을 촉진하게 된다.

그런데, 고농도 폐수를 정화 처리할 경우에는 상기 고농도 폐수의 오염물질에 대한 산소전달률이 저하되며, 이에 따라 폭기조의 용량을 증가시키거나 또는 산기장치를 추가로 증설하거나 또는 오염물질에 대한 산소전달률을 증가시키기 위해 극미세 기포(micro bubble)를 발생하는 산기장치를 사용하는 방법 등으로 고농도 폐수의 오염물질에 대한 산소전달률 저하를 극복하였다.

그러나, 상기와 같이 폐수의 오염물질에 대한 산소전달율 저하를 극복하는 방법들은 폭기조의 용량을 증가시키거나 폐수에 대한 용존산소의 비율을 높여야 하는 부담 때문에 부지 매입비, 시공비 및 전력비 등이 크게 상승하는 경제적인 문제점이 발생하였다.

또한, 종래의 폐수 정화 장치는 한국 공개특허공보 제2009-22168호(발명의 명칭 : 축산폐수 처리 방법 및 그 장치), 한국 등록특허공보 제10-0709456호(발명의 명칭 : 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 방법), 한국 공개특허공보 제1998-67740호(발명의 명칭 : 하, 폐수처리에서의 영양염류의 제거방법 및 장치) 등에서 개시된 바와 같이 주로 박스 형태인 폭기조가 하부에 산기관이 연결 형성되고, 상기 산기관에서 공급되는 공기가 폐수와 혼합되어 미생물이 오염물질을 분해 정화하는 것을 촉진하는 폐수 처리 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 폐수 처리 장치는 주로 박스 형태인 폭기조가 블록, 섹션별로 구획되지 않는 단일 구조를 이루고, 이로 인하여 폐수가 폭기조를 그대로 통과하기 때문에, 폐수와 공기의 접촉시간이 매우 짧아서 상기 폐수의 오염물질을 분해하는 능력이 저하되는 문제점을 지니고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다양한 연구개발이 진행된 바, 예를 들면 한국 공개특허공보 제1999-83987호(발명의 명칭 : Ｕ자형 폭기조를 이용한 오,폐수의 처리장치)에서는 폐수와 공기의 접촉시간을 증가시키도록 폭기조가 Ｕ자형으로 형성된 오,폐수의 처리장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 Ｕ자형 폭기조는 여전히 블록, 섹션별로 구획되지 않는 단일 구조를 이루고, 이로 인하여 폐수가 폭기조를 그대로 통과하기 때문에, 폐수와 공기의 접촉시간이 매우 짧아서 상기 폐수의 오염물질을 분해하는 능력이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 각 폐수처리 블록에서 폐수를 상방향 또는 하방향으로 진행시키면서 각 선회류 발생 섹션에서 선회류를 발생시키므로 폐수와 공기의 접촉시간이 대폭 증가되어 폐수처리 효율이 크게 향상되고, 이로 인하여 폭기조를 소형화할 수 있는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템은 미생물을 사용하여 폐수를 정화하는 폭기조가 외벽과 함께 복수의 폐수처리 블록으로 구획되도록 하여 상기 폐수처리 블록이 상하향 반복되는 다단계 처리가 되도록 하는 적어도 두개 이상의 수직격벽과, 각각의 상기 폐수처리 블록을 다수의 섹션으로 구획하며 일측 단부에 수입출구가 각각 형성되어 각각의 섹션을 서로 연통되도록 하는 적어도 두개 이상의 수평격벽과, 각각의 상기 수입출구의 직하부에 각각 설치되며, 폐수의 상향 이동시 상기 수입출구를 통과할 폐수를 선회류로 유도하고, 폐수의 하향 이동시 상기 수입출구를 통과한 폐수를 물결모양의 곡선류로 유도하는 선회류 유도판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 선회류 유도판은 폐수의 상향 이동시 이동되는 폐수가 선회되도록 하부가 일정한 각도로 경사지게 형성되거나 만곡된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 수직격벽의 상단은 폐수의 상향 이동후 하향 이동될 때 상단에 위치한 폐수처리 블록의 폐수가 상승하고 상승된 폐수가 월류되어 인접한 폐수처리 블록으로 진행이 가능하도록 하며, 상기 수직격벽의 하단은 폐수의 하향 이동후 상향 이동될 때 하단에 위치한 폐수처리 블록의 폐수가 하강하고 하강된 폐수가 인접한 폐수처리 블록으로 진행이 가능하도록 하는 폐수유입구가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수입출구는 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션 일측에 일렬로 형성되거나 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션 일측과 타측에 교번되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템은 각 폐수처리 블록에서 폐수를 상하 지그재그 형태로 진행시키면서 각 선회류 발생 섹션에서 선회류를 발생시키므로 폐수와 공기의 접촉시간이 대폭 증가되어 폐수처리 효율이 크게 향상되는 효과를 지니고 있다.

또한, 본 발명의 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템은 폭기조의 크기를 대폭 소형화할 수 있으며, 구조가 간단하고 시공이 용이하므로 부지 매입비, 시공비 등을 대폭 절감할 수 있는 효과를 지니고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 폐수 정화시스템의 전체구조도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 폐수 정화시스템의 폭기조의 정단면도
도 3은 상기 도 2의 폐수 정화시스템의 폭기조의 선회류 발생 섹션의 작용상태도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 폐수 정화시스템의 폭기조의 정단면도

본 발명은 미생물을 사용하여 폐수를 정화하는 폐수처리 시스템에서, 폭기조를 다수의 선회류 발생 섹션으로 구획하고, 상기 각 선회류 발생 섹션에서 폐수가 선회하면서 체류하도록 유도함으로써, 폐수와 공기의 접촉시간을 대폭 증가시키도록 구성되는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템을 제공하는 것을 기술사상으로 하고 있다.

도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 폐수 정화시스템의 전체구조를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 폐수 정화시스템의 폭기조의 정단면 구조를 도시한 것이고, 도 3은 상기 도 2의 폐수 정화시스템의 폭기조의 선회류 발생 섹션의 작용상태를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 폐수처리 시스템의 일 실시예에 의한 폐수 정화 장치는 제1무산소조와 제2무산소조 사이에 배치되고 하부에 산기관이 연결된 폭기조(100)가 형성된다. 상기 폭기조(100)의 내부에 수직 방향으로 적어도 두개 이상의 수직격벽(11)이 형성되고, 상기 수직격벽(11)과 외벽에 의해 폭기조(100)의 내부가 복수의 폐수처리 블록으로 구획되어 상기 폐수처리 블록이 상하향 반복되는 다단계 처리가 되도록 한다.

폭기조(100)의 내부가 수직격벽(11)에 의해 구획되므로 특정한 폐수처리 블록의 물이 인접한 폐수처리 블록의 물과 서로 혼합되지 않으며, 특정한 폐수처리 블록의 물이 상승하고 수직격벽(11) 상단을 월류하여 인접한 폐수처리 블록으로 진행하며, 하강하여 수직격벽(11) 하단의 폐수유입구를 통하여 인접한 폐수처리 블록으로 진행하도록 구성된다. 예를 들면, 도 2에서 도시된 바와 같이 제1무산소조로부터 폭기조(100)의 일측 하단의 폐수유입구로부터 유입되는 폐수는 제1폐수처리 블록을 따라서 수직으로 상승하여 제2폐수처리 블록으로 월류되고, 상기 제2폐수처리 블록을 따라서 수직으로 하강하고 수직격벽(11)의 일측 하단의 폐수유입구를 통과하여 제3폐수처리 블록 내부로 유입되고, 상기 제3폐수처리 블록을 따라서 수직으로 상승하여 제2무산소조로 월류되도록 구성되는 것이다.

상기와 같이 폭기조(100)의 내부가 수직격벽(11)에 의해 복수의 폐수처리 블록으로 구획되고, 상기 폭기조(100)의 각 폐수처리 블록을 따라서 폐수가 상방향 및 하방향으로 지그재그 형태로 진행하는 것 자체만으로도 폐수와 산기관(21)에서 공급되는 공기가 접촉하는 시간이 크게 증가되므로, 종래의 폭기조와 비교하여 폐수의 오염물질에 대한 산소전달율이 상당히 상승하게 된다.

게다가, 폐수와 공기의 접촉시간을 더욱 증가시키도록, 폭기조(100) 내부의 각 폐수처리 블록에 수평 방향으로 복수의 수평격벽(12)이 상하 일정한 간격으로 형성되고, 상기 수평격벽(12)에 의해 각 폐수처리 블록이 다수의 섹션으로 구획된다.

폐수처리 블록의 내부가 수평격벽(12)에 의해 다단계의 선회류 발생 섹션으로 구획되므로, 폐수는 각 선회류 발생 섹션마다 일정한 시간 동안 선회하여 체류하면서 상기 폐수처리 블록을 따라서 상방향 또는 하방향으로 서서히 진행하게 된다. 각 선회류 발생 섹션에서 폐수가 일정한 시간 동안 선회하면서 체류하는 동안 공기와 접촉하는 시간 및 접촉효율이 크게 증가되며, 이에 따라 폐수의 오염물질에 대한 산소전달율이 대폭 상승하게 되는 것이다.

폐수가 각 선회류 발생 섹션에서 선회하여 체류하면서 폐수처리 블록을 따라서 상방향 또는 하방향으로 서서히 진행하도록, 상기 선회류 발생 섹션을 구획하는 각 수평격벽의 일측 단부에 수입출구(13)가 형성된다.

특정 수평격벽의 수입출구(13)를 통해 선회류 발생 섹션으로 유입된 폐수가 선회하여 선회류를 발생하면서 일정한 시간 동안 체류하게 되고, 상기 체류 중인 폐수의 오염물질과 공기가 장시간동안 효율적으로 접촉하게 된다. 상기 선회류 발생 섹션 내부에서 선회류를 이루는 폐수의 일부가 다른 수평격벽의 수입출구(13)를 통하여 유출되는 대신, 상기 유출된 양만큼의 폐수가 특정 수평격벽의 수입출구(13)를 통하여 유입되어 보충되므로, 선회류 발생 섹션에서는 항상 일정한 양의 폐수가 선회하여 선회류를 발생하면서 일정한 시간 동안 체류하게 된다. 이에 따라, 전체적으로 폐수가 각 선회류 발생 섹션에서 일정한 시간 동안 선회하여 체류하면서 폐수처리 블록을 따라서 상방향 또는 하방향으로 서서히 진행하게 되는 것이다.

또한, 각 선회류 발생 섹션에서 폐수를 선회류로 유도하도록 각 수평격벽의 수입출구의 직하부에 선회류 유도판(14)이 구비된다.

각 수평격벽의 수입출구의 하부에 형성되어 지지구(15)에 의해 지지되는 선회류 유도판(14)은 선회류 발생 섹션으로 유입된 폐수를 선회류로 유도하여 일정한 시간 동안 체류하도록 지원하며, 상기 선회류를 이루는 폐수의 일부가 수평격벽의 수입출구(13)를 통하여 상부 또는 하부에 인접한 선회류 발생 섹션으로 유출된다.

각 수평격벽의 수입출구 하부의 선회류 유도판(14)은 일정한 각도로 경사지게 형성되거나 또는 만곡되게 형성되는 것이 선회류를 효율적으로 유도할 수 있다는 측면에서 바람직하다.

각 수평격벽의 수입출구 하부에 형성된 선회류 유도판(14)이 선회류 발생 섹션으로 유입된 폐수를 선회류로 유도하여 일정한 시간 동안 체류하도록 지원함으로써, 상기 체류 중인 폐수의 오염물질과 공기가 장시간 동안 효율적으로 접촉하게 되어 폐수의 오염물질에 대한 산소전달율이 대폭 상승하게 된다.

상기에서 기술된 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템은 폐수를 폐수처리 블록에서 상방향 또는 하방향으로 진행시키면서 각 선회류 발생 섹션에서 선회류를 발생시키므로 폐수와 공기의 접촉시간이 대폭 증가되어 폐수처리 효율이 크게 향상된다.

또한, 각 선회류 발생 섹션에서 발생하는 선회류에 의해 폐수처리 효율이 크게 향상되므로 폭기조의 크기를 대폭 소형화할 뿐만 아니라, 구조가 간단하고 시공이 용이하므로 부지 매입비, 시공비 등을 대폭 절감할 수 있다.

상기 선회류 유도판(14)는 각각의 상기 수입출구의 직하부에 각각 설치되어 폐수의 상향 이동시 상기 수입출구(13)를 통과할 폐수를 도 3에서와 같이 선회류로 유도하고, 폐수의 하향 이동시 상기 수입출구(13)를 통과한 폐수를 도 2 및 도 4에서와 같이 물결모양의 곡선류로 유도한다.

상기 수입출구(13)는 도 2에서와 같이 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션 일측에 일렬로 형성될 수 있으며, 도 4에서와 같이 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션 일측과 타측에 교번되어 형성될 수 있다.

이에 따라 상기 수입출구의 직하부에 설치된 선회류 유도판(14) 또한 같은 배열을 이루게 된다.

도 2의 경우에는 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션에서 한방향으로 선회하는 선회류가 발생되게 되며, 도 4의 경우에는 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션에서 상하 인접한 섹션에서는 서로 다른 방향으로 선회하는 선회류가 발생되게 된다.

11 : 수직격벽 12 : 수평격벽
13 : 수입출구 14 : 선회류 유도판
15 : 지지구 21 : 산기관
100 : 폭기조

Claims (4)

1. 미생물을 사용하여 폐수를 정화하는 폭기조가 외벽과 함께 복수의 폐수처리 블록으로 구획되도록 하여 상기 폐수처리 블록이 상하향 반복되는 다단계 처리가 되도록 하는 적어도 두개 이상의 수직격벽과,
   각각의 상기 폐수처리 블록을 다수의 섹션으로 구획하며 일측 단부에 수입출구가 각각 형성되어 각각의 섹션을 서로 연통되도록 하는 적어도 두개 이상의 수평격벽과,
   각각의 상기 수입출구의 직하부에 각각 설치되며, 폐수의 상향 이동시 상기 수입출구를 통과할 폐수를 선회류로 유도하고, 폐수의 하향 이동시 상기 수입출구를 통과한 폐수를 물결모양의 곡선류로 유도하는 선회류 유도판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선회류 유도판은 폐수의 상향 이동시 이동되는 폐수가 선회되도록 하부가 일정한 각도로 경사지게 형성되거나 만곡된 것을 특징으로 하는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 수직격벽의 상단은 폐수의 상향 이동후 하향 이동될 때 상단에 위치한 폐수처리 블록의 폐수가 상승하고 상승된 폐수가 월류되어 인접한 폐수처리 블록으로 진행이 가능하도록 하며,
   상기 수직격벽의 하단은 폐수의 하향 이동후 상향 이동될 때 하단에 위치한 폐수처리 블록의 폐수가 하강하고 하강된 폐수가 인접한 폐수처리 블록으로 진행이 가능하도록 하는 폐수유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 수입출구는 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션 일측에 일렬로 형성되거나 상기 폐수처리 블록의 각각의 섹션 일측과 타측에 교번되어 형성되는 것을 특징으로 하는 상하향 다단선회류 유기성폐수 정화시스템.

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