KR101234808B1 - 오수처리장치 - Google Patents

Abstract

오수처리장치가 개시된다. 개시된 오수처리장치는, 내부에 무산소조(2)와 침전조(6)가 마련된 오수처리장치 본체(1)와, 무산소조(2)에 하수를 유입시키기 위한 하수유입관(8)과, 침전조(6)에서 침전된 슬러지를 무산소조(2)로 반송시키는 슬러지 반송관(12)과, 무산소조(2)에 설치되는 것으로, 수직으로 연장된 원통 형상을 가지며, 그 상단부에 하수유입관(8)이 연결되어, 하수유입관(8)을 통해 유입된 하수에 와류를 발생시키는 와류혼합유입기(15)와, 와류혼합유입기(15)의 중심부에 수직으로 연장되도록 설치되며, 그 상단부에 슬러지 반송관(12)이 연결되어, 슬러지 반송관(12)을 통해 유입된 반송슬러지를 와류혼합유입기(15) 내로 분산 주입하는 반송슬러지 분산관(13)을 구비한다. 따라서 별도의 교반장치 없이도 와류혼합유입기(15) 내에 발생되는 와류에 의해 유입하수와 반송슬러지의 충분한 혼합을 기대할 수 있다.

Description

오수처리장치{SEWAGE TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 오수처리장치의 공기공급방법 및 반송슬러지의 교반에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 공기공급방법에 있어 폭기조 하부 전면포기에 의한 산소전달율 상승, 공기공급 사각지대의 최소화를 이루어내고 반송슬러지는 강한 와류에 의해 유입수와 혼합되는 구조를 갖는 것에 관한 것이다.

종래의 소규모 오수처리장치들을 살펴보면 시공의 경제성, 편리성, 관리의 효율성 등을 이유로 FRP 재질의 일체형 구조물로 제작되었다. 그러나 FRP오수처리시설의 경우 별도의 제조시설에서 일체형으로 제작된 후 수요처에 차량 등을 통해 운송되어야 하므로 외경 및 길이에 제한을 받을 수 밖에 없어 운전수심은 1.5m~2.3m 이내로 낮아진다.

일반적으로 산소전달율은 수심에 비례하므로 FRP 오수처리장치에서와 같이 수심이 낮은 경우 공급공기의 비표면적을 늘려 산소전달율을 향상시킴과 동시에 공기공급의 사각지대를 최소화 시키는 것은 오수처리장치 설계에 있어서 중요한 변수이다.

또한, 생활하수의 생물학적 탈질처리공정은 용존산소와 결합하여 질산화된 질소성분을 유기물이 존재하는 무산소조건에서 종속영양미생물에 의해 질소가스로 변환시켜 제거하는 메커니즘을 따르므로 이 공정에 있어 유입하수와 반송슬러지의 충분한 교반과 혼합은 중요한 설계인자가 된다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 미세기포에 의한 폭기조 하부 전면포기방식으로 산소전달율을 향상시킴과 동시에 공기공급 사각지대를 최소화 시키고자 했으며 또한, 탈질공정을 위한 질산화슬러지의 반송과정에서 반송슬러지와 유기탄소원의 기능을 가지는 유입하수가 강력한 와류를 발생시키면서 교반 및 혼합이 되도록 구성된 오수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 공기공급 사각지대를 없애기 위해 FRP오수처리장치의 장점을 활용하여 제작과정에서 폭기조의 하단에 일반적인 산기관 대신에 전면포기장치를 사용하였다. 일반적으로 사용되는 산기관이 점개념 배치에 의한 산기방식인 반면 본 발명에서 고안 된 전면 포기방식은 면개념 포기로서 폭기조내 공기공급 사각지대를 최소화 시킬 수 있다.

또한, 공급공기의 비표면적을 늘려 산소전달효율을 높이기 위해 전면포기장치는 미세한 기공으로 고안되어 미세기포를 발생시킬 수 있어 폭기조 산소전달율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 반송슬러지와 유입하수의 교반 및 혼합은 별도로 고안된 와류혼합유입기에서 반송슬러지의 회전력에 의해 강력한 와류를 발생시킴과 동시에 유입하수를 흡입한 후 난류흐름을 얻어 충분한 교반 및 혼합이 이루어지면서 오수처리장치에 유입되도록 하였다.

본 발명은 반응조의 공기공급개념을 점단위가 아닌 면단위로 확장함으로서 산소전달 사각지대를 없애고 미세기포 공급에 의한 산소전달율을 높였으며 질산화 슬러지의 반송을 유입하수와 난류혼합 시킴으로서 무산소조에서의 교반동력을 절감할 수 있도록 하였으며 하수는 유입과 동시에 반송슬러지와 혼합됨으로서 완전혼합이 가능한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전체구성을 나타낸 오수처리장치의 단면도
도 2는 기존 산기관을 사용하여 폭기를 실시하는 모식도
도 3은 본 발명의 실시예로서 하부전면포기의 모식도
도 4는 본 발명의 실시예로서 하부전면포기가 가능하도록 설계된 공기분산장치의 모식도
도 5는 본 발명의 실시예로서 와류혼합유입기의 단면도

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 오수처리장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 소규모 생활하수 처리를 위해서 제작되는 오수처리장치에 있어서 일반적으로 오수처리장치 본체(1)는 FRP 재질로 제작되며 생활하수는 하수유입관(8)을 통해 오수처리장치 본체(1) 내에 마련된 무산소조(2)로 유입된다.

본 발명에서는 유입하수의 유기물을 탈질미생물의 탄소원으로 이용하여 질소제거 효율을 높이고자 무산소조(2)를 혐기조(3) 전단에 배치하는 구성을 하였다.

다음으로 유입되는 하수는 반송슬러지와 충분한 혼합이 이루어져야 하므로 통상 수중 교반기를 사용하지만 본 발명에서는 교반동력을 절감하면서 혼합효율을 최대화 시키고자 와류혼합유입기(15)를 고안하여 장착하였다.

오수처리장치 본체(1) 내에 마련된 침전조(6)의 하부에 설치된 반송펌프(10)로 부터 반송슬러지가 강제펌핑되어 반송호스관(11)과 반송관(12)를 거쳐 와류혼합유입기(15)의 중심부에 설치된 반송슬러지 분산관(13)에 유입된다.

도 1과 도 5에 도시된 바와 같이, 와류혼합유입기(15)는 무산소조(2)의 상단부로부터 하단부 가까이까지 수직으로 연장된 긴 원통 형상을 가진다. 상기 와류혼합유입기(15)의 상단부에는 하수유입관(8)이 연결된다.
상기 반송슬러지 분산관(13)은 와류혼합유입기(15)의 중심부에 수직으로 연장되도록 설치되며, 그 상단부는 슬러지 반송관(12)과 연결된다. 상기 반송슬러지 분산관(13)은 반송슬러지를 와류혼합유입기(15) 내로 분산 주입하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 반송슬러지 분산관(13)에는 그 길이방향을 따라 다수의 분사노즐구멍(23)이 형성된다.
그리고, 상기 와류혼합유입기(15)의 내주면과 상기 반송슬러지 분산관(13)의 외주면 사이에는 나선형으로 형성된 안내깃(14)이 설치된다.
상기한 구성에 의해, 슬러지 반송관(12)을 통해 반송슬러지 분산관(13)으로 유입된 반송슬러지는 다수의 분사노즐구멍(23)을 통해 와류혼합유입기(15)의 내부로 분사되고, 생활하수는 하수유입관(8)을 통해 와류혼합유입기(15) 내부로 유입된다.
이와 같이 와류혼합유입기(15) 내부로 유입되는 하수는 상기 안내깃(14)을 따라 와류를 형성하면서 내려가게 되고, 반송슬러지는 다수의 분사노즐구멍(23)을 통해 와류혼합유입기(15)의 내부로 안내깃(14)을 따라 강하게 분사되면서 강력한 난류를 발생시키게 된다. 이에 따라, 와류혼합유입기(15) 내에서 반송슬러지와 하수는 충분히 교반, 혼합될 수 있으며, 이와 같이 혼합된 반송슬러지와 하수는 와류혼합유입기(15)의 하부를 통해 무산소조(2)로 유입된다.

무산소조(2)에서 질산화 슬러지에 포함된 종속영양미생물들은 유입하수의 유기물을 탄소원으로 하여 질산화합물의 결합산소를 섭취하게 되고 이 과정에서 하수 중의 질소성분은 대기중으로 방출되는 탈질동화작용을 하게된다.

질소성분이 어느 정도 제거된 하수는 다음으로 혐기조(3)로 유입되어 인의 방출작용이 이루어지는 데 이 과정은 다음 폭기조(4)에서 인의 과잉섭취를 유도하기 위한 전단 작업에 해당되며 이 공정의 교반은 수중교반기(33)를 사용한다.

혐기조(3)를 거친 하수는 자연유하에 의해 폭기조(4)로 유입되며 폭기조(4)에서는 유기물의 산화와 질산화, 인의 과잉섭취를 위해 충분한 양의 산소전달이 필요하다.

이 공정에서 미생물이 동화작용에 이용할 수 있는 산소는 용존산소이므로 산소용해율 즉, 산소전달율이 중요한 변수가 되며 이를 위해 가급적 폭기조(4)의 전영역에서 산소공급이 가능하여야 하며 비표면적이 넓은 미세기포 형태로 공급하는 것이 효율적이라 할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명에서는 낮은 수심에서도 산소전달율을 높이고 폭기조(4)내의 공기공급 사각지대를 최소화 시키기 위해 하부전면포기장치(20)를 고안하였다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기공급관(18)을 통해 공기가 폭기조(4)의 하단에 유입되면 공기분산관(19)과 공기분산관(19)에 설치된 다수의 공기분사노즐(19a)을 통해 하부 공기실(19b)에 골고루 분산되며, 다시 하부전면포기장치(20)에 뚫린 다수의 미세구멍(20a)을 통해 폭기조(4)에 공급된다.

종래 기술에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공기공급관(24)을 통해 폭기조(4) 내로 공급된 공기는 면의 개념이 아닌 점의 개념으로 1~2m 간격의 격자로 설치된 산기관(25)에 의해 공기가 공급되므로 폭기조(4) 하단부는 공기가 공급되지 않는 사각지대가 발생하게 되고 기포 또한 비교적 조대기포(27)로서 산소전달율이 낮은 단점이 있었다.
반면, 본 발명에서는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 점의 개념이 아닌 면의 개념으로서 폭기조 하부에 전체적으로 공기가 공급되므로 사각지대 발생이 최소화 될 뿐만 아니라 공기실(19b)에서 하부전면포기장치(20)에 뚫린 다수의 미세구멍(20a)을 통해 공기가 배출되므로 비표면적이 넓은 미세기포(26)화 되어 산소전달율을 높일 수 있다.

폭기조(4)에는 필요에 따라 미생물담체(17)가 설치되어 있으며 폭기조(4)에서 충분히 질산화된 하수는 침전조 유입관(21)을 통해 침전조(6)로 유입된다. 침전조(6)로 유입된 하수는 침전조(6)에서 고액분리되며, 침전된 슬러지는 침전조(6) 하부의 반송펌프(10)에 의해 상기한 바와 같이 무산소조(2)에 마련된 와류혼합유입기(15)로 이송되고, 상등수는 침전조 웨어(22)를 통해 방류조(7)를 거쳐 방류관(9)으로 배출된다.
한편, 도면부호 16은 운전수위를 나타낸다.

이와 같이 본 발명은 수심이 낮게 운전되는 FRP 오수처리시설의 산소전달율을 높이고 공기공급 사각지대를 제거함으로서 폭기효율을 높여 동력비 절감과 처리효율을 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 별도의 교반기를 사용하지 않고서도 유입하수와 반송슬러지의 혼합효율을 증가시키며 교반동력의 절감 및 질소제거 효율상승을 유도할 수 있도록 고안된 것으로서 그 특징을 살펴보면

1) 본 발명은 폭기조(4)의 공기공급 사각지대를 최소화시키기 위해 점개념의 산기관 대신 면개념의 하부전면포기장치(20)를 설치하였다.

2) 본 발명은 낮은 수심에서도 충분한 산소전달율을 얻기 위해 하부전면포기장치(20)의 미세구멍(20a)을 이용함으로서 비표면적이 넓은 미세기포(26)의 공급이 가능하도록 하였다.

3) 본 발명에서는 무산소조(2)에 교반기를 사용하는 대신 와류혼합유입기(15)를 설치하여 와류를 발생시켜 반송슬러지와 하수가 교반혼합되어 무산소조(2) 내로 유입되도록 하였다.

4) 본 발명은 산소전달율이 높고 교반기 수요를 줄여 폭기 및 교반에 필요한 동력비 절감이 가능한 잇점이 있다.

1:오수처리장치 본체, 2:무산소조
3:혐기조, 4:폭기조
6:침전조, 7:방류조
8:하수유입관, 9:방류관
10:반송펌프, 11:반송호스관
12:반송관, 13:반송슬러지 분산관
14:안내깃, 15:와류혼합유입기
16:운전수위, 17:미생물담체
18:공기공급관, 19:공기분산관
19a:공기분사노즐, 19b:공기분배실
20:하부전면포기장치, 20a:미세구멍
21:침전조 유입관, 22:침전조 웨어
23:분사노즐구멍, 24:공기공급관
25:산기관, 26:미세기포
27:조대기포, 33;수중교반기

Claims (4)

1. 삭제
2. 내부에 무산소조(2)와 침전조(6)가 마련된 오수처리장치 본체(1);
   상기 무산소조(2)에 하수를 유입시키기 위한 하수유입관(8);
   상기 침전조(6)에서 침전된 슬러지를 상기 무산소조(2)로 반송시키는 슬러지 반송관(12);
   상기 무산소조(2)에 설치되는 것으로, 수직으로 연장된 원통 형상을 가지며, 그 상단부에 상기 하수유입관(8)이 연결되어, 상기 하수유입관(8)을 통해 유입된 하수에 와류를 발생시키는 와류혼합유입기(15); 및
   상기 와류혼합유입기(15)의 중심부에 수직으로 연장되도록 설치되며, 그 상단부에 상기 슬러지 반송관(12)이 연결되어, 상기 슬러지 반송관(12)을 통해 유입된 반송슬러지를 상기 와류혼합유입기(15) 내로 분산 주입하는 반송슬러지 분산관(13);을 구비하는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 와류혼합유입기(15)의 내주면과 상기 반송슬러지 분산관(13)의 외주면 사이에 나선형으로 형성된 안내깃(14)이 설치되며, 상기 안내깃(14)에 의해 상기 와류혼합유입기(15) 내에 와류가 형성되는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 반송슬러지 분산관(13)에는 반송슬러지를 상기 와류혼합유입기(15) 내로 분사하는 다수의 분사노즐구멍(23)이 형성된 것을 특징으로 하는 오수처리장치.

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