KR101366260B1 - 밀폐형 생물반응장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 생물반응장치에 관한 것이다. 이는 하폐수의 정화처리 공간을 제공하는 반응조와; 상기 반응조의 하단부에 설치되는 하폐수유입관 및 공기유입관과; 상기 반응조의 내부에 고정되는 콘(cone)형 부재로서 테두리부에 슬릿을 가지고, 반응조 내부로 유입한 하폐수 및 공기를 상기 슬릿을 통해 상향 통과시키며, 공기의 일부는 그 하부에 가두어 유지하는 하나 이상의 산기판과; 상기 반응조의 상단부에 연결되는 공기배출관 및 하폐수배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 밀폐형 생물반응장치는, 구조가 단순하고 컴팩트하며, 특히 각 반응조 내부에, 산소공급을 위한 공기의 덩어리가 머물러 있어, 하폐수에 대한 산소전달율이 뛰어나 그만큼 처리효율이 좋고, 또한 설치면적과 소요동력이 매우 작으며, 외부로부터 완벽이 밀폐되어 있으므로 악취의 발생이 없다.

Description

밀폐형 생물반응장치{Enclosed bio-reactor apparatus}

본 발명은 밀폐형 생물반응장치에 관한 것이다.

생물학적 폐수처리에 적용되는 활성슬러지법은, 하폐수내에 포함되어 있는 각종 유기물질을 호기성 미생물을 이용해 분해시키는 처리방식이다. 이는 산소공급이 필수적이며, 처리효율은 산소의 전달효율과 직접적으로 관련된다. 산소의 전달효율이 높을수록 처리효율이 증가하는 것이다.

또한, 상기 활성슬러지법에 의해 소비되는 산소는, 별도의 펌프를 이용하여 산기관에 공기를 주입하는 방법을 이용하기 때문에 많은 동력을 필요함은 물론 산기관에 형성되어 있는 구멍을 통하여 방출되는 기포의 상승 속도를 조절할 조절하기가 곤란하여 기포와 폐수의 접촉면적이 적고, 폐수에 산소를 충분히 용해시키기 위한 체류시간이 부족하여, 반응조 내부에 공기의 흐름경로를 결정하는 격벽 등이 적용된다.

가령, 국내특허등록 제0856442호에 개시된 호기성 생물반응기는, 4개의 격벽으로 구획된 제1,2,3차 반응조를 구비하며, 각 반응조내부에는 산기관을 갖는다. 상기 산기관은 별도로 구비되어 있는 송풍기로부터 공급되는 공기를 분출하여 제1,2,3차 반응조 내부에 기포를 발생한다.

그런데 상기한 종래의 생물반응기는, 그 구조가 복잡하며 운용비용이 많이 소요된다는 단점을 갖는다. 가령 몸체의 내부공간에 다수의 반응조가 구획 배치되며 각 반응조마다 산기관이 설치되어 있고, 또한 몸체 외부에는 각 산기관에 공기를 공급하기 위한 대용량 송풍기 등이 설치되어 전체적인 구성이 복잡하여 유지보수성이 좋지 않고, 또한 다수의 반응조가 내장되어 있으므로, 각 반응조 내부의 용존산소량을 증가시키기 위해 많은 양의 공기를 공급하여야 하므로 그만큼 소모 동력비가 큰 것이다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 구조가 단순하고 컴팩트하며, 특히 각 반응조 내부에, 산소공급을 위한 공기의 덩어리가 머물러 있어, 하폐수에 대한 산소전달율이 뛰어나 그만큼 처리효율이 좋고, 또한 설치면적과 소요동력이 매우 작으며, 외부로부터 완벽이 밀폐되어 있으므로 악취의 발생이 없는 밀폐형 생물반응장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 밀폐형 생물반응장치는, 하폐수의 정화처리 공간을 제공하는 반응조와; 상기 반응조의 하단부에 설치되며 처리할 하폐수를 상기 반응조 내부로 유도하는 하폐수유입관과; 상기 하폐수유입관과 함께 반응조의 하단부에 장착된 상태로 외부로부터 공급된 공기를 반응조 내부로 분출하는 공기유입관과; 상기 반응조의 내부에 고정되는 콘(cone)형 부재로서 테두리부에 슬릿을 가지고, 반응조 내부로 유입한 하폐수 및 공기를 상기 슬릿을 통해 상향 통과시키며, 공기의 일부는 그 하부에 가두어 유지하는 하나 이상의 산기판과; 상기 반응조의 상단부에 연결되며, 상기 산기판을 상향 통과하여 반응조 상부에 모인 공기를 반응조 외부로 배출하는 공기배출관과; 상기 공기배출관의 하부에 위치하며 해당 반응조에서의 처리를 마친 하폐수를 반응조 외부로 배출하는 하폐수배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬릿은 동일한 사이즈를 가지며 산기판의 원주방향으로 등각 배치되고, 상기 산기판의 하부에는 공기를 그 내부에 수용하는 공기수용공간이 마련된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 반응조는, 다수의 연결파이프를 통해 직렬 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결파이프는, 일측 반응조의 공기배출관을 타측 반응조의 공기유입관과 연결하고, 일측 반응조의 하폐수배출관을 타측 반응조의 하폐수유입관에 연결시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 밀폐형 생물반응장치는, 구조가 단순하고 컴팩트하며, 특히 각 반응조 내부에, 산소공급을 위한 공기의 덩어리가 머물러 있어, 하폐수에 대한 산소전달율이 뛰어나 그만큼 처리효율이 좋고, 또한 설치면적과 소요동력이 매우 작으며, 외부로부터 완벽이 밀폐되어 있으므로 악취의 발생이 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 생물반응장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 생물반응조의 내부 구조를 나타내 보인 일부 단면도이다.
도 3은 상기 도 2에 도시한 산기판의 사시도이다.
도 4는 상기 도 2에 도시한 산기판의 평면도이다.

이하, 본 발명에 따른 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 생물반응장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 생물반응장치(11)는, 다수의 반응조(13)와, 상기 반응조(13)를 직렬 연결하는 연결파이프(29)를 포함하여 구성된다. 상기 각 반응조(13)의 내부 구조는 모두 동일하며 그 내부에서 하폐수의 미생물 처리가 이루어진다.

하폐수는 처음 반응조(13)에서 정화 처리된 후 연결파이프(29)를 통해 다음 반응조(13)로 이동하여 다시 정화되고, 그 다음 반응조(13)에서 같은 방식으로 처리된다. 하폐수의 이동이 반복될수록 하폐수의 수질이 점차 개선됨은 물론이다.

상기 반응조(13)는, 일정직경을 갖는 원통형부재로서 수직방향으로 연장되며 그 내부에 처리할 하폐수를 수용한다. 또한 상기 반응조(13)는 외부에 대해 밀폐되어 내부의 악취가 외부로 새어나갈 염려가 없다.

아울러, 상기 반응조(13)에 수용되는 하폐수의 최고수위는 도 2에 도시한 바와같이 반응조(13)의 상단부보다 낮다. 즉 반응조(13)의 상단부에는 공기층(31)이 위치하는 것이다. 이와같은 하폐수의 수위조절은 밸브 등과 같은 유량조절수단을 통해 얼마든지 구현 가능하다.

한편, 상기 반응조(13)의 내부에는 두 개의 산기판(19)이 위아래로 설치되어 있다. 상기 산기판(19)은 한 개만 설치될 수 도 있고,세 개 이상 설치될 수 도 있다.

상기 산기판(19)은 상부로 갈수록 좁아져 중앙 상단부가 뾰족한 구조를 갖는 콘(cone)형 부재로서 그 하단 테두리부가 반응조(13)의 내벽면에 밀착 고정된다.

특히 상기 각 산기판(19)의 테두리부에는 슬릿(19a)이 마련되어 있다. 상기 슬릿(19a)은 산기판(19)의 테두리부에 형성한 관통구멍으로서 동일한 사이즈를 가지고 산기판(19)의 반지름 방향으로 개방되어 있다.

도 3은 상기 산기판(19)의 사시도이고, 도 4는 상기 도 2에 도시한 산기판의 평면도이다.

도시한 바와같이, 상기 산기판(19)은 중앙 상부가 뾰족한 콘(cone)의 형태를 취하는 부재로서, 테두리부에 다수의 슬릿(19a)을 갖는다. 상기 슬릿(19a)은 모두 동일한 형상을 취하며 산기판(19)의 원주방향을 따라 등각 배치된다. 즉 도 4에 도시한 바와같이, 산기판(19)의 원주방향으로 배열되되 일정간격 이격되어 배열되는 것이다.

아울러, 상기 산기판(19)의 하부에는 공기수용공간(19b)이 마련되어 있다. 상기 공기수용공간(19b)은 그 내부에 공기가 갇혀있는 공간이다. 즉 후술하는 바와같이 공기유입관(15)을 통해 반응조(13) 내부로 유입하여 부상하는 공기 중 일부 공기를 그 내부로 받아들여 유지하는 것이다. 이는 산기판(19)의 콘의 형태를 취하기 때문에 가능한 것이다.

상기한 구조를 갖는 산기판(19)이 반응조(13)에 배치되어 있으므로, 반응조(13)의 내부에는 공기수용공간(19b)에 수용된, 이를테면 공기덩어리가 위치할 수 있는 것이다. 상기 공기덩어리는 도 2에 도시한 바와같이 하폐수와 접하며 하폐수에 산소를 대량 공급하는 산소공급부(35)의 역할을 한다.

한편, 상기 각 반응조(13)의 하단부에는 공기유입관(15) 및 하폐수유입관(17)이 설치되어 있다. 상기 공기유입관(15)은 외부로부터 공급된 공기를 받아 반응조(13)의 내부로 유도하는 파이프이다. 상기 공기유입관(15)을 통해 반응조(13)로 유입한 공기는, 반응조(13) 내부에서 상승하며 상기 슬릿(19a)을 통과해 공기층(도 2의 31)에 도달한다.

또한 이 과정 중, 일부 공기는 상기 산기판(19)의 공기수용공간(19b)으로 들어가 갇힌 상태로, 하폐수 내의 미생물에 산소를 공급하는 역할을 한다.

상기 하폐수유입관(17)은 처리할 하폐수를 반응조(13) 내부로 유도하는 파이프이다. 상기 반응조(13)로 유입되는 하폐수는 호기성 미생물이 혼합되어 있는 상태이다.

아울러, 상기 반응조(13)의 상단부에는 공기배출관(25)과 하폐수배출관(27)이 구비된다. 상기 공기배출관(25)은 공기층(31)에 모여있는 공기를 다음 반응조(13)의 공기유입관(15)으로 공급하기 위한 것이다.

또한 상기 하폐수배출관(27)은, 상기 공기배출관(25)의 하부에 위치하며 해당 반응조에서의 처리를 마친 하폐수를 다음 반응조로 공급하기 위한 배수파이프이다.

상기 공기배출관(25)은 연결파이프(29)를 통해 다른 반응조의 공기유입관(15)에 연결된다. 따라서 공기층(31)에 머물러 있는 공기는 계속적인 공기의 상향 유입에 따라 압력이 상승하여, 연결파이프(29)를 거쳐 타측 반응조의 공기유입관(15)으로 공급되는 것이다.

마찬가지로 하폐수배출관(27)도 연결파이프(29)에 의해 다른 반응조의 하폐수유입관(17)에 접속된다. 일측 반응조(13)에서 처리된 하폐수가 상기 연결파이프(29)를 통과해 하류측 반응조(13)로 이송되는 것이다.

한편, 도면상 최우측에 도시되어 있는 말단 반응조(13)의 경우, 상단부에 공기배출부(21)와 처리수배출관(23)이 설치되어 있다. 상기 공기배출부(21)는 반응조(13) 상단부에 있는 공기를 대기중으로 배출하는 역할을 한다. 또한 처리수배출관(23)은 반응조(13) 내에서 처리가 완료된 처리수를 배출하는 파이프이다.

도 2는 상기 도 1에 도시한 반응조(13)의 내부 구조를 나타내 보인 일부 단면도이다.

도시한 바와같이, 상기 하폐수유입관(17)을 통해 공급된 하폐수(33)가 반응조(13)의 내부공간에 채워져 있다. 상기 하폐수(33)의 수면이 공기배출관(25)의 고도보다 낮게 유지됨은 물론이다.

상기 하폐수유입관(17)을 통해 유입된 하폐수(33)는, 상기 산기판(19)의 슬릿(19a)을 관통해 상향 유동한다. 그 동안 하폐수에 혼합되어 있는 미생물이 작용하여 하폐수 내의 유기물을 분해 처리한다.

또한, 상기 공기유입관(15)을 통해 반응조(13) 내부로 공급된 공기는 상부로 이동하며, 그 일부는 산기판(19)의 공기수용공간(19b)으로 들어가고, 나머지는 슬릿(19a)을 통과해 공기층(31) 까지 올라간다.

상기 공기층(31)까지 상승하는 공기는, 상승하는 동안 하폐수내에 혼합되어 있는 호기성 미생물을 활성화시켜 미생물로 하여금 유기물질을 분해하도록 한다.

특히, 상기 공기수용공간(19b)에 수용되어 있는 공기는, 하폐수(33)와 접하며 하폐수(33)에 산소를 대량 공급하는 산소공급부(35)로서 작용한다. 즉 상기 공기수용공간(19b)에 갇혀 있는 공기와, 그 하부에 위치한 하폐수가 만나는 경계면(37)에서 산소의 공급이 이루어지므로 미생물에 계속적인 산소공급을 할 수 있는 것이다.

결국 각각의 반응조(13)를 통과하는 하폐수내의 미생물은, 공기유입관(15)으로부터 공기층(31)까지 이동하는 공기로부터 산소를 얻음과 동시에 각 산기판(19)의 하부에 유지되고 있는 산소공급부(35)로부터도 산소를 공급받아 그만큼 하폐수에 대한 산소전달율이 뛰어난 것이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:생물반응장치 13:반응조
15:공기유입관 17:하폐수유입관
19:산기판 19a:슬릿
19b:공기수용공간 21:공기배출부
23:처리수배출관 25:공기배출관
27:하폐수배출관 29:연결파이프
31:공기층 33:하폐수
35:산소공급부 37:경계면

Claims (4)

1. 하폐수의 정화처리 공간을 제공하는 반응조와;
   상기 반응조의 하단부에 설치되며 처리할 하폐수를 상기 반응조 내부로 유도하는 하폐수유입관과;
   상기 하폐수유입관과 함께 반응조의 하단부에 장착된 상태로 외부로부터 공급된 공기를 반응조 내부로 분출하는 공기유입관과;
   상기 반응조의 내부에 고정되는 콘(cone)형 부재로서 테두리부에 슬릿을 가지고, 반응조 내부로 유입한 하폐수 및 공기를 상기 슬릿을 통해 상향 통과시키며, 공기의 일부는 그 하부에 가두어 유지하는 하나 이상의 산기판과;
   상기 반응조의 상단부에 연결되며, 상기 산기판을 상향 통과하여 반응조 상부에 모인 공기를 반응조 외부로 배출하는 공기배출관과;
   상기 공기배출관의 하부에 위치하며 해당 반응조에서의 처리를 마친 하폐수를 반응조 외부로 배출하는 하폐수배출관을 포함하되;
   상기 반응조는, 다수의 연결파이프를 통해 직렬 배치되고,
   상기 연결파이프는, 일측 반응조의 공기배출관을 타측 반응조의 공기유입관과 연결하고,
   일측 반응조의 하폐수배출관을 타측 반응조의 하폐수유입관에 연결시키는 것을 특징으로 하는 밀폐형 생물반응장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 슬릿은 동일한 사이즈를 가지며 산기판의 원주방향으로 등각 배치되고,
   상기 산기판의 하부에는 공기를 그 내부에 수용하는 공기수용공간이 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 생물반응장치.
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