KR101461592B1 - 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오폐수 중의 유기성 오염물질과 부유물질 등을 제거하기 위한 오폐수 처리 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 난류날개가 결합된 난류생성프레임을 이용하여 중공사막의 분리막모듈에 결합된 고형물을 효과적으로 제거할 수 있는 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치에 대한 것이다.
본 발명의 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치에서 분리막모듈은 오폐수를 여과하여 정화하는 모듈본체, 상기 모듈본체 상부에 결합되어 정화수를 SDR조로 이송하는 이송관에 연결되는 이송부로 구성되고, 상기 분리막모듈의 외부에는 난류생성프레임이 회전 가능하게 구비되되, 상기 난류생성프레임은 중앙에 관통공이 형성되어 상기 이송부에 회전 가능하게 결합되는 상부프레임, 관 형상으로 상기 상부프레임의 관통공 상부에 일체로 형성되어 이송부의 외주면에 구비되는 것으로 구동부의 구동에 의해 회전하는 회전축관, 상기 상부프레임의 외측 하단에 수직 방향으로 결합되는 것으로 상호 일정 간격 이격되도록 구비되는 복수의 수직부재, 상기 복수의 수직부재 하부에 결합되는 하부프레임 및 상기 수직부재에 나선형으로 결합되는 난류날개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치{Wastewater Disposal Apparatus with Turbulence Wings}
본 발명은 오폐수 중의 유기성 오염물질과 부유물질 등을 제거하기 위한 오폐수 처리 장치에서, 난류날개가 결합된 난류생성프레임을 이용하여 중공사막의 분리막모듈에 결합된 고형물을 효과적으로 제거할 수 있는 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치에 대한 것이다.
오폐수 처리 장치는 오폐수 중의 유기성 오염물질과 부유물질 등을 제거하기 위하여 정화조 등에 연결되는 것으로, 스크린조, 혐기조, 무산소조, MBR조, SDR조 등을 포함하여 구성된다.
이중 MBR(Membrane Bio-Reactor)조는 침전지 대신 분리막을 반응조에 침지시켜 처리수와 슬러지를 분리함으로써 안정적인 처리수를 확보할 수 있도록 한다. 따라서 침전된 슬러지가 최종 침전지에서 유출되어 처리수를 악화시키는 것을 방지한다.
종래 MBR조에서는 침지형 분리막으로 평막 또는 중공사막(hollow fiber)을 사용하고 있다.
이중 중공사막 형태의 분리막은 모듈 형태로 제작하여 제공되는 것으로, 수중에서 막의 표면에 공기 방울을 부딪치게 하여 오염을 줄이도록 한다.
그러나 중공사막은 막의 표면에 섬유상의 오염물이 흡착하여 막 자체를 훼손할 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 단위모듈을 직접 회전시켜 중공사막의 고형물을 제거시키는 기술이 제시된바 있다(특허 제10-0805866호).
그러나 상기 선행기술에서 단위모듈은 여과된 처리수를 배출하는 배출구와 연결되어 있으므로, 단위모듈을 회전시키기 위해서는 단위모듈의 회전축과 배출구의 결합부에 회전이 가능하면서 누수를 방지할 수 있는 복잡한 구성이 필요하다.
따라서 제조비용이 상승할 뿐 아니라 유지관리가 어렵고 종래 설치된 장치에는 적용이 불가능한 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 난류날개가 구비된 난류생성프레임을 이용하여 간단한 구성으로 중공사막의 분리막모듈에 결합된 고형물을 효과적으로 제거할 수 있는 오폐수 처리 장치를 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 신규 제작 분리막모듈 뿐만 아니라 기존에 설치된 분리막모듈에도 간단하게 부가하여 장착할 수 있는 오폐수 처리 장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 일측에 구비된 유입관을 통해 유입된 오폐수 중의 협잡물 또는 부유물질을 걸러내는 스크린조; 상기 스크린조에 연결되어 스크린조에서 처리되어 이송된 처리수의 인을 제거하기 위한 것으로 제1수중교반기가 구비된 혐기조; 상기 혐기조에 연결되어 혐기조에서 이송된 처리수의 탈질화를 위한 것으로 제2수중교반기가 구비된 무산소조; 상기 무산소조에 연결되어 무산소조에서 유입된 처리수의 잔류 유기물을 제거하고 물과 슬러지를 고액 분리시키는 분리막모듈이 구비된 MBR조; 상기 MBR조에 연결되어 MBR조에서 유입된 처리수의 황탈질반응을 하기 위한 SDR조; 및 상기 SDR조에서 여과된 처리수를 배출하는 배출관을 포함하여 구성되는 것으로, 상기 분리막모듈은 오폐수를 여과하여 정화하는 모듈본체, 상기 모듈본체 상부에 결합되어 정화수를 SDR조로 이송하는 이송관에 연결되는 이송부로 구성되고, 상기 분리막모듈의 외부에는 난류생성프레임이 회전 가능하게 구비되되, 상기 난류생성프레임은 중앙에 관통공이 형성되어 상기 이송부에 회전 가능하게 결합되는 상부프레임, 관 형상으로 상기 상부프레임의 관통공 상부에 일체로 형성되어 이송부의 외주면에 구비되는 것으로 구동부의 구동에 의해 회전하는 회전축관, 상기 상부프레임의 외측 하단에 수직 방향으로 결합되는 것으로 상호 일정 간격 이격되도록 구비되는 복수의 수직부재, 상기 복수의 수직부재 하부에 결합되는 하부프레임 및 상기 수직부재에 나선형으로 결합되는 난류날개로 구성되고, 상기 난류생성프레임은 좌우로 분할되어 한 쌍을 서로 결합하여 구성되며, 상기 수직부재는 상부프레임 및 하부프레임에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치를 제공한다.
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본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 분리막모듈 외부에 구비된 난류생성프레임의 난류날개가 구동부의 구동에 따라 난류를 생성한다. 따라서 난류에 의하여 오폐수를 분리막모듈 측으로 이송시키면서 분리막모듈에 점착된 고형물을 효과적으로 제거할 수 있다.
둘째, 분리막모듈 외부에 난류생성프레임을 구비하기만 하면 되므로, 종래에 비하여 간단한 구성으로 고형물을 제거할 수 있다. 따라서 제조비용을 절감할 수 있고, 유지관리 면에서 편리하다.
셋째, 분리막모듈 외부에 케이지 형태의 난류생성프레임을 설치하기만 하면 되므로, 신규 제작 분리막모듈 뿐만 아니라 기존에 설치된 분리막모듈에도 간단하게 부가하여 장착이 가능하다.
도 1은 본 발명 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치의 구성도.
도 2는 분리막모듈과 난류생성프레임의 실시예를 도시하는 사시도.
도 3은 난류생성프레임의 실시예를 도시하는 사시도.
도 4는 분리막모듈과 난류생성프레임의 실시예를 도시하는 평면도.
도 5는 난류생성프레임의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치의 구성도이고, 도 2는 분리막모듈과 난류생성프레임의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 오폐수 처리 장치는 일측에 구비된 유입관(11)을 통해 유입된 오폐수 중의 협잡물 또는 부유물질을 걸러내는 스크린조(2); 상기 스크린조(2)에 연결되어 스크린조(2)에서 처리되어 이송된 처리수의 인을 제거하기 위한 것으로 제1수중교반기(31)가 구비된 혐기조(3); 상기 혐기조(3)에 연결되어 혐기조(3)에서 이송된 처리수의 탈질화를 위한 것으로 제2수중교반기(41)가 구비된 무산소조(4); 상기 무산소조(4)에 연결되어 무산소조(4)에서 유입된 처리수의 잔류 유기물을 제거하고 물과 슬러지를 고액 분리시키는 분리막모듈(51)이 구비된 MBR조(5); 상기 MBR조(5)에 연결되어 MBR조(5)에서 유입된 처리수의 황탈질반응을 하기 위한 SDR조(6); 및 상기 SDR조(6)에서 여과된 처리수를 배출하는 배출관(12); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스크린조(2)는 유입관(11)에 연결되어 오폐수 중의 협잡물 또는 부유물질을 스크린에 의하여 걸러낸다. 이때 상기 스크린조(2) 하부에 형성되는 협잡물이나 침전물은 정기적인 청소를 하여 외부로 반출 처리할 수 있다.
상기 혐기조(3)는 스크린조(2)에서 각종 부유물질이 제거된 처리수를 제1수중교반기(31)를 이용하여 교반하여 활성 슬러지 미생물과 처리수가 잘 혼합되도록 한다. 상기 활성 슬러지 미생물이 ATP를 합성하는 과정에서 합성을 위한 에너지원으로 인이 제공되면서 처리수 중의 인을 제거한다.
상기 무산소조(4)는 혐기조(3)에서 인이 제거된 처리수를 이송 받아 제2수중교반기(41)에 의하여 교반하면서 탈질화한다. 무산소조(4)에서는 탈질 미생물을 이용하여 질산성 질소를 아질산성 질소로, 아질산성 질소를 질소가스로 변형시켜 제거한다.
상기 MBR조(5)는 무산소조(4)에 연결되며 분리막모듈(51)이 구비된다. MBR조(5)를 거치면서 무산소조(4)에서 유입된 처리수의 잔류 유기물이 제거되며 물과 슬러지가 고액 분리되어 깨끗한 처리수를 생산한다.
또한, 상기 MBR조(5)에는 순환라인(13)이 구비되어, 탈질화를 거친 처리수는 무산소조(4)로 재반송하여 재탈질하도록 한다. 이러한 반복적인 처리수의 재반송 과정을 통하여 보다 효율적인 탈질 효과가 가능하다.
상기 분리막모듈(51)은 외부에 난류생성프레임(52)이 구비되는데, 분리막모듈(51) 및 난류생성프레임(52)에 대하여는 도 2와 관련하여 후술하기로 한다.
상기 SDR조(6)는 MBR조(5)에 연결되어 MBR조(5)에서 유입된 처리수를 황탈질반응한다. SDR(Sulfur Denitrification Reactor) 공정은 내부 반송과 외부 유기탄소원의 공급 없이 황 입자 표면에 서식하는 독립 영향 탈질균에 의해 HCO3 - 등의 무기탄소를 탄소원으로 이용하고 전자수용체로서 질산성 질소인 NO3 --N을 사용하면서 탈질반응한다. 또한, SDR 공정에서는 소량의 응집제를 투과하여 MBR조(5)에 잔류하는 인을 완벽히 제거한다.
상기 SDR조(6)에서 여과된 처리수는 배출관(12)을 통하여 배출된다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 분리막모듈(51)은 오폐수를 여과하여 정화하는 모듈본체(511), 상기 모듈본체(511) 상부에 결합되어 정화수를 SDR조(6)로 이송하는 이송관(14)에 연결되는 이송부(512)로 구성된다.
이때, 도 1에서와 같이 상기 MBR조(5)와 SDR조(6) 사이의 이송관(14)에는 약품탱크조(7)가 연결될 수 있으며, 약품탱크조(7)에서 SDR조(6)로 이송되는 처리수에 알칼리도와 응집제를 공급하여 처리수와 혼합되도록 한다.
상기 알칼리도는 탈질에 소요되는 약품으로 NaHCO3을 사용하고, 응집제는 생물학적 반응으로 제거하지 못한 인을 제거하기 위한 것으로 명반(alum)을 사용할 수 있다. 알칼리도와 응집제는 원활한 혼합을 위하여 액상으로 사용하고, 정량펌프로 일정량을 공급함이 바람직하다.
상기 모듈본체(511)는 오폐수를 여과하여 유입한 다음, 모듈본체(511) 상부에 결합된 이송부(512)를 통하여 이송관(14) 및 SDR조(6)로 이송한다.
모듈본체(511)는 원통 형상으로 구성할 수 있으며, 상부의 이송부(512) 또한 상부로 일정 길이 돌출된 원통 형상으로 제작하여 이송관(14)과 연결할 수 있다.
상기 분리막모듈(51)의 외부에는 난류생성프레임(52)이 회전 가능하게 구비된다.
상기 난류생성프레임(52)은 중앙에 관통공이 형성되어 상기 이송부(512)에 회전 가능하게 결합되는 상부프레임(521), 관 형상으로 상기 상부프레임(521)의 관통공 상부에 일체로 형성되어 이송부(512)의 외주면에 구비되는 것으로 구동부(53)의 구동에 의해 회전하는 회전축관(522), 상기 상부프레임(521)의 외측 하단에 수직 방향으로 결합되는 것으로 상호 일정 간격 이격되도록 구비되는 복수의 수직부재(523), 상기 복수의 수직부재(523) 하부에 결합되는 하부프레임(524) 및 상기 수직부재(523)에 나선형으로 결합되는 난류날개(525)로 구성된다.
상기 회전축관(522)은 모터 등 구동부(53)의 구동에 따라 회전하면서 분리막모듈(51)의 외부에 형성된 케이지 형상의 난류생성프레임(52)을 회전시킨다.
이러한 난류생성프레임(52)의 회전에 따라 난류생성프레임(52) 내부에 난류가 발생하며, 난류생성프레임(52)의 수직부재(523)에 스크류와 같이 나선형으로 결합되는 난류날개(525)에 의하여 난류 발생 효과가 배가되면서 난류생성프레임(52)의 회전에 따라 오폐수를 분리막모듈(51) 측으로 이동시켜 여과 효율을 증대시킨다. 동시에 난류에 의하여 분리막모듈(51)에 접착되는 고형물의 양을 줄일 수 있어 여과 효율이 향상된다.
상기 난류날개(525)는 수직부재(523)의 상단에서 하단을 연결하도록 수직부재(523)의 외주면을 따라 수직부재(523)에 결합할 수 있다.
상기 상부프레임(521)과 하부프레임(524)은 원판 형상으로 구성하거나, 도 2에서와 같이 원판 형상의 테두리와, 상기 테두리와 회전축관(522)을 연결하는 부재로 구성할 수 있다.
상기 상하부프레임(521, 524)은 일정 간격 이격된 복수의 수직부재(523)에 의하여 서로 연결되며, 상하부프레임(521, 524)과 수직부재(523)는 난류생성프레임(52)의 외형을 일정하게 유지한다.
상기 회전축관(522)의 외주면에는 톱니 등이 형성되어 구동부(53)와 벨트로 연결될 수 있으며, 구동부(53)의 구동에 따라 회전 가능하다.
도 3은 난류생성프레임의 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 4는 분리막모듈과 난류생성프레임의 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 난류생성프레임(52)은 좌우로 분할되어 한 쌍(52a, 52b)을 서로 결합하여 구성될 수 있다.
따라서 신규 제작 분리막모듈(51) 뿐만 아니라 기존에 설치된 분리막모듈(51)에도 한 쌍의 난류생성프레임(52a, 52b)을 부가 결합하여 분리막모듈(51)에 결합되는 고형물을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 한 쌍의 난류생성프레임(52a, 52b)은 볼트, 버클, 접착제 등 다양한 방식으로 서로 접합 가능하다.
또한, 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 난류날개(525)는 수직부재(523)의 분리막모듈(51) 측으로 구비되도록 구성할 수 있다.
즉, 오폐수가 분리막모듈(51) 측으로 이동할 수 있도록 난류생성프레임(52)의 외부에 면하는 수직부재(523) 측면보다 난류생성프레임(52)의 내부에 면하는 수직부재(523)의 측면에 난류날개(525)가 결합하도록 구성한다.
도 5는 난류생성프레임의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 5에서와 같이, 상기 수직부재(523)는 상부프레임(521) 및 하부프레임(524)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
즉, 수직부재(523)가 회전축이 되어 회전하면 난류생성프레임(52) 자체의 회전에 더하여 난류날개(525)도 동시에 회전을 하기 때문에, 난류가 증폭되어 난류 발생 효율을 높아진다. 따라서 오폐수가 분리막모듈(51)을 통하여 보다 효율적으로 이송되며, 분리막모듈(51)에 부착되는 고형물의 양 또한 절감할 수 있다.
11: 유입관 12: 배출관
13: 순환라인 14: 이송관
2: 스크린조 3: 혐기조
31: 제1수중교반기 4: 무산소조
41: 제2수중교반기 5: MBR조
51: 분리막모듈 511: 모듈본체
512: 이송부 52, 52a, 52b: 난류생성프레임
521: 상부프레임 522: 회전축관
523: 수직부재 524: 하부프레임
525: 난류날개 53: 구동부
6: SDR조 7: 약품탱크조

Claims (4)

  1. 일측에 구비된 유입관(11)을 통해 유입된 오폐수 중의 협잡물 또는 부유물질을 걸러내는 스크린조(2);
    상기 스크린조(2)에 연결되어 스크린조(2)에서 처리되어 이송된 처리수의 인을 제거하기 위한 것으로 제1수중교반기(31)가 구비된 혐기조(3);
    상기 혐기조(3)에 연결되어 혐기조(3)에서 이송된 처리수의 탈질화를 위한 것으로 제2수중교반기(41)가 구비된 무산소조(4);
    상기 무산소조(4)에 연결되어 무산소조(4)에서 유입된 처리수의 잔류 유기물을 제거하고 물과 슬러지를 고액 분리시키는 분리막모듈(51)이 구비된 MBR조(5);
    상기 MBR조(5)에 연결되어 MBR조(5)에서 유입된 처리수의 황탈질반응을 하기 위한 SDR조(6); 및
    상기 SDR조(6)에서 여과된 처리수를 배출하는 배출관(12)을 포함하여 구성되는 것으로,
    상기 분리막모듈(51)은 오폐수를 여과하여 정화하는 모듈본체(511), 상기 모듈본체(511) 상부에 결합되어 정화수를 SDR조(6)로 이송하는 이송관(14)에 연결되는 이송부(512)로 구성되고, 상기 분리막모듈(51)의 외부에는 난류생성프레임(52)이 회전 가능하게 구비되되,
    상기 난류생성프레임(52)은 중앙에 관통공이 형성되어 상기 이송부(512)에 회전 가능하게 결합되는 상부프레임(521), 관 형상으로 상기 상부프레임(521)의 관통공 상부에 일체로 형성되어 이송부(512)의 외주면에 구비되는 것으로 구동부(53)의 구동에 의해 회전하는 회전축관(522), 상기 상부프레임(521)의 외측 하단에 수직 방향으로 결합되는 것으로 상호 일정 간격 이격되도록 구비되는 복수의 수직부재(523), 상기 복수의 수직부재(523) 하부에 결합되는 하부프레임(524) 및 상기 수직부재(523)에 나선형으로 결합되는 난류날개(525)로 구성되고,
    상기 난류생성프레임(52)은 좌우로 분할되어 한 쌍(52a, 52b)을 서로 결합하여 구성되며,
    상기 수직부재(523)는 상부프레임(521) 및 하부프레임(524)에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 난류날개가 구비된 오폐수 처리 장치.
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