KR101503116B1

KR101503116B1 - 소화조

Info

Publication number: KR101503116B1
Application number: KR1020120083770A
Authority: KR
Inventors: 장희현
Original assignee: 장희현
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2015-03-18
Also published as: KR20140016697A; WO2014021599A1

Abstract

본 발명은 소화조에서 미생물에 영양공급을 촉진하고 소화조 내의 스컴층이나 부유물질 퇴적층의 형성을 억제하여 소화조의 유효용적의 감소를 방지하여, 저렴한 비용으로 소화조의 처리효율을 증대시킬 수 있는 소화조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 외기로부터 밀폐되고 혐기성 미생물이 서식하며 폐수가 유입되는 유입관(4)과 유입된 폐수가 생물학적으로 처리되어 배출되는 배출관(5)을 포함하는 소화조(1)에 있어서, 상기 소화조(1)의 내부 저면(2)에 배치되며 바닥면을 복수개의 셀로 구분하도록 둘레부가 서로 연결되는 복수개의 호퍼부(6)와, 상기 소화조(1)의 상단에 흡입구(13)가 개방되고 중간에 에어펌프(14)가 연결되고 각각의 호퍼부(6)의 하단부에 토출구(15)가 개방되는 소화가스관(12)과, 하단(17)은 상기 소화가스관(12)의 토출구(15)에 근접되어 토출된 소화가스가 유입되며 상향연장되는 관체로 이루어진 에어리프트관(16)을 포함하는 소화조가 제공된다.

Description

소화조 {Digester}

본 발명은 소화조에 관한 것으로서 좀 더 상세히는 혐기성 미생물 반응조인 소화조에서 미생물에 영양공급을 촉진하고 소화조 내의 스컴층이나 부유물질 퇴적층의 형성을 억제하여 소화조의 유효용적의 감소를 방지하여, 저렴한 비용으로 소화조의 처리효율을 증대시킬 수 있는 새로운 구조의 소화조에 관한 것이다.

일반적으로 음폐수나 분뇨 또는 하수에는 유기물질이 대량 포함되어 있으며, 이를 혐기성의 밀폐된 분위기에서 생물학적으로 처리하기 위한 폐수처리장치로서 소화조가 사용된다. 그런데 이러한 소화조는 다단으로 배치되며, 외기의 유입이 철저히 차단된 상태에서 혐기성 미생물이 서식하며, 폐수가 유입되어 이 폐수에 함유된 유기물이 생물학적으로 일차 분해된 후, 인접하는 소화조로 이송되어 재차 분해되는 과정을 반복하게 된다. 그리고 이러한 소화조는 미생물과 유기물이 원활하게 접촉되어야 생물학적 분해가 잘 이루어지는데, 이를 위해서는 유입된 폐수 또는 슬러지와 미생물이 잘 접촉되도록 교반해주어야 한다. 그런데 종래의 이러한 소화조는 그 직경이나 높이가 수십미터에 달하는 대용량 탱크로 이루어지므로, 이러한 대용량 탱크에 담긴 대용량의 폐수 또는 슬러지를 교반하기 위해 대형의 임펠러를 사용하는 경우 사용전력이 높아 유지비용이 상승될 뿐만 아니라, 교반효율도 기대에 미치지 못한다. 또한 소화액 속에 소화가스를 주입하여 순환을 일으키는 방법도 있으나 대형 탱크에 담긴 대량의 소화액을 효과적으로 교반 순환시키지는 못하는 실정이다.

한편, 종래의 소화조 내의 온도는 자연상태에서는 상온에 머물기 때문에 소화조 내의 소화액이 혐기성 미생물의 생물반응에 적합한 온도인 36도 전후보다 낮아서, 원활한 생물학적 반응을 위해서는 소화조의 가열장치가 필요한데, 종래의 이러한 가열장치는 구조가 복잡하여 시공 및 유지관리가 번거롭다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 소화조는 다단으로 배치되어 이전의 소화조에서 인접한 다음단계의 소화조로 소화액이나 슬러지를 펌프로 흡입하여 이송하는 경우 미생물 군체가 파괴되어 이 군체가 다시 형성되는데 상당한 시간이 걸려서 소화효율이 저하되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허공보(제10-0448010호) 2004. 9. 8.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 소화조의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 폐수가 생물학적으로 처리되는 소화조에서, 스컴층이나 퇴적층의 형성을 효과적으로 억제하고 저렴한 유지비용으로 혐기성 미생물에 대한 영양공급을 촉진하고 소화효율을 증대시킬 수 있도록 효과적으로 소화액 또는 슬러지를 교반할 수 있는 소화조를 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 별도의 공간을 점유하지 않으면서도 소화조 내의 소화액을 적정한 온도로 유지할 수 있는 새로운 소화조를 제공하고자 하는 것이다. 또한 본 발명은, 사용전력이 없어서 유지비가 절감되면서도 미생물 군체의 파괴없이 이전의 소화조에서 다음단계의 소화조로 소화액과 슬러지 또는 미생물 군체를 이송할 수 있는 새로운 구조의 소화조를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 외기로부터 밀폐되고 혐기성 미생물이 서식하며 외부로부터 폐수가 유입되는 유입관(4)과 유입된 폐수가 생물학적으로 처리되어 배출되는 배출관(5)을 포함하는 소화조(1)에 있어서, 상기 소화조(1)의 내부 저면(2)에 배치되며 바닥면을 복수개의 셀로 구분하도록 둘레부가 서로 연결되는 복수개의 호퍼부(6)와, 상기 소화조(1)의 상단에 흡입구(13)가 개방되고 중간에 에어펌프(14)가 연결되고 각각의 호퍼부(6)의 하단부에 토출구(15)가 개방되는 소화가스관(12)과, 하단(17)은 상기 소화가스관(12)의 토출구(15)에 근접되어 토출된 소화가스가 유입되며 상향연장되는 관체로 이루어진 에어리프트관(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화조가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 소화조(1)는 원통형으로 형성되고, 상기 호퍼부(6)는 소화조 저면(2)을 동심원 및 방사방향으로 구획하도록 된 것을 특징으로 하는 소화조가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 소화조(1)의 호퍼부(6)는 소화조(1)의 저면(2) 위에 설치되고, 상기 저면(2)과 호퍼부(6) 사이의 오목한 공간(7)에는 열매체(26)가 충전되고 열교환기(24)가 설치된 것을 특징으로 하는 소화조가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 소화조(1)의 복수개의 호퍼부(6)의 적어도 일부에는 상기 소화가스관(12)과 병렬로 제2 소화가스관(32)이 설치되고, 이 제2 소화가스관(32)의 토출구(35)에 근접되어 토출된 소화가스가 유입되어 인접하는 다음단계의 소화조(1B)로 연결되는 소화액이송관(38)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 소화조가 제공된다.

본 발명에 따르면, 혐기성 미생물이 서식하여 유입된 폐수가 생물학적으로 처리되는 소화조(1)의 저면에 바닥면을 복수개의 셀로 구분하도록 둘레부가 서로 연결되는 복수개의 호퍼부(6)를 형성하고, 이 호퍼부(6)에는 소화조(1)의 상단에 흡입구(13)가 개방되고 호퍼부(6)의 하단부에 토출구(15)가 개방되는 소화가스관(12)을 설치하고, 이 소화가스관(12)에서 토출된 소화가스가 유입되는 에어리프트관(16)을 포함하도록 구성함으로써, 비교적 넓은 크기의 소화조(1)의 바닥면 복수개의 셀로 구획하는 다수의 호퍼부(6)를 통해 소화조(1) 내의 슬러지가 자중에 의해 낙하되어 수집되도록 하고, 수집된 슬러지를 소화조(1) 내의 소화가스의 상승에 의해 발생되는 상승류에 의해 상승시킴으로써, 외기의 도입없이 혐기성 분위기를 유지시키면서도, 소화액의 교반을 위한 별도의 장대한 임펠러나 소화액 순환을 위한 대용량의 펌프가 없이도 넓은 면적의 소화조(1) 내의 슬러지를 균등하고 왕성하게 교반 또는 순환시킬 수 있다. 또한 이러한 소화조(1)가 원통형인 경우에는 저면의 셀을 동심원과 반경방향으로 구획함으로써, 단위셀을 구성하는 호퍼부(6)의 면적이 큰 차이가 없으면서도 그 규격이나 형태도 대체로 통일적으로 제작할 수 있어서, 제작이 용이하고 균일한 교반작동이 가능하게 된다.

또한, 소화조(1)의 호퍼부(6)와 저면(2) 사이에 오목한 공간(7)이 형성되는 경우에는 이 공간에 물이나 기타 열매체를 투입하고, 여기에 복수개의 열교환기(24)를 설치함으로써, 별도의 공간을 차지하지 않으면서도 소화조(1)를 생물반응에 적합한 온도로 가열 또는 냉각시킬 수 있어서, 폐수처리 성능이 더욱 개선될 수 있다.

또한, 소화조(1)가 다단으로 배치되는 경우에는, 복수개의 호퍼부(6)의 적어도 일부에는 소화가스관(12)과 병렬로 제2소화가스관(32)을 설치하여 소화가스를 상승시키고, 이 상승되는 소화가스가 유입되어 인접하는 다음단계의 소화조(1B)로 연결시키는 소화액이송관(38)이 구비됨으로써 별도의 사용전력을 최소화하면서 미생물군체의 파괴없이 소화액과 슬러지 또는 미생물 군체를 다음단계의 소화조로 이송할 수 있어서, 시스템의 연속성을 유지하면서도 소화효율이 우수한 소화조를 달성할 수 있다. 아울러 소화액이송을 위해 공급되는 가스도 이송될 다음단계의 소화조의 소화가스를 도입하여 에어리프트를 수행하여 이송시키므로, 소화액의 이송시에 각 소화조 단계에 적합한 미생물환경을 교란시키지 않고 최적의 조건을 유지할 수 있어서 더욱 효율적인 미생물처리가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 개략구성도
도 2는 본 발명의 호퍼부의 배치를 보여주는 개략 평면도
도 3은 본 발명의 소화액 이송기구를 보여주는 도면
도 4는 도 3의 A부분 확대도

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략구성도이고, 도 2는 상기 실시예의 셀의 구조를 보여주는 개략평면도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 소화액 이송기구를 보여주는 개념도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 외기로부터 밀폐되고 혐기성 미생물이 서식하는 소화조(1)가 제공된다. 이 소화조(1)는 외부 또는 전단계의 소화조로부터 폐수 또는 소화액이 유입되는 유입관(4)이 연결되고, 처리된 폐수 또는 소화액이 배출되는 배출관(5)이 연결된다. 이러한 소화조(1)는 그 크기가 비교적 커서 직경이나 높이가 십여미터 내지 수십미터에 달하게 된다. 바람직하게는 이러한 소화조(1)는 평탄한 저면(2)을 가지는 원통형으로 제작된다. 그리고 소화조(1)의 저면(2)은 복수개의 셀로 구분된다. 구체적으로는 소화조(1)의 저면(2)에 원뿔 또는 각뿔형태의 경사면을 가진 호퍼부(6)가 복수개 배치된다. 이러한 호퍼부(6)에 의해 소화조(1)의 저면은 다수의 경사부를 가진 오목홈이 균일하게 배치된다. 이러한 호퍼부(6)는 소화조(1)의 저면(2)을 되도록이면 균등한 면적 또는 규격화된 형태로 제작한다. 소화조(1)가 원통형인 경우에는 도 2에 나타난 바와 같이 호퍼부(6)에 의해 이루어지는 셀은 동심원 및 방사방향으로 구획되어 호퍼부(6)가 되도록 몇가지의 동등한 형태와 규격으로 제작되도록 하여, 제작이 용이하면서도 소화조(1) 전체에 걸쳐서 균등한 교반작용이 가능하도록 한다. 이러한 호퍼부(6)에 의해 소화액 속에 부유하던 슬러지나 부유물 등이 서서히 침전하면서 각각의 호퍼부(6)의 경사면을 따라 그 중앙부의 오목한 하단부로 수집된다.

한편, 소화조(1)의 상단, 소화액 수면 위에는 소화가스관(12)의 흡입구(13)가 개방되어, 에어펌프(14)를 통해 소화조(1) 상부의 혐기성 소화가스를 흡입하여각각의 호퍼부(6)의 오목한 하단부에 배치되는 토출구(15)를 통해 소화가스를 토출시킨다. 그리고 이러한 소화가스관(12)의 토출구(15)의 상부에 근접배치되어 토출되는 소화가스를 포획하여 유입시키는 에어리프트관(16)이 구비된다. 에어리프트관(16)의 상단에는 상승되는 슬러지를 분산시키기 위한 다공판 또는 디퓨저(19)가 배치된다. 이에 따라 소화가스관(12)의 토출구(15)에서 배출된 소화가스가 에어리프트관(16)을 통해 기포형태로 상승하면서 호퍼부(6)에 수집된 슬러지나 기타 침전물들이 상승기류에 의해 형성되는 상승흐름을 따라 소화조(1)의 상부로 부상되어 순환된다. 아울러 상승흐름의 사이에는 하강흐름이 형성되어 전체적으로 소화조(1) 내에서 균등하게 분포된 위치에서 소화액의 상승과 하강이 발생되어 슬러지나 침진물이 교란되거나 교반됨으로써, 스컴층이나 퇴적층의 형성이 방지되고 혐기성 미생물과 슬러지와의 접촉이 증대 또는 높은 수준으로 유지되므로 생물학적 처리효율이 증대된다.

또한, 소화조(1)의 저면(2)과 복수개의 호퍼부(6) 사이에는 다수의 오목부가 서로 연통된 형태의 공간(7)이 형성된다. 이러한 공간(7)에는 물이나 기타 적절한 열매체가 충전되고, 여기는 복수개의 열교환기(24)가 설치된다. 이 열교환기(24)는 소화조(1) 내의 소화액을 혐기성 미생물이 반응하기에 적합한 온도로 가열하기 위한 고온수방열기를 사용하는 것이 바람직하지만 경우에 따라 소화액의 온도를 냉각할 수 있는 열교환기가 사용될 수도 있음은 물론이다. 이 열교환기(24)의 하부에 열대류차단판(25)이 이격배치되는데, 이것은 열교환기(24)에 의해 가열된 물의 불필요한 대류를 억제하여 상측의 호퍼부(6)가 좀 더 효율적으로 가열되도록 하기 위한 것이다.

한편, 본 발명에 따르면, 복수개의 호퍼부(6) 중의 적어도 일부, 예를 들면 어느 하나의 호퍼부(6)에는 소화가스관(12)과 병렬로 제2 소화가스관(32)이 설치된다. 이 소화가스관(32)은 인접하는 다음단계의 소화조(1B)의 상부에 그 흡입단(34)이 배치되어 다음단계의 소화조(1B)로부터 공급되는 소화가스를 제2 소화가스관(32)을 통해 호퍼부(6) 하단부로 토출시킨다. 그리고 이 소화가스관(32)의 토출구(35)에 근접하는 상부 위치에는 소화액이송관(38)의 흡입단이 배치되고, 이 소화액이송관(38)은 인접하는 다음단계의 소화조(1B)로 도입되어 소화액을 이송공급한다. 이와 같은 제2 소화가스관(32)을 통해 다음 단계의 소화조(1B)의 소화가스를 도입하여 그 에어리프트에 의해 소화액을 다음 단계의 소화조(1)로 이송시킴으로써, 소화액 이송을 위한 대용량의 펌프의 사용이 필요없으며, 펌프사용시에 이송되는 미생물 군체의 파괴시에 적합한 미생물환경 조성에 시간이 걸리지 일이 방지되어 유지관리비가 적으면서도 효율적인 소화조를 달성할 수 있다. 아울러 소화액이송을 위해 공급되는 가스도 이송될 다음단계의 소화조의 소화가스를 도입하여 에어리프트를 수행하여 이송시키므로, 소화액의 이송시에 각 소화조 단계에 적합한 미생물환경을 교란시키지 않고 최적의 조건을 유지할 수 있어서 더욱 효율적인 미생물처리가 가능하게 된다.

Claims

외기로부터 밀폐되고 혐기성 미생물이 서식하며 외부로부터 폐수가 유입되는 유입관(4)과 유입된 폐수가 생물학적으로 처리되어 배출되는 배출관(5)을 포함하는 소화조(1)에 있어서, 상기 소화조(1)의 내부 저면(2)에 배치되며 바닥면을 복수개의 셀로 구분하도록 둘레부가 서로 연결되는 복수개의 호퍼부(6)와, 상기 소화조(1)의 상단에 흡입구(13)가 개방되고 중간에 에어펌프(14)가 연결되고 각각의 호퍼부(6)의 하단부에 토출구(15)가 개방되는 소화가스관(12)과, 하단(17)은 상기 소화가스관(12)의 토출구(15)에 근접되어 토출된 소화가스가 유입되며 상향연장되는 관체로 이루어진 에어리프트관(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화조.
제 1 항에 있어서, 상기 소화조(1)는 원통형으로 형성되고, 상기 호퍼부(6)는 소화조 저면(2)을 동심원 및 방사방향으로 구획하도록 된 것을 특징으로 하는 소화조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소화조(1)의 호퍼부(6)는 소화조(1)의 저면(2) 위에 설치되고, 상기 저면(2)과 호퍼부(6) 사이의 오목한 공간(7)에는 열매체(26)가 충전되고 열교환기(24)가 설치된 것을 특징으로 하는 소화조
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소화조(1)의 복수개의 호퍼부(6)의 적어도 일부에는 상기 소화가스관(12)과 병렬로 제2 소화가스관(32)이 설치되고, 이 제2 소화가스관(32)의 토출구(35)에 근접되어 토출된 소화가스가 유입되어 인접하는 다음단계의 소화조(1B)로 연결되는 소화액이송관(38)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 소화조.