KR101540240B1 - 탄화목 여재를 이용한 정수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 정수장치는, 외부로부터 유입된 오수에 포함되어 있던 슬러지를 분리시키는 스크린 침전조; 상기 오수에 포함되어 있는 기름성분과 물성분을 분리하는 유수분리조; 오수에 포함되어 있는 인 성분을 방출시키는 혐기조; 오수에 포함되어 있는 질소 성분을 제거하는 무산소조; 오수 정화용 미생물이 서식하는 생물반응조; 상기 생물반응조를 지나 정화된 물을 소독하는 소독조;를 포함하며, 상기 생물반응조 내에는 상기 오수 정화용 미생물이 서식 가능한 탄화목이 구비된다. 본 발명에 의한 정수장치는 미생물이 서식하는 생물반응조의 온도가 미생물이 서식하기에 적합한 범위로 유지되므로 미생물에 의한 정수효과가 향상되고, 미생물 집합의 교체가 용이하므로 활용성이 매우 높아진다는 장점이 있다.

Description

탄화목 여재를 이용한 정수장치 {Filtering apparatus using carbonized wood}

본 발명은 미생물을 이용하여 오수를 정화시키는 정수장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 탄화목에 미생물이 서식하도록 하여 기온이 낮을 때에도 미생물이 정상적으로 생육될 수 있도록 구성되는 정수장치에 관한 것이다.

근래에는 급속한 경제발전과 공업화에 의하여 국민생활수준이 향상되어 왔으나, 그에 따라 생활하수의 양이 급속하게 증가하여 하천의 수질오염은 점점 심각해져 가고 있으며, 상기 오염된 하천수가 그대로 바다로 방류됨으로서 해양오염을 일으키고 있는 실정이다. 이를 방지하기 위하여 생활하수의 처리를 위해 다양한 구조의 하수처리장치가 제시되고 있으며, 최근 들어서는 미생물을 이용한 호기성 오폐수 처리장치의 사용이 증가하고 있다.

이때 미생물이 정상적으로 서식할 수 있기 위해서는 기준치 이상의 온도가 유지되어야 하는데, 종래의 호기성 오폐수처리 장치는 미생물이 서식하는 공간의 온도를 조절하기 위한 별도의 장치가 구비되어 있지 아니하므로, 미생물이 정상적으로 서식하지 못하게 되고, 이에 따라 정화효율이 떨어진다는 문제점이 있었다.

특히, 겨울철과 같이 기온이 매우 낮아지는 경우 미생물 서식이 매우 불안정해 질뿐만 아니라, 미생물의 활동이 매우 둔화되어 정화효율이 매우 낮아진다는 문제점이 있었다.

KR 10-0213488 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 미생물이 서식하는 공간의 온도가 기준치 이상으로 유지되어 정수효과가 향상되도록 구성되는 정수장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정수장치는, 외부로부터 유입된 오수에 포함되어 있던 슬러지를 분리시키는 스크린 침전조; 상기 오수에 포함되어 있는 기름성분과 물성분을 분리하는 유수분리조; 오수에 포함되어 있는 인 성분을 방출시키는 혐기조; 오수에 포함되어 있는 질소 성분을 제거하는 무산소조; 오수 정화용 미생물이 서식하는 생물반응조; 상기 생물반응조를 지나 정화된 물을 소독하는 소독조;를 포함하며, 상기 생물반응조 내에는 상기 오수 정화용 미생물이 서식 가능한 탄화목이 구비된다.

상기 생물반응조 내에는 장착브라켓이 구비되고, 상기 탄화목은 착탈 가능한 구조로 상기 장착브라켓에 장착된다.

상기 장착브라켓은 입구가 상측에 마련된 프레임 형상으로 형성되고, 상기 탄화목은 탄화목망에 의해 감싸진 후 상기 장착브라켓 내부로 삽입 및 인출된다.

상기 생물반응조에 열을 가하는 가열수단을 더 포함한다.

상기 가열수단은, 태양광 발전장치와 지열 발전장치 중 하나 이상을 포함하도록 구성된다.

상기 생물반응조 내부 온도를 측정하는 온도감지센서를 더 포함하고, 상기 가열수단은 상기 생물반응조 내부 온도가 기준범위 미만인 경우 동작되고 상기 생물반응조 내부 온도가 기준범위를 초과하는 경우 정지되도록 구성된다.

상기 생물반응조를 지나 정화된 물을 한 번 더 여과시키는 고도처리조를 더 포함하되, 상기 고도처리조는, 길이방향 일측이 상기 고도처리조의 측벽을 관통하도록 설치되는 유공관을 더 포함하고, 상기 유공관은, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상의 표피관과, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상으로 형성되어 상기 표피관 내에 삽입되는 중간관과, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상으로 형성되어 상기 중간관 내에 삽입되는 코어관과, 상기 표피관과 중간관 사이에 채워지는 제1 여과재와, 상기 중간관과 코어관 사이에 채워지는 제2 여과재를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 정수장치는 미생물이 서식하는 생물반응조의 온도가 미생물이 서식하기에 적합한 범위로 유지되므로 미생물에 의한 정수효과가 향상되고, 미생물 집합의 교체가 용이하므로 활용성이 매우 높아진다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 정수장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 포함되는 생물반응조의 내부구성을 도시한다.
도 3은 본 발명에 포함되는 고도처리조의 수직단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 포함되는 유공관의 사시도, 횡단면도, 종단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 정수장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 정수장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 포함되는 생물반응조의 내부구성을 도시한다.

본 발명에 의한 정수장치는 미생물을 이용하여 오수를 정화시키기 위한 장치로서 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 오수가 유입되되 상기 오수에 포함되어 있던 슬러지를 분리시키는 스크린 침전조(100)와, 상기 오수에 포함되어 있는 기름성분과 물성분을 분리하는 유수분리조(200)와, 오수 유량을 일정하게 조정하기 위한 유량조정조(300)와, 오수에 포함되어 있는 인 성분을 방출시키는 혐기조(400)와, 오수에 포함되어 있는 질소 성분을 제거하는 무산소조(500)와, 오수 정화를 위한 미생물이 내부에 서식 가능한 구조로 구성되어 상기 혐기조(400) 및 무산소조(500)를 지난 오수가 유입되었을 때 생물학적 정수 처리를 구현하는 생물반응조(600)와, 상기 생물반응조(600)를 지난 오수에 포함되어 있는 스컴 및 침전물을 걷어내는 방식으로 분리시키는 스크래퍼 침전조(700)와, 상기 스크래퍼 침전조(700)에 의해 분리된 스컴 및 침전물은 농축조(810)로 보내 폐기시키고 나머지 정화된 물은 다음 단계로 흘려보내는 반송조(800)와, 상기 정화된 물을 한 번 더 여과시키는 고도처리조(900)와, 정화가 완료된 물을 소독한 후 방류시키는 소독조(1000)를 포함하여 구성된다. 상기 스크린 침전조(100)와 유수분리조(200), 유량조정조(300), 혐기조(400), 무산소조(500), 스크래퍼 침전조(700), 소독조(1000) 등은 종래의 정화장치에서도 사용되고 있는 구성요소로서, 정화 대상 오수의 특성에 따라 내부 구조 및 성능이 다양한 패턴으로 설정될 수 있을 뿐만 아니라 일부 생략될 수도 있다.

이때 상기 생물반응조(600) 내부에는 미생물이 서식할 수 있는 미생물 서식부재가 구비되어야 하는데, 종래의 미생물 서식부재는 다량의 미생물이 안정적으로 시딩(seeding)될 수 있도록 수많은 미세공이 형성된 필터나 숯 등으로 제작되는 것이 일반적이었다. 그러나 미생물 서식부재를 필터나 숯으로 제작하는 경우, 겨울철 등과 같이 기온이 낮아졌을 때 미생물 서식부재(필터 및 숯)의 온도 역시 매우 낮아지게 되고, 이에 따라 상기 미생물 서식부재는 미생물이 서식하기에 부적합한 환경으로 변화된다는 문제점이 있다. 이와 같이 미생물 서식부재의 온도가 기준치 이하로 낮아져 미생물이 서식하기 부적합한 상태가 되면, 미생물의 개체수가 줄어들게 되고, 이에 따라 미생물에 의한 정수효과가 매우 미미해진다는 문제점이 있었다.

본 발명에 의한 정수장치는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다량의 미생물이 안정적으로 안착될 수 있으면서 외기가 낮아지더라도 미생물이 서식하기에 적당한 온도를 유지할 수 있는 미생물 서식부재를 포함하도록 구성된다는 점에 특징이 있다. 즉, 본 발명에 포함되는 미생물 서식부재로는, 표면은 수많은 미세공을 갖는 숯 형태를 가지며 내부는 원목상태를 유지하는 탄화목(620)을 사용한다. 이때, 상기 탄화목(620)은 시중에 유통되는 탄화목 중 하나일 수 있다.

상기 탄화목(620)은 표면에 수많은 미세공이 형성되어 있어 다량의 미생물이 안착하여 서식하기 좋은 조건을 가지고 있으면서, 장시간 물에 젖은 상태가 유지되었을 때 내부의 원목 부위가 생분해되는 과정에서 발생되는 발열 반응이 발생되는바 미생물이 서식하기 적당한 온도를 유지할 수 있다는 특징이 있다. 즉, 상기 미생물 서식부재가 탄화목(620)으로 제작되면, 상기 탄화목(620)의 표면에 형성되어 있는 수많은 미세공에 다량의 미생물이 시딩(seeding)될 수 있고, 생분해 과정에서 발생되는 열에 의해 자체 가열되는바 미생물 생육이 매우 활발하게 이루어질 수 있으므로, 기온이 낮은 겨울철에도 미생물에 의한 정수효과가 높게 구현된다는 장점이 있다.

한편, 상기 탄화목(620)의 생분해가 완전히 종료되어 더 이상 발열 반응이 발생되지 아니하는 경우 상기 탄화목(620)은 생분해가 이루어지지 아니한 새로운 탄화목(620)으로 교체될 필요가 있을 수 있다. 또한, 오수 처리방식을 변경하기 위해 생물반응조(600) 내의 미생물을 다른 종류의 미생물로 교체하고자 하는 경우에 있어서도 생물반응조(600) 내의 탄화목(620)이 새로운 탄화목(620)으로 교체될 필요가 있을 수 있으며, 여름철과 같이 온도가 매우 높아 미생물 서식부재에 열이 가해질 필요가 없는 경우 탄화목(620)으로 제작된 미생물 서식부재 대신 숯이나 필터로 제작된 미생물 서식부재로 대체될 필요가 있을 수 있다.

따라서 상기 탄화목(620)은 생물반응조(600) 내에 고정 결합되는 것이 아니라, 사용자의 선택에 따라 용이하게 교체될 수 있도록 상기 생물반응조(600) 내에 착탈 가능한 구조로 결합됨이 바람직하다. 즉, 상기 생물반응조(600) 내에는 장착브라켓(640)이 구비되고, 상기 탄화목(620)은 착탈 가능한 구조로 상기 장착브라켓(640)에 장착되어, 사용자가 탄화목(620)을 장착브라켓(640)에 장착 또는 탈거함으로써 교체가 용이하도록 구성됨이 바람직하다.

한편, 탄화목(620)이 장착브라켓(640)으로부터 분리되는 방향이 오수의 유동방향과 평행하게 설정되면, 장착브라켓(640)에 결합되어 있던 탄화목(620)이 오수의 유압에 의해 탈거되는 현상이 발생될 수 있다. 따라서 상기 탄화목(620)은 오수의 흐름방향과 직각을 이루는 방향으로 상기 장착브라켓(640)에 장착 및 분리되도록 구성됨이 바람직하다.

이때 생물반응조(600)를 흐르는 오수는 일반적으로 수평방향으로 설정되는바, 상기 장착브라켓(640)은 입구가 상측에 마련된 프레임 형상으로 형성되고, 상기 탄화목(620)은 상기 장착브라켓(640)에 끼워맞춤 방식으로 삽입 및 인출되도록 구성될 수 있다. 또한 상기 탄화목(620)이 장착브라켓(640)에 삽입 및 인출되는 과정에서 상기 장착브라켓(640)과 직접 접촉되면 상기 탄화목(620) 표면이 부스러져 생물반응조(600) 바닥에 침전될 우려가 있으므로, 상기 탄화목(620)은 탄화목망(630)에 의해 감싸진 후 상기 장착브라켓(640) 내부로 삽입 및 인출됨이 바람직하다. 상기 탄화목망(630)은 장착브라켓(640)과의 마찰에 의해 파손되지 아니할 수 있다면, 금속이나 합성섬유 등 다양한 재료로 제작될 수 있다.

또한, 상기 언급한 바와 같이 미생물 서식부재가 탄화목(620)으로 제작되어 발열 반응이 발생된다 하더라도, 외부 기온이 극심하게 낮은 경우에는 생물반응조(600) 내부 환경을 미생물 서식에 적합한 온도로 상승시키기 어려울 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 정화장치는 외부 기온에 상관없이 상기 생물반응조(600) 내부 온도를 적정 수준으로 유지시킬 수 있도록, 상기 생물반응조(600)에 열을 가하는 가열수단(610)을 추가로 구비할 수 있다.

이와 같이 가열수단(610)이 추가로 구비되면, 탄화목(620)의 발열반응에 의해 발생되는 열에너지가 부족하더라도 생물반응조(600) 온도를 기준치 이상으로 상승시킬 수 있으므로, 미생물에 의한 정수효과를 높게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

이때, 상기 가열수단(610)은 생물반응조(600)에 열을 가할 수만 있다면 어떠한 에너지를 사용하도록 구성될 수 있으나, 태양광 발전장치와 지열 발전장치 중 하나 이상을 포함하여 유지비용이 최소화되도록 구성됨이 바람직하다. 또한, 상기 언급한 바와 같이 태양광이나 지열을 이용하여 생물반응조(600)를 가열하도록 구성되면 외부로부터 별도의 전원을 공급받을 필요가 없으므로, 본 발명에 의한 정수장치를 전기 공급이 불가한 산간이나 오지 등에 설치할 수 있다는 장점도 있다.

또한 본 발명에 의한 정수장치는 생물반응조(600)의 내부 온도에 따라 가열수단(610)이 자동으로 온/오프 되도록 설정되어, 상기 생물반응조(600) 내부의 온도가 미생물 서식에 적합한 범위 이내로 항상 유지되도록 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명에 의한 정수장치는 생물반응조(600)의 내부 온도가 자동으로 조절될 수 있도록, 상기 생물반응조(600) 내부 온도를 측정하는 온도감지센서를 더 포함하고, 상기 가열수단(610)은 생물반응조(600) 내부 온도가 기준범위 미만인 경우 동작되고 상기 생물반응조(600) 내부 온도가 기준범위를 초과하는 경우 정지되도록 구성될 수 있다.

이와 같이 상기 가열수단(610)이 온도감지센서의 신호에 의해 자동으로 온/오프 되도록 구성되면, 작업자가 생물반응조(600)의 온도를 직접 일일이 체크할 필요가 없어지게 되고 가열수단(610)을 작동 및 정지시키는 작업 역시 필요 없게 되는바, 운전 및 유지비용이 현저히 절감될 수 있다는 장점이 있다.

도 3은 본 발명에 포함되는 고도처리조(900)의 수직단면도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 포함되는 유공관(910)의 사시도, 횡단면도, 종단면도이다.

생물반응조(600)를 지나면서 정화된 물은 스크래퍼 침전조(700) 및 반송조(800)를 지나면서 스컴 및 침전물이 제거된 후 고도처리조(900)로 유입되어 한 번 더 정화되는데, 상기 고도처리조(900)는 내부의 수압에 의해 물이 외부로 배출되는 동안 정화가 이루어질 수 있도록, 길이방향 일측이 상기 고도처리조(900)의 측벽을 관통하도록 설치되는 유공관(910)을 더 포함한다.

상기 유공관(910)은, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상의 표피관(911)과, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상으로 형성되어 상기 표피관(911) 내에 삽입되는 중간관(913)과, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상으로 형성되어 상기 중간관(913) 내에 삽입되는 코어관(915)과, 상기 표피관(911)과 중간관(913) 사이에 채워지는 제1 여과재(914)와, 상기 중간관(913)과 코어관(915) 사이에 채워지는 제2 여과재(916)를 포함하여 구성된다. 상기 표피관(911)과 중간관(913)과 코어관(915)은 길이방향 양단이 각각 별개의 덮개로 덮이며 상기 덮개에도 물이 통과할 수 있도록 관통공이 형성된다.

상기 제1 여과재(914)는 고도처리조(900)로 유입된 물의 이물질을 1차적으로 여과하기 위한 것으로, 표피관(911)에 형성된 관통공의 구경보다 더 큰 크기를 갖는 입자 형태의 자갈, 맥반석, 석류석, 안트라사이트, 활성탄 중 어느 하나 이상이 포함되며, 그 밖에 여과 특성 및 흡착 특성을 가진 재료가 포함된다. 상기 자갈 등의 입자들은 망태 등과 같은 주머니에 수용된 상태로 표피관(911)과 중간관(913) 사이의 공간에 개재되거나, 그 자체가 표피관(911)과 중간관(913) 사이에 개재되어 표피관(911)의 관통공을 통과한 이물질을 여과할 수 있다. 즉, 상기 제1 여과재(914)는 표피관(911)의 관통공을 통해 유입된 이물질이 중간관(913)으로 유입되는 것을 흡착 등의 방법에 의해 1차적으로 저지한다.

상기 제2 여과재(916)는 제1 여과재(914)에 의하여 1차적으로 여과된 후 중간관(913)으로 유입된 물을 2차적으로 여과 및 정화하기 위한 것으로, 모래 등과 같이 제1 여과재(914)보다 작은 입자를 가지며, 제2 여과재(916) 또한 망태 등과 같은 주머니에 수용되어 중간관(913)과 코어관(915) 사이에 개재될 수 있다. 한편, 상기 제2 여과재(916)는 수세미외 열매 속과 같은 형태로 형성될 수 있으며, 이때 물의 이동 경로를 형성하는 공극이 제1 여과재(914)에 의하여 형성된 공극보다 작게 형성될 수 있다.

상기와 같은 구조의 고도처리조(900)를 이용하면, 고도처리조(900) 내부로 유입된 물이 자체 수압에 의해 표피관(911)과 중간관(913)과 코어관(915)을 순차적으로 관통한 후 고도처리조(900) 외부로 유출되는바, 별도의 동력을 이용하지 아니하고서도 고도처리조(900) 내부의 물을 더욱 깨끗한 상태로 방류시킬 수 있게 된다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 스크린 침전조 200 : 유수분리조
300 : 유량조정조 400 : 혐기조
500 : 무산소조 600 : 생물반응조
610 : 가열수단 620 : 탄화목
630 : 탄화목망 640 : 장착브라켓
700 : 스크래퍼 침전조 800 : 반송조
810 : 농축조 900 : 고도처리조
910 : 유공관 911 : 표피관
913 : 중간관 914 : 제1 여과재
915 : 코어관 916 : 제2 여과재
1000 : 소독조

Claims (7)

1. 외부로부터 유입된 오수에 포함되어 있던 슬러지를 분리시키는 스크린 침전조(100);
   상기 오수에 포함되어 있는 기름성분과 물성분을 분리하는 유수분리조(200);
   오수 유량을 일정하게 조정하기 위한 유량조정조(300);
   오수에 포함되어 있는 인 성분을 방출시키는 혐기조(400);
   오수에 포함되어 있는 질소 성분을 제거하는 무산소조(500);
   입구가 상측에 마련된 프레임 형상으로 형성된 장착브라켓(640)이 내부에 구비되고, 오수 정화용 미생물이 서식 가능하도록 제공하는 탄화목(620)이 상기 장착브라켓(640)의 내부에 착탈 가능한 구조로 장착되어 있되, 상기 탄화목(620)은 금속으로 이루어진 탄화목망(630)에 의해 감싸진 후 상기 장착브라켓(640)의 내부에 삽입 및 인출되는 생물반응조(600);
   상기 생물반응조(600)를 지나 오수에 포함되어 있는 스컴 및 침전물을 걷어내는 방식으로 분리시키는 스크래퍼 침전조(700);
   상기 스크래퍼 침전조(700)에 의해 분리된 스컴 및 침전물은 농축조(810)로 보내 폐기시키고 나머지 정화된 물은 다음 단계로 흘려보내는 반송조(800);
   상기 정화된 물을 한 번 더 여과시키는 고도처리조(900); 및
   상기 고도처리조(900)를 통해 여과된 정화된 물을 소독후 방류시키는 소독조(1000); 를 포함하되,
   상기 탄화목(620)은 오수의 흐름방향과 직각을 이루는 방향으로 상기 장착브라켓(640)에 끼워맞춤 방식으로 삽입 및 인출되도록 구성되고,
   상기 고도처리조(900)는 길이방향 일측이 상기 고도처리조(900)의 측벽을 관통하도록 설치되는 유공관(910)을 더 포함하되, 상기 유공관(910)은 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상의 표피관(911)과, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상으로 형성되어 상기 표피관(911) 내에 삽입되는 중간관(913)과, 다수 개의 관통공이 형성된 원통 형상으로 형성되어 상기 중간관(913) 내에 삽입되는 코어관(915)과, 상기 표피관(911)과 중간관(913) 사이에 채워지는 제1 여과재(914)와, 상기 중간관(913)과 상기 코어관(915) 사이에 채워지는 제2 여과재(916)를 포함하여 구성되고,
   상기 생물반응조(600)에 열을 가하는 가열수단(610)과, 상기 생물반응조(600) 내부 온도를 측정하는 온도감지센서를 더 포함하되, 상기 가열수단(610)은 태양광 발전장치와 지열 발전장치 중 하나 이상을 포함하도록 구성되어 상기 생물반응조(600) 내부 온도가 기준범위 미만인 경우 동작되고 상기 생물반응조(600) 내부 온도가 기준범위를 초과하는 경우 정지되는,
   것을 특징으로 하는 정수장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images