KR101577063B1 - 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치 - Google Patents

폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응조에 침전되어 쌓인 슬러지를 교란시켜 생물학적 처리를 통해 하폐수를 처리하며, 수두차이에 의해 스컴(scumm)을 제거할 수 있도록 하여 효율적인 하폐수 처리를 실행할 수 있는 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 하폐수에 포함된 유기물을 활성슬러지화 하기 위한 미생물이 구비되는 반응조; 상기 반응조에 공기를 주입하기 위한 산기석 장치; 및 상기 반응조 내에 구비되어 지그재그(zigzag) 유로를 형성하도록 구비되는 지그재그유로 형성 유닛;을 포함하며, 상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 산기석 장치의 공기 주입 유무에 따라 상기 반응조와 수두 차이를 갖도록 구성되는 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치가 제공된다.

Description

폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치{WASTEWATER TREATMENT APPARATUS HAVING REACTOR INTEGRATED BY SETTLING TANK/AERATION TANK}
본 발명은 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침전되어 쌓인 슬러지를 교란시켜 생물학적 처리를 통해 하폐수를 처리하며, 수두차이에 의해 스컴(scumm)을 제거할 수 있도록 하여 효율적인 하폐수 처리를 실행할 수 있는 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치에 관한 것이다.
통상적으로 하폐수 처리를 위한 생물학적 처리의 주요 시설은 유기물 제거를 위한 활성슬러지 폭기조와, 활성슬러지 폭기조에서 유기물을 먹고 자란 미생물을 침전시켜서 처리수와 활성슬러지를 고액분리시키는 2차 침전지로 구성되어 있다. 그리고 2차 침전지에서 침전된 활성슬러지는 다시 활성슬러지 폭기조로 반송하여 활성슬러지 폭기조에서 부족한 미생물을 보충한다.
이에 따라 활성슬러지 폭기조와 2차 침전지는 횡류식으로 설치하여야하며 동시에 중력식 2차 침전지에는 슬러지 스크래퍼(scrapper) 및 슬러지 스크래퍼를 움직이기 위한 드라이브 유닛(drive unit), 2차 침전지 하부에 쌓인 활성슬러지를 폭기조로 이송하기 위한 반송펌프 및 반송라인 등 복잡한 배관 및 구성장치가 요구된다.
이러한 기존 처리시설의 복잡한 구조를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-0273913000호(생물학적 반응에 의한 하폐수처리장치 및 방법, 2000.09.06)에서는 반응조에 칼럼을 잠입하여 반응조 중앙은 공기공급에 의한 생물학적 처리조로 이용하고 이중관의 외부는 침전조로 사용하였다. 그리고 침전지에서는 반응조 중앙으로 공급되는 공기 추진력에 의해 침전된 슬러지와 폭기조 슬러지가 왕래하여 침전지에서 슬러지가 장시간 정체되는 일이 없도록 구현하였다.
그러나 이러한 종래 기술은 활성슬러지 폭기조와 침전지 사이에 원통형 칼럼을 설치한 시설에 있어서 활성슬러지 폭기조로 공급되는 공기 추진력에 의한 방법만으로는 활성슬러지 폭기조의 슬러지와 침전지의 슬러지의 왕래가 충분하지 못하여 침전지에서 정체된 슬러지는 혐기성 조건이 형성되어 탈질화(denitrification)에 의한 질소가스의 발생으로 슬러지 라이징(sludge rising) 현상이 일어나 떠오르는 슬러지는 유출수에 함유되어 처리수의 수질을 악화시키는 문제점이 있었다.
또한, 선행 기술은 유입수에 함유된 오일과 그리스(oil and grease), 미세 흙입자, 참깨, 고춧가루 등은 활성슬러지 폭기조에서 생물학적으로 분해가 일어나지 않아 통상 침전지 상등액에 정체되어 침전지에서 떠오르는 미세 입자의 슬러지와 응결하여 침전지 스컴을 형성하며 이를 제거하기 위한 스컴 스키머(scumm skimer)가 필요하였으나 이에 대한 장치는 고려하지 못한 한계가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0273913호(2000.09.06)
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 침전되어 쌓인 슬러지를 교란시켜 생물학적 처리를 통해 하폐수를 처리하며, 생물학적 처리와 함께 발생된 스컴(scumm)은 반응조에서의 수두차를 통해 제거할 수 있도록 하여 효율적인 하폐수 처리를 실행할 수 있는 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 하폐수에 포함된 유기물을 활성슬러지화 하기 위한 미생물이 구비되는 반응조; 상기 반응조에 공기를 주입하기 위한 산기석 장치; 및 상기 반응조 내에 구비되어 지그재그(zigzag) 유로를 형성하도록 구비되는 지그재그유로 형성 유닛;을 포함하며, 상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 산기석 장치의 공기 주입 유무에 따라 상기 반응조와 수두 차이를 갖도록 구성되는 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 반응조는 상방에서 하방으로 바라볼 때 원형 또는 사각형의 단면 형태를 가지며, 바닥면은 라운드진 라운드부로 형성되거나 직선의 선형 경사부로 형성되고, 상기 산기석 장치는 공기송풍수단과, 상기 공기송풍수단에서 발생되는 공기를 이송시키며 단부가 반응조 내의 하부에 배치되는 이송관, 및 상기 이송관의 단부에 구비되는 공기 분사구를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 반응조 내에서 처리되어 배출되는 처리수가 상향 흐름과 하향 흐름이 적어도 3회 이상 반복되어 흐르도록 안내하는 유로를 형성하고, 상부는 외측으로 개방된 형태로 구성되는 칼럼 부재로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 반응조 내의 슬러지 및 처리수가 초기 상향으로 흐르도록 안내한 다음 하향으로 흐르도록 안내하고 다시 상방향으로 안내하는 유로를 형성하는 하나 이상의 칼럼 부재(columm)로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 컬럼 부재의 최하류측 상단벽에는 스컴 배출 구멍이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 반응조 내의 하부와 연통되는 제1 구획벽과, 상기 제1 구획벽 일측에 형성되되 하단은 반응조의 하면에 연결되며 상단은 제1 구획벽의 상단보다 아래에 위치되게 구비되는 제2 구획벽, 및 상기 제2 구획벽 일측에 형성되되 하단은 반응조의 하면에서 떨어지고 상단은 제1 구획벽의 상단과 동일 높이에 위치되게 구비되는 제3 구획벽을 포함하고, 상기 제1 구획벽과 제2 구획벽 사이 공간은 침전지를 형성하며, 상기 지그재그 형성 유닛은 상기 반응조의 측벽에 적어도 하나 이상 형성되어 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 구획벽에는 상기 반응조의 수위 높이와 동일한 높이에 스컴 배출 구멍이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 지그재그유로 형성 유닛의 처리수 초기 입구부에 대향하는 반응조 바닥에는 슬러지의 이송을 위한 침전슬러지 이송 경사부재가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침전슬러지 이송 경사부재는 45도의 하향 각도를 이루는 경사판 또는 경사블록으로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침전슬러지 이송 경사부재는 일면과 상기 일면에 이웃하는 전면이 개방된 사각뿔대로 형성되고, 상기 사각뿔대 내부에는 섬모형의 파이버가 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 구획벽과 제2 구획벽 사이의 반응조 바닥에는 슬러지의 이송을 위한 침전슬러지 이송 경사부재가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침전슬러지 이송 경사부재는 45도의 하향 각도를 이루는 경사판 또는 경사블록으로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침전슬러지 이송 경사부재는 일면과 상기 일면에 이웃하는 전면이 개방된 사각뿔대로 형성되고, 상기 사각뿔대 내부에는 섬모형의 파이버가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치는, 침전되어 쌓인 슬러지를 교란시켜 생물학적 처리를 통해 하폐수를 처리하며, 수두차이에 의해 스컴(scumm)을 제거할 수 있도록 하여 효율적인 하폐수 처리를 실행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기한 효율적인 하폐수 처리를 하나의 반응조 내에서 실행되도록 하여 구성을 간략화하고 설비 비용을 절감할 수 있고, 유지관리가 용이한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 구성하는 침전슬러지 이송 부재의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 구성하는 지그재그유로 형성 부재에서의 수두차이로 인해 스컴이 자연유하식으로 배출되는 과정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 비교 공정과 본 발명에 따라 처리되는 처리수의 수질을 나타내는 표이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치의 설명에 앞서 본 발명에 따른 하폐수의 생물학적 처리원리에 대하여 설명한다.
하폐수의 생물학적 처리원리는 유입 하폐수에 함유된 유기물과 공기를 이용하여 에너지를 생산하고 질소 및 인을 영양소로 하여 세포를 구성하며, 세포의 주요 구성물질은 폴리사카라이드(polysaccharide), 단백질(protein), 우론산(uronic acid), 휴믹산(humic acid) 등이며, 각 물질의 물리적 특성은 끈적끈적하여 공기공급에 의한 추진력 또는 교반기 등에 교반력에 의해 입자간의 충돌로 뭉쳐져서 플록(floc) 형태의 활성슬러지를 형성한다.
이때, 고액분리를 위해 침전지에 가라앉은 슬러지가 폭기조로의 이송없이 침전지와 같은 정체공간에 장시간 체류시에는 혐기화로 인한 세포의 분해로 질소가스(N2)가 발생하며, 질소가스에 의한 부력으로 침전된 슬러지가 떠오르게 되면 처리수에 함유되어 수질의 저하가 일어나기 때문에, 침전지에 가라앉은 슬러지는 폭기조로 이송시키고, 폭기조 슬러지는 침전지로 교대로 이송하여 침전지에 장시간 체류시키지 말아야 한다. 뿐만 아니라 유입수에 함유된 생물학적으로 분해가 어려운 미반응성 물질은 유입수에 함유된 지방성분과 결합하여 침전지 상부에 스컴을 형성하여 처리수의 수질을 저하시킴으로 주기적으로 제거하여야 한다.
따라서 본 발명에서는 활성슬러지 폭기조, 고액분리를 위한 침전지의 기능이 하나의 반응조에서 일어나는 생물학적 처리를 실행함으로써, 침전지의 기능을 원활하게 하고 동시에 스컴을 제거하는 기능을 갖추어서 보다 안정적인 처리수질을 도모하고자 하는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 구성하는 침전슬러지 이송 부재의 일 예를 도시한 구성도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하폐수가 유입되고 유기물을 활성슬러지화 하기 위한 미생물이 구비되는 반응조(100); 상기 반응조(100) 내로 공기를 주입하기 위한 산기석 장치(200); 및 상기 반응조(100)의 적어도 일측 측벽에 구비되어 지그재그(zigzag) 유로(F)를 형성하도록 구비되는 지그재그유로 형성 유닛(300);을 포함한다.
상기 반응조(100)는 평면으로 바라볼 때(즉, 상방에서 하방으로 바라볼 때) 원형 또는 사각형의 단면 형태를 가지며, 하면은 라운드진 라운드부(110)를 형성하여 구성된다.
상기 산기석 장치(200)는 공기를 주입시킬 수 있는 구성이라면 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 미세 버블을 발생시키는 노즐부를 구비하도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 산기석 장치(200)는 공기송풍수단과, 상기 공기송풍수단에서 발생되는 공기를 이송시키며 단부가 반응조(100) 내의 하부에 배치되는 이송관과, 상기 이송관의 단부에 구비되는 공기 분사구를 포함한다.
상기 지그재그유로 형성 유닛(300)은 반응조(100) 내의 슬러지 또는 처리수(물)가 초기 상향으로 흐르도록 안내한 다음 하향으로 흐르도록 안내하고 다시 상방향으로 안내하는 유로를 형성하는 하나 이상의 칼럼 부재(columm)로 구성된다. 다시 말해서, 상기 칼럼 부재는 상향 흐름과 하향 흐름이 적어도 3회 이상 반복되어 흐르도록 안내하는 유로를 형성하고, 상부는 외측으로 개방된 형태로 구성된다.
다른 형태로서, 상기 지그재그유로 형성 유닛(300)은 반응조(100) 내의 하부와 연통되는 제1 구획벽(310)과, 상기 제1 구획벽(310) 일측에 형성되되 하단은 반응조(100)의 하면에 연결되며 상단은 제1 구획벽(310)의 상단보다 아래에 위치되게 구비되는 제2 구획벽(320), 및 상기 제2 구획벽(320) 일측에 형성되되 하단은 반응조(100)의 하면에서 떨어지고 상단은 제1 구획벽(310)의 상단과 동일 높이에 위치되게 구비되는 제3 구획벽(330)을 포함하며, 상기 지그재그 형성 유닛(300)은 반응조(100)의 측벽에 적어도 하나 이상 형성된다.
이러한 지그재그유로 형성 유닛(300)에서 슬러지가 초기 유입되는 유로(즉, 제1 구획벽(310)과 제2 구획벽(320) 사이의 공간)는 침전지를 형성한다.
여기에서, 상기 컬럼 또는 지그재그유로 형성 유닛(300)의 최하류측 구획벽(제3 구획벽(330))에는 반응조(100)의 수위 높이와 동일한 높이에 스컴 배출 구멍(미도시)이 형성된다.
또한, 본 발명은 상기 지그재그유로 형성 유닛(300)의 초기 입구부의 반응조(100) 바닥에는 슬러지의 이송을 원활하게 하기 위한 침전슬러지 이송 경사부재(400)를 더 포함한다.
구체적으로, 상기 침전슬러지 이송 경사부재(400)는 제1 구획벽(310)의 하부에 반응조(100) 바닥에 구비되며, 대략 하향의 45도 각도를 이루어 슬러지가 흘러내리도록 형성되는 경사판 또는 경사블록으로 구성된다. 상기 침전슬러지 이송 경사부재(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 침전지 전면에 걸쳐 구비된다.
여기에서, 상기 침전슬러지 이송 경사부재(400)인 경사판 또는 경사블록은 일측 벽면과 전면이 개방된 사각뿔대로 형성되고, 상기 사각뿔대 내부에는 섬모형의 파이버(fiber)(410)가 더 구비된다. 이와 같이 침전슬러지 이송 경사부재(400)는 섬호형의 파이버(410)가 구비됨으로써, 반응조의 공기 추진력에 의해 경사관내에서 끊임없이 움직여 침전슬러지가 정체되는 것을 방지하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 구성도로서, 반응조(100)는 평면으로 바라볼 때 원형 또는 사각형의 단면 형태를 가지며, 하면은 선형으로 경사진 선형 경사부(120)로 형성되도록 구성된다.
다른 실시 예의 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치는 이러한 선형 경사부(120)를 제외한 나머지 구성은 앞서 설명한 일 실시 예의 구성요소들과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치의 동작에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치를 구성하는 칼럼의 수두차이로 인해 스컴이 자연유하식으로 배출되는 과정을 설명하기 위한 설명도이다.
유기물, 질소, 인이 함유된 유입 하폐수는 반응조(100)로 유입되고, 산기석장치(200)에 의해 공급되는 공기와 반응조(100) 내의 미생물에 의해 하폐수는 반응조(100)에서 산화되어 유기물은 이산화탄소 및 물로 되고, 질소는 질산성 또는 아질산성 질소로 산화되며, 인성분은 미생물 세포내로 동화한다.
반응조(100) 내에서 자란 미생물은 지그재그유로 형성유닛(300)에 의해 형성되는 침전지에서 고액분리가 일어나 처리수는 상향류로 되어 이동하고 슬러지는 침전지에 가라앉게 된다. 침전지에서 슬러지가 장시간 체류시에는 슬러지 층이 혐기화 되어 질소가스가 발생하며 질소가스가 부착된 슬러지는 비중이 낮아져 수면으로 떠오르게 된다. 따라서 슬러지 라이징을 방지하기 위해서 침전지에 가라앉은 슬러지는 반응조(100)에 설치된 산기석장치(200)의 공기공급추진력에 의해 반응조(100) 안으로 이송되고 반응조(100) 내의 슬러지는 다시 침전지로 이송되어 슬러지가 정체되는 일이 없게 된다.
여기에서, 침전지에서는 침전슬러지 이송 부재(400)에 의해 슬러지는 반응조(100)로 원활히 이송되고 반응조(100)의 슬러지는 침전지로 이송된다. 이때, 침전슬러지 이송 부재(400)는 45도로 경사각을 이루고 있어 침전 슬러지가 원활하게 흘러내리게 되고, 침전 슬러지가 반응조(100)로 이송될 때 침전슬러지 이송 부재(400)인 경사판 또는 경사블록을 수로로 이용하여 순간 유속은 매우 빠르게 진행된다.
또한, 침전슬러지 이송 부재(400) 내에는 섬모형의 파이버(410)가 구비되어 있어 반응조(100) 내의 산기석장치(200)의 공기 추진력에 의해 침전슬러지 이송 부재(400) 내에서 끊임없이 움직여 슬러지가 정체되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 반응조(100)에서 처리가 불가능한 물질은 기름류의 지방성분과 결합하여 부력이 커지면 처리수와 배출되어 수질을 악화시킴으로 통상의 기술에서는 침전지 상부에 쌓인 스컴을 제거하기 위하여 스컴스키머를 설치하여 처리수로 유출되지 않도록 제거하도록 하지만, 본 발명에서는 스컴이 처리수에 혼합되어 유출되는 것을 방지하기 위하여 지그재그유로 형성 유닛(300)(또는 칼럼)을 구성하는 구획벽의 상단부에서 처리수는 월류되고 스컴은 침전지 상부에 쌓이게 된다.
이와 같이 지그재그유로 형성 유닛(300)의 상부에 쌓인 스컴을 제거하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 산기석장치(200)에 의한 공기공급 시 지그재그유로 형성 유닛(300)(칼럼)의 상부에서는 수두차가 발생하고, 반응조(100)에 공기 공급시 반응조(100)는 공기공급에 의한 추진력과 기포에 의한 부피 팽창으로 침전지보다 수위가 높아지게 된다(도 4의 (a) 참조). 반면에 반응조(100)에 공기공급을 중단한 경우에는 반응조(100) 수위는 낮아지고 침전지에서 수위는 상승하여 결과적으로 공기공급을 중단하면 반응조의 전체수위가 일정하게 된다(도 4의 (b) 참조).
이러한 원리를 이용하여 침전지 상부(즉, 지그재그유로 형성 유닛의 상단 개방부)의 스컴을 제거하기 위하여 최하류측 구획벽 또는 컬럼에 침전지 수위와 동일 높이로 스컴 배출 구멍을 형성하여 반응조에 공급되는 공기를 중단시키면 침전지에서 수위가 높아짐에 따라 자연유하식으로 배출되게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리 장치는, 유입 하폐수에 함유된 오염물질을 제거하기 위하여 오염물질은 폭기되는 반응조로 유입되고, 반응조로 공급되는 공기 추친력으로 침전지 슬러지를 반응조로 다시 이송시키며, 침전지에는 슬러의 정체를 방지하기 위해 침전슬러지 이송 부재를 통해 이송시킴과 동시에 이 침전슬러지 이송 부재에 구비되는 섬모형의 화이버를 통해 슬러지를 교란시켜 슬러지의 정체를 방지하게 된다. 또한, 침전지 칼럼 또는 지그재그유로 형성 유닛은 그 상단부에서 처리수는 월류되고 스컴은 침전지 상부에 저류시키게 되며, 저류된 스컴은 산기석장치의 공기추진력에 의한 수두차를 이용하여 배출되게 된다.
본 발명의 발명자는 침전지에 침전슬러지 이송 부재와 스컴 제거를 위한 구성 요소를 설치하지 않은 구성을 통한 비교 공정에서 배출되는 처리수와 본 발명에 따른 하폐수 처리장치에 따른 처리수의 수질을 비교하는 실험을 수행하였다.
일일 처리유량은 약 1,000L/일로 유입시키고, 반응조(100) 내 미생물 농도는 약 5,000mg/L, 수리학적 체류시간은 약 4시간, 침전지의 체류시간은 약 2시간으로 약 2달간 운전하였다. 유입수는 하수처리장에 유입되는 실제 하수를 사용하였으며 각각의 수질은 도 5와 같다. 도 5는 비교 공정과 본 발명에 따라 처리되는 처리수의 수질을 나타내는 표이다.
침전지에 경사판 및 스컴제거 구성요소를 설치하지 않은 비교공정의 경우 초기 운전시에 처리수의 수질은 본 발명과 유사한 정상적인 제거효율은 보였지만, 운전 기간이 점차 길어짐에 따라 침전지에 정체구역의 발생으로 슬러지가 쌓이면서 혐기화되어 슬러지 라이징 현상으로 슬러지의 유실이 심화되었음을 할 수 있었다. 이에 따라 유출수의 BOD 및 SS의 농도는 증가하였으며 동시에 반응조의 활성슬러지의 농도 저하로 암모니아성 질소의 산화율도 낮아짐을 보여주고 있다. 반면에 본 발명의 경우 침전지 슬러지와 반응조의 활성슬러지 간에 원활한 교류로 슬러지 라이징 없이 안정된 운전이 진행되어 안정된 수질을 얻을 수 있음을 확인하였다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치는, 침전되어 쌓인 슬러지를 교란시켜 생물학적 처리를 통해 하폐수를 처리하며, 수두차이에 의해 스컴(scumm)을 제거할 수 있도록 하여 효율적인 하폐수 처리를 실행할 수 있고, 또한, 본 발명은 상기한 효율적인 하폐수 처리를 하나의 반응조 내에서 실행되도록 하여 구성을 간략화하고 설비 비용을 절감할 수 있고, 유지관리가 용이한 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 반응조
110: 라운드부
120: 선형 경사부
200: 산기석 장치
300: 지그재그유로 형성 유닛
310: 제1 구획벽
320: 제2 구획벽
330: 제3 구획벽
400: 침전슬러지 이송 경사 부재
410: 섬모형 파이버

Claims (13)

  1. 하폐수에 포함된 유기물을 활성슬러지화 하기 위한 미생물이 구비되는 반응조;
    상기 반응조의 내측 하부에 구비되고, 상기 반응조에 공기를 주입하기 위한 산기석 장치; 및
    상기 반응조 내에 구비되어 상하방향으로 지그재그(zigzag) 유로를 형성하도록 구비되는 하나 이상의 칼럼부재 또는 구획벽을 포함하는 지그재그유로 형성 유닛;을 포함하며,
    상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 산기석 장치의 공기 주입 유무에 따라 상기 반응조와 수두 차이를 갖도록 구성되고,
    상기 칼럼 부재 또는 상기 구획벽의 최하류측 상단벽에는 상기 반응조의 수위높이와 동일한 높이에 스컴 배출 구멍이 형성되어 상기 반응조와 상기 지그재그유로 형성 유닛 사이의 수두 차이에 의해 상기 스컴 배출 구멍을 통해 스컴이 선택적으로 배출되도록 형성되고,
    상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 반응조 내의 하부와 연통되는 제1 구획벽과, 상기 제1 구획벽 일측에 형성되되 하단은 반응조의 하면에 연결되며 상단은 제1 구획벽의 상단보다 아래에 위치되게 구비되는 제2 구획벽, 및 상기 제2 구획벽 일측에 형성되되 하단은 반응조의 하면에서 떨어지고 상단은 제1 구획벽의 상단과 동일 높이에 위치되게 구비되는 제3 구획벽을 포함하고,
    상기 제1 구획벽과 제2 구획벽 사이 공간은 침전지를 형성하며,
    상기 지그재그유로 형성 유닛은 상기 반응조의 측벽에 적어도 하나 이상 형성되어 구성되고,
    상기 지그재그유로 형성 유닛의 처리수 초기 입구부에 대향하는 반응조 바닥에는 슬러지의 이송을 위한 침전슬러지 이송 경사부재가 더 포함되고,
    상기 침전슬러지 이송 경사부재는
    일면과 상기 일면에 이웃하는 전면이 개방된 사각뿔대로 형성되고,
    상기 사각뿔대 내부에는 섬모형의 파이버가 구비되는
    폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응조는 상방에서 하방으로 바라볼 때 원형 또는 사각형의 단면 형태를 가지며, 바닥면은 라운드진 라운드부로 형성되거나 직선의 선형 경사부로 형성되고,
    상기 산기석 장치는 공기송풍수단과, 상기 공기송풍수단에서 발생되는 공기를 이송시키며 단부가 반응조 내의 하부에 배치되는 이송관, 및 상기 이송관의 단부에 구비되는 공기 분사구를 포함하는
    폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 침전슬러지 이송 경사부재는
    45도의 하향 각도를 이루는 경사판 또는 경사블록으로 구성되는
    폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구획벽과 제2 구획벽 사이의 반응조 바닥에는 슬러지의 이송을 위한 침전슬러지 이송 경사부재가 더 포함되는
    폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 침전슬러지 이송 경사부재는
    45도의 하향 각도를 이루는 경사판 또는 경사블록으로 구성되는
    폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 침전슬러지 이송 경사부재는
    일면과 상기 일면에 이웃하는 전면이 개방된 사각뿔대로 형성되고,
    상기 사각뿔대 내부에는 섬모형의 파이버가 구비되는
    폭기/침전 일체형 반응조를 구비한 하폐수 처리장치.
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