KR101730986B1 - 수처리용 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유 슬러지를 효과적으로 분리하기 위한 정류벽을 포함하는 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치에 관한 것으로서, 상기 침전조는 침전실; 상기 침전실에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구; 상기 침전실 상단에 설치되어 부유 슬러지층을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어; 상기 위어에 인접하게 설치되어 상기 위어 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로;를 포함하는 침전조에 있어서, 상기 침전실 내에 위치되며, 상하가 모두 개방되고, 상기 위어의 높이 이상의 높이를 갖는 정류벽을 포함함을 특징으로 한다.

Description

수처리용 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치{Settling tank for water treatment and water treating apparatus comprising the same}

본 발명은 수처리용 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치에 관한 것으로 특히, 부유 슬러지를 효과적으로 분리하기 위한 정류벽을 포함하는 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하수, 폐수 및 오수 중의 오염 물질로는, 유기물, 고형물, 질소 및 인이 규제 대상이며, 이들의 처리를 위해서는 생물학적 처리 공정이 주로 활용되고 있으며, 정수처리 과정에서도 부상하는 부유물질을 제거하는 것이 가능하다.

이중, 고형물의 제거를 위해서는 침전조를 채용하여 침강에 의해 슬러지로 분리해 낼 수 있고, 유기물 및/또는 고형물의 제거를 위해서는 대부분의 하수처리장에서 활성슬러지법(activated sludge process, 活性汚泥法)을 채용하고 있으며, 이 활성슬러지법은 폐수처리에 사용되는 생물학적 방법으로 폐수와 활성슬러지와 혼합물을 혼합시켜 공기를 불어 넣음으로써 생물적으로 폐수를 처리하는 방법으로서, 활성슬러지는 침전조 내에서의 고형분의 침강에 따라 처리폐수로부터 분리하여 폐기되나 일부는 필요에 따라 처리장치로 반송되며, 유기물을 포함한 폐수에 공기를 불어 넣어 미생물을 번식시켜 발생한 슬러지가 흡착성이 풍부한 플록을 생성하여 침강하고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다. 특히 생물학적 산소 요구량이 높은 유기폐수에 효과적이며, 원래 경제적인 하수처리법으로서 발달한 것이다. 그러나 이러한 공정은 주로 유기물을 제거하는 공정으로서, 오폐수 내의 질소와 인을 효과적으로 충분히 제거할 수 없으며, 질소와 인이 제거되지 않은 처리수는 하천 및 연안 해역으로 유입되어 부영양화를 유발시킨다. 그러므로, 미국과 유럽 등지에서는 1970년대부터 생물학적 질소 및 인 제거공정, 또는 생물학적 질소 제거공정과 화학적 인 제거공정을 조합하여 유기물과 함께 오폐수 내의 질소와 인을 제거하려는 노력을 기울여왔다. 이러한 배경에서 활성슬러지 공정을 대체할 수 있는 새로운 공정들이 대두되었으며, 주로 미국에서는 생물학적 질소 및 인의 동시제거공정이 적용되고 있고, 그 대표적 공정으로서 A₂O법, AO법, 바르덴포(Bardenpho)법, 연속 회분식법(SBR: Sequencing Batch Reactor), UCT(University of capetown) 공법, 포스트립(Phostrip)법 등이 있다.

오폐수 중의 질소와 인은 별도의 생물학적 처리 공정에 의해 제거될 수 있으며, 상기 생물학적 처리 공정은, 탈질 공정과 질산화 공정에 의해 이루어질 수 있다.

탈질 공정은, 질산성 질소를 질소 가스로부터 환원시키는 공정인데, 이 공정에는, 슈도모나스(pseudomonas), 마이크로코커스(micrococus), 아크로모박터(archromobacter), 티오바실러스(thiobacillus) 및 바실러스(bacillus) 등의 미생물이 관여할 수 있다. 또한, 질산화 공정은, 수중의 암모니아가 질산성 질소로 변환되는 공정인데, 니트로조모나스(nitrosomonas)가 암모니아를 아질산성 질소로 변환시키는 제 1 과정과, 니트로박터(nitrobactor)가 아질산성 질소를 질산성 질소로 변환시키는 제 2 과정을 거칠 수 있다. 이러한 탈질/질산화 공정은, 전단 탈질조와 후단 질산화조로 이루어지는 AO(Anoxic-Oxic; 무산소조, 산소조) 공정이나, A₂O₂(A-O-A-O) 공정 이외에 그들의 변형 구조로 구성될 수 있다.

한편, 활성슬러지 공정을 포함한 많은 생물학적 처리공정들은 유기물 및 질소를 경제적으로 처리할 수 있으나, 부산물로 슬러지를 발생시키며, 슬러지의 관리는 매우 중요한 공정 변수 중의 하나로 고려되어야 한다. 특히, 슬러지는 회수되어 미생물 공급원으로서 재활용되어야 하기 때문에 특히 중요하다.

그러나, 이러한 슬러지의 회수 및 정수를 위한 종래의 침전조의 경우, 침강되는 고형분으로 주로 이루어지는 바닥 슬러지의 회수 및 재활용에는 용이하나, 잘 침강되지 않는 부유고형물(SS: suspended solid)로 주로 이루어지는 부유 슬러지의 회수 및 재활용은 거의 불가능하다.

도 1에는 종래의 침전조를 모식적으로 도시하였다. 도 1에 나타난 바와 같이, 종래의 침전조(1)는 정수하고자 하는 원수를 보유하고, 원수 중의 고형분을 중력에 의해 침강시키는 침전실(11); 상기 침전실(11)에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구(12); 상기 침전실(11) 상단에 설치되어 부유 슬러지층(21)을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어(Weir)(13); 상기 위어(13)에 인접하게 설치되어 상기 위어(13) 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로(14); 상기 배수로(14)에 유체적으로 연결되는 정수인출구(15)를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 종래의 침전조의 경우, 위어(13)의 존재에도 불구하고 침전조(1)의 상부의 수면 상에 부유하는 부유 슬러지층(21)을 구성하는 부유 슬러지의 일부가 상기 위어(13) 너머로 넘쳐 배수로(14) 및 정수인출구(15)를 통해 배출되기 때문에, 다음과 같은 문제점들을 야기할 수 있다.

첫째: 활성슬러지로서 재활용되어야 할 미생물을 포함하는 혼합현탁고형물(MLSS: mixed liquor suspended solid)이 다량 유실되어 생물학적 처리장치의 적정 혼합현탁고형물량을 적절하게 유지하기 곤란하게 되는 문제점.

둘째: 후속공정으로의 이행을 위한 이송펌프에 과부하가 걸리게 되는 문제점.

셋째: 후속공정(화학응집침전, 모래여과, 활성탄 흡착, 막여과, 소독공정 등)에서의 부하가 증가하는 문제점.

상기에서 후속공정의 부하로는 화학공정에서의 약품 투입량의 증가, 슬러지 발생량 증가, 슬러지 농축조 용량 증가 및 탈수기 용량 증가; 모래여과공정에서의 여과지속시간의 증가, 역세척 빈도의 증가 및 머드볼(mud ball) 발생의 증가; 활성탄 흡착 공정에서의 활성탄의 세공 폐색의 증가 및 빠른 파과점에의 도달; 막여과 공정에서의 빠른 막 오염, 투과플럭스의 감소 및 빈번한 막세정 및 교환; 및/또는 소독 공정에서의 소독제 투입량 증가, 염소 소독 시 잔류 유기물에 의한 소독부산물(DBPs: disinfection by-products, 消毒副産物, 먹는 물의 정수처리에 사용되는 소독제와 물 속의 유기화합물이 반응하여 생성되는 물질로서, 대표적인 것으로는 염소소독으로 인해 생기는 트라이할로메탄(THM)을 들 수 있음)의 생성량 증가 및 소독력의 저하 등의 문제점이 있었다. 또한, 종래의 침전조로서는 처리되어야 할 폐수 원수의 양이 급속히 증가하는 경우에는 제한된 용량의 침전조에서 부유고형물이 침강되기까지 걸리는 시간에 비해 처리하여야 할 폐수 원수의 양이 많아 충분한 침강시간을 확보할 수 없게 되고, 그에 따라 충분한 부유고형물의 제거가 어려워 정수 효율이 급격히 저하되는 문제점이 있을 수 있다.

따라서, 폐수처리장치, 특히 활성슬러지법을 이용하는 폐수처리장치에서 특히 주로 부유고형물(SS)로 이루어지는 부유 슬러지를 효과적으로 회수할 수 있고, 또한 이를 효율적으로 재활용할 수 있도록 하기 위한 개선된 침전조의 개발에 대한 요구가 여전히 존재하고 있다.

본 발명은 부유 슬러지를 효과적으로 분리하기 위한 정류벽을 포함하는 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 수처리용 침전조는, 침전실; 상기 침전실에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구; 상기 침전실 상단에 설치되어 부유 슬러지층을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어; 상기 위어에 인접하게 설치되어 상기 위어 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로;를 포함하는 침전조에 있어서, 상기 침전실 내에 위치되며, 상하가 모두 개방되고, 상기 위어의 높이 이상의 높이를 갖는 정류벽을 포함한다.

상기 침전조는 상기 정류벽의 하단에 2차 정류벽을 더 포함할 수 있다.

상기 침전조는 상기 정류벽의 외측면 또는 상기 침전조의 내측면에 감속기를 더 포함할 수 있다.

상기 침전조는 상기 정류벽의 외측면과 상기 침전조의 내측면에 감속기를 더 포함할 수 있다.

상기 정류벽의 외측면의 감속기와 상기 침전조의 내측면의 감속기는 서로 교차하여 위치될 수 있다.

상기 원수인입구의 상기 침전조 내에 위치되는 단부에는 이 단부에 유체적으로 연결되는 원수역류기를 더 포함할 수 있다.

상기 침전조는 그의 바닥면에 슬러지인출구를 더 포함할 수 있다.

상기 침전조 내에는 상기 침전조의 바닥면에 퇴적되는 바닥 슬러지를 모으기 위한 스크레이퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수처리용 침전조를 포함하는 수처리장치는, 침전조와 생물학적 처리장치를 포함하는 수처리장치에 있어서, 상기 침전조가 침전실; 상기 침전실에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구; 상기 침전실 상단에 설치되어 부유 슬러지층을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어; 상기 위어에 인접하게 설치되어 상기 위어 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로; 상기 배수로에 유체적으로 연결되는 정수인출구를 포함하는 침전조에 있어서, 상기 침전실 내에 위치되며, 상하가 모두 개방되고, 상기 위어의 높이 이상의 높이를 갖는 정류벽을 포함한다.

상기 생물학적 처리장치는 혐기조와 호기조를 포함할 수 있다.

상기 생물학적 처리장치는 무산소조를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 부유 슬러지를 효과적으로 분리하기 위한 정류벽을 포함하는 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치를 제공할 수 있으며, 그에 의하여 활성슬러지로서 재활용되어야 할 미생물을 포함하는 혼합현탁물의 유실을 방지하여 생물학적 처리장치의 적정 혼합현탁물량을 적절하게 유지할 수 있도록 하고, 후속공정으로의 이행을 위한 이송펌프의 과부하를 방지하고, 후속공정에서의 부하를 감소시켜 종국적으로 정수효율을 극대화시키는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 수처리용 침전조를 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 수처리용 침전조를 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 구체예에 따른 수처리용 침전조를 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 따른 수처리용 침전조를 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 도 1의 수처리용 침전조를 촬영한 사진으로서, 부유 슬러지가 배수로에로 흘러넘치는 상태를 나타내고 있다.
도 6은 도 2의 수처리용 침전조를 촬영한 사진으로서, 부유 슬러지가 배수로에로 흘러넘치지 않는 상태를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 따른 수처리장치를 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 따른 수처리장치를 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 9 내지 도 11은 도 2의 수처리용 침전조를 촬영한 사진이다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서 본 발명의 구성과 동일 및/또는 유사한 구성의 선행기술에 대하여 동일 및/또는 유사한 구성들에 대하여는 동일 또는 유사한 참조번호를 사용하기로 한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 수처리용 침전조는, 침전실(11); 상기 침전실(11)에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구(12); 상기 침전실(11) 상단에 설치되어 부유 슬러지층(21)을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어(13); 상기 위어(13)에 인접하게 설치되어 상기 위어(13) 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로(14);를 포함하는 침전조(1)에 있어서, 상기 침전실(11) 내에 위치되며, 상하가 모두 개방되고, 상기 위어(13)의 높이 이상의 높이를 갖는 정류벽(31)을 포함함을 특징으로 한다. 상기 정류벽(31)의 높이는 상기 위어(13)를 기준으로 하여 10 내지 30㎝의 범위 이내가 될 수 있다. 상기 정류벽(31)의 높이가 상기 위어(13)를 기준으로 하여 10㎝ 미만이 되는 경우, 부유 슬러지층(21)이 상기 정류벽(31)을 너머 상기 위어(13) 쪽으로 넘치는 양이 증가되어 정류벽 설치 효과가 낮아지는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 30㎝를 초과하는 경우, 부유 슬러지층(21)을 보류시키는 데 효과적일 수 있으나, 상부의 SS수집기 부하가중, 여름철 악취 등 침전조의 유지관리에 불편을 야기하는 문제점이 있을 수 있다.

상기 정류벽(31)은 상기 침전실(11) 내에 위치되되, 상기 침전실(11)을 구성하는 침전조(1)의 벽체로부터 일정간격의 이격간격을 갖도록 하여 설치되며, 바람직하게는 상기 침전조(1), 특히 상기 침전실(11)의 형상과 동일 또는 유사한 형상을 가질 수 있다. 침전실(11) 내에 수용할 수 있는 물의 용량 및 침전실(11)의 바닥면(18)에 퇴적되는 바닥 슬러지의 제거를 용이하게 하기 위한 스크레이퍼(19)의 설치 및 운전을 용이하게 하기 위하여는 상기 침전실(11)은 원통형의 형상을 갖는 것이 바람직하며, 따라서 상기 침전실(11) 내에 설치되는 상기 정류벽(31) 역시 원통형의 형상을 갖는 것이 바람직하나, 본 발명이 이러한 형상으로 제한되는 것으로 의도되는 것은 아니며, 설치 장소 등의 조건에 따라 사각형, 다면체형 또는 부정형 등 임의의 형상을 가질 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다. 따라서, 상기 정류벽(31)은 상하가 개방된 원통형의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기 이격간격은 침전조(1)의 용량 및 단위시간 당 처리허용량 등에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 유지관리의 용이성 등 효율성을 고려하여 상기 위어로부터 내부로 30㎝ 간격을 두어 설치하는 것이 바람직하며, 정류벽의 깊이는 수면으로부터 침전조 수심의 60 내지 80% 깊이 범위이나, 본 발명이 이들로 제한되는 것으로 의도되는 것은 아니다.

상기 정류벽(31)을 형성하는 데 사용될 수 있는 재료는 일정한 기계적 강도를 가져 일정 형상을 유지할 수 있으며, 판형 및/또는 원통형으로 성형할 수 있는 재료면 어느 것이나, 바람직하게는 물, 특히 폐수와 접촉하기 때문에, 물 및/또는 공기와의 장시간 접촉에 대하여도 내식성 및 형태안정성을 유지할 수 있는 재료가 바람직하며, 이러한 재료의 예들로는 콘크리트, 철판, 특히 스테인레스강판, 합성수지, 특히, 섬유강화플라스틱(FRP), 석재, 목재 등이 가능하나, 본 발명이 이들로 제한되는 것으로 의도되는 것은 아니며, 재료의 수급 및 설치의 용이성 등을 고려하여 임의의 적절한 재질로 구성될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.

상기 침전조의 상부에는, 도 9 내지 도 11에 나타난 바와 같이, 상기 침전조의 상부에 회전가능하게 설치되어 부유하는 슬러지를 긁어모아 회수하는 SS회수기(34) 및 상기 SS회수기(34)에 의해 회수된 부유 슬러지를 모아서 침전조 밖으로 인출하는 회수로(35) 및 상기 회수로(35)에 연결되어 회수된 부유슬러지를 재활용하도록 순환시키기 위한 연결파이프(36) 등을 더 포함할 수 있으며, 이들은 종래 침전조의 그것과 동일 및/또는 유사한 것으로서 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 침전조(1)는 상기 원수인입구(12)를 통하여 상기 침전실(11) 내로 유입되는 폐수가 상기 침전실(11) 내에 체류하면서 중력 등에 의해 부유고형물이 침강되고, 이것이 침전실(11)의 바닥면(18)에 퇴적되어 바닥 슬러지를 구성하게 된다. 이때, 슬러지의 형성을 돕기 위하여 응집제 등이 더 투여될 수도 있으며, 이러한 응집제는 당업자에게는 국내외 유수의 제조업자들로부터 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다.

한편, 부유고형물 중 특히 미세한 부유고형물들은 이를 포함하는 폐수의 상기 침전실(11) 내에서의 장시간의 체류에도 불구하고 쉽게 침강되지 않으며, 오히려 수면 상으로 부상하여 수면 상에 부유 슬러지층(21)을 형성할 수 있다. 이러한 부유 슬러지층(21)은 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 침전조에서는 단지 위어(13)에 의해 걸러지고, 부유고형물이 침강되어 정수된 정수만이 상기 위어(13) 너머로 넘쳐서 배수로(14) 및/또는 상기 배수로(14)에 유체적으로 연결되는 정수인출구(15)를 거쳐 후속공정에로 송출되거나 방출조건을 만족하는 경우, 바로 방출될 수 있으나, 상기한 종래의 침전조의 경우, 단지 위어(13)에만 의존하여 부유 슬러지층(21)을 구성하는 부유 슬러지들이 걸러지도록 하기 때문에 침전조를 경유하는 유량의 변화, 유속의 변화, 기타 외부 조건의 변화 등에 의하여 상기 부유 슬러지가 도 5에 나타난 바와 같이 쉽게 상기 위어(13) 너머로 넘쳐서 상기 배수로(14)에로 유입될 수 있으며, 이는 상기한 바와 같이 활성슬러지로서 재활용되어야 할 미생물을 포함하는 혼합현탁고형물(MLSS: mixed liquor suspended solid)이 다량 유실되어 생물학적 처리장치의 적정 혼합현탁고형물 농도를 적절하게 유지하기 곤란하게 되는 문제점과, 후속공정으로의 이행을 위한 이송펌프에 과부하가 걸리게 되는 문제점 및 후속공정에서의 부하가 증가하는 문제점 등을 야기하게 된다.

본 발명에서는 상기한 바의 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 상기 침전실(11) 내에 상기한 바와 같이 상하가 모두 개방되고, 상기 위어(13)의 높이 이상의 높이를 갖는 정류벽(31)을 설치함으로써 일차적으로 상기 정류벽(31)에 의하여 상기 부유 슬러지로 이루어지는 부유 슬러지층(21)을 상단이 개방된 상기 정류벽(31)의 수면 상에 부유하게 되어 결과적으로 상기 정류벽(31) 내에 가두어 둘 수 있게 되며, 배수로(14)에로 넘치지 않도록 기능한다. 따라서, 상기 부유 슬러지층(21)을 구성하는 부유 슬러지가 일차적으로 상기 정류벽(31)에 의하여 유출이 차단되어 상기 위어(13)에까지 도달되지 않도록 하고, 그에 의하여 상기 위어(13) 너머 배수로(14) 등 외부에로의 유출을 원천적으로 차단하는 것을 가능하게 한다. 이러한 효과는 도 6에 나타나고 있다. 또한, 부분적으로나 일시적으로 상기 정류벽(31) 너머로 넘칠 수 있는 소량의 부유 슬러지는 다시 상기한 바의 위어(13)에 의해 외부로의 유출이 차단될 수 있다. 따라서, 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 배수로(14)에는 부유 슬러지가 거의 도달되지 못하게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 수처리용 침전조(1)는 상기한 바와 같은 종래의 침전조의 문제점을 해결하고, 더욱이 폭우나 홍수 등으로 폐수 원수의 유입량이 증가하여 침전조 내에서의 침전시간이 부족하게 되는 경우에도 종래의 침전조에 비해 높은 정수효율로 수처리시설을 운영하는 것을 가능하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 침전조(1)는 상기 정류벽(31)의 하단에 2차 정류벽(32)을 더 포함할 수 있다. 상기 2차 정류벽(32)은 바람직하게는 상기 정류벽(31)과 동일 및/또는 유사한 형상을 가지며, 상기 정류벽(31)의 하단에 상기 정류벽(31)에 연속하도록 설치될 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 정류벽(31) 보다 더 넓은 직경을 갖는 원통형의 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 구성의 상기 2차 정류벽(32)은 침전실(11) 내에 수용되는 폐수 중의 부유고형물, 특히 부유 슬러지층(21)을 형성하는 부유 슬러지가 상기 정류벽(31) 내로 더 수집되도록 기능한다.

본 발명에 따른 상기 침전조(1)는 바람직하게는 상기 정류벽(31)의 외측면 또는 상기 침전조(1)의 내측면에 감속기(33)를 더 포함할 수 있다. 상기 감속기(33)는 상기 정류벽(31) 및/또는 상기 2차 정류벽(32)과 동일 및/또는 유사한 재질로 형성될 수 있으며, 상기 침전실(11) 내에서의 상향류를 억제 내지는 감속시켜 부유고형물의 침강이 더 원활하게 이루어지도록 하고, 그리고 부유고형물이 상향류에 휩쓸려 침전실(11)의 수면에까지 도달되는 것을 방지하여 바닥 슬러지로 회수될 수 있도록 기능한다. 상기 감속기(33)는 바람직하게는 적어도 하나 이상, 보다 바람직하게는 2개 이상 형성될 수 있으며, 그 개수는 상기 침전조(1)의 높이(또는 지면 기준 지하로 형성되는 경우, 깊이)에 따라 적절한 수로, 바람직하게는 상기 정류벽(31)의 하단으로부터 상기 정류벽(31)의 상단까지에 걸쳐 50 내지 150㎝, 보다 바람직하게는 100 내지 120㎝ 당 1개씩의 비율로 형성될 수 있다. 상기한 설치비율에서 상기 감속기(33)의 설치간격이 50㎝ 미만으로 되는 경우, 단위 길이 당 감속기(33)의 설치개수가 너무 많아져서 침전조(1)에서 처리되어 나오는 정수의 흐름에 저항이 있을 수 있으며, 유지관리의 문제점이 있을 수 있고, 반대로 상기 감속기(33)의 설치간격이 150㎝를 초과하는 경우, 단위 길이 당 감속기(33)의 설치개수가 너무 적어져서 감속기 설치 효과가 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다.

상기 침전조(1)는 보다 바람직하게는 상기 정류벽(31)의 외측면과 상기 침전조(1)의 내측면에 감속기(33)들을 더 포함할 수 있으며, 이들 감속기(33)들은 가장 바람직하게는 서로 교차하여 위치될 수 있다. 이러한 감속기(33)들의 교차 설치는 상기 침전실(11) 내에서의 상향류를 보다 효과적으로 억제 내지는 감속시켜 부유고형물의 침강이 더 원활하게 이루어지도록 하는 데 바람직하다.

상기 원수인입구(12)의 상기 침전조(1) 내에 위치되는 단부에는 이 단부에 유체적으로 연결되는 원수역류기(16)를 더 포함할 수 있다. 상기 원수역류기(16)는 상기 원수인입구(12)를 통하여 유입되는 원수 폐수의 흐름을 상기 원수인입구(12)의 위치와는 반대방향으로, 바람직하게는 상기 침전실(11)의 상부측에 상기 원수인입구(12)가 설치되도록 하고, 상기 침전실(11) 내에서 상기 원수 폐수의 흐름을 하향류가 되도록 하여 상기 원수 폐수 중에 포함된 부유고형물이 침강되기에 유리하도록 하는 기능을 한다.

상기 침전조(1)는 그의 바닥면(18)에 슬러지인출구(17)를 더 포함할 수 있다. 상기 슬러지인출구(17)는 상기 침전실(11) 내에서 바닥면(18) 상으로 침강되어 퇴적되는 바닥 슬러지들을 용이하게 회수하여 후속 공정으로서의 생물학적 처리장치들에서 수행되는 생물학적 활성슬러지로서 활용되어 질소 및 인의 제거에 활용되거나 또는 잉여의 바닥 슬러지를 폐기 및/또는 매립하는 것을 용이하게 하는 기능을 한다.

또한, 상기 침전조(1) 내에는 상기 침전조(1)의 바닥면(18)에 퇴적되는 바닥 슬러지를 모으기 위한 스크레이퍼(19)를 더 포함할 수 있다. 상기 스크레이퍼(19)는 상기 바닥면(18)에 접촉하여 상기 바닥면(18)의 표면을 긁어낼 수 있도록 작동하여 상기 바닥면(18) 상에 퇴적되어 있는 바닥 슬러지를 긁어내어 상기 슬러지인출구(17) 쪽으로 모아서 상기 슬러지인출구(17)를 통하여 바닥 슬러지가 배출되도록 기능하며, 이러한 스크레이퍼(19) 역시 당업자에게는 국내외 유수의 제조업자들에 의하여 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용하거나 또는 상기 스크레이퍼(19)가 설치되는 상기 침전조(1)의 규격에 맞게 직접 제작하여 설치할 수 있으며, 이는 고무막대가 모터 등에 의해 바람직하게는 원통형의 형상을 갖는 침전조(1)의 침전실(11)의 바닥면(18)에 접촉하여 상기 바닥면(18)을 긁어내어 역시 상기 바닥면(18)에 형성된 상기 슬러지인출구(17)에로 밀어 넣을 수 있도록 제조될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 수처리용 침전조를 포함하는 수처리장치는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 침전조(1)와 생물학적 처리장치(42)를 포함하는 수처리장치(41)에 있어서, 상기 침전조(1)가 침전실(11); 상기 침전실(11)에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구(12); 상기 침전실(11) 상단에 설치되어 부유 슬러지층(21)을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어(13); 상기 위어(13)에 인접하게 설치되어 상기 위어(13) 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로(14);를 포함하는 침전조(1)에 있어서, 상기 침전실(11) 내에 위치되며, 상하가 모두 개방되고, 상기 위어(13)의 높이 이상의 높이를 갖는 정류벽(31)을 포함함을 특징으로 한다. 여기에서 상기 침전조(1)는 앞서 설명한 바와 동일 및/또는 유사한 것으로서, 반복되는 설명은 피하기로 한다.

상기 생물학적 처리장치(42)는, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 혐기조(421)와 호기조(422)를 포함할 수 있으며, 또한 상기 생물학적 처리장치(42)는 무산소조(423)를 더 포함할 수 있다. 상기 혐기조(421)와 상기 호기조(422) 및/또는 무산소조(423)들은 종래의 수처리장치에서의 혐기조와 호기조 및/또는 무산소조와 동일 및/또는 유사한 구조와 기능을 가질 수 있으며, 따라서 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 즉, 상기 생물학적 처리장치(42)에서 수행되는 생물학적 활성슬러지 방법을 요약하면, 이 생물학적 활성슬러지 방법에 있어서, 질소와 인을 제거하기 위해 혐기조건, 무산소조건 및 호기조건을 인위적으로 형성하고, 상기 혐기조건에서는 인을 제거하는 기작이 진행되고, 무산소조건에서는 질소를 제거하는 기작이 진행되며, 호기조건에서는 유기물 제거와 질산화 반응이 일어난다. 특히 호기조건을 유지하기 위해서는 인위적으로 공기를 주입(폭기 또는 포기)하는 것으로 수행될 수 있다. 질소와 인이 제거된 폐수(또는 하수 등)는 중력침전, 가압부상 또는 분리막 등의 방법으로 미생물과 물을 분리한 후 자외선(UV) 처리, 염소 처리 및/또는 오존 처리 등의 소독 과정을 거친 후, 물은 시스템 밖으로 배출되고, 슬러지의 일부는 반송라인을 통해 혐기조 또는 무산소조로 반송되며, 나머지는 농축, 탈수 등의 공정을 거쳐 폐기되거나 재활용된다. 호기조건에서는 질산화 미생물에 의해 폐수 내 유기질소 및 암모니아계 질소가 산화되어 아질산성 질소나 질산성 질소로 전환된다. 이렇게 질산화된 폐수는 다시 무산소조건이 형성된 무산소조로 반송되어 탈질소 미생물에 의해 질소 가스로 환원, 대기 중으로 배출되어 폐수에서 제거된다. 이러한 생물학적 처리장치(42)에서 수행되는 생물학적 활성슬러지 방법에서의 각 처리조, 즉 혐기조, 호기조 및/또는 무산소조나 이들에 의해 수행되는 혐기조건, 호기조건 및/또는 무산소조건의 생물학적 반응들은 폐수처리기준, 처리 대상의 폐수의 상태 및/또는 환경 등의 조건에 따라 적절하게 순차적으로 또는 병렬하여 반복수행될 수 있으며, 따라서 혐기조건 - 호기조건 - 무산소조건의 순서 이외에 다른 순서로도 수행될 수 있으며, 또한 적절한 다른 처리조건들, 즉 A₂O법, AO법, 바르덴포(Bardenpho)법, 연속 회분식법(SBR: Sequencing Batch Reactor), UCT(University of capetown) 공법, 포스트립(Phostrip)법 등과 같은 활성슬러지 공정을 대체할 수 있는 후속 공정들을 선택적으로 사용하여 생물학적 질소 및 인의 동시제거공정이 적용되어 진행될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것으로서, 본 발명이 상기한 처리조들 및 처리순서로 제한되는 것으로 의도되는 것은 아님은 이해되어야 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 수처리용 침전조를 포함하는 수처리장치는 침강되는 바닥 슬러지의 회수 및 재순환을 통한 생물학적 활성슬러지 방법의 수행에 더하여 특히 부유 슬러지의 회수 및 재순환을 통한 생물학적 활성슬러지 방법을 보다 효과적으로 수행되도록 함으로써 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고, 활성슬러지로서 재활용되어야 할 미생물을 포함하는 혼합현탁물의 유실을 방지하여 생물학적 처리장치의 적정 혼합현탁물질 농도를 적절하게 유지할 수 있도록 하고, 후속공정으로의 이행을 위한 이송펌프의 과부하를 방지하고, 후속공정에서의 부하를 감소시켜 종국적으로 정수효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 정수처리 및 수처리를 포함하여 수처리 산업에서 이용될 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1 : 침전조
11 : 침전실 12 : 원수인입구
13 : 위어 14 : 배수로
15 : 정수인출구 16 : 원수역류기
17 : 슬러지인출구 18 : 바닥면
19 : 스크레이퍼
21 : 부유 슬러지층
31 : 정류벽 32 : 2차 정류벽
33 : 감속기 34 : SS회수기
35 : 회수로 36 : 연결파이프
41 : 수처리장치 42 : 생물학적 처리장치
421 : 혐기조 422 : 호기조
423 : 무산소조

Claims (13)

1. 침전실; 상기 침전실에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구; 상기 침전실 상단에 설치되어 부유 슬러지층을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어; 상기 위어에 인접하게 설치되어 상기 위어 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로;를 포함하는 침전조에 있어서,
   상기 침전실 내에 위치되며, 상하가 모두 개방되고, 상기 위어의 높이보다 10 내지 30㎝의 범위 이상의 높이를 갖도록 하여 부유 슬러지의 유출을 차단하는 정류벽을 포함하고,
   상기 침전조의 상부에 회전가능하게 설치되어 부유하는 슬러지를 긁어모아 회수하는 SS회수기; 상기 SS회수기에 의해 회수된 부유 슬러지를 모아서 침전조 밖으로 인출하는 회수로; 상기 회수로에 연결되어 회수된 부유슬러지를 재활용하도록 순환시키기 위한 연결파이프; 및 상기 침전조 내에는 상기 침전조의 바닥면에 퇴적되는 바닥 슬러지를 모으기 위한 스크레이퍼;를 포함하며,
   상기 정류벽은, 상기 정류벽의 하단에서 하향과 외향으로 기울어져 하측으로 갈수록 내측 둘레가 벌어지는 형상의 2차 정류벽을 구비하며, 상기 2차 정류벽의 하단 외측 둘레는 상기 스크레이퍼의 외곽 미만이면서 근접한 위치에 있도록 하고,
   상기 정류벽의 외측면과 상기 침전조의 내측면에 상하 방향으로 상호 교번하여 교차배치를 이루는 감속기를 더 설치한 구성으로 이루어진 수처리용 침전조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 침전조가 상기 정류벽의 외측면과 상기 침전조의 내측면에 감속기를 더 포함함을 특징으로 하는 수처리용 침전조.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 정류벽의 외측면의 감속기와 상기 침전조의 내측면의 감속기가 서로 교차하여 위치됨을 특징으로 하는 수처리용 침전조.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 원수인입구의 상기 침전조 내에 위치되는 단부에는 이 단부에 유체적으로 연결되는 원수역류기가 더 포함됨을 특징으로 하는 수처리용 침전조.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 침전조가 그의 바닥면에 슬러지인출구를 더 포함함을 특징으로 하는 수처리용 침전조.
8. 삭제
9. 삭제
10. 침전조와 생물학적 처리장치를 포함하는 수처리장치에 있어서,
    상기 침전조가 침전실; 상기 침전실에 정수하고자 하는 폐수 원수를 공급하기 위한 원수인입구; 상기 침전실 상단에 설치되어 부유 슬러지층을 잔류시키고, 슬러지가 제거되어 정수된 정수가 넘쳐 흘러나오도록 기능하는 위어; 상기 위어에 인접하게 설치되어 상기 위어 너머로 넘쳐 흘러나오는 정수를 수집하는 배수로; 상기 배수로에 유체적으로 연결되는 정수인출구; 및 상기 침전실 내에 위치되며, 상하가 모두 개방되고, 상기 위어의 높이보다 10 내지 30㎝의 범위 이상의 높이를 갖도록 하여 부유 슬러지의 유출을 차단하는 정류벽;을 포함하고,
    상기 침전조의 상부에 회전가능하게 설치되어 부유하는 슬러지를 긁어모아 회수하는 SS회수기; 상기 SS회수기에 의해 회수된 부유 슬러지를 모아서 침전조 밖으로 인출하는 회수로; 및 상기 회수로에 연결되어 회수된 부유슬러지를 재활용하도록 순환시키기 위한 연결파이프; 및 상기 침전조 내에는 상기 침전조의 바닥면에 퇴적되는 바닥 슬러지를 모으기 위한 스크레이퍼;를 포함하며,
    상기 정류벽은, 상기 정류벽의 하단에서 하향과 외향으로 기울어져 하측으로 갈수록 내측 둘레가 벌어지는 형상의 2차 정류벽을 구비하며, 상기 2차 정류벽의 하단 외측 둘레는 상기 스크레이퍼의 외곽 미만이면서 근접한 위치에 있도록 하고,
    상기 정류벽의 외측면과 상기 침전조의 내측면에 상하 방향으로 상호 교번하여 교차배치를 이루는 감속기를 더 설치한 구성으로 이루어진 수처리장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 생물학적 처리장치가 혐기조와 호기조를 포함함을 특징으로 하는 수처리장치.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 생물학적 처리장치가 무산소조를 더 포함함을 특징으로 하는 수처리장치.
13. 삭제

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