KR101787987B1 - 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치에 관한 것으로, 격벽들에 의해 연이어져 구획된 복수 개의 반응부와, 최전방 반응부의 상단에 형성된 유입구와, 최후방 반응부에 형성된 유출구와, 상기 최전방 반응부와 상기 최후방 반응부 사이에 위치되는 적어도 하나 이상의 반응부에 형성된 토출구를 갖는 외부 반응조와; 하부가 개방되어 있으며 상기 최전방 반응부에 내장된 제1 함체와, 하부가 개방되어 있으며 상기 최전방 반응부와 상기 최후방 반응부 사이에 위치된 반응부에 내장된 제2 함체와, 상기 함체들을 연통하는 연결관을 갖는 복수 개의 내부 반응조와; 일단부는 블로우워와 연통되어 있고, 타단부는 상기 제1 함체의 하부와 연통된 적어도 하나 이상의 제1 산기관으로 구성됨으로써, 생물학적 오, 폐수를 내부 반응조에 종속 및 유지된 철산화 미생물에 의해 신속하게 분해하고 호기성 미생물을 통한 활성슬러지의 바람직한 분해를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치 {Double anaerobic system for decomposing and purifing biological high-density pollutants}

본 발명은 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치에 관한 것이다.

대한민국 등록특허 제0926268호(등록일자: 2009. 11. 4., 발명의 명칭: 생물학적 처리와 침지형 분리막여과를 이용한 오, 폐수 처리 방법 및 그 장치)는 미세 스크린을 통해 전처리된 하수, 오수 혹은 폐수를 혐기 처리조, 전호기 처리조, 후무산소 처리조, 호기침지막조를 차례로 지나게 하며 후무산소 처리조에서 호기침지막조 전단의 유량완충분배탱크로 압송을 한 후 수위차에 의해 유량완충분배탱크에서 직접 혐기처리조로 무동력으로 내부반송하는 라인과 유량완충분배탱크로부터 호기침지막조로 자연유하로 유입된 후 다시 전단의 전호기 처리조로 수위차에 의해 무동력으로 반송하는 라인으로 구분되며, 소정의 비율로 호기침지조에서 질산화를 적정화하기 위해 구획된 전호기 처리조로 자연유하되면서 적정 공기량 분배가 이루어지며 충분하게 질산화된 미생물혼합액은 후단의 후무산소 처리조에서 별도의 유입수중의 유기물을 이용하여 질소를 제거하며 유량완충분배탱크로부터 소정의 비율로 자연유하되어 혐기처리조에 유입된 후 생물학적 인제거를 위한 인방출 공정이 이루어지며 이후 후단의 전호기처리조, 후무산소처리조 및 호기분리막 침지조에서 미생물에 인이 흡수된 후 잉여슬러지와 함께 인이 제거되고, 이러한 생물학적 처리 공정을 거친 미생물혼합액은 호기침지조의 분리막에 의해 고액분리되는 MBR 공정에 의해 유기물과 부유물질, 질소, 인을 고효율로 제거하는 하수, 오수 및 폐수 처리장치가 개시되어 있다.

이러한 종래 기술은, 생물반응조 내의 미생물 농도를 비교적 고농도로 유지할 수 있어 필요 반응조의 용량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 고효율의 유기물 및 부유물질 제거 이외에도 고효율의 질소 및 인 제거가 가능하여 전체적인 처리 효율이 증대되고 슬러지의 생산량도 감소시킬 수 있다고 주장하는 반면, 처리효율이 낮은 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 등록특허 제0513352호(등록일자: 2005. 8. 31., 발명의 명칭: 막이 침지된 생물학적 처리조 및 혐기성 그래률 슬러지가 충진된 반응조가 결합된 오폐수처리장치)는 고효율의 막을 생물학적 처리조에 침지하여, 막을 통하여 처리수를 뽑아냄으로써, 유기물의 생물학적 산화로 인하여 생성된 미생물들을 생물학적 처리조 내에 고농도로 유지하게 하고, 뽑아 낸 처리수는 혐기성 그래뉼 슬러지가 충진된 ABR(anaerobic baffled reactor) 공정에 주입하여 유기물의 저감 및 탈질을 극대화시키는 오폐수처리장치가 개시되어 있다.

이러한 종래 기술은, 탈질조, 폭기조, 2차 탈질조 및 막이 침지되어 있는 2차 폭기조로 구성된 생물학적 처리조와 혐기성 그래뉼 슬러지로 충진된 반응조가 결합된 오폐수 처리장치를 제공하고, 상기 오폐수 처리장치를 이용하여 오폐수를 처리하여 막침지형 생물학적 처리공정과 ABR 공정에 의하여 고농도 질소를 포함한 폐수에서 유기물과 질소를 효과적으로 제거하는 반면, 전체적인 장치의 규모가 크고 효율이 낮은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명의 목적은, 이중 구조를 갖는 혐기조를 구성하고 내부반응조가 유효양정수심 보다 낮게 구성된 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 격벽둘에 의해 연이어져 구획된 복수 개의 반응부와, 최전방 반응부의 상단에 형성된 유입구와, 최후방 반응부에 형성된 유출구와, 상기 최전방 반응부와 상기 최후방 반응부 사이에 위치되는 적어도 하나 이상의 반응부에 형성된 토출구를 갖는 외부 반응조와; 하부가 개방되어 있으며 상기 최전방 반응부에 내장된 제1 함체와, 하부가 개방되어 있으며 상기 최전방 반응부와 상기 최후방 반응부 사이에 위치된 반응부에 내장된 제2 함체와, 상기 함체들을 연통하는 연결관을 갖는 복수 개의 내부 반응조와; 일단부는 블로우워와 연통되어 있고, 타단부는 상기 제1 함체의 하부와 연통된 적어도 하나 이상의 제1 산기관을 포함하는 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 내부 반응조는 상기 최후방 반응부를 제외한 반응부들에 제공되며, 상기 내부 반응조의 함체들의 상단 높이가 상기 토출구의 높이보다 낮은 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 일단부는 블로우워와 연통되어 있고, 타단부는 상기 제2 함체의 하부와 연통된 적어도 하나 이상의 제2 산기관을 더 포함하되, 상기 제2 산기관의 하단부에는 복수 개의 세척 분사노즐이 제공되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 최후방 반응부를 제외한 반응부들에 제공된 적어도 하나 이상의 영양배지 공급수단을 더 포함하되, 상기 영양배지 공급수단은 상기 각 반응부에 제공된 공급관과, 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되어 있으며 상기 공급관의 하단과 연통된 영양배지 수용함체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 최후방 반응부에 내장되는 적어도 하나 이상의 접촉산화용 담체를 더 포함하되, 상기 접촉산화용 담체에는 공극력과 접촉효율이 높은 직경 50mm 미만의 재활용 여재 또는 귤껍질 또는 폐목재가 충전되어 있으며, 상기 재활용 여재는 칫솔, 솔, 철수세미 또는 요구르트 병이고, 일단부는 블로우워와 연통되어 있고 타단부는 상기 접촉산화용 담체의 인접부까지 연장되며, 복수 개의 와류 디퓨저가 제공된 제3 산기관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 생물학적 오, 폐수를 내부 반응조에 종속 및 유지된 철산화 미생물에 의해 신속하게 분해하고 호기성 미생물을 통한 활성슬러지의 바람직한 분해를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 침지막을 이용한 분해기술의 경우 시간 경과에 따른 지속적인 효율 저하는 물론 주기적인 교체와 청소가 요구되는 문제점을 근본적으로 해결한 것으로, 자체 세척(또는 청소) 기능이 구현되어 반영구적 사용이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치를 나타내는 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 이중혐기장치(100)는 외부 반응조(10), 내부 반응조(30), 영양배지 공급수단(20)(40), 접촉산화용 담체(50), 제1 산기관(61), 제2 분기 산기관(70), 제3 분기 산기관(63) 및 블로우어(B1)(B2)(B3)로 이루어져 있다.

외부 반응조(10)는 2개의 격벽(11a)(11b)에 의해 연이어 형성된 3단 혐기반응부(A1)(A2)(A3)로 이루어져 있으며, 제1 반응부(A1)의 상단에는 유입구(13)가 형성되어 있, 제2 반응부(A2)의 측면에는 토출구(15)가 형성되어 있고 제3 반응부(A3의 측면에는 유출구가 형성되어 있다.

여기서, 유출구(17)는 토출구(15)에 비하여 낮은 위치에 형성되어 있다.

제1 영양배지 공급수단(20)은 제1 반응부(A1)에 제공된 제1 공급관(21)과, 제1 공급관(21)의 하단과 연통되어 있으며 제1 반응부(A1)의 바닥면에 제공된 제1 영양배지 수용함체(23)로 이루어져 있다.

여기서, 영양배지는 수육 또는 어육의 추출액을 일반적으로 사용하는 세균배지의 일종으로 주로 부생유기영양의 세균배양에 사용되며, 통상적으로 시판되는 스프용 또는 특히 세균학용 추출액 0.3%에 펩톤 0.5%, 경우에 따라서는 0.5% 효모침출물, 0.8% 식염 등을 첨가하여 pH 7 정도로 조정한 것을 기본배지로 사용되는 것으로, 이는 공지 기술에 준하는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 제1 영양배지 수용함체(23)는 적어도 하나 이상의 관통공(도시 안됨)이 형성되어 있다.

제2 영양배지 공급수단(40)은 제2 반응부(A2)에 제공된 제2 공급관(41)과, 제2 공급관(41)의 하단과 연통되어 있으며 제2 반응부(A2)의 바닥면에 제공된 제2 영양배지 수용함체(43)로 이루어져 있다.

그리고 제2 영양배지 수용함체(43)는 적어도 하나 이상의 관통공(도시 안됨)이 형성되어 있다.

내부 반응조(30)는 제1 반응부(A1)에 내장된 제1 함체(31)와, 제2 반응부(A2)에 내장된 제2 함체(33)와, 제1 함체(31)와 제2 함체(33)를 연통시키는 연결관(35)으로 이루어져 있다.

제1 함체(31)의 하부(31a)는 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되어 있다. 또한, 제2 함체(33)의 하부(33a)는 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되어 있다.

여기서, 내부 반응조(30)의 상단부는 토출구(15) 보다 낮은 높이에 위치된다. 즉, 내부 반응조(30)의 상단부는 제1 및 제2 반응부(A1)(A2)의 유효양정수심 보다 낮게 설치되어 있다.

따라서, 이러한 구성은 유입구(13)를 통해 유입된 오, 폐수의 수압에 의해 생성된 전자 에너지와, 제1 및 제2 영양배지 수용함체(23)(43)로부터 공급된 영양분에 의하여 철산화 미생물이 내부 반응조(30)에 종속 및 유지되도록 할 수 있다.

제1 산기관(61)는 일단부가 외부 반응조(10)의 외부에 설치된 제1 블로우어(B1)와 연통되어 있으며, 타단부는 제1 함체(31)의 하부(31a)와 연통되어 있다.

제2 산기관(70)는 일단부가 외부 반응조(10)의 외부에 설치된 제2 블로우어(B2)와 연통되어 있으며, 타단부는 제2 함체(33)의 하부(33a)와 연통되어 있다. 여기서, 제2 산기관(70)은 제2 함체(33)의 하부(33a)로 유입되는 유기성 오염물질의 적체를 방지하기 위하여 제공된 것이다.

그리고 제2 산기관(70)의 타단부는 제2 함체(33)의 내부를 세척할 수 있도록 세척 분사노즐(73)이 제공되어 있다.

접촉산화용 담체(50)는 제3 반응부(A3)에 내장되어 있다. 여기서, 본 실시예에 적용되는 접촉산화용 담체(50)는 공극력과 접촉효율이 높은 직경 50mm 미만의 재활용 여재가 충전된다. 그리고 재활용 여재는 칫솔, 솔, 철수세미, 요구르트 병 등의 비부식성 여재 또는 귤껍질 또는 폐목재 등이다.

제3 산기관(63)은 일단부가 제3 블로우어(B3)와 연통되어 있으며, 타단부는 접촉산화용 담체(50)의 하단 인접부까지 연장되어 있다.

여기서, 제3 산기관(63)은 활성슬러지의 바람직한 교반과 호기성 미생물의 활성도를 극대화하기 위하여 접촉산화용 담체(50)의 인접 위치에 복수 개의 와류 디퓨저(65)가 제공되어 있다. 그리고 와류 디퓨저(65)는 공기의 부품으로 이에 대한 상세한 설명이나 도시는 생략하기로 한다.

이와 같은 본 발명의 구성은, 유입구(13)를 통해 유입된 생물학적 오, 폐수를 제1 및 제2 반응부(A1)(A2)에 제공된 영양배지 공급수단(20)(40)에 의해 내부 반응조(30)에 종속 및 유지된 철산화 미생물에 의해 신속하게 분해한 후 활성슬러지 및 상등수는 토출구(15)를 통해 제3 반응부(A3)에 공급하고, 계속해서 활성슬러지를 접촉산화용 담체(50)와 와류 디퓨저(65)를 갖는 제3 산기관(63)에 의해 바람직하게 교반함과 동시에 활성도가 극대화된 호기성 미생물에 의해 분해함으로써 일반적인 구조를 갖는 혐기조에 비하여 정화 효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같은 본 발명은 일 실시예에 한정되어 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 토대로 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 속함이 분명하다.

10 : 외부 반응조
11a, 11b : 격벽 13 : 유입구
15 : 토출구 17 : 유출구
20, 40 : 영양배지 공급수단
30 : 내부 반응조
31, 33 : 함체 35 : 연결관
100 : 이중혐기장치

Claims (5)

1. 격벽들에 의해 연이어져 구획된 복수 개의 반응부와, 최전방 반응부의 상단에 형성된 유입구와, 최후방 반응부에 형성된 유출구와, 상기 최전방 반응부와 상기 최후방 반응부 사이에 위치되는 적어도 하나 이상의 반응부에 형성된 토출구를 갖는 외부 반응조와;
   하부가 개방되어 있으며 상기 최전방 반응부에 내장된 제1 함체와, 하부가 개방되어 있으며 상기 최전방 반응부와 상기 최후방 반응부 사이에 위치된 반응부에 내장된 제2 함체와, 상기 함체들을 연통하는 연결관을 갖는 복수 개의 내부 반응조와;
   일단부는 블로우워와 연통되어 있고, 타단부는 상기 제1 함체의 하부와 연통된 적어도 하나 이상의 제1 산기관을 포함하는 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부 반응조는 상기 최후방 반응부를 제외한 반응부들에 제공되며,
   상기 내부 반응조의 함체들의 상단 높이가 상기 토출구의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   일단부는 블로우워와 연통되어 있고, 타단부는 상기 제2 함체의 하부와 연통된 적어도 하나 이상의 제2 산기관을 더 포함하되,
   상기 제2 산기관의 하단부에는 복수 개의 세척 분사노즐이 제공되는 것을 특징으로 하는 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 최후방 반응부를 제외한 반응부들에 제공된 적어도 하나 이상의 영양배지 공급수단을 더 포함하되,
   상기 영양배지 공급수단은 상기 각 반응부에 제공된 공급관과, 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되어 있으며 상기 공급관의 하단과 연통된 영양배지 수용함체로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 최후방 반응부에 내장되는 적어도 하나 이상의 접촉산화용 담체를 더 포함하되,
   상기 접촉산화용 담체에는 공극력과 접촉효율이 높은 직경 50mm 미만의 재활용 여재 또는 귤껍질 또는 폐목재가 충전되어 있으며, 상기 재활용 여재는 칫솔, 솔, 철수세미 또는 요구르트 병이고,
   일단부는 블로우워와 연통되어 있고 타단부는 상기 접촉산화용 담체의 인접부까지 연장되며, 복수 개의 와류 디퓨저가 제공된 제3 산기관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 고농도 오염물질 분해 및 정화를 위한 이중혐기장치.

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