KR101860291B1 - 산기여과장치 및 이를 포함하는 오폐수 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

복수 개의 구멍을 포함하는 상층부 및 상기 상층부 아래에 위치하는 하층부를 포함하고, 상기 상층부의 상단은 막혀있고, 상기 하층부의 하단에는 오폐수유입구를 가지는 원통형의 필터관; 상기 필터관의 상층부 표면을 둘러싸는 여과재; 상기 필터관 및 상기 여과재를 통해 여과된 정수를 담는 정수공간을 형성하면서 상기 필터관의 상층부를 덮고 있고, 상단에 정수배출구를 가지는 본체; 상단에 제1공기주입구를 가지며 하단은 상기 필터관의 하층부에 위치하는 적어도 일 부분과 일체로 연결되어 공기를 상기 필터관의 내부로 공급하는 제1공기공급관; 및 상단에 제2공기주입구를 가지며 하단은 상기 본체와 연결되어 공기를 상기 본체로 공급하여 역세척을 수행하는 제2공기공급관을 포함하는 산기여과장치, 그리고 이를 포함하는 오폐수 처리시스템이 제공된다.

Description

산기여과장치 및 이를 포함하는 오폐수 처리시스템{FILTER APPARATUS WITH AIR DIFFUSER AND WASTEWATER TREATMENT SYSTEM INCLUDING THE SAME}
산기여과장치 및 이를 포함하는 오폐수 처리시스템에 관한 것이다.
종래 오폐수를 처리하는 방법으로 폭기조 내에 메디아를 설치하여 정수를 얻었다. 즉, 메디아 표면에서 호기성 미생물에 의한 산화가 진행되며 미생물덩어리 내부에서는 혐기성 미생물에 의한 분해가 진행되어 유기물의 분해를 가속화함으로써 정수 효과를 얻는 것이다. 이때 호기성 미생물에 의한 산화를 촉진하기 위해서는 메디아 표면에 산소를 원활히 공급하여야 하므로, 폭기조 하부에 산기관을 설치하여 산소를 전달하는 방법을 사용하였다. 그러나 이 방법은 간접적인 산소공급으로서 폭기조 내에 사각지역이 발생하고 사각지역에서 퇴적물이 쌓여 혐기화에 의한 악취를 발생하는 문제가 있으며, 메디아 폐색에 의한 정수 효과를 떨어트린다.
이를 보완하기 위해 분리막을 이용한 방법이 점차 늘고 있다. 즉, 폭기조 내부에 분리막이 침지된 상태에서 외부 펌프에 의해 여과수를 얻는 고액분리방법이다. 이 방법은 슬러지 팽화 현상을 막을 수 있으므로 안정적인 오폐수 처리가 가능하지만, 과다한 시설비용 및 에너지비용 문제가 있으며, 특히 막 오염 현상이 심각하다. 막 오염 현상을 줄이기 위해 역세척과 화학약품을 통한 막 세척으로 해결하고 있으나, 화학세척은 2차 오염물질을 발생시키고 취급 및 운전이 용이하지 않은 문제가 있다.
한국등록특허 제10-0718791호
일 구현예는 미생물 활성화 및 여과 기능이 하나의 장치 내에서 동시에 진행되어 설치가 간편하고 운전 공정이 단순할 뿐 아니라 시설비용 및 에너지비용을 크게 줄일 수 있으며, 고농도의 오폐수 환경에서도 필터관의 폐색을 현저히 감소시킬 수 있고, 미생물의 활성도를 높이는 등 전체적으로 정화 효과가 향상된 산기여과장치를 제공한다.
다른 일 구현예는 상기 산기여과장치를 포함하는 오폐수 처리시스템을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 복수 개의 구멍을 포함하는 상층부 및 상기 상층부 아래에 위치하는 하층부를 포함하고, 상기 상층부의 상단은 막혀있고, 상기 하층부의 하단에는 오폐수유입구를 가지는 원통형의 필터관; 상기 필터관의 상층부 표면을 둘러싸는 여과재; 상기 필터관 및 상기 여과재를 통해 여과된 정수를 담는 정수공간을 형성하면서 상기 필터관의 상층부를 덮고 있고, 상단에 정수배출구를 가지는 본체; 상단에 제1공기주입구를 가지며 하단은 상기 필터관의 하층부에 위치하는 적어도 일 부분과 일체로 연결되어 공기를 상기 필터관의 내부로 공급하는 제1공기공급관; 및 상단에 제2공기주입구를 가지며 하단은 상기 본체와 연결되어 공기를 상기 본체로 공급하여 역세척을 수행하는 제2공기공급관을 포함하는 산기여과장치를 제공한다.
상기 구멍은 타원형이고, 복수 개의 구멍이 좌측 및 우측 교대로 나선 형태로 존재할 수 있다.
상기 구멍은 세로길이 대비 가로길이의 비율이 130 내지 300 일 수 있고, 상기 좌측 구멍 간의 간격 및 상기 우측 구멍 간의 간격은 상기 구멍의 세로길이 대비 5배 내지 20배일 수 있다.
상기 복수 개 구멍은 상기 필터관의 수평방향 기준으로 20도 내지 40도 각도의 사선으로 형성될 수 있다.
상기 복수 개 구멍의 총 면적은 상기 오폐수유입구의 최하단의 단면적 대비 5배 내지 8배일 수 있다.
상기 오폐수유입구는 깔때기 형태로 아래로 확관된 구조를 가질 수 있다.
상기 여과재는 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 여과재의 두께는 상기 필터관의 직경 대비 1/2배 내지 1/10배일 수 있다.
상기 제1공기공급관의 직경은 상기 필터관의 직경의 0.3배 내지 0.8배 일 수 있다.
상기 제1공기주입구 및 상기 정수배출구의 개방시 상기 제2공기주입구는 폐쇄될 수 있고, 상기 제2공기주입구의 개방시 상기 제1공기주입구 및 상기 정수배출구는 폐쇄될 수 있다.
다른 일 구현예에 따르면, 오폐수가 저장된 탱크; 및 상기 탱크 내에 적어도 일부 설치되는 상기 산기여과장치를 포함하는 오폐수 처리시스템을 제공한다.
상기 산기여과장치 중 상기 제1공기주입구 및 상기 제2공기주입구를 제외한 나머지 부분은 탱크 내부에 위치할 수 있고, 상기 오폐수유입구는 상기 탱크 바닥으로부터 위로 상기 오폐수유입구부터 상기 정수배출구까지 길이의 1/5 내지 1/3에 해당하는 높이에 위치하고, 상기 정수배출구는 상기 탱크 내의 수면으로부터 아래로 상기 오폐수유입구부터 상기 정수배출구까지 길이의 1/2 내지 1/1.5에 해당하는 높이에 위치할 수 있다.
상기 제1공기주입구로 주입되는 공기량은 100 L/min 내지 250 L/min 일 수 있다.
상기 오폐수가 상기 탱크 내에 1m3 저장되어 있고 상기 제1공기주입구로 100 L/min 내지 250 L/min의 공기량을 주입하여 20℃에서 25일 동안 운전한 경우, 상기 탱크 내의 혼합액현탁고형물 농도(MLSS)는 1200 mg/L 내지 1800 mg/L 일 수 있고, 상기 탱크 내의 용존산소량(DO)은 2 ppm 내지 2.5 ppm 일 수 있다.
일 구현예에 따른 산기여과장치는 흡입펌프와 같은 가동부분이 없어 고장이 적으며, 양수, 산기 및 여과의 과정이 하나의 장치 내에서 동시에 진행되어 설치가 간편하고 운전 공정이 단순할 뿐 아니라 시설비용 및 에너지비용을 크게 줄일 수 있으며, 고농도의 오폐수 환경에서도 필터관의 폐색을 현저히 감소시킬 수 있고, 미생물의 활성도를 높이는 등 전체적으로 정화 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 산기여과장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 일 구현예에 따른 산기여과장치를 구성하는 필터관의 단면도이다.
도 3은 일 구현예에 따른 산기여과장치를 구성하는 여과재를 보여주는 측면도이다.
도 4는 일 구현예에 따른 산기여과장치를 구성하는 제1공기공급관과 필터관의 연결부위를 보여주는 단면도이다.
도 5는 다른 일 구현예에 따른 오폐수 처리시스템을 나타내는 개략도이다.
이하, 구현예들에 대하여 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 구현예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상단에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
종래 침지형 여과장치를 이용한 오폐수 처리시설은 흡입펌프를 이용하여 탱크에 저장된 오폐수를 여과장치의 여과부 내로 끌어올려 여과시키고 여과된 정수를 배출시키며, 여과장치와 별도로 탱크 바닥에 산기 장치를 설치하여 공기를 공급함으로써 여과부에 이물질이 침적되는 것을 지연시킨다.
일 구현예에서는 양수 과정을 포함하여 여과 과정 및 산기 과정을 한 장치에서 동시에 수행할 수 있는 산기여과장치를 제공한다. 이에 따르면, 흡입펌프를 가동시킬 필요가 없으며 산기 장치를 별도로 설치할 필요도 없다. 즉, 흡입펌프를 별도로 설치하지 않고도 오폐수를 필터관 내부로 끌어올려 여과시키고 여과된 정수를 배출시킬 수 있으며, 산기 장치를 별도로 설치하지 않고도 공기가 직접 공급됨으로써 이물질의 침적을 저감시킬 뿐 아니라 미생물 배양 및 활성화를 증대시킬 수 있다. 따라서 설치가 간편하고 운전 공정이 단순해질 뿐만 아니라 시설비용 및 에너지비용을 크게 절감시키고 정화 효과를 크게 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 일 구현예에 따른 산기여과장치는 필터관 내에 산소를 직접 전달하도록 구성됨으로써 산소전달율이 높고 호기성 미생물의 증식이 활발해지며 미생물 탈리현상 없이 미생물을 집중 배양할 수 있고 그 결과 단시간에 미생물의 활성화를 이룰 수 있다. 따라서 미생물 군락이 형성되고 산소 주입과 역세 작용에 의해 협잡물은 여과되어 유기물만 흡착되어 미생물을 증식시킨다. 또한 역세시 일부 호기성 미생물은 필터관에서 분산되는 과정을 반복하며 그 결과 탱크 내에 미생물이 고르게 분포하게 된다. 이러한 직접적인 산소 전달로 인해 용존산소를 2ppm 이상 증가시키며, 용존산소의 증가는 미생물 증가와 비례하므로 정수 효과를 높이는 결과를 가진다. 또한 용존산소의 증가는 혐기화에 따른 악취 문제를 해결할 수 있다. 이와 같이 고농도의 오폐수 환경이라도 여과부에 침적되는 이물질을 현저히 감소시킬 수 있고, 미생물의 활성에도 큰 기여를 하게 되므로 정화 효과를 크게 향상시킬 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 산기여과장치에 대해 도 1을 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 산기여과장치의 일 형태에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 1은 일 구현예에 따른 산기여과장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 산기여과장치(10)는 필터관(20), 여과재(30), 본체(40), 제1공기공급관(50) 및 제2공기공급관(60)을 포함한다.
필터관(20)은 수직방향으로 긴 원통 형상을 가지며, 크게 두 영역으로 구분될 수 있다. 즉, 필터관(20)은 상층부(23) 및 그 아래에 위치하는 하층부(26)를 포함하며, 필터관(20)의 위 끝부분, 즉, 상층부(23)의 상단은 막혀 있고, 필터관(20)의 아래 끝부분, 즉, 하층부(26)의 하단은 개방된 구조로 오폐수유입구(27)를 가지고 있다. 상층부(23) 및 하층부(26)의 길이 비율은 1:1 내지 1:2 일 수 있고, 예를 들면, 1:1 내지 1:1.5 일 수 있다. 이때 상층부(23)는 복수 개의 구멍(24)을 포함한다. 이러한 필터관(20)은 오폐수유입구(27)를 통해 유입된 오폐수를 구멍(24)을 통해 분출시키면서 이물질을 걸러내는 여과를 수행한다.
복수 개의 구멍(24)을 가진 필터관(20)의 상층부(23)는 그 표면이 여과재(30)로 둘러싸여 있다.
본체(40)는 필터관(20)의 상층부(23)를 빈 공간을 형성하면서 덮고 있는데, 상단에 위치하는 정수배출구(41)를 제외하고는 폐쇄되어 있는 구조이다. 빈 공간은 필터관(20) 내부에 있는 오폐수가 필터관(20) 및 여과재(30)를 통해 여과되어 나온 정수를 담는 정수공간(42)을 나타낸다. 정수공간(42)에 담겨진 정수는 정수배출구(41)를 통해 배출된다.
제1공기공급관(50)은 공기를 필터관(20) 내부로 공급하기 위한 곳이다. 필터관(20)과 같이 수직방향으로 긴 원통 형상을 가지며, 상단에는 공기가 주입되는 제1공기주입구(51)가 위치하고, 하단은 필터관(20)의 하층부(26)에 위치하는 적어도 일 부분과 일체로 연결된 구조를 가진다. 주입되는 공기는 압축공기로, 소정의 공기량을 가진 에어펌프를 사용하여 제1공기주입구(51)로 공기를 주입할 수 있다.
제1공기공급관(50)을 통해 공기가 필터관(20) 내부로 공급됨에 따라, 필터관(20) 내부의 액체는 기포를 함유하게 되어 비중이 적어지면서 필터관(20) 내부의 오폐수가 필터관(20) 외부의 오폐수와의 비중차에 상당하는 만큼 위로 올라가게 된다. 종래에는 흡입펌프의 가동에 의해 필터관의 외부에 있는 오폐수가 필터관의 내부로 유입되고 배출되는 반면, 일 구현예에서는 제1공기공급관(50)이 필터관(20)과 일체로 연결됨에 따라 필터관(20)의 내부 및 외부에 있는 오폐수를 필터관(20)의 내부로 직접 끌어올리고 여과시켜 필터관 외부로 배출된다. 일 구현예에서는 필터관(20)에서 오폐수를 위로 끌어올리는 이러한 양수 과정이 제1공기공급관(50)에 의해 진행됨으로써, 흡입펌프를 별도로 가동할 필요가 없게 됨에 따라 고장이 적고 운전 상의 부담이 줄어든다.
또한 종래에는 충분한 폭기를 위해 공기를 기포 형태로 오폐수 속에 분산시키는 산기 장치를 별도로 설치해야 했으나, 일 구현예에서는 제1공기공급관(50)을 통해 기포 형태의 공기를 필터관(20) 내의 오폐수 속으로 분산시킬 수 있으므로 산기 장치를 별도로 설치할 필요가 없다.
더욱이, 일 구현예에서는 공기를 제1공기공급관(50)에 의해 필터관(20) 내부로 직접 주입하므로, 종래 산기 장치에 의해 탱크 내에 있는 오폐수에 공기를 기포 형태로 분산시키는 것과 달리, 필터관(20) 내부에서 미생물 배양이 이뤄질 뿐 아니라 공기가 기포 형태로 분산될 때 필터관(20) 내부에서는 압력이 더 높아지므로 미생물의 배양력이 더욱 높아지게 된다. 이에 따라 필터관(20) 내부에서 미생물에 의한 유기물 분해가 활발히 일어나므로 오폐수 속의 현탁고형물을 분해하고 걸러내는 필터관(20)에서의 여과 효과가 더욱 향상된다.
이와 같이 일 구현예에서는 하나의 산기여과장치를 통해 양수 과정, 산기 과정, 여과 과정을 동시에 진행할 수 있으므로 설치 및 운전이 단순할 뿐 아니라 미생물의 활성도가 높아지며 이에 따라 고농도의 오폐수 환경에서도 필터관의 폐색을 현저히 감소시킬 수 있다.
제2공기공급관(60)은 필터관(20)을 역세척하기 위해 공기를 본체(40)로 공급하기 위한 곳이다. 필터관(20)과 같이 수직방향으로 긴 원통 형상을 가지며, 상단에는 공기가 주입되는 제2공기주입구(61)가 위치하고, 하단은 본체(40)에 위치하는 적어도 일 부분과 연결된 구조를 가진다. 구체적으로 제2공기공급관(60)의 하단은 본체(40)의 상부의 일 부분과 연결될 수 있다. 주입되는 공기는 압축공기로, 소정의 공기량을 가진 에어펌프를 사용하여 제2공기주입구(61)로 공기를 주입할 수 있다.
필터관(20)의 구체적인 구조는 도 2를 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 필터관의 일 구조에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 2는 일 구현예에 따른 산기여과장치를 구성하는 필터관의 단면도이다.
도 2를 참고하면, 필터관(20)은 상층부(23) 및 하층부(26)의 영역으로 구분될 수 있다.
필터관(20)의 상층부(23)는 사선 형태로 타공되어 형성된 복수 개의 구멍(24)을 포함할 수 있다. 각각의 구멍(24)은 타원형으로, 가로길이는 400mm 내지 450mm 일 수 있고, 세로길이(a)는 1.5mm 내지 3mm 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 구멍(24)은 세로길이(a) 대비 가로길이의 비율이 130 내지 300 일 수 있고, 예를 들면, 150 내지 270, 170 내지 250 일 수 있다. 복수 개의 구멍(24)이 좌측 및 우측 교대로 나선 형태의 구조를 가지며, 좌측 구멍 간의 간격(d1) 및 상기 우측 구멍 간의 간격(d2)은 각각 15mm 내지 30mm 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 좌측 구멍 간의 간격(d1) 및 상기 우측 구멍 간의 간격(d2)은 상기 구멍의 세로길이(a) 대비 5배 내지 20배일 수 있고, 예를 들면, 7배 내지 15배일 수 있다. 복수 개 구멍(24)은 필터관(20)의 수평방향 기준으로 20도 내지 40도 각도의 사선으로 형성될 수 있고, 예를 들면, 25도 내지 35도 각도의 사선으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 필터관(20)에 형성된 구멍(24)이 원형인 경우 상층부(23) 내부와 하층부(26) 내부의 공기유입량이 달라 필터관(20) 내부에 기포 형태의 공기가 골고루 분사되기 어려울 수 있는데, 상기와 같은 타원형인 경우에는 필터관(20) 내부에 기포 형태의 공기가 균일하게 분산될 수 있고, 이에 따라 필터관(20)의 폐색을 감소시킬 수 있다.
필터관(20)의 하층부(26)는 하단에 오폐수유입구(27)를 포함할 수 있다. 오폐수유입구(27)는 깔때기 형태로 아래로 확관된 구조를 가질 수 있으며, 이는 탱크 내에 저장된 오폐수를 쉽게 빨아 올릴 수 있다. 여과 공정이 정지되면 잉여슬러지는 오폐수유입구(27)를 통해 자연 배출될 수 있다.
상기 복수 개 구멍(24)의 총 면적은 오폐수유입구(27)의 최하단의 단면적 대비 5배 내지 8배일 수 있고, 예를 들면, 6배 내지 7.5배, 6.5배 내지 7.5배일 수 있다. 오폐수유입구(27)는 깔때기 형태로 아래로 확관된 구조를 가지므로 오폐수유입구(27)의 최하단은 가장 긴 직경을 가진 곳을 나타낸다. 구멍(24)의 총 면적이 상기 비율 범위를 가지는 경우 오폐수유입구(27)를 통해 유입되는 양 대비 구멍(24)을 통과하여 분출되는 양의 비율을 효율적으로 조절할 수 있다.
필터관(20)의 직경은 20mm 내지 80mm 일 수 있고, 예를 들면, 30mm 내지 70mm, 40mm 내지 60mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 필터관의 직경이 상기 범위 내일 경우 제1공기공급관(50)에 의해 필터관 내로 원활하게 공기를 공급할 수 있다.
필터관(20)의 길이는 800mm 내지 950mm 일 수 있고, 예를 들면, 850mm 내지 900mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여과재(30)의 구체적인 구조는 도 3을 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 여과재의 일 형태에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 3은 일 구현예에 따른 산기여과장치를 구성하는 여과재를 보여주는 측면도이다.
도 3을 참고하면, 여과재(30)는 복수 개의 구멍이 형성된 필터관(20)의 상층부(23)의 표면을 둘러싸고 있다. 필터관 내부로 빨아 올라온 오폐수는 구멍(24)을 통과한 다음 여과재(30)를 통과하여 유기물이 걸러지며, 이때 여과재(30)를 통과하면서 부착된 유기물은 미생물의 먹이로 미생물 군을 이루게 되면서 미생물에 의한 유기물 분해도 수행된다.
여과재(30)는 흡착성이 있는 물질로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합을 포함하는 물질로 이루어질 수 있고, 필라멘트 실 형태로 사용될 수 있다. 예를 들면, 여과재(30)는 폴리비닐리덴클로라이드로 이루어진 필라멘트 실일 수 있다.
여과재(30)의 두께는 필터관(20)의 직경 대비 1/2배 내지 1/10배일 수 있고, 예를 들면, 1/2배 내지 1/8배, 1/3배 내지 1/6배일 수 있다. 여과재의 두께가 상기 비율 범위 내인 경우 높은 여과 효율을 얻을 수 있다.
필터관(20)과 일체로 연결된 제1공기공급관(50)의 구체적인 구조는 도 4를 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 제1공기공급관의 일 형태에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 4는 일 구현예에 따른 산기여과장치를 구성하는 제1공기공급관과 필터관의 연결부위를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참고하면, 제1공기공급관(50)의 하단은 필터관(20)의 하층부(26)의 일 부분과 일체로 연결되어 연결부위(B)를 형성한다. 연결부위(B)에서 분산되는 기포가 필터관(20)의 내부 벽을 따라 상승하도록 연결부위(B)의 관 선단부는 위 방향으로 소정의 각도로 형성될 수 있고, 예를 들면 수평방향 기준으로 30도 내지 60도, 40도 내지 50도의 각도로 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따라 상승하는 기체에 액체가 섞여 부력을 형성하며 그 힘은 오폐수를 필터관(20)의 상층부(23)에 존재하는 구멍(24)과 여과재(30)를 통과하도록 해준다.
제1공기공급관(50)의 직경은 10mm 내지 40mm 일 수 있고, 예를 들면, 15mm 내지 35mm, 20mm 내지 30mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 제1공기공급관(50)의 직경은 필터관(20) 직경의 0.3배 내지 0.8배 일 수 있고, 예를 들면, 0.4배 내지 0.7배, 0.4배 내지 0.6배 일 수 있다. 제1공기공급관(50)과 필터관(20)의 직경 비율이 상기 범위 내일 경우 필터관 내로 원활하게 공기를 공급할 수 있을 뿐 아니라 필터관 내에서 양수, 산기 및 여과의 과정이 동시에 순조롭게 진행됨으로써 높은 정화 효율을 가질 수 있다.
제1공기공급관(50)의 길이는 1,500mm 내지 3,000mm 일 수 있고, 예를 들면, 2,000mm 내지 2,500mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
오폐수 처리공정은 크게 여과 공정과 역세 공정으로 구분할 수 있는데, 여과 공정은 필터관(20), 여과재(30), 본체(40) 및 제1공기공급관(50)을 통해 수행되는 양수, 산기 및 여과의 과정을 포함하는 것이며, 역세 공정은 제2공기공급관(60)을 통해 역세척이 진행되는 과정이다.
전술한 바와 같은 여과 공정이 장시간 진행되고 나면 필터관(20)과 여과재(30)에 폐색이 발생할 수 있는데, 이 경우 공기의 공급을 통해 역세척을 수행할 수 있다. 역세척은 제2공기공급관(60)을 통해 공기를 본체(40) 내부로 공급함으로써 수행된다. 공기를 본체(40) 내부로 공급시 여과재(30)의 압축된 실이 흔들리면서 유동성이 생기며 점차적으로 유동성이 가속됨에 따라 여과재(30)에 부착된 오염물질을 털어내면서 필터관(20)까지 세척이 가능하다.
제2공기공급관(60)의 직경은 15mm 내지 50mm 일 수 있고, 예를 들면, 20mm 내지 40mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 제2공기공급관(60)의 길이는 1,000mm 내지 3,000mm 일 수 있고, 예를 들면, 1,500mm 내지 2,000mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 역세 공정은 여과 공정이 완료된 후 수행될 수 있으며, 제1공기공급관(50)에 연결된 자동밸브(미도시)와 정수배출구(41)에 연결된 자동밸브(미도시)는 닫히고 제2공기공급관(60)에 연결된 자동밸브(미도시)는 열린 상태에서 수행될 수 있다. 이러한 역세 공정이 완료되면 제2공기공급관(60)에 연결된 자동밸브는 닫히고 제1공기공급관(50)과 정수배출구(41)에 연결된 각 자동밸브는 개방되면서 다시 여과 공정이 반복될 수 있다. 다시 말해, 일 구현예에 따른 산기여과장치(10)는 제1공기주입구(51) 및 정수배출구(41)의 개방시 제2공기주입구(61)는 폐쇄되며, 제2공기주입구(61)의 개방시 제1공기주입구(51) 및 정수배출구(41)는 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 여과 공정은 50분 운전하고 역세 공정은 10분 운전하는 방식으로 반복될 수 있다.
이하 다른 일 구현예에 따른 오폐수 처리시스템에 대해 도 5를 참고하여 설명한다. 참고에 사용되는 도면은 일 구현예에 따른 오폐수 처리시스템의 일 형태에 해당할 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 5는 다른 일 구현예에 따른 오폐수 처리시스템을 나타내는 개략도이다.
도 5를 참고하면, 다른 일 구현예에 따른 오폐수 처리시스템은 오폐수가 저장된 탱크(70), 그리고 탱크(70) 내에 적어도 일부 설치되는 전술한 산기여과장치(10)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 산기여과장치(10) 중에서 공기를 주입하는 제1공기주입구(51) 및 제2공기주입구(61)는 탱크(70) 외부로 노출시킨 채, 필터관(20), 필터관(20)을 둘러싸는 본체(40), 필터관(20)에 연결된 제1공기공급관(50), 그리고 본체(40)에 연결된 제2공기공급관(60)을 오폐수로 채워진 탱크(70) 내부에 설치할 수 있다.
탱크(70) 내부의 바닥에 있는 침전물로 인해 오폐수유입구(27)의 폐색을 방지하기 위해 산기여과장치(10)의 오폐수유입구(27)는 탱크(70) 내의 바닥으로부터 위로 소정의 높이를 두고 띄워 설치될 수 있다. 또한 정수배출구(41)에서 나온 정수를 탱크(70) 내부에 고르게 순환시키기 위해 산기여과장치(10)의 정수배출구(41)는 탱크(70) 내의 수면으로부터 아래로 소정의 높이를 두고 설치될 수 있다. 구체적으로, 오폐수유입구(27)는 탱크(70) 바닥으로부터 위로 오폐수유입구(27)부터 정수배출구(41)까지 길이(L)의 1/5 내지 1/3, 예를 들면, 1/5 내지 1/4 해당하는 높이(L1)에 위치하고, 정수배출구(41)는 탱크(70) 내의 수면으로부터 아래로 오폐수유입구(27)부터 정수배출구(41)까지 길이(L)의 1/2 내지 1/1.5, 예를 들면, 1/2 내지 1/1.7 해당하는 높이(L2)에 위치할 수 있다.
상기 오폐수 처리시스템에 있어서 제1공기주입구(51)로 주입되는 공기량은 100 L/min 내지 250 L/min 일 수 있고, 예를 들면, 130 L/min 내지 200 L/min, 130 L/min 내지 170 L/min 일 수 있다. 상기 범위의 공기량을 주입하는 경우 필터관(20) 내부에 있는 오폐수를 여과를 위한 충분한 양만큼 위로 끌어올릴 수 있고, 기포를 충분히 형성함으로써 미생물 활성도가 커져 유기물 분해력이 높아짐에 따라 보다 깨끗한 정수를 얻을 수 있다.
오폐수 1m3가 저장된 탱크(70) 내에 일 구현예에 따른 산기여과장치가 설치된 오폐수 처리시스템에 있어서 제1공기주입구(51)로 100 L/min 내지 250 L/min의 공기량을 주입하여 20℃에서 25일 동안 운전한 경우, 탱크(70) 내의 혼합액현탁고형물 농도(MLSS)는 1200 mg/L 내지 1800 mg/L 일 수 있고, 예를 들면, 1450 mg/L 내지 1550 mg/L 일 수 있으며, 탱크(70) 내의 용존산소량(DO)은 2 ppm 내지 2.5 ppm, 예를 들면, 2.1 ppm 내지 2.5 ppm, 2.2 ppm 내지 2.5 ppm 일 수 있다. 일 구현예에 따른 산기여과장치를 운전한 경우 상기 범위 내의 MLSS 값과 DO 값을 얻음으로써, 고농도의 오폐수 환경에서도 운전 관리가 용이하며 악취 문제가 보완되고 미생물의 높은 활성도를 유지함을 알 수 있다.
오폐수 처리시스템에 있어서 일 구현예에 따른 산기여과장치(10)를 1 세트로 하여 탱크(70) 용량 또는 오폐수의 유입량 증가에 따라 복수 개의 세트를 병렬 연결하여 탱크(70) 내에 설치할 수도 있다.
10: 산기여과장치
20: 필터관
23: 상층부
24: 구멍
26: 하층부
27: 오폐수유입구
30: 여과재
40: 본체
41: 정수배출구
42: 정수공간
50: 제1공기공급관
51: 제1공기주입구
60: 제2공기공급관
61: 제2공기주입구
70: 탱크

Claims (14)

  1. 복수 개의 구멍을 포함하는 상층부 및 상기 상층부 아래에 위치하는 하층부를 포함하고, 상기 상층부의 상단은 막혀있고, 상기 하층부의 하단에는 오폐수유입구를 가지는 원통형의 필터관;
    상기 필터관의 상층부 표면을 둘러싸는 여과재;
    상기 필터관 및 상기 여과재를 통해 여과된 정수를 담는 정수공간을 형성하면서 상기 필터관의 상층부를 덮고 있고, 상단에 정수배출구를 가지는 본체;
    상단에 제1공기주입구를 가지며 하단은 상기 필터관의 하층부에 위치하는 적어도 일 부분과 일체로 연결되어 공기를 상기 필터관의 내부로 공급하는 제1공기공급관; 및
    상단에 제2공기주입구를 가지며 하단은 상기 본체와 연결되어 공기를 상기 본체로 공급하여 역세척을 수행하는 제2공기공급관
    을 포함하는 산기여과장치.
  2. 제1항에서,
    상기 구멍은 타원형이고, 복수 개의 구멍이 좌측 및 우측 교대로 나선 형태로 존재하는 산기여과장치.
  3. 제2항에서,
    상기 구멍은 세로길이 대비 가로길이의 비율이 130 내지 300 이고,
    상기 좌측 구멍 간의 간격 및 상기 우측 구멍 간의 간격은 상기 구멍의 세로길이 대비 5배 내지 20배인 산기여과장치.
  4. 제2항에서,
    상기 복수 개 구멍은 상기 필터관의 수평방향 기준으로 20도 내지 40도 각도의 사선으로 형성되는 산기여과장치.
  5. 제2항에서,
    상기 복수 개 구멍의 총 면적은 상기 오폐수유입구의 최하단의 단면적 대비 5배 내지 8배인 산기여과장치.
  6. 제1항에서,
    상기 오폐수유입구는 깔때기 형태로 아래로 확관된 구조를 가지는 산기여과장치.
  7. 제1항에서,
    상기 여과재는 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합을 포함하는 산기여과장치.
  8. 제1항에서,
    상기 여과재의 두께는 상기 필터관의 직경 대비 1/2배 내지 1/10배인 산기여과장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1공기공급관의 직경은 상기 필터관의 직경의 0.3배 내지 0.8배인 산기여과장치.
  10. 제1항에서,
    상기 제1공기주입구 및 상기 정수배출구의 개방시 상기 제2공기주입구는 폐쇄되며,
    상기 제2공기주입구의 개방시 상기 제1공기주입구 및 상기 정수배출구는 폐쇄되는 산기여과장치.
  11. 오폐수가 저장된 탱크; 및
    상기 탱크 내에 적어도 일부 설치되는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 산기여과장치
    를 포함하는 오폐수 처리시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 산기여과장치 중 상기 제1공기주입구 및 상기 제2공기주입구를 제외한 나머지 부분은 탱크 내부에 위치하고,
    상기 오폐수유입구는 상기 탱크 바닥으로부터 위로 상기 오폐수유입구부터 상기 정수배출구까지 길이의 1/5 내지 1/3에 해당하는 높이에 위치하고, 상기 정수배출구는 상기 탱크 내의 수면으로부터 아래로 상기 오폐수유입구부터 상기 정수배출구까지 길이의 1/2 내지 1/1.5에 해당하는 높이에 위치하는 오폐수 처리시스템.
  13. 제11항에서,
    상기 제1공기주입구로 주입되는 공기량은 100 L/min 내지 250 L/min 인 오폐수 처리시스템.
  14. 제11항에서,
    상기 오폐수가 상기 탱크 내에 1m3 저장되어 있고 상기 제1공기주입구로 100 L/min 내지 250 L/min의 공기량을 주입하여 20℃에서 25일 동안 운전한 경우,
    상기 탱크 내의 혼합액현탁고형물 농도(MLSS)는 1200 mg/L 내지 1800 mg/L 이고,
    상기 탱크 내의 용존산소량(DO)은 2 ppm 내지 2.5 ppm 인 오폐수 처리시스템.
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