KR101889687B1 - 무방류 순환수세식 화장실 오수 정화처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화장실 변기에서 배출되는 분뇨와 오수의 용량에 따라 유입량에 대응하여 오수정화처리장치의 계통을 가변적으로 운전시켜 과부하시에도 분뇨오수 처리효율을 안정적으로 유지할 수 있도록 하고, 또한 계통별 고효율의 오수 정화처리 장치를 통하여 호기 및 혐기성 복합미생물의 대사 작용을 극대화하여 유기성 부유물질 및 변기를 통하여 유입된 화장지까지 소화분해, 소멸처리 시킴으로서 악취의 발생 원인을 근본적으로 제거하고, 별도로 슬러지를 수거할 필요가 없는 무방류(무수거,무악취) 순환수세식 화장실 오수 정화처리장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수세식 화장실 변기에서 배출되는 분뇨와 오수(이하, “오수”로 통칭 함)를 중수도 수질로 개선하여 변기 세척수로 순환 재활용할 수 있는 오수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오수의 유입량에 대응하여 오수정화처리장치의 계통을 가변적으로 운전하여 과부하시에도 오수의 처리효율을 안정적으로 유지할 수 있도록 하고, 또한 계통별 고효율의 오수 정화처리 장치를 통하여 호기 및 혐기성 복합미생물의 대사 작용을 극대화하여 유기성 부유물질 및 변기를 통하여 유입된 화장지까지 소화분해, 소멸처리 시킴으로서 악취의 발생 원인을 근본적으로 제거하고, 별도로 슬러지를 수거할 필요가 없는 무방류(무수거,무악취) 순환수세식 화장실 분뇨오수 정화처리장치(이하 “오수처리장치”라 함)에 관한 것이다.
일반적으로, 옥내 및 야외 공중 화장실은 크게 상하수도 시설을 갖춘 보편적인 수세식화장실과 갖추지 않은 수거식 수세식화장실, 자연발효식 화장실로 구분되며, 보다 세부적으로는 자체에 정화조를 갖춘 방류형 수세식화장실과 별도로 물탱크를 갖추고 물을 공급하며 오수를 분뇨탱크에 저장하여 분뇨탱크가 차면 수거하는 수거식 수세식화장실, 수세식이 아닌 재래형 자연 발효식화장실로 구분되는데, 화장실에 채용된 오수처리방식에 따라 서로 다른 장/단점이 있다.
상하수도 시설을 갖춘 화장실은 물을 사용하여 변기를 세척하므로 화장실을 깨끗하고 위생적으로 유지 관리할 수 있는 장점이 있으나, 상하수도 시공비, 물소비에 따른 비용 부담이 있고, 수거식 수세식화장실과 자연발효식화장실은 분뇨저장 탱크에 저장되어 있는 분뇨, 오수를 주기적으로 수거해야 하는 단점이 있다.
오수정화조가 설치된 화장실은 오수를 간이 정화처리한 뒤 방류하는 방식으로, 정화조에서 발생하는 악취가 역류 휘산되어 악취가 발생하고 오수 방류로 인해 2차 환경오염이 유발되는 문제 및 슬러지 수거비용이 발생되며 지속적으로 물소비 와 상하수도 관리비용이 요구된다. 또한 수거식 수세식화장실은 분뇨오수 저장탱크에서 악취가 심하게 발생하고 물의 공급 및 분뇨오수의 수거 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있다.
한편, 자연 발효식화장실은 분뇨저장탱크에 저장된 분뇨를 미생물에 의해 분해 제거하므로 시설이 간단하고 설치비용이 가장 저렴한 장점이 있으나, 미생물에 의한 처리효율이 미미할 뿐만 아니라 악취와 해충 발생으로 인해 매우 비위생적이며, 기온이 영하로 떨어지는 추운 겨울에는 처리효율을 거의 기대할 수 없고, 미생물의 대사작용에 따라 그 처리효율에 현저한 차이가 나므로 처리효율을 안정적으로 운용하기 어려운 단점이 있다.
반면에, 무방류 순환수세식 오수정화처리장치를 채용한 화장실은 수세식변기에서 배출된 오수를 정화시켜 변기 세척수로 재사용하므로 상하수도 설비 유무에 영향을 거의 받지 않고, 물소비 및 2차 환경오염 부담이 없으며 또한 수세식화장실의 장점을 그대로 살려 위생적으로 사용 및 유지할 수 있는 장점이 있으나 오수를 정화처리하기 위한 처리 프로세스가 정교하게 작동해야만 전술한 장점을 기대할 수 있다.
오수정화장치를 갖춘 화장실에 관한 종래 기술로는 국내의 실용신안등록번호 20-0321856-00-00호(무수 변기를 이용한 소멸식 정화장치), 등록특허 제10-0727577호(무방류 순환 수세식 화장실 오수처리시스템), 등록특허 제10-0912603호(이동식 무방류 분뇨 및 오수 고도처리장치), 등록특허 제10-1028516호(순환수세 발효식 화장실) 등이 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 무방류 화장실용 오수정화처리장치는 오수를 다수의 정화처리 탱크를 순차적으로 통과시켜 간헐 폭기에 의해 호기상태와 혐기상태에서 부유유기물, 질소와 인을 제거하고, 여과층을 통과시켜 유기물질을 여과함과 동시에 여과층에 배양된 호기성 미생물 및 혐기성 미생물을 통해 유기물질 및 악취를 분해, 소멸 및 제거하며, 탈색소독여과조를 통해 앞서 처리된 처리수의 색도를 중수도 수질로 처리하여 변기 세척수로 재사용하는 것에 특징이 있으나, 오수처리계통의 세부장치와 미생물의 활성 및 대사작용에 따라 처리효율과 운용의 안정성에 편차가 심할 뿐 아니라 화장실 사용인원이 일시에 급증하면, 각 처리계통은 과부하로 인해 오수처리 효율을 안정되게 유지하기 어려운 뚜렷한 결함이 있다.
이론적으로, 오수를 간헐적으로 폭기하여 교대로 호기상태와 혐기상태로 조성하면, 유기물질의 분해와 질소 및 인 제거할 수 있는 것으로 알려져 있으나, 단위 시간당 오수의 유입량이 급증(오수의 오염도와 유량 증가)하면, 오수의 처리를 위해 오수 체류시간 확보와, 혐기성, 호기성 복합미생물(바실러스균, 유산균-유기물질 분해, 고초균-단백질 분해, 광세균-암모니아, 황화가스 분해 작용 등)의 대사 및 활성작용 미달로 인해 오수가 충분히 처리되지 못한 채로 오수의 유입량에 비례하여 후속 처리계통으로 배출되게 된다.
따라서, 후속 반응조는 오수처리에 따른 과부하로 인해 오수를 안정적으로 계속 정화처리 할 수 없게 된다.
예를 들어, 멤브레인 및 살수 여과 방식을 채용한 오수처리장치의 경우에는 멤브레인(중공사여과막 등)의 미세공 및 살수여과상의 미세한 간극을 지닌 메디아 충진 층이 안정적으로 처리되지 못한 부유물질 등에 의해 막혀 정상적인 처리기능이 상실되는 등 정화처리 계통에 치명적인 문제가 발생하게 된다.
이러한 이유로, 산이나 바다의 유명 관광지, 공원, 유원지, 등산로, 축제장 등과 같은 장소에 설치되는 무방류 순환 수세식 오수정화장치를 채용한 야외 화장실은 일시에 화장실 이용자가 급증할 경우, 오수정화장치의 계통에서 전술한 바와 같은 치명적인 문제가 예외 없이 발생되고 있는 실정이다.
결국, 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 현재 채용되고 있는 대표적인 해결방안은 화장실의 오수처리계통을 구성하는 각 반응조(처리조)의 용량을 최대한 크게 확장하는 것이다.
이렇게 하면, 오수의 정화처리에 필요한 체류시간을 더 확보할 수 있어 처리능력을 좀 더 안정되게 유지할 수 있으나, 이러한 효과는 화장실 운영 초기에만 기대할 수 있을 뿐 시간이 지나면 정화처리까지의 소요시간이 오히려 길어져 적시에 변기로 세척수를 공급하기 어렵고, 또한 반응조의 용량 확장으로 더 많은 점유공간과 시공비용이 요구될 뿐 아니라 비수기에도 정화처리장치가 최대 용량으로 운전되므로 전력 낭비는 물론 오수처리계통의 장치시설, 메디어(media) 여재의 수명이 단축되는 등의 문제가 있어 보다 실효적인 해결방안이 요구되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명은 오수의 유입량에 따라 오수정화처리계통을 가변적으로 운전할 수 있는 무방류 순환 수세식 화장실 오수 정화처리장치를 제공하려는 것이다.
또한 본 발명은 분뇨와 오수의 유입량에 따라 오수처리성능을 가변적으로 운전함으로써 정화처리계통이 과부하에 대응하여 오수를 안정적으로 중수도 수질로 지속적으로 정화 처리할 수 있고, 복합미생물에 의한 호기산화발효 및 혐기소화분해 작용을 극대화함으로써 분뇨와 오수에 포함된 유기/부유물질과 각종 유해성분을 효과적으로 분해, 제거 및 소멸시켜 별도로 슬러지를 수거할 필요가 없는 무방류 순환 수세식 화장실 오수 정화처리장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 무방류 순환 수세식 화장실 오수 처리장치에 있어 운전가동 초기에 투입한 물 이외에는 추가로 보충하지 않고 순환재활용을 통하여 운전할 수 있으며, 여재를 교체없이 일정 주기로 보충시켜 반영구적으로 운전하므로 폐기물이 발생하지 않을 뿐 아니라 처리계통의 바이오리엑터에 충진된 담체에 흡착 배양된 복합 미생물의 활성 대사작용을 통해 유기성 부유물질을 소화, 산화분해 및 소멸 제거 처리하고, 바이오NPR리엑터 속에 충진된 고도처리용 담체를 통하여 질소, 인, 유해성분, 색도 등을 효과적으로 계속 정화 처리할 수 있는 무방류 순환 수세식 화장실 오수 정화처리장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 목적을 구현하기 위한 해결수단은,
운전 모드 선택스위치를 통해 오수정화처리장치를“표준운전”모드로 설정하면, 오수는 혐기소화저류조(1)의 일측 저류 탱크로만 유입된 후, 유량조정조(10), 호기생물반응조(40), 유기물소멸반응조(50), 고도처리조(60), 바이오NPR반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90)의 처리계통을 순차적으로 통과하면서 중수도 수질로 정화처리되고,“확장운전”모드로 설정하면, 오수는 혐기소화저류조(1)의 양 저류 탱크속으로 동시에 유입된 후, 유량조정조(10), 급속산화발효조(20), 안정화저류조(30), 호기생물반응조(40), 유기물소멸반응조(50), 고도처리조(60), 바이오NPR반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90)의 처리계통을 순차적으로 통과하면서 오수의 배출량에 대응하여 오수처리 계통이 막힘없이 계속 안정적으로 중수도 수질로 정화 처리하는 것에 특징이 있다. 위 오수처리계통과 운전모드는 이하의 바람직한 실시예에서 보다 구체화될 것이다.
본 발명은 화장실 변기에서 배출되는 오수의 량에 따라 구획된 혐기소화저류조의 용량을 관리자가 선택적으로 증감시켜 오수를 저류함으로써 오수의 저류공간과 혐기성 소화시간을 확보하고, 유량조정조의 제1 및 제2 수위감지센서간의 높이 차이 만큼 후속 처리계통에서의 오수처리에 필요한 시간을 조절하여 운전부하를 줄여줌으로 처리계통이 막힘없이 안정되게 오수를 계속 정화처리 할 수 있다.
또한 표준운전모드에서는 가동되지 않는“급속산화발효조, 안정화저류조”를 필요한 경우, 예를 들어 특정 시간이나 기간 혹은 특정 계절에 일시적으로 화장실 이용자가 집중되는 경우, 즉시 확장운전모드로 전환함으로써 오수정화처리장치를 안정적으로 운용할 수 있으므로 어떠한 조건의 변화에서도 안정적으로 오수를 중수도 수질로 정화하여 변기 세척수로 다시 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 오수처리장치를 통해 오수를 정화 처리한 뒤 변기 세척수로 재활용함에 있어 오수처리 성능을 정밀하게 설계하여 제어할 수 있고, 또한 오수의 유입량에 대응해서 안정적으로 화장실을 운영할 수 있으며, 또한 오수처리장치를 운전할 때, 초기에 투입한 물 이외에 더 보충할 필요가 없으므로 급수시설이 전혀 필요하지 않고, 여재를 교체하지 않고 일정 주기로 보충시켜 운전하므로 폐기물이 발생하지 않을 뿐 아니라 복합 미생물(호기성 및 혐기성 미생물)의 고효율 대사 작용과 처리시스템의 계통적 처리에 의해 분뇨오수의 유기성물질은 물론 변기를 통해 유입되는 화장지까지 소화분해 소멸 제거되므로 별도로 슬러지를 수거할 필요가 없을 뿐만 아니라 화장실에 비위생적인 휴지통이 필요 없는 화장실을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오수처리장치의 전체 계통도,
도 2(a),(b)는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 혐기소화저류조의 세부구성을 도시한 평면도 및 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 유량조정조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 급속산화발효조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 5는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 안정화저류조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 6은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 호기생물반응조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 7은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 유기물소멸반응조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 8은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 고도처리조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 9는 도 1에서 도시된 오수처리장치 중 바이오NPR반응조의 세부 구성을 도시한 단면도,
도 10은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 탈색소독여과조, 처리수저장조의 세부구성을 도시한 단면도이다.
도 2(a),(b)는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 혐기소화저류조의 세부구성을 도시한 평면도 및 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 유량조정조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 급속산화발효조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 5는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 안정화저류조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 6은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 호기생물반응조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 7은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 유기물소멸반응조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 8은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 고도처리조의 세부구성을 도시한 단면도,
도 9는 도 1에서 도시된 오수처리장치 중 바이오NPR반응조의 세부 구성을 도시한 단면도,
도 10은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 탈색소독여과조, 처리수저장조의 세부구성을 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 오수처리장치에 대한 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 무방류 순환 수세식 화장실 분뇨 오수정화처리장치의 계통도로, 본 발명의 오수 정화처리장치(110)은 수세식 화장실내에 설치된 변기(a)의 배출관(b)과 연결된 혐기소화저류조(1)와, 상기 혐기소화저류조(1)와 차례로 연결되는 유량조정조(10), 급속산화발효조(20), 안정화저류조(30), 호기생물반응조(40), 유기물소멸반응조(50), 고도처리조(60), 바이오NPR반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90) 및 청소용수 저장통(100)으로 이루어진 오수처리계통을 포함한다.
전술한 오수 정화처리장치(110)의 각 조의 세부구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 도시된 무방류 순환 수세식 화장실용 오수정화처리장치(110) 중 혐기소화저류조(1)의 세부구성을 도시한 단면도로, 혐기소화저류조(1)는 수세식 화장실의 변기(a)에서 배출되는 분뇨와 오수를 저류하는 저류탱크로, 저류탱크의 내부는 도 2(a)에 도시된 것처럼 격벽(도면부호 미표기)에 의해 분활되어 있다.
상기한 양 저류탱크에는 각 변기(a)의 배출관(b)이 각각 연결되어 있어 오수가 유입되는 있는데, 양 저류탱크 중 일측의 탱크에는 변기 배출관(b)을 통해 항상 분뇨와 오수가 유입되지만, 타측 저류탱크는 그 탱크에 연결된 배출관(b)에 결합되어 전기적인 작동에 의해 배출관(b)의 관로를 개방시키는 전자밸브(b1)(도 2b 참조)가 부착되어 있어 상기한 전자밸브(b1)가 개로될 때에만 오수가 유입된다.
상기 혐기소화저류조(1)의 양 저류탱크는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 오수속에 침지되도록 바이오리엑터(2a)가 설치되어 있다.
상기한 바이오리엑터(2a)는 표면에 타공(도면에는 미도시)이 형성된 통형상으로, 그 내부에 혐기성 미생물이 배양 및 활성될 수 있도록 조직에 기공을 지니고 크기가 2~3cm인 불규칙한 형태의 담체(2b)가 충진되어 있다.
상기한 담체(2b)는 미생물의 흡착 및 기생이 용이한 것이라면 모두 채용할 수 있고, 충진방식은 특정하지 않는다.
따라서, 타공을 통해 바이오리엑터(2a)속으로 분뇨와 오수가 유입될 수 있고, 담체(2b)사이로 유입된 분뇨와 오수는 담체(2b)에 배양 및 흡착된 혐기성 미생물에 의해 유기물질 등이 소화 분해되고 악취가 제거된다.
혐기소화저류조(1)의 양 저류탱크에는 상측벽에 배출구(4)가 설치되어 있어 수위가 일정 이상으로 상승하면, 오버수는 배출량에 비례하여 유량조정조(10)로 배출된다.
상기한 양 저류탱크는 연통구멍(5)으로 서로 연결되어 어느 일측의 저류탱크의 수위가 과도하게 상승하면, 오버수는 위 연통구멍(5)을 통해서 타측 저류탱크로 분배된다.
전술한 바와 같이 구성된 혐기소화저류조(1)는 오수를 저류하는 동안 휴지나 분뇨와 오수가 서로 뒤섞이면서 타공을 통해 바이오리엑터(2a)속으로 유입되어져 혐기성 미생물에 의해 유기물질의 분해가 진행된다.
상기의 휴지 분해에 있어 휴지통 없는 화장실의 구현을 위하여 혐기소화저류조에 컨트롤러(200)와 연결된 교반장치(6)가 침지되도록 더 설치될 수 있다.
상기 교반장치(6)는 오수를 교반하면서 오수와 화장지(휴지)를 분쇄하여 오수의 정화처리 효율을 높일 수 있다.
오수가 과도하게 유입되면, 오버수는 배출구(4)를 통해 유량조정조(10)로 배출된다. 이 과정에서 일정크기 이상의 고형물은 스크린(3)에 걸려 배출되지 않는다.
한편, 전술한 전자밸브(b1)는 화장실 관리자가 단위 시간당 화장실 사용 인원이 설계된 오수 배출량 이상으로 증가하는 경우(이용인원 기준), 화장실 관리자의 운전방식 선택 스위치(표준운전 및 확장운전)의 설정에 따라 컨트롤러는 본 발명의 오수처리계통을 선택적으로 온/오프(ON/OFF)시켜 처리계통을 운전시키게 된다. 이에 대해서는 이하의 작용 예에서 상세히 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 도 3은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 유량조정조의 세부구성을 도시한 단면도로, 유량조정조(10)는 오수 정화처리계통의 유량을 적절히 분배하여 오수처리에 따른 부하를 안정화시키기 위한 탱크로, 탱크의 상측으로 혐기소화저류조(1)의 배출구(4)에서 배출되는 오수가 유입되는데, 탱크의 내벽에는 수직방향으로 일정간격으로 제1 내지 제3 수위감지센서(S2a, S2b, S2c)가 각각 부착되어 있고, 탱크의 바닥에는 이송펌프(P2)가 설치되어 있다.
상기한 이송펌프(P2)는 제1 및 제2 수위감지센서(S2a)(S2b)의 센싱 동작시 구동되고, 제3 수위감지센서(S2c)의 센싱 동작시 정지한다.
상기한 제1 및 제2 수위감지센서(S2a)(S2b)는 후술하는 화장실 운전모드 선택스위치(도면에는 미도시)를 조작하여 표준운전모드 및 확장운전모드 중 어느 하나의 모드를 선택하면, 어느 하나의 센서는 전원이 차단(OFF)되고, 다른 센서는 전원이 공급(ON)되게 된다.
상기한 이송펌프(P2)는 오수를 이송시키는 이송배관으로부터 분기된 한 쌍의 배관라인에 제1 및 제2 전자밸브(V1)(V2)가 각각 부착되어 있는데, 분기된 양 배관은 급속산화발효조(20)와 호기생물반응조(40)에 각각 연결되어 있다.
전술한 호기생물반응조(40)와 연결된 배관에 결합되어 있는 제1 전자밸브(V1)는 표준운전모드로 설정되면, 컨트롤러(200)로부터 전원이 인가되어 개로되고, 동시에 급속산화발효조(20)와 연결된 분기배관(도면부호 미표기)에 결합된 전자밸브(V2)는 전원이 차단되어 관로가 폐쇄된다.
그리고 확장운전모드로 설정하면, 상기 제1 전자밸브(V1)는 전원공급이 차단되어 관로가 폐쇄되고, 상기 제2 전자밸브(V2)는 전원이 공급되어 관로가 개방된다.
따라서, 제1 및 제2 전자밸브(V1)(V2)의 선택적 관로 개방에 따라 이송펌프(P2)를 통해 이송되는 오수는 급속산화발효조(20) 또는 호기생물반응조(40) 중 어느 하나의 탱크로 이송될 수 있다.
상기한 제1 내지 제3 수위감지센서(S2a, S2b, S2c)는 컨트롤러(200, 도 1 참조)와 회로적으로 연결되어 있는데, 화장실 관리자가 화장실 운전모드를 표준운전모드로 설정하면, 제2 수위감지센서(S2b)가 전술한 컨트롤러(200)의 전원이 연결(ON)되고, 제1 수위감지센서(S2a)의 전원은 차단(OFF)되게 된다.
반대로, 운전모드를 확장운전모드로 설정하면, 제2 수위감지센서(S2b)는 전술한 컨트롤러(200)와 전기 회로적으로 차단(OFF)되고, 제1 수위감지센서(S2a)는 전기 회로적으로 전원이 인가(ON)된다.
따라서, 양 제1 및 제2 수위감지센서(S2a)(S2b)는 운전 모드의 선택에 따라서 유량조정조(10)의 수위를 센싱하므로 센서의 높이 차이로 오수의 저류용량을 가변적으로 저류할 수 있고, 오수를 후속 급속산화발효조(20) 혹은 호기생물반응조로 선택적으로 이송시켜 오수처리계통을 오수 유입량에 대응하여 오수를 처리할 수 있다.
즉, 화장실의 사용 인원이 설계기준 인원수보다 더 많은 인원이 사용할 경우, 관리자는 컨트롤러(200)에 설치된 운전모드 선택스위치(도면에는 미도시)를 통해“확장운전”모드로 선택하면, 유량조정조(10)의 용량이 최대로 확장되게 된다.
따라서, 유량조정조는 오수 배출량에 따라 후속 처리계통에서 오수정화처리에 필요한 시간을 확보하는 것이 가능해 진다.
도 4를 참조하면, 도 4는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 급속산화발효조의 세부구성을 도시한 단면도로, 급속산화발효조(20)는 전술한 이송펌프(P2)에 의해 이송되는 오수를 저장하면서 오수를 급속히 산화 및 발효시키기 위한 발효탱크이다.
상기한 급속산화발효조(20)는“확장운전”모드에서만 운전되는 탱크로, 그 내부에 전술한 혐기소화저류조(1)의 바이오리엑터(2a)와 동일한 바이오리엑터(21)가 설치되어 있고, 상기 바이오리엑터(21)의 하부에는 컨트롤러(200)에 설치된 타이머(도면에는 미도시)에 의해 간헐적으로 구동되는 에어브로워펌프(AP1)로부터 공급되는 에어를 배출시키는 복수개의 산기관(23)이 원형으로 배치되어 있으며, 또한 탱크내의 오수를 외기를 함께 흡입하여 고압으로 오수속으로 분사하여 오수의 교반과 유기물질 믹싱 및 오수를 폭기시키는 급속산화발효펌프(26)가 설치되어 있고, 탱크의 일측에 탱크의 하부로 연통되도록 판상형 격벽에 의해 구획되고, 여과재(25)가 충진된 여과장치(24)가 설치되어 있다.
상기의 여과장치(24)의 상측에는 배출구(27)가 마련되어 있다.
상기한 바이오리엑터(21)속에 충진되어 있는 담체(22)는 혐기소화저류조(1)의 바이오리엑터(2a)속에 충진된 담체(2b)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 구성된 급속산화발효조(20)는 관리자가 컨트롤러(200)의 타이머에 설정한 시간을 주기로 작동되는 에어브로워펌프(AP1)에서 발생된 에어는 산기관(23)을 통해 간헐적으로 공급되어 발효탱크의 내부를 호기상태와 혐기상태로 교대로 조성하고, 급속산화발효펌프(26)의 작동에 의해 오수의 교반과 유기물질의 믹싱 및 폭기에 의해 유기물질을 급속히 산화 및 발효시키게 된다.
이 과정에서 오수는 급속산화발효펌프(26)에 의해 유기성 부유물질과 휴지 등이 더욱 더 미립자로 풀어지고 파괴되는데, 이때 탱크 내부가 호기상태로 조성되면, 호기성 미생물의 소화에 의해 유기물질이 제거되고, 혐기성 상태로 조성되면 혐기성 미생물에 의한 질산화 및 탈질화 즉, 유기물질의 소화와 산화가 급속히 진행되면서 오수를 정화시키게 된다.
이 과정에 의해 처리된 처리수는 유입량에 비례하여 여과장치(24)를 통과하면서 여과된 처리수가 배출구(27)를 통해 안정화저류조(30)로 배출된다.
한편, 전술한 급속산화발효펌프(26)와 에어브로워펌프(AP1)는 표준운전모드에서 운전될 때에는 컨트롤러(200)에 의해 회로적으로 전원이 차단되어 정지되고,확장운전모드에서 운전할 때에만 전원이 공급되어 작동되게 된다.
도 5를 참조하면, 도 5는 도 1에 도시된 오수처리장치 중 안정화저류조의 세부구성을 도시한 단면도로, 안정화저류조(30)는 급속산화발효조(20)에서 배출되는 처리수를 침전 저류하면서 탈질화 및 안정화시키기 위한 탱크이다.
안정화저류조(30)는“확장운전”모드로 셋팅되었을 때 작동되는 탱크로, 탱크내의 일측에 급속산화발효조(20)의 여과장치(24)와 동일한 구성을 지닌 여과장치(34)가 설치되고, 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(32)에 의해 침전물을 혐기소화저류조(1)로 반송시키는 에어 리프트식 반송관(31)이 탱크 바닥에 설치되어 있다.
안정화저류조(30)내에 처리수가 침전 및 저류되는 동안에 유량이 증가하여 수위가 상승하면, 전술한 바와 같이 여과장치(34)에 의해 여과된 처리수는 유입량에 비례하여 배출구(33)를 통해 호기생물반응조(40)로 배출된다.
따라서, 안정화저류조(30)의 바닥에 침전된 활성오니 슬러지는 반송관(31)의 간헐적 반송작용에 의해 혐기소화저류조(1)는 혐기성 미생물의 활성화가 안정적으로 지속되게 된다.
상기한 안정화저류조(30)는 “확장운전” 모드로 설정한 경우에만 컨트롤러의 전원이 공급되어 운전된다.
이하에서 설명되는 호기생물반응조(40) 내지 탈색소독여과조(90)는 표준 및 확장운전모드의 설정여부에 상관없이 항시 운용되는 탱크이다.
도 6을 참조하면, 도 6은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 호기생물반응조의 세부구성을 도시한 단면도로, 호기생물반응조(40)는 운전모드에 따라 유량조정조(10) 또는 전술한 안정화저류조(30)에서 배출되는 처리수를 저류하면서 탱크의 내부를 교대로 호기상태와 혐기상태로 조성하여 오수를 정화처리하는 탱크이다.
상기한 호기생물반응조(40)는 내부에 담체(42)가 충진되고, 오수가 출입하는 장방형 바이오리엑터(41)가 오수속에 침지되어 있고, 상기 바이오리엑터(41)의 하부에 컨트롤러(200)의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP2)와 연결된 산기관(43)이 설치되어 있으며, 탱크 바닥에 독립적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP2-1)와 연결되어 에어브로워펌프(AP2-1)로부터 간헐적으로 공급되는 에어에 의해 탱크 바닥에 침전된 호기성 미생물 플럭이 포함된 침전슬러지 활성오니 및 처리수를 전술한 혐기소화저류조(1)로 반송시키는 에어 리프트식 반송관(46)이 설치되어 있고, 전술한 급속산화발효조(20)의 여과장치(24)와 같은 구성으로 이루어진 여과장치(44)가 탱크의 일측에 설치되어 있다.
상기한 호기생물반응조(40)는 산기관(43)에서 간헐적 공급되는 에어에 의해 처리수에 산소가 용존되고, 호기성 미생물의 활동에 의한 질산화, 인 섭취에 의한 유기물질의 분해가 이루어지며, 무산소 상태에서는 혐기성 미생물의 활동에 의해 탈질화와 인 방출이 진행된다.
또한 컨트롤러에 연결된 타이머에 의해 간헐적으로 가동되는 에어 리프트식 반송관(46)을 통해 탱크 바닥에 침전된 호기성 미생물 플럭을 지닌 침전슬러지 활성오니와 처리수가 혐기소화저류조(1)로 반송되므로 혐기소화저류조(1)의 미생물 활성이 지속적이고 안정적으로 유지될 수 있다.
따라서, 혐기소화저류조(1)에서는 저류된 오수가 우점종의 활성 미생물에 의해 소화, 분해 제거 처리되는데, 이 과정에 의해 오수에서 발생되는 악취는 거의 대부분 제거된다.
이와 같이 호기생물반응조(40)로 이어진 오수처리계통에 의해 점진적으로 호기 및 혐기성 미생물에 의한 질산화 및 탈질화에 의해 유기물질의 상당량이 소화 분해 제거되고, 그 처리수는 여과장치(44)에 의해 여과되면서 수위가 상승하면, 여과장치(44)의 상측벽에 부착된 수위감지센서(S5)의 센싱에 의해 이송펌프(P5)가 구동되면서 오버수를 유기물소멸반응조(50)로 배출시킨다.
도 7을 참조하면, 도 7은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 유기물소멸반응조의 세부구성을 도시한 단면도로, 유기물소멸반응조(50)는 전술한 호기생물반응조(40)에서 배출된 처리수를 호기상태와 혐기상태가 교대로 조성되는 바이오우드칩 살수여과상 여재층(51)을 통과시켜 여과와 동시에 정화시키기 위한 탱크이다.
유기물소멸반응조(50)는 호기 및 혐기성 복합 미생물이 배양 흡착된 삼나무 바이오우드칩으로 이루어진 살수여과상 여재층(51)을 갖추고 있고, 살수여과상 여재층(51) 상부에 호기생물반응조(40)의 이송펌프(P5)와 연결된 살수노즐(54)이 설치되어 있으며, 상기 살수여과상 여재층(51)의 하부에는 컨트롤러(200)와 회로적으로 연결된 타이머(도면에는 미도시)에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP3)에서 공급되는 에어를 살수여과상 여재층(51)속으로 공급하기 위한 산기관(53)들이 배치되어 있고, 탱크의 일측에 상기 여재층(51)의 하부와 통해진 판상형 격벽(도면 부호 미표기)으로 구획된 집수실(55)이 마련되어 있다.
집수실(55)에는 수위를 감지하는 수위감지센서(S6)와, 상기 수위감지센서(S6)에 의해 구동이 제어되는 이송펌프(P6)가 설치되어 있다.
전술한 유기물소멸반응조(50)의 살수여과상 여재층(51)은 산기관(53)을 통해 간헐적으로 공급되는 에어에 의해 교대로 호기상태와 혐기상태가 조성되면서 살수노즐(54)에서 살수되는 처리수가 통과할 때, 처리수에 포함된 잔류 유기물질이나 부유성 물질 등을 여과 및 흡착 제거하면서 삼나무 바이오우드칩(52)와, 굴패각, 화산석이 혼합되어 이루어진 여과여재에 흡착 및 배양된 복합 미생물에 의한 소화 및 산화작용에 의해 분해 제거된 후 집수실(55)에 저장된다.
이와 같이 유기물소멸반응조(50)까지의 오수처리계통에 의해 처리된 처리수는 유기성 부유물질 및 악취 등이 거의 대부분 제거되고 처리수의 탁도는 상당히 개선된다.
유기물소멸반응조(50)의 하부 여과여재층에 저장된 처리수는 일정 수위 이상으로 상승하면, 이를 수위감지센서(S6)가 센싱한 신호에 의해 이송펌프(P6)가 구동되면서 오버수를 고도처리조(60)로 이송시키게 된다.
도 8을 참조하면, 도 8은 도 1에 도시된 오수처리장치 중 고도처리조의 세부구성을 도시한 단면도로, 고도처리조(60)는 유기물소멸반응조(50)에서 이송된 처리수를 저류하면서 처리수에 잔류하는 유기 화합물질, 유해균, 질소, 인 성분 등을 분해 및 제거하는 탱크이다.
고도처리조(60)는 탱크내의 처리수속에 침지되도록 바이오NPR리엑터(61)가 설치되어 있고, 상기 바이오NPR리엑터(61)의 하부에 컨트롤러(200)와 회로적으로 연결된 타이머에 의해 간헐적으로 구동되는 에어브로워펌프(AP4)와 연결된 산기관(63)이 설치되어 있으며, 탱크의 일측에 탱크의 하부를 통해 유입된 처리수의 수위를 감지하는 수위감지센서(S7)와, 상기 수위감지센서(S7)의 센싱에 따라 유입되는 처리수의 탈색소독여과조(80)로 이송시키는 이송펌프(P7)를 포함하는 여과장치(64)가 설치되어 있다.
상기한 바이오NPR리엑터(61)속에는 오수처리에 우수한 성분을 가진 다양한 천연 광물질들을 혼합 소결한 고상의 NPR블럭 여재와, 굴패각으로 이루어진 담체(62)가 충진되어 있다. 참고로, 상기한 NPR(Nitrogen Phosphore Reaction, 등록상표 4020100031990, 상표권자:(주)엔피알이노베이션)블럭은 분뇨여과장치용 굴패각으로 제조된 여재, 오수정화조용 합성섬유제 여재, 오수정화조용 굴패각 여재, 오수정화조용 섬유사 여재, 오수정화조용 합성수지제 여재, 오수정화조용 굴패각 톱밥 및 석탄을 소결한 여재, 오수정화조용 우드칩 여재, 축산분뇨정화조용 여재, 축산분뇨 정화조용 섬유사 여재, 축산분뇨정화조용 소결된 세라믹 여재, 축산분뇨정화조용 중금속 제거용 여재, 축산분뇨정화조용 합성수지제 여재, 축산분뇨정화조용 굴패각 목탄 및 석탄을 소결한 여재 중 어느 하나 혹은 혼용한 여재이다.
따라서, 바이오NPR리엑터(61)속으로 산기관(63)을 통해 간헐적으로 에어가 공급되면, 교대로 호기상태와 혐기상태가 조성되면서 오수는 폭기에 의해 NPR블럭과 담체(62)와 접촉되어 NPR블럭의 광물질 성분이 미세하게 처리수에 용출되어 처리수에 잔류하는 유기성분, 유해균 및 미세 부유물질 , 질소, 인이 제거되고 처리수의 색도가 개선된다.
이와 같이 오수가 정화 처리되는 과정에 유입 유량이 증가하면, 여과장치(64)내에 설치된 수위감지센서(S7)가 오버수를 센싱하고 그 센싱신호에 의해 이송펌프(P7)가 구동되면서 여과장치(64)에 의해 여과된 오버수를 바이오NPR반응조(70)로 이송시킨다.
도 9를 참조하면, 도 9는 도 1에 도시된 무방류 순환 수세식화장실 오수 정화처리장치 중 바이오NPR반응조(70)의 세부구성을 도시한 단면도이다.
바이오NPR반응조(70)는 상기한 고도처리조(60)에서 이송되는 처리수가 바이오우드칩 및 NPR블럭이 상하로 적층된 살수여과상 여재층을 통과할 때 여과되고, 간헐적 에어공급에 의해 여재층의 내부가 교대로 호기상태와 혐기상태가 조성되면서 우드칩에 배양 흡착된 복합 미생물에 의해 유기물질 등이 소화 및 산화작용에 의해 분해되는 탱크이다.
바이오NPR반응조(70)는 상부에 고도처리조(60)의 이송펌프(64)와 연결된 살수노즐(74)이 설치되어 있고, 상기 살수노즐(74)의 하부에는 호기 및 혐기성 복합 미생물이 배양 흡착된 삼나무 바이오우드칩 및 NPR블럭으로 이루어진 여과상 여재층(71)이 충적되어 있으며, 상기 여재층(71)의 하부에 전술한 컨트롤러(200 도 1 참조)와 회로적으로 연결된 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP5)에서 공급되는 에어를 여재층(71)속으로 공급하기 위한 산기관(73)이 설치되어 있고, 탱크의 하부로 연통된 판상형 격벽에 의해 구획된 집수실(75)을 갖추고, 상기 집수실(75)에 수위를 감지하는 수위감지센서(S7)와, 상기 수위감지센서(S7)의 센싱 동작시 처리수를 배출시키는 이송펌프(P8)가 설치되어 있다.
전술한 바이오NPR반응조(70)에서는 살수노즐(74)에 의해 살수되는 처리수가 여재층(71)을 통과할 때 유기 물질이나 부유성 이물질 등이 여과 및 흡착되고, 동시에 산기관(53)을 통해 간헐적으로 공급되는 에어에 의해 삼나무 바이오우드칩 층이 호기상태와 혐기상태로 교대로 조성되면서 우드칩에 배양 흡착된 복합 미생물에 의해 유기물질 등이 소화 및 산화작용에 의해 분해 제거된다.
여재층(71)을 통과한 처리수는 여재층 하부의 NPR블럭 여재층(도면부호 미표기)을 통과할 때 처리수에 잔류하는 질소, 인, 유해 균, 성분 등을 제거 및 처리된 뒤 집수실(75)에 저장된다.
집수실(75)의 수위가 일정 이상으로 상승하면, 이를 수위감지센서(S7)가 감지하여 이송펌프(P8)를 구동시킴으로써 오버수를 탈색소독여과조(80)로 이송시킨다.
이와 같이 바이오NPR반응조(70)까지 이어지는 처리계통에 의해 오수내에 잔류하는 유기성 부유물질 및 유해 균, 성분 색도 등은 대부분 제거 처리된다.
도 10을 참조하면, 도 10은 도 1에 도시된 무방류 순환 수세식화장실 오수 정화처리장치 중 탈색소독여과조(80)와 처리수저장조(90)의 세부구성을 도시한 단면도로, 탈색소독여과조(80)는 바이오NPR반응조(70)의 이송펌프(P8)에 의해 이송되는 처리수에 잔류하는 미세 부유물질 및 각종 유기 화합물질, 유해균, 각종 유해 성분, 색도와 대장균 등을 최종적으로 흡착, 분해, 소독 처리하여 중수도(도시재이용수-화장실 세정용수) 수질로 정화처리된 물을 저장하는 탱크이다.
탈색소독여과조(80)는 상부에 바이오NPR반응조(70)의 이송펌프(P8)와 연결되는 살수노즐(83)이 설치되고, 상기 살수노즐(83)의 하부에 입도 크기별 입상활성탄, 안스라사이트, 공지된 천연 광물질을 원료로 제조된 NPR블럭 여재 및 굴패각, 화산석 등이 차례로 충진되어진 탈색소독 여재 필터층(81)이 마련되어 있다.
상기한 탈색소독여과조(80)는 살수노즐(83)에서 살수되는 처리수는 일정시간 체류하면서 탈색소독 여재 필터층(81)을 통과하면서 처리수에 잔류하는 유해균, 유해성분, 미세 부유물질, 색도 등이 중수도 수질(도시재이용수) 기준(이하의 표 1 참조) 범위 이내로 개선되고, 중수도 수량은 배출량에 비례하여 탱크의 하부를 통해 처리수저장조(90)속에 저장된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 처리수저장조(90)는 변기(a) 세척수를 공급하기 위해 탈색소독여과조(80)에서 중수도 수질로 개선된 상등수를 저장하는 탱크이다.
상기 처리수저장조(90)는 저장된 물을 변기쪽으로 공급하기 위한 급수관(c)이 결합된 압력 개폐형 급수펌프(d)가 설치되어 있어 변기에서 세척수를 사용하면 저장된 물을 화장실 변기(a)로 바로 공급하게 된다.
또한 처리수저장조(90)에는 상측에 오버수 배출구(87)가 설치되어 과도한 수량은 청소용수 저장통(100)으로 배출되어 저장된다. 청소용수 저장통(100)은 지붕의 물받이 홈통(도면에는 미도시)을 통해 우수도 집수할 수 있다.
처리수저장조(90)내에 전술한 급수펌프(d)를 연결하면 화장실 세척용수로 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명은 화장실 수세식변기에서 배출된 오수를 처리하여 변기 세척수로 재사용 하므로 급수나 방류를 위한 상하수도 관로가 필요 없고, 분뇨에 포함되어 있는 유기성 부유성 물질이 중수도 수질로 소화 분해, 소멸 제거되므로 악취가 일절 발생하지 않으며, 오수 및 슬러지를 별도로 수거할 필요가 없다.
한편, 오/폐수의 고형물질에 포함된 유기물을 분해하는 미생물은 세균, 원생동물로 구분되며 플록(Floc)형성 세균으로는 주오글로에아 라미제라(Zoogloea ramigera), 스페로틸러스 네이탄스(Sphearotilus natanes)가 주류를 이루고, 아크로모박터(Achromobacter), 알칼리젠스(Alcaligens) 바실러스(Bacillus), 후라보박테리아(Flaubuobacterium), 시우도모나스(Phseudomonas) 등이 있다.
원생동물에는 섬모충류가 주류를 이루고, 유기물 분해 시 산소를 필요로 하는 호기성미생물과 산소를 필요로 하지 않는 혐기성세균의 혼성체이다.
삼나무 바이오 우드칩에 의하여 증식된 미생물 플록(Floc)은 오?폐수에 유기물로 섞여 있는 오니를 소화 분해하는데, 오?폐수가 포함된 유체가 투입되면, 유체(오?폐수)가 우드칩 여재층을 통과하면서 중온균인 미생물들에 의해 분해가 일어나면서 상당량의 분해열을 발생시키고, 이 열이 우드칩 내부 기공 속에 다량으로 존재하는 혐기성 미생물의 활동을 증진시킨다.
혐기성 미생물은 상온(20℃)에서 소화대사 작용이 활발하고, 우드칩 체내의 온도가 60℃ 정도까지 상승되어 유기물의 분해 활동이 더욱 증진된다.
바이오 우드칩을 이용한 오?폐수처리 방법의 원리는 생물학적으로 처리하는 것으로서, 호기성 미생물은 탄수화물과 질소화합물을 섭취하고 분해하는데, 탄수화물은 산소를 섭취하여 이산화탄소와 물로 분해되고, 에너지를 이용하여 탄소유기물 제거 및 질산화가 이루어지며, 생물학적 산소요구량을 낮추어 정화처리 된다.
혐기성 미생물은 산소공급이 필요 없는 상태로 탄산가스, 메탄가스, 암모니아, 황화수소 등을 섭취하여 고분자 유기물을 흡수 분해시킨다.
결과적으로, 호기성미생물은 오수에 포함된 유기물질을 분해시킴으로써, 오수 내의 탄소 유기물질을 제거시킨다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
통상, 표준형 이동식 화장실은 변기의 수가 10조 이하로 설치된 것을 말하고, 그 이상은 대용량 화장실로 분류되는데, 본 발명은 이동식 표준형 화장실에 설치되는 것을 산정하여 설명하되 대용량 화장실의 경우에도 적정 용량 산정을 통하여 오수처리계통의 운전을 선택적으로 채용할 수 있다.
본 발명의 오수처리장치는 오수처리계통을 구성하는 각 탱크는 물을 미리 채운 상태에서 운전되는데, 관리자가 표준운전모드와 확장운전모드 중 어느 하나의 모드를 컨트롤러에 마련된 운전 모드 선택스위치(도면에는 미도시)를 통해 설정하면 된다.
선택스위치를 통해 오수정화처리장치의 운전모드를 표준운전모드로 설정하면, 오수는 혐기소화저류조(1)의 일측 탱크속으로 유입된 뒤 유량조정조(10), 호기생물반응조(40), 유기물소멸반응조(50), 고도처리조(60), 바이오NPR반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90) 계통을 따라 중수도 수질로 정화처리되고, “확장운전” 모드로 설정하여 운전하면, 오수는 혐기소화저류조(1)의 양 탱크속으로 유입된 뒤 유량조정조(10), 급속산화발효조(20), 안정화저류조(30), 호기생물반응조(40), 유기물소멸반응조(50), 고도처리조(60), 바이오NPR반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90) 계통을 통해서 중수도 수질로 정화처리된다.
전술한 표준운전 및 확장운전모드 설정에 따라 앞서 설명한 바와 같이 각 오수 처리탱크에 채용된 구성요소에 전원공급이 온/오프(On/Off) 된다.
따라서, 본 발명은 표준운전모드에서는 설계된 각 반응조의 처리용량에 무리없이 오수를 효과적으로 계속 정화처리 할 수 있다.
다만, 일시에 많은 인원이 화장실을 사용하여 오수의 배출량이 급증하면 급속산화발효조의 급속산화발효펌프(26)에 의해 유기물질이 급속으로 산화되므로 후속 처리계통에서의 처리부하를 줄일 수 있다.
환경부 고시에 따른 중수도 수질 대비 본 발명에 의해 처리된 최종 처리수 수질의 성적은 표 1의 대비표와 같다.
| 구 분 | 중수도 수질 기준 |
본 발명 | |
| 보통운전모드 | 확장운전모드 | ||
| 총대장균군수 (개/100ml) |
불검출 | 불검출 | 불검출 |
| 결합잔류염소(mg/L) | 0.2이상 | 0.22 | 0.27 |
| 탁도(NTU) | 2이하 | 1.2 | 0.8 |
| 생물학적 산소요구량 (BOD)((mg/L) |
5이하 | 2.7 | 1.5 |
| 냄새 | 불쾌하지 않을 것 | 불쾌하지 않음 | 불쾌하지 않음 |
| 색도(도) | 20이하 | 5 | 3 |
| 총질소(T-N)(mg/L) | - | - | - |
| 총인(T-P)(mg/L) | - | - | - |
| 수소이온농도(pH) | 5.8~8.5 | 7.9 | 7.5 |
| 염화물((mgC/L) | - | - | - |
위 표 1의 성적을 살펴보면, 본 발명은 표준운전모드로 운전하였을 때, 중수도 수질 기준에 만족하고, 또한 "확장운전" 모드로 운전한 수질성적 역시 표준운전모드와 별다른 차이가 없는 것을 볼 수 있는데, 이 같은 결과는 오수의 증감을 혐기소화저류조의 내부를 구획한 양 저류탱크의 선택적 사용으로 대응함으로써 혐기성 미생물의 혐기소화 시간을 확보한 것과, 유량조정조의 제1 및 제2 수위감지센서의 높이 차에 의한 오수의 체류시간을 조정함으로써 후속 처리계통에서 오수를 처리할 시간을 충분히 확보하게 되는 것과, 급속산화발효조(20)에 설치된 급속산화발효펌프(26)의 급속한 폭기작용과, 에어리프트식 반송관을 통해 혐기소화저류조로 활성오니를 반송하여 혐기소화저류조에서의 오수처리효율을 계속 안정적으로 유지되도록 한 것에 의해 본 발명은 오수처리장치의 계통이 막히거나 과부하 없이 안정적으로 오수를 처리되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 오수처리장치를 통해 오수를 중수도 수질로 정화처리함에 있어 오수 배출 량에 따라 오수처리계통을 선택적으로 운용함으로써 오수를 안정적으로 계속 정화처리할 수 있다.
따라서 본 발명은 오수를 처리해서 변기 세척수로 계속 재활용하므로, 최초 운전 시 투입된 물 이외에 추가로 급수할 필요가 없다.
또한 본 발명은 고가의 기계장치나 독성의 화학물질을 전혀 사용하지 않고 천연 자연 소재의 수분에 대한 내성이 강한 삼나무 우드칩, 친환경 천연광물질, 굴패각 등을 반영구적인 환경 친화적 여재를 사용함으로 교체하지 않고 일정 주기로 보충하여 운전하므로 폐기물이 발생하지 않는다.
또한 본 발명은 효율적인 처리 계통 과정에서 우점종의 복합 미생물의 활성도를 극대화시켜 유기성 부유물질 등이 완벽하게 분해, 소멸, 제거되므로 슬러지를 수거할 필요가 없으며, 또한 혐기소화저류조의 내부에 교반장치(6 도 2 참조)의 설치하여 화장지(휴지)까지 분해소멸시킴으로써 휴지통이 없는 화장실을 운용 할 수 있다.
오수처리계통에서 확장운전모드에서“급속산화발효조(20), 안정화저류조(30)”를 가동시켜 오수 유입량의 급격한 증가에 따른 과부하에 대응하여 오수처리효율을 안정적으로 운용할 수 있고, 표준운전모드에서는“급속산화발효조(20), 안정화저류조(30)”의 작동이 중지되므로, 본 발명은 오수의 처리량과 처리부하를 미리 예측하여 정확하게 정화처리를 설계하는 것이 가능해지므로 오수처리효율을 안정적으로 운용할 수 있다.
a: 화장실 변기 1: 혐기소화저류조
10: 유량조정조 20: 급속산화발효조
30: 안정화저류조 40: 호기성 생물반응조
50: 유기물소멸반응조 60: 고도처리조
70: 바이오NPR반응조
80: 탈색소독여과조 90: 처리수저장조
100: 중수 저장통 110: 오수정화처리장치
10: 유량조정조 20: 급속산화발효조
30: 안정화저류조 40: 호기성 생물반응조
50: 유기물소멸반응조 60: 고도처리조
70: 바이오NPR반응조
80: 탈색소독여과조 90: 처리수저장조
100: 중수 저장통 110: 오수정화처리장치
Claims (3)
- 격벽에 의해 구획된 양 저류탱크에 화장실 변기(a)의 배출관(b)들이 각각 연결되어 오수를 저류하는 탱크로서, 일측의 저류탱크에 연결된 배출관에 컨트롤러의 전기적 제어에 의해 개로되는 전자밸브(b1)가 결합되고, 탱크속에 담체(2b)가 충진된 상태로 오수 속에 침지되는 바이오리엑터(2a)를 갖추고, 스크린(3)을 통해 일정크기 이상의 고형물은 여과하면서 오버수를 유량조정조로 배출하는 혐기소화저류조(1)와;
상기 혐기소화저류조(1)에서 배출된 오수를 저장하면서 내벽에 수직하게 일정간격으로 제1 내지 제3 수위감지센서(S2a, S2b, S2c)가 설치되고, 상기 제1 및 제2 수위감지센서(S2a, S2b)의 선택적 센싱에 의해 구동되고, 제3 수위감지센서(S2c)의 센싱에 의해 정지되는 이송펌프(P2)와, 상기 이송펌프(P2)의 이송배관으로부터 분기되어 급속산화발효조(20)와 호기생물반응조(40)로 연결되는 양 배관에 전원에 의해 선택적으로 관로를 개방시키는 제1 및 제2 전자밸브(V1)(V2)를 포함하는 유량조정조(10)와;
상기 제2 전자밸브(V2)의 개로시 상기 이송펌프(P2)에 의해 이송되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 내부에 담체가 충진되고 오수속에 침지되는 바이오리엑터(21)와, 컨트롤러(200)의 타이머에 의해 간헐적으로 구동되는 에어브로워펌프(AP1)와 연결되어 상기 담체의 하부로 에어를 간헐적으로 공급하는 산기관(23)과, 상기 컨트롤러(200)와 전기적으로 연결되어 탱크내의 오수와 외기를 동시에 흡입하여 고압으로 계속 분사하여 오수를 교반하고 폭기시키는 급속산화발효펌프(26)와, 탱크의 하부가 서로 통해져 유입되는 처리수를 여과하면서 오버수를 배출구(27)를 통해 배출하는 여과장치(24)를 포함하는 급속산화발효조(20)와;
상기 급속산화발효조(20)에서 배출되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 탱크바닥에 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(32)에서 공급되는 에어에 의해 침전 슬러지를 상기 혐기소화저류조(1)로 반송시키는 에어 리프트식 반송관(31)과, 탱크 일측에 처리수를 여과하면서 오버수를 배출하는 배출구(33)를 갖춘 여과장치(34)를 포함하는 안정화저류조(30)와;
상기 유량조정조 또는 안정화저류조(30) 중 어느 하나를 경유한 처리수를 저장하는 탱크로서, 탱크속에 담체(42)가 충진된 상태로 침지되는 바이오리엑터(41)와, 상기 유량조정조(10) 또는 안정화저류조(30) 중 어느 하나의 조를 경유하는 처리수를 저장하는 탱크로서, 탱크속에 담체(42)가 충진된 상태로 침지되는 바이오리엑터(41)와, 상기 바이오리엑터(41)의 하부에 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 구동되는 에어브로워펌프(AP2)로부터 공급되는 에어를 상기 담체(42)속으로 간헐적으로 공급하는 산기관(43)과, 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP2-1)와 연결되어 바닥에 침전된 슬러지를 상기 혐기소화저류조(1)로 간헐적으로 반송시키는 에어 리프트식 반송관(46)과, 탱크의 일측에 충진된 여과재를 통과한 처리수의 수위를 센싱하는 수위감지센서(S5)와, 상기 수위감지센서(S5)의 센싱 시 구동되는 이송펌프(P5)를 통해 오버수를 이송시키는 호기생물반응조(40)와;
상기 호기생물반응조(40)의 이송펌프(P5)와 연결되어 처리수를 살수하는 살수노즐(54)과, 상기 살수노즐(54)의 하측에 우점종의 복합 미생물이 배양 흡착된 삼나무 바이오 우드칩으로 충적되는 살수여과상 여재층(51)과, 상기 여재층(51)의 하부에 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP3)의 에어를 간헐적으로 배출하여 여재층을 교대로 호기상태와 혐기상태로 조성하는 산기관(53)과, 탱크의 하부를 통해 처리수가 유입되는 집수실(55)을 구비하되, 상기 집수실(55)의 수위를 감지하는 수위감지센서(S6)와, 상기 수위감지센서(S6)의 센싱에 의해 오버수를 배출시키는 이송펌프(P6)를 포함하는 유기물소멸반응조(50)와;
상기 유기물소멸반응조(50)에서 이송되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 담체(62)가 충진된 바이오NPR리엑터(61)가 침지되고, 상기 바이오NPR리엑터(61)의 하부에 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP4)의 에어를 상기 담체(62)속으로 공급하는 산기관(63)과, 탱크의 일측에 마련된 여과장치(64)에 의해 여과된 처리수의 수위를 센싱하는 수위감지센서(S7)와, 상기 수위감지센서(S7)의 센싱 동작시 구동되는 이송펌프(P7)에 의해 오버수를 배출하는 고도처리조(60)와;
상기 고도처리조(60)에서 이송되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 상부에 고도처리조(60)의 이송펌프(P7)와 연결되어 처리수를 살수하는 살수노즐(74)과, 상기 살수노즐(74)의 하부에는 호기 및 혐기성 복합 미생물이 배양 흡착된 삼나무 바이오우드칩 및 NPR블럭으로 이루어진 여과상 여재층(71)과, 상기 여재층(71)의 하부에 전술한 컨트롤러(200)의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP5)로부터 공급되는 에어를 상기 여재층(71)속으로 공급하는 산기관(73) 및 탱크의 하부로 연통되고, 판상형 격벽에 의해 구획된 집수실(75)의 수위를 감지하는 수위감지센서(S7)와, 상기 수위감지센서(S7)의 센싱 동작시 처리수를 배출시키는 이송펌프(P8)를 포함하는 바이오NPR반응조(70)와;
상기 바이오NPR반응조(70)의 이송펌프(P8)와 연결되어 처리수를 살수하는 살수노즐(83)과, 상기 살수노즐(83)의 하측에 입상 활성탄, 굴패각, 화산석이 혼합된탈색소독여재 필터층(81)을 통해 처리수에 잔류하는 유해균과 유해 성분, 색도를 제거 및 처리하면서 처리된 처리수를 처리수저장조(90)로 배출하는 탈색소독여과조(80)와;
상기 탈색소독여과조(80)에서 배출되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 화장실 변기(a)와 연결된 급수관(c)이 결합된 급수펌프(d)를 포함하고, 오버수를 배출하는 처리수저장조(90)와;
상기 컨트롤러의 운전모드 선택스위치가 확장운전모드로 설정되면, 상기 전자밸브(b1)와 양 전자밸브(V1)(V2) 중 제2 전자밸브(V2)의 관로만을 개방하고 제1 수위감지센서에 전원을 인가하여 오수가 혐기소화저류조(1)의 양 저류탱크와 오수가 전원에 의해 가동되는 혐기소화저류조(1), 유량조정조(10), 급속산화발효조(20), 안정화저류조(30), 호기생물반응조(40), 유기물소멸반응조(50), 고도처리조(60), 바이오NPR반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90)를 순차적으로 이송되면서 정화처리되는 것을 특징으로 하는 무방류 순환 수세식화장실 오수 정화처리장치.
- 격벽에 의해 구획된 양 저류탱크에 화장실 변기(a)의 배출관(b)들이 각각 연결되어 오수를 저류하는 탱크로서, 일측의 저류탱크에 연결된 배출관에 컨트롤러의 전기적 제어에 의해 개로되는 전자밸브(b1)가 결합되고, 탱크속에 담체(2b)가 충진된 상태로 오수 속에 침지되는 바이오리엑터(2a)를 갖추고, 스크린(3)을 통해 일정크기 이상의 고형물은 여과하면서 오버수를 유량조정조로 배출하는 혐기소화저류조(1)와;
상기 혐기소화저류조(1)에서 배출된 오수를 저장하면서 내벽에 수직하게 일정간격으로 제1 내지 제3 수위감지센서(S2a, S2b, S2c)가 설치되고, 상기 제1 및 제2 수위감지센서(S2a, S2b)의 선택적 센싱에 의해 구동되고, 제3 수위감지센서(S2c)의 센싱에 의해 정지되는 이송펌프(P2)와, 상기 이송펌프(P2)의 이송배관으로부터 분기되어 급속산화발효조(20)와 호기생물반응조(40)로 연결되는 양 배관에 전원에 의해 선택적으로 관로를 개방시키는 제1 및 제2 전자밸브(V1)(V2)를 포함하는 유량조정조(10)와;
상기 제2 전자밸브(V2)의 개로시 상기 이송펌프(P2)에 의해 이송되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 내부에 담체가 충진되고 오수속에 침지되는 바이오리엑터(21)와, 컨트롤러(200)의 타이머에 의해 간헐적으로 구동되는 에어브로워펌프(AP1)와 연결되어 상기 담체의 하부로 에어를 간헐적으로 공급하는 산기관(23)과, 상기 컨트롤러(200)와 전기적으로 연결되어 탱크내의 오수와 외기를 동시에 흡입하여 고압으로 계속 분사하여 오수를 교반하고 폭기시키는 급속산화발효펌프(26)와, 탱크의 하부가 서로 통해져 유입되는 처리수를 여과하면서 오버수를 배출구(27)를 통해 배출하는 여과장치(24)를 포함하는 급속산화발효조(20)와;
상기 급속산화발효조(20)에서 배출되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 탱크바닥에 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(32)에서 공급되는 에어에 의해 침전 슬러지를 상기 혐기소화저류조(1)로 반송시키는 에어 리프트식 반송관(31)과, 탱크 일측에 처리수를 여과하면서 오버수를 배출하는 배출구(33)를 갖춘 여과장치(34)를 포함하는 안정화저류조(30)와;
상기 유량조정조 또는 안정화저류조(30) 중 어느 하나를 경유한 처리수를 저장하는 탱크로서, 탱크속에 담체(42)가 충진된 상태로 침지되는 바이오리엑터(41)와, 상기 유량조정조(10) 또는 안정화저류조(30) 중 어느 하나의 조를 경유하는 처리수를 저장하는 탱크로서, 탱크속에 담체(42)가 충진된 상태로 침지되는 바이오리엑터(41)와, 상기 바이오리엑터(41)의 하부에 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 구동되는 에어브로워펌프(AP2)로부터 공급되는 에어를 상기 담체(42)속으로 간헐적으로 공급하는 산기관(43)과, 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP2-1)와 연결되어 바닥에 침전된 슬러지를 상기 혐기소화저류조(1)로 간헐적으로 반송시키는 에어 리프트식 반송관(46)과, 탱크의 일측에 충진된 여과재를 통과한 처리수의 수위를 센싱하는 수위감지센서(S5)와, 상기 수위감지센서(S5)의 센싱 시 구동되는 이송펌프(P5)를 통해 오버수를 이송시키는 호기생물반응조(40)와;
상기 호기생물반응조(40)의 이송펌프(P5)와 연결되어 처리수를 살수하는 살수노즐(54)과, 상기 살수노즐(54)의 하측에 우점종의 복합 미생물이 배양 흡착된 삼나무 바이오 우드칩으로 충적되는 살수여과상 여재층(51)과, 상기 여재층(51)의 하부에 상기 컨트롤러와 연결된 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP3)의 에어를 간헐적으로 배출하여 여재층을 교대로 호기상태와 혐기상태로 조성하는 산기관(53)과, 탱크의 하부를 통해 처리수가 유입되는 집수실(55)을 구비하되, 상기 집수실(55)의 수위를 감지하는 수위감지센서(S6)와, 상기 수위감지센서(S6)의 센싱에 의해 오버수를 배출시키는 이송펌프(P6)를 포함하는 유기물소멸반응조(50)와;
상기 유기물소멸반응조(50)에서 이송되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 굴패각으로 이루어진 담체(62)가 충진된 바이오NPR리엑터(61)가 침지되고, 상기 바이오NPR리엑터(61)의 하부에 상기 컨트롤러의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP4)의 에어를 상기 담체(62)속으로 공급하는 산기관(63)과, 탱크의 일측에 마련된 여과장치(64)에 의해 여과된 처리수의 수위를 센싱하는 수위감지센서(S7)와, 상기 수위감지센서(S7)의 센싱 동작시 구동되는 이송펌프(P7)에 의해 오버수를 배출하는 고도처리조(60)와;
상기 고도처리조(60)에서 이송되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 상부에 고도처리조(60)의 이송펌프(P7)와 연결되어 처리수를 살수하는 살수노즐(74)과, 상기 살수노즐(74)의 하부에는 호기 및 혐기성 복합 미생물이 배양 흡착된 삼나무 바이오우드칩 및 NPR블럭으로 이루어진 여과상 여재층(71)과, 상기 여재층(71)의 하부에 전술한 컨트롤러(200)의 타이머에 의해 간헐적으로 작동되는 에어브로워펌프(AP5)로부터 공급되는 에어를 상기 여재층(71)속으로 공급하는 산기관(73) 및 탱크의 하부로 연통되고, 판상형 격벽에 의해 구획된 집수실(75)의 수위를 감지하는 수위감지센서(S7)와, 상기 수위감지센서(S7)의 센싱 동작시 처리수를 배출시키는 이송펌프(P8)를 포함하는 바이오NPR반응조(70)와;
상기 바이오NPR반응조(70)의 이송펌프(P8)와 연결되어 처리수를 살수하는 살수노즐(83)과, 상기 살수노즐(83)의 하측에 입상 활성탄, 굴패각, 화산석이 혼합된탈색소독여재 필터층(81)을 통해 처리수에 잔류하는 유해균과 유해 성분, 색도를 제거 및 처리하면서 처리된 처리수를 처리수저장조(90)로 배출하는 탈색소독여과조(80)와;
상기 탈색소독여과조(80)에서 배출되는 처리수를 저장하는 탱크로서, 화장실 변기(a)와 연결된 급수관(c)이 결합된 급수펌프(d)를 포함하고, 오버수를 배출하는 처리수저장조(90)와;
상기 컨트롤러의 운전모드 선택스위치가 표준운전모드로 설정되면, 상기 양 전자밸브(V1)(V2) 중 제1 전자밸브(V1)의 관로만을 개방하여 오수가 전원에 의해 가동되는 혐기소화저류조(1)의 일측 저류탱크와, 유량조정조(10), 호기생물반응조(40), 유기물소멸반응조(50), 고도처리조(60), 바이오NPR반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90)를 순차적으로 이송되면서 정화처리되는 것을 특징으로 하는 무방류 순환 수세식화장실 오수 정화처리장치. - 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혐기소화저류조(1)는 교반장치(6)를 더 포함하여 분뇨와 오수 및 휴지를 교반 및 분쇄하는 것을 특징으로 하는 무방류 순환 수세식화장실 오수 정화처리장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020170057190A KR101889687B1 (ko) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | 무방류 순환수세식 화장실 오수 정화처리장치 |
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| KR1020170057190A KR101889687B1 (ko) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | 무방류 순환수세식 화장실 오수 정화처리장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR1020170057190A KR101889687B1 (ko) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | 무방류 순환수세식 화장실 오수 정화처리장치 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110182949A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-30 | 江苏云天路公共卫生服务管理有限公司 | 基于乡村公厕的粪便分级生物降解处理装置 |
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-
2017
- 2017-05-08 KR KR1020170057190A patent/KR101889687B1/ko active IP Right Grant
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