KR102095469B1 - 생물막여과기를 이용한 고도 수처리장치 - Google Patents

생물막여과기를 이용한 고도 수처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물막여과기를 이용한 고도 수처지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원수에 여재를 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의해 정수처리하기 위한 생물막여과기를 도입하여 여재에서 미생물의 유실을 방지하고 생물학적 유기물 및 질소 제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거효율을 높이며, 역세침전조를 더 구비하여 역세척수 내의 침전물을 분리시킴에 따라 침전물에 의한 부하를 감소시킬 수 있는 생물막여과기를 이용한 고도 수처리장치에 관한 것이다.

Description

생물막여과기를 이용한 고도 수처리장치{WATER TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 생물막여과기를 이용한 고도 수처지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원수에 여재를 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의해 정수처리하기 위한 생물막여과기를 도입하여 여재에서 미생물의 유실을 방지하고 생물학적 유기물 및 질소 제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거효율을 높이며, 역세침전조를 더 구비하여 역세척수 내의 침전물을 분리시킴에 따라 침전물에 의한 부하를 감소시킬 수 있는 생물막여과기를 이용한 고도 수처리장치에 관한 것이다.
최근 인구증가와 더불어 산업화 및 도시화의 가속화에 따라 물 사용량이 급증하고 있으며, 이에 따른 각종 생활하수와 공장폐수 및 축산폐수 등 하,폐수의 방류량이 늘어나면서 하천의 오염이 점차 심화되고 있다.
하천의 오염은 생태계를 파괴시킬 분 아니라 상수원의 수질을 악화시켜 수돗물 공급을 위한 상수도의 정수처리 비용을 증가시키고, 심지어 그 정수처리장의 기능을 마비시킬 수 있다.
통상적인 상수도의 정수정수처리방법 중 완속여과방식은 미생물군에 의한 생물학적 분해작용으로 원수중의 탁질로부터 미량의 암모니아성 질소, 망간, 세균, 냄새물질 등을 제거하나, 약품처리를 하지 않기 때문에 수질 변동이 심하고 오염된 원수의 정수처리에는 적용할 수 없다.
한편, 완속여과방식으로 처리할 수 없는 경우에 적용되는 급속여과방식에서는 약품에 의한 혼화, 응집 및 침전 처리된 원수를 모래와 자갈로 구성되는 입상층에 비교적 빠른 속도로 통과시켜 물리적 체거름 작용으로 현탁물질을 제거하므로 수질변동을 어느 정도는 수용할 수 있으나, 이 역시 원수의 수질오염 정도에 따라 그 처리에 한계가 있으며, 특히 댐 건설로 인해 정체수가 늘어나서 조류 발생이 심하면 여과지 운용에 큰 장애를 받는다.
따라서 안심하고 마실 수 있는 양질의 수돗물을 공급하기 위해서는 하천 등 상수원의 오염방지와 함께 상수원의 수질악화에 대처하는 방안으로서 상수원 수질이 악화된 데 따른 정수처리의 부담을 줄임으로써 기존 정수처리의 신뢰도를 높여줄 수 있는 전처리기술이나 고도처리기술이 요구되고 있으며, 이에 따라 본 발명과 관련한 미생물에 의한 생물학적 처리기술이 연구되어 왔다.
생물학적 처리는 생물의 자연정화작용을 인위적으로 반응조 안에 고효율로 진행시키는 것으로서, 종래에 허니컴(honeycomb)방식, 회전원판장치, 생물접촉여과장치 등이 알려져 있다.
그러나 종래의 이와 같은 생물학적 전처리 설비들은 원수의 온도와 수질변동에 기인하는 적응능력과 유지관리 등에서 신뢰성이 없으며, 현재까지는 중·대용량에 직접 적용될 수 있도록 설계되지 못하고 있는 실정이다.
일반적으로 생물학적 처리의 효과는 수중의 유기물, 질소, 인 등이 생물막에 존재하는 미생물에 의하여 분해 또는 섭취되기 때문에 수질의 정화가 이루어지는 효과가 있는 것으로 보고된 바 있으나, 생물막 중의 미생물의 생물화학적 반응을 제어하기 어려워 처리대상물질을 완전히 제거하기가 곤란하고, 수온과 미생물의 증식환경 변화에 따른 영향을 많이 받으므로 계절이나 원수수질에 따라 처리효과가 달라지는 등 해결해야할 과제가 남아 있다.
한편, 우리나라와 같이 하절기에 강우량이 집중되어 유량변동이 큰 하천은 동절기 등의 갈수기에 각종 생활하수와 공장폐수 및 축산폐수 등에 의해 쉽게 오염될 수 있다. 방류수질 기준에 가까운 저농도 하수의 유기물질을 효과적으로 제거하지 못할 경우 그 오염은 더욱 심화될 수 있고, 따라서 하천 등의 상수원 수질을 보전하기 위하여는 각종 하·폐수의 방류수질을 향상시킬 수 있는 고도처리시설이 필요하다.
그러나 종래의 하·폐수 처리에 적용되고 있는 활성오니방식은 유기물질 제거에 한계가 있어 그 처리효과가 낮고, 처리공정이 복잡하고 유지관리가 어려운 단점을 가지고 있다. 더 나아가 종래에 여재를 사용한 생물막을 이용한 처리방식에서는 미생물의 흡착력 및 또는 부착력이 약해 미생물이 유실될 위험이 크고, 이로 인하여 정수처리 효율이 떨어져 장시간동안 장치를 가동하여야 하거나, 또는 여재의 보충 및 교체나, 또는 이를 보완할 수 있는 여재의 연구 개발 등의 노력과 경제적인 손실의 문제가 있다.
또한 이러한 생물막을 세정하기 위하여 세척수가 사용되게 되는데, 세척수를 사용 후 세척수 내의 침전물로 인하여 유량조정조, 침전조 등에 부하가 높아지는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서,
하수나 오폐수 등의 오염된 원수를 정수하기 위해 여재를 도입하여 미생물 부착성능을 향상시켜 유기물 및 질소제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거효율을 높여 여재의 단기 체류에도 불구하고 최대의 처리효율을 얻을 수 있어 경제적이면서도 신뢰성을 확보할 수 있는 생물여과기를 이용한 고도 수처리장치를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 여재를 세척하는 역세척수의 침전물을 분리하는 역세침전조를 더 구비함에 따라 침전물에 의한 부하 증가를 방지하는 생물여과기를 이용한 고도 수처리장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 생물여과기를 이용한 고도 수처리장치는
원수가 유입되는 유량조정조;
상기 유량조정조로부터 원수가 유입되어 원수내의 노폐물을 1차 침전시키는 제1침전조;
상기 침전조를 거친 처리수가 유입되는 반응조;
상기 반응조를 거친 처리수가 유입되어 처리수내의 노폐물을 2차 침전시키는 제2침전조;
상기 제2침전조를 거친 처리수에 응집제를 교반시켜 플럭을 제거하는 응집반응조;
상기 응집반응조를 거친 처리수가 유입되는 유입부와, 유입된 처리수가 접촉하여 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의해 상기 처리수를 정수시키는 여재 및 상기 정수처리된 처리수를 배출하는 처리수배출부를 포함하는 생물막여과기;
상기 생물막여과기의 여재를 세정시킨 역세척수가 회수되어, 역세척수 내의 침전물을 분리시키는 역세침전조;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 생물막여과기를 이용한 수처리장치는
하수나 오폐수 등의 오염수를 정수하기 위해 여재를 도입하여 미생물 부착성능을 향상시켜 여재에서 미생물의 유실을 방지하고, 아울러 여재에 부착된 다량의 미생물에 의하여 생물학적 유기물 및 질소 제거와, 물리, 화학적 부유물질 및 인 등의 제거 효율을 높여 줌으로써, 단기 체류에도 불구하고 최대의 처리 효율을 얻을 우 수 있으며,
상기 여재를 세정하는 세척수를 역세침전조 내에서 침전물과 상등수로 분리시킬 수 있도록 함으로서 유량조정조의 가해지는 부하를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수처리장치의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 수처리장치의 실시도
도 3은 본 발명에 따른 수처리장치의 역세척 실시도
도 4는 본 발명에 따른 수처리장치의 변형례
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 생물막여과기(C6)를 이용한 고도 수처리장치는 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 유량조정조(C1), 제1침전조(C2), 반응조(C3), 제2침전조(C4), 응집반응조(C5) 및 생물막여과기(C6)를 거쳐 원수내의 오염물질을 제거한 후 방류하는 수처리장치에 관한 것으로서,
먼저 상기 유량조정조(C1)는 유입되는 원수를 후단의 혐기조에 일정한 유량으로 유입하기 위해 설치되는 저장조이고, 상기 유량조정조(C1)에서 제1침전조(C2)로 오염된 원수(처리수)가 유입되게 된다.
상기 제1침전조(C2)는 오염된 원수 내의 슬러지, 오염물질을 침전시키는 조를 말하며, 상기 제1침전조(C2)에서 1차적으로 슬러지와 상등수로 분리되면 상기 미생물 반을을 통한 반응조(C3)로 유입되게 된다.
상기 반응조(C3)는 제1침전조(C2)로부터 유입된 원수를 미생물을 이용하여 정화하는 것으로서, 상기 반응조(C3)에는 수중형 바이오리액터가 더 구비되어 미생물의 배양 및 증식에 필요한 최적의 토양에서와 같은 환경조건을 만들 수 있으며, 담체가 더 구비되어 토양미생물의 활성화를 촉진시켜 원수를 미생물 반응에 따라 정화할 수 있도록 한다.
나아가 상기 반응조(C3)에는 브로워(B) 및 반응조 내저면에 배열된 산기관(A)을 포함하는 에어공급부가 구비되고, 반응조(C3) 내의 무산소 및 호기 시간 조건을 변경할 수 있는 설정부가 더 구비되며, 운전순서는 제1호기-제1무산소-제2호기-제2무산소-제3호기-스컴제거-침전-배출-대기로 이루어져 있다.
일반적으로 유량 및 유입 원수의 성상 등에 따라 시간 단축 또는 증가시켜 운전하도록 하며, 기본 운전 설정은 1사이클 당 6시간으로 1일 4사이클을 기본으로 하기 [표1]과 같이 설정하여 운전하게 된다.
[표1]
Figure 112019077789114-pat00001
이 과정에서 배양 및 증식된 토양미생물은 바실러스(Bacillus), 티오바실러스(Thiobacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코쿠스(Micrococcus), 아시네토박터(Acinetobacter), 애로모나스(Aeromonas) 등이 우점화하게 된다.
상기 담체는 미생물 서식성 향상을 위한 인공 또는 천연 다공성 소재로 구성되며, 교체 편리성을 위하여 카트리
지 타입으로 구성되는 것이 바람직하며, 구체적으로 이탄, 토탄 및 부식토를 혼합하여 킬레이트화(chelation)를 촉진시키고, 혐기성균류(嫌氣性菌類)를 우점종화(優占種化)시켜 토양미생물을 활성 및 촉진시키기 위한 펠릿(pellet)형상상의 메디아(media)를 카트리지 타입의 케이스에 충진한 것을 활용할 수 있다.
또한 상기 반응조(C3)는 토양미생물의 혼합하에 유기물 성상(농도)에 따라 무산소 및 호기 시간 조건을 선택하여 처리수(혐기조를 거친 원수를 말한다.)를 정화하는데, 활성미생물균군을 토양미생물로 우점화시켜 고도처리 시 혐기조에서의 인방출 및 간헐포기조의 무산소조건에서의 탈질화, 호기조건에서의 유기물제거, 질산화, 인의 흡수가 이루어져 영양염류 및 유기물을 원활하게 제거할 수 있도록 이루어진다.
상기와 같이 반응조(C3)를 거친 처리수는 제2침전조(C4)를 통과하여 처리수 내의 이물질 등을 침전시키고, 상등수가 상기 응집반응조(C5)로 유입되며, 응집반응조(C5)에서 PAC(응집제)를 투입시켜 고속 및 완속 교반하여 응집반응 후 생물막여과기(C6)로 유입시킨다.
상기 생물막여과기(C6)에 대하여 상세하게 설명하면, 상기 생물막여과기(C6)는 유입관(120)과 상기 유입관(120)을 통하여 공급되는 원수(처리수)를 여재(211)와 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의하여 정수 처리시키기 위한 생물막여과수단(200)과, 상기 생물막여과수단(200)에 산화공기를 공급하기 위한 에어레이션(300)(aeration) 및 상기 생물막여과수단(200)에 의하여 정수된 처리수를 배출시키기 위한 처리수유출부를 포함하여 이루어진다.
상기 유입관(120)은 상기 응집반응조(C5)와 연결되어, 응집반응조(C5)를 거친 처리수가 유입되는 관으로서, 유입관을 통하여 원수(처리수)는 하부 방향으로 이송되어 생물막여과수단(200)이 구비된 여과조(220)로 유입된다.
또한 상기 유입관(120) 하단 부분에는 삼방밸브(V3)가 구비되어 있어 여과조(220) 내에 구비된 생물막여과수단(200)을 역세정 과정 시 원수(처리수)가 여과조(220)로 유입되는 것을 차단하고, 아울러 역세정 공정 시 역세척수가 방류조(500)로 유입되도록 하여 원수(처리수)의 유입과 역세정 시 그 처리수의 배출이 상호 독립적으로 이루어질 수 있게 된다.
상기 생물막여과수단(200)은 상기 유입관(120)에 의하여 공급되는 원수(처리수)를 여재(211)와 접촉시켜 생물학적 처리 및 물리 화학적 여과과정을 통하여 하수나, 또는 오폐수와 같은 원수(처리수)를 정화 처리하여 상수원으로 사용하거나 또는 하천으로 방류하여 환경오염을 방지할 수 있게 된다.
상기 생물막여과수단(200)은 상기 유입관(120) 일측에 구비된 여과조(220)와, 상기 여과조(220)의 저면부에는 상기 유입관(120)의 유입관(120)을 따라 원수(처리수)가 유입되는 집수부(230)가 구비되고, 상기 집수부(230)는 상기 여과조(220)의 저면부에 고랑 형태의 다수 열로 배열된 집수챔버(231)로 이루어진다. 따라서 상기 유입관(120)은 그 하단 부분에서 분기하여 상기 집수부(230)의 각 집수챔버(231)와 연결되어 원수(처리수)를 상기 각 집수챔버(231)로 유입시키게 된다. 그리고 상기 각 집수챔버(231)에는 빗살무늬 또는 갈고리 형상을 갖는 스키머(skimmer)(235)가 집수챔버(231)의 벽면에 복수로 구비되어 원수(처리수)와 함께 유입되는 일정 이상의 부피를 갖는 부유물이나 이물질 등을 1차적으로 걸러 내주는 역할을 하게 된다.
아울러 상기 각 집수챔버(231)에는 그 상부 부분을 덮는 집수블록(233)이 구비되고, 상기 각 집수블록(233)에는 다수의 통수공(233a)이 형성되어 있어 상기 각 집수챔버(231)로 공급된 원수(처리수)를 생물막여과수단(200)의 여재(211)와 접촉할 수 있도록 한다.
상기 생물막여과수단(200)은 미생물에 의하여 생물막을 형성하기 위한 여재(211)가 상기 여과조(220)내에 구비되는데, 상기 여재(211)는 다공성을 갖는 부상식 및/또는 부유식 여재(211)로 원수(처리수)가 유입되면서 여과조(220) 내에서 부상하게 된다.
이 경우 상기 여재(211)가 어느 정도 부상한 후, 정수 처리된 여과수가 여재층(210)을 통과하여 여과조(220) 상부 부분에 집수될 수 있도록 상기 여재층(210) 상부에는 스트레이너(240)(strainer)가 구비되고, 따라서 상기 스트레이너(240)는 상기 여재(211)는 통과하지 못하고 여과수만이 통과하여 상기 여과조(220) 상부부분에 처리수가 집수될 수 있도록 한다.
아울러 상기 스트레이너(240)에는 다수의 노즐이 구비되어 있고, 상기 노즐에 의하여 여재층(210)에 통과한 여과수가 상기 각 노즐을 통하여 스트레이너(240) 상부에 위치하는 여과조(220)에 집수된다.
상기 여과조(220)의 일측면에는 정수 처리된 여과수가 처리수조(410)로 배출될 수 있도록 수문(221)이 단수 또는 복수로 형성되어 있고, 상기 수문(221)은 자동 또는 수동으로 개폐하는 것이 가능하여 수문(221)을 통하여 여과수가 처리수조(410)로 배출되거나 또는 배출을 차단하는 것이 가능하게 된다.
상기 부상식 및/또는 부유식 여재(211)는 폴리에틸렌 수지와 분말 활성탄, 제올라이트, 맥반석, 부식토, 또는 이들 모두의 혼합물(이하 '분말재'라고 함.) 중 어느 하나와 소정 비율로 혼합하여 마스터배치 성형한 후, 마스터배치를 사출하고 발포 성형하여 발포 폴리에틸렌 여재(211)를 성형하게 된다.
이 경우 상기 각 분말재를 여재(211)에 함침시켜 여재(211)를 성형하는 것은 하수나 또는 오폐수에 포함된 유기물에 대한 흡착력과, 미생물이 부착되어 성장하기 적합한 다공성과 표면적을 증대시켜 줌으로써 우수한 여과 효율을 갖는 여재(211)를 제공하기 위함이다.
또한 상기 발포 폴리에틸렌 여재(211)는 그 표면에 미세공을 형성하기 위해 샌드블라스트 또는 숏블라스트 가공을 통하여 다수의 미세공을 형성하게 되는데, 이는 상기 각 여재(211)에 무수히 많은 미새공을 형성하여 줌으로써 미생물의 부착 성능을 더욱 배가시켜 여재(211)에 부착된 미생물의 유실을 방지하고, 또한 이를 통하여 하수나 오폐수에 포함된 유기물을 보다 효과적으로 흡착 분해할 수 있어 정수 처리 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
상기 에어레이션(300)은] 상기 생물막여과수단(200)에 산화공기를 공급하여 미생물군이 증식할 수 있는 최적의 환경을 조성할 수 있는 용존 산소량을 증가시키는 동시에 여재(211)를 통과하는 원수(처리수)에 산소를 접촉시켜 수중의 금속성 산화가능물질을 산화처리하게 된다.
상기 에어레이션(300)은 상기 여재(211) 하부에 다수 열로 배열되는 분출관(310)과, 상기 각 분출관(310)에는 분출공(311)이 형성되어 각 분출관(310)과 연결되는 컴프레서(320)에 의하여 일정한 압력의 산화공기를 공급하게 된다. 그리고 상기 에어레이션(300)에는 펌핑되는 공기압이나 그 양을 측정하기 위한 공기량계와, 그 양을 조절하기 위한 조절밸브(V2)가 구비되어 있어 보다 효율적인 장치의 운영이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 처리수배출부(400)는] 상기 여과조(220)에 집수된 처리수가 처리수조(410)로 유입되어 정수된 물을 상수원으로 사용하거나 또는 하천으로 방류하여 환경오염을 방지할 수 있게 된다.
상기 처리수배출부(400)는 상기 여과조(220)의 일측에 위치하는 처리수조(410) 구비되어, 상기 여과조(220)의 수문(221)이 개방되는 경우 상기 생물막여과수단(200)에 의하여 정수된 처리수가 수문(221)을 통하여 상기 처리수조(410)로 유입된다.] 그리고 상기 처리수조(410)의 저면에는 상기 처리수를 방류시키기 위한 배수관(420)이 구비되고, 상기 배수관(420)을 통하여 처리수를 상수원으로 공급하거나, 또는 하천이나 강으로 방류하여 환경오염을 방지할 수 있게 된다.
아울러 상기 배수관(420)에는 개폐밸브(V1)가 구비되어 있어 처리수조(410) 내로 유입된 처리수를 방류하거나, 또는 역세척 과정에서 압축 공기에 의하여 세척 후, 역세척수로 처리수조(410) 내의 처리수를 이용한 자연유하(自然流下)에 의하여 여재(211)를 세척하는 하는 경우, 상기 개폐밸브(V1)가 배수관(420)을 차단하여 처리수조(410) 내의 처리수가 방류되는 것을 방지하여 처리수를 역세척수로 사용하는 것이 가능하게 된다.
더 나아가 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 여과기를 이용한 고도 수처리 장치에는 역세척수단이 더 구비되는데, 상기 역세척수단은 자연유하 방식을 이용하여 무동력으로 여재(211)를 세정함으로써 전력 소모를 줄일 수 있고, 또한 역세정 과정에서 불필요한 외압으로 여재(211)가 파손되거나 또는 막을 형성하고 있는 미생물의 유실을 방지할 수 있어 여재(211)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
즉 상기 역역세척수단은 상기 생물막여과수단(200)에 의한 정수 처리가 일정 시간 이상 지속되는 경우 상기 여재(211)에 누적되는 탁질에 의하여 점차 폐쇄되거나 또는 부하가 커지게 되어 여재(211)의 파손이나 손상의 위험이 발생하게 된다. 따라서 상기 여재(211)가 부상한 상태에서 에어레이션(300)을 통하여 일정한 압력으로 가압 공기를 분사하여 여재(211)에 누적되어 있는 탁질을 분리해내고, 탁질의 분리 작업이 어느 정도 이루어진 다음에는 처리수의 자연유하에 의하여 여재(211)를 세정한 후, 분리된 탁질과 처리수는 외부로 방류하여 역세정 작업을 마치게 된다. 이 경우 상기 역역세척수단에 의하여 역세정 작업 후, 그 처리수는 상기 여과주 하부에 인접한 구비된 방류조(500)로 배출되는데,
이는 상기 집수부(230)의 각 집수챔버(231) 입구에 연결된 유입관(120)이 분기되어 상기 방류조(500)로 배열되고, 상기 유입관(120)에는 삼방밸브(V3)가 구비되어 있어 역세정으로 배출되는 처리수가 유입관(120)을 통하여 상승하지 않고 상기 방류조(500) 쪽으로 배출될 수 있도록 조절하게 된다.
그리고 상기 방류조(500) 저면에는 방류관(510)이 형성되어 있어 상기 방류관(510)을 통하여 탁질과 처리수가 배출되는데, 이 경우 상기 방류관(510)을 통하여 외부로 배출되는 역세척수는 약품처리나 그 밖의 정화처리를 통하여 환경오염을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 생물막여과기(C6)에서 방류되는 처리수의 일부는 상기 유량조정조(C1)에 유입되도록 이루어지는데, 상기 생물막여과기(C6)에서 배출되는 처리수(역세척수)를 바로 반송시키게 되면 처리수에 포함되는 슬러지에 의해 상기 유량조정조(C1)의 부하가 높아지는 문제가 발생하고 있다.
따라서 본 발명은 상기 역세척수 내의 슬러지를 침전시켜 상등수를 분리하기 위한 역세침전조(C7)를 더 구비하여 부하를 감소시키고 있다.
보다 상세하게는 상기 역세침전조(C7)는 상기 방류조(500)에 저장도니 역세척수가 유입되어 일정 시간 체류함에 따라 슬러지와 상등수로 분리시키게 되는데, 보다 정확하게는 상기 역세척수는 상기 역세침전조(C7)에 이송되어 다음 역세척수가 유입되기 전까지 침전분리시킨 후, 약 3~5초 동안 농축된 슬러지를 슬러지저류조로 이송 시키고, 상기 역세침전조(C7)에 구비되는 전동밸브가 반대로 열리면서 상등수를 유량조정조(C1)로 이송시키게 된다.
도4는 산기관의 결합형태의 변형례를 도시한 것으로서,
일반적으로 산기관에 에어를 공급하기 위해서는 상기 외부블로어와 연통되는 메인파이프가 구비되고, 이 메인파이프에 복수개의 분기관이 구비되며, 상기 각각의 분기관에 상기 산기관에 구비되는 연결관이 결합됨으로서 산기관을 통해 에어를 분사할 수 있도록 이루어진다.
이 때 복수의 산기관 중 어느 하나의 산기관을 유지보수 하기 위해 분기관으로부터 분리시키면, 분기관을 통해 에어가 방출될 수 있기 때문에 외부블로어의 동작을 중지해야 하는 문제가 발생하였고, 이를 해결하기 위하여 본 발명은 차단부재(50)의 구성을 통해 상기 분기관에 연결관이 탈착 가능하게 이루어질 수 있으며, 이 때 상기 연결관을 결합하지 않았을 경우에는 상기 분기관 내부를 차단하여 공기가 새어나오는 것을 방지하게 된다.
먼저, 상기 분기관(B2)은 상기 메인파이프(B1) 일측으로 돌출된 형상으로 구성되며, 상기 연결관(A1)의 단부는 3개의 분체로 이루어져 상기 분기관(B2)의 상부방향에서 아래로 끼워 결합될 수 있도록 구성된다.(본 명세서에서의 상하는 도4에 도시된 도면을 기준으로 지칭하였으며, 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.)
보다 상세하게는 상기 연결관(A1)은 도4[A]에 도시된 바와 같이, 그 단면을 기준으로 상부반원을 형성하는 제1분체(A13)와, 상기 제1분체(A13) 양단에 각각 힌지부(A16)를 통해 결합되는 제2분체(A14) 및 제3분체(A15)로 이루어지며, 이 제2분체(A14)와 제3분체(A15)가 연결관(A1)의 단면을 기준으로 각각 1/4을 형성하도록 이루어진다.
또한 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)의 단부에는 서로 다른 극성의 마그넷(A17)이 더 구비되어 있다.
따라서 이러한 구성으로 상기 분기관(B2) 상부에서 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 벌려 끼워 결합한 후, 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 닫아 상기 마그넷(A17) 끼리 서로 부착될 수 있도록 하면 상기 연결관(A1)이 상기 분기관(B2)에 손쉽게 고정될 수 있게 된다.
아울러, 상기 분기관(B2)에는 차단부재(50)를 더 구비하여 상기 연결관(A1)이 결합된 경우에만 정화된 공기를 연결관(A1)으로 공급할 수 있도록 고안되어 연결관(A1)이 결합되지 않는 분기관(B2)에서는 공기가 세어나가지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는 상기 차단부재(50)는 제1차단판(51), 제2차단판(52) 및 탄성부재(54)로 이루어져 있으며 도4[B]를 참고하여 각각의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
우선, 상기 제1차단판(51)과 제2차단판(52)은 각각 상기 분기관(B2) 내부에 구비되는 것으로서, 상기 제1차단판(51)에는 일정간격 이격된 제1배출공(511)이 구비되고, 제2차단판(52)에도 상기 제1배출공(511)과 마찬가지로 일정간격 이격된 제2배출공(521)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 제1차단판(51)은 상기 분기관(B2) 내부에 고정되게 되며, 상기 제1차단판(51) 일측, 보다 정확하게는 상기 연결관(A1) 방향으로는 제2차단판(52)이 중첩배열되게 되고, 상기 제2차단판(52)은 상기 분기관(B2) 내에서 상하로 움직일 수 있도록 이루어져 있다.
아울러 상기 제2차단판(52)의 상부에는 푸쉬부(522)가 더 형성되고, 이 푸쉬부(522)는 상기 분기관(B2) 상부에 형성된 노출홀(251)을 통하여 상기 분기관(B2) 상부로 돌출되도록 이루어져 있으며, 상기 제2차단판(52)의 하부에는 탄성부재(54)가 구비되어 상기 제2차단판(52)에 상부방향으로 탄성력을 부여할 수 있도록 이루어진다.
따라서, 평상시에는 상기 제1차단판(51)의 원 중심보다 상기 제2차단판(52)의 원 중심이 위로 올라간 형태로 서로 동심원을 이루지 않는 위치에 있게 되고,
상기 푸쉬부(522)가 눌리게 되면, 상기 제2차단판(52)이 하강하여 상기 제1차단판(51)과 제2차단판(52)이 동심원을 갖는 형태로 위치가 변형되게 된다.
여기서, 푸쉬부(522)가 눌리는 상황은 상기 연결관(A1)이 상기 분기관(B2)에 결합될 때이다.
본 발명은 상기 연결관(A1)이 분기관(B2)에 결합되는 경우에만 공기가 연통될 수 있음을 특징으로 하는 바, 이는 상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)의 형성위치에 의해 결정될 수 있다.
즉, 상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)은 제1차단판(51)과 제2차단판(52)이 서로 동심원 위치에 있을 때만 서로 연통되게 되며, 상기 제2차단판(52)이 상승하는 경우에는 상기 복수의 제1배출공(511)들 사이의 이격부분에 상기 제2배출공(521)이 위치함으로서, 공기가 연통되는 것을 차단하기 때문이다.
따라서, 이러한 구조로 인하여, 상기 메인파이프(B1)에 복수의 분기관(B2)이 구비되어 있더라도, 상기 연결관(A1)이 결합되지 않으면, 별도의 차단동작 없이 자연스럽게 분기관(B2)이 막혀 공기가 외부로 새어나오지 않으며, 연결관(A1)이 결합된 분기관(B2)만 상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)이 서로 연통하게 됨으로서, 정화된 공기를 메인파이프(B1)으로부터 상기 연결관(A1)으로 공급하여 제1배기공(A11)을 통하여 분사할 수 있도록 할 수 있다.
아울러 상기 분기관(B2)의 내측, 즉 상기 제1차단판(51)의 내측에는 메쉬판(53)이 더 구비되어, 유입되는 공기 내의 이물질을 1차적으로 거를 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.
또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 생물막여과기를 이용한 고도 수처리장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
C1 : 유량조정조 C2 : 제1침전조
C3 : 반응조 C4 : 제2침전조
C5 : 응집반응조 C6 : 생물막여과기
C7 : 역세침전조
120 : 유입관
200 : 생물막여과수단 210 : 여재층
211 : 여재 220 : 여과조
221 : 수문 230 : 집수부
231 : 집수챔버 233 : 집수블록
233a : 통수공 235 : 스키머
240 : 스트레이너
300 : 에어레이션 310 : 분출관
311 : 분출공
400 : 처리수배출부 410 : 처리수조
420 : 배수관 510 : 방류관

Claims (4)

  1. 원수가 유입되는 유량조정조(C1);
    상기 유량조정조(C1)로부터 원수가 유입되어 원수내의 오염물질을 1차 침전시키는 제1침전조(C2);
    상기 제1침전조(C2)를 거친 처리수가 유입되어 미생물 반응에 의해 원수를 정화하며, 에어를 분사하는 복수의 산기관(A)이 구비되는 반응조(C3);
    상기 반응조(C3)를 거친 처리수가 유입되어 처리수내의 오염물질을 2차 침전시키는 제2침전조(C4);
    상기 제2침전조(C4)를 거친 처리수에 응집제를 교반시켜 플럭을 제거하는 응집반응조(C5);
    상기 응집반응조(C5)를 거친 처리수가 유입되는 유입관(120)과, 유입된 처리수가 접촉하여 생물학적 처리 및 물리적 여과과정에 의해 상기 처리수를 정수시키는 여재(211) 및 상기 정수처리된 처리수를 배출하는 처리수배출부(400)를 포함하는 생물막여과기(200);
    상기 생물막여과기(200)의 여재(211)를 세정시킨 역세척수가 회수되어, 역세척수 내의 침전물을 분리시키는 역세침전조(C7);
    를 포함하여 이루어지되,
    상기 반응조(C3)에는
    상기 산기관(A)에 공기를 공급하도록 메인파이프(B1)가 구비되는 외부블로어가 더 구비되되,
    상기 메인파이프(B1)에는 복수의 분기관(B2)이 구비되고, 상기 산기관(A)에는 상기 각각의 분기관(B2)에 결합되는 연결관(A1)이 구비되어,
    상기 외부블로어로부터 공급되는 에어가 복수의 산기관(A)으로 분기되어 분사되고,
    상기 분기관(B2)에는 연결관(A1)을 결합하는 경우에만 에어가 새어나오도록 서로 중첩배열되는 제1차단판(51)과 제2차단판(52)을 포함하는 차단부재(50)가 더 구비되되,
    상기 연결관(A1)은 단면을 기준으로 상부 반원을 형성하는 제1분체(A13)와, 상기 제1분체(A13)의 양단에 각각 힌지결합되는 제2분체(A14) 및 제3분체(A15)로 이루어져 단면형상이 원형을 이루도록 하고,
    상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)의 서로 접하는 단부에는 각각 서로 다른 극성의 마그넷(A17)이 더 구비되며,
    상기 제1차단판(51)에는
    복수의 제1배출공(511)이 일정간격 이격 구비되고,
    상기 제2차단판(52)에는
    일정간격 이격 구비되는 복수의 제2배출공(521)과, 상기 분기관(B2) 상부로 돌출되는 푸쉬부(522)와, 탄성력에 의해 상기 제2차단판(52)의 상승상태를 유지시키는 탄성부재(54)가 더 구비되어,
    상기 연결관(A1)을 상기 분기관(B2) 상부에서 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 벌려 끼워 결합하여 상기 푸쉬부(522)가 상기 연결관(A1)의 상부 내측에 의해 눌려 제2차단판(52)이 하강하여 제1차단판(51)과 동심원 위치가 되도록 배열시킨 후 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 닫아 서로 다를 극성의 마그넷(A17)이 서로 부착되어 연결관(A1)을 상기 분기관(B2)에 고정시키면,
    상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)이 서로 대응되는 위치에 있어 제1배출공(511)과 제2배출공(521)이 상호 연통되고,
    상기 연결관(A1)을 상기 분기관(B2)으로부터 분리시키면,
    상기 제2차단판(52)이 상기 탄성부재(54)에 의해 상승하여, 상기 제1배출공(511)이 상기 서로 이격된 복수의 제2배출공(521)들 사이에 위치하여 서로 연통되지 않도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 생물막여과기를 이용한 수처리장 치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 역세침전조(C7)에는 전동밸브가 구비되어,
    역세척수는 상기 역세침전조 내에서 다음 역세척수 유입 전까지 슬러지를 침전시키고, 전동밸브의 동작에 의해 침전된 슬러지를 슬러지저류조로 이송한 후, 전동밸브가 반대로 열려 상등수를 상기 유량조정조로 이송시키는 것을 특징으로 하는 생물막여과기를 이용한 수처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물막여과기(200)에는
    산화공기를 공급하기 위한 에어레이션(300)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 생물막여과기를 이용한 수처리장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기관(B2)의 의 내측에는 메쉬판(53)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 생물막여과기를 이용한 수처리장치.
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