KR102153994B1

KR102153994B1 - 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치

Info

Publication number: KR102153994B1
Application number: KR1020200018998A
Authority: KR
Inventors: 김주석
Original assignee: 김주석
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2020-09-09

Abstract

본 발명은 수중에 공기(산소)를 공급하는 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 수조의 상부에 있는 유입수를 집중적으로 포기하면서 수조의 유입수가 수조의 상하부로 순환되도록 함으로써, 수조에서 필요로 하는 산소를 효율적으로 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치{VOLUME CHANGE TYPE WATER TREATMENT DEVICE FOR CIRCULATION TYPE UPPER FOCUSING AERATION}

본 발명은 수중에 공기를 공급하는 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 체적변화형 산기식 수처리 장치를 활용하여 수조의 상부에 있는 유입수에 집중적으로 포기하면서 수조의 유입수가 수조의 상하부로 순환되도록 함으로써, 수조에서 필요로 하는 산소를 효율적으로 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

생활 오폐수 농축수, 축산폐수, 축산가공 부산물 함유 폐수, 음식물 찌꺼기 함유 폐수, 공공 하수처리시설 및 폐수처리시설 등의 고농도의 유기물이 함유된 유기폐수는 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 방법에 의해 처리되고 있으나, 완벽한 처리가 어려워 상당한 양의 오염물질이 함유된 상태로 방류되거나, 해양 투기되고 있어 수질오염에 주원인 중 하나가 되고 있다.

이러한 고농도의 유기폐수의 처리기술로는 여과설비, 화학약품 응집, 침전 등의 물리화학적인 방법과 활성슬러지가 저류된 생물반응조 내에서 미생물의 대사과정을 극대화하여 각종 오염물질을 제거하는 생물학적 처리방법이 있다.

물리화학적인 방법은 기존 처리시설 설비에 큰 변화를 주지 않고 부가적으로 설치하여 사용할 수 있으며 안정적이고 높은 효율의 처리효과를 얻을 수 있다는 장점이 있으나, 경제적 측면과 기술적인 측면에서 대규모 처리설비를 설치운영하기에 무리가 있으며 경우에 따라 슬러지와 같은 다량의 처리 부산물이 발생한다는 단점이 있다.

생물학적 처리방법은 비용대비 처리효율측면에서 물리화학적 방법보다 유리하며 대규모의 하·폐수를 처리하는 주 처리공정으로써 국내외 대부분의 하·폐수처리장에 이용되고 있다.

현재 하수처리시설, 폐수처리시설, 가축분뇨처리시설, 침출수처리시설 등의 수처리 시설과 양식장 등에서 사용되고 있는 공기공급방식은 크게 표면포기방식, 산기관에 의한 수중포기방식 등이 있다.

표면포기방식은 주로 기계식 포기기를 활용하여 물을 교반하면 물이 대기 중의 공기와 접촉하게 됨으로써, 수중에 산소가 용해되도록 하는 방식이나 수심이 깊을 경우 수조하부는 물의 순환이 원활하지 않아 수조 내 전체적인 용존산소 유지에는 불리한 측면이 있다.

산기관 방식은 주로 외부의 송풍기로부터 공급된 공기가 배관을 통해 산기관으로 전해져 산기관을 통해 수조로 공급되는 구조이나 외부의 공기를 수조 내 수심이 깊은 곳까지 전달하기 위한 송풍기의 동력이 상대적으로 많이 필요하며 산기관이 수조하부에 설치됨에 따라 미 교반 시 수조 내 수중의 오염물질들이 하부로 가라앉게 될 경우 산기관 내부로 오염물질들의 침입으로 인한 산기관의 오염이 심화될 수 있다.

또한 수조하부에 산기관이 설치됨에 따라 산기관의 점검 및 유지보수를 위해서는 수조 전체를 비워야 하는 어려움이 있다.

본 발명의 배경기술이 되는 기술로, 일본 공개특허공보 특개2003-94084호(이하, 문헌 1), 대한민국 등록실용신안공보 제20-0397311호(이하, 문헌 2), 대한민국 등록특허공보 제10-0871651호(이하, 문헌 3), 대한민국 등록특허공보 제10-0592120호(이하 문헌 4)가 있다.

문헌 1 발명은 자체 과립화된 슬러지를 안정화시킬 수 있는 폐수 처리 방법에 관한 것이고, 문헌 3 발명은 고농도 유기폐수 처리장치에 관한 것이다.

상기 문헌 1 및 3의 발명은 유로 하부에 공기 확산 노즐이 있어 슬러지 및 고형물에 의해 하부에 위치한 공기 확산 노즐이 막혀 공기 확산의 효율이 떨어지게 되어 폐수 처리의 효율성이 떨어지게 된다.

문헌 2 발명은 하향포기를 이용한 심층 포기조에 관한 것으로, 소공간의 산기장치에 의해 대공간으로 넘어간 산소가 대공간의 바깥쪽 면적에는 원활히 산소 공급이 되지 않아 활성슬러지가 한쪽에 쌓이는 문제점이 있다.

문헌 4 발명은 산소 용존이 용이한 폭기장치로, 산기노즐이 폭기조의 하단에 설치되어 있어 산소 공급이 중단 시 오폐수의 찌꺼기들이 중력에 의해 가라앉아 산기노즐을 막게 되고 와류발생용 격벽이 산기노즐과 가깝게 설치되어, 산기노즐에 쌓인 오염물질 제거 및 기기 점검이 불편하다는 단점이 있다.

<선행기술문헌>

(문헌 1) 일본 공개특허공보 특개2003-94084호

(문헌 2) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0397311호

(문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제10-0871651호

(문헌 4) 대한민국 등록특허공보 제10-0592120호

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수조를 분할하고 수조하부에 통로를 만들어 포기 시 유입수가 상하부로 순환되도록 함으로써, 수조 내 유입수가 전체적으로 공기와 접촉할 수 있는 여건을 만들어 수조 내 일부만 집중적으로 교반되는 것보다 산소용해효율이 높아지는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 포기를 수조의 상부에서 체적변화형 산기식 수처리 장치를 활용하여 집중적으로 실시함으로써, 깊은 수심까지 공기를 공급하는 방식에 비해 공기공급 효율이 높은 송풍설비를 채용할 수 있어 동력을 절감할 수 있는 목적을 가진다.

나아가, 본 발명은 기기 점검 및 수리 시 수조 전체를 비우지 않고 상부 일부만을 비우는 것으로도 기기 점검 및 유지관리가 가능하도록 하여 기기의 유지관리를 용이하게 하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 하수, 폐수, 가축분뇨 및 침출수 중 어느 하나가 유입되는 수조(100)와 수조(100)에 공기를 공급하는 제1산기관(300)과 수조(100)를 제1수조부(800)와 제2수조부(810)로 분리하는 격벽(500) 및 격벽 하부의 하부통로(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치를 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.

또한, 본 발명은 송풍기(200), 배관(210), 제1호스(400) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 공기 공급 유무에 따라 제1산기관(300)의 체적이 팽창 또는 수축되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 별도의 무산소조나 혐기조 또는 무산소조 및 혐기조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 방법은, 제1산기관(300)에 의해 수조(100)의 제1수조부(800) 상부에 공기가 집중적으로 공급되는 단계(S100), 제1수조부(800)의 수위가 상승하여 제2수조부(810)로 이동되는 단계(S110), 제2수조부(810)의 수위가 증가됨에 따라 격벽(500) 하부의 하부통로(600)를 따라 이동되는 단계(S120), 및 제1수조부(800)의 하부로 유입수 또는 혼합유체가 이동 후 상부로 상승하고 수조(100)의 제1수조부(800) 상부로 상승된 유입수 또는 혼합유체에 또다시 공기가 집중적으로 공급되어 순환되는 단계(S130)에 따라 이러한 순환이 반복적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 필요시 제1수조부(800)는 호기조로 제2수조부(810)는 무산소조로 이용하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 제1수조부(800)와 제2수조부(810)에 공기를 공급하거나 중단하여 제1수조부(800)와 제2수조부(810)를 호기조, 무산소조, 혐기조로 전환하면서 운전하는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 본 발명은 필요시 별도의 무산소조나 혐기조 또는 무산소조 및 혐기조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수조를 분할하고 수조하부에 통로를 만들어 포기 시 유입수가 상하부로 순환되도록 함으로써, 수조 내 유입수가 전체적으로 공기와 접촉할 수 있는 여건을 만들어 수조 내 일부만 집중적으로 교반되는 것보다 산소용해효율이 높아지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 포기를 수조의 상부에서 체적변화형 산기식 수처리 장치를 활용하여 집중적으로 실시함으로써, 깊은 수심까지 공기를 공급하는 방식에 비해 공기공급 효율이 높은 송풍설비를 채용할 수 있어 동력을 절감할 수 있는 효과를 가진다.

나아가, 본 발명은 기기 점검 및 수리 시 수조 전체를 비우지 않고 상부 일부만을 비우는 것으로도 기기 점검 및 유지관리가 가능하도록 하여 기기의 유지관리를 용이하게 하는데 효과가 있다.

더 나아가, 본 발명은 공기 미 공급 시 산기관 및 유입수에 잠긴 부분의 공기 공급 호스가 수압에 의해 수축하여 유입수의 유입을 최소화함으로써, 산기관 및 호스 내로의 유입수와 오염물질의 유입을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 산기관의 체적변화된 작동상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 배출밸브와 제2호스의 위치도 및 체적변화된 작동상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 송풍기의 상부 위치도이다.
도 5는 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치의 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 제2산기관이 포함된 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제3산기관, 제3호스 및 제4호스가 포함된 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제1산기관이 일측 또는 타측의 길이방향으로 연장 형성된 구성도이다.
도 9는 본 발명의 어느 하나 이상의 제4산기관이 포함된 구성도이다.
도 10은 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 포기기를 추가한 구성도이다.
도 11은 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 제1보조부가 더 추가된 구성도이다.
도 12는 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 제2보조부가 포함된 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제1수조부를 호기조, 제2수조부를 무산소조로 활용하는 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치의 구성도이다.
도 14는 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 별도의 무산소조를 추가한 구성도이다.
도 15는 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 별도의 혐기조를 추가한 구성도이다.
도 16은 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 별도의 무산소조와 혐기조를 추가한 구성도이다.
도 17은 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치 순환도이다.
도 18은 본 발명에 따른 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 전처리설비, 최초침전지, 최종침전지가 추가된 수처리 공정도이다.
<부호의 설명>
100: 수조
200: 송풍기; 210: 배관
300: 제1산기관; 310: 제2산기관; 320: 제3산기관; 330: 제4산기관
400: 제1호스; 410: 배출밸브; 420: 제2호스; 430: 제3호스; 440: 제4호스
500: 격벽
600: 하부통로
700: 제1보조부; 710:제2보조부
800: 제1수조부; 810: 제2수조부
900: 포기기
S100: 공기 공급 단계
S110: 제2수조부로 이동되는 단계
S120: 격벽 하부통로로 이동되는 단계
S130: 순환되는 단계

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.

본 발명은 여기에서 제시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 제시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.

따라서 본 명세서에서 제시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 하고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치 및 방법은 하수처리시설, 폐수처리시설, 가축분뇨처리시설, 침출수처리시설, 양식장, 연못, 호수, 댐, 보 등과 같은 물이 담긴 곳에도 적용될 수 있다.

본 발명에서 수조는 하수처리시설, 폐수처리시설, 가축분뇨처리시설, 침출수처리시설, 양식장, 연못, 호수, 댐, 보 등과 같은 물은 담는 구조물을 포괄하는 개념이다.

<실시예 1>

본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치는 수조(100), 제1산기관(300), 격벽(500) 및 하부통로(600)를 포함하여 형성될 수 있다.

추가적으로, 송풍기(200), 배관(210), 제1호스(400) 중 어느 하나 이상이 포함되어 형성될 수 있다.

수조(100)는 하수, 폐수, 가축분뇨 또는 침출수 중 어느 하나 이상의 오염수가 유입되는 장치로, 유효수심은 3.5~5.0m이며, 재질은 알루미늄, 구리 및 스테인리스, 합성수지, 콘크리트 등 다양하게 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

송풍기(200)는 수조(100) 바깥쪽 하부에 위치하거나, 도 4와 같이, 수조(100)의 상부에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 수조(100) 내 상부의 수면 아래에 위치한 제1산기관(300)에 의해 공기(산소) 공급 시 송풍기(200)가 저항을 적게 받음에 따라 압력이 낮은 송풍기(200)를 사용할 수 있게 되며, 압력이 낮은 송풍기(200)가 압력이 높은 송풍기(200)에 비해 동력 면에서 효율이 좋으므로 수조(100) 하부의 깊은 수심까지 공기를 공급하는 방식에 비해 공기 공급 효율이 높은 송풍설비를 채용할 수 있어 동력을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

배관(210)은 송풍기(200)와 제1호스(400) 또는 송풍기(200)와 제1산기관(300)을 연결해 주는 역할을 하여, 송풍기(200)로부터 공급되는 외부 공기를 제1호스(400) 또는 제1산기관(300)으로 보낼 수 있다.

도 1, 도 4 내지 도 8, 도 10 내지 도 12와 같이, 제1산기관(300)은 수조(100) 내 상부의 수면 아래 1m 이내에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

제1산기관(300)은 도 5와 같이, 수조(100) 내 제1수조부(800)의 상부 수중으로 공기가 집중적으로 분산되어 공급될 수 있도록 한다.

구체적으로는, 도 1과 같이, 수조(100)에 송풍기(200)로부터 공급되는 외부 공기를 배관(210)과 제1호스(400)의 내부를 따라 제1산기관(300)으로 이동하게 되고, 제1산기관(300)을 통해 수조(100) 내 제1수조부(800) 상부의 수중으로 공기가 집중적으로 분산되어 공급될 수 있다.

상기 제1산기관(300)은 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), PE(Polyethylene), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymers), 폴리우레탄, 고무분말 또는 실리콘과 같은 탄성, 유연성 및 복원성이 좋은 재질 중 어느 하나로 구성되거나, EVA, PE, NBR, EPDM, 폴리우레탄, 고무분말, 실리콘 중 어느 하나 이상이 포함되어 일정비율로 혼합되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제1산기관(300)은 균등하게 형성된 다수의 미세기공이 제1산기관(300) 전면에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제1산기관(300)은 판형, 원형, 원통형, 봉형 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있고, 바람직하게는 원통형이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제1산기관(300)은 도 2와 같이, 체적변화형으로 공기 공급의 유무에 따라 체적이 팽창 또는 수축될 수 있다.

또한, 제1산기관(300)에 공기가 공급되어 제1산기관(300)의 체적이 팽창하게 되면 미세기공이 열려 공기를 내보내고, 공기 공급이 중단되면, 제1산기관(300)의 체적이 수축하게 되어 미세기공이 닫혀 유입수의 유입이 최소화됨으로써, 제1산기관(300)과 제1호스(400) 내로 유입수와 오염물질의 유입을 최소화할 수 있다.

나아가, 제1산기관(300)이 수조(100) 내 상부의 수면 아래에서 가라앉지 않고 지지될 수 있도록 수조(100) 상부의 벽에 고무, 용수철 등과 같은 고정 장치로 고정될 수 있어 수조(100)의 수위 변동에 따라 제1산기관(300)의 위치가 자동 조절될 수 있다.

결과적으로, 기기 점검 및 수리 시 수조(100) 전체를 비우지 않고 수조(100)의 상부 일부만을 비우는 것으로도 기기 점검 및 유지관리가 가능하도록 하여 기기의 유지관리를 용이하게 한다.

제1호스(400)는 EVA, PE, NBR, EPDM, 폴리우레탄, 고무분말 또는 실리콘과 같은 탄성, 유연성 및 복원성이 좋은 재질 중 어느 하나로 구성되거나, EVA, PE, NBR, EPDM, 폴리우레탄, 고무분말, 실리콘 중 어느 하나 이상이 포함되어 일정비율로 혼합되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 도 2와 같이, 제1호스(400)는 체적변화형으로 공기 공급의 유무에 따라 체적이 팽창 또는 수축될 수 있다.

따라서 공기 미 공급 시 제1산기관(300) 및 유입수에 잠긴 제1호스(400)가 수압에 의해 수축하여 유입수의 유입이 최소화됨으로써, 제1산기관(300) 및 제1호스(400) 내로 유입수와 오염물질의 유입을 최소화할 수 있다.

격벽(500)은 수조(100)를 제1수조부(800)와 제2수조부(810)로 나누고 제1수조부(800)의 유입수 또는 유입수와 공기가 혼합된 혼합유체가 제2수조부(810)로 원활하고 균등하게 넘어갈 수 있도록 수조(100)의 중앙에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 격벽(500)으로 인해 수조(100) 내 유입수가 전체적으로 공기와 접촉할 수 있는 여건을 만들어 수조(100) 내 일부의 유입수에만 집중적으로 교반되는 것보다 산소용해효율이 높아지게 된다.

하부통로(600)는 격벽(500)의 하부에 위치한 통로로써, 제2수조부(810)의 유입수 또는 유입수와 공기가 혼합된 혼합유체가 제1수조부(800)로 이동하여 수조(100) 내 연속적으로 유입수 및 혼합유체의 흐름이 순환이 될 수 있게 도움을 준다.

도 13과 같이, 수조(100)의 제1수조부(800)를 호기조로, 제2수조부(810)를 무산소조로 활용되도록 형성될 수 있다.

여기서 호기조는 제1산기관(300)에서 내보내는 공기가 집중되는 제1수조부(800)를 집중포기조로도 표현할 수 있으며, 무산소조는 격벽(500)으로 인해 공기가 제2수조부(810)로 넘어오지 못하여 미포기 되거나 또는 상대적으로 포기가 적은 제2수조부(810)를 말한다.

제1수조부(800)에서 미생물에 의해 수중의 유기물, 질소, 인 등의 성분을 섭취하게 함으로써, 수중의 오염물질을 제거 후 제2수조부(810)에서 질소를 가스 형태로 방출하고 인의 제거가 이루어지는 등의 방법으로 수중의 오염물질이 제거될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 16, 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 체적변화형 산기식 수처리 장치를 활용하여 수조(100)의 상부에 있는 유입수에 집중적으로 포기하면서 수조(100)의 유입수가 수조(100)의 상하부로 순환되도록 함으로써, 수조(100)에서 필요로 하는 산소를 효율적으로 공급하는 방법에 대해 좀 더 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 공기 공급 단계(S100)는 하수, 폐수, 가축분뇨 또는 침출수 중 어느 하나 이상의 유입수가 유입되는 수조(100)의 제1수조부(800)에 공기를 공급하는 제1산기관(300)에 의해 제1수조부(800)의 상부에 공기가 집중적으로 공급되도록 수행된다.

이 때, 송풍기(200)로부터 공기가 공급되면 공기의 압력에 의해 제1산기관(300)이 팽창하여 미세기공이 열려 약 0.1~3mm 정도의 균일한 미세기포가 형성되어 미세기포가 수조(100) 내 유입수에 퍼지게 되면, 제1수조부(800)의 상부에 집중적으로 분산되어 유입수와의 접촉 면적을 넓히게 되고, 제1수조부(800)의 상부의 수위가 높아져 유체가 흐를 수 있게 된다.

그에 반해, 송풍기(200)로부터 공기 공급이 중단되면, 제1산기관(300)은 탄성 및 신축성에 의해 즉시 수축하여 미세기공이 순간적으로 닫혀 제1산기관(300) 내부로 유입수가 유입되어 역류하는 것을 막고, 유입수 내에 존재하는 슬러지에 의해 미세기공이 막히는 현상을 방지하는 효과를 가질 수 있다.

이 때, 수조(100) 내 공기를 공급하는 포기장치는 제1산기관(300), 제2산기관(310), 제3산기관(320) 또는 제4산기관(330) 중 어느 하나 이상이 선택되어 수행될 수 있다.

추가적으로, 제1보조부(700) 또는 제2보조부(710)가 포함될 수 있다.

이에 따라, 수조(100)의 벽 또는 양 끝단에 침전되어 슬러지가 쌓이는 것을 방지할 수 있고, 수조(100) 벽 또는 양 끝단에 존재하는 슬러지도 공기와 충분히 접촉되어 분해할 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 제2수조부(810)로 이동되는 단계(S110)는 수조(100) 내 제1수조부(800)의 상부의 수중에 집중적으로 공급된 공기에 의해 유입수와 공기가 혼합되면서 형성된 혼합유체는 제1수조부(800)의 수위 상승으로 자연스럽게 격벽(500)을 넘어 제2수조부(810)로 이동될 수 있다.

그 다음으로는, 격벽(500) 하부의 하부통로(600)를 따라 이동되는 단계(S120)가 수행된다.

유입수와 공기가 혼합된 혼합유체가 제2수조부(810)로 이동되면 자연스럽게 제2수조부(810)의 상부의 수위가 증가하게 된다.

이에, 제2수조부(810)의 상부의 수위 증가로 제2수조부(810)의 하부도 압력을 받게 되어 상부에 있는 혼합유체가 중력 작용으로 아래로 하향하는 흐름을 가지게 된다.

따라서 제2수조부(810)의 유입수 또는 혼합유체가 격벽(500)의 하부통로(600)를 따라 제1수조부(800)로 이동하게 된다.

마지막으로, 제1수조부(800)의 하부로 유입수 또는 혼합유체가 이동 후 상부로 상승하고 수조(100)의 제1수조부(800) 상부로 상승된 유입수 또는 혼합유체에 제1산기관(300)으로 또다시 공기가 집중적으로 공급되어 연속적으로 순환되는 단계(S130)가 수행될 수 있다.

따라서 제1수조부(800)의 상부에서 제2수조부(810) 상부로, 제2수조부(810)의 상부에서 중력 작용으로 제2수조부(810)의 하부로, 격벽(500)의 하부통로(600)를 통과하여 다시 제1수조부(800)로 연속적으로 순환됨에 따라 수조(100) 내 유입수 전체가 공기와 골고루 접촉할 수 있게 되어 수조(100) 내 수중의 산소 용해효율을 높일 수 있게 되어 오염물질이 효율적으로 제거될 수 있다.

<실시예 2>

산기관은 공기방울을 최대한 잘게 쪼개어 공기와 물이 만나는 접촉면적을 넓혀 물속에서 산소가 잘 녹을 수 있게 하는 역할을 한다.

따라서 산기관은 고분자의 오염물질인 슬러지를 저분자의 오염물질로, 저분자의 오염물질은 CO₂와 물로 분해하여 사용될 수 있는 물로 수질을 변화시켜 준다.

물속에 산소가 충분하지 않으면 슬러지를 분해하는 호기성 미생물이 슬러지를 분해할 수 있는 양이 한정적이게 되고, 그로 인해 호기성 미생물의 수가 줄고 산소를 이용하지 않는 혐기성 미생물의 수가 증가되어 남아 있는 슬러지는 악취가 나는 물질로 분해되고, 분해속도 또한 느려지게 되어, 슬러지가 존재하는 유입수의 처리 장치에는 산기관의 역할이 중요하다.

다음, 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치의 제1산기관(300)은 상기 실시예 1과 또 다른 구성의 실시예를 설명하는 것이다.

상기 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치는 실시예 1과 동일하게 구성될 수 있다.

도 6과 같이, 제1산기관(300)에 제2산기관(310)이 더 포함되어 형성될 수 있다.

상기 제2산기관(310)은 균등하게 형성된 다수의 미세기공이 제2산기관(310) 전면에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제2산기관(310)은 판형, 원형, 원통형, 봉형 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있고, 바람직하게는 원통형이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제2산기관(310)이 제1산기관(300)에 더 포함되어 수조(100) 내 제1수조부(800)의 상부와 중간층에 공기를 더 집중적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 제1수조부(100)에 발생되는 공기의 양이 급격히 늘면서 유입수와 공기가 혼합되면서 제1수조부(800)의 수위가 빠르게 상승하게 되어 제2수조부(810)로 빠르게 이동하게 된다.

그리하여, 제2수조부(810) 수위가 높아지면 제2수조부(810)의 하부도 압력을 받게 되어 수조하부의 하부통로(600)를 통해 유입수 또는 혼합유체가 제1수조부(800)로 이동하여 유입수 또는 혼합유체가 순환됨에 따라 수조(100) 내 유입수 전체가 골고루 공기와 접촉할 수 있게 되어 수조(100) 내 수중의 산소 용해효율을 효과적으로 높일 수 있게 된다.

도 7과 같이, 제2수조부(810)에 제3산기관(320), 제3호스(430) 및 제4호스(440)가 더 포함되어 형성될 수 있다.

제3호스(430)는 수조(100) 상부에 위치한 배관(210)의 길이방향으로 연장 형성된다.

제4호스(440)는 제3호스(430)의 일측 하측에 길이방향으로 연장 형성된다.

제3산기관(320)은 제4호스(440)의 타측에 형성되어 제2수조부(810) 내 공기를 공급하는 역할을 한다.

상기 제3산기관(320)은 균등하게 형성된 다수의 미세기공이 제3산기관(320) 전면에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제3산기관(320)은 판형, 원형, 원통형, 봉형 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있고, 바람직하게는 원통형이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제2수조부(810)는 제1수조부(800)보다 상대적으로 공기의 공급량이 적어 유입수와 공기가 혼합되어 슬러지를 분해하는 양이 한정적이게 된다.

따라서 도 7에서처럼, 제3산기관(320)이 제2수조부(810)에 위치하여 공기를 공급하고 격벽(500) 하부의 하부통로(600)로 유입수와 공기가 혼합된 혼합유체가 빠르게 순환됨으로써, 수중 산소 용해효율을 높여 호기성 미생물의 슬러지 분해량을 높일 수 있다.

도 8과 같이, 제1산기관(300)이 일측 또는 타측의 길이방향으로 연장 형성될 수 있다.

제1산기관(300)이 일측 또는 타측의 길이방향으로 연장 형성되면 수조(100) 내 제1수조부(800)에 공급되는 공기의 양이 증가하게 되고, 수조(100) 벽에 침전되어 슬러지가 쌓이는 것을 방지할 수 있고, 수조(100) 벽에 존재하는 슬러지도 분해할 수 있는 이점이 있다.

도 9와 같이, 제1산기관(300)에 제4산기관(330)이 더 포함되어 형성될 수 있다.

제4산기관(330)은 제1산기관(300)의 좌측, 우측, 상면 또는 하면 중 어느 하나 이상에 포함되어 위치할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.

또한, 제4산기관(330)은 제1산기관(300)에 하나 이상이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 제4산기관(330)은 균등하게 형성된 다수의 미세기공이 제4산기관(330) 전면에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제4산기관(330)이 제1산기관(300)에 더 포함됨으로써, 제1수조부(800)의 상부에 공기를 집중적으로 공급하여 슬러지 분해의 효율성을 높일 수 있다.

제2산기관(310), 제3산기관(320), 제4산기관(330), 제3호스(430) 및 제4호스(440)는 EVA, PE, NBR, EPDM, 폴리우레탄, 고무분말 또는 실리콘과 같은 탄성, 복원성 및 유연성 재질 중 어느 하나로 구성되거나, EVA, PE, NBR, EPDM, 폴리우레탄, 고무분말, 실리콘 중 어느 하나 이상이 포함되어 일정비율로 혼합되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 제2산기관(310), 제3산기관(320), 제4산기관(330), 제3호스(430)와 제4호스(440)는 도 2와 같이, 체적변화형으로 공기 공급의 유무에 따라 체적이 팽창 또는 수축될 수 있다.

<실시예 3>

상기 실시예 1 내지 2 중 어느 하나의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 배출밸브(410) 또는 배출밸브(410)와 제2호스(420)를 더 포함하여 형성될 수 있다.

배출밸브(410)는 도 3과 같이, 제1호스(400) 또는 제2호스(420)의 상부, 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상의 단부에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 배출밸브(410) 차단 시에도 제1산기관(300)에 정상적으로 공기가 공급될 수 있는 위치에 배출밸브(410)가 위치하여야 한다.

도 3의 A는 제1산기관(300)과 연결된 제1호스(400)의 일측 상부에 배출밸브(410)가 위치하여 형성될 수 있다.

도 3의 B는 제1산기관(300)과 연결된 제1호스(400)의 상부에 배출밸브(410)가 위치하고, 배출밸브(410) 상측에 제2호스(420)가 형성되어, 배출밸브(410)가 열리면, 제2호스(420)를 통해 제1산기관(300)에 유입된 슬러지가 배출될 수 있다.

도 3의 C는 배출밸브(410)가 제1산기관(300)과 연결된 제1호스(400)의 타측에 위치하고, 배출밸브(410)의 타측에 길이방향으로 제2호스(420)가 연장 형성될 수 있다.

도 3의 D는 제1산기관(300)과 연결된 제1호스(400)의 타측에 제2호스(420)가 길이방향으로 연장 형성되고, 연장 형성된 제2호스(420)의 타측에 배출밸브(410)가 형성될 수 있다.

상기 배출밸브(410)는 제1산기관(300) 또는 제1산기관(300)과 제1호스(400)에 슬러지가 유입되었을 때, 배출밸브(410)를 열어 유입된 슬러지가 제1수조부(800)로 배출될 수 있게 한다.

그리하여, 제1산기관(300)으로 연속적으로 공기가 주입될 시, 열린 배출밸브(410)를 통해 제1산기관(300)에 유입된 슬러지와 공기가 제1수조부(800)로 배출될 수 있다.

또한, 배출밸브(410) 차단 시, 배출밸브(410)로 공기가 빠져나가지 못하게 하며, 제1산기관(300)으로 정상적으로 공기가 원활히 공급될 수 있다.

제2호스(420)는 도 3과 같이, 제1호스(400) 또는 배출밸브(410)의 상부, 일측 또는 타측 중 선택되는 어느 하나 이상의 단부에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제2호스(420)는 소량이라도 미세기공으로 형성된 제1산기관(300)과 제1호스(400)에 슬러지가 유입되었을 때를 대비하여 주기적으로 배출밸브(410)를 열어 제2호스(420)를 통해 제1산기관(300)과 제1호스(400)에 유입된 슬러지를 제1수조부(800)로 내보내는 역할을 한다.

또한, 제2호스(420)는 EVA, PE, NBR, EPDM, 폴리우레탄, 고무분말 또는 실리콘과 같은 탄성, 복원성 및 유연성 재질 중 어느 하나로 구성되거나, EVA, PE, NBR, EPDM, 폴리우레탄, 고무분말, 실리콘 중 어느 하나 이상이 포함되어 일정비율로 혼합되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 제2호스(420)는 도 3과 같이, 체적변화형으로 공기 공급의 유무에 따라 체적이 팽창 또는 수축될 수 있다.

<실시예 4>

상기 실시예 1 내지 3 중 어느 하나의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 도 1, 도 4 내지 도 8, 도 10 내지 도12와 같이, 제1보조부(700) 또는 제2보조부(710)를 더 포함하여 형성될 수 있다.

제1보조부(700)와 제2보조부(710)는 날개와 같이 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제1보조부(700)는 수조(100)의 상부에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 제1보조부(700)는 격벽(500)으로 분리된 제1수조부(800) 상부에 설치되거나, 제1수조부(800) 및 제2수조부(810) 상부에 설치되어 제1보조부(700)의 보수 및 점검이 용이해진다.

또한, 제1보조부(700)는 수조의 양 끝 또는 측면에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 12와 같이, 제2보조부(710)가 제2수조부(810) 내부에 설치되어, 제1수조부(800)보다 상대적으로 산소량이 적은 제2수조부(810) 내부를 교반하여 벽면에 슬러지가 쌓이는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.

또한, 슬러지가 수조(100)의 양 끝단에 쌓이거나 수조(100) 벽면에 쌓이는데, 이를 제1보조부(700) 또는 제2보조부(710)가 설치되어 효율적인 공기공급과 교반이 이루어져 슬러지의 유동상태가 양호하게 유지될 수 있다.

<실시예 5>

상기 실시예 1 내지 4 중 어느 하나의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 포기기(900)가 더 포함하여 형성될 수 있다.

도 10과 같이, 포기기(900)는 수조(100) 내 제1수조부(800) 상부 수중에 공기가 집중적으로 공급될 수 있도록 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

선택적으로, 포기기(900)는 수조(100) 내 제2수조부(810) 상부 수중에 공기가 집중적으로 공급될 수 있도록 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 포기기(900)는 수조(100)의 표면에 떠 있을 수 있는 재질로 플라스틱, 고무, 철 구조물 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 포기기(900)가 제1수조부(800) 상부 수중에서 유입수 또는 유입수와 공기의 혼합유체를 교반시킬 수 있게 포기기(900) 하부에 날개구조가 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 교반의 효율을 높이기 위해 교반 날개는 하나 이상 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 포기기(900) 하부에 하나 이상의 날개구조가 수중에 다량의 미세기포를 발생시키고, 하나 이상의 날개구조가 회전을 하여 수면을 선회류와 같은 유체의 흐름을 형성시켜 수조(100) 내 유입수와 공기가 균일하게 혼합될 수 있도록 한다.

나아가, 포기기(800)는 산기관(300)과 더불어, 수조(100) 내 제1수조부(800) 상부의 수중에 공기를 집중적으로 공급하고 유입수와 공기가 균일하게 혼합되면서 형성된 혼합유체는 제1수조부(800)의 수위 상승으로 자연스럽게 격벽(500)을 넘어 제2수조부(810)로 제1수조부(800)의 혼합유체가 이동될 수 있다.

따라서 제2수조부(810)의 수위가 높아지면 제2수조부(810)의 하부도 압력을 받게 되어 상부에 있는 혼합유체가 중력 작용으로 아래로 하향하는 흐름을 가지게 되어 수조(100) 하부의 하부통로(600)를 통해 유입수 또는 혼합유체가 제1수조부(800)로 이동하여 유입수 또는 혼합유체가 순환됨에 따라 수조(100) 내 유입수 전체가 골고루 공기와 접촉할 수 있게 되어 수조(100) 내 수중의 산소 용해효율을 높일 수 있게 된다.

<실시예 6>

상기 실시예 1 내지 5 중 어느 하나의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치는 제1수조부(800)와 제2수조부(810)에 공기를 공급하거나 중단하여 제1수조부(800)와 제2수조부(810)를 호기조, 무산소조, 혐기조로 전환하면서 운전할 수 있다.

도 17의 순환도와 같이 포기장치를 가동하여 수조(100) 내 호기성 조건을 형성함으로써, 미생물에 의해 수중의 유기물, 질소, 인 등의 성분을 섭취하게 하여 수중의 오염물질이 제거된 후, 포기장치의 가동을 중단하여 무산소 조건, 혐기성 조건 또는 무산소와 혐기성 조건에서 질소를 가스 형태로 방출하고, 인을 제거하여 수중의 오염물질이 효율적으로 제거되는 순환이 반복되게 할 수 있다.

또한, 공기 공급을 중단 시 수조(100) 내에서 고액분리가 일어나 수조상부에는 상징수가 형성되고, 수조하부에는 슬러지가 침전되어 분리된 상징수를 다음 공정으로 이송하거나 외부로 배출하고 침전된 슬러지는 별도로 인발하여 후속처리를 할 수 있다.

<실시예 7>

상기 실시예 1 내지 5 중 어느 하나의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 별도의 무산소조를 더 포함하여 형성될 수 있다.

제1산기관(300), 제2산기관(310), 제3산기관(320), 제4산기관(330) 및 포기기(900)와 같은 포기장치에 의해 수조(100)에 공기가 공급되면 수조(100)로 유입된 유입수 중에 함유된 유기성 질소 및 암모니아성 질소가 호기성 미생물에 의해 아질산성 질소 및 질산성 질소로 전환된다.

전환된 아질산성 질소 및 질산성 질소는 도 14에서 별도의 무산소조로 유출되어 미생물이 호흡하기 위해 산소 대신 아질산과 질산을 이용하는 탈질반응으로 질소 가스로 환원되어 대기 중으로 방출됨으로써, 유입수 내의 질소 성분이 제거될 수 있다.

선택적으로, 무산소조 내 호기성 미생물의 유기성 질소 및 암모니아성 질소의 분해가 더 필요할 시에는 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치로 반송될 수 있다.

또한, 도 13과 같이, 제2수조부(810)가 무산소조로 활용될 수 있다.

상기 포기장치에 의해 제1수조부(800)에 충분한 산소 공급이 일어나면 유입수에 함유된 유기성 질소 및 암모니아성 질소를 호기성 미생물에 의해 아질산성 질소 및 질산성 질소로 전환시켜 제2수조부(810)로 이동시킬 수 있다.

그로 인해, 제2수조부(810)에서는 아질산성 질소 및 질산성 질소가 환원 과정을 거쳐 질소 가스화 되어 대기 중으로 방출되고, 질소 가스화로 진행되지 않은 유기성 질소 및 암모니아성 질소는 격벽(500)의 하부통로(600)로 이동되어 다시 호기성 미생물에 의해 분해될 수 있게 순환된다.

<실시예 8>

상기 실시예 1 내지 5 중 어느 하나의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 별도의 혐기조를 더 포함하여 형성될 수 있다.

도 15와 같이, 별도의 혐기조를 활용할 수 있게 형성될 수 있다.

혐기조는 자유산소 및 결합산소가 존재하지 않는 상태를 말하며, 혐기조 내 미생물이 유입수로부터 탄소원을 섭취하여 PHB(Poly-hydroxybutyrate)를 축적하면서 유리된 정인산이 세포 밖으로 방출될 수 있다.

또한, 혐기 조건에서 호기 조건으로 환경이 바뀌면서 인을 저장한 미생물은 저장해 두었던 PHB를 분해하여 ATP(adenosine triphosphate)를 합성할 수 있다.

이 때, 미생물은 혐기조에서 방출한 양 이상의 정인산을 섭취하여 인산염을 합성하는 과정을 인의 과잉 섭취라고 하며, 인을 과잉 섭취한 미생물을 외부로 배출함으로써 인의 제거를 이룰 수 있게 된다.

<실시예 9>

상기 실시예 1 내지 5 중 어느 하나의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에 별도의 무산소조 및 혐기조를 더 포함하여 형성될 수 있다.

수조(100) 내 미생물에 의해 수중의 유기물, 질소, 인 등의 성분을 섭취하게 하여 수중의 오염물질을 제거 후 도 16과 같이, 별도의 무산소조와 혐기조가 활용될 수 있다.

그로 인해, 무산소조에서는 유기성 질소 및 암모니아성 질소가 탈질반응을 거쳐 질소 가스 형태로 방출될 수 있다.

또한, 혐기조에서는 미생물이 유입수로부터 탄소원을 섭취하여 PHB를 축적하면서 유리된 정인산이 세포 밖으로 방출되거나, 인을 과잉 섭취한 미생물을 외부로 배출하여 수중의 오염물질을 제거할 수 있다.

따라서 도 17의 순환도와 같이 포기장치를 가동하여 수조(100) 내 호기성 조건을 형성함으로써, 미생물에 의해 수중의 유기물, 질소, 인 등의 성분을 섭취하게 하여 수중의 오염물질이 제거된 후, 포기장치의 가동을 중단하거나 별도의 무산소 조건, 혐기성 조건 또는 무산소와 혐기성 조건에서 질소를 가스 형태로 방출하고, 인을 제거하여 수중의 오염물질이 효율적으로 제거되는 순환이 반복되게 된다.

<실시예 10>

본 발명의 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치는 도 19와 같이, 생물반응조로 이용하여 하수, 폐수, 가축분뇨 및 침출수 등을 처리할 수 있다.

하수, 폐수, 가축분뇨 및 침출수 등이 처리시설의 전처리설비로 유입되어 모래나 비닐, 침사물, 협잡물 등이 중력 또는 스크린 등에 의해 제거되거나 수중에 현탁 되어있는 부유물질을 부상시켜 제거한 후, 최초침전지에서 일정시간 체류하면서 비중이 무거운 물질 등을 침전시켜 침전물을 제거하게 된다.

그 이후에는 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치에서 일정시간의 생물학적 처리를 거쳐 오염물질을 제거하게 된다.

다음으로, 최종침전지에서 일정시간 체류되는 과정을 거쳐 고액분리 후 오존살균, 여과 등의 기타 처리를 수행하여 수중의 오염물질이 제거된 깨끗한 상징수를 방류하게 된다.

본 발명은 수조의 상부에 있는 유입수를 집중적으로 포기하면서 수조의 유입수가 수조의 상하부로 순환되도록 함으로써, 수조에서 필요로 하는 산소를 효율적으로 공급하는 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims

하수, 폐수, 가축분뇨 또는 침출수 중 어느 하나가 유입되는 수조(100);
수조(100) 바깥쪽 하부 또는 수조(100)의 상부에 위치하는 송풍기(200);
송풍기(200)로부터 공급되는 외부 공기를 제1호스(400) 또는 제1산기관(300)으로 내보내는 배관(210);
수조(100) 내 제1수조부(800)의 상부의 수면 아래 1m 이내에 설치되어, 제1수조부(800)의 상부 수중으로 공기가 집중적으로 분산 공급되는 제1산기관(300);
제1산기관(300)과 배관(210)을 연결해 주는 제1호스(400);
제1산기관(300)과 제1호스(400)에 유입된 슬러지를 제1수조부(800)로 배출되기 위해, 제1호스(400)의 일측에 형성되는 배출밸브(410);
수조(100)를 제1수조부(800)와 제2수조부(810)로 분리하되, 격벽(500) 하부에 하부통로(600)가 포함되는 격벽(500);
날개로 형성되되, 격벽(500)으로 분리된 제1수조부(800) 상부에 설치되거나, 제1수조부(800) 및 제2수조부(810) 상부에 설치되는 제1보조부(700); 및
날개로 형성되되, 제2수조부(810) 내부에 설치되어 제2수조부(810) 내부를 교반하여 벽면에 슬러지가 쌓이는 것을 방지하는 제2보조부(710);을 포함하고,
송풍기(200)는 산소 공급 시에 제1수조부(800)의 상부의 수면 아래 1m 이내에 제1산기관(300)이 위치되어, 송풍기(200)가 저항을 적게 받음에 따라 압력이 낮은 송풍기(200)를 사용하여 동력이 절감되며,
제1산기관(300) 및 제1호스(400)는 공기 공급 유무에 따라 체적이 팽창 또는 수축되는 체적변화형으로 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer), PE(Polyethylene), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymers), 폴리우레탄 또는 실리콘 중 어느 하나의 재질로 구성되고,
제1산기관(300)은 송풍기(200)로부터 공기가 공급되면, 팽창되어 미세기공이 열리고 미세기포가 수조(100) 내 유입수에 퍼지게 되어 제1수조부(800) 상부에 분산되어 유입수와의 접촉 면적을 넓히게 되고, 공기 공급이 중단되면, 수축되어 미세기공이 닫혀 제1산기관(300) 내부로 유입수가 유입되어 역류되는 것을 막고, 유입수 내에 존재하는 슬러지에 의해 미세기공이 막히는 것을 방지하며,
제1호스(400)는 공기 미 공급 시 유입수에 잠겨 수압으로 인해 수축되어, 유입수와 오염물질의 유입을 최소화하고,
제1산기관(300)이 수조(100) 내 상부의 수면 아래에서 가라앉지 않고 지지될 수 있도록 수조(100) 상부의 벽에 고무, 용수철을 고정하여, 수조(100)의 수위 변동에 따라 제1산기관(300)의 위치가 자동 조절되며,
유입수와 공기가 혼합된 혼합유체는 제1산기관(300)에 의해 제1수조부(800)의 상부에서 제2수조부(810) 상부로, 제2수조부(810)의 상부에서 중력 작용으로 제2수조부(810)의 하부로, 격벽(500)의 하부통로(600)를 통과하여 다시 제1수조부(800)로 연속적으로 순환됨에 따라, 수조(100) 내 유입수 전체가 공기와 접촉하여 수조(100) 내 수중의 산소 용해효율을 높이는 것을 특징으로 하는, 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치.
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청구항 1에 있어서,
별도의 무산소조나 혐기조 또는 무산소조 및 혐기조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 순환식 상부 집중포기 체적변화형 산기식 수처리 장치.
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