KR102379631B1 - 양돈 또는 축산용 소형 폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수를 처리하여 발생하는 액비 또는 처리수에 대해 분리 과정을 거치는 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 분리막을 이용하여 폐수를 처리하고 세라믹 분리막을 자동으로 역세하는 소형 폐수 처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치는, 전처리조에서 전처리된 폐수를 여과하며, 내부에 다수개의 세라믹 분리막이 형성되고, 각각의 세라믹 분리막은 미세 공경이 형성된 다수개의 관통홀을 포함하고 상기 관통홀은 가스켓에 의해 각각 실링되는 하나 이상의 여과조와; 상기 여과조와 연결관에 의해 연결되어 여과된 여과액을 저장하며, 저장된 여과액을 세정수로 하여 공기압에 의해 상기 세정수를 소정의 압력으로 역세하여 상기 여과조 내의 세라믹 분리막을 세척하는 세정조;를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

양돈 또는 축산용 소형 폐수 처리장치{SMALL-SIZED WASTEWATER TREATMENT APPARATUS FOR HOG FARMING AND ANIMAL HUSBANDRY}

본 발명은 가축 폐수(양돈, 축산)를 처리하여 발생하는 액비 또는 처리수에 대해 분리 과정을 거치는 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 분리막을 이용하여 폐수를 처리하고 세라믹 분리막을 자동으로 역세하는 소형 폐수 처리장치에 관한 것이다.

기존의 가축 폐수 등에 대한 처리공법으로는 다양한 종류의 물리화학적 단위처리공정들과 생물학적 처리공정이 있으며, 처리 목적에 따라 단위공정을 조합하여 사용되어 왔다. 그러나 기존의 처리방법은 가축분뇨의 정화처리 효율에 중점을 두어 자원의 효율적인 활용을 배제한 공정으로 구성되어 있다. 또한 폐수의 방류기준이 엄격해짐에 따라 이를 맞추기 위하여 처리가 복잡해지고 운전 및 유지관리가 어려운 공정들로 조합되어 고비용의 처리공정이 되고 있다. 개별공정의 효율적인 조합이 어려워짐에 따라 에너지의 사용도 비효율적이고, 작동시간 대비 처리량도 감소한다. 아울러 정화효율에 대한 한계로 재활용율도 매우 낮은 실정이다.

이에 따라, 가축분뇨, 축산폐수 또는 축산처리수는 다양한 생물학적 처리 공정을 통해 단순 정화처리에 의존하는 공법보다는 다양한 호기적 또는 혐기적 공정의 생물학적 처리에 진보된 분리막 공정을 적용해 액비의 생산을 통한 재활용 또는 방류 등의 방법으로 친환경적 처리를 하는 공법이 요구되고 있다.

그러나, 이러한 액비 또는 처리수 대해서는 환경기준을 통과하더라도 장기간 시간이 경과하면 액비 또는 처리수 내의 슬러지(sludge)에 의해 다시 부영양화가 발생하는 문제점이 있다.

일본국 특개2005-246307

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 액비 또는 처리수 내의 슬러지를 제거하여 부영양화의 원인을 없애고, 이와 같이 처리된 액비 또는 처리수에 대해 장기보관 또는 방류를 하더라도 부영양화가 발생하지 않도록 하는 폐수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한, 고도처리의 전단계 설비로 적용하여, 후단의 정밀여과 설비의 부하를 줄여 장시간 안정적인 사용 수명 및 품질을 제공하는 것이다.

또한, 폐수 처리장치를 소형으로 제작하여, 축산 농가 등에서 사용할 수 있도록 하여, 생활 폐수나 축산 폐수를 직접 처리할 수 있는 소형 폐수 처리장치를 제공하고자 한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 과제로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치는, 전처리조에서 전처리된 폐수를 여과하며, 내부에 다수개의 세라믹 분리막이 형성되고, 각각의 세라믹 분리막은 미세 공경이 형성된 다수개의 관통홀을 포함하고 상기 관통홀은 가스켓에 의해 각각 실링되는 하나 이상의 여과조와; 상기 여과조와 연결관에 의해 연결되어 여과된 여과액을 저장하며, 저장된 여과액을 세정수로 하여 공기압에 의해 상기 세정수를 소정의 압력으로 역세하여 상기 여과조 내의 세라믹 분리막을 세척하는 세정조;를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 여과조는 둘 이상이며, 인접된 여과조들은 하단 또는 상단에서 U자형 연결관에 의해 연결되어 전체 여과조가 직렬 연결되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 세정조에 저장되어 있는 여과액는 상시적으로 일정한 수위를 유지하도록 제어되며, 상기 여과액이 일정한 수위를 유지한 상태에서 상기 공기압을 상단으로부터 가하여 상기 여과액이 소정의 압력하에 역세하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 세정조는 중심에 오버플로우관이 형성되며, 상기 오버플로우관은 하단에서 유출관과 연결되고, 상단은 상기 세정조 내부에 개구부를 가진 채 위치될 수 있다.

여기서, 상기 여과액은 상기 오버플로우관의 개구부까지 수위를 유지한 상태로 놓이고, 상기 개구부를 통해 유출되며, 상기 여과액이 소정 위치의 수위를 유지한 상태에서, 상기 세정조의 상단으로부터 에어압을 입력함으로써, 상기 세정수를 상기 여과조로 소정의 압력하에 보내어 상기 여과조 내의 세라믹 분리막의 내부를 세척하는 것이 가능하다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폐수의 처리방법 및 처리장치를 이용하여 생산된 액비 또는 방류수 대해 슬러지(sludge)를 제거하므로, 이에 따라 부영양화의 원인을 제거하여 액비를 장기보관 또는 방류하여도 2차 부영양화가 발생하지 않아 환경 개선에 도움을 줄 수 있다.

또한, 폐수 처리장치를 소형으로 제작하여, 축산 농가 등에서 사용할 수 있도록 하여, 생활 폐수나 축산 폐수를 직접 처리할 수 있는 소형 폐수 처리장치를 제공할 수 있다.

또한, 중장시간 사용시 사용되는 세라믹 분리막의 작은 크기의 공경에 각종의 찌거기가 쌓여 여과 기능의 저하를 막고자 역세를 통한 자동 세척 구조를 적용하여, 여과 및 세정이 동시에 가능한 폐수 처리장치를 제공할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

도 1은 폐수의 액비생산공정을 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치의 여과조의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치에 적용되는 세라믹 분리막의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치에 적용되는 여과조의 단면 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치에 적용되는 세정조의 단면 구조도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명에서 사용되는 폐수는 생활폐수, 침출수, 가축분뇨, 축산폐수 또는 축산폐수 처리수 등을 모두 포함하는 통칭으로서 사용될 수 있다.

본 발명에서는, 폐수를 미생물 제거방식으로 생물학적 처리를 수행한후 생산된 액비 또는 처리수의 슬러지(Sludge)를 세라믹 분리막 장치를 이용하여 여과/분리/농축 처리하는 것을 주요 기술적인 특징으로 한다.

무기막은 매우 높은 온도에서 알루미나 또는 티타니아, 지르코니아로 소결된 다공성 미세 세라믹 분리막이다. 세라믹 분리막은 일반적으로 다공성 지지 활성 멤브레인 층과 비대칭 구조를 갖고있다. 매크로 다공성 지지체는 기계적 저항을 보장하는 반면, 활성층은 미세여과, 한외여과 및 나노여과(10㎛에서 1KD까지)의 분리기능 까지도 가능하다. 세라믹 분리막은 항상 교차 흐름 모드로 작동한다. 탁한 유체는 채널 내부의 분리막층을 고속으로 통과한다. 세라믹 분리막 횡단압력(TMP)으로 구동되는 미세 분자가 함유된 깨끗한 액체는 세라믹 분리막 층을 통과하여 투과로 수직 이동하며, 세라믹 분리막보다 큰 고체 및 분자는 보유 물에서 거부된다. 따라서 공급 유체는 정화되고, 농축되고, 정제되는 기능을 이용하여 물리화학적 단위처리공정들과 생물학적 처리공정을 거친 후 2차 부영양화가 진행될 요인인 가축분뇨, 축산폐수 또는 축산 처리수의 슬러지를 제거한다.

기존에는 가축분뇨 또는 축산폐수에 대하여 저수조-유량조정조-무산소조-호기조(액비화조)에서의 처리과정을 거쳐 침전, 탈수 작업 후에 액비로 살포하거나 하천 등에 방류 하는 형태로 폐수를 처리하였다.

다만, 기존의 이러한 처리방식에서는 방류 당시에 액비나 방류수가 환경기준에 적합하더라도 살포 또는 방류 이후 장기간 경과하면 슬러지의 부영양화 현상으로 인해 하천 등에 악취가 발생하고 결과적으로 액비나 방류의 상태가 환경기준을 벗어나게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 액비나 처리수, 방류수에 대해 세라믹 분리막을 이용하여 여과/농축 처리과정을 거쳐 액비나 방류수의 슬러지를 제거하여 부영양화 원인을 제거함을 목적으로 한다. 액비나 방류수에 대해 슬러지가 제거되면, 장기 보관 또는 방류를 하더라도 부영양화 현상이 발생하지 않게 된다.

우선, 본 발명에서 세라믹 분리막을 이용한 필터링 처리 이전의 액비나 방류수를 형성하는 과정에 대해 설명한 후 그 다음에 본 발명에 대해 설명한다.

액비나 방류수는 (1) 협잡물처리기 및 원심탈수기를 이용하여 제1 처리를 거치고, (2) 생물학적 공정의 제2 처리, (3) 분리 공정에 의해 여과 및 침전 농축하여 액비 및 방류, 처리수를 생산하는 고도처리(제3 처리)의 3단계를 거쳐 형성될 수 있으며, 다만, (2) 생물학적 공정의 제2 처리와 (3) 고도처리(제3 처리)는 순서가 변경될 수 있다.

도 1을 참조하면, 제1 처리 단계는 처리장에 폐수를 유입(S1)시킨 후에 폐수의 고형물을 제거하기 위해 협잡물처리기(S2)와 원심탈수기(S3)를 거치는 과정으로서 구성된다.

제2 처리 단계는 제1 처리 단계를 거친 폐수에 대해 생물학적으로 처리(S4)하는 단계이다.

고도처리(제3 처리) 단계는 상술한 단계들(S2, S3, S4)을 거친 폐수를 최종적으로 세라믹 분리막(CMF)으로 처리(S5)하여 처리수를 멤브레인 분리막을 통해(S7) 방류하고(S8) 액비를 생산(S6)하는 과정으로서 구성되는 후처리 단계이다.

다른 방법으로는, S1 내지 S3 공정을 거친 후, 세라믹 분리막으로 처리한 후(S5), 생물학적 처리(S4)를 진행한 후, 처리수를 멤브레인 분리막을 통해(S7) 방류하고(S8) 액비를 생산(S6)하는 공정으로 진행될 수 있다.

이하에서는, 생물학적 처리(S4) 과정을 거친 후이거나 거치기 전의 세라믹 분리막에 의한 처리(S5) 장치에 관하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치의 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 소형 폐수 처리장치(10)는 여과조(14, 15, 16), 세정조(17) 및 펌프(13)로 구성될 수 있다.

펌프(13)는 동력을 발생시켜 여과조(14, 15, 16)으로 생물학적 처리된 폐수 또는 전처리된 폐수를 제공할 수 있다.

여과조(14, 15, 16) 내의 세라믹 분리막(22)은 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같다.

소형 폐수 처리장치(10)는 또한, 유입관, 농축수 배출관 및 유출관을 구비할 수 있다.

소형 폐수 처리장치(10)의 후처리 과정을 살펴보면 다음과 같다.

소형 폐수 처리정치(10)에서 처리 과정상의 루트는, 실선 루트의 경우는 미여과액 루트를 표시한 것이고, 이점쇄선 루트의 경우는 여과액 루트를 표시한 것이며, 점선 루트의 경우는 역세 방식의 세정 루트를 표시한 것이다.

폐수는 원액탱크(11)로 수집되고, 원액탱크(11)에 수집된 폐수는 전처리조(12)를 거쳐 전처리 과정(협잡물 처리 및 원심분리 등)을 거치게 된다.

전처리조(12)에 의해 전처리된 폐수는 생물학적 처리 과정을 거치고 소형 폐수 처리장치(10)로 진행될 수도 있으며, 소형 폐수 처리장치(10)로 직접 진행된 후 생물학적 처리 과정을 거칠 수 있다. 여기서는 생물학적 처리 과정이 소형 폐수 처리장치(10, 후처리 과정)를 거친 후 진행되는 예로 설명된다.

또한, 전처리조(12)는 소형 폐수 처리장치(10)에 포함되어 구성될 수도 있으며, 별도로 구성하는 것도 가능하다.

전처리조(12)에 의해 전처리된 폐수는 펌프(13)에 의해 여과조(14)로 진입된다.

여과조(14)는 하나 이상이며, 2개 이상인 경우 서로 연결관을 통해 직렬로 연결될 수 있다.

여과조(14, 15, 16)는 연결관을 통해 직렬 연결되며, 여과조(14) 상단에 연결관이 연결되고, 여과조(14)와 여과조(15) 하단에 U자형 연결관이 서로 연결되며, 여과조(15) 상단과 여과조(16) 상단이 다시 U자형 연결관이 서로 연결되어, 여과조(16)의 하단으로부터 세정조(17) 및 슬러지 탱크(18)로 연결관이 연결된다.

전처리된 폐수는 직렬 연결된 3개의 여과조(14, 15, 16)를 거쳐 여과액과 미여과액으로 분리되고, 미여과액은 슬러지 탱크(18)로 투입되며 여과액은 세정조(17)로 인입된다.

세정조(17)는 여과액 저장장치로서의 기능과 역세시 세정수를 저장하고 있는 세정수 저장장치로서의 기능을 가지며, 여과액 자체가 세정수가 될 수 있다.

세정조(17)는 여과액이 인입되어 들어오면 일정 조건하에서 잉여 여과액을 액비 탱크(19)로 토출하게 되며, 액비 탱크(19)에는 여과된 여과액 즉 액비가 저장되어 활용된다.

일정 시간 동안 폐수 처리장치의 사용시 여과조(14, 15, 16) 내의 필터(세라믹 분리막)에 미처리된 슬러지 등의 찌꺼기가 미세한 공경들을 막아 여과 기능이 떨어질 수 있다.

이때 여과 과정의 역과정으로 세정 과정을 거칠 수 있으며, 정기적 또는 부정기적으로 역세시키는 것이 가능하다.

역세 과정을 살펴보면, 소정의 압력 조건을 만족하도록 특정 위치의 밸브들을 폐쇄한 후, 에어 컴프레셔(20)를 통해 일정 압력의 에어를 세정조(17) 내부로 인입시킨다.

세정조(17) 내부는 에어 압력이 커짐에 따라 세정수(여과액)가 연결관을 통해 여과조(16) 내부로 진입하고, 순차적으로 여과조(15) 및 여과조(14)로 인입되면서 여과조(16, 15, 14) 내부의 세라믹 분리막을 통과하면서 미세한 공경에 부착된 찌꺼기들을 제거하게 되어, 여과조 내부를 세정시킬 수 있다.

찌꺼기를 포함한 세정수는 펌프(13)를 통해 원액 탱크(11)로 재인입될 수 있다.

여과조(14, 15, 16)와 세정조(17)의 내부 구조는 이하에서 상세하게 설명하며, 여과조(14, 15, 16)와 세정조(17)의 내부 구조에 의해 폐수를 여과하는 과정과 역세하는 과정이 충분히 설명될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치의 여과조의 개략적인 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치에 적용되는 세라믹 분리막의 개략적인 사시도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 여과조(14, 15, 16) 내에는 도 4의 세라믹 분리막(22)이 복수 개로 포함될 수 있다.

도 3에는 세라믹 분리막이 7개 포함되어 있는 관이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 세라믹 분리막이 2개 이상을 포함할 수 있는 형태로 관이 형성될 수 있다.

하나의 여과조 내에 하나의 세라믹 분리막으로 형성되는 경우에는 여과될 수 있는 용량의 한계가 있으며, 특히 용액이 본 발명에서와 같이 축산폐수인 경우에는 처리 용량과 처리 효율을 고려하여 2개 이상의 세라믹 분리막을 갖는 여과장치가 필요하다.

본 발명에서는 다수개의 세라믹 분리막을 하나의 여과조 내에 구성함으로써 축산 폐수의 여과 및 농축의 효율을 높일 수 있게 된다.

특히, 세라믹 분리막은 상하에서 소정 이상의 압력이 작용하여야 여과능력이 최고치 효율을 가져오기 때문에, 하나의 여과조에 하나의 세라믹 분리막을 형성시키는 것은 실제 축산 폐수 처리 능력이 없다고 할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 하나의 여과조 내에 다수개의 세라믹 분리막을 각각 실링시킬 수 있는 구조를 가지도록 하여 축산폐수의 처리 용량을 극대화할 수 있게 된다.

여과조(14, 15, 16)는 원통형의 금속제의 바디와 양단에 플랜지(21)가 형성될 수 있고 상하단에는 세라믹 분리막(22)이 삽입될수 있는 홀들이 형성될 수 있다.

세라믹 분리막(22)이 삽입될 수 있는 홀의 갯수는 세라믹 분리막의 갯수와 동일하다.

각각의 세라믹 분리막(22)은 상하단에서 여과조(14, 15, 16)에 삽입될 때 가스켓(23)에 의해 각각 실링 구조를 구현한다.

세라믹 분리막(22)의 상하단은 가스켓(23)을 끼울 수 있도록 바디의 외경 보다 작은 외경을 갖도록 가공될 수 있다.

도 1의 전처리 공정을 통해 처리된 처리수는 소형 폐수 처리장치(10)의 유입관을 통해 여과조(14, 15, 16) 내로 순차적으로 유입된다.

유입된 유입수는 여과조(14, 15, 16) 각각의 내부에 포함된 세라믹 분리막(22)에 의해 여과/분리/농축되며, 세라믹 분리막(22)을 통과한 처리수는 유출관을 통해 배출되고 세라믹 분리막(22)을 통과하지 못한 농축수는 농축수 배출관을 통해 배출된다.

농축수 배출관을 통해 배출된 농축수는 루프를 통해 다시 유입관를 거쳐 여과조(14, 15, 16)로 피드백될 수 있고, 또한 농축수 배출관을 통해 원액 탱크로 회수될 수 있다.

세라믹 분리막으로 유입된 유입수는 분리막을 통과하여 최종처리수와 농축수로 분리된다. 최종처리수는 수질이 매우 양호하여 액비, 세정수, 조경수, 보일러수 등으로 재이용이 가능하다. 재이용량을 초과하는 처리수는 방류하여도 무방하다.

도 5는 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치에 적용되는 여과조의 단면 구조도이고, 도 6은 본 발명에 따른 소형 폐수 처리장치에 적용되는 세정조의 단면 구조도이다.

도 5를 참조하여, 축산폐수의 여과 및 농축수 처리 과정을 살펴본다.

소형 폐수 처리장치(10)의 여과조(14, 15, 16) 각각의 바디는 상하부의 캡(217)과 플랜지(216)에 의해 결합되며, 그 내부에는 다수개의 세라믹 분리막(22)이 가스켓(23)에 의해 실링된 채로 결합된다.

하단의 유입관(211)은 펌프(219)에 연결되어 폐수(전처리된 처리수를 의미함)를 유입하며, 유입된 폐수는 다수개의 세라믹 분리막(22)의 관통홀(221)들을 통과하면서 세라믹 분리막(22)에 형성된 미세한 다공성 세라믹막(222)의 공경들에 의해 여과된다.

여과된 여과액은 하단 각각의 유출관(215)을 통해 유출되고, 마지막단의 여과조(16)의 유출관(215)을 통해 저장탱크로 유출되고, 유출되는 유량은 유량계에 의해 체크될 수 있다.

미여과된 농축수는 농축수 배출관(212, 213, 214)을 통해 순차적으로 여과되고 미여과된 농축수는 탱크로 회수되며, 배출되는 농축수의 유량은 다른 유량계에 의해 체크될 수 있고, 체크된 유량에 따라 유량조절밸브를 통해 유입되는 폐수량을 조절하게 된다.

여과조(14, 15, 16) 내부는 다수개의 세라믹 분리막(22)이 가스켓에 의해 실링된 상태에 놓이고, 폐수가 통과하는 관통홀(221)의 직경과 유입관(211) 및 농축수 배출관의 직경에 따라 내부의 압력이 가해지므로, 가해진 압력에 의해 세라믹 분리막(22)에 의한 여과 작용이 가능하게 된다.

이때, 배출되는 농축수의 유량이 기준치에 비해 적은 경우에는 세라믹 분리막(22)의 통과 관통홀(221) 내면에 슬러지 찌꺼기가 달라붙어 홀(공경)을 막아 버림으로써 여과조(14, 15, 16)의 여과 능력이 저하될 수 있다.

이때는 상술한 바와 같이, 역세 작용을 작동시켜 에어압에 의해 유량을 역방향으로 가압시킴으로써, 세라믹 분리막(22)의 공경을 막고있는 찌꺼기들을 수압 세척시키도록 하여, 세라믹 분리막(22)의 관통홀(221) 내부를 정상 상태로 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 여과 기능을 정상 상태로 운영할 수 있는 효과를 갖게 된다.

이러한 유압 및 유량의 조절은 세라믹 분리막(22)의 여과 기능을 극대화시킬 수 있고, 나아가 자동 세척 기능이 가능하므로 일일히 여과조(14, 15, 16)의 분리 및 세라믹 분리막(22)의 분리를 통한 수동 세척이 불필요하게 되어, 축산폐수의 분리 및 여과의 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명에서는 폐수에 대해 여과/분리/농축 처리 과정을 수행할 때, 세라믹 분리막을 이용하여 여과/분리/농축 처리 과정을 수행하며, 이러한 세라믹 분리막은 공경(Pore size)이 20nm 내지 80nm 일 수 있으며, 특히 공경(Pore size)이 50nm인 세라믹 분리막을 이용하여 액비를 처리한 결과가 가장 효율이 우수함을 알 수 있었다.

다음으로 도 6를 참조하면, 세정조(17)의 내부 구조를 확인할 수 있다.

세정조(17)는 여과조(14, 15, 16)로부터 세라믹 분리막(22)에 의해 여과된 여과액이 인입되는 여과액 저장조로서의 역할과, 그 여과액을 세정수로 하여 여과조(14, 15, 16) 각각의 내부 세라믹 분리막(22)의 관통홀(221) 및 관통홀(221)에 형성된 미세 공경을 에어압을 통해 수압으로 세척하는 세정조로서의 기능을 수행할 수 있다.

(A)는 여과액의 유입 경로를 나타낸 것이고, (B)는 역세 과정을 나타낸 것이다.

세정조(17)는 통형상의 함체(310)와, 함체(310)의 하단부에 연결된 연결관(311)과, 함체(310)의 하단부에 연결된 세정관(316)과, 여과액을 오버 플로우시켜 외부로 배출하기 위한 오버플로우관(312)과, 함체(310)의 상단 중앙에 연결되어 에어압을 투압시키기 위한 압력관(314)을 포함하여 구성될 수 있다.

연결관(311)은 측면의 여과조(14, 15, 16)와 연결되어 처리수의 여과된 여과액을 인입하기 위한 관이며, 세정관(316)은 여과조(14, 15, 16)에 연결되어 세정수를 역세하여 여과조 내의 세라믹 분리막(22)을 세척하기 위한 관이다.

오버플로우관(312)은 여과액을 세정조(17) 내에 일정 수위만큼 유지시키며, 오버플로우관(312)을 통해 오버플로우된 여과액만이 유출관(313)을 통해 탱크로 유입될 수 있고, 일정 수위로 유지된 유량에 의해 에어압이 상단으로부터 가압되면 세정수는 유압에 의해 세정관(316)을 통해 여과조(14, 15, 16) 내부로 순차적으로 유입되면서 일정 압력에 의해 세라믹 분리막(22)이 세척될 수 있도록 한다.

오버플로우관(312)이 없이 세정조(17)에 연결된 통로를 밸브 등에 의해 폐쇄한 상태로 압력을 부여하는 것도 가능하나, 세척시 강한 압력으로 세라믹 분리막(22)의 공경들을 역세하는 것이 바람직하고, 이에 따라 보다 강한 압력을 가하기 위해서 오버플로우관(312)을 세정조 중심에 형성함으로써, 일정 수위에 찬 세정수의 가압 부피(또는 표면적)를 작게함으로써 가압력을 높일 수 있다.

(A)와 같이, 여과된 여과액은 연결관(311)을 통해 유입되고, 유입된 여과액은 오버플로우관(312)의 상단 개구부까지 차오르고, 오버플로우된 여과액만이 오버플로우관(132)을 통해 외부로 유출될 수 있으며, 이때 여과액은 상시적으로 오버플로우관(132)의 상단 개구부까지 수위가 차있는 상태에 놓인다. 이는 압력을 가하여 역세하기 위한 수단일 수 있다.

(B)와 같이, 역세의 경우는 필요한 밸브를 잠근 상태에서, 세정조(17)의 상단으로부터 에어압을 유입시키면 일정 수위를 유지하고 있는 세정수(여과액)에 에어압이 가해지면서 세정수는 세정관(316)을 통해 유출되며, 유출된 세정수는 직렬 연결된 관을 통해 순차적으로 세라믹 분리막(22)의 내부를 일정한 압이 가해진 상태에서 지나가면서 세라믹 분리막(22)의 내부를 세척하게 된다.

찌꺼기를 포함한 세척수는 다시 원액 탱크로 수집될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 소형 폐수 처리장치(10)는 세라믹 분리막(22)을 포함한 여과조(14, 15, 16)를 직렬 연결시킨 상태로 폐수를 세라믹 분리막을 통해 여과시키고, 슬러지 등의 찌꺼기들에 의해 막힌 세라믹 분리막의 관통홀의 공경을 세정조(17)로부터 역세시켜 세라믹 분리막의 세척을 가능케 하므로써, 여과와 세척이 자동화된 상태로 이루어질 수 있고, 또한 여과조의 세척을 위해 여과조를 분리하거나, 세정수를 투입하기 위한 별도의 공정 및 장치가 필요 없다는 점에서 소형으로 사용 가능한 폐수 처리장치를 제공하는 것이 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : 소형 폐수 처리장치 11 : 원액탱크
12 : 전처리조 13 : 펌프
14, 15, 16 : 여과조 17 : 세정조
18 : 슬러지 탱크 19 : 액비 탱크
20 : 에어 컴프레셔 21 : 플랜지
22 : 세라믹 분리막

Claims (5)

1. 전처리조에서 전처리된 폐수를 여과하며, 내부에 다수개의 세라믹 분리막이 형성되고, 각각의 세라믹 분리막은 미세 공경이 형성된 다수개의 관통홀을 포함하고 상기 관통홀은 가스켓에 의해 각각 실링되는 하나 이상의 여과조와;
   상기 여과조와 연결관에 의해 연결되어 여과된 여과액을 저장하며, 저장된 여과액을 세정수로 사용하고, 공기압에 의해 상기 세정수를 소정의 압력으로 역세하여 상기 여과조 내의 세라믹 분리막을 세척하는 세정조;를 포함하고,
   상기 세정조는 중심에 오버플로우관이 형성되며,
   상기 오버플로우관은 하단에서 유출관과 연결되고, 상단은 상기 세정조 내부에서 개구부를 가진 채 위치되는, 양돈 또는 축산용 소형 폐수 처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 여과조는 둘 이상이며,
   인접된 여과조들은 하단 또는 상단에서 U자형 연결관에 의해 연결되어 전체 여과조가 직렬 연결되는 구조를 갖는, 양돈 또는 축산용 소형 폐수 처리장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 세정조에 저장되어 있는 여과액은 상시적으로 일정한 수위를 유지하도록 제어되며,
   상기 여과액이 일정한 수위를 유지한 상태에서 상기 공기압을 상단으로부터 가하여 상기 여과액이 소정의 압력하에 역세하는, 양돈 또는 축산용 소형 폐수 처리장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 여과액은 상기 오버플로우관의 개구부까지 수위를 유지한 상태로 놓이고, 상기 개구부를 통해 유출되며,
   상기 여과액이 소정 위치의 수위를 유지한 상태에서, 상기 세정조의 상단으로부터 에어압을 입력함으로써, 상기 세정수를 상기 여과조로 소정의 압력하에 보내어 상기 여과조 내의 세라믹 분리막의 내부를 세척하는, 양돈 또는 축산용 소형 폐수 처리장치.

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