KR102437837B1

KR102437837B1 - 고도처리를 위한 살수장치

Info

Publication number: KR102437837B1
Application number: KR1020200111630A
Authority: KR
Inventors: 민강식
Original assignee: 청수기술환경 주식회사
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-08-31
Also published as: KR20210052198A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 살수 장치는 폐수를 수용하여 처리하는 폭기조(100), 상기 폭기조(100)의 내부 바닥에 설치되며, 소정의 높이를 갖는 가이드프레임(200), 상기 가이드프레임(200)에 승강 가능하게 설치되며, 고압의 공기를 공급받아 에어리프트 효과에 의해 폐수를 수면 밖으로 배출시키는 살수 장치(300)를 포함하고, 상기 살수 장치(300)는 텔레스코프 방식으로 길이 신장이 가능하며, 폐수의 수면 위로 일부가 노출되고, 일부가 침수되도록 소정의 길이를 갖는 살수안내배관(310), 상부에 위치되는 플로어(140)에서 상기 살수안내배관(310)을 따라 하부까지 연장되어 상기 살수안내배관(310)의 길이를 조절하는 제1조절로드(320), 상기 제1조절로드(320)와 동일하게 상기 플로어(140)에서 살수안내배관(310)의 하부까지 연장되어 상기 살수안내배관(310)의 하부에 공기를 공급하는 공기공급관(340), 상기 살수안내배관(310)의 상단에 구비되고, 상기 살수안내배관(310)을 따라 공기와 함께 상승되는 폐수를 방사 방향으로 배출할 수 있도록 둘레를 따라 다수의 분출구멍(351)이 형성된하는 살수분출관(350), 상기 살수분출관(350)의 상단 둘레에 플랜지 형상으로 형성되고 상기 살수분출관(350)으로부터 회동 가능하게 구비되어 배출되는 폐수가 원거리로 분사될 수 있도록 안내하는 확산판(353) 및 상기 플로어(140)에서 상기 살수분출관(350)의 상단에 연결되어 상기 살수안내배관(310)의 높낮이를 조절하는 제2조절로드(330)를 포함한다.

Description

고도처리를 위한 살수장치{sprinkling system for advanced wastewater treatment}

본 발명은 폐수 처리장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 고도처리에 사용되는 살수장치에 관한 것이다.

공장, 축산, 거주지 등에서 배출되는 폐수는 부영양화 원인물질인 질소(N)와 인(P)이 다량으로 포함되어 있으며, 심한 악취가 난다.

폐수에 포함된 질소와 인은 미생물의 활동 및 증식에 필요한 단백질과 핵산 합성의 영양분으로 작용하게 되며, 잉여분은 방류되어 수질 오염의 주된 원인이 되고 있다.

최근 폐수에 포함된 질소와 인 및 악취를 제거하기 위해 생물학적 처리공정 또는 화학적 처리장치 및 기법이 개발되고 있으나, 유지관리가 불편하고 환경에 부정적인 영향을 줄 수 있는 화학적 처리공정을 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.

생물학적 처리 공정의 하나로 표준 활성슬러지법이 제안된 바 있다. 표준 활성슬러지법에 있어서 별도의 혐기조 및 무산소조를 두는 경우 그 용량이 고정되어 있어 혐기조 및 무산소조의 용량이 유입부하의 변동에 따라 고도처리 용량이 부족하거나 과도하게 제공되는 경우가 발생한다. 또한, 폭기조 내에 폭기시간을 조절하여 호기, 혐기, 무산소 조건을 따라 교대로 질소와 인을 고도처리하는 경우 상층의 공간은 탈질, 탈인에 별다른 효과가 없으며, 과도한 혐기, 무산소 조건을 수행하는 경우 호기시간의 부족으로 인해 수질악화가 가중되는 문제점이 있다. 이에 더하여, 폭기시 다량의 포말(거품)이 발생하는 경우 침전처리수를 이용한 소포의 경우 처리수를 재사용하게 되어 폭기조 및 침전조 또는 분리막조의 유량부하를 증가시켜 수처리에 악영향을 준다. 또한, 폭기조 내 소포펌프를 이용하는 경우에도 소포노즐이 슬러지에 의해 빈번하게 막힘 현상이 발생하고, 이로 인해 과도한 설비비 및 동력비가 발생한다.

KR

10-0810960

B1

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각각 상이한 용존산소량을 갖는 복수의 층이 형성된 단일 폭기조 내에서 살수를 통해 각 층이 차지하는 비율을 조정하여 효과적으로 고도처리 과정을 수행하고, 다량의 포말(거품)을 신속하게 제거할 수 있는 살수 장치를 제공하는 것이다.

상기 확산판(353)은 만곡부(355)가 더 형성될 수 있다.

상기 확산판(353)의 저면에는 상기 분출구멍(351)을 통해 분출되는 폐수의 공기 접촉을 증가시키는 보텍스돌기(357)가 더 형성될 수 있다.

하나의 폭기조 내에서 호기, 혐기/무산소 조건을 동시 실현하여 유입 부하의 변동에 효과적으로 대응할 수 있으며, 다량의 포말을 신속하게 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 살수 장치를 이용한 고도처리장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 살수 장치를 이용한 고도처리장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도.
도 3는 본 발명에 따른 살수 장치를 이용한 고도처리장치의 또 다른 실시예를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 살수 장치를 이용한 고도처리장치의 사용상태를 나타내는 설치 및 작동상태도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 살수 장치를 이용한 고도처리장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 폐수가 수용된 폭기조(100)에 살수 장치(300)를 설치하여 폐수를 외부 접촉과 함께 순환시켜 고도처리를 향상시킬 수 있다.

폭기조(100)는 수용된 폐수를 표준활성슬러지법에 의해 처리할 수 있다. 이때, 폭기조(100)내에는 용존산소(dissolved oxygen, DO)의 양에 따라 기준치 이상의 용존산소량을 갖는 제1층(110), 기준치 이하의 용존산소량을 갖는 제2층(120) 및 용존산소가 거의 존재하지 않는 제3층(130)이 형성될 수 있다. 구체적인 실시의 일례에서 제1층은 최상층에 위치하여 후술할 본 발명의 실시예에 따른 살수 장치에 의한 순환되는 과정에서 산소를 공급받아 2ppm 이상의 용존산소량을 가질 수 있다. 실시의 일례에서 제2층은 0.1~0.5 ppm, 제3층은 0.1ppm 이하의 용존산소량을 가질 수 있다.

그리고, 상기 폭기조(100)의 내부 바닥에는 소정의 높이를 갖는 가이드프레임(200)이 설치될 수 있다.

도 1에 의하면, 상기 살수 장치(300)는 상기 가이드프레임(200)에 승강 가능하게 설치되며, 제2층(120)에 고압의 공기를 공급하여 에어리프트 효과에 의해 폐수를 수면 밖으로 배출시킬 수 있다.

여기서, 상기 살수 장치(300)는 살수안내배관(310), 제1조절로드(320), 제2조절로드(330), 공기공급관(340), 살수분출관(350)을 포함하여 구성된다.

상기 살수안내배관(310)은 폐수의 수면 위로 일부가 노출되고, 일부가 침수될 수 있도록 설치되며, 텔레스코프 방식으로 길이 신장이 가능하게 소정의 길이를 갖는다.

상기 제1조절로드(320)는 상부에 위치되는 플로어(140)에서 상기 살수안내배관(310)을 따라 하부까지 연장되어 상기 살수안내배관(310)의 길이를 조절할 수 있다.

상기 공기공급관(340)은 상기 제1조절로드(320)와 동일하게 상기 플로어(140)에서 살수안내배관(310)의 하부까지 연장되어 상기 살수안내배관(310)의 하부에 공기를 공급할 수 있다.

여러 단으로 연결된 살수안내배관(310)의 최하부 관체에는 고정부재를 구비하여 상기 제1조절로드(320) 및 공기공급관(340)의 끝단을 연결하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 살수분출관(350)은 상기 살수안내배관(310)의 상단에 구비되어 공급되는 공기의 압력에 의해 상기 살수안내배관(310)을 따라 상승되는 폐수를 방사 방향으로 살수할 수 있다.

한편, 상기 제2조절로드(330)는 상기 플로어(140)에서 상기 살수분출관(350)의 상단에 연결되어 상기 살수안내배관(310)의 높낮이를 조절할 수 있다.

즉, 도 4에 도시와 같이, 상기 제1조절로드(320)의 조절로 살수안내배관(310)의 길이를 신장할 수 있고, 상기 제2조절로드(330)의 조절로 살수분출관(350)의 높낮이를 조절할 수 있다.

이때, 공급되는 공기의 압력에 의해 수면위로 상승되는 수압에 비례하여 상기 살수안내배관(310)이 침수되는 길이가 수면 위에 노출되는 길이보다 길어야 하며, 노출 길이와 침수 길이는 1h:2h 비율로 배치되는 것이 바람직하다.

이를 위해 작업자가 선택적으로 제1,2조절로드(320,330)를 조작하거나, 전체 시스템에서 중앙으로 제어하여 조절할 수 있다.

그리고, 상기 플로어(140)는 작업자 폭기조(100)의 상부에서 통행할 수 있는 발판 구조로 이루어져 있으며, 상기 제1,2조절로드(320,330)를 작동시키는 모터 또는 조그(jog) 등이 구성될 수 있으며, 상기 공기공급관(340)에 공기를 제공하는 공기펌프가 구성될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 살수분출관(350)은 상기 살수안내배관(310)을 따라 공기와 함께 상승되는 폐수를 방사 방향으로 배출할 수 있도록 둘레를 따라 다수의 분출구멍(351)이 형성될 수 있다.

일 실시예에서 상기 분출구멍(351)은 수직의 장공으로 이루어질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 살수분출관(350)의 상단 둘레에 플랜지 형상으로 형성되어 배출되는 폐수가 원거리로 분사될 수 있도록 안내하는 확산판(353)이 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 확산판(353)은 상기 분출구멍(351)을 통해 분출되는 폐수의 확산 범위를 조절할 수 있도록 상기 살수분출관(350)으로부터 회동 가능하게 구비될 수 있다.

예를 들어, 상기 확산판(353)이 가로 방향의 평판일 경우 분출구멍(351)을 통해 분출되는 폐수가 방사될 수 있으나, 직하방향으로 떨어지는 경우가 발생할 수 있어 폐수가 공기와 접촉되는 노출 시간이 현저히 줄어들 수 있다.

따라서, 상기 확산판(353)을 살수분출관(350)의 상단에 회전 가능하게 설치하여 접시 모양으로 펼쳐질 수 있게 구성하면, 분출되는 폐수가 경사된 방향을 따라 분출되는 거리가 길이지게 된다.

그러므로 폐수가 공기준에 노출되는 시간이 길어져 자연적으로 고도처리 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 상기 확산판(353)은 상기 분출구멍(351)을 통해 분출되는 폐수의 확산 범위를 더욱 넓힐 수 있도록 만곡부(355)가 더 형성될 수 있다.

결국, 상기 확산판(353)을 경사를 갖도록 회동 가능한 구성과, 만곡부(355)를 동시에 구현하는 경우 분출되는 폐수의 확산 범위를 더욱 넓게 제공할 수 있어, 공기와 접촉 시간을 연장시킬 수 있다.

그리고, 상기 확산판(353)의 저면에는 상기 분출구멍(351)을 통해 분출되는 폐수의 공기 접촉을 증가시킬 수 있도록 보텍스(vortex) 현상을 일으키는 보텍스돌기(357)가 더 형성될 수 있다.

상기 보텍스돌기(357)는 폐수가 분출되기 전에 공기의 접촉 면적을 최대한 넓게 할 수 있는 특징이 있다.

도 3은 상기 확산판(353)이 상기 분출관(350)의 아래 쪽에 위치하는 실시예를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 살수 장치(300)와의 차이점을 중심으로 설명하면 상기 확산판(353)이 상기 분출관(350)의 아래 쪽에 위치하여 분출된 폐수의 확산을 돕는 것으로서 회동 가능한 구성, 만곡부를 갖는 구성, 보텍스 돌기를 갖는 구성 및 그 기능/동작은 도 2에 예시된 실시예와 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일례로 작동하여 발생하는 기술적 효과를 설명한다.

폭기조(100)의 바닥에는 공기를 공급하는 산기장치가 구비될 수 있다. 일 실시예에서 산기장치를 통한 공기 공급을 중단하여 폭기조(100) 내에 상태를 조절할 수 있다.

폭기조(100) 내부가 호기 조건을 갖도록 하고자 하는 경우 산기장치 및 살수 장치(300)에 공기를 공급하여 폭기조(100)내의 폐수에 산소 공급량을 늘릴 수 있다.

폭기조(100) 내부를 혐기, 무산소 조건을 갖도록 하고자 하는 경우 산기장치의 공기 공급은 차단하고, 살수 장치(300)에 공기를 공급하는 가동시간을 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이 살수 장치(300)와 산기장치의 작동을 제어하여 폭기조(100) 내부의 환경(용존산소량 및 각 층의 높이)을 조절할 수 있다. 살수 장치(300) 산기장치의 동시에 가동하여 산소 공급량을 대폭 늘려 호기 조건하에서의 공정(호기 공정)을 수행하고, 살수 장치(300)만을 작동시켜 제2층과 제3층에서 혐기/무산소 공정을 수행할 수 있다.

살수 장치(300)만 가동되는 경우 폭기조(100)는 살수 장치에 의해 흡입/분출되어 순환이 이루어지는 순환층(제1층)과 순환층 하부에 순환없이 정체되어 있는 정체층으로 구분될 수 있는데, 살수 장치(300)에 의한 순환 과정에서 침전효과가 발생하여 순환이 이루어지고 있는 순환층의 슬러지 밀도는 저밀도 상태가 되고, 순환되지 않는 정체층의 슬러지 밀도는 증가한다. 정체층은 활성 슬러지의 고밀도화가 진행되면서 용존산소를 급격하게 소모하여 정체층의 상부부터 제2층과 제3층이 형성될 수 있다.

이와 같이 살수 장치 및 산기 장치 제어를 통해 폭기조(100) 내부에 공급되는 산소량을 조절하여 폭기조(100) 내부의 환경(각 층의 높이, 전체 용존산소량)을 변화시킬 수 있다. 제1층의 높이가 증가하면 상대적으로 혐기/무산소 상태의 제2층, 제3층의 높이가 감소하고, 이를 통하여 폭기조(100)에서 처리될 수 있는 주된 공정을 결정할 수 있다.

일 실시예에서 살수 장치는 고압의 공기를 공급받아 에어리프트 효과에 의해 제2층(120)의 폐수를 밀어 올려 살수분출관(350)을 통해 분출/살수하여 공기 노출을 통해 산소 공급이 이루어져 제1층(110)의 높이를 증가시킬 수 있다.

이때, 제1(110)의 밑에는 제2층(120) 및 제3층(130)이 형성될 수 있는데, 혐기/무산소 공정 시간내에 대량으로 슬러지가 침전될 수 있어 질소 및 인 제거 효과는 더욱 가속화될 수 있다.

한편, 혐기/무산소 공정에 필요시 제2조절로드(330)의 작동으로 살수안내배관(310)의 하단 위치를 조절하여 제2층(120) 및 제3층(130)의 용량을 조절할 수 있어 고도처리 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 산기장치 및 살수 장치(300)에 대한 공기 공급이 모두 작동하는 호기 고정 시간에는 폭기조(100)에 발생하는 포말(기포)을 효과적을 제거할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 폭기조
110: 제1층(용존산소량이 기준치 이상)
120: 제2층(용존산소량이 기준치 이하)
130: 제3층(용존산소량이 0에 가까움)140: 플로어
200: 가이드프레임
300: 살수 장치
310: 살수안내배관
320: 제1조절로드
330: 제2조절로드
340: 공기공급관
350: 살수분출관
351: 분출구멍
353: 확산판
355: 만곡부
357: 보텍스돌기

Claims

폐수를 수용하여 처리하는 폭기조의 내부 바닥에 설치된 소정의 높이를 갖는 가이드프레임에 승강 가능하게 설치되며, 고압의 공기를 공급받아 에어리프트 효과에 의해 폐수를 수면 밖으로 배출시키는 살수 장치에 있어서,
텔레스코프 방식으로 길이 신장이 가능하며, 폐수의 수면 위로 일부가 노출되고, 일부가 침수되도록 소정의 길이를 갖는 살수안내배관(310);
상부에 위치되는 플로어(140)에서 상기 살수안내배관(310)을 따라 하부까지 연장되어 상기 살수안내배관(310)의 길이를 조절하는 제1조절로드(320);
상기 제1조절로드(320)와 동일하게 상기 플로어(140)에서 살수안내배관(310)의 하부까지 연장되어 상기 살수안내배관(310)의 하부에 공기를 공급하는 공기공급관(340);
상기 살수안내배관(310)의 상단에 구비되고, 상기 살수안내배관(310)을 따라 공기와 함께 상승되는 폐수를 방사 방향으로 배출할 수 있도록 둘레를 따라 다수의 분출구멍(351)이 형성된하는 살수분출관(350);
상기 살수분출관(350)의 하단 둘레에 플랜지 형상으로 형성되고 상기 살수분출관(350)으로부터 회동 가능하게 구비되어 배출되는 폐수가 원거리로 분사될 수 있도록 안내하는 확산판(353); 및
상기 플로어(140)에서 상기 살수분출관(350)의 상단에 연결되어 상기 살수안내배관(310)의 높낮이를 조절하는 제2조절로드(330);를 포함하되,
상기 확산판(353)은 만곡부(355)가 더 형성되고, 상면에 상기 분출구멍(351)을 통해 분출되는 폐수가 상기 만곡부를 타고 흐르는 과정에서 공기 접촉을 증가시키도록 하는 돌기(357)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 살수 장치.
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