KR19980032222A - 생물학적 오폐수처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생물학적 오폐수처리장치에 관한 것으로, 집수조로 유입되는 오폐수가 접촉여재조와 처리수조를 거쳐 정화되는 오폐수처리장치에 있어서, 집수조로 유입된 오폐수를 접촉여재조로 이송하여 미생물이 번식하고 있는 여재를 통과하여 처리수조로 이송되도록 하고, 여재를 통과한 일부 정화수는 접촉여재로로 다시 환원시켜 미생물의 양을 조절하고, 미생물에 산소를 공급하기 위한 에어공급부를 여재의 하측에 구비하며, 상기 여재의 하측 소정부위에 많은 양의 공기를 일시에 공급가능한 세정부를 구성하고 상기 에어공급부에 의하여 공급되는 산소로 미생물의 양이 많아진 부위를 느린 속도로 회전하는 세정부에서 많은 양의 공기를 일시에 여재로 공급하여 미생물을 탈락시키며, 그 탈락된 미생물은 접촉여재조의 바닥에서 스크래파로 모아 슬러지이송관으로 이송하도록 함으로써, 침전조가 제거되어 부지면적 및 설치비를 감소시키며, 슬러지의 양이 감소되는 등의 접촉여재 장점을 최대한 활용하면서 미생물이 번식하게 되어도 상기의 미생물을 처리하게 되어 미생물에 의한 오염이 방지된다.

Description

생물학적 오폐수처리장치
본 발명은 생물학적 오폐수처리장치에 관한 것으로, 특히 미생물을 이용한 오폐수처리장치에 있어서, 폭조기와 침전조를 하나의 조에서 처리할 수 있도록 구성한 오폐수처리장치에 의하여 오폐수장치의 구조를 간단히 하고, 오폐수장치의 부지면적과 설치비를 감소시키며, 미생물의 증가에도 대처할 수 있도록 한 생물학적 오폐수처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 인간이 산업화를 추진하면서 그에 따른 부산물로 쓰레기가 배출되었다. 특히 오폐수를 하천에 내보내게 되면 하천오염을 촉진함으로써, 사람이 마시는 식수에 까지 심각한 영향을 미치게 하였다. 상기의 오폐수는 고농도의 축산물 쓰레기, 다량의 생활오수, 고분자유기화합물을 다량 함유한 제지폐수 및 독성유기 화합물이 배출되는 중화학공업 폐수 등으로 다양한 오폐수가 하천에 방류되었다.
이에 따라 사람들은 상기의 오폐수를 정화하기 위하여 많은 노력을 하였다. 즉, 오폐수를 처리하는 방법으로 물리적 화학적 처리방법과, 생물학적 처리방법을 개발하였다. 먼저, 현탁성 부유물 때문에 흐려진 공장폐수는 단순히 물리적 화학적 처리방법으로 정화하여 맑게 처리하는 반면에, 유기물이 많이 녹아 있는 공장폐수는 상기의 방법 이외에 다시 생물학적 처리방법으로 처리하여야 완벽하게 처리할 수 있다.
물리적 폐수처리 방법으로는 체분리, 여과, 침사지, 초미분여과, 투석, 침강법, 자선법, 증류법 및 증발법 등이 있어 입자의 크기나 입자의 비중차, 입자의 자성, 상대휘발성 및 증가압차를 이용하여 오폐수를 처리하도록 하였다.
또한 화학적 처리방법으로는 중화법, 중화침전법, 산화환원법, 분해법, 응집법, 부상법, 흡착법, 추출법, 이온교환법, 연소, 소각법 등이 있으며, 상기의 방법은 용해도나, 산화환원, 가수분해, 계면특성 및 이온성 등의 성질을 이용하여 오폐수를 처리하였다.
그리고, 상기의 방법 이외에 유기물이 많이 녹아있는 오폐수를 처리하기 위한 생물학적 처리방법으로는 활성오니법, 장기폭기법, 접촉안정화법, 순산소 폭기법, 접촉여재법, 산화구법 등이 있으며, 상기의 방법은 생물산화분해성이나 생물환원분해성 등의 성질을 이용하여 처리하게 된다.
특히 유기물을 처리하는 생물학적 처리방법으로는 종래에 많이 제안되었다. 활성오니법으로는 실용신안등록 공고 제83-2180호에 기재된 생물학적 활성오니법에 의한 하수처리장치나, 특허 공고 제96-9152호에 기재된 하수 또는 산업폐수의 활성오니처리방법 및 실용신안 공고 제95-4068호에 기재된 오·폐수처리 설비의 침전조용 오니 및 부유물 수거 배출장치 등 많이 제안되어 있었다.
또한, 종래에는 활성오니법 이외에 접촉여재법으로 오폐수를 처리하기 위하여 특허 공고 제91-4086호에서 제안한 폐수처리용 미생물 생육영양인자 조성물 제조방법과, 특허 공고 제95-2547호에 오·폐수 하수처리용 미생물 접촉여재와 그 제조방법을 제안하였다. 즉, 접촉여재에 의한 오폐수처리장치는 정화에 관하여 미생물의 다양성이 높으며, 생물종류가 다양하고, 안정된 생태계를 구성하며, 수질의 부하변동에 대한 대응력이 강하고, 슬러지의 발생량이 적으며, 낮은 수온에서의 유기물 제거율이 높은 장점이 있다.
그러나 상기와 같은 기존의 활성오니법은 활성오니에 실모양의 균이 발생하면 활성오니가 벌킹상태로 되어서 침강불량이 발생되고, 하수처리장으로 넓은 토지가 필요하게 되며, 활성오니법은 소형화가 불가능하기 때문에 하수처리장의 건설에 상당한 비용이 발생되었다.
또한, 접촉여재법은 여재(濾材, Media)에 미생물을 서식시켜 유기물과 반응하도록 한 것으로, 상기의 미생물이 증식하게 될 경우 많은 양의 미생물은 오히려 수질을 악화시키게 되는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 사정을 고려하여 착안한 것으로 침전조가 제거되어 부지면적 및 설치비를 감소시키며, 슬러지의 양이 감소되는 등의 접촉여재 장점을 최대한 활용하면서 미생물이 번식하게 되어도 상기의 미생물을 처리하게 되어 미생물에 의한 오염을 방지하도록 하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 집수조로 유입되는 오폐수가 접촉여재조와 처리수조를 거쳐 정화되는 오폐수처리장치에 있어서, 집수조로 유입된 오폐수를 접촉여재조로 이송하여 미생물이 번식하고 있는 여재를 통과하여 처리수조로 이송되도록 하고, 여재를 통과한 일부 정화수는 접촉여재로로 다시 환원시켜 미생물의 양을 조절하고, 미생물에 산소를 공급하기 위한 에어공급부를 여재의 하측에 구비하며, 상기 여재의 하측 소정부위에 많은 양의 공기를 일시에 공급가능한 세정부를 구성하고 상기 에어공급부에 의하여 공급되는 산소로 미생물의 양이 많아진 부위를 느린 속도로 회전하는 세정부에서 많은 양의 공기를 일시에 여재로 공급하여 미생물을 탈락시키며, 그 탈락된 미생물은 접촉여재조의 바닥에서 스크래파로 모아 슬러지이송관으로 이송하도록 하여 오폐수정화장치의 크기를 최소화하며, 미생물의 번식을 제한하면서 오폐수정화장치의 크기를 가동할 수 있도록 하여 물이 보다 효율적으로 정화시킬 수 있도록 한 것이다.
도 1은 본 발명의 오폐수처리장치를 도시한 개략도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 접촉여재조2 : 집수조
3 : 처리수조12 : 여재
13 : 에어공급부18 : 스크래파
20 : 세정부
도 1은 본 발명을 도시한 개략도로써, 집수조(2)로 유입된 오폐수를 유입관(11)을 통하여 접촉여재조(1)로 이송하고, 접촉여재조(1)로 이송된 오폐수는 미생물이 번식하고 있는 여재(12)를 통과하여 정화되도록 하며, 정화된 물은 배출관(16)을 통하여 처리수조(3)로 이송되도록 하고, 에어공급관(17)을 통하여 이송되는 공기가 여재(12)의 하측에 구비한 에어공급부(13)로 전달되도록 구비하며, 여재(12)를 통과한 일부 정화수는 환원관(14)과 환원배출구(15)를 통하여 여재(12)의 상부로 공급되도록 한 오폐수정화장치에 있어서, 상기 여재(12)의 하측 소정부위에 에어공급관(17)에 의하여 공기가 공급되는 세정부(20)를 구성하고, 세정부(20)가 느린 속도로 회전할 수 있도록 세정부감속기(21)를 구비하며, 상기 느린 속도로 회전하는 세정부(20)에서는 일시에 많은 공기를 공급되도록 하여 여재(20)에 붙어 있는 일부 미생물이 상기 공기에 의하여 아래로 떨어지도록 하고, 접촉여재조(1)의 하부면에는 스크래파(18)를 구성하여 바닥의 슬러지를 슬러지이송관(19)으로 이송되도록 하고, 상기 스크래파(18)는 스크래파감속기(22)에 의하여 회전이 가능하도록 형성한 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 작용하게 된다.
먼저, 집수조(2)로 유입된 오폐수를 유입관(11)을 통하여 접촉여재조(1)로 이송하게 되면 접촉여재조(1)로 이송된 오폐수는 미생물이 번식하고 있는 여재(12)를 통과하게 된다. 상기의 여재(12)에는 다양한 종류의 미생물이 번식하여 하수 중의 유기물과 반응하게 된다.
하수 중의 유기물은 활성슬러지미생물과 산소의 작용으로 직접 산화하고, 활성슬러지 중의 미생물은 하수 중의 유기물을 먹이로서 더욱 증식하며, 하수중에 영양물이 부족하게 되며 세포의 자기호흡(자기분해)이 행해진다.
상기의 과정을 화학식으로 나타내면 다음과 같다.
유기물의 산화유기물 + O2→ CO2+ H2O - 에너지
세포질의 합성(증식)유기물 + NH3+ O2→ 세포질 + CO2+ H2O - 에너지
세포질의 산화(자기분해)세포질 + O2→ CO2+ H2O - 에너지
이와 같이 반응해서 하수 중 유기물의 대부분은 탄산가스와 물로 변화하여 활성슬러지로 바뀐다. 이 활성슬러지는 또 유기물의 산화력이 강하며, 부유입자와 콜로이드 입자를 흡착 응집하는 능력을 가져 수중의 세균류를 포식하는 미생물군의 담체로 되어 있다. 그러므로 활성슬러지를 갖는 접촉여재조 중에서 적당시간 체류한 하수는 현저하게 정화된다.
상기와 같이 정화된 물은 배출관(16)을 통하여 처리수조(3)로 이송된다. 이때, 정화된 일부의 물은 환원관(14)으로 유입되고, 그 물은 환원배출구(15)를 통하여 접촉여재조(1)로 다시 배출된다. 또한, 여재의 공기를 주입하기 위하여 에어공급관(17)을 통하여 공기가 이송되고, 그 공기는 여재(12)의 하측에 구비한 에어공급부(13)로 전달 배출되어 여재(12)에 증식하고 있는 미생물에 산소 등을 공급하게 된다.
상기 여재(12)를 통하여 물을 정수하게 되면 미생물이 증식하게 된다. 이때, 세정부감속기(21)에서 화전력을 공급받아 느린속도로 회전하는 세정부(20)는 에어공급관(17)으로부터 공기를 주입받게 된다. 상기 세정부(20)로 공급된 공기는 접촉여재조(1)의 내측에 많은 양을 세정부(20) 밖으로 내보내게 되어 여재(12)의 내측으로 그 공기가 통과시키게 되고, 그 공기에 의하여 여재(12)에 살고 있는 미생물의 일부가 접촉여재조(1)의 하측으로 떨어지게 되며, 접촉여재조(1)의 하측으로 떨어진 미생물은 스크래파감속기(22)의 구동력을 전달받는 스크래파(18)에 의하여 슬러지이송관(19)으로 이송된다.
이때, 세정부(20)의 느린속도는 미생물이 증식하는 양에 따라 달라지지만 보통의 경우 3일에서 20일에 한바퀴를 회전하는 것으로, 본 출원인이 권하는 좋은 실시예에서는 7일에 한바퀴를 회전하여 세정하는 것으로 하고 있다. 따라서, 여재(12)에 살고 있는 미생물의 양을 조절하게 되어 미생물의 증식에 의한 오염이 제거된다.
상기와 같이 작동되는 본 발명을 각 오폐수에 적용된 실시예를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 본 발명에 의하여 생활오수를 처리한 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1] 생활오수 처리효율표
상기의 표 1은 본 발명과 활성오니법으로 생활오수를 처리하였을 때의 처리 결과를 나타낸 것으로 용적양이 적을 수록 제거효율이 높았으며, 본 발명에 의하여 생활오수를 처리한 결과가 활성오니법에 의하여 처리하는 것에 비하여 처리비율이 6~8%정도 높게 나타났으며, 특히 질소와 인의 제거효율이 아주 높게 나타남으로써, 물을 한층 더 깨끗하게 처리할 수 있게 된다.
상기의 실험 조건은 용적부하가 0.5일 때와 1일 때의 경우 오폐수의 유입량과 폭기조용적, 침전조용적, 폭기시간, 온도, PH, 미생물양 등의 조건을 동일한 상태로 하여 실험한 결과이며, 유입수 BOD와 유입수 부유물질의 양이 본 발명과 활성오니법에 각각 다르게 투입하였다. BOD는 생물학적산소요구량(Biochemical Oxygen Demand)을 나타낸 것이다.
또한, 표 2는 식품공장폐수의 처리 결과를 나타낸 것으로 다음과 같다.
[표 2] 식품공장폐수 처리효율표
상기의 표 2는 본 발명과 활성오니법으로 식품공장폐수를 처리하였을 때의 처리결과를 나타낸 것으로 활성오니법과 비교하여 본 발명의 처리효율이 약간 높게 나타난 결과이다. 활성오니법에 의한 처리효율이 높기 때문에 본 발명에 의한 처리효율과 큰 차이가 나타나지 않은 것으로 판단되며, 다른 오수를 처리하는 것에 비하여 비교적 처리효율이 높은 식품공장폐수에서도 활성오니법 보다도 높은 효율로 오폐수를 처리할 수 있는 것이다. 상기의 실험 조건은 표 1의 조건과 동일하다.
또한, 표 3은 제지공장폐수의 처리 결과를 나타낸 것으로 다음과 같다.
[표 3] 제지공장폐수 처리효율표
상기의 표 3은 본 발명과 활성오니법로 제지공장폐수를 처리하였을 때의 처리결과를 나타낸 것으로 본 발명에 의한 처리효율이 최소한 3% 이상 높게 나타난 것으로 활성오니법에 비하여 다른 오폐수와 마찬가지로 처리효율이 높게 나타났다.
상기의 실험 조건은 표 1과 동일하며, COD는 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand)을 나타낸 것이다.
이와 같은 본 발명은 침전조가 제거되어 부지면적 및 설치비를 감소시키며, 슬러지의 양이 감소되는 등의 접촉여재 장점을 최대한 활용하면서 미생물이 번식하게 되어도 상기의 미생물을 처리하게 되어 미생물에 의한 오염이 방지되는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 집수조(2)로 유입된 오폐수를 유입관(11)에 의해 접촉여재조(1)로 이송하여 에어공급관(17)과 에어공급부(13)를 통하여 공기를 공급받는 여재(12)에 의하여 정화하며, 정화된 물은 배출관(16)을 통하여 처리수조(3)로 이송되도록 하고, 여재(12)를 통과한 일부 정화수는 환원관(14)과 환원배출구(15)를 통하여 여재(12)의 상부로 공급되도록 한 오폐수정화장치에 있어서,
    상기 에어공급관(17)에 의하여 공기를 공급하도록 형성한 세정부(20)를 여재(12)의 하측 소정부위에 형성하고, 세정부감속기(21)에 의하여 세정부(20)가 느린속도로 회전하도록 구성하고, 세정부(20)로 공급되는 많은 양의 공기를 접촉여재조(1) 내부에 공급하여 여재(20)에 붙어 있는 일부 미생물이 아래로 떨어지도록 하고, 접촉여재조(1)의 하부면에 스크래파감속기(22)의 회전력을 전달받도록 구성한 스크래파(18)를 구성하여 바닥의 슬러지와 미생물을 슬러지이송관(19)으로 이송되도록 형성하여서 됨을 특징으로 하는 생물학적 오폐수처리장치.
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