KR19980068624A - 과립담체를 이용한 고효율 폐.하수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과립담체를 이용한 고효율 폐·하수처리장치에 관한 것으로, 폐·하수 및 담체와 공기를 지속적으로 순환시키면서 폐·하수내의 오염물질을 분해하는 폭기부와 처리된 처리수와 담체 및 슬리지의 혼합액중에 담체가 유출되지 않도록 담체를 침전시키는 침전부로 이루어진 반응조에 있어서, 담체월류방지판을 만수상태일 때의 물수위보다 일정높이 아래로 설치함으로써 폐·하수의 흐름을 상기 담체월류방지판의 상단부를 통해 하강하도록 하여 실제처리용량은 폭기부뿐만 아니라 담체월류방지판 및 분리판 사이까지로 확대할 수 있도록 하며, 상승운동을 하는 폐·하수의 흐름을 하강운동으로 원활하게 변환시켜 적은 공기의 양으로도 담체를 원활하게 이동시켜 공기 공급에 필요한 에너지의 양을 줄이도록 반응조의 내측 상부에서 수개의 유도판이 장착되고, 이 유도판의 양단부가 폐·하수의 흐름 방향으로 절곡된 절곡부가 형성되며, 대드존을 감소시킬 수 있는 동시에 폐·하수의 순환을 원활하게 유지하면서 경사판의 유도면적이 대폭 축소될 수 있게 되고, 상기 반응조 전후 벽면의 중앙 일측에 소정 길이로 형성되어 폐·하수의 상하 순환흐름을 분리시키면서 순환효율을 증가시킬 수 있도록 격리판이 담체월류방지판과 소정각도로 경사를 이루도록 장착되어 전체적인 처리효율을 증가시키고, 설치 장소 및 비용을 대폭 절감할 수 있도록 한 효과가 있는 것이다.

Description

과립담체를 이용한 고효율 폐·하수처리장치

본 발명은 과립담체를 이용한 고효율 폐·하수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐타이어를 이용한 생물처리용 과립담체를 이용하여 폐·하수를 처리하기 위한 장치에 관한 것이다.

근래들어 범세계적으로 수질오염저감을 위하여 수질환경기준 강화 및 쾌적한 환경에 대한 요구에 부응할 수 있도록 환경에 대한 규제가 점점 강화되고 있는 추세이다. 특히, 폐수종말처리시설에서 배출되는 방류수와 산업시설에서 배출하는 처리수의 폐수배출허용기준이 최고 40% 이상까지 강화되어 시행되고 있지만, 산업의 발달에 따라 기존 공장의 확대가 불가피해지고, 배출하는 산업폐수의 양도 더욱 증가하고 있는 실정이나, 현행 사용되고 있는 폐·하수처리시설로서는 날로 증가하는 폐·하수의 양을 감당하기 힘들며, 폐·하수처리시설을 확장하는데는 많은 설치 공간 및 비용이 필요하므로 막대한 설치 부담이 발생하게 되었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하고자 여러 대책이 마련되었는 바, 그 중에서 특히, 폐타이어를 재활용하여 만든 담체(이하 과립담체라 한다)를 이용하여 기존 활성슬러지법보다 평균 6배 빠른 유동상식 폐하수처리공법이 개발되었는데, 이때, 생물학적 폐하수 처리라 함은 분해자인 미생물의 특성을 잘 살려서 물속에 녹아있는 오염물질을 분해하여 에너지를 얻고, 증식한 미생물은 침전부에서 고액분리되어 잉여슬러지롤 제거하도록 하는 미생물처리법을 이르는 것이다.

이 처리공법에 사용되는 종래의 폐·하수 처리장치는 첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이, 폭기부(1a) 및 침전부(1b)로 이루어진 장방형의 반응조(1)와, 이 반응조(1) 내부에 공기(A)를 공급하는 산기관(2)과, 이 산기관(2)에서 공급된 공기(A)를 폭기부(1a)의 저면으로 분사하는 산기판(3)과, 상기 폭기부(1a) 내에서 처리된 처리수 및 슬러지와 담체의 혼합액을 분리시키는 분리판(4)과, 상기 반응조(1)를 폭기부(1a) 및 침전부(1b)로 분리하여 폐·하수가 오버플로우될 경우에 배출구(12), 담체의 유출을 방지하는 담체월류방지판(20)과, 폐·하수를 반응조(1)내에 일정하게 유입하는 유량분배조(5)와, 이 유량분배조(5)를 거친 폐·하수를 반응조(1)내로 유입하는 원수유입관(6)과, 반응조(1)내의 물이 상하로 원활하게 순환하도록 상하 운동에 의한 폐·하수끼리의 마찰을 줄일 수 있도록 하는 격리판(7)과, 반응조(1) 내의 미생물에 의해 처리된 물 및 슬러지 등의 부유물질을 외부로 일정하게 유출시키는 배출구(12)와, 하강하는 폐·하수를 폭기부(1a)의 저면으로 원활하게 유도하게 되는 경사판(9)과, 상기 폭기부(1a)에서 상승하는 폐·하수를 원활하게 하강할 수 있도록 상기 반응조(1)의 상측 일 모서리부에 소정의 각도로 경사를 이루면서 그 외측에 일정 면적으로 공간부가 형성된 경사면(10)으로 구성된다. 이때, 상기 담체월류방지판(20)과 반응조(1)의 벽면 사이, 경사판(9)의 하단 및 경사면(10)의 공간부는 처리용량에 포함되지 않는 대드존(Dead Zone)(11)으로 형성되게 된다.

이와 같이 구성된 종래의 폐·하수 처리장치는 상기 유량분배조(5)의 폐·하수가 원수유입관(6)을 통해 반응조(1)의 폭기부(1a)로 공급되고, 상기 산기관(2)을 통해 이송된 공기(A)가 산기판(3)을 통해 폭기부(1a)의 저면으로 분사되면서 폐·하수의 상하 순환운동을 유도하게 되며. 폐·하수 및 과립담체(C)는 이 공기(A)와 뒤섞이면서 상승하게 된다. 이때, 상기 폭기부(1b)의 내측 중앙에 장착된 격리판(7)의 일측을 따라 상승류가 상승하게 되고, 상기 반응조(1)의 상측 모서리부에 형성된 경사면(10)을 따라 상승흐름이 하강흐름으로 전환되어 상기 담체월류방지판(20)과 격리판(7) 사이로 하강운동을 하게 되면서 경사판(9)을 따라 신속하게 폭기부(1a)의 저면으로 이동하게 된다. 이때, 상기 경사판(9)을 따라 하강하는 폐·하수의 이송력과 산기판(3)에서 분사된 공기(A)의 힘에 의해 폭기부(1a)의 저면에 일부 축적되어 있던 슬러지 및 과립담체(C)등이 누적되지 않고 지속적으로 순환되도록 할 수 있게 된다. 이때, 과립담체(C)에 내재된 미생물에 의해 오염물질이 처리된 물과 공기 및 슬러지 등의 일부는 상기 담체월류방지판(20)을 통해 경사판(9)을 따라 역상하여 침전부(1b)로 이동하게 된다. 이 이동 과정에서 비중이 낮은 공기는 분리판(4)과 담체월류방지판(20) 사이로 하강하면서 자연히 외부로 기포로서 방출되고, 나머지 처리수 및 슬러지등은 침전부(1b)에서 일정시간 잔류하면서 담체는 침전하고 처리수와 슬러지는 배출구를 통해 반응조 외부로 배출하게 된다.

이와 같은 과립담체(C)를 이용한 종래의 폐·하수처리장치는 폐·하수의 상하 순환운동을 원활하게 하기 위해서 이 순환운동을 유도하는 동시에 담체월류방지판(20)의 하단부를 통해 침전부(1b)로 폐·하수의 일부를 유도하는 경사판(9) 및 경사면(10)의 각도 및 유도면적이 일정크기 이상으로 유지하여야 하고, 이 조건에 맞추어 설치하려면, 경사판(9)과 경사면(10)이 반응조(1)에서 차지하는 영역이 상당이 커지게 되므로써 상기 경사판(9)의 하단 및 경사면의 공간부와, 상기 담체월류방지판(20)의 하단부로 폐·하수를 이동시켜 침전부(1B)에 포함되는 상기 담체월류방지판(20)과 반응조(1)의 벽면 사이와 같은 처리용량에는 포함되지 않는 대드존(Dead Zone)(11)이 형성되게 되어 상대적으로 실제처리용량은 전체용량의 40%정도로서 폭기부(1a) 만이 실제 처리용량으로 한정되게 되며, 동일한 양을 처리하는데 있어 폐·하수 처리장치 설치 공간이 많이 소요되어 폐·하수 처리효율이 극히 감소하는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 폐·하수 및 담체의 상하 순환운동을 원활하게 하는 동시에 대드존을 감소시켜 폐·하수처리에 사용되는 실제 처리용량을 90%정도로 대폭 증가시킬 수 있도록 하며, 기존에 설치된 표준활성슬러지법의 처리장치를 쉽게 개조하여 사용할 수 있도록 함으로써 설치에 따른 비용을 절감할 수 있도록 한 과립담체를 이용한 고효율 폐·하수처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 폐·하수 처리장치는 만수상태일 때의 물수위보다 일정높이 아래로 담체월류방지판을 설치함으로써, 순환되는 폐·하수와 담체의 흐름을 상기 담체월류방지판의 상단부를 통해 하강하도록 하여 반응조 전체에 대한 실제처리용량을 폭기부 뿐만 아니라 담체월류방지판 및 분리판 사이까지로 확대할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상승하는 공기가 외부로 직접 유출될 경우 반응조내의 원활한 흐름을 위해서는 많은 양의 공기를 주입하여만 하였으나, 상승운동을 하는 폐·하수의 흐름을 하강운동으로 원활하게 변환시키도록 반응조의 내측 상부에서 수개의 유도판이 장착되어 상승하는 공기의 흐름을 하강시키므로 많은 양의 공기를 공급하지 않아도 반응조내에서 원활한 유제의 흐름을 유도할 수 있으며, 이 유도판의 양단부가 폐·하수의 흐름 방향으로 절곡된 것을 특징으로 한다.

또한, 상부의 경사면을 유도판으로 대체시키고, 유도판을 반응조와 소정의 간격을 주어 그 사이로 공기가 유입하도록 하여 유입수를 유도판의 위부분으로 유입시켜 기존에 데드존인 부분을 완전히 없애는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 담체월류방지판 및 유도판으로 인해 기존의 활성슬러지법을 개조할 경우, 경사판 및 유도면적이 대폭 축소하여 대드존을 감소시킬 수 있는 동시에 반응조내의 유체순활을 자연스럽게 유도할 수 있고, 폐·하수 처리에 소요되는 에너지가 적게 필요하게 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 폐·하수의 상하 순환흐름을 분리시키면서 상승하는 유체의 유속보다 하강하는 유속을 빠르게 함으로써 순환효율 및 반응조하부에 슬러지 및 담체의 누적을 막을 수 있도록 격리판이 담체월류방지판과 소정각도로 경사를 이루도록 장착된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 장방형 폐·하수처리장치를 병렬로 연결한 종단면도

도 2는 본 발명에 따른 장방형 폐·하수처리장치를 나타낸 종단면도

도 3은 도 2의 장치를 병렬로 연결한 상태에서의 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

A : 공기 C : 과립담체

1 : 반응조 1a,1a′ : 폭기부

1b,1b′ : 침전부 2 : 산기관(Air Pipe)

3 : 산기판 4 : 분리판

5 : 유량분배조 6 : 원수유입관

7,7′: 격리판 8 : 드레인밸브

9,9′ : 경사판 10 : 경사면

11,11′: 대드존 12 : 배출구

20,20′ : 담체월류방지판 40 : 유도판

41 : 절곡부 50 : 외부유출웨어

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명은 과립담체를 이용하여 폐·하수를 효과적으로 처리하기 위한 장치가 마련되는바, 첨부된 도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반응조(1)의 일측 전후벽면에 소정의 경사를 이루면서 고정된 담체월류방지판(20′)을 만수상태일 때의 물수위보다 일정높이 아래로 설치함으로써 폐·하수의 흐름을 상기 담체월류방지판(20′)의 상단부를 통해 하강하도록 하여 실제처리용량은 폭기부(1a′) 뿐만 아니라 담체월류방지판(20′) 및 분리판(4) 사이까지로 확대할 수 있도록 한다.

상승운동을 하는 폐·하수의 흐름을 하강운동으로 원활하게 변환시키도록 폭기부(1a')의 내측 상부에서 수개의 유도판(40)이 장착되고, 이 유도판(40)의 양단부가 폐·하수의 흐름 방향으로 절곡된 절곡부(41)가 형성되며, 상기 담체월류방지판 (20′)의 하단부와 소정거리 이격되어 반응조(1)의 측면 및 바닥면 사이에 경사를 이루며 장착되되, 대드존(11′)을 감소시킬 수 있는 동시에 폐·하수의 순환효율이 원활하게 유지될 수 있도록 하기 위하여 설치된 경사판(9′)이 차지하는 데드존(11)을 대폭 축소한다. 또한, 상부의 경사면(10')을 유도판으로 대체시키고 유도판을 반응조와 소정의 간격을 주어 그 사이로 공기가 유입하도록 하고 유입수를 유도판의 위부분으로 유입하여 기존의 데드존을 완전히 없애고, 상기 폭기부(1a) 전후 벽면의 중앙 일측에 소정 길이로 형성되어 폐·하수의 상하 순환흐름을 분리시키면서 순환효율을 증가시킬 수 있도록 격리판(7′)이 담체월류방지판(20')과 소정각도로 경사를 이루면서 장착된다.

또한, 상기 반응조(1)내의 미생물에 의해 처리된 처리수가 배출구로 유출될 수 있도록 배출구(12)가 형성된 반응조(1)의 상단에 노치형상의 외부유출웨어(50)가 형성되며, 상기 반응조(1)의 바닥면 일측에는 드레인밸브(8)가 장착되게 된다.

이와 같이 구성된 폐·하수처리장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유량분배조(5)에 공급된 폐·하수가 원수유입관(6)을 통해 반응조(1)의 폭기부(1a′) 내부로 공급되게 된다. 이때, 과립담체(C)를 반응조에 공급하게 되면, 이 과립담체의 표면에 미생물이 부착하여 성장하게 되며 오염물질을 먹이로 하여 증식하게 되고, 과립담체는 내화학성과 내마모성이 강해 한 번 공급하게 되면 반영구적으로 사용할 수 있게 된다. 상기 과립담체(C)내에 포함된 미생물에 의해 폐·하수 등의 오염물질이 분해되고, 이 분해된 슬러지나 이물질등이 폭기부(1a′) 바닥면으로 침전하게 된다. 이와 동시에 상기 산기관(2)을 통해 공급된 공기(A)를 산기판(3)에 공급하게 되고, 공급된 공기(A)는 상기 산기판(3)을 통해 폭기부(1a′)의 바닥면을 향해 분사되게 된다. 이때, 상기 반응조(1)내에 혼합되어 있는 폐·하수 및 슬러지 등의 이물질과 과립담체(C)가 이 공기(A)의 부상력으로 인해 상승하게 되고, 이 상승된 폐·하수 및 공기(A)는 격리판(7′)의 일측으로 상승하면서 유도판(40)쪽으로 향하게 되며, 이 유도판(40)의 회전반경을 따라서 원활하게 순환하게 되고, 이 유도판(40)의 절곡부(41)에 의해 상승흐름이 하강흐름쪽으로 방향이 변환되게 되면서 상기 폭기부(1a′)내의 흐름이 소정의 상하 회전운동으로 형성되는 것이다.

이때, 상기 폭기부(1a′)내에서 폐·하수의 흐름에 의해 상기 담체월류방지판 (20′)과 분리판(4) 사이에 형성된 소정의 경로를 통해 일부 폐·하수가 하향 이동하게 되면서 포함된 공기(A)는 기포의 부상력으로 인해 반응조 외부로 방출되고, 상대적으로 비중이 다소 큰 과립담체(C)는 그대로 하강을 계속하여 경사판(9′)을 통해 폭기부(1a′)의 저면으로 이동하게 되며, 나머지 처리수 및 슬러지 등은 분리판(4)을 기준으로 배출구(12)쪽으로 상승되게 된다. 이때, 반응조(1)의 전체 수위가 높아지게 되면, 유출웨어(50)를 통해 처리수가 일정량씩 배출구(12)로 유출 되는 것이다.

또한, 다량의 폐·하수를 처리하게 될 경우에는, 도 3과 같이 장방형 폐·하수 처리장치를 병렬로 연결하여 설치하면, 설치장소의 최소화 및 배관연결의 편의성을 얻을 수 있으며 최대한의 처리용적을 얻을 수 있다. 예를 들어 설명하면 종래의 다른 유사 장치는 전체체적 27.6m³를 가지나 11.87m³가 설치 및 담체(C)의 원활한 흐름을 위해 사각부분에 경사를 주기 위해 경사판(9′) 면적으로 사용되므로 실제 유동조 체적은 15.8m³으로 처리에 사용되지 않는 체적이 전체 체적의 50% 정도나 되어 폐·하수 처리장치의 처리용량이 전체체적의 40%에 불과하게 되는 반면, 본 발명의 경우에는 경사판(9′)이 차지하는 면적이 매우 작기 때문에 전체 체적 22.7m³에서 설치와 담체(C)의 흐름을 원활하게 하기 위한 경사판(9′)의 체적이 1.3m³정도로서, 사용되지 않는 대드존(Dead Zone)(11′)은 전체 체적의 10%도 미치지 않을 정도로 매우 작고, 나머지 90%는 모두 하폐수를 처리하는 처리용량으로 사용되게 되므로 그 효율이 종래에 비해 상승 효과가 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 폐·하수 처리장치는 과립담체를 투입하여 신속한 폐·하수의 처리가 가능하고, 대드존을 줄임으로써 실제 폐·하수 처리에 소요되는 폭기부의 처리용량을 향상시킬 수 있게 되어 처리효율이 향상되며, 상기 폐·하수 처리장치를 병렬로 연결할 수 있도록 구성하여 설치장소의 최소화 및 배관연결의 편리성 및 기존에 매설되어 있는 처리장치를 쉽게 개조하여 사용할 수 있도록 함으로써 설치에 따른 비용을 절감할 수 있도록 한 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 폭기부 및 침전부로 이루어진 장방형의 반응조와, 이 폭기부의 내부에 길이방향으로 형성된 산기관과, 이 산기관의 하단에서 분기된 다수개의 산기판과, 상기 침전부내의 일측에 형성된 분리판과, 폐·하수를 폭기부내에 일정하게 유입하는 유량분배조 및 원수유입관과, 폭기부 전후 벽면의 중앙 일측에 소정 길이로 수직 장착된 격리판과, 상기 반응조의 일측 벽면과 바닥면 사이에 경사를 이루며 장착된 경사판으로 이루어져 병렬로 연결할 수 있도록 구성된 폐·하수처리장치에 있어서, 만수상태일 때의 물수위보다 일정높이 아래로 담체월류방지판을 설치함으로써 폐·하수와 담체를 상기 담체월류방지판의 상단부를 통해 하강하도록 하고 담체월류방지판과 분리판 사이로 하강하면서 기포를 반응조 외부로 탈기시키는 방법으로 실제처리용량이 폭기부 뿐만 아니라 담체월류방지판과 분리판 사이까지 확대할 수 있도록 하고, 대드존으로서의 침전부는 분리판과 반응조의 일측 벽면 사이의 공간인 것을 특징으로 하는 과립담체를 이용한 고효율 폐·하수 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상승운동을 하는 폐·하수의 흐름을 하강운동으로 원활하게 변환시키고 이러한 흐름을 유도하는 공기의 공급량을 감소시켜 에너지의 소비를 감소시키고 공기의 용존율을 높이기 위해 폭기부의 내측 상부에서 전후벽면에 유도판이 장착되고, 이 유도판의 양단부가 폐·하수의 흐름 방향으로 절곡된 절곡부로 형성된 것을 특징으로 하는 과립담체를 이용한 고효율 폐·하수 처리장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 수면보다 낮게 장착되는 담체월류방지판 및 반응조 의 내부에 유도판을 장착함으로써 경사판의 면적이 대폭 축소되게 되어 대드존을 감소시킬 수 있는 동시에 폐·하수의 순환운동이 원활하게 유지될 수 있도록 하고, 담체월류방지판과 분리판 사이로 담체 및 폐·하수가 하강하면서 기포를 분리시키는 것을 특징으로 하는 과립담체를 이용한 고효율 폐·하수 처리장치.
4. 제 1항에 있어서, 폐·하수의 상하 순환흐름을 분리시키면서 상승하는 단면보다 하강하는 단면적을 감소시킴으로서 하강 속도를 빠르게 유도하여 순환효율을 증가시킬 수 있도록 격리판이 담체월류방지판과 소정각도의 경사를 이루도록 장착된 것을 특징으로 하는 과립담체를 이용한 고효율 폐·하수 처리장치.