KR19990013462A - 경사형 판접촉 생물막법을 이용한 하수와 오ㆍ폐수 처리방법및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생활하수 및 오.폐수 처리장치에 관한 것으로, 종래에는 다수의 안내날개편이 회전방향에 저항하는 자세, 즉 직립된 자세로 있기 때문에, 큰 용량이 요구될 경우에는 부하가 높게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은, 유량조정조, 혐기조, 무산소조, 포기조, 질화조, 침전조 그리고 처리수조와 오니저류조 및 탈수조로 이루어진 생활하수 및 오·폐수 처리장치에 있어서, 상기 유량조정조는 침사부, 여과부, 펌프핏트부로 구분하여 형성하고, 상기 혐기조, 무산소조, 포기조, 질화조는 다수의 판 접촉재를 순차적으로 형성한 접촉재 생물막수단을 적용한 것을 특징으로 하여, 유량조정조를 침사부, 여과부 그리고 펌프핏트부로 구분하고, 혐기조나 무산소조 및 포기조, 질화조등의 접촉재를 좁은 공간에도 불구하고 접촉면적을 높일 수 있도록 하여 처리효율을 극대화하는 효과가 있다.

Description

생활하수 및 오.폐수 처리장치

본 발명은 생활하수 및 오·폐수 처리장치의 개선에 관한 것으로, 특히 유량조정조를 침사부, 여과부 그리고 펌프핏트부로 구분하고, 혐기조나 무산소조 및 포기조, 질화조등의 접촉재를 좁은 공간에도 불구하고 접촉면적을 높일 수 있도록 하여 처리효율을 극대화하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 생활하수와 분뇨정화조에서 나오는 각종 오수(汚水) 및 산업폐수, 축산폐수(이하, 오·폐수로 칭함) 등은 환경오염때문에 항시 정수처리를 하여 BOD(생물학적 산소요구량)를 최대한 낮춘 상태에서 배출토록 법으로 규제하고 있으며, 이를위해 각종 오·폐수를 배출하는 공장이나 대단위 아파트단지 등에서는 오·폐수 정화용 처리시설을 의무적으로 설치하여야하고, 이를 제대로 정화처리 하지 않고 방류하게 되면, 그동안 적조현상과 함께 물고기의 떼죽음을 유발하는 등, 심각한 생태계의 파괴가 우려된다.

본출원인은 특허 제94822호(공고번호 95-13317호)의 오·폐수 처리장치를 개발한 바 있으며, 이 장치의 공정은 대개 접촉재(MEDIA)를 고정 적치하고 공기(산소)공급을 하여 미생물을 배양하여 정화시키는 방법과 표준활성 오니법으로 체류시간을 단축시켜 부지 면적을 줄이는 방법을 주로 사용하여 왔다.

이 장치는 오·폐수를 처리하는 데에 있어 기존의 방식에 비해 현저한 처리 효율 및 기능성을 가지고 있으나, 미생물을 배양하여 정화시키는 방법은 오니(미생물)의 과다 적치 부패로 인하여 사후관리에 문제가 많은 경우가 있었고, 표준활성 오니법은 최종 처리효율이 80%정도 밖에 안되어 고도처리가 불가능하며, 특히 호수, 하천, 해역의 적조현상 주범인 탈질, 탈인의 처리가 미흡한 문제점이 있었다.

더욱이 우리나라의 수질오염의 주범은, 지역적으로 소규모의 염색 및 도금공장, 피혁 처리공장, 젓소 및 돼지를 소단위로 키우는 축산농가 등의 작은 사업장들이 많이 퍼져있는 지역적 특성으로 인해 배출되는 오·폐수를 들 수 있으며, 이 오·폐수속에는 상당량의 질소(T-N)와 인(T-P)성분이 함유되어 있어 종래의 특허품으로는 효율적인 정화처리를 기대할 수 없었다.

따라서, 본원 출원인은 1996년 특허출원 제21273호의 ‘수평형 회전접촉 여상장치’를 출원하여, 상기한 종래의 특허품에서 발생되는 문제점을 개선함으로써 오·폐수처리시 상당히 양호하게 정화된 수질을 얻을 수는 있는 효과가 있었다. 그러나, 수평형으로 회전되는 접촉재통에 충진되는 접촉재의 량이 적어서 많은 량의 BOD제거를 위해서는 설치수량이 많아져야 하므로 대규모 하수처리용으로는 시설투자비가 커져야 하는 부담이 있는 다른 문제점이 있었다.

따라서, 본 출원인은 1998년 특허출원 제12160호의 ‘수직형 회전접촉 여상법을 이용한 오·폐수 정화처리장치 및 방법’(이하, 선행기술이라함)을 출원하였다.

도1은 선행기술에 따른 오·폐수 처리장치의 개략적으로 도시한 공정 계통도를 도시한 것이다.

이 오·폐수 처리장치는 오·폐수 저장조(10), 여과조(20), 폭기조(50),침전조(70) 그리고 방류조(80)로 구성되며, 상기 여과조(20)를 상향식으로 형성하고 상기 여과조(20)와 폭기조(50) 사이에 무산소의 밀폐된 상태를 유지하면서 폐수를 부패시키는 혐기조(30)와 탈질조(40)를 설치하고, 상기 폭기조(50)와 침전조(70)사이에 에어가 공급되는 질화조(60)를 설치하되 상기 혐기조(30)와 탈질조(40), 폭기조(50), 질화조(60)에 각각 수직형 회전접촉 여상 생물막장치(100)를 설치하여 혐기조(30), 탈질조(40), 폭기조(50), 질화조(60)에서 노화 퇴적된 미생물군의 자동 탈락을 유도하고 활동성이 양호한 미생물의 활착 배양효율을 높힌 것을 특징으로 하고 있다.

이 선행기술은, 구조가 간단하여 시설비가 저렴하고 그 처리공정에 따른 작동 및 유지관리비 또한 저렴하면서도 오·폐수의 처리효율이 높고, 산소공급의 균형과 오니의 강한 부착력 및 고농도 부착을 유도하므로 침강성이 양호하며, 호기성 폭기조, 질화조에는 물론 혐기성조, 탈질조에서도 적당한 교반효과와 혐기성균, 양호한 탈질균의 활착배양으로 높은 처리효과를 얻을 수 있었다.

그러나, 상기 여과조의 경우 단순히 오·폐수를 상향여과시켜서 혐기조로 보내야 했기 때문에 그 유량을 조정하기 위해서는 별도의 유량조정조가 있어야 했다. 그리고, 상기 혐기조, 무산소조, 포기조 그리고 질화조는 각각 수직형 회전접촉 여상 생물막수단을 설치하였다.

도2는 도1에서 사용되는 수직형 회전접촉 여상 생물막장치를 도시한 것이다.

이 생물막장치(100)는, 접촉재통(110)과, 이를 회전시키기 위한 감속기가 설치된 구동모터(111)로 구성되며, 이 접촉재통(110)은 외주면에 다수의 안내날개편(112)들이 일정각도로 경사진 상태에서 소정간격으로 털어져 직립되어 있고, 상기 안내날개편(112)들의 내면에는 접촉재 수납부(113)가 구획되어 형성되어 있다. 그리고, 상기 접촉재통(110)의 회전축(114)이 끼워지는 중앙부에는 다수의 교반날개(115)들을 방사형으로 설치하고 있다.

상기한 경우에는 오·폐수의 흡입이 매우 양호하게 유입되면서 노화토적된 미생물군을 자동적으로 탈락하게 되고, 왕성한 활동을 하는 미생물만이 접촉재에 달라붙어 세대교체를 이루게 하는 역할을 하였다.

그러나, 상기한 경우에는 다수의 안내날개편이 회전방향에 저항하는 자세, 즉 직립된 자세로 있기 때문에, 큰 용량이 요구될 경우에는 부하가 높게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 유량조정조를 침사부, 여과부 그리고 펌프핏트부로 구분하고, 혐기조나 무산소조 및 포기조, 질화조등의 접촉재를 좁은 공간에도 불구하고 접촉면적을 높일 수 있도록 하여 처리효율을 극대화하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유량조정조, 혐기조, 무산소조, 포기조, 질화조, 침전조 그리고 처리수조와 오니저류조 및 탈수조로 이루어진 생활하수 및 오·폐수 처리장치에 있어서, 상기 유량조정조는 침사부, 여과부, 펌프핏트부로 구분하여 형성하고, 상기 혐기조, 무산소조, 포기조, 질화조는 다수의 판 접촉재를 순차적으로 형성한 접촉재 생물막수단을 적용한 것을 특징으로 하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치이다.

도1은 종래의 기술에 따른 생활 하수 및 오·폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 도면,

도2는 도1에서 사용되는 수직형 회전접촉 여상 생물막장치를 도시한 도면이고,

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활하수 및 오·폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 도면,

도4는 본 발명의 일실시예 따른 접촉재 생물막수단을 도시한 것으로, 도4a는 혐기조, 무산소조의 경우를 측면도로 도시한 것이고 도4b는 판 접촉재의 전체사시도, 도4c는 포기조 질화조의 경우를 도시한 것이며,

도5는 본 발명에 따른 접촉재 생물막 수단의 다른 실시예를 도시한 것으로, 도5a는 혐기조, 무산소조의 경우를 측면도로 도시한 것이고 도5b는 판 접촉재의 전체사시도, 도5c는 포기조 질화조의 경우를 도시한 것이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

300 : 유량조정조 301 : 침사부

302 : 여과부 305 : 펌프포핏부

310 : 혐기조 320 : 탈질조(무산소조)

330 : 포기조 340 : 질화조

400,500 : 접촉재 생물막수단 401,501 : 판 접촉재

420 : 통로 430,520 : 구동모터

432,523 : 축 433 : 프로펠러

450,550 : 수중에어레이타

이하, 본 발명에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하기위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 생활하수 및 오·폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

이 생활하수 및 오·폐수 처리장치는, 유량조정조(300), 혐기조(310), 무산소조(320), 포기조(330), 질화조(340), 침전조(350), 처리수조(360), 오니저류조(370) 그리고 탈수조(380)로 이루어진 것이다.

상기 유량조정조(300)는 유량조정용 펌프로 일정량의 오·폐수를 혐기조(310)로 보내는 고유의 역할이 있다. 본 실시예는 유량조정조(300)는 조의 내부에 칸막이를 형성하여 침사부(301), 여과부(302) 그리고 펌프핏트부(305)를 형성한다.

즉, 상기 침사부(310)는 생활하수 및 오·폐수에 있는 모래 등의 찌꺼기 등을 망 등의 스크린으로 필터링하는 것이다. 그리고, 스크류펌프(306)가 장착되어 있어 오·폐수에 섞여 있는 비닐이나 나뭇조각 등을 파쇄시키게 한다.

상기 여과부(302)는 상향으로 오폐수를 배출시키는 상향으로 배출하여 여과시키는 것으로, 조의 바닥으로부터 일정한 높이에 접촉층과 여재층을 형성하고, 바닥부분에 생활하수 및 오·폐수가 유입되는 개구를 형성한 것이다.

상기 펌프핏트부(305)는 하나 또는 그 이상의 유량조정용 펌프(307)를 장착하여 상기 여과부(302)를 통해 여과된 오·폐수를 배출한다.

그리고, 상기 혐기조(310), 무산소조(320), 포기조(330) 그리고 질화조(340)는 미생물을 활착시키기 위한 접촉재 생물막수단(400)이 적용된다.

도4는 도3에서 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 접촉재 생물막수단을 도시한 것으로, 도4a는 혐기조, 무산소조의 경우를 측면도로 도시한 것이고 도4b는 판 접촉재의 전체사시도, 도4c는 포기조 질화조의 경우를 도시한 것이다.

본 실시예는 한정된 공간에서 판 접촉재의 미생물 면적을 극대화시키기 위하여 사면의 변방으로부터 중앙으로 경사진 형상을 하고 있는 판 접촉재(401)를 이용한 접촉재 생물막수단(400)을 적용한 것이다.

도4a에서 도시된 것에 따르면, 상기 접촉재 생물막수단(400)은 조(410)의 내부에 바닥면과 작게는 20∼30cm , 크게는 50∼60cm의 간격을 형성하고, 또한 조(410)의 사방 내측벽과 약 20cm의 간격을 형성하여 물의 흐름을 원활하게 하였다.

또한 상기 접촉재 생물막수단(400)은 중앙에 관통된 통로(420)를 형성하고 있는데, 이 통로(420)에 물의 흐름을 발생시키는 수단(430)이 장착되어 있어, 이로부터 물이 접촉재 생물막수단(400)의 각 판 접촉재(401)에 물을 공급시켜주는 역할을 한다.

이러한 접촉재 생물막수단(400)은 앞서 언급한 바와같이 사변의 변방으로부터 중앙을 향하여 경사진 판 접촉재(401)를 서로 일정한 간격을 형성하며 적재되어 있는 것이다. 이는 판의 접촉면적을 최대화 시키기 위한 것이기 때문에 완전한 판의 형상을 갖는 않는 부분 즉, 아랫쪽 변두리와 위쪽 중앙은 각 위치의 특성에 맞게 형상의 판 접촉재(401)를 장착한다. 여기서 각 위치의 특성에 맞는 형상이란, 아래쪽 변두리부분의 판 접촉재(402)는 중앙에 형성된 구멍이 일정한 비율로 점점 커질 것이고, 위쪽 중앙부분의 판 접촉재(403)는 중앙의 구멍은 통로(420)의 크기와 모양이 동일하나, 각 사방의 경사면은 일정한 비율로 점점 작아진다.

한편, 상기 물의 흐름을 발생시키는 수단(430)은, 도면은 무산소조인 협기조와 탈질조에 적용되는 것으로, 이는 다만 물의 흐름을 원활히 하기 위한 것이다. 따라서, 통로(420)의 상측에 구동모터(430)를 형성하고, 이 구동모터(430)로부터 통로(420)를 관통하여 축(432)를 형성하며, 이 축(432)의 중간에 프로팰러(433)를 형성하고 있다. 그리고, 상기 축(432)의 하측 끝단은 조(410)의 바닥면에 형성된 피폿베어링(423)에 의해 지지되고 있다.

따라서, 상기 구동모터(430)의 작동으로 축(432)을 회전시키면 프로팰러(433)는 물을 유동시켜 접촉재 생물막수단(400)으로 물을 유동시키게 한다.

도4b는 상기 판 접촉재(401)를 도시한 사시도로, 위에서 언급한 바와 같이 사면의 변방으로부터 중앙으로 경사진 경사면(405)이 형성되어 있고, 그 중앙에는 통로(401)를 만들기 위한 구멍(406)이 형성되어 있다.

상기 경사면(405)은 미생물을 활착시키기 위하여 활성탄 입자나 지오라이트(Geolite)입자, 또는 섬모상의 섬유, 탄소섬유 또는 돌가루 등을 붙이고, 물의 흐름에 따른 부력을 방지하기 위하여 둘 또는 그 이상의 작은 구멍(407)을 형성하였다. 그리고, 상기 경사면의 이면은 다수의 돌기(408)를 형성하고 있는 데, 이는 각 판 접촉재(401)사이에 간격을 유지하기 위한 것으로, 이를 위하여 상기 돌기(408)외에 여러 가지 수단이 있을 수 있다.

도4c는 산소가 필요한 포기조, 질화조에 본 실시예의 생물막 수단(400)이 적용되었을 때를 도시한 것으로, 이 접촉재 생물막수단(400)과 판 접촉재(401) 등은 도4a와 도4b에서 도시된 바와 같기 때문에 그 설명은 생략한다. 다만, 포기조 및 질화조는 산소가 필요하기 때문에, 중앙의 통로(420)에 산소를 발생시키는 수단 즉 수중에어레이타(450)를 위를 향하여 장착하였고, 공기를 상향으로 뿜어주어 접촉재 생물막수단(400)의 각 판 접촉재(401)사이로 공급시켜준다.

도5는 본 발명에 따른 접촉재 생물막 수단의 다른 실시예를 도시한 것으로, 도5a는 혐기조, 탈질조의 경우를 측면도로 도시한 것이고 도5b는 판 접촉재의 전체사시도, 도5c는 포기조 질화조의 경우를 도시한 것이다.

본 실시예에서는 접촉재 생물막수단(500)을 원판 접촉재(501)를 다수 적재하고, 이를 축방향으로 회전시켜 미생물의 활동 반응시간을 충분히함으로써, 오·폐수의 처리효율을 증대시킬 수 있으며, 작은 소요동력으로도 충분한 효과를 발생시킬 수 있다.

도5a에서 볼 수 있듯이, 접촉재 생물막수단(500)은 조(510)의 내부에 바닥면과 도4a에서와 같은 간격을 형성하고, 또한 조(510)의 사방 내측벽과 약 20cm의 간격을 형성하여 물의 흐름을 원활하게 하였다.

또한, 접촉재 생물막수단(500)은 앞서 언급한 바와같이 원형의 판 접촉재(501)를 다수의 층으로 서로 일정한 간격을 가지도록 순차적으로 적재하여 형성됨과 아울러 축방향으로 회전한다. 이를 위하여 상기 접촉재 생물막 수단(500)은 상측에 구동모터(520)를 장착하고, 이것의 중앙으로 축(523)을 관통하여 조(510)의 바닥에 피폿베어링(525)으로 연장하도록 장착한다.

도5b는 판 접촉재(501)의 전체사시도를 도시한 것으로, 상하측면(502)에는 미생물을 활착시키기 위하여 도4b에서와 같은 처리를 하고, 둘 또는 그 이상의 작은 구멍(507)이 형성되어 있다. 아울러 중앙에는 각 판 접촉재(501)가 접촉재 생물막수단(500)을 이루면서 서로 간격을 유지하기 위한 보스(508)가 일정한 높이로 형성되어 있다.

도5c는 산소가 필요한 포기조 및 질화조 등에 사용되는 경우를 도시한 것으로, 접촉재 생물막수단(500)은 도5a,도5b와 동일하여 그 설명은 생략한다. 다만, 산소가 필요하기 때문에 산소를 발생시키는 수단 즉 수중에어레이타(550)를 접촉재 생물막수단(500)을 향하여 장착하였다.

따라서, 상기 수중에어레이타(550)는 접촉재 생물막수단(500)을 향하여 공기를 뿜어주고, 그와 동시에 구동모터(520)가 작동하면 생물막수단(500)이 회전하게 되어 각 판 접촉재(501)는 골고루 공기와 접하게 된다.

상술한 바와같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유량조정조에서 모래나 비닐조각, 나뭇조각 등을 침사하거나 스크류펌프으로 분쇄시켜 상향 여과시킨후 혐기조로 펌핑된다. 그리고, 혐기조 및 탈질조는 오·폐수를 고도처리 및 탈질을 위한 것으로, 혐기성 미생물을 서서히 교반시켜 주어 혐기성 오니가 판 접촉재에 활착토록 한다. 특히 성기 탈질조는 탈질반응이 일어나는 데, 다음 포기조 및 질화조를 거친 하수 및 오·폐수가 순환되기되 한다. 이때의 순환수는 BOD10mg/이하의 처리수를 순환시킴으로써 활발한 탈질반응이 일어난다. 이는 철저한 혐기적 조건하에서 아질산 질소나 질산성 질소를 판접촉재에 부착증식하는 탈질균의 작용으로 질소가스로 환원하는 반응이 이루어진다.

그리고, 상기 탈질조를 거친 생활 하주 및 오·폐수는 포기조로 유입되는 데, 여기에서는 우선 유기물BOD가 제거된다. 우선 BOD제거는 미생물과 그 흐름성장에 필요한 충분한 산소 및 각종 영양물질의 존재가 필요하다.

상기 포기조를 거친 오·폐수는 질화조에서 질화반응이 일어나는 데, 이 질화반응은 탈질균에의한 아질산화반응과 질산화의 두 개의 공정으로 구분되어 처리된다. 이렇게 질화조를 거친 오·폐수는 침전조와 처리수조 등을 거치면서 침전방류된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 생활하수 및 오·폐수 처리장치는, 유량조정조를 침사부, 여과부 그리고 펌프핏트부로 구분하고, 혐기조나 무산소조 및 포기조, 질화조등의 접촉재를 좁은 공간에도 불구하고 접촉면적을 높일 수 있도록 하여 처리효율을 극대화하는 효과가 있다.

이상에서 서술된 것은 모든 점에서 단순한 예시에 불과한 것이기 때문에, 이를 바탕으로 본 발명을 한정적으로 해석해서는 안될 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 기술적 사상 및 범위 내에 존재하는 변형예 및 균등한 실시예는 모두 본 발명의 청구 범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

1. 유량조정조, 혐기조, 무산소조, 포기조, 질화조, 침전조 그리고 처리수조와 오니저류조 및 탈수조로 이루어진 생활하수 및 오·폐수 처리장치에 있어서,

   상기 유량조정조는 스크류펌프를 장착한 침사부, 상향으로 여과하는 여과부, 유량조정용 펌프를 장착한 펌프핏트부로 구분하여 형성하고, 상기 혐기조, 무산소조, 포기조, 질화조는 다수의 판 접촉재를 순차적으로 형성한 접촉재 생물막수단을 적용한 것을 특징으로하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 접촉재 생물막수단은, 조의 내부에 바닥면과 간격을 형성하고, 또한 조의 사방 내측벽과 간격을 형성하며, 중앙에 관통된 통로를 형성하며, 이 통로의 상측에 구동모터를 형성하고, 이 구동모터로부터 통로를 관통하여 축을 형성하며, 이 축의 중간에 프로펠러를 형성하는 것을 특징으로하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 접촉재 생물막수단은, 조의 내부에 바닥면과 간격을 형성하고, 또한 조의 사방 내측벽과 간격을 형성하며, 중앙에 관통된 통로를 형성하고, 이 중앙의 통로에 수중에어레이타를 위를 향하여 장착하는 것을 특징으로하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치.
4. 제1항, 제2항, 제3항 중 어느한 항에 있어서, 상기 접촉재 생물막수단은, 사면의 변방으로부터 중앙으로 경사진 경사면이 형성되고, 그 중앙에는 통로를 만들기 위한 구멍이 형성되어 있으며, 상기 경사면에는 둘 또는 그 이상의 작은 구멍이 형성되어 있는 판 접촉재로 구성되는 것을 특징으로하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 접촉재 생물막수단은, 원형으로 둘 또는 그이상의 작은 구멍이 뚤린 판 접촉재를 다수의 층으로 서로 일정한 간격을 가지도록 적재하며, 상축에 구동모터를 장착하고, 중앙으로 축이 관통하여 조의 바닥에 피폿베어링으로 연장되어 있는 것을 특징으로하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 접촉재 생물막수단은, 수중에어레이타가 일측에 장착되는 것을 특징으로하는 생활하수 및 오·폐수 처리장치.