KR20000013238A - 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조에 관한 것으로, 그 목적은 송풍기, 산기기, 공기여과기와 같은 장치를 제거하고, 무동력 중력낙하에 의해 폭기-혼합이 이루어지도록 하여 초기 투자비 및 운전비용을 절감하며, 그 구조를 표준, 규격화한 조립식의 다단으로 구성하여, 초기설계치와 실유입수의 유량, 오염도가 다를 때 시설 변경이 용이하도록 하고, 바닥에 전열선을 배선하여 간헐, 또는 연속 가열이 가능토록 하여 장치의 동결을 방지할 수 있는 다단식 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 구성은 전열선(18)이 배선된 배출구멍(11)이 균일하게 분포된 바닥(12)과, 배출구멍(11)에 부착되는 미생물 제거를 위하여, 중앙에 관통 설치된 중심축(13)과 원통벽면(14)에 지지되어 저속으로 회전하는 바닥긁개(15)와, 유입수의 수위를 일정하게 유지하는 수면상한토출구(16)로 이루어진 처리단(1)을 기둥(17)으로 지지시키며 수직방향으로 다수 결합하여 쌓은 후, 상부 분산판(19)을 통해 유입수를 공급하여 유입수의 폭기와 혼합이 무동력 중력낙하에 의해 이루어지도록 구성된다.

Description

중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조

본 발명은 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조에 관한 것으로, 특히 활성슬러지 처리에서 폭기와 혼합이 무동력 중력낙하에 의해 이루어지도록 한 수직 다단 폭기조에 관한 것이다.

기존의 활성슬러지 폭기조는 지면으로부터 지하로 굴착하여 건설되는데 그 유효수심은 4 ∼ 6m 이고, 폭기방법에 따라 0.3 ∼ 1.5m의 여유높이를 둔다.

활성슬러지공정에서 폭기에 소요되는 동력은 전체 처리시설 소요동력의 50 ∼ 90％를 차지하는데, 일반적으로 사용되는 폭기기에는 산기식, 기계식, 수중폭기식이 있다.

이러한 기존의 폭기기의 문제점을 표 1에 정리하였다.

기존의 폭기조에서는 유입유량이 일정할 때 용액체류시간(HRT : hydraulic retention time)을 변화시킬 수 없기 때문에, 초기건설시의 설계치보다 오염물의 부하가 높아지면 처리효율의 저하를 피할 수 없고, 폭기와 혼합이 이루어지지 않는 데드존(dead zone)이 발생하며, 유출수와 폭기조내의 오염물 농도가 같은 완전혼합상태이므로 순간적인 부하변동시 유출수의 수질변동이 동반된다.

완전혼합형 활성슬러지 폭기조에서는 사상균의 성장이 촉진될 가능성이 높아서 슬러지의 침강분리면에서 매우 불리하다는 단점이 있다.

표 1. 기존 폭기기의 특징 및 문제점

방 식	종 류	특 징	문 제 점
산기식	다공성 산기기	전면배치식, 단일선회류, 이중선회류	-막힘현상 발생-공기여과기 필요-높은 초기투자비-낮은 α 인자(factor)
	비다공성 산기기	전면배치식, 단일선회류, 이중선회류, 격자식	-낮은 산소전달효율-높은 초기투자비
	제트형 산기기	압축공기와 폭기조혼합액이 혼합되어 배출	-형상에 한계-노즐의 막힘현상으로송풍기와 펌프가 필요-일차처리 필요
	U-튜브 산기기	9~90m길이의 샤프트 공기가 아랫부분에서 공급됨	-형상에 한계-저농도 폐수에 부적당
	다공성 회전디스크	회전하는 샤프트를 통해 공기공급	-형상에 한계-송풍기와 펌프가 필요-낮은 폭기효율
기계식	방사형 폭기기	저속의 폭기형태큰 직경의 터빈필요변속기의 부착사용	-동결문제-변속기 유지관리 문제-축방향폭기기에 비해 초기투자비 높음
	축방향 폭기기	고속의 폭기형태작은 직경의 프로펠러	-동결문제-유지관리시 접근곤란-혼합능력 부족가능
	수평폭기기	저속의 폭기형태변속기와 같이 사용플라스틱 디스크 사용	-폭기조 형상에 한계-효율에 운전인자의 영향 큼
	수중형터빈	저속터빈 및 압축공기 사용	-변속기와 송풍기 필요-고가의 설치비-높은 동력 소모량
수중폭기식	수중터빈형 폭기기	순산소 활성슬러지공정에사용 혼합용 블레이드 필요	-동결문제-산소전달면적 작음

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 송풍기, 산기기, 공기여과기와 같은 장치를 제거하고, 무동력 중력낙하에 의해 폭기-혼합이 이루어지도록 하여 초기 투자비 및 운전비용을 절감하며, 그 구조를 표준, 규격화한 조립식의 다단으로 구성하여, 초기설계치와 실유입수의 유량, 오염도가 다를 때 시설 변경이 용이하도록 하고, 바닥에 전열선을 배선하여 간헐, 또는 연속 가열이 가능토록 하여 장치의 동결을 방지할 수 있는 다단식 처리장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 활성슬러지 처리 장치에 있어서, 전열선이 배선된 배출구멍이 균일하게 분포된 바닥과, 배출구멍에 부착되는 미생물 제거를 위하여, 중앙에 관통 설치된 중심축과 원통벽면에 지지되어 저속으로 회전하는 바닥긁개와, 유입수의 수위를 일정하게 유지하는 수면상한토출구로 이루어진 처리단을 기둥으로 지지시키며 수직방향으로 다수 결합하여 쌓은 후, 상부 분산판을 통해 유입수를 공급하여 유입수의 폭기와 혼합이 무동력 중력낙하에 의해 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조를 제공함으로써 달성된다.

도 1은 본 발명의 개략적인 조립단면도이고,

도 2는 본 발명의 평면도이며

도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 처리단 (11) : 배출구멍

(12) : 바닥 (13) : 중심축

(14) : 원통벽면 (15) : 바닥긁개

(16) : 수면상한토출구 (17) : 기둥

(18) : 전열선 (19) : 분산판

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 개략적인 조립단면도이고, 도 2는 본 발명의 평면도이며,

도 3은 도 2의 A-A선 단면도를 도시하고 있는데, 본 발명 처리단(1)은 전열선(18)이 배선된 배출구멍(11)이 균일하게 분포된 바닥(12)과, 배출구멍(11)에 부착되는 미생물 제거를 위하여, 중앙에 관통 설치된 중심축(13)과 원통벽면(14)에 지지되어 저속으로 회전하는 바닥긁개(15)와, 유입수의 수위를 일정하게 유지하는 수면상한토출구(16)로 이루어진다.

상기 처리단(1)의 용액 깊이는 20 ∼ 30cm이고 처리단(1)과 처리단(1) 사이의 거리, 즉 용액 낙하거리는 30 ∼ 60cm이다.

그리고 필요한 처리단(1)의 수는 용액의 체류시간(HRT : hydraulic retention time)과 필요한 폭기 정도에 따라 결정되는데 일반적으로 10 ∼ 30개 정도이다.

예를 들면 체류시간 6시간, 깊이 5m의 기존 폭기조를 용액높이 25cm, 처리단간격 50cm, 처리단수 20개로 하면 같은 면적에 15m의 지상구조물로 건설이 가능하며 반송슬러지와 유입수를 15m 높이로 펌핑하는 에너지로 기존 폭기조의 유입수공급, 폭기, 혼합에 필요한 에너지를 대체할 수 있다.

상기 처리단(1)은 용액의 완전한 혼합을 돕기 위하여 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 A형 단, B형 단의 두 가지 형태의 처리단(1)을 기둥(19)에 지지하여 번갈아 쌓음으로써 구성되는데 A형, B형 처리단(1)은 위에서 보았을 때 도 2에 도시된 바와 같이 배출구멍(11)의 위치가 서로 최대한 겹치지 않도록 설치된다.

상기 A형, B형 단으로 된 수면상한토출구(16)는 조립시 그 위치가 서로 정반대에 위치한다.

두 가지 형태로된 처리단(1)을 번갈아 쌓으면 용액이 상부의 분산판(19)을 지나 각 처리단(1)을 거칠 때, 중력에 의해 낙하하면서 공기와 충분히 접촉하고 또 수면에 닿으면서 일으키는 와류로 산소가 용해되며 이 힘으로 완전혼합이 이루어진다.

각 처리단(1)의 바닥(12)에 있는 배출구멍(11)은 슬러지에 의해 막히지 않도록 (∼≤Φ50mm)범위를 가지고 전 영역에 대해 균일한 분포를 갖는다.

각 처리단(1)에 대해 유입유량과 유출유량이 같아야 하는데 이는 용액의 수위에 따라 유출되는 용액의 배출압력이 결정되므로 자동으로 조절된다.

그러나 시간이 지날수록 바닥(12)의 배출구멍(11)이 부착 성장하는 미생물에 의해 막히게 되는데 이러한 문제를 해결하고자 저속의 바닥긁개(15)가 중심축(13)과 연결되어 돌고, 구멍 주위에 전열선(18)을 배선하여 간헐적인 가열로 배출구멍(11) 내부에 부착한 미생물을 떨어낸다.

그리고 비상시에도 일정한 수위를 유지할 수 있도록 수면상한토출구(16)를 두어 장치의 안정성을 보장하였는데, 일정수위를 넘는 유입수는 수면상한토출구(16)를 통해 배출구멍(11)을 통하지 않고 직접 하부의 처리단(1)으로 유입되게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 다단 폭기조의 장점은 다음과 같다.

1. 폭기-혼합에 필요한 운전비용이 절감된다.

2. 다단 반응조이므로 사상균 발생이 억제되어 슬러지 벌킹(sludge bulking)이 없다.

3. 혼합이 잘 안되는 데드존(dead zone)이 없다.

4. 용액 체류시간(HRT), 슬러지 체류시간(SRT; sludge retention time)을 엄격하게 적용할 수 있으므로 처리효율이 안정적이다.

5. 각 처리단(1)의 바닥(12)에 전열선(도시 없음)을 배선하여 간헐, 또는 연속 가열이 가능하므로 장치의 동결이 없고, 동절기 낮은 온도로 인한 처리효율의 저하를 완화할 수 있다.

6. 송풍기, 산기기, 공기여과기 등이 불필요하므로 이에 대한 초기투자비와 유지보수비가 절감된다.

7. 각각의 처리단(1)을 표준, 규격화하여 조립식 구성이 가능하므로 초기설계치와 실유입수의 유량, 오염도가 다를 때 시설 변경이 용이하다.

8. 정상운전시 유휴 처리단(1)을 두도록 설계하여 유입수 오염물 농도의 변동에 따라 유휴처리단(1)을 이용, 용액 체류시간을 늘려 방류기준에 쉽게 맞출 수 있다.

9. 침전조에서 반송하는 슬러지 유량을 조절함으로써 폭기조내의 미생물 농도를 간단하고 정확하게 조절할 수 있는 등등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 활성슬러지 처리 장치에 있어서,

   전열선(18)이 배선된 배출구멍(11)이 균일하게 분포된 바닥(12)과,

   배출구멍(11)에 부착되는 미생물 제거를 위하여, 중앙에 관통 설치된 중심축(13)과 원통벽면(14)에 지지되어 저속으로 회전하는 바닥긁개(15)와,

   유입수의 수위를 일정하게 유지하는 수면상한토출구(16)로 이루어진 처리단(1)을 기둥(17)으로 지지시키며 수직방향으로 다수 결합하여 쌓은 후, 상부 분산판(19)을 통해 유입수를 공급하여 유입수의 폭기와 혼합이 무동력 중력낙하에 의해 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배출구멍(11)의 직경은 Φ50mm 이하로 한 것을 특징으로 하는 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 처리단(1)의 수는 10 ∼ 30개 정도로 구성한 것을 특징으로 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조.
4. 제 1항에 있어서, 상기 처리단(1)을 쌓을 때 두 가지 형태의 처리단(1)을 번갈아 쌓아, 위에서 보았을 때 배출구멍(11)의 위치가 서로 최대한 겹치지 않고, 수면상한토출구(16)의 위치가 정반대에 위치하도록 구성한 것을 특징으로 중소규모용 수직 다단 활성슬러지 폭기조.