KR20010029446A - 배수처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

배수에 함유되는 더스트와 협잡물 등을 제거한 1 차 처리수 T₁을 수로내에 순환시켜 생물처리하는 2 차 배수처리방법 및 장치에 있어서, 순환수로(3a), (3b), (3c)내에 , 하방부분의 개구가능한 사류감세공을 형성하는 둑(5)을 설치하고, 익류만에 의한 호기적처리와, 복류만에 의한 혐기적 처리와, 익류와 복류의 쌍방에 의한 호기적 및 혐기적 처리의 어느 한쪽의 처리를 행할 수 있도록 한다.

그리고, 2차 처리수 T₂를 투입하고, 또한 고차처리를 행하는 배수처리장치 Ⅲ 에서, 순환처리수에 의해 요동하는 가요성 섬유상 접촉재 14 를 배수처리장치 Ⅲ 의 순환수로 (3d) (3e) 중에 유로방향으로 소정간격을 두어 다수 설치하므로써, 이 접촉재 14 에 생물을 담지시켜 생물처리존 19 을 형성하고, 이 생물처리존 19 에 2 차 처리수 T₂를 순환유동시켜서 호기적처리 및 혐기적처리를 행한다.

Description

배수처리방법 및 장치 {Method and Apparatus for Treating Wastewater}

종래, 중소규모의 하수처리에 있어서는, 「회분식 활성오니법」이 있다. 이것은 간단한 조(槽 : bath)로 간헐폭기(間歇曝氣)를 행함과 아울러 침전, 방류를 행하는 것이나, 변동하는 수질의 피처리수를 안정적으로 처리하는 데는, 그 운전관리를 극히 세심하게 행할 필요가 있기 때문에, 유지관리가 어렵다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 배수 특히 생활배수(排水), 하수(下水)의 중소규모처리에 적합한 처리수질이 좋고, 유지관리가 용이하며 저렴한 비용으로 운영가능한 배수처리장치에 관한 것이다.

제 1 도는 본 발명에 관한 배수처리장치의 고차처리전의 1 차, 2 차 처리단계의 제 1 실시예를 간략히 도시한 평면도이다.

제 2 도는 동 실시예에서의 제 1 도의 Ⅹ-Ⅹ 화살표로 본 그림부호(a)는 이 장치에 설치된 가동가능한 둑 본체가 조바닥에 정착되어 있는 경우의 상태를 나타낸 그림, 부호(b)는 이 둑 본체가 조의 상하방향의 대략 중간위치에 고정되어 있는 상태를 나타낸 그림, 부호(c)는 이 본체가 조의 상방위치에 고정되어 있는 상태를 나타낸 그림이다.

제 3 도는 이 둑의 변형례를 나타낸 제 1 도의 Ⅹ-Ⅹ선 화살표로 본 그림으로 부호(a)는 고정둑의 상류측의 수직벽부분에 설치된 상·하 슬라이드식 개폐판이 조바닥에 정착하고 있는 상태를 나타낸 그림. 부호(b)는 이 개폐판이 상방위치에 고정되어 둑 본체하방에 침지개구부를 형성하고 있는 상태를 나타낸 그림이다.

제 4 도는 이 둑 외의 변형예를 나타낸 제 1 도의 Ⅹ-Ⅹ 화살표시도로서, 부호(a)는 고정둑의 하방개구부에 설치된 개폐밸브가 수직상태로 되어 침지개구부를 폐쇄하고 있는 상태를 나타내는 그림, 부호(b)는 이 개폐밸브가 수평상태로 되어 둑 본체하방영역을 개구하고 있는 상태를 보이는 그림이다.

제 5 도는, 이 둑의 또 다른 변형예를 나타내는 그림 1 의 Ⅹ-Ⅹ선 화살표그림으로, 부호(a)는 이 둑을 구성하는 경동가능한 수직벽의 하단이 조 밑바닥에 정착하고 있는 상태를 나타내는 그림, 부호(b)는 이 수직벽이 하류측으로 경동하여, 둑 본체하방영역에 침지개구부를 형성하고 있는 상태를 나타낸 그림이다.

제 6 도는 가동둑(可動堰)의 하방의 침지개구부를 향하여, 순환펌프의 토출구가 설치됨과 아울러, 침지개구부주변의 조바닥에 침몰둑이 형성되어 있음을 나타내는 제 1 도의 Ⅹ-Ⅹ 화살표도이다.

제 7 도는 본 발명에 관한 제 2 실시예에 관한 라비린스형의 순환수로를 구비한 배수처리장치의 간략화된 평면도이다.

제 8 도는, 본 발명에 관한 제 3 실시예에 관한 나선상의 배수처리장치의 간략화된 평면도이다.

제 9 도는 1 차처리 및 사류감세공을 이용한 2 차 처리장치와 접촉재를 설치한 고차처리장치를 병렬설치해서 되는 배수처리장치를 간략화한 것을 나타낸 평면도.

제 10 도는 1 차처리부분을 생략하고, 이 배수처리장치를 간략히 한 외관사시도이다.

제 11 도는 순환수로에 접촉재를 취부한 상태를 제 9 도로 도시한 선 Ⅹ-Ⅹ에 따른 부분 단면도이다.

제 12 도는 고차처리장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

제 13 도는 사류감세공을 이용한 2차처리장치와 접촉재를 이용한 2차처리장치로 배수처리를 행한 경우의 실험데이터를 도시한 그림으로, (a)는 BOD 농도변화도 (b)는 전질소농도의 변화도, (c)는 암모니아형 질소농도의 변화도이다.

다른 방법으로서는, 유지관리가 보다 용이한 방법이라 불리우는 「접촉폭기법」이 잘 알려져 있으나, 이 방법만으로는 현재 필요로 하고 있는 질소분의 제거가 불충분하다는 문제가 있다.

또한 유지관리가 용이하여 처리량의 변동에 견딜 수 있는 소위 「옥시데이션디스법」이 있다. 이 방법은 부유생물법의 일종으로, 순환수로중에 하수를 집어넣고, 이것을 순환유동시켜 폭기를 행하는 생물처리를 행한 것이다.

이 방법에서는, 폭기와 유동을 행하기 위해, 기계적으로 하수를 휘몰아 섞어서 폭기와 유동을 행하는 로타방식이 일반적으로 채용되었으나, 이 기계식 폭기로는 표면폭기때문에, 수심을 깊이 할 수가 없으므로, 설치면적이 크게 된다고 하는 문제, 공기를 흡입하는 블로우식을 채용할 경우에는 유동때문에 큰 동력이 필요하다는 등의 문제가 있다.

이와 같은 기계적 폭기 및 유동방식에 대신해서, 순환수로중에 단차(段差)를 설치한다고 하는 수단에 기해서,「낙하수류(落下水流)에 의한 폭기방법」도 제안되어있다. (특공평 1-37195호)

이 방법에 따르면, 기계적 폭기방식의 상기 문제는 해결되나, 폭기와 유동원(流動源)이 일체의 소위 낙차공(落差工)을 이용하기 때문에, 최근 문제시 되고 있는 질소, 인의 제거에 필요한 혐기처리(嫌氣處理)가 불충분하게 되어버린다. 특히 그 중에서도, 효율적인 질소제거에는 불가결한 혐기교반이 될 수 없다는 점에서, 그 결과로서 배수의 고도처리가 곤란하다고 하는 문제를 품고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래기술상의 문제점을 해결하고, 특히 중소규모의 하수처리에 적합한 새로운 배수처리방법 및 장치를 제공하는 데 있다. 즉, 본 발명은 설비가 간편 용이하고, 콤팩트하여 저렴한 유지관리가 용이하고, 처리수질이 양호한 고도의 배수처리방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

(발명의 개시)

상기 목적을 달성하기 위해서 다음의 수단을 채용한다. 청구범위 제 1 항에서는, 배수에 포함되는 더스트와 협잡물 등을 제거한 1 차 처리수를 수로내에 순환시켜 생물처리하는 2 차 배수처리방법에 있어서, 상기 수로내에 하방영역의 개구가능한 사류감세공(射流減勢工)을 형성하는 둑(堰), 또는 제방을 쌓고, 익류(溢流)를 넘치는 흐름에만 적용하는 호기적 처리(好氣的處理)와 아래로 흐르는 복류(伏流)에만 적용하는 혐기적 처리, 넘치는 흐름인 익류(溢流)와 복류(伏流)의 쌍방에 의한 호기적 처리 및 혐기적처리 어느 것이든 처리할 수 있는 배수처리방법을 채용한다.

이 수단에서는, 유기물을 산화분해하는 호기적처리, 탈질소를 주체로 하는 혐기적 처리를 자유로이 선택 또는 조합할 수가 있기 때문에, 하수 등의 배수의 성질에 적합한 효율적인 배수처리가 가능하게 된다.

청구범위 제 2 항에서는, 상기 둑의 하방개구량(下方開口量)을 조정하므로써, 호기적처리와 혐기적처리의 비율을 자유로이 조정할 수 있는 청구범위 제 1 항의 배수처리방법을 채용한다.

이 수단은, 둑 제방의 하방개구량을 조정가능하게 한 것으로, 호기적처리, 혐기적처리를 자유로이 선택 또는 조합한 것이 될 뿐아니라, 익류와 복류의 비율, 즉, 호기적처리와 혐기적처리의 비율을 조정하므로써, 배수의 성상에 합한 효율좋은 배수처리를 가능케 한다.

청구범위 제 3 항에서는, 배수에 함유되는 더스트 및 협잡물 등을 제거한 1 차 처리수를 순환수로중에 생물처리하는 2 차 배수처리장치에 있어서, 상기 순환수로의 종단부로 부터 흡입한 처리수를 수로시단부(水路始端部)로 토출하는 순환펌프와, 순환수로의 도중에 배치되고, 수직벽과 사벽(斜壁) 즉, 경사벽으로 구성되어 사류감세공을 가지는 둑 또는 제방을 설치한다.

그리고, 「상기 둑 본체자체의 상하이동」·「둑본체와 수로저부와의 사이에 개구부가 형성되어 고정된 상기 둑 본체의 수직벽면에 설치한 개폐판의 상·하 슬라이드」, 「둑 본체와 수로저부의 사이에 개구부가 형성되어 고정된 상기 둑 본체의 하방개구부에 설치한 개폐밸브의 회동」, 「상기 둑 본체를 구성하는 수직벽의 유로방향의 경사」의 어느쪽이든가의 수단으로 행하고, 둑 하방의 개구부로 부터 복류순환수를 통과시켜 행하는 혐기적처리와, 둑 상방으로 부터 흘러 넘친 순환수를 사류도수(射流跳水)시키는 즉, 쏘듯 흘러올라가는 물로 만들어 폭기(曝起)를 행하는 호기적처리의, 쌍방 또는 어느 일방을 자유로이 선택할 수 있는 배수처리장치로 한다.

이 수단에서, 둑 본체가 상하이동가능한 둑을 조(槽)바닥에 둑본체를 정착시킬 경우에는, 이 둑상방으로 부터 처리수를 익류시켜 사류도수에 의한 호기적처리만을 행할 수가 있다. 또한, 수로 상방위치에 둑 본체를 고정한 경우에는, 이 둑 상방으로 부터 처리수를 익류시키지 않고 이 둑의 하방으로 부터 순환수를 복류통과시켜서, 혐기적처리만을 행할 수가 있다. 또한, 수로 상하방향 중간위치에 둑 본체를 고정한 경우에는, 이 둑 상방으로 부터 처리수를 익류시킴과 아울러 둑 하방의 개구부로 부터 순환수를 복류통과시켜서, 호기적처리와 혐기적처리의 양쪽을 행할 수가 있다.

이와 같이, 처리수의 성상에 맞추어, 둑의 위치를 조절하게 되면, 호기적처리와 혐기적처리의 어느쪽인가를 또는 양방을 임의로 적절히 선택할 수가 있다.

다음에, 수로저부(水路底部)와의 사이에 침지개구부를 형성하여 고정한 둑 본체의 수직벽면에 설한 개폐판을 상하이동시키는 수단을 채용할 경우에는, 이 개폐판이 호기적처리와 혐기적 처리의 일방 또는 쌍방을 적절히 선택가능케 하는 조정부재의 작용을 부여한다.

즉, 이 개폐판의 고정위치를 적절히 선택하므로써, 침지개구부의 개구량과 둑 상단위치가 변화하여, 호기적 처리와 혐기적 처리의 비율을 보다 간단히 쉽게 조정할 수 있다.

또한, 고정둑본체(固定本體)와 수로저부와의 사이에 형성된 침지개구부에, 회동가능한 개폐밸브를 설치한 경우에는, 이 개폐밸브가 침지개구부(沈積開口部)의 개구량을 변화시키고, 호기적처리와 혐기적처리의 비율을 간단하고도 쉽게 조정할 수가 있다.

또한, 상기 둑 본체를 구성하는 수직벽을 비스듬히 된 사벽에 대하여 경동시키는 수단에는, 이 경동가능한 수직벽이 호기적처리와 혐기적처리의 일방 또는 쌍방을 적절히 선택가능케 하는 조정부재의 작용효과를 부여하게 된다.

즉, 기울이는 경동량(傾動量)에 따라 침지개구부의 개구량이 변화하고, 호기적처리와 혐기적처리의 비율이 간단용이하게 조정된다.

특허청구범위 제 4 항에서는, 상기 둑 본체의 하류측에 형성되어 있는 사벽의 각도를 가변시킨 것을 특징으로 하는 청구범위 제 3 항 기재의 배수처리장치를 채용한다.

이 사류 유수면(流水面)의 각도가 가변되는 둑은, 이 둑 상방으로 부터 넘쳐흐르는 순환수의 낙하각도, 낙하속도를 자유로이 조정가능하게 하여, 사류도수하는 량, 즉, 폭기량을 조정하는 작용을 부여한다.

청구범위 제 5 항, 6 항에는 각각 청구범위 제 3 항, 제 4 항기재의 둑 본체주변의 순환수로 저부에 침몰둑(沈沒堰)을 설치한다.

이들 침몰둑은, 둑 하방을 통과하여 복류하는 순환처리수의 흐름을 흔들어 혐기교반의 효과를 증폭시키는 작용을 부여한다.

청구범위 제 7 항, 8 항에는 각각 청구범위 제 5, 6 항에 기재된 배수처리장치에 있어서, 순환펌프의 토출구를 둑의 하방에 형성되는 복류형성용 침지개구부로 향하여 설치한다.

이들 침지개구부로 향하여 설치된 순환펌프의 토출구는 확실히 순환수를 침지개구부를 복류통과시키는 작용을 부과함과 아울러, 침몰 둑에 확실히 순환수를 충돌시켜 혐기교반의 효과를 보다 증폭시킨다.

청구범위 제 9 항에는 청구범위 제 1 항 또는 청구범위 제 2 항기재의 배수처리법에 의해 처리된 2 차 처리수를 투입하여 고차처리(高次處理)를 행하는 배수처리장치에 의해, 순환류에 의해 요동하는 부분을 가지는 가요성 섬유상 접촉재(可撓性纖維狀接觸材)를 순환수로중에 유로방향으로 간격을 두어 다수 설치하고, 이 접촉재에 생물을 담지(擔持)시켜 생물처리존(zone)을 형성하며, 이 생물처리존의 상류에 폭기를 계속 행하여 2 차 처리수를 순환유동시켜서 호기적 처리 및 혐기적 처리를 행한다.

또한, 청구범위 제 10 항에는, 청구범위 제 3 항 ∼ 제 8 항 기재 중 하나에 기재된 배수처리장치에 의해 처리된 2 차 처리수를 투입하여 고차처리를 행하는 배수처리장치에 의해, 순환수에 의해 요동하는 부분을 가지는 가요성 섬유상 접촉재를 순환수로중에 유로방향으로 간격을 두어 다수 설치하고, 당해 접촉재에 생물을 담지시켜 생물처리존을 형성하여, 2 차 처리수를 순환유동시켜서 호기적처리 및 혐기적처리를 행한다.

이 들 청구범위 제 9 항 또는 제 10 항의 수단에서는, 사류감세공을 사용한 2 차 처리에 가하여, 또한, 접촉재를 이용한 생물처리에 의한 고차처리를 행하므로써 보다 정화된 처리수를 얻을 수가 있다.

또한, 이 들 수단에는, 「순환류에 의해 요동하는 부분을 가지는 가요성 섬유접촉재」를 이용하므로 순환류에 대한 접촉재의 유동저항이 낮아진다. 또한, 생물의 담지가 효율좋아지고 강고히 되어, 우수한 생물막이 형성된다.

청구범위 제 11, 12 항에는, 청구범위 제 9 항, 10 항의 각각에 기재된 가요성 섬유상 접촉재로서 섬유를 묶은 스트란드, 즉 섬유줄을 채용한다.

이 들 수단에서는, 섬유를 묶은 스트란드가 수중에서 요동하게 되면, 생물이 부착하여 생물막이 형성되는 표면적이 넓어지게 된다.

청구범위 제 13∼16 항에서는, 청구범위 제 9∼12 항의 각각에 기재된 가요성 섬유상 접촉재를 탄소섬유로 구성한다.

탄소섬유는 생물흡착성이 우수하고, 보다 효과적인 접촉재로서 가능하다.

본 발명의 실시형태를 실시예를 들어 설명한다.

먼저, 첨부된 제 1 도로부터 제 8 도를 참조하여, 사류감세공을 이용한 2 차 처리방법 및 장치에 대해 설명한다.

그리고, 제 1 ∼8 도에 나타나 있는 부호 1 ( 1a, 1b, 1c )는 처리조 본체를 나타낸다.

제 1 도에서 본 발명에 관한 제 1 실시예로서의 배수처리장치를 구성하는 대략 장방형의 처리조본체 1a 에는, 처리조내의 영역의 중앙길이방향으로, 일단이 열린 상태로 설치된 간격 2a 이 형성되고, 이 격벽 2a 에 의해 구획된 U턴 형상의 순환수로 3a 가 형성된다.

이 순환수로 3a 의 근방에는 스크린장치, 침전조, 오니탈수설비, 유량조정조(糟) 등 (이상 도시안됨)으로 구성되는 1 차 처리장치 1 가 설치되어 있다. 하수 등의 원배수 R 은 먼저 이 1 차 처리장치 1 에 유입하고, 원 배수(原排水) R 중에 더스트, 협잡물의 제거 등을 행하고, 소위 「1 차 처리」가 시행된다.

또한, 1 차 처리장치Ⅰ에 있어서, 우량이 조절되면서 1 차 처리수 1 로 되어, 1 차 처리장치 Ⅰ로 부터 1 차 처리장치 Ⅱ 를 구성하는 순환수로 3a 로 유입케 한다.

다음, 부호 4 의 순환펌프는, 순환수로 3a 의 수로종단부 7a 에 연결된 흡입관 9a 와 수로시단부(水路始端部) 7a 에 연결된 토출관 9b (순환수의 토출구를 형성하는 관)사이에 개재하고, 순환수로 3a 내의 처리수를 순환유동시키기 위해 사용된다.

이 순환펌프 4 로 부터 토출되는 처리수의 토출량( 또는 토출속도)를 변화시키므로써 처리수의 순환속도를 적절히 선택할 수가 있다.

제 1 도에 나타난 부호 5 는 둑 본체를 나타내고, 수로 시단부 7b 에 가까운 위치의 순환수로 3a 의 도중에 이 단부 7b 와 소정간격을 두고, 순환수로 3a 를 폭방향으로 칸막이 구획되도록 설치된다.

이와 같이 수로시단부 7b 에 가까운 위치에 둑 본체 5 를 설치한 것은, 상기 순환펌프 4 로 부터 토출관 9b 를 거쳐 토출되는 처리수의 유속을 유효하게 이용하여, 후술하는 혐기교반을 유효히 행할 수가 있으므로, 생물처리를 효율좋게 행할 수가 있기 때문이다.

여기에서 제 2 도에 나타나 있는 둑 본체 5a 는, 이 본체 5a 자체가 적절히 선택되는 방법에 의해, 상·하방향으로 이동가능하게 설치된 둑의 일실시예를 나타낸 것이다.

이 둑 본체 5a 를 상·하시키는 방법으로서는 예컨데 수로측벽에 상·하방향으로 설치한 아리구(溝)에 둑본체 5a 의 측단을 봉하고, 상·하로 슬라이드를 계속하여 임의의 위치에 적절한 수단으로 고정하는 방법, 또는 둑 본체 5a 와 수로측벽에 랙크·피니언기구를 설치하고, 치차의 회전 등으로 둑 본체 5a 를 임의의 위치에 설정, 고정하는 방법 등, 임의의 수단을 채용하는 것이 가능하다.

한편, 둑 본체 5a 의 위치는, 기계적, 자동적으로 조절하는 것이 좋으나, 이 경우에는 전술한 랙크·피니언의 치차를 동력구동으로 하기도 하고 둑 본체 5a 를 간편한 크레인과 같은 것으로 걸어두어, 적절한 위치에 고정하는 것을 생각할 수 있다.

이 둑 본체 5a 는, 제 2 (a)∼(c)에서 보는 바와 같이, 상류측의 수직벽 6a 과 둑 본체 5a 상방으로부터 흘러넘친 처리수가 비스듬히 아래로 낙수(射流)할 때의 유수면으로 된 경사벽 6b 을 구비한 형상을 가지고 있다.

즉, 수직벽 6a 은, 상류측으로 향하여 설치되고, 처리수를 둑 멈추게 하는 기능을 부여하고, 한 쪽 경사벽 6b 는 수직벽 6a 에 의해 둑 그치게 되어, 이 둑 본체 5a 의 상단으로 부터 흘러넘친 처리수를 사류도수 시키는 기능을 부여하여, 소위 사류감세공(射流減勢工)을 구성한다.

여기에서, 경사벽 6b 는, 수직벽 6a 에 대하여 그 각도 α 를 가변시킬 수 있도록 계합된다. 이 계합은 수직벽 6a 와 유수경사벽 6b 를 예컨데, 피봇트결합으로 경사벽 6b 를 임의의 각도로 고정보지하는 것으로 달성된다.

이 각도 α 를 변경하므로써, 처리수의 경사벽 6b 을 흘러내리는(流下) 속도와 각도를 변화시킬 수가 있다. 즉, 처리수의 사류도수하는 상태를 변화시키고, 공기의 흡입량을 바꾸며, 호기적처리의 조정을 행할 수가 있다. 또한, 통상적으로는 경사벽 6b 의 각도 α 를 45˚± 5∼10˚정도로 조정하여 처리한다.

이하, 본 실시예에 관한 배수처리장치를 이용한 1 차 2 차 배수처리방법에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 전술한 바와 같이, 하수 등의 원배수 R 는, 고형물 등을 제거하는 스크린장치(도시안됨), 현탁물을 침전시켜 제거하는 침전조(도시안됨), 유량을 조정하는 유량조정조(도시안됨) 등으로 이루어지는 1 차 처리장치Ⅰ 에 유입하여 1 차 처리수 T₁으로 한 후, 순환수로 3a 에 공급되어 생물적으로 처리된다(스크린장치, 침전조 및 유량조정조 라고 하는 이름의 처리장치는 처리수의 성상에 따라 적절한 장치를 이용하는 것이 가능하다.)

순환수로 3a 에는, 미리 부유생물처리를 위한 활성오니가 투입되고, 유입한 처리수와 동시에 순환보지된다. 이때문에 처리수중의 오탁물질은 순환유동해 가면서 혐기적 또는 호기적 또는 이 양방의 조건으로 생물적으로 분해제거된다.(이하 “이차처리″라 함)

그리고, 이 2차처리된 처리수 T₂는, 순환수로 3a 로부터, 예컨데 익류관(또는 연락관)으로 뽑아내어 침전처리조 등의 도시안된 후처리장치( 2차처리로 종료하는 경우) 또는 후술하는 고차처리장치(새로이 고차처리할 경우)로 유도된다. 또한, 처리수의 공급과 뽑아냄장치의 수단으로서는, 적절한 임의의 수단을 채용할 수가 있다.

여기에서, 2차처리에 대해 더욱 상세히 설명하면, 사류감세공이 설치된 2차처리장치에 있어서, 먼저 폭기처리만을 행할 때에는, 제 2 도(a)에서와 같이, 둑 본체 5a 를 조(槽)바닥 B 에 정착시키고, 순환하고 있는 처리수를 전량 둑 본체 5a 의 상방으로 부터 익류 및 사류도수시켜 공기의 흡입을 이용하여, 이른바 폭기(曝起)를 행한다. 이에 따라 처리수중의 용존산소량이 높아지고, 호기미생물에 의한 활발한 생물처리가 행해진다(이하“호기적 처리″라 함)

한편, 순환처리수를 혐기미생물로 생물처리를 할 경우에는 제 2(C)도에서와 같이, 둑 본체 5a 를 상방에 배치하고, 순환수의 표층역을 둑으로 그치게 함과 아울러, 둑 본체 5a 와 조바닥 B 의 사이에 형성된 침지개구부 8 로 부터 순환처리수를 통하여 복류수(伏流水)를 형성한다.

이와 같이 하면, 처리수는 둑 본체 5a 상방으로 부터 흘러넘치지 않기 때문에, 폭기는 행해지지 않고, 복류수만이 혐기적으로 생물처리되는 것으로 된다. (이하 “혐기적 처리″라 함)

또한, 제 2 (b)도에서와 같이, 둑 본체 5a 를 상하방향 대략 중간위치에 고정하고, 순환처리수의 일부를 둑 본체 5a의 상방으로 부터 익류, 사류(射流)시켜, 호기적 처리를 행함과 아울러, 둑 본체 5a 와 조바닥 B 의 사이에 형성된 침지개구부 8 로 부터 순환처리수를 통과시키고, 복류수의 혐기적 처리를 행하는 것도 가능하다.

이와 같이, 처리수의 성상에 합쳐, 둑 본체 5a 의 고정위치를 상하방향으로 조절하므로써, 익류수에 대한 호기적처리와 복류수에 대한 혐기적처리의 비율을 자유로이 조정할 수가 있다. 예컨데 암모니아 태질소(Ammonia 態窒素)를 다수 포함한 배수의 경우에는, 혐기적 처리량을 증가시켜, 초화(硝化), 탈질처리(脫窒處理)를 촉진시킨다.

즉, 본 발명에 관한 2차처리장치는, 폭기에 의한 호기적처리와 공기에 폭기되지 않는 혐기적처리를 동시에 행할 수 있을 뿐아니라 양쪽처리의 비율을 적절히 조절하여, 광범위한 성상을 가진 처리수에 대응할 수 있는 배수처리장치로서 유용한 것이 된다.

또한, 본 발명에 관한 2차처리장치에 있어서는, 제 3 도에서와 같이, 수직벽 6a 에 따라 상하방향으로 슬라이드 가능한 개폐판 11 을 구비한 둑 본체 5b 를 채용할 수도 있다.

이 둑 본체 5b 는 조 1a 의 대략 중간위치에 고정되어 있고, 둑 본체 5b 와 조바닥 B 와의 사이에는 침지개구부 8 가 항상 형성되어있다. 그러나 본체 5b 의 수직벽 6a 면에 취부되어 있던 개폐판 11 이 수직벽 6a 를 따라 상·하로 슬라이드하므로써 침지개구부 8 가 개폐자유로이 된다.

이 수직벽 6a 의 경동량(傾動量)을 조절하면, 고정둑 본체 5c 의 상방으로 부터 순환처리수를 흘러넘치게 함과 아울러, 침적개구부 8 로 부터 순환처리수를 통과시키는 일도 가능하게 되고, 이 양자의 비율도 적절히 선택가능하게 된다. 이 점에 있어서는, 상기 둑 본체 5a, 5b 와 같다.

또한, 둑 본체 5b, 5c의 경우에도, 5a의 경우와 같이 경사벽 6b의 각도를 가변으로 하여, 처리수의 경사벽 6b 을 흘러내리는 속도와 각도를 변화시키는 것이 가능하다.

다음, 제 6 도는 둑 본체 5a 하방영역의 침적개구부 8 주변의 조바닥 B 에 침몰둑 10 을 설치한 실시예를 나타낸다.

본 실시예에서의 침몰둑 10 은 침적개구부 8 를 통과하는 복류수( 조바닥 B 를 흐르는 처리수 )를 교란하는 역할을 부여하고, 이 침몰둑 10 을 설치하므로써 혐기교반의 효과를 증폭시킬 수가 있다.

이 경우, 순환처리수를 침몰둑 10 의 방향으로 토출하도록 토출관 9b 을 설치하면, 순환처리수가 침몰둑 10 에 효율좋게 충돌하므로, 혐기교반의 효과를 확실히 높일 수가 있다 (둑 본체 5b, 5c 를 채용할 경우에도 침몰 둑 10 을 설치하면, 같은 효과를 거둘 수가 있다)

이상으로 설명한 실시예에서는, 처리조본체 1a 를 길이방향에 따라 칸막이벽 2a 를 설치한 U-턴형상의 순환수로 3a 를 채용하고 있으나, 좁은 설치스패이스에서는, 제 7 도에서 나타나 있는 실시예와 같이, 대략 정방형의 조 본체 1b 에 칸막이벽 2b 을 3a, 3d 가 형성되어 있다.

2차 처리장치Ⅱ에는, 상술한 바와 같이 사류감세공을 가진 둑본체 5(5a, 5b, 5c)가 순환수로 3a 의 도중에 설치되고, 일방의 고차처리장치 Ⅲ 에는, 순환수로 3d 를 횡단하도록 수로상방에 소정간격으로 설치된 접촉재보지봉 13 이 설치되고, 이 봉 13 의 각각에는, 복수개의 섬유상 접촉재 14 가 소정간격으로 수직으로 설치되어있다.

제 11 도에 확대도로 나타나 있는 섬유상접촉재 14 는, 극히 미세한 탄소섬유 등을 필요량결속한 스트란드이고, 보지봉 13 은 철봉의 표면에 염비를 카바한 것으로 탄소섬유를 절연해 준다. 여기에서 보지봉 13 은 순환수로 3d 를 형성하는 조(槽)본체 1 의 측벽상부에 취부된 받이구 20 에 지지되어 있다.(제 11 도 참조)

이하, 고차처리에 대해 구체적으로 설명하면, 2차처리장치 Ⅱ 에 의해, 처리된 2차처리수 T₂는 익류관(또는 연락관) 15 에 의해, 순환수로 3a 로 부터 취수되고, 고차처리조 Ⅲ 의 침전조 16 에 유입한다. 이 침전조 16 에는, 2차처리수 T₂를 침강오니와 상등수와로 고액분리한다.

여기에서 익류관(또는 연락관) 15 대신, 에어리프트펌프 21 (제 10 도에서는 도시안되어 있고 제 12 도 참조)로, 폭기와 유동촉진을 동시에 행하는 방식을 채용하고, 2차처리수 T₂를 끌어올려, 수로 3d 에 낙하시켜도 좋다. 이 경우에는 낙하에 의한 폭기를 추가적으로 행할 수 있으므로, 호기적 처리( 유기물의 산화분해, 암모니아태질소의 초화 ) 및 혐기적 처리( 초산태질소(硝酸態窒素) )의 탈질(脫窒)의 효율을 올릴 수가 있다. 또한, 피처리수의 성상에 따라서는 알키메데스펌프 등 임의의 양수장치를 이용할 수가 있다.

이어서, 수로 3d 에 유입된 2차처리수 T₂는, 침전조 16 로 부터 순환수로 3d 의 소정부분에 형성되어 있는 생물막 존 19a(섬유상 접촉재 14 가 수직으로 내려져 있는 순환수로의 영역)에 도입된다.

여기에서, 생물막 존(zone) 19a 를 이용한 고차처리의 개시에 있어, 종래의 활성오니법, 또는 생물막접촉산화법과 같이 오니를 수로에 투입하여 필요한 기간순양(馴養)을 행한다. 이에 따라, 각 섬유상 접촉재 14 에 강고하고도 대량의 생물막을 형성할 수가 있다.

그 결과, 생물막 존 19a 의 상류측에는 잔존하는 용존산소로 호기성처리에 의한 생물산화가 행해지고, 2차처리로 처리되지 않았던 잔존성분이 제거됨과 아울러, 용존산소가 소비된 하류측 영역에서는 혐기적으로 탈질처리가 행해진다.

이 생물막 존 19a 의 범위의 설정에 있어서는, 피처리수의 수질, 방류수질을 감안하고, 섬유상접촉재 14 의 간격, 수량 및 폭기량, 순환속도를 적절히 조정하여 행한다.

이 경우, 본 실시예에서는, 접촉재 14 를 고정한 보지봉 13 을 순환수로 3d 상에 놓고, 착탈자유로이 설치되어 있으므로, 그 조정작업이 용이하다. 또한, 접촉재 14 의 취부방법은, 실시예의 것에 한하지 않고, 적절한 방법을 채용할 수가 있으나 상술한 생물막 존 19a 을 유동하는 사이에 생물처리된 고차처리수 T₃는 이 처리수중에 함유되는 오탁물질이 최종처리조 17 로 제거된 후, 순환수로 3d 로 부터 끌어내어져, 필요한 후처리조 18 에서 처리된 후, 방류된다.

제 12 도는 콤팩트한 형상외의 고차처리장치의 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서는, 2 차 처리수 T₂는, 침전조 16 에 적절한 수단으로 유입한 후 에어리프트펌프 21a 로 빨아올리고, 순환수로 3e 에로 낙하되어 폭기와 유동촉진이 동시에 이루어지고, 긴 원형의 순환수로 3e 를 유동순환한다.

그 후, 제 9 도, 제 10 도에서의 실시예와 같은 구성을 가진 생물막 존 19b 에 의해, 탈질 등의 생물처리가 도모되고, 순환수로 3e 의 종단부 22 에 배치된 에어리프트펌프 21b 에 의해 빨아올려지고 순환수로 3e 의 시단부 23 에 낙하투입되고, 또한 순환유동을 되풀이 한다( 또한, 제 9 도, 제 10 도에 도시되는 제 2 차 처리 Ⅱ 의 실시예에서도 순환수로 3d 종단부로 부터 도시되지 않은 에어리프트펌프에 의해 처리수가 빠져나오고, 순환수로 3d 시단부에 낙하유동되어, 순환유동이 되풀이 된다.)

그리고, 고차처리를 끝낸 고차처리수 T₃는, 순환수로 3e 의 도중 빠져나오고, 순환수로 3e의 안쪽에 형성된 스패스에 설치된 최종처리조 17, 후처리조 18 로 후처리를 행한 후, 장치밖으로 방류된다.

다음, 제 13 도로, 사류감세공을 이용한 2 차 처리장치로 호기적처리, 접촉재를 이용한 고차처리장치로 호기·혐기적처리를 행한 경우의 실험데이터에 대해 설명한다.

실험은 BOD 농도, 전질소농도, 암모니아태질소농도를 유입원수(流入原水) (R), 2차처리수(T₂), 고차처리수(T₃)에 대해, 각각 1997년 6월 6일, 1997년 6월 27일, 1997년 7월 3일 측정을 행하였다.

제 13 도는 그 측정결과를 종축에 농도(mg/L), 횡축에 각 측정일을 잡고, 각 측정일마다 유입원수(R), 2차처리수(T₂), 고차처리수(T₃)의 측정치를 봉그래프로 한 것이다.

먼저, 제 13 도(a)에서와 같이, 각 측정일로도, 유입원수(R)의 BOD 농도에 비교하고, 2차처리수(T₂)에서의 BOD 농도가 크게 저감하고, 고차처리수(T₃)에서 또한 저감되어 있음을 알 수 있다.

즉, 호기적인 2차처리, 혐기적인 고차처리의 조합이 유효하고, 고차처리과정의 혐기처리조는, 접촉여과재가 호기유출오니를 포착하여, 안정된 정화능력을 발휘할 수 있음이 밝혀졌다.

다음, 제 13 (b)도에서와 같이, 정상작업으로 부터 짧은 기간(약 1 개월)으로도, 전질소(全窒素)의 처리가 확실히 이루어져 있음이 확인되고, 위 7월 3일자 데이터에는 전 질소는 10mg/Ｌ 이하의 농도를 나타내고 있었다. 접촉여과재에 의한 혐기처리능력이 또한 향상된 경우에는, 새로이 전 질소농도가 저하함이 기대된다.

그리고,제 13(C)도에서와 같이, 암모니아 태질소농도가 시일이 지남에 따라 저감되고 있는 점에서, 전 질소제거의 전체로 되는 초화(硝化)가 양호히 진행하고, 7월 3일자 데이터에는 유입원목 R 의 암모니아 태질소의 거의 대부분이 초화되어 있음을 알 수 있다.

이상과 같이, 상술한 어떠한 실시예에서도, 간편용이한 장치로, 처리수질을 향상시킬 수가 있게 되었다.

이상의 설명으로 부터 잘 알 수 있는 바와 같이, 본원에 의해 개시되는 발명의 산업상 이용가능성은 다음과 같다.

(1)배수(排水)를 순환시켜 생물처리하는 수로내에, 다음의 개구가능한 사류감세공(射流減勢工)을 형성하는 둑을 설치하고, 익류(溢流)만에 의한 호기적처리와, 익류와 복류의 쌍방에 의한 호기적 및 혐기적처리의 어느 것이든가의 처리를 행할 수 있는 배수처리방법에 의해, 호기적처리, 혐기적처리를 자유로이 선택하거나 조합하는 것이 가능하기 때문에, 하수 등의 배수의 성상에 맞는 효율적인 2 차 배수처리가 가능해진다.

(2)수로중에 설치한 둑의 하방의 개구량을 조정하므로써 호기적처리와 혐기적처리의 비율을 조정하는 것을 가능하게 한 것으로, 호기적처리, 혐기적처리를 자유로이 선택 또는 조합시킬 수가 있는 것에 그치지 않고, 배수의 성상에 맞추어 호기적처리와 혐기적처리의 비율을 자유로이 조정할 수 있고, 효율이 좋은 2차 배수처리를 달성할 수가 있다.

(3)보다 구체적으로는, 처리수를 순환수로의 종단부로 부터 시단부에 토출하는 순환펌프에 의해 순환시킴과 아울러, 순환수로의 도중에 배치되고, 수직벽과 경사벽으로 구성되어 사류감세공을 가진 둑을 설치하고, 둑 본체 자체를 일체로 상·하이동시키거나, 또는 수로저부와의 사이에 개구부를 형성하여 고정된 상기 둑 본체의 수직벽면에 설치한 개폐판을 상·하이동, 또는 수로저부와의 사이에 개구부를 형성하여 고정한 상기 둑 본체하방의 개구부에 설치한 개폐밸브를 회동시켜서, 또는 둑 본체를 구성하고, 판상으로 형성한 수직벽을 경동시켜서, 둑 상방으로부터 흘러넘치는 순환수를 사류도수시켜서 행하는 호기적처리와, 둑 하방의 개구부로부터 복류순환수를 통과시켜 행하는 혐기적처리의 양쪽 또는 어느 한 쪽을 자유로이 선택할 수 있는 배수처리장치를 제공할 수 있다.

즉, 상하방향으로 이동가능한 둑 본체를 상방위치에 고정하면, 둑 상방으로부터의 순환수의 익류를 없애고, 이 둑과 순환수로 저부와의 사이에 형성된 침지개구부만으로 되는 순환수를 유출시켜서, 혐기적처리만을 행할 수가 있다.

둑 본체를 조 바닥에 정착할 경우에는, 이 둑 본체 상방으로 부터 처리수를 익류시켜 사류도수에 의한 호기적처리만을 행할 수가 있다. 둑 본체를 수로상하방향 중간위치에 고정한 경우에는, 이 둑 상방으로 부터 처리수를 익류시킴과 아울러, 둑 하방으로만 복류순환수를 통과시켜 혐기적처리만을 행할 수가 있다.

이와 같이, 둑 본체의 위치를 자유로이 선택할 수가 있는 수단에 의해서, 호기적처리와 둑 하방의 개구부로부터 복류순환수를 통과시켜 행하는 혐기적처리의, 양쪽 또는 어느 한쪽을 자유로이 선택할 수 있는 배수처리장치를 제공할 수 있다.

(4)수로저부와의 사이에 개구부를 형성하여 고정한 둑 본체의 수직벽면에 설치한 개폐판을 상·하 이동시키는 경우와 고정둑 본체와 수로저부와의 사이의 개구부에 개폐밸브를 설치한 경우에는, 개폐밸브의 상·하위치, 개폐밸브의 회동위치를 조정하므로써, 호기적처리와 혐기적처리의 한쪽 또는 양쪽을 적절히, 그리고 간편용이하게 선택할 수 있다.

(5)상기 둑 본체를 구성하는 수직벽을 경사벽에 대하여 경동시킬 경우에도, 이 경동가능한 수직벽이 호기적처리와 혐기적처리의 한쪽 또는 양쪽을 적절히 선택가능하게 하는 조정부재로 되고, 그 경동량에 의해 침지개구부의 개구량을 변화시켜, 호기적처리와 혐기적처리의 비율을 간편용이하게 조정할 수 있다.

(6)둑 주변의 순환수로저부에 침몰둑을 설치하므로써, 순환수의 흐름을 어지럽혀 교반효과를 생기게 하고, 복류순환수의 혐기교반의 효과를 증폭시킬 수 있고, 침지개구부로 향하여 상기 순환펌프의 토출구를 설치하면, 일층·혐기교반의 효과를 증폭시킬 수도 있다.

(7)순환수로를 대략 정방형의 조 본체에 지그재그상으로 칸막이벽을 설치하여 라비린스와 같이 형성하기도 하고, 평면적 나선상 수로로 하므로써, 처리수를 원활히 순환시킬 수가 있고, 좁은 장소에서도 효율이 좋은 2차 배수처리가 가능해진다.

(8)사류감세공을 이용한 2차처리장치에 의한 상기 효과에 덧붙여, 접촉재를 이용하여 순환수로중에 생물막존을 형성한 고차처리장치에 의한 배수처리를 행하므로써 유기물의 분해제거, 탈질을 유효히 해낼 수 있다.

(9)본 발명에 있어서는, 설비가 간이, 콤팩트하여 염가, 유지관리가 용이한 중소규모의 하수처리에 적합한 효율이 좋은 호기겸 혐기용 배수처리방법 및 장치가 제공될 수 있을 뿐 아니라, 배수의 성상에 맞춘 처리를 자유로이 행할 수 있는 배수처리방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

1. 배수에 함유되는 더스트와 협잡물 등을 제거한 1 차 처리수를 수로내에 순환시켜 생물처리하는 2차 배수처리방법에 있어서, 상기 수로내에, 하방영역의 개구가능한 사류감세공(射流減勢工)을 형성하는 둑(堰)을 설치하고, 익류(溢流)만에 의한 호기적 처리, 복류(伏流)만에 의한 혐기적 처리, 익류와 복류의 쌍방에 의한 호기적 처리 및 혐기적 처리의 어느 한쪽의 처리를 행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배수처리방법(排水處理方法)
2. 제 1 항에 있어서, 상기 둑의 하방개구량을 조정하므로써, 호기적처리와 혐기적 처리의 비율을 자유로이 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 배수처리방법
3. 배수에 함유되는 더스트와 협잡물 등을 제거한 1 차 처리수를 순환수로중에서 생물처리하는 2차 배수처리장치에 있어서,

   상기 순환수로의 종단부로부터 흡입한 처리수를 수로시단부로 토출하는 순환펌프와, 순환수로의 도중에 배치되고, 수직벽과 경사벽으로 구성되어 사류감세공을 하는 둑이 설치되고,

   상기 둑 본체자체의 상·하이동, 둑 본체와 수로저부의 사이에 개구부가 형성되어 고정된 상기 둑 본체의 수직벽면에 설치된 개폐판의 상·하슬라이드, 둑 본체와 수로저부와의 사이에 개구부가 형성되어 고정된 상기 둑 본체의 하방개구부에 설치한 개폐밸브의 회동, 상기 둑 본체를 구성하는 수직벽의 유로방향의 경동의 어느 한 쪽의 수단에 의해, 행하고, 둑 하방의 개구부로 부터 복류순환수를 통과시켜 행하는 혐기적처리와, 둑 상방으로부터 익류한 순환수를 사류도수(射流跳水)시키므로써 폭기(曝起)를 행하는 호기적처리의 양쪽 또는 어느 한쪽을 자유로이 선택할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배수처리장치
4. 제 3 항에 있어서, 상기 둑 본체의 하류측에 형성되어지는 경사벽의 각도를 가변가능하게 한 것을 특징으로 하는 배수처리장치
5. 제 3 항에 있어서, 상기 둑 본체 주변의 순환수로 저부에 침몰둑을 설치하는 것을 특징으로 하는 배수처리장치
6. 제 4 항에 있어서, 상기 둑 본체주변의 순환수로 저부에 침몰둑을 설치한 것을 특징으로 하는 배수처리장치
7. 제 5 항에 있어서, 상기 순환펌프의 토출구가 상기 둑 하방에 형성되는 복류형성용 침지개구부로 향하여 설치되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치
8. 제 6 항에 있어서, 상기 순환펌프의 토출구가, 상기 둑 하방에 형성되는 복류형성용 침지개구부로 향하여 설치되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치
9. 특허청구범위 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 배수처리방법으로 처리된 2차처리수를 투입하고, 또한 고차처리를 행하는 배수처리장치로서,

   순환하는 처리수로 요동하는 부분을 가지는 가요성 섬유상 접촉재를 순환수로중에 유로방향으로 소정간격을 두어 다수 설치하므로써, 이 접촉재에 생물을 담지시켜 생물처리존을 형성하고, 2차 처리수를 순환유동시켜서 호기적처리와 혐기적처리를 행하는 것을 특징으로 하는 배수처리장치
10. 특허청구범위 제 3 항 내지 제 8 항중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 배수처리장치에 의해 처리된 2차 처리수를 투입하고, 또한 고차처리를 행하는 배수처리장치로서,

    순환하는 처리수에 의해 요동하는 부분을 가지는 가요성 섬유상 접촉재를 순환수로중에 유로방향으로 소정간격을 두고 다수 설치하므로써, 이 접촉재에 생물을 담지시켜 생물처리존을 형성하고, 2차처리수를 순환유동시켜서 호기적처리와 혐기적처리를 행하는 것을 특징으로 하는 배수처리장치
11. 제 9 항에 있어서, 상기 가요성 섬유상 접촉재가 섬유를 묶은 스트란드로 되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치
12. 제 10 항에 있어서, 상기 가요성 섬유상 접촉재가 섬유를 묶은 스트란드로 되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치
13. 제 9 항에 있어서, 상기 가요성 섬유상 접촉재가 탄소섬유로 되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치.
14. 제 10 항에 있어서, 상기 가요성 섬유상 접촉재가 탄소섬유로 되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치.
15. 제 11 항에 있어서, 가요성 섬유상 접촉재가 탄소섬유로 되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치.
16. 제 12 항에 있어서, 가요성 섬유상 접촉재가 탄소섬유로 되는 것을 특징으로 하는 배수처리장치.