KR200157261Y1 - 순환형 접촉산화식 합병 정화조 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야

본 고안은 생활오수 및 분료 또는 축산농가로부터 발생되는 축산폐수등을 처리하는데 사용되는 합병정화조에 관한 것이다.

2. 고안이 해결하려고 하는 기술적과제

본 고안에서는 유기물의 제거뿐만 아니라, 윈수속에 다량으로 포함되고 있는 영양소까지 함께 처리될 수 있고, 반응 종료후에 발생되는 오니슬러지의 량을 최소화하여 슬러지의 처리에 대한 수고를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 시공이 간단한 합병정화조를 제공하는데 그 목적이 있다.

3. 고안의 해결방법의 요지

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 "정화조(1)의 내부로 오수를 유입하기 위한 유입관(2), 상기 유입관(2)로부터 유입된 오수를 저장하여 고체와 액체, 유분과 오수를 분리하기 위한 제1침전실(3), 상기 제1침전실(3)으로부터 유입되는 오수를 균질하게 다음의 반응조로 보냄과 동시에 혐기성 반응조의 역할을 하는 제2침전실(4), 제2침전실(4)로부터 유입된 오수를 호기성 미생물처리를 하기 위한 접촉여여재(C)와 산기장치(D)를 가지며 다단으로 구획되어 있는 접촉산화실(5), 상기 접촉산화실(5)로부터 유입된 오수로부터 오니를 제거하기 위한 최종침전실(6), 최종침전실(6)로부터 오니가 제거된 오수로부터 미세 유기물질을 제거하기 위한 활성탄여과조(7), 활성탄여과조(7)의 상부에 설치되며 각종의 세균을 박멸하기 위한 소독조(8), 소독조(8)에서 멸균딘 정화수를 방류하기 위한 배출관(9) 및 정화조(1)의 운용에 필요한 장치를 구동시키기 위한 기기실(10)으로 구성됨을 특징으로 하는 순환형 접촉산하식 합병정화조를 제공한다.

4. 고안의 중요한 용도

본 고안은 오, 폐수 처리용 정화조로서의 용도를 갖는다.

Description

순환형 접촉산화식 합병 정화조

본 고안은 일반가정, 음식점, 숙박업소, 휴게실 등으로부터 발생되는 생활오수 및 분료 또는 축산농가로부터 발생도는 축산폐수등을 처리하는데 사용되는 합병정화조에 관한 것이다.

생활오수, 분뇨 및 축산폐수는 고농도의 유기물과 영양소를 함유하고 있어, 이를 사전에 처리를 하지 않은 상태로 방류하면 수계에 많은 영향을 미치게 되어 환경당국에서는 수질을 보호하기 위한 방법의 일환으로 이러한 방류수의 사전처리를 위한 법을 제정하여 시행하고 있는 실정이다.

일반적으로 정화조는 분뇨를 처리하기 위한 정화조로서 컴팩트하게 구성되어 있는 것들이 있으나, 이들은 일반 가정용으로 사용할 수 있는 정도의 것으로 제1도에 도시된 바와 같이 정화조(W)의 내부로 오물을 유도하는 안내관(P), 안내관(P)로부터 유도된 오물을 분쇄하면서 하부에 설치되어 있는 저장실로 안내하는 유로가 형성된 안내판(G), 상기 안내판(G)으로부터 유입되는 오물을 저장 및 미생물등에 의하여 반응시키는 반응조(S), 반응조를 구획하기 위한 격벽(H), 반응이 완료되어 생성된 물을 반응조(S)로부터 배출하기 위한 배출관(T), 반응조(S)에서 발생되는 메탄, 암모니아등의 가스를 배출시키기 위한 가스배출관(V) 및 반응 완료후에 잔류하는 슬러지등의 오니를 수거하기 위한 오니수거구(F)로 구성되어 있다.

제1도에 도시된 정화조 이외에도 이와 유사한 정화조들이 많이 있으나, 이들의 대부분은 약간의 구성상의 차이만 있을 뿐, 반응조의 내부가 혐기성의 조건에서 이루어지기 때문에 암모니아가스의 발생이 많고, 또 많은 량의 오니슬러지가 발생되어 이를 별도로 수거하여야 하며, 그 용량의 한계성으로 인하여 자주 수거를 하여야 하는 문제가 있었다.

상기한 점을 고려하여 오니의 량을 적게하고, 암모니아 가스의 발생량을 줄여주기 위한 정화조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이들의 대부분은 반응조로서 호기성반응조와 혐기성반응조를 별도로 구분하여 설치하여야 하고, 또 유분을 함유하는 오수의 경우에는 비교적 난분해성의 유분을 제거하기 위하여 별도의 유분 분리장치를 마련하여야 하는 문제로 인하여 이를 설치하기 위한 많은 부지가 필요하며, 설치비용도 많이 소요되어 비교적 인구가 조밀한 도시지역에서는 그 설치가 불가한 문제점을 갖고 있다.

본 고안에서는 유기물의 제거뿐만 아니라, 원수속에 다량으로 포함되고 있는 영양소까지 함께 처리될 수 있고, 반응 종료후에 발생되는 오니슬러지의 량을 최소화하여 슬러지의 처리에 대한 수고를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 시공이 간단한 합병정화조를 제공하고자 하는 것이다.

제1도는 종래 정화조의 횡단면도.

제2도는 본 고안의 합병정화조의 평단면도.

제3도는 본 고안의 합병정화조의 횡단면도.

제4(a)도는 접촉산화실의 평단면도.

제4(b)도는 제4(a)도의 A-A선 단면도.

제4(c)도는 제4(a)도의 B-B선 단면도.

제5도는 최종침전실과 활성탄여과조 및 소독조의 설치상태도.

제6도는 소독조의 평단면도.

제7도는 호기성 생물학 반응조에서 미생물의 성장 및 유기물 제거관계를 나타낸 그리프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정화조 2 : 유입관

3 : 제 1침전실 4 : 제 2침전실

5(51,52,53,54) : 접촉산화실 6 : 최종침전실

7 : 활성탄여과조 8 : 소독조

9 : 배출관 10 : 기기실

11 : 무넘이 12,13 : 격벽

C : 접촉여재 D : 산기장치

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 합병정화조는 정화조(1)의 내부로 오수를 유입하기 위한 유입관(2), 상기 유입관(2)로부터 유입된 오수를 저장하여 고체와 액체, 유분과 오수를 분리하기 위한 제1침전실(3), 혐기성 반응을 시키면서 제1침전실(3)으로부터 유입되는 오수를 균질하게 다음의 반응조로 보내기 위한 제2침전실(4), 제2침전실(4)로부터 혐기성 반응이 된 오수를 도입하여 주로 호기성 반응을 하는 다단으로 구획되어 있는 접촉산화실(5), 상기 접촉산화실(5)에서 충분한 반응을 하여 최종적으로 미생물 반응이 완료된 오수로부터 오니를 제거하기 위한 최종침전실(6), 최종침전실(6)에서 오니가 제거된 상태의 오수로부터 미세 유기물질을 제거하기 위한 활성탄여과조(7), 활성탄여과조(7)의 상부에 설치되며 각종의 세균을 박멸하기 위한 소독조(8), 소독조(8)에서 멸균된 정화수를 방류하기 위한 배출관(9) 및 정화조(1)의 운용에 필요한 장치를 구동시키기 위한 기기실(10)으로 구성된다.

또, 다단으로 구획된 접촉산화실(5)의 내부에는 호기심 미생물등이 부착되어 오수의 정화를 담당하는 접촉여재(C)와 호기성 미생물에 산소를 공급하기 위한 산기장치(D)가 설치되며, 기기실(10)에는 산기장치(D)로 공기를 공급하기 위한 장치(도면에 도시되지 않음)와 소독조로 소독액을 공급하기 위한 장치(도면에 도시되지 않음)가 설칙된다.

본 고안의 합병정화조가 구조를 일 실시예로서 도시된 제2도 내지 제5도의 구성에 따라 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 합병정화조(1)의 평단면 상태를 도시한 것이도, 제3도는 합병정화조(1)의 횡단면 상태를 도시한 것으로, 합병정화조(1)의 중앙에는 제1침전실(3)와 제2침전실(4)으로 나뉘어진 2개의 침전실이 있으며, 제1침전실(3)로 오수를 유입시키기 유입관(2)가 연결되어 있고, 제1침전실(3)과 제2침전실(4)은 무넘이(11)를 갖는 격벽(12)으로 연결되어 있다.

제2침전실(4)은 댜수개의 접촉산화실(5)중의 첫 번째의 산화실인 제1접촉산화실(51)과 격벽(13)을 사이에 두고 나뉘어져 있으며, 격벽(13)의 상단에는 오수를 넘겨주기 위한 무넘이가 일측으로 형성된다.

도면에 도시된 접촉산화실은 제1접촉산화실(51), 제2접촉산화실(52), 제3접촉산화실(53), 제4접촉산화실(54)로 구분되어 격벽에 의하여 분할되어 있으며, 또, 제1침전실(3)과 제2침전실(4)의 주위에 격벽을 공통으로 사용하면서 설치되어 있고, 각 접촉산화실을 나누는 격벽의 상단부에는 일측으로 오수가 통과될 수 있도록 무넘이가 형성된다.

또, 각 접촉산화실의 저부에는 일측으로 오수에 공기를 공급하기 위한 산기장치(D)가 설치됨과 아울러 호기성 세균이 부착되는 접촉여재(C)가 설치되어 있다.

접촉산화실(5)에서 접촉여재(C)에 부착되어 있는 미생물의 먹이로 유기물질 및 영양소는 작용하고 남은 오수는 격벽에 설치되어 있는 무넘이를 통과하여 최종침전실(6)로 진행하여, 비교적 비중이 높은 슬러지는 침전되고 오수만이 격벽의 상부를 통하여 활성타여과조(7)의 하부로 모이게 되고, 활성탄여과조(7)의 하부로 모인 오수는 활성탄여과조(7)을 통과하면서 유기물질등이 흡착되는 것이다.

활성탄여과조(7)에서 유기물질이 제거된 오수는 활성탄여과조(7)의 상부에 설치되어 있는 소독조(8)로 진입되어, 기기실(10)로부터 공급되는 소독액과 혼합되어 소독이 이루어지고 소독이 완료된 오수는 무넘이를 통과하여 배출관(9)으로 흘러들어가는 구조를 하고 있다.

기기실(10)은 상기에서 설명한 바와 같이 합병정화조(1)의 중앙상부에 설치되는 것으로 제1침전실(3)과, 제2침전실(4)의 상부에 설치된다.

제4(a)도는 각 접촉산화실(5)의 평단면상태를 도시한 것이고, 제4(b)도는 제4(a)도의 B-B선 단면도를 도시한 것으로, 각 접촉산화실(5)에는 다수개의 접촉여재(C)가 침적된 상태로 장착하고, 호기성 미생물의 활동을 도와주기 위하여 공기를 공급하여 주는 산기장치(D)가 설치된 상태를 도시한 것이다.

제5도는 최종침전실(6)과 활성탄여과조(7) 및 소독조(8)의 설치상태를 도시한것이고, 제6도는 활성탄여과조(7)로부터 유입되는 오수가 기기실(10)으로부터 유입되는 소독액과 혼합되어 배출구(9)로 배출되는 과정을 설명하기 위한 소독조(8)의 평단면도 이다.

미설명부호 14, 15, 16, 17, 18 은 격벽을 나타낸다

도시된 제2도 내지 제6도에 의하여 오수의 처리관계를 설명하면 다음과 같다.

유입관(2)를 통하여 제1침전실(3)으로 유입된 오수는 제1침전실(1)의 내부에서 비중에 의한 분리가 이루어져, 비교적 오수에 비하여 비중이 큰 찌꺼기는 제1침전실(3)의 바닥으로 비교적 오수에 비하여 비중이 적은 유분은 제1침전실(3)의 상부로 향하게 되며, 이때 한꺼번에 솥아져 들어온 오수는 제1침전실(3)의 상부에 설치된 기기실(10)의 구획벽의 작용에 의하여 그 충격이 감소되어 안정화를 이루게 되고, 유분은 기기실(10)의 구획벽을 타고 오수의 상부층으로 모여지게 되어 제2침전실(4)로는 진입할 수 없게 되는 것이다.

유분과 찌꺼기는 제1침전실(3)에 서식하는 호기성 미생물 및 혐기성 미생물에 의하여 분해되어 오수와 거의 같은 비중을 갖는 분해물이 되고, 분해물은 오수와 혼입되어 제2침전실(4)로 진입하게 되는 것이다.

제1침전실(3)에서 완충작용에 의하여 오수의 이동이 안정성을 갖기는 하나, 일시적으로 유입되는 오수의 작용에 의하여 일부의 찌꺼기는 제2침전실(4)로 유입되게 되므로 제2침전실(4)에서는 제1침전실(3)으로부터 유입된 일부의 찌꺼기를 침전시키게 된다.

따라서, 제2침전실(4)의 바닥에는 비교적 미세한 찌꺼기의 침전물이 발생하고, 이 찌꺼기는 서식하는 혐기성 미생물에 의하여 분해되어 오수와 혼입되며, 찌꺼기 분해물을 함유하는 오수는 제1접촉산화실(51)로 유입되어 접촉여재(C)에 부착되어 있는 호기성 미생물과 기기실(10)의 구동에 의하여 산기장치(D)로부터 공급되는 공기의 작용에 의하여 분해를 일으킴과 동시에 상하로 나선형의 운동을 하면서 전진하여 결국에는 무넘이를 통과하여 제2접촉산화실(52)로 유입되는 것이다.

본 고안에서는 유기물의 분해가 주로 이루어지는 접촉산화실(5)은 기존의 활성슬러지 공정과 같이 부유성장 미생물에 의한 과다한 슬러지 발생, 사상균에 의한 슬러지 벌킹등의 문제를 해결하기 위하여 생물막공정인 접촉산화 공법을 적용한 것이며, 접촉산화실(5) 전체를 다단으로 분리하여 단일 폭기조에서 발생하는 완전혼합에 가까운 수리학적 특성을 지양하고, 플러그 플로우(압출형)형의 수리학적 특성을 지니도록 구성하였다.

이러한 다단으로 분리한 접촉산화실(5)의 구성은 유량변화에 의한 충격부하를 완충할 수 있고, 유기물의 제거에 따라 미생물의 성상을 달라하게 된다. 즉, 제1접촉산화실(51)에서는 높은 유기물 부하로 인하여 미생물에 대한 먹이의 비율(F/W)이 높아 박테리아와 같은 용존성 유기물은 섭취하는 미생물이 상대적으로 우세하게 되며, 제2접촉산화실(52)에서 부터는 순서대로 유기물 및 박테리아를 먹이로 섭취하는 버티셀라, 로티퍼, 로타리아 등의 고등 미생물이 서식하게 되는 먹이사슬을 형성하게 되고, 이러한 먹이사슬의 형성은 결국 유기물을 제거하고 그 부산물로 생성되는 슬러지의 발생을 억제하게 되는 장점을 나타내게 되는 것이다.

또한, 접촉산화실(5)를 다단으로 형성함으로서 접촉산화공법의 단점인 생물막의 탈리현상으로 인한 영향도 후속도는 제2접촉산화실(52), 제3접촉산화실(53)에서 완충해주는 효과를 가져다 주며, 또 슬러지의 발생을 억제할 수 있는 것으로는 미생물의 먹이인 유기물이 제1접촉산화실(51), 제2접촉산화실(52)과 같은 초기접촉산화실에서는 풍부하게 함유되어 있지만, 제3접촉산화실(53)의 이후부터는 유기물의 량이 제한되므로 자기세포를 이용한 내생호흡을 하게 됨으로서 미생물의 량이 감소하는 효과를 가져다 준다.

상기와 같은 접촉산화실(5)에서의 공정을 거친 오수는 제4접촉산화실(54)과 초종침전실(6)의 사이에 형성된 격벽의 무넘이를 통과하여 최정침전실(6)로 유입되어 일부 남아 있는 오니슬러지는 바닥으로 침전되면서 계속되는 미생물의 작용에 의하여 분해되고 유기물의 제거가 이루어진 오수는 격벽에 의하여 형성된 유로를 통하여 활성탄여과조(7)의 하부로 진입하여 상부를 향하여 상승하면서 잔여의 용존성 유기물이 흡착되도로 구성되어 있다.

활성탄여과조(7)를 통과한 오수는 기기실(10)의 구동에 의하여 공급되는 소독액과 혼합되면서 소독조(8)로 진입하여 오수의 유속변화를 일으키도록 된 제6도와 같은 구조의 유로를 통과하면서 완전히 혼합되고 소독이 이루어지게 되고, 소독액에 의하여 완전히 소독된 오수는 배출구를 통하여 방류되도록 되어 있다.

제7도는 호기성 생물막 반응조에서 미생물의 성장 및 유기물 제거관계를 나타낸 그래프로서, 미생물은 제1접촉산화실에서 증가를 시작하여 제2접촉산화실(52)에서 정점을 이루고 다시 감소를 시작하여 제3접촉산화실에서 부터는 감소추세가 줄어드는 현상을 보이고, 유기물질인 먹이는 제1접촉산화실(51)에서 급속히 감소하여 제3접촉산화실부터는 그 감소추세가 둔화되고 있음을 알 수 있으며, 궁극적으로 슬러지의 발생이 현저하게 억제되고 있음을 알 수 있다.

또, 하기의 표 1은 접촉여재(C)가 구성된 접촉산화실(5)에서의 질소 변화를 검사는 결과로서, 호기성 생물막이 장착된 접촉산화실(5)에 암모니아성질소(NH₃-N)농도가 496mg/L 인 축산폐수를 주입하고 폭기시킨 후 질소의 거동을 나타낸 것이다.

일반적으로 원폐수에 함유된 암모니아성 질소는 크게 암모니아로 존재하는 질소 및 암노늄이온으로 존재하는 질소로 크게 나뉘어 지는데, 이중 암모니아는 매우 불안정하여 탈기 등의 물리적 경로에 의하여 제거될 수 있는 것이며, 따라서 상기 표 1에 나타난 탈기에 의한 질소제거량은 이를 의미하는 것으로 접촉산화실(5)내에 질산화억제제를 첨가하여 질산화 및 질산화 미생물 세포합성 등과 같은 생물학적 경로에 의한 질소제거를 억제한 상태에서 제거된 암모니아의 량을 측정한 것이다.

이와 같이 질산화를 억제한 상태에서의 질소제거시에는 탈기에 의한 암모니아 제거 및 유기물 제거 미생물의 세포합성에 의한 암모니아의 제거가 동시에 수행되는데, 탈기반응은 폭기 초기에 거의 일어나므로 폭기 초기의 급속히 제거되는 암모니아 양은 40mg/L로서 탈기로 인하여 제거된 질소를 의미하며, 그 후 완만한 제거경향을 나타내는 질소제거량의 총합으로서 9.92mg/L 은 유기물 제거에 따른 질소 소모량을 의미한다.

또한, 질산화에 의하여 제거된 질소의 량은 폭기시 측정된 질산성질소(NO_X-N)의 량으로서 213.9mg/L이며, 질산화 미생물의 세포합성에 의한 질소제거량은 일반적으로 문헌자료에 의하여 알려져 있는 바와 같이 에켄휄더(Eckenfelder)가 제시한 총질소의 15%로서 74.4mg/L를 나타낸 것이다.

따라서, 유입암모니아의 총량으로부터 상기 실험결과에 나타난 바의 제거량을 뺀 나머지 25.5%의 질소는 질산화 후 내부 접촉여재(C)에 형성되는 내부 혐기성 층에서의 탈질화 반응에 의한 질소제거를 의미하는 것이므로 호기성 조건인 접촉산화실(5)에서도 혐기성 미생물에 의한 질소의 제거가 일어남을 알수 있는 것이다.

상기와 같은 구성 및 작용을 하는 본 고안은 부유성장법 또는 기존에 개발된 처리공정과는 달리 오니슬러지의 반송공정이 필요없이 에너지를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 상기의 표 1에서 살펴본 바와 같이 본 고안에서 생물막으로 사용되는 접촉여재(C)의 내부는 표면에 형성되는 호기성 미생물막으로 인하여 산소가 제한되는 무산소 조건이 유지되므로 혐기성 미생물이 번식하게 되고, 이로 인하여 외부의 호기성 조건에서 이루어지는 질산화 반응의 결과로 발생되는 산화질소는 내부의 혐기성미생물에 의하여 질소가스 등으로 환원되어 제거될 수 있음이 인정되는 것이므로 본 고안에서와 같이 접촉산화실을 다단으로 설치 함으로서 슬러지의 량의 감소와 함께 오수의 처리가 용이해지고 각 실을 구획하는 격벽을 공통으로 사용하게 함으로서 제작비용의 절감은 물론이고 그 설치도 간단히 이루어 질 수 있으므로 경제적으로도 유리한 것이다.

Claims (2)

1. 정화조(1)의 내부로 오수를 유입하기 위한 유입관(2), 상기 유입관(2)로부터 유입된 오수를 저장하여 고체와 액체, 유분과 오수를 분리하기 위한 제1침전실(3), 상기 제1침전실(3)으로부터 유입되는 오수를 균질하게 다음의 반응조로 보냄과 동시에 혐기성 반응조의 역할을 하는 제2침전실(4), 제2침전실(4)로부터 유입된 오수를 호기성 미생물처리를 하기 위한 접촉여재(C)와 산기장치(D)를 가지며 다단으로 구획되어 있는 접촉산화실(5), 상기 접촉산화실(5)로부터 유입된 오수로부터 오니를 제거하기 위한 최종침전실(6), 최종침전실(6)로부터 오니가 제거된 오수로부터 미세 유기물질을 제거하기 위한 활성탄여과조(7), 활성탄여과조(7)의 상부에 설치되며 각종의 세균을 박멸하기 위한 소독조(8), 소독조(8)에서 멸균된 정화수를 방류하기 위한 배출관(9) 및 정화조(1)의 운용에 필요한 장치를 구동시키기 위한 기기실(10)으로 구성됨을 특징으로 하는 순환형 접촉산화식 합병정화조.
2. 상기 제1항에 있어서, 접촉산화실이 4단으로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 순환형 접촉산화식 합병정화조.