KR200192001Y1 - 오염된 호소와 폐쇄성 수면의 수질 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오염된 호소와 폐쇄성 수면의 수질 정화 장치에 관한 것으로, 공기압축기(2)를 이용하여 인위적으로 대기중의 산소를 호소의 수중 상부층에 뿜어주어서 오염된 호소 상부층에 미세 기포화된 산소포화수를 형성하고, 이 산소포화수를 수중펌프(3)에 의하여 별도의 미생물배양장치(1)에서 고속으로 배양 증식되어 공급되는 미생물과 혼합하여 호소의 하부층에 설치되어 제트수류를 발생하는 수류발생장치(4)를 통과하도록 하면서, 호소 내 오염물질의 농도에 따라 미생물배양장치(1)로부터 투입되는 미생물의 투입양과 공급펌프(3) 및 수류발생장치(4)의 구동에 의한 교반시간을 결정하는 마이크로 컴퓨터 제어 장치를 구비하여 호소 상부층의 산소가 풍부한 수질과 산소가 희박한 하부층의 수질을 치환 교반시켜서 히석되는 오염물질을 연속적으로 분해 및 정화할 수 있게 하는 것이다.

Description

오염된 호소와 폐쇄성 수면의 수질 정화 장치 {waste water purification system}

본 고안은 오염된 호소 내의 수질을 정화하기 위한 것으로, 구체적으로는 호소 내에 새로운 미생물이나, 새로운 부상촉매제 또는 침전촉매제를 공급하여, 오염물질을 제거할 수 있는 오염된 호소와 폐쇄성 수면의 수질 정화 장치에 관한 것이다.

호소는 자연 그대로 생성된 자연 호소가 있고, 인위적으로 개발한 인공 호소가 있다.

가령 자연 호소는 자연 그대로 물의 흐름이나, 알카리게너스, 슈드모나스 등과 같이 수질을 정화할 수 있는 미생물 들이 서식하여 자정작용을 연속적으로 진행할 수 있다.

따라서 어느 정도 오염된 호소의 수질은 이러한 유기 미생물 등에 의해 정화되어 왔지만 최근에는 호소로 유입되는 악성 유기 오염물질들이 증가하여 부영화가 심화되고, 미생물에만 의존하여 자연적으로 정화되었던 자정능력이 한계점에 이르게 되었다.

이러한 원인은 인간들이 호소 주변의 자연 환경을 무분별하게 파괴하고, 개발과 호소 주변의 주택가에서 흘러나오는 생활 오·폐수 또는 행락객들의 음식물, 주변의 축산 농가에서 유입되는 분뇨, 그리고 공장 폐수가 정화되지 않은 상태로 유입되기 때문이며 누적되는 오염물질로 인하여 그 오염도는 점점 극에 달하게 되었다.

이러한 영향으로 모든 호소가 유지하고 있어야 할 용존 산소가 현저하게 결핍되고, 호소 내에 녹조가 발생하여 이들에 의한 메탄유화수소가 급격하게 화학반응을 일으키면서 악취를 동반한 열악한 수질 상태가 되어 호소가 황폐화되고 있다.

호소를 오염시키는 유기 오염물들은 질소(N), 인(P),등과 같은 영양 염류의 과잉 유입에 의한 것이기 때문에 수질은 점점 악화되고, 특히 하절기에 수온이 상승하면 이상적인 플랑크톤 번식으로 용존산소(D/O)가 크게 감소하여 심층부 밑바닥에는 용존산소(D/O)가 전혀 없는 상태로 변질되고 있다.

이러한 이유로 호소 내에 생존해 있는 미생물이 호소 내로 유입되는 각종 오·폐수 악성 유기 오염물들을 상대적으로 해결할 수 있는 숫자가 극히 부족할 뿐만 아니라, 악성 유기 오염물질 때문에 연속적으로 배양 및 숙성 과정을 속히 진행할 수 없게 되었다.

이로 인하여 상대적으로 미생물의 번식이 감퇴되고, 호소 내의 수질은 자정 정화작용을 전혀 할 수 없어서 호소 내의 수질은 시간이 점점 흘러 갈수록 악화되고 있는 것이 최근의 현실이다.

이러한 문제를 다소나마 해결하기 위하여 호소 주변에 오·폐수를 간이적으로 정화할 수 있는 정화조 시설을 설치하여 해결책을 강구하였으나, 이 또한 정화조의 정화 능력이 상실되어 보다 근본적인 해결책이 요구되고 있다.

본 고안은 각종 유기 오염물로 썩어 가는 호소의 수질을 정화할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 원인을 해결하기 위해서 본 고안의 장치는 공기압축기를 이용하여 인위적으로 대기중의 산소를 수중 표면에 뿜어주므로서 호소에 효과적으로 공기를 공급하고, 별도의 미생물을 고속으로 증식 배양하여 공기젯트 분사 장치를 통과하도록 하여 폐쇄성으로 정지되어 있는 물의 흐름을 용이하게 하고, 호소 내의 수계 전역에 유동화 확산되게 하여 물의 정화를 완벽하게 처리할 수 있다.

또한, 본 고안은 물의 유동화 확산을 촉진할 수 있게 되면서, 상층부의 공기압축기에 의하여 미세 기포화된 풍부한 산소 공급수와, 호소 밑바닥의 오염층을 치환 교반하는 원리를 이용하므로서 유화수소의 발생을 억제하고 육상으로부터 증식된 미생물을 투여 하므로서 호소내의 수질을 연속적으로 정화할 수 있다.

본 고안이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적 과제는 첫째, 공기압축기를 통하여 대기 중의 산소를 수중 표면에 뿜어주므로서 효과적으로 공기를 공급하고, 둘째, 상층부에 설치된 산소 공급수 펌프에 의해 호소 바닥면에 설치된 수류발생장치를 통하여 인위적으로 제트 기류의 유동화가 되도록 구성되어야 하며, 셋째, 구동부가 없는 기계장치로 구성되어야 하고, 넷째, 수류발생장치는 제트 기류의 방향이 호소 수역의 상황에 따라 상하식, 경사식, 수평식으로 제작 설치되어야 하고, 다섯째, 어패류 및 생태계에 영향을 주지 않도록 물의 흐름이 느린 속도로 유동화 되어야 하고, 여섯째, 호소 내의 밑바닥에 있는 폐뻘이 뒤집히지 않도록 수류발생장치의 위치는 밑바닥에서부터 적어도 50cm 상부에 설치하여야 하고, 일곱째, 육상에서 증식된 미생물이 수류 발생 장치의 혼합조에서 제트기류와 같이 수역 전체에 잘 확산되어 균일한 분포에 의해 미생물 활동이 최우선적으로 활성화할 수 있도록 하여야 한다.

또한 유용한 미생물을 투입하기 위하여 미생물 고속 증식 장치를 호소 주변의 육상에 설치하여 고농도로 배양한 다음, 호소 내의 수질 변질에 따라 투입량을 `결정하고 정기적으로 투입할 수 있도록 하므로서, 오염된 호소 내의 수질을 연속적으로 정화할 수 있도록 한다.

도 1은 본 고안 실시예의 장치도

도 2는 본 고안 실시예의 미생물배양장치도

본 고안은 육상에 설치되어 수질을 정화할 수 있는 미생물을 고농도로 배양하여 호소 내의 수질이 변질되는 상태에 따라 투입량을 결정하고, 정기적으로 투입할 수 있는 수단을 구비하는 미생물배양장치와;

대기 중의 산소를 호소에 공급하기 위하여 호소의 상층부에 공기를 뿜어주는 공기압축기와;

상기 공기압축기에 의하여 미세하게 기포화 되어 풍부한 산소를 가지게 되는 산소포화수를 공급하기 위한 공급펌프와;

상기 공급펌프로부터 공급되는 산소포화수와, 미생물배양장치에서 공급되는 미생물을 혼합하여 호소의 하층부에서 제트수류를 발생시켜서 호소 상층부의 산소가 풍부한 수질과 산소가 희박한 하층부의 수질을 치환 교반시켜서 히석되는 오염물질을 분해 및 정화할 수 있게 하는 수류발생장치와;

호소 내 오염물질의 농도에 따라 미생물배양장치로부터 투입되는 미생물의 투입양과 공급펌프 및 수류발생장치의 구동에 의한 교반시간을 결정하는 마이크로 컴퓨터 제어 장치를 구비하는 것을 기술적인 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 본 고안에서 공기압축기는 부초선에 장착하거나 육상에 설치되고, 수류발생장치는 제트 스트리머의 역할을 하기 위해서 호소내 바닥에 설치된다.

수류발생장치는 공급펌프 및 미생물배양장치와 연결되고, 산소포화수와 미생물이 혼합되는 혼합실을 구비하여 호소 내에서 비교적 용존 산소량이 많은 상부층의 풍부한 산소포화수를 공급펌프로부터 공급받아서 비교적 용존 산소량이 부족한 하부층의 물과 치환하면서 고속으로 교반하여 오염물질이 희석되는데, 이때 미생물배양장치에서 배양되어 공급되는 미생물과 산소포화수가 혼합실에서 혼합되어 호소내의 수계를 넓게 확산하게 된다.

이렇게 수류발생장치에 의하여 호소 상부층의 풍부한 산소포화수와 밑바닥의 오염물질이 치환 교대할 때 희석되는 오염물질에 미생물이 투여되므로서 이들 오염물질들이 미생물에 의해 분해를 촉진하게 되어 호소내의 오염물질을 완벽하게 정화하게 된다.

이러한 수류발생장치는 호소의 수량과 면적에 따라 다수개를 병렬로 설치하게된다.

공급펌프는 수주에 설치됨에 따라 부식을 방지하기 위하여 수류발생장치와 스텐인레스 강관으로 된 연결관으로 연결되고, 마이크로 컴퓨터 제어장치의 신호에 따라 구동한다.

이와 같은 본 고안의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 장치는 미생물배양장치(1), 공기압축기(2), 공급펌프(3), 수류발생장치(4), 그리고 상기 미생물배양장치(1)로부터 투입되는 미생물의 투입양과 공급펌프(3) 및 수류발생장치(4)의 구동에 의한 교반시간을 결정하는 마이크로 컴퓨터 제어 장치를 구비하는 제어부(5)로 구성된다.

미생물배양장치(1)는 농축미생물(10)이 배양 증식되는 다수의 배양조(11), 상기 배양조(11)에 호소의 물을 공급하기 위한 취수펌프(12), 상기 배양조(11)에서 배양된 미생물을 호소로 공급하기 위한 송수펌프(13) 및 운전제어반(14)으로 구성된다.

농축미생물(10)은 호소의 수질을 정화할 수 있는 알카리게너스, 슈-드모나스 등과 같은 미생물로 배양조(11)에서 배양 증식되어 호소로 배출된다.

배양조(11)는 각각의 격실로 구성된다. 즉 제1배양조(15), 제2배양조(16), 제3배양조(17), 제4배양조(18), 그리고 배양된 미생물을 수류발생장치(4)로 공급하기 위한 배출조(19)로 구성된다.

제1배양조(16), 제2배양조(17), 제3배양조(18), 제4배양조(19)에는 각각 교반용펌프(100)가 설치되어 있다.

교반용펌프(100)는 호소에서 배양조(11)로 공급된 물과 미생물을 효과적으로 교반하여 미생물의 배양 증식을 촉진시키게 된다.

제1배양조(16)는 취수펌프(12)와 유량계(101)가 설치되면서 한쪽 단부는 호소의 수중에 놓여지고 다른 한쪽의 단부는 제1배양조(16)의 상부에 놓여지는 취수관(102)에 의하여 호소의 물이 유입된다.

제1배양조(16), 제2배양조(17), 제3배양조(18), 제4배양조(19)에서 배양된 미생물은 배출조(19)로 흘러들어가게 된다.

배출조(19)는 플로우스위치(103)가 설치되어 수위를 조절할 수 있고, 비상방출구(104)가 설치되어 이상 수위가 되면 자동적으로 호소로 배출되게 되며, 송수펌프(13)가 설치된 송수관(105)을 통하여 적정한 양의 미생물이 수류발생장치(4)로 공급된다.

송수관(105)은 다수개로 분기되어 각각의 수류발생장치(4)와 공급호스(106)로 연결된다.

공기압축기(2)는 마이콤 분전반을 제어하는 제어부(5)와 함께 호소의 수표면에 부상한 부초선(6)에 설치되며, 배기관(20)이 호소의 상부층 수면에 침수되어 있다.

이 공기압축기(2)는 호소에 공기를 뿜어주므로서 호소의 수중에 용존 산소량을 극대화시킨다.

제어부(5)는 주전원공급선(7)이 연결되어 있다.

부초선(6)은 호소의 흐름에 밀려나지 않도록 사슬(8)로 고정되어 있다.

공급펌프(3)는 호소에 침수되는 상태에서 부초선(6)에 또하나의 사슬(8a)로 고정되고, 제어부(5)와 전원공급선(9)이 연결되어 있으며, 수류발생장치(4)와 공급관(31)으로 연결되어 공기 압축기(2)에서 뿜어주는 공기에 의하여 미세하게 기포화되면서 산소가 풍부하게 용존된 상부층의 산소포화수를 흡수하여 수류발생장치(4)로 공급한다.

이 공급펌프(3)는 오염물질의 농도에 따라 마이크로 컴퓨터 제어 장치의 신호에 의하여 작동한다.

공급관(31)은 호소의 수중에 설치되고, 호소의 바닥면에 설치되는 수류발생장치(4)를 지지할 수 있도록 내부식성이 좋은 강관으로 구성되어야 한다.

수류발생장치(4)는 공급호스(106)와 공급관(31)이 합류하는 혼합실(40)이 형성되어 공급호스(106)로 공급되는 미생물과 공급관(31)으로 공급되는 산소포화수를 혼합하여 호소 하부층에 제트수류를 일으키게 된다.

이러한 수류발생장치(4)는 제트수류에 의하여 폐벌이 뒤집히지 않도록 호소의 밑바닥면으로부터 적어도 50Cm 상부에 설치하는 것이 바람직하며, 도 1에서는 호소 바닥면에 대하여 수평을 이루도록 설치되어 있으나 설치 장소의 상황에 따라 적정한 각도로 경사지게 설한다.

이와 같이 구성되는 본 고안은 공기압축기(2)에 의하여 배기관(20)으로 배출되는 공기가 물을 미세하게 기포화시키면서 산소를 용해시키는 과정과, 상기 공기압축기(2)에 의하여 풍부한 산소를 보유한 상층부의 산소포화수를 수중에 설치된 공급펌프(3)에 의하여 수류발생장치(4)로 공급하는 과정과, 상층부의 산소포화수가 수류발생장치(4)로 공급됨과 동시에 미생물배양장치(1)로부터 미생물이 수류발생장치(4)로 공급되어 혼합되는 과정과, 미생물이 혼합된 산소포화수를 호소 하층부에서 제트수류를 일으키며 분사하는 과정에 의하여 호소의 수질을 정화시키게 된다.

호소 바닥에 설치되는 수류발생장치(4)는 호소 표층으로부터 산소가 풍부하게 용해된 산소포화수를 공급하는 공급펌프(3)로부터 산소포화수를 공급받는다.

산소포화수는 미생물이 혼합되어 호소 밑바닥에 오염된 수질을 상층과 치환 교반을 할 수 있도록 수류발생장치(4)에 의하여 제트기류를 일으키면서 강력하게 분출된다.

이렇게 수 시간 동안 분출과정이 끝나면 산소포화수와 미생물은 제트수류를 타고 호소 전역에 확산되어 수질을 정화하기 시작한다.

즉 본 고안은 용존 산소량이 풍부한 호소 상부층의 물과 용존 산소량이 부족한 하부층의 물을 치환 교반하여 호소 전역에 확산되게 함으로서 정지되어 있는 물이 흐를 수 있게 하고, 여기에 미생물이나 오염물질을 부상시키는 부상제, 또는 침전제 등을 투여하여 호소 전역에 확산 분포되게 하여 미생물이 서식할 수 있게 하여 물을 연속적으로 정화시키게 된다.

본 고안의 장치에 의하여 오염된 호소의 물을 처리한 결과 아래 표 1과 같이 최하62%에서 87%까지 정화 능력을 가져 왔다.

항목	단위	원수	처리수	규제치 V급
BOD	ppm	9.8	1.2	-
COD	ppm	29	6.1	10이하
SS	ppm	120	46	유안식별
T-N	ppm	3.09	0.66	1.15
T-P	ppm	1.73	0.39	1.5

이상에서 설명된 본 고안은 오염된 호소의 물에 인위적으로 산소와 미생물을 호소 전역에 투입하면서 호소의 물을 치환 및 교반하며 순환시켜서 수심 저부의 용존산소(D/O)와 상층부의 용존산소(D/O)와의 차이가 없게 되었으며, 자정작용의 원리를 이용하여 오염된 호소의 수질을 연속적으로 정화하고, 이상적으로 성장하는 플랑크톤을 방지하여 오염된 호소 수질을 완벽하게 정화할수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 육상에 설치되어 수질을 정화할 수 있는 미생물을 고농도로 배양하여 호소 내의 수질이 변질되는 상태에 따라 투입량을 결정하고, 정기적으로 투입할 수 있는 수단을 구비하는 미생물배양장치와;

   대기 중의 산소를 호소에 공급하기 위하여 호소의 상층부에 공기를 뿜어주는 공기압축기와;

   상기 공기압축기에 의하여 미세하게 기포화 되어 풍부한 산소를 가지게 되는 산소포화수를 공급하기 위한 공급펌프와;

   상기 공급펌프로부터 공급되는 산소포화수와, 미생물배양장치에서 공급되는 미생물을 혼합하여 호소의 하층부에서 제트수류를 발생시켜서 호소 상층부의 산소가 풍부한 수질과 산소가 희박한 하층부의 수질을 치환 교반시켜서 히석되는 오염물질을 분해 및 정화할 수 있게 하는 수류발생장치와;

   호소 내 오염물질의 농도에 따라 미생물배양장치로부터 투입되는 미생물의 투입양과 공급펌프 및 수류발생장치의 구동에 의한 교반시간을 결정하는 마이크로 컴퓨터 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 오염된 호소와 폐쇄성 수면의 수질 정화 장치.