KR20020081144A

KR20020081144A - 일체형 오폐수 처리장치의 생물 반응조 구성 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20020081144A
Application number: KR1020020021111A
Authority: KR
Inventors: 최홍복; 김종원; 원종필; 우광현
Original assignee: 주식회사 환경비젼이십일; 최홍복
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2002-10-26
Also published as: KR100447812B1

Abstract

교반수단이 내재된 오폐수 처리장치가 개시된다. 그러한 오폐수 처리장치는 오폐수가 저장되며, 적어도 하나의 칸막이에 의하여 그 내부가 상하로 구획되는 반응조와, 상기 반응조의 하부에 일체로 장착되며 원수 유입관과 공기 유입관이 장착되고, 상기 원수유입관을 통하여 유입된 오폐수의 슬러지를 침전시키는 농축조와, 상기 칸막이에 배치되어 상기 농축조로부터 유입된 오폐수를 교반시키고 기포를 서로 충돌시킴으로써 체류시간을 연장시켜 호기성 미생물에 의하여 오염물질을 분해시키는 교반수단과, 그리고 상기 반응조와 일체로 연결되어 상기 반응조로부터 배출되는 오폐수에 함유된 슬러지를 침전시키고 오폐수를 다시 상기 농축조로 반송시키는 슬러지 분리조를 포함한다.

Description

일체형 오폐수 처리장치의 생물 반응조 구성 방법 및 장치{PROCESS AND PLANT OF THE UBR FORMATION FOR WASTEWATER TREATMENT}

본 발명은 오폐수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응조의 내부에 교반수단을 일체로 장착함으로써, 오폐수를 생물학적으로 처리하는 경우, 오폐수에 산소를 효과적으로 공급하고 교반시킴으로써 오폐수 처리효율을 향상시킬 수 있는 오폐수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수처리는 수중의 오염된 물질을 미생물 또는 화학적인 산화, 환원반응에 의하여 안정화된 물질로 변화시키는 과정이다.

따라서, 수처리 기술은 폐수의 성상과 유기물, 영양물질을 다양한 방법으로 안정화시키는 기술이다. 현재, 수처리 기술은 생물학적 처리방식이 대부분이며, 비교적 처리비용이 저렴하다.

그러나, 이러한 생물학적 수처리 방식은 자연상태에서 미생물의 유기물 분해속도에 의존하고 있어 처리속도가 매우 느리고 불안정하다.

따라서, 생물학적 폐수처리의 핵심은 에너지원으로 유리산소 또는 결합산소, 그리고 탄소원의 공급원으로 유기물을 보다 효과적으로 공급해 주며, 미생물의 조건을 어떻게 적절하게 유지시켜 줄 것이며, 미생물과 유기물 또는 영양물질 사이에 접촉이 원활하게 이루어 질 수 있도록 효율적으로 교반시켜 주는데 있다.

이와 같은 생물학적 처리의 기본원리는 실험실을 통해서 이루어지고 그 장치를 토대로 확장하여 현장에 설치하게 된다. 그러나, 현장에 설치되는 장치는 대규모이므로 유체의 이동 현상이 실험실과 다르게 나타나 반응조 주변에서 슬러지 누적화 현상이 심화되어 미생물이 활동할 수 있는 공간은 그 만큼 감소하게 되어 처리효율과 효과저하의 원인이 되고 있다. 이러한 현상은 장치의 대형화에 따라서 필수적으로 나타나는 현상이며, 구조적인 변형을 통하여 실질적으로 개선하는데 한계가 있는 것으로 나타나고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 반응조 내부에 경사진 형상의 블레이드 조립체를 장착하여 기체 또는 액체를 통과시킴으로서 유체가 일정한 방향성을 갖도록 유도하여 반응조에서 슬러지의 누적화를 방지하고 교반효과를 증대시키는 오폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 반응조에 슬러지 분리조를 연결하여 생물학적 처리 후 발생되는 슬러지를 분리하는 과정에서, 유체의 이동방향을 중력이 미치는 방향과 일치시킴으로써 슬러지와 상등수를 보다 효과적으로 분리시킬 수 있는 오폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 농축조 내하부에 쐐기형상의 가이드 블레이드를 장착함으로써, 가이드 블레이드 주위에서 공기부력에 의한 유체의 상대속도차이에 의하여 상대적으로 고밀도, 고비중의 고형물을 효과적으로 침전시킬 수 있는 오폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 반송되어 반응조 내부로 유입된 슬러지를 상부의 블레이드 조립체에 의해서 발생되는 회전력에 의하여 원운동을 유도함으로써 비중이 높은 슬러지는 반응기 하단 중앙으로 유도하여 슬러지의 농축을 가속화 시켜 단일 반응조에 의하여 유기물의 분해, 침전, 농축을 동시에 유도하는 생물반응기에 의한 수처리 공정을 제공하는데 있다.

도1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치의 구조를 개략적으로 보여주는 구조도.

도2 는 도1 에 도시된 오폐수 처리장치의 반응기의 단면도.

도3 은 도1 에 도시된 오폐수 처리장치의 블레이드 조립체를 확대하여 보여주는 부분 확대도.

도4 는 도3 에 도시된 블레이드 조립체의 단면도.

도5 는 도3 에 도시된 오폐수 처리장치의 "A-A"부분의 단면도.

도6 은 도1 에 도시된 일체형 오폐수 처리장치의 "B-B" 부분을 확대하여 보여주는 단면도.

도7 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치의 구조를 개략적으로 보여주는 구조도.

도8 은 도7 에 도시된 일체형 오폐수 처리장치의 블레이드 조립체 부분을 확대하여 보여주는 부분 확대도.

도9 는 도3 및 도7 에 도시된 일체형 오폐수 처리장치의 블레이드 조립체를 보여주는 사시도.

도10 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.

도11 은 도10 에 도시된 가이드 블레이드의 상향으로부터 보여지는 단면도.

도12 는 도10 에 도시된 배출구를 도시한 저면도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오폐수가 저장되며, 적어도 하나의 칸막이에 의하여 그 내부가 상하로 구획되는 반응조; 상기 반응조의 하부에 일체로 장착되며 원수 유입관과 공기 유입관이 장착되고, 상기 원수유입관을 통하여 유입된 오폐수의 슬러지를 침전시키는 농축조; 상기 칸막이에 배치되어 상기 농축조로부터 유입된 오폐수를 교반시키고 기포를 서로 충돌시킴으로써 체류시간을 연장시켜 호기성 미생물에 의하여 오염물을 분해시키는 교반수단; 그리고 상기 반응조와 일체로 연결되어 상기 반응조로부터 배출되는 오폐수에 함유된 슬러지를 침전시키고 오폐수를 다시 상기 농축조로 반송시키는 슬러지 분리조를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치를 제공한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오폐수가 저장되며, 적어도 하나의 칸막이에 의하여 그 내부가 상하로 구획되며 각 구획부에 가스 유입구 및 가스 포집구가 돌출 형성되는 반응조; 상기 칸막이에 배치되어 상기 가스 유입구로부터 유입된 오폐수를 교반시키고 기포를 서로 충돌시킴으로써 체류시간을 연장시켜 혐기성 미생물에 의하여 오염물을 분해시키는 교반수단; 그리고 상기 반응조와 일체로 연결되어 상기 반응조로부터 배출되는 오폐수에 함유된 슬러지를 침전시키고 오폐수를 다시 상기 농축조로 반송시키는 슬러지 분리조를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치를 제공한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치를 상세하게 설명한다.

도1 내지 도4 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 일체형 오폐수 처리장치는 오폐수와 공기를 혼합함으로써 오폐수 중에 함유된 오염물을 호기성 미생물에 의하여 1차적으로 분해하는 제1 반응기(1)와, 상기 제1 반응기(1)와 연결되어 상기 제1 반응기(1)로부터 유입된 오폐수에 함유된 오염물을 2차적으로 분해하는 제2 반응기(2)와, 상기 제2 반응기(2)로부터 유입된 오폐수에 함유된 슬러지를 자연유하식으로 침전시켜서 슬러지를 제거하는 슬러지 분리조(3)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 일체형 오폐수 처리장치에 있어서, 상기 제1 반응기(1)는 원통형상이며 그 내부에 오폐수가 유입되어 저장되는 폭기조(4)와, 상기 폭기조(4)의 하부에 일체로 장착되는 농축조(6)를 포함한다.

상기 농축조(6)의 일측부에는 오폐수가 유입되는 원수 유입관(7)이 연결되고, 상기 원수 유입관(7)은 펌프(도시안됨) 등에 연결되어 원수가 소정압력에 의하여 펌핑된다.

이와 같이, 소정 압력에 의하여 농축조(6)로 유입된 오폐수는 상승하여 반응기(1) 내부로 유입되며, 이 과정에서 비중이 큰 슬러지는 하방으로 나선형으로 낙하함으로서 침전되어 외부로 배출된다. 이때, 압력을 조절함으로서 유입되는 오폐수의 유입속도를 조절할 수 있음으로, 침전되는 슬러지의 양 및 시간을 조절 가능하다.

또한, 상기 원수 유입관은, 도6 에 도시된 바와 같이 농축조(6)에 대하여 접선방향으로 배치되므로 유입되는 오폐수는 농축조(6)의 내부에서 회전운동을 하게 된다. 그리고, 상기 농축조(6)의 상부 일측부에는 공기 유입관(8)이 연결된다.

따라서, 상기 원수 유입관(7) 및 공기 유입관(8)을 통하여 오폐수 및 공기가 제1 반응기(1)의 내부로 유입된다. 이때, 오폐수는 펌프에 의한 소정 압력에 의하여 제1 반응기(1) 내부에서 상부로 점차로 유입가능하다.

상기 폭기조(4)는 그 내부에 다수개의 칸막이(13,20)가 구비되며, 다수개의 칸막이(13,20)에 의하여 그 내부공간이 상, 하로 다수개의 공간(36)으로 구획된다.

그리고, 상기 다수개의 칸막이(13,20)에는 원형홀(13a)이 각각 형성되며, 상기 원형홀(13a)을 통하여 오폐수가 상부 공간으로 유입된다.

이때, 각각의 공간(36)에서는 유입된 오폐수가 상승하는 과정에서 칸막이 (13,20)의 저면과 충돌로 인하여 교반되어 회류가 형성되며, 또한 유입된 산소에 의하여 형성된 기포와 혼합됨으로서 호기성 미생물에 의하여 오폐수 중에 함유된 오염물을 점차적으로 분해하게 된다.

이러한 구조를 보다 상세히 설명하면, 상기 폭기조(4)는 하부로부터 제1 및 제2 칸막이(13,20)가 장착되며, 상기 제1 및 제2 칸막이(13,20)에는 교반수단, 즉제1 및 제2 블레이드 조립체(9,19)가 각각 장착된다. 상기 제1 및 제2 칸막이 (13,20)는 동일한 구조를 갖으며 또한 제1 및 제2 블레이트 조립체(9,19)도 동일한 구조를 가지므로 이하 제1 칸막이(13)와 제1 블레이드 조립체(9)에 의하여 설명한다.

상기 제1 칸막이(13)의 중간부에는 소정 직경을 갖는 원형홀(13a)이 형성되며, 오폐수가 상기 원형홀(13a)을 통하여 상부로 유입된다. 상기 원형홀(13a) 이외의 부분은 칸막이(13)에 의하여 밀폐되어 있음으로 오폐수는 상기 칸막이(13)의 저면에 충돌하여 하방으로 회류하게 된다. 또한, 공기 유입관을 통하여 유입된 공기에 의하여 기포가 형성되며, 회류가 이 기포와 충돌 혹은 혼합된다. 이러한 공기는 오폐수의 용존산소량을 증가시키며 공기가 갖는 부력에너지에 의하여 처리효율을 높일 수 있다.

그리고, 원형홀(13a)을 통하여 유입된 오폐수는 제1 블레이트 조립체(9)의 내부로 유입된다. 상기 제1 블레이드 조립체(9)는 보다 작은 직경을 갖는 하부 조립체(12)와 보다 큰 직경을 갖는 상부 조립체(11)로 이루어진다.

하부 조립체(12)는 소정 직경(D)을 갖는 원통형상이며, 상기 원형홀(13a)의 테두리에 용접등의 방법에 의하여 일체로 연결되어 상향으로 돌출된다. 그리고 그 상단부에는 하부 블레이드(14)가 장착된다.

따라서, 상기 원형홀(13a)을 통하여 유입된 오폐수는 원통(21)과 하부 블레이드(14)를 통하여 상부로 이동하여 상부 조립체(11)로 유입된다.

상기 상부 조립체(11)는 하부 조립체(12) 보다 큰 직경(D1)을 갖는 원통(22)과, 원통(22)의 상단부에 장착되는 상부 블레이드(16)로 이루어진다. 그리고, 상부 조립체(11)의 내측 하부에는 하부 조립체(12)가 배치된다. 즉, 상기 하부 조립체 (12)의 상부 외주면으로부터 다수개의 연결봉(15)이 방사형으로 돌출되어 상부 조립체(11)의 내주면에 용접등의 방법에 의하여 연결된다. 따라서, 상부 및 하부 조립체(11,12)는 일체로 연결되며 그 내부는 서로 연통됨으로써 오폐수가 유동가능하다.

또한, 상부 및 하부 조립체(11,12)의 내부 용적의 차이에 의하여 오폐수가 보다 효율적으로 교반 가능하다.

그리고, 유입된 오폐수가 상하좌우로 이동거리가 증가됨으로 난류, 전단력에 의하여 교반효과가 증대한다.

한편, 상기 상부 및 하부 블레이드(16,14)는 도9 에 도시된 바와 같이, 다수개의 블레이드(23)가 서로 중첩되어 원주방향으로 조립된 형상을 갖으며, 중첩된 면적비는 1/3 이상이다. 그리고, 다수개의 블레이드(23)의 일측부(24)는 중간부에서 서로 연결되며, 타측부(25)는 원통(21)의 내주면(21a)에 용접등의 방법에 의하여 부착된다. 또한, 다수개의 블레이드(23)는 소정각도, 바람직하게는 10도 내지 70도 기울어짐으로써 다수개의 블레이드(23) 사이에 공간(t)이 형성되어 이 공간(t)으로 오폐수가 유동가능하다.

결과적으로, 하부로부터 상승하는 오폐수가 이러한 상부 및 하부 블레이 드(16,14)의 공간(t)을 통하여 상승하면서 경사진 블레이드(23)에 의하여 소정 각도로 유도됨으로써 중심에 대하여 나선방향으로 회전하게 된다. 또한, 회전운동하는 오폐수는 기포와 충돌함으로써 기포의 비 표면적이 증가하게 되어 오염물질 분해효과가 향상된다.

그리고, 이 과정에서 침전된 슬러지는 각 칸막이(13,20)의 상면에 누적될 수도 있으므로 주기적으로 역세척 등의 방법에 의하여 외부로 배출하게 된다.

상기 제1 블레이드 조립체(9)를 통과한 오폐수는 제2 블레이드 조립체(19)로 유입되어 제1 블레이드 조립체(9)와 동일한 과정을 거치면서 오폐수에 함유된 오염물을 분리하게 된다.

한편, 상기 제2 반응기(2)는 제1 반응기(1)와 배관(26)에 의하여 연결되며 그 내부 구조는 제1 반응기(1)와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 상기 제1 반응기(1)에서 1차적으로 처리된 오폐수는 배관(26)을 통하여 제2 반응기(2) 내부로 유입되어 제1 반응기(1)와 동일한 과정을 거쳐 처리된다. 그리고, 제2 반응기(2)로부터 배출된 오폐수는 슬러지 분리조(3)로 유입된다.

상기 슬러지 분리조(3)는 그 내부에 소정 공간이 형성되어 오폐수가 유입가능한 통체형상이다. 이러한 슬러지 분리조(3)는 유입관(27)을 통하여 제2 반응기 (2)와 연결됨으로써 오폐수가 유입되며 슬러지가 제거된 상등수는 배출관(34)을 통하여 외부로 배출된다.

그리고, 슬러지 분리조(3)는 단면적이 상부에서 하부방향으로 점차로 축소되는 "Ｖ자" 형상을 갖도록 형성함으로써 슬러지의 하부이동을 활성화시켜 오폐수의 50% 이상을 배출시키게 된다. 또한, 슬러지 분리조(3)의 바닥선(29)을 유출구(30) 방향으로 소정 각도, 바람직하게는 10도 각도로 기울어지게 형성한다. 바닥선(29)의 경사로 인하여 하부의 유속이 상부의 유속보다 빠르게 형성됨으로 슬러지가 보다 효과적으로 침전되고 인출된다.

따라서, "Ｖ자" 형상에 의하여 하부로 이송된 슬러지는 바닥선(29)의 경사에 의하여 중력방향과 일치되는 방향, 즉 유출구(30)로 유입된다.

그리고, 슬러지 분리조(3)의 상부저면에는 소정 넓이를 갖는 경사판(31)이 부착되어 하부로 돌출된다. 상기 경사판은 바람직하게는 상부저면과 45도 이하의 각도를 유지한다. 따라서, 유입관(27)을 통하여 유입된 오폐수는 상기 경사판(31)에 접촉하여 그 흐름이 하방으로 유도됨으로 슬러지가 최대로 하부 바닥부로 이동할 수 있다.

또한, 상기 경사판(31)과 일정거리 떨어져서 웨어(32)가 장착되며, 상기 웨어(32)는 슬러지 분리조(3)의 내상면에 부착된다. 이러한 웨어(32)는 그 상부에 오목부(33)가 형성되며, 상등수는 상기 웨어(32)의 오목부(33)를 통하여 웨어(32)를 넘어서 배출관(34)을 통하여 배출된다.

상기 슬러지 분리조(3)에서 침전된 슬러지를 함유한 오폐수는 유출구(30) 및 반송관(28)을 통하여 원수 유입관(7)으로 다시 반송된다. 그리고, 원수 유입관(7)을 통하여 농축조(6)의 내부로 다시 유입되어 상기의 처리공정을 다시 거치게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치의 반응기가 도7 내지 도9 에 도시된다. 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치는 혐기성 소화를 유도하기 위한 생물 반응기에 관한 것이며, 상기 일실시예에 비하여 반응기의 구조가 다르게 형성된다.

즉, 상기 반응기(100)에는 공기 유입관을 대신하여 메탄가스, 질소가스 등의 혐기성 가스를 주입할 수 있는 가스 유입관(101)이 연결된다. 그리고, 각 구획에서 발생한 가스를 포집하기 위한 가스 포집구(107)가 별도로 설치된다.

또한, 블레이드 조립체(102)는 깔때기 형상의 칸막이(103)와, 상기 칸막이 (103)의 중간부에 형성된 원형홀의 테두리부에 연결되어 하방으로 돌출된 통체(104)와, 상기 원형홀에 장착된 블레이드(105)를 포함한다.

따라서, 반응조(100) 내부에 유입된 오폐수는 상기 통체(104)를 통과하여 상승하여 상기 블레이드(105)의 공간부(t;도7)를 통과하게 되며, 이 과정에서 오폐수는 나선방향으로 회전운동을 하게 된다. 그리고, 블레이드(105)를 통과한 오폐수는 상승하여 상부의 칸막이 저면(106)에 충돌함으로써 월류를 형성하게 된다.

이때, 가스 유입관(101)을 통하여 메탄가스, 질소가스 등의 혐기성 가스를 주입함으로써 반응기 내부의 교반효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 각 구획에서 발생한 가스는 가스 포집구(107)를 통하여 포집된다. 이 과정에서 가스 배출에 의한 압력차이로 인하여 상부의 오폐수가 하부로 이송됨으로서 역교반 효과를 기대할 수 있다.

상기한 과정에서, 혐기성 가스는 선택적으로 반응조의 내부에 주입될 수 있다. 즉, 혐기성 가스를 반응조의 내부에 주입하지 않고 단순히 오폐수만을 공급함으로써 교반효과를 유도할 수도 있으며, 상기와 같이 오폐수와 같이 주입할 수도 있다.

그리고, 이와 같은 반응기는 상향류식 반응기이므로 혐기성 미생물이 대부분 하부에 있음으로 미생물의 손실을 최소화 시킬 수 있다.

결과적으로, 일 실시예의 반응기와 유사한 과정을 통하여 오폐수를 정화처리하게 된다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예가 도10 내지 도12 에 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예는 상기한 실시예들에 비하여 농축조의 구조에 있어서 차이가 있다. 즉, 농축조(201)에 가이드 블레이드(205)를 추가함으로써 오폐수 중에 함유된 고형물을 보다 효과적으로 배출시킬 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 농축조(201)는 케이스(203)와, 상기 케이스 (203)의 내부에 구비되는 가이드 블레이드(205)와, 상기 케이스(203)의 내부에 공기를 공급하는 공기 유입관(207)과, 오폐수가 유입되는 원수 유입관(209)과, 고형물이 배출되는 배출관(211)을 포함한다.

상기 케이스(203)는 바람직하게는 원통형상이며, 그 내부에 공간이 형성됨으로써 오폐수 및 공기가 유입되어 저장된다. 그리고, 상기 가이드 블레이드(205)는 쐐기형상이며, 복수개의 지지대(226)에 의하여 상기 케이스(203)의 내벽면(224)에 지지된다. 이때, 상기 가이드 블레이드(205)의 경사면(213)과 케이스(203)의 내벽면의 사이는 일정거리(D)의 간격이 유지된다. 따라서, 유입된 공기가 상기 가이드 블레이드(205)의 경사면(213)을 따라 상부로 이동하게 된다.

또한, 상기 배출관(211)은 도12 에 도시된 바와 같이, 서로 반대방향으로 돌출 형성되며 농축조(201)에 대하여 접선방향으로 돌출된다. 따라서, 농축조(201)로부터 배출되는 오폐수의 배출효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 구조를 갖는 농축조에 있어서, 오폐수는 상기 원수 유입관(209)을 통하여 공급되며, 농축조(201)의 내부를 하부로부터 점차 채움으로써 농축조(201) 및 반응기(200)의 전체 내부를 채우게 된다. 이때, 오폐수는 외부 에너지가 작용하지 않는 정적인 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 공기 유입관(207)을 통하여 공기를 주입하게 되면, 주입된 공기는 농축조(201)의 내부에 저장된 오폐수 중에 공급되어 기포를 발생시킨다. 이러한 기포는 가이드 블레이드(205)의 경사면(213)에 접촉하여 제1 화살표 방향(215)을 따라 상향으로 이동하게 되며, 이 과정에서 상기 기포는 정적 상태의 오폐수에 상향 이동 할 수 있도록 운동에너지를 부여함으로써 동적상태로 전환시킨다. 따라서, 오폐수 중에 함유된 물질의 무게에 따라 상향으로 이동하게 된다.

이때, 상기 가이드 블레이드(205)의 경사면(213)을 따라 기포 및 용존성 물질이 상승함으로써 경사면(213) 주위의 하부에는 순간적으로 유체압력이 낮아지게 된다. 그리고, 유체압력이 낮아진 하부공간으로 상대적으로 무거운 폐수가 공기 이동과 반대방향, 즉 제2 화살표 방향(217)을 따라 이동하게 된다. 이때, 폐수 중에서도 고밀도나 비중이 높은 고형물 종류가 우선적으로 하단부로 이동한다. 그리고, 이러한 폐수의 이동은 상기 가이드 블레이드(205)의 경사면(213)과 케이스(203)의 내벽면의 사이의 간격(D)을 적절하게 조절함에 따라 향상될 수 있다.

따라서, 오폐수중에 함유된 고형물 등의 이물질은 공기의 방향과 반대인 하부향으로 이동하여 침전됨으로써 효율적으로 고형물을 제거할 수 있다.

이러한 과정은 상기 제1 및 제2 블레이드 조립체(220,222)에서도 동일하게 진행된다. 즉, 각 블레이드의 사이가 일정한 간격으로 이격되어 있어 각 면을 따라 이동하는 유체의 상대속도가 최대가 되도록 하여 오폐수중에 함유된 고형물의 침전효과를 더욱 높일 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이 하향으로 이동된 고농도 폐수는 점성이 높아 농축조(201)의 내벽면(224)에 부착되려는 경향이 있다. 결과적으로, 농축조(201)의 중심부에는 상대적으로 낮은 농도가 유지되며, 벽면측(224)에는 고농도가 유지된다. 따라서, 고농도 폐수를 배출하는 경우, 중심부의 저농도의 폐수가 우선적으로 배출구(211)를 통하여 배출된다. 이는 고농도 폐수를 우선적으로 배출시키고자 하는 의도와 반하므로, 이를 방지하기 위하여 배출구(211)를 2개를 장착하여 교대로 개방함으로써 배출되는 오폐수의 고형물 농도를 최대한 증가시킨다.

그리고, 상기 오폐수 처리장치를 가동시킴에 따라, 농축조(201)의 내부벽면 (224)에는 슬러지가 부착되어 처리효율을 저하시키게 된다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 배출방향과 반대방향으로 많은 농축수를 주입하여 원수 유입구 (209) 방향으로 배출시킴으로써 농축조(201)의 내부벽면(224)에 부착된 슬러지를 이탈시킨다. 특히, 배출구(211)는 도12에 도시된 바와 같이 접선구조로 되어 있어 이러한 이탈현상을 최대한 가속화시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치의 작동과정을 더욱 상세하게 설명한다.

도1 내지 도9 에 도시된 바와 같이, 원수 유입관(7)을 통하여 오폐수가 농축조(6)의 내부로 유입되며, 이때 슬러지 침전조(3)로부터 반송된 오폐수도 합류하여 유입된다. 그리고, 농축조(6)의 내부로 유입된 오폐수는 접선방향으로 유입됨으로 농축조(6)의 중심에 대하여 나선방향으로 회전하게 되고, 또한 제1 블레이드 조립체(9)에 의하여 발생한 회전력과 합성되어 일정한 회전운동을 하게 된다. 이 과정에서 오폐수에 함유된 슬러지 중 비중이 큰 고형물과 반송된 슬러지는 생물학적 흡착에 의하여 용이하게 침전 및 농축이 이루어 진다. 칸막이의 하부에서 일정량의 슬러지를 지속적으로 배출시켜 주므로써 생물학적 처리 전에 고농도의 고형물을 사전에 분리할 수 있다.

상기 농축조(6)에서 상승한 오폐수는 제1 칸막이(13)의 원형홀(13a)을 통하여 제1 블레이드 조립체(9)의 하부 조립체(12) 내부로 유입되어 하부 블레이드(14)를 통과하게 된다. 이때, 오폐수는 하부 블레이드(14)를 통과하면서 나선방향으로 회전성을 갖음으로써 교반된다. 그리고, 공기 유입관(8)를 통하여 공기가 유입되어 오폐수와 혼합됨으로써 기포가 형성되며 이러한 기포간에 1차적인 충돌이 이루어진다.

하부 조립체(12)를 통과하여 상승한 오폐수와 기포는 보다 넓은 용적을 갖는 상부 조립체(11)의 내부로 유입되면서 보다 활발하게 교반이 이루어지며 기포간의 2차 충돌이 이루어진다. 또한, 기포의 체류시간이 연장됨으로써 기체의 용해가 활성화된다.

이러한 과정을 통하여 상부 조립체(11)를 통과한 오폐수 및 기포는 상부 공간(36)으로 유입되며 제2 칸막이(20)의 저면(20a)에 충돌하게 된다. 따라서, 오폐수는 상부공간(36)에서 하방으로 순환하게 됨으로써 월류를 형성하게 된다.

상부공간(36)에서 오폐수의 월류와 기포간의 충돌이 활성화됨에 따라 오염물의 분해효율이 더욱 향상된다.

그리고, 이 과정에서 일부 오폐수는 다시 제2 블레이드 조립체(19)로 유입된다. 그리고, 상기 제1 블레이드 조립체(9)와 동일한 과정을 거치면서 미생물의 분해가 진행된다.

상기한 과정을 통하여 제1 반응기(1) 내에서 처리된 오폐수는 배관(26)을 통하여 제2 반응기(2)의 내부로 유입된다. 그리고, 상기 제1 반응기(1)에서와 동일한 과정을 거치면서 오폐수의 분해가 이루어진다.

제2 반응기(2)에서 배출된 오폐수는 슬러지 분리조(3)로 유입된다. 상기 슬러지 분리조(3)에 유입된 오폐수는 경사판(31)에 접촉하면서 흐름이 하방으로 유도되고 이 과정에서 슬러지가 바닥부(29)에 침전된다. 바닥부(29)에 침전된 슬러지는 바닥부(29)의 경사면을 따라 유출구로 유입된다. 또한, 상기 슬러지 분리조(3)는 "Ｖ" 자 형상을 가짐으로써 상부보다 하부의 유속이 더 빠르게 형성됨으로 침전된 슬러지는 보다 효율적으로 유출구(30)로 유입된다. 그리고, 슬러지가 분리된 상등수는 웨어(32)의 오목홈(33)을 통하여 이동하여 배출관(34)을 통하여 배출된다.

이러한 과정을 통하여 슬러지 분리조(3) 내부에서는 오폐수에 함유된 슬러지의 침전작업이 이루어지며, 상기한 바와 같이 반응기 외에 슬러지 분리조에서도 슬러지가 침전됨으로 침전속도를 높일 수 있고, 인의 방출을 방지할 수 있다.

그리고, 유출구(30)를 통하여 유입된 오폐수는 반송관(28)을 통하여 다시 원수 유입관(7)으로 반송되어 상기와 같은 과정을 반복하게 된다.

상기의 처리과정을 통하여 얻어진 오폐수의 처리효율에 대한 실험결과는 다음과 같다.

	반응기 부피(처리온도)	처리 대상 오폐수유입수/유출수농도(mg/L)	처리시간(h)	기타
호기성처리(일실시예)	20L(20도)	하수 BOD 150/10	3.5	포기시 산소전달율 17%
혐기성 처리(다른 실시예)	20L(35도)	하수 슬러지VS 7,500/3,200	120(5일)	각 단의 가스발생율 %(CH4/CO2)-1단:65/35-2단:75/25-3단:83/17

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 오폐수 처리장치는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 일반 생물반응조 내에서 유체를 상하좌우로 이동 거리를 증가시킴으로 유체의 난류, 전단력에 의하여 교반효과가 증대된다.

둘째, 반응기내에서 슬러지의 누적화 현상을 제어하여 고농도의 미생물을 유지하면서 오폐수가 미생물에 의해서 제거되는 시간을 충분히 확보할 수 있다.

셋째, 유입된 공기는 용존산소를 증가시키는 것 외에 교반효과를 최대화시켜 공기가 갖는 부력 에너지를 충분히 활용함으로써 비용을 절감할 수 있다.

넷째, 혐기성 소화의 경우 각 구획 별로 가스를 포집할 수 있어 가스조성의 분리 포집이 가능하다.

다섯째, 상향류식 반응기이므로 혐기성 미생물이 대부분 하단에 있으므로 미생물의 손실을 최소화 시킬 수 있다.

여섯째, 반응기 자체에 농축조가 있어 별도의 농축시설이 없어도 된다.

일곱째, 슬러지 분리조 하부에서 슬러지를 인출함으로써 슬러지 침전속도를 증가시킬 수 있어 침전시간을 단축시킬 수 있다.

여덟째, 농축조의 내하부에 가이드 블레이드를 장착함으로써, 공기부력에 의한 유체의 상대속도 차이에 의하여 고밀도, 고비중 슬러지를 효과적으로 침전시킬 수 있다.

본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해의 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변경실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.

Claims

오폐수가 저장되며, 적어도 하나의 칸막이에 의하여 그 내부가 상하로 구획되는 반응조;

상기 반응조의 하부에 일체로 장착되며 원수 유입관과 공기 유입관이 장착되고, 상기 원수유입관을 통하여 유입된 오폐수의 슬러지를 침전시키는 농축조;

상기 칸막이에 배치되어 상기 농축조로부터 유입된 오폐수를 교반시키고 상기 공기 유입관을 통하여 유입된 공기에 의하여 형성된 기포를 서로 충돌시킴으로써 용존산소량을 높이고, 체류시간을 연장시켜 호기성 미생물에 의하여 오염물을 분해시키는 교반수단; 그리고

상기 반응조와 일체로 연결되어 상기 반응조로부터 배출되는 오폐수에 함유된 슬러지를 침전시키고 오폐수를 다시 상기 농축조로 반송시키는 슬러지 분리조를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치.
오폐수가 저장되며, 적어도 하나의 칸막이에 의하여 그 내부가 상하로 구획되며 각 구획부에 가스 유입구 및 가스 포집구가 돌출 형성되는 반응조;

상기 칸막이에 배치되어 유입된 오폐수를 교반시키고 상기 가스 유입구를 통하여 유입된 가스에 의하여 형성된 기포를 서로 충돌시킴으로써 체류시간을 연장시켜 혐기성 미생물에 의하여 오염물질을 분해시키는 교반수단; 그리고

상기 반응조와 일체로 연결되어 상기 반응조로부터 배출되는 오폐수에 함유된 슬러지를 침전시키고 오폐수를 다시 상기 농축조로 반송시키는 슬러지 분리조를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 반응조와 슬러지 분리조의 사이에는 상기 반응기와 동일한 구조를 갖는 적어도 하나의 반응기가 더 포함되는 일체형 오폐수 처리장치.
제1 항에 있어서, 상기 교반수단은 상기 칸막이에 형성되는 홀의 주위에 장착되어 상기 홀을 통과한 오폐수가 유입되어 1차로 교반되는 하부 조립체와, 상기 하부 조립체의 상부에 장착되어 상기 하부 조립체를 통과한 오폐수를 2차로 교반시키는 상부 조립체로 이루어지는 적어도 하나의 블레이드 조립체를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치.
제4 항에 있어서, 상기 하부 조립체는 상기 칸막이에 형성된 원형홀의 테두리부에 장착되는 원통부와, 상기 원통부의 상단부에 장착되어 오폐수를 교반시키는 하부 블레이드를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치.
제4 항에 있어서, 상기 상부 조립체는 상기 하부 조립체의 원통부 보다 더 큰 직경을 갖음으로써 그 내부에 상기 하부 조립체의 상단부가 배치되는 원통과, 상기 원통의 상단부에 장착되어 오폐수를 교반시키는 상부 블레이드를 더 포함하는일체형 오폐수 처리장치.
제2 항에 있어서, 상기 교반수단은 깔때기 형상의 칸막이와, 상기 칸막이의 중간부에 형성된 원형홀의 테두리부에 연결되어 하방으로 돌출된 통체와, 상기 원형홀에 장착된 블레이드로 이루어지는 적어도 하나의 블레이드 조립체를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치.
제5 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드는 부채꼴 형상을 갖는 다수개의 블레이드가 일정각도로 기울어져 형성되며, 이웃한 블레이드와의 사이에 공간이 형성됨으로서 상기 공간을 통하여 오폐수가 통과하여 회전력을 갖는 일체형 오폐수 처리장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 슬러지 분리조는 그 단면적이 상부에서 하부방향으로 축소되는 형상을 갖는 몸체와, 상기 몸체의 상부 내저면에 형성되어 오폐수의 흐름을 하부로 유도하는 경사판과, 상기 경사판과 일정거리 떨어져 위치하며 그 상면에 오목부가 형성되어 상기 오목부를 통하여 슬러지가 분리된 상등수가 통과하여 외부로 배출되는 웨어와, 바닥부 후면 구석에 형성되어 오폐수를 상기 원수유입관으로 반송시키는 유출구를 포함하는 일체형 오폐수 처리장치.
제9 항에 있어서, 상기 슬러지 분리조의 바닥부는 상기 유출구 방향으로 기울어짐으로써 침전된 슬러지가 상기 유출구로 이동가능한 일체형 오폐수 처리장치.
제1 항에 있어서, 상기 농축조는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 구비되는 가이드 블레이드와, 상기 케이스의 내부에 공기를 공급하는 공기 유입관과, 오폐수가 유입되는 원수 유입관과, 고형물이 배출되는 배출관을 포함하는 일체형 오폐수 처리장치.
제11 항에 있어서, 상기 가이드 블레이드는 쐐기형상을 갖으며, 상기 가이드 블레이드의 경사면은 상기 케이스 내벽면과 일정 간격을 유지함으로써, 상기 공기 유입관을 통하여 유입된 공기가 상기 가이드 블레이드의 경사면을 따라 상향으로 이동가능한 일체형 오폐수 처리장치.