KR200268675Y1 - 오수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오수처리장치에 관한 것으로서, 1차 처리된 처리수를 재차 처리하기 위해 기존 오수처리장치(10)의 방류조(16)에 부착된 바이오리엑터(20)의 구성은 미생물을 서식시켜 오수내 오염물질을 분해시키는 반응탱크(22)와, 미생물의 성장에 필요한 산소를 공급하여 이 산소가 탱크수 및 오수 원수와 혼합되면서 반응탱크(22)의 상부로 간접 순환되도록 하는 순환파이프(26)와, 반응탱크(22)내의 처리수를 외부로 방류시키는 처리수방류구(32)와, 미생물의 산화작용에 의해 처리되어 처리수방류구를 통해 외부로 배출되는 오수중의 부유물질을 제거하기 위한 미생물필터(34)와, 반응탱크(22) 내에서 고농도의 미생물을 일정하게 유지시키는 미생물접촉재(36)와, 외부공기가 미생물접촉재(36)의 하부로 강하게 공급되면서 발생되는 전단력에 의해 미생물접촉재(36)에 부착된 미생물들을 탈리시키기 위해 외부공기를 유입시키는 탈리공기유입구(38) 및 미생물접촉재(36)로부터 탈리된 미생물을 기존 오수처리장치(10)의 농축조(12)로 배출시키는 탈리오니배출구(40)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 따라서, 기존 오수처리장치(10)의 변경 및 보수없이 방류수질을 개선시킬 수 있는 등의 효과를 얻는다.

Description

오수처리장치{sewage treatment apparatus}

본 고안은 오수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오리엑터를 기존의 오수처리장치에 부착시켜 이 오수처리장치에서 처리된 처리수가 재차 처리되도록 함으로써 기존 오수처리장치의 변경 및 보수없이 방류수질을 개선시킬 수 있는 오수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 오수는 사람의 일상생활과 관련하여 수세식 화장실, 목욕탕, 주방 등에서 배출되는 액체성 또는 고체성 오물이 섞여 있는 물을 일컬으며, 이 오수를 배출하고자 하는 사람은 오수, 분뇨 및 축산폐수에 관한 법률이 정하는 방류수질 기준 이하로 정화한 후 방류하여야 한다.

오수를 정화하기 위한 처리공법은 여러 가지가 있으나 미생물을 이용한 활성오니공법과 접촉산화공법이 주로 이용되고 있다. 1999년 8월 9일 개정된 오수, 분료 및 축산폐수에 관한 법률에 의하면 법 개정 이후에 설치되는 오수처리장치의 경우에 방류수의 BOD(생물학적 산소요구량), SS(부유물질)가 20PPM이하로 되도록 처리하여야 하나 법 개정 이전에 설치된 오수처리장치에 대해서는 2002년 1월 1일부터 60PPM에서 20PPM으로 강화된 방류수 수질기준이 적용되도록 규정하고 있다.

이에 따라 법 개정 이전에 설치된 오수처리장치는 처리성능의 향상을 위하여 처리시설이 변경 또는 보수되어야 하며 개정 이후에 설치된 오수처리장치라 하더라도 오수 배출량 및 농도가 증가하면 용량 확장을 위한 신규시설을 마련하여야 한다.

이를 위해 현재 실시되고 있는 방법으로는 기존 시설 중 폭기조의 용량을 확장하는 방법, 폭기조 내에 미생물접촉재를 설치하는 방법, 오존산화 등 고도처리시설을 생물학 처리시설의 후단부에 설치하는 방법 및 기존시설을 폐기하고 신규 오수처리장치를 설치하는 방법 등이 있다. 그러나 이들은 오수 발생량이 50m³/day 이상의 중, 대규모의 오수처리장치에 적합한 방법들로 소규모 오수처리장에 적용하기에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

우선, 이미 설치되어 있는 대부분의 소규모 오수처리장치는 공장에서 제작된 FRP 재질의 합병정화조로 그 구조가 토목구조의 대규모 오수처리장치와 유사하나 공장조립 제품이라서 폭기조의 용량만을 늘일 수 있는 방법이 없으며, 미생물접촉재 설치 등 내부구조를 변경하려고 해도 입구가 좁아 출입이 어렵고 내부가 작아 신규 시설의 설치가 불가능한 경우가 대부분이다.

또한, 내부구조를 변경하려면 조의 물을 퍼내야 하는데 그 비용 또한 과중하여 보수기간내에 발생된 오수는 처리하지 못하고 그대로 외부 방류해야 하는 문제점이 있었다.

이러한 변경 또는 보수의 문제점을 고려할 때 소규모 오수처리장치의 처리효율을 상승시킬 수 있는 대안이 신규 합병정화조를 설치하거나, 오존산화 등 고도처리시설을 생물학 처리시설의 후단부에 설치하는 방법 등인데, 이는 투자비와 유지관리비용이 과다하다는 단점이 있어 경제적이면서도 설치가 간단한 신규 시설의 필요성이 절실한 상황이다.

본 고안은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 바이오리엑터를 기존의 오수처리장치에 부착시켜 기존의 오수처리장치에 의해 1차 처리된 오수가 재차 처리되도록 함으로써 기존의 오수처리장치의 변경, 보수없이 방류수질을 개선하고 처리효율을 증가시킬 수 있는 오수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 기존 오수처리장치에 바이오리엑터가 포함된 본 고안의 오수처리장치를 나타낸 개략흐름도이다.

도 2는 본 고안에 의한 오수처리장치 중 바이오리엑터의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.

도 3a, 3b는 본 고안에 의한 오수처리장치 중 바이오리엑터내에 설치된 미생물접촉재의 섬유다발을 나타낸 개략도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 기존 오수처리장치 11 : 폭기조

12 : 농축조 14 : 펌프

16 : 방류조 20 : 바이오리엑터

22 : 반응탱크 24 : 산기관

26 : 순환파이프 28 : 히터

30 : 오수유입구 32 : 처리수방류구

34 : 미생물필터 36 : 미생물접촉재

36a : 심재 36b : 고리

38 : 탈리공기유입구 40 : 탈리오니배출구

42 : 송풍기 44 : 콘트롤판넬

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 오수처리장치는 폭기조, 농축조 및 방류조가 포함된 오수처리장치에 있어서, 상기 방류조에 1차 처리된 처리수를 재차 처리하기 위한 바이오리엑터가 부착됨을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 오수처리장치에 있어서, 상기 바이오리엑터는 미생물을 서식시켜 오수내 오염물질이 분해되도록 하기 위한 반응탱크와, 공기와 미생물의 직접적인 접촉을 피하면서 미생물의 성장에 필요한 산소를 공급하여 이 산소가 탱크수 및 오수 원수와 혼합되면서 반응탱크의 상부로 간접 순환되도록 하는 순환파이프와, 반응탱크내의 처리수를 외부로 방류시키는 처리수방류구와, 미생물의 산화작용에 의해 처리되어 상기 처리수방류구를 통해 외부로 배출되는 오수중의 부유물질을 제거하기 위한 미생물필터와, 반응탱크내에서 고농도의 미생물을 일정하게 유지시키는 미생물접촉재와, 외부공기가 미생물접촉재의 하부로 강하게 공급되면서발생되는 전단력에 의해 미생물접촉재에 부착된 미생물들을 탈리시키기 위해 외부공기를 유입시키는 탈리공기유입구 및 미생물접촉재로부터 탈리된 미생물을 기존 오수처리장치의 농축조로 배출시키는 탈리오니배출구를 포함하여 구성됨이 바람직하다.

또한, 본 고안에 따른 오수처리장치에 있어서, 상기 순환파이프는 반응탱크내의 물이 상승되도록 외부로부터 공급되는 공기를 빠른 속도로 분출시키는 산기관과, 상기 반응탱크내의 물의 적정온도를 유지시키기 위한 히터와, 탱크수 및 공기와 혼합되는 오수 원수를 유입시키기 위한 오수유입구가 포함됨이 바람직하다.

또한, 본 고안에 따른 오수처리장치에 있어서, 상기 미생물접촉재는 이형단면사로 제작된 끈 형상의 접촉재를 플라스틱 접촉재에 충진하여 반응탱크 내에서 1m³당 0.6m³이상 설치함이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 고안을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에서 나타낸 것과 같이, 본 고안에 의한 오수처리장치는 기존 오수처리장치(10)의 방류조(16)에 바이오리엑터(20)를 부착시킨 것으로, 이 바이오리엑터(20)의 구성은 미생물을 서식시켜 오수내 오염물질이 분해되도록 하기 위한 반응탱크(22)와; 이 반응탱크(22)내의 물이 상승되도록 외부로부터 공급되는 공기를 빠른 속도로 분출시키는 산기관(24)과 반응탱크내의 물의 적정온도를 유지시키기 위한 히터(28)와 탱크수 및 공기와 혼합되는 오수 원수를 유입시키기 위한 오수유입구(30)가 포함되며 공기와 미생물의 직접적인 접촉을 피하면서 미생물의 성장에 필요한 산소를 공급하여 이 산소가 탱크수 및 오수 원수와 혼합되면서 반응탱크(22)의 상부로 간접 순환되도록 하는 순환파이프(26)와; 미생물의 산화작용에 의해 처리되어 처리수방류구(32)를 통해 외부로 배출되는 오수중의 부유물질을 제거하기 위한 미생물필터(34)와; 이 미생물필터(34)를 경유하는 반응탱크(22)내의 처리수를 외부로 방류시키는 처리수방류구(32)와; 반응탱크(22)내에서 고농도의 미생물을 일정하게 유지시키는 미생물접촉재(36)와; 외부공기가 미생물접촉재(36)의 하부로 강하게 공급되면서 발생되는 전단력에 의해 미생물접촉재(36)에 부착된 미생물들을 탈리시키기 위해 외부공기를 유입시키는 탈리공기유입구(38)와; 미생물접촉재(36)로부터 탈리된 미생물을 기존 오수처리장치(10)의 농축조(12)로 배출시키는 탈리오니배출구(40)와; 반응탱크(22) 내부로 외부공기를 공급하는 송풍기(42)와; 펌프(14) 및 송풍기(42)를 제어하는 콘트롤판넬(44); 등을 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기 반응탱크(22)는 미생물이 서식하면서 오수내 오염물질을 분해하는 공간으로 상기 미생물은 반응탱크(22) 내부에 설치된 미생물접촉재(36)에 부착하여 성장한다. 미생물을 이용한 유기물의 제거에 있어 처리의 효율은 하기 수학식 1과 같이 미생물의 농도에 비례한다. 즉, 미생물의 농도가 높을수록 체류시간(반응기의 크기)은 작아지며 처리효율은 상승하게 된다.

[수학식 1]

S = S₀- U ×θ×X

상기 식에서, S : 처리수내의 유기물질 농도(mg/L),

S₀: 유입수내의 유기물질 농도(mg/L),

U : 비제거율(Kg BOD/Kg MLSS·day),

θ: 체류시간(day)

X : 미생물의 농도(mg/L)이다.

본 고안에서는 고농도의 미생물을 일정하게 유지하기 위하여 특수한 형태의 미생물접촉재(36)가 사용된다. 본 고안의 미생물접촉재(36)는 미생물의 부착이 용이하고 작은 전단력에는 부착된 미생물이 탈리되지 않도록 섬유를 끈상으로 가공한 후 이를 플라스틱접촉재로 충진하여 제작한 것으로, 그 예는 대한민국 실용신안 공고공보 제2001-225317호의 혐기성 미생물 부착용 접촉재 세트 등을 들 수있다.

섬유의 재질로는 나이론, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, PVC, PVDC를 단독 또는 혼합하여 사용하며, 섬유의 굵기가 가늘수록 비표면적이 커지므로 섬유 한가닥의 굵기가 200데니아 이하인 단섬유를 합사하여 사용하는 것이 좋고, 특히, 탈리방지를 위하여 이형단면사를 사용하는 것이 바람직하다. 끈상의 형태는 도 3a 및 3b에서 나타낸 것과 같이, 5mm 이상의 굵기를 가진 로프사 심재(36a)의 주위에 상기의 섬유 재질의 고리(36b)가 루프를 이루도록 구성된다.

그리고, 상기 미생물접촉재(36)의 충진량은 바이오리엑터(20)의 반응탱크(22)내에서 1m³당 0.6m³이상으로 충진하며, 여기에 부착되는 미생물의 농도는 약 8,000ppm으로 기존의 FRP제 합병정화조에 비해 5배 이상 높다. 이러한 사실에 기인하여 본 고안에서는 기존의 FRP제 합병정화조에 비해 그 크기를 1/5로 축소시킬 수 있다.

상기 순환파이프(26)는 공기와 미생물의 직접적인 접촉을 피하면서 미생물의 성장에 필요한 산소를 공급하는 장치로서, 그 내부에는 산기관(24), 히터(28), 오수유입구(30)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 히터(28)는 반응탱크(22)내의 물 온도가 낮아지면 처리효율이 떨어지기 때문에 물의 온도를 소정온도로 유지시켜 주기 위한 것이다.

상기 송풍기(42)에 의해 공급되는 공기는 산기관(24)을 통해 빠른 속도로 분출되면서 상승력을 일으켜 반응탱크(22) 하부의 물이 사이펀 원리에 의해 상승하게 되는데, 이때 상승된 탱크수는 오수유입구(30)를 통해 유입되는 오수 원수 및 공기와 혼합되면서 상승하여 반응탱크(22)의 상부로 순환되게 된다.

이와같은 순환파이프(26)를 이용한 간접순환은 공기에 의한 전단력이 미생물접촉재(36)에 부착된 미생물에 직접 전달되지 않도록 함으로써 부착된 미생물이 탈리되지 않는 장점이 있다. 상승된 탱크수와 유입된 원수는 반응탱크(22)의 하부로 흐르면서 미생물접촉재(36)에 부착된 미생물에 의해 오염물질이 분해된다.

상기 바이오리엑터(20)의 반응탱크(22)내에 오염물질이 연속적으로 공급되면 이를 먹이로 하여 미생물이 과도하게 성장하게 되고 방류수의 부유물질농도가 점차 상승하게 되므로, 이를 방지하기 위하여 주기적으로 미생물을 탈리시켜 외부로 배출시켜 주어야 한다. 그 주기는 오염물질의 농도에 비례한다. 본 고안에서는 탈리의 수단으로 공기에 의한 탈리방법을 사용한다. 미생물이 과도하게 성장하여 폐수의 하부흐름이 원활하지 못하면 수위가 상승하게 되는데, 이때 탈리공기유입구(38)를 통해 공기를 미생물접촉재(36)의 하부로 강하게 공급하면서 그 전단력에 의해 미생물접촉재(36)에 부착된 미생물들을 탈리시킨다. 일정 시간 미생물을 탈리시킨 후 탈리된 미생물은 탈리오니배출구(40)를 통해 기존 오수처리장치(10)의 농축조(12)로 배출된다.

상기와 같은 미생물의 산화작용에 의해 처리된 오수는 바이오리엑터(20)의 외부에 설치된 미생물필터(34)에서 부유물질이 제거되어진 후 처리수방류구(32)를 통해 외부로 배출되어진다.

법 개정 이전에 설치된 대부분 오수처리장치의 처리수 BOD, SS는 60ppm 정도로 기존 오수처리장치(10)의 후단에 본 고안의 바이오리엑터(20)를 설치하게 되면 BOD, SS를 10ppm 이하로 처리할 수 있어 법적 기준에 적합한 처리수질을 얻게 된다.

미설명부호 11은 폭기조이다.

이상에서와 같이 본 고안에 의한 오수처리장치의 소규모 오수처리 방류수질 개선용 바이오리엑터는 비표면적이 넓으면서도 공극률이 큰 미생물접촉재를 사용하므로 폐색 현상없이 8,000ppm 이상의 고농도 미생물을 담지할 수 있기 때문에 적은 용량으로 오수에 존재하는 유기 오염물질을 신속하게 제거할 수 있을 뿐 아니라 침전조, 반송라인 등 부가설비가 필요없어 경제적이며 미생물의 농도조절이 필요없어 유지관리가 간편한 이점을 갖는 동시에 기존 오수처리장치의 보수, 변경없이 방류수의 BOD, SS를 10ppm 이하로 처리할 수 있는 등의 효과를 얻는다.

이상의 설명에서와 같이 본 고안은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 고안의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 폭기조, 농축조 및 방류조가 포함된 오수처리장치에 있어서,

   상기 방류조에 1차 처리된 처리수를 재차 처리하기 위한 바이오리엑터가 부착됨을 특징으로 하는 오수처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 바이오리엑터는,

   미생물을 서식시켜 오수내 오염물질이 분해되도록 하기 위한 반응탱크;

   공기와 미생물의 직접적인 접촉을 피하면서 미생물의 성장에 필요한 산소를 공급하여 이 산소가 탱크수 및 오수 원수와 혼합되면서 반응탱크의 상부로 간접 순환되도록 하는 순환파이프;

   반응탱크내의 처리수를 외부로 방류시키는 처리수방류구;

   미생물의 산화작용에 의해 처리되어 상기 처리수방류구를 통해 외부로 배출되는 오수중의 부유물질을 제거하기 위한 미생물필터;

   반응탱크내에서 고농도의 미생물을 일정하게 유지시키는 미생물접촉재;

   외부공기가 미생물접촉재의 하부로 강하게 공급되면서 발생되는 전단력에 의해 미생물접촉재에 부착된 미생물들을 탈리시키기 위해 외부공기를 유입시키는 탈리공기유입구; 및

   미생물접촉재로부터 탈리된 미생물을 기존 오수처리장치의 농축조로 배출시키는 탈리오니배출구;

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 오수처리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 순환파이프는,

   반응탱크내의 물이 상승되도록 외부로부터 공급되는 공기를 빠른 속도로 분출시키는 산기관;

   상기 반응탱크내의 물의 적정온도를 유지시키기 위한 히터; 및

   탱크수 및 공기와 혼합되는 오수 원수를 유입시키기 위한 오수유입구;

   가 포함됨을 특징으로 하는 상기 오수처리장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 미생물접촉재는 이형단면사로 제작된 끈 형상의 접촉재를 플라스틱 접촉재에 충진하여 반응탱크 내에서 1m³당 0.6m³이상 설치함을 특징으로 하는 상기 오수처리장치.