KR200289901Y1 - 토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오염물질 처리 반응조를 하부에 위치시키고 반응조 상부를 토양으로 덮어 자연정화 능력을 이용하는 토양정화법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토양 및 토양내 미생물을 직접 이용하는 것에 의해 질소와 인을 효율적으로 처리하고 하부 토양층의 2차오염을 방지하는 토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치에 관한 것이다.

본 고안의 장치는 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 접촉실이 상부에 이격 설치된 침전분리1조, 침전분리2조, 접촉폭기1조, 침전분리3조, 접촉폭기3조, 및 토양접촉여과1실이 차례로 연계 구성되고, 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 토양접촉여과2실이 상기 토양접촉여과1실에 독립적으로 연계 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치{Disposal device of waste water using soil microbe}

본 고안은 오염물질 처리 반응조를 하부에 위치시키고 반응조 상부를 토양으로 덮어 자연정화 능력을 이용하는 토양정화법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토양 및 토양내 미생물을 직접 이용하는 것에 의해 질소와 인을 효율적으로 처리하고 하부 토양층의 2차오염을 방지하는 토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치에 관한 것이다.

현재 개발되어 사용되고 있는 거의 대부분의 오폐수 처리공법들은 인위적으로 구성된 처리공정에만 의존하고 있어 오염물질을 처리하기 위한 반응조의 요구 용적이 크고 많은 기계설비가 필요할 뿐만 아니라 설치비용과 유지관리비용이 높다.

특히 유입수 유량 및 수질의 변화 또는 공기공급장치 고장 등으로 반응조내 미생물 사멸시에 대처능력 부족으로 방류수질의 불안정이 빈번히 발생하고 있고, 폐오니의 발생량이 많아 오니처리비용이 높다.

이러한 인위적인 처리공법의 단점들을 극복하기 위한 방법으로 자연정화능력을 이용하는 토양정화법의 사례가 점점 늘어나는 추세에 있는 바, 토양정화법은 일반적으로 오염물질 처리 반응조를 하부에 위치시키고 반응조 상부를 토양으로 덮은 후에 토양층 위에 잔디를 식재하는 것에 의해 토양층에 오염물이 유입될 경우 오염물이 토양생물체의 영양소가 되어 분해, 제거되도록 하는 공법이다.

이러한 자연정화법을 응용한 대표적 공법은 HBR공법, 모관침윤트렌치공법 및토양피복형 접촉산화공법을 들 수 있는 바, HBR공법은 토양 및 토양내 미생물을 직접 이용하는 방법이 아닌 토양 미생물 배양조를 공정내에 설치하여 토양 미생물을 활성화시킨 후에 이것을 반응조로 순환시켜 질소와 인의 처리효율을 높이는 방식으로, 이러한 방법은 배양조 유지비용이 상대적으로 높을 뿐만 아니라 토양정화법의 여러 가지 장점들 중에서 일부만 응용한 경우이다.

또한 모관침윤 트렌치공법은 침전분리조, 접촉여과조, 산화침윤정화조, 모관침윤트렌치로 구성되어 침전분리조는 유입수 중의 고형물을 침전시키고, 접촉여과조에서는 여재에 부착된 미생물에 의해 유기물의 제거가 일어나고, 산화침윤정화조의 상부에 있는 여재는 토양층과 접촉하고 있는데 이를 통해 정화조 상부에서 자라는 식물에게 정화조 유입수내의 유기물, 질소 및 인 등을 공급하게 되며, 이같이 전처리된 물은 마지막 처리공정인 모관침윤트렌치의 모관을 통해 스며 나와 모관의 시펀작용에 의하여 상하,횡방향으로 이동 분산하면서 토양내의 미생물에 의해 처리된 후 지하로 스며들어 지하수를 충전하고 일부는 상부 토양층에 식생된 식물의 영양과 수분으로 공급되거나 대기로 증방되는 방식으로, 이는 유입수가 자연 유하식으로 흐르기 때문에 전기동력이 전혀 필요 없고, 토양을 침투하기 때문에 토양 미생물에 의해 질소 및 인이 제거되는 반면에, 소요부지가 다른 공법에 비해 상대적으로 크고 토양을 오염시켜 현재는 사양상태에 있으며, 유입수의 일정한 BOD농도를 조절하기 위해 전처리시설이 요구되며 운전관리자가 바뀔 때마다 각 계열의 교대운전에 관한 사항이 필수적으로 전달되어야 하며 모세관현상에 대한 물리적인 반응을 발생할 수 있는 토질의 투수계수에 유의해야 하는 등의 문제점이 있다.

또한 토양피복형 접촉산화공법은 침전분리조, 접촉폭기조, 침전조, 자연여과조 및 방류조 등의 각 조의 상부를 토양으로 덮고 그 위에 잔디를 식재한 공법으로서, 시설물의 상부를 토양과 식물로 덮는 것은 모관침윤트렌치공법과 같으나 처리기간과 부지면적을 줄이기 위하여 트렌치 대신에 호기성 반응조를 설치하여 공기를 인위적으로 공급하게 된다.

침전분리조는 유입하수에 포함된 침전성 고형물뿐만 아니라 침전분리조 다음의 각 조에서 반송되는 오니를 고액분리시키며 침전분리조내에 침전된 고형물은 조내에서 서서히 분해되어 용존상태로 전화되며, 이는 혐기성 반응조로 주로 유기물을 분해하게 되고, 접촉폭기조는 침전분리조에서 분해되지 않은 유기물을 제거하고 이 조의 후단에서는 질산화되지 않고 남아 있는 암모니아를 질산성질소로 전환시켜 질산화 과정을 완료하게 되며, 자연여과조에서는 상기 접촉폭기조의 처리수내에 포함된 부유물질을 여과, 제거하게 된다.

본 고안은 상술한 공법중에서 토양피복형 접촉산화공법을 보다 효율적으로 개량한 것으로서 토양 및 토양내 미생물을 직접 이용하는 것에 의해 질소와 인을 효율적으로 처리하고 하부 토양층의 2차오염을 방지하는 토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치는 상단에 이격 설치되는 것으로서 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 접촉실을 구비하는 침전분리1실 및 2실, 상단에 이격 설치되는 것으로서 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설되며 호기처리를 위한 에어공급관이 설치된 비교적 긴 접촉실을 구비하는 접촉폭기1실, 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 접촉실이 상부에 설치되고, 하단에 반송관을 구비하는 침전호퍼가 설치되는 침전분리3실, 상단에 이격 설치되는 것으로서 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설되며 호기처리를 위한 에어공급관이 설치된 비교적 긴 접촉실을 구비하는 접촉폭기2실 및 3실, 상단에 이격 설치되는 것으로서 지그재그 형성된 유로에 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 접촉실을 구비하는 토양접촉여과1실, 지그재그 형성된 유로에 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 토양접촉여과2실, 및 상기 호기처리실인 접촉폭기1,2,3실에 에어를 공급하고, 혐기처리실인 침전분리2,3실 및 토양접촉여과1실에서 발생된 침전물을 침전분리1실로 반송시키는 기계실을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 처리계통도,

도 2는 본 고안의 전체적인 구성도,

도 3은 본 고안의 요부 상세 단면도,

도 4는 본 고안의 개략적인 평면 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 침전분리1조 2: 침전분리2조

3: 접촉폭기1조 4: 침전분리3조

5: 접촉폭기2조 6: 접촉폭기3조

7: 토양접촉여과1실 8: 토양접촉여과2실

9: 기계실 10: 접촉실

11: 로스톨 12: 접촉여재

13: 모관망 14: 격벽

G: 토양 P: 연결파이프

A: 슬러지실

이하 본 고안을 첨부도면을 참조하여 상술한다.

도 1은 본 고안의 처리계통도, 도 2는 본 고안의 전체적인 구성도, 도 3은 본 고안의 요부 상세 단면도, 도 4는 본 고안의 개략적인 평면 구성도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 고안의 토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치는 침전분리1조(1), 침전분리2조(2), 접촉폭기1조(3), 침전분리3조(4), 접촉폭기2조(5), 접촉폭기3조(6), 토양접촉여과1실(7)이 일체로 연계 구성되고, 상기 토양접촉여과1실(7) 다음으로 토양접촉여과2실(8)이 독립적으로 구성되며, 상기 각각의 조에는 접촉실(10)이 구비되며, 상기 접촉실(10)은 토양(G)으로 덮여진다.

상기 접촉실(10)은 도 3에서와 같이 조의 상단에 일치되도록 조로부터 이격설치되는 것으로서 상단이 개구되고 하단이 로스톨(11)로 지지되며, 내부에 접촉여재(12)가 충진되며, 상기 접촉여재(12)의 상단은 모관망(13)에 덮여지는 구성이고, 상기 모관망(13)상으로 양질의 토양 및 다공질의 토양(G)이 포설된다.

상기 접촉폭기1,2,3조(3)(5)(6)는 호기처리되도록 기계실(9)의 에어공급장치가 연결되고, 침전분리2,3조(2)(4)조 및 토양접촉여과1실(7)은 혐기처리되는 것으로서 발생되는 슬러지를 침전분리1조(1)에 반송되도록 기계실(9)의 반송장치가 연결된다.

상기 토양접촉여과1실조(7) 및 토양접촉여과2실(8)은 격벽(14)에 의해 유로가 지그재그 형성되고, 상기 자연여과조(8) 역시 내부에 접촉여재(12)가 충진되어 그 상단이 토양으로 포설된다.

상기 접촉폭기1,2,3조(3)(5)(6)에 설치되는 접촉실(10)은 보다 길게 형성된다.

미설명 부호 "A"는 슬러지실이고, "P"는 연결관이며, "S"는 스크린조이다.

상기 구성의 장치에 의한 오폐수 처리방법을 설명한다.

유입된 오폐수는 스크린조(S)를 통해 비교적 고형물질이 분리제거되고 다음으로 연계된 침전분리1,2조(1)(2)에서 유입하수에 포함된 침전성 고형물 뿐만 아니라 다음의 각 조에서 반송되는 오니를 침전분리1조(1)에서 고액분리시킨다.

이 때 유입수는 상부에 구성된 접촉실(10)의 하단에 설치된 로스톨(11)의 틈새 및 외벽에 형성된 통공(10a)을 통해 스며들어 접촉여재(12)를 잠기게 하는 것과 동시에 모세관현상에 의해 상부의 토양(G)으로 까지 스며들게 되고, 토양층에 오염물이 유입될 경우 오염물이 토양 생물체의 영양소가 되어 분해 제거된다.

토양층 내에는 미생물 뿐만 아니라 원생동물, 식물의 뿌리 등이 상호 의존관계를 유지하면서 먹이사슬을 이루고 있고, 특히 지렁이는 오니를 상당히 좋아하며 매일 자신의 체중만큼의 오니를 자기 몸속으로 통과시켜 분해하는 능력을 갖고 있어 반응조내에 오니 발생량을 저감시키는 역할을 한다.

또한 대장균과 같은 하수내의 유해세균은 토양미생물과 상호 적대관계가 존재하여 토양미생물의 먹이가 되어 제거가 가능하고 토양미생물은 원생동물의 먹이가 되며 이 원생동물은 지렁이의 영양원이 된다.

또한 토양층은 토양미생물의 자연배양조 역할을 하여 토양층 하부에 위치한 반응조 내에 미생물의 사멸시에는 토양층에 서식하는 미생물이 자연적으로 반응조내로 유입되어 반응조의 기능을 정상화시키게 되고, 한편 반응조 상부에 있는 다공성 토양층은 반응조에서 발생하는 악취물질을 토양에 흡착시키고 흡착된 악취물질은 토양미생물에 의하여 서서히 냄새없는 물질로 전화되기 때문에 처리장 주변에 악취를 방지할 수 있으며, 또한 토양층 상부에 식재되는 잔디는 토양내 오염물질을 영양소로 이용하기 때문에 토양 미생물과 함께 오염물질의 정화에 보조기능을 발휘하게 된다.

이러한 토양정화작용는 다음으로 연계구성된 접촉폭기1조(3), 침전분리3조(4), 접촉폭기2조(5), 접촉폭기3조(6), 토양접촉여과1실(7), 및 토양접촉여과2실(8)에서도 동일하게 일어나게 된다.

특히 호기처리조인 접촉폭기1,2,3조(3)(5)(6)에서는 침전분리조에서 분해되지 않은 유기물이 제거되는 것과 함께 질산화가 일어나 암모니아를 질산성질소로 전환시켜 질산화 과정을 완료하게 된다.

즉 호기성 처리조에서는 호기성 미생물이 유기물을 분해하여 에너지를 얻고 세포합성을 하는 과정에서 제거되고, 혐기성 처리조에서는 혐기성 미생물에 의한 유기물 분해과정에서 제거되는 것에 의해 BOD제거, 질소제거, 인제거가 효율적으로 이루어진다.

한편 토양접촉여과2실(8)에서는 접촉폭기조의 처리수내에 포함된 부유물질을 여과제거시키게 되고, 충진된 접촉여재를 통해 BOD 및 부유물질(SS)의 처리효율이 우수하게 되며, 여과된 부유물질에 의한 토양접촉여과1실(8)의 막힘현상은 상부에 위치한 토양층에서 서식하는 토양생물이 부유물질을 먹이로 이용하기 때문에 일어나지 않게 된다.

또한 각 조에서 발생되는 오니는 공기공급장치에서 나오는 공기압을 이용하여 침전분리1조(1)로 반송시켜 처리하기 때문에 폐오니의 발생량이 상대적으로 낮게 되고, 폐오니 발생량이 낮은 또 다른 이유는 토양층내 토양생물이 반응조내 오니를 먹이로 이용하기 때문이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 토양 및 토양내 미생물을 직접 이용하는 것에 의해 BOD, 질소, 인이 효율적으로 처리되고, 하부 토양층의 2차오염을 방지하는 등의 효과를 발휘한다.

본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (2)

1. 침전분리조, 접촉폭기조, 침전조, 토양접촉여과조 및 방류조 등의 각 조의 상부를 토양으로 덮고 그 위에 잔디를 식재한 토양피복형 접촉산화장치에 있어서,

   접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 접촉실이 상부에 이격 설치된 침전분리1조, 침전분리2조, 접촉폭기1조, 침전분리3조, 접촉폭기3조, 및 토양접촉여과1실이 차례로 연계 구성되고, 접촉여재가 충진되고 그 위에 모관망이 덮이며 모관망상에 다공질 토양이 포설된 토양접촉여과2실이 상기 토양접촉여과1실에 독립적으로 연계 구성된 것을 특징으로 하는 토양 미생물을 이용한 오폐수 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 접촉폭기1,2,3조는 에어공급관이 구비되어 호기성 미생물을 이용한 호기처리되는 조인 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 오폐수 처리장치.