KR20030012283A - 분뇨 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 분뇨를 발생원에서 직접 처리할 수 있도록 하고, 분뇨에 포함된 오수를 고도로 정화처리하여 그 처리수를 유효하게 재 이용할 수 있도록 된 분뇨 처리장치를 제공함에 있다.

이에 본 발명은 상부에 분뇨 등이 유입되는 투입구가 설치되고 내부에는 격자형태의 스크린망이 설치되어, 분뇨에 포함되어 있는 이물질을 걸러내고 고형물의 분리가 이루어지는 분리조와; 분리조 내의 상등수가 유입되는 연결관이 설치되고, 내부에는 상등수를 혐기성 미생물에 의해 1차 분해시키기 위해 한 접촉 담체가 장입되어, 오수를 정화처리하는 활수조; 1차 정화된 처리수의 여과 및 통성균에 분해작용이 이루어지는 여과조; 여과조를 거친 처리수를 오존으로 살균처리하기 위한 살균조; 살균조를 거친 처리수를 받아 재활용처로 보내기 위한 재활용조를 포함하는 분뇨 처리장치를 제공한다.

Description

분뇨 처리장치{Device for sewage disposal}

본 발명은 분뇨 처리장치에 관한 것으로, 특히 분뇨 발생지역 내에서 처리하여 오수의 재활용이 가능하도록 한 분뇨 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 사람의 분뇨는 수거차에 의해 수거되어 분뇨처리장으로 보내지거나, 혐기성 미생물 등을 이용하여 퇴비화하고 있고, 수세식 화장실의 경우는 관로 등을 통하여 대도시 하수 종말 처리장으로 보내 정화처리한 후 강이나 바다로 방류하고 있으며, 하수종말처리장이 없을 때에는 오수정화시설 등을 설치하여 토양 등지로 방류하게 된다.

그러나 상기의 종래 처리방법은 수거차에 의하는 재래식의 경우 사용시에 각종 악취와 벌레 발생 등으로 매우 혐오스러움을 주며, 수세식의 경우는 물의 사용량이 많고, 완전 정화되지 않는 오수의 토양 방류 등으로 환경오염 및 물 부족을 초래하게 된다.

특히, 유원지나 야영지 또는 휴게소 등에 설치되는 조립식 화장실에 있어서는, 분뇨 처리가 어려워 발생원 처리형의 정화조에 대한 연구와 개발이 절실한 실정이다.

간이 화장실에 있어서의 분뇨 처리에 관한 종래의 기술을 살펴보면, 실용신안등록 제3023323호에 하우징 내에 설치된 여러개의 변기로부터의 오물을 포함한 오수를 동일한 하우징 내에 설치된 침전분리조에서 고형물질을 제거한 후에, 활수조에서 물과 공기와 호기성 미생물이 담지된 담체 입자와의 삼상유동층 방식에 의해 정화처리하도록 된 수세식 화장실설비가 개시되어 있다.

그러나 상기한 종래의 기술은 침전분리조에서 고형물질을 제거한 처리수를 삼상유동층 방식에 의해 정화처리시킨 물은 정화처리 된 것이 아니며, 정화처리된 물에는 스컴(scum) 등의 고형물질이 포함되어 있다. 이 때문에 처리수를 변기의 수세수로서 이용하게 되면 스컴 등의 고형물질이 변기에 부착될 우려가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 요구사항에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 분뇨를 발생원에서 직접 처리할 수 있도록 된 분뇨 처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 분뇨에 포함된 오수를 고도로 정화처리하여 그 처리수를 유효하게 재 이용할 수 있도록 된 분뇨 처리장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분뇨처리장치가 구비된 화장실을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 분뇨 처리장치의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 분뇨 처리장치를 도시한 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 분뇨 처리장치에서 미생물조에 투입되는 담체를 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 하우징 20 : 분리조

22 : 스크린망 23,33 : 연결관

30 : 활수조 31 : 담체

32 : 함체 40 : 여과조

41,42 : 필터 43 : 유입구

45 : 유통관 50 : 살균조

51 : 오존처리기 52 : 이류관

60 : 재활용조 61 : 펌프

70 : 슬러지조 71 : 에어리프트

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 분뇨에 포함되어 있는 이물질을 걸러내고 고형물의 분리가 이루어지는 분리조와, 물과 혐기성 미생물이 담지된 담체에 의해 오수를 정화처리하는 활수조, 1차 정화된 처리수의 여과 및 통성균에 분해작용이 이루어지는 여과조, 처리수를 오존으로 살균처리하기 위한 살균조 및, 살균조를 거친 처리수를 받아 재활용처로 보내기 위한 재활용조를 포함한다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은본 발명에 따른 분뇨처리장치가 구비된 화장실을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 분뇨 처리장치의 개략적인 구성도이다.

상기한 도면에 의하면, 본 발명의 분뇨처리장치는 화장실(100)의 지면 밑에 설치되는 하우징(10) 구조로 되어 화장실(100)에서 배출되는 분뇨를 자체 처리하게 된다.

하우징(10)은 수평한 저면과 바깥둘레 가장자리 전체에 걸쳐 수직으로 세워진 외벽과 외벽의 윗 가장자리 개구부를 덮는 상판으로 이루어지며, 화장실(100)의 지하에 매설된다.

화장실(100)은 통상적인 화장실과 동일하게 구성할 수 있으며, 예컨데 측벽과 지붕(101) 및 내부의 간막이로 이루어지고, 화장실(100) 내부에는 간막이로 구분되는 각 공간에 변기가 구비되며 변기는 화장실(100) 바닥을 통해 분뇨처리장치로 연결된다.

여기서 본 고안에 따른 상기 분뇨처리장치는, 하우징(10) 내에 설치되어 분뇨에 포함되어 있는 이물질을 걸러내고 고형물의 분리가 이루어지는 분리조(20)와, 분리조(20)를 거친 상등수를 받아 물과 혐기성 미생물이 담지된 담체(31)에 의해 정화처리하는 활수조(30), 활수조(30)를 거치면서 정화처리된 처리수의 여과 및 통성균에 분해작용이 이루어지는 여과조(40), 여과조(40)를 거친 처리수를 오존으로 살균처리하기 위한 살균조(50) 및, 살균조(50)를 거친 처리수를 받아 재활용처로 보내기 위한 재활용조(60), 각 조에서 발생되는 슬러지를 이송받아 퇴비화시키기 위한 슬러지조(70)를 포함하여 이루어진다.

상기 분리조(20)는 상부에 화장실(100)의 변기로부터 분뇨 등이 유입되는 투입구(21)가 설치된 탱크형 구조물로, 내부에는 투입구(21) 하단에 연결되어 분뇨 및 비닐, 생리대 등의 비유기물질을 분리하는 격자형태의 스크린망(22)이 설치된 구조로 되어 있다.

또한, 분리조(20)는 내부로 빗물이 유입될 수 있도록, 화장실(100) 지붕(101)에 설치되는 빗물홈통으로 연결되어 빗물을 분리조(20)로 유입시키는 유입관(도시되지 않음)이 더욱 설치된다.

여기서 유입관은 상기와 같이 분리조(20)로 바로 연결시킬 수도 있으며, 이와는 별도로 유입관을 통해 빗물을 받아 저장하는 빗물유입조를 별도로 설치하고, 빗물유입조로부터 분리조(20) 내로 빗물을 적정량 투입시키는 구조로 할 수도 있다.

스크린망(22)은 통형태로 되어 있어서, 투입구(21)를 통해 분리조(20)로 투입되는 분뇨가 통형태로 된 스크린망(22)의 저면과 측면을 통과하여 탱크 내부로 유입되면서 분뇨에 포함된 이물질이 걸러지는 구조로 되어 있다. 스크린망(22)은 이물질의 분리와 더불어 고형물인 분뇨를 스크린의 메쉬크기에 맞춰 잘게 부숴주는 역할을 또한 수행하게 된다.

따라서 분리조(20) 내로 투입되는 분뇨는 잘게 분쇄되어 상등수와 분리된 체 분리조(20) 저면에 침전된다.

상기 활수조(30)는 분리조(20) 측면에 위치하는 탱크형 구조물로, 분리조(20) 내의 상등수가 유입될 수 있도록 분리조(20) 상부를 연결하는 연결관(23)이 설치되며, 내부에는 상등수를 혐기성 미생물에 의해 1차 분해시키기위해 한 접촉 담체(31)가 장입된 구조로 되어 있다.

상기 담체(31)는 난류성 유동효과를 이용한 것으로 도 4에 도시된 바와 같이, 다단계로 단차가공되고 내부는 빈 파이프 형태를 이룬다.

담체(31)의 설치는 활수조(30) 내부에 직접 채워넣을 수 있으며, 이와 달리 담체(31)가 채워진 별도의 격자구조의 함체(32)를 활수조(30) 내부 일정 위치에 설치할 수 있다. 격자구조의 함체(32)를 사용하는 경우 담체(31)가 활수조(30) 바닥에서 일정높이 올라가게 되어 활수조(30) 바닥에 침전되는 분뇨 침전물의 처리가 용이해질 수 있다.

한편, 상기 여과조(40)는 활수조(30) 측면에 위치하고, 상부에는 활수조(30)에 연결되어 활수조(30) 내의 1차 처리수를 유입하기 위한 연결관(33)이 설치되며, 내부에는 1차 처리수를 여과시키고 통성균에 의한 분해작용을 수행하기 위한 접촉여재필터(41,42)가 다단계로 설치된 구조로 되어 있다.

또한, 상기 여과조(40)는 일측면에 압력차에 의해 공기가 자연공급될 수 있도록 된 공기 유입구(43)가 설치되며, 유입구는 화장실(100)의 지붕(101)으로 돌출설치되는 환기통(44)이 연결되어 내부 가스를 배출 및 환기시키게 된다.

상기 접촉여재필터(41,42)는 현무암, 제오라이트, 규석 등을 가열하여 녹인 후 원심분리에 의해 섬유 형태로 가공하여 원하는 형태로 제조한 것으로, 접촉면적이 약 680,000㎡/m³와 8,500㎡/kg에 이르며, 무게면에서는 약 80kg/m³에 이른다.

여기서 본 발명의 실시예에 따르면, 접촉여재필터(41,42)는 여과조(40)의 상부와 하부쪽에 각각 배열되어 1차여과부와 2차여과부를 이루게 된다.

1차여과부에 설치되는 필터(41)는 입방면체 구조를 이루는 것으로 적어도 3단으로 적재되어 설치되며, 각 단은 필터에 형성되는 결이 수평상태를 이루거나 수직상태를 이루도록 하고, 이러한 층이 교대로 배열되도록 설치한다.

2차여과부에 설치되는 필터(42)는 내부가 빈 파이프형태로 제작되며, 수평상태로 놓여져 다단으로 적재된다.

접촉여재필터(41,42)를 두단계로 구분하고 각 단계에 설치되는 형태를 달리함으로써, 필터에 가해지는 부하량이 달라지게 되어, 활수조(30)를 거친 처리수를 2차 여과하여 완벽하게 정화처리할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 살균조(50)는 여과조(40) 측면에 위치하여 정화처리된 처리수를 살균처리하기 위한 것으로, 여과조(40)의 2차여과부 밑으로 연장설치되고 살균조(50) 상부로 연결되어 처리수가 유통되는 유통관(45), 살균조(50) 내부에 설치되는 오존처리기(51)를 포함하여 이루어진다.

오존처리기(51)는 살균조 하부쪽에 위치하며, 살균조 상부로 연장되는 공기유입관(53)이 설치되어, 공급되는 산소로부터 오존을 발생시켜 처리수를 살균처리하게 된다.

상기 재활용조(60)는 살균조(50)와 이류관(52)으로 연결되어 살균처리된 처리수가 자연유입되는 구조로 되어 있고, 상부 또는 일측에 설치되어 내부의 처리수를 변기에 물을 공급하는 물공급통으로 끌어올려 공급하기 위한 물 공급용 펌프(61)와 공급관(62)을 포함한다.

따라서 살균처리된 처리수는 변기로 공급되어 재활용될 수 있는 것이다.

여기서 상기 펌프(61)는 각 조에 설치되는 연결관(23,33)과 유통관(45)에 연결시킴으로서 펌프 작동에 따라 처리수를 다음 조로 이동시킬 수 있다.

상기 슬러지조(70)는 분리조(20)와 활수조(30) 및 여과조(40)에서 발생되는 슬러지를 모아 퇴비화처리하기 위한 것으로, 상기 각 조(20,30,40) 저면과 연결되고 슬러지조(70)로 연장되어 슬러지조 상부로 연결되는 슬러지관(72)과, 슬러지관에 연결되어 슬러지를 이송하는 에어리프트(71)를 포함한다. 따라서 에어리프트 작동에 따라 각 조 바닥에 침전되는 슬러지는 슬러지관을 통해 슬러지조(70)로 이송된다.

또한, 상기 슬러지관(72)과 각 조(20,30,40) 사이에는 각각 솔레노이드밸브(73,74,75)가 설치되어 슬러지 배출을 개별적으로 차단/작동시키게 되고, 슬러지관의 출측선단에도 또한 솔레노이드밸브(76)가 설치되어 슬러지조(70)내 슬러지가 유입되는 것을 최종 제어하게 된다.

한편, 또다른 실시예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 분뇨처리장치는 원통형 하우징(10)으로 구성하고 각 처리조가 하우징(10)에 방사방향으로 배열설치된 구조로 할 수 있다.

이하 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 처리조를 이루는 탱크는 빗물 등을 이용하여 약 60%가량 채운 상태에서 바실라스균 등과 같은 통성균의 미생물을 접종한다.

이 상태에서 분리조(20)로 유입된 분뇨는 분리조(20)에 설치된 스크린망(22)을 통과하면서 분뇨에 포함되어 있는 휴지 등의 비유기물질이 일차로 걸러지게 되고, 분뇨 또한 스크린망(22)의 메쉬크기만큼 잘게 부셔지게 된다.

여기서 스크린망(22)에 걸러진 비유기물질은 별도로 설치된 관리구를 통해 일정기간에 한번씩 청소해줌으로써, 스크린망(22)이 막히는 것을 방지할 수 있다.

스크린망(22)을 통과한 분뇨 중 비중이 1이상인 물질은 바닥에 친전저류되어 고형물의 분리가 이루어지며, 저류물의 일부는 가수분해되어 부유물이나 용해성 물질과 함께 상등수로 배출되어 다음 단계로 보내지게 된다.

즉, 분리조(20) 내의 상등수는 연결관을 통해 활수조(30)로 유입되고, 활수조(30)에서 혐기성미생물에 의한 1차 분해가 이루어지게 된다.

이 과정에서 활수조(30) 내에 설치된 담체(31)가 난류효과를 일으키게되어 분해력을 높이게 된다.

담체(31)에 부착된 혐기성미생물은 상등수에 포함되어 있는 피처리물 중 일부를 섭취하여 새로운 새포를 형성하고, 일부는 미생물의 활동을 위한 에너지로 소모시켜 CH₄등의 형태로 분해시키게 된다. 또한, 기타의 생분해성 물질은 혐기성 미생물의 체외 세포 분비물에 의해 보다 섭취가 용이한 저분자로 가수분해되며 유기질소나 유기성 인 또한 암모늄 이온이나 용해성 인으로 가수분해된다.

혐기성미생물에 의해 1차처리된 처리수는 연결관을 통해 다음 공정인 여과조(40)로 보내지게 된다.

여과조(40)로 유입된 처리수는 여과조(40) 상부에 설치된 1차여과부를 거치고, 계속해서 하부에 설치된 2차여과부를 거치면서 완전 정화처리된다.

즉, 1차 처리수는 1차여과부와 2차여과부에 다단계로 설치된 접촉여재필터(41,42)를 통과하면서 여과 및 필터에 부착되어 있는 미생물에 의한 분해작용이 동시에 이루어지게 된다.

여기서 대부분의 유기물이 호기성 미생물에 의해 분해 섭취되어 일부는 활동 에너지로, 다른 일부는 새로운 미생물로 전환되며, 이 과정에서 미생물은 성장을 위한 세포 구성성분으로서 질소와 인을 섭취하고 니트로박터(nitrobacter)나 니트로조모나스(nitrosomonas) 등의 일부 미생물의 작용에 의해 암모늄 이온은 보다 안정한 질산성 산소로 전환된다.

또한, 1,2차여과부에 설치되는 필터(41,42)는 그 구조가 상이하여 처리수에 대한 부하량이 달라지게 되므로 효과적인 여과작용이 이루어지게 되며, 2차여과부를 거치면서 처리수 내의 잔류물이 추가 제거되므로 처리수는 완전 정화처리될 수 있는 것이다.

이와같이 정화처리된 처리수는 펌프(61)에 의해 토출되어 유통관(45)을 통해 살균조(50)로 보내지게 되고, 살균조(50)에 설치된 오존처리기(51)에 의해 오존에 의한 살균처리가 이루어진다.

완전정화되어 살균까지 마친 처리수는 살균조(50) 상부에 설치된 이류관(52)을 통해 재활용조(60)로 보내져 방류되거나, 펌프(61)에 의해 수세식 변기의 물공급통으로 공급되어 재활용된다.

한편, 분리조(20)와 활수조(30) 및 여과조(40)의 바닥으로 침전되는 분뇨 슬러지는 에어리프트(71)를 통해 슬러지조(70)로 이송되어 모아지게 되고, 이 곳에서 퇴비화시키게 된다.

슬러지의 이송은 수시로 이루어지게 되며, 빗물의 유입과 함께 오수의 부하농도를 줄이는 역할을 하게 된다.

본 발명은 이상과 같이 효율적인 분뇨 처리장치를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 분뇨 처리설비에 의하면, 간단한 구조로 되어 설치비가 적게 들고 유지관리가 용이한 효과가 있다.

또한, 분뇨를 완전 정화처리할 수 있도록 함으로서 정화효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

또한, 분뇨를 발생원에서 직접 처리할 수 있도록 함으로서, 대규모의 분뇨처리설비 설치를 줄일 수 있게 된다.

또한, 분뇨에 포함된 오수를 고도로 정화처리하여 그 처리수를 유효하게 재 이용할 수 있도록 하여, 수자원을 절약할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (7)

1. 상부에 분뇨 등이 유입되는 투입구가 설치되고 내부에는 격자형태의 스크린망이 설치되어, 분뇨에 포함되어 있는 이물질을 걸러내고 고형물의 분리가 이루어지는 분리조와;

   분리조 내의 상등수가 유입되는 연결관이 설치되고, 내부에는 상등수를 혐기성 미생물에 의해 1차 분해시키기 위해 한 접촉 담체가 장입되어, 오수를 정화처리하는 활수조;

   1차 정화된 처리수의 여과 및 통성균에 의한 분해작용이 이루어지는 여과조;

   여과조를 거친 처리수를 오존으로 살균처리하기 위한 살균조;

   살균조를 거친 처리수를 받아 재활용처로 보내기 위한 재활용조

   를 포함하는 분뇨 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리조와 활수조 및 여과조의 바닥에 연결되어 슬러지를 이송하는 에어리프트를 포함하여, 각 처리조에서 발생되는 슬러지를 모아 퇴비화처리할 수 있도록 된 슬러지조를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 분뇨 처리장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 담체는 다단계로 단차가공되고 내부는 빈 파이프 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 분뇨 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 여과조는 활수조와 연결관을 매개로 연결되고 내부에 1차 처리수를 여과시키고 통성균에 의한 분해작용을 수행하기 위한 접촉여재필터가 다단계로 설치된 것을 특징으로 하는 분뇨 처리장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 접촉여재필터는 현무암, 제오라이트, 규석 등을 가열하여 녹인 후 원심분리에 의해 섬유 형태로 가공하여 제조된 것을 특징으로 하는 분뇨 처리장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 여과조는 상,하부에 필터로 이루어지는 1,2차여과부가 설치되며, 각 여과부는 필터가 적어도 3단으로 적재되어 설치되고, 각 단은 필터에 형성되는 결이 수평상태 또는 수직상태를 이루도록 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 분뇨 처리장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 2차여과부는 내부가 빈 파이프형태의 필터가 다단으로 적재된 것을 특징으로 하는 분뇨 처리장치.