KR200355479Y1 - 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 단일반응조에서 미생물을 농축한 활성슬러지를 사용하여 오·폐수를 처리하는 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템에 관한 것이다. 본 고안에 따른 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템은 도 1 에 도시된 바와 같이 상부면이 개방된 통상의 반응조(1)와, 반응조 내측에서 폐수를 교반 및 공기를 주입하는 작용을 수행하는 심층교반기(2)와, 처리된 정화수를 탱크 밖으로 연속적으로 배출하는 부유식 디켄터(3)로 구성된다.

Description

심층교반 회분식 오·폐수처리시스템 {Depth Layer Sequential Bath Reacting Waste Water Disposal System}

본 고안은 단일반응조에서 미생물을 농축한 활성슬러지를 사용하여 오·폐수를 처리하는 심층교반 회분식 오·폐처리시스템에 관한 것이다.

종래의 오·폐수에 대한 생물학적 처리방법은 스크린, 침사조, 유량조정조, 폭기조, 침전조, 슬러지 농축조 및 슬러지 처리시설을 연속 단위공정으로 연계하여 스크린에서 찌꺼기를 제거한 후 침사조에서 비중이 큰 모래와 흙을 제거하고, 이어서 유량조정조에서 오·폐수의 농도와 양을 균일하게 조정하여 일정량의 유기성 오염물질을 폭기조에 유입시킨 후 폭기조내에 있는 미생물을 이용하여 오·폐수를 정화한 후 생성된 활성슬러지를 침전조에서 침전시켜 상등액은 방류하고 침전된 슬러지는 별도로 처리했다.

상기 폭기조에 유입된 오·폐수에 포함된 유기물은 미생물의 대사작용을 이용하여 탄산가스와 물로 변환시켜 제거하고, 미생물 균체합성작용으로 유기성 오염물질이 미생물균체로 변환된 슬러지를 침전조에서 고체상의 슬러지와 액체상의 처리수로 고액분리한 후, 액체상의 처리수는 방류하고 고체상의 슬러지는 슬러지 농축조에서 농축후 슬러지 처리장치를 이용하여 고체상의 슬러지 케익은 별도로 처리하고, 추출된 액체상의 탈리액에 포함된 유기성 오염물질은 유량 조정조로 반송하여 재차 정화처리하였다.

이러한 일반적인 오·폐수 처리공정은 시설의 설치비용이 과다하고, 슬러지의 반송과 단위 공정에 따라 오·폐수를 이송하는데 동력비가 많이 소요되었으며, 또한 슬러지의 반송 등의 유지관리에 고도의 기술을 필요로 하여 중·소 규모의 오·폐수를 처리하는데는 경제적으로나 기술적으로 많은 어려움이 있어 수질보전에 많은 어려움이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연속회분식(SBR, sequential batch reactor)공법이 제안되었는데 상기 연속회분식공법은 하나의 반응조에서 포기, 침전, 방류의 기능을 수행할 수 있어 종래의 수처리방식에서와 같이 별도의 침전조가 필요없을 뿐만 아니라 반송슬러지를 보내지 않고도 BOD의 제거는 물론 질소 및 인의 제거에도 탁월한 효과가 있어, 근래 연안이나 호수 등에 부영양화 원인물질인 질소 및 인을 생물학적 방법으로 제거하기 위해 널리 사용되고 있다.

그러나 종래의 회분식 활성 슬러지 공법은 송풍기와 산기관등을 사용함으로써 시설이 복잡하고 반응조 내부에 설치된 디켄터(Decanter)의 구조 또한 복잡하여 운영 유지관리에 어려움이 있었다.

본 고안에 따른 오·폐수처리 시스템은 유입된 오·폐수를 효과적으로 교반함과 동시에 에어레이션공정을 수행하도록 하는 심층교반기와 오·폐수처리공정상 만들어지는 정화된 물을 연속적으로 배출하도록 하는 부유식 디켄터를 구비한 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리 시스템을 제공하고자 하는데 그 특징을 갖는다.

도 1 은 본 고안에 따른 오·폐수처리시스템의 배치도

도 2 는 본 고안에 구비된 심층교반기의 분해사시도

도 3 은 본 고안의 심층교반기의 조립단면도

도 4 는 본 고안의 부유식 디켄터의 사시도

도 5 는 본 고안의 부유식 디켄터의 부분 단면도

도 6 은 본 고안의 부유식 디켄터의 측면도

***도면의 주요부호 설명***

1 : 반응조 2 : 심층교반기 3 : 부유식 디켄터

21 : 구동부 22 : 임펠러 23 : 흡토출케이싱

24 : 프레임원판 25 : 공기공급관

31 : 조인트관 32, 32' : 아암관 33 : 부상관

도 1 은 본 고안에 따른 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템의 설비배치도이다.

본 고안에 따른 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템은 도 1 에 도시된 바와 같이 상부면이 개방된 통상의 반응조(1)와 반응조 내측에서 오·폐수를 교반 및 공기를 주입하는 작용을 수행하는 심층교반기(2)와 처리된 정화수를 탱크 밖으로 연속적으로 배출하는 부유식 디켄터(3)로 구성된다.

상기 반응조(1)는 상부가 개방된 탱크로 외부로부터 오·폐수가 유입될 수 있게 구성한다.

상기 심층교반기(2)는 도 2 에 도시된 바와 같은 구성으로 이루어진 장치로서 오·폐수의 교반 및 공기 주입을 동시에 수행할 수 있는 장치인데, 원판상 형태를 취하는 것으로 원판 중앙에 개구된 구멍인 축삽입구(24h)가 형성되고 또 다른 관통구멍인 호스조립구(24p)가 함께 형성된 프레임원판(24)이 형성되고, 상기 축삽입구(24h)에 기어드 모터로 구성되는 구동부(21)가 설치되되 구동부의 구동축(21s)이 하향하여 조립되며, 상기 프레임원판(24)의 저면에 방사상으로 다수개의 흡토출케이싱(23)이 형성되며, 프레임원판(24)의 저면측으로 구동부(21)의 구동축(21s)에 조립되어 회전되는 것으로 다수의 날개가 원뿔형으로 형성된 임펠러(22)가 형성되며, 상기 프레임원판(24)의 호스조립구(24p)에 조립되어 외부의 공기를 탱크 내로 유입시키기 위한 고무호스로 된 공기공급관(25)이 호스플랜지(25f)와 함께 구성된다.

그리고 심층교반기(2)에는 프레임원판(24)의 하방측으로 프레임원판(24)을 지지하며 전체를 지탱시키는 삼발형태의 삼발프레임(26)이 향성되고, 상기 구동부(21)의 상단부에는 전원의 공급을 위한 전원용 케이블(2c)과 조립된 심층교반기(2) 전체를 들어올리거나 장치 자체를 이동시키는데 사용하기 위한 인양용 와이어(2w)가 형성된다.

이같은 구성으로 이루어진 심층교반기(2)는 도 3 과 같이 조립되며, 구동부(21)가 작동되면 프레임원판(24) 밑으로 조립된 임펠러(22)가 회전되면 반응조(1) 내의 오·폐수를 교반하고, 오·폐수가 임펠라(22)에 의하여 밀려나면 공기가 공기공급관(25)을 통해 빨려 들어와 오·폐수에 혼합되며 공급된다.

상기 부유식 디켄터(3)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 반응조(1)의 일측벽(1w) 중간 높이에 설치되는데, 벽(1w)에 관통구가 형성되고 여기에 "T"자형 조인트관(31)이 고정 형성되고, 상기 조인트관(31)의 양측단에 회동가능하게 관이음되어 아암관(32, 32')이 형성되고, 두 아암관(32, 32')의 단부를 연결하여 관이음되어 정화반응으로 생성된 상등수를 외부로 배출하기 위한 상등수 방출구가 형성된 부상관(33)과 부상관(33)의 둥근 외주면의 길이를 따라 사각으로 관통시키고 이 관통구에 부착 형성된 전체적으로 "ㄱ"자형으로 절곡되고 사각관으로 된 상등수 유입관(34) 및 부상관(33)의 외측면을 관통하여 호스로 되어 조립형성된 공기공급관(351) 및 공기압축기 등으로 이루어진 공기공급수단(35)로 구성된다.(도 5 참조)

상기 상등수 유입관(34)이 "ㄱ"자형으로 절곡되어 형성된 이유는 유입구로부유성 이물질 즉 부유성 슬러지나 발생가스가 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 공기공급수단(35)은 상기 부상관(33)내에 공기를 불어 넣어 부상관(33)의 부유하는 높이를 제어할 수 있도록 하기 위한 것으로 공기압축기(352) 및 공기공급관(351)에 의하여 공기를 부상관(33) 내로 공급하는 장치인 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 부유식 디켄터(3)는 반응조(1)에서 오·폐수의 정화반응으로 생성된 상등수를 외부로 연속적으로 배출하는 장치인데 상기 부상관(33)에 공기공급수단(35)을 통하여 반응조 밖으로부터 공기가 압송되어 부상관(33)의 내부공간으로 공기를 불어 넣는 양을 조절하여 부상관(33)의 탱크내에서 부상위치를 제어하여 상등수의 배출을 유도한다.(도 6 참조)

즉 상기 부상관(33)에 고정된 상등수유입관(34)이 상등수 층(層)에 위치하도록 하여 상등수가 상등수유입구(34)로 유입되어 배출될 수 있게 한다. 또한 상기 부상관(33)의 위치는 부상관(33)에 불어넣은 공기량에 의하여 결정되며 특히 부상관(33)의 위치를 제어하여 상등수유입관(34)이 항상 수면아래 일정 깊이에 있게 하여 부유성 슬러지의 유입을 최대한 방지하도록 한다.

이상과 같은 시스템로 구성된 본 고안에 따른 활성슬러지에 의한 심층교반 연속회분식 오·폐수처리시스템은 단일의 반응조(1)에서 진행되는 오·폐수유입 및 무산소 혐기 호기 침전 슬러지이송, 상등수배출공정을 수행하게 된다.

본 고안에 따른 오·폐수처리시스템에 의하여 수행되는 각 공정에 대하여 상세하게 설명하면 ;

① 유입/혐기 공정

유입공정은 반응조(1)에 1주기에 처리해야 할 하수 또는 오·폐수를 유량조정조로부터 이송하는 공정이고, 이 공정이 끝나면 반응조에서 활성슬러지에 의하여 질산성 질소가 무산소 조건에서 질소 가스로 변하는 탈질 반응이 일어나고 활성슬러지 미생물이 갖고 있던 인을 방출하는 인방출현상이 일어나는 혐기공정이 수행된다. 공급된 공기는 미생물의 호기반응을 촉진하고 수류를 형성하여 미생물과 유기물의 혼합 효과를 높인다. 설치된 DO 미터로 반응조내의 송풍량을 조절하고 수온, pH, ORP 미터로 반응조 내의 상태를 점검한다.

이렇게 원수의 유입과 동시에 혐기적 상태를 갖게 되면 사상균에 의한 팽화(Bulking)를 억제하는 실레터(Selector)역할을 하게 되어 안정된 처리성능을 갖게 된다.

혐기공정에 있어서 유입된 원수를 효과적으로 교반하여 혐기반응이 효율적으로 수행되도록 심층교반기(2)가 작동되는데 이때 공기가 주입되지 않도록 공기주입관(25)을 폐색해야 한다.

② 포기공정

포기공정은 반응조 내 활성슬러지 혼합액에 공기를 공급하여 호기반응을 하는 공정이다. 혐기반응이 끝나면 본 고안의 심층교반기(2)를 가동시키어 공기를 주입하는데 이때 공기주입관(25)을 개방하여 놓으면 임펠러(22)의 구동으로 인하여 교반이 일어날 때 공기주입관(25)을 통하여 공기가 주입되어 진다.

공급된 공기는 미생물의 호기반응을 촉진하고 수류를 형성하여 미생물과 유기물의 혼합 효과를 높인다. 설치된 DO 미터로 반응조내의 송풍량을 조절하고 수온, pH에 의하여 반응조 내의 상태를 점검한다.

미생물은 호기반응에 의해 유기물을 산화, 분해하고 수중의 암모니아성 질소 등을 질산화한다. 질산화는 호기성 독립영양 생물인 질산화 미생물(Nitrosomnas, Ntrobacter)에 의해 수중의 암모니아성 질소(NH⁺⁴-N)를 최종적으로 질산성 질소(NO^3--N)로 전환하는 것을 의미한다.

③ 침전공정

침전공정은 본 고안의 심층교반기의 포기 및 교반등 기계 작동을 멈춘 상태에서 슬러지가 중력 침강하여 상등수와 구분된다. 특히 심층교반회분식 시스템에 의한 처리는 침전공정중 유입과 유출이 전혀 없는 이상적인 정치상태를 유지하기 때문에 연속유입 방식에 비해 뛰어난 효율로 높은 처리수질을 얻을 수 있다.

④ 상등수 배출공정

침전공정으로 슬러지와 상등수가 분리되면 부유식디켄터(3)에 의하여 상등수를 반응조(1)에서 배출한다.

이상과 같은 공정에 의하여 단일반응조(1)에 회분식으로 원수가 공급되면 연속적으로 처리하고 처리된 상등수를 회분식으로 배출시킨다.

본 고안에 따른 오·폐수처리시스템에 구비되는 심층교반기는 저속회전으로생물학 플럭을 깨뜨리지 않아 엠엘에스에스(MLSS)를 고르게 분산하고 침전을 완벽하게 방지하므로 효율적이며 강력한 교반효과를 갖고 별도의 포기장치없이 교반과 동시에 많은 산소를 공급하므로 설치비용 및 운전비용면에 있어서 극히 경제적이며, 교반작용에 의해 활성슬러지와의 접촉효율이 크므로 처리성능이 향상되고 이에 따라 처리에 필요한 싸이클 타임이 감소하여 소모 동력 및 운전비용이 절감되며 특히 회전력에 의해 발생되는 미세기포가 산소용해율을 높인다.

그리고 본 고안에 따른 오·폐수처리시스템에 구비되는 부유식 디켄터의 배출구는 항상 수면아래 일정 깊이의 수심에 위치하도록 공기량을 제어하여 달성되므로 부유 슬러지의 혼입이 최소화되고, 지속적인 고유량 조건이 예상되는 처리장에 이상적이며, 자연부상식이기에 고정식에 비하여 침전 및 배출시간을 단축시킬 수 있고 별도의 속도조절장치가 없이 수위에 따라 승하강 작동을 하며 중력에 의하여 배출하도록 하였기에 별도의 동력이 불필요하며 유입구를 폐색하는 고형물 제거수단이 추가적으로 구비되어 그만큼 유용하며 배출용량이 크고 수위에 안정적이고 밸브등을 통한 누수가 없으며, "T"자형 조인트관을 낮게 설치하여 반응조의 상등수를 완전히 비울 수 있는 장점을 갖고, 디켄터의 구성이 간단하고 외부에서 불어 넣는 공기압을 조절하여 디켄터의 높이를 조절하기에 고장요인이 없고 제어가 용이하다.

상술한 바와 같은 장점을 갖는 심층교반기와 부유식 디켄터를 구비한 본 고안에 따른 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템에 의하여 하수나 오·폐수를 처리하면, 오·폐수 유입 및 무산소 혐기 호기 침전 슬러지이송 배출공정 중 처리성능을 결정하는 미생물 접촉효율을 극대화하여 유기물처리 성능이 크게 향상되었고 동시에 시간변화에 따른 주기적 공정변화와 에스알티(SRT)설정에 따라 잉여슬러지를 자동으로 인발함으로서 질소 인의 제거효율을 높여 안정적으로 처리 배출하는 하수 고도 처리기술이다.

Claims (5)

1. 하나의 반응조에서 원수를 활성슬러지에 의하여 처리하는 오·폐수처리시스템에 있어서, 상부면이 개방된 통상의 반응조(1)와 반응조 내측에서 오·폐수를 교반 및 공기를 주입하는 작용을 수행하는 심층교반기(2)와 처리된 정화수를 탱크 밖으로 연속적으로 배출하는 부유식 디켄터(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템.
2. 제1항에 있어서 심층교반기(2)는 원판상의 형태를 취하는 것으로 개구된 축삽입구(24h)가 원판 중앙에 형성되고 또 다른 관통구멍인 호스조립구(24p)가 함께 형성된 프레임원판(24)이 구비되고, 상기 프레임원판(24)의 상부면 중앙에 구동부(21)의 구동축(21s)이 축삽입구(24h)에 하향하여 조립되며, 프레임원판(24)의 저면측으로 구동부(21)의 구동축(21s)에 다수의 날개가 원뿔형으로 형성된 임펠러(22)가 형성되고, 상기 임펠러(22)를 중심으로 방사상으로 다수개의 흡토출케이싱(23)이 프레임원판(24)의 저면에 부착되어 형성되고, 상기 프레임원판(24)의 호스조립구(24p)에 조립되어 외부의 공기를 탱크내로 유입시키기 위한 고무호스로 된 공기공급관(25)이 호스플랜지(25f)와 함께 형성되고, 프레임원판(24)의 하방측으로 프레임원판(24)의 저면을 지지하며 장치전체를 지탱시키는 삼발형태의 삼발프레임(26)이 형성되며, 상기 구동부(21)의 상단부에는 전원의 공급을 위한 전원용 케이블(2c)과 조립된 심층교반기(2) 전체를 들어올리거나 장치 자체를 이동시키는데 사용하기 위한 인양용 와이어(2w)가 연결된 것을 특징으로 하는 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템.
3. 제1항에 있어서, 부유식 디켄터(3)는 반응조(1)의 일측벽 중간 높이에 관통구가 형성되어 이에 조립된 "T"자형 조인트관(31)과, 상기 조인트관(31)의 양측단에 회동가능하게 관이음된 아암관(32, 32')과, 두 아암관(32, 32')의 단부를 연결하여 관이음되어 정화반응으로 생성된 상등수를 외부로 배출하기 위한 상등수유입구가 길이방향으로 길게 형성된 부상관(33)과, 상기 부상관(33)을 관통시켜 상등수를 유입시키는 상등수 유입관(34)과, 상기 부상관(33)의 내부에 공기를 공급하여 부상관의 부양위치를 조절하는 공기공급수단(35)이 구비된 것을 특징으로 하는 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템.
4. 제3항에 있어서, 상등수유입관(34)은 상등수를 부상관(33) 내로 유입시키는 사각관으로 전체적으로 "ㄱ"자형으로 절곡되며 부상관(33)의 둥근 외주면의 길이를 따라 관통된 사각형 구멍에 부착 고정된 것을 특징으로 하는 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템.
5. 제3항에 있어서, 공기공급수단(35)은 부상관(33)의 몸체를 관통시켜 고정 연결시킨 호스로 된 공기공급관(351)과 공기공급관(351)을 통해 부상관(33) 내로 공기를 불어넣도록 된 공기압축기(352)로 구성된 것을 특징으로 하는 활성슬러지에 의한 심층교반 회분식 오·폐수처리시스템.