KR200364601Y1 - 미생물 반응교반기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 미생물 반응교반기에 관한 것으로, 자연정화처리법에서 미생물 균주가 배양 활성화 할 수 있도록 설치되는 미생물 반응교반기에 관한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 폐수의 슬러지가 임의성 미생물 균류로 활성 배양되어 오염물질의 결합·응집 및 축중합 등의 복합적인 기능에 의해 거대 분자화 되면서 유기물의 제거능력이 상승되고 탱크에서 빠른 침강속도로 고액분리할 수 있도록 한 것이다.

Description

미생물 반응교반기{microbe reactor}

본 고안은 미생물 반응교반기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수의 슬러지가 공기 내의 산소와 활성화되며 다단으로 구획된 탱크에서 빠른 침강속도로 고액분리할 수 있도록 한 미생물 반응교반기에 관한 것이다.

종래에는 축산폐수를 축산폐수중의 협잡물 등만 제거하고 원폐수 상태로 미생물 처리조를 이송하여 생물학적으로 처리하거나, 축산폐수 중의 협잡물을 제거한 후 다시 원심분리기에서 원심분리하여 유기물 및 질소성분을 상당량 제거하여 오염부하를 경감시킨 다음에 미생물 처리조에서 처리하였다.

미생물 처리조에서는 미생물의 대사 활동을 이용하여 축산폐수중의 유기물과 질소 등을 제거하게 되는데, 일반적으로 미생물 처리조를 일정시간 동안씩 호기성과 혐기성운전기간으로 구분하여 운전하여, 호기성운전기간에는 유기물의 분해와 질산화가 진행되고, 혐기성 운전기간 중에는 탈질소 및 유기물 분해가 진행되어 축산폐수중의 질소성분은 N₂가스가 되어 대기 중으로 환원되어 제거되고 이에 따른 유기물의 일부가 분해된다.

그러나, 원폐수 상태로 미생물 처리조에 이송하여 처리하는 경우에는 축산폐수수질이 슬러지 돈사의 경우 BOD 30,000 내지 35,000mg/ℓ이고, 총질소는 5,000 내지 6,000mg/ℓ,알카리도는 평균 10,000mg/ℓ정도, 오·폐수 또는 폐기물 속에 함유하는 탄소 대 질소의 비율을 지칭하는 C/N비는 6 정도로, 질산화 및 탈질에 필요한 C/N비 보다 높아서 질산화 및 탈질은 가능하나, 유기물 부하 및 질소 부하가 높아서 처리에 적정한 농도의 유지를 위해서는 미생물 처리조의 규모가 커지게 되어 많은 시설비가 소요되고 부지면적도 넓어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 축산폐수를 생물학적으로 처리하는 경우 운전결과에 의하면 SRT(슬러지 체류시간)는 40 내지 60일이 필요하고, 미생물 처리조의 완전혼합이나 포기등을고려할 때 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids : 폭기조내 혼합액 부유물질량)농도는 30,000mg/ℓ이상으로 유지하기 가 어려우므로 미생물 처리조의 수리학적 체류시간은 40 내지 60일이 필요하여 원심분리기로 전처리한 공정에서의 미생물 처리조의 수리학적 체류시간인 10 내지 15일에 비하여 매우 큰 것을 알 수 있고 그만큼 시설소요면적이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 미생물 처리조 단위 용적당 약 2배정도의 공기와 교반력이 필요하기 때문에 동력도 많이 소비되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 고안의 목적은 고농도의 유기물과 질소성분을 포함한 축산폐수를 미생물 반응교반기에서 축산폐수의 오염부하를 줄여 작은 면적의 처리시설에서 효과적으로 처리하고 외부의 산기장치를 사용하지 않고도 고액 분리된 축산폐수의 C/N비를 탈질에 필요한 수준이상으로 유지하며, 일반적인 생물학적처리조에 비해 체류시간을 줄임과 함께 부지소요 면적을 줄일 수 있는 미생물 반응교반기를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 미생물 반응교반기의 정면도.

도 2는 본 고안에 따른 미생물 반응교반기의 종단면도.

도 3은 본 고안에 따른 미생물 반응교반기 내부의 상 ·하의 용존산소량을 나타낸 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 미생물 반응교반기 20: 탱크

30: 다공판 40: 유체 공급관

50: 공기 공급관 60: 배수구

70: 배출구 80: 맨홀

90: 순환관

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 임의성 미생물 균주를 배양 활성화시키는 미생물 반응교반기를 외부에 대해 밀폐되며, 유입된 공기가 맴돌이현상으로 각층 하부까지 와류되면서 상층으로 이동하도록 내부 공간을 다수 개의 노즐관을형성한 다수 개의 다공판에 의해 종방향으로 구획되고, 폐수의 슬러지를 침전시키는 탱크와, 상기 탱크의 하부로 정화할 폐수를 단속하며 공급하는 유체 공급관과, 상기 탱크의 하부에 형성되어 내부의 폐수에 공기를 선택적으로 공급하여 미생물을 활성화기 위한 공기 공급관과, 상기 탱크의 상단부에 형성되어 폐수의 미생물을 활성화한 공기를 다공판의 노즐관을 통해 외부로 배출하기 위한 배수구와, 상기 탱크의 하부에 형성되어 내부의 폐수 및 슬러지를 배출밸브에 의해 단속하며 외부로 배출하는 배출구와, 상기 탱크의 종방향으로 일정간격 유격되며 개폐 가능하게 형성된 맨홀로 구성함으로 특징으로 한다.

그리고, 본 고안의 미생물 반응교반기는 내부에 종방향으로 설치되는 다공판 각각의 노즐관을 길이방향으로 일치되지 않게 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 미생물 반응교반기는 다공판에 의해 구획되는 각 층끼리 순환관을 연결하고 순환모터의 작동으로 내부의 폐수를 순환시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 미생물 반응교반기의 정면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 미생물 반응교반기의 종단면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 미생물 반응교반기 내부의 상 ·하의 용존산소량을 나타낸 그래프이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 미생물 반응교반기(10)는 내부를 중공으로 한 중공 형상의 탱크(20)를 길이방향으로 세워 설치하고, 외부 하부로정화할 폐수를 투입하기 위한 유체 공급관(40) 및 외부 공기를 공급하기 위한 공기 공급관(50)을 구비하고, 탱크(20)의 외부 상부로 공기를 배출하기 위한 배수구(60) 및 탱크(20)의 하부로 폐수와 함께 침전된 슬러지를 배출하기 위한 배출구(70)를 형성한다.

그리고, 상기 탱크(20)는 내부에 다수 개의 다공판(30)에 의해 길이방향으로 구획되게 된다.

또한, 상기 다공판(30)은 다수 개의 노즐관(32)을 형성한다.

이때, 상기 다공판(30)의 노즐관(32)은 수직방향으로 인접한 다공판(30)의 노즐관(32) 각각과 종방향으로 일치하지 않게 즉 상호 엇갈리게 형성된다.

그리고, 상기 다공판(30)은 탱크(20)의 내부에서 일정 간격으로 구비되며, 탱크(20)의 내측벽에 볼트 등의 체결구에 의해 체결될 수도 있고, 용접될 수도 있으며, 탱크(20)와 일체로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 노즐관(32)은 다공판(30)의 하부로 돌출되도록 하여 노즐관(32)의 외측면에서 유입된 공기가 맴돌이 현상을 일으키며 구획된 공간에서 비교적 지속적으로 유동와류하며 미생물 활성화를 돕게 한다.

그리고, 상기 탱크(20)는 하부로 지지대(22)를 연장하여 지면이나 설치면에 고정 설치되게 된다.

한편, 상기 탱크(20)의 둘레 하부에는 외부의 폐수를 공급받기 위한 유체 공급관(40)을 형성한다.

이때, 상기 유체 공급관(40) 상에는 유량조절밸브(42)가 설치되어 공급되는폐수의 양을 조절한다.

그리고, 상기 유량조절밸브(42)는 사람의 조작으로 제어될 수도 있으나, 탱크(20) 내부의 수위감지센서(도시하지 않음)의 감지에 의해 조작될 수도 있다.

또한, 상기 탱크(20)의 둘레 하부에는 외부의 공기를 공급받기 위한 공기 공급관(50)이 형성된다.

상기 공기 공급관(50) 상에는 공기량조절밸브(52)가 구비되어 탱크(20) 내부로 공급되는 공기의 양을 단속하는데, 이 공기량조절밸브(52)는 인위적인 조작에 의해서 작동할 수도 있고, 제어부(도시하지 않음)의 제어에 의해 작동하게 설치할 수도 있다.

이때, 상기 공기 공급관(50)은 탱크(20) 하부에서 유체 공급관(40)보다 높은 위치에 구비되어 공기의 유동을 활성화시킨다.

한편, 상기 탱크(20)는 상부 둘레 또는 상면에 배수구(60)를 구비하여 탱크(20)의 상부로 갈수록 미생물 활성화로 인해 정화된 페수를 외부로 배출하도록 한다.

이때, 상기 배수구(60)에는 정화된 폐수와 함께 공기도 함께 배출되며, 도 2에서 도시된 지시선( →)은 공기의 유동상태를 보인 것이다.

그리고, 상기 배수구(60)는 필요에 따라 밸브를 설치하여 외부로 배출되는 공기의 양을 조절할 수 있다.

또한, 상기 탱크(20)는 저부에 배출구(70)를 설치하여 탱크(20) 하부에서 침전된 슬러지를 외부로 배출하게 된다.

상기 배출구(70)는 배출밸브(72)를 구비하여 배출되는 슬러지의 배출을 단속한다.

한편, 상기 탱크(20)에는 길이방향으로 맨홀(80)이 개폐 가능하게 다수 개 구비된다.

상기 맨홀(80)은 슬러지가 적층된 다공판(30)을 청소하여 노즐관(32)이 막히지 않도록 주기적으로 또는 간헐적으로 청소하기 위해 구비된다.

그래서, 상기 맨홀(80)은 탱크(20)에서 개방되면서 다공판(30)의 상부면과 인접되는 위치에 형성된다.

또한, 상기 탱크(20)는 다공판(30)에 의해 구획된 내부의 각 층(layer)에 해당되는 외주연에 순환관(90)을 각각 연장 형성하여 상호 연결되도록 하고, 그 순환관(90)의 임의의 위치에 순환모터(92)를 구비하여 탱크(20) 상부의 정화된 폐수를 하부로 순환시키며 정화능력을 증가시킨다.

상기와 같이 구성된 본 고안인 미생물 반응교반기의 작용은 다음과 같다.

상기 미생물 반응교반기(10)의 외형을 이루는 탱크(20)는 원통형 또는 다각형의 장방형이며, 재질에 한정되지 않고, 소정위치에 지상형으로 설치된다.

상기 미생물 반응교반기(10)의 탱크(20)는 유체 공급관(40)을 통해 정화될 폐수를 내부로 설정된 공급량 또는 탱크(20)의 허용 용량만큼 유입한다.

그리고, 상기 탱크(20)는 내부에 다공판(30)을 길이방향으로 일정하게 구비하고, 상기 다공판(30)에 노즐관(32)을 형성함으로써 하부로 유입된 폐수는 노즐관(32)을 통해 수위를 상승시킨다.

그리고, 상기 탱크(20)는 하부의 공기 공급관(50)을 통해 외부의 공기를 공급받음으로써 미생물을 활성화시켜 폐수의 슬러지를 발생시키며, 발생된 슬러지는 탱크(20)의 하부에 적층되게 되면서 탱크(20) 내부에서 오폐수의 수위가 깊을수록 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids : 폭기조내 혼합액 부유물질량)농도는 커지면서 물과 고형물이 고액분리가 일어나게 된다.

또한, 상기 탱크(20) 내부로 유입된 공기는 폐수의 비중보다 가볍기 때문에 상승하게 되는데, 다공판(30)의 노즐관(32)이 수직되게 일직선상에 위치하지 않게 때문에 다공판(30) 사이의 층에서 장시간 유동하게 되면서 미생물을 더욱 활성화시킨다.

그리고 나서, 공기와 정화된 폐수는 배수구(60)를 통해 외부로 배출된다.

또한, 상기 탱크(20) 내부의 폐수는 순환관(90)을 통해 계속적 또는 주기적으로 상 ·하 순환되면서 정화능력을 향상시키게 된다.

한편, 도 3은 탱크의 내부에서 시간의 경과에 따른 상 ·하부의 용존산소량(DO)을 표시한 그래프이다.

이 그래프는 탱크(20) 내부에 다공판(30)을 4개 구비하여 5층(단)을 이루도록 한 상태에서 실험한 데이터이다.

이때, 상기 탱크(20)의 수용량은 95L이고, 탱크(20)의 수위는 2.2M로 하며, 하부에서 최하층의 다공판(30) 까지의 높이는 0.4M, 최상층의 다공판(30) 까지의 높이는 2.0M로 한다.

또한, 상기 탱크(20)에 공급되는 공기의 양은 30L/MIN으로 하고, 폐수의MLSS농도는 7,000MG/L로 한다.

이 그래프에서 알 수 있듯이, 상기 탱크(20)의 상부로 갈수록 폐수는 비교적 빠른 시간 안에 정화되는 것을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본 고안에 따른 미생물 반응교반기는 축산폐수를 포함하는 폐수 중에 포함된 슬러지를 비교적 빠른 시간 내에 제거함으로써 폐수를 정화시간을 줄일 수 있고, 슬러지를 침전시키는 탱크를 세워서 설치함으로써 설치공간을 줄이고, 밀폐형 플랜트화로 시설 설치함으로써 설치공간을 줄이고, 별도의 산기장치를 구비하지 않음으로써 설치비용과 구동동력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 임의성 미생물 균주를 배양 활성화시키는 미생물 반응교반기에 있어서,

   상기 미생물 반응교반기는 외부에 대해 밀폐되며, 유입된 공기가 맴돌이현상으로 각층 하부까지 와류되면서 상층으로 이동하도록 내부 공간을 다수 개의 노즐관을 형성한 다수 개의 다공판에 의해 종방향으로 구획되고, 폐수의 슬러지를 고액 분리시키는 탱크와;

   상기 탱크의 하부로 정화할 폐수를 단속하며 공급하는 유체 공급관과;

   상기 탱크의 하부에 형성되어 내부의 폐수에 공기를 선택적으로 공급하여 미생물을 활성화기 위한 공기 공급관과;

   상기 탱크의 상단부에 형성되어 폐수의 미생물을 활성화한 공기를 상기 다공판의 노즐관을 통해 외부로 배출하기 위한 배수구와;

   상기 탱크의 하부에 형성되어 내부의 폐수 및 슬러지를 배출밸브에 의해 단속하며 외부로 배출하는 배출구와;

   상기 탱크의 종방향으로 일정간격 유격되며 개폐 가능하게 형성된 맨홀을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미생물 반응교반기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다공판의 노즐관은 길이방향으로 서로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는 미생물 반응교반기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크는 상기 다공판에 의해 구획되는 각 층끼리 순환관을 연결하고 순환모터의 작동으로 내부의 폐수를 순환시키는 것을 특징으로 하는 미생물 반응교반기.