KR200367928Y1 - 단조로 이루어진 고도 하수 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본원 고안에 따르면 방류 하수에 포함되는 질소를 최소화하기 위하여 단조 하수처리조에 교반기를 구비하도록 하고 폭기를 종료한 직후 비포기 상태인 무산소 공정에서 초기 소정시간 동안만 기포가 발생하지 않는 저속으로 교반시켜 오니가 바닥에 가라앉지 않도록 하여 용존 산소의 소비를 효율적으로 증진시켜 혐기성 미생물들의 탈질화 반응을 가속화하고 미세한 공기 방울들이 서로 충돌하여 대형화함으로써 신속히 대기중으로 배출시키는 고도 하수처리장치가 제공된다.

Description

단조로 이루어진 고도 하수 처리 장치{Foul water purification device comprising of single bath}

본 고안은 미생물을 사용하여 하수를 정화하는 방법 및 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 단조로 구성된 하수 처리 장치에서 미생물을 사용하여 하수를 정화함에 있어 탈질소 작용을 증진시키는 하수 처리 장치에 관한 것이다.

오염된 물을 정화하는 하수 처리 분야에서 부영양화를 일으켜 물을 썩게 만드는 인과 질소를 효과적으로 제거하기 위한 기술을 개발하는 것이 중요하게 인식되고 있다. 종래의 일반 하수 처리 장치는 유입된 물에 포함된 질소량의 30% 정도를 제거하며 하수 고도 처리 장치에서는 50 ~ 60% 정도를 제거한다.

하수 고도 처리 장치는 여러 개의 수조로 구성되는 방식과 하나의 수조로 이루어진 단일조의 하수 처리 장치가 있는데 도시 지역뿐만 아니라 공간이 협조한 대부분의 지역에서 설치 공간 및 유지 보수 여건을 감안할 때 단일조의 하수 고도 처리 장치가 일반화될 것으로 보인다.

단일조의 하수 고도 처리 장치는 저류벽을 사이에 두고 유입조와 반응조로 나누어진다. 반응조에서 이루어지는 주요 공정은 크게 포기 공정과 비포기 공정으로 나눌 수 있다. 포기 공정은 유산소 공정으로 유입된 하수에서 유기물을 제거하기 위하여 반응조내에 존재하는 미생물을 포함하고 있는 오니에 많은 양의 공기를 불어 넣어 처리하고자 하는 하수에 많은 산소가 존재하게 되므로, 호기성 미생물이 왕성한 먹이 활동을 하여 유기 기질을 활발히 섭취하는데 이 과정에서 질산화 미생물은 암모니아성 질소(_를 질산염 이온성 질소()로 전환시킨다.

다음으로는 비포기 공정, 즉, 무산소 공정이 진행되는데 이 과정에서는 공기를 불어넣어 주지 않아 반응조내에 산소 공급이 이루어지지 않으며, 오니에 포함된 미생물들중 호기성 미생물은 활동에 필요한 산소를 공급받지 못하며 용존 산소가 존재하는 동안에만 활동이 유지된다. 반응조내의 용존 산소가 0.4mg/l 이하로 낮아지면 혐기성 미생물들에 의하여 탈질화가 빠르게 진행이 된다. 혐기성 미생물들에의한 탈질화 반응은 탈질 미생물이및를 분자 상태의 질소가스, 즉,상태로 환원시킴에 의하여 이루어지며, 환원된는 대기중으로 방출된다.

하지만, 종래의 단일조 고도 하수처리장치에서는 폭기 상태에서도 산기기의 바로 바닥층에 오니가 많이 깔려 있을 뿐만 아니라 질소를 제거시키는 무산소 공정은 비포기 상태로 산기기에서 공기를 공급하지 않아 물의 흐름이 완전히 정지하는데 유기물을 처리하는 미생물이 많이 포함되어 있는 오니가 자체 무게로 바닥에 빨리 가라 앉고 이로 인하여 반응조내에서 바닥층에 한정되어 용존 산소를 소비하는 경향이 있어 탈질이 활성화되는 상태인 용존산소 0.4 ml/L까지 도달하는데 많은 시간이 소요된다.

따라서 종래의 단조 고도 하수처리장치에서는 탈질화 반응이 일어나는 용존 산소 수준까지 도달하기까지 무한정 대기할 수 없기 때문에 처리후 하수에 질소가 많이 남은 채로 방류되고 방류된 질소는 하천이나 바다를 오염시키는 중대한 문제를 발생시킨다는 문제점이 있다.

한편, 종래의 무산소조와 혐기조등을 포함한 다수개의 처리조로 구성되는 대한민국 공개번호 특2000-0010219호에 개시되어 있다. 상기 특허 자료에 따르면 복수개의 처리조로 구성되어 침전조를 따로 구비하며, 상기 무산소조와 혐기성조에 슬러지의 침전을 방지하기 위하여 유입수를 교반하도록 교반기를 설치하고 있다.

하지만, 종래 기술에 따른 단조 방식의 하수 처리 장치에서는 이와 같이 무산소 및 혐기 공정에서 교반을 하지 못하고 있다. 이는 단조 방식에서는 침전을 위한 별도의 조가 마련되어 있지 않기 때문으로, 교반을 하게 되면 슬러지의 침전을 막을 수 있으나 침전이 되지 않아 탁도가 높은 하수가 방류수로 나가기 때문이다.

즉, 종래의 단조 하수처리장치에서는 고도 하수 처리를 위하여 침전을 시킴에 있어 용존 산소의 농도가 빨리 떨어지지 않아 탈질화 반응이 늦어 침전을 오래시켜야 하거나 잔류 질소의 농도가 높아 질소 제거 효율이 미흡할 수 밖에 없다는 문제점이 있는 것이다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 방류 하수에 포함되는 질소를 최소화하기 위하여 단조 하수처리조에 교반기를 구비하도록 하고 폭기를 종료한 직후 비포기 상태인 무산소 공정에서 초기 소정시간 동안만 기포가 발생하지 않는 저속으로 교반시켜 오니가 바닥에 가라앉지 않도록 하여 용존 산소의 소비를 효율적으로 증진시켜 혐기성 미생물들의 탈질화 반응을 가속화하고 미세한 공기 방울들이 서로 충돌하여 대형화함으로써 신속히 대기중으로 배출시키는 고도 하수처리방법 및 그를 이용한 하수처리장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 단조로 이루어진 고도 하수 처리 장치의 주요한 제어 과정을 나타낸 흐름도,

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 단조 고도 하수 처리 장치의 구조를 나타낸 블록도,

도 3은 종래 기술과 본원 고안의 무산소 공정의 처리 시간에 따른 용존 산소농도를 비교 도시한 그래프.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 고안에 따른 단조로 이루어진 고도 하수 처리 장치는,

호기성 미생물과 혐기성 미생물이 혼합 투입되어 있는 처리조에 하수를 유입시키고 유입된 하수에 폭기하는 산기기;

폭기를 중지한 상태에서 초기 소정 시간 동안 기포가 발생하지 않는 정도로 저속 교반하는 교반기; 및

산기기가 폭기의 시작 및 중단하도록 하는 제어와 교반기가 초기 소정 시간동안 저속 교반하고 저속 교반을 중지하고 오니가 침전되도록 대기하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 단조로 이루어진 고도 하수 처리 장치의 주요한 제어 과정을 나타낸 흐름도이다. 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 단조 고도 하수 처리 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 고도 하수 처리 장치는 단조로 구성된 고도 하수 처리 장치에서 탈질화를 가속화하기 위하여 최적으로 설계된 교반기 프로펠러 사이즈와 교반 조건을 사용한다.

본 고안에 따른 단조로 구성된 고도 하수 처리 장치는 호기성 미생물과 혐기성 미생물이 혼합 투입되어 있는 처리조(202)에 하수를 유입시키고 유입된 하수에 폭기하는 산기기(204)와, 폭기를 중지한 상태에서 초기 소정 시간 동안 기포가 발생하지 않는 정도로 저속 교반하는 교반기(206), 및 산기기(204)가 폭기의 시작 및 중단하도록 하는 제어와 교반기(206)가 초기 소정 시간동안 저속 교반하고 저속 교반을 중지하고 오니가 침전되도록 대기하도록 제어하는 제어부(208)를 구비한다.또한 상기 교반기의 프로펠러 폭은, 수조의 폭을라 할 때,이다.

상기와 같이 이루어진 단조 고도 하수 처리 장치내에서 수행되는 본 고안에 따른 고도 하수 처리 장치내에서 주요한 제어 과정을 기술하면, 먼저 산기기(204)는 호기성 미생물과 혐기성 미생물이 혼합 투입되어 있는 처리조(202)에 하수를 유입시키고 유입된 하수에 폭기한다(단계 102). 폭기 공정(단계 102)에 의하여 호기성 미생물들이 왕성한 먹이 활동을 하여 유기 기질을 활발히 섭취하는데 이 과정에서 질산화 미생물은 암모니아성 질소(_를 질산염 이온성 질소()로 전환시킨다.

다음으로, 폭기를 중지(단계 103)한 상태에서 교반기(206)는 초기 소정 시간 동안 기포가 발생하지 않는 정도로 저속 교반한다(단계 104). 여기서, 프로펠러의 폭은, 수조의 폭을라 할 때,이 되어야 기포가 발생하지 않는 정도의 저속 교반시에도 바닥에 가라앉아 있는 침전 오니를 띄워올릴 수 있다.

제어부(208)는 산기기(204)가 폭기의 시작 및 중단하도록 하는 제어와 교반기가 초기 소정 시간동안 저속 교반하고 저속 교반을 중지하고 오니가 침전되도록 대기하도록 제어한다.

이때 오니에 포함된 미생물들중 호기성 미생물은 활동에 필요한 산소를 공급받지 못하며 용존 산소가 존재하는 동안에만 활동이 유지된다. 반응조내의 용존 산소가 0.4mg/l 이하로 낮아지면 혐기성 미생물들에 의하여 탈질화가 빠르게 진행이 되는데, 혐기성 미생물들에 의한 탈질화 반응은 탈질 미생물이및를 분자 상태의 질소가스, 즉,상태로 환원시킴에 의하여 이루어지며, 환원된는 대기중으로 방출된다.

일반적으로 하수처리 또는 정수(淨水)과정에서 생긴 침전물을 슬러지 또는 오니(汚泥)라고도 한다. 오니에는 약 50%의 유기질을 함유하고 있으며, 혐기성 미생물들이 다수 포함되어 있는데, 본원 고안에서는 오니가 가라앉으면 이러한 혐기성 미생물들도 같이 가라앉음으로써 바닥 근처에서만 용존 산소를 소비한다는 점에 주목한 것이다.

즉, 본원 고안에 따른 고도 하수처리방법 및 그 장치는 오니를 처리하고자 하는 하수에 골고루 분포시키기 위하여 폭기를 중지한 직후에 교반함에 있어 혐기성 미생물들이 탈질화 반응을 지속할 수 있도록 기포가 생기지 않도록 저속 교반하며 오니가 가라앉을 충분한 시간을 주기 위하여 초기 소정 시간, 본원 고안에서는 10분 내지 30분 또는 폭기 공정 종료후의 총 처리 시간에 대하여 30% 이내로 교반하는 것이다. 따라서, 초기 소정 시간동안의 저속 교반을 중지하고 오니가 침전되도록 대기한다(단계 106).

본 고안에 따른 단조 고도 하수 처리 장치에서는 방류 하수에 포함되는 질소를 최소화하기 위하여 단조 하수처리조에 교반기를 구비하도록 하고 폭기를 종료한직후 비포기 상태인 무산소 공정에서 초기 소정시간 동안만 기포가 발생하지 않는 저속으로 교반시켜 혐기성 미생물을 포함하고 있는 오니가 바닥에 가라앉고 하수에 골고루 분포되도록 한다.

이로써 미생물들을 포함하고 있는 오니가 골고루 분포되어 하수내의 용존 산소를 빠르게 소비하고 이로 인하여 혐기성 미생물이 조속히 탈질화 반응을 할 수 있도록 한다. 또한 미세한 공기 방울들이 서로 충돌하여 대형화함으로써 신속히 대기중으로 배출시킴으로써 처리된 하수내의 질소 농도를 빠르게 저하시킨다.

즉, 종래의 하수처리방법에서는 질소를 제거시키는 무산소 공정은 비포기 상태로 산기기에서 공기를 공급하지 않아 물의 흐름이 완전히 정지하여 오니가 자체 무게로 바닥에 가라 앉음으로써 반응조내에서 바닥층에 한정되어 용존 산소를 소비하기 때문에 탈질이 활성화되는 상태인 용존산소 0.4 ml/L까지 도달하는데 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있었으나, 상기와 같은 본 고안에 따른 고도 하수 처리 장치에서 초기 소정 시간 교반시키는 과정은 산기기에 의한 폭기를 중지시킨 직후에 일어나는 것으로 암모니아를 산화시켜 질화반응을 추진하는 호기성세균의 활동은 급격히 위축되고, 기포가 생기지 않도록 저속 교반시킴으로써 호기성 세균에 의하여 생성된 아질산·질산을 유기물을 이용하여 질소가스로 환원하는 탈질소세균인 혐기성세균, 이들은 산기기 주변과 바닥에 가라앉아 있던 용존 산소를 소비하는 미생물들을 포함한 오니가 골고루 분포되면서 용존 산소를 0.4 ml/L까지 도달하도록 한다. 만일, 기포가 생기는 수준으로 저속 교반하지 않으면 용존 산소가 떨어지지 않음으로써 탈질화 반응이 늦어질 것이다.

도 3은 종래 기술과 본원 고안의 무산소 공정의 처리 시간에 따른 용존 산소 농도를 비교 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면 본 고안에 따른 고도 하수처리방법은 용존산소가 0.4 ml/L까지 도달하는 시간이 종래 기술에 비하여 매우 짧다. 즉, 본원 고안에 따른 고도 하수처리방법은 포기 공정후 비포기 공정상태에서 교반기를 저속으로 교반하게 함에 의하여 용존산소를 급격히 떨어뜨린다. 용존산소(DO)가 0.4mg/L이하로 낮아지면 탈질화가 급격히 일어나게 되게 됨으로써 질소의 제거 효율이 향상되는 것이다. 질소의 제거 효율이 향상됨으로써 방류수에 포함된 질소 농도가 낮아 친환경적이라는 장점이 있으며 종래 기술에 비하여 처리시간이 단축된다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따르면 폭기를 중단한 직후 초기 소정 시간동안 교반기를 사용함으로써 그렇지 않은 경우보다 현격히 용존산소(DO)가 감소하여 탈질화가 가속화됨으로써 질소의 제거효율이 향상된다는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 단조로 구성된 고도 하수 처리 장치에 있어서,

   호기성 미생물과 혐기성 미생물이 혼합 투입되어 있는 처리조에 하수를 유입시키고 유입된 하수에 폭기하는 산기기;

   폭기를 중지한 상태에서 초기 소정 시간 동안 기포가 발생하지 않는 정도로 저속 교반하는 교반기; 및

   산기기가 폭기의 시작 및 중단하도록 하는 제어와 교반기가 초기 소정 시간동안 저속 교반하고 저속 교반을 중지하고 오니가 침전되도록 대기하도록 제어하는 제어부;를 포함하며,

   상기 초기 소정 시간은 10분 내지 30분이거나 폭기 중지후 총 처리 시간에 대하여 30% 이내인 것을 특징으로 하는 단조로 이루어진 고도 하수 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 교반기의 프로펠러 폭은,

   수조의 폭을라 할 때,인것을 특징으로 하는 단조로 이루어진 고도 하수 처리 장치.