KR20040049713A - 기포포집재순환장치를 이용한 하·폐수의 고도처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수종말처리장이나 폐수처리장등에서 유기물 뿐만아니라 영양

염류를 제거하기 위하여 일반적으로 활용되는 혐기-무산소-호기 순환처리의

생물학 반응조에서 처리효율을 높여 체류시간을 줄임으로써 시설물의 크기를

축소하여 주고 공사비와 운영비를 절감시켜 주기 위하여 본 발명인이 이미

출원한 기포포집재순환 장치(출원번호 : 10-2002-0070221번)를 이용하여

고안한 하·폐수의 고도처리 방법에 관한 것으로;

혐기조(100), 무산소조(200), 용량에 따라 적정 크기의 정방형에 가까운

형태로 분획한 단위포기조(400)들로 구성되는 호기조(300)로 이루어지는 구

조체와;

호기조(300)에 산소를 공급해 주는 순산소발생기(10)와;

공급된 산소의 기포가 사용되지 않고 공기중으로 방출되는 것을 방지하여

주는 기포포집판(20)과 이 기포포집판에 설치되어 하·폐수 및 산소와 유기

물을 혼합하여 주는 수중믹서기(30)와

이 수중 믹서기가 혼합하여 밀어주는 혼합액을 일정한 방향으로 유도하여

주는 유도관(40)으로 이루어 지는 기포포집재순환장치와;

산소를 호기조(300) 내부의 지정된 위치로 공급하여 주는 산소공급관(50)

과;

하·폐수의 호기조(300)내 흐름을 조절하기 위하여 단위포기조(400)내에

기포포집판(20) 위에 설치되는 수류 유도판(60)과;

필요에 따라 호기조(300) 구조체 내부에 설치되어 수중믹서기(30)의 기능

을 돕고 오니의 침전을 방지하여 주는 보조믹서기(31)로 구성된다.

구조체의 크기와 수심등은 소요 용량과 주변 여건에 따라 조절할 수 있으

며, 공급된 산소가 기포 상태로는 소실되지 않고 전량 물에 녹아 사용되므로

산소의 용해율과 이용율을 극대화 시켜 처리효율을 높여 준다.

또한 수류유도판(60)의 적정한 배치에 의하여 호기조(300)를 통과하는

하·폐수가 기포포집판(20) 하부의 포기 구역과 상부의 무포기 구역을 반복

하여 통과하게 할 수 있으므로 간헐포기에 위한 탈질효율 증대를 도모할 수

있다.

따라서 기존의 생물학적인 영양염류 제거의 효율을 현격히 높여 하·폐수

처리 시설의 규모를 축소할 수 있으므로 설치비용, 운영비를 절감하고 소요

부지를 줄일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

또한 표준활성오니법이나 장기폭기방식등으로 이미 시공된 하·폐수처리시

설의 영양염류 제거를 위한 고도처리 보강 공사에서도 기존 포기조 구조물을

간단히 수정하여 목적을 달성할 수 있도록 고안 발명 된 것이다.

Description

기포포집재순환장치를 이용한 하·폐수의 고도처리방법 {Nutrient Removal Process and Facilities for Sewage and Wastewater Treatment Plant Utilizing Bubble Capturing and Recycling Device}

기존의 하수나 유기성 폐수의 생물학적 처리방법(활성슬러지공법)은 포기

조(400)의 수심이 통상 4∼5m로 소요부지가 넓고 투입되는 공기 중 산소용해

율이 5∼10% 정도로 낮아 시설비와 운영비 등 경제적인 측면과 처리효율 및

포기조의 용적등 기술적인 측면에서도 매우 비효율적으로 운영되고 있다.

현재의 활성슬러지공법은 그 효율을 높이기 위하여 포기조에 접촉제등을

설치하는 등의 시도를 하고 있으며 어느정도 효율의 상승을 기대할수 있으나

아직 미흡하고 시간의 경과에 따른 미생물의 탈리 현상등으로 안정적인 처리

에 문제가 있으며, 산소전달율 및 이용율등에 많은 개선 여지가 있다.

심층 순산소 포기방식도 이러한 점을 개선하고 효율을 높이기 위하여 포기

조에 순산소를 이용하고 포기조 높이를 20m까지 높여 처리하고 있으나 처리

효율을 더욱 개선하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은 하·폐수 처리장치의 영양염류처리를 위한 고도처리 방법에 있

어서 호기조(300)를 용량과 필요에 따라 수개의 단위포기조(400)들로 구획

하고, 기포포집판(20) 및 수중믹서기(30)등으로 구성된 기포포집재순환장치

를 설치하여 산소기체의 농도를 높게 유지할 수 있으며 물에 용해되지 않고

상승하는 산소의 기포를 거의 완벽하게 포집하여 재순환 이용함으로써 산소

용해율과 이용율을 극대화시키며 MLSS 농도를 높게 유지할수 있어 하·폐수

내의 유기물과 영양염류등의 처리효율을 획기적으로 개선하여 호기조(300)의

용적을 최소화하고 소요부지를 현격히 줄일수 있다. 따라서 설치비용과 운영

비등을 상당히 절감할 수 있는 우수한 기술이며, 하·폐수를 재래 시설보다

더 효율적이고 경제적으로 처리할 수 있도록 발명된 것이다.

종래의 하·폐수 처리장치는 유기물 제거와 영양염류등 제거에 있어서 그

효율이 아주 낮아 비경제적인 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 기포포집재순환장치를 설치하여 하·폐수 중 용존산소

의 포화농도를 높게 유지하고 물에 용해되지 않고 상승하는 산소의 기포를

집하여 재순환 이용하므로써 산소의 전달율 및 이용율을 극대화시켜서 각종

하·폐수의 유기물 및 영양염류의 제거 효율이 아주 높은 생물학반응조를 제

공하는 데 있다.

다시말하면, 호기조(300)의 용적당 처리효율을 높임으로서 그에 따른 설치

비용, 운영비, 소요부지를 현격히 줄일 수 있는 매우 유용한 하·폐수 처리

장치를 제공하는데 있다.

도 1, 도 2 본 발명을 이용한 생물학반응조의 설치예를 보여주는 평면도와

입면도

도 3 본 발명인이 10-2002-0070221호로 이미 출원중인 기포포집

재순환장치의 개념도

도 4 수류유도판을 기포포집판위에 설치하여 간헐포기의 효과를

내도록 할 경우의 하·폐수 흐름도

<도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 순산소 발생기 20 : 기포포집판

30 : 수중믹서기 31 : 보조믹서기

40 : 유도관 50 : 산소공급관

60 : 수류유도판 70 : 헌치

100 : 혐기조 200 : 무산소조

300 : 호기조 400 : 단위포기조

이하 첨부된 도면을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 하·폐수처리장치에 있어서 유입된 하·폐수의 유기물과 영양염

류들을 미생물과 산소에 의해 분해하는 고도처리방법 및 장치에 관한 것으로

혐기조(100), 무산소조(200), 호기조(300)로 구성되며, 이 호기조(300)는 평

면이 정방형에 가까운 사각형 또는 다각형 형태로 분획한 단위포기조(400)

와;

이 단위 포기조(400) 내부 중간 상부에 설치되어 물에 용해되지 않고 상승

하는 산소의 기포를 포집하여 주는 기포포집판(20)과;

이 기포포집판(20)의 어떤 지점에 수직 또는 하방으로 설치되는 수중믹서

기(30)와;

이 수중믹서기(30)를 통과하는 유체를 일정한 방향으로 유도해 주는 유도

관(40)과;

단위포기조(400) 내부 벽체의 기포포집판(20)의 하방에 설치되어 용해되

지 않고 상승하는 기포를 기포포집판(20)의 안쪽으로 유도해 주는 헌치(70)

와;

하·폐수등을 산소와 혼합시켜주는 유도관(40)과;

단위포기조(400) 외부에 설치되어 유기물을 처리하는데 필요한 산소를 생

산해 주는 순산소발생기(10)와;

산소를 반응조내로 공급해주는 산소공급관(50)과;

필요에 따라 호기조(300) 내 중간벽체부분에 하향식으로 설치되는 보조믹

서기(31)로 구성된다.

상기 관련 호기조(300) 내부설비는 용량에 따라 복수로 설치할 수 있다.

따라서, 호기조(300) 내 하·폐수 및 용해되지 않고 상승하는 산소의 기포

를 포집하여 유도관(40) 내로 재유입, 반복 순환시켜 호기조(300)내에서 산

소의 용해율 및 혼합효율을 높임으로써 처리효율을 극대화 시켜 준다.

기포포집판(20) 하부에서의 포화용존농도를 상당히 높임으로써 고도처리

효율을 더욱 더 증가시켜 준다.

호기조(300) 수심은 필요에 따라 조절할수 있으며, 호기조(300) 내 산소의

포화용존농도를 높게 유지하고 산소의 전달율, 이용율을 극대화 할수 있어

하·폐수내의 유기물과 영양염류등의 처리효율을 높임으로써 설치비용, 운영

비, 소요부지를 현격히 줄일 수 있는 고도처리 방법으로써 매우 유용한 발명

인 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면

다음과 같다.

도면1 과 도면2는 본 발명을 이용하여 처리효율을 높인 하·폐수의 고도처

리장치를 개략도로 표시한 공정도이다.

협잡물 제거등 1차 전처리를 통과한 하·폐수의 원수는 혐기조(100)에 투

입되어 인을 방출하고 무산소조(200)로 이송되어 이 무산소조(200) 내에서

호기조(300)로 부터 반송되는 호기조 처리수와 섞여 탈질과정을 거친 후 호

기조(300)외 단위포기조(400)로 유입되어 산소와 미생물들에 의하여 유기물

과 암모니아성 질소등의 산화과정을 통과하게 된다.

도면1은 전체 생물학반응조의 평면을 보여주는 것으로써 혐기조(100), 무

산소조(200)와 단위포기조(400)들로 분획된 호기조(300)를 보여준다.

도면2는 전체 생물학반응조의 종단면을 보여주는 것으로써 하·폐수의 원

수는 혐기조(100)에 투입되어 탈질과정을 거치고 무산소조(200)를 통하여 호

기조(300)에 투입된다. 호기조(300)에 투입된 하·폐수의 유기물과 영양염류

는 단위포기조(400)들에서 산소와 미생물의 산화작용에 의해 분해되고 호기

조(300)를 통과한 하·폐수 중 일부는 앞단계의 무산소조(200)로 반송되고

나머지는 최종침전조로 보내져 침전과정을 거쳐 방류된다.

도3은 본 발명인 이미 출원한 기포포집재순환장치의 단면을 보여주는 것이

다. 단위포기조(400)내의 기포포집판(20) 하부로 투입된 산소의 기포는 수중

믹서기(30)에 의하여 미세기포로 잘라지고 유도관을 통하여 하·폐수와 혼합

되어 기포포집판(20) 하부를 계속 순환하게 되며 기포 상태로는 상부로 소실

될 수 없음을 보여주는 것이다.

도4는 단위포기조(400)내의 기포포집판(20) 상부에 수류유도판(60)을 설치

하여 호기조(300) 내에서 하·폐수의 흐름을 조절하여 첫번째 단위포기조

(400)로 투입된 하·폐수가 기포포집판(20)의 하부에서는 포기 과정을 거치

고 기포포집판(20)의 상부로 이송되어 무포기 상태를 거치게 함으로써 간헐

폭기와 같은 효과를 내게 할 경우의 전체 생물학반응조에서의 하·폐수 흐

름 과정을 보여주는 것이다.

상기와 같은 본 발명(기포포집재순환장치를 이용한 하·폐수의 고도처리방

법)의 구성에 의하면, 일반적으로 혐기조 무산소조 호기조 등으로 구성되는

하·폐수의 고도처리방법에 있어서 호기조(300)를 필요에 따라 단위포기조

(400)들로 분획하고 이 단위포기조(400)에 기포포집판(20), 수중믹서기(30),

유도관(40)등으로 구성되는 기포포집재순환장치를 설치하여 산소 전달율 및

이용율을 높임으로서 보다 효율적인 유기물 및 영양염류의 제거를 도모할 수

있으며, 하·폐수이 고도처리 설비의 단위포기조(400)에 설치된 기포포집판

(20) 위에 수류유도판(60)을 설치하여 하·폐수를 기포포집판(20) 부의 포기

구역과 상부의 무산소구역을 반복하여 통과하게 함으로써 마치 간헐폭기와

같은 상태를 만들어 줌으로써 탈질효율을 더욱 높일 수 있다.

그러므로, 하·폐수 내의 유기물 및 영얌염류를 보다 효율적으로 처리할

수 있으므로, 전체 설비의 축소가 가능하여지고 따라서 설치비용, 운영비,

소요부지등을 절감할 수 있어서 고도처리방법에 대한 신뢰성 및 운용 편의성

을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 혐기조 무산소조 호기조로 구성되는 하·폐수의 고도처리 방법에 있어서

   호기조(300)를 정방형에 가까운 형태의 단위포기조(400)들로 분획하였고,

   이 단위 포기조(400)의 내부에서 물에 용해되지 않고 기포로 상승하는 산소

   를 포집하여 재순환 시킬 수 있도록 해주는 기포포집판(20)과 이 기포포집판

   (20)의 어떤 지점에 수직 또는 하방으로 설치되는 수중믹서기(30)와 이 수중

   믹서기(30)를 통과하는 혼합액을 일정한 방향으로 유도하는 유도관(40)으로

   구성되는 기포포집재순환장치를 설치하여, 산소의 용해율 및 이용율을 높여

   유기물과 영양염류의 제거효율을 획기적으로 개선하는 것을 특징으로 하는

   하·폐수의 고도처리 방법 및 그 장치.
2. 상기1항에 있어서 단위포기조(400)의 내부에 설치된 기포포집판(20)의 상

   부에 수류유도판(60)을 설치하여 호기조(300)로 유입된 하·폐수가 기포포집

   판(20) 하부의 포기구역과 기포포집판(20) 상부의 무포기구역을 반복하여 통

   과하게 함으로써 탈질효율을 더욱 높이는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 고

   도처리 방법 및 장치.
3. 상기2항에 있어서 단위포기조(400)내의 기포포집판(20) 상부를 통과하는

   하·폐수의 탈질시에 소요되는 탄소원을 공급하기 위하여 처리되기 전의 하

   ·폐수 일부를 단위포기조(400)의 상부로 직접 공급해 주는 것을 특징으로

   하는 하·폐수의 고도처리 방법 및 장치.
4. 상기 1,2,3항에 있어서 단위포기조(400)의 수심 및 필요에 따라 수중믹서

   기(30)가 복수로 설치되고, 이 수중믹서기(30)의 기능을 보조하거나 오니의

   침전을 방지하기 위하여 보조믹서기(31)를 설치하여 효율을 높인 것을 특징

   으로 하는 하·폐수의 고도처리 방법 및 장치.