KR20050123027A - 유기물 함유 오수의 처리설비 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유기물 함유 오수의 폭기(aeration) 처리설비(1)는 오수(w)의 공급부(11)와 정화된 물을 배출하는 배출부(12)를 가지고, 오수 안의 부유 유기물을 하부로부터 방출되는 기포에 의해 접촉 산화시켜 덩어리 모양으로 집속시켜 오수를 정화하는 물받이조(10)와, 물받이조(10)의 하부에 배관되어 기포를 물받이조 안으로 방출하는 산기관(16)에 접속되며, 기포 함유 처리수(W)를 공급하는 처리수 공급장치(20,30)를 가지고, 처리수 공급장치(20,30)는 물 도입부에서 고속으로 공급되는 수류에 공기 도입부에서 기포를 도입하여, 본 장치 케이싱 내부에서 통벽으로 한정된 고리모양 유로 안에 고속의 수류를 적어도 8 m/초의 유속으로 공급하고, 흐름방향 변경부에서의 충격력, 통벽면에서의 전단력 및/또는 캐비테이션(cavitation) 작용에 의해 물 클러스터(cluster)를 초미세화하고, 상기 도입된 기포를 초미세화하여 처리수류(W)에 함유시키는 것을 특징으로 하여, 기포를 초미세화하여 유기물 함유 오수 처리 효율을 큰폭으로 높이고, 간단한 구조로 보수를 용이하게 할 뿐만 아니라, 초미세화에 의해 오수 안 유기물의 생물 분해 처리도 촉진한다.

Description

유기물 함유 오수의 처리설비{APPARATUS FOR PROCESSING POLLUTED WATER CONTAINING ORGANIC MATERIAL}

본 발명은 생활 잡배수나 하수 또는 식품 가공처리장에서 나온 배수 등의 유기물 함유 오수를, 물받이조 안에서 기포와 접촉시켜 산화시키거나 호기성균 등을 활성화하여 처리하는 유기물 함유 오수의 폭기 처리설비에 관한 것이다.

종래의 오수 처리설비에서는, 일반적으로 물받이조 내부에 간헐적으로 유기물 함유 오수를 공급하고, 물받이조 안의 하부에 배관된 산기관(散氣管)에 공기를 공급하여 산기관으로부터 다수의 기포를 오수안으로 통과시켜, 오수 안에 부유하고 있는 유기물을 접촉 산화에 의해 덩어리 모양으로 집속시켜 부상 또는 침하시켜 오수를 폭기로 정화하도록 하고 있다. 산기관에는 일반적으로 루츠송풍기에서 공기를 보내도록 하고 있다. 근래에는 처리효율을 높이기 위하여 송풍기로부터의 공기에 산화능력이 높은 오존을 오존발생기로 생성하여 추가한 후 산기관으로 공급하도록 한 오존 포말 부상 분리에 의한 수처리 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본특허공개 2003－225654호 공보

그 밖에 종래의 유기물 함유 오수의 처리에는 하수, 배설물, 각종 산업폐수 등의 유기성 오수에 함유된 질소산화물을 메탄 발효균의 미립자 슬러지상(床)을 가진 혐기성 물받이조 안에서 상향류로 유통시키면서, 탈질균을 미립자 슬러지의 주위에서 번식시켜, 생물학적으로 환원하여 탈질(脫窒)처리하는 생물학적 탈질 방법이 있다(특허문헌 2를 참조). 이것은 균체 자체를 미립자화하여 균체를 높은 밀도로 유지할 수 있어, 고용적 부하에서 운전을 할 수 있다.

[특허문헌 2] 일본특허공개 평7－290088호 공보

상기 오존 포말 부상 분리에 의한 첫번째 수처리 장치는, 물받이조 내부에 간헐적으로 아오코 등의 부유물을 포함한 지수(池水)를 도입하고, 저농도 오존을 사용하여 폭기를 실시하면서 부유물을 포말 부상 분리하는 것이며, 효과적으로 산화처리에 의해 아오코 등의 부유물을 덩어리 모양으로 집속하여 지수로부터 분리하도록 하고 있다. 그러나, 오존발생기는 그 내부의 공기중에서 방전하여 오존을 발생하기 때문에, 대량의 오수를 처리하기 위해서는 큰 전기 에너지가 필요하다는 단점이 있었다.

상술한 두번째 생물학적 탈질 방법에서는, 피처리물인 부유 유기물 자체가 수mm에서 0.1mm 정도의 입자형 물질이나 플레이크이며, 그것에 작용하는 균도 미립자 상태에서는 비록 고밀도 접촉을 시도한다해도 작용효과가 한정적이다. 한편, 탈질균 착생(着生)의 미립자 슬러지가 단기간에 형성되어 안정된 미립자 슬러지상을 유지할 수 있는 만큼 슬러지가 비교적 빨리 축적되기 때문에, 그 슬러지의 처치도 중요한 과제이다. 또한, 피처리물의 부유 유기물에 대해서는 혐기성 처리뿐만 아니라 호기성 처리도 실시하여 신속한 유기물의 소멸을 도모하는 것도 과제이다.

본 발명의 제 1 목적은 펌프에 의해 발생한 고속의 수류를 이용한 분출기로 도입한 기포를, 복수의 통벽으로 이루어지는 고리모양 유로에서의 고속 수류에 의해 초미세화하고, 초미세화된 기포를 함유한 처리수를 물받이조 안으로 공급하여, 오수 안의 부유 유기물을 효율적으로 접촉 산화로 처리하여 처리능력을 큰폭으로 높일 수가 있어, 비교적 에너지 소비가 적고, 또한 구조가 극히 간단하여 보수가 용이한 유기물 함유 오수의 처리설비를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 배수 안의 유기물을 맨 처음의 용해산소가 많은 상태에서 호기성균에 의해 생물 분해 처리하고, 계속해서 산소가 소비된 상태에서 혐기성균에 의해 순환과정에서 생물 분해 처리하여 신속하고 효율적으로 유기물의 소멸을 도모하는 동시에, 생물 분해 처리에서 생기는 활성 슬러지도 생물 분해 처리 가능한 유기물 함유 오수의 처리설비, 특히, 고압 펌프에 의해 발생되는 적어도 8 m/초의 고속의 선회 수류가 복수의 통벽으로 이루어지는 고리모양 유로에서 일어나는 적어도 전단(剪段)작용에 의해 물 클러스터와 유기물도 초미세화하여, 초미세화에 의해 단위중량당 극히 커진 표면적의 부유 유기물을 미생물에 의해 효율적으로 극히 단시간에 연속적으로 처리하여, 배수 안의 유기물의 처리 능력을 큰 폭으로 높일 수 있는 동시에, 초미세화에 의해 생물 분해 처리에서 발생하는 활성 슬러지의 미생물 사체의 세포막을 파괴하고 세포질을 미생물로 처리하여, 슬러지 등의 침전물을 큰 폭으로 줄이거나, 소멸시키는 유기물 함유 오수의 처리설비를 제공하는 것이다.

본 발명은 생활 잡배수 등의 부유 유기물을 포함한 오수를 공급하는 공급부와 정화된 물을 배출하는 배출부를 가지고, 공급된 오수 안의 부유 유기물을 하부로부터 방출되는 기포에 의해 접촉 산화시켜 덩어리 모양으로 집속시켜 부상 또는 침하시켜 오수를 정화하는 물받이조와,

상기 물받이조의 하부에 배관되어 기포를 물받이조 안으로 방출시키는 산기관과,

상기 산기관에 접속되어 기포를 포함한 처리수를 공급하는 처리수 공급장치를 갖는 유기물 함유 오수의 처리설비에 있어서,

상기 처리수 공급장치는 물 도입부에서 고속으로 공급되는 수류에 공기를 기포로서 도입하는 공기 도입부를 가지며, 본 장치 케이싱 내부에서 통벽으로 한정된 고리모양 유로 안에 고속의 수류가 적어도 8 m/초의 유속으로 공급되고, 흐름방향 변경부에서의 충격력, 통벽면에서의 전단력 및/또는 캐비테이션 작용에 의해 물 클러스터를 초미세화하는 동시에, 상기 도입된 기포를 초미세화하여 수류에 함유시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 처리수 공급장치는 그 케이싱의 외벽을 원통모양으로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형으로 또는 통벽끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도로 편심상(偏心狀)으로 내부 원통벽을 격설하며, 내부 원통벽을 케이싱 바닥벽과 결합하고 또한 케이싱 천장벽에 대하여 극간을 형성함으로써, 원통형 외벽과 내부 원통벽으로 형성된 고리모양 유로와 내부 원통벽의 내부를 상기 극간을 통하여 연통하고 있으며, 또한 제 1 펌프에 의해 상기 제 1 물 도입부로부터 상기 내부 원통벽의 내부로 기포 혼입의 제 1 고속 수류가 공급되고, 계속해서 상기 내부 원통벽의 내부로부터 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 제 2 물 도입부에서 상기 고리모양 유로로 공급되며, 계속해서 상기 내부 원통벽의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하하여 케이싱 바닥벽에 격돌하도록 하여, 상기 고리모양 유로와 상기 내부 원통벽의 내부에 걸쳐서 형성된 순환 유로에서 물 클러스터를 초미세화하는 동시에 수류중의 기포를 초미세화하고, 초미세한 기포를 함유한 처리수를 상기 고리모양 유로에서 일부분을 빼어 상기 물받이조의 산기관으로 공급하는 구조를 가질 수 있다.

상기 처리수 공급장치는 그 케이싱의 외벽을 원통형으로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형상으로 또는 통벽끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도로 편심형상으로 중간 원통벽과 내부 원통벽의 2개의 벽을 격설하며, 중간 원통벽을 케이싱 천장벽과 케이싱 바닥벽에 결합하여 바깥 고리모양 유로를 형성하고, 내부 원통벽을 케이싱 바닥벽과 결합하고 또한 케이싱 천장벽에 대하여 극간을 형성함으로써, 중간 원통벽과 내부 원통벽으로 형성된 중간 고리모양 유로와 내부 원통벽의 내부를 상기 극간을 통하여 연통하고 있다.

한편, 상기 물 도입부 안의 제 1 물 도입부에 있어서, 제 1 펌프에 의해 발생된 제 1 고속 수류가 상기 공기 도입부로 공급되어, 그곳에서 공기가 제 1 고속 수류에 기포로서 도입되며, 그 기포가 도입된 제 1 고속 수류는 상기 중간 고리모양 유로로 공급되고, 계속해서 상기 내부 원통벽의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하되어 케이싱 바닥벽에 격돌하며, 또한 그 내부 원통벽의 내부로부터 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 제 2 물 도입부에서 상기 바깥 고리모양 유로로 공급되도록 하여, 다시 상기 바깥 고리모양 유로를 상기 제 1 펌프의 흡인측에 관로를 통하여 접속하여 형성되는 순환로를 흐르게 되어, 이 순환로를 이루는 상기 중간 고리모양 유로 및 상기 바깥 고리모양 유로에서의 전단작용과 상기 케이싱 바닥벽으로의 격돌에 의해 물 클러스터를 초미세화하는 동시에 수류 안의 기포를 초미세화하여, 초미세한 기포를 함유한 처리수가 상기 바깥 고리모양 유로에서 일부분 빠져서 상기 산기관으로 공급되는 구조를 가질 수 있다.

상기 공기 도입부는 고속 수류를 이용한 분출기로 구성되고, 또한 상기 물받이조 내부의 오수의 수면에 상당하는 높이에 설치된다.

상기 장치 케이싱 내부에서 통벽으로 한정된 고리모양 유로 안으로 공급되는 고속의 수류는, 상기 고리모양 유로에 접선방향으로부터 공급되고, 또한 상기 제 1 물 도입부에서 고속으로 공급되는 수류는 상기 물받이조 안의 오수가 공급되어 형성된다.

또한, 상기 통벽은 평탄부 등의 곡률 변경부를 부분적으로 가질 수 있다.

이상의 처리설비에 아래의 생물 분해 처리설비를 접속하는 것이 바람직하다. 이 처리설비는 하수나 식품 가공장에서 나온 배수 등의 유기물을 함유한 오수가 한쪽에서 도관을 통하여 내부로 공급되고, 유기물이 적어도 부분적으로 소멸 처리된 처리수가 다른 쪽 방향에서 도관을 통하여 배출되는 것으로, 적어도 둘레벽과 패인 개소가 있는 바닥벽을 갖는 하우징과,

상기 하우징의 내부로 공급 오수가 위로부터 유입될 수 있도록 하우징 상단으로부터 아래쪽으로 탑재되고, 다수의 상하방향으로 연통한 다수의 통로를 가지며, 그 통로들로 유입 오수 안의 유기물을 생물 분해 처리하는 미생물을 서식시키고 있는 처리 수단과,

상기 오수 공급 도관에 인접하여 상기 하우징의 내부에서 하부로부터 다수의 기포를 상승시켜, 주위의 공급 오수의 하강을 허용하면서도 상승시켜 상기 처리수단으로의 위로부터의 유입을 촉진하여 순환시키도록 상기 오수 공급 도관에 인접하여 배관된 송기관으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 오수의 처리설비이다.

상기 유기물 함유 오수는 외원통체와 내원통체 사이의 고리모양 공간에서 적어도 8m/초의 고속 선회류를 일으키며, 그 고속 선회류의 적어도 전단작용에 의해 미크론 레벨까지 초미세화 처리하는 초미세화 장치에 의해 유기물과 물 클러스터가 초미세화된 후, 물받이조에 일단 받고 나서 비교적 느린 속도로 생물 분해를 실시하는 처리설비에 공급된다.

상기 하우징은 대략 직사각형 모양의 횡단면을 이루는 상기 둘레벽과 각뿔모양을 이루는 상기 패인 개소가 있는 바닥벽을 갖는 윗쪽으로 개방된 하우징이며, 상기 오수 공급 도관은 한쪽 구석의 근방에 배치되고, 또한 상기 처리수 배출 도관은 오수 공급 도관에 대향한 구석 근방에 배치되며, 또한 상기 패인 개소의 최저부에 축적된 슬러지 등의 침전물을 배출하는 도관이 접속된다.

상기 침전물의 배출 도관은 정기적으로 개폐되거나 또는 운전중에 항상 개방된 개폐 밸브를 가지며, 침전물은 탱크에 일단 수집 된 후에, 그 탱크로부터 공급되는 초미세화 장치에 의해 초미세화되고, 초미세화된 후에 바로 또는 상기 물받이조에 일단 받고 나서 본 처리설비로 돌려보내진다.

상기 처리 수단은 그 상부에 호기성균이 서식한 다공성막과, 그 하부에 혐기성균이 서식한 다공성막과, 및/또는 그 통로에 충진된 미생물이 서식한 충진재와, 상기 하우징의 적어도 다른 쪽의 둘레벽으로부터 본 처리 수단을 지지하는 지지프레임을 가지며, 상기 지지프레임에 의해 상기 처리 수단의 하단에서 개구되는 상기 처리수 배출 도관을 지지한다.

본 처리설비는 앞쪽 설비인 처리수 배출 도관이 뒤쪽 설비인 오수 공급 도관에 접속된 상태로 복수 연결설치되고, 첫번째 설비인 오수 공급 도관이 상기 물받이조로부터 오수를 공급받고, 마지막 설비인 처리수 배출 도관이 상기 물받이조로 처리수를 배출하거나, 또는 하천 등으로 배출하도록 배관된다.

상기 초미세화 장치는 물받이조 또는 상기 탱크에 접속되어 있으며, 외원통체로 케이싱을 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형상으로 또는 통체끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도로 편심형상으로 내원통체를 격설하며, 내원통체를 케이싱 바닥벽과 결합하고 또한 케이싱 천장벽에 대하여 극간을 형성함으로써, 외원통체와 내원통체로 형성한 고리모양 공간과 내원통체의 내부를 상기 극간을 통하여 연통하고 있고, 또한 제 1 펌프에 의해 상기 물받이조 또는 상기 탱크로부터 상기 내원통체의 내부로 유기물 또는 슬러지 등의 침전물을 함유한 제 1 고속 수류가 공급되고, 계속해서 상기 내원통체의 내부로부터 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 제 2 물 도입부에서 상기 고리모양 공간으로 공급되며, 계속해서 상기 내원통체의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하되어 케이싱 바닥벽에 격돌시키도록 하고 있다. 한편, 상기 고리모양 공간과 상기 내원통체의 내부에 걸쳐서 형성된 순환유로에서 수류 중의 유기물이나 침전물의 슬러지 미생물의 사체 세포막 등을 파괴하고, 유기물 또는 침전물이 초미세화된 처리수를 상기 고리모양 유로로부터 일부분을 빼어 상기 물받이조 또는 상기 탱크로 배출하는 구조를 가질 수 있다.

상기 초미세화 장치는 상기 물받이조 또는 상기 탱크에 유체 접속되어 있고, 그 케이싱의 외벽을 외원통체로 형성하며, 그 케이싱 내부에 동심형상으로 또는 통벽끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도로 편심형상으로 중간 원통체와 내원통체의 둘을 격설하고, 중간 원통체를 케이싱 천장벽과 케이싱 바닥벽에 결합하여 바깥 고리모양 공간을 형성하고, 내원통체를 케이싱 바닥벽과 결합하고 또한 케이싱 천장벽에 대하여 극간을 형성함으로써, 중간 원통체와 내원통체로 형성된 중간 고리모양 공간과 내원통체의 내부를 상기 극간을 통하여 연통하고 있으며, 또한 상기 물받이조 그리고 상기 탱크로부터 제 1 물 도입부에서 제 1 펌프에 의해 발생된 유기물 또는 슬러지 등의 침전물을 함유한 제 1 고속 수류가 공기 도입부의 분출기로 공급되고, 그곳에서 공기가 제 1 고속 수류에 기포로서 도입되어, 상기 기포가 도입된 제 1 고속 수류는 상기 중간 고리모양 공간에 공급되고, 계속해서 상기 내원통체의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하되어 케이싱 바닥벽에 격돌시키고, 또한 상기 내원통체의 내부로부터 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 제 2 물 도입부에서 상기 바깥 고리모양 공간으로 공급되도록 하고, 또한 상기 바깥 고리모양 공간을 상기 제 1 펌프의 흡인측에 관로를 통하여 접속하여 형성되는 순환로를 흐르게 되며, 이 순환로를 이루는 상기 중간 고리모양 공간 및 상기 바깥 고리모양 공간에서의 전단작용과 상기 케이싱 바닥벽으로의 격돌에 의해 수중의 유기물 또는 침전물의 슬러지 미생물 세포막 등을 파괴하여 초미세화하고, 초미세화된 유기물 또는 슬러지 등의 침전물을 함유한 처리수가 상기 바깥 고리모양 공간으로부터 일부 빠져서 상기 물받이조 또는 상기 탱크로 도입되는 구조를 가질 수 있다.

상기 장치 케이싱 내부에서 통벽으로 한정된 고리모양 공간 안으로 공급되는 고속의 수류는, 상기 고리모양 공간에 접선방향으로부터 공급된다.

처리수 공급장치의 케이싱의 외벽을 원통형으로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형상으로 또는 통벽끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도로 편심형상으로 내부 원통벽을 격설하면, 외벽과 내부 원통벽 사이에 고리모양 유로가 형성되고, 그곳으로 공급되는 고속의 수류는 흐름방향이 항상 변화하여 강력한 원심력을 발생시켜, 외측벽면에 강하게 닿아 큰 압축력과 층류 사이에 전단력을 발생시키고, 동시에 내측벽면으로부터의 층류 박리에 의해 캐비테이션을 발생시켜, 기포의 초미세화를 촉진할 수 있다. 원형 고리모양 유로에서는 수류의 유속 유지가 비교적 용이하다. 또한 내부 원통벽을 케이싱 바닥벽에 결합하고 케이싱 천장벽에 대하여 극간을 형성함으로써, 원통형 외벽과 내부 원통벽으로 형성된 고리모양 유로와 내부 원통벽의 내부를 상기 극간을 통하여 연통하고, 고속의 수류가 고리모양 유로로부터, 또한 동시에 제 1 펌프로부터 공급되어 오는 수류가, 내부 원통벽의 내부로 낙하하여 케이싱 바닥벽에 격돌하여 충격력에 의해 물 클러스터와 기포의 초미세화를 촉진한다. 또한 제 2 펌프에 의해 내부 원통벽의 내부로부터 물을 흡인하기 때문에, 그 내부로 낙하하는 수류의 상기 충격력을 더욱 강하게 할 수 있다. 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 상기 고리모양 유로에 공급됨으로써, 고리모양 유로와 내부 원통벽의 내부에 걸쳐서 순환 유로를 형성하게 되어, 순환중에 반복되어 물 클러스터의 초미세화와 수류중의 기포의 초미세화를 행할 수 있다. 초미세화 기포를 함유한 처리수는 고리모양 유로로부터 일부분 빠져 산기관으로 공급된다.

처리수 공급장치의 케이싱의 외벽을 원통형으로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형상으로 또는 통벽끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도로 편심형상으로 중간과 내부의 원통벽을 격설하면, 외부와 중간과 내부의 각 원통벽 사이에 외부와 중간의 고리모양 유로가 형성된다. 이들 외부와 중간의 고리모양 유로로 공급되는 고속의 수류는, 흐름방향이 항상 변화하여 강력한 원심력을 발생하여 외측벽면에 강하게 닿아 큰 압축력과 층류 사이에 전단력을 발생시키고, 동시에 내측벽면으로부터 층류 박리를 일으켜 캐비테이션 작용을 발생시켜서 기포의 초미세화를 촉진할 수 있다. 원형 고리모양 유로에서는 수류의 유속 유지가 비교적 용이하다. 또한 중간 원통벽을 케이싱 천장벽과 케이싱 바닥벽에 결합하고, 내부 원통벽을 케이싱 바닥벽과 결합하면서 케이싱 천장벽에 대하여 극간을 형성하면, 중간 고리모양 유로로 공급되는 수류는 내부 원통벽의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하하여, 케이싱 바닥벽에 격돌하여 생기는 충격력에 의해 물 클러스터와 기포의 초미세화를 촉진한다. 수류에 기포를 도입하는 것은, 물 도입부 안의 제 1 물 도입부의 공기 도입부에서 제 1 펌프에 의해 발생된 제 1 고속 수류를 이용한 분출기 작용 등에 의해 이루어진다. 이 기포가 도입된 제 1 고속 수류는 중간 고리모양 유로에 공급되고, 계속해서 상술한 바와 같이 내부 원통벽의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하하여 케이싱 바닥벽에 격돌하지만, 상기 내부 원통벽의 내부로부터 제 2 펌프에 의해 흡인되기 때문에, 내부로 낙하하는 수류의 상기 충격을 더욱 강하게 할 수 있다. 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 제 2 물 도입부에서 바깥 고리모양 유로로 공급되도록 하고, 또한 상기 바깥 고리모양 유로로부터 제 1 펌프의 흡인측으로 관로를 통하여 공급됨으로써 순환로가 형성된다. 순환을 반복함으로써 클러스터의 초미세화와 수류 안의 기포의 초미세화를 행할 수 있다. 초미세화된 기포를 함유한 처리수는 바깥 고리모양 유로로부터 일부분이 빠져서 산기관으로 공급된다.

공기 도입부는 고속 수류를 이용한 분출기로 구성되고, 공기펌프를 사용하지 않고 분출기의 노즐로부터 분출되는 고속의 수류가 발생시키는 부압에 의해 공기를 흡인하여 수류중에 혼입시킬 수 있다.

공기 도입부는 물받이조 내부의 오수의 수면에 상당하는 높이에 설치되어, 물받이조 안의 오수의 수두(水頭)에 상당하는 밀어넣는 저항을 상쇄하여, 처리수의 공급 동력을 절감할 수 있다.

장치 케이싱 내부에 있어서 통벽으로 한정된 고리모양 유로 안에 공급되는 고속 수류는, 상기 고리모양 유로에 접선방향으로부터 공급되어 고리모양 유로 안으로의 수류 공급을 부드럽게 행하여 속도의 격변을 막고, 경로 전체에 걸쳐서 고속 수류의 상기 작용의 유지에 도움이 된다.

제 1 물 도입부에서 고속으로 공급되는 수류는, 물받이조 안의 오수의 공급으로 형성되고, 처리수 공급장치는 새로운 상수를 필요로 하지 않고 오수를 물받이조로부터 흡인하여, 물 클러스터와 기포의 초미세화와 동시에, 오수 안의 부유 유기물의 초미세화도 행할 수 있어, 접촉 산화를 큰 폭으로 촉진할 수 있다.

통벽은 평탄부 등의 곡률 변경부를 부분적으로 가지면, 그 곡률 변경부들에서 약간 수류 속도가 저하하지만, 수류의 방향이 바뀌어 수류층 사이에 작용하는 전단력을 높일 수 있다.

또한, 제 2 효과로서 유기물 함유 오수의 처리설비에서는, 적어도 둘레벽과 패인 개소가 있는 바닥벽을 가진 하우징의 내부에, 하우징의 한쪽으로부터 공급된 오수가 위에서부터 유입될 수 있도록 하우징 상단으로부터 아래쪽으로 처리 수단이 탑재되어 있고, 처리 수단이 다수의 상하방향에 연통한 미세한 통로를 가지며, 그 통로들에 유입 오수 안의 유기물을 생물 분해 처리하는 미생물을 서식시키고 있기 때문에, 오수 공급 도관으로부터 공급되어 오는 오수는, 그 도관에 인접하여 배관된 송기관으로부터의 다수의 기포에 의해 상승되어 많은 공기를 포함한 후에 처리 수단으로 위에서부터 유입되어 순환이 촉진되고, 다수의 통로를 하강중에 미생물에 의해, 바람직하게는 공기가 많은 상부의 호기성균과 공기가 소모된 하부의 혐기성균에 의해 효율적으로 신속하게 연속적으로 생물 분해 처리된다. 이렇게 하여 하수나 식품 가공장에서 나온 배수 등의 유기물을 함유한 오수가 하우징의 한쪽에서 도관을 통하여 내부에 공급되면, 상술한 바와 같이 처리 수단에 의해 유기물이 적어도 부분적으로 소멸처리된 처리수가 다른 쪽으로부터 도관을 통하여 부분적으로 배출되어 간다(이 배출량과 패인 개소가 있는 바닥벽으로부터의 배출량이 공급량에 상응한다). 처리 수단은 오수의 유기물의 종류나 양에 따라 크기(처리용량)와 유통속도가 결정된다.

상기 유기물을 함유한 오수는 외원통체와 내원통체 사이의 고리모양 공간에서 적어도 8m/초의 고속 선회류를 일으키고, 그 고속 선회류의 적어도 전단작용에 의해 미크론 레벨까지 초미세화 처리하는 초미세화 장치에 의해 유기물과 물 클러스터가 초미세화된 후, 본 설비에 공급되면 유기물이 초미세화되어 단위표면적(비표면적 mm²/g)이 현격히 커져 있고, 더구나 1mm 직경의 구상 유기물을 0.1 미크론으로 초미세화하면, 1 만배의 비표면적을 가지게 되고 또한 물 클러스터도 초미세하게 되어 있기 때문에 그만큼 잘 확산되어 있으므로 미생물에 의한 처리 효율이 현격히 높아져 신속한 처리가 이루어진다. 또한, 초미세화는 고속수류로 이루어지기 때문에, 물받이조에 일단 받아 수류의 기세를 약하게 한 후 생물 분해 처리에 적합한 비교적 낮은 속도로 처리설비에 공급된다.

상기 하우징은 거의 직사각형 모양의 횡단면을 이루는 상기 둘레벽과 각뿔모양을 이루는 상기 패인 개소가 있는 바닥벽을 갖는 윗쪽으로 개방된 하우징으로 함으로써, 한 쪽 변을 오수 공급측으로 하여 오수 공급 도관을 한쪽 구석의 근방에 배치하는 동시에, 처리수 배출 도관을 반대 변에 대향한 구석의 근방에 배치할 수 있어, 처리 배수의 확산에 대응하여 처리 수단을 유효하게 이용할 수 있다. 또한생물 분해 처리로 발생하는 활성 슬러지 등의 침전물을 패인 개소의 최저부에 축적할 수 있고, 그곳에서부터 도관으로 적당히 배출할 수 있다.

상기 침전물의 배출 도관은 정기적으로 개폐하는 전자밸브 등의 개폐 밸브를 가짐으로써, 축적 속도에 따라 개폐 타이밍을 설정하여, 침전물을 탱크에 일단 수집할 수 있다. 침전물이 활성 슬러지 등의 유기물이면, 탱크로부터 초미세화 장치에 공급되어 초미세화되고, 초미세화 후에 수류의 기세를 약하게 하여 바로 본 생물 분해 처리설비로 돌려보내거나, 또는 상기 물받이조에 일단 모인 후 본 생물 분해 처리설비로 돌려보내 소멸시킬 수 있다. 침전물이 부패하지 않는 무기물이면 매립할 수 있다. 개폐 밸브를 운전중에 항상 개방하여 침전물을 탱크에 일단 수집시켜 연속적으로 초미세화 장치로 공급하는 조작도 가능이다.

상기 처리 수단은 그 상부에 호기성균이 서식한 다공성막과, 그 하부에 혐기성균이 서식한 다공성막과, 상기 하우징의 적어도 다른 한쪽의 둘레벽으로부터 본 처리 수단을 지지하는 지지프레임을 가짐으로써, 한쪽에 오수 공급과 송기관으로부터의 다수의 기포에 의한 상승류의 발생 공간을 확보할 수 있고, 많은 공기를 포함한 상부에서 미세한 통로 및 다공성막에 서식하는 호기성균에 의해, 공기가 소모된 하부에서 미세한 통로 및 다공성막에 서식하는 혐기성균에 의해, 각각 적합한 환경하에서 많은 미생물에 의해 효과적으로 생물 분해 처리할 수 있다. 지지프레임에는 호기성균이 서식한 다공성막이나, 혐기성균이 서식한 다공성막을 설치할 수 있고, 또한 처리 수단의 통로에 미생물이 서식한 충진재를 충진함으로써 강하 유속을 약하게 하여 미생물과의 농밀한 접촉을 도모할 수 있다.

본 생물 분해 처리설비는, 앞쪽 설비인 처리수 배출 도관이 뒤쪽 설비인 오수 공급 도관에 접속된 상태로 복수 연결설치되고, 첫번째 설비인 오수 공급 도관이 상기 물받이조로부터 오수를 공급받고, 마지막 설비인 처리수 배출 도관이 상기 물받이조로 처리수를 배출하도록 배관되면, 유기물에 의한 오염 정도에 따라 본 설비를 복수 연결설치하여 오수 안의 유기물을 철저하게 소멸시킬 수 있다.

상기 초미세화 설비는 물받이조 또는 상기 탱크에 접속되어 있고, 그곳으로부터 유기물을 함유한 물을 흡인하여 초미세화한 후에 돌려보냄으로써 반복해서 초미세화할 수 있다. 또한 외원통체의 케이싱 내부에 동심형상으로 또는 통벽끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도의 편심형상으로 내부 원통벽을 격설하면, 외원통체와 내원통체 사이에 고리모양 공간이 형성되고, 그곳으로 공급되는 고속의 수류는 흐름방향이 항상 변화하여 강력한 원심력을 발생시켜, 외원통체 내면에 강하게 닿아 큰 압축력과 내면의 층류 사이에 전단력을 발생시키고, 동시에 내원통체 외면으로부터의 층류박리에 의해 캐비테이션을 일으켜, 물 클러스터와 유기물의 초미세화나, 슬러지의 미생물 사체의 세포막 파괴와 세포질의 초미세화를 촉진할 수 있다. 원형 고리모양 공간에서는 수류의 유속 유지가 비교적 용이하다. 또한, 내원통체를 외원통체의 바닥에 결합시키고, 또한 외원통체의 천장벽에 대하여 극간을 형성함으로써, 외원통체와 내원통체로 형성된 고리모양 공간과 내원통체의 내부를 상기 극간을 통하여 연통하여, 고속의 수류가 고리모양 공간으로부터, 또한 동시에 제 1 펌프로부터 공급되어 오는 수류가 내원통체의 내부로 낙하하여, 바닥벽에 격돌하여 충격력에 의해 물 클러스터 및 유기물이나 슬러지의 초미세화를 촉진시킨다. 또한 제 2 펌프에 의해 내원통체의 내부로부터 물을 흡인하기 때문에, 그 내부로 낙하하는 수류의 상기 충격력을 더욱 강하게 할 수 있다. 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 상기 고리모양 공간으로 공급됨으로써, 고리모양 공간과 내원통체의 내부에 걸쳐서 순환 유로를 형성하게 되어, 순환중에 반복하여 상기 초미세화를 행할 수 있다. 초미세화된 유기물이나 슬러지를 함유한 처리수는 고리모양 공간으로부터 일부분 빠져 물받이조로 공급된다.

상기 초미세화 장치는 물받이조 또는 상기 탱크에 접속되어 있고, 그곳으로부터 유기물을 함유한 물을 흡인하여 초미세화 후에 돌려보냄으로써 반복하여 초미세화할 수 있다. 또한 초미세화 장치의 케이싱을 외원통체로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형상으로 또는 통벽끼리 접촉하지 않고 유로를 형성할 정도로 편심형상으로 중간과 내부의 원통벽을 격설하면, 외부와 중간과 내부의 각 원통체 사이에 외부와 중간의 고리모양 공간이 형성된다. 이들 외부와 중간의 고리모양 공간으로 공급되는 고속의 수류는 흐름방향이 항상 변화하여 강력한 원심력을 발생하여 각 고리모양 공간의 외측의 벽면에 강하게 닿아 큰 압축력과 벽면의 층류 사이에 전단력을 일으키고, 동시에 내측의 벽면으로부터 층류 박리를 일으켜 캐비테이션 작용을 발생시켜, 배수중의 유기물이나 슬러지의 초미세화 즉, 슬러지의 미생물 사체의 세포막 파괴와 세포질의 초미세화를 촉진할 수 있다. 원형 고리모양 공간에서는 수류의 유속 유지가 비교적 용이하다. 또한 중간 원통체를 케이싱 천장벽과 케이싱 바닥벽에 결합하고, 내원통체를 케이싱 바닥벽과 결합하고, 케이싱 천장벽에 대하여 극간을 형성하면, 중간 고리모양 공간에 공급되는 수류는 내원통체의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하하여, 케이싱 바닥벽에 격돌하여 생기는 충격력에 의해 물 클러스터 및 유기물이나 슬러지의 초미세화를 촉진시킨다. 수류로 기포를 도입하는 것은, 물 도입부 안의 제 1 물 도입부의 분출기의 공기 도입부에 있어서, 제 1 펌프에 의해 발생된 제 1 고속 수류를 이용한 흡인 작용에 의해 이루어진다. 물에 흡수된 공기는 상기의 캐비테이션 작용을 강력하게 발생시키거나, 처리 수단의 호기성균을 활성화한다. 이 기포가 도입된 제 1 고속 수류는 중간 고리모양 공간으로 공급되고, 계속해서 상술한 바와 같이 내원통체의 상단으로부터 그 내부로 급격하게 낙하하여 케이싱 바닥벽에 격돌하지만, 상기 내원통체의 내부로부터 제 2 펌프에 의해 흡인되기 때문에, 내부로 낙하하는 수류의 상기 충격을 더욱 강하게 할 수 있다. 제 2 펌프에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류가 제 2 물 도입부에서 바깥 고리모양 유로로 공급되도록 하고, 더욱이 상기 바깥 고리모양 유로로부터 제 1 펌프의 흡인측으로 관로를 통하여 공급됨으로써 순환로가 형성된다. 순환을 반복함으로써 물 클러스터의 초미세화와 유기물이나 슬러지의 초미세화를 원하는 정도까지 행할 수 있다. 초미세화된 슬러지를 함유한 처리수는 바깥 고리모양 유로로부터 일부분 빠져 물받이조에 공급된다.

상기 장치의 내부에서 원통체로 한정된 고리모양 공간 안에 공급되는 고속의 수류는, 상기 고리모양 공간에 접선방향으로부터 공급되어 유입 속도의 손실을 줄여 고속 선회류를 발생시킬 수 있다.

(실시예)

이어서, 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 유기물 함유 오수의 폭기 처리설비를 도면에 따라 설명한다.

도 1에 있어서 본 발명의 대표적인 실시예인 유기물 함유 오수의 폭기 처리설비(1)는, 폐수나 생활 잡배수 등 부유 유기물을 포함한 오수를 도입하는 공급부(11)와 정화된 물을 배출하는 배출부(12)를 가지며, 도입된 오수(w)안의 부유 유기물을 하부로부터 방출되는 기포에 의해 접촉산화시켜 덩어리 모양으로 집속시켜 찌꺼기(13)로 부상시켜 찌꺼기 배출부(14)로부터 배출하여 오수를 정화하는 물받이조(10)와, 상기 물받이조(10)의 하부에 배관되며 기포를 물받이조 안으로 방출하는 산기관(16)와, 상기 산기관(16)에 접속되며 10 미크론 전후로 초미세화된 기포를 대량으로 포함하여 용존산소량이 많은 처리수(W)를 공급하는 처리수 공급장치(20,30)를 가지고, 물받이조(10) 안에서는 초미세화된 기포를 대량으로 포함하여 용존산소량이 많은 처리수(W)를 공급받아 오수(w)안의 부유 유기물에 대한 접촉 산화와 호기성 발효를 비약적으로 촉진시킨다. 따라서, 물받이조(10)에 발효균으로서는 락토바실러스균, 유산균, 효모균, 낙산균, 납두균 등이 일반적으로 더해지고, 또한 공생관계를 취하는 광합성균도 첨가된다. 광합성균은 발효균과 서로 필요로 하는 물질을 서로 공급하여 배양을 앞당겨준다. 또한, 접촉산화에 의해 부유 유기물이 덩어리 모양으로 집속되어 침하된 것에 대해서는, 물받이조 바닥부로부터 컨베이어 등으로 물받이조(10)의 외부로 배출하는 구성을 취할 수 있다.

처리수 공급장치(20)는 도 1과 도 2에 나타내는 제 1 형태에서는, 물받이조(10)내부의 수중펌프(P1)에 의해 고속으로 공급되는 오수의 수류(W0)에 공기를 기포로서 도입하는 공기 도입부(22)를 물 도입부(21)에 형성하며, 본 장치의 케이싱(23)의 내부에서 통벽(24)로 한정된 통벽 내부(26)에 기포 함유 수류(W1)가 공급되고, 또한 통벽(24) 외측의 고리모양 유로(25) 내에 더욱이 제 2 펌프(P2)에 의해 고속의 수류(W2)가 적어도 8m/초, 바람직하게는 30m/초 이상의 유속으로 공급되어, 흐름방향 변경부에서의 충격력, 통벽면에서의 전단력 및 캐비테이션 작용에 의해 물 클러스터를 초미세화하는 동시에, 수류에 도입된 기포를(10)미크론 전후로 초미세화하여 수류에 함유시킨 후 처리수(W)로서 물 배출부(29)로부터 오수 물받이조(10)의 산기관(16)으로 공급한다.

이 제 1 형태의 처리수 공급장치(20)는 그 케이싱(23)의 외벽(23a)을 원통형으로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형으로 내부 원통벽(24)을 격설하며, 내부 원통벽(24)의 하단을 케이싱 바닥벽(23b)에 결합하고 또한 케이싱 천장벽(23c)에 대하여 극간(C)을 형성함으로써, 원통형 외벽(23a)과 내부 원통벽(24)으로 형성된 고리모양 유로(25)와 내부 원통벽(24)의 내부(26)를 극간(C)을 통하여 연통하고 있다. 또한 물받이조(10)내부의 제 1 수중펌프(P1)에 의해 공급되는 오수(w)의 고속 수류(W0)를 이용하여, 제 1 물 도입부(21)에 설치된 공기 도입부의 분출기(22)로 공기(A)를 수류(W0)에 기포로서 혼입시켜, 케이싱 천장벽(23c)의 중앙부로부터 기포 혼입의 제 1 고속 수류(W1)를 내부 원통벽(24)의 내부(26)로 공급하고 있다. 이어서 본 장치(20)는 내부 원통벽 내부(26)의 하부로부터 제 2 펌프(P2)에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류(W2)를 케이싱 외벽(23a)의 하부에 설치된 제 2 물 도입부(27)로부터 고리모양 유로(25)로 거의 접선방향으로 공급하고, 계속해서 내부 원통벽(24)상단의 극간(C)으로부터 그 내부(26)로 급격하게 낙하시켜 케이싱 바닥벽(23b)에 격돌시키도록 하고 있으며, 이렇게 하여 고리모양 유로(25)와 내부 원통벽 내부(26)에 걸쳐서 형성된 순환유로에 있어서, 상술한 바와 같은 작용으로 물 클러스터를 초미세화하는 동시에, 수류중의 기포를 초미세화하여, 초미세 기포를 함유한 처리수(W)를 케이싱 외벽(23a)의 상부에 설치된 물 배출부(29)에서 고리모양 유로로부터 일부분 빼내 산기관(16)으로 공급한다.

공기 도입부의 분출기(22)는 물받이조 내부의 오수의 수면에 상당하는 높이에 설치되어 있다. 또한 수류(W2)를 반복해서 순환유로로 통과시키는 정도는, 극간(C)을 크게하거나, 물 배출부(29)에서의 물 배출량을 줄이거나, 또는 제 1 물 도입부(21)에서의 물 도입량을 늘림으로써, 또한 그들을 복합적으로 조합하여 높일 수 있으며, 반복하여 순환하는 정도를 저하시키는 경우에는, 이것들을 반대로 조절한다. 케이싱(23)은 바닥벽(23b)을 2단으로 분리하고 있지만, 당연히 바닥벽(23b)을 내부 원통벽(24)의 하단 레벨로 통합할 수도 있다. 통벽끼리 서로 접촉하지 않고 유통 횡단면이 별로 변하지 않는 유로(25)를 형성하는 정도로 편심형상으로 내부 원통벽(24)를 설치할 수도 있다. 또한, 케이싱 외벽(23a)이나 내부 원통벽(24)은 평탄부 등의 곡률 변경부를 부분적으로 가지거나, 내부 원통벽(24)에 세로로 긴 슬릿을 형성할 수 있어, 해당 부분에서의 충격력이나 전단력을 높이도록 구성할 수 있다.

처리수 공급장치(30)는 도 3에 나타내는 제 2 형태에서는, 케이싱(33)의 외벽(33a)를 원통형으로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형으로 중간 원통벽(34A)과 내부 원통벽(34B)의 2개의 벽을 격설하며, 중간 원통벽(34A)의 상단을 케이싱 천장벽(33c)에, 하단을 케이싱 바닥벽(33b)에 결합하여 바깥 고리모양 유로(35A)를 형성하고, 내부 원통벽(34B)의 하단을 케이싱 바닥벽(33b)에 결합하고 또한 케이싱 천장벽(33c)에 대하여 극간(C)을 형성함으로써, 중간 원통벽(34A)과 내부 원통벽(33b)으로 형성된 중간 고리모양 유로(35B)와 내부 원통벽 내부(36)를 극간(C)을 통하여 연통하고 있다. 또한 물 도입부 안의 제 1 물 도입부(31)에 있어서, 장치(30)의 근처에 배치된 제 1 펌프(P1')에 의해 물받이조(10) 내부의 오수(w)를 흡인하여 발생한 제 1 고속 수류(W0)가 공기 도입부의 분출기(32)에 공급되고, 그곳에서 공기(A)가 제 1 고속 수류(W0)에 기포로서 도입되며, 그 기포가 도입된 고속 수류(W1)는 중간 고리모양 유로(35B)에 접선방향으로 공급되고, 계속해서 내부 원통벽(34B)의 상단으로부터 그 내부(36)로 급격하게 낙하하여 케이싱 바닥벽(33b)으로 격돌시키며, 또한 상기 내부 원통벽 내부(36)로부터 제 2 펌프(P2)에 의해 흡인되어 고속으로 토출되어 형성되는 제 2 고속 수류(W2)가 제 2 도입부(37)에서 바깥 고리모양 유로(35A)에 접선방향으로 공급되도록 하고 있다. 본 장치(30)는 더욱이 바깥 고리모양 유로(35A)를 제 1 펌프(P1')의 흡인측에 관로(p)를 통하여 접속하여 형성되는 순환로에 수류(W1,W2)가 반복해서 흐르도록 하고, 이 순환로를 이루는 중간 고리모양 유로(35B)및 바깥 고리모양 유로(35A)에서의 전단작용과 캐비테이션 작용과, 케이싱 바닥벽(33b)으로의 격돌에 의해 물 클러스터가 초미세화되는 동시에 수류중의 기포가 초미세화되고, 초미세한 기포를 함유한 처리수(W)가 물 배출부(39)에서 바깥 고리모양 유로(35A)로부터 일부분 빠져서 산기관(16)으로 공급된다.

공기 도입부의 분출기(32)는 물받이조 내부의 오수의 수면에 상당하는 높이에 설치할 수 있지만, 장치(30) 근방에도 설치된다. 또한 수류(W1,W2)를 반복해서 순환하는 정도는, 극간(C)를 늘리거나 물 배출부(39)에서의 물 배출량을 줄이거나, 제 1 물 도입부(31)에서의 물 도입량을 늘리거나, 제 1 펌프(P1')의 흡인측 밸브(V1)를 조이는 동시에 관로(p)의 밸브(V2)를 크게 개방함으로써, 또한 이것들을 복합적으로 조합함으로써 높일 수 있으며, 반복해서 순환하는 정도를 저하시키는 경우는 이것들을 반대로 조절한다. 케이싱(33)은 바닥벽(33b)을 2단으로 분리하고 있지만, 당연히 바닥벽(33b)을 중간과 내부의 원통벽(34A,34B)의 하단 레벨로 통합할 수도 있다. 통벽끼리 접촉하지 않고 유로(35A,35B)를 형성할 정도로 편심형상으로 중간과 내부의 원통벽(34A,34B)을 설치할 수도 있다. 케이싱 외벽(33a)이나 중간과 내부의 원통벽(34A,34B)은, 평탄부 등의 곡률 변경부를 부분적으로 가지거나, 중간과 내부의 원통벽(34A,34B)에 세로로 긴 슬릿을 형성할 수 있어, 해당 부분에서의 충격력이나 전단력을 높이도록 구성할 수 있다.

도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기물 함유 오수의 처리설비는, 부유 유기물을 포함한 오수를 공급받아, 처리후의 물을 배출하는 배출부를 가진 처리조(5)와, 상기 처리조(5)에 접속되는 물 클러스터과 기포와 유기물이 초미세화된 처리수를 공급하는 처리수 공급장치의 초미세화 장치(20,30)와, 처리후의 물이 상기 배출부로부터 공급되는 생물 분해 처리장치(50)를 가지고 있다. 이어서, 생물 분해 처리설비(50)는 하수나 식품가공장에서 나온 배수 등의 유기물을 함유한 오수(W1')가 한쪽어서 도관(52A)을 통하여 내부로 공급되고, 유기물이 적어도 부분적으로 소멸 처리된 처리수(W2')가 다른 한쪽으로부터 도관(52B)을 통하여 일부 배출되는 것으로, 네 귀퉁이의 기둥(9)으로 지지되고, 거의 정사각형의 횡단면을 이루는 둘레벽(51a,51b,51c,51d)과 각뿔모양을 이루는 패인 개소가 있는 바닥벽(51e)으로 형성된 윗쪽으로 개방된 하우징(51)과, 상기 하우징(51)의 내부에 공급 배수가 위에서부터 유입될 수 있도록 하우징 상단으로부터 아래쪽으로 그리고 한쪽 둘레벽(51a)에서 떨어져 탑재되며, 다수의 상하방향으로 연통된 미세한 통로(53a)를 가지며, 그 통로들에 유입 오수(W1')중의 유기물을 생물 분해 처리하는 미생물을 서식시키고 있는 처리코어(53)와, 오수 공급 도관(52A)에 인접해서 하우징 내부에서 아래쪽으로부터 다수의 기포(ab)를 상승시키고, 주위의 공급오수(W1')를 하강을 허용하면서도 대부분을 상승시켜 처리코어(53)로 위에서부터 유입시켜 순환을 촉진하도록 오수 공급 도관(52A)에 인접하여 배관된 송기관(54)으로 구성되어 있다. 오수 공급 도관(52A)은 하우징(51) 한쪽의 둘레벽(51a)의 한쪽 구석의 근방에 배치되며, 처리코어(53)과의 공간에서 아래쪽으로 배수를 공급하는 짧은 L형 관으로 구성되어 있다. 처리수 배출 도관(52B)은 하우징(51)의 다른쪽 둘레벽(51c)과 대향한 구석 근방에 배치되어, 처리코어(53)의 바닥에서 개구된 긴 L형 관으로 구성되어 있다. 바닥벽(51e)의 최저부에는 활성 슬러지 등이 축적된 침전물(M)을 간헐적으로 배출하는 개폐밸브의 전자밸브(VE)가 장착된 도관(52C)이 접속되어 있다.

처리코어(53)는 그 상부에 호기성균이 서식한 다공성막(53b)과, 그 하부에 혐기성균이 서식한 다공성막(53c)과, 하우징(51)의 세 개의 둘레벽(51b,51c,51d)으로부터 본 처리코어(53)를 지지하는 세 개의 상하로 격설된 지지프레임(53d)을 가지고 있으며, 상지 지지프레임(53d)에 의해 이 다공성막들(53b,53c)과 처리코어(53)의 하단에서 개구되는 처리수 배출도관(52B)을 지지하고 있다. 처리코어(53)는 세 개의 상하에 격설된 지지프레임(53d)의 사이에서 분리해서 점검·보수할 수 있도록 상중하의 세 개의 코어(53A,53B,53C)로 구성되어 있다. 공급된 오수(W1')는 다수의 상하방향으로 연통한 미세한 통로(53a)를 천천히, 예를 들면 0. 1 ~ 1 m/분 정도의 평균속도로 하강하여 호기성균과 반혐기성균과 혐기성균에 의해 차례로 생물 분해 처리되어 처리수(W2)가 된다. 생물 분해 처리 과정에서 생기는 활성 슬러지는, 침전물(M)으로서 바닥벽(51e)의 최저부에 떨어져 축적된다. 또한, 처리코어(53)는 그 통로(53a)에 미생물이 서식한 충진재(예를 들면, 파비오무비용 담체［코베르코엘코 솔루션의 상품명］이나 헤티말론, 플라스틱입자, 돌 등)를 충진한 구성을 취할 수 있다.

송기관(54)은 공기펌프(도시하지 않음)로부터의 주관(主管)(54a)으로부터 분기하여 하우징(51)의 한쪽 둘레벽(51a)의 내면을 따라 처리코어(53)의 하단까지 아랫쪽으로 연장된 3개의 가지관(54b)과, 각 가지관(54b)의 하단에서 T자 모양으로 접속된 다공관(54c)을 가지며, 다공관(54c)으로부터 다수의 기포(ab)를 방출하여, 주위의 공급배수(W1)에 공기를 녹여넣은 후 에어리프트 작용으로 상승시켜 처리코어(53)로의 위에서부터의 유입을 촉진하지만, 바닥부의 도관(52C)으로부터의 배출도 허용하고 있다.

본 생물 분해 처리설비(50)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 오수 안의 유기물의 처리 정도나 유기물의 종류 등에 대응하여 필요에 따라, 앞쪽 설비(50)인 처리수 배출도관(52B)이 뒤쪽 설비(50)인 오수 공급 도관(52A)에 접속된 상태로 복수 연결설치되고, 첫번째 설비(50)인 오수 공급 도관(52A)이 유기물 함유 오수(W')가 공급되는 처리조(5)로부터, 도 2 및 도 3에 나타내는 초미세화 설비(20,30)에 의해 유기물과 물 클러스터가 반복하여 초미세화된 배수(W1')가 수중펌프(P3)에 의해 공급되고, 마지막 설비(50)인 처리수 배출도관(52B)이 상기 처리조(5)로 재처리를 위해 처리수(W2')를 돌려보내거나, 하천 등으로 배출하도록 배관되어 있다. 각 설비(50)로부터의 활성 슬러지로 이루어지는 축적침전물(M)은 타이머 등으로 제어되어 간헐적으로 배출할 수 있도록 하거나, 운전중에는 연속운전할 수 있도록 항상 개방하는 개폐밸브의 전자밸브(VE)가 장착된 도관(52C)에 의해 탱크(6)로 처리수(W2')와 함께 배출된다. 탱크(6)에 수집된 침전물(M)은 초미세화 설비(20,30)에 의해 반복해서 초미세화되며, 탱크(6)로부터 수중펌프(P5)에 의해 각 생물 분해 처리설비(50)로 공급된다. 그 밖에, 탱크를 거치지 않고 직접 초미세화 설비(20,30)에 축적침전물(M)과 물을 공급하고, 미세화 후에 수류의 기세를 약하게 한 후, 본 생물 분해 처리설비(50)로 돌려보내는 구성도 취할 수 있다. 전자밸브(VE)는 이 경우에도 다음의 형태에도, 처리수 배출도관(52B)으로부터의 배출량이 적기 때문에, 오수 공급 도관(52A)으로부터의 공급량에 대응하여 배수하도록 수위가 제어된다.

또한, 본 생물 분해 처리설비(50)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 오수 안의 유기물의 처리 정도나 유기물의 종류 등에 대응하여 필요에 따라, 앞쪽 설비(50)인 처리수 배출도관(52B)이 뒤쪽 설비(50)인 오수 공급 도관(52A)이 접속된 상태로 복수 연결설치되고, 첫번째 설비(50)인 오수 공급 도관(52A)가 유기물 함유 오수(W')가 공급되는 처리조(5)로부터, 초미세화 설비(20,30)에 의해 유기물과 물 클러스터가 반복해서 초미세화된 배수(W1')가 수중펌프(P3)에 의해 공급되고, 마지막 설비(50)인 처리수 배출도관(52B)가 상기 처리조(5)로 재처리를 위해 처리수(W2')를 돌려보내거나, 또는 하천 등에 배출하도록 배관되어 있다. 각 설비(50)로부터의 활성 슬러지로 이루어지는 축적침전물(M)은 타이머 등으로 제어되어 간헐적으로 배출할 수 있도록 하거나, 운전중에는 연속운전할 수 있도록 항상 개방하는 개폐밸브의 전자밸브(VE)를 설치한 도관(52C)에 의해 처리조(5)로 처리수(W2')와 함께 배출된다. 처리조(5)에 보내진 침전물(M)은 오수(W')의 유기물과 함께 초미세화 설비(20,30)에 의해 반복해서 초미세화되어 처리조(5)로부터 수중펌프(P3)에 의해 배수(W1')와 함께 각 생물 분해 처리설비(50)로 공급된다. 이 구성은 초미세화 설비(20,30) 1대만으로도 가능하다.

초미세화 설비(20)는 도 2에 나타내는 제 1 형태와 동일하며, 처리조(5)내부의 고압 수중펌프(P1)에 의해 고속으로 공급되는 수류(W0)에 공기를 기포로서 도입하는 공기 도입부(22)를 물 도입부(21)에 가지며, 본 설비 케이싱(23)의 외원통체(23a)의 내부에서 내원통체(24)로 한정된 통벽 내부(26)에 기포 함유 수류(w1)가 공급되고, 또한 내원통체(24) 외측의 고리모양 유로(25)안에 또한 제 2 펌프(P2)에 의해 고속의 수류(W2)가 적어도 8m/초, 바람직하게는 30m/초 이상의 유속으로 공급되어, 흐름방향 변경부에서의 충격력, 통벽면 근방에서의 전단력 및 캐비테이션 작용에 의해 유기물(이하, 슬러지도 포함하는 것으로 한다)과 물 클러스터를 초미세화하는 동시에 수류에 도입된 기포를 수 미크론 전후로 초미세화하여 수류에 함유시킨 후 처리수(W)로서 물 배출부(29)로부터 처리조(5)로 돌려보낸다.

이 제 1 형태의 처리수 공급 설비(20)는, 상기 대표 실시예에서 설명한 것과 같은 구조를 가지므로 설명은 생략한다.

다른 초미세화 설비(30)는 도 3에 나타내는 제 2 형태와 동일하므로 설명은 생략하지만, 상기 장치(30)에서 유기물과 물 클러스터가 초미세화되는 동시에 수류중의 기포가 초미세화되고, 초미세한 기포를 함유한 처리수(W)가 물 배출부(39)에 있어서 바깥 고리모양 공간(35A)으로부터 일부분 빠져서 처리조(5)로 돌려보내진다. 초미세화 장치(20,30)으로부터 처리조(5)로 처리수로서 상기 대표 실시예와 같이 산기관을 통하여 돌려보낼 수도 있다.

제 1 효과로서 물받이조의 하부에 배관된 산기관으로부터 공급되는 처리수에 기포를 함유시키는 처리수 공급장치에서는, 고속의 수류에 의해 공기 도입부에서 도입한 기포를 본 장치 케이싱 내부에서 통벽으로 한정된 고리모양 유로 안에서, 적어도 8m/초의 고속의 유속으로 공급되는 수류가 일으키는 강력한 원심력에 의한 압축력이나, 소위 용소(龍沼)효과라고 불리는 흐름방향 변경부에서의 충격력 또는 외측 통 벽면 부착수(水)와 통벽부 근방의 층류 사이의 고속의 엇갈림으로 발생되는 전단력이나, 고리모양 유로를 이루는 내측 통 벽면의 부착수가 강력한 원심력으로 박리되어 발생하는 캐비테이션 작용에 의해 물 클러스터를 초미세화하고, 동시에 상기 도입된 기포를 초미세화할 수 있다. 물 클러스터도 초미세화되기 때문에, 초미세화된 기포도 상승 효과로 현격히 대량으로 처리수에 함유되게 되어, 그 처리수가 물받이조에 공급되면, 초미세한 기포는 생활 잡배수 등의 오수에 부유하는 유기물에, 그 크기에 관계없이 거의 전체적으로 포위하여 접촉할 수 있게 되어, 극히 단시간에 효과적으로 산화시켜 덩어리 모양으로 집속시켜 부상 또는 침하시킬 수 있어, 본 폭기 방식의 처리설비의 처리 능력을 비약적으로 향상시킨다. 또한, 동작부품을 갖는 기기는 펌프 뿐이어서 비교적 에너지 소비가 적고, 설비 구조가 극히 간단하여 보수가 용이하다.

도 1은 본 발명의 대표적인 실시예인 유기물 함유 오수의 폭기 처리설비의 부분 단면의 개략 설명 입면도이다.

도 2는 상기 폭기 처리설비의 제 1 형태에 따른 처리수 공급장치로서의 초미세화 장치의 구성을 나타내는 부분 단면의 개략 설명 입면도이다.

도 3은 상기 폭기 처리설비의 제 2 형태에 따른 처리수 공급장치로서의 초미세화 장치의 구성을 나타내는 부분 단면의 개략 설명 입면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기물 함유 오수의 생물 분해 처리설비의 세로 단면도이다.

도 5는 상기 생물 분해 처리설비의 평면도이다.

도 6은 상기 생물 분해 처리설비를 초미세화 장치에 처리조를 사이에 두고 접속하는 동시에 복수 직렬 접속한 구성을 나타내는 개략 설명 입면도이다.

도 7은 상기 생물 분해 처리설비를 초미세화 장치에 처리조를 사이에 두고 접속하는 동시에 복수 직렬 접속한 다른 구성을 나타내는 개략 설명 입면도이다.

* 부호의 설명 *

1 : 유기물 함유 오수의 폭기 처리설비

10 : 물받이조

11 : 공급부

12 : 배출부

16 : 산기관

20 : 제 1 형태에 따른 처리수 공급장치(초미세화 장치)

21 : 물 도입부(제 1 물 도입부)

22 : 공기 도입부(분출기)

23 : 케이싱

23a : 케이싱 외벽

23b : 케이싱 바닥벽

23c : 케이싱 천장벽

24 : 통벽(내부 원통벽)

25 : 고리모양 유로

26 : 내부 원통벽의 내부

27 : 제 2 물 도입부

30 : 제 2 형태에 따른 처리수 공급장치(초미세화 장치)

31 : 물 도입부(제 1 물 도입부)

32 : 공기 도입부(분출기)

33 : 케이싱

33a : 케이싱 외벽

33b : 케이싱 바닥벽

33c : 케이싱 천장벽

34A : 중간 원통벽

34B : 내부 원통벽

35A : 바깥 고리모양 유로

35B : 내부 고리모양 유로

36 : 내부 원통벽의 내부

37 : 제 2 물 도입부

A : 공기

C : 극간

P1 : 제 1 펌프

P2 : 제 2 펌프

w : 오수

W : 처리수

W1 : 제 1 고속 수류

W2 : 제 2 고속 수류

5 : 처리조

6 : 탱크

50 : 유기물 함유 오수의 생물 분해 처리설비

51 : 하우징

51a ~ 51d : 하우징 둘레벽

51e : 패인 개소가 있는 바닥벽

52A : 오수 공급 도관

52B : 처리수 배출 도관

52C : 침전물을 배출하는 도관

53 : 처리 수단(코어)

53a : 미세한 통로

53b : 호기성균이 서식한 다공성막

53c : 혐기성균이 서식한 다공성막

53d : 지지프레임

54 : 송기관

ab : 기포

M : 침전물

VE : 개폐밸브(전자밸브)

W' : 유기물을 함유한 오수

W1' : 공급 배수

W2' : 처리수

Claims (14)

1. 생활 잡배수 등의 부유 유기물을 포함한 오수를 공급하는 공급부와 정화된 물을 배출하는 배출부를 가지고, 공급된 오수 안의 부유 유기물을 하부로부터 방출되는 기포에 의해 접촉 산화시켜 부상 또는 침하시켜 오수를 정화하는 물받이조와,

   상기 물받이조의 하부에 배관되어 기포를 물받이조 안으로 방출하는 산기관과,

   상기 산기관에 접속되어 기포를 포함한 처리수를 공급하는 처리수 공급장치를 가지는 유기물 함유 오수의 처리설비에 있어서,

   상기 처리수 공급장치는 상기 물받이조로부터 오수 또는 다른 곳으로부터의 물이, 물 도입부에서 고속으로 공급되는 수류에 공기를 기포로서 도입하는 공기 도입부를 가지고, 본 장치 케이싱 내부에 있어서 통벽으로 한정된 고리모양 유로 안에 고속의 수류가 적어도 8 m/초의 유속으로 공급되어, 흐름방향 변경부 또는 통벽면에서 물 클러스터를 초미세화하는 동시에 상기 도입된 기포를 초미세화하여 수류에 함유시키는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 오수의 처리설비.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 도입부는 고속의 수류를 이용한 분출기로 구성되어 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 도입부는 상기 물받이조 내부의 오수의 수면에 상당하는 높이에 설치되어 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 장치 케이싱 내부에서 고리모양 유로 안으로 공급되는 고속의 수류는, 상기 고리모양 유로에 접선방향으로부터 공급되는 유기물 함유 오수의 처리설비.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 물 도입부에서 고속으로 공급되는 수류는, 상기 물받이조 안의 오수가 공급되어 이루어지는 유기물 함유 오수의 처리설비.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 통벽은 평탄부 등의 곡률 변경부를 부분적으로 가지고 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
7. 제 1 항에 있어서,

   유기물 함유 오수의 처리설비는 또한, 상기 물받이조의 배출부에 생물 분해 처리장치를 접속하고 있고,

   상기 생물 분해 처리장치는,

   상기 물받이조로부터 접촉 산화처리된 후의 물이 한쪽에서 도관을 통하여 내부로 공급되는 공급부와, 유기물이 적어도 부분적으로 소멸처리된 처리수가 다른쪽으로부터 도관을 통하여 배출되는 배출부를 가지고, 적어도 둘레벽과 패인 개소가 있는 바닥벽을 가지는 하우징과,

   상기 하우징의 내부에, 공급 오수가 위로부터 유입될 수 있도록 하우징 상단으로부터 아래로 탑재되고, 다수의 상하방향으로 연통한 다수의 통로를 가지며, 그 통로들에 유입 오수 안의 유기물을 생물 분해 처리하는 미생물을 서식시키고 있는 처리 수단과,

   상기 오수 공급 도관에 인접하여 상기 하우징의 내부에 있어서 아래쪽으로부터 다수의 기포를 상승시켜, 주위의 공급 오수의 하강을 허용하면서도 상승시켜 상기 처리수단으로의 위에서부터의 유입을 촉진하여 순환시키도록 상기 오수 공급 도관에 인접하여 배관된 송기관으로 구성되어 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 유기물 함유 오수는, 외원통체와 내원통체의 사이의 고리모양 공간에 있어서 적어도 8m/초의 고속 선회류를 일으키고, 그 고속 선회류의 적어도 전단작용에 의해 미크론 레벨까지 초미세화 처리하는 초미세화 장치에 의해, 유기물과 물 클러스터가 초미세화된 후, 물받이조에 일단 받은 후 비교적 저속도로 생물 분해를 행하는 처리설비에 공급되도록 되어 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 하우징은 대략 직사각형 모양의 횡단면을 이루는 상기 둘레벽과 각뿔모양을 이루는 상기 패인 개소가 있는 바닥벽을 갖는 윗쪽으로 개방된 하우징이고, 상기 오수 공급 도관은 한쪽 구석의 근방에 배치되고, 상기 처리수 배출 도관은 오수 공급 도관에 대향한 구석의 근방에 배치되어 있으며, 또한 상기 패인 개소의 최저부에 축적된 슬러지 등의 침전물을 배출하는 도관이 접속되어 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 침전물의 배출 도관은 정기적으로 개폐하거나 또는 운전중에 항상 개방된 개폐밸브를 가지며, 침전물은 탱크에 일단 수집된 후에, 그 탱크로부터 공급되는 초미세화 장치에 의해 초미세화되고, 초미세화된 후에 바로, 또는 상기 물받이조에 일단 받은 후에 처리설비로 돌려보내는 유기물 함유 오수의 처리설비.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 처리 수단은 그 상부에 호기성균이 서식한 다공성막과, 그 하부에 혐기성균이 서식한 다공성막과, 및/또는 그 통로에 충진된 미생물이 서식한 충진재와, 상기 하우징의 적어도 다른쪽의 둘레벽으로부터 본 처리 수단을 지지하는 지지프레임을 가지고, 상기 지지프레임에 의해 상기 처리 수단의 하단에서 개구하는 상기 처리수 배출 도관을 지지하고 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
12. 제 7 항에 있어서,

    유기물 함유 오수의 처리설비는 앞쪽 설비의 처리수 배출 도관이 뒤쪽 설비의 오수 공급 도관에 접속된 상태로 복수 연결설치되고, 첫번째 설비인 오수 공급 도관에 상기 물받이조로부터 오수가 공급되고, 마지막 설비인 처리수 배출 도관이 상기 물받이조로 처리수를 배출하거나, 또는 하천 등으로 배출하도록 배관되어 있는 유기물 함유 오수의 처리설비.
13. 제 7 항에 있어서,

    상기 초미세화 장치는 상기 물받이조 또는 상기 탱크에 유체 접속되어 있고, 또한 외원통체로 케이싱을 형성하고, 외원통체와 내원통체로 형성된 고리모양 공간으로 공급되는 고속의 수류는, 상기 고리모양 공간에 접선방향으로 공급되는 유기물 함유 오수의 처리설비.
14. 제 7 항에 있어서,

    상기 장치 케이싱 내부에서 고리모양 공간 안으로 공급되는 고속의 수류는, 상기 고리모양 공간에 접선방향으로부터 공급되는 것을 유기물 함유 오수의 처리설비.