KR20060109398A - 오폐수 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오폐수의 침전분리 과정에 발생하는 부유물과 침전 슬러지를 오폐수로부터 분리하여 혐기성 소화 방식으로 완전 소화 처리하고, 오폐수를 정화 처리한 후 방류되는 최종 처리수를 침전분리되는 오폐수와 함께 유입시켜 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용 가능한 오폐수 처리 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 오폐수의 침전분리 과정에서 발생하는 부유물이나 침전 슬러지를 슬러지 처리조에서 완전 소화 처리할 수 있으므로 종래와 같이 침전분리 과정에서 발생하는 부유물이나 침전 슬러지를 수집 및 폐기 처분하는데 추가 비용이 소모되는 문제점을 완벽하게 해소할 수 있으며, 특히 슬러지 처리조의 소화 처리 과정 중에 발생하는 메탄가스와 알칼리성 액체를 각각 생활 에너지 자원과 액체 비료로 활용할 수 있고, 오폐수 처리 폭기조에 충전되는 미생물 활성집을 내외주면이 만곡 처리되어 주름진 형상의 중공형 통체로 제작하여 종래에 비해 미생물 활성 단면적이 2배 이상 증가하여 정화 효율을 향상시킬 수 있으며, 최종 폭기 방류수를 살균 소독 처리하여 침전 분리조로 오폐수와 함께 유입시켜 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용하여 미생물을 더욱더 활성화할 수 있다.

오폐수 처리 장치, 미생물 활성집, 재사용수, 중수도시설, 중수도화장실

Description

오폐수 처리 장치{Apparatus for Purifying Wastewater}

도 1은 본 발명에 따른 오폐수 처리 장치의 평면도.

도 2는 도 1의 슬러지 처리조를 나타낸 제1 실시예의 단면도.

도 3은 도 2의 슬러지 처리조를 나타낸 제2 실시예의 단면도.

도 4는 도 1의 다단 폭기조의 각각의 폭기조 내부에 무질서하게 충전되는 미생물 활성집을 나타내 측단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

100: 침전 분리조 200,200a: 슬러지 처리조

300: 유량 조정조 400: 예비 여과조

500: 다단 폭기조 501: 제1폭기조

502: 제2폭기조 600: 침전조

700: 폭기 방류조 800: 살균 소독조

본 발명은 오폐수 처리 장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 오폐수의 침전분리 과정에 발생하는 부유물과 침전 슬러지를 오폐수로부터 분리하여 혐기성 소화 방식으로 완전 소화 처리하는 오폐수 처리 장치에 관한 것이다.

통상적으로 오폐수 처리 장치는 생활 오폐수나 각종 산업 폐수, 축산 폐수 등을 정화 처리하여 환경 오염을 방지한다.

상기와 같은 종래의 오폐수 처리 장치는 정화 처리를 위하여 유입되는 오폐수를 침전분리하는 과정에서 발생하는 부유물이나 침전 슬러지를 별도의 수거 장치를 가동하여 수집하고, 대략 1년을 주기로 상기 수거 장치에 의해 수집된 부유물이나 침전 슬러지를 폐기 처분한다.

또한, 상기와 같은 종래의 오폐수 처리 장치는 오폐수를 침전분리하는 과정에서 발생하는 중간수, 즉 실질적인 정화 처리 대상이 되는 피처리수를 정화 처리함에 있어서 대략 직경 3cm 전후이고 길이가 5cm 전후인 플라스틱제의 소통체(예컨대, 밑바닥이 천공되어 내부로 피처리수가 유동 가능한 야쿠르트 용기)가 다수 개 충전되어 있는 폭기조를 이용하여 상기 폭기조 내에 설치된 폭기 장치에서 공급되는 공기의 폭기 작용에 의해 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하는 미생물들을 상기 다수의 미생물 활성집에 활성시킴으로써 상기 예비 여과조(400)로부터 유입되는 피처리수에 포함된 유기물을 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하여 상기 피처리수를 정화한 후, 최종 처리수를 외부로 방류한다.

이러한 종래의 오폐수 처리 장치는 상기와 같이 침전분리 과정에서 발생하는 부유물이나 침전 슬러지를 수집 및 폐기 처분하는데 추가 비용이 소모되는 문제점이 있으며, 특히 대략 1년을 주기로 상기 수거 장치에 의해 수집된 부유물이나 침전 슬러지를 폐기 처분할 때 통상적으로 오폐수 처리 장치 전체를 청소해야하므로 정화 처리 과정 중에 상기 폭기조에 활성화된 미생물들이 대량으로 제거되어 정화 효과가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 오폐수의 침전분리 과정에 발생하는 부유물과 침전 슬러지를 오폐수로부터 분리하여 혐기성 소화 방식으로 완전 소화 처리하고, 오폐수를 정화 처리한 후 방류되는 최종 처리수를 침전분리되는 오폐수와 함께 유입시켜 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용 가능한 오폐수 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오폐수 처리 장치는, 유입된 오폐수가 체류하는 동안 고형물의 침전분리를 유발함과 동시에 혐기성 분해가 일어나도록 하여 부유물, 중간수, 침전 슬러지로 분리하는 침전 분리조와; 상기 침전 분리조와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조의 부유물과 침전 슬러지를 수집한 후, 수집된 부유물과 침전 슬러지를 혐기성 미생물이 충전된 다수의 소화조 안에서 연속적이면서 다단계로 진행되는 소화 작용에 의해 완전 소화 처리하는 슬러지 처리조; 상기 침전 분리조와 연결된 중간수 유입관을 통하여 유입되는 상기 중간수의 유량을 일정하게 조정하면서 일정량 이상으로 중간수의 유량이 증가하면 예비 여과조로 중간수를 이송하는 유량 조정조; 상기 유량 조정조로부터 유입되는 중간수를 다수의 필터를 사용하여 예비적으로 다단 필터링하여 피처리수를 생성하는 예비 여과조; 각각 연통하고 각각의 내부에 폭기 장치가 구비되어 있고 특정 형상의 통체로 제작된 다수의 미생물 활성집이 무질서하게 충전되어 있는 복수의 폭기조의 각 폭기 장치에서 공급되는 공기의 폭기 작용에 의해 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하는 미생물들을 상기 다수의 미생물 활성집에 활성시킴으로써 상기 예비 여과조로부터 유입되는 피처리수에 포함된 유기물을 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하여 상기 피처리수를 정화하는 다단 폭기조; 상기 다단 폭기조 내의 미생물들의 호기성 혹은 혐기성 분해 작용에 의해 정화되는 피처리수에 잔류하는 침전 오니를 피처리수가 체류하는 동안 여과재를 통과시켜 침전시키는 침전조; 상기 침전조에 의해 잔류 침전 오니가 여과 처리된 최종 피처리수를 내부의 폭기 펌프를 작동시키면서 외부로 방류하는 폭기 방류조; 및 상기 폭기 방류조를 통해 방류되는 최종 피처리수를 살균 소독제를 이용하여 살균 소독 처리한 후 최종 방류하거나 혹은 상기 침전 분리조와 연결된 방류관을 통해 상기 침전 분리조로 오폐수와 함께 유입시켜 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용하는 살균 소독조;로 구성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 침전 분리조(100)는 유입된 오폐수가 체류하는 동안 고형물의 침전분리를 유발함과 동시에 혐기성 분해가 일어나도록 하여 부유물, 중간수, 침전 슬러지로 분리한다.

슬러지 처리조(200,200a)는 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조의 부유물과 침전 슬러지를 수집한 후, 수집된 부유물과 침전 슬러지를 혐기성 미생물이 충전된 다수의 소화조 안 에서 연속적이면서 다단계로 진행되는 소화 작용에 의해 완전 소화 처리한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬러지 처리조(200)를 나타낸다.

상기 슬러지 처리조(200)의 슬러지 수집조(210)는 모터 펌프(P)를 구동하여 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조(100)의 부유물과 침전 슬러지를 수집한다.

상기 슬러지 처리조(200)의 본체(220)는 상기 슬러지 수집조(210)와 연결된 이송관을 통해 상기 부유물과 침전 슬러지가 상면 양측에 형성된 투입구(221)를 통해 투입되고, 상면 중앙에 뚜껑이 구비된 점검 출입구(222)가 형성되어 있으며, 바닥면이 V형으로 형성되어 있고, 상기 V형 바닥면의 중앙부에 침전물 격벽(223)이 돌출 형성되어 있다.

상기 슬러지 처리조(200)의 한 쌍의 1차 소화조(230)는 내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 본체(220)의 양측 벽면으로부터 일정 간격으로 떨어진 상태에서 그 하단부와 상기 본체(220)의 바닥면 사이에 개구부(231)를 형성하도록 설치되는 제1격벽(232)에 의해 구획되고, 상기 본체(220)의 투입구(221)를 통해 투입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 발효시켜 1차로 혐기성 소화한다.

상기 슬러지 처리조(200)의 2차 소화조(240)는 내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 한 쌍의 1차 소화조(230)를 구획하는 한 쌍의 제1격벽(232)의 중간 부분을 서로 연결하는 제2격벽(241)과 상기 본체(220)의 바닥면에 의해 구획되고, 상기 1차 소화조(230)에 의해 1차로 혐기성 소화된 후 상기 개구부(231)를 통해 유입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 감퇴시켜 2차로 혐기성 소화한다.

상기 슬러지 처리조(200)의 3차 소화조(250)는 내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 그 하단부가 상기 본체(220)의 바닥면과 근접한 상태로 상기 침전물 격벽(223) 사이에 위치하도록 상기 본체(220)의 상면을 통과하여 고정되고 상단부에 뚜껑이 구비된 파이프 형상으로, 상기 2차 소화조(240)에 의해 2차로 혐기성 소화된 후 상기 침전물 격벽(223) 주변에서 3차로 알칼리성 발효되는 부유물과 침전 슬러지의 부산물인 알칼리성 액체를 수집한다.

상기 슬러지 처리조(200)의 소화조 보호실(260)은 상기 제2격벽(241)과 상기 본체(220)의 상면에 의해 구획되어 상기 소화조(230,240,250)들의 점검 공간을 마련하고, 상기 소화조(230,240,250)들 내부에 생성된 메탄가스 배출용 가스관(261), 가스 압력 조절 밸브(262), 가스 압력 게이지(263), 상기 점검 출입구(222)와 연결된 출입용 계단(264)이 내부에 설치되어 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬러지 처리조(200a)를 나타낸다.

상기 슬러지 처리조(200a)의 슬러지 수집조(210a)는 모터 펌프(P)를 구동하여 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조의 부유물과 침전 슬러지를 수집한다.

상기 슬러지 처리조(200a)의 본체(220a)는 상면 양측에 뚜껑이 구비된 점검 출입구(221a)가 형성되어 있고, 상기 슬러지 수집조(210a)와 연결된 이송관을 통해 상기 부유물과 침전 슬러지가 상면 중앙에 형성된 투입구(222a)를 통해 투입되며, 바닥면이 역V형으로 형성되어 있고, 상기 역V형 바닥면의 양측에 침전물 격벽(223a)이 돌출 형성되어 있다.

상기 슬러지 처리조(200a)의 1차 소화조(230a)는 내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 본체(220a)의 중앙부의 투입구(222a)로부터 일정 간격으로 떨어진 상태에서 그 하단부와 상기 본체(220a)의 바닥면 사이에 개구부(231a)를 형성하도록 설치되는 제1격벽(232a)에 의해 구획되고, 상기 본체(220a)의 투입구(222a)를 통해 투입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 발효시켜 1차로 혐기성 소화한다.

상기 슬러지 처리조(200a)의 2차 소화조(240a)는 내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 1차 소화조(230a)를 구획하는 제1격벽(232a)의 양측 외벽과 연결되는 제2격벽(241a)과 상기 본체(220a)의 바닥면에 의해 구획되고, 상기 1차 소화조(230a)에 의해 1차로 혐기성 소화된 후 상기 개구부(231a)를 통해 유입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 감퇴시켜 2차로 혐기성 소화한다.

상기 슬러지 처리조(200a)의 3차 소화조(250a)는 내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 본체(220a)의 양측 벽면으로부터 일정 간격으로 떨어진 상태에서 그 하단부와 상기 본체(220a)의 바닥면 사이에 개구부(251a)를 형성하도록 상기 침전물 격벽(223a)과 본체(220a)의 양측 각 벽면 사이에 설치되는 제3격벽(252a)에 의해 구획되는 뚜껑이 구비된 파이프 형상으로, 상기 2차 소화조(240a)에 의해 2차로 혐기성 소화된 후 상기 침전물 격벽(223a) 주변에서 3차로 알칼리성 발효되는 부유물과 침전 슬러지의 부산물인 알칼리성 액체를 수집한다.

상기 슬러지 처리조(200a)의 소화조 보호실(260a)는 상기 제2격벽(241a)과 상기 본체(220a)의 상면에 의해 구획되어 상기 소화조(230a,240a,250a)들의 점검 공간을 마련하고, 상기 소화조(240a,250a,260a)들 내부에 생성된 메탄가스 배출용 가스관(261a), 가스 압력 조절 밸브(262a), 가스 압력 게이지(263a), 상기 점검 출입구(221a)와 연결된 출입용 계단(264a)이 내부에 설치되어 있다.

유량 조정조(300)는 상기 침전 분리조(100)와 연결된 중간수 유입관을 통하여 유입되는 상기 중간수의 유량을 일정하게 조정하면서 일정량 이상으로 중간수의 유량이 증가하면 예비 여과조로 중간수를 이송한다.

예비 여과조(400)는 상기 유량 조정조(300)로부터 유입되는 중간수를 다수의 필터를 사용하여 예비적으로 다단 필터링하여 피처리수를 생성한다.

다단 폭기조(500)는 각각 연통하고 각각의 내부에 폭기 장치가 구비되어 있고 특정 형상의 통체로 제작된 다수의 미생물 활성집이 무질서하게 충전되어 있는 복수의 폭기조(501,502)의 각 폭기 장치에서 공급되는 공기의 폭기 작용에 의해 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하는 미생물들을 상기 다수의 미생물 활성집에 활성시킴으로써 상기 예비 여과조(400)로부터 유입되는 피처리수에 포함된 유기물을 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하여 상기 피처리수를 정화한다.

참고로, 도 1에서는 2개의 폭기조, 즉 제1폭기조(501)와 제2폭기조(502)로 구성되는 상기 다단 폭기조(500)를 예시하고 있으나, 필요에 따라서 그 이상의 폭기조들을 서로 연통하도록 설치하여 사용할 수 있다.

침전조(600)는 상기 다단 폭기조(500) 내의 미생물들의 호기성 혹은 혐기성 분해 작용에 의해 정화되는 피처리수에 잔류하는 침전 오니를 피처리수가 체류하는 동안 여과재를 통과시켜 침전시킨다.

폭기 방류조(700)는 상기 침전조(600)에 의해 잔류 침전 오니가 여과 처리된 최종 피처리수를 내부의 폭기 펌프를 작동시키면서 외부로 방류한다.

살균 소독조(800)는 상기 폭기 방류조(700)를 통해 방류되는 최종 피처리수를 살균 소독제를 이용하여 살균 소독 처리한 후 최종 방류하거나 혹은 상기 침전 분리조(100)와 연결된 방류관을 통해 상기 침전 분리조(100)로 오폐수와 함께 유입시켜 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 오폐수 처리 장치는 다음과 같이 작동한다.

상기 침전 분리조(100)로 오폐수가 유입되면, 상기 침전 분리조(100)에 유입된 오폐수는 침전 분리조(100)에 체류하는 동안 고형물의 침전분리를 유발함과 동시에 혐기성 분해되어 부유물, 중간수, 침전 슬러지로 분리된다.

이때, 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조(100)의 부유물과 침전 슬러지가 상기 슬러지 처리조(200,200a)로 수집된 후, 혐기성 미생물이 충전된 다수의 소화조 안에서 연속적이면서 다단계로 진행되는 소화 작용에 의해 완전 소화 처리된다.

여기서, 상기 침전 분리조(100)의 부유물과 침전 슬러지가 상기 슬러지 처리조(200,200a)에서 완전 소화 처리되는 과정을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬러지 처리조(200)에서 상기 부유물과 침전 슬러지를 완전 소화 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 슬러지 처리조(200)의 내부에서 연속적이 면서 다단계로 진행되는 혐기성 소화 작용은 생물학적으로 분해가능한 유기물이 산소가 없는 상태에서 메탄가스와 이산화탄소로 분해되는 과정으로 간단히 정의될 수 있으며, 산성 발효 단계와 산성 감퇴 단계 및 알칼리성 발효 단계로 구분된다.

최초에, 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조(100)의 부유물과 침전 슬러지가 상기 슬러지 수집조(210)로 수집된 후 상기 한 쌍의 1차 소화조(230) 내부로 투입되면, 상기 1차 소화조(230) 내부에 충전되어 있는 혐기성 미생물들은 상기 부유물과 침전 슬러지를 산성 발효시켜 1차로 혐기성 소화한다. 이때, 상기 부유물과 침전 슬러지에 포함되는 다당류, 지방, 단백질 등과 같은 고분자 유기물이 여러 혐기성 미생물로부터 분비되는 체외효소에 의해 가수분해되어 단당류, 지방산, 아미노산 등의 용해성 유기물질로 전환된 후, 저분자 유기물로 발효된다.

상기와 같은 산성 발효 과정에 의해 처리된 저분자 유기물들을 포함하는 부유물과 침전 슬러지는 상기 개구부(231)를 통과하면서 상기 본체(220)의 V형 바닥면을 따라서 상기 2차 소화조(240)로 이동한다.

이어서, 상기 2차 소화조(240) 내부에 충전되어 있는 혐기성 미생물들은 상기 부유물과 침전 슬러지를 산성 감퇴시켜 2차로 혐기성 소화한다. 이때, 상기 부유물과 침전 슬러지에 포함되는 지방산, 에탄올 등이 여러 혐기성 미생물들에 의해 산화됨에 따라서 아세트산과 수소가 생성되고, 수소가 증가함에 따라서 처리되는 부유물과 침전 슬러지의 산성 감퇴가 진행된다.

상기와 같은 산성 감퇴 과정에 의해 처리된 부유물과 침전 슬러지는 상기 본 체(220)의 V형 바닥면을 따라서 이동하여 상기 침전물 격벽(223) 주변으로 자연스럽게 수집되고, 이에 따라서 상기 침전물 격벽(223) 주변에 있는 혐기성 미생물들은 상기 부유물과 침전 슬러지를 알칼리성으로 발효시켜 3차로 혐기성 소화한다. 이때, 상기 혐기성 미생물은 2차 소화 과정에서 생성된 아세트산과 수소를 이용하여 혐기성 소화 작용의 최종 산물인 메탄가스와 이산화탄소를 생성하며, 그 결과 상기 소화조(230,240,250) 내부의 메탄가스는 점진적으로 증가하고, 특히 상기 3차 소화조(250) 내부에는 알칼리성 발효된 부유물과 침전 슬러지의 부산물인 알칼리성 액체가 수집된다.

상기와 같이 3차에 걸친 혐기성 소화 과정이 연속적이면서 다단계로 진행된 결과로 생성되는 메탄가스는 상기 소화조 보호실(260)의 가스관(261)을 통해 외부로 배출하여 생활 에너지 자원으로 활용할 수 있고, 상기 3차 소화조(250) 내부에 수집되는 알칼리성 액체는 액체 비료로 활용할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬러지 소화조(200)는 상기 소화조 보호실(260) 내부로 진입하여 상기 가스 압력 게이지(263)를 육안으로 확인할 수 있으며, 필요에 따라서 상기 가스 압력 조절 밸브(262)를 개폐 제어함으로써 내부 메탄가스 압력을 조절할 수 있다.

이어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬러지 처리조(200a)에서 상기 부유물과 침전 슬러지를 완전 소화 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 슬러지 처리조(200a)의 내부에서 연속적이면서 다단계로 진행되는 혐기성 소화 작용은 생물학적으로 분해가능한 유기물이 산소가 없는 상태에서 메탄가스와 이산화탄소로 분해되는 과정으로 간단히 정의될 수 있으며, 산성 발효 단계와 산성 감퇴 단계 및 알칼리성 발효 단계로 구분된다.

최초에, 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조(100)의 부유물과 침전 슬러지가 상기 슬러지 수집조(210a)로 수집된 후 상기 1차 소화조(230a) 내부로 투입되면, 상기 1차 소화조(230a) 내부에 충전되어 있는 혐기성 미생물들은 상기 부유물과 침전 슬러지를 산성 발효시켜 1차로 혐기성 소화한다. 이때, 상기 부유물과 침전 슬러지에 포함되는 다당류, 지방, 단백질 등과 같은 고분자 유기물이 여러 혐기성 미생물로부터 분비되는 체외효소에 의해 가수분해되어 단당류, 지방산, 아미노산 등의 용해성 유기물질로 전환된 후, 저분자 유기물로 발효된다.

상기와 같은 산성 발효 과정에 의해 처리된 저분자 유기물들을 포함하는 부유물과 침전 슬러지는 상기 개구부(231a)를 통과하면서 상기 본체(220a)의 역V형 바닥면을 따라서 상기 2차 소화조(240a)로 이동한다.

이어서, 상기 2차 소화조(240a) 내부에 충전되어 있는 혐기성 미생물들은 상기 부유물과 침전 슬러지를 산성 감퇴시켜 2차로 혐기성 소화한다. 이때, 상기 부유물과 침전 슬러지에 포함되는 지방산, 에탄올 등이 여러 혐기성 미생물들에 의해 산화됨에 따라서 아세트산과 수소가 생성되고, 수소가 증가함에 따라서 처리되는 부유물과 침전 슬러지의 산성 감퇴가 진행된다.

상기와 같은 산성 감퇴 과정에 의해 처리된 부유물과 침전 슬러지는 상기 본체(220a)의 역V형 바닥면을 따라서 이동하여 상기 침전물 격벽(223a) 주변으로 자 연스럽게 수집되고, 이에 따라서 상기 침전물 격벽(223a) 주변에 있는 혐기성 미생물들은 상기 부유물과 침전 슬러지를 알칼리성으로 발효시켜 3차로 혐기성 소화한다. 이때, 상기 혐기성 미생물은 2차 소화 과정에서 생성된 아세트산과 수소를 이용하여 혐기성 소화 작용의 최종 산물인 메탄가스와 이산화탄소를 생성하며, 그 결과 상기 소화조(230a,240a,250a) 내부의 메탄가스는 점진적으로 증가하고, 특히 상기 3차 소화조(250a) 내부에는 알칼리성 발효된 부유물과 침전 슬러지의 부산물인 알칼리성 액체가 수집된다.

상기와 같이 3차에 걸친 혐기성 소화 과정이 연속적이면서 다단계로 진행된 결과로 생성되는 메탄가스는 상기 소화조 보호실(260a)의 가스관(261a)을 통해 외부로 배출하여 생활 에너지 자원으로 활용할 수 있고, 상기 3차 소화조(250a) 내부에 수집되는 알칼리성 액체는 액체 비료로 활용할 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬러지 처리조(200a)의 관리자는 상기 소화조 보호실(260a) 내부로 진입하여 상기 가스 압력 게이지(263a)를 육안으로 확인할 수 있으며, 필요에 따라서 상기 가스 압력 조절 밸브(262a)를 개폐 제어함으로써 내부 메탄가스 압력을 조절할 수 있다.

상기와 같이 오폐수가 상기 침전 분리조(100)에서 침전분리되고 나면, 이어서 상기 침전 분리조(100) 내의 중간수가 상기 침전 분리조(100)와 연결된 중간수 유입관을 통하여 상기 유량 조정조(300)로 유입된다. 이때, 상기 유량 조정조(300)는 상기 중간수의 유량을 일정하게 조정하면서 일정량 이상으로 중간수의 유량이 증가하면 상기 예비 여과조(400)로 중간수를 이송한다.

상기 예비 여과조(400)로 이송된 중간수는 상기 예비 여과조(400)에 설치된 다수의 필터에 의해 예비적으로 다단 필터링되어 피처리수로 생성된다.

이어서, 상기 예비 여과조(400)에 의해 생성된 피처리수는 상기 다단 폭기조(500)의 제1폭기조(501)와 제2폭기조(502)를 통과하며, 이때 각 폭기조(501,502)의 폭기 장치에서 공급되는 공기의 폭기 작용에 의해 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하는 미생물들이 상기 다수의 미생물 활성집에서 활성화함에 따라서 상기 예비 여과조(400)로부터 유입되는 피처리수에 포함된 유기물이 호기성 분해 혹은 혐기성 분해되면서 상기 피처리수가 정화된다. 상기 호기성 분해는 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 폭기조(501,502) 내부에서 수직 방향으로 위치하는 미생물 활성집에 활성화되는 호기성 미생물에 의해 피처리수에 포함된 인(P)을 주로 분해하는 과정이고, 상기 혐기성 분해는 상기 폭기조(501,502) 내부에서 수평 방향으로 위치하는 미생물 활성집에 활성화되는 혐기성 미생물에 의해 피처리수에 포함된 질소(N)나 슬러지를 주로 분해하는 과정이다.

참고로, 상기 미생물 활성집은 도 4에 나타낸 바와 같이, 내외주면이 만곡 처리되어 주름진 형상의 중공형 통체로 제작되므로, 상기한 종래의 직경 3cm 전후이고 길이가 5cm 전후인 플라스틱제의 소통체(예컨대, 밑바닥이 천공되어 내부로 피처리수가 유동 가능한 야쿠르트 용기)와 동일한 사이즈로 제작하는 경우, 종래에 비해 미생물 활성 단면적이 2배 이상 증가하여 정화 효율을 향상시킨다.

실제로, 본 발명에 따른 미생물 활성집의 사이즈를 종래의 플라스틱제의 소통체와 대비하여 50～70％로 축소 제작하였을 때, 종래의 플라스틱제의 소통체를 사용하였을 때와 동일한 정화 효율을 기대할 수 있었으며, 이로 인해 상기 폭기조(501,502)의 사이즈를 종래에 비해 더욱 소형화함으로써 제작 비용을 절감할 수 있었다.

상기와 같이 다단 폭기조(500) 내에서 피처리수가 정화 처리되고 나면, 이어서 이 피처리수는 상기 침전조(600)로 유입되어 체류하고, 피처리수가 상기 침전조(600)에 체류하는 동안 상기 다단 폭기조(500) 내의 미생물들의 호기성 혹은 혐기성 분해 작용에 의해 정화되는 피처리수에 잔류하는 침전 오니가 침전조(600) 내의 여과재를 통과하면서 침전 처리된다.

상기 침전조(600)에 의해 잔류 침전 오니가 여과 처리된 최종 피처리수는 연이서서 상기 폭기 방류조(700)로 유입된 후, 상기 폭기 방류조(700) 내부의 폭기 펌프의 작동에 의해 외부로 방류되며, 이렇게 방류되는 폭기 방류수는 마지막으로 상기 살균 소독조(800)로 유입된 후 소독조(800) 내의 살균 소독제(예컨대, 고형 염소제 등)에 의해 살균 소독 처리된 다음, 최종 방류되거나 혹은 상기 침전 분리조(100)와 연결된 방류관을 통해 상기 침전 분리조(100)로 오폐수와 함께 유입되어 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용된다.

이와 같이, 살균 소독 처리된 재사용수를 상기 침전 분리조(100)로 오폐수와 함께 유입시키면 별도의 오존 발생 장치를 사용하지 않고서도 처리수의 용존 산소량을 증가시켜 미생물을 더욱더 활성화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 오폐수 처리 장치는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 그 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 상기 침전 분리조의 부유물과 침전 슬러지가 상기 슬러지 처리조에서 완전 소화 처리되므로 종래와 같이 침전분리 과정에서 발생하는 부유물이나 침전 슬러지를 수집 및 폐기 처분하는데 추가 비용이 소모되는 문제점을 완벽하게 해소할 수 있으며, 특히 상기 슬러지 처리조의 소화 처리 과정 중에 발생하는 메탄가스와 알칼리성 액체를 각각 생활 에너지 자원과 액체 비료로 활용할 수 있다.

또한, 오폐수에 포함된 부유물과 침전 슬러지가 완전 소화 처리되므로 종래와 같이 부유물이나 침전 슬러지를 폐기 처분하면서 오폐수 처리 장치 전체를 청소할 필요가 없어지므로 정화 처리 과정 중에 상기 폭기조에 활성화된 미생물들이 대량으로 제거되어 정화 효과가 저하되는 문제점을 해소하여 오폐수 처리 장치의 정화 효과를 안정적으로 기대할 수 있으며, 특히 상기 폭기조에 충전되는 미생물 활성집이 내외주면이 만곡 처리되어 주름진 형상의 중공형 통체로 제작되므로 종래에 비해 미생물 활성 단면적이 2배 이상 증가하여 정화 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 폭기조의 사이즈를 종래에 비해 더욱 소형화함으로써 제작 비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기 폭기 방류조에서 방류되는 폭기 방류수를 살균 소독 처리하여 상기 침전 분리조로 오폐수와 함께 유입시켜 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용 하므로 별도의 오존 발생 장치를 사용하지 않고서도 처리수의 용존 산소량을 증가시켜 미생물을 더욱더 활성화할 수 있다.

Claims (4)

1. 유입된 오폐수가 체류하는 동안 고형물의 침전분리를 유발함과 동시에 혐기성 분해가 일어나도록 하여 부유물, 중간수, 침전 슬러지로 분리하는 침전 분리조(100)와;

   상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조의 부유물과 침전 슬러지를 수집한 후, 수집된 부유물과 침전 슬러지를 혐기성 미생물이 충전된 다수의 소화조 안에서 연속적이면서 다단계로 진행되는 소화 작용에 의해 완전 소화 처리하는 슬러지 처리조(200,200a);

   상기 침전 분리조(100)와 연결된 중간수 유입관을 통하여 유입되는 상기 중간수의 유량을 일정하게 조정하면서 일정량 이상으로 중간수의 유량이 증가하면 예비 여과조로 중간수를 이송하는 유량 조정조(300);

   상기 유량 조정조(300)로부터 유입되는 중간수를 다수의 필터를 사용하여 예비적으로 다단 필터링하여 피처리수를 생성하는 예비 여과조(400);

   각각 연통하고 각각의 내부에 폭기 장치가 구비되어 있고 특정 형상의 통체로 제작된 다수의 미생물 활성집이 무질서하게 충전되어 있는 복수의 폭기조(501,502)의 각 폭기 장치에서 공급되는 공기의 폭기 작용에 의해 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하는 미생물들을 상기 다수의 미생물 활성집에 활성시킴으로써 상기 예비 여과조(400)로부터 유입되는 피처리수에 포함된 유기물을 호기성 분해 혹은 혐기성 분해하여 상기 피처리수를 정화하는 다단 폭기조(500);

   상기 다단 폭기조(500) 내의 미생물들의 호기성 혹은 혐기성 분해 작용에 의해 정화되는 피처리수에 잔류하는 침전 오니를 피처리수가 체류하는 동안 여과재를 통과시켜 침전시키는 침전조(600);

   상기 침전조(600)에 의해 잔류 침전 오니가 여과 처리된 최종 피처리수를 내부의 폭기 펌프를 작동시키면서 외부로 방류하는 폭기 방류조(700); 및

   상기 폭기 방류조(700)를 통해 방류되는 최종 피처리수를 살균 소독제를 이용하여 살균 소독 처리한 후 최종 방류하거나 혹은 상기 침전 분리조(100)와 연결된 방류관을 통해 상기 침전 분리조(100)로 오폐수와 함께 유입시켜 오폐수 처리에 필요한 재사용수로 활용하는 살균 소독조(800);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러지 처리조(200)는

   모터 펌프(P)를 구동하여 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조(100)의 부유물과 침전 슬러지를 수집하는 슬러지 수집조(210)와;

   상기 슬러지 수집조(210)와 연결된 이송관을 통해 상기 부유물과 침전 슬러지가 상면 양측에 형성된 투입구(221)를 통해 투입되고, 상면 중앙에 뚜껑이 구비된 점검 출입구(222)가 형성되어 있으며, 바닥면이 V형으로 형성되어 있고, 상기 V형 바닥면의 중앙부에 침전물 격벽(223)이 돌출 형성되어 있는 본체(220);

   내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 본체(220)의 양측 벽면으로 부터 일정 간격으로 떨어진 상태에서 그 하단부와 상기 본체(220)의 바닥면 사이에 개구부(231)를 형성하도록 설치되는 제1격벽(232)에 의해 구획되고, 상기 본체(220)의 투입구(221)를 통해 투입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 발효시켜 1차로 혐기성 소화하는 한 쌍의 1차 소화조(230);

   내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 한 쌍의 1차 소화조(230)를 구획하는 한 쌍의 제1격벽(232)의 중간 부분을 서로 연결하는 제2격벽(241)과 상기 본체(220)의 바닥면에 의해 구획되고, 상기 1차 소화조(230)에 의해 1차로 혐기성 소화된 후 상기 개구부(231)를 통해 유입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 감퇴시켜 2차로 혐기성 소화하는 2차 소화조(240);

   내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 그 하단부가 상기 본체(220)의 바닥면과 근접한 상태로 상기 침전물 격벽(223) 사이에 위치하도록 상기 본체(220)의 상면을 통과하여 고정되고 상단부에 뚜껑이 구비된 파이프 형상으로, 상기 2차 소화조(240)에 의해 2차로 혐기성 소화된 후 상기 침전물 격벽(223) 주변에서 3차로 알칼리성 발효되는 부유물과 침전 슬러지의 부산물인 알칼리성 액체를 수집하는 3차 소화조(250); 및

   상기 제2격벽(241)과 상기 본체(220)의 상면에 의해 구획되어 상기 소화조(230,240,250)들의 점검 공간을 마련하고, 상기 소화조(230,240,250)들 내부에 생성된 메탄가스 배출용 가스관(261), 가스 압력 조절 밸브(262), 가스 압력 게이지(263), 상기 점검 출입구(222)와 연결된 출입용 계단(264)이 내부에 설치되어 있는 소화조 보호실(260);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러지 처리조(200a)는

   모터 펌프(P)를 구동하여 상기 침전 분리조(100)와 연결된 부유물 유입관과 침전 슬러지 유입관을 통하여 상기 침전 분리조의 부유물과 침전 슬러지를 수집하는 슬러지 수집조(210a)와;

   상면 양측에 뚜껑이 구비된 점검 출입구(221a)가 형성되어 있고, 상기 슬러지 수집조(210a)와 연결된 이송관을 통해 상기 부유물과 침전 슬러지가 상면 중앙에 형성된 투입구(222a)를 통해 투입되며, 바닥면이 역V형으로 형성되어 있고, 상기 역V형 바닥면의 양측에 침전물 격벽(223a)이 돌출 형성되어 있는 본체(220a);

   내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 본체(220a)의 중앙부의 투입구(222a)로부터 일정 간격으로 떨어진 상태에서 그 하단부와 상기 본체(220a)의 바닥면 사이에 개구부(231a)를 형성하도록 설치되는 제1격벽(232a)에 의해 구획되고, 상기 본체(220a)의 투입구(222a)를 통해 투입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 발효시켜 1차로 혐기성 소화하는 1차 소화조(230a);

   내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 1차 소화조(230a)를 구획하는 제1격벽(232a)의 양측 외벽과 연결되는 제2격벽(241a)과 상기 본체(220a)의 바닥면에 의해 구획되고, 상기 1차 소화조(230a)에 의해 1차로 혐기성 소화된 후 상기 개구부(231a)를 통해 유입되는 부유물과 침전 슬러지를 산성 감퇴시켜 2차로 혐기성 소화하는 2차 소화조(240a);

   내부에 혐기성 미생물이 충전되어 있으며, 상기 본체(220a)의 양측 벽면으로부터 일정 간격으로 떨어진 상태에서 그 하단부와 상기 본체(220a)의 바닥면 사이에 개구부(251a)를 형성하도록 상기 침전물 격벽(223a)과 본체(220a)의 양측 각 벽면 사이에 설치되는 제3격벽(252a)에 의해 구획되는 뚜껑이 구비된 파이프 형상으로, 상기 2차 소화조(240a)에 의해 2차로 혐기성 소화된 후 상기 침전물 격벽(223a) 주변에서 3차로 알칼리성 발효되는 부유물과 침전 슬러지의 부산물인 알칼리성 액체를 수집하는 3차 소화조(250a); 및

   상기 제2격벽(241a)과 상기 본체(220a)의 상면에 의해 구획되어 상기 소화조(230a,240a,250a)들의 점검 공간을 마련하고, 상기 소화조(240a,250a,260a)들 내부에 생성된 메탄가스 배출용 가스관(261a), 가스 압력 조절 밸브(262a), 가스 압력 게이지(263a), 상기 점검 출입구(221a)와 연결된 출입용 계단(264a)이 내부에 설치되어 있는 소화조 보호실(260a);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 다단 폭기조(500)의 각각의 폭기조(501,502)에 다수개로 무질서하게 충전되어 있는 미생물 활성집은 내외주면이 만곡 처리되어 주름진 형상의 중공형 통체로 된 것을 특징으로 하는 오폐수 처리 장치.

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