KR20070011195A - 회전류 폭기 접촉 산화조 및 이를 포함하는 유기성 오폐수 처리장치 - Google Patents

회전류 폭기 접촉 산화조 및 이를 포함하는 유기성 오폐수 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전류 폭기 접촉 산화조 및 이를 포함하는 유기성 폐수 처리장치에 관한 것으로서,
정화 대상 유기성 폐수를 수용하는 수조(12-a, 22-a)와; 이 수조 바닥에 위치하며 그 상단부가 수직 상방으로 개방된 공기 주입관(12-a, 22-a)과; 이 공기 주입관(12-a, 22-a)의 상단 개구부와 동축상으로 직립 배치되며, 그 상단부 전 둘레에는 관 내부와 통하는 다수의 분출구가 형성된 공기 접촉관(12-c, 22-c)을 포함하여 구성된 접촉 산화조(12, 22)에 있어서, 상기 공기 접촉관(12-c, 22-c)의 내주면을 따라 수직 나선상 판재로서의 회전류 형성판(12-d, 22-d)을 삽설함으로써, 폭기 과정 중 공기 접촉관(12-c, 22-c) 내부에 회전류가 형성됨에 따라, 산화 접촉조 내부의 유기물 분해가 활발하여 정화효율이 매우 높은 회전류 폭기 접촉 산화조 및 이를 포함하여 구성된 유기성 폐수 처리장치를 얻을 수 있다.
산화 접촉조, 폭기, 폐수 처리장치, 유기성 폐수.

Description

회전류 폭기 접촉 산화조 및 이를 포함하는 유기성 폐수 처리장치{an oxidization tank with bursting eddy air flow and an organic waste water treating apparatus comprising the same}
도 1 은 본 발명의 회전류 폭기 접촉 산화조를 포함하는 제 1 실시예의 유기성 폐수 처리장치에 있어 수조 관련부 내부 구성도,
도 2 는 상기 제 1 실시예의 유기성 폐수 처리장치를 구성하는 회전류 폭기 산화 접촉조를 나타낸 모식도,
도 3 은 본 발명 실시예의 회전류 폭기 산화 접촉조를 구성하는 접촉 촉진판의 평면도,
도 4 는 본 발명의 회전류 폭기 접촉 산화조를 포함하는 제 2 실시예의 유기성 폐수 처리장치에 있어 수조 관련부 내부 구성도,
도 5 는 본 발명 제 2 실시예의 유기성 폐수 처리장치에 있어 수조 관련부 평면도,
도 6 은 본 발명 제 3 실시예에 따른 유기성 폐수 처리장치의 처리 계통도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20 : 유기성 폐수 처리장치 11, 21 : 유량 조정조
12, 22 : 회전류 폭기 접촉 산화조 13, 23 : 침전 및 방류조
12-a, 22-a : 수조 12-b, 22-b : 공기 주입관
12-c, 22-c : 공기 접촉관 12-d, 22-d : 회전류 형성판
12-e, 22-e : 접촉 촉진판 H : 돌출부
본 발명은 회전류 폭기 접촉 산화조 및 이를 포함하는 유기성 폐수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 그 내부의 유기물 분해가 활발하여 정화효율이 매우 높은 접촉 산화조와, 이러한 특징적 구조의 접촉 산화조를 포함하여 구성된 유기성 폐수 처리장치에 관한 것이다.
축산 폐기물 등을 비롯한 각종 유기성 폐수를 정화 처리함에 있어서는 통상 미생물에 의한 유기질 분해 원리를 이용하는데, 이때의 미생물은 호기성, 즉 공기(산소)가 충분한 상태에서 왕성하게 활동하는 성향을 띠는 관계로, 폐수 속으로 다량의 공기를 불어넣어 정화 대상 폐수와 공기 사이의 접촉을 촉진시키는 이른바 폭기 방법을 사용하며 이러한 형태의 처리조를 접촉 산화조라 한다.
접촉 산화조의 일반적 구조를 살펴보면, 대략 하단부 중앙에 위치하며 수직 상방으로 강하게 공기를 불어내는 공기 주입관과, 이 공기 주입관으로부터 분사된 공기 방울, 즉 기포들이 상승 수류를 형성하며 그 내부를 통과하게 되는 공기 접촉관과, 이 공기 접촉관을 둘러싸는 형태로 위치하며 앞서 언급한 호기성 미생물들의 서식처 역할을 하는 여재를 포함하는 구성으로 되어 있다.
한편, 종래 보편적으로 사용되고 있는 접촉 산화조는 상기 공기 접촉관이 없는 구조로서, 공기 주입관 상단부로부터 분사된 기포들이 바로 여재 중앙부 공간을 통과하는 경우를 흔히 볼 수 있다.
이러한 종래 구조의 접촉 산화조는 몇 가지 문제점을 지니고 있었다.
예를 들면, 공기 주입관으로부터 분사된 기포들과, 이들 기포의 분사 및 통과로 인해 형성된 수류가 상기 여재를 스쳐 지나가는 관계로, 미생물들이 여재로부터 분리, 즉 떨어져 나가는 경우가 자주 발생한다.
유기질 성분의 산화에 있어 필수 불가결한 존재인 이들 호기성 미생물이 그 서식처인 여재로부터 떨어져 나가게 되면, 그 결과로서 정화효율이 현저히 저하됨은 당연한 이치이다.
한편, 상기 기포들의 통로인 공기 접촉관이라는 별도 부재를 갖는 구조의 접촉 산화조인 경우, 여재로부터의 미생물 분리 현상이 다소 덜하기는 해도, 공기 주입관 상단부가 원통 형상의 공기 접촉관 내부에 위치하는 관계로, 공기 접촉관을 포함하는 접촉 산화조 전체 차원의 수류 형성이 미약하여 폐수 중 유기물과 공기 사이의 접촉이 그다지 활발하지 못한 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 그 내부의 유기물 분해가 활발하여 정화효율이 매우 높은 접촉 산화조와, 이러한 특징적 구조의 접촉 산화조를 포함하여 구성된 유기성 폐수 처리장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 접촉 산화조를 구성하는 공기 접촉관 내에 회전류, 즉 회전형 수류가 발생하도록 함으로써 달성된다.
이를 위하여, 본 발명의 접촉 산화조에 있어서는, 그 구성요소로서의 공기 접촉관 내주면을 따라 수직 나선상 판재로서의 회전류 형성판을 삽입 설치, 즉 삽설함으로써, 폭기 과정 중 상기 공기 접촉관 내부에 강한 회전류가 형성되도록 한 특징이 있다.
다시 말하자면, 공기 주입관 상단부로부터 분사된 기포들이 공기 접촉관 내에서 상기 회전류 형성판을 거치면서 강한 나선상 회전류를 형성함에 따라, 별다른 요동 없이 단순 수직 상방으로 통과하던 종래의 경우에 비하여, 폐수 중의 유기질과 공기 사이의 접촉이 더욱 활발하게 이루어지게 된다.
또한, 본 발명에 따른 유기성 폐수 처리장치의 경우, 유량 조정조, 접촉 산화조, 침전조 및 방류조를 포함하는 구조의 유기성 폐수 처리장치에 있어서, 그 필수구성요소로서의 상기 접촉 산화조를 앞서 언급한 바와 같은 특징적 구조를 갖는 본 발명의 접촉 산화조로 한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명 실시예의 회전류 폭기 접촉 신화조 및 이를 포함하는 유기성 폐수 처리장치를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
본 발명의 회전류 폭기 접촉 산화조를 포함하는 제 1 실시예의 유기성 폐수 처리장치에 있어 수조(水槽) 관련부 내부 구성도인 도 1 에 나타낸 바와 같이, 유기성 폐수 처리장치(10)는, 유기성 폐수의 유입에서부터 방류에 이르기까지 차례로 연결된 유량 조정조(11), 접촉 산화조(12), 침전 및 방류조(13)를 포함하여 구성되며, 이들 중 접촉 산화조(12)는 후술하는 바와 같은 상당히 특징적인 구조를 이루고 있다.
한편, 상기 유기성 폐수 처리장치에 있어 수조 관련부라 함은 폐수를 직접 저장 또는 가공하는 과정에 관여하는 모든 구조 내지 형상의 수조(들)에 관한 부분을 지칭하며, 바꾸어 말하자면, 에어 리프트 펌프(air lift pump) 등의 각종 기계장치에 관한 부분은 배제한 것임을 의미한다.
상기 펌프 또는 제어반 등의 기계장치 부분은 폐수 처리장치 관련 기술분야에 있어 널리 알려진 보편적 사항인 동시에 본 발명의 요지와는 직접적 관련성이 없는 관계로, 이하의 설명 중에 있어 이들 기계장치 관련부를 별도로 설명하지는 않는다.
본 발명 제 1 실시예의 유기성 폐수 처리장치를 구성하는 회전류 폭기 산화 접촉조를 모식도로 나타낸 도 2 의 단면도를 함께 참조하면, 회전류 폭기 접촉 산화조(10)는, 정화 대상 유기성 폐수를 수용하는 수조(12-a)와, 이 수조 바닥에 위치하며 그 상단부가 수직 상방으로 개방된 공기 주입관(12-b)과, 이 공기 주입관(12-b)의 상단 개구부와 동축상으로 직립 배치되며, 그 상단부 전 둘레에는 관 내부와 통하는 다수의 분출구가 형성되며, 그 내주면을 따라 수직 나선상 판재로서의 회전류 형성판(12-d)이 삽설된 공기 접촉관(12-c)을 포함하여 구성된다.
상기 공기 유입관(12-b)의 상단 개구부는 다량의 공기가 분사되는 부분으로서, 도면에서와 같이, 그 개구부가 깔대기 모양으로 확대되어 있다.
도면부호(12-d)는 호기성 미생물의 서식처 역할을 하는 여재로서, 반드시 도면상에서와 같이 공기 접촉관(12-c)를 둘러싸는 형태일 필요는 없다.
수조(10-a) 및 공기 접촉관(12-c) 등과 같은 회전류 폭기 접촉 산화조 구성요소들은 FRP(fiberglass reinforced plastic) 재질 등의 내식성 고강도 합성수지재로 하는 것이 바람직하나, 본 명세서상에서 그 재질을 특별히 한정하지는 않는다.
회전류 형성판(12-d) 역시 FRP 재질로 하는 것이 바람직하며, 적정 폭 및 두께의 합성수지 판재를 수직 나선상으로 말아올린 다음 상기 공기 접촉관(12-c) 내부로 삽입 고정하면 된다.
고정하는 방법으로서는, 회전류 형성판(12-d)의 상하 양단부와 공기 접촉관(12-c) 사이의 상호 접촉부를 융착하거나, 기타 다양한 형태의 결합 방법을 택할 수도 있음은 물론이다.
실험결과에 따르면, 공기 접촉관(12-c) 내부 직경 중 상기 회전류 형성판(12-d)에 의한 차단 부분은 전체의 대략 1/3 내지 1/2 정도가 무난한 것으로 밝혀졌다.
앞서 언급한 바 있듯이, 상기 회전류 형성판(12-d)이 있음으로 인하여, 공기 주입관(12-b) 상단부로부터 분사된 기포들이 이 회전류 형성판(12-d)을 거치는 동안 공기 접촉관(12-c) 내에 강한 나선상의 회전류가 형성되고, 이러한 회전류 형성의 영향은 관 외부, 즉 수조(12-a) 내부 전체로 파급되며, 결과적으로는, 폐수 중의 유기질과 공기 사이의 접촉이 더욱 활발하게 이루어진다.
공기 접촉관(12-c) 내부에서 형성된 회전류 형태의 폐수가 더욱 강하게 분출되어 수조(12-a) 내 폐수 전체로 퍼져나가도록 하기 위하여, 공기 접촉관(12-c, 22-c)의 상단면은 그 중앙부가 함몰된 역원뿔 형상의 천장으로 폐쇄하는 것이 바람직하다.
그러나, 경우에 따라서는, 상기 공기 접촉관(12-c)의 상단부를 천장으로 폐쇄하지 않고, 수조(12-a) 내 폐수 속에 잠기게 할 수도 있다.
재론하는 바이지만, 본 발명의 회전류 폭기 접촉 산화조에 있어 발명 요지는 어디까지나 공기 접촉관(12-c) 내에 회전류 형성판(12-d)를 삽설한 점이며, 공기 접촉관(12-c)의 상단부 또는 하단부의 형상 내지 구조를 어떻게 하느냐에 관한 것이 아니라는 의미이다.
또한, 본 발명 실시예의 회전류 폭기 접촉 산화조(12)에 있어서는, 폐수 중의 유기질과 공기 사이의 접촉이 더욱 활발하게 이루어지도록 하기 위하여, 상기 공기 접촉관(12-c) 상의 분출구 하방 외주면 상에 원판 형상의 접촉 촉진판(12-e)이 결합되어 있다.
접촉 촉진판(12-e)의 구조 및 역할에 관해서는 관련 첨부도면에 의거하여 후술하기로 한다.
한편, 상기 공기 주입관(12-b)으로 외부 공기를 공급하는 펌프를 비롯한 기계장치 등은 관련 기술분야에서 널리 알려진 공지기술인 관계로 그에 관한 상세한 설명은 생략하며, 미설명 도면부호 "11-a", "11-b", "13-a", "14" 및 "G"는 유기성 폐수 처리장치에 있어 통상의 유입구, 통기관, 방류구, 수조 뚜껑 및 지면을 각각 나타낸다.
도 3 은 본 발명 실시예의 회전류 폭기 산화 접촉조를 구성하는 접촉 촉진판의 평면도로서, 상기 도 2 에 있어서의 접촉 촉진판(12-e)의 상단부를 내려다본 것이다.
도시한 바와 같이, 접촉 촉진판(12-e)은 우산을 펼친 형상의 원판으로서, 그 상단면상에는 동심원상의 다수 돌출부(H)가 형성되며, 이들 돌출부(H) 사이의 평면부에는 다수의 구멍(h)이 형성되어 있다.
이로써, 상기 공기 접촉관(12-c) 상단부로부터 분출된 폐수(기포 포함)는 수조(12-a) 속으로 바로 떨어지지 않고 접촉 촉진판(12-e)상을 흘러내리게 됨에 따라 폐수와 공기 사이의 접촉 시간이 연장됨은 물론, 상기 돌출부(H)가 있음으로 인하여 폐수가 튀어올라 수조(12-a) 내 공기 중으로 비산함에 따라 그 접촉이 더욱 활발해지는 특징이 있다.
상기 접촉 촉진판(12-e)의 형상은 공기 접촉관(12-c)으로부터 분출된 폐수로 하여금 오랫동안 공기 중에서 머물도록 하는 구조인 한 기타의 형상으로 할 수도 있다.
도 4 는 본 발명 제 2 실시예의 유기성 폐수 처리장치에 있어 수조 관련부 내부 구성도로서, 상기 제 1 실시예의 유기성 폐수 처리장치와 기본적으로 동일한 구조이지만, 회전류 폭기 접촉 산화조(22)가 두 개의 수조, 즉 회전류 폭기 접촉 산화조 1(22(1)) 및 회전류 폭기 접촉 산화조 2(22(2))로 구성된 점에서 다소 상이하다.
상기 회전류 폭기 접촉 산화조(22)를 두 개로 구성한 이유는 정화요율을 더욱 높이기 위한 것이며, 본 발명에 있어서의 회전류 폭기 접촉 산화조가 갖는 특징적 구조 및 그에 따른 현저한 효과를 고려하면, 앞서 설명한 제 1 실시예의 경우에 비하여 한층 바람직한 실시예라 할 수 있다.
도면부호와 관련하여서는, 상기 제 1 실시예의 경우에서와 동일한 구조의 부재에 대하여, 제 2 실시예에 따른 구성요소라는 점을 나타내고자 "10" 단위 대신 "20" 단위의 번호를 붙였다.
한편, 본 발명의 유기성 폐수 처리장치에 있어 상기 수조 관련부, 즉 유량 조정조, 접촉 산화조, 침전조 등이 반드시 하나의 몸체(정화조)(도 1 및 4 참조)를 구성할 필요는 없다.
다시 말하자면, 상기 유량 조정조, 접촉 산화조 등이 각각 별개의 수조 형태를 이루며, 이들이 하나의 배관으로 상호 연결된 구조일 수도 있다.
본 발명 제 2 실시예의 유기성 폐수 처리장치에 있어 수조 관련부의 평면도인 도 5 에 따르면, 유기성 폐수 처리장치(20)는 폐수의 유입에서부터 방류에 이르기까지 차례로 연결된 유량 조정조(21), 회전류 폭기 접촉 산화조 1(22(1)), 회전류 폭기 접촉 산화조 2(22(2)), 침전 및 방류조(23)를 포함하여 구성되며, 이들 중 회전류 폭기 접촉 산화조(22(1), 22(2))가 두 개로 구성된 점을 제외하면 제 1 실시예의 경우와 동일하다.
도면상의 화살표는 수조들 사이의 물질 이동, 즉 폐수 또는 슬러지(sludge) 이동 경로를 나타내며, 회전류 폭기 접촉 산화조 2(22(2))와 침전 및 방류조(23) 바닥에 침전된 슬러지가 유량 조정조(21)로 반송되는 것을 나타낸 맨 아래쪽 화살표를 제외한 기타의 경우는 모두 폐수의 흐름을 의미한다.
한편, 도면상에서와 같은 유기성 폐수 처리장치에 있어 전반적 수조 배치, 물질 이동 경로 또는 관련 기계장치 등은 해당 기술분야에서 널리 알려진 보편적 사항으로서 그 설명을 생략함은 앞서 언급한 바 있다.
도 6 은 본 발명 제 3 실시예에 따른 유기성 폐수 처리장치의 처리 계통도로서, 상기 제 2 실시예의 유기성 폐수 처리장치에 있어 침전 및 방류조(23)를 침전조와 방류조로 각각 분리한 경우의 물질 이동을 나타낸다.
이 경우에 있어서는, 앞서 언급한 바의 슬러지 반송이 회전류 폭기 접촉 산화조 대신 침전조와 방류조로부터 각각 이루어지게 된다.
이상, 본 발명의 회전류 폭기 접촉 산화조 및 이를 포함하는 유기성 폐수 처리장치를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명했으나, 해당 기술분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자라면 본 발명의 기본취지를 벗어나지 않는 한에서의 다양한 설계변경이 가능할 것으로 믿어진다.
그러나, 접촉 산화조를 구성하는 공기 접촉관 내에 회전류 형성판을 삽설한 것을 특징으로 하는 한의 사소한 설계변경 등은 모두 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 봄이 마땅할 것이다.
상기와 같이, 본 발명에 따르면, 그 내부의 유기물 분해가 활발하여 정화효율이 매우 높은 접촉 산화조와, 이러한 특징적 구조의 접촉 산화조를 포함하여 구 성된 바람직한 구조의 유기성 폐수 처리장치를 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 정화 대상 유기성 폐수를 수용하는 수조(12-a, 22-a)와; 이 수조 바닥에 위치하며 그 상단부가 수직 상방으로 개방된 공기 주입관(12-a, 22-a)과; 이 공기 주입관(12-a, 22-a)의 상단 개구부와 동축상으로 직립 배치되며, 그 상단부 전 둘레에는 관 내부와 통하는 다수의 분출구가 형성된 공기 접촉관(12-c, 22-c)을 포함하여 구성된 접촉 산화조(12, 22)에 있어서,
    상기 공기 접촉관(12-c, 22-c)의 내주면을 따라 수직 나선상 판재로서의 회전류 형성판(12-d, 22-d)을 삽설함으로써, 폭기 과정 중 공기 접촉관(12-c, 22-c) 내부에 회전류가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 회전류 폭기 접촉 산화조(12, 22).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 접촉관(12-c, 22-c)의 상단면은 그 중앙부가 함몰된 역원뿔 형상의 천장으로 폐쇄된 것을 특징으로 하는 회전류 폭기 접촉 산화조(12, 22)
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 접촉관(12-c, 22-c) 상의 분출구 하방 외주면 상에 원판형 접촉 촉진판(12-e, 22-e)이 결합된 것을 특징으로 하는 회전류 폭기 접촉 산화조(12, 22).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접촉 촉진판(12-e, 22-e) 상에는 동심원상의 다수 돌출부(H)가 형성되며, 이들 돌출부(H) 사이의 평면부에는 다수의 구멍(h)이 형성된 것을 특징으로 하는 회전류 폭기 접촉 산화조(12, 22).
  5. 유기성 폐수의 유입부터 방류에 이르기까지 차례로 연결된 유량 조정조, 접촉 산화조, 침전조 및 방류조를 포함하여 구성된 유기성 폐수 처리장치에 있어서,
    상기 접촉 산화조는, 정화 대상 유기성 폐수를 수용하는 수조(12-a, 22-a)와; 이 수조 바닥에 위치하며 그 상단부가 수직 상방으로 개방된 공기 주입관(12-a, 22-a)과; 이 공기 주입관(12-a, 22-a)의 상단 개구부와 동축상으로 직립 배치되며, 그 상단부 전 둘레에는 관 내부와 통하는 다수의 분출구가 형성되며, 그 내주면을 따라 수직 나선상 판재로서의 회전류 형성판(12-d, 22-d)을 삽설된 공기 접촉관(12-c, 22-c)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기성 폐수 처리장치(10, 20).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접촉 산화조(22)는 회전류 폭기 접촉 산화조 1(22(1))과 회전류 폭기 접촉 산화조(22(2))로 구성된 것을 특징으로 하는 유기성 폐수 처리장치(10, 20).
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