KR20070043958A - 다공성이며 유동상인 구모양의 메디아 및 이를 이용한하폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하폐수의 생물학적 처리에 사용되는 메디아가 혐기, 무산소 및 호기상태를 동시에 갖도록 하여 유기물은 물론 질소나 인과 같은 부영양화를 일으키는 영양염류까지 일괄적으로 하나의 조 내에서 처리될 수 있고 메디아에서의 호기, 혐기에 의한 1차적인 질소, 인의 처리와 함께 2차 혐기, 무산소조에서의 2단계 처리까지 유도하도록 하고 막분리조에서 막세정시 약품주입, 공기주입 및 진동 과정을 거쳐 효과적으로 막에 부착된 슬러지를 세정할 수 있도록 한 하폐수처리용 메디아 및 이를 이용한 하폐수 처리장치를 제공하기 위한 것이다.

하폐수처리장치, 메디아, 다공성, 유동상, 공모양

Description

다공성이며 유동상인 구모양의 메디아 및 이를 이용한 하폐수처리장치{Media which has multi-pore and is ball type fluidized, and the treatment process by this media for sewage and wastewater}

도 1은 본 발명에 의한 하폐수처리장치의 구성 개략도

도 2는 본 발명에 의한 하폐수처리 흐름도

도 3은 본 발명에 의한 일실시 예에 따른 메디아를 나타낸 분해 사시도

도 4는 본 발명의 메디아의 결합관계를 설명하기 위한 단면도

도 5는 본 발명의 막분리조의 세척장치 구성 개략도

<도면의 주요 부호에 대한 상세 설명>

100: 하폐수처리장치 110: 유량조정조 120: 혐기조

130: 무산소조 140: 폭기조 150: 막분리조

160: 침전지 151 : 멤브레인(Membrane) 152: 송풍기

153: 진동기 154: 약품조

10(10A, 10B, 10C, 10D) : 몸체

10a : 좌측 몸체 10b : 우측 몸체 11 : 통공

12: 지지부

본 발명은 오수, 하수 및 폐수를 처리하기 위한 메디아 및 이를 포함하는 하폐수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축산, 산업 및 생활 오폐수를 생물학적 처리를 통하여 처리하고자 할 때 폭기조 등에 투입되어 미생물이 생존하도록 하는 다공성이며 다중 유동상인 구모양의 메디아 및 이 메디아에 혐기호기 미생물을 부착시켜 오수, 하수 및 폐수를 처리하기 위한 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 메디아(Media)는 담체라고도 불리며, 생활오수나 축산폐수 혹은 산업용 폐수 및 생활하수 등의 하폐수를 정화하는데 사용되거나 세정탑이나 하폐수 처리장치 및 합병정화조 등의 주로 폭기조에 투입되어 다공성 표면에 미생물이 부착되어 생존하도록 하는 매개체를 말한다.

이와 같이 폭기조 등에 설치된 메디아는 그 표면에 부착된 미생물이 폭기조를 통과하는 오폐수에 함유된 유기물을 분해하여 폐수의 BOD, 즉 생물학적 산소요구량의 저감은 물론 부영양화를 일으키어 수생생태계를 파괴하는 주범인 질소, 인등 영양염류를 줄이는 역할을 하게 된다.

종래에는 화강석 재질의 쇄석과 같은 표면이 거친 천연재료를 이용하거나 스펀지와 같이 유동 상 부유체로 이루어져 물의 흐름에 따라 이동되는 메디아가 주로 사용되어 왔으나, 이러한 메디아의 경우에는 비표면적이 작아 단위면적이나 부피당 부착 미생물량이 적어 처리효율이 낮거나 유동 상부유체의 경우 서로 부딪치거나 물의 저항에 의해 미생물이 떨어져 나가게 되어 처리효율이 좋지 못한 문제점으로 인하여, 최근에는 다공성 세라믹 혼용체나 합성수지 제품을 사용하여 제조된 메디아를 주로 사용하고 있다.

한편, 상기와 같이 메디아를 이용하여 부착성 미생물을 성장시켜 오수 및 폐수를 처리하는 생물학적 처리공법에서는 질소 및 인과 같은 영양염류를 일괄적으로 제거하기 위하여 혐기, 무산소 및 호기 조건의 형성이 필수적이며, 이에 상기와 같은 조건을 만족하는 혐기조(Anaerobic), 무산소(Anoxic)조와 호기조(Oxic)가 각각 구비되어야 하는 것이 일반적이다.

이와 같이, 하폐수의 생물학적 처리를 위한 처리장치는 혐기, 무산소 및 호기 상태를 갖는 수조가 각각 설치되어야 함에 따라 처리장치의 대형화와 공정의 복잡화를 가져오고 있다.

이에 하나의 반응조내에서 호기 및 혐기 혹은 무산소조 조건을 동시에 만족하여 오폐수의 일괄처리가 가능한 방법에 대한 연구는 계속되고 있으나 아직까지 미비한 상태이며, 특히 동일 메디아 자체 내에서 혐기 및 호기 혹은 무산소 상태를 동시에 갖도록 하여 오폐수의 일괄처리가 가능한 메디아 및 이를 이용한 하폐수 처리장치의 개발은 이루어지지 않고 있다.

또한, 폭기조 후단 공정으로 슬러지의 인발이나 조절, 농축 등을 위한 공정으로는 슬러지 침전지를 두거나 막분리 방법을 주로 이용하는데 슬러지 침전지의 경우 조용량이 커져서 공사비가 많이 소요되며 막분리 공정의 경우는 효율은 뛰어나나 효과적인 사용후 막 세정이 아직 이루어지지 않고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 하폐수의 생물학적 처리에 사용되는 메디아가 혐기, 무산소 및 호기 상태를 동시에 갖도록 하여 유기물은 물론 질소나 인과 같은 부영양화를 일으키는 영양염류까지 일괄적으로 하나의 조 내에서 처리될 수 있고 메디아에서의 호기, 혐기에 의한 1차적인 질소, 인의 처리와 함께 2차 혐기, 무산소조에서의 2단계 처리까지 유도하도록 하였다. 막분리조에서 막세정시 약품주입, 공기주입 및 진동 과정을 거쳐 효과적으로 막에 부착된 슬러지를 세정할 수 있는 오수, 하수 및 폐수처리용 메디아 및 이를 이용한 하폐수 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 공간이 형성되고 표면에는 내부까지 관통된 통공을 갖는 각기 다른 크기의 몸체들이 크기에 따라 순차적으로 장입되어 다수의 겹으로 이루어져 있고, 상기 통공의 직경은 외부에 놓이는 몸체로부터 내부에 위치한 몸체일수록 더 작은 직경을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 오수, 하수 및 폐수 처리용 메디아 및 이 메디아를 폭기조에 투입하여 접촉미생물을 성장시키고 후단에는 고액분리공정으로 주 처리공정은 막분리를 부처리공정은 소규모 침전지를 설치한 하폐수 처리장치를 제공함으로써 달성된다.

이하에서는 본 발명에 대하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 메디아는 내부에 공간이 형성되어 있는 각기 다른 크기의 몸체들이 그 크기에 따라 순차적으로 내부에 장입된 다수의 겹으로 구성되어 있으며, 상기한 각 각의 몸체 표면에는 오폐수의 유입 및 배출을 위한 다수의 통공들이 내부까지 관통된 채 형성되어 있다.

이때 각 몸체에 형성된 통공의 직경은 외부에 놓이는 몸체로부터 내부에 위치한 몸체일수록 더 작은 직경을 갖도록 되어 있으며, 특히 가장 내부에 장입된 몸체의 통공은 공기방울의 유입이 거의 없도록 아주 작은 직경을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 각기 다른 크기의 몸체들이 양파껍질과 같이 다수의 겹으로 형성됨에 따라 하폐수들이 각 몸체에 형성된 통공을 따라 가장 외부에 놓인 몸체부터 그 내부에 장입된 몸체들과 순차적으로 접촉되게 되는데, 이때 상기한 각 몸체의 통공으로 오폐수와 함께 공기방울도 유입되어야 하나, 내부 쪽에 위치한 몸체일수록 통공의 크기가 작아지게 되므로 공기방울의 유입이 어려워지게 된다.

따라서, 본 발명의 메디아는 외부에 위치한 몸체에서는 공기방울의 유입이 원활하기 때문에 호기 조건을 만족하게 되어 호기성 미생물에 의한 생물학적 처리가 이루어지게 되나, 점점 내부에 위치한 몸체일수록 점차 공기방울의 유입이 어려워져 혐기조건을 만족하게 되어 혐기성 미생물에 의한 생물학적 처리가 이루어지게 되는 것이다.

또한 후단에 첨부한 막분리 공정과 침전지는 슬러지를 제거하기 위한 시설로서 주 처리공정으로는 막분리 공정을 이용하고 침전지는 유사시를 대비한 부처리공정이다. 멤브레인을 주로 사용하는 막분리 공정은 현장에서 설치운영시 멤브레인의 Fouling 시 처리효율이 저하되고 멤브레인의 세정시 처리능력이 감소하며 순간적으 로 유입수가 질적, 양적 과부하 등에는 멤브레인의 처리능력을 초과하게 된다. 이 경우 아무런 대책 없이 무단방류하거나 비정상가동에 준하는 일이 실제 현장에서는 자주 일어나고 있는 실정이다. 따라서 본 발명에서는 원수 유입량의 약 30% 정도 규모의 침전지를 설치함으로써 상기와 같은 비정상 상황에서도 적절히 대처할 수 있는 완충능력을 갖도록 하였다.

이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하기로 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시 예만으로 한정된 것은 아니며, 특히 본 발명의 도면에서는 하폐수처리시설에서는 처리공정으로 설명하고 메디아에 대해서는 임의적으로 구형의 몸체를 실시 예로서 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 하폐수처리장치의 구성 개략도이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하폐수처리장치는 다공성 다중 유동상인 구모양의 메디아를 혐기조에서는 혐기성 균의 밀도의 증가(표면적의 증가)로 분해도를 극대화시키고 폭기조에 투여하여 조내에서 혐기, 호기, 무산소 조건을 모두 형성시키고 후단시설로는 멤브레인을 주로 사용하는 막 공법을 채택하였으며 슬러지의 부처리공정으로 소규모(막분리 용량의 약 30%) 침전지를 멤브레인과 동시에 설치하여 유사시에 대비할 수 있도록 하였으며 또한 멤브레인의 세정도 단순히 약품으로만 하는 것이 아니라 약품투여와 동시에 공기방울을 주입하고 진동까지 주어 효율을 극대화시켜서 멤브레인에 부착된 슬러지의 탈착이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 하폐수처리 흐름도이다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 하폐수처리는 하폐수가 처리시설로 유입되면 질적, 량적 균등화를 위하여 유량조정조를 거치게 된다. 유량조정조에서 균등화된 하폐수는 혐기조, 무산소조, 호기조를 차례대로 거치면서 유기물은 물론 질소, 인 등 영양염류까지 처리하게 된다. 또한 최종 슬러지처리는 멤브레인을 설치하여 고액분리되도록 하였고 최종 고액분리된 여액은 방류조를 거쳐 계외로 방류하게 된다. 이 때 과다한 유입유량의 증가 등 비상시를 대비하여 막분리조 다음에 침전지를 두어 월류하는 유출수가 무처리 방류되지 않고 침전지에서 처리할 수 있도록 하였다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메디아를 나타낸 분해사시도이다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 메디아는 내부에 공간이 형성되어 있는 각기 다른 크기의 구형의 몸체(10)들로 이루어져 있으며, 이러한 구형의 몸체(10)들은 그 크기에 따라 순차적으로 내부에 장입된 다수의 겹으로 구성되어 있다.

즉, 가장 큰 크기의 몸체(10A)의 내부에는 그보다 조금 작은 크기를 갖는 몸체(10B)가 소정의 간격을 두고 장입되며, 상기 몸체(10B)의 내부에는 역시 그보다 조금 작은 크기를 갖는 몸체(10C)가 소정의 간격을 두고 장입되며, 다시 상기 몸체(10C)의 내부에는 그 보다 작은 크기의 몸체(10D)가 장입되는 것과 같이 각기 다른 크기를 갖는 다수의 몸체가 그 크기에 따라 연속적으로 장입되게 된다.

이와 같이 몸체(10)는 다공성 세라믹 혼용체나 합성수지의 발포체를 재질로 하여 제작된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 각각의 몸체(10) 표면에는 하폐수의 유입 및 배출을 위한 다수의 통공(11) 들이 내부까지 관통된 채 형성되어 있는데, 이러한 통공(11)의 직경은 외부에 놓이는 몸체(10)로부터 내부에 위치한 몸체(10)일수록 더 작은 직경을 갖도록 되어 있으며, 특히 가장 내부에 장입된 몸체(10)의 통공(11)은 공기방울의 유입이 거의 없도록 아주 작은 직경을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 가장 외부에 위치하는 몸체(10A)에 형성된 통공(11)에 비하여 바로 내부에 위치하는 몸체(10B)에 형성된 통공(11)은 그 직경이 더 작고, 상기 몸체(10B)의 내부에 위치하는 몸체(10C)의 통공(11)은 그 직경이 보다 더 작으며, 가장 내부에 위치하는 몸체(10D)의 통공의 직경은 그 중에서도 가장 작게 형성된다는 것이다.

이와 같이 다수의 겹으로 구성된 본 발명의 메디아는 외부에 놓여진 몸체에서는 공기방울의 유입이 원활하기 때문에 호기조건을 만족하게 되어 호기성 세균에 의한 생물학적 처리가 이루어지게 되고, 내부에 위치한 몸에서는 공기방울의 유입이 어려워져 혐기조건을 만족하게 되어 혐기성 세균에 의한 생물학적 처리가 이루어지게 된다.

호기조인 폭기조 뿐만아니라 혐기조에 Multi.-media를 충전하므로서 혐기성균의 밀도를 높임으로써 작은 공간에서의 혐기화를 가속시키며 또한 폭기조의 Multi.-media는 1, 2번째 메디아층에서는 호기성 미생물들의 활동에 의하여 산화되며 3, 4층에서는 혐기성균의 산화로 인한 처리방식을 응용하였으며 이후 고액분리의 필수적인 공정에서 멤브레인을 설치하여 항상 양호한 수질을 유지관리할 수 있도록 설계되었다.

따라서, 이와 같이 하나의 메디아가 혐기 및 호기 또는 무산소 상태를 동시에 갖 도록 하여 하폐수에 함유된 질소나 인과 같은 영양염류의 일괄처리가 하나의 조 내에서 이루어지고 있으며 또 한번의 별도의 혐기조와 무산소조를 구분하여 설치한다.

또한 상기와 같이 다수의 겹으로 이루어진 몸체(10)에 있어서, 가장 외부에 위치한 몸체(10)를 제외한 내부에 위치한 몸체(10)의 표면에는 각각 바깥쪽 몸체(10)의 내부면에 접촉되는 다수의 지지부(12)가 장착되는데, 이러한 지지부(12)는 각 몸체(10)들 사이에 소정의 간격이 유지 및 고정될 수 있도록 하며, 오폐수의 흐름에 의해 유동되어 외부에 놓인 몸체와 내부에 놓인 몸체들이 서로 부딪치는 것을 방지하도록 한다.

또한, 상기한 몸체(10)들은 각각 대칭되는 좌측 몸체(10a)와 우측 몸체(10b)로 나뉘어져 있고, 이와 같은 좌측 몸체(10a)와 우측 몸체(10b)는 서로 결합 및 분리가 가능한 결합수단이 구비되면 좀 더 바람직한 효과를 가져오게 된다.

도 4는 본 발명의 메디아의 결합관계를 설명하기 위한 단면도이다.

도 4에서 좌측 몸체(10a)와 우측 몸체(10b)에 각각 대칭되는 나선부가 형성됨에 따라 나사결합에 의하여 결합 및 분리가 가능함을 보여주고 있고, 좌측 몸체(10a)와 우측 몸체(10b)에 각각 끼움홈과 끼움돌기를 갖는 억지끼움부가 형성됨에 따라 억지끼움에 의하여 서로 결합 및 분리가 가능함을 보여주고 있다.

몸체(10)들의 외부면에는 굴곡된 부분을 갖는 다수의 주름부(15)가 형성됨에 따라 좀 더 바람직한 효과를 가져오게 되는데, 이러한 주름부(15)는 오폐수와 몸체의 접촉면적을 넓혀 처리효율을 높일 수 있다는 것이다.

본 발명의 도면에서는 구형의 몸체를 하나의 실시예로서 설명하였으나, 상기한 몸체는 구형 뿐만 아니라 사각이나, 육각, 팔각 등의 다면체를 사용할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 본 발명의 도면에서는 각기 다른 크기의 4개의 몸체가 조립된 메디아를 설명하고 있으나, 상기한 메디아를 이루는 몸체의 개수는 사용자에 따라 임의적으로 증가시킬 수 있음을 밝혀둔다.

도 5는 본 발명의 막분리조 세척장치의 구성 개략도이다.

상기 도 5에 도시된 바처럼 후단처리의 주 처리공정으로 도입한 막분리를 통한 슬러지처리(고액분리공정)는 일정기간 동안 사용하고 나면 슬러지의 막힘으로 인한 처리효율 감소나 막힘현상이 발생하기 때문에 일정기간 주기로 막의 세정이 필요하다. 도 5는 이 막의 세정장치를 도시하고 있다. 본 발명에서 멤브레인의 세정은 약품 뿐만아니라 공기방울의 동시 주입으로 세정효율을 훨씬 증가시키도록 설계되었으며 또한 진동장치를 부가적으로 설치하여 좀더 확실한 멤브레인에서의 슬러지 분리가 일어날 수 있도록 하였다.

전술한 바와 같이 본 발명의 하폐수 처리용 메디아는 각기 다른 크기의 몸체들이 다수의 겹으로 형성되고, 상기 몸체들이 놓여진 위치에 따라 공기의 유입량이 조절되도록 하여, 하나의 메디아에 혐기, 호기 및 무산소 상태를 동시에 갖게 됨에 따라 오폐수에 함유된 유기물질은 물론 질소나 인과 같은 영양염류의 일괄처리가 하나의 조 내에서 이루어질 수 있고, 따라서 정화장치의 소형화와 공정의 단 순화를 가져올 수 있다는 것이다.

뿐만아니라 후단의 슬러지처리공정으로 확실한 처리효율을 갖는 막분리공정을 두었고 성수기 유원지 등에서처럼 갑작스런 유입유량 증가 등 유사시에 대비한 소규모 침전지를 동시에 둠으로써 전체적인 처리시설의 처리효율이 뛰어날 뿐만아니라 충격부하 등 갑작스런 유입유량 변동에 능동적으로 대처할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 내부에 공간이 형성되고 표면에는 내부까지 관통된 통공을 갖는 각기 다른 크기의 몸체들이 크기에 따라 순차적으로 장입되어 다수의 겹으로 이루어져 있고, 상기 통공의 직경은 외부에 위치하는 몸체로부터 내부에 위치하는 몸체로 갈수록 더 작은 직경을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 하폐수 처리용 메디아.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 내부에 위치한 몸체의 표면에는 바깥쪽 몸체의 내부면에 접촉되는 다수의 지지부가 장착됨을 특징으로 하는 하폐수 처리용 메디아.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 몸체는 대칭되는 좌측 몸체와 우측 몸체로 나뉘어져 서로 결합 및 분리가 가능한 결합수단이 구비됨을 특징으로 하는 하폐수 처리용 메디아.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 몸체의 결합수단은 좌측 및 우측 몸체에 각각 대칭되는 나선부가 형성되어 나사결합됨을 특징으로 하는 하폐수 처리용 메디아.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 몸체의 결합수단은 좌측 및 우측 몸체에 각각 끼움홈과 끼움돌기를 갖는 억지끼움부가 형성되어 억지끼움됨을 특징으로 하는 하폐수처리용 메디아.
6. 혐기조와 폭기조에 내부 통공을 갖는 다수겹의 하폐수처리용 메디아를 침적시키고 유량조정조, 혐기조, 무산소조, 폭기조, 막분리조, 침전지, 방류조로 이루어지는 하폐수 처리공정.
7. 청구항 6에 있어서, 막분리조와 침전지는 병렬로 연결하여 평상시에는 막분리조만 운영하고 과다한 유입유량 발생시만 침전지를 가동하는 간헐 사용 막분리조와 침전지.
8. 청구항 6에 있어서, 막분리조의 세정을 약품투입과 공기주입을 동시에 하고 또한 진동장치를 부착하여 막분리조의 세정효율을 한층 증대시킨 막분리조 세정장치.

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