KR20070079580A - 오수처리용 순산소 포기시스템 - Google Patents

오수처리용 순산소 포기시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 포기조 내에서 미생물 활성오니를 이용하여 오염수를 생물학적으로 처리하는 오수처리용 순산소 포기시스템에 관한 것으로서, 순산소를 생성하는 순산소공급기 및 상기 순산소공급기로부터 상기 포기조 내부로 향하는 적어도 하나의 산소공급관을 갖는 순산소공급장치; 상기 포기조 내에 설치되는 고속분사유도기; 상기 포기조 내의 상기 미생물 활성오니, 오염수 및 순산소가 혼합된 혼합수를 상기 고속분사유도기로 순환 투입시키는 혼합수순환장치; 상기 포기조의 수면 위 공간에 체류하는 산소를 흡입하여 상기 포기조의 수중으로 재공급하는 산소흡입관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 산소 이용률과 경제성이 높고, 부지확보 및 비용부담이 절감됨과 동시에, 용존산소의 농도를 적정치로 유지하고, 유해가스가 빠르고 원활하게 배출되는 오수처리용 순산소 포기시스템이 제공된다.
포기조, 미생물, 활성오니, 순산소, 고속분사유도기, 용해, 용존산소

Description

오수처리용 순산소 포기시스템{Pure Oxygen Aeration System for Wastewater Treatment}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템 단면도,
도 2는 도 1의 오수처리용 순산소 포기시스템의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템 단면도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템 단면도,
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템 단면도,
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템 단면도,
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템 단면도,
도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템 단면도,
도 9 내지 도 11은 도 8의 A-A선에 따른 고속분사유도기 및 산소분배기의 설치상태 단면도,
도 12는 종래 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 포기조 20 : 순산소공급장치
23 : 산소공급관 25 : 산기관
30 : 혼합수순환장치 40 : 고속분사유도기
41 : 유입관 43 : 토출구
50 : 산소흡입관 60 : 공기흡입관
70 : 수중믹서 80 : 송풍기
90 : 거품분리수단
본 발명은, 오수처리용 순산소 포기시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포기조로 순산소를 공급 및 포기시키는 구조가 개선된 오수처리용 순산소 포기시스템에 관한 것이다.
일반적인 오수 처리공정은 적어도 오수에 포함된 부유물이나 토사 등의 고형물을 스크린 등으로 제거하는 전처리 공정과; 미생물 활성오니를 이용하여 오염수 내에 포함된 유기물이나 영양염류 등을 분해 제거하는 생물학적 처리공정과; 생물학적 처리공정에서 개체수가 증식된 미생물 활성오니들은 침전시키고 상등수만을 방류하는 한편, 침전된 미생물 활성오니들을 생물학적 처리공정으로 반송시키는 고액 분리 공정으로 이루어진다.
이러한 오수 처리공정 중 가장 핵심적인 처리공정은 생물학적 처리공정이며, 오수를 생물학적으로 처리하는 방법으로는 오래 전부터 활성오니법이 주로 이용되고 있다.
활성오니법은 포기조 내에서 전처리 공정을 거쳐 투입된 오수와 침전조에서 반송된 활성오니들을 혼합하고, 미생물 활성오니들의 호흡 및 증식을 위한 공기 또는 산소를 포기조 내에 공급하여 미생물 활성오니들을 증식시키면, 미생물 활성오니들이 오염수에 포함된 유기물이나 영양염류 등을 분해하여 오수를 생물학적으로 처리하는 방법이다.
한편, 통상적인 오수 처리공정의 포기조에서는 미생물 활성오니의 호흡을 위해서 대기 중의 공기를 포기조 내부로 공급하는 공기공급장치를 포함하고 있다. 이 공기공급장치는 포기조 저부에 설치되는 산기관과, 포기조 외부에 설치되어 대기중의 공기를 산기관으로 공급하는 송풍기로 구성된다.
그러나, 이러한 종래 포기조의 공기공급장치는 공기 중의 산소 함량이 약 21% 밖에 되지 않고, 단순히 산기관을 통해 공기를 공급하기 때문에, 오수내 공기 체류시간이 매우 짧고, 미생물 활성오니들의 호흡 및 증식을 위한 충분한 산소의 공급이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 산소 함량이 85%이상인 순산소를 포기조 내부로 공급하는 오수처리용 순산소 포기시스템이 개발된 바 있다.
종래 오수처리용 순산소 포기시스템의 대표적인 일 예가 도 12에 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 종래 오수처리용 순산소 포기시스템(101)은 복수의 수조(111a,111b,111c)들이 형성되어 있는 포기조(110)와, 포기조(110) 내부로 산소를 공급하는 산소공급장치(120)와, 포기조(110)로 공급된 산소를 오수 내부로 용해시키기 위해 각 수조(111a,111b,111c)에 설치되는 포기교반기(130)를 포함 한다.
포기조(110)는 전체적으로 밀폐된 구조이며, 그 내부에 격벽(115)에 의해 복수의 수조(111a,111b,111c)들이 구획된 구조를 가지고 있다. 이때, 격벽(115)의 상부 및 하부에는 각각 산소와 오염수의 이동을 위한 산소통과구(115a) 및 오염수통과구(115b)가 형성되어 있다.
그리고, 포기조(110)의 첫 번째 수조(111a)에는 전처리 공정을 거친 오염수와 침전조로부터 반송되는 활성오니가 유입되도록 오염수유입구(113)와 활성오니유입구(114)가 형성되어 있으며, 첫 번째 수조(111a)의 수면 위 상부영역에는 산소공급장치(120)로부터 산소가 공급될 수 있도록 산소공급관(116)이 결합되어 있다.
또한, 포기조(110)의 마지막 수조(111c)에는 포기조(110)에서 생물학적 처리공정을 거친 처리수가 침전조로 전달되도록 처리수배출구(117)가 형성되어 있고, 그 수면위 상부영역에는 이산화탄소 등의 유해 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배기구(119)가 형성되어 있다.
한편, 포기교반기(130)는 수조(111a,111b,111c) 내측 저부로 연장된 회전축(133)을 가지고 각 수조(111a,111b,111c) 상부에 설치되는 구동모터(131)와, 수조(111a,111b,111c)의 수면 영역에 위치하도록 회전축(133)에 결합된 표면포기기(135)와, 수조(111a,111b,111c)의 내측 저부 영역에 위치하도록 회전축(133)에 결합된 아지데이터(137)를 구비하고 있다.
이 포기교반기(130)는 구동모터(131)와 회전축(133)의 회전에 따라서 표면포기기(135)와 아지데이터(137)가 각각 회전하게 되는데, 표면포기기(135)는 수면 근 처의 오염수를 수면 위 상부 공간으로 비산시키는 역할을 하며, 아지데이터(137)는 수조(111a,111b,111c) 내부의 오염수를 교반시키는 역할을 한다.
이러한 구성을 갖는 종래 오수처리용 순산소 포기시스템(101)에 의한 오염수의 생물학적 처리과정을 살펴본다.
포기조(110)의 첫 번째 수조(111a)로 유입된 오염수와 활성오니는 각 수조(111a,111b,111c)를 거쳐 마지막 수조(111c)의 처리수배출구(117)를 통해 침전조로 이동한다. 이와 함께, 산소공급장치(120)로부터의 산소는 포기조(110)의 첫 번째 수조(111a)의 수면 위 공간으로 공급된다.
한편, 첫 번째 수조(111a)의 수면 위 공간으로 공급된 산소는 표면포기기(135)의 회전에 의해 비산하는 오염수와 접촉하여 수조(111a) 내부로 낙하함으로써 오염수와 용해 된다. 이때, 오염수와 접촉된 산소는 아지데이터(137)의 회전에 의해 수조(111a) 내부의 오염수 및 미생물 활성오니들과 교반됨으로써, 수조(111a) 내부의 미생물 활성오니의 호흡 및 증식을 위한 산소의 포기작용이 이루어진다.
첫 번째 수조(111a)에서 포기작용이 이루어진 오염수는 오염수통과구(115b)를 통해 다음 수조(111b)로 이동하고, 첫 번째 수조(111a)에서 오염수와 접촉되지 않는 산소 역시, 산소통과구(115a)를 통해 다음 수조(111b)로 이동하게 된다.
그리고, 다음 수조(111b)에서도 전술한 바와 같이, 산소와 오염수의 접촉 및 교반 등의 포기작용이 이루어진다.
이러한 과정을 거쳐 마지막 수조(111c)에 도달한 오염수는 처리수로서 처리 수배출구(117)를 통해 침전조로 이동하고, 산소 농도가 상당히 저하된 상태로 마지막 수조(111c)의 수면 위 공간으로 이동된 기체는 필요에 따라 가스배기구(119)를 통해 대기 중으로 방출된다.
이와 같은 방법으로 포기조(110) 내부에 산소를 공급하여 포기시킴으로써, 미생물 활성오니가 증식되어 오염수를 생물학적으로 처리하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 오수처리용 순산소 포기시스템에 있어서는, 산소를 오염수에 용해시키는 방법이 오염수 비산에 의한 접촉방식을 이용하기 때문에, 산소의 이용률이 낮아 비효율 및 비경제적인 문제점이 있었다.
또한, 다수의 수조를 마련하고 각 수조에 포기교반기를 설치해야 하기 때문에, 포기조 시공을 위한 부지확보의 부담과 설비 증가에 의한 비용부담이 가중되는 문제점이 있었다.
더욱이, 포기교반기의 회전축길이를 확장하는 것에 한계가 따르기 때문에, 포기조의 수심이 제한(일반적으로 5~6미터)되고, 이에 의해, 포기조 시공을 위한 부지확보의 부담이 가중되는 문제점이 있었다.
한편, 포기조의 수심을 깊게 하더라도 산소의 이용률이 저하되어 수심이 깊은 포기조의 저부 영역에서 용존산소 농도를 적정치로 유지하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 다수의 수조에서 발생한 이산화탄소 등의 유해가스가 산소의 손실을 막기 위해 마지막수조에서 외부로 배출되기 때문에, 유해가스의 원활한 배출이 어 렵고, 유해가스의 독성에 의한 미생물의 중독 및 PH 저하 등의 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 산소 이용률과 경제성이 높고, 부지확보 및 비용부담을 절감함과 동시에, 용존산소의 농도를 적정치로 유지할 수 있고, 유해가스가 빠르고 원활하게 배출될 수 있는 오수처리용 순산소 포기시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 포기조 내에서 미생물 활성오니를 이용하여 오염수를 생물학적으로 처리하는 오수처리용 순산소 포기시스템에 있어서, 순산소를 생성하는 순산소공급기 및 상기 순산소공급기로부터 상기 포기조 내부로 향하는 적어도 하나의 산소공급관을 갖는 순산소공급장치; 상기 포기조 내에 설치되는 고속분사유도기; 상기 포기조 내의 상기 미생물 활성오니, 오염수 및 순산소가 혼합된 혼합수를 상기 고속분사유도기로 순환 투입시키는 혼합수순환장치; 상기 포기조의 수면 위 공간에 체류하는 순산소를 흡입하여 상기 포기조의 수중으로 재공급하는 산소흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템에 의해 달성된다.
여기서, 고속분사유도기는 적어도 혼합수순환장치로부터의 혼합수가 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 관경에 대해 축경된 토출구를 가지며; 상기 토출구는 포기조의 저부영역을 향하는 것이 바람직하다.
그리고, 산소흡입관은 산소흡입구가 포기조의 수면 위 공간에 위치하고 산소토출구가 고속분사유도기의 토출구 영역에 위치하는 것이 효과적이다.
또는, 고속분사유도기에는 토출구로부터 확경된 확장관이 일체로 형성되어 있으며; 산소흡입관의 산소토출구는 상기 고속분사유도기의 토출구에 연결되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 확장관에 비해 큰 관경을 가지고 상기 확장관을 동심적으로 둘러싸면서 포기조의 저부를 향해 연장된 유도관을 더 포함하는 것이 보다 효과적이다.
혹은, 고속분사유도기는 유입관에 비해 큰 관경을 가지고 토출구 영역을 동심적으로 둘러싸면서 포기조의 저부를 향해 연장된 유도관을 포함하며; 산소흡입관은 적어도 일부구간이 상기 유입관 내부를 통하고 산소토출구가 상기 고속분사유도기의 토출구에 인접하게 위치하는 것이 바람직하다.
또는, 고속분사유도기는 포기조의 내에 설치되며 혼합수순환장치로부터 혼합수가 유입되는 혼합수분배폴드와, 상기 혼합수분배폴드로부터 분기된 유입관과, 상기 유입관의 관경에 대해 축경된 토출구를 갖는 복수의 고속분사분기관을 갖는 것이 효과적이다.
이때, 고속분사분기관에는 토출구로부터 확경된 확장관이 일체로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
한편, 혼합수분배폴드에 인접한게 설치되어 순산소공급기와 산소흡입관 중 적어도 어느 하나에 연결되는 산소분배폴드와, 상기 산소분배폴드로부터 분기되어 각각 고속분사분기관들의 토출구를 향해 연장된 복수의 산소분기관을 갖는 산소분 배기를 포함하는 것이 보다 효과적이다.
이때, 산소분기관은 고속분사분기관의 유입관 내부를 통과하는 것이 바람직하다.
한편, 혼합수순환장치는 포기조의 수중 일영역으로부터 고속분사유도기로 연결된 혼합수순환관과, 상기 포기조의 혼합수를 상기 혼합수순환관을 통해 상기 고속분사유도기로 순환시키는 순환펌프를 갖는 것이 효과적이다.
그리고, 고속분사유도기는 포기조의 수중에 설치되며; 혼합수순환장치는 상기 포기조의 수중에 설치되어 혼합수를 상기 고속분사유도기 내부로 투입시키는 혼합수투입믹서일 수 있다.
이때, 순산소공급기의 산소공급관은 포기조의 수중 저부영역과, 상기 포기조의 수면 위 공간으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또는, 혼합수순환장치는 포기조의 저부에 설치되어 포기조 수중으로 토출하는 수중펌프로 마련되며; 고속분사유도기는 유입관이 상기 수중펌프의 토출부에 연결되어 있는 것이 효과적이다.
그리고, 순산소공급기의 산소공급관은 고속분사유도기의 토출구와, 포기조의 수면 위 공간으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 산소흡입관과 연결되며 포기조 외부를 향하는 공기흡입구를 갖는 공기흡입관을 포함하는 것이 효과적이다.
한편, 포기조의 외부에 마련되는 거품분리조와, 상기 포기조의 수면 위 공간과 상기 거품분리조를 연결하는 제1흡입관과, 상기 거품분리조와 공기흡입관 또는 산소흡입관을 연결하는 제2흡입관을 갖는 거품분리수단을 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
이때, 공기흡입관 또는 산소흡입관의 일영역에는 상기 산소흡입관의 산소토출구를 향해 송풍하는 송풍기가 설치된 것이 보다 효과적이다.
또는, 포기조 외부에 마련되는 송풍기를 더 포함하며, 공기흡입관과 산소흡입관은 상기 송풍기의 흡입구에 연결되어 있고, 산소공급관은 순산소공급기와 상기 송풍기의 토출구로부터 각각 상기 포기조의 수중 저부영역으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 상기 포기조의 수면 위 공간 일영역으로보터 외부를 향하는 가스배기구를 포함하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 포기조의 수중에 설치되는 적어도 하나의 수중믹서를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 포기 공간을 형성하는 포기조(10)와, 포기조(10) 내부로 순산소를 공급하는 순산소공급장치(20)와, 포기조(10) 내의 혼합수를 다시 포기조(10) 내부로 순환시키는 혼합수순환장치(30)와, 혼합수순환장치(30)로부터 순환되는 혼합수를 포기조(10)의 수중 저부영역을 향해 고속으로 분사시키는 고속분사유도기(40)와, 포 기조(10)의 수면 위 공간에 체류하는 산소(이하 "수면 위 체류산소"라 함)를 포기조(10)의 수중으로 재공급하는 산소흡입관(50)을 포함한다.
포기조(10)는 밀폐된 구조로 형성되며, 일측에 전처리 공정을 거친 오염수와 침전조(미도시)로부터 반송되는 활성오니가 유입되도록 오염수유입구(11)와 활성오니유입구(13)가 형성되어 있다. 그리고, 포기조(10)의 타측에는 포기조(10)에서 생물학적으로 처리된 처리수가 침전조(미도시)로 전달되도록 처리수배출구(15)가 형성되어 있다. 또한, 포기조(10)의 수면 위 상부영역에는 이산화탄소 등의 유해 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배기구(17)가 개폐 가능하게 마련되어 있다.
순산소공급장치(20)는 포기조(10)의 외부에 설치되는 순산소공급기(21)와, 순산소공급기(21)로부터 포기조(10) 내부로 연장된 산소공급관(23)으로 구성된다. 이때, 산소공급관(23)은 포기조(10)의 수중 저부와 포기조(10)의 수면 위 공간으로 연결될 수 있으며, 포기조(10)의 수중 저부에 위치하는 산소공급관(23)에는 복수의 멤브레인 타입 산기관(25)을 설치하여 순산소가 미세 기포 상태로 포기조(10)의 혼합수로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 순산소공급기로부터 공급되는 순산소는 산소가 60%이상인 것을 의미하며, 특히, 산소가 90% 이상인 순산소를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
혼합수순환장치(30)는 포기조(10)의 수중 일영역으로부터 포기조(10)의 내측 상부영역으로 연결된 혼합수순환관(31)과, 혼합수순환관(31)을 통해 포기조(10) 수중의 혼합수를 순환시키는 순환펌프(32)로 이루어져있다.
한편, 본 실시예의 고속분사유도기(40)는 벤츄리노즐 형태로 마련된다. 이 벤츄리노즐 형태의 고속분사유도기(40)는 혼합수순환관(31)의 토출영역과 연결되는 유입관(41)과, 유입관(41)의 관경에 대해 축경된 토출구(43)와, 토출구(43)에 대해 확경된 확장관(45)이 일체로 형성된 구조를 가지고 있다. 이때, 고속분사유도기(40)는 포기조(10) 내부에서 확장관(45)이 수중 저부영역을 향하도록 상하 방향으로 설치된다.
이 고속분사유도기(40)는 토출구(43)에서 발생하는 단면적 축소에 의한 유속의 고속화를 이용하여 혼합수를 고속으로 포기조(10)의 수중 저부로 토출시킴과 동시에, 토출구(43)에서 발생하는 상당한 크기의 압력저하 현상을 이용하여 산소흡입관(50)을 통해 수면 위 체류산소를 흡입한다. 이에 의해, 오염물질과 미생물 활성오니가 섞인 혼합수에 순산소를 충분히 용해시킬 수 있으며, 고속 토출에 의한 큰 힘의 난류현상이 발생하여 포기조(10) 수중에서 충분한 포기작용이 이루어진다. 이 포기작용에 의해 순산소는 미세한 기포상태로 형성되어 포기조(10)의 수중에 원활하게 용해된다.
여기서, 벤츄리노즐 형태의 고속분사유도기(40)는 시중에서 젯트 에어레이터, 이젝터 또는 인젝터라는 상품으로 판매되는 노즐을 사양에 맞게 구입하여 이용할 수 있다. 그리고, 여건에 따라서 유입관(41)과 토출구(43) 및 확장관(45) 등의 직경 및 경사도 및 후술할 산소흡입관(50)의 연결 위치 등을 적절하게 설계하여 제작하여 이용할 수도 있다.
또한, 고속분사유도기(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 확장관(45)을 동심적으로 둘러싸면서 포기조(10)의 저부영역까지 연장된 유도관(45a)를 더 포함할 수 있다. 이 유도관(45a)은 혼합수의 분사 토출 영역을 보다 깊게 연장시킨다.
산소흡입관(50)은 산소흡입구(51)가 포기조(10)의 수면 위 공간에 위치한 상태에서 산소토출구(53)가 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에 연결되도록 설치되어 있다. 이 산소흡입관(50)은 고속분사유도기(40)의 토출구(43)와 포기조(10)의 수면 위 공간 간에 압력 차이가 발생하면 수면 위 공간에 체류하는 산소가 고속분사유도기(40)로 흡입되도록 흡입유로를 형성한다. 여기서, 산소흡입관(50)은 밸브 조작에 의해 개폐 가능하도록 설치될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 포기조(10) 내부에 형성되는 이산화탄소 등의 유해가스를 빠른 시간안에 외부로 배출하기 위해서 외부의 공기를 포기조(10) 내부로 흡입하는 공기흡입관(60)을 포함하는 것이 바람직하다.
이 공기흡입관(60)은 공기흡입구가 포기조(10) 외부를 향하도록 설치된 상태에서 도 1에 도시된 바와 같이, 산소흡입관(50)과 연결될 수 있으며, 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에 직접 연결할 수도 있다. 이때, 공기흡입관(60)은 밸브 조 작에 의해 개폐되는 것이 바람직하다.
포기조(10) 내에 유해가스의 농도가 과도하게 감지되면, 산소흡입관(50)의 밸브을 폐쇄한 상태에서 가스배기구(17)와 공기흡입관(60)의 밸브를 개방하여 포기조(10) 내부로 일시에 많은 양의 공기가 유입되도록 한다. 그러면, 포기조(10) 내부의 유해가스가 가스배기구(17)를 통해 외부로 배출됨으로써, 포기조(10) 내부의 유해가스를 빠르고 간단하게 제거할 수 있다. 이러한 외부 공기유입에 의한 유해가스의 제거는 단시간 내에 이루어지기 때문에 포기조(10) 수중의 용존 산소 농도를 유지하는데 전혀 문제가 없다.
이 과정에서 포기조(10)의 수면 위 공간에 형성된 산소 농도와 이산화탄소 등의 유해가스 농도는 산소흡입관(50)을 통해 시료를 채취하여 간단하게 모니터링 할 수 있으며, 여건에 따라서 유해가스를 분리 제거하는 가스제거기 등의 별도 설비를 추가로 장착할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 원할한 생물학적 처리를 위한 미생물 활성오니, 순산소 및 오염물질의 충분한 포기작용을 증대하기 위하여 수중믹서(70)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 수중믹서(70)는 포기조(10)의 수중의 적정 위치에 설치되는 것으로서, 고속분사유도기(40)의 하부영역을 비롯하여 포기조(10) 수중의 상하 적절한 위치에서 하부를 향해 교반작용이 이루어지도록 한다.
이에 의해, 포기조(10)의 수중에 용해되지 못한 기포 상태의 순산소를 반복 적으로 재순환시킴으로써, 상당한 비율의 순산소가 포기조(10)의 수중에 용해되어 미생물 활성오니의 호흡과 증식에 이용될 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)에 의한 오염수의 처리과정을 살펴본다.
포기조(10)로 유입된 오염수와 활성오니는 포기조(10) 수중의 포기작용에 의해 미생물 활성오니, 오염수 및 순산소가 혼합 교반되어 생물학적으로 처리되고, 처리수는 오염수의 유입량 만큼씩 처리수배출구(15)를 통해 침전조(미도시)로 이동한다.
이 과정에서 포기조(10)의 내부에는 미생물 활성오니의 호흡을 위한 순산소가 산소공급관(23)과 산기관(25)을 통해 포기조(10)의 수면 위 공간과 수중 저부영역으로 공급된다. 이때, 순산소의 공급은 수면 위 공간을 향하는 산소공급관(23)과 포기조(10) 저부에 배치된 산기관(25) 중 어느 일측으로만 선택적으로 공급될 수도 있으며, 필요에 따라 양측 모두를 통해 공급될 수 있다.
산기관(25)을 통해 포기조(10)의 수중 저부영역으로 공급된 순산소는 상당한 비율이 수중에 용해되어 미생물 활성오니의 호흡에 이용되고, 나머지 순산소는 포기조(10)의 수면 위 공간에 모여 체류하게 된다.
수면 위에 체류산소는 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에서 발생하는 압력저하 현상에 의해 산소흡입관(50)으로 흡입되어 혼합수와 함께 포기조(10)의 수중으로 재투입되는데, 이 과정을 자세히 살펴본다.
혼합수순환장치(30)의 순환펌프(32) 구동에 의해 포기조(10) 내부의 혼합수는 혼합수순환관(31)과 고속분사유도기(40)를 통해 순환한다. 그리고, 고속분사유도기(40)를 통과하는 혼합수는 토출구(43)를 지나면서 단면적 축소에 의해 그 속도가 급격하게 고속화되어 포기조(10)의 수중 저부로 분사된다.
이때, 토출구(43)에서는 상당한 크기의 압력 저하 현상이 발생하며, 토출구(43)와 포기조(10)의 수면 위 공간과의 압력 차이에 의해 수면 위 체류산소가 산소흡입관(50)을 통해 빠르게 흡입된다.
그리고, 산소흡입관(50)으로 흡입된 수면 위 체류산소는 고속분사유도기(40)에서 혼합수에 섞여 포기조(10)의 수중 저부로 고속 분사됨으로써, 오염물질과 미생물 활성오니가 섞인 혼합수에 순산소를 충분히 용해시킬 수 있다. 또한, 고속 토출에 의한 큰 힘의 난류현상이 발생하여 포기조(10) 수중 상하부 영역에서 충분한 포기작용이 이루어진다. 이 포기작용에 의해 순산소는 미세한 기포상태로 형성되어 포기조(10)의 수중에서 원활하게 용해되어 미생물 활성오니의 호흡에 이용된다.
여기서, 순산소가 섞인 혼합수의 토출력은 순환펌프(32)의 펌핑압력과 고속분사유도기(40)의 설계에 따라 증대시킬 수 있는 것으로서, 혼합수의 토출력 증대에 의해 포기조(10)의 포기작용 가능 영역이 포기조(10)의 저부영역까지 충분히 확대될 수 있다.
따라서, 유효수심이 깊어지더라도 고속분사유도기(40)의 토출력에 의해 충분한 포기작용이 이루어질 수 있기 때문에, 포기조(10)의 수중 저부영역에서도 용존 산소 농도를 적절하게 유지할 수 있다. 또한, 포기조(10)의 유효수심을 깊게 하여 처리용량을 증대시킬 수 있으며, 이에 의해, 포기조(10)의 설치부지를 대폭 축소할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 포기조(10)에는 미생물 활성오니, 순산소 및 오염수의 충분한 혼합 교반을 증대하기 위하여 수중믹서(70)를 더 포함할 수 있다. 이 수중믹서(70)는 구동에 의해 포기조(10)의 수중에서 용해되지 못한 기포 상태의 순산소를 반복적으로 재순환시킴으로써, 상당한 비율의 순산소가 수중에 용해되어 미생물 활성오니의 호흡과 증식에 이용될 수 있다.
또한, 수중믹서(70)를 고속분사유도기(40)의 하부 영역에 설치할 경우에는 포기조(10)의 저부영역으로 교반 영역이 더욱더 확대되어 포기조(10)의 유효수심 및 처리용량을 극대화하면서 용존산소 농도를 적절하게 유지할 수 있으며, 포기조(10)의 설치부지를 더욱더 축소할 수 있다.
한편, 포기조(10) 내에서 미생물 활성오니의 호흡 등에 의해 발생한 이산화탄소 등의 유해가스 농도가 높아지는 것이 감지되면, 포기조(10)의 가스배기구(17) 밸브를 개방하여 유해가스를 외부로 배출할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 공기흡입관(60)을 포함할 경우에는 산소흡입관(50)의 밸브를 폐쇄한 상태에서 가스배기구(17)와 공기흡입관(60)의 밸브를 개방하면, 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에서 발생하는 급격한 압력 저하 현상에 의해서 외부의 공기가 공기흡입관(60)을 통해 포기조(10) 내부로 빠르게 흡입되면서 유해가스를 가스배기구(17)로 간단하고도 단시간에 배출시킬 수 있다. 유해가스의 배출은 단시간 내에 이루어지기 때문에 포기조(10) 수중의 용존 산소 농도를 유지하는데 전혀 문제가 없다.
그리고, 포기조(10)로 공급된 순산소는 전술한 고속분사유도기(40)의 강력한 포기작용에 의해 거의 대부분이 수중에 용해되기 때문에, 포기조(10)의 수면위 공간에는 비교적 적은 산소량이 체류한다.
따라서, 가스배기구(17)가 개방되더라도 유해가스와 함께 외부로 배출되는 산소량이 적기 때문에, 산소의 손실이 미미하다. 이에 의해, 산소 이용률의 저하가 일어나지 않는다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 고속분사유도기(40)의 구조와 산소흡입관(50)의 연결 구조를 제외한 나머지 구성과 작용 및 효과가 전술한 제1실시예와 거의 동일하다. 따라서, 이하 본 실시예에 대한 설명으로 고속분사유도기(40)의 구조와 산소흡입관(50)의 연결구조에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)의 고속분사유도기(40)는 혼합수순환관(31)으로부터 전달된 혼합수를 고속으로 토출하는 유입관(41)과, 유입관(41)에서 고속으로 토출되는 혼합수를 포기조(10) 저부영역으로 유도하는 유도 관(45a)을 가지면서 유입관(41) 내부로 산소흡입관(50)이 위치하는 이상 노즐(액체 기체의 Two-Phase Nozzle) 형태로 마련된다.
유입관(41)은 혼합수순환관(31)과 연결되며, 포기조(10) 저부를 향하면서 축경된 토출구(43)를 가지고 있다. 그리고, 유도관(45a)은 유입관(41)의 토출구(43) 영역을 동심적으로 둘러싸면서 포기조(10)의 저부영역까지 연장되어 있다.
한편, 산소흡입관(50)은 산소흡입구(51)가 포기조(10)의 수면 위 공간에 위치한 상태에서 유입관(41)의 일영역을 관통하여 그 산소토출구(53)가 유입관(41)의 토출구영역에 위치하도록 연장되어 있다. 이때, 산소흡입관(50)은 유입관(41)의 중심에 위치하는 것이 혼합수의 원할한 순환 및 순산소흡입의 극대화에 바람직하다.
여기서, 산소흡입관(50)은 밸브 조작에 의해 개폐 가능하도록 설치되며, 산소흡입관(50)의 일영역에 전술한 제1실시예와 마찬가지로 공기흡입관(60)이 개폐 가능하게 연결될 수 있다.
이러한 고속분사유도기(40)의 구조와 산소흡입관(50)의 연결 구조를 갖는 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 전술한 제1실시예와 거의 유사하게 유입관(41)의 토출구(43) 영역에서 발생하는 단면적 축소에 의한 유속의 고속화를 이용하여 혼합수를 고속으로 포기조(10) 수중으로 토출시킨다.
또한, 토출구(43)에서 발생하는 상당한 크기의 압력저하 현상을 이용하여 산소흡입관(50)을 통해 수면 위 체류산소를 흡입하여 혼합수와 함께 고속으로 토출시 킨다. 이에 의해, 오염물질과 미생물 활성오니가 섞인 혼합수에 순산소를 충분히 용해시킬 수 있다.
한편, 유입관(41)과 산소흡입관(50)을 통해 고속으로 토출되는 순산소가 섞인 혼합수는 고속의 토출력을 유지하면서 유도관(45a)을 따라 포기조(10) 저부로 최대한 깊게 공급되어 포기조(10)의 수중을 교반시킨다. 이에 의해, 혼합수의 교반 효율을 증대시키고 순산소의 포기조(10) 내 체류시간을 늘려 산소 이용률이 향상된다.
한편, 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 산소흡입관(50)의 연결 구조를 제외한 나머지 구성과 작용 및 효과가 전술한 제2실시예와 거의 동일하다. 따라서, 이하 본 실시예에 대한 설명으로 산소흡입관(50)의 연결구조에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)의 산소흡입관(50)은 산소흡입구(51)가 포기조(10)의 수면 위 공간에 위치하며, 산소토출구(53)가 유입관(41)의 토출구(43) 영역에 인접하도록 설치되어 있다.
이 산소흡입관(50) 역시 밸브 조작에 의해 개폐 가능하도록 설치되며, 산소흡입관(50)의 일영역에 전술한 제1 및 제2실시예와 마찬가지로 공기흡입관(60)이 개폐 가능하게 연결될 수 있다.
이러한 산소흡입관(50)의 연결 구조를 갖는 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 전술한 제2실시예와 마찬가지로 유입관(41)의 토출구(43) 영역에서 발생하는 혼합수의 고속 토출과 수면 위 체류산소의 흡입을 통해 오염물질과 미생물 활성오니가 섞인 혼합수에 순산소를 충분히 용해시킬 수 있다.
또한, 순산소가 섞인 혼합수가 유도관(45a)을 따라 포기조(10) 저부로 최대한 깊게 공급되어 포기조(10)의 수중을 교반시킨다. 이에 의해, 혼합수의 교반 효율을 증대시키고 순산소의 포기조(10) 내 체류시간을 늘려 산소 이용률이 향상된다.
한편, 도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 고속분사유도기(40) 및 혼합수순환장치(30)와, 수면 위 체류산소의 재투입구조 및 유해가스의 제거를 위한 외부 공기 투입구조가 전술한 실시예들과 상이하며; 포기조(10)의 수면 위 공간에서 발생할 수 있는 거품을 제거하기 위한 거품분리수단(90)을 포함하고 있다.
따라서, 이하 본 실시예에 대한 설명으로 고속분사유도기(40) 및 혼합수순환장치(30)와, 수면 위 체류산소의 재투입구조 및 유해가스의 제거를 위한 외부 공기의 투입구조와, 거품분리수단(90)에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 구비되는 고속분사유도기(40)는 포기조(10)의 수중에 상하방향으로 설치되며, 혼합수가 유입되는 비교적 큰 직경의 유입관(41)과, 유입관(41)의 관경에 대해 축경되고 포기조(10) 저부를 향하는 토출구(43)와, 토출구에 대해 점진적으로 확경된 확장관(45)이 일체로 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.
그리고, 혼합수순환장치(30)는 고속분사유도기(40)의 유입관(41) 영역의 수중에 설치되어 혼합수를 고속분사유도기(40)의 유입관(41)으로 투입하는 혼합수투입믹서(30)로 구성된다.
혼합수투입믹서(30)의 구동에 의해 포기조(10) 수중 상부영역의 혼합수가 고속분사유도기(40)의 유입관(41)으로 투입되고, 유입관(41)으로 투입된 혼합수는 단면적이 축소된 토출구(43)에서 유속이 고속화되고, 확장관(45)에서 포기조(10)의 수중 저부로 분사된다. 이때, 토출구(43)에는 전술한 실시예들과 마찬가지로 상당한 크기의 압력저하 현상이 발생한다.
여기서, 토출구(43)의 단면축소율이 과도하게 축소되면, 혼합수투입믹서(30)의 구동모터에 과부하가 걸려 고장 및 손상이 발생할 수 있다. 따라서, 확장관(45)는 완만하게 점진적으로 확대되는 확경경사 구조를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 토출구(43)에서 순산소 흡입을 위한 압력저하 충분하게 확보되지 않을 수 있는데, 이는 보조적으로 설치되는 후술할 송풍기(80)에 의해 해결될 수 있다.
산소흡입관(50)은 산소흡입구(51)가 포기조(10)의 수면 위 공간에 위치하며, 산소토출구(53)가 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에 연결되어 있다. 이 산소흡입관(50)은 밸브 조작에 의해 개폐 가능하도록 설치되며, 산소흡입관(50)의 일영역 에는 전술한 실시예들과 마찬가지로 공기흡입관(60)이 개폐 가능하게 연결될 수 있다. 그리고, 이 산소흡입관(50)의 일영역에는 공기흡입구가 포기조(10) 외부를 향하는 공기흡입관(60)이 개폐 가능하게 연결되어 있다.
이때, 공기흡입관(60)의 일영역에는 외부의 공기 또는 수면 위 체류산소를 고속분사유도기(40)의 토출구(43)로 송풍할 수 있는 송풍기(80)가 설치될 수 있다. 이 송풍기(80)는 전술한 바와 같이, 확장관(45)의 확경 경사구조에 의해 원할한 순산소 흡입이 이루어지지 않을 경우 마련될 수 있다.
거품분리수단(90)은 포기조(10)의 수면 위 공간에서 발생하는 거품의 수용공간을 형성하는 거품분리조(91)와, 포기조(10)의 수면 위 공간에서 거품 및 체류산소를 흡입하여 거품분리조(91)로 전달하고 거품이 분리된 체류산소를 순환시키는 흡입관(93)을 가지고 있다.
거품분리조(91)는 포기조(10) 외부에 마련되는데, 이 거품분리조(91)에는 거품제거를 위한 소포제 등의 거품제거제를 분사하는 거품제거장치가 설치되는 것이 바람직하다. 거품이 제거되어 액화된 액체는 드레인관(95)을 통해 포기조(10)로 재투입되거나 포기조(10) 전단계의 원수조(미도시)로 반송될 수 있다.
그리고, 흡입관(93)은 포기조(10)의 수면 위 공간과 거품분리조(91)의 액체 상부 공간을 연결하는 제1흡입관(93a)과, 거품분리조(91)의 액체 상부 공간에서 송풍기(80)의 흡입구(미도시)를 향하는 제2흡입관(93b)으로 이루어져 있다. 이때, 제2흡입관(93b)은 밸브 조작에 의해 개폐 가능한 상태에서 송풍기(80)와 연결된 공기흡입관(60)에 접속될 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 혼합수투입믹서(30)의 구동에 의해 고속분사유도기(40)의 내부로 혼합수가 강력한 난류를 일으키면서 투입됨과 동시에, 토출구(43)를 통해 혼합수가 포기조(10)의 수중 저부를 향해 강력하게 토출 분사된다.
이때, 토출구(43)에서 발생하는 상당한 크기의 압력 저하 현상에 의해서 산소흡입관(50)을 통해 수면 위 체류산소가 빠르게 흡입된다.
그리고, 산소흡입관(50)으로 흡입된 체류산소는 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에서 혼합수에 섞여 포기조(10) 저부로 고속 분사됨으로써, 오염물질과 미생물 활성오니가 섞인 혼합수에 산소를 충분히 용해시킬 수 있다. 또한, 고속 토출에 의한 큰 힘의 난류현상이 발생하여 포기조(10) 수중 상하부 영역에서 충분한 포기작용이 이루어진다. 이 포기작용에 의해 순산소는 미세한 기포상태로 형성되어 포기조(10)의 수중에 원활하게 용해되어 미생물 활성오니의 호흡에 이용된다. 이때, 송풍기(80)의 구동에 의해 보다 빠르게 순산소를 고속분사유도기(40)로 투입할 수 있다.
이에 의해, 포기조(10) 수중의 교반 효율을 증대시키고 순산소의 포기조(10) 내 체류시간을 늘려 산소 이용률이 향상된다.
그리고, 산소흡입관(50)을 통해 포기조(10) 수면 위 체류산소가 흡입되는 과정에서 제1흡입관(93a)의 흡입작용에 의해 포기조(10)에 형성된 거품들이 체류산소와 함께 거품분리조(91)로 이동된다. 그리고, 거품분리조(91)에서 거품이 제거된 상태의 체류산소는 제2흡입관(93b)과 산소흡입관(50)을 통해 고속분사유도기(40)로 흡입되어 포기조(10) 수중으로 재투입되고, 거품분리조(91)의 액체는 전술한 바와 같이, 드레인관(95)을 통해 포기조(10)로 재투입되거나 포기조(10) 전단계의 원수조(미도시)로 반송된다.
한편, 포기조(10) 내에 유해가스 농도가 높아지는 것이 감지되면, 포기조(10)의 가스배기구(17) 밸브를 개방하여 유해가스를 외부로 배출할 수 있다. 또한, 산소흡입관(50) 및 제2흡입관(93b)의 밸브를 폐쇄한 상태에서 가스배기구(17)와 공기흡입관(60)의 밸브를 개방하면, 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에서 발생하는 급격한 압력 저하 현상에 의해서 외부의 공기가 공기흡입관(60)을 통해 포기조(10)로 빠르게 흡입되면서 유해가스를 가스배기구(17)로 간단하고 빠르게 배출시킨다. 이때, 송풍기(80)의 구동에 의해 보다 빠르게 외부의 공기를 투입할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 산소의 이용률 향상 등의 전술한 실시예들의 각용효과와 함께, 포기조(10) 내에 형성되는 거품을 효과적으로 처리할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 순산소공급 방법과, 고속분사유도기(40)의 구조, 그리고, 포기 조(10) 수면 위 체류산소의 재투입 및 유해가스의 제거를 위한 외부 공기투입 방법을 제외한 나머지 구성들이 전술한 제4실시예와 거의 동일하다.
따라서, 이하에서는 본 실시예에 대한 설명으로 순산소공급 방법과 고속분사유도기(40)의 구조 및 수면 위 체류산소의 재투입구조 및 유해가스의 제거를 위한 외부 공기의 투입 방법에 대해서만 설명한다.
순산소공급장치(20)는 포기조(10)의 외부에 설치되는 순산소공급기(21)와, 순산소공급기(21)로부터 전달되는 순산소를 포기조(10)의 수중으로 공급하는 산기관(25)과, 후술할 송풍기(80)로부터 산기관(25)으로 연결된 산소공급관(23)으로 구성된다.
그리고, 고속분사유도기(40)는 포기조(10)의 수중에 상하 방향으로 설치되는 원통형으로 마련된다. 이 고속분사유도기(40)의 상측 유입구 영역에는 혼합수순환장치(30)로서 포기조(10)의 상부영역의 혼합수를 고속분사유도기(40) 내부로 투입하는 혼합수투입믹서(30)가 설치되어 있다.
혼합수투입믹서(30)의 구동에 의해 포기조(10) 상부영역의 혼합수가 확장관(45)을 통해 포기조(10)의 수중 저부로 강력하게 분사된다. 이에 의해, 포기조(10) 저부 영역에 강력한 난류가 발생하여 오염물질과 미생물 활성오니가 원활하게 교반될 수 있다.
한편, 산소흡입관(50)은 산소흡입구(51)가 포기조(10)의 수면 위 공간에 위치한 상태에서 송풍기(80)의 흡입구(미도시) 영역에 연결되어 있다. 그리고, 송풍기(80)의 토출영역에는 전술한 순산소공급장치(20)의 산소공급관(23)이 연결되어 있다. 이때, 산소흡입관(50)과 산소공급관(23)의 밸브 조작에 의해 개폐 가능하다.
또한, 외부의 공기를 흡입하는 공기흡입관(60)이 송풍기(80)의 흡입구 영역(미도시)에 연결되어 있으며, 전술한 제4실시예와 마찬가지로 거품분리조(91)로부터 연장된 제2흡입관(93b)은 밸브 조작에 의해 개폐 가능한 상태에서 송풍기(80)와 연결된 공기흡입관(60)에 접속되어 있다.
이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 혼합수투입믹서(30)의 구동에 의해 고속분사유도기(40)의 내부로 포기조(10)의 혼합수가 강력한 난류를 일으키면서 투입됨과 동시에, 고속분사유도기(40)의 토출구(43)를 통해 혼합수가 포기조(10)의 수중 저부를 향해 강력하게 토출 분사된다. 이에 의해, 포기조(10) 수중에서 포기작용이 증대되면서 순산소의 이용률이 향상된다. 그리고, 전술한 제4실시예와 마찬가지로 포기조(10) 내부에 형성되는 거품이 거품분리수단(90)에 의해 효과적으로 제거된다.
더욱이 산소흡입관(50)으로 흡입된 수면 위 체류산소는 송풍기(80)의 송풍작용에 의해 산소공급관(23)을 통해 포기조(10) 저부에 설치된 산기관(25)들을 거쳐 포기조(10)의 수중 저부 전영역으로 재공급된다.
재공급된 수면 위 체류산소는 산기관(25)에서 미세한 기포로 형성되어 포기조(10)의 수중으로 투입됨과 동시에, 고속분사유도기(40) 및 혼합수투입믹서(30)에 의한 수중 포기작용에 의해 포기조(10) 수중에 보다 효과적으로 용해된다. 이에 의해, 순산소의 이용률을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 혼합수순환장치(30)가 포기조(10)의 저부에 설치된 수중펌프로 마련되어 있으며, 고속분사유도기(40)의 유입관(41)이 혼합수순환장치(30)인 수중펌프의 토출부에 연결되어 있다. 그리고, 고속분사유도기(40)의 토출구(43)와 확장관(45)이 포기조(10)의 수중 저부영역을 향하고 있다.
여기서, 고속분사유도기(40)의 구조는 유입관(41)이 수중펌프의 토출부에 연결되고 축경된 토출구(43)를 갖는 범위에서 전술한 실시예들의 구조를 포함하여 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
한편, 산소흡입관(50)과 순산소공급기(21)로부터 포기조(10)의 수중 저부로 연장된 산소공급관(23)은 고속분사유도기(40)의 토출구(43)에 연결되어 있다.
그리고, 공기흡입관(60)은 포기조(10) 외부로부터 산소흡입관(50)에 연결되어 있으며, 순산소공급기(21)로부터 포기조(10)의 수면위 공간으로도 산소공급관(23)이 연결되어 있다.
이러한 구성을 갖는 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 혼합수순환장치(30)인 수중펌프에서 토출되는 혼합수가 고속분사유도기(40)를 통해 포기조(10)의 수중 저부로 강력하게 토출 분사된다.
한편, 산소흡입관(50)을 통해 수면 위 체류산소가 고속분사유도기(40)로 흡입되며, 순산소공급기(21)로부터의 순산소도 산소공급관(23)을 통해 고속분사유도기(40)로 흡입되어 혼합수에 용해되면서 다시 포기조(10)의 수중으로 공급된다.
이에 의해, 포기조(10) 수중에서 포기작용이 더욱 증대되면서 순산소의 이용률이 보다 향상된다.
한편, 도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 고속분사유도기(40)의 구조와 순산소 공급과 관련된 구성을 제외한 나머지 구성이 전술한 제1실시예와 거의 동일하다.
따라서, 이하에서는 본 실시예에 대한 설명으로 고속분사유도기(40)와 순산소공급과 관련된 구성에 대해서만 설명한다.
고속분사유도기(40)는 혼합수순환장치(30)로부터의 혼합수가 유입되는 혼합수분배폴드(47)와, 혼합수분배폴드(47)로부터 분기된 복수의 고속분사분기관(49)을 갖는다.
혼합수분배폴드(47)는 포기조(10)의 내에 설치되며 혼합수순환관(31)과 연결되어 있다. 이 혼합수분배폴드(47)는 도 8에 도시된 바와 같이, 관체를 이용하여 제작될 수도 있으며, 소정의 분배 공간을 형성하는 매니폴드 형상으로 제작될 수도 있다. 이때, 혼합수분배폴드(47)는 포기조(10)의 저부영역에 설치되는 보다 효과적인 포기작용을 위해 바람직하다.
그리고, 고속분사분기관(49)은 혼합수분배폴드(47)의 복수영역으로부터 분기돌출된 형상을 가지고 있다. 이때, 고속분사분기관(49)은 도 9와 같이, 혼합수분배폴드(47)로부터 혼합수가 유입되는 유입관(41)과, 유입관(41)의 관경에 대해 축경된 토출구(43)와, 토출구(43)로부터 확경된 확장관(45)이 일체로 형성되어 있는 구조일 수 있다. 또한, 고속분사분기관(49)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 혼합수분배폴드(47)로부터 혼합수가 유입되는 유입관(41)과, 유입관(41)의 관경에 대해 축경된 토출구(43)를 갖는 구조일 수 있다. 물론, 고속분사분기관(49)은 유입관(41)과 축경된 토출구(43)를 갖는 범위에서 다양한 구조로 형성될 수 있다.
한편, 고속분사유도기(40)에 인접한 포기조(10)의 저부에는 각 고속분사분기관(49)으로 순산소가 분배될 수 있도록 산소분배기(55)가 설치되어 있다.
산소분배기(55)는 순산소공급기(21)와 산소흡입관(50)과 연결된 산소분배폴드(57)와, 산소분배폴드(57)로부터 분기되어 각각 고속분사분기관(49)들의 토출구(43)를 향해 연장된 복수의 산소분기관(59)을 가지고 있다.
여기서, 산소분기관(59)은 도 9와 같이, 고속분사분기관(49)의 토출구(43)에 직접 연결될 수도 있으며, 또는, 산소분기관(59)은 그 토출단부가 도 10 및 도 111과 같이, 고속분사분기관(49)의 토출구(43) 영역에 인접하게 위치할 수 있다. 이 때, 산소분기관(59)은 도 10과 같이, 고속분사분기관(49)의 유입관(41) 내부를 통과하도록 설치될 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 본 실시예에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템(1)은 혼합수순환장치(30)에 의해 순환되는 혼합수가 혼합수분배폴드(47)에서 고속분사분기관(49)들을 통해 포기조(10)의 저부 전영역으로 강력하게 토출 분사된다. 그리고, 산소흡입관(50)과 순산소공급기(21)로부터의 순산소는 산소분배폴드(57)에서 산소분기관(59)들을 통해 각 고속분사분기관(49)으로 흡입되어 혼합수에 용해되면서 다시 포기조(10)의 수중으로 공급된다. 이때,순산소는 고속분사분기관(49)의 축경된 토출구(43) 영역에 발생하는 전단력에 의해 미세 기포화 됨으로써, 혼합수에 보다 효과적으로 용해된다.
이에 의해, 포기조(10)의 수중 저부 전영역에서 포기작용이 원활하게 이루어질 수 있으며, 순산소가 포기조의 수중에 보다 효과적으로 용해되어 이용률이 향상된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 오수처리용 순산소 포기시스템은 혼합수순환장치와 고속분사유도기를 이용하여 포기조 내부의 혼합수를 포기조 수중 저부로 고속 분사시킴으로써, 포기조의 수중에 강력한 난류현상을 일으켜 포기작용을 극대화한다.
그러면, 포기조 내부로 공급되는 순산소가 강력한 포기작용에 의해 포기조 수중에 최대한 용해되고, 용해되지 않고 수면 위 공간으로 모여 체류하는 순산소를 고속분사유도기를 통하거나 산기관을 통해 포기조의 수중저부로 재투입함으로써, 산소의 이용률이 극대화되고 경제성이 향상된다.
또한, 혼합수순환장치의 처리용량과 고속분사유도기의 설계변경에 의해 교반력을 극대화할 수 있으므로, 포기조의 수심을 매우 깊게 형성할 수 있다. 이에 의해 포기조 시공을 위한 부지확보의 부담이 절감됨과 동시에, 설비절감에 의한 비용부담이 절감된다.
이때, 포기조의 수심을 깊게 하더라도 강력한 교반력에 의해 산소의 이용률이 극대화되므로 포기조의 수심을 비롯하여 전체적인 규모에 상관없이 용존산소 농도를 적정치로 유지할 수 있다.
또한, 단일의 수조를 구현할 수 있고, 수조에서 발생한 이산화탄소 등의 유해가스가 빠르고 간단하게 외부로 배출되기 때문에, 유해가스의 독성에 의한 미생물의 중독 및 PH 저하 등을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 산소 이용률과 경제성이 높고, 부지확보 및 비용부담이 절감됨과 동시에, 용존산소의 농도를 적정치로 유지하고, 유해가스가 빠르고 원활하게 배출되는 오수처리용 순산소 포기시스템이 제공된다.

Claims (21)

  1. 포기조 내에서 미생물 활성오니를 이용하여 오염수를 생물학적으로 처리하는 오수처리용 순산소 포기시스템에 있어서,
    순산소를 생성하는 순산소공급기 및 상기 순산소공급기로부터 상기 포기조 내부로 향하는 적어도 하나의 산소공급관을 갖는 순산소공급장치;
    상기 포기조 내에 설치되는 고속분사유도기;
    상기 포기조 내의 상기 미생물 활성오니, 오염수 및 산소가 혼합된 혼합수를 상기 고속분사유도기로 순환 투입시키는 혼합수순환장치;
    상기 포기조의 수면 위 공간에 체류하는 산소를 흡입하여 상기 포기조의 수중으로 재공급하는 산소흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    고속분사유도기는
    적어도 혼합수순환장치로부터의 혼합수가 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 관경에 대해 축경된 토출구를 가지며;
    상기 토출구는 포기조의 저부영역을 향하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    산소흡입관은 산소흡입구가 포기조의 수면 위 공간에 위치하고 산소토출구가 고속분사유도기의 토출구 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    고속분사유도기에는 토출구로부터 확경된 확장관이 일체로 형성되어 있으며;
    산소흡입관의 산소토출구는 상기 고속분사유도기의 토출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    유도관에 비해 큰 관경을 가지고 상기 확장관을 동심적으로 둘러싸면서 포기조의 저부를 향해 연장된 유도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    고속분사유도기는 유입관에 비해 큰 관경을 가지고 토출구 영역을 동심적으로 둘러싸면서 포기조의 저부를 향해 연장된 유도관을 포함하며;
    산소흡입관은 적어도 일부구간이 상기 유입관 내부를 통하고 산소토출구가 상기 고속분사유도기의 토출구에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 오수처리 용 순산소 포기시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    고속분사유도기는
    포기조의 내에 설치되며 혼합수순환장치로부터 혼합수가 유입되는 혼합수분배폴드와,
    상기 혼합수분배폴드로부터 분기된 유입관과, 상기 유입관의 관경에 대해 축경된 토출구를 갖는 복수의 고속분사분기관을 갖는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    고속분사분기관에는 토출구로부터 확경된 확장관이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    혼합수분배폴드에 인접한게 설치되어 순산소공급기와 산소흡입관 중 적어도 어느 하나에 연결되는 산소분배폴드와,
    상기 산소분배폴드로부터 분기되어 각각 고속분사분기관들의 토출구를 향해 연장된 복수의 산소분기관을 갖는 산소분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    산소분기관은 고속분사분기관의 유입관 내부를 통과하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    혼합수순환장치는
    포기조의 수중 일영역으로부터 고속분사유도기로 연결된 혼합수순환관과,
    상기 포기조의 혼합수를 상기 혼합수순환관을 통해 상기 고속분사유도기로 순환시키는 순환펌프를 갖는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    고속분사유도기는 포기조의 수중에 설치되며;
    혼합수순환장치는 상기 포기조의 수중에 설치되어 혼합수를 상기 고속분사유도기 내부로 투입시키는 혼합수투입믹서인 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    순산소공급기의 산소공급관은 포기조의 수중 저부영역과, 상기 포기조의 수면 위 공간으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  14. 제2항에 있어서,
    혼합수순환장치는 포기조의 저부에 설치되어 포기조 수중으로 토출하는 수중펌프로 마련되며;
    고속분사유도기는 유입관이 상기 수중펌프의 토출부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    순산소공급기의 산소공급관은 고속분사유도기의 토출구와, 포기조의 수면 위 공간으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    산소흡입관과 연결되며 포기조 외부를 향하는 공기흡입구를 갖는 공기흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    포기조의 외부에 마련되는 거품분리조와, 상기 포기조의 수면 위 공간과 상기 거품분리조를 연결하는 제1흡입관과, 상기 거품분리조와 공기흡입관 또는 산소흡입관을 연결하는 제2흡입관을 갖는 거품분리수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    공기흡입관 또는 산소흡입관의 일영역에는 상기 산소흡입관의 산소토출구를 향해 송풍하는 송풍기가 설치된 것을 특징으로 하는 오수처리용 산소 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    포기조 외부에 마련되는 송풍기를 더 포함하며,
    공기흡입관과 산소흡입관은 상기 송풍기의 흡입구에 연결되어 있고,
    산소공급관은 순산소공급기와 상기 송풍기의 토출구로부터 각각 상기 포기조의 수중 저부영역으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 포기조의 수면 위 공간 일영역으로보터 외부를 향하는 가스배기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 포기조의 수중에 설치되는 적어도 하나의 수중믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리용 순산소 포기시스템.
KR20070010616A 2006-02-02 2007-02-01 오수처리용 순산소 포기장치 KR100812668B1 (ko)

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