KR20080051863A - 음식물 폐수처리장치와 이를 이용한 폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 음식물 폐수처리장치 및 그 처리방법은 폐수를 집수하는 단계와, 폐수의 오염물질을 최초로 거르는 단계와, 폐수에 중화제를 투입하여 폐수를 중화하는 단계와, 폐수에 응집제와 응집 보조제를 투입하여 폐수의 유기물을 응집하는 단계와, 폐수에서 응집제에 의해 응집된 슬러지와 폐수를 분리하는 단계와, 폐수를 미생물에 의해 1차적으로 생물학적 처리를 하는 단계와, 폐수를 2차적으로 생물학적 처리를 하되, 다수의 분리막을 통해 오염물질을 최종적으로 거르는 단계 및 분리막을 통과한 폐수를 여과재에 의해 탈색ㆍ탈취하는 단계를 포함하므로, 고밀도 응집제 뿐만 아니라, 고밀도 응집제에 의해 응집된 오염물질들끼리 응집하는 응집보조제를 사용함에 따라 오염물질의 응집효율이 증대되는 이점이 있다.

음식물 폐수, 응집제, 응집 보조제, 분리막

Description

음식물 폐수처리장치와 이를 이용한 폐수처리방법 { Waste water of food treatment apparatus and using the method }

도 1은 본 발명에 따른 음식물 폐수처리장치를 개략적으로 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 음식물 폐수처리방법을 도시한 순서도이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

100 : 음식물 폐수처리장치 110 : 집수조

120 : 거름조 121 : 거름배관

123 : 거름펌프 125 : 거름망

130 : 조정조 131 : 조정배관

131a : 중화제 투입구 133 : 조정교반기

140 : 반응조 141 : 반응배관

141a : 응집제 투입구 143 : 반응교반기

150 : 고액분리조 151 : 분리배관

153 : 분리펌프 155 : 배출관

160 : 제1폭기조 161 : 폭기배관

170 : 제2폭기조 171 : 분리막

177 : 흡입배관 180 : 탈색ㆍ탈취조

본 발명은 음식물 폐수처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로서, 고농도의 유기물이 포함된 부유물질을 제거하여 음식물 폐수를 정화한 후 배출할 수 있는 음식물 폐수처리장치 및 그 처리방법에 관한 것이다.

각 가정이나 식당, 호텔 및 식품제조공장 등에서 배출되는 음식물폐기물 등은 주로 파쇄,탈수 후 찌꺼기는 사료화 또는 퇴비화하고 탈리 폐수는 해양 투기하고 있는 실정이다.

그리고, 이와 같은 음식물 폐기물은 탈수 후 해양 투기하면, 운반비 및 투기비용이 많이 발생하므로 음식물 폐기물 발생업체의 부담이 커지는 문제점이 있다.

또한, 탈수된 슬러지를 소각 또는 매립시키게 되면 젖어있는 상태이므로 소각시에 많은 어려움이 따르고, 매립시에는 토양을 오염시킴과 동시에 악취가 발생하는 문제점이 있다.

이에, 음식물 폐기물을 처리하는 것이 주요한 문제로 대두되는 바, 이의 해결방법으로 종래에는 활성오니법이 주로 사용되었다. 활성오니법은 하수를 산화하는 세균집단과 함께 폭기조(曝氣槽)에서 폭기·교반하여 BOD(생화학적 산소요구량)를 거의 만족시키도록 하면, 하수 속의 콜로이드상(狀) 또는 용해한 물질이 침전하거나 활성오니에 흡착되어 깨끗한 물이 되도록 하는 방법이다.

그러나, 이러한 종래의 음식물 폐수처리방법은 폭기조에서 세균집단 즉, 미 생물에 의한 유기물의 분해에 의해서 처리하는 것이므로 폐수를 대량으로 수용할 수 있도록 대형 크기의 폭기조가 요구되는 문제점이 있다.

또한, 폭기조에서는 미생물이 대량의 폐수에 함유된 유기물을 분해해야 하므로 많은 시간이 요구되는 문제점이 있다.

그리고, 장기간 폭기가 지속되면, 유기물을 분해하는 미생물의 부영양화가 진행되어 폭기조의 수질오염이 유발되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 좁은 면적에 설치가능한 음식물 폐수처리장치 및 그 처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단시간에 폐수를 정화할 수 있는 음식물 폐수처리장치 및 그 처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 방류되는 폐수의 수질을 법적 기준치에 맞게 정화할 수 있는 음식물 폐수처리장치 및 그 처리방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은 폐수를 집수하는 단계와, 상기 폐수의 오염물질을 최초로 거르는 단계와, 상기 폐수에 중화제를 투입하여 폐수를 중화하는 단계와, 상기 폐수에 응집제와 응집 보조제를 투입하여 폐수의 유기물을 응집하는 단계와, 상기 폐수에서 응집제와 응집 보조제에 의해 응집된 슬러지와 폐수를 분리하는 단계와, 상기 폐수를 미생물에 의해 1차적으로 생물학적 처리를 하는 단계와, 상기 폐수를 2차적으로 생물학적 처리를 하되, 분리막을 통해 오염물질을 최종적으로 거르는 단계 및 상기 분리막을 통과한 폐수는 여과재에 의해 탈색ㆍ탈취되는 단계를 포함하는 음식물 폐수처리방법을 제공한다.

상기 중화제는 알칼리성인 것이 바람직하다.

상기 응집 보조제는 규소성분을 포함하여으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 여과재는 카본 제올라이트인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 폐수를 집수하는 집수조와, 집수된 폐수의 오염물질을 거르도록 거름망이 설치된 거름조와, 상기 폐수에 중화제를 투입하고, 폐수와 중화제를 교반하는 조정교반기가 설치된 조정조와, 상기 폐수에 응집제와 응집 보조제를 투입하고 폐수를 교반하는 반응교반기가 설치된 반응조와, 상기 반응조에서 응집된 오염물질을 폐수와 분리하여 오염물질을 배출하는 고액분리조와, 상기 고액분리조에서 분리된 폐수를 미생물에 의해 분해하도록 담체가 설치된 제1폭기조 및 제1침전조와, 상기 폐수를 다시 미생물에 의해 분해하며 상기 폐수를 통과시키는 다수의 분리막을 갖는 제2폭기조 및 제2침전조 및 내부에 여과재가 설치된 탈색ㆍ탈취조를 포함하는 음식물 폐수처리장치를 제공한다.

상기 거름망의 공경은 4~6mm정도의 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 폐수는 모노펌프에 의해 상기 반응조에서 상기 고액분리조로 이송되는 것이 바람직하다.

상기 제2폭기조에는 상기 분리막을 통과한 폐수를 흡입하는 흡입펌프 및 흡입배관이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 각각의 분리막은 적어도 두 개가 이격되게 배치되며 폐수는 상기 분리막의 외측에서 내측으로 통과하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 분리막은 공경의 간격이 0.1μm미만으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 음식물 폐수처리장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물 폐수처리장치를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 음식물 폐수처리방법을 도시한 순서도이다.

본 발명에 따른 음식물 페수처리장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 집수조(110), 거름조(120), 조정조(130), 반응조(140), 고액분리조(150) 그리고, 폭기조(160)를 포함하여 이루어진다.

집수조(110)는 음식물 찌꺼기를 파쇄하는 과정에서 탈리된 폐수를 집수하여 수용하는 곳으로서, 거름배관(121)을 통해 거름조(120)와 연결된다. 이때, 거름배관(121) 상에는 집수조(110)에 집수된 폐수를 거름조(120)로 이송할 수 있도록 거름펌프(123)가 설치된다.

거름조(120)에는 공경의 크기가 4~6mm정도의 간격을 갖는 거름망(125)이 설치되어 폐수에 부유하는 여러 가지 오염물질을 1차로 걸러주고, 오염물질에 의해 장치가 고장나는 것을 미연에 방지하는 것이 바람직하다.

조정조(130)는 산성인 음식물 폐수의 산성도를 일정한 농도로 조정하기 위한 것으로, 조정배관(131)에 의해 거름조(120)와 연결된다. 또한, 조정조(130)의 내부에는 조정교반기(133)가 설치된다. 여기서, 조정배관(131)에는 이송되는 폐수에 알 칼리성 약품이 투입되는 중화제 투입구(131a)가 설치된다. 이때, 알칼리성 약품은 폐수의 Ph가 8~8.5 정도로 유지되는 양이 투입되는 것이 바람직하다.

반응조(140)는 반응배관(141)에 의해 조정조(130)와 연결되며, 내부에 반응교반기(143)가 설치된다. 또한, 반응배관(141)에는 고밀도 응집제가 투입되는 응집제 투입구(141a)가 설치된다. 반응조(140)에는 고밀도 응집제와 폐수를 섞는 반응교반기(143)가 설치된다. 여기서, 고밀도 응집제는 유기성 고분자 물질로서, 이를 이루는 분자는 극성을 가지고 있으므로, 이 극성이 오염물질의 대전입자에 접착하여 입자와 입자 간의 가교를 형성하는 작용으로 오염물질을 흡착한다. 따라서, 폐수의 수중에 부유하는 오염물질은 뭉쳐진 덩어리가 되어 폐수로부터 분리가 용이하게된다.

그리고, 반응배관(141)에는 고밀도 응집제와 폐수의 오염 물질의 응집이 더욱 원활하도록 응집 보조제가 추가로 투입되는 것이 바람직하다. 응집 보조제로는 규소(Si)성분이 포함된 물질로서 파우더(Powder) 형태인 것이 바람직하다.

고액분리조(150)는 반응조(140)에서 폐수에서 응집된 오염물질 덩어리를 고속의 원심력에 의해 폐수로부터 분리하는 것으로서, 분리배관(151)에 의해 반응조(140)와 연결된다. 분리배관(151) 상에는 폐수를 이송하는 분리펌프(153)가 설치된다. 여기서, 분리펌프(153)는 반응조(140)에서 응집된 오염물질 덩어리가 부서지지 않도록 모노펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 고액분리조(150)는 폭기조와 연결되는 폭기배관(161)과, 폐수에서 분리된 오염물질 덩어리 즉, 슬러지를 배출시키는 배출관(155)이 설치되는 것이 바람 직하다.

폭기조는 폐수가 배출되는 측에 설치된 침전조를 포함하여 형성되며, 제1폭기조(160)와 제2폭기조(170)로 나누어진다. 제1폭기조(160)는 폭기배관(161)을 통해 고액분리조(150)와 연결된다. 제1폭기조(160)에서 배출되는 폐수는 남아 있는 오염물질을 침전시키는 제1침전조(163)가 설치된다.

이때, 폭기조는 유입된 폐수에 생물학적 처리(미생물 처리)를 하는 장치이므로 내부에 미생물이 지속적으로 성장할 수 있도록 담체(165)가 설치되는 것이 바람직하다.

제2폭기조(170)는 제1폭기조(160)와 마찬가지로 생물학적 처리를 실시하지만 담체는 설치되지 않고, 내부에 다수의 분리막(171) 설치된다. 분리막(171)은 제1폭기조(160)를 통과한 폐수가 제2폭기조(170)에서 한번 더 미생물 처리됨과 동시에 제2폭기조(170)에 잔존하는 오염물질을 걸러내도록 공경의 간격이 0.1μm미만으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 분리막(171)은 소정의 간격을 두고 적어도 두 개 배치되며, 두 개의 분리막(171) 사이에는 분리막(171)을 통해 걸러진 깨끗한 처리수를 흡입하여 배출하는 흡입펌프(175) 및 흡입배관(177)이 설치된다. 제2폭기조(170)에는 제2침전조(173)가 설치되는 것은 물론이다.

한편, 제2폭기조(170)의 일측에는 탈색ㆍ탈취조(180)가 추가로 설치되어 제2폭기조(170)의 분리막(171)에서 처리된 폐수의 색과 냄새를 제거하는 것이 바람직하다. 탈색ㆍ탈취조(180)에는 여과재로서 활성탄보다 수명이 긴 카본 제올라이트가 설치되는 것이 바람직하다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 음식물 폐수처리장치에 의한 음식물 폐수처리방법을 설명한다.

도 2를 참조하면, 먼저, 집수조(110)에 폐수를 집수한다. 집수조(110)에 집수된 폐수는 거름배관(121) 상에 설치된 거름펌프(123)에 의해 거름조(120)로 이송된다. (S200)

거름조(120)는 거름망(125)을 통해 폐수에 포함된 4~6mm 이상 크기의 여러 가지 오염 물질을 거른다. (S210)

1차적으로 걸러진 폐수는 조정배관(131)으로 유입되고, 조정배관(131)에는 중화제 투입구(131a)를 통해 알칼리성 약품이 투입된다. 조정배관(131)을 통해 조정조(130)로 이송된 폐수는 조정조(130)의 조정교반기(133)에 의해 알칼리성 약품과 섞인다. 알칼리성 약품과 섞인 폐수는 ph가 8~8.5정도의 약알칼리성으로 조정된다. (S220)

약알칼리성으로 조정된 폐수는 반응배관(141)으로 유입되고, 반응배관(141)의 응집제 투입구(141a)에는 고밀도 응집제와 응집 보조제가 투입된다. 반응배관(141)을 통해 반응조(140)로 이송된 폐수는 반응조(140)의 반응교반기(143)에 의해 고밀도 응집제 및 응집 보조제와 섞인다. 이 과정에서 오염물질은 고밀도 응집제에 흡착되고, 고밀도 응집제에 흡착된 오염물질은 응집 보조제에 의해 점성이 높아져 오염물질끼리 뭉쳐져 큰 오염물질 덩어리를 형성한다. (S230)

다음, 폐수는 분리배관(151)과 모노펌프인 분리펌프(153)를 통해 고액분리조(150)로 이송된다. 고액분리조(150)는 고속의 원심력에 의해 응집된 오염물질인 슬러지와 폐수를 분리하고, 슬러지는 배출관(155)을 통해 배출한다. 배출된 슬러지는 퇴비로 사용가능함은 물론이다.(S240)

슬러지와 분리된 폐수는 폭기배관(161)을 통해 제1폭기조(160)로 이송되어 담체(165)에 서식하는 미생물들과 반응한다. 이때, 폐수에는 오염물질이 최대한 제거되었으므로 오염물질로 인한 산화반응에 의해 사멸하는 미생물을 최소화할 수 있다. 제1폭기조(160)에서 생물학적 처리가 실시된 폐수는 제1침전조(163)에서 침전과정을 거친다.(S250)

제1침전조(163)에서 폐수는 침전과정을 통해 침전물이 발생하면 침전물은 반응조(140)로 이송되고, 이송된 침전물은 오염물질들과 응집된 후 배출되어 재활용 가능하다.(S260)

제1침전조(163)에서 배출된 폐수는 제2폭기조(170)로 이송된다. 제2폭기조(170)에서는 제1폭기조(160)에서와 같이 생물학적 처리가 실시되며, 폐수는 분리막(171)을 통과한다. 상세하게 설명하면, 폐수는 흡입배관(177) 상에 설치된 흡입펌프(175)에 의해 이격되게 배치된 두 개의 분리막(171)의 외측에서 내측으로 통과한다. 그러면, 분리막(171)의 공경 크기보다 큰 오염물질 즉, 0.1μm보다 큰 오염물질들은 걸러져 제2폭기조(170)에 남고, 걸러진 물만 흡입배관(177)으로 유입된다. (S270)

제2폭기조(170)에 남은 폐수는 제2침전조(173)에서 침전과정을 거쳐 제1침전조(163)에서와 동일하게 처리된다. (S280)

다음, 흡입배관(177)을 통해 탈색ㆍ탈취조(180)로 이송된 물은 카본 제올라 이트 여과재에 의해 냄새와 색이 제거된 후 방류된다.(S290)

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

본 발명에 따르면, 음식물 폐수처리장치는 오염물질을 응집할 때, 고밀도 응집제 뿐만 아니라, 고밀도 응집제에 의해 응집된 오염물질들끼리 응집하는 응집보조제를 사용함에 따라, 오염물질의 응집효율이 증대되는 이점이 있다.

또한, 오염물질의 응집과정에서 제거되는 오염물질의 양이 극대화되므로 폭기조에서 생물학적 처리를 하는 시간이 줄어들고, 물의 용존산소량을 증대시켜 미생물의 부영양화를 줄이는 이점이 있다.

Claims (13)

1. 폐수를 집수하는 단계;

   상기 폐수의 오염물질을 최초로 거르는 단계;

   상기 폐수에 중화제를 투입하여 폐수를 중화하는 단계;

   상기 폐수에 응집제와 응집 보조제를 투입하여 폐수의 유기물을 응집하는 단계;

   상기 폐수에서 응집제에 의해 응집된 슬러지와 폐수를 분리하는 단계;

   상기 폐수를 미생물에 의해 1차적으로 생물학적 처리를 하는 단계;

   상기 폐수를 2차적으로 생물학적 처리를 하되, 다수의 분리막을 통해 오염물질을 최종적으로 거르는 단계; 및

   상기 분리막을 통과한 폐수를 여과재에 의해 탈색ㆍ탈취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 중화제는 알칼리성인 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 응집 보조제는 규소성분을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 여과재는 카본 제올라이트인 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리방법.
5. 폐수를 집수하는 집수조;

   집수된 폐수의 오염물질을 거르도록 거름망이 설치된 거름조;

   상기 폐수에 중화제를 투입하고, 폐수와 중화제를 교반하는 조정교반기가 설치된 조정조;

   상기 폐수에 응집제와 응집 보조제를 투입하고 폐수를 교반하는 반응교반기가 설치된 반응조;

   상기 반응조에서 응집된 오염물질을 폐수와 분리하여 오염물질을 배출하는 고액분리조;

   상기 고액분리조에서 분리된 폐수를 미생물에 의해 분해하도록 담체가 설치된 제1폭기조 및 제1침전조;

   상기 폐수를 다시 미생물에 의해 분해하며 상기 폐수를 통과시키도록 다수의 분리막을 갖는 제2폭기조 및 제2침전조; 및

   내부에 여과재가 설치된 탈색ㆍ탈취조를 포함하는 음식물 폐수처리장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 거름망의 공경은 4~6mm정도의 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 음 식물 폐수처리장치.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 폐수는 모노펌프에 의해 상기 반응조에서 상기 고액분리조로 이송된 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리장치.
8. 청구항 5에 있어서,

   상기 제2폭기조에는 상기 분리막을 통과한 폐수를 흡입하는 흡입펌프 및 흡입배관이 설치된 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 각각의 분리막은 적어도 두 개가 이격되게 배치되며 폐수는 상기 분리막의 외측에서 내측으로 통과하도록 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리장치.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 분리막은 공경의 간격이 0.1μm미만으로 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리장치.
11. 청구항 5에 있어서,

    상기 중화제는 알칼리성인 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리장치.
12. 청구항 5에 있어서,

    상기 응집 보조제는 규소성분을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리장치.
13. 청구항 5에 있어서,

    상기 여과재는 카본 제올라이트인 것을 특징으로 하는 음식물 폐수처리장치.

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