KR20080072685A

KR20080072685A - 폐수 처리장치 및 폐수 처리방법

Info

Publication number: KR20080072685A
Application number: KR1020087012787A
Authority: KR
Inventors: 타테히코 나라베
Original assignee: 타테히코 나라베
Priority date: 2005-10-29
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-08-06
Also published as: WO2007049495A1; TW200728213A; CN101309869A; JPWO2007049495A1

Abstract

본 발명의 처리조(11)는 유입된 원수에 대하여 미생물에 의한 제 1 유기물 분해 처리를 한다. 폭기조(12)는 처리조(11)와 격벽(14)에 의해서 구분되어, 처리조(11)로부터 유입된 처리조(11)의 처리수에 대하여 폭기 처리 및 미생물에 의한 제 2 유기물 분해 처리를 한다. 상징수 반송 기구는 폭기조(12)의 처리수로부터 오니, 침전 고형물 및 부유 고형물을 제거한 상징수를 폭기조로부터 처리조로 반송한다.

폐수 처리, 호기성, 처리조, 폭기조, 원수 분류조

Description

폐수 처리장치 및 폐수 처리방법{WASTEWATER TREATMENT APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 폐수 처리장치 및 폐수 처리방법, 예를 들면, 일반가정 등에서 발생하는 생활 폐수, 공장 폐수 등의 폐수를 생물학적으로 처리하는 폐수 처리장치 및 폐수 처리방법에 관한 것이다.

유기성 폐수를 처리하는 방법으로서 미생물에 의한 생물학적 폐수 처리가 널리 공지되어 있다. 또한, 이러한 생물학적 폐수 처리는 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리와 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리로 분류된다. 또한, 호기성 폐수 처리에서는 호기성 미생물을 대량으로 유지(고정)할 필요가 있고, 그 방법으로서 활성 오니법(汚泥法)이 있다.

활성 오니법을 사용한 제 1 종래의 폐수 처리장치는 유입된 원수(原水)에 대하여 호기성 미생물에 의한 유기물 분해 처리를 하는 동시에, 폭기(曝氣) 처리를 하여 활성 오니를 배양하는 처리/폭기조(aeration tank)와, 처리/폭기조로부터의 혼합액을 상징수(上澄水) 및 침전 오니로 분리하는 침전조와, 침전조의 상징수를 살균하여 방류하는 살균조로 이루어진다. 이 경우, 침전조로부터 침전 오니의 일부를 활성 오니로 하여 처리/폭기조로 반송하는 것에 의해 대량의 호기성 미생물을 반응/폭기조에 유지(고정)하고 있다.

그러나, 상술한 제 1 종래의 폐수 처리장치에서, 잉여 침전 오니가 대량으로 발생하기 때문에, 잉여 침전 오니의 오니 감용화(減容化) 작업이 필요하다. 예를 들면, 진공력 등에 의한 정기적인 빼냄 작업이 필요하다. 빼내진 오니는 분뇨 처리시설에서 탈수 처리되거나, 중간의 오니 감용화 처리시설에서 수분이 더욱 제거되거나 한다. 최종적으로는 최종 처분장에 투기되거나, 다른 물질과 소성(燒成)되어 벽돌 등으로 가공되거나, 또는 퇴비, 메탄가스, 수소가스로서 재이용된다.

또한, 상술한 제 1 종래의 폐수 처리장치에서는 상징수는 살균액과 함께 방류되기 때문에, 방류된 살균액이 화학적인 환경오염을 일으킨다.

활성 오니법을 사용한 제 2 종래의 폐수 처리장치는 유입된 원수에 대하여 호기성 미생물에 의한 유기물 분해 처리를 하는 처리조와, 처리조로부터 유입한 처리액에 대하여 폭기 처리를 하여 활성 오니를 배양하는 폭기조와, 폭기조로부터 처리수를 살균하여 방류하는 살균조로 이루어진다. 이 경우, 폭기조로부터 처리조로 처리수와 함께 침전 오니의 일부를 활성 오니로 하여 반송하는 것에 의해 대량의 호기성 미생물을 처리조에 유지(고정)하고 있다(참조 : 특허문헌 1).

이와 같이, 상술한 제 2 종래의 폐수 처리장치에서는 처리조와 폭기조가 별개로 되지만, 침전조가 존재하지 않기 때문에, 장치를 소형화할 수 있는 동시에, 잉여 침전 오니를 적게 할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2005-254065호

그러나, 상술한 제 2 종래의 폐수 처리장치에서도 잉여 침전 오니의 오니 감 용화 작업이 여전히 필요하다.

또한, 상술한 제 2 종래의 폐수 처리장치에서는 폭기조로부터 처리조로 처리수와 함께 침전 오니도 반송되기 때문에, 유기물 분해 처리 효율이 낮아진다.

더욱이, 상술한 제 2 종래의 폐수 처리장치에서도 처리수가 살균액과 함께 방류되기 때문에, 역시 방류된 살균액이 화학적인 환경오염을 일으킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 잉여 침전 오니의 오니 감용화 작업을 불필요로 하는 폐수 처리장치 및 폐수 처리방법을 제공하는 것이다.

또한, 다른 목적은 높은 유기물 분해 처리 효율의 폐수 처리장치 및 폐수 처리방법을 제공하는 것이다.

또, 다른 목적은 살균액을 방류하지 않음으로써 환경에 좋은 폐수 처리장치 및 폐수 처리방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 달성하기 위해서 본 발명에 따른 폐수 처리장치는 유입된 원수에 대하여 미생물에 의한 제 1 유기물 분해 처리를 하는 처리조와, 이 처리조와 격벽에 의해서 구분되어, 처리조로부터 유입된 처리조의 처리수에 대하여 폭기 처리 및 미생물에 의한 제 2 유기물 분해 처리를 하는 폭기조와, 이 폭기조의 처리수로부터 오니, 퇴적 고형물 및 부유 고형물(스컴(scum))을 제거한 상징수를 폭기조로부터 처리조로 반송하는 상징수 반송 기구를 구비한다. 이것에 의해, 처리조로 반송된 미생물은 에너지원인 활성 오니, 즉 영양분이 없는 기아상태로 되고, 미생물은 원수의 유기물에 대하여 높은 유기물 분해 처리 능력을 발휘한다. 또한, 잉여 침전 오니도 발생하지 않는다.

또한, 잉여 침전 오니가 발생하지 않기 때문에, 잉여 침전 오니의 부패에 의한 악취의 문제가 없고, 따라서, 폭기조의 상부에 개구를 형성한다. 이것에 의해, 폭기 처리에 의해서 증산(蒸散)된 처리수의 수분이 폭기조의 개구로부터 배출된다.

더욱이, 처리수의 수분이 폭기조의 개구로부터 증산 배출되기 때문에, 유기물 분해 처리, 폭기 처리 및 상징수 반송 처리는 외부로 방류물을 유출시키지 않는 폐쇄(closed) 방식으로 한다. 이것에 의해, 살균액의 방류가 없어져, 환경에 좋게 된다.

또한, 본 발명에 따른 폐수 처리방법은 원수를 처리조에 유입시켜 미생물에 의한 유기물 분해 처리를 하는 공정과, 유기물 분해 처리된 처리수를 폭기조로 유입시켜 폭기 처리를 하는 공정과, 폭기 처리된 처리수로부터 오니, 침전 고형물 및 부유 고형물을 제거한 상징수를 처리조에 반송하는 공정을 구비한다.

본 발명에 의하면, 폭기 처리된 처리수의 오니, 침전 고형물 및 부유 고형물을 포함하지 않는 상징수만을 폭기조로부터 처리조로 되돌리기 때문에, 잉여 침전 오니를 없앨 수 있고, 따라서, 잉여 침전 오니의 오니 감용화 작업을 불필요하게 할 수 있다. 또한, 처리조의 미생물을 기아 상태로 하기 때문에, 높은 유기물 분해 처리 효율을 얻을 수 있다. 또, 폐쇄 방식의 채용에 의해 살균액의 방류가 없기 때문에, 환경에 좋게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 폐수 처리장치의 제 1 실시형태를 도시하는 도 면.

도 2는 도 1의 폭기조의 뚜껑의 평면도.

도 3은 도 1의 제어 유닛의 동작을 도시하는 흐름도.

도 4는 도 1의 제어 유닛의 동작을 도시하는 흐름도.

도 5는 도 1의 제어 유닛의 동작을 도시하는 흐름도.

도 6은 도 1의 제어 유닛의 동작을 도시하는 흐름도.

도 7은 도 1의 제어 유닛의 동작을 도시하는 흐름도.

도 8은 본 발명에 따른 폐수 처리장치의 제 2 실시형태를 도시하는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 폐수 처리장치의 제 3 실시형태를 도시하는 도면.

도 10은 도 9의 상징수 저류조의 뚜껑의 평면도.

도 11은 도 8, 도 9의 폐수 처리장치의 적용예를 도시하는 도면.

도 12는 도 11의 제어 유닛의 동작을 도시하는 흐름도.

도 13은 도 11의 폐수 처리장치의 변경예를 도시하는 도면.

도 14는 도 11의 폐수 처리장치의 다른 변경예를 도시하는 도면.

도 15는 도 14의 원수 배출시설의 근방의 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1A, 1B, 1C : 정화조

11 : 처리조

12 : 폭기조

13 : 분리조

14, 15 : 격벽

16 : 폭기 처리용 블로워

17 : 제어 유닛

18 : 상징수 저류조

21 : 세탁기

22 : 욕조

23 : 싱크대

24 : 화장실

31 : 전환 밸브

32 : 방류 관로

33 : 살균조

34 : 수질 감시 센서

41 : 지하식 원수 저류조

42 : 유량 조정 밸브

51a, 51b, 51c, 51d : 원수 배출시설

52a, 52b, 52c, 52d : 원수 관로

53a, 53b, 53c, 53d : 반송 관로

54 : 중계 펌프

61 : 토출부

62 : 자주(自走) 토출부

도 1은 본 발명에 따른 폐수 처리장치의 제 1 실시형태를 도시하는 도면이다. 도 1의 폐수 처리장치는 일반가정의 생활 폐수 등의 폐수를 포함하는 원수를 처리하기 위한 것이다.

도 1에서, 정화조(1A)는 미생물(호기성 미생물, 혐기성 미생물 모두)에 의한 유기물 분해 처리를 하는 처리조(11), 처리조(11)로부터 유입된 처리수에 대하여 폭기 처리 및 미생물(주로, 호기성 미생물)에 의한 유기물 분해 처리를 하는 폭기조(12), 및 폭기조(12) 내의 상부에 설치되고 폭기 처리된 처리수로부터 상징수를 분리하는 분리조(13)로 이루어진다. 즉, 분리조(13)는 처리수로부터 오니, 침전 고형물 및 부유 고형물을 제거하여 상징수만을 축적한다. 또한, 정화조(1A)는 종단면도로 도시되어 있다.

처리조(11)와 폭기조(12)의 사이에는 상부에 관통공이 형성된 격벽(14)이 설치되고, 또한, 폭기조(12)와 분리조(13)의 사이에는 상부에 관통공이 형성된 격벽(15)이 설치되어 있다. 격벽(14)의 관통공의 높이는 격벽(15)의 관통공의 높이보다 높게 되어 있다. 따라서, 처리조(11)에서 처리된 처리수는 격벽(14)을 넘어 폭기조(12)로 유입되고, 또한, 폭기조(12)의 상징수는 격벽(15)을 넘어 분리조(13)로 유입된다.

처리조(11) 상부에는 뚜껑(111)이 설치되어 있다. 이 경우, 뚜껑(111)에는 개구가 없다. 또한, 처리조(11)에는 처리조(11)의 유기물 분해 처리상태를 검출하는 상태 검출 센서(112)가 설치되어 있다. 예를 들면, 상태 검출 센서(112)는 호 기성 미생물에 의한 유기물 분해 처리에 의해 발생한 탄산가스(CO₂)를 검출하는 탄산가스 센서, 이러한 탄산가스의 농도를 검출하는 탄산가스 농도 검출 센서, 혐기성 미생물에 의한 유기물 분해 처리에 의해 발생한 메탄가스(CH₄)를 검출하는 메탄가스 센서, 이러한 메탄가스의 농도를 검출하는 메탄가스 농도 센서, 또는 원수 중의 용존산소량을 검출하는 용존산소량 센서이다. 또한, 상태 검출 센서(112)는 폭기조(12)에 설치하여도 좋다. 또, 격벽(14)에는 처리조(11)가 깊은 곳의 처리수가 폭기조(12)에 흘러들어 오도록 관(113)이 설치되어 있다. 또한, 관(113)은 격벽(14)의 관통공을 통과하고 있다.

폭기조(12) 상부에는 뚜껑(121)이 설치되어 있고, 이 경우, 뚜껑(121)에는 도 2에 도시하는 바와 같은 복수의 개구(121a)가 형성되어 있다. 또한, 폭기조(12)의 바닥부에는 기포상의 공기를 방출하는 폭기 기구(122)가 설치되어 있다. 이 폭기 기구(122)에는 정화조(1)의 외부에 설치된 블로워(16)로부터 공기 공급관(16a)을 통해서 가압 공기가 공급된다.

폭기 기구(122)는 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리에 사용하는 동시에, 본 발명에서는 폐쇄 방식의 폐수 처리장치의 실현에 기여한다. 즉, 폭기 기구(122)에 의해 폭기조(12) 내로 공급된 공기와 폭기조(12) 내의 처리수의 접촉 증산 작용에 의해, 처리수의 수분은 뚜껑(121)의 개구(121a)로부터 배출된다. 이 결과, 정화조(1A)의 처리수를 하천 등의 물환경 중으로 방류할 필요가 없어지기 때문에, 폐쇄 방식의 폐수 처리장치를 실현할 수 있다. 또한, 일반가정 등에서 디스포 저(disposer, 분쇄기)로 처리된 폐수도 방류하지 않고 처리할 수 있다.

분리조(13)에는 상징수 반송 기구로서의 수중 펌프(131) 및 반송 관로(132)가 설치되어 있다. 이 반송 관로(132)는 분리조(13)로부터 처리조(11)로 통하고 있다. 또한, 수위 검출 센서(133)가 설치되어 있다. 또한, 수중 펌프(131)는 외부 펌프이어도 좋다. 또한, 처리조(11)의 반송 관로(132)의 선단부에는 살수 장치(132a)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 처리조(11)의 처리수의 상부의 부유 고형물(스컴)을 분산시켜 없앨 수 있다. 또한, 이 반송 관로(132)는 관(113)의 관통공과 다른 격벽(14)의 관통공을 통과하고 있다.

제어 유닛(17)은 상태 검출 센서(112) 및 수위 검출 센서(133)의 각 출력신호에 따라서 블로워(16) 및 수중 펌프(131)를 제어하는 것으로, 마이크로컴퓨터로 구성되어 있다.

도 1의 폐수 처리장치에는 원수원인 세탁기(21), 욕조(22), 싱크대(23), 화장실(24) 등이 합류칸(25) 및 유입 관로(26)를 통해서 처리조(11)의 상류측에 연결되어 있다. 또한, 세탁기(21), 욕조(22), 싱크대(23), 화장실(24) 등은 평면 배치도로 도시되어 있다.

도 1의 폐수 처리장치에서는 세탁기(21), 욕조(22), 싱크대(23), 화장실(24) 등의 원수원으로부터 처리조(11)로 유입된 원수에 대하여 미생물에 의한 유기물 분해 처리를 하고, 처리조(11)의 처리수에 대하여 폭기조(12)에서 폭기 처리를 하고, 폭기 처리된 처리수의 상징수만을 폭기조(12)로부터 처리조(11)로 반송한다. 이 결과, 처리조(11)에 있어서, 미생물이 필요로 하는 영양분(활성 오니)이 감소하는 한편, 산소가 풍부한 고용존산소 상태(호기 상태)가 되고, 따라서, 처리조(11) 내의 미생물의 섭식 활동이 가장 효율적인 기아 상태가 된다. 이러한 기아 상태의 미생물은 높은 유기물 분해 처리 능력을 발휘하게 된다.

즉, 처리조(11)에서는 폭기된 처리수의 상징수의 공급에 의해 미생물의 총량은 감소하지 않는다. 한편, 처리조(11)로 유입되는 미생물의 영양분은 원수 중의 유기물과 종래의 반송분의 활성 오니의 합이지만, 이러한 반송 활성 오니가 없는 만큼, 처리조(11) 내의 미생물의 영양분은 현저히 감소하여 미생물의 총량에 대하여 상대적으로 감소한다. 이러한 것에 의해, 처리조(11) 내에서는 미생물의 영양분의 총량이 미생물의 총량과 비교하여 감소하는 불균형 상태가 된다. 이와 같은 불균형 상태를 상술한 기아 상태라고 부른다.

또한, 종래에는, 처리조에 있어서, 용존산소량이 많은 호기적 상태를 원수 중의 유기물에 활성 오니를 가한 충분한 포식상태로 하였다. 이 결과, 미생물은 비교적 소화 분해하기 쉬운 영양소만을 포식하는 섭식 행동을 하고, 따라서, 비교적 소화 분해하기 어려운 영양소, 미생물의 사체 등은 오니가 되어, 잉여 오니가 현저히 증대되었다. 이와 같이, 항상 포식상태로 하는 것은 정화조(1A)에 있어서 바람직한 것은 아니다.

처리조(11)에서의 원수 중의 유기물의 총량과 미생물의 총량이 일정한 관계를 갖도록, 제어 유닛(17)은 상태 검출 센서(112) 및 수위 검출 센서(133)의 각 출력신호에 따라서 상징수의 반송량, 즉 수중 펌프(131) 및 폭기조(12)의 폭기 처리를 제어하여, 처리조(11)에서의 미생물을 기아상태로 한다. 상태 검출 센서(112) 가 탄산가스 센서인 경우에, 제어 유닛(17)은 도 3에 도시하는 흐름도에 의해 동작하고, 상태 검출 센서(112)가 탄산가스 농도 센서인 경우에, 제어 유닛(17)은 도 4에 도시하는 흐름도에 의해 동작하고, 상태 검출 센서(112)가 메탄가스 센서인 경우에, 제어 유닛(17)은 도 5에 도시하는 흐름도에 의해 동작하고, 상태 검출 센서(112)가 메탄가스 농도 센서인 경우에, 제어 유닛(17)은 도 6에 도시하는 흐름도에 의해 동작하고, 상태 검출 센서(112)가 용존산소량 센서인 경우에, 제어 유닛(17)은 도 7에 도시하는 흐름도에 의해 동작한다. 또한, 어떤 흐름도도 소정시간마다 실행된다.

도 3에서는 단계 301에서, 수위 검출 센서(133)의 출력신호로부터 분리조(13)의 상징수의 수위 레벨이 비교적 작은 소정치(L₁)를 초과하였는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과한 경우에, 단계 302로 진행하고, 한편, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁) 이하인 경우에는 수중 펌프(131)의 공전 방지를 위해서 단계 305로 진행한다. 단계 302에서는 탄산가스 센서의 출력신호에 의해, 처리조(11) 내에 탄산가스가 존재하는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 단계 302에서 탄산가스가 존재한다고 판별된 경우에는 원수 중의 유기물의 총량이 크다고 판별하여 단계 303으로 진행하고, 수중 펌프(131)를 온으로 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)를 온 또는 연속(고작동) 운전상태로 한다. 이것에 의해, 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리 효율이 상승하는 동시에, 처리수의 증산량이 증가한다. 한편, 단계 302에서 탄산가스가 존재하지 않는다고 판 별된 경우에는 원수 중의 호기성 유기물의 총량이 작다고 판별하여 단계 304로 진행하고, 수중 펌프(131)를 온으로 하지만, 폭기 처리용 블로워(16)를 오프 또는 단속(저작동) 운전상태로 한다. 이것에 의해 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리 효율이 상승한다. 단계 304에서는 수중 펌프(131)를 오프로 하고, 또한 폭기 처리용 블로워(16)를 오프 또는 단속(저작동)운전상태로 한다. 이 경우, 처리수의 증산은 행하여지지 않고, 상징수의 수위의 저하를 억지한다. 그리고, 단계 306으로 도 3의 흐름도는 종료한다.

도 4에서는 단계 401에서, 수위 검출 센서(133)의 출력으로부터 분리조(13)의 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과하였는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과한 경우에, 단계 402로 진행하고, 한편, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁) 이하인 경우에는 수중 펌프(131)의 공전 방지를 위해서 단계 403으로 진행한다. 단계 402에서는 탄산가스 농도 센서의 출력신호에 따라서 수중 펌프(131)의 온 듀티비 및 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 제어한다. 예를 들면, 탄산가스 농도 센서의 출력신호에 의해 검출된 처리조(11) 내의 탄산가스 농도가 큰 경우에는 원수 중의 호기성 유기물의 총량이 크다고 판별하여 수중 펌프(131)의 온 듀티비를 크게 하여 상징수의 반송량을 크게 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 크게 한다. 이것에 의해, 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리 효율이 상승하는 동시에 처리수의 증산량이 증가한다. 한편, 탄산가스 농도 센서의 출력신호에 의해 검출된 처리조(11) 내의 탄산가스 농도 가 작은 경우에는 원수 중의 호기성 유기물의 총량이 작다고 판별하여 수중 펌프(131)의 온 듀티비를 작게 하여 상징수의 반송량을 작게 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 작게 한다. 이것에 의해, 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리 효율이 저하되는 동시에 처리수의 증산량이 감소한다. 단계 403에서는 수중 펌프(131)를 오프로 하고, 또한 폭기 처리용 블로워(16)를 오프 또는 단속(저작동)운전상태로 한다. 이것에 의해 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리 효율이 상승한다. 이 경우, 처리수의 증산은 행하여지지 않고, 상징수의 수위의 저하를 억지한다. 그리고, 단계 404로 도 4의 흐름도는 종료한다.

또, 도 3 또는 도 4에서의 탄산가스 또는 그 농도를 검출하고 있는 것은 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리를 모니터하기 위해서이고, 이 결과, 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리를 주로 제어하게 된다.

도 5에서는 단계 501에서, 수위 검출 센서(133)의 출력신호로부터 분리조(13)의 상징수의 수위 레벨이 소정치 L₁을 초과하였는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과한 경우에, 단계 502로 진행하고, 한편, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁) 이하인 경우에는 수중 펌프(131)의 공전 방지를 위해서 단계 504로 진행한다. 단계 502에서는 메탄가스 센서의 출력신호에 의해, 처리조(11) 내에 메탄가스가 존재하는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 단계 502에서 메탄가스가 존재한다고 판별된 경우에는 원수 중의 혐기성 유기물의 총량이 크다고 판별하여 단계 503으로 진행하여, 수중 펌프(131)를 온으로 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)를 오프 또는 단속(저작동) 운전상태로 한다. 이것에 의해, 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리 효율이 상승한다. 한편, 단계 502에서 메탄가스가 존재하지 않는다고 판별된 경우에는 원수 중의 혐기성 유기물의 총량이 작다고 판별하여 단계 504로 진행하여, 수중 펌프(131)를 온 또는 연속(고작동)운전상태로 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)를 온 또는 연속(고작동)운전상태로 한다. 이것에 의해, 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리 효율이 상승하는 동시에 처리수의 증산이 행하여진다. 단계 505에서는 수중 펌프(131)를 오프로 하고, 또한 폭기 처리용 블로워(16)를 오프 또는 단속(저작동)운전상태로 한다. 이 경우, 처리수의 증산은 행하여지지 않고, 상징수의 수위의 저하를 억지한다. 그리고, 단계 506으로 도 5의 흐름도는 종료한다.

도 6에서는 단계 601에서, 수위 검출 센서(133)의 출력으로부터 분리조(13)의 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과하였는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과한 경우에, 단계 602로 진행하고, 한편, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁) 이하인 경우에는 수중 펌프(131)의 공전 방지를 위해서 단계 603으로 진행한다. 단계 602에서는 메탄가스 농도 센서의 출력신호에 따라서 수중 펌프(131)의 온 듀티비 및 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 제어한다. 예를 들면, 메탄가스 농도 센서의 출력신호에 의해 검출된 처리조(11) 내의 메탄가스 농도가 큰 경우에는 원수 중의 혐기성 유기물의 총량이 크다고 판별하여 수중 펌프(131)의 온 듀티비를 크게 하여 상징수의 반송량을 크게 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 작게 한다. 이것에 의해, 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리 효율이 상승하는 동시에 처리수의 증산량은 감소한다. 한편, 메탄가스 농도 센서의 출력신호에 의해 검출된 처리조(11) 내의 메탄가스 농도가 작은 경우에는 원수 중의 혐기성 유기물의 총량이 작다고 판별하여 수중 펌프(131)의 온 듀티비를 작게 하여 상징수의 반송량을 작게 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 크게 한다. 이것에 의해, 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리 효율이 저하되는 동시에 처리수의 증산량은 증가한다.

단계 603에서는 수중 펌프(131)를 오프로 하고, 또한 폭기 처리용 블로워(16)를 오프 또는 단속(저작동)운전상태로 한다. 이 경우, 처리수의 증산은 행하여지지 않고, 상징수의 수위의 저하를 억지한다. 그리고, 단계 604로 도 6의 흐름도는 종료한다.

또한, 도 5 또는 도 6에서의 메탄가스 또는 그 농도를 검출하고 있는 것은 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리를 모니터하기 위해서이고, 이 결과, 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리를 주로 제어하게 된다.

도 7에서는 단계 701에서, 수위 검출 센서(133)의 출력신호로부터 분리조(13)의 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과하였는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁)를 초과한 경우에, 단계 702로 진행하고, 한편, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₁) 이하인 경우에는 수중 펌프(131)의 공전 방지를 위해서 단계 703으로 진행한다. 단계 702에서는 용존산소량 센서의 출력신호에 의해 검출된 처리조(11) 내의 용존산소량에 따라서 수중 펌프(131)의 온 듀티비 및 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 제어한다. 예를 들면, 용존산소량이 작은 경우에는 수중 펌프(131)의 온 듀티비를 크게 하여 상징수의 반송량을 크게 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 크게 한다. 이것에 의해 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리 효율이 상승하는 동시에 처리수의 증산량은 증가한다. 한편, 용존산소량이 큰 경우에는 수중 펌프(131)의 온 듀티비를 작게 하여 상징수의 반송량을 작게 하고, 또한, 폭기 처리용 블로워(16)의 온 듀티비를 작게 한다. 이것에 의해 혐기성 미생물에 의한 혐기성 폐수 처리 효율이 상승하는 동시에 처리수의 증산량은 감소한다. 즉, 처리조(11) 내의 용존산소량이 소정치가 되도록 피드백 제어하고, 이것에 의해, 호기성 미생물에 의한 호기성 폐수 처리 및 혐기성 미생물에 의한 혐기성폐기물 처리를 교대로 한다. 다른 한편으로, 단계 703에서는 수중 펌프(131)를 오프로 하고, 또한 폭기 처리용 블로워(16)를 오프 또는 단속(저작동)운전상태로 한다. 이 경우, 처리수의 증산은 행하여지지 않고, 상징수의 수위의 저하를 억지한다. 그리고, 단계 704로 도 7의 흐름도는 종료한다.

도 8은 본 발명에 관계되는 폐수 처리장치의 제 2 실시형태를 도시하는 도면이다. 도 8에서는 도 1의 정화조(1A) 대신에, 정화조(1B)를 설치하였다.

도 1에서는 정화조(1A)의 내부에 반송 관로(132)를 설치하였지만, 도 8에서는 정화조(1B)의 외부에 반송 관로(132')를 설치하였다. 이 반송 관로(132')는 싱크대(23)가 연결된 합류칸(25)에 연결되어 있다. 이것에 의해, 유입 관로(26)의 일부도 반송 관로로서 작용한다. 도 8에서도, 도 1의 폐수 처리장치와 같이, 제어 유닛(17)이 상태 검출 센서(112) 및 수위 검출 센서(133)의 각 출력신호에 따라서 수중 펌프(131) 및 폭기조(92)의 폭기 처리를 제어한다. 따라서, 도 8의 본 발명의 제 2 실시형태에서는 도 1의 본 발명의 제 1 실시형태의 효과에 덧붙여, 원수에 첨가되어 처리수가 합류칸(25) 및 유입 관로(26)를 흐르기 때문에, 유입 관로(26)의 내벽에 고형의 유지분 등이 부착하는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

도 9는 본 발명에 관계되는 폐수 처리장치의 제 3 실시형태를 도시하는 도면이다. 도 9에서는 도 8의 정화조(1B) 대신에, 정화조(1C)를 설치하였다.

도 8에서는 분리조(13)에는 수중 펌프(131) 및 수위 검출 센서(132)를 설치하였지만, 도 9의 분리조(13')에는 수중 펌프 및 수위 검출 센서를 설치하지 않았다. 그 대신, 도 9의 반송 관로(132')를 분리조(13')의 격벽(15)의 관통공보다 낮은 곳에 연결하여 반송 관로(132')의 도중에 상징수 저류조(18)를 설치하고, 도 8의 수중 펌프(131) 및 수위 검출 센서(132)에 대응하는 수중 펌프(181) 및 수위 검출 센서(182)를 설치하였다. 또한, 수중 펌프(181)는 외부 펌프로 할 수도 있다. 또한, 상징수 저류조(18)의 바닥부에는 거품 형태의 공기를 방출하는 폭기 기구(183)가 설치되고, 이 폭기 기구(183)는 블로워(16)로부터 공기 공급관(16b)을 통해서 가압 공기가 공급된다. 또한, 상징수 저류조(18)의 상부에는 뚜껑(184)이 설치되어 있고, 이 경우, 뚜껑(184)에는 도 10에 도시하는 바와 같은 개구(184a)가 형성되어 있다. 도 9에서도, 도 1의 폐수 처리장치와 같이, 제어 유닛(17)이 상태 검출 센서(112) 및 수위 검출 센서(182)의 각각의 출력신호에 따라서 수중 펌 프(183) 및 폭기조(12), 상징수 저류조(18)의 폭기 처리를 한다. 또한, 상징수 저류조(18)는 종단면도로 도시되어 있다.

도 9에 도시하는 본 발명의 제 3 실시형태에서도, 도 8에 도시하는 본 발명의 제 2 실시형태와 같은 효과를 기대할 수 있다.

도 8, 도 9에 도시하는 폐수 처리장치는 폐쇄 방식이지만, 도 11a, 11b에 도시하는 바와 같이, 잉여 처리수(상징수)를 방류하는 것도 가능하다. 즉, 도 8의 정화조(1B)의 반송 관로(132'; 도 11a) 또는 도 9의 상징수 저류조(18)의 반송 관로(132'; 도 11b)에 전환 밸브(31)를 설치하여 방류 관로(32)를 형성한다. 방류 관로(32)에는 살균조(33) 및 수질 감시 센서(34)가 설치되고, 수질 감시 센서(34)의 출력신호는 모뎀을 통하여 감시 센터에 보내지도록 한다.

도 11a 및 도 11b에서의 전환 밸브(31)는 제어 유닛(17)에 의해서 제어된다. 예를 들면, 도 12의 흐름도에 도시하는 바와 같이, 단계 1201에서, 수위 검출 센서(133; 또는 182)의 출력신호에 의해 분리조(13; 또는 상징수 저류조(18))의 상징수의 수위 레벨이 비교적 큰 소정치 L₂(>L₁)을 초과하였는지의 여부를 판별한다. 이 결과, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₂)를 초과한 경우에 단계 1202로 진행하고, 전환 밸브(31)를 방류 관로(32)측에 제어하여 방류 제어를 한다. 한편, 상징수의 수위 레벨이 소정치(L₂) 이하인 경우에는 단계 1203으로 진행하고, 전환 밸브(31)를 원수용의 유입 관로측에 제어하여 폐쇄 제어를 한다. 그리고, 단계 1204에서 도 12의 흐름도는 종료한다.

도 8, 도 9의 폐수 처리장치는 도 13에 도시하는 바와 같이, 공공 하수도의 집중 처리를 하는 커뮤니티 플랜트 또는 종말 처리시설이라고 불리는 대형 폐수 처리장치에 적용할 수 있다. 즉, 도 8의 정화조(1B)의 반송 관로(132'; 도 13a) 또는 도 8의 정화조(1C)의 반송 관로(132'; 도 13b)에 전환 밸브를 설치하지 않고 방류 관로(32)를 분류한다. 도 11과 같이, 방류 관로(32)에는 살균조(33) 및 수질 감시 센서(34)가 설치되고, 수질 감시 센서(34)의 산력신호는 모뎀을 통하여 감시 센터(도시하지 않음)에 보내도록 한다.

다른 한편, 정화조(1B, 1C)의 유입측에 지하식 원수 저류조(41)를 설치하여, 반송 관로(132')를 유량 조정 밸브(42)를 통해서 지하식 원수 저류조(41)로 되돌린다. 지하식 원수 저류조(41)는 양수 펌프(도시하지 않음)를 내장하고 있고, 이것에 의해, 원수 및 처리수를 지하식 원수 저류조(41)로부터 정화조(1B(1C))로 유입시킨다. 이 경우, 정화조(1B; 또는 상징수 저류조(18))는 수중 펌프(131, 181)는 불필요할 수 있고, 이것에 의해, 처리수는 자체 무게로 자연스럽게 반송 관로(132') 및 방류 관로(32)로 흐른다. 이때, 유량 조정 밸브(42)는 처리수가 필요 이상으로 지하식 원수 저류조(41)로 흘러들어 오지 않도록 한다. 다시 말하면, 지하식 원수 저류조(41)으로의 처리수의 유량의 최대치는 유량 조정 밸브(42)에 의해서 정해져 있고, 상징수의 유량이 그 최대치를 초과하려고 하는 경우에, 그 상징수는 방류 관로(32)로 흘러 방류된다.

도 13에 있어서, 지하식 원수 저류조(41)는 정화조(1B, 1C)보다 낮은 곳에 설치되어 있다. 이 경우, 만약 지하식 원수 저류조(41)가 지상에 설치되어 있다고 하면, 정화조(1B, 1C)는 그것보다도 높은 곳에 설치되어 있으면 좋다.

도 11의 각 폐수 처리장치는 도 14에 도시하는 바와 같이, 복수의 원수 배출시설(51a, 51b, 51c, 51d; 일반가정도 포함함)이 공동으로 정화조(1B, 1C)를 이용하는 경우에도 적용할 수 있다. 통상, 원수 배출시설(51a, 51b, 51c, 51d)에서 정화조(1B, 1C)까지의 원수 관로(52a, 52b, 52c, 52d)는 길이 수㎞ 내지 수십㎞이고, 원수 관로(52a, 52b, 52c, 52d)의 내벽에 오니, 침전 고형물 등이 퇴적되거나 또는 부착된다. 이러한 오니, 침전 고형물을 효율적으로 제거하기 위해서, 반송 관로(132')를 반송 관로(53a, 53b, 53c, 53d)로 하여 원수 관로(52a, 52b, 52c, 52d)의 복수의 위치로 반송한다. 또, 원수 관로(52a, 52b, 52c, 52d)의 유통 촉진을 위해서 중계 펌프(54)가 적절하게 설치되어 있다.

자세하게는 도 15a에 도시하는 바와 같이, 반송 관로(53a, 53b, 53c, 53d)는 원수 관로(52a; 52b, 52c, 52d)에 내장되어 있다. 반송 관로(53a; 53b, 53c, 53d)에는 소정 간격으로 토출부(61; 개구)가 형성되어 있다.

또한, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 토출부(61)에는 자주(自走) 토출부(62)를 설치할 수도 있다. 이러한 자주 토출부(62)는 토출부(61)에 일단이 고정된 호스(62a) 및 토출 노즐(62b)에 의해 구성되어 있다. 이러한 토출 노즐(62b)은 원수 관로(52a)의 상류방향에 대하여 비스듬하게 배치되어 있고, 이것에 의해, 자주 토출부(62)는 반송 관로(53a)를 따라 원수 관로(52a) 내를 자주할 수 있도록 되어 있다. 즉, 자주 토출부(62)는 반송 관로(53a)로부터 토출된 상징수의 반동력에 의해 호스(62a)의 길이만큼 이동하고, 그 후, 호스(62a)의 권취력에 의해서 원래의 위치 로 되돌아간다. 따라서, 자주 토출부(62)는 소정거리만큼 전후진 자주한다. 또, 각각의 토출 노즐(62b)의 개구의 개폐를 개별적으로 전기적으로 제어하여, 특정한 토출 노즐에 집중시켜 처리수를 집중 반송할 수도 있다.

상술한 발명의 실시형태에서는 활성 오니방법뿐만 아니라, 살수 여상(濾床)방법, 고정 여상방법, 접촉여과방법 등의 생활 폐수 및 산업 폐수의 폐수 처리장치로서 사용할 수 있다. 또한, 상술한 폭기 처리에 있어서, 공기가 아니라, 일화질소(NO)나 이산화탄소(CO₂) 등을 폭기 처리에 사용하여도 상관없다. 이러한 가스에 의한 폭기 처리라도, 수중의 미생물의 생리 기능을 제어하여 연명이나 섭식 행동 등의 기능을 높이는 것이 가능하다.

상술한 제 1 종래의 폐수 처리장치에서는 처리수의 생물화학적 산소 요구량 BOD는 단독 정화조에서 20 내지 80㎎/ℓ, 합병 정화조에서 5 내지 20㎎/ℓ인 데 대하여, 상술한 본 발명의 실시형태에서는 생물화학적 산소 요구량 BOD는 어떤 정화조에서나 7㎎/ℓ 이하이었다. 따라서, 본 발명에서는 생물화학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD)이 높은 분석기를 사용한 관리는 불필요하게 된다. 또한, 처리조(11) 및 폭기조(12) 어느 것에 있어서나, 제거해야 할 과잉 침전 오니, 스컴의 발생은 없었다.

또, 상술한 발명의 실시형태에서는 공기가 아니라, 일산화질소가스(NO)나 이산화탄소가스(CO₂) 등을 사용하여도 좋다. 이러한 가스에 의한 폭기 처리라도, 수중의 미생물의 생리 기능을 제어하여 연명이나 섭식 행동 등의 기능을 높이는 것이 가능하다.

Claims

유입된 원수에 대하여 미생물에 의한 제 1 유기물 분해 처리를 하는 처리조(11)와,

상기 처리조와 제 1 격벽(14)에 의해서 구분되어, 상기 처리조로부터 유입된 상기 처리조의 처리수에 대하여 폭기 처리 및 미생물에 의한 제 2 유기물 분해 처리를 하는 폭기조(12)와,

상기 폭기조의 처리수로부터 오니, 퇴적 고형물 및 부상 고형물을 제거한 상징수를 상기 폭기조로부터 상기 처리조로 반송하는 상징수 반송 기구를 구비하는 폐수 처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 상징수 반송 기구가 상기 상징수를 상기 처리조에 살수하기 위한 살수장치(132a)를 구비하는 폐수 처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 폭기조의 상부에 개구(121a)를 형성한 폐수 처리장치.
제 2 항에 있어서, 상기 유기물 분해 처리, 상기 폭기 처리 및 상기 상징수 반송 처리는 외부에 방류물을 유출시키지 않은 폐쇄방식에 의한 폐수 처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 상징수 반송 기구가,

상기 폭기조 내의 상부에 제 2 격벽(15)에 의해서 구획되어, 상기 폭기조의 처리수로부터 상기 상징수를 분리하는 분리조(13)와,

상기 분리조에 형성된 펌프(131)와,

상기 분리조와 상기 처리조의 사이에 연결되어, 상기 펌프에 의해 상기 상징수를 상기 분리조로부터 상기 처리조로 반송하는 반송관로(132, 132')를 구비하는 폐수 처리장치.
제 5 항에 있어서, 상기 반송관로(132)가 상기 폭기조의 내부 및 상기 처리조의 내부에 배치된 폐수 처리장치.
제 5 항에 있어서, 상기 반송관로(132')가 상기 폭기조 및 상기 처리조의 외부에 배치된 폐수 처리장치.
제 7 항에 있어서, 상기 상징수 반송 기구가,

상기 폭기조 내의 상부에 제 2 격벽(15)에 의해서 구획되어, 상기 폭기조의 처리수로부터 상기 상징수를 분리하는 분리조(13')와,

상기 분리조와 상기 처리조의 사이에 연결되어, 상기 상징수를 상기 분리조로부터 상기 처리조로 반송하는 반송관로(132')를 구비하고,

상기 폐수 처리장치가, 또,

상기 반송관로의 도중에 상징수 저류조(18)를 구비하고, 상기 상징수 저류조의 상부에 개구(184a) 및 펌프(181)를 형성한 폐수 처리장치.
제 7 항에 있어서, 상기 반송관로에 연결된 외부 방류를 위해서 방류관로(32)를 구비하는 폐수 처리장치.
제 9 항에 있어서, 추가로 상기 반송 관로와 상기 방류 관로의 분기점에 전환 밸브(31)를 설치한 폐수 처리장치.
제 7 항에 있어서, 또, 상기 원수와 함께 상기 반송관로로부터의 상징수를 저류하여 상기 처리조에 보내는 원수 저류조(41)를 구비하는 폐수 처리장치.
제 11 항에 있어서, 상기 원수 저류조는 상기 처리조 및 상기 폭기조보다 낮은 곳에 설치되고, 상기 원수 저류조는 양수 펌프를 구비하는 폐수 처리장치.
제 7 항에 있어서, 상기 원수를 상기 처리조에 유입시키는 원수관로(52a, 52b, 52c, 52d)에 상기 반송관로를 내장함으로써 상기 원수에 상기 상징수를 반송시키는 폐수 처리장치.
제 13 항에 있어서, 상징수를 상기 원수 관로로 토출시키기 위한 토출부(61) 를 상기 반송 관로에 형성한 폐수 처리장치
제 14 항에 있어서, 호스(62a) 및 토출 노즐(62b)을 갖는 자주 토출부를 상기 토출부에 설치한 폐수 처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 처리조의 유기물 분해 처리상태를 검출하는 상태 검출 센서(112)와,

상기 상태 검출 센서의 출력신호에 따라서 상기 상징수 반송 기구 및 상기 폭기 처리의 폭기조의 폭기 처리를 제어하는 제어 유닛(17)을 구비하는 폐수 처리장치.
제 16 항에 있어서, 상기 상태 검출 센서는 탄산가스 센서인 폐수 처리장치.
제 16 항에 있어서, 상기 상태 검출 센서는 탄산가스 농도 센서인 폐수 처리장치.
제 16 항에 있어서, 상기 상태 검출 센서는 메탄가스 센서인 폐수 처리장치.
제 16 항에 있어서, 상기 상태 검출 센서는 메탄가스 농도 센서인 폐수 처리 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 상태 검출 센서가 용존산소량 센서인 폐수 처리장치.
제 5 항에 있어서, 상기 분리조에 유입된 상징수의 수위를 검출하는 수위 검출 센서(133)와,

상기 수위 검출 센서의 출력신호에 따라서 상기 상징수 반송 기구 및 상기 폭기조의 폭기 처리를 제어하는 제어 유닛(17)을 구비하는 폐수 처리장치.
제 8 항에 있어서, 상기 상징수 저류조에 유입된 상징수의 수위를 검출하는 수위 검출 센서(182)와,

상기 수위 검출 센서의 출력신호에 따라서 상기 상징수 반송 기구 및 상기 폭기조 및 상기 상징수 저류조의 폭기 처리를 제어하는 제어 유닛(17)을 구비하는 폐수 처리장치.
제 10 항에 있어서, 상기 상징수 저류조에 유입된 상징수의 수위를 검출하는 수위 검출 센서(182)와,

상기 수위 검출 센서의 출력신호에 따라서 상기 전환 밸브를 제어하는 제어 유닛(17)을 구비하는 폐수 처리장치.
원수를 처리조(11)에 유입시켜 미생물에 의한 제 1 유기물 분해 처리를 하는 공정과,

상기 유기물 분해 처리된 처리수를 폭기조(12)에 유입시켜 폭기 처리 및 미생물에 의한 제 2 유기물 분해 처리를 하는 공정과,

폭기 처리된 처리수로부터 오니, 퇴적 고형물 및 부상 고형물을 제거한 상징수를 상기 처리조에 반송하는 공정을 구비하는 폐수 처리방법.