KR20080075121A - 유량 균등화 회전 생물 접촉기 - Google Patents

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KR20080075121A
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데오도르 유. 와로우
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웨이스트 스트림 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

폐수 처리 시스템은 집수 시스템으로부터 수압 서지 유량을 저장하는 균등화조를 이용하며, 그리고 하류 처리 시스템에 플랜트 디자인 유량과 동일한 최대치 유량을 이송하도록 수차를 이용하는 것을 제공한다. 상기 수차는 균등화조 내부에 정화되지 않은 폐수에 공기를 공급하며, 그리고 폐수를 부패의 진행 및 받아들이기 힘든 냄새 발생으로부터 방지한다. 상기 수차는 하류 처리 부재에 플랜트 디자인 유량보다 많이 이송할 수 없기 때문에, 이러한 부재는 수압 과부하를 결코 발생시키지 않는다.
침전조, 균등화조, 폐수 처리 시스템, 수차, 집수 시스템, 연결 파이프, 회전 생물 접촉기

Description

유량 균등화 회전 생물 접촉기{FLOW EQUALIZED ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR}
본 발명은 2005년 10월 27일자로 출원된 미국 특허 가출원 제60/730,717호를 우선권 주장하며, 그 내용은 본원에 참조로서 원용되었다.
본 발명은 일반적으로 폐수 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 상기 처리 시스템 또는 그의 구성 요소의 수압 과부하를 방지하기 위한 유체 이송 시스템을 포함하는 회전 생물 접촉기("RBC")를 이용하는 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.
회전 생물 접촉기는 매체(media)의 한 뱅크 또는 다중 뱅크에 부착된 회전 샤프트로 구성되는 것이 일반적이며, 상기 뱅크는 상기 샤프트에 의하여 회전된다. 일반적으로 복수의 평행한 지지 샤프트가 매체의 지지를 보조하는데 사용된다. 상기 매체는 약 40 퍼센트의 매체가, 소정의 시간에, 정화될 폐수에 침지되도록 배치되는 것이 일반적이다. 매체가 천천히 회전하여 폐수로 들어가고 나옴에 따라, 미생물이 매체에 부착되어, 바이오매스(biomass)를 형성하고, 그리고 폐수로부터 오염 물질을 소멸시킨다. 매체가 폐수 탱크 상방의 공기 내로 회전함에 따라, 미생물은 오염 물질을, 예를 들어, 이산화탄소와 물로 생물 분해를 일으킨다. 폐수 및 기타 물질의 처리와 관련된 기술의 예를 하기의 표에 기재된 미국 특허를 참조하는 것에 의하여 알 수 있으며, 하기 미국 특허의 내용은 본원에 참조로서 원용되었다.
표
미국 특허 번호 발명자(들) 명칭
1,811,181 Maltby 하수 및 기타 유기물을 처리하기 위한 방법 및 장치
1,947,777 Huff 및 그외 필링 유닛
3,193,989 Sebeste 통기식 폐기물 처리 장치
3,335,081 El-Naggar 생물 산화에 의한 하수의 처리 방법 및 이를 위한 장치
3,484,836 Welch 하수도 내 회전 생물 접촉기
3,630,366 Joost 회전식 생물 폐기물 처리 시스템
3,645,510 Klugman 그리드 부재 및 그것으로 형성된 내벽
3,704,783 Antoine 하수 처리 장치
3,904,525 Rosenberg 및 그외 폐기물 처리 장치
3,915,854 Torpey 폐수 처리
4,115,268 Thissen 폐수 처리 로터(rotor)
4,137,172 Sako 및 그외 회전식 생물 접촉기
4,275,019 Bednarski 모듈 히핑형(modular heaping-type) 패킹 요소
4,279,753 Nielson 및 그외 교호의 호기-무기성 생물 반응 장치의 다수의 스테이지를 직렬로 포함하는 폐수 처리 시스템
4,303,527 Reimann 및 그외 폐수의 생물 정화에서의 서지 제어
4,345,997 McConnell,Jr 및 그외 매체
4,385,987 McGinley 및 그외 폐기물 처리 장치
4,387,020 Hill 유량 제어 장치
4,399,031 Imano 및 그외 회전 원반형의 생물 하수 처리 장치
4,431,537 Hirota 폐수의 생물 처리를 위한 회전 접촉기
4,444,658 Hankes 및 그외 회전식 생물 접촉 장치
4,468,326 Kawert 미생물 정화 프로세스 및 장치, 그리고 이 를 위한 물질
4,532,038 Reid 호기성 하수 처리를 위한 유량 제어 장치
4,537,678 Thissen 회전식 생물 접촉기
4,549,962 Koelsch 회전식 생물 접촉기
4,608,162 Hankes 및 그외 회전식 생물 접촉기 장치
4,692,241 Nicholson 하수 처리 생물 로터
4,724,593 Lang 고효율의 개방 용적 패킹 바디를 제조 하기 위한 방법 및 블랭크
4,737,278 Miller 소형 모듈 회전 생물 접촉기 시스템
4,999,302 Kahler 및 그외 폐가스 정화를 위한 생물 접촉 가스 세정기
5,407,578 Nathwani 폐수 처리 방법
5,419,831 Fuerst 및 그외 회전식 생물 수족관 필터 시스템
5,423,978 Snyder 및 그외 회전식 생물 수족관 필터 시스템
5,425,874 Gass 폐수의 생물 처리를 위한 크로스 유동 매체를 포함하는 회전식 접촉기
5,458,817 Lang 접이식 패킹 및 제조 방법
5,498,376 St.Louis 및 그외 패킹
5,637,263 Lang 및 그외 다중 접이식 패킹 및 형성 방법
5,679,253 Fuerst 및 그외 회전식 생물 수족관 필터 시스템
5,714,097 St.Louis 및 그외 패킹
5,851,636 Lang 및 그외 열 및 촉매 베드용 채널을 가진 세라믹 패킹
5,853,591 Snyder 및 그외 회전식 생물 수족관 필터 시스템
6,071,593 Lang 및 그외 열 및 촉매 베드용 채널을 가진 세라믹 패킹
6,241,222 Lang 스페이싱 특징을 갖는 적층 패킹
6,403,366 Kim 대기 방출시에 휘발성 유기 화합물, 냄새, 및 생물 분해성을 처리하기 위한 방법 및 장치
6,540,920 Bounds 및 그외 직물 필터 매체를 이용하는 폐수 처리 시스템
6,783,669 Okagawa 및 그외 회전 원반형 하수 처리 장치
폐수 및 기타 물질의 처리와 관련된 기술의 다른 예가 2004년 11월 24일자로 출원된 미국 특허 제10/997,117호에 대응하는 2005년 6월 23일자로 공개된 미국 특허 공보 제20050133444호를 참조하면 알 수 있는바, 상기 특허는 회전식 생물 접촉기에 대한 자가 세정 매체 및 시스템을 기술하고 있으며, 상기 특허는 본원에 참조로서 원용되었다. 상기 매체는 그 표면으로부터 수직 방향으로 연장하는 원추형부를 갖는 디스크를 구비한다. 두 개 이상의 디스크는 인접한 디스크 상의 대응하는 연결 원추형부의 상부를 수용하도록 베이스부에 소켓부(socket)를 구비하는 디스크 표면을 통하여 이격된 원추형부를 상호 연결하여 회전 중심 샤프트에 대해 축방향으로 상호 고정한다. 원추형부는 그 자체 길이에 의하여 디스크를 소정 거리로 이격시킨다. 디스크는 직선부 및/또는 만곡부 중 어느 하나를 따라 서로 연결할 수 있는 디스크 세그먼트(disk segment)를 포함한다. 매체의 형상은 각 회전하는 동안에 공기 및 물의 자유 통로를 제공하며, 베이스 디스크가 공기 및 물을 가르는 동안에, 돌출 원추형부 또는 실린더는 회전 방향에 직각으로 공기 및 물에 들어가서, 각 회전 동안에 세척 및 정화된다.
가정 폐수는 보통 가정의 배출물로 주로 구성된다. 이러한 배출물은 오전 시간(즉, 사람들이 목욕을 하고, 아침 식사를 준비하고, 및/또는 그 이외의 경우) 및 늦은 오후 시간에(즉, 사람들이 저녁 식사를 준비하고, 세탁을 하고, 식기를 세척하고, 및/또는 그 이외의 경우) 최대 유량(peak flow)으로 특징되는 것이 일반적이다. 이러한 최대 유량은 보통 하루 평균 유량의 2 내지 4배의 범위이며, 그리고 하루 도중에 거의 2 시간 동안 발생된다. 이는 최대 유량의 시간 동안의 플랜트 유량(plant flow)에 하루 평균 유량의 약 20 퍼센트를 추가하는 것이 일반적이다. 이러한 최대 유량이 소정 방식으로 준비 및 처리되지 않는다면, 회전 생물 접촉기를 포함하는 오늘날 사용되는 많은 폐수 처리 기술에 대하여 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있다. 최대 유량 수압 서지(hydraulic surge)의 효과를 극복하기 위하여 다른 많은 방법이 폐수 처리 산업에서 이용되어 왔다.
예를 들면, 자연적 방법은 보통의 평균 유량이 매우 크거나 또는 하루당 5천만 갤런을 초과하는 경우에 발생한다. 생활 양식에 있어 충분한 변화 및 그 결과로서 가정 폐수 발생에 매우 큰 유량을 처리하는 시스템은 보통 가정 유량의 부피 곡선에 있어서 최대치 및 최저치를 스무드하게 한다. 이는 약간 높은 디자인 유량을 생성하지만, 그것이 다소 일정하기 때문에 플랜트 디자인에 의해 쉽게 조절된다.
그러나, 소형 폐수 처리 플랜트들에 있어서, 이러한 수압 서지는 혼란, 환경에의 오버플로우, 그리고 장비 고장을 야기하여, 이러한 모든 것은 해결되어야 한다. 가장 보편적인 해결책은 이러한 수압 서지가 프로세스 유량에 문제를 야기하기 전에 유체 유동(fluid flow)으로 균등화조(equalization tank)를 설치하는 것이 다. 그러나, 이러한 균등화조는 그 자체의 설비 문제를 야기한다. 유체 유동에서 균등화조의 일반적 위치는 예비 스크리닝 및 찌꺼기 제거 이후에 그리고 제1 침전 시스템 이전에 배치된다. 이는 정화되지 않은 하수(raw sewage)이며, 그리고 매우 낮은 산소 함유 및 높은 수준의 매우 불쾌한 냄새를 구비한다. 냄새를 최소화하기 위하여, 많은 시설물은 균등화시키는 산소성(aerobic) 유체를 만들기 위한 노력으로 산소를 추가하도록 송풍기(blower)를 이용한다. 정상 싸이클의 일부분 동안 이것은 유효하지만, 나머지 싸이클 동안에 대해서는 이는 주변 공기 속으로 냄새를 날리므로 냄새 문제를 증가시킨다. 몇몇 경우에, 냄새를 감추고, 회수하고, 그리고 처리하는 것이 효과적이지만, 비용이 많이 든다.
다른 경우에 있어서, 제1 침전조가 균등화조의 역할을 겸용한다. 이는 효과적이며, 그리고 냄새 제어를 촉진하도록 기본 장치를 작동시킨다. 그러나, 이러한 방법의 주요 문제는 제1 탱크의 크기가 적어도 20 퍼센트로 증가되어야 하며 그리고 플랜트 유량으로 연속하는 유량 용적이 플랜트 디자인 유량을 초과하지 않아야 하는 것이다. 이러한 유량 이송 문제는 유량에서의 변화 때문에 유체 표면의 변차에 의하여 제한된다. 유량에서 이러한 변화를 조절하는 것은 다양한 방법으로 수행되지만 비용이 많이 들며, 유지비가 추가되는 것뿐만 아니라 많은 오퍼레이션 및 모니터링 담당자 시간을 일반적으로 필요로 한다.
그러므로, 전술된 문제점들 중 적어도 하나를 극복하는 신규하고 개선된 폐수 처리 시스템, 특히 회전 생물 접촉기 및 기타의 것을 사용하는 폐수 처리 시스템의 필요성이 존재한다.
본 발명의 일반적 교시에 따르면, 신규하고 개선된 폐수 처리 시스템이 제공된다. 보다 구체적으로, 회전 생물 접촉기를 이용하는 신규하고 개선된 폐수 처리 시스템이 제공된다. 보다 더욱 구체적으로, 신규하고 개선된 폐수 처리 시스템은 집수 시스템(collection system)으로부터 수압 서지 유량을 저장하는 균등화조를 이용하며, 그리고 하류 처리 시스템으로 플랜트 디자인 유량과 동일한 최대 유량을 이송하도록 수차(waterwheel) 또는 기타 장치를 이용하는 것을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 폐수 처리 시스템은 집수 시스템으로부터 수압 서지 유량을 저장하는 균등화조를 이용하며, 그리고 하류 처리 시스템으로 플랜트 디자인 유량과 동일한 최대 유량을 이송하도록 수차를 이용하는 것을 제공한다. 상기 수차는 균등화조 내 정화되지 않은 폐수에 공기를 공급하며, 폐수를 부패의 진행 및 받아들이기 힘든 냄새 발생으로부터 방지한다. 더욱이, 수차는 하류 처리 부재(downstream treatment elements)로 플랜트 디자인 유량보다 많이 이송할 수 없기 때문에, 이러한 부재는 수압 과부하를 결코 일으키지 않는다. 이는 남아있는 폐수 처리 시스템에 더 많은 안정성 및 일관성을 제공한다.
비제한적인 예로서, 상기 수차는 상당량의 폐수를 균등화조로부터 배출(pick up)하도록 작동가능하며 상기 폐수를 제1 침전조(즉, 틸팅 가능한 버킷 및/또는 다른 장치) 내부로 침전시키는 하나 이상의 유체 컨테이너를 경유하여, 제1 침전조 내부로 폐수를 이송시킨다. 또 다른 비제한적인 예로서, 4 스테이지의 회전 생물 접촉기(RBC)는 제1 침전조에 폐수를 정지시키는 분할된 생물 구역 트로프(segmented bio-zone trough) 내부에서 회전되는 것으로 이용될 수 있다. 제1 스테이지의 RBC는 제1 침전조에 수압적으로 연결된다. 상기 RBC는 균등화 수차를 회전시키는 샤프트 부분을 또한 포함하는 일 단부 상에 드라이버 모터를 구비한 축방향 샤프트 시스템에 설치될 수 있다. 이러한 샤프트 시스템은 약 40퍼센트의 매체 디스크가 생물 구역 트로프 내부로 처리된 폐수에 가라앉히도록 설치될 수 있다. 상기 RBC를 통하여 일차적인 폐수의 유체 유동은 제1 스테이지에서 개시되고 생물 구역 트로프의 스테이지 분리 조절부(stage separating baffle)를 통하여 서펜타인 패턴(serpentine pattern)을 따른다.
상기 유량이 제4 스테이지에 도달할 때, 수차는 제1 침전조로 다시 플랜트 디자인 유량을 재순환할 수 있다. 이러한 비교적 청결하고 산소가 풍부한 처리된 폐수는 제1 침전조에서 유체를 묽게 하며, 또한 제1 침전조에서 발생하는 활성화된 슬러지의 활동성을 돕도록 활동적인 미생물 및 산소를 첨가한다. 이러한 재순환은 제1 침전조 내부로 RBC 매체 상에 바이오매스에 축적된 슬러지를 계속해서 또한 공급한다. 이는 플랜트를 6개월까지 그동안 매우 낮은 유량 또는 전혀 유량이 없는 조건으로 작동가능하게 한다. 균등화 수차에 의하여 이송된 것과 동일한 유체 유동은 이송 위이(transfer weir)의 방법으로 제2 침전조 내부로 제4 스테이지의 RBC를 통하여 통과된다. 풍부한 산소가 있으며 그리고 RBC로부터 많은 질산염 및 아질산염을 함유하는 상기 제2 침전조로 회수된 슬러지는 균등화조 내부로 재순환될 수 있다. 예를 들면, 이러한 재순환은 매 시간마다 소정의 시간 동안 작동되는 공기 펌프 시스템(airlift pump system) 또는 시스템의 부분에 의하여 수행될 수 있다. 이러한 재순환은 균등화 유체 산소성을 유지하도록 그리고 상당하게 탈질 작용을 증가시키도록 돕는다. 상청액은 제2 침전조에서 방출될 것이며, 그리고 살균되고(만약 필요하다면), 사후 산소를 공급하고(만약 필요하다면), 그리고 배출하는 제3 장치(만약 필요하다면)를 통하여 통과될 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 폐수 처리 시스템이 제공되며, 폐수 처리 시스템은 (1)균등화조와; (2)침전조와; (3)소정량의 폐수 유량을 상기 균등화조로부터 침전조까지 이송하기 위한 이송 시스템과; (4)침전조와 유체 연통하는 회전 생물 접촉기 시스템을 포함한다.
본 실시예의 일 태양에 따르면, 상기 이송 시스템은 적어도 하나의 유체 이송 부재가 작동 가능하게 연결되어 있는 회전 부재를 포함한다.
본 실시예의 다른 태양에 따르면, 상기 회전 생물 접촉기는 폐수를 받아들여 처리하도록 선택적으로 작동된다.
본 실시예의 또 다른 태양에 따르면, 재순환 시스템은 처리된 폐수 또는 콤포넌트를 회전 생물 접촉기 시스템에서 침전조로 재순환시키기 위해 제공된다.
본 실시예의 다른 태양에 따르면, 제2 침전조가 제공되며, 상기 제2 침전조는 회전 생물 접촉기 시스템과 유체 연통된다.
본 실시예의 다른 태양에 따르면, 제2 이송 시스템은 상당량의 임의의 고형 폐기물을 제2 침전조에서 균등화조로 이송시키기 위해 제공된다.
본 실시예의 부가적인 태양에 따르면, 상기 소정량의 폐수 유량은 폐수 처리 시스템에 의하여 처리될 수 있는 상한치를 나타내는 상당량의 폐수 유량에 실질적으로 대응한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 폐수 처리 시스템이 제공되며, 폐수 처리 시스템은 균등화조(1)와; 침전조(2)와; 소정량의 폐수 유량을 상기 균등화조로부터 침전조까지 이송하고, 적어도 하나의 유체 이송 부재가 작동 가능하게 연결되어 있는 회전 부재를 포함하는 이송 시스템(3)과; 침전조와 유체 연통하는 회전 생물 접촉기 시스템(4)을 포함한다.
본 실시예의 일 태양에 따르면, 상기 회전 생물 접촉기는 폐수를 받아들여 처리하도록 선택적으로 작동가능하다.
본 실시예의 다른 태양에 따르면, 재순환 시스템은 처리된 폐수 또는 콤포넌트를 회전 생물 접촉기 시스템에서 침전조로 재순환시키기 위해 제공된다.
본 실시예의 또 다른 태양에 따르면, 제2 침전조가 제공되며, 상기 제2 침전조는 회전 생물 접촉기 시스템과 유체 연통된다.
본 실시예의 또 다른 태양에 따르면, 제2 이송시스템은 상당량의 임의의 고형 폐기물을 제2 침전조에서 균등화조로 이송시키기 위해 제공된다.
본 실시예의 또 다른 태양에 따르면, 상기 소정량의 폐수 유량은 폐수 처리 시스템에 의하여 처리될 수 있는 상한치를 나타내는 상당량의 폐수 유량에 실질적으로 대응한다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 폐수 처리 시스템이 제공되며, 폐수 처리 시스템은 균등화조(1)와; 침전조(2)와; 소정량의 폐수 유량을 상기 균등화조로부터 침전조까지 이송하며, 적어도 하나의 유체 이송 부재가 작동 가능하게 연결되어 있는 회전부재를 포함하는 이송 시스템과(3); 침전조와 유체 연통하며, 폐수를 받아들여 처리하도록 선택적으로 작동가능한 회전 생물 접촉기 시스템(4)과; 처리된 폐수 또는 콤포넌트를 회전 생물 접촉기 시스템에서 침전조로 재순환시키기 위한 재순환 시스템(5)을 포함한다.
본 실시예의 일태양에 따르면, 제2 침전조가 제공되며, 상기 제2 침전조는 회전 생물 접촉기 시스템과 유체 연통한다.
본 실시예의 다른 태양에 따르면, 제2 이송 시스템은 상당량의 임의의 고형 폐기물을 제2 침전조에서 균등화조로 이송시키기 위해 제공된다.
본 실시예의 또 다른 태양에 따르면, 상기 소정량의 폐수 유량은 폐수 처리 시스템에 의하여 처리될 수 있는 상한치를 나타내는 상당량의 폐수 유량에 실질적으로 대응한다.
본 발명의 추가적인 응용 분야는 하기에 제공되는 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 범위를 한정하지 않는 단지 예시적인 것을 목적으로 하는 이해하여야 한다.
본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱더 완전히 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 폐수 처리 시스템의 평면도이다.
도 2는, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1에 도시된 상기 폐수 처리 시스템의 투시도이다.
도 3은, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(3-3)을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(4-4)을 따라 절취한 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(5-5)을 따라 절취한 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(6-6)을 따라 절취한 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(7-7)을 따라 절취한 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(8-8)을 따라 절취한 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(9-9)을 따라 절취한 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(10-10)을 따라 절취한 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 일반적인 교시에 따른 도 1의 선(11-11)을 따라 절취한 단면도이다.
동일한 참조 부호는 여러 도면을 통하여 동일한 부분을 참조한다.
바람직한 실시예의 다음 설명은 단지 사실상 예시적이며 본 발명, 용례, 또는 사용을 제한하려고 의도된 것이 아니다.
본 발명의 일반적인 교시에 따르면, 폐수 처리 시스템은 집수 시스템으로부터 수압 서지 유량을 저장하는 균등화조 및 하류 처리 시스템에 플랜트 디자인 유량과 동일한 최대 유량을 이송시키기 위해 수차의 사용을 이용하는 것이 제공된다. 상기 수차는 균등화조 내 정화되지 않은 폐수에 산소를 공급하며, 폐수를 부패의 진행 및 받아들이기 힘든 냄새 발생으로부터 방지한다. 더욱이, 상기 수차는 하류 처리 부재로 플랜트 디자인 유량보다 많이 이송할 수 없기 때문에, 이러한 부재는 수압 과부하를 결코 경험하지 않는다. 이는 나머지 폐수 처리 시스템에 보다 안정성 및 일관성을 제공한다.
도 1 내지 11을 참조하면, 유량 균등화 폐수 처리 시스템(10a)은 우선적으로 균등화조(100), 제1 침전조(200), 적어도 하나의 생물 구역 탱크(400) 내에 회전하는 회전 생물 접촉기(RBC) 시스템(300), 그리고 제2 또는 마지막 침전조(500)를 포함하는 것을 제공한다.
비제한적인 일 예에 따르면, 하수 집수 시스템으로부터 정화되지 않은 폐수는 유입 파이프(600)를 통하여, 처리 플랜트의 나머지 부분에 최대 유량이 주기적으로 과부하 걸리지 않도록 상기 폐수가 저장되는 균등화조(100)로 들어간다. 그러므로, 이송 시스템(700), 즉 플랜트 디자인 유량을 균등화조(100)에서 제1 침전조(200)로 이송시키는 시스템이 폐 스트림(waste stream)의 나머지 부문에 수압 서지 유량을 방지하도록 이용된다. 즉, 상기 시스템(10a)의 임의의 하류 콤포넌트 들(이를테면 회전 생물 접촉기(RBC) 시스템(300)이지만 이에 제한을 두지 않음) 로 들어가는 폐수의 양, 특히 정화되지 않는 폐수의 양이, 특정 처리 시스템의 임의의 소정의 디자인 유량 한정치를 초과하도록 허용되지 않는다. 이러한 방식으로, 종전의 폐수 처리 시스템을 통상적으로 압도하는 하루 최대 사용량 성과가 조절 및 스무드하게 되어 상기 시스템(10a)이 효율적 및 위생적 방식으로 증가된 폐수 유량을 처리할 수 있다.
비제한적인 일 예에 따르면, 상기 이송 시스템(700)은 상기 폐수를 제1 침전조(200) 내부로, 즉 하나 이상의 유체 컨테이너(704; 즉, 틸팅 가능한 버킷 및/또는 다른 장치)를 경유하여 이송시키며, 상당량의 폐수를 균등화조(100)로부터 배출하도록 작동가능한 수차(702)를 포함하며, 그리고 상기 폐수를 제1 침전조(200) 내부로 침전시킨다. 상기 유체 컨테이너(704)의 크기는 변화될 수 있으며, 예를 들어, 배출되는 폐수량, 수차(702)의 의도된 회전 속도, 시스템(10a)의 전체 크기, 관할하는 공동체의 규모, 및/또는 기타 다른 것에 의존하여 변화될 수 있다. 비제한적인 예로서, 수압 서지 유량을 집수 시스템으로부터 저장하는 균등화조(100)와, 하류 시스템 콤포넌트에 플랜트 디자인 유량과 동일한 최대 유량을 이송시키기 위한 수차(702)의 이용에 작동가능한 관련 장치는 시스템(10a)의 수압 과부하가 발생하지 않는 것을 보장한다.
비제한적인 일 예에 따르면, 본 발명은 제1 침전조(200) 내 폐수를 정지하는 적어도 하나의 분할된 생물 구역 트로프 또는 탱크(400)에서 회전되는 4 스테이지 회전 생물 접촉기(RBC) 시스템을 활용하지만, 본 발명이, 구성에 관계없이, RBC 시 스템의 임의의 형태로 실행될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
상기 RBC 시스템(300)은 균등화 수차(702)를 회전시키는 샤프트 부분(306)을 또한 포함하는 일 단부 상에 드라이버 모터(304)를 구비한 축방향 샤프트 시스템(302) 상에 설치될 수 있다. 이는 상기 RBC 시스템 및 수차(702) 모두 함께 또는 동시에 회전되도록 허용한다. 이러한 샤프트 시스템(302)은 약 40퍼센트의 매체 디스크(308)가 폐수에 가라앉히도록 설치될 수 있지만, 이 침전량은 RBC의 개개의 응용에 따라서 조정될 수 있다. 상기 RBC 시스템(300)을 통하여 제1 폐수의 유체 유동은 제1 스테이지(800)에서 개시되며, 본원에 설명되는 것과 같이, 생물 구역 트로프의 스테이지 분리 조절부 또는 탱크(400)를 통하여 서펜타인 패턴을 따른다.
설명된 바와 같이, 상기 RBC 시스템(300)의 제1 스테이지(800)는 제1 침전조(200)에 수압으로 연결될 수 있다. 그러면, 상기 폐수는 생물 구역 탱크(400)의 벽면 단부에 개구(900)를 통하여 RBC 시스템(300)의 제1 스테이지(800)로 들어간다. 따라서, 상기 폐수는 RBC 시스템(300)의 제2 스테이지(1100) 내부에 연결 파이프(1000)를 통하여 흐르며, 그 다음 상기 분리 조절부(1400)의 개구(1300)를 통하여 제3 스테이지(1200) 내부로 흐른다. 그 다음, 상기 폐수는 분리 조절부(1700)의 개구(1600)를 통하여 제4 스테이지(1500) 내부로 흐른다. 상기 폐수가 여러 스테이지를 통하여 흐름에 따라, 당업계 기술에 알려진 바와 같이, 상기 처리 과정은 발생하며, 상기 RBC 시스템(300)의 작용으로 인하여 촉진된 산소 및 다양한 미생물은 폐수에 함유된 유기물에 화학 변화를 일으키도록 작용한다.
제4 스테이지(1500)에 있어서, 디자인 유량과 동일한 폐수의 양은 제1 침전조(200)에 이송 시스템(1800)에 의하여 이송될 수 있다. 예로, 이러한 유량이 제4 스테이지(1500)에 도달할 때, 상기 유체 컨테이너(1804; 즉, 틸팅 가능한 버킷 및/또는 다른 장치)를 경유하여 수차(1802)는 플랜트 디자인 유량을 제1 침전조(200) 내부로 다시 재순환시킨다. 이러한 비교적 청결하고, 산소가 풍부한 처리된 폐수는 제1 침전조(200)에서 유체를 묽게 하며, 그리고 또한 제1 침전조(200)에서 발생하는 활성화된 슬러지의 활동성을 돕도록 활동적인 미생물 및 산소를 첨가한다. 이러한 재순환은 제1 침전조(200)에서 RBC 시스템(300) 매체 상 바이오매스에, 축적된 슬러지를 계속해서 또한 공급시킨다. 이는 6개월까지 그동안 매우 낮은 유량 또는 전혀 유량이 없는 조건으로 플랜트를 작동하게 한다.
제4 스테이지 중력(gravity)으로부터의 플랜트 유량은 파이프(1900)를 통하여 상기 위어(2000) 내부로 흐르며, 그 다음 제2 또는 마지막 침전조(500) 내부로 흐른다. 풍부한 산소가 있으며 그리고 RBC로부터 많은 질산염 및 아질산염을 함유하는 상기 제2 또는 마지막 침전조(500)로 회수된 상기 슬러지는 낮은 산소 및 높은 탄소로 된 정화되지 않은 하수를 포함하는 균등화조(100) 내부로 재순환될 수 있다. 제2 또는 마지막 침전조(500)의 바닥의 섬프(sump: 2100)에 축적된 슬러지는 공기 펌프(2200)에 의하여 균등화조(100) 내로 펌핑될 수 있다. 비제한적인 실시예에 의해, 이러한 재순환은 매 20분당 1분 동안 공기 펌프(2200)에 의하여 수행될 수 있다. 이러한 재순환은 균등화 유체 산소성을 유지하도록 그리고 상당하게 탈질 작용을 증가시키도록 돕는다.
시스템 배출 중력(system discharge gravity)은 환경 규제에 따른 특정 방출폐수 수질을 충족시키기 위해 필요할 수 있는 UV 살균 장치 및/또는 기타 다른 제3 장치(비도시) 내부로 파이프(2300)를 통하여 흐른다. 비제한적인 일 예에 따르면, 상청액은 제2 또는 마지막 침전조(500)에서 방출될 수 있고, 그리고 살균되고(만약 필요하다면), 사후 산소를 공급하고(만약 필요하다면), 및 배출하는 제3 장치(만약 필요하다면)를 통하여 통과될 것이다. 예를 들면, 상기 제3 장치는 질산, 인, 및/또는 기타 다른 성분에 제한하지 않지만 포함하는 소정의 오염 물질 농도를 변화시키도록 이용될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일반적인 교시에 따르면 플랜트 유체 유량의 일 실례는 다음과 같이 요약할 수 있다;
(1) 상기 정화되지 않은 폐수는 헤드 워크 시스템(headworks system) 및/또는 스크리닝 시스템 및 그리트(grit) 제거 시스템을 통과할 수 있다;
(2) 상기 정화되지 않은 폐수는 균등화조로 들어간다;
(3) 상기 플랜트 디자인 유량만큼 높을 수 있는 상당량의 유량이 수차 또는 기타 다른 적합한 장치의 방법으로 균등화조에서 제1 침전조로 이송될 수 있다;
(4) 상기 제1 침전조의 폐수는 상기 RBC의 제1 스테이지를 포함하는 생물 구역 탱크의 그 부분으로 흐른다;
(5) 상기 RBC에 의하여 생물 구역 탱크에서 처리되는 폐수는 RBC(예컨대, 전술한 바와 같이)의 여러(예컨대, 네 개) 스테이지를 통과한다;
(6) 이 처리된 유체가 상기 RBC의 마지막 스테이지(즉, 제4 스테이지)에 도 달할 때, 플랜트 디자인 유량과 동일한 이 상당량의 유량은 수차 또는 기타 다른 적합한 장치의 방법으로 제1 침전조 내부로 다시 재순환될 수 있다;
(7) 균등화조 수차에 의하여 제1 침전조로 이송된 상당량의 유체와 동일한 양일 수 있는 상기 처리된 상당량의 유체는 침전 위어(settling weir)를 통과할 수 있다;
(8) 상기 침전 위어를 통과한 유체는 제2 침전조 내부로 배출될 수 있다;
(9) 제2 침전조의 바닥에 침전된 고형물은 주기적으로 공기 펌핑되거나, 또는 그 반대로 균등화조로 다시 이송된다;
(10) 균등화 수차에 의하여 제1 침전조로 이송된 유체의 소정량과 동일한 부피일 수 있는 상당량의 상청액 유체가 방출되어 제3 또는 배출 프로세스에 통과될 수 있다.
(11) 적절한 제3 장치는 특정 한계치를 충족시키기 위해 플랜트 폐기물(effluent)을 폴리싱(polish)하도록 사용될 수 있다(즉, 상기 제3 장치는 영양분 제거를 위해 기타 다른 물리적 및/또는 화학적 시스템과 마찬가지로 얇은 막(membrane) 및/또는 과립형 폴리싱 필터(granular polishing filters)를 포함한다);
(12) UV 살균은 제3 장치 전 또는 후에 발생될 수 있으며, 직접적으로 이차적 상청액을 처리하게 될 것이며, 그 다음, 유량 측정 장치에 통과된다;
(13) 상기 유량 측정 장치는 환경에 직접적으로 배출하거나 필요시 배출 전에 산소 재발생 장치를 통과할 수 있다;
하나 이상의 이러한 단계 또는 프로세스는 선택적일 수 있다는 것, 즉 그들은 본 발명의 성공적인 작동을 위해 필요 또는 요구되지 않는다는 것에 주목해야한다. 더욱이, 이러한 단계 또는 프로세스는 다양한 시퀀스로 수행될 수 있으며, 그리고 본 발명은 상술된 시퀀스에 제한되지 않는다는 것이 인식되어야 한다.
상술된 설명 또는 도면은 본 발명의 다양한 실시예가 그 목적을 달성하는데 만족스럽게 적합하며, 그리고 상술된 이점을 달성하는 것을 보여준다. 당업자는 본 발명의 정신 및 적절한 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 예시하도록 선택된 기본적인 실시예에 다양한 변경 또는 추가를 행할 수 있는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 전체 장치 및/또는 조립체 및/또는 그것의 콤포넌트(즉, 부품)의 크기는 얼마간의 상이한 배열 방법으로 변화될 수 있고, 많은 동일한 기본적 목적 및 이점을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 도시된 콤포넌트 또는 부품의 대부분은 다양한 플라스틱, 세라믹, 선택된 금속 또는 소정의 적합한 주형이 가능한 물질, 공작기계로 성형할 수 있는 물질 및/또는 형성가능한 물질 등으로 구성될 수 있고, 또는 폐수 매체 또는 회전 바이오매스 지지 구조를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 설명은 사실상 단지 예시이므로 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않은 변형이 의도될 수 있다.이러한 변형은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않는다.

Claims (17)

  1. 균등화조;
    침전조;
    소정량의 폐수 유량을 상기 균등화조로부터 침전조까지 이송하기 위한 이송 시스템; 및
    침전조와 유체 연통하는 회전 생물 접촉기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이송 시스템은 적어도 하나의 유체 이송 부재가 작동 가능하게 연결되어 있는 회전 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전 생물 접촉기는 폐수를 받아들여 처리하도록 선택적으로 작동가능한 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 처리된 폐수 또는 그 콤포넌트를 회전 생물 접촉기 시스템에서 침전조로 재순환시키기 위한 재순환 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전 생물 접촉기 시스템과 유체 연통하는 제2 침전조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상당량의 임의의 고형 폐기물을 제2 침전조에서 균등화조로 이송시키기 위한 제2 이송 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 소정량의 폐수 유량은 폐수 처리 시스템에 의하여 처리될 수 있는 상한치를 나타내는 상당량의 폐수 유량에 실질적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  8. 균등화조;
    침전조;
    소정량의 폐수 유량을 상기 균등화조로부터 침전조까지 이송하며, 적어도 하나의 유체 이송 부재가 작동 가능하게 연결되어 있는 회전 부재를 포함하는 이송 시스템; 및
    침전조와 유체 연통하는 회전 생물 접촉기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 회전 생물 접촉기는 폐수를 받아들여 처리하도록 선택 적으로 작동가능한 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 처리된 폐수를 또는 그 콤포넌트를 회전 생물 접촉기 시스템, 침전조 또는 균등화조로 또는 이로부터 재순환시키기 위한 재순환 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 회전 생물 접촉기 시스템과 유체 연통하는 제2 침전조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상당량의 임의의 고형 폐기물을 제2 침전조에서 균등화조로 이송시키기 위한 제2 이송 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  13. 제8항에 있어서, 상기 소정량의 폐수 유량은 폐수 처리 시스템에 의하여 처리될 수 있는 상한치를 나타내는 상당량의 폐수 유량에 실질적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  14. 균등화조;
    침전조;
    소정량의 폐수 유량을 상기 균등화조로부터 침전조까지 이송하며, 적어도 하 나의 유체 이송 부재가 작동 가능하게 연결되어 있는 회전 부재를 포함하는 이송 시스템;
    침전조와 유체 연통하며, 폐수를 받아들여 처리하도록 선택적으로 작동가능한 회전 생물 접촉기 시스템; 및
    처리된 폐수 또는 그 콤포넌트를 회전 생물 접촉기 시스템, 침전조 또는 균등화조로 또는 이로부터 재순환시키기 위한 재순환 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 회전 생물 접촉기 시스템과 유체 연통하는 제2 침전조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상당량의 임의의 고형 폐기물을 제2 침전조에서 균등화조로 이송시키기 위한 제2 이송 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 소정량의 폐수 유량은 폐수 처리 시스템에 의하여 처리될 수 있는 상한치를 나타내는 상당량의 폐수 유량에 실질적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
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