KR20080089799A - 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리장치 - Google Patents

혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템에 관한 것으로; 중앙부위에 대략 V형의 구획벽(200)을 통해 분리조(110)를 형성하면서 분리조(110)를 사이에 두고 내부가 일측은 무산소조(120)로 타측은 호기조(130)로 구획된 폐수 처리조(100)와; 오/폐수 유입관(140)을 통해 유입되어 무산소조(120)에서 1차 처리된 처리수를 호기조(130)로 안내하기 위한 제1안내관(300)과; 호기조(130)의 저부에 배치되며 제1안내관(300)을 통해 호기조(130)로 유입된 1차 처리수에 공기(산소)를 강제 공급하기 위한 에어-공급관(400)과; 호기조(130)에서 2차 처리된 처리수를 분리조(110)로 안내하기 위한 제2안내관(600)과; 분리조(110)의 중도에 배치되며, 다수개가 소정의 간격을 유지하면서 경사지게 배치된 복수개의 경사판(710)들로 이루어져 분리조(110)로 유입된 처리수에서 슬러지를 아래측으로 침강 안내하기 위한 슬러지-분리기(700)와; 슬러지-분리기(700)를 통과하여 분리조(110)의 상측으로 올라오는 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출관(150)을; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템{A WASTEWATER TRANSACTION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템을 개략적으로 보인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ - Ⅱ선에 따른 단면도로, 폐수처리시스템의 내부구조를 개략적으로 보인 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 폐수처리시스템을 개략적으로 보인 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10..폐수 처리조 110..분리조
120..무산소조 130..호기조
140..유입관 150..배출관
200..구획벽 300..제1안내관
400..에어-공급관 500..연결관
600..제2안내관 700..슬러지-분리기
710..경사판
본 발명은 폐수처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접촉여상 혐기성 반응법과 호기성 상향류 폭기접촉여과 반응처리법을 동시에 적용하여 그 활용범위와 처리효율을 극대화할 수 있는 폐수처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 각종 생활하수와 분뇨정화조에서 나오는 각종 오수나 산업폐수 및 축산폐수 등은 환경오염을 유발하기 때문에, 항시 정수처리를 하여 BOD(생물학적 산소요구량)를 최대한 감소시킨 상태에서 배출하도록 법으로 규제하고 있다. 따라서 각종 오/폐수를 정화처리한 후 배출하기 위해 공장이나 대단위 아파트단지 등에서는 오/폐수 정화용 처리시설을 의무적으로 설치하여야 한다.
이를 위해, 종래에는 정화처리를 위해 정화조 또는 합병정화조 등 각종 오수처리 시설을 갖추어 활용하고 있으나, 유출수질을 환경 규제치 이하로 유지하는 것은 쉽지 않다. 특히, 대형 하수처리장에서는 주로 활성오니법을 이용하여 처리수질을 규제치 이하로 유지하는 데에는 큰 문제가 없으나, 활성오니법을 소형 내지 중형 발생원에 적용하는 경우에는 많은 기술적 난관에 부딪치게 된다.
즉, 활성오니법을 소형 내지 중형 발생원에 적용할 경우 가장 큰 문제점은 유입수의 부하가 일정하지 않다는 것으로, 낮 동안의 폐수 배출수량에 비하여 아침과 저녁 시간에 화장실, 부엌 및 샤워실 등에서 짧은 시간동안 많은 양의 폐수가 배출되기 때문에 부하변동의 폭이 크다. 따라서 활성오니법을 적용하기 위해서는 장치의 크기를 하루 평균 부하량을 기준으로 한 장치보다 크게 설계할 필요가 있어 시설투자비가 증가하고 넓은 용지를 필요로 하는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 폐수 처리조 내부에서 접촉여상 혐기성 반응처리법과 호기성 상향류 폭기접촉여과 반응처리법을 동시에 적용하여 그 활용범위와 처리효율을 극대화할 수 있는 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 중앙부위에 대략 V형의 구획벽을 통해 분리조를 형성하면서 상기 분리조를 사이에 두고 내부가 일측은 무산소조로 타측은 호기조로 구획된 폐수 처리조와; 오/폐수 유입관을 통해 유입되어 상기 무산소조에서 1차 처리된 처리수를 상기 호기조로 안내하기 위한 제1안내관과; 상기 호기조의 저부에 배치되며 상기 제1안내관을 통해 상기 호기조로 유입된 1차 처리수에 공기(산소)를 강제 공급하기 위한 에어-공급관과; 상기 호기조에서 2차 처리된 처리수를 상기 분리조로 안내하기 위한 제2안내관과; 상기 분리조의 중도에 배치되며, 다수개가 소정의 간격을 유지하면서 경사지게 배치된 복수개의 경사판들로 이루어져 상기 분리조로 유입된 처리수에서 슬러지를 아래측으로 침강 안내하기 위한 슬러지-분리기와; 상기 슬러지-분리기를 통과하여 상기 분리조의 상측으로 올라오는 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출관을; 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 분리조를 형성하는 구획벽의 저부에 침강된 슬러지가 상기 무산소조로 빠져나갈 수 있도록 슬러지 배출구가 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 무산소조에 상기 유입관을 통해 유입된 유입수를 교반시키기 위한 교반기가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 폐수 처리조에 상기 호기조와 상기 무산소조의 저부를 연결하는 연결관이 마련되며; 상기 연결관의 중도에는 상기 호기조내의 처리수를 상기 무산소조로 직접 펌핑할 수 있는 펌프가 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 슬러지-분리기가 상기 경사판들이 상기 슬러지-분리기의 중앙부위를 기점으로 좌우 바깥측으로 대칭되게 경사 배치되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면; 폐수 처리조 내부에서 접촉여상 혐기성 반응처리법과 호기성 상향류 폭기접촉여과 반응처리법이 동시에 적용됨으로써 그 활용범위와 처리효율을 극대화할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략히 설명하면, 도 1과 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 폐수처리시스템을 개략적으로 보인 것이고, 도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 폐수처리시스템을 보인 것이다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 폐수처리시스템은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 중앙부위에 대략 V형의 구획벽(200)을 통해 내부가 호기조(130)와 분리조(110) 및 무산소조(120)로 구획된 폐수 처리조(100)와, 무산소조(120)에서 처리된 처리수를 호기조(130)로 안내하기 위한 제1안내관(300)과, 호기조(130)의 저부에 배치되어 공기(산소)를 강제 공급하기 위한 에어-공급관(400)과, 호기조(130)에 서 처리된 처리수를 분리조(110)로 안내하기 위한 제2안내관(600)과, 분리조(110)의 중도에 배치되어 슬러지를 분리조(110) 저부로 용이하게 침강시키기 위한 슬러지-분리기(700)와, 이 슬러지-분리기(700) 상부로 올라오는 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출관(150)을 갖추고 있는데, 각 구성요소의 상세한 구조는 다음과 같다.
먼저, 폐수 처리조(100)는 중앙부위에 대략 V형의 구획벽(200)을 통해 분리조(110)를 형성하면서 이 분리조(110)를 사이에 두고 일측은 무산소조(120)로 타측은 호기조(130)로 구획되어 있다.
폐수 처리조(100)의 일측에 구획되게 형성된 무산소조(120)는 오/폐수 유입관(140)을 통해 유입되는 유입수를 혐기성 반응처리법을 통해 1차 처리하기 위한 것이다. 이러한 무산소조(120)에는 분리조(110)에서 분리되어 빠져나오는 슬러지를 믹싱하기 위한 교반기(121)가 설치된다. 즉, 교반기(121)는 다수개의 블레이드(122)와 이를 구동시키기 위한 구동모터(123)로 이루어진 것으로, 유입관(140)을 통해 유입된 유입수를 교반시키게 된다.
그리고 폐수 처리조(100)의 타측에 구획되게 형성된 호기조(130)는 무산소조(120)에서 1차 처리된 처리수에 공기(산소)를 강제 공급하는 호기성 반응처리법을 통해 2차 처리하기 위한 것으로, 이를 위해 호기조(130)에는 처리수에 공기(산소)를 강제 공급하여 질산화 반응을 촉진시키기 위한 에어-공급관(400)이 배치되는 것이다.
이러한 무산소조(120)와 호기조(130)의 상부는 제1안내관(300)을 통해 연결 된다. 즉, 제1안내관(300)의 일단은 무산소조(120)의 상부 벽면에 연통되고, 이의 타단은 호기조(130)의 상부 벽면에 연통된다. 따라서 무산소조(120)에서 1차 처리되어 상부로 올라온 처리수는 제1안내관(300)을 통해 호기조(130)로 빠져나가게 된다.
또한, 폐수 처리조(100)에는 호기조(130)와 무산소조(120)의 저부를 연결하기 위한 연결관(500)이 마련되며, 이 연결관(500)의 중도에는 호기조(130)내의 처리수를 무산소조(120)로 직접 펌핑할 수 있는 펌프(510)가 배치된다. 이 펌프(510)는 무산소조(120)의 슬러지 농도변화에 따라 호기조(130)내의 처리수를 직접 무산소조(120)로 반송을 실시하기 위한 것이다.
또한, 제2안내관(600)은 호기조(130)에서 2차로 처리된 처리수를 분리조(110)로 안내하기 위한 것으로, 이의 수평높이는 제1안내관(300)의 수평높이보다 낮게 배치해야 처리수가 수압에 의해 원활하게 빠져나갈 수 있다. 이러한 제2안내관(600)은 호기조(130)내의 처리수를 분리조(110)의 중간부위를 향해 대략 수평되게 연장된 수평안내관(610)과, 이 수평안내관(610)의 단부에서 분리조(110)의 직하부를 향해 수직되게 연장된 수직안내관(620)으로 정의된다.
한편, 분리조(110)는 앞서 기술한 바와 같이, 대략 V 형의 단면을 갖는 구획벽(2000을 통해 호기조(130) 및 무산소조(120)와 구획되게 형성된 것으로, 분리조(110)의 중도에는 제2안내관(600)을 통해 유입된 처리수에서 슬러지를 아래측으로 용이하게 침강시키기 위한 슬러지-분리기(700)가 배치된다. 또한, 분리조(110)를 형성하는 구획벽(200)의 저부에는 침강된 슬러지를 무산소조(120)로 빠져나가도 록 안내하는 슬러지 배출구(210)가 마련된다.
이 슬러지-분리기(700)는 다수개가 소정의 간격을 유지하면서 경사지게 배치된 복수개의 경사판(710)들로 이루어져 있다. 본 발명의 실시 예에서는 경사판(710)들이 슬러지-분리기(700)의 중앙부위를 기점으로 좌우 바깥측으로 대칭되게 경사 배치되어 슬러지-분리기(700)를 구성하였다.
따라서 제2안내관(600)을 통해 분리조(110)의 저부로 유입된 처리수는 경사판(710)들 사이를 지나게 되며, 이에 혼입된 슬러지는 경사판(710)들 사이에서 자중에 의해 용이하게 침강하게 되며 계속하여 슬러지 배출구(210)를 통해 무산소조(120)측으로 빠져나가게 된다. 그리고 슬러지가 분리되어 보다 정화된 처리수만이 분리조(110)의 상측으로 올라가게 되는 것이다. 이러한 것은 작용 설명에서 상술한다.
또한, 배출관(150)은 슬러지-분리기(700)를 통화하면서 슬러지가 분리된 처리수를 외부로 배출시키기 위한 것으로, 배출관(150)의 선단은 분리조(110)의 상부와 연결되어 있다. 그리고 슬러지-분리기(700) 상부와 인접하는 분리조(110) 벽면에는 처리수의 배출을 용이하게 할 수 있도록 처리수 고임부(220)가 형성되어 있으며, 여기에 배출관(150)의 선단이 연결된다.
다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 폐수처리시스템의 작동 및 이에 따른 작용효과를 설명한다.
먼저, 오/폐수 유입관(140)을 통해 무산소조(120)로 유입된 유입수는 교반기(121)를 통해 믹싱되면서 혐기성 반응을 하게 된다. 즉, 무산소조(120)로 유입 되는 유입수는 교반기(121)에 의해 분리조(110)의 슬러지 배출구(210)를 통해 반송되는 활성오니를 포함하는 처리수와 균질하게 혼합된다. 여기서 무산소조(120)에는 공기공급(폭기)를 하지 않기 때문에, 주위에 산소결핍현상이 발생된다. 따라서 활성오니 입자 서식하고 있는 많은 미생물 군이 그들의 성장에 필요한 산소를 유입수에 포함되어 있는 질산기로부터 수득하여 유입수를 탈질화함으로써 1차 처리수를 제조한다.
그리고 무산소조(120)에서 1차 처리된 처리수가 제1안내관(300) 수평높이까지 차오르면, 이것은 제1안내관(300)을 통해 호기조(130)로 배출된다. 계속하여 호기조(130)로 유입되는 처리수는 에어-공급관(400)을 통해 강제 공급되는 공기(산소)와 반응하여 2차로 처리된다.
즉, 호기조(130)로 이송된 1차 처리수는 호기조(130)의 바닥에 배치된 에어-공급관(400)으로 배출되는 공기에 의하여 폭기되면서 산소를 공급받고, 산소를 공급받은 활성오니는 탈질환된 1차 처리수를 산화시키는 방법으로 질산화 공정을 수행하여 2차 처리수를 제조한다.
즉, 오/폐수 중의 질소는 유기성 질소, 암모니아성 질소, 아질산성질소 및 질산성 질소의 형태로 존재하는데, 미 처리된 오/폐수 중의 주된 형태는 유기질소와 암모니아성 질소이다. 오염초기에는 주로 암모니아성 질소로 존재하다가 오염이 회복됨에 따라 호기성 상태에서 질산성 질소로 다시 산화되는데, 이 산화과정을 질산화(Nitrification)라고 한다. 오/폐수 처리공정에서 생물학적 질산화는 암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화시키는 Nitrosomonas와 아질산성 질소를 질산 성 질소로 산화시키는 Nitrobacter의 두 종에 의해 이루어진다. 이들 미생물은 종속영양 미생물이 유기화합물을 산화시키면서 에너지를 얻는 반면 무기화합물로부터 에너지를 얻기 때문에, 독립영양 미생물이다.
암모니아성 질소의 질산화는 두 단계로 이루어진다. 첫 번째 단계는 Nitrosomonas에 의해 암모니아성 질소가 아질산성 질소로 전화되는 것이며, 두 번째 단계는 Nitrobacter에 의해 아질산성 질소가 질소로 전환되는 것이다. 이러한 전환반응에서 산소는 암모니아성 질소와 아질산성 질소의 생물화학적 산화의 전자 전달체이다. 따라서 질산화과정이 진행되기 위해서는 호기성 조건이 필수적이다.
계속하여, 호기조(130)에서 2차 처리된 처리수는 제2안내관(600)을 통해 분리조(110)로 이송된다. 이 때, 분리조(110)로 이송되는 2차 처리수는 일정시간 체류되는데, 체류시간을 가지는 동안 처리수에 포함된 슬러지(현탁고형물)가 중력에 의하여 침전되고 상부에는 액상층이 형성된다. 이 때, 처리수는 슬러지-분리기(700)의 경사판(710)들을 통해 경유하면서 액상층을 형성하는데, 슬러지-분리기(700)의 경사판(710)들을 지나는 과정에서 슬러지는 중력에 의해 용이하게 침강한다.
그리고 침강되는 슬러지는 구획벽(200) 저부에 형성된 슬러지-배출구(210)를 통해 무산소조(120)로 반송되며, 분리조(110) 상부에 형성된 액상측의 처리수는 처리수 고임부(220)에 고이면서 배출관(150)을 통해 외부로 배출된다. 또한, 무산소조(120)의 오염 농도에 따라 호기조(130)와 무산소조(120)를 연결하는 연결관(500)을 통해 호기조(130)내의 처리수를 반송시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제1실시 예에서는 슬러지-분리기(700)를 이루는 경사판(710)들을 중앙부위를 기점으로 좌우 바깥측으로 대칭되게 경사 배치한 것으로 설명하였지만, 이에 국한하지 않고 도 3에 도시한 바와 같이, 슬러지-분리기(800)를 이루는 경사판들을 소정의 간격을 유지하면서 일측방향으로 경사지게 배치하여도 본 발명의 소기 목적을 달성할 수 있음은 물론이다. (도 3에서는 본 발명의 제1실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 부여하였다.)
본 발명의 제2실시 예를 보인 도 3을 참조하면, 분리조(110)의 중도에는 경사판들을 일측방향으로 배치한 슬러지-분리기(800)를 배치되어 있다. 따라서 제2안내관(600A)을 통해 분리조(110)로 유입된 혼탁 처리수는 경사판들이 경사지게 배치된 슬러지-분리기(800 내부를 지나게 되며, 이로 인해 슬러지(현탁 고형물)는 분리조(110) 하부로 용이하게 침강하며, 분리조(110) 상부에는 액상측이 형성된다. 이러한 액상측은 처리수 고임부(220A)와 배출관(150)을 통해 외부로 배출된다.
이상과 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템에 의하면, 하나의 폐수 처리조 내부에서 접촉여상 혐기성 반응처리법과 호기성 상향류 폭기접촉여과 반응처리법을 동시에 적용하여 그 활용범위와 처리효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 분리조에 배치된 슬러지-분리기를 통해 3차 처리수에 혼입된 슬러지가 용이하게 분리 침강되는 작용효과가 있다.

Claims (5)

  1. 중앙부위에 대략 V형의 구획벽(200)을 통해 분리조(110)를 형성하면서 상기 분리조(110)를 사이에 두고 내부가 일측은 무산소조(120)로 타측은 호기조(130)로 구획된 폐수 처리조(100)와;
    오/폐수 유입관(140)을 통해 유입되어 상기 무산소조(120)에서 1차 처리된 처리수를 상기 호기조(130)로 안내하기 위한 제1안내관(300)과;
    상기 호기조(130)의 저부에 배치되며 상기 제1안내관(300)을 통해 상기 호기조(130)로 유입된 1차 처리수에 공기(산소)를 강제 공급하기 위한 에어-공급관(400)과;
    상기 호기조(130)에서 2차 처리된 처리수를 상기 분리조(110)로 안내하기 위한 제2안내관(600)과;
    상기 분리조(110)의 중도에 배치되며, 다수개가 소정의 간격을 유지하면서 경사지게 배치된 복수개의 경사판(710)들로 이루어져 상기 분리조(110)로 유입된 처리수에서 슬러지를 아래측으로 침강 안내하기 위한 슬러지-분리기(700)와;
    상기 슬러지-분리기(700)를 통과하여 상기 분리조(110)의 상측으로 올라오는 처리수를 외부로 배출시키기 위한 배출관(150)을; 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분리조(110)를 형성하는 구획벽(200)의 저부에는 침강된 슬러지가 상기 무산소조(120)로 빠져나갈 수 있도록 슬러지 배출구(210)가 마련된 것을 특징으로 하는 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 무산소조(120)에는 상기 유입관(140)을 통해 유입된 유입수를 교반시키기 위한 교반기(121)가 배치되는 것을 특징으로 하는 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 폐수 처리조(100)에는 상기 호기조(130)와 상기 무산소조(120)의 저부를 연결하는 연결관(500)이 마련되며;
    상기 연결관(500)의 중도에는 상기 호기조(130)내의 처리수를 상기 무산소조(120)로 직접 펌핑할 수 있는 펌프(510)가 배치된 것을 특징으로 하는 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 슬러지-분리기(700)는 상기 경사판(710)들이 상기 슬러지-분리기(700)의 중앙부위를 기점으로 좌우 바깥측으로 대칭되게 경사 배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 혐기성 및 호기성 반응처리법이 적용된 폐수처리시스템.
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