KR20090043032A - 패각담체를 이용한 미생물 반응기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오폐수처리라인에서 공급되는 미처리수를 수용하여 이물질을 흡착하여 제거하는 미생물반응기에 관한 것으로;

패각담체(10)의 유동공간을 제공하는 상/하부스크린(21,22)이 설치된 본체부(20)와; 상기 본체부에 공급되는 미처리수 또는 공기를 분사하여 패각담체(10)와의 접촉면적을 증대시키는 살수부(30); 상기 패각담체에 공기를 분사하여 호기성 미생물을 산화시키는 산기부(40); 상기 패각담체(10)를 와류시켜 부착물질을 탈리시키는 교반부(50) 및; 상기 살수부(30)와 산기부(40)와 교반부(50)에 구성된 전장품을 자동제어하는 제어부(60)로 이루어져;

상기 미생물반응기에 수용된 미처리수를 살수부와 산기부를 이용하여 활성화함으로써 오염물질의 제거에 따른 효율이 증대됨은 물론 미처리수의 처리비용이 절감될 뿐만 아니라, 패각담체를 재활용함으로써 슬러지의 발생량이 최소화됨은 물론 자연환경보호에 이바지할 수 있게 한 것이다.

미생물반응기, 패각담체, 본체부, 살수부, 산기부, 교반부, 제어부

Description

패각담체를 이용한 미생물 반응기 {Microorganism reactor mounting in waste shell media contained activators}

본 발명은 오폐수처리라인에서 공급되는 미처리수를 수용하여 이물질을 흡착하는 미생물반응기에 관한 것으로, 특히 미생물반응기에 내장된 패각담체를 이용하여 이물질을 제거하는 패각담체를 이용한 미생물 반응기에 관한 것이다.

일반적으로, 생물학적 오폐수 처리방법은 크게 활성슬러지공법과 생물막공법으로 대별되며, 특히 생물막공법은 담체에 미생물이 고농도로 부착됨으로 인해 오염물질의 제거효율이 우수할 뿐만 아니라 담체내에 저 증식속도 미생물을 보존할 수 있고 슬러지의 발생량이 적은 장점이 있다.

상기한 생물막공법에 사용되는 미생물 담체로는 재질에 따라 고분자계 담체나 세라믹이나 활성탄과 같은 무기재료계 담체로 대별되며, 특히 고분자계 담체는 제조단가나 성형에 따른 장점이 있으며 무기재료계 담체는 흡착성능이 우수하고 슬러지의 발생량이 적은 장점을 포함하고 있다.

그러나, 고분자계 담체는 비표면적이 작으면서 표면이 물리적 및 화학적으로 비활성이고 거칠지 못하여 저폭기 조건에서는 생물막이 두꺼워져서 엉겨 붙게 되며 고폭기 조건에서는 고정화된 미생물의 탈리가 빈번하게 발생할 뿐만 아니라 슬러지의 발생량이 많아 사용이 제한되는 단점이 있다.

반면에, 무기재료 담체는 오염물질에 대한 흡착능을 갖음으로 미생물막이 얇게 형성되는 장점이 있지만, 담체를 원하는 모양으로 성형하기 힘들고 고온소송에 의해 제조되므로 제조단가가 높을 뿐만 아니라 제조과정에서 고온소성으로 인한 담체 표면의 흡착성질을 잃어버리는 단점이 있다.

한편, 상기한 담체들을 반응기 내에 장착할 때 비중이 1 보다 크면 그물망에 넣거나 바닥에 스크린을 설치하여 고정층(Packing bed)으로 운전하게 되어 장기운전시 슬러지에 의한 담체 사이의 폐색 등의 부작용이 발생되며, 비중이 너무 작으면 담체가 수면에 부상하여 공기를 불어넣어도 유동화되지 않거나 반응기 한쪽으로 치우치는 편류현상이 발생하는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오폐수처리장치에 무기활성물질을 함유한 패각담체를 내장하여 오염물질의 제거에 따른 효율을 증대함은 물론 환경오염물질을 재활용하도록 한 패각담체를 이용한 미생물 반응기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 침전조를 포함한 예비처리장치를 경유하는 미처리수를 수용하여 패각담체를 이용하여 이물질을 흡착하는 미생물반응기를 구성함에 있어서, 상기 패각담체의 유동공간을 제공하는 상부스크린과 하부스크린이 일정간격을 두고 설치된 본체부와; 상기 본체부에 미처리수 또는 공기를 분사하여 상기 패각담체와 미처리수의 접촉면적을 증대하는 살수부; 상기 패각담체에 공기를 분사하여 호기성 미생물을 산화시킴은 물론 부착물질을 탈리시키는 산기부; 상기 패각담체를 와류시켜 부착물질을 탈리시킴은 물론 상기 공기와의 접촉면적을 증대시키는 교반부 및; 상기 살수부와 산기부와 교반부에 구성된 전장품의 신호를 입력받아 작동신호를 출력하여 제어하는 제어부로 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 패각담체를 이용한 미생물 반응기에 의하면, 미생물반응기에 수용된 미처리수를 살수부와 산기부를 이용하여 반응을 활성화함으로써 오염물질의 제거에 따른 효율이 증대됨은 물론 미처리수의 처리비용이 절감될 뿐만 아니라, 패각담체를 재활용함으로써 슬러지의 발생량이 최소화됨은 물론 자연환경보호에 이바지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 오폐수처리라인을 도시한 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 오폐수처리라인에 구성된 미생물반응기를 도시한 개략도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이; 침전조(400)를 포함한 예비처리장치를 경유하는 미처리수를 수용하여 패각담체(10)를 이용하여 이물질을 흡착하는 미생물반응기를 구성함에 있어서, 상기 패각담체(10)의 유동공간을 제공하는 상부스크린(21)과 하부스크린(22)이 일정간격을 두고 설치된 본체부(20)와; 상기 본체부(20)에 미처리수 또는 공기를 분사하여 상기 패각담체(10)와 미처리수의 접촉면적을 증대하는 살수부(30); 상기 패각담체(10)에 공기를 분사하여 호기성 미생물을 산화시킴은 물론 부착물질을 탈리시키는 산기부(40); 상기 패각담체(10)를 와류시켜 부착물질을 탈리시킴은 물론 상기 공기와의 접촉면적을 증대시키는 교반부(50) 및; 상기 살수부(30)와 산기부(40)와 교반부(50)에 구성된 전장품의 신호를 입력받아 작동신호를 출력하여 제어하는 제어부(60)로 이루어진다.

여기서, 본원 발명은 집수조(100)와 유량조절조(200)와 폭기조(300)와 침전조(400)를 경유하는 미처리수를 수용하여 미생물반응기(1)로 처리하고 중수저장조(70) 또는 소독방류조(500)로 공급하며, 특히 미생물반응기(1)는 본 실시예에 한정하지 않고 모든 오폐수처리라인에 사용할 수 있다.

또한, 미생물반응기(1)는, 본체부(20)에 내장된 패각담체(10)의 자체 흡착기능뿐만 아니라 본체부(20)에 장착된 살수부(30)와 산기부(40)와 교반부(50) 등과 같은 보조수단을 이용하여 패각담체(10)의 미생물 제거에 따른 효율을 더욱더 증대한 것에 특징이 있음을 첨언한다.

또한, 미생물반응기(1)는, 오폐수처리라인에 다수개를 장착하여 미생물 제거에 따른 효율을 극대화할 수도 있다.

또한, 집수조(100)는 오폐수를 수용하여 중화처리하는 기능을 수행하며, 유량조절조(200)와 폭기조(300)는 미처리수의 변동부하를 줄어주고 처리효율을 극대화하기 위한 수단으로 패각담체(10)가 내장되며, 침전조(400)는 미생물반응기(1)에 미처리수를 공급하는 수단으로 이용된다.

그리고, 패각담체(10)는, 탄산칼슘이 주재료인 굴 껍질이나 조개 껍질을 분말화하여 일정크기로 성형한 다공성 성형물로서, 폴리스틸렌 파이버 등과 같은 지지체 또는 제강슬래그나 제올라이트나 활성탄 등과 같은 무기활성제를 일정량 혼합하여 다공성 성형체로 제조함이 바람직하다.

또한, 패각담체(10)는 유동성 및 부유성을 부여하기 위한 수단으로 석분이나 제올라이트나 실리카겔이나 세라믹이나 황산바륨이나 탄산칼슘 등과 같은 무기염류, 또는 에틸렌글리콜이나 셀룰로우스나 녹말 등과 같은 유기분해제 또는, 이소시아네이트 등과 같은 발포제, 또는 경석이나 황토 등을 첨가함이 바람직하며, 특히 비중을 0.97∼1.03g/㎤로 유지함이 바람직하다.

또한, 패각담체(10)의 성형과정에서 그 표면에 미생물의 부착공간을 극대화하기 위한 수단으로 요철을 형성함이 바람직하다.

또한, 패각담체(10)는, 상기 미처리수의 분사 및 와류의 과정에서 유동하는 유동상 및 상기 미처리수에 의해 유동하지 않은 고정상을 적절하게 혼합하여 사용함이 바람직하다.

그리고, 본체부(20)는, 침전조(400)에서 공급되는 미처리수를 수용하는 공간으로 이용되는 것으로서, 그 공간부에 상기 패각담체(10)의 상하 유동공간으로 이용되는 상부스크린(21)과 하부스크린(22)이 장착된다.

이때, 본체부(20)에 패각담체(10)를 충진하는 과정에서 약 20∼60％ 정도의 부피로 충진되도록 세팅함이 바람직하다.

또한, 상/하부스크린(21,22)은 원판형상으로 성형함이 바람직하며, 그 몸체에 규칙적으로 다수개의 관통공을 형성함이 바람직하다.

또한, 본체부(20)는, 그 하부측에 상기 집수조(100) 또는 상기 유량조절조(200)로 침전물을 리턴하는 침전물관로(23)가 장착된다.

또한, 본체부(20)는, 그 측면부에 상기 패각담체(10)를 경유하는 중수도를 사용장소로 공급하는 중수관로(24)가 장착된다.

또한, 본체부(20)는, 그 측면부에 상기 패각담체(10)를 경유하는 처리수를 소독방류조(500)로 공급하는 처리수관로(25)가 장착된다.

그리고, 살수부(30)는, 상기 본체부(20)의 상부측에 장착되어 상기 패각담체(10)를 향해 미처리수 또는 공기를 분사하는 것으로서, 그 몸체에 미처리수 또는 공기의 분사구로 이용되는 다수개의 분사공이 형성된다.

또한, 살수부(30)는, 상기 침전조(400)의 미처리수를 상기 본체부(20)로 공급하는 분사관로(32)가 구비된다.

또한, 살수부(30)는 이후에 설명하는 상기부(40)의 공기공급장치(미도시)와 연결하여 사용함이 바람직하다.

물론, 살수부(30)에는 별도의 공기공급장치(미도시)를 연결하여 사용할 수도 있음은 당연하다.

또한, 살수부(30)을 가능한 원판형상으로 형성하고 그 몸체에 다수개의 분사공을 규칙적으로 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 살수부(30)에 구성된 분사관로(32)와 상기 본체부(20)에 구성된 중수관로(24)에 상기 침전조(400)에 의해 공급되는 미처리수를 중수관로(24)에 공급 또는 차단하는 내부순환관로(33)가 연결된다.

이때, 내부순환관로(33)는 중수도(공업용수, 화장실, 정원용수 등)의 수요처가 없는 야간이나 공휴일과 같은 비수기에 작동하여 중수처리설비를 가동하지 않아도 되는 에너지 절약형 절전설비로 이용된다.

그리고, 산기부(40)는, 상기 본체부(20)의 바닥면에 장착되어 상기 패각담체(10)를 향해 호기성미생물의 산화에 필요한 공기를 공급하는 것으로서, 상기 패각담체(10)의 용존산소량을 감지하는 산소감지기(41)와 산화환원전위를 측정하는 산화환원측정기(42)가 구비된다.

또한, 산기부(40)에 구성된 공기공급장치(미도시)를 상기 살수부(30)에 연결하여 공유할 수도 있음은 당연하다.

그리고, 교반부(50)는, 상기 본체부(20)의 상부측에 장착되어 패각담체(10)를 와류시키는 것으로서, 상기 본체부(20)의 중심부에 장착되어 모우터(51)에 의해 회전하는 회전축(52) 및, 상기 회전축(52)의 하단부에 장착되어 상기 패각담체(10)를 와류시키는 교반날개(53)로 이루어진다.

그리고, 제어부(60)는, 미생물반응기(1)에 구성된 각종 구성요소들을 자동 제어하기 위한 것으로서, 상기 산기부(40)의 측정기(41,42)의 신호 및 작업자의 조작신호를 입력받아 상기 살수부(30)와 산기부(40)와 교반부(50)에 포함된 각종 모우터나 밸브나 펌프 등에 작동신호를 출력한다.

이때, 본원에서는 미생물반응기(1)의 입력신호로서 측정기(41,42)에 한정하여 설명하였지만, 그 밖에도 미처리수의 상태를 감지할 수 있는 수단이라면 본원의 기술범주에 포함됨은 당연하다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 미생물발생기(1)에 의해 미처리수를 처리하려는 경우, 일단 제어부(60)에 미처리수의 용존산소 기준치 및 산화환원 전위치 등을 세팅하고 작동스위치를 "온"하여 장치를 구동한다.

이어서, 미생물반응기(1)의 작동하면, 제어부(60)의 신호에 따라 펌프(35)가 작동하므로, 침전조(400)에서 공급되는 미처리수가 분사관로(32)를 경유하여 본체부(20)로 공급되어 패각담체(10)를 경유하게 된다.

이때, 본체부(20)에 공급되는 미처리수는 살수부(30)의 분사공을 경유하면서 펌핑되어 흩뿌려짐은 물론 확산되므로, 패각담체(10)와의 접촉면적이 증대될 뿐만 아니라 분산효율이 증대되는 것이다.

이어서, 본체부(20)에 수용된 미처리수는 교반부(50)의 작동에 의해 패각담 체(10)를 통과하면서 와류되므로, 미처리수에 포함된 잔여유기물(BOD) 및 부유물(SS)과 공기중 산소와의 접촉면적이 넓어진다.

더욱이, 패각담체(10)가 다공성임은 물론 그 외표면에 다수개의 요철이 형성된 상태이므로, 표면적이 상대적으로 넓어져 호기성 미생물 및 혐기성 미생물이 서식할 수 있는 쾌적한 공간을 제공하는 것이다.

만일, 본체부(20)의 미처리수에 포함된 오염물질이 여과/분해되는 과정에서 규정치 이상의 슬러지가 적층되면, 제어부(60)에서는 측정기(41,42)의 감지신호를 입력받아 산기부(40)와 살수부(30)에 출력한다.

즉. 제어부(60)의 출력신호를 입력받은 산기부(40)의 밸브가 개방되어 패각담체(10)에 공기를 분사하므로, 패각담체(10)가 와류되어 이물질이 분리됨은 물론 잔여유기물의 산화작용이 활성화되는 것이다.

이로 인해, 패각담체(10)에 부착된 이물질 및 본체부(20)에 적층된 각종 슬러지가 쉽게 탈리되므로, 본체부(20)에 구성된 침전물관로(23)를 통해 재활용장소 또는 재처리장소로 배출되는 것이다.

더불어, 제어부(60)의 출력신호를 입력받은 살수부(30)의 개폐밸브가 개방되어 패각담체(10)에 공기를 분사하므로, 패각담체(10)가 와류되어 부착 이물질이 더욱 더 쉽게 떨어져 분리되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 오폐수처리라인을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 오폐수처리라인의 미생물반응기를 개략적으로 도시한 도면이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 미생물반응기 10 : 패각담체

20 : 본체부 30 : 살수부

40 : 산기부 50 : 교반부

60 : 제어부

Claims (3)

1. 침전조(400)를 포함한 예비처리장치를 경유하는 미처리수를 수용하여 패각담체(10)를 이용하여 이물질을 흡착하는 미생물반응기를 구성함에 있어서,

   상기 패각담체(10)의 유동공간을 제공하는 상부스크린(21)과 하부스크린(22)이 일정간격을 두고 설치된 본체부(20)와;

   상기 본체부(20)에 미처리수 또는 공기를 분사하여 상기 패각담체(10)와 미처리수의 접촉면적을 증대하는 살수부(30);

   상기 패각담체(10)에 공기를 분사하여 호기성 미생물을 산화시킴은 물론 부착물질을 탈리시키는 산기부(40);

   상기 패각담체(10)를 와류시켜 부착물질을 탈리시킴은 물론 상기 공기와의 접촉면적을 증대시키는 교반부(50) 및;

   상기 살수부(30)와 산기부(40)와 교반부(50)에 구성된 전장품의 신호를 입력받아 작동신호를 출력하여 제어하는 제어부(60);

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 패각담체를 이용한 미생물 반응기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 패각담체(10)는,

   상기 미처리수에 의해 유동하는 유동상 또는 상기 미처리수에 의해 유동하지 않는 고정상이 혼합된 것을 특징으로 하는 패각담체를 이용한 미생물 반응기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 본체부(20)는,

   상기 살수부(30)에 구성된 분사관로(32)와 상기 본체부(20)에 구성된 중수관로(24)를 연결하여 상기 침전조(400)에 의해 공급되는 미처리수를 상기 중수관로(24)에 선택적으로 공급하는 내부순환관로(33)가 구비된 것을 특징으로 하는 패각담체를 이용한 미생물 반응기.

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