KR20090089035A - 부유식 여재 및 이를 적용한 오폐수 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

오폐수 처리용 부유식 여재 및 이를 적용한 오폐수 정화 장치가 제공된다. 부유식 여재는 중공을 포함하는 기둥 형상의 제 1 부재, 및 중공 내에 위치하고 미생물이 부착되는 제 2 부재를 포함하며, 제 1 부재와 제 2 부재의 재질은 서로 다른 구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 부유식 여재는 그 외부와 내부의 구성을 서로 달리하여, 오폐수에 포함된 오염 유기물에 대한 흡착 능력과 미생물이 부착 능을 증대하면서도, 내구성을 유지시킴으로써 부착능 및 내구성을 극대화한 부유식 여재를 제공할 수 있다.
오폐수, 정화, 부유식 여재

Description

부유식 여재 및 이를 적용한 오폐수 정화 장치{MOVING MEDIA AND APPARATUS FOR PURIFING WASTEWATER APPLYING THE SAME}
본 발명은 오폐수 처리용 여재 및 이를 적용한 오폐수 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오폐수 처리용 부유식 여재(moving media) 및 이를 적용한 오폐수 정화 장치에 관한 것이다.
생물막 공정(bioflim process)은 재래식 부유 성장 공정과는 달리 여재에 미생물을 부착시켜 오염물을 처리하는 방법이다. 미생물이 여재 표면에 부착되어 있으므로, 생물막 공정에서는 활성 슬러지 공정에서 문제가 되는 슬러지 팽화 현상이 적게 일어나며 고액 분리가 쉬우므로 침전조가 따로 요구되지 않으며, 슬러지 반송이 필요 없다는 특징을 가지고 있다.
또한, 이러한 생물막 공정은 오폐수의 체류 시간에 관계없이 증식 속도가 느린 미생물도 증식할 수가 있어 활성 슬러지 공정에 비해 미생물상(species)이 다양하게 출현하고 난분해성의 물질도 비교적 쉽게 처리할 수 있으며, 온도 pH, 충격 부하에도 강할 뿐만 아니라, 슬러지 발생량도 적고, 유지 관리가 쉬운 장점이 있다.
또한, 미생물막을 형성하고 있는 미생물들이 호기성, 임의성, 혐기성 미생물이 공존하고, 미생물이 지지 매체에 고정되므로 반응기 내의 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 효과적인 처리 효율을 기대할 수 있다.
이러한 생물막 공정에 적용되는 여재에 적합한 재료로 미생물에 친화력이 있고, 독성을 나타내지 않는 활성탄을 들 수 있는데, 활성탄의 함량이 높아질수록 미생물의 성장에는 적합하나 강도가 약해진다는 단점이 있다.
이에 본 발명에서는 미생물의 부착능과 내구성을 동시에 만족시키는 여재를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명에서는 상기한 바와 같은 여재가 적용되는 오폐수 정화 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재는 중공을 포함하는 기둥 형상의 제 1 부재, 및 상기 중공 내에 위치하고 미생물이 부착되는 제 2 부재를 포함하며, 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 재질은 서로 다른 구성으로 이루어진다.
상기 부유식 여재에 있어서, 상기 제 1 부재는 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리설폰, 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제 2 부재는 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리설폰 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나와 활성탄, 제올라이트, 양이온 수지 및 음이온 수지 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 상기 부유식 여재의 상기 제 1 부재는 상기 기둥 형상의 외벽과 내벽에 각각 요철을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 2 부재는 격벽에 의해 서로 구획을 이룬 형상을 갖질 수 있으며, 상기 격벽은 그 표면에 요철을 가질 수 있다.
또한, 상기 부유식 여재의 상기 제 2 부재는 벌집 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 부유식 여재의 상기 제 2 부재의 상하부는 중앙을 향해 함몰되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 여재는 그 외부와 내부의 구성을 서로 달리하여, 오폐수에 포함된 오염 유기물에 대한 흡착 능력과 미생물이 부착능을 증대하면서도, 내구성을 유지시킴으로써 부착능 및 내구성을 극대화한 부유식 여재를 제공할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재의 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재(100)는 제 1 부재(110) 및 제 2 부재(120)를 포함하여 이루어진다.
제 1 부재(110)는 부유식 여재(100)의 외측을 구성하는 것으로, 중공을 포함하는 기둥 형상을 갖는다. 도 1 내지 도 3에서는 제 1 부재(110)의 형상으로써, 원기둥 형상만을 예시하여 도시하고 있지만, 중공을 포함한 기둥 형상이라면 특별히 제한되지 않고, 사각 기둥, 타원기둥, 삼각 기둥 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
이러한 제 1 부재(110)는 부유식 여재(100)가 오폐수 정화 장치에 적용되는 경우, 오폐수 정화 장치의 교반시 부유식 여재(100)간에 직접적으로 서로 충돌하는 부분으로서, 그 충격에 충분히 견딜 수 있을 정도의 강도와 내구성이 요구된다.
따라서, 제 1 부재(100)는 상술한 바와 같은 충격에 견딜 수 있는 강도와 내구성을 갖는 재질로 이루어져야 하며, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리설폰, 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 부재(110)는 오폐수 처리 장치에 적용되어 오폐수와 접촉하는 비 표면적을 증가시키기 위해, 제 1 부재(110)의 외벽(112)과 내벽(114)은 각각 요철을 가질 수 있다. 이러한 요철의 형상을 특별히 제한되지 않으며, 제 1 부재(110)의 비표면적을 증대시키면서, 그 강도와 내구성을 저하시키지 않는 형상이라면 어떠한 것이라도 좋다.
제 1 부재(110)의 중공 내부에는 제 2 부재(120)가 위치한다. 제 2 부재(120)는 유기물의 흡착과 미생물의 부착이 주로 이루어지는 장소로서, 예를 들어 격벽에 의해 서로 구획을 이룬 형상을 갖는다.
제 2 부재(120)는 유기물의 흡착과 미생물의 부착을 효율적으로 하기 위해, 그 비표면적을 최대화할 수 있도록, 그 단면이 벌집 형상을 가질 수 있다.
이러한 제 2 부재(120)는 유기물의 흡착과 미생물의 부착이 효율적으로 이루어지면서도, 부유식 여재(100)의 접촉에 의한 충돌시 그 충격을 견딜 정도의 강도와 내구성이 요구된다. 이러한 제 2 부재(120)의 특성을 만족시키기 위해서, 제 2 부재(120)는 제 1 부재(110)의 재질과 서로 다른 구성으로 이루어진다. 즉, 제 2 부재(120)는 유기물을 흡착능과 미생물 부착능을 증대시키기 위해 예를 들어 활성탄, 제올라이트, 양이온 수지, 및 음이온 수지 중 적어도 하나를 포함하며, 소정의 강도와 내구성을 위해 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리설폰, 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 제 2 부재(120) 중에 포함되는 활성탄의 양은 부유식 여재(100)가 적용되는 오폐수의 성상에 따라 목적하는 바대로 조절될 수 있다.
또한, 제 2 부재(120)는 오폐수 정화 장치에 적용되어 오폐수와 접촉하는 비 표면적을 증가시키기 위해, 제 2 부재(120)의 격벽에(122)는 요철을 가질 수 있다. 요철의 형상을 특별히 제한되지 않으며, 제 2 부재(120)의 비표면적을 증대시키면서, 그 강도와 내구성을 저하시키지 않는 형상이라면 어떠한 것이라도 좋다.
또한, 제 2 부재(120)는 부유식 여재(100)의 접촉에 의한 충돌시, 깨짐 등을 방지하기 위해, 그 중앙을 향하여 함몰된 형상을 가지도록 하여, 충돌에 의한 파괴를 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재(100)는 내부에는 미생물의 부착능과 유기물 흡착능을 증가시킨 재질을 포함하여 이루어지고, 외부에는 강도와 내구성이 있는 재질을 포함하여 이루어짐으로써, 미생물의 부착능과 내구성을 동시에 만족시킬 수 있다.
계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재를 충진하여 오폐수를 정화하는 오폐수 정화 장치에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재가 적용되는 오폐수 정화 장치의 구성을 간략하게 도시한 구성도들이다. 도 4 및 도 5에 도시한 오폐수 정화 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재가 적용될 수 있는 오폐수 정화 장치를 예시한 것에 불과하며, 이외에도 다양한 오폐수 정화 장치에 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재가 적용될 수 있음은 물론이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 정화 장치는 1차 침전 수단(210), 혐기조(220), 무산소조(230), 호기조(240), 2차 침전 수단(250) 및 슬러지 처리 수단(260)을 포함한다.
1차 침전 수단(210)은 유입되는 오폐수 중의 부유물을 제거하기 위한 것으로, 스크린, 미세 스크린, 드럼 스크린, 침전지 등의 조합으로 구성될 수 있다. 이러한 1차 침전 수단(210)은 유입 오폐수 내의 고형 물질을 침전 및 분리(스크린, 여과)시켜 부유물을 제거하게 된다. 이러한 부유물은 슬러지 처리 수단(280)으로 이송된다.
혐기조(220), 무산소조(230) 및 호기조(240)는 생물학적 반응에 의해 1차 침전 수단(210)으로부터 나온 유출수를 미생물과 반응시켜 유기물을 분해하고 제거하는 역할을 한다. 혐기조(230)에서는 인이 방출되고, 무산소조(230)에서는 오폐수 중의 아질산과 질산을 탈질 미생물을 이용하여 질소 가스로 변환시켜 제거하고, 호기조(240)에서는 오폐수 중 유기물을 호기성 미생물을 이용하여 이산화탄소와 물로 분해하고, 암모니아성 질소를 질산화 미생물을 이용하여 아질산이나 질산으로 질산화시킨다. 호기조(240)를 거친 유출수의 일부는 2차 침전 수단(250)으로 향하고, 일부는 다시 무산소조(230)로 되돌려진다.
2차 침전 수단(250)은 생물학적 반응을 마치고 나온 유출수 중의 오염물을 다시 한번 제거하기 위한 것으로, 침전지로 구성될 수 있다. 2차 침전 수단(250)을 거쳐 오염물이 제거된 처리수는 유출되고, 일부는 다시 혐기조(220)로 되돌려지며, 오염물은 슬러지 처리 수단(260)으로 보내 진다.
슬러지 처리 수단(260)은 1차 침전 수단(210)과 2차 침전 수단(250)에서 제거된 부유물과 오염물을 소화하여, 탈수, 소각하여 분해하거나, 결정화하여 질소와 인을 회수하는 역할을 한다. 슬러지 처리 수단(260)에서 발생한 반류수는 반류수 처리수단(270)을 거쳐 다시 1차 침전 수단(210)으로 되돌려 진다.
도 5에 도시한 오폐수 정화 장치는 도 4의 오폐물 정화 장치에서의 2차 침전 수단(250) 대신 막분리 수단(280)을 포함하는 것을 제외하고는 도 4의 오폐물 정화 장치와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
상술한 바와 같은 도 4의 오폐물 정화 장치에서는 무산소조(230) 또는 호기조(240), 반류수 처리수단(270) 등의 생물학적 반응조에 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재가 적용될 수 있으며, 오폐물 정화 장치에서 오폐수의 체류 시간이 부족하더라도, 부유식 여재의 우수한 미생물 부착능과 유기물 흡착 능에 의해 오폐수의 처리 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 도 5의 오폐수 정화 장치에서도 무산소조(230) 또는 호기조(240) 등의 생물학적 반응조에 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재가 적용될 수 있으며, 이러한 부유식 여재에 의해 미생물의 활성도를 증가시키고, 막분리 수단(280)에 대한 고형물 부하를 저하시켜 막의 막힘 현상을 저감시킬 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만 고농도의 질소가 함유되어 있는 오폐수를 처리하는 반응조에 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재를 투입하여 질산화 효율을 증대시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 여재가 적용되는 오폐수 정화 장치의 구성을 간략하게 도시한 구성도들이다.

Claims (9)

  1. 중공을 포함하는 기둥 형상의 제 1 부재; 및
    상기 중공 내에 위치하고, 미생물이 부착되는 제 2 부재를 포함하며,
    상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 재질은 서로 다른 구성으로 이루어진 부유식 여재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리설폰, 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하는 부유식 여재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리설폰 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나와 활성탄, 제올라이트, 양이온 수지, 음이온 수지 중 적어도 하나를 포함하는 부유식 여재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는 상기 기둥 형상의 외벽과 내벽에 각각 요철을 갖는 부유식 여재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는 격벽에 의해 서로 구획을 이룬 형상을 갖는 부유식 여재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 격벽은 그 표면에 요철을 갖는 부유식 여재.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부재의 단면은 벌집 형상을 갖는 부유식 여재.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부재의 상하부는 중앙을 향해 함몰되어 있는 부유식 여재.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 따른 부유식 여재를 이용하는 오폐수 정화 장치.
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