KR20090130283A - 폭기조 내장형 침전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (A) 외벽과 바닥으로 이루어진 본체; (B) 상기 본체의 내부에서, 하부가 개방된 격벽에 의해 구획된 폭기부와 침전부; (C) 상기 폭기부로 연결된 폐수 유입수단; (D) 상기 폭기부 하부에 설치된 하나 또는 복수개의 산기수단; 및 (E) 상기 침전부 상부에 설치된 배출수단;을 포함하는 폭기부 내장형 침전장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 침전장치는 하·폐수처리공정에서 종래의 장방형(사각형침전지) 또는 원형 침전부 대신 사용할 수 있는 것으로서, 슬러지의 반송이 필요 없고, 슬러지를 중앙 또는 전단에 모으기 위한 기계장치 및 구동장치도 필요 없어 장치비 및 운영비의 절약이 가능하다.

Description

폭기조 내장형 침전장치{A SETTLING TANK HAVING AN AERATION PART IN ITS INNER SPACE}
본 발명은 폭기부 내장형 침전장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 침전조의 중앙 또는 일측에 폭기조를 내장시켜 일체화시킴으로서 미생물(이하 슬러지)을 모으는 동력식 기계장치(이하 스크래퍼)와 생물폭기부로 슬러지를 반송시키는 반송펌프가 필요없는 침전장치에 관한 것이다.
통상적인 침전장치는 도 1에서 보는 바와 같이 유입된 유입수(슬러지를 포함하는 하폐수)를 일정시간 체류시켜 슬러지는 중력에 의해 침전시키고 처리수(상등수)는 위어를 통하여 배출되도록 하는 장치이다. 침전된 슬러지는 스크래퍼에 의해 침전조의 전단 또는 중앙으로 수집된 후, 펌프에 의해 (생물)폭기조로 반송되고 일부는 잉여슬러지로 폐기된다. 반송 슬러지의 양은 보통 유입유량의 20∼100％인데, 반송 슬러지는 궁극적으로 다시 침전조로 유입되므로 고형물부하를 높이게 되어 침전조의 효율에 영향을 주게 된다. 특히 유입유량의 변화가 클 때 증가된 유입량과 함께 반송슬러지에 의한 침전조의 유입 슬러지량이 증가됨으로서 침전성능에 악영향을 주게 된다. 침전조의 처리용량을 초과하여 증가된 슬러지는 위어를 통하여 유출되어 수질을 악화시킨다.
폭기부와 침전조가 분리된 종래의 하폐수 처리 시스템에서는 침전조의 슬러지층의 높이는 유입수의 유량변화에 민감하다. 따라서 유입수량의 변화에 의해 슬러지층이 조금만 상승하여도 유출수질의 악화를 가져오게 된다. 또한 종래의 하폐수 처리 시스템에 의하면, 폭기부와 침전조를 분리함으로 인해 일정한 수위차를 유지하여야 하고, 슬러지 수집과 슬러지 반송을 위해 상당한 장치와 에너지가 필요하다는 단점이 있다.
대한민국 특허 0382810호에는 슬러지층이 상승하여도 어느 정도까지는 침전조에서 슬러지의 저장능력을 갖고 있어서 유출수질의 악화를 방지할 수 있는 기술이 개시되어 있지만, 상기 처리장치는 반송되는 슬러지량과 유입수량의 변화량을 동시에 수용해야 되므로 인해 유량변화에 대한 수질의 보증에 한계가 있다.
기술적 과제
본 발명은, 침전조와 폭기부를 일체화시켜 슬러지 수집을 위한 스크래퍼가 필요없는 폭기부 내장형 침전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 슬러지의 외부반송 없이 내부반송만 이루어지게 함으로써 설비와 에너지 소모를 최소화할 수 있는 폭기부 내장형 침전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
기술적 해결방법
이하에서는 혼동을 피하기 위하여, 처리를 필요로 하는 하폐수를 폐수(waste water), 처리 중인 물을 중간수(treating water), 처리되어 유출되는 물을 처리수(treated water 또는 supernatant)라 정의한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (A) 외벽과 바닥으로 이루어진 본체; (B) 상기 본체의 내부에서, 하부가 개방된 격벽에 의해 구획된 폭기부와 침전부; (C) 상기 폭기부로 연결된 폐수 유입수단; (D) 상기 폭기부 하부에 설치된 하나 또는 복수개의 산기수단; 및 (E) 상기 침전부 상부에 설치된 처리수 배출수단;을 포함하는 폭기부 내장형 침전장치에 관한 것이다.
즉 본 발명은, 하부가 열려진 격벽에 의해 폭기부와 침전부로 구분되며, 상기 폭기부의 하부에 산기수단가 설치되어 있어 상기 폭기부로 유입된 폐수가 산기수단에 의한 폭기로 순환되는 한편, 처리수가 상기 침전부의 상부로부터 배출수단을 통해 유출되는 폭기부 내장형 침전장치에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 외벽, 바닥, 격벽 등은 수처리 장치에서 활용되는 통상의 재질로써, 예컨대 콘크리트, 합성수지 또는 금속일 수 있다.
본 발명에서 상기 폭기부와 침전부는 본체의 양쪽에 분리형성될 수도 있지만, 상기 폭기부가 중앙에, 상기 침전부가 외곽에 위치되도록 하는 것이 좋다.
본 발명에 의한 상기 침전장치는 원형 또는 장방형의 평면도를 갖는 것이 좋은데, 이때 상기 격벽은 원통형 또는 다각통형일 수 있다. 즉, 원통형 또는 다각통형의 격벽에 의해 폭기부가 중앙에 위치하고 외곽이 침전부로 둘러싸이는 형태가 된다.
한편, 상기 격벽은 판(plate)형일 수 있다. 특히 침전장치의 표면이 장방형인 경우 양측에 형성된 두 개의 판형 격벽에 의해 상기 폭기부가 내측에, 상기 침전부가 외곽에 위치하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
슬러지에서 내부탈질이 발생하면 슬러지 부상현상이 나타나면서 슬러지가 배출수단으로 유출될 수 있다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 침전된 슬러지가 원활히 순환될 수 있도록 경사벽과 정류수단과 수류유도수단 등을 설치할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 침전부에서 침전된 슬러지가 원활하게 하강하여 폭기부로 내부순환될 수 있도록 상기 외벽과 바닥 사이에 경사벽을 설치할 수 있다.
또한 본 발명에서는 폭기부와 침전부 사이의 중간수의 순환을 원활하게 하기 위해 상기 폭기부와 상기 침전부간의 수류를 조절하는 정류수단을 상기 격벽의 하부에 설치할 수 있다.
또한 본 발명은 폭기부의 산기수단에 의한 기포의 상승에 동반되는 수류 및 슬러지의 순환을 유도하고 제어하기 위하여 상기 산기수단의 외곽에 수류유도수단을 설치하는 것이 좋다.
이때 상기 정류수단과 수류유도수단의 형태는 격벽의 형태에 의존한다. 즉, 상기 격벽이 원통형인 경우 정류수단은 개방된 역깔대기형, 수류유도수단은 원통형으로, 상기 격벽이 판형인 경우 정류수단 및 수류유도수단도 판형으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 처리수의 배출은 원활히 이루어지게 하고 슬러지의 배출은 억제되게 하는 배리어(barrier)를 상기 침전부의 상부에 설치할 수 있다.
상기 배리어는 상기 침전조의 평면형상과 동일한 평면형상을 갖는 판체(plate)의 표면에 다수개의 배수공을 경사지게 형성하거나 상·하부에 다수의 투수공이 형성되어 있는 지지체 내부에 부유성 여재를 충전하는 등의 방법으로 제작될 수 있다.
한편, 본 발명에서 폐수의 유입량이나 성분특성 등의 변화에 따라 처리조건이 변경되어야 하는 경우를 대비하여 상기 격벽은 상하 높낮이를 조절할 수 있는 가변형으로 제작되는 것이 바람직하다. 이중 격벽을 두어 하나의 격벽을 가변형이 되도록 하거나 전체 격벽을 가변형으로 할 수 있을 것이며, 그 구체적인 방법은 종래 관련기술을 활용하여 당업자가 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
예컨대, 조건의 변화에 따라 침전부의 슬러지층 높이가 과도하게 낮아지는 경우 상기 격벽을 하강시켜 슬러지의 내부순환(폭기부↔침전부)이 감소되도록 하고, 슬러지층이 과도하게 높아지는 경우 상기 격벽을 상승시켜 슬러지의 내부순환이 증가되도록 할 수 있다.
유리한 효과
본 발명에 의한 침전장치는 하·폐수처리공정에서 종래의 장방형(사각형침전지) 또는 원형 침전조 대신 사용할 수 있는 것으로서, 슬러지의 반송이 필요 없고, 슬러지를 중앙 또는 전단에 모으기 위한 기계장치 및 구동장치도 필요 없어 장치비 및 운영비의 절약이 가능하다.
또한 슬러지층의 여과에 의한 처리수의 수질 또한 대폭 향상시킬 수 있어 에너지 절약등 경제성이 높고, 처리효율이 좋은 침전장치(1) 및 수처리공정을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 침전조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치의 예들을 단면도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치의 예들을 평면도로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치가 적용된 하·폐수처리 공정 시스템을 개념적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치가 적용된 질소 및 인 처리 공정 시스템을 개념적으로 도시한 것이다.
********** 주요 도면부호의 설명 **********
1 : 폭기부 내장형 침전장치(본체) 2 : 격벽
3 : 폭기부 4 : 침전부
5 : 유입수단 6 : 산기수단
7 : 배출수단(위어) 8 : 경사벽
9 : 정류수단 10 : 수류유도수단
11 : 배리어 12 : 외벽
13 : 바닥
101 : 유입라인 102 : 내부반송라인
103 : 유출라인 104 : 슬러지 인발라인
105 : 공기공급라인 106 : 침전형 반응조
108 : 폭기조 109 : 혐기무산소조
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치들의 예시적 단면도 및 평면도이다. 상기 예시도에서는 본 발명에 필수적이지 않은 구성요소, 예를 들면, 정류수단(9), 수류유도수단(10) 및 배리어(11)가 모두 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치는 외벽(12)과 바닥(13)으로 이루어진 본체(1), 상기 본체(1)의 내부에서, 하부가 개방된 격벽(2)에 의해 구획된 폭기부(3)와 침전부(4), 상기 폭기부(3)로 연결된 폐수 유입수단(5), 상기 폭기부(3) 하부에 설치된 하나 또는 복수개의 산기수단(6) 및 상기 침전부(4) 상부에 설치된 배출수단(7)을 필수적인 구성요소로 한다.
상기 유입수단(5)으로는 통상의 파이프나 상기 파이프의 벽면에 다수의 구멍이 형성된 유공관 또는 파이프와 유공관이 조합된 형태의 배관체가 채용될 수 있으며, 도 2에 도시된 것처럼 본체(1)의 측벽에 관통/설치되거나 본체(1)의 내부 중심에 잠기는 형태로 설치될 수 있다.
상기 배출수단(7)으로는 파이프나 도 1에 도시된 것처럼 침전부(4)의 상면에 돌출 턱이 형성된 위어(wier)와 배출용 파이프라인이 채용될 수 있다. 위어는 침전조의 상부의 외벽(12) 또는 격벽(2)을 따라 설치될 수도 있고 침전부(4) 중앙에 설치될 수도 있다.
도 2에서 A는 경사벽(8)이 형성되어 있지 않은 예이고, B 및 C는 경사벽(8) 이 형성되어 있는 예이다. 상기 경사판의 경사각은 침전부(4)의 폭에 따라 변화를 줄 수 있지만 20∼70°인 것이 바람직하다. 또한 도 2에서 A 및 B는 폭기부(3)가 중앙에, 침전부(4)가 외곽에 형성된 예이며, C는 폭기부(3)와 침전부(4)가 각각 침전조의 양쪽으로 분리되어 있는 예이다.
본 발명에 의한 장치에 있어서, 상기 폭기부(3)에서 미생물에 의해 오염물질이 제거된 중간수(물과 슬러지의 혼합물)는 격벽(2)의 하부를 통하여 침전부(4)로 유입된다. 침전부(4)의 하부에서는 슬러지가 자가응집(auto-flocculation)되어 슬러지층을 이루는데, 슬러지층은 중간수가 통과할 때는 여과층 기능을 하게 되므로 최종 처리수의 수질이 좋아지는 효과를 얻을 수 있다. 이렇게 유입된 중간수에서 슬러지는 침전되고 분리된 처리수는 배출수단(7)을 통하여 유출된다. 침전된 슬러지는 폭기부(3)에서 포기되어 이동되는 수류에 의해 다시 폭기부(3)로 순환되므로 슬러지 반송의 효과가 나타난다. 종래 기술에 의하면 침전지에서 침전되고 농축된 미생물(슬러지)을 별도의 장치와 에너지를 이용하여 폭기부(3)로 반송시키는데, 본 발명에 의한 장치에서는 이러한 미생물(슬러지) 반송이 폭기부(3) 폭기에 의한 수류의 힘으로 자동적으로 이루어지게 된다.
일부 처리수와 함께 상승하는 슬러지는 배리어(11)에 의해 걸러지고, 배리어(11)에 쌓인 슬러지는 자체 무게에 의해 침전지 하부로 침강한다.
도 3에서 A는 침전장치(1) 본체(1)의 평면형상이 장방형이고, 두 개의 판(plate)형 격벽(2)에 의해 폭기부(3)가 중앙에 사각형으로 형성되고, 폭기부(3)의 양측에 침전부(4)가 형성된 예이다. 도 3에서 B는 침전장치(1) 본체(1)의 평면형상 이 원형이고, 원형의 격벽(2)에 의해 폭기부(3)가 중앙에 원형으로 형성되고 침전부(4)가 폭기부(3)의 외곽에 형성된 예이다. 물론 A와 B에서 폭기부(3)의 형태가 서로 교환된 예도 가능할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 상기 격벽(2)은 상하 이동가능한 가변형일 수 있는데, 도 2에 격벽(2)이 하부로 이동가능함을 점선으로 된 격벽(2')을 도시하였다.
도 3의 A에서처럼 격벽(2)이 판형인 경우 경사벽(8), 정류수단(9), 수류유도수단(10) 및 배리어(11)의 구조도 그에 대응하여 판형 내지 사각형이 되어야 하며, B에서처럼 격벽(2)의 평면형상이 원형인 경우 경사벽(8), 정류수단(9), 수류유도수단(10) 및 배리어(11)의 평면형상도 원형인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 폭기부 내장형 침전장치의 표면 부하율은 5∼35 m3/m2·day에 이르는데, 이는 유입유량이 최소 처리용량의 7배까지 증가하더라도 적정한 처리가 가능함을 의미한다.
한편, 폐수의 유기물 농도가 매우 높아 내장된 산기수단(6)에 의해 처리할 수준을 넘는 경우에는 본 발명에 의한 장치의 전단(앞)에 폭기조를 추가로 설치함으로써 문제를 해결할 수 있다(이를 도 4에 예시하였다.).
본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치는 처리해야할 폐수의 조건에 따라서 단독으로 사용할 수도 있고, 종래 알려진 다양한 수처리 공정상의 장치들과 결합하여 사용할 수도 있다.
도 4에 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치와 침전반응조 및 추가 폭기조가 결합된 하폐수처리 공정 시스템을 개념적으로 도시하였다. 도 4에서 A는 개념적 단면도이고 B는 평면도이다.
도 5에 본 발명에 의한 폭기부 내장형 침전장치와 침전반응조 및 혐기조가 가 결합된 질소/인 처리 공정 시스템을 개념적으로 도시하였다.
본 발명의 기술적 사상과 종래기술의 내용으로부터 도 4 및 도 5에 도시된 시스템의 구체적 구조와 작동을 유추해 낼 수 있기 때문에 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
본 발명의 침전장치는 하·폐수처리공정에서 종래의 장방형(사각형침전지) 또는 원형 침전조 대신 사용할 수 있는 것으로서, 여과에 의한 처리수의 수질을 대폭 향상시킬 수 있으며 장치비 및 운영비의 절약이 가능하여 경제성이 높다.

Claims (13)

  1. 외벽(12)과 바닥(13)으로 이루어진 본체(1);
    상기 본체(1)의 내부에서, 하부가 개방된 격벽(2)에 의해 구획된 폭기부(3)와 침전부(4);
    상기 폭기부(3)로 연결된 폐수 유입수단(5);
    상기 폭기부(3) 하부에 설치된 하나 또는 복수개의 산기수단(6);
    상기 침전부(4) 상부에 설치된 처리수 배출수단(7);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폭기부(3)가 중앙에, 상기 침전부(4)가 외곽에 위치하는 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 침전장치(1)와 상기 격벽(2)은 원통형 또는 다각통형인 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 침전장치(1)의 수평단면이 장방형인 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 침전부(4)에서,
    상기 외벽(12)과 바닥(13) 사이에 경사벽(8)이 설치된 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폭기부(3)와 상기 침전부(4)간의 수류를 조절하는 정류수단(9)이 상기 격벽(2)의 하부에 설치된 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 폭기부(3)와 상기 침전부(4)간의 수류를 조절하는 정류수단(9)이 상기 격벽(2)의 하부에 설치된 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폭기부(3)에서 산기수단(6)에 의해 포기(aeration)될 때 수류를 제어하는 수류유도수단(10)이 상기 산기수단(6)의 외곽에 설치된 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 폭기부(3)에서 산기수단(6)에 의해 포기(aeration)될 때 수류를 제어하는 수류유도수단(10)이 상기 산기수단(6)의 외곽에 설치된 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리수의 배출은 원활히 이루어지게 하고 슬러지의 배출은 억제되게 하는 배리어(11)가 상기 침전부(4)의 상부에 설치된 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    처리수의 배출은 원활히 이루어지게 하고 슬러지의 배출은 억제되게 하는 배리어(11)가 상기 침전부(4)의 상부에 설치된 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격벽(2)은 상하 높낮이를 조절할 수 있는 가변형인 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 격벽(2)은 상하 높낮이를 조절할 수 있는 가변형인 것을 특징으로 하는 폭기부 내장형 침전장치.
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