KR20100020541A - 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생활하수를 비롯한 오폐수, 축산폐수, 오염된 하천수 및 호소수 등을 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용하여 처리하는 친환경적공법의 수처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성시키기 위한 본 발명에 따른 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템은 하수유입구(1)를 통하여 처리하고자하는 하천수가 유입이 되며, 협잡물을 제거하는 스크린조(2)와; 상기 스크린조(2)를 거친 처리수의 인방출과 탈질작용 역할을 위한 혐기조(3)와; 상기 혐기조(3)를 거친 처리수의 수중용존산소를 고갈시켜 탈질을 가속화시키는 역할을 위한 무산소조(4)와; 무산소조(4)를 거친 처리수의 제1 YAN반응조(7)로 이송되기전 안정화를 위한 역할을 하는 는 제1안정조(5)와; 제2안정조(6)를 거친 처리수는 펌프를 이용해 대기노출형 생물막 표면에 자연적으로 살수가 되도록 구성된 제1 YAN반응조(7)와; 제2 YAN반응조(8)를 거친 후 제1습지형여과조(9)를 통과한 후 하수유출구(10)를 통해 배출되며 이때 처리수는 제2습지형여과조(11)를 통과하여 최종적으로 외부로 배출되는 방식으로 구성된 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템을 제공한다.

대기노출형 생물막, 인공습지, 수처리시스템, 티타늄제올라이트생물막볼

Description

대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템 {Waste water treating system using biofilm exposed to air and artifical wetland}

본 발명은 수처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천수 및 호소수 , 생활하수를 비롯한 오폐수, 축산폐수 등을 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용하여 처리하는 친환경적인 수처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수처리시스템은 하천수 및 호소수, 각종 하·폐수를 정화 처리하여 농업용수나 공업용수로 다시 사용하기 위한 것이다.

종전의 수처리시스템은 크게 생물학적 처리방법, 화학적 처리방법, 물리적 처리방법으로 나눌 수 있다.

그 중 흔히 오염물질의 종류 및 특성에 따라 그에 맞게 필요한 또는 화학적 처리장치나 공정을 추가적으로 설치하거나 반류(side stream)를 시킴으로써 수처리 효율을 높이는 방식을 채택하여 왔는데, 이러한 종전의 수처리시스템은 처리를 요하는 오염수의 종류 및 특성에 따라 탄력적으로 운영할 수 없을 뿐 아니라 고도의 수처리가 요구되거나 기존의 시설로는 법적 기준 등을 맞추기 어려워 수처리시스템을 업그레이드(upgrade)하기 위해 추가적으로 장치나 공정의 설비를 하는 경우에는 많은 비용과 노력이 드는 문제점이 있었다. 아울러 수처리의 효율을 높이기 위해서는 별도로 반류장치나 공정을 기존의 수처리시스템에 부가하여야 하므로 기존 수처리 시스템의 증·개축을 필요로 하는 등의 문제점이 있었으며, 아울러 추가되는 장치 또는 공정이 거의 물리적 처리 또는 화학적 처리를 요하는 것이어서 처리비용이 과다하게 많이 들뿐 아니라 처리 효율이 낮다는 문제점이 있었다.

그리고 생물학적 처리방법에 있어서, 1차침전지의 유출수를 미생물로 된 점막으로 덮인 쇄석이나 기타 매개층 등의 접촉재 위로 뿌려져 생물막과 폐수내의 유기물과 접촉시키는 공정상법에 의한 수처리방법인 살수여상법은 부하변동에 대해 대응능력이 우수하고, 슬러지의 반송이 불필요하며, 슬러지의 발생량이 적고, 건설비나 유지비가 저렴하면서 운전이 간편하며, 슬러지의 벌킹문제가 없다는 장점이 있으나, 접촉재의 깊이를 깊게 할 경우 악취가 발생되고, 폐쇄현상 등이 유발되면서 파리가 발생된다는 문제점이 있다.

그리고, 활성슬러지법은 살수여상법을 대체하는 폐수처리방법으로, 포기조에서 용존유기물질이 미생물에 의하여 섭취분해되고, 성장한 미생물이 종말침전지에서 응결 침전되어 활성슬러지로서 포기조로 일부 반송되면서 일부는 폐슬러지로 배출되는 공법이다. 그러나 이러한 활성슬러지법은 처리효과가 우수하여 현재 널리 활용되고 있으나, 소규모의 폐수처리에 적용했을 때 부하변동에 약하고 슬러지(미생물) 및 송기량의 조정에 전문적인 기술이 요구되고, 과다한 동력비 및 슬러지 벌킹이 발생되는 문제가 있다.

한편, 접촉산화법은 고정상식 활성슬러지법이라고도 하며, 회전원판법이나 살수여상 등과 같이 생물막을 이용하여 유기성 폐수를 처리하는 방법의 하나이다. 다시 말하면, 접촉산화법은 포기조내에 접촉재를 충전하여 폐수와 접촉재의 표면에 생물막을 접촉시키면서 포기함으로써 폐수중의 유기물을 제거시키는 방법으로, 접촉재에 생성되는 생물량이 부하조건에 의해 결정되며, 운전관리조건에 의해 생물량을 조절할 수 없고, 부하량에 비례하여 생물슬러지가 생성되므로 부하가 클 경우 접촉재가 폐쇄되는 등 부하조건에 한계가 있으며, 포기조내에 균일하게 포기시키기가 어렵고, 데드스페이스(dead space)가 생길 유려가 존재하는 등의 문제점이 있다.

또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 티타늄제올라이트생물막볼은 티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 및 제조방법(특허등록 제0793641호)에 의하며, 티타늄제올라이트생물막볼은 구형태의 전체적인 외형을 가지고 있으나 형태는 사각형 또는 삼각형 또는 봉모양 등 여러가지 형태로 만들 수 있다. 외부재질표면에 티타늄이 도포되며, 외부표면에 원형, 삼각형 등 다양한 구멍을 내어 물이 자유로이 왕래할 수 있도록 만들고, 내부에는 생물막을 두어 미생물에 의해 수질을 정화한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템에 관한 것으로서, 대기노출형 생물막을 이용하여 생물학적 처리공법의 악취, 폐쇄현상, 슬러지 벌킹 현상 등을 보완하였으며, 또한 인공습지의 문제점인 습지폐쇄현상도 보완을 하였다. 인공습지를 이용하여 친환경적이며 인공습지의 생태계 먹이사슬과 수생식물을 이용하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 대기노출형 생물막을 이용하여 순환 정화함으로써 폐수의 정화효율을 현저히 증대시키면서 설치부지를 최소화하며 또한 인공습지의 문제점인 습지폐쇄현상도 보완을 하였다. 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용하여 심미적인 역할뿐 아니라 추가적 처리효과까지 얻을 수 있는 친환경적 수처리시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 폐수의 정화효율을 현저히 증대시키면서 설치부지를 최소화할 수있고, 순환비의 조절할 수 있어 설비의 부하를 줄이며, 생화학적산소요구량 (biochemical oxygen demand)의 부하량에 따른 관리가 용이하며, 유입수의 수리적 부하율과 전단력을 증가시킴으로써 미생물점막을 계속적으로 탈리시키고, 미생물의 과도한 성장과 파리번식을 방지할 수 있으며, 기존 활성슬러지공법에서 필요하던 송풍기가 불필요한 효과를 제공하게 된다. 또한 인공습지의 문제점인 습지폐쇄현상 도 보완을 하였다. 인공습지를 이용하여 후처리효과를 얻을 수 있으며, 수처리시스템 시설이 공원의 역할도 하게 되는 심미적 효과까지 얻을 수 있다.

상기한 목적을 달성시키기 위한 본 발명은 따른 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템은

하수유입구(1)를 통하여 처리하고자하는 하천수가 유입이 되며, 협잡물을 제거하는 스크린조(2)와,

상기 스크린조(2)를 거친 처리수의 인방출과 탈질작용 역할을 위한 혐기조(3)와,

상기 혐기조(3)를 거친 처리수의 수중용존산소를 고갈시켜 탈질을 가속화시키는 역할을 위한 무산소조(4)와,

상기 무산소조(4)를 거친 처리수의 제1 YAN반응조(7)로 이송되기전 안정화를 위한 역할을 하는 제1안정조(5)와 제2안정조(6)와,

상기 제2안정조(6)를 거친 처리수는 펌프를 이용해 대기노출형 생물막 표면에 자연적으로 살수가 되도록 구성된 제1 YAN반응조(7)와,

상기 제1 YAN반응조(7)를 거친 처리수가 펌프를 이용해 대기노출형 생물막 표면에 자연적으로 살수가 되도록 구성된 제2 YAN반응조(8)를 통과하며, 상기 제1 YAN반응조(7)와 제2 YAN반응조(8)는 대기노출형 생물막을 이용해 반응공정을 호기성으로 유지하여 유기물은 물론 질소의 산화 및 인의 흡수를 동시에 이루게 된다.

상기 제2 YAN반응조(8)를 거친 처리수는 규조토 또는 펄라이트 등으로 구성 되는 제1습지형여과조(9)를 통과한 후 하수유출구(10)를 통해 배출되며, 제1습지형여과조(9)를 거친 처리수는 다시 제2습지형여과조(11)를 통과하여 최종적으로 외부로 배출된다. 처리하고자하는 하천수 및 호소수, 생활하수, 각종 하·폐수의 특성에 따라 제1습지형여과조(9)와 제2습지형여과조(11)의 내부 여과조에는 티타늄제올라이트생물막볼(12)을 배치하여 처리효율을 높이는 방식으로 구성된 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 처리공정도이다.

도 2은 본 발명에 따른 상부 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 측면 상세도이다.

도 4은 본 발명에 티타늄제올라이트생물막볼이 배치된 상세도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:하수유입구 2:스크린조 3:혐기조 4:무산소조 5:제1안정조 6:제2안정조 7:제1 YAN반응조 8:제2 YAN반응조 9:제1습지형여과조 10:하수유출구 11:제2습지형여과조 12:티타늄제올라이트생물막볼

Claims (4)

1. 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용하여 생활하수를 비롯한 오폐수, 축산폐수, 오염된 하천수 및 호소수 등을 친환경적으로 처리하는 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템.
2. 제 1항에 있어서, 각 반응조 (스크린조/혐기조/무산소조/제1안정조/제2안정조/제1 YAN반응조/제2 YAN반응조/제1습지형여과조)가 유기적으로 설치되어 처리효율을 증대시키도록하며, 제2습지형여과조를 활용하여 인공습지의 역할을 하며 후처리효과를 얻을 수 있도록 하는 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템.
3. 제 1항에 있어서, 처리하고자하는 생활하수를 비롯한 오폐수, 축산폐수, 오염된 하천수 및 호소수 등의 특성에 따라 스크린조/YAN반응조/습지형여과조가 다양한 배열구조로 연결된 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템.
4. 제 1항에 있어서, 제1습지형 여과조와 제2습지형여과조의 내부에 티타늄제올라이트생물막볼을 배치하여 효율을 높일 수 있도록 하는 대기노출형 생물막과 인공습지를 이용한 수처리시스템.

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