KR20100093333A - 분뇨 및 하수의 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분뇨 및 하수의 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생활 하수를 1차적으로 정화하여 분뇨에 유입시켜 처리효율을 높인 분뇨 및 하수의 정화장치에 관한 것이다.

본 발명은 유입된 분뇨를 정화처리하여 배출시키는 분뇨처리부와, 분뇨처리부와 인접하게 설치되며 유입된 하수를 정화처리하여 상기 분뇨처리부로 배출시키는 하수처리부를 구비한다.

본 발명에 의하면 총 8단으로 이루어진 다단식의 정화시스템에 의해 분뇨 및 하수의 처리효율을 향상시킬 수 있고, 생활 하수가 유입되는 제 1침전조의 상부에 거품제거수단을 설치하여 생활하수로부터 발생되는 거품 및 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

분뇨, 하수, 정화

Description

분뇨 및 하수의 정화장치{Apparatus purifying feces and urine and sewage}

본 발명은 분뇨 및 하수의 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생활 하수를 1차적으로 정화하여 분뇨에 유입시켜 처리효율을 높인 분뇨 및 하수의 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정에서 배출되는 오폐수에는 화장실에서 배출되는 분뇨와, 식기 및 의류, 침구류의 세탁을 통해 배출되는 생활하수 등이 무분별하게 포함되어 있다.

이 중 분뇨는 가정에 보급된 수세식변기를 통해 정화조에서 일정부분 정화되어 외부로 배출된다. 그러나, 상기 생활하수는 어떠한 정화처리도 없이 그대로 배출되어 하수관을 통해 강이나 하천 등지로 유입되는 경우가 흔하기 때문에, 생활하수에 포함된 세제, 주방세제 등이 수질오염을 야기하는 주 요인 중의 하나가 되는 문제점이 있다.

생활하수나 분뇨등은 하수 종말처리장에서 처리할 수도 있으나 이는 주거지역의 경우에 상기 하수 종말처리장의 설치가 곤란함은 물론 수집관로 등의 부대설비 상승, 과중한 시설경비등을 초래하게 된다.

이러한 이유로 각 가정에서 별도의 정화조를 설치하여 분뇨등을 수집처리하고 있다. 이러한 정화조는 단순히 분뇨를 수거하는 일정형태로 이루어져, 유입되는 분뇨는 침전시키고, 그 오수는 배출구로 배출하도록 되어 있다.

종래의 정화조는 밀폐된 상태의 정화조내에 침전된 분뇨침전물이 혐기성 발효를 진행하면서 그 처리기간이 길게 소요됨은 물론 효과적으로 처리가 곤란하고, 또한 상기 배출구로 배출되는 오수도 충분히 정화되지 못한 상태로 배출되므로 인해 수질오염의 문제를 근본적으로 해결하지는 못하였다. 그리고 정화조는 수질오염의 또 다른 원인인 세제를 포함한 생활하수등의 처리는 곤란하였다.

대한민국 실용신안공보 1996-5053호에서는 생활하수 및 분뇨를 유입하여 고체와 액체상태를 분리하는 제1침전실과, 상기 제1침전실에서 유입되는 오수만을 유입하는 제2침전실을 구비하고, 상기 제2침전실로 유입된 오수는 호기성 반응을 위한 접촉산화실, 최종침전실, 활성탄여과조, 소독조를 거치면서 여과되어 배출하도록 이루어지므로 분뇨와 생활하수를 처리함은 물론 오수를 정화하는 상태로 배출하도록 되었다.

그러나 상기 정화조 역시 생활하수와 분뇨를 동시에 유입하면서 분뇨를 제1침전실에 침전시키고, 그 오수만을 다음 단계를 거치면서 정화하도록 되어 있기 때문에 효과적인 정화처리가 이루어지지 않고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 생활하수와 분뇨가 동시에 처리될 수 있도록 공간적으로 독립적이면서도 흐름은 연속적인 다단의 정화처리를 통하여 처리효율을 높일 수 있는 정화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 생활하수의 정화처리시 생활하수로부터 발생되는 거품을 효과적으로 제거할 수 있는 정화장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분뇨 및 하수의 정화장치는 유입된 분뇨를 정화처리하여 배출시키는 분뇨처리부와; 상기 분뇨처리부와 인접하게 설치되며 유입된 하수를 정화처리하여 상기 분뇨처리부로 배출시키는 하수처리부;를 구비하며, 상기 하수처리부는 유입된 하수 중에 포함된 고형물을 침전시키는 제 1침전조와, 상기 제 1침전조로부터 유입된 하수를 발효시키는 제 1 및 제 2 발효조와, 상기 제 2발효조로부터 유입된 하수 중의 오염물질을 미생물에 의해 분해시키는 제 1생물막처리조를 구비하며, 상기 하수처리부는 상기 제 1침전조, 상기 제 1생물막처리조, 상기 제 2발효조, 상기 제 1발효조가 순차적으로 설치되고, 상기 제 1침전조와 상기 제 1발효조를 연결하는 바이패스관을 더 구비하며, 상기 분뇨처리부는 유입된 분뇨 중에 포함된 고형물을 침전시키며 상기 제 1생물막 처리조와 연결되어 상기 하수처리부에서 정화처리된 하수가 유입되는 제 2침전조와, 상기 제 2침전조 로부터 유입되는 오수 중에 포함되어 있는 잔존 고형물을 침전시키는 제 3침전조와, 상기 제 3침전조를 통과한 오수를 발효시키는 제 3발효조와, 상기 제 3발효조를 통과한 오수 중의 오염물질을 미생물에 의해 분해시키는 제 2생물막처리조를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 하수처리부는 상기 제 1침전조에서 발생하는 거품을 제거하기 위한 거품제거수단을 더 구비하며, 상기 거품제거수단은 상기 제 1침전조의 상부에 설치되어 폐궤도를 형성하며 회전하되 상기 제 1침전조에 저장된 하수의 수면을 근접하게 지나가면서 상기 거품이 부착되는 이송벨트와, 상기 이송벨트를 회전가능하도록 지지하는 회전지지체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 하수처리부는 상기 제 1침전조의 내부에 설치되어 하수 중으로 기포를 폭기시켜 오염물질을 수면으로 부유시키는 제 1산기관과, 상기 이송벨트에 접촉되어 상기 이송벨트의 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 스크레이퍼와, 상기 스크레이퍼에 의해 제거된 오염물질을 수집하는 수집통을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2생물막 처리조는 하부에 설치되어 기포를 폭기시키는 산기관과, 산기관의 상방에 설치되며 다수의 관통공이 설치된 다공 패널과, 상기 다공패널 위에 형성되며 표면에 미생물이 부착된 청석층을 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 분뇨 및 하수의 정화장치는 총 8단으로 이루어 진 다단식의 정화시스템에 의해 분뇨 및 하수의 처리효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 생활 하수가 유입되는 제 1침전조의 상부에 거품제거수단을 설치하여 생활하수로부터 발생되는 거품 및 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 및 하수의 정화장치를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정화장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정화장치에서 요부를 발췌한 사시도이고, 도 3은 도 1의 정화장치의 분뇨처리부를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 정화장치의 하수처리부를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면서, 본 발명의 정화장치(10)는 크게 생활 하수를 정화처리하는 하수처리부(60)(70)(80)(90)와, 분뇨를 정화처리하는 분뇨처리부(20)(30)(40)(40)로 나뉜다.

정화장치(10)의 전면에 위치한 분뇨처리부는 다단 배열된 4조식으로 형성되고, 정화장치(10)의 후면에 위치한 하수처리부 역시 다단배열된 4조식으로 형성된다. 즉, 본 발명의 정화장치(10)는 콘크리트로 이루어진 사각 형상의 본체(11)의 내부공간을 횡으로 가르는 횡격벽(14)에 의해 분뇨처리부와 하수처리부가 구획되고, 분뇨처리부는 내부공간을 종으로 가르는 3개의 종격벽(15)에 의해 4조로 형성된다. 그리고 하수처리부 역시 내부공간을 종으로 가르는 3개의 종격벽(15)에 의해 4조로 형성된다.

이외에도 도시되지 않았지만 분뇨처리부와 하수처리부는 상호 이격되어 나란하게 형성될 수 있음은 물론이다. 그리고 콘크리트 재질 외에 강화플라스틱, 폴리에틸렌 등의 소재를 이용할 수 있다.

하수처리부(60)(70)(80)(90)는 하수가 유입되는 방향으로부터 제 1침전조(60), 제 1생물막처리조(70), 제 2발효조(80), 제 1발효조(90)가 순차적으로 형성된다.

제 1침전조(60)는 사각 통형의 내부공간을 가지며, 상부에는 탈부착이 가능한 덮개(61)가 설치된다. 침전조(60)의 상부에 설치되는 하수유입관(63)을 통해 가정 등에서 배출되는 생활 하수가 내부로 유입된다. 제 1침전조(60)의 내부로 유입된 하수에 포함된 오염물질 중 비중이 큰 고형물은 제 1침전조(60)의 바닥면으로 침전되고, 물보다 비중이 작은 오염물질인 부유물이나 오일 등은 수면 위로 부상하게 되어 고액이 분리된다.

제 1침전조(60)는 도시된 바와 달리 하수유입관(63)을 통해 유입되는 하수가 제 1침전조(60)의 내주면을 타고 와류를 형성할 수 있도록 원통형의 내부공간을 가질수 있다. 이 경우 와류를 용이하게 형성할 수 있도록 하수 유입관(63)의 단부는 제 1침전조(60)의 내주면의 접선방향으로 연결되어 형성될 수 있다.

그리고 제 1침전조(60)에서 하수가 유입되면서 하수 중에 포함된 각종 세제 성분에 의해 거품이 발생하게 된다. 이 경우 거품은 수면 위로 부상하여 수면을 덮게 된다. 따라서 본 발명의 정화장치(10)는 제 1침전조(60)에 생성된 거품을 제거할 수 있도록 거품제거수단(110)을 가지는 것이 바람직하다.

일 예로 거품제거수단(110)은 제 1침전조의 덮개(61)에 설치된다. 사각의 형상을 가진 덮개(61)의 중앙에 형성된 장방형의 관통공에 폐궤도를 형성하며 회전하는 이송벨트(111)가 설치된다. 이송벨트(111)의 상부는 덮개(61) 위로 돌출되어 있고, 하부는 수면과 근접하도록 설치된다. 이송벨트(111)는 회전지지체에 지지된다. 회전지지체는 폐궤도를 이루는 이송벨트(111)의 내측에 설치되어 이송벨트를 회전 이송시키는 구동롤러(113)와, 이송벨트(111)의 내측에 다수가 설치되어 이송벨트의 회전궤도를 형성시킴과 동시에 이송벨트의 이송을 가이드하는 다수의 가이드롤러(115)와, 구동롤러(113) 및 가이드 롤러(115)를 지지하는 베이스 프레임(117)과, 베이스 프레임(117)을 덮개(61)에 고정시키는 브라켓(119)으로 이루어진다. 그리고 구동롤러(113)를 회전시키기 위해 덮개(61)의 일측에 전동모터(143)와, 감속기(141)가 설치된다. 감속기(141)와 구동롤러(113)는 구동축(145)에 의해 연결된다.

이송벨트(111)의 회전시 수면 위에 생성된 거품이 이송벨트에 부착되어 대기중으로 노출된다. 도시된 예에서 이송벨트(111)는 시계방향으로 회전한다. 이송벨트(111)에 부착된 거품은 대기 중으로 노출되면서 태양에너지에 의해 건조되어 제거된다. 건조시간을 충분히 확보할 수 있도록 이송벨트(111)의 회전속도는 분당 3회 내지 5회인 것이 바람직하다. 또한 덮개의 상부로 노출된 이송벨트(111)의 좌우 길이를 최대한 길게 형성한다. 거품이 용이하게 부착될 수 있도록 이송벨트(111)의 소재로 부직포나 직물지 등을 이용할 수 있다.

그리고 이송벨트(111)에는 거품 뿐만 아니라 수면 위로 부상하는 오염물질 등도 함께 부착된다. 따라서 이송벨트(111)의 표면에 부착된 오염물질을 제거하기 의해 스크레이퍼(120)와 수집통(130)이 더 설치되는 것이 바람직하다.

스크레이퍼(120)는 이송벨트(111)의 좌측 또는 우측에 하향으로 경사지도록 설치된다. 스크레이퍼(120)의 선단은 이송벨트(111)의 바깥 표면과 접촉되도록 하여 이송벨트의 회전시 스크레이퍼(120)의 선단에 오염물질이 걸려 분리될 수 있도록 한다. 이 경우 이송벨트(111)로부터 분리된 오염물질은 경사진 스크레이퍼(120)를 타고 흘러내려 수집통(130)에 수집된다.

바람직하게는 스크레이퍼(120)의 하부는 수납통(130)의 내부에 위치되도록 설치되고, 이때 스크레이퍼(120)의 하단부 양가장자리는 볼트(135)에 의해 수납통(130)에 고정된다. 이 경우 볼트를 풀어 스크레이퍼(120)의 경사각도를 임의로 조정할 수 있다는 장점을 가진다.

한편, 비중이 큰 고형물을 제외한 비교적 비중이 작은 오염물질 등을 효과적으로 제거하기 위해 산기관(미도시)이 제 1침전조의 내부에 설치될 수 있다. 산기관으로 공기를 공급하기 위해 송풍기와, 송풍기와 산기관을 연결하는 공기공급관이 더 설치될 수 있다.

산기관을 통해 하수 중으로 무수한 기포들이 폭기되면 하수 중의 오염물질은 기포에 포집되어 수면 위로 부상하게 된다. 이 경우 오염물질은 이송벨트(111)에 부착되어 스크레이퍼(120)에 의해 분리되어 수집통(130)에 수집된다.

제 1생물막처리조(70)는 하수 중의 오염물질을 호기성 미생물에 의해 분해시키기 위한 것이다. 제 1생물막 처리조(70)의 내측 하부에는 기포를 폭기시키는 (180)산기관과, 산기관(180)의 상방에 설치되며 다수의 관통공이 설치된 다공패널(170)과, 다공패널(170) 위에 형성되며 표면에 미생물이 부착된 청석층(177)이 설치된다. 다공패널(170)은 지지다리(175)에 의해 지지된다. 청석층(177)은 평균 크기가 대략 50 내지 100mm이며, 표면에 미생물이 부착된 청석을 다수를 적층하여 형성시킨다. 청석(靑石)은 푸른 빛깔을 띤 응회암이다. 이 경우 미생물로는 Vorticela, Aspidisca 및 Rotaria, Euplotes, Amphileptus 등이 이용될 수 있다. 하부에 설치된 제 2배출관(83)을 통해 제 2발효조(80)로부터 유입되는 하수는 청석층(177)에서 미생물에 의해 오염물질이 분해된다.

제 1 발효조(90)는 제 1침전조(60)에서 고형물이 제거된 하수가 통과하면서 1차적으로 발효된다. 제 1발효조(90)에서 배출된 하수는 제 2발효조(80)로 유입되어 2차적으로 발효된다. 본 발명에서 하수의 충분하 발효가 이루어지 질 수 있도록 하수처리부는 2단의 발효조 구성을 가진다.

그리고 제 1침전조(60)의 하수가 제 1발효조(90)로 유입될 수 있도록 바이패스관(100)이 상부에 설치된다. 따라서 하수는 제 1침전조(60), 바이패스관(100), 제 1발효조(90), 제 1배출관(95), 제 2발효조(80), 제 2배출관(83), 제 1생물막처리조(70)의 순서로 흐르게 된다.

상기와 같이 구성된 하수처리부에서 1차적으로 정화처리된 하수는 제 1생물막 처리조(70)에 설치된 연결관(73)을 통해 분뇨처리부로 유입된다.

분뇨처리부는 분뇨가 유입되는 방향으로부터 제 2침전조(20)와, 제 3침전조(30), 제 3발효조(40), 제 2생물막 처리조(50)로 이루어진다.

제 2침전조(20)는 상부에 설치된 분뇨유입관(13)을 통해 가정 등에서 배출되는 분뇨가 유입된다. 이 경우 연결관(73)을 통해 제 1생물막 처리조(70)로부터 하수도 함께 제 2침전조(20)로 유입된다.

제 2침전조(20)에 유입된 분뇨는 비중의 차이에 의해 고액이 분리된다. 따라서 제 2침전조(20)의 바닥에는 고형물(5)이 침전되고, 고형물의 상부에는 분뇨의 상등액과 하수가 혼합된 혼합액이 존재한다. 여기서 설명의 편의상 상등액과 하수의 혼합물을 오수라고 칭한다.

제 2침전조(20)의 오수는 제 3배출관(23)을 통해 제 3침전조(30)로 유입된다. 제 3배출관(23)은 분뇨유입관(13)보다 더 하방에 위치하도록 하여 분뇨의 역류를 방지한다. 제 3침전조(30)로 유입된 오수는 제 2침전조(20)에서 침전되지 않은 잔존 고형물(5)을 2차로 침전시킨다.

제 3침전조(30)의 오수는 상부에 설치된 제 4배출관(33)을 통해 제 3발효조(40)로 유입된다. 제 3발효조(40)로 유입된 오수는 발효되어 하부에 설치된 제 5배출관(43)을 통해 제 2생물막 처리조(50)로 이동한다. 제 2생물막 처리조(50)는 다공패널(150)과, 다공패널(150)을 지지하는 지지다리(155)와, 다공패널(150) 위에 형성된 청석층(160)으로 형성되며, 다공패널의 하부에는 산기관(140)이 설치되어 기포를 폭기시킨다. 상술한 하수처리부의 제 1생물막 처리조(70)와 동일한 구성을 가지므로 자세한 설명은 생략한다.

최종적으로 미생물에 의해 오염물질이 분해된 오수는 상부에 설치된 제 6배출관(13)을 통해 외부의 하수관으로 방류된다.

한편, 제 1침전조(60), 제 1생물막 처리조(70), 제 2발효조(80), 제 2 및 제 3침전조(20)(30), 제 3발효조(40), 제 2생물막처리조(50)의 상부에는 제 1발효조의 상부에 결합되는 덮개(91)와 동일한 형상을 가지는 덮개가 각각 설치된다. 이 경우 제 2 및 제 3침전조(20)(30), 제 3발효조(40)의 덮개는 분뇨에서 발생하는 가스가 배출될 수 있도록 환기구가 형성될 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정화장치의 사시도이고,

도 2는 도 1의 정화장치에서 요부를 발췌한 사시도이고,

도 3은 도 1의 정화장치의 분뇨처리부를 나타내는 단면도이고,

도 4는 도 1의 정화장치의 하수처리부를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 제 2침전조 30: 제 3침전조

40: 제 3발효조 50: 제 2생물막 처리조

60: 제 1침전조 70: 제 1생물막 처리조

80: 제 2발효조 90: 제 1발효조

100: 바이패스관

Claims (4)

1. 유입된 분뇨를 정화처리하여 배출시키는 분뇨처리부와;

   상기 분뇨처리부와 인접하게 설치되며 유입된 하수를 정화처리하여 상기 분뇨처리부로 배출시키는 하수처리부;를 구비하며,

   상기 하수처리부는 유입된 하수 중에 포함된 고형물을 침전시키는 제 1침전조와, 상기 제 1침전조로부터 유입된 하수를 발효시키는 제 1 및 제 2 발효조와, 상기 제 2발효조로부터 유입된 하수 중의 오염물질을 미생물에 의해 분해시키는 제 1생물막처리조를 구비하며,

   상기 하수처리부는 상기 제 1침전조, 상기 제 1생물막처리조, 상기 제 2발효조, 상기 제 1발효조가 순차적으로 설치되고, 상기 제 1침전조와 상기 제 1발효조를 연결하는 바이패스관을 더 구비하며,

   상기 분뇨처리부는 유입된 분뇨 중에 포함된 고형물을 침전시키며 상기 제 1생물막 처리조와 연결되어 상기 하수처리부에서 정화처리된 하수가 유입되는 제 2침전조와, 상기 제 2침전조로부터 유입되는 오수 중에 포함되어 있는 잔존 고형물을 침전시키는 제 3침전조와, 상기 제 3침전조를 통과한 오수를 발효시키는 제 3발효조와, 상기 제 3발효조를 통과한 오수 중의 오염물질을 미생물에 의해 분해시키는 제 2생물막처리조를 구비하는 것을 특징으로 하는 분뇨 및 하수의 정화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하수처리부는 상기 제 1침전조에서 발생하는 거품을 제거하기 위한 거품제거수단을 더 구비하며,

   상기 거품제거수단은 상기 제 1침전조의 상부에 설치되어 폐궤도를 형성하며 회전하되 상기 제 1침전조에 저장된 하수의 수면을 근접하게 지나가면서 상기 거품이 부착되는 이송벨트와, 상기 이송벨트를 회전가능하도록 지지하는 회전지지체를 구비하는 것을 특징으로 하는 분뇨 및 하수의 정화장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 하수처리부는 상기 제 1침전조의 내부에 설치되어 하수 중으로 기포를 폭기시켜 오염물질을 수면으로 부유시키는 제 1산기관과, 상기 이송벨트에 접촉되어 상기 이송벨트의 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 스크레이퍼와, 상기 스크레이퍼에 의해 제거된 오염물질을 수집하는 수집통을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 분뇨 및 하수의 정화장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2생물막 처리조는 하부에 설치되어 기포를 폭기시키는 산기관과, 산기관의 상방에 설치되며 다수의 관통공이 설치된 다공패널과, 상기 다공 패널 위에 형성되며 표면에 미생물이 부착된 청석층을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 분뇨 및 하수의 정화장치.

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