KR20110081897A

KR20110081897A - 폐수처리장치

Info

Publication number: KR20110081897A
Application number: KR20117012488A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 후쿠자키
Original assignee: 메이덴샤 코포레이션
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-07-14
Also published as: JP5418501B2; SG182154A1; CN102239123A; JPWO2010064646A1; CN102239123B; KR101307397B1; WO2010064646A1

Abstract

미생물괴를 이용한 폐수처리법의 도움으로, 기포부착미생물괴로부터 기포를 효율적으로 분리하고, 기포와 미생물괴의 접촉을 최소화하여, 미생물괴의 미세화에 의해 유발되는 미생물괴의 처리수로의 원치 않는 유출을 방지하여, 폐수처리효율을 저하시키지 않고 처리수질을 안정하게 유지하며 고부하운전이 가능한 폐수처리장치를 제안한다.
리액터용기(1) 내에 스파이랄판(3)이 구비된다. 슬러지상(9)으로부터 상승하는 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 스파이랄판(3)의 하면을 따라 상승한다. 상승 중에, 기포(10)에 의한 유동과 충돌, 스파이랄판(3)과의 접촉충격에 의해 미생물괴(11)로부터 기포(10)가 분리된 후, 미생물괴(11)가 상기 스파이랄판(3)의 하면에 위치한 스파이랄판(3)의 상면을 따라 미끄러져 내려가, 리액터용기(1) 하부에 위치한 슬러지상(9)으로 돌아가서, 슬러지상(9) 내의 미생물괴(11)가 다시 폐수(6)와 혼합접촉되어 생물탈질처리에 기여한다.

Description

폐수처리장치{APPARATUS FOR WASTEWATER TREATMENT}

본 발명은 폐수를 혐기성미생물로 처리하는 폐수처리를 위한 장치(이하에서 폐수처리장치라 칭함)에 관한 것이다.

혐기성미생물을 이용하는 고속폐수처리법으로 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Bed)법이 알려져 있다. 상기 방법은 서로 얽힌 혐기성의 사상(絲狀) 메탄균으로 이루어지고, 침강성이 우수한 각각 직경 1~5mm정도의 덩어리인 자기조립된 미생물괴(微生物塊, microorganism granules)가 처리장치 내에 있는 소위 혐기성미생물폐수처리법이다. UASB법의 특징은 미생물이 고농도의 미생물괴로 유지되어, 처리효율을 높이는 것이다.

UASB법과 같은 상향류형 혐기성미생물폐수처리법에서, 덩어리와 같은 자기조립된 미생물 물질과 미생물을 담체에 부착, 고정함을 통해 생성되는 물질이 미생물괴로 처리장치 내에 보유되어 폐수처리효율을 높인다. 미생물괴의 대부분은 처리장치의 하방부에 보유되어 슬러지상을 형성한다. 상기 처리법에서 미생물의 증식, 유지 및 처리수와 미생물의 분리는 공통된 하나의 장치 내에서 행해진다.

폐수를 혐기성미생물처리함을 통해, 폐수 중의 유기물과 질소산화물이 혐기성미생물을 포함하는 미생물괴에 의한 생물탈질처리(生物脫窒處理, biodegra-dation treatment)를 받고, 메탄가스, 이산화탄소, 질소 등의 각종가스를 생성한다. 슬러지상에 미생물이 다량 보유됨에 따라서, 상기 슬러지상에 폐수가 주입된 후에 생물탈질처리가 활발히 행하여지고, 기포 형태의 가스가 슬러지상으로부터 처리장치의 상방부로 상승한다. 기포의 일부는 슬러지상으로부터 단독으로 상승하는 유형이고, 일부는 미생물괴에 부착되어 부력을 제공하여 미생물괴와 함께 처리장치 내에서 상승하는 유형이다. 처리장치에 의해 폐수가 처리된 후에 처리수와 함께 미생물괴가 장치외부로 유출되는 것을 방지하기 위해, 처리장치 내에, 미생물괴로 부터 기포를 분리해내는 기체/고체 분리장치(Gas/solid separating device(GSS), 이하에서 "GSS"라 함)가 설치되어 있다. GSS는 처리장치 내의 기액계면 하에 설치되어, 기포가 부착되어 상승하는 미생물괴를 포착하고, 기포 상승류와 미생물괴와 기포의 충돌을 효과적으로 이용하여 미생물괴에 부착된 기포를 분리해낸다. GSS에서 기포가 분리된 미생물괴는 다시 슬러지상으로 침강하여 폐수와 접촉하여 생물탈질처리에 기여한다.

UASB법과 같은 상향류형의 혐기성폐수처리법에서, 이 방법에 사용되는 처리조작상, GSS의 기능이 중요하다.

고부하 폐수처리, 장치의 소형화와 처리수질의 향상의 필요성의 관점에서, 처리장치 내 GSS를 구성하는 격벽(隔壁)이 특징적인 구성을 갖는 개량된 GSS가 구비된 처리장치가 제안되었다(특허문헌1).

GSS 내에서 미생물이 충격을 받아 파괴되는 것을 방지하기 위해 미생물괴에 강도를 부여하기 위해, 처리장치 내에 혐기성 암모니아 산화 미생물로 이루어진 덩어리를 보유한 생물탈질처리를 행하기 위하여 처리장치 내부에 유기응집제를 첨가하여 미생물 간의 부착작용을 강화하여, 우수한 침강성을 갖는 견고하고 치밀한 덩어리를 형성하는 방법이 제안되었다(특허문헌2).

(선행기술문헌)

특허문헌 1: 일본국공개특허공보 제 2001-187394호

특허문헌 2: 일본국공개특허공보 제 2003-24988호

이하에서, 종래기술과 종래기술이 가진 문제들을 요약하여 설명한다.

UASB(Upflow Anaerobic Sludge Bed)법은 서로 얽힌 혐기성의 사상(絲狀) 메탄균으로 이루어지고, 침강성이 우수한 각각 직경 1~5mm정도의 덩어리인 자기조립된 미생물괴가 처리장치 내에 있는 소위 혐기성미생물폐수처리법이다. UASB법의 이점은, 미생물이 처리장치 내에 고농도의 미생물괴로 유지되어 폐수처리효율을 높이는 것이다.

처리장치 내에 주입되는 폐수의 부하증가에 따라, 미생물괴가 집적되는 슬러지상에서 유기물을 이용한 생물탈질처리가 활발히 행해져, 미생물대사에 의해 메탄가스, 이산화탄소, 질소 등의 각종가스 발생량이 증가한다. 일부 가스의 기포는 슬러지상으로부터 단독으로 상승하는 유형이고, 일부 가스의 기포는 미생물괴에 부착되어 부력을 제공하여 미생물괴와 함께 처리장치 내에서 상승하는 유형이다. 폐수가 처리장치에 의해 처리된 후 처리수와 함께 미생물괴가 처리장치 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해, GSS가 처리장치 내의 기액계면 하에 설치되어, 기포가 부착되어 함께 상승하는 미생물괴를 포착하고, 기포 상승류와 기포와 덩어리의 충돌을 효과적으로 이용하여 미생물괴에 부착된 기포를 분리한다. GSS에서 기포가 분리된 미생물괴는 다시 슬러지상으로 침강하여 폐수와 접촉하여 생물탈질처리에 기여한다.

미생물괴로, 덩어리와 같은 자기조립된 미생물 물질과(혹은) 미생물을 담체에 부착, 고정함을 통해 생성되는 물질이 알려져 있다. 상기 미생물괴를 처리장치 내에 보유한 혐기성미생물처리방법에서, 고부하의 연속처리운전이 행해질 경우, 다음과 같은 문제들이 쉽게 발생한다.

GSS에서, 기포가 부착된 미생물괴가 기포가 분리되어 처리장치 내의 수중으로 침강한다. 처리의 부하가 높아지면서, 생물탈질처리가 활발해지고 가스발생량이 증가한다. 이에 따라, 부착된 기포와 함께 GSS에 머무는 미생물괴의 양이 기포가 분리되어 침강하는 미생물괴의 양보다 많아져, GSS에 미생물괴가 대량으로 체류하고, GSS의 정상 기능에 장애가 생긴다. 이것에 의해, 슬러지상의 미생물괴 보유용량이 감소하여 폐수처리효율의 저하와 같은 문제를 발생시킨다. 더욱이, 기포가 분리되어 GSS로부터 침강하는 미생물괴가 슬러지상에 의해 활발히 발생되는 기포, 기포류와 충돌하여, 미생물괴가 미세한 파편으로 되어 침강성을 악화시켜, 파편이 수면으로 부상하여 처리수와 혼합되어, 처리장치로부터 유출되어 부유성물질(SS)수치를 상승시켜, 처리수질을 악화시키는 문제를 발생시킨다. 나아가, 미생물괴가 기포와 분리되어 GSS로부터 침강하는 동안, 미생물괴가 상승하는 기포와 접촉하고 부착되어, 기포가 부착된 미생물괴로 다시 상승하여 미생물괴의 침강효율을 저하시키는 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상기의 종래기술을 고려하여 제안되었다. 즉, 과제 해결을 목적으로 슬러지상으로부터의 기포상승현상과 GSS로부터의 미생물괴 침강현상을 주의깊게 관찰하고, GSS를 예의 검토, 시험한 결과, 이상적인 GSS의 구조를 발명하였다. 본 발명에 의해, 미생물괴를 사용한 폐수처리법으로, 기포가 부착된 미생물괴로부터 기포를 효율적으로 분리하고, 상승하는 기포와 하강하는 미생물괴의 접촉을 최소화하여, 미생물괴의 미세화로 인한 미생물괴의 처리수로의 유출을 방지하고, 폐수처리효율을 저하시키지 않고 처리수질을 안정하게 유지하며 고부하운전이 가능한 폐수처리장치가 제안되었다.

본 발명의 제 1 형태에 따른 폐수처리장치는, 미생물괴가 하층부에 침전되어 있는 리액터용기를 구비하여, 리액터용기 하방부에 위치한 주입구로 주입된 폐수가 상기 미생물괴에 의해 생물탈질처리되고, 생물탈질처리후의 처리수가 처리수유출부를 통해 배출되고, 상기 주입구측으로부터 유출부측을 향해 스파이랄판이 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 1 형태에 따른 폐수처리장치에서, 리액터용기의 하층부에 덩어리와 같은 미생물괴가 슬러지상을 형성하고, 상기 슬러지상의 하방부에 펌프를 이용해 폐수가 주입되고 슬러지상과 접촉하여 폐수에 함유된 유기물과 질소화합물 등이 생물탈질처리된다. 폐수의 생물탈질처리로 인해 슬러지상은 메탄가스, 이산화탄소, 질소와 같은 각종가스를 발생시킨다. 상기 발생가스의 기포가 미생물괴에 부착되면, 미생물괴에 부력을 제공하여 미생물괴가 리액터용기 내에서 상승한다. 슬러지상에서 발생된 기포와 기포부착미생물괴는 스파이랄판의 하면을 따라 상승한다. 상승 중에, 기포부착미생물괴의 기포와 스파이랄판 하면과의 충돌과 같은 접촉충격에 의해 기포부착미생물괴로부터 기포가 분리되고, 미생물괴가 스파이랄판의 하면의 하방에 있는 스파이랄판의 상면으로 침강한다. 스파이랄판의 상면으로 침강한 미생물괴는 스파이랄판의 상면을 따라 미끄러져 내려가, 최종적으로 리액터 용기의 하부에 위치한 슬러지상으로 돌아가 다시 유입폐수와 접촉하여 생물탈질처리에 기여한다. 미끄러져 내려가는 도중, 미생물괴는 스파이랄판 하면으로부터 상승하는 기포와의 충돌을 피하여 원치 않는 미생물괴의 파쇄가 억제된다. 나아가, 침강하는 미생물괴가 상승하는 기포와 부착되어 리액터 용기에서 기포와 함께 다시 상승하는 일이 일어나지 않아, 미생물괴의 침강성이 향상된다.

폐수의 연속처리에 있어서, 상기 미생물괴의 이동동작이 반복된다. 이에 따라, 슬러지상에서, 미생물괴가 자유롭게 부유하는 상태로 있는다. 처리수는 리액터용기 상부에 배치된 처리수유출부로부터 외부로 배출된다. 한편, 스파이랄판에 의해 분리된 기포는, 리액터용기 상부에 설치된 공간에 집합하여 외부 배출된다.

원한다면, 스파이랄판은, 주위에 간격이 없이 배치되는 한, 일체형이나 분리형일 수 있다.

본 발명의 제 2 형태에 따른 폐수처리장치는, 본 발명의 제 1 형태에 따른 구성의 특징에 더해, 상기 스파이랄판에, 리액터용기 축심을 따라 설치된 기둥이 있는 특징을 추가적으로 가진다.

본 발명의 제 2 형태에 따른 폐수처리장치에서, 본 발명의 제 1 형태의 작용에 더해, 다음의 작용이 얻어진다. 즉, 스파이랄판을 통하여 기둥을 구비시킴으로써, 기포와 기포부착미생물괴가 신속히 상승하지 않고 스파이랄판의 하면을 따라 나선상으로 상승하여, 용기 내 체류시간이 길어지고 기포와 스파이랄판의 하면과의 접촉충격 기회가 증가되어, 기체/고체 분리효율이 향상된다.

본 발명의 제 3 형태에 따른 폐수처리장치는, 본 발명의 제 1 형태와 본 발명의 제 2 형태에 따른 구성의 특징에 더해, 상기 스파이랄판의 상하면이 그 축심측에서 리액터용기 벽측을 향해 상방으로 경사가 진 것을 추가적인 특징으로 갖는다.

본 발명의 제 3 형태에 따른 폐수처리장치에서, 본 발명의 제 1 형태와 본 발명의 제 2 형태의 작용에 더해, 스파이랄판 상하면이 그 축심측에서 리액터용기 벽측을 향해 상방으로 경사가 진 것은, 동작에 있어서 다음과 같은 이점을 갖는다. 즉, 기포와 기포부착미생물괴의 상승류와 미생물괴의 하강류의 두 가지 흐름을 경방향으로 분리할 수 있다. 이 흐름의 분리로 하강하는 미생물괴의 파쇄를 억제하거나 최소화하는 것이 가능하다. 나아가, 기포와 기포부착미생물괴가 리액터용기 벽측에 쉽게 집합하기에, 상승하는 기포와 기포부착미생물괴의 충돌이 밀집되어 행하여지고, 기체/고체분리효율의 향상 뿐만 아니라, 동작에 있어 다음과 같은 이점을 갖는다. 즉, 기포가 분리된 미생물괴가 스파이랄판 축심부근에 집합하여 미끄러져 내려가기에, 축심측과 리액터용기 벽측의 동일한 높이로 인한 경사가 없는 스파이랄판 상면으로 미생물괴가 임의로 분산되어 미끄러져 내려가는 경우와 비교했을 때, 미생물괴의 이동거리가 단축된다. 따라서, 본 발명에서 미생물괴가 신속하게 리액터용기 하부에 위치한 슬러지상으로 돌아가, 새로 유입된 폐수와 접촉하여 생물탈질처리에 기여하여 처리효율을 향상시킨다.

본 발명의 제 4 형태에 따른 폐수처리장치는, 본 발명의 제 1 내지 제 3 형태에 따른 구성의 특징에 더해, 스파이랄판이 복수의 스파이랄유닛으로 이루어지고, 인접한 두 스파이랄유닛 간 단부가 원주방향으로 오버랩된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 형태에 따른 폐수처리장치에서, 본 발명의 제 1 내지 제 3 형태의 작용에 더해, 스파이랄판이 복수의 스파이랄유닛으로 이루어지는 구성은 작용에 있어서 다음과 같은 이점을 갖는다. 즉, 스파이랄판 단차에서 상승하는 기포부착미생물괴가 스파이랄판 하면과 격렬히 충돌하여, 미생물괴에 부착된 기포가 쉽게 분리된다. 그 때문에, 리액터용기 하부에 위치한 슬러지상으로의 미생물괴의 반환이 신속하게 이루어져, 슬러지상의 미생물괴량을 십분 확보하여 폐수처리효율이 향상된다.

본 발명의 제 5 형태에 따른 폐수처리장치는, 본 발명의 제 1 내지 제 3 형태에 따른 구성의 특징에 더해, 상기 스파이랄판이 복수의 스파이랄유닛으로 이루어지고, 적어도 짝지어진 인접한 두 스파이랄유닛의 회전방향이 반대방향으로 형성되고, 상기 짝지어진 인접한 두 스파이랄유닛의 인접한 단부가 원주방향으로 소정 각도로 서로 떨어져 위치하는 것을 추가적인 특징으로 한다.

본 발명의 제 5 형태에 따른 폐수처리장치는, 본 발명의 제 1 내지 제 3 형태의 작용에 더해, 작용에 있어 다음과 같은 이점을 갖는다. 즉, 기포와 기포부착미생물괴로 이루어진 상승류가 회전방향이 변경되는 스파이랄유닛의 단부에서 반전되어 그 단부에서 상승류가 격렬히 흐트러진다. 그 결과, 회전방향이 일정한 스파이랄유닛을 따르는 상승류의 경우와 비교했을 때, 반전된 상승류로 인한 상승류의 격동에 의해 기포부착미생물괴로부터 기포와 미생물괴를 떨쳐내는 현상이 크게 일어나고, 그에 따라 기포부착미생물괴로부터 기포가 쉽게 분리되어, 기체/고체 분리효율이 향상된다. 기포가 분리된 미생물괴가 스파이랄유닛 단부로부터 하방에 위치한 스파이랄유닛으로 침강하는 침강점은 스파이랄 유닛의 단부 직하에 위치한 스파이랄유닛 상방측 부근이 아닌, 동일스파이랄유닛상 단부의 하방측에 위치한다. 상기 침강점으로 침강한 미생물괴는 스파이랄유닛의 상면을 따라 미끄러져 내려가, 이 동작을 반복하여 최종적으로 슬러지상으로 돌아간다. 인접한 스파이랄유닛의 단부가 원주방향으로 다른 위치에 놓이는 경우, 미생물괴가 스파이랄유닛의 전 상면을 따라 미끄러져 내려가는 일이 일어나지 않고, 그에 따라 미생물괴의 이동거리가 단축된다. 그 결과, 인접한 스파이랄유닛의 단부가 원주방향으로 다른 위치에 놓이지 않는 스파이랄판을 사용하는 경우와 비교했을 때, 기포가 분리된 미생물괴가 신속히 슬러지상으로 돌아간다. 이것에 의해, 리액터용기 하층부에 위치한 슬러지상이 미생물괴를 다량 보유하여 생물탈질처리를 행할 수 있어 폐수처리효율이 향상된다.

본 발명의 제 6 형태에 따른 폐수처리장치는, 본 발명의 제 1 내지 제 5 형태의 구성의 특징에 더해, 상기 스파이랄판의 하면에 기포와 기포부착미생물괴의 상승류를 억제하는 배플판이 구비된 것을 추가적인 특징으로 한다.

본 발명의 제 6 형태에 따른 폐수처리장치에서, 본 발명의 제 1 내지 제 5 형태의 작용에 더해, 작용에 있어 다음과 같은 이점을 갖는다. 스파이랄판 하면에 기포와 기포부착미생물괴의 상승(즉, 상향이동)을 장해하기 위한 배플판이 구비됨으로써, 일정량이상의 기포와 기포부착미생물괴가 축적되면, 배플판으로부터 상승하여 스파이랄판 하면을 따라 흘러, 급격한 상승류를 생성한다. 이 상승류의 기포괴가, 스파이랄판 하면을 따라 상승하면서, 순차연쇄적으로 스파이랄판 상방측에 위치한 기포괴를 포착하는 것이 선호된다. 그렇게 된다면, 기포부착미생물괴와 상승하는 기포가 격렬히 충돌하여, 미생물괴에 부착된 기포가 쉽게 분리된다. 그 결과, 리액터용기 하층부에 위치한 슬러지상으로의 미생물괴의 반환이 신속하여지고, 폐수처리효율이 향상된다. 배플판은 스파이랄판 하면을 따라 상승하는 기포부착미생물괴와 기포의 상승을 억제한다. 그러나, 각 배플판은 상승류를 극단적으로 억제하지 않는 높이여야 하고, 각 배플판의 자유단측은 직선상 평탄한 모양이나 톱모양을 가질 수 있다.

본 발명의 제 7 형태에 따른 폐수처리장치는, 본 발명의 제 1 내지 제 6 형태의 구성의 특징에 더해, 상기 리액터용기 하층부에 침전된 미생물괴로 이루어진 슬러지상 내에 스파이랄판의 일부가 설치되는 것을 추가적인 특징으로 한다.

본 발명의 제 7 형태에 따른 폐수처리장치에서, 본 말명의 제 1 내지 제 6 형태의 작용에 더해, 작용에 있어 다음과 같은 이점을 갖는다. 스파이랄판의 일부가 슬러지상 내에 설치됨으로써, 리액터용기로 유입된 폐수는 스파이랄판을 따라 슬러지상 내에서 이동한다. 그 결과, 슬러지상 내의 폐수가 단시간에 슬러지상으로부터 탈출하는 원치 않는 단락류(shortened flow)가 방지되고, 슬러지상 내에서 폐수와 미생물괴의 접촉시간을 늘리는 것이 가능해져, 접촉혼합효과가 향상된다. 나아가, 폐수가 스파이랄판을 따라 강제적으로 인도되기 때문에, 고SS폐수의 흐름에 정체된 부분이 생기는 것을 방지하여, 그 정체된 부분으로 인한 리액터용기의 원치 않는 폐쇄(blockage)를 억제하여, 슬러지상 내의 접촉혼합효과가 향상된다. 더욱이, 리액터용기 내로의 폐수의 주입방법과는 상관없이, 폐수의 원치 않는 단락류가 방지된다.

상기된 설명에서와 같이, 본 발명에 따라, 처리장치 내에 스파이랄판이 배치되어 기체/고체 분리기능을 제공한다. 이에 의해, 기포부착미생물괴로부터 기포가 효율적으로 분리되고, 기포와 침강하는 미생물괴와의 접촉을 최소화함을 통해, 미생물괴의 미세화로 인한 처리수와 미생물괴의 원치 않는 혼합이 방지되거나 최소화된다. 따라서, 본 발명에 따라, 폐수처리효율을 저하시키지 않고 처리수질을 안정하게 유지하며 고부하운전이 가능한 폐수처리장치가 제안된다.

나아가, 상승하는 기포가 침강하는 미생물괴에 부착되어 기포부착미생물괴를 형성하여 기포부착미생물괴가 재상승하는 원치 않는 현상이 억제되거나 최소화된다. 그 결과, 미생물괴의 파쇄가 억제되고, 미생물괴의 침강효율이 향상된다.

도 1은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 1 실시형태를 나타내는 개략도(측면도)이다.
도 2는 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 1 실시형태에서의 리액터 내부에 대한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 2 실시형태를 나타내는 개략도(측면도)이다.
도 4는 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 2 실시형태에서의 리액터 내부에 대한 확대도이다.
도 5는 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 3 실시형태를 나타내는 개략도(측면도)이다.
도 6은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 3 실시형태를 나타내는 개략도(평면도)이다.
도 7은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 3 실시형태를 나타내는 개략도(평면도)이다.
도 8은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 4 실시형태를 나타내는 개략도(측면도)이다.
도 9는 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 5 실시형태를 나타내는 개략도(측면도)이다.
도 10은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 6 실시형태를 나타내는 개략도(측면도)이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1과 2는 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 1 실시형태를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 폐수처리장치(100)는, 리액터용기(1), 리액터용기(1)의 하부에 위치하고 미생물괴를 보유하는 슬러지상(9), 리액터용기(1)의 축심부를 따라 리액터용기(1) 하부와 상부 사이로 연장된 기둥(2), 상기 리액터용기(1)의 벽(혹은 내벽면)과 기둥(2) 사이에 위치하여 리액터용기(1) 내 슬러지상(9)의 상면(9a)과 리액터용기(1) 내 기액계면 사이에 소위 나선상으로 연장된 스파이랄판(3)으로 이루어진다. 상기 스파이랄판(3)의 상하면은, 리액터용기(1) 저변에 대하여, 예를 들면 10~60도 각도를 이루며 리액터용기(1) 내에서 상부를 향하여 나선상으로 연장되어 형성된다. 상기 각도는, 기포(10), 기포부착미생물괴(12), 미생물괴(11)가 지장 없이 스파이랄판(3)을 따라 이동하는 한편, 너무 큰 각도에 의해 미생물괴(11)가 작은 덩어리들로 파쇄되지 않도록 결정된다. 즉, 설계에 의해 적당한 각도가 결정된다. 스파이랄판(3)의 상하면은, 기둥(2)(즉, 축심)측과 리액터용기(1) 벽측에 동일한 높이로 형성된다. 스파이랄판(3)의 상하날개간격은, 기포부착미생물괴(12)와 미생물괴(11)가 서로 반대방향으로 이동하더라도 서로 접촉하거나 간섭하지 않도록 결정된다. 이를 고려했을 때, 이 간격은 미생물괴(11)의 크기인 1~5mm의 최대치의 2배인 10mm이상을 최저한도로 하여 결정된다. 즉, 이 간격은 리액터용기(1)에 투입되는 미생물괴(11)의 크기를 참고하여 기포(10)와 미생물괴(11)의 동작이 상호간섭하지 않도록 적당히 결정된다. 스파이랄판(3)이 리액터용기(1)의 벽에 의해서만 고정되면, 상기 기둥(2)은 생략이 가능하다. 기둥(2)을 생략하는 경우, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 스파이랄판(3)의 하면 밖으로 벗어나 수직상승하는 것을 막기위해 스파이랄판(3)의 반경을 리액터용기(1)의 반경이상으로 정하는 것이 선호된다.

폐수(6)는, 물펌프(5)의 도움으로, 리액터용기(1) 하부로부터 리액터용기(1) 내로 투입되어 슬러지상(9)에 주입된다. 리액터용기(1)에서 처리된 물(처리수)(7)은 리액터용기(1) 상부로부터 밖으로 배출된다. 처리수(7)의 배출방법의 예로서, 기액계면에 위치한 리액터용기(1)의 벽에 SS트랩(4)이 설치되고, SS트랩(4)을 넘쳐흐르는 처리수(7)를 외부로 배출하는 방법이 있다.

도 2는, 리액터용기(1) 내 배치된 스파이랄판(3)을 나타내며, 기포(10), 기포부착미생물괴(12), 기포(10)가 분리된 미생물괴(11)의 이동(즉, 이동방향)을 설명하는 리액터용기(1) 내부의 확대 개념도이다.

도 2에서, 부호 10은 기포를, 11은 미생물괴를, 12는 기포부착미생물괴를, 13은 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)의 이동방향을, 14는 미생물괴(11)의 이동방향을, 16은 기포분리후 미생물괴(11)의 침강방향을 나타낸다.

이하에서, 도 1과 도 2를 참고하여, 상기 구성을 갖는 제 1 실시형태의 작용을 설명한다.

폐수(6)는, 물펌프(5)의 도움으로, 리액터용기(1) 하부로부터 리액터용기(1) 내의 슬러지상(9)으로 주입된다. 리액터용기(1) 하부로부터 슬러지상(9)으로 주입된 폐수(6)는, 미생물괴(11)와 접촉되고 혼합되어 생물탈질처리를 받는다. 슬러지상(9)에서 생물탈질처리에 의해 발생된 가스는 기포(10)를 형성하고, 미생물괴(11)에 부착, 부력을 제공하여 리액터용기(1) 내에서 상승하도록 한다. 슬러지상(9)으로부터 상승하는 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)는 스파이랄판(3)의 하면을 따라 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)의 이동방향(13)으로 상승한다. 이 때, 기포(10)의 유동과 충돌, 스파이랄판(3)과의 접촉충돌로 인해 미생물괴(11)에 부착된 기포(10)가 분리된다. 기포분리후 미생물괴의 침강방향(16)이 나타내듯이 미생물괴(11)는 스파이랄판(3)의 해당부분 하방에 위치한 스파이랄판(3)의 상면으로 침강 또는 하강한다. 그 후, 미생물괴(11)는 스파이랄판(3)의 상면을 따라 미끄러져 내려가, 최종적으로 리액터용기(1) 하부에 위치한 슬러지상(9)으로 돌아가고, 거기서 미생물괴(11)가 폐수(6)와 혼합되어 생물탈질처리에 기여한다. 이 때, 스파이랄판(3)의 상면을 따라 미끄러져 내려가는 미생물괴(11)는, 상승하는 기포(10)와의 충돌을 피하거나 최소화할 수 있고, 따라서 미생물괴(11)의 파쇄가 방지되거나 최소화된다. 상기 미생물괴(11)가 미생물괴(11)에의 기포(10) 부착으로 인해 재상승하는 일은 없기 때문에, 침강성이 향상된다. 즉, 기포부착미생물괴(12)의 이동방향(13)과 미생물괴(11)의 이동방향(14)이 나타내듯이, 기포(10)와 기포(10)가 분리된 미생물괴(11)는, 스파이랄판(3)을 사이에 두고 서로 반대방향으로 이동하기 때문에 상호접촉이 이루어지지 않는다.

리액터용기(1) 내 미생물괴(11)로부터 분리된 기포(10)는 리액터용기(1) 상부에 설치된 공간(8a)으로 집합하고, 리액터용기(1) 상부에서 외부로 발생가스(8)로서 배기된다. 폐수(6)는, 리액터용기(1) 내에서 처리되어 처리수(7)가 되고, 스파이랄판(3)을 통해 미생물괴(11)를 분리 후, 처리수(7)가 리액터용기(1)로부터 배출된다. 예를 들어, SS트랩(4)를 통해 배출이 이루어진다.

상기 스파이랄판(3) 내에 축심을 따라 기둥(2)을 설치하거나, 스파이랄판(3)의 반경을 리액터용기(1)의 반경이상으로 하는 것을 통해, 원치 않는 현상, 즉, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 스파이랄판(3) 하면 밖으로 벗어나는 단락류가 억제된다.

[제 2 실시형태]

도 3은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 2 실시형태를 나타내는 도면이다.

도 4는, 도 3에 나타난 리액터용기(1), 기둥(2), 스파이랄판(31)에 더해, 기포(10), 기포(10)가 분리된 미생물괴(11), 기포부착미생물괴(12)를 나타낸다. 나아가, 도 4는 기포와 미생물괴의 이동을 설명하기 위해, 기포분리후 미생물괴의 침강방향(16)을 나타낸다. 도 3의 도움으로 제 2 실시형태에서의 스파이랄판(31)의 고정방법을 설명한다.

제 2 실시형태의 폐수처리장치(100)의 구성은, 스파이랄판(31)의 형상을 제외하고는, 제 1 실시형태와 같다. 상기 스파이랄판(31)의 상하면은 스파이랄판(31)의 기둥(2)(즉, 축심)에서 리액터용기(1) 벽측을 향해 상방으로 경사져 있다. 경사 각도는 예를 들면 30도이다. 이 각도는, 기포(10), 기포부착미생물괴(12), 미생물괴(11)가 지장 없이 스파이랄판(3)을 따라 이동하는 한편, 너무 큰 각도에 의해 미생물괴(11)가 작은 덩어리들로 파쇄되지 않도록 결정된다.

이하에서, 상기 구성을 갖는 제 2 실시형태의 작용을 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

제 1 실시형태의 작용과의 차이점은 다음과 같다. 제 2 실시형태에서, 스파이랄판(31)은 상기 구성을 갖는다. 이와 같은 구성에서, 기포(10), 기포부착미생물괴(12)의 상승류와, 미생물괴(11)의 하강류의 두 가지 흐름을 리액터용기의 경방향으로 분리할 수 있다. 나아가, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 리액터용기(1) 벽부근에 집합하여 상승하기에, 제 1 실시형태에 비해 많은 접촉충돌을 갖게 되어, 기체/고체분리효과가 향상된다. 더욱이, 기포(10)가 분리된 미생물괴(12)가 기둥(2) 부근에 집합하여 스파이랄판(31) 상면을 따라 미끄러져 내려가기에, 신속히 리액터용기(1) 하층부에 위치한 슬러지상(9)에 돌아가 생물탈질처리에 기여할 수 있고, 이에 따라 처리효율의 향상을 기대할 수 있다.

[제 3실시 형태]

도 5와 도 6은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 3 실시형태를 나타내는 도면이다.

도 5에 나타난 바와 같이, 폐수처리장치(100)의 구성은, 스파이랄판(32)의 형상을 제외하고는, 제 1 실시형태와 동일하다. 상기 스파이랄판(32)은 복수의 스파이랄유닛으로 이루어진다. 예를 들어, 상기 각 스파이랄유닛은, 기둥(2)을 중심으로 180도의 중심각을 갖는 반원상의 스파이랄판이다. 인접한 두 스파이랄유닛은 공동의 단부가 원주방향으로 오버랩되도록 설치된다.

도 6은, 폐수처리장치(100)의 평면도를 나타낸다. 리액터용기(1)의 도면 주위에 기록된 숫자(1~12)는, 스파이랄유닛의 단부 간 위치관계를 설명하기 위해 기록되었다. 숫자들은 시계면의 숫자들과 대응된다.

상기 스파이랄판(32)의 가상의 일유닛(one unit)은, 서로 축방향으로 간격을 두고 있고, 기둥(2) 주위로 일정하게 배치되어 인접한 스파이랄유닛과 각 단부가 30도 각도로 오버랩된 세 개(즉, 하방, 중간, 상방)의 스파이랄유닛으로 이루어진다. 상기 구성을 갖는 스파이랄유닛(32)에서, 하방 스파이랄유닛의 선단부(즉, 호의 시작점)가 숫자 12에 위치할 경우, 선단부로부터 반시계방향으로 간격을 두고 있는 하방 스파이랄 유닛의 미단부(즉, 호의 끝점)는 숫자 6에 위치한다. 이 경우, 중간 스파이랄유닛의 선단부(즉, 호의 시작점)는 숫자 7에 위치하여 하방 스파이랄유닛의 미단부(즉, 호의 끝점)와 30도 각도로 오버랩이 된다. 마찬가지로, 중간 스파이랄유닛의 선단부로부터 반시계방향으로 간격을 두고 있는 중간 스파이랄유닛의 미단부(즉, 호의 끝점)는 숫자 1에 위치하여, 숫자 2에 위치하는 상방 스파이랄유닛의 선단부(즉, 호의 시작점)와 30도 각도로 오버랩이 된다. 상방 스파이랄유닛의 선단부로부터 반시계방향으로 간격을 두고 있는 상방 스파이랄유닛의 미단부(즉, 호의 끝점)는 숫자 8에 위치한다. 상기된 바와 같이, 인접한 스파이랄유닛이 각 단부가 서로 원주방향으로 오버랩되도록 설치되기 때문에, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 단락 상승하는 원치 않는 현상이 억제되거나 최소화된다.

상기 복수의 스파이랄유닛이 배치된 회전방향은 상기 회전방향으로 한정되어 있지 않다. 즉, 모든 스파이랄유닛이 같은 회전방향을 갖도록 구성될 필요는 없다. 원한다면, 짝지어진 인접한 스파이랄유닛 중 하나의 회전방향이 다른 스파이랄유닛의 회전방향의 반대방향으로 형성될 수 있다. 즉, 하방 스파이랄유닛이 스파이랄 날개가 시계방향으로 회전할 때 스파이랄 날개가 하방에서 상방으로 이동하는 것으로 보이도록 형성된다면, 상방 스파이랄유닛은 스파이랄 날개가 반시계방향으로 회전할 때 스파이랄 날개가 하방에서 상방으로 이동하는 것으로 보이도록 형성될 수 있다.

도 7은, 각 스파이랄유닛마다 회전방향이 변하여 형성되는 폐수처리장치의 평면도를 나타낸다. 도 7에서, 가상의 스파이랄판의 일유닛은 기둥(2)을 중심으로 180도의 중심각을 갖는 반원상의 스파이랄판인 세 개의(하방, 중간, 상방) 스파이랄유닛으로 이루어진다. 즉, 각 반원상 스파이랄판의 반대되는 단부 사이의 각이 180도이다. 상기 세 개의 스파이랄유닛은 각 단부가 서로 원주방향으로 30도 각도 간격을 두고 기둥 주위에 위치한다.

상기 구성을 갖는 스파이랄판(32)에서, 하방 스파이랄유닛의 선단부(즉, 호의 시작점)가 숫자 12에 위치할 경우, 선단부와 반시계방향으로 간격을 두고 있는 미단부(즉, 호의 끝점)는 숫자 6에 위치한다. 이 경우, 중간 스파이랄유닛의 선단부(즉, 호의 시작점)는 숫자 5에 위치하여, 하방 스파이랄유닛의 미단부(즉, 호의 끝점)와 원주방향으로 30도 각도를 이룬다. 마찬가지로, 중간 스파이랄유닛의 선단부와 시계방향으로 간격을 두고 있는 중간 스파이랄유닛의 미단부(즉, 호의 끝점)는 숫자 11에 위치하여, 숫자 12에 위치한 상방 스파이랄유닛의 선단부(즉, 호의 시작점)와 30도 각도를 이룬다. 상방 스파이랄유닛의 선단부로부터 반시계방향으로 간격을 두고 있는 상방 스파이랄유닛의 미단부(호의 끝점)는 숫자 6에 위치한다.

상기된 바와 같이, 인접한 스파이랄유닛은 그 단부가 원주방향으로 일정 각도를 두고 위치하도록 형성되어, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 단락 상승하는 원치 않는 현상이 억제되거나 최소화된다. 상기된 예에서는, 인접한 스파이랄유닛의 단부 간 원주방향 각도는 30도이다. 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)는 하방 스파이랄유닛에서 상방 스파이랄유닛으로 상승할 때, 기액 혼합물 상승기류와 함께 격렬히 흐트러진다. 리액터용기 내에서 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)의 신속한 자유상승을 확실히 억제하기 위해, 인접한 스파이랄유닛의 인접한 단부 사이의 원주방향 각도는 30도 이상이어야 하고, 90도 정도로 하는 것이 선호된다.

도 6, 도 7의 예에서는, 특정한 구성을 갖는 스파이랄판(32)이 도시되어 있다. 그러나, 스파이랄유닛 수, 각 스파이랄유닛의 선단부와 미단부 사이의 각도, 인접한 스파이랄유닛의 단부 간 원주방향 오버랩 각도, 스파이랄유닛의 회전방향, 인접한 스파이랄유닛의 단부 간 원주방향 각도는 리액터용기(1) 사이즈 등에 따라 적당히 설계된다. 각 스파이랄유닛 단부의 단차 크기는, 미생물괴(11)의 크기 이상, 즉, 미생물괴(11)를 파쇄하지 않는 범위에서 적당히 설계된다.

이하에서, 상기 구성을 갖는 제 3 실시형태의 작용을 설명한다.

제 1 실시형태의 작용과의 차이점은 다음과 같다. 제 3 실시형태에서, 스파이랄판(32)은 상기 구성을 갖는다. 이와 같은 구성에서, 각 스파이랄유닛 단부의 단차에서 상승하는 기포부착미생물괴(12)는, 덩어리와 스파이랄판(32)과의 충돌에 의한 충격으로 기포(10)를 쉽게 분리할 수 있다. 이에 따라, 리액터용기(1) 하층부에 위치한 슬러지상(9)으로 미생물괴(11)가 신속히 돌아가 생물탈질처리에 기여하여, 폐수처리효율을 향상시킬 수 있다.

상기 스파이랄판(32)에서, 적어도 짝지어진 인접한 두 스파이랄유닛의 회전방향이 반대방향으로 형성되는 경우 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)를 포함하는 상승류의 이동방향을 강제로 바꾸어, 회전방향이 바뀌는 단부에서 격렬히 흐트러진다. 그 결과, 회전방향이 일정하게 형성된 짝지어진 스파이랄유닛에 의한 균일한 상승류에서의 경우와 비교했을 때, 반전된 회전방향으로 인한 상승류의 격렬한 흐트러짐으로 기포부착미생물괴(12)에서 기포(10)와 미생물괴(11)를 떨쳐내는 현상이 뛰어나고, 그에 따라 기포부착미생물괴(12)에서 기포(10)가 쉽게 분리되어, 기체/고체 분리효율이 크게 향상된다.

상기된 것처럼, 인접한 스파이랄유닛의 단부가 원주방향으로 주어진 각도를 두고 위치되도록 스파이랄판(32)이 구성될 때, 기포(10)가 분리된 미생물괴(12)가 스파이랄유닛의 단부에서 하방에 배치된 스파이랄유닛으로 침강한 후에 닿게 되는 침강점은, 상기 스파이랄유닛의 단부 직하에 위치한 상방측 스파이랄유닛의 부근이 아니고, 상기 스파이랄 유닛의 단부 하방측에 위치한 동일 스파이랄 유닛의 지점이다. (상기 침강점의 위치는 스파이랄유닛(즉, 스파이랄 날개)의 선단부와 미단부로 정의되는 각도와, 스파이랄유닛의 미단부와 그 스파이랄유닛과 원주방향으로 간격을 두고 있는 인접한 스파이랄유닛의 선단부가 이루는 각도에 의해 변화된다. 예를 들어, 하나(또는 상방)의 스파이랄유닛의 선단부와 미단부가 이루는 각도가 360도이고, 스파이랄유닛의 미단부와 인접한(또는 하방) 스파이랄유닛의 선단부가 이루는 각도가 30도인 경우, 침강점은 인접한 스파이랄유닛의 하방측 위치한 지점이다. 한편, 한 스파이랄유닛의 선단부와 미단부 사이의 각도가 270도이고, 스파이랄유닛의 미단부와 인접한 스파이랄유닛의 선단부가 이루는 각도가 90도인 경우, 침강점은 인접한 스파이랄유닛상에 존재하지 않고, 인접한 스파이랄유닛의 하방에 위치한 다른 스파이랄유닛상에 존재한다.) 상기 침강점에 도달한 미생물괴(12)는 스파이랄유닛의 상면을 따라 미끄러져 내려가, 계속적으로 미끄러져 최종적으로 슬러지상(9)으로 돌아간다.

이에 따라, 한 스파이랄유닛의 미단부가 인접한 스파이랄유닛의 선단부와 원주방향으로 주어진 각도로 간격을 두고 위치하는 경우, 미생물괴(12)가 스파이랄유닛의 전 상면을 따라 미끄러져 내려가지 않아, 미생물괴(12)의 슬러지상(9)으로의 이동거리가 단축된다. 그 결과, 상방 스파이랄유닛의 미단부와 하방 스파이랄유닛의 선단부가 원주방향으로 간격을 두지 않고 위치한 구성을 갖는 스파이랄판(32)의 경우와 비교했을 때, 기포(10)가 분리된 미생물괴(12)가 신속히 슬러지상(9)으로 돌아가는 것이 가능하다. 이에 의해서, 리액터용기(1) 하층부에 위치한 슬러지상(9)이 더 많은 양의 미생물괴(12)를 가지고 생물탈질처리를 행할 수 있고 폐수처리 효율이 크게 향상된다.

[제 4 실시형태]

도 8은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 4 실시형태를 나타내는 도면이다.

폐수처리장치(100)의 구성은, 제 4 실시형태에서는 스파이랄판(3) 하면에 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)의 상승을 억제하기 위해 배플판(15)이 고정된다는 것을 제외하고는, 제 1 실시형태와 동일하다. 스파이랄판(3)이 기둥(2)을 중심으로 나선상으로 설치되고, 상기 스파이랄판(3)의 하면에 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)의 상승을 억제하기 위해 배플판(15)이 설치된다. 상기 배플판(15)의 설치간격은, 리액터용기(1)의 크기와 미생물괴(11)의 크기에 따라 적당히 설계되고, 예를 들면, 스파이랄판(3)의 선단부를 시작점으로 기둥(2)을 중심으로 60도 지점마다 설치된다. 그러나, 배플판(15)의 설치간격은, 설계에 기초하여 적당히 결정, 즉, 위치에 따라 간격이 순차적으로 증가하거나 감소할 수 있다.

배플판(15)에 의해 붙들린 기포(1)와 기포부착미생물괴(12)의 양이 한계량이상이 되어 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 스파이랄판(3) 하측면에서 상승하는 경우, 기포부착미생물괴(12)의 기체/고체분리를 통해 상승속도가 기대치에 이르도록, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)를 배플판(15)으로 붙들게 된다. 이를 위해, 각 배플판(15)의 높이는 폐수, 가스(기포)의 특성과 계면장력에 따라 적당히 설계된다. 나아가, 각 배플판(15)의 높이는 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 배플판(15)에 넘친 후 상승할 때에 기포부착미생물괴(12)가 파쇄되지 않도록 결정된다.

각 배플판(15)의 폭은 스파이랄판(3)의 폭과 동일하고, 배플판(15)은 기둥(3)과 리액터용기(1) 벽 간에 빈틈 없이 설치된다. 각 배플판(15)의 외측단은 톱모양을 가질 수 있다. 이 경우, 배플판(15)에 붙들린 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)는, 조금씩 배플판(15)을 넘어 흐를 수 있고, 미생물괴(11)의 파쇄를 억제하거나 최소화할 수 있다. 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 배플판(15)을 넘어 흐르는 상기 현상이 연쇄적으로 이루어지는 것이 선호된다. 이와 같은 연쇄적 흐름은 배플판(15)에 붙들리는 기포(10)와 미생물괴(12)의 양을 조정하는 것을 통해 달성된다.

이하에서, 상기 구성을 갖는 제 4 실시형태의 작용을 설명한다.

제 1 실시형태의 작용과의 다른점은 다음과 같다. 제 4 실시형태에서, 스파이랄판(3)에 배플판(15)을 설치하는 것을 통해, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)의 상승이 억제되고 따라서 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 배플판(15)에 의해 일시적으로 붙들린다. 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 배플판(15)의 저류한계량을 넘어선 이상, 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)는 배플판(15)을 넘어 흐르고 스파이랄판(3)의 하면을 따라 순간적으로 상승한다. 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 배플판(15)을 넘어 흐를 때, 급격한 상승류가 생성되어, 기포부착미생물괴(12)와 기포(10)의 분리를 촉진시킨다.

즉, 기포(10)가 기포부착미생물괴(12)와 함께 일시적으로 배플판(15)에 포착되어 더 큰 기포로 성장하기 때문에, 기포(10)가 신속하게 상승하여 미생물괴(11)와의 접촉 충격을 증가시켜 기체/고체 분리효과를 증대시킨다.

기포(10)와 기포부착미생물괴(2)가 하방에 위치한 배플판(15)을 넘어 흐를 때, 기포(10)는 스파이랄판(3)의 하면을 따라 상승하여, 상방에 위치한 배플판(15)으로 강한 상승류와 함께 도달한다. 이 강한 상승류에 의한 충격으로 상방에 위치한 배플판(15)에 포착된 기포(10)와 기포부착미생물괴(12)가 상방에 위치한 배플판(15)을 넘어 흐르는 것은 바람직하다. 이 현상이 상방에 위치한 배플판(15)에서 연쇄적으로 발생되면, 기포부착미생물괴(12)로부터의 기포(10)의 분리가 더욱 효율적으로 이루어지고, 기체/고체 분리효율의 상승을 기대할 수 있다.

[제 5 실시형태]

도 9는 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 5 실시형태를 나타내는 도면이다.

폐수처리장치(100)의 제 5 실시형태에서, 스파이랄판(3)은 슬러지상(9) 내로 연장되어 설치된다.

이하에서, 상기 구성을 갖는 제 5 실시형태의 작용을 설명한다.

제 1 실시형태의 작용과 다른점은 다음과 같다. 제 5 실시형태에서, 스파이랄판(3)이 슬러지상(9) 내로 연장되어 설치되는 구성에 의해, 리액터용기(1)로 유입된 폐수(6)는 스파이랄판(3)을 따라 슬러지상(9)으로 인도된다. 제 1 실시형태의 경우와 비교했을 때, 폐수(6)가 슬러지상(9) 내의 미생물괴(11)와 접촉하는 시간이 늘어나고, 그 결과, 슬러지상(9)에서 폐수(6)가 직접 상방으로 흐르게 되어 슬러지상(9)으로부터 단시간에 배출되는 원치 않는 단락류가 방지된다. 즉, 이 실시형태에서, 폐수(6)에 대한 미생물괴(12)의 접촉혼합효과가 증대된다. 폐수(6)를 슬러지상(9)으로 주입하는 방법은 다양한데, 리액터용기(1) 하부에 형성된 복수의 구멍을 통해 폐수(6)가 용기(10)로 주입되어 상방으로 인도되는 방법과, 리액터용기(1) 하부에 형성된 구멍으로 폐수(6)가 슬러지상(9)에 수평방향으로 주입되는 방법이 있다. 그러나, 폐수(6)의 주입방법과 관계 없이, 스파이랄판(3)을 이용한 슬러지상(9)으로의 폐수(6)의 강제적 인도는 고SS폐수의 흐름 중 침체된 부분을 없게 만들어, 이와 같은 침체된 부분에 의해 발생될 수 있는 리액터용기(1)의 원치 않는 막힘이 방지되고, 슬러지상(9) 중의 접촉혼합효과가 상승된다. 상기된 예에서, 스파이랄판(3)이 슬러지상(9) 중으로 연장되어 설치된다. 그러나, 원한다면, 슬러지상(9)으로 연장된 스파이랄 부분이 분할된 형태일 수 있다.

[제 6 실시형태]

도 10은 본 발명의 폐수처리장치에 대한 제 6 실시형태를 나타내는 도면이다. 폐수처리장치(100)의 제 6 실시형태에서, 슬러지상(9) 중에 반원상의 스파이랄판(32)이 설치된다. 상기 각 스파이랄판(32)은, 상기 제 3 실시형태에 사용된 스파이랄판(32)과 동일하다.

제 1 실시형태의 작용과의 다른점은 다음과 같다. 제 6 실시형태에서, 스파이랄판(32)이 슬러지상(9) 내에 설치된다. 리액터용기(1)로 유입된 폐수(6)는, 슬러지상(9) 내의 스파이랄판(32)의 존재로 인해, 스파이랄판(32)을 따라 슬러지상(9) 내에 도달한다. 즉, 제 1 실시형태의 작용과 비교했을 때, 폐수(6)가 슬러지상(9) 중의 미생물괴(11)와 접촉하는 시간이 늘어나고, 그 결과, 슬러지상(9) 중의 폐수(6)의 원치 않는 단락류가 방지되어, 폐수(6)에 대한 미생물괴(11)의 접촉혼합효과가 상승한다. 나아가, 스파이랄판(32)이 복수의 스파이랄유닛으로 형성되기에, 폐수(6)가 스파이랄판(32)에 의해 강제적으로 인도되어, 침체된 부분이 없는 고SS폐수 흐름을 만들어, 이와 같은 침체된 부분에 의해 발생될 수 있는 리액터용기(1)의 원치 않는 막힘이 방지되고, 슬러지상(9) 중의 접촉혼합효과가 상승된다. 나아가, 스파이랄판(32) 단부 간의 단차를 이용하여, 기포부착미생물괴(12)로부터의 기포(10)의 분리를 용이하게 하여, 미생물괴(11)의 슬러지상(9)으로부터의 탈출 또는 상승에 의해 발생할 수 있는 슬러지상(9) 중 미생물괴(11)의 원치 않는 감소가 억제되고, 생물처리효율이 향상된다.

이상에서, 기재된 실시형태에 대해서만 상세히 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기술사상의 범위 안에서 당업자에게 실시형태에 대한 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 즉, 이와 같은 변형 사항이 특허청구의 범위에 포함되는 것은 당연하다.

상기된 설명에서, 리액터용기(1)는 원주상의 밀폐된 구조이다. 그러나, 용기는 그와 같은 원주상으로만 한정되지 않는다. 즉, 리액터용기(1)는 횡단면이 다각형인 각주상이 될 수도 있다. 나아가, 가스회수가 불필요한 경우에 용기는 개방구조가 될 수도 있다.

리액터용기(1), 기둥(2), 스파이랄판(3, 31, 32)의 재질은, 예를 들어 콘크리트, 금속, 플라스틱 등 내부식성 재질이다.

상기된 제 3 실시형태에서, 선단부와 미단부가 180도를 이루는 스파이랄판(32)이 설명되었다. 그러나, 선단부와 미단부 사이의 각도는 설계에 의해 적당히 결정될 수 있다.

제 1 내지 제 6 실시형태에서, 한 종류의 스파이랄판에 대해서만 상세히 설명되었다. 그러나, 원한다면, 리액터용기(1)의 크기와/또는 폐수처리장치의 부하에 따라 이중 구조 이상의 스파이랄판이 다중나선구조를 만드는데 사용될 수 있다. 즉, 스파이랄판의 선단부를 제거함에 의해, 이중, 삼중, 또는 다중 스파이랄판을 설치할 수 있다. 이 경우, 리액터용기(1) 내의 공간이 둘 또는 그 이상의 공간으로 분할되는 것이 가능하다. 그 결과, 기체/고체 분리효과가 향상되고, 폐수처리장치의 기능이 향상된다.

1 : 리액터용기 (reactor vessel)
2 : 기둥 (pole)
3, 31, 32 : 스파이랄판 (spiral plate)
44 : SS트랩 (SS trap)
5 : 물펌프 (water pump)
6 : 폐수 (wastewater)
7 : 처리수 (treated water)
8 : 발생가스 (generated gas)
8a : 리액터용기 상부공간 (space provided at upper part of reactor vessel)
9 : 슬러지상 (sludge bed)
9a : 슬러지상 상면 (upper surface of sludge bed)
10 : 기포 (bubbles)
11 : 미생물괴 (microorganism granules)
12 : 기포부착미생물괴 (bubble adhered microorganism granules)
13 : 기포와 기포부착미생물괴의 이동방향 (moving direction of bubbles and bubble adhered microorganism granules)
14 : 미생물괴 이동방향 (moving direction of microorganism granules)
15 : 배플판 (baffle plate)
16 : 기포분리후 미생물괴 침강방향 (settling direction of microorganism granules having bubbles separated therefrom)

Claims

미생물괴가 하층부에 침전되어 있어, 리액터의 하방부에 형성된 주입구를 통해 주입된 폐수가 상기 미생물괴에 의해 생물탈질처리되고, 생물탈질처리후의 처리수가 처리수유출부로부터 배출되는 리액터용기;로 이루어지고,
상기 주입구측에서 처리수유출부측을 향해 연장된 스파이랄판이 구비된 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 스파이랄판이 그를 통하여 리액터용기 축심을 따라 설치된 기둥으로 구비된 것을 특징으로 하는 상기 폐수처리장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 스파이랄판의 상하면이 그 축심측에서 리액터용기 벽측을 향해 상방으로 경사가 진 것을 특징으로 하는 상기 폐수처리장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스파이랄판이 복수의 스파이랄유닛으로 이루어지고, 인접한 두 스파이랄유닛의 인접한 단부가 원주방향으로 소정 각도로 오버랩된 것을 특징으로 하는 상기 폐수처리장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스파이랄판이 복수의 스파이랄유닛으로 이루어지고, 적어도 짝지어진 인접한 두 스파이랄유닛의 회전방향이 반대방향으로 형성되고, 상기 짝지어진 인접한 두 스파이랄유닛의 인접한 단부가 원주방향으로 소정 각도로 서로 떨어져 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 폐수처리장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스파이랄판의 하면에 기포와 기포부착미생물괴의 상승류을 억제하는 배플판이 구비된 것을 특징으로 하는 상기 폐수처리장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리액터용기 하층부에 침전된 미생물괴로 이루어진 슬러지상 내에 스파이랄판의 일부가 설치되는 것을 특징으로하는 상기 폐수처리장치.