KR20110092507A - 부유형 호소 정화장치 - Google Patents

부유형 호소 정화장치 Download PDF

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Abstract

부유형 호소 정화장치가 개시된다. 그러한 부유형 호소 정화장치는 호소중에 부우게 및 중량추에 의하여 설치되며 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조와; 상기 반응조의 하부에 구비되어 상기 호소의 오폐수가 상기 반응조의 내부로 유입되는 망과; 상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 다층으로 이루어지고, 상기 오폐수 및 기체가 상승할 때, 오폐수와 기체간의 접촉면적이 증가되어 산소 용존량이 증가됨으로써 오염물이 분해될 수 있는 적어도 하나의 슬러지 분리부와; 상기 호소의 외부에 배치되며, 상기 반응조에 산기관을 통하여 연결되며, 상기 산기관은 상기 슬러지 분리부의 최하단 반응단위체의 하부에 연결됨으로써 상기 반응조의 내부에 상기 기체를 공급하여 상기 반응조의 전 구역에 걸쳐서 질산화 반응을 유도하는 블로어 조립체와; 그리고 상기 슬러지 분리수단에 구비되며, 미생물을 함유함으로써 상기 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 상기 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단을 포함한다.

Description

부유형 호소 정화장치{FLOOTING-TYPE APPARATUS FOR TREATING STREAM, RIVER OR LAKE}
본 발명은 부유형 호소 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비점 오염원 혹은 준설에 의해 오염된 하천, 강, 호소를 정화하기 위한 정화장치로서, 반응조의 내부에 다수개의 반응 단위체가 적층되고, 높이를 달리하여 공기를 공급함으로써 질산화 반응 혹은 탈질반응에 의하여 오폐수를 정화하기 위한 부유형 호소 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 하천, 강, 호소는 비점 오염원 혹은 준설에 의해 오염될 수 있다. 특히, 호소는 육지의 움푹팬 곳에 생긴 정지수역(靜止水域)을 의미하며, 이러한 호소는 일반적으로 면적이 넓고 깊은 경우에는 호수라 하고, 좁고 얕으면 늪(沼)이나 못(池)이라 하고, 인공적으로 만들어졌으면 못이라고 한다.
이러한 호소는 통상적으로 수질을 정화할 수 있는 미생물들이 서식하여 자정작용을 연속적으로 진행할 수 있다.
따라서 어느 정도 오염된 호소의 수질은 유기 미생물 등에 의해 정화될 수 있다.
그러나, 최근에는 호소 주변이 개발됨으로써 오, 폐수, 축산농가에서 유입되는 분뇨, 공장폐수로 인하여 호소로 유입되는 악성 유기 오염물질들이 증가하여 부영양화가 심화됨으로써 미생물에만 의존하여 자연적으로 정화되었던 자정능력이 한계점에 이르게 되었다.
따라서, 이러한 영향으로 모든 호소가 유지하고 있어야 할 용존 산소가 현저하게 결핍되고, 호소 내에 녹조가 발생하여 이들에 의한 메탄유화수소가 급격하게 화학반응을 일으키면서 악취를 동반한 열악한 수질 상태가 되어 호소(W)가 황폐화되고 있다.
특히, 호소를 오염시키는 유기 오염물들은 질소(N), 인(P),등과 같은 영양 염류의 과잉 유입에 의한 것이기 때문에 수질은 점점 악화되고, 특히 하절기에 수온이 상승하면 이상적인 플랑크톤 번식으로 용존산소(D/O)가 크게 감소하여 심층부 밑바닥에는 용존산소(D/O)가 전혀 없는 상태로 변질되고 있다.
이러한 이유로 호소 내에 생존해 있는 미생물이 호소 내로 유입되는 각종 오, 폐수 악성 유기 오염물들을 상대적으로 해결할 수 있는 숫자가 극히 부족할 뿐만 아니라, 악성 유기 오염물질 때문에 연속적으로 배양 및 숙성 과정을 속히 진행할 수 없게 되었다.
이로 인하여 상대적으로 미생물의 번식이 감퇴되고, 호소 내의 수질은 자정 정화작용을 전혀 할 수 없어서 호소 내의 수질은 시간이 점점 흘러 갈수록 악화되고 있는 것이 최근의 현실이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 호소 주변에 오,폐수를 간이적으로 정화할 수 있도록 화학적 정화 방법과 물리적 정화 방법 및 생물학적 정화 방법을 시도하였지만 효과를 얻지 못하고 있는 실정에 있다.
즉, 화학적 정화 방법은 화학적 응집제 및 살조제 등을 호소 전면에 살포하여 부유물을 침전시키는 방법과, 화학응집제로 처리된 상등수를 호소에 보충하는 방법, 그리고 호소의 물을 취수하여 화학응집제로 처리한 다음 호소로 재투입하는 방법인데, 호소 바닥에 침전된 오염 물질에 의한 폐수화 현상을 근본적으로 방지할 수 없어서 녹조현상을 방지하기에 충분하지 못한 문제점이 있다.
그리고, 물리적 정화 방법으로는 산소를 호소에 폭기하여 용존 산소가 정화 능력을 갖게 하는 방법, 영양염류 순환에 도움을 주는 퇴적물을 폭기시켜서 호기성 상태로 유지하는 방법, 수류 발생기로 호소의 물을 강제순환시켜서 정체성을 해소하는 방법, 준설선을 이용하여 퇴적물을 제거하는 방법, 기타 여과 장치를 이용하는 방법이다.
또한, 생물학적 방법으로는 부레옥잠, 미나리, 부들 등과 같이 수질 정화 능력이 있는 수초를 생육하는 방법이다.
그러나, 상기와 같은 방법들에 의하여 호소를 정화처리하는 것은 한계가 있어서 효과적인 방안이 되지 못한다.
특히, 골프장에 시공된 연못이나, 댐, 유원지, 혹은 4대강 사업으로 인한 하천 준설시 이러한 수질 오염문제가 대두 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수개의 반응 단위체가 적층되어 질산화 및 탈질반응에 의하여 오폐수를 처리할 수 있는 반응조를 하천, 강, 호소 등에 배치함으로써 정화처리할 수 있는 부유형 호소 정화장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 호소중에 부우게 및 중량추에 의하여 설치되며 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조와;
상기 반응조의 하부에 구비되어 상기 호소의 오폐수가 상기 반응조의 내부로 유입되는 망과;
상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 다층으로 이루어지고, 상기 오폐수 및 기체가 상승할 때, 오폐수와 기체간의 접촉면적이 증가되어 산소 용존량이 증가됨으로써 오염물이 분해될 수 있는 적어도 하나의 슬러지 분리부와;
상기 호소의 외부에 배치되며, 상기 반응조에 산기관을 통하여 연결되며, 상기 산기관은 상기 슬러지 분리부의 최하단 반응단위체의 하부에 연결됨으로써 상기 반응조의 내부에 상기 기체를 공급하여 상기 반응조의 전 구역에 걸쳐서 질산화 반응을 유도하는 블로어 조립체와; 그리고
상기 슬러지 분리수단에 구비되며, 미생물을 함유함으로써 상기 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 상기 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단을 포함하는 부유형 호소 정화장치를 제공한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부유형 호소 정화장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 내부에 다수개의 반응 단위체가 적층되어 반응조의 내부가 다단으로 구획된 반응기를 강, 하천, 골프장내 연못, 댐 등에 담금으로써, 반응기에 유입된 오폐수중에 공기가 효율적으로 산포될 수 있는 장점이 있다.
둘째, 반응기에 공기를 공급하는 산기관의 높낮이를 다양화함으로써, 반응조 내부에서 질산화 반응 혹은 탈질반응을 유도하여 호소의 다양한 오염환경에 적절하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 하나의 산기관에 3개의 지관을 구비하여 반응조에 연결함으로써 3가지 반응조를 제조할 필요없이 하나의 반응조에 의하여 호소를 효율적으로 정화처리할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유형 호소 정화장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 부유형 호소 정화장치의 산기관의 제 1지관이 단위 반응체의 하부에 연결된 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 반응 단위체를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 부유형 호소 정화장치의 산기관의 제 2지관이 단위 반응체의 상부에 연결된 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 부유형 호소 정화장치의 산기관의 제 3지관이 단위 반응체의 중간에 연결된 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로서, 산기관에 제 1 내지 제 3지관이 동시에 구비되어 반응조에 연결된 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예로서, 격판형 반응조의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 부유형 호소 정화장치가 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명된다.
도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유형 호소 정화장치를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부구조를 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 반응 단위체의 구조를 보여주는 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 부유형 호소 정화장치는 호소(W)중에 부유하는 부우게(19)와; 상기 부우게(19) 및 중량추(21)에 의하여 설치되며 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조(1)와; 상기 반응조(1)의 하부에 구비되어 상기 호소(W)의 오폐수가 상기 반응조(1)의 내부로 유입되는 망(23)과; 상기 반응조(1)의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체(5)에 의하여 다층으로 이루어지고, 상기 오폐수 및 기체가 상승할 때, 오폐수와 기체간의 접촉면적이 증가되어 산소 용존량이 증가됨으로써 오염물이 분해될 수 있는 적어도 하나의 슬러지 분리부(S1)와; 상기 호소(W)의 외부에 배치되며, 상기 반응조(1)에 산기관(7)을 통하여 연결되며, 상기 산기관(7)은 상기 슬러지 분리부(S1)의 상부와 중간부와 하부에 선택적으로 연결됨으로써 상기 반응조(1)의 내부에 상기 기체를 공급하여 상기 반응조(1)에 질산화 반응 혹은 탈질반응을 유도하는 블로어 조립체(3)와; 그리고 상기 슬러지 분리수단(S1,S2,S3)에 구비되며, 미생물을 함유함으로써 상기 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 상기 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단(C)을 포함한다.
이러한 구조를 갖는 수처리 장치에 있어서, 상기 반응조(1)는 호소(W)중에 담그어 짐으로써 호소(W) 내부에 배치된다.
그리고, 상기 반응조(1)의 상부는 적어도 하나 이상의 부우게(19)가 연결됨으로써 반응조(1)가 부력에 의하여 호소(W)중에 부유할 수 있다. 또한, 상기 반응조(1)의 하부에는 중량추(21)가 와이어(22)에 의하여 연결된다.
따라서, 상기 반응조(1)는 이러한 중량추(21)에 의하여 호소(W)의 바닥에 고정될 수 있음으로 수류에 의하여 떠내려 가는 것이 방지될 수 있다.
상기 반응조(1)는 내부에 빈 공간이 형성된 통형상이며, 바람직하게는 원통형, 육면체, 혹은 팔면체 등 다양한 형상이 가능하다. 이 반응조(1)는 하부가 개방됨으로써 호소(W)의 오폐수가 반응조(1)의 외부로부터 내부로 유입될 수 있다.
이때, 상기 반응조(1)의 하부에는 상기한 바와 같이 망(23)이 구비되고, 이 망(23)은 소정 메쉬(Mesh)의 눈크기를 가짐으로써 일정 크기 이상의 이물질이 반응조(1)의 내부로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 반응조(1)의 상부에는 배출관(35)이 연결됨으로써 반응조(1)의 내부에서 정화처리된 정수가 반응조(1)의 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 슬러지 분리수단(S1,S2,S3)은 적어도 하나의 슬러지 분리부(S1)로 이루어짐으로써 반응조(1)의 내부를 상하방향으로 여러 구역으로 분할한다.
이러한 슬러지 분리수단(S1,S2,S3)은 바람직하게는 반응조(1)의 하부로부터 제1 슬러지 분리부(S1), 제2 슬러지 분리부(S2) 및 제3 슬러지 분리부(S3)의 순서로 적층될 수 있다.
그리고, 제1 내지 제3 슬러지 분리부(S1,S2,S3)는 각각 다수개의 반응 단위체(5)로 이루어진다.
이러한 반응 단위체(5)는 모두 동일한 형상을 갖음으로, 이하 하나의 반응 단위체(5)에 의하여 설명한다.
상기 반응 단위체(5)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 프레임(24)과, 상기 상부 프레임(24)의 내측에 구비되어 반응 단위체(5)의 내부를 상하로 구획하는 경사판(28)과; 상기 경사판(28)에 형성되며, 기체가 상하로 이동될 수 있도록 하는 유체 이동관(29)과, 상기 상부 프레임(24)을 지지하는 다리(25)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 반응 단위체에 있어서, 상기 경사판(28)은 상부 프레임(24)의 내측에 구비되어 유체의 상하이동을 차단한다. 이때, 상기 경사판(28)은 하향으로 경사진 형상을 갖으며, 그 중심에 상하이동 통로가 되는 유체 이동관(29)이 구비된다.
따라서, 상기 경사판(28)의 상면에 슬러지가 침전되는 경우, 경사판(28)을 따라 하부로 이동함으로써 슬러지가 적층되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 다리(25)는 경사판(28)의 저면으로부터 하부로 돌출되며 각 모서리에 하나씩 배치됨으로써 4개로 구성된다.
이러한 다리(25)는 상부는 경사판(28)의 상부로 돌출되고, 다리(25)의 하부에는 결합홈(33)이 형성된다.
따라서, 반응 단위체(5)가 적층되는 경우, 다리(25)의 상부에는 상부 반응 단위체의 다리가 결합되며, 다리(5)의 하부 결합홈(33)에는 하부 반응 단위체의 다리 상부가 결합됨으로써, 복수개의 반응 단위체가 상하로 서로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 유체 이동관(29)은 경사판(28)의 중간부에 하부 방향으로 돌출 된다. 이러한 유체 이동관(29)은 관체 형상이며 그 내부를 통하여 유체가 상하로 이동할 수 있다.
따라서, 다수개의 반응 단위체(5)가 반응조(1)의 내측에 적층되는 경우, 반응조(1)의 내부는 경사판(28)에 의하여 상하부로 차단되고, 다만, 유체 이동관(29)에 의하여 상하부의 반응 단위체(5)가 서로 유통될 수 있다.
유체이동관(29)은 반응 단위체(5)에 1개 또는 복수 개로 설치하며, 반응조(1)의 내측에 적층되는 경우, 유체이동관(29)의 적층방향은 직렬 또는 엇갈린 방향으로 적층할 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 유체 이동관(29)은 경사판(28)의 하부로 일정 길이로 돌출 형성됨으로써 상기 경사판(28)의 저면에는 체류공간(Va,Vb,Vc)이 형성된다.
즉, 반응조(1)의 하부로부터 상승한 기체가 경사판(28)에 의하여 차단되어 경사판(28)의 하부에 포집됨으로써 일정 용적의 체류공간(Va,Vb,Vc)을 형성하게 된다.
그리고, 반응조(1)의 체류공간(Va,Vb,Vc)에 포집된 기체는 일정량 이상 모이게 되면 압력에 의하여 사방으로 분산되며, 상기 유체 이동관(29)을 통하여 상부로 상승하게 된다.
이러한 과정을 통하여 오폐수 및 공기는 제 1슬러지 분리부(S1)를 통과하며, 상기 제 2슬러지 분리부(S2)와 제 3슬러지 분리부(S3)를 순차적으로 통과함으로써 동일한 과정에 의하여 오폐수가 정화처리될 수 있다.
그리고, 상기 생물학적 처리수단(C)은 미생물이 다량 함유된 플라스틱 재의 담체(C)를 포함하며, 고정상 혹은 유동성 담체이다. 상기 담체(C)들은 각 슬러지 분리부(S1,S2,S3)의 반응 단위체(5)에 각각 구비된다.
따라서, 오폐수가 이 담체(C)들에 접촉함으로써 담체(C)에 함유된 미생물들과 생물학적인 반응을 진행함으로써 오폐수를 생물학적으로 처리하게 된다.
또한, 상기 담체(C)들은 각각의 반응 단위체(5)에 미리 고정시키거나 채워 넣어, 반응 단위체(5)를 반응조(1)의 내부에 적치시킴으로써 담체(C)가 반응조(1)의 내부에 다단으로 용이하게 구비될 수 있다.
결과적으로, 상기 담체(C)들이 반응조(1)의 내부에 다단으로 구비될 수 있어서 오폐수의 처리효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 반응조(1)의 내부로 유입된 오폐수 및 기체는 반응조(1)의 하부에서 상부방향으로 이동하고, 이 과정에서 슬러지 분리수단(S1,S2,S3)을 통과함으로써 정화처리될 수 있다.
그리고, 상기 반응조(1)의 상부로 상승한 오폐수 및 기체는 반응조(1) 상부의 개구부를 통하여 배출된다. 이때, 상기 반응조(1)의 상부에는 망부재(18)가 구비될 수도 있다.
한편, 상기 블로어 조립체(3)는 호소(W)의 외측, 즉 호소(W) 주변의 둑에 배치되며, 상기 반응조(1)와 산기관(7)에 의하여 연결됨으로써 공기를 호소(W)중의 반응조(1)에 공급할 수 있다.
이러한 블로어 조립체(3)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 호소(W)의 주변에 설치되는 블로어(4)와, 상기 블로어(4)에 연결되는 산기관(7)과, 상기 산기관(7)의 타측에 연결되어 상기 반응조(1)에 연결되는 지관(9,11)을 포함한다.
따라서, 상기 블로어(4)가 구동되는 경우, 호소(W) 외부의 기체가 산기관(7) 및 지관(9,11)을 통하여 상기 반응조(1)의 내부로 공급될 수 있다.
이때, 상기 산기관(7)의 지관(9,11)은 반응조(1)의 일측에 다양한 높이로 연결될 수 있으며, 반응조(1)의 내부에 공급되는 기체의 위치를 달리함으로써 반응조(1)의 내부에 질산화 반응 혹은 탈질 반응을 유도하여 오폐수를 정화처리 할 수 있다.
상기에서는 블로어 조립체가 둑에 배치되는 것으로 설명하였지만, 본 발명에 따른 블로어 조립체는 이에 한정되지는 않고, 호소의 수면에 부유하는 구조로 배치될 수도 있다.
즉, 부우게의 상부에 베이스 플레이트를 배치하고, 이 베이스 플레이트의 상부에 블로어 조립체와 태양전지가 설치된다. 그리고, 상기 블로어 조립체를 태양전지에 연결함으로써 전원이 블로어 조립체에 공급될 수 있다.
이때, 상기 블로어 조립체는 반응조에 연결되어 공기를 공급할 수 있다.
따라서, 이러한 부유형 블로어 조립체가 연결된 반응조는 위치에 제약을 받지 않고 호소의 다양한 지점에 배치되어 정화처리할 수 있다.
이와 같이, 호소의 둑에 배치되거나, 수면에 부유하는 구조의 블로어 조립체에 있어서, 상기 산기관(7)의 지관(9,11)은 반응조(1)의 일측에 높이를 서로 달리하는 제 1 및 2접촉부(P1,P2)를 통하여 연결될 수 있다.
상기 제 1지관(9)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1접촉부(P1)를 통하여 반응조(1)의 가장 하단부, 즉 상기 제 1슬러지 분리부(S1)의 하부에 형성되고, 상기 제 2지관(11)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2접촉부(P2)를 통하여 제 1슬러지 분리수단(S1)의 상부에 연결된다.
이와 같이, 산기관(7)의 제 1 및 제 2지관(9,11)이 반응조(1)의 제 1 및 제 2접촉부(P1,P2)에 각각 연결됨으로써 반응조(1)에 공급되는 기체도 위치를 달리하여 반응 단위체(5)에 공급되며, 이로 인하여 반응조(1)의 내부에는 질산화 반응 혹은 탈질 반응이 선택적으로 진행될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 산기관(7)의 제 1지관(9)이 제 1접촉부(P1)를 통하여 반응조(1)에 연결되는 경우를 설명한다.
산기관(7)의 제 1지관(9)이 반응조(1)의 최하단에 위치한 제 1접촉부(P1)에 연결되면, 산기관(7)을 통하여 공급된 공기가 제 1지관(9)을 통하여 반응조(1)의 최하단에 배치된 제 1슬러지 분리부(S1)로 공급되어 상승하게 된다.
이때, 반응조(1)의 내부에 공급된 오폐수는 질소, 인 등의 영양염류가 다량 함유됨으로써 식물성 플랑크톤의 이상 증식이 발생하여 오염이 된 상태이다.
따라서, 상기 제 1접촉부(P1)를 통하여 반응조(1)의 내부로 공급된 기체가 이러한 오폐수중에 함유됨으로써 아래와 같은 질산화 반응이 진행될 수 있다.
즉, 오폐수중의 유기성 질소는 가수분해를 통해 암모니아로 분해되어야 하며, 암모니아는 니트로좀머나스(nitrosomonas)와 니트로백터(nitrobacter)와 같은 질산화균에 의하여 NO2-N(아질산성 질소)과, NO3-N(질산성 질소)로 산화된다.
이러한 질산화 과정을 화학반응식으로 나타내면 아래와 같다.
(화학식 1)
Nitrosomonas
NH4 + 1.5O2 -----------------> 2H+ + H2O + NO2
(화학식 2)
Nitrobacter
NO2 + 0.5O2 ----------------> NO3 -
(화학식 3)
NH4 + 2O2 -----------------> 2H+ + H2O + NO3
따라서, 상기 블로어(4)로부터 공급된 공기가 상기 반응조(1)의 제 1접촉부(P1)를 통하여 반응조(1)의 내부로 공급되어 상승하면서 제 1 내지 제 3슬러지 분리부(S1)를 순차적으로 통과하는 경우, 반응조(1)의 내부 전 구역에 걸쳐서 상기와 같은 질산화 반응이 진행된다.
따라서, 반응조(1)의 내부에서는 질산화 반응이 진행됨으로써 오폐수중에 함유된 질소가 산화될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 산기관(7)의 제 2지관(11)이 제 2접촉부(P2)에 연결되는 경우에는, 반응조(1)의 내부로 공급된 기체가 제 1슬러지 분리부(S1)의 상부 공간(제 2슬러지 분리부의 하부공간)으로 공급된다.
제 1슬러지 분리부(S1)의 상부 공간으로 공급된 공기는 상승하면서 제 2 및 제 3슬러지 분리부(S2,S3)를 통과하게 된다. 이러한 상승과정에서 상술한 바와 같이 질산화 반응이 진행될 수 있다.
이때, 상기 제 2접촉부(P2)의 연장선을 기준으로 하부공간에는 공기가 공급되지 않음으로 혐기적인 환경이 형성된다.
따라서, 이 구역에는 탈질 반응(Denitrification Reaction)이 진행됨으로써 질소가 제거될 수 있다.
즉, 질산화 공정에서 질산화 된 폐수를 용존산소가 없는 무산소 조건에 두고 탈질소균의 질산호흡 및 아질산 호흡을 이용해 NO2-N, NO3-N을 아래와 같은 반응경로에 따라 N2가스로 환원한다.
(화학식 4)
아질산 호흡 : 2NO2- + 3H2 → N2 + 2OH- + 2H2O
(화학식 5)
질산 호흡 : 2NO3- + 5H2 → N2 + 2OH- + 4H2O
(화학식 6)
1단계 반응 : NO3- + 0.33CH3OH → NO2- + 0.67H2O
(화학식 7)
2단계 반응 : NO2- + 0.5CH3OH → 0.5CO2 + 0.5H2O + O.5N2 + OH-
(화학식 8)
총괄 반응 : NO3- + 0.833CH3OH → 0.33CO2 + 1.167H2O + 0.5N2 + OH-
상기와 같은 탈질 반응을 통하여 반응조(1)의 하부는 탈질조로 사용될 수 있다.
결과적으로, 산기관(7)이 제 2접촉부(P2)에 연결되는 경우, 반응조(1)는 질산화 반응이 진행됨과 동시에 하부는 탈질조로도 사용될 수 있음으로 보다 효율적으로 오폐수를 정화처리할 수 있다.
한편, 이러한 지관의 다른 실시예로서 산기관(7)을 설치하기 어려운 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 3지관(13)이 제 3접촉부(P3)를 통하여 제 1슬러지 분리수단(S1)의 중간부에 연결될 수도 있다.
즉, 산기관(7)의 제 3지관(13)이 제 3접촉부(P3)에 연결되는 경우, 산기관(7)의 제 3지관(13)이 제 1슬러지 분리부(S1)의 체류 공간에 인접하게 배치된다.
따라서, 상기 산기관(7)의 제 3지관(13)을 통하여 공급된 기체는 체류공간으로 포집된 후, 유체 이동관(29;도2)을 통하여 상부 반응 단위체(5)로 이동한다.
그리고, 상기 기체가 제 1,2,3슬러지 분리부(S1,S2,S3)를 순차적으로 통과하는 과정에서, 상기한 바와 같은 유기물 제거, 질산화 과정, 용존산소 공급이 진행된다.
상기한 바와 같이, 산기관(7)의 지관(9,11,13)이 반응조(1)의 다양한 위치에 연결됨으로써 반응조(1)에 주입되는 기체의 위치가 달라짐으로써 반응조(1)를 보다 다양하게 활용하여 오폐수를 정화처리할 수 있다.
한편, 상기에서는 산기관(7)이 반응조(1)에 3가지 위치에 각각 연결됨으로써 모두 3가지 형태의 반응조(1)가 제안되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 블로어 조립체(3)에 연결되는 산기관(7)의 타측에 3가지의 지관, 즉 제 1 내지 제 3지관(40,42,44)이 돌출 형성되어 반응조(1)에 각각 연결된다. 그리고, 상기 제 1 내지 제 3지관(40,42,44)에는 온오프 밸브(46,48,50)가 각각 구비된다.
따라서, 3종류의 반응조(1)를 모두 제작할 필요없이, 상기 제 1 내지 제 3지관(40,42,44)의 온오프 밸브(46,48,50)를 개폐시킴으로써 하나의 반응조(1)에 의하여 상기와 같은 정화처리 조건을 모두 만족시킬 수 있다.
상기 실시예들에 있어서는 반응조(1)에 기체를 주입하여 오폐수를 정화 처리하는 공정을 설명하였지만, 기체를 대신하여 오존 등의 가스를 주입하여 정화 처리하는 것도 가능하다.
그리고, 상기에서는 반응조의 내부에 다수개의 반응 단위체를 적층하여 슬러지 분리부를 형성한 구조에 의하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 도 7에 도시된 바와 같은 구조의 격판형 반응조(40)에도 적용가능하다.
즉, 상기 격판형 반응조(40)는 반응조(40)의 내부가 다수개의 격판(42,44)으로 구획되고, 이 격판(42,44)에는 유체 이동관(46)이 연결된다.
그리고, 이 격판형 반응조(40)의 내부에는 산기관(7)에 연결된 제 1 내지 제 3지관(48,49,50)이 배치될 수 있다.
따라서, 반응조(40)로 공급된 오폐수 및 공기는 유체이동관(46)을 통하여 상승함으로써 각 격판의 사이를 통과하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유형 호소 정화장치의 작동과정을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 호소 정화처리장치에 의하여 호소(W)의 오폐수를 정화처리하는 경우, 3가지의 서로 다른 접촉부를 가진 반응조(1)에서 적절한 반응조(1)를 선택한다.
먼저, 산기관(7)의 제 1지관(9)이 제 1접촉부(P1)에 연결되는 반응조(1)를 선택한 경우를 설명하면, 반응조(1)에 중량추(21) 및 부우게(19)를 연결하고 호소(W)에 담금으로써, 반응조(1)가 호소(W)중에 설치될 수 있다.
이 상태에서, 블로어(4)에 연결된 산기관(7)의 제 1지관(9)을 통하여 공기가 반응조(1)의 내부로 유입된다.
그리고, 호소(W)중의 오폐수가 반응조(1)의 내부로 유입됨으로써 제 1슬러지 분리부(S1)의 최하단부로 부터 점차로 상승한다.
이때, 산기관(7)의 제 1지관(9)을 통하여 유입된 기체도 상승하여 제1 슬러지 분리부(S1)의 경사판(28) 하부에 도달하여 일정 용적의 체류공간을 형성한다.
그리고, 상기 기체는 오폐수가 상승하는 과정에 오폐수중에 교반됨으로써 균일하게 산포된다.
따라서, 오폐수중에 이러한 기체가 산포됨으로써 용존산소량이 증가하여 정화처리 효율이 상승될 수 있다.
또한, 반응조(1)의 내부에 공급된 오폐수는 제1 슬러지 분리부(S1)에 도달하는 동안, 제1 슬러지 분리부(S1)의 저면에 배치된 담체(C)에 접촉하게 된다.
이 과정에서 오폐수가 담체(C)에 부착된 다량의 미생물과 접촉하여 반응을 하게 된다.
따라서, 오폐수는 상기 담체(C)와 접촉함으로써 생물학적 반응에 의하여 정화처리될 수 있다.
그리고, 제1 슬러지 분리부(S1)의 유체이동관(29) 하부선상에 형성된 수면과 경사판(28)의 사이에는 일정한 체류공간(Va)이 형성되며, 이 체류공간(Va)에는 기체 등이 포집된다.
그리고, 포집된 기체는 일정량 이상 포집되는 경우 압력에 의하여 제 1유체 이동관(29)을 통하여 배출되므로, 체류공간(Va)을 이탈한 기체의 용적만큼 반응조(1) 상부의 오폐수가 낙하하여 이 공간을 채우게 된다.
따라서, 이 과정에서 오폐수가 격렬하게 서로 섞이게 되므로 유동성이 향상될 수 있다.
결과적으로, 생물학적 처리수단(C)에 접촉하는 오폐수가 유동성이 향상되므로 보다 많은 접촉이 이루어짐으로써 처리효율이 향상될 수 있고, 필요 이상의 미생물이 담체(C)에 누적되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 산기관(7)이 제 1접촉부(P1)에 연결되어, 공기가 반응조(1)의 최하단에 공급되어 상부로 상승하게 되므로, 반응조(1)의 내부 전체가 호기성으로 전환된다.
즉, 상기 반응조(1)의 내부에 공급된 오폐수중의 유기성 질소는 가수분해를 통해 암모니아로 분해되어야 하며, 암모니아는 니트로좀머나스(nitrosomonas)와 니트로백터(nitrobacter)와 같은 질산화균에 의하여 NO2-N(아질산성 질소)과, NO3-N(질산성 질소)으로 산화될 수 있다.
따라서, 상기 블로어(4)로부터 공급된 공기가 상기 반응조(1)의 제 1접촉부(P1)를 통하여 반응조(1)의 내부로 공급되어 상승하면서 슬러지 분리수단(S1,S2,S3)을 통과하는 경우, 반응조(1)의 하부에서 상부 구역 전체에 걸쳐서 질산화 반응이 진행된다.
이와 같이, 오폐수는 제1 슬러지 분리부(S1)를 통과하게 되며, 계속하여 제2 슬러지 분리부(S2)에 도달하게 된다.
이때에도 제1 슬러지 분리부(S1)와 동일한 과정을 통하여 생물학적인 반응이 진행된다.
이와 같이, 제2 슬러지 분리부(S2)를 통과한 오폐수 및 기체는 제3 슬러지 분리부(S3)를 통과하게 된다.
상기한 바와 같이, 제1 내지 제3 슬러지 분리부(S1,S2,S3)를 순차적으로 통과한 오폐수 및 기체는 최종적으로 반응조(1)의 상부에 형성된 개구(35)를 통하여 호소(W)중으로 배출될 수 있다.
그리고, 도 1과, 도 3과, 도 4에 도시된 바와 같이, 산기관(7)이 제 2접촉부(P2)에 연결되는 경우에는, 블로어(4)로부터 공급된 공기가 제 1슬러지 분리부(S1)의 상부 공간으로 공급된다.
제 1슬러지 분리부(S1)의 상부 공간으로 공급된 공기는 상승하면서 제 2 및 제 3슬러지 분리부(S1)를 통과하게 된다. 이러한 상승과정에서 상술한 바와 같이 질산화 반응이 진행될 수 있다.
이때, 상기 제 2접촉부(P2)의 연장선을 기준으로 하부공간에는 공기가 공급되지 않음으로 혐기적인 환경이 형성된다.
따라서, 이 구역에는 탈질 반응(Denitrification Reaction)이 진행됨으로써 질소가 제거될 수 있다.
즉, 질산화 공정에서 질산화 된 폐수를 용존산소가 없는 무산소 조건에 두고 탈질소균의 질산호흡 및 아질산 호흡을 이용해 NO2-N, NO3-N을 아래와 같은 반응경로에 따라 N2가스로 환원한다.
상기와 같은 탈질 반응을 통하여 반응조(1)의 하부는 탈질조로 사용될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 산기관(7)의 제 3지관(13)이 제 3접촉부(P3)에 연결되는 경우에는, 공기가 반응조(1)의 내부에 적층된 반응 단위체(5)의 중간부에 공급된다.
따라서, 수면위 체류공간(Va,Vb,Vc)으로 공급된 공기는 유체 이동관(29) 주위의 오폐수에 함유되고, 유체 이동관(29)을 통하여 상승한다.
그리고, 이러한 상승과정을 통하여 슬러지 분리수단(S1,S2,S3)을 순차적으로 통과함으로써 상기한 바와 같은 질산화 과정이 진행된다.
이때, 상기 제 3접촉부(P3)를 측방향으로 연장한 기준선(L)의 상부 공간에는 이러한 질산화 반응이 진행되나, 기준선(L)의 하부공간에는 공기가 주입되지 않음으로 상부공간에 비교하여 상대적으로 정적인 상태를 유지하게 된다.
상기와 같이, 산기관(7)의 지관(9,11,13)이 반응조(1)의 다양한 위치에 연결되어 공기가 주입되는 위치가 달라짐으로써 반응조(1)가 탈질조로도 사용될 수 있다.
1: 반응조 3:블로어 조립체
5: 반응 단위체 7:산기관
9,11,13: 제 1,2,3지관 S1,S2,S3:슬러지 분리부
19:부우게 21:중량추

Claims (6)

  1. 호소에 부유하는 부우게와;
    상기 부우게와 중량추에 연결되며 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조와;
    상기 반응조의 하부에 구비되어 상기 호소의 오폐수가 상기 반응조의 내부로 유입되는 망과;
    상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 다층으로 이루어지고, 상기 오폐수 및 기체가 상승할 때, 오폐수와 기체간의 접촉면적이 증가되어 산소 용존량이 증가됨으로써 오염물이 분해될 수 있는 적어도 하나의 슬러지 분리부와;
    상기 호소의 외부에 배치되며, 상기 반응조에 산기관 및 지관을 통하여 연결되며, 상기 산기관의 지관은 상기 슬러지 분리부의 최하단 반응단위체의 하부에 연결됨으로써 상기 반응조의 내부에 상기 기체를 공급하여 상기 반응조의 전 구역에 걸쳐서 질산화 반응을 유도하는 블로어 조립체와; 그리고
    상기 슬러지 분리부에 구비되며, 미생물을 함유함으로써 상기 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 상기 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단을 포함하는 부유형 호소 정화장치.
  2. 호소에 부유하는 부우게와;
    상기 부우게와 중량추에 연결되며 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조와;
    상기 반응조의 하부에 구비되어 상기 호소의 오폐수가 상기 반응조의 내부로 유입되는 망과;
    상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 다층으로 이루어지고, 상기 오폐수 및 기체가 상승할 때, 오폐수와 기체간의 접촉면적이 증가되어 산소 용존량이 증가됨으로써 오염물이 분해될 수 있는 적어도 하나의 슬러지 분리부와;
    상기 호소의 외부에 배치되며, 상기 반응조에 산기관 및 지관을 통하여 연결되며, 상기 산기관의 지관은 상기 슬러지 분리부의 최하단 반응단위체의 중간부에 연결됨으로써 상기 반응조의 내부에 기체를 공급하여 상기 반응조의 내부에 질산화 반응을 유도하고, 상기 산기관의 연결부 이하 공간에는 유체의 유동을 방지할 수 있는 블로어 조립체와; 그리고
    상기 슬러지 분리부에 구비되며, 미생물을 함유함으로써 상기 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 상기 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단을 포함하는 부유형 호소 정화장치.
  3. 호소에 부유하는 부우게와;
    상기 부우게와 중량추에 연결되며 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조와;
    상기 반응조의 하부에 구비되어 상기 호소의 오폐수가 상기 반응조의 내부로 유입되는 망과;
    상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 다층으로 이루어지고, 상기 오폐수 및 기체가 상승할 때, 오폐수와 기체간의 접촉면적이 증가되어 산소 용존량이 증가됨으로써 오염물이 분해될 수 있는 적어도 하나의 슬러지 분리부와;
    상기 호소의 외부에 배치되며, 상기 반응조에 산기관 및 지관을 통하여 연결되며, 상기 산기관의 지관은 상기 슬러지 분리부의 최하단 반응단위체의 상부에 연결됨으로써 반응조 내부에 기체를 공급하여 질산화 반응을 유도하는 블로어 조립체와; 그리고
    상기 슬러지 분리부에 구비되며, 미생물을 함유함으로써 상기 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 상기 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단을 포함하는 부유형 호소 정화장치.
  4. 호소에 부유하는 부우게와;
    상기 부우게와 중량추에 연결되며 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조와;
    상기 반응조의 하부에 구비되어 상기 호소의 오폐수가 상기 반응조의 내부로 유입되는 망과;
    상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 다층으로 이루어지고, 상기 오폐수 및 기체가 상승할 때, 오폐수와 기체간의 접촉면적이 증가되어 산소 용존량이 증가됨으로써 오염물이 분해될 수 있는 적어도 하나의 슬러지 분리부와;
    상기 호소의 외부에 배치되며, 상기 반응조에 산기관 및 제 1 내지 제 3지관을 통하여 연결되며, 상기 제 1 내지 제 3지관에는 온오프밸브가 각각 구비됨으로써 상기 반응조로 공급되는 기체를 개폐시키는 블로어 조립체와; 그리고
    상기 슬러지 분리부에 구비되며, 미생물을 함유함으로써 상기 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 상기 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단을 포함하는 부유형 호소 정화장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 단위체는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 내측에 구비되어 반응 단위체의 내부를 상하로 구획하는 경사판과; 상기 경사판에 형성되며, 기체가 상하로 이동될 수 있도록 하는 유체 이동관과, 상기 상부 프레임을 지지하는 다리를 포함하는 부유형 호소 정화장치.
  6. 제 1항 내지 제 4항에 있어서,
    상기 생물학적 처리수단은 플라스틱 고정상 또는 유동성 담체인 것을 특징으로 하는 부유형 호소 정화장치.


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