KR20150079378A - 오폐수정화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시스템의 콤팩트화를 꾀하여, 경제적인 무급수 순환식 수세화장실 장치를 실현할 수 있는 오폐수정화시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 오폐수정화시스템은, 화장실의 오수조로부터 공급되는 오폐수를 정화처리하는 원수조과, 원수조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 전처리부와, 상기 저처리부에서 정화처리되어 얻어진 처리수를 저수하는 처리수저수조를 구비하고 있다. 상기 후처리부는, 폭기가 단속적으로 행해지고, 상기 전처리부에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 폭기조를 구비하고 있다. 그리고 폭기조의 하단부에는, 순환모터가 설치된 반송관의 일단이 접속되고, 반송관의 타단은 상기 전처리부의 혐기조 내에 위치하고 있다.

Description

오폐수정화시스템 { SYSTEM FOR SEWAGE AND WASTE WATER CLARIFICATION }

본 발명은 오폐수정화시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은, 오폐수 발생원에서 공급되는 오폐수를 미생물학적으로 분해하여 재이용할 수 있도록 정화하는, 순환식 오폐수정화시스템에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 오폐수 정화장치에는 원수조, 혐기조, 무산소조, 호기조, 폭기조, 유량조정조, 반응조, 침전조, 저수조 등을 구비하고 A2O 처리방식이 알려져 있다. 특허문헌1에 있어서는, 이 오폐수정화시스템을, 화장실의 오수조(오폐수 발생원)에서 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용한 예가 개시되어 있다.

일본국 특개 2013-221325

그러나 상기 종래의 오폐수정화시스템은, 구성이 복잡하고 구성부재도 많은데다 제작비용이 많이 들어 경제적이라 할 수 없었다. 더구나 종래의 오폐수정화시스템은 시스템자체가 비교적 거대하여, 설치장소에도 제약이 있었다. 또한 종래의 오폐수정화시스템으로는 무급수 및 무방류 순환식 화장실장치가 실현될 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은, 종래의 기술에 있어서 상기의 과제의 해결을 위하여 이루어진 것이며, 종래의 복잡한 시스템을 개량하여 불필요한 부분을 생략 혹은 통합함과 동시에, 새로운 연구를 통하여 범용성을 향상시켜, 경제적이고 콤팩트한 오폐수정화시스템의 개발을 과제로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 있어서의 오폐수정화시스템의 구성은,

(1) 오폐수의 발생원으로부터 공급되는 오폐수가 정화처리되는 원수조와, 상기 원수조에서 정화되어 공급되는 오폐수를 정화처리하는 전처리부와, 상기 전처리부에서 정화되어 공급되는 오폐수를 정화처리하는 후처리부와, 상기 후처리부에서 얻어진 처리수를 저수하는 처리수저수조를 구비한 오폐수정화시스템에 있어서

상기 전처리부는, 상기 원수조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 혐기조와, 탈질균이 투입되어, 상기 혐기조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 무산소조와, 질화균이 투입되어, 상기 무산소조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 호기조와, 상기 호기조에서 정화처리된 오폐수가 공급되는 오수집수조가 구비되고,

상기 후처리부는, 상기 전처리부에서 공급되는 오폐수를 정화처리하는 폭기조가 구비되어,

상기 오수집수조에는, 단속적으로 기동하는 오수펌프가 설치되고,

상기 오수펌프에는, 타 단이 상기 폭기조 내에 위치하는 수직의 제1이송파이프의 일단이 접속되고,

상기 제1이송파이프에는, 상기 집수조의 상단에 역류방지용 밸브가 부착됨과 동시에, 상기 역류방지밸브의 직상의 위치에 제1반송관의 일단이 접속되고, 상기 제1반송관의 타단은 상기 무산소조 내에 위치하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 오폐수정화시스템의 상기 (1)의 구성에 의하면, 폭기가 정지하고 있는 시간을 이용해서, 폭기조의 저부에 침전한 침전물을 전처리부에 반송할 수가 있다. 이 구성을 채용하게 되면, 침전조를 별도로 설치할 필요가 없기 때문에, 오폐수정화시스템의 콤팩트화를 꾀하고, 경제적인 무급수 순환식 화장실장치를 실현할 수 있는 오폐수정화시스템을 제공할 수가 있다. 또한 상기와 같이 폭기조 내에서 폭기가 단속적으로 일어나게 하면, 폭기가 정지하고 있는 동안에 호기성균과 혐기성균을 활성화시켜, 오폐수 정화의 질을 높일 수가 있다.

본 발명의 오폐수정화시스템의 상기(1)의 구성에 있어서는, 이하의 (2)~(18)과 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(2) 상기 후처리부는, 상기 폭기조에서 정화처리된 오폐수를 고도처리할 복수의 반응조를 새로이 구비하여,

상기 폭기조, 상기 복수의 반응조 및 상기 처리수저수조는, 제2이송파이프에 의해 직렬로 접속되고,

각 조를 접속하는 상기 제2이송파이프의 높이는, 같거나 하류측으로 갈수록 낮게 설정되어 있다.

따라서, 상기 (2)의 구성에 의하면, 전처리부로부터 공급된 오폐수를 폭기조, 복수의 반응조, 처리수저수조의 순으로 자연적으로 이동시킬 수가 있어, 오폐수의 순환 및 이동에 필요한 펌프의 수를 줄일 수가 있다. 또한 유량조절조를 별도로 설치하지 않아도 오폐수의 흐름에는 하등의 문제가 발생하지 않는다. 따라서 상기(2)의 구성에 의하면 오폐수정화장치의 콤팩트화가 가능하여, 경제적인 무급수 순환식 화장실장치를 실현할 수 있는 오폐수정화시스템을 제공할 수가 있다.

(3) 상기 전처리부는, 상기 원수조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 혐기조와, 상기 혐기조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 무산소조와, 질화균이 투입되어 상기 무산소조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 호기조와, 상기 호기조에서 정화처리된 오폐수가 공급되는 오수집수조를 구비하고,

상기 오수집수조에는 단속적으로 기동하는 오수펌프가 설치되며,

상기 오수펌프에는, 타 단이 상기 폭기조 내에 위치하는 수직의 제1이송파이프의 일단이 접속되어,

상기 제1이송파이프에는, 상기 오수집수조의 상단보다 상방의 위치에 역류방지밸브가 부착됨과 동시에, 상기 역류방지밸브의 직상의 위치에 제1반송관의 일단이 접속되고, 상기 제1반송관의 타 단은 상기 무산소조 내에 위치하고 있다.

따라서, 상기 (3)의 구성에 의하면, 오수집수조 내의 오폐수를 오수펌프에 의해 폭기조로 압송하는 도중에, 상기 오수펌프의 기동이 오프로 되면, 이송관 내에 남아있는 오폐수가 저절로 하방의 상기 오수집수조로 되돌아오는 현상을 이용하여, 호기조에서 증식된 질화균을 제1반송관을 매개로 무산소조로 자동반송할 수 있게 된다.

(4) 상기 (3)의 구성에 있어서, 상기 원수조에는 화장지분해를 위하여 백색부후균, 갈색부후균 등이 투입되고, 상기 무산소조에는 혐기성인 탈질균이 투입되며, 상기 호기조에는 질화균이 투입된다.

따라서, 상기 (4)의 구성에 의하면, 본 발명의 오폐수정화시스템을, 예를 들면, 화장실의 오수조에서 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용할 수가 있다.

(5) 상기 전처리부는 상기 원수조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 유분분해조와,

상기 유분분해조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 계면활성제분해조와, 상기 계면활성제분해조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 호기조와, 상기 호기조에서 정화처리된 오폐수가 공급되는 오수집수조가 구비된다.

따라서, 상기 (5)의 구성에 의하면, 본 발명의 오폐수정화시스템을, 예를 들면, 세차기의 세차 오수조에서 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용할 수가 있다.

(6) 상기 (5)의 구성에 있어서, 상기 유분분해조에는 유분분해균(Alcanivorax속균이나 Rhodococcus속균)이 투입되고, 상기 계면활성제분해조에는 계면활성제분해균(Psuedomonas putida등)이 투입된다.

(7) 상기 전처리부는, 상기 원수조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 제1유분분해조와, 제1유분분해조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 제2유분분해조와, 제2유분해조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 제3유분분해조와 상기 제3유분분해조에서 정화처리된 오폐수가 공급되는 오수집수조로 구성된다.

따라서, 상기 (7)의 구성에 의하면，본 발명의 오폐수정화시스템을，예를 들면, 선박의 기관실에서 발생하는 유분폐수(빌지)의 정화처리에 적용하거나, 해상으로 유출된 유분폐수(폐유)의 정화처리에 적용할 수가 있다.

(8) 상기 (7)의 구성에 있어서, 상기 제1~3의 유분분해조에는 각각 유분분해균이 투입된다.

(9) 상기 (8)의 구성에 있어서. 상기 제1이송파이프의 타 단에는 마이크로버블(미세기포) 발생기가 부착되어 있다.

따라서, 상기 (9)의 구성에 있어서, 폭기조내, 오수의 용존산소의 농도가 높아지게 되는데, 호기성미생물의 활성화를 꾀할 수 있을 뿐만 아니라, 폭기가 정지된 동안에도 호기성미생물의 활성에 지장이 없으며, 발생한 마이너스이온의 미세기포가 플러스 이온인 부유물질을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

(10) 상기 폭기조에는, 복수의 접촉개체로 되어있는 접촉재가 충진되어, 상기 접촉재 개체는, 원통상의 플라스틱제 망체와 상기 플라스틱제 망체에 삽입되어, 중심에 오폐수의 유통이 가능한 유통로가 형성된 원주상의 다공질 스폰지로 되어 있다.

(11) 또한, 혐기조, 무산소조, 호기조, 유분분해조, 계면활성제분해조 등의 각 조의 어느　하나 또는 복수의 조에, 접촉제가 투입된다.

따라서, 상기 (10) 내지 (11)의 구성에 의하면, 비표면적을 넓혀 오폐수와 미생물과의 접촉을 증가시킴과 동시에, 호기성 환경하에서도 혐기성균이 생존하고, 혐기성 환경하에서도 호기성균이 생존할 수 있도록 하고 있다. 또한 상기 (10) 내지 (11)의 구성에 의하면, 폭기조 내 또는 혐기조, 무산소조, 호기조, 유분분해조, 계면활성제분해조 등의 각 조에서, 호기성균에 의한 산화반응으로 오폐수가 정화처리되고, 동시에 혐기성균에 의한 환원반응으로 오폐수가 정화처리 된다.

(12) 상기 반응조에는 삼나무칩, 세라믹담체 및 생물활성탄의 군에서 선택된 하나가 충진된다.

(13) 또한, 상기 전처리부에는 각 조 및 폭기조의 어느 하나 또는 복수의 조에, 세라믹담체가 충진된다.

삼나무칩은 다공질로 되어있어, 그 공극의 외부에는 공기와의 접촉에 의한 호기성미생물이 번식하게 되는데, 당해 호기성균에 의한 산화반응으로 오폐수를 정화처리함과 동시에 그 공극의 내부에는 비교적 공기와의 접촉이 어려워 혐기성미생물이 번식하게 되는데, 당해 혐기성균에 의한 환원반응으로 오폐수가 정화처리된다.

세라믹담체는 흡착성이 띄어난 천연 제오라이트와 원적외선 방사성이 강한 일라이트와, 활성백토 등을 분상으로 혼합하여 직경３~８㎜의 구상으로 성형, 비표면적을 극대화하는 공정을 거쳐, 900℃~1300℃의 온도에서 소성되는데, 여기에 다공질의 세라믹담체의 공극 내에 호기성균을 번식시켜, 유기물을 분해시킴은 물론, 높은 흡착력으로 오폐수 중의 암모니아를 효과적으로 제거할 수 있다.

생물활성탄은 활성탄의 공극 내에 호기성 미생물을 번식시킴으로써, 3년 정도 교환 없이 계속 사용할 수 있도록 한 것이다.

(14) 상기 오폐수정화시스템은, 상기 처리수저수조 내의 처리수가 주입되는 어항을 마련한다.

따라서, 상기 (14)의 구성에 의하면, 투명한 어항에 처리수를 주입하여 처리수의 냄새, 색도, 탁도 등을 간단히 관찰할 수가 있다. 또한 처리수가 주입된 어항 내에서의 어류의 생사여부에 따라 BOD, T-N 등 간접적인 수질확인이 가능하다.

(15) 상기 오폐수 발생원은, 화장실의 오수조이다.

(16) 상기 오폐수 발생원은, 수세식 양변기, 세탁기, 욕조, 및 싱크대 등으로부터의 가정용 합병정화조이다.

(17) 상기 오폐수 발생원은, 세차기의 세차오수조이다.

(18) 상기 오폐수 발생원은, 선박의 화장실 오수조이거나 분뇨처리선박의 원수조이다.

(19) 상기 오폐수 발생원은, 선박에 설치된 유수분리기이다.

본 발명에 의해, 종래의 복잡한 시스템을 개량하고 불필요한 부분을 생략 또는 통합함은 물론, 새로운 연구에 의한 범용성을 향상시켜, 경제적이고 콤팩트한 오폐수정화시스템을 제공할 수 있게 되었다. 더욱이, 콤팩트한 오폐수정화시스템을 여러가지 용도에 맞게 구성하게 되면, 무급수 순환식 수세화장실장치나 분뇨처리선박 등에 제공할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템의 전체구성을 표시하는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 구성하는 기계실의 하부구조를 표시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 구성하는 기계실의 상부구조를 표시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 구성하는 반송기구를 표시하는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 구성하는 반응조를 표시하는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 구성하는 폭기조에 충진되는 접촉재를 표시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 구성하는 폭기조에 충진되는 접촉재 개체를 표시하는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 화장실의 오수조로부터 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용한 예를 표시하는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 모듈화하여 포세식 화장실과 조합한 예를 표시하는 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 모듈화하여 일반 수세식 화장실과 조합한 예를 표시하는 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 생활 오폐수를 정화하는 가정용 합병정화조에 적용한 예를 표시하는 측면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 세차 오폐수를 정화하는 세차기에 적용한 예를 표시하는 측면도이다.
도 13은 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 선박내의 화장실 오폐수를 처리할 분뇨처리선박에 적용한 예를 표시하는 측면도이다.
도 14는 본 발명의 일실시의 형태로서의 오폐수정화시스템을 유분폐수(빌지나 폐유)를 정화처리할 유분폐수처리선박에 적용한 예를 표시하는 측면도이다.

이하에서, 적절한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 하기의 실시형태는 본 발명을 구현화한 예에 지나지 않으므로, 본 발명은 이 들에 한정되지 않는다.

[오폐수 정화시스템의 구성]

먼저, 본 발명의 일실시예로 오폐수정화시스템의 구성에 대해 도 1 ~도 7을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시예로 오폐수정화시스템의 전체 구성을 표시하는 측면도, 도 2는, 당해 오폐수정화시스템을 구성하는 기계실의 하부구조를 표시하는 평면도, 도 3은, 당해 오폐수정화시스템의 기계실의 상부구조를 표시하는 평면도, 도 4는, 당해 오폐수정화시스템의 반송기구의 구성을 표시하는 측면도, 도 5는, 당해 오폐수정화시스템을 구성하는 반응조를 표시하는 측면도, 도 6은, 당해 오폐수정화시스템을 구성하는 폭기조에 충진된 접촉재를 표시하는 사시도이며, 도 7은, 상기 접촉재의 개체를 표시하는 사시도이다.

도 1에서 보듯이, 본 발명 일실시 형태의 오폐수정화시스템(1)은 오수유입관(2a) 또는 오수유입관(2b)를 통하여 오폐수 발생원으로부터 공급되는 오폐수를, 혐기성균에 의해 혐기분해로 정화처리하는 혐기조(4) 등을 가진 기계실 R1을 구비하고 있다.

도 1 및 도 2에서와 같이, 기계실 R1의 하부에는 상류측(오수유입관(2a), 오수유입관(2b)측)에서 차례로, 오폐수 발생원에서 공급되는 오폐수를 정화처리하는 원수조(3)와, 원수조(3)에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 혐기조(4)와, 혐기조(4)에서 정화된 오폐수를 정화처리하는 무산소조(5)와, 무산소조(5)에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 호기조(6)과, 호기조(6)에서 정화처리된 오폐수를 공급하는 오수집수조(7)가 배치되어 있다.

원수조(3), 혐기조(4), 무산소조(5), 호기조(6), 오수집수조(7)는, 각각 PVC(폴리염화비닐)제의 400ｍｍ 탱크로 되어, 원수조(3) 및 오수집수조(7)는 종치되어 있고, 혐기조(4), 무산소조(5) 및 호기조(6)은 횡치되어 있다. 혐기조(4)와 무산소조(5)와는 하단부에서 연결관(8)을 통해 연결되어 있다.

그리고 호기조(6)과 오수집수조(7)는, 상단부에서 연결관(9)을 매개로 연결되어 있다.

예를 들면, 수세식화장실 변기에서 공급되는 오폐수는, 원수조(3)의 하단부에 비스듬히 상방으로 향한 상태로 접속된 오수유입관(2a)을 통해 일단 원수조(3)에 수집된 뒤, 오수펌프(11)에 의해 혐기조(4)에 압송된다.

여기에는 원수조(3)에 수집된 오폐수가 일정 수위에 이르면 오수펌프(11)가 기동하여, 원수조(3) 내의 오폐수가 제1이송파이프(12)를 통해 혐기조(4)에 압송되도록 되어 있다. 그리고 혐기조(4)에 공급된 오폐수는 연결관(8, 9, 10)을 매개로 무산소조(5), 호기조(6), 오수집수조(7)의 순으로 이동하게 된다.

따라서, 이와 같이 원수조(3) 내의 오폐수의 수위가 높아지면 오폐수가 자동적으로 혐기조(4), 무산소조(5), 호기조(6), 오집수조(7)의 순으로 이동하게 되므로 유량조절조를 별도로 설치하지 않아도 오폐수의 흐름에 하등의 문제가 발생하지 않는다. 그 결과 오폐수정화시스템(1)의 콤팩트화를 기할 수 있다.

또한, 예를 들어 포세식 화장실의 오수조(오수 발생원)에서 공급되는 오폐수는 원수조(3)의 상단부에 수평상태로 접속된 오수유입관(2b)을 통해 원수조(3)에 유입된다. 이 경우에는 원수조(3)와 혐기조(4)를 상단부의 연결관을 매개로 연결함으로써 원수조(3)에 모인 오폐수를 자동적으로 혐기조(4), 무산소조(5), 호기조(6), 오수집수조(7)의 순으로 이동시킬 수가 있다. 따라서 이 경우에는, 오수펌프(11)의 설치가 불필요하여 한층 더 오폐수처리장치(1)의 콤팩트화를 기할 수가 있다. 그리고 원수조(3)의 상면에는, 관리(화장지 분해균 등의 미생물 투입 등)를 위한 소제구(3a)가 구비되어 있고 호기조(13, 14)에는 산기관이 설치되어 있다.

원수조(3)은 오폐수 발생원에서 공급되는 오폐수 중의 고형물과 이물질을 제거하는 스크린 기능을 가지고 있다. 또한 원수조(3)에는 리그닌, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스를 분해할 수 있는 균인 화장지분해균(Psuedomonas putida 등)과 유분분해균(Alcanivorax속, Rhodococcus속) 등이 투입되어 원수조(3) 내에서 화장지와 유분 등이 분해되도록 되어있다. 고형물이나 이물질이 걸러지고 화장지, 유분이 분해된 오폐수는 혐기조(4), 무산소조(5), 호기조(6)에서 혐기성균에 의한 혐기분해, 호기성균에 의한 호기분해 등을 통해 정화 처리된다.

혐기조(4)에는 혐기성균이 투입된다. 그러므로 원수조(3)에서 혐기조(4)로 이송되는 오폐수는 당해 혐기조(4) 내에서 혐기성균에 의해 혐기분해(환원반응)되어 정화처리된다.

혐기조(4)에서 정화처리된 오폐수는 연결관을 통해서 무산소조(5)로 이동된다. 이 무산소조(5)에는, 탈질균이 투입되어 있는데 후단의 호기조(6)에서 증식된 질화균에 의해 아질산, 질산화된 암모니아가 제1반송관을 통하여 무산소조로 반송되면, 혐기조(4)에서 공급된 유기물을 수소공여체로 하여 무산소 상태에서 탈질균에 의해 탈질이 일어나, 오폐수 중의 질산성 질소가 질소가스로 변하여 제거된다.

무산소조(5)에서 정화처리된 오폐수는 연결관을 통해서 호기조(6)로 이송된다. 호기조(6)에는, 호기성균인 질화균이 투입된다. 그래서, 무산소조(5)에서 정화처리된 오폐수는, 호기조(6) 내에서 폭기처리되고, 호기조(6)에 투입배양된 호기균에 의한 유기물의 산화분해가 일어남과 동시에, 암모니아는 암모니아산화균과 아질산산화균에 의해 질산, 아질산이 되는 질화반응이 일어난다.

호기조(６)에서 정화처리된 오폐수는, 연결관(10)을 통해서 오수집수조(7)에 이송되어, 당해 오수집수조(7)에 집수된다. 오수집수조(7)내에는 오수펌프(15)가 설치되어 있다.

본 발명 실시형태의 오수정화시스템(1)1에 있어서는, 기계실 R1의 하부탱크실(68)의 외판과 원수조(3) 혐기조(４), 무산소조(５), 호기조(６), 오수집수조(７)와의 틈새에 보온단열재로서 원적외선 방사율이 높은 규조토를 채움으로써, 동절기에 있어서 미생물의 보호와 미생물의 활성화를 꾀할 수가 있다.

도 1 및 도 3에서 보는 바와 같이, 기계실 R1의 상부에는, 상류측(오수펌프(15)측)부터 순서대로 호기조(６)에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 폭기조(16)와, 폭기조(16)에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 제1반응조(17)와, 제1반응조(17)에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 제2반응조(18)와, 제2반응조(18)에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 제3반응조(19)와, 제3반응조(19)에서 정화처리되어 얻어진 처리수를 저수하는 처리수저수조(20)가 배치되어 있다. 폭기조(16), 제1반응조(17), 제2반응조(18), 제3반응조(19), 처리수저수조(20)는, 제작의 편의상 각각 PVC(폴리염화비닐)제의 400㎜φ 원통탱크로 되어 있으나, 각 조의 재질과 형태에 대해서는 반드시 이것으로 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 4에서 보는 바와 같이, 오수집수조(7)에 공급된 오폐수는, 오수펌프(15)에 의해 폭기조(16)로 압송된다. 여기에는, 오수집수조(7)에 오폐수가 일정량 집수되면, 오수펌프(15)가 자동적으로 기동하여, 오수집수조(7) 내의 오폐수가 수직의 이송파이프(21)를 통하여 폭기조(16)로 압송되도록 구성되어 있다.

이송파이프(21)는, 폭기조(16)의 상부보다 상방으로 직각으로 연결되고, 그 선단은 폭기조(16) 내에 위치하고 있다. 이송파이프(21)의 폭기조(16) 측 선단에는, 마이너스이온인 마이크로버블(미세기포)을 발생하는 마이크로 발생기(22)가 부착되어 있고, 이로 인해, 플러스이온인 부유물질(SS)을 효과적으로 제거할 수 있도록 되어 있다.

또한 미세기포는 수중에서 1ｍ 상승하는데 3시간이나 걸리기 때문에, 폭기조 (16) 내의 용존산소의 농도가 높아져, 호기성미생물의 활성화를 꾀할 수 있을 뿐만 아니라 폭기가 중단된(단속폭기) 동안에도 호기성미생물의 활성에 지장이 생기지 않는다.

그러나 통상의 마이크로 버블발생기의 설치가동에 수반되는 상기소모량이 많고, 마이크로버블 발생기도 고가이어서 경제성이 문제가 되는데, 오수집수조의 오수펌프에서 오수이송관의 폭기조 측의 선단에 소형 마이크로버블 발생기를 부착함으로써, 오수펌프에서 오수를 압송할 때의 수압을 이용할 수가 있어, 마이크로 버블발생기에 일정 이상의 수압이 요구되는 조건을 해결하여, 별도의 동력없이 마이크로버블의 발생이 가능하게 된다. 그 결과 에너지 절약형의 오폐수정화시스템(1)이 가능하게 된다.

또한, 제1이송파이프(21)에는, 오수집수조(7)의 상단보다 상방의 위치에, 오수집수조(7)에서 폭기조로 압송되는 오수가 오수집수조(7)로 되돌아오지 않도록 역류방지밸브(23)가 부착되어 있다. 또 제1이송파이프(21)에는, 역류방지밸브(23)의 직상의 위치에 제1반송관(24)의 일단이 접속되어 있고, 당해 제1반송관(24)의 타 단은 무산소조(５) 내에 위치하고 있다.

한편, 오수집수조(7) 내에는 수위조절센서(25)가 설치되어, 오수집수조(7)내의 오폐수의 수위에 의해 오수펌프(15)의 기동이 온오프 되도록 되어있다. 그래서 오수집수조(7) 내의 오폐수를 오수펌프(15)에 의해 폭기조(16)에 압송하는 도중에, 오수집수조(7)의 수위가 내려가면 오수펌프(15)의 기동이 오프로 되기 때문에, 제1이송파이프(21) 내에 남아있는 오폐수가 저절로 하부의 오수집수조(７) 측에 되돌아오는 현상을 이용해서, 호기조(６)에서 증식된 질화균을, 제1반송관(24)을 통해서 무산소조(５)로 별도의 반송용 모터를 사용하지 않고도 반송할 수 있게 된다.

이 질화균은, 전술한 바와 같이, 무산소조(５)에서의 질소성분의 제거에 사용된다.

도 1, 도 6, 도 7에서 볼 수 있듯이, 폭기조(16) 내에는, 호기조(6)에서 정화처리된 오폐수가 접촉되는 접촉재(26)이 충진되어 있다.

상기 접촉재(26)는, 복수의 접촉재 개체(35)로 되어 있고, 당해 개체는 원통형의 플라스틱제 망체(35a)와, 플라스틱제 망체(35a)에 삽입되고, 중심에 오폐수의 유통로(35c)가 형성된 원통형의 다공질스폰지(35b)로 구성되어 있다. 이 접촉재(26)는, 비표면적을 증가시켜 오폐수와 미생물과의 접촉을 넓혀서 호기성 환경하에서도 혐기성미생물이 생존하고 혐기성 환경하에서도 호기성미생물이 생존할 수 있도록 한 것이다.

폭기조(16)에는, 호기성균류와 혐기성균류가 투입된다. 이로 인해, 폭기조(16) 내에는, 호기성균에 의한 산화반응과 혐기성균에 의한 환원반응으로 정화처리가 행해진다.

호기조(6)에서 정화처리된 오폐수는, 폭기조(16)에서, 접촉재(26)에 접촉되면서 하방으로 흘러간다. 오폐수가 접촉재(26)에 접촉하고 있는 동안, 전술의 산화반응과 환원반응에 의한 오폐수의 정화처리가 반복적으로 이루어져, 오폐수의 정화는 호기조(6)에서의 정화 후와 비교해서, 보다 일층 완전한 것이다.

폭기조(16) 내에는，접촉재(26)의 하방에 산기관(27)이 설치되어, 접촉재(26)를 향하여 에어를 분사 공급함으로써, 접촉재(26)에 번식하는 호기성균에 대해, 그 생명유지에 필요한 산소가 공급되고 있다.

본 실시의 형태에 있어서는, 도 3에서 보는 바와 같이, 3개의 폭기조(16a), (16b), (16c)가 이송파이프(31, 32)를 통하여 직렬로 접속되는 구성으로 되어 있다. 단, 폭기조의 개수는 3조에 국한되지 않으며, 오수처리량이나 처리장치의 설계에 따라, 1조이거나 4조 이상이어도 좋다.

폭기조에서 폭기된 후, 최종적으로 완전히 분해되지 못한 유기물질이나 부유물질은, 통상 침전조에서 침전된 침전물을 오수조로 반송하도록 되어 있다.

본 발명의 오폐수처리방식에 있어서는, 종래의 활성오니법과는 달리, 각조의 역할을 다하기 위하여 우점균을 고정배양시킨 세라믹담체와 혐기성과 호기성균의 공존이 가능한 상기의 접촉재를 충진하여, 산화환원반응에 의한 유기물의 완전분해를 추구하는 공법이기 때문에, 실재로는 거의 슬러지가 발생하지 않으나, 일부 완전히 분해되지 못하고 남은 슬러지를, 타이머(불표시)를 부착하여 폭기조(16) 내에서 폭기가 중지된 시간을 이용, 폭기조의 저부에 침전시켜 혐기조(4)에 반송하도록 설계되어 있다.

보다 구체적으로는, 도 1 및 도 4에서와 같이, 상기 폭기조(16) 내에는, 산기관(27)의 하방에 위치한 슬러지수집부재(28)가 마련되어 있고, 이것으로 슬러지가 한 곳으로 모이게 된다. 또 폭기조(16)의 하단부에는, 순환모터(29)를 가진 제2반송관(30)의 일단이 접속되어 있고, 당해 제2반송관(30)의 타단은 혐기조(4) 내에 위치하고 있다.

따라서, 이상과 같은 구성을 채택하게 되면, 침전조를 별도로 설비할 필요가 없어지기 때문에, 오폐수정화시스템(1)의 콤팩트화를 꾀할 수가 있다. 또한 상기와 같이 폭기조(16) 내에 폭기가 단속적으로 일어나도록 하면, 폭기가 중단된 시간을 이용해서, 폭기상태에서 과잉섭취한 인을 혐기상태에서 방출하는, 폴리인산축적세균의 성질을 이용하여, 폴리인산축적세균을 폭기조에서 혐기조로 반송시켜, 인이 제거되도록 하는 고도처리를 할 수가 있다.

도 1, 도 3, 도 5에서 보는 바와 같이, 폭기조16(16c)의 상부에는 수평한 제2이송파이프(33)의 일단이 접속되어, 당해 제2이송파이프(33)의 타단은 제1반응조(17) 내에 위치하고 있다. 이에 따라 폭기조(16) 내에 머물면서 폭기처리된 오폐수는, 자연히 제1반응조(17)로 이동되도록 되어있다.

제1반응조(17) 내에는, 다공판(34)이 설치되어 있고, 당해 다공판(34) 위에는 크기가 평균 2㎜ ~ 7㎜의 삼나무칩(36)이 충진되어 있다. 이 삼나무칩(36)은 다공질이어서 그 다공질의 외부는 공기와의 접촉이 용이하여 호기성균이 번식하게 되고, 내부에는 공기와의 접촉이 어려워 혐기성균의 번식이 용이하여, 미생물의 산화환원반응으로 오폐수의 정화처리가 이루어진다. 이와 동시에, 그 공극 내에는 공기와 접촉이 어려워 혐기성균이 번식하고, 당해 혐기성균에 의한 환원반응으로 오폐수의 정화처리가 가능하게 된다. 또한 삼나무칩의　생칩 그대로는, 상술의 정화효과를 거의 기대할 수 없으므로, 삼나무칩에서 나오는 갈색의 리그닌 성분의　제거공정과 살균　및 건조공정을 거친 후, 호기성미생물과 혐기성미생물을 우점배양하여 고정시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다(슈퍼바이오칩). 이 삼나무칩에 대해서는 예를 들어, 일본국 특허4276696호 기재의 삼나무칩을 이용하는 것이 좋다.

폭기조(16)에서 정화처리된 오폐수는, 제1반응조(17)에서, 삼나무칩(슈퍼바이오칩:SBC)36에 접촉하면서 하방으로 흘러간다. 오폐수가 슈퍼바이오칩(36)에 접촉하는 동안 산화반응과 환원반응에 의한 오폐수의 정화가 반복적으로 일어나게 되어, 오폐수의 정화는, 폭기조(16)에서 폭기 처리 후와 비교해서　보다　완전하게 이루어지게 된다.

제1반응조(17)에는, 다공판(34)의 상방에 위치하고 산기관(37)이 설치되어 있어, 슈퍼바이오칩(36)에 에어를 공급함으로써, 슈퍼바이오칩(36)에 번식하는 호기성균에 대해 그 생명유지에 필요한 에어가 충분히 공급되도록 되어있다.

제1반응조(17)에는, 다공판(34)의 하방에 위치한 집수조(38)이 설비되어 있다. 집수조(38) 내의 오폐수는, 오수펌프(39)에 의해 제2반응조로 압송된다. 집수조(38)에 오폐수가 일정량 집수되면, 오수펌프(39)가 자동적으로 기동하여, 집수조(38) 내의 오폐수가 수작한 이송파이프(40)를 통하여 제2반응조(18)로 압송되도록 구성되어 있다.

이송파이프(40)은, 제1반응조(17)의 상단부에 직각으로 설치되고, 그 선단은 제2반응조(18) 내에 위치하고 있다. 또한 집수조(38) 내에는 수위조절센서(41)가 설치되어, 집수조(38) 내의 오폐수의 수위에 따라 오수펌프(39)의 기동이 온/오프되도록 되어 있으나, 수위조절 기능이 있는 자동오수펌프를 사용할 수도 있다.

이 제1반응조(17)에는, 고상여과처리의 경우를 위한 반응조의 구조를 보이기 위한 것이고, 물에 극도로 강한 삼나무칩의 물성을 이용해서, 슈퍼바이오칩(36)을 부직포의 주머니에 넣은 상태로 제1반응조(17) 내에 충진하고, 이송파이프(40)의 수평부분을, 이송파이프(33)보다 하방에 위치하도록 하면, 물의 수위 차와 자연수압의 원리를 이용하여, 제1반응조(17)에서 제2반응조(18)로 오폐수를 자연히 이동시킬 수가 있다. 이 구성을 채용하면, 오수펌프(39)가 불필요하게 되므로, 오폐수정화시스템(1)의 콤팩트화에 한층 더 기여할 수 있게 된다.

제2반응조(18) 내에는, 다공판(42)가 설치되어, 당해 다공판(42)의 위에는 다공질 세라믹담체(슈퍼바이오볼)(43)가 충진되고, 슈퍼바이오볼의 생성원료인 제오라이트, 일라이트의 높은 이온 치환능력(CEC)과 제오라이트의 암모니아 흡착력과 함께, 그 다공질의 내부가 호기성 하에서도 탈질반응을 행하는 호기성 탈질균(Thiosphaera pantotropha 등)을 고정시켜 한층 더 탈질을 강화한다.

　 이 다공질 세라믹담체(슈퍼바이오볼)(43)는, 흡착성이 강한 천연 제오라이트 50％에 원적외선 방사성이 강한 일라이트 30％, 벤토나이트 20％를 분상으로 혼합하여 직경 3㎜ ~ 8㎜의 구상으로 성형하고, 비표면적을 극대화하는 공정을 거쳐, 900℃ ~ 1300℃의 온도에서 소성하여 형성된다. 여기에, 용도에 따라 적합한 미생물을 고정시켜, 미생물담체로서 각조에 충진함으로써 보다 완전한 오수처리를 꾀하고 있다.

슈퍼바이오볼(43)의 공극내에는 호기성균과 혐기성균이 번식되고 있다. 제1반응조(17)에서 정화처리된 오폐수는, 제2반응조(18)에서 슈퍼바이오볼(43)에 접촉되면서 하방으로 흘러간다.

그리고 슈퍼바이오볼(43)의 상단부까지 오폐수가 차게 되면, 오폐수 중의 암모니아가 효과적으로 제거된다. 제2반응조(18) 내에는, 다공판(42)의 상방의 위치에 산기관(44)이 설치되어, 슈퍼바이오볼(43)에 에어를 공급함으로써 슈퍼바이오볼(43)의 공극 내에 번식하고 있는 호기성균의 생명유지에 필요한 산소를 공급하도록 되어 있다.

제2반응조(18) 내에는，수직의 이송파이프(45)가 설치되어 있다. 이송파이프(45)의 하단은 제2반응조(18)의 하부에 위치하고，이송파이프(45)의 상부는，슈퍼바이오볼(43)의 상단부에 직각으로 설치되어，그 선단은 제3반응조(19) 내에 위치하고 있다. 여기에, 이송파이프(45)의 수평부분은, 이송파이프(40)의 수평부분과 같거나 조금 하방에 위치하고 있어, 물의 수위차와 자연수압의 원리를 이용하여 제2반응조(18)에서 제3반응조(19)까지 오폐수를 자연적으로 이송할 수 있다.

따라서 그 결과, 이송펌프의 수를 줄여 오폐수정화시스템(1)의 콤팩트화를 꾀할 수가 있다.

상기에 덧붙여서, 다공질 세라믹담체에 고정시켜 사용할 미생물의 예를 들면, Baccilus, Pseudomonas, Pseudomonas denitrificans, Pseudomosas putida, Alcaligenes, Acinetobacter, Nitrosomonas, Nitrobacter, Thaumarchaeota, B-proteobacteria、Planctomycetes, Thiosphaera pantotropha, Phanerochaete chrysosporium, Postia placenta, Trichoderma reesei, Rhodopseudomonas　PAO, Klebsiella aerogenes, Synechocystis sp 등을 열거 할 수 있으나 용도에 따라 적정 배합하여 사용하게 된다.

제3반응조(19) 내에는, 다공판(46)이 마련되어, 당해 다공판(46)에는 탈색용 활성탄(47)이 충진되어 있다. 이 활성탄의 공극 내에는 호기성 미생물이 번식하고 있다.

제2반응조(18)에서 정화처리된 오폐수는 제3반응조(19)에서, 생물활성탄(47)과 접촉하고 하방으로 흘러 내려가면서 활성탄 고유의 흡착기능에 의해 탈색이 이루어진다.

제3반응조(19)내에는, 다공판(46)의 상방에 산기관(48)이 설치되고, 생물활성탄(47)에는 에어를 분사하여 공급하게 되어 있다. 이것은 생물활성탄(47)의 공극 내에서 서식하는 호기성미생물(Pseudomonas Flavobacterium, B-Proteobacteria, Thaumarchaeota 등)의 생명유지에 필요한 에어를 공급해 주기 위함이다.

제3반응조(19) 내에는, 수직의 이송파이프(49)가 설치되어 있다.

이송파이프(49)의 하단은 제3반응조(19)의 저부에 위치하고, 이송파이프(49)의 상부는, 생물활성탄(47)의 상단부에 직각으로 설치되어, 그 선단이 UV살균장치(50) 내에 위치하고 있다. 여기에 이송관(49)의 수평부분은, 이송관(45)의 수평부분과 같거나 조금 하방에 위치하고 있다. 이 때문에 수위 차와 자연수압의 원리를 이용하여, 제3반응조(19)에서 UV살균장치(50)에 오폐수를 자연적으로 이동시킬 수가 있다. 그 결과, 펌프의 수를 줄여, 오폐수정화시스템(1)의 콤팩트화를 꾀할 수 있다.

따라서, 이상의 구성에 따르면, 오수조의 수위가 상승하면 혐기조, 무산소조, 오수집수조에 이르기까지 오수는 자연수위로 흘러가게 되고, 오수집수조(7)에서 폭기조(16)으로 압송된 다음, 폭기조(16)→제1반응조(17)→제2반응조(18)→제3반응조(19)→UV살균장치(50)→처리수저수조(20)의 순으로 자연히 이동하게 되므로, 유량조절조를 별도로 설비하지 않고도 오폐수의 흐름에는 어떠한 문제도 발생하지 않는다. 그 결과 한층 더 오폐수정화시스템(1)의 콤팩트화를 기할 수 있게 된다.

제2반응조(18)에는, 상단부에 세정수주입구(51)가 설비되고, 하단부에 세정수배출구(52)가 설비되어 있다. 또한, 제3반응조(19)에는, 상단부에 세정수주입구(53)가 설비되고, 하단부에 세정수배출구(54)가 설비되어 있다.

　 따라서, 이 구성에 의하면, 세정수주입구(51)로 5％의 염수 등의 세정수를 주입하고 세정수배출구(52)를 통하여 세정수를 배출함으로써, 제2반응조(18) 내에 충진된 슈퍼바이오볼(43)의 기능을 회복할 수가 있으며, 세정수주입구(53)로 끓인 세정수를 주입하고, 세정수배출구(54)를 통하여 당해 세정수를 배출함으로써, 제3반응조(19) 내에 충진된 활성탄의 기능을 회복할 수가 있어, 활성탄(47)의 사용시간을 늘릴 수 있다. 더욱이 활성탄에 β-proteobacteria 등의　호기성균을 번식시키게 되면 활성탄의 공극 속에 흡착되어 있는 난분해성의 색깔이나 냄새 등을 분해하여, 활성탄의 흡착기능의 저하를 막아줌으로써, 그 사용기간을 더욱 연장할 수가 있어 에너지 절약형 오폐수정화시스템(1)의 제공에 기여할 수 있다.

도 1에서 보듯이, UV살균장치(50)의 하방에는 처리수저수조(20)가 설치되어 있고, UV살균장치(50)와 처리수저수(20)와는 연결관(55)을 통해서 연결되어 있다. 이것에 의해 살균된 오폐수를 최종 처리수로서 처리수저수조(20)에 저장하게 된다.

처리수저수조(20)는 가대(56)에 올려져 있으며, 처리수저수조(20)의 하단부에는 처리수급수관(57)의 일단이 접속되어 있다. 여기에 처리수저수조(20)는, 원수조(3)의 상단보다도 700㎜이상의 상방의 위치에 설치되어 있다. 이것으로 순환모터를 설치하지 않아도, 처리수저수조(20) 내의 처리수를 처리수급수관(57)을 통해서 예를 들면, 수세식 양변기(64)의 저수통(92)에 자연수위로 유입시킬 수 있게 된다. 이 결과 오폐수정화장치(1)의 콤팩트화를 이룰 수가 있다.

또한, 처리수급수관(57)의 부근에 투명한 소형 어항을 구비하여, 당해 소형 어항에 처리수저수조(20)내의 처리수를 주입함으로써, 처리수의 냄새, 색도, 탁도 등을 관찰하는 것이 가능하다. 또 처리수가 주입되는 소형 어항 내에 사육되는 어류가 정상으로 살아 있는 한, 오폐수의 적절한 처리가 되고 있음을 확인할 수가 있어, BOD, T-N 등 간접적인 수질확인을 할 수가 있다.

처리수저수조(20) 내에는, 수직의 오버플로관(58)이 설비되어, 당해 오버플로관(58)의 하단에는 처리수방류관(59)이 접속되어 있다. 이것으로 처리수저수조(20)에 일정한 수위이상의 처리수가 저장되면 처리수방류관(59)으로부터 방류되게 되어 있다.

UV살균장치(50)의 상방에는, 세라믹담체(슈퍼바이오볼), 활성탄 등의 여재(60a)가 충진되고 우수정화조(60)가 설비되어, 당해 우수정화조(60)에는 우수집수기(61)가 구비되어 있다. 그래서 우수정화조(60)는, 연결관(62)을 통하여 UV살균장치(50)와 연결되어 있는데, 우수를 정화하여 UV 살균처리 후, 처리수저수조(20)에 저장할 수 있게 되어 있다.

또한 상기와 같이, 본 발명의 실시 형태의 순환식 수세화장실장치에 있어서, 오폐수 정화장치(1)에 있어서는, 원수조(3), 혐기조(4), 무산소조(5), 호기조(6), 집수조(7), 폭기조(16), 제1반응조(17), 제2반응조(18), 제3반응조(19), 처리수저수조(20) 등의 제작에 PVC(폴리염화비닐)제의 원통파이프를 사용하게 되면 수밀성이 뛰어나고, 각 조 내부의 보온성을 확보하는 데에도 유용하다. 또한 PVC제의 원통형파이프는 비교적 경량이고 저렴하여 오폐수정화장치(1)의 제작을 용이하게 함은 물론, 제작비용을 저감할 수 있어 효과적이다.

[오폐수정화시스템의 적용 예]

이하, 상기의 오폐수정화시스템의 적용 예에 관해서 설명한다.

(적용 예1 - 순환식 수세화장실장치와 시스템의 모듈화)

먼저, 상기의 오폐수정화시스템을 화장실의 오수조(오폐수 발생원)에서 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용한 예에 관하여, 도 8, 도 9를 참조하면서 설명한다. 그리고 도 1 ~ 도 7에 표시되는 구성부재와 같은 구성부재에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

도 8은, 본 발명의 오폐수정화시스템의 일실시예의 형태로서 오폐수정화시스템을, 순환식 수세식화장실의 오수조에서 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용한 예를 나타내는 측면도이고, 도 9는, 당해 오폐수정화시스템과 포세식 화장실장치를 연결하기 위하여 오폐수정화시스템(1)을 모듈화한 것을 표시하는 측면도이다.

도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이, 기계실(R1)에 인접한 화장실(R2)이 마련되어, 오폐수정화시스템(1)과 포세식화장실장치(64)를 연결할 수 있도록 오폐수정화시스템(1)을 모듈화하고 있다.

기계실(R1)의 하부탱크(68)의 높이는 450㎜이다. 화장실(R2)의 하부에는 높이 500㎜의 오수조(67)가 마련되고, 오수조(67)의 상부에는 화장실 변기가 설치되어 있으며, 오수조(67)의 상부와 원수조(3)의 상부에는, 직경 75㎜ ~ 100㎜φ의 수평한 오수유입관(2b)을 통해서 연결되어 있고, 오수유입관(2b)의 높이 300㎜로 설정되어 있다.

또한 원수조(3)와 혐기조(4)와는, 오수유입관(2b)과 같은 높이에 위치한 연결관(63)을 통해서 연결되어 있다. 따라서 오수조(67)내의 오폐수의 수위가 오수유입관의 수위2b의 높이까지 도달하면, 오수조(67)의 오폐수는, 자연히 원수조(3)로 이동하게 되어 원수조(3)→혐기조(4)→무산소조(5)→호기조(6)→오수집수조(7)의 순서로 이동된다. 그래서 화장실(R2)의 오수조(오폐수 발생원)에서 공급되는 오폐수는, 상기와 같이 정화처리되어, 최종 처리수로서 처리수저수조(20)에 저장된다.

처리수저수조(20)의 하단부에는, 내경 20㎜φ의 처리수급수관(57)의 일단이 접속되어 있고, 당해 처리수급수관(57)의 타 단은 수세식 양변기(64)의 저수통(92)에 접속되어 있다. 이것으로, 처리수저수조(20)에 저장된 처리수는 수세식 양변기(64)의 저수통(92)에 저장되어 배변 후 수세식 양변기(64)의 세정에 재이용할 수가 있다.

우수정화조(60)의 하단부에는, 이송관(65)의 일단이 접속되어, 당해 이송관(65)의 타단은 화장실(R2)에 설치된 세면대(66)에 연결되어 있다. 또한, 세면대(66)에는 배수관(93)의 일단이 접속되어, 당해 배수관(93)의 타단은 오수조(67) 내에 위치하고 있다. 이것에 의해, 정화된 우수를 사용해서 손을 씻고 사용 후의 우수를 오수조(67)로 버릴 수 있게 되어 있다.

또한, 오폐수정화시스템(1)과 수세식 양변기(64)를 연결할 수 있도록 오폐수정화시스템(1)을 모듈화하게 되면 도 10에서 보는　바와 같이, 높이 200㎜의 오수조(67)를 설치하고, 오수조(67)의 상부와 원수조(3)의 하부를 직경 75㎜ ~ 100㎜φ의　경사체 오수유입관(2a)을 통하여 연결된다. 그리고 이 경우에는, 원수조(3)에 오수펌프(11)가 설치되어, 원수조(3) 내의 오폐수가 이송파이프(12)를 통하여 혐기조(4)에 이송된다. 혐기조(4)에 이송된 오폐수는 혐기조(4), 무산소조(5), 호기조(6), 오수집수조(7)의 순으로 이동하게 된다. 그래서 화장실(R2)의 오수조(오폐수 발생원)(67)에서 공급되는 오폐수는, 상기와 같이 정화되어, 최종처리수로서 처리수저수조(20)에 저장된다.

이와 같이, 오폐수정화시스템(1)의 모듈화를 통하여 수세식 양변기(64)에 오폐수정화시스템(1)을 간단히 연결할 수 있어, 기존 수세식화장실이나 포세식화장실에서 친환경적인 무급수, 무방류, 순환식 수세화장실에로의 리모델링이나 신규 제작이 손쉽게 이루어질 수 있다.

(적용 예2 - 생활오폐수용 모듈과 가정용 합병정화조)

오폐수정화시스템(1)을 소형화하고, 각 생활오폐수 발생원에 맞게 오폐수정화시스템(1)을 모듈화하여, 각각 독립적으로 정화처리하게 되면, 오폐수의 발생원인 수세식 양변기(64), 세탁기(69), 욕조(70), 싱크대(71) 등에서 발생하는 생활오폐수의 처리수는 중수 개념으로 반복 사용할 수가 있어, 가뭄이나 재해 등 비상시를 대비한 수자원 절약에 크게 기여할 수가 있다.

또한, 도 11에서 보는 바와 같이, 오수유입관(2a)을 통하여 세탁기(69), 욕조(70), 싱크대(71)에서 발생하는 생활 오폐수를 화장실 오폐수와 합병해서 원수조(3)에 공급하게 되면, 세탁기(69), 욕조(70), 싱크대(71)의 오폐수가 수세식 양변기(64)와 합병정화처리되고, 그 최종처리수가 방류하게 되어 오폐수정화시스템(1)은 가정용 합병정화조로서의 기능을 충분히 발휘할 수 있다

(적용 예3 - 세차기)

다음으로, 상기의 오폐수정화시스템을, 세차기의 세차오수조(오폐수 발생원)에서 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용한 예에 대해서, 도 12를 참조하면서 설명한다. 또한 도 1 ~ 도 7에서 나타내는 구성부재와 같은 구성부재에는 동일의 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 12는, 본 발명의 일실시예의 형태에 있어서 오폐수 정화시스템을, 세차기의 세차오수조에서 공급되는 오폐수의 정화처리에 적용한 것을 표시하는 측면도이다.

도 12에서　보는　바와　같이, 기계실(R1)　가까이에　세차기(72)가　설치되어 있고, 세차기(72)의　아래에는, 지면　아래로　오수집수조(73)가　설치되어　있다.

처리수급수관(57)에는, 세차기(2)의　노즐(96)이　접속되고 처리수저수조(20) 내의 처리수에　의해　세차기(72) 내의 자동차(97)를　세차하도록　되어　있다．그리고 세차기에서　발생한　오폐수는　세차오수조(73)에　유입된다. 세차오수조(73)에는 오수펌프(74)가　설치되어 있어, 세차오수조(73)에 수집된　오폐수는 오수펌프(74)에　의해 원수조(3)로　보내진다．

여기에는 세차오수조(73)에 오폐수가　일정량 집수되면 오수펌프(74)가　자동으로　기동하여, 세차오폐수(73) 내의 오폐수가　오수유입관(2b)을　통해　원수조(3)로　압송되도록　구성되어　있다.

상기 혐기조(4), 무산소조(5) 대신에, 유분분해균이　투입된　유분분해조(94), 계면활성제분해균이　투입된 계면활성제분해조(95)가　구비되어　있고, 원수조(3)과　유분분해조(94)와는 유입오수관(2b)과 같은　높이로　설치된　연결관(63)을　통하여　연결되어　있고, 유분분해조(94)와 계면활성제분해조(95)는, 하단부에서　연결관(8)을 통해　연결되어　있다. 또 계면활성제분해조(95)와 호기조(6)는 하단부의　연결관(9)을 통해 연결되어 있다．따라서 원수조(3) 내의　오폐수의 수위가 연결관(63)의　높이에　도달하면, 원수조(3) 내의　오폐수는 자연히　유분분해조(94)로　이동되어 원수조(3), 유분분해조(94), 계면활성제분해조(95), 호기조(6), 오수집수조(7)의 순으로　이동된다．그래서 세차기(72)의　세차오수조(오폐수발생원)(73)에서　공급되는 오폐수는, 유분과 계면활성제가　분해된　후 상기와　같이 정화되어, 처리수로서 처리수저수조(20)에　저장된 다음, 세차 세정수로서 재사용된다.

원수조(3) 내에는　슬러리수집부재976)가　설비되어, 이것으로　세차후의　오폐수 중에　포함된 고형물　등의　슬러리를　원수조(3)의　저부에　침전시키도록　되어 있다．도 12에서 참고번호(75)는　슬러리 배출관을　표시하고, 원수조(3)의　저부에 침전된　슬러리를 당해 슬러리배출관(75)을 통해　외부로 배출할　수　있도록　되어있다.

(적용　예4 - 분뇨처리선박)

다음으로, 상기의　오폐수정화시스템을, 일반적인 선박 내의　화장실의　오수조(오폐수 발생원)에서 공급되는　오폐수의　정화처리에　적용한　예에　대해서 도 1 ~ 도 7을　참조하면서 설명한다． 그리고 도 １~ 도 ７에　표시된　구성부재와　같은 구성부재에는　동일한　참고번호를 붙이고 그 상세한 설명은　생략한다.

도 13은, 본 발명의 일 실시의 형태에 있어서 오폐수정화시스템을, 선박 내의 화장실 오수조에서 공급되는 오폐수(분뇨)의 정화처리에 적용한 예를 표시하는 측면도이다.

도 13에서 볼 수 있듯이, 분뇨처리선박(98)에는 기계실(R1)이 탑재되어 있다. 도 13에서 참조번호(80)은 흡입펌프를 나타내고 있다. 그리고 당해 흡입펌프(80)를 기동시켜, 일반 선박 내의 화장실의 오수조(오폐수 발생원)에서 공급되는 오폐수를 오수유입호스(79)를 통하여 당해 원수조(3)로 유입이 가능하도록 되어 있으나. 실제로는 오수처리능력이나 유입될 오폐수(분뇨)의 양에 따라 분뇨처리선박(98)에 별도의 오폐수저장조(미표시)를 설비하는 것도 가능하며, 상기 원수조(3)와 혐기조(4)는 오수유입호스(79)와 같은 높이로 설정되어 있는 연결관(63)을 매개로 연결되어 있다.

따라서, 원수조(3) 내 오폐수의 수위가 연결관(63)의 높이까지 도달하면 원수조(3) 내의 오폐수는 자연히 혐기조(4)로 유입되는데, 원수조(3)→혐기조(4)→무산소조(5)→호기조(6)→오수집수조(7)의 순으로 이동하게 된다. 그리고 일반 선박 내 화장실의 오수조에서 분뇨처리선박(98)의 원수조(3)로 공급된 오폐수는, 상기와 같이 정화되고 UV살균처리되어 최종처리수로서 처리수저수조(20)에 저장된다.

상기 처리수저수조(20)의 하단에는 처리수저수조 이송관(78)의 일단이 접속되고 있고, 당해 처리수저수조 이송관(78)의 타단은 원수조(3) 내에 위치하고 있다. 처리수저수조(20)의 하단부에는, 하부의 원수조로 연결된 처리수 배출관의 밸브를 개방하여 저수조의 수리나 청소 등 필요에 따라 저수조 내의 처리수를 비울 수 있으며, 처리수방류관(99)을 통해 오버플로되는 처리수를 밸브(99a)를 잠그고, 밸브(99)를 열어, 처리수저수조(20)가 일정 이상의 수위가 되면 처리수가 처리수방류관(99)을 통해서 해상으로 방류될 수 있도록 되어 있다.

따라서, 이상의 구성에 의하면, 분뇨처리선박(98) 자체에서 분뇨처리를 할 수가 있어, 선박 내 화장실의 오수조(오폐수 발생원)에서 발생하는 오폐수(분뇨)의 해상투기를 방지하는 효과가 있고, 수거한 오폐수를 육상으로 옮겨서 처리하지 않아도 되어 경제적이고 친환경적이다.

(적용 예5 - 유분폐수처리선박)

다음으로, 상기의 오폐수정화시스템을 일반적인 선박의 기관실에서 발생하는 유분폐수(빌지)나 해상으로 유출된 유분폐수(폐유)의 정화처리에 적용한 예로서, 도 14를 참조하며 설명한다.

그리고 도 1 ~ 도 7에서 표시한 구성부재와 같은 구성부재에는 동일의 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

도 14는, 본 발명의 일 실시의 형태로서의 오폐수의 정화시스템을, 선박의 빌지나 폐유의 정화처리에 적용한 예를 나타내는 측면도이다.

도 14에서 보듯이, 유분폐수처리선박(98)에는 기계실(R1)이 탑재되어 있다, 또한 유분폐수처리선박(98)에는, 기계실(R1)에 인접한 유수분리기(85)가 설치되어 있다.

도 14에서 참조번호 (100)은 흡입펌프를 표시하고 있는데, 당해 흡입펌프(100)를 기동하여, 통상적으로 유분폐수처리선박(98)의 기관실에서 발생하는 빌지나 해상으로 유출된 폐유를 유입관(82)을 통해서 당해 유분폐수처리선박의 유수분리기(85)로 유입되도록 되어 있다.

상기 유수분리기(85)는, 상조(85a)와 하조(85b)로 되어, 빌지는 상조(85a) 내에서 방카-유와 유분성폐수로 분리된다. 상조(85a)와 하조(85b)는 유분성폐수이송관(83)을 매개로 연결되어 있고, 상조(85a) 내에서 분리된 유분성폐수는 유분성폐수이송관(83)을 통해 하조(85b)에 이동되도록 되어 있다. 유수분리기(85) 내의 하조(85b)의 하단부에는 수평한 이송파이프(81)의 일단이 접속되고, 당해 이송파이프(81)의 타단은 원수조(3) 내에 위치하고 있으며, 유수분리기(85)의 하조(85b) 내의 유분성폐수를 이송파이프(81)를 통해서 원수조(3)에 유입되도록 되어 있다. 혐기조(4), 무산소조(5), 호기조(6) 대신에, 각각 유분분해균이 투입된 제1유분분해조(86), 제2유분분해조(87). 제3유분분해조(88)가 설치되고, 원수조(3)와 제1유분분해조(86)는 이송파이프(81)와 같은 높이로 설치된 연결관(63)을 통하여 연결되어 있다.

그리고 제1유분분해조(86)와 제2유분분해조(87)는, 하단부에서 연결관(8)을 통하여 연결되어 제2유분분해조(87)와 제3유분분해조(88)와는 하단부에서 연결관(9)을 통해서 연결되어 있다. 또한 제3유분분해조(88)와 오수집수조(7)와는, 상단부에서 연결관(10)을 통해서 연결되어 있다. 이로 인해, 원수조(3) 내의 유분성폐수의 수위가 연결관(63)의 높이까지 도달하면, 원수조(3) 내의 유분성폐수는, 제1유분분해조(86)로 이동되고 원수조(3), 제1유분분해조(86), 제2유분분해조(87), 제3유분분해조(88), 오수집수조(7)의 순으로 이동된다. 유수분리기(85)의 하조(85b) (오폐수 발생원)에서 공급되는 유분폐수는, 유분이 분해된 후, 상기와 같이 정화되어, 처리수로서 처리수저수조(20)에 저장된다. 또한, 제1해조분해도(86), 제2유분분해조(87), 제3유분분해조(88)에는, 각각 산기관(89, 90, 91)이 설치되어 있다.

처리수저수조(20)의 하단에는 처리수의 원수조이송관(78)의 일단이 접속되어, 당해 처리수의 원수조이송관(78)의 타단은 원수조(3) 내에 위치하고 있다. 이것으로 처리수저수조의 수리나 청소 등을 위하여 저수조를 비워야 할 때 밸브를 개방하여 처리수를 하부의 원수조로 보낼 수 있다. 그리고 처리수저수조(20)의 하단부에는, 처리수방류관(99)의 일단이 접속되어 있고, 정화처리된 처리수를 당해 처리수방류관(99)을 통해서 해상에 방류할 수 있도록 되어 있다. 또 처리수방류관(99)에는, 2개의 밸브(99)와 밸브(99b)의 사이의 위치에 오버플로관(77)의 일단이 접속되어 있어, 당해 오버플로관(77)의 타단은 처리수저수조(20)의 상단부에 접속되어 있다. 이것으로, 안쪽 밸브(99a)를 잠그고, 바깥쪽 밸브(99b)를 열게 되면 처리수저수조(20)의 처리수가 일정수위 이상이 되면 처리수방류관(99)을 통해 해상에 방류할 수 있도록 되어 있다.

따라서 이상의 구성에 의하면, 따라서, 본 발명에 의한 오폐수정화시스템을 장착한 유분폐수처리선박(98)에 의한 해상 오폐수처리는 유분폐수인 빌지나 폐유를 자체수거하여 정화처리한 후 UV살균처리하여 해상으로 방류할 수가 있어 친환경적일 뿐만 아니라, 수거 후 육상으로 운반해서 처리해야하는 현실과 비교해 보면 매우 경제적이고 획기적인 유분폐수의 처리방법이라 할 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에 의하면, 종래의 복잡한 정화시스템을 개량하여 불필요한 부분을 생략 또는 통합하는 등 정화시스템의 콤팩트화를 기하여, 경제적인 무급수 순환식 화장실장치를 실현할 수 있는 오폐수정화시스템을 제공할 수가 있다. 따라서 본 발명의 오폐수정화시스템은 전기설비나 상하수도 설비가 미비한 해변이나, 섬, 고산지대, 재해지역 등에 순환식 수세식화장실장치를 설치하는 경우에 유용하다.

1 폐수정화시스템 R1 기계실
R2 화장실 2a, 2b 오수유입관
3 원수조 4 혐기조
5 무산소조 6 호기조
7 오수집수조 8, 9, 10, 55, 62, 63 연결관
11, 15, 39, 74 오수펌프
12, 21, 31, 32, 33, 40, 45, 49, 65, 81 이송파이프
13, 14, 27, 37, 44, 48, 89, 90, 91 산기관
16, 16a, 16b, 16c 폭기조
17 제1반응조 18 제2반응조
19 제3반응조 20 처리수저수조
22 마이크로버블(미세기포) 발생기 23 역류방지밸브
24, 30 반송관 25, 41 수위조절센서
26 접촉재 28 슬러지수집부
29 순환모터 34, 42, 46 다공판
35 접촉재 개체 35a 플라스틱제 망체
35b 다공질스폰지 36c 유통로
36 삼나무칩 38 집수조
43 세라믹담체 47 생물활성탄
50 UV살균장치 51, 53 세정수주입구
52, 54 세정수배출구 56 가대
57 처리수급수관 58, 77 오버플로관
59, 99 처리수방류관 60 우수정화조
60a 여과재 61 우수집수기
64 수세식 양변기 66 세면대
67 오수조 68 하부탱크
69 세탁기 70 욕조
71 싱크대 72 세차기
73 세차오수조 75 슬러리 배출관
76 슬러리 수집부 78 처리수원수조이송관
79 오수유입호스 80, 100 흡입펌프
83 유분성폐수 이송관 85 유수분리기
85a 상조 85b 하조
86 제1유분분해조 87 제2유분분해조
88 제3유분분해조 92 저수통
93 배수파이프 94 유분분해조
95 계면활성제분해조 96 세차노즐
97 자동차 98 (분뇨, 유분폐수) 처리선박
99a, 99b 밸브

Claims (15)

1. 오폐수의 발생원으로부터 공급되는 오폐수가 정화처리되는 원수조와, 상기 원수조에서 정화되어 공급되는 오폐수를 정화처리하는 전처리부와, 상기 전처리부에서 정화되어 공급되는 오폐수를 정화처리하는 후처리부와, 상기 후처리부에서 정화된 처리수를 저수하는 처리수저수조를 구비한 오폐수정화시스템에 있어서,
   상기 전처리부는, 상기 원수조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 혐기조와, 탈질균이 투입되어, 상기 혐기조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 무산소조와, 질화균이 투입되어 상기 무산소조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 호기조와, 상기 호기조에서 정화처리된 오폐수가 공급되는 오수집수조를 구비하고,
   폭기가 단속적으로 행해지고, 상기 전처리부에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 폭기조를 구비하고,
   상기 후처리부는, 상기 전처리부에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 폭기조를 구비하며,
   상기 오수집수조에는, 단속적으로 기동하는 오수펌프가 설치되며,
   상기 오수펌프에는, 타단이 상기 폭기조 내에 위치하는 수직의 제1이송파이프의 일단이 접속되어,
   상기 제1이송파이프에는, 상기 오수집수조의 상단보다 상방에 역류방지밸브가 부착됨과 동시에, 상기 역류방지밸브의 직상의 위치에 제1반송관의 일단이 접속되어, 상기 제1반송관의 타단은 상기 무산소조 내에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템.
   
2. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 후처리부는, 상기 폭기조에서 정화처리된 오폐수를 정화처리하는 복수의 반응조를 다시 구비하고,
   상기 폭기조, 상기 복수의 반응조 및 상기 처리수저수조는, 제2이송파이프에 의해 직렬로 접속되어,
   각　조를 접속하는 상기 제2이송파이프의 높이가, 같거나 하류측으로 조금씩 낮게 되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 폭기조는, 폭기가 단속적으로 행해지고,
   상기 폭기조의 하단부는, 순환모터를 갖는 제2반송관의 일단이 접속되고, 상기 제2반송관의 타단은 상기 전처리부 내에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 원수조에는 화장지분해균이 투입되어 있는 것을 특짖으로 하는 오폐수정화시스템
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제1이송파이프의 상기 타단에는 마이크로 버블발생기가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
   
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 폭기조에는, 복수의 접촉재 개체로 된 접촉재가 충진되고,
   상기 접촉재 개체는, 원통상의 플라스틱제 망체와, 상기 플라스틱제 망체에 삽입되어 중심에 오폐수의 유통로가 형성되고，원주상의 다공질 스폰지로 되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
   
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 혐기조，무산소조, 호기조의 각　조의 어느 하나 또는 복수의 조에, 접촉재가 더 구비되어 투입되는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
   
8. 청구항 3에 있어서,
   상기 반응조에는, 삼나무칩과　세라믹담체 및 생물활성탄 군　중에서 선택된 하나가 충진되는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
   
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 전처리부의 각　조나 폭기조의 어느 하나 또는 복수의 조에, 세라믹담체가 충진되는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
   
10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 처리수저수조의 처리수가 주입되는 어항을 구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
    
11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오폐수의　발생원은, 수세식 양변기, 세탁기, 욕조, 싱크대인 것이며, 여기에서 발생하는 생활폐수를 각각 독립정화하여 재사용하거나, 또는 합병정화하여 방류할 수 있는 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
    
12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오폐수의 발생원은, 세차기의 세차오수조인 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
    
13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오폐수의 발생원은, 선박내 화장실의 오수조이거나, 분뇨처리선박의 원수조인 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
    
14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오폐수의 발생원은, 유분폐수처리선박에 설비된 유수분리기인 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템
    
15. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오폐수정화시스템은, 수세식화장실장치 및 포세식화장실장치에 연결되는 모듈인 것을 특징으로 하는 오폐수정화시스템

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