KR20170016172A - 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혐기성 소화, 호기성 산화 및 물리적 여과시스템의 복합적으로 적용하여, 변기에서 배출되는 분뇨 및 오수에 포함된 유기성 부유물질, 질소, 인, 색도, 악취, 유해성분 및 유해균을 제거하여 최종적으로 중수도로 정화하여 변기세척수로 재사용할 수 있도록 하며, 또한 복합미생물 소화과정에서 유기성 부유물질을 자체적으로 소멸 처리함으로써 슬러지가 남지 않는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치이다.

Description

무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치{WASTE WATER PURIFING APPARATUS FOR WATER CLOSET}
본 발명은 무방류 순환화장실에 설치되어 화장실에서 발생하는 오폐수를 여러단계의 정화장치 및 복합미생물에 의해 분해 처리하여 중수도로 정화시켜 변기의세척수로 재활용할 수 있는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혐기성 소화, 호기성 산화 및 물리적 여과시스템의 복합적으로 적용하여, 화장실 변기에서 배출되는 분뇨 및 오수에 포함된 유기성 부유물질, 질소, 인, 색도, 악취, 유해성분 및 유해균을 제거하여 최종적으로 중수도로 정화하여 변기세척수로 재사용할 수 있도록 하며, 또한 복합미생물 소화과정에서 유기성 부유물질을 자체적으로 소멸 처리함으로써 슬러지를 별도로 수거할 필요가 없는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 야외 화장실에 있어 발생되는 분뇨 및 오수는 많은 비용을 들여 하수시설 및 급수시설을 설치하여 화장실을 운용하거나, 오수탱크 및 급수탱크를 설치하여 정기적으로 진공수거차량을 이용 오수탱크내의 오수를 수거하거나, 또는 자연 발효식 화장실 혹은 정화장치를 설치하여 일부의 오수를 방류하는 실정으로 운영되는 실정이다.
이에 따라 상/하수 시설에 따른 많은 비용 발생, 불안전한 정화 방출로 환경오염원인 제공, 정기적 수거에 따른 관리 비용 발생, 비위생적 상태에 따른 악취 및 해충발생 등의 문제가 발생되고 있다.
특히 상/하수 시설이 어려운 지역, 자연통풍이 잘 안 되는 지역, 주변하천오염의 엄격한 관리지역, 자연보호를 위해 토목공사 제한 지역 등에서는 더욱 많은 기존화장실 운용으로는 많은 어려움에 직면해 있는 실정이다.
또 일부 무급수, 무방류 화장실이 설치되고 있으나, 공법 및 시스템상 초기에는 안정적으로 가동되고 있으나 시간이 지나면서 여재의 재처리문제가 발생하고 휠터방식에서의 막힘 등으로 인하여 효율성이 현격히 저하되기도 한다.
특히, 주로 야외에 설치되는 화장실에 설치되는 수세식변기로부터 배출되는 오폐수는 부영양화의 원인이 되는 물질인 질소와 인이 다량으로 함유되어 있으므로 악취가 발생하게 된다.
이와 같이 화장실에서 배출되는 오폐수에 포함된 질소와 인은 미생물의 활동 및 증식을 위한 단백질과 핵산합성의 필수 영양소로 작용하게 되고, 잔류분은 제거되거나 방류되며, 이와같이 잔류분의 질소와 인이 자연에 방류되어 수질 및 대지를 오염시키는 주범이다.
통상적으로 오폐수처리 방식은 오수에 포함된 질소와 인 및 악취를 제거하기 위해 생물학적 정화처리공정 또는 화학적 정화처리공정을 실시하게 되지만, 화장실에서 발생하는 오폐수를 정화하는 방법은 대체로 생물학적 정화처리공정을 채택하고 있다.
종래의 오폐수정화처리장치(또는 방법)로서는 국내의 실용신안등록번호 20-0321856-00-00호(무수 변기를 이용한 소멸식 정화장치), 등록특허 제10-0727577호(무방류 순환수세식 화장실 오수처리시스템), 등록특허 제10-0912603호(이동식 무방류 분뇨 및 오수 고도처리장치), 등록특허 제10-1028516호(순환수세 발효식 화장실), 등록특허 제10-1113090호(순환식 무방류 분뇨처리방법) 등이 알려져 있다.
실용신안등록 제20-0321856-00-00호(무수 변기를 이용한 소멸식 정화장치)는, 무수변기에 저류조가 연결되고 상기 저류조에는 커터펌프가 설치된 연결관이 연결되며 연결관의 선단부에는 폭기조가 연결된 것으로서, 오수를 정화하기 위한 수단이 단순히 폭기조에 충진한 상태에서 자연적으로 이루어지게 되므로 질소와 인 및 악취의 제거가 온전하게 이루어지지 못하고 오폐수에 대한 정화능력이 현저히 떨어진다.
등록특허 제10-0727577호(무방류 순환수세식 화장실 오수처리시스템)는, 저류조, 고도처리조, 호기반응조, 생물반응조, 유량조정조, 탈색조, 처리수조 등을 순차적으로 연결하여 하나의 시스템을 구성하되, 스크린에 의해 분리된 오폐수를 펌프에 의해 펌핑하여 순차적으로 순환시키면서 산기관(에어공급장치)에 의해 에어를 공급하고 여과장치에 의해 여과하는 과정을 반복적으로 실시하여 정화가 이루어지도록 된 것이다.
그러나, 이는 에어공급장치에 연결된 산기관을 통해 에어를 공급할 때에 특정한 위치에 설치된 에어노즐에서 방사상으로 단순 분사시키므로 오폐수에 공기(산소)를 효율적으로 공급하지 못하여 미생물을 활성화가 어렵고, 면적이 극히 적은(좁은)필터를 통과시키면서 단순하게 필터링하면서 정화시키므로 필터가 오염되면 필터능력과 능률이 현저히 떨어져 정화능력을 상실하게 된다.
등록특허 제10-0912603호(이동식 무방류 분뇨 및 오수 고도처리장치)는, 오수가 제1 호기반응조, 제2 호기반응조, 제1 고도처리조, 제2 고도처리조, 유량조정조, 우드칩 미생물반응조, 탈색여과조를 순차적으로 통과하여 처리수 저장조에 저장되도록 된 것이다.
그러나, 산기관(에어공급장치)에 의해 에어를 공급할 때에 특정한 위치에 설치된 에어노즐에서 방사상으로 단순 분사시키므로 오폐수에 공기(산소)를 효율적으로 공급하지 못하여 미생물을 활성화시킬 수 없고, 면적이 극히 적은(좁은) 탈질 및 탈인용 입체메디아가 충진 메디아통을 통과하여 단순하게 필터링하면서 정화시키므로 필터가 오염되면 필터능력과 능률이 현저히 떨어져 정화능력을 상실하게 된다.
등록특허 제10-1028516호(순환수세 발효식 화장실)는, 변기의 하측에 분뇨액상분리기를 설치하여 분뇨를 분리하고, 분리발효조에 설치된 분뇨액상분리기(발효 경사판)에서 고형분을 분리하며, 분뇨액상분리기에서 분리된 액상분에 산소를 공급하여 폭기처리하는 전처리수단을 실행하며, 전처리수단에서 처리된 액상분을 살균처리하는 후처리수단을 실행한 후에 상기 변기 일정량의 전화된 물을 공급하도록 된 것이다.
그러나 이는 전처리를 실시할 때에 제1 폭기조에서 에어(산소)를 단순하게 공급하므로 미생물을 활성화시킬 수 없고, 제2 폭기조에서는 여재에 의해 반응을 유도하도록 하고 있으나 액상분의 체류시간을 증대시키기 위하여 판형 여재(Media)를 충전하였으므로 공간이 협소하여 미생물에 산소가 원활하게 공급되지 못하고 따라서 미생물도 온전하게 번식되지 못하여 정화능력도 떨어지게 된다.
등록특허 제10-1113090호(순환식 무 방류 분뇨처리방법)는, 화장실에서 배출되는 분뇨와 오수를 정화처리하기 위한 순환식 무 방류 분뇨처리방법에 있어서, 물리적, 생물학적으로 유기성 부유물질 및 부영양화의 원인 물질인 질소, 인 등을 호기생물반응조에서 처리하면서 처리수를 여과처리할 때에 여과기의 하측에서 에어(산소)를 공급하면서 미생물을 활성화시키도록 하고 있으나, 오폐수에 공기(산소)를 효율적으로 공급하지 못하여 미생물을 활성화시킬 수 없고, 그로 인해 정화능력이 현저히 떨어진다.
본 발명은 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치를 제공하려는 것이다.
본 발명은, 혐기성 소화, 호기성 산화 및 물리적 여과시스템의 복합적으로 적용하여, 변기에서 배출되는 분뇨 및 오수에 포함된 유기성 부유물질, 질소, 인, 색도, 악취, 유해성분 및 유해균을 제거하여 최종적으로 중수도로 정화하여 변기 세척수로 재사용할 수 있도록 하며, 또한 복합미생물 소화과정에서 유기성 부유물질을 자체적으로 소멸 처리함으로써 슬러지가 남지 않는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
또 본 발명의 다른 목적은, 야외 화장실 오수처리장치에 있어 세팅시의 초기 여재 및 물 충진 외에는 더 이상의 급수가 필요하지 않고, 여재를 교체하지 않고 보충만 하여 제 2의 폐기물이 발생하지 않도록 하면서 발생되는 분뇨 및 오수를 정화 처리하여 중수도 수질로 정화하여 변기의 세척수로 재사용하며, 또한 유기물질 등을 복합미생물에 의해 자체적 소멸 처리하여 슬러지 발생이 발생하지 않는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 단계별로 설치되는 각 반응조의 내부를 다단계의 격실로 구분하여 오수가 순차적으로 순환되도록 하고, 각 격실에는 특성이 다른 여재를 다층으로 적층하거나 단독으로 설치(충적)하여 오수가 순환될 때에 활성화되어 오폐수의 분해가 효율적으로 이루어지도록 하고, 상기 각 반응조의 내부 하단에는 에어펌프와 연결되는 산기관을 설치하여 에어(산소)를 공급하여 에어가 오폐수에 고르게 분포(혼합)되도록 하여 미생물을 활성화시켜 분해능력을 향상시킬 수 있으며, 따라서 미생물에 의한 오폐수의 정화능력을 향상시킬 수 있도록 된 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 처리반응조를 오수탱크(저장탱크), 제1 처리반응조, 제2 처리반응조, 탈색소독 저장조로 모듈화하여 현장여건 및 사용여건에 따라 효율적, 합리적 조합사용이 용이하도록 하며, 기존 화장실에도 용이하게 적용할 수 있는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적은,
무방류 순환화장실에 설치되며, 단계로 설치되는 반응조에 오폐수를 순차적으로 유통시키면서 공급되는 에어와 미생물에 의해 오폐수를 분해 정화시키고 탈색탈취 및 소독시킨 후에 처리수를 배출하는 화장실의 분뇨 오폐수정화장치에 있어서;
수세식변기의 하측에는 오폐수저장탱크를 설치하되, 오폐수저장탱크의 내부는 수직으로 설치되는 타공거름망에 의해 오폐수저장실과 배출실로 구분하고, 상기배출실의 외측에는 조절조탱크를 설치하여 배출실과 조절조탱크의 하단을 오수통로에 의해 연통되고,
상기 조절조탱크의 내부에는 오폐수의 수위를 감지하는 수위감지센서와, 단속적으로 작동하여 집수된 오폐수를 제1 처리반응조의 제1실로 공급하는 오수이송펌프가 설치되며,
상기 반응조는 제1 처리반응조와 제2 처리반응조 및 탈색소독저장조를 순차적으로 설치하되, 상기 제1 처리반응조와 제2 처리반응조는, 반응조의 내부로 다수의 방으로 분할하고, 각 방에는 한 종이상의 여재를 충진시키고 에어폭기장치를 선택적으로 구비하여, 오폐수가 각 방을 순차적으로 통과하면서 여재 및 폭기에 의해 오폐수가 정화되고 분해 처리하여 다음 반응조로 이송시키거나 오폐수저장탱크의 조절조탱크로 복귀시키도록 하며,
탈색소독저장조는, 반응조의 내부로 다수의 방으로 분할하고, 각 방에는 한 종이상의 여재를 충진시켜, 오폐수가 각 방을 순차적으로 통과하면서 여재에 의해 재차 정화 및 분해되고 탈색 및 세균을 제거하여 중수도로 정화하며, 최종 정화된 중수도를 펌핑수단에 의해 선택적으로 펌핑시켜 수세식변기의 세척수통에 공급할 수 있도록 연결함으로써 달성될 수 있다.
본 발명은 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치를 제공한다.
본 발명에 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치는, 혐기성 소화, 호기성 산화 및 물리적 여과시스템의 복합적으로 적용하여, 변기에서 배출되는 분뇨 및 오수에 포함된 유기성 부유물질, 질소, 인, 색도, 악취, 유해성분 및 유해균을 제거하여 최종적으로 중수도로 정화하여 변기세척수로 재사용할 수 있도록 하며, 또한 복합미생물 소화과정에서 유기성 부유물질을 자체적으로 소멸 처리함으로써 슬러지가 남지 않게 되는 것이다.
본 발명은, 단계별로 설치되는 각 반응조의 내부를 다단계의 격실로 구분하여 오수가 순차적으로 순환되도록 하고, 각 격실에는 특성이 다른 여재를 다층으로 적층하거나 단독으로 설치(충적)하여 오수가 순환될 때에 활성화되어 오폐수의 분해가 효율적으로 이루어지도록 하고, 상기 각 반응조의 내부 하단에는 에어펌프와 연결되는 산기관을 설치하여 에어(산소)를 공급하여 에어가 오폐수에 고르게 분포(혼합)되도록 하여 미생물을 활성화시켜 분해능력을 향상시킬 수 있으며, 따라서 미생물에 의한 오폐수의 정화능력을 향상시킬 수 있으며, 복합미생물 소화과정에서 유기성 부유물질을 자체적으로 소멸 처리함으로써 슬러지가 남지 않으므로 슬러지를 별도로 수거할 필요가 전혀 없다.
도 1은 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치의 설치 상태를보인 일 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치에서 수세식화장실의 구조를 보인 일 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치에서 제1 처리반응조를 구조를 보인 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치에서 제2 처리반응조의 구조를 보인 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치에서 탈색소독저장조의 구조를 보인 예시도이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부된 도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 도면 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)의 구체적인 실현 예를 보인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)의 설치 상태를 보인 일 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)에서 수세식화장실(10)의 구조를 보인 일 예시도이며, 도 3와 도 4는 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)에서 제1 처리반응조(100)와 제2 처리반응조(200)의 구조를 보인 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)에서 탈색소독저장조(300)의 구조를 보인 예시도이다.
먼저, 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)의 구조를 설명한다.
본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 수세식화장실(10)과 제1 처리반응조(100), 제2 처리반응조(200), 탈색소독저장조(300)로 구성되어 있다.
상기 예시된 수세식화장실(10)은 도면(도 1)에 예시된 구조로 한정되지는 않는다.
보편적으로 수세식화장실(10)은 남녀 화장실로 구분되고, 각 남녀화장실에는 수세직변기(1) 뿐 아니라 세면대(도면에는 미도시)가, 그리고 남자화장실의 경우에는 소변기(도면에는 미도시) 등이 설치되어 있다.
상기 수세식화장실(10) 즉, 수세식변기(1)의 하측에는 오폐수저장탱크(12)를 설치하였다.
상기 오폐수저장탱크(12)의 내부는 도 2에 도시된 바와 같이 타공거름망(14)을 수직으로 설치하여 오폐수저장탱크(12)의 내부를 오폐수저장실(12-1)과 배출실(12-2)로 구분(분할)하되 오폐수저장실(12-1)을 배출실(12-2)보다 상대적으로 크게 형성하였고, 상기 배출실(12-2)의 외측에는 조절조탱크(19)를 설치하여 배출실(12-1)과 조절조탱크(19)의 하단을 오수통로(15)로 연통시켰으며, 상기 배출실(12-1)과 조절조탱크(19)의 상단과의 사이에는 에어가스통로(16)로 서로 연통시켰다.
상기 조절조탱크(19)의 내부에는 수위감지센서(17)와 오수이송펌프(18)를 설치하였는데, 수위감지센서(17)는 조절조탱크(19)로 유입(충진)되는 오폐수의 수위를 감지하도록 하였고, 오수이송펌프(18)는 단속적으로 작동하여 집수된 오폐수를 이송배관(4)을 통해 후술하는 제1 반응부(100)를 형성하는 제1 처리반응조(110)의 제1실(110-1)로 공급할 수 있게 연결된다.
종래의 반응조로서는 제1 반응부(100)의 제1 처리반응조(110)와 제2 반응부(200)의 제2 처리반응조(210) 및 탈색소독부(300)의 탈색소독저장조(310)를 순차적으로 설치하였다.
상기 제1 반응부(100)의 제1 처리반응조(110)와 제2 반응부(200)의 제2 처리반응조(210)는 다음과 같이 형성(구성)하였다.
제1 처리반응조(110)와 제2 처리반응조(210)는 양 반응조(110)(210)의 내부를 제1 격판(111)(211)과 제2 격판(112)(212)에 의해 제1실(110-1)(210-1)과 제2실(110-2)(210-2) 및 제3실(110-3)(210-3)로 분할되어 있다.
상기 제1 처리반응조(110)와 제2 처리반응조(210)의 각 제1실(110-1)(210-1)과 제3실(110-3)(210-3)에서 내부 하단(바닥면)에는 산기관(120)(125)(221)(226)들을 각각 설치하여 외부에 설치되는 에어펌프(121)(126)(222)(227)와 연결되어 있다. 에어펌프(121)(126)(222)(227) 작동시 산기관(120)(125)(221)(226)을 통해 제1실(110-1)(210-1)과 제3실(110-3)(210-3)에 에어(산소)를 공급할 수 있게 된다.
상기 제1 처리반응조(110)와 제2 처리반응조(210)의 내부를 제1실(110-1)(210-1)과 제2실(110-2)(210-2)로 분할하는 제1 격판(111)(211)은 하단을 연통시켜 제1실(110-1)(210-1)의 상측으로 유입되는 오폐수가 제1 격판(111)(211)의 하단을 통과하여 제2실(110-2)(210-2)로 유입되게 하고, 제2실(110-2)(210-2)과 제3실(110-3)(210-3)을 분할하는 제2 격판(112)(212)은 오버플로우관(113)(213)에 의해 상단을 연통시켜 제2실(110-2)(210-2)의 하측으로 유입되는 오폐수가 제2 격판의 상단에 설치된 오버플로우관(113)(213)을 통과하여 제3실(110-3)(210-3)로 유입되게 된다.
상기 제1 처리반응조(110)와 제2 처리반응조(210)의 제1실(110-1)(210-1)과 제2실(110-2)(210-2) 및 제3실(110-3)(210-3)에는 한 종이상의 여재를 각각 충적(충진)시켰다.
즉, 제1 처리반응조(110)의 제1실(110-1)에는 여재(122)(123)을 하측에서 상측으로 충진시키되, 여재(122)로는 굴패칵, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재를 충진시켰고, 여재(123)로는 미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체를 충진시켰다.
또 제1 처리반응조(110)의 제2실(110-2)에는 여재(124)로서 굴패칵, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재를 충진시켰다.
또한 제1 처리반응조(110)의 제3실(110-3)에는 도 3에 도시된 바와 같이 여재(125)(128)(129)를 차례로 적층시켰는데, 여재(125)로는 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재는 충진시켰고, 여재(128)로는 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토,맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재를 충진시켰으며, 여재(129)로는 미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체를 충진시켰다.
제2 처리반응조(210)의 제1실(110-1)에는 도 4에 도시된 바와 같이 여재(223)(224)를 충진시켰는데, 여재(223)로는 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재는 충진시켰고, 여재(224)로는 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재를 충진시켰다.
제2 처리반응조(210)의 제2실(210-2)에는 여재(225)로서 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재는 충진시켰다.
제2 처리반응조(210)의 제3실(210-3)에는 여재(228)(229)(230)를 차례로 적층시켰는데, 여재(228)로는 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재는 충진시켰고, 여재(229)로는 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석 분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재를 충진시켰으며, 여재(230)로는 미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체를 충진시켰다.
상기 제1 처리반응조(110)와 제2 처리반응조(210)의 각 제3실(110-3)(210-3)의 외측에는 에어펌프(132)(233)가 설치된 배수정(133)(234)을 각각 설치하되 제3실(110-3)(210-3)과 배수정(133)(234)은 하단을 연통시켰다.
각 배수정(133)(234)의 내부에는 수위감지센서(130)(231)와 오수이송펌프(131)(232)를 설치하였는데, 수위감지센서(130)(231)는 배수정(133)(234)에 충진되는 정화오폐수의 수위를 감지하도록 하였고, 오수이송펌프(131)(232)는 단속적 및 선택적으로 작동하여 정화되는 오폐수를 이송관(4-2)(4-2)을 통해 다음 처리반응조(제2 처리반응조(210), 탈색소독저장조(310)로 공급하거나 반송관(3)(3-1)을 통해 오수저장탱크(12)의 조절조탱크(19)로 반송시킬 수 있도록 하였다.
탈색소독부(300)의 탈색소독저장조(310)는, 도 5에 도시된 바와 같이 저장조의 내부를 제1 격판(311)과 제2 격판(312) 및 제3격판(314)에 의해 제1실(310-1)과 제2실(310-2) 및 제3실(310-3)과 정화수실(310-4)로 분할되어 있다.
상기 탈색소독저장조(310)의 제1실(310-1)과 제2실(310-2)을 분할하는 제1 격판(311)은 하단을 연통시켜 제1실(310-1)의 상측으로 유입되는 오폐수가 제1 격판(311)의 하단을 통과하여 제2실(310-2)로 유입되도록 하고, 제2실(310-2)과 제3실(310-3)을 분할하는 제2 격판(312)은 상단에 오버플로우관(313)을 설치하여 제2실(310-2)의 하측으로 유입되는 오폐수가 제2 격판(312)의 상단에 설치된 오버플로우관(313)을 통과하여 제3실(310-3)로 유입되게 하고, 제3실(310-3)과 정화수실(310-4)을 분할하는 제3격판(314)은 하단을 연통시켜 제3실(310-3)로 유입되는 정화수가 제3격판(314)의 하단을 통하여 정화수실(310-4)로 유입되게 하였다.
상기 정화수실(310-4)에 충진되는 정화수는 급수펌프(5)와 급수배관(2)을 통해 수세식변기(11)의 세척수통에 공급할 수 있게 하였다.
상기 탈색소독저장조(310)의 제2실(310-2)과 제3실(310-3)에는 한 종이상의 여재를 충적시켰는데, 제2실(310-2)과 제3실(310-3)에는 여재(321)(322)(323), 여재(324)(325)(326)를 차례로 적층시켰다.
여재(321)(324)로는, 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재를 충진시켰고, 여재(322)(325)로는 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재를 충진시켰으며, 여재(323)(326)로는 활성탄(입도가 다른 3종류의 활성탄 혼합체)을 충진시켰다.
이하, 상기와 같이 형성된 본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)의 작동관계를 설명한다.
본 발명에 따른 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치(1)는 수세식화장실(10)과 제1 처리반응조(100), 제2 처리반응조(200), 탈색소독저장조(300)의 순으로 작동되면서 오폐수를 정화시키게 된다.
상기에서 수세식화장실(10)에는 수세식 변기(11)를 비롯하여 구체적으로 도시하지 아니하였으나 세면대 및 소변기가 설치되고, 변기에서 배출되는 분뇨를 일정시간 저장하면서 혐기성 미생물에 의해 분뇨를 소화 분해가 활성화 되도록 오폐수저장탱크(12)의 오폐수저장실(12-1)에 저장되며, 오폐수저장실(12-1)의 하부 바닥에는 반 영구적인 일정량의 여재(media)는 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재가 충진되어 있으므로 1차적으로 오폐수가 정화되고 분해처리된다.
상기 오폐수저장탱크(12)는 오폐수저장실(12-1)과 배출실(12-2)과의 사이에 타공거름망(14)이 설치되어 있으므로 미분해 미닐, 생리대 등의 이물질들이 타공거름망(14)에 걸러지게 되고, 순수 오폐수만이 배출실(12-2)로 유입된다.
배출실(12-2)로 유입된 오폐수는 오수통로(15)를 통하여 조절조탱크(19)로 유입되고, 조절조탱크(19)로 유입된 오폐수는 수위감지센서(17)에 의해 감지되고,일정한 높이까지 충진되어 수위감지센서(17)에 감지도면 오수이송펌프(18)가 작동하여 오폐수를 이송배관(4)을 통해 제1 반응부(100)의 제1 처리반응조(110)의 제1실(110-1)로 공급한다.
제1 반응부(100)의 제1 처리반응조(110)는 조절조탱크(19)에서 유입되는 오폐수(분뇨 및 오수)를 1차적으로 생물학적 및 물리적으로 정화 처리하게 된다.
제1 반응부(100)의 제1 처리반응조(110)는 제1실(110-1) 내지 제3실(110-3) 및 배수정(133)로 구성되어 각 격실(제1실(110-1) 내지 제3실(110-3) 및 배수정(133)에서는 중력에 의한 자연유하로 이동되도록 연결되어 있다.
제1실(110-1)은 상부에서 유입된 오폐수(분뇨 및 오수)는 중력에 의해 여재(123: 미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체)와 여재(122: 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재)의 2개의 여재층을 거처 제1 격판(111)의 하부 배출구를 통해 제2실(110-2)로 유입되어 제2실(110-2)의 여재(124, 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재) 층을 통과하면서 처리수의 수위가 상승하여 제3실(110-3) 오버플로우관(113) 및 분수노즐(114)를 통해 제3실(110-3)의 상부에서 여재(129:미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체)의 상부에 골고루 분사되며, 분사된 처리수는 3개의 여재층 즉, 여재(129:미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체)와 여재(128: 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재) 및 여재(127:굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재)를 순차적으로 통과하여 정화된 후에 배수정(133)으로 집수된다.
배수정(133)에 집수되는 처리수는 수위제어센서(130) 및 오수이송펌프(131)에 의해 이송배관(4-2)을 통해 제2 반응부(200)의 제2 처리반응조(210)로 공급된다.
특히, 제1 처리반응조(110)에서 제1실(110-1)은 분뇨 및 오수를 생물학적 소화 및 분해 소멸시키는 호기성 반응조로 미생물이 배양된 특수 우드칩여재, 무기물여재 및 에어폭기장치 구성되어 유기물 분해, 질소, 인 등을 분해 처리하며, 또한 간혈적 무산소 상태를 유지시켜 혐기성 소화로 탈질화 등의 정화를 하고, 또한 우드칩층을 서서히 통과하면서 미세 부유물질이 흡착하여 미생물 먹이공급이 원활하게 유지되도록 하는 기능을 수행한다.
또 제2실(110-2)은 무산소 상태를 유지시켜 혐기성 소화가 지속되도록 무기물여재가 충진되어 지는 구조와, 처리수는 유입되는 처리수와 밸랜스를 유지하면서 오버플로우관(113) 및 분수노즐(114)을 통해 중력에 의한 자연유하로 제3실(110-3)의 여재충에 골고루 분사된다.
또한, 제3실(110-3)은 서서히 유입되는 처리수를 서서히 3개의 여재층(여재(129, 미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체)와 여재(128, 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재) 및 여재(127, 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재)을 통해 물리적 및 생물학적 분해처리가 되는 구조로 1차 여재층은 복합미생물이 배양된 특수 우드칩 여재로 서서히 유입되는 처리수의 부유 유기물 등을 물리적 흡수하면서 호기 및 혐기소화를 교대로 왕성하게 하여 대부분 유기물질을 제거 할 수 있게 된다.
1차 여재층을 통과한 처리수는 무기물 계 및 천연광물질 분말로 제작된 여재층으로 처리조에 잔류하는 유기성 성분, 질소, 인, 색도, 냄새를 분해 처리 할 수 있는 구조와 제 마지막 무기물 여재층을 거치면서 배수정으로 유입되는 구조와 배수정에 유입된 처리수는 레벨센서 및 오수이송펌프에 의해 후속 처리조로 이송되는 구조와 잔유된 유기물질(슬러지)를 오수탱크 제어조로 반송시켜 재 처리과정을 거처 소멸할 수 반송장치 구조로 제작된 일체형(모듈화 구조)제1 처리반응조로 여재의 부하율이 최소화 되고 자연적 흐름을 통한 정화효율을 극대화하는 구조로 여재 및 미생물의 사용기간을 확보할 수 있게 된다.
제2 처리반응조(210)는 제1 처리반응조(110)에서 유입되는 처리수를 고도처리하여 정화효율을 극대화할 수 있는 구조로서, 제1실(210-1) 내지 제3실(210-3)과 배수정(234) 등 4개의 격실로 구성되어 있다.
각 격실(제1실(210-1) 내지 제3실(210-3)과 배수정(234)에서는 중력에 의한 자연흐름(이동)이 되도록 하는 구조로서, 제1실(210-1)은 상부에서 유입되는 1차 처리수는 중력에 의해 여재(224:굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재)와 여재(223: 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재)의 2개의 여재층을 거처 제1 격판(211)의 하부 배출구를 통해 제2실(210-2)로 유입되어 제2실(210-2)의 여재(225: 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재) 층을 통과하면서 처리수의 수위가 상승하여 오버플로우관(213) 및 분수노즐(214)를 통해 제3실(210-3)의 상부에서 여재(230:미생물이 배양된 바이오 우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체)의 상부에 골고루 분사되며, 분사된 처리수는 3개의 여재층 즉, 여재(230, 미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체)와 여재(229, 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재) 및 여재(228, 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재)를 순차적으로 통과하여 정화된 후에 배수정(234)으로 집수된다.
배수정(234)에 집수되는 처리수는 수위제어센서(231) 및 오수이송펌프(232)에 의해 이송배관(4-3)을 통해 탈색소독부(300)의 탈색소독저장조(310)로 공급된다.
제2 처리반응조(210)의 제1실(210-1)은 처리수를 생물학적 소화 및 분해 소멸시키는 고도반응조로 미생물이 배양된 무기계 광물질, 천연 광물질를 주원료로 이방형태로 성형 소결된 여재, 무기물여재 및 에어폭기장치 구성되어 유기물 분해, 질소, 인, 색도, 냄새 등을 분해 처리하며, 또한 간혈적 무산소 상태를 유지시켜 혐기성 소화로 탈질화 등의 정화를 실행한다.
또 제2 처리반응조(210)의 제2실(210-2)는 무산소 상태를 유지시켜 혐기성 소화가 지속되도록 무기물여재가 충진되어 지는 구조와, 처리수는 유입되는 처리수와 밸랜스를 유지하면서 오버플로우관(213) 및 분수노즐(214)을 통해 중력에 의한 자연 흐름으로 제3실(210-3)의 여재층에 골고루 분사된다.
또한, 제2 처리반응조(210)의 제3실(210-3)은 서서히 유입되는 처리수를 서서히 3계의 여재층을 통해 물리적 및 생물학적 분해처리가 되는 구조로 1차 여재층은 복합미생물이 배양된 특수 우드칩 여재로 서서히 유입되는 처리수의 부유 유기물 등을 물리적 흡수하면서 호기 및 혐기소화를 교대로 왕성하게 하여 대부분 유기물질을 제거 할 수 있는 구조와, 1차 여재층을 통과한 처리수는 무기물 계 및 천연광물질 분말로 제작된 여재층으로 처리조에 잔류하는 유기성 성분, 질소, 인, 색도, 냄새를 분해 처리 할 수 있는 구조와 제 마지막 무기물 여재층을 거치면서 배수정(234)으로 유입된다.
배수정(234)으로 유입된 처리수는 레벨센서(231) 및 오수이송펌프(232)에 의해 다음 처리조로 이송되고, 잔유된 유기물질(슬러지)은 조절조탱크(19)로 반송시켜 처리과정을 재차(반복) 실행하도록 함으로써 정화효율을 극대화하는 구조로, 여재 및 미생물의 사용기간을 확보할 수 있다.
제2 처리반응조(210)에서 유입된 처리수를 최적으로종 색도 제거 및 소독하여 하천방류 기준의 중수 수준의 물로 정화하여 저장 변기세척수로 사용할 수 있도록 하는 탈색소독부(300)의 탈색소독저장조(310)로 공급된다.
탈색소독부(300)의 탈색소독저장조(310)는 제1실(310-1) 내지 제3실(310-3)과 정화수실(310-4)이 4개의 격실로 되어 있다.
탈색소독저장조(310)의 제1실(310-1)은 전처리 공정에서 유입되는 처리수를 담수하는 탱크로 격판하부에는 타공구멍이 있어 수위에 의한 자연적으로 제2실(310-2)의 여재(321: 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재)와 여재(322: 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말,제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재) 및 여재(323: 활성탄(입도가 다른 3종류의 활성탄 혼합체)로 구성된 3개 여재층을 통과하는 구조로 여재의 부담의 최소화 하기 위해 상향식 방식의 흐름 구조로 자연적으로 여재층을 통과하면서 탈색 및 병원균 제거된다.
탈색소독저장조(310)의 제3실(310-3)은 제2실(310-2)에서 유입되는 처리수를 저장하면서, 저장하는 동안 처리수의 변색 및 병원균이 활성화되지 않도록 하는 여재(326: 활성탄(입도가 다른 3종류의 활성탄 혼합체)와 여재(325, 굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재) 및 여재(324, 굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재)로 구성된 3개의 여재층을 통과하면서 탈색 및 병원균 제거한다.
탈색소독저장조(310)의 제4실(310-4)은 제3실(310-3)과 같은 수위의 정화수실(310-4)로 구성되어 있다.
제어장치는 타임머 및 레벨센서를 연결하여 각 모듈별 제어 및 자동 연계제어가 가능한 구조와 원격 감시 및 관리 제어가 가능한 구조로 구현할 수 있다.
또한, 각 처리조(제1실 내지 제3실 및 정화수실)는 사용환경 및 장소 등에 적합하도록 모듈화하여 이를 조합하여 사용할 수 있도록 구성되어 지는 구조로 필요한 반응조만 설치 적용할 수 있으며, 각 반응조간은 흐렉시블 호스를 연결하여 원거리 설치운용이 가능하게 구현할 수 있으며, 필요 시 생활하수 처리시설과 혹은 화장실 용량 증설이 요구되는 경우에는 각 처리반응조를 병렬로 연결 운영할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니고, 본발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치
2: 급수관 3: 반송관
4: 이송관 5: 급수펌프
6: 급수관 10: 수세식화장실
12: 오폐수저장탱크 17. 130. 231: 수위감지센서
18. 131. 232: 오수이송펌프 19. 조절조탱크
100: 제1 반응부 110: 제1 처리반응조
120. 125. 221. 226: 산기관
122. 123. 124. 126. 127. 128: 여재
133. 234: 배수정 200: 제2 반응부
210: 처리반응조
223. 224. 225. 228. 229. 230: 여재
300: 탈색소독부 310: 탈색소독저장조
321. 322. 323. 324. 325. 326: 여재

Claims (6)

  1. 무방류 순환화장실에 설치되며, 단계로 설치되는 반응조에 오폐수를 순차적으로 유통시키면서 공급되는 에어와 미생물에 의해 오폐수를 분해 정화시키고 탈색탈취 및 소독시킨 후에 처리수를 배출하는 화장실의 분뇨 오폐수정화장치에 있어서;
    수세식변기의 하측에는 오폐수저장탱크를 설치하되, 오폐수저장탱크의 내부는 수직으로 설치되는 타공거름망에 의해 오폐수저장실과 배출실로 구분하고, 상기배출실의 외측에는 조절조탱크를 설치하여 배출실과 조절조탱크의 하단을 오수통로에 의해 연통되고,
    상기 조절조탱크의 내부에는 오폐수의 수위를 감지하는 수위감지센서와, 단속적으로 작동하여 집수된 오폐수를 제1 처리반응조의 제1실로 공급하는 오수이송펌프가 설치되며,
    상기 반응조는 제1 처리반응조와 제2 처리반응조 및 탈색소독저장조를 순차적으로 설치하되, 상기 제1 처리반응조와 제2 처리반응조는, 반응조의 내부로 다수의 방으로 분할하고, 각 방에는 한 종이상의 여재를 충진시키고 에어폭기장치를 선택적으로 구비하여, 오폐수가 각 방을 순차적으로 통과하면서 여재 및 폭기에 의해 오폐수가 정화되고 분해 처리하여 다음 반응조로 이송시키거나 오폐수저장탱크의 조절조탱크로 복귀시키도록 하며,
    탈색소독저장조는, 반응조의 내부로 다수의 방으로 분할하고, 각 방에는 한 종이상의 여재를 충진시켜, 오폐수가 각 방을 순차적으로 통과하면서 여재에 의해 재차 정화 및 분해되고 탈색 및 세균을 제거하여 중수도로 정화하며, 최종 정화된 중수도를 펌핑수단에 의해 선택적으로 펌핑시켜 수세식변기의 세척수통에 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 처리반응조와 제2 처리반응조는,
    각 반응조의 내부를 제1 격판과 제2 격판에 의해 제1실과 제2실 및 제3실로 분할하고, 제1실과 제2실 및 제3실에는 한 종이상의 여재가 충적되고,
    상기 제1 처리반응조와 제2 처리반응조의 제1실과 제2실을 분할하는 제1 격판은하단을 연통시켜 제1실의 상측으로 유입되는 오폐수가 제1 격판의 하단을 통과하여 제2실로 유입되도록 하고, 제2실과 제3실을 분할하는 제2 격판은 상단을 연통시켜 제2실의 하측으로 유입되는 오폐수가 제2 격판의 상단을 통과하여 제3실로 유입되도록 하며,
    상기 제1 처리반응조와 제2 처리반응조의 각 제1실과 제3실에는 에어펌프와 연결된 산기관을 설치하여 에어를 공급하고,
    상기 제1 처리반응조와 제2 처리반응조의 각 제3실의 외측에는 배수정을 각각설치하되 제3실과 배수정은 하단을 연통시키고, 각 배수정의 내부에는 오폐수의 수위를 감지하는 수위감지센서와, 단속적으로 작동하여 정화되는 오폐수를 오수저장탱크의 조절조탱크로 공급하는 오수이송펌프를 설치한 것을 특징으로 하는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탈색소독저장조는, 저장조의 내부를 제1 격판과 제2 격판 및 제3격판에 의해 제1실과 제2실 및 제3실과 정화수실로 분할 하되, 제2실 및 제3실에는 한 종이상의 여재가 충적되고;
    상기 탈색소독저장조의 제1실과 제2실을 분할하는 제1 격판은 하단을 연통시켜 제1실의 상측으로 유입되는 오폐수가 제1 격판의 하단을 통과하여 제2실로 유입되도록 하고, 제2실과 제3실을 분할하는 제2 격판은 상단을 연통시켜 제2실의 하측으로 유입되는 오폐수가 제2 격판의 상단을 통과하여 제3실로 유입되게 하며, 제3실과 정화수실을 분할하는 제3격판은 하단을 연통시켜 제3실로 유입되는 정화수가 제3격판의 하단을 통하여 정화수실로 유입되게 하고;
    상기 정화수실에 충진되는 정화수는 급수펌프를 통해 수세식변기의 세척수통에 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중에서 어느 한 항에 있어서,
    제1 처리반응조와 제2 처리반응조 및 제1실과 제2실 및 제3실에 하나 이상이 충진되는 여재는,
    굴패각, 다공질 화산석, 맥반석 천연광물을 조합 가공한 여재와;
    굴패각, 세라믹볼, 패화석, 석회, 망토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이
    트분말, 일라이트분말 등을 혼합 소결하여 미니볼 형태로 성형된 여재와;
    미생물이 배양된 바이오우드칩 및 미생물 균주체 바이오블럭 혼합체 및;
    활성탄 중에서 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 활성탄은, 입도가 다른 3종류의 활성탄 혼합체인 것을 특징으로 하는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    제2실과 제3실을 분할하는 제2 격판의 상단에는 오버플로우관을 설치하고, 오버플로우관의 배출단에는 분수노즐을 장착한 것을 특징으로 하는 무방류 순환화장실의 분뇨 오폐수정화장치.
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