KR20190022388A - 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치 - Google Patents

유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치에 관한 것으로, 담체가 충진되는 생물학적 반응조에서 물의 흐름 방향으로 밀려버리는 담체를 강제적으로 반응조 앞으로 이동시켜주기 위해 에어리프트관을 반응조 내부에 설치하고, 반응조 하부에 전면 폭기가 가능한 산기관을 설치하여 담체가 반응조 하부에 체적되지 않으며 반응조 전체에 완전 혼합이 가능하도록 하고, 반응조 유출구에 스크린을 설치하여 담체의 유실 문제를 해결하여, 유동상 생물반응조에서 안정적인 제거 효율을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치{Equipment for Circulating of media and Preventing of media sweep in Moving Bed Biofilm Reactor}
본 발명은 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 담체의 효율적인 순환 및 유실을 방지하면서 높은 처리 효율을 유지할 수 있는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치에 관한 것이다.
인구의 밀집화와 평균 연령의 증가, 생활 습관의 선진화 등으로 인해 하폐수처리장으로 유입되는 유량과 유입하폐수 중 영양 염류의 농도는 하폐수처리장이 건설된 시점보다 높아진 반면, 법적 방류수질을 초과하지 않는 안정적인 수질을 유지하기에는 기존 하폐수처리공정의 처리 면적이 충분하지 않는 사례가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해, 좁은 부지 내에서 높은 처리 효율을 확보할 수 있는 다양한 고도 생물학적 처리 공정이 도입되고 있는 중이며, 부착성 생물학적 공정도 이들 중 하나이다.
부착성 생물학적 공정 중 유동상 생물반응 공정은 활성슬러지(activated sludge)라고 하는 미생물 덩어리를 임의의 담체(media)에 부착시켜 좁은 부지내에서 높은 미생물 농도를 확보하여 오염물질을 제거할 수 있다. 활성슬러지가 부착됨으로써 생물막(biofilm)이 형성되어, 단위 면적당 미생물 농도가 높아질 수 있게 되어, 처리 효율이 증가할 수 있다.
활성슬러지를 부착시키는 담체는 다양한 형태로 개발되어 왔다. 폴리에틸렌과 같은 고분자를 이용한 담체(제97-54729호, 제95-1251호), 부직포나 스펀지 등을 이용한 담체(제98-64937호, 제98-64939호), 고분자에 활성탄을 유기접착제로 피복한 담체(제99-76405호), 폐야쿠르트 용기를 이용한 담체(제10-0603182호)와 같이 제조 원료와 조합 방법 등에 따라 다양한 형태의 담체가 보고되고 있다.
이러한 담체를 반응조에서 유동시켜 하폐수 및 폐수를 처리할 수 있는 다양한 공정들도 보고되고 있지만(제10-0614561, 제10-0961667, 제10-1030787), 다수의 공정들이 성공적으로 현장에 적용되지 못하였다.
실패의 원인으로 한 가지는 담체가 충진된 반응조에서 하수의 흐름으로 인해 담체가 반응조 전체에 균등하게 분포하지 못하고 하수 흐름 방향에 따라 밀려 반응조 유출 부분에 쌓이게 되는 문제이다. 이와 같은 현상이 발생하게 되면 담체에 슬러지가 충분히 부착하지 못하여 처리 효율이 확보되지 못하게 되고, 여름철 경우 유출 부분에 쌓인 담체에 부착된 슬러지가 빠르게 부패하기도 한다.
담체를 고정하여 생물반응조 내 부상시킨 공정(제10-0293569), 드래프트관을 통해 수류 변화를 일으켜 담체 유동을 유도한 반응기(제10-0478385) 및 반응기 하부 침전된 담체를 하수와 함께 반응기 외부로 올린 후 경사를 가진 스크린을 통해 담체는 떨어지면서 반응조 내부로 들어가고 유출수는 스크린을 통해 반응조 외부로 유출되는 일련의 에어리프트관과 스크린을 적용한 기술(특개2003-300086호) 등이 이러한 문제를 해결하기 위해 개발되었으나, 구조물이 대규모 하폐수처리시설에 적용하기 어려운 복잡한 형태이거나, 유체의 3차원적 수리학적 특성을 고려하지 못하여 드래프트관이 잘못된 위치에 놓여 있어 담체 순환이 원활히 유지되지 못하거나, 유체 흐름에 의해 쏠리는 담체를 원하는 전방 지역으로 이송시킬 수 없는 에어리프트관의 구조적 문제점이 존재한다.
실패의 원인으로 또 다른 한가지는 초기 충진시킨 담체가 지속적으로 유실되거나, 유출구를 폐색시켜 예상한 처리 효율이 확보되지 못하는 부분이다. 담체 유실을 방지하기 위해 경사를 가진 스크린을 적용한 기술(특개2003-300086호)이 기존 보고되었지만, 반응조 상부에 위치하여 스크린을 지지하는 구조물이 실제 적용하기 어려우며, 협잡물이 스크린 표면에 부착되었을 시 자동적으로 이를 제거하기가 어려운 형태이다. 담체 유실을 방지하지 위해 평판스크린을 유출구에 설치할 경우 하수 또는 폐수 흐름으로 인해 유출구 유속이 가장 빠르기 때문에 다수의 담체로 평판이 막히게 되는 폐색 현상이 빈번히 발생하게 된다. 이와 같은 막힘으로 인해 반응조 수위가 상승하게 되고 이로 인해 유출수위를 초과할 경우 충진된 담체가 급격히 유실될 수 있다. 따라서 하수 또는 폐수 흐름으로 인해 발생하는 유속을 고려하여 담체 유실을 방지하며 동시에 스크린의 폐색을 최소화할 수 있는 기술 적용이 필요하다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 담체가 유동되는 반응조에서 담체의 효율적인 순환 및 유실을 방지하면서 높은 처리 효율을 유지할 수 있는 장치를 제시하고자 한다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 담체가 물 흐름 방향으로 밀려 반응기 후단 말단부에 편중됨으로써 반응성의 저하를 유발하는 편류, 폐색, 부패 현상을 방지할 수 있고, 담체 전면 유동, 순환 및 산기 효율 향상이 가능함과 동시에 여과면이 한정되고 여과 저항이 큰 평면 여과의 한계를 극복할 수 있는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치는, 하폐수가 유입되어 충진된 담체와 생물학적 반응이 이루어지도록 일정한 수용공간을 구비한 반응조와; 단부에 담체 유입구가 있는 일부 영역이 상기 반응조의 내부에 직립된 형태로 설치되고 단부에 담체 유출구가 있는 나머지 영역이 상기 반응조 내부 또는 외부에 상기 하폐수가 유입되는 방향과 대향되는 방향으로 연장 형성되어 상기 반응조의 수용공간에 수용된 담체가 상기 하폐수의 유입 방향과 대향되는 방향으로 이동되도록 하는 관상의 에어리프트관과; 상기 반응조 내부의 하부에 설치되어 상기 반응조의 하부에 존재하는 상기 담체를 상기 반응조의 상부로 이동시켜 상기 담체가 상기 반응조의 수용공간 내부에서 순환되도록 하는 산기관; 및 상기 하폐수가 상기 반응조의 외부로 유출되는 유출구의 전방에 배치되고 원통형으로 형성됨으로써 상기 담체의 유실을 방지하면서 담체나 하수 내 협잡물의 표면 흡착과 축적에 의한 여과면 폐색이 최소화될 수 있는 원통형 스크린을; 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 에어리프트관은 그 담체 유입구가 하폐수의 흐름 방향인 반응조 후방의 수심 중·상부(즉 중부에서 상부)에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에어리프트관의 유출관의 높이는 사용되는 공기량과 낙차수두를 이용한 생물막 두께 조절 범위를 고려하여 적용 현장 설치 상황에 맞게 달라질 수 있다.
또한, 유입 하수의 유량, 반송되는 유량 등에 의한 유출구에서의 표면 겉보기 유속(superficial velocity)을 고려하여 에어리프트관의 개수는 달라질 수 있다.
또한 상기 에어리프트관에는 상기 에어리프트관의 내부로 공기를 주입할 수 있는 공기주입관이 연결될 수 있는데, 이 공기주입관은 그 주입된 공기가 부력에 의하여 상기 에어리프트관의 유출구로 이동하도록 상기 에어리프트관 하부 일측에 연결된다.
또한, 상기 에어리프트관의 직경과 상기 공기주입관의 직경 및 상기 공기주입관을 통하여 송풍되는 송풍량은 상기 담체의 충진율과 상기 담체의 비중에 따라 상이하게 형성될 수 있다.
아울러, 상기 에어리프트관은 스테인리스강 재질로 형성될 수 있다.
상기 상기관은 일반적인 고무, 세라믹 등의 범용 산기관을 사용하였을 시 발생할 수 있는 에너지 손실, 성능 저하 및 산기관 손상 등으로 담체의 원활한 유동을 충분히 달성하지 못하는 경우를 해결하기 위해, 산기관을 반응조 하부에 설치하여 별도의 산기막 없이 평균 5mm 이상의 조대 기포가 반응조 하부에 생성되도록 하였다. 이를 통해 굵은 공기 기포에 의한 수체의 충분한 상승 부력으로 담체의 원활한 수직 유동을 확보하고 조대 기포가 상승하면서 발생하는 담체와의 충돌로 공기 방울은 미세화 되어 비표면적이 확대되면서 산소전달 효율을 최대화 하도록 하였다.
그리고, 상기 산기관은 균등한 공기 토출을 위해 내부 공기 유속은 5~10m/s로 유지되도록 관경이 설계되고, 30° 이상의 지그재그 모양으로 복수의 다공이 구비된 다공성 재질로 형성되어 상기 반응조의 하부에 다공이 바닥면으로 배치되어 조대기포가 유출될 수 있도록 하여 담체 접촉 과정에서 미세 기포화하여 산소 전달을 극대화하고, 담체 유동을 원활하게 할 수 있다.
상기 산기관은 일측에 상기 산기관의 내부로 공기를 토출할 수 있는 공기토출관이 연결될 수 있다.
또한, 상기 산기관에 형성된 상기 다공은 담체의 충진율에 따라 4.5 mm 또는 7 mm의 직경을 단일 또는 교차하여 적용할 수 있다.
또한, 상기 상기관은 전체 구조가 사각형 고리 형태 내에 일자형 연결관이 일정 간격으로 가로 또는 세로로 배치된 구성을 갖도록 형성되거나, 전체적으로 격자 구조로 형성될 수도 있다.
아울러, 상기 산기관에 형성된 상기 다공은 90mm 내지 110mm의 간격으로 이격배치될 수 있다.
그리고, 상기 원통형 스크린은 둥근 여과표면의 스크린으로 원통으로 형성되되, 여과면 폐색 방지를 위해 평면 스크린 대비 10배 이상의 최대 여과 선속 0.1m/s으로 운전이 가능하도록 여과면을 설정하고, 유출 유량 확보를 위해 원통형 스크린의 직경 및 길이가 상이하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 원통형 스크린은 파손 및 세척과 같은 간헐적 상황에 대비하여 스크린 지지대에서 탈부착이 가능한 형태도 제작이 가능할 수 있다.
아울러, 상기 원통형 스크린에 형성된 타공은 상기 담체의 직경보다 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
아울러, 상기 스크린은 스테인리스 재질로 형성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치는, 담체가 물 흐름 방향으로 밀려 반응기 후단 말단부에 편중됨으로써 반응성의 저하를 유발하는 편류, 폐색, 부패 현상을 방지할 수 있다.
또한, 에어리프트관은 담체 이송 동력으로 산기 공기를 이용할 수 있기 때문에 추가 동력비가 절감되며, 산기 효과를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 원통형 스크린은 하수 내 협잡물의 표면 흡착, 축적을 방지하는 침지형으로 유체 흐름에 대한 저항을 최소화할 수 있고, 담체 유실 및 여과면 폐색이 최소화되도록 하여 다양한 하폐수처리 공정 형태에도 적용하기 쉬운 장치 구조를 통하여 유지 관리 비용의 절감이 가능해질 수 있다.
도 1은 하폐수의 유입 흐름 방향에 맞춰 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치를 도시한 평면도(상) 및 정단면도(하)이고,
도 2는 상기 도 1의 본 발명의 장치에서 유체 흐름과 산기관의 폭기에 의하여 담체가 쏠린 상태 도시한 단면도이며,
도 3은 하폐수 흐름에 따라 반응조의 규격에 맞게 적용 가능한 다양한 형태의 에어리프트관를 도시한 예시도이며,
도 4는 담체 순환을 유도하는 산기관의 구조를 도시한 평면도, 요부 확대도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 하폐수의 유입 흐름 방향에 맞춰 본 발명의 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치를 도시한 평면도(상) 및 정단면도(하)이고, 도 2는 도 1의 본 발명의 장치에서 유체 흐름과 산기관의 폭기에 의하여 담체가 쏠린 상태 도시한 단면도이며, 도 3은 하폐수 흐름에 따라 반응조의 규격에 맞게 적용 가능한 다양한 형태의 에어리프트관를 도시한 예시도이며, 도 4는 담체 순환을 유도하는 산기관의 구조를 도시한 평면도 및 요부확대도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치는, 하폐수가 유입되어 충진된 담체(1)와 생물학적 반응이 이루어지도록 일정한 수용공간(110)을 구비한 반응조(100)와; 일부 영역이 상기 반응조(100)의 내부에 직립된 형태로 설치되고 나머지 영역이 상기 반응조(100) 내부 또는 외부에 상기 하폐수가 유입되는 방향과 대향되는 방향으로 연장 형성되어, 상기 반응조(100)의 수용공간(110)에 수용된 담체(1)가 상기 하폐수의 유입 방향과 대향되는 방향으로 이동되도록 하는 관상의 에어리프트관(200)과; 상기 반응조(100) 내부의 하부에 설치되어 상기 반응조(100)의 하부에 존재하는 상기 담체(1)를 상기 반응조(100)의 상부로 이동시켜 상기 담체(1)가 상기 반응조(100)의 수용공간 내부에서 순환되도록 하도록 하고 더불어 담체에 공기를 전달하는 기능을 수행하는 산기관(300); 및 상기 담체(1)의 유실을 방지하도록 상기 하폐수가 상기 반응조(100)의 외부로 유출되는 유출구(410)의 전방에 배치되어 상기 담체(1)가 여과되도록 하는 원통형 스크린(400)을; 포함하여 구성되어 있다.
반응조(100)는 내부에 일정한 수용공간(110)이 형성된 장방 형상의 부재로서, 반응조(100)의 일측을 통하여 수용공간(110)의 내부로 하폐수가 유입된 후에 타측의 유출구(410)를 통하여 정화가 완료된 하폐수가 유출되도록 한다.
에어리프트관(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반응조(100)의 내부에 일부 영역이 직립된 형태로 설치되고, 나머지 영역이 상기 일부 영역과 "U"자 형태를 이루면서 반응조(100) 내부 또는 외부에 상기 하폐수가 유입되는 방향과 대향되는 방향으로 연장 형성되어, 반응조(100)의 수용공간(110)에서 하폐수의 유출구(410)쪽으로 쏠리는 담체(1)가 상기 하폐수의 유입 방향과 대향되는 방향인 반응조(100) 전방으로 강제적으로 이동되도록 하는 관상의 부재이다.
이러한 에어리프트관(200)는 반응조(100)의 내부에 위치한, 직립된 일부 영역의 단부에 있는 담체(1) 유입구를 통해 담체(1)가 유입되도록 하고, 반응조(100) 내부 또는 외부에 위치한 나머지 영역의 단부에 있는 담체(1) 유출구를 통해 담체(1)가 유출도록 한다.
담체(1)는 하폐수의 흐름 방향인 반응조(100) 후방 즉 하폐수의 유출구(410)쪽으로 쏠리지만, 반응조(100) 하부에 산기관(300)이 설치되어 있어 이 산기관(300)의 폭기에 의하여, 담체(1) 대부분은 반응조(100) 후방의 수심 중·상부로 쏠리게 된다. 따라서 에어리프트관(200)는 담체(1)가 쏠리는 위치에서 담체(1)를 유입시킬 수 있도록 그 담체(1) 유입구가 반응조(100) 후방의 수심 중·상부에 위치되도록 설치된다.
이러한 에어리프트관(200)에는 그 하부 일측에, 송풍기를 통하여 공급되는 공기를 에어리프트관(200) 내부로 주입할 수 있는 공기주입관(201)이 연결되어 있다. 이 공기주입관(201)은 에어리프트관(200) 하측에 연결되어 있기 때문에, 공기주입관(201)을 통하여 일정 압력으로 공기가 주입되면, 이 주입된 공기의 부력과 에어리프트관(200)의 담체(1) 유입구로 가해지는 하폐수의 하방 수압에 의하여, 담체(1)와 하폐수가 에어리프트관(200)의 담체(1) 유출구쪽으로 강제로 이동하여 유출되게 된다. 이와 같은 작용이 용이하도록 에어리프트관(200) 담체(1) 유입구는 담체(1) 유출구보다 낮은 높이에 위치하도록 설치된다.
이렇게 공기 주입을 통하여 담체(1)를 강제로 이동시켜 유출시키면, 담체(1)에 공기를 전달하는 폭기 효과도 아울러 가질 수 있다. 담체는 도 2에 도시된 바와 같이 반응조(100) 후방의 수심 중·상부로 쏠리기 때문에, 이 쏠려 있는 상태의 내부에 존재하는 담체(1)와 그 외부에 존재하는 담체(1) 사이에는 산기관(300)에 의하여 전달되는 공기와의 접촉 정도에서 불균일이 발생할 수밖에 없는데, 공기 주입을 통한 담체(1)의 강제 이동은 그 폭기 효과로 인하여 이러한 뷸균일을 해소할 수 있다.
에어리프트관(200)에서 공기주입관(201)은 에어리프트관(200) 하부 외측에 주입되는 공기가 그 공기 부력에 의하여 담체(1) 유출구로 이동하도록 연결되어 설치되거나, 또는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 에어리프트관(200)의 담체(1) 유입구를 통하여 에어리프트(200)의 하부까지 연장되어 설치될 수 있다. 에어리프트관(200)의 담체(1) 유입구를 통하여 공기주입관(201)이 에어리프트관(200)의 하부까지 연장되어 설치되면, 담체(1) 유입구를 통한 담체(1) 유입이 보다 용이하게 이루어질 수 효과가 있다. 이 경우 주입되는 공기가 그 공기 부력에 의하여 담체(1) 유출구로 이동할 수 있도록 충분한 압력으로 주입될 필요가 있다.
이러한 에어리프트관(200)은 전술한 바와 같이 공기 주입을 통해 담체를 강제로 하폐수 흐름 방향과 반대 방향으로 이동시킬 수 있는 한, 그 형태나 설치되는 개수는 반응조(100)의 규격 및 형태에 따라 적절히 선택·조절할 수 있다.
이와 같은 에어리프트관(220)은 반응조(100) 내벽과 연결된 지지대(202)를 통해 반응조(100) 내부에서 고정되며, 그 재질은 산화됨을 방지할 수 있도록 스테인리스강 재질로 형성되는 것이 효과적이다.
그리고, 이러한 에어리프트관(200)의 관경과 공기주입관(201)의 관경, 담체 순환을 위해 공기주입관(201)에 공급되는 송풍량은 하폐수의 유량과 담체(1)의 충진율에 따라 상이하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 유입 유량이 6500m3/d이며, 직경 25mm의 담체를 960m3 부피 내에 240m3 충진할 경우(충진율 25%), 에어리프트관(200)은 4개가 설치되고 필요하며, 관경은 최소 370mm이 되어야 하며, 공기주입관(210)의 관경은 최소 75mm가 되어야 한다.
에어리프트관(200)은 담체(1) 유출구가 있는 영역이 반응조(100) 내부에서 하폐수가 유입되는 방향과 대향되는 방향인 반응조(100) 전방으로 연장 형성되거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 반응조(100) 외부에서 하폐수가 유입되는 방향과 대향되는 방향으로 의도한 지점까지 연장 형성될 수 있다.
도 3에는 상부가 개방된 구획화된 반응조(100)에서 에어리프트관(200)이 반응조(100) 외부 상부에서 연장 형성된 경우가 예시되어 있다. 이처럼 본 발명에서는 담체(1) 순환을 위하여 의도한 지점까지 에어리프트관(200)의 담체(1) 유출구를 연장시키는 것이 가능하다. 여기서 구획화된 반응조(100)는 모두 담체(1)를 이용 하페수를 생물학적으로 정화시키는 반응조(100)이다.
한편 도 4에 도시한 바와 같이, 산기관(300)은 전체 구조가 사각형 고리 형태 내에 일자형 연결관이 일정 간격으로 세로로 배치된 구성을 갖도록 형성되어 있으며, 반응조(100) 하부에 위치하게 되고, 공기토출관(310)을 통해 연결된 송풍기로부터 공기가 주입되어, 담체(1)에 공기를 공급하는 한편 담체(1)가 반응조(100)의 하부에 가라앉지 않고 지속적으로 반응조(100)의 내부를 순환하도록 하는 역할을 한다.
이러한 산기관(300)은 다공(320)이 30°이상의 지그재그 모양으로 형성된 다공성 재질로 형성되는데, 산기관(300)에서 공기가 배출되는 다공(320)은 일정 간격으로 배치되어야 하며(35), 미세한 기포 주입을 위해 다공(320)의 직경은 4.5 mm 내지 7 mm 의 크기를 갖도록 형성되되, 바람직하게는 직경이 5mm의 길이를 갖도록 형성되는 것이 효과적이다.
그리고, 산기관(300)에 형성된 상기 다공(320)은 90 mm 내지 110 mm 의 간격으로 이격 배치되되, 바람직하게는 100 mm의 간격으로 이격 배치되는 것이 효과적이다.
한편, 스크린(400)은 원통과 같은 형태로, 담체(1)의 직경보다 작은 직경을 갖는 복수의 타공(401)이 형성된 구성을 가지며, 반응조(100) 내부의 수심 하부의 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 원통형 스크린(400)은 담체(1)나 하수 내 협잡물이 그 스크린 표면에 미끄러져 떨어지므로, 평판형 스크린과 달리 담체(1)나 하수 내 협잡물에 의해 그 타공(401)이 폐색되는 현상이 최소화될 수 있다.
원통형 스크린(400)은 파손이나 세척 등 별도 분리의 필요성이 발생할 수 있으므로 스크린 지지대에 탈부착이 가능하게 제작·설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 스크린(400)을 통과한 하폐수는 유출구(410)를 통해 빠져나가게 되는데, 하폐수의 흐름 방향으로의 유속을 고려하여, 상기 예와 같은 현장(즉 반응조 부피가 960m3)에서 스크린(400)은 지름 1.2m에 길이는 2m가 바람직하며, 타공(401)의 직경은 담체(1)의 직경인 25mm보다 조금 작은 19~23mm의 길이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.
담체(1)의 비중은 1g/cm3보다 작은 0.98g/cm3로 설계되고, 미생물이 담체 표면에 부착되면서 1g/cm3보다 조금 높거나 유사한 값을 가지게 되어, 미생물이 부착된 담체(1)는 물보다 비중이 높아져서 자연적으로 가라앉게 되어, 별도의 순환 장치가 없게 되면 반응조(100) 하부에 쌓이게 된다.
또한, 물의 흐름으로 인해 흐름 방향으로, 다시 말해, 반응조(100)로 유입된 하폐수가 유출되는 방향으로 담체(1)가 밀리게 된다.
이를 방지하기 위하여, 에어리프트관(200)의 내부로 공기주입관(201)을 통하여 공기를 주입하게 되면, 반응조(100) 후방의 중·상부에 밀려있는 담체(1)가 에어리프트관(200)으로 유입된 후에 반응조(100)의 전방으로 강제로 이동시킴으로써, 담체(1)가 반응조(100)를 순환하는 것을 가능하게 하며, 더불어 담체(1)에 공기가 전달되는 효과도 도모할 수 있다.
그와 동시에, 산기관(300)에서는 연결된 별도의 송풍기에서 공기토출구(310)를 통하여 공기가 주입되어 반응조(100) 하부로부터 공기가 폭기되며, 이로 인해 비중이 1g/cm3보다 높은 담체를 강제적으로 반응조(100) 하부에서 반응조(100) 상부로 순환시키는 역할을 하게 된다.
에어리프트관(200)을 이용하여 담체(1)를 강제 이송시키더라도 하폐수의 흐름으로 인해 미생물이 부착된 담체는 반응조(100) 유출구로 흘러가게 되는데, 이때 원통형 스크린(400)은 이러한 담체(1)가 반응조(100) 외부로 유실되는 것을 방지함과 동시에 원통형으로 제작되어 있으므로 평판형 스크린과 달리 담체(1)나 하수 내 협잡물에 의해 여과면이 폐색되는 문제점이 최소화될 수 있다.
따라서, 담체(1)가 충진되는 유동상 생물반응조에서는 이와 같은 에어리프트관(200), 산기관(300) 및 원통형 스크린(400)을 통해 담체(1)의 원활한 순환 및 유실이 방지되어 하폐수에 포함된 오염물의 제거 효율이 안정적으로 유지될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 반응조 110 : 수용공간
200 : 에어리프트관 201 : 공기주입관
300 : 산기관 310 : 공기토출관
320 : 다공 400 : 스크린
401 : 타공

Claims (7)

  1. 하폐수가 유입되어 충진된 담체와 생물학적 반응이 이루어지도록 일정한 수용공간을 구비한 반응조와;
    단부에 담체 유입구가 있는 일부 영역이 상기 반응조의 내부에 직립된 형태로 설치되고 단부에 담체 유출구가 있는 나머지 영역이 상기 반응조 내부 또는 외부에 상기 하폐수가 유입되는 방향과 대향되는 방향으로 연장 형성되어 상기 반응조의 수용공간에 수용된 담체가 상기 하폐수의 유입 방향과 대향되는 방향으로 이동되도록 하는 관상의 에어리프트관과;
    상기 반응조 내부의 하부에 설치되어 상기 반응조의 하부에 존재하는 상기 담체를 상기 반응조의 상부로 이동시켜 상기 담체가 상기 반응조의 수용공간 내부에서 순환되도록 하는 산기관;
    및 상기 하폐수가 상기 반응조의 외부로 유출되는 유출구의 전방에 배치되고 원통형으로 형성됨으로써 상기 담체의 유실을 방지하면서 담체나 하수 내 협잡물의 표면 흡착과 축적에 의한 여과면 폐색이 최소화될 수 있는 원통형 스크린을,
    포함하는 것을 특징으로 하는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어리프트관은 그 담체 유입구가 하폐수의 흐름 방향인 반응조 후방의 수심 중·상부에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에어리프트관에는 상기 에어리프트관의 내부로 공기를 주입할 수 있는 공기주입관이 연결되고, 이 공기주입관은 그 주입된 공기가 부력에 의하여 상기 에어리프트관의 유출구로 이동하도록 상기 에어리프트관 하부 일측에 연결되는 것을 특징으로 하는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공기주입관은 에어리프트관의 담체 유입구를 통하여 에어리프트관의 하부까지 연장되어 설치되는 것을 특징으로 하는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 산기관은 균등한 공기 토출을 위해 내부 공기 유속은 5~10m/s로 유지되도록 관경이 설계되고, 30° 이상의 지그재그 간격으로 복수의 다공이 형성된 다공성 재질로 형성되어, 산기관에서 공기가 배출되는 다공은 일정 간격으로 반응조 바닥면으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    산기관에 형성된 상기 다공은 5 mm 내지 7 mm 의 직경으로 담체의 충진율에 따라 단일 또는 교차하여 적용하고, 90 mm 내지 110 mm 의 간격으로 이격 배치되되, 바람직하게는 100 mm의 간격으로 이격 배치되는 것이 효과적인 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 스크린은 둥근 여과 표면의 스크린으로 원통으로 형성되되, 최대 여과 선속 0.1m/s로 운전이 가능하도록 여과면이 설정되는 것을 특징으로 하는 유동상 생물반응조에서 담체 순환 및 유실 방지를 위한 장치.

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