KR20220136670A - 하폐수 고도처리에서 수두차를 이용한 무동력 공기공급 장치 - Google Patents

하폐수 고도처리에서 수두차를 이용한 무동력 공기공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무산소조: 및 호기조;를 포함하는 하폐수 생물학적 고도처리 공정에서 호기조 또는 호기조건에 공기를 공급하는 무동력 공기공급 장치로서, 상기 공기공급 장치는, 상기 호기조의 전단에 설치되는 반응조가 상기 호기조보다 운전수위가 높게 형성되도록 배치되어, 상기 호기조의 전단 반응조와 호기조의 수두차를 이용하여 외부공기가 배관으로 유입되어 상기 호기조에 혼합되어, 본 발명에 따르면, 에너지 소비를 절감하고 시설의 설치부지를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

하폐수 고도처리에서 수두차를 이용한 무동력 공기공급 장치 {NO POWER HYDRAULIC AIR SUPPLY EQUIPMENT IN ADVANCED WASTEWATER TREATMENT SYSTEM}
본 발명은 하폐수 고도처리 시스템에 있어서, 반응조의 배치구성을 입체적으로 설치함으로써 수두차에 의하여 무동력으로 반응조에 공기를 공급함으로써, 에너지 소비를 절감하고 설비의 설치 면적을 최소화 할 수 있는 무동력 공기공급 장치에 관한 것이다.
인류생활의 산업화, 도시화는 질소와 인과 같은 영양염류의 배출량을 급격하게 증가시키면서 연안과 호수의 부영양화를 유발하여 적조와 녹조 현상을 발생시켜 수질환경을 심하게 오염시키고 있다. 이에 따라, 유기물 제거를 위한 2차 처리 다음에 부여되는 부영양화의 원인물질인 질소와 인을 제거하기 위한 공정들을 고도처리라고 하는데 A/O, A2/O, NBR, VIP, UCT, SBR, MBR등 다양한 방법이 사용되고 있다.
이중 A/O, A2/O, VIP, UCT 등과 같이 각각 별도의 기능을 수행하는 다수의 조로 처리대상수가 연속적으로 흐르는 연속흐름방식의 고도처리공법중 도 1은 A2/O 처리공법의 블록도이다. 도 1을 참조하면 종래의 A2/O 처리공법은, 유입된 오폐수를 혐기성균에 의해 처리하는 혐기조와, 상기 혐기조에서 처리된 처리수를 탈질균에 의해 처리하는 무산소조와, 상기 무산소조에서 처리된 처리수를 호기성균에 의해 처리한 후 일부를 다시 상기 무산소조로 반송하는 호기조 및 상기 호기조에서 처리된 처리수를 침전시킨 후 침전물의 일부를 상기 혐기조로 반송하는 침전조를 포함하여 구성된다.
그러나 이와 같은 종래의 연속흐름방식의 고도처리공법은, 송풍장치에 의해 호기조에 필요한 산소를 공급하기 위하여 많은 전력이 소모되고, 혐기조, 무산소조, 호기조 및 침전조 등 각 조를 수평적 배치하므로 인해 넓은 부지를 필요로 하는 문제점이 있었다. 또한, 반응조를 입체적으로 구성할 경우 높아진 수위로 인해 공급하는 펌프의 양정 증가로 전력소모가 커지는 문제점이 있었다.
1. 대한민국 공개특허 제 10-2017-0119950호(2017.10.30) 2. 대한민국 공개특허 제 10-2011-0045941호(2011.05.04)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 하폐수의 고도처리공정에 있어서 호기조에서 필요한 산소를 공급하기 위한 전력소비를 절감할 수 있는 공기공급 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 하폐수를 고도처리 함에 있어서 필요한 반응조들의 설치 면적을 감소시킬 수 있는 공기공급 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 탈질균에 의해 질산화된 질소를 탈질시키는 무산소조: 및 상기 무산소조에서 처리된 처리수를 호기성균에 의해 질산화를 유도하고 일부를 다시 상기 무산소조로 반송하는 호기조;를 포함하는 하폐수 생물학적 고도처리 공정에서, 호기조 또는 호기조건에서 처리되는 반응조에 공기를 공급하는 무동력 공기공급 장치로서, 상기 공기공급 장치는, 상기 호기조의 전단에 설치되는 반응조가 상기 호기조보다 운전수위가 높게 형성되도록 배치되어, 상기 호기조의 전단 반응조와 호기조의 수두차를 이용하여 외부공기가 배관으로 유입되어 상기 호기조에 혼합되도록, 상기 호기조의 전단 반응조의 처리수가 통과하여 상기 호기조로 유입되는 낙차배관과; 상기 낙차배관에 설치되어, 대기 중의 공기가 베르누이 효과에 의해 유입되는 외기유입부와; 상기 외기유입부 후단에 연결되고, 배관경의 축소 및 확대를 통해 캐비테이션 효과를 유발시키는 파쇄충돌부와; 상기 파쇄충돌부 후단의 호기조 유입부에 설치되고, 낙차배관보다 작은 관경으로 전체 낙차배관의 유속을 제어하는 확산노즐부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기공급 장치에 관한 것이다.
또한, 상기 외기유입부는, 상기 낙차배관의 상단과 연통하여 설치되어 외부공기가 유입되는 공기유입관이 구비되고, 상기 공기유입관에는 유입되는 공기의 유량을 측정하기 위한 유량센서가 구비되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 외기유입부는, 유입되는 처리수가 만관(滿管)을 형성하여 유입되도록, 상방으로 꺾여 형성되는 곡부관을 포함하고, 상기 공기유입관은 상기 곡부관의 단부에 설치되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 파쇄충돌부는, 상기 낙차배관에서 배관단면적이 상기 낙차배관보다 작은 일정한 단면적으로 소정의 길이만큼 유지되는 감압배관과; 상기 감압배관에서 다시 배관단면적이 상기 낙차배관보다 크게 일정한 단면적으로 소정의 길이만큼 유지되는 승압배관;을 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
또한, 상기 파쇄충돌부는, 상기 낙차배관상에서 하나 이상 설치되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 공기유입관 단부는, 상기 낙차배관 내부 수직 하방으로 소정의 길이만큼 연장되어 배치되고, 상기 공기유입관 단부의 낙차배관 연장부에는, 외주면에 기포공이 형성되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 공기공급 장치는, 상기 반응조들의 운전수면과 직각 또는 소정의 각도로 경사지게 설치되는 것일 수 있으며, 대상시설의 용량에 따라 다수의 공기혼합유닛이 설치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 공기공급 장치는, 상기 처리수의 낙차가 낮은 경우 동력설비에 의해 상기 공기혼합유닛으로 유입되는 처리수의 유속을 증가시켜 차압을 형성하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 호기조는, 상기 공기혼합유닛에 의해 대기 중 공기가 혼합된 처리수가 공급되는 전호기조와; 상기 전호기조로부터 유입되는 처리수에 송풍모듈을 통해 추가로 산소를 공급하는 후호기조;를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
또한, 상기 송풍모듈에는, 상기 전호기조의 유출수에 잔존하는 용존산소를 측정하는 계측기와; 상기 후호기조로 공기를 공급하는 송풍기와; 상기 계측된 용존산소를 통해 소모된 산소와 후호기조에 추가로 요구되는 산소량을 연산하여 송풍기를 제어하는 PLC 판넬과; 공급되는 공기의 산기를 위한 산기장치;가 구비되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 전호기조에는, 상기 대기 중 공기가 혼합된 처리수에 부족한 산소를 공급하기 위한 송풍유닛이 구비되는 것일 수 있다.
또한, 상기 전호기조 송풍유닛의 폭기량은, 상기 유량센서의 흡입공기량에 따라 상기 흡입공기량이 클수록 작아지도록 제어되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 공기유입관은 단면적이 점차 감소하면서 상기 낙차배관에 연결되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 낙차배관으로 유입되는 처리수의 이물질을 필터링하여, 이물질에 의한 배관 폐색을 방지하는 스크린 유닛을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 무동력 공기공급 장치는, 반응조의 배치구성을 변경하여 다량의 에너지를 소비하는 호기조의 공기공급을 반응조의 운전 수위차와 벤츄리 효과를 적용한 공기혼합유닛을 적용함으로써 소비되는 에너지를 획기적으로 절감하고 반응조의 입체적 배치를 통해 소요면적을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 하폐수 고도처리 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무동력 공기공급 장치가 적용된 하폐수 고도처리 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무동력 공기공급 장치의 측면도이다.
도 4는 상기 따른 무동력 공기공급 장치의 파쇄충돌부 및 확산노즐부에 대한 확대측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무동력 공기공급 장치가 적용된 하폐수 고도처리 시스템의 또 다른 블록도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 구현예를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명의 무동력 공기공급 장치(50)에 대하여 바람직한 구현예 및 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 무동력 공기공급 장치가 적용된 하폐수 고도처리 시스템의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무동력 공기공급 장치(50)가 적용된 하폐수 고도처리 시스템(100)은 크게 혐기조(10)와, 무산소조(20)와, 호기조(30) 및 침전조(40)를 포함할 수 있다.
먼저 본 발명의 공기공급 장치(50)가 적용된 하폐수 고도처리 시스템(100)에 대하여 설명하면, 고도처리가 필요한 폐수원수는 혐기조(10)로 유입되며, 혐기조(10)에서 믹서에 의해 혼합됨과 동시에 인제거 미생물인 PAOs(Phosphours Accumulating Organism)에 의해 유기물이 제거되고, 인이 방출되어 조내 인의 농도가 증가한다.
혐기조(10)에서 처리된 처리수는 무산소조(20)로 이송되며, 무산소조(20)에서도 믹서에 의해 혼합되면서 탈질균에 의한 질소 및 유기물의 제거가 일어난다.
무산소조(20)에서 처리된 처리수는 호기조(30)로 이송되고, 일부는 무산소조(20) 내부반송라인을 통해 혐기조(10)로 반송되는데, 무산소조(20)에서 NOx가 제거된 처리수를 혐기조(10)로 내부 반송함에 따라 혐기조(10)에서 NOx에 의한 인 방출 억제 현상이 발생하지 않아 결국 최종 인의 제거 효율이 향상되게 된다.
또한 호기조(30)에서는 용존 산소에 의해 잔여 유기물과 암모니아성 질소의 제거가 일어난다. 호기조(30)에서 처리된 처리수는 침전조(40)로 이송되고 일부는 질소의 제거를 위해 내부반송라인을 통해 무산소조(20)로 반송된다. 침전조(40)에서는 슬러지를 침전시키고 정화된 물을 외부로 배출하며, 슬러지의 일부는 다시 내부반송라인을 통해 호기조(30)로 공급된다.
한편 상기와 같은 하폐수 고도처리 시스템(100)에 있어서, 종래에는 호기조에서 필요한 용존산소의 공급을 위하여 송풍기에 의해 호기조의 바닥에서 압축공기를 불어넣어 산소를 공급하였으며, 이에 따른 전력 소비의 증가로 운전비용의 상승 요인이 되어 왔다.
따라서 본 발명에 따른 공기공급 장치(50)는, 무산소조(20)의 운전수위가 호기조(30)의 운전수위보다 높게 형성되도록 무산소조(20)와 호기조(30)를 배치하고, 그 사이에 공기공급 장치(50)를 설치하여, 무산소조(20)에서 낙수되는 처리수의 낙차를 이용하여 외부공기가 상기 호기조(30)에 유입되도록 하는 것을 발명의 특징으로 한다.
이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 공기공급 장치의 측면도이고, 도 4는 상기 공기공급 장치에 포함되는 파쇄충돌부 및 확산노즐부에 대한 확대측면도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 공기공급 장치(50)는, 상기 무산소조(20)의 처리수가 통과하여 상기 호기조(30)로 유입되는 낙차배관(51)과, 상기 낙차배관(51)에 설치되어, 대기 중의 공기가 베르누이 효과에 의해 유입되는 외기유입부(52)와, 상기 외기유입부(52) 후단에 연결되고, 배관경의 축소 및 확대를 통해 캐비테이션 효과를 유발시키는 파쇄충돌부(53)와, 상기 파쇄충돌부(53) 후단의 호기조(30) 유입부에 설치되고, 낙차배관(51)보다 작은 관경으로 전체 낙차배관(51)의 유속을 제어하고 반응조의 교반을 수행하는 확산노즐부(54)를 포함하여 구성될 수 있다.
특히 본 발명에 따르면, 상기 파쇄충돌부(53)는, 상기 낙차배관(51)에서 배관단면적이 상기 낙차배관(51)보다 작은 일정한 단면적으로 소정의 길이만큼 유지되는 감압배관(53a)과, 상기 감압배관(53a)에서 다시 배관단면적이 상기 낙차배관(51)보다 크게 일정한 단면적으로 소정의 길이만큼 유지되는 승압배관(53b)을 포함하여 구성될 수 있다.
이에 의하여 본 발명에 따르면, 원배관(51)보다 직경이 작은 배관(53a)과 원배관(51)보다 직경이 큰 배관(53b)을 연쇄적으로 연결하여 케비테이션 효과를 통한 공기방울(A)과 미생물 플럭의 파쇄와 혼합을 향상시켜 미생물과 처리수의 접촉 및 전달효율을 증대시킬 수 있게 된다. 이때 상기 파쇄충돌부(53)는, 낙차배관(51)상에서 하나 이상 설치되어 미생물과 처리수의 접촉 및 전달효율을 더욱 증대시킬 수도 있다.
여기에서 상기 낙차배관(51)의 상기 감압배관(53a) 연결부, 즉 감압배관(53a)의 상부에는 내주면에서 내측으로 연장되어 형성되는 분쇄날개(미도시)가 방사상으로 복수개 구비되는 것이 바람직하다.
이에 의하여 유입되는 공기 기포(A)는 감압배관(53a)에 유입되기 전 사전 분쇄되어, 이후 수행되는 캐비테이션 효과에 의해 미세기포 생성 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 처리수에 포함된 미생물 플럭 등을 사전 분쇄시켜 공기와 처리수의 접촉 효율이 더욱 향상되게 된다.
또한, 상기 호기조(30)의 유입부에는 확산노즐부(54)가 설치되는데, 상기 확산노즐부(54)는 상기 파쇄충돌부(53)에서 공기방울(A)과 처리수에 존재하는 미생물 플럭이 파쇄 혼화된 혼합수를 최종적으로 호기조(30)로 배출되로록 유도하고 배관내의 유속을 조절하는 장치이다. 이때 상기 확산노즐부(54)의 노즐(54a)은 원배관의 직경, 즉 낙차배관(51)의 직경보다 보다 작게 형성되어, 혼합수가 호기조(30) 내부로 분출되어 확산 및 반응조의 교반 효과를 증대시키게 된다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 외기유입부(52)에는 외부 공기의 유입을 위하여 상기 낙차배관(51)의 상단과 연통하여 공기유입관(52a)이 구비되게 된다. 상기 공기유입관(52a)은 바람직하게는 원통형으로 구성될 수 있다. 또한 상기 공기유입관(52a)에는 유입되는 공기의 유량을 측정하기 위한 유량센서(미도시)가 설치될 수 있다.
여기에서, 상기 공기유입관(52a)은 낙차배관(51)과 연결되는 지점으로 가까이 갈수록 직경이 점차로 감소하도록 구성될 수 있다. 이에 의하여 외부공기가 베루누이의 효과에 의하여 더욱 빠른 속도로 낙차배관(51) 내부로 유입되게 된다.
본 발명에 있어서 상기 외기유입부(52)는, 유입되는 처리수가 만관(滿管)을 형성하여 유입됨으로써, 외부공기가 외기유입부(52)의 입구 측에서 혼입되지 않고 공기유입관(52a)을 통해서만 유입되도록 상방으로 꺽여 형성되는 곡부관(52b, 52c, 52d)를 포함하여 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 상기 공기유입관(52a)에 설치된 상기 유량센서에 의하여 낙차배관(51)으로 유입되는 공기유입량을 정확하게 계량할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 공기유입관(52a) 단부는, 낙차배관(51) 내부 수직 하방으로 소정의 길이만큼 연장되어 배치되고, 상기 공기유입관(52a) 단부의 낙차배관(51) 연장부에는, 외주면에 기포공(미도시)이 형성될 수 있다.
이에 의하여 낙차배관(51)으로 유입되는 공기가 기포공을 통과하면서 더욱 미세하게 분쇄되어 처리수와의 접촉 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 이때 상기 기포공은, 유입되는 공기의 유입 유속이 빠른 상부의 직경을 작게 하여 생성되는 기포의 크기를 작게하되, 공기의 유입 유속이 상대적으로 느린 하부의 직경은 크게 하여 기포공에 의해 공기의 유입 유속이 과도하게 감소되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
한편 주변의 입지여건에 의해 무산소조(20)의 설치 위치를 호기조(30)에 비하여 소정의 높이까지 높이기 어려워 처리수의 낙차가 낮은 경우가 발생할 수 있다. 이에 본 발명에 따르면, 펌프(60)에 의해 공기공급 장치(50)로 유입되는 처리수의 유속을 증가시켜 차압을 증가시킬 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 펌프(60)는 상기 공기유입관(52a)에 설치된 유량센서와 연동하여 작동될 수 있다. 즉, 차압이 작아 공기 유입량이 작은 경우에는 펌프(60)의 부하를 증가시켜 처리수의 차압을 증대시킴으로써 유입되는 공기의 양을 증가시킬 수 있다. 반대로 처리수의 낙차가 커 차압이 충분히 형성됨으로써 유입되는 공기의 유속이 큰 경우에는 펌프(60)의 가동을 중지시켜 전력 소비를 절감할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 반응조의 배치구성을 변경함으로써 다량의 에너지를 소비하는 호기조(30)의 공기공급을 반응조의 운전 수위차와 벤츄리 효과를 적용한 무동력의 공기공급 장치(50)를 적용함으로써 호기조(30)의 용존산소 공급을 위하여 소비되는 전력을 절감할 수 있게 된다.
본 발명의 공기공급 장치(50)는, 상기 반응조들의 운전수면과 직각으로 설치함으로써 낙차를 최대로 유지하는 것이 바람직하나, 주변 여건에 따라 반응조들의 운전수면과 소정의 각도로 경사지게 설치될 수도 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 공기공급 장치(50)가 적용된 하폐수 고도처리 시스템의 또 다른 블록도이다. 도 5를 참조하면, 상기 호기조(30)는, 상기 공기공급 장치(50)에 의해 대기 중 공기가 혼합된 처리수가 공급되는 전호기조(31)와, 상기 전호기조(31)로부터 유입된 처리수에 송풍모듈을 통해 산소를 공급하는 후호기조(32)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전호기조(31)에는 상기 대기 중 공기가 혼합된 처리수에 산소를 공급하기 위한 송풍유닛(75)이 구비될 수 있다. 이때 상기 송풍유닛(75)의 폭기량은, 전술한 유량센서에서 측정되는 공기유입량에 따라, 공기유입량이 클수록 작아지도록 제어될 수 있다.
이에 의하여 전호기조(31)에서 요구되는 용존산소를 공기공급 장치(50)에서 유입되는 공기에 의해 충당하고, 용존산소가 부족한 경우에는 추가로 송풍유닛(75)을 가동함으로써 호기조(31)에서 요구되는 용존산소의 양을 적절하게 유지하면서도 소비 전력을 최소화할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 후호기조(32)의 송풍모듈에는, 상기 전호기조(31)의 유출수에 잔존하는 용존산소를 측정하는 계측기(미도시)와, 상기 후호기조(32)로 공기를 공급하는 송풍기(70)와, 상기 계측된 용존산소를 통해 소모된 산소와 후호기조(32)에 추가로 요구되는 산소량을 연산하여 송풍기(70)를 제어하는 PLC 판넬과, 공급되는 공기의 산기를 위한 산기장치(71)가 구비될 수 있다.
이에 의하여 본 발명에 따르면, 전호기조(31)에서 요구되는 용존산소를 외부에서 유입되는 공기에 의해 충당하고, 용존산소가 부족한 경우에는 추가로 송풍기를(70) 가동함으로써 호기조(30)에서 요구되는 용존산소의 양을 적절하게 유지하면서도 소비 전력을 최소화할 수 있게 된다. 이러한 용존산소 양의 제어는 PLC(programmable logic controller)에 의해 펌프(60) 및 전호기조(31)의 용존산소 계측기와 송풍유닛(75), 후호기조(32)의 송풍기(70)를 종합적으로 제어함으로써 구현될 수 있다.
여기에서 상기 송풍기(70)의 후단에는, 공급되는 공기의 산기를 위한 산기장치(71)가 구비될 수 있는데, 상기 산기장치(71)로는 특별히 제한되지 않으며 공지의 검증된 산기장치를 사용할 수 있다. 또한 상기 혐기조(10) 및 무산소조(20)에는, 유입된 하폐수와 미생물의 균일한 교반을 위한 교반장치를 구비할 수 있는데, 상기 교반장치로는 폐수처리장치의 반응조에서 통상적으로 사용되는 믹서(미도시)가 채용될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 공기공급 장치는 도시하지는 않았으나, 낙차배관으로 유입되는 처리수의 이물질을 필터링하기 위한 스크린 유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의한 공기공급 장치는 배관의 직경 변화를 통해 외부 공기의 처리수내 용존률을 향상시키는 기술구성을 포함하고 있는 바, 협소한 배관부위에서 처리수내 이물질로 인한 배관 폐색을 방지하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 낙차배관으로 유입되는 처리수 내의 이물질을 필터링하는 스크린 유닛을 통해 전술한 바와 같은 배관 폐색을 방지한다.
한편, 상기 스크린 유닛은 다양한 구성으로 제공될 수 있는 데, 바람직하게는 설치되는 공기 공급장치를 구성하는 최소 배관의 크기, 예상 유속 및 유입수의 질에 따라 세부구성이 결정된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 하폐수 고도처리 시스템에 있어서 공기공급 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 반응조의 배치구성을 변경하여 다량의 에너지를 소비하는 호기조의 공기공급을 반응조의 운전 수위차와 벤츄리 효과를 적용한 무동력 공기공급 장치를 적용함으로써 소비되는 에너지를 획기적으로 절감하고 반응조의 입체적 배치를 통해 소요면적을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
10 : 혐기조 20 : 무산소조
30 : 호기조 31 : 전호기조
32 : 후호기조 50 : 공기공급 장치
51 : 낙차배관 52 : 외기유입부
52a : 공기유입관 52b, 52c, 52d : 곡부관
53 : 파쇄충돌부 53a : 감압배관
53b : 승압배관 54 : 확산노즐부
54a : 확산노즐 60 : 펌프
70 : 송풍기 71 : 산기장치
75 : 송풍유닛 100 : 하폐수 고도처리 시스템

Claims (10)

  1. 탈질균에 의해 질산화된 질소를 탈질시키는 무산소조: 및
    상기 무산소조에서 처리된 처리수를 호기성균에 의해 질산화를 유도하고 일부를 다시 상기 무산소조로 반송하는 호기조;를 포함하는 하폐수 생물학적 고도처리 공정에서, 호기조 또는 호기조건에서 처리되는 반응조에 공기를 공급하는 무동력 공기공급 장치로서,
    상기 공기공급 장치는,
    상기 호기조의 전단에 설치되는 반응조가 상기 호기조보다 운전수위가 높게 형성되도록 배치되어, 상기 호기조의 전단 반응조와 호기조의 수두차를 이용하여 외부공기가 배관으로 유입되어 상기 호기조에 혼합되록,
    상기 호기조의 전단 반응조의 처리수가 통과하여 상기 호기조로 유입되는 낙차배관과;
    상기 낙차배관 전단에 설치되어, 대기 중의 공기가 베르누이 효과에 의해 유입되는 외기유입부와;
    상기 외기유입부 후단에 연결되고, 배관경의 축소 및 확대를 통해 캐비테이션 효과를 유발시키는 파쇄충돌부; 그리고
    상기 파쇄충돌부 후단의 호기조 유입부에 설치되고, 낙차배관보다 작은 관경으로 전체 낙차배관의 유속을 제어하는 확산노즐부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파쇄충돌부는,
    상기 낙차배관에서 배관단면적이 상기 낙차배관보다 작은 일정한 단면적으로 소정의 길이만큼 유지되는 감압배관과;
    상기 감압배관에서 다시 배관단면적이 상기 낙차배관보다 크게 일정한 단면적으로 소정의 길이만큼 유지되는 승압배관;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  3. 제3항에 있어서,
    상기 파쇄충돌부는,
    상기 낙차배관상에서 하나 이상 설치됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외기유입부는,
    상기 낙차배관의 상단과 연통하여 설치되어 외부공기가 유입되는 공기유입관이 구비되고,
    상기 공기유입관에는 유입되는 공기의 유량을 측정하기 위한 유량센서가 구비됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외기유입부는,
    유입되는 처리수가 만관(滿管)을 형성하여 유입되도록, 상방으로 꺾여 형성되는 곡부관을 포함하고,
    상기 공기유입관은 상기 곡부관의 단부에 설치됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기공급 장치는,
    상기 반응조들의 운전수면과 직각 또는 소정의 각도로 경사지게 설치됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공기공급 장치는,
    상기 처리수의 낙차가 낮은 경우 동력설비에 의해 상기 공기혼합유닛으로 유입되는 처리수의 유속을 증가시켜 차압을 형성함을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 호기조는,
    상기 공기공급 장치에 의해 대기 중 공기가 혼합된 처리수가 공급되는 전호기조와;
    상기 전호기조로부터 유입되는 처리수에 송풍모듈을 통해 추가로 산소를 공급하는 후호기조;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 송풍모듈에는,
    상기 전호기조의 유출수에 잔존하는 용존산소를 측정하는 계측기와;
    상기 후호기조로 공기를 공급하는 송풍기와;
    상기 계측된 용존산소를 통해 소모된 산소와 후호기조에 추가로 요구되는 산소량을 연산하여 송풍기를 제어하는 PLC 판넬; 그리고
    공급되는 공기의 산기를 위한 산기장치;가 구비됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 낙차배관으로 유입되는 처리수의 이물질을 필터링하여, 이물질에 의한 배관 폐색을 방지하는 스크린 유닛을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기공급 장치.
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