KR940001253Y1 - 생물학적 오,폐수 및 하수 처리장치 - Google Patents

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Description

생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치

제1도는 종래 표면 폭기방식 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치의 계통도.

제2도는 종래 수중 공기 폭기방식 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치의 계통도.

제3도는 종래 수중 산소 폭기방식 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치의계통도.

제4도는 본 고안에 의한 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치의 계통도.

제5도는 본 고안에 사용되는 제트 혼합기의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 최초 침전지 2 : 폭기조

3 : 최종 침전지 5 : 활성오니 반송펌프

6 : 활성오니 반송관 11 : 사행형 배관식 반응관부

12 : 고순도 산소 공급기 13 : 고순도 산소공급관

14 : 자동압력 및 유량 조절밸브 15 : 용존산소 검출기

16 : 가압식 제트 혼합 방사기

본 고안은 생활 하수, 오수 및 각종 산업 폐수를 호기성 상태하에서 미생물에 의하여 처리하는 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치에 관한 것으로, 특히 최종 침전지에서 폭기조로 반송되는 반송오니에 1단계로 고순도(高純度) 산소를 가압공급하여 용해시킨 후 이 혼합액(이하 반송오니 산소 혼합액이라 함)을 폭기조로 반송하는 배관의 알단에 가압식 제트 혼합 방사기를 부착하여 폭기조 수중에 분사시킴으로써 폭기조내의 용존 산소용해도를 높이며 산소의 이용 효율을 높여 오, 폐수 및 하수의 처리효율을 향상시킨 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치는 오염된 오, 폐수 및 하수중에 함유되어 있는 각종 유기물질을 배양물질로 하여 용존 산소가 존재하는 호기성 상태하의 폭기조내에서 미생물의 혼합액을 반복적으로 순환시키면서 미생물을 배양하여 이 처럼 배양된 미생물로 하여금 오, 폐수 및 하수의 혼합된 유기물질을 호기성 상태하에서 산화, 분해, 응집, 흡착 및 침전등의 단계적인 과정을 통해 제거함으로써 폐수를 정화 처리하는 것이다.

이러한 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치는 제1도 내지 제3도에 도시한 바와 같이 처리하고자 하는 오, 폐수 및 하수를 최초침전지(1차 침전지)(1)로 유입하여 오, 폐수 및 하수중의 고형 유기물질을 침전분리한 다음 호기성 미생물이 수용되어 있는 폭기조(2)로 공급하며, 이 폭기조(2)에서는 활성오니의 생물학적 산화, 분해작용으로 유기물질을 섭취, 분해하면서 성장한 오니들을 최종 침전지(2차 침전지)(3)에서 응집, 침전시켜 처리수와 분리시켜 처리수는 상부로 월류, 유출시킨다.

최종 침전지(3)에서 침전된 활성오니들의 일부는 폭기조(2)로 반송하여 유기물의 섭취, 분해를 계속하게 하며, 잉여 활성오니는 잉여 활성오니 배출펌프(4)에 의하여 배출하여 탈수 및 오니 처리 공정을 거쳐 별도로 처리한다.

이러한 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치에 있어서 폭기조(2)내의 활성오니농도(MLSS)를 일정하게 유지하기 위하여는 최종 침전지(3)의 하단에 설치된 활성오니 반송펌프(5)에 위하여 활성오니를 흡입하여 활성오니 반송관(6)을 통하여 폭기조(2)로 반송한다.

또한 유입수중에 존재하는 미생물등의 유기물질을 섭취, 분해하여 분체 성장하는데는 일정한 용존산소 용해도를 유지하는 것이 요구되는 바, 종래에는 재래식 처리방법(표준 활성오니 처리방법이라고도 함)과 계단 폭기식 처리방법, 접촉 안정식 처리방법, 고율완전 혼합식 처리방법 및 장기 폭기식 처리방법등이 사용되고 있다.

종래의 구체적인 폭기방식으로서는 제1도와 같이 폭기조(2)의 상부에 모터(7a)에 의하여 송풍날개(7b)를 회전시킴으로써 폭기조(2)의 수표면에 공기를 접촉시키는 표면 폭기방식과, 제2도와 같이 폭기조(2)의 수중에 산기관(8)을 설치하고 송풍기(9)로부터 공기를 불어넣어 산기(散氣)하는 수중 공기 산기방식이 있다.

그러나 표면 폭기방식은 수표면에 공기를 접촉시키는 것이므로 공기중의 산소가 수중에 녹아들어가는 용존효율이 크게 떨어져 용존산소 용해도를 유지하는데는 효율이 극히 낮다. 또한 산기관을 이용하여 수중에서 산기하는 수중 공기 산기방식은 수중에 주입된 기포상태의 공기가 수류의 순환에 의해서 용해되거나 또는 단순히 기포가 수면으로 상승되는 과정의 짧은 체류시간 동안에 산소 성분의 용해가 이루어지는 것이므로 산소 성분의 용해율이 극히 낮고, 이로 인한 공기의 주입량이 많은 반면 산소 이용 효율이 극히 낮은 비경제적이며 비효율적인 단점이 있다.

이러한 표면 폭기방식과 수중 공기 산기방식에서의 단점을 해결하기 위하여 제3도와 같이 산기관(8)에 고순도 산소 공급기(10)를 설치하여 고순도 산소를 산기하는 고순도 산소 산기방식이 제시되고 있으나, 이 방식에서도 수중에 고순도 산소 기체를 불어넣는 산기식이므로 접촉시간이 짧아서 용해 효율이 낮을 뿐만 아니라 비경제적인 문제점이 있으며, 외부로 손실되는 산소를 포집하여 재사용하기 위하여는 고가의 설비투자를 요하는 돔식 포집시설과 재순환용 송풍기를 설치하여야 하는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안자는 이러한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 실용신안등록 제72.036호(이하 등록고안이라 함)와 같이 폭기조의 하단 일측에 연결되는 순환용 흡입관과, 사행형으로 배관되어 그 선단이 폭기조의 수중으로 연장되는 순환용 분사관 및 이들 흡입관과 분사관사이에 설치되는 순환용 펌프를 설치하고 분사관의 도중에 고순도 산소 공급기를 설치함과 아울러 분사관의 선단에는 가압식 제트 혼합 방사기를 설치한 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치를 안출한 바 있다.

이 장치에서는 폭기조내의 오, 폐수 및 하수를 단 일측에서 흡입하여 사행형으로 배관된 반송관을 통과시키면서 이 반송관의 도중에 연결된 고순도 산소 공급기에서 공급되는 고순도 산소가 반송폐수중에 용해되도록 하고, 폭기조의 수중으로 연장된 반송관의 선단에 가압식 제트 혼합 방사기를 설치하여 고압 분사함으로써 산소의 이용율을 높일 수 있도록 한 것이다.

그러나 이러한 장치에서는 최종 침전지의 하단에 설치된 활성오니 반송펌프와 이를 폭기조측으로 연결하는 활성오니 반송관과는 별도로 순환용 흡입관과 순환펌프 및 분사관을 설치하여야 하므로 설비비용이 증가될 뿐만 아니라 폭기조내의 오, 폐수 및 하수를 순환시키는 것이므로 별도의 동력이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 산소의 이용율을 높여 오, 폐수 및 하수의 처리효율을 극대화할 수 있으면서도 설비비용이 저렴하게 되는 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치를 제공하려는 것이다.

이러한 본 고안의 목적은 최초 침전지와, 폭기조와, 최종 침전지와, 잉여 활성오니 배출펌프와, 활성오니 반송관을 구비한 것에 있어서, 상기 활성오니 반송관의 선단측에는 반송활성오니와 고순도 산소의 혼합액이 일정 시간동안 체류하면서 반응하는 배관계(Pipeline Reactor System)인 사행형 배관식 반응관부를 형성하고, 이 사행형 배관식 반응관부에는 고순도 산소 공급기를 고순도 산소 공급관으로 연결하며, 상기 고순도 산소 공급관에는 자동 압력 및 유량 조절밸브를 설치하고, 상기 사행형 배관식 반응관부의 선단부에는 폭기조의 수중에 위치하는 가압식제트 혼합 방사기에 연결하여서 됨을 특징으로 하는 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치를 제공하는 것에 의하여 달성된다.

이하 본 고안에 의한 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

제4도는 본 고안에 의한 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치의 계통도이고, 제5도는 본 고안에 사용되는 가압식 제트 혼합방사기의 단면도이다.

제4도에서 1은 최초 침전지이고, 2는 폭기조이며, 3은 최종침전지이고, 4는 잉여 활성오니 배출펌프이며, 5는 활성오니 반송펌프이고, 6은 활성오니 반송관이다.

상기 활성오니 반송관(6)의 선단측에는 반송활성오니와 고순도 산소의 혼합액이 일정 시간동안 체류하면서 반응하는 배관계(Pipeline Reactor System)인 사행형 배관식 반응관부(11)를 형성하고, 이 사행형 배관식 반응관부(11)에는 고순도 산소 공급기(12)를 고순도 산소 공급관(13)으로 연결하며, 상기 고순도 산소 공급관(13)에는 자동 압력 및 유량 조절밸브(14)를 설치하고, 상기 사행형 배관식 반응관부(11)의 선단부에는 폭기조(2)의 수중에 위치하는 가압식 제트 혼합 방사기(16)에 연결한다.

상기 자동 압력 및 유량 조절밸브(14)는 폭기조(2)내의 용존산소 용해도를 검출하는 용존산소 검출기(15)에 의하여 개폐 제어되도록 설치한다.

상기 가압식 제트 혼합 방사기(16)는 본 고안자가 안출한 등록고안에서와 같은 것을 사용하는 것으로, 제5도에 도시한 바와같이 사행형 배관식 반응관부(13)의 선단부에 연결되는 관체(17)의 외주면에는 수개의 연결핀(19)에 의하여 한정되는 오, 폐수 및 하수 흡입구(18)를 형성하고, 관체(17)의 내부에는 선단이 좁은 분사노즐(20)을 설치한 것이다.

상기 사행형 배관식 반응관부(11)과 관체(17)는 플랜지부(11a)(17a)을 볼트(21)와 너트(22)로 체결하는 것에 의하여 연결고정한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 생물학적 오, 폐수 및 하수처리장치의 동작 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

일반적인 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치에서와 같이 처리하고자 하는 오, 폐수 및 하수가 최초 침전지(1)에 유입되어 오, 폐수 및 하수중의 고형 유기물질을 침전 분리된 다음 호기성 미생물이 수용되어 있는 폭기조(2)로 공급되며, 이 폭기조(2)에서 활성 오니의 생물학적 산화, 분해 작용으로 오니들이 유기물질을 섭취, 분해하면서 성장하면서 오, 폐수 및 하수를 정화처리하게 되며, 처리된 처리수는 최종 침전지(3)로 유출되어 오니들은 응집, 침전되어 처리수와 분리된다.

처리수는 최종 침전지(3)의 상부로 월류, 유출되며, 침전되는 오니들은 필요에 따라 최종 침전지(3)의 하단에 설치된 활성오니 반송펌프(5)에 의하여 활성오니 반송관(6)과 사행형 배관식 반응관부(11)를 통하여 반송되어 폭기조(2)의 수중에 설치된 가압식 제트 혼합 방사기(16)에서 가압 제트 방사된다.

이 과정에서 폭기조(2)의 상부에 설치된 용존산호 검출기(15)에 의하여 폭기조(2)내의 용존산호 용해량이 설정치 이하로 되었음이 검출되면 이 검출신호에 의하여 자동 압력 및 유량 조절밸브(14)가 개방되어 고순도 산소 공급기(12)에서 고순도의 산소가 고순도 산소 공급관(13)을 통하여 사행형 배관식 반응관부(11)로 공급되고, 이 고순도 산소는 사행형 배관식 반응관부(11)를 통과하는 동안 반송 활성오니와 접촉하면서 1차적으로 용존 산소를 혼입시키게 되며, 가압식 제트 혼합 방사기(16)에서 폭기조(2)의 수중에 고압으로 방사된다.

이때 가압식 제트 혼합 방사기(16)의 관체(17) 내부에는 부압이 발생되어 폭기조(2)내의 오, 폐수 및 하수가 오, 폐수 및 하수 홉입구(18)를 통하여 흡입되어 1차적으로 용존 산소가 혼입된 반송 활성오니와 폭기조(2)내의 오, 폐수 및 하수가 혼합되면서 산소가 2차적으로 오, 폐수 및 하수에 용해된다.

따라서 폭기조(2)내의 산소 폭기 효율이 극대화된다.

또한 자동 압력 및 유량 조절밸브(14)는 용존산소 검출기(15)에 의해 검출된 용존산소 용해량에 따라서 그 개폐 및 개방정도가 자동적으로 제어되어 폭기조(2)내의 용존산소 용해량을 항상 일정하고 최적치로 유지할 수 있게 된다.

본 고안의 장치와 제3도의 장치에서의 폭기 효율을 대비 시험 해본 결과 2~3배 이상 향상됨을 알 수 있었으며, 이로 인해서 폭기조(2)의 단위 용적당 유기물 분해 능력(활성오니 수처리 능력)이 2배 이상 높아지는 효과를 나타냄을 알 수 있었다.

또한 오니의 농도가 높은 최종 침전지(3)에서의 반송 활성오니(농도는 8,000㎎/ℓ 내지 20,000㎎/ℓ정도가 보편적임)에 고순도의 산소를 혼합하는 것이므로 산소를 오니가 소모하는 산소이용율이 높게되며, 폭기조(2)내에서의 용존산소가 높은 농도를 유지하므로 잉여 오니 발생량이 감소되어 폐기물의 발생량이 줄어들고 이러한 잉여 오니의 처분에 소요되는 설비와 비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.

시험결과에 따르면 잉여오니의 발생량이 종래의 처리방식에 비하여 30~40% 감소됨을 알 수 있었다.

또 폭기조(2)내에 활성오니 혼합액 농도(MLSS)가 높게 유지되므로 유입 오, 폐수 및 하수의 충격부하(오, 폐수 및 하수가 급격히 다량 유입되는 경우)를 처리할 수 있는 여유가 있어 충격부하에도 안정된 처리를 할 수 있게 된다.

또한 종래의 장치에서와 같은 송풍기 및 산기 설비가 필요치 않고 또한 활성오니 반송펌프와 이를 폭기조측으로 연결하는 활성오니 반송관과는 별도로 순환용 흡입관과 순환펌프 및 분사관을 설치하지 않으므로 에너지 절약과 설비 투자의 절감을 기할 수 있게 된다.

또한 상술한 실시례에서는 최초 침전지를 구비하는 표준 활성 오니법을 예로 들어 설명하였으나, 최초 침전지가 생략되는 변형 활성오니법에도 적용할 수 있는 것이다.

본 고안은 상술한 실시례에서만 국한되는 것은 아니며, 본 고안의 사상 및 범위내에서 다양하게 변형할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 최초 침전지(1)와 폭기조(2)와, 최종 침전지(3)와, 잉여 활성 오니 배출펌프(4)와, 활성오니 반송펌프(5) 및, 활성오니 반송관(6)을 구비한 것에 있어서, 상기 활성오니 반송관(6)의 선단측에는 사행형 배관식 반응관부(11)를 형성하고, 이 사행형 배관식 반응관부(11)에는 고순도 산소 공급기(12)를 고순도 산소 공급관(13)으로 연결하며, 상기 고순도 산소 공급관(13)에는 자동 압력 및 유량 조절밸브(14)를 설치하고, 상기 사행형 배관식 반응관부(11)의 선단부에는 폭기조(2)의 수중에 위치하는 가압식 제트 혼합 방사기(16)에 연결하여서 됨을 특징으로 하는 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자동 압력 및 유량 조절밸브(14)는 폭기조(2)내의 용존산소 용해도를 검출하는 용존산소 검출기(15)에 의하여 개폐제어되는 것임을 특징으로 하는 생물학적 오, 폐수 및 하수 처리장치.