KR20090053634A - 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치 - Google Patents

오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 오폐수가 조목 스크린(11), 고액분리기(13), 침전/여과저류조(15), 제1 호기반응조(17), 제2 호기반응조(19), 제1 고도처리조(21), 제1 유량조정조(23), 제1 우드칩 미생물반응조(25), 제2 고도처리조(27), 제2 유량조정조(31), 제2 우드칩 미생물반응조(33), 탈색여과조(35), 처리수 저장조(39) 등을 순차적으로 통과시켜 오·폐수에 포함되어 있는 슬러지 등의 유기성 고형물 및 유기부유물질과 부영양화의 원인 물질인 질소와 인, 색도 및 악취를 완벽하게 제거하고, 또한 오·폐수처리 시스템에 고액분리기를 설치하여 음식물찌꺼기 및 오수 슬러지, 축산폐수 슬러지 등의 유기성 고형물을 처리하면서 고액분리기(13)에서 발생된 배출수를 오·폐수처리 시스템으로 보내 수질을 충분히 재활용할 수 있는 정도로 정화처리할 수 있다.
본 발명은 오·폐수처리 시스템에 조목 스크린, 고액분리기, 침전/여과저류조를 설치하여 음식물찌꺼기 및 토사 등의 이물질, 일반폐수 슬러지, 축산폐수 슬러지 및 축산폐수 슬러지를 처리하면서 침전/여과저류조 및 고액분리기에서 발생되는 배출수를 오·폐수처리 시스템으로 보내어 처리함으로써 처리의 실용성과 안정성을 획기적으로 개선시킬 수 있다.
Figure P1020070120540
오폐수, 처리장치, 우드칩, 여재, 폭기, 산기관, 고액분리기, 축산폐수, 슬러지

Description

오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치{ DISPOSAL PLANT FOR RECYCLING WASTE WATER AND SOIL}
본 발명은 오·폐수 고도처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오·폐수를 조목 스크린, 고액분리기, 침전/여과저류조, 제1 호기반응조, 제2 호기반응조, 제1 고도처리조, 제1 유량조정조, 제1 우드칩 미생물반응조, 제2 고도처리조, 제2 유량조정조, 제2 우드칩 미생물반응조, 탈색여과조, 처리수 저장조 등을 순차적으로 통과시켜 오·폐수에 포함되어 있는 슬러지 등의 유기성 고형물 및 유기부유물질과 부영양화의 원인 물질인 질소와 인, 색도 및 악취를 완벽하게 제거하고, 또한 오·폐수처리 시스템에 고액분리기를 설치하여 음식물찌꺼기 및 오수 슬러지, 축산폐수 슬러지 등의 유기성 고형물을 처리하면서 고액분리기에서 발생된 배출수를 오·폐수처리 시스템으로 처리함으로써 실용성, 안정성이 획기적으로 향상시킬 수 있는 오·폐수 재활용 고도처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 분뇨 및 생활오수 등이 포함된 오수나 축산폐수에는 부영양화의 원인 물질인 질소 및 인이 다량으로 포함되어 있으면서 악취를 발생시키게 되는데, 이러한 오·폐수에 포함된 질소, 인은 미생물의 활동 및 증식을 위한 단백질과 핵 산합성의 필수 영양소로 작용하게 되며 잉여분은 제거되거나 방류되는데, 특히 하천이나 호수로 방류될 경우 부영양화 현상이 발생함에 따라 수질 오염의 원인이 되고 있다.
따라서 통상적인 오·폐수처리 방식에 있어서 질소, 인, 악취를 제거하기 위하여 생물학적 처리공정 또는 화학적 처리공정이 적용되고 있으나, 화학적 처리공정의 적용은 처리비용이나 전문 관리인의 상주 등의 복잡성이 있어 적용에 어려운 점이 있다.
또한 음식물쓰레기나 축산폐수의 처리에 있어서는 일반 생활오수와는 달리 처리에 장애 요인이 많고, 별도의 처리공정 및 장치를 설치해야 하므로 사용상 불편함이 있어 개선책이 요구되고 있는 실정이다.
한편 종래의 기술인 특허번호 제10-452479호 "오폐수처리 시스템"이 개시되어 있는데, 도 1에 상기한 종래기술의 구성도를 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 오폐수처리 시스템(1)에는 오염수에 포함된 특정 크기의 부유물 및 이물질을 걸러내는 스크린(11)가 구성되고, 상기 스크린(11)에는 집수조(15)와 응집조(21)가 순차적으로 연결되는데, 이때 상기 응집조(21)에는 오수에 포함된 오염 물질을 응집시키는 응집제 투입기가 설치된다.
상기 응집조(21)에는 응집된 슬러지를 침전시키는 침전조(23)가 연결되고, 상기 침전조(23)에는 오수에 미생물을 접촉시켜 유기물을 제거하는 혐기조(31) 및 슬러지를 수거하는 슬러지 농축조(25)가 각각 연결되며, 상기 혐기조(31)에는 오수 에 포함된 슬러지를 재차 침전시키는 2차 침전조(33)가 연결된다.
상기 2차 침전조(33)에는 정화수에 약품을 투입하여 오염물을 분해 처리하는 약품투입기가 구비된 약품조(41) 및 상기 슬러지농축조(25)가 각각 연결되고, 상기 약품조(41)에는 정화수를 하수구로 방류하는 방류조(43)가 연결된다.
그리고, 상기 슬러지농축조(25)에는 슬러지를 탈수시키는 탈수기(13)가 연결된다.
상기와 같이 구성되는 종래 기술의 작용을 살펴보면, 상기 오폐수처리 시스템(1)으로 오수가 유입되면 오수는 스크린(11)를 통과하면서 특정 크기를 지닌 슬러지와 이물질이 걸러지고, 이후로 오수는 스크린를 통과하여 집수조(15)를 지나 응집조(21)로 이동하게 된다.
오수가 응집조(21)속으로 유입되면, 응집제투입기로부터 응집제가 투입되어 오수에 포함된 이물질과 부유물질 등이 응집제에 의해 응집되면서 슬러지화되고, 오수와 슬러지는 침전조(23)로 이동하게 된다.
상기와 같이 침전조(23)로 유입된 오수는 그 속에 포함된 슬러지가 바닥으로 낙하되면서 혐기조(31)로 이동하고, 오수와 분리된 슬러지는 바닥에 침전되면서 슬러지 농축조(25)로 이송된다.
계속하여 상기 혐기조(31)로 이동한 오수는 미생물에 의해 유기물이 제거되어 정화되면서 2차 침전조(33)로 이동하게 되고, 2차 침전조(33)에 도달한 오수는 1차적으로 분리되지 않은 슬러지를 침전시키게 된다.
이때 바닥에 침전된 슬러지는 슬러지 농축조(25)로 이동하게 되고, 동시에 오수는 약품조(41)로 이동하게 된다.
상기 약품조(41)에 도달한 오수는 투입되는 약품에 의해 정화되면서 방류조(43)로 이동하게 되고, 방류조속으로 유입된 정화수는 만수위가 되면 하수구로 방류된다.
한편 상기 슬러지 농축조(25)로 유입된 슬러지는 탈수기(13)에 의해 수분이 탈수되면서 건조된 상태로 수집소로 보내어지게 된다.
상기와 같은 종래의 기술은 오수에 포함된 이물질과 부유물을 응축시켜 슬러지 형태로 분리하면서 유기물을 제거하는 구조인 관계로, 상기 오수에 포함된 질소, 인, 색도, 악취 등을 완전하게 제거하지 못하는 구조적인 문제점을 가지게 된다.
한편, 생활 오수에 동반되는 음식물쓰레기를 직접 오폐수처리 시스템(1)에 유입시킬 경우, BOD 등의 부하가 높아져 효율적인 처리를 할 수 없기 때문에 실용성 및 안정성이 없는 결점을 지닌다.
본 발명의 목적은 오/폐수를 정화처리함에 있어 오·폐수를 조목 스크린, 고액분리기, 침전/여과저류조, 제1 호기반응조, 제2 호기반응조, 제1 고도처리조, 제1 유량조정조, 제1 우드칩 미생물반응조, 제2 고도처리조, 제2 유량조정조, 제2 우드칩 미생물반응조, 탈색여과조, 처리수 저장조을 순차적으로 통과시켜 오·폐수에 포함된 유기부유물질 및 질소, 인, 색도, 악취 등을 획기적으로 제거시킬 수 있는 친환경적인 오·폐수 재활용 고도처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고액분리기를 통해 축산폐수 슬러지, 음식물찌꺼기 등의 유기성 고형물을 고액 분리함으로써 그 처리 효율의 실용성 및 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 친환경적인 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 친환경적인 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치를 구현하기 위한 구현수단으로서는:
특정크기 이하의 오·폐수만을 통과시키는 조목 스크린과;
상기 조목 스크린으로부터 배출된 오·폐수를 저장하는 제1실과, 상기 제1실에 저장된 오·폐수를 펌핑하여 이송된 오·폐수를 받아 고액분리시키는 고액분리기와, 상기 고액분리기에서 분리된 배출수가 유입되는 제2실와, 상기 제2실의 오·폐수가 하부로 유입되고, 내부에 맥반석 및 굴껍질이 충진된 제3실로 구성된 침전/여과저류조와;
상기 침전/여과저류조에서 배출된 오·폐수를 저장하는 제1실을 구비하고, 상기 제1실의 하측에서 오폐수가 유입되고 상측으로 흐르도록 구성되고 맥반석과 굴껍질이 충진된 제2실을 구비하는 제1 호기반응조와;
상기 제1 호기반응조에서 배출되는 오수를 받아 저장하고 폭기에 의해 유기물을 제거하는 제2 호기반응조와;
상기 제2 호기반응조와 여과장치에서 배출된 처리수를 받아 그 속에 포함된 유기물, 질소, 인, 색도을 제거하는 제1 고도처리조와;
상기 제1 고도처리조와 여과장치를 통하여 연결되면서 일정량의 처리수를 저장하고, 유량을 조정하는 제1 유량조정조와;
상기 제1 유량조정조에서 배출되는 처리수를 받아 그 속에 잔류하는 유기물을 제거하는 제1 우드칩 미생물반응조와;
상기 제1 우드칩 미생물반응조로부터 배출된 처리수를 받아 그 속에 잔류 유기물, 질소, 인, 색도 등을 재차 제거하는 제2 고도처리조와;
상기 제2 고도처리조와 여과장치를 통해 연결되면서 일정량의 처리수를 저장하고, 유량을 조정하는 제2 유량조정조와;
상기 제2 유량조정조에서 배출되는 처리수를 받아 그 속에 잔류 유기물을 재차 제거하는 제2 우드칩 미생물반응조와;
상기 제2 우드칩 미생물반응조로부터 처리수를 받아 처리수에 잔류하고 있는 색도을 제거하는 탈색여과조와;
상기 탈색여과조에서 배출되는 처리수를 저장하고 만수시 방류하는 처리수 저장조로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 오·폐수가 조목 스크린, 고액분리기, 침전/여과저류조, 제1 호기반응조, 제2 호기반응조, 제1 고도처리조, 제1 유량조정조, 제1 우드칩 미생물반응조, 제2 고도처리조, 제2 유량조정조, 제2 우드칩 미생물반응조, 탈색여과조, 처리수 저장조 등을 차례로 통과시켜 오·폐수에 포함되어 있는 슬러지 등의 유기성 고 형물 및 유기부유물질과 부영양화의 원인 물질인 질소와 인, 색도 및 악취를 완벽하게 제거하고, 또한 오·폐수처리 시스템에 고액분리기를 설치하여 음식물찌꺼기 및 오수 슬러지, 축산폐수 슬러지 등의 유기성 고형물을 처리하면서 고액분리기에서 발생된 배출수를 오·폐수처리 시스템으로 수질이 재활용할 수 있는 정도로 정화처리된다.
이하, 본 발명에 따른 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치에 대하여 첨부된 도 2 내지 도 12를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 오·폐수처리 시스템의 각조(탱크)의 구조 및 기능은 본 발명자에 의해 특허출원한 특허출원 제2007-81245호 "이동식 무방류 분뇨 및 오수 고도처리장치"와 구조 및 기능이 동일하며, 여기에 순차나 기능이 추가되어 더욱 고도화되어 있으며, 상기의 구조를 설명하면 다음과 같다.
오·폐수처리장치(100)에는 도 2에 도시된 바와 같이 오·폐수에 포함된 이물질을 걸러내면서 일정 크기 이하의 오·폐수만을 통과 시키는 조목 스크린(11)이 구성되고, 이를 위하여 조목 스크린(11) 내부에는 일정 크기(20∼50㎜)의 평판 형태의 여과망이나 원형 막대 형태를 조합시켜 만든 걸름망이 설치되어 있고, 침전/여과저류조(15)와 연결되어 있다.
상기 침전/여과저류조(15)에는 도 3에 도시된 바와 같이 제1실(15a), 제2실(15b), 제3실(15c)로 구성되어 있는데, 조목 스크린(11)을 통과한 오·폐수가 침 전/여과저류조(15)의 제1실(15a)로 유입되어 일정 수위에 이르면, 수위감지센서(S1)의 센싱에 의해 펌프(P1)가 작동하면서 침전된 오·폐수를 고액분리기(13)로 이송시킨다.
고액분리기(13)에서 고액이 분리되어 고형물은 외부로 배출되고 배출수는 다시 제2실(15b)로 유입되게 된다. 제2실(15b)에 유입된 오·폐수는 제2실(15b) 하부의 연결 통로를 따라 제3실(15c)로 이동하여 그 속에 충진된 맥반석 및 굴껍질의 틈새에 잔류 부유물 중 일부가 걸러지면서 제3실(15c)의 상측으로 흐르고, 배출구(B1)를 통해 제1 호기반응조(17)로 유입된다.
한편 상기 제2실(15b)의 하부에는 반송관(P2a)에 반송용 펌프(P2)가 설치되어 회로 제어장치에 연결된 타이머에 의해 간헐적으로 작동하면서 제2실(15b)에 누적된 슬러지를 제1실(15a)로 반송시킨다.
제1 호기반응조(17)는 도 4에 도시된 바와 같이 격벽(18)에 의해 구획되어 제1실(17a)과 제2실(17b)로 나뉘고, 하부에 연결통로로 연결되어 있다. 제1실(17a)로 침전/여과저류조(15)의 제3실(15c)에서 배출된 오·폐수가 유입되면, 오·폐수는 하부에서 상부쪽으로 흐르면서 제2실(17b)로 자연 유하로 흐르게 된다.
제1 호기반응조(17) 제2실(17b)에는 바닥부에 보호통(18a)으로 커버되고 에어펌프(A2)와 연결된 산기관(17c)이 설치되고 있고, 내부에는 맥반석(50㎜정도 크기) 및 굴껍질, 무기물여재 등이 충진되어 있으며, 상부에는 오·폐수가 제2 호기반응조(19)로 유입되도록 배출관(B3)이 설치되어 있다.
제2 호기반응조(19)에는 도 5에 도시된 바와 같이 바닥부에 에어펌프(A2)가 연결된 산기관(19a)이 설치되고, 일측벽에 여과장치(20)가 마련되어 있다. 상기 여과장치(20)의 상부에는 제1 고도처리조(21)속으로 처리수의 안내하는 배출관(B4)이 설치되어 있다.
또한 제2 호기반응조(19) 내부에는 미생물의 왕성한 번식과 활동을 위하여 삼나무를 칩(Chip)화하여 만든 우드칩과 무기물여재를 적정량 투입하여 오·폐수와 함께 폭기된다.
상기한 여과장치(20)에는 맥반석(10∼20㎜), 우드칩(7∼10㎜), 활성탄(5∼10㎜)의 입방체메디아(20a, 혼합 비율을 특정하지 않음)가 부피 비로 적층되어 있다.
제1 고도처리조(21)에는 도 6에 도시된 바와 같이 바닥부에 주기적으로 작동하는 에어펌프(A3)에 의해 에어를 폭기시키는 산기관(21a)이 설치되어 있고, 산기관(21a) 상부에는 스테인레스 재질의 다공판으로 제작된 조의 용량에 상응한 크기의 원통형의 통(21b, REACTOR)이 설치되어 있다.
또한, 상기 제1 고도처리조(21)에는 일측벽에 여과장치(22)가 설치되어 있고, 그 여과장치(22)의 상측에 제1 유량조정조(23)로 처리수를 안내하는 배출관(B4)이 설치되어 있다.
상기한 원통(21b)속에는 유기물 및 질소, 인, 색도 등을 제거하기 위한 수십여 종의 광물질 분말을 주원료로 특정비율로 혼합가공, 압축 성형하여 입방체의 형태로 만들어진 탈질, 탈인메디아(22a)가 충진되고, 상기 여과장치(22)에는 크기가 10mm이하인 맥반석과, 크기가 5-7mm인 우드칩, 크기가 3-6mm인 활성탄로 구성된 입방체메디아(22a)가 부피비로 충진되어 있다.
제1 유량조정조(23) 내부에는 도 7에 도시된 바와 같이 오버된 처리수를 제1 호기반응조(17)의 제1실(17a)로 반송시키기 위한 반송관(P4a)과 이송펌프(P4)가 설치되어 있다. 만일 이송펌프(P4)의 고장시를 대비하여 시스템 내부의 처리수 범람을 방지하기 위하여 소정의 높이에 배출관(B4a)을 설치하여 처리수가 외부로 방출될 수 있도록 시설하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 유량조정조(23)에는 회로 제어장치(60)와 연결된 이송펌프(P3)와 수위감지센서(S2)가 설치되어 있다. 상기 이송펌프(P3, 도2 참조)에 의해 이송되는 처리수는 이송관(P3a)을 따라 살수노즐(25b)을 통해 제1 우드칩 미생물반응조(25)의 상부로 살수된다.
제1 우드칩 미생물반응조(25)에는 도 8 및 도 14에 도시된 바와 같이 회로 제어장치(60)에 의해 주기적으로 온/오프(On/Off) 제어되는 에어펌프(A4)가 부착된 산기관(25a)과, 상기 산기관(25a)의 원할한 작동과 보호를 위한 보호장치(25c)가 설치되어 있다.
제1 우드칩 미생물반응조(25) 내부에는 소정의 높이까지 수액과 색도를 제거 하기 위한 삼나무 우드칩이 크기 3∼4㎜, 5∼7㎜, 8∼10㎜별로 상층, 중층, 하층 3단계로 구분하여 부피를 기준하여 적정량을 적층되어 있다.
제1 우드칩 미생물반응조(25)는 배출구(25d)를 통해 처리수를 제2 고도처리조(27)로 안내한다.
제2 고도처리조(27)에는 도 9 및도 14에 도시된 바와 같이 회로 제어장(60)치에 의해 온오프(On/Off)가 제어되는 에어펌프(A5)가 결합된 산기관(27a)이 설치 되어 있다. 산기관(27a) 의 상부에는 스테인레스 재질의 다공판으로 제작된 조의 용량에 상응한 크기의 원통형의 통(27b, REACTOR)이 설치되어 있다. 또한 제2 고도처리조(27)의 일측벽에 여과장치(28)가 설치되어 있으며, 여과장치(28)의 상부에 제2 유량조정조(31)로 처리수를 안내하는 배출관(B5)이 설치되어 있다.
상기의 원통(27b) 내부에는 유기물, 질소, 인, 색도 등을 제거할 수 있는 효능을 지닌 다양한 종류의 광물질 분말을 주원료로 특정 비율로 혼합 가공 압축 성형하여 입방체의 형태로 만들어진 탈진, 탈인메디아가 충진되어 있다.
상기의 여과장치(28)속에는 크기가 10mm이하인 맥반석과 크기가 5-7mm인 우드칩, 크기가 3-6mm인 활성탄 및 탈질, 탈인용 입방체메디아(28a) 등을 부피비로 적층되어 있다.
제2 유량조정조(31) 내부에는 도 10에 도시된 바와 같이 오버된 처리수를 제1 호기반응조(17) 제1실(17a)로 반송시키기 위한 이송펌프(P5)와 반송관(P5a)이 설치되어 있다. 한편 만일의 경우 이송펌프(P5)의 작동이 멈췄을 경우를 대비하여 시스템 내부의 처리수 범람을 방지하기 위하여 소정의 높이에 배출관(B5a)을 설치되어 있다.
상기 제2 유량조정조(31)에는 수위를 검출하는 수위감지센서(S3)가 설치되어 있으며 회로 제어장치(60)에 의해 제어되는 이송펌프(32a)와 회로제어장치(60)와 연결된 수위감지센서(S2)가 설치되어 있고, 이송펌프(P6)에 의해 펌핑되는 처리수를 안내하는 이송관(P6a)이 제2 우드칩 미생물반응조(33)의 상부에 위치되어 있다. 이송관(P6a)을 따라 이송되는 처리수는 살수노즐(33b)을 통해 제2 우드칩 미생 물반응조(33)위로 뿌려진다.
제2 우드칩 미생물반응조(33)에는 도 11에 도시된 바와 같이 하부에 회로 제어장치에 의해 주기적으로 에어가 공급되도록 작동하는 에어펌프(A6)가 결합된 산기관(33a)이 설치되어 있고, 산기관(33a)의 보호 및 원활한 작동을 위하여 그 상부에 보호장치(33c)가 설치되어 있다.
제2 우드칩 미생물반응조(33) 내부에는 소정의 높이까지 수액 및 색도성분이 제거된 삼나무 우드칩을 크기 3∼4㎜, 5∼7㎜, 8∼10㎜ 별로 상층, 중층, 하층의 3단계로 구분하여 부피를 기준하여 적정량을 충진되어 있다.
제2 우드칩 미생물반응조(33)는 배출구(33d)로 탈색여과조(35)와 연결된다.
탈색여과조(35)는 도 12에 도시된 바와 같이 제1실 내지 제4실(35a~35d)로 구성되어 있는데, 제1실(35a)에는 제2 우드칩 미생물반응조(33)에서 배출된 처리수를 저장하고, 제2실 내지 제4실(35b~35d)에는 활성탄이 충진되어 있다. 제2실(35b)에는 2∼3㎜의 활성탄이, 제3실(35c)에는 4∼6㎜의 활성탄이, 제4실(35d)에는 5∼8㎜의 활성탄이 충진되어 있고, 상부에 처리수 저장조(39)와 연결된 배출관(B6)이 설치되어 있다.
제1실(35a)에 저장된 처리수는 제2실 내지 제4실을 순차적으로 통과할 때 색도가 효과적으로 처리되도록 하기 위하여 제1실(35a)과 제2실(35b)간에는 하부에, 제2실(35b)과 제3실(35c)간에는 상측에 그리고 제3실(35c)과 제4실(35d)사이에는 하부에 연결통로가 설치되어 있다.
상기 처리수 저장조(39)에는 저장수를 이송시키는 이송관(P7a)과 급수펌 프(P7)이 설치되어 있다.
상기와 같이 오·폐수처리 시스템을 구성하는 각 이송펌프, 수위감지센서, 에어펌프, 급수펌프에는 도 13 및도 14에 도시된 바와 같이 수위감지센서와 타이머등과 같은 설정수단 및 프로그래밍된 반도체와 같은 동기수단을 통해 회로제어장치(60)에 의해 제어된다.
한편 상기와 같이 구성되는 조목 스크린(11), 고액분리기(13), 침전/여과저류조(15), 제1 호기반응조(17), 제2 호기반응조(19), 제1 고도처리조(21), 제1 유량조정조(23), 제1 우드칩 미생물반응조(25), 제2 고도처리조(27), 제2 유량조정조(31), 제2 우드칩 미생물반응조(33), 탈색여과조(35), 처리수 저장조(39)의 순차나 구조형태, 크기는 설치 현장의 여건(용량, 원수의 조건)에 따라 다소 조정될 수 있으며, 축산폐수 등의 원수 조건이 까다롭고 매우 불량한 상태에서는 고액 분리 단계에서 응집처리 과정이 더 추가될 수도 있고, 또한 악취의 제거를 위하여 침전/여과저류조(15) 상판 덮개 부분에 탈취장치를 설치하여 시스템 전체에서 발생하는 악취 및 가스를 제거하여 외부로 배출할 수도 있다.
또한, 축산 폐수처리시설에 있어 최종 처리수의 재활용을 위하여 처리수 저장조(39)에 오존, 약품 소독 과정 등을 추가할 수도 있다.
또한, 처리시스템의 안정성을 확고히 하기 위하여 펌프의 설치시 예비기기를 1대씩 더 설치하여 만일의 기기 고장시 제어장치에서 간단한 동작 버튼의 변환으로 곧바로 대처하여 시스템의 운용이 안정적으로 진행할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
분뇨오수, 음식물찌꺼기가 포함된 생활오수, 축분이 포함된 축산폐수 등이 조목 스크린(11)을 통과하면서 일정 크기 이상의 이물질이 걸러지고, 통과한 오·폐수는 침전/여과저류조(15) 제1실(15a)에 유입되어 고형물이 침전 되면서 일정 수위에 다다르면 회로 제어장치(60)에 연결된 수위감지센서(S1)가 작동하여 회로 제어장치에 센싱신호를 전달하고, 동시에 회로 제어장치에 의해 펌프(P1)가 제어장치의 지령에 따라 구동하여 이송관(P1a)을 통하여 오폐수를 고액분리기(13)쪽으로 이송시킨다.
고액분리기(13)에서 분리 처리된 고형물은 외부로 배출되며, 분리된 오·폐수 배출수는 침전/여과저류조(15) 제2실(15b)로 배출관(13a)을 통하여 유입된다.
침전/여과저류조(15) 제2실(15b)로 유입된 오·폐수는 제2실(15b)하측 통로를 따라 제3실(15c)의 쪽으로 진입하여 상측으로 흐른다.
이때 제3실(15c)에서 상부로 흐르는 오·폐수는 그 속에 충진된 맥반석, 굴껍질사이를 통과하면서 혐기상태에서 맥반석 및 굴껍질에 들어 있는 성분 및 그 표면에 기생하는 미생물들의 작용으로 오·폐수에 포함되어 있는 질소, 유기물 등이 일정부분 분해 혹은 제거된다.
침전/여과저류조(15) 제1실(15a)에 설치되는 펌프는 유입되는 오·폐수 원수의 성분, 고형물 농도에 따라 적용하는 펌프의 종류를 커터펌프 또는 정량펌프 중에서 택일하여 선정한다.
상기와 같이 작동하는 펌프는 침전/여과저류조(15) 제1실(15a)의 오·폐수 수위가 일정 수위까지 낮아지면 수위감지센서(S1)가 센싱하여 회로제어장치로 전달 하고 회로제어장치에 의해 펌프(P1)에 공급된 전원을 차단시켜 정지시키며, 다시 오·폐수가 유입되어 수위가 일정수위에 도달하면, 펌프(P1)가 다시 작동된다.
한편, 침전/여과저류조(15) 제2실(15b)에는 하부에 침전된 고형 슬러지는 반송용 펌프를 간헐적으로 작동시켜 제1실(15a)로 반송시킨다. 상기한 반송용 펌프(P2)는 회로 제어장치(60)에 타이머(미도시됨)를 설치하여 일정시간 마다 주기적으로 온/오프되도록 구성할 수 있다.
또한 축분 농축농도가 짙은 축산폐수처리 시설에 있어, 침전/여과저류조(15) 제1실(15a)에서 고액분리기(13)로 오·폐수를 이송시키기 전에 응집제투입기를 설치하여 축산폐수의 강제적인 침전처리 과정을 더 추가할 수도 있다.
상기 침전/여과저류조(15) 제3실(15c)에 설치된 배출관(B1)을 통하여 오·폐수가 제1 호기반응조(17)의 제1실(17a)로 유입되며, 제1실(17a)의 하측 통로를 따라 오·폐수가 제2실(17b)로 진입하고 제2실(17b)의 상측으로 흐른다.
제2실(17b)에서 오·폐수는 충진된 맥반석, 굴껍질사이를 통과하는 동안 산기관(17c)을 통한 주기적으로 에어가 폭기되므로 맥반석, 굴껍질에 들어있는 성분과 그 표면에 붙어 기생하는 미생물에 의해 유기물, 질소, 인 등이 재차로 분해, 제거된다.
여기에서 제1 호기반응조(17) 제2실(17b)의 바닥 근처에 설치된 산기관을 통해 에어가 공급되므로 제1 호기반응조(17) 제2실은 호기성 상태가 되고, 에어 공급이 중단되면 무산소 상태가 된다. 이때 제1 호기반응조(17) 제1실(17a)은 제2실(17b)과 분리되어 거의 무산소 상태로 운용되어 진다.
상기와 같이 호기성 상태일 때에는 오수에 포함된 암모니아성 질소(NH ―N)가 아질산성 질소(NO ―N)으로 전환되고, 아질산성 질소(NO ―N)는 다시 질산성 질소(NO ―N)로 전환되는 질산화 반응이 진행된다.
상기와 같이 질산화 반응이 진행될 때 질산화균인 니트로소모나스(Nitrosomonas)나 니트로박터(Nitrobacter)가 관여하게 된다.
상기 호기성 상태에서의 질산화 반응 과정은 다음과 같다.
(Nitrosomonas)
(1) NH4 + + 3/2 02 ---------------> NO2 - + H2O + 2H+
(Nitrobacter)
(2) NO2 - + 1/2 O2 - ---------------> NO3 -
또한 상기와 같이 호기성 상태 일 때 미생물이 세포내에 저장된 기질을 산분해하여 생체 반응을 위한 에너지를 얻고, 이를 이용하여 방출된 정인산을 재흡수하여 폴리인산의 형태로 세포내에 저장하게 된다.
계속하여 상기와는 달리 산기관(9)을 통한 공기 공급이 중단되면, 제1 호기반응조 내부는 무산소 상태가 되어 이러한 상태에서 탈질 미생물이 탈질 반응을 진행시켜 질소(N)를 방출시키게 된다.
상기 탈질반응 과정은 다음과 같다.
NO3 - ---> NO2 - ---> NO ---> N2O ---> N2
또한, 제1 호기반응조(7)의 제1실(7a) 및 제2실(7b)이 혐기성 상태일 때 미생물은 세포내의 폴리인산을 가수분해하여 정인산을 방출한다.
상기와 같이 방출된 인은 호기성 과정에서 미생물이 인을 과잉 섭취하게 되는데, 이러한 미생물은 차후 제거함으로써 생물학적 탈인 반응을 이루게 되고, 동시에 상기 오수에 포함된 인은 제1 및 제2 고도처리조(53),(52)에 투입된 탈질, 탈인 메디아가 흡착되거나 분해된다.
또한, 상기 제1 , 2 호기반응조에 충진 설치된 굴껍질과 우드칩에서는 호기성 미생물은 표면에 기생하고, 혐기성 미생물은 내면에 기생하게 되는데, 이때 호기성 미생물은 질산화 과정을 촉진시키면서 인을 세포 내에 저장하고, 혐기성 미생물은 NO 에 대해 탈질을 진행시켜 N 를 방출하는 동시에 유기물을 제거하게 된다. 상기 제2 호기반응조(19)에 유입된 오·폐수는 제2 호기반응조(19) 내부에 충진된 우드칩, 무기물여재 등과 함께 혼합되어 회로 제어장치(60)의 제어에 의해 에어펌프가 주기적으로 작동하면서 산기관에 의해 에어가 폭기되므로 호기성 상태가 주기적으로 진행된다. 이 과정에서 우드칩 및 무기물 여재의 표면에 흡착하여 기생하는 호기성 미생물과 우드칩 내부에 기생하는 혐기성 미생물에 의하여 유기물을 분해, 제거된다.
제2 호기반응조(19)에서 처리된 오·폐수는 여과장치를 통하여 제1 고도처리조(21)로 이동하게 되는데, 이 여과과정에서 일어나는 작용과 여과장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.
상기 여과장치에 설치된 우드칩은 물리적인 여과작용을 하며 동시에 우드칩 에 기생하는 호기성, 혐기성 미생물에 의해 유기물을 분해 제거하고, 맥반석, 활성탄의 무기물 여재에 의해서는 물리적인 여과작용과 동시에 유기물도 제거한다.
한편 탈질, 인메디아는 오수에 포함되어 있는 질소, 인 및 유기물을 흡착하여 분해 및 제거한다.
제1 고도처리조(21)에서는 제2 호기반응조(19)에서 배출관(B3)을 통해 유입된 오·폐수가 산기관(21a)에서 에어가 폭기되면서 원통(21b)속에 충진된 메디아와 오·폐수를 접촉시킴으로써 오·폐수에 포함된 질소, 인 및 유기물, 색도를 제거한다.
제1 고도처리조(21)에서 상기한 바와 같은 여과작용에 의해 처리된 오·폐수는 여과장치를 통과하는 동안 여과작용되면서 배출관(B4)을 통하여 제1 유량조정조(23)로 유입된다.
제1 유량조정조(23)로 유입된 처리수는 처리수의 수위를 수위감지센서(S2)가 검출한 신호를 회로 제어장치(60)로 전달하고, 회로 제어장치에서는 이송펌프(P3)의 온/오프를 제어한다.
만일 제1 유량조정조(23)로 유입된 처리수의 수위가 일정 수위로 도달하면 소정의 위치에 설치된 반송관(P4a)을 통하여 제1 호기반응조(17) 제1실(17a)로 처리수가 반송된다. 이때 만일 정전이나 이송펌프(P4)의 고장 등으로 처리수가 적시에 이송이 되지 못하여 만수위가 되면 제1 유량조정조(23) 상부에 설치된 방출관을 통해 처리수가 외부로 방출된다.
제1 고도처리조(21)로부터 처리수가 유입되면, 전술한 바와 같이 수위감지센 서(S2)와 회로제어장치(60)의 작용으로 이송펌프(P3)를 제어하고 이송펌프(P3)는 펌프(P3)가 부착된 이송관(P3a)의 살수노즐(25b)을 통해 제1 우드칩 미생물반응조(25) 상부로 처리수를 뿌려준다.
물론 수위가 낮아지면 수위감지센서(S2)와 회로제어장치(60)에 의해 이송펌프(P3a)의 작동을 정지시킨다.
상기의 방법으로 제1 유량조정조(23)는 살수노즐(25b)을 통하여 살수되는 처리수가 그 속에 충진된 우드칩 층을 통과하면서 상기한 바와 같이 우드칩 표면에 흡착하여 기생하는 호기성미생물에 의해 질산화 과정이 촉진되면서 방출된 인의 섭취과정이 진행되고, 또 한편으로는 우드칩 내부에 흡착하여 기생하는 혐기성미생물에 의해 실질적인 탈질이 이루어져 N가 방출되며, 동시에 상기의 미생물에 의해 잔류 유기물이 제거된다.
상기 제1 우드칩 미생물반응조(25)의 하부에는 산기관에서 에어가 주기적으로 폭기되면서 적층된 우드칩층에 공기가 공급되어 우드칩의 내외에서 기생하는 미생물의 활동과 번식을 왕성하게 한다.
상기와 같이 유기물, 질소, 인 등이 많은 부분 제거된 처리수는 제1 우드칩 미생물반응조(25)의 하부에 설치된 배출관(25d)을 통하여 제2 고도처리조(27)로 이송되게 된다.
제2 고도처리조(27)에서는 제1 우드칩 미생물반응조(25)로부터 유입된 처리수를 제1 고도처리조(21)에서와 동일한 과정과 방법으로 처리수를 재차 처리하여 제2 유량조정조(31)로 배출하며, 제2 유량조정조(31)에서는 제2 고도처리조(27) 로부터 유입된 처리수를 제1 유량조정조(23)에서와 동일한 과정과 방법으로 처리수를 제2 우드칩 미생물반응조(33)의 상부로 살수된다.
제2 우드칩 미생물반응조(33)에서는 제2 유량조정조(31)로부터 이송되어 살수되어진 처리수를 제1 우드칩 미생물반응조(25)에서와 동일한 과정과 방법으로 재차 처리하여 배출관을 통하여 탈색여과조(35)로 처리수를 배출한다.
상기에서 서술한 바와 같이 유입된 오·폐수는 고액분리기(13)를 거치며 슬러지, 고형물이 분리되어 외부로 배출되며, 고액분리기(13)에서 배출된 배출수는 침전/여과저류조(15) 2, 제3실 및 제1 호기반응조(17), 제2 호기반응조(19)를 순차적으로 통과하면서 유기물, 질소, 인 등이 1차로 제거되고, 제1 고도처리조(21), 제1 우드칩 미생물반응조(25)를 순차적으로 거치면서 유기물, 질소, 인, 색도 등이 2차로 많은 량이 제거되며, 또 다시 제2 고도처리조(27), 제2 우드칩 미생물반응조(33)를 순차적으로 거치면서 남아 있는 유기물, 질소, 인, 색도 등이 거의 모두 제거된다.
탈색여과조(35)에서는 제2 우드칩 미생물반응조(33)에서 배출관을 통하여 유입된 처리수가 제1실에서 제4실까지 하단부에 설치된 연결관을 통하여 제1실 하부에서 제2실 상부로, 제2실 상부에서 제3실 하부로, 제3실 상부에서 제4실 하부로 자연유하로 흐르면서 각 실에 충진된 활성탄을 통과하면서 남아 있는 소량의 유기물 등이 제거됨과 동시에 잔류 색도가 완벽히 제거된다. 탈색여과조(35)에서 처리된 처리수는 처리수 저장조(39)로 배출된다.
탈색여과조(35)의 제1실(35a)에는 우수 집수관이 연결되어 부설되는데, 오· 폐수처리 시스템이 운전되는 과정에서 처리수의 일부가 증발된다. 이때 증발량이 오·폐수의 유입량보다 많으면 전체적인 물량이 줄어든다. 따라서, 이러한 경우를 대비하여 외부의 상부커버, 지붕 등에 빗물을 집수하여 집수관을 탈색여과조(35) 제1실(35a)에 연결하여 우수를 보충수로 이용한다.
만일 지나치게 많은 빗물이 유입될 경우에는 오버수는 처리수 저장조(39)의 배출관(B7)을 통해 외부로 방출되며, 처리수의 누적된 부하를 해소하여 수질을 향상시키는 효과도 있다.
처리수 저장조(39)에서는 탈색여과조(35)로부터 이송되어 유입된 처리수를 저장하고, 오버수는 외부로 방출한다. 내부에는 급수펌프(P7)를 설치하여 이송관을 통하여 외부의 재활용 수도시설(41)에 연결하여 청소용수, 조경용수 등의 기타 용도로 처리수를 재활용할 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나 급수펌프(P7)의 이송관에 제1 호기반응조(17) 제1실로 반송관을 설치하여 부정기적으로 인위적인 처리수 반송을 통하여 오·폐수의 농도를 희석하여 전체적인 처리 시스템의 부하를 해소시켜 전체적인 오·폐수처리 시스템의 처리 효율을 향상시켜 안정적인 처리시스템이 운용되어 질 수 있도록 한다. 한편 처리수 저장조(39)에는 필요에 따라 오존 또는 약품 소독장치(도면에는 도시되지 않음)를 더 설치할 수도 있다.
도 1은 종래의 오폐수처리 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치의 전체구성도,
도 3은 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 침전/여과저류조에 대한 요부 확대단면도,
도 4는 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제1 호기반응조에 대한 요부 확대단면도,
도 5는 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제2 호기반응조에 대한 요부 확대단면도,
도 6은 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제1 고도처리조에 대한 요부 확대단면도,
도 7은 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제1 유량조정조에 대한 요부 확대단면도,
도 8은 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제1 우드칩 미생물반응조에 대한 요부 확대단면도,
도 9는 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제2 고도처리조에 대한 요부 확대단면도,
도 10은 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제2 유량조정조에 대한 요부 확대단면도,
도 11은 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 제2 우드칩 미생물반응조에 대한 요부 확대단면도,
도 12는 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 탈색여과조에 대한 요부 확대단면도,
도 13은 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 처리수 저장조에 대한 요부 확대단면도,
도 14는 도 2에 도시된 오·폐수 고도처리 장치중 회로제어장치를 예시한 블럭도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 조목 스크린 13: 고액분리기
15: 침전/여과저류조 17: 제1 호기반응조
19: 제2 호기반응조 21: 제1 고도처리조
23: 제1 유량조정조 25: 제1 우드칩 미생물반응조
27: 제2 고도처리조 31: 제2 유량조정조
33: 제2 우드칩 미생물반응조 35: 탈색여과조
39: 처리수 저장조 60: 회로제어장치
A1~A6:에어펌프 P1~P7 : 펌프
S1~S3:수위감지센서

Claims (4)

  1. 특정크기 이하의 오·폐수만을 통과시키는 조목 스크린(11)과;
    상기 조목 스크린(11)으로부터 배출된 오·폐수를 저장하는 제1실(15a)과, 상기 제1실(15a)에 저장된 오·폐수를 펌핑하여 이송된 오·폐수를 받아 고액분리시키는 고액분리기(13)와, 상기 고액분리기(13)에서 분리된 배출수가 유입되는 제2실(15b)와, 상기 제2실(15b)의 오·폐수가 하부로 유입되고 내부에 맥반석 및 굴껍질이 충진된 제3실(15c)로 구성된 침전/여과저류조(15)와;
    상기 침전/여과저류조(15)의 제3실(15c)에서 배출된 오·폐수를 저장하는 제1실(17a)을 구비하고, 상기 제1실(17a)의 하측에서 오폐수가 유입되어 상측으로 흐르도록 구성되고, 맥반석과 굴껍질이 충진된 제2실(17b)을 구비하는 제1 호기반응조(17)와;
    상기 제1 호기반응조(17)에서 배출되는 오수를 받아 저장하고 폭기에 의해 유기물을 제거하는 제2 호기반응조(19)와;
    상기 제2 호기반응조(19)와 여과장치를 통하여 연결되면서 오수에 포함된 유기물, 질소, 인, 색도을 제거하는 제1 고도처리조(21)와;
    상기 제1 고도처리조와 여과장치를 통하여 연결되면서 일정량의 처리수를 저장하고, 유량을 조정하는 제1 유량조정조(23)와;
    상기 제1 유량조정조(21)에서 배출되는 처리수를 받아 그 속에 잔류하는 유기물을 제거하는 제1 우드칩 미생물반응조(25)와;
    상기 제1 우드칩 미생물반응조(25)로부터 배출된 처리수를 받아 그 속에 잔류 유기물, 질소, 인, 색도 등을 재차 제거하는 제2 고도처리조(27)와;
    상기 제2 고도처리조와 여과장치를 통해 연결되면서 일정량의 처리수를 저장하고, 유량을 조정하는 제2 유량조정조(31)와;
    상기 제2 유량조정조에서 배출되는 처리수를 받아 그 속에 잔류 유기물을 재차 제거하는 제2 우드칩 미생물반응조(33)와;
    상기 제2 우드칩 미생물반응조(33)로부터 처리수를 받아 처리수에 잔류하고 있는 색도을 완벽하게 제거하는 탈색여과조(35)와;
    상기 탈색여과조(35)에서 배출되는 처리수를 저장하고, 만수시 방류하는 처리수 저장조(39)로 구성된 것을 특징으로 하는 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 침전 및 여과저류조(15)의 제1실(15a)과 상기 고액분리기(13) 사이에 이송되는 오·폐수에 응집제를 투입하기 위한 응집제 투입기가 더 설치된 것을 특징으로 하는 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탈색여과조(35) 제1실(35a)에 우수 집수관을 연결한 것을 특징으로 하는 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 처리수 저장조(39)에 오존 또는 약품 소독장치가 더 설치된 것을 특징으로 하는 오·폐수를 재활용하기 위한 고도처리 장치.
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