KR100305361B1 - 생활오수처리장치 - Google Patents

Abstract

생활오수처리장치의 처리수 배출구 상류에 설치되어 처리수 중의 미처리된 소량의 유기물을 분해시키기 위한 여과·분해 원형여재와, 여과·분해 원형여재의 하부에 설치되어 여과·분해 원형여재에 부착된 이물질을 제거하기 위한 공기탈착수단을 구비한 생활오수처리장치에 관한 것으로, 분뇨와 생활잡배수 등의 생활오수로부터 수질오염의 주 요인이 되는 유기물질과 영양소를 동시에 고효율적으로 제거시켜 방류시킴으로써 쾌적한 주변환경을 조성할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

생활오수 처리장치

본 발명은 배출되는 분뇨와 생활 잡배수 등을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이러한 생활오수를 복합적으로 그리고 높은 정화효율로 처리할 수 있는 장치에 관한 것이다.

산업이 발전하고 인구가 증가하면서 분뇨와 생활 잡배수 등과 같은 생활오수가 다량으로 발생하며, 이러한 다량의 생활오수로 인해 수질오염 등의 환경오염문제가 점차 심각한 문제로 대두되고 있다.

따라서, 배출수의 오염도가 높은 종래의 분뇨처리용 정화조의 정화효율을 보다 높여 줄 높필요가 있으며, 또한 하수구를 통해 그대로 방류하고 있는 생활잡배수도 효율적으로 정화처리할 수 있는 복합적인 생활오수처리시스템의 개발이 요구된다.

따라서 본 발명은 분뇨와 생활잡배수 등의 생활오수로부터 수질오염의 주 요인이 되는 유기물질과 영양소를 동시에 고효율적으로 제거시켜 방류시킴으로써 쾌적한 주변환경을 조성할 수 있는 생활오수처리장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명자는 배출수를 한번 더 여과 및 생분해처리하는 방법을 생각하게 되었으나, 이러한 방법의 채택은 이를 위한 여과·분해 원형여재에 이물질이 부착되고, 이 곳에서 부패가 발생하여 오히려 설치하지 않은 것 보다 못하게 되었다. 이를 해소하기 위하여 다양한 방법을 모색한 바, 여과·분해 원형여재 하부에서 하루에 한번 정도 공기를 방출시키면 방출된 공기에 의하 물이 진동하고, 이에 의해 여과·분해 원형여재에 부착된 이물질이 깨끗하게 제거된다는 사실을 알게되었고, 그 결과 본발명을 완성하게 된것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시태양에 따른 생활오수 처리장치의 평면도

도 2는 도 1 장치의 정면도

도 3은 도 1 장치에 적용할 수 있는 유입저류벽의 상세도

도 4는 도 1 장치에서 제1혐기성조와 제2혐기성조의 격벽에 설치되는 월류관의 상세도

도 5는 도 1 장치에서 접촉 폭기조의 격판 측면에 설치된 폭기용 산기관의 한 형태를 예시한 상세도

도 6은 도 1 장치에서 접촉폭기조에 설치된 다공성 주름 부착여재의 상세도

도 7은 도 1 장치에서 최종침전분해조 상부의 여과·분해 원형여재을 청소하기 위한 공기 탈착장치의 한 형태를 예시한 상세도

도 8은 도 1 장치에서 최종침전분해조에 침전된 슬러지를 제1혐기성조로 이송하는 슬러지 반송장치의 측면 및 정면 상세도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 제1혐기성조 2 : 제2혐기성조

3 : 접촉 폭기조 4 : 최종 침전분해조

5 : 유입 저류벽 6,7 : 월류관

8 : 폭기용 산기수단 9 : 다공성 주름 부착여재

10 : 여과분해 원형여재 11 : 공기 탈착장치

12 : 슬러지 반송장치 13 : 사각 유출웨어

14 : 방류관 15 : 혐기성조 격벽

16 : 접촉폭기조 격벽 17 : 최종 침전분해조 격벽

18 : 송풍기 19 : 배기구

20 :맨홀

그러므로 본 발명에 의하면, 생활오수처리장치의 처리수 배출구 전에 설치되어 처리수 중의 미처리된 소량의 유기물을 분해시키기 위한 여과·분해 원형여재와, 여과·분해 원형여재의 하부에 설치되어 여과·분해 원형여재에 부착된 이물질을 제거하기 위한 공기탈착수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 생활오수처리장치가 제공된다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시태양을 예시한 첨부도면을 참조하여 본발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 2에 도시되는 생활오수처리장치는 생활 오수중의 유기물질들을 혐기성 미생물에 의해 처리하는 제1 혐기성조(1) 및 제2혐기성조(2)와, 호기성 미생물에 의하여 분해 처리하는 접촉폭기조(3), 미처리된 유기물질을 침전 및 여과제거하는 침전분해조(4)를 구비하는 혐기성·접촉 폭기식 처리장치이다.

이러한 장치로 유입되는 생활 오수는 1차적으로 제1혐기성조(1)에서 중력 침전되고, 또한 혐기성 미생물에 의하여 탈질, 탈인 등의 혐기성 분해된 후, 제2혐기성조(2)로 월류관(6)을 통해 이송된다. 유입되는 생활오수중 협잡물에 대하여 1차적으로 유입저류벽(5)에서 유입 오수의 유속에 의해 조대입자의 협잡물 덩어리를 깨트려 제1혐기성조(1) 내의 혐기성 미생물에 의하여 접촉 분해될수 있도록 환경을 조성시키고, 또한 후에 설명되겠지만 주기적으로 공기에 의해 반송되는 반송슬러지의 유속과 낙차에 의하여 재차 조대입자의 협잡물을 깨트려서 혐기성 분해를 촉진시킨다. 상기 제1혐기성조(1)에서는 생활 하수에 섞여 있는 협잡물과 침전 가능한 크기의 고형물의 침전 제거가 일어나고, 동시에 혐기성 미생물에 의한 유기물질의 분해작용이 일어난다. 또한 유입 저류벽(5)은 침전물질이 유입 유속으로 인해 재부상하는 것을 방지하기 위해, 도3에 표시된 바와 같이 저부는 막히고 일측면에 구멍이 형성된 깔대기 형상으로 하는 것이 바람직하다.

제2혐기성조(2)에서는 혐기성 미생물에 의하여 미세한 유기물질을 중력 침전시켜 혐기성 미생물에 의해 재처리 함으로써 유입된 유기물질을 1,2차적으로 침전 및 혐기성 처리된다. 제1,2혐기조(1,2)의 저부에서는 중력 침전되어 퇴적된 협잡물은 혐기성 미생물에 의하여 왕성하게 분해 처리되고, 제2혐기성조(2)에서 혐기처리된 저농도의 피처리물질은 상부의 월류관(7)에 의하여 접촉 폭기조(3)로 이송된다.

제1,2혐기성조(1,2)에서는 무산소방식으로 혐기성 미생물이 활성될 수 있는 환경을 조성시켜 유입 유기물질에 대하여 혐기성 분해 처리한다.

접촉폭기조(3)에서 피처리물은 폭기용 산기수단(8)의 공기공급으로 미생물 부착여재(9)에 부착 증식된 호기성 미생물에 의하여 충분한 체류시간으로 접촉하여 유입 유기물질이 여재(9)에 부착되어 호기 및 혐기처리된 생물막을 형성하고, 접촉 처리된 피처리물은 최종 침전분해조(4)로 이송된다. 미생물 부착여재(9)는 다공성이면서 주름이 형성된 구조로 하는 것이 바람직하다. 산기수단을 통해 공급되는 공기는 다공성 주름 주착여재(9)에 부착된 호기성 미생물의 활성을 높인다. 유기물질의 분해를 촉진하는 접촉폭기조(3)에서는 충분한 산소공급과 충분한 접촉시간(예를 들어 20시간/일)으로 제1혐기성조(1)와 제2혐기성조(2)를 통과한 미처리된 유기물질을 호기성 미생물에 의하여 분해한다. 다공성 주름 부착여재(9)의 재질은 폴리에틸렌수지가 적당하다. 접촉폭기조(3)에는 폭기용 산기수단(8)을 측면에 설치하는 것이 좋으며, 재질은 PVC가 적당하다. 상기 산기수단(8)은 수직한 공기공급관과 수평한 산기관이 결합하여 "L"자를 형성하는 한쌍이 서로 반대방향으로 배치되어 역"T"자 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 형태에서 공기가 접촉폭기조(3)에 균등하게 접촉되며, 또한 산기관의 공기노즐의 막힘으로 인한 불균등 폭기시에 탈착시켜 정비 및 보수가 용이하게 된다.

폭기처리된 후 피처리물은 최종침전분해조 격벽(17) 저부의 개구부 웨어를 통하여 최종 침전분해조(4)로 이송되고 이송된 피처리물중 비중이 큰 슬러지와 접촉폭기조(3)의 다공성 부착여재(9)에서 박리된 생물막 슬러지는 최종 침전분해조(4) 저부에 중력 침전된다. 이때 퇴적된 슬러지는 슬러지 반송장치(12)에 의해 주기적으로 제1혐기조(1)로 반송하여 탈질, 탈인시켜 발생되는 슬러지의 발생량을 최소화 시킨다. 처리된 상등수는 다시 최종 침전분해조(4)의 상부에 충전된 여과·분해 원형여재(10)를 통과할 때 여과·분해 원형여재(10)의 표면적에 부착된 호기성 미생물에 의하여 재차 여과·분해되어 사각 유출웨어(13)을 통하여 방류된다. 여과분해 원형여재(10)는 침전분해조(4)에서 상부에 충전하되 그 충전용적은 침전분해조(4)의 20% 정도로 하는 것이 적당하다.

여과·분해 원형여재(10)의 하부에는 여과·분해 원형여재(10)의 청소용 공기탈착장치(11)이 설치된다. 공기탈착장치(11)는 공기공급관과 산기관으로 구성되며, 그 형태는 "L"자형, "역T"자형 앞서 설명한 바와 있는 폭기용 산기수단과 같은 구조로 하여도 된다.

처리수가 여과·분해 원형여재(10)를 통과하면서 여과, 분해될 때 아주 미세한 오염물질들이 여과분해 원형여재(10)에 부착되어 오히려 방류되는 수질을 악화시키는 요인이 될 수 있다. 이러한 이유 때문에 종전에는 본 발명과 같이 여과·분해 원형여재(10)를 설치하는 것이 불가능한 것으로 인식되어 왔으나, 본 발명에 따라 여과분해 원형여재를 설치하고 그 하부에 공기탈착수단을 설치하는 것에 의하여 효율적인 처리가 가능하게 된다.

공기탈착수단(11)은 본 처리장조의 휴면 시간대에, 예를 들어 하루에 10분 정도 1회 가동하면, 여과분해 원형여재(10)가 공기에 의하여 진동되고 여과분해 원형여재(10)에 부착된 미세 오염물질이 다시 침전분해조(4)의 저부로 중력 침전된다.

한편, 상기 제1혐기성조(1)를 경유한 피처리물은 제1혐기성조(1)와 제2혐기성조(2)의 용적비는 1.7 : 1로 하는 것이 경제적인 측면에서 바람직하다. 제2혐기성조(1)와 접촉폭기조(3)의 격벽(16)의 상부에 설치된 월류관(7)을 통하여 접촉폭기조(3)로 이송된다. 바람직한 월류관(6,7)의 구조는 제4도에 표시된 바와 같이 제1,2혐기성조(1,2)의 상부에 형성되는 부상 스컴(SCUM)의 유입과 침전된 침전물의 유입을 막을 수 있도록 수위의 2/5에 위치하는 “ㄷ”자형의 관구조가 적당하다. 제1,2혐기성조(1,2)에서 피처리물의 체류시간은 탈질반응과 혐기성 소화반응을 고려하여 15시간∼25시간이 적당하다. 접촉폭기조(3)로 유입된 피처리물은 송풍기(16)에서 강제공급되는 공기로 인하여 호기성상태로 유지되며, 제 5도에 표시된 바와 같이 접촉폭기조(3)의 격벽과 평행하게 설치된 측면 폭기방식으로 폭기용 산기수단(8)에 의하여 미세한 기포로 발생하여 피처리물과의 접촉 표면적을 최대화시킴으로써 피처리물과의 산소전달율을 최대로 접촉시켜 이송된 피처리물을 호기성 미생물에 의하여 접촉 분해시킨다. 공급된 미세한 기포는 산소 전달작용과 상승작용에 의하여 접촉 폭기조(3)내에 흐름을 형성하여 완전 혼합상태가 되도록 설치한다. 또한, 장기폭기법으로 접촉폭기조(3)에서의 피처리물의 접촉 체류시간은 호기성 미생물의 증식을 최대화할 수 있도록 15시간에서 25시간으로 유지하는 것이 적합하다.

특히 여재(9)의 형상은 호기성 미생물의 부착이 용이하고, 여상이 폐쇄되지않고, 공기와의 통기성도 좋으며, 접촉폭기조(3)의 흐름에 영향을 주지 않는 구조로 제 6도와 같은 다공성 주름 부착여재(9)의 유선형구조가 적합하다. 여재(9)는 폭기용 산기수단(8)의 산기관과 직각으로 배치하여 충분한 접촉으로 산소 전달율을 최대로하고, 또한 물의 흐름상태를 방해하지 않도록 설치하는 것이 바람직하다. 다공성 주름 부착여재(9)는 폴리에틸렌수지를 원료로 하여 두께가 3㎜∼ 5㎜ 정도로 유연성을 갖도록 한 것이 미생물의 부착능력과 영구성, 내구성, 부착 미생물과의 친화성 및 경제성 등의 관점에서 유리하다.

접촉폭기조(3)에 유입된 피처리물은 유입되는 고농도의 유기물질이 제 1 및 제2혐기성조(1,2)에서 일부 중력 침전 및 분해되어 제거되므로 유기물질 농도가 낮아져 접촉폭기조(3)로 이송되는 유기물질의 부하량이 적어지게 된다. 또한, 제2혐기성조(2)에서 이송되는 월류관의 수심은 접촉폭기조(3)의 수심보다 높아야 한다(50∼80㎜). 그 이유는, 접촉폭기조(3)에서 산기장치에 의하여 수심의 난류와 상승으로 인한 접촉폭기조(3)의 호기성 미생물이 제2혐기성조(2)로 역류되어 처리효율이 감소되는 것을 방지하기 위함이다.

접촉폭기조(3)에서 호기상태로 처리된 피처리물은 접촉폭기조(3)와 최종 침전분해조(5) 사이의 격벽(17) 저부에 있는 개구부를 통하여 최종 침전분해조(5)로 유입 이송된다. 최종 침전분해조(5)의 저부에 퇴적된 고형물질(슬러지)은 제1혐기성조(1)로 반송시켜 제1혐기성조(1) 반송시켜 제1혐기성조(1)의 혐기성 미생물인 탈질균의 활동에 의해 탈질시킨다.

또한, 접촉폭기조(3)에 설치된 여재(9)는 시간이 지나면 미생물의 증식으로 인하여 부착 처리된 생물막이 박리현상이 일어나게 되고, 박리된 호기 및 혐기성 미생물은 최종 침전분해조(5)로 이송된 미생물과 최종 침전분해조(4)에서 침전되어 퇴적된 슬러지는 슬러지 반송장치(12)에 의하여 제1혐기성조(1)로 주시적(예를 들어 시간당 10분 1회 반송)으로 반송된다. 상기 슬러지 반송 장치(12)의 원리 도8과 같이 공기 주입관을 통해 공급되는 공기의 상승 작용으로 인하여 슬러지를 이송시킨다.

예를 들어 공기주입관은 PVC 재질로 직경이 16㎜, 슬러지 반송관은 PVC 재질로 직경이 30㎜의 규격으로 “Ｔ”자형으로 설치하고 슬러지 반송장치(12)의 상부에 수동밸브를 설치하여 반송되는 슬러지량을 조절할 수 있도록 설치할 수 있다.

공기주입관은 슬러지 반송장치(12) 수심의 3/4 지점에 “Ｔ”자형으로 연결시키고 슬러지 반송장치(12)의 저부는 “Ｌ”자형으로 최종 침전분해조(4)의 바닥에 붙여 설치하여 발생된 접촉폭기조(3) 저부의 호기성 미생물에 의해 분해된 부착 미생물이 두터워져 박리돈 슬러지와 최종 침전분해조(5) 저부의 침전된 슬러지 이송에 부하가 걸리지 않고 원활하게 슬러지가 이송되도록 송풍기(18)에서 강제 주입되는 공기의 상승작용으로 슬러지를 제1혐기성조(1)로 이송시키고, 이송되는 슬러지량을 조절할 수 있도록 수동밸브를 설치하여 조절할 수 있도록 한다. 통상 각각의 조절밸브는 접촉폭기조(3)의 맨홀 밑에 설치하여 밸브조절을 용이하게 조작할 수 있도록 설치한다.

최종 침전분해조(5)의 저부에서 중력 침전된 슬러지와 접촉폭기조(3) 저부에 박리된 생물막(슬러지)을 슬러지 반송장치(12)에 의해 공기밸브로 조절하여 효율적으로 주기적으로 제1혐기성조(1)로 침전된슬러지를 반송시키고, 최종 침전분해조(4)는 침전된 슬러지의 침전 체류시간을 5시간에서 7시간 이상 체류시켜 아주 미세한 부유물질(SS)까지도 중력 침전이 될 수 있도록 충분한 체류시간을 주어 처리효율을 증가시키며, 발생된 슬러지를 주기적으로 제1혐기성조로 반송시킴으로써 접촉폭기조(3)와 최종 침전분해조(4)내의 침전 슬러지를 청소를 하지 않는 이점이 있다. 제1혐기성조(1)에 발생된 침전 슬러지를 무산소 상태에서 피처리물의 유기물질을 먹이로 하는 탈질화 미생물의 탈질 반응에 의하여 질소로 변하여 대기 중으로 방출된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실험실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다.

〈실험실시예〉

앞에서 설명한 도1 구조의 생활오수 처리장치를 실험실에서 제작하여 운전하였다. 운전 결과는 표 1에 제시된다, 표1에 나타낸 값들은 전체 실험한 것들의 평균 값으로, 유입수는 공장의 식당 및 화장실에서 발생한 생활오수를 직접 채취하여 5인가족 기준하여 2/5배 축소 제작하여 생활오수를 유입처리하였다. 처리 방류수는 1주일에 3회 채취하여 표준 방식에 의하여 분석하였다.

측 정 항 목	유입수 농도(mg/L)	방류수 농도(mg/L)	제거 효율(%)
BODSSTKNY-P	210142578	657.43.7	97.196.587.053.8

상기한 실험결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 장치를 적용하면 평균 BOD 제거효율이 97% 이상으로, 처리 방류수의 BOD농도가 10mg/L을 초과하지 않는 매우 고효율 처리 결과를 얻었으며, 장기간 처리하여도 처리된 방류수는 계속적으로 안정된 처리수질을 유지하는 결과를 얻었다.

Claims (2)

1. 유입 저류벽이 설치되는 제1 혐기성조, 제2 혐기성조와 다공성의 주름진 미생물 부착여재와 폭기용 산기수단이 설치되는 접촉폭조기 및 침전분해조를 구비하며, 상기 침전부해조 상부에는 처리수 중의 미처리된 소량의 유기물을 분해시키기 위한 여과ㆍ분해 원형여재와, 여과ㆍ분해 원형여재의 하부에 설치되어 여과ㆍ분해 원형여재에 부착된 이물질을 제거하기 위하여 공기공급관과 산기관으로 구성된 공기착탈수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 생활오수처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폭기용 산기수단이 수직한 공기공급관과 수평한 산기관이 결합하여 "L"자를 형성하는 한쌍이 서로 반대방향으로 배치되어 역"T"자 형태를 갖는 것임을 특징으로 하는 생활오수처리장치.